JP2020060700A - カメラユニット駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速で軸方向にカメラユニットを移動させることができるとともに、軸方向に大きな力が作用しても破損しにくいカメラユニット駆動装置を提供する。【解決手段】カメラユニット駆動装置１は、Ｚ方向に沿って延びる多条リードネジ３０と、多条リードネジ３０を回転させるステッピングモータ２０と、Ｚ方向に沿って延びるガイドポスト３２と、ガイドポスト３２上を摺動可能な可動フランジ部４０とを備える。可動フランジ部４０は、多条リードネジ３０に係合するハーフナット部５０と、カメラユニット２が搭載されるユニット支持部４２とを有する。可動フランジ部４０は、多条リードネジ３０の回転に伴いガイドポスト３２上を摺動してＺ方向に移動可能に構成される。多条リードネジ３０において隣接するネジ山を形成する面及びハーフナット部５０において隣接するネジ山７１，７１を形成する面７２，７２は、それぞれ０度よりも大きい角度αをなす。【選択図】図３

Description

本発明は、カメラユニット駆動装置に係り、特にスマートフォンなどに携帯端末に組み込まれるカメラユニット駆動装置に関するものである。

近年、カメラを備えたスマートフォンなどにおいては、カメラユニット自体をスマートフォン本体から出し入れする機能を付加することがある。このようなカメラユニット自体をスマートフォン本体から出し入れするために例えばリードネジを用いた駆動装置を用いることが考えられる。

リードネジを用いた駆動装置としては、従来からカメラユニット内のレンズを駆動するものが知られているが（例えば特許文献１参照）、従来の駆動措置は、カメラユニット内でレンズを駆動するものであるため、リードの小さい１条のリードネジを用いており、カメラユニットをスマートフォン本体から出し入れするためには駆動速度が十分ではないという問題がある。

また、カメラユニットをスマートフォン本体から突出させた状態でスマートフォンが落下したり何かに接触したりした場合には、突出したカメラユニットに大きな力が作用し、その結果、駆動装置に大きな力が作用して駆動装置が破損してしまうおそれがある。

特開２０１２−５３２０２号公報

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、高速で軸方向にカメラユニットを移動させることができるとともに、軸方向に大きな力が作用しても破損しにくいカメラユニット駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、高速で軸方向にカメラユニットを移動させることができるとともに、軸方向に大きな力が作用しても破損しにくいカメラユニット駆動装置が提供される。このカメラユニット駆動装置は、軸方向に沿って延びる多条リードネジと、上記多条リードネジを回転させるモータと、上記軸方向に沿って延びるガイドポストと、上記ガイドポスト上を摺動可能な可動フランジ部とを備える。上記可動フランジ部は、上記多条リードネジに係合するハーフナット部と、カメラユニットが搭載されるユニット支持部とを有する。上記可動フランジ部は、上記多条リードネジの回転に伴い上記ガイドポスト上を摺動して上記軸方向に移動可能に構成される。上記多条リードネジにおいて隣接するネジ山を形成する面及び上記可動フランジ部の上記ハーフナット部において隣接するネジ山を形成する面は、それぞれ０度よりも大きい角度をなしている。

このような構成により、従来の駆動装置に用いられている１条リードネジよりもリードの大きい多条リードネジにより可動フランジ部を軸方向に移動させることができるので、高速で軸方向にカメラユニットを移動させることができる。したがって、本発明に係るカメラユニット駆動装置は、スマートフォン本体からカメラユニットを出し入れする用途などにも用いることが可能である。

また、ユニット支持部に搭載されたカメラユニットに対して軸方向に大きな力が作用した場合には、可動フランジ部から多条リードネジに対して軸方向の力が作用することとなるが、多条リードネジにおいて隣接するネジ山を形成する面及び可動フランジ部のハーフナット部において隣接するネジ山を形成する面は、それぞれ０度よりも大きな角度をなしているため、この軸方向の力の一部を径方向の力に変換することができる。したがって、可動フランジ部及び多条リードネジに作用する軸方向の力を軽減することができ、カメラユニット駆動装置の破損を防止することができる。

さらに、可動フランジ部を多条リードネジに係合させるためにハーフナット部を用いているため、多条リードネジが過度に回転して可動フランジが多条リードネジの終端部に食い込んでしまうことを防止することができる。

上記カメラユニット駆動装置は、上記モータの回転を減速して上記多条リードネジに伝達する歯車機構をさらに備えていてもよい。多条リードネジを回転させるためには、１条リードネジよりも大きなトルクが必要となるが、このような歯車機構によってモータの回転を減速させてトルクを上げることができる。

上記カメラユニット駆動装置は、上記可動フランジ部の軸方向の移動を検出するセンサをさらに備えていてもよい。このようなセンサにより可動フランジ部の軸方向の移動を検出しながらモータを制御することで、多条リードネジが過度に回転して可動フランジが多条リードネジの終端部に食い込んでしまう事態を避けることができる。

上記可動フランジ部は、上記ハーフナット部を上記多条リードネジに向かって付勢する付勢部をさらに備えていることが好ましい。このような付勢部によりハーフナット部を多条リードネジに向けて付勢することで、多条リードネジとハーフナット部とをより確実に係合させることができる。

カメラユニットの移動量を正確に制御するためには、上記モータとしてステッピングモータを用いることが好ましい。

本発明によれば、従来の駆動装置に用いられている１条リードネジよりもリードの大きい多条リードネジにより可動フランジ部を軸方向に移動させることができるので、高速で軸方向にカメラユニットを移動させることができる。また、多条リードネジにおいて隣接するネジ山を形成する面及び可動フランジ部のハーフナット部において隣接するネジ山を形成する面は、それぞれ０度よりも大きな角度をなしているため、ユニット支持部に搭載されたカメラユニットに対して軸方向に大きな力が作用してもカメラユニット駆動装置が破損しにくい。

図１は、本発明の一実施形態におけるカメラユニット駆動装置をカメラユニットとともに示す正面図である。 図２は、図１のカメラユニット駆動装置が駆動している状態を示す正面図である。 図３は、図２のカメラユニット駆動装置を示す斜視図である。 図４は、図１のカメラユニット駆動装置の可動フランジ部を示す前方斜視図である。 図５は、図４の可動フランジ部を示す後方斜視図である。 図６は、図４の可動フランジ部のハーフナット部を示す斜視図である。 図７は、図６のハーフナット部のナット本体のネジ溝を示す断面図である。

以下、本発明に係るカメラユニット駆動装置の実施形態について図１から図７を参照して詳細に説明する。なお、図１から図７において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。また、図１から図７においては、各構成要素の縮尺や寸法が誇張されて示されている場合や一部の構成要素が省略されている場合がある。

図１は、本発明の一実施形態におけるカメラユニット駆動装置１をカメラユニット２とともに示す正面図である。本実施形態におけるカメラユニット駆動装置１は、スマートフォン本体３の内部に設けられるものであり、撮像レンズ及び撮像素子を含むカメラユニット２を上下に移動させるものである。図１は、カメラユニット２が使用されていない状態を示しており、この状態ではカメラユニット２がスマートフォン本体３の内部に収容されている。カメラを使用する際には、図２に示すように、カメラユニット駆動装置１がカメラユニット２を上方に移動して、カメラユニット２をスマートフォン本体３から外部に突出させる。

図３は、図２の状態のカメラユニット駆動装置１を示す斜視図である。図１から図３に示すように、カメラユニット駆動装置１は、ハウジング１０と、ハウジング１０に取り付けられたステッピングモータ２０と、ハウジング１０の下側フランジ１１と上側フランジ１２との間でＺ方向に延びる多条リードネジ３０と、ハウジング１０の下側フランジ１１と上側フランジ１２との間でＺ方向に延びるガイドポスト３２と、多条リードネジ３０に係合しつつガイドポスト３２上をＺ方向に沿って摺動可能な可動フランジ部４０とを備えている。カメラユニット２は、可動フランジ部４０のユニット支持部４２に取り付けられており、可動フランジ部４０とともにＺ方向に移動するようになっている。

多条リードネジ３０は、それぞれ軸受３３，３４を介して下側フランジ１１及び上側フランジ１２に取り付けられており、ハウジング１０に対して回転可能に構成されている。なお、多条リードネジ３０の条数は２以上であれば特に限定されないが、本実施形態では、多条リードネジ３０として６条リードネジを用いている。

また、カメラユニット駆動装置１は、ステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する遊星歯車機構２２と、遊星歯車機構２２の出力軸２２Ａに取り付けられた歯車２４と、シャフト２５に取り付けられ、歯車２４に噛合する歯車２６と、多条リードネジ３０の軸部３０Ａに取り付けられ、歯車２６に噛合する歯車２８とを備えている。このような構成において、ステッピングモータ２０を駆動すると、ステッピングモータ２０の出力軸の回転が遊星歯車機構２２及び歯車２４，２６，２８を介して多条リードネジ３０に伝達され、多条リードネジ３０が回転するようになっている。

図４は可動フランジ部４０を示す前方斜視図、図５は後方斜視図である。図４及び図５に示すように、可動フランジ部４０は、フランジ本体４１と、多条リードネジ３０のネジ山に対応したネジ溝５２が形成されたハーフナット部５０と、ハーフナット部５０を多条リードネジ３０に向けて付勢するねじりコイルバネ６０（付勢部）とを含んでいる。フランジ本体４１は、上述したカメラユニット２が搭載されるユニット支持部４２と、ガイドポスト３２が挿通される挿通孔４３が形成された挿通部４４と、上下からハーフナット部５０を挟んで保持するナット保持部４５と、ナット保持部４５の先端に設けられたドグ部４６と、ドグ部４６の先端上側に設けられた突出部４７とを有している。

図６は、ハーフナット部５０を示す斜視図である。図６に示すように、ハーフナット部５０は、ガイドポスト３２が挿通される挿通孔５３が形成された円筒部５４と、円筒部５４に接続され、一方の面にネジ溝５２が形成されたナット本体５５とを含んでいる。このナット本体５５のネジ溝５２は、多条リードネジ３０のネジ山に対応した形状及び寸法となっており、多条リードネジ３０のネジ山がナット本体５５のネジ溝５２に係合するようになっている。

図５に示すように、ねじりコイルバネ６０のコイル部６１は、ハーフナット部５０の円筒部５４の周囲に巻回されており、ねじりコイルバネ６０の一端６２は、ハーフナット部５０のナット本体５５の−Ｙ方向側の面に係合している。また、図４に示すように、ねじりコイルバネ６０の他端６３は、フランジ本体４１の挿通部４４の壁部４４Ａに係合している。これにより、ねじりコイルバネ６０がハーフナット部５０のナット本体５５を多条リードネジ３０に向かって（Ｙ方向に向かって）付勢し、多条リードネジ３０のネジ山がハーフナット部５０のナット本体５５のネジ溝５２に確実に係合するようになっている。

図７は、ハーフナット部５０のナット本体５５のネジ溝５２を示す断面図である。図７に示すように、隣接するネジ山７１の間にネジ溝５２が形成されているが、これらの隣接するネジ山７１を形成する面７２，７２は０度よりも大きな角度αをなしている。また、図示はしないが、多条リードネジ３０の隣接するネジ山を形成する面も角度αをなしている。

カメラユニット２がスマートフォン本体３から突出した状態で、スマートフォンの落下や接触によりカメラユニット２に対して軸方向（−Ｚ方向）に大きな力が作用した場合には、可動フランジ部４０から多条リードネジ３０に対しても軸方向の力が作用することとなるが、上述のように隣接するネジ山を形成する面が０度よりも大きな角度をなしているため、この軸方向の力の一部を径方向の力に変換することができる。したがって、可動フランジ部４０及び多条リードネジ３０に作用する軸方向の力を軽減することができ、カメラユニット駆動装置１の破損を防止することができる。

上述した構成により、従来の駆動装置に用いられている１条リードネジよりもリードの大きい多条リードネジ３０により可動フランジ部４０を軸方向に移動させることができるので、高速でＺ方向にカメラユニット２を移動させることが可能である。したがって、スマートフォン本体３からのカメラユニット２の突出とスマートフォン本体３へのカメラユニット２の収容を高速化することができる。

図１に示すように、ハウジング１０の下側フランジ１１の近傍にはフォトインタラプタ１３が設けられ、上側フランジ１２の近傍にはフォトインタラプタ１４が設けられている。これらのフォトインタラプタ１３，１４は、可動フランジ部４０のドグ部４６を検出できるように構成されており、フォトインタラプタ１３がドグ部４６を検出することにより、可動フランジ部４０が−Ｚ方向の終点まで移動したことを検出でき、フォトインタラプタ１４がドグ部４６を検出することにより、可動フランジ部４０が＋Ｚ方向の終点まで移動したことを検出できる。この検出結果に応じてステッピングモータ２０が制御される。このように、本実施形態におけるフォトインタラプタ１３，１４は可動フランジ部４０の軸方向の移動を検出するセンサとして機能する。

また、図３に示すように、ハウジングの下側フランジ１１と上側フランジ１２とを接続する側壁１５には、Ｚ方向に沿って延びるガイド溝１６が形成されている。このガイド溝１６の内部には、可動フランジ部４０の突出部４７が位置しており、可動フランジ部４０の突出部４７がガイド溝１６にガイドされつつ、可動フランジ部４０がＺ方向に移動するようになっている。

本実施形態では、可動フランジ部４０を多条リードネジ３０に係合させるために、周方向の一部にのみネジ溝５２が形成されたハーフナット部５０を用いているため、多条リードネジ３０が過度に回転して可動フランジ部４０が多条リードネジ３０の終端部に食い込んでしまうことが防止される。また、フォトインタラプタ１３，１４により可動フランジ部４０の軸方向の移動を検出しながらステッピングモータ２０を制御することで、可動フランジ部４０が多条リードネジ３０の終端部に食い込んでしまう事態を避けることができる。

上述した実施形態では、ハーフナット部５０を多条リードネジ３０に向かって付勢する付勢部としてねじりコイルバネ６０を用いているが、これに限られるものではない。例えば、可動フランジ部４０のナット保持部４５に一体的に弾性片を形成して、この弾性片によりハーフナット部５０を多条リードネジ３０に向かって付勢してもよい。

また、上述した実施形態では、多条リードネジ３０を回転させるためにステッピングモータ２０を用いた例を説明したが、多条リードネジ３０を回転させるモータはステッピングモータに限られるものではない。ただし、カメラユニット２の移動量を正確に制御するためには、多条リードネジ３０を回転させるモータとしてステッピングモータを用いることが好ましい。

また、上述した実施形態では、ステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する歯車機構として遊星歯車機構２２を用いた例を説明したが、ステッピングモータ２０の出力軸の回転を減速する歯車機構としては任意の歯車機構を用いることができる。また、可動フランジ部４０の軸方向の移動を検出するセンサとしては、上述したフォトインタラプタ１３，１４に限られず、任意のセンサを用いることができる。

これまで本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。

１ カメラユニット駆動装置
２ カメラユニット
３ スマートフォン本体
１０ ハウジング
１１ 下側フランジ
１２ 上側フランジ
１３，１４ フォトインタラプタ
１６ ガイド溝
２０ ステッピングモータ
２２ 遊星歯車機構
２４，２６，２８ 歯車
３０ 多条リードネジ
３２ ガイドポスト
３３，３４ 軸受
４０ 可動フランジ部
４１ フランジ本体
４２ ユニット支持部
４３ 挿通孔
４４ 挿通部
４５ ナット保持部
４６ ドグ部
４７ 突出部
５０ ハーフナット部
５２ ネジ溝
５３ 挿通孔
５４ 円筒部
５５ ナット本体
６０ ねじりコイルバネ
７１ ネジ山
７２ 面

Claims (5)

1. 軸方向に沿って延びる多条リードネジと、
   前記多条リードネジを回転させるモータと、
   前記軸方向に沿って延びるガイドポストと、
   前記ガイドポスト上を摺動可能な可動フランジ部であって、前記多条リードネジに係合するハーフナット部と、カメラユニットが搭載されるユニット支持部とを有する可動フランジ部と
   を備え、
   前記可動フランジ部は、前記多条リードネジの回転に伴い前記ガイドポスト上を摺動して前記軸方向に移動可能に構成され、
   前記多条リードネジにおいて隣接するネジ山を形成する面及び前記可動フランジ部の前記ハーフナット部において隣接するネジ山を形成する面は、それぞれ０度よりも大きい角度をなす、
   カメラユニット駆動装置。
2. 前記モータの回転を減速して前記多条リードネジに伝達する歯車機構をさらに備える、請求項１に記載のカメラユニット駆動装置。
3. 前記可動フランジ部の軸方向の移動を検出するセンサをさらに備える、請求項１又は２に記載のカメラユニット駆動装置。
4. 前記可動フランジ部は、前記ハーフナット部を前記多条リードネジに向かって付勢する付勢部をさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のカメラユニット駆動装置。
5. 前記モータはステッピングモータである、請求項１から４のいずれか一項に記載のカメラユニット駆動装置。

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