JP4431476B2 - レンズ駆動装置及びこれを備えた固体撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はレンズ駆動装置に関し、特にレンズの移動機構を改良したレンズ駆動装置に関する。

一般にカメラ等の固体撮像装置の内部にはレンズを所望位置に移動させるためのレンズ駆動装置が組込まれている。特許文献１は、このようなレンズ駆動装置が組込まれている固体撮像装置について開示している。特許文献１の固体撮像装置は、レンズを保持して移動する移動枠に係合するカム部材と、このカム部材を回転させるモータと、移動枠から光軸方向に延在させたガイド軸部と、移動枠を光軸方向に付勢するバネとを備えている。そして、ガイド軸部を装置本体に設けたスライド受け部に対して摺動させ、カム部材の回転に応じて移動枠を光軸方向において進退させている。

特開平６−２７３６５６号公報

特許文献１の固体撮像装置では、移動枠をスムーズに移動させるためにガイド軸部とスライド受け部との間に所定のスペース（いわゆる、遊び）を確保しておくことが必要である。また、加工工程で生じる寸法公差等によって、このスペースが設計値よりも大きくなる場合がある。このようなスペースは撮影中にレンズを移動した際にはガタとして作用するので、レンズ位置がずれる原因となる。撮影時にレンズ位置がずれると撮影画像が劣化するという問題が発生してしまう。

そこで、本発明の目的は位置ずれを抑制しながらレンズを移動させることができるレンズ駆動装置を提供する。

上記目的は、レンズと、前記レンズの光軸方向と平行に延伸したガイド軸と、前記レンズを保持すると共に、前記ガイド軸に対して摺動自在に配置されたレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材が当接するカム部材を備え、該カム部材の位置変化に応じて前記レンズ保持部材を前記光軸方向へ移動させるレンズ移動手段と、前記レンズ保持部材を、前記光軸方向に対して傾斜した方向に付勢する付勢部材を備えたレンズ駆動装置によって達成できる。

本発明によると、レンズ保持部材をガイド軸に傾斜した方向に付勢する付勢部材を備えているので、レンズを前記光軸方向へ移動するときにレンズ保持部材がガイド軸に押圧される状態が形成される。よって、ガイド軸とレンズ保持部材との間にスペースが存在しても位置ずれを抑制できる。

また、前記レンズ保持部材が、前記レンズを内部に固定した円筒状のレンズホルダと、前記レンズホルダの外周に螺合して前記光軸方向で該レンズホルダに対して相対移動が可能である調整リングとを含み、前記調整リングが、前記ガイド軸に対して摺動すると共に、前記付勢部材による付勢力を受ける構造とすることができる。

また、前記カム部材が前記光軸方向と平行に延伸した支軸を中心に回動自在であると共に上面に形成した螺旋状のカム面を有し、前記レンズ保持部材が前記カム面に当接するカムフォロアを有している構造を採用してもよい。

また、前記付勢部材が前記レンズ保持部材を前記カム部材に向けて付勢する構成とすればよい。上記レンズ駆動装置を備えた固体撮像装置であれば撮影中におけるレンズの位置ずれを抑制できるので鮮明な撮影画像を得ることができる。

本発明によると、レンズ保持部材をレンズの光軸に対して傾斜した方向に付勢する付勢部材を備えているので、位置ずれを抑制しながらレンズを移動できるレンズ駆動装置を提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図１は本発明に係るレンズ駆動装置１０を備えた固体撮像装置１を示した平面図である。また、図２は同装置１の構成を確認できるように示した側面図である。これらの図を参照して固体撮像装置１を説明する。なお、図２では構成を確認し易いように一部にハッチングを付している。

固体撮像装置１は、基板２、撮像素子３、台板４、光学フィルタ５及びレンズ駆動装置１０を含んでいる。撮像素子３としてのＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等が基板２上の所定位置に配置されている。この撮像素子３を包囲するよう台板４が配設されている。台板４はプラスチック等の樹脂によって形成されており、後述する複数の部品を支持するベース部材となる。この台板４には撮像素子３と対向する位置に開口４ＨＬが形成されており、この開口４ＨＬを塞ぐようにＩＲカットフィルタ等の光学フィルタ５が配置されている。

台板４の上部にレンズ駆動装置１０が搭載されている。レンズ駆動装置１０はレンズ１１、レンズホルダ１２、調整リング１３、一対のガイド軸７Ａ、７Ｂ、モータ８、ウォーム歯車９、カム部材としてのカム歯車３０等を含んで構成されている。

レンズ１１は円筒状のレンズホルダ１２内に固定されている。レンズホルダ１２の外周を囲むように円筒状の調整リング１３が配設されている。レンズホルダ１２の外周及び調整リング１３の内周にはネジが形成されている。レンズホルダ１２及び調整リング１３は符号ＳＧで示した部分で互いに噛合しており、レンズホルダ１２を回動させることにより調整リング１３に対して光軸方向ＬＡへ相対移動させることができる。

また、台板４から一対のガイド軸７Ａ、７Ｂが光軸方向ＬＡと平行に立ち上げられている。調整リング１３は外周から半径方向へ突出するように形成した一対のガイド受け部１４Ａ、１４Ｂを有している。このガイド受け部１４Ａ、１４Ｂがガイド軸７Ａ，７Ｂとそれぞれ係合している。より具体的には、一方のガイド受け部１４Ａはガイド軸７Ａを両側から挟持するように二股状に形成され、他方のガイド受け部１４Ｂはガイド軸７Ｂに嵌合するように穴状に形成されている。このような構成により、ガイド軸７Ａ，７Ｂに対して調整リング１３を摺動させて光軸方向ＬＡへ移動できる。そして、前述したようにレンズ１１を保持しているレンズホルダ１２は、この調整リング１３内で噛合している。よって、調整リング１３と共にレンズ１１を光軸方向ＬＡの所望位置に移動させることができる。

調整リング１３は外周の一部にバネ係止部１３ａを有している。このバネ係止部１３ａには後述する付勢部材としてのコイルバネ２０の一端が係止される。また、調整リング１３は外周の一部から下向き（基板２側）に突出するようにカムフォロア１５を有している。このカムフォロア１５は光軸方向ＬＡに沿って下向きに延伸している。カムフォロア１５の先端部１５ａは、後述するカム歯車３０のカム面３２に当接し易いように半球状に形成されている。

また、台板４上には回転軸が光軸方向ＬＡと直交するようにしてモータ８が固定されている。このモータ８のロータ軸にはウォーム歯車９が固定されている。ウォーム歯車９はカム歯車３０の外周に形成した歯列３５と噛合している。カム歯車３０は台板４に光軸方向ＬＡと平行に固定されている支軸３１に回動自在に軸支され、上記のようにウォーム歯車９から駆動力を受けて両方向へ回転する。このカム歯車３０の上面にはカム面３２が形成されている。このカム面は螺旋状の傾斜面となっている。このカム面３２に前述した調整リング１３のカムフォロア１５が当接している。なお、カム歯車３０の下部には台座部３６が形成されており、歯列３５がウォーム歯車９と噛合するように高さ調整されている。

さらに、調整リング１３を所定方向に付勢するコイルバネ２０が配設されている。このコイルバネ２０は一端が調整リング１３側のバネ係止部１３ａに係止され、他端が台板４側に形成したバネ係止部４ａに係止されている。コイルバネ２０は、バネ係止部１３ａとバネ係止部４ａとを引き寄せる付勢力が発生するようにして張設されている。さらに、図２で示すように、このコイルバネ２０は光軸方向ＬＡに対して傾斜した状態で配置されている。この状態は、レンズ１１の中心から見て、調整リング１３側のバネ係止部１３ａよりも台板４のバネ係止部４ａを外側に配置することによって形成されている。

上記のようにコイルバネ２０を光軸方向ＬＡに対して傾斜させて配置しておくと、レンズ１１を光軸方向ＬＡに移動させる際にコイルバネ２０の付勢力をレンズ１１の安定移動のために効率よく活用できる。コイルバネ２０を光軸方向ＬＡに対して傾斜させるとコイルバネ２０に基づく付勢力を、光軸方向ＬＡと平行な方向に作用する力（第１の分力）と光軸方向ＬＡと垂直な方向に作用する力（第２の分力）とに分割して利用できる。光軸方向ＬＡと平行な方向に作用する第１の分力は、調整リング１３に設けたカムフォロア１５をカム面３２へ向けて付勢（押圧）する力として作用する。よって、カム歯車３０の回動状態（カム面３２の位置変化）に応じて調整リング１３を光軸方向ＬＡでの所定位置に移動させることができる。すなわち、レンズ１１を光軸方向ＬＡにおける所定位置へ正確に移動させることができる。

そして、光軸方向ＬＡと垂直な方向に作用する第２の分力は、調整リング１３をガイド軸７Ｂの一部に押し付けるように付勢（押圧）する力として作用する。従来の課題として指摘したが、調整リング１３を光軸方向ＬＡにスムーズに移動させるには調整リング１３のガイド受け部とガイド軸との間にスペースを確保しておく必要があり、このスペースがレンズ移動時にレンズ位置のズレを発生させる。しかし、本実施例の構造では第２の分力が調整リング１３をガイド軸に押圧するように作用するので、スペースを設けたことによる影響をキャンセルできる。その結果、調整リング１３は光軸方向ＬＡでガタ付くこと無くスムーズに移動できる。したがってレンズ１１の位置ずれを抑制しながら光軸方向ＬＡでの所望位置へ移動できる。

なお、図２で示すように本実施例で示す構造ではガイド軸７Ａに係合する調整リング１３のガイド受け部１４Ａは二股形状であり、ガイド軸７Ｂに係合する調整リング１３のガイド受け部１４Ｂは穴形状となっている。コイルバネ２０の付勢力（手前に引く力）が作用した状態でガイド受け部１４Ｂのレンズ側の内面Ｗａがガイド軸７Ｂに押圧された状態となる。また、ガイド受け部１４Ａについてはコイルバネ２０の付勢力が時計回りの力として作用するので内面Ｗｂがガイド軸７Ａに押圧する状態となる。このように調整リング１３は３箇所で支持される状態となるので光軸方向ＬＡと垂直な面内における位置が安定化する。なお、ガイド受け部１４Ａとガイド受け部１４Ｂとはレンズ１１の中心に対して略対称に設定されており、またガイド受け部１４Ｂを中心にしてカムフォロア１５とバネ係止部１３ａが略対称に設定されている。また、ガイド受け部１４Ａは二股形状とせずガイド受け部１４Ｂと同様に穴形状としてもよい。

前述したようにカム歯車３０上に形成したカム面３２は、螺旋状となっている。よって、カム面３２の始端部と終端部は急傾斜の斜面３２ｔとなる。図１及び図２はカムフォロア１５が螺旋形状に形成されているカム面３２の高い位置に当接した状態を図示している。図３及び図４は、カム歯車３０のカム面３２がカムフォロア１５よりも低い位置にある状態を図１及び図２に対応して示した図である。特に図４から確認できるように、カムフォロア１５はカム面３２の最も低い領域に当接しないように設計されている。このように設定していることについて説明する。

ガイド軸７Ａ側にはガイド受け部１４の下面に当接する位置規制部材６が台板４から立ち上げられている。ガイド受け部１４の下面が位置規制部材６に当接する位置が調整リング１３の下限位置となる。また、前述したようにレンズ駆動装置１０は、調整リング１３に対してレンズホルダ１２を光軸方向ＬＡに相対移動させることができる。よって、調整リング１３に対してレンズホルダ１２をねじ合わせしてピント調整が完了した状態で、調整リング１３をガイド軸７Ａ，７Ｂにセットできる。ピント調整が完了した調整リング１３をセットする位置を上記の下限位置とすれば、この下限位置を初期位置とすることができる。そのために、調整リング１３が下限位置にあってカム歯車３０を回転させてカム面３２が最も低い位置に来たときには、カムフォロア１５がカム面３２と当接しない状態を形成して初期位置でのピント調整を確実に行えるようにしている。

なお、初期位置におけるピント調整は調整リング１３をガイド軸７Ａ，７Ｂにセットした後においてレンズホルダ１２を回転させて行うようにしてもよい。この場合には撮像素子３から得られる出力画像を参照してながらピント調整用治具等を用いてレンズホルダ１２を回転させてピント調整を行えばよい。

以上説明したレンズ駆動装置１０では、撮影時にモータ８を駆動してウォーム歯車９を介してカム歯車３０が回転されると、カム歯車３０のカム面３２の高さ変化に応じてカムフォロア１５が光軸方向ＬＡでの所望位置にレンズ１１を移動させることがきる。このときにコイルバネ２０の付勢力の一部が調整リング１３をガイド軸７に押圧するように作用しているので移動の際にレンズ位置がずれることを抑制できる。よって、このようなレンズ駆動装置１０を搭載した固体撮像装置１ではレンズ移動時の位置ずれを抑制して鮮明な画像を得ることができる。また、レンズ駆動装置１０はコイルバネ２０を傾斜配置するという簡単な構成でレンズの位置ずれを抑制できるので、従来の構造に簡易な変更を加えるだけであり低コストでの実現が可能である。

また、上記実施例のレンズ駆動装置１０はレンズ保持部材をレンズホルダ１２と調整リング１３とにより形成し、これらを光軸方向ＬＡに相対移動できるように形成している。よって、モータ８を駆動させてレンズ１１を光軸方向ＬＡへ移動させてピント調整する以外に前述したようにレンズホルダ１２と調整リング１３との相対移動によってもピント調整を行える。特にピント調整が完了した状態で調整リング１３をガイド軸７Ａ，７Ｂにセットすれば、初期のピント合わせ（初期設定の作業）が不要となる。よって、レンズ駆動装置１０は操作性が向上する共に消費電力を抑制できる装置として提供できる。

上記の実施例では台板４をベース部材として使用しているが、このような台板４を設けずに基板２に直接、ガイド軸７Ａ，７Ｂやモータ８等を配置する構造を採用してもよい。また、上記実施例でより好ましい構造として、レンズ保持部材をレンズホルダ１２と調整リング１３で形成する構造例を示したが、レンズホルダ１２にガイド軸７Ａ，７Ｂを係合し、コイルバネの付勢力を作用させるように構成してもよい。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明に係るレンズ駆動装置を備えた固体撮像装置を示した平面図である。 図１で示す固体撮像装置の構成を確認できるように示した側面図である。 図１に対応し、カム面が異なる位置にある状態を示した平面図である。 図２に対応し、カム面が異なる位置にある状態を示した側面図である。

符号の説明

１ 固体撮像装置
２ 基板
３ 撮像素子
４ 台板
７Ａ、７Ｂ ガイド軸
８ モータ
１０ レンズ駆動装置
１１ レンズ
１２ レンズホルダ
１３ 調整リング
１４Ａ，１４Ｂ ガイド受け部
１５ カムフォロア
２０ コイルバネ（付勢部材）
３０ カム歯車（カム部材）
３２ カム面
ＬＡ 光軸方向

Claims (4)

1. レンズと、
   前記レンズの光軸方向と平行に延伸したガイド軸と、
   前記レンズを保持すると共に、前記ガイド軸に対して摺動自在に配置されたレンズ保持部材と、
   前記レンズ保持部材が当接するカム部材を備え、該カム部材の位置変化に応じて前記レンズ保持部材を前記光軸方向へ移動させるレンズ移動手段と、
   前記レンズ保持部材を、前記光軸方向に対して傾斜した方向に、ガイド軸及び前記カム部材に向けて付勢する付勢部材を備え、
   前記レンズ保持部材が、前記レンズを内部に固定した円筒状のレンズホルダと、前記レンズホルダの外周に螺合して前記光軸方向で該レンズホルダに対して相対移動が可能である調整リングとを含み、
   前記調整リングが、前記ガイド軸に対して摺動すると共に、前記付勢部材による付勢力を受け、
   前記ガイド軸は、第１及び第２ガイド軸を含み、
   前記調整リングは、前記第１ガイド軸に係合する二股形状の第１ガイド受け部と、前記第２ガイド軸に係合する穴形状の第２ガイド受け部と、を有し、
   前記第１ガイド受け部は、前記光軸方向からみて前記付勢部材の延びた方向に沿った方向での前記調整リングの移動を許容するように、前記付勢部材の延びた方向に沿うように前記二股形状に突出しており、
   前記調整リングは、前記カム部材と当接するカムフォロアを有していることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記カム部材が前記光軸方向と平行に延伸した支軸を中心に回動自在であり、
   前記カム部材は、該カム部材の被写体側の面に形成した螺旋状のカム面を有していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記付勢部材が前記レンズ保持部材を前記カム部材に向けて付勢することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載のレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする固体撮像装置

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