JP4641610B2

JP4641610B2 - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP4641610B2
Application number: JP2000325807A
Authority: JP
Inventors: 江晴樹大; 摩清當
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002131607A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のレンズ群を光軸方向において相対的に移動させることにより変倍動作及び焦点調整（合焦）を行なうレンズ駆動装置に関し、特に複数の撮影距離を設定することが可能なレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影距離を可変とした従来のレンズ駆動装置としては、レンズをそれぞれ保持する複数のレンズ枠と、レンズ枠から径方向外側に向けて突出するピンを光軸方向に案内する長溝を有すると共に内壁面にて複数のレンズ枠をそれぞれ摺動自在に支持する筒状固定部材と、この筒状固定部材の外周に外嵌されて螺旋状のカム溝（ヘリカル溝）を有する筒状回転部材（ヘリコイド部材）と、筒状回転部材に回転駆動力を及ぼす駆動源等を備えたものが知られている。
このレンズ駆動装置においては、筒状回転部材を回転させて、それぞれのレンズ枠を光軸方向において所望の位置に移動させることで、撮影距離を変化させ、変倍動作及び焦点調整（合焦）動作を行なうものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のレンズ駆動装置においては、レンズ枠が筒状固定部材により往復動自在に案内され、又、筒状回転部材が筒状固定部材に回動自在に外嵌されて支持されるため、レンズ枠と筒状固定部材との間の隙間及び筒状回転部材と筒状固定部材との間の隙間の管理を高精度に行なう必要がある。その結果、管理コストの増加を招いていた。
また、レンズ枠の径方向外側に、筒状固定部材及び筒状回転部材を設けるため、径方向において全体が大型になり、装置全体としての小型化に対する阻害要因となっていた。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、寸法を高精度に管理する必要のない構造を採用しつつ、小型化、低コスト化等が図れるレンズ駆動装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持する複数のレンズ枠と、複数のレンズ枠を光軸方向に往復動自在に案内する案内手段と、複数のレンズ枠を光軸方向に移動させるための駆動力を及ぼす駆動手段とを備えて、レンズの変倍及び焦点調整を行なうレンズ駆動装置であって、上記案内手段は、光軸方向に伸長するガイド軸と、複数のレンズ枠に形成されてガイド軸に対して移動自在に連結される連結部とを有し、上記駆動手段は、所定の形状をなすカム溝を有するカム部材と、複数のレンズ枠に固定されてカム溝に係合される複数の係合部と、複数のレンズ枠の少なくとも一つに固定された電磁駆動源とを有し、電磁駆動源は、カム溝に係合されると共に光軸方向において所定範囲を往復動する駆動部を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、カム部材の移動により、複数のレンズ枠がそれぞれ光軸方向に移動させられて、変倍動作及び焦点調整動作等が行なわれる。また、レンズ枠に固定された電磁駆動源が作動することにより、その駆動部を介してレンズ枠がさらに光軸方向に移動させられ、複数の撮影距離の設定が行なわれる。
【０００６】
上記構成において、カム部材は、手動により、所定の範囲を往復動させられるものであり、その一部に操作用の把持部を有する、構成を採用することができる。この構成によれば、操作者が把持部を掴んで、カム部材を移動させることにより、複数のレンズ枠が光軸方向に移動させられる。
【０００７】
上記構成において、複数のレンズ枠は、変倍及び撮影距離の設定を司る第１レンズ群を保持する第１レンズ枠と、変倍に伴なう焦点ずれの補正を司る第２レンズ群を保持する第２レンズ枠とを有し、カム部材は、第１レンズ枠に固定された係合部が係合される第１カム溝と、第２レンズ枠に固定された係合部が係合される第２カム溝とを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、カム部材の移動により、第１カム溝が作用して、第１レンズ枠が光軸方向に移動し変倍動作を行ない、又、第２カム溝が作用して、第２レンズ枠が光軸方向に移動し、変倍動作に伴なう焦点ずれの補正（焦点調整）を行なう。
【０００８】
上記構成において、電磁駆動源の駆動部は、第１カム溝に係合される係合部を兼ねる、構成を採用することができる。
この構成によれば、電磁駆動源の駆動部が、レンズ枠に固定された係合部の役割をなすため、カム部材が移動することで、第１カム溝が駆動部（係合部）に作用し、レンズ枠が光軸方向に移動させられる。すなわち、電磁駆動源の駆動部がレンズ枠の係合部を兼ねるため、そのぶん構成が簡略化される。
【０００９】
上記構成において、電磁駆動源としては、電磁石と、電磁石の作用により直線状に往復動するプランジャとを有し、プランジャの端部に駆動部が形成された電磁アクチュエータを採用することができる。
この構成によれば、電磁アクチュエータが非作動の場合は、その駆動部はレンズ枠に固定されてカム溝に係合する単なる係合部として作用するが、電磁アクチュエータが作動することにより、カム部材に対してレンズ枠が相対的に移動させられ、レンズ枠が光軸方向においてさらに移動させられることになる。
【００１０】
上記構成において、第１レンズ枠は、電磁アクチュエータの通電及び非通電による二つの停止位置に対応する二つの撮影距離に設定される、構成を採用することができる。
この構成によれば、電磁アクチュエータのＯＮ，ＯＦＦ動作により、レンズ枠が異なる二つの位置に位置決めされる。すなわち、二つの撮影距離が設定されることになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図８は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は概略を示す外観斜視図、図２はレンズが繰り出された状態を示す断面図、図３はレンズが後退（沈胴）した状態を示す断面図、図４は光軸方向に対して直交する平面での断面図、図５及び図６はカム部材の動作図、図７及び図８は電磁駆動源が作動した場合のカム部材の動作図である。尚、図２及び図３は、図４におけるＡ−Ａ断面での展開図である。
【００１２】
この実施形態に係るレンズ駆動装置は、図１ないし図４に示すように、装置の外輪郭を画定する筐体１０と、筐体１０内にて固定されて光軸Ｘ方向に伸長する案内手段としての３本のガイド軸２１，２２，２３と、これらガイド軸２１，２２，２３により案内されると共に第１レンズ群３０を保持する第１レンズ枠４０及び第２レンズ群５０を保持する第２レンズ枠６０と、駆動手段としてのカム部材７０及び電磁駆動源（電磁アクチュエータ８０）等を、その基本構成として備えている。
【００１３】
また、このレンズ駆動装置がデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適用されるとき、図２及び図３に示すように、第２レンズ群５０及び第２レンズ枠６０の後方において、赤外線フィルタ、ローパスフィルタ等のガラスフィルタ９０、フェースプレート１００、撮像素子としてのＣＣＤ１１０等が配置される。
【００１４】
第１レンズ枠４０は、図２ないし図４に示すように、第１レンズ群３０を保持する筒部４１と、筒部４１に一体的に形成されてガイド軸２１に連結される第１連結部４２と、ガイド軸２３に連結される第２連結部４３等により形成されている。
第２レンズ枠６０は、図２ないし図４に示すように、第２レンズ群５０を保持する筒部６１と、筒部６１に一体的に形成されてガイド軸２２に連結される第１連結部６２と、ガイド軸２３に連結される第２連結部６３と、後述するカム溝７２に係合する係合部（ピン）６４等により形成されている。
尚、図２に示すように、第１レンズ群３０は、メニスカスレンズ３１、両凹レンズ３２、両凸レンズ３３が物体側から像面側に順に配列された構成からなり、第２レンズ群５０は、両凸レンズ５１、両凸レンズ５２、両凹レンズ５３、両凸レンズ５４が物体側から像面側に順に配列された構成からなる。
【００１５】
ここで、図２ないし図４に示すように、第１レンズ枠４０の第１連結部４２及び第２レンズ枠６０の第２連結部６２は、ガイド軸２１，２２に対して密接して外嵌される貫通孔４２ａ，６２ａを有しており、又、第１レンズ枠４０の第２連結部４３及び第２レンズ枠６０の第２連結部６３は、図４に示すように、ガイド軸２３を挟み込むようなＵ字溝４３ａ，６３ａを有しており、これら貫通孔４２ａ，６２ａ及びＵ字溝４３ａ，６３ａにより、第１レンズ枠４０及び第２レンズ枠６０がガイド軸２１，２２，２３に沿って、がたつくことなくスムーズに光軸Ｘ方向に案内されるようになっている。
【００１６】
カム部材７０は、図１及び図４に示すように、矩形形状の平板からなり、筐体１０に形成された上下の矩形孔１０ａ，１０ｂにより上下方向（Ｖ方向）に往復動自在に案内されている。このカム部材７０は、その外側面に把持部７１を有し、その内側面に第１カム溝７２及び第２カム溝７３を有している。
把持部７１は、筐体１０の開口部１０ｃから外側に突出しており、操作者がこの把持部７１を掴んで、上下方向（Ｖ方向）に動かすことで、手動によりカム部材７０を移動させることができるようになっている。
図５及び図６に示すように、第１カム溝７２は、後方から前方に向けて下向きに傾斜した直線状に形成され、一方、第２カム溝７３は、後方から前方に向けて下向きに傾斜し続いて後方に向けて下向きに傾斜した屈曲形状（への字状を略９０°回転して前側に向けて凸となる形状）に形成されている。
【００１７】
電磁駆動源としての電磁アクチュエータ８０は、図４ないし図６に示すように、第１レンズ枠４０を形成する第１連結部４２の近傍に固定されて、第１レンズ枠４０と一体となって移動するようになっており、電磁石（不図示）と、電磁石の作用により光軸Ｘ方向に出没自在なプランジャ８１と、プランジャ８１の先端部において略直角に突出するように形成された駆動部（ピン）８１ａと、非通電時にプランジャ８１を休止位置に復帰させるスプリング（不図示）等により形成されている。そして、駆動部８１ａは、カム部材７０の第１カム溝７２に係合されて、第１レンズ枠４０の係合部として機能する。
【００１８】
すなわち、非通電時においてはプランジャ８１が後方に向けて突出しているため、カム部材７０と電磁アクチュエータ８０及び第１レンズ枠４０とは相対的に離れる側（すなわち、第１レンズ枠４０が前方に移動した位置）に位置し、通電時においては吸引によりプランジャ８１が前方に向けて没入するため、カム部材７０と電磁アクチュエータ８０及び第１レンズ枠４０とは相対的に近づく側（すなわち、第１レンズ枠４０が後方に移動した位置）に位置することになる。
このように、電磁アクチュエータ８０のＯＮ，ＯＦＦにより、第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）が光軸方向において異なる二つの撮影距離に設定されるようになっている。
【００１９】
次に、この実施形態に係るレンズ駆動装置の動作について説明する。
先ず、図３に示すように、第１レンズ枠４０が筐体１０内に没入した状態において、カム部材７０は、図６に示すように、Ｖ方向下向きの移動端に位置している。
この状態において、カム部材７０がＶ方向上向きに移動させられると、第１レンズ枠４０は、係合部である駆動部（ピン）８１ａが第１カム溝７２に案内されることにより、光軸Ｘ方向の前方に向けて移動させられ、第２レンズ枠６０は、係合部（ピン）６４が第２カム溝７３に案内されることにより、光軸Ｘ方向の前方に向けて移動させられ続いて光軸方向の後方に向けて移動させられる。
【００２０】
そして、図５に示すように、カム部材７０が上方の移動端に至ると、図１及び図２に示すように、第１レンズ枠４０は、筐体１０から突出して光軸Ｘ方向の前方に移動させられ（繰り出し）、第２レンズ枠６０も図３に示す位置から僅かに光軸Ｘ方向の前方に向けて移動させられる。図２に示す位置が広角端側の位置に対応し、前述の図３に示す位置が望遠端側の位置に対応する。
このように、カム部材７０がＶ方向において手動により上下動されることで、第１レンズ枠４０及び第２レンズ枠６０が相対的に光軸Ｘ方向に移動させられて、第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）により変倍動作が行なわれると共に、第２レンズ枠６０（第２レンズ群５０）によりこの変倍動作に伴なって生じる焦点のずれを補正する焦点調整動作が行なわれる。尚、上記の動作においては、電磁アクチュエータ８０が非通電の状態における動作を示している。
【００２１】
このような一連の動作において、電磁アクチュエータ８０が通電されると、さらに第１レンズ枠４０が光軸Ｘ方向に移動させられて、複数の撮影距離が設定されることになる。
すなわち、図２に示すように、第１レンズ枠４０が広角端側に位置する状態において、電磁アクチュエータ８０が通電されると、その電磁石の吸引力によりプランジャ８１が吸引されて没入する。一方、駆動部８１ａは第１カム溝７２に係合して位置決めされているため、図７に示すように、プランジャ８１の没入動作により、電磁アクチュエータ８０が光軸Ｘ方向後方に（図７において右側に）向かって距離Ｘ１だけ相対的に引寄せられる。
【００２２】
電磁アクチュエータ８０は第１レンズ枠４０と一体的に固定されているため、第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）も、距離Ｘ１だけ後方に移動させられ、異なる遠距離側の撮影距離（撮影位置）に設定されることになる。
すなわち、図５に示すように、電磁アクチュエータ８０が非通電状態のときに第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）が位置する第１の停止位置に対応する近距離側の撮影距離と、図７に示すように、電磁アクチュエータ８０が通電状態のときに第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）が位置する第２の停止位置に対応する遠距離側の撮影距離との二つの撮影距離が設定されることになる。
【００２３】
また、図３に示すように、第１レンズ枠４０が望遠端側に位置する状態において、電磁アクチュエータ８０が通電されると、前述同様にプランジャ８１が吸引されて没入し、図８に示すように、電磁アクチュエータ８０が光軸Ｘ方向後方に（図８において右側に）向かって距離Ｘ１だけ相対的に引寄せられる。
【００２４】
電磁アクチュエータ８０は第１レンズ枠４０と一体的に固定されているため、第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）も、距離Ｘ１だけ後方に移動させられ、異なる遠距離側の撮影距離（撮影位置）に設定されることになる。
すなわち、図６に示すように、電磁アクチュエータ８０が非通電状態のときに第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）が位置する第１の停止位置に対応する近距離側の撮影距離と、図８に示すように、電磁アクチュエータ８０が通電状態のときに第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）が位置する第２の停止位置に対応する遠距離側の撮影距離との二つの撮影距離が設定されることになる。
こうして、電磁アクチュエータ８０のＯＮ，ＯＦＦ動作により、第１レンズ枠４０（第１レンズ群３０）を異なる二つの撮影距離に設定することができる。
【００２５】
上記実施形態においては、電磁駆動源として、直線状に往復動するプランジャ８１を有する電磁アクチュエータ８０を示したが、これに限定されるものではなく、中間点に自己復帰するムービングマグネット型あるいはムービングコイル型のモータ等を電磁駆動源として用い、又、ホール素子等を搭載した無段階制御可能なムービングマグネット型あるいはムービングコイル型のモータを電磁駆動源として用いて、それらの駆動ピンを第１カム溝７２に係合する係合部として適用することも可能である。
前者の電磁駆動源によると、正通電、非通電、逆通電に応じて三つの停止位置を与えることができ、これにより、異なる三つの撮影距離を設定することができる。また、後者の電磁駆動源によると、モータの回転角度を無段階に制御することにより、無段階の連続的な撮影距離を設定することができる。
【００２６】
また、上記実施形態においては、第１カム溝７２に係合する第１レンズ枠４０の係合部として、電磁アクチュエータ８０の駆動部８１ａを兼用したが、これに限定されるものではなく、第１レンズ枠４０には、第２レンズ枠６０と同様の係合部を形成し、電磁アクチュエータ８０の駆動部８１ａは別個に第１カム溝７２に係合させる構成を採用することも可能であり、又、第１カム溝７２とは別個のカム溝を設け、このカム溝に駆動部８１ａを係合させる構成を採用することも可能である。
【００２７】
さらに、上記実施形態においては、複数のレンズ枠として、第１レンズ枠４０及び第２レンズ枠６０の二つの採用したが、これに限定されるものではなく、より多くのレンズ枠をもつ構成において本発明を適用することも可能であり、又、電磁アクチュエータ８０は第１レンズ枠４０にのみ設けたが、これに限定されるものではなく、他のレンズ枠に設けることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置によれば、複数のレンズ枠を光軸方向に案内する手段及び駆動手段として、筒状のヘリコイド部材等ではなく、ガイド軸及びレンズ枠に形成された連結部、カム溝が形成されたカム部材等を採用したことにより、寸法精度の管理が緩やかになり管理コストの低減を行なうことができ、又、装置の小型化を行なうことができる。
さらに、レンズ枠と一体的に移動する電磁駆動源を採用してその駆動部をカム溝に係合させたことにより、簡略な構造にして、複数の撮影距離を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す外観斜視図である。
【図２】レンズ枠が繰り出して広角端側に位置する状態でのレンズ駆動装置の光軸方向における断面図である。
【図３】レンズ枠が後退（沈胴）して望遠端側に位置する状態でのレンズ駆動装置の光軸方向における断面図である。
【図４】光軸方向に直交する面でのレンズ駆動装置の断面図である。
【図５】広角端側におけるカム部材の動作を説明するための動作図である。
【図６】望遠端側におけるカム部材の動作を説明するための動作図である。
【図７】広角端側における電磁アクチュエータの動作を説明するための動作図である。
【図８】望遠端側における電磁アクチュエータの動作を説明するための動作図である。
【符号の説明】
１０筐体
２１，２２，２３ガイド軸（案内手段）
３０第１レンズ群
４２第１連結部（案内手段）、４３第２連結部（案内手段）
５０第２レンズ群
６２第１連結部（案内手段）、６３第２連結部（案内手段）
６４係合部
７０カム部材（駆動手段）
７１把持部、７２第１カム溝、７３第２カム溝
８０電磁アクチュエータ（電磁駆動源）
８１プランジャ、８１ａ駆動部（係合部）
９０ガラスフィルタ
１００フェースプレート
１１０ＣＣＤ

Claims

レンズを保持する複数のレンズ枠と、前記複数のレンズ枠を光軸方向に往復動自在に案内する案内手段と、前記複数のレンズ枠を光軸方向に移動させるための駆動力を及ぼす駆動手段とを備えて、レンズの変倍及び焦点調整を行なうレンズ駆動装置であって、
前記案内手段は、光軸方向に伸長するガイド軸と、前記複数のレンズ枠に形成されて前記ガイド軸に対して移動自在に連結される連結部とを有し、
前記駆動手段は、所定の形状をなすカム溝を有するカム部材と、前記複数のレンズ枠に固定されて前記カム溝に係合される複数の係合部と、前記複数のレンズ枠の少なくとも一つに固定された電磁駆動源とを有し、
前記電磁駆動源は、前記カム溝に係合されると共に光軸方向において所定範囲を往復動する駆動部を有する、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
前記カム部材は、手動により、所定の範囲を往復動させられるものであり、その一部に操作用の把持部を有する、
ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記複数のレンズ枠は、変倍及び撮影距離の設定を司る第１レンズ群を保持する第１レンズ枠と、前記変倍に伴なう焦点ずれの補正を司る第２レンズ群を保持する第２レンズ枠とを有し、
前記カム部材は、前記第１レンズ枠に固定された係合部が係合される第１カム溝と、前記第２レンズ枠に固定された係合部が係合される第２カム溝とを有する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
前記電磁駆動源の駆動部は、前記第１カム溝に係合される係合部を兼ねる、
ことを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
前記電磁駆動源は、電磁石と、前記電磁石の作用により直線状に往復動するプランジャとを有し、前記プランジャの端部に前記駆動部が形成された電磁アクチュエータである、
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のレンズ駆動装置。
前記第１レンズ枠は、前記電磁アクチュエータの通電及び非通電による二つの停止位置に対応する二つの撮影距離に設定される、
ことを特徴とする請求項５記載のレンズ駆動装置。