JP4652006B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、被写体を撮影するためのレンズを焦点が合った複数の撮影位置に切替可能なレンズ駆動装置に関し、特に、携帯電話機等の携帯情報端末機に搭載可能なレンズ駆動装置に関する。

通常撮影位置とマクロ撮影位置との切り替えが可能なマクロ切替機能を備えた従来のレンズ駆動装置としては、例えば、円筒状の固定鏡胴と、固定鏡胴の内側に摺動可能に嵌合挿入されて光軸方向に移動自在に支持されたレンズ枠、レンズ枠と固定鏡胴との間に配置されると共に回動によりレンズ枠に光軸方向のカム作用を及ぼしてレンズ枠を通常撮影位置とマクロ撮影位置との間で切り替える切替リング、切替リングとレンズ枠との係合を維持させるべくレンズ枠を光軸方向に付勢するスプリング等を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１７０８０９号公報

ところで、上記従来のマクロ切替機能を備えるレンズ駆動装置においては、衝撃等がレンズ枠に加わった場合、レンズ枠が傾いて固定鏡胴の内周面に引掛り（喰い付いて）、光軸方向に摺動不能となる可能性がある。レンズ枠が傾いて固定鏡胴に対して摺動不能となると、切替リングを回動させたとしてもレンズ枠の撮影位置を切り替えることができなくなる場合がある。
これを解決すべく、レンズ駆動装置にレンズ枠を円滑に移動させる機構等を設けると、装置が複雑化及び大型化し、携帯情報端末機に搭載できるほどに小型化するのが困難となる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、小型化を実現しつつ、摺動不能な状態に陥ったレンズ枠を正常な撮影位置に容易に復帰させることができるレンズ駆動装置を提供することにある。

本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズ枠と、レンズ枠を光軸方向に摺動自在に嵌合させて支持する固定枠と、光軸回りに回動自在に支持されて回動によりレンズ枠の光軸方向の撮影位置を切り替える切替リングと、切替リング，レンズ枠及び固定枠のいずれかに形成されて撮影位置を切り替えるべく光軸方向にカム作用を及ぼすカムとを備え、カムには、切替リングの回動によりレンズ枠をカム作用が及ぶ領域を越えて押し出し得る突起が設けられており、上記カムは、光軸周りにおいて複数形成され、上記カムに設けられた各々の突起は、レンズ枠を押し出すタイミングが異なるように位相をずらして形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、切替リングを回動させると、レンズ枠は、カム作用によりその撮影位置が切り替えられる。レンズ枠が衝撃等を受けて固定枠の摺動面に喰い付き、固定枠に対して摺動不能な状態となった場合には、切替リングを突起の作用が及ぶ範囲に回動させてレンズ枠をカム作用が及ぶ領域を越えて押し出す。これにより、レンズ枠の傾きが是正され、レンズ枠は、固定枠に対して再び摺動可能となる。
特に、カムが光軸周りにおいて複数形成され、この複数のカムに設けられた各々の突起がレンズ枠を押し出すタイミングが異なるように位相をずらして形成されているため、切替リングを回動させた際に、複数の突起の押し出し作用が同時にはレンズ枠に及ばないので、突起を通じて切替リングに作用する抵抗負荷を低減でき、又、突起を複数設けることにより、レンズ枠を円滑に押し出すことができる。

上記構成において、突起は、光軸方向において弾性変形可能に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、突起やこれに係合する部材等が、過負荷が加わって破損するのを防止できる。

上記構成において、突起を作用させる回動位置へ切替リングが回動するのを規制する規制手段を有し、規制手段は、切替リングの回動の規制を解除可能に形成されている、構成を採用できる。
この構成によれば、通常は、レンズ枠にカム作用が及ぶ範囲においてのみ切替リングを回動させることができ、レンズ枠が固定枠に対して摺動不能な状態となった場合にだけ規制手段を解除することにより、レンズ枠に突起の押し出し作用を及ぼすことが可能になる。

上記構成において、突起による押し出し方向とは逆向きにレンズ枠を付勢するスプリングを有する、構成を採用できる。
この構成によれば、レンズ枠を、突起によりカム作用の及ぶ領域を越えて押し出してその傾きを是正したのちに、スプリングの付勢力によりカム作用の及ぶ範囲に再び移動させることができる。

本発明のレンズ駆動装置によれば、撮影位置を切り替えるカムに突起を設けることにより、装置の大型化を防止しつつ簡易な操作で摺動不能に陥ったレンズ枠を摺動可能な状態に復帰させることができる。

以下、本発明の最良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７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はレンズ枠が通常撮影位置にある装置の正面図、図２はレンズ枠が通常撮影位置にある装置の断面図、図３は装置の分解斜視図、図４は切替リングの正面図及び断面図、図５はレンズ枠がマクロ撮影位置にある装置の正面図、図６はレンズ枠をマクロ撮影位置から前方に押し出した状態の装置の正面図、及び図７はレンズ枠がマクロ撮影位置から前方に押し出された状態の装置の断面図である。

この装置は、図１ないし図３に示すように、レンズＧを保持するレンズ枠１０、撮像素子としてのＣＣＤ１００を保持すると共にレンズ枠１０を光軸Ｌの方向（以下、光軸方向という）に移動自在に支持する固定枠２０、固定枠２０により光軸回りに回動自在に支持されてレンズ枠１０の撮影位置を通常撮影位置とマクロ撮影位置との間で切り替えるための切替リング３０、レンズ枠１０を固定枠２０の後方に向けて付勢するスプリング４０、スプリング４０の一端を受けるバネ受けリング５０、固定枠２０に固定されてスプリング４０の他端を受ける押えリング６０等を備える。
尚、固定枠２０に撮像素子としてのＣＣＤ１００を保持させることで、カメラユニットが形成される。

この装置において、被写体光が光軸方向の前方からレンズＧに進入し、ＣＣＤ１００に到達する。そして、レンズＧは、光軸方向において、通常撮影位置とマクロ撮影位置（近接撮影位置）とに移動されて、それぞれの位置においてＣＣＤ１００の撮像面に合焦する。

レンズ枠１０は、樹脂により略円筒状に形成され、図１ないし図３に示すように、内側にレンズＧを保持すると共に、固定枠２０の後述する嵌合支持部２２に摺動可能に嵌合する円筒状の外周面１０ａ、外周面１０ａから径方向外側に突出すると共に周方向において等間隔に形成された複数（３つ）の突出片１１等を備えている。
突出片１１は、固定枠２０の後述するガイド孔２５に挿通される共に、その光軸方向の前面においてバネ受けリング４０を支持し、その後面において後述するカム３１及び突起３２と係合する。尚、突出片１１の後面は、後方に向けて凸状に湾曲している。

固定枠２０は、樹脂により形成され、図１ないし図３に示すように、ＣＣＤ１００を保持する基部２１、規制手段としての規制ピン２２、規制ピン２２を光軸方向に出没させる操作片２３、基部２１から光軸方向に円筒状に伸長する嵌合支持部２４等を備える。

基部２１は、矩形状の外形を有し、その内側においてＣＣＤ１００を保持すると共に、光軸方向の前方に位置して切替リング３０を摺動自在に受ける前面２１ａ、規制ピン２２を収容する収容穴２１ｂ、規制ピン２２を前面２１ａから出没させる操作片２３等を備える。
規制ピン２２は、基部２１の前面２１ａから出没自在に、後端部が閉塞された収容穴２１ｂに収容され、前面２１ａから突出した状態で切替リング３０の回動を規制して、後述する突起３２の押し出し作用がレンズ枠１０に及ぶのを阻止する。
操作片２３は、基部２１の外側から操作可能に設けられており、光軸方向の前方に移動されることにより、規制ピン２２を前面２１ａから突出させ、光軸方向の後方に移動されることにより、規制ピン２２を収容穴２１ｂの中に収容する。尚、規制ピン２２を収容穴２１ｂの中に押し込むことにより、規制ピン２２による切替リング３０の回動規制を解除することができる。

嵌合支持部２４は、基部２１の前面２１ａから光軸方向に円筒状に伸長して形成され、レンズ枠１０の外周面１０ａが摺動可能に嵌合する光軸Ｌを中心にもつ円筒状の内周面２４ａ、切替リング３０の後述する内周面３０ｂが外嵌する外周面２４ｂ、光軸方向の前端面に形成されて押えリング６０の後述する嵌合孔６０ａに嵌まる突起２４ｃ、前端面から光軸方向の後方に伸長すると共に周方向において等間隔に形成された複数（３つ）のガイド孔２５等を備える。
嵌合支持部２４は、その内周面２４ａにレンズ枠１０の外周面１０ａが摺動可能に嵌合することにより、レンズ枠１０を光軸方向に移動自在に支持すると共に、レンズ枠１０の突出片１１がそのガイド孔２５に挿通されることにより、レンズ枠１０の光軸Ｌの回りにおける回動を規制して光軸方向に移動自在に案内する。これにより、レンズ枠１０は、嵌合支持部２４により光軸方向にのみ移動自在に支持される。

切替リング３０は、樹脂により環状に形成され、図１ないし図４に示すように、嵌合支持部２４の外周面２４ｂに外嵌する内周面３０ｂ、基部２１の前面２１ａにより摺動可能に支持される環状の後端面３０ｃ、その前端面３０ａに形成された３つのカム３１、３つのカム３１にそれぞれ突出して形成された３つの突起３２、径方向の外側に突出して形成された操作部３３等を備える。
切替リング３０は、その内周面３０ｂが嵌合支持部２４の外周面２４ｂに摺動可能に外嵌することにより、嵌合支持部２４により光軸Ｌの回りに回動自在に支持される。
３つのカム３１は、切替リング３０の周方向の等間隔位置に同じ形状に形成され、切替リング３０の前端面３０ａの後方に位置して通常撮影位置を規定する平坦なカム面３１Ａ、カム面３１Ａに隣接する傾斜面からなるカム面３１Ｂ、カム面３１Ｂに隣接すると共に光軸方向においてカム面３１Ａと前端面３０ａとの間に位置してマクロ撮影位置を規定する平坦なカム面３１Ｃで構成される。カム面３１Ａ〜３１Ｃは、レンズ枠１０の突出片１１に当接して光軸方向にカム作用を及ぼし、レンズ枠１０の撮影位置を通常撮影位置とマクロ撮影位置とに切り替える。
３つの突起３２は、カム３１のカム面３１Ｃにおいて光軸方向に同じ高さで突出すると共に径方向に伸長して形成されて、切替リング３０の回動によりレンズ枠１０の突出片１１に当接し、レンズ枠１０をカム面３１Ａ〜３１Ｃのカム作用が及ぶ領域を越えた位置（マクロ撮影位置の前方）へ押し出す。また、３つの突起３２は、カム面３１Ｃの終端位置からそれぞれ角度α，β，γの位置に形成されて、対応する突出片１１と係合するタイミングがそれぞれ異なるように位相をずらして形成されている。図４（ａ）において、角度α，β，γは、例えば、５度、１０度、１５度程度である。このように、カム３１に対する突起３２の位相をずらすことにより、３つの突起３２がレンズ枠１０の突出片１１に同時に当接して切替リング３０に大きな抵抗負荷がかかるのを防ぐことができる。

スプリング４０は、コイル状に形成され、図２及び図３に示すように、嵌合支持部２４に外挿され、その一端がバネ受けリング５０により受け止められると共に、その他端が押えリング６０により受け止められて、レンズ枠１０を固定枠２０側に向けて光軸方向の後方に付勢している。スプリング４０がレンズ枠１０を固定枠２０側に向けて付勢することにより、切替リング３０のカム３１とレンズ枠１０の突出片１１との係合が維持される。

バネ受けリング５０は、金属板又は樹脂により環状に形成され、図１ないし図３に示すように、嵌合支持部２４に外挿され、その光軸方向の後面がレンズ枠１０の突出片１１により支持されると共に、その前面によりスプリング４０の一端を受ける。

押えリング６０は、金属板又は樹脂により環状に形成され、図１ないし図３に示すように、嵌合支持部２４の突起２４ｃが嵌まる複数の嵌合孔６０ａを備え、嵌合孔６０ａに突起２４ｃが嵌め込まれた状態で嵌合支持部２４の前端面に接着剤等により固定される。押えリング６０は、嵌合支持部２４の前端面に固定されることにより、レンズ枠１０がガイド孔２５から抜け落ちるのを防ぐと共にスプリング４０の他端を受ける。

次に、上記レンズ駆動装置の動作について図１、図２、図５〜図７を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、レンズ駆動装置のレンズ枠１０が通常撮影位置にある状態では、レンズ枠１０は、その突出片１１がカム３１のカム面３１Ａと当接して、光軸方向の後方に繰り込んでいる。
レンズ枠１０を通常撮影位置からマクロ撮影位置に移動させるには、切替リング３０の操作部３３を操作して、図５に示すように、切替リング３０をＲ１方向に回動させる。切替リング３０がＲ１方向に回動すると、レンズ枠１０は、スプリング４０の付勢力に抗しながらその突出片１１がカム３１のカム面３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに順に追随してマクロ撮影位置に至る。このとき、規制ピン２２は、図５に示すように、操作部３３に当接して切替リング３０の回動を規制し、突起３２が突出片１１に作用してレンズ枠１０をマクロ撮影位置の前方へ押し出すのを阻止する。尚、レンズ枠１０を通常撮影位置に戻すには、切替リング３０をＲ２方向に回動させればよい。

レンズ枠１０が、衝撃等により傾いて嵌合支持部２４の内周面２４ａに喰い付き、嵌合支持部２４に対して摺動不能となった場合には、図６及び図７に示すように、操作片２３を操作することにより規制ピン２２を基部２１に押し込んで切替リング３０の回動規制を解除し、切替リング３０を、規制ピン２２を越えてＲ１方向にさらに回動させる。切替リング３０が規制ピン２２を越えてＲ１方向に回動すると、突起３２がレンズ枠１０の突出片１１に係合し、レンズ枠１０は、スプリング４０の付勢力に抗してマクロ撮影位置の前方に押し出される。レンズ枠１０は、マクロ撮影位置の前方に強制的に押し出されると、その傾きが是正されて、嵌合支持部２４に対して再び摺動可能な状態になる。この状態から、切替リング３０を上記とは逆のＲ２方向に回動させると、レンズ枠１０は、スプリング４０の付勢力により光軸方向の後方に押し込まれて再びカム３１と係合する。尚、切替リング３０をＲ２方向に回動させたのち、操作片２３を操作することにより、規制ピン２２を基部２１の前面２１ａから再び突出させる。

図８は、本発明のレンズ駆動装置の他の実施形態に係る切替リングの構造を示す図である。尚、図８において、上記実施形態と同一構成部分については同一の符号を使用している。
切替リング１３０には、図８に示すように、そのカム面３１Ｃに突起１３２がそれぞれ一体的に形成されている。突起１３２は、互いに対向する板バネ状に形成されて、光軸方向に弾性変形可能となっている。
切替リング１３０の回動により、突起１３２とレンズ枠１０の突出片１１とが当接した場合に、突起１３２は、大きな力が作用すると弾性変形する。これにより、突起１３２や突出片１１が過負荷により破損するのを防止することができる。

上記実施形態では、カム３１を切替リング３０に形成した場合について説明したが、レンズ枠１０あるいは固定枠２０にカムを形成し、切替リング３０にカムに係合するカムフォロアを形成する構成とすることも可能である。

上記実施形態では、規制ピン２２により規制手段を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、突起３２，１３２とレンズ枠１０の突出片１１とが係合しない回動位置で切替リング３０，１３０の回動を規制できるその他の規制機構を採用することも可能である。

上記実施形態では、突起１３２を板バネ状に形成して弾性変形可能にした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、弾性が得られる形状であればよく、又、弾性変形可能な別部材を突起としてカムに設けることも可能である。

上記実施形態では、カム３１に対する突起３２の位相をずらした場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同位相に形成することも可能である。また、各部材の寸法公差等によっては、上記したレンズ枠１０と嵌合支持部２４との喰い付き度合いが変わるので、そのような場合には、カム３１に対する突起３２の高さをそれぞれ異ならせて形成することも可能である。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータなどの小型化、軽量化が要求される携帯情報端末機等に搭載されるディジタルカメラユニットのレンズ駆動装置として適用することができるのはもちろんのこと、レンズの駆動を要するものであれば、その他のレンズ光学系においても有用である。

本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の正面図である。 レンズ枠が通常撮影位置にある状態の装置の光軸方向の断面図である。 装置の分解斜視図である。 （ａ）は切替リングの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向における断面図である。 レンズ枠がマクロ撮影位置にある状態の装置の光軸方向の断面図である。 レンズ枠をマクロ撮影位置から前方に押し出した状態の装置の正面図である。 レンズ枠がマクロ撮影位置から前方に押し出された状態の装置の光軸方向の断面図である。 本発明のレンズ駆動装置の他の実施形態に係る切替リングの構造を示す図である。

符号の説明

１０…レンズ枠
１１…突出片
２０…固定枠
２１…基部
２１ａ…前面
２１ｂ…収容孔
２２…規制ピン
２３…操作片
２４…嵌合支持部
２４ａ…内周面
２４ｂ…外周面
２４ｃ…突起
２５…ガイド孔
３０，１３０…切替リング
３０ａ…前端面
３０ｂ…内周面
３０ｃ…後端面
３１…カム
３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…カム面
３２，１３２…突起
３３…操作部
４０…スプリング
５０…バネ受けリング
６０…押えリング
６０ａ…嵌合孔
１００…ＣＣＤ
Ｌ…光軸
Ｇ…レンズ

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズ枠を光軸方向に摺動自在に嵌合させて支持する固定枠と、光軸回りに回動自在に支持されて回動により前記レンズ枠の光軸方向の撮影位置を切り替える切替リングと、前記切替リング，レンズ枠及び固定枠のいずれかに形成されて前記撮影位置を切り替えるべく光軸方向にカム作用を及ぼすカムとを備え、
   前記カムには、前記切替リングの回動により前記レンズ枠を前記カム作用が及ぶ領域を越えて押し出し得る突起が設けられており、
   前記カムは、光軸周りにおいて複数形成され、
   前記カムに設けられた各々の突起は、前記レンズ枠を押し出すタイミングが異なるように位相をずらして形成されている、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記突起は、光軸方向において弾性変形可能に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記突起を作用させる回動位置へ前記切替リングが回動するのを規制する規制手段を有し、
   前記規制手段は、前記切替リングの回動の規制を解除可能に形成されている、
   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. 前記突起による押し出し方向とは逆向きに前記レンズ枠を付勢するスプリングを有する、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。

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