JP4744219B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、レンズを保持したレンズ枠を光軸方向にカム作用を及ぼすカム部材で往復動させるレンズ駆動装置に関し、特に、レンズ枠をカム部材に押圧する弾性部材及び露光量調整ユニットを備えたレンズ駆動装置に関する。

従来のレンズ駆動装置としては、レンズを保持し固定筒に対して光軸方向に移動自在に支持される円筒状のレンズ枠、固定筒の前端部とレンズ枠のフランジ部との間に挟持されて光軸方向にカム作用を及ぼす環状のカム部材（調整リング）、レンズ枠をカム部材に押圧するべくレンズ枠の前方に配置されるコイルスプリング、コイルスプリングを圧縮した状態に保持するべくコイルスプリングの前方に配置されると共に固定筒に連結される環状の押圧カバー等を備え、コイルスプリングの付勢力によりカム部材の密着状態を維持しつつ、カム部材を回動させることでレンズを光軸方向に移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の他のレンズ駆動装置としては、レンズを保持し筒状部材に対して光軸方向に移動自在に支持される円筒状のレンズ枠、筒状部材の前端部とレンズ枠のフランジ部との間に挟持されて光軸方向にカム作用を及ぼす環状のカムリング、レンズ枠をカムリングに押圧するべくレンズ枠の前方に配置されるコイルスプリング、コイルスプリングを圧縮した状態に保持するべくコイルスプリングの前方に配置されると共に筒状部材に連結される環状の押え部材、押え部材の前方においてレンズ枠に揺動自在に支持されて開口部の口径を絞る絞り羽根等を備え、コイルスプリングの付勢力によりカムリングの密着状態を維持しつつ、カムリングを回動させることでレンズを光軸方向に移動させ、又、絞り羽根を移動させることで口径を絞るものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

一方、携帯電話機、ＰＤＡ、携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末機においては、カメラユニットを搭載したモデルの普及に伴って、さらに高画質の撮影が可能で、レンズを可動にして近接撮影（マクロ撮影）又はズーミング撮影が可能なモデルの要求がある。したがって、レンズを光軸方向に移動させると共に露光量を調整する露光量調整ユニット（シャッタユニット等）を備えたレンズ駆動装置を搭載した携帯電話機等が望まれている。

特開平１０−１７０８０９号公報 特開２００５−１２８３５６号公報

そこで、上記従来のレンズ駆動装置に、単にシャッタユニット等の露光量調整ユニットを追加しようとすると、コイルスプリングを押圧する押圧カバー等の専用の部品が用いられているため、光軸方向の寸法が長くなり、装置全体として大型化を招き、小型の携帯電話機等への搭載が困難であった。
また、露光量調整ユニット（のシャッタ羽根の走行面）からレンズまでの光軸方向の間隔が広いと、光線ギレ等の問題を生じ、これを解消するには露光量調整ユニットの開口部を大きくする必要があり、その結果、装置の平面サイズの大型化を招き、小型の携帯電話機等への搭載が困難であった。

本発明は、上記従来技術の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型の携帯電話機等に搭載されるモバイルカメラに適用されるべく、部品点数を削減して、低コスト化、小型化及び薄型化を図れ、落下等の衝撃に耐えることができると共に円滑な駆動が行われて、さらに高画質な画像が得られる、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、レンズ枠にカム作用を及ぼしてレンズ枠を光軸方向に移動させるカム部材、レンズ枠及びカム部材を支持するレンズベース、レンズ枠をカム部材に押圧する付勢力を及ぼす弾性部材、レンズ枠の前方に配置されると共にレンズベースに固定されて露光量を調整する露光量調整ユニット、を備えたレンズ駆動装置であって、上記露光量調整ユニットは、所定の口径をなす開口部を画定するユニットベース、ユニットベース上において開口部に臨む位置と開口部から外れた位置の間を移動する羽根部材、羽根部材を駆動するべくユニットベースに固定された駆動源を含み、上記ユニットベースは、弾性部材を直接弾性変形させて取り付けるべく、光軸方向の後方に向けて突出すると共に弾性部材の一端部を押圧する突状押圧部を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、カム部材が作動してレンズ枠に対してカム作用を及ぼすと、レンズ枠は弾性部材の付勢力が作用した状態で光軸方向に移動する。これにより、近接撮影又はズーミング撮影が可能になる。また、露光量調整ユニットを備えているため、撮影に際し露光量を適宜調整することにより、高画質で鮮明な画像を撮影することができる。
さらに、弾性部材は、その一端部が露光量調整ユニットにより直接保持されているため、従来のような専用の押圧部材等を採用する必要がなく、部品点数を削減でき、光軸方向の寸法を短くでき、装置の小型化、薄型化、低コスト化を達成できる。また、露光量調整ユニットはレンズベースに固定されているため、落下等の衝撃に十分耐え得る強度を得ることができる。したがって、小型化が要求され又落下等の虞のある携帯電話機等に搭載のモバイルカメラに適したレンズ駆動装置を得ることができる。また、露光量調整ユニットが、ユニットベース、羽根部材、及び駆動源を含むものであるため、撮影に際し適宜迅速に露光量の調整を行うことができ、高画質で鮮明な画像を撮影することが可能になる。
特に、ユニットベースが、弾性部材を直接弾性変形させて取り付けるべく、光軸方向の後方に向けて突出すると共に弾性部材の一端部を押圧する突状押圧部を有するため、突状押圧部の突出量を適宜設定することにより、仕様の異なる各種のコイルスプリングを取り付けることができ、組み付けの容易性を確保しつつ、仕様に応じた圧縮代あるいは付勢力を得ることができる。

上記構成において、突状押圧部には、弾性部材の一端部を受け入れる窪みが形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、弾性部材を圧縮した状態で組み付ける際に、その一端部を突状押圧部の窪みに嵌め込むことで、そのずれを防止でき、所定の位置に高精度に組み付けることができる。

上記構成において、弾性部材は、光軸方向に弾性変形可能にレンズ枠に対して一体的に形成された弾性片からなる、構成を採用することができる。
この構成によれば、弾性部材がレンズ枠と一体的に形成された弾性片であるため、さらに部品を削減することができ、部品が減った分だけ組み付け作業も容易になり、さらにコストを低減することができる。

上記構成において、レンズベース及びユニットベースは、外周領域の複数箇所において、一体となるようにお互いに取り付けられている、構成を採用することができる。
この構成によれば、露光量調整ユニットが取り付けられたレンズ駆動装置の機械的強度を高めることができる。

上記構成のレンズ駆動装置によれば、部品点数を削減して、低コスト化、小型化及び薄型化を達成でき、落下等の衝撃に対しても十分耐え得る強度を確保することができ、さらに高画質で鮮明な画像を撮影できるため、小型の携帯電話機等に搭載されるモバイルカメラに適したレンズ駆動装置を提供することができる。

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５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は装置の断面図、図２は装置の一部を省いた正面図、図３は装置から露光量調整ユニットを取り除いた正面図、図４は装置から露光量調整ユニットを除いた部分の分解斜視図、図５は装置の分解断面図である。

このレンズ駆動装置は、図１ないし図５に示すように、光軸方向Ｌに伸長する（軸線をもつ）円筒部１１及びＣＣＤ等の撮像素子Ｅを収容する収容部１２をもつレンズベース１０、円筒部１１に収容されるレンズ枠２０、レンズ枠２０に対して光軸方向Ｌにカム作用を及ぼすカム部材としてのカムリング３０、リング状のワッシャー４０、円筒部１１の外周面を取り囲むように設けられてレンズ枠２０をカムリング３０に付勢する弾性部材としてのコイルスプリング５０、コイルスプリング５０の一端部（前端部）５１を押圧するようにしてレンズベース１０に固定される露光量調整ユニット１００等を備えている。

レンズベース１０は、図１ないし図５に示すように、光軸方向Ｌに軸線をもつ円筒部１１、円筒部１１の後方において撮像素子Ｅを収容する収容部１２、円筒部１１の付け根領域に形成されてカムリング３０を光軸方向Ｌにおいて支持する支持部１３、露光量調整ユニット１００の後述する駆動源１３０を収容する凹部１４、露光量調整ユニット１００をネジＢで連結するための孔１５等により形成されている。
円筒部１１には、その径方向に貫通すると共に光軸方向Ｌに伸長しかつ前方に開口する３つのガイド孔１１ａ等が形成されている。３つのガイド孔１１ａは、周方向において等角度（１２０度）の間隔で形成されている。

レンズ枠２０は、図１、図３、図４及び図５に示すように、内部にレンズＧを保持する円筒部２１、円筒部２１の外周面から径方向外側に向けて突出する３つの突出部２２等により形成されており、レンズＧの前方には所定の口径をなす円形の開口部２３ａを画定する開口規制板２３が設けられている。

そして、図１、図３、図５に示すように、レンズ枠２０は、その円筒部２１がレンズベース１０の円筒部１１に嵌め込まれ（内嵌され）て、光軸方向Ｌに摺動自在に支持されている。また、３つの突出部２２は、周方向において等角度（１２０度）の間隔で形成されており、円筒部１１のガイド孔１１ａに挿通されて、周方向においてガタツキが無く光軸方向Ｌにのみ往復動自在に案内されるようになっている。
また、突出部２２は、それぞれ、後方側が後述するカムリング３０のカム面３３に係合し、前方側がワッシャー４０を介してコイルスプリング５０の後端部（他端部）５２に係合するようになっている。

カムリング３０は、図２、図３、図５に示すように、環状部３１、環状部３１の外周面から径方向外側に突出する駆動レバー３２、環状部３１の前端面に形成され光軸方向Ｌにカム作用を及ぼす３つのカム面３３等により形成されている。そして、カムリング３０は、環状部３１の後端面がレンズベース１０の支持部１３に当接した状態で、環状部３１が円筒部１１に外嵌されて回動自在に支持されている。ここで、３つのカム面３３は、それぞれレンズ枠２０の３つの突出部２２を受けて光軸方向Ｌにカム作用を及ぼすように形成されている。

ワッシャー４０は、金属板等に打ち抜き成型等を施して薄板でかつ環状に形成されており、図１、図３、図４に示すように、レンズベース１０の円筒部１１に対して光軸方向Ｌに移動自在に外嵌され、その後面がレンズ枠２０の突出部２２に当接すると共にその前面でコイルスプリング５０の後端部（他端部）５２を受けるように組み付けられている。

コイルスプリング５０は、図１、図４、図５に示すように、圧縮型のスプリングであり、円筒部１１の外周面を取り囲むように配置されると共に、その後端部（他端部）５２をワッシャー４０に当接させると共に３つの突出部２２に隣接して取り付けられ、その前端部（一端部）５１を後述する露光量調整ユニット１００のユニットベース１１０により押し付けて、所定の付勢力を発生するように圧縮した状態に組み込まれている。
したがって、コイルスプリング５０は、レンズ枠２０の突出部２２を光軸方向Ｌの後方に向けて付勢し、突出部２２をカム面３３に対して常に接触させるように作用する。

露光量調整ユニット１００は、図１、図２、図５に示すように、レンズベース１０に対してネジＢ等により締結して固定されるユニットベース１１０、ユニットベース１１０に対して揺動自在に支持された羽根部材としての２つのシャッタ羽根１２０、シャッタ羽根１２０を開閉駆動する駆動源１３０、シャッタ羽根１２０を覆うカバー１４０、所定の口径を規制する開口規制板１５０等により形成されている。

ユニットベース１１０は、図１、図２、図５に示すように、所定の口径をなす開口部１１１、開口部１１１の外周領域においてコイルスプリング５０の前端部（一端部）５１を受け入れる凹部１１２、駆動源１３０を取り付ける取付け部１１３、シャッタ羽根１２０を揺動自在に支持する支軸１１４、レンズベース１０をネジＢで締結するネジ穴１１５、カバー１４０をネジＢで締結するネジ穴１１６等により形成されている。

２つのシャッタ羽根１２０は、図１、図２、図５に示すように、支軸１１４が通される円孔１２１、後述するロータ１３１の駆動ピン１３１ａが通される長孔１２２等を備え、ロータ１３１の回動により、ユニットベース１１０の開口部１１１，後述する開口規制板１５０の開口部１５１，後述するカバー１４０の開口部１４１に臨む位置と開口部１１１，１５１，１４１から外れた位置の間を移動し、すなわち、実質的に開口規制板１５０の開口部１５１を開閉して通過する露光量を調整するようになっている。

駆動源１３０は、ムービングマグネット型モータであり、図１、図２、図５に示すように、駆動ピン１３１ａを有し所定の角度範囲を回動するロータ１３１、励磁用のコイル１３２、磁路を形成する円筒状のヨーク１３３、ロータ１３１の各磁極との間に発生する磁気的吸引力を調整する鉄ピン１３４等により形成されている。

カバー１４０は、ユニットベース１１０と協働してシャッタ羽根１２０の移動空間を形成するものであり、所定の口径をなす開口部１４１を画定している。
開口規制板１５０は、シャッタ羽根１２０の背後においてユニットベース１１０に接合されており、所定の口径をなす開口部１５１を画定している。

このように、露光量調整ユニット１００がシャッタ機能を備えたものであるため、撮影に際し適宜シャッタ動作を行うことができ、高画質で鮮明な画像を撮影することが可能になる。

次に、この装置の組み付け作業について、図４及び図５を参照しつつ説明する。
先ず、レンズベース１０に対して、図４に示すような順序で、カムリング３０、レンズ枠２０、ワッシャー４０を組み付けて、レンズ駆動ユニットＵを形成する。
次に、ユニットベース１１０に対して、開口規制板１５０、シャッタ羽根１２０、駆動源１３０、カバー１４０等を組み付けて、シャッタ羽根１２０が開閉自在に駆動される露光量調整ユニット１００を形成する。

そして、図５に示すように、レンズ駆動ユニットＵと露光量調整ユニット１００を対向させると共に、両者の間にコイルスプリング５０を配置し、コイルスプリング５０を円筒部１１に外嵌させつつその後端部（他端部）５２をワッシャー４０に当接させる。
続いて、コイルスプリング５０が円筒部１１に保持された状態で、コイルスプリング５０の前端部（一端部）５１がユニットベース１１０の凹部１１２に入り込むように露光量調整ユニット１００を近づけて、凹部１１２で前端部（一端部）５１を押圧して圧縮しつつ、レンズベース１０に接合する。

そして、ユニットベース１１０をレンズベース１０に対して複数のネジＢにより締結して、お互いの外周領域の複数箇所を堅固に固定する（取り付ける）。これにより、図１に示すように、装置の組み付けが完了する。
ここでは、コイルスプリング５０の前端部（一端部）５１をユニットベース１１０の凹部１１２に入り込ませるようにするだけで、正確かつ容易にコイルスプリング５０を組付けることができるため、組付け性が向上し、それ故に装置の生産性も向上する。

上記のように、コイルスプリング５０は、その前端部（一端部）５１が露光量調整ユニット１００のユニットベース１１０により直接保持されているため、従来のような専用の押圧部材等を採用する必要がない。したがって、部品点数を削減でき、光軸方向Ｌの寸法を短くでき、装置の小型化、薄型化、低コスト化を達成できる。
また、露光量調整ユニット１００はレンズベース１０に堅固に固定されているため、落下等の衝撃に十分耐え得る強度を得ることができる。したがって、小型化が要求され又落下等の虞のある携帯電話機等に搭載のモバイルカメラに適したレンズ駆動装置を得ることができる。

次に、この装置の動作について簡単に説明すると、先ず、カムリング３０が正面から見て反時計回りの回転端に位置するとき、レンズ枠２０（レンズＧ）は、光軸方向Ｌにおいて後退した位置（撮像素子Ｅに近づいた位置）にある。この状態では、数メートル離れた被写体に焦点が合うため、通常の撮影が可能である。

一方、駆動レバー３２に時計回りの駆動力が及ぼされて、カムリング３０が時計回りに回転して回転端に移動すると、レンズ枠２０（レンズＧ）は、光軸方向Ｌの前方に所定量だけ繰り出された位置（撮像素子Ｅから遠ざかった位置）にある。この状態では、例えば近接した被写体に焦点が合うため、マクロ撮影（近接撮影）が可能である。

図６及び図７は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示すものであり、前述の実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この実施形態におけるレンズ駆動装置では、図７に示すように、ユニットベース１１０には、光軸方向Ｌの後方に向けて突出すると共にコイルスプリング５０の前端部（一端部）５１を押圧する突状押圧部１１２´が形成されている。
この突状押圧部１１２´は、コイルスプリング５０に沿って環状に形成されており、その端面には、コイルスプリング５０の前端部（一端部）５１を受け入れる窪み１１２ａ´が形成されている。

したがって、突状押圧部１１２´の突出量を予め所望の長さに設定すれば、仕様に応じた各種のコイルスプリングを取り付けることができ、組み付けの容易性を確保しつつ、その仕様に応じた圧縮代あるいは付勢力を得ることができる。
また、コイルスプリング５０を圧縮した状態で組み付ける際に、その前端部（一端部）５１を突状押圧部１１２´の窪み１１２ａ´に嵌め込むことで、そのずれを防止でき、所定の位置に高精度に組み付けることができる。

図８は、本発明に係るレンズ駆動装置のさらに他の実施形態を示すものであり、前述の図６及び図７に示す実施形態と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この実施形態におけるレンズ駆動装置では、図８に示すように、レンズ枠２０´に対して、弾性部材としての弾性片２４´が光軸方向Ｌに弾性変形可能に一体的に形成されている。

そして、この弾性片２４´は、レンズ枠２０´の円筒部２１の外周方向において等角度の間隔で３個設けられており、ユニットベース１１０の突状押圧部１１２´により押圧されて弾性変形し、レンズ枠２０´（突出部２２）をカムリング３０のカム面３３に押圧する付勢力を及ぼしている。
このように、レンズ枠２０´をカムリング３０に押圧する弾性部材が、レンズ枠２０´と一体的に形成された弾性片２４´であるため、前述の実施形態に比べてさらに部品を削減することができ、部品が減った分だけ組み付け作業も容易になり、さらにコストを低減することができる。

上記実施形態においては、カム部材として、円筒部１１に対して回動自在に外嵌されたカムリング３０を示したが、これに限定されるものではなく、レンズ枠２０とカム部材との間に相対的な回動動作が得られるものであれば、回動不能に固定されたカム部材と回動自在に支持されたレンズ枠を備える構成において、本発明の構成を採用することも可能である。
上記実施形態においては、カム部材として手動により回動させられるカムリング３０を示したが、電磁駆動源等により駆動されるカムリングを備えた構成において、本発明の構成を採用することも可能である。
上記実施形態においては、レンズベース１０とユニットベース１１０を予め結合する構成を示したが、このレンズ駆動装置が組み込まれる機器内に、レンズベースとユニットベースの取付け枠を設け、各々の取付け枠に対してレンズベースとユニットベースを取り付けて、レンズ駆動装置を組み立てるようにしてもよい。
上記実施形態においては、露光量調整ユニット１００として、開口部１４１，１５１を開閉するシャッタ羽根１２０を備えるシャッタ装置を示したが、これに限定されるものではなく、開口部１４１，１５１を所定の口径に絞る絞り羽根を備えた絞り装置、あるいは、ＮＤフィルタ羽根を備えたＮＤフィルタ装置等を採用してもよい。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、構造が簡略化されて、装置の小型化、構造の簡略化が達成されつつ、落下等の衝撃に耐えることができると共に円滑な駆動が行われて、さらに高画質な画像を撮影することができるため、小型の携帯電話機、ＰＤＡ、携帯型パーソナルコンピュータ等に搭載されるモバイルカメラに適用され得るのは勿論のこと、その他のレンズ光学系のレンズ駆動装置としても有用である。

本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の一部を省略した正面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の露光量調整ユニットを省いた正面図である。 図１に示すレンズ駆動装置のレンズ駆動ユニットを示す分解斜視図である。 図１に示すレンズ駆動装置を、レンズ駆動ユニット、コイルスプリング、露光量調整ユニットに分解した分解図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す正面図である。 図６に示すレンズ駆動装置の側面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置のさらに他の実施形態を示す側面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｇ レンズ
Ｅ 撮像素子
Ｕ レンズ駆動ユニット
１０ レンズベース
１１ 円筒部
１１ａ ガイド孔
１２ 収容部
１３ 支持部
１４ 凹部
１５ 孔
２０，２０´ レンズ枠
２１ 円筒部
２２ 突出部
２３ 開口規制板
２３ａ 開口部
２４´ 弾性片（弾性部材）
３０ カムリング（カム部材）
３１ 環状部
３２ 駆動レバー
３３ カム面
４０ ワッシャー
５０ コイルスプリング（弾性部材）
５１ 前端部（一端部）
５２ 後端部（他端部）
１００ 露光量調整ユニット
１１０ ユニットベース
１１１ 開口部
１１２ 凹部
１１２´ 突状押圧部
１１２ａ´ 窪み
１１５，１１６ ネジ孔
１２０ シャッタ羽根（羽根部材）
１３０ 駆動源
１３１ ロータ
１３１ａ 駆動ピン
１３２ 励磁用のコイル
１３３ ヨーク
１４０ カバー
１４１ 開口部
１５０ 開口規制板
１５１ 開口部

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズ枠、前記レンズ枠にカム作用を及ぼして前記レンズ枠を光軸方向に移動させるカム部材、前記レンズ枠及びカム部材を支持するレンズベース、前記レンズ枠を前記カム部材に押圧する付勢力を及ぼす弾性部材、前記レンズ枠の前方に配置されると共に前記レンズベースに固定されて露光量を調整する露光量調整ユニット、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記露光量調整ユニットは、所定の口径をなす開口部を画定するユニットベース、前記ユニットベース上において前記開口部に臨む位置と前記開口部から外れた位置の間を移動する羽根部材、前記羽根部材を駆動するべく前記ユニットベースに固定された駆動源を含み、
   前記ユニットベースは、前記弾性部材を直接弾性変形させて取り付けるべく、光軸方向の後方に向けて突出すると共に前記弾性部材の一端部を押圧する突状押圧部を有する、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記突状押圧部には、前記弾性部材の一端部を受け入れる窪みが形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記弾性部材は、光軸方向に弾性変形可能に前記レンズ枠に対して一体的に形成された弾性片からなる、
   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. 前記レンズベース及びユニットベースは、外周領域の複数箇所において、一体となるようにお互いに取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のレンズ駆動装置。」である。

Images