WO2004036281A1 - レンズ駆動装置 - Google Patents

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WO2004036281A1
WO2004036281A1 PCT/JP2003/013369 JP0313369W WO2004036281A1 WO 2004036281 A1 WO2004036281 A1 WO 2004036281A1 JP 0313369 W JP0313369 W JP 0313369W WO 2004036281 A1 WO2004036281 A1 WO 2004036281A1
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WO
WIPO (PCT)
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lens
lens support
lens group
support member
driving device
Prior art date
Application number
PCT/JP2003/013369
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kazuyuki Watanabe
Haruhiro Komura
Shinya Yamauchi
Tetsutaka Yamamoto
Nobuyuki Sueyoshi
Masatoshi Kazimoto
Original Assignee
Fdk Corporation
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Publication date
Priority claimed from JP2002306420A external-priority patent/JP2004144795A/ja
Priority claimed from JP2003046010A external-priority patent/JP2004258111A/ja
Application filed by Fdk Corporation filed Critical Fdk Corporation
Priority to US10/531,854 priority Critical patent/US20060109565A1/en
Priority to EP03754191A priority patent/EP1560053A1/en
Publication of WO2004036281A1 publication Critical patent/WO2004036281A1/ja

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/102Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer

Definitions

  • the present invention relates to a lens driving device that moves a lens to perform optical zoom and focus, and a lens drive device that moves a lens to perform optical zoom, macro and focus operations, and is particularly applied to a micro camera. Therefore, the present invention relates to improvement of driving operation in a lens having a simplified lens configuration.
  • Such an optical zoom function is usually performed by appropriately moving two or more lens groups in the optical axis direction, thereby obtaining a desired zoom and performing focusing (focusing) according to the zoom.
  • an independent actuator for each of two lenses.
  • Another method is disclosed in
  • Patent Document 2 JP-A-5-22209 (Patent Document 2), a cam is used to control the positional relationship between two lenses (lens groups) for one actuator motor. The zoom and focus are realized in two movements.
  • the movement of the lens to achieve optical zoom is complicated, not only in one direction
  • lens diameter an optically effective lens diameter
  • the position accuracy of the lens will also be strict, requiring high-precision positioning and advanced control.
  • Patent Document 3 As a driving device having a zoom function to be mounted on a mobile phone, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-290523 (Patent Document 3), one actuator (motor) is used. In contrast, some cameras use a cam to control the positional relationship between the two front and rear lenses (group lenses) to achieve zoom.
  • the invention disclosed in the above publication is a double-cylinder cam mechanism in which a fixed cylinder for a straight guide slot is arranged around a lens and a force cylinder for transmitting a driving force is arranged outside the fixed cylinder. However, since these are accommodated in the cylindrical main body, there is a problem that the outer size becomes large.
  • a desired macro focus can be obtained by appropriately moving the front and rear two group lenses in the optical axis direction, but in this case, the front and rear group lenses and the image sensor Since the relative positional relationship is different from the zoom operation, it is necessary to move each group lens independently to make them compatible. However, if each group lens is moved independently by two factories, the main body becomes large, and it becomes difficult to miniaturize. Also, in order to obtain zoom and macro operation using a cam mechanism, the configuration becomes complicated, and it is also difficult to miniaturize.
  • the present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-mentioned problems and to eliminate the need for a complicated mechanism cam, advanced control and a complicated mechanism, and to provide a zoom magnification.
  • the object of the present invention is to provide a simple, small, and inexpensive lens driving device by limiting the number of lens driving devices. Still another object is that a single actuator can be used to perform optical zoom, macro, and focus operations to achieve ultra-small external dimensions, and a lens drive device that can be incorporated into mobile phones that are becoming thinner and smaller. Is to provide.
  • a lens driving device for moving a lens in a lens unit having an optical zoom function for a micro camera using a lens having a lens diameter of 7 mm or less.
  • the first and second lens support members are provided with first and second lens support members disposed in front and rear, respectively, and each of the first and second lens support members holds a predetermined number of lenses.
  • the first lens support member is fixed, and the second lens support member is configured to be movable in the front-rear direction and stopped at two desired positions in the front-rear direction.
  • the configuration is such that two types of zoom magnifications can be switched.
  • the first lens support member is configured to be movable in the front-rear direction and to be stopped at two desired positions in the front-rear direction.
  • the two lens support members are configured to be movable in the front-rear direction and to stop at desired two positions in the front-rear direction, and two types are provided by controlling stop positions of the first and second lens support members. You may be able to switch the zoom magnification of.
  • the movement of the first lens support member and the second lens support member uses at least one of a solenoid, a relay, and a permanent magnet as an actuator.
  • the two types of relative positional relationship may be switched and controlled by moving the two lens support members in conjunction with each other.
  • switching control can be realized with a simpler configuration.
  • the first lens support member is configured to be movable in the front-rear direction and to be stopped at two desired positions in the front-rear direction
  • the second lens support member is configured to be movable in the front-rear direction and to be stopped at three desired positions in the front-rear direction, and to control the stop positions of the first and second lens support members. Is to be able to switch between three types of zoom magnification.
  • the second lens support member moves forward and backward by receiving the output of the stepping motor, and the first lens support member moves by the urging force from the second lens support member. It is possible to stop at two positions, the first position in a state where the urging force is not received and the second position moved by the urging force, so that one actuator and a simple power transmission mechanism can be used. You can switch between different zoom factors.
  • the present invention is realized, for example, by the thirteenth embodiment.
  • the movement with respect to at least one of the first lens support member and the second lens support member can be performed based on an output of a stepping motor.
  • the first lens support member is a member that supports the front lens group (the front group support 40, the front group movable body 3, 40 ′, the front lens support 53, the front lens group
  • the second lens supporting member is a member that supports the rear lens group (the rear group movable members 4, 30, the rear lens supporting member 54, and the rear lens member).
  • the present invention is not limited to this, and may be applied in reverse depending on the operating characteristics indicating the correlation between the zoom magnification and the lens position.
  • the number of stop points is limited to two or three. As a result, positioning can be easily performed with a simple and small mechanism, and different zoom magnifications can be exhibited by appropriately setting the stop position according to the operation characteristics.
  • the diameter of the lens to be applied is set to 7 mm or less is as follows.
  • the area of the camera module is within 13 mm square even at a fixed focal point, and this level has become the upper limit of adoption. Therefore, in order to fix the lens, it is necessary to provide a fixing frame of at least about 1 mm, and the size of the lens module is “lens diameter + 2 mm J.
  • the lens diameter must be reduced to 7 mm or less in order to reduce the total size to 13 mm or less.
  • ⁇ 7 mm is the upper limit, and preferably ⁇ 5 mm or less. It is not limited to telephones.
  • a lens driving device includes a lens for moving a lens in a lens unit having an optical zoom function for a micro camera using a lens having a lens diameter of 7 mm or less.
  • a driving device comprising first and second lens support members arranged in front and back, wherein each of the first and second lens support members holds a predetermined number of lenses. Then, the first lens support member is fixed, the second lens support member is movable in the front-rear direction, and stops at two front and rear fixed positions, and a minute distance is set at the corresponding fixed position.
  • the optical zoom and focus operation can be performed by configuring to perform the moving drive. It was configured to be able to.
  • the first lens support member corresponds to a member that supports the front lens group (the frame 3, the front group support 40), and the second lens support member is, in the embodiment, This corresponds to the members (the frame 4 and the rear group movable body 30) that support the rear group lens, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention is not limited to this.
  • the operation characteristics indicating the correlation between the zoom magnification and the lens position The opposite is also possible.
  • the stop points are limited to two fixed positions and a position moved a small distance based on the fixed positions.
  • the positioning can be easily performed with a simple and small mechanism, and different zoom magnifications can be exhibited by appropriately setting the stop position according to the operation characteristics. Therefore, even when only one of the second lens support members is driven, binary zoom operation can be performed.
  • the focus can be adjusted and the focusing operation can be performed.
  • moving the microscopic distance causes the zoom focal point to gradually move out of focus, and the focus at the very close position will be in focus, enabling macro operation.
  • the micro-movement at the fixed position should be performed at every feed pitch of 50 m or less at least in the section of 500 ⁇ m before and after the macro that exists at a very close position. Focus is readily available. When the feed pitch of the fine movement is set to several meters or less, the focus operation becomes easy.
  • the driving means uses a stepping motor as a driving source, provides a lead screw on the output shaft, and provides a lead nut at a position corresponding to the support member of the rear lens, and performs a linear operation by coordination between the two.
  • a stepping motor since the stepping motor is used, it can be driven in an open loop, and a position detection sensor or the like is not required.
  • the stepping motor is a flat type in which a stator is disposed on the left and right sides of a rotor.
  • the driving source becomes flat, the thickness of the lens driving device can be significantly reduced, which is advantageous in terms of miniaturization.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the concept of each embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an operation characteristic diagram showing a positional relationship between a zoom magnification and a lens group.
  • FIG. 3 is an operation characteristic diagram (part 1) showing a positional relationship between a zoom magnification and a lens group for explaining the operation principle of the present invention.
  • FIG. 4 is an operation characteristic diagram (part 2) showing a positional relationship between a zoom magnification and a lens group for explaining the operation principle of the present invention.
  • FIG. 5 is an operation characteristic diagram (part 3) showing a positional relationship between a zoom magnification and a lens group for explaining the operation principle of the present invention.
  • FIG. 6 is an operation characteristic diagram (part 4) showing the positional relationship between the zoom magnification and the lens group for explaining the operation principle of the present invention.
  • FIG. 7 is an operation characteristic diagram (part 5) showing the positional relationship between the zoom magnification and the lens group for explaining the operation principle of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view showing the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a modification of the coil.
  • FIG. 16 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a sectional view showing a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a sectional view showing a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a sectional view showing a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a sectional view showing an eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram showing a 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a diagram showing a modification of the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 is a view for explaining an example of a driving mechanism of the movable piece in the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a view for explaining an example of a driving mechanism of the movable piece in the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 is a view for explaining an example of a driving mechanism of the movable piece in the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a view for explaining an example of a driving mechanism of the movable piece in the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 is a view for explaining an example of a drive mechanism of the movable piece in the 12th embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 is a diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 is a diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 38 is a diagram showing a thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 39 is a side view for explaining the concept in the 14th embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 is a characteristic diagram showing a lens position with respect to a zoom magnification in the fourteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 41 is a characteristic diagram showing a lens position serving as a macro operation in the fourteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of a preferred embodiment of the present invention.
  • a front lens group 1 and a rear lens group 2 are arranged along the optical axis L.
  • Front lens group 1 with a diameter of about 5 mm and rear lens group The lens group 2 is held in the cylinder 5 via the front group movable body 3 and the rear group movable body 4, respectively.
  • both the front lens group 1 and the rear lens group 2 can move in the front-back direction in the cylindrical body 5 because they are movable bodies.
  • the front lens group 1 and the rear lens group 2 are inserted and arranged in the cylindrical body 5 for convenience of illustration, but the cylindrical body is not necessarily required depending on the drive mechanism of the front group movable body 3 and the rear group movable body 4. Needless to say, the configuration is appropriate.
  • an imaging element 6 such as a CCD is disposed at a predetermined position behind the cylinder 5.
  • the imaging device 6 such as a CCD and the like at a desired zoom magnification.
  • An image can be formed.
  • the output of the image sensor 6 such as the CCD is input to a predetermined image processing device, but the description of the body of the ultra-small camera is omitted since it is not related to the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows a state where the zoom magnification is 1 ⁇ .
  • the relationship between the positions of the two lens groups 1 and 2 and the zoom magnification (in focus) in this micro camera is as shown in FIG. That is, as shown by the solid line in the movement trajectory of the front lens group 1, the zoom magnification is reduced from 1 to (3 ⁇ 4 (for example, 1.5)), and then gradually moved forward. (For example, 2 times) ⁇ ⁇ y times (for example, 2.5 times) In this case, the movement locus of the rear lens group 2 is to increase the zoom magnification from 1 time as shown by the broken line. Gradually move forward.
  • FIG. 2 The positional relationship between the front lens group 1 and the rear lens group 2 when the zoom magnification is ⁇ times, ⁇ times, and ⁇ times from the 1 ⁇ standard state shown in FIG. 1 (a) is shown in FIG. ) To (d). Note that the characteristic diagram shown in FIG. 2 is variously changed depending on the lens and other mechanisms used.
  • the movement trajectory of the front lens group 1 from the zoom magnification of 1 to ⁇ times moves forward and backward after moving backward.
  • the front lens group 1 is fixed (the front group movable body 3 is merely a holder), and the position of the rear lens group 2 is set as a reference (1).
  • a lens driving device for micro cameras that can obtain multiple zoom magnifications as follows is realized. can do.
  • the front lens group 1 is reciprocated so as to stop at the two positions of the reference position A and the retreat position B, and the rear lens group 2 stops at the two positions of the reference position (1) and the front position (2).
  • the reference position (FIG. 1 (a)) where the zoom magnification is 1 and the zoom magnification are ⁇ times (FIG. 1 (b)) )
  • a mechanism for driving each of the front lens group 1 and the rear lens group 2 is required, but since it is only necessary to reciprocally move the two positions together, each drive mechanism can be simplified and control is also simplified. It can be miniaturized, and can be used as a lens drive device for micro cameras.
  • the front lens group 1 is reciprocated so as to stop at the two positions of the reference position A and the advance position C, and the rear lens group 2 is moved to the two positions of the reference position (1) and the foremost position (4).
  • a lens driving device that takes In this example as well, a mechanism for driving each of the front lens group 1 and the rear lens group 2 is required, but it is only necessary to reciprocate the two positions for both, so that each drive mechanism can be simplified and the control can be performed.
  • the front lens group 1 is reciprocated so as to stop at two positions, the reference position A and the retreat position B, and the rear lens group 2 is moved between the reference position (1) and the two front positions (2) and (3). Move to stop at a total of three positions.
  • the reference position (Fig. 1 (a)) where the zoom magnification is 1 and the zoom magnification ⁇ times (Fig. 1 (b))
  • a lens driving device having three types of zoom magnifications of 3 times (FIG. 1 (c)) can be realized.
  • the front lens group 1 reciprocates so that the front lens group 1 stops at the two positions of the reference position A and the advance position C, and the rear lens group 2 moves to the reference position (1) and the two front positions. Move so that it stops at a total of three positions, positions (3) and (4).
  • the reference position (FIG. 1 (a)) where the zoom magnification is 1 and the zoom magnification are doubled (FIG. 1 (c.)).
  • a lens drive device with three zoom magnifications, ⁇ times Fig. 1 (d)).
  • FIG. 8 and FIG. 9 show the first embodiment.
  • the front lens group is fixed, and a motor is used as an actuator.
  • FIG. 8 is a split perspective view
  • FIG. 9 (a) is a perspective view showing a basic posture (zoom magnification is 1)
  • FIG. 9 (b) is a state where the zoom magnification is double (2 times).
  • FIG. 8 is a split perspective view
  • FIG. 9 (a) is a perspective view showing a basic posture (zoom magnification is 1)
  • FIG. 9 (b) is a state where the zoom magnification is double (2 times).
  • the flat rectangular base 10 has a high step portion 11 on the front surface obtained by raising the area of about 1 Z 4 including one corner, and a low step of the remaining area. Part 12 is formed. Small holes 13 are formed in three of the four corners of the high step portion 11, and a large diameter through hole 14 is formed in the center. The center of the through hole 14 is the optical axis, and although not shown, an image sensor such as a CCD is disposed at a predetermined position behind the through hole 14.
  • a small stepping motor 20 is provided on the upper surface of the low step portion 12.
  • the stepping motor 20 has a case main body 21 that is substantially arcuately curved so as to follow the planar shape of the low step portion 12, and has an output shaft 22 protruding to the outside at the center thereof.
  • a rotor is arranged in the center of the case
  • a force shaft 22 is inserted into the center of the rotor and integrated.
  • stators are arranged on both sides of the case body 21 which are spread left and right.
  • the stepping motor having such a configuration for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 6-1055882 and Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-192658 can be used. .
  • the small-sized stepping motor is not limited to the one having such a configuration, and it is needless to say that various types of motors can be used.
  • the distal end of the output shaft 22 is threaded to form a lead screw.
  • the rear group movable body 30 is movably inserted into the guide pin 15.
  • the rear group movable body 30 has substantially the same planar shape as the base 10, and has a guide hole 31 penetrating therethrough at a position facing the hole 13 of the base 10, and a through hole of the base 10.
  • a through hole 32 is provided at a position facing 14.
  • the guide bin 15 is inserted and arranged in the guide hole 31, whereby the rear group movable body 30 supported by the three guide bins 15 moves along the guide bin 15 in a stable posture. It is possible to move forward and backward. Further, a rear lens group (not shown) (not shown) is mounted in the through hole 32.
  • the rear lens group also moves forward and backward with the forward and backward movement of the rear group movable body 30.
  • the stepping motor 20 is sandwiched between the rear movable group 30 and the base 10.
  • a through hole 34 is formed in a portion of the rear group movable body 30 facing the output shaft 22 of the stepping motor 20, and a through hole 34 on the front side of the rear group movable body 30 is formed.
  • a rectangular recess 35 is formed around the periphery.
  • the lead nut 36 is inserted and fixed in the recess 35.
  • the lead nut 36 engages with the lead screw provided on the output shaft 22 of the stepping motor 20, and the lead nut 36, and consequently, the rear group movable body 30 moves forward and backward with the forward and reverse rotation of the output shaft 22.
  • a front group supporter 40 for supporting the front lens group is attached to the tip of each guide bin 15.
  • a through hole 41 is provided at the center of the front group support body 40, that is, at a position facing the through holes 14 and 32 provided in the base 10 and the rear group movable body 30.
  • the front lens group is inserted and arranged in the through hole 41.
  • a spacer 43 is inserted and arranged in each guide pin 15.
  • the thickness of the spacer 43 is such that the distance between the front lens group and the rear lens group when the front group support body 40 and the rear group movable body 30 are in contact via the spacer 43 is:
  • the distance dl (see FIG. 3) between the reference position A of the front lens group and the forward position (3) of the rear lens group is set.
  • the rear lens group is adjusted to be located at the reference position (1) in a state where the output shaft 22 of the stepping motor 20 is rotated in the reverse direction to move the rear group movable body 30 most backward. I have.
  • the length of the guide bin 15 is adjusted so that the position of the front lens group is also at the reference position A.
  • the base 10 is 1 lmm square.
  • the inner diameter of the through holes 32, 41 that is, the diameter of the rear lens group and the front lens group, is 5 mm.
  • the height of the entire apparatus (the distance from the bottom surface of the base 10 to the front surface of the front group support 40) is set to about 11 mm. As a result, it can be sufficiently mounted on a mobile phone.
  • the area of the camera module is within 13 mm square even with a fixed focus. If this level is the upper limit of adoption, it will be possible to use a slightly larger lens.
  • the total size (planar shape of the base 10) is less than 13 mm square up to a lens diameter of about 7 mm. Can be suppressed. Of course, using smaller lenses does not prevent further miniaturization as a whole.
  • the zoom magnification can be set to 1x.
  • the output shaft 22 of the stepping motor 20 is rotated forward to move the rear group movable body 30 forward, and as shown in FIG. 9 (b), the front surface of the rear group movable body 30 is
  • the zoom magnification can be increased by 3 times (for example, 2 times) by touching the laser 43. Since the stepping motor 20 is used as the actuator, the position of the rear group movable body 30 can be accurately controlled by controlling the number of steps. However, in the present embodiment, the rear group movable body 30 is It is only necessary to stop at two positions, a position that contacts the base 10 and a position that contacts the spacer 43. Since both stop positions contact other members, the rotation speed (step Positioning can be performed accurately even if the control in (2) is relatively rough.
  • FIG. 10 shows a second embodiment of the present invention.
  • a solenoid is used as an actuator.
  • a front lens group 51 and a rear lens group 52 are respectively provided in a pobin 50 serving as a cylindrical body with a front lens support 53 and a rear lens support 54. Attached so that it can move in the axial direction via.
  • the inner surface of the bobbin 5 ⁇ was processed with Teflon (registered trademark), the pobin 50 was formed using a resin with a low coefficient of friction, or another cylinder with at least the inner surface mirror-finished was inserted.
  • Teflon registered trademark
  • the coefficient of friction between the outer surface of the front lens support 53 and the outer surface of the rear lens support 54 may be reduced so as to smoothly move forward and backward.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 have a compression coil panel 55 inserted between them, and are constantly urged away from each other by the elastic restoring force of the compression coil spring 55. Is done.
  • positioning stoppers 56 that allow the front lens support 53 and the rear lens support 54 to come into contact are mounted.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 urged by the compression coil spring 55 come into contact with the corresponding positioning stoppers 56 and stop (see FIG. 10 (a)).
  • the CCD is arranged at a predetermined position behind the pobin 50 (on the side of the rear lens support 54). At this time, the dimensions are set so that the zoom magnification becomes 1. ing.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 are each manufactured by a permanent magnet (the magnetization direction is leftward in the figure), and the positioning stopper 56 is formed of a non-magnetic material. To be manufactured. Furthermore, a center positioning stopper 57 made of a magnetic material is arranged at an intermediate position inside the bobbin 50, and a coil 58 is mounted on the outer periphery of the bobbin 50. The axial length of the center positioning stopper 57 is determined by the distance d 2 (FIG. 4) between the retreat position B of the front lens group and the forward position (2) of the rear lens group. See).
  • the zoom magnification can be set to 1.
  • the zoom magnification can be doubled (for example, 1.5 times).
  • the electromagnetic force generated by energizing the coil 58 is set so as to exert a force exceeding the elastic restoring force of the compression coil spring 55.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 are composed of permanent magnets, and are attracted to the center positioning stopper 57 made of a magnetic material. Therefore, even if the power is turned off, the state is maintained.
  • the electromagnetic force generated by the current is reversed, and the front lens support 53 and the rear lens are synergistically generated with the elastic restoring force of the compression coil panel 55. Acts in the direction to separate the support 54, and returns to the basic posture where the zoom magnification is 1 as shown in FIG. 10 (a).
  • the solenoid is used as the actuator, it can be made compact and simple, and the two positions where the zoom magnification is 1 and ⁇ times can be precisely performed by the positioning stopper 56 and the center positioning stopper 57.
  • FIG. 11 shows a third embodiment of the present invention.
  • This embodiment is based on the above-described second embodiment, and is different in that the center positioning stopper 57 'is made of a permanent magnet.
  • the direction of magnetization of this permanent magnet (the direction of the arrow in the figure) is leftward in the figure, and coincides with the direction of magnetization of the permanent magnets forming the front lens support 53 and the rear lens support 54.
  • the other configuration is the same as that of the second embodiment.
  • Fig. 11 (a) As described above, the front lens support 53 and the rear lens support 54 are respectively urged in the separating directions by the elastic restoring force of the compression coil spring 55, and the basic posture in contact with the positioning stopper 56 installed outside. It becomes.
  • the zoom magnification can be set to 1. From this state, as shown in FIG. 11 (b), when the coil 58 is energized to the left in the figure, the front lens support 53 and the rear lens support 54 are centered on each other. Then, when it approaches to a certain extent, the magnetic attraction force with the central positioning stopper 57 'made of a permanent magnet also acts, and it is quickly and surely attracted and held to the central positioning stopper 5T. As a result, the zoom magnification can be increased by a times (for example, 1.5 times). Thereafter, even if the energization of the coil 58 is turned off, the front lens support 53 and the rear lens support 54 both become stronger due to the magnetic attraction generated between the center positioning stopper 57 ′. Fixed. Therefore, for example, when mounted on a mobile phone, it is difficult to hold it in a fixed state compared to a digital camera, etc. Therefore, a state where the zoom magnification is ⁇ times can be stably maintained.
  • FIG. 11 (a) shows an embodiment of FIG. This embodiment is based on the above-described second embodiment, and the mounting position of the compression coil panel 55 is different. That is, the compression coil springs 55 'are separately attached to the front lens support 53 and the rear lens support 54, respectively.
  • the compression coil panel 55 ' is installed outside the bobbin 50, and is set so that the front lens support 53 and the rear lens support 54 are always pushed to the center. That is, in the state shown in FIG. 12 (a), the compression coil panel 55 'is compressed and deformed. Further, contrary to the second embodiment, the positioning stoppers 56 provided at both ends of the pobin 50 are formed of a magnetic material, and the center positioning stopper 57 "is formed of a non-magnetic material.
  • the front lens support made of a permanent magnet is provided.
  • Each of the rear lens support 53 and the rear lens support 54 has a basic posture of a zoom magnification of 1 in a state where it is magnetically attracted and fixed to a positioning stopper 56 ′ made of a magnetic material.
  • the electromagnetic force generated by energization and the elastic restoring force of the compression coil panel 55 ′ make contact with the center positioning stopper 57 ⁇ to be positioned and fixed. This allows the zoom magnification to be set to ⁇ times. Even if the power is turned off in this state, the front lens support 53 and the rear lens support 54 maintain the illustrated state by the elastic restoring force of the compression coil spring 55.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 move away from each other, and as shown in FIG. 12 (a). It returns to the basic posture shown. After this return, even if the power is turned off, the permanent magnets that make up the front lens support 53 and the rear lens support 54 adhere to the positioning stopper 56 ′ made of magnetic material. Hold. Since the other components, arrangements, and operational effects are the same as those of the above-described embodiments, corresponding members are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the outer positioning stopper may be made of a non-magnetic material, and the center positioning stopper may be made of a magnetic material or a permanent magnet.
  • the two compression coil springs 5 5 ′ are set so that the front lens support 53 and the rear lens support 54 are always pulled outward.
  • two types of zoom magnifications of 1 and ⁇ can be obtained by the same energization processing as in the above-described embodiment.
  • the front lens support 53 is fixed to one end of the bobbin 50, and the power is appropriately supplied in a predetermined direction, so that the zoom position as the basic posture is obtained. It goes without saying that a lens driving device capable of switching between two states of magnification of 1 ⁇ and i3 ⁇ can be used.
  • FIG. 13 shows a fifth embodiment of the present invention.
  • a solenoid is used as an actuator similarly to the second to fourth embodiments described above.
  • this lens drive device realizes the operation characteristics shown in Fig. 5 and can take two types of zoom magnifications, 1x and ⁇ x.
  • the basic configuration of the device is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 10, and the positioning stopper 56 disposed outside the bobbin 50 is made of a non-magnetic material and has a central positioning stopper 5. 7 is made of a magnetic material. Further, the front lens support 53 and the rear lens support 54 are connected to both ends of a compression coil panel 55 disposed so as to be interposed therebetween, and are separated by the elastic restoring force of the compression coil panel 55. Biased in the direction.
  • the permanent magnets constituting the front lens support 53 and the rear lens support 54 are arranged such that the magnetizing directions (directions of arrows in the figure) are directed toward the center.
  • both the front lens support 53 and the rear lens support 54 move forward (left side in the figure), and as shown in FIG.
  • the lens support 54 is magnetically attracted to the center positioning stopper 57, and the front lens support 53 is held against the positioning stopper 56 by the elastic restoring force of the compression coil spring 55.
  • the front lens support 53 and the rear lens support 54 can move forward from the reference position shown in FIG. 13 (a), and the amount of movement can be reduced by the center positioning stopper 57.
  • the length and installation position of the two they can be the same or different. Therefore, as shown in FIG.
  • the zoom magnification can be set to ⁇ times.If the power is turned off, the zoom magnification remains at 0 / times. . When power is supplied in the opposite direction, the zoom position returns to the basic position shown in Fig. 13 (a) with a zoom magnification of 1x. Therefore, in the present embodiment, it is possible to configure a lens driving device that can obtain two kinds of zoom magnifications of 1 ⁇ and ⁇ ⁇ based on the operation characteristics shown in FIG. Since other configurations, functions, and effects are the same as those of the above-described embodiments, corresponding members are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 14 shows a sixth embodiment of the present invention.
  • two compression coil panels 55 ' are provided similarly to the fourth embodiment, each of which has a front lens support 53 and a rear lens support 54. Are urged in predetermined directions.
  • the central positioning stopper 57 " is made of a non-magnetic material, and the positioning stoppers 56 'on both sides are made of a magnetic material. Further, the front lens support 53 and the rear lens support 54 are formed. The direction of magnetization of the permanent magnet (the direction of the arrow in the figure) is set so as to face forward in the same direction (the direction to the left in the figure) Further, each of the compression coil springs 5 5 ′ has a corresponding lens support 5 3. , 54 are biased toward the center positioning stopper 57 ". However, when the lens supports 53, 54 are magnetically attracted to the positioning stopper 56 ', the elastic restoring force is not strong enough to cancel and separate them. Between the lens supports 53, 54 and the positioning stopper 56 'when the supports 53, 54 are separated from the positioning stopper 56' and abutted against the center positioning stopper, 5 ". It is designed to overcome the generated magnetic attraction.
  • the zoom magnification can be set to ⁇ .
  • the coils are provided with coils 58a and 58b having different numbers of turns, for example, as shown in Fig. 15 (a), and arranged in the axial direction. Alternatively, as shown in FIG. 15 (b), the number of turns may be changed in the axial direction.
  • the position at which the magnetic field is increased is set in consideration of the stop position of the lens support and the like, and is not necessarily at the end.
  • FIG. 16 and FIG. 17 show a seventh embodiment of the present invention.
  • an electromagnet is used as an actuator. It is of the type (operating characteristics shown in Fig. 4) in which two types of zoom magnification are obtained: 1x and ⁇ x.
  • a cylindrical body 63 in which a front lens group 61 and a rear lens group 62 are mounted in a rectangular housing 60 so as to be movable in the axial direction, and an electromagnet 65 are brought close to each other. They are arranged in parallel.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical body 63 is also formed so as to reduce the frictional force so that the front lens group 61 and the rear lens group 62 can move forward and backward smoothly.
  • Cores 65 a are provided at both ends of the electromagnet 65, and the tip of the core 65 a is overlapped with the cylindrical body 63.
  • the tip of the core 65a is a portion where the electromagnetic force generated by the electromagnet 65 acts.
  • an imaging element 69 such as a CCD is arranged at a rear end portion of the housing 60, and light incident through the front lens group 61 and the rear lens group 62 is incident on the imaging element 69.
  • Image image.
  • the front lens group 61 and the rear lens group 62 have a configuration including a predetermined number of lenses and a support for supporting the lenses.
  • the front lens group 6 1 and the rear lens group 6 2 are always directed toward the center by a compression coil spring 6 4 interposed between spring restraining portions 6 3 a provided at both ends of the cylindrical body 6 3. It is configured to be energized.
  • two positioning stoppers 66 and one center positioning stopper 67 are arranged at predetermined positions on a line connecting the ends of the cores 65a provided at both ends of the electromagnet 65, and the front lens group 6 1, Permanent magnets 68 are embedded around the rear lens group 62. More specifically, as shown in FIG.
  • the positioning stoppers 66 are formed of a magnetic material and provided at positions close to both cores 65a, respectively.
  • the lens group 6 1 and the rear lens group 6 2 stop when they come into contact with each other.
  • This state is the basic posture in which each lens group 61 and 62 is located at the reference position, and is set so that the zoom magnification becomes 1.
  • the center positioning stopper 67 is formed of a permanent magnet, and its magnetization direction (the direction of the arrow in the figure) is the same as that of the permanent magnet 68 embedded in the front lens group 61 and the rear lens group 62, respectively. (Forward). Then, as shown in FIG. 17 (b), the length of the center positioning stopper 67 and the installation position are adjusted by the front lens group 61 and the rear lens group 62 approaching each other to the center positioning stopper 67. When they hit each other, they are set to the retreat position B and the forward position (2), respectively.
  • the compression coil panel 64 is compressed and deformed, and the front lens group 61 and the rear lens group 62 are respectively disposed outside. It is fixed by the magnetic attraction force from the permanent magnet 68 while in contact with the positioning stopper 66. Therefore, the zoom magnification can be set to 1.
  • the electromagnet 65 when the electromagnet 65 is energized in this state, a magnetic field as shown in FIG. 17 (b) is generated, and the generated magnetic field is set in the front lens group 61 and the rear lens group 62.
  • the girder permanent magnet 68 magnetically repels, separates from the positioning stopper 66, and moves to the center due to the elastic restoring force of the compression coil spring 64. Then, the front lens group 61 and the rear lens group 62 stop while abutting on the center positioning stopper 67. As a result, the zoom magnification can be increased by ⁇ times.
  • the power to the electromagnet 65 is turned off by the magnetic attraction generated between the permanent magnet 68 provided in the front lens group 61 and the rear lens group 62 and the central positioning stopper 67 composed of the permanent magnet. Even so, the state shown in FIG. 17 (b) is maintained.
  • FIG. 18 shows an eighth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is based on the seventh embodiment described above, except that the material of the center positioning stopper 67 'is made of a magnetic material, and the other configurations are the same.
  • the zoom magnification can be set to 1 in the basic posture shown in FIG. 18 (a), and when the electromagnet 65 is energized as shown in FIG. 18 (b) from that state.
  • the permanent magnets 68 provided in the front lens group 61 and the rear lens group 62 repel the magnetic field generated by the electromagnet 65 and move to the center. Therefore, the zoom magnification can be increased by ⁇ times.
  • the state shown in FIG. 18 (b) can be returned to the state shown in FIG.
  • FIG. 19 shows a ninth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is based on the seventh and eighth embodiments described above. The difference is that one compression coil panel 6 4 ′ is provided between the front lens group 61 and the rear lens group 62, and the front lens group 61 and the rear lens group are formed by the elastic restoring force of the compression coil panel 64 ′. The groups 62 are urged away from each other. Further, the positioning stoppers 66 'provided at both ends are formed of a non-magnetic material, and the center positioning stopper 6T is formed of a magnetic material. Cried. Furthermore, the core 65 a provided on the electromagnet 65 was provided at a central portion in the axial direction of the electromagnet 65.
  • a position close to the center positioning stopper 67 ' is good.
  • the magnetizing directions of the permanent magnets 68 provided in the front lens group 61 and the rear lens group 62 are set to be opposite to each other.
  • an image sensor is arranged at a predetermined position behind the housing 60.
  • FIG. 20 shows a tenth embodiment of the present invention.
  • the operation characteristics shown in FIG. 5 are realized while using an electromagnet as an actuator, and a zoom magnification of 1 ⁇ and ⁇ This is a lens drive device that can take two types of magnification.
  • the basic configuration is the same as that of the eighth embodiment.
  • the positioning stoppers 66 disposed at both ends of the cylindrical body 63 are made of a magnetic material, and the center positioning stoppers ⁇ are also made of a magnetic material.
  • the front lens group 61 and the rear lens group 62 are connected to both ends of a compression coil spring 64 ′ arranged so as to be interposed between them, and the compression It is biased in a direction away by the elastic restoring force of contraction Koirupane 6 4 7.
  • What is different is the position of the front lens group 61 in the basic posture where the zoom magnification is 1. That is, as shown in FIG. 20 (a), the front lens group 61 is held in the basic posture by magnetic attraction in contact with the center positioning stopper 67 '.
  • the rear lens group 62 is urged rearward by the elastic restoring force of the compression coil panel 6, and is held in a state where the rear lens group 62 is abutted against the positioning hook °° 66. Further, the magnetizing directions of the permanent magnets 68 provided in the front lens group 61 and the rear lens group 62 (directions of arrows in the figure) are directed outward.
  • the zoom magnification becomes larger. It can be ⁇ times.
  • the zoom magnification is maintained at ⁇ times.
  • the zoom position returns to the basic position shown in Fig. 20 (a) with a magnification of 1x. Therefore, in the present embodiment, it is possible to configure a lens driving device that can obtain two types of zoom magnifications of 1 ⁇ and ⁇ ⁇ based on the operation characteristics shown in FIG. Note that the other configurations, functions, and effects are the same as those of the above-described embodiments, and the corresponding members are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 21 shows an eleventh embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a type that employs two types of zoom magnifications of 1 and ⁇ , as in the tenth embodiment described above.
  • electromagnets 65 are different from those in the tenth embodiment. That is, the core 6 is located at the center of the electromagnet 65. 5 a is provided. In practice, this is realized by sandwiching the core 65 a between two electromagnets 65.
  • the configuration of the electromagnet 65 is the same as that of the ninth embodiment shown in FIG.
  • the permanent magnets 68 provided in each of the front lens group 61 and the rear lens group 62 have the same magnetization direction (the direction of the arrow in the figure) and are directed backward (to the right in the figure). Further, the positioning stoppers 66 'provided at both ends of the cylindrical body 63 are made of a non-magnetic material.
  • FIG. 22 shows a main part of a 12th embodiment of the present invention. That is, in the present embodiment, the slide guide 73 is attached at a predetermined position around the front lens group 71 and the rear lens group 72, and the slide guide 73 is axially moved with respect to the slide shaft 74 via the slide guide 73. It is possible to move freely.
  • the front lens group 71 and the rear lens group 72 adopt a configuration in which a lens is mounted in the support, and the optical axes of the lenses are aligned. Then, an image is formed on an image pickup device such as a CCD (not shown) arranged behind the rear lens group 72.
  • an image pickup device such as a CCD (not shown) arranged behind the rear lens group 72.
  • positioning stoppers 75 are mounted at predetermined positions on both ends of the slide shaft 74, and a center positioning stopper 76 is mounted at an intermediate point of the slide shaft 74.
  • the front lens group 71 and the rear lens group 72 can be moved between the center positioning stopper 76 and the positioning stopper 75.
  • the distance between the positioning stoppers 75, the length of the center positioning stopper 76, and the mounting position are set so as to obtain the operation characteristics shown in FIG.
  • the zoom magnification can be set to 1.
  • the drive mechanism for switching the zoom magnification between 1 ⁇ and 1 ⁇ is, for example, to attach a permanent magnet 77 to the front lens group 71 and the rear lens group 72
  • the movable piece 78 made of a magnetic material is inserted freely. That is, the opposing surfaces of the permanent magnets 77 have the same polarity and repel each other.
  • the movable piece 78 made of a magnetic material is inserted between the permanent magnets 77, the permanent magnets 77 move in a direction away from each other due to magnetic repulsion. Then, the positioning stopper 75 and the slide guide 73 are positioned and fixed in contact with each other.
  • the attached permanent magnets 78 a and the permanent magnets 77 provided in the front lens group 71 and the rear lens group 72 are magnetized so as to be attracted.
  • the permanent magnet 77 attached to the front lens group 71 and the rear lens group 72 is thin (about half).
  • the magnetic body 77a may be arranged on the opposite surface side, and the magnetic body 77a may be arranged on the opposite side (outside). In this way, the amount of expensive permanent magnets used can be reduced, and a cost reduction effect can be expected. Note that the other configuration, operation, and effect are the same as those of the 12th embodiment and the modified example.
  • the force of the compression coil spring 79 can be used. That is, based on the first and second embodiments, one end of the compression coil panel 79 is mounted outside the permanent magnets 77 provided in the front lens group 71 and the rear lens group 72. Of course, the position of the other end of the compression coil panel 79 is regulated by a panel suppressor (see reference numeral 63a in FIG. 17).
  • the magnetic body 77 ′ is attached to the front lens group 71 and the rear lens group 72 as shown in FIG.
  • the movable piece 7 8 made of a magnet is moved in and out between the magnetic bodies 7 7.
  • FIG. 26 (a) when the movable piece 78 made of a permanent magnet is detached from the space between the magnetic members 77 ', the elastic member 79'
  • the front lens group 7 1 and the rear lens group 7 2 are separated from each other,
  • the system magnification can be set to 1, and the slide guide 73 can be positioned by contacting the positioning stopper 75 with the block.
  • the magnetic body 77 ′ in the modification shown in FIG. 26 can be a permanent magnet 77.
  • the elastic restoring force of the compression coil panel 79 is larger than the suction force, and the zoom magnification is set to 1 as shown.
  • a movable piece 78 made of a permanent magnet is inserted between the permanent magnets 77, a large magnetic attraction force is generated between the movable piece 78 'and the permanent magnet 77, as shown in FIG. ),
  • the slide guide 73 stops against the center positioning stopper 76. This makes it possible to increase the zoom magnification.
  • the other configuration and operation and effect are the same as those of the 12th embodiment and its modified example, and the corresponding members are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 28 shows still another modification.
  • the center positioning stopper 76 ' is attached to both surfaces of a movable piece 78 made of a magnetic material.
  • the permanent magnets 77 repel each other, and the slide guides 73 contact the positioning stoppers 75 at both ends. The position is fixed.
  • the permanent magnets 77 are magnetically attracted to each other with the magnetic material 78, and as shown in FIG. 7 7 comes in contact with the center positioning stopper 7 6 ′ and holds this position.
  • FIG. 29 shows still another modification.
  • the auxiliary magnet 8 is located near the stop position when the movable piece 78 made of a magnetic material is moved outward (see FIG. 29 (a)) based on the first and second embodiments. 0 is provided.
  • the distance between the auxiliary magnets 80 is smaller than the distance between the permanent magnets 77 when the front lens group 71 and the rear lens group 72 are separated from each other, as shown in FIG. 29 (a).
  • the distance between the permanent magnet 77 when the front lens group 71 and the rear lens group 72 attract magnetically is longer.
  • the distance between the pair of permanent magnets 77 and the distance between the auxiliary magnets 80 is determined by the movable piece 78 made of a magnetic material. In this case, the permanent magnet 77 or the auxiliary magnet 80 exists in the immediate vicinity even if the movable piece 78 is moved to move out of that state.
  • both Fig. 31 and Fig. 32 are moved manually. That is, in FIG. 31, an operating lever 82 is provided on a movable piece 78 made of a magnetic material, and the user moves the operating lever 82 to reciprocate linearly, thereby obtaining the configuration shown in FIG. 31 (a).
  • the movable piece 78 is in the basic posture (zoom magnification: 1) separated from the space between the permanent magnets 77, and as shown in FIG. It can be inserted between the two to switch between two states with a zoom magnification of ⁇ times.
  • the movable piece 78 and the operating lever 82 are made to move linearly.
  • the movable piece 78 made of a magnetic material is attached to one end. Connect the lever 8 3 to the rotating shaft 8 3 a, and connect the operating 4 is provided.
  • the operating lever 84 rotates forward and backward within a predetermined angle range around the rotating shaft 83a by moving the operating portion 84 substantially up and down (actually moving along an arc-shaped locus). Therefore, as shown in FIG. 32 (a), the movable piece 780 is in the basic posture (zoom magnification is 1) separated from the space between the permanent magnets 77, as shown in FIG. 32 (b).
  • the movable piece 78 is inserted between the permanent magnets 77 so that the zoom magnification can be switched between two states of ⁇ times.
  • the rotating shaft 83a can be used as the output shaft of the stepping motor 85.
  • the movable piece 78 can be automatically put in and out between the permanent magnets 77 by rotating the stepping motor 85 forward and reverse, and the zoom magnification can be switched (FIG. 33 ( a) and (b)).
  • a linear actuator 86 can be used as an actuator for automatically moving the movable piece 78. That is, as shown in FIG. 34, when a movable piece 78 is provided at the tip of a linearly reciprocating rod 86a constituting the linear actuator 86, and the rod 86a is pulled back.
  • the movable piece 780 takes the basic position (zoom magnification is 1) at which the movable piece 178 is detached from the space between the permanent magnets 177 (see Fig. 34 (a)). It is inserted between the permanent magnets 77 so that the zoom magnification becomes ⁇ times (see Fig. 34 (b)).
  • the two zoom magnifications can be switched by operating the linear actuator 86 by a switch operation (not shown).
  • FIG. 36 to FIG. 38 show a thirteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is for realizing the operation characteristics shown in FIG. 7, and uses a stepping motor as an actuator for moving a lens group.
  • the basic configuration is the same as that of the first embodiment, except that the front lens group is also movable.
  • the flat rectangular base 10 has a high step portion 1 1 in which the front surface thereof is raised by about 1/4 including one corner. Then, the low step portion 12 of the remaining region is formed.
  • small-diameter holes 13 are provided at three of the four corners of the high step portion 11, and a large-diameter through hole 14 is formed at the center.
  • the center of the through hole 14 is the optical axis, and although not shown, an imaging device such as a CCD is disposed at a predetermined position behind the through hole 14.
  • a small stepping motor 20 is installed.
  • the stepping motor 20 has a case main body 21 that is substantially arcuately curved so as to follow the planar shape of the low step portion 12, and has an output shaft 22 protruding to the outside at the center thereof.
  • a rotor is disposed in the center of the inside of the case main body 21, and the output shaft 22 is inserted into the center of the rotor and integrated. Further, stators are arranged on both sides of the case body 21 which are spread left and right.
  • the stepping motor having such a configuration for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-1055882 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6_293658 can be used.
  • the small-sized stepping motor is not limited to the one having such a configuration, and it is needless to say that various types of motors can be used.
  • the distal end of the output shaft 22 is threaded and serves as a lead screw.
  • the rear group movable body 30 is movably inserted into the guide bins 15a and 15b.
  • the rear group movable body 30 has substantially the same planar shape as the base 10, and has a guide hole 31 penetrating at a position facing the hole 13 of the base 10, and a through hole of the base 10.
  • a through hole 32 is provided at a position facing 14. The two guide pins 15a and 15b are inserted into the through hole 32, and the rear group movable body supported by the main guide pin 15a and the sub guide bin 15b is thereby inserted.
  • a through hole 34 is formed in a portion of the rear group movable body 30 facing the output shaft 22 of the stepping motor 20, and a through hole 34 on the front side of the rear group movable body 30 is formed.
  • a rectangular recess 35 is formed around the periphery.
  • the lead nut 36 is inserted and fixed in the recess 35.
  • the lead nut 36 engages with a lead screw provided on the output shaft 22 of the stepping motor 20, and the lead nut 36, and consequently, the rear group movable body 30 moves forward and backward with the forward and reverse rotation of the output shaft 22.
  • the main guide pin 15 a is also provided upright at the corner of the low step 12 of the base 10, and the main guide pin 15 a mounted on the low step 12 Is mounted movably with respect to the rear group movable body 30.
  • a front group movable body 40 ′ that supports the front lens group is mounted at the tip of each of the guide bins 15 a and 15 b provided in the high step portion 11.
  • the front group movable body 4 is set to be movable by a predetermined distance in the axial direction with respect to each of the guide bins 15a and 15b. More specifically, the main guide pin 15a is inserted in a through state into a hole 44 having an inner diameter substantially matching the outer diameter of the main guide pin 15a.
  • a disc-shaped stopper 45 is attached to the tip of each of the two sub guide bins 15b.
  • the outer diameter of the stopper 45 is slightly larger than the outer diameter of the sub guide pin 15b.
  • the above-described sub guide bin 15b is inserted into the hole 46 formed at a predetermined position of the front group movable body 40 so as to be relatively movable.
  • the inner diameter of the hole 46 is substantially the same as the outer diameter of the sub guide bin 15 b at the rear part, and slightly larger than the outer diameter of the sub guide pin 15 b at the front part. However, it is possible to insert and arrange.
  • a spring 47 is coaxially mounted on the tip side of the sub guide pin 15b.
  • a spacer 43 is inserted and arranged in the sub guide bin 15 b in a fixed state on the rear surface side of the front group movable body 4.
  • the thickness of the spacer 43 is, as shown in FIG. 38, the front lens group when the front group movable body 40 ′ and the rear group movable body 30 are both in contact with the spacer 43.
  • the distance between the lens group and the rear lens group is set to the distance d3 shown in FIG. 7, that is, the distance between the lenses (C-1 (4)) at which the zoom magnification is ⁇ .
  • a through hole 41 is provided at the center of the front group movable body 40 ′, that is, at a position facing the through holes 14 and 32 provided in the base 10 and the rear group movable body 30.
  • the front lens group is inserted and arranged in the through hole 41.
  • the zoom magnification can be set to 1x.
  • the output shaft 22 of the stepping motor 20 is rotated forward to move the rear group movable body 30 forward, and as shown in FIG. 37, a predetermined position (non-contact with the front group movable body 40 ') as shown in FIG. Or a position where it does not bias forward when touched, the zoom magnification can be increased to j8 times (for example, 2 times). Since the stepping motor 20 is used as the actuator, the position of the rear group movable body 30 can be accurately controlled by controlling the number of steps.
  • FIG. 39 is a side view for explaining the concept of the fourteenth embodiment of the present invention. In the above embodiments, optical zoom and focus are performed. Also allows you to do macros.
  • the lens driving device arranges the front lens group 1 and the rear lens group 2 before and after the optical axis L, fixes the front lens group 1 at a fixed position, and drives the rear lens group 2 by driving means described later. Is moved in the optical axis direction.
  • the front and rear group lenses 1 and 2 have a configuration in which the lens groups are fitted and supported in the annular frame bodies 3 and 4, and each lens group has a lens diameter of about 5 mm. Then, a plurality of guide pins 7, 7 are arranged along the optical axis L, and the front and rear frames 3, 4 are aligned in the optical axis direction by fitting holes formed in the outer periphery into the guide bins 7, 7. .
  • an image sensor 6 such as a CCD is disposed on the back side of the rear lens group 2. Therefore, at the light receiving position of the image sensor 6, the magnification of the imaging changes according to the positional relationship between the three optical elements aligned with the optical axis L. This change in the zoom magnification is generally shown in FIG. The characteristics are as shown.
  • the general optical characteristics of the two front and rear lens configurations are that the front group lens 1 also needs to be moved to properly obtain the zoom magnification from wide-angle (WIDE) to telephoto (TELE).
  • the group lens 2 is moved linearly (characteristic b) to the subject side, and the front group lens 1 is moved to the image sensor 6 side and then moved back to the subject side in a curved shape (characteristic f). Will be needed.
  • the driving means for moving the front group lens 1 is required separately, and it is impossible to reduce the size. Therefore, in this embodiment, the front group lens 1 is fixed at a fixed position (characteristic c), and only the rear group lens 2 is moved along the optical axis. The rear group lens 2 is stopped at two fixed positions A and B. As a result, the zoom magnification can be set to A at the fixed position A, and the zoom magnification can be set to B at the fixed position B.
  • a lens driving device can be realized.
  • the zoom magnification is 1; and 4.1.8 mm, the zoom magnification is 2 times.
  • the rear lens group 2 is very small at the fixed positions A and B where it is stopped. Drive to move the distance.
  • the minute movement at each of the fixed positions A and B is set so that the movement is performed at every feed pitch of 50 ⁇ m or less in the section of at least 600 ⁇ m before and after.
  • the macro focus with the object distance of 5 cm was gotten.
  • the imaging magnification changes to about A + 0.1, but the macro operation can be performed by driving to move a small distance at the fixed position A.
  • the fixed position B on the side close to the front group lens 1 by moving about 100 m toward the image sensor 6, a macro focal point having an object distance of 5 cm was obtained.
  • the imaging magnification changes to about B_0.1, but the macro operation can be performed by driving to move a small distance at the fixed position B.
  • the focal point is at a position of 30 cm when the distance of small movement at each of the fixed positions A and B is several 10 ⁇ m, and the focal point is at a position of 1 m when the distance is about 10 m.
  • the drive of the rear lens group 2 is set so that the feed pitch of the minute movement is set to several meters or less. In this way, by making the feed pitch smaller, it is possible to focus on the fixed position, and the focus operation becomes easier.
  • FIGS. 8 and 9 are perspective views showing each part separately, Fig.
  • FIG. 9 (a) shows a state in which the zoom magnification is A (basic position), and Fig. 9 (b) shows a state in which the zoom magnification is B. It is a perspective view which shows a double state. Since the mechanical configuration is the same as that of the first embodiment, the description of the same parts will be omitted.
  • spacers 43 are inserted and arranged in each guide bin 15. This spacer 43 is adjusted in thickness.
  • the moving position of the rear group movable body 30 can be accurately positioned according to the number of steps, and the rear group movable body 30 is moved backward by rotating the output shaft 22 in reverse. As shown in Fig. (A), stop at the fixed position A approaching the front of the base 10, and set the zoom magnification to A times based on this position.
  • the rear group movable body 30 moves forward, and stops at a fixed position B approaching the spacer 43 as shown in FIG. 9 (b). Then, set the zoom magnification to B times.
  • driving is performed to move a minute distance at each of the fixed positions A and B.
  • the stepping motor 20 is a two-phase type with 12 steps and a lead screw with a 0.5 mm pitch is used, a feed of about 42 m per step can be realized with two-phase excitation. It can be switched to macro operation by several steps.
  • the feed pitch finer for the focus operation It is necessary to make the feed pitch finer for the focus operation. If the stepping motor 20 has a pitch of 0.25 ⁇ m in 20 steps, for example, a feed rate of 12.5 ⁇ per step is used. Can be performed. Furthermore, if the drive is performed with one-two or two-phase excitation, a feed of 6.25 ⁇ can be performed per step, so that the focus operation can be performed more precisely.
  • the rear group movable body 30, that is, the rear group lens can be moved to the fixed positions ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ by driving the stepping motor 20, and the minute movement can be performed at the fixed positions ⁇ and ⁇ . Therefore, a single actuator can be used to perform a binary zoom operation and By performing the operation and setting the feed pitch of the fine movement to several meters or less, the focus can be adjusted at the fixed position, and the focus operation can be easily performed.
  • the base 10 is 11 mm square, and the inner diameters of the through holes 32 and 41, that is, the rear lens group and the front lens group.
  • the diameter is 5 mm, and the height of the entire device (the distance from the bottom of the base 10 to the front of the front group support 40) is about 11 mm. As a result, it can be sufficiently mounted on a mobile phone.
  • the area of the camera module is within 13 mm square even at a fixed focal point. If this level is the upper limit of adoption, it will be possible to use a slightly larger lens, and the total size (planar shape of the base 10) is 13 mm square or less up to a lens diameter of about 7 mm. It can be suppressed. Of course, using smaller lenses does not prevent further miniaturization as a whole. ⁇
  • the stop position of the lens support member is limited to a small number such as one, two, or three (the zoom magnification is limited), so that a complicated mechanism is provided.
  • the front lens is fixed, and only the rear lens is moved in association with the driving means, and stopped at two fixed positions, while moving a minute distance at those fixed positions.
  • a binary zoom operation and a Mac mouth operation for a predetermined distance can be performed.
  • the feed pitch of the fine movement can be set to several / less or less, it is possible to focus on the fixed position and to easily perform the focusing operation.
  • the outer shape can be made ultra-small, and it can be preferably incorporated in mobile phones and the like that are becoming thinner and smaller.

Abstract

直径が5mm程度の前レンズ群1と後レンズ群2は、それぞれ前群可動体3,後群可動体4を介して筒体5内に前後移動可能に保持される。筒体の後方所定位置には、CCD等の撮像素子6が配置され、各レンズ群とCCDまでの距離並びに両レンズ群間の距離を適宜に設定することで、CCDで所望のズーム倍率で結像させることができる。具体的には第1図(a)に示す1倍の標準の状態から、ズーム倍率をα倍→β倍→γ倍にしたときの前レンズ群と後レンズ群の位置関係は、第1図(b)から(d)に示すようになる。よって、例えば第1レンズ群を固定し、後レンズ群を(1),(3)の間で往復させるだけで、1倍とβ倍の2種類のズーム倍率が切り替えできる。

Description

明 細 書 レンズ駆動装置 技術分野
この発明は、 光学ズームとフォーカスを行うためにレンズを可動させるレンズ 駆動装置ならびに光学ズームとマクロとフォーカスの動作を行うためにレンズを 可動するレンズ駆動装置に関するもので、 特に超小型カメラに適用するためレン ズ構成を簡素化したものにおける駆動動作の改良に関する。
背景技術
近年、 超小型カメラを組み込んだ携帯電話機が普及している。 係る超小型カメ ラは、 寸法形状の制限から一般に固定焦点のものが用いられている。 携帯電話機 を購入する場合の機種を選定する際の一因として係る超小型カメラの有無は大き なウェートを占めている。 そして、 ユーザの心理としても、 携帯電話機に超小型 カメラが付いているか否かが大きなボイントであり、 超小型カメラの性能 ·機能 まではあまり気にしていないのが実情である。
しかし、 現在の固定焦点式の超小型カメラ付きの携帯電話機が普及するにつれ 、 既に係る携帯電話機を使用しているユーザは、 他者との差別化等から通常ある 程度の期間にわたって使用すると、 さらなる高機能化を望むことが予測される。 高機能化の 1つの態様として、 スチールカメラやビデオカメラなどで一般に採用 されている光学ズーム機能がある。
係る光学ズーム機能は、 通常、 2枚もしくは 2つ以上のレンズ群をそれぞれ光 軸方向に適宜移動させることにより、 所望のズームを得るとともに、 そのズーム に応じてピント合わせ (フォーカス) を行うようになる。 そして、 係る処理を行 うための具体的な機構としては、 例えば特開平 7— 3 3 6 9 3 8号 (特許文献 1 ) に示すように、 2つのレンズをそれぞれ独立したァクチユエータ (ステツピン グモータ) で動かすようにしたものがある。 また、 別の方法としては、 特開平 1
1一 5 2 2 0 9号 (特許文献 2 ) に示すように、 1つのァクチュータゃモータに 対して、 カムを用いることにより 2つのレンズ (レンズ群) の位置関係を制御し 、 ズームとフォーカスの 2つの動きを実現するようにしている。
光学ズームを実現するためのレンズの動きは複雑で、 一方向の動きだけでなく
、 往復を含む非線形の曲線を描く。 特に、 携帯電話機に実装するためには、 光学 的に有効なレンズ直径 (以下、 「レンズ径」 ) が φ 7 mm以下、 好ましくは φ 5 mm以下が要求され、 そのように超小型なレンズを用いた場合、 レンズの位置精 度も厳しくなり、 高精度な位置決めと高度な制御が必要となる。
そのため、 ァクチユエータを動かす駆動回路に加え、 物体との距離を測定した り、 位置を確認するためのセンサや画像からのデータを処理し、 駆動回路にフィ ードバックをかける回路が必要となる。 つまり、 高度なセンサやデータ処理, 制 御が必要な分、'開発, 設計工数が必要となる。 さらに、 部品点数の増加に伴い高 価, 消費電力の増大, 大型化となり、 携帯電話機等に実装するのが困難となる。 特に、 特許文献 1のように、 各レンズ毎に駆動系を設けた場合には、 上記問題が より顕著に生じる。
一方、 特許文献 2に開示された発明のようにカムを用いた場合は、 1つのァク チユエータで実現可能であるが、 非線形の動きをさせるために複数の異なる曲率 を持つカムやガイドが必要となる。 そのため、 動きもメカ機構も複雑になる。 さ らに、 レンズの挙動は、 カメラ仕様により大きく異なるため、 その度にカムを開 発し設計しなければならなレ、。
また、 携帯電話に実装するズーム機能を備えた駆動装置としては、 特開 2 0 0 2— 2 9 0 5 2 3号 (特許文献 3 ) などに見られるように、 1つのァクチユエ一 タ (モータ) に対して、 カムを用いることにより前後 2つのレンズ (群レンズ) の位置関係を制御し、 ズームを実現したものがある。 しかし、 上記した公報に開 示された発明は、 レンズの回りに直進案内のスロット用の固定筒を配置し、 その 外側に駆動力を伝える力ム筒を配置する 2重筒のカム機構であり、 これらを筒状 本体に収納するようにしているため、 外形サイズが太くなる問題がある。
さらに、 マクロ動作を実現するためには、 前後 2つの群レンズをそれぞれ光軸 方向に適宜移動させることで所望のマクロ焦点を得られるものの、 この場合は前 後の群レンズおよぴ撮像素子の相対的な位置関係がズーム動作と相違するため、 これらを両立させるには各群レンズをそれぞれ独立に動かす必要がある。 しかし 、 2つのァクチユエ一タで各群レンズを独立に動かすように構成すると、 本体が 大きくなつてしまい、 超小型化が困難になる。 また、 カム機構を用いてズームと マクロの動作を得るには、 その構成が複雑化し、 やはり超小型化が困難になる。 この発明は、 上記した背景に鑑みてなされたもので、 その目的とするところは 、 上記した問題を解決し、 複雑な機構のカムや高度な制御や複雑な機構を必要と せず、 ズーム倍率を限定することで、 シンプルで小型で安価なレンズ駆動装置を 提供することにある。 さらに別の目的としては、 1つのァクチユエータにより光 学ズーム, マクロ, フォーカスの動作が行えて外形を超小型化することができ、 薄厚化, 小型化を進める携帯電話機などにも好ましく組み込めるレンズ駆動装置 を提供することにある。
発明の開示
上記した目的を達成するために、 本発明に係るレンズ駆動装置では、 レンズ径 が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用の光学ズーム機能を有するレンズ ュニットにおけるレンズを移動させるためのレンズ駆動装置であって、 前後に配 置された第 1, 第 2レンズ支持部材を備え、 前記第 1 , 第 2 レンズ支持部材は、 それぞれ所定枚数のレンズを保持することを前提とする。 そして、 係る前提のも ので、 前記第 1 レンズ支持部材は固定し、 前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向 に移動可能とするとともに、 前後方向の所望の 2箇所で停止するように構成し、 2種類のズーム倍率を切替えることができるように構成することである。
また、 別の解決手段としては、 上記した前提のもと、 前記第 1 レンズ支持部材 は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の所望の 2箇所で停止するよ うに構成し、 前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の所望の 2箇所で停止するように構成し、 前記第 1, 第 2レンズ支持部 材の停止位置を制御することにより 2種類のズーム倍率を切替えることができる ようにしてもよレ、。
この場合に、 前記第 1 レンズ支持部材と前記第 2レンズ支持部材の移動は、 ソ レノイド, リ レー, 永久磁石の少なくとも 1っをァクチユエータとして利用し、 そのァクチユエータの出力に伴い、 第 1, 第 2レンズ支持部材が連動して移動す ることにより、 2種類の相対位置関係を切替制御するようにするとよい。 係る構 成にすると、 より簡単な構成で切替制御が実現できる。
さらにまた、 別の解決手段としては、 上記した前提のもと、 前記第 1 レンズ支 持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の所望の 2箇所で停止 するように構成し、 前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとと もに、 前後方向の所望の 3箇所で停止するように構成し、 前記第 1, 第 2レンズ 支持部材の停止位置を制御することにより 3種類のズーム倍率を切替えることが できるようにすることである。
この場合に、 前記第 2 レンズ支持部材は、 ステッピングモータの出力を受けて 、 前後進移動するようにし、 前記第 1 レンズ支持部材は、 前記第 2レンズ支持部 材からの付勢力によつて移動可能とし、 前記付勢力を受けない状態での第 1位置 と、 前記付勢力により移動した第 2位置の 2箇所で停止するようにすると、 1つ のァクチユエータで、 しかも簡単な動力伝達機構により 3種類のズーム倍率を切 替えることができる。 この発明は、 例えば、 第 1 3の実施の形態により実現され ている。
さらにまた、 上記した各発明において、 前記第 1 レンズ支持部材と前記第 2レ ンズ支持部材の少なくとも一方に対する移動は、 ステッピングモータの出力に基 づいて行うようにすることができる。
ここで、 第 1 レンズ支持部材は、 実施の形態では、 前レンズ群を支持する部材 (前群支持体 4 0 , 前群可動体 3 , 4 0 ' , 前レンズ支持体 5 3, 前レンズ群 6 1, 7 1等) に対応し、 第 2.レンズ支持部材は、 実施の形態では、 後レンズ群を 支持する部材 (後群可動体 4, 3 0, 後レンズ支持体 5 4 , 後レンズ群 6 2, 7 2等) に対応するが、 本発明はこれに限ることはなく、 ズーム倍率とレンズ位置 の相関を示す動作特性によっては、 逆の適用もあり得る。
本発明では、 停止箇所を 2箇所または 3箇所に限定するようにした。 これによ り、 簡易で小型な機構でもって、 位置決めが容易に行えるようになり、 停止位置 を動作特性に応じて適宜に設定することにより、 異なるズーム倍率を発揮させる ことができる。
また、 そのように停止箇所数を限定したため、 ァクチユエータとして仮に複数 のステッピングモータを使用した場合も、 各レンズ支持部材に対する位置決めを 、 突き当て位置決めにより行うことが可能となるため、 簡単な制御で高精度の位 置決めが可能である。 よって、 装置が大型化しない。 また、 これらのメリットは 、 片側駆動をステッピングモータで行い、 片側をリ レー, ソレノイド, 永久磁石 の吸引反発, 手動のいずれかにより駆動することによつても得られる。
さらに、 ァクチユエータとして何れか 1つを用い、 その出力を適宜に各レンズ 支持部材に伝達することにより、 異なる相対位置関係を得ることができ、 ズーム 倍率を変更できる。
さらにまた、 第 1 レンズ支持部材を固定しても、 第 2レンズ支持部材の停止位 置を適宜に設定することにより、 2種類のズーム倍率を得ることができるので、 極めて簡単で小型の機構で本発明を実現できる。
また、 適用するレンズ径を 7 mm以下にしたのは以下の理由による。 すなわち 、 携帯電話機等に使われる超小型カメラでは、 カメラモジュールの面積は固定焦 点でも 1 3 mm角以内のサイズになっており、 このレベルが採用の上限になって きている。 そこで、 レンズを固定するためには、 最低 1 mm程度の固定枠を設け る必要があり、 レンズモジュールのサィズは、 「レンズ径 + 2 m m J となる。 そ して、 さらにそのレンズモジュール外側にァクチユエ一タゃスライド機構を設け るため、 トータル的サイズを 1 3 mm以下にするためには、 レンズ径を φ 7 mm 以下にする必要がある。 もちろん、 ある程度の寸法状の余裕並びに携帯電話機な どの装着相手の機器のさらなる小型化を考慮すると、 φ 7 mmは上限であり、 好 ましくは φ 5 mm以下にするのが良い。 もちろん、 本発明のレンズ駆動装置の適 用対象は、 携帯電話機に限るものではない。
上記した別の目的を達成するために、 本発明に係るレンズ駆動装置は、 レンズ 径が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用の光学ズーム機能を有するレン ズュニットにおけるレンズを移動させるためのレンズ駆動装置であって、 前後に 配置された第 1 , 第 2レンズ支持部材を備え、 前記第 1, 第 2 レンズ支持部材は 、 それぞれ所定枚数のレンズを保持する。 そして、 前記第 1 レンズ支持部材は固 定し、 前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方 向の 2つの定位置で停止するとともに、 該当定位置で微少距離を動かす駆動を行 うように構成することにより、 光学ズーム並びにフォーカス動作を行うことがで きるように構成した。
ここで、 第 1レンズ支持部材は、 実施の形態では、 前レンズ群を支持する部材 (枠体 3, 前群支持体 4 0 ) に対応し、 第 2レンズ支持部材は、 実施の形態では 、 後群レンズを支持する部材 (枠体 4 , 後群可動体 3 0 ) に対応するが、 本発明 はこれに限ることはなく、 ズーム倍率とレンズ位置の相関を示す動作特性によつ ては、 逆の適用もあり得る。
本発明では、 停止箇所を 2箇所の定位置と、 その定位置を基準に微少距離移動 させた位置に限定するようにした。 これにより、 簡易で小型な機構でもって、 位 置決めが容易に行えるようになり、 停止位置を動作特性に応じて適宜に設定する ことにより、 異なるズーム倍率を発揮させることができる。 このため単に一方の 第 2レンズ支持部材だけを駆動する構成でも 2値のズーム動作が行える。
そして、 各定位置において後レンズを微少に移動させるので、 ピントを合わせ ることができ、 フォーカス動作が行える。 また、 微少距離を動かすことから、 や がてズーム焦点が外れていき、 ごく接近した位置に存在する焦点にピントが合う ようになりマクロ動作が行える。
実験により確認したところ、 前記定位置での微少移動は少なくとも前後 5 0 0 μ mの区間について 5 0 m以下の送りピッチ毎に移動を行うようにすれば、 ご く接近した位置に存在するマクロ焦点を容易に利用できる。 そして、 前記微少移 動の送りピッチを、 数 m以下にすると、 フォーカス動作が容易になる。
また、 前記駆動手段は駆動源をステッピングモータとし、 当該出力軸にリード スクリューを設けるとともに、 前記後レンズの支持部材の対応位置にリ一ドナツ トを設けて、 両者の連係により直線動作を行う。 この場合、 ステッピングモータ を使うことからオープンループで駆動でき、 位置検出センサ等が不要で構成がシ ンプルになり駆動制御が容易になる。
また、 前記ステッピングモータはステータをロータの左右に配置した扁平タイ プである。 この場合、 駆動源が扁平になるのでレンズ駆動装置の厚みを大幅に低 くでき、 超小型化の面で有利性がある。
図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の各実施の形態の概念を説明する概略構成図である。 第 2図は、 ズーム倍率とレンズ群の位置関係を示す動作特性図である。
第 3図は、 本発明の動作原理を説明するズーム倍率とレンズ群の位置関係を示 す動作特性図 (その 1 ) である。
第 4図は、 本発明の動作原理を説明するズーム倍率とレンズ群の位置関係を示 す動作特性図 (その 2 ) である。
第 5図は、 本発明の動作原理を説明するズーム倍率とレンズ群の位置関係を示 す動作特性図 (その 3 ) である。
第 6図は、 本発明の動作原理を説明するズーム倍率とレンズ群の位置関係を示 す動作特性図 (その 4 ) である。
第 7図は、 本発明の動作原理を説明するズーム倍率とレンズ群の位置関係を示 す動作特性図 (その 5 ) である。
第 8図は、 本発明の第 1の実施の形態を示す分解斜視図である。
第 9図は、 本発明の第 1の実施の形態を示す斜視図である。
第 1 0図は、 本発明の第 2の実施の形態を示す断面図である。
第 1 1図は、 本発明の第 3の実施の形態を示す断面図である。
第 1 2図は、 本発明の第 4の実施の形態を示す断面図である。
第 1 3図は、 本発明の第 5の実施の形態を示す断面図である。
第 1 4図は、 本発明の第 6の実施の形態を示す断面図である。
第 1 5図は、 コイルの変形例を示す図である。
第 1 6図は、 本発明の第 7の実施の形態を示す断面図である。
第 1 7図は、 本発明の第 7の実施の形態を示す断面図である。
第 1 8図は、 本発明の第 8の実施の形態を示す断面図である。
第 1 9図は、 本発明の第 9の実施の形態を示す断面図である。
第 2 0図は、 本発明の第 1 0の実施の形態を示す断面図である。
第 2 1図は、 本発明の第 1 1の実施の形態を示す断面図である。
第 2 2図は、 本発明の第 1 2の実施の形態を示す図である。
第 2 3図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 2 4図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 2 5図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。 第 2 6図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 2 7図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 2 8図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 2 9図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 3 0図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の変形例を示す図である。
第 3 1図は、 本発明の第 1 2の実施の形態における可動片の駆動機構の一例を 説明する図である。
第 3 2図は、 本発明の第 1 2の実施の形態における可動片の駆動機構の一例を 説明する図である。
第 3 3図は、 本発明の第 1 2の実施の形態における可動片の駆動機構の一例を 説明する図である。
第 3 4図は、 本発明の第 1 2の実施の形態における可動片の駆動機構の一例を 説明する図である。
第 3 5図は、 本発明の第 1 2の実施の形態における可動片の駆動機構の一例を 説明する図である。
第 3 6図は、 本発明の第 1 3の実施の形態を示す図である。
第 3 7図は、 本発明の第 1 3の実施の形態を示す図である。
第 3 8図は、 本発明の第 1 3の実施の形態を示す図である。
第 3 9図は、 本発明の第 1 4の実施の形態における概念を説明する側面図であ る。
第 4 0図は、 本発明の第 1 4の実施の形態におけるズーム倍率に対するレンズ 位置を示す特性図である。
第 4 1図は、 本発明の第 1 4の実施の形態におけるマクロ動作となるレンズ位 置を示す特性図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明をより詳細に説明するにあたり、 添付の図面に従ってこれを説明する。 第 1図は、 本発明の好適な実施の形態の概念を説明する図である。 第 1図 (a ) に示すように、 超小型カメラ用レンズ駆動装置は、 前レンズ群 1と後レンズ群 2 が、 光軸 Lに沿って配置されている。 直径が 5 mm程度の前レンズ群 1と後レン ズ群 2は、 それぞれ前群可動体 3, 後群可動体 4を介して筒体 5内に保持されて いる。 図の例では、 可動体であるため、 前レンズ群 1と後レンズ群 2がともに筒 体 5内を前後方向に移動できるようになっているものとする。 もちろん、 図示の 便宜上筒体 5内に前レンズ群 1, 後レンズ群 2を挿入配置した例を示したが、 前 群可動体 3 , 後群可動体 4の駆動機構に応じて必ずしも筒体でなく、 適宜の構成 になるのは言うまでもない。
そして、 超小型カメラを構成するためには、 筒体 5の後方所定位置に、 C C D 等の撮像素子 6を配置する。 これにより、 各レンズ群 1, 2と C C D等の撮像素 子 6までの距離並びに両レンズ群 1, 2間の距離を適宜に設定するごとに、 C C D等の撮像素子 6で所望のズーム倍率で結像させることができる。 もちろん、 こ の C C D等の撮像素子 6の出力は、 所定の画像処理装置に入力されるが、 超小型 カメラの本体構成は本発明と関係ないのでその説明を省略する。 なお、 第 1図 ( a ) は、 ズーム倍率が 1倍の状態を示している。
以下の説明において、 この超小型カメラにおける 2つのレンズ群 1, 2の位置 とズーム倍率 (ピントがあっている) との関係が、 第 2図に示すようになつてい るものとする。 すなわち、 前レンズ群 1の移動軌跡が実線で示すようにズーム倍 率が 1倍から (¾倍 (例えば 1 . 5倍) までは後退移動させ、 その後、 徐々に前進 移動させると、 ズーム倍率が 倍 (例えば 2倍) →<y倍 (例えば 2 . 5倍) と増 加する。 このときの後レンズ群 2の移動軌跡は、 破線で示すように、 ズーム倍率 を 1倍から増加させるためには徐々に前進移動させる。
そして、 第 1図 (a ) に示す 1倍の標準の状態からズーム倍率を α倍, β倍, γ倍のときの前レンズ群 1と後レンズ群 2の位置関係は、 第 1図 (b ) から (d ) に示すようになる。 なお、 第 2図に示す特性図は、 使用するレンズその他の機 構に応じて種々変更される。
ここで本発明では、 まず、 ズーム倍率 1倍から γ倍に至るまでの前レンズ群 1 の移動軌跡が、 ー且後退移動した後で前進移動することに着目した。 つまり、 前 レンズ群 1の位置を見ると、 基本となるズーム倍率が 1の時の位置を Αとすると 、 ズーム倍率が ]3倍の時の位置も同じく Aとなる。 従って、 前レンズ群 1を固定 し (前群可動体 3は単なる保持具にする) 、 後レンズ群 2の位置を基準の (1 ) と (3 ) の 2つの位置 (第 1図 (a ) , ( c ) ) で停止するように往復移動自在 にすると、 ズーム倍率が 1倍と 倍の 2種類をとるレンズ駆動装置を実現できる 。 この場合の動作特性 (ズーム倍率とレンズ位置関係) は、 第 3図に示すように なる。
そして、 係る構成を実現するには、 駆動機構は後レンズ群 2に対するもの 1つ で済む。 しかも 2つの位置 (1 ) , ( 2 ) の間で往復移動させるためには、 ステ ッビングモータはもちろんのこと、 ソレノイド, リレー, 磁石など簡単で小型の 駆動機構で実現できるので、 より小型化することができる。
また、 前レンズ群 1と後レンズ群 2が、 それぞれ独立して所定の 2箇所の位置 で往復移動可能にすると、 以下のように複数のズーム倍率を得る超小型カメラ用 のレンズ駆動装置を実現することができる。
すなわち、 前レンズ群 1を基準位置 Aと後退位置 Bの 2つの位置で停止するよ うに往復移動させ、 後レンズ群 2を基準位置 (1 ) と前方位置 (2 ) の 2つの位 置で停止するように往復移動させる。 これにより、 第 4図に示すような動作特性 のように制御することにより、 ズーム倍率が 1の基準位置 (第 1図 (a ) ) とズ ーム倍率が α倍 (第 1図 (b ) ) の 2つのズーム倍率をとるレンズ駆動装置を実 現できる。 この例では、 前レンズ群 1と後レンズ群 2の夫々を駆動させる機構が 必要であるが、 共に 2つの位置を往復移動させるだけで良いので、 各駆動機構を 簡略化できるとともに、 制御も簡易化でき、 小型化のものとなり、 超小型カメラ 用のレンズ駆動装置として充分利用できる。
同様に、 前レンズ群 1を基準位置 Aと前進位置 Cの 2つの位置で停止するよう に往復移動させ、 後レンズ群 2を基準位置 (1 ) と最前方位置 (4 ) の 2つの位 置で停止するように往復移動させる。 これにより、 第 5図に示すような動作特性 のように制御することにより、 基準位置 (第 1図 (a ) ) とズーム倍率が γ倍 ( 第 1図 (d ) ) の 2種類のズーム倍率をとるレンズ駆動装置を実現できる。 この 例でも、 前レンズ群 1と後レンズ群 2の夫々を駆動させる機構が必要であるが、 共に 2つの位置を往復移動させるだけで良いので、 各駆動機構を簡略化できると ともに、 制御も簡易化でき、 小型化のものとなり、 超小型カメラ用のレンズ駆動 装置として充分利用できる。 さらに、 前レンズ群 1を基準位置 Aと後退位置 Bの 2つの位置で停止するよう に往復移動させ、 後レンズ群 2を基準位置 (1 ) と 2つの前方位置 (2 ) , ( 3 ) の合計 3つの位置で停止するように移動させる。 これにより、 第 6図に示すよ うな動作特性のように制御することにより、 ズーム倍率が 1の基準位置 (第 1図 ( a ) ) と、 ズーム倍率が α倍 (第 1図 (b ) ) と、 ズーム倍率が ]3倍 (第 1図 ( c ) ) の 3種類のズーム倍率をとるレンズ駆動装置を実現できる。 ■ さらにまた、 前レンズ群 1が、 前レンズ群 1を基準位置 Aと前進位置 Cの 2つ の位置で停止するように往復移動させ、 後レンズ群 2を基準位置 (1 ) と 2つの 前方位置 (3 ) , (4 ) の合計 3つの位置で停止するように移動させる。 これに より、 第 7図に示すような動作特性のように制御することにより、 ズーム倍率が 1の基準位置 (第 1図 (a ) ) と、 ズーム倍率が 倍 (第 1図 (c .) ) と、 ズー ム倍率が γ倍 (第 1図 (d ) ) の 3種類のズーム倍率をとるレンズ駆動装置を実 現できる。
次に、 上記した動作原理を実現するためのより具体的な構成を説明する。 第 8 図, 第 9図は、 第 1の実施の形態を示している。 この第 1の実施の形態は、 前レ ンズ群を固定したタイプであり、 ァクチユエータとしてモータを用いたものであ る。 第 8図は、 分割斜視図であり、 第 9図 (a ) は基本姿勢 (ズーム倍率が 1 ) を示す斜視図であり、 第 9図 (b ) はズーム倍率が 倍 (2倍) の状態を示す斜 視図である。
第 8図に示すように、 平面矩形状のベース 1 0は、 その前面に、 1つの角部を 含む約 1 Z 4の領域を一段高くした高段部 1 1と、 残りの領域の低段部 1 2が形 成されている。 そして、 高段部 1 1の四隅の内の 3箇所には小径の孔部 1 3が設 けられるとともに、 中央に大径の貫通孔 1 4が形成されている。 この貫通孔 1 4 の中心が光軸となっており、 図示省略するがこの貫通孔 1 4の後方所定位置に C C Dなどの撮像素子が配置される。
また、 低段部 1 2の上面には、 小型のステッピングモータ 2 0が設置されてい る。 このステッピングモータ 2 0は、 低段部 1 2の平面形状に沿うように略弧状 の湾曲したケース本体 2 1を有し、 その中央部に外部に突出する出力軸 2 2を設 けている。 図示省略するが、 ケース本体 2 1の内部中央にロータが配置され、 出 力軸 2 2がロータの中心に挿入されて一体化されている。 さらに、 ケース本体 2 1内の左右に広がった両側部に、 ステータを配置する。 なお、 係る構成のステツ ビングモータとしては、 例えば、 特開平 6— 1 0 5 5 8 2 8号公報や、 特開平 6 一 2 9 6 3 5 8号公報に開示されたものを用いることができる。 もちろん、 小型 のステッピングモータとしては、 係る構成のものに限られず、 各種のものを利用 できるのは言うまでもない。 さらに、 出力軸 2 2の先端部分は、 ねじ山が切られ ておりリードスクリユーとなっている。
一方、 高段部 1 1に設けた孔部 1 3には、 それぞれガイドビン 1 5の一端が挿 入されて固着されている。 そして、 このガイドピン 1 5に対して、 後群可動体 3 0が移動可能に挿入されている。 この後群可動体 3 0は、 平面形状がベース 1 0 と略同一とし、 ベース 1 0の孔部 1 3に対向する位置に、 貫通するガイド孔 3 1 を有するとともに、 ベース 1 0の貫通孔 1 4に対向する位置に貫通孔 3 2を設け ている。 そして、 このガイド孔 3 1内にガイドビン 1 5が挿入配置され、 これに より、 3つのガイドビン 1 5によって支持された後群可動体 3 0は安定した姿勢 でガイドビン 1 5に沿って前後進移動可能となる。 さらに、 貫通孔 3 2内には、 図示省略する後レンズ群 (1枚の場合もある) が装着される。 よって、 後群可動 体 3 0の前後進移動に伴い、 後レンズ群も前後進移動する。 また、 この後群可動 体 3 0をガイドビン 1 5に装着した状態では、 ベース 1 0との間でステッピング モータ 2 0を挟み込む状態となる。
また、 ステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2に対向する後群可動体 3 0の部分 には、 貫通孔 3 4が形成されるとともに、 後群可動体 3 0の前面側における貫通 孔 3 4の周囲には、 矩形状の凹部 3 5が形成されている。 そして、 この凹部 3 5 内にリードナット 3 6が揷入固着されている。 このリードナット 3 6は、 ステツ ビングモータ 2 0の出力軸 2 2に設けたリードスクリユーと嚙み合い、 出力軸 2 2の正逆回転に伴いリードナツト 3 6ひいては後群可動体 3 0が前後進移動する さらに、 各ガイドビン 1 5の先端には、 前レンズ群を支持する前群支持体 4 0 が装着されている。 この前群支持体 4 0は、 各ガイドピン 1 5の先端に固定され ているため、 ベース 1 0との相対位置、 ひいては C C Dとの相対位置関係は不変 である。 そして、 この前群支持体 4 0の中央部位、 つまり、 ベース 1 0並びに後 群可動体 3 0に設けた貫通孔 1 4, 3 2に対向する位置に貫通孔 4 1を設けてお り、 この貫通孔 4 1内に前レンズ群を挿入配置する。
また、 各ガイドピン 1 5には、 'スぺーサ 4 3が挿入配置されている。 このスぺ ーサ 4 3の厚さは、 前群支持体 4 0と後群可動体 3 0がスぺーサ 4 3を介して接 触した状態における前レンズ群と後レンズ群の距離が、 前レンズ群の基準位置 A と、 後レンズ群の前進位置 (3 ) との間隔 d l (第 3図参照) に一致するように 設定されている。 さらにまた、 ステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2を逆回転さ せて後群可動体 3 0を最も後退させた状態で、 後レンズ群が、 基準位置 (1 ) に 位置するように調整されている。 さらに、 前レンズ群の位置も基準位置 Aになる ようにガイドビン 1 5の長さが調整されている。
上記した構成のレンズ駆動装置の寸法形状の一例を示すと、 ベース 1 0は、 1 l mm角としている。 また、 貫通孔 3 2, 4 1の内径、 つまり後レンズ群, 前レ ンズ群の直径は、 5 mmとしている。 そして、 装置全体の高さ (ベース 1 0の底 面から前群支持体 4 0の前面までの距離) は、 約 1 1 mmとしている。 これによ り、 携帯電話機に充分実装可能となる。
また、 現在の携帯電話機の寸法形状を考慮すると、 カメラモジュールの面積は 固定焦点でも 1 3 mm角以内のサイズになっている。 このレベルが採用の上限に なっているとすると、 さらに一回り大きいものでも可能となり、 レンズ径が 7 m m程度のものまでは、 トータル的サイズ (ベース 1 0の平面形状) が 1 3 mm角 以下に抑えることができる。 もちろん、 より小さなレンズを用い、 全体的にさら なる小型化を図るのを妨げない。
係る構成にすることにより、 ステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2を逆回転さ せて後群可動体 3 0を後退移動させ、 第 9図 (a ) に示すようにベース 1 0の前 面に接する基本姿勢にすると、 ズーム倍率が 1倍に設定できる。
この状態からステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2を正回転させて後群可動体 3 0を前進移動させ、 第 9図 (b ) に示すように後群可動体 3 0の前面が、 スぺ ーサ 4 3に接触する状態にすると、 ズーム倍率を ]3倍 (例えば 2倍) にすること ができる。 そして、 ァクチユエータとしてステツビングモータ 2 0を用いたため、 ステツ プ数を制御することにより、 後群可動体 3 0の位置を精度良く制御できるが、 本 実施の形態では、 後群可動体 3 0がベース 1 0に接触する位置と、 スぺーサ 4 3 に接触する位置の 2つの位置で停止させればよく、 いずれも停止位置は他の部材 に接触するようにしているので、 回転数 (ステップ数) の制御を比較的ラフにし ても位置決めは正確に行える。
第 1 0図は、 本発明の第 2の実施の形態を示している。 本実施の形態では、 ァ クチユエータとしてソレノイドを用いている。 具体的には、 第 1 0図に示すよう に、 筒体となるポビン 5 0内に、 前レンズ群 5 1と後レンズ群 5 2をそれぞれ前 レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4を介して軸方向に移動可能に装着する。 なお、 ボビン 5◦の内周面をテフロン (登録商標) 加工したり、 低摩擦係数の樹 脂を用いてポビン 5 0を形成したり、 少なくとも内周面を鏡面加工した別の筒体 を挿入するなどして、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4の外周面との摩 擦係数を小さくし、 スムーズに前後進移動できるようにするとよい。
また、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 その両者間に圧縮コイル パネ 5 5を揷入配置し、 その圧縮コイルバネ 5 5の弾性復元力により常時両者が 離れる方向に付勢される。 そして、 ボビン 5 0の両端に、 前レンズ支持体 5 3と 後レンズ支持体 5 4が接触可能な位置決めストツパ 5 6を装着する。 これにより 、 圧縮コィルバネ 5 5により付勢された前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 それぞれ対応する位置決めストッパ 5 6に接触し、 停止する (第 1 0図 ( a ) 参照) 。 そして、 図示省略するが、 ポビン 5 0の後方 (後レンズ支持体 5 4 側) の所定位置に、 C C Dを配置することになるが、 このとき、 ズーム倍率が 1 になるように寸法を設定している。
さらに、 本実施の形態では、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4をそれ ぞれ永久磁石 (着磁方向は図中左向き) で製造するとともに、 位置決めス トッパ 5 6を非磁性体で製造する。 さらにまた、 ボビン 5 0の内部中間位置に、 磁性体 からなる中央位置決めス トツパ 5 7を配置するとともに、 ボビン 5 0の外周にコ ィル 5 8を装着している。 なお、 中央位置決めス トッパ 5 7の軸方向の長さは、 前レンズ群の後退位置 Bと、 後レンズ群の前進位置 (2 ) との間隔 d 2 (第 4図 参照) に一致させている。
係る構成にすると、 無励磁状態では、 圧縮コイルパネ 5 5の弾性復元力によつ て前レンズ支持体 5 3 と後レンズ支持体 5 4がそれぞれ離反方向に付勢され、 第 1 0図 (a ) に示すように外側に設置された位置決めス トッパ 5 6に接触した基 本姿勢となる。 よって、 ズーム倍率が 1に設定できる。
この状態から、 第 1 0図 (b ) に示すように、 コイル 5 8に図中左向きに通電 すると、 それにより発生する電磁力と、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4を構成する永久磁石の磁界から、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は 互いに中心に向けて移動し、 磁性体からなる中央位置決めストツパ 5 7に吸着し た状態で保持される。 これにより、 ズーム倍率を 倍 (例えば 1 . 5倍) にする ことができる。
もちろん、 コイル 5 8に通電することにより発生する電磁力は、 圧縮コイルバ ネ 5 5の弾性復元力を上回る力を発揮するように設定する。 そして、 一旦第 1 0 図 (b ) の状態になると、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は永久磁石 から構成されているので、 磁性体からなる中央位置決めストツノ 5 7に吸着され るため、 通電を O F Fにしてもその状態を保持する。 また、 コイル 5 8に逆向き の通電を印加すると、 その通電により発生する電磁力が上記と逆向きとなり、 圧 縮コィルパネ 5 5の弾性復元力と相乗的に前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4を引き離す方向に作用し、 第 1 0図 (a ) に示すズーム倍率が 1の基本姿勢 に復帰する。
そして、 ァクチユエータとしてソレノイドを用いたため、 小型で簡易に構成で きるとともに、 ズーム倍率が 1と α倍の 2つの位置は、 位置決めス トッパ 5 6と 中央位置決めストツパ 5 7によって精度良く行える。
第 1 1図は、 本発明の第 3の実施の形態を示している。 本実施の形態は、 上記 した第 2の実施の形態を基本とし、 中央位置決めス トッパ 5 7 ' を永久磁石から 構成する点で異なる。 この永久磁石の着磁方向 (図中矢印方向) は、 図中左向き であり、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4を構成する永久磁石の着磁方 向と一致させている。 なお、 その他の構成は第 2の実施の形態と同様である。 これにより、 コイル 5 8に通電しない無励磁状態では、 第 1 1図 (a ) に示す ように、 圧縮コイルバネ 5 5の弾性復元力によって前レンズ支持体 5 3と後レン ズ支持体 5 4がそれぞれ離反方向に付勢され、 外側に設置された位置決めストツ パ 5 6に接触した基本姿勢となる。 よって、 ズーム倍率が 1に設定できる。 そして、 この状態から、 第 1 1図 (b ) に示すように、 コイル 5 8に図中左向 きに通電すると、 前レンズ支.持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は互いに中心に向け て移動し、 ある程度近づくと永久磁石からなる中央位置決めストッパ 5 7 ' との 磁気吸引力も作用して迅速かつ確実に中央位置決めストツパ 5 T に吸着した状 態で保持される。 これにより、 ズーム倍率を a倍 (例えば 1 . 5倍) にすること ができる。 この後、 コイル 5 8への通電をオフにしたとしても、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 共に中央位置決めストッパ 5 7 ' との間で生じる 磁気吸引力によってより強固に固定される。 よって、 例えば携帯電話機に実装し た場合、 デジタルカメラなどに比べて固定した状態で持ちにくく、 手ぶれなどに よつて携帯電話機自体が揺れやすいが、 上記した如く永久磁石によってしつかり と固着されているので、 ズーム倍率が α倍の状態を安定して保持できる。
また、 係るズーム倍率が α倍の状態で、 第 1 1図 (b ) と逆方向に通電すると 、 上記した第 2の実施の形態と同様の原理に従い、 第 1 1図 (a ) に示す基本姿 勢に復帰する。 なおその他の構成並びに作用効果は、 上記した第 2の実施の形態 と同様であるため、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する 第 1 2図は、 本発明の第 4の実施の形態を示している。 この実施の形態は、 上 記した第 2の実施の形態を基本とし、 圧縮コイルパネ 5 5 の取り付け位置を異 ならせている。 すなわち、 前レンズ支持体 5 3, 後レンズ支持体 5 4に対し、 そ れぞれ別々に圧縮コイルバネ 5 5 ' を取り付ける。 この圧縮コイルパネ 5 5 ' は 、 ボビン 5 0の外側に設置し、 常時前レンズ支持体 5 3, 後レンズ支持体 5 4を それぞれ中央に押し出すように設定されている。 つまり、 第 1 2図 (a ) に示す 状態では、 圧縮コイルパネ 5 5 ' は圧縮変形している。 さらに、 第 2の実施の形 態とは逆に、 ポビン 5 0の両端に設置する位置決めストッパ 5 6 を磁性体で形 成するとともに、 中央位置決めストッパ 5 7 " を非磁性体で形成する。
これにより、 第 1 2図 (a ) に示すように、 永久磁石からなる前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 それぞれ磁性体からなる位置決めストッパ 5 6 ' に磁気吸引されて固定された状態でズーム倍率 1の基本姿勢となる。
そして、 この状態から、 第 1 2図 (b ) に示すように、 コイル 5 8に図中左向 きに通電すると、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は互いに中心に向け て移動し、 それら前レンズ支持体 5 3 と後レンズ支持体 5 4が、 位置決めス トッ
5 6 , から離反すると、 通電に伴い発生する電磁力と圧縮コイルパネ 5 5 ' の 弾性復元力により、 中央位置決めス トッパ 5 7〃 に接触して位置決め固定される 。 これにより、 ズーム倍率が α倍の状態に設定できる。 この状態で通電を O F F にしても、 圧縮コィルバネ 5 5の弾性復元力により前レンズ支持体 5 3と後レン ズ支持体 5 4は、 図示した状態を保持する。
さらにこの第 1 2図 (b ) に示す状態から反対方向に通電すると、 前レンズ支 持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 互いに離れる方向に移動し、 第 1 2図 (a ) に示す基本姿勢に復帰する。 この復帰後は、 通電を O F Fにしても、 前レンズ支 持体 5 3と後レンズ支持体 5 4を構成する永久磁石が、 磁性体からなる位置決め ス トッパ 5 6 ' に吸着するため、 その姿勢を保持する。 なお、 その他の構成並び に作用効果は上記した各実施の形態と同様であるので、 対応する部材に同一符号 を付し、 その詳細な説明を省略する。
また、 第 1 2図に示す構成において、 外側の位置決めストッパを非磁性体にす るとともに、 中央位置決めストッパを磁性体や永久磁石で構成する'こともできる. 。 その場合には、 2つの圧縮コイルバネ 5 5 ' が、 常時前レンズ支持体 5 3, 後 レンズ支持体 5 4をそれぞれ外側に引っ張るように設定する。 これにより、 上記 した実施の形態と同様の通電処理により、 ズーム倍率が 1倍と α倍の 2種類を得 ることができる。
なお、 上記した第 2から第 4の実施の形態において、 前レンズ支持体 5 3をポ ビン 5 0の一端に固定するとともに、 所定方向への通電を適宜に行うことにより 、 基本姿勢であるズーム倍率が 1倍と、 i3倍の 2種類の状態を切替えることがで きるレンズ駆動装置とすることができるのは言うまでもない。
第 1 3図は、 本発明の第 5の実施の形態を示している。 本実施の形態では、 上 記した第 2から第 4の実施の形態と同様にァクチユエータとしてソレノィドを用 いつつ、 第 5図に示す動作特性を実現し、 ズーム倍率を 1倍と γ倍の 2種類をと ることができるようにしたレンズ駆動装置である。
基本的な装置構成は、 第 1 0図に示す第 2の実施の形態と同様であり、 ボビン 5 0の外側に配置する位置決めストッパ 5 6は非磁性体から構成するとともに中 央位置決めス トッパ 5 7は磁性体から構成する。 さらに、 前レンズ支持体 5 3と 後レンズ支持体 5 4は、 両者間に介在するようにして配置された圧縮コイルパネ 5 5の両端が接続され、 その圧縮コイルパネ 5 5の弾性復元力によって離反する 方向に付勢されている。
そして、 相違するのは、 ズーム倍率が 1 となる基本姿勢の時の前レンズ群 5 1 (前レンズ支持体 5 3 ) の位置である。 すなわち、 第 1 3図 (a ) に示すように 、 基本姿勢で前レンズ支持体 5 3が、 中央位置決めス トッパ 5 7に接触した状態 で磁気吸引により保持されている。 そして、 その状態で圧縮コイルパネ 5 5の弾 性復元力によって、 後レンズ支持体 5 4が後方に付勢されて位置決めストツパ 5 6に突き当てられた状態で保持される。 さらに、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ 支持体 5 4を構成する永久磁石の着磁方向 (図中矢印方向) は、 互いに中央側を 向く ようにしている。
この状態で、 図中左向きに通電すると、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 共に前方 (図中左側) に移動し、 第 1 3図 (b ) に示すように、 後レン ズ支持体 5 4が中央位置決めストツパ 5 7に磁気吸着されるとともに、 圧縮コィ ルバネ 5 5の弾性復元力により、 前レンズ支持体 5 3が位置決めストッパ 5 6に 突き当てられた状態で保持される。 これにより、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ 支持体 5 4が、 第 1 3図 (a ) に示す基準位置から共に前進移動することができ 、 しかもその移動量は、 中央位置決めス トッパ 5 7の長さ並びに設置位置を調整 することにより両者を同じにすることもできるし、 異ならせることもできる。 よ つて、 第 5図に示すように前レンズ支持体 5 3 (前レンズ群 5 1 ) が前進位置 C に来るとともに、 後レンズ支持体 5 4 (後レンズ群 5 2 ) が最前進位置 (4 ) に 来るように各種の寸法を設定すると、 ズーム倍率が γ倍の状態にすることできる そして、 この後、 通電を O F Fにしても、 ズーム倍率が 0/倍の状態を維持する 。 また、 逆方向に通電すると、 第 1 3図 (a ) に示すズーム倍率が 1倍の基本姿 勢に復帰する。 従って、 本実施の形態では、 第 5図に示す動作特性からなるズー ム倍率が 1倍と γ倍の 2種類を得るレンズ駆動装置を構成することができる。 な お、 その他の構成並びに作用効果は、 上記した各実施の形態と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。
第 1 4図は、 本発明の第 6の実施の形態を示している。 本実施の形態では、 第 5の実施の形態を基本とし、 第 4の実施の形態と同様に圧縮コイルパネ 5 5 ' を 2個設け、 それぞれが前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4をそれぞれ所定 方向に付勢するようになっている。
すなわち、 中央位置決めス トツパ 5 7 " は非磁性体とし、 両側の位置決めス ト ッパ 5 6 ' を磁性体から構成する。 さらに、 前レンズ支持体 5 3と後レンズ支持 体 5 4を構成する永久磁石の着磁方向 (図中矢印方向) は、 同一方向で前方を向 く (図中左向き) ようにしている。 さらに、 各圧縮コイルバネ 5 5 ' は、 共に対 応するレンズ支持体 5 3 , 5 4を中央位置決めス トツパ 5 7 " に向けて付勢する ようにしている。 伹し、 その弾性復元力は、 各レンズ支持体 5 3, 5 4が位置決 めス トッパ 5 6 ' に磁気吸着している状態では、 それを打ち消して引き離すほど の力はなく、 一旦各レンズ支持体 5 3, 5 4が位置決めス トッパ 5 6 ' から離反 して中央位置決めストツノ、° 5 Ί " に突き当てられた状態におけるレンズ支持体 5 3, 5 4と位置決めス トッパ 5 6 ' 間に生じる磁気吸引力には勝るようにしてい る。
係る構成にすると、 第 1 4図 (a ) に示すように、 基本姿勢では、 前レンズ支 持体 5 3が圧縮コィルバネ 5 5 ' の弾性復元力によって中央位置決めストッパ 5 7 " に突き当てられるとともに、 後レンズ支持体 5 4は位置決めス トッパ 5 6 ' に磁気吸着した状態を保持する。 この状態で、 ズーム倍率が 1倍になるように設 定さ;τる。
この状態からコイル 5 8に通電すると、 第 1 4図 (b ) に示すように、 前レン ズ支持体 5 3と後レンズ支持体 5 4は、 電磁力によって前方 (図中左側) に移動 する。 そして、 前レンズ支持体 5 3は、 圧縮コイルパネ 5 5を圧縮変形させなが ら前進移動し、 位置決めス トッパ 5 6 ' に磁気吸着して固定される。 同様に、 後 レンズ支持体 5 4は、 圧縮コイルバネ 5 5の弾性復元力によって中央位置決めス トツパ 5 7〃 に突き当てられて固定される。 これにより、 中央位置決めス トッパ 5 7〃 の寸法形状並びに設置位置を第 5の実施の形態と同様にしておくと、 ズー ム倍率が γ倍に設定できる。
もちろんも、 この実施の形態においても、 第 1 4図 (b ) と逆向きに通電する ことにより、 第 1 4図 (a ) に示す状態に復帰させることができる。 また、 通電 はズーム倍率を変更させるときのみ行い、 変更後は通電を〇F Fにしてもその状 態を保持できる。 なお、 その他の構成並びに作用効果は、 上記した各実施の形態 と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する 上記した第 2から第 6の実施の形態では、 いずれもポビン 5 0に卷き付けるコ ィル 5 8は軸方向に均等に卷ぃたものを用いたが、 本発明はこれに限ることはな く、 卷数を場所により異ならせることにより、 発生する磁場に勾配を持たせるこ ともできる。 つまり、 磁場が最も大きくなる位置を停止位置にすることにより、 ズーミングに必要な駆動力を得やすくすることができる。
なお、 磁場の勾配を持たせるためには、 コイルを例えば第 1 5図 (a ) に示す ように、 異なる卷数のコイル 5 8 a, 5 8 bを設け、 それを軸方向に配置しても 良いし、 第 1 5図 (b ) に示すように、 軸方向で卷数を変えるようにしても良い 。 そして、 どの位置で磁場を強くするかは、 レンズ支持体の停止位置などに鑑み て設定され、 必ずしも端部になるとは限らない。
第 1 6図, 第 1 7図は、 本発明の第 7の実施の形態を示している。 本実施の形 態では、 上記した各実施の形態と相違して、 ァクチユエータとして電磁石を用い て構成している。 そして、 ズーム倍率が 1倍と α倍の 2種類を得るタイプ (第 4 図に示す動作特性) である。
具体的には、 矩形状の筐体 6 0内に、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2を軸方 向に移動可能に実装した筒体 6 3と、 電磁石 6 5とを接近させるとともに平行に 配置している。 なお、 筒体 6 3の内周面も、 摩擦係 を小さくなるように形成し 、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2がスムーズに前後進移動するようにしている そして、 電磁石 6 5の両端にコア 6 5 aを設け、 コア 6 5 aの先端を筒体 6 3 に重合するようにしている。 このコア 6 5 aの先端部分が、 電磁石 6 5による電 磁力を作用させる部分となる。 さらに、 筐体 6 0の後端部分には、 C C D等の撮 像素子 6 9が配置され、 前レンズ群 6 1 , 後レンズ群 6 2を介して入射された光 が、 撮像素子 6 9上で結像する。
また、 前レンズ群 6 1並びに後レンズ群 6 2は、 所定枚数のレンズと、 それを 支持する支持体を含んだ構成である。 そして、 この前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2は、 それぞれ筒体 6 3の両端に設置されたバネ抑え部 6 3 aとの間に介在す る圧縮コイルバネ 6 4により、 常時中央に向けて付勢された構成を採っている。 さらに、 電磁石 6 5の両端に設けたコア 6 5 aの先端を結ぶ線上の所定位置に、 2個の位置決めストッパ 6 6と、 1個の中央位置決めストッパ 6 7を配置すると ともに、 前レンズ群 6 1 , 後レンズ群 6 2の外周囲に永久磁石 6 8を埋め込み設 置している。 より具体的には、 第 1 7図 (a ) に示すように、 位置決めス トッパ 6 6は、 磁性体から形成されるとともに、 両コア 6 5 aに近接した位置にそれぞ れ設けられ、 前レンズ群 6 1 , 後レンズ群 6 2がそれぞれ接触した状態で停止す るようになっている。 この状態が、 各レンズ群 6 1, 6 2が基準位置に位置する 基本姿勢であり、 ズーム倍率が 1になるように設定される。
また、 中央位置決めス トッパ 6 7は、 永久磁石から形成され、 その着磁方向 ( 図中矢印方向) は、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2にそれぞれ埋め込んだ永久 磁石 6 8と同一方向 (前方向) にしている。 そして、 中央位置決めストッパ 6 7 の長さ並びに設置位置は、 第 1 7図 (b ) に示すように、 前レンズ群 6 1と後レ ンズ群 6 2が共に接近して中央位置決めストツパ 6 7に突き当たったときに、 そ れぞれが後退位置 Bと前進位置 (2 ) に位置するように設定されている。
係る構成にすると、 基本姿勢では、 第 1 7図 (a ) に示すように、 圧縮コイル パネ 6 4は圧縮変形され、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2がそれぞれ外側に設 置された位置決めス トッパ 6 6に接触した状態で永久磁石 6 8からの磁気吸引力 により固定される。 よって、 ズーム倍率を 1にすることができる。
そして、 この状態から、 電磁石 6 5に通電すると、 第 1 7図 (b ) に示すよう な磁界が発生し、 この発生した磁界に対し前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2に設 けた永久磁石 6 8が磁気的に反発し、 位置決めス トッパ 6 6から離反するととも に、 圧縮コイルバネ 6 4の弾性復元力により中央に移動する。 そして、 前レンズ 群 6 1と後レンズ群 6 2が、 中央位置決めストツパ 6 7に突き当たった状態で停 止する。 これにより、 ズーム倍率を α倍にすることができる。
そして、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2に設けた永久磁石 6 8と、 永久磁石 からなる中央位置決めストッパ 6 7との間で発生する磁気吸引力により、 電磁石 6 5への通電を O F Fにしても第 1 7図 (b ) に示した状態を保持する。
さらに、 第 1 7図 (b ) に示す状態において、 電磁石 6 5に対して逆向きに通 電すると、 電磁石 6 5の磁気吸引力によって永久磁石 6 8が互いに外側に移動! 、 第 1 7図 (a ) に示すズーム倍率が 1倍の状態に復帰する。 その後は、 通電を O F Fにしてもその状態を保持する。 なお、 その他の構成並びに作用効果は、 上 記した各実施の形態と同様であるので、 その詳細な説明を省略する。
第 1 8図は、 本発明の第 8の実施の形態を示している。 本実施の形態は、 上記 した第 7の実施の形態を基本とし、 中央位置決めストッパ 6 7 ' の材質を磁性体 から形成している点で相違し、 その他の構成は同様である。 係る構成にすると、 第 1 8図 (a ) に示す基本姿勢では、 ズーム倍率を 1にすることができ、 その状 態から第 1 8図 (b ) に示すように、 電磁石 6 5に通電すると、 前レンズ群 6 1 と後レンズ群 6 2に設けた永久磁石 6 8は、 電磁石 6 5により発生する磁界に反 発し、 中央に移動する。 よって、 ズーム倍率を α倍にすることができる。 もちろ ん、 第 1 8図 (b ) の状態から、 電磁石 6 5に逆向きの通電をすることにより、 第 1 8図 (a ) の状態に復帰させることができる。 なお、 その他の状態並びに作 用効果は、 上記した第 7の実施の形態と同様であるので、 対応する部材に同一符 号を付し、 その詳細な説明を省略する。
第 1 9図は、 本発明の第 9の実施の形態を示している。 本実施の形態は、 上記 した第 7, 第 8の実施の形態を基本としている。 そして、 相違点は、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2間に圧縮コイルパネ 6 4 ' を 1個設け、 その圧縮コイルパ ネ 6 4 ' の弾性復元力によって、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2を互いに離反 する方向に付勢する。 さらに、 両端に設ける位置決めス トッパ 6 6 ' は、 非磁性 体から形成するとともに、 中央位置決めストツバ 6 T を磁性体から形成するよ うにした。 さらにまた、 電磁石 6 5に設けるコア 6 5 aは、 電磁石 6 5の軸方向 中央部位に設けた。 より具体的には、 中央位置決めストッパ 6 7 ' に近接する位 置がよい。 さらに、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2に設ける永久磁石 6 8の着 磁方向 (図中矢印方向) は、 互いに逆向きになるようにしている。 もちろん図示 省略するが、 筐体 6 0の後方所定位置には、 撮像素子が配置される。
係る構成にすると、 電磁石 6 5に通電していない基本姿勢では、 第 1 9図 (a ) に示すように、 前レンズ群 6 1 と後レンズ群 6 2は、 圧縮コイルパネ 6 4 ' の 弾性復元力によって離反し、 筒体 6 3の両端に設けた位置決めス トッパ 6 6 ' に 突き当たって位置決め固定される。 これにより、 ズーム倍率を 1にすることがで さる。
この状態から、 第 1 9図 (b ) に示すように、 電磁石 6 5に通電し、 図示する ような磁界を発生させると、 永久磁石 6 8が磁気的に吸引し、 共に中央に移動す る。 これにより、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2は、 中央位置決めストッパ 6 7 ' に接触した状態で位置決め固定され、 その状態で電磁石 6 5に対して通電を O F Fにしても、 永久磁石 6 8と中央位置決めストッパ 6 7 ' 間での磁気吸引力 によって、 圧縮コイルパネ 6 4 ' を圧縮変形させた状態のまま維持する。 よって 、 ズーム倍率を α倍にすることができる。
もちろん、 この状態から第 1 9図 (b ) に示すのと逆向きの通電を電磁石 6 5 に印加することにより、 第 1 9図 (a ) に示す状態に復帰させることができる。 なお、 その他の構成並びに作用効果は、 上記した第 7, 第 8の実施の形態と同様 であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。 第 2 0図は、 本発明の第 1 0の実施の形態を示している。 本実施の形態は、 第 1 8図に示す第 7から第 9の実施の形態と同様に、 ァクチユエータとして電磁石 を用いつつ、 第 5図に示す動作特性を実現し、 ズーム倍率を 1倍と γ倍の 2種類 をとることができるようにしたレンズ駆動装置である。
基本的な構成は第 8の実施の形態と同様であり、 筒体 6 3の両端に配置する位 置決めストッパ 6 6は磁性体から構成するとともに中央位置決めストッパ 6 Τ も磁性体から構成する。 さらに、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2は、 両者間に 介在するようにして配置された圧縮コイルバネ 6 4 ' の両端が接続され、 その圧 縮コイルパネ 6 4 7 の弾性復元力によって離反する方向に付勢されている。 そして、 相違するのは、 ズーム倍率が 1となる基本姿勢の時の前レンズ群 6 1 の位置である。 すなわち、 第 2 0図 (a ) に示すように、 基本姿勢で前レンズ群 6 1力 中央位置決めストッパ 6 7 ' に接触した状態で磁気吸引により保持され ている。 そして、 その状態で圧縮コイルパネ 6 の弾性復元力によって、 後レ ンズ群 6 2が後方に付勢されて位置決めストツノ、° 6 6に突き当てられた状態で保 持される。 さらに、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2に設けられた永久磁石 6 8 の着磁方向 (図中矢印方向) は、 互いに外側を向くようにしている。
この状態で、 電磁石 6 5に通電すると、 第 2 0図 (b ) に示すように電磁石 6 5による磁界が発生し、 永久磁石 6 8は、 吸引 Z反発をし、 前レンズ群 6 1と後 レンズ群 6 2は、 共に前方 (図中左側) に移動し、 後レンズ群 6 2が中央位置決 めス トッパ 6 7 ' に磁気吸着されるとともに、 圧縮コイルバネ 6 4 ' の弾性復元 力により、 前レンズ群 6 1が位置決めストッパ 6 6に突き当てられた状態で保持 される。 これにより、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2が、 第 2 0図 (a ) に示 す基本姿勢から共に前進移動することができ、 しかもその移動量は、 中央位置決 めストッパ 6 7 ' の長さ並びに設置位置を調整することにより両者を同じにする こともできるし、 異ならせることもできる。 よって、 第 5図に示すように前レン ズ群 6 1が前進位置 Cに来るとともに、 後レンズ群 6 2が最前進位置 (4 ) に来 るように各種の寸法を設定すると、 ズーム倍率を γ倍にすることできる。
そして、 この後、 通電を O F Fにしても、 ズーム倍率が γ倍の状態を維持する 。 また、 逆方向に通電すると、 第 2 0図 (a ) に示すズーム倍率が 1倍の基本姿 勢に復帰する。 従って、 本実施の形態では、 第 5図に示す動作特性からなるズー ム倍率が 1倍と γ倍の 2種類を得るレンズ駆動装置を構成することができる。 な お、 その他の構成並びに作用効果は、 上記した各実施の形態と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。
第 2 1図は、 本発明の第 1 1の実施の形態を示している。 本実施の形態は、 上 記した第 1 0の実施の形態と同様に、 ズーム倍率が 1倍と γ倍の 2種類を採るタ イブである。 第 2 1図に示すように、 本実施の形態では、 第 1 0の実施の形態に 比し、 電磁石 6 5を異ならせている。 すなわち、 電磁石 6 5の中央位置にコア 6 5 aを設ける。 実際には、 2つの電磁石 6 5にてコア 6 5 aを挟むことにより実 現している。 この電磁石 6 5の構成は、 第 1 9図に示す第 9の実施の形態と同様 である。 また、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2にそれぞれ設ける永久磁石 6 8 の着磁方向 (図中矢印方向) は、 共に同一で後向き (図中右向き) にしている。 さらに、 筒体 6 3の両端に設ける位置決めス トツパ 6 6 ' は、 非磁性体にしてい る。
係る構成にすると、 第 2 1図に示す基本姿勢の状態 (ズーム倍率が 1 ) から、 電磁石 6 5に所定方向の通電をすることにより、 第 2 1図 (b ) に示すように、 前レンズ群 6 1と後レンズ群 6 2が共に前進移動し、 ズーム倍率を γ倍にするこ とができる。 さらに、 係る状態から第 2 1図 (b ) と逆向きに通電することによ り、 第 2 1図 (a ) の状態に復帰させることができる。 なお、 その他の構成並ぴ に作用効果は、 上記した各実施の形態と同様であるので、 対応する部材に同一符 号を付し、 その詳細な説明を省略する。
第 2 2図以降は、 ァクチユエータとして、 永久磁石を利用したものである。 第 2 2図は、 本発明の第 1 2の実施の形態の要部を示している。 すなわち、 本実施 の形態では、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2の外周囲の所定位置にスライドガ イド 7 3を取り付け、 そのスライドガイド 7 3を介してスライドシャフト 7 4に 対して軸方向に移動自在にしている。 もちろん、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2は、 支持体内にレンズを装着した構成を採り、 そのレンズの光軸を合わせてい る。 そして、 後レンズ群 7 2の後方に配置する図示省略の C C D等の撮像素子に 結像するようにしている。
また、 スライドシャフト 7 4の両端所定位置には位置決めストツパ 7 5を取り 付けるとともに、 スライ ドシャフト 7 4の中間地点に中央位置決めストツパ 7 6 を装着している。 これにより、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2は、 中央位置決 めストツノ 7 6と位置決めストツパ 7 5の間で移動可能となる。 そして、 位置決 めストッパ 7 5間の距離並びに中央位置決めストッパ 7 6の長さ並びに装着位置 は、 第 4図に示す動作特性が得ちれるようにする。
つまり、 第 2 2図 (a ) に示すように、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2のス ライドガイド 7 3が共に位置決めストツパ 7 5に接触した状態では、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2とが、 それぞれ基準位置 A, ( 1 ) に位置するように設定 される。 これにより、 ズーム倍率を 1にすることができる。
また、 第 2 2図 (b ) に示すように、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2のスラ ィドガイド 7 3が共に中央位置決めストツノ 7 6に接触した状態では、 前レンズ 群 7 1と後レンズ群 7 2とが、 それぞれ後退位置] 3, 前進位置 (2 ) に位置する ように設定される。 これにより、 ズーム倍率を α倍にすることができる。
そして、 係るズーム倍率を 1倍と 倍の間で切り替えるための駆動機構は、 た とえば、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2に永久磁石 7 7を取り付けるとともに 、 その永久磁石 7 7間に出没 (出し入れ) 自在に磁性体からなる可動片 7 8を挿 入することである。 すなわち、 永久磁石 7 7は、 対向面が同極にして互いに反発 するようにする。 これにより、 第 2 2図 (a ) に示すように、 磁性体からなる可 動片 7 8を永久磁石 7 7間に挿入しないと、 磁気反発により永久磁石 7 7が互い に離反する方向に移動し、 位置決めストッパ 7 5とスライドガイド 7 3が接触し た状態で位置決め固定される。
この状態で、 第 2 2図 (b ) に示すように、 磁性体からなる可動片 7 8を永久 磁石 7 7間に挿入すると、 両永久磁石 7 7は共に可動片 7 8との間で磁気吸引さ れ、 磁性体からなる可動片 7 8に向けて近づく。 これにより、 スライドガイド 7 3が中央位置決めス トッパ 7 6に接触した状態で固定される。 もちろん、 この状 態から磁性体からなる可動片 7 8を取り外すと、 第 2 2図 (a ) に示す状態に復 帰する。
また、 本実施の形態では、 各種の変更実施が可能である。 すなわち、 たとえば 第 2 3図に示すように、 磁性体からなる可動片 7 8の両面に、 それぞれ永久磁石
7 8 aを貼り付け、 その貼り付けた永久磁石 7 8 aと、 前レンズ群 7 1と後レン ズ群 7 2に設けた永久磁石 7 7とが吸引するように着磁する。
これにより、 磁性体からなる可動片 7 8を離脱させた場合は、 第 1 2の実施の 形態と同様に永久磁石 7 7同士が磁気反発を起こし、 第 2 3図 (a ) に示す基本 姿勢を保持する。 そして、 その状態から第 2 3図 (b ) に示すように永久磁石 7
8 a付きの磁性体からなる可動片 7 8を永久磁石 7 7間に挿入すると、 対向する 永久磁石 7 7, 7 8 a同士が磁気吸引し、 よりスムーズに接近するとともに、 そ の状態 (ズーム倍率が a倍の状態) をより強固に保持することができる。 なおそ の他の構成並びに作用効果は、 第 1 2の実施の形態と同様であるので、 対応する 部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。
別の変形例としては、 第 2 4図に示すように、 第 1 2の実施の形態を基本とし 、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2に取り付ける永久磁石 7 7を肉薄 (約半分) にするとともに、 対向面側に配置し、 反対側 (外側) は磁性体 7 7 aを配置する ように構成することもできる。 このようにすると、 高価な永久磁石の使用量を削 減でき、 コスト削減効果が期待できる。 なおその他の構成並びに作用効果は、 第 1 2の実施の形態並びに変形例と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付 し、 その詳細な説明を省略する。
さらにまた、 第 2 5図に示すように、 圧縮コイルバネ 7 9の力を利用すること もできる。 すなわち、 第 1 2の実施の形態を基本とし、 前レンズ群 7 1と後レン ズ群 7 2に設けた永久磁石 7 7の外側に圧縮コイルパネ 7 9の一端を取り付ける 。 もちろん、 圧縮コイルパネ 7 9の他端は、 パネ抑え (第 1 7図の符号 6 3 a等 参照) 等によりその位置が規制されている。
これにより、 第 2 5図 (a ) に示すように、 磁性体からなる可動片 7 8を永久 磁石 7 7間から離脱すると、 永久磁石 7 7の反発力により、 圧縮コイルパネ 7 9 を圧縮変形させながら離反し、 ズーム倍率が 1に設定される。 そして、 第 2 5図 ( b ) に示すように、 可動片 7 8を永久磁石 7 7間に揷入すると、 永久磁石 7 7 との間の磁気吸引力に加え、 圧縮コイルパネ 7 9の弾性復元力により、 より迅速 に図示するズーム倍率を α倍に設定することができる。 なおその他の構成並びに 作用効果は、 第 1 2の実施の形態並びにその変形例と同様であるので、 対応する 部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。
また、 上記したように圧縮コイルパネ 7 9を利用することにより、 たとえば第 2 6図に示すように、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2に磁性体 7 7 ' を取り付 けるとともに、 永久磁石からなる可動片 7 8 を磁性体 7 7 間に出入させるよ うにする。 これにより、 第 2 6図 (a ) に示すように、 永久磁石からなる可動片 7 8 を磁性体 7 7 ' 間から離脱させると、 圧縮コイルバネ 7 9の弾性復元力に よって磁性体 7 7 ' ひいては前レンズ群 7 1, 後レンズ群 7 2を離反させ、 ズー ム倍率を 1にすることができるとともに、 スライドガイド 7 3を位置決めストッ パ 7 5にしつかりと接触させて位置決めすることができる。
その状態で、 第 2 6図 (b ) に示すように永久磁石からなる可動片 7 8 ' を磁 性体 7 7 ' 間に挿入すると、 磁気吸引力が発生し、 両磁性体 7 7 同士を吸引 - 固定することができる。 なおその他の構成並びに作用効果は、 第 1 2の実施の形 態並びにその変形例と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳 細な説明を省略する。
さらに第 2 7図に示すように、 第 2 6図に示す変形例における磁性体 7 7 ' を 永久磁石 7 7にすることもできる。 この場合に、 第 2 7図 ( a ) に示すように、 移動する永久磁石 7 8 ' が存在しない状態では、 前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2に取り付けた永久磁石 7 7間の磁気吸引力よりも圧縮コイルパネ 7 9の弾性復 元力の方が大きく、 図示のようにズーム倍率が 1に設定される。 そして、 永久磁 石 7 7間に永久磁石からなる可動片 7 8 を挿入すると、 その可動片 7 8 ' と永 久磁石 7 7間での磁気吸引力が大きく発生し、 第 2 7図 (b ) に示すように、 ス ライドガイド 7 3を中央位置決めストッパ 7 6に突き当たって停止する。 これに より、 ズーム倍率をひ倍にすることができる。 なおその他の構成並びに作用効果 は、 第 1 2の実施の形態並びにその変形例と同様であるので、 対応する部材に同 一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。
第 2 8図は、 さらに別の変形例を示している。 この例では、 中央位置決めスト ッパ 7 6 ' を磁性体からなる可動片 7 8の両面に取り付けている。 これにより、 第 2 8図 (a ) に示すように可動片 7 8を離脱させた状態では、 永久磁石 7 7同 士が反発し合い、 スライドガイド 7 3が両端の位置決めストツパ 7 5に接触して 位置決め固定される。 また、 可動片 7 8を永久磁石 7 7間に挿入した場合には、 永久磁石 7 7が互いに磁性体 7 8との間で磁気吸着し、 第 2 8図 (b ) に示すよ うに永久磁石 7 7が中央位置決めストッパ 7 6 ' に接触し、 この位置を保持する 。 もちろん、 この状態から磁性体からなる可動片 7 8を外側へ移動させると、 永 久磁石 7 7同士が磁気反発し、 第 2 8図 (a ) に示す状態に復帰する。 なおその 他の構成並びに作用効果は、 第 1 2の実施の形態並びにその変形例と同様である ので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な説明を省略する。 第 2 9図は、 さらに別の変形例を示している。 この例では、 第 1 2の実施の形 態を基本とし、 磁性体からなる可動片 7 8を外側に移動した時 (第 2 9図 (a ) 参照) の停止位置の近傍に、 補助磁石 8 0を設けている。 しかも捕助磁石 8 0の 間隔は、 第 2 9図 (a ) に示すように前レンズ群 7 1と後レンズ群 7 2が離反し たときの永久磁石 7 7の間隔よりは狭く、 第 2 9図 (b ) に示すように、 前レン ズ群 7 1と後レンズ群 7 2が磁気吸引した時の永久磁石 7 7の間隔よりは長くし ている。 これにより、 第 2 9図 (a ) , ( b ) から明らかなように、 一対の永久 磁石 7 7の間隔と、 補助磁石 8 0の間隔は、 磁性体からなる可動片 7 8が揷入さ れた方が短くなるため、 その状態で安定するとともに、 可動片 7 8を移動させて その状態から離脱しようとした場合も、 すぐ近くに永久磁石 7 7或いは補助磁石 8 0が存在するため、 現在の状態から離脱する際に小さい力でスムーズに移動さ せることができる。 なおその他の構成並びに作用効果は、 第 1 2の実施の形態並 びにその変形例と同様であるので、 対応する部材に同一符号を付し、 その詳細な 説明を省略する。
また、 上記した第 2 9図に示す技術思想は、 例えば第 3 0図に示すように、 可 動片 7 8 ' が永久磁石の場合には、 補助磁石 8 0に替えて補助磁性体 8 0 ' を設 けることによって同様の機能を実現することができる。
上記した第 1 2の実施の形態ならぴに各種の変形例において示した可動片 7 8 , 7 8 ' を移動させるための具体的な駆動機構は、 第 3 1図以降に示す各種の構 成をとることができる。 まず、 第 3 1図, 第 3 2図は、 共に手動操作によって移 動させるようにしている。 すなわち、 第 3 1図では、 磁性体からなる可動片 7 8 に作動レバー 8 2を設け、 ユーザはその作動レバー 8 2を持って往復直線移動さ せることにより、 第 3 1図 (a ) に示すように、 可動片 7 8が永久磁石 7 7間か ら離脱した基本姿勢 (ズーム倍率が 1 ) の状態と、 第 3 1図 (b ) に示すように 可動片 7 8が永久磁石 7 7間に挿入されてズーム倍率が α倍の 2つの状態を切替 えることができる。
また、 上記した例では、 可動片 7 8並びに作動レバー 8 2が直線運動をするよ うにしたが、 第 3 2図に示すように、 一端に磁性体からなる可動片 7 8を取り付 けた作動レバー 8 3を回転軸 8 3 aに連結し、 作動レバー 8 2の他端に操作部 8 4を設ける。 これにより、 操作部 8 4を略上下移動 (実際には弧状軌跡で移動) させることにより、 作動レバー 8 3は回転軸 8 3 aを中心に、 所定角度範囲内で 正逆回転する。 よって、 第 3 2図 (a ) に示すように、 可動片 7 8が永久磁石 7 7間から離脱した基本姿勢 (ズーム倍率が 1 ) の状態と、 第 3 2図 (b ) に示す ように可動片 7 8が永久磁石 7 7間に挿入されてズーム倍率が α倍の 2つの状態 を切替えることができる。
さらに、 第 3 3図に示すように、 第 3 2図に示した構成を基本とし、 回転軸 8 3 aをステッピングモータ 8 5の出力軸とすることもできる。 係る構成を採ると 、 ステッピングモータ 8 5を正逆回転させることにより、 自動的に可動片 7 8を 永久磁石 7 7間に出し入れし、 ズーム倍率の切替をすることができる (第 3 3図 ( a ) , ( b ) 参照) 。
さらにまた、 可動片 7 8を自動的に移動させる際のァクチユエータとしてリニ ァァクチユエータ 8 6を用いることもできる。 すなわち、 第 3 4図に示すように 、 リニァァクチユエータ 8 6を構成する往復直線運動するロッ ド 8 6 aの先端に 可動片 7 8を設け、 ロッド 8 6 aが引き戻された場合に可動片 7 8が永久磁石 7 7間から離脱した基本姿勢 (ズーム倍率が 1 ) をとり (第 3 4図 (a ) 参照) 、 ロッド 8 6 aが最も突出した場合に可動片 Ί 8が永久磁石 7 7間に挿入されてズ ーム倍率が α倍になる (第 3 4図 (b ) 参照) ように調整する。 これにより図示 省略するスィッチ操作により、 リニアァクチユエータ 8 6を稼働させることによ り、 2つのズーム倍率を切り替えすることができる。
さらには、 第 3 5図に示すように、 ァクチユエータ 8 7として、 湾曲したロッ ド 8 7 aを用いて弧状に往復移動させるものを用いても、 上記と同様にスィツチ 操作に基づいて 2種類のズーム倍率の切替をすることができる。
また、 上記した各駆動機構の具体例は、 第 1 2の実施の形態に適用した例を示 したが、 他の変形例に対しても同様の構成を採ることはできるのはもちろんであ る。
第 3 6図から第 3 8図は、 本発明の第 1 3の実施の形態を示している。 本実施 の形態は、 第 7図に示す動作特性を実現するためのもので、 レンズ群を移動させ るためのァクチユエータとしてステッピングモータを用いている。 基本的な構成は、 第 1の実施の形態と同様であり、 相違するのは前レンズ群も 移動可能にしている。 つまり、 第 3 6図から第 3 8図に示すように、 平面矩形状 のベース 1 0は、 その前面は、 1つの角部を含む約 1 / 4の領域を一段高くした 高段部 1 1と、 残りの領域の低段部 1 2が形成されている。 そして、 高段部 1 1 の四隅の内の 3箇所には小径の孔部 1 3が設けられるとともに、 中央に大径の貫 通孔 1 4が形成されている。 この貫通孔 1 4の中心が光軸となっており、 図示省 略す がこの貫通孔 1 4の後方所定位置に C C Dなどの撮像素子等が配置される また、 低段部 1 2の上面には、 小型のステッピングモータ 2 0が設置されてい る。 このステッピングモータ 2 0は、 低段部 1 2の平面形状に沿うように略弧状 の湾曲したケース本体 2 1を有し、 その中央部に外部に突出する出力軸 2 2を設 けている。 図示省略するが、 ケース本体 2 1の内部中央にロータが配置され、 出 力軸 2 2がロータの中心に挿入されて一体化されている。 さらに、 ケース本体 2 1内の左右に広がった両側部に、 ステータを配置する。 なお、 係る構成のステツ ビングモータとしては、 例えば、 特開平 6— 1 0 5 5 8 2 8号公報や、 特開平 6 _ 2 9 6 3 5 8号公報に開示されたものを用いることができる。 もちろん、 小型 のステッピングモータとしては、 係る構成のものに限られず、 各種のものを利用 できるのは言うまでもない。 さらに、 出力軸 2 2の先端部分は、 ねじ山が切られ ておりリードスクリューとなっている。
一方、 高段部 1 1に設けた孔部 1 3には、 それぞれメィンガイドピン 1 5 a, サブガイドピン 1 5 bの一端が挿入されて固着されている。 そして、 この両ガイ ドビン 1 5 a , 1 5 bに対して、 後群可動体 3 0が移動可能に挿入されている。 この後群可動体 3 0は、 平面形状がベース 1 0と略同一とし、 ベース 1 0の孔部 1 3に対向する位置に、 貫通するガイド孔 3 1を有するとともに、 ベース 1 0の 貫通孔 1 4に対向する位置に貫通孔 3 2を設けている。 そして、 この貫通孔 3 2 内を両ガイドピン 1 5 a , 1 5 bが揷入配置され、 これにより、 メインガイドピ ン 1 5 a, サブガイドビン 1 5 bによって支持された後群可動体 3 0は安定した 姿勢で各ガイドピン 1 5 a , 1 5 bに沿って前後進移動可能となる。 さらに、 貫 通孔 3 2内には、 図示省略する後レンズ群 (1枚の場合もある) が装着される。 よって、 後群可動体 3 0の前後進移動に伴い、 後レンズ群も前後進移動する。 ま た、 この後群可動体 3 0を各ガイドビン 1 5 a , 1 5 bに装着した状態では、 ベ ース 1 0との間でステツビングモータ 2 0を挟み込む状態となる。
また、 ステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2に対向する後群可動体 3 0の部分 には、 貫通孔 3 4が形成されるとともに、 後群可動体 3 0の前面側における貫通 孔 3 4の周囲には、 矩形状の凹部 3 5が形成されている。 そして、 この凹部 3 5 内にリードナット 3 6が挿入固着されている。 このリードナット 3 6は、 ステツ ビングモータ 2 0の出力軸 2 2に設けたリードスクリユーと嚙み合い、 出力軸 2 2の正逆回転に伴いリードナツト 3 6ひいては後群可動体 3 0が前後進移動する さらにまた、 メインガイドピン 1 5 aは、 ベース 1 0の低段部 1 2の角部にも 起立配置しており、 その低段部 1 2上に取り付けたメインガイドピン 1 5 aの先 端部位は後群可動体 3 0に対して移動可能に装着されている。
一方、 高段部 1 1に設けた各ガイ ドビン 1 5 a, 1 5 bの先端には、 前レンズ 群を支持する前群可動体 4 0 ' が装着されている。 この前群可動体 4 は、 第 1の実施の形態と相違して、 各ガイドビン 1 5 a, 1 5 bに対して、 軸方向に所 定距離移動可能に設定されている。 より具体的には、 メインガイドピン 1 5 aに 対しては、 そのメインガイドピン 1 5 aの外径と略一致する内径からなる孔部 4 4内にスルー状態で挿入する。
また、 2本のサブガイドビン 1 5 bの先端には、 円板状のストツパ 4 5が取り 付けられている。 このストッパ 4 5の外径は、 サブガイ ドピン 1 5 bの外径より も一回り大きくしている。 そして、 前群可動体 4 0 の所定位置に形成した孔部 4 6は、 上記したサブガイドビン 1 5 bが相対移動可能に挿入されるようになる 。 その孔部 4 6の内径は、 後方部位はサブガイドビン 1 5 bの外径とほぼ一致さ せ、 前方部位はサブガイドピン 1 5 bの外径よりも一回り大きくし、 少なくとも ストツパ 4 5が揷入配置可能としている。 さらに、 サブガイドピン 1 5 bの先端 側には、 同軸状にスプリング 4 7を装着している。 このスプリング 4 7の両端は 、 ストッパ 4 5並びに孔部 4 6の奥面に接触し、 ストッパ 4 5と奥面を離反させ るように付勢する。 これにより、 ベース 1 0に対するサブガイドビン 1 5 bの先端に取り付けたス トツパ 4 5の位置は不変であるので、 スプリング 4 7の弾性復元力により、 前群 可動体 4 0 ' は、 後方に向けて付勢され、 第 3 6図に示す状態で固定される。 そ して、 第 3 6図に示すように、 後群可動体 3 0が後退移動してベース 1 0に接触 した状態では、 前群可動体 4 (前レンズ群) が基準位置 Aに位置し、 後群可 動体 3 0 (後レンズ群) が基準位置 (1 ) に位置するように各寸法が設定されて いる。
さらに、 サブガイ ドビン 1 5 bには、 前群可動体 4 の後面側に固着状態で スぺーサ 4 3が挿入配置されている。 もちろん、 必ずしも前群可動体 4 0 ' に固 着する必要はなく、 フリー状態でも良いし、 後群可動体 3 0側に固着させても良 レ、。 そして、 このスぺーサ 4 3の厚さは、 第 3 8図に示すように前群可動体 4 0 ' と後群可動体 3 0が共にスぺーサ 4 3に接触した状態における前レンズ群と後 レンズ群間の距離が、 第 7図に示す距離 d 3、 つまり、 ズーム倍率が γ倍が得ら れるレンズ間距離 (C一 (4 ) ) に一致させている。
そして、 この前群可動体 4 0 ' の中央部位、 つまり、 ベース 1 0並びに後群可 動体 3 0に設けた貫通孔 1 4, 3 2に対向する位置に貫通孔 4 1を設けており、 この貫通孔 4 1内に前レンズ群を挿入配置する。
係る構成にすることにより、 ステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2を逆回転さ せて後群可動体 3 0を後退移動させ、 第 3 6図 (a ) に示すようにベース 1 0の 前面に接する基本姿勢にすると、 ズーム倍率が 1倍に設定できる。
この状態からステッピングモータ 2 0の出力軸 2 2を正回転させて後群可動体 3 0を前進移動させ、 第 3 7図に示すように所定位置 (前群可動体 4 0 ' に非接 触か、 接触しても前方へ付勢しない位置) にすると、 ズーム倍率を j8倍 (例えば 2倍) にすることができる。 そして、 ァクチユエータとしてステッピングモータ 2 0を用いたため、 ステップ数を制御することにより、 後群可動体 3 0の位置を 精度良く制御できる。
この状態でさらにステッピングモータ 2 0を正回転させて後群可動体 3 0をさ らに前進移動させる。 すると、 第 3 8図に示すように、 後群可動体 3 0はスぺー サ 4 3を介して前群可動体 4 0 に突き当たり、 これを前方に押し出す。 これに 伴い、 前群可動体 4 0 ' と後群可動体 3 0が一体になつて前方移動する。 そして 、 前群可動体 4 が前方位置 C (後群可動体 3 0が最前方位置 (4 ) ) に位置 したときにステッピングモータ 2 0の回転を停止する。 これにより、 ズーム倍率 を γにすることができる。 従って、 本実施の形態では、 1倍→]3倍→γ倍の 3値 をとることができる。 、- 図 3 9は、 本発明の第 1 4の実施における概念を説明する側面図を示している 上記した各実施の形態は、 光学ズームとフォーカスを行うようにしたが、 本実 施の形態は、 さらにマクロも行えるようにしている。
本実施の形態において、 レンズ駆動装置は、 前群レンズ 1と後群レンズ 2を光 軸 Lの前後に配列し、 前群レンズ 1は定位置に固定し、 後述する駆動手段により 後群レンズ 2を光軸方向に動かす構成になっている。
前後の群レンズ 1, 2は同様に、 環状の枠体 3, 4にレンズ群を嵌め込んで支 持する構成であり、 各レンズ群はレンズ径が 5 mm程度のものになる。 そして、 光軸 Lに沿って複数のガイドピン 7, 7を配置し、 前後の枠体 3, 4は外周に設 けた孔部をそれらガイドビン 7, 7に嵌め合わせて光軸方向に整列する。
超小型カメラのレンズュニットとして機能させるには、 後群レンズ 2の背側に C C D等の撮像素子 6を配置する。 したがって、 撮像素子 6の受光位置では、 光 軸 Lに整列した 3つの光学要素の位置関係に応じて結像の倍率が変化し、 このズ ーム倍率の変化は一般的に第 4 0図に示すような特性になる。
つまり、 前後 2組のレンズ構成における一般的な光学特性としては、 ズーム倍 率を広角 (W I D E ) から望遠 (T E L E ) まで適宜に得るには前群レンズ 1も 動かす必要があり、 これには後群レンズ 2を被写体側へ直線状 (特性 b ) に動か すとともに、 前群レンズ 1は撮像素子 6側へー且動かした後に被写体側へ戻して いくような曲線状 (特性 f ) に動かす駆動が必要になる。
しかしそれでは前群レンズ 1を動かす駆動手段が別に必要になって小型化でき なくなるため、 本実施の形態では前群レンズ 1は定位置に固定し (特性 c ) 、 後 群レンズ 2だけを光軸方向に動かすようにし、 さらに、 後群レンズ 2は 2つの定 位置 A, Bに停止させるようにした。 これにより、 定位置 Aではズーム倍率を A 倍にし、 定位置 Bではズーム倍率を B倍にすることができ、 2値のズーム倍率を とるレンズ駆動装置を実現できる。
具体的な一例を示すと、 撮像素子 6から前群レンズ 1間での距離を 1 1 . 2 5 9 mmで固定した場合、 撮像素子 6から後群レンズ 2までの距離が 2 . 3 6 7 m mの時はズーム倍率が 1となり、 4 . 1 8 4 mmの時はズーム倍率が 2倍となる さらに本発明では、 後群レンズ 2は、 停止させた定位置 A, Bにおいてそれぞ れ微少距離を動かす駆動を行う。 この各定位置 A, Bでの微少移動は、 少なくと も前後 6 0 0 μ mの区間について 5 0 μ m以下の送りピッチ毎に移動を行うよう に設定している。 これらの数値は光学系の設計値に応じて最適値が違ってくるが 実験により確認してある。 具体的には第 4 1図に示すように、 撮像素子 6に接近 した側の定位置 Aでは、 被写体側へ向けて 3 0 0 μ m程度移動することにより、 対物距離が 5 c mのマクロ焦点が得られた。 このとき、 結像倍率は A + 0 . 1倍 程度に変化するが、 当該定位置 Aで微少距離を動かす駆動によってマクロ動作が 行える。 また、 前群レンズ 1に接近した側の定位置 Bでは、 撮像素子 6側へ向け て数 1 0 0 m程度移動することにより、 対物距離が 5 c mのマクロ焦点が得ら れた。 このとき、 結像倍率は B _ 0 . 1倍程度に変化するが、 当該定位置 Bで微 少距離を動かす駆動によってマクロ動作が行える。
また、 実験により確認したところ、 各定位置 A, Bでの微少移動の距離が数 1 0 μ mでは焦点が 3 0 c mの位置で合い、 1 0 m程度では焦点が 1 mの位置で 合った。
そして、 後群レンズ 2の駆動については、 微少移動の送りピッチを数 m以下 にする設定もとるようにした。 このように、 送りピッチをより微少にすることに より、 当該定位置についてピントを合わせることができ、 フォーカス動作が容易 になる。
したがって、 1つのァクチユエータにより単に後群レンズ 2だけを駆動する構 成でも 2値のズーム動作と所定距離のマクロ動作が行えるとともに、 フォーカス 動作も容易に行える。 そして、 後群レンズ 2を 2つの定位置 A, Bの間で往復移 動させるためには、 ァクチユエータとしてはステッピングモータを用いることが できる。 上記した動作原理を実現するためのより具体的な構成としては、 第 1の実施の 形態である第 8図, 第 9図に示した構成を利用し、 駆動源として用いたステツピ ングモータの制御を適宜調整することにより実現できる。 そこで第 8図, 第 9図 を適宜利用しながら本実施の形態を説明する。 まず、 第 8図は各部を分離して示 す斜視図であり、 第 9図 (a ) はズーム倍率が A倍 (基本姿勢) の状態を示し、 第 9図 (b ) はズーム倍率が B倍の状態を示す斜視図である。 なお、 機械的な構 成は第 1の実施の形態と同様であるので、 同一部分についてはその説明を省略'す る。
本実施の形態においても、 各ガイドビン 1 5には、 スぺーサ 4 3を挿入して配 置している。 このスぺーサ 4 3は厚さを調整してある。 ステッピングモータ 2 0 の駆動では、 ステップ数に応じて後群可動体 3 0の移動位置を精度よく位置決め でき、 出力軸 2 2を逆回転することにより後群可動体 3 0を後退させ、 第 9図 ( a ) に示すようにベース 1 0の前面に接近する定位置 Aに停止し、 ここを基本姿 勢としてズーム倍率は A倍に設定する。 この状態から出力軸 2 2を正回転するこ とにより後群可動体 3 0を前進させ、 第 9図 (b ) に示すようにスぺーサ 4 3に 接近する定位置 Bに停止し、 ここではズーム倍率は B倍に設定する。
そして、 各定位置 A, Bにおいてそれぞれ微少距離を動かす駆動を行う。 ここ で、 ステッピングモータ 2 0を例えば 2相タイプで 1 2ステップのものとし、 0 . 5 mmピッチのリードスクリューを使用することで、 2相励磁で 1ステップ当 たり約 4 2 mの送りが実現でき、 数ステップ送りでマクロ動作への切り替えが 行える。
フォーカス動作には送りピッチをより細かくする必要があり、 ステッピングモ ータ 2 0を例えば 2 0ステップで 0 . 2 5 μ mピッチのものを使うと、 1ステツ プ当たり 1 2 . 5 μ ιηの送りが行える。 さらに 1一 2相励磁の駆動にすれば 1ス テツプ当たり 6 . 2 5 μ πιの送りが行えることから、 フォーカス動作をより精密 に行える。
このように、 ステッピングモータ 2 0の駆動により後群可動体 3 0つまり後群 レンズを定位置 Α, Βに移動でき、 各定位置 Α, Βにおいて微少移動が行える。 したがって、 1つのァクチユエータにより 2値のズーム動作と所定距離のマク口 動作が行えるとともに、 微少移動の送りピッチを数 m以下にすることにより、 当該定位置についてピントを合わせることができ、 フォーカス動作も容易に行え る。
なお、 上記した構成のレンズ駆動装置にあっては、 寸法形状の一例では、 ベー ス 1 0は 1 1 mm角とし、 貫通孔 3 2 , 4 1の内径つまり後群レンズ, 前群レン ズの直径は 5 mmとし、 装置全体の高さ (ベース 1 0の底面から前群支持体 4 0 の前面までの距離) は、 約 1 1 mmとしている。 これにより、 携帯電話機に充分 実装可能となる。
また、 携帯電話機の寸法形状を考慮すると、 カメラモジュールの面積は固定焦 点でも 1 3 mm角以内のサイズになっている。 このレベルが採用の上限になって いるとすると、 さらに一回り大きいものでも可能となり、 レンズ径が 7 mm程度 のものまでは、 トータル的サイズ (ベース 1 0の平面形状) が 1 3 mm角以下に 抑えることができる。 もちろん、 より小さなレンズを用い、 全体的にさらなる小 型化を図るのを妨げない。 ·
産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係るレンズ駆動装置では、 レンズ支持部材の停止位置 を 1箇所, 2箇所或いは 3箇所というように少ない数に限定した (ズーム倍率を 限定した) ことにより、 複雑な機構のカムや高度な制御や複雑な機構を必要とせ ず、 簡単な機構で位置決めすることができ、 シンプルで小型で安価なレンズ駆動 装置を構成することができる。 そのため、 携帯電話機などに対しても、 光学ズー ム対応のレンズ駆動装置として実装することが可能となる。
さらに、 本発明に係るレンズ駆動装置では、 前レンズは固定し、 駆動手段に連 係した後レンズだけの移動を行い、 2つの定位置に停止させる一方それら定位置 で微少距離を動かすことから、 2値のズーム動作と所定距離のマク口動作が行え る。 さらに微少移動の送りピッチを数/ 以下にすることにより、 当該定位置に ついてピントを合わせることができ、 フォーカス動作も容易に行える。 その結果 、 外形を超小型化することができ、 薄厚化, 小型化を進める携帯電話機などにも 好ましく組み込むことができる。

Claims

求 の 範 囲
1 . 光学的に有効なレンズ直径が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用 の光学ズーム機能を有するレンズュニットにおけるレンズを移動させるためのレ ンズ駆動装置であって、
前後に配置された第 1, 第 2レンズ支持部材を備え、
前記第 1, 第 2レンズ支持部材は、 それぞれ所定枚数のレンズを保持し、 前記第 1 レンズ支持部材は固定し、
前記第 2レンズ支持部材は、 前後方'向に移動可能とするとともに、 前後方向の 所望の 2箇所で停止するように構成し、
2種類のズーム倍率を切替えることができるようにしたことを特徴とするレン ズ駆動装置。
2 . 光学的に有効なレンズ直径が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用 の光学ズーム機能を有するレンズュ-ットにおけるレンズを移動させるためのレ ンズ駆動装置であって、
前後に配置された第 1 , 第 2レンズ支持部材を備え、
前記第 1, 第 2レンズ支持部材は、 それぞれ所定枚数のレンズを保持し、 前記第 1 レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の 所望の 2箇所で停止するように構成し、
前記第 2 レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の 所望の 2箇所で停止するように構成し、
前記第 1, 第 2レンズ支持部材の停止位置を制御することにより 2種類のズー ム倍率を切替えることができるようにしたことを特徴とするレンズ駆動装置。
3 . 光学的に有効なレンズ直径が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用 の光学ズーム機能を有するレンズュニットにおけるレンズを移動させるためのレ ンズ駆動装置であって、
前後に配置された第 1, 第 2レンズ支持部材を備え、 前記第 1, 第 2 レンズ支持部材は、 それぞれ所定枚数のレンズを保持し、 前記第 1 レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の 所望の 2箇所で停止するように構成し、
前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の 所望の 3箇所で停止するように構成し、
前記第 1, 第 2レンズ支持部材の停止位置を制御することにより 3種類のズー ム倍率を切替えることができるようにしたことを特徴とするレンズ駆動装置。
4 . 前記第 1 レンズ支持部材と前記第 2レンズ支持部材の少なくとも一方に対 する移動は、 ステッピングモータの出力に基づいて行うようにしたことを特徴と する請求の範囲第 1項から第 3項の何れか 1項に記載のレンズ駆動装置。
5 . 前記第 1 レンズ支持部材と前記第 2レンズ支持部材の移動は、 ソレノイド , リ レー, 永久磁石の少なくとも 1っをァクチユエータとして利用し、
そのァクチユエータの出力に伴い、 第 1, 第 2レンズ支持部材が連動して移動 することにより、 2種類の相対位置関係を切替制御するようにしたことを特徴と する請求の範囲第 1項または第 2項に記載のレンズ駆動装置。
6 . 前記第 2レンズ支持部材は、 ステッピングモータの出力を受けて、 前後進 移動するようにし、
前記第 1 レンズ支持部材は、 前記第 2 レンズ支持部材からの付勢力によって移 動可能とし、 前記付勢力を受けない状態での第 1位置と、 前記付勢力により移動 した第 2位置の 2箇所で停止するようにしたことを特徴とする請求の範囲第 3項 に記載のレンズ駆動装置。
7 . 光学的に有効なレンズ直径が 7 mm以下のレンズを用いる超小型カメラ用 の光学ズーム機能を有するレンズュニッ トにおけるレンズを移動させるためのレ ンズ駆動装置であって、 ' 前後に配置された第 1, 第 2レンズ支持部材を備え、 前記第 1 , 第 2レンズ支持部材は、 それぞれ所定枚数のレンズを保持し、 前記第 1レンズ支持部材は固定し、
前記第 2レンズ支持部材は、 前後方向に移動可能とするとともに、 前後方向の 2つの定位置で停止するとともに、 該当定位置で微少距離を動かす駆動を行うよ うに構成し、
光学ズーム並びにフォーカスを変える動作を行うことができるようにしたこと を特徴とするレンズ駆動装置。
8 . 前記定位置での微少移動は少なくとも前後 6 0 0 μ mの区間について 5 0 μ m以下の送りピッチ毎に移動を行うことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載の レンズ駆動装置。
9 . 前記微少移動の送りピッチを、 数/ i m以下にすることを特徴とする請求の 範囲第 8項に記載のレンズ駆動装置。
1 0 . 前記第 2レンズ支持部材を動かすための駆動手段は、 駆動源をステツピン グモータとし、
そのステッピングモータの出力軸にリードスクリユーを設けるとともに、 前記 第 2レンズ支持部材の対応位置にリードナツトを設けて、 両者の連係により直線 動作を行うことを特徴とする請求の範囲第 7項から第 9項のいずれか 1項に記載 のレンズ駆動装置。
1 1 . 前記ステッピングモータはステータをロータの左右に配置した扁平タイ プであることを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載のレンズ駆動装置。
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