JP2007034070A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動装置が落下等の衝撃力を受けても破損等を防止できるようにする。
【解決手段】光軸方向に往復動自在に支持されたレンズ枠２０、レンズ枠を光軸方向に移動させるカム作用を及ぼすカムリング４０、カムリング４０を駆動する駆動機構を備え、駆動機構として、駆動片３２を有し往復動自在に支持された駆動リング３０、カムリング４０の一方向への移動により駆動片３２に係合しかつ他方向への移動により駆動片３２から離脱するようにカムリング４０に形成された係合片４３、係合片４３を駆動片３２に係合させるべくカムリング４０を一方向に向けて付勢するバネ９０を含み、レンズ枠２０からカムリング４０に外力が伝達されるとき、係合片４３が駆動片３２から離脱するように形成する。これにより、カムリング４０から駆動リング３０へ逆に駆動力が伝達されるのを確実に防止でき、機構上の破損等を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等に搭載されるデジタルカメラに適用されるレンズ駆動装置に関し、特に、落下等による衝撃力を吸収し得る駆動機構を備えたレンズ駆動装置に関する。

従来のレンズ駆動装置としては、ベースに固定された円筒状の固定筒、固定筒の内側において回転自在に配置された円筒状のカム筒、カム筒の内側において光軸方向に往復動自在に配置されレンズを保持する複数のレンズ枠、レンズ枠同士の間に配置されて光軸方向に伸縮するコイルスプリング、カム筒を駆動する平歯車列及び駆動モータからなる駆動機構等を備え、駆動モータの回転によりカム筒が回転すると、そのカム溝がレンズ枠のフォロワピンにカム作用を及ぼしてレンズ枠を光軸方向に移動させ、一方、先端のレンズ枠が外部から衝撃力を受けると、コイルスプリングが縮んで衝撃力を吸収するように構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平８−１１０４５４号公報

ところで、上記従来のレンズ駆動装置は、外部から衝撃力を受けると、先端のレンズ枠が没入する（繰り込む）と同時にコイルスプリングが縮んでその衝撃力を緩和し、フォロワピンがカム溝から脱落するのを防止する、すなわち、基本的にはフォロワピンとカム溝の係合状態を維持しようとするものである。したがって、過大な衝撃力が加わった場合には、フォロワピンがカム溝から脱落して、所期の機能を果たさなくなる虞がある。
また、駆動機構として、ウォームギヤ及びウォームホイールを用いる場合には、ウォームホイールからウォームギヤへの逆向きの駆動力の伝達が機能上不可能であるため、レンズ枠の繰り込み動作自体が不可能になり、フォロワピンの脱落に留まらず、ギヤの破損等を招く虞がある。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、落下等による衝撃力（外力）を受けても、確実にその衝撃力を吸収ないしは逃がすようにして、機構の破損等を防止でき、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯情報端末機に搭載できる、小型で薄型のレンズ駆動装置を提供することにある。

本発明のレンズ駆動装置は、レンズを保持し光軸方向に往復動自在に支持されたレンズ枠と、レンズ枠を光軸方向に移動させるカム作用を及ぼすカム部材と、カム部材を駆動する駆動機構と、を備えたレンズ駆動装置であって、上記駆動機構は、駆動片を有し往復動自在に支持された駆動部材と、カム部材の一方向への移動により駆動片に係合しかつ他方向への移動により駆動片から離脱するようにカム部材に形成された係合片と、係合片を駆動片に係合させるべくカム部材を一方向に向けて付勢するバネとを含み、上記レンズ枠からカム部材に外力が伝達されるとき、係合片は駆動片から離脱するように形成されている、ことを特徴としている。
この構成によれば、通常の動作においては、駆動部材が作動してその駆動片が係合片に駆動力を及ぼすと、カム部材が作動してレンズ枠にカム作用を及ぼし、レンズ枠は光軸方向に移動する。これにより、ズーミングあるいはフォーカシングが行われる。
ここで、落下等により外力（衝撃力）を受けて、レンズ枠からカム部材にその外力が伝達される場合は、バネの付勢力に抗して、係合片が駆動片から離脱する。したがって、カム部材から駆動部材へ逆に駆動力が伝達されるのを確実に防止でき、又、バネが弾性変形してその衝撃力を緩和するため、機構の破損等を防止できる。

上記構成において、レンズ枠はフォロワを有し、カム部材はフォロワに係合してカム作用を及ぼすカム部を有し、フォロワをカム部に向けて付勢するバネを設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ枠が飛び出す（繰り出す）ような外力（衝撃力）を受けた場合、レンズ枠はフォロワをカム部に向けて付勢するバネの付勢力に抗しつつ飛び出そうとするため、バネが弾性変形してその衝撃力を緩和し、機構の破損等を防止できる。

上記構成において、駆動部材は、光軸回りに回動自在に支持された環状の駆動リングであり、カム部材は、光軸回りに回動自在に支持されると共に光軸方向の前端面にカム部をもつ環状のカムリングであり、駆動機構は、駆動モータ及び駆動モータに直結されたウォームギヤを含み、駆動リングは、その外周の一部において、ウォームギヤと噛合するウォームホイールを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、通常の動作においては、駆動モータが起動すると、ウォームギヤが回転してウォームホイール及び駆動リングを回転させる。すると、駆動片と係合片との係合を介してカムリングが回転し、そのカム部がフォロワにカム作用を及ぼして、レンズ枠が光軸方向に移動する。
ここで、落下等による外力（衝撃力）を受けて、レンズ枠が繰り込む方向に移動すると、フォロワがカム部を押してカム部材を回転させ、係合片は駆動片から離脱する。したがって、駆動リングは回転することなく停止したままの状態となる。これにより、ウォームホイールからウォームギヤへ逆向きに駆動力が伝達されるのを防止でき、ギヤの破損等を防止できる。

上記構成において、駆動リング及びカムリングは、光軸方向において隣接して配置され、駆動片は、駆動リングの外周から突出すると共に光軸方向に伸長するように形成され、係合片は、カムリングの外周から突出して形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、光軸方向における薄型化及び構造の簡略化等を達成しつつ、外部からの衝撃力等を吸収ないし緩和する機構を容易に形成することができる。

上記構成をなすレンズ駆動装置は、小型化及び薄型化を達成しつつ、落下等による衝撃力（外力）を受けても確実にその衝撃力を吸収ないしは逃がすようにして、機構の破損等を防止できるため、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯情報端末機に容易に適用され得る。

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図４は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１は装置の分解斜視図、図２は装置の正面図、図３及び図４は装置の側面図である。

このレンズ駆動装置は、図１ないし図４に示すように、光軸方向Ｌに伸長する筒状部１１をもつベース１０、筒状部１１に収容されるレンズ枠２０、筒状部１１の外周面に対して回動自在に設けられた駆動部材としての環状の駆動リング３０及びカム部材としての環状のカムリング４０、座面リング５０、圧縮バネ６０、押えリング７０、駆動リング３０に駆動力を付与する駆動モータとしてのステップモータ８０、カムリング４０を時計回りに回転付勢するコイルバネ９０、カムリング４０の位置を検出する検出センサ１００等を備えている。
そして、ステップモータ８０、ステップモータ８０に直結された後述のウォームギヤ８１、駆動リング３０、後述する駆動リング３０のウォームホイール３３等により、カムリング４０を回転駆動する駆動機構が構成されている。

ベース１０は、図１ないし図４に示すように、光軸方向Ｌに軸線をもつ筒状部１１、ステップモータ８０を固定する固定部１２、駆動リング３０をスラスト方向において摺動自在に支持する座面１３、コイルバネ９０の端部を掛止する掛止ピン１４等を備えている。尚、筒状部１１の後方には、ＣＣＤ等の撮像素子を収容して固定する凹部（不図示）が形成されている。

筒状部１１は、円筒状をなし、その径方向に貫通すると共に光軸方向Ｌに伸長しかつ前方側Ｆに開口する３つのガイド孔１１ａ等により形成されている。３つのガイド孔１１ａは、周方向において等角度（１２０度）の間隔で形成されている。

レンズ枠２０は、図１及び図２に示すように、内部にレンズＧを保持する円筒部２１、円筒部２１の外周面から径方向外側に向けて突出する３つのフォロワ２２等により形成されており、レンズＧの前方には所定の絞り口径をなす開口板２３が設けられている。
円筒部２１は、図１及び図２に示すように、筒状部１１の内周面に嵌め込まれ（内嵌され）て、光軸方向Ｌに摺動自在に支持されている。

３つのフォロワ２２は、周方向において等角度（１２０度）の間隔で形成されており、筒状部１１のガイド孔１１ａに挿通されて、周方向においてガタツキが無く光軸方向Ｌにのみ往復動自在に案内されるようになっている。また、フォロワ２２は、それぞれ、後方側Ｒの側面が後述するカムリング４０のカム面４２に係合し、前方側Ｆの側面が座面リング５０を介して圧縮バネ６０の端部に係合するようになっている。

駆動リング３０は、図１ないし図４に示すように、筒状部１１に外嵌される環状部３１、環状部３１の外周面から径方向外側に突出すると共に光軸方向Ｌの前方Ｆに向けて伸長するように形成されたピン状の駆動片３２、同様に径方向外側に突出して円弧状に形成されたウォームホイール３３等により形成されている。そして、環状部３１が筒状部１１に外嵌されると共にベース１０の座面１３に摺動自在にかつ筒状部１１に回動自在に支持されている。
ウォームホイール３３は、後述するステップモータ８０のウォームギヤ８１と噛合するものであり、駆動片３２は、カムリング４０の係合片４３に係合してカムリング４０に回転駆動力を伝達するものである。

カムリング４０は、図１ないし図４に示すように、筒状部１１に外嵌される環状部４１、環状部４１の前端面に形成されたカム部としての３つのカム面４２、環状部４１の外周面から径方向外側に突出する略扇状の係合片４３、同様に径方向外側に突出すると共に光軸方向Ｌに伸長して形成された掛止片４４、同様に径方向外側に突出する略扇状の被検出片４５等により形成されている。そして、環状部４１が筒状部１１に外嵌されると共に駆動リング３０に対して摺動自在に積層された状態で、筒状部１１に回動自在に支持されている。

係合片４３は、カムリング４０が駆動リング３０に対して時計回り（一方向）に回転するとき駆動片３２に係合し、カムリング４０が駆動リング３０に対して反時計回り（他方向）に回転するとき駆動片３２から離脱し得るようになっており、掛止片４４には、カムリング４０を時計回りに回転付勢するべくコイルバネ９０の一端が掛止されている。また、３つのカム面４２は、それぞれレンズ枠２０の３つのフォロワ２２を受けて光軸方向Ｌにカム作用を及ぼすものである。

上記駆動リング３０及びカムリング４０は、光軸方向Ｌにおいて隣接して配置されているため、駆動リング３０の回転駆動力が、駆動片３２からカムリング４０の係合片４３に効率良く伝達される。
また、駆動リング３０及びカムリング４０は、光軸方向Ｌにおいて隣接して配置され、駆動片３２が駆動リング３０の外周から突出すると共に光軸方向Ｌに伸長するように形成され、係合片４３がカムリング４０の外周から突出して形成され、光軸Ｌ回りの周方向においてお互いが係合及び離脱自在になっているため、構造の簡略化及び光軸方向Ｌにおける装置の薄型化を達成でき、又、外部からの衝撃力等を吸収ないし緩和する機構を容易に形成することができる。

コイルバネ９０は、図１、図２、図４（ａ）に示すように、その一端がカムリング４０の掛止片４４に掛止され、その他端がベース１０上の掛止ピン１４に掛止されて、カムリング４０を時計回りに回転付勢し、外部から衝撃力が加わらない通常の状態では、係合片４３を駆動リング３０の駆動片３２に常時係合させるようになっている。

座面リング５０は、図１、図３、図４に示すように、薄板で環状に形成されて、筒状部１１に外嵌されている。そして、その後面がカムリング４０のフォロワ２２に当接され、その前面が圧縮バネ６０の後端部を受けるように組み込まれている。

圧縮バネ６０は、図１、図３、図４に示すように、座面リング５０を挟んで、フォロワ２２の前方側Ｆに位置するように、筒状部１１の外周面に取り付けられて、その前端部が押えリング７０により押圧されて、所定の付勢力を発生するように圧縮された状態に保持されている。
したがって、圧縮バネ６０は、レンズ枠２０のフォロワ２２を光軸方向Ｌの後方側Ｒに向けて付勢してカム面４２に対して通常の状態で常に接触させるように作用する。

押えリング７０は、図２ないし図４に示すように、筒状部１１に嵌め込まれた圧縮バネ６０を外側（前方側Ｆ）から押え込んだ状態で、筒状部１１の前端面に結合されて、ベース１０に連結されている。

ステップモータ８０は、図１、図２、図３、図４（ｂ）に示すように、その回転軸８０ａに固着されたウォームギヤ８１を有し、ベース１０の固定部１２に固定されている。そして、ウォームギヤ８１が駆動リング３０のウォームホイール３３と噛合している。
ここで、ステップモータ８０は、その回転軸８０ａが、駆動リング３０の回転面と略平行、すなわち、光軸方向Ｌと略垂直な面に対して略平行となるようにベース１０に固定されている。したがって、ステップモータ８０の長手方向を駆動リング３０の回転面と略平行に沿わせることで、光軸方向Ｌにおいて装置を薄型化することができる。

検出センサ１００は、発光素子及び受光素子を備えたフォトインタラプタ等の光センサであり、カムリング４０の被検出片４５の有無を検出することにより、カムリング４０の初期位置を検出するものである。
尚、検出センサ１００としては、光センサ以外のその他のセンサを採用してもよい。

図５は、上記レンズ駆動装置Ｍが、携帯電話機に搭載された実施形態を示すものである。すなわち、携帯電話機２００は、図５に示すように、種々の操作釦２０１ａが配列されると共に内部に種々の電子部品が配置された本体２０１、本体２０１に対して開閉自在に連結され種々の情報を表示するモニター２０２ａが設けられた蓋体２０２、蓋体２０２に配置されたカメラユニット２０３等により形成されている。そして、カメラユニット２０３に本発明のレンズ駆動装置Ｍが適用されている。
このように、薄型化、小型化が要求される携帯電話機２００において、本発明のレンズ駆動装置Ｍを容易に搭載することができる。

次に、このレンズ駆動装置が上記携帯電話機２００に搭載された状態での動作について、図２及び図３、図６ないし図８を参照しつつ説明する。
先ず、携帯電話機の落下等による衝撃力（外力）を受けない通常の状態においては、図２及び図３に示すように、カムリング４０の係合片４３は、コイルバネ９０の付勢力により、駆動リング３０の駆動片３２に係合した状態にある。この状態において、ステップモータ８０が一方向に回転すると、ウォームギヤ８１及びウォームホイール３３の噛合を介して、駆動リング３０が時計回りに回転する。

すると、コイルバネ９０の付勢力により、係合片４３が駆動片３２に追従するため、カムリング４０は時計回りに回転し、そのカム面４２がフォロワ２２を上昇させるようにカム作用を及ぼす。これにより、レンズ枠２０は圧縮バネ６０の付勢力に抗して光軸方向Ｌの前方Ｆに向けて前進する（繰り出す）。

一方、ステップモータ８０が他方向に回転すると、ウォームギヤ８１及びウォームホイール３３の噛合を介して、駆動リング３０が反時計回りに回転する。
すると、コイルバネ９０の付勢力に抗して、駆動片３２が係合片４３に回転トルクを及ぼし、カムリング４０はコイルバネ９０の付勢力に抗して反時計回りに回転し、そのカム面４２がフォロワ２２を下降させるようにカム作用を及ぼす。これにより、レンズ枠２０は圧縮バネ６０の付勢力を受けて光軸方向Ｌの後方Ｒに向けて後退する（繰り込む）。
このように、レンズ枠２０が光軸方向Ｌにおいて移動することにより、フォーカシングが行われる。

ここで、図６に示すように、落下等による衝撃力（外力）Ｆｏｕｔを受けて、レンズ枠２０が繰り込み方向に移動する（押し込まれる）と、フォロワ２２がカム面４２を押圧する。これにより、カムリング４０は、図６及び図７に示すように、反時計回りに回転し、係合片４３は駆動片３２から離脱する。したがって、駆動リング３２は回転することなく停止したままの状態となる。
これにより、ウォームホイール３３からウォームギヤ８１へ、逆向きに駆動力が伝達されるのを防止でき、ウォームホイール３３及びウォームギヤ８１の破損等を防止できる。

また、図８に示すように、レンズ枠２０が繰り出す方向に移動する（飛び出す）ような衝撃力（外力）Ｆｏｕｔ´を受けると、レンズ枠２０は、そのフォロワ２２が座面リング５０を介して圧縮バネ６０を圧縮させるように弾性変形させつつカム面４２から離れる方向に飛び出そうとする。したがって、圧縮バネ６０が弾性変形することにより、その衝撃力Ｆｏｕｔ´が緩和されると共に、フォロワ２２はカム面４２から離れるため駆動リング３０は停止したままの状態となる。
これにより、ウォームホイール３３からウォームギヤ８１への駆動力の伝達は行われず、前述同様にウォームホイール３３及びウォームギヤ８１の破損等を防止できる。

上記レンズ駆動装置によれば、小型化及び薄型化を達成しつつ、落下等による衝撃力（外力）を受けても確実にその衝撃力を吸収ないしは逃がすようにして、機構の破損等を防止できるため、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯情報端末機に容易に適用され得る。

上記実施形態においては、一つのレンズ枠２０をカムリング４０で移動させてフォーカシングを行わせる構成を示したが、複数のレンズ枠を相対的に移動させるようにしてズーミングを行わせる構成において本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、カム部材として環状のカムリング４０及び駆動部材として環状の駆動リング３０を採用した構成を示したが、回動以外の移動を行うカム部材及び駆動部材を採用する構成において、本発明を採用してもよい。
上記実施形態においては、駆動機構として、ステップモータ８０、ウォームギヤ８１、ウォームホイール３３等を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の駆動機構を採用する構成において、本発明を採用してもよい。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、構造の簡略化、小型化、薄型化等が達成されつつ、落下等の衝撃力に対しても破損等を招くことなく所期の機能を保証できるため、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等の小型の携帯情報端末機に適用されるのは勿論のこと、レンズ光学系を備えたその他の情報端末機等においても有用である。

本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示すレンズ駆動装置の正面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の側面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示すレンズ駆動装置の側面図である。 本発明のレンズ駆動装置を携帯電話機に搭載した実施形態を示す外観斜視図である。 レンズ枠を繰り込ませるような外力が作用した場合のレンズ駆動装置の動作を示す側面図である。 レンズ枠を繰り込ませるような外力が作用した場合のレンズ駆動装置の動作を示す正面図である。 レンズ枠を繰り出させるような外力が作用した場合のレンズ駆動装置の動作を示す側面図である。

符号の説明

Ｌ 光軸方向
Ｆｏｕｔ，Ｆｏｕｔ´ 衝撃力（外力）
１０ ベース
１１ 筒状部
１１ａ ガイド孔
１２ 固定部
１３ 座面
１４ 掛止ピン
２０ レンズ枠
２１ 円筒部
２２ フォロワ
２３ 開口板
Ｇ レンズ
３０ 駆動リング（駆動部材、駆動機構）
３１ 環状部
３２ 駆動片
３３ ウォームホイール（駆動機構）
４０ カムリング（カム部材、駆動機構）
４１ 環状部
４２ カム面（カム部）
４３ 係合片
４４ 掛止片
４５ 被検出片
５０ 座面リング
６０ 圧縮バネ
７０ 押えリング
８０ ステップモータ（駆動モータ、駆動機構）
８０ａ 回転軸
８１ ウォームギヤ
９０ コイルバネ
１００ 検出センサ

Claims (4)

1. レンズを保持し光軸方向に往復動自在に支持されたレンズ枠と、前記レンズ枠を光軸方向に移動させるカム作用を及ぼすカム部材と、前記カム部材を駆動する駆動機構と、を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記駆動機構は、駆動片を有し往復動自在に支持された駆動部材と、前記カム部材の一方向への移動により前記駆動片に係合しかつ他方向への移動により前記駆動片から離脱するように前記カム部材に形成された係合片と、前記係合片を前記駆動片に係合させるべく前記カム部材を一方向に向けて付勢するバネと、を含み、
   前記レンズ枠から前記カム部材に外力が伝達されるとき、前記係合片は前記駆動片から離脱するように形成されている、
   ことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズ枠は、フォロワを有し、
   前記カム部材は、前記フォロワに係合してカム作用を及ぼすカム部を有し、
   前記フォロワを前記カム部に向けて付勢するバネを設けた、
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記駆動部材は、光軸回りに回動自在に支持された環状の駆動リングであり、
   前記カム部材は、光軸回りに回動自在に支持されると共に光軸方向の前端面に前記カム部をもつ環状のカムリングであり、
   前記駆動機構は、駆動モータ及び前記駆動モータに直結されたウォームギヤを含み、
   前記駆動リングは、その外周の一部において、前記ウォームギヤと噛合するウォームホイールを有する、
   ことを特徴とする請求項２記載のレンズ駆動装置。
4. 前記駆動リング及びカムリングは、光軸方向において隣接して配置され、
   前記駆動片は、前記駆動リングの外周から突出すると共に光軸方向に伸長するように形成され、
   前記係合片は、前記カムリングの外周から突出して形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
   

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