(57)【要約】【課題】  ユニットを薄厚に小型化することができ、構成を簡素化できて超小型カメラに適用が好ましいレンズユニットを提供すること【解決手段】  ベース体１０のレンズ部１２に撮像素子１を装着する。ベース体１０に立てたガイドピン５…に、レンズ枠体３０の外周のガイド部３１…を嵌め合わせし、レンズ枠体３０に装着したレンズ２を撮像素子１に対面させる。ベース体１０の駆動部１１にはステッピングモータ７を配置し、出力軸２９は先端部分をリードスクリュー３に形成する。カム部材６はくさび形状の本体６０の傾斜面をレンズ枠体３０の上面に対して重なり動く配置とし、本体６０から直角に張り出た連係片６１の端縁にねじ条を設けてリードスクリュー３に嵌め合わせる。出力軸２９の正逆回転に伴ってカム部材６が光軸Ｌと直交する方向に直線動作し、レンズ枠体３０が押されて光軸Ｌ方向に移動する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズをベース体側の撮像素子に対面させて光軸方向に移動可能に支持するとともに、直線駆動を行う駆動手段により動かすレンズユニットであって、
前記光軸方向に延びるガイドピンを少なくとも１本配置し、
前記レンズを装着したレンズ枠体に、前記ガイドピンを連係させて移動可能に支持し、
前記レンズ枠体に対して、くさび状のカム部材の傾斜面を接触可能に配置し、
前記カム部材を前記光軸と直交方向に動かす駆動手段を設け、
前記駆動手段により前記カム部材を直線移動させることにより前記レンズ枠体を押し動かすように構成したことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記レンズ枠体を前記カム部材の側へ押さえるバネ等の付勢手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項３】
前記駆動手段は、駆動源をモータとして出力軸の先端部分にリードスクリューを形成するとともに、前記カム部材には前記リードスクリューと噛み合うリードナットあるいはリードナットとなるねじ条を付設して、前記出力軸の回転に伴って前記カム部材を直線移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズユニツト。
【請求項４】
前記モータはロータの両側にステータコイルを有する扁平形状のステッピングモータであることを特徴とする請求項３に記載のレンズユニット。
【請求項５】
前記カム部材の先端部分を初期状態において前記レンズ枠体の外縁部分と重畳させる設定にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載するレンズユニットを収納する箱状のケース本体を更に備え、
前記カム部材を、前記レンズ枠体と前記ケース本体との間に形成された隙間に挿入するように配置したことを特徴とするレンズユニット。
【請求項７】
前記カム部材と前記ケース本体との間に空間を設けたことを特徴とする請求項６に記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記ガイドピンが１本で、かつ前記レンズ枠体の回転防止機構を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記ガイドピンの内の１本が、前記カム部材の傾斜面と前記レンズ枠体との接触部分近傍に配置したことを特徴とする請求項８に記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ系をモータ駆動により機械的に可動するレンズユニットに関するもので、より具体的には、カメラ付き携帯電話機等への搭載を鑑みた、小型化及び駆動部動作構成の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズ系をモータ駆動により機械的に可動するレンズユニットは各種の構成のものが提案されている。そして、駆動部にカム部材を用いる構成としては、例えば特許文献１，２に見られるようなものが知られている。
【０００３】
特許文献１に開示された発明は、円板形状のカム部材を用いた構成であり、カム部材を回転軸に取り付けるとともに、外周のカム面はレンズ枠体の光軸方向の面に連係させ、そのカム部材を回転駆動することにより外周のカム面に従う軌跡でレンズ枠体を光軸方向に動かすようになっている。
【０００４】
また特許文献２に開示された発明は、傾斜面を有するカム部材を用いた構成であって、カム面はリング部材の光軸方向の面に対して設けたカム部材としており、そのリング部材とレンズ枠体とを光軸方向に重ねて配列して、リング部材を回転駆動することによりそのカム面に従う軌跡でレンズ枠体を光軸方向に動かすようになっている。
【特許文献１】特開平９−４３４８４号公報
【特許文献２】特開２０００−４７０８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そうした従来のレンズユニットでは以下に示すような問題がある。すなわち、特許文献１に開示された発明では、カム部材がレンズ枠体に連係して光軸方向に張り出す配置となり、光軸方向の寸法が大きくなってしまうため、小型化が難しい。また、特許文献２に開示された発明では、カム面を有するリング部材とレンズ枠体とを光軸方向に重ねて配列するので、これも光軸方向の寸法が大きくなってしまい、小型化を図ることが難しい。
【０００６】
一方、近年は超小型カメラを組み込んだ携帯電話機が普及しており、この超小型カメラは寸法形状の制限がきびしく、これに搭載されるレンズユニットは小型が必要で、特に光軸方向の薄厚化への要求が高い。
【０００７】
本発明は上記した課題を解決するもので、その目的は、レンズユニットの光軸方向の薄厚化および駆動部構成の簡素化を実現し、超小型カメラへの適用が可能なレンズユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した目的を達成するために、本発明に係るレンズユニットは、レンズをベース体側の撮像素子に対面させて光軸方向に移動可能に支持するとともに、直線駆動を行う駆動手段により動かすレンズユニットであって、前記光軸方向に延びるガイドピンを少なくとも１本配置し、前記レンズを装着したレンズ枠体に、前記ガイドピンを連係させて移動可能に支持し、前記レンズ枠体に対して、くさび状のカム部材の傾斜面を接触可能に配置し、前記カム部材を前記光軸と直交方向に動かす駆動手段を設け、前記駆動手段により前記カム部材を直線移動させることにより前記レンズ枠体を押し動かすように構成した。
【０００９】
そして、好ましくは、前記レンズ枠体を前記カム部材の側へ押さえるバネ等の付勢手段を設けることである。また、前記駆動手段は駆動源をモータとして出力軸の先端部分にリードスクリューを形成するとともに、前記カム部材には前記リードスクリューと噛み合うリードナットあるいはリードナットとなるねじ条を付設して、前記出力軸の回転に伴って前記カム部材を直線移動させる構成とすることができる。さらに前記モータはステッピングモータにすると良く、好ましくはその形状を、ロータの両側にステータコイルを有する扁平形状のステッピングモータにすることである。さらにまた、前記カム部材の先端部分を初期状態において前記レンズ枠体の外縁部分と重畳させる設定とすることができる。この場合に、前記カム部材の先端部分に平坦部を形成し、当該平坦部を前記重畳部位とするようにするとなお良い。
【００１０】
また、上記した各構成のレンズユニットを収納する箱状のケース本体を更に備え、前記カム部材を、前記レンズ枠体と前記ケース本体との間に形成された隙間に挿入するように配置することもできる。なお、好ましくは、カム部材とケース本体との間には、若干の空間（空隙）が形成されるようにすることである。つまり、係る空間が無くカム部材とケース本体が面接触すると、接触面での摩擦力が大きくなり、スムーズな移動ができなくなるおそれがある（この場合には、少なくとも接触面の一方を低摩擦係数の部材で構成すればよい）が、若干の空間を設けることにより、カム部材が移動する際に、カム部材が前記空間分だけ回転しカム部材の側端縁とケース本体が線接触する。
【００１１】
また、ガイドピンを２本以下とすると良く、好ましくは、ガイドピンを１本とし、かつレンズ枠体の回転防止機構（例えば、レンズ枠体の一部とベース体の一部分を係合させる等）を設けることである。さらにまた、ガイドピンの内の１本を、カム部材の傾斜面とレンズ枠体との接触部分近傍に配置するとなお良い。
【００１２】
係る構成にすることにより本発明では、駆動手段はカム部材を光軸と直交する方向に動かす構成なので、光軸方向に大きく張り出す部材がなく、光軸方向の寸法を低く抑えることができる。また、くさび形状のカム部材を単に直線動作させ、これによりレンズ枠体を押し動かす構成なので、取り合い関係がシンプルであり、このため各構成要素は形状等が単純になる。
【００１３】
また、駆動源にステッピングモータを用いるようにすると、１ステップあたりのレンズの移動量（分解能）を、１ステップあたりのモータの回転角度、カム部材の傾斜角度およびリードスクリューのねじピッチから容易に決定できる。このため、所望する分解能に設計することが容易であり、設計自由度が高く、各種の設計条件に対応することに有利性がある。そして、ステップ数を制御することによりレンズの位置制御が行える。
【００１４】
さらに、ステッピングモータの形状をロータの両側にステータコイルを有する扁平形状とすると、ある一方向のサイズを小さくすることができ、その小サイズ化された方向を光軸と同一方向となるようにモータを配置することによって、レンズユニットが薄厚化される。
【００１５】
また、カム部材の先端部分をレンズ枠体の外縁部分と重畳させるようにすると、初期状態において重畳させることができ、両者の連係関係が外れることがなくなり駆動動作が不能になることを防止できる。
【００１６】
さらに、ケース本体とレンズ枠体の隙間にカム部材を挿入配置するようにした場合には、レンズ枠体からの反力をケース本体で受けることができるとともに、カム部材の過度の回転を防止することができる。
【００１７】
さらに、ガイドピンはレンズ枠体と連係させており、当該部分で摩擦が生じる。そのため、その本数が少ない方が、摩擦によるレンズ枠体の動作不良が生じにくく好ましい。また、ガイドピンの配置場所は、レンズ枠体の駆動作用点近傍、すなわちカム部材の傾斜面とレンズ枠体との接触部分近傍にすると、作用点と支点が近くなりコジリなどの応力が小さくなるため、前記摩擦をさらに小さくすることができなお良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るレンズユニットでは、光軸方向の寸法を低く抑えることができ、その結果、ユニットを薄厚に小型化することができる。また、カム部材とレンズ枠体との取り合い関係がシンプルであり、各構成要素は形状等が単純になることから、構成を簡素化することができ、超小型カメラへの適用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態においてレンズユニットは、ベース体１０にＣＣＤ等の撮像素子１を装着し、レンズ２をその撮像素子１に対面させて支持するとともに、くさび形状のカム部材６を直線動作させる駆動手段により光軸（Ｌ）方向に動かす構成になっている。
【００２０】
ベース体１０は、略矩形の箱状ケースになっており、駆動手段の基部となる駆動部１１と光学系の基部となるレンズ部１２を形成している。そして、レンズ部１２の下には、矩形状の凹部１３を形成している。この凹部１３に、ＣＣＤ等の撮像素子１を配置しており、凹部１３の中心が光軸Ｌになる。また、レンズ部１２には、ガイドピン５を光軸に沿って延ばして設けている。本実施の形態では、ガイドピン５は３本を設けており、これらガイドピン５…にレンズ枠体３０のガイド部３１…を軸方向に移動可能に嵌め合うことで光軸方向に案内するとともに、直線駆動する際に回り止めになる。
【００２１】
駆動部１１には、ステッピングモータ７を配置する。このステッピングモータ７は、ロータの両側にステータコイルを有する扁平形状の構成からなり、収納ケース７０に収めた状態で駆動部１１に装着する。そして、ロータの軸（出力軸２９）の先端部分には、ねじ山を切ってリードスクリュー３を形成している。
【００２２】
レンズ枠体３０は、環状の本体外周に筒形状のガイド部３１を設け、本体中央の貫通孔３３にレンズ２を装着している。つまり、ベース体１０側のガイドピン５…に対向する位置に、それに係合する形状のガイド部３１…を形成し、ガイドピン５…に対してガイド部３１…を移動可能に嵌め合わせることにより当該レンズ枠体３０を光軸方向に移動可能に装着している。
【００２３】
カム部材６は、図２に示すようにくさび形状の本体６０に対して連係片６１を直角に張り出させて構成される。そして、連係片６１の端縁には、ねじ条を設け、そのネジ条の部分が出力軸２９側のリードスクリュー３に嵌め合うリードになっている。そして、収納ケース７０には切り込み部７１を形成してあり、その切り込み部７１にカム部材６の本体６０が移動可能に嵌め合い、カム部材６は両側をガイドされて直線移動する。
【００２４】
本実施の形態では直線動作するカム部材６は、その傾斜面がレンズ枠体３０の上面に対して重なり動く配置を採る。このためレンズ枠体３０の下方にバネ部材８を配置してレンズ枠体３０をカム部材６の側へ押さえている。
【００２５】
また、カム部材６の先端部分を初期状態においてレンズ枠体３０の外縁部分と重畳させる設定にするとともに、カム部材６は傾斜面の傾斜が４５°以下の設定している。初期状態において、カム部材６の先端部分をレンズ枠体３０の外縁部分と重畳させることにより、両者の連係関係が外れることがなくなり駆動動作が不能になることを防止できる。さらに、カム部材６の傾斜面の傾斜を４５°以下にすることで、カム部材６の直線移動に伴うレンズ枠体３０の押し移動量を相応に低くでき、レンズ枠体を移動させる分解能を相応に上げることができる。さらにバネ部材８は、本実施の形態ではコイルバネを用いている。このバネ部材８としては、例えば板バネにしたりゴム等の弾性部材にするなど、適宜に変更してよい。
【００２６】
したがって駆動手段としては、出力軸２９に設けたリードスクリュー３と連係片６１の端縁部分（リードナット）が噛み合い、出力軸２９の正逆回転に伴ってリードナットつまりカム部材６が直線動作し、カム部材６の傾斜面がレンズ枠体３０の上面に対して重なり動くので、レンズ枠体３０が押されて光軸方向に移動する。そして、撮像素子１に対しては光軸Ｌに整列したレンズ２の位置関係に応じて結像ポイント（焦点）が変化し、フォーカス動作が行える。
【００２７】
このように、駆動手段はカム部材６を光軸Ｌと直交する方向に動かす構成なので、光軸Ｌ方向に大きく張り出す部材がなく、光軸Ｌ方向の寸法を低く抑えることができる。その結果、ユニットを薄厚に小型化することができる。
【００２８】
また、くさび形状のカム部材６を単に直線動作させ、これによりレンズ枠体３０を押し動かす構成としたため、取り合い関係がシンプルであり、このため各構成要素は形状等が単純になる。したがって、構成を簡素化することができ、超小型カメラへの適用が可能となる。
【００２９】
ところで、ステッピングモータ７によりレンズ２を移動させることでの分解能Ｘは、
Ｘ＝（Ａ／３６０）×Ｐ×ｔａｎθ
という関係式になり、ここでのＡ，Ｐ，θは、
Ａ：ステッピングモータ７の１ステップの回転角度
Ｐ：リードスクリュー３のネジピツチ
θ：カム部材６の傾斜面の角度
である。したがって、上記関係式の各変数Ａ，Ｐ，θを変更することにより、分解能Ｘを適宜に設定することができる。このため、所望する分解能Ｘに設計することが容易であり、設計自由度が高く、各種の設計条件に対応することに有利性がある。なお、レンズ枠体３０の移動量としては設計値が例えば１ｍｍ以下であり、レンズ移動が係るオーダとなる超小型のレンズユニットについての設計を想定している。
【００３０】
図３（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２の実施の形態では、ガイドピン５を１本だけ設ける構成を採る。そして、ベース部１０にガイドレール１４を光軸Ｌに沿って設けるとともに、レンズ枠体３０にはガイドレール１４と対向する位置に張り出し部３２を形成し、ガイドレール１４に張り出し部３２を嵌め合わせることで直線駆動する際の回り止めにしている。なお、前述した第１の実施の形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
さらに本実施の形態ではガイドピン５はカム部材６の近傍に配置し、直線動作するカム部材６は第１の実施の形態と同様に、その傾斜面がレンズ枠体３０の上面に対して重なり動く配置を採るので、バネ部材８はレンズ枠体３０の下方側でガイドピン５に同芯に配置して、レンズ枠体３０をカム部材６の側へ押さえている。
【００３２】
また、カム部材６は、図４に示すように、連係片６１に孔あけしてねじ条を設けることにより当該孔部分をリードナット４に形成している。そして、このリードナット４を出力軸２９に設けたリードスクリュー３と噛み合わせ、回転動作から直線動作への変換を行わせている。
【００３３】
すなわち、ガイドピン５は、レンズ枠体３０のガイド孔に嵌め合わせるので、レンズ枠体３０を押し動かす駆動では当該嵌め合い部分で摩擦が生じる。この摩擦を少なくするにはガイドピン５は駆動作用点の近辺に設けるのが好ましく、配設数を減らすことが好ましい。本実施の形態は係る理由からガイドピン５を１本だけ設けるとともに、カム部材６の近傍に配置する構成を採る。このため摩擦を相応に低減でき、駆動源を出力が低いものにできることから、より小型化することに有利になる。
【００３４】
駆動手段の動作は第１の実施の形態と同様であり、リードナット４は出力軸２９に設けたリードスクリュー３と噛み合い、出力軸２９の正逆回転に伴ってリードナット４つまりカム部材６が直線動作し、カム部材６の傾斜面がレンズ枠体３０の上面に対して重なり動くので、レンズ枠体３０が押されて光軸方向に移動する。
【００３５】
図５（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施の形態を示している。この第３の実施の形態では、ガイドピン５を２本設ける構成を採り、１本はカム部材６の近傍に配置し、他の１本は光軸Ｌについて反対側の対称位置に設けて直線駆動する際の回り止めにしている。また、前述した第１形態と同様な構成要素には同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
直線動作するカム部材６は第１の実施の形態とは逆に、その傾斜面がレンズ枠体３０の下面に対して重なり動く配置を採る。このためバネ部材８は、レンズ枠体３０の上面側でベース体１０の蓋との間でガイドピン５に同芯に配置して、レンズ枠体３０をカム部材６の側へ押さえている。
【００３７】
カム部材６の先端部分には平坦部を形成し、当該平坦部をレンズ枠体３０の下面に対する重畳部位としている。また、レンズ枠体３０の下面側は、その外縁部に角をなくした丸角部３４を張り出して形成し、当該丸角部３４をカム部材６との接触部位としている。
【００３８】
また、駆動手段の動作は、第１の実施の形態と同様であるが、ここではカム部材６の傾斜面がレンズ枠体３０の下面に対して重なり動くので、レンズ枠体３０が押されて光軸方向に移動する。
【００３９】
このように、カム部材６の先端部分に平坦部を形成することでは、当該平坦部を重畳部位にするので、駆動動作の不能防止をより確実にすることができる。また、レンズ枠体３０の外縁部に角をなくした丸角部３４を形成し、当該丸角部３４をカム部材６との接触部位とするので、摩擦を減らすことができる。したがって、駆動源には出力が低いものでもよくなり、より小型化することに有利になる。
【００４０】
ところで、図６はレンズ枠体３０の他例を示す側面図であり、カム部材６との接触部位について摩擦を減らすように構成している。つまり、レンズ枠体３０の外縁部にローラ３５を設けて、当該ローラ３５をカム部材６との接触部位とし、摩擦を減らすようにしている。
【００４１】
また、図７はカム部材６の他例を示す側面図であり、直線駆動するための連係構成を変更した例である。つまり、カム部材６にあっては本体６０にラックギア６２を延長させて設けて、ステッピングモータ７の出力軸２９の先端にはラックギア６２に噛み合うピニオンギア９を設けて両者を噛み合わせるようにした。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明に係るレンズユニットの好適な一実施の形態を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図２】図１に示すカム部材を説明する斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明に係るレンズユニットの第２の実施の形態を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図４】図３に示すカム部材を説明する斜視図である。
【図５】（ａ）は本発明に係るレンズユニットの第３の実施の形態を示す平面図であり、（ｂ）はその側面図である。
【図６】レンズ枠体の他例を示す側面図である。
【図７】カム部材の他例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  撮像素子
２  レンズ
３  リードスクリュー
４  リードナット
５  ガイドピン
６  カム部材
７  ステッピングモータ
８  バネ部材
９  ピニオンギア
１０  ベース体
１１  駆動部
１２  レンズ部
１３  凹部
１４  ガイドレール
２９  出力軸
３０  レンズ枠体
３１  ガイド部
３２  張り出し部
３３  貫通孔
３４  丸角部
３５  ローラ
６０  本体
６１  連係片
６２  ラックギア
７０  収納ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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