(57)【要約】【課題】小型化及びコスト低減を図ったレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】レンズ３を保持したレンズホルダ４と、駆動源の回転力を受けて回動する歯車１２と、前記歯車と噛合するカム歯車２０とを含み、前記カム歯車によって前記レンズホルダを光軸方向ＬＡに駆動するレンズ駆動装置１であって、前記レンズホルダ４は前記カム歯車のカム部と係合する係合部８を有し、前記カム歯車２０が回動したときの前記カム部の変化に応じて光軸方向ＬＡへ移動可能に配設されており、前記カム歯車２０は歯を環状に配置した歯列部２２を有すると共に、当該歯列部２２の一部に前記歯車と噛合せず、歯厚が前記歯よりも厚い非噛合部２２ＮＧが設けてある。駆動源の回転数や駆動パルス数を予め設定しておけばレンズホルダの位置を確認できる。【選択図】    図１
2007292880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持したレンズホルダと、駆動源の回転力を受けて回動する歯車と、前記歯車と噛合するカム歯車とを含み、前記カム歯車によって前記レンズホルダを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置であって、
前記レンズホルダは前記カム歯車のカム部と係合する係合部を有し、前記カム歯車が回動したときの前記カム部の変化に応じて光軸方向へ移動可能に配設されており、
前記カム歯車は歯を環状に配置した歯列部を有すると共に、当該歯列部の一部に前記歯車と噛合せず、歯厚が前記歯よりも厚い非噛合部が設けてある、ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記カム歯車が、円板状の基材の周部に前記歯列部を有すると共に、前記カム部として片面側に螺旋状に設けたカム面を備え、
前記レンズホルダの前記係合部が付勢部材により前記カム面に当接されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に組み込まれるレンズ駆動装置に関する。より詳細には、カム部材を用いてレンズを光軸方向へ移動させるレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチルカメラ、携帯電話に内蔵されるカメラなどの撮像装置は、近年、著しいスピードで小型化されている。このような撮像装置には、被写体の位置に応じてレンズを合焦位置に移動させるレンズ駆動装置を組込んだものがある。よって、レンズ駆動装置については小型化を図りつつ、精度良く合焦できるものが求められるようになっている。
【０００３】
例えば特許文献１は、カム部材を用いてレンズを光軸方向へ駆動するレンズ駆動機構について開示する。このレンズ駆動機構はカム部材を用いることによって簡素化した構造でレンズ駆動できるようにしている。さらに、このレンズ駆動機構にはカム部材の位置を検出するためのスイッチが複数配備されており、これらのスイッチにより初期位置や途中位置の確認をして精度良く合焦できるようにしている。より具体的には、このレンズ駆動機構は、カム部材の初期位置を検出する機械スイッチ及びカム部材の動作領域の中点付近位置を検出するフォトインタラプタ（光学スイッチ）を配備することにより、カム部材の位置を検出している。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−６１７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のレンズ駆動機構は、カム構造を用いてレンズを駆動することで構成の簡素化を図っている。しかしながら、上記レンズ駆動機構は複数のスイッチでカム部材の位置を検出するようにしているので、機構内にスイッチを配置するスペースを確保することが必要となり構造が大型化してしまう。これに伴って、高価なスイッチを複数用いるので製造コストが上昇してしまうという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、小型化及びコスト低減を図ったレンズ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、レンズを保持したレンズホルダと、駆動源の回転力を受けて回動する歯車と、前記歯車と噛合するカム歯車とを含み、前記カム歯車によって前記レンズホルダを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置であって、前記レンズホルダは前記カム歯車のカム部と係合する係合部を有し、前記カム歯車が回動したときの前記カム部の変化に応じて光軸方向へ移動可能に配設されており、前記カム歯車は歯を環状に配置した歯列部を有すると共に、当該歯列部の一部に前記歯車と噛合せず、歯厚が前記歯よりも厚い非噛合部が設けてあるレンズ駆動装置によって達成できる。
【０００８】
本発明のレンズ駆動装置は、カム歯車が有する歯列部の一部に回転力を伝達する歯車と噛合しない非噛合部が設けてあるので、所定位置で強制的に停止することになる。ここで上記停止位置をレンズホルダの初期位置や終点位置に対応させ、初期位置から終点位置まで移動させる駆動源の回転数や駆動パルス数を予め設定しておけばレンズホルダの位置を確認できる。従って、従来のようにスイッチを設けること無くレンズホルダの位置を確認しながらレンズを合焦位置に移動できる。よって、本発明によると、内部構造を簡素化して小型化及びコスト低減を図りつつ、精度良くレンズを合焦させるレンズ駆動装置を提供できる。
【０００９】
また、前記カム歯車が、円板状の基材の周部に前記歯列部を有すると共に、前記カム部として片面側に螺旋状に設けたカム面を備え、前記レンズホルダの前記係合部が付勢部材により前記カム面に当接されている構造を採用してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、小型化及びコスト低減を図ったレンズ駆動装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係るレンズ駆動装置１の構成を示した平面図である。そして、図２はこのレンズ駆動装置１の主要部構成を示した側面図である。ただし、この図２は構成部品の配置関係が確認できるよう、他の部品の背部となる部品の位置を展開して示してある。図１及び図２を参照してレンズ駆動装置１の構成を説明する。
【００１２】
レンズ駆動装置１は基板２を備え、この基板２に後述する種々の部品が組み付けられている。レンズ３を保持するレンズホルダ４が、基板２の平面に対して垂直である光軸方向ＬＡへ移動可能に配設されている。より詳細には、レンズホルダ４は半径方向で外側へ突出したガイド部５、６を備えている。これらガイド部５、６は端部が円柱状に形成されている。基板２側には、上記ガイド部５、６の円柱状部分を受け入れるように凹部２ａ、２ｂが形成されている。また、基板２には、凹部２ｂの中央部で立設するガイドピン２ｃが設けられている。このガイドピン２ｃはガイド部６の円柱状部分に形成した穴部６ａに差込まれている。このような構造によりレンズホルダ４は光軸方向ＬＡへの移動が可能とされている。
【００１３】
図２を参照して説明すると、レンズホルダ４に形成されているガイド部６側の円柱状部分の外周には付勢部材となるコイルバネ７が嵌め込まれている。このコイルバネ７によってレンズホルダ４は図面上方側へ付勢されている。更に、上記レンズホルダ４は外側に突出させた係合部である腕部８を備えている。レンズホルダ４はコイルバネ７によって図面上方側へ向けて付勢されているので、腕部８も図面上方側へ付勢されている。この付勢力によって、腕部８は後述するカム歯車２０のカム面２１に当接されている。
【００１４】
更に、図１及び図２を参照して、レンズホルダ４を光軸方向ＬＡに駆動する駆動機構１０の構成について説明する。この駆動機構１０は上記カム歯車２０を含む複数の輪列によって形成されている。
【００１５】
駆動機構１０は駆動源としてステッピングモータＭを備えている。このステッピングモータＭは中央制御装置（Central  Processing  Unit：以下、単にＣＰＵ３０）によって駆動制御されており、このＣＰＵ３０から出力する駆動パルス信号に基づいて回動する。例えば、ＣＰＵ３０が供給する所定数の駆動パルス数に応じて、ステッピングモータＭが所定数回転するように設定してある。このステッピングモータＭのロータ軸Ｒに固定した歯車１１は、アイドル歯車１２を介して、カム歯車２０に噛合している。
【００１６】
カム歯車２０は、通常の歯車と同様に基材が円板形状であり、その周部（周縁部）に複数の歯を環状に設けた歯列部２２を備えている。さらに、カム歯車２０は片面側に螺旋状に設けたカム面２１が形成されている。本実施例では、このカム面２１がカム歯車２０の下面側に形成してある。このカム面２１に前述したレンズホルダ４の腕部８が当接している。
【００１７】
図３は、カム歯車２０の側面の様子を展開して示した模式図である。図３で示すようにカム面２１は傾斜している傾斜領域Ｄとその両端に形成した平坦領域Ｆ１、Ｆ２を含んでいる。実際のカム面は端部Ｅ１と端部Ｅ２とが接続されることによって螺旋状となる。よって、図１において、カム歯車２０の符号Ｅ１で示す部分を境にして段差となる。なお、図３でカム面２１のＥ１、Ｆ１側が初期位置側でレンズ３の焦点を無限遠とする位置に対応する。また、Ｅ２、Ｆ２側が終点位置側でレンズ３の焦点を最近距離とする位置に対応する。そして、腕部８がカム面２１の傾斜領域Ｄと当接しているときに、レンズホルダ４が光軸方向ＬＡに移動することになる。
【００１８】
上記のように形成してあるカム面２１に腕部８が付勢力をもって当接しているので、カム歯車２０がステッピングモータＭの回転力を受けて回動したときに腕部８がこれに伴ってカム面２１上を移動することになる。よって、腕部８が固定されているレンズホルダ４を所定範囲（上記傾斜領域Ｄの範囲）で光軸方向ＬＡに移動できる。その結果、ステッピングモータＭの駆動を制御することにより、レンズホルダ４を初期位置から合焦位置を介して終点位置まで駆動させることができる。
【００１９】
さらに、本実施例のレンズ駆動装置１はレンズホルダ４が移動した位置を確認できる構造を具備している。この構造について図４を参照して説明する。図４（Ａ）は、図１で示すカム歯車２０とアイドル歯車１２とを取り出し示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の円ＣＲ内を拡大した図である。
【００２０】
アイドル歯車１２は同軸に２個の歯車が固定されており、図面上側の小さい歯車１２Ａがカム歯車２０の周部に形成した歯列部２２と噛合し、図面下側の大きな歯車１２ＢがステッピングモータＭのロータ軸Ｒに固定した歯車１１（図１参照）と噛合している。カム歯車２０の歯列部２２には歯車１２Ａと噛合しない非噛合部２２ＮＧが設けてある。この非噛合部２２ＮＧは他の１つの歯より歯厚を厚く形成した一山の歯である。カム歯車２０の歯数は整数ではなく、小数点のある数字の歯数となっている。そして、非噛合部２２ＮＧは、円周ピッチ１つ分をきちんと形成できない部分に設けられている。このため、図４（Ｂ）で拡大して示すように、この非噛合部２２ＮＧは歯みぞを埋めて２つの歯を結合して形成されているが、他の歯の歯みぞを埋めて２つの歯を結合した場合より歯厚が薄くなっている。つまり、非噛合部２２ＮＧの歯厚ｂは、他の歯みぞを埋めて２つ分の歯を結合して形成される歯厚ｃより０．３倍程度から１倍未満の薄さになるように形成してある。好適には、０．５倍程度がよい。非噛合部２２ＮＧを１つの歯としてみれば、非噛合部２２ＮＧの歯厚ｂは、他の歯の歯厚ａより１．３倍から３倍未満程度の厚さとなるように形成されている。好適には、１．５倍程度がよい。
【００２１】
カム歯車２０が上記のように歯列部２２に非噛合部２２ＮＧを有しているので、アイドル歯車１２を一方向へ回転させても歯車１２Ａが非噛合部２２ＮＧに当接したときにカム歯車２０が強制的に停止されることになる。また、同様にアイドル歯車１２を逆方向へ回転させた場合ついても歯車１２Ａが非噛合部２２ＮＧに当接したときにカム歯車２０が強制的に停止されることになる。すなわち、カム歯車２０は１回転分弱（ちょうど１回転より非噛合部２２ＮＧ分だけ短い）の範囲を回動することになる。
【００２２】
ここで、カム歯車２０が強制的に停止される両端の位置を上記レンズホルダ４の初期位置及び終点位置のそれぞれと対応するように予め設定しておくと、カム歯車が強制停止された位置が初期位置又は終点位置になる。すなわち、カム歯車２０を一方に回転させて停止した場合にはレンズホルダ４が初期位置或いは終点位置にあることになり、逆方向に回転させて停止した場合にはレンズホルダ４が初期位置或いは終点位置にあることなる。そして、ＣＰＵ３０によりステッピングモータＭの回転方向を確認すれば、カム歯車２０が停止したときにレンズホルダ４が初期位置又は終点位置にあるかを簡単に確認できる。よって、本実施例のレンズ駆動装置１は、位置確認用のスイッチを設けることなくレンズホルダ４が初期位置或いは終点位置にあることを簡単に確認できる。
【００２３】
具体的には、初期位置から終点位置に移動するのに必要なステッピングモータＭの回転数を確認し、このときにＣＰＵ３０からステッピングモータＭへ出力する駆動パルス数を予め設定しておけばよい。例えば、ＣＰＵ３０からステッピングモータＭへ１０００パルス出力したときに、ステッピングモータＭが所定数回転してレンズホルダ４を初期位置から終点位置まで移動するように設計する。
【００２４】
よって、例えば初期位置にあるレンズホルダ４を終点位置に移動させるときは、ＣＰＵ３０からステッピングモータＭに１０００パルス出力するという動作だけで移動を完了できることになる。この動作をカム歯車２０の動作から見ると、１回転弱の回転をして非噛合部２２ＮＧが歯車１２Ａに当たり強制停止した状態となる。なお、歯車のバックラシュや組付け誤差などを考慮して、ＣＰＵ３０からステッピングモータＭへ出力する駆動パルス数に一定のマージンを付加しておくのがより好ましい。すなわち、設計上では１０００パルスでレンズホルダ４を初期位置から終点位置まで移動できる場合、４、５パルスを余分に出力して非噛合部２２ＮＧが歯車１２Ａに確実に当たるように設定するのが好ましい。このようにするとレンズホルダ４を初期位置あるいは終点位置に確実に移動できる。
【００２５】
そして、初期位置と終点位置との間にレンズホルダ４を移動させて合焦を行った場合にも、初期位置あるいは終点位置を基準としてＣＰＵ３０から出力した駆動パルス数に基づいてレンズホルダ４の位置を確認できる。よって、レンズホルダ４の途中位置を確認するためのスイッチも不要とすることできる。なお、途中位置からレンズホルダ４を初期位置又は終点位置に移動させる場合についても、前述したと同様に一定のマージンを付加した駆動パルス数とするのが好ましい。このようにしておけばレンズホルダ４が初期位置或いは終点位置にあるときに、この位置を基準にしてレンズホルダ４の位置を精度良く確認ができる。その結果として、レンズ３を精度良く合焦位置に移動させることができる。
【００２６】
以上で説明したレンズ駆動装置１は、カム歯車２０の歯列部２２の一部に非噛合部２２ＮＧが形成されているので、一定範囲を回転するとカム歯車２０が強制停止される。この強制停止される位置と初期位置及び終点位置を対応させることで、レンズホルダ４の初期位置及び終期位置を検出するためのスイッチを設けることが必要なくなる。しかも、カム歯車２０の歯列部２２の一部に非噛合部２２ＮＧを設けるという簡単な構成であるので小型化及び構造の簡素化を促進して、製造コストの低減を図ることができる。
【００２７】
また、強制停止されることにより、歯車等のガタを考慮する必要がなく、カム面２１に形成する平坦領域Ｆ１，Ｆ２を従来より小さい必要最低限の大きさにすることができる。スイッチによる位置検知の場合、ガタの影響で腕部８が端部Ｅ１を越えて端部Ｅ２に落ち込むおそれがある。このため、平坦領域Ｆ１、Ｆ２は必要最低限の大きさにガタ分の余裕を加えた大きさになっていた。なぜなら、腕部８が端部Ｅ２にまで落ち込んでしまうと、そのときのロータの位置が本来の終点位置（端部Ｅ２）でのロータの停止位置と異なり設計とずれてしまうからである。この様な状態になると、ＣＰＵ３０が終点位置から初期位置に腕部８を移動させても、初期位置でのロータの停止位置もずれてしまっている。このため、初期位置からの以後の制御ができなくなってしまうこととなる。また、前述したように非噛合部２２ＮＧは隣接する歯の間を埋めた場合より小さく形成してあり、平坦領域Ｆ１，Ｆ２も小さくできるため、傾斜領域Ｄを広く設定できる。その結果、焦点精度を向上させることができると共に、腕部８に加わる負荷を軽減してレンズホルダ４をスムーズに移動させることができる。
【００２８】
なお、上記実施例は、カム歯車２０が片面側にカム面２１を備え、このカム面２１にレンズホルダ４の腕部８がコイルバネ７の付勢力をもって当接（係合）する。よって、上記実施例ではカム歯車２０のカム面２１がカム部となるが、本発明はこのような構造に限定されるものではない。カム歯車２０と一体に回転する円筒体を新たに配置し、この円筒体の胴部（側面周部）にカム溝を設け、このカム溝に腕部８を係合することにより前述したと同様にレンズホルダ４を駆動するようにしてもよい。この場合には、カム溝がカム部となる。
【００２９】
以上、本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。上記実施例ではステッピングモータＭのロータ軸Ｒに固定した歯車１１とカム歯車２０との間にアイドル歯車１２を配置した構造例を示したがこのような構造に限定するものではない。必要に応じて、歯車１１とカム歯車２０との間に更に他の歯車を配置してもよいし、歯車１１とカム歯車２０とを直接に噛合してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発発明の実施例に係るレンズ駆動装置の構成を示した平面図である。
【図２】図１のレンズ駆動装置の主要部構成を示した側面図である。
【図３】カム歯車の側面を展開して示した模式図である。
【図４】（Ａ）は図１で示すカム歯車とアイドル歯車とを取り出し示した図であり、（Ｂ）は（Ａ）の円ＣＲ内を拡大した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１                        レンズ駆動装置
２                        基板
３                        レンズ
４                        レンズホルダ
７                        コイルバネ（付勢部材）
８                        係合部（腕部）
１１                      歯車
１２                      アイドル歯車
２０                      カム歯車
２１                      カム面（カム部）
２２                      歯列部
２２ＮＧ                  非噛合部
３０                      ＣＰＵ
Ｍ                        ステッピングモータ（駆動源）
ＬＡ                      光軸方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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