JP4649293B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Description
ステータの内側に配置したロータを、ステータに対して回動させることによって、第1の動力伝達部材をロータの回動に伴って回動させることができる。このため、第1の動力伝達部材に連結された第2の動力伝達部材にロータの回動に伴う動力を伝達することができる。そうすると、可動枠が配設されたロッド部材を、第2の動力伝達部材の動力の伝達によりロッド部に沿って移動させることができる。ここで、ロータはステータの内側に1つまたは複数配置することができるので、1つまたは複数の可動枠を同時に、または、個々に移動させることができる。また、ロータ、第1の動力伝達部材はステータの内側に配置されているので、レンズ駆動装置を小型の状態に形成することができる。また、可動枠、ロータを複数配置し、可動枠ごとに第1の軸部材および第2の軸部材を用いることによって、それぞれ別々に可動枠を移動させることができる。
このため、フォーカシング調整を行なう場合は、それ単独または必要な場合にはズーミング調整と同時に行なうことができる。
本実施の形態に係るレンズ駆動装置10は、例えばデジタルカメラ(図示せず)などのカメラに配設され、オートフォーカス機能およびズーム機能を有するものである。図1に示すように、レンズ駆動装置10は、ベース部(本体部材)12と、このベース部12に固定された基板14と、ベース部12に配設された鏡枠16とを備えている。基板14には、撮像素子18が実装されている。撮像素子18は例えばフォトトランジスタなど光を電気信号に変換する半導体素子が結像面(受光面)に多数並べられたCCD(Charge−coupled device)である。
第1および第2のベース部22,24は、それぞれ円筒状に形成されている。保持部材26、シャフト位置決め板28、シャフト押エ板30は、中心部に貫通孔を有する円盤状に形成されている。
第1のベース部22の他端には、保持部材26がネジ34により固定されている。この保持部材26には、第2のベース部24の一端がネジ36により固定されている。第2のベース部24の他端には、シャフト位置決め板28およびシャフト押エ板30が配設されている。
シャフト位置決め板28の縁部には、1つまたは複数の切欠部40aが形成されている。シャフト押エ板30の縁部には、シャフト位置決め板28の切欠部40aに係合可能な突起部40bが形成されている。このため、これらシャフト位置決め板28およびシャフト押エ板30は、互いに対する位置が決められた状態で重ねられている。これらシャフト押エ板30およびシャフト位置決め板28は、ネジ38により第2のベース部24の他端に固定されている。
第1のレンズ枠50には、第1のガイドシャフト42が挿通され、第1のレンズ枠50を第1のガイドシャフト42に沿って移動させるためのガイド部66が形成されている。第1のガイドシャフト42と第1のネジシャフト46とは、第1のレンズ枠50の投影レンズ群50aの中心軸(光軸)を挟んで対向する位置に配置されている。すなわち、第1のレンズ枠50の雌ネジ部64とガイド部66とは、投影レンズ群50aの中心軸を挟んで対向する位置に形成されている(図3(A)参照)。なお、第1のレンズ枠50の可動範囲は、例えば0.5mmである。
第2のレンズ枠52には、第2のガイドシャフト44が挿通され、第2のレンズ枠52を第2のガイドシャフト44に沿って移動させるためのガイド部86が形成されている。第2のガイドシャフト44と第2のネジシャフト48とは、第2のレンズ枠52の投影レンズ群52aの中心軸(光軸)を挟んで対向する位置に配置されている。すなわち、第2のレンズ枠52の雌ネジ部84とガイド部86とは、投影レンズ群52aの中心軸を挟んで対向する位置に形成されている。なお、第2のレンズ枠52の可動範囲は、例えば4mmである。
なお、第1および第2のロータ106,108は、同一の外径に形成されていることが好ましい。また、第1ないし第3のベアリング110,112,114も互いに同一の外径に形成されていることが好ましい。さらに、第1および第2のベアリング保持板116,118も同様に同一の外径に形成されていることが好ましい。
第1のベアリング保持板116には、第1の凹部132aに挿入され、第1の内歯132の端部に当接される第1のストッパ116bが形成されている。このため、第1のロータ106は、固定された第1のベアリング保持板116に対して所定の範囲内で回動可能である。
第2のベアリング保持板118には、第2の凹部134aに挿入され、第2の内歯134の端部に当接される第2のストッパ118bが形成されている。このため、第2のロータ108は、固定された第2のベアリング保持板118に対して所定の範囲内で回動可能である。
第1のロータ106の外周には、第1のA相142および第1のB相144の2つの相が形成されている。第1のA相142および第1のB相144は、光軸方向に並設されている。また、第2のロータ108の外周には、第2のA相146および第2のB相148の2つの相が形成されている。第2のA相146および第2のB相148は、光軸方向に並設されている。
すなわち、図4(A)に示すように、第1のロータ106からは、第1のA相リード線142aおよび第1のB相リード線144aが延出されている。これらA相リード線142aおよびB相リード線144aは後述するレンズ駆動回路206(図6参照)を通してシステムコントローラ(制御回路)202に接続されている。
さらに、A相巻線部a21,a22,・・・,a2nは、B相鉄心部b11,b12,・・・,b1nに対向する位置に配置され、B相巻線部b21,b22,・・・,b2nは、A相鉄心部a12,a13,・・・a1n,a11に対向する位置に配置されている。すなわち、A相巻線部a21,a22,・・・,a2nおよびB相巻線部b21,b22,・・・,b2nは、互いにずれた状態で配設されている。同様に、A相鉄心部a11,a12,・・・,a1nおよびB相鉄心部b11,b12,・・・,b1nは、互いにずれた状態で配設されている。
第1および第2のロータ106,108は、ステータ102に対して同様の作用を奏するので、第1のロータ106について代表して説明する。すなわち、ここでは、パンフォーカスの合焦点位置を自動的に検索する第1のレンズ枠50を光軸方向に動作させる作用について主に説明する。
したがって、第1の内歯132に噛み合わせられた第1のネジシャフト46の第1のピニオンギヤ74が回転し、すなわち、第1のネジシャフト46が回転する。そうすると、第1のネジシャフト46の雄ネジ部62が回転する。第1のネジシャフト46自体は、押圧部材56cによって軸方向への移動が防止され、かつ、シャフト位置決め板28によって軸方向から外れる方向の移動が防止されているので、雄ネジ部62に螺合された第1のレンズ枠50の雌ネジ部64によって、第1のレンズ枠50を第1のガイドシャフト42および第1のネジシャフト46に沿って移動させる。すなわち、第1のレンズ枠50が光軸方向に移動する。このため、第1のレンズ枠50に配設された投影レンズ群50aが光軸方向に移動してフォーカシング調整が行なわれる。
上述したように、第1の内歯132と第1のピニオンギヤ74とのギヤ比が1対10であり、第1のレンズ枠50の可動範囲は0.5mmに設定されている。また、第1のネジシャフト46の雄ネジ部62、および、第1のレンズ枠50の雌ネジ部64のピッチは0.25mmである。このため、第1のレンズ枠50を0.5mm移動させる場合、第1のネジシャフト46を2回転させる必要がある。すなわち、第1のピニオンギヤ74を2回転させる範囲内にステータ102に対する第1のロータ106の回動量を制御する。
第2の内歯134と第2のピニオンギヤ94とのギヤ比が1対10であり、第2のレンズ枠52の可動範囲は4mmに設定されている。また、第2のネジシャフト48の雄ネジ部82、および、第2のレンズ枠52の雌ネジ部84のピッチは1mmである。このため、第2のレンズ枠52を4mm移動させる場合、第2のネジシャフト48を4回転させる必要がある。すなわち、第2のピニオンギヤ94を4回転させる範囲内にステータ102に対する第2のロータ108の回動量を制御する。
図9に示すように、フォーカス位置の決定は、第1のレンズ枠50の位置を初期位置からシャフト押エ板30に対して離隔する方向にステップ状に変化(移動)させ、例えば各位置で得られる画像のコントラストが最も強くなる位置を求めることによって行われる。
この実施の形態に係るステータ102を通常のステッピングモータとは逆に永久磁石とし、第1および第2のロータ106,108を電磁石として構成した。1つのステータ102の内側に、フォーカシング調整を行なうための第1のロータ106とズーミング調整を行なうための第2のロータ108とを配置した。このため、第1のロータ106と第2のロータ108とを別々に同時または1つずつ回動可能である。したがって、フォーカシング調整を行なうと同時にズーミング調整を行なうことができる。
ここで、時間t0の直後、すなわち、時間t1の直前(t0+=t1−)において、A相鉄心部a11,a12,・・・,a1nは図13(A)に示す状態にあり、B相鉄心部b11,b12,・・・,b1nは図13(B)に示す状態にあるものとする。
図12(C)および図12(D)に示す状態は、A相鉄心部a11,a13,・・・,a1(n−1)とステータ102の磁極S極とが対向し、A相鉄心部a12,a14,・・・,a1nとステータ102の磁極N極とが対向した状態である。図12(C)に示す状態の場合、図12(A)に示す状態と同じ方向の力Fcが加えられる。図12(D)に示す状態の場合、図12(A)に示す状態と逆方向の力Fdが加えられる。
ここで、図14(A)に示すように、ステータ102は例えば円環状または円筒状の弾性振動体として形成されている。ロータ104はこの弾性振動体のステータ102に対して押圧された摩擦体として形成されている。ロータ104は、後述する振動体312に対して押し付けられた状態で配設されている。
すなわち、ステータ102および内歯を備えたロータ104を有する超音波モータを2つ並設させることによって、第1の実施の形態で説明したように、フォーカシング調整とズーミング調整との両者を同時に行なうことができ、かつ、レンズ駆動装置10の小型化を図ることができる。
Claims (5)
- 撮像素子が実装された基板を有する本体部材に配設され、投影レンズが保持された可動枠を有するレンズ駆動装置において、
前記本体部材に固定された環状のステータと、
前記ステータの内側に同心状に配置され、前記ステータに対して回動可能なロータと、
前記可動枠が配設され、前記ロータの回動に伴って回動するとともに、前記可動枠を光軸方向に沿って移動させる、前記本体部材に支持されたロッド部材と
を具備し、
前記ロータは、その内側に配置され、前記ロータの回動に伴って回動する第1の動力伝達部材を備え、
前記ロッド部材は、前記第1の動力伝達部材に連結され、前記ロータの回動に伴って前記第1の動力伝達部材を介して回転可能な第2の動力伝達部材を備え、
前記可動枠は、それぞれ投影レンズが保持された第1および第2の可動枠を備え、
前記ロータは、前記ステータの内側に同心状に隣接配置され、それぞれ前記第1の動力伝達部材を有する第1および第2のロータを備え、
前記ロッド部材は、前記第1の可動枠が配設され、前記第1のロータの回動に伴って回転可能な前記第2の動力伝達部材を有する第1の軸部材と、前記第2の可動枠が配設され、前記第2のロータの回動に伴って回転可能な前記第2の動力伝達部材を有する第2の軸部材とを備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。 - 前記第1の可動枠に保持された投影レンズは、オートフォーカス用のレンズを備え、
前記第2の可動枠に保持された投影レンズは、ズーム用のレンズを備え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。 - 前記ロータは電磁駆動コイルであり、前記ステータは放射方向に磁化された永久磁石であることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記ステータは弾性振動体であり、前記ロータは前記弾性振動体に対して押圧された摩擦体であることを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記本体部材は、前記ロッド部材を光軸方向に付勢させた状態で前記光軸に平行に支持する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1に記載のレンズ駆動装置。
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