透鏡組件以及攝像裝置的製作方法
2024-02-27 07:50:15
本發明涉及能夠實現透鏡的光軸方向移位的透鏡組件以及攝像裝置。
背景技術：
近年來，搭載有使用了ccd(chargecoupleddevice：電荷耦合器件)型影像傳感器或者cmos(complementarymetaloxidesemiconductor：互補金屬氧化物半導體)型影像傳感器等固體攝像元件的攝像裝置的數字靜像照相機(digitalstillcamera)、便攜終端等攝像設備得到了普及。然而，一般而言，用戶要求提高這些攝像設備的攜帶方面的便利性、設計性是不言而喻的，還要求進一步促進高畫質化。作為促進高畫質化的例子，為了抑制被攝體的散焦，存在使攝像裝置具備使聚焦透鏡在光軸方向上移位的聚焦功能的情況等。另一方面，為了提高攝像設備的攜帶方面的便利性、設計性，需要攝像裝置小型化。
在此，如專利文獻1所示，已知如下技術：為了使變焦透鏡在光軸方向上移位，通過使保持變焦透鏡的透鏡移動框體的一部分(稱為抵接部)抵接到設置於旋轉體的外周的凸輪部，使所述旋轉體旋轉，從而經由抵接部而與保持框體一體地驅動變焦透鏡。旋轉體的旋轉角高精度地對應於透鏡移動框體的抵接部所抵接的凸輪部的光軸方向位置，所以能夠通過確定其旋轉角而使變焦透鏡高精度地移位。
專利文獻1：日本特開2006-98652號公報
技術實現要素：
另外，專利文獻1的旋轉體經由齒輪系來傳遞馬達的旋轉驅動力。一般而言，為了平滑地傳遞旋轉驅動力，在齒輪系的咬合的齒彼此之間設置齒隙的情形較多。但是，當在咬合的齒彼此之間存在齒隙時，即使在驅動源側的齒輪靜止的狀態下，成為被驅動側的旋轉體的齒輪也被允許在齒隙量下任意旋轉，由此產生無法高精度地進行保持框的定位這樣的問題。作為更具體的例子，有可能發生如下的所謂過衝(overshoot)現象：由於驅動時的各部分的慣性力等，相對於驅動源側的齒輪的旋轉量，與其咬合的旋轉體的旋轉量變得過剩。
相對於此，還考慮另行設置用於朝向該凸輪部在光軸方向的一個方向上對透鏡移動框體的抵接部施力的彈簧部件等的結構。根據這樣的結構，由於彈簧部件等的作用力而在凸輪部的抵接點產生與其傾斜度對應的切線方向分力，因此能夠利用它始終對旋轉體賦予旋轉方向的一個方向的扭矩，所以由此抑制咬合的齒彼此分離，從而能夠抑制過衝現象等。在此，在為了能夠有效地抑制咬合的齒彼此分離而想要提高切線方向分力時，需要使凸輪部相對於軸線正交方向的傾斜度變大、或者強化彈簧部件等以能夠賦予更強大的作用力等。
然而，在使凸輪部的傾斜度變大的情況下，旋轉體的整個長變長而招致結構的大型化。另一方面，存在如下問題：在強化了彈簧部件等的情況下，有可能在凸輪部產生抵接部的壓痕、損傷等而妨礙抵接部相對於凸輪部平滑地滑動，另外對應於被強化的彈簧部件等而需要提高了旋轉驅動力的高輸出的驅動源等。因此，期望如下對策：不依賴於作用於凸輪部的抵接點的切線方向分力，而能夠有效地抑制咬合的齒彼此分離。
本發明以解決上述課題為目的，其目的在於提供一種小型且廉價並且能夠實現透鏡的高精度的光軸方向移位的透鏡組件以及使用該透鏡組件的攝像裝置。
本發明的透鏡組件具有：
基部，設置有驅動源；
第1齒輪，根據所述驅動源的驅動力而旋轉；
第2齒輪，具備凸輪面，相對於所述基部以能夠旋轉的方式相接，通過與所述第1齒輪咬合而能夠傳遞所述驅動力；以及
保持框，具備與所述凸輪面抵接的抵接部，保持透鏡，
被傳遞所述驅動力的所述第2齒輪相對於所述基部而旋轉，與此對應地，所述凸輪面與所述抵接部的抵接位置在光軸方向上移位，由此所述保持框在光軸方向上被定位，
設置有彈性部件，該彈性部件相對於所述基部對所述第2齒輪施力。
本發明的透鏡組件具有：
基部，設置有驅動源；
第1齒輪，根據所述驅動源的驅動力而旋轉；
第2齒輪，具備凸輪面，相對於所述基部以能夠旋轉的方式相接，通過與所述第1齒輪咬合而能夠傳遞所述驅動力；以及
保持框，具備與所述凸輪面抵接的抵接部，保持透鏡，
被傳遞所述驅動力的所述第2齒輪相對於所述基部而旋轉，與此對應地，所述凸輪面與所述抵接部的抵接位置在光軸方向上移位，由此所述保持框在光軸方向上被定位，
所述基部與所述第2齒輪的相互抵接的抵接面的至少一方是粗糙面。
根據本發明，能夠提供一種小型且廉價並且能夠實現透鏡的高精度的光軸方向移位的透鏡組件以及使用了該透鏡組件的攝像裝置。
附圖說明
圖1是包括本實施方式的透鏡組件的攝像裝置100的分解圖。
圖2是用通過圖1的ii-ii線的面來切斷拆下攝像組件的攝像裝置100而在箭頭方向上觀察的圖。
圖3是本實施方式的凸輪組件106的立體圖，但簡略圖示蝸輪。
圖4是本實施方式的基座部105a和軸部105b的立體圖。
圖5是另一實施方式的凸輪組件106』的立體圖，但簡略圖示蝸輪。
圖6是另一實施方式的基座部105a』和軸部105b的立體圖。
圖7是變形例的凸輪組件106』的立體圖。
圖8是將包括又一實施方式的透鏡組件的攝像裝置的上蓋和攝像組件拆下而示出的立體圖。
圖9是用通過圖8的ix-ix線的面來切斷拆下攝像組件的攝像裝置而在箭頭方向上觀察的圖。
(附圖標記說明)
100：攝像裝置；101：框體；101a：底壁；101b-101e：側壁；102、103：導軸；104：懸掛部；105a、105a』：基座部；105b：軸部；105c：上表面；105c』：環狀面；106、106』：凸輪組件；106a：蝸輪(wormwheel)；106b：凸輪片；106c：凸輪面；106d：卡合部；106e：貫通孔；106f：平面部；107：馬達；107a：蝸杆副(wormgear)；108：懸掛部；109：壓縮彈簧；110：攝像組件；111：基板；112：光電變換部；120：保持框；121、122：突出部；121a：圓形開口；122a：開口；123：臂部；124：鉤部；125：盤簧；126：鉤部；127：盤簧；128：盤簧；130：上蓋；130a：開口部；131：承接部。
具體實施方式
以下，參照附圖，說明本發明的實施方式。圖1是包括本實施方式的透鏡組件的攝像裝置100的分解圖，切除框體的一部分(用陰影線示出的部位)而示出。圖2是用通過圖1的ii-ii線的面來切斷拆下攝像組件的攝像裝置100而在箭頭方向上觀察的圖，但拆下了攝像組件。圖3是本實施方式的凸輪組件106的立體圖，但簡略圖示了蝸輪(wormwheel)。圖4是本實施方式的基座部105a和軸部105b的立體圖。攝像裝置100搭載於便攜電話、智慧型手機等便攜設備，作為照相機發揮功能。在此，將透鏡的光軸方向設為z方向，將與z方向正交的方向設為x方向以及y方向。
在圖1中，在無上壁的箱狀的框體101的下側，安裝有攝像組件110。攝像組件110包括矩形形狀的基板111和形成於基板111的上表面的由ccd傳感器或者cmos傳感器構成的光電變換部112。攝像組件110連接於未圖示的控制電路，具有將光學圖像變換為電信號而向外部輸出的功能。
框體101具有：安裝有攝像組件110的底壁101a、以及從底壁101a的周邊朝向上方而延伸的側壁101b～101e(其中側壁101e以被切口的狀態而圖示)。在底壁101a，與光電變換部112相對置地形成有開口部(未圖示)，夾著該開口部而植入設置有2根導軸102、103來作為引導部件。圓筒狀的導軸102、103平行於後述的透鏡ls的光軸方向(z方向)而延伸。導軸102、103的上端如圖2所示與上蓋130的下表面抵接地被保持。
在底壁101a處的導軸102的附近，形成有l字狀的懸掛部104。另外，在導軸103的附近處的側壁101d的內側面，如圖2所示形成有l字狀的懸掛部108。
而且，在底壁101a處的導軸102的附近，形成如圖4所示的圓筒狀的基座部105a，並且從基座部105a的平滑的上表面105c的中央，軸部105b與光軸oa平行地延伸。軸部105b的上端如圖2所示與形成於上蓋130的下表面的承接部131抵接地被保持。
作為第2齒輪的凸輪組件106如圖3所示，在蝸輪106a的上表面粘合或者一體成型了凸輪片106b。在凸輪片106b的上表面，形成有高度隨著朝向周向而變化的螺旋狀的凸輪面106c。凸輪面106c的中央成為隆起為圓筒狀的卡合部106d。
在凸輪組件106的中央形成有貫通孔106e，軸部105b旋轉自如地嵌合於貫通孔106e。在上述狀態下，凸輪組件106的平滑的下表面105g與基座部105a的上表面105c作為抵接面而相互抵接。而且，在圖2中，在承接部131的下表面與卡合部106d之間且軸部105b的周圍，配置有壓縮彈簧109，相對於承接部131，在圖2中朝箭頭方向(z方向下方)對凸輪組件106施力。此外，作為彈性部件，也可以代替壓縮彈簧109而設置橡膠、樹脂等。關於卡合部106d，上端既可以是平面，也可以是能夠嵌合壓縮彈簧109的錐形面。
而且，在底壁101a，安裝有作為驅動源的馬達107。在馬達107的旋轉軸，安裝有作為第1齒輪的蝸杆副107a，該蝸杆副107a與凸輪組件106的蝸輪106a咬合。蝸杆副107a的軸線在x方向上延伸。
在圖1中，保持作為聚焦透鏡的透鏡ls(也可以是多個)的保持框120具有整體上是圓筒狀且在光軸正交方向上突出的2個突出部121、122。突出部121具有與導軸102卡合的圓形開口121a，突出部122具有與導軸103卡合的開口122a。在此，通過將開口122a設為在光軸正交方向上長的長孔，能夠減少裝配允許難度。在上述情況下，優選通過導軸102與圓形開口121a的嵌合來執行裝配基準。
另外，作為抵接部的板狀的臂部123從突出部121向凸輪組件106側延伸，其前端如圖2所示與凸輪面106c抵接。而且，在突出部121處突出地設置有鉤部124。在鉤部124、以及框體101的懸掛部104處分別安裝有作為第1施力部件的盤簧125的端部，如圖2所示，朝向框體101的底壁101a側在z方向上對保持框120施力。另外，經由臂部123，凸輪組件106也被底壁101a側施力，由此凸輪組件106的光軸方向位置也被固定。此外，關於使臂部123與凸輪面106c壓接的盤簧125的作用力，設為不會對凸輪面106c造成滑動痕跡等的程度的比較低的值。
另一方面，在突出部122處突出地設置有鉤部126。在鉤部126、以及框體101的懸掛部108處分別安裝有作為第2施力部件的盤簧127的端部，朝向框體101的側壁101e側在y方向上對保持框120施力。盤簧127相對於導軸102、103在y方向上對保持框120施力，從而具有針對框體101高精度地定位光軸oa的功能。
在框體101的側壁101b～101e的上端，安裝有矩形板狀的上蓋130。在上蓋130處形成有開口部130a。由包括基座部105a的框體101和上蓋130構成基部。在將透鏡ls以及保持框120裝配於框體101與上蓋130之間的狀態下，上蓋130的開口部130a使其物體側露出。另外，在上述狀態下，被導軸102、103所引導，保持框120能夠在光軸方向上移位。由盤簧125、框體101、上蓋130、透鏡ls、保持框120、凸輪組件106以及馬達107的蝸杆副107a構成透鏡組件。
接下來，說明本實施方式的攝像裝置的動作。在攝影時，如果使搭載於未圖示的攝像設備的攝像裝置100的透鏡ls朝向被攝體，則經由透鏡ls而入射的被攝體光成像於攝像組件110的光電變換部112。光電變換部112將被攝體的像變化為電信號，輸出到未圖示的液晶顯示器。由此，在顯示器中顯示被攝體的圖像。當用戶在適合的定時(timing)進行釋放操作時，被攝體被攝像，其圖像數據從光電變換部112被輸出，在進行了預定的圖像處理之後被記錄於未圖示的存儲器。
本實施方式的攝像裝置100能夠根據被攝體距離使透鏡組件在光軸方向上移位而進行聚焦動作。在由未圖示的測距裝置測量了直至被攝體為止的距離(被攝體距離)之後，如果馬達107進行正轉驅動而使蝸杆副107a旋轉時，蝸輪106a繞正向旋轉，凸輪組件106繞相同方向旋轉。在此，由於盤簧125的作用力，臂部123的前端壓接到凸輪片106b的凸輪面106c，所以凸輪面106c的z方向高度位置根據凸輪組件106的旋轉而變化，與此對應地，保持框120與臂部123一起被導軸102、103所引導並且在光軸方向上移位，能夠使透鏡ls向適合於被攝體距離的光軸方向位置移位。
在本實施方式中，如上所述盤簧125的作用力比較小且凸輪面106c的斜度也小，所以在從臂部123的前端對凸輪面106c賦予按壓力時，在凸輪面106c處所產生的切線方向分力變小。因此，僅基於此，由於在蝸杆副107a與蝸輪106a的齒彼此之間存在的齒隙的存在，難以抑制由驅動時的各部分的慣性力等所引起的過衝等。
因此，在本實施方式中，使用壓縮彈簧109，相對於承接部131在圖2中朝箭頭方向(z方向下方)對凸輪組件106施力，所以作用於凸輪組件106的下表面106g與基座部105a的上表面105c之間的摩擦力變高。由此，即使例如在蝸杆副107a與蝸輪106a的齒彼此之間存在齒隙，也由於凸輪組件106針對基座部105a的保持力變高，從而能夠有效地抑制過衝等。
圖5是另一實施方式的凸輪組件106』的立體圖，但簡略圖示蝸輪。圖6是另一實施方式的基座部105a』和軸部105b的立體圖。圖5所示的凸輪組件106』在下表面106g(與基座部105a』相對置的面)形成有環狀地突出的平面部106f，並且將其表面設為粗糙面。另一方面，基座部105a』的軸部105b的周圍的環狀面105c』為粗糙面。除此以外的結構與上述實施方式相同。
平面部106f的表面以及環狀面105c』例如在注塑成型用的模具的轉印面設置皺紋等，能夠與成型同時地形成。平面部106f的表面以及環狀面105c』的表面粗糙度按算術平均粗糙度ra而優選為12.5μm以上且200μm以下。另外，平面部106f的表面以及環狀面105c』的摩擦係數優選為0.5以上。此外，只要將平面部106f的表面以及環狀面105c』的至少一方設為粗糙面即可。
根據本實施方式，將相互抵接的平面部106f的表面和環狀面105c』設為預定的粗糙面，所以即使在不使用壓縮彈簧109的情況下，並且即使在蝸杆副107a與蝸輪106a的齒彼此之間存在齒隙，也能夠提高凸輪組件106針對基座部105a的摩擦力，有效地抑制過衝等。此外，通過組合壓縮彈簧109來使用，能夠進一步提高凸輪組件106針對基座部105a的保持力。
圖7是變形例的凸輪組件106』的立體圖。在本變形例中，相對於圖5的實施方式，將平面部106f設為在周向上等間隔地分離的3個扇形狀。由此，能夠使平面部106f的面積變小，所以能夠抑制成本且提高模具加工精度等，並且能夠更穩定地保持與環狀面105c』抵接時的摩擦係數。
圖8是將包括又一實施方式的透鏡組件的攝像裝置的上蓋和攝像組件拆下而示出的立體圖，切除框體的一部分(用陰影線示出的部位)而示出。圖9是用通過圖8的ix-ix線的面來切斷拆下攝像組件的攝像裝置而在箭頭方向上觀察的圖，不過以安裝了上蓋的狀態來示出。
在本實施方式中，在保持框120的突出部121處設置的鉤部124與在框體101的底壁101a處設置的懸掛部104相對於z方向而偏移，因此，兩端分別安裝於鉤部124和懸掛部104的盤簧128(施力部件)如圖9所示，其軸線ax相對於z方向以及y方向而傾斜。與此相伴地，未設置圖1、2的實施方式中的盤簧125、127。除此以外的結構與上述實施方式相同。
根據本實施方式，由於相對於z方向而傾斜地安裝的盤簧128的作用力的z方向分量fz，能夠與盤簧125同樣地使臂部123的前端壓接到凸輪面106c。另外，由於盤簧128的作用力的y方向分量fy，相對於導軸102、103在y方向上對保持框120施力，從而能夠針對框體101高精度地定位光軸oa。並且，代替盤簧125、127而設置了盤簧128，所以部件件數變少，對成本降低做出貢獻。
在以上的實施方式中，經由相互咬合的蝸杆副和蝸輪將馬達的驅動力傳遞到凸輪組件，但不限於此，也可以經由例如正齒輪等來傳遞驅動力。