JP2008040076A

JP2008040076A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2008040076A
Application number: JP2006213286A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamashita; 博司山下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】小型で衝撃に強く、レンズ姿勢が安定し、低消費電力のレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】このレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダ１と、レンズホルダ１を光軸２の方向に移動可能に支持するシャフト５，６と、レンズホルダ１の側面に当接され、伸縮運動によってレンズホルダ１を光軸２の方向に移動させる圧電アクチュエータ１０と、摩擦部材１８を介してレンズホルダ１を圧電アクチュエータ１０側に押圧する押圧部材１５とを備える。したがって、圧電アクチュエータ１０によってレンズホルダ１を直接摩擦駆動するので、装置の小型化、耐衝撃性の向上、レンズ姿勢の安定化、消費電力の低減化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

この発明はレンズ駆動装置に関し、特に、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機、ビデオカメラなどの撮像装置においてレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置に関する。

オートフォーカス機能やズーム機能を有する撮像装置には、複数のレンズからなる光学系全体、フォーカス用レンズ（またはレンズ群）単体、あるいはズーム用レンズ（またはレンズ群）単体を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動装置が設けられている。

レンズ駆動装置としては、ステッピングモータによってリードスクリューネジを回転させてレンズを駆動させるもの（たとえば特許文献１参照）、スパイラル構造にして変位を拡大させた圧電素子によってレンズを駆動させるもの（たとえば特許文献２参照）、ボイスコイルを用いたもの（たとえば特許文献３参照）などがある。
実公平６−３７２２８号公報特表２００４−５３０１７２号公報実公昭６３−２９９７号公報

しかし、ステッピングモータを用いたレンズ駆動装置では、ステッピングモータが大きいため、装置が大型化するという問題があった。また、スパイラル構造の圧電素子を用いたレンズ駆動装置では、小型化は可能となるが、衝撃などによって圧電素子が破壊し易いという問題があった。また、ボイスコイルを用いたレンズ駆動装置では、レンズを移動させたときにレンズが傾くという問題や、消費電力が大きいという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で衝撃に強く、レンズ姿勢が安定し、低消費電力のレンズ駆動装置を提供することである。

この発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、レンズを保持するレンズホルダと、レンズホルダを光軸方向に移動可能に支持する案内手段と、所定の摩擦力でレンズホルダに当接され、振動することによってレンズホルダを光軸方向に移動させる圧電アクチュエータとを備えたものである。

好ましくは、さらに、レンズホルダを圧電アクチュエータに押圧する押圧手段を備える。

また好ましくは、さらに、押圧手段とレンズホルダの間に設けられた第１の摩擦部材を備える。

また好ましくは、レンズホルダと圧電アクチュエータとの間に設けられた第２の摩擦部材を備える。

この発明に係るレンズ駆動装置では、レンズを保持するレンズホルダと、レンズホルダを光軸方向に移動可能に支持する案内手段と、所定の摩擦力でレンズホルダに当接され、振動することによってレンズホルダを光軸方向に移動させる圧電アクチュエータとが設けられる。したがって、レンズホルダを光軸方向に移動可能に支持し、圧電アクチュエータによってレンズホルダを直接摩擦駆動するので、装置の小型化、耐衝撃性の向上、レンズ姿勢の安定化、消費電力の低減化を図ることができる。

図１は、この発明の一実施の形態によるカメラ装置のレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図１において、このレンズ駆動装置は、直方体状のレンズホルダ１を備える。レンズホルダ１の上面の中央には、光軸２を通す貫通孔３が形成され、貫通孔３にはレンズ群（図示せず）が配設されている。

カメラ装置の筐体４には、案内手段である２本のシャフト５，６が所定の間隔で立設されている。レンズホルダ１の上面の１つの角の近傍にはシャフト５を挿通させるための貫通孔７が形成され、その角と対向する角の近傍にはシャフト６を挿通させるための切欠部８が形成されている。貫通孔７の直径は、シャフト５の直径よりも僅かに大きい。切欠部８は、１つの曲面部と２つの平面部とを含む。曲面部の曲率半径はシャフト６の半径よりも僅かに大きい。したがって、レンズホルダ１は、シャフト５，６に沿って、光軸２の方向に移動可能に設けられている。

レンズホルダ１の１つの側面には、圧電アクチュエータ１０が当接されている。圧電アクチュエータ１０は、たとえば光軸２の方向に積層された複数の圧電素子１１と、それらを保持する保持部材１２とを含む。保持部材１２は、カメラ装置の筐体４に固定されている。圧電素子１１は、印加した電圧値に応じて厚さが変化するものであり、電圧印加の有無に応じて厚さ方向に伸縮する。

レンズホルダ１の圧電アクチュエータ１０と反対側には、レンズホルダ１を圧電アクチュエータ１０に押圧するための押圧部材１５と摩擦部材１８とが設けられている。押圧部材１５は、弾性部材１６と、保持部材１７とを含む。保持部材１７は、カメラ装置の筐体４に固定されている。弾性部材１６の一方の面は保持部材１７に貼り付けられ、摩擦部材１８の一方の面は弾性部材１６の他方の面に貼り付けられ、摩擦部材１８の他方の面はレンズホルダ１の側面に当接される。弾性部材１６は、所定の圧力で摩擦部材１８をレンズホルダ１の側面に付勢する。

図２（ａ）は、レンズホルダ１が基準位置に静止している状態を示す側面図である。レンズホルダ１は、シャフト５，６に沿って上下方向（光軸方向）に移動可能に設けられている。静止状態では、圧電アクチュエータ１０は伸縮運動をしておらず、レンズホルダ１は押圧部材１５によって圧電アクチュエータ１０に押圧されている。

たとえばオートフォーカス時においてレンズホルダ１を光軸２の一方方向（図では上側）に移動させる場合は、圧電アクチュエータ１０の各圧電素子１１を光軸２の一方方向に急激に伸ばし、光軸２の他方方向（図では下方向）にゆっくりと縮むようにインパクトドライブする。これにより、レンズホルダ１を光軸２の一方方向に尺取虫運動させることができる。圧電素子１１の伸縮を停止すると、図２（ｂ）に示すように、レンズホルダ１は摩擦部材１８の摩擦力によって、その位置に保持される。したがって、レンズホルダ１を所望の位置に移動させることができる。

図３は、図１に示したレンズ駆動装置を備えたカメラ装置の構成を示すブロック図である。図３を参照して、カメラ装置の筐体４には、レンズホルダ１と、圧電アクチュエータ１０と、押圧部材１５と、摩擦部材１８とが設けられる。また、レンズホルダ１の後部（図では右側）には、波長が７００ｎｍ以上の赤外線をカットして色再現性を高めるためのＩＲカットフィルタ２０と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどのイメージセンサ２１とが設けられている。物体からの光は、光軸２に沿ってレンズホルダ２内のレンズおよびＩＲカットフィルタ２０を介してイメージセンサ２１に入射される。

また、筐体４内には、レンズホルダ１の位置を検出するための位置センサ２２が設けられている。なお、筐体４側にストッパを設けてゼロ点にレンズホルダを一旦移動させるようにすれば、位置センサ２２を省略することも可能である。位置センサ２２の信号は、制御回路２３に入力される。制御回路２３は、位置センサ２２の出力信号に基づいて、ドライバ２４を介して圧電アクチュエータ１０を駆動する。

この実施の形態では、レンズホルダ１をシャフト５，６に沿って光軸２の方向に移動可能に支持し、圧電アクチュエータ１０によってレンズホルダ１を光軸２の方向に直接摩擦駆動する。したがって、装置の小型化、耐衝撃性の向上、レンズ姿勢の安定化、消費電力の低減化を図ることができる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、この実施の形態の変更例を示す図である。圧電アクチュエータ１０の圧電素子１１の全てを保持部材１２に固定する必要はなく、図４（ａ）に示すように、一部の圧電素子１１のみを保持部材１２の一部１２ａのみに固定してもよい。また、上記実施の形態では、圧電素子１１を光軸２の方向に積層して積層方向の圧縮・伸張（縦効果）を使用したが、これに限るものではなく、図４（ｂ）に示すように、圧電素子１１を光軸２と直交する方向に積層し、積層方向に直交する方向の圧縮・伸張（横効果）を使用してもよい。また、図４（ｃ）に示すように、圧電素子１１とレンズホルダ１の間に摩擦部材３０を設け、全圧電素子１１を同時に駆動するのではなく、櫛歯状にずらせて駆動して摩擦部材３０を波打つように変形させ、摩擦部材３０に発生した進行波によってレンズホルダ１を移動させてもよい。

また、図５は、この実施の形態の他の変更例を示す図である。図５において、この変更例では、レンズホルダ１の圧電アクチュエータ１０側の角の近傍に貫通孔７が形成され、その角に対向する角の近傍に切欠部８が形成される。貫通孔７は、押圧部材１５がレンズホルダ１を押圧する方向と平行な方向に長い長孔に形成され、貫通孔７の圧電アクチュエータ１０側の端部に突起部３１が形成されている。切欠部８は、押圧部材１５側に開口している。したがって、貫通孔７および切欠部８にシャフト５，６が挿入された状態でも、レンズホルダ１は押圧部材１５の押圧方向に所定距離だけ移動可能になっている。押圧部材１５は常時、レンズホルダ１を圧電アクチュエータ１０側に押圧しているので、レンズホルダ１が押圧方向に移動可能になっていても問題はない。この変更例では、突起部５によりレンズホルダ１とシャフト５を線接触させてレンズホルダ１とシャフト５の間の摩擦力を低減させることができる。なお、レンズホルダ１の圧電アクチュエータ１０側の側面に摩擦部材３２を貼り付けて、圧電アクチュエータ１０による摩擦駆動を安定化させてもよい。

また、図６は、この実施の形態のさらに他の変更例を示す図である。図６において、この変更例では、シャフト５，６、貫通孔７および切欠部８の代わりに、凸状案内部材３３，３４および凹状案内部材３５，３６が設けられる。凸状案内部材３３，３４は、ともに四角柱状に形成されて光軸２と平行に配置され、レンズホルダ１の４つの側面のうちの圧電アクチュエータ１０および押圧部材１５が設けられた２つの側面の残りの２つの側面の中央部にそれぞれ固定される。凹状案内部材３５，３６は、ともに光軸２と平行に配置され、カメラ装置の筐体４に固定される。凸状案内部材３３，３４は、それぞれ凹状案内部材３５，３６の溝に挿入される。したがって、レンズホルダ１は、案内部材３３〜３６によって光軸２と平行な方向に移動可能に支持される。

また、凹状案内部材３５，３６の溝の圧電アクチュエータ１０側の内壁には、それぞれ突起部３７，３９が形成され、凹状案内部材３５，３６の溝の底にはそれぞれ突起部３８，４０が形成されている。突起部３７〜４０は、凹状案内部材３５，３６の溝の全長に亘って形成されている。したがって、凸状案内部材３３，３４と凹状案内部材３５，３６は突起部３７〜４０を介して線接触するので、両者間の摩擦力は低減される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態によるカメラ装置のレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図１に示したレンズ駆動装置の動作を示す図である。図１に示したレンズ駆動装置を備えたカメラ装置の構成を示すブロック図である。この実施の形態の変更例を示す図である。この実施の形態の他の変更例を示す図である。この実施の形態のさらに他の変更例を示す図である。

符号の説明

１レンズホルダ、２光軸、３，７貫通孔、４筐体、５，６シャフト、８切欠部、１０圧電アクチュエータ、１１圧電素子、１２保持部材、１５押圧部材、１６弾性部材、１７保持部材、１８，３０，３２摩擦部材、２０ＩＲカットフィルタ、２１イメージセンサ、２２位置センサ、２３制御回路、２４ドライバ、３１，３７〜４０突起部、３３，３４凸状案内部材、３５，３６凹状案内部材。

Claims

レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダを前記光軸方向に移動可能に支持する案内手段と、
所定の摩擦力で前記レンズホルダに当接され、振動することによって前記レンズホルダを前記光軸方向に移動させる圧電アクチュエータとを備える、レンズ駆動装置。
さらに、前記レンズホルダを前記圧電アクチュエータに押圧する押圧手段を備える、請求項１に記載のレンズ駆動装置。
さらに、前記押圧手段と前記レンズホルダの間に設けられた第１の摩擦部材を備える、請求項２に記載のレンズ駆動装置。
さらに、前記レンズホルダと前記圧電アクチュエータとの間に設けられた第２の摩擦部材を備える、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のレンズ駆動装置。