JP2008058894A - 直進駆動装置、レンズ駆動装置及びレンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ等を保持した移動体をスムーズに移動できる小型な直進駆動装置及びこの直進駆動装置を用いた撮像装置を提供すること。
【解決手段】移動体を直進駆動する装置において、移動軸の一部に設けられた球状部と駆動軸と平行な溝を有する案内部とを用いて、移動体の回転を規制しながら、駆動軸に沿って移動体を直進駆動する構成とした。
【選択図】図２

Description

この発明は、移動体を直進移動させる直進駆動装置に関し、特には、レンズを保持するレンズ枠を光軸方向に移動させるための直進駆動装置とレンズユニットに関する。

近年、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）等の電子機器に、レンズユニットを内蔵し、カメラ機能を有するものが多い。電子機器の小型化、高機能化に伴い、レンズユニットの小型化とズーム機能が望まれている。

ズーム機能を有する小型のレンズユニットとしては、例えば図１の斜視図に示すように、摩擦力を介して駆動力を伝える摩擦駆動タイプのアクチュエータ１０ａ，１０ｂで、玉枠５０、６０をそれぞれ別個独立して駆動するレンズ駆動装置１０４が提案されている。

アクチュエータ１０ａ、１０ｂは、圧電素子２ａ、２ｂの伸縮方向両端に、基台１ａ、１ｂと駆動軸３ａ、３ｂとがそれぞれ固着されたものである。駆動軸３ａ、３ｂは、レンズ保持枠としての玉枠５０、６０の溝５２、５６に板ばね４ｂ（一方のみ図示）で付勢され、玉枠５０、６０に摩擦結合するようになっている。そして、圧電素子２ａ、２ｂに、例えば鋸歯状パルス波形の駆動電圧を与え、矢印９０、９２で示すように、駆動軸３ａ、３ｂをその軸方向に向きにより異なる速度で振動させ、玉枠５０、６０を駆動軸３ａ、３ｂに沿って移動させる。なお、玉枠５０、６０は、駆動軸３ａ、３ｂを中心とした回転を規制する回転規制手段として、Ｕ字溝９０ａ、９０ｂで駆動軸８０に係合している。玉枠５０、６０は、光軸方向に案内され、光学系の結像面には撮像素子７０が配置される（特許文献１参照）。
特開２００２−１８９１６５号公報

しかし、特許文献１における回転規制手段では、玉枠を駆動したときに撮像装置に衝撃等が加わると、Ｕ字溝部と案内軸との間でこじりが生じるという問題が発生することがある。特に撮像装置が小型になると、Ｕ字溝部と案内軸との接触幅が小さくなり、Ｕ字溝と案内軸とのわずかな隙間でも、玉枠の振動によりこじりが発生し、スムーズなレンズ移動ができないと言う問題がある。

従って、本発明が解決しようとする技術課題は、レンズ等を保持した移動体をスムーズに移動できる小型な直進駆動装置及びこの直進駆動装置を用いた撮像装置を提供することである。

本発明は、以下の構成により上記課題を達成することができる。

１．
移動体を直進させるための駆動軸と、
前記移動体を前記駆動軸に沿って移動可能にする位置決め手段と、
前記移動体を前記駆動軸に沿って移動させる駆動源と、
前記駆動軸に直交する平面で前記移動体の回転を規制する回転規制手段とを備えた直進駆動装置において、
前記回転規制手段が、前記移動体に設けられた球状部と、
該球状部に係合し、前記駆動軸と平行な溝を有する案内部とから構成されていることを特徴とする直進駆動装置。

２．
レンズを保持するレンズ保持枠を直進させるための駆動軸と、
前記レンズ保持枠を光軸に沿って移動可能にする位置決め手段と、
前記レンズ保持枠を光軸に沿って移動させる駆動源と、
前記駆動軸に直交する平面で前記レンズ保持枠の回転を規制する回転規制手段とを備えたレンズ駆動装置において、
前記回転規制手段が、前記レンズ保持枠に設けられた球状部と、
該球状部に係合し、前記駆動軸と平行な溝を有する案内部とから構成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。

３．
前記レンズ保持枠は前記駆動軸と接する接触部を有し、
前記位置決め手段は、
前記接触部と前記駆動軸を挟んで対向する位置に配置した押圧板と、
前記接触部と前記押圧板とを互いに引っ張り合う方向に付勢する付勢手段と、
から構成されていることを特徴とする２に記載のレンズ駆動装置。

４．
前記駆動源が、圧電素子を有するものであることを特徴とする２又は３に記載のレンズ駆動装置。

５．
２乃至４の何れか１項に記載のレンズ駆動装置を用いたことを特徴とするレンズユニット。

本発明によれば、移動体を直進駆動する装置において、移動軸の一部に設けられた球状部と駆動軸と平行な溝を有する案内部とを用いて、移動体の回転を規制しながら、駆動軸に沿って移動体を直進駆動する構成としたので、外部から衝撃等が加わっても、案内部の溝と移動体の球状部との間で、こじりが発生せず、スムーズに移動体を駆動することができる。特に移動体がレンズ保持枠であるレンズ駆動装置において、外部から衝撃等が加わっても、案内部の溝とレンズ保持枠の球状部との間で、こじりが発生せず、スムーズに移動体を駆動することができるので、高画質な画像を形成できるレンズユニットを提供できる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図２は、本発明の１つの実施形態であるレンズユニット１を示し、図３は、レンズユニット１の図１のＡ−Ａ断面を示す。レンズユニット１は、ハウジング２の中に、複数のレンズ３を保持するレンズ保持枠としての玉枠４が収容されている。

玉枠４には、光路規制装置５が部分的に挿入するようにして固定されている。玉枠４に保持されたレンズ３は、撮像素子６に結像する。また、玉枠４は、ハウジング２に設けられたＵ字溝を有する案内部７と玉枠４の一部である球状部４０とが摺動可能に係合しており、光軸ｘに垂直な面での回転を規制する回転規制手段を構成している。図４に玉枠４の球状部４０の拡大した斜視図を示す。

また、玉枠４は、光路規制装置５と重なるように延伸する被駆動部８を有している。被駆動部８は、駆動源に圧電素子を用いた圧電アクチュエータ９に摩擦係合し、光軸ｘと平行に移動させられる。さらに、玉枠４は、位置センサ１０によって光軸ｘ方向の位置を検出されるようになっている。

光路規制装置５は、一端が玉枠４の中に挿入され、玉枠４の内部で後述する光路規制部材によって光路を狭めたり遮断したりする。また、光路規制装置５は、前記光路規制部材を駆動するために、玉枠４の外に位置する２つの光路規制駆動部１１、１２を有する。光路規制駆動部１１、１２は、レンズ３の径方向に対して直角な方向に互いに間を開けて配置されている。光路規制装置５は、光路規制駆動部１１、１２の配置に合わせて、光路規制駆動部１１、１２の間を切り欠いたような形状に形成されている。

圧電アクチュエータ９は、２つの光路規制駆動部１１、１２の間の光路規制装置５の切り欠き部分を貫通するように配置されている。圧電アクチュエータ９は、ハウジング２に固定された錘１３と、錘１３に一端が固定された圧電素子１４と、圧電素子１４の他端に一端が固定された円柱状の駆動軸１５と、玉枠４の被駆動部８と共に駆動軸１５を挟み込んで被駆動部８を駆動軸１５に摩擦係合させる押圧版１６とからなる。押圧版１６は、つる巻きばね１７によって被駆動部８との間に駆動軸１５を挟みつけるように付勢されている。押圧版１６と付勢手段であるつる巻きバネ１７とで位置決め手段を構成している。

圧電アクチュエータ９は、圧電素子１４に非対称な変動電圧を印加することにより圧電素子１４を光軸ｘ方向に非対称な速度で伸縮させ、この圧電素子１４の伸縮によって駆動軸１５を光軸ｘ方向に非対称に振動させる。被駆動部材８は、駆動軸１５が緩慢に移動するときは、駆動軸１５に摩擦係合したまま共に移動するが、駆動軸１５が急峻に移動するときは、自身の慣性によってその場に留まろうとして駆動軸１５に対して滑り移動する。圧電素子１４に印加する電圧の波形を変えることによって、被駆動部８の駆動軸１５に対する移動方向および移動量を制御することが可能である。このようにして、圧電アクチュエータ９は、被駆動部８を介して、レンズ３を有する玉枠４を、光路規制装置５と共に光軸ｘ方向に移動させることができる。

図５に、レンズユニット１の光路規制装置５の内部構成を簡単に示す。光路規制装置５は、光路を遮断可能な２枚のシャッタ羽根（光路規制部材）１８，１９と、光路を細く規制することができる絞り羽根（光路規制部材）２０とを有する。光路規制装置５の光路規制駆動部１１は、シャッタ羽根１８，１９を駆動する例えばソレノイドからなるシャッタ駆動部であり、光路規制駆動部１２は、絞り羽根２０を駆動する例えばソレノイドからなる絞り駆動部である。

続いて、以上のようにレンズユニット１を構成したことによる効果について、従来例と比較して、説明する。

図６に従来のレンズユニット１００の構成図を示す。従来のレンズユニット１００における玉枠４の回転規制手段は、円柱状の案内部７００に玉枠４の一部をＵ字溝を形成したＵ字溝形成部４００とが契合するようになっている。このような構成で外部から衝撃が加わったときのこじりの発生状況を図７（ａ）、（ｂ）（ｃ）に模式的に示す。図７（ｂ）は、従来例の正常な状態であるが、外部から衝撃が加わると、図７（ｃ）のように案内部７００に対してＵ字溝部が傾き、図中Ｂ部でこじりが発生し、斜めの状態で止まってしまうことがある。この状態になると、スムーズな駆動が困難となり、ひどい場合には動かなくなる。

一方、本発明に係るレンズユニット１における場合を図８（ａ）、（ｂ）（ｃ）に模式的に示す。図８（ｃ）に示すように、外部の衝撃が加わり、玉枠４が傾いた状態になっても、図７（ｃ）のようなこじりは発生せず、案内部７のＵ字溝に沿ってスムーズに玉枠４が駆動できることが分かる。

以上のように本発明により、小型で、外部から衝撃等が加わっても、スムーズに駆動することができるレンズ駆動装置及びこの駆動装置を用いたレンズユニットを提供することができる。

なお、このレンズ駆動装置は、レンズユニットに限らす、移動体をスムーズに動かす必要のある直進駆動装置に用いることができることは、言うまでもない。

従来例を示すレンズユニットの模式図。 本発明における一実施形態のレンズユニットの模式図。 本発明における一実施形態のレンズユニットの断面図。 本発明における移動体である玉枠の球状部を示す斜視図。 レンズユニットの光路規制装置の内部構造を示す模式図。 従来例を示すレンズユニットの模式図。 従来例における外部の衝撃が加わったときの状況を示す模式図。 本発明における外部の衝撃が加わったときの状況を示す模式図。

符号の説明

１、１００ レンズユニット
２ ハウジング
３ レンズ
４ 玉枠
５ 光路規制装置
６ 撮像素子
７、７００ 案内部
８ 被駆動部
９ 圧電アクチュエータ
１１ シャッタ駆動部（光路規制駆動部）
１２ 絞り駆動部（光路規制駆動部）
１３ 錘
１４ 圧電素子
１５ 駆動軸
１６ 押圧版
１７ つる巻きばね
１８、１９ シャッタ羽根（光路規制部材）
２０ 絞り羽根（光路規制部材）
４０ 球状部
４００ Ｕ字溝形成部

Claims (5)

1. 移動体を直進させるための駆動軸と、
   前記移動体を前記駆動軸に沿って移動可能にする位置決め手段と、
   前記移動体を前記駆動軸に沿って移動させる駆動源と、
   前記駆動軸に直交する平面で前記移動体の回転を規制する回転規制手段とを備えた直進駆動装置において、
   前記回転規制手段が、前記移動体に設けられた球状部と、
   該球状部に係合し、前記駆動軸と平行な溝を有する案内部とから構成されていることを特徴とする直進駆動装置。
2. レンズを保持するレンズ保持枠を直進させるための駆動軸と、
   前記レンズ保持枠を光軸に沿って移動可能にする位置決め手段と、
   前記レンズ保持枠を光軸に沿って移動させる駆動源と、
   前記駆動軸に直交する平面で前記レンズ保持枠の回転を規制する回転規制手段とを備えたレンズ駆動装置において、
   前記回転規制手段が、前記レンズ保持枠に設けられた球状部と、
   該球状部に係合し、前記駆動軸と平行な溝を有する案内部とから構成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
3. 前記レンズ保持枠は前記駆動軸と接する接触部を有し、
   前記位置決め手段は、
   前記接触部と前記駆動軸を挟んで対向する位置に配置した押圧板と、
   前記接触部と前記押圧板とを互いに引っ張り合う方向に付勢する付勢手段と、
   から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記駆動源が、圧電素子を有するものであることを特徴とする請求項２又は３に記載のレンズ駆動装置。
5. 請求項２乃至４の何れか１項に記載のレンズ駆動装置を用いたことを特徴とするレンズユニット。

Images