JP2010277067A - Lens driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレンズ駆動装置に関し、特に、アクチュエータに形状記憶合金を用いたレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device, and more particularly to a lens driving device using a shape memory alloy for an actuator.
カメラのオートフォーカス用アクチュエータやズーム用アクチュエータとして、形状記憶合金（Shape Memory Alloy：ＳＭＡ）を使用した（駆動装置）リニアアクチュエータが知られている。 As a camera autofocus actuator and zoom actuator, a linear actuator using a shape memory alloy (SMA) (drive device) is known.
例えば、特開２００５−２７５２７０号公報（特許文献１）は、焦点調節のために一部のレンズのみを移動させることができ、しかも、比較的簡単な構成で且つ小形で済ませる、レンズ鏡筒を開示している。特許文献１に開示されたレンズ鏡筒は、筒体と、この筒体の上端部に設けられた固定レンズと、筒体の下部の内周部に、光軸方向に移動（摺動）可能に設けられた可動レンズ部と、この可動レンズ部を光軸方向に移動させる移動手段とを具備する。可動レンズ部は、枠体（レンズホルダ）内にレンズを保持して構成されている。可動レンズ部は、枠体（レンズホルダ）の外周面が、筒体の内周面を摺動可能に配置されている。移動手段は、変形部として、枠体（レンズホルダ）の下側に設けた形状記憶合金ばねを有している。また、レンズ鏡筒は、保持手段として、枠体（レンズホルダ）の上側に、通常時に可動レンズ部を所定位置に保持するバイアスばねを有している。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-275270 (Patent Document 1) discloses a lens barrel that can move only a part of lenses for focus adjustment, and that is relatively simple and small in size. Disclosure. The lens barrel disclosed in Patent Document 1 is movable (slidable) in the optical axis direction to a cylindrical body, a fixed lens provided at an upper end portion of the cylindrical body, and an inner peripheral portion at a lower portion of the cylindrical body. And a moving means for moving the movable lens portion in the optical axis direction. The movable lens unit is configured by holding a lens in a frame (lens holder). The movable lens unit is arranged such that the outer peripheral surface of the frame (lens holder) is slidable on the inner peripheral surface of the cylindrical body. The moving means has a shape memory alloy spring provided under the frame (lens holder) as a deforming portion. Further, the lens barrel has a bias spring as a holding unit, which holds the movable lens unit at a predetermined position on the upper side of the frame (lens holder) at the normal time.
また、特開２００６−９８８２９号公報（特許文献２）は、レンズを円滑に速やかに移動することができると共に、携帯情報端末機に組み込み可能に小型化されたレンズ駆動装置を開示している。この特許文献２に開示されたレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズ枠（レンズホルダ）と、このレンズ枠（レンズホルダ）を光軸方向にのみ移動可能に支持する筒状支持部を有する固定枠と、光軸方向に伸縮し得るコイルバネとを備えている。コイルバネは、筒状支持部の外側に露出して同心状に配置され、かつ、通電／非通電による温度変化により光軸方向に伸縮する、形状記憶合金により形成された形状記憶合金バネを含む。レンズ枠（レンズホルダ）の円筒状の外周面は、固定枠の筒状支持部の内周面に摺動自在に嵌合している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2006-98829 (Patent Document 2) discloses a lens driving device that can move a lens smoothly and quickly and is miniaturized so as to be incorporated into a portable information terminal. The lens driving device disclosed in Patent Document 2 includes a lens frame (lens holder) that holds a lens and a cylindrical support portion that supports the lens frame (lens holder) so as to be movable only in the optical axis direction. A frame and a coil spring that can expand and contract in the optical axis direction are provided. The coil spring includes a shape memory alloy spring formed of a shape memory alloy that is concentrically exposed to the outside of the cylindrical support portion and that expands and contracts in the optical axis direction due to a temperature change caused by energization / non-energization. The cylindrical outer peripheral surface of the lens frame (lens holder) is slidably fitted to the inner peripheral surface of the cylindrical support portion of the fixed frame.
特許文献２に開示された実施形態として、コイルバネは、筒状支持部の外側に光軸を中心とする同心状に配置された前側コイルバネ及び後側コイルバネを備える。前側コイルバネ及び後側コイルバネはレンズ枠を光軸方向の前側及び後側から付勢する。前側コイルバネ及び後側コイルバネの少なくとも一方が形状記憶合金で形成されている。
そして、特許文献２には、前側コイルバネまたは後側コイルバネの一方を通電時に伸張する形状記憶合金で形成し、また、他方を通電時に収縮する形状記憶合金で形成することで、これら前側コイルバネおよび後側コイルバネの両方を駆動用のコイルバネとして用いる実施形態が開示されている。
As an embodiment disclosed in Patent Document 2, the coil spring includes a front coil spring and a rear coil spring arranged concentrically around the optical axis on the outside of the cylindrical support portion. The front coil spring and the rear coil spring urge the lens frame from the front side and the rear side in the optical axis direction. At least one of the front coil spring and the rear coil spring is formed of a shape memory alloy.
In Patent Document 2, one of the front coil spring and the rear coil spring is formed of a shape memory alloy that expands when energized, and the other is formed of a shape memory alloy that contracts when energized. An embodiment is disclosed in which both side coil springs are used as drive coil springs.
前述した特許文献１に開示されたレンズ鏡筒および特許文献２に開示されたレンズ駆動装置においては、それぞれ、以下に説明するような問題点がある。 The lens barrel disclosed in Patent Document 1 and the lens driving device disclosed in Patent Document 2 have problems as described below.
特許文献１では、可動レンズ部の枠体（レンズホルダ）を、筒体の内周部に摺動可能に配置している。すなわち、筒体は、可動レンズ部を光軸方向のみに案内する案内手段として作用している。したがって、可動レンズ部の枠体（レンズホルダ）と筒体の内周部との間に摩擦力が働く。このような案内手段では、形状記憶合金ばねは、この摩擦力に抗して、可動レンズ部を光軸方向のみに移動させる必要がある。その結果、形状記憶合金ばねとして付勢力（駆動力）の大きなものを使用しなければならい。換言すれば、形状記憶合金ばねは高価になってしまう。 In Patent Document 1, a frame (lens holder) of a movable lens portion is slidably disposed on an inner peripheral portion of a cylindrical body. That is, the cylindrical body functions as a guide means for guiding the movable lens portion only in the optical axis direction. Accordingly, a frictional force acts between the frame (lens holder) of the movable lens portion and the inner peripheral portion of the cylindrical body. In such a guide means, the shape memory alloy spring needs to move the movable lens portion only in the optical axis direction against this frictional force. As a result, a shape memory alloy spring having a large urging force (driving force) must be used. In other words, the shape memory alloy spring becomes expensive.
また、特許文献２に開示されたレンズ駆動装置では、筒状支持部の外側に露出して形状記憶合金バネを配置している。そのため、レンズ駆動装置の縦横サイズが大きくなってしまう。逆に、レンズ駆動装置の縦横サイズを縮小してしまうと、レンズ枠（レンズホルダ）に保持されたレンズの径も小さくなってしまう。 Further, in the lens driving device disclosed in Patent Document 2, the shape memory alloy spring is disposed so as to be exposed outside the cylindrical support portion. Therefore, the vertical and horizontal sizes of the lens driving device are increased. On the contrary, if the vertical and horizontal sizes of the lens driving device are reduced, the diameter of the lens held in the lens frame (lens holder) is also reduced.
また、上記特許文献１と同様に、特許文献２でも、レンズ枠（レンズホルダ）を、固定枠の筒状支持部の内周面に摺動自在に配置している。すなわち、固定枠の筒状支持部は、レンズ枠（レンズホルダ）を光軸方向のみに案内する案内手段として作用している。したがって、レンズ枠（レンズホルダ）の円筒状の外周面と固定枠の筒状支持部の内周面との間に摩擦力が働く。そのため、形状記憶合金バネは、この摩擦力に抗して、レンズ枠（レンズホルダ）を光軸方向のみに移動させる必要がある。その結果、形状記憶合金バネとして付勢力（駆動力）の大きなものを使用しなければならない。換言すれば、形状記憶合金バネは高価になってしまう。 Similarly to Patent Document 1, in Patent Document 2, the lens frame (lens holder) is slidably disposed on the inner peripheral surface of the cylindrical support portion of the fixed frame. That is, the cylindrical support portion of the fixed frame functions as a guide means for guiding the lens frame (lens holder) only in the optical axis direction. Therefore, a frictional force acts between the cylindrical outer peripheral surface of the lens frame (lens holder) and the inner peripheral surface of the cylindrical support portion of the fixed frame. Therefore, the shape memory alloy spring needs to move the lens frame (lens holder) only in the optical axis direction against this frictional force. As a result, a shape memory alloy spring having a large urging force (driving force) must be used. In other words, the shape memory alloy spring becomes expensive.
したがって、本発明の課題は、レンズを保持するレンズホルダを他の部材に対して摺動させることなく、レンズホルダを光軸方向にのみ移動させることが可能な、レンズ駆動装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a lens driving device capable of moving the lens holder only in the optical axis direction without sliding the lens holder holding the lens with respect to other members. is there.
本発明の他の課題は、レンズ径を小さくすることなく、縦横サイズを縮小することができる、レンズ駆動装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a lens driving device capable of reducing the vertical and horizontal sizes without reducing the lens diameter.
本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。 Other objects of the invention will become apparent as the description proceeds.
本発明によれば、レンズバレル（１１）を保持するレンズホルダ（１８）と、レンズホルダを光軸（Ｏ）方向にのみ移動可能に支持するハウジング（１２）と、レンズホルダ（１８）を光軸（Ｏ）方向に移動させる移動手段と、レンズホルダ（１８）を光軸（Ｏ）方向にのみ移動可能に案内する案内手段と、を備えたレンズ駆動装置（１０；１０Ａ；１０Ｂ）において、移動手段は、レンズホルダ（１８）の底部で、ンズホルダ（１８）とハウジング（１２）との間に配置されたコイル状の形状記憶合金バネ（２４）を含み、この形状記憶合金バネ（２４）は、レンズホルダ（１８）の外周径と実質的に同じサイズの外周径を持ち、案内手段は、レンズホルダ（１８）とハウジング（１２）との間に配置された弾性部材（２０；２０Ａ）を含み、この弾性部材は、レンズホルダ（１８）を径方向に位置決めした状態で光軸（Ｏ）方向にのみ変位可能に支持する、ことを特徴とするレンズ駆動装置が得られる。 According to the present invention, the lens holder (18) that holds the lens barrel (11), the housing (12) that supports the lens holder so as to be movable only in the direction of the optical axis (O), and the lens holder (18) are optically mounted. In a lens driving device (10; 10A; 10B) comprising a moving means for moving in the axis (O) direction and a guide means for guiding the lens holder (18) so as to be movable only in the optical axis (O) direction, The moving means includes a coil-shaped shape memory alloy spring (24) disposed between the hands holder (18) and the housing (12) at the bottom of the lens holder (18), and the shape memory alloy spring (24). Has an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the lens holder (18), and the guide means is an elastic member (20; 20A) disposed between the lens holder (18) and the housing (12). Including , The elastic member is only displaceably supported to the optical axis (O) direction in a state of being positioned lens holder (18) in the radial direction, the lens driving device is obtained, characterized in that.
上記本発明によるレンズ駆動装置（１０；１０Ａ；１０Ｂ）において、弾性部材（２０；２０Ａ）は、レンズバレル（１１）とレンズホルダ（１８）とから成るレンズ可動部の重心（Ｃｇ）位置付近を通り、且つ光軸（Ｏ）方向と直交する平面上に延在する板バネ（２１，２１Ａ；２２，２２Ａ）から構成されることが好ましい。ハウジング（１２）は、レンズホルダ（１８）の下部側に配置されたアクチュエータ・ベース（１４）と、レンズホルダ（１８）を上側から覆う上側カバー（１６）とから構成されてよい。この場合、上記板バネは、第１及び第２の板バネ（２１，２１Ａ；２２，２２Ａ）から成り、第１及び第２の板バネの各々は、一端がレンズホルダ（１８）に固定され、他端がアクチュエータ・ベース（１４）に固定されてよい。第１及び第２の板バネ（２１Ａ，２２Ａ）のバネ定数は、光軸（Ｏ）方向に対する可動時のレンズホルダ（１８）の傾きを補正するように、設定されていることが望ましい。レンズ駆動装置（１０Ａ）は、レンズホルダ（１８）と上側カバー（１６）との間に配置されたコイルバネ（２８）を更に有してよい。 In the lens driving device (10; 10A; 10B) according to the present invention, the elastic member (20; 20A) is located near the center of gravity (Cg) position of the lens movable portion composed of the lens barrel (11) and the lens holder (18). And a leaf spring (21, 21A; 22, 22A) extending on a plane perpendicular to the optical axis (O) direction. The housing (12) may include an actuator base (14) disposed on the lower side of the lens holder (18) and an upper cover (16) that covers the lens holder (18) from the upper side. In this case, the leaf spring is composed of first and second leaf springs (21, 21A; 22, 22A). One end of each of the first and second leaf springs is fixed to the lens holder (18). The other end may be fixed to the actuator base (14). The spring constants of the first and second leaf springs (21A, 22A) are desirably set so as to correct the inclination of the lens holder (18) when movable with respect to the optical axis (O) direction. The lens driving device (10A) may further include a coil spring (28) disposed between the lens holder (18) and the upper cover (16).
尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。 The reference numerals in the parentheses are given for ease of understanding, and are merely examples, and of course are not limited thereto.
本発明では、移動手段であるコイル状の形状記憶合金バネは、レンズホルダの底部で、レンズホルダとハウジングとの間に配置されて、レンズホルダの外周径と実質的に同じサイズの外周径を持っているので、レンズ径を小さくすることなく、縦横サイズを縮小することができる。また、案内手段である弾性部材は、レンズホルダとハウジングとの間に配置されて、レンズホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向にのみ変位可能に支持するので、レンズホルダを他の部材に対して摺動させることなく、レンズホルダを光軸方向にのみ移動させることができる。 In the present invention, the coil-shaped shape memory alloy spring as the moving means is disposed between the lens holder and the housing at the bottom of the lens holder, and has an outer diameter that is substantially the same size as the outer diameter of the lens holder. Since it has, the vertical and horizontal size can be reduced without reducing the lens diameter. Further, the elastic member as the guide means is disposed between the lens holder and the housing, and supports the lens holder so that it can be displaced only in the optical axis direction with the lens holder positioned in the radial direction. The lens holder can be moved only in the direction of the optical axis without sliding against the optical axis.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１乃至図４を参照して、本発明の第１の実施の形態によるレンズ駆動装置１０について説明する。図１はレンズ駆動装置１０の外観を斜め前方上方から観た斜視図である。図２はレンズ駆動装置１０を、レンズバレル１１を省いた状態で、斜め前方上方から観た斜視図である。図３はレンズ駆動装置１０を、レンズバレル１１と上側カバー１６とを省いた状態で、斜め前方上方から観た斜視図である。図４はレンズ駆動装置１０を、レンズバレル１１を省いた状態で、斜め前方上方から観た分解斜視図である。
A
ここでは、図１乃至図４に示されるように、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用している。図１乃至図４に図示した状態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、Ｘ軸方向は前後方向（奥行方向）であり、Ｙ軸方向は左右方向（幅方向）であり、Ｚ軸方向は上下方向（高さ方向）である。図１乃至図４に示す例においては、上下方向Ｚがレンズの光軸Ｏ方向である。 Here, as shown in FIGS. 1 to 4, an orthogonal coordinate system (X, Y, Z) is used. In the state illustrated in FIGS. 1 to 4, in the orthogonal coordinate system (X, Y, Z), the X-axis direction is the front-rear direction (depth direction), the Y-axis direction is the left-right direction (width direction), and Z The axial direction is the vertical direction (height direction). In the example shown in FIGS. 1 to 4, the vertical direction Z is the direction of the optical axis O of the lens.
但し、実際の使用状況においては、光軸Ｏ方向、すなわち、Ｚ軸方向が前後方向となる。換言すれば、Ｚ軸の上方向が前方向となり、Ｚ軸の下方向が後方向となる。 However, in the actual use situation, the optical axis O direction, that is, the Z-axis direction is the front-rear direction. In other words, the upward direction of the Z axis is the forward direction, and the downward direction of the Z axis is the backward direction.
図示のレンズ駆動装置１０は、例えば、オートフォーカス可能なカメラ付き携帯電話機に備えられる。レンズ駆動装置１０は、可動レンズであるオートフォーカスレンズＡＦＬを内蔵するレンズバレル（レンズアセンブリ）１１を含む。レンズ駆動装置１０は、レンズバレル１１を光軸Ｏ方向にのみ移動させるためのものである。
The illustrated
図１に示されるように、レンズ駆動装置１０は、レンズバレル１１を覆う略直方体形状の筐体（ハウジング）１２を備える。換言すれば、筐体（ハウジング）１２内に、レンズバレル１１が配置される。筐体（ハウジング）１２は、アクチュエータ・ベース１４と、上側カバー１６とを含む。
As shown in FIG. 1, the
一方、図示はしないが、アクチュエータ・ベース１４の中央部には、基板に配置された撮像素子が搭載される。この撮像素子は、可動レンズＡＦＬにより結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子は、例えば、ＣＣＤ（charge coupled device）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型イメージセンサ等により構成される。
On the other hand, although not shown, an image sensor arranged on the substrate is mounted at the center of the
レンズ駆動装置１０は、上記レンズバレル１１を保持するレンズホルダ１８を含む。換言すれば、レンズバレル１１はレンズホルダ１８内に保持・固定される。詳述すると、レンズホルダ１８は略円筒状をしている。レンズホルダ１８は、光軸Ｏ方向上側（被写体側）の大径筒状部１８２と、光軸Ｏ方向下側（撮像素子側）の小径筒状部１８４とを含む。小径筒状部１８４の外径は、大径筒状部１８２の外径よりも小さく、大径筒状部１８２の内径よりも大きい。小径筒状部１８４の内径は、大径筒状部１８２の内径よりも小さい。大径筒状部１８２と小径筒状部１８４とは段差１８５をもって互いに結合されている。
The
レンズホルダ１８の大径筒状部１８２の内周壁には雌ネジ（図示せず）が切られている。一方、レンズバレル１１の外周壁には、上記雌ネジに螺合される雄ネジ（図示）が切られている。従って、レンズバレル１１をレンズホルダ１８に装着するには、レンズバレル１１をレンズホルダ１８に対して光軸Ｏ周りに回転して光軸Ｏ方向に沿って螺合することにより、レンズバレル１１をレンズホルダ１８内に収容し、接着剤などによって互いに接合する。
A female thread (not shown) is cut on the inner peripheral wall of the large-diameter
レンズホルダ１８は、ハウジング１２内で、後述するように、光軸Ｏ方向にのみ移動可能に支持される。レンズバレル１１とレンズホルダ１８との組み合わせによってレンズ可動部（１１，１８）が構成される。
The
レンズホルダ１８の大径筒状部１８２の外周壁には、４つの係止部材１８６が設けられている。これら４つの係止部材１８６は、後述する第１及び第２の板バネ２１、２２を係止するためのものである。４つの係止部材１８６は、それぞれ、レンズホルダ１８の大径筒状部１８２より下方へ突出する４つの係合突起１８６ａを持つ。
Four locking
第１及び第２の板バネ２１、２２は、レンズホルダ１８とハウジング１２との間に配置された弾性部材２０として働く。第１及び第２の板バネ２１、２２の各々は、ベリリウム銅、リン青銅等から成る。
The first and
図１乃至図４に加えて、図５乃至図７をも参照して、第１及び第２の板バネ２１，２２の取付け状態について説明する。図５は第１及び第２の板バネ２１，２２をレンズホルダ１８に取り付けた状態を示した斜視図である。図６は図３に示したレンズ駆動装置の一部を切断して示した部分断面斜視図である。図７は図６の要部を拡大して示す拡大断面図である。
The attached state of the first and
詳述すると、アクチュエータ・ベース１４は、四隅で上下方向Ｚの上方へ突出する４つの突出部１４２を有する。４つの突出部１４２は、それぞれ、上方へ突出する４つの突起１４２ａを持つ。
Specifically, the
第１の板バネ２１は前後方向Ｘの前方に配置され、第２の板バネ２２は前後方向Ｘの後方に配置されている。
The
第１の板バネ２１は、前方で左右方向Ｙに弧状に延在する第１の円弧部２１１と、この第１の円弧部２１１の左右両端から前方へ突出して設けられた第１の両端部２１２とを有する。第１の両端部２１２は、上記４つの突起１４２ａの内、前方に設けられた２つの突起１４２ａが嵌入される一対の穴２１２ａを持つ。第１の円弧部２１１は、レンズホルダ１８の上記段差１８５に配置される。第１の円弧部２１１は、上記４つの係合突起１８６ａの内、前方に設けられた２つの係合突起１８６ａと係合する一対の係合溝２１１ａを持つ。第１の板バネ２１は、レンズホルダ１８の前方で、一端（第１の円弧部２１１）がレンズホルダ１８に固定され、他端（第１の両端部２１２）がアクチュエータ・ベース１４に固定されている。
The
同様に、第２の板バネ２２は、後方で左右方向Ｙに弧状に延在する第２の円弧部２２１と、この第２の円弧部２２１の左右両端から後方へ突出して設けられた第２の両端部２２２とを有する。第２の両端部２２２は、上記４つの突起１４２ａの内、後方に設けられた２つの突起１４２ａが嵌入される一対の穴２２２ａを持つ。第２の円弧部２２１は、レンズホルダ１８の上記段差１８５に配置される。第２の円弧部２２１は、上記４つの係合突起１８６ａの内、後方に設けられた２つの係合突起１８６ａと係合する一対の係合溝２２１ａを持つ。第２の板バネ２２は、レンズホルダ１８の後方で、一端（第２の円弧部２２１）がレンズホルダ１８に固定され、他端（第２の両端部２２２）がアクチュエータ・ベース１４に固定されている。
Similarly, the
したがって、第１及び第２の板バネ２１、２２の組み合わせから成る弾性部材２０は、レンズホルダ１８を、径方向に位置決めした状態で光軸Ｏ方向にのみ変位可能に支持する。換言すれば、弾性部材２０は、レンズホルダ１８を、光軸Ｏ方向にのみ移動可能に案内する案内手段として働く。
Therefore, the
図５及び図６に示されるように、弾性部材２０は、上記レンズ可動部（１１，１８）の重心Ｃｇ位置付近を通り、且つ光軸Ｏ方向と直交する平面上に延在している。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
このような構成により、レンズ可動部（１１，１８）は、筐体（ハウジング）１２に対して光軸Ｏ方向にのみ移動可能である。 With such a configuration, the lens movable portions (11, 18) can move only in the direction of the optical axis O with respect to the housing (housing) 12.
レンズ駆動装置１０は、レンズホルダ１８の底部で、レンズホルダ１８とハウジング１２との間に配置されたコイル状の形状記憶合金バネ２４を含む。
The
詳述すると、図６および図７に示されるように、アクチュエータ・ベース１４は、レンズホルダ１８の小径筒状部１８４の径（外径および内径）と実質的に同じ径を持つ円筒部１４４を有する。アクチュエータ・ベース１４は、この円筒部１４４の外周壁に沿って形成された環状溝１４６を持つ。形状記憶合金バネ２４は、この環状溝１４６とレンズホルダ１８の段差１８５との間に、レンズホルダの小径筒状部１８４およびアクチュエータ・ベース１４の円筒部１４４の外周壁の周りに配置されている。形状記憶合金バネ２４は、レンズホルダ１８の外周径と実質的に同じサイズの外周径を持つ。
More specifically, as shown in FIGS. 6 and 7, the
周知のように、「形状記憶合金」とは、予め与えられた変形歪が、特定の温度領域において、ゼロとなって元の形状に回復する性質を持つ金属である。形状記憶合金は、例えば、ＴｉＮｉ合金からなる。 As is well known, a “shape memory alloy” is a metal having a property that a given deformation strain becomes zero in a specific temperature region and recovers to its original shape. The shape memory alloy is made of, for example, a TiNi alloy.
上記弾性部材２０は、レンズホルダ１８を光軸Ｏ方向に沿って下方向に付勢するように作用する。一方、形状記憶合金バネ２４は、駆動回路（図示せず）から通電されると、伸張する。その結果、レンズホルダ１８は、弾性部材２０の下方向の付勢力に抗して、光軸Ｏ方向に沿って上方へ移動する。
The
一方、形状記憶合金バネ２４への通電を停止すると、形状記憶合金バネ２４は自然に冷却される。その結果、弾性部材２０の下方向の付勢力より、形状記憶合金バネ２４は、収縮する。その結果、レンズホルダ１８は、光軸Ｏ方向に沿って下方へ移動する。
On the other hand, when the energization to the shape
すなわち、形状記憶合金バネ２４は、その通電／非通電による温度変化により光軸Ｏ方向に伸縮し、レンズホルダ１８を光軸Ｏ方向に移動させる移動手段として働く。
That is, the shape
弾性部材２０と形状記憶合金バネ２４との組み合わせは、レンズ可動部（１１，１８）を光軸Ｏ方向に移動可能に支持しながら、レンズ可動部（１１，１８）を駆動するレンズ駆動部（２０，２４）として働く。
The combination of the
形状記憶合金バネ２４の両端部２４ａは、一対の電極２６に電気的に接続される。この一対の電極２６は、形状記憶合金バネ２４に電流を流すためのものである。
Both
レンズ駆動部（２０，２４）とレンズ可動部（１１，１８）とは、図６に示されるように、光軸Ｏに対して並置されている。したがって、レンズ駆動装置１０を低背化することができる。
The lens driving unit (20, 24) and the lens movable unit (11, 18) are juxtaposed with respect to the optical axis O as shown in FIG. Therefore, the
上述した第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１０は、次に述べるような効果を奏する。
The
案内手段として、レンズホルダ１８とハウジング１２との間に配置された弾性部材２０を用いているので、レンズホルダ１８を他の部材に対して摺動させることなく、レンズホルダ１８を光軸Ｏ方向にのみ移動させることができる。
Since the
形状記憶合金バネ２４をレンズホルダ１８の底部に配置しているので、可動レンズであるオートフォーカスレンズＡＦＬのレンズ径を小さくすることなく、レンズ駆動装置１０の縦横サイズを縮小することができる。これにより、オートフォーカスレンズＡＦＬのレンズ径の大口径化が可能となり、高解像度カメラに対応可能となる。
Since the shape
また、レンズ可動部（１１，１８）の外周径と同等サイズの形状記憶合金バネ２４を使用しているので、フォーカス方向（光軸Ｏ方向）に均等にトルク（力）が与えられ、オートフォーカスレンズＡＦＬの傾き等の動作不良を抑制することができる。
Further, since the shape
さらに、弾性部材２０を、レンズ可動部（１１，１８）の重心Ｃｇ位置付近を通り、且つ光軸Ｏ方向と直交する平面上に延在するように配置しているので、フォーカス時のオートフォーカスレンズＡＦＬの傾きを抑制することができる。
Furthermore, since the
また、形状記憶合金バネ２４を複数層巻きのコイル状で配置しているので、形状記憶合金それ自体の推力が小さい場合でも、複数の層状（コイル状）にすることにより、推力ロスを抑制することができる。
In addition, since the shape
図８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置１０Ａについて説明する。図８は、レンズ駆動装置１０Ａのレンズ可動部およびレンズ駆動部を示す斜視図である。
With reference to FIG. 8, a
図示のレンズ駆動装置１０Ａは、レンズ駆動部の構成が後述するように相違している点を除いて、図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０と同様の構成を有し、動作をする。レンズ駆動装置１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの説明は省略し、以下では相違点についてのみ説明する。
The illustrated
図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０においては、レンズ駆動部は、弾性部材２０と形状記憶合金バネ２４との組み合わせから構成されている。これに対して、図８に示したレンズ駆動装置１０Ａにおいては、レンズ駆動部は、弾性部材２０および形状記憶合金バネ２４に加えて、さらに、コイルバネ２８から構成されている。コイルバネ２８はステンレス鋼（ＳＵＳ）製である。
In the
コイルバネ２８は、レンズホルダ１８の大径筒状部１８２の上部に配置されている。すなわち、コイルバネ２８は、レンズホルダ１８の大径筒状部１８２と上側カバー１６（図１、図２、図４参照）との間に配置されている。コイルバネ２８は、レンズホルダ１８の外周径と実質的に同じサイズの外周径を持つ。コイルバネ２８は、レンズ可動部（１１，１８）を、光軸Ｏ方向に沿って、下方向に付勢する付勢バネとして働く。
The
このように、図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０においては、付勢手段は弾性部材２０のみから構成されているが、図８に示したレンズ駆動装置１０Ａにおいては、付勢手段は、弾性部材２０とコイルバネ２８との組み合わせから構成されている。これにより、レンズ可動部（１１，１８）を、光軸Ｏ方向に沿って、下方向に付勢する付勢力を調整することが可能となる。
As described above, in the
図９を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るレンズ駆動装置１０Ｂについて説明する。図９は、レンズ駆動装置１０Ｂのレンズ駆動部を示す斜視図である。図示のレンズ駆動装置１０Ｂは、後述するように、弾性部材の構成が相違している点を除いて、図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０と同様の構成を有し、動作をする。したがって、弾性部材に２０Ａの参照符号を付している。レンズ駆動装置１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、以下では相違点についてのみ説明する。
With reference to FIG. 9, a
形状記憶合金バネ２４はコイル状をしているので、形状記憶合金バネ２４の光軸Ｏ方向の伸縮によってレンズホルダ１８を可動させる際に、図９の矢印Ａで示されるように、レンズホルダ１８が光軸Ｏ方向に対してわずかに傾いた状態で駆動されるおそれがある。詳述すると、形状記憶合金バネ２４の巻き数（層数）が多い方（図９の左側；前後方向Ｘの前側）が、巻き数（層数）の少ない方（図９の右側；前後方向Ｘの後側）に比較して、駆動力（推力）が大きいので、レンズホルダ１８が、図９の矢印Ａに示されるように、わずかに傾いた状態で駆動されることになる。
Since the shape
そこで、図９に示した弾性部材２０Ａは、このようなレンズホルダ１８のわずかな傾きを補正する補正手段を備えている。
Therefore, the
より具体的に説明すると、弾性部材２０Ａは、互いにバネ定数が異なる第１の板バネ２１Ａと第２の板バネ２２Ａとを備えている。図９に示す例では、前後方向Ｘの前側に配置される第１の板バネ２１Ａの第１のバネ定数を、前後方向Ｘの後側に配置される第２の板バネ２１Ａの第２のバネ定数よりも大きくなるように、設定している。これにより、形状記憶合金バネ２４の巻き数（層数）が多い方を、巻き数（層数）の少ない方よりも可動し難くしている。その結果、レンズホルダ１８の傾きをなくして、レンズホルダ１８を光軸Ｏ方向に沿って上下動させることが可能となる。
More specifically, the
尚、第１及び第２の板バネ２１Ａ、２２Ａの第１及び第２のバネ定数を変化させる方法には、種々の方法が考えられる。例えば、板バネの材質、形状、厚さの少なくとも１つを変更する方法がある。
Various methods can be considered as a method of changing the first and second spring constants of the first and
図１０を参照して、本発明の第４の実施の形態に係るレンズ駆動装置１０Ｃについて説明する。図１０は、レンズ駆動装置１０Ｃのレンズ可動部およびレンズ駆動部を示す斜視図である。
A
図示のレンズ駆動装置１０Ｃは、レンズ駆動部の構成が後述するように相違している点を除いて、図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０と同様の構成を有し、動作をする。レンズ駆動装置１０の構成要素と同一の構成要素には、同一の参照符号を付し、それらの説明は省略し、以下では相違点についてのみ説明する。
The illustrated
図１乃至図４に示したレンズ駆動装置１０においては、レンズ駆動部は、弾性部材２０と駆動用の形状記憶合金バネ２４との組み合わせから構成されている。これに対して、図１０に示したレンズ駆動装置１０Ｃにおいては、レンズ駆動部は、弾性部材２０および形状記憶合金バネ２４に加えて、さらに、コイル状の付勢用形状記憶合金３０から構成されている。
In the
付勢用形状記憶合金３０は、駆動用の形状記憶合金バネ２４とおおよそ同じ態様で形成されている。すなわち、付勢用形状記憶合金３０は、形状記憶合金バネ２４と同様に複数層巻きのコイル状を呈し、形状記憶合金バネ２４と同じ形状記憶合金から形成されている。但し、付勢用形状記憶合金３０と形状記憶合金バネ２４との間の大きな相違点は、形状記憶合金バネ２４は、その両端部２４ａが一対の電極２６に電気的に接続されているのに対し、付勢用形状記憶合金３０は、このような電極に接続されておらず、通電されることがない点である。
The urging
これら形状記憶合金バネ２４と付勢用形状記憶合金３０は、高温環境下においては、その温度が上昇して伸張し、一方、常温環境下においては、その温度が下降して収縮する。ここで言う「高温環境」とは、例えば形状記憶合金としてＴｉＮｉ合金を採用した場合、外部温度が約７０℃以上の環境のことを意味している。また、「常温環境」とは、例えば形状記憶合金としてＴｉＮｉ合金を採用した場合、外部温度が約７０℃以下の環境のことを意味している。
The shape
付勢用形状記憶合金３０は、レンズホルダ１８の大径筒状部１８２の上部に配置されている。すなわち、付勢用形状記憶合金３０は、レンズホルダ１８の大径筒状部１８２と上側カバー１６（図１、図２、図４参照）との間に配置されている。付勢用形状記憶合金３０は、レンズホルダ１８の外周径と実質的に同じサイズの外周径を有するとともに、形状記憶合金バネ２４の外周径と同一サイズの外周径を有する。
The urging
付勢用形状記憶合金３０の巻き数（層数）の多い方（図１１の左側；前後方向Ｘの前側）と、形状記憶合金バネ２４の巻き数（層数）の多い方（図１１の左側；前後方向Ｘの前側）とが、光軸Ｏ方向に相互に対向するように、付勢用形状記憶合金３０と形状記憶合金バネ２４は配置されている。
換言すると、付勢用形状記憶合金３０の巻き数（層数）の少ない方（図１１の右側；前後方向Ｘの後側）と、形状記憶合金バネ２４の巻き数（層数）の少ない方（図１１の右側；前後方向Ｘの後側）とが、光軸Ｏ方向に相互に対向するように、付勢用形状記憶合金３０と形状記憶合金バネ２４は配置されている。
One with the larger number of turns (number of layers) of the urging shape memory alloy 30 (left side in FIG. 11; front side in the front-rear direction X) and one with more turns (number of layers) in the shape memory alloy spring 24 (in FIG. 11). The urging
In other words, the direction in which the number of turns (number of layers) of the urging
詳述すると、付勢用形状記憶合金３０および形状記憶合金バネ２４はコイル状をしているので、高温環境下において、付勢用形状記憶合金３０および形状記憶合金バネ２４が伸張した場合に、巻き数（層数）の少ない方と巻き数（層数）が多い方との間で、推力に違いがでる。そして、例えば、付勢用形状記憶合金３０の巻き数（層数）の多い方と形状記憶合金バネ２４の巻き数（層数）の少ない方とが光軸Ｏ方向に相互に対向するような配置関係を採用した場合、レンズホルダ１８が光軸Ｏ方向に対して傾くおそれがある。そして、本実施の形態では、このような高温環境下におけるレンズホルダ１８の傾きの発生を防止するため、前述したような付勢用形状記憶合金３０と形状記憶合金バネ２４との間の配置関係を採用している。
More specifically, since the urging
また、付勢用形状記憶合金３０のコイルの巻き方向と、形状記憶合金バネ２４のコイルの巻き方向とが、逆になるように設計されている。
Further, the coil winding direction of the urging
詳述すると、付勢用形状記憶合金３０および形状記憶合金バネ２４の各コイルを構成する線材は、図１２に示すように、螺旋を描いているため、水平面に対して僅かに傾斜している。そのため、例えば、付勢用形状記憶合金３０のコイルの巻き方向と形状記憶合金バネ２４のコイルの巻き方向とを一致させた場合、高温環境下において、付勢用形状記憶合金３０および形状記憶合金バネ２４が伸張した際に、前述したコイルを構成する線材の傾斜に起因して、レンズホルダ１８が光軸Ｏ方向に対して傾くおそれがある。そして、本実施の形態では、このような高温環境下におけるレンズホルダ１８の傾きの発生を防止するため、前述したように、付勢用形状記憶合金３０のコイルの巻き方向と、形状記憶合金バネ２４のコイルの巻き方向とが、逆になるように設計されている。
More specifically, the wire constituting each coil of the urging
次に、常温環境下、高温環境下、および、形状記憶合金バネ２４の通電時におけるレンズ駆動部の作用について、以下に説明する。
Next, the operation of the lens driving unit in a normal temperature environment, a high temperature environment, and when the shape
まず、常温環境下においては、付勢用形状記憶合金３０は、前述したように伸張することがないため、レンズ可動部（１１，１８）を光軸Ｏ方向に沿って下方向に付勢する付勢バネとして働き、その結果、レンズ可動部（１１，１８）を光軸Ｏ方向に沿って下方向に付勢する付勢力を調整することができる。
First, since the urging
次に、高温環境下においては、形状記憶合金バネ２４は、前述したように、その温度が上昇して伸張する。この際、付勢用形状記憶合金３０も、同様に、その温度が上昇して伸張するため、光軸Ｏ方向上側に向けてレンズ可動部（１１，１８）に作用する形状記憶合金バネ２４の推力と、光軸Ｏ方向下側に向けてレンズ可動部（１１，１８）に作用する付勢用形状記憶合金３０の推力とが等しくなり、光軸Ｏ方向におけるレンズ可動部（１１，１８）の変位を防止できる。
このように付勢用形状記憶合金３０は、レンズ可動部（１１，１８）に作用する推力を調整する推力調整手段として機能する。
Next, in a high temperature environment, the shape
Thus, the urging
次に、形状記憶合金バネ２４の通電時においては、形状記憶合金バネ２４は、その温度が上昇して光軸Ｏ方向に伸張する。この際、付勢用形状記憶合金３０は、前述したように、通電されることがないため、下方向に付勢する付勢バネとしてのみ働く。その結果、レンズホルダ１８は、付勢用形状記憶合金３０の下方向の付勢力に抗して、光軸Ｏ方向に沿って上方へ移動する。一方、形状記憶合金バネ２４への通電を停止すると、形状記憶合金バネ２４は自然に冷却される。その結果、付勢用形状記憶合金３０の下方向の付勢力より、形状記憶合金バネ２４は、収縮する。そして、レンズホルダ１８は、光軸Ｏ方向に沿って下方へ移動する。
Next, when the shape
このように、本発明の第４の実施の形態では、レンズ駆動部として付勢用形状記憶合金３０を設置したことにより、常温環境下において、レンズ可動部（１１，１８）を光軸Ｏ方向に沿って下方向に付勢する付勢力を調整することが可能となるばかりか、高温環境下において、光軸Ｏ方向におけるレンズ可動部（１１，１８）の変位を防止できる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, the urging
以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。例えば、上述した実施の形態では、弾性部材は、２枚の板バネから構成されているが、１枚の板バネのみで構成されても良いし、３枚以上の複数枚の板バネで構成されても良い。 Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, it is obvious that various modifications can be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. For example, in the embodiment described above, the elastic member is composed of two leaf springs, but may be composed of only one leaf spring, or may be composed of three or more leaf springs. May be.
１０，１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ レンズ駆動装置
１１ レンズバレル（レンズアセンブリ）
１２ 筐体（ハウジング）
１４ アクチュエータ・ベース
１６ 上側カバー
１８ レンズホルダ
２０，２０Ａ 弾性部材
２１，２１Ａ 第１の板バネ
２２，２２Ａ 第２の板バネ
２４ 形状記憶合金バネ
２６ 電極
２８ コイルバネ（付勢バネ）
３０ 付勢用形状記憶合金
Ｏ レンズの光軸
Ｃｇ レンズ可動部の重心
ＡＦＬ オートフォーカスレンズ
10, 10A, 10B, 10C
12 Housing (housing)
DESCRIPTION OF
30 Shape memory alloy for biasing O Optical axis of lens Cg Center of gravity of lens movable part AFL Autofocus lens
Claims (5)
前記移動手段は、前記レンズホルダの底部で、前レンズホルダと前記ハウジングとの間に配置されたコイル状の形状記憶合金バネを含み、該形状記憶合金バネは、前記レンズホルダの外周径と実質的に同じサイズの外周径を持ち、
前記案内手段は、前記レンズホルダと前記ハウジングとの間に配置された弾性部材を含み、該弾性部材は、前記レンズホルダを径方向に位置決めした状態で前記光軸方向にのみ変位可能に支持する、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。 A lens holder that holds the lens barrel; a housing that supports the lens holder so as to be movable only in the optical axis direction; a moving means that moves the lens holder in the optical axis direction; and the lens holder in the optical axis direction. In a lens driving device provided with guide means for guiding only movably,
The moving means includes a coil-shaped shape memory alloy spring disposed between the front lens holder and the housing at the bottom of the lens holder, and the shape memory alloy spring is substantially equal to the outer diameter of the lens holder. Have the same outer diameter,
The guide means includes an elastic member disposed between the lens holder and the housing, and the elastic member supports the lens holder so as to be displaceable only in the optical axis direction with the lens holder positioned in a radial direction. ,
A lens driving device.
前記板バネは、第１及び第２の板バネから成り、
前記第１及び第２の板バネの各々は、一端が前記レンズホルダに固定され、他端がアクチュエータ・ベースに固定されている、請求項２に記載のレンズ駆動装置。 The housing has an actuator base disposed on the lower side of the lens holder, and an upper cover that covers the lens holder from above,
The leaf spring is composed of first and second leaf springs,
3. The lens driving device according to claim 2, wherein each of the first and second plate springs has one end fixed to the lens holder and the other end fixed to an actuator base.
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