CN100365460C - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机构简单、重量轻且紧凑的摄像装置。在具备收容在镜筒(2)中的透镜(3)、和接受透过透镜(3)的光的摄像元件(4)的摄像装置(1)中，镜筒(2)包括被固定了相对于摄像元件(4)的位置的固定镜筒(10)、和被设置成端面与固定镜筒(10)相互对置并收容透镜(3)的可动镜筒(15)，相互对置的固定镜筒(10)和可动镜筒(15)的各端面通过伸缩驱动元件(6)连接，由此使收容在可动镜筒(15)中的透镜(3)沿光轴方向相对于摄像元件(4)自由移动。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及将透镜和摄像元件一体化的摄像装置，特别涉及使透镜与摄像元件的相对位置变化并进行自动对焦的摄像装置。
背景技术
以往已知在相机中为了进行自动对焦而使透镜沿光轴方向相对于摄像元件自由移动的装置。作为这样的摄像装置，有由电动机的旋转动作、通过螺杆等使透镜平行移动的装置。专利文献1中表示以往的摄像装置。
【专利文献1】日本特开平5-80242号公报
但是，在以往的摄像装置中，为了驱动透镜而使用电动机，因此需要将电动机的旋转运动变换成直线运动的机构。因此，不仅机构复杂、重量增大，而且紧凑化有限。并且，虽然可以考虑不由电动机驱动而使用压电元件移动透镜，但对于自动对焦的动作要求有一定的移动距离，使用了压电元件时增大移动量存在困难。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而被作出的，其目的是要提供一种机构简单、重量轻且紧凑的摄像装置。
为了解决上述问题，本发明的摄像装置具备收容在镜筒中的透镜、和接受透过该透镜的光的摄像元件，其特征在于，上述镜筒包括被固定了相对于上述摄像元件的位置的固定镜筒、和被设置成端面与该固定镜筒相互对置并收容上述透镜的可动镜筒，相互对置的上述固定镜筒和可动镜筒的各端面通过伸缩驱动元件连接，由此使收容在上述可动镜筒中的透镜沿光轴方向相对于上述摄像元件自由移动；上述伸缩驱动元件是用2个伸缩自如的面状电极夹着由伸缩自如的电介质形成的面状伸缩材料而构成的，当在该电极之间施加电压时，上述伸缩材料和电极在面方向上膨胀、并在厚度方向上收缩。
而且，本发明的摄像装置的结构特征在于，上述固定镜筒在内周面设有台阶部，上述可动镜筒具有滑动自由地与上述固定镜筒的台阶部的周面相抵接的导引部。
或者，本发明的摄像装置具备收容到镜筒中的透镜、和接受透过该透镜的光的摄像元件，其特征在于，上述摄像元件被固定在基板上，上述镜筒被设置成端面与上述基板相互对置，相互对置的上述镜筒的端面与上述基板的表面通过伸缩驱动元件连接，由此使收容在上述镜筒中的透镜沿光轴方向相对于上述摄像元件自由移动；上述伸缩驱动元件是用2个伸缩自如的面状电极夹着由伸缩自如的电介质形成的面状伸缩材料而构成的，当在该电极之间施加电压时，上述伸缩材料和电极在面方向上膨胀、并在厚度方向上收缩。
而且，本发明的摄像装置的结构特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致平行的方向上。
而且，本发明的摄像装置的结构特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致正交的方向上。
发明的效果
根据本发明的摄像装置，包括被固定了相对于摄像元件的位置的固定镜筒、和被设置成端面与固定镜筒相互对置并收容了透镜的可动镜筒，相互对置的固定镜筒与可动镜筒的各端面通过伸缩驱动元件连接，由此使透镜沿光轴方向相对于摄像元件自由移动，从而，仅用伸缩驱动元件就能够使透镜相对于摄像元件移动，因此能够由简单的机构实现自动对焦动作，能够实现轻量化和紧凑化。
根据本发明的摄像装置，使端面与基板相互对置地设置镜筒，相互对置的镜筒的端面与基板的表面通过伸缩驱动元件连接，由此使透镜沿光轴方向相对于摄像元件自由移动，从而，不用分割镜筒而以简单的机构就能实现自动对焦动作，并且通过使伸缩驱动元件具有遮光性，不必与镜筒分开设置遮光结构，能够获得紧凑的摄像装置。
而且，根据本发明的摄像装置，使固定镜筒在内周面设有台阶部，可动镜筒具有滑动自由地与固定镜筒的台阶部的周面相抵接的导引部，由此能够使镜筒沿光轴方向的动作稳定。
并且，根据本发明的摄像装置，伸缩驱动元件的结构为在2个沿面方向伸缩自如的平面状电极之间设置由伸缩自如的电介质形成的伸缩材料，由此通过伸缩能够获得大的移动距离，因此能够获得大的行程。
而且，根据本发明的摄像装置，伸缩驱动元件将各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致平行的方向上，通过在伸缩驱动元件上施加电压能够使收容有透镜的镜筒向摄像元件一侧移动。
而且，根据本发明的摄像装置，伸缩驱动元件将各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致垂直的方向上，通过在伸缩驱动元件上施加电压能够使收容有透镜的镜筒向离开摄像元件的方向移动。
附图说明
图1是本实施例的摄像装置的纵剖面图。
图2图1的摄像装置在镜筒动作时的纵剖面图。
图3伸缩驱动元件的分解立体图。
图4第2实施例的摄像装置的纵剖面图。
图5图4的摄像装置在镜筒动作时的纵剖面图。
图6第3实施例的摄像装置的纵剖面图。
图7图6的摄像装置在镜筒动作时的纵剖面图。
图8第4实施例的摄像装置的纵剖面图。
图9图8的摄像装置在镜筒动作时的纵剖面图。
具体实施方式
下面根据附图详细说明本发明的实施例。图1为本实施例的摄像装置1的纵剖面图。如该图所示，本实施例的摄像装置1为一体地构成收容到镜筒2中的透镜群3和接受透过透镜群3的光的摄像元件4、使透镜群3沿光轴方向相对于摄像元件4自由移动的装置。
摄像元件4为CCD或CMOS等光电变换元件，被配置在平面上的基板5上。镜筒2围绕摄像元件4地被设置在基板5上，形成为圆柱状，将透镜群3收容到内部。本实施例中的透镜群3包括凸透镜3a和凹透镜3b。但是，被收容到镜筒2中的也可以是单透镜，并且，透镜群3的透镜也可以由3个以上构成。
并且，镜筒2由2个部件构成。作为一个部件的固定镜筒10固定在基板5上。作为另一个部件的可动镜筒15被设置成端面与该固定镜筒10相互对置。即，固定镜筒10的上端面13与可动镜筒15的下端面18相互对置。
由于固定镜筒10被固定在基板5上，因此与同样地被固定在基板5上的摄像元件4的相对位置被固定。而可动镜筒15的下端面18通过伸缩驱动元件6沿整个圆周与固定镜筒10的上端面13相连接。伸缩驱动元件6与施加的电压相对应沿上下方向收缩，沿平面方向伸长。因此，可动镜筒15可相对于固定在基板5上的摄像元件4、沿上下方向即光轴方向移动自由。
这里，在固定镜筒10的内周面11上形成沿整个圆周的台阶部12。而在可动镜筒15的内周面16上沿整个圆周形成有滑动自由地与固定镜筒10的台阶部12的周面相抵接的导引部17。随着可动镜筒15沿光轴方向的移动，通过固定镜筒10的台阶部12而使导引部17自由滑动，由此可以使可动镜筒15稳定地动作。
下面说明镜筒2的动作。图2表示对伸缩驱动元件6施加电压时的摄像装置1的纵剖面图。如图所示，当对伸缩驱动元件6施加电压时，沿上下方向收缩、并使可动镜筒15向固定镜筒10一侧移动。移动量可以通过施加给伸缩驱动元件6的电压值来控制。由于透镜群3被收容在可动镜筒15内，因此通过伸缩驱动元件6的动作使透镜群3与摄像元件4的相对位置变化，由此进行自动对焦动作。
下面更详细地说明用于使镜筒2动作的伸缩驱动元件6。图3表示伸缩驱动元件6的分解立体图。如该图所示，伸缩驱动元件6为圆环状的上部电极20和下部电极21夹持同样圆环状的伸缩材料22的元件。上部电极20在圆周方向的适当的地方形成有用于与外部电连接的端子20a，下部电极21在圆周方向上与上部电极20的端子20a不同的适当的地方形成有用于与外部电连接的端子21a。
上部电极20和下部电极21通过包含导电性碳粒子的高分子材料形成。并且，伸缩材料22通过硅树脂或丙烯树脂等具有电响应性的塑料即电介质弹性材料形成。当在上部电极20和下部电极21之间施加电压时，上部电极20与下部电极21之间产生引力，在该力的作用下伸缩材料22被挤垮，沿厚度方向收缩，沿面方向膨胀。上部电极20和下部电极21也随着沿厚度方向收缩，沿面方向膨胀。
伸缩驱动元件6可被用为通过这样的动作而进行直线驱动的驱动器使用。在本实施例中，将形成为平面形状的上部电极20和下部电极21以及伸缩材料22配置成与固定镜筒10的上端面13和可动镜筒15的下端面18大致平行。当在上部电极20与下部电极21之间施加电压时，伸缩驱动元件6沿厚度方向收缩，因此能够像上述那样使可动镜筒15向固定镜筒10一侧移动。
并且，如图1所示，伸缩驱动元件6被形成为其外径比镜筒2的外径小，内周面与可动镜筒15的导引部17相抵接。这样一来，由于伸缩驱动元件6沿内周方向的动作被限制，而在外周方向能够自由伸张，因此如果在图1的状态施加电压，则不仅沿厚度方向收缩，而且向外周方向膨胀，变成图2的状态。
下面说明本发明的第2实施例。图4表示本实施例的摄像装置1的纵剖面图。如该图所示，本实施例的摄像装置1的基本结构与第1实施例的摄像装置1相同。即该摄像装置1使收容到镜筒2中的透镜群3和接受透过透镜群3的光的摄像元件4构成为一体，使透镜群3沿光轴方向相对于摄像元件4自由移动。
镜筒2也与第1实施例一样，由被固定了与摄像元件4的相对位置的固定镜筒10、和被设置成端面与固定镜筒10相互对置的可动镜筒15构成。与第1实施例不同的是连接固定镜筒10和可动镜筒15的伸缩驱动元件6的配置。下面就此进行说明。
如图4所示，伸缩驱动元件6将构成其的平面状的上部电极20和下部电极21以及伸缩材料22被配置成与固定镜筒10的上端面13和可动镜筒15的下端面18大致垂直。这里，分别将上部电极20配置在外周一侧、将下部电极21配置在内周一侧，下部电极21的内周面与可动镜筒15的导引部17相抵接而被固定。并且，在没有对伸缩驱动元件6施加电压的状态下，可动镜筒15位于摄像元件4一侧。
如果在这种状态下对伸缩驱动元件6施加电压，则上部电极20向下部电极21一侧移动，与伸缩材料22一起沿面方向膨胀、沿厚度方向收缩。图5表示对伸缩驱动元件6施加了电压时的情况。如该图所示，当施加了电压时，伸缩驱动元件6沿面方向即上下方向伸长，使可动镜筒15向上移动。由于在可动镜筒15中收容有透镜群3，因此能够使透镜群3相对于摄像元件4的相对位置沿光轴方向移动。移动量能够由施加到伸缩驱动元件6上的电压值来控制。
下面说明本发明的第3实施例。图6表示本实施例的摄像装置1的纵剖面图。如该图所示，本实施例的摄像装置1的基本结构与第1实施例的摄像装置1相同。镜筒2的结构也与第1实施例一样，由被固定了与摄像元件4的相对位置的固定镜筒10、和被设置成端面与固定镜筒10相互对置的可动镜筒15构成。
在本实施例中，为了增加可动镜筒15的移动量，2级重复地设置伸缩驱动元件6。即，在相互对置的固定镜筒10的上端面13与可动镜筒15的下端面18之间设置了2个相同的伸缩驱动元件6。可独立对这2个伸缩驱动元件6施加电压。
图7表示对2个伸缩驱动元件6都施加了电压时的状态。如该图所示，如果采用该实施例，与第1实施例相比，能够使可动镜筒15沿光轴方向最大移动2倍，根据所希望的移动量，伸缩驱动元件6不局限于2级，也可以采用多级的结构。
下面说明本发明的第4实施例。图8表示本实施例的摄像装置1的纵剖面图。如该图所示，本实施例的摄像装置1在使收容有透镜群3的镜筒2沿光轴方向相对于摄像元件4移动这一点上与第1实施例相同。但是，在本实施例中，镜筒2由单个部件构成，伸缩驱动元件6连接在镜筒2的下端面2a与配置有摄像元件4的基板5之间。
对伸缩驱动元件6施加电压的状态如图9所示。如该图所示，由于伸缩驱动元件6沿面方向膨胀、沿厚度方向收缩，因此镜筒2向基板5一侧移动。即，被收容到镜筒2中的透镜群3向摄像元件4一侧移动。为了此时进行稳定的动作，在镜筒2的外周面上设置导引部31，使其相对于固定在基板5上的导引杆30滑动自如，通过导引杆30使镜筒2沿与基板5垂直、即沿光轴方向移动。
通过像本实施例这样在镜筒2的下端面2a与基板5之间设置伸缩驱动元件6，能够以单个部件来构成镜筒2，能够使机构简单。并且，通过使伸缩驱动元件6本身具有遮光性，而不必在镜筒2的周围设置遮光结构，在这一点上也能够使整体结构简单，能够实现摄像装置1的轻量化和紧凑化。另外，为了使伸缩驱动元件6具有遮光性，可以适当调整伸缩驱动元件6的电极20、21中包含的导电性碳粒子的添加量，也可以在这些电极20、21中添加例如以色素作为成分的光吸收剂，并且还可以在形成伸缩材料22的电介质弹性材料中添加相同的光吸收剂。
虽然以上说明了本发明的实施例，但本发明的应用并不局限于这些实施例，在其技术思想范围内可以做各种变形使用。

Claims (7)

1.一种摄像装置，其具备收容在镜筒中的透镜、和接受透过该透镜的光的摄像元件，其特征在于，
上述镜筒包括被固定了相对于上述摄像元件的位置的固定镜筒、和被设置成端面与该固定镜筒相互对置并收容上述透镜的可动镜筒，相互对置的上述固定镜筒和可动镜筒的各端面通过伸缩驱动元件连接，由此使收容在上述可动镜筒中的透镜沿光轴方向相对于上述摄像元件自由移动；
上述伸缩驱动元件是用2个伸缩自如的面状电极夹着由伸缩自如的电介质形成的面状伸缩材料而构成的，当在该电极之间施加电压时，上述伸缩材料和电极在面方向上膨胀、并在厚度方向上收缩。
2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述固定镜筒在内周面具有台阶部，上述可动镜筒具有滑动自由地与上述固定镜筒的台阶部的周面相抵接的导引部。
3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致平行的方向上。
4.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致正交的方向上。
5.一种摄像装置，其具备收容到镜筒中的透镜、和接受透过该透镜的光的摄像元件，其特征在于，
上述摄像元件被固定在基板上，上述镜筒被设置成端面与上述基板相互对置，相互对置的上述镜筒的端面与上述基板的表面通过伸缩驱动元件连接，由此使收容在上述镜筒中的透镜沿光轴方向相对于上述摄像元件自由移动；
上述伸缩驱动元件是用2个伸缩自如的面状电极夹着由伸缩自如的电介质形成的面状伸缩材料而构成的，当在该电极之间施加电压时，上述伸缩材料和电极在面方向上膨胀、并在厚度方向上收缩。
6.如权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置在与上述镜筒的端面大致平行的方向上。
7.如权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，上述伸缩驱动元件将上述各电极和伸缩材料配置成与上述镜筒的端面大致正交的方向上。
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