JP2003015014A - Device for driving lens - Google Patents

Device for driving lens

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JP2003015014A
JP2003015014A JP2001197873A JP2001197873A JP2003015014A JP 2003015014 A JP2003015014 A JP 2003015014A JP 2001197873 A JP2001197873 A JP 2001197873A JP 2001197873 A JP2001197873 A JP 2001197873A JP 2003015014 A JP2003015014 A JP 2003015014A
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JP
Japan
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lens
lens frame
guide shaft
leg
driving device
Prior art date
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Application number
JP2001197873A
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Japanese (ja)
Inventor
Masakazu Hanashima
正和 花島
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Nidec Copal Corp
Original Assignee
Nidec Copal Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens driving device which has high space utilization efficiency and is suitable for miniaturization. SOLUTION: This lens driving device comprises a lens frame 2, guiding shafts 1, drivers 3 and a circuit part. The lens frame 2 carries a lens and is movable along the optical axis of the lens. The guiding shafts 1 guide and support the lens frame 2 along the optical axis in a movable way. The drivers 3 are disposed between the lens frame 2 and the guiding shafts 1 and consist of an electromechanical sensing element part 4 attached to the lens frame 2, an outer shell with an electroviscous fluid injected thereinto and a leg part 5 coming into contact with the guiding shaft 1. The circuit part energizes the electromechanical sensing element part 4 to bring about mechanical displacement, generates fractional force between the outer shell of the leg part 5 and the surface of the guiding shaft 1 by further energizing the leg part 5 in accordance with the mechanical displacement to change the viscosity of the electroviscous fluid and thereby drives the lens frame 2 along the guiding shafts 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はカメラなどの光学機
器に搭載されるレンズ駆動装置に関する。より詳しく
は、圧電素子などの電気機械変換素子と電気粘性流体素
子とを組み合わせ、電力からレンズの機械的な駆動力を
生み出すレンズ駆動装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lens driving device mounted on an optical device such as a camera. More specifically, the present invention relates to a lens driving device that combines an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element and an electrorheological fluid element to generate a mechanical driving force of a lens from electric power.

【0002】[0002]

【従来の技術】周知の様に、スチルカメラやビデオカメ
ラなどの光学機器には、レンズが組み込まれている。最
近では、自動焦点合わせやズーミングの為、レンズ鏡筒
を駆動するモータが組み込まれているものが多い。一般
に、レンズ鏡筒のアクチュエータとして電磁モータが多
用されている。電磁モータの回転力を、カムや歯車など
により直線運動に変換し、レンズ鏡筒を光軸方向に駆動
している。
As is well known, a lens is incorporated in an optical device such as a still camera or a video camera. Recently, for automatic focusing and zooming, many motors incorporate a motor for driving the lens barrel. Generally, an electromagnetic motor is often used as an actuator for a lens barrel. The rotational force of the electromagnetic motor is converted into linear motion by a cam or gear, and the lens barrel is driven in the optical axis direction.

【0003】光学機器を小型化する為には、レンズ鏡筒
の小型化に加え、これを駆動するアクチュエータの小型
化も重要である。しかしながら、電磁モータを小型化し
ていくと出力トルクも同時に低下してしまい、レンズ鏡
筒を駆動することが困難になる。そこで、小型化に向い
ている圧電素子を動力源に用いた超音波モータなどが使
われ始めている。一例として、特開平7−274543
号公報に開示されたレンズ駆動装置を、図7に示す。こ
のレンズ駆動装置は圧電素子などの電気機械変換素子を
利用したものである。図示する様に、圧接バネ114に
より摩擦板112が駆動軸113をレンズ鏡筒111と
の間に挟む方向に押圧され、接触面に適当な摩擦力が発
生する。圧電素子118の一端は駆動軸113の端部に
固着され、他の端部はフレーム121の支持板124に
固着される。鋸歯状波駆動パルスが印加された圧電素子
118の緩やかな伸び変位では、軸113が被駆動部材
111とともに実質的に軸方向に移動する。圧電素子1
18の急速な縮み変位では、軸113が先と反対方向へ
急速に移動するが、被駆動部材111及び摩擦板112
は慣性力が摩擦力に打ち勝って実質的に移動しない。係
るレンズ駆動装置はある程度小型化が可能であるが、移
動量のばらつきが大きくなる為、駆動部と被駆動部の間
に生ずる摩擦力を最適化する必要がある。また、より一
層の小型化には自ずから限界がある。
In order to miniaturize the optical equipment, it is important not only to miniaturize the lens barrel but also to miniaturize the actuator for driving the lens barrel. However, as the size of the electromagnetic motor is reduced, the output torque also decreases, which makes it difficult to drive the lens barrel. Therefore, ultrasonic motors using a piezoelectric element, which is suitable for miniaturization, as a power source have begun to be used. As an example, JP-A-7-274543
FIG. 7 shows a lens driving device disclosed in the publication. This lens driving device utilizes an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element. As shown in the figure, the friction plate 112 is pressed by the pressure contact spring 114 in the direction of sandwiching the drive shaft 113 with the lens barrel 111, and an appropriate friction force is generated on the contact surface. One end of the piezoelectric element 118 is fixed to the end of the drive shaft 113, and the other end is fixed to the support plate 124 of the frame 121. When the piezoelectric element 118 is applied with the sawtooth wave drive pulse and is gradually displaced, the shaft 113 moves substantially in the axial direction together with the driven member 111. Piezoelectric element 1
In the rapid contraction displacement of 18, although the shaft 113 rapidly moves in the opposite direction to the tip, the driven member 111 and the friction plate 112 are moved.
Does not move because the inertial force overcomes the frictional force. Although such a lens driving device can be downsized to some extent, it is necessary to optimize the frictional force generated between the driving part and the driven part because the variation of the movement amount becomes large. Further, there is a limit to further miniaturization.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述したレンズ駆動装
置では、固定されている駆動軸の端部に圧電素子を取り
付け、圧電素子を伸び縮みさせている。その時の速度変
化により生じる慣性力を利用してレンズ鏡筒の駆動を行
なっている。速度の変化は圧電素子に印加するパルス波
形を制御して行なう。この様な慣性力を利用したレンズ
駆動装置では、駆動軸の端部に圧電素子を取り付けてい
る為、レンズ駆動装置の光軸方向の寸法が大きくなり、
小型化に不適当である。駆動軸の側面方向は空間が空い
ているにも関わらず、利用されておらずスペース効率が
悪い。そこで、本発明は空間の利用効率が高く小型化に
適したレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
In the lens driving device described above, the piezoelectric element is attached to the end of the fixed drive shaft to expand and contract the piezoelectric element. The lens barrel is driven by utilizing the inertial force generated by the speed change at that time. The change in speed is controlled by controlling the pulse waveform applied to the piezoelectric element. In the lens driving device utilizing such inertial force, since the piezoelectric element is attached to the end portion of the driving shaft, the dimension of the lens driving device in the optical axis direction becomes large,
Not suitable for miniaturization. Even though there is space in the side surface of the drive shaft, it is not used and space efficiency is poor. Therefore, it is an object of the present invention to provide a lens driving device which has high space utilization efficiency and is suitable for downsizing.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、且つ本発明の目的を達成する為に、以下の手
段を講じた。即ち、本発明に係るレンズ駆動装置は、レ
ンズを搭載し且つレンズの光軸に沿って移動可能なレン
ズ枠と、該レンズ枠を光軸に沿って移動可能に案内支持
する固定された案内軸と、該レンズ枠と該案内軸との間
に配され、該レンズ枠に取り付けられた電気機械変換素
子部及び電気粘性流体が注入された外皮殻よりなり該案
内軸に接触する脚部で構成された駆動体と、該駆動体を
通電制御して該レンズ枠を該案内軸に沿って移動させる
ための回路部とからなる。
In view of the above-mentioned problems of the prior art and in order to achieve the object of the present invention, the following means were taken. That is, the lens driving device according to the present invention includes a lens frame that mounts a lens and is movable along the optical axis of the lens, and a fixed guide shaft that guides and supports the lens frame so as to be movable along the optical axis. And a leg portion which is disposed between the lens frame and the guide shaft, is composed of an electromechanical conversion element portion attached to the lens frame and an outer shell into which an electrorheological fluid is injected, and is in contact with the guide shaft. And a circuit section for controlling the energization of the driving body to move the lens frame along the guide axis.

【0006】具体的には、前記回路部は、該電気機械変
換素子部に通電して機械的変位を起し、さらに該機械的
変位に対応して該脚部に通電し該電気粘性流体の粘性を
変化させることで該脚部の外皮殻と該案内軸の表面との
間に摩擦力を発生させ、もって該レンズ枠を該案内軸に
沿って駆動する。好ましくは、前記案内軸は、該脚部が
移動する間隔に対応して複数の段差部が、表面に形成さ
れている。又、前記駆動体の脚部は、柔軟かつ摩擦係数
の大きいチューブ形状の外皮殻よりなり、内部に電気粘
性流体が注入された後密閉され、前記外皮殻の外周に電
界を発生させるための電極を設けたフレキシブル基板が
配設されており、さらに前記脚部は一方の端部が前記案
内軸の表面に移動可能に接触し、他方の端部が前記接触
部位から光軸方向に傾いた状態で前記電気機械変換素子
部に固設されるように構成されている。又、前記駆動体
の電気機械変換素子部は、通電により機械的変位を発生
する圧電素子又は磁歪素子を含む電気機械変換素子であ
り、一方の面が前記脚部に固設され、対向する面が前記
レンズ枠に接続されており、さらに通電により前記一対
の面間に機械的変位を発生するように電極が配設されて
いる。
Specifically, the circuit section energizes the electromechanical conversion element section to cause mechanical displacement, and further energizes the leg section corresponding to the mechanical displacement to energize the electrorheological fluid. By changing the viscosity, a frictional force is generated between the outer shell of the leg and the surface of the guide shaft, thereby driving the lens frame along the guide shaft. Preferably, the guide shaft has a plurality of stepped portions formed on the surface thereof corresponding to the intervals at which the legs move. In addition, the leg portion of the driving body is made of a tubular outer shell that is flexible and has a large friction coefficient, and is sealed after an electrorheological fluid is injected into the inner shell, and an electrode for generating an electric field on the outer periphery of the outer shell. A flexible substrate is provided, and one end portion of the leg portion movably contacts the surface of the guide shaft, and the other end portion of the leg portion is tilted in the optical axis direction from the contact portion. Is fixed to the electromechanical conversion element section. Further, the electromechanical conversion element portion of the driving body is an electromechanical conversion element including a piezoelectric element or a magnetostrictive element that generates a mechanical displacement by energization, and one surface is fixedly mounted on the leg portion, and an opposite surface. Are connected to the lens frame, and electrodes are arranged so as to generate mechanical displacement between the pair of surfaces by energization.

【0007】本発明によれば、圧電素子などの電気機械
変換素子部に電圧を印加することにより生じる伸縮動作
を、光軸方向に沿ったレンズ枠の直線運動に変換する
為、電気粘性流体を注入した脚部を用いている。脚部の
摩擦力を利用することにより、案内軸と直交する方向か
ら加えられる圧電素子の変位を、案内軸と平行な光軸方
向に沿ったレンズ枠の直線変位に変換することができ
る。圧電素子などの電気機械変換素子部と電気粘性流体
が注入された外皮殻よりなる脚部とで構成される駆動体
は、案内軸とレンズ枠との間に配されるので、空間を有
効に使うことが可能となり、コンパクトな実装を実現で
きる。
According to the present invention, the electrorheological fluid is converted to the linear movement of the lens frame along the optical axis direction by converting the expansion / contraction motion caused by applying a voltage to the electromechanical conversion element portion such as a piezoelectric element. It uses the injected legs. By utilizing the frictional force of the legs, the displacement of the piezoelectric element applied from the direction orthogonal to the guide axis can be converted into the linear displacement of the lens frame along the optical axis direction parallel to the guide axis. The drive body, which is composed of the electromechanical conversion element section such as a piezoelectric element and the leg section made of the outer shell into which the electrorheological fluid is injected, is arranged between the guide shaft and the lens frame, so that the space can be effectively used. It can be used and a compact implementation can be realized.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係るレンズ
駆動装置の基本的な構成を示す模式図である。(A)は
光軸方向から見た平面図、(B)は光軸と平行に見た部
分側面図、(C)は部分拡大図である。尚、(B)に、
この部分拡大図の位置Cを表わしてある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a lens driving device according to the present invention. (A) is a plan view seen from the optical axis direction, (B) is a partial side view seen parallel to the optical axis, and (C) is a partially enlarged view. In addition, in (B),
The position C of this partially enlarged view is shown.

【0009】図示する様に、本レンズ駆動装置は一対の
案内軸1と、レンズ枠2と、4個の駆動体3と、回路部
(図示省略)とから構成されている。レンズ枠2は中央
にレンズを搭載する為の円形開口を有し、レンズの光軸
に沿って移動可能である。(B)に示す様に、レンズ枠
2は、上下一対の枠部材2a,2bと、これらを連結す
る連結部材2cとで構成されている。一対の案内軸1は
光軸と平行に固定されており、レンズ枠2の両端に係合
している。係る構成により、案内軸1は、レンズ枠2を
光軸に沿って移動可能に案内支持する。4個の駆動体3
はそれぞれレンズ枠2と案内軸1との間に配されてお
り、電気機械変換素子部4と脚部5とで構成されてい
る。各駆動体3は上下の枠部材2a,2bの間に保持さ
れた状態で、案内軸1の側面に当接している。(C)に
示す様に、駆動体3の電気機械変換素子部4は、一対の
枠部材2a,2bで構成されたレンズ枠2に取り付けら
れている。脚部5は、電気粘性流体が注入された外皮殻
よりなり、案内軸1の表面に接触している。係る構成に
おいて、図示しない回路部は、4個の駆動体3を通電制
御して、レンズ枠2を案内軸1に沿って光軸方向に駆動
する。
As shown in the figure, the present lens driving device comprises a pair of guide shafts 1, a lens frame 2, four driving bodies 3, and a circuit portion (not shown). The lens frame 2 has a circular opening for mounting the lens in the center and is movable along the optical axis of the lens. As shown in (B), the lens frame 2 is composed of a pair of upper and lower frame members 2a and 2b and a connecting member 2c for connecting these. The pair of guide shafts 1 are fixed in parallel with the optical axis, and are engaged with both ends of the lens frame 2. With such a configuration, the guide shaft 1 guides and supports the lens frame 2 so as to be movable along the optical axis. 4 drivers 3
Are arranged between the lens frame 2 and the guide shaft 1, and are composed of the electromechanical conversion element section 4 and the leg section 5. Each driving body 3 is in contact with the side surface of the guide shaft 1 while being held between the upper and lower frame members 2a and 2b. As shown in (C), the electromechanical conversion element portion 4 of the driving body 3 is attached to the lens frame 2 formed of a pair of frame members 2a and 2b. The leg 5 is made of an outer shell in which an electrorheological fluid is injected, and is in contact with the surface of the guide shaft 1. In such a configuration, the circuit unit (not shown) controls the energization of the four driving bodies 3 to drive the lens frame 2 along the guide shaft 1 in the optical axis direction.

【0010】図2は、図1に示したレンズ駆動装置の動
作説明に供する模式的な断面図である。前述した様に回
路部は、電気機械変換素子部4に通電して機械的変位を
起こす。電気機械変換素子部4は例えば圧電素子からな
り、その厚み方向に機械的な伸縮変位を起こす。更に、
この機械的な伸縮変位に対応して、回路部は脚部5に通
電し、電気粘性流体の粘性を変化させることで、脚部5
の外皮殻と案内軸1の表面1aとの間に摩擦力を発生さ
せ、もって駆動体3と一体化されたレンズ枠(図示せ
ず)を案内軸1に沿って駆動する。駆動体3の脚部5
は、柔軟且つ摩擦係数の大きいチューブ形状の外皮殻よ
りなり、内部に電気粘性流体が注入された後密閉され、
外皮殻の外周に電界を発生させる為の電極を設けたフレ
キシブル基板が配設されている(図示せず)。係る構成
において、脚部5は、一方の端部が案内軸1の表面1a
に移動可能に接触し、他方の端部が接触部位から光軸方
向に傾いた状態で電気機械変換素子部4に固設されてい
る。駆動体3の電気機械変換素子部4は、前述した様に
通電により機械的変位を発生する圧電素子や磁歪素子を
含む電気機械変換素子であり、一方の面が脚部5に固設
され、対向する面がレンズ枠に接続されており、更に通
電により前記一対の面間に機械的変位を発生する様に電
極が配設されている。
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining the operation of the lens driving device shown in FIG. As described above, the circuit section energizes the electromechanical conversion element section 4 to cause mechanical displacement. The electromechanical conversion element section 4 is composed of, for example, a piezoelectric element, and causes mechanical expansion / contraction displacement in the thickness direction thereof. Furthermore,
In response to this mechanical expansion / contraction displacement, the circuit portion energizes the leg portion 5 to change the viscosity of the electrorheological fluid, thereby allowing the leg portion 5 to move.
A frictional force is generated between the outer shell and the surface 1a of the guide shaft 1, thereby driving a lens frame (not shown) integrated with the driving body 3 along the guide shaft 1. Leg 5 of driver 3
Consists of a tube-shaped outer shell that is flexible and has a large coefficient of friction, and is sealed after the electrorheological fluid is injected inside.
A flexible substrate provided with electrodes for generating an electric field is arranged on the outer periphery of the outer shell (not shown). In this structure, one end of the leg 5 has the surface 1a of the guide shaft 1.
Is movably contacted with the other end and is fixed to the electromechanical conversion element part 4 in a state where the other end is inclined in the optical axis direction from the contact part. The electromechanical conversion element part 4 of the driving body 3 is an electromechanical conversion element including a piezoelectric element or a magnetostrictive element that generates a mechanical displacement by energization as described above, and one surface thereof is fixed to the leg portion 5, Opposing surfaces are connected to the lens frame, and electrodes are arranged so as to generate a mechanical displacement between the pair of surfaces by energization.

【0011】図3は、図2に示した構成の改良例を表わ
している。図示する様に、案内軸1は、脚部5が移動す
る間隔に対応して複数の段差部1sが、表面に形成され
ている。前述した様に、本レンズ駆動装置は脚部5と案
内軸1の表面との間の摩擦を利用している為、図示の様
に段差部1sを設けることで、脚部5の接触面積が増え
より大きな駆動力が得られる。加えて、外皮殻に注入さ
れた電気粘性流体が、段差部1sに入り込んだ状態で通
電を行なうと、形状的にも脚部5により発生する力が大
きくなる。これにより、一層安定した駆動トルクが得ら
れる。
FIG. 3 shows an improved example of the configuration shown in FIG. As shown in the figure, the guide shaft 1 has a plurality of step portions 1s formed on the surface thereof in correspondence with the intervals at which the legs 5 move. As described above, since the present lens driving device utilizes the friction between the leg portion 5 and the surface of the guide shaft 1, by providing the step portion 1s as shown in the figure, the contact area of the leg portion 5 is reduced. A larger driving force can be obtained. In addition, when the electrorheological fluid injected into the outer shell is energized while entering the step portion 1s, the force generated by the leg portion 5 also becomes large in terms of shape. As a result, a more stable drive torque can be obtained.

【0012】図4は、回路部も含めた本レンズ駆動装置
の実施形態を示すブロック図である。尚、本実施形態で
は、より効率的な駆動を行なう為、2個の駆動体3を連
結した構成を採用している。図示する様に、本レンズ駆
動装置は、案内軸1とレンズ枠2と駆動体3と電源部8
と駆動回路部9と制御部10とで構成されている。ここ
で、案内軸1は固定されている一方、レンズ枠2は移動
可能である。レンズ枠2は、案内軸1と一定の間隔Lを
維持して配設されている。間隔Lは所定の手段(図示せ
ず)により、常に一定に保たれている。駆動体3は、案
内軸1とレンズ枠2との間に配設されている。駆動体3
はレンズ枠2の方に取り付けられており、電気機械変換
素子部4と脚部5とで構成されている。脚部5は電気粘
性流体7が注入された外皮殻6よりなる。駆動回路部9
は、電源部8から電力を得て駆動体3を通電駆動する。
制御部10は、駆動回路部9に制御信号を与え、レンズ
枠2の移動速度や移動方向を制御する。
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the present lens driving device including a circuit portion. In this embodiment, in order to perform more efficient driving, a configuration in which two driving bodies 3 are connected is adopted. As shown in the figure, the present lens driving device includes a guide shaft 1, a lens frame 2, a driving body 3, and a power supply unit 8.
And a drive circuit section 9 and a control section 10. Here, the guide shaft 1 is fixed, while the lens frame 2 is movable. The lens frame 2 is arranged so as to maintain a constant distance L from the guide shaft 1. The distance L is always kept constant by a predetermined means (not shown). The driving body 3 is arranged between the guide shaft 1 and the lens frame 2. Driver 3
Is attached to the lens frame 2 and includes an electromechanical conversion element section 4 and a leg section 5. The leg portion 5 is composed of an outer shell 6 in which an electrorheological fluid 7 is injected. Drive circuit section 9
Receives electric power from the power supply unit 8 and energizes the driving body 3.
The control unit 10 gives a control signal to the drive circuit unit 9 to control the moving speed and the moving direction of the lens frame 2.

【0013】駆動体3の脚部5は、柔軟且つ摩擦係数の
大きいチューブ形状の外皮殻6よりなり、内部に電気粘
性流体7が注入された後密閉されている。脚部5は、外
皮殻6の外周に電界を発生させる為の電極を設けたフレ
キシブル基板(図示せず)が配設されている。脚部5
は、自由端部が案内軸1に移動可能に接触し、固定端部
が接触部位から所定方向に傾いた状態で電気機械変換素
子部4に固設されている。
The leg portion 5 of the driving body 3 is made of a tubular outer shell 6 which is flexible and has a large friction coefficient, and is sealed after the electrorheological fluid 7 is injected therein. The leg portion 5 is provided with a flexible substrate (not shown) provided with electrodes for generating an electric field on the outer periphery of the outer shell 6. Leg 5
Is fixed to the electromechanical conversion element unit 4 with its free end movably contacting the guide shaft 1 and its fixed end tilting in a predetermined direction from the contact site.

【0014】駆動体3の電気機械変換素子部4は、通電
により機械的変位を発生する圧電素子または磁歪素子を
含む電気機械変換素子である。電気機械変換素子部4の
一方の面は脚部5に固設され、対向する面はレンズ枠2
に固定されている。電気機械変換素子部4は、通電によ
り一対の面間に機械的変位を発生する様に電極(図示せ
ず)が配設されている。
The electromechanical conversion element portion 4 of the driving body 3 is an electromechanical conversion element including a piezoelectric element or a magnetostrictive element that generates a mechanical displacement when energized. One surface of the electromechanical conversion element portion 4 is fixed to the leg portion 5, and the opposite surface is the lens frame 2
It is fixed to. The electromechanical conversion element section 4 is provided with electrodes (not shown) so as to generate mechanical displacement between a pair of surfaces when energized.

【0015】図示の実施形態は、複数の駆動体3を備え
ている。複数の駆動体3に含まれる各電気機械変換素子
部4に順次通電することにより得られた機械的変位に対
応して、複数の脚部5は順次通電する様に構成されてい
る。脚部5に含まれている電気粘性流体の粘性を変化さ
せることで、案内軸1の表面と脚部5の外皮殻6との間
に摩擦力を発生させ、これによりレンズ枠2を所定方向
に移動する。各駆動体3の脚部5は、所定方向に揃えて
配設される二本のほぼハの字状をなした組からなる。二
本のほぼハの字状の組の一本に通電することで所定方向
に移動し、他の一本に通電することで所定の方向とは逆
の方向に移動する様に構成されている。これにより、レ
ンズ枠2は往復駆動が可能である。
The illustrated embodiment comprises a plurality of drivers 3. The plurality of legs 5 are configured to be sequentially energized in response to the mechanical displacement obtained by sequentially energizing the electromechanical conversion element units 4 included in the plurality of driving bodies 3. By changing the viscosity of the electrorheological fluid contained in the leg 5, a frictional force is generated between the surface of the guide shaft 1 and the outer shell 6 of the leg 5, whereby the lens frame 2 is moved in a predetermined direction. Move to. The leg portion 5 of each drive body 3 is composed of a pair of two substantially V-shaped members arranged in a predetermined direction. It is configured such that when one of the two substantially C-shaped sets is energized, it moves in a predetermined direction, and when the other one is energized, it moves in a direction opposite to the predetermined direction. . Thereby, the lens frame 2 can be reciprocally driven.

【0016】図5を参照して、図4に示した本レンズ駆
動装置の動作を簡潔に説明する。尚理解を容易にする
為、二個の駆動体の内、図面上右側のものを駆動体3R
で表わし、左側のものを駆動体3Lで表わしてある。ま
た、各脚部5については、二本のほぼハの字状の組の一
方を脚51で表わし、他方を脚52で表わしてある。ま
ず(1)に示す様に、右側の駆動体3Rの電気機械変換
素子部4Rに電圧を印加し、矢印で示す様に圧電効果で
厚みを伸ばす。この時、斜線で示した一方の脚51に電
気を印加する。他方の脚52には電気を印加しない。電
気を印加した脚51の剪断力が強くなる一方、電気を印
加しない脚52の剪断力は弱い。この結果、斜線を付し
た脚51は案内軸1側に押し付けられる為、矢印で示す
様にレンズ枠2が移動する。
The operation of the lens driving device shown in FIG. 4 will be briefly described with reference to FIG. In order to facilitate understanding, of the two driving bodies, the one on the right side in the drawing is the driving body 3R.
The left side is represented by the driving body 3L. Regarding each leg 5, one of the two substantially C-shaped sets is represented by a leg 51 and the other is represented by a leg 52. First, as shown in (1), a voltage is applied to the electromechanical conversion element portion 4R of the right driving body 3R, and the thickness is extended by the piezoelectric effect as indicated by the arrow. At this time, electricity is applied to the one leg 51 indicated by the diagonal lines. No electricity is applied to the other leg 52. The leg 51 to which electricity is applied has a strong shearing force, while the leg 52 to which no electricity is applied has a weak shearing force. As a result, the shaded leg 51 is pressed against the guide shaft 1 side, so that the lens frame 2 moves as indicated by the arrow.

【0017】次に(2)に示す様に、左側の駆動体3L
に属する電気機械変換素子部4Lと脚部5にそれぞれ電
圧を印加する。この時同時に、右側の駆動体3Rに対す
る電圧の印加は解除する。これにより、レンズ枠2は更
に矢印で示す方向に移動することになる。この後(3)
に示す様に、左側の駆動体3Lに対する電圧印加を解除
するとともに、右側の駆動体3Rに対する電圧印加を行
なう。これは(1)に示した状態と同様である。この様
に(1)に示した状態と(2)に示した状態を繰り返す
ことにより、レンズ枠2は案内軸1に沿って移動するこ
とになる。
Next, as shown in (2), the left driver 3L
A voltage is applied to each of the electromechanical conversion element portion 4L and the leg portion 5 that belong to. At the same time, the application of the voltage to the driving body 3R on the right side is released. As a result, the lens frame 2 moves further in the direction indicated by the arrow. After this (3)
As shown in, the voltage application to the left driving body 3L is released and the voltage application to the right driving body 3R is performed. This is similar to the state shown in (1). By repeating the state shown in (1) and the state shown in (2), the lens frame 2 moves along the guide shaft 1.

【0018】図4に戻り、本レンズ駆動装置の各要素に
つき説明を加える。電気粘性流体7はER流体とも呼ば
れ、エレクトロレオロジー効果を示す流体である。エレ
クトロレオロジー(ER)効果とは、外部電場によって
可逆的に材料のレオロジー特性が変化することである。
このレオロジー特性の変化として、粘度の増減、弾性率
の増減、降伏応力の増減などが挙げられる。粒子分散型
(含水系、非含水系)のER流体は、絶縁性の溶媒の中
に誘電性の微粒子を分散させたもので、この微粒子に電
場を加えると、電場方向へ微粒子の鎖状凝集体が形成さ
れる。この時、流体を電場と異なる方向へ流す為には、
鎖状凝集体の微粒子間のつながりを切り離す必要があ
り、これが流体を移動する際の抵抗となる為、粘度が上
昇する。また、電場が印加されている間は、切り離され
た微粒子は次の凝集体と鎖状の凝集体を形成する為、電
場により見かけ上の剪断粘度や動的粘弾性が大きく変化
する。尚、ER流体の変種としてEMR流体が挙げられ
る。これは電場と磁場の二つの外場によってレオロジー
特性が変化する流体である。EMR流体は磁性流体の中
にレオロジー特性が見られたことから研究が始まったも
のであり、ER流体と同様に使うことが可能である。
尚、電気粘性流体7を収納する外皮殻6は、ゴムやエラ
ストマなど絶縁性の弾性体からなり、摩擦に強いものが
好ましい。
Returning to FIG. 4, each element of the lens driving device will be described. The electrorheological fluid 7 is also called an ER fluid and is a fluid that exhibits an electrorheological effect. The electrorheological (ER) effect is the reversible change of the rheological properties of a material by an external electric field.
Examples of changes in the rheological properties include increase and decrease in viscosity, increase and decrease in elastic modulus, and increase and decrease in yield stress. A particle-dispersed (water-containing or non-water-containing) ER fluid is a dispersion of dielectric fine particles in an insulating solvent. When an electric field is applied to these fine particles, chain-like coagulation of the fine particles in the electric field direction occurs. An aggregate is formed. At this time, in order to flow the fluid in a direction different from the electric field,
It is necessary to break the connection between the fine particles of the chain-like aggregate, which becomes a resistance when moving the fluid, and thus the viscosity increases. Further, while the electric field is applied, the separated fine particles form a chain-like aggregate with the next aggregate, so that the apparent shear viscosity and dynamic viscoelasticity greatly change depending on the electric field. As a variant of the ER fluid, an EMR fluid can be mentioned. This is a fluid whose rheological properties change with two external fields, an electric field and a magnetic field. The EMR fluid started its research because the rheological properties were found in the magnetic fluid, and it can be used similarly to the ER fluid.
The outer shell 6 for containing the electrorheological fluid 7 is preferably made of an insulating elastic material such as rubber or elastomer, and is preferably resistant to friction.

【0019】駆動回路部9は駆動体3に含まれる電気機
械変換素子部4及び電気粘性流体7に所定の波形の駆動
電圧を印加する。印加電圧については、レンズ駆動装置
のサイズと剪断応力の値、使用する電気粘性流体の種類
などにより適切に設定する。直流電源を用いた場合に
は、数十Vから数百Vの間の電圧を印加する。駆動電圧
は通常パルス状に印加する。電気機械変換素子部4に印
加するパルス電圧に合わせて、電気粘性流体7にも適切
な矩形波などのパルス電圧を印加する。
The drive circuit section 9 applies a drive voltage having a predetermined waveform to the electromechanical conversion element section 4 and the electrorheological fluid 7 included in the drive body 3. The applied voltage is appropriately set depending on the size of the lens driving device, the value of shear stress, the type of electrorheological fluid used, and the like. When a DC power supply is used, a voltage of several tens to several hundreds of V is applied. The drive voltage is usually applied in a pulse form. A pulse voltage such as an appropriate rectangular wave is applied to the electrorheological fluid 7 in accordance with the pulse voltage applied to the electromechanical conversion element unit 4.

【0020】最後に図6を参照して、図5に示した駆動
体3の動作を説明する。(A)は脚部5に電圧を印加し
ない状態を表わしている。尚、脚部5の一端は案内軸1
側に移動可能に接触し、他端は接触部位から所定方向に
傾いた状態で電気機械変換素子部4に固設されている。
Finally, with reference to FIG. 6, the operation of the driving body 3 shown in FIG. 5 will be described. (A) shows a state in which no voltage is applied to the leg portion 5. In addition, one end of the leg portion 5 has a guide shaft 1
Is movably contacted to the side and the other end is fixed to the electromechanical conversion element part 4 in a state of being inclined in a predetermined direction from the contact part.

【0021】(B)に示す様に、電気機械変換素子部4
に通電を行なうと案内軸1側に伸びる為、脚部5は押し
つぶされた様になる。脚部5に含まれた電気粘性流体7
に電圧が印加されていない場合、脚部5はそのままつぶ
れる。
As shown in (B), the electromechanical conversion element section 4
When it is energized, the legs 5 extend to the guide shaft 1 side, so that the legs 5 are crushed. Electrorheological fluid 7 contained in leg 5
When no voltage is applied to the leg 5, the leg 5 is collapsed as it is.

【0022】(C)に示す様に、脚部5に電圧を印加し
た状態では、電気粘性流体に剪断力が出てくる為、その
ままつぶれることはなく、梁の状態で倒れ込む様にな
る。倒れ込む時に梁先端と接触している部分に摩擦力が
生じる為、電気粘性流体の剪断力を最適に調節してあれ
ば、レンズ枠2側が動くことになる。通常、金属材料な
どでは最大剪断応力を超えた場合は剪断してしまうが、
電気粘性流体の場合最大剪断応力の状態を維持し続ける
ことができる。
As shown in (C), when a voltage is applied to the leg portion 5, a shearing force is exerted on the electrorheological fluid, so that the electrorheological fluid does not collapse as it is, but falls down in a beam state. Since a frictional force is generated in the portion in contact with the tip of the beam when it falls down, the lens frame 2 side will move if the shearing force of the electrorheological fluid is optimally adjusted. Usually, when the maximum shear stress is exceeded with metallic materials, etc., it will be sheared,
In the case of electrorheological fluid, the state of maximum shear stress can be maintained.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、圧
電素子などの電気機械変換素子と電気粘性流体素子を組
み合わせてレンズのアクチュエータを構成している。そ
して、このアクチュエータをレンズ枠とこれを光軸方向
に案内する案内軸との間に配している。係る構成によ
り、空間の利用効率がよくなり、レンズ駆動装置の小型
化が可能になる。
As described above, according to the present invention, a lens actuator is configured by combining an electromechanical conversion element such as a piezoelectric element and an electrorheological fluid element. The actuator is arranged between the lens frame and a guide shaft that guides the lens frame in the optical axis direction. With such a configuration, the space can be efficiently used, and the lens driving device can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るレンズ駆動装置の基本的な構成を
示す模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a lens driving device according to the present invention.

【図2】図1に示したレンズ駆動装置の動作説明に供す
る模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the lens driving device shown in FIG.

【図3】図2に示した構成の改良例を示す模式図であ
る。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an improved example of the configuration shown in FIG.

【図4】本発明に係るレンズ駆動装置の全体的な構成を
示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing an overall configuration of a lens driving device according to the present invention.

【図5】図4に示したレンズ駆動装置の動作説明に供す
る模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the lens driving device shown in FIG.

【図6】図4に示したレンズ駆動装置の動作説明に供す
る模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the lens driving device shown in FIG.

【図7】従来のレンズ駆動装置の一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 7 is a perspective view showing an example of a conventional lens driving device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・案内軸、2・・・レンズ枠、3・・・駆動体、
4・・・電気機械変換素子部、5・・・脚部、6・・・
外皮殻、7・・・電気粘性流体、8・・・電源部、9・
・・駆動回路部、10・・・制御部
1 ... Guide shaft, 2 ... Lens frame, 3 ... Driving body,
4 ... Electromechanical conversion element part, 5 ... Leg part, 6 ...
Outer shell, 7 ... Electrorheological fluid, 8 ... Power supply unit, 9 ...
..Driving circuit units, 10 ... Control units

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/08 U ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 41/08 U

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レンズを搭載し且つレンズの光軸に沿っ
て移動可能なレンズ枠と、 該レンズ枠を光軸に沿って移動可能に案内支持する固定
された案内軸と、 該レンズ枠と該案内軸との間に配され、該レンズ枠に取
り付けられた電気機械変換素子部及び電気粘性流体が注
入された外皮殻よりなり該案内軸に接触する脚部で構成
された駆動体と、 該駆動体を通電制御して該レンズ枠を該案内軸に沿って
移動させるための回路部とからなるレンズ駆動装置。
1. A lens frame having a lens mounted thereon and movable along the optical axis of the lens, a fixed guide shaft for guiding and supporting the lens frame so as to be movable along the optical axis, and the lens frame. A driving body which is arranged between the guide shaft and is composed of an electromechanical conversion element part attached to the lens frame and a leg part made of an outer shell into which an electrorheological fluid is injected, the leg part being in contact with the guide shaft. A lens driving device comprising: a circuit unit for controlling energization of the driving body to move the lens frame along the guide axis.
【請求項2】 前記回路部は、該電気機械変換素子部に
通電して機械的変位を起し、さらに該機械的変位に対応
して該脚部に通電し該電気粘性流体の粘性を変化させる
ことで該脚部の外皮殻と該案内軸の表面との間に摩擦力
を発生させ、もって該レンズ枠を該案内軸に沿って駆動
することを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。
2. The circuit section energizes the electromechanical conversion element section to cause mechanical displacement, and further energizes the leg section in response to the mechanical displacement to change the viscosity of the electrorheological fluid. The lens drive according to claim 1, wherein a frictional force is generated between the outer shell of the leg portion and the surface of the guide shaft by driving the lens frame, and the lens frame is driven along the guide shaft. apparatus.
【請求項3】 前記案内軸は、該脚部が移動する間隔に
対応して複数の段差部が、表面に形成されていることを
特徴とする請求項1又は2記載のレンズ駆動装置。
3. The lens driving device according to claim 1, wherein the guide shaft has a plurality of stepped portions formed on the surface thereof in correspondence with the intervals at which the legs move.
【請求項4】 前記駆動体の脚部は、柔軟かつ摩擦係数
の大きいチューブ形状の外皮殻よりなり、内部に電気粘
性流体が注入された後密閉され、 前記外皮殻の外周に電界を発生させるための電極を設け
たフレキシブル基板が配設されており、 さらに前記脚部は一方の端部が前記案内軸の表面に移動
可能に接触し、他方の端部が前記接触部位から光軸方向
に傾いた状態で前記電気機械変換素子部に固設されるよ
うに構成されていることを特徴とする請求項1記載のレ
ンズ駆動装置。
4. The leg portion of the driving body is made of a tubular outer shell that is flexible and has a large coefficient of friction, and is sealed after an electrorheological fluid is injected into the outer shell to generate an electric field on the outer periphery of the outer shell. A flexible substrate provided with an electrode for is disposed, and one end of the leg portion movably contacts the surface of the guide shaft, and the other end of the leg portion in the optical axis direction from the contact portion. The lens driving device according to claim 1, wherein the lens driving device is configured to be fixed to the electromechanical conversion element portion in an inclined state.
【請求項5】 前記駆動体の電気機械変換素子部は、通
電により機械的変位を発生する圧電素子又は磁歪素子を
含む電気機械変換素子であり、 一方の面が前記脚部に固設され、対向する面が前記レン
ズ枠に接続されており、 さらに通電により前記一対の面間に機械的変位を発生す
るように電極が配設されていることを特徴とする請求項
1記載のレンズ駆動装置。
5. The electromechanical conversion element part of the driving body is an electromechanical conversion element including a piezoelectric element or a magnetostrictive element that generates a mechanical displacement by energization, and one surface is fixed to the leg part, The lens driving device according to claim 1, wherein opposite surfaces are connected to the lens frame, and electrodes are arranged so as to generate a mechanical displacement between the pair of surfaces when energized. .
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