JP2004226775A - レンズ駆動装置、及び撮像素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズをレンズの光軸方向に移動させる際の光軸のズレや、撮像素子をこの撮像素子の受光面の法線方向に移動させる際の前記法線のズレを抑制可能なレンズ駆動装置、及び撮像素子駆動装置を提供する。
【解決手段】弾性部材１４Ａ、１４Ｂは、互いに平行に配置されており、弾性部材１４Ａ、１４Ｂの各々の一端は固定部材１６の固定位置Ｐに固定され、他端は保持凸部１２Ｃの保持位置Ｈに取り付けられている。保持凸部１２Ｃは、レンズ１２Ｂの光軸Ｌ方向からみて、固定位置Ｐとレンズ１２Ｂの中心Ｏとを結ぶ直線を直線Ｍとすると、鏡胴１２Ａ上部のレンズ１２Ｂを挟んで固定位置Ｐと逆側部分を直線Ｍと直交する方向へ突出されて形成されている。保持凸部１２Ｃに取り付けられる弾性部材１４Ａ、１４Ｂは、鏡胴１２Ａの側面に沿って配置されている。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ駆動装置、及び撮像素子駆動装置に係り、特に、光軸方向へレンズを移動可能なレンズ駆動装置、または、撮像素子の受光面の法線方向へ撮像素子を移動可能な撮像素子駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を結像させるためのレンズをレンズの光軸方向に移動させる際には、一般に、光軸が傾かないように移動させることが好ましい。そのため、例えば特許文献１では、図１１に示すように、レンズ２１０の光軸Ｌ１方向に離間した一対のばね部材２１２が設けられ、ばね部材２１２により駆動の際のレンズ２１０の光軸方向が保持されている。
【０００３】
しかしながら、バネ部材２１０では光軸の傾きを抑制することはできても、光軸を平行に保ったままレンズ２１０の位置がずれてしまう。
【０００４】
また、光を受光する撮像素子をこの撮像素子の受光面の法線方向に移動させる際にも上記レンズの場合と同様の問題が生じる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２１０８６１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、レンズをレンズの光軸方向に移動させる際の光軸のズレや、撮像素子をこの撮像素子の受光面の法線方向に移動させる際の前記法線のズレを抑制可能なレンズ駆動装置、及び撮像素子駆動装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のレンズ駆動装置は、光を所定位置に結像可能な１又は複数のレンズを備えたレンズユニットと、前記レンズユニットの外側に配置された固定部材と、一端が前記固定部材の固定位置に固定されると共に他端が前記レンズユニットの保持位置に取り付けられ、前記固定位置を中心に回動可能に前記レンズユニットを保持する保持部材と、前記レンズユニットに対して前記レンズの光軸方向の力を作用させるアクチュエータと、を備え、
前記光軸方向からみて、前記固定位置と前記保持位置との間の保持距離が、前記レンズユニットと前記固定位置との間の最短距離よりも長くなるように前記保持位置が配置されたものである。
【０００８】
本発明のレンズ駆動装置では、アクチュエータからレンズユニットに対して光軸方向の力が作用されると、レンズユニットは光軸方向の成分をもって移動する。このとき、レンズユニットを保持する保持部材は固定位置を中心に回動するため、レンズの光軸がズレる。この光軸のズレは、固定位置と保持位置との間の保持距離に依存する。すなわち、図１２に示すように、レンズユニット５０の移動方向をＸ１０とすると、保持距離Ｓ１２＞保持距離Ｓ１０の場合、同一の変位量ΔＭを得る際の移動方向Ｘ１０と直交する方向の変位量は、保持距離Ｓ１０に対応する変位量ΔＮ１＞保持距離Ｓ１２に対応する変位量ΔＮ２となる。したがって、保持距離が長いほど、光軸のズレは小さい。そこで、保持距離を長くすれば光軸のズレを小さくすることができるが、単に保持部材の長さを長くして保持距離を長くしたのでは、広いスペースが必要となり、コンパクトな設計とすることができない。そこで、保持位置を、前記保持距離が固定位置とレンズユニットとの間の最短距離よりも長くなる位置に配置する。
【０００９】
この構成によれば、固定位置とレンズユニットとの間の最短距離を短く保ったまま保持距離を長くすることができ、コンパクトな設計でレンズをレンズの光軸方向に移動させる際のレンズの光軸のズレを抑制することができる。
【００１０】
なお、本発明のレンズ駆動装置は、請求項２に記載のように、前記保持部材を複数備え、この各々の保持部材が前記光軸方向に離間して互いに平行に配置されていることを特徴とすることもできる。
【００１１】
この構成によれば、複数の保持部材が光軸方向に離間して互いに平行に配置されているので、保持部材が平行リンクとして機能する。したがって、レンズユニットの移動の際の回転が抑制され、光軸の傾きを抑制することができる。
【００１２】
また、本発明のレンズ駆動装置の前記保持位置は、請求項３に記載のように、前記保持距離が前記固定位置と前記レンズの中心との間の距離よりも長くなる位置であることが好ましい。
【００１３】
本発明の撮像素子駆動装置は、請求項４に記載のように、光を受光する受光面を有する撮像素子を備えた撮像素子ユニットと、前記撮像素子ユニットの外側に配置された固定部材と、一端が固定部材の固定位置に固定されると共に他端が前記撮像素子ユニットの保持位置に取り付けられ、前記固定位置を中心に回動可能に前記撮像素子ユニットを保持する保持部材と、前記撮像素子ユニットに対して前記受光面の法線方向の力を作用させるアクチュエータと、を備え、前記法線方向からみて、前記固定位置と前記保持位置との間の保持距離が、前記撮像素子と前記固定位置との間の最短距離よりも長くなるように前記保持位置が配置されたものである。
【００１４】
本発明の撮像素子駆動装置では、アクチュエータから撮像素子ユニットに対して撮像素子受光面の法線方向の力が作用されると、撮像素子ユニットは前記法線方向の成分をもって移動する。このとき、撮像素子ユニットを保持する保持部材は固定位置を中心に回動するため、前記法線がズレる。この法線のズレは、前述のレンズ駆動装置で説明したように、固定位置と保持位置との間の保持距離に依存する。そこで、保持距離を長くすれば法線のズレを小さくすることができるが、単に保持部材の長さを長くして保持距離を長くしたのでは、広いスペースが必要となり、コンパクトな設計とすることができない。そこで、保持位置を、前記保持距離が固定位置と撮像素子ユニットとの間の最短距離よりも長くなる位置に配置する。
【００１５】
この構成によれば、固定位置と撮像素子ユニットとの間の最短距離を短く保ったまま保持距離を長くすることができ、コンパクトな設計で撮像素子を前記法線方向に移動させる際の法線のズレを抑制することができる。
【００１６】
なお、本発明の撮像素子駆動装置は、請求項５に記載のように、前記保持部材を複数備え、この各々の保持部材が前記法線方向に離間して互いに平行に配置されていることを特徴とすることもできる。
【００１７】
この構成によれば、複数の保持部材が光軸方向に離間して互いに平行に配置されているので、保持部材が平行リンクとして機能する。したがって、撮像素子ユニットの移動の際の回転が抑制され、前記法線の傾きを抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の撮像素子駆動装置の保持位置は、請求項６に記載のように、前記保持距離が前記固定位置と前記撮像素子の中心との距離よりも長くなる位置とされているのが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明に係るレンズ駆動装置の実施形態について説明する。本発明のレンズ駆動装置は、例えば、カメラの焦点調節、ズームのためにレンズを移動させる場合に適用可能である。
【００２０】
本実施形態におけるレンズ駆動装置１０は、図１に示すように、レンズユニット１２、保持部材１４、固定部材１６、及びアクチュエータ１８を備える。
【００２１】
レンズユニット１２は、１又は複数のレンズ１２Ｂ、及び、レンズ１２Ｂをカバーする円筒形状の鏡胴１２Ａから構成されている。鏡胴１２Ａは、保持部材１４が取り付けられる保持凸部１２Ｃを備える。
【００２２】
保持部材１４は、一対の板状の弾性部材１４Ａ、１４Ｂで構成されている。弾性部材１４Ａ、１４Ｂは、互いに平行に配置されている。弾性部材１４Ａ、１４Ｂの各々の一端は固定部材１６の固定位置Ｐに固定され、他端は保持凸部１２Ｃの保持位置Ｈに取り付けられている。保持凸部１２Ｃは、図２（Ａ）に示すように、レンズ１２Ｂの光軸Ｌ方向からみて、固定位置Ｐとレンズ１２Ｂの中心Ｏとを結ぶ直線を直線Ｍとすると、鏡胴１２Ａ上部のレンズ１２Ｂを挟んで固定位置Ｐと逆側部分を直線Ｍと直交する方向へ突出されて形成されている。保持凸部１２Ｃに取り付けられる弾性部材１４Ａ、１４Ｂは、鏡胴１２Ａの側面に沿って配置されている。
【００２３】
本実施形態において、レンズユニット１２と固定位置Ｐとの間の最短距離（以下「距離Ｓ１」という）、固定位置Ｐと保持位置Ｈとの間の距離（以下「距離Ｓ２」という）とは、距離Ｓ２＞距離Ｓ１となっている。
【００２４】
アクチュエータ１８は、レンズ１２Ｂの光軸Ｌと同方向に積層された圧電素子（積層型圧電素子）で構成されており、光軸Ｌの方向（光の入射側に向かう方向をＸ方向、その逆側をＹ方向という）に、変位可能とされている。アクチュエータ１８の先端部は保持凸部１２Ｃの光が入射される側と逆側に配置され、他端部は図示しない固定部に固定されて、レンズユニット１２に対して光軸Ｌ方向の力を作用可能とされている。
【００２５】
レンズユニット１２の光が入射される側と逆側には、撮像素子２０が配置されている。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２７】
図示しない回路からアクチュエータ１８に電圧が印加されると、アクチュエータ１８がＸ方向へ変位する。これにより、レンズユニット１２に対してＸ方向の力が作用されて、レンズユニット１２は、図２に示すように、Ｚ位置へ移動される。このとき、レンズユニット１２の位置は、光軸Ｌと直交するＺ２方向にズレている（図２（Ｂ）参照）。このズレは、前述のように、固定位置Ｐと保持位置Ｈとの間の距離に依存する。本実施形態によれば、距離Ｓ２＞距離Ｓ１とされているので、このズレを小さくすることができる。また、図１３に示すように、距離Ｓ１＝距離Ｓ２となる位置に保持部材１４を配置した場合と比較して、コンパクトな設計で距離Ｓ２を長くすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、保持部材１４を一対の弾性部材１４Ａ、１４Ｂにより構成したが、保持部材１４は、１枚の弾性部材で構成することもできる。特に２枚の弾性部材で構成することにより、保持部材１４が平行リンクとして機能してレンズユニット１２の移動の際の回転が抑制され、光軸Ｌの傾きを抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、アクチュエータに積層型圧電素子を用いた例について説明したが、アクチュエータとしては、図３（Ａ）に示すように、バイモルフ２２を用いることもできる。この場合には、バイモルフ２２の一端を固定部材１６に固定し、他端を保持凸部１２Ｃの下側に配置する。そして、バイモルフ２２を光軸Ｌ方向に変位させることによりレンズユニット１２を移動させることができる。
【００３０】
さらに、アクチュエータとして、図３（Ｂ）に示すように、コイルバネに帯状の圧電素子が巻き回されて構成された螺旋形状圧電素子２４を用いることもできる。この場合には、螺旋形状圧電素子２４の一端部を保持凸部１２Ｃの光が入射される側と逆側に配置し、他端部を図示しない固定部に固定する。そして、螺旋形状圧電素子２４を光軸Ｌ方向に変位させることによりレンズユニット１２を移動させることができる。
【００３１】
また、保持部材１４の保持位置Ｈは、上記実施形態の例に限定されるものではなく、図４（Ａ）に示すように、レンズユニット１２の固定位置Ｐと逆側の直線Ｍと交わる位置Ｈ１とすることもできる。また、図４（Ｂ）に示すように、レンズ１２Ｂの中心Ｏを通る直線Ｍと直交する直線Ｍ１と交わるレンズユニット１２の位置Ｈ２とすることもできる。
【００３２】
なお、固定位置Ｐと保持位置Ｈとの間の保持距離Ｓ２は、固定位置Ｐとレンズ１２Ｂの中心Ｏとの間の距離Ｓ３（図２（Ａ）参照）よりも長いことが好ましい。
【００３３】
さらに、図４（Ｃ）に示すように、保持部材１４を長方形形状とし、固定部材１６の位置を直線Ｍ１と平行に保持凸部１２Ｃ側に配置して、構成することもできる。
【００３４】
さらに、保持部材１４での保持強度を高めるため、図５に示すように、保持部材１４を２組設けることもできる。この場合、図６（Ａ）に示すように、１つの保持部材１４Ｋを図４（Ａ）と同様に配置し、他の保持部材１４Ｊを保持部材１４Ｋを光軸Ｌ方向からみて反転させ、保持部材１４Ｋからレンズ１２Ｂの中心Ｏの周りに９０°回転させた位置に配置する。このとき、保持部材１４Ｋと保持部材１４Ｊとは、光軸Ｌ方向からみて重なり合う部分がある（図６（Ａ）斜線部分）。
【００３５】
ところで、保持部材１４Ｋを構成する弾性部材１４Ｋ１と弾性部材１４Ｋ２との光軸Ｌ方向の間隔Ｒ１、及び、保持部材１４Ｊを構成する弾性部材１４Ｊ１と弾性部材１４Ｊ２との光軸Ｌ方向の間隔Ｒ２は、その長さが広いほどレンズユニット１２が移動する際の安定性が高く、光軸Ｌの傾きを抑制できる。前記の重なり合う部分について、図７に示すように、光軸Ｌと直交する方向から見て、弾性部材１４Ｋ１と１４Ｋ２とが隣り合い、弾性部材１４Ｊ１と１４Ｊ２とが隣り合うように各々を配置すると、間隔Ｒ１、Ｒ２が狭くなってしまう。そこで、光軸Ｌと直交する方向から見て、図６（Ｂ）に示すように、弾性部材１４Ｋ１と弾性部材１４Ｋ２との間に弾性部材１４Ｊ１を配置し、弾性部材１４Ｋ２の撮像素子２０側に弾性部材１４Ｊ２を配置する。このように弾性部材１４Ｋ１、１４Ｋ２、１４Ｊ１、１４Ｊ２を配置することによって、限定されたの範囲内に弾性部材を配置する場合の間隔Ｒ１、Ｒ２を広くすることができる。
［第２実施形態］
次に、本発明に係る撮像素子駆動装置の実施形態について説明する。本発明の撮像素子駆動装置は、例えば、カメラの焦点調節のために撮像素子を移動させる場合に適用可能である。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３６】
本実施形態の撮像素子駆動装置３０は、図８に示すように、撮像素子ユニット３２、保持部材３４、固定部材１６、及びアクチュエータ１８を備える。
【００３７】
撮像素子ユニット３２は、板状の撮像素子台３２Ａ、及びこの撮像素子台３２Ａ上に載置され光が入射される側に受光面を備える撮像素子３２Ｂにより構成されている。撮像素子３２Ｂは、撮像素子台３２Ａの中央部に載置され、撮像素子台３２Ａは、保持部材３４が取り付けられる保持棒３２Ｃを備える。
【００３８】
保持部材３４は、一対の板状の弾性部材３４Ａ、３４Ｂで構成されている。弾性部材３４Ａ、３４Ｂは、互いに平行に配置されている。弾性部材３４Ａ、３４Ｂの各々の一端は固定部材１６の固定位置Ｐに固定され、他端は保持棒３２Ｃの保持位置Ｈに取り付けられている。図９（Ａ）は、撮像素子駆動装置３０を撮像素子３２Ｂの受光面の法線Ｊ方向からみた図である。図９（Ａ）に示すように、保持棒３２Ｃは、撮像素子台３２Ａの固定部材１６と逆側に、法線Ｊと平行になるように取り付けられている。保持棒３２に取り付けられる弾性部材３４Ａ、３４Ｂは、撮像素子ユニット３２の側辺に沿って配置される。
【００３９】
本実施形態において、撮像素子ユニット３２と固定位置Ｐとの間の最短距離（以下「距離Ｓ４」とする）、固定位置Ｐと保持位置Ｈとの間の距離（以下「距離Ｓ５」とする）と、距離Ｓ５＞距離Ｓ４となっている。
【００４０】
アクチュエータ１８は、圧電素子が法線Ｊと同方向に積層された圧電素子（積層型圧電素子）で構成されており、法線Ｊの方向（光の入射側に向かう方向をＸ２方向、その逆側をＹ２方向という）される方向に変位を発生させる。アクチュエータ１８の先端部は撮像素子台３２Ａの保持棒３２Ｃと逆側に配置され、他端部は図示しない固定部に固定されて、撮像素子ユニット３２に対して法線Ｊ方向の力を作用可能とされている。
【００４１】
撮像素子ユニット３２の光が入射される側には、図示していないが、レンズユニットが配置されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００４２】
図示しない回路よりアクチュエータ１８に電圧が印加されると、アクチュエータ１８がＸ２方向へ変位する。これにより、レンズユニット１２に対してＸ２方向の力が作用されて、撮像素子ユニット３２は、図９に示すように、Ｚ２位置へ移動される。このとき、撮像素子ユニット３２の位置は、法線Ｊと平行な方向にズレている（図９（Ｂ）参照）。このズレは、前述のように、固定位置Ｐ２と保持位置Ｈ２との間の距離に依存する。本実施形態によれば、距離Ｓ５＞距離Ｓ４とされているので、このズレを小さくすることができる。また、距離Ｓ４＝距離Ｓ５となる位置に保持部材３４を配置した場合と比較して、コンパクトな設計で距離Ｓ５を長くすることができる。
【００４３】
なお、保持棒３２Ｃの位置は、上記実施形態の例に限定されず、図１０（Ａ）に示すように、上記実施形態の保持棒３２Ｃと固定位置Ｐ２との間の位置であってもよい。また、固定部材１６の位置は、図１０（Ｂ）に示すように。撮像素子ユニット３２の一辺の中央部に最も近づく位置であってもよい。
【００４４】
なお、固定位置Ｐと保持位置Ｈとの間の保持距離Ｓ５は、固定位置Ｐとレンズ１２Ｂの中心Ｏとの間の距離Ｓ６（図９（Ａ）参照）よりも長いことが好ましい。
【００４５】
また、保持棒３２は必ずしも必要ではなく、撮像素子台３２Ａに直接保持部材３４を取り付けることもできる。
【００４６】
また、アクチュエータとしては、図３（Ａ）に示すような、バイモルフ２２を用いることも、図３（Ｂ）に示すような、螺旋形状圧電素子２４を用いることもできる。
【００４７】
さらに、保持部材３４での保持強度を高めるため、保持部材３４を２組設けることもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズの光軸方向からみた固定位置と保持位置との間の保持距離が、固定位置との間の最短距離よりも長くされているので、固定位置とレンズユニットとの間の最短距離を短く保ったままで保持距離を長くすることができ、コンパクトな設計でレンズをレンズの光軸方向に移動させる際の光軸のズレを抑制することができる。
【００４９】
また、本発明の撮像素子駆動装置によれば、撮像素子の受光面の法線方向からみた固定位置と保持位置との間の保持距離が、撮像素子ユニットと固定位置との間の最短距離よりも長くされているので、固定位置と撮像素子ユニットとの間の最短距離を短く保ったままで保持距離を長くすることができ、コンパクトな設計で撮像素子を前記法線方向に移動させる際の法線のずれを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のレンズ駆動装置の斜視図である。
【図２】（Ａ）は、第１実施形態のレンズ駆動装置を光の入射方向からみた図であり、（Ｂ）は、レンズ駆動装置を光の入射方向と直交する方向からみた図である。
【図３】第１実施形態のアクチュエータの変形例である。
【図４】第１実施形態の保持部材の取付位置の変形例である。
【図５】第１実施形態の変形例である。
【図６】第１実施形態で、保持部材を２つ配置した図である。
【図７】保持部材を２つ配置した際の他の例である。
【図８】第２実施形態の撮像素子駆動装置の斜視図である。
【図９】（Ａ）は、第２実施形態の撮像素子駆動装置を撮像素子の受光面の法線方向からみた図であり、（Ｂ）は、レンズ駆動装置を前記法線方向と直交する方向からみた図である。
【図１０】第２実施形態の保持部材の取付位置の変形例である。
【図１１】従来例の図である。
【図１２】保持部材の長さとズレ量の関係を説明する図である。
【図１３】保持位置と固定位置とが最短距離になる場合の図である。
【符号の説明】
１０ レンズ駆動装置
１２Ｂ レンズ
１２ レンズユニット
１４ 保持部材
１４Ａ、１４Ｂ 弾性部材（保持部材）
１６ 固定部材
１８ アクチュエータ
２２ バイモルフ（アクチュエータ）
２４ 螺旋形状圧電素子（アクチュエータ）
３０ 撮像素子駆動装置
３２Ｂ 撮像素子
３２ 撮像素子ユニット
３４ 保持部材
３４Ａ、３４Ｂ 弾性部材（保持部材）
Ｈ、Ｈ２ 保持位置
Ｐ、Ｐ２ 固定位置

Claims (6)

1. 光を所定位置に結像可能な１又は複数のレンズを備えたレンズユニットと、
   前記レンズユニットの外側に配置された固定部材と、
   一端が前記固定部材の固定位置に固定されると共に他端が前記レンズユニットの保持位置に取り付けられ、前記固定位置を中心に回動可能に前記レンズユニットを保持する保持部材と、
   前記レンズユニットに対して前記レンズの光軸方向の力を作用させるアクチュエータと、
   を備え、
   前記光軸方向からみて、前記固定位置と前記保持位置との間の保持距離が、前記レンズユニットと前記固定位置との間の最短距離よりも長くなるように前記保持位置が配置された、レンズ駆動装置。
2. 前記保持部材を複数備え、この各々の保持部材が前記光軸方向に離間して互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記保持位置は、前記保持距離が前記固定位置と前記レンズユニットの中心との間の距離よりも長くなる位置とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 光を受光する受光面を有する撮像素子を備えた撮像素子ユニットと、
   前記撮像素子ユニットの外側に配置された固定部材と、
   一端が固定部材の固定位置に固定されると共に他端が前記撮像素子ユニットの保持位置に取り付けられ、前記固定位置を中心に回動可能に前記撮像素子ユニットを保持する保持部材と、
   前記撮像素子ユニットに対して前記受光面の法線方向の力を作用させるアクチュエータと、
   を備え、
   前記法線方向からみて、前記固定位置と前記保持位置との間の保持距離が、前記撮像素子と前記固定位置との間の最短距離よりも長くなるように前記保持位置が配置された、撮像素子駆動装置。
5. 前記保持部材を複数備え、この各々の保持部材が前記法線方向に離間して互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の撮像素子駆動装置。
6. 前記保持位置は、前記保持距離が前記固定位置と前記撮像素子ユニットの中心との距離よりも長くなる位置とされていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の撮像素子駆動装置。

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