JP2005275224A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 移動レンズ群の移動時に、移動レンズ群が光軸と直角方向に動かない、即ち、ズーミング時のモニター画面がブレるということの無く、かつ、電源オフ時に振動や衝撃が発生しない、静電アクチュエータを用いた光学装置を提供すること。
【解決手段】 光軸方向に移動する移動レンズ群を含み、被写体光を撮像面に導く光学系と、前記移動レンズ群を光軸方向に移動させるための静電アクチュエータと、を有する光学装置において、前記移動レンズ群を光軸と平行な方向に案内する直進案内部を有し、前記移動レンズ群は、光軸と直交する方向に摺動自在に前記静電アクチュエータの可動子と係合する係合部を備え、前記直進案内部に案内されて、光軸上を直進移動するように構成されたことを特徴とする光学装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は光学装置、詳しくは静電気力を利用した静電アクチュエータを用い、光学系の移動レンズ群を光軸方向に移動可能に構成した光学装置に関するものである。

近年、固体撮像素子により被写体画像を撮影する撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。これらの撮像装置は、携帯端末に内蔵可能とするために、極めて小型薄型に構成することが望まれる。

一方、これらの撮像装置は普及率の向上に伴い、より高機能化が目指され、撮像光学系を固定して深い被写界深度を利用したパンフォーカス撮影のみならず、撮像光学系を移動させ近接撮影（マクロ撮影）や可変焦点距離光学系（ズーム光学系）の搭載が要望されている。

これらの小型化、高機能化の要望に対し、光学系を直接的に移動させることの可能なアクチュエータとして、静電アクチュエータを用いた光学装置が種々提案されている。

例えば、静電アクチュエータを用いた光学装置で、３系統の電極部を有する一方の固定子と、１系統の電極部を有するもう一方の固定子からなる一対の固定子と、この固定子間に配置され、光学素子が取り付けられた１系統の電極部を有する可動子とを、光軸方向に移動可能としたものが開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開２００１−３４６３８５号公報 特開２００３−９２８９０号公報

上述の特許文献１及び２に記載の光学装置は、光学系の移動レンズ群を含む外形に突起部等を要せずに形成することができ、光軸方向に細く構成することを可能とする利点を有するものであるが、移動レンズ群の光軸方向の移動については、以下のような問題がある。

特許文献１及び２に記載の光学装置は、光学素子が取り付けられた可動子が光軸方向に移動する際の動作は、それぞれに電極を有して対向する固定子間の間隔と、同様に電極を有する可動子の外形寸法との間に僅かの間隙があるという構成で、固定子の各電極に印加する電圧を順次切り替えることにより、可動子が一対の固定子の間を振動しつつ光軸方向に移動するというものである。このため、可動子に固設されたレンズ群も可動子と共に振動しつつ光軸方向に移動する。従って、例えば、ズーミングが可能でモニター画面を有するデジタルカメラ、ビデオカメラ、或いは携帯端末に内蔵された撮像装置等で一般に使用されている、ＬＣＤ等の表示装置をファインダとして用いるときのプレビュー画像も、ズーミング時に振動方向にぶれつつ変倍し、円滑なズーミング画像とならない欠点がある。この問題はズーミング時のみならず、フォーカシング時にも同様に発生する。

本発明は上記問題に鑑み、静電アクチュエータを用いて移動レンズ群を移動させる方式の光学装置において、移動レンズ群が光軸と直角方向に動くことなく、ズーミング時やフォーカシング時にモニター画面がブレることのない、光学装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的は、以下のようにすることで解決できる。

（１） 光軸方向に移動する移動レンズ群を含み、被写体光を撮像面に導く光学系と、前記移動レンズ群を光軸方向に移動させるための静電アクチュエータと、を有する光学装置において、
前記移動レンズ群を光軸と平行な方向に案内する直進案内部を有し、
前記移動レンズ群は、光軸と直交する方向に摺動自在に前記静電アクチュエータの可動子と係合する係合部を備え、前記直進案内部に案内されて、光軸上を直進移動するように構成されたことを特徴とする光学装置。

（２） 前記静電アクチュエータは、所定の間隔で配置される第１の電極及び第２の電極をそれぞれ有する固定子と、前記固定子間に配置され、前記第１の電極並びに第２の電極に相対する面に電極部を備え、所定方向に移動可能な可動子を有するものであることを特徴とする（１）に記載の光学装置。

（３） 前記移動レンズ群が前記可動子の内側に配設されていることを特徴とする前記移動レンズ群が前記可動子の内側に配設されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の光学装置。

（４） 前記移動レンズ群に形成された案内部が前記可動子の内側に位置するように構成されたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載の光学装置。

（５） 前記光学装置は、前記移動レンズ群の前方に開閉するバリアを有し、前記移動レンズ群と一体的に形成された突起部の光軸方向の移動により前記バリアを開閉することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の光学装置。

（６） 前記光学装置は、前記移動レンズ群の前方に、クローズアップレンズを保持し揺動するレンズ切替部材を有し、前記移動レンズ群と一体的に形成された突起部の光軸方向の移動により前記レンズ切替部材を揺動し、前記クローズアップレンズの切り替えを行うことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれか１項に記載の光学装置。

請求項１に記載の発明によれば、光学系の移動レンズ群の移動時に、移動レンズ群が光軸と直角方向に動くということが無く、従って、ズーミング時のモニター画面がブレるということが無く、電源オフ時に振動や衝撃が発生することのない、光学装置を提供することができる。

請求項２〜４に記載の発明によれば、小型の光学装置が提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、動作の安定したレンズバリアを備えた光学装置が提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、切り替え可能で動作の安定したクローズアップレンズを備えた光学装置が提供できる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の実施の形態に係る光学装置の概略構成を示す分解斜視図である。

同図において、１は光学装置の光軸であり、２は撮像素子である。撮像素子２は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子２は、実装基板４に実装されている。

図１に示すように、光軸１を挟み、電極を有した一対の固定子３ａ、３ｂが図示Ｘ方向（水平方向）に対向して配置される。更に、この固定子３ａ、３ｂの間に、好ましくは金属等の導電体で形成された可動子５が配置される。可動子５の材料としては、金属以外に樹脂を用いることも可能であり、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）とＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の熱可塑性樹脂とを溶融混練してなる樹脂組成物にて樹脂成形することによって導電性樹脂組成物として製造することができる。

可動子５は、コの字状の形状に形成されており、底部５ｃから対向する一対の側壁部（参照符号なし）が立ち上がっている。一対の側壁部には、固定子３ａに対向して可動子電極部５ａ、固定子３ｂに対向して不図示の可動子電極部が形成されており、一対の固定子３ａ、３ｂにより、固定子３ａ、３ｂの間を振動しつつ光軸１に平行な方向に駆動されるように構成されている。

また、コの字状の可動子５の内部には移動レンズ群６０を保持するレンズ保持ユニット６が配設されており、レンズ保持ユニット６は、ガイド穴６ｃを有するガイド部６ａと、ガイド穴６ｄを有するガイド部６ｂとを有しており、ガイド部６ａとガイド部６ｂとは光軸１を挟んで対向する位置に形成されている。ガイド穴６ｃ及びガイド穴６ｄは一対の直進案内部であるシャフト８ａ、シャフト８ｂに摺動自在に嵌合する。

上記構成により、レンズ保持ユニット６は一対のシャフト８ａ、８ｂにガイドされて光軸方向に直進移動する。可動子５及びレンズ保持ユニット６の動作の詳細については、図７〜図９を用いて後述する。

なお、図１において、固定子３ａ、３ｂと、撮像素子２を実装した実装基板４と、一対のシャフト８ａ、８ｂとは、光学装置の図示しない筐体に保持される。

図２は、図１のＡ−Ａ矢視図であり、本発明の実施の形態に係る可動子とレンズ保持部材との係合部の構成について説明するための平面図であり、図３は、可動子５単体の斜視図であり、図１と同方向から可動子５を斜視した図である。

図２において、可動子５の可動子電極部５ｂが形成されている側の側壁部の内側には、レンズ保持ユニット６を光軸１方向に移動させるため、光軸方向に並んだ一対の係合部５ｄが形成されており、一対の係合部５ｄにより溝部５ｅが形成されている。一方、レンズ保持ユニット６のガイド部６ａの外側には突出する係合部６ｅが形成され、係合部６ｅが溝部５ｅに嵌合して、可動子５とレンズ保持ユニット６とは光軸と直交するＸ方向に摺動自在な構成となっている。

図４は、可動子とレンズ保持ユニットとの係合部の位置を示す模式的断面図であり、図４ａは係合部を可動子の振動方向と直角な可動子側壁面に取り付けた構成を示す図であり、図４ｂは係合部を可動子の振動方向と平行な可動子側壁面に取り付けた構成を示す図である。

図４ａにおいて、可動子５は固定子３ａ、３ｂの間をＸ方向に振動しながら光軸方向に移動する。可動子５の振動により、可動子側壁面に形成された係合部５ｄとレンズ保持ユニット６に形成された係合部６ｅとは互いに近づいたり離れたりする方向に摺動するが、少なくともその一部は光軸方向から見て常にオーバーラップした状態を保つ。

同様に、図４ｂにおいて、可動子５は固定子３ａ、３ｂの間をＸ方向に振動しながら光軸方向に移動する。可動子５の振動により、可動子側壁面に形成された係合部５ｄとレンズ保持ユニット６に形成された係合部６ｅとは互いにＸ方向にずれる方向に摺動するが、少なくともその一部は光軸方向から見て常にオーバーラップした状態を保つ。

なお、本実施の形態では、可動子５とレンズ保持ユニット６との係合部を１箇所としたが、レンズ保持ユニット６の光軸方向の移動を円滑にするため、光軸をはさんで対向する位置に２箇所設けてもよく、３箇所以上としてもよい。

図５は、固定子３ａ、３ｂに形成される電極パターンを示す概略図である。図５（ａ）は、固定子３ａの、図３に示す可動子電極部５ａに相対する面に形成された電極パターンを示し、図５（ｂ）は、固定子３ｂの、図３に示す可動子電極部５ｂに相対する面に形成された電極パターンを示している。

図５に示すように、固定子３ａには、第１の電極である４系統の電極Ａ〜Ｄが形成され、この電極Ａ〜Ｄは、ストライプ状の電極として配列され、可動子５の進行方向に沿って見たとき順番に現れるように配置されている。この４系統の電極Ａ〜Ｄは、後述のように、順次切り替えて電圧を印加することにより可動子５を移動させるために用いられる。以下、この電極Ａ〜Ｄを駆動電極と称す。

ストライプ状の駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチと、可動子電極部５ａに形成された凸部のピッチとの関係は、可動子電極部５ａの凸部の幅をＬ、この凸部の配列ピッチ２Ｌ（図３参照）とすると、駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチは略Ｌ／２となるよう形成されている。

一方、固定子３ｂには、第２の電極である１系統の電極Ｅが、可動子電極部５ｂに対応した位置に形成されている。以下、この電極Ｅを保持電極と称す。

この固定子３ａ、３ｂは、ガラスまたはセラミックス等の絶縁体からなる基板上にスパッタリング等の手法により導電体被膜を形成することで作成される。また、形成された導電体被膜上には絶縁体被膜を設けることが好ましい。更に、駆動電極Ａ〜Ｄ及び保持電極Ｅには、配線パッドを介して各電極に選択的に電圧を印加する不図示のスイッチング回路が接続され、スイッチング回路には電源が接続される。

図６は、本発明のレンズ保持ユニットに形成された案内部の配置の第１の実施の形態を示す図であり、光学装置を光軸に垂直な面で切断した断面を示した図である。図６は、可動子５のコの字状部とレンズ保持ユニット６との重複部で切断した断面を撮像素子２側から見た図であり、可動子５が固定子３ｂに吸引された状態を示す図である。レンズ保持ユニットの案内部を可動子の内側に位置するように構成して矩形の対角部を利用したことにより、光学装置の小型化を図ることができる。

図６において、７ａ、７ｂは光学装置筐体として一体的に形成された枠板であり、この枠板７ａ、７ｂは光軸を挟んで対向して配設され、固定子３ａ、３ｂと、撮像素子を実装した実装基板４と、シャフト８ａ、８ｂとを保持している。図６に示すように、枠板７ａ、７ｂ及び固定子３ａ、３ｂは、光学系の光軸１を囲むように四角筒状に配置されると共に、固定子３ａ、３ｂにより、レンズ保持ユニット６とＸ方向で摺動自在に構成された可動子５が光軸方向に駆動されるように構成されている。

固定子３ａ、３ｂの間隔は、可動子５がこの間隔内で双方から吸引され吸着可能な隙間ｄ１を有するよう設定されている。また、枠板７ａ、７ｂの間隔は、可動子５がこの間隔内で光軸方向に滑らかに摺動しうるような間隔に設定されている。また、可動子５の突起部５ｄは、枠板７ａ、７ｂの間の位置で滑らかに摺動しうるように固設されたもので、可動子５は、固定子３ａ、３ｂ間での移動（光軸方向及び図示Ｘ方向）に際し、突起部５ｄで支持されている。

次に、図７〜図９を用いて、可動子の光軸方向の移動制御方法について説明する。

図７及び図８は、図６のＦ−Ｆ断面図であり、図９は、固定子３ａに形成された駆動電極Ａ〜Ｄ、固定子３ｂに形成された保持電極Ｅにより、可動子５を駆動させる場合のシーケンスを示すタイムチャートである。

図７は、固定子３ｂに形成された保持電極Ｅに電圧を印加したときの状態を示す模式的断面図であり、この状態は、図９に示すタイムチャートの時間軸ｔ０の状態を示し、保持電極Ｅに電圧が印加され、可動子５が固定子３ｂ側に吸引された状態である。

図８は、図９に示すタイムチャートの時間軸ｔ１〜ｔ４の状態を示した模式的断面図である。図８（ａ）は、固定子３ａに形成された駆動電極Ｂ及びＣに電圧を印加したときの可動子５及びレンズ保持ユニット６の状態を示す模式図であり、図９の時間軸ｔ１の状態を示している。図８（ｂ）及び図８（ｄ）は、固定子３ｂに形成された保持電極Ｅに電圧を印加したときの状態を示す模式図であり、図８（ｂ）は図９の時間軸ｔ２の状態、図８（ｄ）は図９の時間軸ｔ４の状態を示す。図８（ｃ）は、駆動電極Ａ及びＢに電圧を印加したときの状態を示す模式図であり、図９の時間軸ｔ３の状態を示す。

既に説明したように、ストライプ状の駆動電極Ａ〜Ｄの配列ピッチは、可動子電極部５ａに形成された凸部のピッチの１／４となるよう形成されている。また凸部は、固定子３ａに形成された駆動電極２個分に対応する位置（例えば、図７に示す駆動電極Ｃ及びＤ）にある。

図９において、ｔ１で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｂ、Ｃに電圧を印加する。これにより、可動子５の凸部が固定子３ａの駆動電極Ｂ、Ｃに吸引され、図８（ａ）に示すように固定子３ａに形成された駆動電極１ピッチ分だけ図の紙面左斜め上方に移動する。即ち、可動子５は左斜め上方（図８（ａ）矢印方向）に移動し、その移動量は、光軸１方向に駆動電極１ピッチ（Ｌ／２）分、及び、Ｘ方向（水平方向）に固定子３ａ、３ｂと可動子５との隙間ｄ１（図６参照）、である。このとき、レンズ保持ユニット６は、可動子５に設けられた一対の係合部５ｄが形成する溝部５ｅに、レンズ保持ユニット６のガイド部６ａの係合部６ｅが挿入されているため、係合部６ｅが係合部５ｄに押されてレンズ保持ユニット６は光軸１方向に移動する。然るに、レンズ保持ユニット６は、ガイド穴６ｃ、６ｄに嵌合するシャフト８ａ、８ｂによりガイドされているため、Ｘ方向には移動せず、光軸１方向にのみＬ／２だけ移動する。Ｘ方向の移動（移動量：ｄ１）は、レンズ保持ユニット６の係合部６ｅと可動子５の溝部５ｅとの摺動により吸収される。

次に、図９のｔ２で駆動電極Ｂ、Ｃへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加する。可動子５は、固定子３ａとの吸引力を失い、固定子３ｂの保持電極Ｅとの吸引力により、図８（ｂ）に示すように紙面下方（矢印方向）に移動するが、レンズ保持ユニット６は静止したままである。

次いで、図９のｔ３で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ａ、Ｂに電圧を印加する。可動子５の凸部は固定子３ａの駆動電極Ａ、Ｂに吸引され、図８（ｃ）に示すように固定子３ｂに形成された駆動電極１ピッチ分だけ更に、図の紙面左斜め方向に移動する。即ち、可動子５は、更に左斜め上方（図８（ｃ）矢印方向）に移動する。

次いで、図９のｔ４で駆動電極Ａ、Ｂへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加する。可動子５は固定子３ａとの吸引力を失い、固定子３ｂの保持電極Ｅとの吸引力により、図８（ｄ）に示すように紙面下方（矢印方向）に移動する。これにより、可動子５及びレンズ保持ユニット６は図７に示す状態から、固定子３ｂに形成された駆動電極２ピッチ（Ｌ）分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。

以降、同様に、ｔ５で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｄ、Ａに電圧印加、ｔ６で駆動電極Ｄ、Ａへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧印加、ｔ７で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｃ、Ｄに電圧印加、ｔ８で駆動電極Ｃ、Ｄへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧印加、ｔ９で保持電極Ｅへの電圧印加を停止し、駆動電極Ｂ、Ｃに電圧印加、ｔ１０で駆動電極Ｂ、Ｃへの電圧印加を停止し、保持電極Ｅに電圧を印加することで、可動子５は図７に示した状態から、固定子３ｂに形成された駆動電極５ピッチ（５Ｌ／２）分だけ、光軸方向の紙面左側に移動した状態となる。

以上が、駆動電極Ａ〜Ｄ及び保持電極Ｅへの電圧印加の順序である。この動作を繰り返すことで、可動子５及びレンズ保持ユニット６を任意の量だけ光軸方向の紙面左側に移動させることができる。

また、可動子５及びレンズ保持ユニット６を上記と逆方向（紙面右側）に移動させるには、駆動電極Ａ〜Ｄへの電圧印加を逆の順序でおこなうことで移動させることができる。

上記のように、可動子５及びレンズ保持ユニット６は、固定子３ａ、３ｂに形成された駆動電極及び保持電極に所定の順で電圧を印加することにより、可動子５は固定子３ａ、３ｂの間を往復運動しながら光軸に平行な方向に移動し、一方、レンズ保持ユニット６は一対のシャフト８ａ、８ｂにガイドされて光軸上を直進移動する。

図１０は、本発明のレンズ保持ユニットに形成された案内部の配置の第２の実施の形態を示す図であり、光学装置を光軸に垂直な面で切断した断面を示した図である。図６で説明した第１の実施の形態と異なる点は、可動子５の大きさを小さくしてレンズ保持ユニットに形成された案内部が可動子の外側に位置する構成となっている点であり、その他の構成及び動作については実施の形態１と同一であるので説明は省略する。本実施の形態は、レンズ保持ユニットに形成された一対の案内部の間隔を広げることにより、移動レンズ群の姿勢をより安定化させることができる構成となっている。

以上説明したように、光学系の光軸と平行な方向に直進案内部を有し、この光学系の移動レンズ群を直進案内部に案内されるように構成し、静電アクチュエータの可動子と光軸方向で係合し、光軸と直交する方向に摺動自在とすることにより、可動子が固定子間を振動しつつ光軸方向に移動しても、移動レンズ群はブレることなく光軸方向のみに移動することとなり、ズーミング時やフォーカシング時のモニター画面がブレることのない、光学装置を得ることが可能となる。

なお、第１及び第２の実施の形態では、光学系の移動レンズ群が可動子内に保持される例で説明したが、光学系の内の一部のレンズが可動子内に保持され、その他のレンズが固定されたものについても、本発明が適用可能であることはいうまでもない。

図１１は、本発明の実施の形態に係る光学装置のレンズバリアを動作させるための概略構成を示す分解斜視図である。図１１に示すように、可動子５及びレンズ保持ユニット６の前方（被写体側）にはバリア保持部材１２Ａが配設され、バリア保持部材１２Ａの内側（像面側）に回動部材１０が、外側（被写体側）にレンズバリア９ａ、９ｂ、及び化粧板１６が配設される。

バリア保持部材１２Ａは、枠部材１２ｆと保持板１２ｓとを一体的に形成し、保持板１２ｓには開口部１２ｐ及び円弧状の長穴１２ｋ、１２ｎが形成されると共にボス１２ｃ、１２ｄが外側に向けて形成されている。

レンズバリア９ａには穴部９ｃ、９ｅ、レンズバリア９ｂには穴部９ｄ、９ｆが形成されている。レンズバリア９ａの穴部９ｃは、保持板１２ｓ上に形成されたボス１２ｃに嵌合され、このボス１２ｃを中心に回動可能とされている。同様に、レンズバリア９ｂの穴部９ｄは、保持板１２ｓ上に形成されたボス１２ｄに嵌合され、このボス１２ｄを中心に回動可能とされている。化粧板１６は、レンズバリア９ａ、９ｂの上に被せてバリア保持部材１２Ａに組み付けられる。

１０は回動部材であり、回動部材１０は円筒部１０ａと鍔部１０ｂを有している。この鍔部１０ｂは、形成された３箇所の切り欠き部に、それぞれ３本の段付きピン１４で、保持板１２ｓの像面側の面に取り付けられる。これにより、回動部材１０は保持板１２ｓの内側で光軸周りに回動可能に配設される。

回動部材１０の鍔部１０ｂには、ピン１０ｅ、１０ｆが形成されている。このピン１０ｅは、バリア保持部材１２Ａの保持板１２ｓに形成された円弧状の長穴１２ｋを貫通し、レンズバリア９ａの穴部９ｅに回転自在に嵌合される。同様に、ピン１０ｆは、保持板１２ｓに形成された円弧状の長穴１２ｎを貫通し、レンズバリア９ｂの穴部９ｆに回転自在に嵌合される。

これにより、回動部材１０が光軸周りに回動すると、ピン１０ｅと嵌合されたレンズバリア９ａの穴部９ｅも回動させられる。一方レンズバリア９ａは、ボス１２ｃで軸支されているため、このボス１２ｃを中心にして回動させられる。同様に、ピン１０ｆと嵌合されたレンズバリア９ｂの穴部９ｆも回動させられ、レンズバリア９ｂは、軸支されているボス１２ｄを中心にして回動させられる。

一方、回動部材１０の円筒部１０ａのバネ掛け部１０ｓとバリア保持部材１２Ａ内のバネ掛け部１５の間にコイルバネ１３がかけられ、回動部材１０を図示反時計方向に付勢している。この付勢方向はレンズバリア９ａ、９ｂを閉じる方向となっている。

前述したように、レンズ保持ユニット６は直進案内部８ａ、８ｂにガイドされて光軸方向に直進移動するが、レンズ保持ユニット６の前方には、回動部材１０に形成されたボス１０ｐと係合する位置に、突起部１１が形成され、その先端には、カム部１１ｋと平坦部１１ｈが形成されている。

以上のように構成されたレンズ保持ユニット６の進退とレンズバリア９ａ、９ｂの動作について説明する。

レンズ保持ユニット６が光軸上を後方へ移動される時は、突起部１１と回動部材１０に形成されたボス１０ｐとは離間し、回動部材１０はコイルバネ１３により図示反時計方向に回動し、このためピン１０ｅ、１０ｆで嵌合されたレンズバリア９ａ、９ｂは、それぞれの直線部９ｔと９ｓが合わさり、閉じた状態となってレンズ保持ユニット６の前面を覆うようになる。

一方、レンズ保持ユニット６が前方へ繰り出される時は、回動部材１０に形成されたボス１０ｐは、まず突起部１１のカム部１１ｋに当接し、コイルバネ１３の付勢力に抗しつつ回動し、平坦部１１ｈに至る。この当接により、ボス１０ｐ即ち回動部材１０は図示時計方向に回動させられる。これにより、ピン１０ｅと嵌合するレンズバリア９ａの穴部９ｅも図示時計方向に回動させられ、レンズバリア９ａは、ボス１２ｃを中心に開く方向へ回動させられる。同様に、ピン１０ｆと嵌合するレンズバリア９ｂの穴部９ｆも図示時計方向に回動させられ、レンズバリア９ｂも、ボス１２ｄを中心に開く方向へ回動させられる。

図１２は、レンズバリア９ａ、９ｂのバリア保持部材１２Ａ内での動きを示す図である。図１２は、レンズバリア９ａ、９ｂを被写体側から見た図であり、レンズバリア開状態を実線で示し、レンズバリア閉状態を破線で示してある。

図１２において、１６ｐは化粧板１６に形成された開口部の形状を示す。バリア保持部材１２Ａ内の実線で示すレンズバリア９ａ、９ｂは、図示のように開口部１６ｐから退避した位置にある。破線で示すレンズバリア９ａ、９ｂは図１１で説明した回動部材１０と係合部材１１が離間している状態を示している。レンズ保持ユニット６が前方へ繰り出される時は、図１１で説明したように回動部材のピン１０ｅ、１０ｆは図示時計方向に回動させられ、嵌合する穴部９ｅ、９ｆは実線の位置に移動させられ、レンズバリア９ａ、９ｂは、それぞれ穴部９ｃ、９ｄを中心に、実線で示す位置へ回動し、開口部１６ｐを開放するようになっている。

以上が、本発明のレンズバリア開閉機構の構成及び動作である。

次に、本発明の実施の形態に係るクローズアップレンズのレンズ切替部材の構成及び動作について説明する。クローズアップレンズのレンズ切替部材の構成は、図１１に示すレンズバリアの構成とほぼ同一であるため、図１１のような分解斜視図及び構成についての詳細な説明は省略し、構成及び動作について異なる点のみを主に図１３を用いて説明する。

図１３は本発明の実施の形態に係るクローズアップレンズのレンズ切替部材の動きを示す図である。レンズバリアの構成と異なる点は、レンズバリアが左右一対の２部品９ａ、９ｂで構成されているのに対し、クローズアップレンズのレンズ切替部材１７は１部品である点であり、レンズ切替部材１７には穴部１７ｃ、１７ｅが形成されており、穴部１７ｃから同一半径上にクローズアップレンズ１７ａとガラス部（または開口穴部）１７ｂとが配設されている。また、図１１の回動部材１０の鍔部１０ｂにピン１０ｆが形成されずピン１０ｅのみが形成されている点と、バリア保持部材１２Ａに代わるクローズアップレンズ保持部材１２Ｂの保持板１２ｓに円弧状の長穴１２ｎが形成されてなく、ボス１２ｄが取り付けられていない点が異なる点である。その他の構成はレンズバリアと同一であり、同一の符番を用いている。

図１３は、レンズ切替部材１７を被写体側から見た図であり、クローズアップレンズ１７ａの中心が光軸上にある状態を実線で示し、ガラス部（または開口穴部）１７ｂが光軸上に来たときの状態を破線で示してある。レンズ切替部材１７の穴部１７ｃは、保持板１２ｓ上に取り付けられたボス１２ｃに嵌合され、このボス１２ｃを中心に回動可能とされている。回動部材１０の鍔部１０ｂに形成されたピン１０ｅがレンズ切替部材１７の穴部１０ｅに回転自在に嵌合され、回動部材１０が光軸周りに回動すると、ピン１０ｅと嵌合されたレンズ切替部材１７の穴部１０ｅも回動させられる。レンズ切替部材１７はボス１２ｃで軸支されているため、このボス１２ｃを中心にしてレンズ切替部材１７が回動させられる。

図１３において、化粧板１６に形成された開口部の形状を１６ｐで示してあり、クローズアップレンズ保持部材１２Ｂ内のレンズ切替部材１７の実線で示す位置は、クローズアップレンズ１７ａが開口部１６ｐの中心に入る位置であり、この状態は、レンズ保持ユニット６が被写体側に繰り出され、回動部材１０の鍔部１０ｂに形成されたピン１０ｅが時計方向に回動し、レンズ切替部材１７の穴部１０ｅを時計方向に回動した状態である。

レンズ保持ユニット６が像面側に繰り込まれ、回動部材１０の鍔部１０ｂに形成されたピン１０ｅが反時計方向に回動し、レンズ切替部材１７の穴部１０ｅを反時計方向に回動したときの状態を破線で示してあり、このとき、開口部１６ｐの中心にはガラス部（または開口穴部）１７ｂが来る。

以上、本発明に係る実施の形態に基づいて説明したように、静電アクチュエータの可動子と移動レンズ群であるレンズ保持ユニットとの間に、光軸と直交する方向に摺動自在な係合部を設けると共に、レンズ保持ユニットを光軸方向にガイドする直進案内部を設けることにより、レンズ保持ユニットを光軸に沿って直進移動させることができる光学装置が提供できる。

また、レンズ保持ユニットの直進移動動作を利用して、レンズバリアの開閉またはクローズアップレンズの切り替えを円滑に行える光学装置が提供できる。即ち、レンズ保持ユニット前方に形成された突起部１１が回動部材１０に形成されたピン１０ｅに係合しても、直進案内部であるシャフト８ａ、８ｂに嵌合されているため、振動するようなことがなく、可動子５の動作に影響を及ぼすことがない（図１１参照）。

なお、実施の形態においては、固定子の対と枠板の対とを、図７に示す断面形状が略正方形に配置した例で説明したが、これに限らず、菱形、平行四辺形、長方形等種々の変形例も本発明を逸脱するものではない。

また、固定子個々の電極の構成及び駆動制御方法は、上記の方法に限るものでなく、固定子の対と可動子との組み合わせの構成を複数有するものや、上記特許文献に記載されたもの等、種々の方法が適用可能である。

また、上記の実施の形態では、レンズバリアは閉じ方向にバネ付勢されているが、開き方向に付勢してもよく、回動部材を本実施の形態のようなカム及びボスを用いた方式ではなく、他の公知の方式で駆動することも可能である。単一のレンズ群を例にとり説明したが、これに限るものでなく、２群ズームや、像面側に固定レンズ群を有した３群ズームにも適用できるのは言うまでもなく、更に、光軸を囲むように配置した２つの固定子の対を連設して多群ズームとしたものも本発明を逸脱するものでない。

本発明の実施の形態に係る光学装置の概略構成を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 可動子５単体の斜視図である。 可動子とレンズ保持ユニットとの係合部の位置を示す模式的断面図である。 固定子３ａ、３ｂに形成される電極パターンを示す概略図である。 本発明のレンズ保持ユニットに形成された案内部の配置の第１の実施の形態を示す図である。 固定子３ａに形成された駆動電極Ｅに電圧を印加したときの状態を示す模式図である。 図６のＦ−Ｆ断面図である。 固定子３ｂに形成された駆動電極Ａ〜Ｄ、固定子３ａに形成された保持電極Ｅ及び可動子５に接続する電極をＰとした、可動子５を駆動させる場合のシーケンスを示すタイムチャートである。 本発明のレンズ保持ユニットに形成された案内部の配置の第２の実施の形態を示す図である。 本発明の実施の形態に係る光学装置のレンズバリアを動作させるための概略構成を示す分解斜視図である。 レンズバリア９ａ、９ｂのバリア保持部材１２Ａ内での動きを示す図である。 レンズ切替部材１７のクローズアップレンズ保持部材１２Ｂ内での動きを示す図である。

符号の説明

１ 光軸
２ 撮像素子
３ａ、３ｂ 固定子
４ 実装基板
５ 可動子
５ａ、５ｂ 可動子電極部
５ｄ、６ｅ 係合部
５ｅ 溝部
６ レンズ保持ユニット（移動レンズ群）
７ａ、７ｂ 枠板
８ａ、８ｂ シャフト（直進案内部）
９ａ、９ｂ レンズバリア
１０ 回動部材
１１ カム板（係合部材）
１２Ａ バリア保持部材
１２Ｂ クローズアップレンズ保持部材
１７ レンズ切替部材
１７ａ クローズアップレンズ
６０ 移動レンズ群

Claims (6)

1. 光軸方向に移動する移動レンズ群を含み、被写体光を撮像面に導く光学系と、前記移動レンズ群を光軸方向に移動させるための静電アクチュエータと、を有する光学装置において、
   前記移動レンズ群を光軸と平行な方向に案内する直進案内部を有し、
   前記移動レンズ群は、光軸と直交する方向に摺動自在に前記静電アクチュエータの可動子と係合する係合部を備え、前記直進案内部に案内されて、光軸上を直進移動するように構成されたことを特徴とする光学装置。
2. 前記静電アクチュエータは、所定の間隔で配置される第１の電極及び第２の電極をそれぞれ有する固定子と、前記固定子間に配置され、前記第１の電極並びに第２の電極に相対する面に電極部を備え、所定方向に移動可能な可動子を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
3. 前記移動レンズ群が前記可動子の内側に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
4. 前記移動レンズ群に形成された案内部が前記可動子の内側に位置するように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
5. 前記光学装置は、前記移動レンズ群の前方に開閉するバリアを有し、前記移動レンズ群と一体的に形成された突起部の光軸方向の移動により前記バリアを開閉することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記光学装置は、前記移動レンズ群の前方に、クローズアップレンズを保持し揺動するレンズ切替部材を有し、前記移動レンズ群と一体的に形成された突起部の光軸方向の移動により前記レンズ切替部材を揺動し、前記クローズアップレンズの切り替えを行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。

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