JP2006038891A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 形状記憶合金のワイヤで構成したアクチュエータでレンズ駆動を行なう携帯電話や携帯端末などに組み込まれた撮像装置で、レンズの光軸方向を形状記憶合金のワイヤの架設方向と交差させ、空間を有効に使用し小型に纏めた撮像装置を提供する。
【解決手段】 ベース１１の開口部１１ａ周辺の環状の凹部１１ｂにはカム環１２が回転自在に嵌合し、またレンズ玉枠１４が光軸方向にのみ移動可能に保持される。形状記憶合金のワイヤ２１が駆動レバー３１の係止部３１ｄとピン１１ｆ、１１ｇの間に架設され、ワイヤ２１の加熱による収縮で作動端部３１ａが反時計方向に回動すると作動端部３１ａがカム環１２を時計方向に回動する。カム環とレンズ玉枠との間のカム機構によりレンズ玉枠は光軸方向（図１で手前方向）に繰出され近接撮影位置に設定される。ワイヤ２１の加熱の停止でレンズ玉枠１４は通常撮影位置（初期位置）に設定される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、形状記憶合金を使用したレンズ駆動装置を備えた撮像装置に関する。

近年、携帯電話や携帯端末装置にマイクロカメラを組み込んだ装置が開発され、使用されるに至った。携帯電話や携帯端末装置に組み込まれたマイクロカメラユニット（以下、ＭＣＵという場合がある）には、画像撮影という基本機能に加えて、最近は焦点調整や光学ズーミングなどの付加機能が求められてきている。

これらの付加機能を実現するためにはレンズ駆動機構が必要となるが、既にモータや圧電アクチュエータを使用したレンズ駆動機構を搭載したＭＣＵが実用化されている。しかしながら、モータをレンズ駆動機構に使用したＭＣＵは、モータ自身の大きさ（体積）が大きいためＭＣＵが大型にならざるを得ず、また、圧電アクチュエータをレンズ駆動機構に使用したＭＣＵは、圧電アクチュエータに利用可能な変位を発生させるには、ある程度の長さが必要であり、圧電アクチュエータに発生する変位方向にレンズの光軸方向を一致させる配置をとるため、これも携帯電話や携帯端末装置の薄型化には限界がある。

このような不都合を解決するものとして、形状記憶合金を使用したアクチュエータが知られており（特許文献１、特許文献２参照）、このような形状記憶合金を使用したアクチュエータをレンズ駆動機構に適用したＭＣＵも提案されている（特許文献３参照）。
特開２００１−３８５０号公報。 特開２００２−３２９０２８号公報。 特開平６−２３０４５７号公報。

形状記憶合金は、それ自身の温度により材料自体の形状が変化する材料で、形状記憶合金で作成されたワイヤでは、最初に加熱状態で所定の初期形状（例えば湾曲形状）に形成してその形状を記憶させておくと、ワイヤを初期形状とは異なる他の形状（例えば直線形状）に加工した後、ワイヤを加熱して所定の温度に達すると、記憶された初期形状（例えば湾曲形状）に復元する。そして、ワイヤが冷却すると、前記した他の形状（例えば直線形状）に戻るという性質を有する。

形状記憶合金のワイヤを使用したアクチュエータをレンズ駆動機構に適用する場合、形状記憶合金のワイヤの長さ方向をレンズの移動方向、即ちレンズの光軸に添った方向に配置すると、所望のレンズ移動量に対して形状記憶合金のワイヤの長さが長過ぎて、携帯電話や携帯端末装置の小型、薄型化を十分に達成できないという不都合があった。この発明は、このような課題の解決を目的とするものである。

この発明は、上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、撮像素子と、撮像素子に画像を投射するレンズを備えたレンズ玉枠と、レンズ玉枠をレンズの光軸方向に駆動する形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置とを備えた撮像装置であって、前記レンズ駆動装置は、前記レンズの光軸方向と交差する方向を作動方向とする形状記憶合金の作動部材を備えることを特徴とする撮像装置である。

請求項２の発明は、撮像素子と、撮像素子に画像を投射するレンズを備えたレンズ玉枠と、レンズ玉枠を駆動する形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置とを備えた撮像装置であって、前記レンズ駆動装置は、レンズの光軸に対して同軸に配置された光軸方向にのみ移動可能なレンズ玉枠と、レンズの光軸に対して同軸に配置された光軸回りにのみ回動可能なカム環と、レンズの光軸に平行に配置された支軸に支承された前記カム環に係合してカム環を回動させる駆動レバーと、駆動レバーを前記支軸の回りに回動させる形状記憶合金の作動部材と、前記カム環の回動を前記レンズ玉枠の光軸方向の移動に変換するカム環とレンズ玉枠との間に配置された運動変換機構とから構成され、前記レンズ駆動装置は、前記形状記憶合金の作動部材の加熱により発生した記憶形状への変位を駆動レバーを経てカム環に伝達し、さらに運動変換機構を介してレンズ玉枠に伝達してレンズ玉枠を光軸方向に移動させることを特徴とする撮像装置である。

そして、前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材による駆動レバー作動方向とは反対方向に駆動レバーを付勢する弾性部材を備える。

また、前記撮像素子はその外郭形状が略方形であり、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸が撮像素子の外郭形状の隅部で前記カム環の環外に位置しており、形状記憶合金の作動部材は撮像素子の外郭形状の一辺に略平行に架設されている。

また、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸と該駆動レバーとカム環との係合部とを結ぶ直線と駆動レバーの支軸とカム環の回転中心とを結ぶ直線との交差角度が３０°以下に設定するとよい。

また、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸とカム環の回転中心とを結ぶ直線と撮像素子の外郭形状の一辺との交差角度が４５°以下設定するとよい。

そして、前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材の変位が駆動レバーを介してカム環の回動に伝達される過程で前記作動部材の変位量が拡大してカム環に伝達されるように、駆動レバーの支軸と形状記憶合金の作動部材係止部との距離と駆動レバーの支軸とカム環に係合する作用端部との距離とが設定されるものとする。

また、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーと形状記憶合金の作動部材とが重なることなく略同一平面に配置される。

また、前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材、駆動レバー及び弾性部材が略同一平面に配置される。

また、前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に直交する側面に形成された複数の斜面カムと、レンズ玉枠の光軸方向に直交する側面に形成された前記複数の斜面カムに接触する複数の突起部とで形成されたカム機構であってよい。

また、前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に直交する側面に形成された駆動レバーとの係合部より半径方向外側に張り出した複数の斜面カムと、レンズ玉枠の光軸方向に直交する側面に形成された前記複数の斜面カムに接触する複数の突起部とで形成されたカム機構で、前記カム環の斜面カムの少なくとも１つの張り出し方向は駆動レバーの回転軸と該駆動レバーとカム環との係合部とを結ぶ直線と略同一方向又はこれと直交する方向であってもよい。

また、前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に添った面に形成された螺旋溝とレンズ玉枠の光軸方向に添った面に形成された前記カム環の螺旋溝に螺合する螺旋突条、或いは前記螺旋溝と螺旋突条とが逆に配置されて構成された送りネジ機構であってもよい。

また、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーを前記支軸の回りに第１の方向に回動させる第１の形状記憶合金の作動部材と、駆動レバーを前記支軸の回りに第２の方向に回動させる第２の形状記憶合金の作動部材とを備えてもよい。

そして、前記形状記憶合金の作動部材は、形状記憶合金のワイヤである。

以上説明したとおり、この発明は、撮像素子と、撮像素子に画像を投射するレンズを備えたレンズ玉枠と、レンズ玉枠を駆動する形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置とを備えた撮像装置である。

撮像装置に使用されるレンズ駆動装置は、光軸に平行に配置された支軸に駆動レバーを支承し、レンズの光軸に交差する方向に架設した形状記憶合金の作動部材に発生する変位により駆動レバーを支軸の回りに回動させてカム環を動かしており、カム環の回動をレンズ玉枠の光軸方向の移動に変換する運動変換機構を採用した。

この構成により、変位が発生する形状記憶合金の作動部材の長さ方向は、レンズの光軸に交差する方向、即ちレンズの移動方向に交差する方向となるから、レンズ移動量に対して形状記憶合金の作動部材が長くても、撮像装置の光軸方向の寸法を短縮することができ、携帯電話や携帯端末装置の小型、薄型化を容易に達成することができる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。

［第１の実施の形態］
図１及び図２はこの発明の第１の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部の構成を説明する図である。図１はレンズ駆動装置の要部を光軸方向から見た正面図で、後述するレンズ玉枠及びレンズは図示を省略してある。また、図２は、図１の線Ａ−Ｓ−Ａに添った断面図で、ここでは後述するレンズ玉枠及びレンズを含めて図示してある。なお、Ｓは後述するレンズ玉枠１４の中心、即ちレンズ１５の光軸中心で、カム環１２の回転中心でもある。

図１及び図２において、１１はベース、１２はカム環、１４はレンズ玉枠、１５はレンズでレンズ玉枠１４に取り付けられている。また、４１はＣＣＤ等からなる撮像素子で、被写体像はレンズ１５により撮像素子４１の上に結像するように配置されている。

ベース１１は略直方体の枠で、図２を参照すると明らかであるが、中央部分に円形の開口部１１ａが形成されている。開口部１１ａの周辺部には環状の凹部１１ｂが形成され、カム環１２、及びレンズ玉枠１４の支承部１４ａが嵌合している。さらにベース１１の裏側には、外郭形状が略方形（略四角形）に形成された撮像素子４１が配置されている。

カム環１２は、ベース１１の環状の凹部１１ｂに光軸方向には移動することなく、光軸回りにのみ回転自在に嵌合している。カム環１２には後述する駆動レバー３１の一方の作用端部３１ａが係合する係合部１２ｂと、これも後述するカム機構Ｃのカム部１２ｃが設けられている。

レンズ玉枠１４は、全体が環状に形成されており、その中央部分にはレンズ１５が装着されるほか、環状の周辺部にはベース１１の環状の凹部１１ｂに嵌合する支承部１４ａが形成されている。レンズ玉枠１４の支承部１４ａとベース１１に付設した受部１１ｄとの間には押えばね４２が配置され、レンズ玉枠１４はベース１１の環状の凹部１１ｂの内面１１ｃに支承された状態で光軸方向に付勢され、レンズ玉枠１４はベース１１に対して、公知の手段、例えば光軸方向に延びた凸条とこれに嵌合する摺動溝から構成される摺動機構等により、回転することなく光軸方向にのみ移動可能に保持されている。

図３は、カム環１２の回転をレンズ玉枠１４の光軸方向の直線移動に変換する運動変換機構であるカム機構Ｃを説明する図で、カム機構Ｃは、カム部１２ｃと突起１４ｓから構成される。

図１を参照すると明らかであるが、カム環１２の側面１２ｐには３箇所に斜面を備えたカム部１２ｃが形成されている。一方、図３を参照すると明らかであるが、レンズ玉枠１４の支承部１４ａの側面１４ｐには、前記カム部１２ｃに接触する突起１４ｓが３箇所に形成されており、カム部１２ｃと突起１４ｓで、カム環１２の回転をレンズ玉枠１４の光軸方向の直線移動に変換するカム機構Ｃを構成している。

その動作を簡単に説明する。図３において、カム環１２が矢印ａ方向に回転（移動）すると、カム部１２ｃの斜面がレンズ玉枠１４の支承部１４ａの側面の突起１４ｓを矢印ａ方向に押し出すが、レンズ玉枠１４は回転せず、光軸方向にのみ移動可能に保持されているので、カム環１２の矢印ａ方向の回転（移動）により、レンズ玉枠１４は光軸方向（矢印ｂ方向）に繰出される。

次に、作動部材である形状記憶合金のワイヤを使用したカム環１２を回転させるための作動機構について説明する。カム環１２を回転自在に保持しているベース１１の環状の凹部１１ｂには半径方向に延長された延長部１１ｅが形成され（図２参照）、延長部１１ｅには駆動レバー３１が支軸３１ｃの回りに回動自在に支承されている。

駆動レバー３１の一方の作用端部３１ａはカム環１２の係合部１２ｂに係合し、駆動レバー３１の他方の端部には係止部３１ｄが形成されている。形状記憶合金のワイヤ２１は、ベース１１に植設されたピン１１ｆに一端が固定され、他端がベース１１に植設されたピン１１ｇに固定され、ワイヤ２１の中間部分は駆動レバー３１の係止部３１ｄに係合して折り返されている。

即ち、形状記憶合金のワイヤ２１は、ピン１１ｆ、係止部３１ｄ、ピン１１ｇの間に架設されている。ピン１１ｆ及びピン１１ｇは形状記憶合金のワイヤ２１の給電端子を兼ねている。

さらに、駆動レバー３１の支軸３１ｃと作用端部３１ａとの中間にはピン３１ｆが植設されており、ピン３１ｆとベース１１に植設されたピン１１ｈとの間に弾性部材であるコイルスプリング３２が架設されている。駆動レバー３１とコイルスプリング３２とは重なることなく、略同一平面に配置されているものとする。

なお、形状記憶合金のワイヤ２１はベース１１の外周辺に略平行に配置されており、初期状態において、駆動レバー３１の作用端部３１ａと支軸３１ｃの中心を結ぶ線と形状記憶合金のワイヤ２１との角度αは、略４５°になるように配置されているものとする（図１参照）。

以上の構成の動作を説明する。形状記憶合金のワイヤ２１に図示しない電源から給電して加熱すると、ワイヤ２１は記憶形状に復元しようとして収縮し、その引張力により駆動レバー３１は、図１において支軸３１ｃの回りに反時計方向に回動する。駆動レバー３１の作動端部３１ａはカム環１２の係合部１２ｂに係合しているので、駆動レバー３１の反時計方向の回動は、カム環１２を時計方向に回動する。この結果、カム環１２のカム部１２ｃがレンズ玉枠１４の支承部の側面の突起１４ｓを、押えばね４２の押圧力に抗して図３で矢印ａ方向に押し出し、レンズ玉枠１４は光軸方向（矢印ｂ方向）に繰出される。

形状記憶合金のワイヤ２１への通電を停止すると、ワイヤ２１は冷却して当初の形状に復元して引張力が減少するので、コイルスプリング３２の牽引力が前記ワイヤ２１の引張力に打ち勝ち、駆動レバー３１は支軸３１ｃの回りに時計方向に回動する。駆動レバー３１の作用端部３１ａの時計方向の回動は、カム環１２を反時計方向に回動する。この結果、カム環１２のカム部１２ｃがレンズ玉枠１４の支承部の側面の突起１４ｓから離脱し、レンズ玉枠１４は、押えばね４２の作用により光軸方向に繰込まれる。

駆動レバー３１は、その係止部３１ｄと支軸３１ｃとの距離に比較して、作動端部３１ａと支軸３１ｃとの距離が大きいので、形状記憶合金のワイヤ２１の収縮ストロークが拡大されてカム環１２を大きく回動させることができる。

図４の（ａ）（ｂ）（ｃ）は撮像装置のレンズ玉枠１４が光軸方向に繰り出された状態、即ち近接撮影に設定された状態を示す図で、図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）は撮像装置のレンズ玉枠１４が光軸方向に繰り込まれた状態、即ち通常撮影に設定された状態を示す図である。図４及び図５のそれぞれは、図１乃至図３に示す撮像装置の正面図、断面図、及びカム機構の説明図に対応するものである。

図４の（ｃ）では、カム環１２のカム部１２ｃが矢印ａ方向に移動してレンズ玉枠１４の支承部の側面の突起１４ｓを押し出し、レンズ玉枠１４が光軸方向（矢印ｂ方向）に繰出されて近接撮影位置にあることが示されている。図５の（ｃ）では、カム環１２のカム部１２ｃがレンズ玉枠１４の突起１４ｓから離脱し、レンズ玉枠１４が繰込まれて通常撮影位置にあることが示されている。

ここで、駆動レバー３１の配置位置と伝達効率について検討する。図１において、直線Ｌは駆動レバー３１の支軸３１ｃと作動端部３１ａの中心とを結ぶ直線であり、直線Ｃは駆動レバー３１の支軸３１ｃとカム環１２の回転中心Ｃとを結ぶ直線である。直線Ｌと直線Ｃとが交差する角度は０°のとき、最も伝達効率が高くなるが、図４及び図５に示すように、直線Ｌと直線Ｃとが交差する角度は駆動レバー３１の回動に伴い０°から最大１５°（図４及び図５では、正方向１２°負方向１５°が図示されている）まで変化するが、３０°以下であれば十分な伝達効率を得ることができる。

次に、撮像装置を内蔵したカメラのレンズを駆動する制御回路について説明する。図６は、前記した制御回路のブロック図である。制御回路５０はＣＰＵ５１を中心に構成され、ＣＰＵ５１の入出力ポートには、記憶装置５２、カム環１２の回動角を検出するカム環位置センサ５３、レンズの繰出し／繰込みを指令するボタンなどで構成される入力装置５４、形状記憶合金のワイヤ２１に通電加熱する駆動回路５５から構成される。

次にその動作を簡単に説明する。制御回路５０の制御動作は記憶装置５２に格納されている制御ソフトウエアにより動作するＣＰＵ５１で実行される。電源が投入されると、記憶装置５２に格納されている制御ソフトウエアがＣＰＵ５１に移され、制御動作の実行が開始される。

まず、入力装置５４から入力されたレンズの繰出し／繰込み指令を確認し、ついでカム環位置センサ５３の検出結果を調べる。検出されたカム環位置が、レンズの繰出し／繰込み指令と一致しているときは、カム環を回動させる必要がないから駆動回路５５を不作動とする。

また、検出されたカム環位置が、レンズの繰出し／繰込み指令と一致していないときは、駆動回路５５を作動させて形状記憶合金のワイヤ２１に通電し、ワイヤ２１の加熱収縮によりレンズの繰出し／繰込みを実行させる。そして、カム環位置センサ５３でカム環位置を常時監視し、検出されたカム環位置がレンズの繰出し／繰込み指令に一致したときは、その時のカム環の回動位置を保持するようにワイヤ２１への通電を制御する。

以上説明した第１の実施の形態では、撮像素子４１は、略四角形の外形を有しており、その外形線の一辺と形状記憶合金のワイヤ２１とは略平行な配置となっている。この構成により、撮像装置の外形を撮像素子４１の略方形（略四角形）の外形線のＸＹ方向を基準にした外形として全体をコンパクトに纏めることができる。

さらに、この撮像装置を携帯電話や携帯端末に搭載する場合を考えると、撮像装置周辺の部品配置は、撮像素子４１の略方形（略四角形）に形成された外形線のＸＹ方向を基準にした形であるほうが搭載効率がよく、高密度なレイアウトができる。

例えば図１７に示すように、撮像素子４１の外形線の一辺４１ａと形状記憶合金のワイヤ２１とが略平行でなく、４５°で交差する位置関係にある構成としたときは、ワイヤ２１の端部と駆動レバー３１の一部が撮像素子４１の略四角形の外形線から突出することになり、撮像装置の外形はコンパクトにならず、また、前記した撮像素子４１の略四角形の外形線のＸＹ方向を基準にした外形にならないので、撮像装置周辺の部品配置の搭載効率が低下し、高密度なレイアウトができなくなる。

［第１の実施の形態の変形例］
次に、前記第１の実施の形態において、形状記憶合金のワイヤ２１の架設位置などが異なる複数の変形例、第１の実施の形態のコイルスプリングを他の形状の弾性部材に置き換えた変形例、カム機構を送りネジ機構に置き換えた変形例などについて説明する。なお、前記第１の実施の形態と同一部材には同一符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

図７は、形状記憶合金のワイヤ２１の架設位置が異なる第１の変形例を示す正面図で、プーリ２５を使用して形状記憶合金のワイヤ２１を撮像素子４１の外形線の２辺に添って配置したもので、ワイヤ２１の一端はベース１１に植設されたピン１１ｋに固定され、他端が駆動レバー３１に植設されたピン３１ｋに固定され、ワイヤ２１の中間部分はベース１１に回転自在に支持されたプーリ２５に巻掛けられている。この構成ではワイヤ２１の長さが約２倍になり、駆動ストロークも約２倍になるという利点がある。

図８は、形状記憶合金のワイヤ２１の架設位置が異なる第２の変形例を示す正面図で、やはりプーリ２５を使用して形状記憶合金のワイヤ２１を撮像素子４１の外形線の２辺に添って配置したもので、ワイヤ２１の一端はベース１１に植設されたピン１１ｍに固定され、他端はベース１１に植設されたピン１１ｎに固定され、ワイヤ２１の中間部分は駆動レバー３１に取付けられたプーリ２５に巻掛けられている。ワイヤ２１の中間部分がプーリ２５に巻掛けられて折り返し角度を大きく開くことができるので、駆動レバー３１の回動角をさらに大きくすることができる。

図９は、形状記憶合金のワイヤ２１の架設位置が異なる第３の変形例を示す正面図で、駆動レバー３１の作動端部３１ａを、駆動レバー３１の支軸３１ｃからみてカム環１２の回転中心Ｓの外側に配置したもので、駆動レバー３１の係止部３１ｄと支軸３１ｃとの距離に比較して、作動端部３１ａと支軸３１ｃとの距離を大きくとることができ、カム環１２の回転角を一層大きくすることができる。

図１０は、コイルスプリング３２を圧縮コイルバネ３４に置き換えた変形例を示す正面図で、駆動レバー３１の側面とベース１１に設けたバネ受け１１ｐの間に圧縮コイルバネ３４を配置したものである。

図１１は、コイルスプリング３２を板バネ３６に置き換えた変形例を示す正面図で、ベース１１に取付部材１１ｒを設けて取付部材１１ｒに板バネ３６を固定し、一方、駆動レバー３１の側面には突起３１ｐを設け、板バネ３６の先端部を駆動レバー３１の側面の突起３１ｐに当接させたものである。

図１０及び図１１に示す構成においても、コイルスプリング３２と同様に、形状記憶合金のワイヤ２１への通電が停止された後の当初形状への復元時に、圧縮コイルバネ３４、板バネ３６により駆動レバー３１の復帰動作を促進することができる。

図１２は、第１の実施の形態のものにおいて、カム部１２ｃと突起１４ｓから構成される運動変換機構であるカム機構Ｃを、運動変換機構である送りネジ機構Ｍに置き換えた変形例を説明する撮像装置の要部の断面図である。

この変形例では、ベース１１の環状の凹部１１ｂの内面１１ｃに支承されたカム環１２の延長部に螺旋溝を形成し、これも環状の凹部１１ｂの内面１１ｃに支承されたレンズ玉枠１４の支承部１４ａの延長部に前記カム環１２の螺旋溝に螺合する螺旋突条を形成し、両者を螺合させた送りネジ機構Ｍを設けたものである。なお、カム環１２の延長部に螺旋突条を形成し、レンズ玉枠１４の支承部１４ａの延長部に螺旋溝を形成して送りネジ機構Ｍとしてもよいことは言うまでもない。

この構成によっても、カム環１２の回動によりレンズ玉枠１４を光軸方向に直線移動させることができる。

［第２の実施の形態］
次に、この発明の第２の実施の形態について説明する。図１３及び図１４はこの発明の第２の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部の構成を説明する図で、図１３はレンズ駆動装置を光軸方向から見た正面図で、レンズ玉枠、レンズは図示を省略してある。図１４は図１３の線Ａ−Ｓ−Ａに添った断面図で、ここではレンズ玉枠、レンズを含めて図示してある。また、図１５は、カム環１２の回転をレンズ玉枠１４の光軸方向の直線移動に変換するカム部１２ｃと突起１４ｓから構成されるカム機構を説明する図である。

第２の実施の形態の撮像装置は、第１の実施の形態のものと類似した構成と動作をするものであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符合を付して詳細な説明は省略し、相違点についてのみ説明する。

前記した第１の実施の形態では、カム環１２の上のカム部１２ｃの位置は、カム環１２と駆動レバー３１が係合する作用端部３１ａとほぼ同一半径上にあったが、第２の実施の形態では、３箇所のカム部１２ｃがカム環１２の外側に突出して設けられ、カム部１２ｃの位置は駆動レバー３１とが係合する作用端部３１ａよりも半径方向で外側に位置している。

カム環１２の中心に対するカム部１２ｃの半径方向の位置が、駆動レバー３１の作用端部３１ａの半径方向の位置よりも大きいので、カム環１２の回動角が同じであっても、カム部１２ｃの回動軌跡は駆動レバー３１の回動軌跡に対して、その半径比だけ拡大したものとなる。カム部１２ｃの回動軌跡が拡大できるので、レンズ玉枠の繰出し／繰込みストロークも拡大することができるという利点がある。

撮像装置の外形は、撮像素子４１の外形線のＸＹ方向に平行な２辺を持つ四角形状に構成され、また、カム環１２の外側に設けられたカム部１２ｃの突出位置は、前記直線Ｌの方向とほぼ一致するか、または直線Ｌとほぼ直角に交差する方向である。この構成により、カム環１２と撮像装置の外形との間にできるデッドスペースにカム部１２ｃを配置することができ、撮像装置の外形をコンパクトにまとめることができる。

［第３の実施の形態］
次に、この発明の第３の実施の形態について説明する。図１６はこの発明の第３の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部の構成を説明する図で、レンズ駆動装置を光軸方向から見た正面図である。レンズ玉枠、レンズは図示を省略してある。

第３の実施の形態の撮像装置は、第１の実施の形態の作動部材であるコイルスプリングを形状記憶合金のワイヤに置き換えたもので、その他は第１の実施の形態のものと類似した構成と動作をするものであるから、第１の実施の形態のものと同一部材には同一符合を付して詳細な説明は省略し、相違点について説明する。

第３の実施の形態の駆動レバー３１は、カム環１２と駆動レバー３１が係合する作用端部３１ａと、駆動レバー３１の他方の端部に形状記憶合金のワイヤ２１が係合する係止部３１ｄが形成されている点では第１の実施の形態のものと同じであるが、第３の実施の形態の駆動レバー３１には、さらに係止部３１ｇが形成されている。

そして、第１の形状記憶合金のワイヤ２１の一端が、ベース１１に植設されたピン１１ｆに固定され、他端がベース１１に植設されたピン１１ｇに固定され、ワイヤ２１の中間部分が駆動レバー３１の係止部３１ｄに係合して折り返されており、ピン１１ｆ、係止部３１ｄ、ピン１１ｇの間に架設されている。

更に第２の形状記憶合金のワイヤ２６の一端が、ベース１１に植設されたピン１１ｇに固定され、他端がベース１１に植設されたピン１１ｈに固定され、ワイヤ２６の中間部分は駆動レバー３１の係止部３１ｇに係合して折り返されており、ピン１１ｇ、係止部３１ｇ、ピン１１ｈの間に架設されている。

次に、第１及び第２の形状記憶合金のワイヤによるカム環１２の回動動作を説明する。まず、駆動レバー３１を反時計方向に回動してカム環１２を時計方向に回動させるときは、ピン１１ｆと１１ｇを電源に接続し、ピン１１ｆと１１ｇに固定された第１の形状記憶合金のワイヤ２１に通電する。ワイヤ２１は記憶形状に復元しようとして収縮し、その引張力により駆動レバー３１は、図１６において支軸３１ｃの回りに反時計方向に回動し、駆動レバー３１の反時計方向の回動によりカム環１２は時計方向に回動する。

このとき第２の形状記憶合金のワイヤ２６により駆動レバー３１の反時計方向の回動が多少制動を受けるが、第１の形状記憶合金のワイヤ２１の収縮力が大きいので、駆動レバー３１の回動が妨げられることはない。

駆動レバー３１を時計方向の回動してカム環１２を反時計方向に回動させるときは、ピン１１ｇと１１ｈを電源に接続し、ピン１１ｇと１１ｈに固定された第２の形状記憶合金のワイヤ２６に通電する。ワイヤ２６は記憶形状に復元しようとして収縮し、その引張力により駆動レバー３１は、図１６において支軸３１ｃの回りに時計方向に回動し、駆動レバー３１の時計方向の回動によりカム環１２は反時計方向に回動する。

このとき第１の形状記憶合金のワイヤ２１により駆動レバー３１の時計方向の回動が多少制動を受けるが、第２の形状記憶合金のワイヤ２１の収縮力が大きいので、駆動レバー３１の回動が妨げられることはない。

携帯電話や携帯端末に組み込まれた撮像装置であって、形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置を使用してレンズの駆動を行なうものである。形状記憶合金の作動部材の配設方向を撮像素子のレンズの光軸方向と交差する方向とすることで、撮像装置を小型に纏めることができた。

第１の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部を光軸方向から見た正面図。 図１の線Ａ−Ｓ−Ａに添った断面図。 第１の実施の形態のカム機構を説明する図。 第１の実施の形態の撮像装置のレンズ玉枠が光軸方向に繰り出された状態、即ち近接撮影に設定された状態を示す図。 第１の実施の形態の撮像装置のレンズ玉枠が光軸方向に繰り込まれた状態、即ち通常撮影に設定された状態を示す図。 撮像装置を内蔵したカメラのレンズを駆動する制御回路のブロック図。 形状記憶合金のワイヤの架設位置が異なる第１の変形例を示す正面図。 形状記憶合金のワイヤの架設位置が異なる第２の変形例を示す正面図。 形状記憶合金のワイヤの架設位置が異なる第３の変形例を示す正面図。 コイルスプリングを圧縮コイルバネに置き換えた変形例を示す正面図。 コイルスプリングを板バネに置き換えた変形例を示す正面図。 レンズ玉枠の光軸方向移動を行なうカム機構を送りネジ機構に置き換えた変形例を示す正面図。 第２の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部を光軸方向から見た正面図。 図１０の線Ａ−Ｓ−Ａに添った断面図。 第２の実施の形態のカム機構を説明する図。 第３の実施の形態の撮像装置のレンズ駆動装置の要部を光軸方向から見た正面図。 撮像素子の外形線と形状記憶合金のワイヤとが略平行でなく４５°で交差する位置関係にある場合の不都合を説明する正面図。

符号の説明

１１ ベース
１１ａ 開口部
１１ｂ 環状の凹部
１１ｃ 内面（環状の凹部の内面）
１１ｄ 受部
１１ｅ 延長部
１１ｆ、１１ｇ、１１ｈ、１１ｋ、１１ｍ、１１ｎ ピン
１２ カム環
１２ｂ 係合部
１２ｃ カム部
１２ｐ 側面（カム環の側面）
１４ レンズ玉枠
１４ａ 支承部
１４ｓ 突起
１５ レンズ
２１ ワイヤ（形状記憶合金のワイヤ）
２５ プーリ
２６ ワイヤ（形状記憶合金のワイヤ）
３１ 駆動レバー
３１ａ 作用端部
３１ｃ 支軸
３１ｄ 係止部
３１ｆ ピン
３２ 弾性部材（コイルスプリング）
３４ 弾性部材（圧縮コイルバネ）
３６ 板バネ
４１ 撮像素子（ＣＣＤ）
５０ 制御回路
５１ ＣＰＵ
５２ 記憶装置
５３ カム環位置センサ
５４ 入力装置
５５ 駆動回路
Ｃ カム機構
Ｍ 送りネジ機構

Claims (14)

1. 撮像素子と、撮像素子に画像を投射するレンズを備えたレンズ玉枠と、レンズ玉枠をレンズの光軸方向に駆動する形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置とを備えた撮像装置であって、
   前記レンズ駆動装置は、前記レンズの光軸方向と交差する方向を作動方向とする形状記憶合金の作動部材を備えること
   を特徴とする撮像装置。
2. 撮像素子と、撮像素子に画像を投射するレンズを備えたレンズ玉枠と、レンズ玉枠を駆動する形状記憶合金の作動部材を使用したレンズ駆動装置とを備えた撮像装置であって、
   前記レンズ駆動装置は、レンズの光軸に対して同軸に配置された光軸方向にのみ移動可能なレンズ玉枠と、レンズの光軸に対して同軸に配置された光軸回りにのみ回動可能なカム環と、レンズの光軸に平行に配置された支軸に支承された前記カム環に係合してカム環を回動させる駆動レバーと、駆動レバーを前記支軸の回りに回動させる形状記憶合金の作動部材と、前記カム環の回動を前記レンズ玉枠の光軸方向の移動に変換するカム環とレンズ玉枠との間に配置された運動変換機構とから構成され、
   前記レンズ駆動装置は、前記形状記憶合金の作動部材の加熱により発生した記憶形状への変位を駆動レバーを経てカム環に伝達し、さらに運動変換機構を介してレンズ玉枠に伝達してレンズ玉枠を光軸方向に移動させること
   を特徴とする撮像装置。
3. 前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材による駆動レバー作動方向とは反対方向に駆動レバーを付勢する弾性部材を備えること
   を特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記撮像素子はその外郭形状が略方形であり、前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸が撮像素子の外郭形状の隅部で前記カム環の環外に位置しており、形状記憶合金の作動部材は撮像素子の外郭形状の一辺に略平行に架設されていること
   を特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸と該駆動レバーとカム環との係合部とを結ぶ直線と駆動レバーの支軸とカム環の回転中心とを結ぶ直線との交差角度が３０°以下に設定されていること
   を特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記レンズ駆動装置は、駆動レバーの支軸とカム環の回転中心とを結ぶ直線と撮像素子の外郭形状の一辺との交差角度が４５°以下に設定されていること
   を特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材の変位が駆動レバーを介してカム環の回動に伝達される過程で前記作動部材の変位量が拡大してカム環に伝達されるように、駆動レバーの支軸と形状記憶合金の作動部材係止部との距離と駆動レバーの支軸とカム環に係合する作用端部との距離とが設定されること
   を特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記レンズ駆動装置は、駆動レバーと形状記憶合金の作動部材とが重なることなく略同一平面に配置されること
   を特徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記レンズ駆動装置は、形状記憶合金の作動部材、駆動レバー及び弾性部材が略同一平面に配置されること
   を特徴とする請求項２乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に直交する側面に形成された複数の斜面カムと、レンズ玉枠の光軸方向に直交する側面に形成された前記複数の斜面カムに接触する複数の突起部とで形成されたカム機構であること
    を特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
11. 前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に直交する側面に形成された駆動レバーとの係合部より半径方向外側に張り出した複数の斜面カムと、レンズ玉枠の光軸方向に直交する側面に形成された前記複数の斜面カムに接触する複数の突起部とで形成されたカム機構で、前記カム環の斜面カムの少なくとも１つの張り出し方向は駆動レバーの回転軸と該駆動レバーとカム環との係合部とを結ぶ直線と略同一方向又はこれと直交する方向であること
    を特徴とする請求項２乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
12. 前記運動変換機構は、カム環の光軸方向に添った面に形成された螺旋溝とレンズ玉枠の光軸方向に添った面に形成された前記カム環の螺旋溝に螺合する螺旋突条、或いは前記螺旋溝と螺旋突条とが逆に配置されて構成された送りネジ機構であること
    を特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれかに記載の撮像装置。
13. 前記レンズ駆動装置は、駆動レバーを前記支軸の回りに第１の方向に回動させる第１の形状記憶合金の作動部材と、駆動レバーを前記支軸の回りに第２の方向に回動させる第２の形状記憶合金の作動部材とを備えること
    を特徴とする請求項２記載の撮像装置。
14. 前記形状記憶合金の作動部材は、形状記憶合金のワイヤであることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載の撮像装置。

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