JP2006293006A - Optical device and digital camera - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical device having a simple constitution that uses a polymer actuator for a driving part and acts stably, even under a low-temperature environment. <P>SOLUTION: An imaging unit 100 is equipped with a lens group 146 forming the optical image of a subject; a moving lens frame 140 for holding the lens group 146; guide shafts 131 and 132 for movably supporting the moving lens frame 140; a fixed lens frame 110 and a cover member 120 for holding the guide shafts 131 and 132; a coil spring 148 for energizing the moving lens frame 140 toward the fixed lens frame 110; the polymer actuator 150 for moving the moving lens frame 140 toward the cover member 120; an imaging device 182; and a base plate 180 for holding the imaging device 182. The moving lens frame 140 has a sleeve part 141, in which the guide shaft 131 is fit and a U-shaped groove 142 for receiving the guide shaft 132. The polymer actuator 150 is arranged nearer to the side of the imaging device 182 than to the moving lens frame 140. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、被写体を撮影するための光学装置に関する。   The present invention relates to an optical device for photographing a subject.

特公平7−4075号公報と特許第2768869号は、イオン交換膜の両面に設けた電極に電位差を与えることにより変形する高分子アクチュエーターを開示している。
特公平7−4075号公報 特許第2768869号
Japanese Patent Publication No. 7-4075 and Japanese Patent No. 2768869 disclose a polymer actuator that deforms by applying a potential difference to electrodes provided on both surfaces of an ion exchange membrane.
Japanese Patent Publication No. 7-4075 Japanese Patent No. 2768869

イオン交換膜を用いた高分子アクチュエーターでは、数ボルトの電圧印加で数ミリ程度の変位量が得られ、圧電アクチュエーターに比べて高電圧を得るための昇圧回路は不要である。例えば小型の光学装置の駆動部への応用が考えられる。しかし、高分子アクチュエーターは低温環境では応答性が低下しやすく、さらに凍結した場合には機能しなくなる。このような不具合を避けるためにはヒーターなどの熱源を別途設けることが考えられるが、これは光学装置の小型化を妨げる要因となる。   In a polymer actuator using an ion exchange membrane, a displacement of several millimeters can be obtained by applying a voltage of several volts, and a booster circuit for obtaining a higher voltage than that of a piezoelectric actuator is not required. For example, application to a drive unit of a small optical device is conceivable. However, polymer actuators tend to be less responsive in a low temperature environment and will not function when frozen. In order to avoid such a problem, it is conceivable to separately provide a heat source such as a heater, but this is a factor that hinders downsizing of the optical device.

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、駆動部に高分子アクチュエーターを用いた簡単な構成で小型な光学装置であって、低温環境においても安定に動作する光学装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of such a situation, and an object of the present invention is a compact optical device with a simple configuration using a polymer actuator in a drive unit, which is stable even in a low temperature environment. It is to provide an optical device that operates.

本発明の光学装置は、被写体の光学像を形成するための光学素子と、前記光学素子を所定の方向に案内し移動可能に支持するための支持機構と、前記光学素子を移動させるための高分子アクチュエーターと、前記光学素子により形成された光学像をデジタル画像データに変換するための撮像素子とを備え、前記高分子アクチュエーターが前記光学素子よりも前記撮像素子の側に配置されている。   An optical device according to the present invention includes an optical element for forming an optical image of a subject, a support mechanism for supporting the optical element in a predetermined direction so as to be movable, and a height for moving the optical element. A molecular actuator and an image sensor for converting an optical image formed by the optical element into digital image data are provided, and the polymer actuator is arranged on the image sensor side of the optical element.

本発明によれば、駆動部に高分子アクチュエーターを用いた簡単な構成で小型な光学装置であって、低温環境においても安定に動作する光学装置が提供される。   According to the present invention, there is provided an optical device that is a small-sized optical device with a simple configuration using a polymer actuator in a drive unit, and that operates stably even in a low-temperature environment.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施形態は、PDA(Personal Digital Assistant)に着脱自在に組み込まれるデジタルカメラに向けられている。図1は、本実施形態のデジタルカメラが組み込まれたPDAの概略斜視図である。図2は、本実施形態のデジタルカメラがPDAから取り外された状態を示している。図3は、図2のデジタルカメラを被写体側から見た斜視図である。図4は、デジタルカメラの撮像部の撮像ユニットを示している。   The present embodiment is directed to a digital camera that is detachably incorporated in a PDA (Personal Digital Assistant). FIG. 1 is a schematic perspective view of a PDA in which the digital camera of this embodiment is incorporated. FIG. 2 shows a state in which the digital camera of this embodiment is detached from the PDA. FIG. 3 is a perspective view of the digital camera of FIG. 2 as viewed from the subject side. FIG. 4 shows an imaging unit of the imaging unit of the digital camera.

図1と図2に示されるように、PDA500は、そのおもて面(図の左面)に、液晶モニター510と各種の操作ボタン(操作スイッチ)520とを備え、その上面に、カード状記録メディアのなどの周辺機器との交換可能な接続のためのカードスロット530が設けられている。図2と図3に示されるように、デジタルカメラ600は、撮像部610と、PDA500に挿入される板状の挿入部620とを備えている。挿入部620はPDA500のカードスロット530に挿入され、その底面の接続コネクターを介してPDA500と電気的に接続される。図4に示されるように、デジタルカメラ600の撮像部610は撮像ユニット100を内蔵しており、撮像ユニット100はPDA500の操作によりフォーカス(マクロ切り替え)や撮影などの操作が可能になっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the PDA 500 includes a liquid crystal monitor 510 and various operation buttons (operation switches) 520 on the front surface (left surface in the figure), and a card-like recording on the upper surface. A card slot 530 is provided for exchangeable connection with peripheral devices such as media. As shown in FIGS. 2 and 3, the digital camera 600 includes an imaging unit 610 and a plate-like insertion unit 620 inserted into the PDA 500. The insertion portion 620 is inserted into the card slot 530 of the PDA 500 and is electrically connected to the PDA 500 via a connection connector on the bottom surface. As shown in FIG. 4, the imaging unit 610 of the digital camera 600 includes an imaging unit 100, and the imaging unit 100 can perform operations such as focusing (macro switching) and shooting by operating the PDA 500.

図5は、図4に示されたデジタルカメラ600の撮像ユニット100の分解斜視図である。   FIG. 5 is an exploded perspective view of the imaging unit 100 of the digital camera 600 shown in FIG.

図5に示されるように、撮像ユニット100は、被写体の光学像を形成するための光学素子であるレンズ群146と、レンズ群146を保持する移動鏡枠140と、移動鏡枠140を移動可能に支持する二本のガイド軸131と132と、ガイド軸131と132を共働して保持する固定鏡枠110と蓋部材120と、レンズ群146により形成される光学像をデジタル画像データに変換するための撮像素子182と、撮像素子182を保持する基板180とを備えている。   As shown in FIG. 5, the imaging unit 100 can move the lens group 146 that is an optical element for forming an optical image of a subject, the movable lens frame 140 that holds the lens group 146, and the movable lens frame 140. An optical image formed by the two guide shafts 131 and 132 supported by the lens, the fixed lens frame 110 and the cover member 120 that jointly hold the guide shafts 131 and 132, and the lens group 146 is converted into digital image data. An image sensor 182 for holding the image sensor 182 and a substrate 180 for holding the image sensor 182 are provided.

蓋部材120は、被写体からの光を通す開口121を有し、固定鏡枠110の前側にねじ止めによって取り付けられる。また固定鏡枠110は、被写体からの光を通す開口115を有している。基板180は、固定鏡枠110の後ろ側にねじ止めによって取り付けられる。撮像素子182は、蓋部材120の開口121と固定鏡枠110の開口115を介して被写体からの光を受ける。   The lid member 120 has an opening 121 through which light from the subject passes, and is attached to the front side of the fixed lens frame 110 by screwing. The fixed lens frame 110 has an opening 115 through which light from the subject passes. The substrate 180 is attached to the rear side of the fixed lens frame 110 by screwing. The image sensor 182 receives light from the subject through the opening 121 of the lid member 120 and the opening 115 of the fixed lens frame 110.

レンズ群146は接着などにより移動鏡枠140に固定されている。ガイド軸131とガイド軸132は、一端が圧入などによって固定鏡枠110に固定され、他端が蓋部材120に保持される。ガイド軸131とガイド軸132は固定鏡枠110と蓋部材120とによって互いに平行に支持される。移動鏡枠140は、ガイド軸131が嵌合するスリーブ部141と、ガイド軸132を受けるU溝142とを有している。移動鏡枠140のU溝142は、ガイド軸132と係合して、ガイド軸131周りの移動鏡枠140の回転を規制する。移動鏡枠140のスリーブ部141とU溝142はそれぞれガイド軸131とガイド軸132に沿って移動可能であり、移動鏡枠140は二本のガイド軸131と132に平行な一本の軸に沿って移動し得る。つまり、固定鏡枠110と蓋部材120と二本のガイド軸131と132と移動鏡枠140はレンズ群146を所定の方向に案内し移動可能に支持する支持機構を構成している。望ましくは、レンズ群146はその光軸が移動鏡枠140の移動方向と平行になるように固定されており、レンズ群146は移動鏡枠140の移動に伴って光軸に沿って移動される。   The lens group 146 is fixed to the movable lens frame 140 by bonding or the like. One end of the guide shaft 131 and the guide shaft 132 is fixed to the fixed lens frame 110 by press-fitting or the like, and the other end is held by the lid member 120. The guide shaft 131 and the guide shaft 132 are supported in parallel with each other by the fixed lens frame 110 and the lid member 120. The movable lens frame 140 has a sleeve portion 141 into which the guide shaft 131 is fitted and a U groove 142 that receives the guide shaft 132. The U-groove 142 of the movable lens frame 140 engages with the guide shaft 132 and restricts the rotation of the movable lens frame 140 around the guide shaft 131. The sleeve part 141 and the U-groove 142 of the movable lens frame 140 are movable along the guide shaft 131 and the guide shaft 132, respectively. The movable lens frame 140 is arranged on one axis parallel to the two guide shafts 131 and 132. Can move along. That is, the fixed lens frame 110, the lid member 120, the two guide shafts 131 and 132, and the movable lens frame 140 constitute a support mechanism that guides the lens group 146 in a predetermined direction and is movably supported. Desirably, the lens group 146 is fixed so that its optical axis is parallel to the moving direction of the movable lens frame 140, and the lens group 146 is moved along the optical axis as the movable lens frame 140 moves. .

撮像ユニット100は、移動鏡枠140を固定鏡枠110に向けて付勢するコイルバネ148と、移動鏡枠140をコイルバネ148の付勢力に逆らって蓋部材120に向けて移動させるための高分子アクチュエーター150とを備えている。   The imaging unit 100 includes a coil spring 148 that urges the movable lens frame 140 toward the fixed lens frame 110, and a polymer actuator that moves the movable lens frame 140 toward the lid member 120 against the urging force of the coil spring 148. 150.

コイルバネ148は、ガイド軸131が通され、蓋部材120と移動鏡枠140のスリーブ部141の間に配置される。蓋部材120が固定鏡枠110に取り付けられた状態では、コイルバネ148は蓋部材120と移動鏡枠140のスリーブ部141によって圧縮され、その結果として、コイルバネ148は移動鏡枠140を固定鏡枠110に向けて付勢する。   The coil spring 148 passes through the guide shaft 131 and is disposed between the lid member 120 and the sleeve portion 141 of the movable lens frame 140. In a state where the lid member 120 is attached to the fixed lens frame 110, the coil spring 148 is compressed by the lid member 120 and the sleeve portion 141 of the movable lens frame 140, and as a result, the coil spring 148 causes the movable lens frame 140 to be fixed to the fixed lens frame 110. Energize towards.

高分子アクチュエーター150は細長く、移動鏡枠140の縁に沿って湾曲しており、一方の端部がピン158によって固定鏡枠110に固定され、他端は自由端になっている。移動鏡枠140は、ピン158との接触を避けるため、逃げ部143を有している。   The polymer actuator 150 is elongated and curved along the edge of the movable lens frame 140. One end of the polymer actuator 150 is fixed to the fixed lens frame 110 by a pin 158, and the other end is a free end. The movable lens frame 140 has an escape portion 143 to avoid contact with the pin 158.

高分子アクチュエーター150は、例えば特公平7−4075号公報や特許第2768869号に開示されている。高分子アクチュエーター150は電圧の印加に応じて変形する高分子部を有している。より詳しくは、図6に示されるように、高分子アクチュエーター150は、高分子部としての含水したイオン交換膜151と、イオン交換膜151の両側に設けられた一対の電極152と153とを備えている。電極152と電極153はイオン交換膜151を介して対向している。   The polymer actuator 150 is disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 7-4075 and Japanese Patent No. 2768869. The polymer actuator 150 has a polymer portion that deforms in response to application of a voltage. More specifically, as shown in FIG. 6, the polymer actuator 150 includes a water-containing ion exchange membrane 151 as a polymer portion, and a pair of electrodes 152 and 153 provided on both sides of the ion exchange membrane 151. ing. The electrode 152 and the electrode 153 are opposed to each other with the ion exchange membrane 151 interposed therebetween.

図6において、高分子アクチュエーター150は、上側の端部が固定されていて、下側の端部が自由端になっている。図6に示されるように、高分子アクチュエーター150は二枚の電極152と153の間への電圧印加に応じて撓み、その撓む方向は二枚の電極152と153の間に印加される電圧の向きに依存している。   In FIG. 6, the polymer actuator 150 has an upper end fixed, and a lower end being a free end. As shown in FIG. 6, the polymer actuator 150 bends in response to voltage application between the two electrodes 152 and 153, and the bending direction is the voltage applied between the two electrodes 152 and 153. Depends on the orientation.

図5において、高分子アクチュエーター150は電圧印加に応じて撓み、自由端が固定鏡枠110から離れ、移動鏡枠140を押す。その結果、移動鏡枠140がコイルバネ148の付勢力に逆らって蓋部材120に向けて移動される。   In FIG. 5, the polymer actuator 150 bends in response to voltage application, the free end moves away from the fixed lens frame 110, and pushes the movable lens frame 140. As a result, the movable lens frame 140 is moved toward the lid member 120 against the urging force of the coil spring 148.

つまり、別の言い方をすれば、高分子アクチュエーター150は、電圧の印加に応じて変形する高分子部を有し、電圧の印加による高分子部の変形により移動鏡枠140を移動させる。またコイルバネ148は、高分子アクチュエーター150による移動鏡枠140の移動方向に対して逆方向に移動鏡枠140を付勢している。   That is, in other words, the polymer actuator 150 has a polymer part that deforms in response to application of a voltage, and moves the movable lens frame 140 by deformation of the polymer part by application of voltage. The coil spring 148 biases the movable lens frame 140 in the direction opposite to the moving direction of the movable lens frame 140 by the polymer actuator 150.

また、固定鏡枠110は、レンズ群146を位置決めするための位置決め部111と位置決め部112を有している。また移動鏡枠140は、スリーブ部141の近くに、外側に突出した凸部144を有している。移動鏡枠140の凸部144は、位置決め部111と位置決め部112の間に位置している。   The fixed lens frame 110 includes a positioning unit 111 and a positioning unit 112 for positioning the lens group 146. Further, the movable lens frame 140 has a convex portion 144 protruding outward near the sleeve portion 141. The convex part 144 of the movable lens frame 140 is located between the positioning part 111 and the positioning part 112.

図7と図8は、高分子アクチュエーター150によって移動鏡枠140が移動される様子を模式的に示している。図7は、高分子アクチュエーター150に電圧が印加されていない状態での移動鏡枠140の位置を示し、図8は、高分子アクチュエーター150に電圧が印加されている状態での移動鏡枠140の位置を示している。   7 and 8 schematically show how the movable lens frame 140 is moved by the polymer actuator 150. FIG. FIG. 7 shows the position of the movable lens frame 140 when no voltage is applied to the polymer actuator 150, and FIG. 8 shows the position of the movable lens frame 140 when the voltage is applied to the polymer actuator 150. Indicates the position.

高分子アクチュエーター150に電圧が印加されていない状態では、図7に示されるように、移動鏡枠140はコイルバネ148によって固定鏡枠110の位置決め部111に押し付けられている。その結果として、固定鏡枠110の裏面(図中右側)から距離Lの位置にレンズ群146が位置決めされる。   In a state where no voltage is applied to the polymer actuator 150, the movable lens frame 140 is pressed against the positioning portion 111 of the fixed lens frame 110 by the coil spring 148, as shown in FIG. As a result, the lens group 146 is positioned at a distance L from the back surface (right side in the drawing) of the fixed lens frame 110.

高分子アクチュエーター150に電圧が印加されると、高分子アクチュエーター150が蓋部材120の側に撓み、移動鏡枠140は蓋部材120に近づく向きに移動される。移動鏡枠140の移動は、移動鏡枠140の凸部144が固定鏡枠110に位置決め部112に接触して終了する。   When a voltage is applied to the polymer actuator 150, the polymer actuator 150 bends toward the lid member 120, and the movable lens frame 140 is moved in a direction approaching the lid member 120. The movement of the movable lens frame 140 ends when the convex portion 144 of the movable lens frame 140 contacts the positioning unit 112 with the fixed lens frame 110.

つまり、高分子アクチュエーター150に電圧が印加されている状態では、図8に示されるように、移動鏡枠140は高分子アクチュエーター150によって凸部144が固定鏡枠110の位置決め部112に押し付けられている。その結果として、固定鏡枠110の裏面(図中右側)から距離L+l−tの位置にレンズ群146が位置決めされる。ここで、lは位置決め部111と位置決め部112の間隔であり、tは移動鏡枠140の板状部分(スリーブ部141を除いた部分)の厚さである。   That is, in a state where a voltage is applied to the polymer actuator 150, the convex part 144 of the movable lens frame 140 is pressed against the positioning part 112 of the fixed lens frame 110 by the polymer actuator 150 as shown in FIG. Yes. As a result, the lens group 146 is positioned at a distance L + 1−t from the back surface (right side in the drawing) of the fixed lens frame 110. Here, l is the distance between the positioning portion 111 and the positioning portion 112, and t is the thickness of the plate-like portion (the portion excluding the sleeve portion 141) of the movable lens frame 140.

高分子アクチュエーター150への電圧印加が解除されると、移動鏡枠140はコイルバネ148によって蓋部材120から離れる向きに移動され、図7の状態に戻る。   When the voltage application to the polymer actuator 150 is released, the movable lens frame 140 is moved away from the lid member 120 by the coil spring 148 and returns to the state of FIG.

つまり、位置決め部111は、移動鏡枠140と接触してコイルバネ148による蓋部材120から離れる向きの移動鏡枠140の移動を妨げてレンズ群146を被写体から比較的遠い第一の位置に位置決めする。また位置決め部112は、移動鏡枠140の凸部144と接触して高分子アクチュエーター150による蓋部材120に近づく方向の移動鏡枠140の移動を妨げてレンズ群146を被写体から比較的近い第二の位置に位置決めする。すなわち、固定鏡枠110の位置決め部111と位置決め部112と移動鏡枠140の凸部144は、高分子アクチュエーター150によるレンズ群146の移動のストロークを制限する制限機構を構成している。   That is, the positioning unit 111 contacts the moving lens frame 140 and prevents the moving lens frame 140 from moving away from the lid member 120 by the coil spring 148 to position the lens group 146 at a first position relatively far from the subject. . Further, the positioning unit 112 contacts the convex portion 144 of the movable lens frame 140 and prevents the movement of the movable lens frame 140 in the direction approaching the lid member 120 by the polymer actuator 150, so that the lens group 146 is relatively close to the subject. Position to the position. That is, the positioning part 111 and the positioning part 112 of the fixed lens frame 110 and the convex part 144 of the moving lens frame 140 constitute a limiting mechanism that limits the movement stroke of the lens group 146 by the polymer actuator 150.

この制限機構により、移動鏡枠140の位置は、高分子アクチュエーター150の変形量によってではなく、位置決め部111と位置決め部112によって決まる。従って、レンズ群146を高精度に位置決めできる。   By this limiting mechanism, the position of the movable lens frame 140 is determined not by the deformation amount of the polymer actuator 150 but by the positioning unit 111 and the positioning unit 112. Therefore, the lens group 146 can be positioned with high accuracy.

図9は、図5に示された移動鏡枠140を撮像素子182の側から見た斜視図であり、図10は、図5に示された移動鏡枠140を撮像素子182の側から見た平面図である。   9 is a perspective view of the movable lens frame 140 shown in FIG. 5 as viewed from the image sensor 182 side. FIG. 10 is a perspective view of the movable lens frame 140 shown in FIG. FIG.

図9と図10において、高分子アクチュエーター150は一方の端部が支持点P1を中心として固定鏡枠110に固定されており、他方の端部は、電圧印加による変形すなわち撓みにより、作用点P2を中心として移動鏡枠140を押す。図9と図10に示されるように、高分子アクチュエーター150の作用点P2は、高分子アクチュエーター150の支持点P1よりもガイド軸131の近くに位置している。   9 and 10, one end portion of the polymer actuator 150 is fixed to the fixed lens frame 110 with the support point P1 as the center, and the other end portion has an action point P2 due to deformation or bending by voltage application. The movable lens frame 140 is pushed around the center. As shown in FIGS. 9 and 10, the action point P <b> 2 of the polymer actuator 150 is located closer to the guide shaft 131 than the support point P <b> 1 of the polymer actuator 150.

また図10に示すように、高分子アクチュエーター150は、レンズ群146の光軸に直交する平面への投影において、レンズ群146を通過する光の光路を避けて、例えば光軸を中心とする円周に沿って延びている。また、レンズ群146の光軸に直交する平面への投影において、支持点P1と作用点P2は共に光軸を中心としガイド軸131の中心を通る円Cの内側に位置している。従って、高分子アクチュエーター150の少なくとも内周部は光軸を中心としガイド軸131の中心を通る円Cの内側に位置している。これにより、撮像ユニット100は小型化されている。   Further, as shown in FIG. 10, the polymer actuator 150 avoids the optical path of light passing through the lens group 146 in the projection onto the plane orthogonal to the optical axis of the lens group 146, for example, a circle centered on the optical axis. It extends along the circumference. Further, in the projection onto the plane orthogonal to the optical axis of the lens group 146, both the support point P1 and the action point P2 are located inside a circle C centering on the optical axis and passing through the center of the guide shaft 131. Therefore, at least the inner peripheral portion of the polymer actuator 150 is located inside a circle C that passes through the center of the guide shaft 131 with the optical axis as the center. Thereby, the imaging unit 100 is miniaturized.

より好ましくは、高分子アクチュエーター150の全体が、光軸を中心としガイド軸131の中心を通る円Cの内側に位置しているとよい。この場合、撮像ユニット100をさらに小型化できる。   More preferably, the entire polymer actuator 150 is located inside a circle C that passes through the center of the guide shaft 131 with the optical axis as the center. In this case, the imaging unit 100 can be further downsized.

また、移動鏡枠140がコイルバネ148によって付勢される部位はスリーブ部141であり、ガイド軸131との接触部の近くに位置し、支持点P1よりも作用点P2の近くに位置している。   Further, a portion where the movable lens frame 140 is urged by the coil spring 148 is a sleeve portion 141, which is located near the contact portion with the guide shaft 131, and is located near the action point P2 rather than the support point P1. .

本実施形態ではPDAに着脱可能なデジタルカメラの例を示したが、撮像ユニット100はデジタルカメラや携帯電話などにももちろん応用できる。デジタルカメラや携帯電話の使用状況としてスキー場や登山などがあげられる。このような状況では撮影時に氷点下になることがあり、高分子アクチュエーター150の応答性が低下する、さらには凍結により高分子アクチュエーター150が動作しなくなるという不具合が生じるおそれがある。   In the present embodiment, an example of a digital camera that can be attached to and detached from the PDA has been shown, but the imaging unit 100 can of course be applied to a digital camera, a mobile phone, and the like. Examples of the usage of digital cameras and mobile phones include skiing and climbing. In such a situation, the temperature may be below freezing at the time of photographing, and there is a possibility that the responsiveness of the polymer actuator 150 is lowered, and that the polymer actuator 150 becomes inoperable due to freezing.

このような不具合を避けるために、高分子アクチュエーター150が低温にならないようにヒーターを内蔵する手法が考えられる。しかし、この手法は装置の大型化やバッテリー消費の増大などを招く。   In order to avoid such a problem, a method of incorporating a heater so that the polymer actuator 150 does not become a low temperature can be considered. However, this method leads to an increase in the size of the device and an increase in battery consumption.

本実施形態の撮像ユニット100では、高分子アクチュエーター150が、外部環境の影響を受けにくい移動鏡枠140よりも撮像素子182の側に配置されている。撮像素子182は駆動時に熱を発し、高分子アクチュエーター150は、撮像素子182が発した熱によって暖められる。このため、低温環境においても高分子アクチュエーター150が低温になることが避けられる。   In the imaging unit 100 of the present embodiment, the polymer actuator 150 is disposed on the imaging element 182 side with respect to the movable lens frame 140 that is not easily affected by the external environment. The image sensor 182 generates heat when driven, and the polymer actuator 150 is warmed by the heat generated by the image sensor 182. For this reason, it can be avoided that the polymer actuator 150 becomes low temperature even in a low temperature environment.

これにより、撮像ユニット100は、ヒーターを別途設けることなく、低温環境でも安定に動作する。   Thereby, the imaging unit 100 operates stably even in a low temperature environment without separately providing a heater.

続いて、本実施形態の変形例について述べる。図11は、本実施形態の変形例の撮像ユニットの分解斜視図であり、図12は、図11に示された撮像ユニットの組み立て完成斜視図である。図11と図12において、図5に示された部材と同一の参照符号で示された部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。   Subsequently, a modification of the present embodiment will be described. FIG. 11 is an exploded perspective view of an imaging unit according to a modification of the present embodiment, and FIG. 12 is an assembled perspective view of the imaging unit shown in FIG. 11 and 12, members denoted by the same reference numerals as those illustrated in FIG. 5 are similar members, and detailed description thereof is omitted.

本変形例の撮像ユニット200は、図11に示されるように、撮像素子182の裏面に接して設けられた放熱板184を備えている。放熱板184は基板180から前方に延出してから下方に折れ曲がっている。固定鏡枠210は、高分子アクチュエーター150が取り付けられる部分に、放熱板184の端部が収まる凹部213を有している。また固定鏡枠210の開口215は放熱板184に対応した形状に変更されている。組み立てられた完成状態では、図12に示されるように、放熱板184の端部が高分子アクチュエーター150の近くに位置する。放熱板184は熱伝導性が良く、撮像素子182が発する熱を高分子アクチュエーター150に伝導させる。その結果、高分子アクチュエーター150は効率良く暖められる。このため、低温環境においても高分子アクチュエーター150が低温になることが避けられる。   As shown in FIG. 11, the imaging unit 200 of the present modification includes a heat radiating plate 184 provided in contact with the back surface of the imaging element 182. The heat radiating plate 184 extends forward from the substrate 180 and then bends downward. The fixed lens frame 210 has a recess 213 in which the end of the heat radiating plate 184 fits in a portion where the polymer actuator 150 is attached. The opening 215 of the fixed lens frame 210 is changed to a shape corresponding to the heat radiating plate 184. In the assembled completed state, as shown in FIG. 12, the end portion of the heat radiating plate 184 is located near the polymer actuator 150. The heat radiating plate 184 has good thermal conductivity, and conducts heat generated by the image sensor 182 to the polymer actuator 150. As a result, the polymer actuator 150 is efficiently warmed. For this reason, it can be avoided that the polymer actuator 150 becomes low temperature even in a low temperature environment.

これにより、撮像ユニット200は、ヒーターを別途設けることなく、低温環境でも安定に動作する。   Thereby, the imaging unit 200 operates stably even in a low temperature environment without separately providing a heater.

本実施形態では、高分子アクチュエーター150を暖めるために、撮像素子182の発熱を利用しているが、撮像素子182に関与して比較的多くの熱を発する電気回路、例えば電源回路やCPUなどの発熱を利用してもよい。   In the present embodiment, the heat generated by the image sensor 182 is used to warm the polymer actuator 150. However, an electric circuit that is involved in the image sensor 182 and generates a relatively large amount of heat, such as a power supply circuit or a CPU, is used. Exotherm may be used.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。   The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good.

上述した実施形態では、合焦位置の制御のためにレンズ群146をその光軸に沿って移動させているが、焦点距離の制御(ズーム)のためにレンズ群を光軸に沿って移動させる構成にも応用できる。また手ぶれや撮影方向の補正のために、光軸と異なる方向、例えば光軸に直交する方向に移動させてもよい。   In the embodiment described above, the lens group 146 is moved along the optical axis for controlling the in-focus position. However, the lens group is moved along the optical axis for controlling the focal length (zoom). It can also be applied to configuration. Further, in order to correct camera shake and shooting direction, it may be moved in a direction different from the optical axis, for example, a direction orthogonal to the optical axis.

本発明の実施形態のデジタルカメラが組み込まれたPDAの概略斜視図である。1 is a schematic perspective view of a PDA in which a digital camera according to an embodiment of the present invention is incorporated. 本発明の実施形態のデジタルカメラがPDAから取り外された状態を示している。The state which removed the digital camera of embodiment of this invention from PDA is shown. 図2に示されたデジタルカメラを被写体側から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the digital camera shown in FIG. 2 as viewed from the subject side. 図3に示されたデジタルカメラの撮像部の撮像ユニットを示している。4 illustrates an imaging unit of an imaging unit of the digital camera illustrated in FIG. 3. 図4に示されたデジタルカメラの撮像ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the imaging unit of the digital camera shown by FIG. 図5に示された高分子アクチュエーターの構成を模式的に示している。FIG. 6 schematically shows the configuration of the polymer actuator shown in FIG. 5. 図5に示された高分子アクチュエーターに電圧が印加されていない状態での移動鏡枠の位置を示している。6 shows the position of the movable lens frame when no voltage is applied to the polymer actuator shown in FIG. 図5に示された高分子アクチュエーターに電圧が印加されている状態での移動鏡枠の位置を示している。FIG. 6 shows the position of the movable lens frame when a voltage is applied to the polymer actuator shown in FIG. 図5に示された移動鏡枠を撮像素子の側から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the movable lens frame shown by FIG. 5 from the image sensor side. 図5に示された移動鏡枠を撮像素子の側から見た平面図である。It is the top view which looked at the movable lens frame shown by FIG. 5 from the image pick-up element side. 本発明の実施形態の変形例による撮像ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the imaging unit by the modification of embodiment of this invention. 図11に示された撮像ユニットの組み立て完成斜視図である。FIG. 12 is an assembled perspective view of the imaging unit shown in FIG. 11.

符号の説明Explanation of symbols

100…撮像ユニット、110…固定鏡枠、111…位置決め部、112…位置決め部、115…開口、120…蓋部材、121…開口、131…ガイド軸、132…ガイド軸、140…移動鏡枠、141…スリーブ部、142…U溝、143…逃げ部、144…凸部、146…レンズ群、148…コイルバネ、150…高分子アクチュエーター、151…イオン交換膜、152…電極、153…電極、158…ピン、180…基板、182…撮像素子、184…放熱板、500…PDA、510…液晶モニター、520…操作ボタン、530…カードスロット、600…デジタルカメラ、610…撮像部、620…挿入部、P1…支持点、P2…作用点。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging unit, 110 ... Fixed lens frame, 111 ... Positioning part, 112 ... Positioning part, 115 ... Opening, 120 ... Cover member, 121 ... Opening, 131 ... Guide shaft, 132 ... Guide shaft, 140 ... Moving lens frame, 141 ... Sleeve part, 142 ... U-groove, 143 ... Escape part, 144 ... Convex part, 146 ... Lens group, 148 ... Coil spring, 150 ... Polymer actuator, 151 ... Ion exchange membrane, 152 ... Electrode, 153 ... Electrode, 158 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Pin, 180 ... Board | substrate, 182 ... Image pick-up element, 184 ... Heat sink, 500 ... PDA, 510 ... Liquid crystal monitor, 520 ... Operation button, 530 ... Card slot, 600 ... Digital camera, 610 ... Imaging part, 620 ... Insertion part , P1 ... support point, P2 ... action point.

Claims (7)

被写体の光学像を形成するための光学素子と、
前記光学素子を所定の方向に案内し移動可能に支持するための支持機構と、
前記光学素子を移動させるための高分子アクチュエーターと、
前記光学素子により形成された光学像をデジタル画像データに変換するための撮像素子とを備え、
前記高分子アクチュエーターが前記光学素子よりも前記撮像素子の側に配置されている、光学装置。
An optical element for forming an optical image of a subject;
A support mechanism for supporting the optical element in a predetermined direction so as to be movable;
A polymer actuator for moving the optical element;
An image sensor for converting an optical image formed by the optical element into digital image data;
An optical apparatus, wherein the polymer actuator is disposed closer to the imaging element than the optical element.
請求項1において、前記高分子アクチュエーターは電圧の印加に応じて変形する高分子部を有し、電圧の印加による前記高分子部の変形により前記光学素子を移動させる、光学装置。   2. The optical device according to claim 1, wherein the polymer actuator has a polymer part that deforms in response to application of a voltage, and moves the optical element by deformation of the polymer part by application of voltage. 請求項2において、前記高分子アクチュエーターは、高分子部としての含水したイオン交換膜と、前記イオン交換膜の両側に設けられ、前記イオン交換膜を介して対向する一対の電極とを備えている、光学装置。   3. The polymer actuator according to claim 2, comprising a water-containing ion exchange membrane as a polymer portion, and a pair of electrodes provided on both sides of the ion exchange membrane and facing each other through the ion exchange membrane. , Optical device. 請求項1において、前記支持機構が前記光学素子をその光軸に沿って移動可能に支持している、光学装置。   2. The optical device according to claim 1, wherein the support mechanism supports the optical element so as to be movable along an optical axis thereof. 請求項1において、前記撮像素子が発する熱を前記高分子アクチュエーターに伝導させる熱伝導部をさらに備えている、光学装置。   The optical device according to claim 1, further comprising a heat conduction unit that conducts heat generated by the imaging element to the polymer actuator. 請求項1において、前記撮像素子に関与する電気回路が発する熱を前記高分子アクチュエーターに伝導させる熱伝導部をさらに備えている、光学装置。   The optical apparatus according to claim 1, further comprising a heat conduction unit that conducts heat generated by an electric circuit related to the imaging element to the polymer actuator. 請求項1ないし請求項6のいずれかひとつに記載の光学装置を備えているデジタルカメラ。   A digital camera comprising the optical device according to any one of claims 1 to 6.
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