JP2006301202A - Optical device and digital camera - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact optical device using a polymer actuator as a driving part, capable of accurately controlling displacement amount, and having simple constitution. <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 holding the lens group 146; guide shafts 131 and 132 supporting the moving lens frame 140 movably; a fixed lens frame 110 and a cover member 120 holding the guide shafts 131 and 132; a coil spring 148 energizing the moving lens frame 140 toward the cover member 120; the polymer actuator 150 moving the moving lens frame 140 toward the fixed lens frame 110; an imaging device 182; and a base plate 180 holding the imaging device 182. The moving lens frame 140 has a sleeve part 141 to which the guide shaft 131 is fit and a U-shaped groove 142 which receives the guide shaft 132, and is arranged nearer to the side of the imaging device 182 than the polymer actuator 150. <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高温環境では変位量が大きくなる。従って、小型の光学装置に適用した場合には高分子アクチュエーターが撮像素子の発熱の影響を受けやすく、変位量を精度良く制御することが難しい。変位量を精度良く制御するには温度センサーと温度補償回路などが必要となる。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, the displacement amount of the polymer actuator increases in a high temperature environment. Therefore, when applied to a small optical device, the polymer actuator is easily affected by the heat generated by the image sensor, and it is difficult to control the displacement with high accuracy. In order to control the amount of displacement with high accuracy, a temperature sensor and a temperature compensation circuit are required. 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変位量を精度良く制御できる簡単な構成で小型な光学装置を提供することである。   The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a small optical device with a simple configuration capable of accurately controlling the amount of displacement using a polymer actuator in the drive unit. That is.

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、前記光学素子が前記高分子アクチュエーター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 optical element is disposed closer to the image sensor than the polymer actuator.

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変位量を精度良く制御できる簡単な構成で小型な光学装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a small optical apparatus with a simple structure which can control the displacement amount which used the polymer actuator for the drive part with high precision is provided.

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 (the 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。また図6は、図5に示された撮像ユニット100を反対側から見た分解斜視図である。   FIG. 5 is an exploded perspective view of the imaging unit 100 of the digital camera 600 shown in FIG. FIG. 6 is an exploded perspective view of the imaging unit 100 shown in FIG. 5 as viewed from the opposite side.

図5と図6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 FIGS. 5 and 6, the imaging unit 100 includes a lens group 146 that is an optical element for forming an optical image of a subject, a movable lens frame 140 that holds the lens group 146, and a movable lens frame 140. An optical image formed by the two guide shafts 131 and 132 that movably support the lens, the fixed lens frame 110 that holds the guide shafts 131 and 132 in cooperation with each other, and the lens group 146 is a digital image. An image sensor 182 for converting data and a substrate 180 that holds 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を蓋部材120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固定鏡枠110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 lid member 120, and a polymer actuator that moves the movable lens frame 140 toward the fixed lens frame 110 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、固定鏡枠110と移動鏡枠140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は固定鏡枠110と移動鏡枠140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を蓋部材120に向けて付勢する。   The coil spring 148 is inserted between the fixed lens frame 110 and the movable lens frame 140 through the guide shaft 131. When the lid member 120 is attached to the fixed lens frame 110, the coil spring 148 is compressed by the fixed lens frame 110 and the movable lens frame 140. As a result, the coil spring 148 attaches the movable lens frame 140 toward the lid member 120. To force.

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によって蓋部材120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 barrel 140. One end of the polymer actuator 150 is fixed to the lid member 120 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7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. 7, 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7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7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. 7, the polymer actuator 150 has an upper end fixed, and a lower end being a free end. As shown in FIG. 7, the polymer actuator 150 bends in response to voltage application between the two electrodes 152 and 153, and the bending direction is a voltage applied between the two electrodes 152 and 153. Depends on the orientation.

図5と図6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、自由端が蓋部材120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固定鏡枠110に向けて移動される。   5 and 6, the polymer actuator 150 bends in response to voltage application, the free end moves away from the lid member 120, and pushes the movable lens frame 140. As a result, the movable lens frame 140 is moved toward the fixed lens frame 110 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を有し、蓋部材120は、レンズ群146を位置決めするための位置決め部125を有している。   The fixed lens frame 110 has a positioning part 111 for positioning the lens group 146, and the lid member 120 has a positioning part 125 for positioning the lens group 146.

図8と図9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8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9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。   8 and 9 schematically show how the movable lens frame 140 is moved by the polymer actuator 150. FIG. FIG. 8 shows the position of the movable lens frame 140 when no voltage is applied to the polymer actuator 150, and FIG. 9 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8に示されるように、移動鏡枠140はコイルバネ148によって高分子アクチュエーター150を介して蓋部材120の位置決め部125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 125 of the lid member 120 via the polymer actuator 150 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が固定鏡枠110の側に撓み、移動鏡枠140は固定鏡枠110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が固定鏡枠110の位置決め部111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 fixed lens frame 110, and the movable lens frame 140 is moved in a direction approaching the fixed lens frame 110. The movement of the movable lens frame 140 ends when the movable lens frame 140 contacts the positioning unit 111 of 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9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+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125に押し付けられている高分子アクチュエーター150と位置決め部111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 movable lens frame 140 is pressed against the positioning unit 111 of the fixed lens frame 110 by the polymer actuator 150 as shown in FIG. 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 polymer actuator 150 pressed against the positioning part 125 and the positioning part 111, and t is the thickness of the plate-like part (the part excluding the sleeve part 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によって固定鏡枠110から離れる向きに移動され、図8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 fixed lens frame 110 by the coil spring 148 and returns to the state of FIG.

つまり、位置決め部125は、高分子アクチュエーター150を介して移動鏡枠140と接触してコイルバネ148による蓋部材120に近づく向きの移動鏡枠140の移動を妨げてレンズ群146を被写体から比較的近い第一の位置に位置決めする。また位置決め部111は、移動鏡枠140と接触して高分子アクチュエーター150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と蓋部材120の位置決め部125と移動鏡枠140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 125 contacts the moving lens frame 140 via the polymer actuator 150 and prevents the moving lens frame 140 from moving toward the lid member 120 by the coil spring 148, thereby relatively moving the lens group 146 from the subject. Position in the first position. Further, the positioning unit 111 contacts the moving lens frame 140 and prevents the movement of the moving lens frame 140 in the direction away from the lid member 120 by the polymer actuator 150, thereby positioning the lens group 146 at a second position relatively far from the subject. To do. That is, the positioning unit 111 of the fixed lens frame 110, the positioning unit 125 of the lid member 120, and 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125によって決まる。従って、レンズ群146を所定の二つの位置に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 125. Therefore, the lens group 146 can be positioned with high accuracy at two predetermined positions.

図10は、図5と図6に示された移動鏡枠140を蓋部材120の側から見た平面図である。   FIG. 10 is a plan view of the movable lens barrel 140 shown in FIGS. 5 and 6 as viewed from the lid member 120 side.

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を中心として蓋部材120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。   In FIG. 10, one end of the polymer actuator 150 is fixed to the lid member 120 with the support point P1 as the center, and the other end moves about the action point P2 by deformation or bending due to voltage application. The mirror frame 140 is pushed. As shown in FIG. 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 the circle passing through the center of the guide shaft 131 with the optical axis as the center. 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の裏側であり、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, the part where the movable lens frame 140 is urged by the coil spring 148 is on the back side of the sleeve part 141, is located near the contact part with the guide shaft 131, and is located closer to the action point P2 than the support point P1. ing.

撮像素子182は駆動時に熱を発生する。また、高分子アクチュエーター150は周囲の温度に依存して変位量が変化する。変位量を精度良く制御するには温度センサーと温度補償回路などが必要である。これは小型化の妨げる要因となる。   The image sensor 182 generates heat when driven. Further, the displacement amount of the polymer actuator 150 changes depending on the ambient temperature. A temperature sensor and a temperature compensation circuit are required to control the displacement with high accuracy. This is a factor preventing miniaturization.

本実施形態の撮像ユニット100では、移動鏡枠140が高分子アクチュエーター150よりも撮像素子182の側に配置されている。撮像素子182は駆動時に熱を発する。高分子アクチュエーター150は撮像素子182から比較的遠くに位置しているため、撮像素子182が発した熱によって暖められにくい。このため、高分子アクチュエーター150が高温になることが避けられる。従って、温度センサーと温度補償回路を必要とすることなく、変位量を精度良く制御できる。   In the imaging unit 100 of this embodiment, the movable lens frame 140 is disposed on the imaging element 182 side with respect to the polymer actuator 150. The image sensor 182 generates heat when driven. Since the polymer actuator 150 is located relatively far from the image sensor 182, it is difficult to be heated by the heat generated by the image sensor 182. For this reason, the high temperature of the polymer actuator 150 can be avoided. Therefore, the amount of displacement can be controlled with high accuracy without requiring a temperature sensor and a temperature compensation circuit.

これにより、撮像ユニット100は、高分子アクチュエーター150によって移動される移動鏡枠140に保持されたレンズ群146の位置を前述の第一の位置と第二の位置の間において精度良く制御できる。   Thereby, the imaging unit 100 can accurately control the position of the lens group 146 held by the movable lens frame 140 moved by the polymer actuator 150 between the first position and the second position.

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る。図11において、図5と図6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. In FIG. 11, members denoted by the same reference numerals as those illustrated in FIGS. 5 and 6 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、移動鏡枠140と撮像素子182の間に配置された断熱ガラスなどの透明な断熱部材118を備えている。断熱部材118は断熱性が良く、撮像素子182が発する熱や撮像素子182に関与する電気回路が発する熱の高分子アクチュエーター150への伝導を抑える。その結果、高分子アクチュエーター150はさらに暖められにくくなる。このため、さらに良好に、高分子アクチュエーター150が高温になることが避けられる。従って、温度センサーと温度補償回路を必要とすることなく、さらに安定して、変位量を精度良く制御できる。   As shown in FIG. 11, the imaging unit 200 of the present modification includes a transparent heat insulating member 118 such as heat insulating glass disposed between the movable lens frame 140 and the image sensor 182. The heat insulating member 118 has good heat insulating properties and suppresses conduction of heat generated by the image sensor 182 and heat generated by an electric circuit related to the image sensor 182 to the polymer actuator 150. As a result, the polymer actuator 150 is less likely to be warmed. For this reason, it is better to avoid the high temperature of the polymer actuator 150. Therefore, the displacement amount can be controlled more accurately and accurately without requiring a temperature sensor and a temperature compensation circuit.

これにより、撮像ユニット200は、高分子アクチュエーター150によって移動される移動鏡枠140に保持されたレンズ群146の位置を前述の第一の位置と第二の位置の間において精度良く制御できる。   Thereby, the imaging unit 200 can accurately control the position of the lens group 146 held by the movable lens frame 140 moved by the polymer actuator 150 between the first position and the second position.

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に示された撮像ユニット100を反対側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the imaging unit 100 shown by FIG. 5 from the other side. 図5と図6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。The structure of the polymer actuator shown by FIG. 5 and FIG. 6 is shown typically. 図5と図6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。FIG. 7 shows the position of the movable lens frame when no voltage is applied to the polymer actuator shown in FIGS. 5 and 6. FIG. 図5と図6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. 7 shows the position of the movable lens frame when a voltage is applied to the polymer actuator shown in FIG. 5 and FIG. 6. 図5と図6に示された移動鏡枠を蓋部材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 and FIG. 6 from the cover member 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.

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、115…開口、118…断熱部材、120…蓋部材、121…開口、125…位置決め部、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、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、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, 115 ... Opening, 118 ... Heat insulation member, 120 ... Cover member, 121 ... Opening, 125 ... Positioning part, 131 ... Guide shaft, 132 ... Guide shaft, 140 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Moving lens frame, 141 ... Sleeve part, 142 ... U groove, 143 ... Escape part, 146 ... Lens group, 148 ... Coil spring, 150 ... Polymer actuator, 151 ... Ion exchange membrane, 152 ... Electrode, 153 ... Electrode, 158 ... Pin, 180 ... Substrate, 182 ... Image sensor, 500 ... PDA, 510 ... Liquid crystal monitor, 520 ... Operation button, 530 ... Card slot, 600 ... Digital camera, 610 ... Imaging part, 620 ... Inserting part, P1 ... Supporting point , P2 ... operating 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、
前記光学素子が前記高分子アクチュエーター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 guiding and moving the optical element in a predetermined direction;
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 device, wherein the optical element is disposed closer to the imaging element than the polymer actuator.
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請求項1に記載の光学装置。   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. 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請求項2に記載の光学装置。   The said polymer actuator is provided with the water-containing ion exchange membrane as a polymer part, and a pair of electrode which is provided in the both sides of the said ion exchange membrane, and opposes via the said ion exchange membrane. Optical device. 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請求項1に記載の光学装置。   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. 前記撮像素子が発する熱の前記高分子アクチュエーターへの伝導を抑える断熱部材をさらに備えている請求項1に記載の光学装置。   The optical apparatus according to claim 1, further comprising a heat insulating member that suppresses conduction of heat generated by the image sensor to the polymer actuator. 前記撮像素子に関与する電気回路が発する熱の前記高分子アクチュエーターを抑える断熱部材をさらに備えている請求項1に記載の光学装置。   The optical device according to claim 1, further comprising a heat insulating member that suppresses the polymer actuator of heat generated by an electric circuit related to the imaging element. 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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