JP2006301203A - 光学装置およびデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子を高精度に位置決めできる小型な光学装置を提供する。
【解決手段】撮像ユニット１００は、被写体の光学像を形成するレンズ群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ガイド軸１３１と１３２と、ガイド軸１３１と１３２に沿って移動可能な移動プレート１６０と、ガイド軸１３１と１３２を保持する固定鏡枠１１０と蓋部材１２０と、移動鏡枠１４０と移動プレート１６０を固定鏡枠１１０に向けて付勢するコイルバネ１４８と、移動プレート１６０に対して移動鏡枠１４０を蓋部材１２０に向けて移動させる高分子アクチュエーター１５０と、移動プレート１６０を蓋部材１２０に向けて移動させる高分子アクチュエーター１７０と、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。高分子アクチュエーター１５０と１７０は独立に駆動される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被写体を撮影するための光学装置に関する。

特開平８−１１４７３６号公報は、長尺状に形成された圧電素子やステッピングモーターにより、撮像素子と光学素子を光軸に沿って相対的に移動させる駆動機構を開示している。

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。
特開平８−１１４７３６号公報 特公平７−４０７５号公報 特許第２７６８８６９号

圧電アクチュエーターは、圧電アクチュエーター自身の変形により数ミリといった大きな変位量を得るには数百ボルトといった高電圧が必要となる。このため、携帯用光学機器（例えばデジタルカメラ）においては高電圧を得るための昇圧回路が必要であり、これは小型化の阻害要因となっている。またステッピングモーターは、それ自体の大きさにより小型化の阻害要因となっている。

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。しかし、電圧に対する変位量の制御が難しく、例えば高精度な位置制御が要求される光学素子の駆動には不向きである。

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、光学素子を高精度に位置決めできる小型な光学装置を提供することである。

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第一と第二の高分子アクチュエーターとを備えており、前記第一と第二の高分子アクチュエーターが独立に駆動される。

本発明によれば、光学素子を高精度に位置決めできる小型な光学装置が提供される。

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。

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。

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。

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。

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、ガイド軸１３１と１３２に沿って移動可能な移動プレート１６０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。

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。移動プレート１６０は、被写体からの光を通す開口１６６を有している。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と移動プレート１６０の開口１６６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。

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。スリーブ部１４１は、移動鏡枠１４０の移動方向を定めるに十分な長さを有している。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。

移動プレート１６０は、ガイド軸１３１が嵌合するスリーブ部１６１と、ガイド軸１３２を受けるＵ溝１６２とを有している。スリーブ部１６１は、移動鏡枠１４０のスリーブ部１４１と同様に、移動プレート１６０の移動方向を定めるに十分な長さを有している。移動プレート１６０のＵ溝１６２は、ガイド軸１３２と係合して、ガイド軸１３１周りの移動プレート１６０の回転を規制する。移動プレート１６０のスリーブ部１６１とＵ溝１６２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、移動プレート１６０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。

撮像ユニット１００は、移動鏡枠１４０と移動プレート１６０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、移動プレート１６０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１７０とを備えている。

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と移動プレート１６０を固定鏡枠１１０に向けて付勢する。

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によって移動プレート１６０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。

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。

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。

高分子アクチュエーター１７０は細長く、移動プレート１６０の縁に沿って湾曲しており、一方の端部がピン１７８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。移動プレート１６０は、ピン１７８との接触を避けるため、逃げ部１６３を有している。高分子アクチュエーター１７０は高分子アクチュエーター１５０と同じ構造体である。

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、自由端が移動プレート１６０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。また高分子アクチュエーター１７０は電圧印加に応じて撓み、自由端が固定鏡枠１１０から離れ、移動プレート１６０を押す。その結果、移動プレート１６０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。移動鏡枠１４０は高分子アクチュエーター１７０を介して移動プレート１６０と接触しているため、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。

つまり、別の言い方をすれば、高分子アクチュエーター１７０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プレート１６０を移動させる。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、電圧の印加による高分子部の変形により移動プレート１６０に対して移動鏡枠１４０を移動させる。高分子アクチュエーター１５０と高分子アクチュエーター１７０は独立に駆動される。またコイルバネ１４８は、高分子アクチュエーター１５０と１７０による移動鏡枠１４０と移動プレート１６０の移動方向に対して逆方向に移動鏡枠１４０と移動プレート１６０を付勢している。

また、固定鏡枠１１０は、移動プレート１６０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。また移動プレート１６０は、スリーブ部１６１の近くに、外側に突出した凸部１６４を有している。移動プレート１６０の凸部１６４は、位置決め部１１１と位置決め部１１２の間に位置している。さらに、移動プレート１６０は、移動鏡枠１４０を位置決めするための位置決め部１６５を有している。位置決め部１６５は、移動プレート本体（移動プレート１６０の平板状部分）から間隔をおいて位置している。位置決め部１６５と移動プレート本体は、スリーブ部１６１の近くの移動プレート本体部分から外側に向かって突出して蓋部材１２０に向かって折れ曲がった部分を介して連続している。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、移動プレート本体と位置決め部１６５の間に位置している。

図７〜図１０は、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０によって移動鏡枠１４０と移動プレート１６０が移動される様子を模式的に示している。これらの図では高分子アクチュエーター１５０と１７０の図示は省略されている。図７は、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に共に電圧が印加されていない状態での移動鏡枠１４０と移動プレート１６０の位置を示し、図８は、高分子アクチュエーター１５０だけに電圧が印加されている状態での移動鏡枠１４０と移動プレート１６０の位置を示し、図９は、高分子アクチュエーター１７０だけに電圧が印加されている状態での移動鏡枠１４０と移動プレート１６０の位置を示し、図１０は、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に共に電圧が印加されている状態での移動鏡枠１４０と移動プレート１６０の位置を示している。

二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に共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、コイルバネ１４８によって、移動鏡枠１４０が高分子アクチュエーター１５０を介して移動プレート１６０に押し付けられ、さらに移動プレート１６０が高分子アクチュエーター１７０を介して固定鏡枠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。

図７に示された状態から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、移動プレート１６０に対して移動鏡枠１４０が蓋部材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が移動プレート１６０の位置決め部１６５に接触して終了する。

つまり、高分子アクチュエーター１５０だけ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、高分子アクチュエーター１５０によって移動鏡枠１４０の凸部１４４が移動プレート１６０の位置決め部１６５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_１の位置にレンズ群１４６が位置決めされる。ここで、ｌ_１は移動鏡枠１４０の凸部１４４と移動プレート１６０の位置決め部１６５との間隔である。

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がコイルバネ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。

また、図７に示された状態から高分子アクチュエーター１７０に電圧が印加されると、高分子アクチュエーター１７０が蓋部材１２０の側に撓み、固定鏡枠１１０に対して移動プレート１６０が蓋部材１２０に近づく向きに移動される。移動プレート１６０の移動は、移動プレート１６０の凸部１６４が固定鏡枠１１０の位置決め部１１２に接触して終了する。

つまり、高分子アクチュエーター１７０だけ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、高分子アクチュエーター１７０によって移動プレート１６０の凸部１６４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_２の位置にレンズ群１４６が位置決めされる。ここで、ｌ_２は移動プレート１６０の凸部１６４と固定鏡枠１１０の位置決め部１１２との間隔である。

高分子アクチュエーター１７０への電圧印加が解除されると、移動プレート１６０がコイルバネ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。

さらに、図７に示された状態から二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に共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、移動プレート１６０に対して移動鏡枠１４０が蓋部材１２０に近づく向きに移動されるとともに、高分子アクチュエーター１７０が蓋部材１２０の側に撓み、固定鏡枠１１０に対して移動プレート１６０が蓋部材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が移動プレート１６０の位置決め部１６５に接触して終了し、移動プレート１６０の移動は移動プレート１６０の凸部１６４が固定鏡枠１１０の位置決め部１１２に接触して終了する。

つまり、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に共に電圧が印加されている状態では、図１０に示されるように、高分子アクチュエーター１５０によって移動鏡枠１４０の凸部１４４が移動プレート１６０の位置決め部１６５に押し付けられ、さらに高分子アクチュエーター１７０によって移動プレート１６０の凸部１６４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_１＋ｌ_２の位置にレンズ群１４６が位置決めされる。

高分子アクチュエーター１５０と１７０への電圧印加が共に解除されると、移動鏡枠１４０と移動プレート１６０が共にコイルバネ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。

ｌ_１とｌ_２は異なっており、ｌ_１＜ｌ_２である。従って、レンズ群１４６は光軸に沿った四つの位置に選択的に高い精度で位置決めされる。

つまり、位置決め部１１１は、コイルバネ１４８による蓋部材１２０から離れる向きの移動プレート１６０の移動を妨げてレンズ群１４６を位置決めし、位置決め部１１２は、高分子アクチュエーター１７０による蓋部材１２０に近づく方向の移動プレート１６０の移動を妨げてレンズ群１４６を位置決めする。また、移動プレート１６０は、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を位置決めし、位置決め部１６５は、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を位置決めする。

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移動プレート１６０と位置決め部１６５とによって決まり、移動プレート１６０の位置は高分子アクチュエーター１７０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を光軸に沿った四つの位置に高精度に位置決めできる。

さらに、レンズ群１４６の位置を光軸に沿った四つの位置の間で無段階で調整してもよい。すなわち、高分子アクチュエーター１５０の印加電圧を制御することにより、移動鏡枠１４０の位置を位置決め部１６５の先端部と基端部の間で制御してもよく、また高分子アクチュエーター１７０の印加電圧を制御することにより、移動プレート１６０の位置を位置決め部１１１と位置決め部１１２の間で制御してもよい。

一般的に固定焦点のレンズ系は、被写界深度を広くするために、例えば開放Ｆナンバーを大きくしている。これは、携帯電話などの携帯機器に搭載されているデジタルカメラのレンズ系においても同様である。携帯電話の撮影用照明はＬＥＤ照明が多く、ストロボであっても通常のデジタルカメラに搭載されているような大きなガイドナンバーのストロボを搭載することはできない。このため、室内での撮影や暗い被写体の撮影の際に光量不足になりがちである。

最近の携帯電話に搭載されているデジタルカメラには、ステッピングモーターなどにより、レンズ系を細かいステップで光軸に沿って移動させて焦点調節するものも増えているが、ステッピングモーターと駆動伝達機構は小型化の阻害要因となっている。

本実施形態の撮像ユニット１００では、駆動手段に短冊状の高分子アクチュエーターを用いているため、小型化に大きく寄与できるうえ、簡単な構成によって移動鏡枠１４０すなわちレンズ群１４６を光軸に沿って四つの位置に精度良く位置決めできる。それぞれの位置における被写界深度を適切にすることにより、固定焦点レンズ系に比べて開放Ｆナンバーを犠牲にすることなく、室内での撮影や暗い被写体の撮影の際に光量不足になることが好適に防止される。

上述した実施形態は様々な変形が適用されてもよい。

［第一変形例］
本変形例では、高分子アクチュエーター１７０の方が高分子アクチュエーター１５０よりも長い。高分子アクチュエーターは、一定の印加電圧に対して、その長さが長いほど変位量が大きい。従って、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０は異なる移動のストロークを有している。前述したようにｌ_１＜ｌ_２であるから、高分子アクチュエーター１７０の方が高分子アクチュエーター１５０よりも長いと好適である。この場合、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０に対して一つの駆動回路を共通に使用することも可能になる。

［第二変形例］
本変形例では、高分子アクチュエーター１７０の方が高分子アクチュエーター１５０よりも厚い。高分子アクチュエーターは、一定の印加電圧に対して、その厚さが厚いほど駆動力が大きい。高分子アクチュエーター１７０はレンズ群１４６が組み込まれた移動鏡枠１４０に加えて移動プレート１６０も移動させるので、高分子アクチュエーター１５０よりも駆動力が大きいと好適である。この場合、高分子アクチュエーター１７０によって大きい駆動力が得られるため、移動鏡枠１４０を滑らかに移動させることも可能になる。

［第三変形例］
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。以下、相違箇所に重点をおいて述べる。

本変形例の撮像ユニット２００は、図１１に示されるように、移動プレート１６０は、蓋部材側に突出した凸部１６８を有している。凸部１６８の高さは高分子アクチュエーター１５０の厚さより大きい。また位置決め部１１１は、蓋部材側に突出した凸部１１８を有している。凸部１１８の高さは、高分子アクチュエーター１７０の厚さより大きい。

そのほかは図５に示された撮像ユニット１００と同様である。

前述の撮像ユニット１００では、移動鏡枠１４０は高分子アクチュエーター１５０を介して移動プレート１６０に押し付けられることによって位置決めされ、移動プレート１６０は高分子アクチュエーター１７０を介して位置決め部１１１に押し付けられることによって位置決めされる。従って、それらの位置決め精度は、それぞれ、高分子アクチュエーター１５０と１７０の厚さのばらつきの影響を受ける。

これに対して本変形例の撮像ユニット２００では、移動鏡枠１４０は移動プレート１６０の凸部１６８に押し付けられることによって位置決めされ、移動プレート１６０は位置決め部１１１の凸部１１８に押し付けられることによって位置決めされる。凸部１１８と１６８は容易に高い高さ精度で形成できる。つまり、凸部１１８と１６８の高さのばらつきは、容易に高分子アクチュエーターの厚さのばらつきに比べて低く抑えることができる。従って、より高い位置精度でレンズ群１４６を位置決めすることができる。

［第四変形例］
図１２は、本実施形態の別の変形例の撮像ユニットの分解斜視図である。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。以下、相違箇所に重点をおいて述べる。

本変形例の撮像ユニット３００は、図１２に示されるように、撮像ユニット１００における移動鏡枠１４０に代えて移動鏡枠３４０を備えている。移動鏡枠３４０はレンズ群１４６を保持しており、ガイド軸１３２が嵌合するスリーブ部３４１と、ガイド軸１３１を受けるＵ溝３４２とを有している。スリーブ部３４１は、移動鏡枠３４０の移動方向を定めるに十分な長さを有している。移動鏡枠３４０のＵ溝３４２は、ガイド軸１３１と係合して、ガイド軸１３２周りの移動鏡枠３４０の回転を規制する。移動鏡枠３４０のスリーブ部３４１とＵ溝３４２はそれぞれガイド軸１３２とガイド軸１３１に沿って移動可能であり、移動鏡枠３４０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。

また撮像ユニット３００は、撮像ユニット１００における移動プレート１６０に代えて移動プレート３６０を備えている。移動プレート３６０は、被写体からの光を通す開口３６６と、ガイド軸１３１が嵌合するスリーブ部３６１と、ガイド軸１３２を受けるＵ溝３６２とを有している。スリーブ部３６１は、移動プレート３６０の移動方向を定めるに十分な長さを有している。移動プレート３６０のＵ溝３６２は、ガイド軸１３２と係合して、ガイド軸１３１周りの移動プレート３６０の回転を規制する。移動プレート３６０のスリーブ部３６１とＵ溝３６２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、移動プレート３６０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。

撮像ユニット３００では、高分子アクチュエーター１５０は、図５に示された撮像ユニット１００と比較して、自由端と固定端の位置を逆にして移動プレート３６０に固定されている。また移動鏡枠３４０は、ピン１５８との接触を避けるため、逃げ部３４３を有している。

移動プレート３６０は、スリーブ部３６１の近くに、外側に突出した凸部３６４を有している。移動プレート３６０の凸部３６４は、位置決め部１１１と位置決め部１１２の間に位置している。さらに、移動プレート３６０は、レンズ群１４６を位置決めするための位置決め部３６５を有している。位置決め部３６５は、移動プレート本体（移動プレート３６０の平板状部分）から間隔をおいて位置している。位置決め部３６５と移動プレート本体は、Ｕ溝３６２の近くの移動プレート本体部分から外側に向かって突出して蓋部材１２０に向かって折れ曲がった部分を介して連続している。また移動鏡枠３４０は、スリーブ部１４１の近くに、外側に突出した凸部３４４を有している。移動鏡枠３４０の凸部３４４は、移動プレート本体と位置決め部３６５の間に位置している。

前述の撮像ユニット１００では、移動プレート１６０は、高分子アクチュエーター１５０が固定されている部分と、高分子アクチュエーター１７０によって押される部分とがほぼ反対側に位置している。このため、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０が共に変形されたとき、移動プレート１６０は偶力を受ける。その結果、移動プレート１６０がスリーブ部１６１の周辺部を支点にして回転し、レンズ群１４６の光軸が不所望に傾くおそれがある。

これに対して本変形例の撮像ユニット３００では、高分子アクチュエーター１５０の固定端が高分子アクチュエーター１７０の自由端が近くに位置している。従って、移動プレート３６０は、高分子アクチュエーター１５０が固定されている部分と、高分子アクチュエーター１７０によって押される部分とが比較的近くに位置している。このため、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０が共に変形されたとき、移動プレート３６０はスリーブ部３６１の周辺部が逆向きの力を受ける。

これにより、二つの高分子アクチュエーター１５０と１７０が共に変形されたとき、スリーブ部３６１の周辺部を支点にして移動プレート３６０を回転させる力が軽減される。このため、より滑らかに移動プレート３６０が光軸に沿って移動される。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明の実施形態の第三変形例による撮像ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態の第四変形例による撮像ユニットの分解斜視図である。

符号の説明

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、１１８…凸部、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、１６０…移動プレート、１６１…スリーブ部、１６２…Ｕ溝、１６３…逃げ部、１６４…凸部、１６５…位置決め部、１６６…開口、１６８…凸部、１７０…高分子アクチュエーター、１７８…ピン、１８０…基板、１８２…撮像素子、２００…撮像ユニット、３００…撮像ユニット、３４０…移動鏡枠、３４１…スリーブ部、３４２…Ｕ溝、３４３…逃げ部、３４４…凸部、３６０…移動プレート、３６１…スリーブ部、３６２…Ｕ溝、３６４…凸部、３６５…位置決め部、３６６…開口、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。

Claims (13)

1. 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第一と第二の高分子アクチュエーターとを備えており、
   前記第一と第二の高分子アクチュエーターが独立に駆動される光学装置。
2. 前記第一と第二の高分子アクチュエーターのおのおの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。
3. 前記第一と第二の高分子アクチュエーターのおのおのは、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。
4. 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。
5. 前記高分子アクチュエーターによる前記光学素子の移動の方向に対して逆方向に前記光学素子を付勢するための付勢部材をさらに備えている請求項１に記載の光学装置。
6. 前記支持機構は、前記光学素子を保持した移動部材と、前記移動部材を移動可能に支持するガイド軸と、前記ガイド軸に沿って移動可能な移動プレートとを有し、前記第一の高分子アクチュエーターは前記付勢部材の付勢力に逆らって前記移動プレートを移動させ、前記第二の高分子アクチュエーターは前記移動プレートに保持されていて前記移動プレートに対して前記移動部材を前記付勢部材の付勢力に逆らって移動させる請求項５に記載の光学装置。
7. 前記第一と第二の高分子アクチュエーターが異なる移動のストロークを有している請求項６に記載の光学装置。
8. 前記移動プレートの第一の方向の移動を妨げて前記移動プレートを位置決めする第一の位置決め部と、前記移動プレートの第二の方向の移動を妨げて前記光学素子を位置決めする第二の位置決め部とをさらに備えており、前記移動プレートは、前記移動プレートに対し前記移動部材の第一の方向の移動を妨げて前記光学素子を位置決めする第一の位置決め部と、前記移動部材の第二の方向の移動を妨げて前記光学素子を位置決めする第二の位置決め部を有している請求項６に記載の光学装置。
9. 前記第一の位置決め部は、前記第一の高分子アクチュエーターを介して前記移動プレートと接触して前記光学素子を位置決めし、前記移動プレートは、前記第二の高分子アクチュエーターを介して前記移動部材と接触して前記光学素子を位置決めする請求項８に記載の光学装置。
10. 第一の位置決め部は、前記移動プレートと接触して前記光学素子を位置決めする第一の凸部を有し、前記移動プレートは、前記移動部材と接触して前記光学素子を位置決めする第二の凸部を有している請求項８に記載の光学装置。
11. 前記第一と第二の高分子アクチュエーターが異なる長さを有している請求項８に記載の光学装置。
12. 前記第一と第二の高分子アクチュエーターが異なる厚さを有している請求項８に記載の光学装置。
13. 請求項１ないし請求項１２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。

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