JP2007127926A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で且つ小型のレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置１は、レンズホルダ３、５と、レンズホルダ３、５の一端部が嵌入されると共にレンズ１４、１６の光軸方向に沿って配置した駆動軸２１と、駆動軸２１の基端２１ａに設けたピエゾ素子１７とを備え、駆動軸２１の基端２１ａはピエゾ素子１７の振動子１９に固定してあり、ピエゾ素子１７にパルス電流を通電して生じる振動子１９の振動で駆動軸２１を軸線方向に振動させ、駆動軸２１に対するホルダの慣性力と摩擦力の繰り返しを利用して、レンズホルダ３、５を光軸方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラに搭載して光軸方向にレンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。

特許文献１には、マグネットとコイルとヨークとから構成されるリニアモータでレンズホルダを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置が開示されている。

特許文献２には、ピエゾ素子（圧電素子）を反射鏡の端部に設け、ピエゾ素子に通電することにより反射鏡の端部を僅かに変形させて位置決めを行うことが開示されている。

特開平２００２−２３０３７号公報 特開平２０００−１２１９５０号公報

しかし、特許文献１の技術では、レンズホルダの移動方向に、マグネット等で構成されるリニアモータ機構を設けているので、レンズ駆動装置の小型化に限界があった。

特許文献２はピエゾ素子を利用して反射鏡を僅かに変形させるだけのものであり、ピエゾ素子はその可動範囲での利用に限られるものであった。

一方、レンズ駆動装置においては、更なる小型化の要求が高い。

そこで、本発明は、簡易な構成で且つ小型のレンズ駆動装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、レンズホルダと、レンズホルダの一端部が嵌入されると共にレンズの光軸方向に沿って配置した駆動軸と、駆動軸の基端に設けたピエゾ素子とを備え、駆動軸の基端はピエゾ素子の振動子に固定してあり、ピエゾ素子にパルス電流を通電して生じる振動子の振動で駆動軸を軸線方向に振動させることにより、レンズホルダを光軸方向に移動することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ピエゾ素子は光軸の一方側と他方側とに対向電極を備え、一方側の対抗電極に通電してレンズホルダを前進し、他方側の対向電極に通電して後退させることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、駆動軸と略平行に配置した補助軸を備え、レンズホルダは補助軸との係合部を有し、係合部は補助軸に当接して支持してあることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、駆動軸に嵌入するレンズホルダの嵌合部と駆動軸とは、横断面が一方は多角形状で他方は円又は楕円形状であり、横断面においてホルダの一端部と駆動軸とが点接触していることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載のレンズ駆動装置において、レンズホルダの補助軸との係合部は横断面が略Ｕ字であり、Ｕ字の開口は駆動軸から遠い側に形成されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、ピエゾ素子にパルス電流を通電することにより駆動軸が駆動軸の軸線方向に振動するので、駆動軸に嵌入するレンズホルダの嵌合部には駆動軸に対する慣性力と摩擦力とが繰り返し作用して、レンズホルダを光軸方向に移動することができる。

したがって、本発明のレンズ駆動装置によれば、レンズホルダの駆動機構はピエゾ素子と駆動軸のみであるから、リニアモータ機構のようなマグネットやヨークやコイル等が不用となり、簡易で且つ極めて小型にできる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を得ることができると共に、レンズホルダの前進と後退とを簡易な構成で且つ簡単に制御できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を得ることができると共に、補助軸によりレンズホルダを係合により支持しているので、レンズホルダを安定に移動でききる。しかも、補助軸にはレンズホルダの係合部が当接しているのみであるから、駆動軸の振動によるレンズホルダが振動しても移動に影響を与え難い。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作用効果を奏すると共に、ホルダの嵌合部と駆動軸とが横断面において点接触する構成とすることにより、駆動軸とホルダの一端部との間の摩擦により生じる粉や塵等を非接触箇所に逃すことができるので、駆動の信頼性が高い。

請求項５に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏することができると共に、駆動軸の振動によりレンズホルダに細かい揺れが生じるが、レンズホルダの補助軸側端部が開口しているので、駆動軸と交差する方向のレンズホルダの振動（揺れ）による補助軸との干渉を防止でき、スムーズな駆動を得ることができる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３のＡ―Ａ位置で切断して示す縦断面図であり、図２は本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３のＢ―Ｂ位置で切断して示す縦断面図であり、図３は図１に示すレンズ駆動装置のＣ―Ｃ断面図であり、図４は駆動軸とピエゾ素子との関係を示す概略構成図であり、図５は駆動軸とレンズホルダの嵌合部とを切断して示す断面図であり、図６はピエゾ素子に供給するパルス電流の波形図である。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれるデジタルカメラ２に用いられるものであり、光学ズーム付きオートフォーカスデジタルカメラのレンズ駆動装置である。

レンズ駆動装置１は、図１及び図２に示すように、電磁力により駆動する第１レンズホルダ３及び第２レンズホルダ５と、第１レンズホルダ３を駆動する第１駆動機構７と、第２レンズホルダ５を駆動する第２駆動機構９とを備えている。

第１レンズホルダ３は、本実施の形態では光学ズームレンズ１４を保持しており、第２レンズホルダ５は、フォーカスレンズ１６を保持しており、光学ズームレンズ１４とフォーカスレンズ１６とは光軸を同一にしてあり、光軸上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。

第１駆動機構７と第２駆動機構９とは略同じ構成であるから、第１駆動機構７を説明して第２駆動機構９には同一作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略する。

第１駆動機構７は、筐体１２の基底１５に固定したピエゾ素子１７と、ピエゾ素子１７の振動子１９に固定した駆動軸２１とから構成されている。

ピエゾ素子１７は、図４に示すように、駆動軸２１の軸線に設けた前側対向電極（一方側対向電極）２３と後側対向電極（他方側対向電極）２５と、これらの対向電極間に位置する振動子１９を有している。尚、本実施の形態では、前側は光学ズームの望遠側であり、後側は光学ズームの拡大側である。

このピエゾ素子１７には、前側対向電極２３と後側対向電極２５とにパルス電流を供給する電源制御部２７が接続されており、前側対向電極２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が前側対向電極側に向けて移動し、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。同様に、後側対向電極２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が上方に向けて移動し、反力で戻ることによる変形を繰り返して振動する。
駆動軸２１は基端２１ａをピエゾ素子１７の振動子１９に固定してあり、先端２１ｂは自由端になっている。この駆動軸２１は横断面が円形である（図５参照）。

第１レンズホルダ３は、一端部に駆動軸２１との嵌合部３１を有しおり、嵌合部３１は、図５に示すように、横断面が多角形、本実施の形態では四角形の孔になっており、横断面が円形の駆動軸２１と横断面において点接触している。このように、点接触することにより、駆動軸２１と第１レンズホルダ３の嵌合部３１との間の摩擦により生じる粉や塵等を非接触箇所に逃すことができるので、駆動の信頼性が高くできる。

第１レンズホルダ３の他端部には補助軸との係合部３３が設けてあり、係合部３３は筐体１３の基底に駆動軸と略平行に立設された補助軸３５に係合して、第１レンズホルダ３の移動を案内している。係合部３３は横断面が略Ｕ字であり、Ｕ字の開口３３ａは駆動軸２１から遠い側に形成されている。

次に、本発明にかかる実施の形態の作用及び効果について説明する。

本実施の形態では、第１レンズホルダ３を移動して光学ズームで倍率を変え、同時に第２レンズホルダを移動して焦点距離をあわせるものである。

第１レンズホルダ３を、望遠側（前側）に移動する場合には、ピエゾ素子１７の前側対向電極２３に所定パルスの電流を供給して、振動子１９を振動させる。振動子１９はパルス電流が供給されると前側に突設するようにして変形し、駆動軸２１は、前側に向けて移動し、第１レンズホルダ３は嵌合部３１で駆動軸２１との摩擦力があるので前側に移動する。次に、振動子１９が反力により素早く元の位置に戻ると、慣性力により駆動軸２１のみが振動子１９と共に初期位置に戻る。このような動作を繰り返すことにより、第１ホルダは駆動軸に沿って前進する。

電源制御部２７では、図６に示す波形の電流をピエゾ素子１７に供給するが、本実施の形態では、電圧Ｖが数十Ｖであり、周波数Ｈが数十ＫＨｚでスムーズな移動を図ることができた。尚、パルス電流は周波数Ｈを変えることにより、第１レンズホルダ３の移動速度を変えることができる。

第１レンズホルダ３は前進中に駆動軸２１に交差する方向の僅かな振動（揺れ）を生じるが、補助軸３５に係合している係合部３３は横断面が略Ｕ字であり、Ｕ字の開口３３ａは駆動軸２１から遠い側に形成されているので、駆動軸２１に交差する方向のレンズホルダの揺れを逃しつつ、第１レンズホルダ３を案内することができる。

同様に、第１レンズホルダ３を、拡大側（後側）に移動する場合には、ピエゾ素子１７の後側対向電極２５に同様のパルスの電流を供給して、振動子１９を振動させれば、第１レンズホルダ３は後退する。

また、第２レンズホルダ５の駆動も第１レンズホルダ３と同様にピエゾ素子１７に所定パルスの電流を供給することにより、第２レンズホルダを前進又は後退させることができる。

本実施の形態によれば、第１及び第２レンズホルダ３、５の駆動機構はピエゾ素子１７と駆動軸２１のみであるから、リニアモータ機構のようなマグネットやヨークやコイル等が不用であるから、簡易で且つ極めて小型にできる。

特に、ピエゾ素子１７は筐体の基底１５に固定し、駆動軸２１は光軸方向に設けるので、第１及び第２レンズホルダ３、５の周囲部には駆動機構が無いので、レンズの口径方向の幅を小さくすることができる。

また、補助軸３５により第１及び第２レンズホルダ３、５を支持しているので、各レンズホルダ３、５を安定に移動できる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

例えば、補助軸３５は基端を固定し先端を自由端にしているが、これに限らず、両端を筐体に固定するものであってもよい。

第１又は第２レンズホルダ３、５の嵌合部３１と駆動軸２１とは、断面において点接触するものであればよく、嵌合部が四角にすることに限らず、三角や六角形としてもよいし、駆動軸２１は横断面が楕円であってもよい。

レンズ駆動装置１は、フォーカス用の第２レンズホルダのみとし、一つの駆動軸２１とピエゾ素子１７とで構成するものであってもよい。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３のＡ―Ａ位置で切断して示す縦断面図である。 本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３のＢ―Ｂ位置で切断して示す縦断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置のＣ―Ｃ断面図である。 駆動軸とピエゾ素子との関係を示す概略構成図である。 駆動軸とレンズホルダの嵌合部とを切断して示す断面図である。 ピエゾ素子に供給するパルス電流の波形図である。

１ レンズ駆動装置
３ 第１レンズホルダ
５ 第２レンズホルダ
７ 第１駆動機構
９ 第２駆動機構
１７ ピエゾ素子
１９ 振動子
２１ 駆動軸
２３ 前側対向電極
２５ 後側対向電極
３１ 嵌合部
３３ 係合部
３３ａ 開口
３５ 補助軸

Claims (5)

1. レンズホルダと、レンズホルダの一端部が嵌入されると共にレンズの光軸方向に沿って配置した駆動軸と、駆動軸の基端に設けたピエゾ素子とを備え、駆動軸の基端はピエゾ素子の振動子に固定してあり、ピエゾ素子にパルス電流を通電して生じる振動子の振動で駆動軸を軸線方向に振動させることにより、レンズホルダを光軸方向に移動することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. ピエゾ素子は光軸の一方側と他方側とに対向電極を備え、一方側の対抗電極に通電してレンズホルダを前進し、他方側の対向電極に通電して後退させることを特徴とする請求項請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 駆動軸と略平行に配置した補助軸を備え、レンズホルダは補助軸との係合部を有し、係合部は補助軸に当接して支持してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 駆動軸に嵌入するレンズホルダの嵌合部と駆動軸とは、横断面が一方は多角形状で他方は円又は楕円形状であり、横断面においてホルダの一端部と駆動軸とが点接触していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
5. レンズホルダの補助軸との係合部は横断面が略Ｕ字であり、Ｕ字の開口は駆動軸から遠い側に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
   
   
   
   

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