JP2007206362A - オートフォーカス用レンズ駆動機構 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス用レンズ駆動機構において、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用い、高分子アクチュエータを用いる場合にあって、機構全体の設計が容易となり小型化を図る。
【解決手段】レンズ駆動機構におけるレンズ駆動ユニットは、高分子アクチュエータ５１と、この高分子アクチュエータ５１の内径部をレンズユニット１の絞り部１１の外周位置に結合させるための第１ホルダー５２と、高分子アクチュエータ５１の外径部を保持すると共にハウジング２に取付けるための第２ホルダーとしての上、下ブラケット５３，５４とを含み、同ユニットはレンズユニット１の最も小径となる絞り部１１の外周位置に配置される。これにより、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の携帯電話カメラ等に適用されるオートフォーカス用レンズ駆動機構に関する。

従来から、この種のオートフォーカス用レンズ駆動機構としては、ステッピングモータを駆動源としたものが一般的であるが、小型化を図るために、マイクロマニピュレータを駆動源としたものが知られている（例えば、特許文献1、２参照）。また、駆動源として電界印加により変位するイオン伝導の高分子アクチュエータを用いることも知られている。

しかしながら、ステッピングモータを駆動源とした機構においては、駆動部の位置制御又は位置検出によりフォーカス調整を行っているため、構成部品のサイズ等の制約上、より一層の小型化は難しい。また、マイクロマニピュレータを用いたレンズ駆動機構においては、位置制御や位置検出は不要となるものの、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用いる場合、より一層の小型化を図るには、機構全体の設計が難しく、更なる改善が要請されていた。
特開昭６２−２５７１１５号公報 特開平４−３４３３０１号公報

本発明は、上記問題に対処するものであり、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用い、かつ、高分子アクチュエータを用いる場合にあって、機構全体の設計が容易となり、かつ、より一層の小型化を図ることができるオートフォーカス用レンズ駆動機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動自在にガイドするハウジングと、前記ハウジングの光入射方向下流側に設けられたセンサ搭載のセンサ基板と、前記レンズユニットを駆動するレンズ駆動ユニットと、を備え、前記レンズ駆動ユニットの駆動源として、電界印加により変位する高分子アクチュエータを用いたオートフォーカス用レンズ駆動機構であって、前記レンズ駆動ユニットは、円環状の高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータの内径部を前記レンズユニットの絞り部の外周位置に結合させるための第１ホルダーと、前記高分子アクチュエータの変位自由度をもって該アクチュエータの外径部を保持すると共に前記ハウジングに取付けるための第２ホルダーとを含み、同ユニットは、前記レンズユニットの絞り部の外周位置に配置されているものである。

また、前記第２ホルダーは、前記ハウジングに捩じ込み結合により任意の物体距離に調整が可能とされていることが望ましい。

また、前記レンズユニットの前記ハウジングにガイドされる部分は、少なくとも大径部と小径部から成る円筒部を持ち、レンズユニットとハウジングの接触面積を低減することが望ましい。

また、前記ハウジングにガイドされる前記レンズユニットの円筒部の接触部を円周でなく部分的にすることが望ましい。

本発明によれば、高分子アクチュエータを用いたレンズ駆動ユニットを、レンズユニットの最も小径となる絞り部の外周位置に配置したので、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が可能となる。また、任意の物体距離に対してフォーカス位置を調整可能な機構を有しているので、駆動部の位置制御や位置検出が不必要となり、位置制御や位置検出のための部品スペースの制約がなくなり、小型化のための設計の自由度が上がる。

以下、本発明の一実施形態に係るオートフォーカス用レンズ駆動機構について図１乃至図３を参照して説明する。これらの図において、オートフォーカス用レンズ駆動機構は、樹脂製の４枚のレンズがホルダーに組み込まれたレンズユニット１と、このレンズユニット１を光軸方向（図１では上下方向）に移動自在にガイドする樹脂成形されたハウジング２と、このハウジング２の光入射方向下流側に設けられたＣＣＤセンサ３又はＣ−ＭＯＳセンサ搭載のセンサ基板４と、レンズユニット１を駆動するレンズ駆動ユニット５と、を備えている。レンズ駆動ユニット５は、高分子アクチュエータ５１を用いている。

レンズ駆動ユニット５は、レンズユニット１の絞り部１１の外周位置に配置され、駆動源として電界（電圧）印加により変位する円環状の導電性高分子アクチュエータ５１を備えている。また、レンズ駆動ユニット５は、高分子アクチュエータ５１の内径部をレンズユニット１の絞り部１１の外周位置に結合させるための輪状の第１ホルダー５２と、高分子アクチュエータ５１の外径部を保持すると共にハウジング２に取付けるための第２ホルダーとしての略円環状をした上、下ブラケット５３，５４とを含む。上ブラケット５３は、下ブラケット５４の外周部に嵌め込まれ、かつ、該下ブラケット５４との間に高分子アクチュエータ５１の外径部を変位自由度をもって挟み込む。下ブラケット５４はハウジング２の内径に捩じ込み結合され、捩じ込み量によりレンズユニット１を任意の物体距離に調整可能とされている。

上、下ブラケット５３，５４は、上ブラケット５３に設けられた突起５３ａが下ブラケット５４の切り欠き５４ａに係合されることで結合される。また、レンズユニット１と第１ホルダー５２は、レンズユニット１の絞り部１１の上端面に設けられた3つの突起１１ａが第１ホルダー５２の内縁に設けられた切り欠き５２ｂに係合されることで、結合される。

また、高分子アクチュエータ５１の上下面には、電圧を印加するための上側端子５５と下側端子５６が接合されている。上側端子５５と下側端子５６には、それぞれリード接続部５５ａ，５６ａが上方に突出して形成され、これらは第１ホルダー５２に設けられた２つの台部５２ａ上に配置される。

ハウジング２は、筒状部とその下端側の矩形板状部とから成り、この矩形板状部の下面に、赤外線カットフィルタ６１を備えた枠状のベース６が配置され、さらにベース６の下面にセンサ基板４が接着配置される。ベース６とハウジング２とは、ベース６に設けられたボス６２とハウジング２の矩形板状部に設けられたボス用穴（図示なし）とが嵌合されることで、位置決めされる。

レンズユニット１のホルダーは、大径部１２と小径部１３，１４とから成る円筒部を持ち、ハウジング２の筒状部内面にも同様に異なる内径面が設けられ、大径部１２と小径部１３の各一部が、ハウジング２の内径面にそれぞれガイドされ、光軸の傾きを抑えつつ、接触面積を少なくして摩擦抵抗を低減している。なお、小径部１４は下ブラケット５４の内径内にガイドされている。また、ハウジング２にガイドされるレンズユニット１の円筒部の接触面を、円周でなく円周方向の一部としてもよい。

次に、上記のレンズ駆動機構の組立て手順を説明する。（１）センサ基板４とベース６とを組み付けたハウジング２内にレンズユニット１を挿入すると共に、下ブラケット５４を捩じ込む。（２）レンズユニット１上に、上側端子５５と下側端子５６が取付けられた高分子アクチュエータ５１を載せ、さらに、第１ホルダー５２を結合させて高分子アクチュエータ５１を第１ホルダー５２に保持させる。このとき、レンズユニット１の絞り部１１の突起１１ａが第１ホルダー５２の切り欠き５２ｂに係合される。（３）上ブラケット５３を下ブラケット５４に結合させることで、組立てが完了する。

次に、上記構成のレンズ駆動機構の動作を、図４、図５を参照して説明する。高分子アクチュエータ５１に電界を印加していないオフ状態（図１の状態）から、上側端子５５と下側端子５６との間に所定の極性で直流電圧を印加すると、上ブラケット５３と下ブラケット５４に挟まれた高分子アクチュエータ５１の外径部を基点として、高分子アクチュエータ５１の内径部側が、図４に示すように、下方に撓んでレンズユニット１はセンサ側に引き込み駆動され、焦点距離は遠距離になる。ここに、ベース６は、レンズユニット１が最もセンサ側に移動したときの位置決めとなる。

他方、上側端子５５と下側端子５６との間に上記とは逆の極性で直流電圧を印加すると、高分子アクチュエータ５１の外径部を基点として、その内径部側が、図５に示すように、上方に撓んでレンズユニット１は物体側に繰り出し駆動され、焦点距離は近距離になる。このとき、下ブラケット５４は、レンズユニット１が最も物体側に移動したときの位置決めとなる。こうして、高分子アクチュエータ５１に印加する電圧をセンサ信号に基づいて調整することで、オートフォーカス制御が可能となる。

本実施形態のレンズ駆動機構においては、下ブラケット５４の捩じ込み量により、レンズユニット１のセンサ基板４に対する高さ位置の調整が可能であるので、任意の物体距離に対してフォーカス位置を調整可能であって、レンズユニット１の最も物体側への駆動時に、任意の物体距離にフォーカスを合わせることが可能となる。また、駆動部の位置制御や位置検出が不必要となり、位置制御や位置検出のための部品スペースの制約がなくなり、設計の自由度が上がると共に小型化が図れる。

また、高分子アクチュエータ５１を用いたレンズ駆動ユニット５が、レンズユニット１の最も小径となっている絞り部１１の外周位置に配置されているので、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が可能となる。

また、レンズユニット１の大径部１２と小径部１３がハウジング２にガイドされ、レンズユニット１とハウジング２の接触面積を低減しているので、摩擦抵抗が減り、駆動力を低減できる。また、ハウジング２にガイドされるレンズユニット１の円筒部の接触部を円周でなく一部にすれば、より一層、接触面積を低減でき、上記効果が得られる。さらには、高分子アクチュエータ５１の外径部を基点として内径部側が上下に撓むことで、レンズユニット１がハウジング２にガイドされながら上下に駆動されるので、光軸の位置ずれや傾きを抑えながら、フォーカスポイントを精度良く移動することができる。

本実施形態によれば、ハウジング２の外形を、例えば、３．２メガピクセルＣＣＤセンサ用のレンズユニット１の径の１．３倍以下の大きさに小型化することができた。

なお、本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。上記実施形態では、レンズユニット１の絞り部１１が、レンズユニット１の上端部（物体側）にあり、レンズ駆動ユニット５がレンズユニット１の上端部に配置された例を示したが、例えば、図６に示すように、レンズユニット１の絞り部１１よりも物体側にさらにレンズ１７を有し、絞り部１１がレンズユニット１の上端部よりもセンサ側に寄った中絞り構成においては、レンズ駆動ユニット５は中絞り部分に配置されればよい。これにより、上述と同様に、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及び径寸法の小型化が可能となる。

本発明の一実施形態に係るオートフォーカス用レンズ駆動機構の断面図。 同レンズ駆動機構の正面図。 同レンズ駆動機構の分解斜視図。 同レンズ駆動機構においてレンズユニットがセンサ側へ駆動された状態を示す断面図。 同レンズ駆動機構においてレンズユニットが物体側へ駆動された状態を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るオートフォーカス用レンズ駆動機構の断面図。

符号の説明

１ レンズユニット
１１ 絞り部
１２ 大径部
１３，１４ 小径部
２ ハウジング
３ ＣＣＤセンサ
４ センサ基板
５ レンズ駆動ユニット
５１ 高分子アクチュエータ
５２ 第１ホルダー
５３，５４ 第２ホルダーとしての上、下ブラケット

Claims (4)

1. 複数のレンズが組み込まれたレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動自在にガイドするハウジングと、前記ハウジングの光入射方向下流側に設けられたセンサ搭載のセンサ基板と、前記レンズユニットを駆動するレンズ駆動ユニットと、を備え、前記レンズ駆動ユニットの駆動源として、電界印加により変位する高分子アクチュエータを用いたオートフォーカス用レンズ駆動機構であって、
   前記レンズ駆動ユニットは、円環状の高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータの内径部を前記レンズユニットの絞り部の外周位置に結合させるための第１ホルダーと、前記高分子アクチュエータの変位自由度をもって該アクチュエータの外径部を保持すると共に前記ハウジングに取付けるための第２ホルダーとを含み、同ユニットは、前記レンズユニットの絞り部の外周位置に配置されていることを特徴とするオートフォーカス用レンズ駆動機構。
2. 前記第２ホルダーは、前記ハウジングに捩じ込み結合により任意の物体距離に調整が可能とされていることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス用レンズ駆動機構。
3. 前記レンズユニットの前記ハウジングにガイドされる部分は、少なくとも大径部と小径部から成る円筒部を持ち、レンズユニットとハウジングの接触面積を低減したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオートフォーカス用レンズ駆動機構。
4. 前記ハウジングにガイドされる前記レンズユニットの円筒部の接触部を円周でなく部分的にしたことを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカス用レンズ駆動機構。

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