JP2007271990A - Lens drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズを保持して移動するレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device that holds and moves a lens.
近年、携帯電話などの小型機器に、被写体を撮影する撮影装置を内蔵することが広範に行われている。日ごろから常に携帯している小型機器に撮影装置が備えられることによって、デジタルカメラやビデオカメラを持ち運ぶ手間をかけずに、いつでも手軽に撮影を行うことができる。また、これらの小型機器には、無線や赤外線などを使ったデータ通信機能が予め搭載されていることが一般的であり、撮影した撮影画像をその場ですぐに他の携帯電話やパーソナルコンピュータなどに送ることができるという利点もある。 2. Description of the Related Art In recent years, it has been widely practiced to incorporate a photographing device for photographing a subject in a small device such as a mobile phone. By providing a photographing device in a small device that is always carried around, it is possible to easily shoot anytime without having to carry a digital camera or a video camera. In addition, these small devices are generally equipped with a data communication function using wireless or infrared rays in advance, and the captured images are immediately taken on the spot to other mobile phones, personal computers, etc. There is also an advantage that can be sent to.
しかし、携帯電話などといった小型機器に内蔵される撮影装置は、通常のデジタルカメラと比較してかなり小型なために、レンズ、CCD(Charge Couple Device)撮像素子やMOS(Metal Oxide Semiconductor)撮像素子(以下、これらを「撮像素子」と総称する)、およびシャッタの大きさや、それらを収納するスペースが大幅に制限される。このため、これらの小型機器は、デジタルカメラの代替機器として用いられるには撮影機能や撮影画像の画質等が不十分であり、メモ替わりに画像を得る場合や、携帯電話等の待ち受け画面用の画像を得る場合などのように、高画質を要求されない撮影用に用途が限定されることが多い。 However, since a photographing device incorporated in a small device such as a mobile phone is considerably small as compared with a normal digital camera, a lens, a CCD (Charge Couple Device) imaging element, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) imaging element ( Hereinafter, these are collectively referred to as “imaging elements”), the size of the shutter, and the space for storing them is greatly limited. For this reason, these small devices have insufficient shooting functions and image quality of captured images to be used as alternative devices for digital cameras. For obtaining images instead of memos, and for standby screens such as mobile phones. As in the case of obtaining an image, the use is often limited to shooting that does not require high image quality.
これらの点に関し、近年では、画素数の多い小型の撮像素子や、これに対応した小型レンズなどが開発されてきており、小型機器を使って撮影される撮影画像の高画質化が急速に進んでいる。残る課題である撮影機能の充実においては、特に、これらの小型機器に、デジタルカメラには標準的に搭載されているオートフォーカス機能やズーム機能が搭載されることが望まれている。 With regard to these points, in recent years, small image sensors with a large number of pixels and small lenses corresponding to these have been developed, and the quality of captured images taken using small devices has rapidly increased. It is out. In order to enhance the imaging function, which remains as a remaining issue, it is particularly desirable that these small devices are equipped with an autofocus function and a zoom function that are normally installed in digital cameras.
オートフォーカス機能やズーム機能は、モータの回転を利用し、レンズを光軸に沿う方向に移動させることによって実現されることが一般的である。通常、レンズを駆動するモータとしては、磁場によってロータを回転させる電磁モータが利用されることが多いが、電磁モータは消費電力が大きく、比較的大型であるため、撮影装置内に搭載しようとすると、撮影装置全体の大きさや重量が大幅に増加してしまううえ、通常の撮影機能を実行する電力に加えて、電磁モータを駆動するのに十分な電力を確保する必要が生じる。したがって、電磁モータを利用したオートフォーカス機能やズーム機能は、小型化および軽量化が求められている携帯電話などには搭載することが困難である。 In general, the autofocus function and the zoom function are realized by moving a lens in a direction along the optical axis by using rotation of a motor. Normally, an electromagnetic motor that rotates a rotor by a magnetic field is often used as a motor for driving a lens. However, an electromagnetic motor consumes a large amount of power and is relatively large. In addition, the size and weight of the entire photographing apparatus are greatly increased, and in addition to the power for executing the normal photographing function, it is necessary to secure sufficient power for driving the electromagnetic motor. Therefore, it is difficult to mount an autofocus function and a zoom function using an electromagnetic motor in a mobile phone or the like that is required to be reduced in size and weight.
この点に関し、特許文献1および特許文献2には、電磁モータの替わりに圧電を用いたアクチュエータを使ってレンズを移動させる撮影装置について記載されており、特許文献3および特許文献4には、圧電を用いたアクチュエータの基本的な構成について記載されている。
In this regard,
図1は、圧電を用いた超音波アクチュエータ10の概略構成図であり、図2は、超音波アクチュエータ10の動作原理を説明するための図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an
図1に示すように、超音波アクチュエータ10には、電圧の印加を受けて振動する圧電素子11、圧電素子11の振動を受けて歪む弾性振動体12、圧電素子11および弾性振動体12を支持する支持部材13、弾性振動体12をロータ20に向けて付勢するばね14、およびばね14を弾性振動体12に押し当てる押当板15が備えられている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、弾性振動体12は、2枚の圧電素子11a,11bに挟まれており、例えば、圧電素子11a,11bそれぞれに同じ位相の交流電圧が印加されると、それら圧電素子11a,11bが同じ方向に伸縮して弾性振動体12が変形し、弾性振動体12の先端がロータ20に押し付けられることによって、弾性駆動体12の先端が楕円を描いて駆動され、ロータ20が矢印A方向に回転されることとなる。
As shown in FIG. 2, the elastic vibrating
このような圧電を用いた超音波アクチュエータをレンズに取り付けることによって、電磁モータよりも少ない電力でレンズを駆動することができ、さらに、撮影装置の軽量化や、レンズ駆動の静音化を図ることができる。
ところで、弾性振動体12の歪みとしては、弾性振動体12が伸縮する縦振動と、弾性振動体12が波打つように屈曲する屈曲振動と、縦振動と屈曲振動とが結合された結合振動とが知られており、レンズを高速に駆動するためには、弾性振動体12を結合振動させてロータ20を高速に回転させることが必要である。しかし、上述した特許文献3および特許文献4に記載された技術などによると、弾性振動体を結合振動させるために、複数の圧電素子それぞれに相互に異なる位相の交流電圧を印加する必要があり、電圧制御が複雑化してしまうという問題がある。
By the way, the distortion of the
また、従来の圧電を用いた超音波アクチュエータでは、弾性振動体12を支持する支持部材14に加えて、弾性振動体12をロータ13に押し付けるばね15や押当板16などといった予圧機構が必要となる。特に、予圧機構は、弾性振動体12の歪みには直接的には関係しない部品であるにも関わらず、それ以外の部分と同等のスペースを占めてしまっており、超音波アクチュエータの小型化におけるネックとなってしまっている。
In addition, a conventional ultrasonic actuator using piezoelectric elements requires a preload mechanism such as a
以上のようなことから、超音波アクチュエータでレンズを駆動する機構を携帯電話用の撮影装置に搭載するためには、超音波アクチュエータのさらなる小型化や、電圧制御の簡略化などが要求される。 From the above, in order to mount a mechanism for driving a lens with an ultrasonic actuator in a photographing device for a mobile phone, further miniaturization of the ultrasonic actuator, simplification of voltage control, and the like are required.
本発明は、上記事情に鑑み、携帯電話などの小型機器でもオートフォーカス機能やズーム機能を実現することができる小型のレンズ駆動装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a small lens driving device capable of realizing an autofocus function and a zoom function even in a small device such as a mobile phone.
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、ケースと、
レンズを保持し駆動力を受けてケースに対し移動するレンズバレルと、
ロータを有しロータの回転力をレンズバレルに伝えてレンズバレルを駆動する駆動力伝達部と、
ロータに作用してロータを回転させる超音波アクチュエータとを備え、
上記超音波アクチュエータが、ロータに一端が接し途中に折れ曲がった角部を有しさらに延在して他端側からケースに対し固定された振動子を備え、角部の劣角側にレンズバレルが位置する姿勢に配備されたものであることを特徴とする。
The lens driving device of the present invention that achieves the above object includes a case,
A lens barrel that holds the lens and receives the driving force and moves relative to the case;
A driving force transmission unit that has a rotor and transmits the rotational force of the rotor to the lens barrel to drive the lens barrel;
An ultrasonic actuator that acts on the rotor and rotates the rotor,
The ultrasonic actuator includes a vibrator that has a corner portion that is bent at one end in contact with the rotor and that extends further and is fixed to the case from the other end side. It is characterized by being deployed in a position.
本発明のレンズ駆動装置によると、振動子のケースに対して固定された側の端(他端側)によって超音波アクチュエータが支持され、その固定された側の端(他端側)と角部との間の部分の弾性によって、ロータと接触する側の端(一端側)がロータに押し付けられる。このため、図1に示す支持部材13や、ばね14や押当板15といった予圧機構が不要となり、超音波アクチュエータを小型化することができる。さらに、本発明のレンズ駆動装置は、超音波アクチュエータが折れ曲がった角部を有しており、その角部の劣角側に空いたスペースでレンズバレルが駆動されるため、超音波アクチュエータにレンズバレルなどを取り付けてもレンズ駆動装置が大型化せず、携帯電話などに搭載してオートフォーカス機能やズーム機能を実現することができる。
According to the lens driving device of the present invention, the ultrasonic actuator is supported by the end (the other end side) fixed to the case of the vibrator, and the fixed side end (the other end side) and the corner portion The end (one end side) in contact with the rotor is pressed against the rotor by the elasticity of the portion between them. For this reason, the preload mechanism such as the
また、本発明のレンズ駆動装置において、上記振動子が板状のものであって、
上記アクチュエータが、さらに、振動子の、上記一端と上記角部との間の一部分と接触し、交流電圧の印加を受けて振動して振動を振動子に伝える圧電素子を備えたことが好ましい。
In the lens driving device of the present invention, the vibrator is plate-shaped,
It is preferable that the actuator further includes a piezoelectric element that is in contact with a portion of the vibrator between the one end and the corner portion, vibrates by receiving an AC voltage, and transmits the vibration to the vibrator.
本発明のレンズ駆動装置によると、圧電素子に交流電圧が印加されると、振動子が交流電圧の位相に応じた方向に歪んで、その歪みの一部の方向が角部で変換され、それら複数方向の歪みが結合されてロータに伝達される。したがって、圧電素子に単相の交流電圧を印加するだけで、上述した結合振動を実現することができ、電圧制御を簡略化することができる。 According to the lens driving device of the present invention, when an AC voltage is applied to the piezoelectric element, the vibrator is distorted in a direction corresponding to the phase of the AC voltage, and the direction of a part of the distortion is converted at the corners. Multiple directions of distortion are combined and transmitted to the rotor. Therefore, the coupling vibration described above can be realized by simply applying a single-phase AC voltage to the piezoelectric element, and voltage control can be simplified.
また、本発明のレンズ駆動装置において、上記圧電素子が、振動子の、上記一端と上記角部との間の一部分を挟んで複数設けられたことが好ましい。 In the lens driving device of the present invention, it is preferable that a plurality of the piezoelectric elements are provided across a part of the vibrator between the one end and the corner portion.
圧電素子が振動子を挟んで複数設けられることによって、装置の大型化を抑えて、振動子を大きく歪ませることができ、レンズバレルに保持されたレンズを高速に駆動することができる。 By providing a plurality of piezoelectric elements with the vibrator interposed therebetween, the size of the apparatus can be suppressed, the vibrator can be greatly distorted, and the lens held in the lens barrel can be driven at high speed.
また、本発明のレンズ駆動装置は、振動子が金属板であって、複数の圧電素子それぞれの一方の電極を兼ねるものであることが好適である。 In the lens driving device of the present invention, it is preferable that the vibrator is a metal plate and also serves as one electrode of each of the plurality of piezoelectric elements.
本発明の好適なレンズ駆動装置によると、振動子が圧電素子に電圧を印加する電極を兼ねるため、装置全体を小型化することができる。 According to the preferred lens driving device of the present invention, the vibrator also serves as an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element, so that the entire device can be reduced in size.
また、本発明のレンズ駆動装置は、振動子の、上記一端側の一部分が、その一部分を除く部分よりも狭幅に形成されてなることが好ましい。 In the lens driving device of the present invention, it is preferable that a portion of the one end side of the vibrator is formed to be narrower than a portion excluding the portion.
振動子の、ロータと接触する側の一部分が狭幅に形成されることによって、振動子の歪みが効率よくロータに伝達され、レンズバレルに保持されたレンズを確実に駆動することができる。 By forming a portion of the vibrator on the side in contact with the rotor to be narrow, distortion of the vibrator is efficiently transmitted to the rotor, and the lens held in the lens barrel can be reliably driven.
本発明によれば、携帯電話などの小型機器でもオートフォーカス機能やズーム機能を実現することができる。 According to the present invention, an autofocus function and a zoom function can be realized even in a small device such as a mobile phone.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず、本発明のレンズ駆動装置の説明に先立って、本発明のレンズ駆動装置に適用される超音波アクチュエータについて詳しく説明する。 First, prior to the description of the lens driving device of the present invention, the ultrasonic actuator applied to the lens driving device of the present invention will be described in detail.
図3は、本発明のレンズ駆動装置に適用される超音波アクチュエータの一例を示す概略構成図である。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an ultrasonic actuator applied to the lens driving device of the present invention.
図3に示すように、超音波アクチュエータ100には、交流電圧の印加を受けて振動する2枚の圧電素子110と、圧電素子110に交流電圧を印加するための電極111と、角部120aでL字形に折れ曲がり、上足121がロータ100Aと接触し、下足122が固定された振動板120とが備えられている。超音波アクチュエータ100は、本発明にいう超音波アクチュエータの一例に相当する。また、振動板120は、本発明にいう振動子の一例にあたり、ロータ100Aは、本発明にいうロータの一例にあたり、圧電素子110は、本発明にいう圧電素子の一例に相当する。
As shown in FIG. 3, the
図4は、超音波アクチュエータ100の拡大図であり、図5は、圧電素子110の分極方向を示す図である。
FIG. 4 is an enlarged view of the
本実施形態においては、振動板120は、ステンレス(例えば、SUS304)で構成されており、圧電素子110は、圧電セラミクス(例えば、PZT)で構成されている。尚、これら振動板120や圧電素子110を構成する材料は、これらには限らない。
In the present embodiment, the
振動板120は、上足121の、ロータ100Aと接触する接触部分121aが狭幅に形成されている。また、2枚の圧電素子110は、振動板120の上足121を挟んで配置されており、金属製の振動板120が、圧電素子110の振動を受けて歪む振動体と、2枚の圧電素子110に備えられた2つの電極111それぞれに対する対向電極とを兼ねている。このように、振動板120が、振動体と対向電極とを兼ねることによって、超音波アクチュエータ100を小型化することができる。
In the
図5に示すように、2枚の圧電素子110は、厚さ方向(矢印C、矢印C´)にそれぞれ分極されており、それら2枚の圧電素子110に、同じ位相、同じ大きさ、同じ周波数の交流電圧が印加される。
As shown in FIG. 5, the two
図6および図7は、振動板120に発生する歪みの方向を示す図である。
6 and 7 are diagrams showing directions of distortion generated in the
2枚の圧電素子110に交流電圧が印加されると、圧電素子110が励振し、振動板120の上足121に歪みが発生する。振動板120の上足121は、下足122の弾性によって図3に示すロータ100Aに押し付けられており、振動板120で発生した歪みは確実にロータ100Aに伝達される。このように、振動板120をL字に折り曲げることによって、圧電素子110を支持する支持部材や、振動板120をロータ100Aに押し付ける予圧機構が不要となり、部品数を減少させて製造コストを抑えることができるとともに、超音波アクチュエータ100を大幅に小型化することができる。
When an AC voltage is applied to the two
また、上足121で発生した歪みの一部は、角部120aによって方向が変換される。その結果、振動板120には、複数方向の歪みが発生し、それら複数方向の歪みが結合されてロータ100Aに伝達される。尚、図6および図7に示す振動板120の振動モードの次数は一例であり、振動板120の長さを変えることなどによって調整することができる。
In addition, the direction of a part of the distortion generated in the
図8は、振動板120の共振周波数を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the resonance frequency of the
図8は、横軸が振動板120の上足121の長さXを示し、縦軸が振動板120の共振周波数を示している。
In FIG. 8, the horizontal axis indicates the length X of the
超音波アクチュエータ100は、図1および図2に示す従来の超音波アクチュエータ10と比較して、振動板120がL字形状に折れ曲がっていることによって形状の対称性が失われており、縦振動が発生すると、その縦振動の一部が屈曲振動に変換され、逆に、屈曲振動が発生すると、その屈曲振動の一部が縦振動に変換される。このように、超音波アクチュエータ100では、常に2つの振動が混在している。
Compared with the conventional
図8に示すように、本実施形態の超音波アクチュエータ100では、縦振動(L−mode)の共振周波数と、屈曲振動(B−mode)の共振周波数とが一致することはなく、それら2つの振動の共振周波数が近づく領域Rにおいて、縦振動のグラフ上で屈曲振動のグラフに最も近づくときの最近共振周波数fLowと、屈曲振動のグラフ上で縦振動のグラフに最も近づくときの最近共振周波数fHighとが存在する。
As shown in FIG. 8, in the
例えば、2枚の圧電素子110に、図8に示す縦振動(L−mode)のグラフ上の最近共振周波数fLowを有する交流電圧が印加されると、振動板120は、主に伸縮方向に歪んで縦振動(L−mode)を発生し、その縦振動が角部120aで曲げ方向の歪みに変換されて、屈曲振動(B−mode)が発生する。これら縦振動と屈曲振動が振動板120の先端部121で結合され、図6に示すように、振動板120の伸縮に振動板120自体の屈曲も加わった合力Tによってロータ100Aが回転される。
For example, when an alternating voltage having the latest resonance frequency f Low on the longitudinal vibration (L-mode) graph shown in FIG. 8 is applied to the two
また、2枚の圧電素子110に、図8に示す屈曲振動(B−mode)のグラフ上の最近共振周波数fHighを有する交流電圧が印加されると、振動板120は、主に曲げ方向に歪んで屈曲振動(B−mode)を発生し、その屈曲振動が角部120aで伸縮方向の歪みに変換されて、縦振動(L−mode)が発生する。これら縦振動と屈曲振動が振動板120の先端部121で結合されることにより、図7に示すように、図6とは逆方向の合力T´によってロータ100Aが回転される。
When an alternating voltage having the latest resonance frequency f High on the bending vibration (B-mode) graph shown in FIG. 8 is applied to the two
図9は、ロータ100Aを正方向に回転させる動作原理を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an operation principle of rotating the
例えば、最近共振周波数fLowを有する交流電圧を印加して圧電素子110を振動させると、振動板120の歪みの振幅は徐々に大きくなる。振動板120の曲げ変位が上方向に最大、伸縮変位が0に近づくと、振動板120の接触部分121aがロータ100Aと接触する(図9のステップS11)。このとき、伸縮速度が伸び方向に最大となる。
For example, when an alternating voltage having a resonance frequency f Low is recently applied to vibrate the
続いて、振動板120が伸び、接触部分121aがロータ100Aの外周を突っつくことにより、ロータ100Aに回転トルクを与える。その結果、ロータ100Aが矢印M方向に回転する(図9のステップS12)。このとき、伸縮変位が最大、曲げ変位が0付近、下向きの速度が最大となる。
Subsequently, the
振動板120が最大に伸びると、振動板120は縮む方向に変位するが、下向きの曲げ変位が生じており、接触部分121aはロータ100Aから離れる。(図9のステップS13)。このとき、伸縮変位が0、曲げ変位が下方向に最大、縮み方向の速度が最大となる。
When the
振動板120が最も縮んだ状態では、振動板120はステップS11とは逆方向に伸縮しているが、接触部分121aはロータ100Aから離れているため、接触部分121aがロータ100Aの回転を妨げず、ロータ100Aは慣性で回転し続ける(図9のステップS14)。
In the state where
以上のようにして、ロータ100Aが正方向(矢印M方向)に回転される。
As described above, the
図10は、ロータ100Aを副方向に回転させる動作原理を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation principle of rotating the
図9とは逆に、最近共振周波数fHighを有する交流電圧を印加して圧電素子110を振動させると、振動板120の伸縮変位が伸び方向に最大のときは、曲げ変位によって振動板120の接触部分121aがロータ100Aとは接触しない(図10のステップS21)。このとき、伸縮方向の変位が最大、曲げ変位が0付近、上向きの速度が最大となる。
Contrary to FIG. 9, when an AC voltage having a resonance frequency f High is applied recently to vibrate the
続いて、振動板120が縮み、接触部分121aがロータ100Aの外周を手招きするようにこすることにより、ロータ100Aに回転トルクを与える。その結果、ロータ100Aが矢印M´方向に回転する(図10のステップS22)。このとき、伸縮変位が0、屈曲変位が0、縮み方向の速度が最大となる。
Subsequently, the
曲げ方向の変位が上方向に最大となるときには、伸縮変位が最小となり、接触部分121aはロータ100Aから離れる。(図10のステップS23)。このとき、伸縮変位は最小、屈曲変位は上方向に最大となる。
When the displacement in the bending direction is maximum in the upward direction, the expansion / contraction displacement is minimum, and the
曲げ方向の変位が下方向に最大となるときには、伸縮変位が最大に近づくが、接触部分121aはロータ100Aから離れているため、接触部分121aがロータ100Aの回転を妨げず、ロータ100Aは慣性で回転し続ける(図10のステップS24)。
When the displacement in the bending direction is maximized in the downward direction, the expansion / contraction displacement approaches the maximum. However, since the
以上のようにして、ロータ100Aが副方向(矢印M´方向)に回転される。
As described above, the
このように、超音波アクチュエータ100によると、2枚の圧電素子110それぞれに同じ交流電圧(大きさ、位相、周波数)を単純に印加するだけで、振動板120に屈曲振動と縦振動との両方が発生するため、簡略な電圧制御でロータ100Aを高速に回転させることができる。また、圧電素子110に印加する交流電圧の周波数を2つの最近共振周波数fHigh、fLowに切り替えることによってロータ100Aの回転方向を変えることができ、ロータ100Aを効率よく回転させることができる。
As described above, according to the
続いて、上述したような超音波アクチュエータが備えられた、本発明のレンズ駆動装置の一実施形態について説明する。 Subsequently, an embodiment of the lens driving device of the present invention provided with the ultrasonic actuator as described above will be described.
図11は、本発明のレンズ駆動装置の一実施形態が適用された撮影装置の外観斜視図である。 FIG. 11 is an external perspective view of a photographing apparatus to which an embodiment of the lens driving device of the present invention is applied.
この撮影装置200は、携帯電話に搭載される小型の撮像装置である。撮影装置200は、外観上、ケース210と前カバー220とで構成されており、前カバー220はビス230によってケース210に取り付けられている。ケース210は、本発明にいうケースの一例に相当する。
The photographing
前カバー220およびケース210の内側には、被写体光を結像するレンズ、およびレンズを駆動するための駆動機構などが配備されており、ケース210の背面には、被写体光を受光して被写体信号を生成するCCDが取り付けられている。尚、本実施形態においては、被写体信号を生成する撮像素子としてCCDを用いるが、携帯電話等に搭載される撮影装置においては、撮像素子としてMOSも広く用いられており、CCDに替えてMOSを適用してもよい。
Inside the
本発明のレンズ駆動装置の一実施形態は、撮影装置200のケース210に取り付けられており、以下では、ケース210の内側に備えられた各種部品に注目して説明する。
One embodiment of the lens driving device of the present invention is attached to the
図12は、ケース210の内側を示す図である。
FIG. 12 is a view showing the inside of the
図12に示すように、ケース210の内側には、図3に示す超音波アクチュエータ100と同様の構成を有するL字型の超音波アクチュエータ310と、超音波アクチュエータ310によって回転されるロータ320とが配備されており、さらに、超音波アクチュエータ310のL字の内側に、レンズが内蔵されたレンズバレル350が配備されている。レンズバレル350は、本発明にいうレンズバレルの一例に相当する。
As shown in FIG. 12, an L-shaped
図13は、撮影装置200の分解斜視図であり、図14は、撮影装置200の上面の断面図である。図13および図14では、図の下方から被写体光Lが入射されるものとして、図の下方を前、図の上方を後と称して説明する。
FIG. 13 is an exploded perspective view of the photographing
撮影装置200は、ケース210の内側に、後方から順に、超音波アクチュエータ310、ロータ320、回転軸330、カムリング340、レンズバレル350、およびばね360が配備されており、ビス230によって前カバー220がケース210に固定されている。
In the photographing
ロータ320には、カムリング340の歯341と噛み合うギア321が取り付けられている。ギア321とカムリング340とを合わせたものは、本発明にいう駆動力伝達部の一例に相当する。
A
回転軸330は、ロータ320を貫通して、ケース210と前カバー220とによって支持される。その結果、ロータ320が回転軸330を中心に回転自在に軸支される。また、超音波アクチュエータ310は、上足311がロータ320に接触され、下足312がケース210に固定される。
The
続いて、カムリング340がケース210に取り付けられ、レンズバレル350がカムリング340に取り付けられることにより、カムリング340の歯341がロータ320のギア321と噛み合い、レンズバレル350に設けられたレール部351がケース210に穿たれたガイド溝211に嵌め込まれる。
Subsequently, when the
さらに、前カバー220にばね360が取り付けられ、前カバー220とケース210とがビス留めされ、ケース210の背面にCCD(図示しない)が取り付けられる。その結果、図14に示すように、レンズバレル350は、ばね360によって前カバー220からケース210に向けて付勢される。
Further, a
以上のような撮像装置200において、以下のような手順でオートフォーカス機能が実現される。尚、ここでは、ロータ320が正方向に回転することによって、レンズバレル350は前方向に移動するものとして説明する。
In the
まず、CCDにおいて被写体光が粗く読み取られて被写体信号が生成され、撮像装置200が備えられた携帯電話のCPUにおいて被写体信号のコントラストが取得される。取得されたコントラストは、暫定的な最大のコントラストとして保存される。
First, subject light is roughly read by the CCD to generate a subject signal, and the contrast of the subject signal is acquired by the CPU of the mobile phone provided with the
続いて、携帯電話のCPUによって、超音波アクチュエータ310の圧電素子110(図3参照)に所定の大きさの交流電圧が印加され、ロータ320が正方向に所定角度だけ回転される。ロータ320のギア321がカムリング340の歯341と噛み合った状態で回転されることにより、カムリング340も所定角度だけ正方向に回転される。レンズバレル350に設けられたレール351の背面は、ばね360によってカムリング340のカム面に押し付けられており、カムリング340の回転力が光軸に沿った方向の力に変換されてレンズバレル350に伝達される。その結果、レンズバレル350は、レール部351がガイド溝211に導かれ、光軸に沿って所定距離だけ前方向に移動される。尚、ガイド溝211とレール351は、レンズバレル350の移動方向を導く役割だけではなく、レンズバレル350の回転止めとしての役割も担っている。
Subsequently, an AC voltage of a predetermined magnitude is applied to the piezoelectric element 110 (see FIG. 3) of the
レンズバレル350が移動されると、再びCCDで被写体光が読み取られて被写体信号が生成される。CPUでは、生成された被写体信号のコントラストが取得され、さらに、今回のコントラストが保存されている最大のコントラストと比較され、今回のコントラストの方が保存されたコントラストよりも大きいときには、今回のコントラストが既に保存されているコントラストに替えて保存される。
When the
超音波アクチュエータ310に交流電圧が印加され、ロータ320が正方向に所定角度だけ回転されて、レンズバレル350が所定距離ずつ前方向に移動され、さらに被写体信号のコントラスト値が取得されて、今回のコントラストと保存されているコントラスト(前回までの最大のコントラスト)とが比較される作業が、今回のコントラストが保存されているコントラストよりも小さくなるまで続けられる。
An AC voltage is applied to the
通常、レンズが合焦位置に近づくほど被写体信号のコントラストは大きくなるため、レンズバレル350を光軸に沿って所定距離ずつ移動させていくと、初めはレンズが徐々に合焦位置に近づいてコントラストが増加していき、レンズ位置が合焦位置を通過した後は、コントラストは徐々に減少していく。このように、コントラストは山なりに変化するため、コントラストが増加傾向から減少傾向に変化したレンズ位置が合焦位置であると決定することができる。コントラストが増加傾向から減少傾向へと変化する変化点を取得して合焦位置を検出する方法は、「山登り方式AF」として従来から広く適用されている。
Normally, the contrast of the subject signal increases as the lens approaches the in-focus position. Therefore, when the
以上のようにして決定された合焦位置にレンズが移動されることによって、被写体に精度良く焦点を合わせることができ、ピンボケなどが生じていない高画質な撮影画像を取得することができる。 By moving the lens to the in-focus position determined as described above, it is possible to focus on the subject with high accuracy, and it is possible to acquire a high-quality captured image that is free from out-of-focus.
また、本実施形態においては、小型化された超音波アクチュエータ310が適用されているうえ、図12に示すように、超音波アクチュエータ310のL字の内側に空いたスペースにレンズバレル350が設けられており、装置全体の大型化が軽減されている。さらに、超音波アクチュエータ310は、従来の電磁モータと比較して省電力であり、従来の超音波アクチュエータと比較して電圧制御が簡易であるため、携帯電話などの小型機器でもオートフォーカス機能やズーム機能を実現することができる。
In the present embodiment, a miniaturized
ここで、上記では、圧電を用いた超音波アクチュエータを備えた例について説明したが、本発明にいう超音波アクチュエータは、折れ曲がった形状を有する振動子を使ってロータを回転させることができるものであれば、高分子などを利用した超音波アクチュエータであってもよい。 Here, the example provided with the ultrasonic actuator using the piezoelectric is described above, but the ultrasonic actuator according to the present invention can rotate the rotor by using a vibrator having a bent shape. If there is, an ultrasonic actuator using a polymer or the like may be used.
また、上記では、2枚の圧電素子を備えた超音波アクチュエータを備えた例について説明したが、本発明にいう超音波アクチュエータは、3枚以上の圧電素子を備えた超音波アクチュエータであってもよく、また、1枚の圧電素子を備えた超音波アクチュエータであってもよい。 In the above description, an example in which an ultrasonic actuator having two piezoelectric elements is provided has been described. However, the ultrasonic actuator in the present invention may be an ultrasonic actuator having three or more piezoelectric elements. Alternatively, it may be an ultrasonic actuator provided with one piezoelectric element.
また、上記では、L字に曲がった超音波アクチュエータについて説明したが、本発明にいう超音波アクチュエータは、2つ以上の角を有するものであってもよい。 In the above description, the ultrasonic actuator bent in an L shape has been described. However, the ultrasonic actuator according to the present invention may have two or more corners.
また、上記では、圧電素子の電極を兼ねた金属製の振動板を備えた超音波アクチュエータについて説明したが、本発明にいう超音波アクチュエータは、例えば、プラスチック製の振動子を用いて、その振動子とは別に、圧電素子に電圧を印加するための電極を備えたものであってもよい。 In the above description, the ultrasonic actuator provided with the metal diaphragm that also serves as the electrode of the piezoelectric element has been described. However, the ultrasonic actuator according to the present invention uses, for example, a plastic vibrator to vibrate the vibration. Aside from the child, an electrode for applying a voltage to the piezoelectric element may be provided.
また、上記では、本発明のレンズ駆動装置を携帯電話に搭載する例について説明したが、本発明のレンズ駆動装置は、小型のデジタルカメラなどに搭載されてもよい。 In the above description, the example in which the lens driving device of the present invention is mounted on a mobile phone has been described. However, the lens driving device of the present invention may be mounted on a small digital camera or the like.
10,100,310 超音波アクチュエータ
11,110 圧電素子
12 弾性振動体
13 支持部材
14 ばね
16 押当板
20,100A,320 ロータ
111 電極
120 振動板
120a 角部
121 上足
122 下足
200 撮影装置
210 ケース
220 前カバー
330 回転軸
340 カムリング
350 レンズバレル
360 ばね
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100,310 Ultrasonic actuator 11,110
Claims (5)
レンズを保持し駆動力を受けて前記ケースに対し移動するレンズバレルと、
ロータを有し該ロータの回転力を前記レンズバレルに伝えて該レンズバレルを駆動する駆動力伝達部と、
前記ロータに作用して該ロータを回転させる超音波アクチュエータとを備え、
前記超音波アクチュエータが、前記ロータに一端が接し途中に折れ曲がった角部を有しさらに延在して他端側から前記ケースに対し固定された振動子を備え、該角部の劣角側に前記レンズバレルが位置する姿勢に配備されたものであることを特徴とするレンズ駆動装置。 Case and
A lens barrel that holds the lens and receives the driving force to move relative to the case;
A driving force transmission unit that has a rotor and transmits the rotational force of the rotor to the lens barrel to drive the lens barrel;
An ultrasonic actuator that acts on the rotor to rotate the rotor,
The ultrasonic actuator includes a vibrator that has a corner portion that is bent in the middle with one end in contact with the rotor, and that extends and is fixed to the case from the other end side. A lens driving device provided in a posture in which the lens barrel is located.
前記アクチュエータが、さらに、前記振動子の、前記一端と前記角部との間の一部分と接触し、交流電圧の印加を受けて振動して該振動を前記振動子に伝える圧電素子を備えたことを特徴とする請求項1記載のレンズ駆動装置。 The vibrator is plate-shaped,
The actuator further includes a piezoelectric element that contacts a portion of the vibrator between the one end and the corner portion, vibrates upon application of an alternating voltage, and transmits the vibration to the vibrator. The lens driving device according to claim 1.
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2006
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