JP2007292864A - Lens drive device and photographic apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光学系を構成する一部のレンズ又はレンズ群を、形状記憶合金(SMA(Shape Memory Alloy))ワイヤを用いて駆動するレンズ駆動装置及びこれを用いる撮影装置に関するものである。 The present invention relates to a lens driving device that drives a part of lenses or lens groups constituting an optical system using a shape memory alloy (SMA) wire and a photographing device using the lens driving device.
SMA機構は、SMAワイヤと、そのSMAワイヤへの通電を制御する通電制御部とで構成されている。SMAワイヤは、通電によりその遷移温度よりも高い温度に加熱されるとき、記憶された形状に変化し、その遷移温度よりも低い温度に冷まされるとき、記憶された形状から元の形状に逆に変化する。 The SMA mechanism includes an SMA wire and an energization control unit that controls energization of the SMA wire. When an SMA wire is heated to a temperature higher than its transition temperature by energization, it changes to a memorized shape, and when it is cooled to a temperature lower than its transition temperature, it reverses from the memorized shape to its original shape. To change.
このような機構を用いてレンズを移動するレンズ移動装置が従来知られている(特許文献1)。この装置は、レンズバレルを保持するバレルホルダを、光軸中心に回転させることで、マウント板に形成した低、中、及び高カムステップに順次に当接させながら光軸方向に移動させてフォーカシングを行うレンズ移動装置であり、バレルホルダを回転させるアクチュエータ(レバー)をSMAワイヤの伸縮で回転させるように構成している。SMAワイヤの両端は、固定されており、中央がアクチュエータの一端に引っ掛けられている。SMAワイヤは、通電により自己発熱すると長さが短くなる回復変位が行われる。回復変位が行われると、SMAワイヤの縮みに連動してアクチュエータが軸を中心に回転し、アクチュエータの他端がバレルホルダを光軸中心に回転させる。
しかしながら、上記レンズ移動装置では、バレルホルダを光軸中心に回転自在にかつ光軸方向に移動自在に支持しておき、SMAワイヤの回復変位によりアクチュエータで回転力を作り、その回転力をマウント板などの機構で光軸方向への直進力に変換しているので、構成が複雑になり、構成が多いため駆動伝達効率が低下し、レンズの停止精度が低下する欠点がある。また、外部からの衝撃によりバレルホルダが押されていずれかの方向に回転すると、その回転力がアクチュエータを介してSMAワイヤに直接作用するので、SMAワイヤの性能が劣化するおそれがある。 However, in the lens moving device, the barrel holder is supported so as to be rotatable about the optical axis and movable in the direction of the optical axis, and a rotational force is generated by the actuator by the recovery displacement of the SMA wire. Since this mechanism is converted into a linear force in the optical axis direction, the configuration is complicated, and since there are many configurations, there is a drawback that the drive transmission efficiency is lowered and the stopping accuracy of the lens is lowered. In addition, when the barrel holder is pushed by an external impact and rotates in any direction, the rotational force directly acts on the SMA wire via the actuator, which may deteriorate the performance of the SMA wire.
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、構成が簡単で、しかも、外部からの衝撃によってもSMAワイヤの性能を維持することができるレンズ駆動装置及びこれを用いる撮影装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and provides a lens driving device that is simple in configuration and that can maintain the performance of the SMA wire even from an external impact, and a photographing device using the lens driving device. The purpose is to do.
上記目的を達成するために、本発明のレンズ駆動装置では、両端が固定鏡筒に固定されており、通電により加熱されることで縮まり、また、通電停止により冷まされるときに元の長さに戻る形状記憶合金ワイヤと;レンズ枠に設けられ、光軸方向のうちの付勢手段がレンズ枠を付勢する一方に凸を向けた湾曲状の向きになるように、形状記憶合金ワイヤの両端の間に設定されている作用部が引っ掛けられるワイヤ軸受け部材と;を備え、形状記憶合金ワイヤは、非通電のときに、予め決められた弛緩状態の長さでレンズ枠を突っ張り保持し、通電により長さが縮むことで湾曲状から略直線状に向けて変化したときの作用部の光軸方向での変位により、レンズ枠を付勢手段の付勢に抗して光軸方向の他方に向けて移動するようにしたものである。 In order to achieve the above object, in the lens driving device of the present invention, both ends are fixed to the fixed lens barrel, and are contracted by being heated by energization, and the original length when being cooled by de-energizing. A shape memory alloy wire that returns to the shape of the shape memory alloy wire so that the biasing means in the optical axis direction has a convex direction toward one side that biases the lens frame. A wire bearing member to which an action portion set between both ends is hooked; and the shape memory alloy wire holds and holds the lens frame with a predetermined length in a relaxed state when de-energized, Due to the displacement in the optical axis direction of the action portion when the length changes from a curved shape to a substantially linear shape due to the contraction of the length due to energization, the lens frame is resisted against the urging force of the urging means. It is intended to move towards
形状記憶合金ワイヤは、通電により自己発熱すると収縮して弛緩状態の長さから短くなる(回復変位)。また、通電を止めると自然冷却により長さが元の長さ(弛緩状態の長さ)に戻る(復帰変位)。このワイヤの両端を固定鏡筒に固定し、両端の間の作用部をワイヤ軸受け部材に引っ掛けて、凸を光軸方向の一方に向けた湾曲状になるように形状記憶合金ワイヤを配したので、通電により長さが縮むと湾曲状から略直線状に向けて変化するときの作用部の光軸方向の変位に基づいてレンズ枠を光軸方向の他方に向けて移動することができる。 When the shape memory alloy wire self-heats by energization, the shape memory alloy wire contracts and shortens from the length of the relaxed state (recovery displacement). When the energization is stopped, the length returns to the original length (the length in the relaxed state) by natural cooling (return displacement). The shape memory alloy wire is arranged so that both ends of this wire are fixed to the fixed barrel, the action part between both ends is hooked on the wire bearing member, and the convex is curved toward one side in the optical axis direction. When the length is reduced by energization, the lens frame can be moved toward the other side in the optical axis direction based on the displacement in the optical axis direction of the action portion when changing from a curved shape toward a substantially linear shape.
ところで、レンズ枠に外力が加わるときには、その力が形状記憶合金ワイヤに伝達され、形状記憶合金ワイヤにダメージを与えるおそれがある。外力が光軸方向の他方に加わるときには、形状記憶合金ワイヤがワイヤ受け部材から離れる方向にレンズ枠が移動するので、形状記憶合金ワイヤにダメージを与えるおそれがないのに対し、外力が一方に向けて加わるときには、形状記憶合金ワイヤがワイヤ受け部材に食い込む方向にレンズ枠が移動するので、形状記憶合金ワイヤにダメージを与えるおそれがある。 By the way, when an external force is applied to the lens frame, the force is transmitted to the shape memory alloy wire, and the shape memory alloy wire may be damaged. When an external force is applied to the other side in the optical axis direction, the lens frame moves in a direction away from the wire receiving member, so there is no risk of damaging the shape memory alloy wire. When the contact is added, the lens frame moves in the direction in which the shape memory alloy wire bites into the wire receiving member, and there is a risk of damaging the shape memory alloy wire.
そこで、別の発明では、レンズ枠の一部設けた被当たり部に、一方から当接する当たり部を有し、光軸方向に移動自在に支持されている移動部材と;レンズ枠と移動部材とを被当たり部と当たり部とが当接する方向に向けて付勢するとともに付勢手段よりも強い付勢力に設定されている第2付勢手段と;移動部材に設けられ凸を一方に向けた湾曲状の向きになるように形状記憶合金ワイヤの作用部が引っ掛けられるワイヤ軸受け部材と;を備え、形状記憶合金ワイヤは、非通電のときには弛緩状態の長さで移動部材を突っ張り保持しており、通電により長さが縮むことで湾曲状から略直線状に向けて変化するときの作用部の光軸方向での変位により移動部材を介してレンズ枠を付勢手段の付勢に抗して他方に向けて移動するようにしている。 Therefore, in another invention, a contact part provided on a part of the lens frame has a contact part abutting from one side and is supported so as to be movable in the optical axis direction; a lens frame and a movement member; A second urging means that is urged toward a direction in which the contacted part and the abutting part abut against each other and is set to a stronger urging force than the urging means; A wire bearing member on which the action portion of the shape memory alloy wire is hooked so as to be in a curved direction, and the shape memory alloy wire holds the moving member in a relaxed length when not energized. The lens frame resists the biasing of the biasing means through the moving member due to the displacement in the optical axis direction of the action part when the length is reduced from the curved shape to the substantially straight shape due to the contraction of the length by energization. It moves to the other side.
これによれば、レンズ枠に外力が一方に向けて加わるときには、その力によりレンズ枠が移動し、第2付勢手段の付勢により移動部材がレンズ枠に追従して移動するので、形状記憶合金ワイヤがワイヤ受け部材に食い込む方向に移動部材が移動するが、その外力が第2付勢手段の付勢力を超えた場合には、第2付勢手段の付勢が無くなり、その超えた分の力によりレンズ枠から移動部材が離れるので、形状記憶合金ワイヤには第2付勢手段の付勢力以上の力が加わるおそれがなく、よって、形状記憶合金ワイヤへのダメージを抑制することができる。 According to this, when an external force is applied to the lens frame in one direction, the lens frame is moved by the force, and the moving member moves following the lens frame by the urging of the second urging means. The moving member moves in the direction in which the alloy wire bites into the wire receiving member. However, when the external force exceeds the urging force of the second urging means, the urging force of the second urging means is lost, and the excess amount is exceeded. Since the moving member is separated from the lens frame by the force of the force, there is no fear that the shape memory alloy wire is applied with a force greater than the urging force of the second urging means, and therefore the damage to the shape memory alloy wire can be suppressed. .
形状記憶合金ワイヤへの通電を停止すると、形状記憶合金ワイヤは弛緩状態の長さに向けて戻る。このとき、たんに形状記憶合金ワイヤをワイヤ受け部材に引っ掛けていると、ワイヤ受け部材から形状記憶合金ワイヤが外れるおそれがある。そこで、形状記憶合金ワイヤの脱落を防止する押さえ部材をワイヤ受け部材に設けるのが好適である。 When energization of the shape memory alloy wire is stopped, the shape memory alloy wire returns toward the relaxed length. At this time, if the shape memory alloy wire is simply hooked on the wire receiving member, the shape memory alloy wire may be detached from the wire receiving member. Therefore, it is preferable to provide the wire receiving member with a pressing member that prevents the shape memory alloy wire from falling off.
レンズ枠の移動ストロークを稼ぐためには、形状記憶合金ワイヤの長さを長くする必要がある。しかし、たんに長くしたのでは形状記憶合金ワイヤの取り付けに大きなスペースが必要になり、装置自体が大型化する。そこで、形状記憶合金ワイヤの一端を支持する第1のワイヤ支持部材と;作用部を挟んで一端とは逆側を支持する第1中間部材と;第1中間部材から延長されている形状記憶合金ワイヤの他端を支持する第2のワイヤ支持部材と;第1の中間部材と第2のワイヤ支持部材との間の形状記憶合金ワイヤを固定鏡筒の前面輪郭に沿うように折り曲げて支持する第2中間部材と;を設けるのが好適である。 In order to earn a moving stroke of the lens frame, it is necessary to increase the length of the shape memory alloy wire. However, if the length is simply increased, a large space is required to attach the shape memory alloy wire, and the apparatus itself becomes larger. Therefore, a first wire support member that supports one end of the shape memory alloy wire; a first intermediate member that supports the side opposite to the one end across the working portion; and a shape memory alloy that extends from the first intermediate member A second wire support member for supporting the other end of the wire; and a shape memory alloy wire between the first intermediate member and the second wire support member is bent and supported along the front contour of the fixed barrel It is preferable to provide a second intermediate member.
なお、写真用カメラ、電子カメラ、ビデオカメラ、テレビカメラ付き携帯電話、及び、プロジェクタなどの撮影装置に、前述したレンズ駆動装置を用いることができる。 Note that the lens driving device described above can be used for photographing devices such as a photographic camera, an electronic camera, a video camera, a mobile phone with a TV camera, and a projector.
本発明によれば、レンズ枠又は移動部材にワイヤ軸受け部材を設け、凸を光軸方向のうちの付勢手段がレンズ枠を付勢する一方に向けた湾曲状の向きになるように、形状記憶合金ワイヤの作用部をワイヤ軸受け部材に引っ掛けて配したので、構成が簡素であり、しかも、形状記憶合金ワイヤが通電により長さが縮むことで作用部が湾曲状から略直線状に向けて変化したときの光軸方向での変位により、レンズ枠を付勢手段の付勢に抗して他方に向けて移動するため、駆動伝達効率が高くなり、レンズ枠の移動を精度良く行える。 According to the present invention, the lens frame or the moving member is provided with the wire bearing member, and the convex is formed in a curved direction toward the one in which the biasing means in the optical axis direction biases the lens frame. Since the working portion of the memory alloy wire is hooked on the wire bearing member, the configuration is simple, and the length of the shape memory alloy wire is reduced by energization, so that the working portion is turned from a curved shape to a substantially straight shape. Due to the displacement in the direction of the optical axis when changed, the lens frame is moved toward the other side against the urging force of the urging means, so that the drive transmission efficiency is increased and the lens frame can be moved with high accuracy.
また、移動部材を設けた発明では、付勢手段の付勢方向である一方に向けて外力がレンズ枠に加わり、かつ、その外力が第2付勢手段よりも強いときに、移動手段がレンズ枠から離れて第2付勢手段の付勢力を超える分の力を第2付勢手段が吸収するため、形状記憶合金ワイヤへのダメージを抑制することができる。 In the invention provided with the moving member, when the external force is applied to the lens frame toward one of the urging directions of the urging means, and the external force is stronger than the second urging means, the moving means is the lens. Since the second urging means absorbs the force away from the frame and exceeding the urging force of the second urging means, the damage to the shape memory alloy wire can be suppressed.
レンズ駆動装置10は、図1に示すように、携帯電話などに内蔵される小型カメラ用のレンズ移動装置であり、CCD11の受光面12に対してレンズ群13を光軸方向に進退することでフォーカシングを行う。このレンズ駆動装置10は、CCD基板14、固定鏡筒15、第1ガイド棒16、第2ガイド棒17、一対のワイヤ支持部材18,19、形状記憶合金ワイヤ(SMAワイヤ)20、移動部材21、引っ張りバネ22、バネ受け部材23、コイルバネ24、レンズ枠25、カバー26、及び、通電制御部28などで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
CCD基板14には、CCD11が位置決めして固定されている。CCD基板14は、受光面12が光軸上に位置するように固定鏡筒15の背後に固定される。固定鏡筒15には、カバー26が被写体側(前面側)から挿入されて弾性爪により結合され、ビス27により固着される。そして、固定鏡筒15とカバー26との間には、第1ガイド棒16、第2ガイド棒17、一対のワイヤ支持部材18,19、SMAワイヤ20、移動部材21、引っ張りバネ22、バネ受け部材23、コイルバネ24、及び、レンズ枠25がそれぞれ前面側から挿入して取り付けられる。
The
第1及び第2ガイド棒16,17は、両端がそれぞれ固定鏡筒15とカバー26とで固定され、異なる位置で光軸と平行に配される。レンズ枠25は、内部に光学系の一部又は全部を構成するレンズ群13を保持している。レンズ枠25の外周には、軸受け部30とキー突起31とが一体に形成されている。軸受け部30は、光軸方向に所定距離離して設けた一対の前・後受け部32,33とで構成されており、前・後受け部32,33には、第1ガイド棒16が挿通される。この第1ガイド棒16は、レンズ枠25の光軸方向への移動をガイドする。レンズ枠25は、固定鏡筒15に設けた筒部34の内部で移動する。キー突起31は、光軸方向に長く形成されており、筒部34の内面に設けたキー溝35に係合してレンズ枠25の回転止めを行う。なお、カバー26には、レンズ群13を露呈するための開口29が形成されている。
Both ends of the first and
バネ受け部材23は、弾性を有する材料で厚みの薄い板形状に形成されており、一端36が一対の前・後受け部32,33の間に入り込み、一端36を除き他端37を含む部分が固定鏡筒15に固定されて、長手方向が光軸に対して直行する方向に沿うように配される。この一端36には、図2に示すように、第1ガイド棒16が遊びをもって入り込む孔38が形成されている。コイルバネ24は、バネ受け部材23の一端36と被写体側の前受け部32との間でかつ第1ガイド棒16の周りに挿入され、バネ受け部材23に対してレンズ枠25を被写体側に向けて付勢する。このように、バネ受け部材23の一端36を前・後受け部32,33の間に挿入してコイルバネ24の一端24aを支持し、コイルバネ24の他端24bでレンズ枠25を付勢するように構成したので、コイルバネを軸受け部の外側に配してコイルバネの一端を別の支持部材で支持する構成と比較して、省スペース化を図ることができる。
The
移動部材21には、軸受け部40、キー突起41、及び、ワイヤ受け部材42が一体に形成されている。軸受け部40には第2ガイド棒17が挿入され、第2ガイド棒17は移動部材21の光軸方向への移動をガイドする。キー突起41は、固定鏡筒15に設けたキー溝43に係合して移動部材21の回転止めを行う。この移動部材21にはバネ掛け部44が形成されており、このバネ掛け部44と、前受け部32に設けたバネ掛け部45との間には、引っ張りバネ22が掛けられている。この引っ張りバネ22は、レンズ枠25に接近する方向に向けて移動部材21を付勢する。そして、移動部材21は、通常は、レンズ枠25の一部に設けた被当たり部46に、移動部材21の一部に設けた当たり部47が当接することで光軸方向での位置が決められる。なお、引っ張りバネ22としては、コイルバネ24よりも付勢力の大きいものが使用される。
The moving
ワイヤ受け部材42は、SMAワイヤ20の作用部39が掛けられる溝50を有するプーリー形状となっている。SMAワイヤ20は、一対のワイヤ支持部材18,19に両端が固定され、一対のワイヤ支持部材18,19は、固定鏡筒15に垂直方向に離して固定される。詳しくは図3にも示すように、SMAワイヤ20の作用部39は、回復変位をしたときに移動部材21を結像面側に向けて、つまり、コイルバネ24がレンズ枠25を付勢する方向とは逆の方向に向けて付勢するように溝50に掛けられる。
The
SMAワイヤ20は、例えばTi-Ni系やCu-Al-Zn系などの形状記憶合金を原料にしたファイバー形状となっている。このSMAワイヤ20には、事前にその材料に対して特定の形状を記憶させる処理が行われている。これにより、SMAワイヤ20は、通電により自己発熱すると予め記憶された収縮長さに収縮する(回復変位)。また、通電を止めると自然冷却により予め決められた元の長さ(弛緩状態の長さ)に戻る(復帰変位)。
The
ワイヤ受け部材42には、SMAワイヤ20が復帰変位をしたときに溝50からSMAワイヤ20が脱落しないように、押さえ板51が取り付けられている。この押さえ板51は、移動部材21から突出して設けられており、ワイヤ受け部材42のうちの溝50を挟んだ両側にある一対の鍔53,54の一部を切り欠いた切り欠き部55,56に嵌合している。このように押さえ板51を設けることで、組立時にもSMAワイヤ20の脱落を気にすることなく行えるので簡便である。なお、ワイヤ受け部材42からSMAワイヤ20が脱落するのを防止する部材であれば、押さえ板51に限らず、周知のものであればいずれも採用することができる。
A
通電制御部28は、一対のワイヤ支持部材18,19を介してSMAワイヤ20の両端に通電を行う。なお、一対のワイヤ支持部材18,19は、導電性を有する材料で形成され、また、固定鏡筒15は絶縁性を有する材料で形成されている。
The
SMAワイヤ20は、ある温度に達すると回復変位を開始する第1の固有温度(回復開始点)を持ち、その後、第2の固有温度(飽和点)に達すると、回復変位はそれ以上変化しなくなる。この状態が長さ方向に収縮した収縮長さとなる。また、SMAワイヤ20の温度は、放熱量(自身の発熱量と周囲温度とで決まる)によるから、電流量が多いほど温度上昇が速く、従って回復速度も上昇する。一方、復帰速度はSMAワイヤ20の温度が周囲温度と等しくなるまでの放熱時間であるため、周囲温度が一定であれば復帰速度はほぼ一定となる。
When the
通電制御部28の通電としては、定電流駆動方式がある。この定電流駆動方式では、一定の電流をSMAワイヤ20に流す方式である。SMAワイヤ20は、電流を流し始めると回復変位が始まり、ある時間、つまり飽和すると、それ以上電流を流し続けてもその変位量は変わらず、また、電流を切ると所定の復帰速度で元の長さに戻る。したがって、この方式では、非通電時の初期位置と、通電後に回復変位が完了したときのレンズ位置との二位置にしか、レンズ枠25を移動することができない。そこで、パルス電流駆動方式を用いることで二位置の間の任意の位置にレンズ枠25を移動させることができる。
The energization of the
パルス電流駆動方式は、周波数fのうちの周期T(=1/f)に対する通電(オン)時間tの比率、即ち、DUTY比を変化させる通電方式である。この方式では、通電制御部28に、パルス発信器とパルス幅変調回路とを設ける。通電時間内では、SMAワイヤ20が加熱されて回復変位を始め、非通電(オフ)時間では自然冷却されて回復変位が止まり復帰変位が開始されるが、DUTY比の値によっては、完全に復帰変位をする前に次の周期の通電時間が到来して回復変位を始めるのでSMAワイヤ20を所望の長さに維持することができる。
The pulse current driving method is an energization method in which the ratio of the energization (on) time t to the period T (= 1 / f) of the frequency f, that is, the DUTY ratio is changed. In this method, the
これを利用して、変調電流のDUTY比を変化させることで電流の平均値を変化させて加熱を制御する。詳しくは、通電制御部28が、方形波パルス幅変調電流(PWM)をSMAワイヤ20に流す。このようにPWM電流の平均値を変化させることで、SMAワイヤ20の加熱を制御し、かつ、SMAワイヤ20の長さも制御することができる。例えばカメラなどに設けた測距機構によりその時点に得た被写体距離に応じたレンズ群13の移動量をカメラの制御部が導き、その移動量に対応したPWM電流の平均値を、予めROMなどに記憶したテーブルを参照して得る。その結果を通電制御部28に送り、通電制御部28がその結果に基づいて方形波パルス幅変調電流を作り、これをSMAワイヤ20に通電する。
Utilizing this, heating is controlled by changing the DUTY ratio of the modulation current to change the average value of the current. Specifically, the
SMAワイヤ20は、カメラの初期状態のときに、通電制御部28からの通電が停止されているため、図3に示すように、予め決められた弛緩状態の長さになっている。一方、レンズ枠25は、コイルバネ24の付勢により一方に向けて付勢され、移動部材21は、引っ張りバネ22の付勢によりレンズ枠25に追従する方向に付勢されている。これに反して、弛緩状態の長さのSMAワイヤ20がワイヤ受け部材42を介して移動部材21を突っ張り保持している。このため、レンズ枠25は、引っ張りコイルバネ24の付勢により被当たり部46が当たり部47に当接する位置で停止している。このレンズ枠25の位置は、最も被写体側に寄った初期位置になっている。このとき、後受け部33は、バネ受け部材23の一端36との間に隙間が生じた状態になっている。
Since the energization from the
SMAワイヤ20は、通電制御部28から通電が行われると自己発熱して所定温度に以上になると、予め記憶された収縮長さに収縮する回復変位が開始される。SMAワイヤ20が収縮長さに向けて収縮すると、SMAワイヤ20の両端が固定されているため、図4及び図5に示すように、SMAワイヤ20の作用部が凸を被写体側に向けた湾曲状から直線状に向けて緊張し、この間の作用部の光軸方向に沿った変位量に基づいて、移動部材21を結像面側に向けて移動する。移動部材21が結像面側に向けて移動すると、コイルバネ24よりも引っ張りバネ22の付勢力が強いので、引っ張りバネ22の付勢によりレンズ枠25が結像面側に向けて移動する。そして、レンズ枠25は、被当たり部46が移動部材21の当たり部47に当接する位置で停止する。これにより、レンズ枠25は、正気位置から他方に向けて移動する。なお、通電制御部28がSMAワイヤ20を第2の固有温度まで加熱したときにSMAワイヤ20が最も短くなる収縮長さになり、このときのレンズ枠25の位置が最も結像面側に寄った位置になる。
When the
通電を止めると、SMAワイヤ20が自然冷却により柔らかくなり元の長さに戻る復帰変位が開始される。SMAワイヤ20が復帰変位を開始すると、SMAワイヤ20が弛緩長さに向けて伸びるので、コイルバネ24の付勢力によりレンズ枠25が被写体側に向けて移動し、移動部材21が引っ張りバネ22の付勢によりレンズ枠25の移動に追従して移動する。そして、復帰変位が完了するとSMAワイヤ20が弛緩長さになる。このとき、SMAワイヤ20がそれ以上伸びなくなった状態になる。このため、SMAワイヤ20により移動部材21が突っ張り保持され、引っ張りバネ22の付勢によりレンズ枠25の被当たり部46が移動部材21の当たり部47に当接することで、レンズ枠25が初期位置に戻される。
When the energization is stopped, the
ところで、レンズ枠25には、外部から衝撃力が加わるおそれがある。例えばレンズ枠25を他方に向けて移動させる方向の外力、つまり、コイルバネ24の付勢方向とは逆の方向に向けた衝撃力がレンズ枠25に加わると、コイルバネ24が圧縮され、レンズ枠25と移動部材21とが他方に向けて一緒に移動し、ワイヤ受け部材42がSMAワイヤ20から離れる方向に移動する。このように、コイルバネ24のレンズ枠25への付勢方向に抗するようにSMAワイヤ20を引っ掛けているので、コイルバネ24の付勢方向とは逆の方向に向けた衝撃力がレンズ枠25に加わってもその衝撃力がSMAワイヤ20に加わることはない。
By the way, the
逆に、レンズ枠25を一方に向けて移動させる方向の衝撃力、つまり、コイルバネ24の付勢方向に向けた衝撃力がレンズ枠25に加わると、引っ張りバネ22の付勢により移動部材21がレンズ枠25の移動に追従して移動してSMAワイヤ20が引っ張られるが、その衝撃力が引っ張りバネ22の付勢力を超えた場合には、引っ張りバネ22が伸長され、レンズ枠25と移動部材21とが離される。このため、SMAワイヤ20には、引っ張りバネ22の付勢力以上の負荷が加わることはない。したがって、引っ張りバネ22をコイルバネ24よりも大きな付勢力に設定しておけば、衝撃力によるSMAワイヤ20へのダメージを抑制することができる。
On the contrary, when the impact force in the direction in which the
ところで、レンズ枠25の移動量を稼ぐためには、SMAワイヤ20の作用部が湾曲状から直線状に向けて変形する光軸方向での変位量を増やすことが必要である。この場合、レンズ駆動装置の小型化を犠牲にすることなくレンズ枠25の移動ストロークを確保するためには、SMAワイヤ20の全長を長くすることで対処することができる。
By the way, in order to earn the movement amount of the
そこで、図6及び図7に示す実施例では、固定鏡筒15に設けた筒部34を取り巻くようにSMAワイヤ60を折り曲げて配置することで、長いSMAワイヤ60を使用でき、これにより、レンズ枠25の移動ストロークを大きくすることができるレンズ駆動装置61を示している。なお、この実施形態では、図1ないし図5で説明したものと同じ部材には同符号を付与してここでの詳しい説明を省略する。
6 and 7, the
SMAワイヤ60は、筒部34を前面から見て筒部34の左上から左下を通って右下まで配される長さとなっており、一端62が第1のワイヤ支持部材63に固定され、他端64が第2のワイヤ支持部材65に固定される。第2のワイヤ支持部材65は、第1のワイヤ支持部材63よりもL字状に長く伸ばして形成されており、第1及び第2ワイヤ支持部材63,65を介してSMAワイヤ60の両端には通電制御部から通電が行われる。SMAワイヤ60は、一端62寄りに設定されている作用部68がワイヤ受け部材42に掛けられた後に、作用部68を挟んで一端62とは逆側が第1中間部材66に引っ掛けられ、第1ワイヤ支持部材63と第1中間部材66との間で凸を一方に向けた湾曲状に折り曲げた後に、第1中間部材66から伸びた部分を第2中間部材67に引っ掛けて筒部34の右下方に向けて折り曲げられる。他端64は、第2中間部材67で屈曲した延長線上に位置している。なお、第1及び第2中間部材66,67は、固定鏡筒15に取り付けられている。
The
図6及び図7で説明した第2実施形態では、図1ないし図5で説明した第1実施形態で説明したSMAワイヤ20と比べて、約2倍の長さのSMAワイヤ60を使用することができるので、SMAワイヤ20,60の収縮率が同じ場合、収縮量が約2倍になるので、レンズ枠25の移動ストロークを十分大きく取ることができる。なお、この例でも、第1及び第2中間部材66,67には一段凹んだ溝が形成されており、一段凹んだ溝にSMAワイヤ60が各々引っ掛けられ、SMAワイヤ60が弛緩状態のときに溝から脱落しないように、その溝から立ち上がった段部でSMAワイヤ60の脱落を防止するようにしている。
In the second embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7, the
上記各実施形態では、SMAワイヤ60を移動部材21に設けたワイヤ受け部材42に引っ掛けているが、本発明ではこれに限らず、移動部材21及び引っ張りバネ22を省略して、ワイヤ受け部材42をレンズ枠25に取り付けてSMAワイヤ20、60の伸縮でレンズ枠25を直接に移動させるようにしてもよい。
In each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、レンズ枠25をコイルバネ24で被写体側に付勢しておき、その付勢に抗するようにSMAワイヤ20,60を引っ掛けているが、逆にコイルバネ24でレンズ枠25を結像面側に向けて付勢し、その付勢に抗するようにSMAワイヤ20,60を引っ掛けてもよい。
In each of the above embodiments, the
前述した各実施形態で説明したレンズ駆動装置10,61は、合焦時にレンズ枠25を移動させる例としているが、本発明ではこれに限らず、変倍時に移動させるようにしてもよい。この場合には、ズーム操作部から得られるズーム方向及び操作時間とに基づいてレンズ枠25を移動させればよい。
The
また、上記各実施形態では、カメラに用いるレンズ駆動装置10,61として説明しているが、本発明ではこれに限らず、内視鏡などの光学装置や、電子カメラやプロジェクタなどの撮影装置にも本発明を採用することができるのは言うまでもない。
In each of the above embodiments, the
10,61 レンズ駆動装置
13 レンズ群
18,19,63,65 ワイヤ支持部材
20,60 SMAワイヤ
21 移動部材
22 引っ張りバネ
23 バネ受け部材
24 コイルバネ
42 ワイヤ受け部材
DESCRIPTION OF
Claims (5)
両端が前記固定鏡筒に固定されており、通電により加熱されることで予め決められた弛緩状態の長さよりも縮まり、また、通電停止により冷まされるときに前記弛緩状態の長さに戻る形状記憶合金ワイヤと、
前記レンズ枠に設けられ、凸を前記一方に向けた湾曲状の向きになるように、前記形状記憶合金ワイヤの両端の間に設定されている作用部が引っ掛けられるワイヤ軸受け部材と、を備え、
前記形状記憶合金ワイヤは、非通電のときには、前記弛緩状態の長さで前記レンズ枠を突っ張り保持しており、通電により長さが縮むことで前記湾曲状から略直線状に向けて変化するときの前記作用部の光軸方向に沿った変位により、前記レンズ枠を前記付勢手段の付勢に抗して前記他方に向けて移動することを特徴とするレンズ駆動装置。 A fixed lens barrel, a lens frame for holding a part or all of the lens group constituting the optical system, guide means for supporting the lens frame movably in the optical axis direction with respect to the fixed lens tube, and the lens An urging unit that urges the frame toward one of the optical axis directions, and the lens frame is directed toward the other against the urging of the urging unit with respect to the fixed barrel. In the lens driving device to be moved,
Both ends are fixed to the fixed lens barrel, and when heated by energization, the length becomes shorter than the predetermined length of the relaxed state, and the shape returns to the relaxed state when cooled by deenergizing. A memory alloy wire;
A wire bearing member that is provided on the lens frame and on which a working portion that is set between both ends of the shape memory alloy wire is hooked so that a convex direction is directed to the one side.
When the shape memory alloy wire is not energized, the lens frame is stretched and held with the length of the relaxed state, and when the length is reduced by energization, the shape memory alloy wire changes from the curved shape toward the substantially linear shape. The lens drive device according to claim 1, wherein the lens frame is moved toward the other side against the urging force of the urging means by displacement of the acting portion along the optical axis direction.
前記レンズ枠の一部に設けた被当たり部に、前記一方から当接する当たり部を有し、光軸方向に移動自在に支持されている移動部材と、
前記レンズ枠と前記移動部材とを前記被当たり部と前記当たり部とが当接する方向に向けて付勢するとともに、前記付勢手段よりも強い付勢力に設定されている第2付勢手段と、
両端が前記固定鏡筒に固定されており、通電により加熱されることで予め決められた弛緩状態の長さよりも縮まり、また、通電停止により冷まされるときに前記弛緩状態の長さに戻る形状記憶合金ワイヤと、
前記移動部材に設けられ、凸を前記一方に向けた湾曲状の向きになるように、前記形状記憶合金ワイヤの両端の間に設定されている作用部が引っ掛けられるワイヤ軸受け部材と、を備え、
前記形状記憶合金ワイヤは、非通電のときには、前記弛緩状態の長さで前記移動部材を突っ張り保持しており、通電により長さが縮むことで前記湾曲状から略直線状に向けて変化するときの前記作用部の光軸方向での変位により、前記移動部材を介して前記レンズ枠を前記付勢手段の付勢に抗して前記他方に向けて移動することを特徴とするレンズ駆動装置。 A fixed lens barrel, a lens frame for holding a part or all of the lens group constituting the optical system, guide means for supporting the lens frame movably in the optical axis direction with respect to the fixed lens tube, and the lens Biasing means for biasing the frame toward one of the optical axis directions, and moving the lens frame toward the other against the biasing of the biasing means with respect to the fixed barrel In the lens driving device to be
A contact member provided in a part of the lens frame, a moving member that has a contact part that comes into contact with the one side and is supported so as to be movable in the optical axis direction;
A second urging means for urging the lens frame and the moving member in a direction in which the abutted portion and the abutting portion abut against each other and a stronger urging force than the urging means; ,
Both ends are fixed to the fixed lens barrel, and are contracted from a predetermined length of the relaxed state by being heated by energization, and return to the length of the relaxed state when cooled by stopping the energization. A memory alloy wire;
A wire bearing member that is provided on the moving member and on which a working portion that is set between both ends of the shape memory alloy wire is hooked so that a convex is in a curved direction facing the one side,
When the shape memory alloy wire is not energized, it holds the moving member with the length of the relaxed state, and when the shape memory alloy wire changes from the curved shape to the substantially linear shape by contracting the length by energization The lens driving device according to claim 1, wherein the lens frame is moved toward the other side against the urging force of the urging means through the moving member by displacement of the action portion in the optical axis direction.
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