JP2008224915A - レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】ズーム機能及びフォーカス機能を有すると共に、部品点数の削減と小型化を図ることができるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置１において、ズームレンズホルダ駆動手段７及びフォーカスレンズホルダ駆動手段９の各々は、光軸方向に沿って配置した駆動軸２１、２２と、駆動軸の基端に設けて駆動軸２１、２２を光軸方向に振動させる振動部材１７とを有し、ズームレンズホルダ３の一端部はズームレンズホルダ駆動手段７の駆動軸２１に圧接し、ズームレンズホルダ３の他端部はフォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２に係合して支持されており、フォーカスレンズホルダ５の一端部はフォーカスレンズホルダ駆動手段９の駆動軸２２に圧接し、フォーカスレンズホルダ５の他端部はズームレンズホルダの駆動軸２１に係合して支持されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ズーム機能を備えるカメラのレンズ駆動装置、そのカメラ及びカメラを搭載したカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、筐体内に単一のレンズホルダとレンズホルダを光軸方向に駆動するレンズホルダ駆動手段とを備え、レンズホルダ駆動手段は光軸方向に振動する駆動軸を有し、この駆動軸にレンズホルダの一端部を圧接し、レンズホルダの他端部には光軸方向に沿って配置した案内部材を係合する構成が開示されている。

特開２００６−２１４７３６号公報

しかし、特許文献１の技術では、ズームレンズとフォーカスレンズとの２つのレンズを設ける構成に適用しようとした場合には、ズームレンズホルダ用の駆動軸とフォーカスレンズホルダ用の駆動軸のほかに、ズームレンズホルダの案内部材とフォーカスレンズホルダの案内部材とが必要になるため、部品点数が増えると共に装置が大型化するという問題がある。

一方、カメラや携帯電話に搭載されるレンズ駆動装置では、ズーム機能及びフォーカス機能を有しながら、更なる小型化の要求が高い。

そこで、本発明は、ズーム機能及びフォーカス機能を有すると共に、部品点数の削減と小型化を図ることができるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、ズームレンズホルダと、ズームレンズホルダをレンズの光軸に沿って直線駆動するズームレンズホルダ駆動手段と、フォーカスレンズホルダと、フォーカスレンズホルダをレンズの光軸に沿って直線駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段とを筐体内に備え、ズームレンズホルダ駆動手段及びフォーカスレンズホルダ駆動手段の各々は、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て駆動軸を光軸方向に振動させる振動部材とを有し、ズームレンズホルダの一端部はズームレンズホルダ駆動手段の駆動軸に圧接し、ズームレンズホルダの他端部はフォーカスレンズホルダの駆動軸に係合して支持されており、フォーカスレンズホルダの一端部はフォーカスレンズホルダ駆動手段の駆動軸に圧接し、フォーカスレンズホルダの他端部はズームレンズホルダの駆動軸に係合して支持されていることを特徴とするレンズ駆動装置である。

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、ズームレンズホルダの位置を検知するズームレンズ位置検出手段と、フォーカスレンズホルダの位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手段とを備え、ズームレンズ位置検出手段及びフォーカスレンズ位置検出手段は、各々光軸方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に配置した磁極帯と、各ホルダに固定したＭＲセンサとを備え、ズームレンズ位置検出手段及びズームレンズホルダ駆動手段が筐体の一側に設けてあり、フォーカスレンズ位置検出手段及びフォーカスレンズホルダ駆動手段が光軸を挟んで位置する他側に設けてあることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、筐体は、直方体形状を成し、光軸方向に沿う側面には、一側面と一側面の対向面とに蓋体を有し、蓋体を開いて内部を露出可能と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３に記載の発明において、フォーカスレンズホルダ及びズームレンズホルダの各々は、駆動軸との圧接部に圧接力を調整する調整部材を有し、調整部材は蓋体を開くと露出されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、ズームレンズホルダ及びフォーカスレンズホルダの各々は、一端部が各ホルダを駆動する駆動軸に圧接される他、他端部が互いに他のレンズホルダ用の駆動軸に係合して案内されているので、案内部材を別途必要としない。したがって、案内部材を省略できるから、部品点数を削減し、装置の小型化を図ることができる。

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奏すると共に、ズームレンズホルダ駆動手段及びズームレンズ位置検出手段を共に一側に配置し、フォーカスレンズホルダ駆動手段及びフォーカスレンズホルダ駆動手段を共に光軸を挟んだ他側に配置することにより、ズーム系とフォーカス系とを分け配置でき、組立てや検査、調整がし易い。

位置検出手段は光軸方向に沿って配置した磁極帯と、レンズホルダと共に移動するＭＲセンサで構成されているので、各レンズホルダの位置を連続的に且つ精度良く検知でき、位置制御に優れる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作用効果を得ることができると共に、筐体を直方体として蓋体を開いて内部を露出可能としているので、組み付け後において各駆動手段や各位置検出手段等の調整が容易にできる。蓋体は一対の対向面に各々設けているので、筐体内の一側と他側に対向配置した駆動手段や位置検知手段を各々露出可能である。

請求項４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と共に、フォーカスレンズホルダ及びズームレンズホルダと各駆動軸との圧接力を個々に調整して、適切な駆動を図ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の作用効果を奏するカメラを提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

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の縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は図２のＢ−Ｂ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は蓋体を除いて示す斜視図であり、図６はレンズ駆動装置の外観を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。

本発明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光学ズーム付きオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置１である。

レンズ駆動装置１は、図１に示すように、筐体２内に、ズームレンズホルダ３、フォーカスレンズホルダ５と、ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズホルダ駆動手段７と、フォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段９とを備えている。このレンズ駆動装置１は画像センサ１１が設けてある基板４に装着されている。更に、図２に示すように、筐体２内には、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手段４５とが設けてある。

ズームレンズホルダ３は、光学ズームレンズ１４を保持しており、フォーカスレンズホルダ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Ｏを同一にしてあり、光軸Ｏ上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。更に、筐体２には被写体側レンズ１８と結像側レンズ２０とがズームレンズ１４とフォーカスレンズ１６と光軸を一致して設けてある。

ズームレンズ駆動手段７とフォーカスレンズ駆動手段９とは略同じ構成であるから、ズームレンズ駆動手段７を説明してフォーカスレンズ駆動手段９には同一の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。

ズームレンズ駆動手段７は、筐体２の基底２ａに固定したピエゾ素子（振動部材）１７と、光軸方向に配置した駆動軸２１とから構成されており、駆動軸１７の基端はピエゾ素子１７に取付けてある。

ピエゾ素子１７は、図４に示すように、被写体側対向電極（一方側対向電極）２３と結像側対向電極（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を有しており、振動子１９に駆動軸２１の基端が固定されている。尚、本実施の形態では、被写体側は光学ズームの望遠側であり、結像側は光学ズームの拡大側である。

このピエゾ素子１７には、被写体側対向電極２３と結像側対向電極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、被写体側対向電極２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が被写体側に向けて移動し、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、結像側対向電極２５にパルス電流を供給すると、振動子１９が結像側に向けて移動し、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の先端部２１ｂは筐体１３に固定した保持具４１ａに挿通されて筐体２に保持されており、ピエゾ素子１７も保持具４１ｂにより筐体２に保持されている。

ズームレンズホルダ３の一端部には駆動軸２１と圧接する樹脂製又は金属製の圧接部５１が設けてあり、圧接部５１は、図２に示すように、駆動軸２１を取巻く一側に開口部５３が形成されており、開口部５３はねじ５５により開口部５３の隙間を調整して、圧接部５１と駆動軸２１との間の摩擦（圧接力）を調整自在にしている。尚、ねじ５５を設けないで、圧接部５１の弾性を利用して予め設定された摩擦を付与するものであってもよいし、ねじを駆動軸２１に当接させて圧接するものであっても良い。

圧接部５１の内周面は、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と内周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とズームレンズホルダ３の圧接部５１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。

ズームレンズホルダ３の他端部は、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２との係合部３３が設けてあり、係合部３３はフォーカスレンズホルダの駆動軸２２に係合して支持されており、ズームレンズホルダ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字内にフォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２が挿通されている。

フォーカスレンズホルダ５の構成はズームレンズホルダ３と同じ構成であり、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２はズームレンズホルダ３の駆動軸２１と同様に基端をピエゾ素子１７に取付けてある。

次に、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、光学フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手手段４５とについて説明する。ズームレンズ位置検手段４３とフォーカスレンズ位置検出器４５とは同じ構成であり、各々、レンズの光軸Ｏ方向に沿って異なる磁極（Ｓ極とＮ極）を交互に配置した磁極部材５７と、磁界強度を検知するＭＲセンサ５９とから構成されている。ＭＲセンサ５９は各ホルダ３、５に固定されており、各ホルダ３、５と共に移動して、各ホルダの基準位置（又は初期位置）からの移動量及び移動方向を検知可能になっている。各ＭＲセンサ５９の位置情報信号は、フレキシブル配線板６０により位置制御部に送られるようになっている。

筐体２は、図５及び図６に示すように光軸Ｏ方向から見た正面が長方形の直方体を成しており、正面から見て長方形の中央部にズームレンズ１４、フォーカスレンズ１６が位置し、長辺の一側にズームレンズホルダ駆動手段７とズームレンズ位置検出手段４３を他側にフォーカスレンズホルダ駆動手段９とフォーカスレンズ位置検出手段４５を配置している。また、図２に示すように、長方形の角部に各手段７、９、４３、４５が位置して、ズームレンズホルダ駆動手段７とフォーカスレンズホルダ駆動手段９とが対角線上に位置し、ズームレンズ位置検出手段４３とフォーカスレンズ位置検出手段４５とが対角線上に位置している。このように直方体の角部に各駆動手段７、９や位置検出手段４３、４５を配置することにより、直方体の筐体２内にコンパクトに纏めて配置でき且つデットスペースを少なくできるので、レンズ駆動装置１を小さくできる。

図６に示すように、筐体２の側面には開閉自在な蓋体３１が設けてあり、蓋体３１を開けたると、図５に示すように、筐体２の内部が露出され、開口から圧接部のねじ５５の調整ができるようになっている。この蓋体３１は対向する両側面に各々設けてある。尚、図５において、ハッチで示しているのは蓋体３１が取り付けられる部分である。

また、被写体側レンズ１８、光学ズームレンズ１４、フォーカスレンズ１６、結像側レンズ２０は、一般に異なる径になっている。本実施の形態においては、これらのレンズのうち被写体側レンズ１８の径が一番大きいので、図６に示すように、被写体側レンズ１８の保持部２ｃの寸法Ｈを最大値として、被写体側レンズ保持部２ｃを挟む両側部２ｄをレンズホルダ駆動手段７、９及びレンズ位置検出手段４３、４５の収納部として最小限の寸法Ｗとしてある。これにより、レンズ駆動装置１の外形寸法を最小にでき且つ筐体内の体積を最小にでき、レンズ駆動装置現の小型化を図ることができる。

次に、第１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、ズームレンズホルダ３を移動して光学ズームで倍率を変え、フォーカスレンズホルダ５を移動して焦点距離をあわせるものである。

ズームレンズホルダ３を、望遠側（被写体側）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、ズーム１レンズホルダ３は圧接部５１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、ズームレンズホルダ３は駆動軸２１に沿って前進する。

ピエゾ素子１７に供給する電流は、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、ズームレンズホルダ３の移動速度を変えることができる。

ズームレンズホルダ３は移動中に駆動軸２１に交差する方向の僅かな振動（揺れ）を生じるが、ズームレンズホルダ３の他側にある係合部３３は、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２に係合しているので、かかる揺れやホルダの回転を防止しつつズームレンズホルダ３の移動をスムーズに案内することができる。

同様に、ズームレンズホルダ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、ズームレンズホルダ３は後退する。

また、フォーカスレンズホルダ５の駆動もズームレンズホルダ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、フォーカスレンズホルダ５をその駆動軸２２に沿って前進又は後退させることができる。

本実施の形態では、ズームレンズホルダ３は、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸２２に係合して案内されているので、案内部材を別途必要とせず、案内部材を省略できるから、部品点数を削減し、装置の小型化を図ることができる。同様に、フォーカスレンズホルダ５においても、ズームレンズホルダ３の駆動軸２１に係合して案内されているので、案内部材を別途必要とせず、案内部材を省略できる。

筐体２内において、ズームレンズホルダ駆動手段７及びズームレンズ位置検出手段４３を一側に配置し、フォーカスレンズホルダ駆動手段９及びフォーカス位置検出４５を光軸Ｏを挟んだ他側に配置することにより、ズーム系とフォーカス系とを分けて配置でき、組立てや検査、調整がし易く。

位置検出手段４３、４５は光軸Ｏ方向の磁極体に沿って配置して、レンズホルダ３、５と共に移動するＭＲセンサ５９で検知するので、各レンズホルダ３、５の位置を連続的に且つ精度良く検知でき、位置制御に優れる。

筐体２に設けた蓋体３１を開いて内部を露出可能としているので、組み付け後において各駆動手段７、９や各位置検出手段４３、４５等の調整が容易にできる。蓋体３１は筐体２の対向面に各々設けているので、筐体２内の一側と他側に対向配置した駆動手段７、９や位置検知手段４３、４５を各々露出可能である。

ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５と、各駆動軸２１、２２との圧接力は、ねじ５５により個々に調整して、適切な駆動を図ることができる。
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、ズームレンズホルダ３又はフォーカスレンズホルダ５の圧接部５１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、圧接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。

図７に示すように、被写体側レンズ１８を取付けない場合には、直方体の筐体２は正面から見た長方形の中央部２ｃの寸法Ｈと中央部２ｃを挟む一側部と他側部２ｄとの寸法を同じにしても良い。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置の断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２のＢ−Ｂ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。 蓋体を除いて示すレンズ駆動装置の斜視図である。 レンズ駆動装置の概観を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 本実施の形態の変形例にかかるレンズ駆動装置を、蓋体を除いて示す斜視図である。

１ レンズ駆動装置
３ ズームレンズホルダ
５ フォーカスレンズホルダ
７ ズームレンズホルダ駆動手段
９ フォーカスレンズホルダ駆動手段
１７ ピエゾ素子
１９ 振動子
２１ ズームレンズホルダの駆動軸
２２ フォーカスレンズホルダの駆動軸
３１ 蓋体
３３ 係合部
４３ ズームレンズ位置検出手段
４５ フォーカスレンズ位置検出手段
５１ 圧接部

Claims (6)

1. ズームレンズホルダと、ズームレンズホルダをレンズの光軸に沿って直線駆動するズームレンズホルダ駆動手段と、フォーカスレンズホルダと、フォーカスレンズホルダをレンズの光軸に沿って直線駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段とを筐体内に備え、ズームレンズホルダ駆動手段及びフォーカスレンズホルダ駆動手段の各々は、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て駆動軸を光軸方向に振動させる振動部材とを有し、ズームレンズホルダの一端部はズームレンズホルダ駆動手段の駆動軸に圧接し、ズームレンズホルダの他端部はフォーカスレンズホルダの駆動軸に係合して支持されており、フォーカスレンズホルダの一端部はフォーカスレンズホルダ駆動手段の駆動軸に圧接し、フォーカスレンズホルダの他端部はズームレンズホルダの駆動軸に係合して支持されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. ズームレンズホルダの位置を検知するズームレンズ位置検出手段と、フォーカスレンズホルダの位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手段とを備え、ズームレンズ位置検出手段及びフォーカスレンズ位置検出手段は、各々光軸方向に沿ってＮ極とＳ極とを交互に配置した磁極帯と、各ホルダに固定したＭＲセンサとを備え、ズームレンズ位置検出手段及びズームレンズホルダ駆動手段が筐体の一側に設けてあり、フォーカスレンズ位置検出手段及びフォーカスレンズホルダ駆動手段が光軸を挟んで位置する他側に設けてあることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 筐体は、直方体形状を成し、光軸方向に沿う側面には、一側面と一側面の対向面とに蓋体を有し、蓋体を開いて内部を露出可能としてあることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. フォーカスレンズホルダ及びズームレンズホルダの各々は、駆動軸との圧接部に圧接力を調整する調整部材を有し、調整部材は蓋体を開くと露出されることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。

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