JP2009168920A - Lens module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定の方向に移動する光学レンズを備えるレンズモジュールであって、特に、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラあるいは携帯電話のカメラに用いて好適なレンズモジュールに関し、さらに詳しくは、オートフォーカスやズーム機構を有する光学機器に好適なレンズモジュールに関する。 The present invention relates to a lens module including an optical lens that moves in a predetermined direction, and particularly relates to a lens module that is suitable for use in a digital video camera, a digital camera, or a mobile phone camera. The present invention relates to a lens module suitable for an optical apparatus having a mechanism.
カメラにオートフォーカスやズーム機能を持たせるためには、光軸に沿って光学レンズを微小に移動させる機構が必要であり、従来から電磁式のモーターを用いた方法が知られている。近年、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話にみられるように、機器の小型化が急速に進み、それに伴って電磁式のモーターによる方法の代わりに、圧電素子に代表される電気機械変換素子によるレンズ移動の方法が提案されている。 In order to provide the camera with an autofocus or zoom function, a mechanism for moving the optical lens minutely along the optical axis is required, and a method using an electromagnetic motor has been conventionally known. In recent years, as seen in digital cameras and camera-equipped mobile phones, the miniaturization of devices has progressed rapidly, and as a result, lens movement by electromechanical transducers typified by piezoelectric elements is used instead of electromagnetic motors. A method has been proposed.
例えば、特許文献1には、電気機械変換素子に結合され、これと共に変位する駆動部材に被駆動部材を摩擦結合して成る駆動機構を備えた駆動装置であって、駆動部材と被駆動部材とを摩擦係合するための押圧力を付与する手段として、磁石を用いたものが示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a driving apparatus including a driving mechanism that is configured by frictionally coupling a driven member to a driving member that is coupled to and displaced together with an electromechanical conversion element, and includes a driving member and a driven member. A means using a magnet is shown as means for applying a pressing force for frictional engagement.
ただし、特許文献1に示されるような電気機械変換素子による光学レンズの移動方法を用いた従来技術の場合、小型で安定な駆動を実現するためには構造上の問題がある。例えば、特許文献1に開示されている方法では、光学レンズを移動させる移動軸が他の部材と実質的に摩擦係合している箇所が多いため、摩擦係合部分の摩擦力を制御するのが煩雑となることにより、光学レンズを安定駆動することが困難である。 However, in the case of the conventional technique using the method of moving an optical lens by an electromechanical transducer as disclosed in Patent Document 1, there is a structural problem in order to realize a small and stable drive. For example, in the method disclosed in Patent Document 1, there are many places where the moving shaft for moving the optical lens is substantially frictionally engaged with other members, and therefore the frictional force of the frictional engagement portion is controlled. This makes it difficult to drive the optical lens stably.
これらを解決し、小型で安定な駆動を可能とする方法としては、例えば図2に示すような本出願人の発明によるレンズモジュールの構造が考えられる。図2はレンズモジュールの基本構成を示す概略図で、図2(a)は上面方向からの外観平面図、図2(b)は図2(a)のB−B線方向における側面断面図である。ハウジング51に一端側が固定された圧電セラミック素子11と圧電セラミック素子11の他端側に固定された磁石21から成る駆動体と、磁石21に対して吸着可能な材質から成るリング状の移動体31と、移動体31を一体として支持するレンズホルダー41と、レンズホルダー41に支持または一体化された光学レンズ10とを備えて成り、圧電セラミック素子11で発生する振動により磁石21を振動させ、その振動を駆動力として移動体31を駆動することによりレンズホルダー41を光軸方向に沿って移動させる機能のレンズ駆動機構を有している。レンズホルダー41は、チルトあるいは回転防止のために、ガイドピン61に移動可能に支持されている。
As a method for solving these problems and enabling a small and stable drive, for example, the structure of the lens module according to the invention of the present applicant as shown in FIG. 2 can be considered. 2A and 2B are schematic views showing the basic configuration of the lens module, FIG. 2A is an external plan view from the top surface direction, and FIG. 2B is a side cross-sectional view in the BB line direction of FIG. is there. A piezoelectric
このレンズモジュールのレンズ移動機構は、伸長時と縮小時とで異なる速度で伸縮をする電圧を圧電セラミック素子11に印加して、伸縮時間の差による摩擦と滑りを利用したインパクト駆動方式である。すなわち、駆動体をゆっくりと伸ばし、その後、急速に縮めるようなノコギリ波形の連続パルスで駆動し、前半では摩擦力によって移動体31が磁石21とともに変位し、後半では慣性力が摩擦力を超えて滑りが起こり移動体31が変位しないようにすることで、移動体31に係合されたレンズホルダー41および光学レンズ10を光軸方向に移動させる。駆動体の磁石21と移動体31とは物理的に接触しているが、滑りが発生している時間には、摺動面の凹凸やガイド部分での接触によってチルトおよび回転運動が発生しやすくなる。
The lens moving mechanism of this lens module is an impact drive system that applies a voltage that expands and contracts at different speeds during expansion and contraction to the piezoelectric
特許文献1に開示されている技術においても、光学レンズの駆動に関してはインパクト駆動方式が採用されている。インパクト駆動方式では、上述のように摩擦力と慣性力の関係が重要であるが、特許文献1には摩擦係合部の摩擦力と光学レンズを含む移動部材の重量との関係については、特に開示がなされていない。 Also in the technique disclosed in Patent Document 1, an impact driving method is employed for driving the optical lens. In the impact drive system, the relationship between the frictional force and the inertial force is important as described above. However, Patent Document 1 specifically describes the relationship between the frictional force of the frictional engagement portion and the weight of the moving member including the optical lens. No disclosure has been made.
図2のレンズモジュールは、特許文献1等の公知の従来技術と比較して、レンズモジュールでの光学レンズの移動速度を安定化できるレンズ駆動機構を備えており、レンズホルダー41は回転防止等のためのガイドピン61に支持されているが、チルトおよび回転によって移動量のバラツキを生じる可能性がある。
The lens module in FIG. 2 includes a lens driving mechanism that can stabilize the moving speed of the optical lens in the lens module as compared with the known prior art such as Patent Document 1, and the
以上のように、本出願人による発明であり、現時点では未公開の発明である図2のようなレンズモジュールにおいても、更なる改良が求められる。本発明は、上記の課題を解決すべくなされたものであり、小型化可能で、微小駆動の繰り返しにおける光学レンズの移動量を安定化した、信頼性に優れたレンズモジュールを提供することにある。 As described above, the lens module as shown in FIG. 2 which is an invention of the present applicant and is an unpublished invention at present is required to be further improved. The present invention has been made to solve the above-described problems, and is to provide a lens module that can be reduced in size and has excellent reliability in which the amount of movement of an optical lens in repeated micro-driving is stabilized. .
上記課題を解決するために、インパクト駆動方式では、摩擦力と慣性力の関係が重要であると考えられることから、レンズモジュールの構造を検討することにより、摩擦力と光学レンズを含む移動部材の重量との関係について明らかにして、本発明に至ったものである。 In order to solve the above problems, in the impact drive method, it is considered that the relationship between the frictional force and the inertial force is important. Therefore, by examining the structure of the lens module, the frictional force and the moving member including the optical lens The relationship with the weight has been clarified and the present invention has been achieved.
本発明のレンズモジュールは、静止部材に一端側が固定された電気機械変換素子と該電気機械変換素子の他端に固定された磁石とからなる駆動体と、レンズホルダーと該レンズホルダーに支持された光学レンズと該レンズホルダーの一部に前記磁石に対して吸着可能な材質で形成された移動体から成る被駆動体とによって構成され、前記電気機械変換素子で発生する振動により前記磁石を振動させ、該磁石の振動を駆動力として前記移動体を摺動駆動することにより前記レンズホルダーを前記光学レンズの光軸方向に沿って移動させる機能を有するレンズモジュールであって、前記磁石が前記移動体を吸引する力をP(単位:mN)とし、前記移動体を光軸方向に沿って移動させる際に前記磁石との間に働く動摩擦力をF(単位:mN)とし、前記移動体が駆動範囲の端に位置する際の、前記被駆動部材の重心と摺動部を結んだうちの最大距離をL(単位:mm)とした場合に、前記磁石の摺動方向の長さ(単位:mm)が2LF/P以上であることを特徴とする。 The lens module of the present invention is supported by a driving body including an electromechanical conversion element fixed at one end to a stationary member, a magnet fixed at the other end of the electromechanical conversion element, a lens holder, and the lens holder. An optical lens and a driven body made of a moving body formed of a material that can be attracted to the magnet by a part of the lens holder, and the magnet is vibrated by vibration generated by the electromechanical transducer. A lens module having a function of moving the lens holder along the optical axis direction of the optical lens by slidingly driving the moving body using the vibration of the magnet as a driving force, the magnet being the moving body P (unit: mN) is a force for attracting the moving body, and F (unit: mN) is a dynamic friction force acting between the magnet and the magnet when moving the moving body along the optical axis direction. When the maximum distance of connecting the center of gravity of the driven member and the sliding portion when the movable body is positioned at the end of the driving range is L (unit: mm), the sliding direction of the magnet The length (unit: mm) is 2LF / P or more.
また、本発明では、前記磁石と前記移動体の摺動部における動摩擦力をF(単位:mN)とするとき、前記被駆動部材の重量m(単位:g)が0.035F以下であることが望ましい。この被駆動部材の重量mの規定は、被駆動部材の重量mが前記範囲を外れる場合には、摩擦力と慣性力の関係がインパクト駆動をするにあたって不適切となり、レンズを望ましい速度で移動させることができなくなると考えられるためである。 Moreover, in this invention, when the dynamic frictional force in the sliding part of the said magnet and the said moving body is set to F (unit: mN), the weight m (unit: g) of the said driven member is 0.035F or less. Is desirable. With respect to the definition of the weight m of the driven member, if the weight m of the driven member is out of the above range, the relationship between the frictional force and the inertial force becomes inappropriate for impact driving, and the lens is moved at a desired speed. This is because it is considered impossible to do so.
さらに、本発明では、前記磁石の表面または前記移動体の前記磁石に吸着し摺動する部分の表面の少なくとも一方に潤滑剤もしくは潤滑性を高める薄膜がコーティングされていることが望ましい。 Furthermore, in the present invention, it is desirable that at least one of the surface of the magnet or the surface of the portion of the moving body that adsorbs and slides is coated with a lubricant or a thin film that enhances lubricity.
以上のように、本発明においては、電気機械変換素子に接着された磁石と、磁石に吸着可能な材質からなる移動体とを磁石の発生する磁力によって吸着係合しており、前記磁石が前記移動体を吸引する力をP(単位:mN)とし、前記移動体を光軸方向に沿って移動させる際に前記磁石との間に働く動摩擦力をF(単位:mN)とし、前記移動体が駆動範囲の端に位置する際の、前記被駆動部材の重心と摺動部を結んだうちの最大距離をL(単位:mm)とした場合に、前記磁石の摺動方向の長さ(単位:mm)を2LF/P以上にすることで、安定したレンズ移動量を得ることができる。 As described above, in the present invention, the magnet bonded to the electromechanical transducer and the moving body made of a material that can be attracted to the magnet are attracted and engaged by the magnetic force generated by the magnet, and the magnet is The force for attracting the moving body is P (unit: mN), and the dynamic friction force acting between the magnet and the magnet when moving the moving body along the optical axis direction is F (unit: mN). When the maximum distance between the center of gravity of the driven member and the sliding portion when L is located at the end of the driving range is L (unit: mm), the length of the magnet in the sliding direction ( By setting the unit (mm) to 2 LF / P or more, a stable lens movement amount can be obtained.
加えて、磁石と移動体との摺動部における動摩擦力をF(単位:mN)とするとき、被駆動部材の重量m(単位:g)を0.035F以下とすることで、インパクト駆動をするにあたって摩擦力と慣性力の関係が適切となり、オートフォーカスやズーム機能のために望ましい、光学レンズを1mm/sec以上の速度で移動させることが可能である。 In addition, when the dynamic frictional force at the sliding portion between the magnet and the moving body is F (unit: mN), the driven member has a weight m (unit: g) of 0.035 F or less, thereby enabling impact driving. In this case, the relationship between the frictional force and the inertial force becomes appropriate, and it is possible to move the optical lens at a speed of 1 mm / sec or more, which is desirable for autofocus and zoom functions.
さらに、磁石の表面または移動体の摺動部分の表面の少なくとも一方に潤滑剤もしくは潤滑性を高める薄膜、例えばDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜をコーティングすることで、摩擦抵抗力を低減し、光学レンズを駆動する上で、安定して大きな移動量を得ることができる。 In addition, at least one of the surface of the magnet or the sliding portion of the moving body is coated with a lubricant or a thin film that enhances lubricity, for example, a DLC (diamond-like carbon) film, thereby reducing frictional resistance and optical lenses. Can be stably obtained with a large amount of movement.
以上のように、本発明により、小型化可能で、微小駆動の繰り返しにおける光学レンズの移動量を安定化した高精度で、高機能の信頼性に優れたレンズモジュールが得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a lens module that can be miniaturized and that has high accuracy and high function reliability that stabilizes the amount of movement of the optical lens in repeated micro-driving.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明によるレンズモジュールの第1の実施の形態の基本構成を示す概略図であり、図1(a)は上面方向からの外観平面図、図1(b)は図1(a)のA−A線方向における側面断面図である。図1においても、図2のレンズモジュールと同様に、静止部材であるハウジング51に一端側が固定された電気機械変換素子である圧電セラミック素子11と圧電セラミック素子11の他端に固定された磁石21とからなる駆動体と、レンズホルダー41と、レンズホルダー41に支持された光学レンズ10とを備えて成り、レンズホルダー41の一部に磁石21に対して吸着可能な材質から成る移動体35が形成されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a basic configuration of a first embodiment of a lens module according to the present invention, FIG. 1 (a) is an external plan view from the top surface direction, and FIG. 1 (b) is FIG. 1 (a). It is side surface sectional drawing in the AA line direction. Also in FIG. 1, similarly to the lens module of FIG. 2, a piezoelectric
但し、本実施の形態では、磁石21の摺動方向の長さを次のように設定する。即ち、磁石21が移動体35を吸引する力をP(単位:mN)とし、移動体35を光軸方向に沿って移動させる際に、移動体35と磁石21との間に働く動摩擦力をF(単位:mN)とする。また、移動体が駆動範囲内にある状態で、移動体35を含むレンズホルダー41と光学レンズ10からなる被駆動部材の重心と、磁石21と移動体35の摺動部を結んだうちの最大距離をL(単位:mm)とする。これらの値から、磁石21の長さ(単位:mm)を2LF/P以上に設定する。
However, in the present embodiment, the length of the
このような構造として、圧電セラミック素子11に伸長時と縮小時とでは異なる速度で伸縮する様な電圧を印加して、磁石21を光学レンズ10の光軸と平行に振動させ、移動体35を伸縮方向へ移動させることで、レンズホルダー41を光軸方向に移動させる。この際に本願では、磁石21の摺動方向の長さを2LF/P以上の長さとしていることにより、移動量のばらつきを低減することができる。従って、高精度のレンズモジュールを構成できる。
As such a structure, a voltage is applied to the piezoelectric
また、移動体35を含むレンズホルダー41とレンズホルダー41に支持された光学レンズ10とから成る被駆動部材の重量m(単位:g)は0.035F以下と軽くすることが望ましく、レンズホルダー41を高速に移動させることができる。
The weight m (unit: g) of the driven member including the
また移動体35の摺動部分には摺動機能を高めるため、潤滑性の良い薄膜部36が形成されている。薄膜部36としては、4フッ化エチレン粉を含有した無電解NiメッキやDLC(ダイヤモンドライクカーボン)膜が好ましい。また、移動体35の替わりに磁石21の摺動部分に薄膜部を形成しても同様な効果が得られる。もちろん、移動体35と磁石21の摺動部分の表面、両方に摩擦係数の小さい薄膜が形成されていても良い。また、摺動機能を高めるための潤滑性の良い薄膜部を設けると共に、もしくは設ける替わりに、磁石21と移動体35の摺動部分に潤滑剤を用いることも効果がある。
In addition, a
なお、図1に示す第1の実施の形態では、移動体35の摺動部分の表面形状は曲線(円筒面)であり、磁石21との摺動は線接触で行われているが、移動体35の摺動部分の表面形状は平面であっても良く、磁石21の摺動部との接触状態は面接触であっても良い。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the surface shape of the sliding portion of the moving
図3は本発明によるレンズモジュールの第2の実施の形態の基本構成を示す概略図で、図3(a)は上面方向からの外観平面図、図3(b)は正面図(ハウジングの正面部の壁を省略)である。本発明の第2の実施の形態のレンズモジュールは、静止部材であるハウジング51に一端側が固定された電気機械変換素子である圧電セラミック素子11と圧電セラミック素子11の他端に固定された磁石21とからなる駆動体と、レンズホルダー41と、レンズホルダー41に支持または一体化された光学レンズ10とを備えて成り、レンズホルダー41の一部に磁石21に対して吸着可能な材質から成る移動体31’が形成されている。
FIG. 3 is a schematic view showing a basic configuration of a second embodiment of the lens module according to the present invention, FIG. 3 (a) is an external plan view from the top surface direction, and FIG. 3 (b) is a front view (front of the housing). The wall of the part is omitted). The lens module according to the second embodiment of the present invention includes a piezoelectric
ただし、第2の実施の形態でも磁石21の摺動方向の長さ(単位:mm)は2LF/P以上に設定する。L、F、Pは第1の実施の形態と同じである。即ち、磁石21が移動体31’を吸引する力をP(単位:mN)とし、移動体31’を光軸方向に沿って移動させる際に、移動体31’と磁石21との間に働く動摩擦力をF(単位:mN)とする。また、移動体が駆動範囲内にある状態で、移動体31’を含むレンズホルダー41と光学レンズ10からなる被駆動部材の重心と、磁石21と移動体31’の摺動部を結んだうちの最大距離をL(単位:mm)とする。
However, also in the second embodiment, the length (unit: mm) in the sliding direction of the
この第2の実施の形態のレンズモジュールにおいても、圧電セラミック素子11で発生する振動により磁石21を振動させ、磁石21の振動を駆動力として移動体31’を摺動駆動することによりレンズホルダー41を光学レンズ10の光軸方向に沿って移動させる機能を有しており、移動量のばらつきを低減することができる。従って、高精度のレンズモジュールを構成できる。
Also in the lens module according to the second embodiment, the
また、移動体31’を含むレンズホルダー41とレンズホルダー41に支持された光学レンズ10とから成る被駆動部材の重量m(単位:g)は0.035F以下と軽いほうが望ましく、レンズホルダー41を高速に移動させることができる。
The weight m (unit: g) of the driven member including the
さらに、移動体31’及び磁石21の摺動部分の表面に潤滑性の良い薄膜部36’を設けること、潤滑剤を用いることが望ましい。
Further, it is desirable to provide a
第2の実施の形態では、図3に示した通り、磁石21は略円柱状をしている。この磁石21に移動体31’が吸着される。この時移動体31’は磁石21の円周上の2カ所で線接触していて、磁石21の円周上を高さ方向に移動できるようになっている。なお、第2の実施の形態では、磁石21の形状は、図3のように移動体31’と線接触させるために円柱形状としているので、同様に線接触するのであれば、厳密な円柱形状でなくともかまわない。さらに、摺動する際の摩擦が移動に支障をきたすほど過剰にならなければ問題がないため、磁石21と移動体31’の接触状態は線接触の他に面接触していても良い。
In the second embodiment, the
以上のように、図1に示すような第1の実施の形態では、移動体35の摺動部分の表面形状が凸面となっているが、図3に示す第2の実施の形態のように、磁石21を円柱形状とし、移動体31’をL型形状とし、移動体31’の摺動部分の表面形状が凹面とするなど、磁石21と移動体35の形状が異なっていても良く、本願の構成を採用することにより、移動量のばらつきを低減することができ、高精度のレンズモジュールを提供できる。
As described above, in the first embodiment as shown in FIG. 1, the surface shape of the sliding portion of the moving
(実施例1)
次に、図1に示した第1の実施の形態のレンズモジュールの実施例について説明する。圧電セラミック素子11として、断面が1.0mm×1.0mm、高さ2.0mmの圧電積層セラミック素子を準備した。この圧電積層セラミック素子は、±3Vの電圧印加に対して、大略0.1μmの変位を発生する。この圧電セラミック素子の一端に、磁石の摺動方向の長さを変えたネオジウム系磁石を磁石21として熱硬化性エポキシ樹脂で接着し駆動体を構成した。このネオジウム系の磁石21の寸法は1.2mm×1.5mm、高さ1.0〜1.4mmである。さらに、ポリカーボネートを材質とするハウジング51を作製し、図1に示した位置にエポキシ樹脂で上記駆動体を接着した。
Example 1
Next, examples of the lens module according to the first embodiment shown in FIG. 1 will be described. A piezoelectric multilayer ceramic element having a cross section of 1.0 mm × 1.0 mm and a height of 2.0 mm was prepared as the piezoelectric
一方、移動体35は、ステンレス鋼SUS430を材質として外径8.5mm、内径7.5mm、高さ2.0mmの形状で作製し、ポリカーボネートを材質とするレンズホルダー41にエポキシ樹脂で接着した。なお、上記ステンレス鋼SUS430製移動体の摺動部の表面には、DLC薄膜が約2μmの厚さでコーティングされている。
On the other hand, the moving
このレンズモジュールの圧電セラミック素子11に、所定数の交流パルスを所定の時間間隔で印加し、レンズホルダー41を光軸方向に一定量ずつ段階的に移動させた場合について、レンズ移動量の安定性を評価した。なお、印加した交流パルスは、電圧±3Vのノコギリ波形であり、所定の時間間隔で入力した回数は20回である。また、レンズホルダー41の段階的な移動において、1回あたりの移動量は12μmを目標とした。
When a predetermined number of AC pulses are applied to the piezoelectric
なお、本構成の磁石の寸法範囲では、磁石21が移動体35、31を吸引する力Pと、磁石21と移動体35、31との摺動において働く動摩擦力Fとの比(F/P)は、いずれも0.15であり、前記移動体が駆動範囲の端に位置する際の、上記被駆動体の重心と摺動部を結んだうちの最大距離Lは4.37mmであるから、2LF/P=1.31である。従って、磁石21の高さが1.31mm以上の場合が実施例であり、磁石21の高さが1.31mm未満の場合には本発明範囲外の比較例である。
In the dimension range of the magnet of this configuration, the ratio (F / P) of the force P that the
表1は、作製した2つのレンズモジュールについて、安定性評価試験の結果をまとめたものであり、上記の駆動条件でのレンズ移動量の標準偏差を示す。横向きとは、レンズの駆動(光軸)方向が重力の方向に対して直交するようにレンズモジュールを配置した場合であり、上向きとは無限遠からマクロ側へのレンズ駆動が重力に逆らうようにレンズモジュールを配置した場合(図1(b)の向き)、下向きとは無限遠からマクロ側へ焦点を移動する際のレンズ駆動方向が重力方向と同じになるようにレンズモジュールを配置した場合(図1(b)を反転した向き)を示す。 Table 1 summarizes the results of the stability evaluation test for the two produced lens modules, and shows the standard deviation of the lens movement amount under the above driving conditions. Lateral means that the lens module is arranged so that the lens drive (optical axis) direction is perpendicular to the direction of gravity. Upward means that the lens drive from infinity to the macro side is against gravity. When the module is arranged (the direction of FIG. 1B), the downward direction is the case where the lens module is arranged so that the lens driving direction when moving the focal point from infinity to the macro side is the same as the gravity direction (FIG. 1). (B) is an inverted direction).
表1から、発明範囲外の例では全てのモジュール配置において、レンズ移動量の標準偏差が2μm以上であったものが、本発明の実施例では1.5μm以下と飛躍的に向上する結果が得られた。すなわち、磁石の長さが短い場合はレンズが回転運動しやすい構造であると考えられ、磁石の摺動方向の長さを2LF/P以上と長くすることで、光学レンズを安定して移動させることができたと言える。 From Table 1, in the example out of the scope of the invention, the standard deviation of the lens movement amount was 2 μm or more in all module arrangements, but in the embodiment of the present invention, the result was dramatically improved to 1.5 μm or less. It was. In other words, when the length of the magnet is short, the lens is considered to have a structure that is easy to rotate, and the optical lens can be moved stably by increasing the length of the magnet in the sliding direction to 2 LF / P or more. It can be said that it was possible.
(実施例2)
続いて、図3に示した第2の実施の形態のレンズモジュールで、薄膜コーティングの例について説明する。圧電セラミック素子11として、断面が1.0mm×1.0mm、高さ2.0mmの圧電積層セラミック素子を準備した。この圧電積層セラミック素子は、±3Vの電圧印加に対して、大略0.1μmの変位を発生する。この圧電セラミック素子の一端に、直径1.5mm、高さ1.6mmのネオジム系磁石を磁石21として熱硬化性エポキシ樹脂で接着し駆動体を構成した。さらに、ポリカーボネートを材質とするハウジング51を作製し、図3に示した位置にエポキシ樹脂で上記駆動体を接着した。
(Example 2)
Next, an example of thin film coating will be described in the lens module of the second embodiment shown in FIG. A piezoelectric multilayer ceramic element having a cross section of 1.0 mm × 1.0 mm and a height of 2.0 mm was prepared as the piezoelectric
一方、移動体31’は、ステンレス鋼SUS430を材質として、断面が1辺を3.5mm、2辺の成す角度を90°とするV字形状で、厚み0.2mm、高さ2.0mmで作製し、ポリカーボネートを材質とするレンズホルダー41にエポキシ樹脂で接着した。なお、上記ステンレス鋼SUS430製移動体の摺動部の表面には、DLC薄膜が約4μmの厚さでコーティングされている。加えて、潤滑性を高める薄膜を摺動部に形成しない場合との比較のために、DLC薄膜をコーティングしない移動体31’についてもあわせて作製し、比較例とした。
On the other hand, the moving
これらのレンズモジュールについて、圧電セラミック素子11に交流パルスを印加して、レンズホルダー41を無限遠からマクロ側へ移動させた後、逆向きの交流パルスを印加して、マクロ側から無限遠側へ移動させる駆動、すなわち、所定ストロークにおける往復駆動を実施した。なお、ストロークは350μmとした。
For these lens modules, an AC pulse is applied to the piezoelectric
表2は、移動体31’の摺動部の表面にDLC薄膜を形成したレンズモジュールと形成していないレンズモジュールについての往復駆動の結果である。
Table 2 shows the results of reciprocal driving for the lens module having the DLC thin film formed on the surface of the sliding portion of the moving
表2から、DLC薄膜を形成した実施例においては1000回以上安定して駆動できたのに対して、DLC薄膜を形成しない比較例では約600回駆動後に光学レンズの移動量が減少してしまった。すなわち、比較例では摺動初期において摩耗期への遷移が始まっているが、実施例においては潤滑性を高める薄膜によって光学レンズを安定して移動させることができたと言える。 From Table 2, the example in which the DLC thin film was formed was able to be driven stably more than 1000 times, whereas in the comparative example in which the DLC thin film was not formed, the amount of movement of the optical lens decreased after about 600 times of driving. It was. That is, in the comparative example, the transition to the wear period started in the early stage of sliding, but in the example, it can be said that the optical lens could be stably moved by the thin film that enhances the lubricity.
(実施例3)
図3に示した第2の実施の形態のレンズモジュールの実施例について説明する。実施例2と同様に、圧電セラミック素子11として、断面が1.0mm×1.0mm、高さ2.0mmの圧電積層セラミック素子を準備した。この圧電積層セラミック素子は、±3Vの電圧印加に対して、大略0.1μmの変位を発生する。圧電セラミック素子の一端に、直径1.5mm、高さ1.2、1.4、1.6mmの3種類のネオジム系磁石を磁石21として、熱硬化性エポキシ樹脂で接着し、3種類の駆動体を構成した。さらに、ポリカーボネートを材質とするハウジング51を作製し、図3に示した位置にエポキシ樹脂で上記駆動体を接着した。なお、磁石21の高さを変えることで、磁石と移動体との摺動における摩擦力を調整している。
(Example 3)
An example of the lens module of the second embodiment shown in FIG. 3 will be described. As in Example 2, a piezoelectric multilayer ceramic element having a cross section of 1.0 mm × 1.0 mm and a height of 2.0 mm was prepared as the piezoelectric
一方、移動体31’は、ステンレス鋼SUS430を材質として、断面が1辺を3.5mm、2辺の成す角度を90°とするV字形状で、厚み0.2mm、高さ2.0mmで作製し、ポリカーボネートを材質とするレンズホルダー41にエポキシ樹脂で接着した。なお、上記ステンレス鋼SUS430製移動体の摺動部の表面には、DLC薄膜が約4μmの厚さでコーティングされている。
On the other hand, the moving
これらのレンズモジュールについて、圧電セラミック素子11に、所定数の交流パルスを所定の時間間隔で印加し、レンズホルダー41を光軸方向に段階的に移動させ、レンズ移動量と電圧印加時間からレンズの移動速度を算出した。なお、印加した交流パルスは、電圧±3Vのノコギリ波形である。
For these lens modules, a predetermined number of AC pulses are applied to the piezoelectric
図4は、磁石21の高さを変えて磁石と移動体との摺動部における摩擦力を調整したモジュールについて、負荷特性を評価した結果である。なお、各磁石と移動体の摺動部における動摩擦力Fは50,70,90mNであり、負荷特性は所定重量の部材をレンズホルダー41に追加した際の速度変化から評価した。また、負荷については、前記動摩擦力に対する負荷の総重量m(これを負荷率とする)を基準単位としている。前記総重量とは、レンズホルダー41と光学レンズ10と移動体31’からなる被駆動部材と前記所定重量の部材とをあわせた重量mのことであり、負荷率SはS=m/F(単位:g/mN)で表される。
FIG. 4 shows the result of evaluating the load characteristics of a module in which the height of the
図4から、磁石と移動体の摺動部における動摩擦力Fがいずれの場合でも、負荷率Sが増加するのに従って、速度が減少していることがわかる。前述のとおり、オートフォーカスやズーム機能のためには、光学レンズの移動速度は1mm/sec以上が望ましい。これらの結果から、負荷率Sが0.035以下の場合は1mm/sec以上の速度で移動させることができるので、レンズホルダー41とレンズホルダーに支持された光学レンズ10と移動体31’から成る被駆動部材の総重量mを0.035F(単位:g)以下と設定することが望ましいことが分かる。
FIG. 4 shows that the speed decreases as the load factor S increases regardless of the dynamic friction force F at the sliding portion of the magnet and the moving body. As described above, the moving speed of the optical lens is preferably 1 mm / sec or more for the autofocus and zoom functions. From these results, when the load factor S is 0.035 or less, it can be moved at a speed of 1 mm / sec or more. Therefore, the
また、負荷率Sが同じ場合には、動摩擦力Fが小さい方が大きな移動速度が得られることがわかる。この結果は、潤滑性を高める薄膜には大きなレンズ移動量を得る効果があることも示唆している。 It can also be seen that when the load factor S is the same, the smaller the dynamic friction force F, the higher the moving speed can be obtained. This result also suggests that the thin film that improves lubricity has the effect of obtaining a large amount of lens movement.
以上説明したように、本発明によれば、磁石の摺動方向の長さを2LT/P以上とすることで、被駆動部材の回転運動を抑制することができるため、レンズの移動量バラツキが低減され、安定な駆動が可能になる。また、移動体の摺動部の表面に潤滑性を高める薄膜をコーティングすることで、摺動接触面の摩擦係数を小さくすることができ、大きな移動量を安定に得ることができる。さらに、光学レンズ、レンズホルダー、移動体からなる被駆動部材の重量mを0.035F以下とすることで、摩擦と滑りを利用して光学レンズを1mm/sec以上の速度で移動させることが可能になる。 As described above, according to the present invention, since the rotational motion of the driven member can be suppressed by setting the length of the magnet in the sliding direction to 2 LT / P or more, there is a variation in the amount of movement of the lens. And stable driving becomes possible. Further, by coating the surface of the sliding portion of the moving body with a thin film that enhances the lubricity, the friction coefficient of the sliding contact surface can be reduced, and a large amount of movement can be obtained stably. Furthermore, by setting the weight m of the driven member consisting of the optical lens, lens holder, and moving body to 0.035 F or less, it is possible to move the optical lens at a speed of 1 mm / sec or more using friction and slip. become.
以上述べたことから、本発明では、レンズ駆動における安定性が向上し、高機能で信頼性に優れた小型のレンズモジュールを得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a small lens module with improved stability in lens driving, high functionality and excellent reliability.
なお、本発明は上記の実施の形態や実施例に限定されるものではないことは言うまでもなく、磁石と移動体との摺動面における動摩擦力を、被駆動部材の重量に応じて変更することができる。また、コーティングする薄膜の材質や厚さ、摺動面の形状、寸法などは他の部分の形状や質量に対応させて、必要とする動摩擦力が得られるように変更可能である。さらに、レンズモジュールの用途に応じて、圧電素子や磁石の構造や形状、材質、移動体やレンズホルダー、ハウジングの材質、形状などを選択、設計することができる。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and the dynamic frictional force on the sliding surface between the magnet and the moving body is changed according to the weight of the driven member. Can do. Further, the material and thickness of the thin film to be coated, the shape and dimensions of the sliding surface can be changed so as to obtain the required dynamic friction force in accordance with the shape and mass of other portions. Furthermore, according to the use of the lens module, the structure, shape and material of the piezoelectric element and magnet, the moving body and lens holder, the material and shape of the housing, etc. can be selected and designed.
10 光学レンズ
11 圧電セラミック素子
21 磁石
31、35、31’ 移動体
36、36’ 薄膜部
41 レンズホルダー
51 ハウジング
61 ガイドピン
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008004430A JP2009168920A (en) | 2008-01-11 | 2008-01-11 | Lens module |
Applications Claiming Priority (1)
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JP (1) | JP2009168920A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8269841B2 (en) | 2009-10-29 | 2012-09-18 | Sony Corporation | Optical element driving device, optical element barrel, and image pickup apparatus |
-
2008
- 2008-01-11 JP JP2008004430A patent/JP2009168920A/en active Pending
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