JP2011133790A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で小型化が図られたレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ駆動装置１Ａでは、第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２の周りに設けられた支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂにプレート部材２２が架け渡され、このプレート部材２２に固定された圧電アクチュエータ２１がレンズホルダ４の側面に当接した状態となっている。このような構成によれば、支柱１３Ａ，１３Ｂ間の空きスペースを利用することで、圧電アクチュエータ２１及びプレート部材２２をレンズホルダ４の側面に近接して配置できるため、装置の小型化を図ることができる。また、圧電アクチュエータ２１とプレート部材２２とをユニット化することで、レンズホルダ４側の構成が複雑化することもなく、装置構成の簡単化も実現できるほか、ベース部２への取り付けも容易となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば携帯電話等に搭載されるカメラ用レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。

この種の分野の技術として、例えば特許文献１に記載のレンズ駆動装置がある。この従来のレンズ駆動装置は、レンズを保持すると共に被摩擦部材を側面に有するレンズバレルと、レンズバレルを光軸方向に移動可能に支持する案内部を備えるベースと、被摩擦部材に接する摩擦部材を有し、レンズバレルに光軸方向の駆動力を与える圧電アクチュエータと、被摩擦部材と摩擦部材との接触状態を維持するように圧電アクチュエータをレンズバレル側に押圧する押圧部材とを備えて構成されている。

特開２００８−４００７６号公報

レンズ駆動装置では、携帯電話等の内部に搭載される関係上、装置の簡単化及び小型化が強く要求されている。これに対し、上述したレンズ駆動装置は、圧電アクチュエータの駆動力をレンズバレル側に伝達する線形の駆動メカニズムを備えることにより、カム方式や電磁気方式を用いた駆動メカニズムに比べて装置の小型化が図られているものの、レンズバレル周りの案内部の構成に段差部が存在する等、構成が複雑となっている。また、圧電アクチュエータをレンズバレル側に押圧する押圧部材がベースの外側にはみ出しており、小型化の点でも改良する余地がある。

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、簡単な構成で小型化が図られたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決のため、本発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを保持可能な貫通孔を有するレンズホルダと、レンズホルダをレンズの光軸方向に移動可能に支持するシャフトと、シャフトの周りに配置された複数の支柱とが設けられたベース部と、レンズホルダの側面に配置され、レンズホルダを光軸方向に沿って移動させる圧電アクチュエータと、レンズホルダ及び圧電アクチュエータを覆うようにベース部に取り付けられたカバー部とを備え、圧電アクチュエータは、支柱間に掛け渡された固定部材に固定された状態で、レンズホルダの側面に当接していることを特徴としている。

このレンズ駆動装置では、シャフトの周りに配置された複数の支柱に固定部材が架け渡され、この固定部材に固定された圧電アクチュエータがレンズホルダの側面に当接した状態となっている。このような構成によれば、支柱間の空きスペースを利用することで、圧電アクチュエータをレンズホルダの側面に近接して配置できるため、装置の小型化を図ることができる。また、圧電アクチュエータと固定部材とをユニット化することで、レンズホルダ側の構成が複雑化することもなく、装置構成の簡単化も実現できるほか、ベース部への取り付けも容易となる。

また、カバー部は、複数の支柱の先端部に支持されていることが好ましい。この場合、装置の強度を担保できるほか、圧電アクチュエータの耐震性が高められる。

本発明に係るレンズ駆動装によれば、簡単な構成で小型化を図ることができる。

本発明の第１実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。 図１に示したレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図１に示したレンズ駆動装置をカバー部を取り除いた状態で示す斜視図である。 図３の平面図である。 図１に示したレンズ駆動装置における圧電アクチュエータユニットの正面図である。 圧電アクチュエータの駆動時の様子を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。 図７に示したレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図７に示したレンズ駆動装置をカバー部を取り除いた状態で示す斜視図である。 図９の平面図である。 図７に示したレンズ駆動装置における圧電アクチュエータユニットの正面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係るレンズ駆動装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。また、図２は、その分解斜視図であり、図３は、図１に示したレンズ駆動装置をカバー部を取り除いて示す斜視図である。さらに、図４は、図３の平面図である。図１〜図４に示すレンズ駆動装置１Ａは、例えば携帯電話等に搭載されるカメラ用レンズを駆動する装置であり、ベース部２と、カバー部３と、レンズホルダ４と、圧電アクチュエータユニット５Ａとを備えて構成されている。

ベース部２は、例えばガラスファイバや無機質等のフィラーを含んだ液晶ポリマーによって形成され、扁平な略直方体形状をなしている。ベース部２の一面側には、図２及び図３に示すように、一方の対角をなす隅部に対応して磁性体からなる第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２が立設されている。また、ベース部２の一面側において、第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２の周りには、四隅に対応して４つの支柱１３が立設されている。

カバー部３は、例えばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）によって形成され、一面側が開口した中空の略直方体形状をなしている。カバー部３の表面の中央部分には、図１及び図２に示すように、レンズホルダ４に取付けられるレンズ（不図示）を露出させる円形の開口部３ａが形成されている。また、開口部３ａの周りには、第１のシャフト１１、第２のシャフト１２、及び支柱１３の位置に対応して、円形の開口部３ｂがそれぞれ形成されている。カバー部３は、図１に示すように、第１のシャフト１１の先端部１１ａ、第２のシャフト１２の先端部１２ａ、及び支柱１３の先端部１３ａを開口部３ｂにそれぞれ通した状態で、例えば熱カシメによってベース部２に固定されている。

レンズホルダ４は、例えばカーボンファイバを含んだ液晶ポリマーによって形成され、断面略八角形の筒状をなしている。レンズホルダ４の中央部分には、図２及び図３に示すように、レンズを保持可能な貫通孔４ａが形成されている。また、レンズホルダ４の側面には、図４に示すように、外側に向かって張り出す第１の張出部１６が形成され、第１の張出部１６には、第１のシャフト１１に対応する挿通孔１６ａが形成されている。レンズホルダ４は、第１の張出部１６の挿通孔１６ａに第１のシャフト１１を通すことにより、第１のシャフト１１の軸方向（レンズの光軸方向）に移動可能、かつ第１のシャフト１１周りに回動可能に支持されている。

また、レンズホルダ４の側面において、第１の張出部１６に対向する位置には、板状をなす第２の張出部１７が形成されている。この第２の張出部１７は、レンズホルダ４が第１のシャフト１１に支持された状態において、第２のシャフト１２に近接配置されており、第２の張出部１７における第２のシャフト１２と反対側の面には、矩形のマグネット１８が固定されている。したがって、マグネット１８と第２のシャフト１２との間に生じる磁力により、レンズホルダ４には、第２の張出部１７が第２のシャフト１２に引き付けられる向きの回動方向（図４における矢印Ａ方向）の付勢力が常に付与される。なお、レンズホルダ４の回動は、レンズホルダ４の側面が圧電アクチュエータ２１のバンプ２１ａに当接する位置で停止し、この状態において第２の張出部１７と第２のシャフト１２との間には、一定の間隔が形成されている。

なお、このレンズ駆動装置１Ａでは、レンズホルダ４を挟んで第１のシャフト１１に対向する位置に第２のシャフト１２及びマグネット１８が配置されている。したがって、レンズホルダ４の回動中心である第１のシャフト１１と圧電アクチュエータ２１がレンズホルダ４の側面を押圧する作用点であるバンプ２１ａとの間の距離に比べて、第１のシャフト１１と第２のシャフト１２との間の距離を十分に確保できるので、マグネット１８の磁力を比較的小さくすることができる。

一方、図５に示すように、圧電アクチュエータユニット５Ａは、圧電アクチュエータ２１と、プレート部材（固定部材）２２と、フレキシブルプリント基板２６とによって構成されている。圧電アクチュエータユニット５Ａは、第１のシャフト１１に近接配置されている支柱１３（以下「支柱１３Ａ」と称す）と、第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２のいずれにも近接していない２つの支柱１３のうち、第２の張出部１７側から見て矢印Ａ方向の先端側に配置されている支柱１３（以下「支柱１３Ｂ」と称す）との間に配置されている（図３参照）。

圧電アクチュエータ２１は、印加された電圧値に応じて伸縮する複数の圧電素子を有している。圧電アクチュエータ２１の一面側には、圧電素子の配列方向に沿って例えば半円筒状のバンプ２１ａが複数設けられており、他面側には、圧電素子の厚さ方向の伸縮が生じない位置（ノードポイント）に対応して、外部電極２３Ａ、外部電極２３Ｂ、及び接地電極２４が設けられている。

この圧電アクチュエータ２１では、圧電素子が配列方向に振動する縦振動モードと、厚さ方向に振動する曲げ振動モードの重ね合わせによって駆動時の伸縮がなされる。図６は、圧電アクチュエータ２１の駆動時の様子を示した図であり、外部電極２３Ａ，２３Ｂと接地電極２４との間に所定の電圧が印加されると、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、圧電アクチュエータ２１のバンプ２１ａがレンズホルダ４を光軸方向に沿って駆動させる。

同図に示す例では、圧電素子の境界部分と、圧電アクチュエータ２１の配列（光軸）方向の長さをＬとした場合に圧電アクチュエータの端部から１／６Ｌ程度内側となる位置とに、３箇所のノードポイントＮ１，Ｎ２，Ｎ３が存在している。なお、ノードポイントＮ１は、圧電素子の配列方向にも厚さ方向にも変位せず、ノードポイントＮ２，Ｎ３は、圧電素子の配列方向には変位するが厚さ方向には変位しないようになっている。

外部電極２３Ａ及び外部電極２３Ｂは、例えば矩形状をなし、中央のノードポイントＮ１に対応するように互いに離間して設けられている。また、接地電極２４は、中央のノードポイントＮ１の一方側にあるノードポイントＮ２から、中央のノードポイントＮ１の他方側にあるノードポイントＮ３にかけて帯状に形成されている。

プレート部材２２は、例えばステンレス鋼のような剛性部材によって厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の略長方形状に形成され、圧電アクチュエータ２１を固定する固定部材としての機能を有している。プレート部材２２の両端部は、例えば接着によって支柱１３Ａと支柱１３Ｂとにそれぞれ固定され、これにより、プレート部材２２は、支柱１３Ａと支柱１３Ｂとの間に架け渡されている。また、プレート部材２２の略中央部分には、図５に示すように、圧電アクチュエータ２１の寸法に対応する矩形の開口部２２ａが設けられており、開口部２２ａの中央には、支柱１３Ａと支柱１３Ｂとを結ぶ方向に延びる帯状の支持部２２ｂが形成されている。支持部２２ｂの幅は、例えば０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ程度となっている。

フレキシブルプリント基板２６は、圧電アクチュエータ２１の外部電極２３Ａ、外部電極２３Ｂ、及び接地電極２４にハンダで接続される配線部２６ａと、配線部２６ａから延びる外部端子２６ｂとを有している。配線部２６ａは、プレート部材２２の内側面と略面一になるようにプレート部材２２の開口部２２ａに嵌め込まれ、例えば接着によって支持部２２ｂに固定されている。外部端子２６ｂは、ベース部２とカバー部３との間の開口部２７を通して外部に引き出されている。

以上の構成を有する圧電アクチュエータユニット５Ａでは、バンプ２１ａがレンズホルダ４の側面に当接した状態で、フレキシブルプリント基板２６を介して圧電アクチュエータ２１がプレート部材２２に固定されている。これにより、圧電アクチュエータ２１に所定の電圧が印加されると、圧電素子の伸縮によってバンプ２１ａが光軸方向に振動し、レンズホルダ４が光軸方向に沿って所定の距離だけ移動するようになっている。

このとき、上述したように、レンズホルダ４には、マグネット１８と第２のシャフト１２との間に生じる磁力により、第２の張出部１７が第２のシャフト１２に引き付けられる向きの回動方向（図４における矢印Ａ方向）の付勢力が常に付与されている。このため、圧電アクチュエータ２１は、レンズホルダ４の側面によってプレート部材２２側に押圧されるが、剛性部材で形成されているプレート部材２２によって圧電アクチュエータ２１が支持されていることにより、圧電アクチュエータ２１のバンプ２１ａとレンズホルダ４の側面との当接状態が維持される。

なお、プレート部材２２の開口部２２ａにおいて、圧電アクチュエータ２１の中央のノードポイントＮ１の位置と支持部２２ｂの位置とが一致していることが好ましい。こうすると、伸縮が生じない位置で圧電アクチュエータ２１をしっかりとプレート部材２２によって支持しつつ、伸縮が生じる部分に開口部２２ａが位置することで、圧電アクチュエータ２１の動きが阻害されることを抑制できる。

また、レンズホルダ４を樹脂によって形成する場合には、カーボンファイバをフィラーとして樹脂に含有させておくことが好ましい。この場合、バンプ２１ａの振動の減衰が抑えられ、レンズホルダ４の移動効率を十分に確保できる。また、レンズホルダ４の軽量化及び耐磨耗性の向上が図られるほか、レンズホルダ４に導電性が付与されることにより、塵の付着を防止できる。

以上説明したように、レンズ駆動装置１Ａでは、第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２の周りに配置された支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂにプレート部材２２が架け渡され、このプレート部材２２に固定された圧電アクチュエータ２１がレンズホルダ４の側面に当接した状態となっている。このような構成によれば、支柱１３Ａ，１３Ｂ間の空きスペースを利用することで、圧電アクチュエータ２１をレンズホルダ４の側面に近接して配置できるため、装置の小型化を図ることができる。また、圧電アクチュエータ２１とプレート部材２２とをユニット化することで、レンズホルダ４側の構成が複雑化することもなく、装置構成の簡単化も実現できるほか、ベース部２への取り付けも容易となる。

また、レンズ駆動装置１Ａでは、第１のシャフト１１の先端部１１ａ、第２のシャフト１２の先端部１２ａ、及び支柱１３の先端部１３ａを開口部１３ｂにそれぞれ通した状態で、例えば熱カシメによってカバー部３がベース部２に固定されている。これにより、装置の強度を担保できるほか、圧電アクチュエータ２１の耐震性が高められる。

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。また、図８は、その分解斜視図であり、図９は、図７に示したレンズ駆動装置をカバー部を取り除いて示す斜視図である。さらに、図１０は、図９の平面図であり、図１１は、図７に示したレンズ駆動装置における圧電アクチュエータユニットの正面図である。

図７〜図１１に示すように、第２実施形態に係るレンズ駆動装置１Ｂは、圧電アクチュエータユニット５Ｂにおいて、フレキシブルプリント基板２６が設けられておらず、プレート部材３０の構成が第１実施形態におけるプレート部材２２と大きく異なっている。すなわち、レンズ駆動装置１Ｂでは、プレート部材３０は、例えば板バネのような弾性部材によって形成され、圧電アクチュエータ２１を固定する固定部材としての機能に加え、圧電アクチュエータ２１の外部電極２３Ａ，２３Ｂ及び接地電極２４に接続される配線部材としての機能と、圧電アクチュエータ２１をレンズホルダ４の側面に向けて押圧する押圧部材としての機能を兼ね備えている。

より具体的には、プレート部材３０は、図１１に示すように、圧電アクチュエータ２１の接地電極２４の一方端に接続される第１の配線３１と、接地電極２４の他方端に接続される第２の配線３２と、外部電極２３Ａに接続される第３の配線３３と、外部電極２３Ｂに接続される第４の配線３４とを有し、全体として略長方形の板状をなしている。

第１の配線３１は、支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂに沿って延びる枠部３１ａ，３１ａと、圧電アクチュエータ２１よりも支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂの先端側となる位置で支柱１３Ａと支柱１３Ｂとの間に延びる枠部３１ｂと、枠部３１ｂと接地電極２４の一方端とを繋ぐ配線部３１ｃとを有している。配線部３１ｃは、接地電極２４の一方端に固定される接続部３１ｄと、圧電アクチュエータ２１の両側で枠部３１ｂに接続される端部３１ｅ，３１ｅと、接続部３１ｄの両端から端部３１ｅ，３１ｅに延びる連結部３１ｆ，３１ｆとを有している。

第２の配線３２は、圧電アクチュエータ２１よりも支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂの基端側となる位置で支柱１３Ａと支柱１３Ｂとの間に延びる枠部３２ａと、枠部３２ａと接地電極２４の他方端とを繋ぐ配線部３２ｂと、枠部３２ａの略中央からベース部２側に延びる枠部３２ｃとを有している。配線部３２ｂは、接地電極２４の他方端に固定される接続部３２ｄと、圧電アクチュエータ２１の両側で枠部３２ａに接続される端部３２ｅ，３２ｅと、接続部３２ｄの両端から端部３２ｅ，３２ｅに延びる連結部３２ｆ，３２ｆとを有している。第２の配線３２の配線部３２ｂは、接地電極２４に沿って延びる連結部３５により、第１の配線３１の配線部３１ｃと繋がった状態となっている。

また、第３の配線３３は、第１の配線３１の枠部３１ａよりも内側で支柱１３Ｂに沿って延びる枠部３３ａと、外部電極２３Ａに固定される接続部３３ｂと、枠部３３ａと接続部３３ｂとを繋ぐ連結部３３ｃとを有している。第４の配線３４は、第１の配線３２の枠部３１ａよりも内側で支柱１３Ａに沿って延びる枠部３４ａと、外部電極２３Ｂに固定される接続部３４ｂと、枠部３４ａと接続部３４ｂとを繋ぐ連結部３４ｃとを有している。

このような構成を有するプレート部材３０は、第１の配線３１の枠部３１ａ，３１ａが支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂの内側に接着されることにより、圧電アクチュエータ２１のバンプ２１ａがレンズホルダ４の側面に当接した状態で、支柱Ａ及び支柱Ｂの間に架け渡されて固定されている。このとき、上述したように、レンズホルダ４には、マグネット１８と第２のシャフト１２との間に生じる磁力により、第２の張出部１７が第２のシャフト１２に引き付けられる向きの回動方向（図１０における矢印Ａ方向）の付勢力が常に付与されている。

このため、圧電アクチュエータ２１は、レンズホルダ４の側面によってプレート部材２２側に押圧されるが、弾性部材で形成されている第１の配線３１の連結部３１ｆ，３１ｆ、第２の配線３２の連結部３２ｆ，３２ｆ、第３の配線３３の連結部３３ｃ、及び第４の配線３４の連結部３４ｃがそれぞれ弾性変形することによって、レンズホルダ４側に向かう方向（図１０における矢印Ｂ方向）の反力を受けることとなる。これにより、圧電アクチュエータ２１のバンプ２１ａとレンズホルダ４の側面との当接状態が維持される。

なお、図１１に示すように、第１の配線３１の連結部３１ｆ，３１ｆ、及び第２の配線３２の連結部３２ｆ，３２ｆは、複数回にわたって略直角に折れ曲がっている。これにより、第１の配線３１の連結部３１ｆ，３１ｆ、及び第２の配線３２の連結部３２ｆ，３２ｆの長さが確保され、圧電アクチュエータ２１がレンズホルダ４の側面を押圧するための所定のバネ定数が得られる。

また、圧電アクチュエータ２１のノードポイントＮ１において、外部電極２３Ａと接続部３３ｂとの固定、外部電極２３Ｂと接続部３４ｂとの固定、及び接地電極２４と連結部３５との固定には、例えばハンダが用いられる。そして、圧電アクチュエータ２１のノードポイントＮ２，Ｎ３において、圧電素子の素体部分と接続部３１ｄとの固定、及び圧電素子の素体部分と接続部３２ｄとの固定には、例えばシリコーン接着剤が用いられる。

これにより、圧電素子の配列方向にも厚さ方向にも変位しないノードポイントＮ１で圧電アクチュエータ２１とプレート部材３０とが強固に固定され、圧電素子の配列方向には変位するが厚さ方向には変位しないノードポイントＮ２，Ｎ３で圧電アクチュエータ２１とプレート部材３０とがフレキシブルに固定されるので、プレート部材３０に対する圧電アクチュエータ２１の姿勢を安定させることが可能となる。

また、第１の配線３１の枠部３１ａ，３１ａの端部３１ｇ，３１ｇ、第２の配線３２の枠部３２ｃの端部３２ｇ、第３の配線３３の枠部３３ａの端部３３ｇ、第４の配線３４の枠部３４ａの端部３４ｇは、ベース部２に設けられた挿通孔２ａ（図８参照）を通ってベース部２の底面側に引き出されている。各端部３１ｇ，３１ｇ，３２ｇ，３３ｇ，３４ｇは、圧電アクチュエータ２１の外部端子として機能する。

これらの外部端子は、ベース部２の底面側に引き出される部分を互いに連結した形で作製し、ベース部２と共にインサート成形した後、連結部分をカットすることによって形成することが好ましい。また、連結部分を形成しない場合には、ベース部２の挿通孔２ａに各端部３１ｇ，３１ｇ，３２ｇ，３３ｇ，３４ｇをそれぞれ通して外部端子とすることもできる。

以上のようなレンズ駆動装置１Ｂにおいても、第１のシャフト１１及び第２のシャフト１２の周りに配置された支柱１３Ａ及び支柱１３Ｂにプレート部材３０が架け渡され、このプレート部材３０に固定された圧電アクチュエータ２１がレンズホルダ４の側面に当接した状態となっている。このような構成によれば、支柱１３Ａ，１３Ｂ間の空きスペースを利用することで、圧電アクチュエータ２１をレンズホルダ４の側面に近接して配置できるため、装置の小型化を図ることができる。また、圧電アクチュエータ２１とプレート部材３０とをユニット化することで、レンズホルダ４側の構成が複雑化することもなく、装置構成の簡単化も実現できるほか、ベース部２への取り付けも容易となる。

また、レンズ駆動装置１Ｂにおいても、第１のシャフト１１の先端部１１ａ、第２のシャフト１２の先端部１２ａ、及び支柱１３の先端部１３ａを開口部１３ｂにそれぞれ通した状態で、例えば熱カシメによってカバー部３がベース部２に固定されている。これにより、装置の強度を担保できるほか、圧電アクチュエータ２１の耐震性が高められる。

１Ａ，１Ｂ…レンズ駆動装置、２…ベース部、３…カバー部、４…レンズホルダ、４ａ…貫通孔、１１…第１のシャフト、１２…第２のシャフト、１３…支柱、１３ａ…先端部、２１…圧電アクチュエータ、２２，３０…プレート部材（固定部材）。

Claims (2)

1. レンズを保持可能な貫通孔を有するレンズホルダと、
   前記レンズホルダを前記レンズの光軸方向に移動可能に支持するシャフトと、前記シャフトの周りに配置された複数の支柱とが設けられたベース部と、
   前記レンズホルダの側面に配置され、前記レンズホルダを前記光軸方向に沿って移動させる圧電アクチュエータと、
   前記レンズホルダ及び前記圧電アクチュエータを覆うように前記ベース部に取り付けられたカバー部とを備え、
   前記圧電アクチュエータは、前記支柱間に架け渡された固定部材に固定された状態で、前記レンズホルダの前記側面に当接していることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記カバー部は、前記複数の支柱の先端部に支持されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。

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