JP2012032470A - レンズモジュールおよびカメラ - Google Patents

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Abstract

【課題】外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することが可能なレンズモジュールおよびカメラを提供する。
【解決手段】レンズモジュール100は、被写体象を結像するためのレンズ110と、レンズの光軸方向OXDに往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダ120と、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部132が形成され、レンズホルダの側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダをレンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容するハウジング130と、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位してハウジングに収容されているレンズホルダを光軸方向における第1位置PS1と第2位置PS2間を往復運動させる可動部141を含むアクチュエータ部140とを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、レンズを往復運動が可能な保持することができるレンズホルダを有するレンズモジュールおよびカメラに関するものである。
カメラモジュールのオートフォーカスを実現するために、レンズを被写体方向に往復するように動かす必要がある。
一般的に、レンズモジュールは、そのレンズを含むレンズホルダを支持するために、複雑な形状の板バネを上下に備えていた。
図1は、一般的なVCM(ボイスコイルモータ)方式のレンズモジュールを示す図である。
図1のレンズモジュール1は、3枚のレンズ2,3,4、レンズ2〜4の光軸をあわせて保持するレンズホルダ5、レンズホルダ外周側に配置されたヨーク6、マグネット6、コイル7、レンズホルダ5を支持する板バネ8,9を有する。
これらの部品はベース10に搭載されている。
このレンズモジュール1において、板バネ8,9の各々の部品の外径と内径の同軸度を精度良く加工されている必要があるばかりでなく、加えて、組み上げる際に板バネ8,9の同軸度が精度よく合っている必要がある。
また、レンズホルダ5が精度良くこれらの板バネ8,9の中央にないと重心がずれて傾きが生じ、カタボケとなる。
上述した板バネを用いたレンズモジュールにおいては次のように不利益がある。
レンズホルダを支持するための上下板バネはその性質上、外部からの衝撃に非常に弱く破断したり、また使用しているうちに疲労破壊(経年劣化)したりする。
さらに、レンズホルダ組み込みの際上下板バネのアライメントが非常に難しい。
加えて、支持されたレンズホルダは傾きが生じることを許されないが、上下板バネで支持する場合は重心がずれると傾く可能性が高い。レンズホルダが傾くと、カメラで撮影した画像がカタボケすることがありカメラとしての機能を満足し得ない。
本発明は、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することが可能なレンズモジュールおよびカメラを提供することにある。
本発明の第1の観点のレンズモジュールは、被写体象を結像するためのレンズと、上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第1位置と第2位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部とを有する。
本発明の第2の観点のカメラは、固体撮像素子と、上記固体撮像素子に被写体像を結像するレンズモジュールと、を有し、上記レンズモジュールは、被写体象を結像するためのレンズと、上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第1位置と第2位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と、を含む。
本発明によれば、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、容易な組み立てでレンズホルダを高精度に配置することができる。
一般的なVCM(ボイスコイルモータ)方式のレンズモジュールを示す図である。 本発明の第1の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの構成例を示す断面図である。 本実施形態に係る高分子アクチュエータの動作原理を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの他の構成例を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第3の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第4の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。 本発明の第5の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。 本発明の第6の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るカメラモジュールが適用されるカメラの構成の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施形態(レンズモジュールの第1の構成例)
2.第2の実施形態(レンズモジュールの第2の構成例)
3.第3の実施形態(レンズモジュールの第3の構成例)
4.第4の実施形態(レンズモジュールの第4の構成例)
5.第5の実施形態(レンズモジュールの第5の構成例)
6.第6の実施形態(レンズモジュールの第6の構成例)
7.カメラの構成例
<1.第1の実施形態>
図2(A)〜(C)は、本発明の第1の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図2(A)は第1の実施形態に係るレンズモジュールの上面図であり、図2(B)は第1の実施形態に係るレンズモジュールの断面図であり、図2(C)は第1の実施形態に係るレンズモジュールの側面図である。
本レンズモジュール100は、レンズ110、レンズホルダ120、ハウジング130、アクチュエータ部140を含んで構成されている。
また、レンズモジュール100は、被写体象が結像される固体撮像素子200が、図2(B)、(C)に符号NOBJSで示す非被写体側に配置される。
固体撮像素子200は、CCDやCMOSイメージセンサ等により形成される。
レンズ110は、1枚、あるいは複数枚の光学レンズにより形成され、図2(B),(C)で符号OBJSで示す被写体側の被写体象を固体撮像素子200の撮像面に結像させる。
レンズホルダ120は、軸方向の両面が開口した円筒状に形成され、オートフォーカス機能を実現するために、レンズ110の光軸方向OXDに直交する側部側内面部で、光軸方向OXDに往復運動が可能にレンズ110の外周側を保持する。
本実施形態のハウジング130は、ベースと一体的に形成され、鍔状部を有する基台131の中央部に、図2(B),(C)で符号OBJSで示す被写体側および符号NOBJSで示す非被写体側の両端が開口された円筒状の収容部132が形成されている。
円筒状の収容部132をその内面で画定するハウジングの外観部は角柱状に形成されている。なお、収容部132を内包するハウジング130の形状を角柱状としたのは一例であり、円柱状等、他の形状であってもよい。
そして、本実施形態のハウジング130は、低摩擦係数の部材により形成され、レンズホルダ120の側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダ120をレンズ110の光軸方向OXDに摺接状態で往復運動可能に収容する。
具体的には、第1の実施形態に係るハウジング130は、レンズホルダ120の側部側の外面121に対して低摩擦係数の内面132aで接してレンズホルダ120をレンズ110の光軸方向PXDに摺接状態で往復運動可能に収容する。
この場合、レンズホルダ120の外面121とハウジング130の内面132aにより摺接(摺動)面SLDが形成される。
ハウジング130の内面132aの低摩擦係数化は、たとえば潤滑剤を塗布することによって実現でき、これにより摺動可能とすることが可能である。
すなわち、本第1の実施形態では、ベースの一部がハウジング130の役目を果たしており、収容部132を形成するその内面132aが潤滑剤によって摺動可能となるように構成される。
そして、本第1の実施形態においては、レンズホルダ120はハウジング130に対して数ミクロンの隙間を有して組み込まれており、傾きはここで保証される。
アクチュエータ部140は、印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位してハウジング130に収容されているレンズホルダ120を図2(B)に示す光軸方向OXDにおける第1位置PS1と第2位置PS2間を往復運動させる可動部141を含む。
駆動電圧DRVは、図示しない制御系により印加される。
第1の実施形態のアクチュエータ部140は、可動部141に加えて、ハウジング130の側部の一部に形成された光軸方向OXDに長い長孔状の開口部142と、ハウジング130の基台131の被写体側の面に形成された固定支持部143とを有する。
本第1の実施形態において、可動部141は、竿状あるいはシート状の可動子である高分子(ポリマ)アクチュエータ150により形成される。
高分子アクチュエータ150は、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、イオン導電性高分子膜の両面それぞれに設けられる電極膜とを含み、電極膜間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜が屈曲(湾曲)または変形する。
高分子アクチュエータ150は、一端がハウジング130に形成された開口部142を通してレンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている。
この場合、レンズホルダ120の一部に孔、あるいは切り欠きが形成され、その部分に直接高分子アクチュエータ150の一端部が差し込まれて変位運動を伝達可能に結合される。
高分子アクチュエータ150の他端部は、固定支持部143に固体される。
たとえば、固定支持部143付近に電極を設け、その電極に駆動電圧を加えることにより、高分子アクチュエータ150が屈曲(湾曲)し、それにより、レンズホルダ120を光軸方向OXDに往復運動させてオートフォーカスの機構を実現する。
以下に、本発明に係る高分子アクチュエータの構成について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの構成例を示す断面図である。
高分子アクチュエータ150は、図3に示すように、陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜(イオン導電性高分子フィルム)151と、イオン導電性高分子膜151の両面それぞれに設けられる電極膜152−1,152−2とを有する。
高分子アクチュエータ150は、電極膜152−1,152−2それぞれに電気的に接続されたリード線153−1,153−2を有する。
高分子アクチュエータ150は、1対のリード線153−1,153−2より電極膜152−1,152−2間に電圧が印加されることによりイオン導電性高分子膜151が屈曲(湾曲)または変形する。
イオン導電性高分子膜151は、フッ素樹脂、炭化水素系などを骨格としたイオン交換樹脂からなり、表裏2つの主面をもつ形状を呈している。その形状としては、たとえば、短冊形状、円盤形状、円柱形状、円筒形状などが挙げられる。
また、イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂いずれでもよいが、このうち陽イオン交換樹脂が好適である。
陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入されたものが挙げられ、とくにフッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入された陽イオン交換樹脂が好ましい。
電極膜152(−1、−2)は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなり、カーボン粉末同士がイオン導電性樹脂を介して結合していることを特徴とする。
カーボン粉末は、導電性をもつカーボンブラックの微細粉末であり、比表面積が大きなものほど電極膜152としてイオン導電性高分子膜151と接する表面積が大きくなりより大きな変形量を得ることができる。たとえばケッチェンブラックが好ましい。また、イオン導電性樹脂は、イオン導電性高分子膜151を構成する材料と同じものでもよい。
また、電極膜152(−1,−2)は、イオン導電性樹脂成分とカーボン粉末を含む塗料がイオン導電性高分子膜151に塗布されて形成される。あるいは、電極膜152(−1,−2)は、カーボン粉末とイオン導電性樹脂とからなる導電膜がイオン導電性高分子膜151に圧着されて形成される。
いずれの方法によっても、簡便に短時間で電極膜152を形成することができる。
なお、少なくともイオン導電性高分子膜151に陽イオン物質が含浸されているが、陽イオン物質とは、水および金属イオン、水および有機イオン、イオン液体のいずれかであることが好ましい。
ここで、金属イオンとはたとえば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、マグネシウムイオン等が挙げられる。また、有機イオンとはたとえば、アルキルアンモニウムイオン等が挙げられる。
これらのイオンはイオン導電性高分子膜151中において水和物として存在している。イオン導電性高分子膜151が水および金属イオン、または水および有機イオンを含み、含水状態となっている場合には、高分子アクチュエータ150は中からこの水が揮発しないように封止されていることが好ましい。
また、イオン液体とは、常温溶融塩とも言われる不燃性、不揮発性のイオンのみからなる溶媒であり、たとえばイミダゾリウム環系化合物、ピリジニウム環系化合物、脂肪族系化合物のものを使用することができる。
イオン導電性高分子膜151にイオン液体を含浸させている場合には、揮発する心配なく高温あるいは真空中でも高分子アクチュエータ150を使用することができようになる。
図4(A)〜(C)に、本実施形態に係る高分子アクチュエータ150の動作原理を示す。ここでは、イオン導電性高分子膜151中にナトリウムイオンが含浸されているものとして説明する。
図4(A)では、電源Eよりリード線153−1,153−2を通じて、図中左側の高分子アクチュエータ150の電極膜152−1にプラスの電位、図中右側の電極膜152−2にマイナスの電位が印加されている。
この電位差により、高分子アクチュエータ150のイオン導電性高分子膜151中では、マイナスの電位が印加された側(図中右側)の電極膜152−2にナトリウムイオン水和物が引き寄せられて移動する。これにより、電極膜152−2の近傍に集中しこの領域は体積膨張するようになる。
一方、プラスの電位が印加された側(図中左側)の電極膜152−1近傍におけるナトリウム水和物濃度は減少し、この領域は体積収縮するようになる。
その結果、イオン導電性高分子膜151の2つの電極膜152−1,152−22近傍領域の間に体積差が生じることとなり、イオン導電性高分子膜151は図中左側に湾曲するようになる。
この場合、たとえばレンズホルダ120は第1位置PS1に向かって光軸方向OXDにハウジング130との摺動は行う。
図4(B)では、電源Eからの電圧印加はなく、2つの電極膜152−1,152−2に電位差がない。その結果、イオン導電性高分子膜151の2つの電極膜152−1,152−2近傍領域の間に体積差はなく、イオン導電性高分子膜151は湾曲することなく真っ直ぐな状態を保持する。
この場合、図2の状態となる。すなわち、レンズホルダ120はハウジング130との摺動は行わずそのままの安定位置に保持される。
あるいは、レンズホルダ120は第1位置PS1または第2位置PS2から安定位置に復帰する。
図4(C)では、電源Eよりリード線153−1,153−2を通じて、図中左側の高分子アクチュエータ150の電極膜152−1にマイナスの電位、図中右側の電極膜152−2にプラスの電位を印加されており、圧印加方法が図4(A)の場合とは逆である。
この電位差により、高分子アクチュエータ150のイオン導電性高分子膜151中では、マイナスの電位が印加された側(図中左側)の電極膜152−1の近傍領域は体積膨張するようになり、プラスの電位が印加された側(図中右側)の電極膜152−2近傍領域は体積収縮するようになる。
その結果、イオン導電性高分子膜151は図中右側に湾曲するようになる。
この場合、たとえばレンズホルダ120は第2位置PS2に向かって光軸方向OXDにハウジング130との摺動は行う。
この高分子アクチュエータ150の変形性能(変形量および/または変形速度)については、カーボン粉末の比表面積、カーボン粉末とイオン導電性樹脂との固形分重量比、2つの電極膜152の厚さの少なくともいずれか一を調整して制御することが可能である。
また、電極膜152の厚さとイオン導電性高分子膜151の厚さとの比を調整することによっても、高分子アクチュエータ150の変形性能(変形量および/または変形速度)を制御することが可能である。
次に、本発明に係る高分子アクチュエータの他の構成について説明する。
図5は、本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータの他の構成例を示す断面図である。
図5の高分子アクチュエータ150Aは、図3の高分子アクチュエータ150の1対の電極膜152−1,152−2それぞれの上に金または白金からなる金属導電膜154−1,154−2が形成されている。
そして、この金属導電膜154−1,154−2にリード線153−1,153−2が電気的に接続されている。
ここで、イオン導電性高分子膜151、電極膜152−1,152−2、イオン導電性高分子膜151に含浸させる陽イオン物質は、図3の高分子アクチュエータ150で示したものと同じである。
ここで、金属導電膜154−1,154−2は、1対の電極膜152−1,152−2それぞれの上に湿式めっき法、蒸着法、スパッタ法などの成膜手法により、金または白金の薄膜が形成される。
この金属導電膜154−1,154−2の厚さにはとくに制限はないが、リード線153−1,153−2からの電位が電極膜152−1,152−2に均等に印加されるように連続した膜となる程度の厚さであることが好ましい。
以上の構成とすることにより、より優れた変形性能を信頼性高く得ることができる。
以上のように、カメラモジュール100のオートフォーカスを実現するために、レンズを被写体方向に往復に動かす必要がある。
本第1の実施形態においては、そのレンズ110を含むレンズホルダ120を支持するために、複雑な形状の板バネを排除可能な構成を有する。
すなわち、本第1の実施形態のレンズモジュール100は、レンズホルダ120の側部の外面部を低摩擦係数のハウジング130の内面132aで包みこみ、摺動させることでオートフォーカスのための往復支持機構を実現している。
本第1の実施形態においては、突出した可動部141にたとえば高分子アクチュエータの可動部を取り付けることにより、オートフォーカスを実現している。
このように、本第1の実施形態においては、摺動面でレンズホルダが支えられているため、衝撃にも非常に強く、疲労という概念もない。
レンズホルダ120のハウジング130への組み込みも、ハウジング130に挿入するだけで簡単である。
また、ハウジング130とベースを一体化あるいはインサート成型で作製することにより、レンズホルダ120の外径に比較してモジュール外形を小さくすることができ、モジュールの小型化を実現することができる。
<2.第2の実施形態>
図6は、本発明の第2の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図6は、図2の第1の実施形態に係るレンズモジュール100と異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。
本第2の実施形態に係るレンズモジュール100Aが第1の実施形態に係るレンズモジュール100と異なる点は次の通りである。
第1の実施形態のレンズモジュール100においては、可動部141を形成する高分子アクチュエータ150の一端部がレンズホルダ120の側部に直接結合されて、変位運動を直接的に伝達している。
これに対して、本第2の実施形態のレンズモジュール100Aにおいては、可動ピン144の一端部をレンズホルダ120の側部に結合させ、他端部側を、開口部142を通してハウジング130の外部に位置させている。
そして、レンズモジュール100Aでは、外部において、高分子アクチュエータ150の一端部を接着等により結合し、他端部を固定支持部143に固定させている。
このように、本第2の実施形態のレンズモジュール100Aにおいて、高分子アクチュエータ150の変位運動を、可動ピン144を介してレンズホルダ120に伝達する。
その他の構成は第1の実施形態と同様である。
本第2の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<3.第3の実施形態>
図7は、本発明の第3の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図7は、図6の第2の実施形態に係るレンズモジュール100Aと異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。
本第3の実施形態に係るレンズモジュール100Bが第2の実施形態に係るレンズモジュール100Aと異なる点は次の通りである。
本第3の実施形態のレンズモジュール100Bは、高分子アクチュエータの代わりに、バイモルフ(バイメタル)型PZT160を適用している。
この場合も、可動ピン144にバイモルフ(バイメタル)型PZT160の一端を取り付け、他端側を固定支持部143に固定する。
固定支持部143付近に電極を設け、その電極に電圧を加えることにより、バイモルフ(バイメタル)型PZT160が屈曲(湾曲)し、それにより、可動ピン144を光軸方向に動かしオートフォーカスの機構とする。
その他の構成は第1および第2の実施形態と同様である。
本第3の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<4.第4の実施形態>
図8は、本発明の第4の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す図である。
図8は、図6の第2の実施形態に係るレンズモジュール100Aと異なる部分を説明するために、その異なる部分を抽出して示している。
本第8の実施形態に係るレンズモジュール100Cが第2の実施形態に係るレンズモジュール100Aと異なる点は次の通りである。
本第3の実施形態のレンズモジュール100Bは、高分子アクチュエータの代わりに、形状記憶合金ワイヤ170を適用している。
この場合、図8に示すように、可動ピン144に形状記憶合金ワイヤ170を引っ掛けて結合させる。
そして、形状記憶合金ワイヤ170の両端に電極を設け、その電極に電圧を加えることにより、形状記憶合金ワイヤ170が短くなり、電圧を与えるのを止めると冷却され長くなり、それにより、可動ピン144を光軸方向に動かしオートフォーカスの機構とする。
その他の構成は第1および第2の実施形態と同様である。
本第4の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
<5.第5の実施形態>
図9は、本発明の第5の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。
本第5の実施形態に係るレンズモジュール100Dが第1の実施形態に係るレンズモジュール100と異なる点は次の通りである。
本実施形態のハウジング130は、基本的に、レンズホルダ120の側部側の一面に対して側部側の一面で接してレンズホルダ120をレンズ110の光軸方向OXDに摺接状態で往復運動可能に収容する。
これに基づき、第1の実施形態に係るハウジング130は、レンズホルダ120の側部側の外面121に対して低摩擦係数の内面132aで接してレンズホルダ120をレンズ110の光軸方向PXDに摺接状態で往復運動可能に収容する。
これに対して、第5の実施形態に係るハウジング130Dは、レンズホルダ120の挿入部における側部側の内外面に対して外面で接してレンズホルダをレンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する。
このレンズモジュール100Dの構成について説明する。
レンズホルダ120Dは、保持するレンズ120の光軸方向の非被写体側NOBJSの面122からハウジングの側壁に対して、第1位置と第2位置間の距離より長い長さで挿入可能に開口として形成された挿入部123を有する。
ハウジング130Dは、被写体側の側壁部が挿入部123に挿入される。
そして、ハウジング130Dは、レンズホルダ120Dの挿入部123における側部側の内外面124に対して外面133で接してレンズホルダ120Dをレンズ120の光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する。
この場合、レンズホルダ120Dの側部外周面が最も外部となることから、高分子アクチュエータ150の一端部が開口部等を通さず直背的に結合される。
その他の構成は第1の実施形態と同様である。
本第5の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、本第5の実施形態においては、仮に摺動面からパーティクルが発生しても、固体撮像素子200の撮像面の表面等の落ちるおそれはない。
また、可動ピンを用いた第2〜第4の実施形態の構成を適用することも可能である。
<6.第6の実施形態>
図10は、本発明の第6の実施形態に係るレンズモジュールの構成例を示す断面図である。
本第6の実施形態に係るレンズモジュール100Eが第5の実施形態に係るレンズモジュール100Dと異なる点は次の通りである。
高分子アクチュエータ150のレンズホルダ120Dとの結合を側部ではなく、レンズホルダ120Dにおける保持するレンズの光軸方向の非被写体側NOBJSの面122に対して変位運動を伝達可能に結合されている。
その他の構成は第5の実施形態と同様である。
本第6の実施形態によれば、上述した第1の実施形態等と同様の効果を得ることができる。
なお、第6の実施形態のような構成は、第1〜第5の実施形態の場合も光軸方向の非被写体側NOBJSの面に接するように可動部を配置可能なスペースを確保して実現可能である。
以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
レンズを含むレンズホルダ120を支持する板バネを排除し、レンズホルダ120の外径部を低摩擦係数のハウジングで包みこみ、摺動させることでオートフォーカスのための往復支持機構を実現している。
高分子アクチュエータをレンズホルダに直接あるいは突出した可動ピンに高分子アクチュエータの可動部を取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。また、高分子アクチュエータに代わりに、たとえばバイメタルのPZT素子をレンズホルダ120の突出した部分に取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。また、たとえば、形状記憶合金をレンズホルダの突出した部分に取り付けることにより、オートフォーカスを実現する。
レンズホルダ120を支持するための上下板バネはその性質上、外部からの衝撃に非常に弱く破断したり、また使用しているうちに疲労破壊したりした。さらに、レンズホルダ組み込みの際上下板バネのアライメントが非常に難しかった。
本実施形態においては、摺動面でレンズホルダ120が支えられているため、衝撃にも非常に強く、疲労という概念もない。レンズホルダ120の組み込みも、ハウジングに挿入するだけで簡単である。
また、ハウジング120とベースを一体化あるいはインサート成型で作ることにより、レンズホルダ120の外径に比較してモジュール外形を小さくすることができ、モジュールの小型化が実現可能である。
加えて、レンズホルダ120とハウジング130は所望のはめあいをもって組み込まれており、レンズホルダが傾くことなく往復運動可能となる構造を有している。
このような効果を有するレンズモジュールは、デジタルカメラやビデオカメラのカメラモジュール(光学系)として適用することができる。
<7.カメラの構成例>
図11は、本発明の実施形態に係るレンズモジュールが適用されるカメラの構成の一例を示す図である。
本カメラ300は、図11に示すように、撮像デバイス310の画素領域に入射光を導く(被写体像を結像する)光学系として、たとえば入射光(像光)を撮像面上に結像させるレンズモジュール(光学系)320を有する。レンズモジュール(光学系)320として本実施形態に係るレンズモジュールが適用される。
さらに、カメラ300は、撮像デバイス310およびカメラモジュール320のアクチュエータ部を駆動する駆動回路(DRV)330と、撮像デバイス310の出力信号を処理する信号処理回路(PRC)340と、を有する。
駆動回路330は、レンズモジュール320のアクチュエータ部によりレンズを光軸方向に往復運動可能に駆動制御するための駆動電圧DRVを生成し、アクチュエータ部に供給する。
駆動回路330は、撮像デバイス310内の回路を駆動するスタートパルスやクロックパルスを含む各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータ(図示せず)を有し、所定のタイミング信号TMGで撮像デバイス310を駆動する。
また、信号処理回路340は、撮像デバイス310の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路340で処理された画像信号は、たとえばメモリなどの記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像情報は、プリンタなどによってハードコピーされる。また、信号処理回路340で処理された画像信号を液晶ディスプレイ等からなるモニターに動画として映し出される。
上述したように、デジタルスチルカメラ等の撮像装置において、レンズモジュール320として、先述したレンズモジュールを搭載することで、外部からの衝撃に強く、経年劣化のおそれが低く、高精度なカメラが実現できる。
100・・・レンズモジュール、110・・・レンズ、120・・・レンズホルダ、130・・・ハウジング、140・・・アクチュエータ部、141・・・可動部、150,150A・・・高分子アクチュエータ、160・・・PZT、170・・・形状機億号金ワイヤ、200・・・個体撮像素子、300・・・カメラシステム、310・・・撮像デバイス、320・・・レンズモジュール、330・・・駆動回路、340・・・信号処理回路。

Claims (9)

  1. 被写体象を結像するためのレンズと、
    上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、
    少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、
    印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第1位置と第2位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と
    を有するレンズモジュール。
  2. 上記ハウジングは、
    上記レンズホルダの側部側の外面に対して内面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する
    請求項1記載のレンズモジュール。
  3. 上記ハウジングは、
    側部の一部に開口部が形成され、
    上記アクチュエータ部は、
    上記可動部の一端が、上記ハウジングの開口部を通して上記レンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている
    請求項2記載のレンズモジュール。
  4. 上記アクチュエータ部は、
    上記可動部の一端が、上記レンズホルダにおける保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面に対して変位運動を伝達可能に結合されている
    請求項2記載のレンズモジュール。
  5. 上記レンズホルダは、
    保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面から上記ハウジングの側壁に対して、上記第1位置と上記第2位置間の距離より長い長さで挿入可能に開口として形成された挿入部を含み、
    上記ハウジングは、
    上記レンズホルダの挿入部における側部側の内外面に対して外面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に収容する
    請求項1記載のレンズモジュール。
  6. 上記アクチュエータ部は、
    上記可動部の一端が、上記レンズホルダの側部に対して変位運動を伝達可能に結合されている
    請求項5記載のレンズモジュール。
  7. 上記アクチュエータ部は、
    上記可動部の一端が、上記レンズホルダにおける保持する上記レンズの光軸方向の非被写体側の面に対して変位運動を伝達可能に結合されている
    請求項5記載のレンズモジュール。
  8. 上記アクチュエータ部の可動部は、
    陽イオン物質が含浸されたイオン導電性高分子膜と、上記イオン導電性高分子膜の両面それぞれに設けられる電極膜とを含み、上記電極膜間に電圧が印加されることにより上記イオン導電性高分子膜が湾曲または変形する高分子アクチュエータにより形成されている
    請求項1から7のいずれか一に記載のレンズモジュール。
  9. 固体撮像素子と、
    上記固体撮像素子に被写体像を結像するレンズモジュールと、を有し、
    上記レンズモジュールは、
    被写体象を結像するためのレンズと、
    上記レンズの光軸方向に往復運動が可能にレンズの外周側を保持することができるレンズホルダと、
    少なくとも一端側が開口され内面によって筒状の収容部が形成され、上記レンズホルダの上記光軸方向に直交する側部側の一面に対して側部側の一面で接して当該レンズホルダを上記レンズの光軸方向に摺接状態で往復運動可能に上記収容部に収容するハウジングと、
    印加される駆動電圧のレベルに応じた変位量をもって変位して上記ハウジングに収容されている上記レンズホルダを光軸方向における第1位置と第2位置間を往復運動させる可動部を含むアクチュエータ部と、を含む
    カメラ。
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