JP2015132761A - レンズユニットおよび撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、より簡単な構造でアクチュエータの破損を低減できるレンズユニットおよびこのレンズユニットを備えた撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明のレンズユニットLUaおよび撮像装置Iaは、1または複数の光学レンズを含む光学部品1と、光学部品1を弾性支持する弾性支持部材の平行ばね部材21、22と、平行ばね部材21、22を支持する支持部材3と、所定の摩擦力で光学部品1に係合し、所定の軸の軸方向に沿って光学部品1を移動させるためのアクチュエータ41aと、前記所定の軸と異なる所定の方向における光学部品1の移動範囲を規制する規制部材6とを備え、アクチュエータ41aは、光学部品1が光学部品1の移動範囲を前記所定の方向に沿って移動する間、移動可能である。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のレンズユニットLUaおよび撮像装置Iaは、1または複数の光学レンズを含む光学部品1と、光学部品1を弾性支持する弾性支持部材の平行ばね部材21、22と、平行ばね部材21、22を支持する支持部材3と、所定の摩擦力で光学部品1に係合し、所定の軸の軸方向に沿って光学部品1を移動させるためのアクチュエータ41aと、前記所定の軸と異なる所定の方向における光学部品1の移動範囲を規制する規制部材6とを備え、アクチュエータ41aは、光学部品1が光学部品1の移動範囲を前記所定の方向に沿って移動する間、移動可能である。
【選択図】図1
Description
本発明は、光学素子を保持するレンズユニットおよび前記レンズユニットを備えた撮像装置に関する。
近年、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の固体撮像素子は、その高性能化や小型化が進展し、これに伴って、このような撮像素子を用いた撮像装置は、いわゆる写真機としてのデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、あるいは、例えば携帯電話機や携帯情報端末等のデジタル機器に搭載される装置(デジタル機器用カメラ)だけでなく、様々な装置に利用されている。その一つに、例えば車両等に搭載される撮像装置(車載用カメラ)等がある。この車載用カメラは、例えば車両の走行を支援する走行支援システムや、車両の駐車を支援する駐車支援システム等に好適に利用される。
このような撮像装置は、撮像素子を含む撮像部と、物体(被写体)の光学像を前記撮像素子の受光面(撮像面)に結像するための例えば光学レンズ等の光学素子を保持するレンズユニットとを備えている。このレンズユニットは、前記光学素子を機能させるために、前記光学素子を設計位置に保持する保持機能を備えるだけでなく、透過光量を制御する絞り機能、および、ピントを自動的に合わるためのオートフォーカス機能等の諸機能を備え、また、必要に応じて、焦点距離を可変する変倍機能をさらに備えている。これら諸機能のうち、オートフォーカス機能は、ピント合わせのための光学素子をレンズユニットの光軸方向に沿って移動させることによって実行され、また、変倍機能は、変倍のための光学素子をレンズユニットの光軸方向に沿って移動させることによって実行される。したがって、これらオートフォーカス機能や変倍機能のために、レンズユニットは、当該光学素子を移動させるためのアクチュエータを含む移動機構を備えている。
一方、前記デジタル機器は、例えばユーザによって誤って落下してしまう場合があり、このデジタル機器に搭載される撮像装置は、このデジタル機器の落下に対する対策が要求される。また、車両に搭載される撮像装置も、車両から伝わる振動に対する対策が要求される。このような対策を施した撮像装置は、例えば、特許文献1に開示されている。
この特許文献1に開示された撮像装置は、レンズ移動用の駆動機構と、前記駆動機構が固定される駆動機構固定部と、前記駆動機構をケースに固定するケース固定部と、前記駆動機構固定部が前記ケース固定部に圧接して固定される圧接状態と、前記圧接状態を解除する圧接解除状態とを切り換えることが可能な圧接手段と、を備える。前記駆動機構は、駆動軸と圧電素子とにより構成され、圧電素子の高速応答と摩擦を利用したデバイスであり、駆動回路により鋸歯状波などの駆動電圧を圧電素子に印加することにより、レンズを保持する保持部材を駆動軸に沿って動かすことが可能なものである。前記圧接手段は、例えば、前記駆動機構固定部と連結するとともに、第1の電磁磁石が設置される移動板と、前記移動板と連結する弾性部材の一端が固着されるともに、前記第1の電磁磁石と対向する位置に第2の電磁磁石が設置される圧接手段固定部と、前記第1の電磁磁石と前記第2の電磁磁石とに電気信号を入力することで、前記圧接状態と前記圧接解除状態とを切り換える電気回路と、を備える。このような撮像装置では、前記駆動機構が停止中のときは、前記圧接状態とすることで、剛性が高い状態となるため落下等の不意の衝撃に備えることができる。
ところで、前記撮像装置の一態様として、光学素子を保持するとともにアクチュエータによって駆動される移動体を、例えば片持ちの平行ばね等の弾性支持部材で弾性支持する撮像装置がある。このような撮像装置が衝撃や振動を受けた場合、弾性支持部材であるため、移動体は、光軸方向に沿ったガイド方向だけでなく、他の方向にも移動可能である。このため、アクチュエータが光軸方向以外の方向で移動体に接触していても、アクチュエータに衝撃や振動が伝わることになり、アクチュエータが例えば割れたり変形したりするなどで破損してしまう虞がある。
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、より簡単な構造でアクチュエータの破損を低減できるレンズユニットおよびこのレンズユニットを備えた撮像装置を提供することである。
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかるレンズユニットは、1または複数の光学レンズを含む光学部品と、前記光学部品を弾性支持する弾性支持部材と、前記弾性支持部材を支持する支持部材と、所定の摩擦力で前記光学部品に係合し、所定の軸の軸方向に沿って前記光学部品を移動させるためのアクチュエータと、前記所定の軸と異なる所定の方向における前記光学部品の移動範囲を規制する規制部材とを備え、前記アクチュエータは、前記光学部品が前記光学部品の移動範囲を前記所定の方向に沿って移動する間、移動可能であることを特徴とする。
このようなレンズユニットでは、例えば衝撃や振動等に起因する力によって前記所定の方向に光学部品が移動した場合に、アクチュエータは、光学部品と所定の摩擦力によって係合しているので、光学部品の移動に伴って移動する。そして、光学部品の移動範囲では、アクチュエータの移動可能な空間が確保されおり、その移動が規制されずに他の部材に当たることなく、移動できる。このため、このようなレンズユニットは、例えば衝撃や振動を受けても、光学部品の移動範囲でアクチュエータの移動を可能にする、すなわち、アクチュエータの移動を確保する、というより簡単な構造で、アクチュエータの破損を低減できる。
また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記アクチュエータは、前記光学部品の移動に伴って移動する場合に、当該アクチュエータの動作方向が前記移動の移動方向と一致することを特徴とする。
このようなレンズユニットは、移動方向と動作方向とが同じであるので、アクチュエータを光学部品の移動に伴って移動させるための特別の構造を必要とせず、その結果、アクチュエータの構造が、例えば衝撃や振動等の対策のために複雑化しない。
また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記アクチュエータは、前記光学部品の移動に伴って移動する場合に、弾性変形の範囲内で移動することを特徴とする。
このようなレンズユニットでは、アクチュエータは、光学部品の移動に伴って弾性変形で移動するので、光学部品の移動が終了した後に、弾性変形に起因する復帰力で元の状態に復帰できるから、アクチュエータは、所期の機能を維持できる。すなわち、光学部品の移動に伴ってアクチュエータが移動した場合でも、その移動終了後に元の状態に復帰することで、アクチュエータ本来の動作が可能である。
また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記アクチュエータは、剛性を持つ部材で形成されていることを特徴とする。
前記アクチュエータは、剛性を持つ部材で形成されているので、例えば衝撃や振動に対し破損しやすい。しかしながら、上記レンズユニットは、上述の構成を備えるので、このような剛性を持つ部材で形成されたアクチュエータを用いる場合でも、アクチュエータの破損を低減できる。したがって、本発明は、このような剛性を持つ部材で形成されたアクチュエータを用いたレンズユニットに好適に適用できる。
また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記アクチュエータは、前記光学部品と係合する位置を規定する位置規定部を備えることを特徴とする。
このようなレンズユニットは、位置規定部を備えるので、アクチュエータの動作量に応じた光学部品の移動量が動作ごとにいつも同じとなり、安定した光学部品の移動が実現できる。
また、他の一態様では、上述のレンズユニットにおいて、前記弾性支持部材は、平行ばね部材であることを特徴とする。前記平行ばね部材は、好ましくは、1組で構成される。また、前記平行ばね部材は、好ましくは、1対の板バネであり、1組で構成される場合では1対の板バネが2個である。また、前記平行ばね部材は、好ましくは、1対のサスペンションワイヤであり、1組で構成される場合では1対のサスペンションワイヤが2個である。
このようなレンズユニットは、弾性支持部材が平行ばね部材であるので、直進ガイドできる。
そして、本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、1または複数の光学レンズを備え、光学像を前記撮像素子の受光面上に結像するレンズユニットとを備え、前記レンズユニットは、これら上述のいずれかのレンズユニットであることを特徴とする。
このような構成によれば、より簡単な構造でアクチュエータの破損を低減できるレンズユニットを備えた撮像装置を提供できる。したがって、このような撮像装置は、より簡単な構造でレンズユニットのアクチュエータの破損を低減できる。
本発明にかかるレンズユニットおよび撮像装置は、より簡単な構造でアクチュエータの破損を低減できる。
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。また、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図1(A)は、平面図であり、図1(B)は、図示するXYZ直交座標系におけるX方向から見た場合の第1側面図であり、図1(C)は、Y方向から見た場合の第2側面図である。XYZ直交座標系は、例えば、後述するアレイレンズ11における各個眼の配列方向にX方向およびY方向が設定され、これらX方向およびY方向それぞれに直交する方向にZ方向が設定される。以下、X方向、Y方向およびZ方向を適宜に用いて撮像装置IおよびレンズユニットLUの構成を説明する。なお、+X方向は、アレイレンズ11におけるX方向に沿った他方端から一方端に向かう方向であり、−X方向は、アレイレンズ11におけるX方向に沿った一方端から他方端に向かう方向であり、+Y方向は、アレイレンズ11におけるY方向に沿った他方端から一方端に向かう方向であり、−Y方向は、アレイレンズ11におけるY方向に沿った一方端から他方端に向かう方向であり、+Z方向は、アレイレンズ11が撮像部7から離れる方向であり、−Z方向は、アレイレンズ11が撮像部7に近づく方向である。図2は、所定の軸に直交する第1方向(X方向)に沿って光学部品が移動する場合に、第1実施形態における撮像装置の動作を説明するための図である。図2(A)は、光学部品が+X方向に移動した場合を示し、図2(B)は、光学部品が−X方向に移動した場合を示す。図3は、所定の軸に直交する第2方向(Y方向)に沿って光学部品が移動する場合に、第1実施形態における撮像装置の動作を説明するための図である。図3(A)は、光学部品が+Y方向に移動した場合を示し、図3(B)は、光学部品が−Y方向に移動した場合を示す。なお、図1では、規制部材6(61〜63)の図示が省略されている。
図1は、第1実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図1(A)は、平面図であり、図1(B)は、図示するXYZ直交座標系におけるX方向から見た場合の第1側面図であり、図1(C)は、Y方向から見た場合の第2側面図である。XYZ直交座標系は、例えば、後述するアレイレンズ11における各個眼の配列方向にX方向およびY方向が設定され、これらX方向およびY方向それぞれに直交する方向にZ方向が設定される。以下、X方向、Y方向およびZ方向を適宜に用いて撮像装置IおよびレンズユニットLUの構成を説明する。なお、+X方向は、アレイレンズ11におけるX方向に沿った他方端から一方端に向かう方向であり、−X方向は、アレイレンズ11におけるX方向に沿った一方端から他方端に向かう方向であり、+Y方向は、アレイレンズ11におけるY方向に沿った他方端から一方端に向かう方向であり、−Y方向は、アレイレンズ11におけるY方向に沿った一方端から他方端に向かう方向であり、+Z方向は、アレイレンズ11が撮像部7から離れる方向であり、−Z方向は、アレイレンズ11が撮像部7に近づく方向である。図2は、所定の軸に直交する第1方向(X方向)に沿って光学部品が移動する場合に、第1実施形態における撮像装置の動作を説明するための図である。図2(A)は、光学部品が+X方向に移動した場合を示し、図2(B)は、光学部品が−X方向に移動した場合を示す。図3は、所定の軸に直交する第2方向(Y方向)に沿って光学部品が移動する場合に、第1実施形態における撮像装置の動作を説明するための図である。図3(A)は、光学部品が+Y方向に移動した場合を示し、図3(B)は、光学部品が−Y方向に移動した場合を示す。なお、図1では、規制部材6(61〜63)の図示が省略されている。
実施形態における撮像装置Iは、撮像光学系によって撮像素子の受光面上に結像する物体(被写体)の光学像を前記撮像素子によって撮像し、前記光学像に応じた電気的な画像信号(または画像データ)を生成する装置である。撮像装置Iは、静止画の画像信号(または画像データ)を生成して良く、および/または、動画の画像信号(または画像データ)を生成して良い。なお、Aおよび/またはBは、AおよびBのうちの少なくとも一方を意味する。このような撮像装置Iの各実施形態を以下に説明するが、まず、第1実施形態における撮像装置Iaは、例えば、図1に示すように、レンズユニットLUaと、撮像部7とを備える。レンズユニットLUaは、撮像部7における後述の撮像素子71の受光面上に物体の光学像を結像する第1態様のレンズユニットであり、例えば、光学部品1と、弾性支持部材2(21、22)と、支持部材3と、アクチュエータ41aを含む駆動部4aと、規制部材6(61、62、63)とを備える。
弾性支持部材2は、光学部品1を弾性支持するための部材である。弾性支持部材2は、例えば、本実施形態では、平行ばね部材2である。この平行ばね部材2は、一方向(図1に示す例ではY方向)に長尺な1対(2個)のばね部材を備え、これら1対のばね部材がその長尺な方向で互いに平行となるように配置されて構成される。このような平行ばね部材2は、例えば、1対の板バネで構成される。また例えば、平行ばね部材2は、1対のサスペンションワイヤで構成される。このように平行ばね部材2は、平行な2個の1対なばね部材で機能するが、本実施形態では、光学部品1に作用する駆動部4aのアクチュエータ41aによる駆動力および平行ばね部材2による付勢力の各力のバランスを考慮して、光学部品1をX方向の両側から片持ちで弾性支持するように、平行ばね部材2は、1組の第1および第2平行ばね部材21、22で構成されている。そして、第1平行ばね部材21は、Z方向に所定の距離だけ離間してY方向に平行となるように配置される、2個の1対の第11および第12ばね部材21−1、21−2を備えて構成され、これら第11および第12ばね部材21−1、21−2におけるY方向の各一方端部(第1平行ばね部材21の一方端部)は、光学部品1に連結され、これらのY方向の各他方端部(第1平行ばね部材21の他方端部)は、支持部材3に連結される。第2平行ばね部材22は、Z方向に前記所定の距離だけ離間してY方向に平行となるように配置される、2個の1対の第21および第22ばね部材22−1、22−2を備えて構成され、これら第21および第22ばね部材22−1、22−2におけるY方向の各一方端部(第2平行ばね部材22の一方端部)は、光学部品1に連結され、これらのY方向の各他方端部(第2平行ばね部材22の他方端部)は、支持部材3に連結される。なお、第1および第2平行ばね部材21、22と、光学部品1および支持部材3それぞれとの連結の態様は、後に、より具体的に説明される。
光学部品1は、弾性支持部材2によって弾性支持され、物体の光学像を撮像素子71の受光面上に結像するために、1または複数の光学レンズを含む部品である。光学部品1は、光軸に沿って1または複数の光学レンズを配置した単眼の撮像光学系を含む部品であってもよいが、本実施形態では、アレイレンズ11を含む部品である。このような光学部品1は、平面視にて矩形形状(正方形を含む)のアレイレンズ11と、レンズ保持枠12とを備える。なお、光学部品1は、駆動部4におけるアクチュエータ41aの駆動力を直接的にアレイレンズ11に伝達するように構成されてもよいが、本実施形態では、光学部品1は、アクチュエータ41の駆動力をレンズ保持枠12に伝達するように構成されており、上述のように、アレイレンズ11とレンズ保持枠12とを備えている。
アレイレンズ11は、線形独立な2方向、より具体的には互いに直交するX方向およびY方向の2方向に2次元マトリクス状に配列された複数の撮像光学系111を備える。これら複数の撮像光学系111は、それぞれ、物体の光学像を撮像素子71の受光面上に結像するために、1または複数の光学レンズを光軸に沿って含む部品である。複数の撮像光学系111は、この図1に示す例では、各光軸が互いに略平行となるように、配列される。したがって、複数の撮像光学系111を介して物体の各光学像を撮像する撮像素子71は、視差だけ異なるが略同じ被写体を写した画像信号を生成することになる。図1に示す例では、アレイレンズ11は、4行4列に2次元マトリクス状に配列された16個の撮像光学系111−11〜111−44を備える。なお、撮像光学系111の個数は、これに限定されるものではなく、また、光軸に関し、必ずしも全ての撮像光学系111が平行である必要はない。
レンズ保持枠12は、アレイレンズ11を保持するための部材である。レンズ保持枠12は、例えば、アレイレンズ11の外形形状に応じた形状の貫通開口を形成した短高の筒状部材である。図1示す例では、アレイレンズ11の外形形状が矩形形状であることから、レンズ保持枠12は、平面視にて、矩形形状の貫通開口を有し、矩形形状の外形形状を有する筒状部材である。アレイレンズ11は、レンズ保持枠12の前記貫通開口に嵌め込まれて例えば接着剤等によって固定される。レンズ保持枠12は、1組の平行ばね部材2(21、22)の一方端部を取り付けるための第1ばね取付部121を備える。より具体的には、本実施形態では、図1に示すように、光学部品1をその両側から1組(1対のばね部材を1個として2個)の第1および第2平行ばね部材21(21−1、21−2)、22(22−1、22−2)によって片持ちで弾性支持するため、これに応じて第1ばね取付部121は、2個の第11ばね取付部121−1および第12ばね取付部121−2で構成される。これら1対の第11および第12ばね取付部121−1、121−2は、外方向の+X方向および−X方向それぞれに延びる各角柱形状で、前記貫通開口を介して互いに対向するように、レンズ保持枠12における互いに対向する各外周側面のY方向の一方端の各位置に、それぞれ形成されている。角柱形状の第1ばね取付部121における上下面(1対の第11および第12ばね取付部121−1、121−2における各上下面)は、1組の平行ばね部材2の一方端部(1組の第1および第2平行ばね部材21、22の各一方端部)を取り付けるための取付面であり、したがって、第1ばね取付部121のZ方向の長さは、平行ばね部材2における第11ばね部材21−1と第12ばね部材21−2とのZ方向の距離(第21ばね部材22−1と第22ばね部材22−2とのZ方向の距離)に対応した長さである。そして、レンズ保持枠12は、駆動部4aのアクチュエータ41aと所定の摩擦力で係合し、アクチュエータ41aの駆動力を受けるための、係合突起部122を備える。より具体的には、係合突起部122は、外方向の延びる楕円柱形状で、レンズ保持枠12における外周側面に形成される。図1に示す例では、係合突起部122は、1対の第11および第12ばね取付部121−1、121−2の各取り付け位置を結んだ直線(X方向に沿う直線)と直交する方向(Y方向)に位置するとともにY方向の一方端に位置する外周側面における、X方向の略中央位置であって−Z方向の一方端に寄った位置に形成されている。係合突起部122におけるアクチュエータ41aと係合する係合面は、係合突起部122とアクチュエータ41とが滑らかに摺動可能に当接するように、曲面となっている。
支持部材3は、弾性支持部材2を支持するための部材である。本実施形態では、弾性支持部材2が1組の第1および第2平行ばね部材21、22であるので、支持部材3は、第1および第2平行ばね部材21、22における各他方端部が取り付けられて第1および第2平行ばね部材21、22を支持している。より具体的には、図1に示す例では、支持部材3は、基部31と、第2ばね取付部32と、アクチュエータ取付部33と、軸方向規制部材34とを備える。
基部31は、矩形形状の外形形状を有し、光学部品1のアレイレンズ11を透過した光学像の各光束を透過させるための矩形形状の貫通開口(光束透過開口)を略中央領域に形成した板状の部材である。
第2ばね取付部32は、平行ばね部材2の他方端部を取り付けるための部材である。より具体的には、本実施形態では、上述したように、光学部品1を1組(前記2個)の第1および第2平行ばね部材21(21−1、21−2)、22(22−1、22−2)によって片持ちで弾性支持するため、これに応じて第2ばね取付部32は、2個の第21ばね取付部32−1および第22ばね取付部32−2で構成される。これら1対の第21および第22ばね取付部32−1、32−2は、上方向の+Z方向に延びる各角柱形状で、第2ばね取付部32に取り付けられた1組の平行ばね部材21、22を介して光学部品1を弾性支持した場合にアレイレンズ11を透過した各光学像の光束が基部31の前記光束透過開口を透過できる配設位置であって、レンズ保持枠12におけるY方向の他方端に位置する外周側面の外側近傍の配設位置(図1に示す例では矩形形状の基部31の一方主面におけるY方向の他方端の位置)に、基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に、それぞれ形成されている。そして、1対の第21および第22ばね取付部32−1、32−2は、平行ばね部材2の他方端部(1組の第1および第2平行ばね部材21、22の各他方端部)を取り付けるための取付面を形成するために、平行ばね部材2における第11ばね部材21−1と第12ばね部材21−2とのZ方向の距離(第21ばね部材22−1と第22ばね部材22−2とのZ方向の距離)に対応した長さを持つ角柱形状の突部を備える。この角柱形状の突部における上下面(1対の第21および第22ばね取付部32−1、32−2における各突部の各上下面)が、平行ばね部材2の他方端部(1組の第1および第2平行ばね部材21、22の各他方端部)を取り付けるための取付面となる。なお、図1に示す例では、第2ばね取付部32は、1対の第21および第22ばね取付部32−1、32−2で構成されたが、第2ばね取付部32は、上方向の+Z方向に延びるとともにX方向にも延びる各角柱形状で、第2ばね取付部32に取り付けられた1組の平行ばね部材21、22を介して光学部品1を弾性支持した場合にアレイレンズ11を透過した各光学像の光束が基部31の前記光束透過開口を透過できる配設位置であって、レンズ保持枠12における+Y方向の他方端に位置する外周側面の外側近傍の配設位置に、基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に、形成された、1個の突条部材で構成されても良い。
ここで、第1および第2平行ばね部材21、22と、光学部品1および支持部材3それぞれとの連結について、より具体的に説明すると、図1(B)に示すように、第2平行ばね部材22の第21および第22ばね部材22−1、22−2におけるY方向の各一方端部は、第12ばね取付部121−2の上下面それぞれに例えば接着剤等によって固定されることで、光学部品1のレンズ保持枠12におけるX方向の他方端に位置する外周側面で光学部品1に連結され、そして、第2平行ばね部材22の第21および第22ばね部材22−1、22−2におけるY方向の他方端部は、第22ばね取付部32−2における前記突部の上下面それぞれに例えば接着剤等によって固定されることで、支持部材3に連結される。
同様に、第1平行ばね部材21の第11および第12ばね部材21−1、21−2におけるY方向の各一方端部は、第11ばね取付部121−1の上下面それぞれに例えば接着剤等によって固定されることで、光学部品1のレンズ保持枠12におけるX方向の一方端に位置する外周側面で光学部品1に連結され、そして、第1平行ばね部材21の第11および第12ばね部材21−1、21−2におけるY方向の他方端部は、第21ばね取付部32−1における前記突部の上下面それぞれに例えば接着剤等によって固定されることで、支持部材3に連結される。
なお、第2ばね取付部32は、後述するように、前記所定の軸と異なる所定の方向、本実施形態では−Y方向における光学部品1の移動範囲を規制する規制部材としても機能している。
アクチュエータ取付部33は、駆動部4aのアクチュエータ41aを取り付けるための部材である。より具体的には、本実施形態では、アクチュエータ取付部33は、上方向の+Z方向に延びる各角柱形状で、アクチュエータ取付部33に取り付けられたアクチュエータ41aが光学部品1におけるレンズ保持枠12の係合突起部122に係合できる配設位置(図1に示す例では係合突起部122が設けられたレンズ保持枠12におけるY方向の一方端に位置する外周側面の外側近傍の配設位置、すなわち、図1に示す例では矩形形状の基部31の一方主面におけるY方向の一方端の位置)に、基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に形成されている。なお、アクチュエータ取付部33は、駆動部4aのアクチュエータ41aを、光学部品1の係合突起部122に所定の摩擦力で係合させるために、光学部品1の係合突起部122の高さに対し、駆動部4aのアクチュエータ41aの高さを調整するために設けられており、高さ調整が不要である場合には、アクチュエータ取付部33は、省略され、駆動部4aのアクチュエータ41aは、支持部材3の基部31に直付けされてよい。
軸方向規制部材34は、前記所定の軸の方向における光学部品1の移動範囲の一方端を規制するための部材である。より具体的には、本実施形態では、軸方向規制部材34は、Y方向に延びるとともに基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に形成された2個の1対の第1および第2突条部材34−1、34−2である。これら第1および第2突条部材34−1、34−2は、光学部品1が基部31に近づく方向(−Z方向)に移動した場合に、レンズ保持枠12にその端面が当接できる配設位置であって、X方向に所定の距離だけ離れた配設位置に、それぞれ形成されている。なお、軸方向規制部材34は、基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に形成された3個以上の複数の柱状部材であってもよい。このような複数(少なくとも3個)の柱状部材それぞれは、光学部品1が基部31に近づく方向(−Z方向)に移動した場合に、レンズ保持枠12にその端面が当接できる配設位置であって、多角形(三角形以上)の各頂点を形成する配設位置に、それぞれ形成されている。すなわち、各柱状部材の各配設位置を結ぶことによって前記多角形が形成される。
なお、これら支持部材3における基部31、第2ばね取付部32、アクチュエータ取付部33および軸方向規制部材34は、一体に形成されて良く、また、個別に形成されて例えば接着剤等によって固定されて連結されても良い。
駆動部4aは、所定の摩擦力で前記光学部品に係合し、所定の軸の軸方向に沿って光学部品1を移動させるための装置である。前記所定の軸は、例えば、レンズユニットLUの光軸や撮像素子71の光軸等である。駆動部4aは、例えば、所定の摩擦力で前記光学部品に係合し、所定の軸の軸方向に沿って光学部品1を移動させるための所定のアクチュエータ41aと、前記アクチュエータ41aを制御しつつ駆動するための図略の制御駆動回路42とを備える。アクチュエータ41aは、例えば、一方向に長尺な板状(帯状、リボン状、テープ状)の形状記憶合金(Shape Memory Alloy、以下、「SMA」と略記する。)を備えたSMAアクチュエータ、一方向に長尺な板状のバイメタルを備えたバイメタルアクチュエータ、および、一方向に長尺な板状のモノモルフ(ユニモルフ)を備えたモノモルフアクチュエータ等である。SMAアクチュエータおよびバイメタルアクチュエータは、それぞれ、金属材料で形成され、モノモルフアクチュエータは、金属材料を含んで形成されるので、これらSMAアクチュエータ、バイメタルアクチュエータおよびモノモルフアクチュエータは、それぞれ、後述するように光学部品1の移動に伴って移動した場合に、弾性限界を超えるまでは弾性変形可能であり、所定の剛性を持つ。したがって、アクチュエータ41aは、好ましくは、後述のように光学部品1の移動に伴って移動する場合に、弾性変形の範囲内で移動することである。
本実施形態では、例えば、SMAアクチュエータ41aが用いられ、駆動部4aは、SMAアクチュエータ41aを通電加熱することによって制御しつつ駆動するための図略の制御駆動回路42を備えている。
SMAは、変態温度よりも高温側では、オーステナイト相(母相)と呼ばれる結晶構造になり、低温側では、マルテンサイト相と呼ばれる結晶構造になる。一般の金属材料は、所定の外力が加えられると変形前の形に戻らないが、SMAは、マルテンサイト相の状態で所定の外力が加えられて変形しても、変態温度以上になると、マルテンサイト相からオーステナイト相へ相変態し、変形前の元の形に形状が回復する。SMAを用いたSMAアクチュエータ41aは、この特性を利用するによって駆動力を生じる。ところで、昇温および降温に対して動作を繰り返すアクチュエータは、この温度転換に対応した二方向性が要求される。二方向性を有するSMAも存在するものの、通常、SMAは、加熱に因り記憶形状に形状回復するが、冷却しても回復した記憶形状のままであり、一方向性しかない。このため、SMAアクチュエータの一態様では、形状回復後に前記一方向とは異なる他方向へSMAを変形する外力(バイアス)を与えるバイアス付与部材が必要であり、本実施形態のSMAアクチュエータ41aでは、1組の平行ばね部材21、22が前記バイアス付与部材として機能している。
SMAアクチュエータ41aは、予め所定の形状が記憶されており、加熱されることによって駆動力を光学部品1に与える。SMAアクチュエータ41aは、Ni−Ti合金、Cu−Al−Ni合金、Cu−Zn合金、Cu−Zn−Al合金およびNi−Al合金等で形成される。Ni−Ti合金は、強度、靱性、耐食性および耐摩耗性に優れており、SMAアクチュエータ41aに好適である。SMAアクチュエータ41aは、レンズ保持枠12の係合突起部122と係合可能な位置であって支持部材3における基部31の一方主面上に配設される。より具体的には、図1に示す例では、SMAアクチュエータ41aは、そのX方向の他方端部で係合突起部122に所定の摩擦力で係合しつつX方向に沿って延びるように、矩形形状の基部31の一方主面におけるY方向の一方端の位置に形成された上述のアクチュエータ取付部33の端面に、X方向の一方端部で例えば接着剤等によって固定されることによって、基部31の一方主面上に配設される。前記所定の形状は、本実施形態では、アクチュエータ取付部33に固定された一方端部から所定の距離だけ離れた位置(屈曲位置)より−X方向の先の長尺部分が上方向の+Z方向に持ち上がって、前記屈曲位置で屈曲した形状である。SMAアクチュエータ41aは、例えば、前記図略の制御駆動回路42によって電力が供給されて通電されることによって自己の抵抗に因りジュール熱を発生し、加熱される。そして、SMAアクチュエータ41aは、変態温度に達すると、温度に応じて前記予め記憶されている形状に回復する。本実施形態では、加熱されると、SMAアクチュエータ41aは、そのX方向の他方端が徐々にZ方向に持ち上がる。これによってSMAアクチュエータ41aによる駆動力が生じ、この駆動力が係合突起部122を介して光学部品1に伝達され、この駆動力によって光学部品1は、Z方向に押し上げられ、1組の平行ばね部材21、22で片持ちされているので、直進ガイドされて前記所定の軸に沿って+Z方向に移動する。一方、電力の供給が停止されると、SMAアクチュエータ41aは、自然放熱によって降温し、1組の平行ばね部材21、22による−Z方向のバイアスによって平坦な形状に徐々に戻り、水平になる。このように光学部品1が−Z方向に移動する。
撮像部7は、光学部品1によって受光面に結像された被写体の光学像を撮像して画像信号(または画像データ)を出力するものである。撮像部7は、例えば、撮像素子71と、素子支持部材72とを備える。
撮像素子71は、レンズユニットLUaの像側に配置され、レンズユニットLUaによって結像された物体(被写体)の光学像における光量に応じてR(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分の電気的な画像信号に光電変換して、所定の画像処理を行う図略の画像処理回路へ出力する素子である。本実施形態では、レンズユニットLUaにおける光学部品1は、アレイレンズ11を含むので、撮像部7は、アレイレンズ11の個眼数(撮像光学系111の個数、図1に示す例では16個)に応じた個数の撮像素子71を備えても良いが、本実施形態では、撮像部7は、1個の撮像素子71を備え、撮像素子71の有効領域がアレイレンズ11の個眼数に応じた個数の分割領域に分けられ、アレイレンズ11の各個眼によって結像された各光学像を各分割領域で撮像するように構成されている。撮像素子71は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)型のイメージセンサや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型のイメージセンサ等である。前記図略の画像処理回路は、撮像素子71で得られたR(赤)、G(緑)、B(青)の各色成分の画像信号に対し、所定の画像処理を行って画像データを生成する回路であり、例えば、DSP(Digital Signal Processor)およびその周辺回路を備える。前記所定の画像処理は、例えば、撮像素子71からのアナログ出力信号に対して行う増幅処理およびデジタル変換処理、画像全体に対して適正な黒レベルの決定処理、γ補正処理、ホワイトバランス調整(WB調整)処理、輪郭補正処理および色ムラ補正処理等の周知の画像処理である。なお、撮像部7は、上述のように、画像信号を出力するように構成されても良く、また、この前記図略の画像処理回路をさらに備え、画像データを出力するように構成されても良い。
素子支持部材72は、平板状の部材であり、撮像素子71を支持する部材である。素子支持部材72は、素子支持基部721と、スペーサ部722とを備える。素子支持基部721は、本実施形態では、図1に示すように、外形が平面視にて矩形形状である板状の部材であり、素子支持基部721は、その一方主面上の所定の位置に、撮像素子71を配設するための撮像素子配設領域を備える。スペーサ部722は、短高筒状形状であって、この撮像素子配設領域を囲みつつ、素子支持部材72の一方主面から略垂直に立設して上方向の+Z方向に延びるように、素子支持基部721に形成されている。
そして、支持部材3における基部31の他方主面と素子支持部材72のスペーサ部722の端面とが例えば接着剤等によって固定されることで、レンズユニットLUaと撮像部7とは、連結され、前記レンズユニットと撮像部7の撮像素子71とは、レンズユニットLUaの光学部品1におけるアレイレンズ11の結像面の位置に、撮像素子71の受光面の位置が一致するように互いに配置される(結像面=受光面)。すなわち、レンズユニットLUaのアレイレンズ11が撮像素子71の受光面上に物体の光学像を形成可能とされている。
規制部材6は、前記所定の軸と異なる所定の方向における光学部品1の移動範囲を規制する部材である。より具体的には、本実施形態では、規制部材6は、前記所定の軸を法線とする平面内における光学部品1の移動範囲を規制する部材である。すなわち、規制部材6は、光学部品1がX方向に沿って移動する移動範囲を規制するとともに、光学部品1がY方向に沿って移動する移動範囲を規制する部材である。このような規制部材6は、より詳しくは、Z方向に所定の距離だけ離れて配設される2個の第1および第2規制部材6−1、6−2を備えている。より具体的には、第1規制部材6−1は、平面視にて略コ字形状の板状部材である。より詳しくは、第1規制部材6−1は、Y方向に延びるとともに、X方向に所定の距離だけ離間して互いに対向するように配設される板状の1対の第11および第12規制部61−1、62−1と、X方向に延びるとともに、これら第11および第12規制部61−1、62−1における各一方端を、その一方端および他方端でそれぞれ連結する板状の第3規制部63とを備える。第2規制部材6−2は、Y方向に延びるとともに、X方向に前記所定の距離だけ離間して互いに対向するように配設される板状の1対の第21および第22規制部61−2、62−2を備える。第21規制部61−2は、第11規制部61−1と同形であり、第22規制部62−2は、第12規制部62−1と同形である。このような第1規制部材6−1は、これら第11、第12および第3規制部61−1、62−1、63によって形成される略コ字形状(矩形の一辺が無い形状)の内側に、離間して光学部品1が配置されるように、それぞれ、配設される。すなわち、第1規制部材6−1は、これら第11、第12および第3規制部61−1、62−1、63は、それぞれ、第2ばね取付部32の近傍に位置する側面(係合突起部122が形成されている側面に対向する側面)を除く、光学部品1のレンズ保持枠12における順次に連続する3個の各側面の外側に、所定の距離だけ離れて、各側面に沿うように配設される。そして、第2規制部材6−2は、第11規制部61−1に、−Z方向に所定の距離だけ離れて対向するように第21規制部61−2が位置するとともに、第12規制部62−1に、−Z方向に所定の距離だけ離れて対向するように第22規制部62−2が位置するように、配設される。このように規制部材6が上下1対の第11および第21規制部61−1、61−2と上下1対の第12および第22規制部62−1、62−2とを備えているので、光学部品1がX方向に沿って移動して当該規制部材6によってその移動が規制された場合に、Z方向に所定の厚さを持つ光学部品1がY軸回りに回転することを防止できる。これら第1および第2規制部材6−1、6−2は、例えば図略のレンズユニットLUaの筐体の内面から内側に延びるように、前記筐体に形成されてよく、また例えば、これら第1および第2規制部材6−1、6−2は、光学部品1、第2ばね取付部32、アクチュエータ取付部33およびSMAアクチュエータ41aを囲みつつ、基部31の一方主面から略垂直に立設するように基部31に形成された筒状部材の内面から内側に延びるように、支持部材3に形成されてよい。
そして、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、光学部品1が光学部品1の移動範囲を前記所定の方向に沿って移動する間、SMAアクチュエータ41aが移動可能であるように、構成される。すなわち、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、光学部品1の移動範囲に応じたSMAアクチュエータ41aの移動範囲内(変形範囲内)に、SMAアクチュエータ41aの移動範囲と干渉する他の部材が配設されずに、SMAアクチュエータ41aの移動可能な空間が確保されるように、構成される。
このように構成される第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaが例えば衝撃や振動等を受けた場合における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaの動作について説明する。
例えば、前記所定の軸とは異なる方向である+X方向に力が撮像装置Ia(レンズユニットLUa)に加わった場合では、図2(A)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってX方向に略沿って+X方向に移動する。この移動によって第11および第12規制部61−1、61−2に光学部品1が当たると、前記移動は、第11および第12規制部61−1、61−2によって止められ、光学部品1は、第11および第12規制部61−1、61−2に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら図2(A)に破線で示す状態から実線で示す状態へ、他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41aの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41aの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ia(レンズユニットLUa)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41aに過大な負荷がかからないようにできる。
また例えば、前記所定の軸とは異なる方向である−X方向に力が撮像装置Ia(レンズユニットLUa)に加わった場合では、図2(B)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってX方向に略沿って−X方向に移動する。この移動によって第21および第22規制部62−1、62−2に光学部品1が当たると、前記移動は、第21および第22規制部62−1、62−2によって止められ、光学部品1は、第21および第22規制部62−1、62−2に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら図2(B)に破線で示す状態から実線で示す状態へ、他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41aの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41aの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ia(レンズユニットLUa)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41aに過大な負荷がかからないようにできる。
したがって、第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、SMAアクチュエータ41aは、例えば衝撃や振動を受けても、光学部品1の移動範囲でSMAアクチュエータ41aの移動を可能にする、すなわち、SMAアクチュエータ41aの移動を確保する、というより簡単な構造で、その破損を低減できる。そして、光学部品1の移動範囲内で弾性変形するように、SMAアクチュエータ41aを設計することで(逆に、SMAアクチュエータ41aの弾性変形範囲内で光学部品1の移動範囲を設計することで)、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の移動に伴って弾性変形で移動するので、光学部品1の移動が終了した後に、弾性変形に起因する復帰力で元の状態に復帰できるから、SMAアクチュエータ41aは、所期の機能を維持できる。すなわち、光学部品1の移動に伴ってSMAアクチュエータ41aが移動した場合でも、その移動終了後に元の状態に復帰することで、SMAアクチュエータ41a本来の動作が可能である。
また、このようなX方向の力が撮像装置Ia(レンズユニットLUa)に加わった場合では、上述のように、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の移動に伴って移動する場合に、SMAアクチュエータ41aの動作方向が前記移動の移動方向と一致している。このため、このような撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、移動方向と動作方向とが同じであるので、SMAアクチュエータ41aを光学部品1の移動に伴って移動させるための特別の構造を必要とせず、その結果、SMAアクチュエータ41aの構造が、例えば衝撃や振動等の対策のために複雑化しない。
また例えば、前記所定の軸とは異なる方向である+Y方向に力が撮像装置Ia(レンズユニットLUa)に加わった場合では、図3(A)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってY方向に略沿って+Y方向に移動する。この移動によって第3規制部63に光学部品1が当たると、前記移動は、第3規制部63によって止められ、光学部品1は、第3規制部63に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41aの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41aの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ia(レンズユニットLUa)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41aに過大な負荷がかからないようにできる。
また例えば、前記所定の軸とは異なる方向である−Y方向に力が撮像装置Ia(レンズユニットLUa)に加わった場合では、図3(B)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってY方向に略沿って−Y方向に移動する。この移動によって第2ばね取付部32に光学部品1が当たると、前記移動は、第2ばね取付部32によって止められ、光学部品1は、第2ばね取付部32に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41aの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41aの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ia(レンズユニットLUa)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41aに過大な負荷がかからないようにできる。
したがって、第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、SMAアクチュエータ41aは、例えば衝撃や振動を受けても、光学部品1の移動範囲でSMAアクチュエータ41aの移動を可能にする、すなわち、SMAアクチュエータ41aの移動を確保する、というより簡単な構造で、その破損を低減できる。そして、光学部品1の移動範囲内で弾性変形するように、SMAアクチュエータ41aを設計することで(逆に、SMAアクチュエータ41aの弾性変形範囲内で光学部品1の移動範囲を設計することで)、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、SMAアクチュエータ41aは、光学部品1の移動に伴って弾性変形で移動するので、光学部品1の移動が終了した後に、弾性変形に起因する復帰力で元の状態に復帰できるから、SMAアクチュエータ41aは、所期の機能を維持できる。すなわち、光学部品1の移動に伴ってSMAアクチュエータ41aが移動した場合でも、その移動終了後に元の状態に復帰することで、SMAアクチュエータ41a本来の動作が可能である。
以上のように、第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、例えば衝撃や振動を受けても、光学部品1の移動範囲でSMAアクチュエータ41aの移動を可能にする、すなわち、SMAアクチュエータ41aの移動を確保する、というより簡単な構造で、SMAアクチュエータ41aの破損を低減できる。
また、第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、SMAアクチュエータ41aは、剛性を持つ部材で形成されているので、例えば衝撃や振動に対し、例えば割れたり変形したりするなどで破損しやすい。しかしながら、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、上記構成を備え、上述のように動作するので、このような剛性を持つ部材で形成されたSMAアクチュエータ41aを用いる場合でも、SMAアクチュエータ41aの破損を低減できる。したがって、本実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、このような剛性を持つ部材で形成されたアクチュエータを用いる場合に好適に適用できる。
また、第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaは、弾性支持部材2が平行ばね部材であるので、直進ガイドできる。
次に、別の実施形態について説明する。
(第2実施形態)
図4は、第2実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図4(A)は、平面図であり、図1(B)は、図示するXYZ直交座標系におけるY方向から見た場合の第2側面図である。
図4は、第2実施形態における撮像装置の構成を示す図である。図4(A)は、平面図であり、図1(B)は、図示するXYZ直交座標系におけるY方向から見た場合の第2側面図である。
第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaでは、全長に亘って平坦な板状のSMAアクチュエータ41aが用いられたが、第2実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbでは、平坦な板状であってその一部に、光学部品1と係合する位置を規定する位置規定部を備えるSMAアクチュエータ41bが用いられる。
このような第2実施形態における撮像装置Ib(レンズユニットLUb)は、駆動部4aに代え、駆動部4bが用いられる点を除き、第1実施形態における撮像装置Ia(レンズユニットLUa)と同様である。すなわち、第2実施形態における撮像装置Ibは、例えば、図4に示すように、レンズユニットLUbと、撮像部7とを備え、第2実施形態におけるレンズユニットLUbは、光学部品1と、弾性支持部材2(21、22)と、支持部材3と、アクチュエータ41bを含む駆動部4bと、規制部材6(61、62、63)とを備える。
第2実施形態の撮像装置Ibにおける撮像部7は、第1実施形態の撮像装置Iaにおける撮像部7と同様であるので、その説明を省略する。そして、これら第2実施形態のレンズユニットLUbにおける光学部品1、平行ばね部材2(21、22)、支持部材3および規制部材6(61、62、63)は、それぞれ、第1実施形態のレンズユニットLUaにおける光学部品1、平行ばね部材2(21、22)、支持部材3および規制部材6(61、62、63)と同様であるので、その説明を省略する。
この第2実施形態の駆動部4bは、駆動部4aと同様に、所定の摩擦力で前記光学部品に係合し、所定の軸の軸方向に沿って光学部品1を移動させるための装置である。駆動部4bは、例えば、所定のアクチュエータ41bと、前記アクチュエータ41bを制御しつつ駆動するための図略の制御駆動回路42とを備える。アクチュエータ41bは、アクチュエータ41aと同様に、SMAアクチュエータ、バイメタルアクチュエータおよびモノモルフアクチュエータ等である。そして、アクチュエータ41bは、光学部品1と係合する位置を規定する位置規定部を備える。より具体的には、アクチュエータ41bは、例えば、SMAアクチュエータ41bであり、その平坦な板状なSMA部材におけるX方向の中央位置より他方端寄りの位置に−Z方向に窪む凹部411が位置規定部411の一例として形成されている。より詳しくは、SMAアクチュエータ41bは、アクチュエータ取付部33に固定的に取り付けられた一方端から−X方向に水平に延びる第1SMA部412と、第1SMA部412から+Z方向に向けて略90度折り曲げられて+Z方向に垂直に延びる第2SMA部413と、第2SMA部413から−Z方向に向けて略90度折り曲げられて−X方向に水平に延びる第3SMA部414と、第3SMA部414の略中央位置に断面V字形状で窪む凹部411とを備えて構成される。光学部品1は、その係合突起部122の係合面がSMAアクチュエータ41bにおける凹部411の内面に当接するように、係合突起部122が凹部411に係合することで、光学部品1とSMAアクチュエータ41bとの係合箇所が位置決めされる。
このように構成される第2実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbが例えば衝撃や振動等を受けた場合における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbの動作について説明する。
例えば、前記所定の軸とは異なる方向である+X方向に力が撮像装置Ib(レンズユニットLUb)に加わった場合では、図5(A)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってX方向に略沿って+X方向に移動する。この移動によって第11および第12規制部61−1、61−2に光学部品1が当たると、前記移動は、第11および第12規制部61−1、61−2によって止められ、光学部品1は、第11および第12規制部61−1、61−2に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41bは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122が凹部411から離脱して係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら図5(A)に破線で示す状態から実線で示す状態へ、他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41bの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41bの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41bの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ib(レンズユニットLUb)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41bの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41bに過大な負荷がかからないようにできる。
また例えば、前記所定の軸とは異なる方向である−X方向に力が撮像装置Ib(レンズユニットLUb)に加わった場合では、図5(B)に示すように、1組の平行ばね部材2(21、22)によって弾性支持された光学部品1は、前記力によってX方向に略沿って−X方向に移動する。この移動によって第21および第22規制部62−1、62−2に光学部品1が当たると、前記移動は、第21および第22規制部62−1、62−2によって止められ、光学部品1は、第21および第22規制部62−1、62−2に当接した状態で停止する。この光学部品1の移動開始から移動停止までの間、SMAアクチュエータ41bは、光学部品1の係合突起部122に1組の平行ばね部材21、22によって所定の摩擦力で係合しているので、光学部品1の移動に追従し、係合突起部122が凹部411から離脱して係合突起部122と所定の摩擦力で滑りながら図5(B)に破線で示す状態から実線で示す状態へ、他の部材に規制されることなく移動(変形)する。したがって、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41bの移動範囲内(変形範囲内)で、SMAアクチュエータ41bの移動と干渉する他の部材を配設せずに、SMAアクチュエータ41bの移動(変形)を規制しないように、SMAアクチュエータの移動可能な空間(変形可能な空間)を確保するように、撮像装置Ib(レンズユニットLUb)を設計することで、光学部品1の移動に伴うSMAアクチュエータ41aの移動が規制されずに他の部材に当たることなく移動でき、SMAアクチュエータ41aに過大な負荷がかからないようにできる。
また例えば、前記所定の軸とは異なる方向であるY方向に力が撮像装置Ib(レンズユニットLUb)に加わった場合では、第1実施形態の場合と同様であり、その図示および説明を省略する。
したがって、第2実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbでは、SMAアクチュエータ41bは、例えば衝撃や振動を受けても、光学部品1の移動範囲でSMAアクチュエータ41bの移動を可能にする、すなわち、SMAアクチュエータ41bの移動を確保する、というより簡単な構造で、その破損を低減できる。そして、光学部品1の移動範囲内で弾性変形するように、SMAアクチュエータ41bを設計することで(逆に、SMAアクチュエータ41bの弾性変形範囲内で光学部品1の移動範囲を設計することで)、本実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbでは、SMAアクチュエータ41bは、光学部品1の移動に伴って弾性変形で移動するので、光学部品1の移動が終了した後に、弾性変形に起因する復帰力で元の状態に復帰できるから、SMAアクチュエータ41bは、所期の機能を維持できる。すなわち、光学部品1の移動に伴ってSMAアクチュエータ41bが移動した場合でも、その移動終了後に元の状態に復帰することで、SMAアクチュエータ41b本来の動作が可能である。
このように第2実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbも第1実施形態における撮像装置IaおよびレンズユニットLUaと同様の作用効果を奏する。
そして、第2実施形態における撮像装置IbおよびレンズユニットLUbは、位置規定部411の一例としての凹部411によって、光学部品1とSMAアクチュエータ41bとの係合箇所が動作ごとにいつも同じとなるので、SMAアクチュエータ41bの動作量に応じた光学部品1の移動量が動作ごとにいつも同じとなり、安定した光学部品1の移動が実現できる。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
I(Ia、Ib) 撮像装置
LU(LUa、LUb)、 レンズユニット
1 光学部品
2 平行ばね部材
3 支持部材
4(4a、4b) 駆動部
21(21−1、21−2) 第1ばね部材
22(22−1、22−2) 第2ばね部材
122 係合突起部
411 位置規定部
LU(LUa、LUb)、 レンズユニット
1 光学部品
2 平行ばね部材
3 支持部材
4(4a、4b) 駆動部
21(21−1、21−2) 第1ばね部材
22(22−1、22−2) 第2ばね部材
122 係合突起部
411 位置規定部
Claims (7)
- 1または複数の光学レンズを含む光学部品と、
前記光学部品を弾性支持する弾性支持部材と、
前記弾性支持部材を支持する支持部材と、
所定の摩擦力で前記光学部品に係合し、所定の軸の軸方向に沿って前記光学部品を移動させるためのアクチュエータと、
前記所定の軸と異なる所定の方向における前記光学部品の移動範囲を規制する規制部材とを備え、
前記アクチュエータは、前記光学部品が前記光学部品の移動範囲を前記所定の方向に沿って移動する間、移動可能であること
を特徴とするレンズユニット。 - 前記アクチュエータは、前記光学部品の移動に伴って移動する場合に、当該アクチュエータの動作方向が前記移動の移動方向と一致すること
を特徴とする請求項1に記載のレンズユニット。 - 前記アクチュエータは、前記光学部品の移動に伴って移動する場合に、弾性変形の範囲内で移動すること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のレンズユニット。 - 前記アクチュエータは、剛性を持つ部材で形成されていること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のレンズユニット。 - 前記アクチュエータは、前記光学部品と係合する位置を規定する位置規定部を備えること
を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載のレンズユニット。 - 前記弾性支持部材は、平行ばね部材であること
を特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のレンズユニット。 - 光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
1または複数の光学レンズを備え、光学像を前記撮像素子の受光面上に結像するレンズユニットとを備え、
前記レンズユニットは、請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のレンズユニットであること
を特徴とする撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014005062A JP2015132761A (ja) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | レンズユニットおよび撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2014005062A JP2015132761A (ja) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | レンズユニットおよび撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015132761A true JP2015132761A (ja) | 2015-07-23 |
Family
ID=53899991
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2014005062A Pending JP2015132761A (ja) | 2014-01-15 | 2014-01-15 | レンズユニットおよび撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2015132761A (ja) |
-
2014
- 2014-01-15 JP JP2014005062A patent/JP2015132761A/ja active Pending
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