JP2021124663A - 光学駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を防止し得る光学駆動装置を提供する。【解決手段】固定部と、前記固定部に接続するアクチュエータと、前記アクチュエータに接続しており前記アクチュエータにより運動する運動部材４０と、を有する駆動部と、光学部材を保持する保持部材７２と、前記保持部材７２に埋め込まれている第１部分７４および前記第１部分７４に継ぎ目なく連続しており前記保持部材７２から露出して前記運動部材４０に摩擦係合する第２部分７７を有する係合部７３と、を有する可動部と、を有する光学駆動装置。【選択図】図３

Description

本発明は、光学部材を駆動する光学駆動装置に関する。

光学駆動装置は、レンズやプリズムなどの光学部材を、所定の軸方向に移動させる。このような光学駆動装置は、たとえばカメラのレンズ部分などに用いられ、光学ズームやオートフォーカスなどを実現することができる。

このような光学駆動装置として、レンズ枠体の固定部に、駆動シャフトに対して摩擦係合する係合部を係合固定したものが提案されている。しかしながら、従来の係合部とレンズ枠体との固定方法では、レンズのような光学部材の荷重が、係合部のレンズ枠体に対する固定部分に集中する問題がある。このような従来技術では、特にレンズ枠体と係合部の固定部分の周辺に塑性変形が生じ易く、光学部材の位置精度を低下させたり、駆動装置の耐久性を低下させたりする懸念がある。

特開２０１８−５０５７号

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を防止し得る光学駆動装置を提供する。

上記目的を達成するために、本発明に係る光学駆動装置は、
固定部と、
前記固定部に接続するアクチュエータと、前記アクチュエータに接続しており前記アクチュエータにより運動する運動部材と、を有する駆動部と、
光学部材を保持する保持部材と、前記保持部材に埋め込まれている第１部分および前記第１部分に継ぎ目なく連続しており前記保持部材から露出して前記運動部材に摩擦係合する第２部分を有する係合部と、を有する可動部と、を有する。

本発明に係る光学駆動装置は、運動部材に摩擦係合する係合部の一部が、保持部材に埋め込まれている。したがって、本発明では、係合部は、その第１部分を介して、保持部材に対して従来より広い接触面積で支持されることにより、保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を防止できる。また、係合部の第１部分と第２部分とが継ぎ目なく連続していることにより、係合部の耐久性を向上させることができる。このような係合部は、たとえば、係合部の第１部分をインサートしたインサート成形により、保持部材を作製することにより得られる。

また、たとえば、前記第１部分は、前記保持部材の表面の少なくとも２か所から埋め込まれている主第１部分を有してもよい。
また、前記第２部分は、少なくとも一部が前記運動部材と前記保持部材に挟まれて配置され前記主第１部分の第１の端部に接続する内側第２部分と、少なくとも一部が前記内側第２部分との間で前記運動部材を挟み前記主第１部分の第２の端部に接続する外側第２部分とを有してもよい。

このような光学駆動装置では、第２部分のうち、運動部材の内側に位置する内側第２部分と、運動部材の外側に位置する外側第２部分の両方が、保持部材に埋め込まれている主第１部分に接続しており、これらの主第１部分を介して保持部材に支持される。したがって、このような光学装置は、保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を、より効果的に防止できる。

また、係合部は、前記運動部材の運動方向から見て、前記光学部材の周りを囲むように設けられていてもよい。

このような係合部は、保持部材との接触面積を広くすることができ、しかも、係合部を継ぎ目なく連続する１つの部材で構成することが可能であるため、保持部材と係合部との固定部分に加えられる荷重を軽減することができる。また、光学部材からの荷重を、保持部材と係合部により、バランスよく受け止めることができる。したがって、このような光学駆動装置は、保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を防止し、また、光学駆動装置の耐久性を向上させることができる。

また、たとえば、前記第２部分と前記光学部材の中心位置とを結ぶ最短距離は、前記第１部分と前記光学部材の中心位置とを結ぶ最長距離より短くてもよい。

保持部材から露出する第２部分の一部を、保持部材に埋め込まれる第１部分の一部より、光学部材の中心位置の近くに配置することにより、運動部材と光学部材の中心位置とを近づけることができる。このような光学駆動装置は、運動方向からの投影面積を小さくして小型化に資するとともに、運動部材および係合部が保持部材を支えるために必要な力を、低減することができる。

また、たとえば、前記第１部分は、前記内側第２部分において前記主第１部分に接続する側とは反対側で前記内側第２部分に接続する従第１部分を有してもよい。

内側第２部分の両側が、保持部材に埋め込まれている第１部分に接続していることにより、係合部は、保持部材に対してより確実に固定されて一体となることができる。そのため、このような光学駆動装置は、保持部材および係合部における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる問題を防止できる。

また、たとえば、前記内側第２部分は、前記主第１部分と前記内側第２部分との接続位置および前記従第１部分と前記内側第２部分との接続位置のいずれよりも、少なくとも一部が前記光学部材の中心位置に近い内側凹部を有してもよい。

内側第２部分が内側凹部を有することにより、運動部材と光学部材の中心位置とを近づけることができる。このような光学駆動装置は、運動方向からの投影面積を小さくして小型化に資するとともに、運動部材および係合部が保持部材を支えるために必要な力を、低減することができる。

また、たとえば、前記第２部分は、前記第１部分に接続する基端部と、前記運動部材に接触する接触部と、前記基端部と前記接触部の間で屈曲しており前記保持部材から離間している屈曲部と、を有してもよい。

このような屈曲部を有することにより、接触部の周辺で生じる係合部の弾性変形による応力が、基端部や第１部分に伝わることを防止し、第１部分や保持部材に塑性変形が生じる問題を効果的に防止できる。

また、たとえば、前記第２部分において前記第１部分に接続する基端部の少なくとも一つは、前記保持部材の表面から斜め方向に飛び出していてもよい。

保持部材が表面から基端部が斜めに飛び出す構造とすることにより、たとえば第２部分が内側へ折り曲げられるような構造である場合でも、基端部に近い第１部分を被覆する保持部材の肉厚が薄くなりすぎることを防止することができる。したがって、このような保持部材は、保持部材に塑性変形が生じる問題を効果的に防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学駆動装置を示す概略斜視図である。 図２は、図１に示す光学駆動装置に含まれる可動部の概略斜視図である。 図３は、図１に示す光学駆動装置に含まれる係合部および保持部材の構造を示す概念図である。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学駆動装置１０を示す概略斜視図である。光学駆動装置１０は、固定部８０と、固定部８０に接続するアクチュエータ３０等を有する駆動部２０と、駆動部２０による駆動によって所定方向（Ｚ軸方向）に移動する可動部７０とを有する。

固定部８０には、配線部８２や図示しない位置センサーなどが備えられている。光学駆動装置１０では、固定部８０の配線部８２を介して駆動部２０のアクチュエータ３０に電力を供給し、駆動部２０の駆動力により、可動部７０の保持部７２が保持する光学部材９０（図１では不図示）を動かすことができる。固定部８０は、導体などで構成される配線部８２のほかに、配線部８２を覆う樹脂などで構成される。

駆動部２０は、固定部８０に接続するアクチュエータ３０と、アクチュエータ３０に接続しておりアクチュエータ３０によりＺ軸方向に往復運動する運動部材４０を有する。また、駆動部２０は、アクチュエータ３０および運動部材４０の他に、錘などの慣性部材５０や駆動部保持部材６０を有する。

アクチュエータ３０は、圧電素子などの電気機械変換素子で構成される。本実施形態のようにアクチュエータ３０が圧電素子である場合、脆性材料であるアクチュエータ３０およびアクチュエータ３０と他の部材の接続部分を、衝撃などの外力から保護するために、駆動部２０は、アクチュエータ３０の周りで運動部材４０と慣性部材５０とを保持する駆動部保持部材６０を有してもよい。駆動部保持部材６０は、一方の端部で運動部材４０の外周に摺動可能に接触するとともに、他方の端部が慣性部材５０に固定されており、アクチュエータ３０を衝撃などの外力から保護する。

運動部材４０はアクチュエータ３０の一方の端部（Ｚ軸正方向側の端部）に固定されており、慣性部材５０はアクチュエータ３０の他方の端部（Ｚ軸負方向側の端部）に固定されている。運動部材４０および慣性部材５０は、アクチュエータ３０に対して接着剤等により固定される。アクチュエータ３０が慣性部材５０を介して固定部８０に固定されていることにより、アクチュエータ３０で生じた変形に応じて、運動部材４０がＺ軸方向に往復運動する。

運動部材４０は、たとえば駆動シャフトなどで構成され、材質としてはカーボン、カーボン樹脂複合材、樹脂、アルミニウム、チタンなどの金属などが挙げられるが、特に限定されない。アクチュエータ３０の他方の端部に接続する慣性部材５０は、例えば、アクチュエータ３０及び運動部材４０より比重の大きい材料で構成される。慣性部材５０の材質は特に限定されないが、例えば、タングステン等の比重の大きい金属又はそのような金属を含む合金等を採用することができる。

アクチュエータ３０が有する圧電体層の材質は、圧電効果あるいは逆圧電効果を示す材料であれば、特に制限されず、たとえば、ＰｂＺｒ_ｘＴｉ_１−ｘＯ_３、ＢａＴｉＯ_３などが挙げられる。また、特性向上等のための成分が含有されていてもよく、その含有量は、所望の特性に応じて適宜決定すればよい。アクチュエータ３０において圧電体層に電圧を印可する電極層を構成する導電材としては、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ等の貴金属およびこれらの合金（Ａｇ−Ｐｄなど）、あるいはＣｕ、Ｎｉ等の卑金属およびこれらの合金などが挙げられるが、特に限定されない。

なお、光学駆動装置１０の説明では、図１に示すように、運動部材４０の軸方向であって可動部７０の移動方向をＺ軸方向、Ｚ軸に垂直な方向であって係合部７３がその弾性力により運動部材４０を挟む方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に垂直な方向をＸ軸方向として説明を行う。

図２は、図１に示す光学駆動装置１０に含まれる可動部７０の概略斜視図である。可動部７０は、光学部材を保持する保持部材７２と、可動部７０を図１に示す運動部材４０に対して摩擦係合させるための係合部７３と、を有する。

図３は、図１に示す光学駆動装置１０に含まれる係合部７３および保持部材７２の構造を示す概念図である。保持部材７２には、光学部材９０が挿入・固定される貫通孔７２ｂが形成されており、保持部材７２は、貫通孔７２ｂを介して光学部材９０を保持する。

保持部材７２が保持しており、駆動部２０により駆動される光学部材９０としては、たとえば、光学レンズ、光学プリズム、反射鏡などが挙げられるが、特に限定されない。保持部材７２の貫通孔７２ｂは、可動部７０の移動方向であるＺ軸方向に形成されており、たとえば、光学部材９０は、その光軸がＺ軸方向に平行になるように、貫通孔７２ｂに固定される。ただし、光学部材９０の光軸は、Ｚ軸方向に交差する方向であってもよい。

図３に示すように、係合部７３は、保持部材７２に埋め込まれている第１部分７４と、保持部材７２から露出している第２部分７７とを有する。図２に示すように、保持部材７２に埋め込まれている第１部分７４は、外部から視認することができない。第２部分７７は、内側第２部分７８と、外側第２部分７９とを有する。

図３に示すように、係合部７３における第１部分７４の主第１部分７５は、保持部材７２の表面の少なくとも２か所（実施形態では２か所）から、保持部材７２の内部に埋め込まれている。保持部材７２から露出する内側第２部分７８と外側第２部分７９とは、いずれも、保持部材７２の内部に埋め込まれている第１部分７４の主第１部分７５に、継ぎ目なく連続している。したがって、保持部材７２から露出している内側第２部分７８と外側第２部分７９は、保持部材７２に埋め込まれている第１部分７４を介して、保持部材７２によって保持される。

また、図３に示すように、第２部分７７である内側第２部分７８と外側第２部分７９とは、駆動部２０（図１参照）の運動部材４０に摩擦係合する。第２部分７７の内側第２部分７８は、少なくとも一部が運動部材４０と保持部材７２に挟まれて配置されている。また、内側第２部分７８は、主第１部分７５の第１の端部７５ａに接続する。

第２部分７７の外側第２部分７９は、少なくとも一部が内側第２部分７８との間で運動部材４０を挟む。また、外側第２部分７９は、主第１部分７５の第２の端部７５ｂに接続している。

図３に示すように、内側第２部分７８は、運動部材４０の運動方向（Ｚ軸方向）から見て、保持部材７２の外周に形成された切り欠き７２ｄに沿って略Ｖ字状に屈曲する内側凹部７８ｅを有する。内側第２部分７８における内側凹部７８ｅと、内側凹部７８ｅに対向する外側第２部分７９とは、円柱状の運動部材４０の外周にそれぞれ接触する。

外側第２部分７９は、運動部材４０を内側第２部分７８に向かって付勢する力を生ずる。係合部７３の第２部分７７は、内側第２部分７８と外側第２部分７９との間に運動部材４０を挟み、運動部材４０に摩擦係合する。なお、保持部材７２には、可動部７０のＺ軸方向への移動をガイドするガイドシャフト９２が挿通するガイド孔７２ｃが形成されている。

図３に示すように、第１部分７４における主第１部分７５は、内側第２部分７８と外側第２部分７９とを保持部材７２の内部で接続している。しかも、主第１部分７５は、保持部材７２のうち、運動部材４０から最も遠い貫通孔７２ｂの周縁に比べて運動部材４０から遠い部分を通って、内側第２部分７８と外側第２部分７９とを接続している。したがって、係合部７３は、運動部材４０の運動方向であるＺ軸方向から見て、光学部材９０の周りを囲むように設けられている。

図２に示すように、内側第２部分７８と外側第２部分７９とは、外観上は分離しているように見えるが、図３に示す主第１部分７５を介して、保持部材７２の内部で継ぎ目なく連続している。このように、係合部７３は、継ぎ目なく連続する１つの部材で構成されていてもよいが、係合部７３は保持部材７２を介して接続される複数の部材で構成されていてもよい。たとえば、図３に示す主第１部分７５は、保持部材７２の内部において、２つの部分に分かれていてもよい。

図３に示すように、係合部７３の第１部分７４は、主第１部分７５に加えて、従第１部分７６を有する。従第１部分７６は、内側第２部分７８において主第１部分に接続する側（接続位置７８ｆ）とは反対側（接続位置７８ｇ）で内側第２部分７８に接続する。係合部７３の一方の端部である従第１部分７６が保持部材７２に埋め込まれていることにより、係合部７３と保持部材７２との結合がより強固になる。

なお、係合部７３における従第１部分７６とは反対側の端部である外側第２部分７９の外側先端部７９ｄは、他の部材に固定されていない自由端となっている。このような係合部７３は、運動部材４０に対する組み立てが容易であるとともに、外側第２部分７９が、適切な付勢力を生じることができる。ただし、係合部７３が運動部材４０に適切な力で摩擦係合できる限りにおいて、内側第２部分７８および外側第２部分７９は、片方の端部のみが保持部材７２に埋め込まれていてもよく、両方の端部が保持部材７２に埋め込まれていてもよい。

図３に示すように、略Ｖ字状に屈曲する内側凹部７８ｅの少なくとも一部は、主第１部分７５と内側第２部分との接続位置７８ｆおよび従第１部分７６と内側第２部分との接続位置７８ｇのいずれよりも、光学部材９０の中心位置９０ａに近い。また、保持部材７２から露出する第２部分７７と中心位置９０ａとを結ぶ最短距離Ｌ１は、保持部材７２に埋め込まれた第１部分７４と中心位置９０ａとを結ぶ最長距離（第１の端部７５ａと中心位置９０ａとの距離Ｌ２、接続位置７８ｇと中心位置９０ａとの距離Ｌ３または第２の端部７５ｂと中心位置９０ａとの距離Ｌ４のうち最も長い距離）より短い。

保持部材７２と運動部材４０との間に配置される内側第２部分７８を、図３に示すように光学部材９０の中心位置９０ａにできるだけ近づけて配置することにより、このような光学駆動装置１０は、運動方向からの投影面積を小さくして小型化に資する。また、このような光学駆動装置１０は、運動部材４０および係合部７３が、その接触部分において保持部材７２および光学部材９０を支えるために必要な力を、低減することができる。

図３に示すように、内側第２部分７８は、主第１部分７５に接続する内側基端部７８ａと、運動部材４０と接触する内側第１接触部７８ｂと、内側基端部７８ａと内側第１接触部７８ｂとの間で屈曲しており保持部材７２から離間している内側屈曲部７８ｄを有する。なお、内側第２部分７８は、内側第１接触部７８ｂより従第１部分７６に近い内側第２接触部７８ｃでも運動部材４０と接触する。

保持部材７２から離間した内側屈曲部７８ｄを有することにより、内側第１接触部７８ｂや内側第２接触部７８ｃ等を介して伝えられる力による変形が、内側基端部７８ａに及ぶことを防止できる。これにより、保持部材７２は、内側基端部７８ａと主第１部分７５との接続位置７８ｆおよび第１の端部７５ａの周辺を被覆する保持部材７２が、塑性変形する問題を防止できる。

また、内側第２部分７８において主第１部分７５に接続する内側基端部７８ａは、内側基端部７８ａと主第１部分７５との接続位置７８ｆ周辺における保持部材７２の表面７２ａから、斜めに飛び出している。このようにすることで、保持部材７２に、内側凹部７８ｅを配置するための切り欠き７２ｄを形成した場合であっても、保持部材７２に肉厚の薄い脆弱部分が形成される問題を回避できる。

図３に示すように、外側第２部分７９は、主第１部分７５に接続する外側基端部７９ａと、運動部材４０と接触する外側接触部７９ｂと、外側基端部７９ａと外側接触部７９ｂとの間で屈曲しており保持部材７２から離間している外側屈曲部７９ｃを有する。外側屈曲部７９ｃにおける外側第２部分７９の屈曲角度は略９０度であり、外側第２部分７９は略Ｌ字状の形状を有する。ただし、外側屈曲部７９ｃにおける外側第２部分７９の屈曲角度は略９０度のみには限定されない。

保持部材７２から離間した外側屈曲部７９ｃを有することにより、外側接触部７９ｂなどを介して伝えられる力による変形が、外側基端部７９ａに及ぶことを防止できる。これにより、保持部材７２は、第２の端部７５ｂの周辺を被覆する保持部材７２が、塑性変形する問題を防止できる。

図１から図３に示すように、光学駆動装置１０は、運動部材４０に摩擦係合する係合部７３の一部である第１部分７４が、保持部材７２に埋め込まれている。したがって、係合部７３は、その第１部分７４を介して、保持部材７２に対して従来より広い接触面積で支持されることにより、保持部材７２および係合部７３における狭い領域に荷重が集中してこれらの部材に塑性変形が生じる従来の問題を、効果的に防止できる。

このような係合部７３は、たとえば、係合部７３の第１部分７４をインサートしたインサート成形により、保持部材７２を作製することにより得られる。係合部７３の形成方法も特に限定されないが、たとえば弾性を有する金属板材を機械加工することにより、作製することができる。

以上、実施形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明に係る光学駆動装置は、上述した実施形態のみに限定されず、他の実施形態や変形例を数多く含むことは言うまでもない。また、係合部７３を構成する各部分や保持部材７２の具体的形状は、図２および図３に示す形状のみには限定されない。たとえば、外側第２部分７９は湾曲部分を有してもよく、内側第２部分７８および外側第２部分７９は、他の屈曲部分を有してもよい。

１０…光学駆動装置
２０…駆動部
３０…アクチュエータ
４０…運動部材
５０…慣性部材
６０…駆動部保持部材
７０…可動部
７２…保持部材
７２ａ…表面
７２ｂ…貫通孔
７２ｃ…ガイド孔
７３…係合部
７４…第１部分
７５…主第１部分
７５ａ…第１の端部
７５ｂ…第２の端部
７６…従第１部分
７７…第２部分
７８…内側第２部分
７８ａ…内側基端部
７８ｂ…内側第１接触部
７８ｃ…内側第２接触部
７８ｄ…内側屈曲部
７８ｅ…内側凹部
７８ｆ…接続位置
７８ｇ…接続位置
７９…外側第２部分
７９ａ…外側基端部
７９ｂ…外側接触部
７９ｃ…外側屈曲部
７９ｄ…外側先端部
８０…固定部
８２…配線部
９０…光学部材
９０ａ…中心位置
９２…ガイドシャフト

Claims (9)

1. 固定部と、
   前記固定部に接続するアクチュエータと、前記アクチュエータに接続しており前記アクチュエータにより運動する運動部材と、を有する駆動部と、
   光学部材を保持する保持部材と、前記保持部材に埋め込まれている第１部分および前記第１部分に継ぎ目なく連続しており前記保持部材から露出して前記運動部材に摩擦係合する第２部分を有する係合部と、を有する可動部と、を有する光学駆動装置。
2. 前記第１部分は、前記保持部材の表面の少なくとも２か所から埋め込まれている主第１部分を有する請求項１に記載の光学駆動装置。
3. 前記第２部分は、少なくとも一部が前記運動部材と前記保持部材に挟まれて配置され前記主第１部分の第１の端部に接続する内側第２部分と、少なくとも一部が前記内側第２部分との間で前記運動部材を挟み前記主第１部分の第２の端部に接続する外側第２部分とを有する請求項２に記載の光学駆動装置。
4. 前記係合部は、前記運動部材の運動方向から見て、前記光学部材の周りを囲むように設けられる請求項１から請求項３までのいずれかに記載の光学駆動装置。
5. 前記第２部分と前記光学部材の中心位置とを結ぶ最短距離は、前記第１部分と前記光学部材の中心位置とを結ぶ最長距離より短いことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の光学駆動装置。
6. 前記第１部分は、前記内側第２部分において前記主第１部分に接続する側とは反対側で前記内側第２部分に接続する従第１部分を、さらに有する請求項３に記載の光学駆動装置。
7. 前記内側第２部分は、前記主第１部分と前記内側第２部分との接続位置および前記従第１部分と前記内側第２部分との接続位置のいずれよりも、少なくとも一部が前記光学部材の中心位置に近い内側凹部を有する請求項６に記載の光学駆動装置。
8. 前記第２部分は、前記第１部分に接続する基端部と、前記運動部材に接触する接触部と、前記基端部と前記接触部の間で屈曲しており前記保持部材から離間している屈曲部と、を有する請求項１から請求項７までのいずれかに記載の光学駆動装置。
9. 前記第２部分において前記第１部分に接続する基端部の少なくとも一つは、前記保持部材の表面から斜め方向に飛び出していることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の光学駆動装置。

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