JP3798997B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラボディの小型化が進められ、小型かつ軽量で持ち運びに便利なカメラが多数発売されている。このようなカメラの小型化が進められる中で、小型化に加え、さらに持ち運びが便利になるような薄型構造を持つカメラが注目を集め始めている。
【０００３】
カメラボディの小型化を進めるにあたっては撮影用のレンズなどの部品およびそれらの部品を保持するための部材やＣＣＤ固体撮像素子などの部品およびそのＣＣＤ固体撮像素子を保持するための部材などの小型化もともに進められ、それらの小型化された部品および部材が小型化されたカメラボディ内に高密度に実装されている。
【０００４】
しかしそれらの部品や部材がいくら小型化されても、従来のように対物レンズを経由して取り込まれる被写体光をＣＣＤ固体撮像素子の撮影面で結像させるレンズ群がカメラボディ内に直線的に配設されるとなると、今ひとつカメラボディが薄型にならないという問題があった。そこで撮影用の対物窓から導かれる光をカメラ内に配設された反射鏡で折り曲げることにより光の進行方向を変え、その後群レンズの配設位置に自由度を持たせることが可能な撮影光学系がカメラボディ内に配備され、薄型化が進められている。
【０００５】
このような薄型化が進められたカメラにおいては焦点距離の調節および光学ズームを実現するためのレンズ同士の相対位置の調節を行うためのレンズ駆動装置もカメラボディの薄型構造に適合するものでなければならない。このようなレンズ駆動装置の駆動源として使用されるものの中にはモータがあるが、モータが小型化されているとはいえ、カメラボディの薄型構造に見合ったモータはなかなか見当たらない。そこでモータに代えて小型の圧電素子を駆動源として使用するケースが増えてきている。
【０００６】
この圧電素子を使用したレンズ駆動装置では圧電素子にロッドを連結し、その連結したロッドにレンズ枠を固定し、圧電素子の厚みを周期的に変化させ、ロッドとともにレンズ枠を移動させる。レンズ枠を移動させるとは言っても圧電素子の寸法は固定的なものであって、その圧電素子に固定されたロッドにレンズ枠をただ単に固定したままで、その圧電素子の厚みの変化分しか移動できないようであると、焦点距離などの調節に必要な距離以上にレンズ枠を移動させることは不可能である。そこで、圧電素子の厚みの増える方向あるいは縮む方向いずれかの方向の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を緩めてロッドとともにレンズ枠を移動させ、他方の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を速めてロッドのみを移動させるような制御が行われる。これはロッドとレンズ枠のフリクションの大きさを圧電素子の厚みの変化速度を変えることによって調整し、レンズ枠を駆動するものである。このような制御を行う技術を適用したレンズ駆動装置としては特開平９−１９１６７６号公報に記載のものがある。
【０００７】
この公報に記載された圧電素子を駆動源として用いた駆動装置の動作を説明する。
【０００８】
図１１は、圧電素子と移動体たとえばレンズ枠との関わりを示す図、図１２は圧電素子に印加される制御電圧を示す図である。
【０００９】
図１２に示すように、圧電素子１０にはロッド２０が連結されており、そのロッド２０にレンズ枠が所定の摩擦力をもって結合されている。圧電素子１０に図１２に示すような鋸歯状波を印加すると、前述したような制御が行われる。
【００１０】
すなわち、図１２に示す鋸歯状波のＡの部分では、基準電圧からピーク電圧まで除々に上昇する電圧が圧電素子１０に加えられ、それに伴って圧電素子１０がゆっくりと伸び、そのゆっくりとした圧電素子１０の伸びとともに移動体３０たとえばレンズ枠が図１１（ａ）に示す位置Ｏから図１１（ｂ）に示す位置Ｐまで移動する。ピーク電圧にまで達した電圧が保持された後、図１２に示す鋸歯状波のＢの部分では、急激に基準電圧付近まで降下する電圧が圧電素子１０に加えられ、圧電素子１０が図１１（ｂ）に示す状態から図１１（ｃ）に示す状態にまで急激に縮み、それに伴ってロッド２０が急激に図１１の左側に移動する。このときには、圧電素子１０の縮みの速さに移動体３０たとえばレンズ枠が追随できず、移動体３０たとえばレンズ枠は位置Ｐに残されたまま、ロッド２０だけが縮む。そうすると移動体３０たとえばレンズ枠が図１１に示すとおり、元の位置Ｏから位置Ｐまで移動する。これを繰り返すことにより、移動体が図１１の右側に移動する。
【００１１】
一方、移動体３０を図１１の左側に移動させるには圧電素子１０を、図１２に示す波形とは逆の波形、すなわち、図１２に示す鋸歯状波のＡの部分では急激に立ち上がり、Ｂの部分では緩やかに電圧が降下する波形で駆動すれば良い。
【００１２】
このようにして圧電素子に厚みの変化を繰り返し与えることにより、圧電素子の厚みの変化分以上の移動距離をレンズ枠に与えることが可能になる。
【００１３】
以上が上記公報に提案された駆動装置の駆動原理である。
【００１４】
しかしこのような制御の方法ではレンズ枠とロッドとのフリクションの状況が正確に把握されてはいないため、圧電素子に何回厚みの変化を与えれば、所定の位置にレンズを駆動することが可能になるかが正確には計れない。そこでカム機構を併用し、レンズ枠の位置をそのカム機構によって精度良く定めることが考えられている。その中の一つに図１３に示すものがある。
【００１５】
図１３は図１１、図１２で説明した原理を用いたレンズ駆動装置であり、位置精度を高めるためにカム板に位置決め用の歯を設けた例である。
【００１６】
図１３（ａ）は駆動源として使用される圧電素子とその圧電素子の厚みの変化を駆動力としてカム板１に伝達する伝達部を示す図であり、また図１３（ｂ）はその伝達部によって駆動力を伝達されるカム板１を示す図である。
【００１７】
図１３（ｂ）に示すようにカム板１にはカム溝１ａ、１ｂが設けられており、それらのカム溝１ａ、１ｂに図示しないレンズ保持枠が係合される。カム板１の端部にはレンズ保持枠の位置を精度良く制御するための鋸歯状波状の波形を描くような歯１ｃが連なって設けられており、その鋸歯状波状の形をした歯１ｃの部分に圧電素子２の厚みの変化を駆動力としてカム板１に伝達するための図１３（ａ）に示すラチェット５の爪５ａが係合されている。この鋸歯状波状の波形の周期がレンズの移動距離の目安になる。ラチェット５の一方の側には連結部材３を介して圧電素子２が設けられており、その圧電素子２の厚みの変化による動きが駆動力となってラチェット５に伝えられる。ラチェット５は連結部材３に設けられた凸部３ａに移動自在に係合されており、その凸部３ａの周りには戻りばね４が配設されている。その戻りばね４の一端は連結部材３側の凸部３ｂに係合され、他端はラチェット５側に設けられた凸部５ｂに係合されている。したがってラチェット５の爪５ａは歯１ｃ側に常に付勢されている。
【００１８】
以上のような構成で圧電素子２の厚みが変化し縮むと、カム板１が図中の矢印の方向に動く。これは圧電素子２が縮むとラチェット５の爪５ａが矢印とは反対の方向に動くことによる。圧電素子の厚みが縮み始めるとラチェットの歯が傾斜に沿って滑り始め、連結部材３の凸部３ａに巻回されるようにして配設されている戻りばね４の付勢力によってカム板１の歯１ｃの傾斜を滑りながら上っていく。そしてラチャット５の爪５ａの先端部が歯１ｃの傾斜の終端を超えたら隣接して設けられている次の歯１ｃの窪み部側に入りこむ。圧電素子１が縮み続ければさらに次の歯１ｃ側へラチェットの爪５ａが入り込むように駆動されカム板が矢印の方へ駆動される。逆に圧電素子２が伸びるとラチェット５の爪５ａの傾斜と歯１ｃの傾斜とが接触する部分を軸にラチェットの爪が傾き始め爪５ａの先端部が歯１ｃのエッジ部を乗り越え、ラチェット５の爪５ａが戻りばね４によってカム板１側へ付勢され、隣接する次の歯の窪み側へ入り込む。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしカム板に駆動力を与えるためにはどうしても駆動源でカム板を駆動するための駆動機構が必要になる。このような駆動機構を設けると、上記の例からもわかるように駆動源側とカム板側が勢いよく当接するところが生じてしまうため、そこから騒音が発生するといった問題が出てくる。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑み、駆動源側とカム板側が勢いよく当接することのない、精度の高い位置決め機能を有するレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、カムフォロワを備えたレンズを保持するレンズ保持枠と、
前記カムフォロワが嵌入したカム溝を有し該カム溝と前記カムフォロワとからなるカム機構を介して前記レンズを移動させるカム部材と、
前記カム部材を駆動する駆動源とを備え、
前記カム部材が、前記駆動源の駆動力を受ける駆動溝を有し、
前記駆動源は、圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され、該圧電素子の厚み変化を伝えるロッドと、該ロッドに固設され、前記駆動溝に入り込んでロッドの移動を前記カム部材に伝達する駆動ピンとを備えた複数の駆動部材からなるものであることを特徴とする。
【００２２】
上記発明のレンズ駆動装置によれば、圧電素子の厚みの変化をロッドを介して駆動ピンに伝え、その駆動ピンをカム部材の駆動溝に沿って移動させることによりカム部材のカム溝に嵌入したカムフォロワに駆動力を伝え、そのカムフォロワを備えたレンズ保持枠ごとレンズを移動させることができる。レンズを移動させるときにはカム板の駆動溝に入り込んでいる駆動ピンがその駆動溝に沿って動くだけで駆動源側とカム板側とが当接するところがなくなり、当接による騒音の発生を抑制することができる。
【００２３】
ここで上記駆動溝は、正弦波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
上記複数の駆動部材は、駆動溝の延びる方向に並んで、かつ前記正弦波形の相互に位相の異なる位置に配備されるものであることが好ましい。
【００２４】
このように正弦波形を描く駆動溝に、駆動部材の駆動ピンが入り込むように配備されると、正弦波形を描く溝を細かくすればするほど、カム部材の位置を細かく制御することができる。しかし、正弦波形を描く駆動溝に一本の駆動ピンが配備されただけではその正弦波の山の位置あるいは谷の位置にその駆動ピンが在るときに圧電素子の厚みの変化にしたがって動く駆動ピンの動く方向が定まらないこともある。そこで正弦波形の位相の異なる位置に、複数の駆動ピンをそれぞれ配備し、一つの駆動ピンが正弦波形の山あるいは谷に在るときには、その他の駆動ピンが正弦波形の山あるいは谷に位置しないようにしておき、山あるいは谷の位置に在るピンをその他のピンに与えられる駆動力によって滑らかに移動させることが好ましい。
【００２５】
ここで前記駆動溝は、矩形波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
前記複数の駆動部材は、回動自在であって、前記駆動溝に入り込んだ共通の駆動ピンを有し該駆動ピンを相互に異なる方向に移動させるものであることが好ましい。
【００２６】
このように矩形波形を描く溝に、共通の駆動ピンを入り込ませ、その駆動ピンを複数の駆動部材によって相互に異なる方向にそれぞれ移動させると、複数の駆動ピンを設けることなく一つの駆動ピンだけでカム部材を移動させることができる。ただし、共通の駆動ピンを複数の駆動部材で相互に異なる方向に移動させるときに複数の駆動部材を固定したままにしておくと、いずれか一つの駆動部材で駆動されている駆動ピンの動きに支障をきたす恐れがある。そこで複数の駆動部材のうち、いずれか一つの駆動部材が共通の駆動ピンを駆動しているときには、他の駆動部材が回動し、いずれか一つの駆動部材で駆動されている駆動ピンの動きを滑らかにしてやることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明のレンズ駆動装置の実施形態を示すものであり、そのレンズ駆動装置を備えたカメラの外観を示す図である。
【００２９】
図１（ａ）はカメラの外観を示す構成斜視図であり、また図１（ｂ）は図１（ａ）のカメラを背面から見た背面図である。さらに図１（ｃ）は対物レンズを含む撮影光学系の構成を抜き出した図である。
【００３０】
図１（ａ）に示すように本実施形態のカメラ１００のカメラボディ１０１は薄型構造で、カメラボディ１０１内には撮影光学系１１０と閃光発光装置とが備えられている。カメラボディ１０１表面にはカメラボディ１０１内部に配設されたレンズ群に被写体光を導くための対物レンズ１０１１ａと閃光発光装置の閃光を被写体に向けて発光するための閃光発光窓１０１１ｃとがファインダ窓１０１１ｂを挟んで設けられている。本実施形態のカメラ１００にはファインダ窓１０１ｂも設けられており、そのファインダ窓１０１ｂを経由して導かれる被写体光がカメラ背面側に設けられた図示しない接眼部で視認可能な構成になっている。なお、対物レンズ１０１１ａとファインダの対物窓１０１ｂと閃光発光窓１０１ｃは一体成型された部材１０１１からなる。
【００３１】
また、このカメラ１００は自動焦点調節機能も備えており、レリーズ釦１０２が押されると焦点調節が自動的に行われるようになっている。さらにズームスイッチ１０３も設けられており、そのズームスイッチ１０３を操作すると光学ズームを行うことができる構成になっている。
【００３２】
またカメラにはＬＣＤ表示装置も備えられており、カメラボディ１０１の背面側にはそのＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０が配設されている。その表示パネル１２０の被写体像でもフレーミングが行える。そのＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０で表示される被写体像あるいはファインダを通して視認される被写体像いずれかでフレーミングを行い、レリーズ釦１０２を押して撮影を行うことができる。
【００３３】
ここで図１（ｃ）を参照して撮影光学系を説明する。本実施形態のカメラには反射鏡１１１を用いた撮影光学系が配備されている。カメラボディ表面に配設された対物レンズ１０１ａを経由して導かれた被写体光はその対物レンズ１０１ａの光軸とは略直交する方向に反射鏡１１１によって折り曲げられ、その折り曲げられた被写体光が後群のレンズ１１２〜１１５でＣＣＤ固体撮像素子１１６まで導かれ、そのＣＣＤ固体撮像素子１１６の撮影面に像が結ばれる。
【００３４】
このように固体撮像素子１１６の撮影面に被写体像を結像させる後群のレンズそれぞれ１１２〜１１５がカメラボディ１０１の厚み方向に設けられるのではなく、カメラボディ１０１の高さ方向に並んで設けられるのでカメラボディ１０１の厚みを薄くすることができる。
【００３５】
ここで図１（ｃ）を参照して本発明のレンズ駆動装置の構成を説明する。
【００３６】
レンズ駆動装置１１はレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａと、そのレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａが備えるカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂと、カム板１１７とそのカム板１１７に設けられたカム溝１１７ａ，１１７ｂおよび駆動溝１１７ｃからなる。
【００３７】
本実施形態のカメラには４つのレンズが備えられており、それぞれのレンズ１１２〜１１５がレンズ保持枠１１２ａ〜１１５ａにそれぞれ嵌め込まれている。それらのレンズ１１２〜１１５のうち、二つのレンズ１１３、１１４がレンズ駆動装置１１で移動自在になっている。それそれのレンズが嵌め込まれているレンズ枠１１３ａ，１１４ａが備えるカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂそれぞれがカム板１１７のカム溝１１７ａ，１１７ｂにそれぞれ係合している。カム板１１７の駆動溝１１７ｃに係合している駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂによってカム板１１７に駆動力が与えられると、カム板１１７のカム溝１１７ａ，１１７ｂに係合しているレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａのカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂとともにレンズ１１３，１１４がそれぞれ移動する。
【００３８】
カム板１１７は４つのレンズ１１２〜１１５の脇に配設されており、そのカム板１１７の端部には駆動溝１１７ｃが設けられている。この駆動溝１１７ｃは正弦波を描くように形成されており、その正弦波状を描くような溝１１７ｃに駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが係合されている。
【００３９】
ズームスイッチ１０３（図１参照）が操作されたらこれらのレンズ１１３，１１４の移動によって４つのレンズの相互の距離が調節され光学ズームの調節が行われるとともに、レリーズ釦１０２（図１参照）が押されたら、焦点距離の調節も自動的に行われる。
【００４０】
図２は図１（ｃ）に示したレンズ駆動装置の駆動側の構成を示した拡大図である。
【００４１】
図２（ａ）はカム板１１７の拡大図であり、また図２（ｂ）は圧電素子１１８，１１９とロッド１１８ａ，１１９ａと駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂからなる駆動部材を示す図である。なお、図２には駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが動く方向とは反対の方向にカム板１１７が動くことが図中矢印で示されている。また、圧電素子１１８、１１９が伸びる方向にあるか、縮む方向にあるかも図中矢印で示されている。
【００４２】
図２（ｂ）に示すようにそれぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂはそれぞれのロッド１１８ａ，１１９ａの先端部にカム板１１７の駆動溝１１７ｃに入りこむような形に固設されており、それらのロッド１１８ａ，１１９ｂはそれぞれ圧電素子１１８，１１９の端部に固定されている。その端部とは反対側の端部１１８ｃ，１１９ｃがカメラボディ１０１側にそれぞれ固定されている。そのカメラボディに固定される側の端部１１８ｃ，１１９ｃには電気信号入力用の端子が配設されており、ここに外部から電圧が印加される。したがってそれぞれの圧電素子１１８，１１９の厚みが外部から印加される電圧の変化に応じて変化すると、それらの厚みの変化がロッド１１８ａ，１１９ｂの先端部に固設された駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂに伝わり、圧電素子１１８，１１９の厚みの変化にしたがって駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂがそれぞれ動く。この図２では圧電素子が双方とも伸びる方向にあることが図の矢印で示されている。それらの圧電素子１１８，１１９の厚みの変化に応じて動く駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂそれぞれは正弦波形を描く溝１１７ｃに係合されており、それぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂはその正弦波の形状を有する溝１１７ｃに案内され動く。そうするとそれぞれの圧電素子１１８，１１９の厚みの変化が一往復する間に正弦波形の一周期に対応する部分の溝を案内され、それぞれ動くことになる。したがって正弦波の形状を有する溝１１７ｃのピッチさえ把握しておればそれぞれの圧電素子１１８，１１９に印加される電圧の大きさを図示しない制御部で制御することにより易々と位置の制御を行えるのである。また、この制御部にはズームスイッチ１０３の設定状況やレリーズ釦１０２の押下状況が検出されているので、その設定状況にあわせて圧電素子１１８，１１９に電圧を印加し、厚みの変化を与えればレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａに設けられたカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂに駆動力が伝えられ、二つのレンズ１１３、１１４がそれぞれ移動する。
【００４３】
本実施形態のレンズ駆動装置１１では、二つの駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂの一方の駆動ピン１１８ｂが正弦波形の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃあるいは谷部１１７２ｃに差し掛かったときにその山部１１７１ｃあるいは谷部１１７２ｃを乗り越える駆動力を他方の駆動ピン１１９ｂで与えることができるように他方の駆動ピンが配設されている。つまり、二つの駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂはそれぞれ正弦波の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃと山部１１７３ｃあるいは山部１１７１ｃと谷部１１７４ｃといった位置に同時に配置されないように位相をずらして配置されている。こうしておけば一方の駆動ピン１１８ｂが正弦波形の形状を有する溝の山１１７１ｃの位置にあって圧電素子１１８ｃ厚みの変化に応じて動く方向が定まらないときに、他方の駆動ピン１１９ｂによって動く方向とともに駆動力を与えることができ、駆動ピン１１８ｃが正弦波の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃに在るときに谷１１７２ｃの方向へ動くことがが明確に示され、山部１１７１ｃで立往生するこということがなくなる。
【００４４】
図３は本発明のレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【００４５】
図３（ａ）は一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに差し掛かったときの状況を示す図であり、また図３（ｂ）は駆動ピン１１８ｂがその山部１１７１ｃを乗り越えたときの状況を示す図である。
【００４６】
図３（ａ）には圧電素子１１８，１１９が双方とも伸びる方向に制御され、それぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが駆動溝１１７ｃに沿って動いている状況が示されている。図中、駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂが右側へ動くとカム板１１７は反対の方向に駆動される。
【００４７】
一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに差し掛かったときにはそれ以上圧電素子１１８を伸ばしても溝１１７ｃに沿っては動けないので、ここで電圧値の変化量を変え圧電素子１１８を縮ませる制御を行っている。このときに他方の駆動ピン１１９ｂはまだ圧電素子が伸びる方向に電圧の変化が加えられ制御されており、駆動ピン１１９ｂの動く方向が定められている。そこで、一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに到達したら今度は圧電素子１１８を縮める制御を行って、双方の力によって駆動ピン１１８ｂが駆動溝１１７ｃを図中右方向へ動くようにしている。
【００４８】
このように一方が立往生しそうなときには他方で補助しカム板に駆動力を与えることにより滑らかにレンズを駆動することができる。
【００４９】
図４は本発明のレンズ駆動装置の別の実施形態を示す図である。
【００５０】
図４に示すようにカム溝１１７ａ，１１７ｂの他、矩形波の形状を描くような駆動溝１１７ｄが設けられている。
【００５１】
図５はその図４に示したカム板を用いてレンズ駆動装置の駆動側を構成したときの動作状況を説明する図である。
【００５２】
二つの圧電素子の厚みの変化を受け取る共通の駆動ピン１１８ｄがその矩形波の形状を有する溝１１７ｄに入り込んだ状況が示されている。図４とは異なり、矩形波を描くような形状を有する駆動溝１１７ｄには共通の駆動ピン１１８ｄが係合され、その共通の駆動ピンが二つのロッド１１８ａ、１１９ａ双方に固設されている。それらのロッド１１８ａ、１１９ａは共通の駆動ピン１１８ｄに直交する方向からそれぞれ駆動力を与えることができるようにすると駆動ピン１１８ｄが動く方向が明確に示される。この共通の駆動ピンが固設された、それぞれのロッドの反対側の端部には圧電素子１１８、１１９がそれぞれ固定されている。一方の圧電素子１１８の厚み変化に応じては矩形波を描くような形状を有する溝１１７ｄの水平部１１７１ｄに沿って駆動ピン１１８ｄが動き、他方の圧電素子１１９の厚みの変化に応じては矩形波形の垂直部１１７２ｄに沿って駆動ピン１１８ｄが動く。その矩形波形の一周期分の距離を所定の値にしておくと、レンズの移動距離が確実に把握でき、駆動溝１１７ｃの矩形波形の周期を細かくすればするほど細かな位置制御が行えることになる。
【００５３】
図５〜図１０はレンズ駆動装置１１の駆動側の動作原理を示す図である。それぞれの図にはカム板１１７を図中の矢印の方向に動かすときに駆動ピンをどのように駆動するかが示されている。
【００５４】
図５の位置に駆動ピン１１８ｄがあるときには一方の圧電素子１１８に電圧の変化を加え、駆動ピン１１８ｄがその位置にあるための厚みがその圧電素子１１８に与えられている。
【００５５】
図５の位置から図６の位置へ駆動ピン１１８ｄを動かすときには駆動溝１１７ｄの水平部１１７３ｃにある駆動ピン１１８ｄに動きを与えるため一方の圧電素子１１８が縮む方向に制御され、図６に示すように図中右側へ駆動ピン１１８ｄが移動する。その駆動溝１１７ｄの水平部１１７１ｄと垂直部１１７２ｄが交叉する部分に突き当たったら今度は図７に示すように垂直部１１７２ｄにある駆動ピンに動きを与えるため他方の圧電素子１１９が縮む方向に制御される。図８には駆動ピンが動かされ、新たな交叉部に駆動ピンが突き当たったときの状況が示されている。今度は駆動ピンをさらに図中右側方向へ動かすために図９に示すように一方の圧電素子１１８が縮む方向に制御され、駆動溝１１７ｄの水平部１１７１ｄと垂直部１１７２ｄが交叉する部分まで圧電素子１１８が縮められて突き当てられたら今度は図１０に示すように他方の圧電素子１１９が伸びる方向に制御される。なお圧電素子１１８，１１９は回動自在に軸支されており、圧電素子が駆動溝１１７ｄに案内されて動けるようにその回動によって圧電素子１１８，１１９の姿勢が駆動ピンの位置に応じて変わるようになっている。
【００５６】
このようにカム板１１７に駆動溝を設けてその駆動溝に係合する駆動ピンを圧電素子の厚みの変化に応じて移動させれば騒音のない静かな、かつ正確な位置決めを行えるレンズ駆動装置が実現される。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように、カム板を駆動する際に騒音を発生させることなく、かつ精度良くレンズの位置決めを行なうことができるレンズ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズ駆動装置の実施形態を示すものであり、そのレンズ駆動装置を備えたカメラの外観を示す図である。
【図２】図１（ｃ）に示したレンズ駆動装置の駆動側の構成を示した拡大図である。
【図３】本発明のレンズ駆動装置の動作原理を示す図である。
【図４】本発明のレンズ駆動装置の別の実施形態を示す図で、カム板に設けられる駆動溝の形状を変えた例を示す図である。
【図５】その図４に示したカム板を用いてレンズ駆動装置の駆動側を構成したときの動作状況を説明する図である。
【図６】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図７】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図８】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図９】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図１０】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図１１】図１１は、圧電素子と移動体たとえばレンズ枠との関わりを示す図である。
【図１２】図１２は圧電素子に印加される制御電圧を示す図である。
【図１３】図１１、図１２で説明した原理を用いたレンズ駆動装置であり、位置精度を高めるためにカム板に位置決め用の歯を設けた例である。
【符号の説明】
１００ カメラ
１０１ 対物レンズ
１１０ 撮影光学系
１１１ 反射鏡
１１２〜１１５ レンズ
１１６ ＣＣＤ固体撮像素子
１１ レンズ駆動装置
１１７ カム板
１１７ａ カム溝
１１７ｂ カム溝
１１７ｃ 正弦波を描くような形状を有する駆動溝
１１７１ｃ 山部
１１７２ｃ 谷部
１１７３ｃ 山部
１１７４ｃ 谷部
１１７ｄ 矩形波を描くような形状を有する駆動溝
１１７１ｄ 水平部
１１７２ｄ 垂直部
１１８ 圧電素子
１１８ａ ロッド
１１８ｂ 駆動ピン
１１８ｄ 駆動ピン
１１９ 圧電素子
１１９ａ ロッド
１１９ｂ 駆動ピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラボディの小型化が進められ、小型かつ軽量で持ち運びに便利なカメラが多数発売されている。このようなカメラの小型化が進められる中で、小型化に加え、さらに持ち運びが便利になるような薄型構造を持つカメラが注目を集め始めている。
【０００３】
カメラボディの小型化を進めるにあたっては撮影用のレンズなどの部品およびそれらの部品を保持するための部材やＣＣＤ固体撮像素子などの部品およびそのＣＣＤ固体撮像素子を保持するための部材などの小型化もともに進められ、それらの小型化された部品および部材が小型化されたカメラボディ内に高密度に実装されている。
【０００４】
しかしそれらの部品や部材がいくら小型化されても、従来のように対物レンズを経由して取り込まれる被写体光をＣＣＤ固体撮像素子の撮影面で結像させるレンズ群がカメラボディ内に直線的に配設されるとなると、今ひとつカメラボディが薄型にならないという問題があった。そこで撮影用の対物窓から導かれる光をカメラ内に配設された反射鏡で折り曲げることにより光の進行方向を変え、その後群レンズの配設位置に自由度を持たせることが可能な撮影光学系がカメラボディ内に配備され、薄型化が進められている。
【０００５】
このような薄型化が進められたカメラにおいては焦点距離の調節および光学ズームを実現するためのレンズ同士の相対位置の調節を行うためのレンズ駆動装置もカメラボディの薄型構造に適合するものでなければならない。このようなレンズ駆動装置の駆動源として使用されるものの中にはモータがあるが、モータが小型化されているとはいえ、カメラボディの薄型構造に見合ったモータはなかなか見当たらない。そこでモータに代えて小型の圧電素子を駆動源として使用するケースが増えてきている。
【０００６】
この圧電素子を使用したレンズ駆動装置では圧電素子にロッドを連結し、その連結したロッドにレンズ枠を固定し、圧電素子の厚みを周期的に変化させ、ロッドとともにレンズ枠を移動させる。レンズ枠を移動させるとは言っても圧電素子の寸法は固定的なものであって、その圧電素子に固定されたロッドにレンズ枠をただ単に固定したままで、その圧電素子の厚みの変化分しか移動できないようであると、焦点距離などの調節に必要な距離以上にレンズ枠を移動させることは不可能である。そこで、圧電素子の厚みの増える方向あるいは縮む方向いずれかの方向の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を緩めてロッドとともにレンズ枠を移動させ、他方の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を速めてロッドのみを移動させるような制御が行われる。これはロッドとレンズ枠のフリクションの大きさを圧電素子の厚みの変化速度を変えることによって調整し、レンズ枠を駆動するものである。このような制御を行う技術を適用したレンズ駆動装置としては特開平９−１９１６７６号公報に記載のものがある。
【０００７】
この公報に記載された圧電素子を駆動源として用いた駆動装置の動作を説明する。
【０００８】
図１１は、圧電素子と移動体たとえばレンズ枠との関わりを示す図、図１２は圧電素子に印加される制御電圧を示す図である。
【０００９】
図１２に示すように、圧電素子１０にはロッド２０が連結されており、そのロッド２０にレンズ枠が所定の摩擦力をもって結合されている。圧電素子１０に図１２に示すような鋸歯状波を印加すると、前述したような制御が行われる。
【００１０】
すなわち、図１２に示す鋸歯状波のＡの部分では、基準電圧からピーク電圧まで除々に上昇する電圧が圧電素子１０に加えられ、それに伴って圧電素子１０がゆっくりと伸び、そのゆっくりとした圧電素子１０の伸びとともに移動体３０たとえばレンズ枠が図１１（ａ）に示す位置Ｏから図１１（ｂ）に示す位置Ｐまで移動する。ピーク電圧にまで達した電圧が保持された後、図１２に示す鋸歯状波のＢの部分では、急激に基準電圧付近まで降下する電圧が圧電素子１０に加えられ、圧電素子１０が図１１（ｂ）に示す状態から図１１（ｃ）に示す状態にまで急激に縮み、それに伴ってロッド２０が急激に図１１の左側に移動する。このときには、圧電素子１０の縮みの速さに移動体３０たとえばレンズ枠が追随できず、移動体３０たとえばレンズ枠は位置Ｐに残されたまま、ロッド２０だけが縮む。そうすると移動体３０たとえばレンズ枠が図１１に示すとおり、元の位置Ｏから位置Ｐまで移動する。これを繰り返すことにより、移動体が図１１の右側に移動する。
【００１１】
一方、移動体３０を図１１の左側に移動させるには圧電素子１０を、図１２に示す波形とは逆の波形、すなわち、図１２に示す鋸歯状波のＡの部分では急激に立ち上がり、Ｂの部分では緩やかに電圧が降下する波形で駆動すれば良い。
【００１２】
このようにして圧電素子に厚みの変化を繰り返し与えることにより、圧電素子の厚みの変化分以上の移動距離をレンズ枠に与えることが可能になる。
【００１３】
以上が上記公報に提案された駆動装置の駆動原理である。
【００１４】
しかしこのような制御の方法ではレンズ枠とロッドとのフリクションの状況が正確に把握されてはいないため、圧電素子に何回厚みの変化を与えれば、所定の位置にレンズを駆動することが可能になるかが正確には計れない。そこでカム機構を併用し、レンズ枠の位置をそのカム機構によって精度良く定めることが考えられている。その中の一つに図１３に示すものがある。
【００１５】
図１３は図１１、図１２で説明した原理を用いたレンズ駆動装置であり、位置精度を高めるためにカム板に位置決め用の歯を設けた例である。
【００１６】
図１３（ａ）は駆動源として使用される圧電素子とその圧電素子の厚みの変化を駆動力としてカム板１に伝達する伝達部を示す図であり、また図１３（ｂ）はその伝達部によって駆動力を伝達されるカム板１を示す図である。
【００１７】
図１３（ｂ）に示すようにカム板１にはカム溝１ａ、１ｂが設けられており、それらのカム溝１ａ、１ｂに図示しないレンズ保持枠が係合される。カム板１の端部にはレンズ保持枠の位置を精度良く制御するための鋸歯状波状の波形を描くような歯１ｃが連なって設けられており、その鋸歯状波状の形をした歯１ｃの部分に圧電素子２の厚みの変化を駆動力としてカム板１に伝達するための図１３（ａ）に示すラチェット５の爪５ａが係合されている。この鋸歯状波状の波形の周期がレンズの移動距離の目安になる。ラチェット５の一方の側には連結部材３を介して圧電素子２が設けられており、その圧電素子２の厚みの変化による動きが駆動力となってラチェット５に伝えられる。ラチェット５は連結部材３に設けられた凸部３ａに移動自在に係合されており、その凸部３ａの周りには戻りばね４が配設されている。その戻りばね４の一端は連結部材３側の凸部３ｂに係合され、他端はラチェット５側に設けられた凸部５ｂに係合されている。したがってラチェット５の爪５ａは歯１ｃ側に常に付勢されている。
【００１８】
以上のような構成で圧電素子２の厚みが変化し縮むと、カム板１が図中の矢印の方向に動く。これは圧電素子２が縮むとラチェット５の爪５ａが矢印とは反対の方向に動くことによる。圧電素子の厚みが縮み始めるとラチェットの歯が傾斜に沿って滑り始め、連結部材３の凸部３ａに巻回されるようにして配設されている戻りばね４の付勢力によってカム板１の歯１ｃの傾斜を滑りながら上っていく。そしてラチャット５の爪５ａの先端部が歯１ｃの傾斜の終端を超えたら隣接して設けられている次の歯１ｃの窪み部側に入りこむ。圧電素子１が縮み続ければさらに次の歯１ｃ側へラチェットの爪５ａが入り込むように駆動されカム板が矢印の方へ駆動される。逆に圧電素子２が伸びるとラチェット５の爪５ａの傾斜と歯１ｃの傾斜とが接触する部分を軸にラチェットの爪が傾き始め爪５ａの先端部が歯１ｃのエッジ部を乗り越え、ラチェット５の爪５ａが戻りばね４によってカム板１側へ付勢され、隣接する次の歯の窪み側へ入り込む。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしカム板に駆動力を与えるためにはどうしても駆動源でカム板を駆動するための駆動機構が必要になる。このような駆動機構を設けると、上記の例からもわかるように駆動源側とカム板側が勢いよく当接するところが生じてしまうため、そこから騒音が発生するといった問題が出てくる。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑み、駆動源側とカム板側が勢いよく当接することのない、精度の高い位置決め機能を有するレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、カムフォロワを備えたレンズを保持するレンズ保持枠と、
前記カムフォロワが嵌入したカム溝を有し該カム溝と前記カムフォロワとからなるカム機構を介して前記レンズを移動させるカム部材と、
前記カム部材を駆動する駆動源とを備え、
前記カム部材が、前記駆動源の駆動力を受ける駆動溝を有し、
前記駆動源は、圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され、該圧電素子の厚み変化を伝えるロッドと、該ロッドに固設され、前記駆動溝に入り込んでロッドの移動を前記カム部材に伝達する駆動ピンとを備えた複数の駆動部材からなるものであることを特徴とする。
【００２２】
上記発明のレンズ駆動装置によれば、圧電素子の厚みの変化をロッドを介して駆動ピンに伝え、その駆動ピンをカム部材の駆動溝に沿って移動させることによりカム部材のカム溝に嵌入したカムフォロワに駆動力を伝え、そのカムフォロワを備えたレンズ保持枠ごとレンズを移動させることができる。レンズを移動させるときにはカム板の駆動溝に入り込んでいる駆動ピンがその駆動溝に沿って動くだけで駆動源側とカム板側とが当接するところがなくなり、当接による騒音の発生を抑制することができる。
【００２３】
ここで上記駆動溝は、正弦波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
上記複数の駆動部材は、駆動溝の延びる方向に並んで、かつ前記正弦波形の相互に位相の異なる位置に配備されるものであることが好ましい。
【００２４】
このように正弦波形を描く駆動溝に、駆動部材の駆動ピンが入り込むように配備されると、正弦波形を描く溝を細かくすればするほど、カム部材の位置を細かく制御することができる。しかし、正弦波形を描く駆動溝に一本の駆動ピンが配備されただけではその正弦波の山の位置あるいは谷の位置にその駆動ピンが在るときに圧電素子の厚みの変化にしたがって動く駆動ピンの動く方向が定まらないこともある。そこで正弦波形の位相の異なる位置に、複数の駆動ピンをそれぞれ配備し、一つの駆動ピンが正弦波形の山あるいは谷に在るときには、その他の駆動ピンが正弦波形の山あるいは谷に位置しないようにしておき、山あるいは谷の位置に在るピンをその他のピンに与えられる駆動力によって滑らかに移動させることが好ましい。
【００２５】
ここで前記駆動溝は、矩形波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
前記複数の駆動部材は、回動自在であって、前記駆動溝に入り込んだ共通の駆動ピンを有し該駆動ピンを相互に異なる方向に移動させるものであることが好ましい。
【００２６】
このように矩形波形を描く溝に、共通の駆動ピンを入り込ませ、その駆動ピンを複数の駆動部材によって相互に異なる方向にそれぞれ移動させると、複数の駆動ピンを設けることなく一つの駆動ピンだけでカム部材を移動させることができる。ただし、共通の駆動ピンを複数の駆動部材で相互に異なる方向に移動させるときに複数の駆動部材を固定したままにしておくと、いずれか一つの駆動部材で駆動されている駆動ピンの動きに支障をきたす恐れがある。そこで複数の駆動部材のうち、いずれか一つの駆動部材が共通の駆動ピンを駆動しているときには、他の駆動部材が回動し、いずれか一つの駆動部材で駆動されている駆動ピンの動きを滑らかにしてやることが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
図１は本発明のレンズ駆動装置の実施形態を示すものであり、そのレンズ駆動装置を備えたカメラの外観を示す図である。
【００２９】
図１（ａ）はカメラの外観を示す構成斜視図であり、また図１（ｂ）は図１（ａ）のカメラを背面から見た背面図である。さらに図１（ｃ）は対物レンズを含む撮影光学系の構成を抜き出した図である。
【００３０】
図１（ａ）に示すように本実施形態のカメラ１００のカメラボディ１０１は薄型構造で、カメラボディ１０１内には撮影光学系１１０と閃光発光装置とが備えられている。カメラボディ１０１表面にはカメラボディ１０１内部に配設されたレンズ群に被写体光を導くための対物レンズ１０１１ａと閃光発光装置の閃光を被写体に向けて発光するための閃光発光窓１０１１ｃとがファインダ窓１０１１ｂを挟んで設けられている。本実施形態のカメラ１００にはファインダ窓１０１ｂも設けられており、そのファインダ窓１０１ｂを経由して導かれる被写体光がカメラ背面側に設けられた図示しない接眼部で視認可能な構成になっている。なお、対物レンズ１０１１ａとファインダの対物窓１０１ｂと閃光発光窓１０１ｃは一体成型された部材１０１１からなる。
【００３１】
また、このカメラ１００は自動焦点調節機能も備えており、レリーズ釦１０２が押されると焦点調節が自動的に行われるようになっている。さらにズームスイッチ１０３も設けられており、そのズームスイッチ１０３を操作すると光学ズームを行うことができる構成になっている。
【００３２】
またカメラにはＬＣＤ表示装置も備えられており、カメラボディ１０１の背面側にはそのＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０が配設されている。その表示パネル１２０の被写体像でもフレーミングが行える。そのＬＣＤ表示装置の表示パネル１２０で表示される被写体像あるいはファインダを通して視認される被写体像いずれかでフレーミングを行い、レリーズ釦１０２を押して撮影を行うことができる。
【００３３】
ここで図１（ｃ）を参照して撮影光学系を説明する。本実施形態のカメラには反射鏡１１１を用いた撮影光学系が配備されている。カメラボディ表面に配設された対物レンズ１０１ａを経由して導かれた被写体光はその対物レンズ１０１ａの光軸とは略直交する方向に反射鏡１１１によって折り曲げられ、その折り曲げられた被写体光が後群のレンズ１１２〜１１５でＣＣＤ固体撮像素子１１６まで導かれ、そのＣＣＤ固体撮像素子１１６の撮影面に像が結ばれる。
【００３４】
このように固体撮像素子１１６の撮影面に被写体像を結像させる後群のレンズそれぞれ１１２〜１１５がカメラボディ１０１の厚み方向に設けられるのではなく、カメラボディ１０１の高さ方向に並んで設けられるのでカメラボディ１０１の厚みを薄くすることができる。
【００３５】
ここで図１（ｃ）を参照して本発明のレンズ駆動装置の構成を説明する。
【００３６】
レンズ駆動装置１１はレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａと、そのレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａが備えるカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂと、カム板１１７とそのカム板１１７に設けられたカム溝１１７ａ，１１７ｂおよび駆動溝１１７ｃからなる。
【００３７】
本実施形態のカメラには４つのレンズが備えられており、それぞれのレンズ１１２〜１１５がレンズ保持枠１１２ａ〜１１５ａにそれぞれ嵌め込まれている。それらのレンズ１１２〜１１５のうち、二つのレンズ１１３、１１４がレンズ駆動装置１１で移動自在になっている。それそれのレンズが嵌め込まれているレンズ枠１１３ａ，１１４ａが備えるカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂそれぞれがカム板１１７のカム溝１１７ａ，１１７ｂにそれぞれ係合している。カム板１１７の駆動溝１１７ｃに係合している駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂによってカム板１１７に駆動力が与えられると、カム板１１７のカム溝１１７ａ，１１７ｂに係合しているレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａのカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂとともにレンズ１１３，１１４がそれぞれ移動する。
【００３８】
カム板１１７は４つのレンズ１１２〜１１５の脇に配設されており、そのカム板１１７の端部には駆動溝１１７ｃが設けられている。この駆動溝１１７ｃは正弦波を描くように形成されており、その正弦波状を描くような溝１１７ｃに駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが係合されている。
【００３９】
ズームスイッチ１０３（図１参照）が操作されたらこれらのレンズ１１３，１１４の移動によって４つのレンズの相互の距離が調節され光学ズームの調節が行われるとともに、レリーズ釦１０２（図１参照）が押されたら、焦点距離の調節も自動的に行われる。
【００４０】
図２は図１（ｃ）に示したレンズ駆動装置の駆動側の構成を示した拡大図である。
【００４１】
図２（ａ）はカム板１１７の拡大図であり、また図２（ｂ）は圧電素子１１８，１１９とロッド１１８ａ，１１９ａと駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂからなる駆動部材を示す図である。なお、図２には駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが動く方向とは反対の方向にカム板１１７が動くことが図中矢印で示されている。また、圧電素子１１８、１１９が伸びる方向にあるか、縮む方向にあるかも図中矢印で示されている。
【００４２】
図２（ｂ）に示すようにそれぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂはそれぞれのロッド１１８ａ，１１９ａの先端部にカム板１１７の駆動溝１１７ｃに入りこむような形に固設されており、それらのロッド１１８ａ，１１９ｂはそれぞれ圧電素子１１８，１１９の端部に固定されている。その端部とは反対側の端部１１８ｃ，１１９ｃがカメラボディ１０１側にそれぞれ固定されている。そのカメラボディに固定される側の端部１１８ｃ，１１９ｃには電気信号入力用の端子が配設されており、ここに外部から電圧が印加される。したがってそれぞれの圧電素子１１８，１１９の厚みが外部から印加される電圧の変化に応じて変化すると、それらの厚みの変化がロッド１１８ａ，１１９ｂの先端部に固設された駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂに伝わり、圧電素子１１８，１１９の厚みの変化にしたがって駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂがそれぞれ動く。この図２では圧電素子が双方とも伸びる方向にあることが図の矢印で示されている。それらの圧電素子１１８，１１９の厚みの変化に応じて動く駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂそれぞれは正弦波形を描く溝１１７ｃに係合されており、それぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂはその正弦波の形状を有する溝１１７ｃに案内され動く。そうするとそれぞれの圧電素子１１８，１１９の厚みの変化が一往復する間に正弦波形の一周期に対応する部分の溝を案内され、それぞれ動くことになる。したがって正弦波の形状を有する溝１１７ｃのピッチさえ把握しておればそれぞれの圧電素子１１８，１１９に印加される電圧の大きさを図示しない制御部で制御することにより易々と位置の制御を行えるのである。また、この制御部にはズームスイッチ１０３の設定状況やレリーズ釦１０２の押下状況が検出されているので、その設定状況にあわせて圧電素子１１８，１１９に電圧を印加し、厚みの変化を与えればレンズ保持枠１１３ａ，１１４ａに設けられたカムフォロワ１１３ｂ，１１４ｂに駆動力が伝えられ、二つのレンズ１１３、１１４がそれぞれ移動する。
【００４３】
本実施形態のレンズ駆動装置１１では、二つの駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂの一方の駆動ピン１１８ｂが正弦波形の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃあるいは谷部１１７２ｃに差し掛かったときにその山部１１７１ｃあるいは谷部１１７２ｃを乗り越える駆動力を他方の駆動ピン１１９ｂで与えることができるように他方の駆動ピンが配設されている。つまり、二つの駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂはそれぞれ正弦波の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃと山部１１７３ｃあるいは山部１１７１ｃと谷部１１７４ｃといった位置に同時に配置されないように位相をずらして配置されている。こうしておけば一方の駆動ピン１１８ｂが正弦波形の形状を有する溝の山１１７１ｃの位置にあって圧電素子１１８ｃ厚みの変化に応じて動く方向が定まらないときに、他方の駆動ピン１１９ｂによって動く方向とともに駆動力を与えることができ、駆動ピン１１８ｃが正弦波の形状を有する溝１１７ｃの山部１１７１ｃに在るときに谷１１７２ｃの方向へ動くことがが明確に示され、山部１１７１ｃで立往生するこということがなくなる。
【００４４】
図３は本発明のレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【００４５】
図３（ａ）は一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに差し掛かったときの状況を示す図であり、また図３（ｂ）は駆動ピン１１８ｂがその山部１１７１ｃを乗り越えたときの状況を示す図である。
【００４６】
図３（ａ）には圧電素子１１８，１１９が双方とも伸びる方向に制御され、それぞれの駆動ピン１１８ｂ，１１９ｂが駆動溝１１７ｃに沿って動いている状況が示されている。図中、駆動ピン１１８ｂ、１１９ｂが右側へ動くとカム板１１７は反対の方向に駆動される。
【００４７】
一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに差し掛かったときにはそれ以上圧電素子１１８を伸ばしても溝１１７ｃに沿っては動けないので、ここで電圧値の変化量を変え圧電素子１１８を縮ませる制御を行っている。このときに他方の駆動ピン１１９ｂはまだ圧電素子が伸びる方向に電圧の変化が加えられ制御されており、駆動ピン１１９ｂの動く方向が定められている。そこで、一方の駆動ピン１１８ｂが山部１１７１ｃに到達したら今度は圧電素子１１８を縮める制御を行って、双方の力によって駆動ピン１１８ｂが駆動溝１１７ｃを図中右方向へ動くようにしている。
【００４８】
このように一方が立往生しそうなときには他方で補助しカム板に駆動力を与えることにより滑らかにレンズを駆動することができる。
【００４９】
図４は本発明のレンズ駆動装置の別の実施形態を示す図である。
【００５０】
図４に示すようにカム溝１１７ａ，１１７ｂの他、矩形波の形状を描くような駆動溝１１７ｄが設けられている。
【００５１】
図５はその図４に示したカム板を用いてレンズ駆動装置の駆動側を構成したときの動作状況を説明する図である。
【００５２】
二つの圧電素子の厚みの変化を受け取る共通の駆動ピン１１８ｄがその矩形波の形状を有する溝１１７ｄに入り込んだ状況が示されている。図４とは異なり、矩形波を描くような形状を有する駆動溝１１７ｄには共通の駆動ピン１１８ｄが係合され、その共通の駆動ピンが二つのロッド１１８ａ、１１９ａ双方に固設されている。それらのロッド１１８ａ、１１９ａは共通の駆動ピン１１８ｄに直交する方向からそれぞれ駆動力を与えることができるようにすると駆動ピン１１８ｄが動く方向が明確に示される。この共通の駆動ピンが固設された、それぞれのロッドの反対側の端部には圧電素子１１８、１１９がそれぞれ固定されている。一方の圧電素子１１８の厚み変化に応じては矩形波を描くような形状を有する溝１１７ｄの水平部１１７１ｄに沿って駆動ピン１１８ｄが動き、他方の圧電素子１１９の厚みの変化に応じては矩形波形の垂直部１１７２ｄに沿って駆動ピン１１８ｄが動く。その矩形波形の一周期分の距離を所定の値にしておくと、レンズの移動距離が確実に把握でき、駆動溝１１７ｃの矩形波形の周期を細かくすればするほど細かな位置制御が行えることになる。
【００５３】
図５〜図１０はレンズ駆動装置１１の駆動側の動作原理を示す図である。それぞれの図にはカム板１１７を図中の矢印の方向に動かすときに駆動ピンをどのように駆動するかが示されている。
【００５４】
図５の位置に駆動ピン１１８ｄがあるときには一方の圧電素子１１８に電圧の変化を加え、駆動ピン１１８ｄがその位置にあるための厚みがその圧電素子１１８に与えられている。
【００５５】
図５の位置から図６の位置へ駆動ピン１１８ｄを動かすときには駆動溝１１７ｄの水平部１１７３ｃにある駆動ピン１１８ｄに動きを与えるため一方の圧電素子１１８が縮む方向に制御され、図６に示すように図中右側へ駆動ピン１１８ｄが移動する。その駆動溝１１７ｄの水平部１１７１ｄと垂直部１１７２ｄが交叉する部分に突き当たったら今度は図７に示すように垂直部１１７２ｄにある駆動ピンに動きを与えるため他方の圧電素子１１９が縮む方向に制御される。図８には駆動ピンが動かされ、新たな交叉部に駆動ピンが突き当たったときの状況が示されている。今度は駆動ピンをさらに図中右側方向へ動かすために図９に示すように一方の圧電素子１１８が縮む方向に制御され、駆動溝１１７ｄの水平部１１７１ｄと垂直部１１７２ｄが交叉する部分まで圧電素子１１８が縮められて突き当てられたら今度は図１０に示すように他方の圧電素子１１９が伸びる方向に制御される。なお圧電素子１１８，１１９は回動自在に軸支されており、圧電素子が駆動溝１１７ｄに案内されて動けるようにその回動によって圧電素子１１８，１１９の姿勢が駆動ピンの位置に応じて変わるようになっている。
【００５６】
このようにカム板１１７に駆動溝を設けてその駆動溝に係合する駆動ピンを圧電素子の厚みの変化に応じて移動させれば騒音のない静かな、かつ正確な位置決めを行えるレンズ駆動装置が実現される。
【００５７】
【発明の効果】
以上、説明したように、カム板を駆動する際に騒音を発生させることなく、かつ精度良くレンズの位置決めを行なうことができるレンズ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレンズ駆動装置の実施形態を示すものであり、そのレンズ駆動装置を備えたカメラの外観を示す図である。
【図２】図１（ｃ）に示したレンズ駆動装置の駆動側の構成を示した拡大図である。
【図３】本発明のレンズ駆動装置の動作原理を示す図である。
【図４】本発明のレンズ駆動装置の別の実施形態を示す図で、カム板に設けられる駆動溝の形状を変えた例を示す図である。
【図５】その図４に示したカム板を用いてレンズ駆動装置の駆動側を構成したときの動作状況を説明する図である。
【図６】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図７】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図８】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図９】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図１０】図５に示したレンズ駆動装置の駆動側の動作原理を示す図である。
【図１１】図１１は、圧電素子と移動体たとえばレンズ枠との関わりを示す図である。
【図１２】図１２は圧電素子に印加される制御電圧を示す図である。
【図１３】図１１、図１２で説明した原理を用いたレンズ駆動装置であり、位置精度を高めるためにカム板に位置決め用の歯を設けた例である。
【符号の説明】
１００ カメラ
１０１ 対物レンズ
１１０ 撮影光学系
１１１ 反射鏡
１１２〜１１５ レンズ
１１６ ＣＣＤ固体撮像素子
１１ レンズ駆動装置
１１７ カム板
１１７ａ カム溝
１１７ｂ カム溝
１１７ｃ 正弦波を描くような形状を有する駆動溝
１１７１ｃ 山部
１１７２ｃ 谷部
１１７３ｃ 山部
１１７４ｃ 谷部
１１７ｄ 矩形波を描くような形状を有する駆動溝
１１７１ｄ 水平部
１１７２ｄ 垂直部
１１８ 圧電素子
１１８ａ ロッド
１１８ｂ 駆動ピン
１１８ｄ 駆動ピン
１１９ 圧電素子
１１９ａ ロッド
１１９ｂ 駆動ピン
Claims (3)
- カムフォロワを備えたレンズを保持するレンズ保持枠と、
前記カムフォロワが嵌入したカム溝を有し該カム溝と前記カムフォロワとからなるカム機構を介して前記レンズを移動させるカム部材と、
前記カム部材を駆動する駆動源とを備え、
前記カム部材が、前記駆動源の駆動力を受ける駆動溝を有し、
前記駆動源は、圧電素子と、一端が該圧電素子に固定され、該圧電素子の厚み変化を伝えるロッドと、該ロッドに固設され、前記駆動溝に入り込んでロッドの移動を前記カム部材に伝達する駆動ピンとを備えた複数の駆動部材からなるものであることを特徴とするレンズ駆動装置。 - 前記駆動溝は、正弦波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
前記複数の駆動部材は、前記駆動溝の延びる方向に並んで、かつ前記正弦波形の相互に位相の異なる位置に配備されたものであることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。 - 前記駆動溝は、矩形波形を描きながら前記カム部材の移動方向に延びる形状の溝であって、
前記複数の駆動部材は、回動自在であって、前記駆動溝に入り込んだ共通の駆動ピンを有し該駆動ピンを相互に異なる方向に移動させるものであ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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