JP4674218B2 - レンズ移送装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学器具に採用されるレンズを移送する装置に関し、より詳しくは駆動メカニズムの構造を単純化することで小型化の設計を図り、レンズ駆動に消費される動力損失を最小化し、レンズ移送をより正確に且つ安定的に行うことができるレンズ移送装置に関する。

一般的に光学器具はカムやスクリューまたは圧電素子などを利用してレンズを移送させるレンズ移送装置を含んでいる。この際、上記レンズ移送装置は動力を発生させる手段としてモータや圧電素子を使用し、動力を伝達する手段としてカムやスクリューなどを使用する。

従って、レンズ移送装置は駆動力によってレンズを移送させレンズの相対距離を変化させることによって、ズーム（ｚｏｏｍｉｎｇ）機能や焦点調節（ｆｏｃｕｓｉｎｇ）機能を実現するように構成される。

図１にはカムを利用してレンズを移送させる特許文献１のズームレンズバレル１０が示されている。

上記特許文献１は鏡筒１２、１４、１６に形成されたカム曲線に沿って各レンズ群１２ａ、１４ａ、１６ａをズームまたは焦点距離に合う相対距離を保つために移送するように構成される。

このような構造は、作動の際カム曲線の形状によって各レンズ群１２ａ、１４ａ、１６ａの相対的位置が容易に決まり、その駆動源として電磁気方式のモータを利用する。この際、上記ズームレンズバレル１０は多数個の減速ギアーを備えており、カム曲線に沿って動く鏡筒の回転運動を直線運動に変換させるように構成されるため、その構造が複雑になる問題点がある。

また、上述したレンズ移送装置は多数個の減速ギアーが備えられるため、小型化が難しく、電磁気方式のモータを使用するため多くの動力が所要され、人体に有害な電磁気波が発生するばかりでなく、レンズ移送に対する分解能が低いという問題点がある。

一方、図２にはスクリューを利用してレンズを移送させるカメラのズームレンズメカニズムが示されている。

即ち、カメラボディー２２には被写体側に固定レンズ群２２ａが結合されており、内部には収納空間が形成されている。この収納空間には電磁気方式のモータ２４が設けられており、このモータ２４の軸部には案内スクリュー２４ａが取り付けられている。

上記案内スクリュー２４ａの外周には動力伝達部材２６が結合されており、この動力伝達部材２６の一側にはレンズバレル２８が結合されている。

また、上記レンズバレル２８には移送レンズ群２８ａが結合されており、上記バレル２８はカメラボディー２２の内部に光軸方向に結合されたガイドシャフト２９によって光軸方向に移送できるように結合されている。

従って、モータ２４が作動すると案内スクリュー２４ａが回転し、上記案内スクリュー２４ａが回転することにより動力伝達部材２６が光軸方向に移送するようになる。上記動力伝達部材２６が光軸方向に移送すると上記バレル２８は上記ガイドシャフト２９によって案内され、やはり光軸方向に移送しズーム機能が実現される。

しかし、上記カメラのズームレンズメカニズム２０も電磁気方式のモータを使用するため、多数個の減速ギアーが必要であり、それにより小型化が困難である。また、上記モータから発生する電磁気波の発生を除去できないだけでなく、移送の分解能が低く精密な制御が難しいという問題点がある。

図３ａ乃至図３ｂには、上述した方式の問題点を解決するために圧電素子を利用してレンズを移送させる特許文献２の駆動装置３０が示されている。

即ち、圧電素子３２をベースブロック３４に固定させ、駆動環棒３６に変位を伝達しスライド部３８ａで発生する予圧とレンズフレーム３８の慣性力、加速度効果としてレンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を移送させる。また、入力電圧の波形により上記レンズフレーム３８が駆動環棒３６と共に移送するか、またはすべる相対運動をすることによって両方向移送が可能である。

一方、上記駆動装置３０は電磁気方式のモータを使用しないため、その構造的に電磁気波が発生せず、動力伝達手段として縦減速ギアー等を使用しないため、その構造の単純化を図ることができる。

しかし、上記駆動環棒３６が固定されており鏡筒長さの可変が不可能であるため、小型化に制限があり、駆動信号が正弦波信号ではなく非対称形波形を使用するため駆動回路が複雑になるという問題点がある。

従って、小さい体積内に装着が可能であり、移送の分解能が高く精密な制御が可能であり、小さい駆動力で作動しながらも十分な移送変位を得ることができるレンズ移送装置に対する必要性が増している。
米国特許第６，２６８，９７０号 米国特許第６，２１５，６０５号

本発明は上記のような従来の問題点を解消するためのもので、その目的は従来の電磁気方式の駆動メカニズムに比べ構造を単純化することで超小型化を図ることができるレンズ移送装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、従来に比べ低い入力電力でも大きい変位を得ることができ移送の分解能が優れ、駆動にかかる動力の損失を最小化することができるレンズ移送装置を提供することである。

本発明のさらに他の目的は、従来に比べレンズの移送を導く案内メカニズムの構造が単純で、かつレンズの移送を正確に且つ安定的に行うことができるレンズ移送装置を提供することである。

上記のような目的を達成するために本発明は、少なくとも一つのレンズが内部空間に配置されるレンズ収容部から延長される延長部を備えるレンズバレルと、上記延長部と接する摩擦部材を先端に備え電源印加の際伸縮及び屈曲変形される圧電体を有し上記レンズバレルの移送に必要な駆動力を提供する圧電振動子と、上記延長部と摩擦部材間の圧電状態を保つように上記圧電体の後端と自由端が弾力的に接し上記圧電振動子を上記延長部側に加圧する弾性力を提供する予圧部材と、上記レンズバレルの光軸方向への移送を導く案内部とを含むレンズ移送装置を提供する。

好ましくは、上記圧電振動子は、複数個の圧電体が積層され、内、外部の電極構造により２つ以上の振動モードを有する圧電超音波モータ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｍｏｔｏｒ）である。

より好ましくは、上記摩擦部材に向い合う延長部の垂直面には上記摩擦部材に直交するように配置され、これら間に点接触が行われる被摩擦部材を備える。

より好ましくは、上記被摩擦部材は上記垂直面に陥没形成された凹溝に配置される。

好ましくは、上記被摩擦部材はレンズバレルの移送距離の１．５倍以上の形成高さで備えられる。

好ましくは、上記予圧部材は上記圧電振動子の後端と一側自由端が弾力的に接触するように上記圧電振動子が配置されるベースに他側固定端が固定される板スプリングである。

より好ましくは、上記予圧部材の一側自由端には上記圧電振動子の後端と点接触されるように突設されるエムボシング部を備える。

好ましくは、上記予圧部材は上記圧電振動子の長さより長く備えられる。

好ましくは、上記案内部は上記延長部の他側面に形成された第１案内溝とベアリング部材を介して垂直に配置される一定の長さの第１案内棒と、上記レンズバレルの回転を防止するように上記延長部の他側面に形成された第２案内溝に垂直に配置される一定の長さの第２案内棒とで備えられる。

より好ましくは、上記ベアリング部材は、上記第１案内溝の外部面と上記第１案内棒の外部面と点接触される左右一対の上、下部ボール部材と、該上、下部ボール部材が回転可能に配置される上、下部ボール収容溝を複数個備えるリテーナとで構成される。

より好ましくは、上記上、下部ボール部材と上記第１案内棒は、三角形の各頂点に該当する位置に配置される。

より好ましくは、上記第１案内棒の中心は上記圧電振動子の摩擦部材と上記延長部の被摩擦部材が点接触される接点と等しい水平軸上に配列される。

より好ましくは、上記摩擦部材と被摩擦部材が点接触される接点は上記予圧部材の自由端と上記圧電振動子が接触される接点と等しい水平軸上に配列される。

より好ましくは、上記第２案内棒は上記第２案内溝の内周面に互いに向い合うように突設される内面突出部と点接触されるように四角断面状の四角孔の形状から成る第２案内溝に備えられる。

好ましくは、上記レンズバレルが搭載されるベースをさらに含み、上記ベースは上記圧電振動子の圧電体を固定する固定力を提供する垂直リーブと、上記予圧部材の他側固定端が固定される固定溝及び上記案内部の下部端が固定される固定孔とを備える。

より好ましくは、上記垂直リーブは上記圧電体の下部面が接する床面から垂直に延長され上記圧電体の左右両側の外部面に弾力的に接する弾性固定片で備えられる。

より好ましくは、上記垂直リーブの上端部には上記圧電振動子の上部ずれと上下搖れを防止するように上記圧電体の上部面に接するように配置される固定板を備える。

より好ましくは、上記固定溝は上記予圧部材の他側固定端が挿入され固定される間隙を形成するように上記ベースの一側角に備えられる一対の固定リーブの間に備えられる。

好ましくは、上記レンズバレルの一側面には感知部を備え、上記感知部の上下移送位置を感知する位置センサーをさらに含む。

本発明によれば、レンズバレルから放射方向に延長される延長部と点接触され、予圧部材によって延長部側に加圧される圧電振動子を有し圧電振動子の駆動力をレンズバレル側に伝達する線形駆動メカニズムを備えることによって、従来のカム、電磁気方式の駆動メカニズムに比べ構造をより単純化することができるので、光学器機をより小型化することが可能である。

また、このような圧電線形駆動メカニズムは移送対象物であるレンズバレルに伝達される駆動力の損失を最小化しながら、移送の際摩擦力による損失を最小化することができるので、従来の技術に比べ低い入力電力でも大きい変位を得ることができ、駆動効率性を高めることができる。

さらに、レンズバレルの移送を導く案内メカニズムの構造が単純で、かつレンズの移送をより正確に、かつ安定的に行うことができるので、優れた品質の画像を得ることができる効果を奏する。

以下、本発明の好ましい実施例を添付の図面を参照してより詳しく説明する。

図４は本発明によるレンズ移送装置の全体斜視図、図５は本発明によるレンズ移送装置の分解斜視図、図６は本発明によるレンズ移送装置の側面図、図７は本発明によるレンズ移送装置の平面図である。

本発明によるレンズ移送装置１００は図４乃至図７に示すように、少なくとも一つのレンズが内部収容されるレンズバレル１１０と、これを光軸方向に移送させる駆動力を提供する圧電振動子１２０と、上記圧電振動子１２０を加圧する予圧部材１３０及び上記レンズバレル１１０の移送を導く案内部１４０とを含んで成る。

図４及び図５に示すように、上記レンズバレル１１０は、レンズ収容部１１１と延長部１１２から成る射出成形物であり、上記レンズ収容部１１１は少なくとも一つのレンズが光軸に沿って配列されるように一定の大きさの内部空間を有する受容体である。

上記延長部１１２は、上記レンズ収容部１１１の外部面から上記圧電振動子１２０側に一定の長さで延長され後述する被摩擦部材が配置される垂直面１１４と、上記案内部１４０の第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２が配置されるように第１案内棒１１５及び第２案内溝１１６をそれぞれ備える。

ここで、上記垂直面１１４は上記圧電振動子１２０と対応する延長部１１２の一側面に形成され、上記第１案内溝１１５及び第２案内溝１１６は上記延長部１１２の他側面に形成される。

このような延長部１１２は上記レンズバレル１１０の射出成形の際、これに一体に備えることもできるが、これに限定されるものではなく、射出成形される円筒状のレンズ収容部１１１と組み立てられ結合される構造を有するように別途射出成形することもできる。

上記レンズ収容部１１１の上部面には光軸と中心が互いに一致する入射孔１１３を所定の大きさに貫通形成する。

また、図４乃至図５に示すように、上記圧電振動子１２０は、摩擦部材１２１と圧電体１２２とから成る直六面体状の圧電超音波モータ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｍｏｔｏｒ）である。

上記摩擦部材１２１は上記レンズバレル１１０から延長された延長部１１２の一側面と接するように上記圧電体１２２の先端に備えられる。このような摩擦部材１２１は耐磨耗性に優れ、摩擦係数が比較的大きいセラミックまたは金属素材から成ることが好ましく、その形状は円筒状に限定されるものではなく、半円形、六面体形など相対物に摩擦力を伝達することができる形状であれば摩擦部材として使用することが可能である。

上記圧電体１２２は外部面に電源が印加されるように複数個の電極端子（図示せず）と電気的に繋がる電源ケーブル１２３を備え、上記外部電極端子を通じて印加される電源によって長さ方向の振動モード及び厚さ方向の屈曲変形モードが加振できるように内部に特定な内部電極を有する複数の圧電体が積層される積層型圧電素子である。

このような圧電振動子１２０は上記レンズバレル１１０が搭載されるベース１５０の上部面から垂直に延長される一対の垂直リーブ１５１、１５２の間に上記圧電体１２２の左右両側面が挿まれるように上部から下部に挿入される。

図８は、本発明によるレンズ移送装置に備えられる圧電振動子と延長部間の接触状態を示す詳細図であって、示すように、上記圧電振動子１２０の摩擦部材１２１と向い合う上記延長部１１２の垂直面１１４には上記摩擦部材１２１と接触される被摩擦部材１２４を備える。

このような被摩擦部材１２４は上記摩擦部材１２１に直交するように配置され、これら間に点接触が行われるように上記延長部１１２の垂直面１１４に装着され、これは上記摩擦部材１２１と同様に耐磨耗性が優れ、摩擦係数が比較的大きいセラミックまたは金属材のような素材から成ることが好ましく、その形状は円筒状に限定されるものではなく、半円形、六面体形など相対物の摩擦力の伝達を受けることができる形状であれば、被摩擦部材１２４として使用することが可能である。

上記摩擦部材１２１に向い合う上記延長部１１２の垂直面１１４には上記被摩擦部材１２４を配置し確り固定できるように垂直な半円断面状の凹溝１１４ａを陥没形成しても良い。

この際、上記垂直面１１４に備えられる被摩擦部材１２４の形成長さは上記摩擦部材１２１との接触区間をより確実に、かつ安定的に保障できるようにレンズバレルを移送しようとする距離の１．５倍以上で備えることが好ましい。

上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４は上記圧電振動子１２０の圧電体１２２の先端と上記垂直面１１４に接着するために別途のジグ（図示せず）を利用し一定な予圧を加えながら装着位置を決めた後、加圧状態で熱硬化性樹脂接着剤を塗布し上記圧電体１２２と垂直面１１４にそれぞれ装着する。

そして、上記予圧部材１３０は図４、図５及び図７に示すように上記摩擦部材１２１が備えられる先端の正反対側に該当する圧電振動子１２０の圧電振動体１２２の後端に一側自由端１３１が接し上記圧電振動子１２０を延長部１１２の側に一定な強さの弾性力で加圧できるように上記ベース１５０の固定溝１５３に他側固定端１３２が固定される弾性体である。

このような予圧部材１３０の一側自由端１３１には上記圧電振動子１２０の圧電体１２２の後端と点接触されるようにエムボシング部１３３を突設し、上記固定端１３２は上記ベース１５０の固定溝１５３にレンズバレル１１０側に折曲される。

この際、上記予圧部材１３０は設計の際、調節可能な予圧力を得ることができるように上記圧電振動子１２０の長さより長く備えられることが好ましい。

また、図４乃至図８に示すように、上記案内部１４０は、上記圧電振動子１２０から提供される駆動力によって上記レンズバレル１１０を光軸方向に往復移送させる際上記レンズバレル１１０の移送を導くことができるように第１案内棒１４１と第２案内棒１４２とで備えられる。

上記第１案内棒１４１は、上記延長部１１２の他側面に形成された第１案内溝１１５とベアリング部材１４３を介して垂直に配置される一定の長さの棒部材であり、上記第２案内棒１４２は上記圧電振動子１２０で提供される駆動力による上記レンズバレル１１０の移動の際上記第１案内棒１４１を中心にする回転を防止するように上記延長部１１２の他側面に形成された第２案内溝１１６に垂直に配置される一定の長さの棒部材である。

ここで、上記第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２は上記ベース１５０の上部面に備えられる第１固定孔１５４ａ及び第２固定孔１５４ｂに各下部端が挿入され光軸に平行になるように垂直に固定される。

そして、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、上記第１案内溝１１５と第１案内棒１４１の間に配置されるベアリング部材１４３は、上記第１案内溝１１５の外部面と上記第１案内棒１４１の外部面と点接触される左右一対の上部ボール部材１４３ａ及び下部ボール部材１４３ｂと、上記上部ボール部材１４３ａ及び下部ボール部材１４３ｂが回転可能に配置される上部ボール収容溝１４３ｃ及び下部ボール収容溝１４３ｄを複数個備えるリテーナ１４３ｅとで構成される。

上記リテーナ１４３ｄの前、後面には上記第１案内溝１１５に突設された突出部１１５ａと上記第１案内棒１４１との接触を防止できるように凹溝１４３ｆ、１４３ｇをそれぞれ陥没形成する。

ここで、上記上部ボール部材１４３ａ及び下部ボール部材１４３ｂと、上記第１案内棒１４１は、安定的に点接触しながらレンズバレルのずれを防止できるように、三角形の各頂点に該当する位置に配置されることである。

また、上記第１案内棒１４１の中心は上記圧電振動子１２０の摩擦部材１２１と上記延長部１１２の被摩擦部材１２４が点接触される接点位置と等しい水平軸上に配列されることが好ましく、上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４が点接触される接点は上記予圧部材１３０の自由端１３１と上記圧電振動子１２０が接触される接点と等しい水平軸上に配列されることが好ましい。

これにより、上記圧電振動子１２０で提供される駆動力を動力損失なしに上記摩擦部材１２１を通じて被摩擦部材１２４に伝達して、上記レンズバレル１１０を光軸方向に往復移動させると同時に、往復移送の際に動力損失を最小化できることである。

上記第１案内棒１４１から一定の間隔を置いて垂直に備えられる第２案内溝１４２は上記延長部１１２に形成される第２案内溝１１６に組み立てられる。

図７及び図１０に示すように、上記第２案内溝１１６は、上記レンズバレルの案内移送の際発生する摩擦損失を最小化できるように上記第２案内棒１４２の外部面と点接触される内面突出部１１６ａ、１１６ｂを互いに向い合うように突設した四角断面状の四角孔で備えられる。

一方、本発明のレンズ移送装置１００は図４乃至図７に示すように上記レンズバレル１１０が載せられ、図示しないイメージセンサー及び基板が配置されるベース１５０を含む。

上記ベース１５０は上記圧電振動子１２０を位置固定する垂直リーブ１５１、１５２を上部面に一定の高さで垂直に形成し、上記予圧部材１３０の他側固定端１３２が挟まれ固定される固定溝１５３及び上記第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２の下部端が挿入され固定される第１固定孔１５４ａ及び第２固定孔１５４ｂとを備えることができるように射出成形される樹脂構造物である。

上記垂直リーブ１５１、１５２は、上記圧電振動子１２０の摩擦部材１２１と上記レンズバレル１１０の延長部１１２との接触が行われるように上記圧電体１２２を水平に固定する固定力を提供する固定構造物である。

このような垂直リーブ１５１、１５２は上記圧電体１２２の下部面が接する床面から垂直に延長され上記圧電体１２２の左右両側の外部面に弾力的に接する弾性固定片で備えられる。

上記垂直リーブ１５１、１５２の上端部には上記圧電振動子１２０の上部ずれと上下搖れを防止するように上記圧電体１２２の上部面に接するように配置される固定板１５５を装着する。

これにより、上記圧電振動子１２０の圧電体１２２は上記垂直リーブ１５１、１５２の上部から下部に挿まれ左右揺れが防止されるように配置され、これに組み立てられた圧電体１２２は上記固定板１５５によって上部ずれと上下搖れが防止される。

また、上記固定溝１５３は上記予圧部材１３０の他側固定端１３２を簡便に挿入方式で挿んで固定できるように上記ベース１５０の一側角に備えられる固定構造物である。

このような固定溝１５３は上記予圧部材１３０の他側固定端１３２が挿入され固定される間隙を形成するようにフ字形で折曲された一対の固定リーブ１５３ａ、１５３ｂによって構成される。

また、上記レンズバレル１１０の一側面には感知部１１９を一体に備え、上記レンズバレル１１０の位置変化を検出するように上記感知部１１９の上下移送位置を感知する位置センサー１６０を備える。

このような位置センサー１６０は上記感知部１１９と対応する領域に備えられるように上記ベース１５０のセンサー固定部１５６に位置固定され、一側面に電源が印加され、信号が送受信される複数個の端子を備える。

一方、図４乃至図５に示すように、上記ベース１５０の上部には上記レンズバレル１１０、圧電振動子１２０、予圧部材１３０及び位置センサー１６０を外部環境から保護できるように一定な大きさの内部空間を有するケース１７０が備えられる。

このようなケース１７０は上部面に上記レンズバレル１１０の入射孔１１３を外部露出させる開口部１７１を一定の大きさに貫通形成し、上記ベース１５０の一側外部面に突設された組立顎１５７と結合される組立孔１７２を貫通形成した樹脂構造物である。

これにより、上記ケース１７０は上記組立孔１７２と組立顎１５７との結合によって上記レンズバレル１１０、圧電振動子１２０、予圧部材１３０及び位置センサー１６０を保護するように上記ベース１５０に結合される。

本発明のレンズ移送装置１００において、少なくとも一つのレンズが内蔵されたレンズバレル１１０を光軸方向に往復移送させる動作は、上記圧電振動子１２０の圧電体１２２に形成された電源ケーブル１２３を通じて外部電源を印加することによって、圧電体が積層された圧電体１２２の長さ及び曲げ変形によって上記レンズバレル１１０を移送させる駆動力を発生させる。

上記圧電振動子１２０は、２０ｋＨｚ以上の超音波領域の共振周波数で隣接した長さ変形モードと曲げ変形モードが同時に加振されるようにし圧電体１２２の一端に取り付けられた摩擦部材１２１において楕円形の軌跡を発生させる。このような楕円形の軌跡の運動方向は、圧電体１２２の内、外部電極によって決まる加振領域により決まり、これによりレンズの移送方向変更が可能である。このような内、外部電極及びこれによる振動モードの概念図は図１２（ａ）及び図１２（ｂ）の通りである。

即ち、チャンネル１またはチャンネル２による選択的な電源印加の際、多層で積層された圧電体１２２は長さ変形モードと曲げ変形モードが同時に行われながら、その一端に備えられた摩擦部材１２１は上方または下方へと直線運動をするようになることである。

この際、曲げ変形モードの振動方向は圧電体１２２の積層方向と同じであり、これは本発明で提供するＡＦモジュールの光軸方向と一致する。本発明では約３００ｋＨｚ領域の共振周波数を使用しており、これは圧電振動子の長さ、幅、厚さなど、形状によって変更が可能である。

この際、上記圧電振動子１２０は上記ベース１５０の垂直リーブ１５１、１５２に楕円運動を抑制するように固定されているため、上記摩擦部材１２１は上下往復直線運動だけを行うようになり、上記圧電体１２２に印加される電圧の電極により振動軌跡の方向は上向または下向に切り替えられる。

従って、垂直方向の振動軌跡のみを形成する摩擦部材１２１は、移送対象物であるレンズバレル１１０の延長部１１２に備えられた被摩擦部材１２４を介して駆動力を伝達するため、上記レンズバレル１１０は案内部１４０の第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２に沿って光軸方向に上昇されるか、または下降されることである。

ここで、上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４の間で発生する摩擦力は上記第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２で発生する摩擦力より大きく発生され、上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４は上記レンズバレル１１０の光軸が垂直軸に対してずれないように点接触されるため、上記レンズバレル１１０の上下移送はより安定的に行うことができるのである。

また、上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４が互いに接する点接触は、上記圧電振動子１２０を延長部１１２側に弾力的に加圧するように備えられる予圧部材１３０の弾性力によって常に一定に維持される。

さらに、上記摩擦部材１２１と被摩擦部材１２４が互いに接する接点は上記第１案内棒１４１の中心と等しい水平線上に位置されるため、上記延長部１１２側に加えられる予圧部材１３０の弾性力は上記延長部１１２側に損失なしに伝達され圧電振動子１２０の性能を最大化させることが可能である。

一方、上記圧電振動子１２０で提供される駆動力による上記レンズバレル１１０の上下移送は上記延長部１１２の第１案内溝１１５に配置された第１案内棒１４１と、 上記第２案内溝１１６に配置された第２案内棒１４２に沿って行われる。

ここで、上記第１案内棒１４１と第１案内溝１１５の間にはベアリング部材１４３を配置し、上記ベアリング部材１４３のリテーナ１４３ｅには上記第１案内棒１４１の外周面と上記第１案内溝１１５の外部面と点接触され摩擦損失を最小化する左右一対の上部ボール部材１４３ａ及び下部ボール部材１４３ｂとを備え、上記第１案内棒１４１と左右一対の上部ボール部材１４３ａ及び下部ボール部材１４３ｂは三角形の各頂点に該当する位置に配置される。

これにより、上記第１案内棒１４１は上記ベアリング部材１４３に安定的に点接触しながらレンズバレルのずれを防止することにより上記レンズバレル１２０の上下移送を安定的に導くことができることである。

また、上記第１案内棒１４１から一定な距離に離れ垂直に備えられる第２案内棒１４２は、第２案内溝１１６の内周面と接するため、上記レンズバレル１１０の上下移送の際上記第１案内棒１４１を回転中心にし上記レンズバレル１１０が回転されることを防止するようになる。

ここで、上記第２案内棒１４２は上記第２案内溝１１６の内周面に互いに向かい合うように突設された内面突出部１１６ａ、１１６ｂと点接触されるため、上記レンズバレルの上下移送の際発生される摩擦損失を最小化すると同時に圧電振動子１２０の動力損失を減らすことができることである。

一方、上記第１案内棒１４１及び第２案内棒１４２に沿って上下移送される上記レンズバレル１１０の上下動きは、上記レンズバレル１１０の外部面から突設された感知部１１９を感知する位置センサー１６０によって検出され、検出された上下移送量に基づいて上記圧電振動子１２０の駆動力によって上記レンズバレル１１０を上下移送させる外力を適切に制御するようになる。

本発明は特定な実施例に関して図示し、説明したが、当業界において通常の知識を有する者であれば、上述した特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から外れない範囲の内で、本発明を多様に修正及び変更することが可能であることを明らかにしておく。

カムを利用した従来のレンズ移送装置の断面図である。 スクリューを利用した従来のレンズ移送装置の断面図である。 圧電素子を利用した従来のレンズ移送装置を示す全体平面図である。 圧電素子を利用した従来のレンズ移送装置を示す部分分解斜視図である。 本発明によるレンズ移送装置を示す全体斜視図である。 本発明によるレンズ移送装置を示す分解斜視図である。 本発明によるレンズ移送装置を示す側面図である。 本発明によるレンズ移送装置を示す平面図である。 本発明によるレンズ移送装置に備えられる圧電振動子、延長部及び案内部との連結関係を示す詳細図である。 本発明によるレンズ移送装置に備えられるベアリング部材を示すものであって、ａは斜視図、ｂは断面図である。 本発明によるレンズ移送装置に備えられる第２案内棒と第２案内溝との接触状態を示す断面図である。 本発明によるレンズ移送装置に採用される圧電振動子を示すものであって、ａは圧電体が長さ方向に伸縮変形された状態図、ｂは圧電体が高さ方向に屈曲変形された状態図、ｃは圧電体の伸縮変形と屈曲変形が合成された正面図である。 本発明によるレンズ移送装置に採用される圧電振動子の内、外部電極及びこれによる振動モードを示す概念図である。

符号の説明

１００ レンズ移送装置
１１０ レンズバレル
１１１ レンズ収容部
１１２ 延長部
１１４ 垂直面
１１５ 第１案内溝
１１６ 第２案内溝
１２０ 圧電振動子
１２１ 摩擦部材
１２２ 圧電体
１２３ 電源ケーブル
１３０ 予圧部材
１３１ 自由端
１３２ 固定端
１３３ エムボシング部
１４０ 案内部
１４１ 第１案内棒
１４２ 第２案内棒
１４３ ベアリング部材
１４３ａ 上部ボール部材
１４３ｂ 下部ボール部材
１５０ ベース
１５１、１５２ 垂直リーブ
１５３ 固定溝
１５４ａ 第１固定孔
１５４ 第２固定孔
１６０ 位置センサー
１７０ ケース

Claims (16)

1. 少なくとも一つのレンズが内部空間に配置されるレンズ収容部から延長される延長部を備えるレンズバレルと、
   前記延長部における光軸に平行な一側面と向かい合う摩擦部材を先端に備え、電源印加の際伸縮及び屈曲変形される圧電体を有して前記レンズバレルの移送に必要な駆動力を提供する圧電振動子と、
   前記摩擦部材と直交して点接触するように前記一側面に配置された被摩擦部材と、
   前記被摩擦部材と前記摩擦部材間の点接触を保つように前記圧電体の後端に弾力的に接する自由端を有し、前記圧電振動子を前記延長部側に加圧する弾性力を提供する予圧部材と、
   前記レンズバレルの光軸方向への移送を導く案内部とを含み、
   前記案内部は、前記延長部の他側面に形成された第１案内溝とベアリング部材を介して垂直に配置される一定の長さの第１案内棒と、前記レンズバレルの回転を防止するように前記延長部の他側面に形成された第２案内溝に垂直に配置される一定の長さの第２案内棒とで備えられることを特徴とするレンズ移送装置。
2. 前記圧電振動子は、複数個の圧電体が積層され、内、外部の電極構造により２つ以上の振動モードを有する圧電超音波モータ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｍｏｔｏｒ）であることを特徴とする、請求項１記載のレンズ移送装置。
3. 前記被摩擦部材は、前記一側面に陥没形成された凹溝に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ移送装置。
4. 前記被摩擦部材は、レンズバレルの移送距離の１．５倍以上の形成高さで備えられることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
5. 前記予圧部材は、前記圧電振動子の後端と一側自由端が弾力的に接触するように前記圧電振動子が配置されるベースに他側固定端が固定される板スプリングであり、前記予圧部材の一側自由端には前記圧電振動子の後端と点接触されるように突設されるエムボシング部を備えることを特徴とする、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
6. 前記予圧部材は、前記圧電振動子の長さより長く備えられることを特徴とする、請求項１記載から請求項５までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
7. 前記ベアリング部材は、前記第１案内溝の外部面と前記第１案内棒の外部面と点接触される左右一対の上、下部ボール部材と、前記上、下部ボール部材が回転可能に配置される上、下部ボール収容溝を複数個備えるリテーナとで構成されることを特徴とする、請求項1から請求項６までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
8. 前記上、下部ボール部材と前記第１案内棒は、三角形の各頂点に該当する位置に配置されることを特徴とする、請求項７記載のレンズ移送装置。
9. 前記第１案内棒の中心は、前記圧電振動子の摩擦部材と前記延長部の被摩擦部材が点接触される接点と等しい水平軸上に配列され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１項に記載のレンズ移送装置。
10. 前記摩擦部材と被摩擦部材が点接触される接点は、前記予圧部材の自由端と前記圧電振動子が接触される接点と等しい水平軸上に配列されることを特徴とする、請求項1から請求項９までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
11. 前記第２案内棒は、前記第２案内溝の内周面に互いに向い合うように突設される内面突出部と点接触されるように四角断面状の四角孔の形状から成る第２案内溝に備えられることを特徴とする、請求項1から請求項１０までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
12. 前記レンズバレルが搭載されるベースをさらに含み、
    前記ベースは前記圧電振動子の圧電体を固定する固定力を提供する垂直リーブと、前記予圧部材の他側固定端が固定される固定溝及び前記案内部の下部端が固定される固定孔とを備えることを特徴とする、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
13. 前記垂直リーブは、前記圧電体の下部面が接する床面から垂直に延長され前記圧電体の左右両側の外部面に弾力的に接する弾性固定片で備えられることを特徴とする、請求項１２記載のレンズ移送装置。
14. 前記垂直リーブの上端部には前記圧電振動子の上部ずれと上下搖れを防止するように前記圧電体の上部面に接するように配置される固定板を備えることを特徴とする、請求項１２または請求項１３に記載のレンズ移送装置。
15. 前記固定溝は、前記予圧部材の他側固定端が挿入され固定される間隙を形成するように前記ベースの一側角に備えられる一対の固定リーブの間に備えられることを特徴とする、請求項１２から請求項１４までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。
16. 前記レンズバレルの一側面には感知部を備え、前記感知部の上下移送位置を感知する位置センサーをさらに含むことを特徴とする、請求項１から請求項１５までのいずれか１項に記載のレンズ移送装置。