JP5114715B2 - レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Description

本発明は、レンズホルダが光軸に沿って移動するカメラのレンズ駆動装置、そのカメラ及びカメラを搭載したカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、軸線方向に振動する駆動軸にレンズホルダの一端部を圧接させてレンズホルダを光軸方向に移動させると共に、レンズホルダの他端部は駆動軸と平行に配置した案内軸に当接させて移動を案内することが開示されている。そして、レンズホルダの圧接部は、ばねを嵌めて圧接部を駆動軸に圧接させている。

特許３２４０８４５号公報

しかし、特許文献１の技術では、駆動軸の振動によりレンズホルダが移動するものであるから、レンズホルダも振動を受けて、レンズホルダの振動により案内軸が共振することによりレンズホルダの揺れを大きくしてしまうという問題がある。

このようにレンズホルダのぶれや揺れが大きくなると、レンズホルダの移動位置を検知する位置センサに誤差が生じたり、レンズの光軸にずれが生じるおそれがある。

そこで、本発明は、駆動軸の軸線方向の振動により移動するレンズホルダのぶれや揺れを低減できるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、レンズを保持するレンズホルダと、光軸に沿って設けた駆動軸と、駆動軸の基端を固定した振動部材と、光軸に沿って設けた案内軸とを備え、振動部材は駆動軸を光軸方向に振動するものであり、レンズホルダは樹脂材でできており、駆動軸の側面に四方から圧接して駆動軸の振動により光軸方向に移動する駆動用圧接部と、案内軸の側面に当接して移動が案内される案内用当接部とを有し、駆動用圧接部には駆動軸との各圧接面に金属材が埋め込まれており、案内用当接部よりも剛性を高くしていることを特徴とするレンズ駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、ズームレンズを保持するズームレンズホルダと、ズームレンズの光軸上に配置したフォーカスレンズを保持するフォーカスレンズホルダと、光軸に沿って平行に設けた２つの駆動軸と、各駆動軸の基端に各々固定した振動部材とを備え、各振動部材は各々駆動軸を光軸方向に振動するものであり、ズームレンズホルダ及びフォーカスレンズホルダは各々、樹脂材でできており、一方の駆動軸の側面に四方から圧接して駆動軸の振動により光軸方向に移動する駆動用圧接部と、他方の駆動軸に当接して移動が案内される案内用当接部とを有し、駆動用圧接部には駆動軸との各圧接面に金属材が埋め込まれており、案内用当接部よりも剛性を高くしていることを特徴とするレンズ駆動装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置と、光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラである。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、駆動用圧接部は案内用当接部よりも剛性の高い部材でできているので、レンズホルダが駆動軸の振動により移動するときに、レンズホルダも振動を受けるが、駆動用圧接部と案内用当接部とは剛性が異なる部材でできているから、駆動用圧接部と案内用当接部とで生じる振動の周波数が異なり、案内軸と案内当接部とにおける共振を防止し、レンズホルダのぶれや振動を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、フォーカスレンズホルダの駆動軸をズームレンズホルダの案内軸として利用し、ズームレンズホルダの駆動軸をフォーカスレンズホルダの案内軸として利用しているので、別途案内部材が不要となり、部品点数を少なくでき且つ構成を簡易にできる。

また、ズームレンズホルダとフォーカスレンズホルダを同時に移動するような場合でも、案内軸として利用している各駆動軸の振動の影響を低減でき、各ホルダを高い精度で移動させることができる。

更に、請求項１及び２に記載の発明によれば、金属材の埋め込みはインサート成形等で容易にできるから、製造が容易である。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を奏するカメラを提供できる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３に示すＡ−Ａ位置で切断した断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図３は図１に示すレンズ駆動装置を被写体側から見た正面図であり、図４は駆動軸と振動部材との構成を概略的に示す断面図であり、図５はズームレンズホルダを抜き出して示す正面図である。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれる光学ズーム付きオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置１である。

レンズ駆動装置１は、図１に示すように、筐体２に、ズームレンズホルダ３、フォーカスレンズホルダ５と、ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズホルダ駆動手段７と、フォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段９とを備えている。このレンズ駆動装置１は画像センサ１１が設けてある基板４に装着されている。更に、図２に示すように、筐体２内には、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手段４５とが設けてある。

図１に示すように、ズームレンズホルダ３は、光学ズームレンズ１４を保持しており、フォーカスレンズホルダ５は、フォーカスレンズ１６を保持しており、光学ズームレンズ１４とフォーカスレンズ１６とは光軸を同一にしてあり、光軸上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。

ズームレンズホルダ駆動手段７は、ズームレンズ１４の光軸に沿って配置した第１駆動軸２１と、第１駆動軸２１の基端を固定した第１振動部材１７とから構成されている。第１振動部材１７は第１駆動軸２１を光軸方向に振動するようになっている。

ズームレンズホルダ３は一端部に第１駆動軸２１の側面に圧接して第１駆動軸２１の振動により移動する駆動用圧接部３１を有しており、他端部に第２駆動軸２２（後述する）に当接してズームレンズホルダ３の移動を案内する案内用当接部３３を有している。ズームレンズホルダ３は本体が樹脂材でできている。レンズホルダ３を構成する樹脂材としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート等がある。

図２及び図５に示すように、駆動用圧接部３１はＶ字形状の一側部３１ａ及び他側部３１ｂを有し、一側部３１ａと他側部３１ｂとは対向して配置され、駆動軸２１を圧接するように挟持している。一側部３１ａと他側部３１ｂとにおけるＶ字面には金属材３２が埋め込まれており、金属材３２のみが第１駆動軸２１の側面に当接するようになっている。金属材３２はレンズホルダの樹脂材よりも剛性の高く、本実施の形態では鋼材である。

案内用当接部３３はＵ字形状を成しており、Ｕ字内に第２駆動軸２２が配置されて、第２駆動軸２２を挟む対向面３３ａ、３３ｂが第２駆動軸２に当接している（図２参照）。即ち、第２駆動軸２２にはレンズホルダを構成する樹脂材が当接している。

フォーカスレンズホルダ駆動手段９は、光軸に沿って設けた第２駆動軸２２と、第２駆動軸２２の基端を固定した第２振動部材１８とから構成されている。第２振動部材１８は第２駆動軸２２を光軸方向に振動するようになっている。

フォーカスレンズホルダ５はズームレンズホルダ３と略同じ構成であり、図５に示すズームレンズホルダを上下逆さにして構成されている点が主に異なっているのみである。即ち、図１に示すように、フォーカスレンズホルダ５は、ズームレンズホルダ３と同様に、一端部に第２駆動軸２２と圧接する駆動用圧接部３５を有しており、他端部に第１駆動軸２１と当接してフォーカスレンズホルダ５の移動を案内する案内用当接部３７を有している。ズームレンズホルダ３と同様に、フォーカスレンズホルダ５も樹脂材でできており、駆動用圧接部３５には金属材３２が埋め込まれており、金属面のみが第２駆動軸２２に圧接している。案内用当接部３７は、Ｕ字形状を成しており、Ｕ字内に第１駆動軸２１を挟む樹脂材製の対向面が第１駆動軸２１に当接している。

図２に示すように、第１駆動軸２１と第２駆動軸２２とは、各ホルダ３、５を挟んで対向する位置に配置してある。尚、第１駆動軸２１及び第２駆動軸２３は共に鋼材製である。

図１に示すように、筐体２には、光軸方向一側（結像側）にある一側壁２ａに第１駆動軸２１の先端が嵌合する第１嵌合凹部３８と第２駆動軸２２の先端が嵌合する第２嵌合凹部３９とが形成されており、光軸方向他側（被写体側）にある他側壁２ｂには、第１嵌合凹部３８に対向する位置に第１駆動軸の挿通孔４０が形成されており、第２嵌合凹部３９に対向する位置に第２駆動軸２２の挿通孔４２が形成されている。

第１駆動軸２１は被写体側において、筐体２の外側から先端を挿通孔４０に挿通して第１嵌合凹部３８に嵌め込んで保持されており、第１駆動軸２１の基端側は挿通孔４０に設けたゴム製のブッシュ（図示せず）を介して筐体の他側壁２ｂに保持されている。第２駆動軸２２も同様に、筐体２の外側から先端を挿通孔４２に挿通して第２嵌合凹部３９に嵌め込んで保持されており、基端部は挿通孔４２に設けたゴム製のブッシュを介して筐体２に保持されている。

第１及び第２振動部材１８、１９は各々、他側壁２ｂの外面（筐体２の外面）に配置されている。第１及び第２振動部材１７、１８は各々同一の構成であり、図４に示すように、結像側対向ピエゾ素子（一方側対向電極）２３と被写体側対向ピエゾ素子（他方側対向電極）２５と、これらの対向ピエゾ素子２３、２５間に位置する振動子１９を有しており、振動子１９には駆動軸２１、２２の基端が固定されている。振動子１９は銅板等の板ばねである。尚、本実施の形態では、被写体側は光学ズームの望遠側であり、結像側は光学ズームの拡大側である。

結像側対向ピエゾ素子２３と被写体側対向ピエゾ素子２５とにはパルス電流を供給する電源制御部２７が接続されており、被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給すると、振動子１９が結像側に向けて移動し、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。同様に、結像側対向ピエゾ素子２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が被写体側に向けて移動し、反力で戻ることによる変形を繰り返して振動する。

次に、図２を参照して、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、光学フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手手段４５とについて説明する。ズームレンズ位置検手段４３とフォーカスレンズ位置検出器４５とは同じ構成であり、各々、レンズの光軸方向に沿って異なる磁極（Ｓ極とＮ極）を交互に配置した磁気スケール５７と、磁界強度を検知するＭＲセンサ５９とから構成されている。磁気スケール５７は光軸方向に沿って筐体２に固定されており、ＭＲセンサ５９は各ホルダ３、５に各々固定されており、各ホルダ３、５と共に移動する。磁気スケール５７とＭＲセンサ５９との間のクリアランスＮは常時一定の間隔に保持されている。

次に、第１実施の形態の作用及び効果について説明する。本実施の形態では、ズームレンズホルダ３を移動して光学ズームで倍率を変え、フォーカスレンズホルダ５を移動して焦点距離をあわせるものである。

ズームレンズホルダ３を、望遠側（被写体側）に移動する場合には、振動部材１７の結像側対向ピエゾ素子２３に所定パルスの電流を供給して、振動子１９を振動させる。振動子１９はパルス電流が供給されると被写体側に突設するようにして変形し、第１駆動軸２１は、被写体側に向けて移動し、ズームレンズホルダ３は係合部３１で駆動軸２１との摩擦力があるので被写体側に移動する。次に、振動子１９が反力により素早く元の位置に戻ると、慣性力により第１駆動軸２１のみが振動子１９と共に初期位置に戻る。このような動作を繰り返すことにより、ズームレンズホルダ３は第１駆動軸２１に沿って被写体側に移動する。同様に、被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給すると、ズームレンズホルダ３は、結像側に移動する。尚、フォーカスレンズホルダ５においても、結像側対向ピエゾ素子２３又は被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給することにより、ズームレンズホルダと同様に被写体側又は結合側に移動させることができる。

各ピエゾ素子２３、２５に供給する電流は、電圧Ｖが数十Ｖであり、周波数Ｈが数十ＫＨｚでスムーズな移動を図ることができた。尚、パルス電流は周波数Ｈを変えることにより、ズームレンズホルダ３の移動速度を変えることができる。

ズームレンズホルダ３において、駆動用圧接部３１は金属材３２が第１駆動軸２１の側面に圧接しているので、第１駆動軸の振動を受けて移動する。このとき、ズームレンズホルダ３も金属材３２を介して振動を受けるが、ズームレンズホルダ３全体は、樹脂材でできているので、金属材３２の振動を低減する。

更に、案内軸（第２駆動軸）２２に当接する案内用当接部３３は、駆動用圧接部３１よりも剛性が低い部材としているので、駆動用圧接部３１と案内用当接部３３とで振動の周波数を異にすることができ、第１駆動軸２１の振動がそのまま第２駆動軸に伝達されることなく、第１駆動軸２１と案内軸（第２駆動軸）２２とで生じようとする共振を防止し、ズームレンズホルダ３の振動を抑制することができる。

本実施の形態では、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸である第２駆動軸２２をズームレンズホルダ３の案内軸として利用し、ズームレンズホルダ３の駆動軸である第１駆動軸２１をフォーカスレンズホルダ５の案内軸として利用しているので、別途案内部材が不要となり、部品点数を少なくでき且つ構成を簡易にできる。

更に、ズームレンズホルダ３とフォーカスレンズホルダ５を同時に移動するような場合でも、案内軸として利用している各駆動軸２１、２２の振動の影響を受けずに、各ホルダ３、５を高い精度で移動させることができる。

ズームレンズホルダ３の駆動用圧接部３１及びフォーカスレンズホルダ５の駆動用圧接部３５には共に樹脂材製のレンズホルダ３、５に金属材３２を埋め込んでいるから、いわゆるインサート成形により製造でき、製造が容易である。

レンズ駆動装置の組立て時には、駆動用圧接部３１（３５）のＶ字に、円柱状の駆動軸２１（２２）を圧接することにより、駆動軸２１（２２）の芯出しができ、換言すれば、各駆動軸２１、２２に対するレンズホルダ３、５の位置決めが容易にできる。特に、駆動用圧接部３１（３５）は剛性が高い金属材でできているので、位置決め精度が高い。

また、レンズ駆動装置１を組み立てる際には、各駆動軸２１、２２の先端を筐体２の他側壁２ｂから一側壁２ａに向けて挿通するだけで、先端を筐体内面の嵌合凹部３８、３９に嵌合固定でき、組み付けが容易にできる。しかも２つの駆動軸２１、２２を共に筐体２の同じ側（被写体側）から挿通できるので、更に組立て易い。

振動部材１７、１８は各々筐体２の外面に配置してあるから、振動部材１７、１８の振動の影響を内部に配置した部材、例えば、位置検知や位置制御の通信に与える影響を少なくできる。

第１及び第２振動部材１７、１８は各々、対向する圧電素子２３、２５間に振動子１９を配置した構成としているから、厚みの薄い振動部材で、各レンズホルダ３、５の確実な駆動を得ることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、図６に示すように、ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５において、ホルダ本体を金属材で形成し、樹脂製の案内用当接部３３、３７を金属製のホルダ本体に取付けてもよい。

本実施の形態にかかるレンズ駆動装置を図３に示すＡ−Ａ位置で切断した断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置を被写体側から見た正面図である。 駆動軸と振動部材との構成を概略的に示す断面図である。 ズームレンズホルダを抜き出して示す正面図である。 本実施の形態の変形例にかかるズームレンズホルダの正面図である。

１ レンズ駆動装置
３ ズームレンズホルダ
５ フォーカスレンズホルダ
１７ 第１振動部材
１８ 第２振動部材
２１ 第１駆動軸（ズームレンズホルダの駆動軸）
２２ 第２駆動軸（フォーカスレンズホルダの駆動軸）
３１ 駆動用圧接部（ズームレンズホルダの駆動用圧接部）
３２ 金属材
３３ 案内用当接部（ズームレンズホルダの案内用当接）
３５ 駆動用圧接部（フォーカスレンズホルダの駆動用圧接部）
３７ 案内用当接部（フォーカスレンズホルダの案内用当接部）

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズホルダと、光軸に沿って設けた駆動軸と、駆動軸の基端を固定した振動部材と、光軸に沿って設けた案内軸とを備え、振動部材は駆動軸を光軸方向に振動するものであり、レンズホルダは樹脂材でできており、駆動軸の側面に四方から圧接して駆動軸の振動により光軸方向に移動する駆動用圧接部と、案内軸の側面に当接して移動が案内される案内用当接部とを有し、駆動用圧接部には駆動軸との各圧接面に金属材が埋め込まれており、案内用当接部よりも剛性を高くしていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. ズームレンズを保持するズームレンズホルダと、ズームレンズの光軸上に配置したフォーカスレンズを保持するフォーカスレンズホルダと、光軸に沿って平行に設けた２つの駆動軸と、各駆動軸の基端に各々固定した振動部材とを備え、各振動部材は各々駆動軸を光軸方向に振動するものであり、ズームレンズホルダ及びフォーカスレンズホルダは各々、樹脂材でできており、一方の駆動軸の側面に四方から圧接して駆動軸の振動により光軸方向に移動する駆動用圧接部と、他方の駆動軸に当接して移動が案内される案内用当接部とを有し、駆動用圧接部には駆動軸との各圧接面に金属材が埋め込まれており、案内用当接部よりも剛性を高くしていることを特徴とするレンズ駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置と、光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラ。
4. 請求項３に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
   

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