JP5768620B2

JP5768620B2 - レンズ駆動装置

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Publication number: JP5768620B2
Application number: JP2011207830A
Authority: JP
Inventors: 勝宇野; 和朋伊美; 輝鈴木
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2015-08-26
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP2013068828A

Description

本発明は、たとえば携帯電話などに搭載されるカメラ用レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。

レンズ駆動装置として、レンズを保持するためのレンズホルダと、レンズホルダを案内するシャフトと、レンズホルダをシャフトに沿って移動させるためのアクチュエータと、アクチュエータと圧接するための圧接面と、を備えているものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されているレンズ駆動装置では、アクチュエータを圧接面に圧接するために、レンズホルダとアクチュエータとの間、又は、アクチュエータとレンズ駆動装置の固定部との間に、付勢部材（ばね）が配置されている。

特開平１０−９０５８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているレンズ駆動装置は、以下のような問題点を有している。

付勢部材がレンズホルダとアクチュエータとの間に配置されている場合、当該付勢手段は、アクチュエータからレンズホルダへの駆動力伝達経路上に位置することとなる。このため、アクチュエータからレンズホルダへの駆動力の伝達にロスが生じ、レンズホルダを適切に移動させることが難しくなる懼れがある。付勢部材がアクチュエータと上記固定部との間に配置されている場合も、当該付勢手段は、アクチュエータからレンズホルダへの駆動力伝達経路上に実質的に位置することとなる。この場合、アクチュエータ自体が付勢手段により振動して、アクチュエータの駆動力をレンズホルダに適切に伝えることが難しく、アクチュエータからレンズホルダへの駆動力の伝達にロスが生じる懼れがある。

レンズホルダがシャフトに案内されるため、レンズホルダとシャフトとが線接触又は面接触することとなる。このため、レンズホルダの移動により生じる負荷が大きく、アクチュエータの駆動力を大きく設定する必要がある。

本発明は、アクチュエータからレンズホルダへ駆動力を効率よく伝達すると共に、レンズホルダの移動により生じる負荷を小さくすることが可能なレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明に係るレンズ駆動装置は、ベースと、レンズを保持するためのレンズホルダと、その中心を結ぶ線とレンズの光軸方向とが平行であり且つベースとレンズホルダとの間に回転可能に配置されており、レンズホルダの揺動軸を構成する複数の第一ボール部材と、レンズホルダを光軸方向に移動させるようにレンズホルダに駆動力を与えるアクチュエータと、レンズホルダをアクチュエータ側に揺動させるようにレンズホルダに当接して付勢力を与える付勢部材と、備え、複数の第一ボール部材は、ベースとレンズホルダとに点接触していることを特徴とする。

本発明に係るレンズ駆動装置では、付勢部材が、レンズホルダをアクチュエータ側に回動させるようにレンズホルダに当接して付勢力を与えている。このため、レンズホルダとアクチュエータとの当接状態が良好に保たれることとなる。そして、付勢部材は、アクチュエータからレンズホルダへの駆動力伝達経路上に位置することはない。これらの結果、アクチュエータからの駆動力がレンズホルダへ効率よく伝達される。

本発明では、レンズホルダの揺動軸を構成する各第一ボール部材が、ベースとレンズホルダとに点接触している。このため、レンズホルダの移動により生じる負荷を小さくすることができる。すなわち、レンズホルダを小さい負荷で移動させることができる。

ベースは、第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第一窪み部を有し、レンズホルダは、第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第二窪み部を有していてもよい。この場合、第一窪み部と第二窪み部とで、第一ボール部材を確実に保持することができる。

第一窪み部は、第一ボール部材毎に形成されており、第二窪み部は、光軸方向と平行な方向に延びるように形成されていてもよい。この場合、第一ボール部材の位置、すなわち支点の位置がアクチュエータによる駆動点に対して変化しない。このため、アクチュエータからの駆動力を安定してレンズホルダへ伝達させることができる。また、第一ボール部材の位置が変化しないため、ベースの光軸方向での厚みが厚くなるのを防ぐことができる。

第一窪み部は、開口が矩形であり且つ内方に向かって先細りとなる四角錐状又は四角錐台状に形成されており、開口の対角線が、光軸方向と平行であってもよい。この場合、第一窪み部と第一ボール部材との接触点から第一ボール部材の回転軸までの距離が小さくなる。この結果、レンズホルダをより小さい負荷で移動させることができる。

第二窪み部は、光軸方向と平行な方向に延びるＶ溝状に形成されていてもよい。この場合、第二窪み部を容易に形成することができる。

アクチュエータがレンズホルダに駆動力を与える位置が、複数の第一ボール部材により構成される揺動軸と、付勢部材がレンズホルダに付勢力を与える位置と、の間に設定されていてもよい。この場合、アクチュエータがレンズホルダに駆動力を与える位置と上記揺動軸との間隔よりも、付勢部材がレンズホルダに付勢力を与える位置と上記揺動軸との間隔が長い。このため、レンズホルダとアクチュエータとの当接状態を所望の状態にするために求められる、付勢部材が与える付勢力が小さくてすむ。したがって、揺動軸を構成する複数の第一ボール部材に作用する負荷が軽減され、複数の第一ボール部材とレンズホルダとの間の摩擦が小さくなる。この結果、レンズホルダを移動させるための駆動力が少なくてすみ、レンズホルダを駆動するための消費電力を低減できると共に、レンズ駆動装置の長寿命化を図ることができる。

複数の第一ボール部材とアクチュエータとは、ベースの第一角部に配置され、付勢部材は、ベースの第一角部と隣り合う第二角部に配置されていてもよい。この場合、デッドスベースとなるベースの角部に、第一ボール部材、アクチュエータ、及び付勢部材が配置されるため、レンズ駆動装置の小型化を容易に図ることができる。

付勢部材は、レンズホルダに当接する第二ボール部材と、第二ボール部材を回転可能に支持するリテーナと、を有しており、リテーナは、基部と、第二ボール部材を支持する支持部と、を含んでおり、支持部が基部に対して撓むことによりレンズホルダに与える付勢力を生じさせてもよい。この場合、レンズホルダに当接して付勢力を与える付勢部材の構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。また、レンズホルダに当接する第二ボール部材がリテーナに回転可能に支持されているため、第二ボール部材とレンズホルダとの間に生じる摩擦が極めて小さい。したがって、第二ボール部材がレンズホルダの光軸方向への移動に対して抵抗となるのを防ぐことができる。

支持部は、第二ボール部材の直径よりも長い間隔を有して配置されている一対の第一片と、一対の第一片とで第二ボール部材を挟持するように配置された第二片と、を含んでいてもよい。この場合、第二ボール部材を回動可能に支持するリテーナの構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。

本発明によれば、アクチュエータからレンズホルダへ駆動力を効率よく伝達すると共に、レンズホルダの移動により生じる負荷を小さくすることが可能なレンズ駆動装置を提供することができる。

本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す平面図である。本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。ベースが有する保持部を示す斜視図である。レンズホルダが有する保持部を示す斜視図である。レンズホルダ、第一ボール部材、圧電アクチュエータ、及び付勢部材の関係を示す図である。圧電アクチュエータと基板との当接状態を示す斜視図である。圧電アクチュエータの駆動時の様子を示す模式図である。第一窪み部と第一ボール部材との接触点を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

レンズ駆動装置１は、図１〜図４に示されるように、ベース１０、カバー２０、及びレンズホルダ３０、並びに、後述する圧電アクチュエータユニット及び付勢部材を備えている。レンズ駆動装置１は、たとえば携帯電話などに搭載されるカメラ用レンズを駆動する装置である。レンズ駆動装置１は、平面形状が、たとえば８．５ｍｍ×８．５ｍｍに設定されている。本実施形態では、ベース１０とカバー２０とがハウジングとして機能する。

ベース１０は、真円形状の開口１１ａが形成された底部１１と、底部１１から立設された側壁部１３と、を有している。ベース１０（底部１１）は、平面視で略矩形形状を呈している。側壁部１３は、底部１１の略四辺にわたって設けられており、底部１１と一体に形成されている。側壁部１３は、開口１１ａの形状に沿って湾曲している内周面を有している。底部１１と側壁部１３とは、レンズホルダ３０を収容する空間を画定している。ベース１０は、たとえばガラスファイバや無機質などのフィラーを含んだ液晶ポリマーにより形成される。略矩形形状とは、角が直角とされた形状のみならず、角が面取りされた形状のものも含む。

側壁部１３には、カバー２０を取り付けるための複数の係合突起１３ａが設けられている。ベース１０の角部１０ａには、複数の第一ボール部材（本実施形態では、２つの第一ボール部材）１５が配置されている。ベース１０の角部１０ａでは、側壁部１３の一部が切り欠かれており、レンズホルダ３０の一部と対向する保持部１４が形成されている。各第一ボール部材１５は、その中心を結ぶ線とレンズの光軸方向ＯＡとが平行であるように配置されている。

カバー２０は、一面側が開口した中空の略直方体形状を呈している。カバー２０は、底部１１に対向する表面部２１と、表面部の四辺からそれぞれ延びる側面部２３と、を有している。表面部２１には、開口１１ａに対向する位置に、真円形状の開口２１ａが形成されている。側面部２３には、係合突起１３ａと対応する位置に開口２３ａが形成されている。カバー２０は、係合突起１３ａが開口２３ａに嵌まり込むことにより、ベース１０に取り付けられる。カバー２０は、たとえばＳＰＣＣ（冷間圧延鋼）により形成される。

レンズホルダ３０は、筒状の胴部３１を有しており、底部１１と側壁部１３とで画定された収容空間に配置されている。胴部３１は、断面真円形状を呈している。胴部３１の内側には、レンズを収納したレンズバレルＬＢが取り付けられる。レンズホルダ３０は、レンズバレルＬＢが取り付けられることにより、レンズを保持することとなる。レンズバレルＬＢに保持されたレンズは、開口１１ａ及び開口２１ａを通して露出することとなる。レンズホルダ３０は、たとえばカーボンファイバを含んだ液晶ポリマー又はナイロンによって形成される。

胴部３１の外側面には、胴部３１から外側に張り出すように、各第一ボール部材１５を側壁部１３の保持部１４と協働して保持する保持部３３が設けられている。保持部３３は、保持部１４に対向するように位置している。各第一ボール部材１５は、ベース１０（側壁部１３）の保持部１４とレンズホルダ３０（胴部３１）保持部３３との間に位置している。胴部３１と保持部３３とは、一体に形成されている。

ベース１０の保持部１４には、図５にも示されるように、レンズの光軸方向ＯＡに平行な方向に沿って、複数の第一窪み部１６が併置されている。第一窪み部１６は、第一ボール部材１５毎に形成されている。各第一窪み部１６は、開口が矩形であり且つ内方に向かって先細りとなる四角錐状に形成されている。各第一窪み部１６は、第一ボール部材１５に点接触する複数の面（本実施形態では、４つの面）１６ａを含んでいる。第一窪み部１６の開口の対角線のうち一つの対角線が、レンズの光軸方向ＯＡと平行である。各第一ボール部材１５は、第一窪み部１６と各面１６ａにおいて点接触している。すなわち、第一ボール部材１５と第一窪み部１６とは、４点で接触している。これにより、後述する第一ボール部材１５の回転軸ＲＡは、レンズの光軸方向ＯＡと直交する方向に延びることとなる。第一窪み部１６は、四角錐状に代えて、四角錐台状に形成されていてもよい。

レンズホルダ３０の保持部３３には、図６にも示されるように、レンズの光軸方向ＯＡと平行な方向に伸びる第二窪み部３４が配置されている。第二窪み部３４は、光軸方向ＯＡと平行な方向に延びるように形成されている。第二窪み部３４は、光軸方向ＯＡと平行な方向に延びるＶ溝状に形成されている。第二窪み部３４は、第一ボール部材１５に点接触する複数（本実施形態では、２つの面）の面３４ａを含んでいる。各第一ボール部材１５は、第二窪み部３４と各面３４ａにおいて点接触している。すなわち、第一ボール部材１５と第二窪み部３４とは、２点で接触している。Ｖ溝状とは、光軸方向ＯＡに直交する断面形状が、三角形状であるものに限られず、内方に向かって先細りとなる台形形状であるものも含む。

各第一ボール部材１５は、第一窪み部１６と第二窪み部３４とで挟まれることにより保持されている。これにより、各第一ボール部材１５は、レンズホルダ３０の揺動軸を構成することとなる。この揺動軸は、レンズの光軸方向ＯＡと平行な方向に延びている。したがって、レンズホルダ３０は、レンズの光軸方向ＯＡに移動可能であり且つ上記揺動軸周りに揺動可能に支持されることとなる。各第一ボール部材１５は、第一ボール部材１５の回転軸ＲＡ回りに回転可能に第一窪み部１６と第二窪み部３４とで保持されている。

レンズホルダ３０は、後述する圧電アクチュエータ５０の摩擦部５１が当接する基板３７を有している。基板３７は、胴部３１の外側面に保持部３３に近接して設けられた基板支持部３９に固定されている。これにより、基板３７は、レンズホルダ３０の側面として実質的に機能する。基板３７は、たとえば、ＳｉＣ又はジルコニアなどからなる。基板３７は、レンズホルダ３０と一体に形成されていてもよい。

圧電アクチュエータユニットは、図４にも示されるように、圧電アクチュエータ５０及びフレキシブル基板６０を有している。

圧電アクチュエータ５０は、いわゆる積層型圧電アクチュエータであって、第一ボール部材１５に近接配置されており、ベース１０（底部１１）の角部１０ａに位置している。圧電アクチュエータ５０は、印加された電圧値に応じて伸縮する複数（本実施形態では、４つ）の活性部Ａ１〜Ａ４を有している。圧電アクチュエータ５０の一面側には、活性部Ａ１〜Ａ４の配列方向に沿って複数（本実施形態では、二つ）の摩擦部５１が配置されている。

圧電アクチュエータ５０の他面側には、伸縮が生じない位置（ノードポイント）に対応して、複数（本実施形態では、４つ）の外部電極５２が設けられている。各外部電極５２は、ノードポイントから圧電アクチュエータ５０の端部に向かって延びている。すなわち、各外部電極５２は、一端部がノードポイントに位置し、他端部がノードポイントから離れて位置している。各外部電極５２の他端部が、フレキシブル基板６０に接続されることとなる。

各摩擦部５１は、図８にも示されているように、略半円柱形状を呈しており、レンズの光軸方向ＯＡに隔てて配置され且つ当該光軸方向ＯＡに直交する方向に延びている。摩擦部５１は、基板３７に当接することにより、レンズホルダ３０の側面に間接的に当接することとなる。

圧電アクチュエータ５０は、駆動時においては２つの共振モードを有している。具体的には、圧電アクチュエータ５０は、圧電アクチュエータ５０の長手方向に振動する縦振動モード（第１の振動モード）と、圧電アクチュエータ５０の厚み方向への曲げ振動モード（第２の振動モード）と、の重ね合わせによって振動する。

第一内部電極とグランド内部電極と圧電体層とから構成される活性部Ａ１、及び、第四内部電極とグランド内部電極と圧電体層とから構成される活性部Ａ４を駆動させると、図９の（ａ）に示されるように、一方の摩擦部５１が基板３７と接触して、一方の摩擦部５１と基板３７との間に摩擦力が生じる。一方の摩擦部５１と基板３７との間に生じた摩擦力により、基板３７が図９の（ａ）中の矢印方向に移動することとなる。

第二内部電極とグランド内部電極と圧電体層とから構成される活性部Ａ２、及び、第三内部電極とグランド内部電極と圧電体層とから構成される活性部Ａ３を駆動させると、図９の（ｂ）に示されるように、他方の摩擦部５１が基板３７と接触して、他方の摩擦部５１と基板３７との間に摩擦力が生じる。他方の摩擦部５１と基板３７との間に生じた摩擦力により、基板３７が図９の（ｂ）中の矢印方向に移動することとなる。

第一内部電極に接続される外部電極５２と第二内部電極に接続される外部電極５２とに位相を９０度ずらした電圧をそれぞれ印加して圧電アクチュエータ５０を駆動させると、摩擦部５１にそれぞれ位相が１８０度ずれた楕円運動が生じ、交互に基板３７との間に摩擦力が作用して、基板３７（レンズホルダ３０）が移動することとなる。すなわち、圧電アクチュエータ５０の摩擦部５１がレンズホルダ３０をレンズの光軸方向ＯＡに沿って駆動させる。

図９に示された例では、圧電素子の境界部分と、圧電アクチュエータ５０の配列方向（レンズの光軸方向ＯＡ）の長さをＬとした場合に圧電アクチュエータ５０の端部から１／６Ｌ程度内側となる位置とに、３箇所のノードポイントＮ１，Ｎ２，Ｎ３が存在している。ノードポイントＮ１は、圧電素子の配列方向にも厚さ方向にも変位せず、ノードポイントＮ２，Ｎ３は、圧電素子の配列方向には変位するが厚さ方向には変位しない。

各外部電極５２は、中央のノードポイントＮ１に対応する位置、すなわち一端部で対応する内部電極と接続されている。各外部電極５２の一端部は、中央のノードポイントＮ１において互いに離間して配置されている。

フレキシブル基板６０は、いわゆるフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ：Flexible printed circuits）であり、フィルム状の絶縁体と、絶縁体上に配置された配線部と、を有している。配線部は、各外部電極５２にはんだ付け等により接続される配線を含んでいる。フレキシブル基板６０（絶縁体）は、ベース１０（側壁部１３）の一辺に沿って配置されている。本実施形態では、フレキシブル基板６０は、角部１０ａと角部１０ｂとの間をわたるように配置されている。

フレキシブル基板６０は、図４にも示されているように、上記一辺に平行な方向に沿って延びる第一部分６５と、当該第一部分６５からレンズの光軸方向ＯＡに沿って延びる第二部分６７と、を含んでいる。フレキシブル基板６０は、第二部分６７が接着等により側壁部１３に固定されることにより、ベース１０やレンズホルダ３０等に対して位置決めされる。第二部分６７は、ベース１０とカバー２０との間に形成される間隙を通してレンズ駆動装置１の外側に引き出されている。フレキシブル基板６０の第一部分６５の先端領域に、圧電アクチュエータ５０が実装されている。

第一部分６５の先端領域は、レンズの光軸方向ＯＡに互いに離間するように、二股状に形成されている。第一部分６５の先端領域は、その間の領域が圧電アクチュエータ５０の中央のノードポイントＮ１に対応するように位置している。これにより、フレキシブル基板６０側から見て、圧電アクチュエータ５０の中央のノードポイントＮ１が露出することとなる。第一部分６５の先端領域が二股状に形成されていることから、圧電アクチュエータ５０は、中央のノードポイントＮ１から離れた位置で、第一部分６５の先端領域に機械的に接続されることとなる。これにより、フレキシブル基板６０が圧電アクチュエータ５０の上述した振動を阻害するのを防ぐことができる。

第一部分６５の上記先端領域における圧電アクチュエータ５０が実装される面の裏面には、当該裏面と対向するように板部材７０が配置されている。すなわち、板部材７０は、圧電アクチュエータ５０とで、フレキシブル基板６０（第一部分６５の先端領域）を挟むように配置されている。板部材７０は、ベース１０（側壁部１３）に接着などにより固定されている。板部材７０は、たとえば、セラミック又はステンレス鋼などからなる。

板部材７０の、第一部分６５の先端領域に対向する面、すなわちフレキシブル基板６０を挟んで圧電アクチュエータ５０に対向する面には、突出部７０ａが形成されている。突出部７０ａは、第一部分６５の先端領域の間の領域に対応するように位置しており、フレキシブル基板６０側から見て露出することとなる。突出部７０ａは、断面形状が略三角形を呈しており、板部材７０の幅方向に沿って延びている。板部材７０がベース１０に固定された状態では、突出部７０ａは、レンズの光軸方向ＯＡに直交する方向に沿って延びることとなる。

板部材７０の突出部７０ａは、圧電アクチュエータ５０の中央のノードポイントＮ１に接着などにより固定されている。これにより、圧電アクチュエータ５０は、ベース１０に対する位置が規定されると共に、各摩擦部５１とレンズホルダ３０（基板３７）との当接状態が規定されることとなる。圧電アクチュエータ５０と板部材７０とは、ノードポイントＮ１にて固定されているので、圧電アクチュエータ５０と板部材７０との固定が圧電アクチュエータ５０の上述した振動を阻害するのを防ぐことができる。

圧電アクチュエータ５０における板部材７０が接着される位置は、上述したように、圧電素子として伸縮が生じないノードポイントであることが好ましい。しかしながら、圧電アクチュエータ５０と板部材７０とを確実に接着するために、板部材７０が接着される位置は、ノードポイントからずれた位置にわたっていてもよい。

付勢部材は、図７にも示されているように、第二ボール部材７１及びリテーナ７３を有している。付勢部材は、レンズホルダ３０を圧電アクチュエータ５０側に回動させるように（図中Ｒ方向）、すなわち摩擦部５１と基板３７とが当接するように、レンズホルダ３０に当接して付勢力Ｆを与える。第二ボール部材７１及びリテーナ７３は、ベース１０の角部１０ａと隣り合う角部１０ｂに配置されており、側壁部１３とレンズホルダ３０との間に位置している。

リテーナ７３は、第二ボール部材７１を回転可能に支持している。リテーナ７３は、基部７５と支持部７７とを含んでいる。基部７５は、側壁部１３の内側面に沿って延びており、側壁部１３に接着などにより固定されている。支持部７７は、基部７５の一端から基部７５に対して所定の角度を有するように延びており、第二ボール部材７１を支持する。支持部７７は、一対の第一片７７ａと第二片７７ｂとを含んでいる。一対の第一片７７ａは、第二ボール部材７１の直径よりも長い間隔を有して、レンズの光軸方向ＯＡに沿って併置されている。第二片７７ｂは、一対の第一片７７ａとで第二ボール部材７１を挟持するように配置されている。

第二ボール部材７１は、リテーナ７３に支持された状態で、レンズホルダ３０に当接している。レンズホルダ３０の胴部３１の外側面には、胴部３１から外側に張り出すように、第二ボール部材７１と当接する当接部３５が設けられている。胴部３１と当接部３５とは、一体に形成されている。リテーナ７３は、板ばねとして機能し、支持部７７が基部７５に対して撓むことによりレンズホルダ３０に与える上記付勢力Ｆを生じさせる。

レンズ駆動装置１では、上述したように、第一ボール部材１５と圧電アクチュエータ５０とが同じ角部１０ａに配置されており、第二ボール部材７１及びリテーナ７３が角部１０ａと隣り合う角部１０ｂに配置されている。そして、圧電アクチュエータ５０がレンズホルダ３０に駆動力を与える位置が、第一ボール部材１５と、付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と、の間に設定されている。このため、圧電アクチュエータ５０がレンズホルダ３０に駆動力を与える位置と第一ボール部材１５との間隔よりも、付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と第一ボール部材１５との間隔が長い。

第二ボール部材７１は、たとえばステンレス鋼などからなる。リテーナ７３は、たとえばステンレス鋼などからなり、ステンレス鋼をプレス成形することによって形成することができる。

レンズ駆動装置１は、レンズホルダ３０のレンズの光軸方向ＯＡでの位置を検出するための位置検出素子８０を更に備えている。位置検出素子８０は、発光素子（たとえば、発光ダイオード等）及び受光素子（たとえば、フォトダイオード等）を有している。位置検出素子８０は、ベース１０の角部１０ａと対角に位置する角部１０ｃに配置されている。側壁部１３には、位置検出素子８０に対応する位置に開口１７が形成されている。位置検出素子８０は、ベース１０に接着などにより固定されている。位置検出素子８０では、発光素子から出射された光が開口１７を通ってレンズホルダ３０の外側面に固定された反射板８１に入射し、この反射板８１で反射された光が再び開口１７を通って受光素子に入射して、検出される。

位置検出素子８０は、フレキシブル基板８３に実装されている。フレキシブル基板８３は、フレキシブル基板６０と同じく、ＦＰＣであり、フィルム状の絶縁体と、絶縁体上に配置された配線部と、を有している。配線部は、位置検出素子８０の端子電極にはんだ付け等により接続される配線を含んでいる。位置検出素子８０（受光素子）の出力信号は、フレキシブル基板８３の配線部を通して不図示の制御ユニットへ送られる。制御ユニットは、既知の手法に基づいて、位置検出素子８０の出力信号からレンズの光軸方向ＯＡでの位置を求める。制御ユニットは、発光素子の駆動信号を出力し、この駆動信号はフレキシブル基板８３の配線部を通して発光素子に入力される。

以上のように、本実施形態では、付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）からレンズホルダ３０に対して、レンズホルダ３０を圧電アクチュエータ５０側に回動させる方向（図５中、矢印Ｒ方向）に常に付勢力Ｆが与えられている。このため、レンズホルダ３０（基板３７）と圧電アクチュエータ５０（摩擦部５１）との当接状態が良好に保たれることとなる。そして、付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）は、圧電アクチュエータ５０からレンズホルダ３０への駆動力伝達経路上に位置することはない。これらの結果、圧電アクチュエータ５０からの駆動力がレンズホルダ３０へ効率よく伝達される。

本実施形態では、レンズホルダ３０の揺動軸を構成する各第一ボール部材１５が、ベース１０とレンズホルダ３０とに点接触している。このため、レンズホルダ３０の移動により生じる負荷を小さくすることができる。すなわち、レンズホルダ３０を小さい負荷で移動させることができる。

本実施形態では、ベース１０の保持部１４は、第一ボール部材１５に点接触する複数の面１６ａを含む第一窪み部１６を有し、レンズホルダ３０の保持部３３は、第一ボール部材１５に点接触する複数の面３４ａを含む第二窪み部３４を有している。これにより、第一窪み部１６と第二窪み部３４とで、第一ボール部材１５を確実に保持することができる。

本実施形態では、第一窪み部１６は、第一ボール部材１５毎に形成されており、第二窪み部３４は、レンズの光軸方向ＯＡと平行な方向に延びるように形成されている。これにより、第一ボール部材１５の位置、すなわち圧電アクチュエータ５０による駆動点に対する支点の位置が当該駆動点に対して変化しない。したがって、圧電アクチュエータ５０からの駆動力を安定してレンズホルダ３０へ伝達させることができる。また、第一ボール部材１５の位置が変化しないため、ベース１０のレンズの光軸方向ＯＡでの厚みが厚くなるのを防ぐことができる。

本実施形態では、第一窪み部１６は、開口が矩形であり且つ内方に向かって先細りとなる四角錐状又は四角錐台状に形成されており、上記開口の対角線の一つが、レンズの光軸方向ＯＡと平行である。

この場合、図１０の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、第一窪み部１６（各面１６ａ）と第一ボール部材１５との接触点ＣＰから第一ボール部材１５の回転軸ＲＡまでの、レンズの光軸方向ＯＡに並ぶ二つの接触点ＣＰを含み且つ回転軸ＲＡに直交する平面上での最短距離（以下、負荷半径と称する。）ＬＲが小さくなる。この結果、レンズホルダ３０をより小さい負荷で移動させることができる。接触点ＣＰは、第一ボール部材１５を透視した状態で示されている。図１０中の（ｂ）は、（ａ）に示すＸｂ−Ｘｂ線に沿った断面図である。

負荷半径ＬＲは、次式で表すことができる。
ＬＲ＝（ａ^２＋ｂ^２）^１／２
「ａ」は、「回転軸ＲＡを含み且つレンズの光軸方向ＯＡに直交する面ＳＦから接触点ＣＰまでの光軸方向ＯＡでの距離」である。「ｂ」は、「レンズの光軸方向ＯＡに並ぶ二つの接触点ＣＰを通る直線ＳＬと、回転軸ＲＡを含み且つ光軸方向ＯＡに直交する面ＳＦと、の交点から回転軸ＲＡまでの光軸方向ＯＡと回転軸ＲＡとに直交する方向での距離」である。負荷半径ＬＲを小さくするためには、第一窪み部１６の開口の形状は、レンズの光軸方向ＯＡに平行な対角線がレンズの光軸方向ＯＡに直交する対角線よりも長い菱形であることが好ましい。

本実施形態では、第二窪み部３４は、レンズの光軸方向ＯＡと平行な方向に延びるＶ溝状に形成されている。これにより、複数の面３４ａを有する第二窪み部３４を容易に形成することができる。

本実施形態では、本実施形態では、圧電アクチュエータ５０がレンズホルダ３０に駆動力を与える位置と第一ボール部材１５により構成される揺動軸との間隔よりも、付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と上記揺動軸との間隔が長いため、レンズホルダ３０と圧電アクチュエータ５０との当接状態を所望の状態にするために求められる付勢力Ｆが小さくてすむ。したがって、揺動軸を構成する各第一ボール部材１５に作用する負荷が軽減され、各第一ボール部材１５とレンズホルダ３０との間の摩擦が小さくなる。この結果、レンズホルダ３０を移動させるための駆動力が少なくてすみ、レンズホルダ３０を駆動するための消費電力を低減できると共に、レンズ駆動装置１の長寿命化を図ることができる。

たとえば、付勢部材がベース１０における角部１０ｂと対角に位置する角部に配置されている場合、第一ボール部材１５により構成される揺動軸が、圧電アクチュエータ５０がレンズホルダ３０に駆動力を与える位置と、付勢部材がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と、の間に位置することとなる。そして、圧電アクチュエータ５０がレンズホルダ３０に駆動力を与える位置と上記揺動軸との間隔が、付勢部材がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と上記揺動軸との間隔よりも短い。このため、レンズホルダ３０と圧電アクチュエータ５０との当接状態を所望の状態にするために求められる付勢力は、上述した付勢力Ｆよりも大きな値に設定せざるを得ず、各第一ボール部材１５に作用する負荷が大きくなってしまう。

本実施形態では、各第一ボール部材１５と圧電アクチュエータ５０とは、ベース１０の角部１０ａに配置され、第二ボール部材７１及びリテーナ７３が角部１０ａと隣り合う角部１０ｂに配置されている。これにより、デッドスペースとなるベース１０）の角部１０ａ，１０ｂに、第一ボール部材１５、圧電アクチュエータ５０、第二ボール部材７１、及びリテーナ７３が配置されるため、レンズ駆動装置１の小型化を容易に図ることができる。

本実施形態では、第二ボール部材７１及びリテーナ７３が付勢部材を構成し、リテーナ７３が、レンズホルダ３０に当接する第二ボール部材７１を回転可能に支持している。リテーナ７３は、基部７５と、第二ボール部材７１を支持する支持部７７と、を含んでおり、支持部７７が基部７５に対して撓むことによりレンズホルダ３０に与える付勢力Ｆを生じさせている。これにより、上述した付勢力Ｆを与える付勢部材の構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。また、レンズホルダ３０に当接する第二ボール部材７１がリテーナ７３に回転可能に支持されているため、第二ボール部材７１とレンズホルダ３０との間に生じる摩擦が極めて小さい。したがって、第二ボール部材７１がレンズホルダ３０の光軸方向ＯＡへの移動に対して抵抗となるのを防ぐことができる。

本実施形態では、支持部７７は、一対の第一片７７ａと第二片７７ｂとを含んでおり、一対の第一片７７ａと第二片７７ｂとで第二ボール部材７１を挟持している。これにより、第二ボール部材７１を回動可能に支持するリテーナ７３の構成を簡易且つ低コストにて実現することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

第一窪み部１６の形状は、上述した四角錐状又は四角錐台状に限られない。たとえば、第一窪み部１６は、三角錐状又は三角錐台状などの四角錐状以外の多角錐状又は四角錐台状以外の多角錐台状であってもよい。各第一窪み部１６は、必ずしも独立して設けられている必要はない。各第一窪み部１６は、第一ボール部材１５を保持する機能を失わない限り、溝などにより互いにつながっていてもよい。

ところで、レンズホルダ３０をレンズの光軸方向ＯＡに小さい負荷で滑らかに移動させるためには、第一ボール部材１５は、第一窪み部１６の４つの面１６ａで点接触し、第一ボール部材１５の回転軸ＲＡがレンズの光軸方向ＯＡに直交する方向に延びていることが好ましい。したがって、第一窪み部１６の形状は、四角錐状又は四角錐台状であることが好ましい。なお、第一窪み部１６の接触しない面を含むのであれば、四角錐状以外の多角錐状又は四角錐台状以外の多角錐台状であってもよい。

レンズホルダ３０に当接して付勢力Ｆを与える付勢部材の構成は、上述した板ばねとして機能するリテーナ７３を用いた構成に限られることなく、コイルばねのほか、弾性変形可能な部材を用いた構成であってもよい。

付勢部材（第二ボール部材７１及びリテーナ７３）は、角部１０ｃに配置されていてもよい。ただし、この場合には、付勢部材がレンズホルダ３０に付勢力Ｆを与える位置と第一ボール部材により構成される揺動軸との間隔が大きくなり過ぎるため、レンズホルダ３０の移動に対して負荷が生じる懼れがある。

本発明は、携帯電話などに搭載されるカメラ用レンズを駆動するレンズ駆動装置に利用できる。

１…レンズ駆動装置、１０…ベース、１０ａ〜１０ｃ…角部、１３…側壁部、１４…保持部、１５…第一ボール部材、１６…第一窪み部、１６ａ…面、３０…レンズホルダ、３１…胴部、３３…保持部、３４…第二窪み部、３４ａ…面、５０…圧電アクチュエータ、７１…第二ボール部材、７３…リテーナ、７５…基部、７７…支持部、７７ａ…第一片、７７ｂ…第二片、ＣＰ…接触点、Ｆ…付勢力、ＯＡ…レンズの光軸方向。

Claims

ベースと、
レンズを保持するためのレンズホルダと、
その中心を結ぶ線とレンズの光軸方向とが平行であり且つ前記ベースと前記レンズホルダとの間に回転可能に配置されており、前記レンズホルダの揺動軸を構成する複数の第一ボール部材と、
前記レンズホルダを前記光軸方向に移動させるように前記レンズホルダに駆動力を与えるアクチュエータと、
前記レンズホルダを前記アクチュエータ側に揺動させるように前記レンズホルダに当接して付勢力を与える付勢部材と、備え、
前記複数の第一ボール部材は、前記ベースと前記レンズホルダとに点接触し、
前記アクチュエータが前記レンズホルダに駆動力を与える位置が、前記複数の第一ボール部材により構成される揺動軸と、前記付勢部材が前記レンズホルダに付勢力を与える位置と、の間に設定されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
前記ベースは、前記第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第一窪み部を有し、
前記レンズホルダは、前記第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第二窪み部を有していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記第一窪み部は、前記第一ボール部材毎に形成されており、
前記第二窪み部は、前記光軸方向と平行な方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
前記第一窪み部は、開口が矩形であり且つ内方に向かって先細りとなる四角錐状又は四角錐台状に形成されており、
前記開口の対角線が、前記光軸方向と平行であることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
前記第二窪み部は、前記光軸方向と平行な方向に延びるＶ溝状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
前記複数の第一ボール部材と前記アクチュエータとは、前記ベースの第一角部に配置され、
前記付勢部材は、前記ベースの前記第一角部と隣り合う第二角部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記付勢部材は、前記レンズホルダに当接する第二ボール部材と、前記第二ボール部材を回転可能に支持するリテーナと、を有しており、
前記リテーナは、基部と、前記第二ボール部材を支持する支持部と、を含んでおり、前記支持部が前記基部に対して撓むことにより前記レンズホルダに与える付勢力を生じさせることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
前記支持部は、前記第二ボール部材の直径よりも長い間隔を有して配置されている一対の第一片と、前記一対の第一片とで前記第二ボール部材を挟持するように配置された第二片と、を含んでいることを特徴とする請求項７に記載のレンズ駆動装置。
ベースと、
レンズを保持するためのレンズホルダと、
その中心を結ぶ線とレンズの光軸方向とが平行であり且つ前記ベースと前記レンズホルダとの間に回転可能に配置されており、前記レンズホルダの揺動軸を構成する複数の第一ボール部材と、
前記レンズホルダを前記光軸方向に移動させるように前記レンズホルダに駆動力を与えるアクチュエータと、
前記レンズホルダを前記アクチュエータ側に揺動させるように前記レンズホルダに当接して付勢力を与える付勢部材と、備え、
前記複数の第一ボール部材は、前記ベースと前記レンズホルダとに点接触し、
前記付勢部材は、前記レンズホルダに当接する第二ボール部材と、前記第二ボール部材を回転可能に支持するリテーナと、を有しており、
前記リテーナは、基部と、前記第二ボール部材を支持する支持部と、を含んでおり、前記支持部が前記基部に対して撓むことにより前記レンズホルダに与える付勢力を生じさせることを特徴とするレンズ駆動装置。
前記ベースは、前記第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第一窪み部を有し、
前記レンズホルダは、前記第一ボール部材に点接触する複数の面を含む第二窪み部を有していることを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動装置。
前記第一窪み部は、前記第一ボール部材毎に形成されており、
前記第二窪み部は、前記光軸方向と平行な方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項１０に記載のレンズ駆動装置。
前記第一窪み部は、開口が矩形であり且つ内方に向かって先細りとなる四角錐状又は四角錐台状に形成されており、
前記開口の対角線が、前記光軸方向と平行であることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ駆動装置。
前記第二窪み部は、前記光軸方向と平行な方向に延びるＶ溝状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のレンズ駆動装置。
前記支持部は、前記第二ボール部材の直径よりも長い間隔を有して配置されている一対の第一片と、前記一対の第一片とで前記第二ボール部材を挟持するように配置された第二片と、を含んでいることを特徴とする請求項９に記載のレンズ駆動装置。