KR20090027765A - 압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 구비한 렌즈 구동 장치 - Google Patents

Abstract

주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 압전 액추에이터가 갖는 회전축의 평행 이동을 효율적으로 규제하는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조. 압전 소자에 대한 전압 인가를 제어하여 회전축을 회전시킴과 함께 축방향으로 평행 이동시키는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 있어서, 회전축 (7b) 의 축방향과 직교하는 방향으로 돌출되고, 회전축 (7b) 과 일체적으로 회전하는 스토퍼 (7c) 와, 회전축 (7b) 이 일정 위치까지 평행 이동한 경우에 스토퍼 (7c) 와 맞닿아, 회전축 (7b) 의 회전을 규제하는 규제편 (16a, 16b) 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 구비한 렌즈 구동 장치 {DRIVE REGULATION STRUCTURE OF PIEZOELECTRIC ACTUATOR AND LENS DRIVE EQUIPPED WITH THE SAME}

본 발명은 압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 구비한 렌즈 구동 장치에 관한 것으로, 특히, 압전 소자에 대한 전압 인가를 제어하여 회전축을 회전시킴과 함께 축방향으로 평행 이동시키는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 구비한 렌즈 구동 장치에 관한 것이다.

종래, 압전 액추에이터는, 반도체 제조나 산업 장치 등의 정밀 제어에 널리 이용되고 있다. 최근에는, 디지털 카메라나 카메라가 부착된 휴대 전화 등에 있어서의 응용이 급속히 확대되고 있으며, 예를 들어, 디지털 카메라에 있어서의 손 떨림 보정 기능이나, 오토포커스용 렌즈의 구동 제어 등 여러 가지 분야에서 이용되고 있다.

이와 같은 압전 액추에이터로서, 외주면에 나사산이 형성된 회전축과, 이 회전축의 나사산에 대응하는 나사산이 내주면에 형성된 너트와, 회전축 및 너트를 유지함과 함께 그 외측면에 복수의 압전 소자가 부착되는 하우징을 구비하고, 압전 소자에 인가하는 전압을 전환함으로써 압전 소자를 신장/수축시켜, 회전축을 회전 시킴과 동시에 이것을 축방향으로 평행 이동시키는 압전 액추에이터가 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 참조).

특허 문헌 1 : 미국특허 제6940209호

발명의 개시

상기 서술한 바와 같은 압전 액추에이터에 있어서는, 압전 소자의 신축에 수반하여 나사산끼리의 슬라이딩 접촉으로 회전축에 추진력을 발생시키도록 되어 있기 때문에, 회전축에 추진 방향과는 반대 방향으로 일정한 부하를 부여해 둘 필요가 있다. 또, 회전축의 평행 이동을 일정 위치에서 규제할 필요가 발생한다. 여기에서, 이와 같은 회전축의 직진 이동을 그 이동 방향에 대해 직교하는 맞닿음 부재에 의해 규제하는 경우에는, 회전축에 대한 맞닿음 부재의 규제력이 그대로 회전축의 부하가 되어 더욱더 추진력이 높아진다. 그 결과, 맞닿음 부재가 파손되거나, 회전축이 맞닿음 부재로 파고들어가 정지 상태로부터 빠져나올 수 없게 되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 압전 액추에이터가 갖는 회전축의 평행 이동을 효율적으로 규제할 수 있는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 사용한 렌즈 구동 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 압전 액추에이터의 구동 규제 구조는, 압전 소자에 대한 전압 인가를 제어하여 회전축을 회전시킴과 함께 축방향으로 평행 이동시키는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조로서, 상기 회전축의 축방향과 직교하는 방향으로 돌출되고, 당해 회전축과 일체적으로 회전하는 돌출 부재와, 상기 회전축이 일정 위치까지 평행 이동한 경우에 상기 돌출 부재와 맞닿아, 상기 회전축의 회전을 규제하는 규제 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 의하면, 회전축이 일정 위치까지 평행 이동하면, 규제 부재에 의해 회전축의 회전이 규제되기 때문에, 회전축의 이동 방향과 직교하는 맞닿음 부재에 의해 회전축에 발생한 추진력을 받는 경우와 비교하여 작은 힘으로 회전축의 회전을 규제할 수 있기 때문에, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 압전 액추에이터가 갖는 회전축의 평행 이동을 효율적으로 규제할 수 있게 된다.

상기 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 있어서, 일정 간격을 둔 2 개의 상기 규제 부재를 상기 회전축의 축방향을 따라 배치 형성하여도 된다. 이 경우에는, 2 개의 규제 부재 사이에 형성된 간격의 범위 내에서 회전축의 평행 이동을 허용함과 함께, 2 개의 규제 부재에 의해 회전축의 축방향의 양 방향의 평행 이동을 규제할 수 있게 된다.

상기 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 있어서, 상기 규제 부재를 상기 압전 액추에이터를 유지하는 유지 부재와 일체적으로 형성하도록 하여도 된다. 이 경우에는, 규제 부재를 유지하는 구성을 배치 형성할 필요가 없어지기 때문에, 부품 점수를 저감시켜 당해 구조의 제조 비용을 저감시킬 수 있게 된다.

또한, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 항에 기재된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조를 렌즈 구동 장치에 적용하여도 된다. 이들 압전 액추에이터의 구동 규제 구조를 렌즈 구동 장치에 적용함으로써 렌즈 구동 장치에 있어서도 상기 서술한 효과를 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 의하면, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 압전 액추에이터가 갖는 회전축의 평행 이동을 효율적으로 규제할 수 있게 된다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조가 적용되는 렌즈 구동 장치의 분해 사시도이다.

도 2 는 도 1 에 나타내는 렌즈 구동 장치를 조립한 경우의 외관 사시도이다.

도 3 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치의 내부 구성에 대하여 나타내는 사시도이다.

도 4 는 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치의 내부 구성에 대하여 나타내는 상면도이다.

도 5 는 도 4 에 나타내는 실선 A-A 에 있어서의 단면도이다.

도 6 은 도 4 에 나타내는 실선 B-B 에 있어서의 단면도이다.

도 7 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 모터의 구성에 대하여 설명하기 위한 분해도이다.

도 8 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 스토퍼 플레이트의 구성에 대하여 설명하기 위한 사시도이다.

도 9 는 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 스토퍼와 스토퍼 플레이트의 관계에 대하여 설명하기 위한 사시도이다.

도 10 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 스토퍼와 스토퍼 플레이트의 관계에 대하여 설명하기 위한 사시도이다.

도 11 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 렌즈 홀더의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

도 12 는 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 렌즈 홀더가 유지하는 제 1 렌즈의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

도 13 은 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 렌즈 홀더가 유지하는 제 2 렌즈의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

도 14 는 상기 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치가 갖는 렌즈 홀더가 유지하는 제 3 렌즈의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조가 적용되는 렌즈 구동 장치의 분해 사시도이다. 도 2 는, 도 1 에 나타내는 렌즈 구동 장치를 조립한 경우의 외관 사시도이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 관련된 렌즈 구동 장치 (1) 는, 이미지 센서 (2) 가 실장되는 기판 (3) 과, IR 컷 필터 (4) 가 장착되는 베이스 (5) 와, 렌즈 홀더 (6) 및 압전 액추에이터로서의 모터 (7) 등이 장착되는 케이스 (8) 와, 케이스 (8) 를 수용하는 실드 케이스 (9) 를 포함하여 구성된다.

기판 (3) 은, 도 1 에 나타내는 상방측에서 보았을 때 정사각형상으로 형성되어 있다. 이미지 센서 (2) 는, 도 1 에 나타내는 상방측에서 보았을 때 직사각형상으로 형성되고, 그 장변 및 단변이 기판 (3) 의 변과 평행하게 되도록 기판 (3) 에 대해 실장되어 있다. 도 1 에 있어서는, 이미지 센서 (2) 의 장변 (2a), 단변 (2b) 이 기판 (3) 의 변 (3a, 3b) 과 평행하게 되도록 이미지 센서 (2) 가 기판 (3) 에 대해 실장된 경우에 대하여 나타내고 있다.

베이스 (5) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 기판 (3) 에 대응하는 정사각형상으로 형성되어 있다. 베이스 (5) 의 중앙 근방에는, 이미지 센서 (2) 에 대응하는 위치에 직사각형상의 개구부 (5a) 가 형성되고, 이 개구부 (5a) 의 주위에 원형상으로 형성된 오목부 (5b) 가 형성되어 있다. IR 컷 필터 (4) 는, 오목부 (5b) 내에 있어서, 개구부 (5a) 에 대응하는 위치에 장착된다. 또, 베이스 (5) 의 네 부서리에는, 후술하는 실드 케이스 (9) 의 장착 다리부 (9b) 를 수용하는 오목부 (5c) 가 형성되어 있다.

케이스 (8) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 그 중앙에 원형상의 개구부 (8a) 가 형성되어 있다. 개구부 (8a) 의 주위에는, 후술하는 캠기어 (13) 가 탑재되는 원고리 형상을 갖는 캠 받이부 (8b) 가 수직 설치되어 있다. 케이스 (8) 의 측면 (8c) 에는, 후술하는 캠기어 (13) 가 갖는 마그넷의 위치 검출용 홀 소자 (10) 가 고정되는 절결부 (8d) 가 형성됨과 함께, 후술하는 링크 부재 (12) 의 구멍부 (12d) 를 관통하는 축 (8e) 이 수직 설치되어 있다. 측면 (8c) 에 인접하는 측면 (8f 및 8g) 에는, 후술하는 실드 케이스 (9) 의 구멍부 (9c) 와 걸어맞추는 1 쌍의 돌기 (8h) 가 형성되어 있다. 측면 (8f) 보다 장치의 내측의 위치에는, 후술하는 래크 판 (11) 의 래크부 (11a) 를 수용하는 홈부 (8i) 가 형성되어 있다. 케이스 (8) 의 측면 (8j) 의 일방의 단부에는, 후술하는 래크 판 (11) 을 측면 (8c) 의 방향으로 탄성 지지하는 탄성 지지 스프링의 일단을 규제하는 벽부 (8k) 가 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 케이스 (8) 에 렌즈 홀더 (6), 모터 (7), 홀 소자 (10), 래크 판 (11) 및 링크 부재 (12) 가 장착된다. 이 경우에 있어서, 렌즈 홀더 (6) 는, 캠기어 (13) 를 개재하여 케이스 (8) 에 장착되고 , 모터 (7) 는, 모터 홀더 (14) 를 개재하여 케이스 (8) 에 장착된다.

렌즈 홀더 (6) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 내부에 형성되는 공간에 후술하는 복수의 렌즈 (19 ∼ 21) 를 유지한다. 렌즈 홀더 (6) 는, 유지되는 복수의 렌즈 형상에 따른 형상으로 형성되고, 소직경부 (6a) 와 대직경부 (6b) 를 갖고 있다. 대직경부 (6b) 에는, 케이스 (8) 의 측면 (8g) 을 따라 모터 (7) 의 일부를 수용하는 수용부 (6c) 가 형성되어 있다. 또한, 렌즈 홀더 (6) 의 상세한 구성, 그리고 렌즈 홀더 (6) 내에 유지되는 렌즈의 구성에 대해서는 후술한다.

소직경부 (6a) 에는, 그 상면에 입광구로서 기능하는 개구부 (6d) 가 형성되 어 있다. 또, 렌즈 구동 장치 (1) 의 측방측으로 돌출되는 1 쌍의 돌출편 (6e) 이 형성되어 있다. 돌출편 (6e) 은, 후술하는 회전 규제 부재 (17) 에 형성되는 홈부 (17c) 내에 수용되어, 렌즈 홀더 (6) 의 도 1 에 나타내는 상하 운동을 보조한다. 대직경부 (6b) 에는, 렌즈 구동 장치 (1) 의 측방측으로 돌출되는 복수의 돌출편 (6f) 이 형성되어 있다. 돌출편 (6f) 은, 캠기어 (13) 의 상면을 슬라이딩하는 경사면부 (6g) 를 하면에 갖고 있다. 또, 대직경부 (6b) 의 상면에는, 후술하는 탄성 지지 스프링 (17) 의 하단부를 거는 걸림편 (6h) 이 형성되어 있다.

캠기어 (13) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 원고리 형상을 하고 있다. 캠기어 (13) 는, 캠 받이부 (8b) 와 거의 동일한 직경을 갖고, 캠 받이부 (8b) 에 재치되는 캠부 (13a) 와, 캠부 (13a) 의 외주측에 배치 형성되고, 케이스 (8) 에 장착된 홀 소자 (10) 와 대향하는 마그넷부 (13b) 를 갖는다. 캠부 (13a) 의 상면에는, 둘레 방향을 따라 복수의 저면부 (13c), 경사면 (13d) 및 정면부 (頂面部) (13e) 가 형성되어 있다. 마그넷부 (13b) 의 일정 위치에는, 래크 판 (11) 의 래크부 (11a) 와 맞물리는 래크부 (13f) 가 장착되어 있다.

홀 소자 (10) 는, 측면 (8c) 의 절결부 (8d) 에 있어서의 일정 위치에 고정된다. 홀 소자 (10) 는, 캠기어 (13) 의 마그넷부 (13b) 의 위치를 검출한다. 그 검출 결과는, 본 렌즈 구동 장치 (1) 가 탑재되는 디지털 카메라나 휴대 전화 등의 주제어부로 출력된다.

래크 판 (11) 은, 절연성 수지 재료로 형성되고, 홈부 (8i) 에 수용되는 래 크부 (11a) 와, 이 래크부 (11a) 와 직교하는 방향으로 연장되는 평면부 (11b) 를 갖는다. 래크부 (11a) 와 평면부 (11b) 가 단면 T 자 형상으로 형성되고, 홈부 (8i) 에는 래크부 (11a) 만이 수용된다. 평면부 (11b) 에 있어서의 일방의 단부 (측면 (8c) 측의 단부) 는, 렌즈 구동 장치 (1) 의 내측을 향하여 굴곡되고, 그 굴곡된 부분의 상면에 링크 부재 (12) 의 구멍부 (12e) 와 걸어맞추는 축 (11c) 이 수직 설치되어 있다. 또, 평면부 (11b) 에 있어서의 타방의 단부 (측면 (8j) 측의 단부) 의 상면에는, 래크 판 (11) 을 측면 (8c) 측으로 탄성 지지하는 탄성 지지 스프링 (15) 의 일단을 거는 걸림편 (11d) 이 형성되어 있다.

링크 부재 (12) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 양단부를 렌즈 구동 장치 (1) 의 내측에 굴곡시킨 대략 활 형상을 하고 있다. 링크 부재 (12) 는, 후술하는 모터 (7) 의 회전축 (7b) 의 선단부가 맞닿는 맞닿음부 (12a) 와, 래크 판 (11) 과 걸어맞추는 걸어맞춤부 (12b) 와, 맞닿음부 (12a) 와 걸어맞춤부 (12b) 를 연결하는 연결부 (12c) 를 갖고, 회전축 (7b) 의 구동력을 래크 판 (11) 에 전달한다. 맞닿음부 (12a) 와 연결부 (12c) 사이에는 축 (8e) 을 수용하는 구멍부 (12d) 가 형성되고, 걸어맞춤부 (12b) 에는 축 (11c) 를 수용하는 긴 구멍부 (12e) 가 형성되어 있다.

모터 (7) 는, 직육면체 형상을 하고 있는 하우징 (7a) 과, 이 하우징 (7a) 내에 수용되어, 그 일단으로부터 축방향으로 이동하는 회전축 (7b) 을 구비하고 있다. 후술하는 바와 같이, 하우징 (7a) 의 외면에 장착된 복수의 압전 소자에 대한 전압 인가 타이밍을 제어하여 하우징 (7a) 을 변위시킴으로써, 회전축 (7b) 이 축방향으로 평행 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 회전축 (7b) 의 선단부 근방에는, 스토퍼 (7c) 를 갖는 링 (7d) 이 고정되어 있다. 스토퍼 (7d) 는, 돌출 부재로서 기능하고, 회전축 (7b) 의 평행 이동에 따라 후술하는 스토퍼 플레이트 (16) 의 규제편 (16a, 16b) 과 접촉한다. 또한, 이 모터 (7) 의 구성에 대해서는 후술한다.

모터 홀더 (14) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 케이스 (8) 의 측면 (8g) 의 상면에 고정된다. 모터 홀더 (14) 에는, 측면 (8g) 에 고정되는 토대부 (14a) 와, 모터 (7) 의 단부 (케이스 (8) 의 측면 (8i) 측의 단부) 근방을 유지하는 모터 유지부 (14b) 를 갖고 있다. 토대부 (14a) 에 있어서의 장치의 내측 부분은, 캠 받이부 (8b) 의 형상을 따라 원호형상으로 형성되어 있다.

토대부 (14a) 의 단부 (케이스 (8) 의 측면 (8c) 측의 단부) 에는, 스토퍼 플레이트 (16) 가 고정되어 있다. 스토퍼 플레이트 (16) 에는, 회전축 (7b) 이 일정 위치까지 이동한 경우에 회전축 (7b) 에 고정된 스토퍼 (7c) 와 접촉하고, 모터 (7) 의 구동을 규제하는 1 쌍의 규제편 (16a, 16b) 이 형성되어 있다. 이들 규제편 (16a, 16b) 은, 규제 부재로서 기능한다. 또한, 이 스토퍼 플레이트 (16) 의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

회전 규제 부재 (17) 는, 절연성 수지 재료로 형성되고, 렌즈 홀더 (6) 의 대직경부 (6b) 의 상면에 대응하는 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 모터 (7) 가 배치되는 공간에 대응하여 원형상의 일부가 결손된 형상을 하고 있다. 회전 규제 부재 (17) 에는, 후술하는 탄성 지지 스프링 (18) 의 상단을 유지하는 구멍부 (17a) 가 형성되어 있다. 이 구멍부 (17a) 에 렌즈 홀더 (6) 를 하방측으로 탄성 지지하는 탄성 지지 스프링 (18) 의 일단이 유지된다. 회전 규제 부재 (17) 의 중앙에는, 소직경부 (6a) 에 대응하는 개구부 (17b) 가 형성되어 있다. 개구부 (17b) 의 일정 위치에는, 소직경부 (6a) 에 형성된 돌출편 (6d) 을 수용하는 1 쌍의 홈부 (17c) 가 형성되어 있다.

실드 케이스 (9) 는, 스테인리스 등의 금속 재료로 형성되고, 하방이 개구된 상자 형상 부재로 구성되어 있다. 상면에는, 중앙부에 원형상의 개구부 (9a) 가 형성되어 있다. 실드 케이스 (9) 의 네 부서리는, 약간 장치의 내측으로 움푹 패인 형상을 하고 있으며, 그 하단부에 장착 다리부 (9b) 가 형성되어 있다. 장착 다리부 (9b) 는, 실드 케이스 (9) 의 하단부보다 약간 하방측으로 돌출되어, 베이스 (5) 의 오목부 (5c) 에 수용된다. 실드 케이스에 있어서의 측면 (8f, 8g) 에 대응하는 측면에는, 1 쌍의 돌기 (8h) 와 걸어맞추는 구멍부 (9c) 가 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 갖는 렌즈 구동 장치 (1) 를 조립할 때에는, 먼저 이미지 센서 (2) 가 실장된 기판 (3) 의 상방에 IR 컷 필터 (4) 를 장착한 베이스 (5) 를 고정시킨다. 그리고, 캠기어 (13) 를 개재하여 렌즈 홀더 (6) 를 장착함과 함께, 홀 소자 (10), 래크 판 (11) 및 링크 부재 (12) 를 장착하고, 또한 모터 홀더 (14) 를 개재하여 모터 (7) 를 장착한 케이스 (8) 를 베이스 (5) 의 상방에 탑재한다. 그리고, 탄성 지지 스프링 (18) 이 장착된 회전 규제 부재 (17) 를 렌즈 홀더 (6) 상에 장착한 상태에서 상방으로부터 실드 케이스 (9) 를 씌우고 이것을 베이스 (5) 에 고착시킴으로써, 본 렌즈 구동 장치 (1) 를 조립할 수 있다.

보다 구체적으로는, 실드 케이스 (9) 를 케이스 (8) 에 씌우는 과정에서, 케이스 (8) 의 측면에 형성된 돌기 (8h) 가 실드 케이스 (9) 의 구멍부 (9c) 와 걸어맞춰짐으로써, 실드 케이스 (9) 가 케이스 (8) 에 걸린다. 그리고, 접착제 등에 의해 고착함으로써, 본 렌즈 구동 장치 (1) 가 조립된다. 이와 같이 조립된 렌즈 구동 장치 (1) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이 실드 케이스 (9) 의 개구부 (9a) 에 렌즈 홀더 (6) 의 소직경부 (6a) 에 형성된 개구부 (6d) 가 면한 상태로 유지되고, 후술하는 바와 같이 모터 (7) 의 구동에 따라 렌즈 홀더 (6) 가 상하 이동하도록 구성되어 있다.

이하, 이와 같이 조립된 렌즈 구동 장치 (1) 의 내부 구성에 대하여 도 3 ∼ 도 6 을 이용하여 설명한다. 도 3 은, 렌즈 구동 장치 (1) 의 내부 구성에 대하여 나타내는 사시도이고, 도 4 는, 렌즈 구동 장치 (1) 의 내부 구성에 대하여 나타내는 상면도이다. 도 5 는, 도 4 에 나타내는 실선 A-A 에 있어서의 단면도이고, 도 6 은, 도 4 에 나타내는 실선 B-B 에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 5 및 도 6 에 있어서, 렌즈 홀더 (6) 에 유지되는 렌즈는 생략하고 있다.

이와 같이 렌즈 구동 장치 (1) 가 조립된 경우, 케이스 (8) 의 측면 (8f) 에 있어서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이 래크부 (13f) 가 맞물리도록 래크부 (11a) 를 홈부 (8i) 에 수용한 상태에서 래크 판 (11) 이 장착되어 있다. 이 경우에 있어서, 래크 판 (11) 의 걸림편 (11ld) 과 벽부 (8k) 사이에는 탄성 지지 스프링 (15) 이 배치 형성되어 있고, 래크 판 (11) 을 도 3 에 나타내는 화살표 A 방향으 로 탄성 지지하고 있다.

또, 케이스 (8) 의 측면 (8c) 에 있어서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 절결부 (8d) 에 홀 소자 (10) 가 고정되어 있다. 또, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 측면 (8c) 의 상면에 축 (8e) 을 구멍부 (12d) 에 수용함과 함께, 축 (11c) (도 4 참조) 을 구멍부 (12e) 에 수용하도록 링크 부재 (12) 가 장착되어 있다.

또한, 케이스 (8) 의 측면 (8g) 에 있어서는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이 그 상면에 모터 홀더 (14) (도 4 참조) 가 장착되어 있다. 그리고, 이 모터 홀더 (14) 의 모터 유지부 (14b) 에 모터 (7) 가 유지되어 있다. 이 경우에 있어서, 모터 (7) 의 회전축 (7b) 의 선단은, 링크 부재 (12) 의 맞닿음부 (12a) 와 맞닿은 상태로 되고 있고, 그 선단부 근방에 고정된 링 (7d) 의 스토퍼 (7c) (도 4 참조) 는, 스토퍼 플레이트 (16) 에 형성된 규제편 (16b) 의 하방측에 배치된 상태로 되어 있다 (초기 상태) .

또, 조립된 렌즈 구동 장치 (1) 에 있어서, 렌즈 홀더 (6) 의 하단부는, 도 5 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 케이스 (8) 의 개구부 (8a) 내에 수용되고, 캠 받이부 (8b) 에 탑재된 캠기어 (13) 를 개재하여 케이스 (8) 에 장착되어 있다. 이 경우에 있어서, 기판 (3) 상에 실장된 이미지 센서 (2) 의 중심 위치는, 렌즈 홀더 (6) 가 갖는 소직경부 (6a) 및 대직경부 (6b) 의 중심 위치와 일치하도록 배치되어 있다.

또, 도 5 에 나타내는 바와 같이 렌즈 홀더 (6) 가 갖는 대직경부 (6b) 에는 모터 (7) 의 일부를 수용하는 수용부 (6c) 가 형성되어 있다. 모터 (7) 는, 이 수용부 (6c) 에 수용된 상태로 모터 홀더 (14) 에 유지되어 있다. 이와 같이 렌즈 홀더 (6) 의 영역 외가 아니라, 렌즈 홀더 (6) 의 영역 내에 형성된 수용부 (6c) 에 모터 (7) 의 일부를 수용함으로써, 렌즈 홀더 (6) 의 중심 위치를 어긋나게 하지 않고, 모터 (7) 를 유지할 수 있도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 수용부 (6c) 의 내측 면을 이미지 센서 (2) 의 한 변 (도 1 에 나타내는 변 2b) 과 평행하게 형성하고 있다. 이로써, 수용부 (6c) 를 형성한 경우에도 이미지 센서 (2) 로 취득되는 화상 데이터의 범위가 제한되지 않는다.

여기에서, 상기 서술한 모터 (7) 의 구성에 대하여 도 7 을 이용하여 설명한다. 도 7 은, 본 실시형태에 관련된 모터 (7) 의 구성에 대하여 설명하기 위한 분해도이다. 또한, 도 7 에 있어서, 도 1 에서 설명한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

본 실시형태에 관련된 모터 (7) 는, 예를 들어, 종래 기술에서 나타낸 주지의 압전 액추에이터로 구성된다. 도 7 에 나타내는 모터 (7) 에 있어서, 하우징 (7a) 은, 황동 등으로 형성되고, 예를 들어, 각부를 절제한 직육면체의 형상으로 형성되어 있다. 회전축 (7b) 은, 예를 들어, 스테인리스 등의 금속 재료로 형성되고, 그 외주면에는 일정 피치의 나사산이 형성되어 있다. 하우징 (7a) 의 내부에는, 회전축 (7b) 이 관통하는 관통공이 형성되어 있고, 그 일방의 개구부에는, 회전축 (7b) 의 나사산과 맞물리는 나사산이 내주면에 형성된 너트 (7c) 가 장착되고, 타방의 개구부에는 회전축 (7b) 을 회전 가능하도록 유지하는 베어링 (7f) 이 장착되어 있다. 너트 (7e) 로부터 돌출된 회전축 (7b) 의 선단부 근방에는, 스토퍼 (7c) 를 갖는 링 (7d) 이 고착된다. 하우징 (7a) 에 있어서의 상면 및 하면에는, 압전 소자 (7g, 7h) 가 장착되는 한편, 하우징 (7a) 에 있어서의 측면에는, 압전 소자 (7i, 7j) 가 장착되어 있다. 예를 들어, 압전 소자 (7g ∼ 7j) 는, 접착제 등으로 하우징 (7a) 의 외면에 장착된다.

이와 같은 구성을 갖는 모터 (7) 에 있어서, 예를 들어, 압전 소자 (7g 및 7h) 에는 제 1 전원이 접속되고, 압전 소자 (7i 및 7j) 에는 제 2 전원이 접속되어 있고, 하우징 (7a) 은 접지되어 있다. 압전 소자 (7g 및 7h) 에 대해 전압을 인가하면, 역압전 효과에 의해 일방의 압전 소자 (7g) (또는 압전 소자 (7h)) 가 신장되고, 타방의 압전 소자 (7h) (또는 압전 소자 (7g)) 가 수축된다. 마찬가지로, 압전 소자 (7i 및 7j) 에 대해 전압을 인가하면, 역압전 효과에 의해 일방의 압전 소자 (7i) (또는 압전 소자 (7j)) 가 신장되고, 타방의 압전 소자 (7j) (또는 압전 소자 (7i)) 가 수축된다. 모터 (7) 에 있어서는, 이와 같은 압전 소자 (7g 및 7h), 그리고, 압전 소사 (7i 및 7j) 에 인가되는 전압의 타이밍을 순차적으로 전환함으로써 하우징 (7a) 을 변위시킨다. 그리고, 하우징 (7a) 에 장착된 너트 (7e) 에 원호 운동을 시킴으로써, 이것에 맞물리는 회전축 (7b) 을 축방향으로 평행 이동시킨다.

본 렌즈 구동 장치 (1) 에 있어서는, 이와 같은 모터 (7) 에 의한 회전축 (7b) 의 수평 운동을 링크 부재 (12), 래크 판 (11) 및 캠기어 (13) 를 개재하여 렌즈 홀더 (6) 에 전달하고, 그 전달 경로에서 수직 연동으로 변화되어, 렌즈 홀더 (6) 를 상하 운동시킨다. 즉, 회전축 (7b) 이 평행 이동하여 맞닿음부 (12a) 를 밀어내면, 이에 따라 걸어맞춤부 (12b) 가 탄성 지지 스프링 (15) 의 탄성 지지 방향에 저항하여 래크 판 (11) 을 이동시킨다. 래크 판 (11) 이 이동하면, 이에 따라 캠기어 (13) 가 회전한다. 캠기어 (13) 가 회전하면, 캠부 (13a) 의 형상을 따라 돌출편 (6f) 이 밀어 올려진다. 이로써, 렌즈 홀더 (6) 가 상방으로 이동하게 된다. 한편, 회전축 (7b) 이 평행 이동하여 맞닿음부 (12a) 가 원래의 위치로 되돌아오면, 동일한 요령으로 캠기어 (13) 가 회전하고, 캠부 (13a) 의 형상을 따라 돌출편 (6f) 이 밀려 내려져, 렌즈 홀더 (6) 가 하방으로 이동하게 된다.

다음으로, 스토퍼 플레이트 (16) 의 구성에 대하여 설명함과 함께, 스토퍼 (7c) 와 스토퍼 플레이트 (16) 의 관계에 대하여 설명한다. 도 8 은, 스토퍼 플레이트 (16) 의 구성에 대하여 설명하기 위한 사시도이고, 도 9 및 도 10 은, 스토퍼 (7c) 와 스토퍼 플레이트 (16) 의 관계에 대하여 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 8 에 있어서는, 스토퍼 (7c) 가 규제편 (16a) 과 규제편 (16b) 사이에 배치되는 경우에 대하여 나타내고 있다.

스토퍼 플레이트 (16) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이 모터 홀더 (14) 의 토대부 (14a) 의 일방의 단부에 장착된다. 규제편 (16a, 16b) 은, 회전축 (7b) 의 축방향을 따라 일정 간격을 두고 배치 형성되어 있다. 구체적으로는, 스토퍼 플레이트 (16) 의 상방측의 일부를 모터 (7) 측으로 접어 구부림으로써 형성되어 있다. 또한, 규제편 (16a) 과 규제편 (16b) 사이에는, 절결부 (16c) 가 형 성되어 있다. 모터 홀더 (14) 에 고정된 상태에서 스토퍼 (7c) 의 선단은, 규제편 (16a, 16b) 에 대응하는 위치, 혹은 규제편 (16a) 과 규제편 (16b) 사이의 절결부 (16c) 에 대응하는 위치에 배치된다.

모터 (7) 가 모터 홀더 (14) 에 고정된 초기 상태에 있어서, 스토퍼 (7c) 는, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 규제편 (16b) 의 하방 영역에 배치된 상태로 되어 있다. 즉, 회전축 (7b) 이 더 이상, 하우징 (7a) 의 내부측으로 들어가지 않는 상태로 되어 있다. 이 상태에서 소정의 타이밍으로 모터 (7) 의 압전 소자 (7g ∼ 7j) 에 전압이 인가되면, 회전축 (7b) 은, 도 9 에 나타내는 화살표 방향으로 회전하면서, 동 도면에 나타내는 앞 방향으로 평행 이동한다. 스토퍼 (7c) 가 절결부 (16c) 를 통과하는 위치에 배치되는 경우에는, 회전축 (7b) 은, 규제편 (16a, 16b) 의 규제를 받지 않고 평행 이동한다. 그리고, 일정 위치까지 평행 이동하면, 도 10 에 나타내는 바와 같이 스토퍼 (7c) 가 규제편 (16a) 의 상면에 맞닿아, 회전축 (7b) 의 회전이 규제된다. 이 결과, 회전축 (7b) 의 도 10 에 나타내는 앞 방향으로의 평행 이동이 규제되게 된다.

이와 같이 본 실시형태에 관련된 렌즈 구동 기구 (1) 에 있어서는, 회전축 (7b) 이 일정 위치까지 평행 이동하면, 규제편 (16a) 에 의해 회전축 (7b) 의 회전이 규제되기 때문에, 회전축 (7b) 의 이동 방향과 직교하는 맞닿음 부재에 의해 회전축 (7b) 에 발생한 추진력을 받는 경우와 비교하여 작은 힘으로 회전축 (7b) 의 회전을 규제할 수 있다. 이로써, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 회전축 (7b) 의 평행 이동을 효율적으로 규제할 수 있게 된다.

다음으로, 렌즈 홀더 (6) 의 구성, 그리고, 렌즈 홀더 (6) 에 유지되는 렌즈의 구성에 대하여 도 11 ∼ 도 14 를 이용하여 설명한다. 도 11 은, 본 실시형태에 관련된 렌즈 홀더 (6) 및 이것이 유지하는 렌즈의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다. 도 11(a) 는, 렌즈를 유지한 상태의 렌즈 홀더 (6) 의 단면도에 대하여 나타내고, 도 11(b) 는, 렌즈 홀더 (6) 에 유지되는 렌즈의 상면도이다. 또한, 도 11 (b) 에 있어서는, 설명의 편의상, 렌즈 홀더 (6) 를 생략하고 있다. 도 12, 도 13 및 도 14 는, 각각 본 실시형태에 관련된 렌즈 홀더 (6) 가 유지하는 제 1 렌즈, 제 2 렌즈 및 제 3 렌즈의 구성에 대하여 설명하기 위한 모식도이다.

도 11 (a) 에 나타내는 바와 같이 렌즈 홀더 (6) 는, 그 내측에 있어서, 수지 재료로 형성된, 형상이 상이한 3 매의 제 1 렌즈 (19), 제 2 렌즈 (20) 및 제 3 렌즈 (21) 를 광축 방향을 따라 수납한다. 여기에서, 제 1 렌즈 (19) 는, 제 2 렌즈 (20) 보다 소직경으로 형성되고, 제 2 렌즈 (20) 상의 소정 위치에 배치된다. 제 2 렌즈 (20) 는, 제 3 렌즈 (21) 보다 소직경으로 형성되고, 제 3 렌즈 (21) 상의 소정 위치에 배치된다. 렌즈 홀더 (6) 는, 이와 같이 겹쳐 배치된 제 1 렌즈 (19), 제 2 렌즈 (20) 및 제 3 렌즈 (21) 의 외부 형상에 따른 형상으로 형성되어 있다.

제 1 렌즈 (19) 는, 도 12 에 나타내는 바와 같이 볼록 렌즈를 포함하는 렌즈부 (19a) 를 갖고 있다. 렌즈부 (19a) 는, 도 12 (a) 에 나타내는 바와 같이 상면에서 보았을 때 대략 원형상을 하고 있다. 또, 도 12 (b) 에 나타내는 바 와 같이 그 중앙부에는, 상방으로 팽출하는 팽출부 (19b) 가 형성됨과 함께, 그 외주연부에는, 하방으로 돌출되는 원고리형상의 위치 결정부 (19c) 가 형성되어 있다. 또한, 위치 결정부 (19c) 는, 렌즈부 (19a) 의 일부로서 형성되고, 렌즈부 (19a) 와 동일한 정밀도로 형성된다.

제 2 렌즈 (20) 는, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 오목 렌즈를 포함하는 렌즈부 (20a) 를 갖고 있다. 렌즈부 (20a) 는, 도 13 (a) 에 나타내는 바와 같이, 상면에서 보았을 때 좌방측의 일부가 결손된 상태의 원형상을 갖는다. 또, 도 13 (b) 에 나타내는 바와 같이 그 중앙부에는, 약간 상방으로 돌출되는 원형상의 돌출부 (20b) 가 형성됨과 함께, 그 외주연부에는, 하방으로 돌출되는 원호형상의 위치 결정부 (20c) 가 형성되어 있다. 돌출부 (20c) 의 중앙부는, 약간 하방측으로 움푹 패여 있다. 또한, 위치 결정부 (20c) 는, 위치 결정부 (19c) 와 마찬가지로, 렌즈부 (20a) 의 일부로서 형성되어 있다.

제 3 렌즈 (21) 는, 도 14 에 나타내는 바와 같이 비구면 렌즈를 포함하는 렌즈부 (21a) 를 갖고 있다. 렌즈부 (21a) 는, 도 14 (a) 에 나타내는 바와 같이 상면에서 보았을 때 대략 원형상을 갖는다. 또, 도 14 (b) 에 나타내는 바와 같이 그 외주연부에는, 상방으로 돌출되는 원호형상의 위치 결정부 (21b) 가 형성되어 있다. 또한, 위치 결정부 (21b) 는, 위치 결정부 (19c) 나 위치 결정부 (20c) 와 마찬가지로, 렌즈부 (21a) 의 일부로서 형성되어 있다. 또, 렌즈부 (21a) 에는, 도 14 (b) 에 나타내는 바와 같이 그 좌방측의 일정 영역에 평면부 (21c) 가 형성되어 있다. 평면부 (21c) 는, 제 2 렌즈 (20) 에 있어서의 원형 상이 결손 부분에 대응한 형상을 갖고 있다.

이들 제 1 렌즈 (19), 제 2 렌즈 (20) 및 제 3 렌즈 (21) 를 렌즈 홀더 (6) 에 수납하는 경우에는, 도 11 (a) 에 나타내는 바와 같이 제 1 렌즈 (19) 의 위치 결정부 (19c) 를 제 2 렌즈 (20) 의 돌출부 (20c) 의 외주면에 일치시키도록 제 1 렌즈 (19) 를 제 2 렌즈 (20) 의 상방에 배치한다. 그리고, 제 2 렌즈 (20) 의 위치 결정부 (20c) 를 제 3 렌즈 (21) 의 위치 결정부 (21b) 의 외주면에 일치시키도록 제 2 렌즈 (20) 를 제 3 렌즈 (21) 의 상방에 배치한다. 그리고, 평면부 (21c) 에 대응하는 주면부를 렌즈 홀더 (6) 의 내주면에 맞닿도록 이들 렌즈를 렌즈 홀더 (6) 에 수납한다.

이와 같은 형상을 갖는 제 1 렌즈 (19) ∼ 제 3 렌즈 (21) 를 광축 방향으로 겹침으로써, 도 11 (a) 에 나타내는 바와 같이 제 3 렌즈 (21) 의 평면부 (21c) 의 상방에는 다른 렌즈가 배치되지는 않는다. 렌즈 홀더 (6) 는, 이와 같이 겹쳐진 제 1 렌즈 (19) ∼ 제 3 렌즈 (21) 의 형상에 따른 형상으로 형성되기 때문에 평면부 (21d) 의 상방으로서 렌즈 홀더 (6) 의 외측 부분에는 일정한 스페이스가 확보되게 된다. 본 렌즈 구동 장치 (1) 에 있어서는, 도 11 (a) 에 나타내는 바와 같이 이 스페이스에 수용부 (6c) 를 형성하여 모터 (7) 을 수용한다.

이와 같이 본 실시형태에 관련된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 의하면, 회전축 (7b) 이 일정 위치까지 평행 이동하면, 규제편 (16a, 16b) 에 의해 회전축 (7b) 의 회전이 규제되기 때문에, 회전축 (7b) 의 이동 방향과 직교하는 맞닿음 부재에 의해 회전축 (7b) 에 발생한 추진력을 받는 경우와 비교하여 작은 힘으 로 회전축 (7b) 의 회전을 규제할 수 있다. 이로써, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 회전축 (7b) 의 평행 이동을 효율적으로 규제할 수 있게 된다.

특히, 본 실시형태에 관련된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 의하면, 일정 간격을 둔 2 개의 규제편 (16a, 16b) 을 회전축 (7b) 의 축방향을 따라 형성하고 있다. 이로써, 규제편 (16a, 16b) 사이에 형성된 간격 (절결부 (16c)) 의 범위 내에서 회전축 (7b) 의 평행 이동을 허용함과 함께, 규제편 (16a, 16b) 에 의해 회전축 (7b) 의 축방향의 양 방향의 평행 이동을 규제할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러 가지로 변경하여 실시할 수 있다. 상기 실시형태에 있어서, 첨부 도면에 도시되어 있는 크기나 형상 등에 대해서는, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적절히 변경할 수 있다. 그 밖에 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절히 변경하여 실시할 수 있다.

예를 들어, 상기 압전 액추에이터의 구동 규제 구조에 있어서는, 규제편 (16a, 16b) 을 갖는 스토퍼 플레이트 (16) 를 모터 홀더 (14) 와 별도의 부재로서 구성하고 있지만, 이러한 스토퍼 플레이트 (16) 를 모터 홀더 (14) 와 일체적으로 형성하도록 하여도 된다. 이와 같이 변경된 경우에는, 스토퍼 플레이트 (16) 를 모터 홀더 (14) 에 고정할 필요가 없어지기 때문에 부품 점수를 저감시켜 당해 구조의 제조 비용을 저감할 수 있게 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 압전 액추에이터의 구동 규제 구조를 렌즈 구동 장치 (1) 에 적용한 경우에 대하여 설명하고 있으나, 당해 압전 액추에이터의 구동 규제 구조가 적용되는 장치 본체의 내용에 있어서는, 이에 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다. 예를 들어, 각종 개폐 기구에 사용되는 밸브 장치 등에 적용할 수 있다. 이 경우에는, 밸브 장치에 있어서, 상기 서술한 바와 같은 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관련된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조 및 이것을 구비한 렌즈 구동 장치는, 압전 소자에 대한 전압 인가를 제어하여 회전축을 회전시킴과 함께 축방향으로 평행 이동시키는 것으로서, 회전축이 일정 위치까지 평행 이동하면, 규제 부재에 의해 회전축의 회전을 규제함으로써, 회전축의 이동 방향과 직교하는 맞닿음 부재에 의해 회전축에 발생한 추진력을 받는 경우와 비교하여 작은 힘으로 회전축의 회전을 규제하여, 주변 부재를 파손 또는 마모시키지 않고, 압전 액추에이터가 갖는 회전축의 평행 이동을 효율적으로 규제하는 것으로, 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims (4)

1. 압전 소자에 대한 전압 인가를 제어하여 회전축을 회전시킴과 함께 축방향으로 평행 이동시키는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조로서, 상기 회전축의 축방향과 직교하는 방향으로 돌출되고, 상기 회전축과 일체적으로 회전하는 돌출 부재와, 상기 회전축이 일정 위치까지 평행 이동한 경우에 상기 돌출 부재와 맞닿아, 상기 회전축의 회전을 규제하는 규제 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   일정 간격을 둔 2 개의 상기 규제 부재를 상기 회전축의 축방향을 따라 배치 형성한 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 규제 부재를 상기 압전 액추에이터를 유지하는 유지 부재와 일체적으로 형성한 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터의 구동 규제 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 압전 액추에이터의 구동 규제 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.

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