WO2015005217A1 - レンズモジュール - Google Patents

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WO2015005217A1
WO2015005217A1 PCT/JP2014/067794 JP2014067794W WO2015005217A1 WO 2015005217 A1 WO2015005217 A1 WO 2015005217A1 JP 2014067794 W JP2014067794 W JP 2014067794W WO 2015005217 A1 WO2015005217 A1 WO 2015005217A1
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WO
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lens
displacement
correction lens
optical axis
lens module
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PCT/JP2014/067794
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English (en)
French (fr)
Inventor
健司 加賀山
今西　敏雄
林　宏一
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株式会社村田製作所
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
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    • G02B7/04—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
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    • G03B2205/0053—Driving means for the movement of one or more optical element
    • G03B2205/0061—Driving means for the movement of one or more optical element using piezoelectric actuators

Definitions

  • the present invention relates to a lens module used in, for example, a camera of a mobile phone, and more particularly to a lens module provided with a structure for changing the position and orientation of a lens by an actuator.
  • Patent Document 1 discloses a lens module in which an image blur prevention lens is arranged in a lens unit.
  • the lens unit a plurality of lenses are arranged in the optical axis direction, and further, an image blur prevention lens is arranged on the sensor side where light enters from the plurality of lenses.
  • This image blur prevention lens is supported by a vibration isolation actuator.
  • the position of the image blur prevention lens is changed by an actuator. In this case, it is necessary to offset the control center position in the X direction and the Y direction orthogonal to the optical axis direction.
  • a lens module for a portable camera a lens module in which a plurality of lenses are arranged in the optical axis direction in a housing is known.
  • a structure is known in which an actuator is connected to the entire lens barrel composed of a plurality of lenses in order to move the lens in the optical axis direction.
  • An object of the present invention is to provide a lens module that can be miniaturized and can reduce the mounting area.
  • a lens module includes a correction lens, and is connected to the correction lens and a plurality of lenses arranged in series in the optical axis direction with the optical axis aligned, and the optical axis direction of the correction lens
  • An actuator that changes at least one of the position and the direction with respect to the optical axis, and a drive circuit that drives the actuator, and the correction lens is disposed on one end side in the optical axis direction in the plurality of lenses.
  • the actuator is disposed in a region around the correction lens.
  • the correction lens is disposed at an end portion on the photographing object side.
  • the actuator has a plurality of displacement members, and the plurality of displacement members are independently driven by an output from the drive circuit.
  • the center position of the correction lens does not coincide with the rotational center position of the correction lens movement when correcting the tilt of the correction lens from the optical axis.
  • the actuator and the correction lens are configured.
  • a detection device that detects the position and orientation of the correction lens, and a position in the optical axis direction of the lens detected by the detection device and an inclination from the optical axis. Accordingly, a control circuit is further provided that drives the drive circuit to change at least one of the position of the correction lens in the optical axis direction and the inclination from the optical axis.
  • the plurality of displacement members are located on the same plane as a plane that passes through the center of the correction lens and is orthogonal to the optical axis.
  • the displacement member has a plate-like shape having a length direction having a first end and a second end, and the first The end portion side portion is a fixed portion, and the second end portion side portion is directly or indirectly connected to the correction lens.
  • an easily deformable portion that is more easily deformed than the remaining portion is provided on the second end portion side portion of the displacement member.
  • the displacement member is provided with a displacement element that deforms the displacement member.
  • the displacement element is a piezoelectric element.
  • the displacement element has a coil conductor, and the displacement member is deformed by an electromagnetic drive system.
  • the lens module further includes a housing to which the first end portions of the plurality of displacement members are fixed, and the plurality of lenses are accommodated in the housing. .
  • the actuator is arranged in a region around the correction lens.
  • the size can be reduced and the mounting area can be reduced.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic front sectional view and a plan view of a lens module according to a first embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are schematic partial cutaway front cross-sectional views for explaining the movement state of the correction lens in the optical axis direction in the lens module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are front sectional views of partially cutaway portions showing a state in which the correction lens in the lens module according to the first embodiment of the present invention is moved so as to be inclined with respect to the optical axis direction. It is.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic front sectional view and a plan view of a lens module according to a first embodiment of the present invention.
  • 2A and 2B are schematic partial cutaway front cross-sectional views for explaining the movement state of the correction lens in the optical axis direction in the lens module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A and FIG. 3B are front sectional views of
  • FIG. 4 is a front view showing the relationship between the center of the lens when the correction lens in the lens module according to the first embodiment of the present invention is moved to be inclined from the optical axis direction and the rotation center when the lens is moved. It is sectional drawing.
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view showing a main part of a lens module according to a comparative example.
  • FIG. 6 is a perspective view of the lens displacement device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the lens displacement device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of the lens displacement device according to the first embodiment of the present invention.
  • 9A is a plan view of a displacement member used in the first embodiment, and FIGS.
  • FIG. 9B and 9C are a perspective view of a piezoelectric element fixed to the displacement member, and FIG. It is front sectional drawing.
  • FIG. 10 is a front sectional view showing a structure in which the lens is supported by the ring-shaped support member in the first embodiment.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are a front sectional view and a plan view of a structure in which a lens in a modified example of the first embodiment is supported by a ring-shaped support member.
  • FIGS. 12A and 12B are schematic partial cutaway front views for explaining the operation of displacing the displacement member in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the number of displacement elements arranged in the lens displacement device of the first embodiment and the amount of displacement.
  • FIG. 10 is a front sectional view showing a structure in which the lens is supported by the ring-shaped support member in the first embodiment.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are a front sectional view and a
  • FIG. 14 is a partially enlarged perspective view showing a joint portion between the displacement member and the support portion in the lens displacement device of the first embodiment.
  • FIG. 15 is a partially cutaway perspective view showing a second example of the easily deformable portion provided on the second end side of the displacement member.
  • FIG. 16 is a partially cutaway perspective view showing a third example of the easily deformable portion provided on the second end side of the displacement member.
  • FIG. 17 is a partially cutaway perspective view showing a fourth example of the easily deformable portion provided on the second end side of the displacement member.
  • FIG. 18 is a partially cutaway perspective view showing a fifth example of the easily deformable portion provided on the second end side of the displacement member.
  • FIG. 19 is a partially cutaway perspective view showing a sixth example of the easily deformable portion provided on the second end side of the displacement member.
  • FIG. 20 is a schematic front view for illustrating an example of the displacement behavior of the lens in the lens displacement device having no easily deformable portion.
  • FIG. 21 is a schematic front view showing the displacement behavior of the lens in the embodiment having the easily deformable portion.
  • FIG. 22 is a schematic view showing the relationship between the rotation axis serving as the center of rotation and the displacement direction at the time of bending displacement in the fixed portion on the first end side of the displacement member and the connecting portion with the lens on the second end side.
  • FIG. FIG. 23 is a perspective view showing still another modified example of the displacement member and the displacement element used in the present invention.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view for explaining a main part of a correction lens used in the lens module according to the second embodiment of the present invention and an actuator for driving the correction lens.
  • FIG. 25 is a partially cutaway perspective view for explaining a coil used as a displacement element in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic front sectional view and a plan view for explaining a lens module according to a first embodiment of the present invention.
  • the lens module 31 has a case 32. Inside the case 32, a plurality of lenses 37 to 40 are arranged in series with the optical axes aligned. The lenses 37 to 40 are fixed to the cylindrical case 32.
  • the case 32 is made of an appropriate rigid material such as metal or synthetic resin.
  • a lens displacement device 1 having a correction lens 2 is attached to the front end of the case 32, that is, on the object side. As described above, the correction lens 2 and a plurality of lenses including the lenses 37 to 40 are provided.
  • the lenses 37 to 40 are fixed to the case 32.
  • the correction lens 2 is configured such that, in the lens displacement device 1, the position in the optical axis direction and / or the inclination from the optical axis can be changed by an actuator A described later.
  • an AF (autofocus) function and an OIS (optical camera shake correction) function are realized as described later.
  • lens displacement device 1 Specific details of the lens displacement device 1 will be described later.
  • a sensor 35 as a detection device is disposed behind the lens 40.
  • the sensor 35 is fixed to the case 32.
  • the sensor 35 depicts light that has passed through the lenses 37-40.
  • the sensor 35 outputs a signal corresponding to the image of the incident light.
  • an imaging sensor including a known photoelectric conversion sensor can be used as such a sensor 35.
  • a drive circuit 41 is connected to the sensor 35.
  • the drive circuit 41 is also electrically connected to the actuator A of the lens displacement device 1.
  • the drive circuit 41 is electrically connected to the control circuit 42.
  • the signal output from the sensor 35 is given to the control circuit 42 via the drive circuit 41.
  • the control circuit 42 displaces the actuator A of the lens displacement device 1 via the drive circuit 41 in order to adjust the position and inclination of the correction lens 2 in accordance with the input signal.
  • the lens diameters of the plurality of lenses 2, 37 to 40 are increased toward the sensor 35 side. Therefore, the diameter of the correction lens 2 located in the foremost position is the smallest.
  • the lens displacement device 1 one end of a plurality of displacement members 3 is connected to the correction lens 2.
  • the housing of the lens displacement device 1 on the other side of the displacement member 3 is fixed. The details of the displacement member 3 and the housing will be described later in detail with reference to the specific embodiment shown in FIG.
  • the plurality of displacement members 3 are arranged in a region around the correction lens 2 having the smallest diameter.
  • the actuator A having a plurality of displacement members 3 is configured using the area around the correction lens 2 having the smallest diameter.
  • Each displacement member 3 is displaced in a bending mode by a signal given from the drive circuit 41.
  • one end of the displacement member 3 is fixed to the housing, and the other end is connected to the correction lens 2. Therefore, when the displacement member 3 is deformed in the bending mode, the portion of the displacement member 3 connected to the correction lens 2 moves, and the position and inclination of the correction lens 2 are changed.
  • the correction lens 2 can be moved in the arrow Z direction and the ⁇ Z direction, that is, in the optical axis direction. That is, if the plurality of displacement members 3 are moved in phase, the position of the correction lens 2 in the optical axis direction can be changed in this way. Thereby, the AF function can be expressed.
  • the plurality of displacement members 3 may not be changed with the same amplitude and the same phase. That is, by changing the amplitude and phase of the plurality of displacement members, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the inclination of the correction lens 2 from the optical axis direction can be changed. . Thereby, the OIS function can be realized.
  • the actuator A is configured in the space around the correction lens 2 having the smallest diameter as described above.
  • the actuator can be configured using the space around the correction lens 2 having the smallest diameter in a plane including the X direction and the Y direction orthogonal to the Z direction that is the optical axis direction.
  • the dimensions in the X direction and the Y direction orthogonal to the optical axis direction can be reduced. Therefore, the mounting area of the lens module 31 can be reduced. This will be described more specifically in comparison with the comparative example of FIG.
  • a plurality of lenses 102 to 106 are arranged in series in the optical axis direction.
  • the plurality of lenses 102 to 106 are arranged in order from the photographing object side to the sensor 108 side.
  • the diameters r1 to r5 of the lenses 102 to 106 increase as they approach the sensor 108 side.
  • the lenses 102 to 106 are connected to the actuator 107.
  • the actuator 107 is configured so that the position of the plurality of lenses 102 to 106 in the optical axis direction and the inclination from the optical axis can be changed.
  • a plurality of lenses 102 to 106 and an actuator 107 are arranged in the case 109.
  • the actuator 107 is also positioned around the lens 106 having a large diameter. Therefore, the diameter L1 including the actuator 107 and the lenses 102 to 106 is increased. In addition, the diameter L2 of the case 109 housing such a module is also increased.
  • the actuator A is disposed only in the area around the correction lens 2 having the smallest diameter. That is, there is no actuator component around the remaining lenses 37-40. Therefore, the lens module 31 can be downsized and the mounting space can be reduced.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the lens displacement device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a plan view thereof
  • FIG. 8 is an exploded perspective view thereof.
  • the lens displacement device 1 of the present embodiment is a lens displacement device including a camera lens of a mobile phone and an actuator that displaces the lens.
  • the correction lens 2 is displaced. That is, the correction lens 2 can be moved in the optical axis direction by an actuator described later, and the inclination of the correction lens 2 with respect to the optical axis can be adjusted.
  • a plurality of displacement members 3 are provided in order to drive the correction lens 2.
  • the plurality of displacement members 3 are fixed to the housing 4 at one end side.
  • the actuator includes a plurality of displacement members 3 and a housing 4.
  • the housing 4 is made of metal or synthetic resin, and has a bottom plate portion 5 having an opening 5a in the center.
  • the opening 5a is provided to enable the correction lens 2 to move in the optical axis direction.
  • a mounting portion 6 is provided at the corner portion of the bottom plate portion 5 so as to protrude upward.
  • the height of the attachment portion 6 is higher than the upper surface of the bottom plate portion 5.
  • Each displacement member 3 is fixed to the upper surface of each attachment portion 6.
  • the mounting portion 6 is formed integrally with the bottom plate portion 5. But the attachment part 6 may be comprised with the baseplate part 5 and another member.
  • the displacement member 3 and the support portion 8 are integrally formed by punching out the rectangular metal plate 7.
  • the support portion 8 has an annular shape.
  • the support portion 8 corresponds to the ring-shaped support member in the present invention.
  • the peripheral edge 2 a of the correction lens 2 is fixed to the support portion 8.
  • This fixing structure is not particularly limited.
  • the peripheral edge portion 2 a of the correction lens 2 may be overlapped on the upper surface of the annular support portion 8, and bonded and fixed by the bonding material 9.
  • one displacement member 3 includes a first end 3a and a second end 3b opposite to the first end 3a. Have. The vicinity of the first end portion 3a constitutes the fixed portion 3c.
  • the fixing portion 3c is provided with a plurality of fixing holes 3d.
  • the fixing portion 3c can be fixed to the attachment portion 6 by inserting, for example, a bolt from the fixing hole 3d.
  • the displacement member 3 can be fixed to the housing 4 from the direction in which the lens is viewed in plan.
  • the displacement member 3 when viewed in plan, has a first displacement portion 3e that extends along one side of the substantially rectangular metal plate 7 and a second displacement portion that is continuous with the first displacement portion 3e. Displacement part 3f.
  • the first displacement portion 3e and the second displacement portion 3f are arranged so as to form an angle of 90 ° or more and less than 180 ° when viewed in plan.
  • the second end 3b is connected to the support 8 in the present embodiment. But in this invention, the 2nd edge part 3b of the displacement member 3 may be joined to the support part 8 which consists of another member.
  • the displacement member 3 is fixed to the housing 4 on the first end 3a side. Thereby, a fixed end is constituted.
  • the second end portion 3b side is connected to the annular support portion 8, but can be displaced as a free end.
  • an easily deformable part 3g is formed in the vicinity of the second end part 3b.
  • the easily deformable portion 3g has notches 3g1 and 3g2.
  • the notches 3g1 and 3g2 are formed by notching from the one side and the other side in the second displacement portion 3f. Since these notches 3g1 and 3g2 are formed, the easily deformable portion 3g is easily deformed by an external force. Therefore, the displacement of the second end 3b of the displacement member 3 is difficult to be prevented.
  • the 1st displacement part 3e has the fixing
  • the 1st displacement part 3e has a part from which the width
  • the piezoelectric element 11 shown in FIG. 9B is bonded to the upper surface of the displacement member 3.
  • the piezoelectric element 11 includes a piezoelectric plate 11a and electrodes 11b and 11c formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric plate 11a.
  • the piezoelectric element 11 is bent by applying a DC voltage or an AC voltage to the electrodes 11b and 11c.
  • the displacement member 3 when the displacement member 3 is displaced, the displacement member 3 is displaced as shown in FIG. 12A or 12B depending on the voltage application direction. 12A and 12B, the arrow in the piezoelectric element 11 indicates the expansion / contraction direction of the piezoelectric plate, and the arrows A1 and A2 indicate the displacement direction of the displacement member 3. In this way, the second end 3b side that is the tip of the displacement member 3 moves in the vertical direction.
  • the displacement member 3 to which the piezoelectric element 11 is bonded is also deformed in the bending mode.
  • the displacement member 3 since the fixed portion 3c is fixed to the mounting portion 6 of the housing 4, the displacement member 3 is deformed so that the second end portion 3b side moves in the vertical direction.
  • the second end portion 3 b is connected to the support portion 8. Accordingly, in the correction lens 2 fixed to the support portion 8, the correction lens 2 moves in the vertical direction, that is, in the optical axis direction when the second ends 3b of the plurality of displacement members 3 move in the vertical direction. It becomes.
  • the second end 3b is displaced by the same amount in the same phase by the plurality of displacement members 3, the correction lens 2 can be moved in the optical axis direction.
  • the correction lens 2 can be tilted with respect to the optical axis direction by making the displacement amount and the displacement direction of the second end portions 3b of the plurality of displacement members 3 different. That is, by adjusting the displacement amount of the plurality of displacement members 3, the correction lens 2 can be moved in the optical axis direction, or the inclination of the correction lens 2 can be adjusted.
  • an actuator that drives the correction lens 2 includes a plurality of displacement members 3 formed by hollowing out the metal plate 7 and piezoelectric elements 11.
  • the plurality of displacement members 3 include a first displacement portion 3e and a second displacement portion 3f.
  • the correction lens 2 is provided so as to enter a region surrounded by an imaginary line X connecting the first end 3a and the second end 3b and the first and second displacement portions 3e and 3f. .
  • the displacement member 3 is disposed so as to surround a part of the correction lens 2 in plan view. Therefore, the area of the portion where the plurality of displacement members 3 constituting the actuator that drives the correction lens 2 is arranged can be reduced.
  • the outer shape of the actuator composed of the plurality of displacement members 3 can be reduced.
  • the housing 4 holds the displacement member 3 from the direction of viewing the lens in a plan view in the actuator. Therefore, the area used by the displacement member 3 as the fixed end is the area of the fixed portion 3c. As a result, the outer shape of the actuator can be further reduced.
  • the mounting portion 6 and the fixing portion 3c of the housing 4 are fixed, and the housing 4 and the displacement member 3 are arranged so as to overlap in the direction in which the correction lens 2 is viewed in plan view. Therefore, when the correction lens 2 is viewed from the direction in plan view, the area used for fixing is reduced, and the plane area of the actuator can be reduced.
  • the displacement member 3 is located at a portion of one displacement member 3 where the dimension in the width direction decreases from the first end 3 a to the constant width portion.
  • the second displacement portion 3 f of the adjacent displacement member 3 is disposed between the inner edge 3 h of the lens and the correction lens 2. Therefore, it is possible to further reduce the size of the shape in which the plurality of displacement members 3 are assembled.
  • the housing 4 by providing the housing 4 with the opening 5a, the above function can be provided without hindering the behavior of the correction lens 2.
  • the housing 4 is housed within the displacement range of the correction lens 2. Therefore, when the total thickness including the space necessary for the lens to behave in the actuator and the thickness of the actuator is considered, the planar area can be reduced without increasing the overall thickness. As a result, the outer shape can be made smaller.
  • the displacement member 3 is made of a metal plate, and the piezoelectric element 11 is bonded to the upper surface thereof. That is, an actuator having a unimorph structure has been configured.
  • a piezoelectric element may be attached to the lower surface of the displacement member 3, and the displacement member 3 may be bent and displaced by a bimorph structure.
  • the displacement member 3 having a bimorph structure can reduce the influence of the warp of the displacement member 3 due to the difference in the linear expansion coefficient of the bonded member when temperature is applied to the displacement member 3. Since the initial position of the displacement member 3 changes over time or the displacement performance is greatly deteriorated, the warp has an adverse effect on the use for moving the correction lens 2. By adopting a bimorph structure, such displacement deterioration of the displacement member 3 can be prevented.
  • the support portion 8 that supports the correction lens 2 is integrally connected to the plurality of displacement members 3 by the metal plate.
  • the support portion 8 is configured by a member separate from the plurality of displacement members 3. May be.
  • the joint structure between the annular support member and the correction lens 2 can be appropriately modified.
  • an annular support member 8B shown in FIGS. 11A and 11B may be used.
  • a plurality of sandwiching portions 8a and 8c for sandwiching the peripheral edge portion 2a of the correction lens 2 from above and below are provided in the circumferential direction.
  • the second end 3b of the displacement member 3 is the bottom plate. It is selected so as to contact the upper surface of the part 5. Therefore, the bending displacement amount of the displacement member 3 is limited, and the displacement member 3 can be prevented from cracking. Therefore, it is preferable that the size U1 of the clearance between the inner surface of the housing 4 and the displacement member 3 is not more than the limit deflection amount U2 of the displacement member 3.
  • the clearance U ⁇ b> 1 is a distance between the displacement member 3 on the second end 3 b side of the displacement member 3 and the upper surface of the bottom plate portion 5 of the housing 4.
  • the four displacement members 3 are arranged. However, in order to adjust the movement and inclination of the correction lens 2 in the optical axis direction, it is preferable that a plurality of the displacement members 3 are arranged. It is desirable to use three or four displacement members 3. Furthermore, it is more desirable to arrange the four displacement members 3 so as to be isotropic with respect to the center of the correction lens 2 as in the present embodiment.
  • the position of the correction lens 2 can be easily controlled by setting the number of the displacement members 3 to three or more.
  • the plane area of the lens displacement device may increase.
  • the amount of displacement per one displacement member becomes smaller as shown in FIG. Therefore, it is desirable that the number of displacement members is not too large.
  • the driven object is not limited to a lens, and may be a transmissive material on a flat plate having a flat surface. Since the lens has a curved surface in function, it is difficult to shift the optical path toward the sensor even if the lens itself is tilted. In the case of a flat plate material, the optical path toward the sensor can be shifted by tilting. That is, it is suitable for the purpose of camera shake correction.
  • a plurality of notches 3g1 and 3g2 are provided in the easily deformable portion 3g.
  • the easily deformable portion may not be provided on the second end portion 3 b side.
  • the easily deformable portion may be deformed as in the second to sixth examples shown in FIGS.
  • a plurality of through holes 3g3 are provided on the second end portion 3b side in the second displacement portion 3f.
  • the easily deformable portion 3g may be formed by providing a plurality of through holes 3g3.
  • the easily deformable portion 3g may be configured by providing the thin portion 3g4.
  • the easily deformable portion 3g may be formed by providing a narrow width portion 3g5 in the vicinity of the second end portion 3b instead of the notch on the second end portion 3b side.
  • a meander-shaped easily deformable portion 3g may be formed.
  • an easily deformable portion 3g composed of narrow bridges 3g6 and 3g6 may be provided on the inner side of the second displacement portion 3f in the vicinity of the second end portion 3b.
  • the shape of the easily deformable portion 3g provided in the vicinity of the second end portion 3b can be variously modified.
  • FIG. 20 is a schematic front view showing the displacement behavior of the correction lens 2 when the above-described easily deformable portion is not provided.
  • FIG. 21 is a schematic front view of the correction lens 2 when the above easily deformable portion 3g is provided. It is a typical front view which shows a displacement behavior.
  • the easily deformable portion 3 g is provided, the stress due to the displacement member 3 can be absorbed by the portion where the easily deformable portion 3 g is provided, so that the correction lens 2 is not distorted.
  • the correction lens 2 can be displaced.
  • FIG. 22 is a schematic front view showing displacement directions on the fixed end side and the second end side when the displacement member 3 is displaced in the lens displacement device 1.
  • the part by the side of the 1st edge part 3a is made into the fixed end mentioned above.
  • the displacement member 3 is displaced counterclockwise around the rotation axis C1 at this fixed end.
  • the displacement member 3 moves clockwise around the rotation axis C2.
  • the rotation direction around the rotation axis C1 due to the displacement of the displacement member 3 and the rotation direction around the rotation axis C2 due to bending of the displacement member 3 are opposite to each other.
  • the displacement amount can be efficiently transmitted to the correction lens 2 without hindering the displacement of the displacement member 3.
  • the correction lens 2 when the correction lens 2 is moved in the optical axis direction, it can be linearly driven with high accuracy, and the posture accuracy of the correction lens 2 during driving can be improved. Accordingly, it is desirable that the axis directions of the rotation axis C1 and the rotation axis C2 are parallel and the rotation direction due to the displacement is opposite.
  • the rotation axis C2 is parallel to the direction D1 in which the second displacement portion 3f extends. Accordingly, the correction lens 2 can be efficiently displaced without hindering the displacement of the displacement member 3.
  • the first and second displacement portions 3e and 3f are connected so as to form an angle larger than 90 °.
  • the 1st displacement part 23e and the 2nd displacement part 23f may be continued so that the angle of 90 degrees may be made.
  • each of the first displacement portion 23e and the second displacement portion 23f has a rectangular strip shape having a fixed length.
  • 11 A of piezoelectric elements are bonded up and down.
  • the displacement member of the lens displacement device according to the present invention only needs to be connected so that the first displacement portion and the second displacement portion form an angle of 90 ° or more and less than 180 °.
  • the fixed portion on the first end side is the fixed end and the displacement member is displaced, a large amount of displacement can be obtained on the second end side.
  • the lens displacement device of the present invention controls the position of the lens of various optical devices. Can be widely used to do.
  • FIG. 24 is an exploded perspective view of a lens displacement device used in the lens module of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 25 is a partially cutaway perspective view showing the main part thereof.
  • the plurality of displacement members 3 are driven using the coil 52. More specifically, as shown in FIG. 25, a coil 52 made of a conductor whose outer surface is insulated and coated is formed on the upper surface of the displacement member 3. On the other hand, in the housing 4A, a magnet 53 is disposed at a position overlapping with the coil 52 in the vertical direction, that is, with a distance in a direction parallel to the optical axis direction.
  • the displacement member 3 When an electric current is passed through the coil 52, an electromagnetic field is generated around the coil 52.
  • the displacement member 3 is deformed by the magnetic attractive force or repulsive force between the generated electromagnetic field and the magnet 53. As described above, the displacement member 3 may be deformed by the displacement element having the coil 52 and the magnet 53.
  • the lens displacement device 51 of this embodiment has a housing 4A, the magnet 4 is provided in the housing 4A, and the coil 52 is provided in the displacement member 3 in the first embodiment. It is the same. Therefore, the same parts as those of the lens displacement device used in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the displacement member 3 having the first and second displacement portions 3e and 3f is used similarly to the lens displacement device 1, the displacement amount at the second end portion 3b of the displacement member 3 is used. Can be made sufficiently large. Therefore, the position and / or inclination of the correction lens 2 in the optical axis direction can be easily and reliably adjusted.
  • the coil 52 is preferably closer to the second end 3b side in order to obtain a larger displacement.
  • the displacement amount at the second end 3b of the displacement member 3 can be sufficiently increased.
  • the displacement member 3 can be displaced by an electromagnetic drive method. Therefore, the actuator can be driven with a low voltage. Also, a large amount of displacement can be easily obtained. Further, the amount of displacement can be controlled by the magnitude of the current flowing through the coil 52. Therefore, the amount of movement of the correction lens 2 in the optical axis direction can be controlled with high accuracy.
  • the correction lens 2 and the actuator are located in a plane orthogonal to the optical axis direction, it is difficult for the actuator to condense light collection on the correction lens 2.
  • piezoelectric element 11a piezoelectric plate 11b, 11c ... electrode 23 ... displacement members 23e, 23f ... first and second displacement parts 31 ... lens module 32 ... Case 35 ... Sensors 37-40 ... Lens 41 ... Drive circuit 42 ... Control circuit 51 ... Lens displacement device 52 ... Coil 53 ... Magnet 101 ... Lens module 102-106 ... Lens 107 ... Actuator 108 ... Sensor Over 109 ... case

Landscapes

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Abstract

　小型化及び実装面積を小さくすることができるレンズモジュールを提供する。　複数枚のレンズ２，３７～４０と、アクチュエータＡと、駆動回路４１とを備え、複数枚のレンズ２，３７～４０が光軸方向に直列に配置されており、複数枚のレンズ２，３７～４０は、撮影対象物側に配置された補正レンズ２を有し、アクチュエータＡは補正レンズ２を支持するとともに、補正レンズ２の光軸方向位置及び光軸に対する向きのうち少なくとも一方を変化させるように、補正レンズ２の周囲の領域に配置されている、レンズモジュール３１。

Description

レンズモジュール
　本発明は、例えば携帯電話のカメラなどに用いられるレンズモジュールに関し、より詳細には、アクチュエータによりレンズの位置や向きを変化させる構造が備えられているレンズモジュールに関する。
　従来、カメラの手振れ防止を果たすために、様々な構造が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、レンズユニット内に、像振れ防止用レンズが配置されているレンズモジュールが開示されている。ここでは、レンズユニット内において、光軸方向に複数のレンズが配置されており、さらに、該複数のレンズよりも光が入射されるセンサー側に、像振れ防止用レンズが配置されている。この像振れ防止用レンズが、防振アクチュエータにより支持されている。特許文献１では、アクチュエータにより像振れ防止用レンズの位置を変化させる。この場合、制御中心位置を光軸方向と直交するＸ方向及びＹ方向にオフセットさせる必要があった。
　また、従来、携帯カメラのレンズモジュールとして、ハウジング内において、光軸方向に複数のレンズが配置されているレンズモジュールが知られている。この種のレンズモジュールにおいて、光軸方向にレンズを移動させるために、複数のレンズからなるレンズバレル全体にアクチュエータを連結した構造が知られている。
特開２０１１－８１０６０号公報
　特許文献１に記載のレンズモジュールでは、Ｘ方向及びＹ方向にオフセット手段により制御中心位置をオフセットさせる必要があった。そのため、モジュール全体の実装面積が大きくなるという問題があった。
　他方、上述したレンズバレルにアクチュエータが連結されているレンズモジュールにおいても、複数のレンズをアクチュエータにより移動させるものであるため、小型化が困難であった。また、実装面積が大きくなるという問題があった。
　本発明の目的は、小型化を進めることができ、実装面積を小さくし得るレンズモジュールを提供することにある。
　本発明に係るレンズモジュールは、補正レンズを含み、光軸を揃えて光軸方向に直列に配置されている複数枚のレンズと、前記補正レンズに連結されており、該補正レンズの光軸方向位置及び光軸に対する向きのうち少なくとも一方を変化させるアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路とを備え、前記補正レンズが複数枚の前記レンズにおいて、光軸方向一方端側に配置されており、かつ前記アクチュエータが前記補正レンズの周囲の領域に配置されている。
　本発明に係るレンズモジュールのある特定の局面では、複数枚のレンズにおいて、上記補正レンズが撮影対象物側の端部に配置されている。
　本発明に係るレンズモジュールの他の特定の局面では、上記アクチュエータが、複数の変位部材を有し、上記複数の変位部材が、上記駆動回路からの出力により独立に駆動される。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記補正レンズの中心位置と、該補正レンズの光軸からの傾きを補正する際の補正レンズの移動の回転中心位置とが一致しないように、上記アクチュエータ及び補正レンズが構成されている。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記補正レンズの位置及び向きを検出する検出装置と、上記検出装置により検出された上記レンズの光軸方向位置及び光軸からの傾きに応じて、上記駆動回路を駆動し、上記補正レンズの光軸方向の位置及び光軸からの傾きのうち少なくとも一方を変化させる制御回路とがさらに備えられている。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに別の特定の局面では、上記複数の変位部材が、上記補正レンズの中心を通り、光軸と直交する面と同一平面上に位置している。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記変位部材が、第１の端部と第２の端部とを有する長さ方向を有する板状の形状を有し、第１の端部側部分が固定部とされており、第２の端部側部分が上記補正レンズに直接または間接に連結されている。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに別の特定の局面では、上記変位部材の上記第２の端部側部分に、残りの部分に比べて容易に変形する易変形部分が設けられている。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記変位部材に、該変位部材を変形させる変位素子が設けられている。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに別の特定の局面では、上記変位素子が圧電素子である。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記変位素子がコイル導体を有し、電磁駆動方式により、上記変位部材が変形される。
　本発明に係るレンズモジュールのさらに他の特定の局面では、上記複数の変位部材の第１の端部側が固定されているハウジングをさらに備え、該ハウジング内に、上記複数のレンズが収納されている。
　本発明のレンズモジュールでは、複数枚のレンズのうち、アクチュエータは補正レンズの周囲の領域に配置されている。また、複数枚のレンズのうち、補正レンズの位置及び傾きのみをアクチュエータにより変化させるものであるため、小型化を図ることができ、かつ実装面積を小さくすることができる。
図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールの略図的正面断面図及び平面図である。 図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態のレンズモジュールにおける補正レンズの光軸方向の移動状態を説明するための模式的部分切欠正面断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールにおける補正レンズを光軸方向に対して傾くように移動させた状態を示す各部分切欠正面断面図である。 図４は、本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールにおける補正レンズを光軸方向から傾くように移動させる場合のレンズの中心と、レンズを移動させる場合の回転中心との関係を示す正面断面図である。 図５は、比較例に係るレンズモジュールの要部を示す正面断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ変位装置の斜視図である。 図７は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ変位装置の平面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ変位装置の分解斜視図である。 図９（ａ）は、第１の実施形態で用いられている変位部材の平面図であり、図９（ｂ）及び図９（ｃ）は変位部材に固定されている圧電素子の斜視図及び正面断面図である。 図１０は、第１の実施形態において、レンズがリング状支持部材に支持されている構造を示す正面断面図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１の実施形態の変形例におけるレンズをリング状支持部材で支持してなる構造の正面断面図及び平面図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態において、変位部材を変位させる動作を説明するための各模式的部分切欠正面図である。 図１３は、第１の実施形態のレンズ変位装置における変位素子の配置個数と、変位量との関係を示す図である。 図１４は、第１の実施形態のレンズ変位装置における変位部材と支持部との接合部分を示す部分拡大斜視図である。 図１５は、変位部材の第２の端部側に設けられている易変形部の第２の例を示す部分切欠斜視図である。 図１６は、変位部材の第２の端部側に設けられている易変形部の第３の例を示す部分切欠斜視図である。 図１７は、変位部材の第２の端部側に設けられている易変形部の第４の例を示す部分切欠斜視図である。 図１８は、変位部材の第２の端部側に設けられている易変形部の第５の例を示す部分切欠斜視図である。 図１９は、変位部材の第２の端部側に設けられている易変形部の第６の例を示す部分切欠斜視図である。 図２０は、易変形部を有しないレンズ変位装置におけるレンズの変位挙動の一例を示すための模式的正面図である。 図２１は、易変形部を有する実施形態におけるレンズの変位挙動を示す模式的正面図である。 図２２は、変位部材の第１の端部側の固定部分及び第２の端部側におけるレンズとの連結部分における屈曲変位に際しての回転の中心となる回転軸と変位方向との関係を示す模式的正面図である。 図２３は、本発明で用いられる変位部材及び変位素子のさらに他の変形例を示す斜視図である。 図２４は、本発明の第２の実施形態に係るレンズモジュールで用いられている補正レンズと、補正レンズを駆動するためのアクチュエータの要部を説明するための分解斜視図である。 図２５は、本発明の第２の実施形態で変位素子として用いられるコイルを説明するための部分切欠斜視図である。
　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
　図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るレンズモジュールを説明するための略図的正面断面図及び平面図である。
　レンズモジュール３１は、ケース３２を有する。ケース３２の内部には、複数のレンズ３７～４０が光軸を揃えて直列に配置されている。レンズ３７～４０は、筒状のケース３２に固定されている。ケース３２は、金属や合成樹脂などの適宜の剛性材料からなる。ケース３２の前方端すなわち撮影対象物側には、補正レンズ２を有するレンズ変位装置１が取り付けられている。上記のように、補正レンズ２と、レンズ３７～４０を含む複数のレンズが備えられている。
　これらの複数のレンズのうち、レンズ３７～４０は、ケース３２に固定されている。他方、補正レンズ２は、レンズ変位装置１において、後述するアクチュエータＡによりその光軸方向位置及び／または光軸からの傾きが変化され得るように構成されている。それによって、後述するようにＡＦ（オートフォーカス）機能やＯＩＳ（光学式手振れ補正）機能が実現される。
　上記レンズ変位装置１の具体的な詳細は後ほど説明することとする。
　なお、撮影対象物が位置している方向を前方、反対側を後方とする。レンズ４０の後方には、検出装置としてのセンサー３５が配置されている。センサー３５は、ケース３２に固定されている。センサー３５には、レンズ３７～４０を通過してきた光が描写される。センサー３５は、この入射した光による画像に応じた信号を出力する。このようなセンサー３５としては、公知の光電変換センサーを含む撮像センサーを用いることができる。
　上記センサー３５に、駆動回路４１が接続されている。駆動回路４１は、レンズ変位装置１のアクチュエータＡにも電気的に接続されている。また、駆動回路４１は、制御回路４２に電気的に接続されている。
　センサー３５から出力された信号は、駆動回路４１を介して制御回路４２に与えられる。制御回路４２は、入力された上記信号に応じて、補正レンズ２の位置や傾きを調整するために、駆動回路４１を介して、レンズ変位装置１のアクチュエータＡを変位させる。
　ところで、レンズモジュール３１では、光学全長を短くするために、複数のレンズ２，３７～４０において、レンズ径はセンサー３５側に行くほど大きくされている。従って、最も前方に位置している補正レンズ２の径が最も小さい。
　他方、レンズ変位装置１では、補正レンズ２に、複数の変位部材３の一端が連結されている。他方、変位部材３の他方側のレンズ変位装置１のハウジングが固定されている。この変位部材３及びハウジング等の詳細については、図６以下の具体的な実施形態を参照して後ほど詳述することとする。
　レンズモジュール３１では、最も径が小さい補正レンズ２の周りの領域に、上記複数の変位部材３が配置されている。言い換えれば、レンズモジュール３１において、最も径の小さい補正レンズ２の周囲の領域を利用して、複数の変位部材３を有するアクチュエータＡが構成されている。
　各変位部材３は、駆動回路４１から与えられる信号により、屈曲モードで変位する。この場合、変位部材３の一端がハウジングに固定されており、他端が補正レンズ２に連結されている。従って、上記変位部材３を屈曲モードで変形させると、変位部材３の補正レンズ２に連結されている部分が移動し、補正レンズ２の位置や傾きが変化される。
　例えば、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、補正レンズ２を矢印Ｚ方向及び－Ｚ方向に、すなわち光軸方向に移動させることができる。すなわち、複数の変位部材３を同相で移動させれば、このように、補正レンズ２の光軸方向位置を変化させることができる。それによって、ＡＦ機能を発現させることができる。
　他方、複数の変位部材３を、同振幅及び同相で変化させずともよい。すなわち、複数の変位部材の振幅及び位相を変化させることにより、例えば、図３（ａ）及び図３（ｂ）で示すように、補正レンズ２の光軸方向からの傾きを変化させることができる。それによって、ＯＩＳ機能を実現することができる。
　本実施形態のレンズモジュール３１では、上記のように、最も径が小さい補正レンズ２の周りの空間においてアクチュエータＡが構成されている。言い換えれば、光軸方向であるＺ方向に直交するＸ方向及びＹ方向を含む平面内において、最も径が小さい補正レンズ２の周囲のスペースを利用してアクチュエータを構成することができる。
　従って、レンズモジュール３１では、光軸方向と直交するＸ方向及びＹ方向の寸法を小さくすることができる。よって、レンズモジュール３１の実装面積を低減することができる。これを、図５の比較例と対比してより具体的に説明する。
　図５のレンズモジュール１０１では、複数のレンズ１０２～１０６が、光軸方向に直列に配置されている。これらの複数のレンズ１０２～１０６は、撮影対象物側からセンサー１０８側に順に配置されている。光学全長を短くするために、レンズ１０２～１０６の径ｒ１～ｒ５は、センサー１０８側に近付くにつれて大きくなっている。そして、レンズ１０２～１０６が、アクチュエータ１０７に連結されている。このアクチュエータ１０７により、複数のレンズ１０２～１０６の光軸方向位置や光軸からの傾きが変化され得るように構成されている。この場合、ケース１０９内に、複数のレンズ１０２～１０６及びアクチュエータ１０７が配置されることになる。従って、大きな径のレンズ１０６の周囲にもアクチュエータ１０７の一部が位置することになる。よって、アクチュエータ１０７と、レンズ１０２～１０６を含む径Ｌ１が大きくなる。加えて、このようなモジュールを収納しているケース１０９の径Ｌ２も大きくなる。
　これに対して、上記実施形態のレンズモジュール３１では、最も径が小さい補正レンズ２の周囲の領域にのみアクチュエータＡが配置されることになる。すなわち、残りのレンズ３７～４０の周囲にはアクチュエータ構成部分が存在しない。従って、レンズモジュール３１では、小型化及び実装スペースの低減を図ることができる。
　好ましくは、図４に示すように、補正レンズ２の中心２ｘを、補正レンズ２の傾きを移動させる場合の回転中心位置Ｏと一致させないことが望ましい。それによって、補正レンズへの光の入射角度及び出射角度をずらすことができる。従って、ＯＩＳ機能をより効果的に発現させることができる。
　次に、上記レンズ変位装置１における補正レンズ２とアクチュエータの構造をより具体的に説明する。
　図６は、本発明の第１の実施形態に係るレンズ変位装置を示す斜視図であり、図７はその平面図であり、図８は分解斜視図である。
　本実施形態のレンズ変位装置１は、携帯電話機のカメラのレンズと、該レンズを変位させるアクチュエータとを含むレンズ変位装置である。
　本実施形態では、補正レンズ２が変位される。すなわち、後述するアクチュエータにより補正レンズ２を光軸方向に移動させたり、補正レンズ２の光軸に対する傾きを調整することが可能とされている。
　図８に示すように、補正レンズ２を駆動するために、複数の変位部材３が設けられている。複数の変位部材３は、ハウジング４に一端側で固定されている。上記アクチュエータは、複数の変位部材３及びハウジング４を有する。
　ハウジング４は、金属や合成樹脂などからなり、中央に開口５ａを有する底板部５を有する。開口５ａは、補正レンズ２が光軸方向に移動することを可能とするために設けられている。
　底板部５のコーナー部分において、上方に突出するように、取付部６が設けられている。取付部６の高さは底板部５の上面よりも高くされている。
　各取付部６の上面に、各変位部材３が固定される。
　取付部６は、底板部５と一体に形成されている。もっとも、取付部６は、底板部５と別部材で構成されていてもよい。
　本実施形態では、矩形板状の金属板７を打ち抜くことにより、変位部材３と支持部８とが一体に形成されている。支持部８は、円環状の形状を有する。支持部８は本発明におけるリング状支持部材に相当する。支持部８に、補正レンズ２の周縁部２ａが固定される。この固定構造は特に限定されない。例えば図１０に断面図で示すように、円環状の支持部８の上面に、補正レンズ２の周縁部２ａを重ね、接合材９により接合し、固定してもよい。
　図８に戻り、上記円環状の支持部８に、変位部材３の先端が重ねられている。ここで、１つの変位部材３は、図９（ａ）に平面図で示すように、第１の端部３ａと、第１の端部３ａとは反対側の第２の端部３ｂとを有する。第１の端部３ａ近傍部分が、固定部３ｃを構成している。この固定部３ｃには、複数の固定孔３ｄが設けられている。固定孔３ｄから、例えばボルトを挿通することにより、固定部３ｃを取付部６に固定することができる。また、固定孔３ｄを通じて接合材を充填することにより固定することや、はんだ材を用いることにより、固定部３ｃを取付部６に固定してもよい。このようにして、第１の端部３ａ側において、変位部材３を、レンズを平面視する方向からハウジング４に固定することが可能とされている。
　他方、変位部材３は、平面視した場合、外周縁が略矩形の金属板７の１つの辺に沿って延びる第１の変位部３ｅと、第１の変位部３ｅに連ねられている第２の変位部３ｆとを有する。第１の変位部３ｅと第２の変位部３ｆとは、平面視した場合、９０°以上、１８０°未満の角度をなすように配置されている。
　第２の端部３ｂは、本実施形態では、上記支持部８に連ねられている。もっとも、本発明において、変位部材３の第２の端部３ｂは、別部材からなる支持部８に接合されていてもよい。
　変位部材３は、第１の端部３ａ側においてハウジング４に固定されている。それによって、固定端が構成されている。他方、第２の端部３ｂ側は、円環状の支持部８に連ねられているものの、自由端として変位可能とされている。
　また、第２の変位部３ｆにおいては、第２の端部３ｂ近傍に易変形部３ｇが形成されている。易変形部３ｇは、切欠き３ｇ１，３ｇ２を有する。切欠き３ｇ１，３ｇ２は、第２の変位部３ｆにおいて、一方側辺側及び他方側辺側から切欠くことにより形成されている。これらの切欠き３ｇ１，３ｇ２が形成されているため、易変形部３ｇは、外力により容易に変形する。従って、変位部材３の第２の端部３ｂの変位が妨げられ難い。
　なお、第１の変位部３ｅは、前述した固定部３ｃを一端側に有している。第１の変位部３ｅは、固定部３ｃから、第２の変位部３ｆ側にいくにつれて、第１の変位部３ｅの幅が狭くなっていく部分を有する。そして、この幅が変化する部分に続いて、第１の変位部３ｅは、ほぼ一定の幅の部分を有する。この一定幅部分が、第２の変位部３ｆに連ねられている。
　上記変位部材３の上面には、図９（ｂ）に示す圧電素子１１が貼り合わされている。圧電素子１１は、図９（ｃ）に示すように、圧電板１１ａと、圧電板１１ａの上面及び下面に形成された電極１１ｂ，１１ｃとを有する。圧電素子１１では、電極１１ｂ，１１ｃに直流電圧もしくは、交流電圧を印加することにより、圧電素子１１が屈曲する。
　また、本実施形態のレンズ変位装置１では、上記変位部材３を変位させた場合、電圧印加方向により図１２（ａ）または図１２（ｂ）に示すように変位部材３が変位する。なお、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）における圧電素子１１中の矢印は圧電板の伸縮方向を示し、矢印Ａ１及び矢印Ａ２は、変位部材３の変位方向を示す。このように、変位部材３の先端である第２の端部３ｂ側が上下方向に移動する。
　上記のように、圧電素子１１が貼り合わされた変位部材３も屈曲モードで変形することとなる。この場合、変位部材３は、固定部３ｃがハウジング４の取付部６に固定されているため、第２の端部３ｂ側が上下方向に移動するように変形することとなる。第２の端部３ｂは、支持部８に連ねられている。従って、支持部８に固定されている補正レンズ２が、複数の変位部材３の第２の端部３ｂが上下方向に移動することにより、補正レンズ２が上下方向すなわち光軸方向に移動することとなる。複数の変位部材３により、第２の端部３ｂを同相で同じ量だけ変位させた場合、補正レンズ２を光軸方向に移動させることができる。
　また、複数の変位部材３の第２の端部３ｂの変位量や変位方向を異ならせることにより、補正レンズ２を光軸方向に対して傾けさせることもできる。すなわち、複数の変位部材３の変位量を調整することにより、補正レンズ２を光軸方向に移動させたり、補正レンズ２の傾きを調整したりすることができる。
　本実施形態のレンズ変位装置１では、上記補正レンズ２を駆動するアクチュエータが、上記金属板７をくり抜くことにより形成された複数の変位部材３と、圧電素子１１とを有する。この複数の変位部材３は、第１の変位部３ｅと第２の変位部３ｆとを有する。補正レンズ２は、第１の端部３ａと第２の端部３ｂとを結ぶ仮想線Ｘと第１，第２の変位部３ｅ，３ｆとで囲まれた領域に入り込むように設けられている。言い換えれば、平面視した場合、補正レンズ２の一部を囲むように変位部材３が配置されている。従って、補正レンズ２を駆動するアクチュエータを構成している複数の変位部材３が配置されている部分の面積を小さくすることができる。特に複数の変位部材３からなるアクチュエータの外形を小さくすることができる。
　さらに、アクチュエータ内でハウジング４が変位部材３をレンズを平面視する方向から保持している。従って、変位部材３が固定端として使用する面積は固定部３ｃの面積である。このことにより、アクチュエータの外形をより小さくすることが出来る。
　本実施形態では、ハウジング４の取付部６と固定部３ｃを固定し、ハウジング４と変位部材３を補正レンズ２を平面視する方向で重なるように配置している。従って、補正レンズ２を平面視する方向から見た場合、固定に使用している面積が小さくなり、アクチュエータの平面面積を小さくすることができる。特に、本実施形態では、図６及び図７に示すように、１つの変位部材３の、第１の端部３ａから一定幅部分に至るように幅方向寸法が小さくなる部分において、変位部材３の内縁３ｈと補正レンズ２との間に、隣の変位部材３の第２の変位部３ｆが入り込むように配置されている。従って複数の変位部材３が集合されている形状のより一層の小型化を図ることが可能とされている。
　また、ハウジング４に開口５ａを設けることによって、補正レンズ２の挙動を阻害することなく上記機能を備えることが出来る。本実施形態では、補正レンズ２の変位範囲内に、ハウジング４が収められている。従って、アクチュエータにおいてレンズが挙動するのに必要な空間とアクチュエータの厚みを含めた全体の厚みで考えた場合、全体厚みを大きくすることなく、平面面積を小さくすることができる。このことにより、外形をより小型にすることができる。
　なお、本実施形態では、変位部材３が金属板からなり、その上面に圧電素子１１が貼り合わされていた。すなわち、ユニモルフ構造のアクチュエータが構成されていた。これに対して、変位部材３の下面にも圧電素子を貼り付け、バイモルフ構造により変位部材３を屈曲変位させてもよい。
　このように、圧電素子１１を用いることで、電圧による絶対値制御が可能となるため、補正レンズ２を高精度に動かす用途に適している。また、変位部材３をバイモルフ構造とすることで、変位部材３に温度が加わった場合の、貼り合わせ部材の線膨脹係数の差による変位部材３の反りの影響を少なくすることができる。上記変位部材３の初期位置が経時的に変わったり、変位性能が大きく劣化したりするので、反りは補正レンズ２を動かす用途にとって悪影響を与える。バイモルフ構造とすることにより、この様な変位部材３の変位劣化を防ぐことが出来る。
　また、上記実施形態では、補正レンズ２を支持する支持部８が複数の変位部材３と一体に金属板により連ねられていたが、支持部８は複数の変位部材３と別部材で構成されていてもよい。その場合、円環状の支持部材と補正レンズ２との接合構造も適宜変形することができる。例えば、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示す円環状の支持部材８Ｂを用いてもよい。ここでは、補正レンズ２の周縁部２ａを上下から挟み込む挟持部８ａ，８ｃが周方向において複数設けられている。
　なお、上記ハウジング４において、底板部５の上面と、取付部６の上面との寸法は、図１２（ａ）に示すように変位した場合に、変位部材３の第２の端部３ｂが底板部５の上面に接触するように選ばれている。そのため、変位部材３の屈曲変位量が制限され、変位部材３のクラックを防止することができる。従って、好ましくは、ハウジング４の内面と、変位部材３との間のクリアランスの大きさＵ１を、変位部材３の限界たわみ量Ｕ２以下とすることが望ましい。ここで、上記クリアランスＵ１とは、変位部材３の第２の端部３ｂ側における変位部材３とハウジング４の底板部５の上面との間の距離である。
　上記実施形態では、４個の変位部材３が配置されていたが、補正レンズ２の光軸方向への移動や傾きを調整するには、変位部材３は複数配置されていることが好ましく、特に、３個もしくは４個の変位部材３を用いることが望ましい。さらに、本実施形態のように、４個の変位部材３を、補正レンズ２中心に対して等方性を有するように配置することがより望ましい。
　変位部材３の数を３個以上とすることにより、補正レンズ２の位置を容易に制御することができる。もっとも、変位部材の数を増やすと、レンズ変位装置の平面積が大きくなるおそれがある。また、全体の面積を一定として、変位部材の配置個数を多くしていくと、図１３に示すように、１つの変位部材あたりの変位量が小さくなっていく。従って、変位部材の数は多すぎないことが望ましい。
　もっとも、カメラのレンズの手振れ補正を実現するには、２軸の角度変位制御を行う。そのため、好ましくは、３個の変位部材３を用いるより、４個の変位部材３を用いることが望ましい。さらに本目的では、駆動対象物はレンズに限らず、平面表面を有した平板上の透過材料でも構わない。レンズは、機能上、曲率を持った面を有しているため、レンズ自体を傾かせてもセンサーに向かう光路をシフトさせることが難しい。平板状の材料であれば、傾かせることで、センサーに向かう光路をシフトさせることが可能となる。つまり、手振れ補正の目的に適している。
　上記実施形態では、易変形部３ｇにおいて、複数の切欠き３ｇ１，３ｇ２が設けられていた。もっとも図１４に示すように、第２の端部３ｂ側において上記易変形部が設けられておらずともよい。
　また、図１５～図１９に示す第２～第６の例のように易変形部を変形してもよい。図１５に示す易変形部３ｇの第２の例では、複数の貫通孔３ｇ３が第２の変位部３ｆにおいて第２の端部３ｂ側に設けられている。このように、複数の貫通孔３ｇ３を設けて易変形部３ｇを形成してもよい。あるいは図１６に示す第３の例のように、薄肉部３ｇ４を設けて易変形部３ｇを構成してもよい。
　さらには、図１７に示すように、第２の端部３ｂ側において、切欠きではなく、第２の端部３ｂ近傍において細幅部３ｇ５を設けて易変形部３ｇを形成してもよい。
　また、図１８に示すように、ミアンダ形状の易変形部３ｇを形成してもよい。
　また、図１９に示すように、第２の端部３ｂ近傍において、幅の細いブリッジ３ｇ６，３ｇ６からなる易変形部３ｇを第２の変位部３ｆの内側の側辺に設けてもよい。このように、第２の端部３ｂ近傍に設けられる易変形部３ｇの形状は種々変形することができる。
　図２０は、上記易変形部が設けられていない場合の補正レンズ２の変位挙動を示す模式的正面図であり、図２１は、上記易変形部３ｇが設けられている場合の補正レンズ２の変位挙動を示す模式的正面図である。図２０の場合に比べ、易変形部３ｇが設けられておれば、変位部材３による応力を易変形部３ｇが設けられている部分で吸収することができるため、補正レンズ２を歪ませることなく、補正レンズ２を変位させることができる。
　また、図２２は、上記レンズ変位装置１における変位部材３の変位に際しての固定端側及び第２の端部側における変位方向を示す模式的正面図である。変位部材３は、第１の端部３ａ側の部分が前述した固定端とされている。図２２に示すように、第２の端部３ｂが上方に移動するように変位している場合、この固定端においては、回転軸Ｃ１の回りにおいて反時計方向に変位部材３が変位することとなる。逆に、変位部材３の第２の端部３ｂ側においては、すなわち補正レンズ２に連結されている側の端部においては、回転軸Ｃ２の回りにおいて時計方向に変位部材３が移動することとなる。このように、変位部材３の変位による回転軸Ｃ１の回りの回転方向と、変位部材３のベンディングによる回転軸Ｃ２の回りの回転方向が逆向きとされている。この場合、回転軸Ｃ１及び回転軸Ｃ２の軸方向が平行であるため、変位部材３の変位を阻害することなく、変位量を補正レンズ２に効率良く伝えることができる。さらに、補正レンズ２を光軸方向に動かす場合、精度よく直動駆動させることができ、駆動時の補正レンズ２の姿勢精度を向上させることが出来る。このことにより、回転軸Ｃ１と回転軸Ｃ２の軸方向が平行であり、かつ変位による回転方向が逆向きであることが望ましい。
　また、図７に示すように、上記回転軸Ｃ２が、第２の変位部３ｆが延びる方向Ｄ１と平行であることが望ましい。それによって、変位部材３の変位を阻害することなく、補正レンズ２を効率良く変位させることができる。
　なお、上述した実施形態では、第１，第２の変位部３ｅ，３ｆが９０°より大きな角度をなすように連ねられていた。図２３に示す変位部材２３のように、第１の変位部２３ｅと第２の変位部２３ｆとは９０°の角度をなすように連ねられていてもよい。ここでは、第１の変位部２３ｅ及び第２の変位部２３ｆは、いずれも一定長の矩形のストリップ状の形状を有している。そして、第１の変位部２３ｅにおいて、上下に圧電素子１１Ａが貼り合わされている。
　このように、本発明におけるレンズ変位装置の変位部材は、第１の変位部と第２の変位部とが９０°以上、１８０°未満の角度をなすように連ねられておればよく、それによって、第１の端部側の固定部分を固定端とし、変位部材を変位させた場合、第２の端部側において大きな変位量を得ることができる。
　なお、上記実施形態では、携帯電話機のカメラのレンズの光軸方向の位置及び／または傾きを調整する用途につき説明したが、本発明のレンズ変位装置は、様々な光学機器のレンズの位置を制御するのに広く用いることができる。
　上記第１の実施形態のレンズ変位装置１では、圧電素子を用いて、複数の変位部材３を変形させていた。しかしながら、本発明では、圧電素子以外の変位素子を用いてもよい。図２４は、本発明の第２の実施形態のレンズモジュールで用いられるレンズ変位装置の分解斜視図であり、図２５はその要部を示す部分切欠斜視図である。
　本実施形態のレンズ変位装置５１では、複数の変位部材３が、コイル５２を用いて駆動される。より具体的には、図２５に示すように、変位部材３の上面に外表面が絶縁被覆された導体からなるコイル５２が形成されている。他方、ハウジング４Ａ内には、上記コイル５２と上下方向において重なる位置に、すなわち光軸方向と平行な方向において距離を隔てて、磁石５３が配置されている。
　コイル５２に電流を通電することにより、コイル５２の周囲に電磁界が発生する。そして、この発生した電磁界と磁石５３との磁気吸引力あるいは反発力により、変位部材３が変形される。このように、コイル５２と磁石５３とを有する変位素子により、変位部材３を変形させてもよい。
　本実施形態のレンズ変位装置５１は、ハウジング４Ａを有し、上記ハウジング４Ａに磁石５３が設けられており、変位部材３にコイル５２が設けられていることを除いては、第１の実施形態と同様である。従って、第１の実施形態で用いたレンズ変位装置と同一部分については同一の参照番号を付することにより、その説明は省略する。
　本実施形態においても、上記レンズ変位装置１と同様に、第１，第２の変位部３ｅ，３ｆを有する変位部材３を用いているため、変位部材３の第２の端部３ｂにおける変位量を十分大きくすることができる。従って、補正レンズ２の光軸方向の位置及び／または傾きを容易にかつ確実に調整することができる。
　好ましくは、コイル５２は、より大きな変位量を得るには、第２の端部３ｂ側に近い方が望ましい。それによって、変位部材３の第２の端部３ｂにおける変位量を十分に大きくすることができる。
　第２の実施形態では、電磁駆動方式により変位部材３を変位させることができる。従って、低電圧でアクチュエータを駆動することができる。また、大きな変位量を容易に得ることができる。さらに、変位量は、コイル５２に通電する電流の大きさで制御することができる。従って、補正レンズ２の光軸方向への移動量を高精度に制御することができる。
　また、本実施形態においても、補正レンズ２と、アクチュエータとが、光軸方向と直交する平面内に位置しているため、アクチュエータによって、補正レンズ２への集光が妨げられ難い。
１…レンズ変位装置
２…補正レンズ
２ａ…周縁部
３…変位部材
３ａ，３ｂ…第１，第２の端部
３ｃ…固定部
３ｄ…固定孔
３ｅ，３ｆ…第１，第２の変位部
３ｇ…易変形部
３ｇ１，３ｇ２…切欠き
３ｇ３…貫通孔
３ｇ４…薄肉部
３ｇ５…細幅部
３ｇ６…ブリッジ
３ｈ…内縁
４，４Ａ…ハウジング
５…底板部
５ａ…開口
６…取付部
７…金属板
８，８Ｂ…支持部
８ａ，８ｃ…挟持部
９…接合材
１１，１１Ａ…圧電素子
１１ａ…圧電板
１１ｂ，１１ｃ…電極
２３…変位部材
２３ｅ，２３ｆ…第１，第２の変位部
３１…レンズモジュール
３２…ケース
３５…センサー
３７～４０…レンズ
４１…駆動回路
４２…制御回路
５１…レンズ変位装置
５２…コイル
５３…磁石
１０１…レンズモジュール
１０２～１０６…レンズ
１０７…アクチュエータ
１０８…センサー
１０９…ケース

Claims (12)

  1. 　補正レンズを含み、光軸を揃えて光軸方向に直列に配置されている複数枚のレンズと、
    　前記補正レンズに連結されており、該補正レンズの光軸方向位置及び光軸に対する向きのうち少なくとも一方を変化させるアクチュエータと、
    　前記アクチュエータを駆動する駆動回路とを備え、
    　前記補正レンズが複数枚の前記レンズにおいて、光軸方向一方端側に配置されており、かつ前記アクチュエータが前記補正レンズの周囲の領域に配置されている、レンズモジュール。
  2. 　前記複数枚のレンズにおいて、撮影対象物側の端部に前記補正レンズが配置されている、請求項１に記載のレンズモジュール。
  3. 　前記アクチュエータが、複数の変位部材を有し、前記複数の変位部材が、前記駆動回路からの出力により独立に駆動される、請求項１または２に記載のレンズモジュール。
  4. 　前記補正レンズの中心位置と、該補正レンズの光軸からの傾きを補正する際の補正レンズの移動の回転中心位置とが一致しないように、前記アクチュエータ及び補正レンズが構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
  5. 　前記補正レンズの位置及び向きを検出する検出装置と、
    　前記検出装置により検出された前記レンズの光軸方向位置及び光軸からの傾きに応じて、前記駆動回路を駆動し、前記補正レンズの光軸方向の位置及び光軸からの傾きのうち少なくとも一方を変化させる制御回路とをさらに備える、請求項１～４のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
  6. 　前記複数の変位部材が、前記補正レンズの中心を通り、光軸と直交する面と同一平面上に位置している、請求項１～５のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
  7. 　前記変位部材が、第１の端部と第２の端部とを有する長さ方向を有する板状の形状を有し、前記第１の端部側部分が固定部とされており、前記第２の端部側部分が前記補正レンズに直接または間接に連結されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
  8. 　前記変位部材の前記第２の端部側部分に、残りの部分に比べて容易に変形する易変形部分が設けられている、請求項７に記載のレンズモジュール。
  9. 　前記変位部材に、該変位部材を変形させる変位素子が設けられている、請求項７に記載のレンズモジュール。
  10. 　前記変位素子が圧電素子である、請求項９に記載のレンズモジュール。
  11. 　前記変位素子がコイル導体を有し、電磁駆動方式により、前記変位部材が変形される、請求項９に記載のレンズモジュール。
  12. 　前記複数の変位部材の前記第１の端部側が固定されているハウジングをさらに備え、該ハウジング内に、前記複数のレンズが収納されている、請求項１～１１のいずれか１項に記載のレンズモジュール。
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