(57)【要約】【課題】圧電素子を利用してもガタツキが生じることなく、かつコンパクトなレンズ駆動装置を提供すること。【解決手段】有端リング状の圧電素子１５をレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂ近くに配置する。このリング状の圧電素子１５を、レンズ保持部１２ａの周りを周回させて配設して、一端を電圧の印加に応じて変形させてレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂを直接押す。レンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂともどもレンズ保持枠１２を移動させてレンズ保持枠１２を所定の位置に配置する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを駆動するレンズ駆動装置において、
レンズ光軸と平行に延びるガイド棒と、
前記レンズを保持するレンズ保持部と該レンズ保持部と一体的に該レンズ保持部の脇に設けられ、前記ガイド棒が挿通されるスリーブとを有するレンズ保持枠と、
印加電圧に応じて前記スリーブを押して前記レンズ保持部をレンズ光軸方向に移動させる圧電素子とを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記圧電素子は、一端から周回して他端に至る有端リング状のものであって、電圧の印加に応じて変形して前記スリーブを一端が押すことにより前記レンズ枠をレンズ光軸方向に移動させるものであることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記スリーブを、前記圧電素子への電圧の印加に応じて移動した方向とは逆の方向に付勢するバネ部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラなどのレンズ鏡胴に内蔵されるレンズを駆動するレンズ駆動装置としてカム機構を用いたものなどが知られている。このようなレンズ駆動装置ではモータの回転力をカム機構で受け取ることによりレンズの位置を移動させて焦点距離の調節やピント調節を行なったりする。
【０００３】
しかし、モータやカム機構を設けると、レンズ鏡胴が大型化してカメラ全体の大型化に繋がる問題がある。そこでレンズ鏡胴の小型化を行なうにあたってそれらモータやカム機構に代えて圧電素子を用いてレンズ鏡胴の小型化を図ろうとする動きがある（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この特許文献１のカメラ内に搭載されたレンズ駆動装置では圧電素子の変位量が小さいので、圧電素子とレバーとをうまく組み合わせて、圧電素子の小さな変位量を増幅させ、その増幅させた変位量を利用してレンズを移動させる。
【０００５】
しかし特許文献１に記載されたレンズ駆動装置では、いままでに比べて小さくなるものの、レバーを配設するスペース分はどうしても場所を取る。また特許文献１では圧電素子の変形によりレバーの一端を押してレバーの他端を大きく変位させてその大きく変位させた他端でレンズ保持枠を押す。このようにレバーの一端が圧電素子の変形により押されたときに他端でレンズ保持枠を押すため、圧電素子の変形を間接的にレンズ保持枠に伝えることになる。そうすると、レバーの両端部に偶力が発生し易くなり、ガタツキが生じるという問題もある。このガタツキは特に、圧電素子が変位した位置にレバーの他端が配置されるときに大きく現れる。そうすると所定の位置にきちんと配置されるべきレンズ保持枠に傾きを生じさせることがあり、この傾きによってレンズの光軸が傾いたり、レンズの位置がずれたりするといったことが起こることがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２６４９２７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、小型であって、かつ圧電素子を利用してもガタツキが生じることなく確実にレンズを所定の位置に配置することができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、レンズを駆動するレンズ駆動装置において、
レンズ光軸と平行に延びるガイド棒と、
上記レンズを保持するレンズ保持部とそのレンズ保持部と一体的にそのレンズ保持部の脇に設けられ、上記ガイド棒が挿通されるスリーブとを有するレンズ保持枠と、
印加電圧に応じて上記スリーブを押して上記レンズ保持部をレンズ光軸方向に移動させる圧電素子とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
このように上記圧電素子の一端で上記レンズ保持枠のスリーブを直接押すことができ、いままのでようにガタツキが生じるといったことが回避される率が高くなる。
【００１０】
ここで、上記圧電素子は、一端から周回して他端に至る有端リング状のものであって、電圧の印加に応じて変形して前記スリーブを一端が押すことにより前記レンズ枠をレンズ光軸方向に移動させるものであることが好ましい。
【００１１】
上記圧電素子の形状が一端から周回して他端に至る有端リング状のものであると、その両端のうち、上記他端を固定しておくことで、上記一端でレンズ保持枠が直接押される。また有端リング状のものであるので、配設スペースが小さくなるという効果もある。
【００１２】
また、この圧電素子はリング状のものであるので、一端から他端に至るまでの長さを長くとることができ、上記他端を基準にして一端を変位させるときにその一端を大きく変位させることができる。
【００１３】
さらに前記スリーブを、前記圧電素子への電圧の印加に応じて移動した方向とは逆の方向に付勢するバネ部材を備えることが好ましい。
【００１４】
このように上記バネ部材を備えると、上記圧電素子の一端で上記レンズ保持枠の上記スリーブを直接押した方向とは逆の方向にそのバネ部材によりそのスリーブを付勢することができる。そうすると、上記レンズ保持枠の上記スリーブが上記圧電素子の一端で押されて上記レンズ保持枠が所定の位置に移動した瞬間にガタツキが起きても、そのガタツキが上記バネ部材により吸収されてガタツキが生じるといったことがなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施形態であるレンズ駆動装置の外観図である。
【００１７】
図１に示すように、レンズ１１がレンズ保持枠１２のレンズ保持部１２ａに保持されている。このレンズ保持枠１２はレンズ保持部１２ａと一体的にそのレンズ保持部１２ａの脇に設けられたスリーブ１２ｂとフォーク１２ｃとを有する。
【００１８】
スリーブ１２ｂは中空円筒のものであり、フォーク１２ｃは割部を備えたものであって、そのスリーブ１２ｂの中空部にレンズ光軸に平行に延びるガイド棒１３が挿通され、その割部にもレンズ光軸と平行に延びるもう１つのガイド棒１４が挿通されている。これらのガイド棒１３，１４は不図示のレンズカメラ本体内に、光軸方向と平行に延びて配設されるものである。
【００１９】
また、そのレンズ保持枠１２のレンズ保持部１２ａには圧電素子１５がそのレンズ保持部１２ａを取り巻くように配設されている。この圧電素子１５は一端からレンズ保持部１２ａの周りを周回して他端に至る有端リング状のものであって、電圧の印加に応じて変形してスリーブ１２ｂを圧電素子１５の一端が押すことによりレンズ保持枠１２をレンズ光軸方向に移動させるものである。ここでは圧電素子１５の説明についてはこの程度にし、詳細は後述する。
【００２０】
このレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂが圧電素子１５の一端で押されて所定の位置に配置されるときにそのスリーブ１２ｂにガタツキが生じると困るので、そのスリーブ１２ｂを挟んで圧電素子１５に対向する位置にバネ部材１６が配設されている。このバネ部材１６はスリーブ１２ｂ側のガイド棒１３に巻回されており、レンズ保持部１２ａの脇に一体的に設けられたスリーブ１２ｂが圧電素子１５の一端により押されて移動した方向とは逆の方向にスリーブ１２ｂを付勢する。したがって、圧電素子１５に電圧が印加されて圧電素子１５が変形してその圧電素子１５の一端が印加された電圧に応じた位置まで変位したときに、レンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂがバネ部材１６により付勢され、レンズ保持枠１２が停止するときのガタツキがそのバネ部材１６により吸収される。この圧電素子１５は、電圧が印加されると圧電素子１５の一端が変位し始め、印加された電圧に応じた所定の位置までその圧電素子１５の一端が変位するものである。したがってこの圧電素子１５の一端が変位しているときには、レンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂがその一端に押されてレンズ保持枠１２が移動して、印加された電圧に応じた所定の位置までその一端の変位が達すると、圧電素子１５の一端が変位したままになってレンズ保持枠１２がその所定の位置に配置される。この所定の位置にレンズ保持枠１２が配置されたときにはバネ部材１６によりスリーブ１２ｂのガタツキが吸収されて、レンズ保持枠１２が圧電素子１５の変位した位置に圧電素子１５の一端により確実に配置される。
【００２１】
ここで、図１に示した２本のガイド棒１３，１４は不図示のレンズ鏡胴内のレンズ光軸と平行に延びてそれぞれ配設されるもので、圧電素子１５が変形してその圧電素子１５の一端によりレンズ保持枠１２が押されると、これらガイド棒１３，１４にガイドされながらレンズ保持枠１２が光軸方向に前後する。
【００２２】
図２（ａ）はそのレンズ保持枠を取り巻くように配設される有端リング状の圧電素子１５の外形を示す図である。
【００２３】
以降の説明においては有端リング状の圧電素子１５の両端部の区別を明確にするため、有端リング状の両端部のうち、図１に示すスリーブ１２ｂを押す方を一端と記載し、カメラ本体側に固定される方を他端と記載する。
【００２４】
図２（ａ）に示す圧電素子１５は図１に示すレンズ保持枠１２のレンズ保持部１２ａに沿ってうまく配設されるように一端から周回して他端に至る有端リング状のものになっている。その他端部の表裏に一対の電極１５ａが配備されており、その一対の電極１５ａ間に不図示の制御部から電圧が印加される。この一対の電極１５ａに電圧が印加されると、圧電素子１５に変形が起こり、圧電素子１５の一端が大きく変位するのでその大きく変位する側の一端でスリーブ１２ｂが押される。
【００２５】
この有端部を有するリング状の圧電素子１５としては例えば２枚の圧電セラミックスを張り合わせたバイモルフ構造のものが適用可能である。
【００２６】
図３は本実施形態の圧電素子として適用可能なバイモルフの構造を示す図である。
【００２７】
このバイモルフ構造のものでは、略直方体形状の圧電セラミックス２１，２２が２枚張り合わされており、それら略直方体形状の圧電セラミックス２１，２２の長手方向の他端が片持されている。その片持された部分にある一対の電極に電圧が印加されると、圧電素子２０が変形して一端に変位が現れることが知られている。しかし圧電素子２０の形状が略直方体形状であると、レバーと同様にレンズ鏡胴内にその圧電素子２０を配設するスペースを大きくとらなければならない。そこで、ここでは図１，図２（ａ）に示すように圧電素子１５の形状をリング状にすることでレンズ鏡胴内のわずかなスペースに圧電素子１５をうまく配設することを行なっている。
【００２８】
このリング状の圧電素子１５に設けられた一対の電極１５ａ間に電圧を印加すると、圧電素子１５の一端に大きな変位が現れ、レンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂがその一端に押されてレンズ保持枠１２が移動する。このときにはレンズ保持枠１２がフォーク１２ｃの割部でもガイドされているので安定した移動が行なわれる。
【００２９】
図２（ｂ）は本実施形態で使用されるリング状の圧電素子１５の一対の電極間に電圧が印加されて変形が起きたときの状態を示す図である。
【００３０】
図２（ｂ）に示すように、不図示の制御部から一対の電極間に電圧が印加されると、一対の電極が配備されている他端を基準にして一端１５ｂが大きく変位する。
【００３１】
このように圧電素子１５をリング状にすると、圧電素子の一端から他端に至るまでの長さを長くすることが可能になるので、いままであればレバーの長さを長くして増幅度を稼いでいたのと同様の効果が得られる。因みに、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すリング状の圧電素子１５では、レバーを用いて１０倍の増幅度を得るのと同等の変位量が得られる。
【００３２】
図２（ｂ）に示すように所定の位置まで圧電素子１５の一端１５ｂが変位するまでは、圧電素子の一端１５ｂでレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂが押され、図１に示すレンズ保持枠１２が移動する。このときには圧電素子１５の一端で除々にレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂが押されてレンズ保持枠１２が移動していくが、その一端１５ｂの変位が治まったときに、印加電圧に応じた位置にスリーブ１２ｂが圧電素子１５により支持され、レンズ保持枠１２が所定の位置に配置される。ただしこの圧電素子１５の変位によりレンズ保持枠１２が移動した位置に達するときにスリーブ１２ｂに衝撃が与えられることがある。ここではレンズ保持枠１２が移動した方向とは逆の方向にバネ部材１３により付勢することを行なって、その移動した位置にレンズ保持枠１２が達するときのガタツキをバネ部材１６により吸収することを行なっている。このようにバネ部材１６を設けておくと、レンズ保持枠１２のガタツキが抑制され、所定の位置にレンズ保持枠１２が精度良く配置される。
【００３３】
図４は、図１のレンズ駆動装置１０がフォーカスレンズに適用されたカメラの構成ブロック図である。
【００３４】
このカメラではＡＦセンサ３１で検知された被写体距離に基づく信号に基づいて制御部３２で圧電素子１５を変形させることが行なわれる。このときにはＡＦセンサ３１で検知された被写体距離に対応する位置にレンズ１１としてフォーカスレンズが配置される。制御部３２ではＡＦセンサ３１からの信号に基づいて電圧を生成して、その生成された電圧を圧電素子１５に印加することが行なわれる。制御部３２にはＡＦセンサ３１により検知される被写体距離と圧電素子１５に印加する電圧との対応関係が記憶されているので、制御部３２ではその対応関係に基づいて電圧を発生させて、その電圧を圧電素子１５に印加することができる。この印加電圧に応じて圧電素子１５が変形してその変形により圧電素子１５の一端１５ｂがレンズ保持枠１２を押す。そしてその印加電圧に応じたところまで圧電素子１５の一端が変位したらその所定の位置にレンズ保持枠１２が配置される。ここではフォーカスレンズであるので、その所定の位置が合焦点位置に当たる。
【００３５】
このように有端リング状の圧電素子１５をレンズ保持枠１２に隣接して配設することにより、その圧電素子１５の一端１５ｂでレンズ保持枠１２のスリーブ１２ｂを直接押すことができる。
【００３６】
いままであればレバーを用いていたので、駆動源である圧電素子の一端が作用点になり、この作用点に生じる力がレバーを介して間接的にレンズ保持枠側に伝えられていた。しかし、本実施形態のレンズ駆動装置ではその作用点に生じる力が直接レンズ保持枠のスリーブに伝えられるので、圧電素子の変位が治まったときにスリーブおよびレンズ保持枠がガタツクといったことが抑制され、レンズ保持枠を精度良く所定の位置に配置することができる。このようにレンズに近いスリーブ端が直接圧電素子により押されるのでレンズ保持枠のガタツキが抑えられる。したがって、印加電圧に応じて圧電素子の一端が変位した位置にレンズ保持枠を精度良く保持することができる。
【００３７】
さらにレンズ保持枠のレンズ保持部の外周を周回するように圧電素子が配設されているので、圧電素子の配設スペースが小さくて済み、レンズ駆動装置がコンパクトになり、その結果レンズ鏡胴も小型化される。
【００３８】
なお本実施形態では、本発明のレンズ駆動装置がフォーカスレンズに適用される例を挙げたが、本発明はこれに拠らず、フォーカスレンズ以外の如何なるレンズであっても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のカメラによれば、小型であって、かつ圧電素子を利用してもガタツキが生じることなく確実にレンズを所定の位置に配置することができるレンズ駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるレンズ駆動装置の外観図である。
【図２（ａ）】圧電素子の外形を示す図である。
【図２（ｂ）】圧電素子の一対の電極の間に所定の電圧が印加されて他端部が変位したときの状態を示す図である。
【図３】本実施形態の圧電素子として適用可能なバイモルフの構造を示す図である。
【図４】フォーカスレンズに前述のレンズ駆動装置が適用されたカメラの構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０    レンズ駆動装置
１１    レンズ
１２    レンズ保持枠
１２ａ    レンズ保持部
１２ｂ    スリーブ
１２ｃ    フォーク
１３    ガイド棒
１４    ガイド棒
１５    圧電素子
１５ａ    一対の電極
１５ｂ    圧電素子の一端
２０    バイモルフ構造の圧電素子
３１    ＡＦセンサ
３２    制御部
３３    撮像部
【図１】
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【図２（ａ）】
2004219440.tif 000004
【図２（ｂ）】
2004219440.tif 000005
【図３】
2004219440.tif 000006
【図４】
2004219440.tif 000007