(57)【要約】【課題】圧電素子を用いても圧電素子の伸縮に応じてスライドする連結棒のガタツキを抑制し、かつ安定したレンズ駆動を行うことができるレンズ駆動装置を提供することができる。【解決手段】カム板３０３と圧電素子３０５とを連結棒３０４により連結して圧電素子３０５の厚みの伸縮に応じてカム板３０３を移動させる。このカム板３０３には複数のカム溝３０３ａ，３０３ｂが設けられており、それぞれのカム溝３０３ａ，３０３ｂに異なるレンズを保持するレンズ枠３０１，３０２それぞれが係合される。カム板３０３にはガイド棒３０７に係合する係合部３０８が設けられており、カム板３０３が移動するときにはカム板３０３の姿勢が保たれる。またレンズ枠３０１，３０２にもガイド棒３１３，３１４に係合する係合部が複数、設けられており、レンズ枠がカム溝に沿って移動するときの姿勢も保たれる。【選択図】　　　　図４
2004020935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれのレンズを保持し、カム機構を介して駆動されることにより、保持したレンズを移動させる複数のレンズ枠と、
前記カム機構を介して前記複数のレンズ枠に連結されたカム板と、
駆動源として作用する圧電素子を備えるとともに該圧電素子と前記カム板とを連結する連結棒を備え、該圧電素子の厚みの伸縮を該連結棒に伝えることにより該カム板を移動させる駆動機構とを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子が駆動源として使用されるレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラの小型化に伴い、カメラ内の部材も小型化が進められている。その中にはレンズを駆動するための駆動機構も含まれる。従来ではこの駆動機構が備える駆動源として小型モータが使用され、複数のレンズを駆動する場合においてはその小型モータの駆動力をカム機構を介してそれぞれのレンズ枠が受け取り、それぞれのレンズが駆動される。しかしカメラボディが薄型構造になってくると、小型のモータであってもカメラボディ内に配設するのは難しく、モータに代わる駆動源が模索されている。このような状況下において脚光を浴び始めているのが圧電素子である。この圧電素子はその形状が小型かつ薄型であるため、薄型のカメラボディを持つカメラなどのレンズ駆動用の駆動源として注目されている。
【０００３】
この圧電素子を使用したレンズ駆動装置では圧電素子にロッドを連結し、その連結したロッドにレンズ枠を固定し、圧電素子の厚みを周期的に変化させ、ロッドとともにレンズ枠を移動させる。レンズ枠を移動させるとは言っても圧電素子の寸法は固定的なものであって、その圧電素子に固定されたロッドにレンズ枠をただ単に固定したままで、その圧電素子の厚みの変化分しか移動できないようであると、焦点距離などの調節に必要な距離以上にレンズ枠を移動させることは不可能である。そこで、圧電素子の厚みの増える方向あるいは縮む方向いずれかの方向の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を緩めてロッドとともにレンズ枠を移動させ、他方の変化が圧電素子に現れるときにはその変化速度を速めてロッドのみを移動させるような制御が行われる。これはロッドとレンズ枠のフリクションの大きさを圧電素子の厚みの変化速度を変えることによって調整し、レンズ枠を駆動するものである。このような制御を行う技術を適用したレンズ駆動装置としては特開平９−１９１６７６号公報に記載のものがある。
【０００４】
図５は圧電素子を用いた従来のレンズ駆動装置を示す図である。
【０００５】
図５に示すように圧電素子１１とレンズ枠１２とを連結する連結棒１３の一端部が圧電素子１１に接して配設され、連結棒１３の他端部がたとえばカメラボディ内に設けられた隔壁の孔１５に挿通され、連結棒１３がスライド自在に保持されている。この連結棒１３の一端部に配設された圧電素子１１には、図示はしないが電気信号を受けるための端子が設けられており、その端子に図示しない制御部から制御信号が供給され、圧電素子１１が図中に示した矢印の方向に伸縮する。この圧電素子１１が矢印方向に伸縮することにより圧電素子１１に接して配設された連結棒１３の一端に圧電素子１１の伸縮が伝えられ、連結棒１３がスライドし、連結棒１３とともにレンズ枠１２もスライドする。なお、圧電素子１１とレンズ枠１２とが連結棒１３により連結されているだけでは、レンズ枠１２の姿勢が保てないのでレンズ枠１２には、レンズ枠１２が連結棒１３とともにスライドしているときにレンズ枠１２の姿勢を保てるようにガイド棒１６に係合する係合部１７が設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の例に示すように、圧電素子に連結棒の一端部を接するように配設すると、圧電素子表面の伸縮特性がそのまま連結棒に伝えられることになる。圧電素子を駆動するときに圧電素子の厚み方向のみを伸縮させるとはいっても、圧電素子の厚みの方向だけの変化が圧電素子の表面に現れるとは限らない。そこで圧電素子の厚みが変化しているときには圧電素子の厚み方向以外の変化も連結棒に伝えられることを想定し、連結棒の他端部を挿通する貫通孔の孔径のクリアランスを大きくし、万が一圧電素子の厚み方向以外に伸縮の変化が現れても、連結棒に撓みが生じないような配慮が必要になる。
【０００７】
しかし、この貫通孔の孔径のクリアランスを大きくするということは、連結棒のガタツキを大きくすることにつながり、その結果としてレンズ枠が連結棒とともに傾くといういった事態を引き起こすおそれがある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、圧電素子を用いても圧電素子の伸縮に応じてスライドする連結棒のガタツキを抑制し、かつ安定したレンズ駆動を行う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。
【０００９】
【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、
それぞれのレンズを保持し、カム機構を介して駆動されることにより、保持したレンズを移動させる複数のレンズ枠と、
前記カム機構を介して前記複数のレンズに連結されたカム板と、
駆動源として作用する圧電素子を備えるとともに該圧電素子と前記カム板とを連結する連結棒を備え、該圧電素子の厚みの伸縮を該連結棒に伝えることにより該カム板を移動させる駆動機構とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記本発明のレンズ駆動装置によれば、圧電素子により上記カム板が駆動されるので連結棒にガタツキがあって、そのガタツキの影響がそのカム板に及ぼされたとしても、カム板がそのガタツキの影響を抑制する緩衝機構として働いてそのカム板に連結された複数のレンズ枠それぞれが光軸に対して傾くといったこと抑制される。このように複数のレンズ枠それぞれが光軸に対して傾くことが抑制されると、それぞれのレンズ枠に保持されたそれぞれのレンズどうしの相対位置精度も保たれる。
【００１１】
【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。
【００１２】
本発明の実施形態を説明するにあたり、まず特開平９−１９１６７６号公報に記載された駆動機構でのレンズの駆動原理を説明する。
【００１３】
図１、図２は、特開平９−１９１６７６号公報に記載された内容を簡略化したものであり、図１は圧電素子と移動体たとえばレンズ枠との関わりを示す図、図２は圧電素子に印加される制御電圧を示す図である。
【００１４】
図２に示すように、圧電素子１０にはロッド２０が連結されており、そのロッド２０にレンズ枠が所定の摩擦力をもって結合されている。圧電素子１０に図２に示すような鋸歯状波を印加すると、前述したような制御が行われる。
【００１５】
すなわち、図２に示す鋸歯状波のＡの部分では、基準電圧からピーク電圧まで除々に上昇する電圧が圧電素子１０に加えられ、それに伴って圧電素子１０がゆっくりと伸び、そのゆっくりとした圧電素子１０の伸びとともに移動体３０たとえばレンズ枠が図１（ａ）に示す位置Ｏから図１（ｂ）に示す位置Ｐまで移動する。ピーク電圧にまで達した電圧が保持された後、図２に示す鋸歯状波のＢの部分では、急激に基準電圧付近まで降下する電圧が圧電素子１０に加えられ、圧電素子１０が図１（ｂ）に示す状態から図１（ｃ）に示す状態にまで急激に縮み、それに伴ってロッド２０が急激に図１の左側に移動する。このときには、圧電素子１０の縮みの速さに移動体３０たとえばレンズ枠が追随できず、移動体３０たとえばレンズ枠は位置Ｐに残されたまま、ロッド２０だけが縮む。そうすると移動体３０たとえばレンズ枠が図１に示すとおり、元の位置Ｏから位置Ｐまで移動する。これを繰り返すことにより、移動体が図１の右側に移動する。
【００１６】
一方、移動体３０を図１の左側に移動させるには、圧電素子１０を図２に示す波形とは逆の波形、すなわち、図２に示す鋸歯状波のＡの部分では急激に立ち上がり、Ｂの部分では緩やかに電圧が降下する波形で駆動すれば良い。
【００１７】
このようにして圧電素子に厚みの変化を繰り返し与えることにより、圧電素子の厚みの変化分以上の移動距離をレンズ枠に与えることが可能になる。
【００１８】
以上が上記公報に提案された駆動装置の駆動原理である。
【００１９】
このような特開平９−１９１６７６号公報に記載された駆動原理を適用したレンズ駆動装置の参考例を図３に示す。
【００２０】
図３のレンズ駆動装置２００では、連結棒２０１の両端部は隔壁の貫通孔２０４，２０５に双方安定した形で挿通されスライド自在に保持されている。連結棒２０３の一端部が圧電素子２０１を貫通して隔壁の貫通孔２０４にまで達しており、圧電素子２０１の厚みの伸縮が、連結棒２０４に直接伝えられる訳ではなく、連結棒２０３に設けられた鍔部２０８に伝えられる。
【００２１】
連結棒２０３の両端部は双方の側にある隔壁の貫通孔２０４，２０５で保持されており、連結棒２０３の途中に設けられた鍔部２０８と貫通孔２０４が設けられている側の隔壁とで圧電素子２０１が挟み込まれている。したがって圧電素子２０１の厚みの伸縮が連結棒２０３の一端部に直接伝えられるのではなく、連結棒２０３の周縁部に設けられた鍔部２０８に圧電素子２０１の厚みの伸縮が伝えられる。この鍔部２０８は連結棒２０３の周縁に一体的に設けられているのでその鍔部２０８とともに連結棒２０３が圧電素子２０１の厚みの伸縮に応じて動かされる。このように両端部がきちんと保持部材により保持されて連結棒２０３のガタツキが抑制される。なお、図３のレンズ駆動装置２００に配設される圧電素子は、複数の圧電素子が連結棒の周縁に配設されるようなものであっても、中空円筒状の形状を有する一つの圧電素子が配設されるようなものであっても良い。
【００２２】
上述のレンズ駆動装置２００の場合、連結棒２０３がスライド自在に両端で支持されているため、レンズを精度良く駆動することができる。しかし、複数のレンズを上述のレンズ駆動装置２００でそれぞれ駆動すると、それぞれのレンズが光軸に対して若干異なる方向に傾くこともある。そうすると、一つ一つのレンズの傾きは図３のレンズ駆動装置２００により抑制されても、一つ一つのレンズが異なる方向に傾いてレンズどうしの相対位置精度が保たれないこともある。
【００２３】
そこで本発明のレンズ駆動装置ではカム板を圧電素子で駆動することにより、レンズの相対位置精度が保たれるようにしている。
【００２４】
本発明のレンズ駆動装置の場合、以下において説明する本発明の実施形態に示すように、複数のレンズ枠がカム機構を介して共通のカム板に連結されており、圧電素子および連結棒はそのカム板を駆動する部材であるため、仮に連結棒の両端が支持されておらず、連結棒の支持に関しては例えば前述した図５に示すようにその一方の端部のみ支持する構造であったとしても、圧電素子の伸縮に応じてスライドする連結棒のガタツキがレンズどうしの相対位置精度に直接的な影響を与えることが回避される。すなわち、レンズどうしの相対位置精度は連結棒によるカム板の送り精度により定まる。したがって、本発明のレンズ駆動装置によれば、圧電素子と連結棒で駆動する構造を持つことが小型化に適し、かつレンズ駆動精度はカム機構の精度により高精度に維持することができる。
【００２５】
図４は本発明のレンズ駆動装置の一実施形態を示す図である。
【００２６】
図４には複数のレンズ枠３０１，３０２がカム板３０３を介して駆動力を受け取る場合の例が示されている。
【００２７】
図４に示すように連結棒３０４がカム板３０３に係合されており、その連結棒の一端部に圧電素子３０５が配設されている。この連結棒３０４の他端部はたとえばカメラボディの隔壁に設けられた貫通孔３０６に挿通されている。カム板３０３にはカム溝３０３ａ，３０３ｂが２つ設けられており、レンズ枠３０１，３０２が備えるカムフォロワ３０１ａ，３０２ａがそれらのカム溝３０３ａ，３０３ｂにそれぞれ係合されている。カム板３０３が連結棒３０４に係合される側とは反対の側にはガイド棒３０７に係合する係合部３０７がカム板３０３から延設されており、その係合部３０８がガイド棒３０７に係合されている。
【００２８】
一方、レンズ枠３０１，３０２の方にもそれぞれのレンズ枠３０１，３０２の端部から異なる方向に向かって延設された係合部３０９，３１０、３１１，３１２がそれぞれ設けられており、それらの係合部のうち、係合部３０９、３１１が一方のガイド棒３１３に、係合部３１０、３１２が他方のガイド棒３１４にそれぞれ係合されている。
【００２９】
このようにすると、圧電素子３０５の厚みの伸縮が連結棒３０４の端部に伝えられ、連結棒３０４がスライドすることによりカム板３０５がスライドするので、レンズ枠３０１，３０２それぞれには連結棒３０４のガタツキの影響は直接には及ばなくなる。
【００３０】
また、図４に示すような複数のレンズを駆動する場合に、図３に示したレンズ駆動装置でそれぞれのレンズを駆動しても良いが、それぞれのレンズが異なる方向に傾いてその誤差が増幅される恐れもあるので、図４に示すようにカム板を介して圧電素子の厚みの伸縮をレンズ枠に伝えるようにすれば、レンズの傾きをカム板により規制することができてより一層精度の良いレンズの駆動が行えるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、説明したように、圧電素子を用いても圧電素子の伸縮に応じて発生する連結棒のガタツキを抑制し、かつ安定したレンズ駆動を行う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】圧電素子でレンズ枠を駆動する場合の原理を示す図である。
【図２】図１の圧電素子に印加される制御電圧の波形を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示すレンズ駆動装置の一例である。
【図４】別の実施形態を示す図である。
【図５】従来のレンズ駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
１００　　レンズ駆動装置
１０１　　圧電素子
１０２　　レンズ枠
１０３　　連結棒
１０４　　貫通孔
１０５　　貫通孔
１０６　　係合部
１０７　　ガイド棒
２００　　レンズ駆動装置
２０１　　圧電素子
２０２　　レンズ枠
２０３　　連結棒
２０４　　貫通孔
２０５　　貫通孔
２０６　　係合部
２０７　　ガイド棒
２０８　　鍔部
３００　　レンズ駆動装置
３０１　　レンズ枠
３０１ａ　　カムフォロワ
３０２　　レンズ枠
３０２ａ　　カムフォロワ
３０３　　カム板
３０３ａ　　カム溝
３０３ｂ　　カム溝
３０４　　連結棒
３０５　　圧電素子
３０６　　貫通孔
３０７　　ガイド棒
３０８　　係合部
３０９　３１０　３１１　３１２　係合部
３１３　３１４　　　ガイド棒
【図１】
2004020935.tif 000003
【図２】
2004020935.tif 000004
【図３】
2004020935.tif 000005
【図４】
2004020935.tif 000006
【図５】
2004020935.tif 000007