(57)【要約】【課題】オートフォーカス用レンズ駆動機構において、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用い、圧電素子を用いる場合にあって、機構全体の設計が容易となり小型化を図る。【解決手段】レンズ駆動機構におけるレンズ駆動ユニットは、円環状の圧電素子５１と、圧電素子５１の外径部をハウジング２に固定するための固定リング５２と、圧電素子５１の内径部が自由端となり、この自由端に結合された振動リング５３と、振動リング５３の外周面に点又は面的に摺動自在に接触すると共にレンズユニット１の外周位置に結合される駆動リング５５と、を含み、レンズ駆動ユニットは、レンズユニット１の絞り部１１の外周位置に配置されている。これにより、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が図れる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズが組み込まれたレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動自在にガイドするハウジングと、前記ハウジングの光入射方向下流側に設けられたセンサ搭載のセンサ基板と、前記レンズユニットを駆動するレンズ駆動ユニットと、を備え、前記レンズ駆動ユニットの駆動源として、電圧印加により変位する圧電素子を用いたオートフォーカス用レンズ駆動機構であって、
前記レンズ駆動ユニットは、円環状の圧電素子と、前記圧電素子の外径部を前記ハウジングに固定するための固定リングと、前記圧電素子の内径部が自由端となり、該自由端に結合された振動リングと、前記振動リングの外周面に点又は面的に摺動自在に接触すると共に前記レンズユニットの外周位置に結合される駆動リングと、を含み、
同レンズ駆動ユニットは、前記レンズユニットの絞り部の外周位置に配置されていることを特徴とするオートフォーカス用レンズ駆動機構。
【請求項２】
前記レンズユニットの前記ハウジングにガイドされる部分は、少なくとも大径部と小径部から成る円筒部を持ち、レンズユニットとハウジングの接触面積を低減したことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス用レンズ駆動機構。
【請求項３】
前記ハウジングにガイドされる前記レンズユニットの円筒部の接触部を円周でなく部分的にしたことを特徴とする請求項２に記載のオートフォーカス用レンズ駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型の携帯電話カメラ等に適用されるオートフォーカス用レンズ駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、この種のオートフォーカス用レンズ駆動機構としては、ステッピングモータを駆動源としたものが一般的であるが、小型化を図るために、マイクロマニピュレータを駆動源としたものが知られている（例えば、特許文献1、２参照）。また、駆動源として、圧電素子を用いること（例えば、特許文献３参照）、電界印加により変位するイオン伝導の圧電素子を用いることも知られている。
【０００３】
しかしながら、ステッピングモータを駆動源とした機構においては、駆動部の位置制御又は位置検出によりフォーカス調整を行っているため、構成部品のサイズ等の制約上、より一層の小型化は難しい。また、マイクロマニピュレータを用いたレンズ駆動機構においては、位置制御や位置検出は不要となるものの、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用いる場合、より一層の小型化を図るには、機構全体の設計が難しく、更なる改善が要請されていた。
【特許文献１】特開昭６２−２５７１１５号公報
【特許文献２】特開平４−３４３３０１号公報
【特許文献３】特開２００６−９１２６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に対処するものであり、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットを用い、かつ、圧電素子を用いる場合にあって、機構全体の設計が容易となり、かつ、より一層の小型化を図ることができるオートフォーカス用レンズ駆動機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、複数のレンズが組み込まれたレンズユニットと、前記レンズユニットを光軸方向に移動自在にガイドするハウジングと、前記ハウジングの光入射方向下流側に設けられたセンサ搭載のセンサ基板と、前記レンズユニットを駆動するレンズ駆動ユニットと、を備え、前記レンズ駆動ユニットの駆動源として、電圧印加により変位する圧電素子を用いたオートフォーカス用レンズ駆動機構であって、
前記レンズ駆動ユニットは、円環状の圧電素子と、前記圧電素子の外径部を前記ハウジングに固定するための固定リングと、前記圧電素子の内径部が自由端となり、該自由端に結合された振動リングと、前記振動リングの外周面に点又は面的に摺動自在に接触すると共に前記レンズユニットの外周位置に結合される駆動リングと、を含み、同レンズ駆動ユニットは、前記レンズユニットの絞り部の外周位置に配置されているものである。
【０００６】
また、前記レンズユニットの前記ハウジングにガイドされる部分は、少なくとも大径部と小径部から成る円筒部を持ち、レンズユニットとハウジングの接触面積を低減することが望ましい。
【０００７】
また、前記ハウジングにガイドされる前記レンズユニットの円筒部の接触部を円周でなく部分的にすることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧電素子を用いたレンズ駆動ユニットを、レンズユニットの最も小径となる絞り部の外周位置に配置したので、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が可能となる。また、駆動部の位置制御や位置検出が不必要となり、位置制御や位置検出のための部品スペースの制約がなくなり、小型化のための設計の自由度が上がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係るオートフォーカス用レンズ駆動機構について、図１及び図２を参照して説明する。これらの図において、オートフォーカス用レンズ駆動機構は、樹脂製の３枚のレンズ１ａ，１ｂ，１ｃが光軸方向（図１では上下方向）に積み重ねられてホルダー１ｄに組み込まれたレンズユニット１と、このレンズユニット１を光軸方向に移動自在にガイドする樹脂成形されたハウジング２と、このハウジング２の光入射方向下流側に設けられたＣＣＤセンサあるいはＣ−ｍｏｓセンサ３搭載のセンサ基板４と、レンズユニット１を駆動するレンズ駆動ユニット５と、を備えている。
【００１０】
レンズ駆動ユニット５は、レンズユニット１の絞り部１１の外周位置に配置され、駆動源として、電圧印加により変位する、円環状の圧電素子５１（ビエゾ素子）を備えている。また、レンズ駆動ユニット５は、圧電素子５１の外形部（固定側）をレンズユニット１の絞り部１１の外周位置においてハウジング２に固定するための輪状の固定リング５２と、圧電素子５１の内径部（自由端）の下面（図１において）に接着される筒状の振動リング５３と、この振動リング５３の外周の複数箇所にて点又は面的に接触すると共にレンズユニット１の外周部に固定された駆動リング５５と、この駆動リング５５に保持された板バネ５４と、を含む。レンズ駆動ユニット５が、レンズユニット１の最も小径となる絞り部１１の外周スペースを有効に利用して配置されるので、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及び径寸法を小型化できる。
【００１１】
板バネ５４は、図２に示されるように、駆動リング５５に形成された切り欠き５５ａ，５５ｂに係合させることで保持され、その弾性力により振動リング５３に点又は面的に接触する。駆動リング５５には、その内径面に斜面を持つ肉厚部５５ｃ，５５ｄが形成されており、これらも振動リング５３に点又は面的に接触する。かくして、振動リング５３は３箇所にて接触保持されている。この接触の摩擦抵抗は適宜に設定される。なお、振動リング５３は樹脂製、駆動リング５５と板バネ５４は、金属又は樹脂製とすればよいが、それに限られるものではない。
【００１２】
圧電素子５１としては、2枚の素子を貼り合せたバイモルフを用いる。2枚の素子の電極（図示なし）に、のこぎり状のバルス電圧を印加することで、各素子の伸縮方向が逆になり、反りが生じる。その結果、圧電素子５１は自由端とされた内径部が上下（図１において）に微振動して、振動リング５３を上下に微振動させる。このとき、振動リング５３と駆動リング５５との接触による摩擦力により、駆動リング５５も微振動する。ここに、例えば、パルス電圧の立ち下がり速度を立ち上がり時に比べて速くすると、振動リング５３が急速に戻るが、駆動リング５５は摩擦力に打ち勝って慣性力により移動しない。このような動作を繰り返すことで、駆動リング５５を所望の方向に移動させることができる。なお、圧電素子５１に印加するパルス電圧の周波数は、例えば２０ｋＨｚ程度とすればよい。
【００１３】
ハウジング２は、筒状部とその下端側の矩形板状部とから成り、この矩形板状部の下面に、赤外線カットフィルタ６１を備えた枠状のベース６が配設され、さらにベース６の下面にセンサ基板４が接着配置される。
【００１４】
レンズユニット１のホルダー１ｄは、その外周にレンズ駆動ユニット５が配置される小径の円筒部１２と、ハウジング２の筒状部内面にガイドされる大径の円筒部１３とを有する。この大径の円筒部１３には、軸方向において径寸法を異ならせたガイド用の大径部１３ａと小径部１３ｂとが設けられている。ハウジング２の筒状部内面にも、同様に軸方向において内径の異なる大径面２ａと小径面２ｂとが設けられている。大径部１３ａと小径部１３ｂの各一部が、ハウジング２の内径面の大径面２ａと小径面２ｂとにそれぞれガイドされている。これにより、レンズユニット１の光軸の傾きを抑えつつ、接触面積を少なくして摩擦抵抗を低減している。また、ハウジング２にガイドされるレンズユニット１の円筒部の接触面は、円周でなく円周方向の一部としてもよい。
【００１５】
上記のレンズ駆動機構の組立て手順を説明する。（１）センサ基板４を組み付けたハウジング２内に駆動リング５５を組み付けたレンズユニット１を挿入する。（２）レンズユニット１上に、振動リング５３を組み付けた圧電素子５１を挿入し、さらに、固定リング５２を取付けて圧電素子５１をハウジング２に固定させることで、組立てが完了する。
【００１６】
次に、上記構成のレンズ駆動機構の動作を、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して説明する。図３（ｂ）は、圧電素子５１に電圧を印加していない任意の位置（中間）（図１の状態）であり、レンズは中間位置にある。いま、圧電素子５１に所定の波形のパルス電圧を印加すると、圧電素子５１の外径部を基点として、圧電素子５１の内径部側、従って振動リング５３が上下方向に微振動する。このとき、パルス電圧の立ち上がりより立ち下りを急峻なものとすると、振動の下方への移動速度が上方へのそれより速くなり、上述した作用により、駆動リング５５つまり、レンズユニット１は、図３（ａ）に示すように、近接側（焦点距離は近距離）に繰り出され、最上部位置になる。
【００１７】
他方、パルス電圧の波形を上記とは逆にすると、レンズユニット１は、図３（ｃ）に示すように、遠方側（焦点距離は遠距離）に引き込み駆動され、最下部位置になる。こうして、圧電素子５１に印加するパルス電圧波形を切り替え制御することで、オートフォーカス制御が可能となる。
【００１８】
本実施形態のレンズ駆動機構においては、圧電素子５１を用いたレンズ駆動ユニット５が、レンズユニット１の最も小径となっている絞り部１１の外周位置に配置されているので、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及びそれに直交する径寸法の小型化が可能となる。
【００１９】
また、駆動部の位置制御や位置検出が不必要となり、位置制御や位置検出のための部品スペースの制約がなくなり、設計の自由度が上がると共に小型化が図れる。
【００２０】
また、レンズユニット１の大径部１３ａと小径部１３ｂがハウジング２にガイドされ、レンズユニット１とハウジング２の接触面積を低減しているので、摩擦抵抗が減り、駆動力を低減できる。また、ハウジング２にガイドされるレンズユニット１の円筒部の接触部を円周でなく一部にすれば、より一層、接触面積を低減でき、上記効果が得られる。さらには、圧電素子５１の外径部を基点として内径部側が上下に撓むことで、レンズユニット１がハウジング２にガイドされながら上下に駆動されるので、光軸の位置ずれや傾きを抑えながら、フォーカスポイントを精度良く移動することができる。
【００２１】
なお、本発明は、上記実施例の構成に限られることなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。上記実施形態では、振動リング５３の支持に関して、振動リング５３を駆動リング５５と1枚の板バネ５４とにより３箇所で支持したものを示したが、駆動リング５５に３枚の板バネ５４を係合させて、振動リング５３をこれら３枚の板バネ５４で支持させてもよい。また、上記実施形態では、レンズユニット１の絞り部１１が、レンズユニット１の上端部（物体側）にあり、レンズ駆動ユニット５がレンズユニット１の上端部に配置された例を示したが、例えば、レンズユニット１の絞り部１１よりも物体側にさらにレンズを有し、絞り部１１がレンズユニット１の上端部よりもセンサ側に寄った中絞り構成においては、レンズ駆動ユニット５は中絞り部分に配置されればよい。これにより、上述と同様に、レンズ駆動機構の光軸方向長さ及び径寸法の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るオートフォーカス用レンズ駆動機構の断面図。
【図２】同レンズ駆動機構の振動リングの支持構造を示す断面図。
【図３】同レンズ駆動機構の動作を示す断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１  レンズユニット
１１  絞り部
１３ａ  大径部
１３ｂ  小径部
２  ハウジング
３  ＣＣＤセンサあるいはＣ−ｍｏｓセンサ
４  センサ基板
５  レンズ駆動ユニット
５１  圧電素子
５２  固定リング
５３  振動リング
５４  板バネ
５５  駆動リング
【図１】
2007316441.tif 000003
【図２】
2007316441.tif 000004
【図３】
2007316441.tif 000005