(57)【要約】【課題】耐振性及び耐衝撃性を向上させるレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】  レンズ駆動装置２は、レンズホルダ６の前方に配置されたホルダ押え部材１４と、ホルダ押え部材１４をレンズホルダ６側に付勢するコイルスプリング１５と、スペーサ１３を挟んで互いに対向して配置された第１の高分子アクチュエータ１０と第２の高分子アクチュエータ２０とを備える。ホルダ押え部材１４は、光軸Ｌに対して直交するフランジ部２３ｂを有し、第２の高分子アクチュエータ２０の先端部１９ｃは、フランジ部２３ｂの外端面２３ｅに当接している。【選択図】  図２
2009042408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズホルダを光軸方向に沿って前後方向に往復移動させる第１の高分子アクチュエータと、
前記レンズホルダの前方に配置されると共に、光軸方向に沿って移動可能なホルダ押え部材と、
前記ホルダ押え部材を付勢して前記レンズホルダの前端を後方に押圧するバネ部材と、
前記ホルダ押え部材を前方に移動させる第２の高分子アクチュエータとを備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記レンズホルダの前記前端には、ガイドピンが設けられ、前記ホルダ押え部材には、前記ガイドピンを挿入するための挿入孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記ホルダ押え部材は、前記光軸に対して直交する方向に突出するフランジ部を有し、前記第２の高分子アクチュエータの先端部は、前記フランジ部に設けられた後側の外端面に当接していることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子アクチュエータを駆動源として用いたレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００６−２９３００８号公報がある。この公報に記載されたレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダと、三日月形状でレンズホルダの縁に沿って配置された高分子アクチュエータと、レンズホルダの移動をガイドするガイド軸と、高分子アクチュエータと協働してレンズホルダを挟むように設置されたコイルバネとを備えている。そして、レンズホルダは、高分子アクチュエータの撓みにより生じた駆動力を利用して、ガイド軸に沿って移動する。
【特許文献１】特開２００６−２９３００８号公報
【特許文献２】特開２００６−３０１２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来のレンズ駆動装置では、一個のコイルバネと高分子アクチュエータとの協働によりレンズホルダを往復動させるので、コイルバネと高分子アクチュエータのみで挟み込まれた状態のレンズホルダは安定した状態で保持され難く、振動や衝撃に弱いといった問題点がある。
【０００４】
本発明は、耐振性及び耐衝撃性を向上させるレンズ駆動装置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】
本発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダを光軸方向に沿って前後方向に往復移動させる第１の高分子アクチュエータと、レンズホルダの前方に配置されると共に、光軸方向に沿って移動可能なホルダ押え部材と、ホルダ押え部材を付勢してレンズホルダの前端を後方に押圧するバネ部材と、ホルダ押え部材を前方に移動させる第２の高分子アクチュエータとを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るレンズ駆動装置では、ホルダ押え部材を付勢してレンズホルダの前端を後方に押圧するバネ部材が設けられるので、このバネ部材はホルダ押え部材を介してレンズホルダを押圧する。従って、無通電状態ではレンズホルダがケースの内部に押え込まれ固定される。その結果、振動や衝撃によるレンズホルダへの影響を軽減することができ、レンズホルダの耐振性及び耐衝撃性を向上させることができる。
【０００７】
そして、レンズホルダを光軸方向に沿って動かす時に、第２の高分子アクチュエータによって、ホルダ押え部材をバネ部材の付勢力に抗して前方に移動させることで、バネ部材によるレンズホルダへの押圧作用を解除することができる。その後、第１の高分子アクチュエータによってレンズホルダを光軸方向に沿って前後方向に容易に往復移動させることができる。
【０００８】
本発明に係るレンズ駆動装置において、レンズホルダの前端には、ガイドピンが設けられ、ホルダ押え部材には、ガイドピンを挿入するための挿入孔が設けられていることが好適である。
この場合にあっては、レンズホルダとホルダ押え部材との位置合わせを容易に行うことができると共に、両者の相対位置ズレを規制することが可能となる。
【０００９】
本発明に係るレンズ駆動装置において、ホルダ押え部材は、光軸に対して直交する方向に突出するフランジ部を有し、第２の高分子アクチュエータの先端部は、フランジ部に設けられた後側の外端面に当接していることが好適である。
このようにフランジ部はバネの座として利用することができる。また、第２の高分子アクチュエータの先端部がフランジ部の外端面に当接しているので、第２の高分子アクチュエータの撓みにより生じた駆動力を効率良くホルダ押え部材に伝達することが可能となり、バネ部材の付勢力に抗してホルダ押え部材を容易に前方に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐振性及び耐衝撃性を向上させるレンズ駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るレンズ駆動装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
本発明に係るレンズ駆動装置２は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話に取り付けられたデジタルカメラなどの光学装置に用いられ、ＡＦ（Ａｕｔｏ―Ｆｏｃｕｓ）制御を行うために利用される。図１及び図２に示すように、光学装置１は、被写体の光学像を形成するためのレンズ５を駆動するレンズ駆動装置２と、レンズ５を保持するレンズホルダ６と、蓋部８との協働でレンズホルダ６を収容する樹脂製のケース７と、被写体の光学像をデジタル画像データに変換するための撮像素子３と、撮像素子３が搭載される撮像素子用基板４とから主として構成されている。
【００１３】
レンズ駆動装置２は、レンズホルダ６の前方に配置されたホルダ押え部材１４と、ホルダ押え部材１４をレンズホルダ６側に付勢するコイルスプリング１５と、スペーサ１３を挟んで互いに対向して配置された第１の高分子アクチュエータ１０と第２の高分子アクチュエータ２０とを主として備える。
【００１４】
レンズホルダ６は、レンズ５に光を入射させるための貫通孔を有し、被写体からの光は、光軸Ｌに沿ってレンズ５に入射し、レンズ５により光学像を形成し、撮像素子３で撮像される。図３に示すように、ケース７は、長手方向（すなわち、光軸Ｌ方向）の両端がそれぞれ開口され、略筒状に形成されている。
【００１５】
図３に示すように、ケース７は、同一の円周上に位置すると共に対向して配置された円弧状の第１の周壁７ａ，７ｂと、第１の周壁７ａと第１の周壁７ｂとの間で、第１の周壁７ａ，７ｂの円周上から外方に張り出した半円筒状の第２の周壁７ｃ，７ｄとを有する。そして、ケース７の長手方向における片端には、略円環状に形成された底部７ｅが設けられている。
【００１６】
第１の周壁７ａ，７ｂには、矩形状の切欠き部７ｆ，７ｇがそれぞれ形成され、これらの切欠き部７ｆ，７ｇは、後述する第１の高分子アクチュエータ１０の電極１１，１２の電圧印加部１１ａ，１２ａと、第２の高分子アクチュエータ２０の電極２１，２２の電圧印加部２１ａ，２２ａとの一部を露出させるための取出口になる。また、第１の周壁７ａ，７ｂの内周面は段差面７ｈ，７ｊを有し、これらの段差面７ｈ，７ｊに第１の高分子アクチュエータ１０と第２の高分子アクチュエータ２０とが載置される。
【００１７】
第２の周壁７ｄの内側には、光軸Ｌ方向に突出する円柱状の回り止めピン７ｋが設けられ、第２の周壁７ｃの内側には、ガイド軸９を挿入する挿入孔７ｓ（図２参照）が、光軸Ｌ方向に沿って延在するように設けられている。また、第１の周壁７ａ，７ｂの先端面には、位置決めピン７ｎ，７ｐが形成され、各位置決めピン７ｎ，７ｐは、蓋部８に設けられたピン孔８ａ，８ｂ（図１参照）内に挿入される。これによって、ケース７に蓋部８を載せる時に、両者の位置合わせが容易になる。
【００１８】
図１及び図４に示すように、レンズホルダ６は、レンズ５を保持する第１の円筒部６ａと、第１の円筒部６ａの外径よりも小さく形成された第２の円筒部６ｂとを有する。第１の円筒部６ａの外周壁には、ガイド軸９と係合するスライダ部１６が設置されている。このスライダ部１６は、第１の円筒部６ａの外周壁から径方向に突出し、ガイド軸９が挿通する貫通孔１６ａ，１６ｂを有する。そして、スライダ部１６の貫通孔１６ａ，１６ｂの中にガイド軸９が挿通されることにより、レンズホルダ６はガイド軸９に沿ってガイドされる。
【００１９】
一方、第１の円筒部６ａの外周壁において、スライダ部１６の設置位置と反対側には、ケース７の回り止めピン７ｋと係合する係合部１７が設けられている。この係合部１７は、第１の円筒部６ａの外周壁から径方向に突出し、その先端には、回り止めピン７ｋを挿入するＵ字状の溝部１７ａが形成されている。
【００２０】
また、図２に示すように、第１の円筒部６ａと第２の円筒部６ｂとの間には、光軸Ｌを中心とした円環状の溝部６ｃが形成されている。溝部６ｃは、内側から外側に向かって断面ハの字状に広がり、円環状の前側傾斜面６ｄと円環状の後側傾斜面６ｅとからなる。
【００２１】
図４に示すように、レンズホルダ６の前端には、ガイドピン６ｆ，６ｇが設けられている。ガイドピン６ｆ，６ｇは、レンズホルダ６の前端面６ｈに対して垂直に形成され、第２の円筒部６ｂの円周に沿って等間隔に設置されている。
【００２２】
第１の高分子アクチュエータ１０は、レンズホルダ６を光軸Ｌ方向に沿って前後方向に往復駆動させるためのものであって、溝部６ｃを取り囲むように略円環状に形成されている。図５に示すように、第１の高分子アクチュエータ１０は、高分子材料からなる可動部集合体１８と、可動部集合体１８を挟み込むように配置された円環状の電極１１，１２とからなる。
【００２３】
可動部集合体１８は、光軸Ｌに対して直交する平面上に配置された８つの舌片状の可動部１８ａを有する。これらの可動部１８ａは、光軸Ｌを中心とした円環状且つ均等に配列され、基端１８ｂ側で互いに連結され、可動部１８ａの先端部１８ｃは、円弧状に形成されている。そして、第１の高分子アクチュエータ１０及びレンズホルダ６をケース７に取り付けた状態では、可動部１８ａの先端部１８ｃは、レンズホルダ６の溝部６ｃ内に挿入される。
【００２４】
第１の高分子アクチュエータ１０は、電極１１，１２に挟まれた状態でケース７の段差面７ｈ，７ｊに載置され、電極１１，１２の電圧印加部１１ａ，１２ａは、ケース７の切欠き部７ｆ，７ｇを通して外に取り出される。なお、可動部１８ａの高分子材料として、例えば金メッキ層を施したイオン交換樹脂等が用いられる。
【００２５】
このように構成された第１の高分子アクチュエータ１０にあっては、可動部１８ａが舌片状に形成されているため、電極１１，１２を介してこれらの可動部１８ａに交流電圧を印加すると、可動部１８ａに撓みが生じ、各可動部１８ａが同方向に反り、先端部１８ｃが元の位置から大きく離れる（図６及び図７参照）。このとき、印加電圧の値を調整することによって、可動部１８ａの撓み量を制御することが可能である。
【００２６】
図１及び図２に示すように、光軸Ｌ方向において、第１の高分子アクチュエータ１０の前方に所定の距離をもって第１の高分子アクチュエータ１０と対向する第２の高分子アクチュエータ２０が配置されている。この第２の高分子アクチュエータ２０は、ホルダ押え部材１４をコイルスプリング１５側に移動させるためのものであり、第１の高分子アクチュエータ１０と同様な構成を有する。
【００２７】
すなわち、第２の高分子アクチュエータ２０は、高分子材料からなる可動部集合体１９と、可動部集合体１９を挟み込むように配置された円環状の電極２１，２２とからなる。可動部集合体１９及び電極２１，２２の構成は、第１の高分子アクチュエータ１０と同様のため、重複説明を省略する。また、交流電圧を印加する時における第２の高分子アクチュエータ２０の可動部１９ａの動きは、第１の高分子アクチュエータ１０の可動部１８ａと同様のため、重複説明を省略する。
【００２８】
第１の高分子アクチュエータ１０と第２の高分子アクチュエータ２０との間には、リング状のスペーサ１３が介在されている。そして、第１の高分子アクチュエータ１０をケース７の段差面７ｈ，７ｊを設置し、その上にスペーサ１３を介して第２の高分子アクチュエータ２０を載せ、第２の高分子アクチュエータ２０の上に更に蓋部８を被せることにより、第１の高分子アクチュエータ１０及び第２の高分子アクチュエータ２０はケース７の内部に押え込まれ、保持されている。
【００２９】
また、レンズホルダ６の前端面６ｈには、ホルダ押え部材１４が当接されている。このホルダ押え部材１４は、レンズホルダ６と蓋部８との間に配置されたコイルスプリング１５により付勢され、前端面６ｈに押し付けられている。図８に示すように、ホルダ押え部材１４は、円環状のベース部２３と、ベース部２３に立設された一対の円弧状の周壁２４ａ，２４ｂとを備える。ベース部２３は、ホルダ押え部材１４の後部側に位置し、その中央には光軸Ｌを中心とした円形の開口部２３ａが設けられている。
【００３０】
周壁２４ａ，２４ｂは、同一の円周上に位置すると共に互いに対向し、光軸Ｌに対し左右対称に配置されている。周壁２４ａ，２４ｂは、ベース部２３の外周縁よりも内側に配置され、従って、ホルダ押え部材１４の底部には、光軸Ｌに対して直交する方向に突出するフランジ部２３ｂが形成されている。ベース部２３には、開口部２３ａを挟んで一対の挿入孔２３ｃ，２３ｄが設けられている。
【００３１】
挿入孔２３ｃ，２３ｄの配置位置は、レンズホルダ６の前端に配置されたガイドピン６ｆ，６ｇがその内部に挿入できるように、ガイドピン６ｆ，６ｇの配置位置に対応している。これによって、ホルダ押え部材１４とレンズホルダ６との位置合わせが容易になると共に、挿入孔２３ｃ，２３ｄの中にガイドピン６ｆ，６ｇが挿通されることで、ホルダ押え部材１４はガイドピン６ｆ，６ｇにガイドされながら、ガイドピン６ｆ，６ｇの延在方向（すなわち、光軸Ｌ方向）に沿って移動できる。
【００３２】
コイルスプリング１５は、その内径が周壁２４ａ，２４ｂの外径よりも大きく、且つベース部２３の外径よりも小さく形成されている。従って、ホルダ押え部材１４の周壁２４ａ，２４ｂをコイルスプリング１５に差し込むと、コイルスプリング１５はホルダ押え部材１４のフランジ部２３ｂに当接する。このようにフランジ部２３ｂはコイルスプリング１５の座として利用することができる。
【００３３】
光軸Ｌ方向において、フランジ部２３ｂの後側における周縁部がＣ面取りされ、テーパー状の外端面２３ｅ（図２参照）を形成している。そして、第２の高分子アクチュエータ２０の先端部１９ｃが、外端面２３ｅに当接している。従って、電極２１，２２を介して第２の高分子アクチュエータ２０に交流電圧を印加すると、第２の高分子アクチュエータ２０の可動部１９ａに撓みが生じ、コイルスプリング１５の付勢力に抗してホルダ押え部材１４を蓋部８側に移動させることができる。
【００３４】
以上のように構成されたレンズ駆動装置２では、ホルダ押え部材１４をレンズホルダ６側に付勢するコイルスプリング１５が設けられているので、このコイルスプリング１５はホルダ押え部材１４を介してレンズホルダ６を押圧する。従って、無通電状態ではレンズホルダ６がケース７の内部に押え込まれ、固定されることとなる。その結果、外部からの振動や衝撃によるレンズホルダ６への影響を軽減することができ、レンズホルダ６の耐振性及び耐衝撃性を向上させることができる。
【００３５】
以下、図９〜図１１を参照しつつレンズ駆動装置２の動作を説明する。
【００３６】
図２に示すように、無通電状態（すなわち、第１の高分子アクチュエータ１０と第２の高分子アクチュエータ２０共に通電されない状態）では、コイルスプリング１５の付勢力は、ホルダ押え部材１４を介してレンズホルダ６の前端面６ｈに作用し、レンズホルダ６を後方に押圧する。従って、レンズホルダ６がケース７の後部まで押し付けられ、第１の高分子アクチュエータ１０の可動部１８ａと第２の高分子アクチュエータ２０の可動部１９ａとが、後方に撓んでいる。
【００３７】
図９に示すように、第２の高分子アクチュエータ２０の電極２１を陽極、電極２２を陰極として電圧を印加すると、可動部１９ａに撓みが生じ、可動部１９ａが凹状に反り、可動部１９ａの先端部１９ｃが前方に移動する。また、先端部１９ｃがフランジ部２３ｂの外端面２３ｅに当接しているので、可動部１９ａの撓みにより発生した駆動力を効率良くホルダ押え部材１４に伝達する。これによって、押え部材１４をコイルスプリング１５の付勢力に抗して蓋部８側に移動させることができる。そして、コイルスプリング１５による押圧作用が解除されることで、第１の高分子アクチュエータ１０の可動部１８ａが水平状態に復元し、これに伴い、レンズホルダ６が前方に移動する。
【００３８】
次に、第１の高分子アクチュエータ１０の電極１１を陽極、電極１２を陰極として電圧を印加すると、可動部１８ａに撓みが生じ、可動部１８ａが凹状に反り、先端部１８ｃが前方に移動する（図１０参照）。そして、先端部１８ｃがレンズホルダ６の溝部６ｃの内部に挿入されているので、先端部１８ｃが前側傾斜面６ｄに接触し、可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が前側傾斜面６ｄに作用する。
【００３９】
第１の高分子アクチュエータ１０の８つの可動部１８ａが、光軸Ｌを中心として円環状且つ均等に配列され、均等に溝部６ｃを取り囲む。従って、これらの可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が均一にレンズホルダ６の前側傾斜面６ｄに作用することができる。その結果、レンズホルダ６は、駆動力によって光軸Ｌ方向に沿って直線状に前方に移動する。そして、印加電圧の値を適宜に調整し、可動部１８ａの撓み量を制御することで、レンズホルダ６の細かい動きを容易に得られる。
【００４０】
図１１に示すように、第１の高分子アクチュエータ１０の電極１１を陰極、電極１２を陽極として電圧を印加すると、可動部１８ａに撓みが生じ、可動部１８ａが凸状に反り、先端部１８ｃが後方に移動する。そして、先端部１８ｃが後側傾斜面６ｅに接触し、可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が後側傾斜面６ｅに作用する。加えて、前側傾斜面６ｄと後側傾斜面６ｅとが断面ハの字状に形成されているため、可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が直線状に後側傾斜面６ｅにかかる。
【００４１】
可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が均一にレンズホルダ６の後側傾斜面６ｅに作用することで、レンズホルダ６がこの駆動力を受け、光軸Ｌ方向に沿って直線状に後方に移動する。
【００４２】
以上のように構成されたレンズ駆動装置２にあっては、第１の高分子アクチュエータ１０に交流電圧に印加する際に、可動部１８ａの撓みにより生じた駆動力が均等にレンズホルダ６に作用するので、レンズホルダ６を光軸Ｌ方向に沿ってスムーズに前後方向に往復移動させることができ、レンズホルダ６の直線安定性を確保することが可能となる。
【００４３】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、可動部１８ａ，１９ａの数は８つとしたが、これに限らず、光軸Ｌを中心とした環状且つ均等に配列すれば、３枚以上の複数枚を有してもよい。また、可動部１８ａ，１９ａの先端部１８ｃ，１９ｃは円弧状に形成されるが、これに限らず、凹状あるいは直線状に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】光学装置の一実施形態を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係るレンズ駆動装置の実施形態を示す断面図である。
【図３】ケースを示す斜視図である。
【図４】電極を取り除いた状態での第１の高分子アクチュエータとレンズホルダとの位置を示す斜視図である。
【図５】高分子アクチュエータを示す斜視図である。
【図６】通電状態での可動部を示す斜視図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿った断面図である。
【図８】ホルダ押え部材を示す斜視図である。
【図９】ホルダ押え部材を前方に移動させる状態を示す断面図である。
【図１０】レンズホルダを前方に移動させる状態を示す断面図である。
【図１１】レンズホルダを後方に移動させる状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
２…レンズ駆動装置、５…レンズ、６…レンズホルダ、６ｆ，６ｇ…ガイドピン、１０…第１の高分子アクチュエータ、１４…ホルダ押え部材、１５…コイルスプリング、１９ｃ…先端部、２０…第２の高分子アクチュエータ、２３ｂ…フランジ部、２３ｃ，２３ｄ…挿入孔、２３ｅ…外端面、Ｌ…光軸。
【図１】
2009042408.tif 000003
【図２】
2009042408.tif 000004
【図３】
2009042408.tif 000005
【図４】
2009042408.tif 000006
【図５】
2009042408.tif 000007
【図６】
2009042408.tif 000008
【図７】
2009042408.tif 000009
【図８】
2009042408.tif 000010
【図９】
2009042408.tif 000011
【図１０】
2009042408.tif 000012
【図１１】
2009042408.tif 000013