JP2018005058A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータの電極と電気配線との接続の確実性が高められたレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】 レンズ駆動装置１においては、アクチュエータ２０は、錘部２６をベース部材１０のアクチュエータ保持部１４に収容することでベース部材１０に固定されるとともに、錘部２６の側面２６ｂに設けられた各電極２７Ａ、２７Ｂが、アクチュエータ保持部１４の内側面１４ａに設けられた各端子電極１６Ａ、１６Ｂと直接的に接して、互いに電気的に接続されている。それにより、アクチュエータ２０の電極２７Ａ、２７Ｂと端子電極１６Ａ、１６Ｂとの接続の確実性が高められている。【選択図】図５

Description

本発明は、レンズ駆動装置に関する。

従来から、携帯電話などに搭載される撮像装置に用いるレンズ駆動装置の一種として、スムーズインパクト駆動機構（Smooth Impact Drive Mechanism、「ＳＩＤＭ」は登録商標）を採用したレンズ駆動装置が知られている。

スムーズインパクト駆動機構と採用したレンズ駆動装置は、たとえば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたレンズ駆動装置では、角柱状の圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向に関する一方の端面に接合された錘部と、圧電素子の伸縮方向に関する他方の端面に接合されたシャフトとを備えたアクチュエータが採用されている。そして、アクチュエータの錘部がベース部材に固定され、アクチュエータの駆動シャフトの外周に摩擦係合ユニットが摩擦係合されている。このようなレンズ駆動装置によれば、アクチュエータの伸縮が駆動シャフトに伝えられ、その駆動シャフトに所定の摩擦力で係合した摩擦係合ユニットが、アクチュエータの伸張時と収縮時との速度差を利用して駆動される。

上記摩擦係合ユニットは、上記伸縮方向と平行な光軸を有するレンズが嵌め込まれるレンズ枠体を含み、上記摩擦係合ユニットをアクチュエータの伸縮方向に進退させることで、レンズ枠体も進退する。

特開２０１５−０８９１８３号公報

上述したレンズ駆動装置では、装置外部からの衝撃等により、摩擦係合ユニットのレンズ枠体が、ベース部材に対して、摩擦係合ユニットの進退方向に交差する方向に変位して駆動シャフトを押圧する事態が生じ得る。この場合、圧電アクチュエータがベース部材に対して傾斜し、アクチュエータの錘部がベース部材から脱離したり、アクチュエータの圧電素子に電圧を付加する電気配線が断線したりして、電気配線が短絡する事態が生じ得る。

そこで、本発明は、アクチュエータの電極と電気配線との接続の確実性が高められたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るレンズ駆動装置は、一方向に対して伸縮可能な圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向に関する一方の端面に接合された錘部と、圧電素子の伸縮方向に関する他方の端面に接合されたシャフトとを有するアクチュエータと、アクチュエータのシャフトの外周に摩擦係合された摩擦係合部材と、摩擦係合部材に取り付けられたレンズ枠体と、アクチュエータの錘部の形状に凹んで該錘部を収容する保持部を有し、該保持部においてアクチュエータを固定するベース部材と、錘部に設けられ、圧電素子に設けられた一対の電極と電気的に接続される一対の電極と、保持部の内側面に設けられ、錘部に設けられた一対の電極に接する一対の電気配線とを備える。

上記レンズ駆動装置においては、アクチュエータの伸縮時に伸張時と収縮時との速度差を生じさせると、アクチュエータのシャフトの外周に摩擦係合された摩擦係合部材が、アクチュエータの伸縮方向に駆動される。また、摩擦係合部材の駆動に伴い、摩擦係合部材に取り付けられたレンズ枠体も、アクチュエータの伸縮方向に駆動される。

アクチュエータは、錘部をベース部材の保持部に収容することでベース部材に固定されるが、このとき、錘部に設けられた各電極が、保持部の内側面に設けられた各電気配線と直接的に接する。そのため、錘部がベース部材から脱離したり、アクチュエータの圧電素子に電圧を付加する電気配線が断線したりする事態が効果的に抑制されており、アクチュエータの電極と電気配線との接続の確実性が高められている。

本発明の他の側面に係るレンズ駆動装置では、保持部の内側面に少なくとも２つの突部が設けられており、２つの突部が保持部に収容された錘部とそれぞれ接している。

本発明の他の側面に係るレンズ駆動装置では、２つの突部の少なくとも一方の突部が、アクチュエータの伸縮方向から見て、アクチュエータの軸線に関して、電気配線の設置位置と対向する位置に設けられている。

本発明の他の側面に係るレンズ駆動装置では、摩擦係合部材が、レンズ枠体に保持されるスライダー部と、該スライダー部に向けて付勢されたバネ部とを一方端側に有し、スライダー部とバネ部との間にアクチュエータのシャフトを挟んで摩擦係合している。

本発明の他の側面に係るレンズ駆動装置では、摩擦係合部材の一方端が、アクチュエータの伸縮方向に直交する方向に延在するとともに、アクチュエータのシャフトの外周に摩擦係合され、摩擦係合部材の他方端に、取り付けられるべきレンズの光軸がアクチュエータの伸縮方向と平行となる向きでレンズ枠体が取り付けられる。

本発明の様々な態様によれば、アクチュエータの電極と電気配線との接続の確実性が高められる。

一実施形態に係るレンズ駆動装置を示した分解斜視図である。 図１に示したレンズ駆動部の分解斜視図である。 アクチュエータのベース部材への取り付け態様を示した図である。 図３に示したアクチュエータを示した側面図である。 アクチュエータ保持部の内側面に設けられた端子電極を示した斜視図である。 ベース部材のアクチュエータ保持部を示した平面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

レンズ駆動装置１は、図１に示すように、レンズ駆動部２と、レンズ駆動部２を覆うカバー３とを備えており、取り付けられるべきレンズＬの光軸であるレンズ光軸Ｚ_１を有する。

レンズ駆動部２は、図２に示すように、ベース部材１０と、アクチュエータ２０と、摩擦係合ユニット３０とを有する。

ベース部材１０は、底部１１、第一側壁部１２ａ、第二側壁部１２ｂ、第三側壁部１２ｃおよび第四側壁部１２ｄを有する。底部１１は、平面視で矩形状を呈している。底部１１の中心部分には、平面視で真円形状の開口１１ｅが形成されている。ベース部材１０は、たとえば、ガラスや無機材料等で構成されたフィラーを含む樹脂材料（液晶ポリマー等）で構成される。ベース部材１０は、たとえば射出成形によって形成することができる。

ベース部材１０の底部１１は、第１の角部１１ａ、第２の角部１１ｂ、第３の角部１１ｃおよび第４の角部１１ｄを有する。第１の角部１１ａおよび第２の角部１１ｂは互いに対角に位置し、第３の角部１１ｃおよび第４の角部１１ｄは互いに対角に位置する。

各側壁部１２ａ〜１２ｄは、底部１１の第１〜第４の角部１１ａ〜１１ｄからそれぞれ立設されている。各側壁部１２ａ〜１２ｄは、底部１１と同一材料で構成されており、底部１１と一体的に設けられている。

第二側壁部１２ｂの内側には、後述するレンズ枠体４０の第一突出部４２に対応する位置に、切欠き部１３が形成されている。

第１の角部１１ａの第一側壁部１２ａよりも内側には、アクチュエータ２０のベース部材１０側の端部を収容するアクチュエータ保持部（保持部）１４が設けられている。アクチュエータ保持部１４は、平面視で矩形状の窪みである。

第１の角部１１ａの第一側壁部１２ａの近傍には、後述する摩擦係合部材５０のバネ部５２とシャフト受け部５４とに挟まれる位置に、ベース部材１０に立設された柱部１５が設けられている。柱部１５は、ベース部材１０と同一材料で構成され、ベース部材１０と一体的に設けられている。

ここで、アクチュエータ２０の構成について、図４を参照しつつ説明する。

アクチュエータ２０は、図４に示すように、角柱状の圧電素子２２と、圧電素子２２の頂面２２ａに接合された駆動シャフト２４と、圧電素子２２の底面２２ｂに接合された錘部２６とを含む。圧電素子２２と、駆動シャフト２４および錘部との接合には、エポキシ接着剤等の接着剤を用いることができる。

圧電素子２２は、圧電材料で構成されており、圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（いわゆる、ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）およびチタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）等の無機圧電材料を用いることができる。圧電素子２２は、上記圧電材料からなる複数の圧電層と複数の電極層とが交互に積層された積層構造にすることができる。

圧電素子２２には、対向する一対の側面２２ｃ、２２ｄそれぞれから底面２２ｂまで延びる一対の電極２３Ａ、２３Ｂが設けられている。電極２３Ａ、２３Ｂは、Ａｇのスパッタリング等により設けることができる。圧電素子２２は、一対の電極２３Ａ、２３Ｂにより電圧が印加されると、その軸線（図４のＺ_２軸線）の向きに伸長または収縮するように調整（圧電セラミックスの分極等）されている。そのため、一対の電極２３Ａ、２３Ｂ間に印加する電圧を制御することで、圧電素子２２の伸縮を制御することができる。

圧電素子２２は、一方向に伸縮可能な形状であれば、角柱状に限らず、円柱状等であってもよい。

駆動シャフト２４は、カーボンファイバ等の繊維を含む複合樹脂材料で構成されている。駆動シャフト２４は、圧電素子２２よりも幅広の円柱状であり、圧電素子２２のＺ_２軸線に軸合わせされている。

錘部２６は、タングステンやタングステン合金など比重の高い材料から形成されており、駆動シャフト２４よりも重くなるように設計されている。駆動シャフト２４よりも錘部２６を重くすることで、圧電素子２２が伸縮したときに、錘部２６は変位しにくく、駆動シャフト２４のほうを効率よく変位させることができる。錘部２６は、矩形平板状であり、圧電素子２２のＺ_２軸線に軸合わせされている。錘部２６には、圧電素子２２側の端面２６ａから、一の側面２６ｂまでそれぞれ延びる一対の電極２７Ａ、２７Ｂが設けられている。一対の電極２７Ａ、２７Ｂのうち、電極２７Ａが圧電素子２２に設けられた一方の電極２３Ａと電気的に接続され、電極２７Ｂが圧電素子２２に設けられた他方の電極２３Ｂと電気的に接続されている。

図３に戻って、ベース部材１０のアクチュエータ保持部１４は、上述したアクチュエータ２０の錘部２６全体を収容できる形状および寸法に設計されている。アクチュエータ保持部１４の深さは、アクチュエータ２０の錘部２６が脱離しにくいように、アクチュエータ２０の錘部２６の高さより深く設計される。アクチュエータ２０がベース部材１０のアクチュエータ保持部１４に配置されたときに、アクチュエータ２０の軸線Ｚ_２が、レンズ駆動装置１のレンズ光軸Ｚ_１と平行になるように設計されている。

ベース部材１０には、図３および図５に示すように、アクチュエータ保持部１４の内側面から外部に引き出された一対の端子電極（電気配線）１６Ａ、１６Ｂが設けられている。一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂはいずれも、一の内側面１４ａに設けられており、アクチュエータ保持部１４の深さ方向の全長に亘って延びている。また、一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂは、一の内側面１４ａであって、錘部２６の側面２６ｂに設けられた一対の電極２７Ａ、２７Ｂに対応する位置に設けられている。そのため、アクチュエータ２０の錘部２６が、アクチュエータ保持部１４に収容されると、端子電極１６Ａ、１６Ｂと錘部２６の電極２７Ａ、２７Ｂとが直接接して、互いに電気的に接続される。

図６に示すように、アクチュエータ保持部１４には、２つの突部１９Ａ、１９Ｂが、ベース部材１０と一体的に設けられている。各突部１９Ａ、１９Ｂは、アクチュエータ保持部１４の底面から深さ方向に延びた柱状の形状を有している。より具体的には、各突部１９Ａ、１９Ｂは、断面が半円状である半円柱状であり、その曲面がアクチュエータ保持部１４の内側に向けられている。また、各突部１９Ａ、１９Ｂは、その上端が斜面を呈するように面取りされている。一方の突部１９Ａは、一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂが設けられた内側面１４ａと対向する側面１４ｂのほぼ中央に設けられている。他方の突部１９Ｂは、突部１９Ａが設けられた側面１４ｂと隣り合う側面１４ｃのほぼ中央に設けられている。

一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂは、ベース部材１０に設けられた切り欠き部１８を介して、レンズ駆動装置１の外部の制御回路に接続される一対の外部端子電極１７Ａ、１７Ｂまで引き出されている。そのため、一対の外部端子電極１７Ａ、１７Ｂ間に入力された電圧信号は、アクチュエータ保持部１４の端子電極１６Ａ、１６Ｂを介して、アクチュエータ２０の電極２３Ａ、２３Ｂ間に入力されて、アクチュエータ２０が伸縮する。

摩擦係合ユニット３０は、レンズ枠体４０と、上述したアクチュエータ２０に摩擦係合される摩擦係合部材５０とを含む。

レンズ枠体４０は、円管状の部材であり、レンズ光軸Ｚ_１の方向に配向されている。レンズ枠体４０は、ベース部材１０の底部１１上に、第一側壁部１２ａ、第二側壁部１２ｂ、第三側壁部１２ｃおよび第四側壁部１２ｄに囲まれるように配置される。レンズ枠体４０はその中央に開口４１を有し、開口４１にはレンズ光軸Ｚ_１の向きにレンズＬが取り付けられ得る。レンズＬは、複数のレンズで構成されたレンズユニットであってもよく、単一のレンズであってもよい。レンズ枠体４０の開口４１は、底部１１の開口１１ｅとほぼ同じ寸法である。

レンズ枠体４０の外周面には、上述したベース部材１０の第二側壁部１２ｂの切り欠き１３に嵌り込む第一突出部４２が設けられている。第一突出部４２の形状および寸法は、切欠き部１３の形状および寸法とほぼ同じであるが、切り欠き部１３のほうがわずかに大きく、第一突出部４２を切り欠き部１３に嵌め込むことができる。レンズ枠体４０の第一突出部４２と第二側壁部１２ｂの切り欠き１３との嵌合により、レンズ枠体４０のレンズ光軸Ｚ_１周りの回転が抑制されている。

また、レンズ枠体４０の外周面には、後述する摩擦係合部材５０の後端部５０ｂを収容して摩擦係合部材５０を位置決め固定する固定部４３が設けられている。

さらに、レンズ枠体４０の外周面には、ベース部材１０の第一側壁部１２ａに近接する位置に、摩擦係合部材５０の先端部５０ａが当接して位置決めされる第二突出部４４が設けられている。

摩擦係合部材５０は、弾性を有する帯状の金属製部材であり、レンズ枠体４０の外周面に沿って配置されている。摩擦係合部材５０は、アクチュエータ２０に摩擦係合される先端部５０ａと、レンズ枠体４０の固定部４３に固定される固定端である後端部５０ｂとを有する。摩擦係合部材５０の少なくとも先端部５０ａは、レンズ光軸Ｚ_１およびアクチュエータ２０の軸線Ｚ_２と直交するように配置される。摩擦係合部材５０は、一枚の金属板材を打ち抜き加工および曲げ加工等することで得られる。

摩擦係合部材５０は、その先端部５０ａが分岐されており、幅方向における中央部分から摩擦係合部材５０の延在方向に沿って直線状に延びるＩ字状のバネ部５２と、幅方向における両端部分からレンズ枠体４０の外周面に沿って延びるＵ字状のシャフト受け部（スライダー部）５４とが形成されている。

シャフト受け部５４の先端５４ａは、レンズ枠体４０の外周面と第二突出部４４とで画成される略直角の角部に沿って、略直角に屈曲されている。そして、バネ部５２の自由端５２ａと、シャフト受け部５４の先端５４ａとの間において、アクチュエータ２０の駆動シャフト２４が挟まれて、バネ部５２の弾性によってバネ部５２からシャフト受け部５４の方向に付勢されることで、摩擦係合部材５０がアクチュエータ２０の駆動シャフト２４に摩擦係合される。

以上において説明したとおり、レンズ駆動装置１においては、アクチュエータ２０の伸縮時に伸張時と収縮時との速度差を生じさせると、アクチュエータ２０の駆動シャフト２４の外周に一方端５０ａが摩擦係合された摩擦係合部材５０が、アクチュエータ２０の伸縮方向に駆動される。また、摩擦係合部材５０の駆動に伴い、摩擦係合部材５０の他方端５０ｂに取り付けられたレンズ枠体４０も、アクチュエータ２０の伸縮方向に駆動される。レンズ枠体４０は、取り付けられるべきレンズＬの光軸Ｚ_１がアクチュエータの伸縮方向（Ｚ_２方向）と平行となる向きで取り付けられているため、レンズの光軸Ｚ_１方向にレンズＬを駆動することができる。

ここで、レンズＬが取り付けられるレンズ枠体４０は、アクチュエータ２０よりも比重が高いため、レンズ枠体４０が変位すると、その変位に伴い、レンズ枠体４０がアクチュエータ２０を押圧する。その結果、アクチュエータ２０がベース部材１０に対して傾斜し、アクチュエータ２０の錘部２６がベース部材１０から脱離したり、アクチュエータ２０の圧電素子２２に電圧を付加する電気配線が断線したりして、電気配線が短絡する事態が生じ得る。

ただし、レンズ駆動装置１においては、アクチュエータ２０は、錘部２６をベース部材１０のアクチュエータ保持部１４に収容することでベース部材１０に固定されるとともに、錘部２６の側面２６ｂに設けられた各電極２７Ａ、２７Ｂが、アクチュエータ保持部１４の内側面１４ａに設けられた各端子電極１６Ａ、１６Ｂと直接的に接して、互いに電気的に接続されている。それにより、アクチュエータ２０の電極２７Ａ、２７Ｂと端子電極１６Ａ、１６Ｂとの接続の確実性が高められている。

その上、レンズ駆動装置１においては、アクチュエータ保持部１４の内側面１４ａに２つの突部１９Ａ、１９Ｂが設けられており、アクチュエータ２０がアクチュエータ保持部１４に収容されたときに、各突部１９Ａ、１９Ｂがアクチュエータ２０の錘部２６とそれぞれ接している。このとき、各突部１９Ａ、１９Ｂは圧縮されるため、その反力により、錘部２６を付勢する。その結果、アクチュエータ２０がアクチュエータ保持部１４に強固に嵌め込まれ、アクチュエータ２０のアクチュエータ保持部１４からの脱離がより効果的に抑制されるとともに、アクチュエータ２０のアクチュエータ保持部１４に対する位置ズレも抑制される。

なお、レンズ駆動装置１のように、一対の端子電極１６Ａ、１６Ｂが設けられた内側面１４ａと対向する側面１４ｂに突部１９Ａが設けられている場合には、その突部１９Ａが錘部２６を端子電極１６Ａ、１６Ｂの向きに付勢するため、錘部２６の電極２７Ａ、２７Ｂと端子電極１６Ａ、１６Ｂとの電気接続の密着性や確実性が高まる。

また、各突部１９Ａ、１９Ｂは、その上端が斜面を呈するように面取りされているため、アクチュエータ２０をアクチュエータ保持部１４に収容する際に、突部１９Ａ、１９Ｂに当接しづらくなっており、容易に収容することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、様々に変形することができる。

たとえば、アクチュエータの錘部およびアクチュエータ保持部の形状は、互いに相似する形状であれば、矩形状に限らず、円形状や三角形状、四角以上の多角形状であってもよい。

また、アクチュエータ保持部に設けられる突部は、半円柱に限らず、楕円柱状や多角柱状であってもよい。さらに、突部の数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。突部の位置に関しては、少なくとも一つの突部が、アクチュエータの軸線に関して、電気配線の設置位置と対向する位置に設けられていれば、錘部の電極と端子電極との電気接続の密着性や確実性が高まる。

１…レンズ駆動装置、１０…ベース部材、１２ａ…第一側壁部、１４…アクチュエータ保持部、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ…側面、１６Ａ、１６Ｂ…端子電極、２０…アクチュエータ、２２…圧電素子、２４…駆動シャフト、２６…錘部、２７Ａ、２７Ｂ…電極、４０…レンズ枠体、５０…摩擦係合部材、５２…バネ部、５４…シャフト受け部、Ｌ…レンズ。

Claims (5)

1. 一方向に対して伸縮可能な圧電素子と、該圧電素子の伸縮方向に関する一方の端面に接合された錘部と、前記圧電素子の伸縮方向に関する他方の端面に接合されたシャフトとを有するアクチュエータと、
   前記アクチュエータのシャフトの外周に摩擦係合された摩擦係合部材と、
   前記摩擦係合部材に取り付けられたレンズ枠体と、
   前記アクチュエータの前記錘部の形状に凹んで該錘部を収容する保持部を有し、該保持部において前記アクチュエータを固定するベース部材と、
   前記錘部に設けられ、前記圧電素子に設けられた一対の電極と電気的に接続される一対の電極と、
   前記保持部の内側面に設けられ、前記錘部に設けられた前記一対の電極に接する一対の電気配線と
   を備える、レンズ駆動装置。
2. 前記保持部の内側面に少なくとも２つの突部が設けられており、前記２つの突部が前記保持部に収容された前記錘部とそれぞれ接している、請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記２つの突部の少なくとも一方の突部が、前記アクチュエータの伸縮方向から見て、アクチュエータの軸線に関して、前記電気配線の設置位置と対向する位置に設けられている、請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記摩擦係合部材が、前記レンズ枠体に保持されるスライダー部と、該スライダー部に向けて付勢されたバネ部とを一方端側に有し、前記スライダー部と前記バネ部との間に前記アクチュエータの前記シャフトを挟んで摩擦係合している、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記摩擦係合部材の一方端が、前記アクチュエータの伸縮方向に直交する方向に延在するとともに、前記アクチュエータのシャフトの外周に摩擦係合され、
   前記摩擦係合部材の他方端に、取り付けられるべきレンズの光軸が前記アクチュエータの伸縮方向と平行となる向きで前記レンズ枠体が取り付けられる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。

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