JP2014010380A - レンズアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】主にカメラや携帯電話等に用いられるレンズアクチュエータに関し、レンズホルダの位置精度が向上可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対しレンズの光軸ＯＡ方向に移動する際に、ワイヤの張力によってガイドボール２３Ａ〜２３Ｄとレンズホルダ２１が接触した状態でレンズホルダ２１を移動させるように構成している。これによりワイヤとガイドボール２３Ａ〜２３Ｄでレンズホルダ２１が支持されるため、レンズホルダ２１の位置精度が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主にカメラや携帯電話等に用いられるレンズアクチュエータに関するものである。

カメラや携帯電話等において、オートフォーカス機能を備えたレンズアクチュエータが広く用いられている。

このような従来のレンズアクチュエータについて、図８、図９を用いて説明する。

図８は従来のレンズアクチュエータ２０の断面図、図９はレンズアクチュエータ２０の分解斜視図である。ここで、レンズアクチュエータ２０は、レンズユニット１と、固定ユニット２と、上バネ３と、下バネ４と、上カバー５と、下カバー６を備えて構成される。

また、レンズユニット１はレンズホルダ７とＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）コイル８を備える。なお、略円筒形状で絶縁樹脂製のレンズホルダ７の上板部７Ａの下面にＡＦコイル８が固定される。

また、固定ユニット２は、複数の電極１１と、内ヨーク１２と、外ヨーク１３と、複数の磁石１４と、ホルダ１５を備える。ここで、内ヨーク１２、外ヨーク１３は鉄等を材料とし、共に円筒形状で内ヨーク１２を内側に外ヨーク１３を外側に配置される。そして、複数の磁石１４が内ヨーク１２と外ヨーク１３の間に配置されると共に、内ヨーク１２、外ヨーク１３、磁石１４がホルダ１５に固定される。

さらに複数の電極１１がホルダ１５に固定され、複数の電極１１の間にレンズユニット１が配置される。

また、レンズユニット１と固定ユニット２を接続して、上バネ３と下バネ４が配置され、固定ユニット２に対しレンズユニット１が上下動可能な構成となっている。ここで、ＡＦコイル８の両端は、上バネ３を介して電極１１と接続され、電極１１を介して電流を流すことが可能な構成となっている。

そして、上カバー５が上バネ３の上方に、下カバー６が下バネ４の下方にそれぞれ配置される。

このように構成されたレンズアクチュエータ２０は、携帯電話やデジタルカメラ或いは携帯情報機器等の電子機器内部に配置される。そして、レンズアクチュエータ２０の下方にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子（図示せず）が配置される。撮像素子は電子機器内部の電子回路（図示せず）に接続されている。

電子回路は電極１１を介してＡＦコイル８にも接続され、撮像時に撮像素子からの信号等を基にＡＦコイル８に流す電流を制御し、レンズユニット１を固定ユニット２に対し移動させ、オートフォーカス制御を行う。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００８−３２７６８号公報

しかしながら、上記従来のレンズアクチュエータは、例えばレンズアクチュエータに対して衝撃もしくは加速度が外部から加わった場合に上バネと下バネの間でレンズユニットが振動しやすく、レンズユニットの位置精度を保ち難いものとなっていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、レンズホルダの位置精度を向上したレンズアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、特に、レンズホルダの側面に沿って曲げて配置されたワイヤと、レンズホルダとベースとの間に配置された複数のガイドボールとを備え、ワイヤで発生する張力がレンズホルダをベースに斜めに押圧させガイドボールを回転させながら前記レンズホルダを前記光軸方向へ移動させるよう構成される。

本発明によれば、レンズホルダの側面に沿って曲げて配置されたワイヤと、レンズホルダとベースとの間に配置された複数のガイドボールとを備え、ワイヤで発生する張力によって前記ガイドボールと前記レンズホルダが接触した状態で前記レンズホルダを前記光軸方向へ移動させるよう構成されることにより、ワイヤとガイドボールでレンズホルダが支持されるため、レンズホルダの位置精度が向上したレンズアクチュエータを提供することができる。

本発明の実施の形態１によるレンズアクチュエータのカバーを外した斜視図 同レンズアクチュエータの分解斜視図 同レンズアクチュエータのカバーを外した上面図 同レンズアクチュエータのカバーを外した断面図 本発明の実施の形態２によるレンズアクチュエータのカバーを外した斜視図 同レンズアクチュエータの分解斜視図 同レンズアクチュエータの断面図 従来のレンズアクチュエータの断面図 同レンズアクチュエータの分解斜視図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるレンズアクチュエータ１００について、図１〜図４を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるレンズアクチュエータ１００のカバー２５を外した斜視図、図２はレンズアクチュエータ１００の分解斜視図である。

このレンズアクチュエータ１００は、例えば左右方向（Ｙ軸方向）の幅が５ｍｍ〜２０ｍｍ、前後方向（Ｘ軸方向）の奥行きが５ｍｍ〜２０ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の高さが２ｍｍ〜１０ｍｍで、左右方向の幅と前後方向の奥行きはほぼ同じ寸法で構成される。

ここでレンズアクチュエータ１００は、レンズホルダ２１と、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂと、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄと、固定ユニット２４と、カバー２５を備える。

レンズホルダ２１は複数のレンズを備えたレンズバレルが内部に保持され、レンズの光軸ＯＡ方向に沿って二本のガイド部２１Ａが側面の角部に設けられている。また、二本のガイド部２１Ａで挟まれたレンズホルダ２１の角部には、略菱型柱状の突起２１Ｂが配置されている。

固定ユニット２４は、ベース３１と、端子３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂを備える。また、ベース３１は台座部３４と壁部３５を備える。

ここで、台座部３４は、中央に円孔３４Ａを備え、円孔３４Ａの周囲に窪み３４Ｂ、３４Ｃを備える。

また、壁部３５は側壁３５Ａ、３５Ｂを備え、側壁３５Ａ、３５Ｂは、台座部３４上に、台座部３４の隣り合う側辺に沿って配置される。ここで、側壁３５Ａ、３５Ｂの一端は互いに接続され上面視で略Ｌ字状となっている。また側壁３５Ａ、３５Ｂの開放された端面には、窪んだガイド部３５１Ａ、３５１Ｂを備える。

また、端子３２Ａ、３２Ｂは導電金属製で、台座部３４にインサート成型されている。ここで、端子３２Ａの一端に係止部３２１Ａが配置され、他端に外部端子部３２２Ａが配置される。また、端子３２Ｂの一端に係止部３２１Ｂが配置され、他端に外部端子部３２２Ｂが配置される。なお、係止部３２１Ａ、３２１Ｂはそれぞれ、窪み３４Ｂ、３４Ｃ内に突出され、外部端子部３２２Ａ、３２２Ｂは台座部３４の側面に沿って配置される。

そして、端子３３Ａ、３３Ｂは導電金属製で壁部３５の上面及び側面に接して配置される。ここで、端子３３Ａの一端に係止部３３１Ａが配置され、他端に外部端子部３３２Ａが配置される。また、端子３３Ｂの一端に係止部３３１Ｂが配置され、他端に外部端子部３３２Ｂが配置される。なお、係止部３３１Ａ、３３１Ｂは壁部３５の上面から突出して配置され、外部端子部３３２Ａ、３３２Ｂは壁部３５の側面に接して配置される。

こうして構成された固定ユニット２４の側壁３５Ａ、３５Ｂにレンズホルダ２１の側面が対向するように固定ユニット２４とレンズホルダ２１が組み合わされる。ここで、レンズホルダ２１の下面は、台座部３４上に配置される。

また、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄは、レンズホルダ２１のガイド部２１Ａと固定ユニット２４のガイド部３５１Ａ、３５１Ｂの間に配置され、レンズホルダ２１の位置が固定ユニット２４に対し変化する際に回転する。このガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの直径は０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好適で、ステンレス等の金属、樹脂、セラミック等を材料とする。

ここで、レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対し、前後左右方向の振動を抑制する為、ガイド部２１Ａ及びガイド部３５１Ａ、３５１Ｂに対するガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの接触点は、それぞれに対し一点又は二点であることが好ましい。なお、片側（例えば右側）のガイド部２１Ａ、３５１Ａ側ではガイドボール２３Ａ、２３Ｂがそれぞれ合計四点で接触し、逆側（例えば左側）のガイド部２１Ａ、３５１Ｂ側ではガイドボール２３Ｃ、２３Ｄがそれぞれ合計三点で接触するのが望ましい。製造上の寸法バラツキが生じても、接触位置が安定するからである。

図３はレンズアクチュエータ１００のカバー２５を外した上面図、図４はレンズアクチュエータ１００のカバー２５を外した断面図である。

ここで、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄは、上面視で対角に備えられたガイド部３５１Ａ、３５１Ｂそれぞれに対し二つずつ配置される。ここで、四つのガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの中心を結び、図４のような仮想領域Ｓを設定すると、この仮想領域Ｓの面積が大きいほうが、固定ユニット２４に対するレンズホルダ２１の前後左右方向の振動を抑制できる。

仮想領域Ｓが大きいほうがレンズホルダ２１の振動が抑制できるため、ガイド部３５１Ａ、３５１Ｂは、レンズホルダ２１、固定ユニット２４の上面視で対角線上に設けるのが望ましい。

なお、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの配置は、少なくとも仮想領域Ｓの面積が確保できれば本発明の実施は可能である。つまり、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄは三個以上で、それらの中心を結ぶ仮想領域Ｓが面積を有する配置、言い換えると仮想領域Ｓが多角形を構成する配置であれば良い。

ワイヤ２２Ａ、２２Ｂは電流を流すとワイヤ２２Ａ、２２Ｂで発生するジュール熱により形状および張力が変化する形状記憶合金を材料とする。ワイヤ２２Ａ、２２Ｂは例えばＮｉＴｉもしくはＮｉＴｉＣｕなどから構成されて、弾性率は例えば２０ＧＰａから１００ＧＰａの範囲で構成することが可能である。

また、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂは電流を流すと張力が増加し、長さが縮むように構成されている。そして、ワイヤ２２Ａは突起２１Ｂの下側からレンズホルダ２１に斜めに架けられており、ワイヤ２２Ｂは突起２１Ｂの上側からレンズホルダ２１に斜めに架けられている。そして、ワイヤ２２Ａの両端は係止部３３１Ａと係止部３３１Ｂに固定され、ワイヤ２２Ｂの両端は係止部３２１Ｂと係止部３２１Ａに固定される。

このように構成されたレンズアクチュエータ１００は、携帯電話やデジタルカメラ或いは携帯情報機器等の電子機器内部に配置される。そして、レンズアクチュエータ１００の下方にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子（図示せず）が配置される。撮像素子は電子機器内部の電子回路（図示せず）に接続されている。

電子回路は端子３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂを介して、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂに接続され、撮像時には、撮像素子からの信号等を基にワイヤ２２Ａ、２２Ｂに流す電流を制御し、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し、レンズの光軸ＯＡ方向に移動させ、オートフォーカス制御を行う。

ここで、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し、レンズの光軸ＯＡ方向に沿って上方へ移動させる場合には、ワイヤ２２Ａに電流を流す。このとき、ワイヤ２２Ａに発生する張力が増加し、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し上方に移動させる。ここで、レンズホルダ２１は固定ユニット２４に対し斜め上方に引っ張られ、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄが回転しベアリングの役目を果たす為、レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対し滑らかに移動する。

一方、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し下方向に移動する際には、ワイヤ２２Ｂに電流を流す。このとき、ワイヤ２２Ｂに発生する張力が増加し、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し下方に移動させる。ここで、レンズホルダ２１は固定ユニット２４に対し斜め下方に引っ張られ、ガイドボール２３Ａ〜２３Ｄが回転しベアリングの役目を果たす為、レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対し滑らかに移動する。

また、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂの張力を調整することにより、摩擦力、押圧力、ワイヤ張力、重力などの力のバランスおよびこれらの力による回転モーメントのバランスを調整することができる。このことにより光軸ＯＡ方向へレンズホルダ２１が安定して移動することができて、光軸ＯＡ方向へのレンズホルダ２１の移動量および移動速度のバラツキを抑制しうる。

つまり、レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対しレンズの光軸ＯＡ方向に移動する際に、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂの張力によりレンズホルダ２１が固定ユニット２４に斜めに押し付けられガイドボール２３Ａ〜２３Ｄを回転させると共に、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂの張力を用い安定かつ滑らかにレンズホルダ２１を移動させる。

なお、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂおよびガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの剛性が高いので、レンズアクチュエータ１００に対して衝撃もしくは加速度が外部から加わった場合にも、レンズホルダ２１の位置が安定して維持される。

また、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂおよびガイドボール２３Ａ〜２３Ｄの剛性が高いので、レンズホルダ２１が光軸方向に移動する際の共振周波数を高くできる。これにより、レンズホルダ２１が移動したときの振動を速やかに減衰させて、レンズホルダ２１の位置制御の精度を向上することができる。

なお、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂに共に電流を流しても良いが、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し上方向に移動する際には、ワイヤ２２Ａに流れる電流を、ワイヤ２２Ｂに流れる電流よりも大きくする。また、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し下方向に移動する際には、ワイヤ２２Ｂに流れる電流を、ワイヤ２２Ｂに流れる電流よりも大きくする。

なお、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に対し静止させる場合には、ワイヤ２２Ａ、或いはワイヤ２２Ｂの張力を電流で制御して静止させる。

なお、レンズホルダ２１は、レンズバレルを備えなくても、レンズが保持可能であれば良い。なお、レンズバレルを備えない場合でも光軸ＯＡ方向とレンズホルダ２１の移動方向とを一致する構成とすることができる。

このように本実施の形態によれば、レンズホルダ２１が固定ユニット２４に対し移動する際に、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂの張力が、レンズホルダ２１を固定ユニット２４に押し付けてガイドボール２３Ａ〜２３Ｄを回転させるよう構成している。これにより、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂとガイドボール２３Ａ〜２３Ｄでレンズホルダ２１が支持されるため、レンズホルダ２１の位置精度が向上する。

また、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂは導電性の形状記憶合金を材料とし、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂに電流を流すとワイヤ２２Ａ、２２Ｂで張力が発生するものとしているため、軽量に構成できる。

さらに、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂの二本を備え、それぞれのワイヤ２２Ａ、２２Ｂは光軸ＯＡ方向に発生する張力が上下逆方向になるように配置され、二本のワイヤ２２Ａ、２２Ｂで発生する張力に差が生じるとレンズホルダ２１が移動するため、上下両方向への移動の応答性がさらに良化する。

さらに、レンズホルダ２１は突起２１Ｂを備え、突起２１Ｂにワイヤ２２Ａ、２２Ｂを架けると共に曲げて配置される。これにより、ワイヤ２２Ａ、２２Ｂが決まった配置で張力を発生させて、光軸ＯＡ方向へのレンズホルダ２１の移動量および移動速度のバラツキを抑制しうる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２におけるレンズアクチュエータ４００について、図５〜図７を用いて説明する。

図５は本発明の実施の形態２におけるレンズアクチュエータ４００のカバー４５を外した斜視図、図６はレンズアクチュエータ４００の分解斜視図、図７はレンズアクチュエータ４００の断面図である。

レンズアクチュエータ４００は、レンズホルダ４１と、ワイヤ４２と、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと、固定ユニット５２と、カバー４５と、上側付勢バネ４６と、下側付勢バネ４７と、コイルバネ４８を備える。

また、固定ユニット５２は、ベース５１と、端子５０Ａ、５０Ｂと、ガイドプレート４９を備える。

このレンズアクチュエータ４００は、ワイヤ４２の変形による張力でレンズホルダ４１を固定ユニット５２に対し上方に移動させ、ワイヤ４２が発生する張力が小さくなるとコイルバネ４８の復元力でレンズホルダ４１を固定ユニット５２に対し下方に移動させるよう構成されている。

ここで、レンズホルダ４１には光軸ＯＡを中心軸とする円筒形の円孔４１４を備えて、その外側にはおよそ円筒形状の壁部４１５が形成される。なお、レンズホルダ４１は円孔４１４内にレンズバレルを保持する部分である（図面においてはレンズバレルを省略している）。レンズホルダ４１の壁部４１５の外周下部には突起４１２が形成されている。さらに、突起４１２の上面に突出したコイルバネ受け部４１６がおよそ円筒状に設けられる。また、レンズホルダ４１の側面の二箇所には、窪んでガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触するボール受け面４１３Ａ、４１３Ｂが形成されている。

また、レンズホルダ４１の壁部４１５において突起４１２に近い部分の上面および下面には、それぞれバネ受け部４１１Ａ、４１１Ｂが形成される。バネ受け部４１１Ａ、４１１Ｂの光軸ＯＡの方向を向く面に、それぞれ上側付勢バネ４６と、下側付勢バネ４７とが接触するように固定される。上側付勢バネ４６と、下側付勢バネ４７は、金属線を曲げて作られており、変形させたときに元の形に戻ろうとする復元力をもつ。レンズホルダ４１は上側付勢バネ４６と下側付勢バネ４７により、Ｌ字状のガイドプレート４９と組み合わされる。

さらに、コイルバネ４８は、その下側端部が突起４１２の上側平面に接触するように固定される。コイルバネ受け部４１６はおよそ円筒状の形状に形成されており、コイルバネ４８の下部がコイルバネ受け部４１６の円筒形状を囲むように配置される。コイルバネ４８の上側端部はカバー４５の上面内側に接触するように固定される。コイルバネ４８は、自然長から縮んだ状態で固定されており、レンズホルダ４１に対して下方向の力を加えている。

次に、固定ユニット５２と、ワイヤ４２と、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄの構成を説明する。

ベース５１は、底面部５１１と、側面部５１２Ａ、５１２Ｂと、端子受け面５１３Ａ、５１３Ｂと、柱部５１４から構成される。端子受け面５１３Ａ、５１３Ｂには、端子５０Ａ、５０Ｂが固定される。側面部５１２Ａ、５１２Ｂと、端子受け面５１３Ａ、５１３Ｂと、柱部５１４の内面に接するようにガイドプレート４９が固定される。

ガイドプレート４９は金属で形成される。ガイドプレート４９は、柱部５１４の内壁に沿うように曲げられており、この曲面の上部および下部にそれぞれバネ受け部４９１Ａ、４９１Ｂが形成される。バネ受け部４９１Ａ、４９１Ｂの内側面に、それぞれ上側付勢バネ４６と、下側付勢バネ４７とが接触するように固定される。側面部５１２Ａと端子受け面５１３Ａの交線、および、側面部５１２Ｂと端子受け面５１３Ｂの交線に沿うようにガイドプレート４９の両端は曲げられており、その曲げられた部分の内側にガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触するボール受け面４９２Ａ、４９２Ｂが形成される。

ガイドボール４３Ａ及び４３Ｂは、ボール受け面４１３Ｂとボール受け面４９２Ｂの間に配置され、ガイドボール４３Ｃ及び４３Ｄは、ボール受け面４１３Ａとボール受け面４９２Ａの間に配置される。そして、レンズホルダ４１がガイドプレート４９に対し上下動する際に、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄがボール受け面４１３Ａ、４９１Ａ或いはボール受け面４１３Ｂ、４９１Ｂと接触しながら回転するよう、ボール受け面４１３Ａ、４１３Ｂに保持される。

ワイヤ４２の両端は導電性の端子５０Ａ、５０Ｂに固定され、ワイヤ４２の中央部はレンズホルダ４１の突起４１２の下側を通過して配置される。ワイヤ４２は形状記憶合金で形成される。形状記憶合金は例えばＴｉＮｉやＴｉＮｉＣｕなどの材料で構成される。

図７の断面図に示すように、レンズアクチュエータ４００を上面から見ると正方形であり、端子５０Ａおよび５０Ｂ、突起４１２、柱部５１４はそれぞれ異なった角に配置される。図７に模式的に示すように光軸と垂直な平面内において、ワイヤ４２がレンズホルダ４１に加える力Ｆｗはおよそ突起４１２が配置される角から柱部５１４が配置される角に向かう方向である。上側付勢バネ４６および下側付勢バネ４７は、柱部５１４が配置される角から突起４１２が配置される角を結ぶ直線に沿って圧縮される方向に変形した状態で固定されている。このため、光軸と垂直な平面内において、上側付勢バネ４６および下側付勢バネ４７はレンズホルダ４１に対して、およそ柱部５１４が配置される角から突起４１２が配置される角に向かう方向の力Ｆｓを加えている。Ｆｓの大きさがＦｗの大きさよりも大きくなるように、上側付勢バネ４６および下側付勢バネ４７の形状および配置は設計される。Ｆｓの大きさがＦｗの大きさよりも大きいために、それらの力の合力によってレンズホルダ４１はガイドボール４３Ａ〜４３Ｄに対してＦｓと同じ方向に押し付けられる。このため、上側付勢バネ４６および下側付勢バネ４７の力によって、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄは、レンズホルダ４１のボール受け面４１３Ａおよび４１３Ｂと、ガイドプレート４９のボール受け面４９２Ａおよび４９２Ｂの間で押し付けられて保持される。ガイドプレート４９を例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）によって形成すれば、強度や加工精度やコストの点から望ましい。ガイドプレート４９を曲げ加工や鍛造などの方法を用いて形成することによって高精度に加工することが可能である。

このように構成されたレンズアクチュエータ４００を動作させる際には、端子５０Ａおよび５０Ｂの間に電圧を印加して電流を流す。ワイヤ４２に流す電流を増加させると、ワイヤ４２において発生するジュール熱が増加することによってワイヤ４２の温度は上昇して、ワイヤ４２の長さが縮む。またワイヤ４２に流す電流を減少させると、ワイヤ４２において発生するジュール熱が減少することによってワイヤ４２の温度は減少して、ワイヤ４２の長さが伸びる。

ワイヤ４２が伸び縮みする際に、ガイドボール４３Ａと４３Ｂがボール受け面４１３Ｂとボール受け面４９２Ｂと接触を保ち、ガイドボール４３Ｃと４３Ｄがボール受け面４１３Ａとボール受け面４９２Ａと接触を保つ。このため、レンズホルダ４１は光軸ＯＡに沿って上下方向に移動する。

駆動部材となるコイルバネ４８は、ワイヤ４２に流す電流を減少させたときに、レンズホルダ４１を下方向に移動させる働きをもつ。ただし、レンズホルダ４１を下方向に移動させる働きをもつものであれば、コイルバネ以外にも例えば板バネなどの他の形状のバネを使用することも可能である。またバネ以外にも例えば磁石と磁性体との間に生じる磁力によってレンズホルダ４１を下方向に移動させる構造によってレンズアクチュエータ４００を構成することも可能である。

なお、レンズホルダ４１を押圧する押圧部材として、上側付勢バネ４６と下側付勢バネ４７を例にとり、金属線によって形成する場合について説明したが、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄをボール受け面４１３Ａおよび４１３Ｂとボール受け面４９２Ａおよび４９２Ｂの間で押し付けて保持できる働きを持つものであればよい。例えば、金属線から形成されるバネ以外にも板バネやコイルバネなどの他の形状のバネによっても構成しても良いし、ゴムなどでも良い。また、押圧部材として、例えば磁石と磁性体との間の磁力などによって同様の機能を果たす構造としても良い。

上述したように、ワイヤ４２に電流を流してレンズホルダ４１を動作させるときに、ワイヤ４２がレンズホルダ４１に及ぼす力Ｆｗは増加する。このため、ワイヤ４２に電流を流してレンズホルダ４１を動作させるときに、ガイドボール４３Ａと４３Ｂがボール受け面４１３Ｂとボール受け面４９２Ｂと接触して押し付けられる力と、ガイドボール４３Ｃと４３Ｄがボール受け面４１３Ａとボール受け面４９２Ａと接触して押し付けられる力が小さくなる。

すなわち、ワイヤ４２に電流を流してレンズホルダ４１を動作させるときに、ガイドボール４３Ａと４３Ｂがボール受け面４１３Ｂとボール受け面４９２Ｂから受ける摩擦力と、ガイドボール４３Ｃと４３Ｄがボール受け面４１３Ａとボール受け面４９２Ａから受ける摩擦力が減少する。このことから、レンズホルダ４１を滑らかに高精度に動作させることが可能である。

また、摩擦力によるロスが少ないために、ワイヤ４２によるレンズホルダ４１の動作を効率的に行うことが可能であり、コイルバネ４８の剛性を高くした場合でもレンズホルダ４１の動作を滑らかに行うことができる。

ワイヤ４２およびガイドボール４３Ａ〜４３Ｄおよびコイルバネ４８の剛性が高くなると、レンズホルダ４１が光軸方向に移動する際およびレンズホルダ４１を一定位置に保持する際の共振周波数が高くなる。これにより、レンズホルダ４１が移動したとき、および、レンズホルダ４１を一定位置に保持するときの振動を小さくできて、しかも速やかに振動を減衰させることが可能であるので、レンズホルダ４１の位置制御の精度を向上することができる。

また、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触するボール受け面４９２Ａ、４９２Ｂを金属で形成することで、ボール受け面の平面度を向上することができる。このことから、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄとボール受け面４９２Ａおよび４９２Ｂとの間の摩擦力をさらに低減できて、レンズホルダ４１をさらに滑らかに高精度に動作させることが可能である。

また、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触するボール受け面４９２Ａ、４９２Ｂを金属で形成することは、ボール受け面の強度を向上する効果を有する。ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄがボール受け面に押し付けられる力によってボール受け面が変形することを防止できて、ワイヤ４２の大きな張力でレンズホルダ４１を移動させることができる。このため、レンズホルダ４１の位置制御をより正確により高速に行うことが可能である。

また、形状記憶合金からなるワイヤ４２を用いてレンズホルダ４１を動作させるので、モーターなどでレンズホルダを移動させる場合と比較して、電磁気の発生を小さくすることができる。また、レンズアクチュエータの下部に配置される撮像素子（図示せず）や他の周辺の電子部品に対する電磁ノイズの影響を低減することが可能である。

さらに、モーターなどでレンズホルダを移動させる場合には、モーターと磁性体との間で磁力が発生して、レンズホルダの移動を阻害する問題が生じるが、本実施形態の構成によると磁性体との間で磁力が発生しない。

このために、例えばガイドボール４３Ａ〜４３Ｄをステンレスなどを材料として磁性体で形成することが可能であり、セラミックなどの材料でガイドボールを形成する場合と比較して、ガイドボールの大きさや強度などの特性の設計自由度が増し、コストも低減することが可能である。

本実施形態の構成によると、１本のワイヤ４２によってレンズホルダ４１を動作するために、レンズアクチュエータを小型・軽量に構成することができる。

本実施形態の構成によると、ボール受け面４９２Ａおよび４９２Ｂを一体のガイドプレート４９によって構成しているので、ボール受け面４９２Ａと４９２Ｂとの相対位置が高精度な状態で配置することができる。このことから、レンズホルダ４１の位置制御の精度を高くすることができる。特にボール受け面においてガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触する面の平面度を高くして、同平面の光軸ＯＡとの平行度を高くすることによってレンズホルダ４１が移動する際のレンズ傾きを防止することができる。このことによってレンズを移動してピント合わせを行う際の光学特性を向上することができる。

また、ガイドプレート４９は、ガイドボール４３Ａ〜４３Ｄを保持する働きと上側付勢バネ４６および下側付勢バネ４７を固定する働きを兼ねているために部品点数を減少することが可能である。このためにコストを低減して、しかも、組立てバラツキによる位置精度の低下を防止することができて、レンズホルダ４１の位置制御の精度を向上することができる。

上述の説明においては固定ユニット５２がガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触する部分を金属で形成する場合について記載したが、レンズホルダ４１がガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触する部分も金属で形成することも可能であり、このことによって同様の効果を得ることが可能である。また、固定ユニット５２もしくはレンズホルダ４１がガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触する部分をシリコンなどの半導体を用いて形成することも可能であり、この場合は、ボール受け面４１３Ａ、４１３Ｂの強度と平面度をさらに向上することが可能である。

なお、上述の説明では形状記憶合金の力を用いてレンズホルダ４１の移動を行う構成について説明したが、固定ユニット５２とレンズホルダ４１の間にガイドボール４３Ａ〜４３Ｄを配置して、しかも固定ユニット５２もしくはレンズホルダ４１がガイドボール４３Ａ〜４３Ｄと接触する面を金属もしくは半導体で形成する構成であり、電磁力や静電気力や圧電体の発生力など形状記憶合金の発生力以外の他の力を用いてレンズホルダ４１の移動を行う構成においても、レンズホルダ４１の位置制御の精度を向上することが可能である。

上述の説明ではレンズホルダ４１が移動する際にガイドボール４３Ａ〜４３Ｄが回転する構成について説明したが、レンズホルダ４１が移動する際にガイドボール４３Ａ〜４３Ｄが回転しない構成も考えることができる。この場合でも、固定ユニット５２およびレンズホルダ４１とガイドボール４３Ａ〜４３Ｄとの接触面積が小さいために摩擦が小さくできて、レンズホルダ４１の位置制御の精度を向上することが可能である。この場合においても、固定ユニット５２もしくはレンズホルダ４１とガイドボール４３Ａ〜４３Ｄとの接触面を金属で構成すれば、摩擦力低減によるレンズホルダ４１の位置制御の精度向上の効果を得ることができる。

また、固定ユニット５２およびレンズホルダ４１とガイドボール４３Ａ〜４３Ｄとの間の摩擦力を小さくするためにガイドボール４３Ａ〜４３Ｄ周辺にグリースを塗布する構成も考えられる。

本発明によるレンズアクチュエータは、レンズホルダの位置精度が向上可能なものが得られ、主にカメラや携帯電話等のレンズ動作用として有用である。

２１ レンズホルダ
２１Ａ ガイド部
２１Ｂ 突起
２２Ａ、２２Ｂ ワイヤ
２３Ａ〜２３Ｄ、４３Ａ〜４３Ｄ ガイドボール
２４ 固定ユニット
２５ カバー
３１ ベース
３２Ａ、３２Ｂ、３３Ａ、３３Ｂ 端子
３４ 台座部
３４Ａ 円孔
３４Ｂ、３４Ｃ 窪み
３５ 壁部
３５Ａ、３５Ｂ 側壁
４１ レンズホルダ
４２ ワイヤ
４５ カバー
４６ 上側付勢バネ
４７ 下側付勢バネ
４８ コイルバネ
４９ ガイドプレート
５０Ａ、５０Ｂ 端子
５１ ベース
５２ 固定ユニット
１００ レンズアクチュエータ
３２１Ａ、３２１Ｂ、３３１Ａ、３３１Ｂ 係止部
３２２Ａ、３２２Ｂ、３３２Ａ、３３２Ｂ 外部端子部
３５１Ａ、３５１Ｂ ガイド部
４００ レンズアクチュエータ
４１１Ａ、４１１Ｂ、４９１Ａ、４９１Ｂ バネ受け部
４１２ 突起
４１３Ａ、４１３Ｂ ボール受け面
４１４ 円孔
４１５ 壁部
４１６ コイルバネ受け部
４９２Ａ、４９２Ｂ ボール受け面
５１１ 底面部
５１２Ａ、５１２Ｂ 側面部
５１３Ａ、５１３Ｂ 端子受け面
５１４ 柱部

Claims (7)

1. レンズを配置可能なレンズホルダと、前記レンズホルダの側面に沿って曲げて配置されたワイヤと、前記ワイヤの両端をそれぞれ固定する複数の端子と、前記複数の端子を固定するベースと、前記レンズホルダと前記ベースとの間に配置された複数のガイドボールとを備え、前記ワイヤで発生する張力によって前記ガイドボールと前記レンズホルダが接触した状態で前記レンズホルダを移動させるよう構成されたレンズアクチュエータ。
2. 前記ワイヤは導電性の形状記憶合金を材料とし、前記ワイヤに電流を流すと前記ワイヤの張力が増加する請求項１記載のレンズアクチュエータ。
3. 前記ワイヤは二本を備え、それぞれの前記ワイヤが曲がる方向が上下逆方向になるように配置され、二本の前記ワイヤで発生する張力に差が生じると前記レンズホルダが移動する請求項１記載のレンズアクチュエータ。
4. 前記レンズホルダは突起を備え、前記突起に前記ワイヤが架けられて曲げられる請求項１記載のレンズアクチュエータ。
5. 前記ワイヤで発生する張力が前記レンズホルダを前記ベースに斜めに押圧させて前記レンズホルダを移動させる請求項１記載のレンズアクチュエータ。
6. 前記レンズホルダを前記ベースに押圧させる押圧部材をさらに備え、前記押圧部材の力が前記レンズホルダを前記ベースに押圧させて、前記レンズホルダが前記ベースに押圧される力を減少させる方向に前記ワイヤで発生する張力が前記レンズホルダに加わる請求項１記載のレンズアクチュエータ。
7. 前記ベースと前記ガイドボールの接触面が金属で形成された請求項１記載のレンズアクチュエータ。

Images