JP3154894U

JP3154894U - Lens drive device

Info

Publication number: JP3154894U
Application number: JP2009005836U
Authority: JP
Inventors: 進益周; 騰健游; 三偉徐
Original assignee: 一品國際科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2009-08-18
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2019-08-18

Abstract

【課題】光学レンズセットを迅速に安定的に移動でき、傾斜の発生を低減し、全体を小型化できる圧電式の小型のレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】圧電振動素子３１と、弾性部材３０と、ガイド装置２３と、レンズ鏡筒２１内に配置される光学レンズセット２２と、により構成され、弾性部材３０はレンズ鏡筒２１と圧電振動素子３１との間に配置されてレンズ鏡筒に対して押圧力を作用し、圧電振動素子の振動を弾性部材を介してレンズ鏡筒に伝達することにより、その押圧力に伴う摩擦力によってレンズ鏡筒の光軸方向の移動操作させ、レンズの焦点合わせを行う。ガイド装置は、レンズ鏡筒に設けたガイド通孔２１１、２１１’を挿通するピン３５をレンズ鏡筒を収容配置するフレーム１２に固定することにより、レンズ鏡筒のスライド移動をガイドする。【選択図】図５The present invention provides a piezoelectric small lens driving device capable of moving an optical lens set quickly and stably, reducing the occurrence of tilting, and reducing the overall size. SOLUTION: A piezoelectric vibration element 31, an elastic member 30, a guide device 23, and an optical lens set 22 disposed in the lens barrel 21 are configured. The elastic member 30 is piezoelectrically vibrated with the lens barrel 21. The lens 31 is arranged between the element 31 and exerts a pressing force on the lens barrel, and transmits the vibration of the piezoelectric vibration element to the lens barrel through the elastic member. The lens is focused by moving the lens barrel in the optical axis direction. The guide device guides the sliding movement of the lens barrel by fixing the pin 35 inserted through the guide through holes 211, 211 'provided in the lens barrel to the frame 12 in which the lens barrel is accommodated. [Selection] Figure 5

Description

本考案は、レンズ駆動装置に関し、特に、圧電振動素子が変形することによって発生する変移および摩擦力により、光学レンズセットの前後移動を制御して焦点合わせを行うレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device, and more particularly, to a lens driving device that performs focusing by controlling the back-and-forth movement of an optical lens set by a displacement and frictional force generated by deformation of a piezoelectric vibration element.

デジタルカメラまたは撮影機能を有する携帯電話には、レンズ駆動装置が配置される。このレンズ駆動装置の機能は、光学レンズセットを光軸に沿って移動させることにより、オートフォーカス（ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）および／またはズーム（ｚｏｏｍ）の機能を達成することである。光学レンズセットの移動方法の１つとしては、ボイスコイルモータ（ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ：ＶＣＭ）を利用したものがある。この方法は、コイルに電流を流すことにより、電磁場を発生させ、永久磁石との間に駆動力（ｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅ）を発生させ、光学レンズセットを光軸に沿って移動させるものである。この方法により、レンズモジュールの体積を縮小できるため、近年、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６などの小型カメラ、カメラ付き携帯電話（ｃａｍｅｒａ−ｅｑｕｉｐｐｅｄｃｅｌｌｕｌａｒｐｈｏｎｅ）またはウェブカメラ（ｗｅｂ−ｃａｍｅｒａ）中に広く応用されている。また、例えば、特許文献７、特許文献８、特許文献９など、超音波モータ（ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＭｏｔｏｒ：ＵＳＭ）を利用したものがある。この方法は、圧電材料（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｍａｔｅｒｉａｌ）に電圧を印加すると変形する特性を利用することにより、超音波周波数の機械的振動を発生させ、さらに、摩擦駆動される機構を介して超音波モータを回動運動させたり、或いは、直線移動させたりするものである。 A lens driving device is disposed in a digital camera or a mobile phone having a photographing function. The function of the lens driving device is to achieve an auto focus function and / or a zoom function by moving the optical lens set along the optical axis. One method of moving the optical lens set is to use a voice coil motor (VCM). In this method, an electric current is passed through a coil to generate an electromagnetic field, a driving force is generated between the coil and a permanent magnet, and the optical lens set is moved along the optical axis. Since the volume of the lens module can be reduced by this method, in recent years, small cameras such as Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, Patent Document 5, and Patent Document 6, camera-equipped mobile phones (camera- Widely applied in equipped cellphones or web-cameras. Further, for example, there are those using an ultrasonic motor (USM) such as Patent Document 7, Patent Document 8, and Patent Document 9. This method uses a characteristic that deforms when a voltage is applied to a piezoelectric material (piezoelectric material), thereby generating a mechanical vibration of an ultrasonic frequency, and further rotating an ultrasonic motor through a friction-driven mechanism. It is a dynamic movement or a linear movement.

図１を参照する。図１は、例えば、特許文献１０などの超音波モータを応用したレンズ駆動装置を示す。このレンズ駆動装置は、固定体（ｆｉｘｅｄｅｌｅｍｅｎｔ）９０９１上に圧電アクチュエータ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｃｔｕａｔｏｒ）９０２が配置される。圧電アクチュエータ９０２がコネクタ（ｃｏｎｎｅｃｔｏｒ）９０２１を介して移動体（ｌｅｎｓｍｏｖｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔ）９０９２に接続されることにより、圧電駆動力（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅ）が作用される。また、コイル体（ｃｏｉｌｅｌｅｍｅｎｔ）９０７と磁石体（ｍａｇｎｅｔｅｌｅｍｅｎｔ）９０８とにより、電磁力（ｅｌｅｃｔｒｉｃ−ｍａｇｎｅｔｉｃｆｏｒｃｅ）が生成される。圧電駆動力と電磁力とのバランスにより、移動体９０９２およびレンズセット９０１がシャフト（ｓｈａｆｔｓ）９０４に沿って移動し、焦点合わせが行われる。 Please refer to FIG. FIG. 1 shows a lens driving device to which an ultrasonic motor such as that disclosed in Patent Document 10 is applied. In this lens driving device, a piezoelectric actuator 902 is disposed on a fixed element 9091. When the piezoelectric actuator 902 is connected to a moving body 9092 through a connector 9021, a piezoelectric driving force is applied. Further, an electromagnetic force (electric-magnetic force) is generated by a coil element 907 and a magnet element 908. Due to the balance between the piezoelectric driving force and the electromagnetic force, the moving body 9092 and the lens set 901 move along the shafts 904, and focusing is performed.

図２を参照する。図２は、例えば、特許文献１１、特許文献１２などのレンズ駆動装置を示す。このレンズ駆動装置は、圧電振動素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌｅｍｅｎｔ）９０２と、摩擦面（ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｓｕｒｆａｃｅ）９０２１を有するガイドロッド（ｇｕｉｄｅｒｏｄ）９０４とが弾性部材（ｅｌａｓｔｉｃｅｌｅｍｅｎｔ）９０３内に配置される。レンズセット（ｌｅｎｓｓｅｔ）９０１２およびレンズ鏡筒（ｌｅｎｓｂａｒｒｅｌ）９０１１が駆動され、ガイド通孔（ｇｕｉｄｅｓｌｏｔ）９０４２に嵌入されたガイドピン（ｇｕｉｄｅｐｉｎ）９０４３に沿って移動することにより、焦点合わせが行われる。 Please refer to FIG. FIG. 2 shows lens driving devices such as Patent Document 11 and Patent Document 12, for example. In this lens driving device, a piezoelectric vibration element 902 and a guide rod 904 having a frictional surface 9021 are disposed in an elastic element 903. A lens set 9012 and a lens barrel 9011 are driven and moved along a guide pin 9043 fitted in a guide slot 9042, thereby focusing. Done.

図３を参照する。図３は、例えば、特許文献１３の他の従来の超音波モータ式のレンズ駆動装置を示す。このレンズ駆動装置は、板ばね（ｐｌａｔｅｓｐｒｉｎｇ）９０３の弾性力により２つの圧電アクチュエータ９０２に摩擦力を発生させ、この摩擦力をガイドレール９０４とレンズ鏡筒９０１との間に発生させる。しかし、使用される板ばねの構造が複雑であり、必要とされる空間が大きいため、小型のレンズモジュールには適用されない。 Please refer to FIG. FIG. 3 shows, for example, another conventional ultrasonic motor type lens driving device of Patent Document 13. This lens driving device generates a frictional force in the two piezoelectric actuators 902 by the elastic force of a plate spring 903, and generates this frictional force between the guide rail 904 and the lens barrel 901. However, since the structure of the leaf spring used is complicated and a large space is required, it is not applicable to a small lens module.

レンズモジュールの移動を安定させ、なるべく傾斜させないために、例えば、特許文献１４、特許文献１５などの構造が存在する。この構造は、レンズ鏡筒とフレームとの間にガイドピンを使用することにより、レンズ鏡筒の移動を安定させるものである。特許文献１６では、レールが使用される。特許文献１７では、２組の圧電振動素子（ｐｉｅｚｏｌｅｌｃｔｒｉｃｅｌｅｍｅｎｔ）がレンズ鏡筒の隣に配置されることにより、レンズ鏡筒の移動を安定させる。しかし、従来のレンズ鏡筒を移動させるのに使用される超音波モータは、摩擦力を発生させる構造およびガイドピンの構造が複雑であるため、コストが高い、体積が大きいなどの欠点を有する。これにより、小型化が進むレンズ駆動装置への適用は難しい。従って、信頼性および安定性が高く、従来の摩擦力を発生させる方法の欠点を改善でき、構造が簡単であり、精密度が高く、迅速な焦点合わせを行うことができ、傾斜の発生を低減することができるレンズ駆動装置が求められていた。 In order to stabilize the movement of the lens module and prevent it from being tilted as much as possible, there are structures such as Patent Document 14 and Patent Document 15, for example. This structure stabilizes the movement of the lens barrel by using a guide pin between the lens barrel and the frame. In Patent Document 16, a rail is used. In Patent Document 17, two sets of piezoelectric vibration elements are arranged next to a lens barrel, thereby stabilizing the movement of the lens barrel. However, the conventional ultrasonic motor used to move the lens barrel has disadvantages such as high cost and large volume because the structure for generating the frictional force and the structure of the guide pin are complicated. As a result, it is difficult to apply to lens drive devices that are becoming smaller. Therefore, it has high reliability and stability, can improve the shortcomings of the conventional method of generating frictional force, simple structure, high precision, quick focusing, reduce the occurrence of tilt There has been a need for a lens drive that can do this.

米国特許第２００８／００１３１９６US Patent No. 2008/0013196 米国特許第６，５９４，４５０US Pat. No. 6,594,450 米国特許第７，１４５，７３８US Pat. No. 7,145,738 台湾特許第Ｍ３１７０２７Taiwan Patent No. M317027 実登３１２４２９２Actual climbing 3124292 実登３１３２５７５Joto 3132575 米国特許第２００９／０１５３９８７US Patent No. 2009/0153987 米国特許第２００８／０２９７９２３US Patent No. 2008/0297923 米国特許第２００８／０１７４８８９US Patent No. 2008/0174889 米国特許第２００８／０２４６３５３US Patent No. 2008/0246353 米国特許第７，４８０，１０９US Pat. No. 7,480,109 米国特許第２００８／００８５１１０US Patent No. 2008/0085110 米国特許第２００８／０２３１９７０US Patent No. 2008/0231970 米国特許第２００８／０１４４２０１US Patent 2008/0144201 特開２００４−０２０９３５JP2004-020935A 米国特許第２００７／０１５３４０４US Patent No. 2007/0153404 台湾特許第Ｉ２６５３５７Taiwan Patent No. I265357

本考案の目的は、圧電式の小型のレンズ駆動装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric small lens driving device.

上述の課題を解決するため、本考案のレンズ駆動装置は、圧電振動素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌｅｍｅｎｔ）、レンズモジュールおよびフレームを具える。圧電振動素子およびレンズモジュールは、フレーム内に配置される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒（ｌｅｎｓｂａｒｒｅｌ）と、レンズ鏡筒内に配置される光学レンズセットと、弾性部材（ｅｌａｓｔｉｃｆｒｉｃｔｉｏｎｅｌｅｍｅｎｔ）と、少なくとも２つのガイド装置（ｇｕｉｄｉｎｇｆｉｘｔｕｒｅ）と、から構成される。弾性部材は、レンズ鏡筒の外部と圧電振動素子との間に配置される弾性体（ｅｌａｓｔｉｃｍｅｍｂｅｒ）および金属板（ｍｅｔａｌｍｅｍｂｅｒ）を具える。弾性部材の弾性力により、弾性部材と圧電振動素子との境界面には、摩擦力が発生する。ガイド装置は、互いに対応するガイド通孔（ｇｕｉｄｉｎｇｓｌｏｔ）およびガイドピン（ｇｕｉｄｅｐｉｎ）から構成される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒上に設けられるガイド通孔およびガイドピンにより、フレーム内にスライド固定される。圧電振動素子に電圧が印加されたとき、圧電振動素子が変形することにより、レンズ鏡筒がフレーム内において光軸に沿って移動し、焦点合わせが行われる。 In order to solve the above-described problems, the lens driving device of the present invention includes a piezoelectric vibration element, a lens module, and a frame. The piezoelectric vibration element and the lens module are disposed in the frame. The lens module includes a lens barrel, an optical lens set disposed in the lens barrel, an elastic fiction element, and at least two guide devices. . The elastic member includes an elastic member (metal member) and a metal plate (metal member) disposed between the outside of the lens barrel and the piezoelectric vibration element. Due to the elastic force of the elastic member, a frictional force is generated at the boundary surface between the elastic member and the piezoelectric vibration element. The guide device includes a guide slot and a guide pin that correspond to each other. The lens module is slidably fixed in the frame by a guide through hole and a guide pin provided on the lens barrel. When a voltage is applied to the piezoelectric vibrating element, the piezoelectric vibrating element is deformed, so that the lens barrel moves along the optical axis in the frame, and focusing is performed.

本考案をさらに広く応用できるように、弾性体は、コイルばねとすることができる。また、体積をさらに縮小するために、弾性体は、弾性を有する発泡材料からなる弾性パッド（ｅｌａｓｔｉｃｐａｄ）、ゴム材料からなる弾性パッドまたは板ばねとすることができる。 The elastic body can be a coil spring so that the present invention can be applied more widely. In order to further reduce the volume, the elastic body may be an elastic pad made of a foam material having elasticity, an elastic pad made of a rubber material, or a leaf spring.

上述の課題を解決するため、本考案のレンズ駆動装置は、圧電振動素子、レンズモジュールおよびフレームを具える。圧電振動素子およびレンズモジュールは、フレーム内に配置される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒と、レンズ鏡筒内に配置される光学レンズセットと、接平面押圧部材（ｔａｎｇｅｎｔｔｈｒｕｓｔｅｌｅｍｅｎｔ）と、ガイド装置と、スライド装置（ｓｌｉｐｐｉｎｇｆｉｘｔｕｒｅ）と、金属板（ｍｅｔａｌｍｅｍｂｅｒ）を具える。金属板は、レンズ鏡筒の外表面に固定され、圧電振動素子に接触する。ガイド装置は、互いに対応するガイド通孔およびガイドピンから構成される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒上に設けられるガイド通孔およびガイドピンにより、フレーム内にスライド固定される。スライド装置は、互いに対応するスライド溝（ｓｌｉｐｐｉｎｇｓｌｏｔ）およびスライドロッド（ｓｌｉｄｅｒｏｄ）から構成される。レンズ鏡筒は、スライドロッドにより、光軸に沿って移動する。接平面押圧部材は、レンズ鏡筒の外部に配置される。接平面押圧部材は、配列される複数のスライドボールと、各スライドボールに対応するばねと、を含み、スライドボールには、ばねの弾性力により、レンズ鏡筒の外縁において接線方向への推力が発生する。この推力により、金属板と圧電振動素子との境界面には、摩擦力が発生する。圧電振動素子に電圧が印加されたとき、圧電振動素子が変形することにより、レンズモジュールがフレーム内において光軸に沿って移動し、焦点合わせが行われる。 In order to solve the above-described problem, the lens driving device of the present invention includes a piezoelectric vibration element, a lens module, and a frame. The piezoelectric vibration element and the lens module are disposed in the frame. The lens module includes a lens barrel, an optical lens set arranged in the lens barrel, a tangential plane pressing member, a guide device, a sliding device, and a metal plate. ). The metal plate is fixed to the outer surface of the lens barrel and contacts the piezoelectric vibration element. The guide device includes guide holes and guide pins corresponding to each other. The lens module is slidably fixed in the frame by a guide through hole and a guide pin provided on the lens barrel. The slide device is composed of a sliding slot and a slide rod corresponding to each other. The lens barrel is moved along the optical axis by the slide rod. The tangential plane pressing member is disposed outside the lens barrel. The tangential plane pressing member includes a plurality of slide balls arranged and a spring corresponding to each slide ball, and the slide ball receives a thrust in a tangential direction at the outer edge of the lens barrel by the elastic force of the spring. appear. Due to this thrust, a frictional force is generated at the boundary surface between the metal plate and the piezoelectric vibration element. When a voltage is applied to the piezoelectric vibration element, the piezoelectric vibration element is deformed, so that the lens module moves along the optical axis in the frame, and focusing is performed.

本考案をさらに広く応用できるように、接平面押圧部材は、２つの永久磁石（ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔ）および押圧板（ｐｕｓｈｉｎｇｂｏａｒｄ）から構成することができる。押圧板は永久磁石の一方の端面に配置され、スライド装置のスライドロッドに接触する。２つの永久磁石には、同極間に発生する反発力により、押圧板に対する推力が発生する。この推力により、レンズ鏡筒の外縁に対し、接線方向への推力が発生し、金属板と圧電振動素子との境界面に摩擦力が発生する。 In order to apply the present invention more widely, the tangential plane pressing member can be composed of two permanent magnets and a pressing board. The pressing plate is disposed on one end face of the permanent magnet and contacts the slide rod of the slide device. The two permanent magnets generate a thrust against the pressing plate due to the repulsive force generated between the same poles. Due to this thrust, a thrust in the tangential direction is generated with respect to the outer edge of the lens barrel, and a frictional force is generated at the boundary surface between the metal plate and the piezoelectric vibration element.

本考案のレンズ駆動装置は、圧電振動素子、レンズモジュールおよびフレームを具える。圧電振動素子およびレンズモジュールは、フレーム内に配置される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒と、レンズ鏡筒内に配置される光学レンズセットと、弾性部材と、少なくとも２つのガイド装置と、を具える。弾性部材は、レンズ鏡筒外部と圧電振動素子との間に配置される弾性体および金属板を備える。弾性部材の弾性力により、弾性部材と圧電振動素子との境界面には、摩擦力が発生する。ガイド装置は、互いに対応するガイド通孔およびガイドピンから構成される。レンズモジュールは、レンズ鏡筒上に設けられるガイド通孔およびガイドピンにより、フレーム内にスライド固定される。圧電振動素子に電圧が印加されたとき、圧電振動素子が変形することにより、レンズ鏡筒がフレーム内において光軸に沿って移動し、焦点合わせが行われる。本考案のレンズ駆動装置は、上述の構造により、光学レンズセットを迅速に安定的に移動させることができる上、傾斜が発生するのを低減することができ、全体を小型化することができるため、小型の光学システムに応用することができる。 The lens driving device of the present invention includes a piezoelectric vibration element, a lens module, and a frame. The piezoelectric vibration element and the lens module are disposed in the frame. The lens module includes a lens barrel, an optical lens set disposed in the lens barrel, an elastic member, and at least two guide devices. The elastic member includes an elastic body and a metal plate disposed between the outside of the lens barrel and the piezoelectric vibration element. Due to the elastic force of the elastic member, a frictional force is generated at the boundary surface between the elastic member and the piezoelectric vibration element. The guide device includes guide holes and guide pins corresponding to each other. The lens module is slidably fixed in the frame by a guide through hole and a guide pin provided on the lens barrel. When a voltage is applied to the piezoelectric vibrating element, the piezoelectric vibrating element is deformed, so that the lens barrel moves along the optical axis in the frame, and focusing is performed. The lens driving device of the present invention can move the optical lens set quickly and stably with the above-described structure, can reduce the occurrence of tilting, and can be downsized as a whole. It can be applied to a small optical system.

従来のボイスコイルモータと圧電アクチュエータとを組み合わせたレンズ駆動装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lens drive device which combined the conventional voice coil motor and the piezoelectric actuator. 従来の圧電アクチュエータを有するレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device which has the conventional piezoelectric actuator. 従来の２つの圧電アクチュエータを有するレンズ駆動装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lens drive device which has two conventional piezoelectric actuators. 本考案の第１実施形態によるレンズ駆動装置を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a lens driving device according to a first embodiment of the present invention. 本考案の第１実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view illustrating a lens driving device according to a first embodiment of the present invention. 本考案の第１実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view illustrating a lens driving device according to a first embodiment of the present invention. 本考案の第２実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 2nd Embodiment of this invention. 本考案の第３実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 3rd Embodiment of this invention. 本考案の第４実施形態によるレンズ駆動装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lens drive device by 4th Embodiment of this invention. 本考案の第４実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 4th Embodiment of this invention. 本考案の第４実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 4th Embodiment of this invention. 本考案の第４実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 4th Embodiment of this invention. 本考案の第５実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 5th Embodiment of this invention. 本考案の第５実施形態によるレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the lens drive device by 5th Embodiment of this invention.

本考案の目的、特徴および効果を示す実施形態を図面に沿って詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments showing the objects, features, and effects of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図４〜図６を参照する。図４〜図６に示すように、本考案のレンズ駆動装置１は、主に、圧電振動素子３１、レンズモジュール１１およびフレーム１２を具える。圧電振動素子３１およびレンズモジュール１１は、フレーム１２内に配置される。圧電振動素子３１は、フレーム１２内に固定され、圧電振動素子３１の電極３４は、圧電コントローラ（図示せず）に接続される。一般に、圧電振動素子は、内部の圧電材料の逆圧電効果を利用するものである。即ち、圧電材料に電圧を印加し、圧電材料を変形させることにより、変移を行う。圧電振動素子は、圧電材料の変形運動に基づき、（１）縦方向に直線運動するものと（２）横方向に湾曲運動するものとに分類される。（１）縦方向に直線運動するものは、単板型および積層型があり、高剛性で、軸方向への推力が大きいという長所を有する。（２）横方向に湾曲運動するものは、ユニモルフ（Ｕｎｉｍｏｒｐｈ）およびバイモルフ（Ｂｉｍｏｒｐｈ）があり、この運動方式の素子は、変移距離が大きい。本考案の各実施形態においては、横方向に湾曲運動するバイモルフの圧電材料が使用される。電圧コントローラが電圧、共振周波数および位相角を出力すると、それらが電極３４から圧電振動素子３１に入力され、圧電振動素子３１に波状の振動が発生し、摩擦方式によって振動が伝達されることにより、レンズモジュール１１が前後に移動する。 Reference is made to FIGS. As shown in FIGS. 4 to 6, the lens driving device 1 of the present invention mainly includes a piezoelectric vibration element 31, a lens module 11, and a frame 12. The piezoelectric vibration element 31 and the lens module 11 are disposed in the frame 12. The piezoelectric vibration element 31 is fixed in the frame 12, and the electrode 34 of the piezoelectric vibration element 31 is connected to a piezoelectric controller (not shown). In general, a piezoelectric vibration element utilizes the inverse piezoelectric effect of an internal piezoelectric material. That is, the transition is performed by applying a voltage to the piezoelectric material and deforming the piezoelectric material. Piezoelectric vibration elements are classified into (1) those that move linearly in the vertical direction and (2) those that move in a horizontal direction based on the deformation movement of the piezoelectric material. (1) Those that linearly move in the vertical direction include a single plate type and a laminated type, and have the advantages of high rigidity and large thrust in the axial direction. (2) Uniform (Bimorph) and Bimorph (Bimorph) are those that move in a lateral direction, and the elements of this movement system have a large transition distance. In each embodiment of the present invention, a bimorph piezoelectric material that bends laterally is used. When the voltage controller outputs a voltage, a resonance frequency, and a phase angle, they are input from the electrode 34 to the piezoelectric vibration element 31, and a wavy vibration is generated in the piezoelectric vibration element 31, and the vibration is transmitted by the friction method. The lens module 11 moves back and forth.

（第１実施形態）
本実施形態のレンズモジュール１１は、レンズ鏡筒２１と、レンズ鏡筒２１内に配置される光学レンズセット２２と、弾性部材３０と、２つのガイド装置２３，２３’と、を具える。光学レンズセット２２は、１つまたは複数の光学レンズから構成され、光線を集中させ、イメージセンサ（図示せず）上に結像する。焦点合わせを行う必要があるレンズモジュール１１は、レンズ鏡筒２１が光軸に沿って移動し、光学レンズセット２２とイメージセンサとの間の距離が変更されることにより、様々な結像効果を形成する。 (First embodiment)
The lens module 11 of the present embodiment includes a lens barrel 21, an optical lens set 22 disposed in the lens barrel 21, an elastic member 30, and two guide devices 23 and 23 ′. The optical lens set 22 is composed of one or a plurality of optical lenses, focuses light rays, and forms an image on an image sensor (not shown). The lens module 11 that needs to perform focusing has various imaging effects by moving the lens barrel 21 along the optical axis and changing the distance between the optical lens set 22 and the image sensor. Form.

良好な焦点合わせを達成するには、レンズ鏡筒２１を安定させ、傾斜させない必要があるため、本実施形態においては、２つのガイド装置２３，２３’が配置される。ガイド装置２３，２３’は、互いに対応するガイド通孔２１１，２１１’およびガイドピン３５，３５’から構成される。ガイド通孔２１１，２１１’は、レンズ鏡筒２１に設けられる。ガイドピン３５，３５’がレンズ鏡筒２１のガイド通孔２１１，２１１’とフレーム１２上の固定リング１２１とに接続されることにより、レンズ鏡筒２１は、フレーム１２内にスライド可能に固定される。これにより、レンズモジュール１１は、フレーム１２内において、ガイドピン３５，３５’に沿って上下に移動する。 In order to achieve good focusing, the lens barrel 21 needs to be stabilized and not tilted. Therefore, in this embodiment, two guide devices 23 and 23 'are arranged. The guide devices 23 and 23 'are constituted by guide through holes 211 and 211' and guide pins 35 and 35 'corresponding to each other. The guide through holes 211 and 211 ′ are provided in the lens barrel 21. By connecting the guide pins 35 and 35 ′ to the guide through holes 211 and 211 ′ of the lens barrel 21 and the fixing ring 121 on the frame 12, the lens barrel 21 is slidably fixed in the frame 12. The Accordingly, the lens module 11 moves up and down along the guide pins 35 and 35 ′ in the frame 12.

弾性部材３０は、レンズ鏡筒２１と圧電振動素子３１との間に配置される。これにより、レンズ駆動装置１をさらに小型化することができ、従来技術における、板ばねがレンズ鏡筒の外周に配置されることにより、体積が大きくなる欠点を改善することができる。本実施形態の弾性部材３０は、弾性体３２および金属板３３からなる。弾性体３２は、弾性を有するゴム材料または発泡材料からなるパッド体を用いて、弾性力を発生させる。図６を参照する。本実施形態の弾性体３２は、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を素材とする弾性パッド３２１が採用されるが、これに限定されない。弾性パッド３２１の一方の端面は、接着剤により、レンズ鏡筒２１の側面に接着される。レンズ鏡筒２１の側面は、弾性パッド３２１を接着するのに都合がよいように、平面に設計される。弾性パッド３２１の他方の端面は、接着剤により、金属板３３に接着される。金属板３３は、弾性パッド３２１の弾性力により、圧電振動素子３１を押圧し、金属板３３と圧電振動素子３１との境界面に、摩擦力が発生する。電圧コントローラが電圧、共振周波数および位相角を出力すると、それらが電極３４から圧電振動素子３１に入力され、圧電振動素子３１に波状の振動が発生し、摩擦力を介して振動がレンズ鏡筒２１に伝達される。即ち、圧電振動素子３１の変形により、レンズ鏡筒２１は、フレーム１２内において、光軸に沿って移動し、レンズ鏡筒２１が線状に前後に移動することにより、焦点合わせが行われる。レンズ鏡筒２１は、ガイド装置２３，２３’により、移動方向が規制されるため、傾斜しない。 The elastic member 30 is disposed between the lens barrel 21 and the piezoelectric vibration element 31. Thereby, the lens drive device 1 can be further reduced in size, and the disadvantage that the volume increases due to the leaf springs arranged in the outer periphery of the lens barrel in the prior art can be improved. The elastic member 30 of this embodiment includes an elastic body 32 and a metal plate 33. The elastic body 32 generates an elastic force using a pad body made of an elastic rubber material or foam material. Please refer to FIG. The elastic body 32 of the present embodiment employs an elastic pad 321 made of ethylene propylene diene rubber (EPDM), but is not limited thereto. One end surface of the elastic pad 321 is bonded to the side surface of the lens barrel 21 with an adhesive. The side surface of the lens barrel 21 is designed to be flat so as to be convenient for bonding the elastic pad 321. The other end surface of the elastic pad 321 is bonded to the metal plate 33 with an adhesive. The metal plate 33 presses the piezoelectric vibration element 31 by the elastic force of the elastic pad 321, and a frictional force is generated at the boundary surface between the metal plate 33 and the piezoelectric vibration element 31. When the voltage controller outputs a voltage, a resonance frequency, and a phase angle, they are input from the electrode 34 to the piezoelectric vibration element 31, and a wave-like vibration is generated in the piezoelectric vibration element 31. Is transmitted to. That is, the lens barrel 21 moves along the optical axis in the frame 12 due to the deformation of the piezoelectric vibration element 31, and focusing is performed by moving the lens barrel 21 back and forth linearly. The lens barrel 21 is not inclined because the moving direction is restricted by the guide devices 23 and 23 '.

本実施形態のレンズモジュール１１は、従来のレンズモジュールと比較した場合、上述の構造により、光学レンズセット２２を迅速に安定に移動させることができる上、傾斜が発生するのを低減することができ、全体を小型化することができるため、小型の光学システムに応用することができる。 The lens module 11 according to the present embodiment can move the optical lens set 22 quickly and stably and reduce the occurrence of inclination when compared with a conventional lens module. Since the whole can be reduced in size, it can be applied to a small optical system.

（第２実施形態）
図４および図７を参照する。本実施形態の構造は、第１実施形態と略同一であるが、本実施形態では、弾性部材３０中の弾性体３２としてコイルばね３２２（ｃｏｉｌｓｐｒｉｎｇ）が使用される。コイルばね３２２の一方の端部は、レンズ鏡筒２１の側面上に固定され、他方の端部は、金属板３３上に接着固定される。金属板３３は、コイルばね３２２の弾発力により、圧電振動素子３１を押圧し、金属板３３と圧電振動素子３１との境界面に摩擦力が発生する。 (Second Embodiment)
Please refer to FIG. 4 and FIG. The structure of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, but in this embodiment, a coil spring 322 (coil spring) is used as the elastic body 32 in the elastic member 30. One end of the coil spring 322 is fixed on the side surface of the lens barrel 21, and the other end is bonded and fixed on the metal plate 33. The metal plate 33 presses the piezoelectric vibration element 31 by the elastic force of the coil spring 322, and a frictional force is generated at the boundary surface between the metal plate 33 and the piezoelectric vibration element 31.

（第３実施形態）
図４および図８を参照する。本実施形態の構造は、第１実施形態と略同一であるが、本実施形態では、弾性部材３０中の弾性体３２として板ばね３２３（ｌｅａｆｓｐｒｉｎｇ）が使用される。板ばね３２３の一方の端部は、レンズ鏡筒２１の側面上に固定され、他方の端部は、金属板３３上に接着固定される。金属板３３は、板ばね３２３の復元力により、圧電振動素子３１を押圧し、金属板３３と圧電振動素子３１との境界面に摩擦力が発生する。 (Third embodiment)
Please refer to FIG. 4 and FIG. Although the structure of this embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, a leaf spring 323 (leaf spring) is used as the elastic body 32 in the elastic member 30 in this embodiment. One end of the leaf spring 323 is fixed on the side surface of the lens barrel 21, and the other end is bonded and fixed on the metal plate 33. The metal plate 33 presses the piezoelectric vibration element 31 by the restoring force of the plate spring 323, and a frictional force is generated at the boundary surface between the metal plate 33 and the piezoelectric vibration element 31.

（第４実施形態）
図９〜図１２を参照する。図９〜図１２に示すように、本実施形態のレンズモジュール１１は、レンズ鏡筒２１と、レンズ鏡筒２１内に配置される光学レンズセット２２と、接平面押圧部材３６と、金属板３３と、ガイド装置２３と、スライド装置２４と、からなる。ガイド装置２３は、第１実施形態のガイド装置２３と同一である。スライド装置２４は、互いに対応し、光軸に平行であるスライド溝２１２およびスライドロッド３７から構成される。スライド溝２１２は、レンズ鏡筒２１上に設けられ、スライドロッド３７が上下にスライドすることができる。ガイド装置２３およびスライド装置２４により、レンズモジュール１１は、フレーム１２内において、ガイドピン３５およびスライドロッド３７に沿って、安定に上下に移動することができる。 (Fourth embodiment)
Please refer to FIGS. As shown in FIGS. 9 to 12, the lens module 11 of this embodiment includes a lens barrel 21, an optical lens set 22 disposed in the lens barrel 21, a tangential plane pressing member 36, and a metal plate 33. And a guide device 23 and a slide device 24. The guide device 23 is the same as the guide device 23 of the first embodiment. The slide device 24 includes a slide groove 212 and a slide rod 37 that correspond to each other and are parallel to the optical axis. The slide groove 212 is provided on the lens barrel 21, and the slide rod 37 can slide up and down. With the guide device 23 and the slide device 24, the lens module 11 can stably move up and down along the guide pins 35 and the slide rod 37 in the frame 12.

接平面押圧部材３６は、レンズ鏡筒２１の外部に配置される。接平面押圧部材３６の一方の端面は、スライドロッド３７上に接触し、他方の端面は、フレーム１２の内面に固定される。これにより、レンズ駆動装置１をさらに小型化することができ、従来技術における、体積が大きすぎる欠点を改善することができる。本実施形態の接平面押圧部材３６は、４つの対称に配列されるスライドボール３６１と、４つのスライドボールに対応する４つのばね３６２と、を具える。各ばね３６２（例えば、圧縮ばね）の弾性力がスライドボール３６１を前方に押圧することにより、スライドボール３６１は、スライドロッド３７に接触する。この弾性力は、スライドロッド３７およびレンズ鏡筒２１上に伝達され、レンズ鏡筒２１の外縁に対して、接線方向への推力（接平面推力）が発生する。レンズ鏡筒２１は、この接平面推力により、圧電振動素子３１を押圧する。スライドボール３６１は、スライド装置２４とスライドロッド３７との間の摩擦を低減する。 The tangential plane pressing member 36 is disposed outside the lens barrel 21. One end surface of the tangential plane pressing member 36 contacts the slide rod 37, and the other end surface is fixed to the inner surface of the frame 12. Thereby, the lens drive device 1 can be further reduced in size, and the disadvantage that the volume is too large in the prior art can be improved. The tangential plane pressing member 36 of this embodiment includes four slide balls 361 arranged symmetrically and four springs 362 corresponding to the four slide balls. When the elastic force of each spring 362 (for example, a compression spring) presses the slide ball 361 forward, the slide ball 361 contacts the slide rod 37. This elastic force is transmitted onto the slide rod 37 and the lens barrel 21, and a tangential thrust (tangential plane thrust) is generated with respect to the outer edge of the lens barrel 21. The lens barrel 21 presses the piezoelectric vibration element 31 by this tangential plane thrust. The slide ball 361 reduces friction between the slide device 24 and the slide rod 37.

金属板３３は、レンズ鏡筒２１の小平面（ｆａｃｅｔ）上に固定され、圧電振動素子３１に接触する。また、金属板３３には、接平面押圧部材３６によって発生する推力により、圧電振動素子３１との間に摩擦力が形成される。電圧コントローラが電圧、共振周波数および位相角を出力すると、それらが電極３４から圧電振動素子３１に入力され、圧電振動素子３１に波状の振動が発生し、摩擦方式によって振動が伝達され、レンズモジュール１１が線状に前後に移動することにより、焦点合わせが行われる。 The metal plate 33 is fixed on a facet of the lens barrel 21 and contacts the piezoelectric vibration element 31. In addition, a frictional force is formed between the metal plate 33 and the piezoelectric vibration element 31 by the thrust generated by the tangential plane pressing member 36. When the voltage controller outputs a voltage, a resonance frequency, and a phase angle, they are input from the electrode 34 to the piezoelectric vibration element 31, a wave-like vibration is generated in the piezoelectric vibration element 31, and the vibration is transmitted by the friction method, and the lens module 11. The focusing is performed by moving the lens back and forth linearly.

本実施形態のレンズモジュール１１は、従来のレンズモジュールと比較した場合、上述の構造により、光学レンズセット２２を迅速に安定的に移動させることができる上、傾斜が発生するのを低減することができ、全体を小型化することができるため、小型の光学システムに応用することができる。 When compared with the conventional lens module, the lens module 11 of the present embodiment can move the optical lens set 22 quickly and stably with the above-described structure, and can reduce the occurrence of inclination. Since the whole can be reduced in size, it can be applied to a small optical system.

（第５実施形態）
図１３および図１４を参照する。図１３および図１４に示すように、本実施形態の構造は、第４実施形態と略同一であるが、本実施形態の接平面押圧部材３６は、２つの永久磁石３６３，３６４および押圧板３６５から構成される。押圧板３６５は、永久磁石３６４の一方の端面に配置される。本実施形態の押圧板３６５は、金属材料からなり、その外表面は、スライド装置２４のスライドロッド３７上を押圧する。また、押圧板３６５の外表面には、押圧板３６５とスライドロッド３７との間の摩擦を低減するために、４つの球状の突起が設けられる。ここで、押圧板３６５の材料および形状は、これだけに限定されない。スライドロッド３７およびレンズ鏡筒２１は、何れも導磁性を有さない材料からなる。永久磁石３６３と永久磁石３６４とは、同極対向配置（例えば、Ｎ極同士で対向配置）されることにより、反発力が発生し、レンズ鏡筒２１の外縁に対し、接線方向への推力（接平面推力）が発生する。レンズ鏡筒２１は、この接平面推力により、圧電振動素子３１を押圧する。即ち、実施形態４においては、ばね３６２を利用した弾性力が使用され、スライドボール３６１を介し、スライドロッド３７を押圧するが、本実施形態においては、永久磁石３６３と永久磁石３６４とが同極対向配置されることによって発生する反発力が使用され、押圧板３６５を介し、スライドロッド３７を押圧する。 (Fifth embodiment)
Please refer to FIG. 13 and FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the structure of this embodiment is substantially the same as that of the fourth embodiment, but the tangential plane pressing member 36 of this embodiment has two permanent magnets 363 and 364 and a pressing plate 365. Consists of The pressing plate 365 is disposed on one end surface of the permanent magnet 364. The pressing plate 365 of the present embodiment is made of a metal material, and the outer surface presses the slide rod 37 of the slide device 24. In addition, four spherical protrusions are provided on the outer surface of the pressing plate 365 in order to reduce friction between the pressing plate 365 and the slide rod 37. Here, the material and shape of the pressing plate 365 are not limited to this. Both the slide rod 37 and the lens barrel 21 are made of a material having no magnetic conductivity. The permanent magnet 363 and the permanent magnet 364 are disposed so as to face each other with the same polarity (for example, the N poles are opposed to each other), thereby generating a repulsive force and thrusting in the tangential direction with respect to the outer edge of the lens barrel 21 ( Tangential plane thrust) is generated. The lens barrel 21 presses the piezoelectric vibration element 31 by this tangential plane thrust. That is, in the fourth embodiment, an elastic force using the spring 362 is used, and the slide rod 37 is pressed via the slide ball 361. In the present embodiment, the permanent magnet 363 and the permanent magnet 364 have the same polarity. The repulsive force generated by the opposing arrangement is used, and the slide rod 37 is pressed through the pressing plate 365.

１レンズ駆動装置
１１レンズモジュール
１２フレーム
１２１固定リング
２１レンズ鏡筒
２１１ガイド通孔
２１１’ ガイド通孔
２１２スライド溝
２２光学レンズセット
２３ガイド装置
２４スライド装置
３０弾性部材
３１圧電振動素子
３２弾性体
３２１弾性パッド
３２２コイルばね
３２３板ばね
３３金属板
３４電極
３５ガイドピン
３５’ ガイドピン
３６接平面押圧部材
３６１スライドボール
３６２ばね
３６３永久磁石
３６４永久磁石
３６５押圧板
３７スライドロッド DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lens drive device 11 Lens module 12 Frame 121 Fixing ring 21 Lens barrel 211 Guide through-hole 211 'Guide through-hole 212 Slide groove 22 Optical lens set 23 Guide device 24 Slide device 30 Elastic member 31 Piezoelectric vibration element 32 Elastic body 321 Elastic Pad 322 Coil spring 323 Plate spring 33 Metal plate 34 Electrode 35 Guide pin 35 'Guide pin 36 Tangential plane pressing member 361 Slide ball 362 Spring 363 Permanent magnet 364 Permanent magnet 365 Press plate 37 Slide rod

Claims

It consists of a piezoelectric vibration element, a lens module, and a frame.
The piezoelectric vibration element and the lens module are disposed in the frame,
The lens module includes a lens barrel, an optical lens set disposed inside the lens barrel, an elastic member, and at least two guide devices.
The elastic member is made of an elastic body and a metal plate, and is arranged between the outside of the lens barrel and the piezoelectric vibration element and fixed to the lens barrel.
The elastic body exerts a pressing force on the piezoelectric vibration element by the elastic force through the metal plate disposed on the piezoelectric vibration element side, and acts on a boundary surface between the metal plate and the piezoelectric vibration element. The movement along the optical axis direction of the lens barrel is performed by the dynamic friction force,
The guide device includes a guide through hole and a guide pin provided in the lens barrel, and the guide pin is disposed in parallel to the optical axis in the guide through hole provided in the lens barrel. Both ends are fixed to the frame, and the lens barrel is slidably fixed in the frame,
A lens driving device characterized in that the lens barrel is moved along the optical axis in the frame by the vibration of the piezoelectric vibration element.

2. The lens driving device according to claim 1, wherein the elastic body of the elastic member is an elastic pad made of a rubber material or an elastic pad made of a foam material.

The lens driving device according to claim 1, wherein the elastic body of the elastic member is a coil spring or a leaf spring.

The said metal plate and the said piezoelectric vibration element generate | occur | produce a sliding frictional force by the said elastic body being adhesively fixed with respect to the said metal plate and the said lens barrel. Lens drive device.

It consists of a piezoelectric vibration element, a lens module, and a frame.
The piezoelectric vibration element and the lens module are disposed in the frame,
The lens module includes a lens barrel, an optical lens set disposed inside the lens barrel, a tangential plane pressing member, a guide device, a slide device, and a metal plate.
The guide device supports a guide pin arranged parallel to the optical axis by inserting it through a pair of guide through holes provided in the lens barrel, fixing both ends of the guide pin to the frame, and mounting the lens barrel in the frame. Slidably fixed along the optical axis,
The slide device includes a slide groove disposed on the lens barrel and a slide rod housed in the slide groove, which is disposed in parallel to the optical axis, and the lens barrel is optically driven by the slide rod. It is possible to move along the axis,
The tangential plane pressing member is disposed on the outer periphery of the lens barrel so as to exert a pressing force in a tangential direction of the outer periphery of the lens barrel, and generates a tangential thrust with respect to an outer edge of the lens barrel. Due to this, a frictional force is generated under the pressing force on the boundary surface between the metal plate and the piezoelectric vibration element disposed relative to the metal plate,
Due to the vibration of the piezoelectric vibration element, the lens barrel is moved by the frictional force acting on the boundary surface between the metal plate pressed by the tangential plane pressing member and the piezoelectric vibration element under the pressing force, thereby focusing. A lens driving device.

The tangential plane pressing member includes a plurality of slide balls and springs corresponding to the slide balls, and the slide balls are pressed forward by the elastic force of the springs. 6. The lens driving device according to claim 5, wherein a thrust force in a tangential direction is generated on the outer periphery of the lens barrel by the elastic force of the spring in contact with the slide rod. apparatus.

The tangential plane pressing member is composed of two permanent magnets and a pressing plate, and the pressing plate is disposed on one end surface of the permanent magnet and presses on the slide rod of the sliding device, and the two permanent magnets The pressing plate is pressed onto the slide rod by the repulsive force generated by the opposing arrangement of the same pole, thereby generating a tangential thrust with respect to the outer periphery of the lens barrel. The lens driving device according to claim 5.