レンズ駆動装置
【課題】 対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータにおいて、対物レンズをスムースにかつ安定して駆動させる。
【解決手段】 対物レンズ１１を保持し、固定部材１３に可動支持されるホルダー１２が案内部材１６に沿って移動する構成のレンズ駆動装置２０において、周方向に開口部２５ｓを有するＣ字形の磁石２５を上記ホルダー１２に装着された駆動用コイル１４の外周側に配置し、上記駆動用コイル１４にレンズ駆動用信号Ｉを流すとともに、上記Ｃ字形の磁石２５の開口部２５ｓに配置され、かつ、上記駆動用コイル１４の外周側に固定された補助コイル２４を設け、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流して、上記ホルダー１２を案内部材１６の延長方向と直交する方向に振動させながら、上記ホルダー１２を上方または下方に移動させるようにした。
【解決手段】 対物レンズ１１を保持し、固定部材１３に可動支持されるホルダー１２が案内部材１６に沿って移動する構成のレンズ駆動装置２０において、周方向に開口部２５ｓを有するＣ字形の磁石２５を上記ホルダー１２に装着された駆動用コイル１４の外周側に配置し、上記駆動用コイル１４にレンズ駆動用信号Ｉを流すとともに、上記Ｃ字形の磁石２５の開口部２５ｓに配置され、かつ、上記駆動用コイル１４の外周側に固定された補助コイル２４を設け、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流して、上記ホルダー１２を案内部材１６の延長方向と直交する方向に振動させながら、上記ホルダー１２を上方または下方に移動させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の対物レンズの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に搭載されるカメラは画素数が増大されるとともに、ズーム処理やマクロ処理等の高機能化が進んでいることから、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のものだけでなく、可動焦点のものも投入されてきている。この可動焦点のレンズ系の駆動装置は、例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、対物レンズ５１を保持するホルダー５２を図示しない板バネなどの支持手段により固定部材５３に可動支持するとともに、上記ホルダー５２に装着された駆動用コイル５４に供給される駆動電流と、上記駆動用コイル５４の外周側に配設され、上記駆動用コイル５４に磁界を印加する円筒状の磁石５５とを備え、上記駆動用コイル５４に通電する電流値により上記対物レンズ５１の移動量を制御するもので、支持手段としてバネ部材を用いた場合には、上記磁界中に置かれた駆動用コイル５４に通電した際に発生するローレンツ力と上記バネ部材の復元力とが釣り合った位置に上記対物レンズ５１を移動させることができる。
【０００３】
ところで、上記構成のレンズ駆動装置５０においては、一般に、上記ホルダー５２を案内部材５６に沿って移動させる構成とすることにより、上記対物レンズ５１の駆動方向を規制するようにしている。具体的には、上記固定部材５３に、レンズ光軸方向と平行な方向に延長するガイドシャフトなどの円柱状の案内部材５６を取付けるとともに、上記ホルダー５２の外周側に貫通孔５２ｈを設け、この貫通孔５２ｈに上記案内部材５６を摺動自在に挿入しておくことで、上記ホルダー５２の移動方向を規制して、上記対物レンズ５１をレンズ光軸方向に沿って移動させる(例えば、特許文献１，２参照)。
【特許文献１】特開２００１−７４９９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホルダー５２を案内部材５６に沿って移動させる際に、上記貫通孔５２ｈと上記案内部材５６とのクリアランスが小さいと、ホルダー５２を駆動させたときに摩擦力が生じ、上記対物レンズ１１をスムースに駆動させることが困難であった。また、逆に、クリアランスを大きくすると、上記ホルダー５２がレンズ駆動方向と直角方向に動き易くなるので、上記対物レンズ５１を安定して駆動させることができなくなってしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータにおいて、対物レンズをスムースにかつ安定して駆動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ホルダーが案内部材に沿って移動する際に、駆動方向あるいは駆動方向と垂直な方向に振動させながら駆動させれば、摺動に伴う摩擦力を低減することができるので、レンズをスムースに駆動することができることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、動力源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータであって、少なくともレンズ駆動初期に、上記対物レンズを振動させながら駆動するように構成したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を１個とするとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させて上記対物レンズを駆動するようにしたものである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記補助動力源に交流信号を印加するようにしたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレンズ駆動装置において、上記主動力源を周方向に開口部を有するＣ字形の磁石の内周側に配置された環状の駆動用コイルから構成し、上記補助動力源を、上記駆動用コイルに固定され、上記磁石の開口部に配置された補助コイルから構成したものである。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレンズ駆動装置において、上記動力源をＮ個設けるとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に、互いに（２π／Ｎ）だけ位相の異なる交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたものである。
【０００９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力がローレンツ力に基づくものであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力が圧電材料の変形応力に基づくものであることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力が金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力に基づくものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ローレンツ力や圧電材料の変形応力、あるいは、金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力などの駆動源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する際に、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させたりするなどして、上記対物レンズを振動させながら駆動させることにより、ホルダーに作用する、摺動に伴う摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズをスムースに駆動することができる。
具体的には、例えば、対物レンズを駆動する動力源を１個とした場合には、動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させるようにする。また、動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成した場合には、上記補助動力源に交流信号を印加するようにすれば、簡単な構成で、上記対物レンズを振動させながら駆動させることができ、対物レンズをスムースに駆動することができる。
また、対物レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本発明の最良の形態１に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す模式図で、同図において、１１は対物レンズ、１２はこの対物レンズ１１を保持するホルダーで、このホルダー１２は、図示しない板バネ等の支持手段を介して固定部材１３に可動支持されている。１４は上記ホルダー１２に装着される環状の駆動用コイル、１５は上記駆動用コイル１４に磁界を印加するための円筒状の磁石、１６は一端が上記固定部材１３に取付けられ、他端が上記ホルダー１２の外周側に設けられた貫通孔１２ｈに摺動自在に挿入され、上記ホルダー１２に保持された対物レンズ１１の移動方向を規制するる円柱状の案内部材で、この案内部材１６の延長方向は、上記対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向である。また、１７は上記駆動用コイル１４に駆動電流を供給するための駆動電流制御装置で、上記駆動用コイル１４に通電する電流の方向とその大きさにより、上記対物レンズ１１の移動方向と移動量とを制御する。
本例では、駆動電流制御装置１７により、レンズ駆動初期に、上記駆動用コイル１４に通電する電流(以下、駆動電流という)を、図２（ａ）に示すような、駆動信号に相当する信号（同図のステップ状に変化する電流；以下、レンズ駆動用信号Ｉという）に交流的に変化する信号（以下、交流信号ｉという）を重畳させた電流とし、この駆動電流により上記対物レンズ１１を駆動するようにしている。駆動用コイル１４に駆動電流を流すと、上記対物レンズ駆動用信号Ｉと上記磁石１５との電磁相互作用により、上記駆動用コイル１４にはローレンツ力が作用し、上記ホルダー１２は、図１及び図２（ｂ）に示すように、上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動する。このとき、上記駆動電流には交流信号ｉが重畳されているので、上記ホルダー１２は、上下方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際には、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
なお、上記交流信号ｉを重畳させる時間としては、上記ホルダー１２が所定の位置まで上昇（または、下降）した直後までとすることが好ましい。また、上記ホルダー１２が所定の位置に到達したときには上記ホルダー１２がまだ振動しているが、この期間は極めて短いので、レンズ位置決め動作においては問題となることはない。
【００１２】
このように、本最良の形態１によれば、対物レンズ１１を保持し、固定部材１３に可動支持されるホルダー１２が、対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向に延長する案内部材１６に沿って移動する構成のレンズ駆動装置１０において、レンズ駆動初期に、上記ホルダー１２に搭載された駆動用コイル１４に印加する駆動信号に相当するレンズ駆動用信号Ｉに交流信号ｉを重畳させて上記対物レンズ１１を駆動することにより、上記ホルダー１２を振動させながら移動させて、上記ホルダー１２と上記案内部材１６との間の摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１３】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、対物レンズ１１を保持するホルダー１２を案内部材１６の延長方向に平行な方向に振動させる構成としたが、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒状の磁石１５に代えて、周方向に開口部２５ｓを有するＣ字形の磁石２５を上記駆動用コイル１４の外周側に配置するとともに、上記Ｃ字形の磁石２５の開口部２５ｓに補助コイル２４を配置したレンズ駆動装置２０を構成し、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流して、上記ホルダー１２を案内部材１６の延長方向と直交する方向に振動させながら、上方または下方に移動させるようにしてもよい。
上記補助コイル２４は、詳細には、軸方向が上記駆動用コイル１４の径方向、すなわち、上記Ｃ字形の磁石２５の磁界方向となるように巻回されたコイルで、上記ホルダー１２に装着された駆動用コイル１４の外周側に固定される。本例では、図４（ａ）に示すように、対物レンズ１１の焦点方向に、駆動電流制御装置２７により上記駆動用コイル１４に駆動電流Ｉを流して、レンズの焦点方向に、上記駆動用コイル１４にローレンツ力を発生させることにより、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、上記ホルダー１２を上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動させるとともに、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流すようにしている。
上記補助コイル２４に交流電流ｉを流すと、補助コイル２４の軸方向は上記駆動用コイル１４の軸方向に直交しているので、図５に示すように、上記交流電流ｉと上記Ｃ字形の磁石２５の作る磁界との相互作用により、上記補助コイル２４には上記ホルダー１２を径方向に振動させる力（ローレンツ力）が作用する。したがって、上記図３（ａ）に示すように、上記ホルダー１２は、上記案内部材１６の径方向に振動しながら上下方向に移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際には、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１４】
最良の形態３．
図６は、本発明の最良の形態３に係るレンズ駆動装置３０の構成を示す模式図で、同図において、１１は対物レンズ、１２はこの対物レンズ１１を保持するホルダーで、このホルダー１２は、図示しない板バネ等の支持手段を介して固定部材１３に可動支持されている。３１，３２は印加される電流または電圧に応じて伸縮する第１及び第２のアクチュエータで、その一端側は連結部材３１ｐ，３２ｐを介して上記固定部材１３にそれぞれ固定されており、他端側は上記ホルダー１２の外周部に設けられた連結部材３１ｑ，３２ｑを介して上記ホルダー１２に取付けられている。また、１６は一端が上記固定部材１３に取付けられ、他端が上記ホルダー１２の外周側に設けられた貫通孔１２ｈに摺動自在に挿入され、上記ホルダー１２に保持された対物レンズ１１の移動方向を規制する円柱状の案内部材で、この案内部材１６の延長方向は、上記対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向である。
上記第１及び第２のアクチュエータ３１，３２としては、例えば、イオン交換樹脂の両面側に電極を設け、印加される電圧により上記樹脂の陰極側を膨潤させてを屈曲させる高分子アクチュエータ（商品名；イオン伝導アクチュエータ）や、形状記憶合金を繊維状にし、通電による発熱によって変形する金属系アクチュエータ（商品名；バイオメタル）などの変形応力を利用したアクチュエータを使用することができる。
【００１５】
上記構成のレンズ駆動装置３０では、駆動電流制御装置３７により、上記第１及び第２のアクチュエータ３１，３２に通電する駆動電流として、図７（ａ）に示すような、駆動信号に相当するレンズ駆動用信号Ｉにそれぞれ、互いに逆位相の交流信号ｉ1，ｉ2を重畳させた駆動用信号Ｉ1，Ｉ2により上記対物レンズ１１を駆動する。
上記アクチュエータ３１，３２にそれぞれ駆動用信号にＩ1，Ｉ2を流すと、上記アクチュエータ３１，３２は、連結部材３１ｐ，３２ｐを支点として互いに反対方向に回転しようとする。したがって、上記アクチュエータ３１，３２による駆動力Ｆ1，Ｆ2の合力は上向き（または、下向き）となるので、上記ホルダー１２は、上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動する。このとき、上記駆動電流には互いに逆位相の交流信号ｉ1，ｉ2が重畳されているので、上記ホルダー１２は左右方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際に上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
なお、上記交流信号ｉ1，ｉ2を同位相とすれば、上記ホルダー１２は、上下方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動するので、この場合にも、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力を低減することができ、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１６】
なお、上記最良の形態３では、アクチュエータを２個用い、連結部材３１ｐ，３２ｐの２つの支点から上記ホルダー１２を駆動する構成としたが、異なる駆動点を有する複数個のアクチュエータを用いてもよい。このとき、少なくともレンズ駆動初期には、上記各アクチュエータの駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにすることが好ましい。上記交流電流としては、上下に振動させるときには全て同位相とし、左右に振動させる場合には、互いに（２π／Ｎ）だけ位相をずらすようにすれば、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、対物レンズを保持するホルダーとこのホルダーをレンズ光軸方向に案内する案内部材間の摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズをスムースにかつ安定して駆動することのできるレンズ駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の最良の形態１に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明によるレンズの駆動方法を示す図である。
【図３】本最良の形態２に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図４】本最良の形態２に係るレンズの駆動方法を示す図である。
【図５】本発明による補助コイルの動作を説明するための図である。
【図６】本最良の形態３に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図７】本最良の形態３に係るレンズの駆動方法を示す図である。
【図８】従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０ レンズ駆動装置、１１ 対物レンズ、１２ ホルダー、１３ 固定部材、
１４ 駆動用コイル、１５ 磁石、１６ 案内部材、１７ 駆動電流制御装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の対物レンズの駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に搭載されるカメラは画素数が増大されるとともに、ズーム処理やマクロ処理等の高機能化が進んでいることから、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のものだけでなく、可動焦点のものも投入されてきている。この可動焦点のレンズ系の駆動装置は、例えば、図８（ａ），（ｂ）に示すように、対物レンズ５１を保持するホルダー５２を図示しない板バネなどの支持手段により固定部材５３に可動支持するとともに、上記ホルダー５２に装着された駆動用コイル５４に供給される駆動電流と、上記駆動用コイル５４の外周側に配設され、上記駆動用コイル５４に磁界を印加する円筒状の磁石５５とを備え、上記駆動用コイル５４に通電する電流値により上記対物レンズ５１の移動量を制御するもので、支持手段としてバネ部材を用いた場合には、上記磁界中に置かれた駆動用コイル５４に通電した際に発生するローレンツ力と上記バネ部材の復元力とが釣り合った位置に上記対物レンズ５１を移動させることができる。
【０００３】
ところで、上記構成のレンズ駆動装置５０においては、一般に、上記ホルダー５２を案内部材５６に沿って移動させる構成とすることにより、上記対物レンズ５１の駆動方向を規制するようにしている。具体的には、上記固定部材５３に、レンズ光軸方向と平行な方向に延長するガイドシャフトなどの円柱状の案内部材５６を取付けるとともに、上記ホルダー５２の外周側に貫通孔５２ｈを設け、この貫通孔５２ｈに上記案内部材５６を摺動自在に挿入しておくことで、上記ホルダー５２の移動方向を規制して、上記対物レンズ５１をレンズ光軸方向に沿って移動させる(例えば、特許文献１，２参照)。
【特許文献１】特開２００１−７４９９０号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ホルダー５２を案内部材５６に沿って移動させる際に、上記貫通孔５２ｈと上記案内部材５６とのクリアランスが小さいと、ホルダー５２を駆動させたときに摩擦力が生じ、上記対物レンズ１１をスムースに駆動させることが困難であった。また、逆に、クリアランスを大きくすると、上記ホルダー５２がレンズ駆動方向と直角方向に動き易くなるので、上記対物レンズ５１を安定して駆動させることができなくなってしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータにおいて、対物レンズをスムースにかつ安定して駆動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ホルダーが案内部材に沿って移動する際に、駆動方向あるいは駆動方向と垂直な方向に振動させながら駆動させれば、摺動に伴う摩擦力を低減することができるので、レンズをスムースに駆動することができることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、動力源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータであって、少なくともレンズ駆動初期に、上記対物レンズを振動させながら駆動するように構成したことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を１個とするとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させて上記対物レンズを駆動するようにしたものである。
【０００７】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記補助動力源に交流信号を印加するようにしたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のレンズ駆動装置において、上記主動力源を周方向に開口部を有するＣ字形の磁石の内周側に配置された環状の駆動用コイルから構成し、上記補助動力源を、上記駆動用コイルに固定され、上記磁石の開口部に配置された補助コイルから構成したものである。
【０００８】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、対物レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のレンズ駆動装置において、上記動力源をＮ個設けるとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に、互いに（２π／Ｎ）だけ位相の異なる交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたものである。
【０００９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力がローレンツ力に基づくものであることを特徴とする。
請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力が圧電材料の変形応力に基づくものであることを特徴とする。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記駆動力が金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力に基づくものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ローレンツ力や圧電材料の変形応力、あるいは、金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力などの駆動源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する際に、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させたりするなどして、上記対物レンズを振動させながら駆動させることにより、ホルダーに作用する、摺動に伴う摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズをスムースに駆動することができる。
具体的には、例えば、対物レンズを駆動する動力源を１個とした場合には、動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させるようにする。また、動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成した場合には、上記補助動力源に交流信号を印加するようにすれば、簡単な構成で、上記対物レンズを振動させながら駆動させることができ、対物レンズをスムースに駆動することができる。
また、対物レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
最良の形態１．
図１は、本発明の最良の形態１に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す模式図で、同図において、１１は対物レンズ、１２はこの対物レンズ１１を保持するホルダーで、このホルダー１２は、図示しない板バネ等の支持手段を介して固定部材１３に可動支持されている。１４は上記ホルダー１２に装着される環状の駆動用コイル、１５は上記駆動用コイル１４に磁界を印加するための円筒状の磁石、１６は一端が上記固定部材１３に取付けられ、他端が上記ホルダー１２の外周側に設けられた貫通孔１２ｈに摺動自在に挿入され、上記ホルダー１２に保持された対物レンズ１１の移動方向を規制するる円柱状の案内部材で、この案内部材１６の延長方向は、上記対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向である。また、１７は上記駆動用コイル１４に駆動電流を供給するための駆動電流制御装置で、上記駆動用コイル１４に通電する電流の方向とその大きさにより、上記対物レンズ１１の移動方向と移動量とを制御する。
本例では、駆動電流制御装置１７により、レンズ駆動初期に、上記駆動用コイル１４に通電する電流(以下、駆動電流という)を、図２（ａ）に示すような、駆動信号に相当する信号（同図のステップ状に変化する電流；以下、レンズ駆動用信号Ｉという）に交流的に変化する信号（以下、交流信号ｉという）を重畳させた電流とし、この駆動電流により上記対物レンズ１１を駆動するようにしている。駆動用コイル１４に駆動電流を流すと、上記対物レンズ駆動用信号Ｉと上記磁石１５との電磁相互作用により、上記駆動用コイル１４にはローレンツ力が作用し、上記ホルダー１２は、図１及び図２（ｂ）に示すように、上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動する。このとき、上記駆動電流には交流信号ｉが重畳されているので、上記ホルダー１２は、上下方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際には、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
なお、上記交流信号ｉを重畳させる時間としては、上記ホルダー１２が所定の位置まで上昇（または、下降）した直後までとすることが好ましい。また、上記ホルダー１２が所定の位置に到達したときには上記ホルダー１２がまだ振動しているが、この期間は極めて短いので、レンズ位置決め動作においては問題となることはない。
【００１２】
このように、本最良の形態１によれば、対物レンズ１１を保持し、固定部材１３に可動支持されるホルダー１２が、対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向に延長する案内部材１６に沿って移動する構成のレンズ駆動装置１０において、レンズ駆動初期に、上記ホルダー１２に搭載された駆動用コイル１４に印加する駆動信号に相当するレンズ駆動用信号Ｉに交流信号ｉを重畳させて上記対物レンズ１１を駆動することにより、上記ホルダー１２を振動させながら移動させて、上記ホルダー１２と上記案内部材１６との間の摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１３】
最良の形態２．
上記最良の形態１では、対物レンズ１１を保持するホルダー１２を案内部材１６の延長方向に平行な方向に振動させる構成としたが、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、円筒状の磁石１５に代えて、周方向に開口部２５ｓを有するＣ字形の磁石２５を上記駆動用コイル１４の外周側に配置するとともに、上記Ｃ字形の磁石２５の開口部２５ｓに補助コイル２４を配置したレンズ駆動装置２０を構成し、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流して、上記ホルダー１２を案内部材１６の延長方向と直交する方向に振動させながら、上方または下方に移動させるようにしてもよい。
上記補助コイル２４は、詳細には、軸方向が上記駆動用コイル１４の径方向、すなわち、上記Ｃ字形の磁石２５の磁界方向となるように巻回されたコイルで、上記ホルダー１２に装着された駆動用コイル１４の外周側に固定される。本例では、図４（ａ）に示すように、対物レンズ１１の焦点方向に、駆動電流制御装置２７により上記駆動用コイル１４に駆動電流Ｉを流して、レンズの焦点方向に、上記駆動用コイル１４にローレンツ力を発生させることにより、図３（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、上記ホルダー１２を上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動させるとともに、レンズ駆動初期には、上記補助コイル２４に交流電流ｉを流すようにしている。
上記補助コイル２４に交流電流ｉを流すと、補助コイル２４の軸方向は上記駆動用コイル１４の軸方向に直交しているので、図５に示すように、上記交流電流ｉと上記Ｃ字形の磁石２５の作る磁界との相互作用により、上記補助コイル２４には上記ホルダー１２を径方向に振動させる力（ローレンツ力）が作用する。したがって、上記図３（ａ）に示すように、上記ホルダー１２は、上記案内部材１６の径方向に振動しながら上下方向に移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際には、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１４】
最良の形態３．
図６は、本発明の最良の形態３に係るレンズ駆動装置３０の構成を示す模式図で、同図において、１１は対物レンズ、１２はこの対物レンズ１１を保持するホルダーで、このホルダー１２は、図示しない板バネ等の支持手段を介して固定部材１３に可動支持されている。３１，３２は印加される電流または電圧に応じて伸縮する第１及び第２のアクチュエータで、その一端側は連結部材３１ｐ，３２ｐを介して上記固定部材１３にそれぞれ固定されており、他端側は上記ホルダー１２の外周部に設けられた連結部材３１ｑ，３２ｑを介して上記ホルダー１２に取付けられている。また、１６は一端が上記固定部材１３に取付けられ、他端が上記ホルダー１２の外周側に設けられた貫通孔１２ｈに摺動自在に挿入され、上記ホルダー１２に保持された対物レンズ１１の移動方向を規制する円柱状の案内部材で、この案内部材１６の延長方向は、上記対物レンズ１１のレンズ光軸方向に平行な方向である。
上記第１及び第２のアクチュエータ３１，３２としては、例えば、イオン交換樹脂の両面側に電極を設け、印加される電圧により上記樹脂の陰極側を膨潤させてを屈曲させる高分子アクチュエータ（商品名；イオン伝導アクチュエータ）や、形状記憶合金を繊維状にし、通電による発熱によって変形する金属系アクチュエータ（商品名；バイオメタル）などの変形応力を利用したアクチュエータを使用することができる。
【００１５】
上記構成のレンズ駆動装置３０では、駆動電流制御装置３７により、上記第１及び第２のアクチュエータ３１，３２に通電する駆動電流として、図７（ａ）に示すような、駆動信号に相当するレンズ駆動用信号Ｉにそれぞれ、互いに逆位相の交流信号ｉ1，ｉ2を重畳させた駆動用信号Ｉ1，Ｉ2により上記対物レンズ１１を駆動する。
上記アクチュエータ３１，３２にそれぞれ駆動用信号にＩ1，Ｉ2を流すと、上記アクチュエータ３１，３２は、連結部材３１ｐ，３２ｐを支点として互いに反対方向に回転しようとする。したがって、上記アクチュエータ３１，３２による駆動力Ｆ1，Ｆ2の合力は上向き（または、下向き）となるので、上記ホルダー１２は、上記案内部材１６に沿って上方（または、下方）に移動する。このとき、上記駆動電流には互いに逆位相の交流信号ｉ1，ｉ2が重畳されているので、上記ホルダー１２は左右方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動する。したがって、ホルダー１２が上下方向に摺動する際に上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力が低減されるので、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
なお、上記交流信号ｉ1，ｉ2を同位相とすれば、上記ホルダー１２は、上下方向に振動しながら上記案内部材１６に沿って移動するので、この場合にも、上記ホルダー１２と案内部材１６との間の摩擦力を低減することができ、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【００１６】
なお、上記最良の形態３では、アクチュエータを２個用い、連結部材３１ｐ，３２ｐの２つの支点から上記ホルダー１２を駆動する構成としたが、異なる駆動点を有する複数個のアクチュエータを用いてもよい。このとき、少なくともレンズ駆動初期には、上記各アクチュエータの駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにすることが好ましい。上記交流電流としては、上下に振動させるときには全て同位相とし、左右に振動させる場合には、互いに（２π／Ｎ）だけ位相をずらすようにすれば、対物レンズ１１をスムースに駆動することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
以上説明したように、本発明によれば、対物レンズを保持するホルダーとこのホルダーをレンズ光軸方向に案内する案内部材間の摩擦力を低減するようにしたので、対物レンズをスムースにかつ安定して駆動することのできるレンズ駆動装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の最良の形態１に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明によるレンズの駆動方法を示す図である。
【図３】本最良の形態２に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図４】本最良の形態２に係るレンズの駆動方法を示す図である。
【図５】本発明による補助コイルの動作を説明するための図である。
【図６】本最良の形態３に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。
【図７】本最良の形態３に係るレンズの駆動方法を示す図である。
【図８】従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０ レンズ駆動装置、１１ 対物レンズ、１２ ホルダー、１３ 固定部材、
１４ 駆動用コイル、１５ 磁石、１６ 案内部材、１７ 駆動電流制御装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータにおいて、少なくともレンズ駆動初期に、上記対物レンズを振動させながら駆動するようにしたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
対物レンズを駆動する動力源を１個とするとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させて上記対物レンズを駆動するようにした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】
対物レンズを駆動する動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記補助動力源に交流信号を印加するようにした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４】
上記主動力源を周方向に開口部を有するＣ字形の磁石の内周側に配置された環状の駆動コイルから構成し、上記補助動力源を、上記駆動コイルに固定され、上記磁石の開口部に配置された補助コイルから構成したことを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにした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６】
上記動力源をＮ個設けるとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に、互いに（２π／Ｎ）だけ位相の異なる交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
上記駆動力がローレンツ力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【請求項８】
上記駆動力が圧電材料の変形応力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【請求項９】
上記駆動力が金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【請求項１】
動力源により、対物レンズを保持するホルダーを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する構成のレンズアクチュエータにおいて、少なくともレンズ駆動初期に、上記対物レンズを振動させながら駆動するようにしたことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
対物レンズを駆動する動力源を１個とするとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記動力源に印加する駆動信号に交流信号を重畳させて上記対物レンズを駆動するようにした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】
対物レンズを駆動する動力源を、対物レンズを案内部材に沿って焦点方向へ駆動する主動力源と、上記主動力源による駆動方向とは異なる方向に上記対物レンズを駆動する補助動力源とから構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記補助動力源に交流信号を印加するようにした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４】
上記主動力源を周方向に開口部を有するＣ字形の磁石の内周側に配置された環状の駆動コイルから構成し、上記補助動力源を、上記駆動コイルに固定され、上記磁石の開口部に配置された補助コイルから構成したことを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
レンズを駆動する動力源を、互いに異なる駆動点を有する複数個の動力源から構成するとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に交流電流をそれぞれ重畳させるようにした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６】
上記動力源をＮ個設けるとともに、少なくともレンズ駆動初期に、上記各動力源の駆動信号に、互いに（２π／Ｎ）だけ位相の異なる交流電流をそれぞれ重畳させるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のレンズ駆動装置。
【請求項７】
上記駆動力がローレンツ力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【請求項８】
上記駆動力が圧電材料の変形応力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【請求項９】
上記駆動力が金属系もしくは高分子系材料から成り、印加される電流または電圧に応じて変形するアクチュエータの変形応力に基づくものであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−２５９０２３（Ｐ２００６−２５９０２３Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７４２７９（Ｐ２００５−７４２７９）
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（５０３１８３３７４）アリマデバイス株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１６日（２００５．３．１６）
【出願人】（５０３１８３３７４）アリマデバイス株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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