JP2009150922A - アクチュエータ、撮像機器および携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ホルダの移動範囲を確実に制限できるアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ２２は、レンズ１３を保持するホルダ８と、ホルダ８を支持する、上側ガイド３およびベース部９からなる支持体とを備えている。上側ガイド３およびベース部９は、ホルダ８を、レンズ１３の光軸方向に移動可能に支持している。ホルダ８が光軸方向または回転方向に移動するとき、ホルダ８に形成された当接部８０が上側ガイド３に形成された規制部３０に当接する、またはホルダ８に形成された当接部８１がベース部９に形成された規制部９０に当接することによって、ホルダ８の光軸方向および回転方向の移動範囲が制限される。
【選択図】図４

Description

本発明は、アクチュエータ、ならびにこれを備えた撮像機器および携帯電子機器に関するものであり、より具体的には、レンズを駆動することによってフォーカシングまたはズーミングするアクチュエータ、ならびにこれを備えた撮像機器および携帯電子機器に関するものである。

近年、携帯電子機器に内蔵されているカメラ（撮像機器）を高画質化するために、カメラに搭載する撮像素子の高画素化が進んでいる。携帯電子機器に内蔵されているカメラには、撮像した画像の画質を向上させるために必要な、オートフォーカス機構またはオートズーム機構が付与されていることが多い。このような機構は、通常、カメラ内部の光学系を光軸方向に移動させることによって、フォーカシングまたはズーミングする。したがって、光学系を保持するホルダは光学系の光軸方向に移動可能なように構成されている。このように、光学系を保持するホルダを光軸方向に移動可能に構成する方法としては、ホルダの光軸方向の両端に一対の板バネを平行に取り付け、当該板バネによってホルダを支持する方法が挙げられる。

さらに、上述のように支持されたホルダを移動させるには、アクチュエータが必要である。光学系を保持するホルダを駆動するアクチュエータとしては、ボイスコイル方式のアクチュエータが広く用いられている。ボイスコイル方式のアクチュエータにおいては、コイルおよびマグネットからなる磁気回路を用いて、電磁誘導現象により推力を生じさせることによって、ホルダを駆動する。

このようなボイスコイル方式のアクチュエータにおいて、一対の板バネにより支持されているホルダに推力が働いて駆動するとき、ホルダの光軸方向の両端に、平行に配置された一対の板バネを変形させることによって、ホルダを光軸方向に変位させる。このような従来のアクチュエータを、特許文献１に開示されたオートフォーカス用アクチュエータを例にして説明する。

特許文献１に記載のオートフォーカス用アクチュエータについて、図９を参照して説明する。図９は、従来のオートフォーカス用アクチュエータ１００を示す断面図である。アクチュエータ１００は、一般的な携帯電子機器に内蔵されたカメラのオートフォーカス機構として用いられている。図９に示すように、従来のアクチュエータ１００は、円筒型の永久磁石（マグネット）１０１、コの字型に形成されたヨーク１０２、コイル１０３、レンズユニット（光学系）１０４を保持する円筒型のホルダ１０５、および一対の板バネ１０６ａ・１０６ｂを備えている。図９に示す矢印は、レンズユニット１０４に取り付けられたレンズの光軸方向を示している。

マグネット１０１はコの字型に形成されたヨーク１０２の間に挟まれるように設けられており、ホルダ１０５のフランジ部に形成されたコイル１０３は、ヨーク１０２に挟まれるように設けられ、ヨーク１０２とマグネット１０１との間に位置している。ホルダ１０５の光軸方向の両端には、一対の板バネ１０６ａ・１０６ｂが、それぞれ対向して平行に設けられている。ホルダ１０５は、板バネ１０６ａ・１０６ｂによって、光軸方向に直交する方向に位置決めされた状態において支持されている。アクチュエータ１００において、コイル１０３に電流を印加すると、マグネット１０１とコイル１０３との間に電磁誘導現象によりホルダ１０５に推力が働き、板バネ１０６ａ・１０６ｂが光軸方向に変形することよって、ホルダ１０５が光軸方向に移動する。

ホルダ１０５に支持されている光学系１０４は、装置に加わる外力等によって、光学系の光軸が、撮像素子の中心軸からずれるように変位することがある。このような、撮像素子に対する光学系１０４のチルト（撮像素子の中心に対する光学系の光軸のずれ）が増大すると、撮像する画像の低下に繋がる。したがって、光学系１０４の光軸がずれるのを防ぐために、ホルダ１０５が回転する方向等の光軸方向以外の方向に変位するのを制限する必要がある。また、アクチュエータ１００内において構成要素間の接触を防ぐために、ホルダ１０５の光軸方向および回転方向等の移動範囲を制限する必要がある。アクチュエータ１００においては、板バネ１０６ａ・１０６ｂがホルダ１０５を光軸方向に移動可能に固定すると共に、ホルダ１０５の光軸方向および回転方向の移動範囲を制限している。
特開２００６−５０６９３号公報（平成１８年２月１６日公開）

しかしながら、上記従来のアクチュエータ１００のように、バネによりにホルダ１０５の光軸方向および回転方向の移動範囲を制限する場合、バネの強度が低下すること等によって、十分にホルダ１０５の移動範囲を制限することができなくなるという問題がある。

特に、近年、携帯電子機器用のカメラをさらに小型化または薄型化するために、カメラに備えられたアクチュエータの小型化または薄型化の要求が高まっており、アクチュエータ１００を小型化または薄型化するためには、バネの幅や厚さをできるだけ小さくする必要がある。このようなバネの幅や厚さの縮小により、さらにバネの強度が低下し、バネの可塑性が失われやすくなってしまうため、ホルダ１０５を十分に支持することができない。これにより、ホルダ１０５の移動方向や移動範囲を、十分に制限することができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズの光軸方向、およびレンズの光軸を中心とする回転方向におけるホルダの移動範囲を制限し得るアクチュエータ、ならびにこれを備えた撮像機器および携帯電子機器を提供することにある。

本発明に係るアクチュエータは、上記課題を解決するために、レンズを保持するホルダと、上記ホルダを、上記レンズの光軸方向に移動可能に支持する支持体と、上記ホルダと上記支持部との間に回転可能に配設され、上記ホルダの移動を支持する回転部材とを備え、上記支持体は、上記レンズの光軸方向、および上記レンズの光軸を中心とする回転方向における上記ホルダの移動範囲を制限する規制部を有しており、上記ホルダは、上記規制部によって上記移動範囲を規制されるときに上記規制部に当接する当接部を有していることを特徴としている。

上記構成において、ホルダと支持体との間には、レンズの光軸方向に上記ホルダが移動し得るように、回転部材が配置されている。ホルダと支持体との間において回転部材が回転することによって、回転部材とホルダとの間に摩擦力が生じる。回転部材は、この摩擦力によって、レンズの光軸方向におけるホルダの移動を支持している。回転部材は、バネ等とは異なり、小型化および薄型化しても変形せず、ホルダを十分に支持することが可能であり、耐衝撃性を低下させることなくアクチュエータの小型化および薄型化を実現することができる。

そして、支持体はホルダの光軸方向および回転方向の移動範囲を制限する規制部を有し、ホルダは当該規制部によって移動範囲が規制されるときに当該規制部に当接する当接部を有している。これにより、ホルダがレンズの光軸方向に移動したときに、ホルダの当接部が支持体の規制部に当接することによって、レンズの光軸方向におけるホルダの移動範囲を制限することができる。また、例えばホルダに外力が加わり、レンズの光軸を中心としてホルダが回転する方向に変位した場合、ホルダの当接部が支持体の規制部に当接することによって、当該ホルダの回転方向の移動範囲を制限することができる。このように、ホルダの移動範囲がより確実に制限されるので、アクチュエータに加わる外力等によってホルダの位置がずれることや、構成要素同士が接触することを防止し、耐衝撃性に優れたアクチュエータを提供することができる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、複数の上記回転部材が、上記レンズの光軸方向における上記ホルダの両端側にそれぞれ同数ずつ配設されており、上記ホルダの一端側に配設された上記回転部材と、上記ホルダの他端側に配設された上記回転部材とが、上記レンズの光軸に平行な線に沿って対向する位置に配設されていることが好ましい。これにより、一定方向に偏ることなく正確にホルダを支持することが可能であり、ホルダの光軸方向への移動をより正確に支持することが可能である。

本発明に係るアクチュエータにおいて、上記回転部材は、略球形状または円筒形状であることが好ましい。これにより、レンズの光軸方向におけるホルダの移動がスムーズに行われるように、ホルダを支持することができる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、上記ホルダは、上記レンズの光軸に直交する方向における端部に、略等間隔に複数の上記当接部を有しており、上記支持体は、上記当接部に対応する位置に、上記当接部と同数の上記規制部を有していることが好ましい。これにより、レンズの光軸方向におけるホルダの移動範囲、およびホルダの回転方向の移動範囲をより確実に制限することができる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、上記支持体は、上記レンズの光軸方向における上記ホルダの一端を支持する第１の支持部と、上記レンズの光軸方向における上記ホルダの他端を支持する第２の支持部とを有していることが好ましい。このように、ホルダが移動可能なように支持するような構成に支持体を形成するときに、１つの部材として形成する必要がなく、より単純な形状からなる２つの支持部を組み合わせることによって、支持体を形成することができる。これにより、支持体の成形が容易になるため、部品の成形精度を高めることができる。さらに、支持体内におけるホルダの収容範囲を容易に広げることが可能であり、支持体の内部に配置するホルダの形状に対する制限が少なくなる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、上記規制部は、第１の支持部に形成された第１の規制部と、第２の支持部に形成された第２の規制部とを包含し、上記当接部は、上記レンズの光軸方向における上記ホルダの一端側に形成され、第１の規制部に対応する第１の当接部と、上記レンズの光軸方向における上記ホルダの他端側に形成され、第２の規制部に対応する第２の当接部とを包含していることが好ましい。これにより、レンズの光軸方向におけるホルダの移動範囲、およびホルダの回転方向の移動範囲をより確実に制限することができる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、第１の当接部は、前記レンズの光軸方向に直交する第１の軸方向当接面と、前記レンズの光軸方向に平行な第１の回転方向当接面とを有しており、第２の当接部は、前記レンズの光軸方向に直交する第２の軸方向当接面と、前記レンズの光軸方向に平行な第２の回転方向当接面とを有しており、第１の規制部は、第１の軸方向当接面に対向する第１の軸方向規制面と、第１の回転方向当接面に対向する第１の回転方向規制面とを有しており、第２の規制部は、第２の軸方向当接面に対向する第２の軸方向規制面と、第２の回転方向当接面に対向する第２の回転方向規制面とを有していることが好ましい。これにより、レンズの光軸方向におけるホルダの移動範囲、およびホルダの回転方向の移動範囲をより確実に制限することができる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、第１の回転方向当接面、第２の回転方向当接面、第１の回転方向規制面および第２の回転方向規制面の少なくともいずれか１つの、レンズの光軸方向の長さは、レンズの光軸方向におけるホルダの移動範囲よりも長いことが好ましい。これにより、レンズの光軸方向にホルダが移動している場合にも、ホルダの回転方向当接面と支持体の回転方向規制面とが相対しているので、このような場合にもホルダの回転方向の移動範囲をより確実に制限することが可能となる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、上記ホルダが上記レンズの光軸方向に移動するとき、第１の回転方向当接面は第１の回転方向規制面に当接しておらず、第２の回転方向当接面は第２の回転方向規制面に当接していないことが好ましい。これにより、レンズの光軸方向においてホルダが移動するときに、ホルダと支持体とが接触するのを回避し、ホルダの安定した移動が可能になる。

本発明に係るアクチュエータにおいて、第１の当接部および第１の規制部のいずれか一方が凹形状であり、他方が当該凹形状に嵌合する凸形状であり、第２の当接部及び第２の規制部のいずれか一方が凹形状であり、他方が当該凹形状に嵌合する凸形状であることが好ましい。これにより、ホルダの当接部および支持体の規制部をより単純な構成にし得るので、製造工程を簡略化し得る。

本発明に係る撮像機器は、上記いずれかのアクチュエータを備えていることを特徴としている。また、本発明に係る携帯電子機器は、上記撮像機器を備えていることを特徴としている。これにより、上記アクチュエータ同様の効果を奏する。

本発明に係るアクチュエータは、以上のように、レンズを保持したホルダを、レンズの光軸方向に移動可能に支持した支持体が、ホルダの移動範囲を制限する規制部を有し、ホルダが当該規制部により規制される当接部を有しているので、ホルダの光軸方向および回転方向における移動範囲を制限することが可能である。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータについて、図１〜図８に基づいて以下に説明する。以下の説明においては、同一の部材および構成要素には、それぞれ同一の符号を付しており、これらの機能は同様であるため、詳細な説明については繰り返さない。図１は、本発明の一実施形態に係る撮像機器２１を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る撮像機器２１の断面図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る撮像機器２１の分解斜視図である。

（撮像機器２１）
図１および２に示すように、撮像機器２１は、撮像機器２１の上部を覆う上カバー１、球状体（回転部材）２、上側ガイド（第１の支持体）３、板バネ４、ヨーク５、マグネット６、コイル７、ホルダ８、ベース部（第２の支持体）９、下カバー１０、撮像素子１１、センサ基板１２、レンズ１３、およびバレル１４を備えている。

なお、本明細書中において、用語「光軸方向」は、レンズ１３に入射する被写体からの光であって、当該光の中心軸に平行な方向、すなわち、撮像機器２１内の光学部材と被写体とを結ぶ線分と平行な方向を意図している。また、用語「物体側」は、撮像機器２１において、被写体に最も近い側を意図しており、用語「像面側」は、撮像機器２１において、物体側の反対側を意図している。図１に示す矢印は、物体側および像面側の方向を示している。

撮像機器２１において、被写体からの光が物体側からレンズ１３に入射すると、当該光はレンズ１３によって撮像素子１１上に結像される。撮像素子１１において結像された光を電気信号に変換することによって、被写体の画像を形成する。

図２および３に示すように、撮像機器２１において、レンズ１３を保持するバレルがホルダ８に保持されている。ホルダ８の物体側は上側ガイド３により支持されており、ホルダ８の像面側はベース部９により支持されている。ホルダ８と上側ガイド３との間、およびホルダ８とベース部９との間には、それぞれ複数の球状体２が設けられている。また、ホルダ８と上側ガイド３との間に設けられた板バネ４によって、ホルダ８の物体側面は固定されている。

（アクチュエータ２２）
図３に示すように、撮像機器２１が備えるアクチュエータ２２は、物体側から順に、上カバー１、球状体２、上側ガイド３、板バネ４、ヨーク５、マグネット６、コイル７、ホルダ８、ベース部９、球状体２および下カバー１０により構成されている。そして、アクチュエータ２２に、ベース部９の像面側に、撮像素子１１が形成されたセンサ基板１２を、下カバー１０を介して固定し、かつ物体側からホルダ８内の空間にレンズ１３を保持するバレル１４を挿入することによって、図１に示すような撮像機器２１が組み立てる。なお、バレル１４をホルダ８に挿入するとき、レンズ１３の光軸の中心と撮像素子１１の中心とが略一致するように位置決めする。

本実施形態に係るアクチュエータは２２、例えば、携帯電話等の携帯電子機器に搭載された撮像機器２１において、レンズ１３を含むホルダ８を、電磁誘導現象を利用して光軸方向に移動させることによって、オートフォーカシングまたはオートズーミングを行うものである。

図３に示すように、磁性体であるヨーク５は円筒形状であり、ホルダ８の周囲を取り囲むように設けられている。ヨーク５は、物体側の上カバー１および上側ガイド３、ならびに像面側の下カバー１０およびベース部９によって挟まれるように配設されている。ヨーク５の内壁には、円筒形状の磁石を複数の板状に分割したマグネット６が取り付けられている。ヨーク５、上カバー１、上側ガイド３、ベース部９、マグネット６および下カバー１０によって形成される空間の内部にホルダ８が配設されている。

ホルダ８の側面にはコイル７が巻きつけられており、コイル７とマグネット６との間には空隙が存在する。アクチュエータ２２の物体側および像面側の両方に設けられた複数の球状体２のそれぞれは、ホルダ８と上側ガイド３との間、またはホルダ８とベース部９との間に位置している。物体側の球状体２は、それぞれホルダ８と上側ガイド３とに接触しており、像面側の球状体２は、それぞれホルダ８とベース部９とに接触している。

アクチュエータ２２は、ヨーク５、マグネット６およびコイル７からなる磁気回路を備えている。コイル７に電流を印加すると、マグネット６とコイル７との間に電磁誘導現象が生じる。この電磁誘導現象によって、コイル７が巻きつけられたホルダ８に対して、光軸方向の推力が加わる。この推力によって、ホルダ８は光軸方向に沿って移動する。なお、ホルダ８に加わる推力は、コイル７に印加する電流の量に比例し、ホルダ８に加わる推力の方向は、コイル７に印加する電流の方向によって決まる。

（上カバー１および下カバー１０）
アクチュエータ２２において、上側ガイド３の上部に設けられた上カバー１は、センサ基板１２を固定する前におけるアクチュエータからの球状体２の脱落、およびアクチュエータ２２内へのゴミの侵入を防止している。また、ベース部９の下部に形成された下カバー１０は、球状体２の脱落、およびセンサ基板１２を固定した後における撮像素子１１上へのゴミの侵入を防止している。

（板バネ４）
アクチュエータ２２において、ホルダ８の物体側には、板バネ４が配置されている。板バネ４は、上側ガイド３によって支持および固定されており、光軸方向に移動するホルダ８の物体側の面に接している。板バネ４は、ホルダ８の光軸方向の移動量（変位）に比例した予圧をホルダ８に与える。すなわち、板バネ４は、光軸方向に移動するホルダ８に対して、その移動量に比例した弾性力を発生させる。アクチュエータ２２において、ホルダ８に作用する推力と、板バネ４に発生した弾性力とが釣り合うことによって、ホルダ８が保持される。それゆえに、ホルダ８の位置は、コイル７に印加される電流量の影響を受ける。このホルダ８の位置と、コイル７に印加される電流量との関係は、従来のアクチュエータと同様である。

ここで、例えば、ホルダ８が光軸方向に沿って物体側へ移動するに従って、ホルダ８と板バネ４との接触部分が変動してもよい。言い換えると、板バネ４と光軸方向に移動するホルダ８との接触部分が横滑りしてもよい。この場合、ホルダ８が板バネ４に固定された構成と比較して、例えばアクチュエータに加わった外力によってホルダ８が振動したとしても、板バネ４の塑性変形を抑制し得る。

（上側ガイド３およびベース部９）
上側ガイド３およびベース部９は、ホルダ８を支持するものである。本実施形態において、上側ガイド３およびベース部９を別々の部材として設けたが、上側ガイド３およびベース部９を一体形成し、１つの支持体としてホルダ８を支持するように設けられていてもよい。上カバー１と、上側ガイド３およびベース部９とは、マグネット６およびヨーク５を光軸方向から挟むように設けられている。上側ガイド３およびベース部９はそれぞれ、ホルダ８を挿入するための空隙を有するように、リング状に形成されている。なお、ベース部９の物体側にはヨーク５が配置され、ベース部９の像面側には撮像素子１１が形成されたセンサ基板１２が配置されている。上側ガイド３はヨーク５上に配置されており、ヨーク５と上カバー１との間に挟まれることによって固定されている。

（球状体２）
ホルダ８と上側ガイド３との間、およびホルダ８とベース部９との間に位置する複数の球状体２は、ホルダ８を光軸方向に移動したときに、ホルダ８の側面との間に生じる摩擦力によって回転するように構成されている。アクチュエータ２２においては、球状体２が回転することによって生じる摩擦力が、ホルダ８の光軸方向への移動を支持することによって、ホルダ８の移動を安定化している。また、ホルダ８が球状体２に接していることによって、ホルダ８の光軸方向に垂直な方向のような光軸方向以外の方向への変位を制限している。

このように、本発明に係るアクチュエータ２２においては、従来のアクチュエータのようにホルダを固定するために一対の板バネを用いる必要がない。したがって、従来のアクチュエータのように、板バネの強度の低下によりホルダ８を十分に固定保持することができないというような問題は招来しない。例えば、従来のアクチュエータにおいては、アクチュエータを小型化および薄型化のために磁気回路の体積を小さくすると、これに伴って板バネのバネ定数を小さくする必要があった。しかしながら、板バネのバネ定数を小さくすると、バネの強度が低下し、耐衝撃性が低下してしまう。すなわち、バネの可塑性が失われやすく、ホルダ８を十分に保持することができないことから、ホルダ８の移動方向や、変位量を制限することができなかった。その結果、光学系の撮像素子に対するチルト（撮像素子の中心に対する光学系の光軸のずれ）が増大し、画質の低下に繋がっていた。

一方、本発明に係るアクチュエータ２２において、複数の球状体２によって、ホルダ８を支持しているため、ホルダ８を支持または固定するために板バネを使用する必要がない。球状体２はバネとは異なり、小型化および薄型化しても変形せず、ホルダ８を十分に保持することが可能であり、耐衝撃性に優れたアクチュエータ２２を実現することができる。

なお、本実施形態において、ホルダ８の物体側に板バネ４を１つ備えているが、これとは別に、球状体２を補助する目的で、さらに板バネ４を用いてもよい。すなわち、ホルダ８が、板バネ４に固定および支持されていてもよい。従来のアクチュエータにおいて、ホルダ８を固定および支持するためには２つの板バネが必要である。一方、本発明に係るアクチュエータ２２において、ホルダ８の光軸方向への移動を支持ために球状体２が用いられているので、ホルダ８を固定および支持する板バネ４は１つあればよい。それゆえ、板バネ４を、従来の板バネと同じバネ定数を有するように形成したとしても、従来のアクチュエータより、１つ当たりの板バネ４の強度が増す。よって、例えば携帯電子機器用の撮像機器２１の落下時における板バネ４の耐性を高めることができる。

さらに、従来のアクチュエータにおいて、板バネによってホルダの光軸方向の移動のみが支持されていた。すなわち、従来のアクチュエータは、ホルダの光軸方向以外の方向への変位を抑制（制限）することができなかった。一方、本発明に係るアクチュエータ２２において球状体２は、ホルダ８の光軸方向以外の方向の変位を抑制（制限）している。それゆえに、アクチュエータ２２においては、例えば落下時に発生する衝撃によってもホルダ８は光軸方向以外の方向にほとんど振動しない。

アクチュエータ２２においては、球状体２とホルダ８との間に生じる摩擦力によって、ホルダ８の光軸方向の移動が支持され、かつホルダ８の光軸方向以外の方向への変位を抑制している。したがって、アクチュエータ２２においては、上述したような効果が得られれば、本実施形態に示す構成に限らず、球状体２がホルダ８に接する構成であればよく、特に限定されない。

ここで、上側ガイド３およびベース部９は、球状体２を介してホルダ８を支持しており、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９とは互いに接触していない。ホルダ８と、上側ガイド３およびベース９とが接触すると、ホルダ８を光軸方向へ移動させるときに、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９との間において不要な摩擦力が生じてしまい、ホルダ８の光軸方向へのスムーズな移動を妨げてしまう。この観点から、球状体２は、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９との間において、ホルダ８の光軸方向への移動を円滑にするガイドとして機能している。

ホルダ８と上側ガイド３との間に配置される球状体２の数、およびホルダ８とベース部９との間に配置される球状体２の数は、磁気回路部分の体積、磁気回路に印加される電流量等に応じて適宜設定することができる。球状体２を配置する数としては、例えば、ホルダ８の物体側および像面側のそれぞれに複数配置されていることが好ましく、一定方向に偏ることなく正確にホルダ８を支持するために、ホルダ８の物体側および像面側のそれぞれに少なくとも３個ずつの球状体２が配置されていることがより好ましい。

また、球状体２とホルダ８との接触面積が大きくなると、ホルダ８側に生じる摩擦力が大きくなる。つまり、アクチュエータ２２において、ホルダ８の光軸方向に対する移動を支持する力の強さは、球状体２とホルダ８との間に発生する摩擦力（接触面積）の大きさに比例している。球状体２とホルダ８との接触面積は、配置する球状体２の数を変えることによって調整することができる。それゆえに、配置する球状体２の数を適宜変更することによって、球状体２とホルダ８の側面との間に発生する摩擦力を、磁気回路部分の体積および磁気回路に印加される電流量に対応するように変更することができる。

また、アクチュエータ２２において、複数の球状体２は、ホルダ８の物体側および像面側の両方に設けられていることが好ましい。言い換えると、アクチュエータ２２を光軸方向から見たときに、複数の球状体２が、光軸方向に垂直な方向からホルダ８を挟み込むように配置されていることが好ましい。さらに、球状体２は、例えば、複数の球状体２とホルダ８との接触面が、レンズ１３の光軸に平行な線に沿って対向する位置、すなわち、レンズ１３の光軸に垂直な線に対して対称になるような位置に配置することが好ましい。このように、ホルダ８の物体側および像面側に、複数の球状体２が、レンズ１３の光軸に垂直な線に対して対称な位置に配置されていることによって、ホルダ８に対する支持が光軸方向以外の方向に偏ることがない。すなわち、複数の球状体２は、ホルダ８の光軸方向への移動をより正確に支持することができる。

このような球状体２は、非磁性材料からなることが好ましい。非磁性材料からなる球状体２は、強磁界中においても球状体２の配置が磁界に影響を与えない上に、磁気回路による磁束分布に対して影響を与えない。また、球状体２が非磁性体材料からなる場合、球状体２の動作（回転）は、磁気回路から生じる磁力の影響を受けない。非磁性体材料としては、例えば、セラミック、真鍮、ガラスおよび非磁性ステンレス鋼等が挙げられる。

複数の球状体２の配置について、図２、図５および図６を用いて、さらに詳細に説明する。図５は、本発明に係るアクチュエータ２２の物体側上面図であり、図６は、本発明に係るアクチュエータ２２の像面側上面図である。図２に示すように、球状体２は、上側ガイド３とホルダ８との間の空間、ならびにベース部９とホルダ８との間の空間にそれぞれ配置されている。また、図５に示すように、ホルダ８の物体側と上側ガイド３との間には、３個の球状体２が配置されている。さらに、図６に示すように、ホルダ８の像面側とベース部９との間には、３個の球状体２が配置されている。すなわち、アクチュエータ２２には、合計６個の球状体２が配置されている。

そして、ホルダ８の物体側と上側ガイド３との間に設けられた３個の球状体２と、ホルダ８の中心軸とを結んだ３つの線分が、互いに約１２０°の角度をなしている。言い換えると、３つの球状体２が配置された位置を、直線を用いて結ぶと正三角形を描くことができる。すなわち、球状体２は、ホルダ８の物体側の端部において、互いに略等間隔に配置されている。これにより、一定方向に偏ることなく正確にホルダ８を支持することが可能である。なお、ホルダ８の像面側と、ベース部９との間に設けられた３個の球状体２も同様に配置されている。

また、図５および６に示すように、ホルダ８は、光軸に平行に形成され、球状体２を収容するための溝部８ｅを有している。溝部８ｅは、ホルダ８において、物体側から像面側まで連続する窪み状に形成されている。本実施形態において球状体２は、ホルダ８の物体側および像面側にそれぞれ３個ずつ配置されているので、溝部８ｅも３箇所に形成されている。そして、ホルダ８の物体側に配置された球状体２は、ホルダ８の溝部８ｅに収容された状態で上側ガイド３に接し、ホルダ８像面側に配置された球状体２は、ホルダ８の溝部８ｅに収容された状態でベース部９に接している。

また、上側ガイド３において、溝部８ｅが形成された３箇所のうちの１箇所に対応する位置には、レバー３ｃが形成されている。また、ベース部９において、溝部８ｅが形成された３箇所のうちの１箇所には、レバー９ｃが形成されている。レバー３ｃ・９ｃは、光軸に垂直な方向に対する弾性を有している。このため、レバー３ｃ・９ｃは、これらに接する球状体２を介して、他の２個の球状体２の方向にホルダ８を付勢している。

これにより、ホルダ８が光軸方向に移動するとき、球状体２は、溝部８ｅと上側ガイド３またはベース部９との間において回転し、溝部８ｅとの間に生じる摩擦力によってホルダ８の移動を支持する。なお、レバー３ｃ・９ｃの数はこれに限定されず、溝部３ｅが形成された３箇所に対応する位置の全てに、レバー３ｃ・９ｃが形成されていてもよい。また、球状体２が、ホルダ８の物体側および像面側にそれぞれ４個ずつ配置されている場合には、それぞれ２箇所にレバー３ｃ・９ｃが形成されていることが好ましい。

以上のように、ホルダ８に溝部８ｅが形成され、かつ上側ガイド３およびベース９にはレバー３ｃ・９ｃが形成されているので、ホルダ８が光軸方向に移動するとき、ホルダ８と球状体２との接触がより確実になり、球状体２がホルダ８から離れるという不具合の発生を回避することができる。

さらに、上側ガイド３およびベース部９において、ホルダ８の溝部８ｅに対応する位置の内、レバー３ｃ・９ｃが形成されていない位置には、ガイド側溝部３ｄまたはベース部側溝部９ｄが形成されていてもよい。ガイド側溝部３ｄまたはベース部側溝部９ｄは、微小な溝部であり、溝の深さはホルダ８の溝部８ｅよりも浅いものである。ガイド側溝部３ｄおよびベース側溝部９ｄは、光軸と平行な溝形状を有しているため、球状体２はガイド側溝部３ｄおよびベース側溝部９ｄに沿って回転する。すなわち、球状体２は、ガイド側溝部３ｄおよびベース側溝部９ｄによって、光軸に垂直な方向への移動が制限されている。

ここで、ホルダ８を支持する部材として、球状体２を用いたが、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９との間において、回転可能であれば必ずしも球状でなくてもよく、円筒状体等であってもよい。球状体２は、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９との間においてあらゆる方向に回転可能であるので、ホルダ８の光軸方向の移動がよりスムーズに行えるように支持することができるため好ましい。一方、円筒状体を用いた場合、その回転軸が光軸と垂直になるように配置すればよい。これにより、円筒状体が回転することによって、ホルダ８を光軸と平行な方向に移動させることができる。

また、アクチュエータ２２においては、ホルダ８と上側ガイド３との間に配置された３個の球状体２のそれぞれと、ホルダ８とベース部９との間に配置された３個の球状体２のそれぞれとは、光軸方向において重なる（同じ位相になる）ように配置されている。同様に、レバー９ｃとレバー３ｃとは光軸方向において重なる（同じ位相になる）ように配置されている。よって、ホルダ８に加わるレバー３ｃおよびレバー９ｃからの付勢（負荷）の方向が一定になるため、ホルダ８の光軸方向への動作がより安定する。

（ホルダ８）
ここで、ホルダ８が磁気回路からの推力によって移動するときの移動範囲について、図４を参照して以下に説明する。図４は、本実施形態に係る撮像機器２１の断面図であり、図２に示す断面図とは異なる位置において切断した場合の断面を示している。図２には、撮像機器２１の球状体２が配置されている位置の断面図であり、図４は、撮像機器２１の球状体２が配置されていない位置の断面図である。

図４に示すように、ホルダ８の一部と、上側ガイド３およびベース部９の一部とは、光軸方向に重なるように設けられている。したがって、ホルダ８は、上側ガイド３およびベース部９と当接する位置までしか移動しない。すなわち、ホルダ８は、上側ガイド３およびベース部９によって、光軸方向の移動範囲が制限されている。

ホルダ８は、その光軸方向に直交する側の端部、すなわちその外壁に、上側ガイド３またはベース部９に当接し得る当接部８０・８１を有している。当接部８０・８１は、ホルダ８の物体側端部および像面側端部の両方に形成されている。物体側端部に形成された当接部（第１の当接部）８０は、第１の軸方向当接面８ｂおよび第１の回転方向当接面８ａ（図５）を有している。また、像面側端部に形成された当接部（第２の当接部）８１は、第２の軸方向当接面８ｄおよび第２の回転方向当接面８ｃ（図６）を有している。

上側ガイド３は、ホルダ８を収容しているリング状の空隙側に、ホルダ８に当接し得る規制部（第１の規制部）３０を有している。規制部３０は、ホルダ８の物体側の当接部８０に対向しており、第１の回転方向当接面８ａに略平行に対向する第１の回転方向規制面３ａと、第１の軸方向当接面８ｂに略平行に対向する第１の軸方向規制面３ｂとを有している。

ベース部９は、ホルダ８を収容しているリング状の空隙側に、ホルダ８に当接し得る規制部（第２の規制部）９０を有している。規制部９０は、ホルダ８の像面側の当接部８１に対向しており、第２の回転方向当接面８ｃに略平行に対向する第２の回転方向規制面９ａと、第２の軸方向当接面８ｄに略平行に対向する第２の軸方向規制面９ｂとを有している。

ここで図５に示すように、当接部８０は凹形状であり、規制部３０は凹形状の当接部８０に嵌合する凸形状に形成されている。これにより、上述したような、第１の回転方向当接面８ａ、第１の軸方向当接面８ｂ、第１の軸方向規制面３ａ、および第１の軸方向規制面３ｂに対応する面を形成している。なお、規制部３０を凹形状とし、当接部８０を凹形状の規制部３０に嵌合する凸形状に形成してもよい。同様に、図６に示すように、当接部８１は凹形状であり、規制部９０は凹形状の当接部８０に嵌合する凸形状に形成されている。

図４に示すように、ホルダ８と上側ガイド３とは、第１の軸方向当接面８ｂおよび第１の軸方向規制面３ｂが、光軸方向において上下に一部重なるように設けられている。したがってホルダ８は、当接部８０の第１の軸方向当接面８ｂが、規制部３０の第１の軸方向規制面３ｂに当接する位置までしか移動しない。すなわちホルダ８は、上側ガイド３によって、光軸方向に沿った物体側への移動範囲が制限されている。

また、ホルダ８とベース部９とは、第２の軸方向当接面８ｄおよび第２の軸方向当接面９ｂが、光軸方向において上下に一部重なるように設けられている。したがってホルダ８は、当接部８１の第２の軸方向当接面８ｄが、規制部９０の第２の軸方向規制面９ｂに当接する位置までしか移動しない。すなわちホルダ８は、ベース部９によって、光軸方向に沿った像面側への移動範囲が制限されている。このように、アクチュエータ２２において、上側ガイド３およびベース部９は、ホルダ８の光軸方向の移動範囲を制限（決定）するように機能している。

次に、ホルダ８の回転方向における移動範囲を制限する構成について、図５〜８を参照して以下に詳細に説明する。図７は、アクチュエータ２２の物体側上面図を示す図５の一部を示す図であり、図８は、アクチュエータ２２の像面側上面図を示す図６の一部を示す図である。

ここで、図２および４に示すように、ホルダ８のバレル１４を収容している内周面にはねじが形成されており、レンズ１３を保持するバレル１４をねじ込むことによって取り付けられる。バレル１４をホルダ８に取り付けるときのホルダ８の動きを例として、説明する。図５に示すようにアクチュエータ２２を物体側から見た場合、バレル１４は矢印に示す時計回り方向に回転する。この時、ネジの嵌合トルクにより、ホルダ８は時計回り方向に回転する。また、図６に示すようにアクチュエータ２２を像面側から見た場合、バレル１４は矢印に示す反時計回り方向に回転し、ホルダ８は反時計回り方向に回転している。図７および８に、図５および６の一部を拡大した図を示している。

図７に示すように、バレル１４がねじ込み方向（図５における時計回り方向）に回転することによって、球状体２は、ガイド側溝部３ｄの一端と、ホルダ８の溝部８ｅの一端とに接する位置に移動する。このとき、ホルダ８の当接部８０の第１の回転方向当接面８ａは、上側ガイド３の規制部３０の第１の回転方向規制面３ａに接触していない。通常の場合、図５および７の状態においてバレル１４がホルダ８にねじ込まれるが、バレル１４やホルダ８の部品不良等によって、ねじの嵌合トルクが大きい場合には、ホルダ８がさらに回転方向に大きく移動してしまう可能性がある。このような場合に、アクチュエータ２２においては、第１の回転方向当接面８ａが第１の回転方向規制面３ａに当接し、その嵌合トルクを受ける。これにより、ホルダ８が光軸を回転軸として大きく回転してしまうことを防ぎ、ホルダ８と上側ガイド３とが接触することを防止する。また、レバー３ｃがホルダ８から離れる方向に変形することによっても、接触を回避することができる。

同様に、図８に示すように、像面側においても、バレル１４がねじ込み方向（図６における反時計回り方向）に回転することによって、球状体２は、ベース側溝部９ｄの一端と、ホルダ８の溝部８ｅの一端とに接する位置に移動する。このとき、ねじの嵌合トルクが大きい場合であっても、第２の回転方向当接面８ｃが第２の回転方向規制面９ａに当接し、その嵌合トルクを受ける。これにより、ホルダ８が光軸を回転軸として大きく回転してしまうことを防ぎ、ホルダ８とベース部９とが接触することを防止する。また、レバー９ｃがホルダ８から離れる方向に変形することによっても、接触を回避することができる。

すなわち、ホルダ８に形成された当接部８０・８１の第１の回転方向当接面８ａおよび第２の回転方向当接面８ｃと、上側ガイド３に形成された第１の回転方向規制面３ａおよびベース部９に形成された第２の回転方向規制面９ａとは、ホルダ８が光軸を回転軸として回転する場合の移動範囲を制限している。よって、ホルダ８と、上側ガイド３またはベース部９との接触を防止することができる。また、ホルダ８の光軸方向以外の方向への変位を抑制することができるので、レンズ１３の撮像素子１１に対するチルト（撮像素子１１の中心に対する光学系の光軸のずれ）が増大し、画質の低下に繋がる。

ここで、第１の回転方向当接面８ａ、第２の回転方向当接面８ｃ、第１の回転方向規制面３ａおよび第２の回転方向規制面９ａの少なくともいずれか１つにおいて、レンズ１３の光軸方向の長さは、レンズ１３の光軸方向におけるホルダ８の移動範囲よりも長くなるように形成されている。これにより、ホルダ８が最も物体側に移動した場合や、最も像面側に移動したであっても、常にホルダ８の回転方向当接面と、上側ガイド３およびベース部９の回転方向規制面とが相対しているため、ホルダ８の回転方向の移動範囲をより確実に制限することが可能となる。

また、ホルダ８がレンズ１３の光軸方向に移動するとき、第１の回転方向当接面８ａは第１の回転方向規制面３ａに当接しておらず、第２の回転方向当接面８ｃは第２の回転方向規制面９ａに当接していない。したがって、ホルダ８がレンズ１３の光軸方向に移動するときに、ホルダ８と、上側ガイド３およびベース部９とが接触することがなく、ホルダ８を安定して移動させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲において種々の変更が可能である。すなわち、添付の特許請求の範囲に示した範囲において適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明によれば、小型化および薄型化したアクチュエータにおいても、ホルダの移動範囲を確実に制限することが可能であるので、被写体からの光に基づいて画像を形成する光学機器全般に適用可能であり、特に、携帯電話用のカメラモジュール等に好適に利用することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像機器の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像機器の断面図である。 本発明の一実施形態に係る撮像機器の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る撮像機器の断面図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの物体側上面図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの像面側上面図である。 図５の一部を示す図である。 図６の一部を示す図である。 従来のアクチュエータを示す断面図である。

符号の説明

１ カバー
２ 球状体（回転部材）
３ 上側ガイド（第１の支持体）
３ａ 第１の回転方向規制面
３ｂ 第２の軸方向規制面
３ｃ レバー
３ｄ ガイド側溝部
４ 板バネ
５ ヨーク
６ マグネット
７ コイル
８ ホルダ
８ａ 第１の回転方向当接面
８ｂ 第１の軸方向当接面
８ｃ 第２の回転方向当接面
８ｄ 第２の軸方向当接面
８ｅ 溝部
９ ベース部（第２の支持体）
９ａ 第２の回転方向規制面
９ｂ 第２の軸方向規制面
９ｃ レバー
９ｄ ベース側溝部
１０ カバー
１１ 撮像素子
１２ センサ基板
１３ レンズ
１４ バレル
２１ 撮像機器
２２ アクチュエータ
３０ 規制部（第１の規制部）
８０ 当接部（第１の当接部）
８１ 当接部（第２の当接部）
９０ 規制部（第２の規制部）

Claims (12)

1. レンズを保持するホルダと、
   前記ホルダを、前記レンズの光軸方向に移動可能に支持する支持体と、
   前記ホルダと前記支持部との間に回転可能に配設され、前記ホルダの移動を支持する回転部材とを備え、
   前記支持体は、前記レンズの光軸方向、および前記レンズの光軸を中心とする回転方向における前記ホルダの移動範囲を制限する規制部を有しており、
   前記ホルダは、前記規制部によって前記移動範囲を規制されるときに前記規制部に当接する当接部を有していることを特徴とするアクチュエータ。
2. 複数の前記回転部材が、前記レンズの光軸方向における前記ホルダの両端側にそれぞれ同数ずつ配設されており、
   前記ホルダの一端側に配設された前記回転部材と、前記ホルダの他端側に配設された前記回転部材とが、前記レンズの光軸に平行な線に沿って対向する位置に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記回転部材は、略球形状または円筒形状であることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記ホルダは、前記レンズの光軸に直交する方向における端部に、略等間隔に複数の前記当接部を有しており、
   前記支持体は、前記当接部に対応する位置に、前記当接部と同数の前記規制部を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
5. 前記支持体は、
   前記レンズの光軸方向における前記ホルダの一端を支持する第１の支持部と、
   前記レンズの光軸方向における前記ホルダの他端を支持する第２の支持部とを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記規制部は、
   第１の支持部に形成された第１の規制部と、
   第２の支持部に形成された第２の規制部とを包含し、
   前記当接部は、
   前記レンズの光軸方向における前記ホルダの一端側に形成され、第１の規制部に対応する第１の当接部と、
   前記レンズの光軸方向における前記ホルダの他端側に形成され、第２の規制部に対応する第２の当接部とを包含していることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 第１の当接部は、
   前記レンズの光軸方向に直交する第１の軸方向当接面と、
   前記レンズの光軸方向に平行な第１の回転方向当接面とを有しており、
   第２の当接部は、
   前記レンズの光軸方向に直交する第２の軸方向当接面と、
   前記レンズの光軸方向に平行な第２の回転方向当接面とを有しており、
   第１の規制部は、
   第１の軸方向当接面に対向する第１の軸方向規制面と、
   第１の回転方向当接面に対向する第１の回転方向規制面とを有しており、
   第２の規制部は、
   第２の軸方向当接面に対向する第２の軸方向規制面と、
   第２の回転方向当接面に対向する第２の回転方向規制面とを有していることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
8. 第１の回転方向当接面、第２の回転方向当接面、第１の回転方向規制面および第２の回転方向規制面の少なくともいずれか１つの、前記レンズの光軸方向の長さは、前記レンズの光軸方向における前記ホルダの前記移動範囲よりも長いことを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記ホルダが前記レンズの光軸方向に移動するとき、
   第１の回転方向当接面は第１の回転方向規制面に当接しておらず、
   第２の回転方向当接面は第２の回転方向規制面に当接していないことを特徴とする請求項７または８に記載のアクチュエータ。
10. 第１の当接部および第１の規制部のいずれか一方が凹形状であり、他方が当該凹形状に嵌合する凸形状であり、
    第２の当接部及び第２の規制部のいずれか一方が凹形状であり、他方が当該凹形状に嵌合する凸形状であることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のアクチュエータを備えていることを特徴とする撮像機器。
12. 請求項１１に記載の撮像機器を備えていることを特徴とする携帯電子機器。

Images