JP2003207708A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形なレンズ駆動装置を提供する。 【解決手段】 前方レンズ２と、前方レンズ２を支持す
る前方支持枠３と、前方支持枠３に収り付けられた前方
コイル４と、前方支持枠３に取り付けられた前方給電体
５と、後方レンズ６と、後方レンズ６を支持する後方支
持枠７と、後方支持枠７の内周部に取り付けられた後方
コイル８と、後方支持枠７に取り付けられた後方給電体
９と、マグネット１０と、マグネット支持体２１と、ヨ
ーク１１とを備え、前方コイル４はマグネット１０とヨ
ーク１１間の外側ギャップに配置し、後方コイル８は、
マグネット１０とヨーク１１間の内側ギャップに配置
し、外側および内側ギャップの磁束密度を軸方向に変化
させ、前方および後方コイル４，８は、それぞれ２個の
コイル３１，３２を軸方向に重ねて配置し且つ、２個の
コイル３１，３２には電磁力が、お互いに引っ張り合う
方向に働くように電流を印加し、前方コイル４に電流を
印加することによって、前方レンズ２を位置決めし、後
方コイル８に電流を印加することによって、後方レンズ
６を位置決めする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型小形カメラ
に用いられ、被写像をズームするレンズ駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のレンズ駆動装置としては、スプ
リングとボイスコイルとの組み合わせによる装置が知ら
れており、このレンズ駆動装置を図７に示す。図７に示
すように、レンズ駆動装置１００は、マグネット１０１
とヨーク１０２から成るギャップ部に、コイル１０４と
レンズ１０７を固定した支持枠１０３を配置する。一
方、支持枠１０３と固定部（図７では、ヨーク１０２）
間にはスプリング１０５を介在させて、コイル１０４に
上方向の電磁力が働くように電流を印加し、この電磁力
とスプリング１０５の復元力が釣合う位置にレンズ１０
７を移動している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の技術で
は、スプリング１０５の復元力は、短い距離範囲内でし
か働かないので、軸方向のレンズの移動距離が短くな
り、また、２個のレンズを設けると装置が大形になると
いう課題がある。

【０００４】そこで、本発明は、軸方向の長い距離に渡
って２個のレンズを位置決めでき且つ、位置決めに伴う
レンズ間の軸ズレが生じない小形なレンズ駆動装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、前方レンズと、前方レンズを支持する前方支持枠
と、前方支持枠に取り付けられた前方コイルと、前方支
持枠に取り付けられた前方給電体と、後方レンズと、後
方レンズを支持する後方支持枠と、後方支持枠に取り付
けられた後方コイルと、後方支持枠に取り付けられた後
方給電体と、マグネットと、マグネット支持体と、ヨー
クとを備え、前方コイルは、マグネットとヨーク間の外
側ギャップに配置し、後方コイルは、マグネットとヨー
ク間の内側ギャップに配置し、外側および内側ギャップ
の磁束密度を軸方向に変化させ、前方および後方コイル
は、それぞれ２個のコイルを軸方向に重ねて配置し且
つ、２個のコイルには電磁力がお互いに引っ張り合う方
向に働くように電流を印加し、前方コイルに電流を印加
することによって、前方レンズを位置決めし、後方コイ
ルに電流を印加することによって、後方レンズを位置決
めすることを特徴とする。

【０００６】この請求項１に記載の発明では、外側およ
び内側ギャップの磁束密度を軸方向に変化させ、前方お
よび後方コイルはそれぞれ２個のコイルを軸方向に重ね
て配置し且つ、２個のコイルには電磁力がお互いに引っ
張り合う方向に働くように電流を印加している。従っ
て、軸方向の長い距離に渡って、前方および後方レンズ
を位置決めできる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、内側ギャップを構成するヨークの内壁
に切欠きを設け、後方支持枠の腕部が切欠きを貫通する
ことを特徴とする。

【０００８】この請求項２に記載の発明では、請求項１
に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、後方
レンズをマグネットの内側に配置することができるの
で、装置の構造を小形なものにすることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２
のいずれかに記載の発明において、マグネット支持体の
外周部に前方支持枠の内周部と同一径の外周リブを設
け、マグネット支持枠の内周部に後方支持枠の外周部と
同一径の内周リブを設けたことを特徴とする。

【００１０】この請求項３に記載の発明では、請求項１
乃至２のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏す
るとともに、マグネット支持体の外周リブおよび内周リ
ブに沿ってそれぞれ前方支持枠と後方支持枠が摺動する
ので、レンズ間の軸ズレを抑えることができる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の発明において、前方給電体および後
方給電体は、略４分の１の円弧を描いて折返す細線スプ
リング構造としたことを特徴とする。

【００１２】この請求項４に記載の発明では、請求項１
乃至３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏す
るとともに、細線スプリングがレンズの動きに対して伸
縮するので、給電構造を小形なものにすることができ
る。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４
のいずれかに記載の発明において、マグネットは、軸方
向にテーパを付けた形状としたことを特徴とする。

【００１４】この請求項５に記載の発明では、請求項１
乃至４のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏す
るとともに、マグネットの形状によって、外側および内
側ギャップの磁束密度を軸方向に変化させているので、
装置の構造を一層小形なものにすることができる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれかに記載の発明において、マグネット支持体の
外周前方部および前方支持枠の内周後方部の同一円周方
向位置にそれぞれ突起を設けたことを特徴とする。

【００１６】この請求項６に記載の発明では、請求項１
乃至５のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏す
るとともに、小さな突起によって前方支持枠の脱落を防
止できるので、装置の構造を更に小形なものにすること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しなが
ら、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に
係るレンズ駆動装置を示す断面図であり、図２は図１の
レンズ駆動装置の分解斜視図であり、図３は、図１のレ
ンズ駆動装置の動作を示す断面図である。

【００１８】レンズ駆動装置１は、前方レンズ２と、前
方支持枠３と、前方コイル４と前方給電体５と、後方レ
ンズ６と、後方支持枠７と、後方コイル８と、後方給電
体９と、マグネット１０とマグネット支持体２１とヨー
ク１１とを備えており、前方コイル４に直流電流を印加
することにより、前方レンズ２を軸方向に位置決めし、
後方コイル８に直流電流を印加することにより、後方レ
ンズ６を軸方向に位置決めするようになっている。尚、
本明細書においては、図面の上部を前方と呼び、図面の
下部を後方と呼ぶ文言を適宜、使用するが、これはカメ
ラから被写体に向って、相対的に前方及び後方の位置関
係を表わすものである。

【００１９】リング状の前方支持枠３は合成樹脂等の成
形品（電気的絶縁体）であり、中央部で前方レンズ２を
支持し、外周後方に前方コイル４を備え、最前方部分に
は、前方給電体５の上端部が固着されているとともに内
周部の最後方部分に１２０度間隔３個所の内突起３ａを
設けている。

【００２０】同様に、リング状の後方支持枠７は、合成
樹脂等の成形品（電気的絶縁体）であり、中央部で後方
レンズ６を支持し、内周側と腕部７ａの間に後方コイル
８を備え、後方部の底面上には後方給電体９の上端部が
固着されている。

【００２１】リング状のヨーク１１は、外壁１１ａと内
壁１１ｂ及び底面１１ｃから成る形状を有し、外壁１１
ａは内壁１１ｂより壁高が大であり、内壁１１ｂには、
１２０度間隔で３個所の切欠１１ｄを備え、後方支持枠
７の腕部７ａは、切欠１１ｄを貫通している。

【００２２】マグネット１０は、前方を短辺とした台
形、円弧形状の同一の３片から成り、ラジアル方向に磁
化されており、リング状をしたマグネット支持体２１の
１２０度間隔３個所の凹んだ内周部に固着されている。

【００２３】リング状のマグネット支持体２１は、合成
樹脂等の成形品（電気的絶縁体）であり、ヨーク１１の
底面１１ｃに固定（圧入）され、外周部には１２０度間
隔で３個所の外周リブ２１ａを備え、内周部には外周リ
ブ２１ａと６０度ズレた１２０度間隔の３個所に内周リ
ブ２１ｂを備えるとともに、内周リブ２１ｂと対向する
外周部の最前方部分には外突起２１ｃを設け、前方支持
枠３の内突起３ａと突き当たると脱落防止用として作用
する。

【００２４】図４は、前方コイル４および後方コイル８
の構造を説明する斜視図であり、両コイル４，８とも下
コイル３１と上コイル３２を軸方向に重ねて配置（一体
化）して、前方支持枠３および後方支持枠７に組込まれ
ている。尚、両コイル４，８の動作原理と構成は同じな
ので、図４では直径の異なる両コイル４，８をただ１個
のコイル４（８）として描いている。更に、後述するよ
うに、上下のコイル３１，３２には電磁力がお互いに引
っ張り合う方向に働くように電流を印加する。従って図
３に示すように、前方レンズ２は、前方コイル４に作用
する電磁力が釣合う個所に位置決めされ、後方レンズ６
は、後方コイル８に作用する電磁力が釣合う個所に位置
決めされる。

【００２５】前方コイル４は、マグネット１０と外壁１
１ａから成る外側ギャップに配置されており、同様に後
方コイル８は、マグネット１０と内壁１１ｂから成る内
側ギャップに配置されており、マグネット１０の外周面
から外壁１１ａ、底面１１ｃと内壁１１ｂを経由してマ
グネット１０の内周面に到る磁路を構成している。

【００２６】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ前方給電
体５及び後方給電体９の構造を示す斜視図であり、軸方
向に重ねられた２個のコイル３１，３２に給電するため
に４片で構成され、上端部および下端部から成る給電点
は１８０度対向する２個所に設けている。４個の下端部
は、外部入力に接続され、４個の上端部はコイルのリー
ド線に接続され、上下端部間は略４分の１の円弧を描い
て折返す細線スプリングで連がれている。

【００２７】前方給電体５は、上端部が前方支持枠３の
最前方部分に固着され、下端部はマグネット支持体２１
の外周部に固着されている。前方コイル４のリード線
は、前方支持枠３の２個所の外周凹部を経由して上端部
に接続されており、外部入力から前方コイル４に２個の
電流が印加される。

【００２８】後方給電体９は、上端部が後方支持枠７の
後方部底面上に固着され、下端部はマグネット支持体２
１の最後方部底面に固着されている。後方コイル８のリ
ード線は、腕部７ａの側面に沿って切欠１１ｄを貫通し
て上端部に接続されており、外部入力から後方コイル８
に２個の電流が供給される。

【００２９】前方給電体５の細線スプリングは、前方支
持枠３の前方部分とマグネット支持体２１の最前方部間
に介在し、後方給電体９の細線スプリングは、後方支持
枠７の最後方部とマグネット支持体２１の底部間に介在
し、それぞれ前方支持枠３および後方支持枠７が前方に
移動しても抵抗とならず且つ、ネジレ力も作用しないよ
うに、細線スプリングは極く細い線の構造体としてい
る。両給電体５，９の材質は導電体であり、例えばリン
青銅が用いられる。

【００３０】次に、上述した構成に基づき、本実施の形
態の作用を説明する。レンズ駆動装置１を組立てるに
は、まず最初に、前方レンズ２と前方コイル４を前方支
持枠３に組込み、後方レンズ６と後方コイル８を後方支
持枠７に組込んで、それぞれを固着する。前方コイル４
のリード線は、予め前方支持枠３の２箇所の外周凹部内
に沿わせて固着し、引出しておく。

【００３１】次いで、マグネット１０をマグネット支持
体２１に組込み、ヨーク１１の底面１１ｃに、予め位置
決めして、マグネット支持体２１の底面を固定（圧入）
する。

【００３２】次に、後方給電体９をマグネット支持体２
１の底面に組込み、続いて、腕部７ａを切欠１１ｄを挿
通させながら、後方支持枠７をマグネット支持体２１に
挿入する。後方給電体９の上端部を後方支持枠７に取付
けるとともに、内側ギャップに挿入されている後方コイ
ル８のリード線を腕部７ａの側面に沿って切欠１１ｄを
貫通させ、後方給電体９の上端部に接続する。

【００３３】引続き、前方給電体５の下端部をマグネッ
ト支持体２１に固着し、前方支持枠３を円周方向に位置
決めしながら、外側ギャップに挿入する。前方コイル４
のリード線は、それぞれ、前方給電体５の上端部に接続
する。

【００３４】上述した結線によって、前方コイル４を構
成する上下のコイル３１，３２への４個の外部入力は、
ヨーク１１の底面１１ｃを貫通した前方給電体の４個の
下端部として得られ、後方コイル８を構成する上下のコ
イル３１，３２への４個の外部入力は、マグネット支持
体２１の底面の底部に後方給電体の４個の下端部として
得られる。

【００３５】次に、前方コイル４および後方コイル８に
よる軸方向のレンズの位置決めの動作を説明する。両コ
イル４，８とも同一の動作なので、以下、前方コイル４
で代表させて説明する。図６は、マグネット１０による
磁束分布と、前方コイル４を構成する下コイル３１及び
上コイル３２に働く電磁力と、前方レンズ２の位置決め
を説明する動作原理図である。図６において、ａｂｃｄ
の矩形は、リング状のギャップを平面状に展開したもの
であり、模式的に上下方向を均等な５層に分割してい
る。両コイル から表に向く方向）の直流電流を印加して、電磁力が引
っ張り合う方向に働くようにしている。

【００３６】ｅｄｃｆから成る台形は、図２に示すよう
なマグネット１０のテーパ形状による磁束密度を模式的
に表わし、各層の磁束密度を代表値として、最上層から
３，５，７，９，１１と割付けている。この代表値３〜
１１は、台形ｅｄｃｆの各層の面積比率を表わし、上層
から下層方向に直線的に増加しており、図２に示したテ
ーパ形状のマグネット１０が内側および外側ギャップに
造り出す磁界強度を代表させる値としている。前方コイ
ル４の代表的位置として、図６に実線で示すように、下
コイル３１は下から２番目の層、上コイル３２は下から
３番目の層に位置させ、それぞれのコイルに働く力をＦ
_１，Ｆ_２と表わしている。

【００３７】ここで、下コイル３１に印加する電流をＩ
_１，下コイル３１の長さをＬ_１とすると、磁束密度９の
層に位置する下コイル３１に働く電磁力Ｆ_１は、次の
（１）式で表わされる。 Ｆ_１＝９×Ｉ_１×Ｌ_１ ・・・・・（１） 同様に、上コイル３２に印加する電流をＩ_２，その長さ
をＬ_２とすると、電磁力Ｆ_２は次の（２）式で表わされ
る。 Ｆ_２＝７×Ｉ_２×Ｌ_２ ・・・・・（２）

【００３８】簡素化のために両コイルのコイル長を等し
くし（Ｌ_１＝Ｌ_２）、図６に示す位置で釣合っていると
すると、Ｆ_１＝Ｆ_２より次の（３）式が成り立つ。 ９×Ｉ_１＝７×Ｉ_２ ・・・・・（３） 上式より、例えば下コイル３１にＩ_１＝１００を印加し
ていたとき、図３に示す位置で釣合わせるためには、上
コイル３２にＩ_２＝９×１００／７≒１２９の電流を印
加すれば良い。

【００３９】次に、本釣合いの安定性を確認するため
に、図３の右端に破線で示すように、一層だけ上にズレ
た場合の力Ｆ_１ ^’，Ｆ_２ ^’を求めると、次の（４）式を
得る。 Ｆ_１ ^’＝７×１００＝７００，Ｆ_２ ^’＝５×１２９＝６４５ ・・・・・（ ４） （４）式より、Ｆ_１ ^’＞Ｆ_２ ^’なので、合成力はズレを
修復する向きに作用する。下方向にズレた場合も同様な
ので、本釣合いは安定な釣合い条件となっている。

【００４０】引続いて、図６の右端に破線で示す一層だ
け上の位置に移動させるための電流値を求める。例え
ば、下コイル３１に印加する電流Ｉ_１＝１００を一定の
ままとすると、下向きの力は、Ｆ_１ ^’＝７×１００＝７
００なので、上コイル３２に印加する電流値Ｉ_２ ^’は、
次の（５）式から求められる。 Ｉ_２ ^’＝７００／５＝１４０ ・・・・・（５）

【００４１】即ち、下コイル３１に印加する電流値Ｉ_１
が一定の場合、上コイル３２に印加する電流値Ｉ_２を磁
束分布に反比例させて与えれば、所望の軸方向の高さに
位置決めすることができる。

【００４２】この様に、下コイル３１と上コイル３２の
一方に印加する電流値を一定に保って、他方のコイルに
は、軸方向の磁束分布に従って相応する電流を印加すれ
ば、安定な釣合い条件の元に、任意の軸方向位置に、前
方コイル４を位置決めすることができ、従って、前方レ
ンズ２を位置決めすることができる。

【００４３】上述の図６における力の釣合いでは、前方
支持枠３の自重を無視して説明したが、本装置１を図１
〜３に示す上下方向位置に置くか逆様に置くかによっ
て、前方支持枠３の位置は、その自重分だけ下方にズレ
を生じる。このズレ量は、力の釣合いのために印加する
電流量を大きくすれば、小さくすることができ、同様
に、外力による前方レンズ２のブレ量も釣合わせる電流
量を大きくすれば、小さく抑えることができる。また、
両コイル３１，３２に流す電流値は釣合い条件を満たせ
ば、同時に変化させても良いことは、言うまでもない。

【００４４】これによって、前方コイル４に印加する２
個の電流量によって、前方レンズ２の位置決めを行うこ
とができる。同様に、後方コイル８に印加する２個の電
流量によって、後方レンズ６の位置決めを行うことがで
きる。

【００４５】後方支持枠７は、後方レンズ６を内壁１１
ｂの内側で固定し、後方コイル８を腕部７ａを介して、
内側ギャップに挿入し且つ、底面に後方給電体９を備
え、マグネット支持体２１を介して外部入力点を底部に
設けたので、コンパクトで小形な構造を実現している。

【００４６】マグネット支持体２１の外周リブ２１ａ
は、前方支持枠３の内周面に接して摺動し、内周リブ２
１ｂは後方支持枠７の内周面に接して摺動するので、マ
グネット支持体２１を基準として前方レンズ２および後
方レンズ６は軸方向に移動する。従って、両レンズ２，
６間の軸ズレを小さく抑えることができる。

【００４７】前方給電体５および後方給電体９は、図５
（ａ），（ｂ）に示すように上端部と下端部間を細線ス
プリングで連いでいるので、図３に示すようにレンズが
移動した状態でも抵抗とはならずにコンパクトな給電機
能を実現している。

【００４８】前方支持枠３の内突起３ａは、マグネット
支持体２１の外突起２１ｃと同一円周方向位置に設けて
いるので、前方支持枠３が前方へ移動した時のストッパ
ーとして機能し、脱落を防止している。

【００４９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明では、軸方向の全
範囲で前方および後方レンズを正確に位置決めすること
ができる。

【００５０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明と同様な効果を奏するとともに、装置の構造を
コンパクトで、小形なものにすることができる。

【００５１】請求項３に記載の発明では、請求項１乃至
２のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するととも
に、前方レンズと後方レンズ間の軸ズレを抑えることが
できる。

【００５２】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至
３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するととも
に、前方および後方レンズの位置決め精度を劣化させる
ことなく、小形な給電構造を実現することができる。

【００５３】請求項５に記載の発明では、請求項１乃至
４のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するととも
に、装置の構造を一層小形なものにすることができる。

【００５４】請求項６に記載の発明では、請求項１乃至
５のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するととも
に、装置の構造を更に小形なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレンズ駆動装置を示す断面図であ
る。

【図２】図１のレンズ駆動装置の分解斜視図である。

【図３】図１のレンズ駆動装置の動作を示す断面図であ
る。

【図４】前方コイルおよび後方コイルの構造を示す斜視
図である。

【図５】前方給電体および後方給電体の構造を示す斜視
図である。

【図６】前方レンズおよび後方レンズの位置決めを示す
動作原理図である。

【図７】従来に係るレンズ駆動装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ レンズ駆動装置 ２ 前方レンズ ３ 前方支持枠 ４ 前方コイル ５ 前方給電体 ６ 後方レンズ ７ 後方支持枠 ８ 後方コイル ９ 後方給電体 １０ マグネット １１ ヨーク ２１ マグネット支持体 ３１ 下コイル ３２ 上コイル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方レンズと、前方レンズを支持する前
   方支持枠と、前方支持枠に取り付けられた前方コイル
   と、前方支持枠に取り付けられた前方給電体と、後方レ
   ンズと、後方レンズを支持する後方支持枠と、後方支持
   枠に取り付けられた後方コイルと、後方支持枠に取り付
   けられた後方給電体と、マグネットと、マグネット支持
   体と、ヨークとを備え、前方コイルは、マグネットとヨ
   ーク間の外側ギャップに配置し、後方コイルは、マグネ
   ットとヨーク間の内側ギャップに配置し、外側および内
   側ギャップの磁束密度を軸方向に変化させ、前方および
   後方コイルは、それぞれ２個のコイルを軸方向に重ねて
   配置し且つ、２個のコイルには電磁力がお互いに引っ張
   り合う方向に働くように電流を印加し、前方コイルに電
   流を印加することによって、前方レンズを位置決めし、
   後方コイルに電流を印加することによって、後方レンズ
   を位置決めすることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 【請求項２】 内側ギャップを構成するヨークの内壁に
   切欠きを設け、後方支持枠の腕部が切欠きを貫通するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 【請求項３】 マグネット支持体の外周部に前方支持枠
   の内周部と同一径の外周リブを設け、マグネット支持枠
   の内周部に後方支持枠の外周部と同一径の内周リブを設
   けたことを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載
   のレンズ駆動装置。
4. 【請求項４】 前方給電体および後方給電体は、略４分
   の１の円弧を描いて折返す細線スプリング構造としたこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のレン
   ズ駆動装置。
5. 【請求項５】 マグネットは、軸方向にテーパを付けた
   形状としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載のレンズ駆動装置。
6. 【請求項６】 マグネット支持体の外周前方部および前
   方支持枠の内周後方部の同一円周方向位置にそれぞれ突
   起を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
   に記載のレンズ駆動装置。