JP2004341393A - レンズ駆動機構および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを駆動する機構の小型化および高信頼性化を図ること。
【解決手段】本発明のレンズ駆動機構１は、レンズＬを駆動するためのカムピンＣＰ１、ＣＰ２に接続される回転カム４と、回転カム４に直接取り付けられるロータ３と、ロータ３の周縁に設けられるマグネットＭの複数の極と対向して配置される複数のコイル５１を有するステータ５とを備えている。また、レンズＬを駆動するためのカムピンＣＰ１、ＣＰ２に接続される回転カム４と、回転カム４に直接取り付けられるロータ３と、ロータ３の周縁で回転中心側に向けて設けられる複数のマグネットと対向して配置される複数のコイルを有するステータとを備えるものでもある。また、このレンズ駆動機構１を備える撮像装置でもある。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ズームレンズやフォーカスレンズなどのレンズを駆動するためのレンズ駆動機構および電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮像装置を備えた電子機器、例えばノート型コンピュータやＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、携帯電話機が多く開発されてきており、その撮像装置の性能向上とともに小型化も必須の要件となってきている。特に、小型の撮像装置を電子機器に組み込む場合、光学部品を小型化するとレンズ収差等による性能劣化が起きやすいため、レンズ自体の小型化には限界がある。したがって、光学部品を保持する部材や駆動機構の簡素化が重要なポイントとなる。
【０００３】
従来、電子機器に組み込まれる撮像装置では、単焦点レンズを用いるものが主流であるが、撮像素子の画素数増加に伴いレンズを駆動してフォーカス調整やズーム機能を備えるものも考えられてきている。このレンズの駆動を行うため、駆動源としてモータを用いるものが特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２２９５０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレンズ駆動機構においては、小型のモータとして例えばφ６ｍｍ程度の回転筒型のステッピングモータを用いる構成であるため、レンズを駆動する機構全体としての薄型化、小型化に限界が生じている。また、ステッピングモータ自体がブラシモータ構造となっているとスリットショート不良などの発生の危惧がある。また、部品点数の上昇によるコストアップの問題も発生する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明のレンズ駆動機構は、レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、回転カムに直接取り付けられるロータと、ロータの周縁に設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータとを備えている。
【０００７】
また、レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、回転カムに直接取り付けられるロータと、ロータの周縁で回転中心側に向けて設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータとを備えるものでもある。また、本発明の電子機器は、上記レンズ駆動機構を備えるものである。
【０００８】
このような本発明では、回転カムにロータが直接取り付けられており、ロータの周縁に設けられるマグネットの複数の極と対向してステータのコイルが配置されているため、ロータとステータとから成るステッピングモータに回転カムを組み込んだ小型の駆動機構を実現できるようになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るレンズ駆動機構の適用状態を説明する概略斜視図、図２は、本実施形態に係るレンズ駆動機構の分解斜視図である。すなわち、本実施形態に係るレンズ駆動機構は、例えば図１に示すレンズブロック１０の所定のレンズＬを光軸方向へ進退させるための駆動を行うものである。
【００１０】
このレンズブロック１０は例えば４枚のレンズ（図ではレンズＬだけ示す）で構成され、真ん中の１枚は接合レンズ（レンズ２枚分）で構成してあり、レンズブロック１０の図中底部にイメージャー（図示せず）が取り付けられている。
【００１１】
レンズブロック１０のケース１１からは２つのカムピンＣＰ１、ＣＰ２が延出しており、このカムピンＣＰ１、ＣＰ２を図中上下に移動させることによってレンズブロック１０の内部で各々２つのレンズが光軸方向へ進退するように移動する。
【００１２】
本実施形態のレンズ駆動機構１は、全体の厚さｔが約２．８ｍｍであり、レンズブロック１０の筐体１１の側面に取り付けられており、レンズＬを進退させることで例えばズーム機能を実現できるようになっている。
【００１３】
レンズ駆動機構１は、ベースプレート２の略中央に設けられた空間に、ステッピングモータを構成する薄板状のロータ３およびステータ５が組み付けられたものから成る。すなわち、ベースプレート２の略中央に設けられた空間に、ロータ３が回転可能に取り付けられ、そのロータ３の周縁に設けられるマグネットＭの複数の極と対向するよう複数のコイル５１を有するステータ５がベースプレート２の開口に取り付けられている。また、ロータ３にはロータ３の回転運動を直線運動に変換してカムピンＣＰ１、ＣＰ２を光軸方向へ進退させるための円盤状の回転カム４が直接重ねた状態で接続されている。
【００１４】
図２に示すように、レンズ駆動機構１のベースプレート２は、略中央に空間を設けるようＵ字状に構成され、空間の底部から中央に向けて軸２２を支える支持部２３が延設させている。またベースプレート２の左右立片２１ａの上端は一部切除されており、この切除部分にステータ５が組み付けられるようになっている。また、左右立片２１ａには穴が形成され、図１に示すレンズブロック１０の筐体１１と螺子止めできるようになっている。
【００１５】
ステータ５は、コアを例えば２枚重ねにして貼り合わせたものに、コイル５１の巻線を施すことで構成され、ベースプレート２の左右立片２１ａの上端に設けられた切除部に載置した状態で接着剤Ｂにより固定されている。この切除部の大きさとステータ５の厚さとがほぼ等しくなっており、ステータ５をベースプレート２に取り付けた状態でステータ５がベースプレート２から突出せず、しかもコイル５１がベースプレート２の空間に向けて配置されるようになる。
【００１６】
ロータ３は、円弧状のヨーク３１の周縁に複数個のマグネットＭが外方に向けて取り付けられた構成であり、平板状の回転カム４に重ね合わせた状態で直接接続されている。なお、円弧状のヨーク３１の周縁に複数個のマグネットＭを設ける以外に、ヨーク３１の周縁に一体のマグネットを設けて多極構成にしてもよい。これによってマグネットのコストダウンを図ることができる。この状態で回転カム４の中心穴をベースプレート２の軸２２にはめ込むことで、ロータ３および回転カム４がベースプレート２の空間内側部分で回転自在に保持されることになる。
【００１７】
回転カム４を介してロータ３をベースプレート２に取り付けると、ベースプレート２の空間部分ではロータ３のマグネットＭとステータ５のコイル５１とがわずかな隙間を開けて対向する状態となり、これによってステッピングモータが構成されることになる。つまり、本実施形態では、ステッピングモータと回転カム４とを一体的に構成することで、非常に薄型の駆動機構を実現できるようになる。
【００１８】
回転カム４には、例えば２つの溝（穴）４１、４２が所定のカーブで設けられており、この溝４１、４２に図１で示すレンズブロック１０のカムピンＣＰ１、ＣＰ２が嵌合することで、回転カム４の回転運動をカムピンＣＰ１、ＣＰ２の直線運動へ変換し、レンズＬの光軸方向に沿った進退駆動を行うことができるようになる。
【００１９】
また、回転カム４とベースプレート２の軸２２と嵌合する際には、例えばフッ素樹脂から成るスラスト受けを介して摺動するようにしてあり、かつストッパを軸２２に圧入することで、高さ方向（軸２２に対する嵌め込み方向）を規定するようにしている。
【００２０】
このような構成において、ロータ３のマグネットＭとステータ５のコイル５１との位相関係により、コイル５１への位相の異なる電流制御でロータ３の回転ステップを設定できるようになる。
【００２１】
図３は、ステータを説明する概略図である。本実施形態では、ステータ５には６つのコイル５１ａ’〜５１ｃ’、５１ａ’〜５１ｃ’が配置されており、コイル５１ａ〜５１ｃのＸブロック、コイル５１ａ’〜５１ｃ’のＹブロックに分かれている。
【００２２】
このうち、１スロット目のコイル５１ａと４スロット目のコイル５１ａ’をＡ−Ａ’として同一巻線、同一巻数とし、１相目の電流を与える。また、２スロット目のコイル５１ｂと５スロット目のコイル５１ｂ’をＢ−Ｂ’として同一巻線、同一巻数とし、２相目の電流を与える。また、３スロット目のコイル５１ｃと６スロット目のコイル５１ｃ’をＣ−Ｃ’として同一巻線、同一巻数とし、３相目の電流を与える。つまり、Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に異なる位相の電流を与えることで順次磁界を発生させ、ロータ３のマグネットＭとの間で吸引力を発生させて回転カム４を所定のステップで回転させる。
【００２３】
具体的には、３相の電流Ｕ、Ｖ、ＷをスイッチングしてＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’に与えることで、１パルス加えるたびにステータ５のコイル５１とロータ３のマグネットＭとの位相から得られる１ピッチ分の送りが両方向で可能となる。なお、本実施形態では３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ、ＣＯＭ）制御の構造であるが、もちろん２相（Ａ、Ｂ、ＣＯＭ）制御の構造でも実現可能である。
【００２４】
また、図１、図２に示す例では、ロータ３および回転カム４に対して外方にステータ５を設ける構成を説明したが、図４に示すような巻線を施したステータ５０をロータ３より回転中心側に設けることで、ロータ３のトルクアップを図ることが可能となる。
【００２５】
つまり、図４に示すステータ５０を図２に示すベースプレート２の空間の底部に取り付ける。また、ロータ３の内周にも複数のマグネット（多極構成の１体マグネットでもよい）を配置することで、このステータ５０のコイルとロータ３の内周に設けられるマグネットとが対向配置される。これにより、ロータ３の外周、内周の両方にステータ５、５０が配置される状態となり、先と同様な３相制御でもロータ３のトルクを増加できるようになる。
【００２６】
このような構成により、小型・薄型で部品点数も少なく、コストや信頼性にも優れたレンズ駆動機構を実現できるようになる。また、駆動源をステッピングモータ化することで、ロータ３を動作させる場合のみ通電すれば良く、通電しない状態ではロータ３のマグネットＭの磁力によってロータ３の位置を保持できるため、低消費電力化も可能となる。
【００２７】
なお、上記説明では、ロータ３の外側にステータ５を配置する例、およびロータの外側、内側の両方にステータ５、５０を配置する例を示したが、ロータ３の内側のみにステータ５０を配置するようにしてもよい。これによりレンズ駆動機構１の更なる小型化を図ることが可能となる。
【００２８】
図５は、本実施形態に係るレンズ駆動機構の適用例を示す模式図である。この例では、携帯電話機１００に本実施形態のレンズ駆動機構１を組み込んでいる。携帯電話機１００の本体筐体１０１の外側には撮像装置のレンズＬが露出しており、このレンズＬを介して画像を取り込むことができるようになっている。
【００２９】
このレンズＬに対する光軸方向への進退動作を行うため、先に説明した本実施形態のレンズ駆動機構１が用いられる。近年の携帯電話機１００には撮像装置が標準的に装備されており、撮像性能に対する要求も厳しくなってきている。本実施形態のレンズ駆動機構１は非常に小型化できるため、スペースの制約が厳しい機器であってもレンズＬの駆動を実現でき、小型かつ高性能な撮像装置を持った携帯電話機１００を提供できるようになる。
【００３０】
例えば、上記説明した構成のレンズ駆動機構１を携帯電話機１００のレンズＬのズーム駆動に適用すると、図１に示すステータ２のコイル５１へ３相の電流を順次与えることでロータ３を８ポジションでステップ移動でき、この８ポジションに対応した光学的なズーム倍率を得ることが可能となる。
【００３１】
なお、このような携帯電話機１００への適用以外でも、例えばＰＤＡやノート型コンピュータ、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど、種々の機器への組み込みも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば次のような効果がある。すなわち、レンズ駆動機構の小型化、薄型化および低消費電力化を図ることが可能となるとともに、ローコスト化および高信頼性化を図ることが可能となる。これにより、スペース制約の多い機器であってもレンズの駆動を可能にでき、撮像装置の小型化および高性能化を果たすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係るレンズ駆動機構の適用状態を説明する概略斜視図である。
【図２】本実施形態に係るレンズ駆動機構の分解斜視図である。
【図３】ステータを説明する概略図である。
【図４】他のステータを説明する概略図である。
【図５】携帯電話機への適用を説明する模式図である。
【符号の説明】
１…レンズ駆動機構、２…ベースプレート、３…ロータ、４…回転カム、５…ステータ、１０…レンズブロック、１１…筐体、２１ａ…立片、２２…軸、２３…支持部、３１…ヨーク、４１…溝、４２…溝、５１…コイル、１００…携帯電話機、ＣＰ１…カムピン、ＣＰ２…カムピン、Ｌ…レンズ、Ｍ…マグネット

Claims (8)

1. レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、
   前記回転カムに直接取り付けられるロータと、
   前記ロータの周縁に設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータと
   を備えることを特徴とするレンズ駆動機構。
2. 前記回転カムおよび前記ロータは薄板状であり、前記回転カムに前記ロータが直接重ね合わせて取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動機構。
3. レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、
   前記回転カムに直接取り付けられるロータと、
   前記ロータの周縁で回転中心側に向けて設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータと
   を備えることを特徴とするレンズ駆動機構。
4. 前記回転カムおよび前記ロータは薄板状であり、前記回転カムに前記ロータが直接重ね合わせて取り付けられている
   ことを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動機構。
5. 撮像のためのレンズを駆動するレンズ駆動機構を備える電子機器において、
   前記レンズ駆動機構は、
   前記レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、
   前記回転カムに直接取り付けられるロータと、
   前記ロータの周縁に設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータとを備える
   ことを特徴とする電子機器。
6. 前記回転カムおよび前記ロータは薄板状であり、前記回転カムに前記ロータが直接重ね合わせて取り付けられている
   ことを特徴とする請求項５記載の電子機器。
7. 撮像のためのレンズを駆動するレンズ駆動機構を備える電子機器において、
   前記レンズ駆動機構は、
   レンズを駆動するためのカムピンに接続される回転カムと、
   前記回転カムに直接取り付けられるロータと、
   前記ロータの周縁で回転中心側に向けて設けられるマグネットの複数の極と対向して配置される複数のコイルを有するステータとを備える
   ことを特徴とする電子機器。
8. 前記回転カムおよび前記ロータは薄板状であり、前記回転カムに前記ロータが直接重ね合わせて取り付けられている
   ことを特徴とする請求項７記載の電子機器。

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