JP2005227705A

JP2005227705A - レンズ駆動装置

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Publication number: JP2005227705A
Application number: JP2004038593A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Takei; 宏光武井; Sadayoshi Yasuda; 貞喜安田
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2004-02-16
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2024-02-16
Also published as: JP4364006B2

Abstract

【課題】磁気的作用のみでレンズ駆動を行うことにより、小型化、軽量化、安価化、および信頼性の向上を図ることができ、かつ、音の発生を抑えることのできるレンズ駆動装置を提供すること。
【解決手段】レンズ駆動装置１において、コイル７１２、７２２に給電すると、コイル７１２、７２２とマグネット６との間には磁気的な吸引力あるいは反発力が発生し、マグネット６は、環状突起９２１、９１１に突き当たるまで光軸方向に移動する。また、マグネット６とマグネット５との間に発生する磁気的な吸引力により、レンズ移動体２０が光軸方向に移動し、移動レンズ２１が光軸方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラなどに用いられるレンズ駆動装置に関するものである。

カメラ付き携帯電話などに搭載されるレンズ駆動装置として、モータの回転をギア機構およびカム機構を介して移動レンズ体に伝達し、レンズを光軸方向に駆動するタイプのものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０９７５６号公報

しかしながら、特許文献１に開示のレンズ駆動装置は、ギア機構やカム機構など、可動部分の構造が複雑であるため、小型化、軽量化、および安価化が困難である。また、機構部品を用いているため、ギアの噛み合い部分や機構部品同士の摺動部分で音が発生し、かつ、信頼性が低いという問題点もある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、レンズ駆動にギア機構やカム機構などを一切用いずに磁気的作用のみでレンズ駆動を行うことにより、小型化、軽量化、安価化、および信頼性の向上を図ることができ、かつ、音の発生を抑えることのできるレンズ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、レンズを備えた移動レンズ体を当該レンズの光軸方向で離間する第１の位置と第２の位置との間で光軸に沿って移動させるレンズ駆動装置であって、前記移動レンズ体に形成された第１の磁気的手段と、前記移動レンズ体を外周側で囲むように配置されたレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒の外周側に前記光軸方向に移動可能に配置され、当該光軸方向に移動した際、前記第１の磁気的手段との磁気的作用により前記移動レンズ体を前記光軸方向に従動させる第２の磁気的手段と、前記第２の磁気的手段との磁気的作用により当該第２の磁気的手段を前記光軸方向に移動させる第３の磁気的手段とを有することを特徴とする。

本発明では、第２の磁気的手段と第３の磁気的手段との間の磁気的作用により、第２の磁気的手段をレンズ鏡筒の外側で光軸方向に移動させると、第１の磁気的手段と第２の磁気的手段との間の磁気的作用により、レンズ移動体は、第２の磁気的手段の移動に追従する。従って、レンズを光軸に沿って移動させることができる。

本発明において、前記第１の磁気的手段は、マグネットあるいは磁性体で構成され、前記第２の磁気的手段は、マグネットおよびコイルのうちの一方で構成され、前記第３の磁気的手段は、マグネットあるいはコイルのうちの他方で構成されている。

本発明において、前記第２の磁気的手段は、前記レンズ鏡筒の外周面を摺動しながら前記光軸方向に移動する。

本発明において、前記第１の磁気的手段は、前記レンズ鏡筒の内周面に非接触状態のまま前記光軸方向に移動することが好ましい。このように構成すると、第１の磁気的手段とレンズ鏡筒の内周面との間に摩擦が起こらないので、負荷を軽減できるので、各磁気的手段の小型化などを図ることができる。また、第１の磁気的手段がレンズ鏡筒の内周面を摺動しないので、磨耗による異物の発生がない。それ故、信頼性を向上することができるとともに、異物の写り込みなどを防止できる。

本発明において、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの少なくとも一方には、前記レンズの中心を前記光軸上に位置決めするように前記レンズ移動体を受けるレンズ芯出し手段を備えていることが好ましい。このように構成すると、第１の磁気的手段とレンズ鏡筒との間にそれらを非接触状態に保持するためのクリアランスを設けても、レンズの中心を光軸上に位置決めした状態で停止させることができる。

本発明において、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの少なくとも一方には、前記移動レンズ体が当接して当該移動レンズ体の停止位置を規定するストッパが構成されていることが好ましい。このように構成すると、レンズを所定の位置に正確に停止させることができる。

本発明において、前記ストッパにより位置規定されている前記移動レンズ体をさらに当該ストッパ機構に当接させる方向の与圧を磁気的作用により加える磁気的与圧発生手段を備えていることが好ましい。このように構成すると、外部から振動などが加わっても、レンズを所定の位置に正確に停止させておくことができる。

本発明において、前記移動レンズ体は、前記レンズ鏡筒によって周囲が密閉されていることが好ましい。このように構成すると、移動レンズ体が配置されているレンズ鏡筒の内部にゴミやホコリなどといった異物の侵入を防止できる。それ故、信頼性を向上することができるとともに、異物の写り込みなどを防止できる。

本発明に係るレンズ駆動装置は、第２の磁気的手段と第３の磁気的手段との間の磁気的作用により、第２の磁気的手段をレンズ鏡筒の外側で光軸方向に移動させ、第１の磁気的手段と第２の磁気的手段との間の磁気的作用により、レンズ移動体を第２の磁気的手段の移動に追従させて、レンズを光軸に沿って移動させる。このため、磁気的作用のみでレンズ駆動を行うことができるので、ギア機構やカム機構などが一切不要である。それ故、小型化、軽量化、安価化、および信頼性の向上を図ることができ、かつ、摺動などに起因する音の発生を抑えることができる。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したレンズ駆動装置を説明する。

［実施の形態１］
（全体構成）
図１は、本発明を適用したレンズ駆動装置の断面図である。図１において、本形態のレンズ駆動装置１は、レンズ系として、光軸方向（光軸Ｌに沿う方向）で被写体の側から順に、固定レンズ１１、移動レンズ２１、固定レンズ３１を有しており、これらのレンズ１１、２１、３１の周りを囲むように円筒状のレンズ鏡筒４が配置されている。また、移動レンズ２１の後側（光軸方向における奥側）には絞り２３が固着されている。３枚のレンズのうち、固定レンズ１１は、レンズ鏡筒４の先端部分に段差、およびリング状のレンズ押さえ２によって固定されている。固定レンズ３１は、円筒状のレンズ鏡筒４の基端部分に段差を利用して固定されている。移動レンズ２１は、外周側の円筒状のレンズホルダ部２２と一体の移動レンズ体２０として構成されている。ここで、レンズホルダ部２２の下端部２２１は、周方向に離間する複数の突起として形成され、レンズホルダ部２２の上端部２２２も、周方向に離間する複数の突起として形成されている。なお、固定レンズ２１、３１、およびレンズ移動体２０などは、ＰＣ、ＰＯＭ、ＰＡ、ＡＳ、ＡＢＳ、ＰＥなどの樹脂で構成されている。

固定レンズ１１の奥側端面には、周方向に離間して複数の凹部１１１が形成され、これらの凹部１１１は、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２の上端部２２２と協働して、後述するストッパ、およびレンズ芯出し手段として機能する。また、固定レンズ３１の被写体側端面には、周方向に離間して複数の凹部３１１が形成され、これらの凹部３１１は、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２の下端部２２１と協働して、後述するストッパ、およびレンズ芯出し手段として機能する。

本形態のレンズ駆動装置１において、上記光学系およびレンズ鏡筒４などはケース９に収納されている。ケース９は、ケース本体９１と、このケース本体９１に光軸方向から嵌るケース蓋９２とを備えている。ケース蓋９２およびケース本体９１には、光路を確保するための開口が形成されている。また、レンズ鏡筒４は、下端側がケース本体９１に保持され、上端側はケース蓋９２に保持されている。

（駆動機構）
本形態では、移動レンズ２１を光軸方向において離間する奥側の第１の位置と、被写体側の第２の位置（図１で移動レンズ２１が停止している位置）との間で光軸方向に駆動することを目的に、まず、レンズ移動体２０の外周側には、リング状のマグネット５（第１の磁気的手段）が固着されており、このマグネット５は、周方向に所定の極数をもつようにラジアル着磁されている。ここで、マグネット５の外周面とレンズ鏡筒４の内周面との間には所定のクリアランスが設けられ、マグネット５の外周面とレンズ鏡筒４の内周面とは非接触状態にある。

また、レンズ鏡筒４の外周側には、リング状のマグネット６（第２の磁気的手段）が配置されており、このマグネット６は、周方向にマグネット５と同一の極数をもつようにラジアル着磁されている。ここで、マグネット６は、内周面がレンズ鏡筒４の外周面にゆるく接触しており、光軸方向に移動可能である。また、マグネット６は、光軸方向の移動の際、内周面がレンズ鏡筒４の外周面を摺動することになる。

さらに、本形態では、マグネット６の光軸方向における両側には、第３の磁気的手段として、リング状の第１のステータ７１と、リング状の第２のステータ７２とが配置されている。第１のステータ７１は、ケース本体９１の内側で光軸方向に突き出た環状突起９１１により形成された環状凹部９１２内に環状のヨーク７１１と環状のコイル７１２とを備えている。また、第２のステータ７２は、ケース蓋９２の内側で光軸方向に突き出た環状突起９２１により形成された環状凹部９２２内に環状のヨーク７２１と環状のコイル７２２とを備えている。

（本形態の作用および主な効果）
このように構成したレンズ駆動装置１において、コイル７１２、７２２の双方あるいは一方に給電すると、コイル７１２、７２２とマグネット６との間には磁気的な吸引力あるいは反発力（磁気的作用）が発生し、マグネット６は、環状突起９２１あるいは環状突起９１１に突き当たるまで光軸方向に移動する。このため、マグネット６とマグネット５との間に発生する磁気的な吸引力（磁気的作用）により、レンズ移動体２０が光軸方向に移動し、移動レンズ２１が光軸方向に移動する。

その際、レンズ移動体２０が被写体側に移動すると、固定レンズ１１の側に形成されている凹部１１１内にレンズホルダ部２２の上端部２２２が侵入し、かつ、レンズホルダ部２２の上端部２２２が固定レンズ１１の凹部１１１の底部（ストッパ）に当接する。従って、移動レンズ２１は、第２の位置で停止する。また、レンズホルダ部２２の上端部２２２が固定レンズ１１の凹部１１１内（レンズ芯出し手段）に嵌ることにより、第２の位置において、移動レンズ２１の中心位置は、光軸Ｌ上に規定された状態となる。

逆に、レンズ移動体２０が奥側に移動すると、固定レンズ３１の側に形成されている凹部３１１内にレンズホルダ部２２の下端部２２１が侵入し、かつ、レンズホルダ部２２の下端部２２１が固定レンズ３１の凹部３１１の底部（ストッパ）に当接する。従って、移動レンズ２１は、第１の位置で停止する。また、レンズホルダ部２２の下端部２２１が固定レンズ３１の凹部３１１内（レンズ芯出し手段）に嵌ることにより、移動レンズ２１の中心位置は、光軸Ｌ上に規定された状態となる。

以上説明したように、本形態のレンズ駆動装置１では、マグネット６とステータ７１、７２との間の磁気的作用により、マグネット６をレンズ鏡筒４の外側で光軸方向に移動させ、マグネット５とマグネット６との間の磁気的作用により、レンズ移動体２０をマグネット６の移動に追従させて、移動レンズ２１を光軸Ｌに沿って移動させる。このため、磁気的作用のみでレンズ駆動を行うことができるので、ギア機構やカム機構などが一切不要である。それ故、小型化、軽量化、安価化、および信頼性の向上を図ることができ、かつ、摺動などに起因する音の発生を抑えることができる。

また、本形態において、マグネット５の外周面とレンズ鏡筒４の内周面との間にはクリアランスが確保されているので、マグネット５は、レンズ鏡筒４の内周面に非接触状態のまま光軸方向に移動する。従って、マグネット５とレンズ鏡筒４の内周面との間に摩擦が起こらないため、負荷を軽減できる。それ故、マグネット５、６などの部材の小型化などを図ることができる。また、マグネット５がレンズ鏡筒４の内周面を摺動しないので、磨耗による異物の発生がない。それ故、信頼性を向上することができるとともに、異物の写り込みなどを防止できる。

しかも、第１の位置および第２の位置のいずれにおいても、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２と協働するストッパ（凹部１１１、３１１）が形成されている。このため、第１の位置および第２の位置のいずれにおいても、移動レンズ２１を所定の位置に正確に停止させることができる。また、第１の位置および第２の位置のいずれにおいても、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２と協働するレンズ芯出し手段（凹部１１１、３１１）が形成されている。このため、第１の位置および第２の位置のいずれにおいても、マグネット５の外周面とレンズ鏡筒４の内周面との間にはクリアランスを設けても、移動レンズ２１の中心を光軸Ｌ上に位置決めした状態で停止させることができる。

さらに、本形態では、移動レンズ体２０は、レンズ鏡筒１４によって周囲が完全に密閉されている。ことため、移動レンズ体２０が配置されているレンズ鏡筒４の内部にゴミやホコリなどといった異物の侵入を防止できる。それ故、信頼性を向上することができるとともに、異物の写り込みなどを防止できる。

［実施の形態２］
図２（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るレンズ駆動装置の断面図、およびそのストッパ機構を拡大して示す説明図である。なお、本形態、および後述する実施の形態３にレンズ駆動装置は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図２（Ａ）に示すように、本形態のレンズ駆動装置１も、実施の形態１と同様、レンズ系として、光軸方向（光軸Ｌに沿う方向）で被写体の側から順に、固定レンズ１１、移動レンズ２１、固定レンズ３１を有しており、移動レンズ２１は、外周側の円筒状のレンズホルダ部２２と一体の移動レンズ体２０として構成されている。
本形態において、固定レンズ１１はリング状のレンズ押さえ２に固定され、このレンズ押さえ２がレンズ鏡筒４に固定された構造になっている。

本形態でも、実施の形態１と同様、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２の上端部２２２と協働して、ストッパ、およびレンズ芯出し手段として機能する凹部１１１が形成されているが、本形態では、凹部１１は、レンズ押さえ２の側に形成されている。

また、本形態では、図２（Ｂ）に拡大して示すように、レンズホルダ部２２の上端部２２２は、外周側にテーパ２２３が形成されている。また、凹部１１１では、外周側の角が切除されてテーパ１１２が形成され、このテーパ１１２の端から奥へ光軸Ｌと平行な内周側面が延びた構造になっている。

このため、凹部１１１にレンズホルダ部２２の上端部２２２が入り込む際、テーパ１１２、２２３がガイドとして機能するので、凹部１１１にレンズホルダ部２２の上端部２２２がスムーズに入り込み、かつ、テーパ１１２、２２３同士が当接するので、移動レンズ２１の中心位置は、第２の位置において光軸Ｌ上に確実に規定される。

なお、本形態において、移動レンズ２１のレンズホルダ部２２の下端部２２１と協働して、ストッパ、およびレンズ芯出し手段として機能する凹部３１１は、レンズ鏡筒４に形成されている。ここで、レンズホルダ部２２の下端部２２１、および凹部３１１は、図２（Ｂ）に示すようなテーパと同様なテーパを備えている。従って、移動レンズ２１の中心位置は、第１の位置でも光軸Ｌ上に確実に規定される。

［実施の形態３］
図３は、本発明の実施の形態３に係るレンズ駆動装置の断面図である。なお、本形態のレンズ駆動装置は、基本的な構成が実施の形態１、２と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図３に示すように、本形態のレンズ駆動装置１も、実施の形態１と同様、レンズ系として、光軸方向（光軸Ｌに沿う方向）で被写体の側から順に、固定レンズ１１、移動レンズ２１、固定レンズ３１を有しており、移動レンズ２１は、外周側の円筒状のレンズホルダ部２２と一体の移動レンズ体２０として構成されている。

また、コイル７１２、７２２の双方あるいは一方に給電すると、コイル７１２、７２２とマグネット６との間には磁気的な吸引力あるいは反発力（磁気的作用）が発生し、マグネット６は、環状突起９２１あるいは環状突起９１１に突き当たるまで光軸方向に移動する。また、マグネット６とマグネット５との間に発生する磁気的な吸引力（磁気的作用）により、レンズ移動体２０が光軸方向に移動し、移動レンズ２１が光軸方向に移動する。

その際、レンズ移動体２０が被写体側に移動すると、固定レンズ１１の側に形成されている凹部１１１内にレンズホルダ部２２の上端部２２２が侵入し、かつ、レンズホルダ部２２の上端部２２２が固定レンズ１１の凹部１１１の底部（ストッパ）に当接する。従って、移動レンズ２１は、第２の位置で停止する。逆に、レンズ移動体２０が奥側に移動すると、固定レンズ３１の側に形成されている凹部３１１内にレンズホルダ部２２の下端部２２１が侵入し、かつ、レンズホルダ部２２の下端部２２１が固定レンズ３１の凹部３１１の底部（ストッパ）に当接する。従って、移動レンズ２１は、第１の位置で停止する。

このように構成したレンズ駆動装置１において、本形態では与圧発生手段が構成されている。すなわち、上記のレンズ駆動を行う際、マグネット５の光軸方向における磁気的中心は、矢印Ｌ５で示す範囲を移動する。これに対して、マグネット６の光軸方向における磁気的中心は、矢印Ｌ６で示す範囲を移動し、マグネット５の移動範囲よりもわずかに広い。

従って、本形態では、移動レンズ２１が実線で示すように第２の位置で停止した状態で、マグネット６の光軸方向における磁気的中心は、マグネット５の光軸方向における磁気的中心よりもさらに被写体側にある。それ故、移動レンズ体２０には、ストッパにより位置規定されている移動レンズ体２０を被写体側に向けて付勢する磁気的な与圧が加わるので、外部から振動などが加わっても、移動レンズ２１を第２の位置に正確に停止させておくことができる。

また、移動レンズ２１が点線で示すように第１の位置で停止した状態で、マグネット６の光軸方向における磁気的中心は、マグネット５の光軸方向における磁気的中心よりもさらに奥側にある。それ故、移動レンズ体２０には、ストッパにより位置規定されている移動レンズ体２０を奥側に向けて付勢する磁気的な与圧が加わるので、外部から振動などが加わっても、移動レンズ２１を第１の位置に正確に停止させておくことができる。

［その他の実施の形態］
上記の実施の形態では、光軸方向において離間する奥側の第１の位置と、被写体側の第２の位置で移動レンズ２１を停止させる例を説明したが、マグネット６への着磁形態に合わせてコイル７１２、７２２の給電を制御して、図４に示すように、移動レンズ２１を光軸方向の中心で停止させてもよい。

上記形態では、第１の磁気的手段および第２の磁気的手段としてマグネットを用い、第３の磁気的手段としてコイルを用いたが、第１の磁気的手段として磁性体を用い、第２の磁気的手段としては、マグネットおよびコイルのうちの一方を用い、第３の磁気的手段は、マグネットあるいはコイルのうちの他方を用いてもよい。

本発明の実施の形態１に係るレンズ駆動装置の断面図である。（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施の形態２に係るレンズ駆動装置の断面図、およびそのストッパ機構を拡大して示す説明図である。本発明の実施の形態３に係るレンズ駆動装置の断面図である。本発明のその他の実施の形態に係るレンズ駆動装置の断面図である。

符号の説明

１レンズ駆動装置
２レンズ押さえ
４レンズ鏡筒
５マグネット（第１の磁気的手段）
６マグネット（第２の磁気的手段）
１１、３１固定レンズ
２０レンズ移動体
２１移動レンズ
７１、７２ステータ（第３の磁気的手段）
１１１、３１１凹部（ストッパ、レンズ芯出し手段）
１１２、２２３テーパ

Claims

レンズを備えた移動レンズ体を当該レンズの光軸方向で離間する第１の位置と第２の位置との間で光軸に沿って移動させるレンズ駆動装置であって、
前記移動レンズ体に形成された第１の磁気的手段と、
前記移動レンズ体を外周側で囲むように配置されたレンズ鏡筒と、
前記レンズ鏡筒の外周側に前記光軸方向に移動可能に配置され、当該光軸方向に移動した際、前記第１の磁気的手段との磁気的作用により前記移動レンズ体を前記光軸方向に従動させる第２の磁気的手段と、
前記第２の磁気的手段との磁気的作用により当該第２の磁気的手段を前記光軸方向に移動させる第３の磁気的手段と
を有することを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１において、前記第１の磁気的手段は、マグネットあるいは磁性体で構成され、
前記第２の磁気的手段は、マグネットおよびコイルのうちの一方で構成され、
前記第３の磁気的手段は、マグネットあるいはコイルのうちの他方で構成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１または２において、前記第２の磁気的手段は、前記レンズ鏡筒の外周面を摺動しながら前記光軸方向に移動することを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記第１の磁気的手段は、前記レンズ鏡筒の内周面に非接触状態のまま前記光軸方向に移動することを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項４において、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの少なくとも一方には、前記レンズの中心を前記光軸上に位置決めするように前記レンズ移動体を受けるレンズ芯出し手段を備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記第１の位置および前記第２の位置のうちの少なくとも一方には、前記移動レンズ体が当接して当該移動レンズ体の停止位置を規定するストッパが構成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項６において、前記ストッパにより位置規定されている前記移動レンズ体をさらに当該ストッパに当接させる方向の与圧を磁気的作用により加える磁気的与圧発生手段を備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記移動レンズ体は、前記レンズ鏡筒によって周囲が密閉されていることを特徴とするレンズ駆動装置。