JP2006091262A - Lens driving device, imaging apparatus and optical device - Google Patents
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Description
本発明は、ロータ内にロータとともに回転する回転筒を有し、回転筒内に配置されたレンズホルダを回転軸方向に進退移動させるレンズ駆動装置、およびレンズ駆動装置を搭載した撮影装置や光学装置に関するものである。 The present invention includes a lens driving device that has a rotating cylinder that rotates together with the rotor in the rotor, and moves a lens holder disposed in the rotating cylinder in the direction of the rotation axis, and a photographing apparatus and an optical device equipped with the lens driving device. It is about.
現在、CCDイメージセンサ等の撮像素子からの画像信号を基に画像データを取得する撮影装置が急速に普及している。撮影装置にはバッテリーが備えられ、これによって屋外でも自由に撮影を行うことができるようになっている。中でも、電話機能を有する撮影装置であるカメラ付き携帯電話には特に小型のレンズ駆動装置等が備えられ、最近ではオートフォーカス機能や光学ズーム機能を有するカメラ付き携帯電話も登場している。 Currently, photographing apparatuses that acquire image data based on image signals from an image sensor such as a CCD image sensor are rapidly spreading. The photographing device is equipped with a battery, which allows photographing freely even outdoors. In particular, a camera-equipped cellular phone that is a photographing device having a telephone function is provided with a particularly small lens driving device, and recently, a camera-equipped cellular phone having an autofocus function and an optical zoom function has also appeared.
オートフォーカス機能付きの撮影装置では、焦点を合わせるために撮影レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置が備えられており、現在、様々なレンズ駆動装置が考案されている。例えば、撮影レンズを保持する筒状のレンズホルダの外周に雄ヘリコイドを設け、この雄ヘリコイドと係合する雌ヘリコイドを固定筒の内周に形成し、雄ヘリコイドが雌ヘリコイドに合わさるようにレンズホルダを固定筒に嵌入し、ギヤ等を介してレンズホルダをモータで回転させることでレンズホルダとともに撮影レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置などがある。 In an imaging device with an autofocus function, a lens driving device that moves the imaging lens in the optical axis direction for focusing is provided, and various lens driving devices have been devised at present. For example, a male helicoid is provided on the outer periphery of a cylindrical lens holder that holds a photographing lens, a female helicoid that engages with the male helicoid is formed on the inner periphery of the fixed cylinder, and the male helicoid is aligned with the female helicoid. There is a lens driving device that moves the photographing lens in the optical axis direction together with the lens holder by inserting the lens in a fixed cylinder and rotating the lens holder with a motor via a gear or the like.
ところで、上記のようなレンズ駆動装置では、レンズホルダの近傍にギヤやモータ等を備えなければならず構造が複雑になってしまい、また、カメラ付き携帯電話等の小さな撮影装置ではこのようなレンズ駆動装置の設置スペースの確保が困難な場合があった。そこで、電流の供給に応じて磁場を形成する円筒形状のステータと、円筒形状に形成されるとともに外周を一周する方向で交互にN磁極に着磁されたマグネットとS磁極に着磁されたマグネットとが配置され、ステータ内に回転自在に嵌入されるロータと、円筒形状であってその内周に雌ヘリコイドが形成され、ロータ内に位置してロータとともに回転する回転筒と、筒状に形成され、その外周に雌ヘリコイドと係合する雄ヘリコイドが形成されたレンズホルダと、回転筒が回転した際にレンズホルダを回転筒と一緒に回転させずに回転軸方向にのみ移動させるような直進ガイド機構とを有するレンズ駆動装置が考案されている。このレンズ駆動装置では、ステータの内周とロータの外周とが一定の間隔を隔てるようにロータがステータ内に嵌め込まれてステッピングモータが構成され、さらに雌ヘリコイドに雄ヘリコイドが係合するようにレンズホルダが回転筒内に嵌入されて、ステータに電流が供給されてロータが回転するとロータの回転に伴って回転筒が回転し、レンズホルダは回転筒の回転軸方向に移動するようになっている。これによって、ギヤ等の伝達機構を省いてレンズ駆動装置を小型化することができ、さらに伝達機構が省かれることでより直接的にレンズホルダを光軸方向に移動させることができ、正確にレンズを位置させることができた。 By the way, in the lens driving device as described above, a gear, a motor, and the like must be provided in the vicinity of the lens holder, and the structure becomes complicated. In a small photographing device such as a camera-equipped mobile phone, such a lens is used. In some cases, it is difficult to secure a space for installing the drive device. Therefore, a cylindrical stator that forms a magnetic field in response to current supply, a magnet that is formed in a cylindrical shape and is alternately magnetized in the direction of making a round around the outer periphery, and a magnet that is magnetized in the S magnetic pole And a rotor that is rotatably fitted in the stator, a cylindrical shape with a female helicoid formed on the inner periphery thereof, a rotating cylinder that is positioned in the rotor and rotates with the rotor, and a cylindrical shape The lens holder is formed with a male helicoid that engages with the female helicoid on the outer periphery thereof, and when the rotating cylinder rotates, the lens holder is not rotated together with the rotating cylinder but moved only in the direction of the rotation axis. A lens driving device having a guide mechanism has been devised. In this lens driving device, the rotor is fitted into the stator so that the inner circumference of the stator and the outer circumference of the rotor are spaced apart from each other to form a stepping motor, and the lens is arranged so that the male helicoid is engaged with the female helicoid. When the holder is inserted into the rotating cylinder, current is supplied to the stator and the rotor rotates, the rotating cylinder rotates as the rotor rotates, and the lens holder moves in the direction of the rotation axis of the rotating cylinder. . As a result, it is possible to reduce the size of the lens driving device by omitting a transmission mechanism such as a gear, and by further omitting the transmission mechanism, the lens holder can be moved more directly in the optical axis direction. Could be located.
しかしながら、回転筒の内周に雌ヘリコイドを形成し、回転筒に嵌め込まれるレンズホルダの外周に巻き数が複数の雄ヘリコイドを形成してしまうと、雌ヘリコイドと雄ヘリコイドとの接触部分で発生する摩擦が大きく、レンズホルダを回転軸方向に移動させる際の消費電力が大きくなってしまっていた。特にレンズ駆動装置を携帯型の撮影装置に備えた場合では、レンズホルダを高速で移動させる、あるいは連続して長時間移動させるとレンズホルダの移動に伴う消費電力のために撮影装置に搭載されたバッテリーの使用時間が短縮してしまうことがあった。 However, if a female helicoid is formed on the inner periphery of the rotating cylinder and a male helicoid having a plurality of turns is formed on the outer periphery of the lens holder fitted into the rotating cylinder, it occurs at the contact portion between the female helicoid and the male helicoid. The friction is large and the power consumption when moving the lens holder in the direction of the rotation axis has increased. In particular, when the lens driving device is provided in a portable photographing device, the lens holder is mounted on the photographing device because of the power consumption accompanying the movement of the lens holder when the lens holder is moved at a high speed or continuously for a long time. Battery usage time may be shortened.
また、雌ヘリコイドと雄ヘリコイドとの間で発生する摩擦熱の抑制や吸収のために雌ヘリコイドと雄ヘリコイドとの接触部分にはグリスが塗布されているが、雌ヘリコイドと雄ヘリコイドとの接触部分大きいと、グリスとの接触部分も大きくなり、グリスが有する粘度によってレンズホルダの移動が妨げられて駆動時の消費電力が増大してしまうことがあった。また、雌ヘリコイドと雄ヘリコイドとの接触部分大きいと接触部分から発生する摩擦熱も大きくなってしまい、このためにグリスの劣化が早まり、レンズホルダを移動させにくくなってしまうことも考えられる。特に断熱性の高いプラスチックでヘリコイドとネジとが形成された場合は、グリスにかかる負担がより大きなものとなり、グリスの劣化はさらに早まる。 In addition, grease is applied to the contact area between the female helicoid and the male helicoid to suppress or absorb the frictional heat generated between the female helicoid and the male helicoid, but the contact area between the female and male helicoids If it is larger, the contact portion with the grease also becomes larger, and the movement of the lens holder is hindered by the viscosity of the grease, which may increase the power consumption during driving. In addition, if the contact portion between the female helicoid and the male helicoid is large, the frictional heat generated from the contact portion also increases, which may cause the grease to deteriorate quickly and make it difficult to move the lens holder. In particular, when helicoids and screws are formed of highly heat-insulating plastic, the burden on the grease becomes greater, and the deterioration of the grease is further accelerated.
また、一般にPM(Permanent Magnet)型のステッピングモータはHB(Hybrid)型やVR(Variable Reluctance)型のステッピングモータに比べて安価に製造できるが、HB型やVR型のステッピングモータに比べて小さなトルクしか発生できず、このため、例えば複数のレンズを保持しているために重いレンズホルダを回転軸方向に移動させることが困難となる場合があり、これによって解像能力の高い光学系を構成することができないことがあった。 In general, a PM (Permanent Magnet) type stepping motor can be manufactured at a lower cost than an HB (Hybrid) type or VR (Variable Reluctance) type stepping motor, but a smaller torque than an HB type or VR type stepping motor. For this reason, for example, since a plurality of lenses are held, it may be difficult to move a heavy lens holder in the direction of the rotation axis, thereby forming an optical system with high resolution capability. There was something I couldn't do.
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、円筒形状のロータに嵌合されたレンズホルダをロータの回転軸方向に移動させやすくして消費電力を低減したレンズ駆動装置、およびこのようなレンズ駆動装置を搭載してバッテリーをより長時間使用できるようにした撮影装置や光学を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the power consumption by facilitating movement of the lens holder fitted to the cylindrical rotor in the direction of the rotation axis of the rotor. The present invention also provides an imaging apparatus and optics that are equipped with such a lens driving device so that the battery can be used for a longer time.
上記目的を達成するために、本発明のレンズ駆動装置では、電流の供給に応じて磁場を形成するステータと、円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、ステータに形成された磁場によって回転するロータと、円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、ロータ内に位置してロータとともに回転する回転筒と、円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、ヘリコイドに係合する複数の突起が外周に形成され、突起がヘリコイドに係合するように回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、回転筒の回転に応じてレンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the lens driving device of the present invention, a stator that forms a magnetic field in response to current supply, and a cylindrical shape that is provided with a permanent magnet on its outer periphery, is rotatably fitted in the stator. A stepping motor that is rotated by a magnetic field formed in the stator, a cylindrical shape that has a helicoid formed on its inner periphery, and that is positioned in the rotor and rotates together with the rotor, and a cylindrical shape The lens is held so that it has an optical axis from one end to the other end, a plurality of protrusions that engage with the helicoid are formed on the outer periphery, and the protrusion is fitted into the rotating cylinder so as to engage with the helicoid And a linear guide mechanism that moves the lens holder forward and backward in the direction of the optical axis in accordance with the rotation of the rotary cylinder.
また、突起は3つであってそれぞれの突起間の角度が等しく、かつレンズホルダがロータ内に嵌め込まれた際にヘリコイドの一巻き内に位置するように形成されていることを特徴とする。 Further, the number of projections is three, the angles between the projections are equal, and the lens holder is formed so as to be positioned in one turn of the helicoid when fitted into the rotor.
また、電流の供給に応じて磁場を形成するステータと、円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、ステータに形成された磁場によって回転するロータと、円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、ロータ内に位置してロータとともに回転する回転筒と、円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、ヘリコイドの略一巻き部分と係合するネジ条が外周に形成され、ネジ条が前記ヘリコイドに係合するように回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、回転筒の回転に応じてレンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有することを特徴とする。 In addition, a stator that forms a magnetic field in response to current supply, and a cylindrical magnet that is provided with a permanent magnet on the outer periphery thereof, is rotatably inserted into the stator to form a stepping motor, and a magnetic field formed in the stator A rotor that is rotated by a cylinder, a helicoid is formed on the inner periphery of the rotor, a rotating cylinder that is positioned in the rotor and rotates with the rotor, and an optical axis that is formed in a cylindrical shape from one end to the other. A lens holder that holds the lens so as to engage with a substantially one-turn portion of the helicoid, and a lens holder that is fitted into the rotating cylinder so that the screw engages with the helicoid; And a linear guide mechanism for moving the lens holder forward and backward in the optical axis direction according to the rotation.
また、ネジ条は外周を一周する方向で断続的に形成されていることを特徴とする。 Moreover, the screw thread is formed intermittently in a direction that goes around the outer periphery.
また、本発明の撮影装置では、上記のようなレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする。 In addition, the photographing apparatus of the present invention includes the lens driving device as described above.
また、本発明の光学装置では、上記のようなレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする。 The optical device according to the present invention includes the lens driving device as described above.
本発明のレンズ駆動装置によれば、電流の供給に応じて磁場を形成するステータと、円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、ステータに形成された磁場によって回転するロータと、円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、ロータ内に位置してロータとともに回転する回転筒と、円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、ヘリコイドに係合する複数の突起が外周に形成され、突起がヘリコイドに係合するように回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、回転筒の回転に応じてレンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有することにより、ヘリコイドに突起を係合させることで摩擦を減らすことができ、これによってレンズホルダを移動させる際の消費電力を低減することができる。また、摩擦熱の発生が抑えられてグリスの劣化を抑えることができ、レンズ駆動装置の性能をより長時間維持することができる。 According to the lens driving device of the present invention, a stator that forms a magnetic field in response to a current supply, and a cylindrical shape that is provided with a permanent magnet on the outer periphery thereof, is rotatably inserted into the stator to constitute a stepping motor. And a rotor that is rotated by a magnetic field formed in the stator, a cylindrical shape having a helicoid formed on the inner periphery thereof, a rotating cylinder that is positioned in the rotor and rotates together with the rotor, and a cylindrical shape that has one end A lens holder that holds the lens so that it has an optical axis from the other end to the other end, a plurality of protrusions that engage with the helicoid are formed on the outer periphery, and a lens holder that fits into the rotating cylinder so that the protrusions engage with the helicoid, and rotation By having a linear guide mechanism that moves the lens holder forward and backward in the direction of the optical axis according to the rotation of the tube, friction is reduced by engaging the projection with the helicoid Bets can be, thereby making it possible to reduce the power consumption for moving the lens holder. In addition, generation of frictional heat can be suppressed and deterioration of grease can be suppressed, and the performance of the lens driving device can be maintained for a longer time.
また、突起は3つであってそれぞれの突起間の角度が等しく、かつレンズホルダがロータ内に嵌め込まれた際にヘリコイドの一巻き内に位置するように形成されていることにより、ロータに形成するヘリコイドの巻き数を少なくして、製造コストを低くすることができ、また、レンズホルダを安定して光軸方向に移動させることができる。 Also, there are three protrusions, the angle between the protrusions is equal, and the lens holder is formed so that it is positioned within one helicoid turn when fitted into the rotor. The number of helicoids to be wound can be reduced, the manufacturing cost can be reduced, and the lens holder can be stably moved in the optical axis direction.
また、電流の供給に応じて磁場を形成するステータと、円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、ステータに形成された磁場によって回転するロータと、円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、ロータ内に位置してロータとともに回転する回転筒と、円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、ヘリコイドの略一巻き部分と係合するネジ条が外周に形成され、ネジ条が前記ヘリコイドに係合するように回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、回転筒の回転に応じてレンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有することにより、ヘリコイドにネジ条を係合させることで摩擦が低減され、レンズホルダを光軸方向へ移動させる際の消費電力を低減することができる。また、摩擦熱の発生が抑えられてグリスの劣化を抑えることができ、レンズ駆動装置の性能を長時間維持することができる。さらにヘリコイドの巻き数を減らして製造コストを低減することができる。 In addition, a stator that forms a magnetic field in response to current supply, and a cylindrical magnet that is provided with a permanent magnet on the outer periphery thereof, is rotatably inserted into the stator to form a stepping motor, and a magnetic field formed in the stator A rotor that is rotated by a cylinder, a helicoid is formed on the inner periphery of the rotor, a rotating cylinder that is positioned in the rotor and rotates with the rotor, and an optical axis that is formed in a cylindrical shape from one end to the other. A lens holder that holds the lens so as to engage with a substantially one-turn portion of the helicoid, and a lens holder that is fitted into the rotating cylinder so that the screw engages with the helicoid; By having a linear guide mechanism that moves the lens holder forward and backward in the optical axis direction according to rotation, friction is reduced by engaging the screw with the helicoid. Power consumption for moving the holder in the optical axis direction can be reduced. In addition, generation of frictional heat can be suppressed, deterioration of grease can be suppressed, and the performance of the lens driving device can be maintained for a long time. In addition, the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of turns of the helicoid.
また、ネジ条は外周を一周する方向で断続的に形成されていることにより、ヘリコイドとネジ条との摩擦をより小さくすることができる。 Moreover, since the thread is intermittently formed in a direction that goes around the outer periphery, the friction between the helicoid and the thread can be further reduced.
また、上記のようなレンズ駆動装置を撮影装置に備えることで、撮影時にレンズ駆動装置をさせた際の電力消費を低減して撮影装置のバッテリーの使用時間をより長くすることができる。 In addition, by providing the above-described lens driving device in the photographing apparatus, it is possible to reduce the power consumption when the lens driving apparatus is used during photographing and to extend the usage time of the battery of the photographing apparatus.
また、上記のようなレンズ駆動装置を光学装置に備えることで、駆動時の消費電力を低減することができ、乾電池やバッテリーなどを使用する場合では、その使用時間を長くすることができる。 Further, by providing the optical device with the lens driving device as described above, power consumption at the time of driving can be reduced, and when using a dry cell or a battery, the usage time can be extended.
図1に本発明のレンズ駆動装置を搭載したカメラ付き携帯電話の外観斜視図を示す。携帯電話(撮影装置)2には、通信アンテナ4、受話スピーカ5、液晶パネル7、各種操作ボタン9、送話マイク11等が備えられている。液晶パネル7には各種メニュー画像等が表示される。操作ボタン9としては、数字やアルファベットを入力するための入力ボタンや、コマンドを実行するための実行ボタン、コマンドをキャンセルするためのキャンセルボタン、選択操作するための十字操作ボタン等が備えられている。
FIG. 1 shows an external perspective view of a camera-equipped mobile phone equipped with the lens driving device of the present invention. The mobile phone (photographing device) 2 includes a
図2に携帯電話2の背面図を示す。携帯電話2は被写体の画像データを形成する撮影機能を有しており、携帯電話2には画像データを形成するためのレンズ駆動装置が設けられている。レンズ駆動装置には、例えば第1〜第3レンズ(図4参照)13〜15からなるレンズ群G1が含まれ、携帯電話2の背面からは第1レンズ13が露呈する。第1レンズ13の下には電池蓋12が設けられ、電力供給用のバッテリーを外部から保護している。
FIG. 2 shows a rear view of the
図3のブロック図に示すように、携帯電話2の内部には、レンズ群G1によって結像された被写体に応じて画像信号を出力するCCDイメージセンサ35(図4参照)、CCDイメージセンサ35からの画像信号を処理して画像データを形成する信号処理回路14、信号処理回路14で形成された画像データを補正する画像補正回路15、画像データを記録する記録メモリ16、液晶パネル7の動作を制御するLCDコントローラ6、合焦状態を検出するオートフォーカス検出回路(以降、AF検出回路と言う)17、後述するレンズ駆動装置20に含まれるステッピングモータの駆動を制御するモータコントローラ18、CCDイメージセンサ35の駆動を制御するタイミングジェネレータ8、及び携帯電話2の動作全般を制御するCPU19、データを変調して無線信号を形成するとともに通信アンテナ4で受信した無線信号を復調してデータを形成する通信I/F10等が設けられている。さらに携帯電話2には、コンピュータ等の外部装置と通信するための通信ポートが設けられており、この通信ポートに通信ケーブルが接続されることにより、記録メモリ16に記録された画像データを外部に送信することができるようになる。
As shown in the block diagram of FIG. 3, the
携帯電話2には画像のコントラストを基にして被写体にピントを合わせるオートフォーカス機能が設けられている。携帯電話2が撮影モードに設定されると、AF検出回路17で被写体画像のコントラストを基に合焦状態の評価値が算出され、評価値が最大となるようにレンズ駆動装置が動作する。撮影モードでは、液晶パネル7に被写体の画像が一定時間ごとに更新されるスルー画像が表示され、液晶パネル7に好みの画像が表示された際に実行ボタンが押圧されると、画像データの形成が開始され、好みの画像が画像データとして記録メモリ16に記録される。
The
図4に携帯電話2に搭載されるレンズ駆動装置の外観斜視図を示す。レンズ駆動装置20は前カバー25と後カバー26とによって覆われており、前カバー25の前面からは、前側から第1、第2、第3レンズ13,14,15の順に配置されたレンズのうちの第1レンズ13が露呈している。第1、第2、第3レンズ13,14,15はレンズホルダ22によって保持されており、レンズホルダ22が光軸方向に移動することによって第1、第2、第3レンズ13,14,15の位置が調節される。レンズホルダ22が光軸方向に移動して第1、第2、第3レンズ13,14,15の位置を調節することで被写体にピントが合わせられ、高品質な画像の取得が可能となる。
FIG. 4 shows an external perspective view of a lens driving device mounted on the
図5にレンズ駆動装置20の斜視断面図を示す。レンズ駆動装置20は、前述した第1、第2、第3レンズ13、14、15、レンズホルダ22、前カバー25、後カバー26の他に、電流が流れることによって磁力を発生するリング形状の第1ステータ30、第2ステータ31、第1、第2ステータ30、31内に回転自在に嵌合されるロータ33、CCDイメージセンサ35、オプティカルローパスフィルタ(以降、O−LPFと言う)36等から構成されている。
FIG. 5 is a perspective sectional view of the
前カバー25には、第1レンズ13を外部に露呈させる開口25aが形成されている。開口25aの図中上端と下端とにはレンズホルダ22を光軸方向に移動させるためのスロット25bが形成されている。後で詳しく述べるが、このスロット25b等によって、レンズホルダ22は光軸L周りの回転が制止されるとともに光軸方向への移動がガイドされる。
The
レンズホルダ22は筒状に形成されており、前端から後端に向かって順に第1〜第3レンズ13〜15が配置されている。レンズホルダ22の前端から後端に向かう方向に沿った光軸となるように第1〜第3レンズ13〜15は保持され、このようにして形成された光軸LはO−LPF36やCCDイメージセンサ35と垂直に交わる。レンズホルダ22の前端の外周には、前カバー25に形成されたスロット25bに係合する突条部22aが2つ形成されている。突条部22aとスロット25bとによってレンズホルダ22を光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構が構成される。突状部22aの後方には、外周から径方向に突出したピン(突起)22bが3つ一体形成されている。
The
ロータ33は円筒形状に形成され、その外周にはマグネット部が設けられている。マグネット部39は複数のマグネットによって構成され、それぞれのマグネットはロータ33の一端から他端に向かって延設されている。マグネット部39では、N極に着磁されたN極マグネットとS極に着磁されたS極マグネットとがロータ33の外周を一周する方向で交互に配置されている。
The
ロータ33の内側には円筒形状に形成されたヘリコイド筒(回転筒)38が配置されている。ヘリコイド筒38の内周には例えば0.6mmピッチでヘリコイド38aが形成され、ヘリコイド筒38の外周はロータ33の内周に接着されている。これによりヘリコイド筒38はロータ33の回転に伴って回転するようになっている。
A helicoid cylinder (rotary cylinder) 38 formed in a cylindrical shape is disposed inside the
第1、第2ステータ30、31はそれぞれクローポール型であってリング状に形成され、その内側にはロータ33のマグネット部が一定の空隙を隔てるようにロータ33が回転自在に嵌入されており、第1、第2ステータ30、31とロータ33とによって2相のPM型ステッピングモータが構成される。第1、第2ステータ30、31は、リング状に形成されたボビン(図示省略)と、ボビンに巻き付けられるコイル40と、コイル40が巻き付けられたボビンを包含する2つの磁性金属板(図示省略)等から構成される。第1ステータ30と第2ステータ31とにパルス電流が供給されることによりN磁極またはS磁極が形成されてロータ33が回転し、パルス電流の供給タイミングは図示しないモータコントローラによって制御されている。
Each of the first and
図6にレンズ駆動装置20の分解斜視図を示す。コイル40を覆う2つの磁性金属板のそれぞれには櫛歯状のクローポール43が形成されており、一方の磁性金属板に形成されたクローポール43は他方の磁性金属板に形成されたクローポール43とステータの内周で一定の隙間を隔てて隣り合うように折り曲げられる。それぞれのステータ30、31にはリード線を介して電力が供給され、第1、第2ステータ30、31が通電すると電流の流れる向きに応じてクローポール43がN極またはS極に励磁されて磁極を形成する。第1ステータ30のクローポール43と第2ステータ31のクローポール43とは一定の角度だけずれるように配置されている。
FIG. 6 shows an exploded perspective view of the
ロータ33を回転させるには、第1ステータ30内のコイルに順方向の電流を流し、次に第2ステータ31内のコイルに順方向の電流を流し、第1ステータ30内のコイルに逆方向の電流を流し、第2ステータ31内のコイルに逆方向の電流を流すという電流制御を繰り返す。このようにして第1、第2ステータ30、31内のコイルを通電させることによって適宜N磁極とS磁極とを形成してロータ33を回転させることができる。なお、ここでは第1、第2ステータ30、31を1つずつ励磁してロータ33を回転させる1相励磁方式を例示したが、それぞれのステータを同時に励磁する2相励磁方式でロータ33を回転させても構わない。
In order to rotate the
ヘリコイド筒38に形成されたヘリコイド38aにピン22bが係合するようにレンズホルダ22がヘリコイド筒38内に嵌入され、突条部22aが前カバー25に形成されたスロット25bに合わせられてレンズ駆動装置20が組み立てられる。これによってロータ33が回転してピン22bがヘリコイド38a内を摺り動いた場合、突条部22aがスロット部25aにガイドされて、レンズホルダ22が光軸方向に進退移動するようになる。
The
レンズホルダ22がロータ33に嵌め込まれると、レンズホルダ22の外周に突出形成された3つのピン22bはヘリコイド38aの一巻き内に位置する。光軸方向からレンズホルダ22を観察すると、120度ごとにピン22bがレンズホルダ22の外周から径方向に突出しており、これによってレンズホルダ22を安定して光軸方向に移動させることができるとともにレンズホルダ22とヘリコイド筒38との摩擦を低減してレンズホルダ22を移動させる際の消費電力を軽減している。
When the
次に上記構成の作用について説明する。デジタルカメラ2を撮影モードに設定すると、CCDイメージセンサ35から出力される画像信号を基に被写体の画像データが形成され、被写体画像のコントラストを基にして合焦状態の評価値が算出される。評価値が最大となるようにモータコントローラ18から第1、第2ステータ30、31にパルス電流が供給される。モータコントローラ18から第1、第2ステータ30、31にパルス電流が供給されると、ロータ33が回転し、ロータ33の回転に応じてレンズホルダ22が光軸方向に進退移動して被写体にピントが合わせられる。
Next, the operation of the above configuration will be described. When the
ロータ33の内側にはヘリコイド筒38が接着され、レンズホルダ22の外周にはヘリコイド38aに係合する3つのピン22bが形成されている。ロータ33が回転するとこれに伴いヘリコイド筒38が回転し、ピン22bを介してレンズホルダ22が光軸方向に進退移動する。レンズホルダ22にピン22bを形成したことにより、ロータ33とレンズホルダ22との接触部分が小さくなり、さらにヘリコイド38a内に塗布されたグリスから受ける抵抗が減少してよりスムーズにレンズホルダ22を移動させることが可能となり、レンズホルダ22を移動させる際の消費電力を低減することができる。また、レンズホルダ22とロータ33との接触部分を小さくしたために摩擦熱の発生を抑えることができ、ヘリコイド38aに塗布されたグリスの劣化を抑えてより長時間レンズ駆動装置20の性能を維持することができる。さらに、第1、第2ステータ30、31とロータ33とから構成されるステッピングモータをPM型としたことによりロータの位置を保持するための保持電流を第1、第2ステータ30、31に供給する必要がなく、これによってレンズ駆動装置20の消費電力をさらに低減することができ、携帯電話2に搭載されたバッテリーの使用時間をより長くすることができる。
A
なお、上記の実施形態では2相のPM型ステッピングモータを示したが、ステッピングモータの型式はこれに限らない。例えば、2相HB型のステッピングモータや、3相ステッピングモータを構成してレンズホルダを駆動するよにしても構わない。特にHB型のステッピングモータを利用することで、重いレンズホルダであっても進退移動させるのに十分なトルクを発生することができ、かつより細かくレンズホルダの位置を制御することが容易に可能となる。 In the above embodiment, the two-phase PM type stepping motor is shown, but the type of the stepping motor is not limited to this. For example, a two-phase HB type stepping motor or a three-phase stepping motor may be configured to drive the lens holder. In particular, by using an HB-type stepping motor, even a heavy lens holder can generate sufficient torque to move it forward and backward, and more easily control the position of the lens holder more finely. Become.
また、上記の実施形態ではレンズホルダ22の外周に3つのピン22bを形成したが、レンズホルダの外周にヘリコイドと係合するネジ条を形成してもよい。図7に示すように、レンズホルダ22の外周にはレンズホルダ22の外周を略一周するネジ条50が形成されている。ネジ条50はヘリコイド38aに合わせて形成されており、レンズホルダ22がロータ33内に嵌入された際、ネジ条50はヘリコイド38aの略一巻き部分内に位置する。このように、レンズホルダ22の外周にヘリコイド38aの略一巻き部分に係合するネジ条50を形成することで、ロータ33とレンズホルダ22との摩擦を減らしてレンズホルダ22を光軸方向に移動させる際の消費電力を減らすことができる。また、ヘリコイド38a巻き数を少なくすることでレンズホルダ22の移動時の安定性が高められることが期待できる。
In the above-described embodiment, the three
また、図7ではレンズホルダ22の外周にネジ条50を設けたが、ネジ条は外周を一周する方向で断続的に形成してもよい。図8に示すように、レンズホルダ22の外周で径方向に向かって断続的に突出する突出片60を形成しても構わない。レンズホルダ22の外周には突出片60が複数設けられ、レンズホルダ22がロータ33内に嵌入されると、突出片60はヘリコイド38aの略一巻き部分内に位置する。このように、突出片60をレンズホルダ22の外周に設けることにより、レンズホルダ22とロータ33との接触部分をさらに減らして摩擦を低減することができ、レンズホルダ22を光軸方向に移動させる際の消費電力をさらに減らすことができる。
Further, in FIG. 7, the
また、上記の実施形態で例示したレンズ駆動装置20では、第1、第2ステータ30、31とロータ33とからなるステッピングモータが駆動することによってレンズホルダ22が光軸方向に移動してピントが合わせられたが、本発明はこれに限らず、ズーム機能を備えたレンズ駆動装置に実施してもよい。例えば、図9に、2つのロータのうち、一方のロータの内周に変倍用のレンズを保持したレンズホルダを組み込み、他方のロータの内周に合焦用のレンズを保持したレンズホルダを組み込んだレンズ駆動装置の断面図を示す。レンズ駆動装置80は、第1レンズ群L1を保持する第1レンズ保持枠82、変倍用の第2レンズ群L2を保持する第1レンズホルダ83、第3レンズ群L3を保持する第2レンズ保持枠84、合焦用の第4レンズL4を保持する第2レンズホルダ85等から構成される。第1、第2レンズホルダ83、85の前端には突条部83a、85aが形成され、第1、第2レンズ保持枠82、84の後端には突条部83a、85aに係合するスロット82a、84aが形成されている。第1、第2ステータ90、91の内側には第1ロータ93が嵌入され、第3、第4ステータ95、96の内側には第2ロータ97が嵌入される。第1、第2ロータ93、97の内周にはヘリコイド筒98,99がそれぞれ配置されており、第1、第2レンズホルダ83、85の外周にはヘリコイド98a、99aに係合する突起83b、85bがそれぞれ3つ一体形成されている。それぞれのレンズホルダ83、85は第1、第2ロータ93、97の回転に応じて光軸方向に移動する。第1、第2ロータ93、97はそれぞれのステータ90、91、95、96の内周に形成される磁極からの磁場によって回転し、第1、第2、第3、第4ステータ90、91、95、96に供給される電流は図示しないモータコントローラによって制御されている。このように、内周にヘリコイドが形成され、ロータとともに回転するヘリコイド筒と、ヘリコイドの一巻き部分に位置する突起が外周に形成されたレンズホルダとを利用してズーム機能を備えたことで、ズーム動作時の消費電力を低減したレンズ駆動装置の提供が期待できる。
Further, in the
また、上記の実施形態ではレンズホルダ22に設けられた突条部22aと、突条部22aが係合するように前カバー25に形成されたスロット25bとによって直進ガイド機構が構成されたが、ガイド機構はこれに限らない。図10に示すように、ロータ33の回転軸方向に沿ってガイドポール100を設け、レンズホルダ22にガイドポール100が嵌め込まれる嵌合穴22cを形成する。このようなガイド機構によってもレンズホルダを回転軸方向に進退移動させることができる。
In the above embodiment, the linear guide mechanism is configured by the
また、上記の実施形態では本発明を携帯電話に実施したものを例示したが、本発明はこれに限らず、例えば複数の原色光から画像光を合成してスクリーンに投影するプロジェクタなどの投影装置、DVD、CD−ROM、MD等のピックアップレンズ装置、デジタルカメラや銀塩カメラ等の撮影装置等の光学装置にも利用することができる。 In the above-described embodiment, the present invention is illustrated as implemented on a mobile phone. However, the present invention is not limited to this, and for example, a projection device such as a projector that synthesizes image light from a plurality of primary color lights and projects it onto a screen It can also be used for optical devices such as pickup lens devices such as DVDs, CD-ROMs, MDs, and photographing devices such as digital cameras and silver halide cameras.
2 携帯電話(撮影装置)
13 第1レンズ
20 レンズ駆動装置
22 レンズホルダ
22a 突条部
22b ピン(突起)
25 前カバー
25a スロット
26 後カバー
30 第1ステータ
31 第2ステータ
33 ロータ
38 ヘリコイド筒(回転筒)
38a ヘリコイド
40 コイル
50 ネジ条
60 突起部
2 Mobile phone (photographing device)
13
25
Claims (6)
円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、前記ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、前記ステータに形成された磁場によって回転するロータと、
円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、前記ロータ内に位置して前記ロータとともに回転する回転筒と、
円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、前記ヘリコイドに係合する複数の突起が外周に形成され、前記突起が前記ヘリコイドに係合するように前記回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、
前記回転筒の回転に応じて前記レンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有するレンズ駆動装置。 A stator that forms a magnetic field in response to a current supply;
A rotor that is cylindrical and has a permanent magnet on its outer periphery, is rotatably fitted in the stator to form a stepping motor, and rotates by a magnetic field formed in the stator;
A rotating cylinder that is cylindrical and has a helicoid formed on its inner periphery, is located within the rotor and rotates with the rotor;
A plurality of protrusions that are formed in a cylindrical shape, hold the lens so as to have an optical axis from one end to the other end, and engage with the helicoid are formed on the outer periphery, and the protrusions engage with the helicoid A lens holder fitted into the rotating cylinder;
A lens drive device comprising: a linear guide mechanism for moving the lens holder forward and backward in the optical axis direction according to the rotation of the rotary cylinder.
円筒形状であってその外周に永久磁石が設けられ、前記ステータ内に回転自在に嵌入されてステッピングモータを構成し、前記ステータに形成された磁場によって回転するロータと、
円筒形状であってその内周にヘリコイドが形成され、前記ロータ内に位置して前記ロータとともに回転する回転筒と、
円筒形状に形成され、その一端から他端に向かう光軸を有するようにレンズを保持し、前記ヘリコイドの略一巻き部分と係合するネジ条が外周に形成され、前記ネジ条が前記ヘリコイドに係合するように前記回転筒内に嵌め込まれるレンズホルダと、
前記回転筒の回転に応じて前記レンズホルダを光軸方向に進退移動させる直進ガイド機構とを有するレンズ駆動装置。 A stator that forms a magnetic field in response to a current supply;
A rotor that is cylindrical and has a permanent magnet on its outer periphery, is rotatably fitted in the stator to form a stepping motor, and rotates by a magnetic field formed in the stator;
A rotating cylinder that is cylindrical and has a helicoid formed on its inner periphery, is located within the rotor and rotates with the rotor;
A thread is formed on the outer periphery to hold the lens so as to have an optical axis from one end to the other end of the cylinder, and engage with a substantially one-turn portion of the helicoid, and the thread is formed on the helicoid. A lens holder that fits into the rotating cylinder to engage;
A lens drive device comprising: a linear guide mechanism for moving the lens holder forward and backward in the optical axis direction according to the rotation of the rotary cylinder.
An optical device comprising the lens driving device according to claim 1.
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JP2004274891A JP2006091262A (en) | 2004-09-22 | 2004-09-22 | Lens driving device, imaging apparatus and optical device |
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KR20140077312A (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-24 | 엘지이노텍 주식회사 | Camera Module |
-
2004
- 2004-09-22 JP JP2004274891A patent/JP2006091262A/en not_active Withdrawn
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