JP2006259032A

JP2006259032A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2006259032A
Application number: JP2005074368A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Terajima; 厚吉寺嶋; Kunio Ko; 國雄黄
Original assignee: ARIMA DEVICE KK
Current assignee: ARIMA DEVICE KK
Priority date: 2005-03-16
Filing date: 2005-03-16
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】磁石に取付けられるヨークを省略もしくは簡略化してレンズ駆動装置を小型軽量化する。
【解決手段】レンズ１１を保持するホルダー１２に装着される駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに磁界を印加する磁石を、上記レンズ１１の駆動方向に沿って配設された、表面極性が互いに異なる第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂから構成し、かつ、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの外周面をヨーク１５で磁気的に結合するとともに、上記第１の磁石１４Ａの表面に対向する位置に配置された第１の駆動用コイル１３Ａに流す電流の方向と、上記第２の磁石１４Ｂの表面に対向する位置に配置された第２の駆動用コイル１３Ｂに流す電流の方向とを逆向きとすることにより、環状のヨーク１５のみで上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに効率よく磁界を印加することができるので、レンズ駆動装置１０を小型軽量化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ等の対物レンズの駆動装置に関するものである。

近年、携帯電話等に搭載されるカメラは画素数が増大されるとともに、ズーム処理やマクロ処理等の高機能化が進んでいることから、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のものだけでなく、可動焦点のものも投入されてきている。この可動焦点のレンズ系の駆動方式としては、圧電素子を動力源に用いたもの（例えば、特許文献１参照）や、ステッピングモータを動力源に用いたもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは、ボイスコイルモータを動力源に用いたもの等が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
図５（ａ）は、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置の一構成例を示す図で、このレンズ駆動装置５０は、軟鉄等の磁性体から成るコの字型円筒形状ヨーク５１と、上記ヨーク５１の外壁に取付けられるリング状のマグネット５２と、中央位置にレンズ５３を保持するキャリア（レンズホルダー）５４と、このキャリア５４に装着される駆動用コイル５５と、上記ヨーク５１が装着されるベース５６と、上記ベース５６を支えるフレーム５７と、上記キャリア５４を上下で支持する２個のスプリング５８Ａ，５８Ｂと、このスプリング５８Ａ，５８Ｂの上下を覆う２個のキャップ５９Ａ，５８Ｂとを備えている。

上記駆動用コイル５５は、上記ヨーク５１と上記マグネット５２とにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されているので、上記駆動用コイル５５に通電すると、図５（ｂ）に示すように、上記駆動用コイル５５に被写体の方向へ向けたローレンツ力が発生して、上記キャリア５４を上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの復元力と釣り合った位置に移動させることができる。したがって、上記駆動用コイル５５に通電する電流値を制御することにより、上記キャリア５４の移動量を制御して、上記レンズ５３の位置を制御することができる。
特開２００２−１８９１６５号公報特開２００４−２５８１１１号公報特開２００４−２８００３１号公報

しかしながら、上記従来のレンズ駆動装置５０では、マグネット５２の磁界を効率よく駆動用コイル５５に印加するため、マグネット５２と駆動用コイル５５との間に軟鉄等の磁性体から成るコの字型円筒形状ヨーク５１を配設していることから、上記レンズ駆動装置５０の径が大きくなってしまうだけでなく、重量も重くなってしまうといった問題点があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、磁石に取付けられるヨークを省略もしくは簡略化してレンズ駆動装置を小型軽量化することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、表面極性が互いに異なる一対の駆動用の磁石をレンズの駆動方向に沿って配設するとともに、上記磁石の表面極性により通電方向の異なる一対のコイルを上記磁石の磁界内に配置する構成とすれば、上記磁石の反磁界を低減できるので、従来のようにコイル内側にヨークを配設することなく、上記駆動用コイルに効率よく磁界を印加することができることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、レンズを保持するホルダーを固定部材に変位可能に支持するとともに、上記ホルダーに装着された駆動用コイルに供給される駆動電流と、上記駆動用コイルの外周側に配設され、上記駆動用コイルに磁界を印加する円筒状の磁石とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値により上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置であって、上記磁石を、上記レンズの駆動方向に沿って配設された、表面極性が互いに異なる第１及び第２の磁石から構成するとともに、上記第１及び第２の磁石のそれぞれの表面に対向する位置に、通電方向の異なる第１及び第２の駆動用コイルを配置したことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、上記第１及び第２の磁石の外周側に、上記第１及び第２の磁石を磁気的に結合するヨークを配設したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動装置において、上記第１及び第２のコイルの少なくとも一方または両方を、上記ホルダーに直接巻回したことを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、レンズを保持するホルダーを固定部材に変位可能に支持するとともに、上記ホルダーに装着された駆動用コイルに供給される駆動電流と、上記駆動用コイルの外周側に配設され、上記駆動用コイルに磁界を印加する円筒状の磁石とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値により上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置であって、上記磁石を、上記レンズの駆動方向に沿って配設される、上記レンズの駆動方向に平行な面でそれぞれ２分割され、かつ、上記分割された磁石の磁極の向きが左右逆に配置された第１の磁石対と、上記第１の磁石対とは左右で表面極性が異なる第２の磁石対とから構成するとともに、上記第１及び第２の磁石対の左右それぞれの表面に対向する位置に、通電方向が異なる、軸方向が上記レンズの駆動方向に直交する駆動用コイルをそれぞれ配置したことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記コイルの駆動電流に交流電流を重畳させるようにしたものである。

本発明によれば、レンズを保持するホルダーに装着された駆動用コイルと、上記駆動用コイルに磁界を印加する円筒状の磁石とを備えたレンズ駆動装置において、上記磁石を、上記レンズの駆動方向に沿って配設された、表面極性が互いに異なる第１及び第２の磁石から構成するとともに、上記第１及び第２の磁石のそれぞれの表面に対向する位置に、通電方向の異なる第１及び第２の駆動用コイルを配置する構成としたので、コイルの内側にヨークを配設しなくても、上記磁石の反磁界を低減して駆動用コイルに効率よく磁界を印加でき、装置を小型軽量化することができる。
このとき、上記第１及び第２の磁石の上記コイルとは反対側に、上記第１及び第２の磁石を磁気的に結合するヨークを配設すれば、少ないスペースで、駆動磁界を更に効率よく印加することができる。
また、上記第１及び第２のコイルの少なくとも一方または両方を、上記ホルダーに直接巻回するようにすれば、従来の空心コイルの成型が必要なく、かつ、巻線が容易となるので、装置を安価に製造できるとともに、装置を更に小型化することができる。
また、上記コイルの駆動電流に交流電流を重畳させてホルダーに微振動を加えるようにすれば、案内部材により上記ホルダーを摺動させた場合に摩擦を低減できるので、レンズの動きを更にスムースにすることができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の最良の形態に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す模式図で、同図において、１１はレンズ、１２はこのレンズ１１を保持するホルダー、１３Ａ，１３Ｂは上記ホルダー１２の外周側に巻回される環状の駆動用コイルである。以下、図面の上側（レンズ１１の開口側）に配置される駆動用コイル１３Ａを第１の駆動用コイル、図面の下側に配置される駆動用コイル１３Ｂを第２の駆動用コイルという。また、１４Ａ，１４Ｂは、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂにそれぞれ対向する位置に、所定のギャップを介して配置された第１及び第２の円筒状の磁石、１５は上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの外周側（上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂとは反対側）に配置され、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂを支持するとともに上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂと磁気的に結合するヨークで、このヨーク１５は上部及び下部の固定部材１６Ａ，１６Ｂに固定されている。また、１７Ａ，１７Ｂは上記ホルダー１２を上記固定部材１６Ａ，１６Ｂに可動支持する板バネで、本例では、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに流す電流値と上記板バネ１７Ａ，１７Ｂの復元力とにより、上記ホルダー１２の移動量を制御して、上記レンズ１１の位置を制御する。

本実施の形態では、図２に示すように、上記第１の磁石１４Ａの上記第１の駆動用コイル１３Ａ側表面の磁極をＮ極とし、上記第２の磁石１４Ｂの上記第２の駆動用コイル１３Ｂ側表面の磁極をＳ極とするとともに、上記第１の駆動用コイル１３Ａの通電方向と上記第２の駆動用コイル１３Ｂの通電方向を逆向きとしている。これにより、上記第１の駆動用コイル１３Ａにレンズ１１の開口側から見て左回りの電流を流すと、上記第１の駆動用コイル１３Ａには上方にローレンツ力が作用する。また、上記第２の駆動用コイル１３Ｂにレンズ１１の開口側から見て右回りの電流を流すと、上記第２の磁石１４Ｂの表面磁極が上記第１の磁石１４Ａの表面磁極とは反対であるため、上記第２の駆動用コイル１３Ｂも上方にローレンツ力が作用する。したがって、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂが装着されたホルダー１２は上方に移動し、レンズ１１はレンズ開口側に移動する。なお、レンズ１１をレンズ開口側とは反対側に移動させるには、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに通電する電流の方向をそれぞれ逆方向に設定すればよい。

ところで、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂは表面磁極の極性が異なることから、上記第２の磁石１４Ｂの外周側（Ｎ極）から漏れ出す磁束が、上記第２の磁石１４Ｂの直上に近接して配置された上記第１の磁石１４Ａの外周側（Ｓ極）に入る磁路の長さが従来の外周面が単一磁極の磁石５２に比較して短くなるので、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの反磁界の大きさは小さくなる。したがって、ヨークを上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂの内側まで延長しなくても、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに効率よく磁界を印加することができるとともに、レンズ駆動装置１０を小型軽量化できる。このとき、図１及び図２に示すように、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの外周側に、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂを磁気的に結合する円筒状のヨーク１５を配設すれば、上記反磁界の影響を更に少なくすることができるので、上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに更に効率よく磁界を印加することができる。
また、本例では、上記第１及び第２のコイル１３Ａ，１３Ｂをホルダー１２に直接巻回する構成としているのでレンズ駆動装置１０を更に小型軽量化できるとともに、従来のように、空心コイルを成型する必要がなく、また、巻線も容易であるので、レンズ駆動装置１０を安価に製造することができる。

また、図３（ａ）に示すように、レンズ駆動装置１０Ａがホルダー１２を案内する案内部材１８を有している場合には、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、第１及び第２のコイル１３Ａ，１３Ｂの駆動信号に交流電流を重畳させて上記ホルダー１２に微振動を加えるようにすれば、上記案内部材１８に沿って上下動するホルダー１２を摺動させたときに上記案内部材１８とホルダー１２との間に発生する摩擦の影響を低減することができるので、上記ホルダー１２の動きを更にスムースにすることができる。

このように、本最良の形態によれば、レンズ１１を保持するホルダー１２に装着される駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに磁界を印加する磁石を、上記レンズ１１の駆動方向に沿って配設された、表面極性が互いに異なる第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂから構成し、かつ、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの外周面をヨーク１５で磁気的に結合するとともに、上記第１の磁石１４Ａの表面に対向する位置に配置された第１の駆動用コイル１３Ａに流す電流の方向と、上記第２の磁石１４Ｂの表面に対向する位置に配置された第２の駆動用コイル１３Ｂに流す電流の方向とを逆向きとする構成とすることにより、環状のヨーク１５のみで上記第１及び第２の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂに効率よく磁界を印加することができるので、レンズ駆動装置１０を小型軽量化できる。

なお、上記最良の形態では、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂを円筒状としたが、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂをそれぞれ左右に分割しこれを第１及び第２の右磁石１４Ｒ，１４ｒと第１及び第２の左磁石１４Ｌ，１４ｌとし、上記第１及び第２の右磁石１４Ｒ，１４ｒの表面に対向する位置に右用の駆動用コイル１３Ｒを配置し、上記第１及び第２の左磁石１４Ｌ，１４ｌの表面に対向する位置に左用の駆動用コイル１３Ｌを配置する構成としてもよい。このとき、上記右用及び左用の駆動用コイル１３Ｒ，１３Ｌの巻線方向を、軸方向が上記レンズ１１の駆動方向に直交する方向とする、すなわち、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの上下端面側から巻きはじめて、上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂの対向面側で巻き上げる（あるいは、その逆）ようにすることが肝要である。駆動用コイル１３Ｒ，１３Ｌと上記第１及び第２の磁石１４Ａ，１４Ｂとの関係を上記のようにすることにより、上記駆動用コイル１３Ｒ，１３Ｌに反対方向の電流を流せば、上記実施の形態と同様に、上記右用及び左用の駆動用コイル１３Ａ，１３Ｂが装着されたホルダー１２は上方または下方に移動し、レンズ１１はレンズ開口側またはその反対側にに移動することができる。
この場合にも、上記第１及び第２の右磁石１４Ｒ，１４ｒ及び上記第１及び第２の左磁石１４Ｌ，１４ｌの外周側に、上記右磁石１４Ｒ，１４ｒ及び上記左磁石１４Ｌ，１４ｌを磁気的に結合するヨーク１５を配設すれば、上記のように反磁界の影響を低減することができるので、上記駆動用コイル１３Ｒ，１３Ｌに効率よく磁界を印加することができる。

以上説明したように、本発明によれば、レンズ駆動装置を小型軽量化するとともに、高効率の駆動磁界を得ることができるので、カメラ等のレンズ駆動装置を搭載した製品を更に小型化軽量化することができる。

本発明の最良の形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。本発明によるレンズ駆動装置の要部斜視図である。案内部材を有するレンズ駆動装置の駆動方法を示す図である。本発明によるレンズ駆動装置の他の構成を示す図である。従来のレンズ駆動装置の構成とその動作を示す図である。

符号の説明

１０レンズ駆動装置、１１レンズ、１２ホルダー、
１３Ａ第１の駆動用コイル、１３Ｂ第２の駆動用コイル、１４Ａ第１の磁石、
１４Ｂ第２の磁石、１５ヨーク、１６Ａ，１６Ｂ固定部材、
１７Ａ，１７Ｂ板バネ。

Claims

レンズを保持するホルダーを固定部材に変位可能に支持するとともに、上記ホルダーに装着された駆動用コイルに供給される駆動電流と、上記駆動用コイルの外周側に配設され、上記駆動用コイルに磁界を印加する円筒状の磁石とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値により上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置において、上記磁石を、上記レンズの駆動方向に沿って配設された、表面極性が互いに異なる第１及び第２の磁石から構成するとともに、上記第１及び第２の磁石のそれぞれの表面に対向する位置に、通電方向の異なる第１及び第２の駆動用コイルを配置したことを特徴とするレンズ駆動装置。
上記第１及び第２の磁石の外周側に、上記第１及び第２の磁石を磁気的に結合するヨークを配設したことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
上記第１及び第２のコイルの少なくとも一方または両方を、上記ホルダーに直接巻回したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動装置。
レンズを保持するホルダーを固定部材に変位可能に支持するとともに、上記ホルダーに装着された駆動用コイルに供給される駆動電流と、上記駆動用コイルの外周側に配設され、上記駆動用コイルに磁界を印加する円筒状の磁石とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値により上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置であって、上記磁石を、上記レンズの駆動方向に沿って配設される、上記レンズの駆動方向に平行な面でそれぞれ２分割され、かつ、上記分割された磁石の磁極の向きが左右逆に配置された第１の磁石対と、上記第１の磁石対とは左右で表面極性が異なる第２の磁石対とから構成するとともに、上記第１及び第２の磁石対の左右それぞれの表面に対向する位置に、通電方向が異なる、軸方向が上記レンズの駆動方向に直交する駆動用コイルをそれぞれ配置したことを特徴とするレンズ駆動装置。
上記コイルの駆動電流に交流電流を重畳させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ駆動装置。