JP2007047528A - 携帯端末カメラのオートフォーカス用レンズ駆動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造により小型化が容易で、消費電力が少なく安価に製造することが可能なレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】 内周にレンズを有する環状のマグネットが発生する磁界と、該マグネット外周又は内周に設けた複数の界磁コイルからなるコイル部が発生する磁界との相互作用によってヘリコイドを設けたレンズ鏡筒を回転させるレンズ駆動装置に於いて、
前記コイル部が少なくとも２つ以上の隣り合ったコイル群からなり、各コイル群を形成する複数の界磁コイルが、前記レンズ鏡筒の回転方向に向かって各コイルの発生する磁極の強さが順次大きくなるように設ける。
【選択図】 図４

Description

本発明は、携帯電話等に搭載される小型カメラのレンズ駆動機構に関する。

従来、小型カメラに用いられているレンズ鏡筒の駆動機構として、外周にヘリコイドを設けたレンズ鏡筒を回転させて鏡筒内に備えたレンズを光軸方向に移動させる物があり、特開昭５７−１６５８２５（以降、特許文献１として記載）、特開昭６１−１６９８０７（以降、特許文献２として記載）として公開されている。

前記特許文献１では、ステータコイルを設けたステータとリング状のマグネットロータとでステップモータを構成しており、該ステップモータの回転角度を制御することによって、駆動量を容易に調節することができる構造となっている。

又、回転部分にヘリコイドを設けることによって、レンズの焦点調節装置、ズーム駆動装置等へ容易に応用することが可能となり、汎用性の広い駆動機構となっている。

上記特許文献１に対して特許文献２では、コイルを径方向に向けて層状に重ねることによって、マグネットとコイルとの間に働く磁気力により、ヘリコイド部を設けたロータを回転させる構造を用いている。

この為、前述した特許文献１のように、回転角度を区切ったステップ状にレンズの焦点位置を制御するのではなく、連続してレンズの焦点位置を制御することが可能となる。

又、レンズ位置によってロータを駆動させる電磁コイルが異なる為、複数のコイルにより、回転角度を区切りながらも連続してレンズの焦点位置を制御することができる。

以上述べたように、従来では回転機構内にヘリコイド等を設けた構造を用いることにより、レンズ鏡筒に対して同心円状に動力機構を配置し、装置全体の簡素化を可能としていた。

又、駆動時、レンズ鏡筒の外周部に等しく力がかかるのでレンズ駆動時にレンズが光軸に対して傾かず、光軸に対して垂直な状態を維持することができる。

近年では、携帯電話等にカメラ機能を搭載した機種が現れ、先に述べた小型カメラだけではなく、携帯電話搭載用のレンズ駆動機構としても、上述した公知の駆動構造は用いられていた。

しかしながら、携帯電話の小型化が進むに伴い、上記のような構造では周方向、又は厚み方向の寸法を小さくすることが難しいという課題が出てきた。

更に、コイルを複数設ける特許文献２のような場合は、コイル数による小型化の制限に加えて、小型化した際に組立が困難になってしまうという課題も有している。

上記のような課題に対して、特開２００４−４８８７３（以降、特許文献３として記載）というステップモータ型のレンズ駆動機構が出願、公開されている。

前記特許文献３では、ステータ部の形状をクローポール型の形状とすることで、使用するコイルを一つで充分なものとし、簡単な構造で小型化に適した構成としている。

又、ステップモータなので焦点調節時の微調整が容易であり、ヘリコイドと組み合わせてレンズの移動距離を等間隔に設定して焦点距離を調節することが出来る。

図２にステップモータの駆動構造を示す。図からも解るように、ステップモータの駆動構造は所定の角度ずつ回転させるような構造となっている。

以上述べた利点の他に、前記特許文献３ではヘリコイドを用いた構成としており、無通電時、ステータとマグネットとの間に働く磁気力によって鏡筒が固定される。

この為、特許文献３のレンズ駆動機構は駆動時にのみ通電する構造となる。

上記のような構造を用いていることにより、消費電力が少なく、かつ撮影時にレンズを固定することが容易なレンズ駆動装置を得る事が可能となる。

特開昭５７−１６５８２５ 特開昭６１−１６９８０７ 特開２００４−４８８７３

しかしながら、上述したステップモータ型のレンズ駆動装置には、ロータマグネットの位置検出機構を持たない為、マグネットの着磁に関して磁極の数が多くなってしまうという課題があり、駆動装置の小型化に際してマグネット単体のコストを抑えることが難しい。

又、小型化に対応するべく極数を減らしていくと、ステップモータとして機能しなくなってしまう。

上記のような課題を解決するため、本願は、簡単な構造により小型化が容易で、消費電力が少なく、安価に製造することが可能なレンズ駆動装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために請求項１では、内周にレンズを配する環状のマグネットが発生する磁界と、該マグネット外周又は内周に設けた複数の界磁コイルが発生する磁界との相互作用によってヘリコイドを設けたレンズ鏡筒を回転させるレンズ駆動装置に於いて、

前記コイル部が、少なくとも２つ以上の隣り合ったコイル群からなり、各コイル群を形成する複数の界磁コイルが、前記レンズ鏡筒の回転方向の一方に向かって各コイルの発生する磁極の強さが順次大きく又は小さくなるように設けてあることを特徴としている。

請求項２では、請求項１記載のレンズ駆動装置に於いて、回転方向の一方に向かって変化する磁極の強さを、界磁コイルの巻数によって変化させることを特徴としている。

請求項３では、請求項１記載のレンズ駆動装置に於いて、回転方向の一方に向かって変化する磁極の強さを、界磁コイルに入力する電流又は電圧によって変化させることを特徴としている。

上記請求項１に記載した本発明のレンズ駆動装置は、磁気勾配を利用した駆動構造を用いており、コイル群が形成する磁気的な勾配によって、ロータが回転する構造となっている。図３に本発明で用いる磁気勾配型の駆動構造を示す。

先に述べたように、前記特許文献３では、レンズ鏡筒の駆動にステップモータ構造を用いている。図１を用いてステップ型の駆動原理を説明すると、ステップ型は隣接する界磁コイルに対して、順に電流を印加していくことによってロータマグネットを回転させていく構造となっている。

このステップ型の駆動構造を持つモータのコイル数を減らしていくと、最終的に各コイル間の周方向の距離間隔が大きくなり、駆動しなくなってしまう。

これに対して図３に示した本発明の磁気勾配型の駆動構造は、回転方向一方に対してコイルの発生する磁界が大きくなっていく様な磁極群を形成しており、駆動時に両磁極群のON-OFFによってロータマグネットを半回転ずつ駆動させることが可能となる。

従って周方向のコイル数に関して、磁極群をコイル２つで形成し、磁極群数を２つとする事で最低４つの界磁コイルを使用する駆動構造となる。

本発明の磁気勾配型構造を用いる利点として、前記特許文献３に代表されるステップ構造のモータにおいては、設定された角度ずつしかロータが回転できず、使用分野が焦点調節等の用途に限られるのに対して、本発明の前記構造とした場合、図１のステータに巻回するコイルを複数設ける事によって、１８０度ずつの回転と９０度ずつの回転とを使い分けることが可能となり、より広い用途で使用できる事が挙げられる。

又、マグネットロータの位置検出機構等を必要とせずにステップ駆動構造が再現できると共に、マグネットロータの着磁に関しても最低２極で駆動するので、部品製造コストを低く抑えることが出来る。

更に、コイル数を最低４つまで減らせる為、駆動装置全体として、簡素化及び小型化することが可能となる。

また、上記の効果に加えて、レンズ鏡筒にヘリコイド部を設けてレンズの光軸方向への移動を行い、マグネットの磁気力によって無通電時にレンズが固定され、駆動時にのみ通電する事による装置全体の省電力化という利点も有している。

このように請求項１記載の発明によれば、簡単な構造により小型化が容易で、消費電力が少なく焦点調節が容易で安価に製造することが可能なレンズ駆動装置を提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、上記に示した請求項１記載の効果を、ロータマグネット外周に設けたコイルの巻数を変化させる事によって得ることが可能となる。

又、コイル巻数の違いで磁気勾配を形成することにより、駆動させる為の電流、電圧等は常に一定で回転させる事が可能となり、単純な入力の切り替えのみで回転させる事ができる。

更に請求項３記載の発明に依れば、上記請求項１記載の効果を、コイルに流す電流又は電圧によって制御することが可能となり、ロータマグネット周辺に配置するコイルの巻数を変化させる事無く、電気抵抗等によって機械的にステップ駆動と磁気勾配型駆動を切り替えることが出来ると共に、コイルの巻数が同じ為に組立を容易にするという効果を得られる。

以下に図４と図５を用いて本発明における実施形態を説明する。

図４に、本発明で用いる第一の実施形態に於けるレンズ駆動用アクチュエータの側断面図を示す。

本実施例のレンズ駆動アクチュエータは、レンズ群１、該レンズ群１を内周に設け、保持部外周にヘリコイド部を有する鏡筒２、該鏡筒２の外周凸部を保持するヨーク３、及び該ヨーク３外周に設けたマグネットロータ４からなる可動部と、ステータ６及び該ステータ６に巻回したコイル７、前記鏡筒２に対応したヘリコイド部を有する鏡筒ホルダ８、及びそれらを収納するハウジング５から構成されている。

図４の駆動原理に示したように、コイル７に関してA1,B,C1からなるコイル群とA1’,B’,C1’からなるコイル群の入力を交互に反転させる事によってマグネット４が時計回りに回転し、前記可動部が鏡筒２に設けたヘリコイドの作用により光軸方向に移動する。

上記とは逆に反時計回りの回転をさせる場合は、前記コイル群と同じステータ７に設けたA2,B,C2からなるコイル群と、A2’,B,C2’からなるコイル群の入力を交互に反転することによってマグネット４が反時計回りに回転する。

上述したように本実施例では、単純な入力の切り替えによってマグネットロータ４を回転させる構造となっており、特殊な駆動用のドライバー回路等を使用せずに、レンズ群１を設けた鏡筒２を光軸方向に移動させる事が可能となる。

又、駆動時、鏡筒２の外周に設けたヨーク３が、鏡筒２に設けたヘリコイド部と共にガイドの役割を果たす為、レンズ群１のズレを抑えて駆動させることが可能となる。

図４から解るように、本実施例では電流印加時の磁気勾配をなだらかにするべく、ステータ６を放射状に６個設けた構成となっている。しかしながら、単に磁気勾配を形成するのであればコイルB、B’に関しては設けなくとも良く、ステータ６の数を４つとした構成で駆動させることも充分に可能である。

図５に、本発明で用いる第二の実施形態に於けるレンズ駆動用アクチュエータの側断面図を示す。

本実施例では先に示した第一の実施例とは異なり、コイルに流す電流又は印加する電圧を用いて磁気勾配を形成し、マグネットロータ４を回転させる構造となっている。

この為、第一の実施例のように、個々のステータ６に対して複数のコイルを巻回する必要が無く、一つのステータに対して一つのコイルを巻回するだけで、マグネットロータ２を両方向に回転させることが出来る。

又、コイルへの入力によって形成する磁気勾配を、A<B<C→B<C<A’という様にずらすことにより、回転角を制御することができる為、コイル群毎の入力電流の切り替えで回転させるだけではなく、ステップモータのような角度毎の駆動を得ることも可能となる。

以上のように、上記実施例に示したカメラのレンズ駆動用アクチュエータを用いることにより、簡単な構造で、より小型化が容易となり、消費電力が少なく、安価に製造することが可能なレンズ駆動装置を提供することが可能となる。

従来技術にて用いられているステップ型モータの駆動構造 ステップモータの駆動原理 本発明に関わる磁気勾配型モータの駆動原理 本発明に関わる第一の実施例に係わる側断面図(a)及びA-A’断面の駆動構造(b) 本発明に関わる第二の実施例に係わる側断面図(a)及びA-A’断面の駆動構造(b)

符号の説明

１ レンズ群
２ 鏡筒
３ ヨーク
４，１４，２４ ロータマグネット
５ ハウジング
６ ステータ
７，１７，２７ コイル
８ 鏡筒ホルダ
F 中心軸方向

Claims (3)

1. 内周にレンズを配置した環状のマグネットが発生する磁界と、該マグネット外周又は内周に設けた複数の界磁コイルが発生する磁界との相互作用によって、ヘリコイドを設けたレンズ鏡筒を回転させるレンズ駆動装置に於いて、
   
   前記コイル部が、少なくとも２つ以上の隣り合ったコイル群からなり、各コイル群を形成する複数の界磁コイルが、前記レンズ鏡筒の回転方向の一方に向かって各コイルの発生する磁極の強さが順次大きく、又は小さくなるように設けてあることを特徴とするレンズ駆動装置。
   
2. 請求項１記載のレンズ駆動装置に於いて、回転方向の一方に向かって変化する磁極の強さを、界磁コイルの巻数によって変化させることを特徴とするレンズ駆動装置。
   
3. 請求項１記載のレンズ駆動装置に於いて、回転方向の一方に向かって変化する磁極の強さを、界磁コイルに入力する電流又は電圧によって変化させることを特徴とするレンズ駆動装置。