JP2007072272A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズを保持するレンズホルダを弾性支持する板バネに作用する曲げモーメントを緩和して上記板バネの塑性変形を防止し、レンズ駆動装置の光軸ズレを抑制することのできるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】 レンズを保持するレンズホルダと、上下の固定部材とを、内周側固定環部１５ａと、外周側固定環部１５ｂと、上記固定環部１５ａ，１５ｂからそれぞれ径方向内側あるいは径方向外側に突出する突出片１５ｃ，１５ｄと、この突出片１５ｃ，１５ｄ同士を連結する連結片１５ｋとから構成され、上記連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部の近傍、及び／または、中央部分に、厚み方向に曲げ加工されている曲げ加工部１５ｍ，１５ｎが設けられた板バネ１５を用いて可動支持して板バネ１５に径方向あるいは径方向に直交する方向の外力Ｆが作用した場合でも、上記連結片１５ｋが塑性変形することを防止することができるようにした。
【選択図】 図２

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、特に、装置に外力が作用した場合に生じる光軸ズレを抑制することのできるレンズ駆動装置に関する。

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（以下、レンズホルダという）５４と、このレンズホルダ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、上記レンズホルダ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，５９Ｂとを備えている。
上記スプリング５８Ａ，５８Ｂは、詳細には、図６に示すように、レンズホルダ５４に固定される内周側固定環部５８ａと、フレーム５７及びベース５６に固定される外周側固定環部５８ｂと、これらの固定環部５８ａ，５８ｂからそれぞれ径方向外側及び径方向内側に突出する複数の突出片５８ｃ，５８ｄと上記突出片同士５８ｃ，５８ｄを連結する、略周方向に沿って延長する複数の連結片５８ｋとを備えており、上記突出片５８ｃ，５８ｄと上記連結片５８ｋが上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの可動部分となる。

上記レンズ駆動装置５０においては、駆動用コイル５５が、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、上記駆動用コイル５５には、同図の矢印に示すような、被写体の方向(上方)へ向けたローレンツ力が発生して、上記レンズホルダ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、上記レンズホルダ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

ところで、上記レンズ駆動装置５０の被写体方向とは直角な面内に衝撃や振動などの外力が作用すると、内周側に位置する上記レンズホルダ５４に対して、外周側に位置するフレーム５７及びベース５６とが上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの面内方向に変位する。具体的には、図６に示すように、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの外周側固定環部５８ｂが内周側固定環部５８ａに対して径方向に変位した場合には、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂには径方向の力Ｆが作用するので、バネ部材として機能する上記連結片５８ｋには、バネ部材面に直交する方向に曲げモーメントＭが作用する。このため、上記連結片５８ｋの突出片５８ｃ，５８ｄとの接続部は厚み方向に皺がよったように変形する、いわゆる“ワカメ状の変形”を伴う座屈を生じる。また、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの外周側固定環部５８ｂが内周側固定環部５８ａに対して径方向と直交する方向に変位した場合には、上記連結片５８ｋの中央部分に上記ワカメ状の変形を伴う座屈を生じる。
したがって、上記レンズ駆動装置５０に入力する衝撃や振動の大きさによっては、上記変形部分が塑性変形してしまい、レンズ５３の懸架姿勢が変化して光軸ズレを起こしてしまうといった問題点があった。
また、上記レンズホルダ５４を被写体方向に移動させたときには、上記連結片５８ｋと上記内周側固定環部５８ａ及び外周側固定環部５８ｂとの接続部分である突出片５８ｃ，５８ｄ近傍に大きな曲げモーメントが生じて、上記固定環部５８ａ，５８ｂには面外方向への撓みが生じやすくなる。このため、上記固定環部５８ａ，５８ｂの固定が不十分な場合には、レンズ駆動後に駆動信号をゼロにしても上記撓み変形が元に戻らない、いわゆるヒステリシス現象が生じてしまい、レンズ５３の光軸ズレを起こしてしまう場合があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、レンズを保持するレンズホルダを弾性支持する板バネに作用する曲げモーメントを緩和して上記板バネの塑性変形を防止し、レンズ駆動装置の光軸ズレを抑制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、板バネの一部に、予め、厚み方向に曲げ加工を施しておくことで、上記板バネに作用する曲げモーメントによる応力を緩和させるようにすれば、上記連結片の塑性変形や固定環部における撓み変形のヒステリシスを防止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、本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを保持するホルダーと、上記ホルダーに装着される環状の駆動用コイルと、この駆動用コイルに放射状に分布する磁界を印加する磁界発生手段と、上記ホルダーを上部及び下部の固定部材に可動支持する板バネとを備えたレンズ駆動装置であって、上記板バネは、上記上部及び下部の固定部材に固定される外周部と、上記ホルダーに固定される内周部と、上記内周部と上記外周部とからそれぞれ径方向に突出する突出片と、上記突出片同士を連結する、略周方向に沿って延長する連結片とを備えるとともに、上記連結片の少なくとも一部が厚み方向に曲げ加工されている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、上記連結片の上記突出片との接続部のそれぞれを厚み方向に曲げ加工したものである。
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、上記連結片の中央部分を厚み方向に曲げ加工したものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記バネ部材の内周部と外周部の少なくとも一方を厚み方向に曲げ加工したものである。

本発明によれば、レンズを保持するホルダーと固定部材とを連結する内周部と外周部、上記内周部と上記外周部とからそれぞれ径方向に突出する突出片、及び、上記突出片同士を連結する、略周方向に沿って延長する連結片とを備えた板バネの上記連結片の上記突出片との接続部、あるいは、中央部分を予め厚み方向に曲げ加工しておくことにより、上記板バネが、面内方向に変位したときに上記連結片に作用する曲げモーメントによる応力を緩和することができるようにしたので、上記連結片の塑性変形を防止することができ、光軸ズレを効果的に抑制することができる。
また、上記バネ部材の固定環部である内周部と外周部の少なくとも一方を厚み方向に曲げ加工を施しておけば、レンズホルダを被写体方向に移動させたときに生じる上記固定環部における撓み変形のヒステリシスを防止することができるので、光軸ズレを効果的に抑制することができる。

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。
最良の形態１．
図１は、本発明の最良の形態１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、１３は上記ホルダーに装着される環状の駆動用コイルで、この駆動用コイル１３は、図示しない磁界発生手段により印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界Ｈ中に設置されている。また、１５Ａ，１５Ｂは、その外周部が上記上部及び下部の固定部材１４Ａ，１４Ｂに固定され、その内周部が上記ホルダー１２に固定された、上記ホルダー１２を上記固定部材１４Ａ，１４Ｂに可動支持する板バネである。
図２は上記板バネ１５（１５Ａ，１５Ｂ）の構成を示す図で、１５ａはレンズホルダ１２に固定される内周側固定環部、１５ｂは上下の固定部材１４Ａ，１４Ｂに固定される外周側固定環部、１５ｃ，１５ｄは上記固定環部１５ａ，１５ｂからそれぞれ径方向内側あるいは径方向外側に突出する突出片、１５ｋは上記突出片１５ｃ，１５ｄ同士を連結する、略周方向に沿って延長する連結片で、本例では、バネ部材として機能する上記連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部の近傍に、それぞれが厚み方向に曲げ加工されている曲げ加工部１５ｍ，１５ｍを設けている。
この曲げ加工部１５ｍ，１５ｍの断面形状としては、図２（ｂ）に示すような、上記連結片１５ｋの厚み方向上部に折り曲げられた凸部１５ｐと厚み方向下部に折り曲げられた凹部１５ｑとを備えた波型のものが好ましい。

このように、板バネ１５の連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部の近傍に曲げ加工部１５ｍ，１５ｍを設けることにより、上記連結片１５ｋに、図２（ｂ）に示すような、板バネ１５の径方向の外力Ｆが作用して、上記連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部近傍に曲げモーメントＭが作用した場合でも、上記接続部近傍は予め曲げ加工してあるので、上記モーメントＭによる応力を上記曲げ加工部１５ｍ，１５ｍの凸部１５ｐ及び凹部１５ｑの変形により吸収することができる。したがって、上記接続部が塑性変形することがないので、レンズ１１の光軸ズレを防止することができる。
なお、上記曲げ加工部１５ｍの形態としては、図２（ｃ），（ｄ）に示すような、凸部１５ｐのみを備えたものや、あるいは、凹部１５ｑのみを備えたものであってもよい。

また、上記板バネ１５には、径方向に直交する方向の外力Ｆが作用する場合もあるが、この場合には、図３（ａ），（ｂ）に示すように、上記連結片１５ｋの中央部分に、上記連結片１５ｋの厚み方向上部に折り曲げられた凸部１５ｐと厚み方向下部に折り曲げられた凹部１５ｑとを備えた波型の曲げ加工部１５ｎを設けるようにすれば、上記外力Ｆが作用したときのモーメントＭによる応力を上記曲げ加工部１５ｎの凸部１５ｐ及び凹部１５ｑの変形により吸収することができるので、連結片１５ｋの中央部分が塑性変形することを防止することができる。
したがって、板バネ１５の連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部の近傍と中央部分とに、それぞれ、上記曲げ加工部１５ｍ，１５ｍ、及び、上記曲げ加工部１５ｎを予め設けておけば、上記連結片１５ｋに、バネ部材面に直交する方向に曲げモーメントＭが作用しても、連結片１５ｋの塑性変形することを防止することができ、レンズ１１の光軸ズレを防止することができる。

このように、本最良の形態１によれば、環状の駆動用コイル１３を装着した、レンズ１１を保持するレンズホルダ１２と、上下の固定部材１４Ａ，１４Ｂとを、内周側固定環部１５ａと、外周側固定環部１５ｂと、上記固定環部１５ａ，１５ｂからそれぞれ径方向内側あるいは径方向外側に突出する突出片１５ｃ，１５ｄと、この突出片１５ｃ，１５ｄ同士を連結する連結片１５ｋとから構成され、上記連結片１５ｋの上記突出片１５ｃ，１５ｄとの接続部の近傍、及び／または、中央部分に、厚み方向に曲げ加工されている曲げ加工部１５ｍ，１５ｎが設けられた板バネ１５を用いて可動支持するようにしたので、上記板バネ１５に径方向あるいは径方向に直交する方向の外力Ｆが作用した場合でも、上記連結片１５ｋの塑性変形することを防止することができ、レンズ１１の光軸ズレを防止することができる。

最良の形態２．
上記最良の形態１では、上記レンズ駆動装置５０の被写体方向とは直角な面内に衝撃や振動などの外力が作用した場合について説明したが、内周側固定環部１５ａや外周側固定環部１５ｂの固定が不十分な場合には、上記レンズホルダ１２を被写体方向に移動させたときに、上記固定環部１５ａ，１５ｂに生じた面外方向への撓み変形が元に戻らず、レンズ５３の光軸ズレを起こしてしまう場合があった。
そこで、本例では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上記バネ部材１５に、バネ部材１５の内周側固定環部１５ａの内周部と外周側固定環部１５ｂの外周部とをそれぞれ被写体方向に折り曲げた折り曲げ部１５ｒ，１５ｓを設けて、内周側円環部１５ａと外周側円環部１５ｂの断面形状をＬ字状とすることにより、上記固定環部１５ａ，１５ｂの撓み変形を緩和するようにしている。これにより、レンズホルダ１２が元の位置にもどったときには、上記撓み変形も元に戻ることになるので、内周側固定環部１５ａや外周側固定環部１５ｂの固定が不十分な場合に生じる上記撓み変形のヒステリシスを抑制することができ、レンズ１１の光軸ズレを防止することができる。
なお、上記折り曲げ部１５ｒ，１５ｓについては、必ずしも内周側固定環部１５ａと外周側固定環部１５ｂの両方に設ける必要はなく、一方だけであっても、上記ヒステリシスを十分に抑制することができる。
また、上記内周側円環部１５ａと外周側円環部１５ｂの断面形状については、上記のようにＬ字状のものに限定されるものではなく、例えば、図４（ｃ）に示すように、バネ部材１５の内周側固定環部１５ａの内周部と外周側固定環部１５ｂの外周部とをそれぞれ被写体方向に折り曲げ、更に、この折り曲げた部分をバネ部材の径方向に折り曲げた階段状の折り曲げ部としてもよい（図４（ｃ）では、折り曲げ部１５ｒ’のみを図示した）。なお、上記階段状の折り曲げ部を設ける場合には、内周側円環部１５ａでは、更に折り曲げる部分を上記バネ部材１５の内周側に折り曲げ、外周側円環部１５ｂでは、外周側に折り曲げるようにすることが好ましい。これにより、上記ヒステリシスを更に抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成でレンズホルダを弾性支持する板バネに作用する曲げモーメントを緩和して上記板バネの塑性変形や固定環部における撓み変形のヒステリシスを防止することができるので、光軸ズレを抑制することができ、レンズ駆動装置の耐久性を向上させることができる。

本発明の最良の形態１に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。 本最良の形態１に係る板バネの構成を示す図である。 本発明による板バネの他の構成を示す図である。 本最良の形態２に係る板バネの構成を示す図である。 従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。 従来の板バネ（スプリング）の構成を示す図である。

符号の説明

１０ レンズ駆動装置、１１ レンズ、１２ レンズホルダ、１３ 駆動用コイル、
１４Ａ，１４Ｂ 固定部材、１５，１５Ａ，１５Ｂ 板バネ、１５ａ 内周側固定環部、
１５ｂ 外周側固定環部、１５ｃ，１５ｄ 突出片、１５ｋ 連結片、
１５ｍ，１５ｎ 曲げ加工部、１５ｐ 凸部、１５ｑ 凹部。

Claims (4)

1. レンズを保持するホルダーと、上記ホルダーに装着される環状の駆動用コイルと、この駆動用コイルに放射状に分布する磁界を印加する磁界発生手段と、上記ホルダーを上部及び下部の固定部材に可動支持する板バネとを備えたレンズ駆動装置であって、上記板バネは、上記上部及び下部の固定部材に固定される外周部と、上記ホルダーに固定される内周部と、上記内周部と上記外周部とからそれぞれ径方向に突出する突出片と、上記突出片同士を連結する、略周方向に沿って延長する連結片とを備えるとともに、上記連結片の少なくとも一部が厚み方向に曲げ加工されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 上記連結片の上記突出片との接続部のそれぞれが厚み方向に曲げ加工されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 上記連結片の中央部分が厚み方向に曲げ加工されている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。
4. 上記バネ部材の内周部と外周部の少なくとも一方が厚み方向に曲げ加工されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
   

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