JP2007264020A

JP2007264020A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2007264020A
Application number: JP2006085093A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Terajima; 厚吉寺嶋
Original assignee: Micro Win Tech Inc
Current assignee: Micro Win Tech Inc
Priority date: 2006-03-27
Filing date: 2006-03-27
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】簡単な構成で、落下時などにレンズホルダに作用する衝撃力を緩和することのできるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】上部ケーシング１６Ａにレンズホルダ１２の上部側に設けられたキャップ１８の上面側に突出する前方規制部材２０Ａを設け、上記レンズホルダ１２の下部側を懸架する第２のバネ部材を固定する下部ケーシング１６Ｂの上部側に突出し、上記レンズホルダ１２の下部側に当接する後方規制部材２０Ｂを設けるとともに、上記前方及び後方規制部材２０Ａ，２０Ｂを弾性材料から構成し、落下時などにレンズホルダ１２に作用する衝撃力を緩和することができるようにした。
【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、特に、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置に関する。

図８は、例えば、小型携帯カメラなどに用いられる従来の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ある。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の内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に装着される駆動コイル５５と、上記ヨーク５１が装着されるベース５６と、上記レンズホルダ５４を上，下でそれぞれ支持する略環状のバネ部材５７Ａ，５７Ｂとを備えており、上側のバネ部材５７Ａの内周側端部は上記レンズホルダ５４とこのレンズホルダ５４の上部側に設けられたレンズキャップ５８との間に挟持されており、外周側端部は上記ヨーク５１と上記ベース５６の上側に設けられた上側のキャップ５９Ａとの間に挟持されている。一方、下側のバネ部材５７Ｂの内周側端部は上記レンズホルダ５４の下端部に固定されており、外周側端部はベース５６と上記ベース５６の下側に設けられた下側のキャップ５９Ｂとの間に挟持されている。
上記駆動コイル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、上記駆動コイル５５に通電すると、上記駆動コイル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を上記バネ部材５７Ａ，５７Ｂ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（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００４−２８００３１公報特開２００５−１２８４０５公報

ところで、小型携帯カメラは手軽に持ち歩いたりできるため、携帯時に落としたりなどして大きな衝撃力を受ける。この落下等の衝撃力は最初、固定部材であるベース５６及び上，下のキャップ５９Ａ，５９Ｂに加わるので、衝撃の入力時には、レンズホルダ５４は慣性により当該レンズ駆動装置５０の上限部５０Ｍまたは下限部５０Ｎ（ここでは、上，下のキャップ５９Ａ，５９Ｂ）に衝突し、更に、その反発力によって下限部５０Ｎまたは上限部５０Ｍに衝突するという動作を繰り返す。
従来のレンズ駆動装置５０では、上記上限部５０Ｍ及び下限部５０Ｎは、剛体で構成されているので、上記衝突により、上記レンズホルダ５４を懸架する上，下のバネ部材５７Ａ，５７Ｂに損傷を与え、その結果、上記バネ部材５７Ａ，５７Ｂの特性が劣化してしまい、レンズ駆動装置５０の耐久性が低下し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、簡単な構成で、落下時などにレンズホルダに作用する衝撃力を緩和することのできるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

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を、板バネを介して、ケーシングに懸架した構成のレンズ駆動装置であって、上記ホルダのレンズ開口部側である前方への変位量を規制する前方移動規制部材、及び、上記ホルダの静止状態時の後端部の位置を規制する後方移動規制部材のいずれか一方または両方を設けるとともに、上記移動規制部材を弾性材料または粘弾性材料から構成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、上記前方移動規制部材または上記後方移動規制部材をケーシング側に設けたものである。
また、請求項３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、上記前方移動規制部材または上記後方移動規制部材をホルダ側に設けたものである。
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、上記後方移動規制部材のバネ定数を上記板バネのバネ定数の１０〜１０００倍としたものである。

本発明によれば、レンズを保持するホルダを、板バネを介して、ケーシングに懸架した構成のレンズ駆動装置において、上記ホルダのレンズ開口部側である前方への変位量を規制する前方移動規制部材、及び、上記ホルダの静止状態時の後端部の位置を規制する後方移動規制部材のいずれか一方または両方を設けるとともに、上記移動規制部材を弾性材料または粘弾性材料から構成したので、落下時などにレンズホルダに作用する衝撃力を緩和することのでき、レンズ駆動装置の耐久性を向上させることができる。このとき、上記前方移動規制部材及び上記後方移動規制部材は、ケーシング側に設けてもよいし、ホルダ側に設けてもよい。
また、上記後方移動規制部材のバネ定数を上記板バネのバネ定数の１０〜１０００倍とすれば、スタート電流以下の駆動電流が流れた場合にも、ホルダの変位を駆動電流の変位ステップ以下に抑制することができるので、ホルダの変位に対する後方移動規制部材の影響を最小限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。
図１は、本発明の最良の形態に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す図で、同図において、１１はレンズ、１２は上記レンズ１１を保持するレンズホルダ、１３は上記レンズホルダ１２の外周側に配置される環状の駆動コイル、１４は上記駆動コイル１３の外周側に設けられ、上記駆動コイル１３に放射状の磁界を印加する円筒状の磁石、１５は軟鉄等の磁性体から成る断面がＬの字型のヨーク、１６Ａ，１６Ｂは上記磁石１４及びヨーク１５を支持する上部及び下部のケーシングである。
また、１７Ａは上記レンズホルダ１２のレンズ開口部側である上部側と上記上部ケーシング１６Ａとを連結する第１のバネ部材、１７Ｂは上記レンズホルダ１２の下部側と上記下部ケーシング１６Ｂとを連結する第２のバネ部材、１８は上記レンズホルダ１２の上部側に設けられたキャップ、１９は上記磁石１４の下部に設けられたスペーサで、本例では、上記上部ケーシング１６Ａに上記キャップ１８の上面側に突出する前方規制部材２０Ａを設けるとともに、上記下部ケーシング１６Ｂの上部側に突出し、上記レンズホルダ１２の下部側に当接する後方規制部材２０Ｂを設けて、落下時などにレンズホルダ１２に作用する衝撃力を緩和するようにしている。

上記前方規制部材２０Ａと後方規制部材２０Ｂは、例えば、図２（ａ），（ｂ）に示すような、環状の固定環部２０ａとこの固定環部２０ａから内周側に突出する複数の規制部２０ｂとを備えた、金属材料もしくは樹脂材料から構成された弾性を有する部材で、上記固定環部２０ａが上部ケーシング１６Ａまたは下部ケーシング１６Ｂに固定され、前方規制部材２０Ａでは、上記規制部２０ｂがレンズホルダ１２の前方への変位量を規制するバネ機能を有する。一方、後方規制部材２０Ｂは、上記バネ機能を有する規制部２０ｂが下側に押し付けられる力が作用した状態で、その他端側が上記レンズホルダ１２に当接しており、そのバネ効果により、上記レンズホルダ１２の後端部の位置を規制するもので、上記図２（ａ），（ｂ）のような形態の他に、図２（ｃ）に示すような、下部ケーシング１６Ｂに固定される外周側固定環部２０ａと上記レンズホルダ１２の後端部に当接する内周側固定環部２０ｃと、上記固定環部２０ａ，２０ｃを連結する、バネ機能を有する複数の連結部２０ｋとを備えたようなものであってもよい。なお、上記規制部２０ｂは、前方規制部材２０Ａでは下側に、後方規制部材２０Ｂでは上側に向かって突出しており、上記連結部２０ｋも上側に向かって突出している。
これにより、落下等の衝撃力によるレンズホルダ１２の上部側及び下部側への変位量を、上記前方規制部材２０Ａ及び後方規制部材２０Ｂにより規制することができるので、上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂの損傷を防ぐことができ、レンズ駆動装置１０の耐久性を向上させることができる。

ここで、上記前方規制部材２０Ａのバネ定数（正確には、弾性体として機能する規制部２０ｂのバネ定数）としては、上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数の１０倍以上とすることが好ましい。また、上記バネ定数は大きい方ほど変位規制効果が大きいが、同時に規制部２０ｂの剛性も高くなるので、上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数の１００００倍以下とすることが好ましい。
一方、上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数としては、上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数の１０〜１０００倍とすることが好ましい。上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数の上限値は、以下に述べるように、レンズ駆動装置１０のリニアゾーンを確保して、レンズホルダの変位に対する後方移動規制部材の影響を最小限に抑制するためである。すなわち、上限部と下限部とがほぼ剛体で構成された従来のレンズ駆動装置では、駆動電流を増加させていくと、図３（ａ）に示すように、レンズホルダは駆動電流がスタート電流Ｉ₀に達したところから前方に移動を開始し、上限規制位置で移動が停止する。したがって、上記レンズ駆動装置の移動動作範囲は同図に示すリニアゾーンとなる。これに対して、弾性材料から成る前方規制部材２０Ａと後方規制部材２０Ｂとを備えた本発明のレンズ駆動装置１０では、後方規制部材２０Ｂによりレンズホルダ１２にプレロードがかかっているので、上記レンズホルダ１２はリニアゾーンでなくても駆動電流の変化に伴い移動可能である。この場合、駆動電流がスタート電流Ｉ₀に達するまで（同図の下限の位置まで）は、レンズホルダ１２の動作感度である上記図３(ｂ)の傾きは上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数の大きさにより決定されるが、この下限位置が大きいと、リニアゾーンが確保できない。上記下限の位置を小さくするためには、上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数の上限値を上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数の１０００倍以下とする必要がある。具体的には、駆動電流はデジタル回路により設定された、例えば、２の８乗もしくは２の１０乗等のステップ電流として駆動コイルに通電されるので、レンズ駆動装置の位置分解能はこのステップ電流に依存することになり、変位ステップ（変位分解能）としては、通常、５μｍ〜２０μｍとなる。そこで、上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数の上限値を、リニアゾーンにおける動作感度（上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数）の１０００倍以下とすれば、駆動電流が０〜スタート電流Ｉ₀に到るまでの範囲におけるレンズホルダ１２の動作感度を小さくしてその移動量（前進量）を上記変位分解能以下に抑えることができる。これにより、リニアゾーンを十分に確保することができるので、後方規制部材２０Ｂによるレンズ駆動装置１０への影響を最小限に抑えることができる。

このように、本最良の形態によれば、上部ケーシング１６Ａにレンズホルダ１２の上部側に設けられたキャップ１８の上面側に突出する前方規制部材２０Ａを設け、上記レンズホルダ１２の下部側を懸架する第２のバネ部材を固定する下部ケーシング１６Ｂに上部側に突出し、上記レンズホルダ１２の下部側に当接する後方規制部材２０Ｂを設けるとともに、上記前方及び後方規制部材２０Ａ，２０Ｂを弾性材料から構成して、上記レンズホルダ１２の上部側及び下部側への変位量を規制するようにしたので、落下時などにレンズホルダ１２に作用する衝撃力を緩和することができる。したがって、レンズホルダ１２を懸架する第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂの損傷を防ぐことができ、レンズ駆動装置１０の耐久性を向上させることができる。
このとき、上記後方規制部材２０Ｂのバネ定数を上記第１及び第２のバネ部材１７Ａ，１７Ｂのバネ定数の１０〜１０００倍とすれば、落下時の衝撃力を緩和することができるとともに、駆動電流が０〜スタート電流Ｉ₀に到るまでの範囲におけるレンズホルダ１２の移動量を変位分解能以下に抑えることができるので、後方規制部材２０Ｂによるレンズ駆動装置１０への影響を最小限に抑えることができる。

なお、上記最良の形態では、上記前方及び後方規制部材２０Ａ，２０Ｂを弾性材料から構成したが、粘弾性材料で構成してもよい。
また、上記例では、上記前方及び後方規制部材２０Ａ，２０Ｂを上下のケーシング１６Ａ，１６Ｂにそれぞれ設けたが、レンズホルダ１２側に設けても同様の効果を得ることができる。図４はその一例を示す図で、レンズホルダ１２の上面１２ａ側に弾性材料もしくは粘弾性材料から成る規制部材２１をディスペンサ等で形成してもよい。なお、上記規制部材２１は、レンズホルダ１２の下面１２ｂ側に設けてもよいし、上下のケーシング１６Ａ，１６Ｂに設けてもよい。
また、図５に示すように、磁石１４とヨーク１５との間に前方規制部材２２を設けてもよい。なお、この場合には、レンズホルダ１２の外周の上部に、レンズホルダ１２が前方に移動したときに上記前方規制部材２２に当接する当接部１２ｍを設ける必要がある。
上記前方規制部材２２としては、図６（ａ）に示すような、ナイロン等で形成した平坦な環状のものや、図６（ｂ）に示すような、断面が波状となった金属または樹脂等の環状部材を用いることができる。
また、図７に示すように、ヨーク１５の水平片１５ａを延長し、その延長部に、レンズホルダ１２の下部側外周から磁石１３側に突出する当接部１２ｎから所定距離離隔した位置まで延長するコイルバネ２３を設けて、これを前方規制部材としてもよい。また、上記コイルバネ２３を上記当接部１２ｎに伸長した状態で取付けるようにすれば、上記コイルバネ２３を後方規制部材として機能させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、落下時などにレンズホルダに作用する衝撃力を緩和することができるので、レンズホルダを懸架するバネ部材の損傷を防ぐことができ、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に係るレンズ駆動装置の構成を示す図である。本最良の形態に係る上部及び下部規制部材の一例を示す図である。駆動電流とレンズホルダーの変位との関係を示す図である。本発明による上部規制部材の他の例を示す図である。本発明によるレンズ駆動装置の他の構成を示す模式図である。本発明による上部規制部材の他の例を示す図である。本発明による上部規制部材の他の例を示す図である。従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。

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駆動コイル、
１４磁石、１５ヨーク、１６Ａ上部ケーシング、１６Ｂ下部ケーシング、
１７Ａ第１のバネ部材、１７Ｂ第２のバネ部材、１８キャップ、１９スペーサ、
２０Ａ前方規制部材、２０Ｂ後方規制部材。

Claims

レンズを保持するホルダを、板バネを介して、ケーシングに懸架した構成のレンズ駆動装置において、上記ホルダのレンズ開口部側である前方への変位量を規制する前方移動規制部材、及び、上記ホルダの静止状態時の後端部の位置を規制する後方移動規制部材のいずれか一方または両方を設けるとともに、上記移動規制部材を弾性材料または粘弾性材料から構成したことを特徴とするレンズ駆動装置。
上記前方移動規制部材または上記後方移動規制部材をケーシング側に設けたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
上記前方移動規制部材または上記後方移動規制部材をホルダ側に設けたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
上記後方移動規制部材のバネ定数を上記板バネのバネ定数の１０〜１０００倍とした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。