JP2007298551A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型カメラ、カメラつき携帯電話等に使用するレンズ駆動装置であって、磁気回路部の磁界とコイルの電流の間の電磁力により、レンズユニットが変位するレンズ駆動装置を小型化すること。
【解決手段】レンズ駆動装置３１において、直径の異なる複数枚のレンズを内蔵するレンズユニット３９の外形に、内側のレンズの大小に応じて段差を設け、円環状の磁石４２、ヨーク４３，トッププレート４４等で構成する磁気回路部の内周側を、レンズユニットの小径部に沿って、段差の肩部３９ａの上方にできたデッドスペースに配置するとともに、コイル４５を肩部に固定する。これにより、レンズユニットの外形が直径の一様な円筒状である構造に比し、レンズ駆動装置を小型化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型カメラ、カメラつき携帯電話等に組み込んで用いるレンズ駆動装置に関する。

カメラ類では、被写体に焦点を合わせるようレンズを移動させる必要があり、レンズ駆動装置が用いられる。これにはねじとナットによる送り機構を用いたものもあるが、近年はこのような機械的な構造でなく、磁石とコイルを用い、電磁力によってレンズの位置を変える、ダイナミック・スピーカーに似た構成のレンズ駆動装置も出現している。

図３に示すのはそのような、電磁力を用いるレンズ駆動装置の従来例の断面図で、下記の特許文献１に開示されたものである。
特開２００５−１２８４０５号公報（図１）

図３の従来のレンズ駆動装置１は、全体形状が円筒状のヨーク３と、ヨーク３が装着されるベース５と、ヨーク３の内側に配置されるレンズ支持体７と、レンズ支持体７を支持する前側スプリング９および後側スプリング１１を備えている。ヨーク３は断面がほぼＵ字形で、Ｕ字の内側にこれも円筒状のマグネット１３およびコイル１５が配置されている。マグネット１３は後方スペーサ１７を介してベース５の基底部に固定され、コイル１５はレンズ支持体７の下端に設けたフランジ７ａ上に固定されている。ベース５の下面にはセンサホルダ１９が固定されている。

レンズ支持体７は下端にフランジ７ａのある円筒状で、内側にレンズ２０を取り付けてあり、上端に前側スプリング９の内周をキャップ２４で固定し、下端に後側スプリング１１の内周を固定することで、ベース５に対して支持されている。ただし、ここでのレンズ２０はレンズ支持部品であって、レンズそのものではない。実際のレンズは図のレンズ２０の内側の空所に収容するのであり、一般に２枚以上のレンズを組み合わせて使用し、図３のレンズ２０にも３枚分のレンズ室が設けてある。小型レンズ系の場合、光軸調整のため、複数のレンズのうち１枚以上は他のレンズより外形の大きなものを用いるのであり、図３のレンズ２０も、最下部のレンズ室が大径のレンズ用である。

前側スプリング９の外周は、ヨーク３とフレーム２３の間に、前方スペーサ２１を介して挟持して固定してあり、後側スプリング１１の外周は、ベース５の基底部と後方スペーサ１７の間に固定してある。レンズ支持体７は、これらのスプリングの作用を受けながらヨーク３の内側で軸方向に変位できる。

マグネット１３は半径方向に着磁してあり、コイル１５はマグネット１３とヨーク３が作る磁界内にあって、通電されることにより上下に電磁力を受け、電磁力がスプリングの力と釣り合う位置まで変位することで、コイル１５と一体のレンズ支持体７およびレンズ２０の位置が決まって、被写体への焦点合わせがなされる。

しかしながら、上記の従来例では、円筒状のレンズ２０、レンズ支持体７等の周りに、ヨーク３、マグネット１３等で構成する磁気回路部を配置するため、必然的に製品外径が大きくなり、小型の機器に組み込む上で不便である。本発明はこの問題を解決して、より小型のレンズ駆動装置を提供するものである。

上記の目的を果たすため、本願発明のレンズ駆動装置は、図３の従来のレンズ駆動装置におけるレンズ２０やレンズ支持体７に相当する部品であるレンズユニットを、従来例のように外径が一様な円筒状でなく、レンズユニットが収容する複数のレンズの外径の大小に応じて段差を設けた形状にし、磁気回路部の内周側をレンズユニットの小径部に沿って、段差の肩部にできたデッドスペースに配置するとともに、磁気回路部の作る磁界と相互作用する構成部品であるコイルを、レンズユニットの段差の肩部に固定する。

上記の構造によれば、磁気回路部の内径を、従来よりもレンズユニットの外形の段差分だけ小さくできるので、それに伴って磁気回路部の外径も小さくなり、その結果、レンズ駆動装置を小型化できる。

以下、図面を用いて本発明を説明する。図１は本発明の第１の実施形態であるレンズ駆動装置３１で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、フレーム１（３２）、フレーム２（３３）が外装ケースを形成して部品を収容している。レンズ枠１（３４）とレンズ枠２（３５）を重ねて接合し、その内側にレンズ１（３６）、レンズ２（３７）、レンズ３（３８）を納めたのがレンズユニット３９である。

レンズ枠１（３４）は小径のレンズ１（３６）を収容し、レンズ枠２（３５）は中径のレンズ２（３７）と大径のレンズ３（３８）を収容しているので、レンズ枠１（３４）の方がレンズ枠２（３５）よりも外径を小さく作ってあり、レンズユニット３９の輪郭に段差ができて肩部３９ａを生じ、レンズユニット３９は凸字形をしている。

レンズユニット３９はフレーム１（３２）、フレーム２（３３）からなる外装ケースに、支持ばね１（４０）と支持ばね２（４１）で支持されている。これらの支持ばねの材質はステンレス（ＳＵＳ３０４）が一般的で、平面形状は、図示は省くが、例えば中央に円環部があって、この円環部から弾力性の腕部を３本、等間隔に円環部に沿って延ばしたもので、図に見るように支持ばね１（４０）、支持ばね２（４１）の中央の円環部をレンズユニット３９に固定し、腕部の外端を外装であるフレーム１（３２）、フレーム２（３３）に固定してレンズユニット３９を支持する。

このように２個の支持ばねで上部と下部を支持することにより、レンズユニット３９は、電磁力を受けて上下に変位する際に、傾くことが防がれる。また、フレーム２（３３）の内周にはリブ３３ａが設けてあり、リブ３３ａの内周とレンズユニット３９の外周の隙間を小さくして、レンズユニット３９が半径方向に振れるのを防いでいる。

次に、レンズ駆動装置３１中の磁気回路部を説明する。フレーム１（３２）の内周に磁石４２と、いずれも磁性材料（例えば鉄［ＳＰＣＣ］）にメッキしたものであるヨーク４３およびトッププレート４４が取り付けてある。これらの部品は全体形状が円環状であるが、磁石４２は扇形に分割したものを作り、これらをつなぎ合わせて用いることもできる。

図１（Ｂ）に示すように、ヨーク４３は断面がほぼＬ字形であるが、上面図（Ａ）に見るように、外周に複数の凸部４３ａを設けてある。このように外周の一部を凸部にすることにより、フレーム１に対するヨーク４３の位置決めが容易になるとともに、接着面積も増して接合が強固になる。

一方、レンズユニット３９の外形の段差の肩部３９ａに、コイル４５が固定してあり、コイル４５は、ヨーク４３の下端部の外周とトッププレート４４の内周の間に位置している。

磁石４２は軸方向に着磁してあり、ヨーク４３の下端部の外周とトッププレート４４の内周の間に磁界を生じていて、コイル４５はこの磁界中にある。コイル４５に通電することにより、コイル４５は電流と磁界との相互作用で電磁力を受けて上下に変位し、支持ばね１（４０）、支持ばね２（４１）の反力と釣り合う位置を取る。これによって被写体に焦点を合わせることができる。

図１のレンズ駆動装置３１の構造を図３の従来例と見比べると、従来のレンズ駆動装置１はレンズ支持体７が直径の一様な円筒状であり、これをヨーク３の内周が取り囲み、その周囲にコイル１５があって、コイル１５はレンズ支持体７の下端に張り出したフランジ７ａに固定してある。さらにコイル１５をマグネット１３と、ヨーク３の外周が取り巻いていている。

一方、図１の本願の実施形態の構造は、レンズユニット３９が直径の一様な円筒状でなく、肩部３９ａのある凸字形輪郭で、ヨーク４３の内壁が肩部３９ａ上方のレンズユニット３９の小径部沿いを占め、コイル４５は肩部３９ａに固定してある。これによって、レンズ駆動装置３１全体の外径を図３の従来のレンズ駆動装置１よりも小さくできる。

磁気回路部については、図１の本願のレンズ駆動装置３１では、磁石４２の下面にトッププレート４４を重ねているが、図３の従来のレンズ駆動装置１では、トッププレートを使っていない。これは従来のレンズ駆動装置１のマグネット１３が、半径方向に着磁してあるのに対し、本願の第１の実施形態のレンズ駆動装置３１の磁石４２は、軸方向に着磁したものだからである。

磁石で最も強力なのはネオジウム系焼結磁石であるが、小型になるにつれて半径方向への着磁工程で割れが発生しやすくなり、実際上、半径方向には着磁が不可能になるので、図３の従来例のように半径方向に着磁する場合には、フェライト磁石やネオジウム系ボンド磁石が使用されていた。図１の本願のレンズ駆動装置３１では、着磁が軸方向なので、強力なネオジウム系焼結磁石を使用でき、大きな駆動力が得られる。

図２に本発明の別の実施形態であるレンズ駆動装置５１を示す。全体的な構成は先の実施形態とほぼ同じであるが、磁気回路部の構成が異なり、磁気回路部については図３の従来例と同様である。すなわち、磁石５２を軸方向でなく半径方向に着磁してあって、トッププレートは用いない。そしてヨーク５３の断面形状はほぼＵ字形である。これにより磁石５２の内周と、ヨーク５３の内側円筒部の間に磁界を生じ、コイル４５がこの磁界中に位置していて、コイルに通電することにより、電磁力でレンズユニット３９が所望の変位を行う。

図２の第２の実施形態のレンズ駆動装置５１も、レンズユニット３９が凸字形をなしていて、コイル４５を段差の肩部３９ａに固定するとともに、磁気回路部の構成部品の内周側をこの肩部３９ａの上方のデッドスペースに配置している。これにより図３の従来例に比し、レンズ駆動装置の外径を小さく構成できる。

第１、第２の実施形態とも、レンズユニット３９を２個の支持ばねで支持している。支持ばねを１個だけ用いて構成することもできるが、このように２個の支持ばね１（４０）、支持ばね２（４１）を一定の間隔でレンズユニット３９に取り付けるのが、レンズユニット３９が変位する際の傾斜を防ぐ点で好ましい。

これらの支持ばねは、前述のように、円環部に弾性の腕部を３本設けた形状のものなどを金属で作るのが一般的であるが、金属でなくＰＥＴ樹脂などで作ることもでき、その方が廉価である。その場合、樹脂材料は金属よりも剛性が低いから、円環部に弾性腕を設けた形状でなく、図１（Ｂ）や図２の断面図にて、フレーム１（３２）およびフレーム２（３３）の内周とレンズユニット３９の間を、全面、膜状につなぐものにする。

樹脂製で膜状の支持ばねの場合、所要のばね性を得るために、単純な平面膜でなく、円周方向、あるいは半径方向、あるいはこれらの方向に対して傾斜した方向の断面形状に、波形、山形等の凹凸を設けることができる。逆に膜の一部に穴を明けることで剛性を調整したり、装置に通気性を持たせて膜の振動による音響の発生を防いだりできる。

樹脂製の支持バネは、さらに、表面にアルミ蒸着やニッケルメッキなどを施して金属被膜を形成することにより、剛性を上げることができる。

本発明によれば、従来よりも小型のレンズ駆動装置が得られるので、小型カメラ、携帯電話等への組み込みに便利であり、これらの機器の小型化、軽量化に貢献する。

本発明のレンズ駆動装置の実施形態で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明のレンズ駆動装置の別の実施形態の断面図である。 従来のレンズ駆動装置の断面図である。

符号の説明

１、３１、５１ レンズ駆動装置
３、４３、５３ ヨーク
５ ベース
７ レンズ支持体
９ 前側スプリング
１１ 後側スプリング
１３ マグネット
１５、４５ コイル
２０ レンズ
３２ フレーム１
３３ フレーム２
３４ レンズ枠１
３５ レンズ枠２
３６ レンズ１
３７ レンズ２
３８ レンズ３
３９ レンズユニット
４０ 支持ばね１
４１ 支持ばね２
４２、５２ 磁石
４３ａ 凸部
４４ トッププレート

Claims (8)

1. 内部に複数個のレンズを保持するレンズユニットをフレームに対し支持ばねで支持し、
   いずれも全体的形状が円環状の磁石とヨークからなる磁気回路部と、前記レンズユニットに固定した同じく円環状のコイルを備えていて、磁気回路部に生じる磁界中に該コイルが配置され、
   コイルの電流と磁界との間の電磁力によりレンズユニットを変位させるレンズ駆動装置において、
   レンズユニットは、内蔵するレンズ群の直径の大小に応じて外形に段差を設け、
   前記磁気回路部の内周側をレンズユニットの小径部を囲んで段差の肩部にできたデッドスペースに配置し、
   該レンズユニットの肩部に前記コイルを固定したことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 請求項１に記載のレンズ駆動装置において、
   磁気回路部は、ヨークの断面がほぼＬ字形またはＵ字形であって、ヨークの断面がＬ字形のものにおいては、磁石をヨークの円筒部と同心に該円筒部の側に配置して、磁石の一方の端面をヨークの円環部に当接させ、
   ヨークの端面がＵ字形のものにおいては、磁石をヨークの溝内に収容して、磁石の一方の端面を溝の底面に当接させたものであり、
   該磁気回路部に生じる磁界中に前記コイルを配置したことを特徴とするレンズ駆動装置。
3. 請求項１に記載のレンズ駆動装置において、
   磁石は、複数の扇形磁石をつなぎ合わせて円環状にしたものであることを特徴とするレンズ駆動装置。
4. 請求項１に記載のレンズ駆動装置において、
   支持ばねは、樹脂製であって、フレームの内周とレンズユニットの間を膜状につなぐものであることを特徴とするレンズ駆動装置。
5. 請求項４に記載のレンズ駆動装置において、
   樹脂製で膜状の支持ばねは、円周方向、あるいは半径方向、あるいはこれらの方向に対して傾斜した方向の断面形状に凹凸を設けてあることを特徴とするレンズ駆動装置。
6. 請求項４に記載のレンズ駆動装置において、
   樹脂製で膜状の支持ばねは、穴明けしてあることを特徴とするレンズ駆動装置。
7. 請求項４に記載のレンズ駆動装置において、
   支持ばねは、表面に金属被覆してあることを特徴とするレンズ駆動装置。
8. 請求項１に記載のレンズ駆動装置において、
   ヨークは、外周に少なくとも１個の凸部を設けてあることを特徴とするレンズ駆動装置。
   

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