JP2007304214A - レンズ駆動装置及びこれを具備した撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造であるにもかかわらず低コストで高精度な直線駆動を行なうことができるレンズ駆動装置及び該レンズ駆動装置を具備した撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、前記レンズホルダーに設けられた孔及び／又は切欠部と、レンズ駆動装置を取り付ける筐体に設けられた複数のシャフト状の案内手段とを介して前記レンズホルダーは光軸に沿って移動することができ、前記孔又は切欠部には突起部又は溝部が光軸方向に設けられていることを特徴とするレンズ駆動装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機、ビデオカメラ等の撮像装置に具備されるレンズ駆動装置、及び該レンズ駆動装置を具備した撮像装置に関するものである。

オートフォーカス機能やズーム機能を有する撮像装置には、複数のレンズからなる光学系が具備されており、光学系全体、又はフォーカス用レンズ（又はレンズ群）単体、ズーム用レンズ（又はレンズ群）単体を光軸に沿って移動させる必要がある。

レンズ駆動装置としては、ステッピングモータを用いたものの他、結晶体に電場をかけて歪みを発生させてその変位を利用した圧電タイプのアクチュエータや、ボイスコイルを利用した電磁式アクチュエータ等がある。

例えば、特許文献１には、ステッピングモータによりリードスクリューネジを回転させてレンズを駆動させるレンズ駆動装置が開示されている。又、特許文献２には、圧電素子をスパイラル構造にして変位を拡大させる構成にしたカメラのオートフォーカス用アクチュエータが開示されている。又、特許文献３には、カメラレンズのオートフォーカス駆動用としてボイスコイルを使用したレンズ駆動装置が開示されている。

又、本出願人が出願した特願2005-347805号明細書に開示したカメラ装置のレンズ駆動装置１を図９に示す。レンズホルダー２の内部にはレンズ群（図示せず）が配備されている。レンズホルダー２の一側面には、FPコイル３が配設され、コイルパターン32が露出している。又、前記FPコイル３に対向する位置にはギャップGを隔ててマグネット４が配置されている。前記マグネット４の正面はFPコイル３と対向しているが、背面には磁性体であるヨーク５が吸引されて取り付けられている。前記マグネット４に取り付けられたヨーク５はカメラ装置の筐体（図示せず）に固定されている。

筐体（図示せず）には案内手段として２本のシャフト状案内手段71、72が植立されている。又、レンズホルダー２には円柱状の貫通孔21及び切欠部22が設けられている。貫通孔21の直径は第１のシャフト状案内手段71の直径と略同じであるかわずかに大きく、第１のシャフト状案内手段71は前記貫通孔21に挿通可能である。前記切欠部22の内壁は２つの平面部と１つの曲面部とから構成され、該曲面部の曲率半径は第２のシャフト状案内手段72の半径と略同じであるかわずかに大きく、第２のシャフト状案内手段72は前記切欠部22の曲面部に対して摺動可能である。よって、レンズホルダー２はシャフト状案内手段71、72に沿って移動することができる。又、貫通孔23には円柱状をした磁性部材６が配備され接着剤（図示せず）等により固定されている。

コイルに電流を流すとマグネット４、FPコイル３との間に磁力が発生し、レンズホルダー２は光軸に沿って移動することができる。
実公平６−３７２２８号公報 特表２００４−５３０１７２号公報 特開２００４−２８００３１号公報

ステッピングモータを使用したレンズ駆動装置の場合、ステッピングモータが大きいためレンズ駆動装置を小型化できないという問題があった。圧電素子を使った方式の場合は、小型化は可能となるが、衝撃等により破壊し易いという欠点があった。又、ボイスコイル型のアクチュエータの場合、レンズバレルをバネ部材で支えた構造ではバネの構造が複雑となり歩留まりが悪いという問題や、耐衝撃性が悪いという問題があった。

さらに、従来の駆動方式においては、レンズ（群）を光軸に平行に移動させることは困難であり、レンズ（群）が光軸に対して傾くと撮像装置の画像の品質低下を引き起こすという問題があった。

図９の構成のレンズ駆動装置では、貫通孔21と第１のシャフト状案内手段71との嵌合、及び、前記切欠部22を構成する曲面部と第２のシャフト状案内手段72との嵌合をほとんどゼロにする必要があった。そのため、シャフト状案内手段及び貫通孔・切欠部の寸法精度を厳しく管理する必要がありコストが高くなるという問題があった。

また、貫通孔21と第１のシャフト状案内手段71、及び、前記切欠部22を構成する曲面部と第２のシャフト状案内手段72がそれぞれ面接触するためレンズホルダーが滑らかに移動できないという問題があった。

本発明は、簡単な構造であるにもかかわらず低コストで高精度な直線駆動を行なうことができるレンズ駆動装置及び該レンズ駆動装置を具備した撮像装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、１つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、を具備したレンズ駆動装置であって、前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、前記レンズホルダーに設けられた孔及び／又は切欠部と、レンズ駆動装置を取り付ける筐体に設けられた複数のシャフト状の案内手段とを介して前記レンズホルダーは光軸に沿って移動することができ、前記孔又は切欠部には突起部又は溝部が光軸方向に設けられていることを特徴とするレンズ駆動装置である。

前記溝部に潤滑部材を充填することが好ましい。

前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、前記突起部又は溝部とシャフト状の案内手段とが線接触することが好ましい。

第２の発明は、１つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、 前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、を具備したレンズ駆動装置であって、前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、レンズ駆動装置を取り付ける筐体に設けられたシャフト状の案内手段と、前記レンズホルダーに設けられた孔とが２個所で線接触した状態で、前記レンズホルダーが光軸に沿って移動することができることを特徴とするレンズ駆動装置である。

第３の発明は、１つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、を具備したレンズ駆動装置であって、前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、前記レンズホルダーの側面には凸状の案内手段と凹状の案内手段のうちのいずれか一方が設けられると共に、前記筐体の対応する位置に凸状案内手段と凹状案内手段のうちの他方が配設されており、前記凸状の案内手段又は凹状の案内手段には突起部が光軸方向に設けられ、前記凸状の案内手段と凹状の案内手段とを介して前記レンズホルダーが光軸に沿って移動することができることを特徴とするレンズ駆動装置である。

前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、前記突起部に対向する凸状案内手段又は凹状案内手段と前記突起部とが線接触することが好ましい。

第４の発明は、第１乃至第３の発明のレンズ駆動装置を具備した撮像装置である。

本発明によれば、レンズホルダーの内部に磁性部材を設けると共に、案内手段に突起部又は溝部を設けるという簡単な構造で、低コストで高精度な直線駆動が可能なレンズ駆動装置を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。

カメラ装置のレンズ駆動装置１を図１に示す。レンズホルダー２の内部にはレンズ群（図示せず）が配備されている。レンズホルダー２の一側面には、FPコイル３が配設され、コイルパターン32が露出している。又、前記FPコイル３に対向する位置にはギャップGを隔ててマグネット４が配置されている。前記マグネット４の正面はFPコイル３と対向しているが、背面には磁性体であるヨーク５が吸引されて取り付けられている。前記マグネット４に取り付けられたヨーク５はカメラ装置の筐体（図示せず）に固定されている。また、レンズホルダー２の内部には棒状の磁性部材６が配設されている。

筐体（図示せず）には案内手段として２本のシャフト状案内手段71、72が植立されている。又、レンズホルダー２には円柱状の貫通孔21、切欠部22が設けられている。

図２は実施例１のレンズ駆動装置を光軸方向からみた上面図である。同図を見れば分かるように、該貫通孔21の横断面は長孔状となっており、その長手方向の一方の端部には光軸方向に延びる突起部21aが設けられている。

次にレンズホルダー２の動きについて具体的に説明する。図３（ａ）はマグネット４の正面図である。マグネット４にはＮ極着磁領域4nとＳ極着磁領域4sがレンズホルダー２の移動方向に並んで形成されている。図３（ｂ）はFPコイル３の正面図である。FPコイル３は絶縁性基板31にコイルパターン32をトラック形状に形成したものである。図３（ｂ）に示したFPコイル３のコイルパターン32と同図（ａ）に示したマグネット４の正面は互いに対向して配置されている。コイルパターンの上半部32aと下半部32bで電流の流れる方向は矢印Ｉで示すように逆向きとなる。電流の流れ、即ちコイルパターンの上半部32aと下半部32bにそれぞれマグネット４のＮ極着磁領域4nとＳ極着磁領域4sが配備されているため、例えば図３（ａ）（ｂ）のマグネット４、FPコイル３及びヨーク５の構成においてFPコイル３に矢印Ｉの方向に電流が流れた場合、FPコイル３は矢印Ｆで示すように紙面の上方向に力を受けることになる。よって、フォーカスポイントまでレンズホルダー２を光軸に沿って移動させることができる。

図４は、レンズホルダー２の一部を切り欠いたレンズ駆動装置１の側面図である。マグネット４と磁性部材６との間には吸引力が発生しているため、レンズホルダー２は矢印で示すようにマグネット側に磁力を受けることになる。

図２に示すように、シャフト状案内手段7１との接触部近傍の突起部21aの横断面は円状となっており、前述した吸引力によりシャフト状案内手段71と突起部21aが線接触の状態で圧接することとなる。よって、レンズホルダー２の移動時の摩擦抵抗を低減することができ、レンズホルダー２がスムーズに光軸に沿って移動することができる。

なお、シャフト状案内手段71と貫通孔21が線接触している状態では、シャフト状案内手段72と切欠部22の内壁は図中のＸ方向には２箇所で線接触しているが、Ｙ方向にはフリーとなっている。

図５に実施例２のレンズ駆動装置を光軸方向から見た上面図を示す。なお、実施例２以下では、実施例１と同じ部材・部分には実施例１と同じ参照符号を付し、説明は省略することとする。

レンズホルダー２には横断面が三角形状をした２つの貫通孔21、21が設けられている。吸引力が作用することによりシャフト状案内手段71は貫通孔21の内壁のうちの２面21s、21tと線接触するので接触抵抗を低減できる。よって、レンズホルダー２がスムーズに光軸に沿って移動することができる。

なお、貫通孔21の横断面形状は三角形に限定されない。シャフト状案内手段と２個所で線接触するのであれば、例えば四角形や五角形等の多角形や、半円と２つの線とで形成されるものであっても良い。

図６に実施例３のレンズ駆動装置を光軸方向から見た上面図を示す。レンズホルダー２には横断面が円状をした２つの貫通孔21、21が設けられているが、該貫通孔21はそれぞれシャフト状案内手段71と線接触するように貫通孔21の直径はシャフト状案内手段71の直径より大きくなっている。さらに、前記貫通孔21の内壁には横断面がＶ字状をし、かつ光軸方向に延びる溝部21bがそれぞれ１つ設けられている。吸引力が作用するとシャフト状案内手段71が、貫通孔21の内周部と溝部21bとの境界部21cと安定して線接触する。即ち、図９の構成では、各シャフト状案内手段71は貫通孔21と１箇所でしか線接触しないが、本実施例では各シャフト状案内手段71は貫通孔21の２箇所の境界部21cで線接触するので、レンズホルダー２が光軸の垂直方向へ横ズレするのを規制することができる。従って、レンズホルダー２がよりスムーズに光軸に沿って移動することができる。

又、この溝部21bにグリース等の潤滑部材を充填しておけば接触抵抗をより低減することができる。よって、レンズホルダー２がよりスムーズに光軸に沿って移動することができる。

なお、溝部21bの横断面はＶ字状に限らず例えばＵ字状、矩形状であっても良い。

図７（ａ）に実施例４の斜視図を示す。同図を見れば分かるように、レンズホルダー２の案内手段としてシャフト状案内手段と貫通孔や切欠部を用いるのではなく、レンズホルダー側面に設けた２つの凸状案内手段26、26を用いる点で実施例２と相異している。同図（ｂ）は実施例４のレンズ駆動装置１をカメラ装置の筐体８に組み込んだものをレンズホルダー２の移動方向から見た上面図である。前記凸状案内手段26は横断面が四角形をしており、光軸方向に延在している。又、筐体８の凸状案内手段26に対応する位置には横断面が四角形状をした凹状案内手段82が形成されている。

凹状案内手段82を構成する３つの内壁のうちの２つには光軸に沿って延び、かつ横断面が半球状をした突起部82a、82bがそれぞれ設けられている。吸引力が作用することにより凸状案内手段26は凹状案内手段82の２つの突起部82a、82bに対して線接触で圧接するので接触抵抗を低減できる。よって、レンズホルダー２がスムーズに光軸に沿って移動することができる。

なお、突起部は凸状案内手段と凹状案内手段のうちのいずれに設けても良い。突起部の形状も押接するべき案内手段と線接触するのであれば良く、半球状に限定されない。

図８は本発明のレンズ駆動装置１を具備したカメラモジュールの概略断面図である。筐体８には、レンズホルダー２と、赤外線領域（波長700nm〜）をカットし色再現性を高めるためのIRカットフィルター10と、CCDやCMOS等のイメージセンサー９とが配備されており、物体からの光は光軸99に沿ってレンズホルダー２内のレンズL1、L2、L3及び、IRカットフィルター10を経てイメージセンサー９上に結像される。

又、筐体８には位置センサー13が配設されており、レンズホルダー２の位置検出を行っている。尚、筐体８側にストッパーを設けてゼロ点にレンズホルダーを移動させるという構成にすれば、位置センサー13を省くことも可能である。位置センサーからの信号はCPU11に入力され、CPU11からドライバー12へ制御信号が出力される。ドライバー12は、FPコイル、マグネット、ヨークとからなるアクチュエータ14に信号を送り、レンズホルダー２を駆動する。

本実施例のカメラモジュールをデジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機、ビデオカメラ等の撮像装置に具備すれば、低コストで高精度な直線駆動を行なうことができる。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

第１の案内部材として横断面が円柱状及び三角形状の貫通孔を例示したが、それらに限定されず、例えば、四角柱状等の多角柱状のものも用いることができる。又、２つの平面と１つの曲面とからなる切欠部を例示したが、シャフト状案内手段と切欠部内壁の平面部が線接触するのであれば良いのであって、例えば曲面部が２つの直線部となっているもの、即ち、切欠部の横断面が５角形状のものも良い。

磁性部材として四角柱状のものを例示したが、それに限定されず、例えば円柱状のものも用いることができる。また、その数も１つに限定されず、複数設けても良い。

実施例では、物体からイメージセンサーまでのレンズ群を１つのレンズホルダーに収容して一体的に移動させるレンズ駆動装置を例示したが、これに限定されず、例えばフォーカス用レンズ（又はレンズ群）のみやズーム用レンズ（又はレンズ群）のみを移動させるレンズ駆動装置も本発明の技術的範囲に含まれる。

実施例１に係るレンズ駆動装置の斜視図である。 実施例１に係るレンズ駆動装置の上面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置のFPコイルとマグネットを説明する正面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の磁性部材の動作を説明する側面図である。 実施例２に係るレンズ駆動装置の上面図である。 実施例３に係るレンズ駆動装置の上面図である。 実施例４に係るレンズ駆動装置を説明する斜視図及び上面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置を具備したカメラモジュールの概略断面図である。 従来のレンズ駆動装置の斜視図及び上面図である。

符号の説明

１ レンズ駆動装置
２ レンズホルダー
21 貫通孔
21a 突起部
21b 溝部
22 切欠部
26 凸状案内手段
３ FPコイル
４ マグネット
５ ヨーク
６ 磁性部材
71、72 シャフト状案内手段
８ 筐体
82 凹状案内手段
82a、82b 突起部

Claims (7)

1. １つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、
   前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、
   前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、
   を具備したレンズ駆動装置において、
   前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、
   前記レンズホルダーに設けられた孔及び／又は切欠部と、レンズ駆動装置を取り付ける筐体に設けられた複数のシャフト状の案内手段とを介して前記レンズホルダーは光軸に沿って移動することができ、
   前記孔又は切欠部には突起部又は溝部が光軸方向に設けられていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記溝部に潤滑部材を充填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。
3. 前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、前記突起部又は溝部とシャフト状の案内手段とが線接触することを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. １つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、
   前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、
   前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、
   を具備したレンズ駆動装置において、
   前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、
   前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、レンズ駆動装置を取り付ける筐体に設けられたシャフト状の案内手段と、前記レンズホルダーに設けられた孔とが２個所で線接触した状態で、前記レンズホルダーが光軸に沿って移動することができることを特徴とするレンズ駆動装置。
5. １つ又は複数のレンズを収容したレンズホルダーと、
   前記レンズホルダーの表面に設けられた少なくとも１つのコイルと、
   前記コイルから所定のギャップを隔てて配設されたマグネットと、
   前記マグネットの背面に取り付けられたヨークと、
   を具備したレンズ駆動装置において、
   前記マグネットにはＮ極着磁領域とＳ極着磁領域がレンズホルダーの移動方向に並んで形成され、レンズホルダーには前記マグネットとの間で吸引力を発生させるための１つ又は複数の磁性部材が配備されており、
   前記レンズホルダーの側面には凸状の案内手段と凹状の案内手段のうちのいずれか一方が設けられると共に、前記筐体の対応する位置に凸状案内手段と凹状案内手段のうちの他方が配設されており、前記凸状の案内手段又は凹状の案内手段には突起部が光軸方向に設けられ、前記凸状の案内手段と凹状の案内手段とを介して前記レンズホルダーが光軸に沿って移動することができることを特徴とするレンズ駆動装置。
6. 前記磁性部材とマグネットとの間の吸引力により、前記突起部に対向する凸状案内手段又は凹状案内手段と前記突起部とが線接触することを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
7. 請求項１乃至６に記載のレンズ駆動装置を具備した撮像装置。
   

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