JP2008046230A

JP2008046230A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2008046230A
Application number: JP2006219860A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamashita; 博司山下
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-28

Abstract

【課題】小型で衝撃に強く、簡単な構成で、高精度のレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】このレンズ駆動装置では、レンズユニット１をレンズホルダ２により保持し、シャフト４，５によりレンズホルダ２を光軸１ａの方向に移動可能に支持し、コイル６、マグネット７およびヨーク８からなるリニアモータによりレンズホルダ２を光軸１ａの方向に移動させ、磁性部材９によりレンズホルダ２の位置を保持し、ＦＰＣ１０およびマグネット２０によってレンズホルダ２をシャフト４に押圧する。したがって、小型で衝撃に強く、簡単な構成で、高精度のレンズ駆動装置を実現できる。
【選択図】図１

Description

この発明はレンズ駆動装置に関し、特に、デジタルカメラ、カメラ付き携帯電話機、ビデオカメラなどの撮像装置においてレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置に関する。

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全体、フォーカス用レンズ（またはレンズ群）単体、あるいはズーム用レンズ（またはレンズ群）単体を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動装置が設けられている。

レンズ駆動装置としては、ステッピングモータによって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もの（たとえば特許文献１参照）、スパイラル構造にして変位を拡大させた圧電素子によってレンズを駆動させるもの（たとえば特許文献２参照）、ボイスコイルを用いたもの（たとえば特許文献３参照）などがある。
実公平６−３７２２８号公報特表２００４−５３０１７２号公報実公昭６３−２９９７号公報

しかし、ステッピングモータを用いたレンズ駆動装置では、ステッピングモータが大きいため、装置が大型化するという問題があった。また、スパイラル構造の圧電素子を用いたレンズ駆動装置では、小型化は可能となるが、衝撃などによって圧電素子が破壊し易いという問題があった。また、ボイスコイルを用いたレンズ駆動装置では、レンズバレルを支持するバネ部材の構造が複雑になり、歩留まりが悪いという問題があった。また、いずれのレンズ駆動装置においても、ガタツキのない高精度のレンズ駆動を行なうことは難しかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で衝撃に強く、簡単な構成で、高精度のレンズ駆動装置を提供することである。

この発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、光軸と平行に形成された貫通孔を有し、レンズを保持するレンズホルダと、貫通孔に挿入され、レンズホルダを光軸方向に移動可能に支持するシャフトと、レンズホルダを光軸方向に移動させるリニアモータとを備えたものである。リニアモータは、レンズホルダの一側面に設けられたコイルと、正面がコイルに対向して設けられた片面２極配置型のマグネットと、マグネットの背面に固定されたヨークとを含む。このレンズ駆動装置は、さらに、レンズホルダに設けられ、マグネットに吸引されてレンズホルダの位置を保持する磁性部材と、レンズホルダをシャフトに押圧する押圧手段とを備えたことを特徴とする。

好ましくは、シャフトは磁性材料で形成され、押圧手段は、レンズホルダに設けられ、シャフトに吸引されるマグネットを含む。

また好ましくは、さらに、コイルに駆動電流を供給するためのフレキシブルケーブルを備え、フレキシブルケーブルは、押圧手段を兼ねていて、弾性力によってレンズホルダをシャフトに押圧する。

この発明に係るレンズ駆動装置では、光軸と平行に形成された貫通孔を有し、レンズを保持するレンズホルダと、貫通孔に挿入され、レンズホルダを光軸方向に移動可能に支持するシャフトと、レンズホルダを光軸方向に移動させるリニアモータとを備え、リニアモータはコイルとマグネットとヨークとを含み、さらに、レンズホルダに設けられ、マグネットに吸引されてレンズホルダの位置を保持する磁性部材を備える。したがって、装置の小型化、耐衝撃性の向上、構成の簡単化を図ることができる。また、レンズホルダをシャフトに押圧する押圧手段を設けたので、ガタツキのない高精度なレンズ駆動を実現することができる。

図１は、この発明の一実施の形態によるカメラ装置のレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図１において、このレンズ駆動装置は、レンズ群を含むレンズユニット１を保持するレンズホルダ２と、カメラ装置の筐体３に立設され、レンズホルダ２を光軸１ａの方向に移動可能に支持する２本のシャフト４，５と、レンズホルダ２を光軸方向に移動させるリニアモータを構成するコイル６、マグネット７およびヨーク８と、マグネット７に吸引されてレンズホルダ２の位置を保持する磁性部材９と、コイル６に駆動電流を供給するとともに弾性力でレンズホルダ２をシャフト４，５に押圧するＦＰＣ（Flexible Printed Circuit)１０とを備える。

図２はレンズホルダ２の構成を示す斜視図であり、図３はレンズホルダ２の構成を示す背面図である。図２および図３において、レンズホルダ２は、レンズユニット１を受ける円筒状のレンズ受け部１１と、レンズ受け部１１を支持する直方体状の支持部材１２とを含む。レンズ受け部１１は、支持部材１２の一側面の上部の中央部に結合されている。このように構成することにより、レンズホルダ２の軽量化を図っている。

支持部材１２の一方端部にはシャフト４を挿通させるための貫通孔１３が形成され、その他方端部にはシャフト５を挿通させるための切欠部１４が形成されている。貫通孔１３の直径は、シャフト４の直径よりも僅かに大きい。切欠部１４は、１つの曲面部と２つの平面部とを含む。曲面部の曲率半径はシャフト５の半径よりも僅かに大きい。したがって、レンズホルダ２は、シャフト４，５に沿って、光軸１ａの方向に移動可能に設けられている。

また、支持部材１２の上面には、ヨーク８の折り曲げ部を挿入するための貫通孔１５，１６と、丸棒状の磁性部材９を嵌め込んで固定するための穴１７と、ヨーク８に当たることによってレンズホルダ２の移動量を規制する２つのストッパ１８，１９とが形成されている。穴１７は、２つの貫通孔１５，１６の間に設けられている。ストッパ１８，１９は、フォーカス動作時にレンズホルダ２がマクロ側に動く場合の移動量を規制する。ストッパ１８，１９は、半径０．１〜０．５ｍｍ程度の半球状に凸設されている。ストッパ１８，１９は、レンズホルダ２の上面だけでなく、下面にも設けてもよい。

図１に戻って、コイル６は、フラット型であり、支持部材１２のレンズ受け部１１と反対側の側面に固定されている。マグネット７は片面２極配置型であり、その正面は所定の間隔を開けてコイル６に対向して設けられている。マグネット７の背面はヨーク８に固定され、ヨーク８はカメラ装置の筐体３に固定されている。ヨーク８は、両端部と中央部を除く２箇所で断面コの字型に形成され、マグネット７およびコイル６を包むようにして配置され、２つの折り曲げ部は図２で示した貫通孔１５，１６に挿入される。これにより、漏れ磁束を少なくすることができる。なお、ヨーク８の両端部はシャフト４，５の上端面に固定されている。

ここで、コイル６、マグネット７およびヨーク８で構成されるリニアモータの動作について説明する。図４（ａ）はマグネット７の構成を示す正面図であり、図４（ｂ）はコイル６の構成を示す正面図である。マグネット７は、そのＮ極領域７ａとＳ極領域７ｂがレンズホルダ２の移動方向すなわち光軸１ａの方向に並ぶように配置される。コイル６は直線部が光軸１ａの方向と直交する方向に向くようにしてトラック形状に巻回され、コイル６の上半部６ａおよび下半部６ｂはそれぞれマグネット７のＮ極領域７ａおよびＳ極領域７ｂに対向して設けられる。コイル６の上半部６ａと下半部６ｂでは電流Ｉが逆向きに流れる。たとえば、図４（ａ）に示す面と図４（ｂ）に示す面が対向した状態で図４（ｂ）で示される向きに電流Ｉを流すと、コイル６には図中上方向の力Ｆが発生し、コイル６およびレンズホルダ２は上方に移動する。また、図４（ｂ）で示される向きと逆向きに電流Ｉを流すと、コイル６には図中下方向の力Ｆが発生し、コイル６およびレンズホルダ２は下方に移動する。

図５は、レンズ駆動装置の要部を図１の反対側から見た図である。図５において、レンズホルダ２の支持部材１２のシャフト４の近傍には、板状のマグネット２０が埋め込まれている。シャフト４，５はＳＵＳ４３０のような磁性材料で形成されているので、マグネット２０とシャフト４の間に磁気吸引力が発生し、この磁気吸引力によってレンズホルダ２がシャフト４側に付勢される。

また、ＦＰＣ１０の一方端はコイル６に接続され、その他方端はマグネット７の下を通って図１の正面側に引き出され、筐体３に接着されている。マグネット７の下を通すためにＦＰＣ１０には折り曲げ部１０ａが形成されており、この折り曲げ部１０ａの弾性を利用してコイル６およびレンズホルダ２をシャフト４側（図６の点線の矢印方向）に付勢させている。

図６は、図５に示したレンズ駆動装置の要部を上方から見た図である。シャフト４とレンズホルダ２の貫通孔１３との間には少なからずガタツキがあるが、図６に示すように、ＦＰＣ１０およびマグネット２０によってレンズホルダ２を図中Ｘ方向に押圧するとともに、マグネット９によってレンズホルダ２を図中Ｙ方向に押圧することによりシャフト４を貫通孔１３の内周面に押圧し、ガタツキを無くすことができる。これにより、レンズホルダ２をスムーズに高精度に駆動することが可能となる。

次に、このカメラ装置のフォーカス動作について説明する。図７に示すように、レンズホルダ２のホームポジションは、レンズホルダ２の下端がカメラ装置の筐体３に接触する位置である。フォーカス動作スタート時は、コイル６に電流Ｉを流してレンズホルダ２を上方に移動させる。焦点が合った場合は、コイル６に流れる電流Ｉをゼロにして、コイル６およびレンズホルダ２を停止させる。このとき、マグネット７と磁性部材９の間に磁気吸引力が発生しているので、この磁気吸引力によってレンズホルダ２がシャフト４，５に押圧され、レンズホルダ２の位置が保持される。再度フォーカス動作する場合は、コイル６に流す電流Ｉの向きおよび大きさを調整することにより、レンズホルダ２を所望の位置に移動させることができる。

図８は、図１に示したレンズ駆動装置を備えたカメラ装置の構成を示すブロック図である。図８を参照して、カメラ装置には、レンズホルダ２と、コイル６と、マグネット７とが設けられる。また、レンズホルダ１の後部（図では右側）には、波長が７００ｎｍ以上の赤外線をカットして色再現性を高めるためのＩＲカットフィルタ２１と、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどのイメージセンサ２２とが設けられている。物体からの光は、光軸１ａに沿ってレンズホルダ２に保持されたレンズユニット１およびＩＲカットフィルタ２１を介してイメージセンサ２２に入射される。

また、カメラ装置には、レンズホルダ２の位置を検出するための位置センサ２３が設けられている。位置センサ２３としては、たとえばホール素子が使用される。なお、筐体３側にストッパを設けてゼロ点にレンズホルダを一旦移動させるようにすれば、位置センサ２３を省略することも可能である。位置センサ２３の信号は、ＦＰＣ１０を介して制御回路２４に入力される。制御回路２４は、位置センサ２３の出力信号に基づいて、ドライバ２５およびＦＰＣ１０を介してコイル６の駆動電流を制御する。

この実施の形態では、レンズユニット１をレンズホルダ２により保持し、シャフト４，５によりレンズホルダ２を光軸１ａの方向に移動可能に支持し、コイル６、マグネット７およびヨーク８からなるリニアモータによりレンズホルダ２を光軸１ａの方向に移動させ、磁性部材９によりレンズホルダ２の位置を保持する。したがって、装置の小型化、耐衝撃性の向上、構成の簡単化を図ることができる。また、ＦＰＣ１０およびマグネット２０によってレンズホルダ２をシャフト４に押圧するので、シャフト４と貫通孔１３の間のガタツキを無くし、レンズホルダ２をスムーズに高精度に駆動することができる。

なお、この実施の形態では、レンズホルダ２をシャフト４に押圧する手段としてマグネット２０とＦＰＣ１０の両方を設けたが、いずれか一方のみを設けてもよい。また、レンズホルダ２に磁性部材９を１つ設けたが、レンズホルダ２に磁性部材９を複数設けてもよいことは言うまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の一実施の形態によるカメラ装置のレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。図１に示したレンズホルダの構成を示す斜視図である。図１に示したレンズホルダの構成を示す背面図である。図１に示したコイルおよびマグネットの動作を示す図である。図１に示したレンズ駆動装置の要部を後側から見た図である。図５に示したレンズ駆動装置の要部を上方から見た図である。図１に示したレンズ駆動装置のフォーカス動作を示す図である。図１に示したレンズ駆動装置を備えたカメラ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１レンズユニット、１ａ光軸、２レンズホルダ、３筐体、４，５シャフト、６コイル、６ａ上半部、６ｂ下半部、７，２０マグネット、７ａＮ極領域、７ｂＳ極領域、８ヨーク、９磁性部材、１０ＦＰＣ、１１レンズ受け部、１２支持部材、１３，１５，１６貫通孔、１４切欠部、１７穴、１８，１９ストッパ、２１ＩＲカットフィルタ、２２イメージセンサ、２３位置センサ、２４制御回路、２５ドライバ。

Claims

レンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、
前記光軸と平行に形成された貫通孔を有し、前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記貫通孔に挿入され、前記レンズホルダを前記光軸方向に移動可能に支持するシャフトと、
前記レンズホルダを前記光軸方向に移動させるリニアモータとを備え、
前記リニアモータは、
前記レンズホルダの一側面に設けられたコイルと、
正面が前記コイルに対向して設けられた片面２極配置型のマグネットと、
前記マグネットの背面に固定されたヨークとを含み、
さらに、前記レンズホルダに設けられ、前記マグネットに吸引されて前記レンズホルダの位置を保持する磁性部材と、
前記レンズホルダを前記シャフトに押圧する押圧手段とを備えたことを特徴とする、レンズ駆動装置。
前記シャフトは磁性材料で形成され、
前記押圧手段は、前記レンズホルダに設けられ、前記シャフトに吸引されるマグネットを含む、請求項１に記載のレンズ駆動装置。
さらに、前記コイルに駆動電流を供給するためのフレキシブルケーブルを備え、
前記フレキシブルケーブルは、前記押圧手段を兼ねていて、弾性力によって前記レンズホルダを前記シャフトに押圧する、請求項１または請求項２に記載のレンズ駆動装置。