JP2008122842A - レンズ駆動装置用バネ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズを保持するホルダを弾性支持するバネ部材の衝撃による塑性変形を防止してレンズ駆動装置の耐久性を向上させるとともに、光軸ズレを抑制する。
【解決手段】レンズホルダを固定部材である上下のケースに弾性支持する上，下のバネ部材１６を、上記レンズホルダに固定される内周側固定部１６ａと、上ケースもしくは下ケースに固定される外周側固定部１６ｂと、上記内周側固定部１６ａと外周側固定部１６ｂとを連結する腕部１６ｃとから構成するとともに、上記腕部１６ｃを外周側固定部１６ｂの一辺に平行な方向に延長する第１の梁部１６ｐと、この第１の梁部１６ｐに直交する方向に延長する第２の梁部１６ｑとを連結したＬ字状とし、一方の梁部へ圧縮力ないしは引張力が加わった場合には、上記圧縮力ないしは引張力を他方の梁部の撓み及び捩れ変形として吸収することができるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ等のレンズ駆動装置に用いられる、対物レンズを保持するレンズホルダを固定部材に弾性支持するバネ部材に関するものである。

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、図５に示すような、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置５０が多く用いられている。このレンズ駆動装置５０は、軟鉄等の磁性体から成るヨーク５１と、上記ヨーク５１の外壁に取付けられるマグネット５２と、中央位置にレンズ５３を保持するレンズホルダ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個のバネ部材５８Ａ，５８Ｂと、このバネ部材５８Ａ，５８Ｂの上下を覆う２個のキャップ５９Ａ，５９Ｂとを備えている。
上記バネ部材５８Ａ，５８Ｂは、詳細には、図６に示すように、円板状の板バネ５８の内周側に形成された１２０°毎の切り欠き溝５８ｋにより、それぞれが円環状である内周側固定環部５８ａと外周側固定環部５８ｂと、上記内周側固定環部５８ａと突出片５８ｍにより連結され上記外周側固定環部５８ｂと突出片５８ｎにより連結される３つの円弧状の腕部５８ｃとに分けられ、これら３つの腕部５８ｃが可動部である上記レンズホルダ５４を固定部であるフレーム５７及びベース５６とに可動支持するバネ部材の機能を有している(例えば、特許文献１参照)。
上記駆動用コイル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、上記駆動用コイル５５に通電すると、上記駆動用コイル５５には、図５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。

ところで、上記レンズ駆動装置５０に落下等の衝撃力が加わると、この衝撃力によりレンズホルダ５４が偏心して横方向にずれて、固定部材であるフレーム５７やベース５６に衝突し、この衝突の衝撃によりレンズホルダ５４が回転する場合がある。レンズホルダ５４が偏心あるいは回転すると、上記バネ部材５８Ａ，５８Ｂに圧縮応力や捩れを引き起こす応力が加わるため、上記バネ部材５８Ａ，５８Ｂの腕部５８ｃに座屈が生じて、塑性変形してしまう場合がある。
上記のような揺れや衝撃によるバネ部材の変形を緩和する方法としては、例えば、図７（ａ）に示すように、円弧部を有する腕部５８ｃに代えて、径方向に略Ｓ字をなすように形成した腕部５８Ｓを設けて、この腕部５８Ｓの変形により、上記衝撃力を緩和する方法(例えば、特許文献２参照)や、図７（ｂ）に示すように、上記腕部５８ｃの円弧部に代えて、互いに半径の異なる径で周方向に沿って延長する３つの周囲部６８ｐ，６８ｑ，６８ｒを連結した複合湾曲部６８ｗを設けるとともに、この複合湾曲部６８ｗの内周側固定環部６８ａと外周側固定環部６８ｂとの接続部である突出片６８ｍ，６８ｎを円弧状に形成した腕部６８ｃを備えたバネ部材６８Ａ，６８Ｂを作製し、上記内周及び外周連結部６８ｍ，６８ｎと上記複合湾曲部６８ｗの弾性変形により、上記衝撃力を分散させて上記バネ部材６８Ａ，６８Ｂの変形を抑制する方法 (例えば、特許文献３参照) などが提案されている。
特開２００４−２８００３１号公報 特開２００５−１２８３９２号公報 特開２００６−２０１５２５号公報

しかしながら、腕部をＳ字型の腕部５８Ｓとしたり、腕部の円弧部を複数の湾曲部が形成された複合湾曲部６８ｗとした場合には、いずれも、バネ部材として機能する腕部の座屈については抑制することはできるものの、撓み変形と捩れ変形とが各所で複雑に混在するため、バネ係数が安定せず、そのため、レンズホルダ５４の平行移動が不安定になる恐れがある。このように、レンズホルダ５４の初期位置とレンズ移動時の位置とがずれると、レンズ駆動時のレンズ５３の傾斜が大きくなって光軸ズレが発生し、画像の周辺部分でピントが合わないといった問題点が発生する。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、レンズを保持するホルダを弾性支持するバネ部材の衝撃による塑性変形を防止してレンズ駆動装置の耐久性を向上させるとともに、光軸ズレを抑制することを目的とする。

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に固定される内周側固定部と、上記ホルダの外側に離間して配置された固定部材に固定される外周側固定部と、上記内周側固定部と外周側固定部を連結する腕部とを備え、上記ホルダを上記固定部材に弾性支持するレンズ駆動装置用バネ部材であって、上記腕部が上記外周側固定部と同一平面内に配置される略Ｌ字状の腕部であ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用バネ部材であって、上記Ｌ字状腕部の屈曲部を当該バネ部材の駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍に設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、レンズを保持するホルダと、このホルダの外側に配置された固定部材とを連結するバネ部材の腕部を、略Ｌ字状の単純な構造とすることにより、その腕部の長さを長くすることができるとともに、その幅を広くすることもできるので、ホルダを安定して平行移動させることができるとともに、上記腕部の一方の片に加わった圧縮力ないしは引張力を他方の片の撓み及び捩れ変形として吸収することができるので、衝撃入力時における腕部の塑性変形を防止することができ、レンズ駆動装置の光軸ズレを抑制することができる。
このとき、上記Ｌ字状腕部の屈曲部を当該バネ部材の駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍に設けるようにすれば、一方の片に加わる圧縮力ないしは引張力が他の片へ及ばないようにできるので、上記腕部の塑性変形を確実に防止することができる。

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を保持するレンズホルダ、１３は上記レンズホルダに装着される環状の駆動用コイル、１４は上記駆動用コイル１３に放射状に分布する磁界を印加するためのマグネット、１５はヨーク、１６Ａ，１６Ｂは上記レンズホルダ１２を固定部材である上ケース１７Ａと下ケース１７Ｂとに弾性支持するバネ部材である。
上記マグネット１４とヨーク１５とは上記下ケース１７Ｂに支持されたベース１８に装着されている。また、レンズ開口部側に位置する上部のバネ部材１６Ａの外周部は上記上ケース１７Ａとスペーサ１９との間に固定され、その内周部は上記レンズホルダ１２の上部に固定されている。一方、レンズ開口部側とは反対側に位置する下部のバネ部材１６Ｂの外周部は上記ベース１８と上記下ケース１７Ｂとの間に固定され、その内周部は上記レンズホルダ１２の下部に固定されている。
図２は上記バネ部材１６（１６Ａ，１６Ｂ）の一構成を示す図で、１６ａはレンズホルダ１２に固定される内周側固定部、１６ｂは上ケース１７Ａもしくは下ケース１７Ｂに固定される外周側固定部、１６ｃは上記内周側固定部１６ａと外周側固定部１６ｂとを連結する腕部で、この腕部１６ｃが可動部であるレンズホルダ１２を固定部である上下のケース１７Ａ，１７Ｂに弾性支持するバネ部材の機能を有する。
本例では、上記バネ部材１６の内周側固定部１６ａをレンズホルダ１２の外周形状と同じ円環状とし、外周側固定部１６ｂを上下のケース１７Ａ，１７Ｂの枠形状と同じ矩形枠状とするとともに、上記腕部１６ｃを４本設け、これら４本の腕部１６ｃを９０度間隔でバネ部材１６の中心に対して４回対称になるように配置している。

上記腕部１６ｃは、詳細には、外周側固定部１６ｂの一辺に平行な方向に延長する第１の梁部１６ｐと、上記辺に隣接する外周側固定部１６ｂの辺に平行な方向（第１の梁部１６ｐに直交する方向）に延長する第２の梁部１６ｑとを連結し、その連結部が９０度に屈曲する屈曲部１６ＫとなるようなＬ字状としたもので、第１の梁部１６ｐの他端側は内周側突出片１６ｍにより内周側固定部１６ａに連結されており、第２の梁部１６ｑの他端側は外周側突出片１６ｎにより外周側固定部１６ｂに連結されている。
このように、バネ部材１６（１６Ａ，１６Ｂ）の腕部１６ｃをＬ字状とすれば、腕部１６ｃの長さを、図６に示した従来のバネ部材５８Ａ，５８Ｂの腕部５８ｃの長さよりも長くすることができるとともに、その幅についても広くすることができる。このような腕部であれば、腕部の構造が単純なため、複数の腕部のバネ係数を安定させることが容易となり、レンズホルダ１２を安定して平行移動させることができ、光軸ズレを抑制することができる。

また、レンズホルダ１２が横方向にシフトするような外力（衝撃）が作用し、この衝撃により第１の梁部１６ｐへ圧縮力ないしは引張力が加わった場合には、上記第１の梁部１６ｐの延長方向に直交するように延長する第２の梁部１６ｑが上記圧縮力ないしは引張力を第２の梁部１６ｑの撓み及び捩れ変形として吸収するので、上記第１の梁部１６ｐが上記圧縮力もしくは引張力により座屈変形することはない。一方、上記の衝撃により第２の梁部１６ｑへ圧縮力ないしは引張力が加わった場合には、第１の梁部１６ｐが上記圧縮力ないしは引張力を第１の梁部１６ｐの撓み及び捩れ変形として吸収するので、上記第２の梁部１６ｑについても上記圧縮力もしくは引張力により座屈変形することはない。したがって、レンズホルダ１２が横方向にシフトするような衝撃が作用した場合でも、上記腕部１６ｃの塑性変形を防止することができるので、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、上記第１及び第２の梁部１６ｐ，１６ｑの連結点である腕部１６ｃの屈曲部１６Ｋの位置を、バネ部材である腕部１６ｃの駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍に位置するように、上記第１及び第２の梁部１６ｐ，１６ｑの長さ及び寸法を設定することが肝要である。すなわち、第１の梁部１６ｐと第２の梁部１６ｐの長さ及び幅が異なる場合には、第１の梁部１６ｐへ加わった圧縮力ないしは引張力を第２の梁部１６ｑで十分に吸収できない場合がある。そこで、腕部１６ｃの屈曲部１６Ｋの位置を腕部１６ｃの駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍に位置するようにすれば、第２の梁部１６ｐの変形が撓み及び捩れ変形のみとなるので、第１の梁部１６ｐへ加わった圧縮力ないしは引張力を第２の梁部１６ｑで確実に吸収することができる。

このように、本最良の形態によれば、レンズホルダ１２を固定部材である上下のケース１７Ａ，１７Ｂに弾性支持する上，下のバネ部材１６Ａ，１６Ｂを、上記レンズホルダ１２に固定される内周側固定部１６ａと、上ケース１７Ａもしくは下ケース１７Ｂに固定される外周側固定部１６ｂと、上記内周側固定部１６ａと外周側固定部１６ｂとを連結する腕部１６ｃとから構成するとともに、上記腕部１６ｃを外周側固定部１６ｂの一辺に平行な方向に延長する第１の梁部１６ｐと、上記辺に隣接する外周側固定部１６ｂの辺に平行な方向、すなわち、第１の梁部１６ｐに直交する方向に延長する第２の梁部１６ｑとを連結してＬ字状とし、一方の梁部へ圧縮力ないしは引張力が加わった場合には、上記圧縮力ないしは引張力を他方の梁部の撓み及び捩れ変形として吸収することができるようにしたので、バネ部材１６に作用する衝撃時の応力を十分に吸収することができ、バネ部材１６Ａ，１６Ｂの塑性変形を防止することができる。したがって、レンズ駆動装置１０の耐久性を向上させることができるとともに、レンズ１１を安定して被写体方向に移動させることができる。

なお、上記最良の形態では、第１の梁部１６ｐと第２の梁部１６ｐの幅を同一としたが、幅が異なっていても同様の効果を得ることができる。なお、この場合にも、腕部１６ｃの屈曲部１６Ｋの位置を、バネ部材である腕部１６ｃの駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍に位置することが好ましい。
また、上記例では、バネ部材１６の腕部１６ｃをその延長方向が直交する第１及び第２の梁部１６ｐ，１６ｑを連結した、その屈曲部１６Ｋが直角となるＬ字状としたが、屈曲部の形状はこれに限るものではなく、図３（ａ）に示すように、円弧状の屈曲部１６Ｒであってもよいし、図３（ｂ）に示すように、第１及び第２の梁部１６ｐ，１６ｑとを直線状の連結片１６ｋで連結した形状であってもよい。
また、図４に示すように、第２の梁部１６ｑが第１の梁部１６ｐの外側まで延長するようなＬ字状の腕部１６Ｚとしてもよい。この場合には、腕部１６Ｚの長さを更に長くできるとともに、その幅を広くすることもできるので、レンズホルダ１２を更に安定して平行移動させることができる。
また、上記例では、上部のバネ部材１６Ａと下部のバネ部材１６ＢとをともにＬ字状の腕部１６ｃを備えたバネ部材としたが、上部のバネ部材１６Ａと下部のバネ部材１６Ｂのいずれか一方を本発明によるバネ部材１６とし、他方のバネ部材を従来の構造のバネ部材としても、バネ部材の塑性変形を十分に防止することができる。
なお、本発明のバネ部材１６は、図１に示す構造のレンズ駆動装置１０に使用されるだけでなく、図５に示した従来のレンズ駆動装置５０のような、他の構成のレンズ駆動装置に適用可能であることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、レンズ駆動装置の耐久性を向上させることができるとともに、光軸ズレを抑制することができる。

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模式図である。 本最良の形態に係るバネ部材の一構成例を示す図である。 本発明によるバネ部材の他の構成例を示す図である。 本発明によるバネ部材の他の構成例を示す図である。 従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。 従来のバネ部材(板バネ)の構成を示す図である。 従来のバネ部材の他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、
１４ マグネット、１５ ヨーク、１６，１６Ａ，１６Ｂ バネ部材、
１６ａ 内周側固定環部、１６ｂ 外周側固定環部、１６ｃ 腕部、
１６ｍ 内周側突出片、１６ｎ 外周側突出片、１６ｐ 第１の梁部、
１６ｑ 第２の梁部、１６Ｋ 屈曲部、１７Ａ 上ケース、１７Ｂ 下ケース、
１８ ベース、１９ スペーサ。

Claims (2)

1. レンズを保持するホルダに固定される内周側固定部と、上記ホルダの外側に離間して配置された固定部材に固定される外周側固定部と、上記内周側固定部と外周側固定部を連結する腕部とを備え、上記ホルダを上記固定部材に弾性支持するレンズ駆動装置用バネ部材において、上記腕部を上記外周側固定部と同一平面内に配置される略Ｌ字状の腕部としたことを特徴とするレンズ駆動装置用バネ部材。
2. 上記Ｌ字状腕部の屈曲部を当該バネ部材の駆動方向の撓みに対する曲げモーメントがほぼゼロとなる位置もしくはその近傍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用バネ部材。

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