JP2008268476A - ボイスコイル型のレンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズが作動した時にも塵や埃が受光センサー面には出てこないようにし、コンパクト化したレンズ駆動装置にも適用可能で、良好な画像を得ることのできるレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】可動ユニットＭ１をコイルベース４とこのコイルベース４の外周に巻装したコイルＣとで構成させ、ベース１は、合成樹脂で成形された本体と、この本体の四隅部の四つの支柱１ａと、レンズ開口１ｂと、このレンズ開口１ｂに起立したガイド筒１ｃとを有し、コイルベース４は筒体と、この筒体の中央のレンズ開口と、レンズ開口の内周のレンズ取り付けねじ４ｂと、レンズ取り付けねじ４ｂに続いて起立した円筒部４ｍと、この円筒部４ｍから部分的に起立して延長する円弧状の突出片４ｉとを有し、組み立てられた時にベース１の円筒部４ｍをベース１のガイド筒１ｃの外周に移動自在に嵌合して常にオーバーラップさせた。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルに通電して発生する磁界がコイルに対向する固定磁石との間に生じる反発磁力によりレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置に関する。

従来、コイルに通電して発生する磁界がコイルに対向する固定磁石との間に生じる反発磁力によりレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置において、レンズが作動する時にレンズ支持部と固定部との境界に隙間ができて、そこから内部にある塵や埃が染み出して受光センサーの表面に付着し、撮影映像に好ましくない影響を及ぼしている。

例えば、特許文献１の技術は、図１５（Ａ）（Ｂ）に示す構造となっており、（Ａ）のレンズ作動前と、（Ｂ）の作動後との状態において、スプリング１１１が伸びた状態の位置では隙間が大きくなるという構成となっている。
特開２００６−２０１５２５号（図３、図４参照）

しかしながら、上記特許文献１に示す従来技術は特に機能上の欠陥があるわけではないが、次のような不具合の改善が望まれている。

すなわち、スプリング１１１が伸びた状態の位置では隙間が大きくなり、その隙間から作動機構部分で発生するゴミなどが染み出してくる虞がある。このようなゴミ、埃などは肉眼では見えないが、受光センサーの表面に付着すると、撮影映像に好ましくない影響を及ぼすことになる。

本発明は、このような課題を解決し、レンズが作動した時にも塵や埃が受光センサー面には出てこないようにし、コンパクト化したレンズ駆動装置にも適用可能で、良好な画像を得ることのできるレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような課題を解決し、レンズが作動した時にも塵や埃が受光センサー面には出てこないようにし、コンパクト化したレンズ駆動装置にも適用可能で、良好な画像を得ることのできるレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の手段は、レンズを装着した可動ユニットのコイルに通電して発生する磁界がコイルに対向する固定磁石との間に生じる反発磁力によりレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置において、
ベースと、ベース上に配置した導通ばねと、導通ばね上に配置した金属性のヨークと、ヨーク内に取り付けた磁石と、ヨーク内に上記の磁石に対向させながら挿入した可動ユニットと、ヨーク上に配置した板ばねと、板ばね上に重ねて配置しながら上記ベースに結合するカバーフレームとからなり、
上記可動ユニットをコイルベースとこのコイルベースの外周に巻装したコイルとで構成させ、
上記ベースは、板形状に合成樹脂で成形された本体と、この本体の四隅部に突出する四つの支柱と、本体の中央に形成したレンズ開口と、このレンズ開口の口縁周囲に起立したガイド筒とを有し、
上記コイルベースは筒体と、この筒体の中央に形成したレンズ開口と、レンズ開口の内周に形成したレンズ取り付けねじと、レンズ取り付けねじに続いて起立した円筒部と、この円筒部から部分的に起立して延長する円弧状の突出片とを有し、
組み立てられた時に上記コイルベースの円筒部をベースのガイド筒の外周に移動自在に嵌合して常にオーバーラップさせたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、ベースと、ベース上に配置した一対の導通ばねと、導通ばね上に配置した金属性のヨークと、ヨーク内に取り付けた磁石と、ヨーク内に上記の磁石に対向させながら挿入した可動ユニットと、ヨーク上に配置した板ばねと、板ばね上に重ねて配置しながら上記ベースに結合するカバーフレームとからなり、
上記可動ユニットをコイルベースとこのコイルベースの外周に巻装したコイルとで構成させ、
上記ベースは、板形状に合成樹脂で成形された本体と、この本体の四隅部に突出する四つの支柱と、本体の中央に形成したレンズ開口と、このレンズ開口の口縁周囲に起立したガイド筒とを有し、
上記コイルベース４は筒体と、この筒体の中央に形成したレンズ開口と、レンズ開口の内周に形成したレンズ取り付けねじと、レンズ取り付けねじに続いて起立した円筒部と、この円筒部から部分的に起立して延長する円弧状の突出片とを有し、
組み立てられた時に上記ベースの円筒部をベースのガイド筒の外周に移動自在に嵌合して常にオーバーラップさせたから、レンズが作動した時にも塵や埃が受光センサー面には出てこないようにし、コンパクト化したレンズ駆動装置にも適用可能で、良好な画像を得ることのできるレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置を提供することができるようになる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本発明のボイスコイル型のモータを用いたレンズ駆動装置は、カバーフレーム８の中に板ばね７、ヨーク６、磁石５、コイルベース４、ワッシャー３、導通ばね２、ベース１を順次積み重ねて構成される。図１の組み立て分解図斜視図では、図２から分かるように本来上側となるカバーフレーム８を下に置き、このカバーフレーム８に下側となる各構成部品を上方に順次組み付ける状態を示している。

ベース１は、図２に示しように、本体が四角形をなす板形状に合成樹脂で成形され、この本体の四隅部には上方に向けて突出する四つの支柱１ａが形成されている。本体の中央にはレンズ開口１ｂとしての孔が形成され、この孔の口縁周囲には円筒形のガイド筒１ｃが起立している。

本体の一片には切欠き部１ｇが形成せれている。

また、図８、図１３、図１４に記載されているように、上記円筒形の突出部１ｃの基部外側には円弧状で、やや深い溝１ｄが等間隔で四か所に形成されている。さらに、支柱１ａの内側基部には半円形の突起部１ｅが形成され、この突起部１ｅの上方に連なって支柱１ａの内周に食い込む半円形の窪み部１ｆが形成されている。

導通ばね２は、リン青銅などの導電性を有しかつばね特性に優れた材質の薄板で構成され、左右対称に相対向して配置した一対の板ばねからなっている。これは、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように外側のコ字状ばね本体２ｂと、このばね本体２ｂの内側に形成した半円形の細いばね片２ａとで形成されている。外側のばね本体２ｂの一端にはＬ型に折り曲げて支持片２ｃが形成され、同じくばね本体２ｂの外側隅部二か所には４５度に面取りされて湾曲した窪み部２ｄが形成されている。

また、内側ばね片２ａと外側ばね本体２ｂとは細いばね線体で連結され、このばね線体は内側ばね片２ａに一端を結合しＵターンを繰り返す水平方向の曲線部２ｅと、外側ばね本体２ｂに他端を結合してＵターンを繰り返す縦方向曲線部２ｆとで構成されている。この場合に、内側ばね片２ａに一端を接してＵターンを繰り返す曲線部２ｅと、外側ばね本体に他端を結合してＵターンを繰り返す曲線部２ｆとは、例えば９０度で交差している。即ち、一方の水平な曲線部２ｅに対して他方の縦方向曲線部２ｆが９０度変位して連結されている。

さらに内側の半円形ばね片２ａの両端部２ｇには後述するコイルＣの端子が取り付けられるように溝を備えてフック状に形成され、同じくバネ片２ａの内周の上下二か所には後述するコイルベース４に取り付けるため溝状のガイド部２ｈが形成されている。

さらに、上記実施形態では導通ばね２を二つに分割して形成しているが一体に形成することもでき、その場合には一方の導通端子を板ばね７から引き出せばよい。

ワッシャー３は、電気的絶縁材料で形成された薄いフィルムで構成されており、図１、図２に示すように四角形フレーム３ａからなる形状で、このフレーム３ａの四つの外側隅部に小さな円弧で形成された窪み３ｂを備えている。

コイルベース４は、図９、図１０に示すように外形が四角形の筒体と、この筒体の中央に形成したレンズ開口４ａとを有し、レンズ開口４ａの内周にレンズ取り付けねじ４ｂが形成されて全体が合成樹脂で成型加工されている。四角形の筒体外周の各外面４ｃにはそれぞれ二つの突起４ｄが形成され、その突起４ｄは基部が細く外側が太くなるように形成されている。例えば、突起の４ｄの外面に上り勾配のテーパ面が形成されて外側の径を大きくしている。

これらの突起４ｄの外周には、即ち、筒体の各一つの外面４ｃに形成された二つの突起４ｄの周りに一つのコイルＣが巻装されている。

この場合、一箇所に所定の回数だけ巻き終わると筒体が９０度回転され次の外面４ｃにコイルＣが巻かれる。

このようにして四つの外面４ｃのそれぞれの突起４ｄに順次巻装され、その端子は後述する取り付け工程において、前記導通ばね２の内側ばね辺２ａの支持片２ｇに半田付けなどによって取り付けられる。

また、コイルベース４のレンズ取り付けねじ４ｂ部分は、円筒状に起立された円筒４ｆと、その外周に等間隔で４か所に形成した小さな円柱４ｇとを有している。さらに、コイルベース４の筒体における四つの隅部分で、上記円筒状に起立された円筒４ｆの外周側に接するように、光軸方向と平行に深く細長い角型穴４ｈが形成されている。

一方、図１２に示すようにコイルベース4の光軸方向で上述とは反対側の筒体の上面には、言いかえれば、図二に示すコイルベース４における下面側には、レンズ取り付けねじ４bに続いて円筒部４ｍとこの円筒部４ｍから部分的に起立して延長する円弧状の突出片４ｉが四か所に形成され、この突出片４ｉ外側には平坦にした平坦面４ｊが形成されている。またこの平坦面４ｊの外側で四つの隅部には小さなガイドピン４ｋが起立している。前記突出片４ｉは、組み立てられた時にベース１の円弧状の溝１dに嵌入し、前記円筒部４ｍはベース１のガイド筒１ｃの外周と移動自在にオーバーラップする。

さらに、上記円筒部４ｍは、レンズの作動時コイルベース４が移動した場合においてもガイド筒１ｃの外周と深く入り込むラップ状態を維持している。つまり、ベース１のガイド筒１cの先端口縁と、コイルベース４下面との重なり寸法ｍはレンズ非作動の状態を示し、レンズが作動してもこの寸法ｍが零またはマイナスになることはなく、常に正の所定値を維持し、ゴミ等の侵入を防止している。

磁石５は、永久磁石として磁化されており、図１、図４に示すように四片の磁石で構成され、金属薄板の磁性材で形成された下記ヨーク６の四辺内側内壁にそれぞれに取り付けられて固定されている。

ヨーク６は、図１、図２に示すように、光軸方向の一方の下側の面（図２で下側の面）が解放され、他方の底面（図２で上側の面）の中央にレンズ開口６ａが形成された四角形の有底筒状の箱体と、上記底面の四隅から下方に向けて起立した折り曲げ部６ｂと、上記箱体の四隅で上記折り曲げ部６ｂとは反対側となる先端部（図１で上端部）に形成した切り込み６ｄとで構成している。

そして、前記箱体の四辺内側にそれぞれ前記固定磁石５を取り付け、この磁石５に前記コイルＣが対向するように前記可動ユニットを箱体内部に配置するようにしている。

上記の場合、ヨーク６における箱体の隅部は４辺からなる側壁に対して４５度の角度で面取りされた面６ｃを有し、この面６ｃの内側に沿って上記折り曲げ部６ｂが底面から起立し、同じく、上記面６ｃの解放側端に角形の切り込み６ｄを形成している。この角形の切り込み６ｄは精巧に形成されており、前記ベース１に形成された前記半円形の突起１ｅに嵌合され、装置全体の性能を発揮せしめるための取り付け位置の基準となる。

板ばね７は、導通ばね２と同様にリン青銅などの導電性を有しかつばね特性に優れた材質の薄板で構成され、図７に示すように単一の部品からなり、これは、外縁側が四角形の細いバネ枠７ａと、内縁側が丸く細いバネリング７ｂと、バネ枠７ａとバネリング７ｂとを連結するばね性のある線体とで構成されている。

四角形の外側バネ枠７ａの四つの隅部は、取り付けの場合のガイドとなるように４５度に面取りされた傾斜面７ｃで形成され、内側のバネリング６ｂの外周四か所には、取り付けガイドとなる半円形の窪み部７ｄが等間隔に形成されている。

また、前記導通ばね２の場合と同様に、上記連結用の線体は内側のバネリング７ｂに一端を結合してＵターンを繰り返す水平な曲線部７ｅと、外側のバネ枠７ａに他端を結合してＵターンを繰り返す縦方向の曲線部６ｆとが形成されている。この場合にも前述の導通ばね２と同様に、曲線部６ｅと曲線部６ｆとは９０度で交差する角度をもって変位している。

カバーフレーム８は、図１、図２に示すように四角形をなす形状に合成樹脂で成形された板状本体８ｄと、この本体８ｄの四隅部に図２において下方に起立する四つの支柱８ａと、本体８ｄの中央に形成したレンズ開口８ｂとで構成されている。支柱８ａは、内側が４５度の傾斜内角を持つ直角二等辺三角形柱として形成される。この四つの支柱８ａの先端（図１において上端）上には結合部たる半円形の突起８ｃが設けられている。

次に、これらの各部品を組み立てる順序について詳細に説明する。基本的には図１に示す通り、カバーフレーム８の中に板ばね７、ヨーク６、磁石５、コイルベース４、ワッシャー３、導通ばね２、ベース１を順次積み重ねて構成される。

始めに、カバーフレーム８の支柱８ａの斜面に接するように、ばね７のそれぞれの隅部の斜面７ｃを合わせて取り付ける。その中へヨーク６をレンズ開口６ａが下になるようにし、かつ隅部の斜面６ｃを支柱８ａの斜面に合わせながら差し込んで取り付ける。従って、板ばね７はカバーフレーム８とヨーク６とによって挟持されることになる。

次に、四片の磁石５を、ヨーク６の各側壁の内周に取り付けて固定する。この場合、磁石５が永久磁石として磁化されていて、ヨーク６も磁性材であるから双方を吸着させておけばよい。

続いて、コイルベース４と、コイルベース４の筒体における外周四つの各面に巻装したコイルＣとで可動ユニットＭ１を構成させておき、この可動ユニットＭ１を磁石５の内側を通してヨーク６内に挿入させ、四つの各コイルＣが固定磁石５に対向するように取り付ける。この場合に、コイルベース４の四つの隅部に形成された角型穴４ｈを、ヨーク６の内側の折り曲げ部６ｂに挿入させる。つまり、可動ユニットＭ１は、ヨーク６の内側の折り曲げ部６ｂをガイドとして取り付けられ、同時に作動の際にはこの折り曲げ部６ｂに沿って移動することになる。

このような取り付け方法をとることによって、上述のようにコイルベース４にコイルＣを巻装した可動ユニットＭ１は、比較的寸法精度が向上しているからコイルＣと磁石５との間の隙間を小さくとりつつ、両者間で安定距離を確保できるようになる。従って、コイルＣに通電して磁界を発生させ磁石５との間の反発力を、安定してかつ強力にすることができるようになる。

この場合に、可動ユニットＭ１が折り曲げ部６ｂをガイドとして取り付けられると、コイルベース４の下側（図２において上側）に形成されている円筒部４ｆが、板ばね７の内側バネリング６ｂに対向して嵌合するようになり、同時に円柱４ｇが板ばね７の窪み部７ｄに嵌合される。

つぎに、コイルベース４に形成された平坦面４ｊの上に、ワッシャー３および二つの導通ばね２が順次載置される。ワッシャー３は、四つの隅部の窪み３ｂがカバーフレーム８の支柱８ａの内側に対向するように載置され、二つの導通ばね２は、内側のガイド部２ｈがコイルベース４の四つの円弧状ガイドピン４ｋに嵌合されて載置される。

そして、コイルＣの端子が二つの導通ばね２の内側の端部２ｇに、それぞれはんだ付けされる。ワッシャー３は絶縁材料で形成されているから、コイルＣと導通ばね２とが不用意に接触し、電気的に導通することがないように、電気的絶縁性を確保している。なお、上記載置する作業は予め可動ユニットＭ１の状態で完了させておくこともできる。

最後にベース１を取り付ければ全体ユニットが完成するが、取り付けにあたってベース１の支柱１ａとカバーフレーム８の支柱８ａとが付き合わされる。そしてカバーフレーム８の支柱先端に形成された半円形突起８ｃが、ベース１の支柱１ａに形成された窪み１ｆに嵌合される。

さらにこのとき、ベース１の支柱１ａの内側に形成された半円形の突起部１ｅが、ヨーク６の隅部の斜面に形成された角形の切り込み６ｄ、ワッシャー３の窪み部３ｂおよび導通ばね２の窪み部２ｄに嵌合される。また、ヨーク６の隅部に面取りされた面６ｃは、カバーフレーム８の支柱８ａの内側に嵌合して位置を規制され、ベース１との位置合わせもなされる。

従って、可動ユニットＭ１がヨーク６に沿ってカバーフレーム８やベース１と位置精度を保って制御され、高精度でスムーズな作動を確保できるようになる。すなわち、ベース１の支柱１ａの内側に形成された半円形の突起１ｅが、ヨーク６の隅部の斜面に形成された角形の切り込み６ｄに嵌合され、また、カバーフレーム８の支柱８ａの内側に嵌合して位置を規制され、ベース１との位置合わせもなされる。最終的な組み込み状態の確認が終わると、カバーフレーム８とベース１との接合部に接着剤が塗布され、或いは接合部の外周部分に接合テープが張られ両者の結合が完了し、レンズ駆動装置が完成する。

従って、位置精度を要する部品を相互に直接結びつけて取り付けるように構成したから、それぞれの部品誤差に基づく遊びを少なくして、装置全体に対する可動ユニットの相対位置を基準位置に維持し、高精度の構成を実現できるようになるのである。

このように結合された状態では、導通ばね２のＬ型支持片２ｃは、ベース１の切欠き部１ｇから突き出すように構成されている。

以下、このように構成された実施形態におけるレンズ駆動装置の作動方法について詳細に説明する。導通ばね２のＬ型支持片２ｃにレンズ制御回路（図示しないが公知のものである）の出力信号を入力することによって、コイルＣに電流が供給され、フレーミングの左手の法則による磁界がコイルＣ発生する。

このコイルＣにおける発生磁界によって、コイルＣに対向してヨーク６に取り付けられた磁石５の磁界との間に反発力が作用し、可動ユニットＭ１がレンズ制御回路の出力信号に対応する距離だけ移動する。これによって所定のレンズの焦点位置制御ができる。即ち、カバーフレーム８側から入射する被写体像光線が、ベース１の後方にある受光素子上に適正に結像させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、適宜変更して実施することができるものである。

本発明の実施の一形態に係わるボイスコイル型のレンズ駆動装置に分斜視図である。 図１の配置を逆方向から見た分解斜視図である。 （Ａ）は本発明の実施の一形態におけるボイスコイル型のレンズ駆動装置の平面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は背面図である。 図３におけるＡ−Ａ線横断平面図である。 図３におけるＢ−Ｂ線縦断側面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線断面図である （Ａ）はばねの斜視図、（Ｂ）はばねの部分拡大斜視図である。 図６の部分拡大断面図である。 （Ａ）はコイルベースの平面図、（Ｂ）は右側面図である。 コイルの一部を取り付けたコイルベースの斜視図である。 （Ａ）は導通ばね斜視図、（Ｂ）は部分拡大斜視図である。 ベースとコイルベースとの組み付け状態を示す斜視図である。 ベースにコイルベースを組み付けた状態の斜視図である。 ベースの横断平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来のボイスコイル型のレンズ駆動装置の縦段断面図である。

符号の説明

１ ベース
１Ｃ ガイド筒
２ 導通ばね
３ ワッシャー
４ コイルベース
４ｍ 円筒部
５ 磁石
６ ヨーク
７ 板ばね
８ カバーフレーム
Ｍ１ 可動ユニット
Ｃ コイル

Claims (1)

1. レンズを装着した可動ユニットのコイルに通電して発生する磁界がコイルに対向する固定磁石との間に生じる反発磁力によりレンズの焦点調節を行うボイスコイル型のレンズ駆動装置において、
   ベースと、ベース上に配置した導通ばねと、導通ばね上に配置した金属性のヨークと、ヨーク内に取り付けた磁石と、ヨーク内に上記の磁石に対向させながら挿入した可動ユニットと、ヨーク上に配置した板ばねと、板ばね上に重ねて配置しながら上記ベースに結合するカバーフレームとからなり、
   上記可動ユニットをコイルベースとこのコイルベースの外周に巻装したコイルとで構成させ、
   上記ベースは、板形状に合成樹脂で成形された本体と、この本体の四隅部に突出する四つの支柱と、本体の中央に形成したレンズ開口と、このレンズ開口の口縁周囲に起立したガイド筒とを有し、
   上記コイルベースは筒体と、この筒体の中央に形成したレンズ開口と、レンズ開口の内周に形成したレンズ取り付けねじと、レンズ取り付けねじに続いて起立した円筒部と、この円筒部から部分的に起立して延長する円弧状の突出片とを有し、
   組み立てられた時に上記コイルベースの円筒部をベースのガイド筒の外周に移動自在に嵌合して常にオーバーラップさせたことを特徴とするボイスコイル型のレンズ駆動装置。
   

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