JP2009139942A

JP2009139942A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2009139942A
Application number: JP2008291770A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sue; 猛須江; Daisuke Higuchi; 大輔樋口; Yuichi Takei; 勇一武居
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Sankyo Corp
Priority date: 2007-11-14
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2028-11-14
Also published as: JP5238991B2

Abstract

【課題】レンズバレルを移動レンズ体に取り付ける際に生じ得る摺動粉が、撮像素子等に付着するのを防ぐ。
【解決手段】レンズを保持するとともに光軸方向に移動可能な筒状の移動体（スリーブ１３等）と、移動体を支持する支持体（ホルダ１９）と、移動体を光軸方向に駆動する磁気駆動機構（マグネット１７及びコイル１８等）と、を有するレンズ駆動装置１において、支持体には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させる開口部１９ａが形成されており、移動体の内径は、開口部１９ａの内径よりも大きく、開口部１９ａの周縁には、移動体側に突出する凸部１９ｃが形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズを光軸方向に変位駆動して被写体の像を結像させるレンズ駆動装置に関する。

近年、カメラが搭載されたカメラ付き携帯電話機が普及するにつれ、その携帯電話機を用いて様々な被写体を撮影する機会が増えている。例えば、友人や風景など、カメラのレンズからある程度離れた被写体を撮影（通常撮影）したり、バスの時刻表や花びらなど、カメラのレンズと近接した位置にある被写体を撮影（接写撮影）したりする場合がある。

接写撮影（マクロ撮影）の場合、カメラのレンズ位置は、通常撮影時のレンズ位置よりも、僅かに被写体側に近づいた位置にする必要がある。そのため、この種の撮影レンズ系では、レンズを光軸方向に変位駆動する駆動機構を備えており、スイッチの切り替えによってこの駆動機構を駆動し、レンズを光軸方向に移動させることができるようになっている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたレンズ駆動装置は、筒状の移動レンズ体と、移動レンズ体を光軸方向に移動させる駆動機構と、移動レンズ体を光軸方向に移動可能に支持する固定体と、移動レンズ体の移動を規制する規制手段（板バネ）とを有している。また、駆動機構は、マグネットとコイルを有している。このような構成において、コイルに電流を供給して電磁力を発生させる一方、規制手段によって電磁力に対向する規制力を発生させ、両者の大きさを調整することによって、移動レンズ体を所望の位置に停止させることができる。

ここで、固定体には、板バネを介して移動レンズ体の後端面（被写体側とは反対側の面）を保持するホルダが含まれている。移動レンズ体に組み込まれるレンズバレル（鏡筒）は、レンズにゴミやキズ等がつきやすい等の理由で、移動レンズ体をホルダに取り付けた後に、組み込まれるのが一般的である。具体的には、レンズバレルは、ホルダに取り付けられた移動レンズ体に対し、被写体側から挿入する（ねじ込む）場合もあれば、逆に、被写体側とは反対の撮像素子側から挿入する（ねじ込む）場合もある。

したがって、ホルダの中央には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させるための開口部が形成されているが、この開口部の内径は、後からレンズバレルを移動レンズ体に挿入できるように、移動レンズ体の内径（すなわちレンズバレルの外径）よりも大きな寸法である必要があった。

特開２００７−９４３６４号公報

しかしながら、レンズバレルの外径よりも開口部の内径が大きくなると、レンズバレルを移動レンズ体に取り付ける際（ねじ込む際）、発生した摺動粉が、ホルダの開口部を通過しガラスフィルターや撮像素子（イメージセンサ）に脱落する虞がある。摺動粉がガラスフィルターや撮像素子（イメージセンサ）付着したままであると、その影が映ってしまい、映像不良を招き、ひいては画質劣化の問題を引き起こしてしまう。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、レンズバレルを移動レンズ体に取り付ける際に生じ得る摺動粉が、撮像素子等に付着するのを防ぐことが可能なレンズ駆動装置を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、以下のものを提供する。

（１）レンズを保持するとともに光軸方向に移動可能な筒状の移動体と、前記移動体を支持する支持体と、前記移動体を光軸方向に駆動する磁気駆動機構と、を有するレンズ駆動装置において、前記支持体には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させる開口部が形成されており、前記移動体の内径は、前記開口部の内径よりも大きく、前記開口部の周縁には、前記移動体側に突出する凸部が形成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。

本発明によれば、移動体と、支持体と、磁気駆動機構とを有するレンズ駆動装置で、支持体には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させる開口部が形成され、上述した移動体の内径は、その開口部の内径よりも大きく、また、その開口部の周縁には、移動体側に突出する凸部が形成されていることとしたので、レンズバレルを移動体に取り付ける際、仮に摺動粉が発生したとしても、その摺動粉は開口部を通過せずに支持体で受け止められることになる。加えて、開口部の周縁には、移動体側に突出する凸部が形成されているので、支持体で受け止められた摺動粉が開口部からガラスフィルターや撮像素子へと脱落するのを防ぐことができる。したがって、摺動粉がガラスフィルターや撮像素子に付着するのを防ぐことができ、ひいては映像不良を防いで画質劣化を防止することができる。

本発明に係るレンズ駆動装置によれば、レンズバレルを移動体に取り付ける際に摺動粉が発生した場合であっても、その摺動粉が支持体の開口部を通じて撮像素子などに付着するのを防ぐことができ、その結果、映像不良を防ぎ、ひいては画質劣化を防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［機械構成］
図１は、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の外観構成を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の機械構成を示す分解斜視図である。

図１及び図２において、レンズ駆動装置１は、ヨーク１１と、カバー１２と、スリーブ１３と、第１の板バネ１４と、第２の板バネ１５と、ワイヤースプリング１６と、マグネット１７と、コイル１８（第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２）と、ホルダ１９と、を有している。

なお、レンズが組み込まれたレンズバレル（鏡筒）については、図示を省略している。また、レンズ駆動装置１は、スリーブ１３を光軸Ｌの方向に沿って、被写体（撮像対象）に近づくＡ方向（前側）、被写体とは反対側（像側）に近づくＢ方向（後側）の双方向に移動させるものである（図１参照）。また、一又は複数枚のレンズが組み込まれたレンズバレル（上述のとおり図示せず）を保持するスリーブ１３は、ワイヤースプリング１６等と併せて光軸Ｌの方向に移動可能に構成されており、「移動体」の一例に相当する。また、ホルダ１９は、第１の板バネ１４及び第２の板バネ１５を介してスリーブ１３等を光軸Ｌの方向に移動可能に支持する「支持体」の一例に相当する。また、スリーブ１３等は、コイル１８やマグネット１７を備える「磁気駆動機構」によって、光軸Ｌの方向に駆動される。

ヨーク１１は、例えば鋼板などの強磁性板から構成されている。また、ヨーク１１は、レンズ駆動装置１の前面及び側面で露出し、その中央には、被写体からの反射光をレンズに取り込むための円形の入射窓１１１が形成されている。一方、カバー１２は、ヨーク１１に取り付けられ、その中央には、被写体からの反射光をレンズに取り込むための円形の入射窓１２１が形成されている。

コイル１８は、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２から構成され、これらは光軸Lの方向に２段に配置され、いずれも円環状となっている。そして、スリーブ１３の外周面に所定の間隔をおいて巻き付けられる。また、８個のマグネット１７が光軸方向に２段に重ねて配置されており、各段のマグネット１７は、前側のマグネット１７が第１のコイル１８１に対して及び後側のマグネット１７は第２のコイル１８２に対して外周側で対向し、図１等に示すように、外形がほぼ四角形状したヨーク１１の内周面のうち４箇所の角部分に固定される。

本実施形態では、マグネット１７は、いずれにおいても内面と外面とが異なる極に着磁されている。例えば、前側に配置された４個のマグネット１７は、その内面がＮ極に着磁され、外面がＳ極に着磁され、後側に配置された４個のマグネット１７は、その内面がＳ極に着磁され、外面がＮ極に着磁されている。

第１の板バネ１４及び第２の板バネ１５は、双方とも金属製の薄板から形成されており、光軸Ｌの方向における厚さを同じにしている。

さらに、図２に示すように、第１の板バネ１４はスリーブ１３の光軸方向の前端面に取り付けられ、第２の板バネ１５はスリーブ１３の光軸方向の後端面に取り付けられている。

本実施の形態では、図２に示すように、第１の板バネ１４、第２の板バネ１５には、符号を付記していないが、それぞれ円弧状のスリーブ側取り付け部と、スペーサ１２に取り付けられるスペーサ側取り付け部と、スリーブ側取り付け部とスペーサ側取り付け部との間に形成され、スリーブ１３の光軸方向への移動を規制（付勢）するアーム部と、を有し、各取り付け部は、溶着、接着またはこれら両者を用いてスペーサ１２またはホルダ１９に固定されている。

また、第２の板バネ１５は、電気的に分離された２つのバネ片から構成され、外部電源からの電流をコイル１８に供給する際の媒体となるもので、コイル１８の巻き始めを一方のバネ片に、巻き終わりを他方のバネ片に電気的に接続されている。また、第２の板バネ１５は、スリーブ１３の後端面に取り付けられるとともに、ホルダ１９に取り付けられる。このホルダ１９は、像側で撮像素子（図示せず）を保持するものである。

ヨーク１１は、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２が配置されている領域の光軸方向の寸法、および、マグネット１７の光軸方向の寸法よりも大きくなっているため、前側のマグネット１７と第１のコイル１８１との間に構成される磁路、及び、後側のマグネット１７と第２のコイル１８２との間に構成される磁路からの漏れ磁束を少なくすることができ、その結果、スリーブ１３の移動量と、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２に流す電流との間のリニアリティを向上させることができるようになっている。

レンズ駆動装置１は、円環状のワイヤースプリング１６を備えている。ワイヤースプリング１６は、マグネット１７との間に作用する磁気吸引力により、スリーブ１３に対して光軸Ｌの方向の付勢力を印加する。このため、移動体（スリーブ１３等）がコイルの非通電時に自重で変位することを防止することができ、ひいては移動体（スリーブ１３等）に所望の姿勢を維持させることができるようになっている。

ここで、本実施形態に係るレンズ駆動装置１では、ホルダ１９に形成された開口部１９ａ（図２参照）に特徴がある。より具体的には、ホルダ１９には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させる開口部１９ａが設けられており、この開口部１９ａの内径は、スリーブ１３の内径よりも小さくなっている。以下、図３〜図５を用いて、この開口部１９ａについて詳述する。

［開口部］
図３は、レンズ駆動装置１からホルダ１９を取り出したときの斜視図である。図４は、レンズ駆動装置１においてスリーブ１３とホルダ１９に着目し、光軸方向に切断したときの様子を示す断面斜視図である。図５は、図４に示すスリーブ１３及びホルダ１９を側面から見たときの断面側面図である。

図３に示すように、ホルダ１９は、凡そ板状のホルダ底面１９ｂの中央に、開口部１９ａが設けられた形状となっている。そして、この開口部１９ａの周縁には、スリーブ１３側に突出する凸部１９ｃが形成されている。これによって、開口部１９ａに付着した磨耗粉が、（スリーブ１３の変位に起因した）気流の変化等によって開口部１９ａに落下するのを防ぐことができる。

さらに、ホルダ１９には、移動体が撮像素子側（像側）に位置する際、スリーブ１３（の度当たり部１３５Ａ）が当接する当接部１９ｄが形成されている。この当接部１９ｄは、開口部１９ａを挟んで両側で、ホルダ１９の外周に形成されている。また、当接部１９ｄの高さは、ホルダ１９の低面１９ｂ及び凸部１９ｃよりも高い位置に形成されている。そのため、スリーブ１３の後端面がホルダ底面１９ｂに当接しないようになっている。

また、スリーブ１３には、コイル１８を所定の位置または巻回方向に案内する第１の端部１３３，第２の端部１３４，及び第３の端部１３５と、を有している。

第１の端部１３３，第２の端部１３４，及び第３の端部１３５は、いずれも光軸方向における第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２の範囲を規制する機能も有している。図２に示すように、撮像素子側（像側）には端部１３５が形成され（図２参照）、第３の端部１３５から外周に向って突出する度当たり部１３５Ａがスリーブ１３の両側に設けられている。

また、図４に示すように、スリーブ１３の内周面には、レンズバレルを回転させて嵌め込むことが可能な嵌合部１３ａが形成されている。レンズバレルを嵌め込む際、レンズバレルの外周と、この嵌合部との摩擦によって、摺動粉或いは磨耗粉が生じる場合がある。しかし、本実施形態に係るレンズ駆動装置１によれば、開口部１９ａの内径の方がスリーブ１３の内周面の内径よりも小さいので（すなわち、スリーブ１３の内径は、開口部１９ａの内周面の内径よりも大きいので）、発生した摺動粉或いは磨耗粉は、ホルダ１９のホルダ底面１９ｂに付着することになる。具体的には、図５に示すように、開口部１９ａの内径をＬ_１とし、スリーブ１３の内周面の内径をＬ_２としたとき、Ｌ_１<Ｌ_２が満たされるようになっている。

さらに、図４及び図５に示すように、スリーブ１３のうち、ホルダ１９側の端部近傍において、その内周面１３ｂが径方向に広がるテーパ形状となっている。これにより、嵌合部１３ａで発生した摺動粉或いは磨耗粉は、スリーブ１３の内周面を伝って後側へ移動し、ホルダ１９に付着する際、開口部１９ｃからより離れたところに付着することになる。したがって、スリーブ１３の変位（光軸方向の移動）に起因した気流変化によって、凸部１９ｃを超えて開口部１９ａに落下してしまう摺動粉或いは磨耗粉の量を減らすことができ、ひいては映像不良を防いで画質劣化を防止することができる。

また、図５に示すように、スリーブ１３が撮像素子側（像側）に位置した場合、スリーブ１３の度当たり部１３５Ａがホルダ１９の当接部１９ｄに当接するようになっており、

［基本動作］
本実施形態に係るレンズ駆動装置１において、移動体は、通常（第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２のコイルの非通電時）は、撮像素子側（像側）に位置（保持）する。すなわち、図５に示すように、スリーブ１３に形成された度当たり部１３５Ａがホルダ１９に形成された当接部１９ｄに当接しているが、スリーブ１３の後端面がホルダ底面１９ｂに当接しないようになっている。このとき、ワイヤースプリング１６は、マグネット１７との間に作用する磁気吸引力によって、移動体の変位を規制している。ただし、ワイヤースプリング１６とマグネット１７との距離はある程度保たれているため、ワイヤースプリング１６とマグネット１７との磁気吸引力が強くなり過ぎることはない。これにより、移動体の中心軸がずれるのを防ぎ、ひいてはチルト特性の悪化を防ぐことができる。

このような状態において、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２に電流を流すと、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２は、それぞれ上向き（前側）の電磁力を受けることになる。これにより、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２並びにスリーブ１３は、被写体側（前側）に移動し始める。

このとき、第１の板バネ１４とスリーブ１３の前端との間、及び第２の板バネ１５とスリーブ１３の後端との間には、それぞれスリーブ１３の移動を規制する弾性力が発生する。このため、スリーブ１３を前側に移動させようとする電磁力と、スリーブ１３の移動を規制する弾性力が釣り合ったとき、スリーブ１３は停止する。また、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２に、逆方向の電流を流すと、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２は、それぞれ下向き（後側）の電磁力を受けることになる。

その際、第１のコイル１８１及び第２のコイル１８２に流す電流量と、第１の板バネ１４及び第２の板バネ１５によってスリーブ１３に働く弾性力を調整することで、スリーブ１３（移動体）を所望の位置に停止させることができる。なお、電磁力と弾性力との釣り合いを利用してスリーブ１３を停止させることで、係止部等と係止させるように部材同士を接触させる場合と異なり、衝突音の発生を防ぐことができる。

［実施形態の主な効果］
本実施形態に係るレンズ駆動装置１によれば、図３〜図５を用いて説明したように、ホルダ１９に形成された開口部１９ａの内径Ｌ_１と、スリーブ１３の内周面の内径Ｌ_２とを比較すると、Ｌ_１<Ｌ_２の関係が成立している。したがって、スリーブ１３の嵌合部１３ａで発生した摺動粉或いは磨耗粉が、直接、ホルダ１９の後側にあるガラスフィルターやイメージセンサに落下し、付着するのを防ぐことができる。そして、開口部１９ａの周縁には、スリーブ１３側に突出する凸部１９ｃが設けられているので、ホルダ底面１９ｂに落下または付着した摺動粉或いは磨耗粉が開口部１９ａに脱落するのを防ぐことができる。このようにして、摺動粉或いは磨耗粉の脱落を防ぐことができれば、映像不良を防いで画質劣化を防止することができる。

さらに、本実施の形態では、図５に示すように、スリーブ１３に形成された度当たり部１３５Ａがホルダ１９に形成された当接部１９ｄに当接しているが、スリーブ１３の後端面がホルダ底面１９ｂに当接しないようになっている。このため、スリーブ１３が撮像素子側に移動または静止した場合でも、ホルダ底面１９ｂに付着した摺動粉或いは磨耗粉がスリーブ１３の後端面に付着するようなこともない。

なお、本実施形態では、開口部１９ａは丸形状としたが、本発明はこれに限られず、例えば四角形状であってもよいし、三角形状であってもよいし、スリーブ１３の内周面（すなわちレンズバレルの外周面）の径よりも小さければ足りる。また、従来は、レンズバレルをスリーブ１３の後側から挿入する場合もあったため、Ｌ_１>Ｌ_２の関係が成立するのが一般的であった。しかし、本実施形態では、このような場合への対応を諦める代わりに、映像不良を防いで画質劣化の防止に寄与することができるようになっている。

また、レンズ駆動装置１は、カメラ付き携帯電話機の他にも、様々な電子機器に取り付けることが可能である。例えば、ＰＨＳ，ＰＤＡ，バーコードリーダ，薄型のデジタルカメラ，監視カメラ，車の背後確認用カメラ，光学的認証機能を有するドア等である。

本発明に係るレンズ駆動装置は、摺動粉或いは磨耗粉に起因した映像不良を防いで画質劣化を防止するとして有用である。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の外観構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の機械構成を示す分解斜視図である。レンズ駆動装置からホルダを取り出したときの斜視図である。レンズ駆動装置においてスリーブとホルダに着目し、光軸方向に切断したときの様子を示す断面斜視図である。図４に示すスリーブ及びホルダを側面から見たときの断面側面図である。

符号の説明

１レンズ駆動装置
１１ヨーク
１２カバー
１３移動体（スリーブ）
１４第１の板バネ
１５第２の板バネ
１６ワイヤースプリング
１７マグネット
１８コイル
１９ホルダ
１９ａ開口部
１９ｂホルダ底面
１９ｃ凸部

Claims

レンズを保持するとともに光軸方向に移動可能な筒状の移動体と、
前記移動体を支持する支持体と、
前記移動体を光軸方向に駆動する磁気駆動機構と、を有するレンズ駆動装置において、
前記支持体には、レンズを通過した被写体からの反射光を撮像素子に入射させる開口部が形成されており、
前記移動体の内径は、前記開口部の内径よりも大きく、
前記開口部の周縁には、前記移動体側に突出する凸部が形成されていることを特徴とするレンズ駆動装置。