JP2009211076A - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】写真技術に使用されるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ駆動装置は、鉄シェルを含む固定部と、レンズを保持するレンズホルダを含む可動部と、固定部に対して可動部を移動するための駆動部とを有する。この駆動部は、鉄シェルに固定された複数の磁石と、レンズホルダに固定された少なくとも1つのコイルとを含む。磁極は、レンズの光学軸の方向に積層された少なくとも2つの層及びレンズの周囲方向に沿った複数のグループに分割される。各磁石は、レンズの半径方向に分極される。同じグループにおける2つの隣接する積層磁極の極性は、互いに逆であって、光学軸方向に平行な平面内に磁気回路を形成するよう協働する。コイルは、コイルが巻かれる軸を含む。このコイル軸は、光学軸方向に垂直である。コイルは、一方の磁石層に面する上部と、他方の磁石層に面する下部とを有する。
【選択図】図2
【解決手段】レンズ駆動装置は、鉄シェルを含む固定部と、レンズを保持するレンズホルダを含む可動部と、固定部に対して可動部を移動するための駆動部とを有する。この駆動部は、鉄シェルに固定された複数の磁石と、レンズホルダに固定された少なくとも1つのコイルとを含む。磁極は、レンズの光学軸の方向に積層された少なくとも2つの層及びレンズの周囲方向に沿った複数のグループに分割される。各磁石は、レンズの半径方向に分極される。同じグループにおける2つの隣接する積層磁極の極性は、互いに逆であって、光学軸方向に平行な平面内に磁気回路を形成するよう協働する。コイルは、コイルが巻かれる軸を含む。このコイル軸は、光学軸方向に垂直である。コイルは、一方の磁石層に面する上部と、他方の磁石層に面する下部とを有する。
【選択図】図2
Description
本発明は、写真技術に係り、より詳細には、レンズ駆動装置に係る。
デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付きセルラー電話、及びカメラ付きコンピュータのようなビデオデジタル製品は、捕獲されるべき映像に焦点を合わせるために可動のレンズを有している。既知のレンズ駆動方法は、レンズの光学軸に沿ってレンズを移動する電磁力を発生するためにコイル及び磁石を使用している。
図1は、従来技術に基づくレンズ駆動装置1の断面図である。図1を参照すれば、レンズ駆動装置1は、ヨーク11と、磁石12と、コイル13と、レンズホルダ14とを備えている。磁石12は、ヨーク11の内面に固定され、その組合せが固定部として働く。コイル13は、レンズホルダ14の外部に固定され、その組合せが可動部として働く。ヨーク11は、外側リング111と、内側リング112と、外側リング111を内側リング112に接続する接続部113とを含む。磁石12は、外側リング111の内面に固定され、そしてコイル13は、内側リング112と外側リング111との間に半径方向に配置される。コイル13に通電したときに可動部が固定部に対して移動される。
磁石12の磁束の流れが、図1に矢印で示されている。ヨーク11の内側リング112は、可動部の移動を許すために外側リング111及び磁石12より短くされている。磁石12により発生される磁束のうち、内側リング112を通過しない比較的大きな部分は、大きな磁気抵抗に遭遇し、その結果、コイルの対応部分が配置されたところの磁界強度が弱くなり、そして磁界の利用比率が低くなる
本発明の目的は、上述した問題を解決し又は軽減し、或いは少なくとも有用な選択肢を与えることである。
従って、本発明は、その1つの態様において、鉄シェルを含む固定部と、レンズを保持するように構成されたレンズホルダを含む可動部と、固定部に対して移動するように可動部を駆動するよう構成された駆動部とを備え、この駆動部は、前記鉄シェル及びレンズホルダの一方に固定された複数の磁極を与える磁石手段と、前記鉄シェル及びレンズホルダの他方に固定された少なくとも1つのコイルとを含み、前記磁極は、レンズの光学軸方向に沿って積層された少なくとも2つの層及びレンズの周囲方向に配列された複数のグループに分割され、前記磁石手段は、レンズの半径方向に沿って分極され、同じグループにおける2つの隣接する磁極の極性は、互いに逆であって、光学軸方向に平行な平面内に磁気回路を形成するよう協働し、前記コイルは、コイルが巻かれる軸であって、光学軸方向に垂直な軸と、磁極の一方の層に面する上部と、磁極の他方の層に面する下部とを有し、前記コイルのこれら上部及び下部は、コイルの軸の互いに反対側に配置される、レンズ駆動装置を提供する。
好ましくは、磁極の各層は、1以上の整数をNとすれば、光学軸に垂直な平面内で複数の磁気回路を形成するよう協働する2*N個の磁極を形成する。
好ましくは、各磁極の極性は、同じ層における2つの隣接する磁極とは逆であり、駆動部は、2*N個のコイルを含み、各コイルは、磁極のグループに対応し、2つの隣接コイルに流れる電流の方向は、互いに逆である。
好ましくは、磁極は、周囲方向に沿って4つのグループに分割され、そして駆動部は、磁極の4つのグループに各々対応する4つのコイルを含む。
好ましくは、磁極は、周囲方向に沿って4つのグループに分割され、各磁極の極性は、同じ層における2つの隣接する磁極の一方とは逆であり、且つ同じ層における2つの隣接する磁極の他方と同じである。
好ましくは、駆動部は、同じ極性を有する磁極の2つのグループに各々対応する2つのコイルを含み、これら2つのコイルに流れる電流の方向は、互いに逆である。
好ましくは、磁極は、周囲方向に沿って2つのグループに分割され、駆動部は、磁極の2つのグループに各々対応する2つのコイルを含む。
好ましくは、同じ層の磁極は、同じ極性を有し、そして駆動部は、全ての磁極に対応する単一のコイルを含む。
好ましくは、同じ層の磁極は、同じ極性を有し、又、1以上の整数をNとすれば、磁極は、2*N個のグループに分割され、そして駆動部は、磁極の1つのグループに各々対応する2*N個のコイルを含む。
好ましくは、同じ層の磁極は、同じ極性を有し、又、1以上の整数をNとすれば、磁極は、2*N個のグループに分割され、そして駆動部は、磁極の2つのグループに各々対応するN個のコイルを含む。
好ましくは、可動部は、固定部の内側に配置され、磁石手段は、鉄シェルの内面に固定され、そしてコイルは、レンズホルダの外面に固定される。
好ましくは、コイルは、レンズホルダに固定される前に弧状に形成される。
好ましくは、コイルは、レンズホルダの外面に接着剤で固定される。
好ましくは、各グループの磁極は、単一のモノリシック磁石として一体的に形成される。
好ましくは、同じ層の磁極は、同じ極性を有する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を一例として説明する。
図示されたコンポーネント及び特徴部の大きさは、一般的に、表現の便宜上及び明瞭化のために選択されたものであり、必ずしも、正しいスケールで示されていない。
本発明の実施形態に基づくレンズ駆動装置は、固定部と、可動部と、固定部に対して可動部を移動するように構成された駆動部とを備えている。この駆動部は、固定部及び可動部の一方に固定された複数の磁石と、この磁石に面して固定部及び可動部の他方に固定された1つ以上のコイルとを含む。説明を容易にするために、以下の実施形態では、磁石は固定部に固定され、そしてコイルは可動部に固定され、その上にレンズセットが設置される。本発明における磁石又は磁石手段とコイルとの間の位置的な関係は、この構成に限定されないことを理解されたい。明らかなように、ある実施形態では、装置は、多数の磁石を参照して述べるが、これは、本発明の説明及び理解を容易にするためのもので、重要なことは、磁石又は磁石手段の磁極の数及び位置である。
図2の実施形態を参照すれば、固定部は、ベース20、上部カバー22、及びこれらベース20と上部カバー22との間に固定された鉄シェル24を備えている。可動部は、レンズを支持するためのレンズホルダ40を備えている。駆動部は、鉄シェル24の内面に固定された複数の磁石26と、レンズホルダ40の外面上の、直径方向に対向する位置に固定された2つのコイル42、44とを備えている。2つのコイルは、レンズホルダを実質的に取り巻く。2つのスプリングセット30、32がレンズホルダ40を支持する。又、スプリングセット32は、コイル42、44を端子34に電気的に接続もする。
図4及び4に示すように、磁石26は、8個の磁石26a−26hを含み、これらは、レンズの光学軸の軸方向に積層された2つの層に分割されると共に、レンズの周囲方向に4つのグループに分割され、例えば、磁石26a−26dは、上部層を形成し、磁石26e−26hは、下部層を形成し、又、磁石26a及び26eは、同じグループに位置され、磁石26b及び26fは、同じグループに位置され、磁石26c及び26gは、同じグループに位置され、磁石26d及び磁石26hは、同じグループに位置される。鉄シェル24の断面は、長方形であり、磁石の各グループは、鉄シェル24の各コーナーに固定される。各磁石は、レンズの半径方向に沿って分極される。各磁石の極性は、同じ層の2つの隣接グループのうちの一方のグループの磁石とは逆であるが、同じ層の2つの隣接グループのうちの他方のグループの磁石と同じである。隣接(積層)層に位置される同じグループの磁石は、逆の極性を有する。例えば、磁石26aの極性は、磁石26bとは逆であり、磁石26cと同じであり、且つ磁石26eとは逆である。
各コイルは、同じ極性を有する磁石の2つのグループに面しており、例えば、コイル42は、同じグループの磁石26a、26e及び同じグループの磁石26c、26gに面し、そしてコイル44は、同じグループの磁石26b、26f及び同じグループの磁石26d、26hに面している。コイル42、44が巻かれる軸は、光学軸方向に垂直であり、即ち軸は、一般的に、光学軸に垂直な平面内に存在する。電流iは、2つのコイル42、44を互いに逆方向に流れ、即ちレンズの中心から2つのコイルへと見て、一方が時計方向に流れ、そして他方が反時計方向に流れる。図3に矢印で示すように、電流iは、コイル44を時計方向に流れ、そして電流iは、コイル42を反時計方向に流れる。図5及び6に示すように、各コイルは、磁石の上部層に対応する上半分と、磁石の下部層に対応する下半分とを含み、例えば、コイル42の上半分42aは、磁石26a、26cに対応し、コイル42の下半分42bは、磁石26e、26gに対応し、そしてコイル44の上半分44aは、磁石26b、26dに対応し、その下半分44bは、磁石26f、26hに対応する。
上述した磁石26a−26hの磁束方向は、図3及び4に破線で示されている。磁石26a−26dの上部層では、磁石26aのN極から放出される磁束が、磁石26aとコイル42の上半分42aとの間のエアギャップ、コイル42の上半分42a、コイル44の上半分44a、磁石26bとコイル44との間のエアギャップを次々に通過して、隣接グループの磁石26bのS極へと進み、最終的に、鉄シェル24を経て磁石26aのS極へと戻る。同様に、磁石26cのN極から放出される磁束は、磁石26cとコイル42の上半分42aとの間のエアギャップ、コイル42の上半分42a、コイル44の上半分44a、磁石26bとコイル44との間のエアギャップを次々に通過して、磁石26dのS極へと進み、最終的に、鉄シェル24を経て磁石26cのS極へと戻る。磁石の下部層の磁束も、基本的には、磁石の上部層と同じであり、ここでは、これ以上述べないことを理解されたい。従って、磁石の各層では、光学軸に垂直な平面において、互いに逆の極性を伴う2つの隣接する磁石が、2つのコイルを通過する磁気回路を形成するよう協働する。
磁石の同じグループ、例えば、磁石26a及び磁石26eを含むグループでは、磁石26aにより発生される磁束が、N極からスタートして、磁石26aとコイル42との間のエアギャップ、コイル42の上半分42a、コイル42の下半分42b、磁石26eとコイル42との間のエアギャップを次々に通過して、同じグループの下部層の磁石26eのS極へと進み、最終的に、鉄シェル24を経て磁石26aのS極へと戻る。従って、磁石の各グループにおいて、互いに逆の極を有する2つの積層された磁石が、磁気回路を形成するよう協働する。左手の法則によれば、コイル42、44に通電したときに、同じ方向をもつアンペア力がコイル42、44の上部及び下部に発生され、これにより、レンズホルダを、そこに設置されたレンズと共に駆動して、光学軸の方向に沿って前後に移動させる。
上述した実施形態では、同じ層に異なる極を伴う磁石に磁気回路が形成されると共に、同じグループに異なる極を伴う磁石に他の磁気回路が形成される。従って、各コイルが同時に複数の磁気回路に配置される。それ故、コイルが位置される磁界の強度が著しく向上され、磁気漏洩が減少され、従って、EMIが改善されると共に、磁界の利用比率が高められる。
上述した実施形態では、コイル42、44を巻線軸に最初に巻き付けて、長方形コイルを形成し、次いで、長方形コイルを曲げて、弧の形状(図6に示す)を形成し、最終的に、この弧状のコイル42、44をレンズホルダ40の互いに逆側でその外面に接着材等で固定する。
上述した実施形態では、磁石の各層において、同じ極性を有する2つの隣接する磁石が単一の磁石として一体的に形成され、例えば、磁石の上部層では、磁石26a及び磁石26cを単一の磁石として一体化できると共に、磁石26b及び磁石26dを単一の磁石として一体化でき、又、磁石の下部層では、磁石26e及び磁石26gを単一の磁石として一体化できると共に、磁石26f及び磁石26hを単一の磁石として一体化できる。
図7−10は、各磁石の極性が同じ層の2つの隣接磁石とは逆であるような本発明の別の実施形態を示すもので、例えば、磁石26a’の極性は、磁石26b’及び26c’とは逆であり、そして磁石26d’の極性は、磁石26b’及び26c’とは逆であり、又、磁石26e’の極性は、磁石26f’及び26g’とは逆であり、そして磁石26h’の極性は、磁石26f’及び26g’とは逆である。又、同じグループに位置された2つの隣接磁石の極性は、互いに逆である。駆動部は、4つのコイル42’、44’、46’、48’を備え、各コイルは、磁石のグループに対応する。隣接コイルに流れる電流iの方向は、互いに逆である。
磁石26a’−26d’の上部層では、磁石26a’によって発生されてそのN極から放出される磁束が、磁石26a’と1つのコイル42’の上半分42a’との間のエアギャップ、コイル42’の上半分42a’を通過する。このコイル42’の上半分42a’を通過する磁束の一部分は、隣接コイル44’の上半分44a’、このコイル44’の上半分44a’と磁石26b’との間のエアギャップを通過し続けて、磁石26b’のS極へ進み、最終的に、鉄シェル24を経て磁石26a’のS極へ戻る。コイル42’の上半分42a’を通過する磁束の他の部分は、他の隣接コイル46’の上半分46a’、このコイル46’の上半分46a’と磁石26c’との間のエアギャップを通過して、磁石26c’のS極へ進み、最終的に、鉄シェル24を経て磁石26a’のS極へ戻る。従って、磁石の上部層では、磁石26a’と、この磁石26a’とは極性が逆の2つの隣接磁石26b’、26c’との間に2つの磁気回路が各々形成される。又、磁石の上部層では、磁石26d’と、この磁石26d’とは極性が逆の2つの隣接磁石26b’、26c’との間に他の2つの磁気回路を各々形成できることが理解できよう。従って、磁石の各層では、互いに逆の極性を有する2つの隣接磁石が、対応するコイルの上部及び下部を順次に通過する磁気回路を形成するよう協働する。それ故、各磁石は、同じ層における2つの隣接磁石と一緒に2つの磁気回路を形成し、且つ同じグループにおける積層磁石と一緒に第3の磁気回路を形成する。従って、各コイルが同時に3つの磁気回路に位置されるので、コイルが位置される磁界の強度が著しく向上され、磁気漏洩が減少され、その結果、EMIが改善されると共に、磁界の利用比率が高められる。
本発明の上述した実施形態では、鉄シェル24の断面は、長方形、円形又は他の適当な形状でよく、又、レンズホルダ40の断面も、長方形、円形又は他の形状でよいことを理解されたい。同じ層における磁石の磁極の数は、上述した状態に限定されず、又、1以上の整数をNとすれば、同じ層における磁石の磁極の数は、2*Nでよく、即ち極の数は、2、4、6、8、10、等でよい。本発明では、同じ層における磁石の磁極の数は、同じ層における隣接磁石間で磁極が変化する回数に等しい。同じ層では、同じ極をもつ2つの隣接磁石を1つの磁極と称する。例えば、図3及び4に示すように、同じ層に位置された磁石は、2つの磁極を形成する。図7及び8に示す同じ層の磁石は、4つの磁極を形成する。
図11−14は、本発明の別の実施形態によるレンズ駆動装置を示す。この別の実施形態のレンズ駆動装置は、磁石の極及びコイルを除き、上述したレンズ駆動装置に類似している。この実施形態では、同じ層の磁石は、同じ極を有し、即ち上部層の全ての磁石26a”は、同じ極を有し、下部層の全ての磁石26b”も、同じ極を有する。同じグループの積層磁石は、逆の極を有し、即ち各グループにおいて、上部層の磁石26a”及び下部層の磁石26b”の極は、互いに逆である。磁石のレイアウトが図14に示されている。コイル44”は、実質的に円形の構成を有する。コイル44”が巻かれるコイル軸は、光学軸の方向に垂直である。コイルは、長方形コイルとして形成され、次いで、レンズホルダに適するように曲げられ、カーブされ、又は弧状にされる。コイル44”は、磁石26a”の上部層を向いた上部44a”と、磁石26b”の下部層を向いた下部44b”とを含む。同じグループにおける2つの積層磁石は、コイル44”の上部及び下部と、鉄コア24”とを通過する磁気回路を形成するように協働する。電流iは、レンズの半径方向で見たときにコイル44”の上部及び下部を互いに逆方向に流れるので、コイル44”の上部及び下部に発生される力は、同じ方向を有する。従って、コイル44”に通電すると、レンズホルダの外面に固定されたコイルに電磁力が発生され、これにより、レンズホルダを、そこに設置されたレンズと一緒に駆動し、光学軸の方向に沿って前後に移動させる。或いは又、コイルは、図6に示すように、2つの半円形のコイルで構成されてもよいし、図9に示すように、4つの弧状コイルで構成されてもよい。
上述した全ての実施形態において、各グループの2つの積層磁石は、それに対応するコイル(1つ又は複数)の上部及び下部を通過する磁気回路を形成するように協働する。本発明の磁気回路は、図1に示す従来技術の内側ヨークを通過しない磁気回路に比して磁気抵抗が小さい。それ故、磁界強度が増強される。本発明は、2つの磁石層に限定されないことを理解されたい。設計要件に基づき、3つ又は4つ或いは他の磁石層を使用してもよい。
上述した実施形態では、積層された磁極のグループは、個別の又は別々の磁石を使用して形成された。図15に示すように、磁極のグループは、適切に磁化された単一の磁石を使用して形成することもできる。従って、磁石の各グループでは、2つの積層された磁極が単一磁石に形成され、従って、各グループが単一磁石で形成される。図15は、図8の実施形態に対する同等の磁気回路を実施するのに適した構成を一例として示す。上述した2つのアイデアを結合することにより、単一リング磁石又は2部分円形磁石を磁化して、同等の磁気回路を設けることができる。しかしながら、より正確な制御を与えるためには個別の磁石が好ましい。
本出願の説明及び請求の範囲において、“備える(comprise)”、“含む(contain)”、“収容する(contain)”及び“有する(have)”の動詞及びその変形の各々は、述べられたアイテムの存在を特定するために包括的な意味で使用されるが、付加的なアイテムの存在を除外するものではない。
1つ以上の好ましい実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、種々の変更が可能であることが明らかであろう。それ故、本発明の範囲は、特許請求の範囲により決定されるものとする。
1:従来のレンズ駆動装置
11:ヨーク
12:磁石
13:コイル
14:レンズホルダ
20:ベース
22:上部カバー
24:鉄シェル
26a−h:磁石
30、32:スプリングセット
34:端子
40:レンズホルダ
42、44:コイル
42a、44a:上半分
42b、44b:下半分
111:外側リング
112:内側リング
113:接続部
11:ヨーク
12:磁石
13:コイル
14:レンズホルダ
20:ベース
22:上部カバー
24:鉄シェル
26a−h:磁石
30、32:スプリングセット
34:端子
40:レンズホルダ
42、44:コイル
42a、44a:上半分
42b、44b:下半分
111:外側リング
112:内側リング
113:接続部
Claims (15)
- 鉄シェルを含む固定部と、
レンズを保持するように構成されたレンズホルダを含む可動部と、
前記固定部に対して移動するように前記可動部を駆動するよう構成された駆動部と、
を備え、前記駆動部は、前記鉄シェル及びレンズホルダの一方に固定された複数の磁極を与える磁石手段と、前記鉄シェル及びレンズホルダの他方に固定された少なくとも1つのコイルとを含み、前記磁極は、レンズの光学軸方向に沿って積層された少なくとも2つの層及びレンズの周囲方向に配列された複数のグループに分割され、前記磁石手段は、レンズの半径方向に沿って分極され、同じグループにおける2つの積層された磁極の極性は、互いに逆であって、光学軸方向に平行な平面内に磁気回路を形成するよう協働し、前記コイルは、コイルが巻かれる軸であって、前記光学軸方向に垂直な軸と、磁極の一方の層に面する上部と、磁極の他方の層に面する下部とを有し、前記コイルのこれら上部及び下部は、前記コイルの軸の互いに反対側に配置される、レンズ駆動装置。 - 磁極の各層は、1以上の整数をNとすれば、光学軸に垂直な平面内で複数の磁気回路を形成するよう協働する2*N個の磁極を形成する、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 各磁極の極性は、同じ層における2つの隣接する磁極とは逆であり、前記駆動部は、2*N個のコイルを含み、各コイルは、磁極のグループに対応し、2つの隣接コイルに流れる電流の方向は、互いに逆である、請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記磁極は、周囲方向に沿って4つのグループに分割され、前記駆動部は、磁極の4つのグループに各々対応する4つのコイルを含む、請求項3に記載のレンズ駆動装置。
- 前記磁極は、周囲方向に沿って4つのグループに分割され、各磁極の極性は、同じ層における2つの隣接する磁極の一方とは逆であり、且つ同じ層における2つの隣接する磁極の他方と同じである、請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記駆動部は、同じ極性を有する磁極の2つのグループに各々対応する2つのコイルを備え、これら2つのコイルに流れる電流の方向は、互いに逆である、請求項5に記載のレンズ駆動装置。
- 前記磁極は、周囲方向に沿って2つのグループに分割され、前記駆動部は、磁極の2つのグループに各々対応する2つのコイルを含む、請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 同じ層の磁極は、同じ極性を有し、そして前記駆動部は、全ての磁極に対応する単一のコイルを含む、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 同じ層の磁極は、同じ極性を有し、更に、1以上の整数をNとすれば、前記磁極は、2*N個のグループに分割され、そして前記駆動部は、磁極の1つのグループに各々対応する2*N個のコイルを含む、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 同じ層の磁極は、同じ極性を有し、更に、1以上の整数をNとすれば、前記磁極は、2*N個のグループに分割され、そして前記駆動部は、磁極の2つのグループに各々対応するN個のコイルを含む、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 前記可動部は、前記固定部の内側に配置され、前記磁石手段は、前記鉄シェルの内面に固定され、そして前記コイルは、レンズホルダの外面に固定される、請求項1から10のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
- 前記コイルは、レンズホルダに固定される前に弧状に形成される、請求項11に記載のレンズ駆動装置。
- 前記コイルは、レンズホルダの外面に接着剤で固定される、請求項12に記載のレンズ駆動装置。
- 同じ層の磁極は、同じ極性を有する、請求項1に記載のレンズ駆動装置。
- 各グループの磁極は、単一のモノリシック磁石として一体的に形成される、請求項1から14のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
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