JP2009222878A - レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、簡易な構成で小型化できると共に位置検知精度が高いレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話を提供することである。
【解決手段】本発明に係るレンズ駆動装置１は、各磁気スケール５７は対向するＭＲセンサ５９の移動方向に沿って異なる磁極を交互に配置して筺体１３に固定してあり、各ＭＲセンサ５９はフレキシブル基板（フレキシブルケーブル）６０に接続してあり、フレキシブル基板６０は、筺体１３の内壁面に沿って配置し且つ筺体１３の内側に向けて湾曲して先端部３７にＭＲセンサ５９を取付けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ズーム機能を備えるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。

一般に、移動体（レンズホルダ）に移動方向に長い磁気スケールを設け、筺体（基体）にＭＲセンサを設けて、ＭＲセンサの検知信号を筺体から導出することが公知であるが、移動体に磁気スケールを設けると、磁気スケールの長さ分、移動体の移動空間を大きくとる必要があるので、装置が大型化するという問題があった。

これに対して、特許文献１には、光学ズームレンズ（以下単に「ズームレンズ」という）及び光学フォーカスレンズ（以下単に「フォーカスレンズ」という）を備えるレンズ駆動装置において、各レンズホルダに磁気スケールを固定して、筺体には２つのＭＲセンサを光軸方向に位置をずらして設け、一つのレンズホルダの位置を２つのＭＲセンサを利用して検知することが開示されている。

特開２００７−２５６１４４号公報

しかし、特許文献１の技術では、一つのレンズホルダの位置を２つのＭＲセンサで検知しているので、位置検知機構構が複雑になりコスト高になると共に、精度の高い位置検知がし難いという問題がある。

そこで、本発明は、簡易な構成で小型化できると共に位置検知精度が高いレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、筺体と、筺体内を光軸方向に沿って移動自在な光学ズームレンズホルダと、ズームレンズホルダ駆動手段と、筺体内を光軸方向に沿って移動自在な光学フォーカスレンズホルダと、フォーカスレンズホルダ駆動手段と、光学ズームレンズホルダに固定したズーム用ＭＲセンサと、光学フォーカスレンズホルダに固定したフォーカス用ＭＲセンサと、各ＭＲセンサに対向配置した磁気スケールとを備えたレンズ駆動装置であって、各磁気スケールは対向するＭＲセンサの移動方向に沿って異なる磁極を交互に配置して筺体に固定してあり、各ＭＲセンサはフレキシブルケーブルに接続してあり、フレキシブルケーブルは、筺体の内壁面に沿って配置し且つ筺体の内側に向けて湾曲して先端部にＭＲセンサを取付けてあることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、各フレキシブルケーブルは帯状であり、帯の縁にＭＲセンサを固定していることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、ズームレンズホルダ駆動手段とフォーカスレンズ駆動手段とは、各々レンズホルダが係合する光軸方向に設けた駆動軸を振動させてレンズホルダを移動しており、各磁気スケールは駆動軸と間隔をあけて且つ平行に配置されており、各レンズホルダには、駆動軸との係合部とＭＲセンサ固定部との間にフレキシブルケーブルの接続空間を形成してあり、このフレキシブルケーブル接続空間でフレキシブルケーブルの先端をＭＲセンサの裏面に接続していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、各レンズホルダは、駆動軸の側面に摩擦係合する摩擦部材を有し、ＭＲセンサ固定部と駆動軸係合部との間には摩擦部材を付勢する付勢部材を配置してあり、フレキシブルケーブルは筺体の内壁側から付勢部材を跨いでフレキシブルケーブルの接続空間に先端を配置してあることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置を搭載したカメラである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカメラを搭載したカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、各レンズホルダにＭＲセンサを設け、各ＭＲセンサに対峙する磁気スケールは対峙するＭＲセンサの移動方向に沿って筺体に固定しているので、簡易な構成で小型化できると共に位置検知精度が高い。

フレキシブルケーブルは、筺体の内壁面に沿って配置し、筺体の内側に湾曲した先端にＭＲセンサを取付けているので、フレキシブルケーブルを安定に保持でき、レンズホルダが移動したときに、光軸（レンズ）側にフレキシブルケーブルが突設したり変形したりすることを防止できる。また、フレキシブルケーブルは筺体の内壁面で支持しているので湾曲部の弾性変形力を筺体で受けることができるから、湾曲の曲率を大きくしてフレキシブルケーブルの収納空間を小さくできる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、レンズホルダと共にＭＲセンサが移動すると、フレキシブルケーブルは湾曲部の位置を変えることになるが、帯状のフレキシブルケーブルは縁から帯の幅方向に順次変形することで、湾曲部を滑らかに変形でき且つケーブルの折れ曲がり（Ｖ字状に折れる）を防止できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の作用効果を得ることができると共に、各レンズホルダには駆動軸との係合部とＭＲセンサ固定部との間にフレキシブルケーブルの接続空間を形成しているので、レンズホルダのデッドスペースを利用してフレキシブルケーブルをＭＲセンサに接続でき、装置の小型化を図ると共にコンパクトな構成にできる。

また、フレキシブルケーブルの湾曲部が各レンズホルダの移動領域内から大きくはみ出さないので、この点でも装置の更なる小型化を実現できる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏すると共に、付勢部材を、各レンズホルダのＭＲセンサ固定部と駆動軸係合部との間に配置しているので、装置を大型化することなく付勢部材の寸法（支点から作用点までの長さ）を長くすることができ、これにより小さい弾性係数のばねで大きな付勢力を得ることができると共に付勢力の微調整がし易い。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の作用効果を奏するカメラを提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の作用効果を奏するカメラ付き形態電話を提供できる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本実施の形態に係るレンズ駆動装置の概略的構成を示した斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、図３は本実施の形態に係るレンズ駆動装置の側部周辺を示した斜視図であり、図４は本実施の形態に係るレンズ駆動装置を下側から見た斜視図である。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれるデジタルカメラに用いられるものであり、光学ズーム付きオートフォーカスデジタルカメラのレンズ駆動装置である。

レンズ駆動装置１は、図２に示すように、ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５と、ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズホルダ駆動手段７と、フォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段９とを備えている。このレンズ駆動装置１は画像センサ１１が設けてある基板４に装着されている。

ズームレンズホルダ３は、本実施の形態では光学ズームレンズ１４を保持しており、フォーカスレンズホルダ５は、光学フォーカスレンズ１６を保持しており、光学ズームレンズ１４と光学フォーカスレンズ１６とは光軸を同一にしてあり、光軸上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。

ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズホルダ駆動手段７の構成とフォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段９の構成とは同一であるから、主にフォーカスレンズホルダ駆動手段９の構成を説明して、ズームレンズホルダ駆動手段７の構成には同一作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略する。

ズームレンズホルダ駆動手段７及びフォーカスレンズホルダ駆動手段９は、各々、筐体１３の基底１５に配置したピエゾ素子１７と、ピエゾ素子１７の振動子１９に固定した駆動軸２１、２７とから構成されている。

ピエゾ素子１７は、駆動軸２７の軸線に設けた前側対向電極２３と後側対向電極２５と、これらの対向電極間に位置する振動子１９を有している。尚、本実施の形態では、前側は光学ズームの望遠側であり、後側は光学ズームの拡大側である。

このピエゾ素子１７には、前側対向電極２３と後側対向電極２５とにパルス電流を供給する位置制御部４９が接続されており、前側対向電極２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が移動し、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。同様に、後側対向電極２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が移動し、反力で戻ることによる変形を繰り返して振動する。

駆動軸２７は基端２７аをピエゾ素子１７の振動子１９に固定してあり、先端２７ｂは筐体１３に樹脂製部材を介して固定されている。この駆動軸２７は横断面が円形である（図３参照）。

ズームレンズホルダ３は、図３に示すように、側部の一端側に駆動軸２１との係合部３１を有しており、係合部３１は、ズームレンズホルダ３の外側から駆動軸２１と接触する一方の摩擦部材２９と、ズームレンズホルダ３の内側から駆動軸２１と接触する他方の摩擦部材３３とから構成されている。各摩擦部材２９、３３は、横断面が略へ字状であり、円形の駆動軸２１と横断面において２点で点接触している。このように、点接触することにより、駆動軸２１とズームレンズホルダ３の係合部３１との間の摩擦により生じる粉や塵等を非接触箇所に逃すことができるので、駆動の信頼性が高くできる。図１及び図２に示すように、ズームレンズホルダ３の一端部と対角線上に位置する他端部５０には、フォーカスレンズホルダ５の駆動軸２７が挿通されて、ズームレンズホルダ３の移動をガイドするようになっている。尚、フォーカスレンズホルダ５の構成もズームレンズホルダ３の構成と同様になっている。

一方の摩擦部材２９は、へ字の頂部がズームレンズホルダ３の外側面３９よりも外方に突出しており、ズームレンズホルダ３の外側面３９に沿って装着された板ばね（付勢部材）４３により、レンズホルダ３の外側から駆動軸２１側に付勢されている。これにより、駆動軸２１と一方及び他方の摩擦部材２９、３３とが圧接するようになっている。

レンズ駆動装置１の筐体１３内には、図１に示すように、ズームレンズホルダ３の位置を検知する第１位置検知手段５４と、フォーカスレンズホルダ５の位置を検知する第２位置検知手段５５とが設けてある。

第１位置検知手段５４と第２位置検知手段５５とは同じ構成であり、各々、レンズの光軸０方向に沿って異なる磁極（Ｓ極とＮ極）を交互に配置した磁気スケール５７と、磁界強度を検知するＭＲセンサ５９とから構成されている。以下、主に第１位置検知手段５４について説明する。

ＭＲセンサ５９は、図３に示すように、直方体形状であり、ズームレンズホルダ３の側部の他端側に固定されている。ＭＲセンサ５９の表面には磁界強度検知面６３が形成されており、裏面には後述するフレキシブル基板（フレキシブルケーブル）６０との接続部６７が設けられている。ＭＲセンサ５９の裏面は係合部３１側を向いている。接続部６７は、ズームレンズホルダ３の内側面５１の近傍に且つ内側面５１に沿って形成されている。

磁気スケール５７は、直方体形状であり、ＭＲセンサ５９の磁界強度検知面６３（ＭＲセンサ５９の表面）に対向し且つ長手方向が駆動軸２１と平行になるように筐体１３に固定されている。

各ＭＲセンサ５９の位置情報信号は、ＭＲセンサ５９に各信号配線を接続したフレキシブル基板６０により位置制御部４９に送られるようになっている。尚、位置制御部４９にはズーム操作部４７からの操作信号も送られるようになっている。

即ち、ＭＲセンサ５９が磁気スケール５７に沿って各レンズホルダ３、５と共に移動することにより、位置制御部４９が各レンズホルダ３、５の基準位置（又は初期位置）からの移動量及び移動方向を検知可能になっている。

ズームレンズホルダ３には、ＭＲセンサ５９と係合部３１との間にＭＲセンサ５９とフレキシブル基板６０との接続空間６１が形成されている。

フレキシブル基板６０は、図３に示すように、帯状であり、先端部３７の縁が、接続空間６１においてＭＲセンサ５９の接続部（裏面）６７に固定されており、接続空間６１からズームレンズホルダ３の内側面５１に沿って直線状に配置してあり、内側面５１側から板ばね４３を跨ぐように湾曲して下方に延出している。筐体１３の内壁面に沿って下方に延出したフレキシブル基板６０は、図１に示すように、筐体１３の下側にある基端部３５が、配線基板６５に接続されている。

即ち、フレキシブル基板６０は筐体１３の内壁面に支持されて、湾曲部Ｗの弾性変形力を筺体１３で受けることができるようになっている。

フレキシブル基板６０の基端部３５は、図４の部分拡大図に示すように、ポリイミド製の補強板７１に固定されており、補強板７１を介して粘着テープ６９で筐体１３の内壁面に固定されている。尚、補強板７１の粘着テープ６９に固定される面は平坦となっている。ポリイミドは、通常の高分子に比べて高強度であり、耐熱性及び電機絶縁性に優れる。フォーカスレンズ駆動手段９側にあるフレキシブル基板６０の基端部３５の固定について説明したが、ズームレンズ駆動手段７側にあるフレキシブル基板６０の基端部３５の固定も同様になっている。

次に、第１実施の形態の作用及び効果について説明する。本実施の形態では、ズームレンズホルダ３を移動して光学ズームで倍率を変え、次にフォーカスレンズホルダを移動して焦点距離を合わせるものである。

ズームレンズホルダ３を、望遠側（前側）に移動する場合には、ピエゾ素子１７の前側対向電極２３に所定パルスの電流を供給して、振動子１９を振動させる。振動子１９はパルス電流が供給されると前側に突設するようにして変形し、駆動軸２１は、前側に向けて移動し、ズームレンズホルダ３は係合部３１で駆動軸２１との摩擦力があるので前側に移動する。次に、振動子１９が反力により素早く元の位置に戻ると、慣性力により駆動軸２１のみが振動子１９と共に初期位置に戻る。このような動作を繰り返すことにより、ズームレンズホルダ３は駆動軸２１に沿って前進する。

同様に、ズームレンズホルダ３を、拡大側（後側）に移動する場合には、ピエゾ素子１７の後側対向電極２５に同様のパルスの電流を供給して、振動子１９を振動させれば、ズームレンズホルダ３は後退する。

フォーカスレンズホルダ５の駆動もズームレンズホルダ３と同様にピエゾ素子１７に所定パルスの電流を供給することにより、フォーカスレンズホルダ５を前進又は後退させることができる。

また、駆動軸２７、２１により、各々、ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５を支持しているので、各レンズホルダ３、５を安定に移動できる。

ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５の位置制御について説明する。ズーム操作部４７からズーム望遠信号が位置制御部４９に送信されると、ピエゾ素子１７の前側対向電極２３に通電されて、後側にある基準位置からズームレンズホルダ３が前側に移動する。このとき、フレキシブル基板６０が縁から帯の幅方向に順次変形しつつその湾曲位置を順次前側に変えながら、ズームレンズホルダ３に追従する。ズームレンズホルダ３が指定のズーム倍率に応じた位置に移動すると、ＭＲセンサ５９から位置検知信号が位置制御部４９に送られて、ズームレンズホルダ３の移動が停止される。ズームレンズホルダ３が停止すると、画像センサ１１からの情報に基づいて焦点距離を合わせるべくフォーカスレンズホルダ５が基準位置から前側に移動する。次に、ズーム操作部４７からズーム拡大信号が位置制御部４９に送信されると、ピエゾ素子１７の後側対向電極２５に通電されて、ズームレンズホルダ３が後側に移動する。ズームレンズホルダ３が指定のズーム倍率に応じた位置に移動すると、ＭＲセンサ５９から位置検知信号が位置制御部４９に送られて、ズームレンズホルダ３の移動が停止される。ズームレンズホルダ３が停止すると、画像センサ１１からの情報に基づいて焦点距離を合わせるべくフォーカスレンズホルダ５が後側に移動する。

本実施の形態によれば、各レンズホルダ３、５にＭＲセンサ５９を設け、各ＭＲセンサ５９に対峙する磁気スケール５７は対峙するＭＲセンサ５９の移動方向に沿って筺体１３に固定しているので、簡易な構成で小型化できると共に位置検知精度が高い。

フレキシブル基板６０は、筺体１３の内壁面に沿って配置し、筺体１３の内側に湾曲した先端にＭＲセンサ５９を取付けているので、フレキシブル基板６０を安定に保持でき、各レンズホルダ３、５が移動したときに、光軸（レンズ）側にフレキシブル基板６０が突設したり変形したりすることを防止できる。また、フレキシブル基板６０は筺体１３の内壁面で支持しているので湾曲部Ｗの弾性変形力を筺体で受けることができるから、湾曲の曲率を大きくしてフレキシブル基板６０の収納空間を小さくできる。

各レンズホルダ３、５と共にＭＲセンサ５９が移動すると、フレキシブル基板６０は湾曲部Ｗの位置を変えることになるが、帯状のフレキシブル基板６０は縁から帯の幅方向に順次変形することで、湾曲部Ｗを滑らかに変形でき且つ基板６０の折れ曲がり（Ｖ字状に折れる）を防止できる。

各レンズホルダ３、５には駆動軸２１、２７との係合部３１とＭＲセンサ固定部との間にフレキシブル基板６０の接続空間６１を形成しているので、各レンズホルダ３、５のデッドスペースを利用してフレキシブル基板６０をＭＲセンサ５９に接続でき、装置の小型化を図ると共にコンパクトな構成にできる。

また、フレキシブル基板６０の湾曲部Ｗが各レンズホルダ３、５の移動領域内から大きくはみ出さないので、この点でも装置の更なる小型化を実現できる。

板ばね（付勢部材）４３を、各レンズホルダ３、５のＭＲセンサ５９固定部と駆動軸係合部との間に配置しているので、装置を大型化することなく、板ばね（付勢部材）４３の寸法（支点から作用点までの長さ）を長くすることができ、小さい弾性係数のばねで大きな付勢力を得ることができると共に付勢力の微調整がし易い。

フレキシブル基板６０を粘着テープで筐体１３に固定する際、フレキシブル基板６０の基板面には凹凸があり、またフレキシブル基板６０は柔軟性に富むため、粘着テープ６９面との接着強度を確保することが困難である。

そこで、本実施の形態では、フレキシブル基板６０の基端部３５を、ポリイミド製で板面が平坦な補強板７１に固定し、補強板７を介して粘着テープ６９で筐体１３の内壁面に固定している。これにより、補強板７１と粘着テープ６９との接着強度を確保できるので、基端部３５を粘着テープ６９のみで筐体１３の内壁面に固定するよりも、基端部３５を筐体１３の内壁面に強固に固定できる。

本実施の形態と同様の作用効果を奏するレンズ駆動装置１を備えたカメラ及びこのカメラを搭載した携帯電話を提供できる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

帯状のフレキシブルケーブル（フレキシブル基板６０）を用いているが、これに代えて、線状のフレキシブルケーブルを用いても良い。

ズームレンズホルダ駆動手段７及びフォーカスレンズ駆動手段９は、ピエゾ素子１７と駆動軸２１、２７とによる構成に限らず、マグネット、ヨーク及びコイルとで構成するリニアモータ機構により駆動する構成であっても良い。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置の概略的構成を示した斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置の側部周辺を示した斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置を下側から見た斜視図である。

１ レンズ駆動装置
３ ズームレンズホルダ
５ フォーカスレンズホルダ
７ ズームレンズホルダ駆動手段
９ フォーカスレンズホルダ駆動手段
１３ 筐体
１７ ピエゾ素子
１９ 振動子
２１ 駆動軸
２７ 駆動軸
２９ 摩擦部材
３１ 係合部
４３ 板ばね
５１ 筐体の内壁面
５７ 磁気スケール
５９ ＭＲセンサ
６０ フレキシブル基板（フレキシブルケーブル）
６１ 接続空間

Claims (6)

1. 筺体と、筺体内を光軸方向に沿って移動自在な光学ズームレンズホルダと、ズームレンズホルダ駆動手段と、筺体内を光軸方向に沿って移動自在な光学フォーカスレンズホルダと、フォーカスレンズホルダ駆動手段と、光学ズームレンズホルダに固定したズーム用ＭＲセンサと、光学フォーカスレンズホルダに固定したフォーカス用ＭＲセンサと、各ＭＲセンサに対向配置した磁気スケールとを備えたレンズ駆動装置であって、各磁気スケールは対向するＭＲセンサの移動方向に沿って異なる磁極を交互に配置して筺体に固定してあり、各ＭＲセンサはフレキシブルケーブルに接続してあり、フレキシブルケーブルは、筺体の内壁面に沿って配置し且つ筺体の内側に向けて湾曲して先端部にＭＲセンサを取付けてあることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 各フレキシブルケーブルは帯状であり、帯の縁にＭＲセンサを固定していることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. ズームレンズホルダ駆動手段とフォーカスレンズ駆動手段とは、各々レンズホルダが係合する光軸方向に設けた駆動軸を振動させてレンズホルダを移動しており、各磁気スケールは駆動軸と間隔をあけて且つ平行に配置されており、各レンズホルダには、駆動軸との係合部とＭＲセンサ固定部との間にフレキシブルケーブルの接続空間を形成してあり、このフレキシブルケーブル接続空間でフレキシブルケーブルの先端をＭＲセンサの裏面に接続していることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 各レンズホルダは、駆動軸の側面に摩擦係合する摩擦部材を有し、ＭＲセンサ固定部と駆動軸係合部との間には摩擦部材を付勢する付勢部材を配置してあり、フレキシブルケーブルは筺体の内壁側から付勢部材を跨いでフレキシブルケーブルの接続空間に先端を配置してあることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置を搭載したカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラを搭載したカメラ付き携帯電話。

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