JP2010197719A - レンズ駆動装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ枠の移動時においてレンズの径方向へのガタを除去できるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】ヨーク４を光軸方向に延在させ、延在したヨーク４の内周面４ｃ，４ｄとレンズ枠１の外周面１ｃ，１ｄとを部分的に摺接して、該レンズ枠１を光軸方向へ往復動自在に支持し、レンズ枠１と磁石３又はヨーク４との間に、このレンズ枠１を光軸方向へ付勢する弾性体５を備え、該弾性体５の付勢力でレンズ枠１の外周面１ｄを、ヨーク４の内周面４ｄの光軸方向と交差する方向へ片寄って押圧するように配置することにより、弾性体５の付勢力でレンズ枠１には光軸方向への押圧力が発生すると同時に、光軸方向と交差する方向へも押圧力が発生して、該レンズ枠１の外周面１ｄのみが、ヨーク４の内周面４ｄの周方向一部に接触しながら移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイル型モータを駆動源としてレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動装置、及び、これを用いたデジタルカメラ、銀塩フィルム式カメラ、携帯電話機，携帯型パーソナルコンピュータ，携帯型音楽プレーヤ，ＰＤＡなどの携帯情報端末機などからなる撮像装置に関する。
詳しくは、レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠に固定されるコイルと、このコイルに近接して配置される磁石と、この磁石が固定されるヨークとを備え、これらコイル、磁石及びヨークにより該レンズ枠を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置、及び、これを用いた撮像装置に関する。

従来、この種のレンズ駆動装置としては、レンズ後部を保持する鏡枠の光軸方向中間部が、円筒状継鉄の内径面に対してボールベアリングを介して摺動自在に軸受けされ、この円筒状継鉄内に永久磁石を固定し、レンズ後部の鏡枠に固定されたコイルへの通電時に、電磁力によって光軸方向へ直線的に可動するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭５９−１１６６２７号公報（第２頁、第１図）

しかし乍ら、このような従来のレンズ駆動装置では、レンズ枠（鏡枠）をボールベアリングで光軸方向へ往復動自在に支持するため、ボールベアリングが必要となって、その分だけ部品点数が増えて、組立て時間も長くなり、コストアップの要因となると共に、コンパクト化し難くなるという問題があった。
さらに、部品点数の増加による部品の寸法公差の積み上げ誤差や、組立時の誤差のため、レンズの移動時にレンズ枠自体が光軸に対して傾き易く、それにより、像ゆれ、像ボケ、像ゆがみなどの光学性能の劣化が生じるという問題もあった。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、レンズ枠の移動時においてレンズの径方向へのガタを除去できるレンズ駆動装置及び撮像装置を提供することにある。

本発明のレンズ駆動装置は、ヨークを光軸方向に延在させ、延在したヨークの内周面とレンズ枠の外周面とを部分的に摺接して、該レンズ枠を光軸方向へ往復動自在に支持し、前記レンズ枠と磁石又はヨークとの間に、前記レンズ枠を光軸方向へ付勢する弾性体を備え、該弾性体の付勢力で前記レンズ枠の外周面を、前記ヨークの内周面の光軸方向と交差する方向へ片寄って押圧するように配置したことを特徴としている。
この構成によれば、弾性体の付勢力により、レンズ枠には光軸方向への押圧力が発生すると同時に、光軸方向と交差する方向へも押圧力が発生して、該レンズ枠の外周面のみが、ヨークの内周面の周方向一部に接触しながら移動する。
したがって、レンズ枠の移動時においてレンズの径方向へのガタを除去することができる。
その結果、レンズ移動時のどの位置においても安定して撮影することができる。
それにより、安定的に直線移動させるレンズ駆動装置を提供できると共に、レンズ枠を安定的に直線移動させるためにボールベアリングなどの軸受け部品を配備する必要がないため、その分だけレンズ駆動装置の小型が図れる。

上記構成のレンズ駆動装置において、前記弾性体がコイルばねであり、該コイルばねの巻端位置を周方向への移動を制限する位置決め部を前記レンズ枠に設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、レンズ枠に対して弾性体のコイルばねが周方向へ位置ズレせず、レンズ枠の外周面の周方向一部である摺動部が必ずヨークの内周面に接触しながら光軸方向へ移動する。
したがって、レンズ枠の片寄り方向を固定させることができる。
それにより、レンズ移動の安定性を更に向上させることができる。

上記構成のレンズ駆動装置において、前記弾性体がコイルばねであり、前記レンズ枠に該コイルばねのばね受け面を光軸方向に対し所定角度で傾斜するように設けた、構成を採用することができる。
この構成によれば、光軸と傾斜したばね受け面により、コイルばねの軸線方向が光軸と斜めに配置されるため、レンズ枠の往復動に伴ってレンズ枠の外周面の周方向一部である摺動部が必ずヨークの内周面に接触しながら光軸方向へ移動する。
したがって、レンズ枠の片寄り方向を固定させることができる。
それにより、レンズ移動の安定性を更に向上させることができる。

そして、本発明の撮像装置は、上記構成をなすレンズ駆動装置を含む、ことを特徴としている。
この構成によれば、駆動源として上述のレンズ駆動装置を搭載するため、撮像装置の小型化、軽量化を達成できると共に、像ゆれ、像ボケ、像ゆがみなどの光学性能の劣化防止を達成することができる。

上記構成をなす本発明のレンズ駆動装置によれば、構造の簡素化、部品の集約化、光軸に垂直な径方向の小型化（小径化）などを達成しつつ、レンズを光軸方向に円滑にまた高精度に駆動することができる。
したがって、小型化が要求される携帯情報端末装置などに搭載されるモバイルカメラなどに好適である。

本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示す光軸を含む断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の動作を説明するためのものであり、レンズ枠が無限遠撮影位置にある状態を示す断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の動作を説明するためのものであり、レンズ枠が近接撮影位置にある状態を示す断面図である。 図１に示すレンズ駆動装置の分解斜視図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸を含む断面図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸を含む断面図である。 図６に示すレンズ駆動装置を光軸方向の前方から見た正面図である。 図６に示すレンズ駆動装置の動作を説明するためのものであり、レンズ枠が無限遠撮影位置にある状態を示す断面図である。 図６に示すレンズ駆動装置の動作を説明するためのものであり、レンズ枠が近接撮影位置にある状態を示す断面図である。 図６に示すレンズ駆動装置の分解斜視図である。 本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸を含む断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１〜図４は、本発明に係るレンズ駆動装置の一実施形態を示すものであり、図１はオートフォーカス（ＡＦ）駆動によりレンズ枠が通常撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図２はレンズ枠が無限遠撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図３はレンズ枠が近接撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図４は装置の分解斜視図である。

このレンズ駆動装置は、図１〜図４に示すように、レンズＧを保持するレンズ枠１、このレンズ枠１を光軸方向へ往復駆動するために該レンズ枠１に固定されたコイル２、このコイル２に近接して配置される磁石３、この磁石３が固定されるヨーク４、上記レンズ枠１を光軸方向のどちらか一方向に押す圧縮コイルばねなどの弾性体５、これらヨーク４などを固定するフレーム６などを備えている。

上記レンズ枠１は、合成樹脂などの材料を用いて、図１〜図４に示すように、レンズＧの外周を囲むように円筒状に形成され、その内周に前記レンズＧを保持すると共に、該レンズ枠１の外周を後述するヨーク４の内周と平行に形成し、これら両者を部分的に摺接させて、該レンズ枠１を光軸方向へ往復動自在に支持している。

さらに、このレンズ枠１には、前記レンズＧの径方向へ外形寸法が異なる円筒小径部１ａと円筒大径部１ｂを光軸方向へ形成して、これらの外周には、小径外周面１ｃと大径外周面１ｄをそれぞれ光軸Ｌと平行に形成することが好ましい。

図示例の場合には、上記小径外周面１ｃを光軸方向の前方（図１〜図３では左方向）に、上記大径外周面１ｄを光軸方向の後方（図１〜図３では右方向）にそれぞれ配置しており、これら円筒小径部１ａ及び円筒大径部１ｂの内周に、前記レンズＧとして複数枚のレンズを光軸方向へ分散して所定間隔毎に配置固定している。

これら複数枚のレンズの光軸方向の前方又は後方若しくは各レンズの間には、内面反射等の影響を防ぐために口径板Ａを設けることが好ましい。
図示例の場合には、複数枚のレンズの光軸方向の前方及び各レンズの間に口径板Ａをそれぞれ配置している。

上記コイル２は、ボイスコイル型モータの一部をなす電磁コイルであり、図１〜図４に示すように、予め環状（円筒状）に成形され、その後、上記レンズ枠１の外周に後述する磁石３と近接して固着されている。
また、このコイル２は、図示しないボビンを介して配置することも可能である。

上記磁石３は、ボイスコイル型モータの一部をなす永久磁石であり、図１〜図４に示すように、予め環状（円筒状）に形成され、その後、後述するヨーク４の内周に、上記コイル２と所定の隙間を空けて対向するように固着されている。

上記ヨーク４は、ボイスコイル型モータの一部をなすものであり、図１〜図４に示すように、軟磁性材料を用いて予め環状（円筒状）に形成され、その後、その外周に突設された取り付け部４ｘを前記フレーム６の外周に突設された取り付け部６ｘに対し、ビス止めするなどして固定支持される。

また、このヨーク４を光軸方向に延在させ、その内周面と上記レンズ枠１の外周面とを部分的に摺接して、該レンズ枠１を光軸方向へ往復動自在に支持している。
さらに、このヨーク４の内周面と上記レンズ枠１の外周面を平行に配置し、該レンズ枠１の光軸方向２箇所以上の外周面において、光軸方向両端部のみを、上記ヨーク４の平滑な内周面にそれぞれ部分的に摺接させることが好ましい。

詳しく説明すれば、上記ヨーク４は、小径な内側円筒部４ａと大径な外側円筒部４ｂを光軸方向の断面コ字状にもつ二重円筒状に形成され、これら内側円筒部４ａ及び外側円筒部４ｂをそれぞれ光軸Ｌと平行に形成している。
内側円筒部４ａは、上記コイル２とレンズ枠１の円筒小径部１ａとの間に挿入され、その内周面４ｃを、上記小径外周面１ｃと部分的に摺接する第１ガイド部としている。
また、外側円筒部４ｂには、上記磁石３を内嵌させて保持すると共に、光軸Ｌと平行な方向に磁石３より長くなるようにフレーム６へ向け後方に延長され、その内周面４ｄを、上記レンズ枠１の円筒大径部１ｂの大径外周面１ｄと部分的に摺接する第２ガイド部としている。

これら部分的な摺接部は、図１〜図４に示すように、上記レンズ枠１の小径外周面１ｃ及び大径外周面１ｄの円周上には、摺動部１ｅとして光軸方向に延びる複数の凸部を、上記ヨーク４の内側円筒部４ａの内周面４ｃ及び外側円筒部４ｂの内周面４ｄに向けて突出形成している。
尚、小径外周面１ｃ及び大径外周面１ｄの円周上には、複数の摺動部１ｅとして、少なくとも３箇所ずつの凸部を形成すると、これら凸部のみを上記ヨーク４の内側円筒部４ａの内周面４ｃ及び外側円筒部４ｂの内周面４ｄに摺接させることができる。

それ以外の例として図示しないが、ヨーク４の内側円筒部４ａの内周面４ｃ及び外側円筒部４ｂの内周面４ｄの一部に摺動部として、光軸方向へ延びる凸部を突出形成することにより、上記レンズ枠１の小径外周面１ｃ及び大径外周面１ｄとそれぞれ部分的に摺接させることも可能である。
さらに、上記凸部は、摺接する頂点が点接触であっても良い。
この場合には、ヨーク４の内側内周面４ｃ及び外側内周面４ｄとレンズ枠１の小径外周面１ｃ及び大径外周面１ｄとの接触面積が減少するため、それらの間に発生する摩擦抵抗を更に小さくすることができる。

上記構成においては、上記磁石３が設けられたヨーク４を光軸方向に延在させてレンズ枠１の移動ガイドとしたため、ボイスコイル型モータのヨーク４がレンズＧのガイド部と同一部品化され、その分だけ部品点数を軽減でき、組立て時間の短縮化が図れると共に、光軸Ｌに垂直な径方向の小型化も図れる。
また、これら同一部品化により、部品（公差）の積み上げ誤差や組立時の誤差が略無くなり、ボイスコイル型モータとしてのヨーク４自体や、レンズ枠１の移動ガイドとしてのガイド部について、光軸Ｌに対して平行度を容易に保つことができ、レンズ移動の際の微細なブレを無くすことができる。
さらに、図１〜図４に示すように、上記ヨーク４を断面コ字状の二重円筒状に形成して、その光軸Ｌに平行な二つの内周ガイド面に対し前記レンズ枠１の外周ガイド面を部分的に摺接させた場合には、レンズ枠１の光軸方向への移動に伴う倒れやブレが更に抑制されるため、より好適である。

一方、上記弾性体５は、コイルばねなどからなり、レンズ枠１と磁石３又はヨーク４と間に配置している。
図示例の場合には、レンズ枠１の円筒大径部１ｂの前面に形成される段差部１ｆから、磁石３の後端面３ａ又はヨーク４の内周面４ｄに形成される段差部に亘ってコイルばね５を配置し、その弾性変形によりレンズ枠１を常時光軸方向の後方へ向け付勢している。

さらに、上記フレーム６には、アタッチメント７を介して例えばＣＣＤなどの撮像素子８が固定された外部接続用基板９を固着している。

次に、このレンズ駆動装置の動作について図１〜図３を参照して説明すると、図１に示すように、レンズ駆動装置のレンズ枠１がオートフォーカス駆動により通常撮影位置にある状態では、ボイスコイル型モータが撮影距離に応じて、適切な通電をコイル２に行い、レンズ枠１を定位置に保持している。

さらに、図２に示すように、レンズ枠１が無限遠撮影位置にある状態では、ボイスコイル型モータのコイル２に通電されておらず、レンズ枠１は弾性体５の付勢力によって光軸方向の後方に押圧され、レンズ枠１の後端部１ｇがフレーム６に当接している。

また、図３に示すように、レンズ枠１が近接撮影位置にある状態では、ボイスコイル型モータのコイル２への通電によりレンズ枠１が光軸方向の前方に移動する力が、弾性体５の付勢力よりも勝っており、レンズ枠１の係合部１ｈがヨーク４の内側円筒部４ａの末端に突き当たって、それ以上、前方に移動することを制限している。

図５は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸方向の断面図である。
この実施形態においては、前記ヨーク４を前述の図１〜図４に示した実施形態の断面コ字状の二重円筒状に代えて一重の円筒状に形成し、その平滑な内周面４ｅに前記レンズ枠１の外周面を部分的に摺接させた以外は、前述の図１〜図４に示した実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この装置においては、図５に示すように、上記ヨーク４の平滑な内周面４ｅと前記レンズ枠１の外周面を平行に配置し、該レンズ枠１の光軸方向２箇所以上の外周面として、光軸方向両端部のみを、上記ヨーク４の平滑な内周面４ｅにそれぞれ部分的に摺接させている。

上記レンズ枠１の光軸方向両端には、前記コイル２及び上記ヨーク４の平滑な内周面４ｅに固着された前記磁石３を挟むように、一対の円筒凸部１ｉが該ヨーク４の平滑な内周面４ｅへ向けて突出形成され、これら円筒凸部１ｉの外周面１ｊをそれぞれ光軸Ｌと平行に形成して、ヨーク４の平滑な内周面４ｅと部分的に摺接させている。

これら部分的な摺接箇所は、上記円筒凸部１ｉの外周面１ｊの一部に摺動部１ｅとして、光軸方向に延びる複数の凸部を、ヨーク４の内周面４ｅに向けて突出形成することにより、該凸部のみをヨーク４の内周面４ｅにそれぞれ部分的に摺接させることが好ましい。
それ以外の例として図示しないが、ヨーク４の内周面４ｅの一部に摺動部として、光軸方向へ延びる凸部を突出形成して、上記円筒凸部１ｉの外周面１ｊとそれぞれ部分的に摺接させることも可能である。

したがって、図５に示す実施形態も、前述の図１〜図４に示した実施形態と同様な作用効果が得られ、更に加えて上記ヨーク４の断面形状を簡素化できて軽量化が達成できる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
例えば、前記レンズＧは図示された３枚に限定されず、１枚以上であれば良い。

図６〜図１０は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸方向の断面図であり、図６はオートフォーカス（ＡＦ）駆動によりレンズ枠が通常撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図７は装置を光軸方向の前方から見た正面図、図８はレンズ枠が無限遠撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図９はレンズ枠が近接撮影位置にある装置の光軸方向の断面図、図１０は装置の分解斜視図である。

この実施形態においては、前記弾性体５の付勢力でレンズ枠１の外周面１ｄを、ヨーク４の内周面４ｄの光軸方向と交差する方向へ片寄って押圧するように配置した以外は、前述の図１〜図４に示した実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この装置においては、弾性体５がコイルばねであり、図８に示す無限遠撮影位置にある状態では、ボイスコイル型モータのコイル２に通電されていないため、該コイルばね５の伸長変形によってレンズ枠１を単に光軸方向へ押圧するだけでなく、該光軸方向と交差する方向へ片寄って押圧し、それにより、複数配置された摺動部１ｅのうち一部のみを、ヨーク４の内周面４ｄの周方向一部と摺接させながら光軸方向の後方へ移動するようにしている。

したがって、図６〜図１０に示す実施形態も、前述の図１〜図４に示した実施形態と同様な作用効果が得られ、更に加えてヨーク４の内周面４ｄに対してレンズ枠１の外周面１ｄの周方向一部である摺動部１ｅを光軸方向へスムーズに往復動させるため、両者間に僅かな隙間があっても、ＡＦ駆動時のレンズ枠１のどの位置においてもガタを除去できるため、安定して撮影することができる。

さらに、コイルばね５の巻端位置を周方向への移動を制限する位置決め部１ｋをレンズ枠１に設けている。
図示例では位置決め部１ｋは、図６及び図１０に示すように、コイルばね５の巻端位置を折り曲げて形成した突出部５ａが挿入される、レンズ枠１の円筒大径部１ｂ前面の段差部１ｆに開設された孔からなり、この孔にコイルばね５の巻端の突出部５ａを嵌挿することで固定している。

それにより、レンズ枠１に対してコイルばね５が周方向へ位置決めされるため、レンズ枠１の往復動に伴ってコイルばね５が周方向へ位置ズレせず、レンズ枠１の外周面１ｄの周方向一部である摺動部１ｅが必ずヨーク４の内周面４ｄに接触しながら光軸方向へ移動して、レンズ枠１の片寄り方向を固定させることができる。

図１１は、本発明に係るレンズ駆動装置の他の実施形態を示す光軸方向の断面図である。
この実施形態においては、前述の図６〜図１０に示した実施形態の位置決め部１ｋに代えて、レンズ枠１の円筒大径部１ｂの前面に形成される段差部１ｆ形成される、コイルばね５の巻端部５ｂが当接するばね受け面１ｍを、光軸方向に対し所定角度で傾斜させた以外は、前述の図６〜図１０に示した実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この装置においては、図１１に示すように、光軸Ｌと傾斜したばね受け面１ｍにより、磁石３又はヨーク４との間でコイルばね５の軸線方向が光軸Ｌと斜めに配置されるため、レンズ枠１の往復動に伴ってレンズ枠１の外周面１ｄの周方向一部である摺動部１ｅが必ずヨーク４の内周面４ｄに接触しながら光軸方向へ移動して、レンズ枠１の片寄り方向を固定させることができる。

したがって、図１１に示す実施形態も、前述の図６〜図１０に示した実施形態と同様な作用効果が得られる。

以上述べたように、本発明のレンズ駆動装置は、構造の簡素化、部品の集約化、光軸に垂直な径方向の小型化（小径化）などを達成しつつ、レンズを光軸方向に円滑にまた高精度に駆動することができるため、小型化が要求される携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤ、ＰＤＡなどの携帯情報端末機などからなる撮像装置のレンズ駆動装置として適用できるのは勿論のこと、特に小型化が要求されるレンズ光学系の駆動装置としても有用である。

Ｇ レンズ １ レンズ枠
１ｃ，１ｄ 外周面 １ｅ 周方向一部
１ｋ 位置決め部 １ｍ ばね受け面
２ コイル ３ 磁石
４ ヨーク ４ｃ，４ｄ 内周面
５ 弾性体

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠に固定されるコイルと、このコイルに近接して配置される磁石と、この磁石が固定されるヨークとを備え、これらコイル、磁石及びヨークにより該レンズ枠を光軸方向に移動させるレンズ駆動装置において、
   前記ヨークを光軸方向に延在させ、延在した前記ヨークの内周面と前記レンズ枠の外周面とを部分的に摺接して、該レンズ枠を光軸方向へ往復動自在に支持し、前記レンズ枠と磁石又はヨークとの間に、前記レンズ枠を光軸方向へ付勢する弾性体を備え、該弾性体の付勢力で前記レンズ枠の外周面を、前記ヨークの内周面の光軸方向と交差する方向へ片寄って押圧するように配置したことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記弾性体がコイルばねであり、該コイルばねの巻端位置を周方向への移動を制限する位置決め部を前記レンズ枠に設けた請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記弾性体がコイルばねであり、前記レンズ枠に該コイルばねのばね受け面を光軸方向に対し所定角度で傾斜するように設けた請求項１に記載のレンズ駆動装置。
4. 請求項１〜３いずれか一つに記載のレンズ駆動装置を含むことを特徴とする撮像装置。

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