JP2011069867A - レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの光軸方向への移動及び光軸の傾きを補正できると共に、光軸方向の寸法を小さくできるレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。
【解決手段】レンズ支持体５の外周面に周方向に巻回した巻回コイル１６ａ、１６ｂと、レンズ支持体５の外周に周方向に間隔をあけて配置した複数の環状コイル１９ａ〜１９ｄと、ベース８に固定したマグネット１７と、各コイルへの通電を制御する制御部２５とを備え、環状コイル１９ａ〜１９ｄは巻回コイル１６ａ、１６ｂの外周面に重ねて配置してあり、各マグネット１７は環状コイル１９ａ〜１９ｄに対面しており、制御部２５はレンズ支持体５を光軸方向に移動するときには巻回コイル１６ａ、１６ｂに電流Ａを流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには対応する環状コイル１９ａ〜１９ｄに電流Ｂを流す。
【選択図】図４

Description

本発明は、レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、レンズ支持体の外周に周囲方向に間隔をあけて複数のマグネットを固定し、レンズ支持体を光軸方向に移動自在に支持する筺体には各マグネットに対面する位置にコイルを設けて、各コイルに流す電流を制御することで、レンズ支持体のリニア移動と、光軸の傾きを補正するようにレンズ支持体を傾けることが開示されている。

国際公開ＷＯ２００８／１２８４０７号公報

しかし、特許文献１の技術では、コイルは円筒状に巻いて、円筒の中心線を光軸と平行にしており且つその円筒の端に対面するようにマグネットを配置しているから、レンズ駆動装置における光軸方向（前後方向）の寸法が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、レンズの光軸方向への移動及び光軸の傾きを補正できると共に、光軸方向の寸法を小さくできるレンズ駆動装置、オートフォーカス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、内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に巻回した巻回コイルと、レンズ支持体の外周面に周方向に間隔をあけて配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体の外周に設けてレンズ支持体を前後に移動自在に支持する筺体と、筺体に固定した複数のマグネットと、巻回コイル及び環状コイルへの通電を制御する制御部とを備え、環状コイルは巻回コイルの外周面に重ねて配置してあり、各マグネットは環状コイルに対面しており、制御部はレンズ支持体を光軸方向に移動するときには巻回コイルに電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには対応する環状コイルに電流を流すことを特徴とするレンズ駆動装置である。

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、環状コイルは側面視略矩形であり、直線状の前側辺部と後側辺部とを有し、前側辺部と後側辺部との少なくとも一方が巻回コイルに重ねてあ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、巻回コイルは前側部分と後側部分との２つに分割してあり且つ前側部分と後側部分とを互いに逆向きに巻回し、環状コイルの前側辺部を巻回コイルの前側部分に重ね、環状コイルの後側辺部を巻回コイルの後側部分に重ねてあり、マグネットは前後方向に２つ設けてあり、環状コイルの前側辺部に対面する前側マグネットと環状コイルの後側辺部に対面する後側マグネットは互いに異なる磁極と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１〜３の何れ一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサとを備え、制御部は画像センサの高域成分のピークを検出するように、各コイルに流す電流値を制御していることを特徴とするオートフォーカスカメラである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とする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、巻回コイルの外周側に環状コイルを重ねてあり、環状コイルにはマグネットが対面していることから、マグネットは環状コイルを介して巻回コイルにも対面することになる。従って、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには巻回コイルに電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには対応する環状コイルに電流を流すことにより、レンズ支持体の光軸方向への移動とレンズの光軸の傾き補正とができる。

レンズ支持体が外周に巻回コイルと環状コイルを配置しており、マグネットは環状コイルに対面して筺体に固定しているので、従来技術と異なりレンズの光軸方向にコイル及びマグネットを配置していないから、従来技術に比較してレンズ支持体の前後方向（光軸方向）の寸法を小さくできる。

レンズ支持体を光軸方向に移動するときにはレンズ支持体の外周に巻回した巻回コイルに電流を流し、レンズ支持体の全周に推力を与えているので、光軸方向への移動をスムーズに且つ安定して行うことができる。

マグネットは重ねて配置された巻回コイルと環状コイルとの両方に対面して磁界を作用させているので、巻回コイルと環状コイルとに磁界を作用するマグネットを兼用できるから、部品点数が少なく且つ構成を簡易にできる。

光軸補正が簡単にできるから、レンズ支持体やレンズ支持体を移動自在に保持する部品等の精度や組立て精度を低くできると共に部品不良やレンズ駆動装置の不良を低減できる。

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、環状コイルは、レンズ支持体の側面に対して矩形を成しているから、直線状の前側辺部又は後側辺部をレンズ支持体の外周面に沿って長く取ることができ、レンズ支持体の周方向に広い面積で推力を作用できるので、環状コイルに作用する推力を大きくできる。

請求項３に記載の発明によれば、環状コイルの前側辺部及び後側辺部の各々に同方向の推力を作用させることができ、環状コイルに生じる推力を大きくできる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の作用効果を奏するオートフォーカスカメラを提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の一部を切断して示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態におけるレンズ支持体と制御部との関係を示すブロック図である。 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作用を示す図である。

以下に、添付図面の図１〜図６を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。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オートフォーカスカメラのレンズ駆動装置である。

このレンズ駆動装置１は、図１及び図３に示すように、環状のヨーク（筺体）３と、レンズ支持体５と、ヨーク３の光軸方向前側に配置されるフレーム７及び前側スプリング９と、ヨーク３の後側に配置されるベース８及び後側スプリング１１とを備えており、前側スプリング９とヨーク３との間には前側スペーサ１４が配置されており、後側スプリング１１とヨーク３との間には後側スペーサ１５が配置されている。

ヨーク３は略四角筒形状を成しており、ヨーク３の４つの各角度にはその内周側に前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂが固定されている。尚、ヨーク３はベース８とフレーム７との間に固定されている。

前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂは各々前側から見た平面が略三角形状を成し、内周側がレンズ支持体５の外周に沿った円弧状を成している。前側マグネット１７ａと後側マグネット１７ｂとは内周側の磁極を互いに異にしており、例えば前側マグネットはＮ極とし、後側マグネットはＳ極としてある。

レンズ支持体５は、略円筒形状であり、その内周側にレンズ（図示せず）が固定されている。レンズ支持体５の外周面には周方向にコイルを巻回した巻回コイル１６が設けてある。巻回コイル１６は、前後方向に分割した前側部分１６ａと後側部分１６ｂとから構成されており、前側部分１６ａと後側部分１６ｂとは互いに巻回方向を逆方向にしていると共に前側部分１６ａのコイルと後側部分１６ｂのコイルとは互いに接続されている。

巻回コイル１６の前側部分１６ａと後側部分１６ｂとの間には、外周に突出する４つの突状部１８が設けてあり、各突条部１８は巻回コイル１６の前側部分１６ａと後側部分１６ｂを分けていると共に後述する環状コイル１９ａ〜１９ｄを保持している。

レンズ支持体５には、巻回コイル１６の外周面に重ねて配置した４つの環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが設けてある。４つの環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、レンズ支持体５の外周面に周囲方向に等間隔で取付けてあり、各々側面視矩形の環を成している。

各環状コイル１９ａ〜１９ｄは、各々、矩形の前側辺部２１を巻回コイル１６の前側部１６ａの外周面に重ねており、後側辺部２３を巻回コイル１６の後側部１６ｂの外周面に重ねている。各環状コイル１９ａ〜１９ｄは、その環の中空にレンズ支持体５の突状部１８が挿入してあり、位置決めがされている。
マグネット１７は各環状コイル１９ａ〜１９ｄの外周側部２１に対面している。

図１及び図２に示すように、前側マグネット１７ａは環状コイル１９ａ〜１９ｄの前側辺部２１に対面していると共に、前側辺部２１を挟んで巻回コイル１６の前側部分１６ａにも対向している。同様に、後側マグネット１７ｂは環状コイル１９ａ〜１９ｄの後側辺部２３に対面していると共に、後側辺部２３を挟んで巻回コイル１６の後側部分１６ｂにも対向している。

図４に示すように、巻回コイル１６と、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは各々制御部２５に接続されており、制御部２５から各々所定値の電流が通電されるようになっている。制御部２５は、レンズの結像側に配置された画像センサ３１に接続されており、図６に示すように、画像センサ３１の高域成分のピーク又はコントラストのピークを検出して、合焦点ｅ１及び光軸の傾き（ずれ）ｅ２を検知している。図４に示すように、制御部２５には移動部２７及び傾き補正部２９が設けてあり、移動部２５はレンズ支持体５の移動量に応じて巻回コイル１６に通電する電流Ａを演算し、傾き補正部２９はレンズの光軸の傾きｅ２に応じたレンズ支持体５の傾きを調整するために対応する環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流Ｂを演算する。そして、制御部２５ではレンズ支持体５を光軸方向へ移動する場合には巻回コイル１６に電流値Ａを流し、レンズの光軸の傾きを補正する場合には、傾き補正部２９で演算した値の電流Ｂを、所定の環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電するようになっている。

図３に示すように、前側スプリング９は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部９ａと、外周側部９ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部９ｂと、外周側部９ａと内周側部９ｂとを連結する各腕部９ｃとで構成されている。

同様に、後側スプリング１１は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部１１ａと、外周側部１１ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部１１ｂと、外周側部１１ａと内周側部１１ｂとを連結する各腕部１１ｃとで構成されている。

前側スプリング９の外周側部９ａはフレーム７と前側スペーサ１４との間に挟持されており、内周側部９ｂはレンズ支持体５の前端に固定されている。後側スプリング１１の外周側部１１ａはベース８と後側スペーサ１５との間に挟持されており、内周側部１１ｂはレンズ支持体５の後端に固定されている。これにより、レンズ支持体５は前側スプリング９と後側スプリング１１とにより、前後方向に移動自在に支持されている。

そして、レンズ支持体５が前方に移動すると、レンズ支持体５は、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力の合力と、巻回コイル１６及びマグネット１７との間で生じる電磁力とが吊り合う位置で停止する。

次に、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の組立て、作用及び効果について説明する。

レンズ駆動装置１の組立ては、図１〜図３に示すように、ベース８に、後側スプリング１１、後側スペーサ１５、巻回コイル１６と環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを外周面に固定したレンズ支持体５、４つのマグネット１７を内側角部に固定したヨーク３、前側スペーサ１４、前側スプリング９及びフレーム７をこの順序で組み付け固定する。

巻回コイル１６及び環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、各々入力端と出力端とを制御部（電源）２５に接続し、制御部２５は各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに流す直流電流を個別に制御する。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置１の駆動は、図４に示すように、制御部２５が画像センサ３１から受ける高域成分（コントラスト）のピークを比較しつつ、合焦点位置ｅ１（図６参照）へレンズ支持体５を直線移動する。

レンズ支持体５の直線移動の際には、制御部２５から巻回コイル１６に電流値Ａを流すことにより生じるマグネット１７との間で生じる電磁力と、前側スプリング９と後側スプリング１１との付勢力の合力とが吊り合う位置で停止する。

一方、図６に示すように、光軸に傾き（ずれ）が生じている場合（ｅ２）には、光軸を補正するために、レンズ支持体５を傾ける必要がある。この場合には、図４に示すように、環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのうちの所定の環状コイル（一つ又は、２つ、３つ）に電流Ｂを流すことにより、レンズ支持体５の姿勢（傾き）を制御する。

レンズ支持体を光軸方向に移動する場合には、巻回コイル１６では前側部分１６ａと後側部分１６ｂとで異なる方向の電流が流れるが、前側部分１６ａに対向する前側マグネット１７ａと後側部分１６ｂに対向する後側マグネット１７ｂとの磁極を異ならせているので、同方向の推力を生じさせて、大きな推力を得ることができる。

同様に、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄでは、前側辺部２１と後側辺部２３とで互いに逆方向に電流が流れるが、前側辺部２１に対面するマグネット１７ａと後側辺部２３に対面するマグネット１７ｂとは磁極を異ならせているので、前側辺部２１と後側辺部２３とで同方向の推力を生じさせ、大きな推力を得ることができる。

尚、レンズ支持体５の光軸の傾き補正は、レンズ支持体５を所定位置に移動後にしても良いし、レンズ支持体５を移動するときに傾きを制御したまま移動する（巻回コイル１６と何れかの環状コイル１９ａ〜１９ｄに同時に電流を流す）ものであってもよい。

本実施の形態によれば、レンズ支持体５を光軸方向に移動するときには巻回コイル１６に電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには対応する環状コイル１９ａ〜１９ｄに電流を流すことにより、レンズ支持体５の光軸方向への移動とレンズの光軸の傾き補正とができる。
レンズ支持体５が外周に巻回コイル１６と環状コイル１９ａ〜１９ｄを配置しており、マグネット１７は巻回コイル１６と環状コイル１９ａ〜１９ｄとの両方に対面しているので、従来技術と異なりレンズの光軸方向にコイル及びマグネットを配置していないから、従来技術に比較してレンズ支持体の前後方向（光軸方向）の寸法を小さくできる。

レンズ支持体５を光軸方向に移動するときにはレンズ支持体５の外周に巻回した巻回コイル１６に電流を流し、レンズ支持体５の全周に推力を与えているので、光軸方向への移動をスムーズに且つ安定して行うことができる。

前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂは巻回コイル１６と巻回コイルに重ねた各環状コイル１９ａ〜１９ｄとの両方に対面しているので、巻回コイル１６と環状コイル１９ａ〜１９ｄとに磁界を作用するマグネット１７ａ、１７ｂを兼用できるから、部品点数が少なく且つ構成を簡易にできる。

光軸補正が簡単にできるから、レンズ支持体５やレンズ支持体５を移動自在に保持する部品（例えば前側スプリング９や後側スプリング１１）等の精度や組立て精度を低くできると共に部品不良やレンズ駆動装置１の不良を低減できる。

環状コイル１９ａ〜１９ｄは、側面視矩形としており、前側辺部２１と後側辺部２３を外周面に沿って長く取ることができ、レンズ支持体の周方向に広い面積で推力を作用できるので、環状コイル１９ａ〜１９ｄに作用する推力を大きくできる。

ヨーク５を設けているので磁界密度を高め、巻回コイル１６及び各環状コイル１９ａ〜１９ｄに作用する推力を大きくすることができる。

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。例えば、上述した実施の形態において、光軸の傾きｅ２（図６参照）は、加速度センサにより検出するものであっても良いし、ジャイロセンサで検出するものであっても良い。

環状コイル１９ａ〜１９ｄ及び各環状コイル１９ａ〜１９ｄに対応する一組のマグネット１７ａ、１７ｂは、レンズ支持体５の周囲に４つ設けることに限らず、３つでも、５つでも良く、その数は制限されない。

レンズ駆動装置１は、ズームレンズを備えて、ズーム機能を合わせ持つものであっても良い。

１ レンズ駆動装置
３ ヨーク（筺体）
５ レンズ支持体
７ フレーム
８ ベース
１６ 巻回コイル
１６ａ 前側部分
１６ｂ 後側部分
１７ａ 前側マグネット
１７ｂ 後側マグネット
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 環状コイル
２１ 前側辺部
２３ 後側辺部
２５ 制御部
２７ 移動部
２９ 傾き補正部
３１ 画像センサ

Claims (5)

1. 内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に巻回した巻回コイルと、レンズ支持体の外周面に周方向に間隔をあけて配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体の外周に設けてレンズ支持体を前後に移動自在に支持する筺体と、筺体に固定した複数のマグネットと、巻回コイル及び環状コイルへの通電を制御する制御部とを備え、環状コイルは巻回コイルの外周面に重ねて配置してあり、各マグネットは環状コイルに対面しており、制御部はレンズ支持体を光軸方向に移動するときには巻回コイルに電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには対応する環状コイルに電流を流すことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 環状コイルは側面視略矩形であり、直線状の前側辺部と後側辺部とを有し、前側辺部と後側辺部との少なくとも一方が巻回コイルに重ねてあ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. 巻回コイルは前側部分と後側部分との２つに分割してあり且つ前側部分と後側部分とを互いに逆向きに巻回し、環状コイルの前側辺部を巻回コイルの前側部分に重ね、環状コイルの後側辺部を巻回コイルの後側部分に重ねてあり、マグネットは前後方向に２つ設けてあり、環状コイルの前側辺部に対面する前側マグネットと環状コイルの後側辺部に対面する後側マグネットは互いに異なる磁極と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. 請求項１〜３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサとを備え、制御部は画像センサの高域成分のピークを検出するように、各コイルに流す電流値を制御していることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
5. 請求項４に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。

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