JP2011118131A - 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】簡易な構成で組み立てが容易にでき、レンズ支持体を光軸方向への移動及び手振れ補正の移動が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】レンズ支持体を光軸方向及びＸ−Ｙ方向に移動するレンズ駆動装置であって、レンズ支持体５の外周面に配置した第１環状コイル１９と、レンズ支持体５の外周面に周方向に９０度の間隔をあけて配置した複数の第２環状コイル１６ａ〜１６ｄと、ヨーク３の内周側面に固定した複数の第１マグネット１７と複数の第２マグネット１８とを備え、第２マグネット１８は隣合う第１マグネット１７、１７間に設けて且つ各第２環状コイル１６ａ〜１６ｄの環の外周面に対面して配置してあり、レンズ支持体５を光軸方向へ移動するときには第１環状コイル１９に電流を流し、レンズ支持体５Ｘ―Ｙ方向に移動するときには所定の第２環状コイルに電流を流す。
【選択図】図２

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、光ピックアップ用アクチュエータにおいて、レンズ支持体の外周面に周方向に９０度の間隔をあけて第１環状コイル及び第２環状コイルを設け、レンズ支持体の径方向外側に各環状コイルに対面するマグネットを配置して、環状コイルに通電することにより、レンズ支持体を光軸方向（Ｚ方向）及びトラック方向（Ｘ方向）に移動させることが開示されている。

一方、携帯電話機等に搭載される小型カメラにおいては、レンズ支持体を光軸方向に移動させるのみであって、手振れ補正のためにＸ―Ｙ方向に移動させる場合には、レンズ駆動装置全体を、Ｘ方向に駆動するモータ、Ｙ方向に駆動するモータで移動させていた。

特開２００２−３７３４３５号公報

ところで、小型カメラ用のレンズ駆動装置において、レンズ支持体の光軸方向（Ｚ方向）への移動及びＸ―Ｙ方向（手振れ補正）への移動を、レンズ支持体のみを移動させておこなうものは従来なかった。

また、レンズ支持体の光軸方向への移動は、特許文献１の技術を用いることができたとしても、特許文献１の技術ではＸ方向のみの移動が可能なだけで、手振れ補正（Ｘ―Ｙ方向（光軸に直交する面）への移動）ができない。

更に、組み立てが容易なレンズ駆動装置が望まれている。

そこで、本発明は、簡易な構成で組み立てが容易にでき、レンズ支持体を光軸方向への移動及び手振れ補正の移動が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、環状のヨークと、ヨークの環の内側に設けてあり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配置した第１環状コイルと、レンズ支持体の外周面に周方向に９０度の間隔をあけて配置した複数の第２環状コイルと、ヨークを保持するベースと、一端部をベースに固定し他端部をレンズ支持体に固定したスプリングと、ヨークの内周側面に固定した複数の第１マグネットと複数の第２マグネットと、各コイルへの通電を制御する制御部とを備え、第１マグネットはヨークの周方向に等間隔で設け且つ第１環状コイルの外周面に対面して配置し、第２マグネットは隣合う第１マグネット間に設けて且つ各第２環状コイルの環の外周面に対面して配置してあり、制御部はレンズ支持体を光軸方向へ移動するときには第１環状コイルに電流を流し、レンズ支持体を光軸と直交するＸ―Ｙ方向に移動するときには所定の第２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、第２環状コイルは側面視矩形の環を成しており、レンズの光軸方向に沿う２つの辺部に各々第２マグネットが対面し、第２環状コイルは対向する第２マグネット間の空間に配置され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１又は２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４に記載の発明は、請求項３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、レンズ支持体の光軸方向（Ｚ方向）への移動（フォーカス移動）は、第１環状コイルに通電することでレンズ支持体を光軸方向に移動し、手振れ補正は周方向に９０度の間隔をあけて設けた第２環状コイルに通電するで、レンズ支持体をＸ―Ｙ方向に移動して行う。これにより、レンズ支持体をフォーカス移動及び手振れ補正ができる。

レンズ支持体に第１及び第２環状コイルを固定し、ヨークの内周側面に第１及び第２マグネットを固定し、環状ヨークの環の内側に第１及び第２環状コイルを固定したレンズ支持体を配置して、ベースとレンズ支持体とをスプリングで固定する構成であるから、構成が簡易であり且つ組み立てが容易にできる。

特に、第１及び第２環状コイルを固定したレンズ支持体を、内周側面に第１及び第２マグネットを固定したヨークの内周側に挿入して組み付けるので、従来のＺ方向にのみ移動する（フォーカス移動のみおこなう）レンズ駆動装置と同様な作業手順で組み立てできるので、組み立てが容易である。

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、レンズ支持体に固定した第２環状コイルを対向する第２マグネット間の空間に配置するように、ヨークにレンズ支持体を光軸方向から挿入して組み付けできるので、ヨークとレンズ支持体における組み付け時の位置決めが容易にできる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２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カメラ付き携帯電話を提供できる。

第１実施の形態に係るレンズ駆動装置における第１及び第２マグネットを配置したヨークと、第１及び第２環状コイルとを抜き出して示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。 第１実施の形態において、第１及び第２マグネットを配置したヨークと第２環状コイルとの配置をヨークの一部を切断して示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の水平断面図である。 図６に示すレンズ駆動装置のＡ−Ａ断面図である。 第１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。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置における、レンズ支持体と駆動部との関係を示すブロック図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置における、画像センサと制御部との関係を示すブロック図である。 第２実施の形態において、第１及び第２マグネットを配置したヨークと第２環状コイルとの配置をヨークの一部を切断して示す斜視図である。

以下に、添付図面の図１〜図８を参照して本発明の第１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２に示すように、環状のヨーク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、後側スプリング１１とヨーク３との間にはスペーサ（絶縁材）１５が配置されている。

図２及び図４に示すように、ヨーク３は略四角筒形状を成しており、ヨーク３の４つの各角にはその内周側に第１マグネット１７が固定されている。ヨーク３は外周側壁３ａと、ヨークの角部において、外周側壁３ａと略平行に延出する内周側壁３ｃと、外周側壁３ａと内周側壁３ｂを連結する連結部３ｂとを備え、外周側壁３ａと連結部３ｂと内周側壁３ｃとで、断面コ字状を成している。

第１マグネット１７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。内周側と外周側とで磁極を異にしており、例えば内周側の面をＮ極とし、外周側の面をＳ極としてある。

四角筒形状のヨーク３の４つの側面の内周には、各々第２マグネット１８が固定されている。第２マグネット１８は、図３及び図４に示すように、第１マグネット１７の周方向における各端に隣接して設けてあり、前側から見て略四角形を成すヨーク３の各辺部に２個ずつ対向して設けている。対向する第２マグネット１８、１８間には空間１２が形成されており、空間１２は後述する第２環状コイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの収納空間になっている。対向する２つの第２マグネット１８、１８は対向する側の磁極が異なっており、一方は対向する側の磁極をＮ極として他方はＳ極としてある（図４参照）。

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全周に亘って巻回した第１環状コイル１９が設けてある。第１環状コイル１９は、レンズ支持体５の外周面との間に隙間をあけて固定してあり、ヨーク３の角部では、レンズ支持体５と第１環状コイル１９との間にヨーク３の内周側壁３ｃが挿通されている（図５参照）。第１環状コイル１９の外周面は、ヨークの角部に設けられた第１マグネット１７に対面している。

図１及び２に示すように、第１環状コイル１９の外周面には、４つの第２環状コイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが周方向に等間隔（９０度の間隔）で配置されている。各第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは各々側面視矩形を成しており、矩形の環の外側には第２マグネット１８が配置されている。図３及び図４に示すように、各第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは各々、光軸方向に沿う辺部２４、２６が第２マグネット１８に対面している。

図７に示すように、第１環状コイル１９は、Ｚ駆動部３２に接続されており、各第２各環状コイル１６ａ〜１６ｄはＸ―Ｙ駆動部３３に接続されており、各々駆動部３２、３３から所定値の電流が通電されるようになっている。各駆動部３２、３３は後述する制御部２５から制御信号を受けて、各コイルに所定値の電流を流す。

尚、本実施の形態では、第２環状コイル１６ａ及び１６ｃと、１６ｂ及び１６ｄとが直列に接続されており、Ｘ方向及びＹ方向で共に２つの環状コイル１６ａ及び１６ｃ、１６ｂ及び１６ｄで同方向に駆動するようになっている。

例えば、制御部２５からの駆動信号を受けて、Ｚ駆動部３２では、レンズ支持体５をフォーカス位置へ移動（Ｚ方向への移動）する場合には、第１環状コイル１９に通電する電流Ａを流す。

同様に、手振れ補正をする場合には、Ｘ―Ｙ駆動部３３では、第２環状コイル１６ａ及び１６ｃに電流Ｅを流してＸ方向にレンズ支持体５を移動させ、第２環状コイル１６ｂ及び１６ｄに電流Ｆを流してＹ方向にレンズ支持体５を移動させる。これにより、レンズ支持体をＸ―Ｙ方向に移動して手振れ補正を行う。

尚、図７では符合Ａ、Ｅ、Ｆは流した電流に基づいて生じる推力の方向と大きさを示している。

次に、図８を参照して、制御部２５の構成を説明する。画像センサ３１の略中心部ｅと、画像センサ３１の外周で画像センサ３１のＹ方向で対向した設けた一組のＸ方向センサ３８ａ、３８ｂと、Ｘ方向で対向した一組のＹ方向センサ３９ａ、３９ｂとが制御部２５に接続されている。制御部２５には、焦点制御部４１と手振れ制御部４３とが設けてあり、各々コントラスト記憶部４５、コントラスト比較部４６及び演算部４７が設けてある。

そして、コントラスト比較部４６では、現在のコントラストのピーク（高域成分）と時間的ずれをもって記憶されたコントラストのピークを比較して、演算部４７では現在のコントラストのピーク位置と記憶部で記憶されたコントラストのピーク位置とのずれ量を演算して、対応する各駆動部３２、３３へ駆動信号を発する。

具体的には、焦点制御部４１では、焦点位置へレンズ支持体５を移動する場合には、中心部ｅ（図８参照）における最大ピーク位置となるように光軸方向（Ｚ方向）にレンズ支持体５を移動する。

一方、手振れ補正部４３では、２つの各Ｘ方向センサ３８ａ、３８ｂにおいて、各々記憶部４５に記憶されているコントラストのピーク位置と現在のコントラストのピーク位置を比較部４６で比較して演算部４７でそのずれ量を演算し、更に２つのＸ方向センサ３８ａ、３８ｂの平均を算出して、Ｘ方向におけるずれ量を補正するように、第２環状コイル１６ａ及び１６ｃに所定の電流Ｅを流す駆動制御信号をＸ―Ｙ駆動部３３に発する。

同様に、２つのＹ方向センサ３９ａ、３９ｂについてもコントラストの比較から同様な演算をおこなって、第２環状コイル１６ｂ、１６ｄに所定の電流Ｆを流すように、Ｘ―Ｙ駆動部３３に制御信号を発する。

図２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４つの腕部９ｃとで構成されており、Ｚ方向及びＸ―Ｙ方向への変形が容易にできるようになっている。

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４つの腕部１１ｃとで構成されているが、前側スプリング９と異なり、外周側部１１ａと内周側部１１ｂとが２つに分離されている。

尚、前側スプリング９の外周側部９ａはフレーム７とヨーク３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、Ｚ方向（前後方向）及びＸ―Ｙ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の前後方向の付勢力の合力と、第１環状コイル１９及び第１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。

レンズ支持体５がＸ―Ｙ方向に移動する場合には、前側スプリング９及び後側スプリング１１のＸ―Ｙ方向のスプリングの合力と、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄと各対応する第２マグネット１８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２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、第１環状コイル１９と第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを外周面に固定したレンズ支持体５、第１マグネット１７及び第２マグネット１８を内周側面に固定したヨーク３、前側スプリング９、スプリング補助部材１４及びフレーム７をこの順序で組み付けて固定する。

第１環状コイル１９は各々入力端と出力端とを後側スプリング１１を介してＺ駆動部３２に接続し、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは、対向するコイル１６ａと１６ｃ、１６ｂと１６ｄを直列に接続した後、Ｘ―Ｙ駆動３３に入力端と出力端とを接続する。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置１の駆動は、図７及び図８に示すように、制御部２５において、焦点制御部４１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、合焦点位置へレンズ支持体５をＺ方向へ直線移動する。

レンズ支持体５のＺ方向への直線移動の際には、焦点制御部４１から第１環状コイル１９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、スプリング補助部材１４及び後側スプリング１１との付勢力の合力とが吊り合う位置で停止する。

また、制御部２５は手振れ制御部４３により、レンズ支持体５のＸ―Ｙ制御を行う。手振れ補正部４３は、Ｘ方向センサ３８ａ、３８ｂにより各々Ｘ方向におけるコントラストのピークをについて、比較部４６で現在と時間的ずれをもって記憶部４５で記憶したコントラストのピーク位置とを比較して、演算部４７でそのずれ量を検出し、２つのＸ方向センサ３８ａ、３８ｂにおけるピーク位置のずれ量の平均値を演算し、Ｘ―Ｙ駆動部３３に駆動信号を発する。Ｘ―Ｙ駆動部３３は、手振れ補正部４３から駆動信号に基づいて、Ｘ方向の第２環状コイル１６ａ、１６ｃに通電してレンズ支持体５をＸ方向に移動する。

同様にＹ方向においても、手振れ補正部４３は、Ｙ方向センサ３９ａ、３９ｂにより各々Ｙ方向におけるコントラストのピークをについて、現在と時間的ずれをもって記憶したコントラストのピーク位置とを比較してそのずれ量を検出し、２つのＹ方向センサ３８ａ、３８ｂにおけるピーク位置のずれ量の平均値を演算し、Ｘ―Ｙ駆動部３３に駆動信号を発する。Ｘ―Ｙ駆動部３３は、手振れ補正部４３から駆動信号に基づいて、Ｙ方向の第２環状コイル１６ｂ、１６ｄに通電してレンズ支持体５をＹ方向に移動する。

第２環状コイル１６ａ〜１６ｄでは、右側辺部２４と左側後辺部２６とで互いに逆方向に電流が流れるが、図４に示すように、右側辺部２４に対面する右側マグネット１８ａと左側辺部２６に対面する左側マグネット１８ｂとは磁極を異ならせているので、左側辺部２４と右側辺部２６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。

本実施の形態によれば、レンズ支持体５をフォーカス移動（Ｚ方向への移動）及び手振れ補正（Ｘ―Ｙ方向への移動）ができる。

レンズ支持体５の外周面に第１環状コイル１９と、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを周方向に間隔をあけて配置し、ヨーク（ベース）３には各環状コイルに対面するマグネット１７、１８を設けるだけであるから、簡易な構成で小型化を図ることができる。

レンズ支持体５に第１環状コイル１９及び第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを固定し、ベース８に固定したヨーク３の内周側面に第１マグネット１７及び第２マグネット１８を固定し、環状ヨーク３の環の内側に第１環状コイル１９及び第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを固定したレンズ支持体５を配置して、ベース８とレンズ支持体５とを前側スプリング９及び後側スプリング１１で固定する構成であるから、構成が簡易であり且つ組み立てが容易にできる。

特に、第１環状コイル１９及び第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを固定したレンズ支持体５を、内周側面に第１マグネット１７及び第２マグネット１８を固定したヨークの内側に挿入して組み付けるので、従来のＺ方向にのみ移動するレンズ駆動装置と同様な作業手順で組み立てできるので、組み立てが容易である。

レンズ支持体５に固定した第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを対向する第２マグネット１８、１８間の空間１２に配置するように、ヨーク３にレンズ支持体５を光軸方向から挿入して組み付けできるので、ヨーク３とレンズ支持体５における組み付け時の位置決めが容易にできる。

次に、本発明の他の実施の形態を説明するが以下に説明する実施の形態において、上述した第１実施の形態と同一の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詳細な説明を省略し、以下に説明する他の実施の形態の説明では主に第１実施の形態と異なる点を説明する。

図９を参照して本発明の第２実施の形態を説明する。この第２実施の形態では、第１マグネット１７と第２マグネット１８との間に補助ヨーク２９を設けている。補助ヨーク２９は、第２マグネット１８のバックヨークとして作用するものであり、第２マグネット１８の磁界密度を高めることができる。

その他の構成は上述した第１実施の形態と同様の構成である。

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、手振れ検知は、加速度センサやジャイロセンサで検知するものであっても良い。

第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは、第１環状コイル１９の外周面に重ねて配置することに限らず、光軸方向にずれて配置されてもよい。

第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは、Ｘ方向とＹ方向とに２個ずつ設けたが、Ｘ方向に１つ、Ｙ方向に１つのみ設けるものであっても良い。

第２マグネット１８は一つの第２環状コイル１６ａ〜１６ｄに対して周方向に対向して２つ設けたが、各第２環状コイル１６ａ〜１６ｄに一つ設けるものであってもよい。

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
９ 前側スプリング（スプリング）
１６ａ〜１６ｄ 第２環状コイル
１９ 第１環状コイル
１７ 第１マグネット
１８ 第２マグネット
２５ 制御部
２９ 補助ヨーク
３２ Ｚ駆動部
３３ Ｘ−Ｙ駆動部

Claims (4)

1. 環状のヨークと、ヨークの環の内側に設けてあり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配置した第１環状コイルと、レンズ支持体の外周面に周方向に９０度の間隔をあけて配置した複数の第２環状コイルと、ヨークを保持するベースと、一端部をベースに固定し他端部をレンズ支持体に固定したスプリングと、ヨークの内周側面に固定した複数の第１マグネットと複数の第２マグネットと、各コイルへの通電を制御する制御部とを備え、第１マグネットはヨークの周方向に等間隔で設け且つ第１環状コイルの外周面に対面して配置し、第２マグネットは隣合う第１マグネット間に設けて且つ各第２環状コイルの環の外周面に対面して配置してあり、制御部はレンズ支持体を光軸方向へ移動するときには第１環状コイルに電流を流し、レンズ支持体を光軸と直交するＸ―Ｙ方向に移動するときには所定の第２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. 第２環状コイルは側面視矩形の環を成しており、レンズの光軸方向に沿う２つの辺部に各々第２マグネットが対面し、第２環状コイルは対向する第２マグネット間の空間に配置され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. 請求項１又は２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ることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
4. 請求項３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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