JP2011145572A - スプリング、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】カメラのレンズ駆動装置に用いられ、環状の内周側部と、環状の外周側部と、内周側部と外周側部とを連結する複数の腕部とから構成されているスプリングにおいて、スプリングの弾性力や弾性力の方向について設計の自由度が高いスプリング、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】カメラのレンズ駆動装置に用いられ、環状のヨークの内周に配置されたレンズ支持体をヨークに対して移動自在に保持するスプリング９であって、スプリング９は、環状の内周側部９ｂと、環状の外周側部９ａと、内周側部９ｂと外周側部９ａとを連結する複数の腕部９ｃとを有し、内周側部９ｂと外周側部９ａとの一側面に各腕部９ｃを配置し、腕部９ｃの一端部３７を内周側部９ｂの一側面に固定し、腕部９ｃの他端部３９を外周側部９ａの一側面に固定してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、オートフォーカスカメラ等のカメラのレンズ駆動装置に用いられるスプリングに関する。

特許文献１には、携帯電話に組み込まれるオートフォーカスカメラ等のカメラのレンズ駆動装置において、環状のヨークの内周に配置されたレンズ支持体を移動自在に支持するスプリングが開示されている。
この特許文献１に記載のスプリングは、環状の内周側部と、環状の外周側部と、内周側部と外周側部とを連結する複数の腕部とから構成されている。特許文献１にはこのスプリングの製造方法について、具体的な記載はないが、一般的には金属板のプレス（打ち抜き）やエッチングにより、外周側部、内周側部及び腕部を一体に形成したスプリングを製造している。

特開２００８−３１０２３７号公報

しかし、従来技術では、金属板のプレスやエッチングによりスプリングを製造しているので、外周側部と、内周側部と、腕部とは、同じ材質で且つ同じ厚みとなるから、腕部の弾性力（ばね定数）や弾性の方向が制限されるという問題がある。特に、腕部の弾性力によりレンズ支持体に作用する付勢力が決まるが、腕部の材質、厚みや形状が制限されることにより、スプリング設計の自由度が小さくなるという問題がある。
特に、レンズ支持体が光軸方向（Ｚ方向）のみならず、光軸に直行する面（ＸーＹ）方向にも移動自在とした場合には、腕部の弾性力や弾性の方向についても所定の仕様に設計することが要求されている。

そこで、本発明は、カメラのレンズ駆動装置に用いられ、環状の内周側部と、環状の外周側部と、内周側部と外周側部とを連結する複数の腕部とから構成されているスプリングにおいて、スプリングの弾性力や弾性力の方向について設計の自由度が高いスプリング、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、カメラのレンズ駆動装置に用いられ、環状のヨークの内周に配置されたレンズ支持体をヨークに対して移動自在に保持するスプリングであって、スプリングは、環状の内周側部と、環状の外周側部と、内周側部と外周側部とを連結する複数の腕部とを有し、内周側部と外周側部との一側面に各腕部を配置し、腕部の一端部を内周側部の一側面に固定し、腕部の他端部を外周側部の一側面に固定してあることを特徴とするスプリングである。
腕部の一端部と他端部を内周側部や外周側部の一面への固定は、溶接（レーザ溶接やスポット溶接）、接着及び半田付け等によりおこなう。

請求項２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に配置した第１環状コイルと、レンズ支持体の外周に周方向に９０度の間隔をあけて配置した複数の第２環状コイルと、内周側にレンズ支持体を配置した環状のヨークと、外周側をヨークに固定し内周側をレンズ支持体に固定したスプリングと、ヨークに固定した第１マグネットと第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、スプリングは請求項１に記載のスプリングであり、第１マグネットは第１環状コイルに対面して配置し、第２マグネットは各第２環状コイル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３に記載の発明は、請求項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、各腕部は、環状の内周側部及び環状の外周側部とは別体に製造できるから、腕部の材質、断面形状、厚み、平面形状について、内周側部や外周側部の制限を受けずに自由に設計できる。したがって、スプリングの弾性力（ばね定数）や弾性の方向について設計の自由度が高い。
腕部は線材（バネワイヤー材）を使用して所定の平面形状（Ｓ字形状やＷ形状等）に加工できるから、製造が容易であると共に平面形状に限らず立体的な形状に加工することもできる。

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、レンズ支持体をレンズの光軸方向（Ｚ軸方向）のみならず、光軸に直行するＸーＹ方向へも移動自在に設けているので、スプリングには、Ｚ方向、ＸーＹ方向に対する付勢力が要求される。この場合、Ｚ方向とＸーＹ方向では異なる付勢力（ばね定数）が付与されることが要求されるが、請求項１に記載のスプリングを用いることにより、例えば、腕部の断面形状等を長方形や楕円等の所定の形状にすることで、Ｚ方向とＸーＹ方向では異なる付勢力にすることができる。即ち、スプリングの腕部の平面形状を複雑にすることなく、容易にＺ方向とＸーＹ方向で異なる付勢力に設定できる。

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。

本発明の実施の形態にかかるスプリングの斜視図である。 本発明の実施の形態にかかるスプリングの分解斜視図である。 本発明の実施の形態にかか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かかるレンズ駆動装置の水平断面図である。 本発明の実施の形態にかかるレンズ駆動装置であって、図７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の外観を示す斜視図である。

以下に、添付図面の図１〜図７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３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（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３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つの各角度にはその内周側に第１マグネット１７が固定されている。

第１マグネット１７は、図４に示すように、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４に示すように、内周側端に補助ヨーク１８ａが固定されており、内周側と外周側とで異なる磁極としている。例えば、内周側をＮ極とし、外周側をＳ極としている。

図３〜図５に示すように、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、全体として帯状をなし、レンズ支持体５の外周面に配置してあり、ヨーク３の角部に対応する位置では第１マグネット１７に対面している。

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、矩形の環の内側には第２マグネット１８が配置されている。図４に示すように、各第２環状コイル１６ａ〜１６ｄは、各々周方向の右側辺部２４及び左側辺部２６がフレミングの左手の法則により、レンズ支持体５の半径方向に推力Ｅ、Ｆを作用するようになっている（図６参照）。

図３及び図５に示すように、第２環状コイル１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの各前側辺部２２は、第１環状コイル１９の前端１９ａよりも前側に食み出して且つ第１環状コイル１９の径方向内側に位置している。本実施の形態では、第２環状コイルの前側辺部２２は全て第１環状コイル１９の前端１９ａから食み出し且つ第１環状コイル１９の外周面よりもその径方向内側に位置している。

図６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。

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、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（光軸方向への移動）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６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。

図３に示すように、前側スプリング（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とで構成されている。
前側スプリング９は、前側から見た斜視図を図１に示し、図１の分解斜視図を図２に示すように、外周側部９ａと、内周側部９ｂと、４つの腕部９ｃとは、別体に製造されており、外周側部９ａと内周側部９ｂとの前側面（一側面）に腕部９ｃを配置して、腕部９ｃの内周側端部（一端部）３７を内周側部９ｂに固定し、腕部９ｃの外周側端部（他端部）３９を内周側部９ｂに固定している。固定方法は、本実施の形態では、例えば、溶接により固定している。
外周側部９ａと内周側部９ｂとは、金属板（銅板）をプレスやエッチングすることにより製造してあり、腕部９ｃは、線材（ワイヤー材）を所定形状に曲げて形成した後切断することにより製造している。
腕部９ｃを製造する為の線材は、断面が丸型のものを用いており、本実施の形態では、断面の直径は外周側部９ａ及び内周側部９ｂの板厚よりも寸法が大きいものを用いている。線材の直径や材質は、要求される弾性（ばね定数）や弾性の方向により自由に設計できるものであり、断面正方形、長方形、楕円形状等の形状、寸法及び材質は、要求される仕様により設定される。
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。
後側スプリング１１は、本実施の形態では、一枚の金属板をプレスやエッチングにより、外周側部１１ａと内周側部１１ｂと腕部１１ｃとを一体に形成してあるが、前側スプリング９と同様に、これらを別体に製造して腕部を接着固定するものであっても良い。

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。
本実施の形態では、前側スプリング９と後側スプリング１１とにより、レンズ支持体５が前後方向（Ｚ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。まず、前側スプリング９と後側スプリング１１とを製造する。前側スプリング９は、金属板（銅板）をプレスやエッチングすることにより外周側部９ａと内周側部９ｂとを個別に製造し、線材（ワイヤー材）を所定形状に曲げて形成した後切断することにより腕部９ｃを製造する。そして、図１及び図２に示すように、外周側部９ａと内周側部９ｂとの前側面（一側面）に腕部９ｃを配置して、腕部９ｃの内周側端部（一端部）３７を内周側部９ｂに溶接固定し、腕部９ｃの外周側端部（他端部）３９を内周側部９ｂに溶接固定する。
後側スプリング１１は、金属板（銅板）をプレスやエッチングすることにより外周側部９ａと内周側部９ｂと腕部９ｃとを一体に形成したものを製造するが、図３に示すように２つに分離された部分毎に製造する。
レンズ駆動装置１の組立ては、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、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、各４つの第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、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と第２環状コイル１６ａ〜１６ｄを固定したレンズ支持体５と、第１マグネット１７及び第２マグネット１８を内周面に固定したヨーク３との組み付けは、ヨーク３の内周にその後側から前側に向けてレンズ支持体５を挿入する。このとき、図３に一点鎖線で抜き出して示すように、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄの前側辺部２２は第１環状コイル１９の前側端から前側に食み出して径方向内側に配置しているので、前側辺部２２が第２マグネット１８に抵触することなく、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄの環の内側に挿入でき、レンズ駆動装置の組み付けを容易に行うことができる。

そして、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、Ｚ駆動部３２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（図６参照）。

レンズ支持体５のＺ方向への直線移動の際には、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、レンズ支持体５のＸ―Ｙ制御は手振れ量を、ジャイロモジュール等によりＸ方向の手振れ量の大きさを信号として受け、Ｘ方向の第２環状コイル１６ａ、１６ｃに信号量に比例した電流を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、手振れ量に比例した信号をジャイロモジュール等より受けて、それに比例した電流値を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。

尚、図４に示すように、第２環状コイル１６ａ〜１６ｄでは、右側辺部２４と左側後辺部２６とによりレンズ支持体５にＸ、Ｙ方向の推力を生じさせているので、前側辺部２２に磁界が作用しなくても問題はない。

本実施の形態によれば、前側スプリング９において、各腕部９ｃは、外周側部９ａ及び内周側部９ｂと別体に製造できるから、腕部の材質、断面形状、厚み、平面形状について、内周側部９ｂや外周側部９ａの制限を受けずに自由に設計できる。したがって、前側スプリング９の弾性力（ばね定数）や弾性の方向について設計の自由度が高い。
腕部９ｃは線材（バネワイヤー材）を使用して所定の平面形状（Ｓ字形状やＷ形状等）に加工できるから、製造が容易であると共に平面形状に限らず立体的な形状に加工することもできる。

本実施の形態では、レンズ支持体５をレンズの光軸方向（Ｚ軸方向）のみならず、光軸に直行するＸーＹ方向へも移動自在に設けており、少なくとも前側スプリング９は、各腕部９ｃを、外周側部９ａ及び内周側部９ｂと別体に製造しているから、Ｚ方向とＸーＹ方向では異なる付勢力（ばね定数）を付与することができる。

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、腕部９ｃは、金属製線材を加工して製造することに限らず、カーボン材（例えば、カーボンナノチューブ）や樹脂材等の線材を加工するものであっても良い。
後側スプリング１１を設けずに、前側スプリング９のみでレンズ支持体５を移動自在に支持するものであっても良い。

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）
９ａ 外周側部
９ｂ 内周側部
９ｃ 腕部
１６ａ〜１６ｄ 第２環状コイル
１７ 第１マグネット
１８ 第２マグネット
１９ 第１環状コイル
３７ 内周側部（一端部）
３９ 外周側部（他端部）

Claims (4)

1. カメラのレンズ駆動装置に用いられ、環状のヨークの内周に配置されたレンズ支持体をヨークに対して移動自在に保持するスプリングであって、スプリングは、環状の内周側部と、環状の外周側部と、内周側部と外周側部とを連結する複数の腕部とを有し、内周側部と外周側部との一側面に各腕部を配置し、腕部の一端部を内周側部の一側面に固定し、腕部の他端部を外周側部の一側面に固定してあることを特徴とするスプリング。
2. 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に配置した第１環状コイルと、レンズ支持体の外周に周方向に９０度の間隔をあけて配置した複数の第２環状コイルと、内周側にレンズ支持体を配置した環状のヨークと、外周側をヨークに固定し内周側をレンズ支持体に固定したスプリングと、ヨークに固定した第１マグネットと第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、スプリングは請求項１に記載のスプリングであり、第１マグネットは第１環状コイルに対面して配置し、第２マグネットは各第２環状コイル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。
3. 請求項１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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