JP2012088534A - 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モバイル端末 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が少なく且つ応答性に優れたレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末を提供する。
【解決手段】本発明は、コイル１９に通電して生じる電磁力によりレンズ支持体５をレンズの光軸方向に沿って前後に移動するレンズ駆動装置１であって、コイル１９には正逆の二方向の電流が通電可能であり、コイル１９に電流を流していないときにレンズ支持体５が初期位置Ｐ０にあり、レンズ支持体５はコイル１９に一方向の電流を流したときに前方に移動し、他方向の電流を流したときに後方に移動し、スプリング９、１１はレンズ支持体５が初期位置Ｐ０にあるときにはレンズ支持体５を付勢していない。
【選択図】図１

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モバイル端末に関する。
モバイル端末とは、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノートパソコン等をいう。

特許文献１には、外周にコイルを巻回したレンズ支持体をスプリングで移動自在に支持し、コイルに通電することによりマグネットとの間で作用する電磁力によりレンズ支持体を移動するレンズ駆動装置が開示されている。この特許文献１の技術では、レンズ駆動装置の非駆動時において、スプリングはレンズ支持体を後方に付勢してレンズ支持体を初期位置に押し付けて、レンズ支持体にいわゆる予圧を付与している。そして、特許文献１の技術では、レンズ支持体を移動するときには、スプリングに一方向のみの電流を流して初期位置から前方にのみレンズ支持体を移動している。

特開２００５−１２８３９２号公報

しかし、特許文献１の技術では、レンズ支持体を移動するときには、レンズ支持体は初期位置にあるときからスプリングにより予圧を受けているので、初期位置から移動する際にはスプリングの予圧よりも大きい力で移動する必要がある。この為、コイルに流す電流を多く必要とし消費電力が大きくなるという問題がある。
また、レンズ支持体はスプリングの予圧を受けながら移動すると共に初期位置から目標位置へ移動する場合に目標位置までの移動に時間を要し、応答性に劣るという問題がある。

そこで、本発明は、消費電力が少なく且つ応答性に優れたレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、レンズを支持するためのレンズ支持体と、レンズ支持体の外周に設けたコイルと、固定体に設けてコイルと対向するマグネットと、一端部をレンズ支持体に取付けて他端部を固定体に取付けてレンズ支持体を固定体に対して移動自在に保持するスプリングとを備え、コイルに通電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸方向に沿って前後に移動するレンズ駆動装置であって、コイルには正逆の二方向の電流が通電可能であり、コイルに電流を流していないときにレンズ支持体が初期位置にあり、レンズ支持体はコイルに一方向の電流を流したときに前方に移動し、他方向の電流を流したときに後方に移動し、スプリングはレンズ支持体が初期位置にあるときにはレンズ支持体を付勢していないことを特徴とする。

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、レンズ支持体はフォーカスレンズのレンズ支持体であり、レンズ支持体の初期位置は、被写体の撮影位置が無限位置と最大接近位置との間の中間位置にあ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モバイル端末である。

請求項１に記載の発明によれば、レンズ支持体が初期位置にあるときに、レンズ支持体はスプリングによる予圧を受けていないので、予圧を与えている従来に比較して小さい電力でレンズ支持体を移動することができる。
即ち、レンズ支持体は初期位置から目標位置へ移動する場合に、スプリングによる予圧がない分レンズ支持体の移動に抗する付勢力も小さいので、移動に要する電力が従来よりも小さくて済む。
また、レンズ支持体の移動に抗するスプリングの付勢力を小さくできるから、コイルに電流を流したときに移動するときの応答性が良い。

レンズ支持体が初期位置にあるときには、スプリングは付勢力を作用していないから、スプリングの負荷を低減し、スプリングの劣化を防止できる。
スプリングの付勢力に抗してレンズ支持体が移動する範囲を従来の約半分にできるので、スプリングが付勢力を作用する変位量を小さくでき、一定のばね定数が作用する移動範囲内に容易に収めることができ、コイルに通電するための電流制御がし易い。

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、更に消費電力を小さくできる。つまり、一般に人物を被写体として撮影するときには、被写体は２ｍ前後の汎用の被写体位置が多い。被写体が汎用の被写体位置にあるときには、フォーカスレンズは無限位置と最大接近位置の中間の位置であるから、中間位置をフォーカスレンズの初期とした場合には、一般的に人物を撮影するときにフォーカスレンズの移動が不要か或いはわずかな移動で足りるから、消費電力も小さくできる。

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モバイル端末を提供できる。

本発明の実施の形態に係るレンズ支持体とスプリングとの関係を模式的に示した側面図であり、（ａ）はレンズ支持体が初期位置にあるとき、（ｂ）はレンズ支持体が前方に移動したとき、（ｃ）はレンズ支持体が後方に移動したときの図である。 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。 コイルへ電流を流す回路図である。 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。

以下に、添付図面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４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前側スプリング９と、前側スプリング９の前側に配置されるフレーム７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との間には絶縁性の後側スペーサ１５が配置されている。
ヨーク３と前側スプリング９との間には、絶縁性の前側スペーサ１７が配置されている。

ヨーク３は前側から見て外周が平面視四角形であり、内周が平面視円形になっており、図２及び図４に示すように、外周側壁３ａと、内周側壁３ｂと、外周側壁３ａと内周側壁３ｂとを間隔をあけて連結する連結壁３ｃとからなり、外周側壁３ａと内周側壁３ｂと連結壁３ｃとで断面がコ字形状を成している。

ヨーク３の各角部１４において、外周側壁３ａの内周面にはマグネット１３が固定されている。

レンズ支持体５は略円筒形状であり、その内周部にレンズ（図示せず）が装着されて、ヨーク３の内周側を光軸方向の前後に移動自在に設けられている。レンズ支持体５の外周には環状のコイル１９が固定されている。

図２に示すように、コイル１９はヨーク３の外周側壁３ａと内周側壁３ｂとの間に配置するが、マグネット１３がある角部１４ではマグネット１３と内周側壁３ｂとの間に位置し、レンズ支持体５と共にヨーク３内を前後方向に移動するようになっている。

図４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る環状の板ばねであり、外周側部９ａと内周側部９ｂとが設けてあり、内周側部９ｂはレンズ支持体５に補助部材１８を介して取付けてあり、外周側部９ａは前側スペーサ１７を介してヨーク３とフレーム７との間に挟持して固定されている。内周側部９ｂと外周側部９ａとは弾性変形可能な腕部９ｃにより連結してある。

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る全体として環状の板ばねであるが、本実施の形態では、左右に分離した一方側部２０と他方側部２２とから構成されている。後側スプリング１１の各外周側部１１ａは、絶縁体である後側スペーサ１５とベース８との間に挟持されており、後側スペーサ１５は後側スプリング１１とヨーク３との間の電気的絶縁を図っている。各内周側部１１ｂは、レンズ支持体５の後端に取付けてある。後側スプリング１１の各内周側部１１ｂと外周側部１１ａとは弾性変形可能な腕部１１ｃにより連結してある。

尚、図示していないが、後側スプリング１１の一方側部２０にはコイル１９の一端が接続されており、後側スプリング１１の他方側部２２にはコイル１９の他端が接続されている。

図１（ａ）及び図２に示すように、本実施の形態では、前側スプリング９及び後側スプリング１１は、レンズ支持体５が初期位置にあるときに、いずれも平板状であり、レンズ支持体５を前後のいずれの方向へも付勢しておらず、予圧を付与していない。
即ち、レンズ駆動装置１を組み立てた状態において、レンズ支持体５が初期位置にあるときには、前側スプリング９及び後側スプリング１１は、図１（ａ）及び図４に示すような平坦な形状となっており、前側スプリング９の外周側部９ａと内周側部９ｂとが略同一平面としてあり、後側スプリング１１の外周側部１１ａと内周側部１１ｂとが略同一平面としている。

図１に示すように、レンズ支持体５の初期位置は、被写体の撮影位置が最大接近位置のときのレンズ位置＋Ｐ１（図１（ｂ））から無限位置のときのレンズ位置―Ｐ１（図１（ｃ））の間の中間のレンズ位置Ｐ０に設定してある。

ここで、図３を参照して、コイル１９に電流を流す回路について説明する。この回路はＨブリッジ回路３５であり、電源３１と、接地部３３と、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４を有している。Ｈブリッジ回路３５は、第１電源３１と接地部３３との間にスイッチ素子Ｑ１、Ｑ３とスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４とを並列に接続している。２つのスイッチ素子Ｑ１、Ｑ３は直列に接続してあり、２つのスイッチ素子Ｑ１、Ｑ３間に後側スプリング１１の一方側部２０が接続されている。同様に、２つのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４は直列に接続してあり、２つのスイッチ素子Ｑ２、Ｑ４間に後側スプリング１１の他方側部２２が接続されている。

各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は各々ＯＦＦ状態にあり、外部からの入力信号によりＯＮに切り換えられる。本実施の形態では、Ｑ３及びＱ２を同時にＯＮにすることによりコイル１９に正方向の電流Ｉａが流れ、Ｑ４及びＱ１を同時にＯＮにすることによりコイル１９に逆方向の電流Ｉｂが流れるようになっている。

次に、第１実施の形態に係るレンズ駆動装置１の組み立て、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、ベース８に、後側スプリング１１、後側スペーサ１５、コイル１９を外周に固定したレンズ支持体５、各マグネット１３を外周側壁３ａの角部１４に固定したヨーク３、前側スペーサ１７、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。尚、レンズ支持体５の先端には、補助部材１８を固定する。

コイル１９を固定したレンズ支持体５と、マグネット１３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を挿入して行う。

次に、レンズ駆動装置１の駆動について説明する。図１（ａ）に示すように、非駆動時にはレンズ支持体５は初期位置にあり、この初期位置ではレンズ支持体５には、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力が作用していない。このとき、レンズを支持する支持体５の中心の位置は、図１（ａ）に示すＰ０にある。また、図３に示す回路では、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４は全てＯＦＦ状態になっている。

このレンズ支持体５が初期位置Ｐ０にあるときには、本実施の形態では、被写体に対して約２ｍのファーカス位置としており、一般的に人物を撮影する距離に焦点を合わせている。したがって、このような汎用の被写体位置で撮影をする場合には、レンズ支持体５を移動することなく焦点を合わせることができるので、オートフォーカス時における電力の消費がほとんどない。この汎用の被写体位置の距離は、この値に限るものではなく、レンズ等の設計によっても異なる。

次に、被写体が汎用の被写体位置よりも接近した位置にあるとき、例えば、最大接近位置で撮影する場合には、コイル１９に正方向の電流Ｉａを流し、図１（ｂ）に示すように、初期位置Ｐ０から＋Ｐ１へ移動する。
一方、図３に示す回路では、スイッチ素子Ｑ３及びＱ２がＯＮ状態になり、スイッチ素子Ｑ１及びＱ４はＯＦＦ状態にある。コイル１９には、電源３１からスイッチ素子Ｑ３、スイッチ素子Ｑ２を通って、正方向の電流Ｉａが流れる。

被写体が汎用の被写体位置よりも遠い位置にあるとき、例えば無限位置で撮影する場合、コイル１９に逆方向の電流Ｉｂを流し、図１（ｃ）に示すように、初期位置Ｐ０から−Ｐ１へ移動する。
また、図３に示す回路では、スイッチ素子Ｑ４及びＱ１がＯＮ状態になり、スイッチ素子Ｑ３及びＱ２はＯＦＦ状態にある。コイル１９には、電源３１からスイッチ素子Ｑ４、スイッチ素子Ｑ１を通って、逆方向の電流Ｉｂが流れる。

尚、各スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４におけるＯＮ／ＯＦＦの切り替えは、被写体までの距離を検出する検出手段によるものであっても良いし、カメラの撮影時に被写体までの距離が汎用の被写体位置よりも遠いか近いかを入力操作するものであっても良いし、レンズ支持体５を合焦点位置へ移動するときに、最初にコイル１９に正方向の電流Ｉａを流して焦点が定まらない場合に、次にコイル１９に逆方向の電流Ｉｂを流して焦点を探るようにしても良い。合焦点にレンズ支持体５を移動したか否かは、図示していないが、撮像素子に被写体の像を結像するときに、そのコントラストを時間毎に比較して最も高いコントラストを得たときに合焦点位置としている。

図１（ａ）のＰ０位置にあったレンズ支持体５は、コイル１９に電流Ｉａ又はＩｂを流したときに、コイル１９に作用する電磁力で、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力に抗して移動し、図１（ｂ）の＋Ｐ１又は図１（ｃ）の−Ｐ１位置で、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力と電磁力とが釣り合って停止する。

本発明の実施の形態によれば、図１（ａ）に示すように、レンズ支持体５がコイル１９に電流を流していない初期位置Ｐ０にあるときに、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により予圧により付勢されていないので、予圧を与えている従来に比較して小さい電力でレンズ支持体５を移動することができる。

即ち、レンズ支持体５は、図１（ｂ）に示すように、初期位置Ｐ０から目標位置＋Ｐ１へ移動する場合に、レンズ支持体５には初期位置Ｐ０にあるときの予圧による付勢力と移動距離に比例した前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力の合力が作用するが、予圧による付勢力がない分レンズ支持体５の移動に抗するこれらのスプリング９、１１の付勢力が小さい。そのため、付勢力に抗してレンズ支持体５を移動させるための力も小さくて済み、移動に要する電力が従来よりも小さくて済む。

レンズ支持体５の移動に抗する前側スプリング９と後側スプリング１１の付勢力が小さいので、コイル１９に電流を流したときに移動するときの応答性が良い。

図１（ａ）に示すように、レンズ支持体５が初期位置Ｐ０にあるときには、前側スプリング９及び後側スプリング１１は付勢力を作用していないから、前側スプリング９及び後側スプリング１１の負荷を低減し、これらのスプリング９、１１の劣化を防止できる。

本実施の形態の場合、図１（ｂ）に示すように、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力に抗してレンズ支持体５が前側に移動する範囲はＰ０と＋Ｐ１との間の距離であり、図１（ｃ）に示すように、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力に抗してレンズ支持体５が後側に移動する範囲はＰ０と−Ｐ１との間の距離である。これに対して、前側スプリング９及び後側スプリング１１がレンズ支持体５に予圧を付与している場合、例えば、図１（ｃ）に示す位置−Ｐ１を初期位置としている従来の場合には、最大移動距離がこの初期位置−Ｐ１から図１（ｂ）に示す＋Ｐ１までとなる。よって、本実施の形態では、このような従来技術と比較して、初期位置Ｐ０からの移動距離を半分にできるので、前側スプリング９と後側スプリング１１の初期状態からの変位量を小さくでき、一定のばね定数が作用する移動範囲内に容易に収めることができるので、レンズ支持体には移動距離に比例した付勢力を容易に作用させることができる。したがって、目標位置に応じた移動のための電流制御がし易い。

汎用の被写体位置に対応する位置をレンズ支持体５の初期位置Ｐ０としているので、汎用的な撮影のときには、コイル１９に電流を流さなくて済み、消費電力をほとんどゼロにできる。
また、レンズ支持体の初期位置Ｐ０を、無限位置−Ｐ１と最大接近位置＋Ｐ１の中間の位置としているので、無限位置−Ｐ１側の目標位置と最大接近位置＋Ｐ１側の目標位置に対する移動距離が従来の半分であり、更に消費電力を小さくできる。

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、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の前後に設けた２つのスプリングで支持したが、これに限らず、一つのスプリングでレンズ支持体５を支持するものであっても良い。また、スプリング９及び１１の形状は限定されない。

１ レンズ駆動装置
３ ヨーク
５ レンズ支持体
８ ベース
９ 前側スプリング
１１ 後側スプリング
１３ マグネット
１９ コイル
Ｐ０ 初期位置
＋Ｐ１ 接近側の目標レンズ位置
−Ｐ１ 無限側の目標レンズ位置

Claims (4)

1. レンズを支持するためのレンズ支持体と、レンズ支持体の外周に設けたコイルと、固定体に設けてコイルと対向するマグネットと、一端部をレンズ支持体に取付けて他端部を固定体に取付けてレンズ支持体を固定体に対して移動自在に保持するスプリングとを備え、コイルに通電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸方向に沿って前後に移動するレンズ駆動装置であって、
   コイルには正逆の二方向の電流が通電可能であり、コイルに電流を流していないときにレンズ支持体が初期位置にあり、レンズ支持体はコイルに一方向の電流を流したときに前方に移動し、他方向の電流を流したときに後方に移動し、スプリングはレンズ支持体が初期位置にあるときにはレンズ支持体を付勢していないことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. レンズ支持体はフォーカスレンズのレンズ支持体であり、レンズ支持体の初期位置は、被写体の撮影位置が無限位置と最大接近位置との間の中間位置に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. 請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置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モバイル端末。

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