JP2012237895A - レンズ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が簡単で小型化が可能な手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】ボイスコイルモータ型のレンズ駆動装置10において、レンズホルダー11の外周に装着される駆動コイル15をZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイル15a〜15cとから構成し、ケース13に駆動コイル15と空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石16を第1〜第4の磁石161〜164とから構成するとともに、第1の磁石161と第2の磁石162とをレンズホルダー11の中央に配置された第1のコイル15aに対向する位置に配置し、第3の磁石163を第1のコイル15aと第1のコイル15aの被写体側に配置された第2のコイル15bとに対向する位置に配置し、第4の磁石164を第1のコイル15aと第1のコイル15aの被写体側とは反対側に配置された第3のコイル15cに対向する位置に配置した。
【選択図】図1
【解決手段】ボイスコイルモータ型のレンズ駆動装置10において、レンズホルダー11の外周に装着される駆動コイル15をZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイル15a〜15cとから構成し、ケース13に駆動コイル15と空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石16を第1〜第4の磁石161〜164とから構成するとともに、第1の磁石161と第2の磁石162とをレンズホルダー11の中央に配置された第1のコイル15aに対向する位置に配置し、第3の磁石163を第1のコイル15aと第1のコイル15aの被写体側に配置された第2のコイル15bとに対向する位置に配置し、第4の磁石164を第1のコイル15aと第1のコイル15aの被写体側とは反対側に配置された第3のコイル15cに対向する位置に配置した。
【選択図】図1
Description
本発明は、携帯電話用のカメラモジュール等に用いられる、電磁駆動式のレンズ駆動装置に関するものである。
近年、携帯電話等に搭載されるカメラはイメージセンサーの画素数が増大されて撮影画像の高品質が進んでいる。これに伴って、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のカメラモジュールから可動焦点のカメラモジュールへと移行しつつある。これは、固定焦点のカメラモジュールでは、焦点ボケが生じて、高画素数イメージセンサーの分解能に対応することができないためである。
可動焦点のカメラモジュールにおけるレンズ系の駆動方式としては、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置が多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、携帯電話等に搭載されるカメラでは、撮影時に手振れが発生しやすいことから、レンズホルダーを揺動させて手振れを抑制する機能を有するレンズ駆動装置が提案されている。これにより、レンズホルダーをレンズの光軸方向に駆動する機能に加えて、手振れを抑制できるので、イメージセンサー上に鮮明な画像を結像させることができる(例えば、特許文献2参照)。
可動焦点のカメラモジュールにおけるレンズ系の駆動方式としては、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置が多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。
しかし、携帯電話等に搭載されるカメラでは、撮影時に手振れが発生しやすいことから、レンズホルダーを揺動させて手振れを抑制する機能を有するレンズ駆動装置が提案されている。これにより、レンズホルダーをレンズの光軸方向に駆動する機能に加えて、手振れを抑制できるので、イメージセンサー上に鮮明な画像を結像させることができる(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、従来の手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置では、レンズホルダーの側面にコイルを貼り付ける構造であるだけでなく、コイル端末が8点と多いため、組み立て構造が複雑になるといった問題点があった。また、コイルがレンズの光軸に垂直な軸回りに巻かれているため駆動効率も低かった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構造で小型化が可能な手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
本願の請求項1に記載の発明は、レンズを保持するレンズホルダーと、前記レンズホルダーの外側に配置され前記レンズホルダーとバネ部材により連結されて前記レンズホルダーを保持するケースと、前記レンズホルダーの外周に装着される駆動コイルと、前記ケースに前記駆動コイルと空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石とを備えたレンズ駆動装置であって、被写体方向をZ軸方向前方としたときに、前記駆動コイルはZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイルを備え、前記第2のコイルは前記第1のコイルのZ軸方向前方に配置され、前記第3のコイルは前記第1のコイルのZ軸後方に配置され、前記永久磁石は、Z軸方向から見たときにZ軸回りに番号順に循環配置される、前記駆動コイル側の極性が同一極性の第1〜第4の磁石を備え、前記第1の磁石と前記第2の磁石とが前記第1のコイルに対向する位置に配置され、前記第3の磁石が前記第1のコイルと前記第2のコイルとに対向する位置に配置され、前記第4の磁石が前記第1のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置されていることを特徴とする。
このように、請求項1に記載のレンズ駆動装置では、レンズホルダーの周面にコイルを巻き回す形態であり、かつ、コイル端末も6点と少ないので、組立工程の複雑化を避けることができるとともに、小型で駆動効率の高い手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することができる。
このように、請求項1に記載のレンズ駆動装置では、レンズホルダーの周面にコイルを巻き回す形態であり、かつ、コイル端末も6点と少ないので、組立工程の複雑化を避けることができるとともに、小型で駆動効率の高い手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することができる。
また、本願の請求項2に記載の発明は、レンズを保持するレンズホルダーと、前記レンズホルダーの外側に配置され前記レンズホルダーとバネ部材により連結されて前記レンズホルダーを保持するケースと、前記レンズホルダーの外周に装着される駆動コイルと、前記ケースに前記駆動コイルと空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石とを備えたレンズ駆動装置であって、被写体方向をZ軸方向前方としたときに、前記駆動コイルはZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイルを備え、前記第2のコイルは前記第1のコイルのZ軸方向前方に配置され、前記第3のコイルは前記第1のコイルのZ軸後方に配置され、前記永久磁石は、Z軸方向から見たときにZ軸回りに番号順に循環配置される、前記駆動コイル側の極性が同一極性の第1〜第4の磁石を備え、前記第1の磁石が前記第1のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置され、前記第2の磁石が前記第1のコイルと前記第2のコイルとに対向する位置に配置され、前記第3の磁石と前記第4の磁石とが前記第1のコイルと前記第2のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置され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も、請求項1に記載のレンズ駆動装置と同様に、レンズホルダーの周面にコイルを巻き回す形態であり、かつ、コイル端末も6点と少ないので、小型で駆動効率の高い手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することができる。
請求項2に記載のレンズ駆動装置も、請求項1に記載のレンズ駆動装置と同様に、レンズホルダーの周面にコイルを巻き回す形態であり、かつ、コイル端末も6点と少ないので、小型で駆動効率の高い手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することができる。
請求項3に記載の発明は、前記第1の磁石のZ軸方向前方に第1の軟磁性片が配置され、前記第2の磁石のZ軸方向後方に第2の軟磁性片が配置されていることを特徴とする。
また、請求項4に記載の発明は、前記第1の磁石のZ軸方向前方に前記第1の磁石とは極性の異なる第1の補助磁石が配置され、前記第2の磁石のZ軸方向後方に前記第2の磁石とは極性の異なる第2の補助磁石が配置されていることを特徴とする。
このように、第1の磁石のZ軸方向前方と第2の磁石のZ軸方向後方とに軟磁性片もしくは第1及び第2の磁石と極性の異なる補助磁石を配置することで、第2のコイルと第3のコイルに作用するローレンツ力を大きくできるので、手振れの抑制を効率よく行うことができる。
また、請求項4に記載の発明は、前記第1の磁石のZ軸方向前方に前記第1の磁石とは極性の異なる第1の補助磁石が配置され、前記第2の磁石のZ軸方向後方に前記第2の磁石とは極性の異なる第2の補助磁石が配置されていることを特徴とする。
このように、第1の磁石のZ軸方向前方と第2の磁石のZ軸方向後方とに軟磁性片もしくは第1及び第2の磁石と極性の異なる補助磁石を配置することで、第2のコイルと第3のコイルに作用するローレンツ力を大きくできるので、手振れの抑制を効率よく行うことができる。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
実施の形態1.
図1(a),(b)は、本実施の形態1に係るレンズ駆動装置10の構成を示す図で、(a)図は断面図、(b)図は駆動コイル15と永久磁石16との関係を示す要部斜視図である。
各図において、11は対物レンズや接眼レンズの組み合わせから成るレンズ12を保持するレンズホルダー、13はレンズホルダー11の外側に配置されて前記レンズホルダー11を保持するケース、14はレンズホルダー11とケース13とを連結するバネ部材、15はレンズホルダー11の外周に装着される駆動コイル、16はケース13に取付けられる永久磁石、17はレンズホルダー11の被写体側とは反対側の端部の位置を規制するストッパである。永久磁石16は、駆動コイル15と空隙を隔てて対向するようにケース13に取付けられる。
本例のレンズ駆動装置10の駆動コイル15は、被写体方向をZ軸方向前方(+Z側)としたときに、Z軸回りに巻き回される第1〜第3のコイル15a〜15cを備える。第1のコイル15aは自動焦点駆動用のコイルで、レンズホルダー11の外周のほぼ中央に配置される。第2及び第3のコイル15b,15cは手振れ抑制用のコイルで、第2のコイル15bは第1のコイル15aの+Z側に配置され、第3のコイル15cは第1のコイル15aのZ軸方向後方(−Z側)に配置される。本例では、レンズホルダー11を+Z側から見たときの外形が正方形の筒状の部材とした。
永久磁石16は、第1〜第4の磁石161〜164を備える。第1〜第4の磁石161〜164は、被写体側、すなわち、+Z側から見たときに、レンズホルダー11の4つの側面111〜114にそれぞれ対向するように、番号順に循環配置される。
第1〜第4の磁石161〜164は板面に垂直な方向に磁化されている板状の磁石で、本例では、第1〜第4の磁石161〜164の厚さと駆動コイル15の巻回し方向に沿った長さを同じにするとともに、駆動コイル15側の極性を全てN極とした。
また、本例では、第1〜第4の磁石161〜164を、+Z側から見たときに等間隔になるように配置した。すなわち、第1の磁石161と第3の磁石163とをレンズホルダー11を挟んで互いに対向するように配置し、第2の磁石162と第4の磁石164とをレンズホルダー11を挟んで互いに対向するように配置した。+Z側から見たときの第1の磁石161と第3の磁石163とを結んだ方向と、第2の磁石162第4の磁石164とを結んだ方向とは直交する。
以下、+Z軸から見たときの第1の磁石161から第3の磁石163へ向かう方向をX軸方向前方(+X側)、その反対側を−X側といい、第4の磁石164から第2の磁石162へ向かう方向をY軸方向前方(+Y側)、その反対側を−Y側という。
図1(a),(b)は、本実施の形態1に係るレンズ駆動装置10の構成を示す図で、(a)図は断面図、(b)図は駆動コイル15と永久磁石16との関係を示す要部斜視図である。
各図において、11は対物レンズや接眼レンズの組み合わせから成るレンズ12を保持するレンズホルダー、13はレンズホルダー11の外側に配置されて前記レンズホルダー11を保持するケース、14はレンズホルダー11とケース13とを連結するバネ部材、15はレンズホルダー11の外周に装着される駆動コイル、16はケース13に取付けられる永久磁石、17はレンズホルダー11の被写体側とは反対側の端部の位置を規制するストッパである。永久磁石16は、駆動コイル15と空隙を隔てて対向するようにケース13に取付けられる。
本例のレンズ駆動装置10の駆動コイル15は、被写体方向をZ軸方向前方(+Z側)としたときに、Z軸回りに巻き回される第1〜第3のコイル15a〜15cを備える。第1のコイル15aは自動焦点駆動用のコイルで、レンズホルダー11の外周のほぼ中央に配置される。第2及び第3のコイル15b,15cは手振れ抑制用のコイルで、第2のコイル15bは第1のコイル15aの+Z側に配置され、第3のコイル15cは第1のコイル15aのZ軸方向後方(−Z側)に配置される。本例では、レンズホルダー11を+Z側から見たときの外形が正方形の筒状の部材とした。
永久磁石16は、第1〜第4の磁石161〜164を備える。第1〜第4の磁石161〜164は、被写体側、すなわち、+Z側から見たときに、レンズホルダー11の4つの側面111〜114にそれぞれ対向するように、番号順に循環配置される。
第1〜第4の磁石161〜164は板面に垂直な方向に磁化されている板状の磁石で、本例では、第1〜第4の磁石161〜164の厚さと駆動コイル15の巻回し方向に沿った長さを同じにするとともに、駆動コイル15側の極性を全てN極とした。
また、本例では、第1〜第4の磁石161〜164を、+Z側から見たときに等間隔になるように配置した。すなわち、第1の磁石161と第3の磁石163とをレンズホルダー11を挟んで互いに対向するように配置し、第2の磁石162と第4の磁石164とをレンズホルダー11を挟んで互いに対向するように配置した。+Z側から見たときの第1の磁石161と第3の磁石163とを結んだ方向と、第2の磁石162第4の磁石164とを結んだ方向とは直交する。
以下、+Z軸から見たときの第1の磁石161から第3の磁石163へ向かう方向をX軸方向前方(+X側)、その反対側を−X側といい、第4の磁石164から第2の磁石162へ向かう方向をY軸方向前方(+Y側)、その反対側を−Y側という。
図1(b)に示すように、第1の磁石161と第2の磁石162とは、第1のコイル15aに対向するように配置される。第1の磁石161のZ軸方向の長さと第2の磁石162のZ軸方向の長さとは、ともに第1のコイル15aのZ軸方向の長さにほぼ等しい。
第3の磁石163は第1のコイル15aと第2のコイル15bとに対向する位置に配置され、第4の磁石164は第1のコイル15aと第3のコイル15cとに対向する位置に配置される。
第3の磁石163のZ軸方向の長さは第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さとの和に等しい。以下、第3の磁石163の第1のコイル15aに対向する部分を第1コイル対向部163a、第2のコイル15bに対向する部分を第2コイル対向部163bという。
一方、第4の磁石164のZ軸方向の長さは第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和に等しい。同様に、第4の磁石164の第1のコイル15aに対向する部分を第1コイル対向部164a、第3のコイル15cに対向する部分を第3コイル対向部164cという。
ここで、前記コイル対向部163a,163b及びコイル対向部164a,164cをそれぞれ駆動コイル15側の極性がN極である板状の磁石と看做すと、本例のレンズ駆動装置10は、図2(a)に示すように、Z軸方向の長さが等しい4個の磁石(第1の磁石161と第2の磁石162と第3の磁石163の第1コイル対向部163aと第4の磁石164の第1コイル対向部164a)が第1のコイル15aに対向するように配置され、図2(b)に示すように、第2のコイル15bの+X側に1個の磁石(第3の磁石163の第2コイル対向部163b)が配置され、図2(c)に示すように、第3のコイル15cの−Y側に1個の磁石(第4の磁石164の第3コイル対向部164c)が配置されている構成になっていることがわかる。
第3の磁石163は第1のコイル15aと第2のコイル15bとに対向する位置に配置され、第4の磁石164は第1のコイル15aと第3のコイル15cとに対向する位置に配置される。
第3の磁石163のZ軸方向の長さは第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さとの和に等しい。以下、第3の磁石163の第1のコイル15aに対向する部分を第1コイル対向部163a、第2のコイル15bに対向する部分を第2コイル対向部163bという。
一方、第4の磁石164のZ軸方向の長さは第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和に等しい。同様に、第4の磁石164の第1のコイル15aに対向する部分を第1コイル対向部164a、第3のコイル15cに対向する部分を第3コイル対向部164cという。
ここで、前記コイル対向部163a,163b及びコイル対向部164a,164cをそれぞれ駆動コイル15側の極性がN極である板状の磁石と看做すと、本例のレンズ駆動装置10は、図2(a)に示すように、Z軸方向の長さが等しい4個の磁石(第1の磁石161と第2の磁石162と第3の磁石163の第1コイル対向部163aと第4の磁石164の第1コイル対向部164a)が第1のコイル15aに対向するように配置され、図2(b)に示すように、第2のコイル15bの+X側に1個の磁石(第3の磁石163の第2コイル対向部163b)が配置され、図2(c)に示すように、第3のコイル15cの−Y側に1個の磁石(第4の磁石164の第3コイル対向部164c)が配置されている構成になっていることがわかる。
次に、レンズ駆動装置10の動作について説明する。
自動焦点駆動の場合には、駆動コイル15のうちの第1のコイル15aに通電してレンズホルダー11をZ軸方向に移動させる。具体的には、図2(a)に示すように、第1のコイル15aに同図の矢印に示すような反時計回りの電流Iを流すと、図3(a)に示すように、第1の磁石161からの磁界Bは紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いているので、第1のコイル15aの第1の磁石161に対向する辺(−X側の辺)には+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。同様に、第1のコイル15aの+Y側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。また、図3(b)に示すように、第1のコイル15aの+X側の辺には、第3の磁石163の第1コイル対向部163aからの紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いている磁界Bが作用するので、+X側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。同様に、第1のコイル15aの−Y側の辺には、第4の磁石164の第1コイル対向部164aからの紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いている磁界Bが作用するので、−Y側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。したがって、レンズホルダー11は、ローレンツ力Fとバネ部材14,14の復元力とが釣り合った位置に移動する。
レンズホルダー11を−Z側に移動させようとする場合には、第1のコイル15aに同図の矢印とは逆方向の時計回りの電流を流せばよい。
自動焦点駆動の場合には、駆動コイル15のうちの第1のコイル15aに通電してレンズホルダー11をZ軸方向に移動させる。具体的には、図2(a)に示すように、第1のコイル15aに同図の矢印に示すような反時計回りの電流Iを流すと、図3(a)に示すように、第1の磁石161からの磁界Bは紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いているので、第1のコイル15aの第1の磁石161に対向する辺(−X側の辺)には+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。同様に、第1のコイル15aの+Y側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。また、図3(b)に示すように、第1のコイル15aの+X側の辺には、第3の磁石163の第1コイル対向部163aからの紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いている磁界Bが作用するので、+X側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。同様に、第1のコイル15aの−Y側の辺には、第4の磁石164の第1コイル対向部164aからの紙面の手前側から裏側に向かって紙面に垂直な方向を向いている磁界Bが作用するので、−Y側の辺にも+Z側を向いたローレンツ力Fが発生する。したがって、レンズホルダー11は、ローレンツ力Fとバネ部材14,14の復元力とが釣り合った位置に移動する。
レンズホルダー11を−Z側に移動させようとする場合には、第1のコイル15aに同図の矢印とは逆方向の時計回りの電流を流せばよい。
一方、手振れを抑制する場合には、第2のコイル15b及び第3のコイル15cのいずれか一方もしくは両方に通電する。
固定部材であるケース13に手振れが生じたか否かは図示しない手振れ検出センサーにて検出し、手振れが生じている場合には、手振れ検出センサーで検出した手振れの大きさと方向とを図示しない電流制御手段に送る。電流制御手段では、検出された手振れの大きさと方向とに応じて、第2及び第3のコイル15b,15cに通電する電流量と電流の方向とを制御して、レンズホルダー11をZ軸に垂直な軸の周りに回転させることで手振れを抑制する。
具体的には、図2(b)に示すように、第2のコイル15bに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図4(a)に示すように、第2のコイル15bの第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺にのみ+Z側を向いたローレンツ力が発生する。このローレンツ力は、第2のコイル15bと第3の磁石163の第2コイル対向部163bから第2のコイル15bの+X側の辺に作用する−X方向の磁界との相互作用により生じる。これにより、図4(b)に示すように、レンズホルダー11はY軸回りに回転する。
一方、図2(c)に示すように、第3のコイル15cに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図4(c)に示すように、第3のコイル15cの第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺にのみ+Z側を向いたローレンツ力が発生する。このローレンツ力は、第3のコイル15cと第4の磁石164の第3コイル対向部164cから第3のコイル15cの−Y側の辺に作用する+Y方向の磁界との相互作用により生じる。これにより、図4(d)に示すように、レンズホルダー11はX軸回りに回転する。
したがって、第2及び第3のコイル15b,15cに通電する電流量と電流の方向とを制御して第2のコイル15bの+X側の辺に作用するローレンツ力の大きさと第3のコイル15cの−Y側の辺に作用するローレンツ力の大きさとを制御すれば、レンズホルダー11をZ軸に垂直な軸の周り、すなわち、XY平面内にある任意の方向の軸回りに効率よく回転させることができるので、手振れを確実に抑制することができる。
固定部材であるケース13に手振れが生じたか否かは図示しない手振れ検出センサーにて検出し、手振れが生じている場合には、手振れ検出センサーで検出した手振れの大きさと方向とを図示しない電流制御手段に送る。電流制御手段では、検出された手振れの大きさと方向とに応じて、第2及び第3のコイル15b,15cに通電する電流量と電流の方向とを制御して、レンズホルダー11をZ軸に垂直な軸の周りに回転させることで手振れを抑制する。
具体的には、図2(b)に示すように、第2のコイル15bに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図4(a)に示すように、第2のコイル15bの第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺にのみ+Z側を向いたローレンツ力が発生する。このローレンツ力は、第2のコイル15bと第3の磁石163の第2コイル対向部163bから第2のコイル15bの+X側の辺に作用する−X方向の磁界との相互作用により生じる。これにより、図4(b)に示すように、レンズホルダー11はY軸回りに回転する。
一方、図2(c)に示すように、第3のコイル15cに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図4(c)に示すように、第3のコイル15cの第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺にのみ+Z側を向いたローレンツ力が発生する。このローレンツ力は、第3のコイル15cと第4の磁石164の第3コイル対向部164cから第3のコイル15cの−Y側の辺に作用する+Y方向の磁界との相互作用により生じる。これにより、図4(d)に示すように、レンズホルダー11はX軸回りに回転する。
したがって、第2及び第3のコイル15b,15cに通電する電流量と電流の方向とを制御して第2のコイル15bの+X側の辺に作用するローレンツ力の大きさと第3のコイル15cの−Y側の辺に作用するローレンツ力の大きさとを制御すれば、レンズホルダー11をZ軸に垂直な軸の周り、すなわち、XY平面内にある任意の方向の軸回りに効率よく回転させることができるので、手振れを確実に抑制することができる。
このように、本実施の形態1では、被写体方向をZ軸方向前方としたときに、レンズホルダー11の外周に、Z軸周りに巻き回された第1のコイル15aと第1のコイル15aの+Z側と−Z側とにそれぞれ配置されるZ軸周りに巻き回された第2及び第3のコイル15b,15cとを装着し、レンズホルダー11を支持するケース13の第1のコイル15aに対向する位置に第1の磁石161と第2の磁石162とを配置し、第1のコイル15aと第2のコイル15bとに対向する位置に第3の磁石163を配置し、第1のコイル15aと第3のコイル15cとに対向する位置に第4の磁石164を配置して、自動焦点駆動の場合には、第1のコイル15aに通電してレンズホルダー11をZ軸方向に移動させ、手振れを抑制する場合には、第2及び第3のコイル15b,15cに通電してレンズホルダー11をXY平面で回転させるようにしたので、小型で駆動効率の高い手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置を提供することができる。
また、図5に示すように、第1〜第4の磁石161〜164の磁極面の面積を広くすれば、駆動効率を更に向上させることができる。
具体的には、第1の磁石161のZ軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)161aを第1のコイル15aに対向するよう配置すれば、第1の磁石161の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)161cは第3のコイル15cに対向する。
第2の磁石162については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)162bを第2のコイル15bに対向させるように配置すれば、第2の磁石162の−Z側に位置する第1のコイル15aに対向する部分(以下、第1コイル対向部という)162aは第1のコイル15aに対向する。
また、第3の磁石163については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)163bを第2のコイル15bに対向させる。これにより、第3の磁石163の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)163cは第3のコイル15cに対向し、中央に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)163aは第1のコイル15aに対向する。
第4の磁石164については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)164bを第2のコイル15bに対向させる。これにより、第4の磁石164の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)164cは第3のコイル15cに対向し、中央に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)164aは第1のコイル15aに対向する。
具体的には、第1の磁石161のZ軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)161aを第1のコイル15aに対向するよう配置すれば、第1の磁石161の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)161cは第3のコイル15cに対向する。
第2の磁石162については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)162bを第2のコイル15bに対向させるように配置すれば、第2の磁石162の−Z側に位置する第1のコイル15aに対向する部分(以下、第1コイル対向部という)162aは第1のコイル15aに対向する。
また、第3の磁石163については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)163bを第2のコイル15bに対向させる。これにより、第3の磁石163の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)163cは第3のコイル15cに対向し、中央に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)163aは第1のコイル15aに対向する。
第4の磁石164については、Z軸方向の長さを第1のコイル15aのZ軸方向の長さと第2のコイル15bのZ軸方向の長さと第3のコイル15cのZ軸方向の長さとの和とし、+Z側に位置する第2のコイル15bのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第2コイル対向部という)164bを第2のコイル15bに対向させる。これにより、第4の磁石164の−Z側に位置する第3のコイル15cに対向する部分(以下、第3コイル対向部という)164cは第3のコイル15cに対向し、中央に位置する第1のコイル15aのZ軸方向の長さを有する部分(以下、第1コイル対向部という)164aは第1のコイル15aに対向する。
第1〜第4の磁石161〜164を図5に示すように配置した場合は、図6に示すように、第1のコイル15aに対する磁石配置は実施の形態1の場合と同様に、Z軸方向の長さが等しい4個の磁石(第1の磁石161の第1コイル対向部161aと第2の磁石162の第1コイル対向部162aと第3の磁石163の第1コイル対向部163aと第4の磁石164の第1コイル対向部164a)が第1のコイル15aに対向するように配置された構成なので、同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと第1のコイル15aの各辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、レンズホルダー11を+Z側に移動させようとする。したがって、レンズホルダー11は、ローレンツ力とバネ部材14,14の復元力とが釣り合った位置に移動する。
一方、第2のコイル15bに対しては、図7(a)に示すように、+X側に第3の磁石163の第2コイル対向部163bが配置され、−Y側と+Y側とにそれぞれ第4の磁石164の第2コイル対向部164bと第2の磁石162の第2コイル対向部162bとが配置される。したがって、第2のコイル15bに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第2のコイル15bの第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺と第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺と第2の磁石162に対向する辺である+Y側の辺とにローレンツ力が発生する。レンズホルダー11は、前記ローレンツ力のうちの第2のコイル15bの+X側の辺に作用するローレンツ力によりY軸回りに回転するとともに、−Y側の辺と+Y側の辺とに作用するローレンツ力により+Z方向に移動する。
また、第3のコイル15cに対しては、図7(b)に示すように、−Y側に第4の磁石164の第3コイル対向部164cが配置され、−X側と+X側とにそれぞれ第1の磁石161の第3コイル対向部161cと第3の磁石163の第3コイル対向部163cとが配置される。したがって、第3のコイル15cに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第3のコイル15cの第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺と第1の磁石161に対向する辺である−X側の辺と第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺とにローレンツ力が発生する。レンズホルダー11は、前記ローレンツ力のうちの第3のコイル15cの−Y側の辺に作用するローレンツ力によりX軸回りに回転するとともに、−X側の辺と+X側の辺とに作用するローレンツ力により+Z方向に移動する。
したがって、第1〜第4の磁石161〜164を図5に示すように配置すれば、レンズホルダー11をZ軸方向に移動させるとともに、XY平面内にある任意の方向の軸回りに効率よく回転させることができるので、手振れを確実に抑制することができる。
一方、第2のコイル15bに対しては、図7(a)に示すように、+X側に第3の磁石163の第2コイル対向部163bが配置され、−Y側と+Y側とにそれぞれ第4の磁石164の第2コイル対向部164bと第2の磁石162の第2コイル対向部162bとが配置される。したがって、第2のコイル15bに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第2のコイル15bの第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺と第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺と第2の磁石162に対向する辺である+Y側の辺とにローレンツ力が発生する。レンズホルダー11は、前記ローレンツ力のうちの第2のコイル15bの+X側の辺に作用するローレンツ力によりY軸回りに回転するとともに、−Y側の辺と+Y側の辺とに作用するローレンツ力により+Z方向に移動する。
また、第3のコイル15cに対しては、図7(b)に示すように、−Y側に第4の磁石164の第3コイル対向部164cが配置され、−X側と+X側とにそれぞれ第1の磁石161の第3コイル対向部161cと第3の磁石163の第3コイル対向部163cとが配置される。したがって、第3のコイル15cに同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第3のコイル15cの第4の磁石164に対向する辺である−Y側の辺と第1の磁石161に対向する辺である−X側の辺と第3の磁石163に対向する辺である+X側の辺とにローレンツ力が発生する。レンズホルダー11は、前記ローレンツ力のうちの第3のコイル15cの−Y側の辺に作用するローレンツ力によりX軸回りに回転するとともに、−X側の辺と+X側の辺とに作用するローレンツ力により+Z方向に移動する。
したがって、第1〜第4の磁石161〜164を図5に示すように配置すれば、レンズホルダー11をZ軸方向に移動させるとともに、XY平面内にある任意の方向の軸回りに効率よく回転させることができるので、手振れを確実に抑制することができる。
なお、前記実施の形態1では、レンズホルダー11を+Z側から見たときの外形が正方形の筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164を板状の磁石としたが、これに限るものではなく、図8(a)に示すように、レンズホルダー11を円筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164を円弧状としてもよい。あるいは、レンズホルダー11を+Z側から見たときの外形を正八角形などの正n角形とし、第1〜第4の磁石161〜164を円弧状にするなどしてもよい。
また、図8(b)に示すように、レンズホルダー11を円筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164を三角柱状にしてもよい。
いずれの場合にも、第1〜第4の磁石161〜164の駆動コイル15側の極性は全て同一極である。
また、図8(b)に示すように、レンズホルダー11を円筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164を三角柱状にしてもよい。
いずれの場合にも、第1〜第4の磁石161〜164の駆動コイル15側の極性は全て同一極である。
また、前記例では、レンズホルダー11をバネ部材14でケース13に懸架するとともに、ストッパ17により+Z方向にオフセット付与した形態としたが、図9に示すように、ストッパ17を省略して、レンズホルダー11をバネ部材14により宙吊りにしてもよい。この場合には、第1のコイル15aに通電してバネ部材14の復元力と釣り合う位置をレンズホルダー11の初期位置とすればよい。被写体が遠方にあり、レンズホルダー11がストッパ17に当接している場合には、レンズホルダー11は回転できないが、レンズホルダー11をバネ部材14により宙吊りにした場合には、レンズホルダー11がどの位置にあってもレンズホルダー11を回転させて手振れを抑制できるという利点がある。
実施の形態2.
実施の形態1では、駆動コイル15側の極性が全て同一極である第1〜第4の磁石161〜164を用いたが、図10に示すように、第1の磁石161の+Z側に第1の磁石161とは極性の異なる第1の補助磁石181を配置し、第2の磁石161の−Z側に第2の磁石162とは極性の異なる第2の補助磁石182を配置する構成とすれば、レンズホルダー11への回転力を増加させることができるので、手振れの抑制を効率的に行うことができる。
本例においては、第1のコイル15aに対する磁石配置は図2に示した実施の形態1と同じ構成なので、図2(a)に示すように、同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図3(a),(b)に示すように、第1のコイル15aの各辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、レンズホルダー11を+Z側に移動させようとする。したがって、レンズホルダー11は、ローレンツ力とバネ部材14,14の復元力とが釣り合った位置に移動する。なお、レンズホルダー11を−Z側に移動させようとする場合には、第1のコイル15aに同図の矢印とは逆方向の時計回りの電流を流せばよい。
実施の形態1では、駆動コイル15側の極性が全て同一極である第1〜第4の磁石161〜164を用いたが、図10に示すように、第1の磁石161の+Z側に第1の磁石161とは極性の異なる第1の補助磁石181を配置し、第2の磁石161の−Z側に第2の磁石162とは極性の異なる第2の補助磁石182を配置する構成とすれば、レンズホルダー11への回転力を増加させることができるので、手振れの抑制を効率的に行うことができる。
本例においては、第1のコイル15aに対する磁石配置は図2に示した実施の形態1と同じ構成なので、図2(a)に示すように、同図の矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、図3(a),(b)に示すように、第1のコイル15aの各辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、レンズホルダー11を+Z側に移動させようとする。したがって、レンズホルダー11は、ローレンツ力とバネ部材14,14の復元力とが釣り合った位置に移動する。なお、レンズホルダー11を−Z側に移動させようとする場合には、第1のコイル15aに同図の矢印とは逆方向の時計回りの電流を流せばよい。
一方、手振れを抑制する場合には、実施の形態1と同様に、第2のコイル15b及び第3のコイル15cのいずれか一方もしくは両方に通電する。
図11(a),(b)に示すように、第2のコイル15bに矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第2のコイル15bの第3の磁石163の第2コイル対向部163bに対向する辺である+X側の辺に+Z側を向いたローレンツ力が発生し、第1の磁石161とは反対方向に磁化された第1の補助磁石181に対向する辺である−X側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をY軸回りに回転させることができる。
また、図12(a),(b)に示すように、第3のコイル15cに矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第3のコイル15cの第4の磁石164の第3コイル対向部164cに対向する辺である−Y側の辺に+Z側を向いたローレンツ力が発生し、第2の磁石162とは反対方向に磁化された第2の補助磁石182に対向する辺である+Y側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をX軸回りに回転させることができる。
このように、第1の補助磁石181と第2の補助磁石182とを設けることにより、第2のコイル15bに作用するローレンツ力と第3のコイル15cに作用するローレンツ力とをそれぞれ増加させることができる。したがって、少ない電流値でレンズホルダー11をXY平面内で効率よく回転させることができるので、手振れの抑制を効率的に行うことができる。
図11(a),(b)に示すように、第2のコイル15bに矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第2のコイル15bの第3の磁石163の第2コイル対向部163bに対向する辺である+X側の辺に+Z側を向いたローレンツ力が発生し、第1の磁石161とは反対方向に磁化された第1の補助磁石181に対向する辺である−X側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をY軸回りに回転させることができる。
また、図12(a),(b)に示すように、第3のコイル15cに矢印に示すような反時計回りの電流を流すと、第3のコイル15cの第4の磁石164の第3コイル対向部164cに対向する辺である−Y側の辺に+Z側を向いたローレンツ力が発生し、第2の磁石162とは反対方向に磁化された第2の補助磁石182に対向する辺である+Y側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をX軸回りに回転させることができる。
このように、第1の補助磁石181と第2の補助磁石182とを設けることにより、第2のコイル15bに作用するローレンツ力と第3のコイル15cに作用するローレンツ力とをそれぞれ増加させることができる。したがって、少ない電流値でレンズホルダー11をXY平面内で効率よく回転させることができるので、手振れの抑制を効率的に行うことができる。
前記実施の形態2では、第1の磁石161の+Z側に第1の補助磁石181を配置し、第2の磁石162の−Z側に第2の補助磁石182を配置して、第2及び第3のコイル15b,15cに作用するローレンツ力を増加させるようにしたが、図13に示すように、第1及び第2の補助磁石181,182に代えて、第1及び第2の軟磁性片191,192を配置してもよい。
第1の磁石161の+Z側に配置された第1の軟磁性片191は、図14(a)に示すように、第1の磁石161が第1のコイル15a側の面(N極)からの+X方向の磁界が第1のコイル15aとは反対側の面(S極)に向かう−X方向の磁界を収束させるよう作用するので、第2のコイル15bの−X側の辺には−X方向の磁界が作用する。すなわち、第1の軟磁性片191は実施の形態2の第1の補助磁石181と同様の機能を有する。したがって、第1の補助磁石181に代えて軟磁性片191を配置した場合にも、第2のコイル15bの+X側の辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、−X側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をY軸回りに効率よく回転させることができる。
第2の磁石162の−Z側に配置された第2の軟磁性片192も、同様に、第2の磁石162の第1のコイル15aとは反対側の面に向かう+Y方向の磁界を収束させるよう作用するので、図14(b)に示すように、第3のコイル15bの−Y側の辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、+Y側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生する。したがって、レンズホルダー11をX軸回りに効率よく回転させることができる。
第1の磁石161の+Z側に配置された第1の軟磁性片191は、図14(a)に示すように、第1の磁石161が第1のコイル15a側の面(N極)からの+X方向の磁界が第1のコイル15aとは反対側の面(S極)に向かう−X方向の磁界を収束させるよう作用するので、第2のコイル15bの−X側の辺には−X方向の磁界が作用する。すなわち、第1の軟磁性片191は実施の形態2の第1の補助磁石181と同様の機能を有する。したがって、第1の補助磁石181に代えて軟磁性片191を配置した場合にも、第2のコイル15bの+X側の辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、−X側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー11をY軸回りに効率よく回転させることができる。
第2の磁石162の−Z側に配置された第2の軟磁性片192も、同様に、第2の磁石162の第1のコイル15aとは反対側の面に向かう+Y方向の磁界を収束させるよう作用するので、図14(b)に示すように、第3のコイル15bの−Y側の辺には+Z側を向いたローレンツ力が発生し、+Y側の辺に−Z側を向いたローレンツ力が発生する。したがって、レンズホルダー11をX軸回りに効率よく回転させることができる。
なお、実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、レンズホルダー11を円筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164や第1及び第2の補助磁石181,182(または、第1及び第2の軟磁性片191,192)を円弧状としてもよいし、レンズホルダー11を円筒状とし、第1〜第4の磁石161〜164や第1及び第2の補助磁石181,182(または、第1及び第2の軟磁性片191,192)を三角柱状にしてもよい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
10 レンズ駆動装置、11 レンズホルダー、12 レンズ、13 ケース、
14 バネ部材、15 駆動コイル、15a 第1のコイル、15b 第2のコイル、
15c 第3のコイル、16 永久磁石、161 第1の磁石、162 第2の磁石、
163 第3の磁石、164 第4の磁石、17 ストッパ、
181 第1の補助磁石、182 第2の磁石、191 第1の軟磁性片、
192 第2の軟磁性片。
14 バネ部材、15 駆動コイル、15a 第1のコイル、15b 第2のコイル、
15c 第3のコイル、16 永久磁石、161 第1の磁石、162 第2の磁石、
163 第3の磁石、164 第4の磁石、17 ストッパ、
181 第1の補助磁石、182 第2の磁石、191 第1の軟磁性片、
192 第2の軟磁性片。
Claims (4)
- レンズを保持するレンズホルダーと、前記レンズホルダーの外側に配置され前記レンズホルダーとバネ部材により連結されて前記レンズホルダーを保持するケースと、前記レンズホルダーの外周に装着される駆動コイルと、前記ケースに前記駆動コイルと空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石とを備えたレンズ駆動装置であって、
被写体方向をZ軸方向前方としたときに、
前記駆動コイルはZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイルを備え、
前記第2のコイルは前記第1のコイルのZ軸方向前方に配置され、
前記第3のコイルは前記第1のコイルのZ軸後方に配置され、
前記永久磁石は、Z軸方向から見たときにZ軸回りに番号順に循環配置される、前記駆動コイル側の極性が同一極性の第1〜第4の磁石を備え、
前記第1の磁石と前記第2の磁石とが前記第1のコイルに対向する位置に配置され、
前記第3の磁石が前記第1のコイルと前記第2のコイルとに対向する位置に配置され、
前記第4の磁石が前記第1のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。 - レンズを保持するレンズホルダーと、前記レンズホルダーの外側に配置され前記レンズホルダーとバネ部材により連結されて前記レンズホルダーを保持するケースと、前記レンズホルダーの外周に装着される駆動コイルと、前記ケースに前記駆動コイルと空隙を隔てて対向するよう取付けられる永久磁石とを備えたレンズ駆動装置であって、
被写体方向をZ軸方向前方としたときに、
前記駆動コイルはZ軸回りに巻き回される第1〜第3のコイルを備え、
前記第2のコイルは前記第1のコイルのZ軸方向前方に配置され、
前記第3のコイルは前記第1のコイルのZ軸後方に配置され、
前記永久磁石は、Z軸方向から見たときにZ軸回りに番号順に循環配置される、前記駆動コイル側の極性が同一極性の第1〜第4の磁石を備え、
前記第1の磁石が前記第1のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置され、
前記第2の磁石が前記第1のコイルと前記第2のコイルとに対向する位置に配置され、
前記第3の磁石と前記第4の磁石とが前記第1のコイルと前記第2のコイルと前記第3のコイルとに対向する位置に配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。 - 前記第1の磁石のZ軸方向前方に第1の軟磁性片が配置され、前記第2の磁石のZ軸方向後方に第2の軟磁性片が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレンズ駆動装置。
- 前記第1の磁石のZ軸方向前方に前記第1の磁石とは極性の異なる第1の補助磁石が配置され、前記第2の磁石のZ軸方向後方に前記第2の磁石とは極性の異なる第2の補助磁石が配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレンズ駆動装置。
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