JP2022021474A - 電磁アクチュエータおよび光量調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルを巻回したボビンとヨークとの間に所定の隙間を設けて、ボビンとヨークとを滑らかに遊動させる。【解決手段】円周面に複数の磁極部を設けた永久磁石を有している回転子８と、略Ｕ字形をしており、２つの脚部５ａ、５ｂの先端部を磁極部とし、それらを円周面に対向させて配置されたヨーク５と、コイル７が巻回されると共にヨーク５が挿通されたボビン６とを備え、ボビン６に挿通された部分におけるヨーク５の外周部とボビン６の内壁との間に所定の隙間を有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、二つの脚部の先端を磁極部とした略Ｕ字形のヨークを備えていて、その一方の脚部に、コイルを巻回したボビンを遊嵌させ、そのコイルへの通電によって、永久磁石を有する回転子を往復回転させるようにした電磁アクチュエータおよびその電磁アクチュエータを用いた光量調節装置に関する。

固定子が、二つの脚部を有する略Ｕ字形のヨークと、その脚部の一方にコイルを巻回したボビンが嵌装されており、それらの脚部の先端を磁極部として、永久磁石を有する回転子の円周面に対向させるように配置した電磁アクチュエータが知られている。

特開２００７－１７４７９５号公報

しかしながら、上記の電磁アクチュエータにおいては、固定子であるヨークとコイルを巻回したボビンが基板に保持されるため、基板の重量が増し、基板の応動を阻害してしまう。また、筐体と基板とが電力供給用のコイルリード線で遊架されるため補正装置の応動が制限されてしまう。

上記を鑑み、本発明に係る電磁アクチュエータは、
円周面に複数の磁極部を設けた永久磁石を有している回転子と、
略Ｕ字形をしており、２つの脚部の先端部を磁極部とし、それらを前記円周面に対向させて配置されたヨークと、
コイルが巻回されると共に前記ヨークが挿通されたボビンと
を備え、
前記ボビンに挿通された部分における前記ヨークの外周部と前記ボビンの内壁との間に所定の隙間を有することを特徴とする。

本発明によれば、コイルを巻回したボビンとヨークとの間に所定の隙間を設けることで、ボビンとヨークとを滑らかに遊動させることができる。

本発明の一実施形態に係る携帯端末の一例。 本発明の一実施形態に係るレンズモジュールの斜視図。 本発明の一実施形態に係るレンズモジュールの分解斜視図。 本発明の一実施形態に係るレンズモジュールのアクチュエータの斜視図。 本発明の一実施形態に係るレンズモジュールのフォーカス機構動作図 本発明の一実施形態に係るレンズモジュールの防振機構動作図。

（第１実施形態）
本発明の実施の形態について図示を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る携帯端末の斜視図で、携帯端末は一例としてスマートフォンが挙げられる。レンズモジュール１００は、点線で示すスマートフォン５００における背面側に設けられる。このレンズモジュール１００に対し、スマートフォン５００の正面側には撮像素子としてのカメラモジュールが配置され、レンズモジュール１００内部に配置されるレンズによって撮像素子の撮像面に被写体像を結像する。

レンズモジュール１００について詳述する。図２（ａ）には本実施形態に係るレンズモジュール１００の斜視図を示している。図２（ｂ）は一部部品の表示を消した斜視図を示している。図３には本実施形態に係るレンズモジュール１００の分解斜視図を示している。

レンズモジュール１００は、図３に示すように、ベース部材１と、レンズユニット３００と、レンズ保持部材２と、２つの防振コイル３ａ、３ｂ（以下、まとめて防振コイル３と称す）と、２つの防振マグネット４ａ、４ｂ（以下、まとめて防振マグネット４と称す）と、フォーカスベース部材１２と、フォーカスコイル１３と、フォーカスマグネット１４と、ヨーク５と、ボビン６と、絞りコイル７と、回転子８と、羽根９と、レンズカバー１０と、ベースカバー１１を有する。

本実施形態に係るレンズモジュール１００は、図２（ｂ）に示すように、羽根９を駆動する電磁アクチュエータの一例としてのコイルユニット４００を有する。コイルユニット４００は、図３に示すヨーク５、ボビン６、絞りコイル７、回転子８とを含むが、詳しくは後述する。

このレンズモジュール１００の中心軸２００が、撮像装置の光軸となっている。ベース部材１は直方体形状で、フォーカスベース部材１２およびレンズ保持部材２が配置される空間１ａが設けられている。中心軸２００周りには光を通す円形の光通過口１ｂが開いており、中心軸２００と平行な側面には図３に示すように後述の防振コイル３ａ、３ｂをそれぞれ取り付ける防振コイル取り付け部１ｃ、１ｄと、ボビン６を取り付けるボビン取り付け部１ｅと、フォーカスコイル１３を取り付けるフォーカスコイル取り付け部１ｆの穴が開いている。なお、図２（ｂ）においては、防振コイル取り付け部１ｃはボビン取り付け部１ｅと対向する側面に設けられており、図示されていない。

レンズユニット３００は１つまたは複数のレンズとそれらのレンズを保持するレンズ枠から成り、被写体の光を撮像素子に導く。

レンズ保持部材２はレンズユニット３００を保持し、フォーカスベース部材１２の中央部の空間１２ａに配置される。フォーカスベース部材１２の中央部の空間１２ａはレンズ保持部材２よりも大きく、空間１２ａ内において、レンズモジュール１００の中心軸２００に直交する平面上でレンズ保持部材２が移動可能となっている。詳しくは後述するが、本実施形態においてレンズモジュール１００の中心軸２００に直交する平面上での移動とは、防振コイル３ａ、３ｂが設けられたベース部材１の二側面に直交する二方向に移動することを意味する。レンズ保持部材２の一側面で、防振コイル３ａと近接する面には防振マグネット４ａが取り付けられ、その面と直交する他側面で、防振コイル３ｂと近接する面には別の防振マグネット４ｂが取り付けられている。

レンズ保持部材２は後述の光量調節装置の基板ベース部材となり、レンズモジュール１００の被写体側の面には、後述の羽根９の回転中心となる羽根回転軸２ａを備え、防振マグネット４ａ、４ｂが取り付けられていない側面に、回転子回転軸２ｂとヨーク受け部２ｃを備えている。

上述したように、移動ユニットの一例としてのフォーカスベース部材１２はレンズ保持部材２が配置される空間１２ａが内部に設けられている。中心軸２００周りには光を通す円形の光通過口１２ｂが開いている。フォーカスベース部材１２はベース部材１の中央部の空間に１ａに配置され、ベース部材１に対して中心軸２００の方向になめらかに動くことが可能で、動作時はフォーカスベース部材１２の内部の空間１２ａに配置されるレンズ保持部材２と一体に中心軸２００の方向に移動する。

フォーカスベース部材１２およびレンズ保持部材２を光軸と直交する方向に移動させる移動機構としての防振コイル３は、導線が巻き回され通電によって磁界が発生するコイルであり、２つの防振コイル３ａ、３ｂがレンズモジュール１００のベース部材１に取り付けられている。２つの防振コイル３ａ、３ｂは互いに直交するベース部材１の側面に配置されている。

防振マグネット４は角型の永久磁石であり、両面４極に着磁されている。２つの防振マグネット４ａ、４ｂがレンズ保持部材２に取り付けられ、一方の防振マグネット４ａは防振コイル３ａに対向するよう配置され、もう一方の防振マグネット４ｂは防振コイル３ａとは異なるもう一方の防振コイル３ｂに対向するよう配置されている。対になる防振コイル３と防振マグネット４は、防振コイル３のコイル中心軸上に、防振マグネット４の着磁境界線が略一致するよう配置されている。

フォーカスベース部材１２およびレンズ保持部材２を光軸方向に移動させる移動機構としてのフォーカスコイル１３は、導線が巻き回され通電によって磁界が発生するコイルであり、レンズモジュール１００のベース部材１に取り付けられている。フォーカスコイル１３は防振コイル３ｂに対向するベース部材１の側面に配置されている。

フォーカスコイル１３に対向するよう配置されたフォーカスマグネット１４は角型の永久磁石であり、両面４極に着磁されている。フォーカスベース部材１２に取り付けられる。フォーカスコイル１３のコイル中心軸上に、フォーカスマグネット１４の着磁境界線が略一致するよう配置されている。

図４には、コイルユニット４００（電磁アクチュエータ）の斜視図を示している。ヨーク５は、略Ｕ字形をしていて２つの脚部５ａ、５ｂの先端部を磁極部としている。ヨーク５は一方の脚部５ｂが後述のボビン６に遊嵌した状態で挿通され、レンズ保持部材２の側面に設けられたヨーク受け部２ｃと当接するように設けられる。ヨーク５をレンズ保持部材２の側面に設けられたヨーク受け部２ｃと他の突起部で挟持するように取り付けても良い。なお、ボビン６に遊嵌したヨーク５は、ベース部材１に設けられたボビン取り付け部１ｅの開口から挿設されるようにしてレンズ保持部材２に固定されている。

ボビン６は、ヨークが挿通された部分において、ヨーク５の一方の脚部５ｂの外周部と、コイル３ａおよびフォーカスコイル１３によって移動可能な最大の移動量よりも大きい間隙である所定の隙間が設けられた内壁によって形成される空間をその中心部に備えており、周囲にはコイル７が巻回されている。ボビン６は、ヨーク５の脚部５ｂの長手方向（脚部の延在方向）において、ヨーク５のＵ字の中央部分と回転子８の両方にコイル３ｂによって移動可能な最大の移動量よりも大きい間隙である所定の隙間が設けられている。ボビン６は、ヨーク５と遊嵌した状態でベース部材１の側面のボビン取り付け部１ｅに取り付けられている。

回転子８は、レンズ保持部材２の回転子回転軸２ｂに回転可能に取り付けられている。この回転子８は、円筒形をした本体部８ａと、その径方向へ張り出した腕部８ｂと、その腕部８ｂの先端に形成された出力ピン８ｃとからなっている。本体部８ａは、円周面が永久磁石の複数の磁極で形成されている。

図３に戻り、羽根９は、レンズ保持部材２に形成された羽根回転軸２ａに回転可能に取り付けられていて、その長孔に、回転子８の出力ピン８ｃを挿入させている。本実施形態では１つの羽根９が用いられている。なお、絞り羽根の数は１つに限られず、複数であってもよい。

レンズカバー１０は、レンズ保持部材２に固定され、レンズモジュール１００の外観となる部品である。被写体側の面にメッキや塗装を施すと美観を有する面にすることができる。

ベースカバー１１は、レンズモジュールの外装部品であり、ベース部材１の外周に配置される部品である。

以上のように構成されたレンズモジュール１００においては、２つの防振コイル３へ通電することによって手振れを補正するためにレンズ（レンズ保持部材２）を中心軸２００に直交する平面方向に移動させることができ、フォーカスコイル１３へ通電することによって合焦のためレンズ（レンズ保持部材２）を中心軸２００の方向に移動させることができる。また、コイルユニット４００へ通電することによって絞り開口面積を変えて光量を調整することができる。

合焦動作について図５を用いて説明する。フォーカスコイル１３に通電することにより、磁界が発生し、両面４極に着磁されフォーカスコイル１３に対向して配置されたフォーカスマグネット１４が、例えば図５（ａ）に示す位置から図５（ｂ）に示す位置に向けて、中心軸２００方向に移動する。通電の電圧と移動量には相関があり、また通電の向きを逆方向とすると移動する方向も逆方向となる。これによりフォーカスマグネット１４と一体となっているレンズ保持部材２は中心軸２００の方向に移動が可能で、レンズと撮像素子の距離を調整することにより合焦する。

次に、防振機構の動作について図６を用いて説明する。図６（ａ）はレンズモジュール１００の中心軸２００とレンズユニット３００の中心軸が一致している状態を示している。

図６（ｂ）はレンズユニット３００の中心軸がレンズモジュール１００の中心軸２００に対して図の左方向にずれている状態を示している。これは、防振コイル３ｂに通電することにより、両面２極に着磁された防振マグネット４ｂが吸着された結果の一例である。また、通電の大きさによって移動量を変化させることができ、通電の向きを逆方向とすると、レンズユニット３００およびレンズ保持部材２は図の右方向に移動する。

図６（ｃ）はレンズユニット３００の中心軸がレンズモジュール１００の中心軸２００に対して図の下方向にずれている状態を示している。これは、防振コイル３ａｂに通電することにより、両面２極に着磁された防振マグネット４ａが反発された結果の一例である。また、通電の向きを逆方向とすると、レンズユニット３００およびレンズ保持部材２は図の上方向に移動する。

図６（ｄ）はレンズユニットの中心軸がレンズモジュール１００の中心軸２００に対して図の右上方向にずれている状態を示している。これは、防振コイル３ａおよび３ｂに通電することにより、両面２極に着磁された防振マグネット４ａ、４ｂが吸着された結果の一例である。また、通電の向きを逆方向とすると、レンズユニット３００およびレンズ保持部材２は図の左下方向に移動する。

本実施形態に係るレンズモジュール１００が搭載されるカメラユニットが撮影状態にある場合、レンズモジュール１００に加わる振れの方向と大きさに応じて、防振コイル３と防振マグネット４からなる防振機構の防振アクチュエータによってレンズ保持部材２を光軸直交平面内で移動させることでレンズユニット３００を中心軸２００に対してシフトさせ、結像面上での被写体像の像振れを抑制することができる。

スマートフォン５００に内蔵した不図示のジャイロセンサによって移動角速度を検出し、その振れの角速度を時間積分して移動角度を求め、該移動角度から結像面上での像の移動量を演算すると共に、この像振れをキャンセルするためのレンズ保持部材２の駆動量を演算する。そして、この演算値に基づいて防振コイル３ａと３ｂの通電制御を行う。

次に、絞り機構の動作について説明する。本実施形態のレンズモジュール１００においては、ヨーク５と回転子８とは、レンズ保持部材２に固定され、絞りコイル７を巻回したボビン６は、ベース部材１に固定された構成によって絞りアクチュエータを構成する。

この絞りアクチュエータにおいて、絞りコイル７に通電して、励磁させ、ヨーク５の脚部５ａ、５ｂの先端に磁極を発生させることで、回転子８を回転させる。図４に示したように、ボビン６の内壁とヨーク５の脚部５ｂとの間には隙間を有し、ヨーク５はボビン６に遊嵌されているため、上述した防振機構の動作を阻害することなく、回転子８の駆動力を伝達することができる。

このような回転子８の回転により出力ピン８ｃを介して駆動力を伝達し、羽根回転軸２ａを中心として羽根９を回動させ、各光通過口を通過する光の光軸内に進退させ、光通過口を通過する光の光量を調節することができる。

以上説明したように、本発明に係る電磁アクチュエータは、携帯端末などの撮像装置に搭載され、防振や手ぶれ防止機能（防振機能）の滑らかな動作を維持しつつ、絞りやシャッターの羽根を安定して駆動することが可能になる。また、ボビン６、絞りコイル７をベース部材１に固定しているため、防振機能によってレンズ保持部材２を移動させる際に、ボビン６や絞りコイル７の重量による移動動作への影響を低減することができる。

本発明は、以上説明した実施形態に限られず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施すことが可能である。

１００ レンズモジュール
２００ 中心軸
３００ レンズユニット
４００ コイルユニット
５００ 携帯端末
１ ベース部材
１ａ 空間
１ｂ 光通過口
１ｃ、１ｄ 防振コイル取り付け部
１ｅ ボビン取り付け部
２ レンズ保持部材
２ａ 羽根回転軸
２ｂ 回転子回転軸
２ｃ ヨーク受け部
２ｄ、２ｅ 位置決め
３ 防振コイル
４ 防振マグネット
５ ヨーク
５ａ、５ｂ 脚部
６ ボビン
７ 絞りコイル
８ 回転子
８ａ 本体部
８ｂ 腕部
８ｃ 出力ピン
９ 羽根
１０ レンズカバー
１１ ベースカバー
１２ フォーカスベース部材
１３ フォーカスコイル
１４ フォーカスマグネット

Claims (9)

1. 円周面に複数の磁極部を設けた永久磁石を有している回転子と、
   略Ｕ字形をしており、２つの脚部の先端部を磁極部とし、それらを前記円周面に対向させて配置されたヨークと、
   コイルが巻回されると共に前記ヨークが挿通されたボビンと
   を備え、
   前記ボビンに挿通された部分における前記ヨークの外周部と前記ボビンの内壁との間に所定の隙間を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記ボビンが固定されたベース部材と、
   前記ヨークと前記回転子とが固定された移動ユニットと
   を備え、
   前記移動ユニットは、前記ベース部材に対し移動可能に取り付けられたことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
3. 請求項２に記載の電磁アクチュエータを備え、
   前記移動ユニットに設けられた光通過口と、
   前記回転子の回転による駆動力によって前記光通過口を通過する光の光軸内に進退して光量を調整する羽根と
   を備えたことを特徴とする光量調節装置。
4. 前記移動ユニットを前記光軸と直交する方向に移動させる移動機構を備え、
   前記所定の隙間は、前記移動機構により移動可能な最大の移動量よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
5. 前記移動機構は、前記ヨークにおける前記脚部の延在方向である第１方向に前記移動ユニットを移動させる第１移動機構と、前記第１方向と直交する第２方向に前記移動ユニットを移動させる第２移動機構とを有することを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
6. 撮像装置に搭載される請求項５に記載の光量調節装置であって、
   前記移動機構は、前記撮像装置における防振機構であることを特徴とする光量調節装置。
7. 前記移動ユニットを前記光軸の方向に移動させる移動機構を備え、
   前記所定の隙間は、前記移動機構により移動可能な最大の移動量よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の光量調節装置。
8. 前記移動機構は、前記光軸の方向に前記移動ユニットを移動させる第３移動機構を有することを特徴とする請求項４に記載の光量調節装置。
9. 撮像装置に搭載される請求項８に記載の光量調節装置であって、
   前記移動機構は、前記撮像装置における防振機構であることを特徴とする光量調節装置。

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