JP3158416U - 微小型磁気浮上レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気浮上駆動モジュールを運用し、レンズモジュールを殻体内で磁気浮上させ、節電及び摩擦を減少させる微小型磁気浮上レンズ駆動装置を提供する。【解決手段】微小型磁気浮上レンズ駆動装置は、殼体12、殼体12上に結合する上蓋11、レンズモジュール13、プレートスプリング14、磁気浮上駆動モジュール15からなり、上蓋11は中空の蓋体で、殼体12内部には収容設置空間122を形成し、レンズモジュール13は収容設置空間122内に設置し、プレートスプリング14を上蓋11と殼体12との間に固定し、レンズモジュール13を弾力により、収容設置空間122内に制限し、磁気浮上駆動モジュール15は、収容設置空間122内に設置し、レンズモジュール13と相互に対応し、磁気浮上駆動モジュール15とレンズモジュール13との間に相互に発生する磁性反発力により、レンズモジュール13を上蓋11と殼体12が形成する収容設置空間122内において磁気浮上させる。【選択図】図２

Description

本考案は、微小型磁気浮上レンズ駆動装置に関し、特に磁気浮上駆動モジュールを運用し、レンズモジュールを殻体内で磁気浮上させ、電流磁場を動力源として利用する光学フォーカス調整レンズユニットである微小型磁気浮上レンズ駆動装置に関するものである。

従来のフォーカスレンズの立体分解模式図である図１に示すように、従来のフォーカスレンズ中に用いる機械伝動式フォーカス機構9は、レンズユニット92を設置するレンズ台93を駆動する動力源（ステップモーター、超音波モーター、圧電アクチュエーターなど）及び非常に多くの伝動パーツとして、コストが高い精密駆動パーツ91を使用している。
このため、機械構造が複雑であるばかりか、組立てが難しく、体積が大きく、コストが嵩むという欠点があった。
さらに、電力消費量が大きいという重大な欠点もあり、価格を引き下げる際の障害となっている。

初期の頃のカメラは非常に複雑で、人が測光し、手動でフォーカスし、自らフィルムを巻く必要があったが、このように多くの人手を用いる結果、しばしば誤りも起きていた。
写真撮影においては、一旦誤りが起きれば、それをやり直すことはできないため、カメラマンの能力が、この時代における写真撮影成功の最大の要因であった。
1950、60年代に入り、機械の自動化が大きく発展し、人々は自動化こそ未来世界の指標であると信じるようになった。
これがさらに進んで完成された自動測光技術と電動フィルム巻き機は、撮影技術の自動化を確実に進展させた。
ここで最も重要な点は、「自動フォーカスシステム」を作動させるには、写真撮影の速度の決定が必要な点で、これは当時、各カメラメーカーの指標的研究開発項目ともなっていた。

日進月歩のテクノロジーの歩みに連れて、従来からの専用の撮影装置でも、画質の改善が進み、外観においてはコンパクトで軽量という方向へと向かっている。
しかし、ステップモーター機械式連動を利用するフォーカス調整レンズには、体積をこれ以上小さくすることができないという欠点があり、製品全体の小型化への妨げとなっている。
一方、電磁技術を利用し、ＶＣＭ電子フィードバックシステムを運用し、そのコイル偏移量を制御し、これにより、駆動構造の体積をさらに小さくし、伝統的なステップモーターに置換しようとするメーカーも現れている。
同時に、撮影機能とポータブル通信機能を携帯電話端末に結合し、撮影機能とPDAを結合し、或いは撮影機能とノート型コンピューターを結合するなど、各種異なる機能が統合され、より強大な映像音声通信機能を備える製品も開発されている。
そのため、同一のパワーサプライを共用する設計において、いかにして体積を縮小し、コストを引き下げ、電力消費を低下させるかは、容量が相同のパワーサプライを使用する場合には、製品のスタンバイ及び使用時間を決定するカギであり、メーカーが研究開発にしのぎを削る領域である。
本考案は、従来のレンズ駆動装置の上記した欠点に鑑みてなされたものである。

特開２００７−４７５２８号公報

本考案が解決しようとする課題は、磁気浮上原理を利用し、レンズモジュールを、殼体の収容設置空間内において磁気浮上させ、これにより防振を達成し、摩擦及び粉塵汚染を減少させることができ、しかもレンズモジュールを駆動する電力の消費を減らすことができ、節電の目的を達成可能な微小型磁気浮上レンズ駆動装置を提供することである。

上記課題を解決するため、本考案は下記の微小型磁気浮上レンズ駆動装置を提供する。
微小型磁気浮上レンズ駆動装置は、中心軸を定義し、殼体上に結合する上蓋、殼体、レンズモジュール、プレートスプリング、磁気浮上駆動モジュールからなり、該上蓋は、中空の蓋体で、該殼体内部には、収容設置空間を形成し、該レンズモジュールは、収容設置空間内に設置し、該プレートスプリングを、該上蓋と該殼体との間に固定し、しかも該レンズモジュールを、弾力により、該収容設置空間内に制限し、該磁気浮上駆動モジュールは、該収容設置空間内に設置し、しかも該レンズモジュールと相互に対応し、該磁気浮上駆動モジュールと該レンズモジュールとの間に相互に発生する磁性反発力により、該レンズモジュールを、該上蓋と該殼体とが形成する収容設置空間内において磁気浮上させる。

本考案微小型磁気浮上レンズ駆動装置は、磁気浮上原理を利用し、レンズモジュールを、殼体の収容設置空間内において磁気浮上させ、これにより防振を達成し、摩擦及び粉塵汚染を減少させることができる。しかも、レンズモジュールを駆動する電力の消費を減らすことができるため、節電の目的を達成可能である。

従来のフォーカスレンズの立体分解模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の立体分解模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の立体組合せ模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の磁気浮上駆動モジュールの立体模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の第一実施例において、磁気浮上駆動モジュールの配置を示す俯瞰模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の間隙と回復力の関係図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の磁気浮上駆動モジュールの配置を示す側面模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の位相差とその相互反発力の関係図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置のプレートスプリングの俯瞰図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の相互反発力とスプリング力の関係図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の第二実施例において、可動磁石と永久磁石の配置を示す位置図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の第二実施例の磁力模式図である。 本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の第三実施例の磁力模式図である。

以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図２、３はそれぞれ、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の立体分解及び立体組合せ模式図である。
図に示すように、微小型磁気浮上レンズ駆動装置1は、前方51と後方52に分かれる中心軸5を定義し、上蓋11、殼体12、レンズモジュール13、プレートスプリング14、磁気浮上駆動モジュール15からなる。

該上蓋11は、中空かつ環状の蓋体で、該殼体12は、中空の台体で、該殼体12外周の所定の位置には、電源連接線121を設置する。
該上蓋11と該殼体12とを相互結合すると、内部に収容設置空間122を備える中空殼体構造を構成する。

しかも、該殼体12内側の収容設置空間122の周縁上には、複数の収容設置槽1221を平均に設置する。
該レンズモジュール13は、該収容設置空間122内に設置し、該中心軸5の上に保持され、しかも、該上蓋11と該殼体12とが形成する収容設置空間122内において磁気浮上し、該殼体12内において、該中心軸5方向に沿って前後に移動することができる。

該レンズモジュール13は、レンズ131、レンズ台132を備える。
該レンズ131は、該レンズ台132中央位置に設置し、該レンズ台132と同期移動を行う。

該プレートスプリング (Plate Spring) 14は、該上蓋11と該殼体12との間に固定し、しかも該レンズモジュール13のレンズ台132を、弾力により、該収容設置空間122の内に制限する。

該磁気浮上駆動モジュール15は、該収容設置空間122内に設置し、しかも、該レンズモジュール13と相互に対応する。
該磁気浮上駆動モジュール15は、少なくとも１個の環状の可動磁石151（以下、「第一磁石」とも呼称）、複数の永久磁石152（以下、「第二磁石」とも呼称）、及び環状コイル153を備える。

該可動磁石151は、複数の磁石により構成し、レンズモジュール13の上に結合し、しかも該レンズ台132の外周1511に設置する。
該永久磁石152は、該収容設置空間122内に設置し、しかも、該可動磁石151と相互に対応する。

該磁気浮上駆動モジュール15の複数の永久磁石152と該レンズモジュール13上の可動磁石151との間に相互に発生する磁性反発力により、該レンズモジュール13を、該上蓋11と該殼体12とが形成する収容設置空間122内において磁気浮上させ、しかも、該中心軸5上を保持させる。

本考案の実施例中において、該永久磁石152は、４組とすることができ、しかも、該殼体12の収容設置空間122周縁に平均に嵌めて付着させる。
しかも、それぞれは、該収容設置槽1221内に位置し、相互に対応する可動磁石151との間に、反発の現象を生じる。

該環状コイル153は、該可動磁石151と該永久磁石152の間隙中に位置し、該殼体12内側の収容設置空間122周縁に固定される。

該環状コイル153には、該殼体12上に位置する電源連接線121を接続し、異なる方向の予定電流を加えるため、該レンズ台132は、該収容設置空間122内において、電流磁場の変化により、該中心軸5の前方51或いは後方52へと向かう異なる方向の軸方向移動を生じる。
こうして、該レンズ131にフォーカスさせ、或いはフォーカスを調整させる目的を達成する。

図２に合わせて、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の磁気浮上駆動モジュールの立体模式図である図４に示すように、該永久磁石152は、上表面1521、下表面1522を備え、しかも、それぞれ異なる極性(Ｎ極或いはＳ極)を備える。

該永久磁石152は、該上表面1521極性（Ｎ極或いはＳ極）により、平均に嵌めて付着させ、しかも、該殼体12の収容設置槽1221内に固定される。
同時に、該下表面1522に相同の極性(Ｎ極或いはＳ極)を備えさせ、該収容設置空間122内に排列させる。

本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の磁気浮上駆動モジュール第一実施例の配置を示す俯瞰模式図である図５に示すように、該各永久磁石152の下表面1522は、それぞれ該可動磁石151との間に、所定の間隙Dを保持する。
さらに、該下表面1522が予め備える磁性（Ｎ極或いはＳ極）と、対応する可動磁石151の外周1511の磁性は相同（Ｎ極或いはＳ極）である。

すなわち、該永久磁石152と該可動磁石151との、相互に対応する両表面は、相同の極性(Ｎ極或いはＳ極)を備えるため、該永久磁石152と該可動磁石151とは相互に反発する。
こうして、該可動磁石151の内周1512中に接続して固定するレンズ台132は、該殼体12の収容設置空間122内において磁気浮上する。

図５に合わせて、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の間隙と回復力の関係図である図６に示すように、該可動磁石151の偏心による回復力はFR (restore force to center)は、＞１mg (mはレンズモジュールの質量、gは重力加速度)である。

この時、該永久磁石152と該可動磁石151の所定の間隙が Ｄ＞Ｄmin（最小必要間隙）であれば、該レンズモジュール13が、該殼体12の収容設置空間122内において、中心軸5の前方51或いは後方52に向かう（図２参照）運動を行う時、摩擦現象を起こすことはない。

本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の磁気浮上駆動モジュールの配置を示す側面模式図である図７に示すように、該永久磁石152と該可動磁石151との間には、フォーカス運動により、軸方向位相差H分の距離を生じる（永久磁石152の軸方向中心点は、可動磁石151の軸方向中心点より、後方52に向かいH分だけ低い）。

しかも、該永久磁石152の下表面1522の磁性と、対応する該可動磁石151の外周1511磁性とは相同であるため、両者間の軸方向位相差Hにより、該永久磁石152は、該可動磁石151に対して、該中心軸5の前方51（上方）に向かい、磁性の反発力Ｆs (Repulsive Force due to stored energy)を生じる。

図７に合わせて、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の位相差とその相互反発力の関係図である図８に示すように、該永久磁石152と該可動磁石151との間に存在する貯蔵エネルギー(Stored Energy)は、該レンズモジュール13において、該中心軸5の前方51（上方）に向かい、反発力Fsを提供する。

よって、該反発力Ｆsと軸方向位相差Hは、線形関係を成し、軸方向位相差Ｈ距離の増加に従い、該反発力Ｆsは該中心軸5に沿って前方51に向かう力量は、同時に等比増加する。
すなわち、該反発力Ｆsは、該環状コイル153の該レンズモジュール13駆動を助けることができるため、省エネの効果を達成することができる。

図２に合わせて、本考案微小型磁気浮上レンズ駆動装置のプレートスプリングの俯瞰図である図９に示すように、レンズ定位の安定性を高めるため、本考案はさらに、緩衝効果を備えるプレートスプリング14を設置する。
該プレートスプリング14は、該レンズモジュール13を、該収容設置空間122内に吊り下げ、支える。

本考案の実施例において、該プレートスプリング14は、環状の弾性板体で、周縁に突出する複数の固定端141を利用し、該殼体12と該上蓋11との間に固定し、設定されているスプリング力Feを、該レンズモジュール13上に軽くかける。

すなわち、該レンズ台132が、電磁力の作用を受けて、該中心軸5の前方51へと移動する時、該プレートスプリング14の内環142は、弾力を用いて、該レンズ台132の前端を軽く押すことができ、該レンズモジュール13の安定をさらに堅固にすることができる。

同時に、該磁石151、152の相互反発力により落下しないよう、該レンズモジュール13を、弾力により、該収容設置空間122内に制限する。

図１０は、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の可動磁石及び永久磁石の相互反発力とスプリング力の関係図である。
軸方向位相差がＨ＝０である時、該プレートスプリング14のスプリング力Ｆe ＜ - 1 mg (mはレンズモジュールの質量で、gは重力加速度)を、該レンズモジュール13の予圧力(Pre-load)とする。

該環状コイル153に電力を供給すると、発生する電磁力Ｆc＝Ｋc・i (Ｋcは定数で、iはコイル電流)は、該レンズモジュール13を押し、該中心軸5の前方51へと移動させ、さらに、該レンズ131を、適当な位置へと移動させ、同時に、フォーカス或いはフォーカス調整の動作を完成する。

この時には、反発力Ｆsとスプリング力Ｆeの合計を克服可能な電磁力Ｆcが必要である。該レンズモジュール13が、横方向の水平姿勢である時には、
｜Ｆc｜=｜Ｆs＋Ｆe｜で、該レンズモジュール13が、上向き或いは下向きの垂直姿勢である時には、｜Ｆc｜＝｜Ｆs＋Ｆe｜± ｜mg｜である。

従来のレンズ駆動機構の｜Ｆc｜＝｜Ｆe｜であるが、本考案中においては、
｜Ｆc｜＝｜Ｆs＋Ｆe｜＜｜Ｆe｜であるため、本考案は、該環状コイル153の電力消費量を大幅に低下させ、節電の目的を達成することができる。

以下に記載する本考案の他の実施例において、大部分のパーツは、前記実施例と相同或いは類似であるため、相同のパーツと構造については、以下では詳述しない。
しかも、相同のパーツには相同の名称及び符号を付し、類似のパーツに対しては相同の名称を付すが、もとの符号の後に別にアルファベットを加えて区別し、詳述しない。

図１１は、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置の第二実施例の可動磁石と永久磁石の配置を示す位置図である。
本考案の第二実施例の微小型磁気浮上レンズ駆動装置と、前記第一実施例との相違点について、以下に説明する。

該レンズ台132の外周1511における複数の環状の可動磁石151a（第一磁石）において、その内の各２個の可動磁石151a間には、所定の距離w1を持つ間隙を保持し、しかも、該間隙は、おおよそ該収容設置空間122内に設置する永久磁石152a（第二磁石）の中央位置に対応し、所定の間隙Dを隔てて相互に対応する。

該可動磁石151a及び該永久磁石152aが発生する磁場の磁力の強弱が、相互に牽制する原理をそれぞれ利用し、該可動磁石151aを、その位置に固定する。
これにより、該可動磁石151aが接続するレンズモジュール13は、該殼体12内の収容設置空間122中において、回転を生じることはない。

図１２は、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置第二実施例の磁力模式図である。該可動磁石151aと該永久磁石152aは共に、それぞれ別の磁場範囲を備える。
図１２に示すように、該可動磁石151aと該永久磁石152aは、それぞれ理論上の第一磁力6aと第二磁力7aを備え、しかも、該可動磁石151a及び該永久磁石152aの中央位置は磁力が最強の区域で、それぞれ往両側に向かい磁力は徐々に弱くなる。

同時に、該２個の可動磁石151aの間には、所定の距離w1を保持するため、該２個の可動磁石151a間の磁力はさらに弱くなり、第一磁力6a上において、該可動磁石151aの数と相同の、複数の磁力陥没区61a（磁力が最も弱い部分）を生じる。
また、それぞれ第二磁力7aの磁力が最も強い部分である磁力頂点区71aは、磁力により、該第一磁力6a上の磁力が最も弱い磁力陥没区61a内に嵌り付着する。

すなわち、該第一磁力6aと該第二磁力7aの同極性（N極或いはS極）の磁力強弱の交互牽制を利用し、該磁力頂点区71aと該磁力陥没区61aは、理論上の力学において、２個の歯車それぞれの歯山と歯谷が交互に噛み合うような状態を形成する。

前記第二実施例が設置する４組の永久磁石152aにおいては、それぞれ90度を隔て、これにより該磁力頂点区71aは、該磁力陥没区61a内に入る。

こうして、該レンズモジュール13は、該可動磁石151a及び該永久磁石152aそれぞれが発生する磁力交互牽制の第一磁力6a及び第二磁力7aにより、より安定的に該収容設置空間122内に固定される。
これにより、操作、運送、或いは倉庫保管過程において、該レンズモジュール13が震動或いは他の素因により回転する現象を減らすことができる。

図１３は、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置第三実施例の磁力模式図である。本考案の第三実施例の微小型磁気浮上レンズ駆動装置と前記第二実施例の異なる点を以下に説明する。
すなわち、第三実施例の２個の可動磁石151b間の所定の距離w2は、上記した第一実施例の所定の距離w1（w2＞w1）より大きい。

つまり、該２個の可動磁石151b間の所定の距離w2が大きければ大きいほど、該可動磁石151b両側の磁力はより弱くなり、該可動磁石151bに出現する理論上の第一磁力6b上の磁力陥没区61bもより深くなる。

すなわち、該永久磁石152bに反発する磁力（反発力）は低下し、該永久磁石152bの磁力頂点区71b（磁力が最強である部分）は、該磁力陥没区61b（磁力が最も弱い部分）に入より深くなる。

そのため、本考案の微小型磁気浮上レンズ駆動装置第二実施例の抗回転力は、上記した第一実施例の抗回転力より強い。
すなわち、２個の可動磁石151b間の所定の距離w2が大きければ大きいほど、２個の可動磁石151b間の磁力は弱くなる。

同様に、該永久磁石152bが発生する第二磁力7b上の複数の磁力頂点区71bは、磁場特性により、該第一磁力6b上の磁力陥没区61bに、より深く安定的に入り、嵌って付着する。
こうして、該可動磁石151bが結合するレンズ台132は、さらに該殼体12の収容設置空間122内により安定的に入り、回転の恐れがなくなる。

上記の本考案の名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。

本考案は実用新案登録請求の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

9 機械伝動式フォーカス機構
91 駆動パーツ
92 レンズユニット
93 レンズ台
1 微小型磁気浮上レンズ駆動装置
11 上蓋
12 殼体
121 電源連接線
122 収容設置空間
1221 収容設置槽
13 レンズモジュール
131 レンズ
132 レンズ台
14 プレートスプリング
141 固定端
142 内環
15 磁気浮上駆動モジュール
151、151a、151b 可動磁石
1511 外周
1512 内周
152、152a、152b 永久磁石
1521 上表面
1522 下表面
153 環状コイル
5 中心軸
51 前方
52 後方
6a、6b 第一磁力
61a、61b 磁力陥没区
7a、7b 第二磁力
71a、71b 磁力頂点区

Claims (3)

1. 微小型磁気浮上レンズ駆動装置であって、中心軸を定義し、上蓋、内部に収容設置空間を形成する殼体、該収容設置空間内に収容設置するレンズモジュール、プレートスプリング、該収容設置空間内に収容設置する磁気浮上駆動モジュールからなり、
   前記殼体は、中空の台体で、
   前記レンズモジュールは、該殼体内において、該中心軸方向に沿って移動し、
   前記磁気浮上駆動モジュールは、該レンズモジュールと相互に対応し、
   前記磁気浮上駆動モジュールはさらに、少なくとも１個の第一磁石、複数の第二磁石、コイルを備え、
   該第一磁石は、該レンズモジュールに結合し、しかも、該複数の第二磁石の位置と該第一磁石とは相互に対応し、
   これにより、該複数の第二磁石と該第一磁石との間に相互に発生する磁性反発力は、該レンズモジュールを、該収容設置空間内において磁気浮上させることを特徴とする微小型磁気浮上レンズ駆動装置。
2. 前記第一磁石は、複数の磁石により構成する環状の可動磁石で、該レンズモジュールの上に結合し、
   該第二磁石は、永久磁石で、しかも、該複数の永久磁石は、該殼体内縁に環状に設置し、しかも、該可動磁石と相互に対応し、
   該コイルは、環状コイルで、該殼体内縁に固定し、しかも該可動磁石と該永久磁石との間に位置し、
   該永久磁石と該可動磁石の相互に対応する表面磁性は、相同の極性(N極或いはS極)を呈し、しかも該永久磁石の軸方向中心点の位置は、該可動磁石の軸方向中心点の位置より、後方に向かい、所定の距離分低いことを特徴とする、請求項１記載の微小型磁気浮上レンズ駆動装置。
3. 前記永久磁石は４組で、しかも該殼体内側の該収容設置空間周縁に、平均に嵌めて付着させ、それぞれ相互に対応する該可動磁石との間で、反発の現象を生じ、
   該各２個の第一磁石の間は、所定距離の間隙を保持し、しかも該間隙は、該収容設置空間内に設置する該第二磁石の中央位置におおよそ対応し、
   該微小型磁気浮上レンズ駆動装置はさらに、上蓋とプレートスプリングを備え、
   該プレートスプリングは、該上蓋と該殼体との間に位置し、しかも該レンズモジュールを弾力により、該収容設置空間内に制限するにことを特徴とする、請求項２記載の微小型磁気浮上レンズ駆動装置。

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