JP3801502B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型小形カメラに用いられ、被写像をズームするレンズ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のレンズ駆動装置としては、ステッピングモータと送りねじ伝動機構との組合せによる装置が知られており、このレンズ駆動装置を図７に示す。
図７に示すように、レンズ駆動装置１００は、回転するステッピングモータ１０１のシャフトを歯車１０２を介して送りねじ１０３に伝達して、回転運動を直運動に変換している。送りねじ１０３上を案内駆動されるナット１０４上には、レンズ１０５が固定されている。従って、ステッピングモータ１０１の回転角度に従って、レンズ１０５の直線位置が決定される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、ステッピングモータ１０１、歯車１０２、送りねじ１０３及びナット１０４と言った複雑な伝動機構が必要となるので、装置が大形となり且つ、レンズ１０５が径方向にブレるという課題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、小型軽量で且つ、レンズを直線移動させても径方向のブレが生じないレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、前方レンズと、前方レンズを支持する前方支持枠と、前方支持枠の後方に取り付けられた前方コイルと、前方コイルの内周面上に取り付けられた前方金属片と、前方支持枠の外周部後方に取り付けられた前方バネと、後方レンズと、後方レンズを支持する後方支持枠と、後方支持枠の後方に取り付けられた後方コイルと、後方コイルの外周面上に取り付けられた後方金属片と、後方支持枠の内周部後方に取り付けられた後方バネと、マグネットと、マグネットの外周面上に取り付けられた前方用軸受と、マグネットの内周面上に取り付けられた後方用軸受と、ヨークとを備え、前方コイルは、マグネットとヨーク間の外側ギャップに配置し、後方コイルは、マグネットとヨーク間の内側ギャップに配置し、前方コイルに電流を印加することによって、前方レンズを前方に移動させ、後方コイルに電流を印加することによって、後方レンズを前方に移動させることを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載の発明では、前方コイルをマグネットとヨーク間の外側ギャップに配置し、後方コイルをマグネットとヨーク間の内側ギャップに配置しているので、前方コイルに電流を印加すると、外側ギャップの電磁力の作用で前方レンズを前方に移動することができ、後方コイルに電流を印加すると内側ギャップの電磁力の作用で、後方レンズを前方に移動することができる。これによって、装置の構造を簡便で小形なものにすることができる。
【０００７】
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、前方レンズの移動量は、前方バネの弾性力と、前方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定され、後方レンズの移動量は、後方バネの弾性力と、後方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定されることを特徴とする。
【０００８】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、前方レンズの移動量は、前方バネの弾性力と、前方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定され、後方レンズの移動量は、後方バネの弾性力と、後方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定されるので、前方レンズおよび後方レンズのそれぞれを、容易に所望の量だけ移動させることができる。これによって、装置の構造を更に小形で廉価なものにすることができる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１乃至２のいずれかに記載の発明において、前方金属片と前方用軸受とを吸引力で密着させ、後方金属片と後方軸受とを吸引力で密着させたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項３に記載の発明では、請求項１乃至２のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、前方金属片と前方用軸受とを吸引力で密着させ、後方金属片と後方軸受とを吸引力で密着させたので、径方向のブレを阻止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るレンズ駆動装置を示す断面図であり、図２は図１のレンズ駆動装置の分解斜視図であり、図３は、図１，２に示す軸受の平面図であり、図４は図１，２に示す金属片の平面図であり、図５は、図１，２に示すバネの拡大斜視図であり、図６は、図１のレンズ駆動装置の動作を示す断面図である。
【００１２】
レンズ駆動装置１は、前方レンズ２と、前方支持枠３と、前方コイル４と前方バネ５と、前方金属片２１と、後方レンズ６と、後方支持枠７と、後方コイル８と、後方バネ９と、後方金属片２２と、マグネット１０と、前方用金属片２３と、後方用軸受２４と、ヨーク１１とを備えており、前方コイル４に直流電流を印加することにより、前方レンズ２を前方に移動し、コイル８に直流電流を印加することにより、後方レンズ６を前方に移動するようになっている。尚、本明細書においては、前方及び後方の文言を適宜、使用するが、これはカメラから被写体に向って、相対的に前方及び後方の位置関係を表わすものである。
【００１３】
リング状の前方支持枠３は合成樹脂等の電気的絶縁体であり、中央部で前方レンズ２を支持し、外周凸部上の後方に前方コイル４を備え、最外周部には、前方バネ５の内周部（イ）が固着されており、前方コイル４の内周上基準角度点には前方金属片２１が固着されている。
【００１４】
同様に、リング状の後方支持枠７は、合成樹脂等の電気的絶縁体であり、中央部で後方レンズ６を支持し、外周凸部上の後方に後方コイル８を備え、最内周部には後方バネ９の内周部（イ）が固着されており、後方コイル８の外周上基準角度点には後方金属片２２が固着されている。
【００１５】
リング状のヨーク１１は、外壁１１ａと内壁１１ｂ及び底面１１ｃから成る形状を有し、外壁１１ａは内壁１１ｂより壁高が大であり、底面１１ｃ上にはリング状のマグネット１０が固着されている。マグネット１０は、径方向に磁化されて、円周上の基準角度点の内外周面上に軸受２３，２４が固着されており、外壁１１ａと内壁１１ｂ及び底面１１ｃによる磁路が構成されている。
【００１６】
前方コイル４は、マグネット１０と外壁１１ａから成るギャップ間に配置されており、同様に後方コイル８は、マグネット１０と内壁１１ｂから成るギャップ間に配置されている。前方バネ５の外周部（ロ）は外壁１１ａの上端に外周絶縁リング１２を介して固着されており、同様に後方バネ９の外周部（ロ）は、内周絶縁リング１３を介して、内壁１１ｂの上端に固着されている。
【００】
図３（ａ）（ｂ）はそれぞれ、前方用軸受２３と後方用軸受２４を示す平面図であり、それぞれマグネット１０の外周面と内周面に沿って湾曲しており、リング状マグネットの基準角度点上に接着されて、オイルレスメタル等の材質を用いた滑り軸受となっている。
【００】
図４（ａ）は、前方金属片２１を、（ｂ）は後方金属片２２を示す平面図であり、それぞれ前方コイル５の内周面と、後方コイル８の外周面に沿って湾曲した磁性体であり、円周上の基準角度点上でそれぞれ前方コイル５と後方コイル８に接着されている。尚、前方及び後方用軸受２３，２４の径方向の厚みは極く薄く、同様に前方及び後方金属片２１，２２の径方向の厚みも極く薄い構造として、マグネット１０と外壁１１ａ及び内壁１１ｂ間のギャップに影響しない厚さとしている。
【００１７】
図５（ａ）、（ｂ）は、前方バネ５及び後方バネ９の構造を示す斜視図であり、（ａ）は折畳まれた状態の形状、（ｂ）は押出された状態の形状を示している。これら前方バネ５及び後方バネ９は、半割されており、バネ性は、外力が加わらない時は折畳まれた（ａ）の形状を維持し、外力が加わると、押出された（ｂ）の形状に変形する。
【００１８】
前方バネ５の内周部（イ）は、前方支持枠３の最外周部に固着され、外周部（ロ）は外壁１１ａの上端に固着されているので、外力が加わらない時は、前方支持枠３は、外壁１１ａの上端に、ほぼ接して位置する。同様に、後方バネ９の内周部（イ）は、後方支持枠７の最内周部に固着され、外周部（ロ）は、内壁１１ｂの上端に固着されているので、外力が加わらない時は、後方支持枠７は、内壁１１ｂの上端に、ほぼ接して位置する。
【００１９】
前方コイル４の巻き始めと巻き終りは、いずれも前方支持枠３側に配置し、巻き始めを、前方バネ５の内周部（イ）の半割の一方に結線し、巻き終りを半割の他方に結線する。更に、外壁１１ａの上端では、前方バネ５の外周部（ロ）の半割の一方に、前方コイル４用電流端子のプラス側を結線し、半割の他方には、マイナス側を結線する。
【００２０】
この結線によって、前方コイル４に印加される電流は、プラス側から前方バネ５の半割の一方の外周部（ロ）と内周部（イ）を経由して、前方コイル４の巻き始めに印加され、巻き終りは、半割の他方の内周部（イ）と外周部（ロ）を経由して、マイナス側に流出する。
【００２１】
同様に、後方コイル８の巻き始めと巻き終りは、いずれも、後方支持枠７側に配置し、巻き始めを後方バネ９の内周部（イ）の半割の一方に結線し、巻き終りを半割の他方に結線する。更に内壁１１ｂの上端では、後方バネ９の外周部（ロ）の半割の一方に、後方コイル８用電流端子のプラス側を結線し、半割の他方には、マイナス側を結線する。
【００２２】
この結線によって、後方コイル８に印加される電流は、プラス側から後方バネ９の半割の一方の外周部（ロ）と内周部（イ）を経由して、後方コイル８の巻き始めに印加され、巻き終りは、半割の他方の内周部（イ）と外周部（ロ）を経由して、マイナス側に流出する。
【００２３】
尚、外周絶縁リング１２と内周絶縁リング１３は、それぞれ、前方バネ５の外周部（ロ）と外壁１１ａの上端間および後方バネ９の外周部（ロ）と内壁１１ｂの上端間に介在して、導電体であるバネとヨーク１１間を絶縁している。
【００２４】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。レンズ駆動装置１を組立てるには、まず最初に、前方レンズ２を前方支持枠３に組込み、前方バネ５及び外周絶縁リング１２をそれぞれ、この順番で固着（接着）する。引き続き、前方支持枠３の凸部に前方コイル４を固着（接着）し、次いで、前方コイル４の内周面上基準角度点に前方金属片２１を接着して、巻き始め及び巻き終りをそれぞれ、内周部（イ）の一方と他方に結線する。
【００２５】
同様に、後方レンズ６を後方支持枠７に組込み、後方バネ９及び内周絶縁リング１３をそれぞれ、この順番で固着（接着）する。引き続き、後方支持枠７の凸部に後方コイル８を固着（接着）し、次いで、後方コイル８の外周面上基準角度点に後方金属片２２を接着して、巻き始め及び巻き終りをそれぞれ、内周部（イ）の一方と他方に結線する。
【００２６】
マグネット１０の円周面上で対向させて前方用軸受２３と後方用軸受２４を接着し、基準角度点とする。ヨーク１１の底面１１ｃには予め位置決めして、軸受２３，２４を装着したマグネット１０を固着（接着）する。マグネット１０と内壁１１ｂ間のギャップに後方コイル８を挿入しながら、内周絶縁リング１３を内壁１１ｂの上端に固着（接着）して、外周部（ロ）の一方と他方をそれぞれ、後方コイル８用電流端子のプラス側とマイナス側に結線する。
【００２７】
同様に、マグネット１０と外壁１１ａ間のギャップに前方コイル４を挿入しながら、外周絶縁リング１２を外壁１１ａの上端に固着（接着）して、外周部（ロ）の一方と他方をそれぞれ、前方コイル４用電流端子のプラス側とマイナス側に結線する。
【００２８】
尚、後方コイル８用プラス及びマイナス結線は、内壁１１ｂの外周側に沿ったリード線で外部へ引出し、前方コイル４用プラス及びマイナス結線は、外壁１１ａの外周側に沿ったリード線で外部へ引出して、それぞれに直流電流が印加される構造としている。
【００】
金属片２１と２２は磁性体なので、マグネット１０との間に吸引力が働き、それぞれ対向する前方用軸受２３と後方軸受２４と密着する。即ち、前方支持枠３と後方支持枠７はそれぞれ、前方バネ５と後方バネ９で支持されて位置決めされているが、径方向にはガタが存在する。この吸引力による密着作用によって、マグネット１０の基準角度点に従った動きが実現でき、径方向のブレを阻止できる。
【００２９】
図６は、前方コイル４及び、後方コイル８に直流電流を印加して、レンズ駆動装置１をズーム状態に作動させた時の断面図を示している。
【００３０】
前方コイル４に電流が印加されると、前方レンズ２に前方（図４では、上方）への電磁力が働くが、前方バネ５の弾性力は変位に比例して後方（図４では、下方）へ働く。従って、前方レンズ２の位置即ち前方への移動距離は、電磁力と弾性力が釣合った点となる。
【００３１】
これによって、前方コイル４に印加する電流量によって、前方レンズ２の移動量を決定することができる。同様に、後方コイル８に印加する電流量によって、後方レンズ６の移動量を決定することができる。
【００３２】
即ち、前方コイル４及び後方コイル８に印加するそれぞれの電流量によって、前方レンズ２及び後方レンズ６それぞれの移動量を決定することができるので、後方レンズ６のさらに後方（図４では下方）のカメラ内部に位置する固定レンズ１４の作用と共に、ＣＣＤなどによる像平面１５上に、被写体像をズームしてフォーカスさせることができる。
【００３３】
ここで、前方支持枠３は、前方金属片２１と前方用軸受２３間が密着した状態で前方に移動し、後方支持枠７は後方金属片２４と後方用軸受２４間が密着した状態で前方に移動するので、軸受２３，２４が密着型ガイドとして作用して径方向のブレを最小限に抑えることができる。
【００３４】
尚、前方コイル４及び後方コイル８にパルス状に整形した電流を印加すれば、金属片２１，２２と軸受２３，２４間の滑り摩擦の変化に影響を受けずに、安定な摩擦係数の元に密着状態を維持しながら、円滑な前方移動を達成できる。
【００３５】
この様に、レンズ駆動装置１に供給する２つの電流量を制御するだけで、前方レンズ２及び後方レンズ６それぞれの移動量を制御して、被写像をズームすることができるという作用がある。
また、印加する電流を零とすれば、ズームしない状態となるので、ズーム時のみ直流電流が必要となり、消費電力を節約できるとともに、金属片２１，２２に働く吸引力によって、外的要因による支持枠３，７の変位を阻止することができる。
【００３６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、図１，２及び６において、前方金属片２１を前方コイル４の外周面上に接着し、前方用軸受２３をヨークの外壁１１ａの内周面上に固着して、吸引密着させ、後方金属片２２を後方コイル８の内周面上に接着し、後方用軸受２４をヨークの内壁１１ｂの外周面上に固着して吸引密着させれば、それぞれ、外壁１１ａと内壁１１ｂの基準角度点に従った移動が実現でき、径方向のブレを最小限に抑えることができる。
【００３７】
また、図１，２及び６では円周方向で同一の基準角度点に対向させて金属片２１，２２及び軸受２３，２４を配置したが、これに拘わるものではなく例えば、後方金属片２２と後方用軸受２４は、前方金属片２１と前方用軸受２３の配置角度と１８０°反対方向の角度に配置しても同様な作用効果が得られる。
【００３８】
また、図３では、前方バネ５及び後方バネ９を半割構造とし、それぞれをプラス側及びマイナス側の通電経路に利用したが、これに拘るものではなく、別途、通電用の伸縮性リード線を用いても良い。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、前方コイルに電流を印加することによって前方レンズを前方に移動することができ、後方コイルに電流を印加することによって後方レンズを前方に移動することができるので、装置の構造を簡便で小形なものにすることができる。
【００４０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、印加する電流量を制御することによって、前方レンズ及び後方レンズ、それぞれの移動量を制御できるので、装置の構造を更に小形で廉価なものにすることができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明では、請求項１乃至２のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、吸引力による密着状態のままレンズを移動することができるのでレンズのブレを阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ駆動装置を示す断面図である。
【図２】図１のレンズ駆動装置の分解斜視図である。
【図３】図１，２に示す軸受の平面図である。
【図４】図１，２に示す金属片の平面図である。
【図５】図１、２に示すバネの拡大斜視図である。
【図６】図１のレンズ駆動装置の動作を示す断面図である。
【図７】従来に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ レンズ駆動装置
２ 前方レンズ
３ 前方支持枠
４ 前方コイル
５ 前方バネ
６ 後方レンズ
７ 後方支持枠
８ 後方コイル
９ 後方バネ
１０ マグネット
１１ ヨーク
２１ 前方金属片
２２ 後方金属片
２３ 前方用軸受
２４ 後方用軸受

Claims (3)

1. 前方レンズと、前方レンズを支持する前方支持枠と、前方支持枠の後方に取り付けられた前方コイルと、前方コイルの内周面上に取り付けられた前方金属片と、前方支持枠の外周部後方に取り付けられた前方バネと、後方レンズと、後方レンズを支持する後方支持枠と、後方支持枠の後方に取り付けられた後方コイルと、後方コイルの外周面上に取り付けられた後方金属片と、後方支持枠の内周部後方に取り付けられた後方バネと、マグネットと、マグネットの外周面上に取り付けられた前方用軸受と、マグネットの内周面上に取り付けられた後方用軸受と、ヨークとを備え、前方コイルは、マグネットとヨーク間の外側ギャップに配置し、後方コイルは、マグネットとヨーク間の内側ギャップに配置し、前方コイルに電流を印加することによって、前方レンズを前方に移動させ、後方コイルに電流を印加することによって、後方レンズを前方に移動させることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前方レンズの移動量は、前方バネの弾性力と、前方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定され、後方レンズの移動量は、後方バネの弾性力と、後方コイルに印加する電流量に基づく電磁力とが釣合うことによって決定され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. 前方金属片と前方用軸受とを吸引力で密着させ、後方金属片と後方軸受とを吸引力で密着させたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。

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