JP4499448B2

JP4499448B2 - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP4499448B2
Application number: JP2004060034A
Authority: JP
Inventors: 白木　　学; 聰浅川; 直樹関口; 守正吉江
Original assignee: Shicoh Co Ltd
Current assignee: Shicoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2024-03-04
Also published as: JP2005250074A

Description

本発明は、デジタルカメラや携帯電話等に内蔵される携帯型小型カメラ等において用いられるズームレンズおよびオートフォーカスレンズを駆動させるためのレンズ駆動装置に係わり、特に、レンズを電磁力によってリニアに移動させることができるレンズ駆動装置に関する。

一般に、コイルに流される電流とマグネットが形成する磁界とによって誘起される電磁力によりレンズをリニアに駆動させるレンズ駆動装置は、良く知られている。例えば、特許文献１には、ビデオカメラ等において用いられるズームレンズおよびオートフォーカスレンズを磁気的に駆動させるためのレンズ駆動装置が開示されている。

特開２００２−２３０３７号公報

ところで、携帯電話等に内蔵されるカメラのような携帯型小型カメラ等に用いられるレンズ駆動装置においては、狭い空間内でレンズを光軸方向に安定且つ所望量だけ正確に移動させることが必要であるが、これを簡単な構造で実現することは難しい。

本発明は、前記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、レンズ支持体を安定且つ所望量だけ正確に移動させることができるレンズ駆動装置を提供することである。

請求項１に記載のレンズ駆動装置は、筒状のヨークと、ヨーク内に配置されレンズの光軸方向に沿って移動可能な筒状のレンズ支持体と、ヨークに固定されたマグネットと、レンズ支持体の側面に固定されたコイルとを備え、コイルは側面視矩形の環状を成しておりレンズの光軸方向の一方側にある一辺部と一辺部に対向する対向辺部を有し、マグネットはレンズ支持体の移動方向に沿って配列された２つのマグネット部から成り、一方のマグネット部はコイルの前記一辺部に対向し、他方のマグネット部はコイルの前記対向辺部に対向して設けてあり且つ２つのマグネット部同士の極性が互いに異なっており、コイルに流される電流と各マグネット部が形成する磁界とにより誘起される電磁力によってリニアに移動されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、円筒状のヨークと、ヨーク内に収容され、レンズの光軸方向に沿って移動可能な筒状のレンズ支持体と、ヨークに固定されたマグネットと、レンズ支持体の側面に固定され光軸方向から見て円弧状を成すコイルとを備え、コイルは側面視矩形の環状を成しておりレンズの光軸方向の一方側にある一辺部と一辺部に対向する対向辺部を有し、マグネットはレンズ支持体の移動方向に沿って配列された２つのマグネット部から成り、一方のマグネット部はコイルの前記一辺部に対向し、他方のマグネット部はコイルの前記対向辺部に対向して設けてあり且つ２つのマグネット部同士の極性が互いに異なっており、コイルに流される電流と各マグネット部が形成する磁界とにより誘起される電磁力によってリニアに移動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によれば、円筒状のヨーク内に、筒状のレンズ支持体が収容されると共に、このレンズ支持体を移動させるマグネットおよびコイルが内蔵されているため、非常にコンパクトなレンズ駆動装置を実現することができる。

また、コイルに通電して生じる電磁力によりレンズが光軸方向にリニアに移動するため、推力の方向とレンズの移動方向とが一致し、したがって、駆動損失が極めて少なくて済む。その結果、レンズの移動速度を速くでき、応答性を高めることができる。すなわち、駆動損失が少なく、応答性および機動性に優れているため、狭い空間内でレンズを光軸方向に所望量だけ効率的に移動させることができ、小型カメラへの搭載に適している。

マグネットが、レンズ支持体の移動方向に沿って配列された複数のマグネット部から成り、その配列方向で隣り合うマグネット部同士の極性が互いに異なっているため、レンズ支持体の移動経路の全長にわたって常に同じ向きの電磁力（推力）を形成することができ、良好なリニア移動を実現できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

図１〜図４には、本発明の第１の実施形態が示されている。なお、図１は本実施形態のレンズ駆動装置１の縦断面図、図２は図１のレンズ駆動装置１の分解斜視図、図３の（ａ）は図１のレンズ駆動装置を上側から見た斜視図、図３の（ｂ）はレンズ駆動装置を下側から見た斜視図、図４はガイドシャフトとレンズ支持体との当接部の要部拡大断面図をそれぞれ示している。

本実施形態に係るレンズ駆動装置１は、コイル可動型のレンズ駆動装置であり、円筒状のヨーク２を備えている。ヨーク２は、ヨーク２内で軸方向に延びる一対の支持壁２ａ，２ｂを有している。これらの支持壁２ａ，２ｂは、ヨーク２の中心軸を中心とする円弧を成して互いに対向している。

また、ヨーク２の上端開口部２ｄと底面２ｅとにはそれぞれ円環状のスペーサ２０，２２が配設されている。これらのスペーサ２０，２２は、ヨーク２の各支持壁２ａ，２ｂが個別に挿通される一対の円弧状のスリット２０ａ，２０ａ（２２ａ，２２ａ）と、後述する一対の各ガイドシャフト３０，３２の端部を支持する一対の円形の支持孔２０ｂ，２０ｂ（２２ｂ，２２ｂ）とを有している。

ヨーク２内には、ヨーク２の軸方向に沿って移動可能な一対の筒状のレンズ支持体４，６が互いに同軸的に収容されている。この場合、一対のレンズ支持体４，６同士は、光軸方向に沿って互いに離間して配置されている。また、各レンズ支持体４，６は、レンズ４０を保持している。

また、ヨーク２の外周壁２ｃの内面には、筒状のマグネット８が固着されている。この場合、マグネット８は、レンズ支持体４，６の移動方向に沿って配列された円筒状の２つのマグネット部８ａ，８ｂから成る。これらの各マグネット部８ａ，８ｂは、その表面および裏面の極性が互いに異なっている。また、マグネット部同士８ａ，８ｂの極性もその隣り合う面同士で互いに異なっている。

また、一対の各レンズ支持体４，６には円弧状のコイル１０が固着されている。このコイル１０は、レンズ支持体４，６の周方向の一部に沿って延在している。また、コイル１０は、マグネット８との間で磁気的な吸引力を形成する円弧状の磁性体（本実施形態では、一対の鉄片）１２を保持している。すなわち、本実施形態では、各レンズ支持体４，６とコイル１０と磁性体１２とが組み合わされて１つの駆動体４Ａ，６Ａが形成されている。なお、図２から分かるように、一方の駆動体４Ａは、他方の駆動体６Ａを１８０度回転させて上下を逆にした形態で配置されている。したがって、一対の各レンズ支持体４，６は、その保持した磁性体１２とマグネット８との間で作用する磁気的な吸引力を互いに反対の方向で常時受けるようになる。

また、本実施形態では、レンズ支持体４，６のリニアな移動を案内するガイド手段が設けられている。具体的に、このガイド手段は、ヨーク２の前記支持壁２ａ，２ｂと、円弧状のコイル１０と筒状のレンズ支持体４，６との間に形成される円弧状の空間２５とから成り、各レンズ支持体４，６の空間２５に支持壁２ａ，２ｂを個別に貫通させることにより、各レンズ支持体４，６を所定の遊度をもって個別に支持して案内する。

また、本実施形態では、磁気的な前記吸引力を受けるレンズ支持体４，６と当接することにより、磁性体１２をマグネット８から径方向で所定距離だけ離間させる一対のガイドシャフト３０，３２が設けられている。また、これらのガイドシャフト３０，３２は、各レンズ支持体４，６に設けられた一対の貫通孔４ａ，４ａ（６ａ，６ａ）を貫通して延びると共に、その両端が各スペーサ２０，２２の支持孔２０ｂ，２０ｂ（２２ｂ，２２ｂ）に支持されている。ガイドシャフト３０，３２は、断面が円形を成しており、また、磁気的な前記吸引力によってガイトシャフト３０，３２に突き当てられるレンズ支持体４，６の貫通孔４ａ，４ａ（６ａ，６ａ）の内面部位（当接面）２９は、図４に明確に示されるように楔形状を成している。なお、ガイドシャフト３０，３２は、レンズ支持体４，６の移動を案内する案内手段としても機能するようになっている。

以上の構成では、コイル１０に電流を流すと、その電流とマグネット８が形成する磁界とにより誘起される電磁力によって、コイル１０を保持するレンズ支持体４，６がマグネット部８ａ，８ｂの配列方向に沿ってリニアに移動される。また、レンズ支持体４，６は、その移動時および停止時のいずれの状態においても常に、磁性体１２を介してマグネット８から磁気的な吸引力（径方向外側に向かう吸引力）を受ける。したがって、この吸引力によって生じるガイドシャフト３０，３２とレンズ支持体４，６との係合摩擦力を超える推力（電磁力）が発生するように、コイル１０に流す電流の大きさ又はマグネット８の磁力を調整すれば、吸引力を受けつつレンズ支持体４，６を磁気的に移動させることができる。

以上説明したように、本実施形態のレンズ駆動装置１においては、円筒状のヨーク２内に、一対の円筒状のレンズ支持体４，６が同軸的に収容されると共に、これらのレンズ支持体４，６を移動させる円筒状のマグネット８および円弧状のコイル１０が内蔵されているため、非常にコンパクトなレンズ駆動装置を実現することができる。

また、レンズ支持体４，６は、マグネット８と磁性体１０との間に作用する磁気的な吸引力を常時受けつつ、コイル１０に流される電流とマグネット８が形成する磁界とにより誘起される電磁力によってリニアに移動されるようになっている。このように、レンズ支持体４，６に対して常時吸引力が作用していれば、衝撃によるレンズ支持体４，６の位置ずれを防止できると共に、レンズ支持体４，６の移動も安定し、レンズ支持体４，６を所望量だけ正確に移動させることができる。すなわち、レンズ支持体４，６の保持性および機動性に優れ、揺れや衝撃が生じた場合でもレンズ支持体４，６の揺れやガタツキが生じ難く、耐衝撃性に優れる。したがって、フォーカスレンズ等の微妙な動きや、ズームレンズ等における倍率固定の要求を十分に満たすことができる。また、本実施形態のように一対のレンズ支持体４，６同士を光軸方向に沿って互いに離間して配置する構成では、各レンズ支持体４，６にそれぞれズームレンズおよびフォーカスレンズを支持するようにすれば、自動焦点機構および倍率変更機能を兼ね備えたコンパクトなレンズ駆動装置を効率的に実現することができる。

また、コイル１０に通電して生じる電磁力によりレンズ４０が光軸方向にリニアに移動するため、推力の方向とレンズ４０の移動方向とが一致し、したがって、駆動損失が極めて少なくて済む。その結果、レンズ４０の移動速度を速くでき、応答性を高めることができる。すなわち、駆動損失が少なく、応答性および機動性に優れているため、狭い空間内でレンズ４０を光軸方向に所望量だけ効率的に移動させることができ、小型カメラへの搭載に適している。

また、本実施形態では、ヨーク２に固定されるマグネット８が円筒状を成し、一対の各レンズ支持体４，６に固定されるコイル１０および磁性体１２が円弧状を成しているため、レンズ支持体４，６に対して磁気的な吸引力および電磁力を効果的に作用させることができる。また、一対の各レンズ支持体４，６に対して吸引力を互いに反対の方向で作用させることにより、レンズ支持体４，６を支持するヨーク２に偏った力が働かないで済む。

また、本実施形態では、レンズ支持体４，６のリニアな移動を案内するガイド手段が設けられているため、レンズ支持体４，６を安定して移動させることができる。特に、本実施形態において、前記ガイド手段は、ヨーク２内で円弧状を成して軸方向に延びる複数の支持壁２ａ，２ｂと、円弧状のコイル１０と筒状のレンズ支持体４，６との間に形成され且つ対応する支持壁２ａ，２ｂが貫通する円弧状の空間２５とから成るため、ヨーク２およびレンズ支持体４，６の周方向のガタつきを確実に防止して、レンズ支持体４，６のリニアな移動を確実且つ良好に実現することができる。

また、本実施形態では、マグネット８が、レンズ支持体４，６の移動方向に沿って配列された複数のマグネット部８ａ，８ｂから成り、その配列方向で隣り合うマグネット部８ａ，８ｂ同士の極性が互いに異なっているため、レンズ支持体４，６の移動経路の全長にわたって常に同じ向きの電磁力（推力）を形成することができ、良好なリニア移動を実現できる。

また、本実施形態では、磁気的な前記吸引力を受けるレンズ支持体４，６と当接することにより、磁性体１２とマグネット８とを径方向で所定距離だけ離間させるガイドシャフト３０，３２が設けられているため、マグネット８と磁性体１２との吸着を防止できると共に、リニア移動に支障がない適度な吸引力をレンズ支持体４，６に対して作用させることができる。また、ガイドシャフト３０，３２がヨーク２と協働してレンズ支持体４，６の移動を案内するため、レンズ支持体４，６の移動が更に安定する。

また、本実施形態では、ガイドシャフト３０，３２の断面が円形を成し、磁気的な前記吸引力によってガイトシャフト３０，３２に突き当てられるレンズ支持体４，６の当接面２９が楔形状を成しているため、レンズ支持体４，６がシャフト３０，３２に対して一定の圧力で接触し、レンズ支持体４，６をガイドシャフト３０，３２に沿って安定且つ滑らかに移動させることができる。

図５〜図８には、本発明の第２の実施形態が示されている。なお、図５は本実施形態のレンズ駆動装置１Ａの縦断面図、図６は図５のレンズ駆動装置１Ａの分解斜視図、図７の（ａ）はガイドシャフトとレンズ支持体との当接部の要部拡大断面図、図７の（ｂ）は駆動体の分解斜視図、図８の（ａ）は図４のレンズ駆動装置を上側から見た斜視図、図８の（ｂ）はレンズ駆動装置を下側から見た斜視図をそれぞれ示している。また、本実施形態において、第１の実施形態と共通する部分については、以下、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態に係るリニア駆動装置１Ａは、マグネット可動型のレンズ駆動装置であり、円筒状のヨーク２を備えている。ヨーク２は、ヨーク２内で軸方向に延びる一対の支持壁２ａ，２ｂを有している。これらの支持壁２ａ，２ｂは、磁性体からなり、ヨーク２の中心軸を中心とする円弧を成して互いに対向すると共に、後述するマグネット５０との間で磁気的な吸引力を形成する。

ヨーク２内には、ヨーク２の軸方向に沿って移動可能な一対の筒状のレンズ支持体６４，６６が互いに同軸的に収容されている。この場合、一対のレンズ支持体６４，６６同士は、光軸方向に沿って互いに離間して配置されている。また、各レンズ支持体６４，６６は、レンズ４０を保持している。
また、ヨーク２の外周壁２ｃの内面には、一対の円弧状のコイル７０が固着されている。この場合、これらのコイル７０は、外周壁２ｃの周方向の一部に沿って対向して延在している。

また、図７の（ｂ）に明確に示されるように、一対の各レンズ支持体６４，６６は、その外周壁５２から径方向に突出する突出壁７３と、突出壁７３の外端から周方向に沿って所定長さで延在する一対のコイル支持壁５４，５４とを有している。これらのコイル支持壁５４，５４は、その端面５４ａ，５４ａ同士が対向すると共に、これらの端面５４ａ，５４ａ間にマグネット５０を隙間無く配置できる配置スペースＳを形成している。そして、この配置スペースＳにマグネット５０を配置して固着することにより、マグネット５０およびコイル支持壁５４，５４と外周壁５２との間に円弧状の空間６５が形成されるようになっている。すなわち、本実施形態では、各レンズ支持体６４，６６とマグネット５０とが組み合わされて１つの駆動体６４Ａ，６６Ａが形成されている。なお、図６から分かるように、一方の駆動体６４Ａは、他方の駆動体６６Ａを１８０度回転させて上下を逆にした形態で配置されている。したがって、一対の各レンズ支持体６４，６６は、磁性体から成るヨーク２の支持壁２ａ，２ｂとマグネット５０との間で作用する磁気的な吸引力を互いに反対の方向で常時受けるようになる。また、本実施形態において、マグネット５０は、レンズ支持体４，６の移動方向に沿って配列された円弧状の２つのマグネット部５０ａ，５０ｂから成る。これらの各マグネット部５０ａ，５０ｂは、その表面および裏面の極性が互いに異なっている。また、マグネット部同士５０ａ，５０ｂの極性もその隣り合う面同士で互いに異なっている。

また、本実施形態では、レンズ支持体６４，６６のリニアな移動を案内するガイド手段が設けられている。具体的に、このガイド手段は、ヨーク２の前記支持壁２ａ，２ｂと、マグネット５０およびコイル支持壁５４，５４と外周壁５２との間に形成された円弧状の前記空間６５とから成り、各レンズ支持体６４，６６の空間６５に支持壁２ａ，２ｂを個別に貫通させることにより、各レンズ支持体６４，６６を所定の遊度をもって個別に支持して案内する。

また、本実施形態では、磁気的な前記吸引力を受けるレンズ支持体６４，６６と当接することにより、マグネット５０を支持壁（磁性体）２ａ，２ｂから径方向で所定距離だけ離間させる一対のガイドシャフト８０，８２が設けられている。また、これらのガイドシャフト８０，８２は、各レンズ支持体４，６の突出壁７３にその長手方向に沿って形成されたガイド溝９０と係合した状態で延びると共に、その両端が各スペーサ２０，２２の支持孔２０ｂ，２０ｂ（２２ｂ，２２ｂ）に支持されている。ガイドシャフト８０，８２は、断面が円形を成しており、また、磁気的な前記吸引力によってガイトシャフト８０，８２に突き当てられるレンズ支持体４，６の突出壁７３のガイド溝９０の内面部位（当接面）９０ａは、図７の（ａ）に明確に示されるように楔形状を成している。なお、ガイドシャフト８０，８２は、レンズ支持体６４，６６の移動を案内する案内手段としても機能するようになっている。

以上の構成では、コイル７０に電流を流すと、その電流とマグネット５０が形成する磁界とにより誘起される電磁力によって、マグネット５０を保持するレンズ支持体６４，６６が光軸方向に沿ってリニアに移動される。また、レンズ支持体６４，６６は、その移動時および停止時のいずれの状態においても常に、支持壁２ａ，２ｂとマグネット５０との間で作用する磁気的な吸引力（径方向内側に向かう吸引力）を受ける。したがって、この吸引力によって生じるガイドシャフト８０，８２とレンズ支持体６４，６６との係合摩擦力を超える推力（電磁力）が発生するように、コイル７０に流す電流の大きさ又はマグネット５０の磁力を調整すれば、吸引力を受けつつレンズ支持体６４，６６を磁気的に移動させることができる。

以上説明したように、本実施形態のリニア駆動装置１Ａにおいては、ヨーク２に固定されるコイル７０が円筒状を成し、一対の各レンズ支持体６４，６６に固定されるマグネット５０が円弧状を成すと共に、円筒状のヨーク２によって磁性体が形成されているため、レンズ支持体６４，６６に対して磁気的な吸引力および電磁力を効果的に作用させることができる。また、一対の各レンズ支持体６４，６６に対して吸引力を互いに反対の方向で作用させることにより、レンズ支持体６４，６６を支持するヨーク２に偏った力が働かないで済む。また、ヨーク２の少なくとも一部が磁性体を形成しているため、磁性体を別個に設ける必要もなくなり、レンズ駆動装置全体の小型化を図ることができる。

また、本実施形態では、レンズ支持体６４，６６のリニアな移動を案内するガイド手段が設けられているため、レンズ支持体６４，６６を安定して移動させることができる。特に、実施形態において、前記ガイド手段は、ヨーク２内で円弧状を成して軸方向に延びる複数の支持壁２ａ，２ｂと、円弧状のマグネット５０と筒状のレンズ支持体６４，６６との間に形成され且つ対応する支持壁２ａ，２ｂが貫通する円弧状の空間６５とから成るため、ヨーク２およびレンズ支持体６４，６６の周方向のガタつきを確実に防止して、レンズ支持体６４，６６のリニアな移動を確実且つ良好に実現することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。例えば、前述した実施形態のリニア駆動装置においては、被駆動体をバネ等によって移動可能に保持するようにすれば、被駆動体の安定性が更に増すため、好適である。また、前述した第１の実施形態においては、筒状のマグネット８を複数（例えば４分割）に分割することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係るレンズ駆動装置の縦断面図である。図１のレンズ駆動装置の分解斜視図である。（ａ）は図１のレンズ駆動装置を上側から見た斜視図、（ｂ）はレンズ駆動装置を下側から見た斜視図である。ガイドシャフトとレンズ支持体との当接部の要部拡大断面図である。本発明の第２の実施形態に係るレンズ駆動装置の縦断面図である。図５のレンズ駆動装置の分解斜視図である。（ａ）はガイドシャフトとレンズ支持体との当接部の要部拡大断面図、（ｂ）は駆動体の分解斜視図である。（ａ）は図４のレンズ駆動装置を上側から見た斜視図、（ｂ）はレンズ駆動装置を下側から見た斜視図である。

１，１Ａリニア駆動装置
２ヨーク
４，６，６４，６６レンズ支持体
８，５０マグネット
１０，７０コイル

Claims

筒状のヨークと、ヨーク内に配置されレンズの光軸方向に沿って移動可能な筒状のレンズ支持体と、ヨークに固定されたマグネットと、レンズ支持体の側面に固定されたコイルとを備え、
コイルは側面視矩形の環状を成しておりレンズの光軸方向の一方側にある一辺部と一辺部に対向する対向辺部を有し、マグネットはレンズ支持体の移動方向に沿って配列された２つのマグネット部から成り、一方のマグネット部はコイルの前記一辺部に対向し、他方のマグネット部はコイルの前記対向辺部に対向して設けてあり且つ２つのマグネット部同士の極性が互いに異なっており、コイルに流される電流と各マグネット部が形成する磁界とにより誘起される電磁力によってリニアに移動されることを特徴とするレンズ駆動装置。
円筒状のヨークと、ヨーク内に収容され、レンズの光軸方向に沿って移動可能な筒状のレンズ支持体と、ヨークに固定されたマグネットと、レンズ支持体の側面に固定され光軸方向から見て円弧状を成すコイルとを備え、
コイルは側面視矩形の環状を成しておりレンズの光軸方向の一方側にある一辺部と一辺部に対向する対向辺部を有し、マグネットはレンズ支持体の移動方向に沿って配列された２つのマグネット部から成り、一方のマグネット部はコイルの前記一辺部に対向し、他方のマグネット部はコイルの前記対向辺部に対向して設けてあり且つ２つのマグネット部同士の極性が互いに異なっており、コイルに流される電流と各マグネット部が形成する磁界とにより誘起される電磁力によってリニアに移動されることを特徴とするレンズ駆動装置。