JP5504517B2 - レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Description

本発明は、レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、レンズ支持体の外周に周囲方向に間隔を空けて複数のマグネットを固定し、レンズ支持体を光軸方向に移動自在に支持する筺体には各マグネットに対面する位置にコイルを設けて、各コイルに流す電流を制御することで、レンズ支持体のリニア移動（光軸方向への移動）と、光軸の傾きを補正するようにレンズ支持体を傾けることが開示されている。

国際公開ＷＯ２００８／１２８４０７号公報

しかし、特許文献１の技術では、コイルは円筒状に巻いて、円筒の中心線を光軸と平行にしており且つその円筒の端に対面するようにマグネットを配置しているから、レンズ駆動装置における光軸方向（前後方向）の寸法が大きくなるという問題がある。

そこで、本発明は、レンズの光軸方向への移動及び光軸の傾きを補正できると共に光軸方向の寸法を小さくできるレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体を内周に配置しレンズ支持体をレンズの光軸方向に移動自在に支持する平面視四角形状の筺体と、筺体に設けてそれぞれが各環状コイルに対面する複数のマグネット部とを備え、各環状コイルはその環を構成する光軸方向の一方側部と他方側部及びこれらの一方側部と他方側部に連続する左側部と右側部を有し、各マグネット部は環状コイルの一方側部に対面する一方側マグネットと他方側部に対面する他方側マグネットを有し、一方側マグネットと他方側マグネットは互いに磁極を異ならせており、各環状コイルとマグネット部の組はそれぞれ筐体の各角部に対応した位置に配置してあると共に、隣合うマグネット部は間隔をあけて配置してあり且つ各環状コイルの左側部及び右側部は隣合うマグネット部間の前記間隔に対応する位置に配置してあり、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには所定の環状コイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した複数のマグネット部と、レンズ支持体を内周に配置しレンズ支持体を光軸方向に移動自在に支持する平面視四角形状の筺体と、筺体に設けてありそれぞれがレンズ支持体の各マグネット部に対面する複数の環状コイルとを備え、各環状コイルはその環を構成する光軸方向の一方側部と他方側部及びこれらの一方側部と他方側部に連続する左側部と右側部を有し、各マグネット部は環状コイルの一方側部に対面する一方側マグネットと他方側部に対面する他方側マグネットを有し、一方側マグネットと他方側マグネットは互いに磁極を異ならせており、各環状コイルとマグネット部の組はそれぞれ筐体の各角部に対応した位置に配置してあると共に、隣合うマグネット部は間隔をあけて配置してあり且つ各環状コイルの左側部及び右側部は隣合うマグネット部間の前記間隔に対応する位置に配置してあり、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには所定の環状コイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、筐体に固定される外周側部と、レンズ支持体に固定される内周側部と、外周側部と内周側部とを連結する複数の腕部とを有するスプリングを備え、スプリングの各腕部は筐体の各角部に対応した位置に配置したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサと、各環状コイルへの通電を制御する制御部とを備え、制御部が各環状コイルに流す電流を制御することを特徴とするオートフォーカスカメラである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、レンズ支持体の外周に環状コイルを配置しており、マグネット部は各環状コイルに対面して筺体に固定しているので、従来技術と異なりレンズの光軸方向にコイル及びマグネットを配置していないから、従来技術に比較してレンズ支持体の光軸方向の寸法を小さくできる。

本発明によれば、光軸補正が簡単にできるから、レンズ支持体やレンズ支持体を移動自在に保持する部品等の精度や組立て精度を低くできると共に部品不良やレンズ駆動装置の不良を低減できる。

請求項２に記載の発明によれば、レンズ支持体の外周にマグネット部を配置しており、環状コイルはマグネット部に対面して筺体に固定しているので、従来技術と異なりレンズの光軸方向にコイル及びマグネットを配置していないから、従来技術に比較してレンズ支持体の光軸方向の寸法を小さくできる。

また、光軸補正が簡単にできるから、レンズ支持体やレンズ支持体を移動自在に保持する部品等の精度や組立て精度を低くできると共に部品不良やレンズ駆動装置の不良を低減できる。

更に、請求項１及び２に記載の発明によれば、環状コイルでは光軸方向の一方側部と他方側部を共に推力発生部として利用できるので、少ない電流値で高い推力を得ることができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を奏すると共に推力力発生部に対応した位置にスプリングの腕部を配置することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の作用効果を奏するオートフォーカスカメラを提供できる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の一部を切断して示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置を図１と異なる位置で切断して示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ支持体の図であり、（ａ）は環状コイルを取付ける前の状態を示し、（ｂ）は環状コイルを取付けた状態を示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ支持体と制御部との関係を示すブロック図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の外観を示す斜視図である。 第１実施の形態に係るレンズ駆動装置の作用を示す図である。 第２実施の形態に係るレンズ駆動装置の縦断面図である。 第２実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。

以下に、添付図面の図１〜図７を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態に係るレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれるオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置である。

このレンズ駆動装置１は、図５に示すように、環状のヨーク３と、レンズ支持体５と、ヨーク３の光軸方向前側に配置されるフレーム７及び前側スプリング９と、ヨーク３の後側に配置されるベース８及び後側スプリング１１とを備えており、前側スプリング９とヨーク３との間には前側スペーサ（絶縁体）１３が配置されており、後側スプリング１１とヨーク３との間には後側スペーサ（絶縁体）１５が配置されている。

ヨーク３は略四角筒形状を成しており、ヨーク３の内周側の４つの各角度には、マグネット部１７が設けてあり、各マグネット部１７は前後方向に重ねた前側マグネット（一方側マグネット）１７ａ、後側マグネット（他方側マグネット）１７ｂで構成されている。

各マグネット１７ａ、１７ｂは前側から見た平面が略三角形状を成し、内周側がレンズ支持体５の外周に沿った円弧状を成している。前側マグネット１７ａは内周側を例えばＮ極とし、後側マグネット１７ｂは内周側をＳ極としてあり、互いに異なる磁極を内周側に向けている。

図３及び図５に示すように、レンズ支持体５は、略円筒形状であり、その内周側にレンズ（図示せず）が固定されている。レンズ支持体５の外周面には周方向に沿って４つの環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが周囲方向に等間隔で取付けてある。

各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、側面視長方形の環状を成し、環の内側をレンズ支持体に形成してある突部５ａも挿入して支持されている。

図１及び図２に示すように、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにおいて、前側部分２１には前側マグネット１７ａの内周面が対面して位置し、後側部分２３には後側マグネット１７ｂの内周面が対面している。

図４に示すように、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは各々制御部２５に接続されており、制御部２５から各々所定量の電流が通電されるようになっている。制御部２５は、レンズの結像側に配置された画像センサ３１に接続されており、図７に示すように、画像センサ３１の高域成分のピーク又はコントラストのピークを検出して、合焦点ｅ１及び光軸の傾き（ずれ）ｅ２を検知している。図４に示すように、制御部２５には移動部２７及び傾き補正部２９が設けてあり、移動部２５はレンズ支持体５の移動量に応じて各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流Ａを演算し、傾き補正部２９はレンズの光軸の傾きに応じたレンズ支持体５の傾きを調整するために対応する各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流Ｂを演算する。そして、制御部２５では移動部２７及び傾き補正部２９で演算した値の電流Ａ＋Ｂを、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電するようになっている。

図５に示すように、前側スプリング９は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部９ａと、外周側部９ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部９ｂと、外周側部９ａと内周側部９ｂとを連結する各腕部９ｃとで構成されている。

同様に、後側スプリング１１は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部１１ａと、外周側部１１ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部１１ｂと、外周側部１１ａと内周側部１１ｂとを連結する各腕部１１ｃとで構成されている。

前側スプリング９の外周側部９ａはフレーム７と前側スペーサ１３との間に挟持されており、内周側部９ｂはレンズ支持体５の前端に固定されている。後側スプリング１１の外周側部１１ａはベース８と後側スペーサ１５との間に挟持されており、内周側部１１ｂはレンズ支持体５の後端に固定されている。これにより、レンズ支持体５は前側スプリング９と後側スプリング１１とにより、前後方向に移動自在に支持されている。

そして、レンズ支持体５が前方に移動すると、レンズ支持体５は、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力の合力と、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ及びマグネット１７ａ及び１７ｂとの間で生じる電磁力とが吊り合う位置で停止する。

次に、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の組立て、作用及び効果について説明する。

レンズ駆動装置１の組立ては、図１及び図５に示すように、ベース８に、後側スプリング１１、後側スペーサ１５、環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを外周面に固定したレンズ支持体５（図３（ｂ）参照）、マグネット１７ａ、１７ｂを内側角部に固定したヨーク３、前側スペーサ１３、前側スプリング９、フレーム７をこの順序で組み付け固定する。

環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、各々入力端と出力端とを制御部（電源）２５に接続し、制御部２５は各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに流す直流電流を個別に制御する。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置１の駆動は、図４に示すように、制御部２５が画像センサ３１から受ける高域成分（コントラスト）のピークを比較しつつ、合焦点位置ｅ１（図７参照）へレンズ支持体５を直線移動する。

レンズ支持体５の直線移動の際には、制御部２５から各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに各々同じ電流値Ａを流すことにより生じるマグネット１７ａ及び１７ｂとの間で生じる電磁力と、前側スプリング９と後側スプリング１１との付勢力の合力とが吊り合う位置で停止する。

尚、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄでは、前側部分２１と後側部分２３とで互いに逆方向に電流が流れるが、対面するマグネット１７ａ、１７ｂの磁極を異ならせているので、共に動方向の電磁力となって、２倍の電磁力（推力）を得ることができる。換言すれば、マグネットを一つのみとする場合に比較して、同じ電磁力（推力）を得るために流す電流を半分にできる。

一方、図７にｅ２で示すように、光軸に傾き（焦点のずれ）が生じている場合には、光軸を補正するために、レンズ支持体５を傾ける必要がある。この場合には、環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのうちの所定の環状コイル（一つ又は、２つ、３つ）に電流値Ｂを加えた電流Ａ＋Ｂを流すことにより、レンズ支持体５の姿勢（傾き）を制御する。尚、電流値Ｂを差し引いてＡーＢの電流を流すことにより相対的に流す電流を異なるようにしてもよい。

また、レンズ支持体５の光軸の傾き補正は、レンズ支持体５を所定位置に移動後にしても良いし、レンズ支持体５を移動するときに傾きを制御したまま移動する（各環状コイルに流す電流を移動するときから傾きを制御する電流値Ａ＋Ｂとする）ものであってもよい。

第１実施の形態では、レンズ支持体５の外周に周方向に等間隔に配置した環状コイル１９ａ〜１９ｄと対面する２つのマグネット１７a、１７ｂとで各々レンジ支持体５に推力を付与しているので、レンズ支持体５の光軸方向の移動と、レンズの光軸補正との２つの機能を兼用できる。

レンズ支持体５の周方向の各部で推力を付与する環状コイル１９ａ〜１９ｄとマグネット部１７とは、レンズ支持体５の外周面に配置しており、従来技術と異なりレンズの光軸方向にコイル及びマグネットを配置していないから、従来技術に比較してレンズ支持体５の前後方向（光軸方向）の寸法を小さくできる。

光軸補正が簡単にできるから、レンズ支持体５やレンズ支持体５を移動自在に保持する部品（例えば、スプリング９、１１）等に要求される精度や組立て精度を低くできると共にこれらの部品不良やレンズ駆動装置１の不良を低減できる。

以下に本発明の他の実施の形態を説明するが、以下の説明では、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、第１実施の形態と主に異なる点を説明する。

図８及び図９を参照して本発明の第２実施の形態を説明する。この第２実施の形態では、ヨーク３の各角部の内周にコイル保持部材３５を設けてあり、コイル保持部材３５に環状コイル１９ａ〜１９ｄを固定している。コイル保持部材３５には、内周側に突設する突起３７が設けてあり、この突起３７に環状コイル１９ａ〜１９ｄの環の内側を挿入して支持されている。

レンズ支持体５には円筒形状の補助ヨーク３９が設けてあり、補助ヨーク３９の外周には、各環状コイル１９ａ〜１９ｄと対面する位置にマグネット部１７が設けてある。マグネット部１７は帯状の前側マグネット１７ａと後側マグネット１７ｂで構成されている。

即ち、第２実施の形態では、レンズ支持体５にマグネット部１７を固定し、筺体（ヨーク３、フレーム７及びベース８）に環状コイル１９ａ〜１９ｄを固定している点が、第１実施の形態と異なっている。

この第２実施の形態によれば、上述した第１実施の形態と同様の作用・効果を得ることができる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

環状コイル１９ａ〜１９ｄ及びマグネット部１７は、レンズ支持体の周囲に４つ設けることに限らず、３つで、５つでも良く、その数は制限されない。

マグネット部１７には前後に２つマグネット１７ａ、１７ｂを配置し、各マグネット１７ａ、１７ｂ環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの前側部分２１と後側部分２３とに対面して設けたが、一つのマグネット１７ａ（又は１７ｂ）のみを前側部分２１又は後側部分２３の何れかに対面させる構成であっても良い。

１ レンズ駆動装置
５ レンズ支持体
７ フレーム（筺体）
８ ベース（筺体）
１７ マグネット部
１７ａ 前側マグネット（一方側マグネット）
１７ｂ 後側マグネット（他方側マグネット）
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 環状コイル（駆動手段）
２１ 前側部分（一方側部）
２３ 後側部分（他方側部）
２５ 制御部
２７ 移動部
２９ 傾き補正部
３１ 画像センサ

Claims (5)

1. 内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体を内周に配置しレンズ支持体をレンズの光軸方向に移動自在に支持する平面視四角形状の筺体と、筺体に設けてそれぞれが各環状コイルに対面する複数のマグネット部とを備え、
   各環状コイルはその環を構成する光軸方向の一方側部と他方側部及びこれらの一方側部と他方側部に連続する左側部と右側部を有し、
   各マグネット部は環状コイルの一方側部に対面する一方側マグネットと他方側部に対面する他方側マグネットを有し、一方側マグネットと他方側マグネットは互いに磁極を異ならせており、
   各環状コイルとマグネット部の組はそれぞれ筐体の各角部に対応した位置に配置してあると共に、隣合うマグネット部は間隔をあけて配置してあり且つ各環状コイルの左側部及び右側部は隣合うマグネット部間の前記間隔に対応する位置に配置してあり、
   レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには所定の環状コイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した複数のマグネット部と、レンズ支持体を内周に配置しレンズ支持体を光軸方向に移動自在に支持する平面視四角形状の筺体と、筺体に設けてありそれぞれがレンズ支持体の各マグネット部に対面する複数の環状コイルとを備え、
   各環状コイルはその環を構成する光軸方向の一方側部と他方側部及びこれらの一方側部と他方側部に連続する左側部と右側部を有し、
   各マグネット部は環状コイルの一方側部に対面する一方側マグネットと他方側部に対面する他方側マグネットを有し、一方側マグネットと他方側マグネットは互いに磁極を異ならせており、
   各環状コイルとマグネット部の組はそれぞれ筐体の各角部に対応した位置に配置してあると共に、隣合うマグネット部は間隔をあけて配置してあり且つ各環状コイルの左側部及び右側部は隣合うマグネット部間の前記間隔に対応する位置に配置してあり、
   レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズの光軸の傾きを補正するときには所定の環状コイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置。
3. 筐体に固定される外周側部と、レンズ支持体に固定される内周側部と、外周側部と内周側部とを連結する複数の腕部とを有するスプリングを備え、スプリングの各腕部は筐体の各角部に対応した位置に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサと、各環状コイルへの通電を制御する制御部とを備え、制御部が各環状コイルに流す電流を制御することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
5. 請求項４に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
   

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