JP6185334B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話、スマートフォンやタブレット端末等に搭載されるカメラに用いられるレンズ駆動装置に関し、特に、対物レンズを保持するレンズホルダを固定材に対して弾性支持する板バネを備えたレンズ駆動装置に関するものである。

近年、携帯電話、スマートフォンやタブレット端末等に搭載されるカメラは高画素化となっており、オートフォーカスを搭載するものがほとんどとなっている。図７に示すように、このオートフォーカスを搭載したレンズ系の駆動方式としては、構成が簡単なボイスコイルモーターを用いたレンズ駆動装置が広く採用されている。

上記レンズ駆動装置は、例えば図７乃至図１０に示すように、中央位置にレンズ（図示せず）を保持するネジ部３ｄを備えたレンズホルダ３と、レンズホルダ３に装着される駆動コイル４と、上記レンズホルダ３に取り付けられ、レンズホルダ３を上，下方向から支持する２個の下バネ２，上バネ７と、レンズホルダ３の周囲に取り付けられ、軟鉄等の磁性体から成る角型のヨーク９と、上記ヨーク９に取り付けられ、外周形状がヨーク９の内壁に沿った形状であり、内周形状が駆動コイル４の外周に沿った形状をなす複数のマグネット６とを備える。

上記下バネ２の輪郭部２ｄは、下側固定材１における板バネ輪郭保持部１ｄの形状と合っており、下側固定材１に取り付けられる。上バネ７の輪郭部７ｄは、ヨーク９に取り付けられた上側固定材８における板バネ輪郭保持部８ｄの形状と合っており、上側固定材８に取り付けられている。

下側固定材１の四隅には、ガイド部１ｂが設けられており、上側固定材８の四隅のガイド部８ｂと当接して全体の高さを決めている。

下バネ２，上バネ７を使用したレンズ駆動装置では、下バネ２，上バネ７を安定させて取り付けることが必要である。このため、下側固定材１の板バネ輪郭保持部１ｄ及び上側固定材８の板バネ輪郭保持部８ｄには、下バネ２の輪郭部２ｄ及び上バネ７の輪郭部７ｄと根元部とが所定の位置に安定して固定（ＵＶ接着剤や熱硬化接着材等を使用するのが一般的）される必要がある。

上記駆動コイル４は、マグネット６よりも半径方向内側であって、上記ヨーク９と上記マグネット６とにより放射上に分布する磁界中に設置されている。このため、図８の矢印で示すように、上記駆動コイル４に通電すると、上記駆動コイル４には、被斜体の方向（上，下方向）へ向けたローレンツ力が発生し、上記レンズホルダ３を上記上バネ２，下バネ７の復元力と釣り合った所定の位置に移動させることができる。

したがって、図７，８に示すレンズ駆動装置においては、上記駆動コイル４に通電する電流値を制御し、上記レンズホルダ３の移動量を制御することにより、上記レンズ（図示せず）の位置を自在に制御することができる。

また、図８，１０に示すように、上下方向の移動量を規制する第１の係止機構として、上記上側固定材８にレンズの最大移動量を規制するための係止部（突起部）８ａと、レンズホルダ３の先端部に先端係止部３ａとが設けられる。上記上側固定材８の係止部８ａは、未動作時においてレンズホルダ３の先端係止部３ａと間隔（最大移動量）Ｃだけ離れているのに対し、駆動時においてレンズホルダ３の先端係止部３ａと当接することにより、間隔Ｃを規制している（間隔Ｃがゼロの状態になり、移動しなくなる）。また、この場合、上バネ７のガイド部７ａは、レンズホルダ３の先端係止部３ａと係合し、レンズホルダ３が回転する方向の位置を決める。

また、上，下方向の最大移動量（間隔Ｃ）を規制する他の例としては、レンズホルダ３に先端係止部３ａを設けず、上側固定材８の係止部８ａの下面と、レンズホルダ３の上面に固定された上バネ７の内輪部７ｅとを当接させる場合もある（図示せず）。

図１０に示すように、レンズ駆動装置は、平面方向の移動量を規制する第２の係止機構として通常一番強度の高い軟鉄系素材で形成されたヨーク９に当接させるのが一般的であることから、ヨーク９の曲げ部９ａと、レンズホルダ３の内側壁部（側面方向係止部）３ｅとが間隔（最大移動量）Ｅだけ離れて配置されている。つまり、上記ヨーク９の曲げ部９ａとレンズホルダ３の内側壁部３ｅとが当接することによって、平面方向の間隔Ｅが規制される（間隔Ｅがゼロの状態になり、移動しなくなる）。

なお、ヨーク９に内側の曲げ部９ａを有しない構成のレンズ駆動装置では、レンズホルダ３の最外部形状とヨーク９の内側との距離が間隔Ｅとなるように、レンズホルダ３の最外部とヨーク９の内側とを当接させ、左右の移動量を規制するもの等がある（図示せず）。

ボイスコイルモーターを用いた従来のレンズ駆動装置は、部品同士の接触によるヒステリシス現象を防ぐため、レンズホルダ３の上側と下側とがそれぞれ上バネ７と下バネ２とで連結されているのみである。よって、上側固定材８の駆動時に浮上を開始してから間隔（最大移動量）Ｃまで移動する間は、上側固定材８と各部品とが決められた間隔を保って移動し、他の部品と一切接触しない。

そのため落下等によりレンズ駆動装置に上下方向の衝撃が加わった場合、レンズホルダ３の先端係止部３ａと上側固定材８の係止部８ａとが衝突し、双方が破損したり、駆動コイル４が脱落したり、或いは、連結された下バネ２や上バネ７に衝撃が伝わり微小な変形を起こすことによって、レンズ駆動装置の特性を悪化させる場合があった。

また、平面方向の衝撃が加わった場合には、レンズホルダ３の内周壁部３ｅとヨーク９の曲げ部９ａとに衝撃が加わり、レンズホルダ３の内側壁部３ｅが歪んだり、樹脂の接合部のウエルドから破損したり、駆動コイル４が脱落したり、連結された下バネ２や上バネ７に衝撃が伝わり微小な変形を起こすことによって、レンズ駆動装置の特性を悪化させる場合があった。

特に最近では、高画素対応のため、レンズ駆動装置の外形寸法を変更することなく、レンズの径をできるだけ大きく、さらに薄くするという市場の要求がある。そのため、推力（駆動力）をできる限り落とさずにレンズ駆動装置を構成するには、現在のマグネット６の形状，大きさをできるだけ保持したまま、マグネット６以外の部分の厚さを極力薄くする必要があった。

また、衝撃による破損を防ぐためには、係止部８ａの耐力（耐衝撃性）等を大きくすることが必要であるが、そのためには係止部８ａ自体を太く大きく（肉厚にする、または、幅を広く）する必要がある。よって、高画素に伴いレンズを大型化する必要があるのに対して、レンズ駆動装置自体は小型化する必要があり、レンズの大型化とレンズ駆動装置の小型化という互いに相反する２つの条件を満たす必要があった。

特開２００６−２５１７２８号公報

上下方向の衝撃を緩和するための方法としては、特開２００６−２５１７２８号公報に示すように、上側固定材８の係止部８ａ近傍に弾性を持たせた複数の突出部を設けたものがあるが、支持体の材質はレンズ駆動装置で使用される一般的な液晶ポリマー等であるため、十分な弾性力を得るには十分な長さを確保する必要がある。上記構成のレンズ駆動装置では、上下方向に寸法を伸ばさなければならず、短いまま厚さを薄くして弾性力を得ることは強度や成形の問題があることから、小型化は難しかった。

また近年では、ごみよけのシールドとしてヨーク９が最外部に配置される構成のレンズ駆動装置がほとんどとなり、上記特開２００６−２５１７２８号公報に開示されるようなヨークの内側にコンパクトなダンパー構造を形成するのは難しかった。

また、レンズ駆動装置は、最近のスマートフォンやタブレット端末等といった高画素用に対応する必要があるため、以前のレンズ駆動装置よりもレンズ径の大きいレンズや、レンズの枚数を増やした積層レンズ（例えば、従来３枚であったものを４枚にしたり、従来４枚であったものを５枚にしたり）を使用している。積層レンズの枚数増加やレンズ径の拡大に伴いレンズ自体の質量が増加し、レンズ駆動装置自体の質量も増加することとなる。レンズ駆動装置自体の質量が増加すると、レンズ駆動装置が受ける衝撃が増えることとなり、質量増加に伴う衝撃力に対応するため係止部８ａである突起部やレンズホルダ３の内壁を肉厚にして強度を増やさなければならず、小型化の妨げとなっていた。

そのため現在のレンズ駆動装置においては、小型化を妨げることのない衝撃対策が必要とされている。

本発明は、上記問題点を解決するため、大型化することなく、衝撃による移動量規制部である係止部やレンズホルダの内周の壁部等へのダメージを緩和し、耐衝撃性を容易に向上することができるレンズ駆動装置を提案することを目的とする。

本発明は、レンズを保持するレンズホルダと、レンズホルダの外側に配置された上下の固定材と、レンズホルダと上下の固定材とを、レンズの被写体側としての開口部側である上側と、開口部側とは反対側の下側とにそれぞれ連結する上側および下側の板バネと、レンズホルダの上下方向の最大移動量を規制する第１の係止機構と、平面方向の最大移動量を規制する第２の係止機構とを備えたレンズ駆動装置であって、レンズホルダは、駆動コイル搭載部の下側の側壁部に形成され、レンズホルダの外側に突出する第１の突起部を有し、下側の固定材の上側には、レンズホルダの側面方向に突出する突起部を備えた板バネ状のダンパーが設けられ、ダンパーの突起部が、レンズホルダの第１の突起部の上側に位置し、レンズホルダの第１の突起部とダンパーの突起部とが上下方向に所定の位置離隔しており、かつ、その離隔量が第１の係止機構の上下方向の最大移動量よりも小さいので、落下等の衝撃が加わった場合に、上下方向の衝撃を緩和することができ、衝撃による従来の移動量規制部である係止部やレンズホルダの内周の壁部等へのダメージを緩和し、耐衝撃性を向上することができることを特徴とするものである。
また、本発明は、レンズホルダの駆動コイル搭載部の下側の側壁部には、第２の突起部が設けられ、ダンパーの突起部の側面部が、レンズホルダの第２の突起部と平面方向に所定の位置離隔しており、かつ、その平面方向の離隔量が平面方向の最大移動量を規制する第２の係止機構の平面方向の最大移動量よりも小さいので、前記構成から生じる効果に加え、平面方向の衝撃をも緩和することができる。
また、レンズホルダの第１の突起部、第２の突起部およびダンパーの突起部が、それぞれ少なくとも３個以上設けられればよい。
また、下側の固定材は、レンズの光軸方向から見た時の形状が四角形であり、レンズホルダの第１の突起部、第２突起部およびダンパーの突起部が四角形の四隅にそれぞれ配置されていればよい。

このように、本発明は、レンズ駆動装置の構成に板バネ状のダンパー材を追加することで容易に、上下方向のみならず平面方向の衝撃の緩和ができ、耐衝撃性が向上する。また、大型化することなくコンパクトなレンズ駆動装置を提供することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本発明の実施の形態１に係る分解図である。 本発明の実施の形態１に係る断面を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る図２とは別の方向の断面を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る図３の詳細を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るダンパーの平面方向の断面を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るダンパーの平面方向の断面を示す図である。 従来のレンズ駆動装置の分解図である。 従来のレンズ駆動装置の断面を示す図である。 図８とは別の方向の断面を示す従来のレンズ駆動装置の図である。 図９の詳細を示す従来のレンズ駆動装置の図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明のレンズ駆動装置を分解して示す斜視図である。
本実施形態のレンズ駆動装置は、図示しないレンズを保持するネジ部３ｄを備えたレンズホルダ３と、レンズホルダ３に装着される駆動コイル４と、レンズホルダ３の外側に配置された下側固定材１と、レンズホルダ３の外側に配置された上側固定材下８と、レンズホルダ３と上下の固定材１，８とを、レンズの被写体側（開口部側）である上側に連結する上バネ７と、レンズの被写体側（開口部側）とは反対側の下側に連結する下バネ２と、レンズホルダ３の周囲に取り付けられ、軟鉄等の磁性体から成る角型のヨーク９と、ヨーク９に取り付けられ、外周形状がヨーク９の内壁に沿った形状であり、内周形状が駆動コイル４の外周に沿った形状をなす複数のマグネット６と、レンズホルダ３の上，下方向の最大移動量を規制する第１の係止機構と、レンズホルダ３の平面方向の最大移動量を規制する第２の係止機構を備える。

下バネ２の輪郭部２ｄは、下側固定材１における板バネ輪郭保持部１ｄの形状に対応しており、下側固定材１に取り付けられる。上バネ７の輪郭部７ｄは、ヨーク９に取り付けられた上側固定材８における板バネ輪郭保持部８ｄの形状に対応しており、上側固定材８に取り付けられている。上バネ７のガイド部７ａは、レンズホルダ３の先端係止部３ａと係合し、レンズホルダ３の回転方向を決める。
駆動コイル４は、マグネット６よりも半径方向内側であって、上記ヨーク９と上記マグネット６とにより放射上に分布する磁界中に設置されている。駆動コイル４に通電すると、駆動コイル４には、被斜体の方向（上，下方向）へ向けたローレンツ力が発生し、上記レンズホルダ３を上バネ２，下バネ７の復元力と釣り合った所定の位置に移動させる。

また、図２，４に示すように、上下方向の移動量を規制する第１の係止機構として、上側固定材８にレンズの最大移動量を規制するための係止部（突起部）８ａと、レンズホルダ３の先端部に先端係止部３ａとが設けられる。上側固定材８の係止部８ａは、未動作時においてレンズホルダ３の先端係止部３ａと間隔（最大移動量）Ｃだけ離れているのに対し、駆動時においてレンズホルダ３の先端係止部３ａと当接する。
図４に示すように、レンズ駆動装置は、平面方向の移動量を規制する第２の係止機構として、ヨーク９の曲げ部９ａと、レンズホルダ３の内側壁部（側面方向係止部）３ｅとが間隔（最大移動量）Ｅだけ離れて配置されている。

次に、図１を用いて、本発明の特徴的構成であるダンパー５について説明する。
図１に示すように、レンズ駆動装置は、板状のダンパー５を備える。ダンパー５は、下側固定材１の四隅のガイド部１ｂの上部と、上側固定材８のガイド部８ｂの下部とに挟まれた状態で設けられる。なお、ガイド部８ｂの高さは、従来のものよりダンパー５の厚み分小さく設定される。上記ダンパー５は、内周側の四隅に内周側に向かって突出する椀状の湾曲した突起部５ａを有する。
レンズホルダ３は、駆動コイル４の下側の根元部に、外周方向に突出した第１の突起部３ｂと、側面方向に駆動コイル４の外形よりわずかに大きい第２の突起部３ｃとを備える。

図３，図４で示すように、上記ダンパー５と突起部５ａとの高さ方向の関係は、上側固定材８の係止部８ａとレンズホルダ３の先端係止部３ａとの間隔Ｃよりもわずかに小さい間隔Ｄとなっている（間隔Ｃ＞間隔Ｄ）。

図５は、ダンパー５の板厚方向に切断とした平面方向の断面図である。
図５に示すように、ダンパー５の突起部５ａは、概略、片持ち梁の形状５ｂとなっており、先端から根元にかけて上下平面方向に弾性を有する。ダンパー５の突起部５ａの先端は、レンズホルダ３の第２の突起部３ｃとほぼ同一の曲率を有し、第２の突起部３ｃの周囲を取り囲むような形状に形成される。また、突起部５ａが第２の突起部３ｃの周囲に配置された状態において、突起部５ａの先端と第２の突起部３ｃとは、間隔Ｆの間隔を保った状態である。
よって、上記ダンパー５のような構成としたので、突起部５ａは、上下方向にも平面方向にも弾性を有し、柔軟に動くことができる。

図４に示すように、上記ダンパー５における突起部５ａの内周面側とレンズホルダ３の側面方向の第２の突起部３ｃとの間隔Ｆは、平面方向の移動量規制部であるヨーク９の曲げ部９ａとレンズホルダ３の内側壁部３ｅとの間隔Ｅよりもわずかに小さくなっている（間隔Ｅ＞間隔Ｆ）。

上下方向の衝撃が加わった場合には、上記のような部品間隔（間隔Ｅ＞間隔Ｆ）を有する構成になっているので、レンズホルダ３の第１の突起部３ｂがダンパー５の突起部５ａに接触し、突起部５ａに上側方向に撓みが生じて下側方向への反発力が発生することにより衝撃力を緩和したのち、レンズホルダ３の先端係止部３ａと上側固定材８の係止部８ａとが接触して停止する。

また、図５に示すように、平面方向の衝撃が加わった場合には、レンズホルダ３の第２の突起部３ｃが、レンズホルダ３の移動により第２の突起部３ｃと対向するダンパー５の突起部５ａの先端部と接触する。ダンパー５の突起部５ａは、突起部３ｃと突起部５ｃとの接触に伴い半径方向内に向かって撓みが生じ、矢印Ｎｆで示すような反発力の発生により衝撃力を吸収，緩和する。その後、レンズホルダ３の内側壁部３ｅがヨーク９の曲げ部９ａと接触して停止する。

以上のように本実施の形態によれば、上記の１つの部材からなるダンパー５の突起部５ａが上下方向の衝撃だけではなく平面方向の衝撃をも吸収でき、係止部８ａの形状を必要以上に大きくすることなく、レンズを大型化することができる。

また、本実施の形態によれば、ダンパー５の突起部５ａを四隅近傍に分割して配置することで、今までの形状を大きく変更することなく、効率よく配置できる。

なお、本実施形態において、間隔Ｃと間隔Ｄとの差、及び間隔Ｅと間隔Ｆとの差は０．０５ｍｍ以上とすることが望ましいが、必ずしも上記値にする必要はなく、ダンパー５の突起部５ａが撓んで必要な反発力を出せる寸法であれば問題はない。したがって、間隔Ｃと間隔Ｄとの差、及び間隔Ｅと間隔Ｆとの差はダンパーの材質，弾性係数，板厚またはバネ定数に応じて適宜設定すればよい。

また、本実施の形態の例では、安定して衝撃を吸収できるようにダンパー５の突起部５ａを８箇所設けているが、下バネ２，上バネ７の厚みを調整したり、弾性係数の異なる材料を使用したり、突起部５ａの湾曲部の長さを調整したりすることで、最低限必要な３箇所の突起部をほぼ等間隔に配置とすることも可能である。

図６は、本実施の形態２を示すダンパー５の平面方向の断面を示す。
本実施形態２においては、湾曲部５ｂがほぼ直線形状となっている点で、上記実施形態と異なる。このように、湾曲部５ｂが直線形状であっても、上記実施の形態１と略同等の効果を奏することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１ 下側固定材、１ｂ ガイド部、１ｄ 板バネ輪郭保持部、
２ 下バネ、２ｄ 輪郭部、３ レンズホルダ、３ａ 先端係止部、
３ｂ 第１の突起部、３ｃ 第２の突起部、３ｄ ネジ部、
３ｅ 内側壁部（平面方向係止部）、
４ 駆動コイル、５ ダンパー、５ａ 突起部、５ｂ 湾曲部、
６ マグネット、７ 上バネ、７ａ ガイド部、７ｄ 輪郭部、７ｅ 内輪部、
８ 上側固定材、８ａ 係止部、８ｂ ガイド部、８ｄ 板バネ輪郭保持部、
９ ヨーク、９ａ ヨーク曲げ部。

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズホルダと、
   前記レンズホルダの外側に配置された上下の固定材と、
   前記レンズホルダと前記上下の固定材とを、前記レンズの被写体側としての開口部側である上側と、前記開口部側とは反対側の下側とにそれぞれ連結する上側および下側の板バネと、
   前記レンズホルダの上下方向の最大移動量を規制する第１の係止機構と、
   平面方向の最大移動量を規制する第２の係止機構と、
   を備えたレンズ駆動装置であって、
   前記レンズホルダは、駆動コイル搭載部の下側の側壁部に形成され、前記レンズホルダの外側に突出する第１の突起部を有し、
   前記下側の固定材の上側には、前記レンズホルダの側面方向に突出する突起部を備えた板バネ状のダンパーが設けられ、
   前記ダンパーの突起部が、前記レンズホルダの第１の突起部の上側に位置し、前記レンズホルダの第１の突起部と前記ダンパーの突起部とが上下方向に所定の位置離隔しており、かつ、その離隔量が前記第１の係止機構の上下方向の最大移動量よりも小さいことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズホルダの駆動コイル搭載部の下側の側壁部には、第２の突起部が設けられ、前記ダンパーの突起部の側面部が、前記レンズホルダの第２の突起部と平面方向に所定の位置離隔しており、かつ、その平面方向の離隔量が前記平面方向の最大移動量を規制する第２の係止機構の平面方向の最大移動量よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記レンズホルダの第１の突起部、第２の突起部およびダンパーの突起部が、それぞれ少なくとも３個以上設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記下側の固定材は、レンズの光軸方向から見た時の形状が四角形であり、前記レンズホルダの第１の突起部、第２突起部およびダンパーの突起部が四角形の四隅にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ駆動装置。

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