JP6444607B2 - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、レンズ駆動装置に関するものである。
コイルとマグネットを駆動手段として備える電磁駆動式のレンズ駆動装置が知られている。このようなレンズ駆動装置の一例としては、固定部材にマグネットとヨークが固定されており、マグネットとヨークによって形成される磁気回路内に、レンズを備える可動部材に巻かれたコイルが移動可能に配置されている。可動部材には位置検出のための被検出体(マグネット)が設けられ、固定部材には、被検出体を検出して可動部材の位置を検出し、コイルへの電流供給を制御する検出信号を発生する位置検出手段(ホール素子)が設けられている(下記特許文献1参照)。
特開平7−120653号公報
前述したような従来レンズ駆動装置は、レンズを備える可動部材の位置を検出し、コイルへの電流供給を制御する検出信号を発生する位置検出手段を設けることで、応答性や減衰性の高いフォーカス制御が可能になる。
しかしながら、前述した従来のレンズ駆動装置は、レンズを備える可動部材の光軸方向の位置をマグネットからなる被検出体とホール素子からなる位置検出手段で検出しているため、可動部材の周囲にこれらを配置するための大きなスペースが必要になる。
レンズ駆動装置は、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末や、デジタルカメラを含めた各種の電子機器に搭載されるものであるが、レンズ周辺の設置占有スペースを可能な限り省スペース化することが求められており、前述した従来技術によると、レンズの光軸方向位置を検出するためのマグネットやホール素子の配置スペースを確保するために省スペース化の要求に対応できない問題が生じる。また、レアメタルを使用するマグネットやホール素子は、高価な部品であるため、これらを多数使用するレンズ駆動装置は、コスト高になる問題があった。
また、可動部材の周囲に配置される固定部材にレンズ位置検出用のホール素子を設ける従来技術では、ホール素子からの配線を可動部材周りに引き回す必要があり、配線のためのスペース確保や配線端子の設置などが必要になって、省スペース化に対応できないだけで無く部品点数が多くなることで製造時の煩雑性や製造コストのアップを招く問題があった。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、レンズ周辺の設置占有スペースの省スペース化を可能にすること、低コストであり、製造時の煩雑性を招くこと無く、レンズ駆動制御の性能を向上させることができること、などが本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明によるレンズ駆動装置は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
レンズ枠と、前記レンズ枠を支持すると共に複数の接続端子を備えるベース部材と、前記レンズ枠を駆動する駆動手段を備え、前記駆動手段は、前記レンズ枠を光軸方向に駆動する駆動用コイルを前記レンズ枠に備えると共に、前記レンズ枠の周囲に固定されるマグネットを備え、前記レンズ枠は、当該レンズ枠の移動によって流れる誘導電流によって前記レンズ枠の動きを検出する検出用コイルを備え、前記レンズ枠を光軸方向に沿って弾性支持する複数の互いに電気的に絶縁された板バネを光軸を基準に対称に配置すると共に、前記レンズ枠を光軸と交差する方向に弾性支持する複数のワイヤ柱が前記板バネ毎に一つ接続され、前記ワイヤ柱の端部が前記ベース部材に支持されて前記接続端子に電気的に接続されており、互いに接続された一つの前記板バネと前記ワイヤ柱が前記駆動用コイルの給電経路になり、互いに接続された他の前記板バネと前記ワイヤ柱が前記検出コイルの給電経路になっていることを特徴とするレンズ駆動装置。
本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部構成を示した説明図(分解斜視図)である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部構成を示した説明図((a)が要部斜視図、(b)が要部正面図)である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部構成を示した説明図((a)が要部断面図、(b)が要部背面図)である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置のベース部材を詳細に示した説明図である((a)が平面図であり、(b)が(a)におけるA−A断面図である。)。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に適用される制御回路の一例であって、レンズ枠の光軸方向の駆動制御を行う制御回路を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を備えた電子機器などの例を示した説明図である。
本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置は、レンズ枠と、レンズ枠を支持する支持部と、レンズ枠を駆動する駆動手段を備えており、レンズ枠は、レンズ枠の移動によって流れる誘導電流によってレンズ枠の動きを検出する検出用コイルを備えている。駆動手段は、レンズ枠を光軸方向に駆動する駆動用コイルと支持部においてレンズ枠の周囲に固定されるマグネットを備えており、駆動用コイルと検出用コイルがレンズ枠の外周にて光軸周りに巻かれている。
このようなレンズ駆動装置は、レンズ枠の周囲にマグネットを配置し、レンズ枠に巻かれた駆動用コイルに駆動電流を供給してレンズ枠を駆動するに際して、レンズ枠に巻かれた検出用コイルを流れる誘導電流によって検出されるレンズ枠の動き検出信号に基づいて、駆動用コイルに供給する駆動電流を制御する。この検出用コイルによると、レンズ枠の加速度(振動)を検出することができる。この検出用コイルで検出されるレンズ枠の動きの検出信号による駆動電流の制御では、レンズ枠の位置制御(フォーカス制御など)を行う場合の振れを早期に減衰させる制御を行うことができる。
このようなレンズ駆動装置によると、検出用コイルは大きな設置スペースを要すること無くレンズ枠の外周に巻くことができるので、レンズ周辺の設置占有スペースの省スペース化が可能であって、しかもレンズ枠の光軸方向の動き(振れ)を検出したフィードバック制御が実行できる。
また、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置は、支持部がレンズ枠を弾性支持する複数の弾性支持部材を備えており、複数の弾性支持部材が検出用コイルの検出電流経路と駆動用コイルの給電経路になっている。これによって、レンズ枠の動き(振れ)検出を行うための配線引き回しが不要になり、配線のためのスペース確保が不要になる。そして、複数の弾性支持部材の端部はベース部材に支持されており、ベース部材は、複数の接続端子を備え、弾性支持部材の端部が接続端子と電気的に接続されている。これによって、レンズ駆動装置の構成要素である弾性支持部材に検出用コイルと駆動用コイルの端子をそれぞれ接続するだけで、検出用コイルの検出電流経路と駆動用コイルの給電経路を確保することができる。また、ベース部材に接続端子を集約させることで、レンズ駆動装置と駆動回路との接続を簡易に行うことができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下の図において、同一部位には同一符号を付しており、図面毎の重複説明を一部省略している。図1〜図3は、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部構成を示した説明図であり、図1が分解斜視図、図2(a)が要部斜視図、図2(b)が要部正面図、図3(a)が要部断面図、図3(b)が要部背面図をそれぞれ示している。
レンズ駆動装置1は、レンズ枠2、ベース部材3、支持部4、駆動手段7を備えている。レンズ枠2は、図示省略したレンズバレルが取り付けられるレンズ取付開口2Aを備え、レンズ取付開口2Aの中心に位置する光軸Oaに沿った一端側に上端取付部2B、他端側に下端取付部2Cが設けられている。また、レンズ枠2の外周側面2Dにはコイル保持部2D1が設けられている。このレンズ枠2は、支持部4を介してベース部材3に支持されている。
図示の例では、支持部4は、環状ヨーク11、第1弾性支持部材5、第2弾性支持部材6によって構成されている。環状ヨーク11は、レンズ枠2の周囲を囲む磁性体であり、図示の例では矩形状の枠部材によって構成され、その四隅に駆動手段7の構成要素であるマグネット15A,15B,15C,15Dが取り付けられている。
第1弾性支持部材5は、環状ヨーク11に対してレンズ枠2を光軸方向に沿って弾性支持しており、図示の例では、レンズ枠2の上端取付部2Bと環状ヨーク11の上縁11Aとの間に取り付けられる複数の上板バネ5A,5B,5C,5Dと、レンズ枠2の下端取付部2Cと環状ヨーク11の下縁11Bとの間に取り付けられる下板バネ5Eによって構成されている。
複数の上板バネ(弾性支持部材)5A,5B,5C,5Dは、光軸Oaに直交する2つの軸に対して対象の形状を有し、4つの独立した部材が互いに電気的に絶縁された状態で配置されている。個々の上板バネ5A,5B,5C,5Dは同様の形態を有しており、レンズ枠取付部51,環状ヨーク取付部52,ワイヤ柱取付部53,弾性変形部54をそれぞれ備えている。
上板バネ5A,5B,5C,5Dのレンズ枠取付部51は、レンズ枠2の上端取付部2Bに取り付けられており、上板バネ5A,5B,5C,5Dの環状ヨーク取付部52は環状ヨーク11の上縁11Aに取り付けられている。また、下板バネ5Eは、一対のレンズ枠取付部5E1、環状の環状ヨーク取付部5E2、弾性変形部5E3を備えており、レンズ枠取付部5E1がレンズ枠2の下端取付部2Cに取り付けられ、環状ヨーク取付部5E2が環状ヨーク11の下縁11Bに取り付けられている。
第2弾性支持部材6は、ベース部材3に対して環状ヨーク11を光軸Oaと交差する方向に沿って弾性支持しており、図示の例では、複数のワイヤ柱6A,6B,6C,6Dによって構成されている。複数のワイヤ柱6A,6B,6C,6Dは、その上端部が環状ヨーク11に取り付けられた上板バネ5A,5B,5C,5Dのワイヤ柱取付部53にそれぞれ取り付けられており、下端部がベース部材3の四隅に設けられる挿通孔3G内に取り付けられている。このワイヤ柱6A,6B,6C,6Dは、ベース部材3上でレンズ枠2,環状ヨーク11,第1弾性支持部材5を宙づり状に支持しており、ワイヤ柱6A,6B,6C,6Dの弾性的な撓みによってレンズ枠2或いは環状ヨーク11を光軸Oaと交差する方向に移動可能にしている。
駆動手段7は、駆動用コイル13A、振れ補正用コイル14A,14B、マグネット15A,15B,15C,15Dによって、電磁アクチュエータを構成している。駆動用コイル13Aは、レンズ枠2の外周側面2Dにおけるコイル保持部2D1に巻かれており、環状ヨーク11に取り付けられたマグネット15A,15B,15C,15Dと協働して、レンズ枠2を光軸に沿って駆動する第1の電磁アクチュエータを構成している。マグネット15A,15B,15C,15Dは、レンズ枠2に対向する一面側がN,S極の一方であり、その裏面側がN,S極の他方になっており、一面側から駆動用コイル13Aを横切って裏面側に至る磁路が形成されている。この磁路を形成するためにマグネット15A,15B,15C,15Dの裏面側には板状ヨーク12A,12B,12C,12Dが配置されている。そして、コイル保持部2D1には、駆動用コイル13Aと共に検出用コイル13Bが巻かれている。
振れ補正用コイル14A,14Bは、ベース部材3における2つのコイル保持部3Eにそれぞれ保持されており、環状ヨーク11に取り付けられたマグネット15A,15Bと協働して、レンズ枠2を光軸と交差する方向に駆動する第2の電磁アクチュエータを構成している。振れ補正用コイル14A,14Bは一対の直線部を有する長円状に巻かれており、振れ補正用コイル14A,14Bは光軸と交差する平面内で互いに異なる方向に延びた直線部を有している。そして、マグネット15A,15Bは、その一方の極から振れ補正用コイル14A,14Bの一方の直線部を光軸方向に沿って横切った後他方の直線部を逆向きに横切って他方の極に戻る磁路を形成している。
ベース部材3は、レンズ枠2のレンズ取付開口2Aに対向した開口3Aを備えており、その周囲に複数の接続端子8が配置されている。図示の例では、ベース部材3は、環状ヨーク11に対応する矩形状に形成されており、その四隅にワイヤ柱6A,6B,6C,6Dを支持する挿通孔3Gが形成されている。また、環状ヨーク11と対向する面には、前述したコイル保持部3Eと共にホール素子保持部3Fが設けられ、さらにレンズ枠2の下端が当接する当接突起3Hが設けられている。2箇所のホール素子保持部3Fには、回路基板16Aに実装されたホール素子16がそれぞれ設置される。2つのホール素子16は、光軸と交差する平面内で互いに異なる方向に向いており、環状ヨーク11に取り付けられたマグネット15C,15Dに対向して配置されている。
図4は、ベース部材を詳細に示した説明図である((a)が平面図であり、(b)が(a)におけるA−A断面図である。)。ベース部材3に配置される複数の接続端子8は、樹脂材などで形成されるベース部材3に独立して埋め込み形成(インサート成形)されており、一部がレンズ枠2側で露出し、他の一部がベース部材3の側面3B又は背面3Cに露出して外部接続面80を構成している。
図示の例では、16個の接続端子8(8A〜8Q)がベース部材3に配備されている。そのうちで、接続端子8Qと接続端子8Bに振れ補正用コイル14Bの一端と他端が接続されており、接続端子8Cと接続端子8Eに振れ補正用コイル14Aの一端と他端が接続されている。また、接続端子8F,8G,8I,8Jに一方のホール素子16の4端子がそれぞれ接続されており、接続端子8K,8L,8N,8Pに他方のホール素子16の4端子がそれぞれ接続されている。
また、ワイヤ柱6A,6Dが駆動用コイル13Aへの給電経路Eとなって、その端部が挿通孔3G内で接続端子8D,8Hにそれぞれ接続されている。更には、ワイヤ柱6B,6Cが検出用コイル13Bの検出電流経路Pになっていて、その端部が挿通孔3G内で接続端子8M,8Aにそれぞれ接続されている。
レンズ駆動装置1の駆動手段(電磁アクチュエータ)7の給電対象は、駆動用コイル13Aと2個の振れ補正用コイル14A,14Bである。駆動用コイル13Aは、その一端が上板バネ5Aのレンズ枠取付部51に接続されており、その他端が上板バネ5Dのレンズ枠取付部51に接続されている。この駆動用コイル13Aに対しては、ベース部材3に設けた接続端子8D,8Hの外部接続面80に給電源の出力端子が接続され、支持部4であり第2弾性支持部材6であるワイヤ柱6A,6Dが給電経路Eとなり、更に支持部4であり第1弾性支持部材5である上板バネ5A,5Dが給電経路Eとなって、レンズ枠取付部51を介して電気供給がなされる。
振れ補正用コイル14Aに対しては、ベース部材3に設けた接続端子8C,8Eの外部接続面80に給電源の出力端子が接続されて直接電気供給がなされる。振れ補正用コイル14Bに対しては、ベース部材3に設けた接続端子8Q,8Bの外部接続面80に給電源の出力端子が接続されて直接電気供給がなされる。
レンズ枠のコイル保持部2D1に巻かれる検出用コイル13Bは、その一端が上板バネ5Bのレンズ枠取付部51に接続されており、その他端が上板バネ5Cのレンズ枠取付部51に接続されている。この検出用コイル13Bに対しては、ベース部材3に設けた接続端子8M,8Aの外部接続面80に図示省略した制御回路の入力端子が接続されている。そして、検出用コイル13Bにて発生した誘導電流は、第1弾性支持部材である上板バネ5B,5Cと第2弾性支持部材6であるワイヤ柱6B,6Cによる検出電流経路Pを経由して、ワイヤ柱6B,6Cの端部が接続されるベース部材3の接続端子8M,8Aから制御回路に入力される。
レンズ枠2の光軸Oaに対して交差する方向の位置検出を行うホール素子16の出力は、一つのホール素子16が接続端子8F,8G,8I,8Jの外部接続面80を経由して図示省略した制御回路に送られ、もう一つのホール素子16が接続端子8K,8L,8N,8Pの外部接続面80を経由して図示省略した制御回路に送られる。
レンズ駆動装置1は、駆動手段7における複数の給電対象への異なる給電経路Eの端部や、検出用コイル13Bの検出電流経路Pの端部、レンズ枠2の位置検出素子であるホール素子16の出力端子を、全てベース部材3に設けた接続端子8に接続しており、その接続端子8の外部接続面80をベース部材3の側面3B又は背面3Cに露出させている。これによって、駆動用コイル13Aと振れ補正用コイル14A,14Bを備えた駆動手段7或いは検出用コイル13Bとホール素子16を備えた位置検出手段と制御回路との接続を、ベース部材3における外部接続面80との接続として一括して行うことが可能になる。これによって、制御回路との接続を含むレンズ駆動装置1の組み付けを簡易に行うことが可能になる。
なお、レンズ駆動装置1は、図1に示すように、レンズ枠2,支持部4,駆動手段7を覆い電磁シールド機能を有するカバー部材17を設けることができる。このカバー部材17は光路開口17Aを備えている上部にシャッター機構などの他の機構を設けることができる。このような他の機構の駆動手段に対しても、例えばカバー部材17に沿った配線を設けるなどしてベース部材3の接続端子8から給電することが可能である。
図5は、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に適用される制御回路の一例であって、レンズ枠の光軸方向の駆動制御を行う制御回路を示している。ここに示した制御回路20は入力されたオートフォーカス(AF)信号によってレンズ枠2の光軸方向位置をフィードバック制御するものであり、駆動用コイル13Aに駆動電流を出力する駆動電流出力部21、検出用コイル13Bに発生した誘導電流に応じてレンズ枠の動き(振れ)を検出して検出信号を出力する検出信号出力部22、検出用コイル13Bによって検出される検出信号とAF信号に基づいて駆動用コイル13Aへ供給する駆動電流を制御する制御部23を備えている。このようなフィードバック制御を行うことで、応答性や減衰性の高いレンズ駆動制御を行うことが可能になる。
検出用コイル13Bによる検出信号による他の制御例を説明する。レンズ枠2或いは環状ヨーク11が光軸Oaと交差する方向に移動するとき(例えば、振れ補正動作など)、レンズ枠2が光軸Oa方向に動く場合がある。この場合であっても、検出用コイル13Bによってレンズ枠2の動きを検出した検出信号に基づいて、レンズ枠2の動きを収束させるような駆動電流を駆動用コイル13Aへ供給することで、レンズ枠2の光軸Oa方向の振れを減衰させることができる。また、外部から加わる力(人が手に持っているときや車載時に受ける振動など)に起因して、レンズ枠2が光軸Oa方向に動く場合がある。この場合にも、検出用コイル13Bによってレンズ枠2の動きを検出した検出信号に基づいて、レンズ枠2の光軸Oa方向の振れを減衰させることができる。
図6は、レンズ駆動装置を備えた電子機器の例を示している。レンズ駆動装置1は、図6に示すような、カメラモジュール100或いはカメラモジュール100を備えた電子機器200(携帯電話,スマートフォン,タブレット型PC,ノート型PCなど)に装着される。レンズ駆動装置1を備えたカメラモジュール100や電子機器200は、レンズ駆動装置1を簡易に組み付けることができるので、高い生産性を得ることができる。また、レンズ駆動装置1の設置占有スペースが省スペース化できるので、カメラモジュール100自体や電子機器200自体の小型化・薄型化が可能になる。レンズ駆動装置1は、カメラモジュールを備えた車載用カメラに装着されてもよい。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。
1:レンズ駆動装置,2:レンズ枠,2A:レンズ取付開口,
2B:上端取付部,2C:下端取付部,2D:側面,2D1:コイル保持部,
3:ベース部材,3A:開口,3B:側面,3C:背面,3E:コイル保持部,
3F:ホール素子保持部,3G:挿通孔,3H:当接突起,
4:支持部,11:環状ヨーク,11A:上縁,11B:下縁,
12A,12B,12C,12D:板状ヨーク,
5:第1弾性支持部材,5A,5B,5C,5D:上板バネ,
51:レンズ枠取付部,52:環状ヨーク取付部,
53:ワイヤ柱取付部,54:弾性変形部,
5E:下板バネ,5E1:レンズ枠取付部,5E2:環状ヨーク取付部,
5E3:弾性変形部,
6:第2弾性支持部材,6A,6B,6C,6D:ワイヤ柱,
7:駆動手段,
13A:駆動用コイル,13B:検出用コイル,
14A,14B:振れ補正用コイル,
15A,15B,15C,15D:マグネット,
8(8A〜8Q):接続端子,80:外部接続面,
16:ホール素子(位置検出素子),16A:回路基板,
17:カバー部材,17A:開口,
20:制御回路,21:駆動電流出力部,
22:検出信号出力部,23:制御部,
100:カメラモジュール,200:電子機器,
E:給電経路,P:検出電流経路,Oa:光軸

Claims (5)

  1. レンズ枠と、前記レンズ枠を支持すると共に複数の接続端子を備えるベース部材と、前記レンズ枠を駆動する駆動手段を備え、
    前記駆動手段は、前記レンズ枠を光軸方向に駆動する駆動用コイルを前記レンズ枠に備えると共に、前記レンズ枠の周囲に固定されるマグネットを備え、
    前記レンズ枠は、当該レンズ枠の移動によって流れる誘導電流によって前記レンズ枠の動きを検出する検出用コイルを備え、
    前記レンズ枠を光軸方向に沿って弾性支持する複数の互いに電気的に絶縁された板バネを光軸を基準に対称に配置すると共に、前記レンズ枠を光軸と交差する方向に弾性支持する複数のワイヤ柱が前記板バネ毎に一つ接続され、前記ワイヤ柱の端部が前記ベース部材に支持されて前記接続端子に電気的に接続されており、
    互いに接続された一つの前記板バネと前記ワイヤ柱が前記駆動用コイルの給電経路になり、互いに接続された他の前記板バネと前記ワイヤ柱が前記検出コイルの給電経路になっていることを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記駆動用コイルと前記検出用コイルが前記レンズ枠の外周にて光軸周りに巻かれていることを特徴とする請求項記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記検出用コイルによって検出される検出信号に基づいて前記駆動手段へ供給する駆動電流を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載されたレンズ駆動装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載されたレンズ駆動装置を備えたカメラモジュール。
  5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載されたレンズ駆動装置を備えた電子機器。
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