发明内容
但是,专利文献1中,把2个第2线圈设置在透镜支撑体上,并向各个第2线圈通电的场合,作为向第2线圈的通电路径而已经用于第1线圈的后侧弹簧,就不能用了。这种场合,可考虑从透镜驱动装置中把第2线圈的线圈线的一端及他端引到外部,并直接连接到外部的电源端子或者控制部。
可是,从透镜驱动装置中把第2线圈的线圈线的一端及他端引到外部,并直接连接到外部的电源端子或者控制部,这需要费时间向外引各条线、连接电源端子或者控制部。同时,线圈的引线会碍事,存在妨碍透镜支撑体的驱动的问题。
因此,本发明的目的是提供容易制造而且不会妨碍透镜支撑体的驱动,向透镜支撑体的光轴方向的移动以及能够进行手抖修正的移动的透镜驱动装置、自动对焦相机以及附有相机的移动终端装置。
所述发明的透镜驱动装置,其特征是,包括:透镜支撑体,其支撑透镜;固定体,其设置在透镜支撑体的外周侧;6个弹簧,其设置在透镜支撑体的光轴方向一侧,一端安装在固定体上,另一端安装在透镜支撑体上,并自由移动地支撑着透镜支撑体;第1线圈,其沿周向卷绕在透镜支撑体的外周;2个第2线圈,其沿周向以90度的间隔配置在透镜支撑体的外周;以及至少4个磁石,其设置在固定体,并且沿第1线圈的周向以预定间隔配置;其中,各个磁石和第1线圈的外周面相对,同时在第2线圈的位置和第2线圈相对,第1线圈及2个第2线圈的各个线圈线端连接着各个不同的弹簧,电流从弹簧流到各个线圈;使透镜支撑体向光轴方向移动时,向第1线圈通入电流;使透镜支撑体向与光轴正交的X-Y方向移动时,向预定的第2线圈通入预定的电流。
透镜支撑体的对焦移动(向光轴方向移动)是通过向第1线圈通电而在和磁石之间产生光轴方向的推力,从而使透镜支撑体向光轴方向移动;手抖修正是通过向任意的第2线圈通入电流而在和磁石之间产生使透镜支撑体沿半径方向的推力,从而使透镜支撑体向X-Y方向移动。这样就能够对透镜支撑体进行对焦移动以及手抖修正的移动。
透镜支撑体的光轴方向一侧设置着6个弹簧,第1线圈有2个线圈线端,2个第2线圈有4个线圈线端,这样共计6个线圈线端连接到各个不同的弹簧,然后通入电流,所以,无需把各个线圈线向外部引出,构造简单而且容易制造。
向线圈通电的6个弹簧设置在透镜支撑体的光轴方向一侧的,所以,配置在透镜支撑体的周围的线圈的线圈线端和弹簧的连接操作就能够汇集在一起,这进一步使制造容易。
还有,并未把线圈线端引出到透镜驱动装置的外侧,所以能够防止线圈线妨害透镜支撑体的移动。
所述发明的透镜驱动装置,其进一步的特征是,6个弹簧中的每个弹簧都齐平的沿透镜支撑体的周围方向排列,并具有:固定在透镜支撑体的内周侧固定部;固定在固定体上的外周侧固定部;以及设置在内周侧固定部和外周侧固定部之间的臂部,臂部在周围方向具有弯曲部。
6个弹簧是沿透镜支撑体的周向齐平的排列的,所以能够防止光轴方向的尺寸变大。还有,各个弹簧的臂部具有在周向弯曲的弯曲部这样的构成,所以可缩小臂部的空间,能够使6个弹簧小型化,体积小。
所述发明的透镜驱动装置,其进一步的特征是,固定体具有环状的磁轭,磁轭上配置着所述磁石,6个弹簧的外周侧固定部沿磁轭排列,经由绝缘部件磁轭将6个弹簧的外周侧固定部压在固定体。
6个弹簧的外周侧固定部通过绝缘部件被磁轭压在固定体上,所以,能把6个弹簧通过磁轭同时压在固定体上,这进一步使组装简单,制造容易。
所述发明的透镜驱动装置,其进一步的特征是,各个第2线圈具有串联的连接着的2个线圈部分,各个线圈部分沿透镜支撑体的外周等间隔的设置,1个第2线圈在互相相对的位置上配置着2个线圈部分。
无需增加连接线圈线端的弹簧数量,就可以提高X-Y方向的驱动力。
所述发明的自动对焦相机,其特征是,包括:如任一项前述的透镜驱动装置;以及设置在透镜支撑体的透镜的成像侧的图形感应器。
该自动对焦相机与前述透镜驱动装置可取得相同的技术效果。
所述发明的附有相机的移动终端装置,其特征是,其搭载着所述的自动对焦相机。
移动终端装置是指,诸如,手机、掌上电脑(PDA)、个人电脑等。
该移动终端装置可取得与前述自动对焦相机的一样的技术效果。
具体实施方式
以下,参照附图就本发明的实施形态进行详细说明。本实施形态中的驱动装置1是组装在手机中的自动对焦相机的透镜驱动装置。
如图2所示,这个透镜驱动装置1具有:位于内周并支撑透镜(未图示)的透镜支撑体5;位于内周侧并可自由移动地安装透镜支撑体5的磁轭3;配置在磁轭3的光轴方向前侧的框架7及前侧弹簧体9;配置在磁轭3的后侧的底座8以及后侧弹簧体11。后侧弹簧体11和磁轭3之间配置着具有绝缘性的后侧垫片15。固定体包括磁轭3、框架7以及底座8。透镜支撑体5的外周固定着线圈体4。此外,配置在透镜支撑体5和前侧弹簧体9之间的是,重叠在前侧弹簧体9的内周侧部9b(后述)上的前侧垫片6。
磁轭3从前侧来看其外周的平面图呈四角形,内周的平面图为圆形的环状。如图2及图4所示,这个磁轭3包括:外周侧壁3a;内周侧壁3b;以及连接分隔开的外周侧壁3a和内周侧壁3b的连接壁3c。外周侧壁3a和内周侧壁3b一起形成截面为コ字形状。
如图2至4所示,在磁轭3的各个角部14,外周侧壁3a的内周面上固定着磁石17。磁石17只设置在角部14。此外,四角形的角部14呈倒角形状。
如图3(a)所示,各个磁石17从前侧来看其平面沿磁轭3的被倒角的角部14呈大略梯形,其内周侧沿第1线圈19(后述)的外周面呈圆弧状。还有,磁石17在内周侧和外周侧的磁极不相同,例如,内周侧为N极,外周侧为S极。此外,图3(a)是透镜支撑体1的水平截面,但是却省略了透镜支撑体5及磁轭3的内周侧壁3b。
如图2及图4所示,透镜支撑体5呈大约圆筒状,外周上固定着线圈体4。线圈体4由1个第1线圈和4个第2线圈部分16a~16d构成。4个第2线圈部分16a~16d沿周向被等间隔(90度的间隔)配置。各个第2线圈部分16a~16d分别沿透镜支撑体5的半径方向外侧来看侧面图呈环状。
在本实施形态中,把相对(180度间隔的)的2个线圈部分16a以及16c串联连接起来,从而构成一方第2线圈,把相对(180度间隔的)的2个线圈部分16b以及16d串联连接起来,从而构成他方第2线圈。也就是说,线圈体4设置着正交的2个第2线圈。
第1线圈19是在透镜支撑体5的周向的整个一周上卷绕的圆环状。
如图5所示,各个第2线圈部分16a~16d重叠在第1线圈19的外周面,前侧边部22、后侧边部25以及左右侧边部24、26重叠在第1线圈19上。
如图3所示,各个磁石17被设置成和第2线圈部分16a~16d相对,磁石17和第2线圈部分的各个边部22、25、24、26相对(参照图5),磁石17的周向的尺寸和各个第2线圈部分16a~16d的周向的尺寸大约相同,同时,磁石17的内周面17a的面积和相对的各个第2线圈部分16a~16d的面积大约相同。
此外,各个磁石17经由相对的第2线圈部分16a~16d和第1线圈19相对。
如图3(b)所示,第2线圈部分16a~16d从磁石17的内周面17a中的右(左)侧部出来的磁通量线的方向具有半径方向内方和圆周方向右(左)方的成分,向右(左)侧越离开磁石17的内周面17a就越弯曲。同样的,磁石17的内周面17a中的从光轴方向前侧部出来的磁通量线越离开内周面17a就越向前方侧弯曲。还有,磁石17的内周面17a中的从光轴方向后侧部出来的磁通量线的方向具有半径方形内方和光轴方向后方的成分,越离开内周面17a越向后方侧弯曲。
例如,当向第1线圈19通入从前侧来看为逆时针方向的电流I1时,半径方向内方的磁链成分就起作用,根据fleming’s left hand rule,就产生向光轴方向前方的推力,透镜支撑体5就向光轴方向前方移动。当向第2线圈部分16a~16d通入从外方来看为逆方向的电流I2时,在各个第2线圈部分16a~16d的右侧边部26,各个第2线圈部分16a~16d的周向右方的磁链成分就起作用,而产生向半径方向内方的推力。同样的,在第2线圈部分16a~16d的前侧边部22、后侧边部25、左侧边部24也产生向半径方向内方的推力。正因如此,透镜支撑体5向半径方向内方移动。
也就是说,在一方第2线圈部分16a、16c,磁石17的磁通量线中的沿半径方向与第2线圈部分16a、16c正交成分的磁通量,和通过向一方第2线圈部分16a,16c通入电流,根据fleming’s left hand rule,如图3(a)所示,推力E就在透镜支撑体5的半径方向作用,他方第2线圈部分16d、16d也同样,推力F在透镜支撑体5的半径方向作用。推力E和推力F互相正交。此外,在通入电流时,把一方第2线圈部分16a、16c组合成以使推力E向同一方向作用。同样,他方第2线圈部分16b、16d也进行组合。
如图5所示,第1线圈19连接着Z驱动部32,各个第2线圈部分16a~16d连接着X-Y驱动部33,从各个驱动部32、33流来预定值的电流。此外,在图5中,点画线所示的Z驱动部32和第1线圈19的连接线,以及X-Y驱动部33和第2线圈部分16a~16d的连接线仅显示了电流的输入侧或者是输出侧。
在本实施形态中,构成一方第2线圈的第2线圈部分16a以及16c串联连接,构成他方第2线圈的第2线圈部分16b以及16d串联连接,一方第2线圈部分16a及16c一起沿推力E的方向进行驱动,他方第2线圈部分16b及16d一起沿推力F的方向进行驱动。
例如,在Z驱动部32,将透镜支撑体5向聚焦位置移动(向光轴方向移动)的场合下,向第1线圈19通入电流Z。
同样,进行手抖修正时,在X-Y驱动部33,向一方第2线圈部分16a及16c通入电流E,向E方向移动透镜支撑体5;向他方第2线圈部分16b及16d通入电流F,向F方向移动透镜支撑体5。这样,透镜支撑体5就向E-F方向移动以进行手抖修正。
此外,如图3及图5所示,符号Z、E、F显示了根据通入的电流产生的推力的方向和大小。
不过,如图3所示,在本实施形态中,X方向是从前面看为四角形状的磁轭3的一边方向,Y方向是从前面看为四角形状的磁轭3的相邻的边的方向,关于在磁轭3的对角线方向产生的推力E、F,X方向的分力EX和FX的和作为X方向的推力而作用,Y方向的分力EY和FY的和作为Y方向的推力而作用。X-Y驱动部33就这样进行控制以使:各个X方向的分力的和EX+FX就作为X方向推力,各个Y方向的分力的和EY+FY就作为Y方向推力。
如图2所示,前侧弹簧体9在组装前的自然状态是平板状,其由下列构成:平面视图呈矩形的环状的外周侧部9a;配置在外周侧部9a的内周,平面视图呈圆弧状的内周侧部9b;以及连接外周侧部9a和内周侧部9b的4个臂部9c。前侧弹簧体9向Z方向以及X-Y方向的变形是自如的。
后侧弹簧体11是把6个弹簧11a~11f沿周向排列而构成,整体上在组装前的自然状态是平板状,外周平面视图呈矩形的环状,并且内周平面视图呈圆形。
如图1所示,6个弹簧11a~11f分别具有:固定在透镜支撑体5上的内周侧固定部27;安装在底座8上的外周侧固定部28;以及设置在内周侧固定部27和外周侧固定部28之间的臂部29。臂部29在透镜支撑体5的周向设置着折弯的弯曲部29a,可向Z方向以及X-Y方向弹性变形。
4个弹簧11a、11b、11d、11e的各个臂部29被配置为平面视图为矩形的各个臂部,直接有助于透镜支撑体5的支撑。但是,2个弹簧11c、11f的各个臂部29虽然配置在平面视图为矩形的后侧弹簧体11的边部,但其对透镜支撑体5的支撑的贡献度是较小的。
在图1中,后侧弹簧体11的右半部分配置着3个弹簧11f、11a、11b,左半部分配置着3个弹簧11c、11d、11e,右半部分和左半部分呈点对称,弹簧11a和11d的形状相同,同样的,弹簧11b和11e的形状相同,弹簧11c和11f的形状相同。
在后侧弹簧体11,串联的连接着的2个第2线圈部分16a,16c的线圈线端连接着弹簧11b、11c的内周侧固定部27;串联的连接着的2个第2线圈部分16b,16d的线圈线端连接着弹簧11f、11a的内周侧固定部27。第1线圈19的线圈线端连接着弹簧11d、11e的内周侧固定部27。
弹簧11b、11c的各个外周侧固定部28及弹簧11a、11f的各个外周侧固定部28分别连接着X-Y驱动部33;弹簧11d、11e的各个外周侧固定部28连接着Z驱动部32。
6个弹簧11a~11f的各个外周侧固定部28安装在底座8上,同时,通过后侧垫片15被磁轭3压着。还有,各个内周侧固定部27固定在透镜支撑体5的后端。
此外,前侧弹簧体9的外周侧部9a被夹持在框架7和磁轭3之间,内周侧部9b固定在透镜支撑体5的前端。
透镜支撑体5通过前侧弹簧体9和后侧弹簧体11,被支撑在沿光轴方向(Z方向)及X-Y方向自由移动。
然后,通过向第1线圈19通入电流,当透镜支撑体5向光轴方向前方移动时,透镜支撑体5停止在第1个力(前侧弹簧体9及后侧弹簧体11的前后方向的施力的合力)和第2个力(第1线圈19及磁石17之间产生的电磁力)相平衡的位置。
透镜支撑体5向X-Y方向移动的场合,通过向预定的第2线圈部分16a~16d通入预定值的电流,就停止在第1力(前侧弹簧体9及后侧弹簧体11的X-Y方向的弹簧的合力)和第2力(和第2线圈部分16a~16d的各个相对应的磁石17之间产生的电磁力)相平衡的位置。
下面,就本发明实施形态中的透镜驱动装置1的组装、作用以及效果进行说明。在透镜驱动装置1的组装之前,如图2所示,把各个第2线圈部分16a~16d粘结固定在第1线圈19的外周面形成线圈体4,再固定在透镜支撑体5的外周。此外,线圈部分16a和16c串联的连接着,线圈部分16b和16d串联的连接着。
关于透镜驱动装置1的组装,如图2所示,按照下列顺序组装。把后侧弹簧体11、后侧垫片15、线圈体4固定于其外周的透镜支撑体5、各个磁石17固定在外周侧壁3a的角部14的磁轭3、前侧垫片6、前侧弹簧体9及框架7依次固定在底座8上。
固定着线圈体4的透镜支撑体5和内周面固定着磁石17的磁轭3的组装,是在磁轭3的内周从其后侧向前侧把透镜支撑体5***。
把第1线圈19以及第2线圈部分16a~16d的各个线圈线端连接在构成后侧弹簧体11的各个弹簧11a~11f。具体地说,如图1所示,把第1线圈体19的一方线圈线端连接在弹簧11d的内周侧固定部27,把他方线圈线端连接在弹簧11e的内周侧固定部27;串联的连接着的第2线圈部分16a、16c的一方线圈线端连接在弹簧11b的内周侧固定部27,把他方线圈线端连接在弹簧11c的内周侧固定部27;串联的连接着的第2线圈部分16b、16d的一方线圈线端连接在弹簧11a的内周侧固定部27,把他方线圈线端连接在弹簧11f的内周侧固定部27。各个连接,例如,通过焊接进行。
此外,弹簧11d及11e的外周侧固定部和Z驱动部32连接,弹簧11c、11b、11a及11f的各个外周侧固定部28和X-Y驱动部33连接。
本发明的实施形态中的透镜驱动装置1的驱动,在图5中,Z驱动部32一边就从图像传感器31接收到的高通成分(contrast)的峰值进行比较,一边把透镜支撑体5向焦点位置,Z方向进行直线移动。
透镜支撑体5向Z方向进行直线移动的时候,就停止在第1个力(前侧弹簧体9及后侧弹簧体11的前后方向的施力的合力)和第2个力(通过向第1线圈19通入电流值为Z的电流而在和磁石17之间产生电磁力)平衡的位置。
透镜支撑体5的X-Y控制(手抖修正)是,通过陀螺模块等接收作为XY方向的手抖量的大小为信号,对X方向及Y方向的手抖量进行演算,分别决定第2线圈部分16a~16d的移动量E、F,之后向第2线圈部分16a、16c和第2线圈部分16b、16d通电。
根据本实施形态,透镜支撑体5的对焦移动是通过向第1线圈19通电而向光轴方向移动透镜支撑体5;手抖修正是通过向任意的第2线圈部分16a、16c和第2线圈部分16b、16d通入预定值的电流而使透镜支撑体5向X-Y方向移动。这样就能够对透镜支撑体5进行对焦移动以及手抖修正移动。
磁石17兼做对焦移动和手抖修正,1个第1线圈19、4个第2线圈部分16a~16d、以及4个磁石17就能使透镜支撑体5向光轴方向以及X-Y方向移动。正因如此,简单的构造和较少的部品就可使透镜支撑体5进行对焦移动以及手抖修正移动。
后侧弹簧体11由6个弹簧11a~11f构成,第1线圈19的各个线圈线端、一方第2线圈部分16a、16c的线圈线端、以及他方第2线圈部分16b、16d的线圈线端,共计6个线圈线端连接到后侧弹簧11的各个不同的弹簧11a~11f,所以,无需把各个线圈向外部引出,构造简单而且容易制造。
向第1线圈19及第2线圈部分16a~16d通电的后侧弹簧体11是设置在透镜支撑体5的光轴方向一侧的,所以,配置在透镜支撑体5的周围的第1线圈19、2个第2线圈部分16a~16d的各个线圈线端和弹簧11a~11f的连接操作就能够汇集在一起,这进一步使制造容易。
并未把第1线圈19、第2线圈部分16a~16d的各个线圈线端引出到透镜驱动装置1的外侧,所以能够防止线圈线妨害透镜支撑体的移动。
连接着各个线圈19、16a~16d的线圈线端的6个弹簧11a~11f是沿透镜支撑体5的周向齐平(flush等高)的排列的,所以能够防止光轴方向的尺寸变大。还有,各个弹簧11a~11f的各个臂部29具有在周向弯曲的弯曲部29a这样的构成,所以可缩小各个臂部29的空间,能够使6个弹簧11a~11f小型化,体积小。
6个弹簧11a~11f的各个外周侧固定部28通过绝缘的后侧垫片15而被磁轭3压在底座8(固定体)上,所以,6个弹簧11a~11f通过磁轭3能够同时压在底座8上,组装简单,制造容易。
第2线圈部分16a~16d沿透镜支撑体5的外周被等间隔设置4个,把相向而对的2个第2线圈部分16a以及16c、16b以及16d分别串联相接,所以,无需增加连接各个线圈的线圈线端的弹簧数量,就可以提高X-Y方向的驱动力。
本发明并不限于上述实施形态,在不脱离本发明要旨的范围内可做种种变形。例如,可使后侧弹簧体11的外形为大约圆形,构成后侧弹簧11的弹簧11a~11f的外周侧固定部28的外形为圆弧形状,底座8、后侧垫片15以及磁轭3的外形为圆形来压弹簧11a~11f的外周侧固定部28。
第2线圈部分16a~16d并不限于设置4个,也可使一方及他方第2线圈只有1个线圈部分共计2个线圈部分,并使之互相间隔90度。
在第1及第2实施形态中,第2线圈部分16a~16d可以配置在第1线圈19的内周侧。
磁石17和第2线圈部分16a、16b、16c、16d的周向以及光轴方向的尺寸可根据Z方向以及X-Y方向的推力平衡来作调整。
在第2线圈部分16a~16d中,也可使:串联连接着的第2线圈16a、16c沿X方向配置,通过向线圈部分16a、16c通电而使透镜支撑体5向X方向移动;串联连接着的第2线圈16b、16d沿Y方向配置,通过向第2线圈部分16b、16d通电而使透镜支撑体5向Y方向移动。
也可使透镜驱动装置1具有变焦透镜,使之具有变焦功能。