JP2006171346A - レンズ駆動装置、及び該装置を備える撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外形寸法における半径を小さくして小型化することができるレンズ駆動装置、及び該装置を備える撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮像装置１００は、レンズ７と、少なくともその一部が磁性材料から成る円筒形状を有するレンズ鏡筒６と、レンズ鏡筒６を内嵌するアクチュエータ１０とを備える。アクチュエータ１０は、回転可能に構成されたマグネット１と、コイル２と、軟磁性材料から成るステータ４と、軟磁性材料から成るカムリング５とを備え、コイル２、ステータ４、及びカムリング５は、マグネット１を回転駆動するための磁気回路を構成する。レンズ鏡筒６及びアクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６を磁気的に光軸方向に駆動するレンズ駆動装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レンズ駆動装置、及び該装置を備える撮像装置に関し、特に、レンズを保持するレンズ支持体を磁気的にレンズの光軸の方向に駆動するレンズ駆動装置、及び該装置を備える撮像装置に関する。

近年、デジタルカメラなどの撮像装置は、円筒形状を有するレンズ保持体としてのレンズ鏡筒を備え、該レンズ鏡筒には、ズーム駆動機構やオートフォーカス機構などの駆動メカが設けられている。レンズ鏡筒や駆動メカでは、レンズ鏡筒の光軸方向における短軸化、即ち薄型化や、小型化が求められている。

従来の撮像装置のレンズ駆動装置としては、撮像装置のレンズ鏡筒内でレンズに並列して配置された中実の円筒形状を有する小型のステップモータがリードネジ部などを介してレンズを駆動する第１のレンズ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このステップモータは、撮像装置の絞り羽根、シャッタ、及びレンズなどを駆動するために用いることができる。

また、ドーナツ形状を有するリニアステップモータにより、その中空部に配置された撮影レンズを駆動する第２のレンズ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このリニアステップモータは、軟磁性材から成る固定子（ステータ）と、中空の軟磁性材から成る固定子（マグネット）と、当該マグネットの外側に巻回された複数のコイル巻線とを備える。複数のコイル巻線は、その中心軸が、撮影レンズを保持する保持枠（レンズ鏡筒）の光軸中心に向かう方向、即ち光軸と垂直な方向に配置されている。

さらには、レンズ鏡筒を２箇所の位置にのみ移動可能に構成した第３のレンズ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。なお、第３のレンズ駆動装置は、例えば３箇所の位置にレンズ鏡筒を移動可能に構成することもできる（例えば、特許文献４参照）。

図７は、従来の第３のレンズ駆動装置を備える撮像装置の構成の一部を概略的に示す断面図であり、図８は、図７のレンズ駆動装置の構成を詳細に示す分解斜視図である。

図７に示すように、従来の第３のレンズ駆動装置３００は、外周面が周方向に分割して交互に異なる磁極に着磁された着磁部３０１ａから構成された回転可能な円筒形状のマグネット３０１と、該マグネット３０１に対して光軸方向に配置されたコイル３０２と、該コイル３０２により励磁される軟磁性材料から成る中空円筒形状のステータ３０４と、該ステータ３０４の中空部を光路とするレンズ３０８を保持するレンズホルダー（レンズ鏡筒）３０７と、レンズ鏡筒３０７の外側に配置されたメスヘリコイド３０６とを備える。

ステータ３０４は、歯形状に形成された少なくとも１つの外側磁極部３０４ａと、歯形状に形成された少なくとも１つの略中空円筒形状の内側磁極部３０４ｂとを備える。外側磁極部３０４ａ及び内側磁極部３０４ｂは、互いにマグネット３０１の着磁部３０１ａを介して対向し、これらは、マグネット３０１とコイル３０２の間の磁束が外部へ漏洩するのを抑制するヨークとして機能する。

メスヘリコイド３０６は、レンズ鏡筒３０７に設けられたオスヘリコイド部と係合しており、これらは、マグネット３０１の回転に伴ってレンズ鏡筒３０７を光軸方向に向かって繰出すレンズ繰出手段として機能する。なお、メスヘリコイド３０６及びオスヘリコイド部（以下、単に「ヘリコイド」という）は、レンズ鏡筒３０７の外側において光軸方向における後方に、即ちマグネット３０１側に配置してもよい。

レンズ駆動装置３００の外形寸法における半径は、光軸を基準にして、該レンズ駆動装置の可動子を構成するレンズ３０８、レンズ鏡筒３０７、並びに上記オスヘリコイド部の深さを規定する空間の３層と、これに加えて、該レンズ駆動装置の固定子を構成するヨークとして機能するステータ３０４の内側磁極部３０４ｂ、即ち内側ヨーク、マグネット３０１と内側ヨークの間の空間、マグネット３０１、マグネット３０１と外側磁極部３０４ａ、即ち外側ヨークの間の空間、及び外側ヨークの５層との合計８層と、上記レンズ駆動装置３００の固定子と可動子の間、即ち内側ヨークとレンズ鏡筒３０７の間に、レンズ鏡筒３０７が光軸方向に移動するのに必要な空間の１層とで規定される。

上述したように、レンズ駆動装置３００では、コイル３０２とマグネット３０１が光軸方向に配置されているので、これらが地板上における範囲の大部分を占有することがなく、上記第１及び第２のレンズ駆動装置よりもコンパクトに構成されている。
特開平１１−１９０８１５号公報 実開昭５６−１７２８２７号公報 特開２００４−０４８８７３号公報 特開２００２−０５１５２４号公報

しかしながら、上記第１のレンズ駆動装置では、ステップモータが中実の円筒形状を有すると共にレンズ鏡筒内でレンズと並列に配置されるので、レンズ鏡筒の外形寸法における直径は、レンズ鏡筒の直径とステップモータの直径の和となり、レンズ鏡筒の直径が大きくなる。

また、上記第２のレンズ駆動装置では、モータがドーナツ形状を有すると共に、マグネットの外側にコイルが巻回されているので、レンズ駆動装置の外形寸法における半径は、レンズ鏡筒の半径、並びにコイル、マグネット、及びステータの厚み寸法で規定され、レンズ鏡筒の半径を小さくすることができない。また、コイルの中心軸がレンズ鏡筒の光軸と垂直であるので、コイルの形状が複雑化したり、その組立てが複雑化したり、部品点数が増えたりすることにより、撮像装置をコンパクトに（小型化）することができないだけでなく、コイルの個数が増大してコストが高騰化する。

上記第３のレンズ駆動装置３００は、第１及び第２のレンズ駆動装置よりもコンパクト化することができるが、上述したように８層から構成されているので、外形寸法における半径を十分に小さくすることが困難である。また、ヘリコイドをレンズ鏡筒３０７の光軸方向に配置すると、レンズ駆動装置３００の外形寸法における厚さ、即ち光軸方向における長さが増大して、短軸化を達成することができず、一方、短軸化のために、ヘリコイドをレンズ鏡筒３０７の半径方向に配置すると外形寸法における半径を十分に小さくすることができない。

すなわち、上記第１乃至第３のレンズ駆動装置は、その半径方向における外側から以下の順で配置された、外側ヨーク、マグネット及びコイル、並びに内側ヨークから成る固定子と、レンズ鏡筒を駆動するための空間と、オスヘリコイド部などのレンズ繰出手段の一部及びレンズ鏡筒から成る可動子とから構成されている。具体的には、マグネット及びコイルに対するヨークとして機能する外側ヨーク及び内側ヨークをレンズ駆動装置の固定子側に設置する必要がある。この結果、外側ヨーク及び内側ヨークの厚さの分だけ、レンズ駆動装置の外形寸法における半径を小さくして小型化することができない。

本発明の目的は、内側ヨークを可動子側に設置することにより、外形寸法における半径を小さくして小型化することができるレンズ駆動装置、及び該装置を備える撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載のレンズ駆動装置は、所定の光軸を有するレンズを保持する円筒形状のレンズ支持体と、当該レンズ支持体を内嵌すると共に磁気的に前記光軸の方向に駆動するアクチュエータとを備えるレンズ駆動装置において、前記レンズ支持体は少なくともその一部が磁性材料から成ることを特徴とする。

また、請求項１１記載の撮像装置は、上記レンズ駆動装置と、前記レンズ支持体によって支持されたレンズと、当該レンズを介して入射した光を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、レンズ支持体が少なくともその一部が磁性材料から成るので、レンズ支持体が内側ヨークとして機能して、内側ヨークを固定子側に設置する必要をなくすことができ、もって外形寸法における半径を小さくして小型化することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備える撮像装置の一部の構成を概略的に示す断面図であり、図２は、図１の撮像装置の構成を詳細に示す分解斜視図である。

図１及び図２において、本実施の形態に係るレンズ駆動装置を備える撮像装置１００は、被写体からの光が入射する所定の光軸を有するレンズ７と、少なくともその一部が磁性材料から成る円筒形状を有するレンズ鏡筒６と、レンズ鏡筒６を内嵌すると共に当該レンズ鏡筒６を磁気的に光軸方向に駆動するアクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を固定するための地板９と、レンズ７を透過した光を電子的に記録するセンサ８とを備える。センサ８は、例えばＣＣＤ（charge coupled device）又はＣ−ＭＯＳ（Complementary-Metal Oxide Semiconductor）から成り、ビス又は紫外線硬化樹脂などを介して地板９に固定される。

レンズ鏡筒６及びアクチュエータ１０は、略円筒形状のレンズ駆動装置を構成し、それぞれ被写体からの光が入射するための開口部を有する略円筒形状の中空部が形成されており、レンズ鏡筒６は、その内周面に内嵌されたレンズ７を保持するレンズ保持体として機能する。また、レンズ鏡筒６、レンズ７、センサ８、地板９、及びアクチュエータ１０は、互いに共通する光軸（以下、「ｚ軸」という）が中心軸となるように配列されている。

地板９には、略円筒形状の中空部が設けられており、また、その内径がレンズ鏡筒６の外径とほぼ等しく、ｚ軸方向において被写体側、即ち前面に設けられた円周状に形成された溝９ｂと、内周面において円周方向に等間隔、即ち１２０度ごとに、例えば３箇所設けられたキー溝９ｃとが形成されている。

溝９ｂは、後述するマグネット１の回転軸と同心状に設けられており、マグネット１と後述する外側磁極歯４ａの間の距離が一定となるように構成されている。キー溝９ｃは、ｚ軸と平行な方向に延伸する柱状に形成されており、その前面には、レンズ鏡筒６が後述するマクロ位置において当接するマクロ端突き当て面９ｃ’が設けられており、その背面には、レンズ鏡筒６が後述する標準位置において当接する標準端突き当て面９ｃ” が設けられている。なお、キー溝９ｃは、１箇所以上設ければよいが、３箇所設けることにより、レンズ鏡筒６がセンサ８と平行となるように支持することを確実に行うことができる。

以下、アクチュエータ１０の構成を具体的に説明する。

アクチュエータ１０は、着磁可能なプラスチックマグネットから成り且つ回転可能に構成されたマグネット１と、絶縁材料から成るボビン３と、ボビン３に巻回されたコイル２と、磁性材料の１つである軟磁性材料、例えばＪＩＳで規格化されたＳＵＹなどの電磁軟鉄から成るステータ４及びカムリング５とを備える。コイル２、ステータ４、及びカムリング５は、マグネット１を回転駆動するための磁気回路を構成する。ＳＵＹは、磁気抵抗が少ないなど一般的に良好な特性を示す軟磁性材料であり、ヨークとして用いるのに好適である。なお、磁性材料としては、真鍮やアルミニウムなどの非磁性材料でなければ、磁石などの強磁性材料であってもよい。

マグネット１は、円筒形状を有し、図１及び図２における線III−IIIに沿う断面図である図３に示すように、円周方向にｎ分割、例えば１２分割された着磁部１ａと、内周表面において内径方向に向かって突出するように設けられた３本の柱状の駆動ピン１ｂとから構成されており、ｚ軸を中心として円周方向に回転するロータ（回転子）として機能する。なお、着磁部１ａの個数は、後述するマグネット１の着磁極数ｎを示す。互いに隣接する一対の着磁部１ａは、マグネット１の外側表面が互いに異なる磁極となるように着磁されており（ラジアル方向着磁）、３本の駆動ピン１ｂは、着磁部１ａの内周面上において円周方向に等間隔に、即ち１２０度ごとに配設されている。

マグネット１を構成するプラスチックは、例えば、Ｎｂ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類元素を含む磁性粉と、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂から成るバインダー材との混合物から成る。バインダー材としてポリアミド樹脂を使用した場合には、その曲げ強度は８００ｋｇ／ｃｍ²以上である。これにより、十分な曲げ強度を確保することができる。

マグネット１は、射出成形により着磁部１ａと駆動ピン１ｂを一体的に形成することにより製造される。射出成形により、着磁部１ａの厚さを容易に小さくすることができると共に、マグネット１の表面に樹脂から成る薄い皮膜を形成してマグネット１の表面を保護することができる。

マグネット１によれば、着磁部１ａが薄肉の円筒状に成形されているので、後述する外側ヨークと内側ヨークの間の距離を短くすることができ、その結果、上記磁気回路は、外側ヨークと内側ヨークの間における磁気抵抗を小さくすることができる。この磁気回路は、磁気抵抗が小さいので、コイル２へ通電することによって発生する起磁力が小さい場合であっても多くの磁束を発生することができ、アクチュエータ１０の性能を向上させることができる。

ボビン３は、コイル２を巻回するための糸巻形状部３ａと、糸巻形状部３ａと同心状に配置された軸受部３ｂとを備える。軸受部３ｂには、駆動ピン１ｂが貫通するための切欠部が３箇所設けられている。糸巻形状部３ａの外径はステータ４の後述する外側磁極歯４ａの内径にほぼ等しく、軸受部３ｂの外径は着磁部１ａの内径にほぼ等しい。軸受部３ｂは、マグネット１を回転可能に支持すべく、マグネット１をｚ軸方向及び円周方向に向かって支持する軸受として機能する。

コイル２は、外径がマグネット１の外径にほぼ等しい円筒形状を有し、マグネット１と同心上に、即ちｚ軸と平行な方向において平行に配置され、電力を磁力に変換する（電磁変換手段）。上記磁気回路は、コイル２に通電することによって発生した起磁力によってマグネット１を回転させ、この回転によって発生した回転力によりレンズ鏡筒６をｚ軸の方向に移動させる（レンズ駆動手段）。

ステータ４は、その先端部がｚ軸と平行な方向に延出する櫛歯形状を有する複数の、例えば６個の外側磁極歯４ａと、カムリング５の後述する円筒部５ａが摺動する磁極連接部４ｂとを備え、ステータ４の外側磁極歯４ａの内周面には、コイル２が巻回されたボビン３が接着などにより固定される。また、ステータ４は、コイル２への通電により発生した磁力により励磁される。また、ステータ４は、その内径及び外径が溝９ｂの内径及び外径とほぼ等しく、溝９ｂに確実に嵌合するように構成されている。溝９ｂに確実に嵌合するので、ステータ４の外側磁極歯４ａが曲がることを防止することができる。

外側磁極歯４ａは、円周方向に７２０／ｎ度の整数倍の角度となるように互いに等間隔に設けられており、コイル２の外側に配置される。なお、外側磁極歯４ａの個数は、マグネット１の着磁極数ｎ、即ち１２の半分以下となるように設定されている。外側磁極歯４ａは、ｚ軸と平行な方向に延出しているので、レンズ駆動装置の外形寸法における半径を小さくすることができる。

磁極連接部４ｂは、表面が滑らかに仕上げられた摺動面を有する円筒形状を有し、この摺動面は、カムリング５に常に当接するようなｚ軸方向における寸法、即ち長さを有する。この磁極連接部４ｂの長さは、ステータ４の外側磁極歯４ａ又はカムリング５の厚さの平均値よりも大きく、これにより、外側磁極歯４ａとカムリング５が連接して、外側磁極部４ａに発生した磁力をカムリング５に伝達するのに十分な表面積を確保することができる。すなわち、外側磁極部４ａとカムリング５は、円筒部５ａを介して互いに連接することにより、マグネット１及びコイル２に対するヨークとして機能して、磁気回路における磁気抵抗を少なくしてアクチュエータ１０による磁束の伝達効率を向上させることができる。

なお、磁極連接部４ｂは、上記磁気回路の一部を構成しているので、カムリング５との吸着などが問題になる場合がある。そのような場合には、磁極連接部４ｂとカムリング５の円筒部５ａの間に薄くて且つ摺動性が良好なシート材、例えばテフロン（登録商標）シートを嵌挿することが好ましい。該シート材の厚さは、数十ミクロン程度であることがより好ましい。

カムリング５は、コイル２の内側に配置される中空円筒形状の円筒部５ａと、円周方向に等間隔に、即ち１２０度ごとに配置された３本のカム溝５ｂとを備え、引き抜き加工などにより製造される。

また、カムリング５は、レンズ鏡筒６と一体的にｚ軸方向に所定量だけ進退しても、カムリング５の外周面がマグネット１の内周面と常に対面するのに十分なｚ軸方向における寸法を有しており、レンズ鏡筒６に所定の位相で固定される。

カム溝５ｂは、３本の駆動ピン１ｂが係合するように構成されており、マグネット１の回転量に応じてレンズ鏡筒６がｚ軸方向に円滑に進退するようなカム形状の斜面を有し、マグネット１の回転の方向をｚ軸の方向に変換するアクチュエータ１０の一部を構成する。

円筒部５ａは、ステータ４の磁極連接部４ｂが滑らかに摺動するように表面仕上げが施されており、磁極連接部４ｂとガタが少なくなるように嵌合する。これにより、共に軟磁性材料から成るステータ４とカムリング５が磁気的に連接し、カムリング５は、コイル２への通電によって励磁されたステータ４の外側磁極歯４ａの磁力が伝達されて励磁される。その結果、上記磁気回路は磁気抵抗を少なくすることができる。

外側磁極歯４ａ及びカムリング５は、図１に示すように、マグネット１の着磁部１ａの外周面及び内周面に所定の間隔だけ離間された状態で対面するように着磁部１ａを挟持する。これにより、コイル２により外側磁極歯４ａ及びカムリング５に発生した磁束が着磁部１ａを横切ってマグネット１に効果的に作用するので、アクチュエータ１０の出力を高めることができる。

レンズ鏡筒６は、外周面においてカムリング５と嵌合する段差部を有し、この段差部を介してレンズ鏡筒６とカムリング５は一体的に組立てられる。その外周面上には、地板９に対しｚ軸方向にのみ移動可能にキー溝９ｃと嵌合する３個の回転止めキー６ａが設けられている。なお、回転止めキー６ａの個数は、地板９のキー溝９ｃと同数である。

回転止めキー６ａは、ｚ軸方向に延伸する柱形状を有しており、その前面にはマクロ端突き当て面９ｃ’と当接可能なマクロ側突き当て部６ａ’が設けられており、背面には標準端突き当て面９ｃ” と当接可能な標準端突き当て部６ａ” が設けられている。したがって、レンズ鏡筒６は、マクロ側突き当て部６ａ’及び標準端突き当て部６ａ”を有する回転止めキー６ａにより、その回転が抑制されるように構成されている。また、レンズ鏡筒６は、マグネット１の駆動ピン１ｂが回転駆動されるとカムリング５のカム溝５ｂの斜面を介してｚ軸方向にのみ進退するように構成されている。

図１におけるアクチュエータ１０によれば、マグネット１が射出成形により形成されたプラスチックマグネット材料から成るので、円筒形状のマグネット１の厚さを非常に小さくすることができる。その結果、ステータ４の外側磁極歯４ａ（外側ヨーク）とカムリング５（内側ヨーク）の間の距離を非常に短くでき、上記磁気回路の磁気抵抗を小さく構成できる。これにより、磁気回路は、少ない電流で多くの磁束を発生させることができ、アクチュエータ１０の出力向上及び低消費電力化、並びにコイル２の小型化を達成することができる。

また、本実施の形態に係る撮像装置１００は、ｚ軸から順に、アクチュエータ１０によって駆動される可動子を構成するレンズ７、レンズ鏡筒６、及びカム溝５ｂの深さに等しい厚さのカムリング５（内側ヨーク）の３層と、マグネット１の着磁部１ａとカムリング５の間の空間の１層と、アクチュエータ１０の固定子を構成するマグネット１、マグネット１とステータ４の外側磁極歯４ａの間の空間、及び外側磁極歯４ａの３層との合計７層でレンズ駆動装置の内径寸法が規定される。これに対して、従来のレンズ鏡筒を外側から駆動する撮像装置、例えば図７及び図８の撮像装置では、ｚ軸から順に、アクチュエータによって駆動される可動子を構成するレンズ、レンズ鏡筒、及びカム溝又はオスヘリコイド部の深さを規定する空間の３層と、アクチュエータの固定子を構成する内側ヨーク、マグネットと内側ヨークの間の空間、マグネット、マグネットとステータの間の空間、及びステータの５層との合計８層と、上記レンズ駆動装置３００の固定子と可動子の間に必要な空間の１層とでレンズ駆動装置の内径寸法が規定される。すなわち、撮像装置１００では、内側ヨークを可動子側に設けることにより、従来の撮像装置において可動子に設けられた内側ヨーク及びマグネットと内側ヨークの間の空間の設置を省略して、その代わりにマグネット１とカムリング５の間の空間が設けられている。これにより、レンズ鏡筒６の外周面上にアクチュエータ１０を配置した従来の撮像装置よりもレンズ駆動装置の外形寸法における半径を小さくして小型化することができる。なお、撮像装置１００では、コイル２の厚さやボビン３の厚さは、マグネット１の厚さに所定の必要な空間を加えた寸法よりも小さくされているので、コイル２及びボビン３はレンズ駆動装置の内径を規定するものではない。

また、撮像装置１００によれば、レンズ鏡筒６の外側に、内側ヨークとして機能するカムリング５、マグネット１、コイル２、及び外側ヨークとして機能するステータ４が設けられているので、磁気回路が発生した磁束の伝達効率を低下させることなく、レンズ駆動装置の半径を小さくすることができる。

さらに、撮像装置１００によれば、第１に、マグネット１を中空の円筒形状に形成し、その外周面をラジアル方向に着磁していること、第２に、マグネット１のｚ軸方向にコイル２を配置していること、第３に、コイル２への通電により励磁されるステータ４の外側磁極歯４ａがマグネット１の外周面に対面していること、第４に、カムリング５を軟磁性材料の別部品で形成し、後にレンズ鏡筒６と一体的に組立てていること、第５に、カムリング５のカム溝５ｂがマグネット１の内周面に対面していること、第６に、ステータ４とカムリング５を磁極連接部４ｂの表面で摺動させて磁気的に結合していること、及び第７に、外側磁極歯４ａがｚ軸方向に延出する櫛歯により構成されていることから、ステータ４、マグネット１、コイル２、及びカムリング５から成るアクチュエータ１０の半径を小さくすることができると共に、アクチュエータ１０の出力を向上させることができる。

また、磁気的に結合されたステータ４及びカムリング５によりマグネット１を挟持する構造になっているので、磁気回路において、コイル２への通電により発生する磁束は、外側のヨークとして機能する外側磁極歯４ａと内側のヨークとして機能するカムリング５の間にあるマグネット１を横切って効率的に作用することになり、その結果、磁束の漏れを少なくすることができると共に、必要な部品間の間隔を短くすることができる。

また、外側磁極歯４ａは、円筒形状を有するマグネット１のｚ軸と平行な方向に延出する歯形状で構成されているので、ｚ軸に向かって突出するような半径方向への凹凸形状で構成する必要性をなくして、レンズ駆動装置の半径を小さくすることができる。

さらには、カムリング５は、軟磁性材料から成り、レンズ鏡筒６とは別体的に構成されているので、レンズ７を保持する部分とカム溝５ｂを含む部分を一体的に構成された複雑な形状の部品を製造する必要性をなくすことができ、レンズ鏡筒６の形状を単純化させることができる。その結果、成型コスト、及び成型時に使用する金型のコストを低減させることができる。

また、一体的に組立てたカムリング５とレンズ鏡筒６は、ｚ軸方向に可動であるので、従来のレンズ駆動装置に設けられる内側磁極部の１部品分を省略して、レンズ駆動装置の半径を小さくすることができる。

以上のことから、レンズ鏡筒６の少なくとも一部、即ちカムリング５が軟磁性材料で構成され且つ該レンズ鏡筒６がｚ軸方向に移動可能に構成されているので、レンズ鏡筒６の駆動源であるアクチュエータ１０の固定子側における内側ヨークの設置を省略することができ、もって、レンズ駆動装置の半径を小さくすることができる。

以下、撮像装置１００の作動を図３及び図４を用いて説明する。

撮像装置１００は、レンズ鏡筒６を２箇所の位置の間で駆動することにより、レンズ７の位置を切替えるための２位置切替機構を有する。レンズ７の位置を切替えることにより、例えばレンズ７のピント位置を変更することができる。レンズ７の位置としては、レンズ鏡筒６をｚ軸方向において被写体側に移動させることによりレンズ７のピントが近距離で合うマクロ位置（図３）と、レンズ鏡筒６をセンサ８側に移動させることによりレンズ７のピントが無限遠から中距離までの間で合う標準位置（図４）とがある。

撮像装置１００において、コイル２への通電を遮断しているときは、図３に示したように、レンズ７はマクロ位置で保持されており、マグネット１は図３における角度θ１に対応する位置で保持されている。

図３に示す状態において、コイル２へ正通電を行うと、ステータ４は励磁されて外側磁極歯４ａがＳ極になる。続いて、該Ｓ極の外側磁極歯４ａに対面するＳ極の磁極部１ａが反発力を受けると共に、Ｓ極の磁極部１ｂに隣接するＮ極の磁極部１ａが吸引力を受け、これにより、マグネット１には通電トルクが発生し、マグネット１は、図３における反時計回りに、即ちθ軸正方向に回転する。

次いで、駆動ピン１ｂは、カム溝５ｂの斜面と当接した状態を維持しながらカム溝５ｂの斜面に沿って移動し、レンズ鏡筒６は、マグネット１の回転にともなってセンサ８側、即ちｚ軸における負の方向に移動する。その後、レンズ鏡筒６は、回転止めキー６ａの突き当て部６ａ”がｚ軸における負の方向において対面しているキー溝９ｃの突き当て面９ｃ”に当接するまで直進し、突き当て部６ａ”が突き当て面９ｃ”に当接すると、レンズ鏡筒６は、回転止めキー６ａにより回転方向への移動が規制されて、レンズ７の位置が図４に示すような標準位置に切り替わる。

図４は、図１におけるレンズ７が標準位置にあるときの状態を示すレンズ鏡筒６の断面図である。

なお、図４は、図３におけるレンズ７のマクロ位置に対応する位置にボビン３が円周方向に角度（θ２−θ１）だけ回転した状態であって、ボビン３は、レンズ７の標準位置に対応する位置にある場合を示す。

図４に示す状態、即ちマグネット１が図４における角度θ２に対応する位置で保持されている場合において、コイル２へ逆通電を行うと、Ｓ極であった外側磁極歯４ａがＮ極になる。続いて、該Ｎ極の外側磁極歯４ａに対面するＮ極の磁極部１ａが反発力を受けると共に、Ｎ極の磁極部１ｂに隣接するＳ極の磁極部１ａが吸引力を受け、これにより、マグネット１には通電トルクが発生し、マグネット１は、図４における時計回りに、即ちθ軸負方向に回転する。

次いで、駆動ピン１ｂはカム溝５ｂの斜面に沿って移動し、レンズ鏡筒６は、マグネット１の回転にともなって被写体側、即ちｚ軸における正の方向に移動する。その後、レンズ鏡筒６がｚ軸における正の方向に直進して突き当て部６ａ’が突き当て面９ｃ”に当接すると、レンズ鏡筒６は、回転止めキー６ａにより回転方向への移動が規制されて、レンズ７の位置が図３に示すようなマクロ位置に切り替わる。

図３及び図４を用いて説明したように、コイル２への通電方向を切り替えることにより、レンズ７の位置を標準位置及びマクロ位置の２つの位置の間で安定的に切り替えることができる。

なお、上記実施の形態では、マグネット１を射出成形により製造したプラスチックマグネットから成るとしたが、コンプレッションにより製造したコンプレッションマグネットであってもよい。コンプレッションマグネットである場合には、塗装などの防錆処理を施すことが好ましい。コンプレッションマグネットよりもプラスチックマグネットの方が好ましく、その表面に形成された樹脂の皮膜により、コンプレッションマグネットに比較して錆の発生を大幅に低減させることができるので、コンプレッションマグネットに発生する磁性粉の付着の可能性をなくすことができると共に、防錆処理を省略することができる。さらには、防錆処理の省略により、防錆処理時に発生しやすい表面のふくらみもなく、品質を向上させることができる。マグネット１の曲げ強度が８００ｋｇ／ｃｍ²以上であるので、曲げ強度が５００ｋｇ／ｃｍ²程度であるコンプレッションマグネットよりも強度を向上させることができる。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備える撮像装置の一部の構成を概略的に示す断面図であり、図６は、図５の撮像装置の一部の構成を詳細に示す分解斜視図である。

なお、本実施の形態に係るレンズ駆動装置は、上記第１の実施の形態におけるレンズ鏡筒６及びカムリング５の構成が異なるのみであるので、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置と同一の構成及び要素には同一の符号を付し、それらの説明を省略する。

図５及び図６に示すように、レンズ駆動装置を備える撮像装置２００は、上記レンズ鏡筒６及びカムリング５が一体的に構成されたレンズ鏡筒１６を備え、レンズ７が内嵌されレンズ支持体として機能する。レンズ鏡筒１６とステータ４は、上記同様の磁気回路を構成する。また、レンズ鏡筒１６、マグネット１、コイル２、ボビン３、及びステータ４は、アクチュエータ１０を構成する。

レンズ鏡筒１６は、少なくともその一部が軟磁性材料、例えば電磁軟鉄から成り、アニール炉を用いたアニール工程を含むメタルインジェクションモールド製法などで略円筒形状に製造される。レンズ鏡筒１６は、ステータ４と磁気的に連接することにより、磁気回路の磁気抵抗を少なくすることができる。

レンズ鏡筒１６は、ステータ４の磁極連接部４ｂが滑らかに摺動可能に且つガタが少なく嵌合するために表面仕上げが施された円筒部１５ａを有し、円筒部１５ａには、上記回転止めキー６ａに相当する回転止めキー１６ａと、上記カム溝５ｂに相当する３本のカム溝１６ｂとが形成されている。

撮像装置２００の作動は、上記第１の実施の形態における撮像装置１００の作動と同様であり、カム溝１６ｂが駆動ピン１ｂと係合してマグネット１の回転方向をレンズ鏡筒１６の移動方向へ変換することにより、レンズ鏡筒１６がマグネット１の回転量に応じてｚ軸方向に円滑に進退し、その進退は、回転止めキー１６ａがキー溝９ｃの所定の面に当接することにより規制される。

図５及び図６の撮像装置２００によれば、上記撮像装置１００と同等の効果を奏することができる。

また、レンズ鏡筒１６にカム溝１６ｂが一体的に形成されているので、上記第１の実施の形態のようにステータ４とは別体の部品であるカムリング５にカム溝５ｂを形成する必要がなくなり、製造コストを低減させることができる。

さらに、レンズ鏡筒１６は、メタルインジェクションモールド製法により製造されているので、カムリング５及びレンズ鏡筒６が一体的に構成されたような複雑な３次元的な形状を容易に形成することができ、その結果、部品点数を低減させることができる。これにより、撮像装置が備える撮像モジュールの光学系や超小型カメラの光学系などに対してレンズ鏡筒１６を有効に適用することができる。例えば、超小型カメラのレンズ鏡筒は、小型であるほど金属の材料費を低減させることができるだけでなく、さらには、小型であるほど、メタルインジェクションモールド製法のアニール工程で使用されるアニール炉の大きさを有効的に活用することができて、部品１個あたりの製造コストをより低減させることができる。

また、レンズ鏡筒１６を磁性材料である軟磁性材料で形成し、カム溝１６ｂなどを一体的に構成し、これをマグネット１の内周面に対向させているので、レンズ駆動装置の半径を小さくすることができると共に、レンズ駆動装置の出力を向上させることができる。

なお、上記第１及び第２の実施の形態では、２位置切替機構により、レンズ７のピント位置を変更したが、レンズ７の焦点距離を変更するものであってもよい。また、切替機構は、２つの位置を切替えるとしたが、これに限られることはなく、複数の位置を切替えるものであってもよい。

また、上記実施の形態では、ステータ４の外側磁極歯４ａがｚ軸と平行な方向に延出する櫛歯形状を有するとしたが、カムリング５がｚ軸と平行な方向に延出する櫛歯形状を有してもよい。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置は、被写体からの光を電子的に撮像する撮像装置などに適用することができる。

本発明の第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備える撮像装置の一部の構成を概略的に示す断面図である。 図１の撮像装置の構成を詳細に示す分解斜視図である。 図１における線III−IIIに沿う断面図であり、レンズがマクロ位置にあるときの状態を示す。 図１におけるレンズが標準位置にあるときの状態を示すレンズ鏡筒の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置を備える撮像装置の一部の構成を概略的に示す断面図である。 図５の撮像装置の一部の構成を詳細に示す分解斜視図である。 従来の第３のレンズ駆動装置を備える撮像装置の構成の一部を概略的に示す断面図である。 図７のレンズ駆動装置の構成を詳細に示す分解斜視図である。

符号の説明

１ マグネット
２ コイル
４ ステータ
４ａ 外側磁極歯
４ｂ 磁極連接部
５ カムリング
５ａ，１５ａ 円筒部
５ｂ，１６ｂ カム溝
６，１６ レンズ鏡筒
１０ アクチュエータ
１００，２００ 撮像装置

Claims (10)

1. 所定の光軸を有するレンズを保持する円筒形状のレンズ支持体と、当該レンズ支持体を内嵌すると共に磁気的に前記光軸の方向に駆動するアクチュエータとを備えるレンズ駆動装置において、前記レンズ支持体は少なくともその一部が磁性材料から成ることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記アクチュエータは、電力を磁力に変換する円筒形状の電磁変換手段と、前記電磁変換手段の外周面上に設けられ該電磁変換手段の磁力により励磁される外側磁極部と、前記励磁された外側磁極部の磁力により前記光軸を中心にして回転駆動される円筒形状を有するマグネットと、前記マグネットの回転によって発生した回転力により前記レンズ支持体を前記光軸の方向に移動させるレンズ駆動手段とを備えることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記マグネットは、前記外側磁極部の内側に配置され且つ前記レンズ支持体の外側に配置されることを特徴とする請求項２記載のレンズ駆動装置。
4. 前記複数のマグネットは、互いに隣接する一対のマグネットが互いに異なる磁極となるように着磁されていることを特徴とする請求項２又は３記載のレンズ駆動装置。
5. 前記レンズ支持体は、前記磁性材料から成り且つ前記電磁変換手段の内側に配置された内側磁極部を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記外側磁極部及び内側磁極部の一方は、前記光軸と平行な方向に延出する磁極歯を備えることを特徴とする請求項５記載のレンズ駆動装置。
7. 前記外側磁極部及び前記内側磁極部が互いに連接するように設けられた円筒部を有し、前記円筒部は、その前記光軸と平行な方向における寸法が前記外側磁極部及び前記内側磁極部の少なくとも一方の厚さの平均値よりも大きいことを特徴とする請求項５又は６記載のレンズ駆動装置。
8. 前記レンズ支持体及び前記内側磁極部は、一体的に又は別体的に構成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記レンズ支持体は、前記レンズ駆動手段の一部を構成し、前記マグネットの回転の方向を前記光軸の方向に変換することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置と、前記レンズ支持体によって支持されたレンズと、当該レンズを介して入射した光を撮像する撮像手段とを備えることを特徴とする撮像装置。

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