JP2006242994A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 付属ユニットを付加しても、光軸方向の寸法を必要最小限の寸法にとどめることのできるレンズ駆動装置を提供すること。
【解決手段】 本形態の付属ユニット８においては、シャッタ板駆動機構６０およびフィルタ板駆動機構７０のステータ６１、７１を構成するのに、矩形枠状の積層コア体が用いられ、シャッタ板８１および減光フィルタ８６は、積層コア体より被写体側に配置されているため、付属ユニット８の撮像素子３０側には、その中央部分に空間８０が形成されている。従って、移動レンズ体１０が至近距離位置に移動した際、小径の先端部分１５は、付属ユニット８の空間８０内に入り込む。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルカメラなどに用いられるレンズ駆動装置に関するものである。

デジタルカメラなどの携帯機器に搭載される撮像装置では、レンズを備えた移動レンズ体と、この移動レンズ体をレンズの光軸に沿って直線的に磁気駆動するためのレンズ駆動機構とを備えたレンズ駆動装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

また、ステータによってロータを回転駆動し、その回転動作を直線的な動きに変換して、移動レンズ体をレンズの光軸に沿って直線的に磁気駆動するレンズ駆動装置も案出されている。
特開平１０−１５０７５９号公報

このようなレンズ駆動装置において、例えば、シャッタ機構などの付属ユニットを搭載すれば、デジタルカメラで撮像しようとした際の手ぶれを防止することができる。また、絞り機構などの付属ユニットを載すれば、太陽光が強い場合でも品位の高い画像を撮影することができるなど、機能を高めることができる。

しかしながら、このような付属ユニットを被写体側に付加すると、移動レンズ体を被写体側の至近距離位置まで駆動した際の移動レンズ体と付属ユニットとの干渉を避ける必要がある。また、付属ユニットを被写体側とは反対側（撮像素子側）に配置すると、移動レンズ体を撮像素子側の無限遠位置まで駆動した際の移動レンズ体と付属ユニットとの干渉を避ける必要がある。それ故、付属ユニットを付加した場合、レンズ駆動装置の光軸方向の寸法は、付属ユニットの厚さ寸法と、付属ユニットと移動レンズ体の干渉を避けるための寸法との和に相当する寸法だけ、大型化してしまうという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、付属ユニットを付加しても、光軸方向の寸法を必要最小限の寸法にとどめることのできるレンズ駆動装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、レンズを備えた移動レンズ体と、該移動レンズ体を前記レンズの光軸に沿って往復移動させるためのレンズ駆動機構とを備えたレンズ駆動装置において、前記移動レンズ体に対して被写体側には、板状の光学部材、および当該光学部材を光路上に出現した位置と光路上から退避した位置との間で駆動する光学部材駆動機構を備えた付属ユニットが配置され、当該付属ユニットには、前記移動レンズ体が被写体側の至近距離位置側に移動した際、当該移動レンズ体の被写体側端部が入り込む空間を備えていることを特徴とする。

本発明では、移動レンズ体が至近距離位置に移動した際、移動レンズ体の先端部分は付属ユニットの空間内に入り込むため、移動レンズ体に対して被写体側に付属ユニットを配置した場合でも、レンズ駆動装置の光軸方向における寸法が短くて済む。また、付属ユニットを移動レンズ体に対して光路の狭い被写体側に配置するため、光路が広い撮像素子側に付属ユニットをを配置した場合と比較して光学部材として小さなものを用いることができ、レンズ駆動装置の小型化に適している。

本発明において、前記光学部材駆動機構は、積層コアと、該積層コアに巻回されたコイルと、該コイルによって回転駆動されるロータマグネットとを備え、当該ロータマグネットの回転によって前記光学部材を駆動するように構成され、前記光学部材は、前記積層コアより被写体側に配置されていることが好ましい。このように構成すると、積層コアの厚さを移動レンズ体が入り込む空間として有効利用できるので、レンズ駆動装置の光軸方向における寸法を短くできる。

本発明において、前記付属ユニットは、例えば、少なくとも、前記光学部材としてシャッタ板、絞り板、色変換板、減光フィルタ板、赤外線フィルタ板（赤外線カットフィルタ板あるいは赤外線透過フィルタ）、および紫外線フィルタ板（紫外線カットフィルタ板あるいは紫外線透過フィルタ）から選ばれた１つの光学部材を備えている。

本発明において、前記付属ユニットは、少なくとも、前記光学部材としてシャッタ板、絞り板、色変換板、減光フィルタ板、赤外線フィルタ板（赤外線カットフィルタ板あるいは赤外線透過フィルタ）、および紫外線フィルタ板（紫外線カットフィルタ板あるいは紫外線透過フィルタ）から選ばれた２つの光学部材を備えている場合があり、この場合、前記光学部材駆動機構として、前記２つの光学部材のうちの一方の光学部材を駆動する第１の光学部材駆動機構と、他方の光学部材を駆動する第２の光学部品駆動機構とを備えている。

この場合も、前記第１の光学部品駆動機構は、第１の積層コア、および該第１の積層コアの一部分に巻回された第１のコイルを備えた第１のステータと、該第１のステータによって回転駆動される第１のロータマグネットとを備えるとともに、当該第１のロータマグネットの回転によって前記一方の光学部品を駆動するように構成され、前記第２の光学部品駆動機構は、第２の積層コア、および該第２の積層コアの一部分に巻回された第２のコイルを備えた第２のステータと、該第２のステータによって回転駆動される第２ロータマグネットとを備えるとともに、当該第２のロータマグネットの回転によって前記他方の光学部品を駆動するように構成され、前記第１の積層コアと前記第２のコアとは一体の積層コア体として構成され、前記一方の光学部品および前記他方の光学部品はいずれも、前記積層コア体より被写体側に配置されていることが好ましい。このように構成すると、積層コアの厚さを移動レンズ体が入り込む空間として有効利用できるので、レンズ駆動装置の光軸方向における寸法を短くできる。

本発明では、移動レンズ体が至近距離位置に移動した際、移動レンズ体の先端部分は付属ユニットの空間内に入り込むため、移動レンズ体に対して被写体側に付属ユニットを配置した場合でも、レンズ駆動装置の光軸方向における寸法が短くて済む。また、付属ユニットを移動レンズ体に対して光路の狭い被写体側に配置するため、光路が広い撮像素子側に付属ユニットをを配置した場合と比較して、光学部材として小さなものを用いることができ、レンズ駆動装置の小型化に適している。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したレンズ駆動装置を説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したレンズ駆動装置の要部の断面図である。図１において、本形態のレンズ駆動装置１は、デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機などの薄型カメラにおいて、３枚のレンズ１６、１７、１８を光軸Ｌに沿って被写体（物体側）に近づくＡ方向、および被写体とは反対側（像側）に近づくＢ方向の双方向に移動させるためのものであり、レンズ駆動装置本体２は、概ね、３枚のレンズ１６、１７、１８、および固定絞り１９を円筒状のレンズホルダ１１上に一体に保持した移動レンズ体１０と、この移動レンズ体１０を光軸Ｌに沿って移動させるレンズ駆動機構５と、レンズ駆動機構５および移動レンズ体１０が搭載された固定部材２０とを有している。本形態において、固定部材２０は、像側で撮像素子３０を保持するベース２１と、被写体側に位置するケース２２とから構成され、ベース２１とケース２２とはネジ（図示せず）や接着剤などで連結されている。

（レンズ駆動機構５の構成）
レンズ駆動機構５は、ステータ５０と回転体４０とを備えたステッピングモータ構造を備えている。ステータ５０は、環状の駆動コイル５５を２つ備えており、２つの駆動コイル５５は各々、２枚の環状のヨーク５１の間に挟まれた状態にある。この状態で、ステータ５０の下段側および上段側のいずれにおいても、２枚のヨーク５１の極歯が周方向に交互に配置される。なお、２つの駆動コイル５５から計４本のコイル端末線が引き出され、これらのコイル端末線は各々、端子８１に接続されている。

本形態のレンズ駆動機構５において、円筒状のステータ５０の内側には、移動レンズ体１０との間に円筒状の回転体４０が同軸状に配置され、この回転体４０は、２つの円筒状の駆動マグネット４１と、円筒状の樹脂製のスリーブ４２とを有している。駆動マグネット４１の外周面には、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に配列され、その内側にスリーブ４２が接着固定されている。

スリーブ４２は、カバー２２とベース２１との間に、スラスト軸受２３などによって光軸方向への移動が阻止された状態で光軸Ｌ周りに回転可能な状態にある。従って、２つの駆動コイル５５に給電すると、駆動マグネット４１とスリーブ４２を備えた回転体４０は、光軸Ｌ周りに回転することになる。

ここで、スリーブ４２の内周面には、駆動マグネット４１の回転力を移動レンズ体１０に伝達して移動レンズ体１０を光軸Ｌに沿って移動させる駆動力伝達部としての雌ネジ４３が形成されている。

本形態のレンズ駆動装置１では、スリーブ４２の内側に移動レンズ体１０が同軸状に配置されている。移動レンズ体１０においてレンズホルダ１１の外周面には雄ネジ１４が形成されており、移動レンズ体１０は、雄ネジ１４が雌ネジ４３に係合することにより、スリーブ４２に対して、光軸Ｌ周りに回転可能、かつ、光軸Ｌに沿って移動可能に支持されている。また、スリーブ４２の雌ネジ４３と移動レンズ体１０の雄ネジ７２とは、駆動マグネット４１の回転によって移動レンズ体１０を光軸Ｌに沿って移動させるための伝達機構を構成している。なお、本形態では、図示を省略するが、ケース２２および回転体４０のうちの一方には、光軸Ｌ方向に突出する複数本の突起が形成されている一方、他方側には、突起が嵌る凹部が形成されており、これらの突起および凹部によって、移動レンズ体１０に雄ネジ１４および雌ネジ４３を介してスリーブ４２の回転力が伝達されたときに移動レンズ体１０の供回りを阻止する供回り阻止機構が構成されている。また、移動レンズ体１０とケース２２との間には、雄ネジ１４および雌ネジ４３との間のバックラッシュを防止するためのバネ５９が配置されている。

このように構成したレンズ駆動装置１では、駆動コイル５５に給電すると、回転体４０が光軸Ｌ周りに回転し、その回転は、雄ネジ１４および雌ネジ４３によって光軸に沿って動く直線運動に変換されて、移動レンズ体１０は光軸Ｌに沿って移動し、オートフォーカス動作が行われる。図１には、一点鎖線Ｌ１によって、移動レンズ体１０が最も被写体側の至近距離位置に移動した様子を示し、二点鎖線Ｌ２によって、移動レンズ体１０が最も撮像素子３０の側の無限遠位置に移動した様子を示してある。図１からわかるように、移動レンズ体１０が至近距離位置に移動した状態で、移動レンズ体１０の被写体側の小径の端部１５は、ケース２２の上面から突出することになる。

（付属ユニットの構成）
図２、図３および図４はそれぞれ、本形態のレンズ駆動装置に用いた付属ユニットを被写体側からみたときの平面図、付属ユニットを被写体側からみたときの斜視図、および付属ユニットを撮像素子側からみたときの斜視図である。

図１〜図４に示すように、本形態のレンズ駆動装置１において、レンズ移動体１０に対して被写体側（レンズ駆動装置本体２やケース２２に対して被写体側）には、シャッタ板８１（板状の光学部材）および減光フィルタ板８６（板状の光学部材）を備えた付属ユニット８が積層されており、この付属ユニット８において被写体側には、光路を確保するための開口２６０が形成されたカバー２６が配置されている。ここで、シャッタ板８１は１枚の平板から構成され、減光フィルタ板８６は、１枚の平板を２箇所で９０°に折り曲げた構造を有している。

付属ユニット８において、シャッタ板８１に対しては、シャッタ板８１に連結された回転軸８３を、光軸Ｌに平行な軸線Ｌ６周りに回転させてシャッタ板８１を光路に出現した位置と光路から退避した位置とに駆動するシャッタ板駆動機構６０（第１の光学部材駆動機構）が構成されている。シャッタ板駆動機構６０は、コア板９１およびコア板９１に巻回されたコイル８２を備えたステータ６１と、このステータ６１によって回転駆動されるロータマグネット８４とを備えており、ロータマグネット８４は回転軸８３に固着されている。ここで、シャッタ板８１は、シャッタ板駆動機構６０より被写体側に配置されている。なお、ロータマグネット８４は、周方向にＮ極とＳ極が形成されている。

また、付属ユニット８において、減光フィルタ板８６に対しては、減光フィルタ板８６が連結された回転軸８８を、光軸Ｌに平行な軸線Ｌ７周りに回転させて減光フィルタ板８６を光路に出現した位置と光路から退避した位置とに駆動するフィルタ板駆動機構７０（第２の光学部材駆動機構）が構成されている。フィルタ板駆動機構７０は、コア板９２およびコア板９２に巻回されたコイル８７を備えたステータ７１と、このステータ７１によって回転駆動されるロータマグネット８９とを備えており、ロータマグネット８９は回転軸８８に固着されている。ここで、減光フィルタ板８６は、フィルタ板駆動機構７０より被写体側に配置されている。なお、ロータマグネット８９は、周方向にＮ極とＳ極が形成されている。

このようなシャッタ板駆動機構６０およびフィルタ板駆動機構７０において、本形態では、ケース２２の上面に平伏した状態に配置された地板９０の上層側に５枚のコア板９５、９６、９７、９９、９９を積層した矩形枠状の積層コア体９４が用いられており、この積層コア体９４において、コア板９５、９６、９７、９９、９９は各々、所定のパターンで分割されている。また、地板９０および５枚のコア板９５、９６、９７、９９、９９は、図２および図３に示すように、磁性材料からなる４本のボルト７１、７２、７３、７４で連結されている。

さらに本形態では、シャッタ板駆動機構６０では、積層コア体９４の上から３枚目のコア板９７の一部分が、コイル８２を巻回したコア板９１として利用され、矢印Ｌ６０で示す磁路が構成されている。また、フィルタ板駆動機構７０でも、積層コア体９４の上から３枚目のコア板９７の一部分がコイル８７を巻回したコア板９２として利用され、矢印７０で示す磁路が構成されている。

（本形態の主な効果）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本形態の効果を説明するための説明図である。

以上説明したように、本形態の付属ユニット８においては、シャッタ板駆動機構６０およびフィルタ板駆動機構７０のステータ６１、７１を構成するのに、ケース２２の被写体側の面に平伏した姿勢で配置された矩形枠状の積層コア体９４が用いられている。また、シャッタ板８１および減光フィルタ８６は、積層コア体９４より被写体側に配置されている。このため、付属ユニット８の撮像素子３０側には、その中央部分に空間８０が形成されている。

このため、本形態のレンズ駆動装置１では、図１および図５（ａ）に示すように、移動レンズ体１０が至近距離位置に移動した際、被写体側の小径の端部１５は、付属ユニット８の空間８０内に入り込む。このため、本形態のレンズ駆動装置１では、レンズ駆動装置本体２の被写体側に付属ユニット８を重ねて機能を高めた場合でも、レンズ駆動装置１の光軸方向における寸法が短くて済む。

また、本形態では、付属ユニット８をレンズ駆動装置本体２に対して被写体側に配置したため、シャッタ板８１および減光フィルタ８６としてサイズの小さなものを用いることができる。すなわち、本形態では、図５（ｂ）に示すように、固定絞り１９からみたとき、光路が狭い被写体側に付属ユニット８（シャッタ板８１および減光フィルタ８６）を配置したため、図５（ｃ）に示すように、光路が広い撮像素子３０側に付属ユニット８（シャッタ板および減光フィルタ）を配置した場合と比較して、シャッタ板８１および減光フィルタ８６として外径が小さなものを用いることができ、レンズ駆動装置１の小型化に適している。

（その他の実施の形態）
なお、上記形態では、付属ユニット８にシャッタ板８１および減光フィルタ板８６を配置した例であったが、このような板状の光学部材として、シャッタ板８１や減光フィルタ板８６に代えて、絞り板や色変換板、赤外線フィルタ板（赤外線カットフィルタ板あるいは赤外線透過フィルタ）、紫外線フィルタ板（紫外線カットフィルタ板あるいは紫外線透過フィルタ）を付属ユニットに搭載したレンズ駆動装置に本発明を適用してもよい。コアに付いては積層構造を取らない一体構造のコアでも良い。

また、上記形態では、付属ユニット８に２枚の光学部材（シャッタ板８１および減光フィルタ板８６）を配置した例であったが、いずれか１枚の光学部材を配置した場合に本発明を適用してもよい。

さらに、上記形態では、ステータによってロータを回転駆動し、その回転動作を直線的な動きに変換して、移動レンズ体をレンズの光軸に沿って直線的に磁気駆動するレンズ駆動装置の例であったが、移動レンズ体をレンズの光軸に沿って直線的に磁気駆動するタイプのレンズ駆動装置に本発明を適用してもよい。

さらにまた、上記形態では、オートフォーカス機能を有するレンズ駆動装置に本発明を適用した例を説明したが、オートフォーカス機能に代えてズーム機能を有するレンズ駆動装置あるいは、オートフォーカス機能およびズーム機能の双方を有するレンズ駆動装置に本発明を適用してもよい。

本発明を適用したレンズ駆動装置の要部の断面図である。 図１に示す付属ユニットを被写体側からみたときの平面図である。 図１に示す付属ユニットを被写体側からみたときの斜視図である。 図１に示す付属ユニットを撮像素子側からみたときの斜視図である。 図１に示すレンズ駆動装置の効果を説明するための説明図である。

符号の説明

１ レンズ駆動装置
５ レンズ駆動機構
８ 付属ユニット
１０ 移動レンズ体
１６、１７、１８ レンズ
１９ 固定絞り
２０ 固定部材
６０ シャッタ板駆動機構（第１の光学部材駆動機構）
７０ フィルタ板駆動機構（第２の光学部材駆動機構）
８１ シャッタ板（板状の光学部材）
８６ 減光フィルタ板（板状の光学部材）
９０ 地板
９４ 積層コア体
９５、９６、９７、９９、９９ コア板
Ｌ 光軸

Claims (5)

1. レンズを備えた移動レンズ体と、該移動レンズ体を前記レンズの光軸に沿って往復移動させるためのレンズ駆動機構とを備えたレンズ駆動装置において、
   前記移動レンズ体に対して被写体側には、板状の光学部材、および当該光学部材を光路上に出現した位置と光路上から退避した位置との間で駆動する光学部材駆動機構を備えた付属ユニットが配置され、
   当該付属ユニットには、前記移動レンズ体が被写体側の至近距離位置側に移動した際、当該移動レンズ体の被写体側端部が入り込む空間を備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 請求項１において、前記光学部材駆動機構は、積層コアと、該積層コアに巻回されたコイルと、該コイルによって回転駆動されるロータマグネットとを備え、当該ロータマグネットの回転によって前記光学部材を駆動するように構成され、
   前記光学部材は、前記積層コアより被写体側に配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
3. 請求項１または２において、前記付属ユニットは、少なくとも、前記光学部材としてシャッタ板、絞り板、色変換板、減光フィルタ板、赤外線フィルタ板、および紫外線フィルタ板から選ばれた１つの光学部材を備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
4. 請求項１において、前記付属ユニットは、少なくとも、前記光学部材としてシャッタ板、絞り板、色変換板、減光フィルタ板、赤外線フィルタ板、および紫外線フィルタ板から選ばれた２つの光学部材を備えているとともに、
   前記光学部材駆動機構として、前記２つの光学部材のうちの一方の光学部材を駆動する第１の光学部材駆動機構と、他方の光学部材を駆動する第２の光学部品駆動機構とを備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
5. 請求項４において、前記第１の光学部品駆動機構は、第１の積層コア、および該第１の積層コアの一部分に巻回された第１のコイルを備えた第１のステータと、該第１のステータによって回転駆動される第１のロータマグネットとを備えるとともに、当該第１のロータマグネットの回転によって前記一方の光学部品を駆動するように構成され、
   前記第２の光学部品駆動機構は、第２の積層コア、および該第２の積層コアの一部分に巻回された第２のコイルを備えた第２のステータと、該第２のステータによって回転駆動される第２ロータマグネットとを備えるとともに、当該第２のロータマグネットの回転によって前記他方の光学部品を駆動するように構成され、
   前記第１の積層コアと前記第２のコアとは一体の積層コア体として構成され、
   前記一方の光学部品および前記他方の光学部品はいずれも、前記積層コア体より被写体側に配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。

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