JP2006243320A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズを保持するホルダーを弾性支持する板バネの、ホルダーや固定部材との接続部に作用する応力を緩和して上記板バネの座屈を防止し、レンズ駆動装置の耐久性を向上させる。
【解決手段】 環状の駆動コイルを装着した、レンズを保持するホルダーと、上下の固定部材とを、１２０°毎に設けられた、２本の円弧状の滑らかな曲線で囲まれた３つの切り欠き溝１５ｋにより形成された、内周部１５ａとの接続部１５ｐと外周部１５ｂとの接続部１５ｑとがともに滑らかな曲線で連結された連結部１５ｃを備えた板バネ１５で可動支持することにより、上記板バネ１５の上記ホルダーとの接続部１５ｐ近傍及び上記上下の固定部材との接続部１５ｑ近傍に作用する応力を分散させるようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、カメラ等の対物レンズの駆動装置に関するもので、特に、耐久性に優れたレンズ駆動装置に関する。

近年、携帯電話等に搭載されるカメラは画素数が増大されるとともに、ズーム処理やマクロ処理等の高機能化が進んでいることから、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のものだけでなく、可動焦点のものも投入されてきている。この可動焦点のレンズ系の駆動方式としては、圧電素子を動力源に用いたもの（例えば、特許文献１参照）や、ステッピングモータを動力源に用いたもの（例えば、特許文献２参照）、あるいは、ボイスコイルモータを動力源に用いたもの等が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
図６（ａ）は、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置の一構成例を示す図で、このレンズ駆動装置５０は、軟鉄等の磁性体から成るコの字型円筒形状ヨーク５１と、上記ヨーク５１の外壁に取付けられるリング状のマグネット５２と、中央位置にレンズ５３を保持するキャリア（レンズホルダー）５４と、このキャリア５４に装着される駆動用コイル５５と、上記ヨーク５１が装着されるベース５６と、上記ベース５６を支えるフレーム５７と、上記キャリア５４を上下で支持する２個のスプリング５８Ａ，５８Ｂと、このスプリング５８Ａ，５８Ｂの上下を覆う２個のキャップ５９Ａ，５９Ｂとを備えている。
上記駆動用コイル５５は、上記ヨーク５１と上記マグネット５２とにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されているので、上記駆動用コイル５５に通電すると、図６（ｂ）に示すように、上記駆動用コイル５５に被写体の方向へ向けたローレンツ力が発生して、上記キャリア５４を上記スプリング５８Ａ，５８Ｂの復元力と釣り合った位置に移動させることができる。したがって、上記駆動用コイル５５に通電する電流値を制御することにより、上記キャリア５４の移動量を制御して、上記レンズ５３の位置を制御することができる。

下側のスプリング５８Ｂは、詳細には、上記キャリア５４の底部とベース５６との間に固定され、上側のスプリング５８Ａは、上記キャリア５４の最上部とフレーム５７との間に固着される。上記２個のスプリング５８Ａ，５８Ｂは、同一の形状を有するリン青銅等の金属性の板バネから成る同一品であり、図７に示すように、板バネの内周側に形成された１２０°毎の切り欠き溝５８ｋにより、内周部５８ａと外周部５８ｂと、内周部５８ａと外周部５８ｂとを連結する３つの連結部５８ｃとに分けられ、この連結部５８ｃが可動部である上記キャリア５４と固定部であるフレーム５７及びベース５６とを可動支持するバネ部材の機能を有する。なお、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂは、詳細には、その内周側において、上記キャリア５４に勘合し、熱カシメ等により固定され、その外周部５８ｂは、フレーム５７及びベース５６に接着及び熱カシメ等により固定され、その上部及び下部には、それぞれ、キャップ５９Ａ及びキャップ５９Ｂが取付けられる。
特開２００２−１８９１６５号公報 特開２００４−２５８１１１号公報 特開２００４−２８００３１号公報

ところで、上記従来のスプリング５８Ａ，５８Ｂは、図８（ａ），（ｂ）に示すように、上記連結部５８ｃが、板バネの径方向に突出する接続部５８ｐ，５８ｑと、上記板バネの周方向に沿った帯状のバネ部である連結部５８ｚとから構成されており、かつ、上記接続部５８ｐ，５８ｑが上記連結部５８ｚとも直交しているような形態となっている。このため、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂが、キャリア５４の移動に伴って、上に凸または下に凸な状態に変形する際に、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂと上記キャリア５４との接続点Ｐ、及び、上記フレーム５７及びベース５６との接続点Ｑには、板バネの復元力によるモーメントｍがそれぞれ作用するが、上記スプリング５８Ａ，５８Ｂでは、上記のように、上記キャリア５４と上記連結部５８ｚ及び上記フレーム５７及びベース５６とが板バネの径方向に突出する接続部５８ｐ，５８ｑにより連結されているため、上記接続部５８ｐ，５８ｑに上記モーメントｍによる応力が集中してしまい、上記接続部５８ｐ，５８ｑが座屈してしまう恐れがあった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、レンズを保持するホルダーを弾性支持する板バネの、ホルダーや固定部材との接続部に作用する応力を緩和して上記板バネの座屈を防止し、レンズ駆動装置の耐久性を向上させることを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、板バネとホルダーや固定部材との接続部の形状を滑らかな曲線として、上記接続部に作用する応力を分散させるようにすれば、上記接続部の座屈を防止することができることを見出し、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、レンズを保持するホルダーと、内周部が上記ホルダーに固定され、外周部が固定部材に固定され、上記内周部と上記外周部とが、複数の切り欠き溝により形成された複数の連結部により連結された板バネと、上記ホルダーに装着された環状の駆動用コイルと、上記コイルに放射状の駆動用磁界を印加する磁界発生手段とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値と上記各板バネの復元力とにより上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置であって、少なくとも、上記連結部の外周側と上記内周部の外周側、及び、上記連結部の内周側と上記外周部の内周側とが滑らかに連結されるように、上記切り欠き溝を設けたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のレンズ駆動装置において、上記複数の連結部を上記板バネの中心に対して互いに点対称な位置に設けたものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のレンズ駆動装置において、上記切り欠き溝の本数をＮとし、この切り欠き溝の、上記板バネ中心とホルダーとの接続箇所を結ぶ線分と、板バネ中心と固定部材との接続箇所とを結ぶ線分とのなす角を（２π／Ｎ）よりも大きくしたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記各連結部の幅を一様にしたものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ駆動装置において、上記ホルダーと上記板バネとの接続箇所近傍及び上記固定部材と上記板バネとの接続箇所近傍のいずれか一方または両方に緩衝部材を配設したものである。

本発明によれば、環状の駆動用コイルを装着した、レンズを保持するホルダーと、固定部材とを、その内周部が上記ホルダーに連結され、その外周部が上記固定部材に連結され、上記内周部と上記外周部とが複数の連結部により連結された板バネにより連結する構成のレンズ駆動装置において、上記板バネの連結部の外周側と上記内周部の外周側、及び、上記連結部の内周側と上記外周部の内周側とを滑らかな曲線で連結するようにしたので、上記接続部に作用する応力を分散させることができ、上記接続部の座屈を防止することができる。このとき、上記複数の連結部を上記板バネの中心に対して互いに点対称な位置に配置するとともに、各連結部の幅を一様にすれば、板バネの動きを更にスムースにすることができ、ホルダーに保持されたレンズを一層滑らかに駆動することができる。
また、上記切り欠き溝の本数をＮとし、この切り欠き溝の、上記板バネ中心とホルダーとの接続箇所を結ぶ線分と、板バネ中心と固定部材との接続箇所とを結ぶ線分とのなす角を（２π／Ｎ）よりも大きく設定すれば、レンズホルダーを大きなストロークにて移動させることができる。
また、上記ホルダーと上記板バネとの接続箇所近傍及び上記固定部材と上記板バネとの接続箇所近傍のいずれか一方または両方に緩衝部材を配設すれば、接続部に作用する応力を緩和することができるので、耐久性を更に向上させることができる。更に、外部からの不要な振動が上記緩衝部材により吸収されるので、レンズの振動を抑制することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本発明の最良の形態に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す模式図で、同図において、１１はレンズ、１２はこのレンズ１１を保持するホルダー、１３は上記ホルダーに装着される環状の駆動用コイルで、この駆動用コイル１３は、図示しない磁界発生手段により印可される、コイル周りに放射状に分布する磁界Ｈ中に設置されている。また、１５Ａ，１５Ｂは、その外周部１５ｂが上記上部及び下部の固定部材１４Ａ，１４Ｂに固定され、その内周部１５ａが上記ホルダー１２に固定された、上記ホルダー１２を上記固定部材１４Ａ，１４Ｂに可動支持する板バネである。
図２は上記板バネ１５（１５Ａ，１５Ｂ）の平面図で、本発明による板バネ１５は、リン青銅等から成る円板状のバネ部材に、２本の円弧状の滑らかな曲線で囲まれた３つの切り欠き溝１５ｋを、上記板バネの中心に対して互いに点対称な位置に設けたもので、これにより、上記板バネ１５は、上記ホルダー１２の上部側及び下部側に固定される内周部１５ａと、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂに連結される外周部１５ｂと、上記内周部１５ａと外周部１５ｂとを連結する、それぞれが所定の角度間隔で配置された３つの連結部１５ｃが形成される。本例の板バネ１５に設けた３つの切り欠き溝１５ｋは２本の円弧状の滑らかな曲線で囲まれた形状であるので、上記板バネ１５の上記ホルダー１２との接続箇所となる、上記連結部１５ｃと上記内周部１５ａとの接続部１５ｐと、上記板バネ１５の上記固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続箇所となる、上記連結部１５ｃと上記外周部１５ｂとの接続部１５ｑとは、ともに滑らかな曲線で連結されることになる。
また、本例では、各連結部１５ｃの幅を一様にするとともに、上記切り欠き溝１５ｋを形成する範囲、すなわち、上記板バネ１５の中心とホルダー１２との接続部１５ｐとを結ぶ線分と、板バネ１５の中心と上記固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続部１５ｑとを結ぶ線分とのなす角度を、上記切り欠き溝１５ｋ，１５ｋ間の角度θ＝１２０°よりも大きくして、板バネ１５の径方向に、上記切り欠き溝１５ｋが２個ある部分を設けている。

図３は、上記板バネ１５の取付方法を示す図で、上側の板バネ１５Ａは上部の固定部材１４Ａと上記ホルダー１２の頂部側とに取付けられ、下側の板バネ１５Ｂは下部の固定部材１４Ｂと上記ホルダー１２の底部側に取付けられる。なお、同図の符号１２ｍ，１２ｎは、上記ホルダー１２の頂部側と底部側にそれぞれ設けられた、上記ホルダー１２と板バネ１５とを接着するための接着層で、符号１４ｍ，１４ｎは、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂと板バネ１５とをそれぞれ接着するための接着層である。
これにより、上記連結部１５ｃの内周側の各接続部１５ｐが上記ホルダー１２の各接続部１２ｐにおいて接続され、外周側の各接続部１５ｑが上記固定部材１４Ａ，１４Ｂの各接続部１４ｑにおいて接続される。すなわち、上記ホルダー１２は、帯状のバネ部材である上記板バネの連結部１５ｃにより、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂに可動支持される。
なお、本例では、上側の板バネ１５Ａでは接続部１５ｐから接続部１５ｑへ向かう方向が上記板バネ１５Ａの中心から見て時計周りとし、下側の板バネ１５Ｂでは反時計回りとすることにより、上側の板バネ１５Ａの接続箇所と下側の板バネ１５Ｂの接続箇所とを、上記板バネ１５Ａ，１５Ｂの中心、すなわち、上記レンズ１１の光軸に対して対角の位置になるようにしているが、上側の板バネを反時計周りとし、下側の板バネを時計周りにしてもよいし、上下の板バネをともに上記板バネ１５Ａまたは板バネ１５Ｂとしてもよい。
また、本例では、図２に示すように、上記ホルダー１２と板バネ１５との接続部、及び、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂと上記板バネ１５との上記接続部（接続部１５ｐまたは、接続部１５ｑ）近傍に、例えば、弾性を有する樹脂などを塗布して、これを緩衝部材１６としている。

次に、本発明による板バネ１５の作用について説明する。
上記構成のレンズ駆動装置１０において、駆動用コイル１３に駆動電流を流すと、図４に示すように、ローレンツ力によりホルダー１２が上方または下方に移動する。このとき、上記板バネ１５と上記ホルダー１２との接続点である接続部１５ｐ近傍、及び、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続点である接続部１５ｐ近傍に応力ｆが作用する。しかしながら、本例では、上記連結部１５ｃの接続部１５ｐ，１５ｑ近傍は、ホルダー１２及び上下の固定部材１４Ａ，１４Ｂと滑らかな曲線で連結されており、かつ、各連結部１５ｃの幅を一様にしているので、上記従来例のスプリング５８Ａ，５８Ｂとは異なり、上記接続部１５ｐ，１５ｑ近傍に応力が集中することがない。更に、本例では、上記接続部１５ｐ，１５ｑ近傍には樹脂などを塗布した緩衝部材１６が配置されているので、上記接続部１５ｐ，１５ｑ近傍に作用する応力を緩和することができる。したがって、上記ホルダー１２が繰返し上下しても、上記各接続部１５ｐ，１５ｑが座屈する恐れがないので、レンズ駆動装置１０の耐久性を大幅に向上させることができる。
更に、本例では、上記切り欠き溝１５ｋの範囲を、上記切り欠き溝１５ｋを配置する角θ＝１２０°よりも大きくして、上記連結部１５ｃの長さを長く設定しているので、連結部１５ｃのバネの形状効果と相俟って、レンズ１１を保持する上記ホルダー１２を大きなストロークにて移動させることができる。

このように、本最良の形態によれば、環状の駆動用コイル１３を装着した、レンズ１１を保持するホルダー１２と、上下の固定部材１４Ａ，１４Ｂとを、１２０°毎に設けられた、２本の円弧状の滑らかな曲線で囲まれた３つの切り欠き溝１５ｋにより形成された、内周部１５ａとの接続部１５ｐと外周部１５ｂとの接続部１５ｑとがともに滑らかな曲線で連結された連結部１５ｃを備えた板バネ１５で可動支持することにより、上記板バネ１５の上記ホルダー１２との接続部１５ｐ近傍及び上記上下の固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続部１５ｑ近傍に作用する応力を分散させるようにしたので、板バネ１５の耐久性を向上させることができ、レンズ駆動装置１０の耐久性を大幅に向上させることができる。
また、上記連結部１５ｃを上記板バネ１５の中心に対して互いに点対称な位置に配置したので、ホルダー１２に保持されたレンズ１１を滑らかに駆動することができる。
更に、上記板バネ１５の連結部１５ｃと内周部１５ａ及び外周部１５ｂとの接続部１５ｐ，１５ｑ近傍に緩衝部材１６を配設して、上記接続部１５ｐ，１５ｑに作用する応力を緩和するようにしたので、板バネ１５の耐久性を更に向上させることができる。

なお、上記最良の形態では、板バネ１５のホルダー１２との接続箇所となる、上記連結部１５ｃと上記内周部１５ａとの接続部１５ｐと、上記固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続箇所となる、上記連結部１５ｃと上記外周部１５ｂとの接続部１５ｑとを、ともに滑らかな曲線で連結したが、図５に示すように、上記内周部１５ａとの接続部１５ｐの外周側と板バネ１５の内周部１５ａの外周側、及び、上記外周部１５ｂとの接続部１５ｑの内周側と上記外周部１５ｂの内周側とが滑らかに連結されていれば、十分に上記接続部１５ｐ，１５ｑの座屈を防止することができる。
また、上記各連結部１５ｃの幅は、必ずしも一様である必要はなく、板バネ１５がホルダー１２と板バネ１５とに滑らかに連結されていれば、中央部の幅を狭くした形態など、他の形態であっても、十分にその効果を発揮することができる。
また、上記例では、切り欠き溝１５ｋの本数を３本としたが、これに限るものではなく、上記切り欠き溝１５ｋの本数は、板バネ１５の寸法や必要とされるバネ定数の値などにより適宜決定されるものである。上記切り欠き溝１５ｋの本数をＮとした場合には、上記切り欠き溝１５ｋをθ＝（２π／Ｎ）毎に配置するとともに、上記切り欠き溝１５ｋの板バネ中心とホルダー１２との接続箇所を結ぶ線分と、板バネ中心と固定部材１４Ａ，１４Ｂとの接続箇所とを結ぶ線分との成す角を上記θよりも大きく設定すれば、ホルダー１２を大きなストロークにて移動させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で板バネの接続部に作用する応力を緩和することができるので、耐久性に優れたレンズ駆動装置を得ることができる。

本発明の最良の形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す模式図である。 本発明による板バネの一例を示す平面図である。 本発明の最良の形態に係る板バネの取付方法を示す図である。 本発明による板バネの動作を説明するための図である。 本発明による板バネの他の例を示す平面図である。 従来のレンズ駆動装置の構成を示す図である。 従来の板バネ（スプリング）を示す平面図である。 従来の板バネの動作を説明するための図である。

符号の説明

１０ レンズ駆動装置、１１ レンズ、１２ ホルダー、１３ 駆動用コイル、
１４Ａ，１４Ｂ 固定部材、１５，１５Ａ，１５Ｂ 板バネ、１５ａ 内周部、
１５ｂ 外周部、１５ｃ 連結部、１５ｋ 切り欠き溝、１６ 緩衝部材。

Claims (5)

1. レンズを保持するホルダーと、内周部が上記ホルダーに固定され、外周部が固定部材に固定され、上記内周部と上記外周部とが、複数の切り欠き溝により形成された複数の連結部により連結された板バネと、上記ホルダーに装着された環状の駆動用コイルと、上記コイルに放射状の駆動用磁界を印加する磁界発生手段とを備え、上記駆動用コイルに通電する電流値と上記板バネの復元力とにより上記レンズの移動量を制御するレンズ駆動装置において、少なくとも、上記連結部の外周側と上記内周部の外周側、及び、上記連結部の内周側と上記外周部の内周側とが滑らかに連結されるように、上記切り欠き溝を設けたことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 上記複数の連結部を上記板バネの中心に対して互いに点対称な位置に設けたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 上記切り欠き溝の本数をＮとし、この切り欠き溝の、上記板バネ中心とホルダーとの接続箇所を結ぶ線分と、板バネ中心と固定部材との接続箇所とを結ぶ線分とのなす角を（２π／Ｎ）よりも大きくしたことを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 上記各連結部の幅を一様にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
5. 上記ホルダーと上記板バネとの接続箇所近傍及び上記固定部材と上記板バネとの接続箇所近傍のいずれか一方または両方に緩衝部材を配設したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
   

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