JP2006251111A - Lens drive device - Google Patents
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Abstract
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、レンズ移動時における姿勢の不安定性を防止する機能を有するレンズ駆動装置に関する。 The present invention relates to a driving device for an objective lens such as a camera, and more particularly to a lens driving device having a function of preventing posture instability during lens movement.
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(例えば、特許文献3参照)等が提案されている。
図5(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のヨーク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5(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。
In recent years, cameras mounted on mobile phones and the like have increased the number of pixels, and advanced functions such as zoom processing and macro processing have been advanced. Not only that, but those with movable focus have been introduced. As a driving system for the movable focus lens system, a piezoelectric element is used as a power source (for example, refer to Patent Document 1), a stepping motor is used as a power source (for example, refer to Patent Document 2), or The one using a voice coil motor as a power source (for example, see Patent Document 3) has been proposed.
FIG. 5A is a diagram showing a configuration example of a lens driving device using a voice coil motor. The
Since the
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6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、内周部と外周部と、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、その内周部58a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。
この種のボイスコイルモータ式のレンズ駆動装置においては、駆動用コイル55に発生するローレンツ力は上記駆動用コイル55の全周に生じるため、図6に示すように、その合力である駆動力Lは、コイルのほぼ中心部Cに発生することになる。一方、上記キャリア54は同一品から成るスプリング58A,58Bによって、上下同一の位置関係で挟持されているため、上記上下のスプリング58A,58Bを対とみなした場合、一対の挟持点は上記キャリア54の片側に偏った位置となって、バネの復元力は、上下のスプリング58A,58Bのそれぞれの接続点S1,S2の中間点Sに発生する。すなわち、上記スプリング58A,58Bの接続点58p,58qのレンズ光軸に対する対角の位置58p’,58q’は接続点ではないので、駆動用コイル55に通電したとき、スプリング58A,58Bの各接続点58p,58qの位置精度がかなり高くないとバランスを崩してしまい、上記キャリア54に、ローレンツ力と復元力とによる回転モーメントMが生じてしまう。このため、上記スプリング58A,58Bの内周部58aと外周部58bとを連結する連結部58cが上記キャリア54と複数の接続箇所(ここでは、3箇所)で支持されていたとしても、基本的には、上記キャリア54に保持されたレンズ53が回転し易いといった欠点があった。また、上記キャリア54は上記スプリング58A,58Bと上記各接続点58p、58qのみで支持されているため、外部からの振動を受けた場合にもバランスを崩し易く、そのため、レンズ53がキャリア54とともに共振して、撮影した画像にぶれが生じ易いといった問題点があった。
In this type of voice coil motor type lens driving device, the Lorentz force generated in the
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、レンズ駆動時にホルダーに作用する不要な回転モーメントをなくして、レンズを一方向に安定して移動させることのできるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems, and provides a lens driving device capable of stably moving a lens in one direction without an unnecessary rotational moment acting on a holder during lens driving. For the purpose.
本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、上側の板バネと下側の板バネに作用するモーメントの方向が逆になるように、ホルダーと固定部材とを接続すれば、寸法精度をそれほど必要とすることなく、不要な回転モーメントを低減することができるだけでなく、ホルダーの横揺れについても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、レンズ光軸方向に所定距離だけ離隔して配置された2枚の板バネと、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、上記ホルダーと上記固定部材とを奇数箇所で接続するとともに、一方の板バネの上記接続箇所と他方の板バネの上記接続箇所とを、上記レンズの光軸に対して対角の位置になるように、上記切り欠き溝を設けたものである。
As a result of intensive investigations, the present inventors have made dimensional accuracy much less if the holder and the fixing member are connected so that the directions of moments acting on the upper leaf spring and the lower leaf spring are reversed. The present inventors have found that not only it is possible to reduce unnecessary rotational moment but also prevent rolling of the holder.
That is, according to the first aspect of the present invention, the holder for holding the lens, the inner peripheral portion is fixed to the holder, the outer peripheral portion is fixed to the fixing member, and the inner peripheral portion and the outer peripheral portion are: Two leaf springs connected by a plurality of connecting portions formed by a plurality of cutout grooves and spaced apart from each other by a predetermined distance in the lens optical axis direction, and an annular driving coil mounted on the holder And a magnetic field generating means for applying a radial driving magnetic field to the coil, and a lens driving device for controlling a moving amount of the lens by a current value energized to the driving coil and a restoring force of each leaf spring The holder and the fixing member are connected at odd-numbered locations, and the connection location of one leaf spring and the connection location of the other leaf spring are diagonal to the optical axis of the lens. To be in position It is provided with a serial cutout groove.
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。
また、請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2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、および、上記固定部材との上記板バネとの接続箇所近傍に緩衝部材を配設したものである。
According to a second aspect of the present invention, in the lens driving device according to the first aspect, the number of the notch grooves is N, and a line segment connecting the connection point between the leaf spring center and the holder of the notch groove is N. And the angle formed by the line segment connecting the center of the leaf spring and the connecting portion of the fixing member is larger than (2π / N).
According to a third aspect of the present invention, in the lens driving device according to the first or second aspect, the vicinity of the connection portion between the holder and the plate spring, and the plate spring with the fixing member A buffer member is disposed in the vicinity of the connection location.
本発明によれば、レンズ光軸方向に所定距離だけ離隔して配置された、レンズを保持するホルダーを固定部材に対して変位可能に支持する板バネを備えたレンズ駆動装置において、上記各板バネを上記ホルダーに固定される内周部と、固定部材に固定される外周部と、上記内周部と外周部とを連結する、複数の切り欠き溝により形成された複数の連結部とを備えた板バネとするとともに、上記ホルダーと上記固定部材とを奇数箇所で接続し、かつ、一方の板バネの上記接続箇所と他方の板バネの上記接続箇所とを、上記レンズ光軸に対して対角の位置になるようにしたので、上記板バネがレンズ光軸方向に動く時には、上側の板バネと下側の板バネに作用するモーメントの方向が逆になり、レンズ駆動時におけるホルダーの不要な回転やホルダーの横揺れを確実に防止することができる。 According to the present invention, in the lens driving device provided with the leaf springs that are arranged to be separated from each other by a predetermined distance in the optical axis direction of the lens and support the holder for holding the lens so as to be displaceable with respect to the fixing member, An inner peripheral portion that fixes the spring to the holder, an outer peripheral portion that is fixed to the fixing member, and a plurality of connecting portions that are formed by a plurality of cutout grooves that connect the inner peripheral portion and the outer peripheral portion. The plate spring provided, the holder and the fixing member are connected at odd places, and the connection place of one leaf spring and the connection place of the other leaf spring are connected to the lens optical axis. When the leaf spring moves in the direction of the lens optical axis, the direction of the moment acting on the upper leaf spring and the lower leaf spring is reversed, and the holder when driving the lens Unnecessary rotation or holding It is possible to surely prevent side sway of over.
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、板バネ中心と上記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。
更に、上記ホルダーと上記板バネとの接続箇所近傍、および、上記固定部材との上記板バネとの接続箇所近傍に緩衝部材を配設したり、緩衝部材を塗布したりして、外部からの振動を吸収するようにすれば、上記レンズを安定して駆動することができる。
In addition, the number of the notch grooves is N, and a line segment that connects the connection point between the leaf spring center and the holder and a line segment that connects the leaf spring center and the connection point of the fixing member. Is set larger than (2π / N), the lens holder can be moved with a large stroke.
Further, a buffer member is disposed in the vicinity of the connection point between the holder and the leaf spring, and the connection point between the plate spring and the fixing member, or a buffer member is applied, so that an external If the vibration is absorbed, the lens can be driven stably.
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、この板バネ15A,15Bに複数の切り欠き部15kを設けることにより、上記ホルダー12と上記固定部材14A,14Bとの連結部15cを形成する。
本実施の形態のレンズ駆動装置10では、レンズ駆動時や外部からの振動に対して、ホルダー12に保持されたレンズ11が回転しないように、上記切り欠き溝15kを設ける際に、図2に示すように、上記ホルダー12と上記固定部材14A,14Bとを奇数箇所(ここでは、3箇所)で接続するとともに、上側の板バネ15Aの接続箇所と他方の板バネの上記接続箇所とを、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。
また、本例では、板バネ15A,15Bの連結部15cを形成する際に、上側の板バネ15Aでは、上記切り欠き溝15kの内周側端部である上記内周部15aとの接続部15pから、外周側端部である上記外周部15bとの接続部15qへ向かう方向(固定部材14A,14B側端部からホルダー側の端部へ向かう方向)を、上記板バネ15Aの中心から見て反時計周りとし、下側の板バネ15Bでは時計回りになるように、上記切り欠き溝15kをそれぞれ設けている。
Hereinafter, the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
In the
Further, in this example, when the connecting
上記板バネ15A,15Bは、詳細には、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(ここでは、120°毎)に配置された3つの連結部15cとが形成される。したがって、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とともに、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、上記レンズ11の光軸に対して対角の位置になるようにすることができる。
また、本例では、上記切り欠き溝15kを形成する範囲を、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。
Specifically, the plate springs 15A and 15B are formed by providing a disc-shaped spring member made of phosphor bronze or the like with three cutout grooves 15k surrounded by two circular arc-shaped smooth curves. The
In this example, the range in which the notch groove 15k is formed is larger than the angle θ = 120 ° between the notch grooves 15k and 15k, and the notch groove 15k is formed in the radial direction of the
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14t,14t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、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。
FIG. 3 is a view showing a method of attaching the
Thereby, each
次に、本発明による板バネ15A,15Bの動作について説明する。
磁界中に設置された駆動用コイル13に通電すると、図4に示すように、上記駆動用コイル13にはローレンツ力(駆動力)Lが発生し、ホルダー12は上方または下方に移動する。このとき、上記板バネ15は上方に凸または下方に凸となるように変形するので、上記板バネ15A,15Bには復元力が発生する。この復元力は、上下の板バネ15A,15Bの接続部15p,15pの中間点に発生する。
ここで、上側の板バネ15Aの接続部15pをS11,S12,S13とし、下側の板バネ15Bの接続部15pをS21,S22,S23とすると、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の中心から見て反時計周りであり、下側の板バネ15Bでは時計回りであり、上側の板バネ15Aの接続箇所と下側の板バネ15Bの接続箇所であるS11とS21、S12とS22,S13とS23とが、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ある。したがって、ホルダー12に、上記ローレンツ力と復元力とによって生じる回転モーメントMが生じた場合でも、上記回転モーメントMと逆方向の回転モーメントMが同時に生じるため、上記回転モーメントMは打ち消し合い、その結果、上記ホルダー12は回転しないので、接続部15p,15qの位置精度が高くなくても、レンズ11を一方向に安定して移動させることができる。
また、外部からの振動入力を受けた場合でも、上記入力による回転モーメントMは打ち消し合うので、上記ホルダー12に保持されたレンズ11が横揺れすることはない。
更に、本例では、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との上記接続部近傍に緩衝部材16を配置して、外部からの振動入力を緩和するようにしているので、レンズ11の横揺れを確実に防止することができる。
Next, the operation of the leaf springs 15A and 15B according to the present invention will be described.
When the
Here, if the connecting
Even when external vibration input is received, the rotational moment M due to the input cancels out, so the
Further, in this example, a
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により連結部15cが形成された2枚の板バネ15A,15Bで可動支持するとともに、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、上記レンズ11の光軸に対して対角の位置になるように、上記切り欠き溝15kをそれぞれ設けて、ホルダー12に作用する回転モーメントMを打ち消し合うようにしたので、レンズ11を一方向に安定して移動させることができるとともに、外部からの不要な振動に対しても、レンズ11を安定して保持することができる。
As described above, according to the best mode, the
なお、上記最良の形態では、2本の円弧状の滑らかな曲線で囲まれた切り欠き溝15kを有する板バネ15A,15Bについて説明したが、切り欠き溝の形状についてはこれに限定されるものではなく、図6に示した従来の円弧と直線から成る切り欠き溝を有する板バネ(スプリング58A,58B)など、他の形状の切り欠き溝を有する板バネであってもよい。
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。なお、上記切り欠き溝3kの本数をNとした場合には、上記切り欠き溝3kをθ=(2π/N)毎に配置するとともに、上記切り欠き溝3k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。
In the above-described best mode, the leaf springs 15A and 15B having the notch groove 15k surrounded by two arc-shaped smooth curves have been described. However, the shape of the notch groove is limited to this. Instead, it may be a leaf spring having a notch groove of another shape such as the leaf spring (springs 58A and 58B) having a notch groove formed of a conventional arc and a straight line shown in FIG.
In the above example, the number of the notch grooves 15k is three. However, the number of the notch grooves 15k is not limited to this, and the number of the notch grooves 15k is the size of the
以上説明したように、本発明によれば、レンズ駆動時におけるホルダーの不要な回転やホルダーの横揺れを防止することができるので、画像にぶれのない、安定したレンズ駆動装置を得ることができる。 As described above, according to the present invention, unnecessary rotation of the holder and rolling of the holder can be prevented at the time of driving the lens, so that a stable lens driving device free from image blur can be obtained. .
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。
10 lens driving device, 11 lens, 12 holder, 13 driving coil,
14A, 14B fixing member, 15, 15A, 15B leaf spring, 15a inner periphery,
15b outer peripheral part, 15c connection part, 15k notch groove, 16 buffer member.
Claims (3)
The lens according to claim 1, wherein a buffer member is disposed in the vicinity of a connection portion between the holder and the plate spring and in a vicinity of a connection portion between the fixing member and the plate spring. Drive device.
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