JP2009210055A - 板バネおよびレンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐衝撃性を向上させた、安価な板バネおよびレンズ駆動装置を提供すること。
【解決手段】円環状の内周側端部221と、この内周側端部から離間して設けられ、内周側端部よりも半径の大きな外周側端部222と、内周側端部と外周側端部との間を連結するために周方向に沿って設けられたN個のアーム部223と、内周側端部から半径方向外側に突設して内周側端部とN個のアーム部とを連結するN個の内周側連結部224と、外周側端部から半径方向内側に突設して外周側端部とN個のアーム部とを連結するN個の外周側連結部225と、を有する板バネ22において、アーム部223の内周側根本部223aの板幅a及び外周側根本部223bの板幅bの少なくとも一方が、アーム部223の長手方向中央部223cの板幅cよりも広い。
【選択図】 図3

Description

本発明はレンズ駆動装置に関し、特に、レンズアセンブリ(バレル)を保持するレンズホルダの筒状部の光軸方向両側に設けられ、レンズホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネの構造に関する。
カメラ付携帯電話には携帯型小型カメラが搭載されている。この携帯型小型カメラには、オートフォーカス用レンズ駆動装置が用いられる。従来から、種々のオートフォーカス用レンズ駆動装置が提案されている。
例えば、特許文献1(特開2005−128392号公報)には、光軸方向の上下(前後)でレンズ支持体(レンズホルダ)に上側板バネ(前側スプリング)と下側板バネ(後側スプリング)とを取り付けて、駆動コイルに通電して生じる電磁力によりレンズ支持体(レンズホルダ)をレンズアセンブリ(バレル)の光軸方向に移動するレンズ駆動装置が開示されている。
上側板バネ(前側スプリング)と下側板バネ(後側スプリング)とは互いに略同一形状である。したがって、以下では、上側板バネ(前側スプリング)と下側板バネ(後側スプリング)とを纏めて、単に、板バネ(スプリング)と呼ぶことにする。
図4に従来の板バネ(スプリング)40を示す。図4において、(A)は板バネ(スプリング)40の平面図であり、(B)は図4(A)の楕円で囲んだ部分を拡大して示す部分拡大図である。
従来の板バネ(スプリング)40は、各々円環状に形成された内周側端部(内環)41および外周側端部(外環)42と、これらの間を連結するために周方向に沿って設けられた3つの腕部(アーム部)43とから構成されている。各腕部(アーム部)43は周方向に沿って延出している。内周側端部41と腕部(アーム部)43との間の内周側連結部44は、内周側端部41から半径方向外側に突設している。外周側端部42と腕部(アーム部)43との間の外周側連結部45は、外周側端部42から半径方向内側に突設している。各腕部(アーム部)43は、周方向に沿って略同一の幅を持っている。
また、特許文献2(特開2006−201525公報)は、前側及び後側スプリングに作用する種々の方向のストレスを軽減することにより揺れや耐衝撃性に優れたレンズ駆動装置を開示している。
特許文献2に開示されたレンズ駆動装置において、レンズ支持体(レンズホルダ)の光軸方向前後にそれぞれ取り付けられた前側スプリング及び後側スプリングの各々は、平面視円環状の板バネである。板バネは、円環状を成す内周側端部と、この内周側端部よりも半径の大きな円環状を成す外周側端部と、内周側端部と外周側端部との間に設けた3つの腕部とから成る。各腕部は、互いに半径の異なる径で周方向に沿って設けた複数の周囲部と、内周側端部との内周側連結部と、外周側端部との外周側連結部と、を有する。各周囲部の端部が湾曲状の繋部で繋いであり、かつ各連結部が湾曲状としてある。
特許文献3(特開2005−258355公報)は、落下による特性変化がなく線形のたわみ特性を発揮し得る板バネ(スプリング)を開示している。特許文献3に開示された板バネは、内周リング部(内周側端部)と、この内周リング部と離間して設けられた外周リング部(外周側端部)と、内周リング部と外周リング部まで延びる少なくとも一個の円弧状アーム部(腕部)とを有する。内周リング部と外周リング部とは円弧状アーム部によって弾性的に板面の法線方向に伸縮する。内周リング部又は外周リング部の少なくとも一方に、円弧状アーム部を支持し、板面の法線方向と直交する方向の外力に対して弾性変形して円弧状アーム部を該外力の方向に撓ませるアーム内周支持部が設けられている。
特許文献4(特開2007−72272号公報)は、レンズを保持するレンズホルダを弾性支持する板バネに作用する曲げモーメントを緩和して上記板バネの塑性変形を防止し、レンズ駆動装置の光軸ズレを抑制することのできるレンズ駆動装置を開示している。
この特許文献4に開示された板バネは、固定部材に固定される外周側固定環部と、ホルダに固定される内周側固定環部と、外周側固定環部から径方向内側に突出する外側突出片と、内周側固定環部から径方向外側に突出する内側突出片と、外側突出片と内側突出片とを連結する連結片(アーム部)とから構成される。連結片(アーム部)は、周方向に延出しており、略同一の幅を持っている。連結片の少なくとも一部が厚み方向に曲げ加工されている。
特開2005−128392号公報(図1、図2、図3) 特開2006−201525号公報(図1) 特開2005−258355号公報(図1) 特開2007−72272号公報(図2、図3)
特許文献1に開示されているような、図4に示した従来の板バネ(スプリング)40では、腕部(アーム部)43の内周側根本部43aおよび外周側根本部43bの板幅と、腕部(アーム部)43の長手方向中央部43cの板幅とが実質的に同じになっている。その為、外部からの衝撃(例えば、落下など)で通常動作以上の負荷が板バネ40に掛かると、曲げ応力が板バネ40の腕部(アーム部)43の付け根(根本部)43a、43bに集中してしまう。その結果、板バネ40が塑性変形を起こしたり、板バネ40の内部に曲げ応力が残留するなどして、レンズ駆動装置の動作特性が変化しやすいという問題がある。
特許文献2に開示された前側及び後側スプリングは、構造が複雑で、製造するのが難しく、高価になるという問題がある。
特許文献3に開示された板バネは、特許文献1と同様に、アーム部の板幅が周方向に沿って略同一なので、図4に示した従来のスプリング(板バネ)40と同様の問題がある。
特許文献4に開示された板バネでは、連結片(アーム部)に厚み方向に曲げ加工を施さなければならないので、製造するのが難しく、高価になるという問題がある。
本発明の課題は、耐衝撃性を向上させた、安価な板バネおよびレンズ駆動装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、説明が進むにつれて明らかになるだろう。
本発明によれば、円環状の内周側端部(221)と、この内周側端部から離間して設けられ、内周側端部よりも半径の大きな外周側端部(222)と、内周側端部と外周側端部との間を連結するために周方向に沿って設けられたN個(Nは2以上の整数)のアーム部(223)と、内周側端部から半径方向外側に突設して内周側端部とN個のアーム部とを連結するN個の内周側連結部(224)と、外周側端部から半径方向内側に突設して外周側端部とN個のアーム部とを連結するN個の外周側連結部(225)と、を有する板バネ(22)において、アーム部(223)の内周側根本部(223a)の板幅(a)及び外周側根本部(223b)の板幅(b)の少なくとも一方が、アーム部(223)の長手方向中央部(223c)の板幅(c)よりも広いことを特徴とする板バネ(22)が得られる。
上記本発明による板バネ(22)において、Nは例えば3であってよい。アーム部(223)の内周側根本部(223a)の板幅(a)及び外周側根本部(223b)の板幅(b)の両方が、アーム部(223)の長手方向中央部(223c)の板幅(c)よりも広くてよい。又は、アーム部(223)の内周側根本部(223b)の板幅(b)が、アーム部(223)の長手方向中央部(223c)の板幅(c)よりも広くてよい。或いは、アーム部(223)の外周側根本部(223b)の板幅(b)が、アーム部(223)の長手方向中央部(223c)の板幅(c)よりも広くてよい。
また、本発明によれば、レンズアセンブリを保持するための筒状部(140)を有するレンズホルダ(140)と、このレンズホルダに筒状部の周囲に位置するように固定された駆動コイル(16)と、この駆動コイルと対向する永久磁石(18)を備えたヨーク(20)と、レンズホルダの筒状部の光軸(O方向両側に設けられ、レンズホルダを径方向に位置決めした状態で光軸(O)方向に変位可能に支持する一対の板バネ(22,24)とを備え、一対の板バネ(22、24)の各々は、レンズホルダに取り付けられた内周側端部(221;241)とヨークに取り付けられた外周側端部(222)とを有し、駆動コイル(16)に通電することで、永久磁石(18)の磁界と駆動コイル(16)に流れる電流による磁界との相互作用によって、レンズホルダ(14)を光軸(O)方向に位置調整可能なレンズ駆動装置(10)において、一対の板バネ(22,24)の各々は、上記板バネから成ることを特徴とするレンズ駆動装置(10)が得られる。
尚、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例に過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。
本発明では、アーム部の内周側根本部の板幅及び外周側根本部の板幅の少なくとも一方が、アーム部の長手方向中央部の板幅よりも広くなっているので、アーム部の根本部に曲げ応力が集中するのを軽減でき、板バネおよびレンズ駆動装置の耐衝撃性を向上させることができる。また、構造が複雑でないので、安価な板バネおよびレンズ駆動装置を提供できる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1及び図2を参照して、本発明の一実施の形態によるレンズ駆動装置10について説明する。図1はレンズ駆動装置10の外観斜視図であり、図2はレンズ駆動装置10の分解斜視図である。ここでは、図1及び図2に示されるように、直交座標系(X,Y,Z)を使用している。図1及び図2に図示した状態では、直交座標系(X,Y,Z)において、X軸は前後方向(奥行方向)であり、Y軸は左右方向(幅方向)であり、Z軸は上下方向(高さ方向)である。そして、図1乃至図3に示す例においては、上下方向Zがレンズの光軸O方向である。
但し、実際の使用状況においては、光軸O方向、すなわち、Z軸方向が前後方向となる。換言すれば、Z軸の上方向が前方向となり、Z軸の下方向が後方向となる。
図示のレンズ駆動装置10は、オートフォーカス可能なカメラ付き携帯電話に備えられる。レンズ駆動装置10は、レンズアセンブリ(バレル)(図示せず)を光軸O方向に移動させるためのものである。レンズ駆動装置10は、Z軸方向(光軸O方向)の下側(後側)に配置されたアクチュエータ・ベース12を有する。このアクチュエータ・ベース12の下部(後部)には、図示はしないが、基板に配置された撮像素子が搭載される。この撮像素子は、レンズアセンブリにより結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子は、例えば、CCD(charge coupled device)型イメージセンサ、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型イメージセンサ等により構成される。したがって、レンズ駆動装置10と、基板と、撮像素子との組み合わせによって、カメラモジュールが構成される。
レンズ駆動装置10は、レンズアセンブリ(バレル)を保持するための筒状部140を有するレンズホルダ14と、このレンズホルダ14に筒状部140の周囲に位置するように固定された駆動コイル16と、この駆動コイル16と対向する永久磁石18を備えたヨーク20と、レンズホルダ14の筒状部140の光軸O方向両側に設けられた一対の板バネ22、24とを備える。一対の板バネ22、24は、レンズホルダ14を径方向に位置決めした状態で光軸O方向に変位可能に支持する。一対の板バネ22、24のうち、一方の板バネ22は上側板バネと呼ばれ、他方の板バネ24は下側板バネと呼ばれる。
また、前述したように、実際の使用状況においては、Z軸方向(光軸O方向)の上方向が前方向、Z軸方向(光軸O方向)の下方向が後方向となる。したがって、上側板バネ22は前側スプリングとも呼ばれ、下側板バネ24は後側スプリングとも呼ばれる。
図2に示されるように、ヨーク20は八角筒状をしている。すなわち、ヨーク20は、八角筒形状の外筒部202と、この外筒部202の上端(前端)に設けられた八角形のリング状端部204とを有する。従って、駆動コイル16も、八角筒状のヨーク20の形状に合わせた、八角筒状をしている。永久磁石18は、ヨーク20の八角筒形状の外筒部202の各側辺に配置された、8個の矩形状の永久磁石片182から成る。
図2に示されるように、ヨーク20の外筒部202の内周面に、駆動コイル16と間隔を置いて、永久磁石18が配置されている。
上側板バネ(前側スプリング)22はレンズホルダ14における光軸O方向上側(前側)に配置され、下側板バネ(後側スプリング)24はレンズホルダ14における光軸O方向下側(後側)に配置される。上側板バネ(前側スプリング)22と下側板バネ(後側スプリング)24とは、略同一構成をしている。
上側板バネ(前側スプリング)22は、レンズホルダ14に取り付けられた内周側端部221と、ヨーク20に取り付けられた外周側端部222と、内周側端部221と外周側端部222との間を連結するために周方向に沿って設けられた3つの腕部(アーム部)223とを有する。内周側端部221は円環状をしている。外周側端部222は、内周側端部221から離間して設けられ、内周側端部221よりも大きい半径を持つ。各腕部(アーム部)223は周方向に沿って延出している。内周側端部221と各腕部(アーム部)223との間を連結する内周側連結部224は、内周側端部221から半径方向外側に突設している。外周側端部222と各腕部(アーム部)223との間を連結する外周側連結部225は、外周側端部222から半径方向内側に突設している。尚、腕部(アーム部)223の板幅については、後で図面を参照して詳細に説明する。
同様に、下側板バネ(後側スプリング)24は、レンズホルダ14に取り付けられた内周側端部241と、ヨーク20に取り付けられた外周側端部(図示せず)と、内周側端部241と外周側端部との間を連結するために周方向に沿って設けられた3つの腕部(アーム部)243とを有する。内周側端部241は円環状をしている。外周側端部は、内周側端部241から離間して設けられ、内周側端部241よりも大きな半径を持つ。各腕部(アーム部)243は周方向に沿って延出している。内周側端部241と各腕部(アーム部)243との間を連結する内周側連結部244は、内周側端部241から半径方向外側に突設している。外周側端部と各腕部(アーム部)243との間を連結する外周側連結部245は、外周側端部から半径方向内側に突設している。
尚、内周側端部は内輪とも呼ばれ、外周側端部は外輪とも呼ばれる。
上側板バネ(前側スプリング)22の内周側端部221は、レンズホルダ14とストッパ26に挟持されて固定されている。換言すれば、ストッパ26は、上側板バネ(前側スプリング)22の内周側端部221を、レンズホルダ14との間で挟持するように、レンズホルダ14と嵌合する。一方、上側板バネ(前側スプリング)22の外周側端部222は、ヨーク20とカバー28との間に挟持され固定されている。
ストッパ26には、次に述べるような機能がある。すなわち、ストッパ26は、上側板バネ(前側スプリング)22の内周側端部222をレンズホルダ14にバラツキなく高精度に密着させる機能を持つ。これにより、VCM(ボイス・コイル・モータ)特性のバラツキを改善できる。また、ストッパ26は、上側板バネ(前側スプリング)22の接着強度を向上させる機能をもつ。これにより、レンズ駆動装置10の耐衝撃性を向上させている。さらに、ストッパ26は、レンズ駆動装置10の落下衝撃の際の上側板バネ(前側スプリング)22の変形を防止する機能を持つ。これによっても、レンズ駆動装置10の耐衝撃性を向上させている。また、ストッパ26は、レンズ駆動装置10の機械的ストロークを決める機能を持つ。
尚、後述するように、本実施の形態では、このストッパ26には、レンズホルダ14の回転防止機能も付加されている。
一方、下側板バネ(後側スプリング)24の外周側端部は、スペーサ30を介してヨーク20に固定されている。換言すれば、スペーサ30と下側板バネ(後側スプリング)24の外周側端部とは、ヨーク20とアクチュエータ・ベース12との間に挟持されて固定されている。下側板バネ(後側スプリング)24の内周側端部241は、レンズホルダ14の下端(後端)側に固定されている。
レンズホルダ14の筒状部140の内周壁には雌ネジ142が切られている。一方、図示しないが、レンズアセンブリ(バレル)の外周壁には、上記雌ネジ142に螺合される雄ネジが切られている。従って、レンズアセンブリ(バレル)をレンズホルダ14に装着するには、レンズアセンブリ(バレル)をレンズホルダ14の筒状部140に対して光軸O周りに回転して光軸O方向に沿って螺合することにより、レンズアセンブリ(バレル)をレンズホルダ14内に収容し、接着剤なとによって互いに接合する。
この際、レンズホルダ14が一緒に回転しまう恐れがあるが、後述するように、レンズホルダ14が回転するのは完全に防止される。
駆動コイル16に通電することで、永久磁石18の磁界と駆動コイル16に流れる電流による磁界との相互作用によって、レンズホルダ14(レンズアセンブリ)を光軸O方向に位置調整することが可能である。
下側板バネ(後側スプリング)24とアクチュエータ・ベース12との間には、シート状電極32が配置されている。このシート状電極32は、駆動コイル16に電力を供給するためのものである。
図示の実施の形態では、ストッパ26は、光軸Oに対して180°だけ回転させた2回回転対称な位置に設けられた2つのコ字形状の回転防止押え部262を持つ。これらコ字形状の回転防止押え部262は、レンズアセンブリをレンズホルダ14の筒状部140に装着する際に、レンズホルダ14が回転するのを完全に防止する回転防止部材として働く。すなわち、レンズアセンブリのレンズホルダ14の筒状部140への装着時に、2つのコ字形状の回転防止押え部262に治具(図示せず)を差し込み保持することで、レンズホルダ14が回転するのを完全に防止する。この際、ストッパ16とカバー28との間のクリアランスは確保(保持)される。
次に、図3を参照して、上側板バネ(前側スプリング)22の構成を構成する腕部(アーム部)243の板幅について詳細に説明する。図3において、(A)は上側板バネ(前側スプリング)22の平面図であり、(B)は図3(A)中の円で囲んだ部分を拡大した部分拡大図である。尚、下側板バネ(後側スプリング)24を構成する腕部(アーム部)243の板幅も、腕部(アーム部)243の板幅と同様なので、その説明については省略する。
図3(B)に示されるように、腕部(アーム部)223の内周側根本部223aの板幅をa、腕部(アーム部)223の外周側根本部223bの板幅をbと、腕部(アーム部)223の長手方向中央部223cの板幅をcで表すとする。図3(B)から明らかなように、内周側根本部223aの板幅aおよび外周側根本部223bの板幅bは、長手方向中央部223cの板幅cより広くなっている。すなわち、a>cかつb>cとなっている。
これにより、腕部(アーム部)223の付け根(根本部)223a、223bのばね特性がかたく作用するので、腕部(アーム部)223の付け根(根本部)223a、223bに集中する曲げ応力を分散することができる。換言すれば、腕部(アーム部)223の付け根(根本部)223a、223bに曲げ応力が集中するのを軽減することができる。これにより、上側板バネ22および下側板バネ24およびレンズ駆動装置10の耐衝撃性を向上することができる。また、上側板バネ22および下側板バネ24の構造は複雑でないので、安価な板バネおよびレンズ駆動装置10を提供できる。
以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。例えば、上述した実施の形態では、アーム部223の内周側根本部223aの板幅a及び外周側根本部223bの板幅bの両方が、アーム部223の長手方向中央部223cの板幅cよりも広くなっている(a>cかつb>c)が、アーム部223の内周側根本部223aの板幅a及び外周側根本部223bの板幅bの少なくとも一方が、アーム部223の長手方向中央部223cの板幅cよりも広くなっていてもよい。例えば、アーム部223の内周側根本部223aの板幅aが、アーム部223の長手方向中央部223cの板幅cよりも広くなっていて(a>c)もよいし、或いは、アーム部223の外周側根本部223bの板幅bが、アーム部223の長手方向中央部223cの板幅cよりも広くなっていて(b>c)もよい。また、上述した実施の形態では、内周側端部221と外周側端部22との間を3個のアーム部223で連結しているが、一般には、内周側端部221と外周側端部222との間をN個(Nは2以上の整数)のアーム部で連結する板バネにも適用可能である。
本発明の一実施の形態によるレンズ駆動装置の外観斜視図である。 図1に示したレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図2に示したレンズ駆動装置に使用される板バネを示す平面図(A)と部分拡大図(B)である。 従来の板バネを示す平面図(A)と部分拡大図(B)である。
符号の説明
10 レンズ駆動装置
12 アクチュエータ・ベース
14 レンズホルダ
140 筒状部
142 雌ネジ
16 駆動コイル
18 永久磁石
182 永久磁石片
20 ヨーク
202 外筒部
22 上側板バネ(前側スプリング)
221 内周側端部(内輪)
222 外周側端部(外輪)
223 腕部(アーム部)
223a 内周側根本部
223b 外周側根本部
224 内周側連結部
225 外周側連結部
24 後側スプリング(下側板バネ)
241 内周側端部(内輪)
243 腕部(アーム部)
26 ストッパ
262 コ字形の回転防止押さ部(回転防止部材)
O 光軸

Claims (6)

  1. 円環状の内周側端部と、該内周側端部から離間して設けられ、前記内周側端部よりも半径の大きな外周側端部と、前記内周側端部と前記外周側端部との間を連結するために周方向に沿って設けられたN個(Nは2以上の整数)のアーム部と、前記内周側端部から半径方向外側に突設して前記内周側端部と前記N個のアーム部とを連結するN個の内周側連結部と、前記外周側端部から半径方向内側に突設して前記外周側端部と前記N個のアーム部とを連結するN個の外周側連結部と、を有する板バネにおいて、
    前記アーム部の内周側根本部の板幅及び外周側根本部の板幅の少なくとも一方が、前記アーム部の長手方向中央部の板幅よりも広いことを特徴とする板バネ。
  2. 前記Nが3に等しい、請求項1に記載の板バネ。
  3. 前記アーム部の内周側根本部の板幅及び外周側根本部の板幅の両方が、前記アーム部の長手方向中央部の板幅よりも広いことを特徴とする請求項1又は2に記載の板バネ。
  4. 前記アーム部の内周側根本部の板幅が、前記アーム部の長手方向中央部の板幅よりも広いことを特徴とする請求項1又は2に記載の板バネ。
  5. 前記アーム部の外周側根本部の板幅が、前記アーム部の長手方向中央部の板幅よりも広いことを特徴とする請求項1又は2に記載の板バネ。
  6. レンズアセンブリを保持するための筒状部を有するレンズホルダと、該レンズホルダに前記筒状部の周囲に位置するように固定された駆動コイルと、該駆動コイルと対向する永久磁石を備えたヨークと、前記レンズホルダの筒状部の光軸方向両側に設けられ、前記レンズホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネとを備え、前記一対の板バネの各々は、前記レンズホルダに取り付けられた内周側端部と前記ヨークに取り付けられた外周側端部とを有し、前記駆動コイルに通電することで、前記永久磁石の磁界と前記駆動コイルに流れる電流による磁界との相互作用によって、前記レンズホルダを光軸方向に位置調整可能なレンズ駆動装置において、
    前記一対の板バネの各々は、請求項1乃至5の何れか1つに記載の板バネから成ることを特徴とするレンズ駆動装置。
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