JP2014106467A - レンズ駆動装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、装置内部のスペースを有効利用することにより、装置を小型化させたレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ駆動装置1は、ベース部3に、光軸の方向に移動自在に支持された可動枠と、コイル4aとマグネットとの協働によって可動枠を光軸の方向に移動させる焦点調整駆動部と、を備え、光軸に直交する平面において、ベース部3は四角形状となっており、コイル4aは、ベース部3の一辺3zの近傍に固定されており、コイル4aの端部4cは、ベース部3の隅部3x,3yに対して離間するように内側に折り曲げられている。
【選択図】図7

Description

本発明は、レンズを光軸方向に移動させて焦点の調整又は焦点距離の変更を行い、レンズを光軸に対して直交する方向に移動させて像振れ補正を行うレンズ駆動装置に関する。
従来、このような分野の技術文献として特開2012−103373号公報がある。この公報には、オートフォーカスカメラのレンズ駆動装置が記載されている。このレンズ駆動装置は、レンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体の外周側に固定されているコイル体とを備えており、コイル体は、レンズを光軸方向に移動させるための複数の第1コイルと、手振れ補正用の複数の第2コイルとから成る。第1コイル及び第2コイルは、長円形を成しており、それぞれレンズ支持体の外周を囲むように配置されている。
特開2012−103373号公報 特開2012−103558号公報 特開2011−247909号公報 特開2011−65140号公報
しかしながら、前述したように複数のコイルをレンズ支持体の外周を囲むように配置する場合、コイルが占めるスペースが大きいので、装置を小型化できないという課題がある。また、上記のように長円形のコイルを複数用いる場合、コイルの数に応じてコイルの両側に位置する湾曲部分(以下、R部とする)が占める領域が増大することとなり、このR部の領域の増大も装置の小型化の妨げとなる。
そこで、本発明は、装置内部のスペースを有効利用することにより、装置を小型化させたレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、ベース部に対して、光軸の方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置において、ベース部に、光軸の方向に移動自在に支持された可動枠と、コイルとマグネットとの協働によって可動枠を光軸の方向に移動させる駆動部と、を備え、光軸に直交する平面において、ベース部は、四角形状となっており、コイルは、ベース部の一辺の近傍に固定されており、コイルの端部は、ベース部の隅部に対して離間するように内側に折り曲げられていることを特徴とする。
コイルの数を減らせばR部が占める領域が減ることとなるので、無駄なスペースを低減させることができ、装置の小型化が可能となる。しかしながら、一般的に、コイルの数を減らすと駆動力が低下することとなるので、所望の駆動力を得るにはコイルのサイズを大きくすることが必要であり、コイルのサイズを大きくすることによって装置の小型化が妨げられる虞がある。よって、装置の小型化を実現させるために、コイルのサイズを大きくしても装置全体のサイズが小さくなるようにするためには、装置内部のスペースを有効利用する必要がある。装置内部のスペースを有効利用するためには、コイルを配置する位置や、ベース部の形状について考慮する必要がある。そこで、まずコイルを配置する位置については、レンズがベース部の中心に配置されることを考慮して、ベース部の中心から離れた位置にすることでレンズの大型化を図ることができる。そして、ベース部の形状については、例えばベース部を円形とした場合、ベース部のサイズを大きくしなければ、大きなコイルをベース部の中心から離れた位置に配置することができないので、装置を小型化できず好ましくない。そこで、ベース部を四角形にすると、コイルをベース部の一辺に沿うように配置でき、大きなコイルをベース部の中心から離れた位置に配置することができる。以上のことを考慮して、本発明は、ベース部の形状を四角形状として、コイルをベース部の一辺の近傍に配置しているので、ベース部の一辺の近傍のスペースを有効利用することができ、ベース部が円形の場合と比較してベース部のサイズを大きくしなくてよいので、装置の小型化に寄与する。そして、コイルの端部をベース部の隅部から離間するように内側に折り曲げて配置しているので、コイルをより大型化することができ、所望の大きな駆動力を得ることができる。
また、可動枠を光軸の方向に移動させるための駆動信号をコイルに伝送するリードを備え、リードの一部はコイルの内側に配置されている。
このレンズ駆動装置によれば、コイルの内側にリードの一部が入り込んでいる。従って、コイルの内側のスペースをリードを配置するスペースとして有効活用できるので、装置内部のスペースを有効利用して装置の小型化に寄与する。
また、マグネットは、複数設けられており、光軸に直交する平面において、コイルの端部のそれぞれにマグネットが対面している。
所望の大きな駆動力を得るためには、マグネットの磁界の向きがコイルの表面に対して直交することが好ましい。しかしながら、折り曲げられた1個のマグネットをコイルに対面させる場合、コイルの端部において、マグネットの磁界の向きが傾きコイルの表面に対して直交しなくなるので、駆動力を十分に発揮できない。そこで、本発明では、複数のマグネットのそれぞれをコイルの端部に対面させているので、マグネットの磁界の向きがコイルの表面に対して直交することとなり、駆動力を十分に発揮させることができる。
また、ベース部は、ベース部の一辺の近傍から光軸の方向に突出する突起部を備え、突起部には、コイルを光軸の方向に嵌め込むための凹部が設けられている。
このレンズ駆動装置によれば、コイルをベース部の凹部に嵌め込むだけで簡単にベース部に固定させることができるので、装置の組み立てを容易に行うことができる。
本発明によれば、装置内部のスペースを有効利用することにより、装置を小型化させることができる。
本実施形態に係るレンズ駆動装置を示す斜視図である。 図1のレンズ駆動装置の蓋部を外した状態を示す斜視図である。 図1のレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。 図1のレンズ駆動装置を示す分解斜視図である。 可動枠及びFPCを示す斜視図である。 ベース部及びコイルを示す斜視図である。 ベース部及びコイルを示す断面図である。 ベース部及び可動枠を示す断面図である。 可動枠及びレンズ保持枠を示す断面図である。
以下、図面を参照しつつ本発明に係るレンズ駆動装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
図1に示されるレンズ駆動装置は、像振れ補正を行うデジタルカメラ、携帯電話機あるいはスマートフォンに用いられ、撮像素子であるCCD[Charge Coupled Device]イメージセンサやCMOS[Complementary Metal Oxide Semiconductor]イメージセンサの前方に配置されて利用される。
図1〜図3に示されるように、レンズ駆動装置1は、直方体状の蓋体2と、蓋体2の開口を塞ぐための矩形状のベース部3と、焦点距離の調整を行う焦点調整駆動部(駆動部)4と外部回路との間の電気的接続を確保するための焦点調整用のフレキシブルプリント基板(以下、FPCとする)5と、像振れ補正駆動部6と外部回路との電気的接続を確保するための像振れ補正用のFPC7と、少なくとも1枚以上のレンズRを収容する略円柱状のレンズバレル8と、を備えている。なお、以下では、レンズRの光軸Cに対して直交する方向をX軸、光軸C方向及びX軸に直交する方向をY軸として説明する。
蓋体2は、レンズRの光軸Cを中心とする円形の開口部2aを有する箱状の部材であり、ベース部3は、光軸Cを中心とする円形の開口部3aを有する矩形枠状の部材であり、光軸Cに直交する平面において四角形状となっている。レンズバレル8は、レンズRを、開口部2a及び開口部3aから露出させた状態で保持している。ベース部3は、ベース部3の周縁部の一辺から光軸Cの方向に突出する突起部3bを有しており、突起部3bの中央部には矩形状の開口部3cが形成されている。この開口部3cには、FPC5の先端部5aに固定されたH形の樹脂製絶縁板9が入り込み、開口部3cを塞いでいる。
FPC7は、蓋体2及びベース部3から外方に延在する延長部7cを有すると共に、蓋体2及びベース部3に近接した部分では二股に分かれた分岐部7aになっている。FPC7の二股に分かれた分岐部7aは、図2に示されるように、蓋体2の内部においてベース部3の係止突起3gに挟まれて固定されている。また、各分岐部7aの先端部7bは、その内側が可動枠10に固定され、先端部7bの外側には像振れ補正駆動部6のマグネット6a,6bの吸着力を増幅させるリターンヨーク11が固定されている。先端部7bには、リターンヨーク11が固定されている面の反対側の面に、磁気検出のためのホール素子12が固定されている(図3参照)。
可動枠10は、ベース部3に光軸C方向に移動自在に支持されている。図3〜図5に示されるように、可動枠10は、光軸Cを中心とする円形の開口部10aと、片側の各隅部に形成された長円状のコイル装填部10bと、球体13が入り込む3個のボール載置凹部10c(図5参照)と、を有している。開口部10aにはレンズバレル8が入り込むようになっており、コイル装填部10bには、像振れ補正駆動部6の長円状を成すコイル6c,6dが嵌合されて固定される。また、可動枠10は、可動枠10の周縁部の片側で光軸Cの方向に突出するマグネット保持部10eと、可動枠10の隅部であって光軸Cを挟んでマグネット保持部10eの対向側に設けられた2個の突起部10fと、を備えている。
マグネット保持部10eは、光軸C方向から見て三日月状に形成されており、マグネット保持部10eの両端部10gには、その外側において半円柱状に切り欠かれて光軸C方向に延在する球受け部10hが設けられている。一方の球受け部10hには2個の球体15が入り込み、他方の球受け部10hには1個の球体15が入り込んでいるが、他方の球受け部10hに2個の球体15が入り込み、一方の球受け部10hに1個の球体15が入り込んでいてもよい。
図6及び図7に示されるように、ベース部3の突起部3bの両端に形成された支柱部3fには、半円柱状に切り欠かれた球受け部3dが3個形成されており、それぞれの球受け部3dは、上記の球受け部10hに対応した位置に形成されている。また、支柱部3fの内側には、焦点調整駆動部4のコイル4a及びヨーク16を嵌合させるための嵌合凹部3eが形成されている。嵌合凹部3eは、光軸C方向から見て、ベース部3の隅部3x,3yから離間するように、ベース部3の一辺3zに対して約45度傾斜している。各嵌合凹部3eは、支柱部3fの内側で光軸C方向に延在しており、それぞれの嵌合凹部3eがコイル4aの端部4cとヨーク16とを挟み込むことで、コイル4aとヨーク16がベース部3に光軸C方向に嵌合される。
コイル4aは、巻回し軸が光軸Cに直交するように空芯状に巻回されている。コイル4aは、光軸Cに直交する平面において、四角形状を成すベース部3の一辺3zの近傍に設けられており、コイル4aの両端は、ベース部3の一辺3zの両端に位置する隅部3x,3yから離間するように折り曲げ部4s,4tで内側に折り曲げられている。コイル4aは、光軸C方向から見て台形の上底部を成す中央部4bと、中央部4bの両側にそれぞれ位置する端部4cと、を有しており、中央部4bはベース部3の一辺3zに沿って配置されており、端部4cは中央部4bに対して内側に約45度折り曲げられている。端部4cの外側には、それぞれヨーク16が配置されている。
また、図5に示されるように、可動枠10のマグネット保持部10eの外周には、光軸C方向及びY軸方向に延在する平坦状のマグネット固定部10iと、マグネット固定部10iに対して45度傾いて形成されるマグネット固定部10jと、マグネット固定部10iに対してマグネット固定部10jの逆側に45度傾いて形成されるマグネット固定部10kと、が設けられている。マグネット固定部10i,10j,10kのそれぞれには、焦点調整駆動部4のマグネット4d,4e,4fが固定される。可動枠10がベース部3に保持された状態では、マグネット4dの外側に台形状のコイル4aの中央部4bが対面し、マグネット4e,4fの外側にコイル4aのそれぞれの端部4cが対面している(図8参照)。
また、図6及び図7に示されるように、コイル4aにおける中央部4bの内側のスペース4gには磁場検出素子であるホール素子17が配置されており、ホール素子17はFPC5の先端部5aに固定されている。コイル4aの内側のスペース4gにおけるホール素子17の両側方には、コイル4aの中央部4bから端部4cにかけて延在する2つの導電性のリード18が配置されている。これらのリード18は、FPC5の先端部5aに固定されており、可動枠10を光軸Cの方向に移動させるための駆動信号をFPC5からコイル4aに伝送する。
リード18は、コイル4aの中央部4bにおいてコイル4aの内側のスペース4gに入り込んでいる。このように、リード18の一部をコイル4aの内側に入り込ませているので、コイル4aの内側のスペース4gをリード18を配置するスペースとして有効活用でき、レンズ駆動装置1の装置内部のスペースを有効利用して装置の小型化に寄与する。また、リード18の湾曲部18cは、中央部4bと端部4cとの境目付近で一旦内側に折り曲げられ、リード18の両側の端部18aは、コイル4aの両側の端部4cとベース部3の嵌合凹部3eの内側面3sとの間にそれぞれ挟まれており、リード18の端部18aの内面18dがそれぞれコイル4aの端部4cの外面4x,4yに接触することにより、リード18はコイル4aの端部4cのコイル線に電気的に接続されている。
以上のコイル4aと、図8に示されるマグネット4d,4e,4fとが協働することによって、可動枠10は、ベース部3に対して光軸C方向に移動し、焦点の調整及び焦点距離の変更を行うことが可能となる。また、ヨーク16がコイル4aの端部4cの外側に設けられることにより、ベース部3に嵌合されたヨーク16が可動枠10に固定されたマグネット4d,4e,4fに吸引されて、可動枠10のベース部3に対する光軸Cに直交する方向への吸引力が発生する。また、可動枠10の球受け部10h(図5参照)とベース部3の球受け部3d(図4参照)との間に球体15が介在した状態でベース部3と可動枠10とが吸引されるので、可動枠10が球体15を介してベース部3に摺動自在に支持される。
また、図4に示されるように、可動枠10の隅部に設けられた2個の突起部10fには、それぞれ係合突起10mが設けられており、突起部10fの光軸Cを挟んで対向側に設けられるマグネット保持部10eの両端部10gには、その外側にそれぞれ係合突起10nが設けられている。各係合突起10mは、レンズ保持枠20の浮き上がりを防止するための押さえ板21の係合孔21aにそれぞれ係合され、各係合突起10nは、押さえ板21の係合孔21bにそれぞれ係合される。これにより、可動枠10と押さえ板21とがレンズ保持枠20を挟んだ状態で固定される。
図9に示されるように、レンズバレル8を保持するレンズ保持枠20は、可動枠10に対して、光軸Cの直交方向に移動自在に支持されている。レンズ保持枠20は、レンズバレル8を嵌合させる円形の開口部20aと、マグネット6a,6bを固定させるマグネット嵌合孔20bと、レンズ保持枠20と可動枠10とを互いに吸引させるための吸引マグネット22を固定するためのマグネット嵌合凹部20cと、球体13を受け入れる球受け凹部20d(図4参照)と、を備えている。
マグネット嵌合孔20bは、可動枠10のコイル装填部10b(図6参照)に対応する位置に2個設けられている。マグネット嵌合孔20bに嵌め込まれたマグネット6a,6bは、光軸C方向に、コイル装填部10bに嵌め込まれたコイル6c,6dと対面する。レンズ保持枠20は、コイル6c,6dとマグネット6a,6bとの協働によって、可動枠10に対して光軸Cの直交方向に移動して像振れ補正を行うことが可能となる。
マグネット嵌合凹部20cは、3個設けられており、それぞれのマグネット嵌合凹部20cには、4極着磁された吸引マグネット22が嵌め込まれる。また、図5に示されるように、可動枠10は、フォーク状の鉄片14を挿入するための孔部である金属片挿入部10dを3個有しており、それぞれの金属片挿入部10dはマグネット嵌合凹部20cに対応する位置に設けられている。マグネット嵌合凹部20cに嵌め込まれた吸引マグネット22は、金属片挿入部10dに挿入された鉄片14と光軸C方向に対面するので、レンズ保持枠20が可動枠10に配置された状態では、吸引マグネット22が鉄片14を吸引することによりレンズ保持枠20と可動枠10とが引きつけ合っている。また、吸引マグネット22の磁気吸引力は、マグネット6a,6bの磁気吸引力より強くなっているので、レンズ保持枠20を可動枠10に対して光軸Cの直交方向に移動させた際に確実にレンズ保持枠20を可動枠10内の定位置に戻すことができる。
球受け凹部20dは、図4に示されるように、可動枠10のボール載置凹部10c(図5参照)に対応する位置に3個設けられている。レンズ保持枠20が可動枠10に配置された状態では、球受け凹部20dとボール載置凹部10cとにより、球体13が入る程度の大きさの空間が形成される。この球受け凹部20dとボール載置凹部10cとで形成される空間に球体13を入れることにより、これらの球体13でレンズ保持枠20を移動自在に支持させる。また、光軸Cに直交する平面において、3個の球体13を結ぶと二等辺三角形となり、レンズ保持枠20が可動枠10に三点支持されることとなる。よって、レンズ保持枠20を可動枠10に対して安定した状態で移動させることができる。
また、図3に示されるように、光軸C方向におけるレンズ保持枠20の押さえ板21側には、光軸C方向から見たときの形状が三日月状のバックヨーク25が設けられている。このバックヨーク25は、組み立て時には、レンズ保持枠20のマグネット6a,6b,22(図9参照)に密着される。
次に、レンズ保持枠20の動作について説明する。
レンズ駆動装置1が組み込まれた機器(例えばカメラ)で撮影しているときに手振れが発生すると、光軸Cの位置が変化することがある。この場合、ジャイロセンサ等の手振れ検出センサが手振れを検知し、制御手段(不図示)は、光軸Cの位置が所定位置に維持されるように、レンズ保持枠20の駆動信号をFPC7を介してコイル6c,6dに出力する。
そして、マグネット6a及びコイル6cは、図9に示されるように、マグネット6a,コイル6cと開口部20a(レンズR)の中心Oとを結ぶ直線の方向に働く駆動力F1を発生させ、レンズ保持枠20を可動枠10内で駆動力F1が働く方向に移動させる。マグネット6b及びコイル6dは、マグネット6b,コイル6dと中心Oとを結ぶ直線の方向に働く駆動力F2を発生させ、レンズ保持枠20を可動枠10内で駆動力F2が働く方向に移動させる。この駆動力F1,F2が働く方向へのレンズ保持枠20の移動により、光軸Cの位置が定位置に移動され、手振れが補正される。
このような構成を有するレンズ駆動装置1では、可動枠10を光軸C方向に移動させるコイルとして、1個のコイル4aのみを用いているので、複数のコイルを用いた場合と比較してR部が占める領域が減ることとなる。よって、無駄なスペースを低減させることができ、装置の小型化を実現させることができる。また、装置全体のサイズが小さくなるようにするためには、装置内部のスペースを有効利用する必要があり、装置内部のスペースを有効利用するためには、コイル4aを配置する位置やベース部3の形状について考慮する必要がある。そこで、コイル4aを配置する位置については、レンズRがベース部3の中心に配置されることを考慮して、ベース部3の中心から離れた位置にしているので、レンズRの大型化を図ることができる。そして、図7に示されるように、光軸Cに直交する平面におけるベース部3の形状を四角形としているので、コイル4aをベース部3の一辺3zに沿うように配置でき、コイル4aを大型化してもベース部3の中心から離れた位置に配置することができる。このように、ベース部3の形状を四角形状として、コイル4aをベース部3の一辺3zの近傍に配置しているので、ベース部3の一辺3zの近傍のスペースを有効利用することができ、ベース部3の形状を円形とした場合と比較してベース部3のサイズを大きくしなくてよいので、装置の小型化に寄与する。そして、コイル4aの端部4cをベース部3の隅部3x,3yから離間するように内側に折り曲げて配置しているので、コイル4aをより大型化することができ、所望の大きな駆動力を得ることができる。
また、図8に示されるマグネット4d,4e,4fに代えて、折り曲げられた1個のマグネットをコイル4aに対面させることも可能である。しかしながら、この場合、コイル4aの端部4cにおいて、マグネットの磁界の向きが傾き、磁界の向きがコイル4aの表面に対して直交しなくなるので、駆動力を十分に発揮できない。そこで、複数のマグネット4d,4e,4fを用いて、マグネット4d,4e,4fのそれぞれをコイル4aの中央部4b、端部4cに対面させているので、マグネット4d,4e,4fの磁界の向きがコイル4aの表面に対して直交することとなり、駆動力を十分に発揮させることができる。
また、ベース部3は、ベース部3の一辺3zの近傍から光軸Cの方向に突出する突起部3bを備え、突起部3bには、コイル4aを光軸Cの方向に嵌め込むための嵌合凹部3eが設けられている。よって、コイル4aをベース部3の嵌合凹部3eに嵌め込むだけで簡単にベース部3に固定させることができるので、装置の組み立てを容易に行うことができる。
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。
リード18は、その略中央部分に内側に曲がる折り曲げ部18cを有していたが、この折り曲げ部18cは、無くてもよい。また、リード18は、FPC5と一体でもよい。
1…レンズ駆動装置、3…ベース部、3b…突起部、3e…凹部、3x,3y…隅部、4…焦点調整駆動部(駆動部)、4a…コイル、4b…中央部、4c…端部、4d,4e,4f…マグネット、4g…内側、4x,4y…面、10…可動枠、18…リード、18d…面、C…光軸、R…レンズ。

Claims (4)

  1. ベース部に対して、光軸の方向にレンズを移動させるレンズ駆動装置において、
    前記ベース部に、前記光軸の方向に移動自在に支持された可動枠と、
    コイルとマグネットとの協働によって前記可動枠を前記光軸の方向に移動させる駆動部と、を備え、
    前記光軸に直交する平面において、前記ベース部は、四角形状となっており、前記コイルは、前記ベース部の一辺の近傍に固定されており、前記コイルの端部は、前記ベース部の隅部に対して離間するように内側に折り曲げられていることを特徴とするレンズ駆動装置。
  2. 前記可動枠を前記光軸の方向に移動させるための駆動信号を前記コイルに伝送するリードを備え、前記リードの一部は前記コイルの内側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記マグネットは、複数設けられており、
    前記光軸に直交する平面において、前記コイルの前記端部のそれぞれに前記マグネットが対面していることを特徴とする請求項1又は2に記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記ベース部は、前記ベース部の一辺の近傍から前記光軸の方向に突出する突起部を備え、前記突起部には、前記コイルを前記光軸の方向に嵌め込むための凹部が設けられていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
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