JP2015099274A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の小型化に対応でき、レンズ位置を検出した精度の高いフォーカス制御を可能にする。【解決手段】レンズ駆動装置１は、レンズ枠部材２と枠部材３と、レンズ枠部材２に固定される第１駆動部材４Ａと枠部材３に固定される第２駆動部材４Ｂを備えレンズ枠部材２を光軸方向に駆動する駆動手段４と、レンズ枠部材２の光軸方向の移動を弾性的に規制する弾性規制部材５とを備える。第１駆動部材４Ａと第２駆動部材４Ｂの一方がコイル４０であって他方がマグネット４１であり、コイル４０の芯部４０Ｂにマグネット４１の磁界を検出することでレンズ枠部材２の位置を検出するレンズ位置検出手段７を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ駆動装置、このレンズ駆動装置を備えたカメラ，撮像装置，携帯情報端末，電子機器などに関するものである。

コイルとマグネットを駆動手段として備える電磁駆動式のレンズ駆動装置が知られている（下記特許文献１参照）。このレンズ駆動装置は、レンズを備えたレンズ枠部材と、このレンズ枠部材の周囲に配置される枠部材と、レンズ枠部材と枠部材との間に配置される駆動手段を備えている。そして、この駆動手段は、光軸方向に沿った側面が対向して配置されるコイルとマグネットとを有し、コイルとマグネットのうちの一方がレンズ枠部材に固定され、コイルとマグネットのうちの他方が枠部材に固定されている。また、このような従来のレンズ駆動装置は、レンズを備えたレンズ枠部材の移動を光軸方向に沿って弾性的に規制する弾性規制部材（板バネ）を備えており、この弾性規制部材の弾性力と前述した駆動手段の駆動力が釣り合う位置でレンズの光軸方向位置を可変調整している。

特開２０１３−１５６４３６号公報

前述した従来のレンズ駆動装置は、レンズ位置の検出は困難であり、板バネの弾性力と制御電流による駆動力の釣り合い位置を可変させてレンズ枠部材の位置調整を行っている。このため、板バネの弾性力のばらつきをある程度考慮せざるを得ず、フォーカス位置については後調整できない機構であるため、高い精度でのフォーカス制御が困難な問題であった。これに対して、フォーカス位置を検出するために、フォトインタラプタやフォトリフレクタなどの検出機構を用いることは一般に知られているが、これらの機構では装置の小型化への対応が困難な問題であった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、装置の小型化に対応でき、レンズ位置を検出した精度の高いフォーカス制御を可能にすること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるレンズ駆動装置は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
装着するレンズの光軸方向に移動自在なレンズ枠部材と、前記レンズ枠部材の周囲に配置され前記レンズ枠部材を移動自在に保持する枠部材と、前記レンズ枠部材に固定される第１駆動部材と前記枠部材に固定される第２駆動部材を備え、前記レンズ枠部材を前記光軸方向に駆動する駆動手段と、前記レンズ枠部材の前記光軸方向の移動を弾性的に規制する弾性規制部材とを備え、前記第１駆動部材と前記第２駆動部材の一方がコイルであって他方がマグネットであり、前記コイルの芯部に前記マグネットの磁界を検出することで前記レンズ枠部材の位置を検出するレンズ位置検出手段を設けたことを特徴とするレンズ駆動装置。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図（斜視図）である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図（分解斜視図）である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図（断面図）である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の実装状態を示した説明図（斜視図）である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を備えたカメラ（撮像装置）を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を備えたカメラ携帯情報端末を示した説明図である。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置は、レンズ枠部材、枠部材、駆動手段、弾性規制部材を備える。駆動手段は、レンズ枠部材に固定される第１駆動部材と枠部材に固定される第２駆動部材を備えており、第１駆動部材と第２駆動部材の一方がコイルであって他方がマグネットである。そして、コイルの芯部にマグネットの磁界を検出することでレンズ枠部材の位置を検出するレンズ位置検出手段を設けている。このようなレンズ駆動装置によると、駆動手段内部の空きスペースであるコイルの芯部を利用してレンズ位置検出手段を配備することで、レンズ駆動装置の小型化に対応しながら、レンズ枠部材の位置検出を可能にしている。また、レンズ位置検出手段を設けることでレンズ位置を検出して駆動手段を制御することができ、弾性規制部材の弾性力に多少ばらつきがあった場合にも精度の高いフォーカス制御を行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の図においてＺ軸方向が光軸方向を示し、光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）内で互いに直交する方向をＸ軸方向とＹ軸方向としている。また、以下の図において、同一部位には共通符号を付して、重複説明を一部省略している。

図１に示すように、レンズ駆動装置１は、レンズ枠部材２、枠部材３、駆動手段４を備える。レンズ枠部材２は、レンズが装着されるレンズ装着口２０を備え、装着されるレンズの光軸Ｏａ方向に移動自在に配備される。枠部材３は、レンズ枠部材２の周囲に配置され、レンズ枠部材２を移動自在に保持する。駆動手段４は、レンズ枠部材２に固定される第１駆動部材４Ａと枠部材３に固定される第２駆動部材４Ｂとを備える。ここでは第１駆動部材４Ａがマグネット４１であり、第２駆動部材４Ｂがコイル４０であるが、それとは逆に第１駆動部材４Ａをコイル４０にして第２駆動部材４Ｂをマグネット４１にすることもできる。

駆動手段４は、コイル４０の側面４０Ａとマグネット４１の側面４１Ａを設定間隔で対面させており、マグネット４１の磁界内でコイル４０に電流を流すことによって生じる駆動力（ローレンツ力）によりレンズ枠部材２を光軸Ｏａ方向に駆動する。すなわち、コイル４０はＹ軸方向に沿った直線部を有する長円状に巻かれており、コイル４０の巻方向及び直線部の方向とマグネット４１の磁極配置は前述した駆動力が光軸Ｏａに沿った図示Ｚ軸方向に作用するように適宜配備されている。図示の例では、マグネット４１における側面４１Ａと反対側の面にヨーク（磁性体）４２を固定しており、これによってコイル４０を通過するＸ方向に沿った磁界の成分を増やしている。

また、レンズ駆動装置１は、レンズ枠部材２の光軸Ｏａ方向の移動を弾性的に規制する弾性規制部材５（５Ａ，５Ｂ）を備え、また枠部材３を支持するベース部材６を備える。弾性規制部材５（５Ａ，５Ｂ）は、レンズ枠部材２と枠部材３に取り付けられ、レンズ枠部材２をベース部材６に向けて押圧する弾性力を付与している。この弾性力はレンズ枠部材２がベース部材６から離れるに従って大きくなる。駆動手段４はこの弾性力と釣り合う駆動力を発生させることでレンズ枠部材２の光軸方向に沿った位置を可変に調整する。

コイル４０の芯部には、レンズ位置検出手段７が設けられている。レンズ位置検出手段７は、マグネット４１の磁界を検出することでレンズ枠部材２の位置を検出するものであって、例えば、ホール素子７０によって構成することができる。レンズ位置検出手段７は、検出する磁界の大きさの変化によって、自身がマグネット４１の中心から離れた距離を検出する。図示の例では、枠部材３に固定されたコイル４０の芯部にレンズ位置検出手段７を設けているが、レンズ枠部材２にコイル４０を固定して枠部材３にマグネット４１を固定している場合には、レンズ枠部材２に固定されたコイル４０の芯部にレンズ位置検出手段７が設けられる。

レンズ駆動装置１は、フォーカス位置調整部７２を備えている。このフォーカス位置調整部７２は、フォーカス信号が入力されると共に、レンズ位置検出手段７の出力端子７１とコイル４０の導線の両端が接続される端子１２（１２Ａ，１２Ｂ）が接続されており、レンズ位置検出手段７の出力とフォーカス信号によって駆動手段４を駆動し、コイル４０の通電電流を制御してレンズ枠部材２の位置をフォーカス位置に調整する。

このレンズ駆動装置１は、図２の組み立て斜視図と図３の分解斜視図に示されるように、ベース部材６に対して各部品を積み上げるように組み立てることができる。ベース部材６には、レンズ枠部材２に装着されるレンズ（図示省略）の光軸を略中心とする開口６Ｃが設けられており、この開口６Ｃを通った光がベース部材６の背面側に配置される受光面に入射する。ベース部材６には、その底面６Ａから光軸方向に突出した位置に支持面６Ｓと基準当接面６Ｐが形成されている。支持面６Ｓは、その上に支持する枠部材３の平面形状に応じた形状を有して複数箇所に形成されており、その全ての面が底面６Ａから突出した突端面６Ｂであって同一面（Ｘ−Ｙ平面）上に形成されている。基準当接面６Ｐは、底面６Ａからスポット状に突出した同一平面上の複数の突端面６Ｂによって形成されている。また、ベース部材６の底面６Ａからは開口６Ｃの周囲に複数の回転規制部６０が突出して形成されている。

ベース部材６の開口６Ｃを挟んだ一対の支持面６Ｓには、板状弾性部材５０からなる弾性規制部材５Ｂの外側取付部５０Ａを介して、枠部材３がそれぞれ支持される。ベース部材６の他の支持面６Ｓには、開口部６Ｃを挟んで一対のコイルホルダ３０が支持される。一対の枠部材３と一対のコイルホルダ３０には、それぞれ第２駆動部材４Ｂであるコイル４０が互いに対向するように固定される。枠部材３へのコイル４０の固定は、枠部材３の側面３Ｄから突起する突起部３Ｅをコイル４０の芯部４０Ｂに挿入することによって行う。この突起部３Ｅは一対設けられており、この一対の突起部３Ｅ間のスペースにレンズ位置検出手段７（ホール素子７０）が設置される。枠部材３は一対の腕部３Ｃを有することで傾きや変形が生じ難い断面形状を有しており、コイル４０とマグネット４１との間隔を一定に保ちながらコイル４０を支持している。

弾性規制部材５Ｂは、左右一対の外側取付部５０Ａと中央の内側取付部５０Ｂとその間を連結する弾性変形部５０Ｃを備えており、外側取付部５０Ａにおける位置決め孔５０Ａ１に支持面６Ｓ上の位置決め突起６Ｄを挿入し、支持面６Ｓ上に外側取付部５０Ａを介して枠部材３の端面３Ｂを載せて固定することで、左右の外側取付部５０Ａがベース部材６の支持面６Ｓに固定される。弾性規制部材５Ｂの内側取付部５０Ｂには、レンズ枠部材２の一方の端部２Ｂが取り付けられる。この際には、取付部材５１が内側取付部５０Ｂを挟んでレンズ枠部材２の端部２Ｂに取り付けられる。

一対の枠部材３の端面３Ａには、板状弾性部材５０からなる弾性規制部材５Ａの一対の外側取付部５０Ａが支持される（この弾性規制部材５Ａも弾性規制部材５Ｂと同様に左右一対の外側取付部５０Ａと中央の内側取付部５０Ｂとその間を連結する弾性変形部５０Ｃを備えている。）。端面３Ａに弾性規制部材５Ａの外側取付部５０Ａを載せて押さえ部材５２で押さえて固定することで、弾性規制部材５Ａの左右の外側取付部５０Ａが一対の枠部材３の端面３Ａに固定される。この際、端面３Ａ上の位置決め突起３Ｆを外側取付部５０Ａの位置決め孔５０Ａ１と押さえ部材５２の位置決め孔５２Ａに挿入する。弾性規制部材５Ａの内側取付部５０Ｂには、レンズ枠部材２の他方の端部２Ａが取り付けられる。この際には、取付部材５３が内側取付部５０Ｂを挟んでレンズ枠部材２の端部２Ａに取り付けられる。

レンズ枠部材２は、その側面２Ｃに突起部２２を備えており、一対の突起部２２間に第１駆動部材４Ａであるマグネット４１が第２駆動部材４Ｂであるコイル４０に対面するように取り付けられている。ここでは、駆動手段４として、レンズ枠部材２の光軸周りに４組のコイル４０とマグネット４１を設けているが、図示Ｙ軸方向に沿って配置される２組のコイル４０とマグネット４１は必要に応じて省略することが可能である。その場合にはコイルホルダ３０を支持する支持面６Ｓを省くことができるのでベース部材６の専有面積の省スペース化が可能になる。

図２は、シールドカバー１４を取り外した状態の組み立て完了状態を示している。ベース部材６には、その外周縁付近に２つの端子引出部６１が設けられており、その端子引出部６１にそれぞれ絶縁性部材１３を介して端子１２（１２Ａ，１２Ｂ）が取り付けられている。複数のコイル４０は連続した導線によって構成されており、その一端が端子１２Ａに接続され、他端が端子１２Ｂに接続されている。

コイル４０に電流が流れていない無通電状態では、レンズ枠部材２は、弾性規制部材５Ａ，５Ｂの弾性変形部５０Ｃによってベース部材６側に押圧（与圧）されており、レンズ枠部材２の基準端面２Ｓがベース部材６の基準当接面６Ｐに当接することで安定した状態を保持している。このような与圧を付与するためには、弾性規制部材５Ｂの外側取付部５０Ａが支持される支持面６Ｓの光軸方向高さに対して弾性規制部材５Ｂの内側取付部５０Ｂが取り付けられるレンズ枠部材２の端部２Ｂの光軸方向高さが高くなるように基準当接面６Ｐの高さが設定されている。この際、基準端面２Ｓと基準当接面６Ｐをレンズの光軸に対して垂直な面に設定しておくことで、弾性規制部材５Ａ，５Ｂは光軸に対して偏った変形を起こすこと無く光軸に対称な弾性力をレンズ枠部材２に付与し続けることができる。

図４は、レンズ枠部材の繰り出し状態を示した説明図（断面図）である。端子１２（１２Ａ，１２Ｂ）に駆動信号が送られコイル４０に電流が流れると、図示のように、弾性規制部材５Ａ，５Ｂによって動きが規制されているレンズ枠部材２は、駆動手段４の駆動力によって光軸方向に沿ってベース部材６から離間するように移動し、駆動手段４の駆動力と弾性規制部材５Ａ，５Ｂの変形によって高められる弾性力が釣り合うところでレンズ枠部材２の位置が保持される。このように、駆動手段４の駆動力を制御することでレンズ枠部材２の光軸方向に沿った位置を任意に調整することが可能になる。

図５は、レンズ駆動装置の実装状態を示している。前述したレンズ駆動装置１は、撮像素子が実装された回路基板１７上に配備され、ベース部材６から引き出された端子１２Ａ，１２Ｂが回路基板１７の接続端子１７Ａ，１７Ｂに半田などで接続される。この回路基板１７には前述したフォーカス位置調整部７２が搭載されており、レンズ位置検出手段７の出力端子７１もこの回路基板１７に接続される。

ベース部材６の外周縁に設けたカバー取付部６Ｒ上にシールドカバー１４の外周端が載置される。シールドカバー１４は、駆動手段４（第１駆動部材４Ａ，第２駆動部材４Ｂ）や端子１２Ａ，１２Ｂのレンズ枠部材２側（支持面６Ｓ側）を覆うように配置され、その天板部にはレンズ枠部材２のレンズ装着口２０に装着されるレンズバレル２１を露出させる開口１４Ａが形成されている。このようなシールドカバー１４を設けることで駆動手段４から発せられる電磁ノイズの輻射を効果的に抑止することができる。

図６，図７は、レンズ駆動装置を備えた電子機器の例を示している。レンズ駆動装置１は、図６に示すように、集光や結像機能或いは撮像機能を有する光学機器や電子機器、例えば、カメラ１００，撮像装置２００に装着される。また、レンズ駆動装置１は、図７に示すように、集光や結像機能或いは撮像機能を有する携帯情報端末３００（携帯電話，スマートフォン，タブレット型ＰＣ，ノート型ＰＣなど）に装着される。

レンズ駆動装置１を備えた光学機器や電子機器（カメラ１００，撮像装置２００，携帯情報端末３００など）は、レンズ駆動装置１がコイル４０の芯部４０Ｂにレンズ位置検出手段７を備えていることで、小型化を実現しながら、レンズ位置を検出した精度の高いフォーカス制御を行うことができる。また、導電性部材のベース部材６とシールドカバー１４によって外郭が覆われていることで、電磁ノイズの外部輻射を抑止することができるので、その周囲に配置される電子部品を安定して動作させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、本発明の具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：レンズ駆動装置；
１００：カメラ；２００：撮像装置；３００：携帯情報端末；
２：レンズ枠部材；２Ａ，２Ｂ：端部；２Ｃ：側面；２Ｓ：基準端面；
２０：レンズ装着口；２１：レンズバレル；２２：突起部；
３：枠部材；３Ａ，３Ｂ：端面；３Ｃ：腕部；３Ｄ：側面；
３Ｅ：突起部；３Ｆ：位置決め突起；
３０：コイルホルダ；
４：駆動手段；４Ａ：第１駆動部材；４Ｂ：第２駆動部材；
４０：コイル；４０Ａ：側面；４０Ｂ：芯部；
４１：マグネット；４１Ａ：側面；４２：ヨーク；
１２（１２Ａ，１２Ｂ）：端子；１３：絶縁性部材；
１４：シールドカバー；１４Ａ：開口；
１７：回路基板；１７Ａ，１７Ｂ：接続端子；
５，５Ａ，５Ｂ：弾性規制部材；
５０：板状弾性部材；５０Ａ：外側取付部；５０Ａ１：位置決め孔；
５０Ｂ：内側取付部；５０Ｃ：弾性変形部；
６：ベース部材；
７：レンズ位置検出手段；７１：出力端子，７２：フォーカス位置調整部

Claims (6)

1. 装着するレンズの光軸方向に移動自在なレンズ枠部材と、
   前記レンズ枠部材の周囲に配置され前記レンズ枠部材を移動自在に保持する枠部材と、
   前記レンズ枠部材に固定される第１駆動部材と前記枠部材に固定される第２駆動部材を備え、前記レンズ枠部材を前記光軸方向に駆動する駆動手段と、
   前記レンズ枠部材の前記光軸方向の移動を弾性的に規制する弾性規制部材とを備え、
   前記第１駆動部材と前記第２駆動部材の一方がコイルであって他方がマグネットであり、
   前記コイルの芯部に前記マグネットの磁界を検出することで前記レンズ枠部材の位置を検出するレンズ位置検出手段を設けたことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記レンズ位置検出手段の出力とフォーカス信号によって前記駆動手段を駆動して前記レンズ枠部材の位置をフォーカス位置に調整するフォーカス位置調整部を備えることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記レンズ位置検出手段は、ホール素子によって構成されることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
4. 請求項１〜３にいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えたカメラ。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えた撮像装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えた携帯情報端末。

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