JP3131289U - マイクロレンズ２段式フォーカス構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな機構で省エネ性が良いマイクロレンズ２段式フォーカス構造の提供。
【解決手段】マイクロレンズ２段式フォーカス構造の一種は、磁性素子が作る磁場とコイル素子中の電流の作用を通し、発生する作用力がキャリアを移動させることができ、さらに進めて、レンズを適当な位置へ移動するのを先導し、フォーカス或いはズーム動作が完成する。別の方面では、透磁素子と磁性素子間の吸引力を利用し、キャリアを特定位置に固定することができ、コイル素子の電流を切り、またレンズを安定的に固定し、パワーの消耗を節約し、省エネの目標を達成することができる。
【選択図】図２

Description

本考案はマイクロレンズ２段式フォーカス構造の一種で、特に電磁駆動装置を動力源としてレンズを駆動し、２段式位置切り替え運動を行うフォーカス駆動装置に関するものである。

図１に示すように、一般的な撮影装置１０中には、主にレンズセット１１、及びフォトセンサー素子１２を包括し構成される。その中で、レンズセット１１は被写体の反射影像光にフォトセンサー素子１２上に映像を作る。レンズセット１１とフォトセンサー素子１２間の距離を固定とすると（すなわち固定フォーカスレンズ）、それは２-３メートル以上の距離（Ｈｙｐｅｒ ｆｏｃａｌ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）の物だけをはっきり見せることができる。近接撮影機能を持たせたければ、別途、レンズ駆動装置を利用してレンズセットを移動し、レンズセットとフォトセンサー素子間の距離を変えて、フォーカス（Ｆｏｃｕｓ）の目的を達成する必要がある。

レンズセットが光学ズーム（Ｚｏｏｍ）機能を有する時、レンズセット内部の多くのレンズ群の間にはまた、ズーム倍率の変更を配合し、互いに対応する移動を生じさせる必要がある。この時、上記に述べたレンズ群はまた駆動装置をレンズモジュール中に設計する必要がある。

科学技術の進歩により、デジタルカメラの体積は相当小さくされ、現在の携帯電話にはまた、多くにデジタルカメラ機能が設置されている。これらは全て接写レンズのマイクロ化によるものであり、マイクロレンズ内には多種のオートフォーカス駆動構造がある。現在最も普遍的に使用されているのは、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）で、その体積が小さく、使用電量が少なく、位置移動が正確で低価格等の長所があるため、マイクロレンズのオートフォーカスの短距離駆動に適合する。

周知のマイクロレンズは多くが２段式フォーカス或いはズーム機構設計とし、その移動レンズセットの機構設計は「手動方式」の採用が主で、使用上あまり便利でない。本考案は上記の欠点に対し改善を行い、マイクロレンズの２段式フォーカス駆動方式を手動から電磁駆動へ変える。同時にモジュール機構の設計をシンプル化して、生産コストを下げ、且つ組立工程を改良する。このマイクロレンズのフォーカス駆動装置が携帯電話、ノートパソコン、PDA…等の製品のカメラモジュール上に用いられることを望む。

特許文献１、特許文献２、特許文献３及び特許文献４等の特許の前案に、若干のレンズ駆動装置の周知の技術が掲載されているが、これら特許の前案には、いずれも本考案と同じ、或いは類似した技術的特徴は掲載されていない。

米国特許第ＵＳ５１５０２６０号明細書 米国特許第ＵＳ６３９２８２７号明細書 米国特許第ＵＳ５２２０４６１号明細書 米国特許第ＵＳ５４７１１００号明細書

本考案の第一の目的は、提供するマイクロレンズ２段式フォーカス構造のフォーカス駆動装置が、機構がよりシンプルで省エネ性がさらに良いなどの長所を持ち、且つ電磁駆動方式のレンズ（レンズ群）移動を用いて、２段フォーカス或いはズーム機能を達成することができ、更にはカメラモジュールの機能をアップすることである。

本考案の第二の目的は、提供するマイクロレンズ２段式フォーカス構造のフォーカス駆動装置が、透磁素子と磁性素子間の吸引力を利用し、キャリアを特定位置に固定することができ、すなわちコイル素子の電流を切り、またレンズを安定的に固定でき、パワーの消耗を節約し、省エネの目的を達成することである。

上記の目的を達成するため、本考案のマイクロレンズ２段式フォーカス構造のフォーカス駆動装置は以下のものを包括する。キャリアはレンズを載せるのに用い、且つレンズは１つの軸方向を有すると定義する。フレームはそのキャリアが相対移動できる方式でフレーム内にセットされ、キャリアをフレーム内でその軸方向に沿って線性移動をさせることができる。電磁駆動機構は少なくとも１つのコイル素子と少なくとも１つの磁性素子を有し、そのコイル素子が磁性素子とキャリアを覆い、その磁性素子はキャリア上に設置されている。及び位置決め機構はフレーム上に設置され、それは少なくとも１つの透磁素子と、少なくとも１つの弾性素子を有し、どちらもキャリアの軸方向上に位置する。コイル素子上に設定方向の電流をかけた時、コイル素子と磁性素子間に予定された相互作用を産生させてキャリアを推進させ、キャリアは位置決め機構の誘導を受け、設定位置へ移動することができる

請求項１の考案は、キャリア、フレーム、電磁駆動機構及び位置決め機構を含み、
該キャリアはレンズを載せるのに用い、且つレンズは１つの軸方向を有すると定義し、 該フレームはそのキャリアは相対移動できる方式で、そのフレーム内にセットされ、そのキャリアをそのフレーム内で、その軸方向に沿って線性移動させることができ、
該電磁駆動機構は少なくとも１つのコイル素子と少なくとも１つの磁性素子を有し、その磁性素子がそのキャリア上に設置され、及び
該位置決め機構はそのフレーム上に設置され、それは少なくとも１つの透磁素子と、少なくとも１つの弾性素子を有し、どちらもそのキャリアの軸方向上に位置し、
そのコイル素子上に設定方向の電流をかけると、そのコイル素子とその磁性素子間に予定された相互作用が起き、そのキャリアを推進させ、そのキャリアはその位置決め機構の誘導を受け、設定位置へ移動することを特徴とするマイクロレンズ２段式フォーカス構造している。
請求項２の考案は、前記コイル素子に設定方向の電流をかけると、そのキャリアが移動し、且つその透磁素子の位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造としている。
請求項３の考案は、前記コイル素子は、継続して設定方向と相反する電流をかけると、そのキャリアがその弾性素子の作用により、フォーカス位置へ移動することを特徴とする請求項２記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造としている。
請求項４の考案は、前記フレーム前方には保護カバーが設けられ、そのフレーム後方には底台が設置されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造としている。
請求項５の考案は、前記コイル素子は、その磁性素子とそのキャリアを覆っていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造としている。
請求項６の考案は、前記コイル素子は、その透磁素子を覆っていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造としている。

本考案は提供するマイクロレンズ２段式フォーカス構造のフォーカス駆動装置が、機構がよりシンプルで省エネ性がさらに良いなどの長所を持ち、且つ電磁駆動方式のレンズ（レンズ群）移動を用いて、２段フォーカス或いはズーム機能を達成することができ、更にはカメラモジュールの機能をアップすることである。提供するマイクロレンズ２段式フォーカス構造のフォーカス駆動装置が、透磁素子と磁性素子間の吸引力を利用し、キャリアを特定位置に固定することができ、すなわちコイル素子の電流を切り、またレンズを安定的に固定でき、パワーの消耗を節約し、省エネの目的を達成することである。

図２に示すのは、本考案のマイクロレンズ２段式フォーカス構造の第一の好ましい実施例の立体分解図である。本考案のレンズ駆動装置は、キャリア２０、フレーム３０、電磁駆動機構４０、位置決め機構５０、保護カバー６０、底台７０を包括し、その保護カバー６０はフレーム３０の前方に位置し、その底台７０はフレーム３０の後方に位置する。

そのキャリア２０はレンズ２１を載せるのに用い、且つレンズ２１は１つの軸方向２２を有すると定義し、それはそのレンズ２１が集光に用いる１つの軸心方向とする。本考案の第一の好ましい実施例中、そのレンズ２１はシングルレンズ群、且つズーム機能を持たないレンズモジュールとする。或いは本考案で述べるレンズ２１はズームレンズセット中の透過型レンズ群とすることもできる。

そのキャリア２０は中空リング状構造とし、且つ中央の軸方向２２に貫通孔２３を設け、貫通孔２３とレンズ２１間には対応する結合用ネジ山構造２４が設けられ、レンズ２１を貫通孔２３中に結合し、入れ置き、また固定するのに便利である。

そのキャリア２０は相対移動ができる方式でフレーム３０内にセットされ、且つフレーム３０内でその軸方向２２に沿って線性移動を行うことができる。そのフレーム３０は中空構造で、且つそれが軸方向２２に投影する内縁輪郭はちょうどキャリア２０の外縁輪郭と対応する。キャリア２０がフレーム３０中に納められる時、その両者の内外輪郭の配合は、事実上、線性ガイド機構を構成し、キャリア２０をフレーム３０内だけで線性移動させ、回転しないようにできる。

その電磁駆動機構４０はキャリア２０に連動され、そのキャリア２０をフレーム３０内で軸方向２２に沿って前後方向の線性移動運動をさせる駆動を提供する。本実施例中、その電磁駆動機構４０は１つのコイル素子４１と２つの磁性素子４２を有するが他の数量でもよい。その磁性素子４２は永久磁石に属し、キャリア２０の外部表面上に等距離間隔で分布し、また設置されている。そのコイル素子４１はフレーム３０上に結合し、且つ磁性素子４２とキャリア２０を覆っている。コイル素子４１上に設定方向の電流をかけることで推進力が生じ、磁性素子４２が提供する推進力と同じ方向とすることができ、つまり実質上、ほとんど２倍に等しい推進力が提供される。そのため電磁駆動機構４０がキャリア２０を駆動する機能を大幅にアップする。

その位置決め機構５０はフレーム３０と保護カバー６０上に設置され、キャリア２０を軸方向２２で移動させる時、位置決め機構５０の誘導を受け、設定位置或いはフォーカス位置に位置決めされる。その位置決め機構５０は１つの透磁素子５１と１つの弾性素子５２を有し、どちらもキャリア２０前方の軸方向２２上に位置する。その透磁素子５１はヨーク（鉄）片で構成される扁平リング状構造とし、キャリア２０が電磁駆動機構４０の駆動を受けて、透磁素子５１付近へ移動すると、キャリア２０上に位置する磁性素子４２は、透磁素子５１と互いに引き合い、更にキャリア２０を設定位置に位置決めする。その弾性素子５２はキャリア２０を支えるために供され、キャリア２０とフレーム３０間の摩擦を低下させ、摩擦で生じる粒子が結像効果に影響するのを減少させる。

図３に示すのは、図２（レンズは省略）のフォーカス動作の断面図である。設定電流（正電圧）をコイル素子４１上にかけると、磁力はキャリア２０を前方向（矢印９４方向）へ推進させ、磁性素子４２と透磁素子５１を互いに吸着させ、キャリア２０とレンズ２１を透磁素子５１の位置に固定する。継続して設定方向に相反する電流（負電圧）をコイル素子４１上にかけると、磁性素子４２と透磁素子５１を互いに反発させ、キャリア２０とレンズ２１は透磁素子５１の位置（矢印９５方向）を離脱し、弾性素子５２の弾性バランスの回復により、キャリア２０とレンズ２１をフォーカス位置に固定し、これを２段式フォーカス動作とする。

図４、図５に示すのは、本考案のマイクロレンズ２段式フォーカス構造の第二の好ましい実施例の立体分解図、及びそのフォーカス動作の断面図（レンズは省略）である。本考案のレンズ駆動装置は、キャリア８０、フレーム８１、電磁駆動機構８２、位置決め機構８３、保護カバー８４、底台８５を包括し、その保護カバー８４はフレーム８１の前方に位置し、その底台８５はフレーム８１の後方に位置する。

そのキャリア８０は中空構造とし、レンズ８６及び貫通孔８７を設け、且つレンズ８６は１つの軸方向８８を有すると定義し、貫通孔８７とレンズ８６間には対応する結合用ネジ山構造９３が設けられ、レンズ８６をキャリア８０上に固定するのに便利で、そのキャリア８０はフレーム８１内にセットされ、且つフレーム８１内でその軸方向８８に沿って線性移動を行うことができる。

その位置決め機構８３は１つの透磁素子９１、及び１つの弾性素子９２を有し、その透磁素子９１はヨーク（鉄）片で構成される扁平構造とし、キャリア８０の前方に位置し、その弾性素子９２はキャリア８０の前方に位置する。

その電磁駆動機構８２は１つのコイル素子８９、及び２つの磁性素子９０を有し、その磁性素子９０は永久磁石に属し、それはキャリア８０の外部表面上に設置され、そのコイル素子８９は透磁素子９１の外周に覆われている。

図５に示すように、電流（正電圧）をコイル素子８９上にかけると、透磁素子９１は磁性を産生し、磁性素子９０を吸着し、キャリア８０を前へ（矢印９６方向）向かわせ、且つ透磁素子９１の位置に固定させる。継続して反対方向の電流（負電圧）をコイル素子８９上にかけると、磁性素子９０と透磁素子９１を互いに反発させ、キャリア８０は透磁素子９１の位置の所（矢印９７方向）から離脱し、弾性素子９２の弾性バランスの回復により、キャリア８０とレンズ８６をフォーカス位置に固定させ、これを２段式フォーカス動作とする。

図２、図４に示すように、透磁素子５１、９１と磁性素子４２、９０間の吸引力、及び弾性素子５２、９２の弾力により、各段階のフォーカス動作を完成すると、すぐにコイル素子４１、８９の電流を切り、またレンズ２１、８６を安定的に固定し、パワーの消耗を節約し、省エネの目標を達成することができる。

周知のレンズのフォーカス原理を示す図である。 考案のマイクロレンズ２段式フォーカス構造の第一の好ましい実施例の立体分解図である。 図２（レンズは省略）の動作の断面図である。 本考案の図２の好ましい実施例の立体分解図である。 図４の（レンズは省略）のフォーカス動作の断面図である。

符号の説明

１０ 撮影装置
１１ レンズセット
１２ フォトセンサー素子
２０ キャリア
２１ レンズ
２２ 軸方向
２３ 貫通孔
２４ ネジ山構造
３０ フレーム
４０ 電磁駆動機構
４１ コイル素子
４２ 磁性素子
５０ 位置決め機構
５１ 透磁素子
５２ 弾性素子
６０ 保護カバー
７０ 底台
８０ キャリア
８１ フレーム
８２ 電磁駆動機構
８３ 位置決め機構
８４ 保護カバー
８５ 底台
８６ レンズ
８７ 貫通孔
８８ 軸方向
８９ コイル素子
９０ 磁性素子
９１ 透磁素子
９２ 弾性素子
９３ ネジ山構造
９４、９５、９６、９７ 矢印

Claims (6)

1. キャリア、フレーム、電磁駆動機構及び位置決め機構を含み、
   該キャリアはレンズを載せるのに用い、且つレンズは１つの軸方向を有すると定義し、 該フレームはそのキャリアは相対移動できる方式で、そのフレーム内にセットされ、そのキャリアをそのフレーム内で、その軸方向に沿って線性移動させることができ、
   該電磁駆動機構は少なくとも１つのコイル素子と少なくとも１つの磁性素子を有し、その磁性素子がそのキャリア上に設置され、及び
   該位置決め機構はそのフレーム上に設置され、それは少なくとも１つの透磁素子と、少なくとも１つの弾性素子を有し、どちらもそのキャリアの軸方向上に位置し、
   そのコイル素子上に設定方向の電流をかけると、そのコイル素子とその磁性素子間に予定された相互作用が起き、そのキャリアを推進させ、そのキャリアはその位置決め機構の誘導を受け、設定位置へ移動することを特徴とするマイクロレンズ２段式フォーカス構造。
2. 前記コイル素子に設定方向の電流をかけると、そのキャリアが移動し、且つその透磁素子の位置に位置決めすることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造。
3. 前記コイル素子は、継続して設定方向と相反する電流をかけると、そのキャリアがその弾性素子の作用により、フォーカス位置へ移動するとする請求項２記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造。
4. 前記フレーム前方には保護カバーが設けられ、そのフレーム後方には底台が設置されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造。
5. 前記コイル素子は、その磁性素子とそのキャリアを覆っていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造。
6. 前記コイル素子は、その透磁素子を覆っていることを特徴とする請求項１記載のマイクロレンズ２段式フォーカス構造。

Images