JP6785661B2

JP6785661B2 - レンズ駆動装置

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Publication number: JP6785661B2
Application number: JP2016561454A
Authority: JP
Inventors: 龍吉白
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: US20170322476A1; US10606147B2; CN107077045B; CN107077045A; JPWO2016084523A1; WO2016084523A1

Description

本発明は、レンズ駆動装置に関するものである。

コイルとマグネットからなる電磁駆動式の駆動部を備えるレンズ駆動装置が知られている。このようなレンズ駆動装置には、レンズ枠を光軸方向に沿って駆動するオートフォーカス用の駆動装置と、レンズ枠を光軸に交差する方向に駆動する手振れ補正用の駆動装置があり、下記特許文献１に記載されたカメラは、オートフォーカス用の駆動装置と手振れ補正用の駆動装置を合わせて備えている。

このようなレンズ駆動装置は、レンズ枠が板バネなどの弾性支持部材を介して支持部材に取り付けられており、駆動部が発生する推力と弾性支持部材の弾性力が釣り合ったところでレンズ枠の位置を制御する。下記特許文献１に記載された従来技術は、オートフォーカス用レンズ駆動装置全体を、光軸に直交し、かつ互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動させることにより、手振れ補正を行うようにした手振れ補正装置であって、オートフォーカス用レンズ駆動装置の底面部で離間して配置されたベースと、このベースの外周部で一端が固定され、光軸に沿って延在し、オートフォーカス用レンズ駆動装置全体をＸ方向及びＹ方向に揺動可能に支持する複数本のワイヤー（サスペンションワイヤー）を備えている。

特開２０１１−６５１４０号公報

従来のレンズ駆動装置は、レンズ枠が板バネを介して支持部材に弾性支持され、支持部材に取り付けられた板バネの四隅にワイヤーの一端部が固定されて、ワイヤーの他端部がベース支持部材に固定されている。このため、レンズ枠と支持部材は、ワイヤーの先端部で宙吊り状に支持されている。

このようなレンズ駆動装置に、落下衝撃などの外力が加わると、宙吊り状に支持された支持部材が大きな加速度でベース支持部材側に近接することになり、ワイヤーに座屈荷重が加わる懸念がある。これに対して、ワイヤーの剛性を高めることで対処しようとすると、レンズ駆動装置の小型化・軽量化の要求によって駆動部が小型化されて推力が小さくなっている事情から対処し難い問題がある。

また、手振れ補正のためにレンズ枠を光軸と交差する方向に移動させると、必然的にレンズ枠を弾性支持するワイヤーが湾曲することになるが、この際、ワイヤーの先端部と板バネとの固着箇所の剛性によってレンズ枠は光軸を平行移動させることができず、光軸が傾斜（チルトが発生）する問題が生じる。この光軸の傾斜は、光軸と交差する方向への移動量が大きい程大きな傾斜になる。

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、落下衝撃時などにおけるワイヤーの座屈や破損を防止すること、手振れ補正時の光軸の傾斜を抑止することで、精度の高いレンズ駆動を可能にすること、などが本発明の課題である。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
レンズ枠と、該レンズ枠を、板バネを介して光軸方向に弾性支持する支持枠と、前記支持枠に支持された前記レンズ枠を、支持ワイヤーを介して光軸と交差する方向に弾性支持するベース支持部材と、前記レンズ枠を光軸方向及び光軸に交差する方向の一方又は両方に駆動する駆動部とを備え、前記板バネは、前記レンズ枠の前側を前記支持枠の前側に支持する前側板バネを備え、前記前側板バネは、前記支持枠の取り付け部より外側に張り出す弾性アーム部と該弾性アーム部に連結されるワイヤー取り付け部を備え、前記ワイヤー取り付け部と前記弾性アーム部の連結部が、前記支持ワイヤーの先端部を前記ワイヤー取り付け部に固着する固着位置と前記光軸とを結ぶ直線に直交して前記固着位置を通る直線に対して、前記光軸側とは逆側に配置され、前記ベース支持部材に設けられる外部接続端子、前記支持ワイヤー、及び前記前側板バネを経由して前記レンズ枠に設けられるフォーカスコイルへの給電路を形成することを特徴とするレンズ駆動装置。

このような特徴を有する本発明のレンズ駆動装置によると、落下衝撃時などにおけるワイヤーの座屈や破損を防止することができ、手振れ補正時の光軸の傾斜を抑止することで、精度の高いレンズ駆動を可能にする。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体斜視図（カバーを外した状態）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の平面図である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の前側板バネを示した平面図（（ａ）が全体平面図、（ｂ）が部分平面図）である。本発明の実施形態に係る前側板バネの変形状態を示した説明図である（（ａ）が本発明の実施形態を示し、（ｂ）が従来技術を示している。）。本発明の他の実施形態に係るレンズ駆動装置の前側板バネを示した部分平面図である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を備えた電子機器（（ａ）がカメラ、（ｂ）が携帯情報端末）を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜３は、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ている。レンズ駆動装置１は、レンズ枠２、支持部３、駆動部４を備えている。レンズ枠２は、図示省略したレンズバレルを取り付けるレンズバレル取り付け口２Ｓを備える。レンズバレル取り付け口２Ｓの中心軸がレンズの光軸になる。以後、レンズの物体側を「前」として説明し、レンズの像側を「後」として説明する。図においては、光軸方向をＺ方向で示し、光軸に交差する方向をＸ，Ｙ方向で示す。

駆動部４は、レンズ枠２を光軸方向及び光軸に交差する方向の一方又は両方に駆動する。図示の例は、光軸方向に駆動するオートフォーカス用の駆動部と光軸に交差する方向に駆動する手振れ補正用の駆動部を備える例を示している。図示の例では、駆動部４は、レンズ枠２の外側面に光軸周りに巻かれたフォーカスコイル２０、レンズ枠２の周囲に配置される４個のフォーカスマグネット２１、磁界の方向がＸ−Ｙ方向で直交する２個の手振れ補正マグネット２３（２３Ａ，２３Ｂ）、それらの後方にそれぞれ配置される手振れ補正コイル２２（２２Ａ，２２Ｂ）を備えている。

支持部３は、レンズ枠２を駆動部４の駆動方向に対して弾性支持する。駆動部４の推力と支持部３の弾性力の釣り合いでレンズ枠２の位置が制御される。支持部３は、レンズ枠２の外側に配置される支持枠（可動支持枠）１０とレンズ枠２の後方に配置されるベース支持部材１５を備える。支持枠１０は、板バネ（前側板バネ１１，１２と後側板バネ１３）を介してレンズ枠２を光軸方向に弾性支持し、ベース支持部材１５は、支持枠１０に支持されたレンズ枠２を、光軸方向に沿って複数配置された支持ワイヤー１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを介して光軸と交差する方向に弾性支持する。支持枠１０は、レンズ枠２を光軸周りに囲んだ矩形状になっており、その角部が前述したフォーカスマグネット２１を保持するマグネット保持部１０Ｐになっている。

支持枠１０の前端取り付け部１０Ａ，１０Ｂには、前側板バネ１１の外側取り付け部１１Ａ，１１Ｂが取り付けられ、前側板バネ１１の内側取り付け部１１Ｃがレンズ枠２の前面２Ａに設けられる前側取り付け部２Ａ１に取り付けられる。支持枠１０の前端取り付け部１０Ｃ，１０Ｄには、前側板バネ１２の外側取り付け部１２Ｂ，１２Ａが取り付けられ、前側板バネ１２の内側取り付け部１２Ｃがレンズ枠２の前面２Ａに設けられる前側取り付け部２Ａ１に取り付けられる。

前側板バネ１１は、外側取り付け部１１Ａ，１１Ｂと内側取り付け部１１Ｃとの間に弾性部１１Ｄを備えており、同様に、前側板バネ１２は、外側取り付け部１２Ａ，１２Ｂと内側取り付け部１２Ｃとの間に弾性部１２Ｄを備えている。

支持枠１０の後端取り付け部１０Ｅには、後側板バネ１３の外側取り付け部１３Ａが取り付けられ、後側板バネ１３の内側取り付け部１３Ｂがレンズ枠２の後面に設けられる後側取り付け部２Ｃに取り付けられる。後側板バネ１３は、外側取り付け部１３Ａと内側取り付け部１３Ｂの間に弾性部１３Ｃを備えている。

レンズ枠２の前側が、弾性部１１Ｄ，１２Ｄを備える前側板バネ１１，１２を介して支持枠１０の前側に支持されており、レンズ枠２の後側が弾性部１３Ｃを備える後側板バネ１３を介して支持枠１０の後側に支持されている。これによって、光軸方向の駆動に対してはレンズ枠２が支持枠１０に弾性的に支持されている。

ベース支持部材１５は、レンズ枠２及び支持枠１０の後側に配置され、底板１５Ｂにレンズを通った光を通過させる中央開口１５Ａを備えている。図示の例では、ベース支持部材１５は、支持枠１０と同様に、光軸周りに角部を有する矩形状になっており、角部にワイヤー保持部１５Ｃを備えている。

支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄは、湾曲に対して弾性を有しており、後端がベース支持部材１５のワイヤー保持部１５Ｃに保持されて光軸に沿って立設されている。そして、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの先端部は、支持枠１０に取り付けられている前側板バネ１１，１２の外側取り付け部１１Ａ，１２Ａ，１１Ｂ，１２Ｂからそれぞれ外に張り出したワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓに固着されており、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄがレンズ枠２を弾性支持する支持枠１０を宙吊り状に支持している。これによって、レンズ枠２は支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの弾性的な湾曲によって光軸に交差する方向の駆動に対して弾性的に支持されている。

ベース支持部材１５は、外部接続端子１５Ｆを備え、底板１５Ｂに外部接続端子１５Ｆと接続する回路を備えることで、駆動部４への給電端部を構成している。独立した複数の端子を有する外部接続端子１５Ｆの一部は、底板１５Ｂが備える回路を経由してベース支持部材１５のコイル支持部１５Ｄに支持される手振れ補正コイル２２（２２Ａ，２２Ｂ）の両端に接続されており、この手振れ補正コイル２２の給電端子になっている。

また、外部接続端子１５Ｆの他の一部は、底板１５Ｂが備える回路からワイヤー保持部１５Ｃに保持された支持ワイヤー１４Ａ，１４Ｂと前側板バネ１１，１２を経由してフォーカスコイル２０の両端に接続されており、このフォーカスコイル２０の給電端子になっている。

更に、外部接続端子１５Ｆの他の一部は、底板１５Ｂが備える回路を経由してベース支持部材１５のセンサー支持部１５Ｅに支持される位置検出センサー６（６Ａ，６Ｂ）に接続されており、位置検出センサー６（６Ａ，６Ｂ）の入出力端子になっている。位置検出センサー６（６Ａ，６Ｂ）としては、ホールセンサ（磁気センサー）を用いることができ、支持枠１０には、位置検出センサー６に対向するように位置検出用マグネット７（７Ａ，７Ｂ）が設けられている。

フォーカスコイル２０と手振れ補正コイル２２への給電をそれぞれ独立して制御することで、レンズ枠２のフォーカス制御と手振れ補正制御をそれぞれ行うことができる。その際、手振れ補正制御は位置検出センサー６（６Ａ，６Ｂ）の検出信号によるフィードバック制御がなされる。ベース支持部材１５の後方には、例えば、図示省略したフィルター枠が装着され、更にその後方には撮像素子が装着される。また、支持枠１０の外周を囲むように、中央開口５Ａを備えるカバー５がベース支持部材１５に装着される。

図４は、前側板バネ１１，１２を示している（（ａ）が全体平面図であり、（ｂ）が部分平面図である。）。前側板バネ１１，１２は、支持枠１０の取り付け部より外側に張り出す弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔを備えており、この弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔにそれぞれワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓが連結されている。弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔはワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓの左右に一対設けられ、それぞれ２箇所の連結位置Ｒで連結されている。

そして、ワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓと弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔとの連結位置Ｒが、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの先端部をワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓに固着する固着位置Ｗより外側に配置されている。図中の線Ｌ１は固着位置Ｗと光軸Ｏを結ぶ仮想線であり、線Ｌ２は線Ｌ１に直交して固着位置Ｗを通る仮想線であるが、前述した連結位置Ｒは線Ｌ２に対して外側（光軸側の逆側）に配置されている。

また、弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔとワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓは、光軸Ｏ周りの軸対称位置に配備されている。図示の例では、光軸Ｏ周りの四方に弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔとワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓが配置されている。

このような前側板バネ１１，１２を備えるレンズ駆動装置１は、図５（ａ）に示すように、支持枠１０に矢印方向の大きな荷重が作用した場合にも、ワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓと弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔとの連結位置Ｒで両部の間に角度変位が生じ、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄで支持されるワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓは水平状態を維持することになる。これによって、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの湾曲を極力抑えることができ、落下衝撃などに対して、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの座屈や破損を防止することができる。

これに対して、図５（ｂ）に示す従来技術のように、板バネ１１Ｊにおいて、ワイヤー取り付け部１１Ｊ１と弾性アーム部１１Ｊ２の連結位置Ｒを、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの先端部がワイヤー取り付け部１１Ｊ１に固着される固着位置Ｗより内側に配置した場合には、支持枠１０の矢印方向の変位でワイヤー取り付け部１１Ｊ１が傾斜することになり、これによって、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄが湾曲して座屈や破損が生じ易い状態になる。

また、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置１は、支持枠１０（レンズ枠２）の移動に対して支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄが湾曲し難い構造になっているので、手振れ補正によって光軸と交差する方向にレンズ枠２が移動する場合にも、レンズ枠２の光軸が傾斜するのを抑制することができる。これによって、精度の高いレンズ駆動が可能になる。

図６は、前側板バネ１１，１２の他の構成例を示している。図４に示した例と同一部位には同一符号を付して重複説明を省略する。この例は、ワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）と弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）との連結位置Ｒが、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの先端部をワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）に固着する固着位置Ｗより外側に配置されている点は、図４（ｂ）に示した例と同様であるが、図４（ｂ）に示した例が２箇所の連結位置Ｒで、ワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）と弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）とが連結されているのに対して、この例は、１箇所の連結位置Ｒで、ワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）と弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）とが連結されている。

図６に示した例では、ワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）と弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）とが連結されている１箇所の連結位置Ｒが、線Ｌ２に対して外側（光軸側の逆側）に配置されている（線Ｌ１は固着位置Ｗと光軸Ｏを結ぶ仮想線であり、線Ｌ２は線Ｌ１に直交して固着位置Ｗを通る仮想線）。左右の弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）は先端部分で一体になっており、その一体になった部分に一つの連結位置Ｒが設けられている。

図６に示した例では、弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）の先端幅に対して連結位置Ｒの幅を大きくすることができる。弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）の先端幅は、前側板バネ１１（１２）のバネ特性に応じて設定する必要があるが、これに対して連結位置Ｒの幅を大きくすることで、連結位置Ｒでの応力集中を緩和して、所望のバネ特性を維持しながらワイヤー取り付け部１１Ｓ（１２Ｓ）と弾性アーム部１１Ｔ（１２Ｔ）との連結強度を高めることができる。これによって、前側板バネ１１（１２）の耐久性を高めることができる。また、連結位置Ｒを１箇所にすることで、前側板バネ１１（１２）の部品加工性が良好になる。

図６に示すような連結位置Ｒを有する前側板バネ１１，１２を備えるレンズ駆動装置１も、前述した例と同様に、図５（ａ）に示すように、支持枠１０に矢印方向の大きな荷重が作用した場合に、ワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓと弾性アーム部１１Ｔ，１２Ｔとの連結位置Ｒで両部の間に角度変位が生じ、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄで支持されるワイヤー取り付け部１１Ｓ，１２Ｓは水平状態を維持することになる。これによって、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの湾曲を極力抑えることができ、落下衝撃などに対して、支持ワイヤー１４Ａ〜１４Ｄの座屈や破損を防止することができる。

図７は、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置１を備えた電子機器を示している。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置１は、図７（ａ）に示したカメラ１００に搭載することで、小型化が可能になると共に、高いオートフォーカス性能或いは手振れ補正性能を得ることができる。また、図７（ｂ）に示した携帯情報端末（携帯電話、スマートフォンなどを含む）２００に搭載することで、機器全体の薄型化、カメラ機能部分の高機能化及び省スペース化が可能になる。

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、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，２：レンズ枠，２Ａ：前面，２Ｂ：後面，
２Ａ１，２Ｂ１：前側取り付け部，２Ｓ：レンズバレル取り付け口，
２Ｃ：後側取り付け部，２Ｄ，２Ｅ：フランジ部，２Ｆ：ガイド凸部，
３：支持部，４：駆動部，５：カバー，５Ａ：中央開口，
６（６Ａ，６Ｂ）：位置検出センサー，
７（７Ａ，７Ｂ）：位置検出用マグネット，
１０：支持枠（可動支持枠），
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：前端取り付け部，
１０Ｅ：後端取り付け部，１０Ｆ：ガイド凹部，１０Ｐ：マグネット保持部，
１１，１２：前側板バネ（板バネ），
１１Ａ，１１Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ：外側取り付け部，
１１Ｓ，１２Ｓ：ワイヤー取り付け部，
１１Ｔ，１２Ｔ：弾性アーム部，
１１Ｃ，１２Ｃ：内側取り付け部，
１１Ｄ，１２Ｄ：弾性部，
１３：後側板バネ（板バネ），
１３Ａ：外側取り付け部，１３Ｂ：内側取り付け部，
１３Ｃ：弾性部，
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ：支持ワイヤー，
１５：ベース支持部材，１５Ａ：中央開口，１５Ｂ：底板，
１５Ｃ：ワイヤー保持部，１５Ｄ：コイル支持部，１５Ｅ：センサー支持部，
１５Ｆ：外部接続端子，
２０：フォーカスコイル，２１：フォーカスマグネット，
２２（２２Ａ，２２Ｂ）：手振れ補正コイル，
２３（２３Ａ，２３Ｂ）：手振れ補正マグネット，
１００：カメラ，２００：携帯情報端末，Ｏ：光軸

Claims

レンズ枠と、
該レンズ枠を、板バネを介して光軸方向に弾性支持する支持枠と、
前記支持枠に支持された前記レンズ枠を、支持ワイヤーを介して光軸と交差する方向に弾性支持するベース支持部材と、
前記レンズ枠を光軸方向及び光軸に交差する方向の一方又は両方に駆動する駆動部とを備え、
前記板バネは、前記レンズ枠の前側を前記支持枠の前側に支持する前側板バネを備え、前記前側板バネは、前記支持枠の取り付け部より外側に張り出す弾性アーム部と該弾性アーム部に連結されるワイヤー取り付け部を備え、
前記ワイヤー取り付け部と前記弾性アーム部の連結部が、前記支持ワイヤーの先端部を前記ワイヤー取り付け部に固着する固着位置と前記光軸とを結ぶ直線に直交して前記固着位置を通る直線に対して、前記光軸側とは逆側に配置され、
前記ベース支持部材に設けられる外部接続端子、前記支持ワイヤー、及び前記前側板バネを経由して前記レンズ枠に設けられるフォーカスコイルへの給電路を形成することを特徴とするレンズ駆動装置。
前記弾性アームと前記ワイヤー取り付け部との間に１か所の前記連結部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記前側板バネは、前記弾性アーム部と前記ワイヤー取り付け部を光軸周りの軸対称位置に配備した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。
前記弾性アーム部は前記ワイヤー取り付け部の左右に一対設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えたカメラ。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えた携帯型電子機器。