JP2012103558A - レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、レンズ支持体を光軸方向へ移動及び光軸と直交するＸ−Ｙ方向へ移動できるレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末を提供する。
【解決手段】本発明のレンズ駆動装置１において、レンズ支持体５の外周面に周方向に等間隔に配置した４つのコイル１９ａ〜１９ｄはレンズの光軸方向前側部２１と後側部２３とを有する環を成しており、マグネット１７ａ、１７ｂはコイルの前側部２１又は後側部２３に磁極を対向してあり且つマグネットの光軸方向における磁極の中心Ｖ１、Ｖ２が、対向する前側部２１又は後側部２３の光軸方向における中心Ｗ１、Ｗ２と前後にずれた位置にあり、レンズ支持体５を光軸方向に移動するときには各コイル１９ａ〜１９ｄに均等な電流値の電流を流し、レンズ支持体５を光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動するときには、所定のコイル１９ａ〜１９ｄに流す電流の電流値を異ならせる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末に関する。
尚、モバイル端末とは、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノートパソコン等を言う。

特許文献１には、レンズ支持体の外周に周囲方向に間隔をあけて複数のマグネットを設け、レンズ支持体を光軸方向に移動自在に支持し、筺体には各マグネットに対面する位置にコイルを設けて、各コイルに流す電流を制御することで、レンズ支持体のリニア移動（光軸方向への移動）と、光軸の傾きを補正するようにレンズ支持体を傾けることが開示されている。

特許文献２には、光ピックアップ用アクチュエータにおいて、レンズ支持体の外周面に周方向に９０度の間隔をあけて複数のコイルを設け、レンズ支持体の径方向外側に各コイルに対面するマグネットを配置して、コイルに通電することにより、レンズ支持体を光軸方向（Ｚ方向）及びトラック方向（Ｘ方向）に移動させることが開示されている。

一方、携帯電話機等に搭載される小型カメラにおいては、レンズ支持体を光軸方向に移動させるのみであって、手振れ補正のためにＸ―Ｙ方向に移動させる場合には、レンズ駆動装置全体を、Ｘ方向に駆動するモータ、Ｙ方向に駆動するモータで移動させていた。

国際公開ＷＯ２００８／１２８４０７号公報 特開２００２−３７３４３５号公報

しかし、特許文献１の技術では、手振れ補正のためにレンズ支持体をＸ−Ｙ方向へ移動させることができない。
一方、小型カメラ用のレンズ駆動装置においては、レンズ支持体の光軸方向（Ｚ方向）への移動及びＸ―Ｙ方向（手振れ補正）への移動を、レンズ支持体のみを移動させておこなうものは従来なかった。

また、特許文献２の技術ではＸ方向のみの移動が可能なだけで、手振れ補正（光軸に直交する面のＸ―Ｙ方向への移動）ができない。

そこで、本発明は、簡易な構成で、レンズ支持体を光軸方向へ移動及び光軸と直交するＸ−Ｙ方向へ移動できるレンズ駆動装置、オートフォーカスカメラ及びカメラ付きモバイル端末の提供を目的とする。

第１の発明は、レンズ支持体と、内周にレンズ支持体を配置した固定体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した４つのコイルと、一端部をレンズ支持体に取付け他端部を固定体に取付けてレンズ支持体を固定体に対して移動自在に支持するスプリングと、固定体に設けて各コイルに対向配置したマグネットとを備え、各コイルはレンズの光軸方向前側部と後側部とを有する環を成しており、マグネットはコイルの前側部又は後側部に磁極を対向してあり且つマグネットの光軸方向における磁極の中心が、対向する前側部又は後側部の光軸方向における中心と前後にずれた位置にあり、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズ支持体を光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動するときには、所定のコイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置である。

第１の発明において、１つのコイルに対して磁極を異にしたマグネットを２つ設けて各マグネットを各コイルの前側部と後側部とに対向してあり、各マグネットの光軸方向の中心は対向するコイルの前側部又は後側部の光軸方向の中心と光軸方向の前後について同方向にずれていることが好ましい。

また、第１の発明において、スプリングは、レンズの光軸方向一方側に設けた一方のスプリングと、光軸方向他方側に設けた他方のスプリングとを備え、一方のスプリングは周方向に４つに分割してあり、各分割部分を互いに分離して異なるコイルの一端に接続してあり、各コイルの他端を他方のスプリングに接続してあることが望ましい。

第２の発明は、第１の発明にかかるレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサとを備えるオートフォーカスカメラである。

第３の発明は、第２の発明にかかるオートフォーカスカメラを搭載したカメラ付きモバイル端末である。

第１の発明によれば、レンズ支持体の外周に複数のコイルを配置し、固定体にマグネット部を配置すると共にレンズ支持体をスプリングで保持するだけの構成であるから、構成が簡易である。

光軸方向におけるマグネットの磁極の中心と対向するコイルの前側部又は後側部の中心とがずれているので、コイルの前側部又は後側部には半径方向の磁束と光軸方向の磁束とが作用する。このうち、半径方向の磁束に対してはフレミングの左手の法則により光軸方向の力がコイルに作用し、光軸方向の磁束に対しては半径方向の力が作用する。各コイルに均等な電流を流すと、各コイルの半径方向の力は打ち消し合うので、光軸方向の力のみが働き、レンズ支持体は光軸方向へ移動する。

一方、所定コイルに流す電流値を異ならせると、各コイルに作用する半径方向の力のバランスが崩れ、レンズ支持体を光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動する。よって、所定のコイルに流す電流値を異ならせることにより手振れ補正ができる。

各コイルが光軸方向の前側部と後側部とを有し、各前側部と後側部とに磁極の異なるマグネットを対向配置することにより、各コイルにおいて、光軸方向の前側部と後側部を共に同方向の推力発生部として利用できるので、少ない電流値で高い推力を得ることができる。

レンズの光軸方向前側に設けた一方のスプリングと、光軸方向他方側に設けた他方のスプリングとを設け、一方のスプリングは周方向に４つに分割し、各分割部分を互いに分離して異なるコイルの一端に接続してあり、各コイルの他端を他方のスプリングに接続することにより、レンズ支持体を支持するスプリングを介して、４つの各コイルに電流を供給できるので、配線を簡単にできる。
特に、コイルに電流を供給する配線を長くしないで済むので、配線がレンズ支持体の移動を阻害するのを防止できる。

第２の発明によれば、第１の発明と同様な作用効果を奏するオートフォーカスカメラを提供できる。

第３の発明によれば、第２の発明と同様な作用効果を奏するカメラ付きモバイル端末を提供できる。

本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の一部を切断して示す斜視図である。 図１に示すマグネットとコイルとにおける磁束と電磁力との関係を説明した図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置に用いられるレンズ支持体の図であり、（ａ）はコイルを取付ける前の状態を示し、（ｂ）はコイルを取付けた状態を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置におけるレンズ支持体と制御部との関係を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。 図５に示す後側スプリングの平面図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置における、各スプリングと各コイルの接続を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置の作用を説明する図であり、（ａ）は各コイルに均等な電流値を流す場合であり、（ｂ）は所定のコイルに電流値が異なる電流を流したときの状態を示す図である。

以下に、添付図面の図１〜図８を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態に係るレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれるオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置である。

このレンズ駆動装置１は、図５に示すように、環状のヨーク３と、レンズ支持体５と、ヨーク３の光軸方向前側に配置されるフレーム７及び前側スプリング９と、ヨーク３の後側に配置されるベース８及び後側スプリング１１とを備えており、前側スプリング９とヨーク３との間には絶縁性の前側スペーサ１３が配置されており、後側スプリング１１とヨーク３との間には絶縁性の後側スペーサ１５が配置されている。尚、本実施の形態では、固定体はヨーク３、フレーム７、ベース８、前側スペーサ１３及び後側スペーサ１５である。

ヨーク３は略四角筒形状を成しており、ヨーク３の内周側の４つの各角部には、マグネット部１７が設けてあり、各マグネット部１７は前後方向に並べた前側マグネット１７ａ、後側マグネット１７ｂで構成されている。

前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂは前側から見た平面が略三角形状を成し、内周側がレンズ支持体５の外周に沿った円弧状を成しており、側辺部はヨーク３に沿っている。前側マグネット１７ａは内周側を例えばＮ極とし、後側マグネット１７ｂは内周側をＳ極としてあり、互いに異なる磁極を内周側に向けている。

図３及び図５に示すように、レンズ支持体５は、略円筒形状であり、その内周側にレンズ（図示せず）が固定されている。レンズ支持体５の外周面には周方向に沿って４つのコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが周囲方向に等間隔で取付けてある。

各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、円筒形状のレンズ支持体５の外周側から見た側面視が長方形の環状を成し、環の内側をレンズ支持体に形成してある突部５ａに挿入して支持されている。本実施の形態では、コイルの長方形において、光軸方向の前側の辺を前側部２１、光軸方向後側の辺を後側部２３としている。

図１及び図２に示すように、各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄにおいて、前側部２１には前側マグネット１７ａの内周面が対面して位置し、後側部２３には後側マグネット１７ｂの内周面が対面している。したがって、各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄはヨーク３の各角部に対応する位置にある。

また、図２に示すように、前側マグネット１７ａの光軸方向における磁極の中心Ｖ１はコイルの前側部２１の光軸方向における中心Ｗ１よりも前側にずれた位置にあり、後側マグネット１７ｂにおいても、その光軸方向の磁極の中心Ｖ２はコイルの後側部２３の光軸方向における中心Ｗ２よりも光軸方向前側にずれた位置にある。図２において、磁極の中心Ｖ１と前側部２１の中心Ｗ１とのずれと、磁極の中心Ｖ２と後側部２３の中心Ｗ２とのずれを異なるように書いているが、同じとしても良い。

図４に示すように、各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは各々制御部２５に接続されており、制御部２５から各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに所定の電流値の電流が流されるようになっている。制御部２５は、レンズの結像側に配置された画像センサ３１に接続されており、画像センサ３１におけるコントラストの高域成分を検出して時間ごとに比較することにより、レンズ支持体５が焦点位置にあるか否か検知して、レンズ支持体５を合焦点位置へ移動する。

また、制御部２５には、カメラに搭載された加速度センサやジャイロセンサ等の手振れ検知手段２６が接続されており、手振れ検知手段２６によりカメラの手振れを検知して、レンズ支持体５を所定のＸ−Ｙ位置へ移動する。

制御部２５には、レンズ支持体５を光軸方向（Ｚ方向）に移動させるＺ駆動部２７及び光軸方向と直交する面のＸ−Ｙ方向へ移動させるＸ−Ｙ駆動部２９が設けてある。Ｚ駆動部２７はレンズ支持体５を光軸方向へ移動させる量に応じて各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流値Ａを演算する。Ｘ−Ｙ駆動部２９は、手振れ補正の為にＸ−Ｙ方向への移動を調整するために対応する各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流値Ｂを演算する。そして、制御部２５はＺ駆動部２７で演算した電流値ＡとＸ−Ｙ駆動部２９で演算した電流値Ｂとを加えた電流値の電流を所定のコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに供給するようになっている。

図５に示すように、前側スプリング９は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部９ａと、外周側部９ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部９ｂと、外周側部９ａと内周側部９ｂとを連結する各腕部９ｃとで構成されている。

図５及び図６に示すように、後側スプリング１１は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部１１ａと、外周側部１１ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部１１ｂと、外周側部１１ａと内周側部１１ｂとを連結する各腕部１１ｃとで構成されている。

後側スプリング１１は、周囲方向に４つの部分３２、３３、３４、３５に分割して且つ分割部分３２、３３、３４、３５は互いに分離している。

図７に示すように、後側スプリング１１の各分割部分３２、３３、３４、３５は各々、４つのコイル１９ａ〜１９ｄのうちの１つのコイルの一端に接続してあり、各コイル１９ａ〜１９ｄの他端は前側スプリング９に接続されている。上述した電流値Ａ＋電流値Ｂは０以上であり、反対向きに電流を流すことはない。そのため、他端を共通にするような配線が可能である。

図５に示すように、前側スプリング９の外周側部９ａはフレーム７と前側スペーサ１３との間に挟持されており、内周側部９ｂはレンズ支持体５の前端に固定されている。後側スプリング１１の各分割部分３２〜３５において、外周側部１１ａはベース８と後側スペーサ１５との間に挟持されており、内周側部１１ｂはレンズ支持体５の後端に固定されている。これにより、レンズ支持体５は前側スプリング９と後側スプリング１１とにより、光軸方向（Ｚ方向）及び光軸に直交するＸ−Ｙ方向に移動自在に支持されている。

次に、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の組立て、作用及び効果について説明する。
レンズ駆動装置１の組立ては、図１及び図５に示すように、ベース８に、後側スプリング１１、後側スペーサ１５、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを外周面に固定したレンズ支持体５（図３（ｂ）参照）、マグネット部１７を内側角部に固定したヨーク３、前側スペーサ１３、前側スプリング９、フレーム７をこの順序で組み付け固定する。

各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、各々一端を対応する後側スプリング１１の分割部分３２〜３５に接続し、各他端を前側スプリング９に接続する。後側スプリング１１の各分割部分３２〜３５は制御部２５に接続する。そして、制御部２５は各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに流す直流電流を個別に制御する。

図４及び図８（ａ）に示すように、本実施の形態に係るレンズ駆動装置１の駆動は、オートフォーカス駆動時には制御部２５が画像センサ３１から受ける高域成分（コントラスト）のピークを比較しつつ、合焦点位置へレンズ支持体５を光軸方向に直線移動する。

レンズ支持体５の光軸方向の直線移動の際には、制御部２５から各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに各々同じ電流値Ａを流す。これにより生じる前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂとの間で生じる電磁力と、前側スプリング９と後側スプリング１１との付勢力の合力とが吊り合う位置でレンズ支持体５が停止する。

一方、図４に示すように、手振れ補正を行う場合には、手振れ検知手段２６の検知信号を受けて、制御部２５では、レンズ支持体５を光軸に直交するＸ−Ｙ方向へ所定量移動する制御を行う。即ち、Ｘ−Ｙ駆動部２９は、コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのうちの所定のコイル（１つ又は、隣合う２つ）に電流値Ｂを加えた電流Ａ＋Ｂを流す。これにより生じる前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂとの間で生じる磁力と、前側スプリング９と後側スプリング１１との付勢力の合力とが釣り合う位置でレンズ支持体５が停止する。尚、電流値Ｂを差し引いてＡ−Ｂの電流を流すことにより相対的に流す電流を異なるようにしてもよい。

次に、このような動作をする本実施の形態のレンズ駆動装置１の動作原理について説明する。例えば、コイル１９ａに電流を流すと、コイル１９ａでは、図２に示すように、光軸方向におけるマグネット１７ａの磁極の中心Ｖ１がコイル１９ａの前側部２１の中心Ｗ１に対して前側にずれているので、前側部２１には半径方向の磁束Ｊ１と光軸方向の磁束Ｋ１とが作用する。このうち、半径方向の磁束Ｊ１に対しては光軸方向の力Ｆ１が前側部２１に作用し、光軸方向の磁束Ｋ１に対しては半径方向の力Ｆ２が作用する。

コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに均等な電流値の電流を流すと、各コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの半径方向の力Ｆ２は互いに打ち消し合い、光軸方向の力Ｆ１のみが残り、レンズ支持体５は光軸方向に移動する。また、例えば、コイル１９ａに流す電流のみを大きくすると、コイル１９ａに作用する半径方向の力Ｆ２のみが大きくなることにより、レンズ支持体５は半径方向、即ち光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動する。

同様に、コイル１９ａの後側部２３についても、光軸方向におけるマグネット１７ｂの磁極の中心Ｖ２がコイル１９ａの後側部２３の中心Ｗ２に対して前側にずれているので、後側部２３には半径方向の磁束Ｊ２と光軸方向の磁束Ｋ２とが作用する。磁束Ｊ１と磁束Ｊ２とは逆向きであり、磁束Ｋ１と磁束Ｋ２とは同じ向きである。後側部２３に流れる電流の向きは前側部２１と逆方向であるから、半径方向の磁束Ｊ２に対しては光軸方向の力Ｆ１と同じ向きの光軸方向の力Ｆ３が後側部２３に作用し、光軸方向の磁束Ｋ２に対しては前側部２１と同様に力Ｆ２と同じ向きの力Ｆ４が作用する。

このように、コイル１９ａには、前側部２１と後側部２３とで各々光軸方向に力Ｆ１と力Ｆ３が作用し、半径方向（Ｘ−Ｙ方向）にＦ２と力Ｆ４が作用する。力Ｆ１と力Ｆ３がほぼ同じ大きさ、力Ｆ２と力Ｆ４がほぼ同じ大きさとすれば、前側部２１又は後側部２３の一方を使う場合に比べて、２倍の電磁力（推力）を得ることができる。換言すれば、マグネットを一つのみとする場合に比較して、同じ電磁力（推力）を得るために流す電流を半分にできる。したがって、図８（ａ）に符号ｅ１で示す画像センサ３１上の光軸の位置を図８（ｂ）に符号ｅ２で示す画像センサ３１上の光軸の位置のように、レンズ支持体５を光軸と直交する面のＸ−Ｙ方向の所定位置へ移動させることができる。

この場合、コイル１９ａの前側部２１と後側部２３とに光軸方向の力Ｆ１と力Ｆ３が作用することにより、図８（ｂ）に示すように、レンズ支持体５は多少傾くが、画像に与える影響は少ない。尚、傾きが画像に影響を与えるとしても画像処理等で対応することができる。

本実施の形態によれば、レンズ支持体５の外周に４つのコイル１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを配置し、ヨーク３にマグネット部１７を配置すると共にレンズ支持体５を前側スプリング９と後側スプリング１１で保持するだけの構成であるから、構成が簡易で且つコンパクトにできる。

レンズ支持体５の外周に等間隔に４つのコイル１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを配置して、各コイルに流す電流を制御するだけで、レンズ支持体５を光軸方向に移動して焦点位置の調整をしたり、Ｘ−Ｙ方向に移動して手振れ補正をすることができる。

各コイル１９ａ〜１９ｄは側面視略矩形として、その前側部２１と後側部２３とに異なる磁極のマグネット１７ａ、１７ｂを対向させているから、各コイル１９ａ〜１９ｄでは、前側部２１と後側部２３とを推力発生部として利用できるので、少ない電流値で高い推力を得ることができる。

４つの各コイル１９ａ〜１９ｄに供給する電流を４つに分離した後側スプリング１５の各分割部分３２、３３、３４，３５から供給しているので、各コイル１９ａ〜１９ｄの配線を簡単にできる。特に、コイル１９ａ〜１９ｄに電流を供給する配線を長くしないで済むので、配線が邪魔してレンズ支持体５の移動を阻害するのを防止できる。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。

前側マグネット１７ａ及び後側マグネット１７ｂの光軸方向における磁極の中心Ｖ３は、各々対向する前側部２１又は後側部２３の光軸方向後側にずらしても良い。

マグネット部１７には前後に２つのマグネット１７ａ、１７ｂを配置し、各マグネット１７ａ、１７ｂをコイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの前側部２１と後側部２３に対面して設けたが、一つのマグネット１７ａ（又は１７ｂ）のみを前側部２１又は後側部２３の何れかに対面させる構成であっても良い。また、マグネット１７ａ及びマグネット１７ｂは、それぞれ円環状の一つのマグネットとしても良い。

１ レンズ駆動装置
５ レンズ支持体
９ 前側スプリング
１１ 後側スプリング
１７ マグネット部
１７ａ 前側マグネット
１７ｂ 後側マグネット
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ コイル
２１ 前側部
２３ 後側部
２５ 制御部
２７ Ｚ駆動部
２９ Ｘ−Ｙ駆動部

Claims (5)

1. レンズ支持体と、内周にレンズ支持体を配置した固定体と、レンズ支持体の外周面に周方向に等間隔に配置した４つのコイルと、一端部をレンズ支持体に取付け他端部を固定体に取付けてレンズ支持体を固定体に対して移動自在に支持するスプリングと、固定体に設けて各コイルに対向配置したマグネットとを備え、
   各コイルはレンズの光軸方向前側部と後側部とを有する環を成しており、マグネットはコイルの前側部又は後側部に磁極を対向してあり且つマグネットの光軸方向における磁極の中心が、対向する前側部又は後側部の光軸方向における中心と前後にずれた位置にあり、
   レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズ支持体を光軸と直交するＸ−Ｙ方向に移動するときには、所定のコイルに流す電流の電流値を異ならせることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. １つのコイルに対して磁極を異にしたマグネットを２つ設けて各マグネットを各コイルの前側部と後側部とに対向してあり、各マグネットの光軸方向の中心は対向するコイルの前側部又は後側部の光軸方向の中心と光軸方向の前後について同方向にず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. スプリングは、レンズの光軸方向一方側に設けた一方のスプリングと、光軸方向他方側に設けた他方のスプリングとを備え、一方のスプリングは周方向に４つに分割してあり、各分割部分を互いに分離して異なるコイルの一端に接続してあり、各コイルの他端を他方のスプリングに接続してあることを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズ支持体のレンズの結像側に設けた画像センサとを備えることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
5. 請求項４に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付きモバイル端末。

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