(57)【要約】【課題】バネ部材に、小型化に合わせた適切なオフセット量を与えつつ、直線性に優れた駆動電流−変位特性と適切な変位感度とを有するレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】永久磁石１２が内周側に取付けられたヨーク１１を保持するケース１６と、外周側壁に駆動用コイル１５が装着されたレンズホルダー１４とを、上下のバネ部材１７Ａ，１７Ｂで連結するとともに、駆動用コイル１５に通電されていない状態では、レンズホルダー１４が被写体とは反対側においてケース１６に当接される構成のレンズ駆動装置１０において、駆動用コイル１５のＺ軸方向の位置を、レンズホルダー１４がケース１６に当接しているときに駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー１４を被写体側に移動させたときに駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となる位置とした。【選択図】図２
2010210841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズホルダーと、このレンズホルダーの外周側壁に装着されて、前記レンズの光軸周りに巻回される駆動用コイルと、前記駆動用コイルの外周側に配設され前記駆動用コイルと間隙を介して対向する永久磁石と、この永久磁石を保持するケースと、前記レンズホルダーと前記ケースとを連結するバネ部材とを備え、前記駆動用コイルに通電されていない状態では、前記バネ部材の押圧力により、前記レンズホルダーが被写体とは反対側において前記ケースに当接され、前記駆動用コイルに通電することによって、前記レンズホルダーを被写体方向に移動させる構成のレンズ駆動装置であって、
前記駆動用コイルに通電されていないときのレンズ光軸に平行な方向における前記駆動用コイルの位置は、
前記駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の大きさが、前記レンズホルダーを被写体側に移動させたときに前記駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲内にあることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記永久磁石の前記レンズホルダー側の極が全てＮ極もしくはＳ極のいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記駆動用コイルが互いに異なる方向に巻回された第１及び第２のコイルを備え、
前記第２のコイルは前記第１のコイルの被写体側に配置され、
前記永久磁石は前記レンズホルダー側の極が互いに異なる第１及び第２の磁石を備え、
前記第１の磁石は前記第１のコイルに対向するように配置され、
前記第２の磁石は前記第２のコイルに対向するよう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。
【請求項４】
前記永久磁石は、被写体側に配置された上側磁石と、被写体側とは反対側に配置された下側磁石とを備え、
前記下側磁石は、レンズホルダー側の極が前記上側磁石とは異なる極を有し、かつ、前記駆動用コイルに叉交する磁界の大きさが、前記上側磁石より小さいことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話用のカメラモジュール等に用いられる、電磁駆動式のレンズ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に搭載されるカメラはイメージセンサの画素数が増大されて撮影画像の高品質が進んでいる。これに伴って、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のカメラモジュールから可動焦点のカメラモジュールへと移行しつつある。これは、固定焦点のカメラモジュールでは、焦点ボケが生じて、高画素数イメージセンサの分解能に対応することができないためである。
可動焦点のカメラモジュールにおけるレンズ系の駆動方式としては、図１２に示すような、ボイスコイルモータを用いたレンズ駆動装置５０が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
レンズ駆動装置５０は、軟鉄等の磁性体から成る断面がＵ字状のヨーク５１と、ヨーク５１の内壁側に取付けられる永久磁石５２と、中央位置にレンズ５３を保持するレンズホルダー５４と、レンズホルダー５４に装着される駆動用コイル５５と、内周側にヨーク５１が装着されるケース５６と、レンズホルダー５４とケース５６とを連結する上下のバネ部材５７Ａ，５７Ｂとを備えている。
なお、上下方向は、レンズ５３の光軸方向で、図１２の上側である図示しない被写体側が上側である。以下、上下方向をＺ軸方向とし、上側をＺ軸前方、下側をＺ軸後方という。
【０００４】
バネ部材５７Ａ，５７Ｂは、曲げモーメントが加わっていない状態では平坦な板状であり、レンズホルダー５４とケース５６とに取付けられた状態では、ケース５６側におけるバネ部材５７Ａ，５７Ｂの支点の位置が、レンズホルダー５４側におけるバネ部材５７Ａ，５７Ｂの支点の位置よりもＺ軸後方に位置するような曲げモーメントが加えられて撓んだ状態となっている。これにより、バネ部材５７Ａ，５７Ｂの撓みによる復元力は、レンズホルダー５４をケース５６側に付勢するように作用する。すなわち、バネ部材５７Ａ，５７Ｂは、レンズホルダー５４側の支点とケース５６側の支点との間に、Ｚ軸後方に付勢するようなオフセットを加えられた状態で組み付けられる。
【０００５】
永久磁石５２としては、円筒状の磁石、あるいは、複数の円弧状の磁石をヨーク５１の内壁側に環状に配列したものが用いられる。
駆動用コイル５５は、ヨーク５１と永久磁石５２とにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されている。したがって、駆動用コイル５５に通電すると、駆動用コイル５５には、被写体の方向（図１２の矢印で示すＺ軸前方）へ向いたローレンツ力が発生するので、レンズホルダー５４を、ローレンツ力とバネ部材５７Ａ，５７Ｂの復元力との釣り合った位置に移動させることができる。
すなわち、駆動用コイル５５に通電する電流値を制御することにより、レンズホルダー５４の移動量を制御して、レンズ５３の位置を制御することができる。
【０００６】
図１３は、理想的なレンズ駆動装置における駆動電流−変位特性図である。同図の横軸は駆動電流で、縦軸はレンズホルダー５４の変位量である。
永久磁石５２から駆動用コイル５５に一様な磁界が印加されている場合には、駆動電流を駆動用コイル５５に通電すると、駆動電流の大きさが始動電流値Ａに至るまでは、バネ部材５７Ａ，５７Ｂに加えられたオフセット（図中のＢ−Ｃ）により、レンズホルダー５４は、ケース５６に当接したままの状態が維持される。駆動電流の大きさが始動電流値Ａを超えたところからは、レンズホルダー５４は、以下のフックの法則にしたがって、Ｚ軸前方に移動する。
（変位量）＝（駆動電流による駆動力）/（バネ係数）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２８００３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、レンズ駆動装置の低背化・径方向の小型化が進むに従って、永久磁石５２の高さや厚さも縮小される傾向にあるため、永久磁石５２による駆動磁界の強度が低下するだけでなく、駆動用コイル５５を一様な磁界中に設置することが困難になってきている。その結果、駆動電流−変位特性の直線性が低下するだけでなく、適切な変位感度（駆動電流の増分に対する変位量の増分）を得ることが困難であった。
また、レンズ駆動装置の低背化・径方向の小型化により、バネ部材５７Ａ，５７Ｂの支点間のオフセット量が十分取れない状況にある。これに加えて、レンズ駆動装置の駆動用ドライバーは、既存の多くのレンズ駆動装置の特性に合わせて設計されているため、始動電流値Ａの値を大きく変更することは困難であった。
【０００９】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、バネ部材に、小型化に合わせた適切なオフセット量を与えつつ、直線性に優れた駆動電流−変位特性と適切な変位感度とを有するレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、レンズを保持するレンズホルダーと、このレンズホルダーの外周側壁に装着されて、前記レンズの光軸周りに巻回される駆動用コイルと、前記駆動用コイルの外周側に配設され前記駆動用コイルと間隙を介して対向する永久磁石と、この永久磁石を保持するケースと、前記レンズホルダーと前記ケースとを連結するバネ部材とを備え、前記駆動用コイルに通電されていない状態では、前記バネ部材の押圧力により、前記レンズホルダーが被写体とは反対側において前記ケースに当接され、前記駆動用コイルに通電することによって、前記レンズホルダーを被写体方向に移動させる構成のレンズ駆動装置であって、前記駆動用コイルに通電されていないときのレンズ光軸方向における前記駆動用コイルの位置（初期位置）は、前記駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の大きさが、前記レンズホルダーを被写体側に移動させたときに前記駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲内にあることを特徴とする。
このように、駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の大きさに分布を持たせるとともに、駆動用コイルの初期位置を駆動用コイルに叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となる位置にしたので、適切なオフセット量を与えつつ、駆動電流−変位特性の直線性を向上させることができるとともに、高い変位感度を得ることができる。
【００１１】
また、本発明は、永久磁石のレンズホルダー側の極が全てＮ極もしくはＳ極のいずれか一方であることを特徴とする。これにより、永久磁石の構成を簡素化できる。
【００１２】
また、本発明は、前記駆動用コイルが互いに異なる方向に巻回された第１及び第２のコイルを備え、前記第２のコイルは前記第１のコイルの被写体側に配置され、前記永久磁石は前記レンズホルダー側の極が互いに異なる第１及び第２の磁石を備え、前記第１の磁石は前記第１のコイルに対向するように配置され、前記第２の磁石は前記第２のコイルに対向するように配置されていることを特徴とする。
これにより、永久磁石の反磁界を小さくできるので、駆動電流−変位特性の直線性と変位感度とを更に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明は、前記永久磁石が、被写体側に配置された上側磁石と被写体側とは反対側に配置された下側磁石とを備え、前記下側磁石が、レンズホルダー側の極が前記上側磁石とは異なる極を有し、かつ、前記駆動用コイルに叉交する磁界の大きさが、前記上側磁石より小さいことを特徴とする。
この構成においても、反磁界を小さくできるので、駆動電流−変位特性の直線性と変位感度とを更に向上させることができる。また、駆動用コイルが１つでよいので構成を簡素化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図２】本実施の形態１に係るレンズ駆動装置における駆動用コイルに印加される駆動用磁界のＺ軸に直交する方向の磁界成分の分布を示すコンター図である。
【図３】駆動用コイルの位置と駆動用磁界の関係を示す図である。
【図４】駆動用コイルの永久磁石に対する初期位置を最適位置としたときの駆動電流−変位特性図である。
【図５】駆動用コイルの永久磁石に対する初期位置が上限位置である場合の駆動電流−変位特性図である。
【図６】駆動用コイルの永久磁石に対する初期位置が上限位置よりもＺ軸前方に位置した場合の駆動電流−変位特性図である。
【図７】駆動用コイルの永久磁石に対する初期位置が下限位置である場合の駆動電流−変位特性図である。
【図８】駆動用コイルの永久磁石に対する初期位置が下限位置よりもＺ軸後方に位置した場合の駆動電流−変位特性図である。
【図９】本実施の形態２に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態２に係るレンズ駆動装置において駆動用コイルに印加される駆動用磁界のＺ軸に直交する方向の磁界成分の分布を示すコンター図である。
【図１１】本実施の形態３に係るレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図１２】従来のレンズ駆動装置の構成を示す断面図である。
【図１３】理想的なレンズ駆動装置における駆動電流−変位特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るレンズ駆動装置１０の構成を示す断面図である。
レンズ駆動装置１０は、軟鉄等の磁性体から成るヨーク１１と、このヨーク１１の内壁側に取付けられる永久磁石１２と、対物レンズや接眼レンズが組み合わされたレンズ１３と、このレンズ１３を中央位置に保持するレンズホルダー１４と、レンズホルダー１４の外側面に装着される駆動用コイル１５と、ヨーク１１をその内周側に装着するケース１６と、このケース１６とレンズホルダー１４とを連結する上下のバネ部材１７Ａ，１７Ｂとを備える。
なお、上下方向は、レンズ１３の光軸に平行な方向であり、図１の上側である図示しない被写体側が上側である。以下、バネ部材１７Ａ，１７Ｂの名称以外については、上下方向をＺ軸方向、上側をＺ軸前方、下側をＺ軸後方という。
【００１７】
バネ部材１７Ａ，１７Ｂは、例えば、リン青銅等から成る円板状のバネ部材に、円弧状の滑らかな曲線で囲まれた切り欠き溝を形成したものが用いられる。
バネ部材１７Ａ，１７Ｂは、曲げモーメントが加わっていない状態では平坦な板状であり、レンズホルダー１４とケース１６とに取付けられた状態では、ケース１６側におけるバネ部材１７Ａ，１７Ｂの支点の位置が、レンズホルダー１４側におけるバネ部材１７Ａ，１７Ｂの支点の位置よりもＺ軸後方に位置するような曲げモーメントが加えられて撓んだ状態となっている。バネ部材１７Ａ，１７Ｂの撓みによる復元力は、レンズホルダー１４をケース１６側に付勢する押圧力として作用する。したがって、バネ部材１７Ａ，１７Ｂは、レンズホルダー１４側の支点とケース１６側の支点との間に、Ｚ軸後方に付勢するようなオフセットを加えられた状態で組み付けられる。
【００１８】
ヨーク１１は、図１に示すように、Ｚ軸方向に延びる垂直片１１ａと、垂直片１１ａのＺ軸前方側の端部からレンズホルダー１４方向に突出する水平片１１ｂとを備えた、断面形状がＬ字状の部材で、垂直片１１ａがケース１６の内周側に取付けられる。
永久磁石１２としては、円筒状の磁石が用いられる。本例では、永久磁石１２のレンズホルダー１４側の極が全てＮ極になるようにしている。
駆動用コイル１５は、ヨーク１１と永久磁石１２とにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されている。したがって、駆動用コイル１５に通電すると、駆動用コイル１５には、被写体の方向（図１の矢印で示すＺ軸前方）へ向いたローレンツ力が発生する。駆動電流の増加に伴って増加するローレンツ力が、バネ部材１７Ａ，１７Ｂの押し圧力を上回ると、レンズホルダー１４はＺ軸前方へ移動を開始する。一方、レンズホルダー１４がＺ軸前方へ移動すると、バネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力も増加するので、レンズホルダー１４は、ローレンツ力とバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力との釣り合った位置まで移動する。
すなわち、駆動用コイル１５に通電する電流値を制御することにより、レンズホルダー１４の移動量を制御して、レンズ１３の位置を制御することができる。
【００１９】
図２は、初期位置、すなわち、レンズホルダー１４がケース１６に当接しているときに、永久磁石１２が駆動用コイル１５に向けて放射状に印加する磁界の、Ｚ軸に直交する方向の磁界成分の分布を示すコンター図である。
本例では、初期位置において、駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置を永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置よりもＺ軸後方になるように、駆動用コイル１５と永久磁石１２とを設置して、駆動用コイル１５のＺ軸後方部分には十分な磁界が印加されないようにするとともに、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー１４を被写体側に移動させたときに駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となるようにしている。特に、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー１４を被写体側に移動させたときに駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の最大値の８０％となるときが、駆動電流−変位特性の直線性が最も良く、かつ、高い変位感度（駆動電流の増分に対する変位量の増分）を得ることができる。
以下、図３を参照して、駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置の、永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置に対する望ましい設計位置（初期位置における設計位置）が、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲であることについて具体的に説明する。
【００２０】
図３において、横軸は駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置の、永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置に対する相対位置を表しており、原点Ｏは、駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置と永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置と一致したときの駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置である。また、右側（＋方向）は、駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置が永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置よりもＺ軸前方にあることを示し、左側（−方向）は、駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置が永久磁石１２のＺ軸方向の中心位置よりもＺ軸後方にあることを示す。
また、縦軸は、駆動用コイル１５のそれぞれの位置において、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさを表す。なお、磁界の大きさは、磁界の大きさの最大値を１００％として規格化している。
【００２１】
ここで、初期位置における駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置を、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、図３の点Ｄで示す、磁界の大きさの最大値（以下、最大値という）の８０％となる位置Ｚ11に設置した場合、レンズホルダー１４は、図３の上に凸なグラフで表わされる磁界強度分布関数上を点Ｄから点Ｅまで移動する。すなわち、レンズホルダー１４はＺ11〜Ｚ12までの範囲を移動する。このときの駆動電流−変位特性を図４に示す。
図４は、永久磁石１２のＺ軸方向の寸法を１ｍｍ、駆動用コイル１５のＺ軸方向の寸法を１ｍｍ、バネ部材１７Ａ，１７Ｂに加えられるオフセット量を０．１ｍｍ（１００μｍ）、レンズホルダー１４の移動範囲を０．３５ｍｍ、始動電流値を２５ｍＡ、駆動用コイル１５の初期位置を、図３のグラフ（磁界強度分布関数）上の点Ｄで示す位置に設定したときの駆動電流−変位特性図である。
駆動用コイル１５の初期位置を点Ｄに設定することにより、レンズホルダー１４の移動範囲の殆どにおいて駆動電流−変位特性の直線性は良好であり、かつ、７μｍ/ｍＡという高い変位感度（駆動電流の増分に対する変位量の増分）を得ることができた。
なお、永久磁石１２の寸法等の数値は、一例であって、これに制約されるものではなく、適宜変更可能である。
また、バネ部材１７Ａ，１７Ｂにオフセットを加えない場合には、駆動電流が０〜２５ｍＡの間においては、駆動電流−変位特性は、図４の太い破線のようになる。
【００２２】
図１３の駆動電流−変位特性図の説明にも記載したように、駆動用コイル１５に一様な駆動磁界が印加されている場合、始動電流値を２５ｍＡ、変位感度を７μｍ/ｍＡとするためには、バネ部材１７Ａ，１７Ｂに加えるオフセットを大きくする必要がある。具体的には、バネ部材１７Ａ，１７Ｂに加えるオフセットは１７５μｍ必要となる。しかしながら、オフセットを大きくとる分、レンズ駆動装置のＺ軸方向の寸法が大きくなってしまうため、小型化が困難となる。
一方、オフセットを１００μｍ、始動電流値を２５ｍＡとすれば、変位感度は４μｍ/ｍＡとなってしまい、変位感度を確保することが困難となる。
これは、駆動用コイル１５に一様な駆動磁界を印加しているためで、図４の例のように、駆動用コイル１５の初期位置を、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが最大値の８０％となる位置とすれば、オフセットを１００μｍとしつつ、始動電流値２５ｍＡ、変位感度７μｍ/ｍＡを実現することができる。
【００２３】
すなわち、駆動用コイル１５の初期位置を、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが最大値の８０％となる磁界強度分布関数上の点Ｄの位置としたときには、駆動電流値が２５ｍＡ（始動電流値）に達するまでは、オフセットが加えられたバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力が駆動用コイル１５に生じるローレンツ力よりも勝るので、レンズホルダー１４はケース１６に当接した状態が維持される。
更に通電量を増し、駆動電流が始動電流値を超えると、駆動用コイル１５に生じるローレンツ力がバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力よりも大きくなり、その結果、レンズホルダー１４はＺ軸前方に移動を開始する。
Ｚ軸前方への移動が開始されると、レンズホルダー１４に装着されている駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが８０％を超えて増加するため、単位電流あたりのローレンツ力が増加する。これにより、レンズホルダー１４を、７μｍ/ｍＡという理想線に沿って移動させることができるようになる。
その後、駆動用コイル１５の中心位置が永久磁石１２の中心位置よりもＺ軸前方に移動すると、単位電流あたりのローレンツ力が減少するため、図４に示すように、駆動電流−変位特性は直線から外れる。しかしながら、そのずれはわずかで、駆動電流−変位特性は、全体として、高い直線性を示す。
【００２４】
次に、初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の上限値が、最大値の９０％であることについて説明する。
初期位置における駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置が、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、図３のグラフ上の点Ｆで示す、最大値の９０％となる位置Ｚ21に設置した場合、レンズホルダー１４は、図３のグラフ上を点Ｆから点Ｇまで移動する。すなわち、レンズホルダー１４はＺ21〜Ｚ22までの範囲を移動する。このときの駆動電流−変位特性を図５に示す。なお、永久磁石１２や駆動用コイル１５の寸法、オフセットなどのレンズ駆動装置１０の設定条件は、図４の場合と同じである。
【００２５】
駆動用コイル１５の初期位置を、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが最大値の９０％となる点Ｆの位置としたときには、駆動電流値が２５ｍＡ（始動電流値）に達するまでは、オフセットが加えられたバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力が駆動用コイル１５に生じるローレンツ力よりも勝るので、レンズホルダー１４はケース１６に当接した状態が維持される。
更に通電量を増し、駆動電流が始動電流値を超えると、駆動用コイル１５に生じるローレンツ力がバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力よりも大きくなり、その結果、レンズホルダー１４はＺ軸前方に移動を開始する。
Ｚ軸前方への移動が開始されると、レンズホルダー１４に装着されている駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが９０％を超えて増加するため、単位電流あたりのローレンツ力が増加する。これにより、レンズホルダー１４を、７μｍ/ｍＡという理想線に沿って移動させることができるようになる。
更に駆動電流を増加させると、駆動用コイル１５の中心位置が永久磁石１２の中心位置を超えてＺ軸前方に移動するため、単位電流あたりのローレンツ力が減少する。その結果、図５に示すように、駆動電流−変位特性は上に凸の曲線を示す。しかしながら、そのずれは許容できる範囲のものである。
なお、バネ部材１７Ａ，１７Ｂにオフセットを加えない場合には、駆動電流が０〜２５ｍＡの間においては、駆動電流−変位特性は、図５の太い破線のようになる。
【００２６】
初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界が、上限値である最大値の９０％を超えた（ここでは、９４％とした）場合には、図６に示すように、駆動電流−変位特性は、７μｍ/ｍＡという理想線からはずれた、上に凸の曲線となり、直線性の点で望ましくない特性となる。また、図６の破線で示すように、オフセットを大きく加える必要があるので、レンズ駆動装置の低背化が困難になる。
したがって、駆動電流−変位特性の直線性が良好で、かつ、高い変位感度を有するレンズ駆動装置を得るためには、初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさを最大値の９０％以下にする必要がある。
【００２７】
次に、初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の下限値が、最大値の５０％であることについて説明する。
初期位置における駆動用コイル１５のＺ軸方向の中心位置が、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、図３のグラフ上の点Ｈで示す、最大値の５０％となる位置Ｚ31に設置した場合、レンズホルダー１４は、図３のグラフ上を点Ｈから点Ｉまで移動する。すなわち、レンズホルダー１４はＺ31〜Ｚ32までの範囲を移動する。このときの駆動電流−変位特性を図７に示す。なお、永久磁石１２や駆動用コイル１５の寸法、オフセットなどのレンズ駆動装置１０の設定条件は、図４の場合と同じである。
【００２８】
駆動用コイル１５の初期位置を、駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが最大値の５０％となる点Ｈの位置としたときには、駆動電流値が２５ｍＡ（始動電流値）に達するまでは、オフセットが加えられたバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力が駆動用コイル１５に生じるローレンツ力よりも勝るので、レンズホルダー１４はケース１６に当接した状態が維持される。
更に通電量を増し、駆動電流が始動電流値を超えると、駆動用コイル１５に生じるローレンツ力がバネ部材１７Ａ，１７Ｂの復元力よりも大きくなり、その結果、レンズホルダー１４はＺ軸前方に移動を開始する。
Ｚ軸前方への移動が開始されると、レンズホルダー１４に装着されている駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが５０％を超えて増加するため、単位電流あたりのローレンツ力が増加する。これにより、レンズホルダー１４を、７μｍ/ｍＡという理想線に沿って移動させることができるようになる。
更に駆動電流を増加させると、駆動電流−変位特性は、図７に示すように、理想線よりも傾きが大きくなり、全体として、下に凸の曲線を示す。しかしながら、そのずれは許容できる範囲のものである。
なお、バネ部材１７Ａ，１７Ｂにオフセットを加えない場合には、駆動電流が０〜２５ｍＡの間においては、駆動電流−変位特性は、図７の太い破線のようになる。
【００２９】
初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界が、下限値である最大値の５０％未満（ここでは、４０％とした）場合には、図８の駆動電流−変位特性図に示すように、駆動電流が始動電流値を超えても十分な変位感度が得られず、変位量が極めて少なくなってしまう。その結果、駆動電流−変位特性は、７μｍ/ｍＡという理想線から大きく乖離した下に凸の曲線となり、直線性の点で望ましくない特性となる。
したがって、駆動電流−変位特性の直線性が良好で、かつ、高い変位感度を有するレンズ駆動装置を得るためには、初期位置において駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさを最大値の５０％以上にする必要がある。
【００３０】
このように、本実施の形態１では、永久磁石１２が内周側に取付けられたヨーク１１を保持するケース１６と、外周側壁に駆動用コイル１５が装着されたレンズホルダー１４とを、上下のバネ部材１７Ａ，１７Ｂで連結するとともに、駆動用コイル１５に通電されていない状態では、レンズホルダー１４が被写体とは反対側においてケース１６に当接される構成のレンズ駆動装置１０において、駆動用コイル１５のＺ軸方向の位置を、レンズホルダー１４がケース１６に当接しているときに駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー１４を被写体側に移動させたときに駆動用コイル１５に叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となる位置としたので、小型化に対応してオフセット量を小さくした場合でも、駆動電流−変位特性の直線性が良好で、かつ、高い変位感度を得ることができる。したがって、背低でかつ小型なレンズ駆動装置１０得ることができる。
【００３１】
なお、前記実施の形態１では、永久磁石１２のレンズホルダー１４側の極をＮ極としたが、Ｓ極であってもよい。但し、レンズホルダー１４側の極をＳ極としたときには、駆動用コイル１５の巻回方向を、レンズホルダー１４側の極がＮ極としたときとは逆にすることはいうまでもない。
また、前記例では、ヨーク１１の断面形状をＬ字状とし、その内壁側に永久磁石１２を取付けた構成としたが、ヨーク１１の形状はこれに限るものではなく、Ｕ字状やＪ字状であってもよい。また、ヨーク１１を省略してもよい。ヨーク１１を省略した場合には、永久磁石１２がケース１６の内壁側に取付けられる。
また、永久磁石１２としては、円筒状の磁石に限るものではなく、複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石を、ケース１６の内壁側に、ヨーク１１を介して、環状に配列したものを用いてもよい。
また、永久磁石１２は、駆動用コイル１５の全周にわたって対向させる必要はなく、駆動用コイル１５の周りに点在させるようにしてもよい。具体的には、複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石を、隙間を設けて配列してもよい。
【００３２】
実施の形態２．
図９は、本発明の実施の形態２に係るレンズ駆動装置２０の構成を示す断面図で、２１は軟鉄等の磁性体から成るヨーク、２２Ａ，２２Ｂはヨーク２１の内壁側に取付けられる永久磁石、２３は対物レンズや接眼レンズが組み合わされたレンズ、２４はレンズ２３を中央位置に保持するレンズホルダー、２５Ａ，２５Ｂはレンズホルダー２４の外側面に装着される駆動用コイル、２６はヨーク２１をその内周側に装着するケース、２７Ａ，２７Ｂはケース２６とレンズホルダー２４とを連結する上下のバネ部材である。
【００３３】
バネ部材２７Ａ，２７Ｂは、曲げモーメントが加わっていない状態では平坦な板状であり、レンズホルダー２４とケース２６とに取付けられた状態では、ケース２６側におけるバネ部２７Ａ，２７Ｂの支点の位置が、レンズホルダー２４側におけるバネ部材２７Ａ，２７Ｂの支点の位置よりもＺ軸後方に位置するような曲げモーメントが加えられて撓んだ状態となっている。バネ部材２７Ａ，２７Ｂの撓みによる復元力は、レンズホルダー２４をケース２６側に付勢する押圧力として作用する。したがって、バネ部材２７Ａ，２７Ｂは、レンズホルダー２４側の支点とケース２６側の支点との間に、Ｚ軸後方に付勢するようなオフセットを加えられた状態で組み付けられる。
【００３４】
駆動用コイル２５Ａはレンズホルダー２４のＺ軸前方に配置され、駆動用コイル２５Ｂはレンズホルダー２４のＺ軸後方に配置されている。これらの駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂは、それぞれ互いに異なる方向に巻回されており、直列接続または並列接続された２連構成になっている。
ヨーク２１は、断面形状がＩ字状の部材でケース２６の内周側に取付けられている。
永久磁石２２Ａ，２２Ｂとしては、円筒状の磁石、複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石が用いられる。複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石を用いる場合には、各磁石をケース２６の内壁側に、ヨーク２１を介して、環状に配列する構成とすればよい。
永久磁石２２Ａはレンズホルダー２４のＺ軸前方に配置され、永久磁石２２Ｂはレンズホルダー２４のＺ軸後方に配置されている。永久磁石２２Ａの駆動用コイル２５Ａに対向する面の磁極と永久磁石２２Ｂの駆動用コイル２５Ｂに対向する面の磁極とは互いに異なっている。
例えば、永久磁石２２ＡをＮ極とし、永久磁石２２ＢをＳ極とすると、駆動用コイル２５ＡはＮ極に対向し、この駆動用コイル２５Ａとは逆向きに巻回されている駆動用コイル２５Ｂは、駆動用コイル２５Ａと対向している極とは反対の極であるＳ極に対向する。
【００３５】
駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂは、ヨーク２１と永久磁石２２Ａ，２２Ｂとにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されている。したがって、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂに通電すると、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂには、被写体の方向（図９の矢印で示すＺ軸前方）へ向いたローレンツ力が発生する。駆動電流の増加に伴って増加するローレンツ力が、バネ部材２７Ａ，２７Ｂの押し圧力を上回ると、レンズホルダー２４はＺ軸前方へ移動を開始する。一方、レンズホルダー２４がＺ軸前方へ移動すると、バネ部材２７Ａ，２７Ｂの復元力も増加するので、レンズホルダー２４は、ローレンツ力とバネ部材２７Ａ，２７Ｂの復元力との釣り合った位置まで移動する。
すなわち、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂに通電する電流値を制御することにより、レンズホルダー２４の移動量を制御して、レンズ２３の位置を制御することができる。
【００３６】
図１０は、初期位置、すなわち、レンズホルダー２４がケース２６に当接しているときに、永久磁石２２Ａ，２２Ｂが駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂに向けて放射状に印加する磁界の、Ｚ軸に直交する方向の磁界成分の分布を示すコンター図である。
本例では、初期位置において、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂを複合させたコイル全体のＺ軸方向の中心位置を、永久磁石２２Ａ，２２Ｂを合わせた磁石全体のＺ軸方向の中心位置よりもＺ軸後方になるように、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂと永久磁石２２Ａ，２２Ｂとを設置している。これにより、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂを複合させたコイル全体のＺ軸後方部分には十分な磁界が印加されないようにすることができる。
また、初期位置における、コイル全体のＺ軸方向の中心位置と磁石全体のＺ軸方向の中心位置とを、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂに叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー２４を被写体側に移動させたときに駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂに叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となるように、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂと永久磁石２２Ａ，２２Ｂとを設置した。
【００３７】
本実施の形態２では、永久磁石２２Ａの極と永久磁石２２Ｂの極とを互いに異なる極としているので、前記実施の形態１に用いた、全体が一つの極の永久磁石１２よりも反磁界を少なくできる。したがって、磁界の大きさを高めることができるので、駆動電流−変位特性の直線性と、変位感度を更に向上させることができる。
また、本例においても、ヨーク２１の断面形状はＩ字状に限るものではなく、Ｌ字状やＪ字状であってもよい。また、ヨーク２１を省略してもよい。
また、永久磁石２２Ａ，２２Ｂは、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂの全周にわたって対向させる必要はなく、駆動用コイル２５Ａ，２５Ｂの周りに点在させるようにしてもよい。
【００３８】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係るレンズ駆動装置３０の構成を示す断面図で、３１は軟鉄等の磁性体から成るヨーク、３２Ａ，３２Ｂはヨーク３１の内壁側に取付けられる永久磁石、３３は対物レンズや接眼レンズが組み合わされたレンズ、３４はレンズ３３を中央位置に保持するレンズホルダー、３５はレンズホルダー３４の外側面に装着される駆動用コイル、３６はヨーク３１をその内周側に装着するケース、３７Ａ，３７Ｂはケース３６とレンズホルダー３４とを連結する上下のバネ部材である。
【００３９】
バネ部材３７Ａ，３７Ｂは、曲げモーメントが加わっていない状態では平坦な板状であり、レンズホルダー３４とケース３６とに取付けられた状態では、ケース３６側におけるバネ部３７Ａ，３７Ｂの支点の位置が、レンズホルダー３４側におけるバネ部材３７Ａ，３７Ｂの支点の位置よりもＺ軸後方に位置するような曲げモーメントが加えられて撓んだ状態となっている。バネ部材３７Ａ，３７Ｂの撓みによる復元力は、レンズホルダー３４をケース３６側に付勢する押圧力として作用する。したがって、バネ部材３７Ａ，３７Ｂは、レンズホルダー３４側の支点とケース３６側の支点との間に、Ｚ軸後方に付勢するようなオフセットを加えられた状態で組み付けられる。
【００４０】
ヨーク３１は、断面形状がＩ字状の部材でケース３６の内周側に取付けられている。
永久磁石３２Ａ，３２Ｂとしては、円筒状の磁石、複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石が用いられる。複数の円弧状の磁石、もしくは、複数の平板状の磁石を用いる場合には、各磁石をケース３６の内壁側に、ヨーク３１を介して、環状に配列する構成とすればよい。
永久磁石３２Ａはレンズホルダー３４のＺ軸後前方に配置され、永久磁石３２Ｂはレンズホルダー３４のＺ軸後方に配置されている。永久磁石３２Ａの駆動用コイル３５に対向する面の磁極と永久磁石３２Ｂの駆動用コイル３５に対向する面の磁極とは互いに異なっており、かつ、永久磁石３２Ａからの駆動用磁界の大きさは永久磁石３２Ｂからの駆動用磁界の大きさよりも大きい。
永久磁石３２Ａは駆動用コイル３５に通電したときのローレンツ力がＺ軸前方に作用するようにその極が設定されている。永久磁石３２Ｂは、駆動用コイル３５に通電したときのローレンツ力はＺ軸後方に作用するように設けられたものである。
これにより、駆動用コイル３５のＺ軸後方部分には十分な磁界が印加されないようにすることができるとともに、駆動用コイル３５に叉交する駆動用磁界の大きさが、レンズホルダー３４を被写体側に移動させたときに駆動用コイル３５に叉交する駆動用磁界の最大値の５０％〜９０％の範囲となるようにすることができる。
【００４１】
駆動用コイル３５は、ヨーク３１と永久磁石３２Ａ，３２Ｂとにより印加される、コイル周りに放射状に分布する磁界中に設置されている。したがって、駆動用コイル３５に通電すると、駆動用コイル３５には、被写体の方向（図１１の矢印で示すＺ軸前方）へ向いたローレンツ力が発生する。駆動電流の増加に伴って増加するローレンツ力が、バネ部材３７Ａ，３７Ｂの押し圧力を上回ると、レンズホルダー３４はＺ軸前方へ移動を開始する。一方、レンズホルダー３４がＺ軸前方へ移動すると、バネ部材３７Ａ，３７Ｂの復元力も増加するので、レンズホルダー３４は、ローレンツ力とバネ部材３７Ａ，３７Ｂの復元力との釣り合った位置まで移動する。
すなわち、駆動用コイル３５に通電する電流値を制御することにより、レンズホルダー３４の移動量を制御して、レンズ２３の位置を制御することができる。
【００４２】
本例では、永久磁石３２Ａとは極が異なり、かつ、永久磁石３２Ａよりも駆動用磁界の大きさが小さい永久磁石３２Ｂを、Ｚ軸後方に配置しているので、駆動用コイル３５のＺ軸後方部分には十分な磁界が印加されないようにすることができる。また、全体が一つの極の永久磁石１２よりも反磁界を少なくできるので、永久磁石３２Ｂの磁界によるローレンツ力はＺ軸後方に作用しても、レンズホルダー３４の移動開始後には、磁界の大きさを高めることができるので、駆動電流−変位特性の直線性と、変位感度とを更に向上させることができる。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、適切なオフセット量と始動電流値を維持しつつ、高い直線性と優れた変位感度を得ることができるので、背低でかつ小型なレンズ駆動装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  レンズ駆動装置、１１  ヨーク、１２  永久磁石、１３  レンズ、
１４  レンズホルダー、１５  駆動用コイル、１６  ケース、１７Ａ  上側バネ部材、
１７Ｂ  下側バネ部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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