(57)【要約】【課題】駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータを小型化する。【解決手段】レンズアクチュエータ１は、レンズ２１と、該レンズ２１の光軸周りに巻回されたコイル２２とを有する移動レンズ体２と、移動レンズ体２の外面に沿って光軸周りに配置される複数の磁石５０とを備え、複数の磁石５０それぞれは、光軸を含む平面に沿った断面内に、光軸方向の端辺からレンズ２１側の端辺に向う配向を有することを特徴とする。これによれば、コイルに電流を流したときに移動レンズ体に加わる推力が大きくなるので、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータを小型化することが可能になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、該レンズの光軸周りに巻回されたコイルとを有する移動レンズ体と、
前記移動レンズ体の外面に沿って前記光軸周りに配置される複数の磁石とを備え、
前記複数の磁石それぞれは、前記光軸を含む平面に沿った断面内に、前記光軸方向の端辺から前記レンズ側の端辺に向う配向を有することを特徴とするレンズアクチュエータ。
【請求項２】
前記複数の磁石は、前記レンズの光軸を回転軸として４回対称に配置された４つの磁石であることを特徴とする請求項１に記載のレンズアクチュエータ。
【請求項３】
前記各磁石の前記光軸に垂直な断面における配向は平行配向であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズアクチュエータ。
【請求項４】
前記各磁石の前記光軸に垂直な断面における配向はラジアル配向であることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズアクチュエータに関し、特に小型化されたレンズアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話内蔵カメラや一般用途向けのデジタルカメラなどの極小型のカメラにおいて、オートフォーカス機能やマクロ撮影機能など、レンズの移動を伴う機能を採用することが多くなっている。
【０００３】
極小型のカメラにおいてレンズを移動させるための機構のひとつに、レンズアクチュエータがある。レンズアクチュエータは、電流と磁石によって生ずるローレンツ力を利用することでレンズを移動させる機構である。具体的に説明すると、レンズアクチュエータは、レンズとコイルとを一体化した移動レンズ体と、移動レンズ体の周囲を取り囲むように設置された永久磁石とを備える。永久磁石の磁界の中にコイルが位置しているので、コイルに電流を流すとコイルにはローレンツ力が働く。レンズアクチュエータは、このローレンツ力を利用して、レンズを含む移動レンズ体を移動させている。特許文献１〜４には、このようなレンズアクチュエータの例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５８６５９号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１２４２９２号公報
【特許文献３】特開２００８−２６４３１号公報
【特許文献４】特開２００８−１４５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、極小型のカメラに搭載されるレンズアクチュエータには、可能な限りの小型化が求められる。そこで、レンズアクチュエータ内の永久磁石をより小型化することが考えられるが、永久磁石を小さくすると上記したローレンツ力が小さくなるため、レンズアクチュエータの駆動性能が劣化してしまう。
【０００６】
したがって、本発明の目的のひとつは、駆動性能を維持しつつ小型化を実現するレンズアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明によるレンズアクチュエータは、レンズと、該レンズの光軸周りに巻回されたコイルとを有する移動レンズ体と、前記移動レンズ体の外面に沿って前記光軸周りに配置される複数の磁石とを備え、前記複数の磁石それぞれは、前記光軸を含む平面に沿った断面内に、前記光軸方向の端辺から前記レンズ側の端辺に向う配向を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、上記のような異方性磁石を用いない場合に比べ、コイルに電流を流したときに移動レンズ体に加わる推力が大きくなる。したがって、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータを小型化することが可能になる。
【０００９】
また、上記レンズアクチュエータにおいて、前記複数の磁石は、前記レンズの光軸を回転軸として４回対称に配置された４つの磁石であることとしてもよい。これによれば、４回対称に配置された４つの磁石の配向を上記のように設定できるので、移動レンズ体に加わる推力をより確実に大きくすることが可能になる。
【００１０】
また、前記各磁石の前記光軸に垂直な断面における配向は平行配向であることとしてもよいし、ラジアル配向であることとしてもよい。このようにしても、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータを小型化することが可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータを小型化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態によるレンズアクチュエータの外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態によるレンズアクチュエータの分解斜視図である。
【図３】（ａ）は、図１のＡ線に沿って本発明の実施の形態によるレンズアクチュエータを切断したときの断面を示す断面図である。（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、（ａ）に示した領域Ｃ，Ｄの拡大図である。
【図４】図１のＢ線に沿って本発明の実施の形態によるレンズアクチュエータを切断したときの断面を示す断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形態によるレンズアクチュエータにおいて、コイルに電流を流したときの移動レンズ体の移動を説明するための説明図である。（ａ）はコイルに電流を流していない状態、（ｂ）はコイル２２に電流を流している状態をそれぞれ示している。
【図６】レンズ光軸を含む平面に沿った断面における異方性磁石の磁化容易軸方向を示す図である。
【図７】（ａ）は、レンズ光軸に垂直な断面における異方性磁石（実施例１）の磁化容易軸方向を示す図である。（ｂ）は、レンズ光軸を含む平面に沿った断面における異方性磁石（実施例１）の磁化容易軸方向を示す図である。
【図８】（ａ）は、レンズ光軸に垂直な断面における異方性磁石（実施例２）の磁化容易軸方向を示す図である。（ｂ）は、レンズ光軸を含む平面に沿った断面における異方性磁石（実施例２）の磁化容易軸方向を示す図である。
【図９】（ａ）は、レンズ光軸に垂直な断面における異方性磁石（比較例１）の磁化容易軸方向を示す図である。（ｂ）は、レンズ光軸を含む平面に沿った断面における異方性磁石（比較例１）の磁化容易軸方向を示す図である。
【図１０】（ａ）は、レンズ光軸に垂直な断面における異方性磁石（比較例２）の磁化容易軸方向を示す図である。（ｂ）は、レンズ光軸を含む平面に沿った断面における異方性磁石（比較例２）の磁化容易軸方向を示す図である。
【図１１】移動レンズ体の移動量と推力の関係を示すグラフを示す図である。
【図１２】レンズアクチュエータのケース内の位置ごとの磁束密度を示すグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本実施の形態によるレンズアクチュエータ１の外観を示す斜視図である。図２は、レンズアクチュエータ１の分解斜視図である。図３（ａ）は、図１のＡ線に沿ってレンズアクチュエータ１を切断したときの断面（レンズ光軸Ｘを含む平面でレンズアクチュエータ１を切断したときの断面）を示す断面図である。図３（ｂ）及び図３（ｃ）はそれぞれ、図３（ａ）に示した領域Ｃ，Ｄの拡大図である。図４は、図１のＢ線に沿ってレンズアクチュエータ１を切断したときの断面（レンズ光軸Ｘに垂直な平面でレンズアクチュエータ１を切断したときの断面）を示す断面図である。
【００１５】
図３（ａ）に示すように、レンズアクチュエータ１は１枚のレンズ２１を有しており、このレンズ２１をレンズ光軸Ｘに沿って直接移動させるために用いられる。なお、図３（ａ）において、図面の上側が被写体側、図面の下側が撮像素子側である。具体的な用途には例えば携帯電話内蔵カメラや一般用途向けのデジタルカメラなどがあり、これらのカメラにおいて、オートフォーカス機能やマクロ撮影機能などを実現するために用いられる。
【００１６】
以下、図１〜図４を参照しながら、レンズアクチュエータ１の構成について詳しく説明する。
【００１７】
まず初めに、レンズアクチュエータ１は、図１〜図４に示すように、レンズ２１及びコイル２２を一体化した移動レンズ体２と、移動レンズ体２を収納するケース３とを備えている。
【００１８】
移動レンズ体２は、図２及び図３（ａ）に示すように、円形のレンズ２１を保持する円筒形状のレンズホルダ２３と、レンズホルダ２３の外側に固着される円筒形状のコイルボビン２４とを有している。コイル２２はコイルボビン２４に巻回されている。また、移動レンズ体２は、レンズ２１の裏側（被写体から遠い側）に固定絞り２５を有している。
【００１９】
ケース３は、図１及び図２に示すような中空の八角柱状の部材であり、８つの側面には、幅の狭い面と広い面とが交互に配置されている。ケース３は、図１〜図３（ａ）に示すように、蓋部３１、筒状胴部３２、及び底部３３の３つに分割されている。蓋部３１，底部３３にはそれぞれ、被写体からの反射光を通過させる開口３１ａ，３３ａが設けられている。被写体からの反射光は、開口３１ａを介してレンズ２１に入射し、レンズ２１を通過した反射光は、開口３３ａを介して図示しない撮像素子（ＣＣＤイメージセンサなど）に到達する。
【００２０】
図２及び図３（ａ）に示すように、蓋部３１と筒状胴部３２の間、及び筒状胴部３２と底部３３の間には、それぞれ環状の板バネ４１，４２が設けられる。なお、板バネ４１，４２と蓋部３１などとは固着している。板バネ４１，４２の間にはコイルボビン２４が挟まれており、これにより、移動レンズ体２はレンズ光軸Ｘの方向に付勢される。
【００２１】
また、板バネ４１，４２は、移動レンズ体２が後述する異方性磁石５０に接触しないように支えるとともに、移動レンズ体２が回転してしまうことを防止している。つまり、図２に示すように、板バネ４１，４２はそれぞれ複数個の穴４１ａ，４２ａを有しており、これら穴４１ａ，４２ａは、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、それぞれコイルボビン２４の突起２４ａ，２４ｂと嵌合している。この嵌合により、移動レンズ体２は、異方性磁石５０と接触しないように、かつ回転しないように支えられている。
【００２２】
筒状胴部３２の内側には、図２〜図４に示すように、移動レンズ体２の外面に沿って４つの異方性磁石５０が配置されている。これら４つの異方性磁石５０は、八角柱状の筒状胴部３２の８側面のうち、比較的幅の狭い４側面の内側にそれぞれ設けられている。これにより、４つの異方性磁石５０は、レンズ光軸Ｘを回転軸として９０度回転させると自らと重なることになる。すなわち、４つの異方性磁石５０は、レンズ光軸Ｘを回転軸として４回対称に配置されている。
【００２３】
各異方性磁石５０の内面（移動レンズ体２側の側面）は、円筒形状の移動レンズ体２の外面に合わせ、円筒形状の一部を切り取った形状としている。平面的に見ると、図４に示すように、円弧形状である。また、各異方性磁石５０の外面（筒状胴部３２側の側面）は筒状胴部３２の内壁に沿う形状を有しており、筒状胴部３２に固着されている。
【００２４】
各異方性磁石５０の配向については後に詳述するが、図４に示すように、各異方性磁石５０の内面には同一の極（図４ではＮ極。）が配置されている。これにより、各異方性磁石５０から発生する磁界はコイル２２と鎖交する鎖交磁界を構成し、図示しない電流源を用いてコイル２２に電流を流すと、コイル２２には電流の向きに応じて上向き又は下向きのローレンツ力が働く。このローレンツ力は移動レンズ体２の推力となり、移動レンズ体２をレンズ光軸Ｘの方向に移動させる。
【００２５】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、コイル２２に電流を流したときの移動レンズ体２の移動を説明するための説明図である。図５（ａ）はコイル２２に電流を流していない状態、図５（ｂ）はコイル２２に電流を流している状態をそれぞれ示している。
【００２６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、コイル２２に電流を流すと、移動レンズ体２は上向き又は下向きの推力を受け、推力の方向へと移動する。この移動に伴って板バネ４１，４２が図５（ｂ）に示すように撓み、移動レンズ体２を元の位置に戻る方向へ付勢する。移動レンズ体２は、推力と付勢力とが釣り合った位置で停止する。
【００２７】
図６は、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面における異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示す模式図である。同図に示すように、異方性磁石５０は、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内に、レンズ光軸Ｘ方向の端辺５０ｂからレンズ側の端辺５０ｃに向う配向を有している。言い換えれば、異方性磁石５０では、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内の配向を、端辺５０ｃの中央付近を中心とする放射状の配向としている。
【００２８】
このような配向を有することにより、異方性磁石５０が発生する磁束を、効率よくコイル２２に鎖交させることが可能になるため、上記のような配向を有しない磁石を用いる場合に比べ、コイル２２に電流を流したときに移動レンズ体２に加わる推力が大きくなる。したがって、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータ１を小型化することが可能になる。
【００２９】
また、レンズアクチュエータ１では、移動レンズ体２の外面に沿ってレンズ光軸Ｘを回転軸として４回対称に配置された４つの異方性磁石５０が、いずれも上記の配向を有していることから、移動レンズ体２に加わる推力を、より確実に大きくすることが可能になっている。
【００３０】
以下、本発明の実施例１，２について説明する。
【００３１】
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の実施例１による異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示す図である。図７（ａ）は、レンズ光軸Ｘに垂直な断面における異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示している。また、図７（ｂ）は、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面における異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示している。これらの図は、シミュレーションによりにより異方性磁石５０の磁化容易軸方向を設定し、図示したものである。なお、いずれの異方性磁石５０も、コイル２２側の面がＮ極となっている。
【００３２】
まず、図７（ａ）に示すように、レンズ光軸Ｘに垂直な断面における異方性磁石５０の配向は、平行配向となっている。すなわち、異方性磁石５０のレンズ側の端辺５０ａの中央付近はラジアル方向（レンズの半径方向）に配向しており、端辺５０ａの他の部分は中央付近と同じ方向に配向している。
【００３３】
次に、図７（ｂ）に示すように、異方性磁石５０は、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内に、レンズ光軸Ｘ方向の端辺５０ｂからレンズ側の端辺５０ｃに向う配向を有している。
【００３４】
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明の実施例２による異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示す図である。図８（ａ）は、レンズ光軸Ｘに垂直な断面における異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示し、図８（ｂ）は、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面における異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示している。
【００３５】
図８（ｂ）に示した異方性磁石５０の配向は、図７（ｂ）に示した配向と同じである。一方、図８（ａ）に示した異方性磁石５０の配向は、平行配向ではなくラジアル配向となっている。すなわち、異方性磁石５０は、レンズ光軸Ｘに垂直な断面において、中心からラジアル方向（レンズの半径方向）に広がる放射状の配向を有している。
【００３６】
異方性磁石５０が以上の実施例１，２に示したような配向を有することにより、そうでない場合に比べ、コイル２２に電流を流したときに移動レンズ体２に加わる推力が大きくなる。したがって、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータ１を小型化することが可能になる。
【００３７】
以下、配向と推力の関係について、比較例及び実験結果を示して説明する。
【００３８】
初めに、比較例の構成を示す。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、比較例１による異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示す図である。これらの図に示すように、この比較例１は、実施例１による異方性磁石５０において、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内の配向を平行配向としたものである。また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、比較例２による異方性磁石５０の磁化容易軸方向を示す図である。これらの図に示すように、この比較例２は、実施例２による異方性磁石５０において、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内の配向を平行配向としたものである。
【００３９】
今回の実験では、異方性磁石５０の配向以外の条件は各実施例及び各比較例で同一とした。また、コイル２２の高さは２．５０ｍｍ、移動レンズ体２の移動量は最大で±０．３ｍｍであった。なお、コイル２２に電流を流していない状態の位置から被写体に近づくときの移動量をプラスとした。
【００４０】
さて、図１１は、移動レンズ体２の移動量と推力の関係を示すグラフである。なお、同図に示す推力の値は、比較例１で移動レンズ体２の移動量が０．００ｍｍであるときの推力の値を１００とした場合の相対値である。
【００４１】
図１１に示すように、いずれの例においても、移動量０．００ｍｍのとき推力が最も大きく、移動レンズ体２の移動に伴って推力は小さくなるが、移動量が−０．３０ｍｍから０．３０ｍｍの範囲では実施例１，２いずれの推力も、比較例１，２の推力を上回っている。このことは、異方性磁石５０が実施例１，２のような配向を有することにより、比較例１，２のような配向を有する場合に比べ、コイル２２に電流を流したときに移動レンズ体２に加わる推力が大きくなることを示している。
【００４２】
次に、図１２は、ケース３（図１参照）内の位置ごとの磁束密度を示すグラフである。同図に示す「位置」はレンズ光軸Ｘ方向の位置であり、位置０．００ｍｍが、異方性磁石５０のレンズ光軸Ｘ方向の中心位置に相当する。電流を流していないときの移動レンズ体２のレンズ光軸Ｘ方向の中心は、位置０．００ｍｍにある。なお、同図では、移動レンズ体２に含まれるコイル２２のレンズ光軸Ｘ方向の存在範囲を、矢印Ｐ０〜Ｐ２で示している。矢印Ｐ０は電流を流していないときのコイル２２の存在範囲であり、その中心位置は位置０．００ｍｍとなっている。矢印Ｐ１は移動レンズ体２が撮像素子側に最大限移動したときのコイル２２の存在範囲であり、その中心位置は位置−０．３０ｍｍとなっている。矢印Ｐ２は移動レンズ体２が被写体側に最大限移動したときのコイル２２の存在範囲であり、その中心位置は位置０．３０ｍｍとなっている。
【００４３】
図１２に示すように、実施例１，２では、比較例１，２に比べると磁束が中心付近に集まっている。これは、実施例１，２では、図７（ｂ）や図８（ｂ）に示したように、レンズ光軸Ｘを含む平面に沿った断面内の配向を端辺５０ｃの中央付近に集めていることの結果であると考えられる。
【００４４】
ここで、コイルに働くローレンツ力は、矢印Ｐ０〜Ｐ２で示される範囲の磁束密度の積分値にほぼ比例すると考えられる。したがって、実施例１では比較例１に比べて大きいローレンツ力が得られ、実施例２では比較例２に比べて大きいローレンツ力が得られる。これらのことが、図１１に示した推力の違いの理由となっている。
【００４５】
以上説明したように、レンズアクチュエータ１によれば、異方性磁石５０の配向を図７や図８に示すように設定したので、そうでない場合に比べ、コイル２２に電流を流したときに移動レンズ体２に加わる推力が大きくなる。したがって、駆動性能を維持しつつ、レンズアクチュエータ１を小型化することが可能になる。
【００４６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１      レンズアクチュエータ
２      移動レンズ体
３      ケース
２１    レンズ
２２    コイル
２３    レンズホルダ
２４    コイルボビン
２４ａ，２４ｂ  突起
３１    蓋部
３１ａ，３３ａ  開口
３２    筒状胴部
３３    底部
４１，４２  板バネ
４１ａ，４２ａ  穴
５０    異方性磁石
【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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