(57)【要約】【課題】  移動レンズ体の駆動にモータを用いた場合でも、移動レンズ体の停止位置を規定するストッパが作動した後、ストッパの無駄な作動を停止させることのできるレンズ駆動装置を提供すること。【解決手段】  レンズ駆動装置１において、移動レンズ体１０を原点位置に移動させる際移動レンズ体１０は、撮像素子の側に移動し、移動レンズ体１０の下端部は、ストッパ８５に当接する。その際、制駆動信号として移動レンズ体１０がストッパ８５に当接するのに必要なステップ数以上の駆動パルスが供給される。但し、駆動コイル５５Ｂから検出される電流波形の変化に基づいて、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接して停止したことを検出すると、ストッパ８５によって阻止されている方向に移動レンズ体１０を駆動するための励磁を停止するので、それ以降、移動レンズ体１０とストッパ８５との当接が起こらない。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを備えた移動レンズ体と、該移動レンズ体を前記レンズの光軸に沿って往復移動させるための駆動機構と、光軸方向の少なくとも一方側で前記移動レンズ体の停止位置を規定するストッパとを有するレンズ駆動装置において、
前記駆動機構は、所定の電圧波形あるいは電流波形をもつ駆動信号が印加される駆動コイルを備えたステータと、該環状のステータと周面同士が対向し、光軸周りに回転して前記移動レンズ体を駆動するための駆動力を発生させるマグネットを備えたロータと、前記駆動コイルでの励磁を制御する制御手段と、光軸方向に移動していた前記移動レンズ体が前記ストッパによって停止したことを検出する停止検出手段とを有し、
前記制御手段は、前記停止検出手段が前記移動レンズ体の停止を検出した後は、前記ストッパによって阻止されている方向に前記移動レンズ体を駆動するための励磁を停止することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
請求項１において、前記停止検出手段は、前記駆動コイルから出力される電流波形あるいは電圧波形を検出し、前記移動レンズ体が光軸方向に移動している状態から前記ストッパによって停止した際の波形変化に基づいて前記移動レンズ体が停止したことを検出することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２において、前記制御手段は、前記停止検出手段が前記移動レンズ体の停止を検出した後は、前記ストッパによって阻止されている方向とは反対方向に前記移動レンズ体を所定の距離だけ駆動させるための励磁を行った後、励磁を停止することを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記駆動機構は、前記ステータの周面においてヨークの極歯が周方向に配列され、かつ、前記マグネットでは当該極歯と対向する周面でＳ極とＮ極とが周方向に交互に配列されたステッピングモータ構造を備えていることを特徴とするレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラなどに用いられるレンズ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラ付き携帯機器などに搭載される薄型カメラでは、レンズを保持する移動レンズ体と、この移動レンズ体の外周に取り付けられたリング状のマグネットと、マグネットに対向する駆動コイルとを有し、駆動コイルへの通電を制御することにより、レンズを光軸方向に直動させるとともに、そこにレンズを磁気保持する構成のものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１５０７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載のレンズ駆動装置は、直動式であるため、レンズの移動位置精度が低いという問題点がある。
【０００４】
ここに、本願出願人は、移動レンズ体に対する駆動機構として、所定の電圧波形あるいは電流波形をもつ駆動信号が印加される駆動コイルを備えたステータと、この環状のステータと周面同士が対向し、光軸周りに回転して移動レンズ体を駆動するための駆動力を発生させるマグネットを備えたロータとを用いて、レンズの移動位置精度を高めることを提案するものである。但し、駆動機構として、例えば、ステッピングモータ構造を採用した場合には、移動レンズ体の位置はオープン制御であるので、送りステップ数とレンズ位置とが必ずしも一致しないことがある。従って、例えば、ロータ、移動レンズ体、あるいはロータと移動レンズ体との間に移動レンズ体の停止位置を規定するストッパを設け、このストッパによって、移動レンズ体の原点位置を設定すれば、送りステップ数だけで移動レンズ体の位置を制御できることになる。
【０００５】
しかしながら、ストッパによって原点位置を設定した場合、動作のたびにストッパが作動することになるが、ストッパに確実に作動させるには、ストッパで移動が阻止されている方向に移動レンズ体を移動させる際の送りステップ数を多く設定することになる。従って、ストッパが作動した後も、ストッパで移動が阻止されている方向への駆動が行われることになるため、ストッパでの部材相互の当接と、その反動での戻りとが繰り返されることになり、ストッパに当接する際の衝撃音が繰り返し発生するという問題点がある。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、移動レンズ体の駆動にモータを用いた場合でも、移動レンズ体の停止位置を規定するストッパが作動した後、ストッパの無駄な作動を停止させることのできるレンズ駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明では、レンズを備えた移動レンズ体と、該移動レンズ体を前記レンズの光軸に沿って往復移動させるための駆動機構と、光軸方向の少なくとも一方側で前記移動レンズ体の停止位置を規定するストッパとを有するレンズ駆動装置において、前記駆動機構は、所定の電圧波形あるいは電流波形をもつ駆動信号が印加される駆動コイルを備えたステータと、該環状のステータと周面同士が対向し、光軸周りに回転して前記移動レンズ体を駆動するための駆動力を発生させるマグネットを備えたロータと、前記駆動コイルでの励磁を制御する制御手段と、光軸方向に移動していた前記移動レンズ体が前記ストッパによって停止したことを検出する停止検出手段とを有し、前記制御手段は、前記停止検出手段が前記移動レンズ体の停止を検出した後は、前記ストッパによって阻止されている方向に前記移動レンズ体を駆動するための励磁を停止することを特徴とする。
【０００８】
本発明において、移動レンズ体が光軸方向に移動している状態からストッパによって停止したことを停止検出手段が検出すると、制御手段は、ストッパによって阻止されている方向に移動レンズ体を駆動するための励磁を停止する。このため、ストッパに確実に作動させるために、ストッパで移動が阻止されている方向に移動レンズ体を余分に移動させた場合でも、ストッパが作動した後は、ストッパの無駄な作動を停止させることのできる。それ故、ストッパで移動レンズ体の原点位置を設定した場合、動作のたびにストッパが作動することになるが、ストッパにおいて部材同士が当接する際の衝撃音が繰り返し発生することがない。
【０００９】
本発明において、前記停止検出手段は、前記駆動コイルから出力される電流波形あるいは電圧波形を検出し、前記移動レンズ体が光軸方向に移動している状態から前記ストッパによって停止した際の波形変化に基づいて前記移動レンズ体が停止したことを検出することが好ましい。このように構成すると、移動レンズ体やロータの周辺にセンサなどといった部材を配置する必要がないので、レンズ駆動装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００１０】
本発明において、前記制御手段は、前記停止検出手段が前記移動レンズ体の停止を検出した後は、前記ストッパによって阻止されている方向とは反対方向に前記移動レンズ体を所定の距離だけ駆動するための励磁を行った後、励磁を停止することが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記駆動機構では、例えば、前記ステータの周面においてヨークの極歯が周方向に配列され、かつ、前記マグネットでは当該極歯と対向する周面でＳ極とＮ極とが周方向に交互に配列されたステッピングモータ構造が構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のレンズ駆動装置では、移動レンズ体が光軸方向に移動している状態からストッパによって停止したことを停止検出手段が検出すると、制御手段は、ストッパによって阻止されている方向に移動レンズ体を駆動するための励磁を停止する。このため、ストッパに確実に作動させるために、ストッパで移動が阻止されている方向に移動レンズ体を余分に移動させた場合でも、ストッパが作動した後は、ストッパの無駄な作動を停止させることのできる。それ故、ストッパで移動レンズ体の原点位置を設定した場合、動作のたびにストッパが作動することになるが、ストッパにおいて部材同士が当接する際の衝撃音が繰り返し発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、図面を参照して、本発明を適用したレンズ駆動装置を説明する。
【００１４】
（全体構成）
図１は、本発明を適当したレンズ駆動装置を縦に切断したときの説明図である。なお、図１において、その上方側が被写体側（物体側）に相当し、下方側が撮像素子側（像側）に相当する。
【００１５】
図１において、本形態のレンズ駆動装置１は、カメラ付き携帯電話などに搭載されている薄型カメラにおいて、２枚のレンズ２、３を光軸Ｌに沿って被写体（物体側）に近づくＡ方向、および被写体とは反対側（像側）に近づくＢ方向の双方向に移動させるためのものであり、概ね、２枚のレンズ２、３をレンズホルダ１１上に一体に保持した移動レンズ体１０と、この移動レンズ体１０を光軸Ｌに沿って移動させる駆動機構５と、駆動機構５および移動レンズ体１０が搭載された固定部材２０を有している。本形態において、固定部材２０は、像側で撮像装置（図示せず）を保持するベース２１と、物体側に位置するカバー２２と、カバー２２に装着されたキャップ２３とから構成されている。ベース２１とカバー２２は、ネジ（図示せず）によって固定され、かつ、接着固定されている。また、カバー２２およびキャップ２３には、レンズ２、３の光路を確保するための円形の穴２２５、２３５が形成されている。
【００１６】
駆動機構５は、ステータ５０とロータ８とを備えたステッピングモータ構造を備えている。ステータ５０は、円筒状にコイル線が巻回された２つの環状の駆動コイル５５Ａ、５５Ｂを備えており、そのうちの、Ａ相の駆動コイル５５Ａは、環状の第１のヨーク５１と環状の第２のヨーク５２との間に配置され、Ｂ相の駆動コイル５５Ｂは、環状の第３のヨーク５３と環状の第４のヨーク５４との間に配置されている。このようにして、円筒状のステータ５０が構成され、このステータ５０の下段側では、その内周側で第１のヨーク５１の極歯と第２のヨーク５２の極歯が周方向に交互に配置され、上段側では第３のヨーク５３の極歯と第４のヨーク５４の極歯が周方向に交互に配置される。なお、第１のヨーク５１および第４のヨーク５４には、ベース２１やカバー２２から突出した突起が嵌る穴５１６、５４６が形成されている。
【００１７】
なお、第２のヨーク５２には、半径方向外側に向けて突き出た矩形の突出部５２０が形成され、この突出部５２０の先端側からは、斜め上方に向けてアース用の端子８５が延びている。ステータ５０からは、２つの駆動コイル５５から計４本のコイル端末線が引き出され、これらのコイル端末線は各々、端子台８０に直線的に配列された端子８１に接続される。端子台８０は、「く」の字形状に屈曲した４本の端子８１の長さ方向における中央付近を樹脂で一体化したものであり、端子台８０は、第２のヨーク５２の突出部５２０の上面に載置され、接着などの方法で固定されている。
【００１８】
駆動機構５では、円筒状のステータ５０と移動レンズ体１０との間に円筒状のロータ８が同軸状に配置され、このロータ８は、円筒状のロータマグネット６０と円筒状のスリーブ７０とを有している。ロータマグネット６０の外周面には、Ｓ極とＮ極が周方向に交互に配列されている。スリーブ７０の外周面には、接着剤を充填するための凹部（図示せず）が形成されており、この凹部を利用して、ロータマグネット６０の内周面とスリーブ７０の外周面とが接着固定されている。スリーブ７０は、カバー２２とベース２１との間に、光軸方向への移動が阻止された状態で配置されている。また、スリーブ７０は、ベース２１の内端面（上面）に形成された環状支持突起２１１の内側、およびカバー２２の環状支持突起２２１の内側で軸線周り（光軸Ｌ）に回転可能な状態にある。従って、可撓性基板（図示せず）を介して２つの駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに給電すると、ロータマグネット６０とスリーブ７０は、光軸Ｌ周りに一体に回転する。
【００１９】
本形態において、スリーブ７０の内周面には、移動レンズ体１０に回転力を伝達する伝達機構を構成する雌ネジ７２が形成されている。これに対して、移動レンズ体１０においてレンズホルダ１１の胴部１２の外周面には雄ネジ１４が形成されており、移動レンズ体１０は、雄ネジ１４が雌ネジ７２に係合することにより、スリーブ７０に対して、光軸周りに回転可能、かつ、光軸に沿って移動可能に支持されている。
【００２０】
また、移動レンズ体１０において、レンズホルダ１１の上側の外周面には、ガイド溝１５１が３本、略等角度間隔に形成され、これらのガイド溝１５１は、光軸方向に沿って直線的に延びている。これに対して、キャップ２３には、その上面部から軸線方向における撮像素子側に延びて３本のガイド溝１５１の各々に嵌る突起２３６が形成されている。従って、移動レンズ体１０に雄ネジ１４および雌ネジ７２を介してスリーブ７０の回転力が伝達されたとき、突起２３６おとびガイド溝１５１は、移動レンズ体１０の供回りを阻止する供回り阻止機構１６として機能する。なお、供回り阻止機構１６を構成するにあたっては、移動レンズ体１０に突起を形成し、キャップ部材２３にガイド溝を形成してもよい。いずれの場合も、供回り阻止機構１６は、互いの位相角が一定の時のみ係合可能となるように、その配置角度を考慮する。
【００２１】
なお、移動レンズ体１０は、スリーブ７０の回転力が雄ネジ１４および雌ネジ７２を介して伝達されるので、雄ネジ１４および雌ネジ７２との間のバックラッシュを防止するために、移動レンズ体１０とキャップ２３との間にはバックラッシュ防止用のコイルバネ４０が配置されている。また、スリーブ７０の雌ネジ７２の谷部分は、内側に移動レンズ体１０を装着可能なように、光軸方向の一方側（矢印Ａで示す被写体側／物体側）に向けては閉じることなく開放状態にあるが、そこには、断面円形の金属製の線状体からなるＣ形留め具４５（ストッパ部材）が雌ネジ７２の谷部分に沿って装着され、かつ、Ｃ形留め具４５の端部は、小穴７６に嵌め込まれている。このため、スリーブ７０が回転して移動レンズ体１０が、矢印Ａで示す被写体の側（物体側）に移動すると、スリーブ７０の雌ネジ７２の谷部分に装着されたＣ形留め具４５と、移動レンズ体１０の雄ネジ１４の山部分の端部とが干渉し、それ以上の移動レンズ体１０の移動を阻止する。このようにして本形態では、移動レンズ体１０のスリーブ７０からの抜けが防止されている。
【００２２】
（原点位置を設定するための構成）
図２は、本発明を適用したレンズ駆動装置の駆動機構の制御系も含めた機能ブロック図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したレンズ駆動装置において、移動レンズ体が移動しているときに駆動コイルから検出される電流の波形図、移動レンズ体が停止しているときに駆動コイルから検出される電流の波形図、および移動中の移動レンズ体がストッパで停止したときに駆動コイルから検出される電流波形の変化を示す波形図である。なお、図２には、Ａ−Ｄ変換器やＤ−Ａ変換器などの図示は省略してある。
【００２３】
本形態のレンズ駆動装置１では、駆動機構５を構成する駆動源としてステッピングモータ構造が採用されているため、ロータ５の回転、および移動レンズ体１０の移動を高い精度で行うことができる。但し、ステッピングモータ構造を採用した場合には、移動レンズ体１０の位置はオープン制御であるので、送りステップ数と必ずしも一致しないことがある。そこで、本形態では、例えば、ベース２１の上面のうち、移動レンズ体１０の下端部に対向する位置にストッパ８５が配置されている。従って、ストッパ８５によって、移動レンズ体１０の原点位置を設定すれば、送りステップ数だけで移動レンズ体１０の位置を制御できることになる。また、移動レンズ体１０をストッパ８５に確実に当接させることを目的に、ストッパ８５で移動が阻止されている方向（撮像素子側）に移動レンズ体１０を移動させる際の送りステップ数を多く設定してある。
【００２４】
このように構成したレンズ駆動装置１の駆動機構５においては、図２に示すように、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂでの励磁は、制御部９によって制御されている。すなわち、制御部９は、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに対して、所定電圧のパルス駆動信号を供給する駆動回路９１を備えており、外部からの指令に基づいて所定の数のパルスを駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに供給してレンズ移動体１０（レンズ２、３）を光軸方向に移動させる。
【００２５】
また、駆動機構５は、光軸方向のうち、撮像素子側に移動していた移動レンズ体１０がストッパ８５によって停止したことを検出する停止検出手段を有しており、本形態において、停止検出手段は、制御部９において、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂのうち、駆動コイル５５Ａから出力される電流波形を検出する停止検出部９２として構成され、この停止検出部９２は、移動レンズ体１０が光軸方向に移動している状態からストッパ８５によって停止した際の波形変化に基づいて、移動レンズ体１０が停止したことを検出する。
【００２６】
すなわち、駆動機構５において、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂには、所定電圧、例えば２．８ＶＤＣのパルス駆動信号が５００ｐｐｓで供給される。その結果、ステータ５０に対してロータ８のロータマグネット６０が回転すると、その逆起電力が駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに発生する。従って、駆動機構５において、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに駆動信号が印加されてロータ８が回転し、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動しているとき、駆動コイル５５Ａで検出される電流波形は、図３（ａ）に示すように、逆起電力に起因する大きなノイズＮがのる。
【００２７】
これに対して、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接すると、移動レンズ体１０が停止する。従って、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに駆動信号を供給し続けても、ロータ８のロータマグネット６０が回転しないので、上記の逆起電力が発生しない。それ故、移動レンズ体１０がストッパ８５で停止しているときに駆動コイル５５Ａで検出される電流波形は、図３（ｂ）に示すように、逆起電力に起因するノイズＮがわずかにのるだけである。
【００２８】
よって、図３（ｃ）に示すように、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動している状態からストッパ８５によって停止した際には、波形が変化するので、停止検出部９２は、その波形変化に基づいて移動レンズ体１０が停止したことを検出することができる。
【００２９】
このような停止検出部９２を構成するには、例えば、直前あるいはそれ以前の何回か分の波形データを記憶しておく波形データ記憶部９２１と、この波形データ記憶部９２１に記憶されている波形データと現在の波形との比較を行う波形比較部９２２とによって構成することができる。なお、波形データについては、例えば、駆動コイル５５Ａから検出された電流波形をそのまま用いてもよいが、電流波形に微分を施したデータを用いてもよい。
【００３０】
（原点位置への復帰動作）
このように構成したレンズ駆動装置１において、移動レンズ体１０を原点位置に戻すには、まず、制御部９の駆動回路９１から駆動信号が駆動コイル５５Ａ、５５Ｂに供給され、移動レンズ体１０は、撮像素子の側に移動する。そして、移動レンズ体１０の下端部は、ストッパ８５に当接する。その際、制御部９の駆動回路９１からは、駆動信号として移動レンズ体１０がストッパ８５に当接するのに必要なステップ数以上の駆動パルスが供給されるので、移動レンズ体１０は、ストッパ８５に確実に当接するが、その代わり、移動レンズ体１０は、ストッパ８５に当接した際の反動で戻り、その後、再び、ストッパ８５に当接しようとする。
【００３１】
但し、本形態では、駆動コイル５５Ｂから検出される電流波形の変化に基づいて、停止検出部９２は、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接して停止したことを検出すると、制御部９は、ストッパ８５によって阻止されている方向（撮像素子側）に移動レンズ体１０を駆動するための励磁を停止する。
【００３２】
そして、制御部９は、ストッパ８５によって阻止されている方向（撮像素子側）に移動レンズ体１０を駆動するための励磁を停止した後、ストッパ８５によって阻止されている方向とは反対方向（被写体側）に移動レンズ体１０を所定の距離だけ駆動し、その後、駆動コイル５５Ａ、５５Ｂへの信号供給を停止する。このようにして停止した位置が、以降、移動レンズ体１０を所定位置まで移動させる際の原点位置とする。
【００３３】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のレンズ駆動装置１では、駆動コイル５５Ｂから検出される電流波形の変化に基づいて、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接して停止したことを検出すると、制御部９は、ストッパ８５によって阻止されている方向に移動レンズ体１０を駆動するための励磁を停止する。このため、ストッパ８５が作動した後は、ストッパ８５と移動レンズ体１０の無駄な当接を停止させることのできるので、ストッパ８５と移動レンズ体１０が当接する際の衝撃音が繰り返し発生することがない。
【００３４】
また、本形態では、停止検出部９２は、駆動コイル５５Ａから出力される電流波形を検出するだけで、移動レンズ体１０がストッパ８５によって停止したことを検出するので、移動レンズ体１０やロータ８の周辺にセンサなどといった部材を配置する必要がないので、レンズ駆動装置１の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３５】
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、駆動コイル５５Ｂから検出される電流波形の変化に基づいて移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接して停止したことを検出したが、例えば、ロータマグネット６０と対向する位置に磁気抵抗パターンを形成しておき、その抵抗変化に基づいて、移動レンズ体１０が撮像素子側に向けて移動してストッパ８５に当接して停止したことを検出してもよい。
【００３６】
また、上記形態では、移動レンズ体１０の下端部と対向する位置に設けたストッパ８５を利用したが、ロータ８と干渉してロータの回転を停止させるストッパ８５を設けてもよい。さらに、ストッパとしては、スリーブ７０の雌ネジ７２の谷部分の端部を閉じた構成にして、ロータ８が回転して移動レンズ体１０が、撮像素子側に移動すると、スリーブ７０の雌ネジ７２の谷部分の端部と、移動レンズ体１０の雄ネジの山部分の端部とが干渉し、それ以上の移動レンズ体１０の移動を阻止する構成を採用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適当したレンズ駆動装置を縦に切断したときの説明図である。
【図２】本発明を適用したレンズ駆動装置の駆動機構の制御系も含めた機能ブロック図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明を適用したレンズ駆動装置において、移動レンズ体が移動しているときに駆動コイルから検出される電流の波形図、移動レンズ体が停止しているときに駆動コイルから検出される電流の波形図、および移動中の移動レンズ体がストッパで停止したときに駆動コイルから検出される電流波形の変化を示す波形図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  レンズ駆動装置
２、３  レンズ
５  駆動機構
８  ロータ
９  制御部
１０  移動レンズ体
２０  固定部材
５０  ステータ
５１〜５４  ヨーク
５５Ａ、５５Ｂ  駆動コイル
６０  ロータマグネット
７０  スリーブ
８５  ストッパ
９１  駆動回路
９２  停止検出部（停止検出手段）
Ｌ  光軸
【図１】
2006184503.tif 000003
【図２】
2006184503.tif 000004
【図３】
2006184503.tif 000005