(57)【要約】【課題】構成簡素で、ガタのないレンズ駆動を実現できるレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】レンズホルダ１０側に磁石２１を配置し、レンズホルダ１０を支持するシャフト５０を磁性体で形成する。シャフト５０を挿入する孔１２は、断面が略三角形状となっている。シャフト５０と磁石２１の間に生じる矢印方向の磁力によって、シャフト５０が孔１２の２つの内面に押し付けられ、シャフト５０に垂直な方向における孔１２とシャフト５０間の相対的な変位が規制される。このため、レンズホルダ１０の駆動時におけるガタが効果的に抑制される。【選択図】図５
2008216927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズホルダと、
前記レンズホルダに配された磁石と、
ベースに配され前記レンズホルダを光軸方向に変位可能に支持する棒状のガイド部材と、
前記磁石に対向するようベースに配されたコイルとを備え、
前記ガイド部材を磁性材料にて形成した、
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、
複数の前記ガイド部材によって前記レンズホルダが支持される場合、前記磁石に接近する少なくとも一つの前記ガイド部材が磁性材料にて形成されている、
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、
前記ガイド部材は、断面が略円形のシャフトである、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記シャフトと係合する係合部が前記レンズホルダに配され、前記係合部は前記磁石に近づくにつれて幅が狭くなる断面形状を有している、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記係合部は、断面が略三角形の孔である、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項において、
前記レンズホルダの変位位置を検出する位置センサが前記コイルの内側に配されている、
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、レンズ駆動装置に関し、特に、小型カメラ等に搭載されるオートフォーカス用のレンズ駆動装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、レンズ駆動装置としては、ステッピングモータを用いたモータ駆動式のアクチュエータ、結晶体に電場をかけたときの歪を利用した圧電タイプのアクチュエータ、さらには、スピーカー等に採用されているボイスコイルを利用した電磁駆動式のアクチュエータ等が知られている。
【０００３】
たとえば、以下の特許文献１には、ステッピングモータとリードスクリューネジを用いてレンズを駆動させる構成が示されている。また、特許文献２には、圧電素子をスパイラル構造にすることにより変位量を拡大させるオートフォーカス用のアクチュエータが提案されている。さらに、特許文献３には、カメラレンズのオートフォーカス駆動用として搭載可能なボイスコイル型のレンズ駆動装置が示されている。
【特許文献１】実公平６−３７２２８号公報
【特許文献２】特表２００４−５３０１７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２８００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの従来技術では、それぞれ、以下の問題が生じる。たとえば、ステッピングモータを使用した駆動装置では、ステッピングモータ自体が大きいため、小型化が困難である。また、圧電素子を利用する駆動装置では、小型化は可能であるものの、衝撃等によって破損し易いとの問題がある。さらに、ボイスコイル型のアクチュエータでは、レンズバレルをバネ部材で支える構造のため、バネの構造が複雑となり、歩留まりが低いという問題が生じる。
【０００５】
また、いずれの方式によっても、ガタのないレンズ駆動を行うことが困難である。さらに、圧電素子タイプとボイスコイルタイプの場合には、駆動信号を印加し続けなければレンズを所定の位置に保持できない。このため、たとえば、レンズをオンフォーカス位置に保持する場合には、駆動信号を印加し続けなければならず、このため、消費電力が増大するとの問題が生じる。
【０００６】
本発明は、構成簡素で、ガタのないレンズ駆動を実現できるレンズ駆動装置を提供することを課題とする。さらに、駆動信号を印加しなくともレンズホルダを所定の位置に保持できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題に鑑み本発明は、以下の特徴を有する。
【０００８】
本発明に係るレンズ駆動装置は、レンズホルダと、前記レンズホルダに配された磁石と、ベースに配され前記レンズホルダを光軸方向に変位可能に支持する棒状のガイド部材と、前記磁石に対向するようベースに配されたコイルとを備え、前記ガイド部材を磁性材料にて形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、レンズ駆動の際、磁力によってガイド部材に押し付けられながら、レンズホルダがガイド部材に沿って移動するため、ガタのないレンズ駆動を実現することができる。さらに、本発明は、磁石とコイルとガイド部材からレンズ駆動装置が構成されるため、レンズ駆動装置の構成を簡素なものにすることができる。また、本発明によれば、ガイド部材と磁石の間に生じる磁力によって、レンズホルダがガイド部材に押し付けられるため、磁石とガイド部材の間に働く磁力を適正に設定することにより、コイルに対する駆動信号を遮断した後も、レンズホルダをそのときの変位位置に保持することができる。
【００１０】
なお、複数のガイド部材によってレンズホルダが支持される場合には、磁石に接近する少なくとも一つのガイド部材を磁性材料にて形成すれば良い。つまり、磁石に対して離間した位置にあるガイド部材は、磁性体にて構成しても、生じる磁力が小さいため、レンズホルダをガイド部材に押し付ける効果をあまり発揮しない。よって、このガイド部材は、コスト面等を考慮して他の素材で構成してもよく、レンズホルダをガイド部材に押し付ける作用を効果的に発揮できる位置のガイド部材のみを磁性体で構成すればよい。
【００１１】
なお、ガイド部材は、断面が略円形のシャフトとすることができる。この場合、シャフトと係合する係合部は、磁石に近づくにつれて幅が狭くなる断面形状を有するものとすると良い。こうすると、磁力によって、シャフトが係合部の２つの内面に挟まれるようにして押し付けられるため、シャフトに垂直な方向における係合部とシャフト間の相対的な変位が規制される。よって、レンズホルダ駆動時のガタを効果的に抑制することができる。
【００１２】
また、係合部をこのように構成すると、２つの内面にシャフトが接触するため、１つの面にシャフトが接触する場合に比べ、シャフトと係合部の接点が増加し、その分、駆動信号遮断時におけるレンズホルダの位置保持効果（摩擦作用）を高めることができる。なお、係合部は、断面が略三角形の孔とすることができる。
【００１３】
レンズホルダの変位位置を検出するための位置センサは、コイルの内側に配置するのが好ましい。こうすると、コイル内側のデッドスペースを効果的に活用でき、レンズ駆動装置を小型化できる。ここで、位置センサは、たとえば、ホール素子を用いると良い。こうすると、レンズホルダ側に配された磁石からの磁場の変化をもとに、レンズホルダの変位位置を円滑に検出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、構成簡素で、ガタのないレンズ駆動を実現できるレンズ駆動装置を提供することができる。また、磁石とガイド部材の間に働く磁力を適正な強さに設定することにより、駆動信号を遮断してもレンズホルダを遮断前の位置に保持することができる。
【００１５】
本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。
【００１７】
レンズホルダ１０には、レンズを収容するための開口１１が形成され、さらに、シャフト５０、５１と係合する孔１２と溝１３が形成されている。また、レンズホルダ１０の側面には、ヨーク２０が装着され、さらにこのヨークに磁石２１が装着されている。なお、磁石２１は、片面にＮとＳが着磁された２極配置構造となっている。
【００１８】
ベース３０には、レンズを透過した光をイメージセンサへと導くための開口３１が形成され、磁石２１に対向する位置にコイル４０が装着されている。このコイル４０の内側には、レンズホルダ１０の位置を検出するためのホール素子４１が装着されている。
【００１９】
また、ベース３０には、ボス３２、３３が形成され、これらボス３２、３３の天板に、それぞれ、シャフト５０、５１を挿入するための孔３４、３５が形成されている。さらに、ベース３０には、孔３４、３５に対向する位置に孔３６、３７が形成されている。
【００２０】
シャフト５０は、磁性材料で形成されている。シャフト５１は、磁性材料でもよいが、本実施の形態では、非磁性材料で形成されている。シャフト５０、５１は、それぞれ、断面が円形で、レンズホルダ１０側の孔１２および溝１３の内面に当接する大きさの径を有している。
【００２１】
アセンブル時には、コイル４０とボス３２の間にヨーク２０と磁石２１を位置づけながら、孔１２と溝１３の形成部分をそれぞれボス３２、３３の天板の下側に潜り込ませる。さらに、この状態で、シャフト５０を、孔３４、孔１２および孔３６の順でベース３０の上方から挿入し、その上端と下端をそれぞれボス３４の天板とベース３０の底面に固着する。同様に、シャフト５１を、孔３５、溝１３および孔３７の順でベース３０の上方から挿入し、その上端と下端をそれぞれボス３５の天板とベース３０の底面に固着する。これにより、レンズホルダ１０が、２つのシャフト５０、５１に沿って変位可能な状態で、ベース３０に取り付けられる。なお、アセンブル後に、レンズホルダ１０の開口１１にレンズが装着される。
【００２２】
図２（ａ）は、アセンブルした後のレンズ駆動装置の構成を示す図である。なお、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すレンズ駆動装置の上面および側面にそれぞれカバー６０、６１を装着した状態を示す図である。
【００２３】
アセンブル状態において、磁石２１のＮ極とＳ極は、それぞれ、コイル４０の上段部分と下段部分に対向する。したがって、コイル４０に駆動電流を印加すると、磁石２１に電磁駆動力が作用し、レンズホルダ１０は、シャフト５０、５１に沿って摺動する。
【００２４】
図３に、磁石２１とコイル４０の位置関係を示す。なお、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。
【００２５】
上記の如く、磁石２１は、片面にＮとＳが着磁された２極配置構造となっている。コイル４０は、トラック形状のフラットタイプのコイルである。コイル４０の上段と下段で電流の流れる方向は反対になる。コイル４０の上段と下段にそれぞれ磁石２１のＮとＳの着磁領域がそれぞれ対向する。したがって、コイル４０に同図（ａ）の矢印方向の電流が流れると、磁石２１は下方向の力を受け、また、同図（ａ）の矢印と反対方向に電流が流れると、磁石２１は下方向の力を受ける。
【００２６】
図４は、レンズ駆動装置の駆動動作を説明する図である。なお、同図は、図２（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００２７】
同図（ａ）は、レンズホルダ１０がホームポジションにあるときの状態を示す図である。このとき、レンズホルダ１０の下端は、ベース３０に接触している。この状態から、コイル４０に所定方向の駆動電流を印加すると、磁石２１に上方向の駆動力が作用し、レンズホルダ１０は、シャフト５０、５１に沿って、ホームポジションから上方向に変位する。また、コイル４０に対する駆動電流の流入方向を逆転させると、磁石２１に下方向の駆動力が作用し、レンズホルダ１０は、シャフト５０、５１に沿って、ホームポジションから下方向に変位する。
【００２８】
このようにして、レンズホルダ１０を上方向と下方向に変位させながら、レンズをオンフォーカス位置に位置づける。このとき、磁石２１とシャフト５０の間に生じる磁力によって、孔１２および溝１３の内面が、それぞれ、シャフト５０、５１に押し付けられるため、レンズをオンフォーカス位置に位置づけた後にコイル４０への給電を遮断しても、レンズホルダ１０は、シャフト５０、５１との間の摩擦力によって、オンフォーカス位置に保持される。
【００２９】
図５は、孔１２と溝１３にシャフト５０、５１を挿入した状態を示す図である。図示の如く、孔１２は、断面が略三角形状となっている。この場合、シャフト５０と磁石２１の間に生じる矢印方向の磁力によって、シャフト５０が孔１２の２つの内面に押し付けられ、シャフト５０に垂直な方向における孔１２とシャフト５０間の相対的な変位が規制される。このため、レンズホルダ１０の駆動時におけるガタが効果的に抑制される。
【００３０】
また、このように２つの内面にシャフト５０を押し付けるようにすると、１つの面にシャフトが接触する場合に比べ、シャフト５０と孔１２の接点が増加し、その分、駆動電流の遮断時に、レンズホルダ１０をその位置に保持させ易くなる。なお、同図の矢印方向の磁力により、溝１３の内面もシャフト５１に押し付けられるため、これによっても、レンズ駆動時におけるガタの抑制効果と、レンズホルダの位置保持効果が奏される。
【００３１】
図６は、本実施の形態におけるレンズ駆動装置１００をカメラに搭載する場合のカメラモジュールの概略構成を示す図である。
【００３２】
ベース側には、フィルタ２０１と、イメージセンサ２０２が配されている。上記の如く、本実施の形態では、位置センサとしてホール素子４１が配され、ホール素子４１からの信号をもとにレンズホルダ１０の位置検出が行われる。
【００３３】
フォーカス動作時、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１は、ドライバ３０２を制御して、レンズホルダ１０を図４のホームポジションから予め定められた位置までレンズ光軸方向に変位させる。このとき、ホール素子４１からの位置検出信号がＣＰＵ３０１に入力される。同時に、ＣＰＵ３０１は、イメージセンサ２０２から入力される信号を処理して撮像画像のコンストラスト値を取得する。そして、このコンストラスト値が最良となるレンズホルダ１０の位置をオンフォーカス位置として取得する。
【００３４】
その後、ＣＰＵ３０１は、オンフォーカス位置に向けてレンズホルダ１０を駆動する。その際、ＣＰＵ３０１は、ホール素子４１からの信号をモニタし、ホール素子４１からの信号がオンフォーカス位置に対応する状態になるまで、レンズホルダ１０を駆動する。これにより、レンズホルダ１０がオンフォーカス位置に位置づけられる。
【００３５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記以外に種々の変更が可能である。
【００３６】
たとえば、上記実施の形態では、レンズホルダ１０の支持シャフトを２本としたが、３本以上のシャフトにてレンズホルダ１０を支持するようにしても良い。なお、この場合には、全てを磁性体とする必要はなく、磁石２１との間で磁力が効果的に働くシャフトのみを磁性体で形成すれば良い。また、別途ベースに装着するシャフトを磁性体のシャフト１本のみとし、非磁性体のシャフトについてはベースと一体成型しても良い。さらに、非磁性体のシャフトをレンズホルダの移動を案内する突起等に置き換えても良い。
【００３７】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施の形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す分解斜視図
【図２】実施の形態に係るレンズ駆動装置の構成を示す組立斜視図
【図３】実施の形態に係るコイルと磁石の関係を示す図
【図４】実施の形態に係るレンズ駆動装置の駆動状態を示す図
【図５】実施の形態に係るシャフトと孔の係合関係を示す図
【図６】実施の形態に係るカメラモジュールの構成を示す図
【符号の説明】
【００３９】
１０  レンズホルダ
１２  孔
２０  ヨーク
２１  磁石
４０  コイル
４１  ホール素子
５０  シャフト
【図１】
2008216927.tif 000003
【図２】
2008216927.tif 000004
【図３】
2008216927.tif 000005
【図４】
2008216927.tif 000006
【図５】
2008216927.tif 000007
【図６】
2008216927.tif 000008