JP4958462B2

JP4958462B2 - レンズ駆動装置

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Publication number: JP4958462B2
Application number: JP2006096887A
Authority: JP
Inventors: 白木　　学; 直樹関口; 正夫鈴木; 守正吉江
Original assignee: Shicoh Co Ltd
Current assignee: Shicoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007271878A; KR101311684B1; KR20070098388A

Description

本発明は、レンズを保持したレンズ支持体を駆動するレンズ駆動装置に関する。

特許文献１及び２には、筐体に対してレンズ支持体をスプリングで支持し、レンズ支持体に設けたコイル体に給電することにより、筐体に固定したマグネット及びヨークに対して生じる電磁力でレンズ支持体を駆動し、電磁力とスプリングの付勢力との釣り合いにより所定位置にレンズ支持体を保持することが開示されている。

特開２００５−１２８４０５号公報特開２００６−５８６６２号公報

しかし、特許文献１及び２に開示のレンズ駆動装置では、スプリングの付勢力と電磁力との釣り合いによりレンズ支持体を所定位置に保持する構成である為、レンズ支持体が駆動した時の慣性力をスプリングが受けると、スプリングが大きく変形し、スプリングの弾性による反力により反対方向に変形することを繰り返して振動し、このようなレンズ支持体の振動が収束するまでに所定時間を要するという問題がある（図１１（ｂ）参照）。

また、筐体に対してレンズ支持体はスプリングで支持しているだけであるから、落下等により外部から衝撃が加わったときにレンズ支持体が急激に移動することにより、スプリングが必要以上に変形してしまい、スプリングが損傷するという不都合がある。

そこで、本発明は、レンズ支持体が移動を停止したときにおけるレンズ支持体の振動の収束時間を短くでき、且つ外部からの衝撃に対するスプリングの損傷を防止できるレンズ駆動装置の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、レンズを保持する環状のレンズ支持体と、コイル体と、マグネットと、ヨークと、スプリングとを筐体内に具備し、筐体は、レンズの受光側に設けたフレームと、レンズの結像側に設けたホルダと、フレームとホルダとの間に設けたベースとから構成されており、ベースにヨークが密着固定してあり、ホルダは受光素子を固定した基板に取付けるものであり、ヨークはベースの内周に環状に設けてあり且つ断面コ字状を成しており、マグネットはヨークのコ字内に配置してあり、コイル体はレンズ支持体の外周に固定して且つマグネットに対面してヨークのコ字内に配置してあり、スプリングは筐体とレンズ支持体との間に設けて筐体に対してレンズ支持体を光軸方向に移動可能に支持しており、コイル体に給電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸方向に駆動して電磁力とスプリングの付勢力との釣り合いにより所定位置にレンズ支持体を保持するレンズ駆動装置において、フレーム及びホルダには各々レンズとの対面位置に開口が形成されており、ホルダの開口を透明な結像側閉鎖部材で塞ぐと共にレンズ支持体とベースとの間に弾性変形可能な環状気密材を設け、環状気密材の内周縁の全周に亘ってレンズ支持体が密着してあり、環状気密材の外周縁の全周をヨークとベースとで密着挟持してあり、ホルダ、結像側閉鎖部材、ベース、レンズ支持体、レンズ及び環状気密材とで囲まれる空間に密閉した結像側ダンパ空間を形成したことを特徴とする。

閉鎖部材としては、ガラスや硬質樹脂等の硬質体でも良く、または、ビニル樹脂等の軟質材であってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、環状気密材には結像側ダンパ空間内の空気圧を調整する孔が形成してあることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、コイル体のコイルに給電するとレンズ支持体が受光側又は結像側に瞬時に移動するが、レンズが瞬時に移動すると結像側ダンパ空間の空気圧が高まり又は減圧し、レンズ支持体の移動を抑えるように作用する。このように、結像側ダンパ空間を形成することにより、結像側ダンパ空間の空気圧がレンズ支持体の移動を抑えるように作用するので、レンズ支持体の振動を緩和する。即ち、レンズ支持体が移動してから停止したときに、結像側ダンパ空間がレンズ支持体に作用する慣性力による移動を抑え
、レンズ支持体が移動したときに生じるスプリングの反力による振動を短時間で収束する。

一方、落下等によるレンズ支持体に衝撃力が加わった場合において、レンズ支持体が急激に移動しようとした場合には、結像側ダンパ空間がその空気圧によりレンズ支持体の過大な移動を抑制するので、スプリングの過剰な変形を抑え、スプリングの損傷を防止する。

ホルダの開口に透明な閉鎖部材を設けるだけであるから、構成が簡易である。

ホルダに閉鎖部材を設けることにより、閉鎖部材が受光素子の保護フィルタを兼ねることができる。

結像側ダンパ空間においては、環状気密材が空気圧の変化に応答して変形したり復帰したりして振動するが、環状気密材の振動がスプリングの振動と異なる周波数になり、スプリングの振動を抑えることができる。また、落下時等における衝撃に対しては結像側ダンパ空間が変形することにより、衝撃力を緩和することができる。

また、結像側ダンパ空間の容積を小さくでき、より強いダンパ作用を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができると共に、レンズの移動による結像側ダンパ空間内の圧力を調整することにより、レンズ支持体の移動（通常の移動）をダンパ空間が阻害することなく、レンズ支持体の移動をスムーズに行うことができる。

以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、まず、図１〜図３及び図１１を参照して本発明の第１実施の形態を説明する。図１は第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図であり、図２は第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の分解斜視図であり、図３は第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の一部を切断して示す斜視図であり、図１１は本実施の形態にかかるレンズ駆動装置について、レンズ支持体が移動したときにおけるレンズ支持体の振動を経過時間毎に測定したグラフである。尚、図２及び図３においてはレンズ及びホルダを除いて示しており、図３には更に受光側閉鎖部材を除いて示している。

第１本実施の形態にかかるレンズ駆動装置１は、携帯電話（カメラ装置）に組み込まれるオートフォーカス小型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、筐体２を備え、筐体２内にはレンズ３を保持するレンズ支持体５と、コイル体７と、マグネット９と、ヨーク１１と、受光側スプリング１３ａ、結像側スプリング１３ｂとが設けられている。

筐体２は、受光側に設けたフレーム１５と、結像側に設けたホルダ１７と、フレーム１５とホルダ１７との間に設けたベース１９とから構成されている。

ベース１９には、その内周側に環状を成したヨーク１１が密着固定してある。ヨーク１１は断面コ字状であり、ヨーク１１のコ字内には周方向にマグネット９が配置されており、ヨークのコ字内でマグネット９に対面して配置された環状のコイル体７がレンズ３の光軸方向に移動自在に設けられている。

コイル体７はレンズ支持体５の外周部に固定されており、レンズ支持体５と共に移動するようになっている。

レンズ支持体７は略円筒形状であり、ヨーク３の内周側に配置されている。レンズ支持体７には内周側にレンズ３が保持されている。

レンズ支持体７の受光側端には受光側スプリング１３ａが取付けられており、結像側端には、結像側スプリング１３ｂが取付けられており、レンズ支持体７が移動したときにスプリング１３ａ、１３ｂが弾性変形するようになっている。

受光側スプリング１３ａ及び結像側スプリング１３ｂは環状の板ばねであり（図２参照）、受光側スプリング１３ａの内周側端部はレンズ支持体７に固定されており、外周側端部はヨーク１１とフレーム１５との間に挟持されて固定してある。結像側スプリング１３ｂの内周側端部はレンズ支持体７に固定されており、外周側端部はフレーム１５側からスペーサ２１で押えてベース１９に固定されている。尚、スペーサ２１は結像側スプリング１３ｂとヨーク１１との絶縁を図っている。

フレーム１５は平面視四角形状を成し（図２及び図３参照）、中央に受光孔２３が形成されている。本実施の形態では、受光孔２３には受光側閉鎖部材２５を嵌め込んで受光孔２３を閉じている。フレーム１５はベース１９に嵌合固定されていると共にヨーク１１の受光側角部１１ａを周方向に亘って密着している。受光側閉鎖部材２５は透明材でできており、レンズ３の受光面３ａに対面して設けてある。

そして、図１に示すように、レンズ３、ヨーク１１、フレーム１５及び受光側閉鎖部材２５とで密閉した受光側ダンパ空間３９を形成している。

ホルダ１７は、ベース１９に密着固定されている。このホルダ１７は基板２９に取付けるものであり、基板２９には受光素子３１として撮像素子（ＣＣＤ）が設けられており、ホルダ１７が受光素子３１を覆っている。ホルダ１７の中央部には開口３３が形成されており、このホルダの開口３３は透明な結象側閉鎖部材３５で塞いでいる。結象側閉鎖部材３５はレンズ３の結像側面に対面して設けてある。

そして、図１に示すように、ホルダ１７、結像側閉鎖部材３５、ベース１９、ヨーク１１、レンズ支持体５及びレンズ３とで密閉した結像側ダンパ空間４３を形成している。

尚、レンズ支持体５の外周面とヨーク内周側面との間の隙間Ｓ（図１参照）は、極めて小さく設定されており（例えば、従来の約７０％以下）、受光側ダンパ空間３９又は結像側ダンパ空間４３のダンパ作用に影響を与えることがないようにしている。

次に、本実施の形態にかかるレンズ駆動装置１の作用及び効果について説明する。駆動時にコイル体７に給電すると、マグネット９の磁界内にあるコイル体７に電磁力が生じてレンズ支持体５が光軸方向に移動する。そして、レンズ支持体５の駆動力と受光側スプリング１３ａ及び結像側スプリング１３ｂとの付勢力とが釣り合ったところでレンズ支持体５が停止する。

レンズ支持体５が移動してから停止するまでにおいて、レンズ支持体５が瞬時に受光側に移動すると受光側ダンパ空間３９の空気圧が高まると共に結像側ダンパ空間４３の空気圧が減圧となって、レンズ支持体５の停止位置における振動を抑制しようとする。これにより、レンズ支持体５が移動を停止したときに慣性力による更なる移動を抑え、慣性力により移動した後、スプリング１３ａ、１３ｂの反力によりレンズ支持体５が結像側に移動すると受光側ダンパ空間３９の空気圧が減圧になると共に結像側ダンパ空間４３の空気圧が高まって、レンズ支持体５の移動を抑制する。

このようにして、本実施の形態では、受光側ダンパ空間３９と結像側ダンパ空間４３との両方で、レンズ支持体５に作用する慣性力による移動を抑え
、レンズ支持体５が停止したときに生じるスプリング１３ａ、１３ｂの振動を短時間で収束することができる。

一方、落下等によるレンズ支持体５に衝撃力が加わった場合において、レンズ支持体５が急激に移動しようとした場合には、受光側ダンパ空間３９及び結像側ダンパ空間４３がその空気圧によりレンズ支持体５の過剰な移動を抑制するので、スプリング１３ａ、１３ｂの過剰な変形を防止し、スプリング１３ａ、１３ｂの損傷が防止される。

しかも、フレーム１５の開口２３に閉鎖部材２５を設け、ホルダ１７の開口３３に透明な閉鎖部材３５を設けるだけであるから、構成が簡易である。

フレーム１５の開口２３に受光側閉鎖部材２５を設けることにより、閉鎖部材２５がレンズ３の保護フィルタを兼ね、レンズ３に埃等が付着するのを防止できる。

ホルダ１７の開口３３に結像側閉鎖部材３５を設けることにより、閉鎖部材３５が受光素子３１を埃から保護する保護フィルタを兼ねることができる。

ここで、第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置１におけるレンズ支持体５の移動後停止した時における振動収束時間を測定する実験を行ったので、従来例と比較して説明する。

実験では実施例品と比較品との各々のコイルに同じ電圧と電流を印加し、レンズ支持体５が静止するまでの時間を測定したものである。測定はレーザ測長器を用い、レンズの重量は０．２ｇとした。その結果を図１１に示す。図１１の（ａ）が実施例品であり、（ｂ）が比較例品である。

この図１１に示す結果から明らかなように、いずれの場合もレンズ支持体５は停止位置で振動するが、実施例品（ａ）では振動が収束するまでの時間ｔが０．０７秒であったのに対して、従来品は０．８秒であった。即ち、本実験では、レンズ支持体を移動した後停止した時における振動の収束時間を従来よりも約１０倍早めることができた。

以下に、図４〜図１０を参照して本発明の他の実施の形態を説明するが、以下に説明する実施の形態において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略し、以下の説明では第１実施の形態と主に異なる点について説明する。

図４に第２実施の形態にかかるレンズ駆動装置１の縦断面図を示す。第２実施の形態は、第１実施の形態において、ヨーク１１の受光側角部１１ａとフレーム１５との間にはその全周に亘ってシール材（接着材）３７で気密にし、ヨーク１１の外周面とベース１９との間にはその全周に亘ってシール材（接着材）３８で気密し、ベース１９とホルダ１７との間もその全周に亘ってシール材（接着材）４１で気密にした。この第２実施の形態では受光側ダンパ空間３９と結像側ダンパ空間４３との各々の気密性を高めたので、第１実施の形態よりも更に優れた効果を奏することができる。即ち、第１実施の形態よりもレンズ支持体の振動の収縮時間を短縮でき、落下等によるレンズ支持体５に外力が加わった場合におけるスプリング１３ａ、１３ｂの損傷を更に低減できる。

図５に第３実施の形態にかかるレンズ駆動装置１の縦断面図を示す。この第３実施の形態では、上述した第１実施の形態において、ホルダ１７の開口３３のみに閉鎖部材を設け、フレームの開口２３には閉鎖部材を設けないで、結像側ダンパ空間４３のみを形成したものである。また、ヨーク１１の外周面とベース１９との間にはその全周に亘ってシール材（接着材）３８で気密し、ベース１９とホルダ１７との間をその全周に亘ってシール材（接着材）４１で気密にしている。

この第３実施の形態では、受光側ダンパ空間３９がないから、受光側ダンパ空間３９との相乗効果を得ることはできないが、結像側ダンパ空間４３のみによっても従来よりも、レンズ支持体５の移動時における振動の収束時間を早めることができ、且つ落下等の衝撃が加わった場合にもスプリング１３ａ、１３ｂの過剰な変形による損傷を防止できる。

図６及び図７に第４実施の形態にかかるレンズ駆動装置１を示す。図６は第４実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図であり、図７は分解斜視図である。この第４実施の形態では、上述した第３実施の形態において、結像側スプリング１３ｂに換えて、弾性変形可能な環状気密材（コーン部材）４７を設けたものであり、外周側端をベース１９に載置してあり、スペーサ２１を介してヨーク１１で押えてあり、環状気密材４７は実質的にベース１９とヨーク１１との間に挟持されている。

環状気密材４７は、樹脂製又は紙製の面体であり、樹脂製の場合にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルイミド等を用いることができる。この環状気密材４７は外周側端と内周側端との間でスプリングと同様な弾性変形をすることができると共にレンズ支持体５とベース１９との間を気密に保持するものである。

この第４実施の形態によれば、環状気密材４７によりレンズ支持体５とベース１９との間を気密に保持するので、結像側ダンパ空間４３の気密性が高めることができ、第３実施の形態よりも結像側ダンパ空間４３による高いダンパ効果を得ることができる。

図８に第５実施の形態にかかるレンズ駆動装置１を示す。図８（ａ）は第５実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図であり、（ｂ）は環状気密材を抜き出して示す斜視図である。この第５実施の形態では、上述した第４実施の形態において、ベース１９とホルダ１７との間をシール材４１でシールして、結像側ダンパ空間４３の気密性を高めていると共に、環状気密材４７に空気圧調整孔４９を形成して、結像側ダンパ空間４３内の空気圧を調整したものである。

この第５実施の形態によれば、レンズ支持体５の移動の場合には、結像側ダンパ空間の空気圧を空気圧調整孔４９から逃すので、レンズ支持体５の移動が抑制されるのを防止でき、レンズ支持体５がスムーズに移動できると共に、レンズ支持体５停止するときの振動や落下等の衝撃による急激な移動の場合には、結像側ダンパ空間４３が有効に作用することができる。

尚、空気圧調整孔４９の数や大きさは適宜必要に応じて設定する。

図９に第６実施の形態にかかるレンズ駆動装置１を示す。図９は第６実施の形態にかかるカメラ装置の縦断面図である。この第６実施の形態では、上述した第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置１において、フレーム１５の開口に閉鎖部材２５を設けないで、カメラの組付け部材５１に組付けたものであり、組付け部材５１はフレーム１５の受光側面１５ａに密着して設けている。組付け部材５１にはレンズ３の対向面に開口５３が設けてあり、この開口５３を透明な受光側閉鎖部材２５で塞いで、受光側閉鎖部材２５、組付け部材５１、フレーム１５、ヨーク１１、レンズ支持体５及びレンズ３とで囲まれる空間に密閉した受光側ダンパ空間３９を形成したものである。

この第６実施の形態によれば、第１実施の形態と同様に受光側ダンパ空間３９と結像側ダンパ空間４３との２つのダンパ空間３９、４３がレンズ支持５に両側から作用するので、第１実施の形態と同様な作用効果を奏することができる。

図１０に第７実施の形態にかかるレンズ駆動装置１を示す。図１０は第７実施の形態にかかるカメラ装置の縦断面図である。この第７実施の形態では、上述した第６実施の形態にかかるレンズ駆動装置１において、フレーム１５と組付け部材５１との間に弾性部材（ゴム材）を設けてフレーム１５と組付け部材５１との間の気密を図ったものである。

この第７実施の形態によれば、第６実施の形態における受光側ダンパ空間３９の気密性を高めることができるから、更に受光側ダンパ空間３９のダンパ作用を高めることができる。

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。

例えば、第４及び第５実施の形態において、スペーサ２１はなくても良い。また、第４及び第５実施の形態において、更に結像側スプリング１３ｂを設けるものであっても良い。

第２実施の形態において、図１２に示すように、フレーム１５及びベース１９に空気圧調整孔６１を設けて、受光側ダンパ空間３９及び結像側ダンパ空間４３の空気圧を調整するものであってもよい。この空気圧調整孔６１はフレーム１５又はベース１９のいずれかに設けるものであっても良いし、第２実施の形態に限らず、第１、第３、第４実施の形態や、第６及び第７実施の形態においても同様に空気調整孔６１を設けてもよい。更に、第第５実施の形態において、環状気密材４７に設けた空気圧調整孔４９に換えて、或いは空気圧調整孔４９と共にベース１９に空気調整孔６１を設けるものであってもよい。

第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図である。第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の分解斜視図である。第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置の一部を切断して示す斜視図である。第２実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図である。第３実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図である。第４実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図である。第４実施の形態にかかるレンズ駆動装置の分解斜視図である。（ａ）は第５実施の形態にかかるレンズ駆動装置の縦断面図であり、（ｂ）は環状気密材を抜き出して示す斜視図である。第６実施の形態にかかるカメラ装置の縦断面図である。第７実施の形態にかかるカメラ装置の縦断面図である。第１実施の形態にかかるレンズ駆動装置について、レンズ支持体が移動したときにおけるレンズ支持体の振動を経過時間毎に測定したグラフである。本発明の変形例にかかるレンズ駆動装置の縦断面図である。

１レンズ駆動装置
２筐体
３レンズ
５レンズ支持体
７コイル体
９マグネット
１１ヨーク
１３ａ受光側スプリング
１３ｂ結像側スプリング
１５フレーム
１７ホルダ
１９ベース
２５受光側閉鎖部材
３１受光素子
３５結像側閉鎖部材
３７、３８、４１シール材
４７環状気密材
５１組付け部材
５５弾性部材

Claims

レンズを保持する環状のレンズ支持体と、コイル体と、マグネットと、ヨークと、スプリングとを筐体内に具備し、筐体は、レンズの受光側に設けたフレームと、レンズの結像側に設けたホルダと、フレームとホルダとの間に設けたベースとから構成されており、ベースにヨークが密着固定してあり、ホルダは受光素子を固定した基板に取付けるものであり、ヨークはベースの内周に環状に設けてあり且つ断面コ字状を成しており、マグネットはヨークのコ字内に配置してあり、コイル体はレンズ支持体の外周に固定して且つマグネットに対面してヨークのコ字内に配置してあり、スプリングは筐体とレンズ支持体との間に設けて筐体に対してレンズ支持体を光軸方向に移動可能に支持しており、コイル体に給電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸方向に駆動して電磁力とスプリングの付勢力との釣り合いにより所定位置にレンズ支持体を保持するレンズ駆動装置において、フレーム及びホルダには各々レンズとの対面位置に開口が形成されており、ホルダの開口を透明な結像側閉鎖部材で塞ぐと共にレンズ支持体とベースとの間に弾性変形可能な環状気密材を設け、環状気密材の内周縁の全周に亘ってレンズ支持体が密着してあり、環状気密材の外周縁の全周をヨークとベースとで密着挟持してあり、ホルダ、結像側閉鎖部材、ベース、レンズ支持体、レンズ及び環状気密材とで囲まれる空間に密閉した結像側ダンパ空間を形成したことを特徴とするレンズ駆動装置。
環状気密材には結像側ダンパ空間内の空気圧を調整する孔が形成して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。