JP2005351964A - Lens driving device and imaging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズを光軸に沿う方向に駆動するレンズ駆動装置、および被写体光を表わす画像データを取得する撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens driving device that drives a lens in a direction along an optical axis, and an imaging device that acquires image data representing subject light.
携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などといった小型機器に、被写体を撮影してデジタルの撮影画像を取得する撮像装置を内蔵することが広範に行われている。日ごろから常に携帯している小型機器に撮像装置が備えられることによって、デジタルカメラやビデオカメラを持ち運ぶ手間をかけずに、いつでも手軽に撮影を行うことができる。また、これらの小型機器には、無線や赤外線などを使ったデータ通信機能が予め搭載されていることが一般的であり、撮影した撮影画像をその場ですぐに他の携帯電話やパーソナルコンピュータなどに送ることができるなどという利点もある。 2. Description of the Related Art It is widely practiced to incorporate an imaging device that captures a subject and obtains a digital captured image in a small device such as a mobile phone or a PDA (Personal Digital Assistant). Since an imaging device is provided in a small device that is always carried around, it is possible to easily take a picture anytime without having to carry a digital camera or a video camera. In addition, these small devices are generally equipped with a data communication function using wireless or infrared rays in advance. There is also an advantage that it can be sent to.
しかし、携帯電話などといった小型機器に内蔵される撮像装置は、通常のデジタルカメラと比較してかなり小型なために、レンズやCCD(Charge Couple Device)などといった構成要素の大きさや、それら構成要素を収納するスペースが大幅に制限される。このため、これらの小型機器は、デジタルカメラの代替機器として用いられるには撮影機能や撮影画像の画質等が不十分であり、メモ替わりに画像を得る場合や、携帯電話等の待ち受け画面用の画像を得る場合などのように、画質を要求されない撮影用に用途が限定されることが多い。 However, since an imaging device built in a small device such as a mobile phone is considerably smaller than a normal digital camera, the size of components such as a lens and a charge coupled device (CCD) and the components are not limited. The storage space is greatly limited. For this reason, these small devices have insufficient shooting functions and image quality of captured images to be used as alternative devices for digital cameras. For obtaining images instead of memos, and for standby screens for mobile phones and the like. As in the case of obtaining an image, the use is often limited for shooting that does not require image quality.
これらの点に関し、近年では、高画素の小型CCDや、高コントラストな小型レンズなどが開発されてきており、携帯電話やPDAなどといった小型機器を使って撮影される撮影画像の高画質化が急速に進んでいる。残る課題である撮影機能の充実においては、特に、これらの小型機器に、デジタルカメラには標準的に搭載されているオートフォーカス機能やズーム機能が搭載されることが望まれている。 In recent years, small CCDs with high pixels and small lenses with high contrast have been developed in these respects, and the quality of captured images taken using small devices such as mobile phones and PDAs has rapidly increased. Is going on. In order to enhance the imaging function, which remains as a remaining issue, it is particularly desirable that these small devices are equipped with an autofocus function and a zoom function that are normally installed in digital cameras.
オートフォーカス機能やズーム機能は、撮像装置内で複数のレンズを光軸に沿う方向に移動させることによって実現される。デジタルカメラやビデオカメラ等では、レンズ駆動方法として、DCモータやステッピングモータなどの回転を利用する方法や、圧電素子の圧縮伸長を利用する方法などが知られている。これらの方法を、携帯電話などといった小型機器に適用する場合、装置の小型化、およびレンズの移動制御の精度などの点から、レンズが保持されたレンズ鏡筒の外周を取り囲む円筒形状の中空ロータを、その中空ロータの外周を取り囲むステータにパルス電流を与えることによって回転させる中空ステッピングモータを用いる方法が好ましいと考えられる。 The autofocus function and the zoom function are realized by moving a plurality of lenses in a direction along the optical axis in the imaging apparatus. In digital cameras, video cameras, and the like, as a lens driving method, a method using rotation of a DC motor or a stepping motor, a method using compression / expansion of a piezoelectric element, and the like are known. When these methods are applied to a small device such as a mobile phone, a cylindrical hollow rotor that surrounds the outer periphery of the lens barrel holding the lens in terms of downsizing of the device and accuracy of lens movement control. It is considered preferable to use a hollow stepping motor that rotates the stator by applying a pulse current to the stator that surrounds the outer periphery of the hollow rotor.
このような中空ステッピングモータを適用したレンズ駆動方法としては、例えば、レンズ鏡筒とロータとの間にカム機構などといった移動機構を介して、レンズ鏡筒を光軸に沿う方向に駆動させる方法(例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)や、ロータ自体でレンズ鏡筒を移動させる方法(例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6)や、レンズ鏡筒とロータを一体化させる方法(例えば、特許文献7)などが提案されている。
ここで、上述した特許文献に記載されているような、ステッピングモータが用いられたデジタルカメラやビデオカメラ等では、レンズをスムーズに駆動させるために、レンズ鏡筒がロータや移動機構と十分な余裕を持って緩めにかみ合わせられている。このため、レンズ駆動時にレンズ鏡筒ががたついて、レンズの光軸がロータの回転軸からずれてしまう恐れがあるが、通常サイズのデジタルカメラなどでは、比較的大きいレンズが使用されているために、レンズの光軸の位置が多少ずれてしまっても撮影画像への影響は少ない。 Here, in a digital camera, a video camera, or the like using a stepping motor as described in the above-mentioned patent document, the lens barrel has a sufficient margin with the rotor and the moving mechanism in order to drive the lens smoothly. Is engaged loosely. For this reason, the lens barrel may rattle when the lens is driven, and the optical axis of the lens may deviate from the rotation axis of the rotor. However, in a normal size digital camera or the like, a relatively large lens is used. In addition, even if the position of the optical axis of the lens is slightly deviated, the influence on the captured image is small.
しかし、デジタルカメラよりも大幅に小型の撮像装置では、使用されるレンズも大幅に小型化されるため、レンズ駆動時に生じるレンズ光軸のずれが撮影画像に大きく影響してしまい、撮影画像に像ぶれなどが生じてしまう恐れがある。 However, in an imaging device that is much smaller than a digital camera, the lens used is also greatly reduced in size, so the deviation of the lens optical axis that occurs when the lens is driven has a significant effect on the captured image, and the captured image is imaged. There is a risk of blurring.
また、小型の撮像装置では、装置の小型化に伴って摩擦等の影響を強く受けるために、もともとレンズがスムーズに駆動しにくく、上述した像ぶれを回避するためにレンズ鏡筒と移動機構などとをきつめにかみ合わせてしまうと、レンズが全く駆動しなくなってしまうという問題がある。 In addition, since a small imaging device is strongly affected by friction and the like with the downsizing of the device, the lens is originally difficult to drive smoothly, and a lens barrel and a moving mechanism to avoid the above-described image blurring. There is a problem that the lens will not be driven at all if the two are tightly engaged.
本発明は、上記事情に鑑み、レンズの光軸の位置ずれを回避し、レンズを光軸に沿って駆動することができる小型のレンズ駆動装置、および撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a small lens driving device and an imaging device that can avoid the positional deviation of the optical axis of the lens and can drive the lens along the optical axis.
上記目的を達成する本発明のレンズ駆動装置は、レンズを光軸に沿う方向に駆動させるレンズ駆動装置において、
円筒形状を有する、円筒形状内に磁場を形成するステータと、
ステータの円筒形状内に位置して円筒形状と同軸の円筒形状を有する、ステータによって形成される磁場によってステータに対して回転駆動されるロータと、
ロータの円筒形状の更に内側に位置してレンズを保持する、所定の規制部分を介して、レンズの光軸に垂直な方向への移動が規制されたレンズホルダと、
ロータの回転駆動による力の方向を、ロータの円筒形状の軸に沿う方向へと変換してレンズホルダに、規制部分を除く他の部分を介して伝達する変換機構とを備えたことを特徴とする。
The lens driving device of the present invention that achieves the above object is a lens driving device that drives a lens in a direction along the optical axis.
A stator having a cylindrical shape and forming a magnetic field in the cylindrical shape;
A rotor positioned within the cylindrical shape of the stator and having a cylindrical shape coaxial with the cylindrical shape, the rotor being driven to rotate relative to the stator by a magnetic field formed by the stator;
A lens holder that is positioned further inside the cylindrical shape of the rotor and holds the lens through a predetermined restricting portion, and the movement of the lens in a direction perpendicular to the optical axis of the lens is restricted;
A conversion mechanism that converts the direction of the force due to the rotational drive of the rotor into a direction along the cylindrical axis of the rotor and transmits it to the lens holder via other parts except for the restriction part, To do.
本発明のレンズ駆動装置によると、所定の規定部分(以下では、単に規定部分と称する)を介して、レンズホルダのレンズ光軸に垂直な方向への移動が規制されるとともに、その規定部分を除く部分(以下では、非規定部分と称する)を介して、レンズホルダにロータの回転力が伝達される。したがって、レンズホルダをスムーズに移動させるために、変換機構とレンズホルダの非規定部分とが緩めに嵌み合わせられている場合であっても、非規定部分ががたつくことによって生じやすい、レンズホルダのレンズ光軸に垂直な方向への移動が規定部分を介して規制されるため、レンズ光軸の位置ずれを回避することができる。 According to the lens driving device of the present invention, the movement of the lens holder in the direction perpendicular to the lens optical axis is restricted via a predetermined defining portion (hereinafter, simply referred to as a defining portion), and the defining portion is The rotational force of the rotor is transmitted to the lens holder through a portion (hereinafter referred to as a non-specified portion) excluding the portion. Therefore, in order to move the lens holder smoothly, even when the conversion mechanism and the non-specified portion of the lens holder are loosely fitted together, Since the movement in the direction perpendicular to the lens optical axis is restricted via the prescribed portion, it is possible to avoid the positional deviation of the lens optical axis.
また、本発明のレンズ駆動装置において、上記変換機構が、ロータの内周面に設けられたらせん溝と、らせん溝に噛み合った、レンズホルダの、上記規制部分を除く他の部分の外面に設けられたらせん溝とからなるものであることが好適である。 Further, in the lens driving device according to the present invention, the conversion mechanism is provided on the outer surface of the spiral holder provided on the inner peripheral surface of the rotor and the outer surface of the lens holder other than the restriction portion meshed with the spiral groove. It is preferable that the spiral groove is formed.
この好適な形態のレンズ駆動装置によると、変換機構としてカム機構などを適用する場合と比べて、ロータとレンズホルダとの間の距離を狭めることができ、装置を小型化することができる。 According to this preferred embodiment of the lens driving device, the distance between the rotor and the lens holder can be reduced compared with the case where a cam mechanism or the like is applied as the conversion mechanism, and the device can be miniaturized.
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、レンズを光軸に沿う方向に駆動させ、レンズで被写体光を結像させて、被写体光を表わす画像データを取得する撮像装置において、
円筒形状を有する、円筒形状内に磁場を形成するステータと、
ステータの円筒形状内に位置して円筒形状と同軸の円筒形状を有する、ステータによって形成される磁場によって該ステータに対して回転駆動されるロータと、
ロータの円筒形状の更に内側に位置してレンズを保持する、所定の規制部分を介して、レンズの光軸に垂直な方向への移動が規制されたレンズホルダと、
ロータの回転駆動による力の方向を、ロータの円筒形状の軸に沿う方向へと変換してレンズホルダに、規制部分を除く他の部分を介して伝達する変換機構と、
レンズを通ってきた被写体光を結像させて、被写体光を表わす画像データを取得する撮像素子とを備えたことを特徴とする。
Further, an imaging apparatus of the present invention that achieves the above object is an imaging apparatus that acquires image data representing subject light by driving the lens in a direction along the optical axis and imaging subject light with the lens.
A stator having a cylindrical shape and forming a magnetic field in the cylindrical shape;
A rotor positioned within the cylindrical shape of the stator and having a cylindrical shape coaxial with the cylindrical shape, the rotor being driven to rotate relative to the stator by a magnetic field formed by the stator;
A lens holder that is positioned further inside the cylindrical shape of the rotor and holds the lens through a predetermined restricting portion, and the movement of the lens in a direction perpendicular to the optical axis of the lens is restricted;
A conversion mechanism that converts the direction of the force due to the rotational drive of the rotor into a direction along the cylindrical axis of the rotor and transmits it to the lens holder via the other part excluding the restriction part;
An imaging device is provided that forms an image of subject light that has passed through the lens and acquires image data representing the subject light.
本発明の撮像装置によると、携帯電話などといった小型機器にも搭載する場合であっても、レンズの光軸の位置ずれを回避し、レンズを光軸に沿って駆動することができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, even when mounted on a small device such as a mobile phone, it is possible to avoid the positional deviation of the optical axis of the lens and drive the lens along the optical axis.
なお、本発明にいう撮像装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう撮像装置には、上記の基本形態のみではなく、前述したレンズ駆動装置の各形態に対応する各種の形態が含まれる。 Note that only the basic form of the imaging apparatus according to the present invention is shown here, but this is only for avoiding duplication, and the imaging apparatus according to the present invention is not limited to the above basic form. Various forms corresponding to the respective forms of the lens driving device described above are included.
本発明によれば、レンズの光軸の位置ずれを回避し、レンズを光軸に沿って駆動することができる小型のレンズ駆動装置、および撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a small lens driving device and an imaging device capable of avoiding the positional deviation of the optical axis of the lens and driving the lens along the optical axis.
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態が適用された撮像装置の外観斜視図である。 FIG. 1 is an external perspective view of an imaging apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
撮像装置1は、携帯電話などに搭載される小型の撮像装置であり、光軸に沿う方向(以下、光軸に沿う方向を前後方向と称する)に複数のレンズを駆動させることによって、被写体に焦点を合わせるオートフォーカス機能が用意されている。この撮像装置1は、外観上、上カバー10と、下カバー40との間に、円筒形状を有するステータ30が挟まれており、そのステータ30の内側には、後述するマグネットやレンズが保持されたレンズホルダ20などが配置されている。
The image pickup apparatus 1 is a small image pickup apparatus mounted on a mobile phone or the like, and drives a plurality of lenses in a direction along the optical axis (hereinafter, the direction along the optical axis is referred to as the front-rear direction). An autofocus function is available to adjust the focus. The imaging device 1 has an external appearance in which a
図2は、図1に示す撮像装置1を直線AA´を通る面で切断するときの断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging device 1 shown in FIG. 1 cut along a plane passing through the straight line AA ′.
図2には、図1にも示す上カバー10、下カバー40、ステータ30、レンズホルダ20が示されており、さらに、第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23、マグネット50、回転体51、CCD60などが示されている。
2 shows the
レンズホルダ20、マグネット50、および回転体51は、ステータ30と同軸の円筒形状を有し、ステータ30の内側に、ステータ30に近い側からマグネット50、回転体51、レンズホルダ20の順に配置されている。ステータ30とマグネット50は、ステッピングモータを構成しており、ステータ30にパルス電流が印加されると、そのパルス電流に応じた回転数だけマグネット50が回転される。ステータ30は、本発明にいうステータの一例にあたり、マグネット50は、本発明にいうロータの一例に相当する。また、レンズホルダ20は、本発明にいうレンズホルダの一例に相当する。
The
ここで、一旦、図2の説明を中断し、図3を使ってステータ30とマグネット50について詳しく説明する。
Here, the description of FIG. 2 is temporarily interrupted, and the
図3は、ステータ30とマグネット50を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the
ステータ30は、上コイル部30aと下コイル部30bとの2層のコイル部で構成されている。上コイル部30aと下コイル部30bとでは同様の構成を有しているため、下コイル部30bの構成の説明を省き、上コイル部30aの構成についてのみ説明する。
The
上コイル部30aは、上コイルカバー32と下コイルカバー33とで円筒形状に取り囲まれて形成されており、カバーで取り囲まれた内部に、巻回された導線からなるコイル31が格納されている。上コイルカバー32および下コイルカバー33には、円筒形状の内側にそれぞれが互い違いに噛み合うように配置された歯32a,33aが設けられている。これら歯32aと歯33aとの間には、ギャップが存在する。
The
上コイル部30aのコイル31と、下コイル部30bのコイル31には、交互にパルス電流が印加される。パルス電流が印加されると、コイル31では磁力線が発生し、その磁力線が上コイルカバー32および下コイルカバー33によって円筒形状の内側に導かれる。導かれた磁力線は、歯32a,33aに達すると、一旦空気中に出てギャップを越える。これによって、互いに噛み合うように配置された歯32a,33aの一方がN極、他方がS極となり、ステータ30の円筒形状の内周に沿ってN極、S極の磁場が交互に形成される。
A pulse current is alternately applied to the
マグネット50は、ネオジウムなどといった磁性材料で構成されており、例えば、内周に沿ってN極、S極が交互に形成されているリング状のヘッドの内部を通過させられることによって、円筒形状の外周に沿ってN極、S極交互に磁極化された永久磁石である。マグネット50は、ステータ30によって形成される磁場との反発力および吸引力によって、ステータ30に対して回転駆動される。
The
マグネット50の回転駆動について説明する。
The rotation drive of the
マグネット50は、48極に磁極化されており、上コイル部30aおよび下コイル部30bの歯はそれぞれ48個ずつ設けられている。また、上コイル部30aの歯の位置と、下コイル部30bの歯の位置とでは、歯の半個分ずつずれている。ステータ30にパルス電流が後述するように通電されると、マグネット50は、1極分を1ステップとして回転し、48ステップで1周回転する。
The
マグネット50を順方向に回転させるときには、上コイル部30aの順方向、下コイル部30bの順方向、上コイル部30aの逆方向、下コイル部30bの逆方向という順番で通電を繰り返すことによって、マグネット50を順方向に確実に回転させることができる。また、上コイル部30aの順方向、下コイル部30bの逆方向、上コイル部30aの逆方向、下コイル部30bの順方向という順番で通電を繰り返すことによって、マグネット50を逆方向に回転させることができる。
When rotating the
以上で、図3の説明を終了し、図2に戻って説明する。 This is the end of the description of FIG. 3, and the description will return to FIG.
図2に示す回転体51は、マグネット50の内側に接着されており、マグネット50の回転に伴って回転される。また、回転体51は、マグネット50を構成する磁性体とほぼ同等の熱膨張係数を有する物質で構成されている。この回転体51の内面には、らせん溝51aが設けられており、このらせん溝51aがレンズホルダ20の外面の一部に設けられたらせん溝20a(後述する)と噛み合っている。
A rotating
レンズホルダ20は、熱膨張係数の小さい物質で構成されており、上カバー1に近い側から第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23の順に並べられたレンズを保持している。これら第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23は、以下の条件を満たしている。
The
まず、第1レンズ21は、この例では、ガラス材料によって構成され、前側(上カバーに近い側)の面(以下、表面と称する)が凸面形状の、正のパワーを有するメニスカス形状である。
First, in this example, the
第2レンズ22は、プラスチック材によって構成され、この例では、裏面が非球面形状で、表面が凹面形状の、負のパワーを有するメニスカス形状である。 The second lens 22 is made of a plastic material. In this example, the second lens 22 has a meniscus shape having a negative power with an aspherical back surface and a concave surface.
第3レンズ23は、プラスチック材によって構成され、表裏面の両面が非球面形状であり、裏面が光軸近傍において凹面形状の、負のパワーを有する形状である。
The
また、レンズ系全体の近軸焦点距離をf、第3レンズ23の近軸焦点距離をf3、第1レンズ21の表面の曲率半径をR1、最大像高における半画角をθとすると、
0.6<R1/f<0.8 ……(1)
−1.0<f3/f<0 ……(2)
0.60<tanθ<0.70……(3)
を満たす。
Further, if the paraxial focal length of the entire lens system is f, the paraxial focal length of the
0.6 <R1 / f <0.8 (1)
-1.0 <f3 / f <0 (2)
0.60 <tan θ <0.70 (3)
Meet.
上記のような条件を満たす第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23を適用することによって、コンパクトで高精度なレンズ群を構成することができる。
By applying the
また、レンズホルダ20の、第1レンズ21の側方の外面(第1部分201)には、前後方向に延びる凸部20bが設けられており、第2レンズ22、および第3レンズ23を保持している部分の外面(第2部分202)には、らせん溝20aが設けられている。この第1部分201は、本発明にいう所定の規制部分の一例にあたり、第2部分202は、本発明にいう規制部分を除く部分の一例にあたる。また、レンズホルダ20の第2部分202に設けられたらせん溝20aと、回転体51に設けられたらせん溝51aとを合わせたものは、本発明にいう移動機構の一例に相当する。
Further, a
このレンズホルダ20が前後方向に駆動される機構について説明する。
A mechanism for driving the
ステータ30にパルス電流が通電されると、マグネット50の回転に伴って、回転体51が48ステップごとに1周回転される。回転体51のらせん溝51aは、レンズホルダ20のらせん溝51aよりも2周分(=96ステップ分)多く設けられており、レンズホルダ20は、96ステップ分の移動が可能である。
When a pulse current is applied to the
回転体51の回転力は、らせん溝51aとらせん溝20aによって前後方向の力に変換される。変換された前後方向の力は、レンズホルダ20に伝えられ、レンズホルダ20が前後方向に駆動される。本実施形態では、レンズホルダ20は、フルストローク(=96ステップ分)で前後方向に約1.25mm移動し、1ステップでは前後方向に約13μm移動する。つまり、この撮像装置1では、レンズ位置を13μm単位で制御することができる。
The rotational force of the
図2に示す上カバー10と下カバー40とは、ビス(図示しない)によって繋がっている。
The
上カバー10は、レンズホルダ20と同様に、熱膨張係数の小さい物質で構成されている。上カバー10には、レンズホルダ20の凸部20bに相応する部分に、前後方向に延びた、凸部20bと嵌合する凹部が設けられている。マグネット40の回転力は、らせん溝51aとらせん溝20aによってレンズホルダ20に伝えられるが、レンズホルダ20の回転方向への移動が規制されていない場合、レンズホルダ20が回転しながら前後方向に移動されるため、レンズの偏心によって像がずれてしまう恐れがある。レンズホルダ20の凸部20bと、上カバーの凸部20bとが互いに嵌り合うことによって、このようなレンズホルダ20の回転が防止される。
Similar to the
また、下カバー40は、ローパスフィルタ41とCCD60とを保持している。
The
第1レンズ21、第2レンズ22、および第3レンズ23を通ってきた被写体光は、ローパスフィルタ41を通ってCCD60に受光される。ローパスフィルタ41では、被写体光に含まれる不要に緻密な空間周波数成分が均される。このローパスフィルタ41を介すことによって、擬色やモアレなどといった不具合を軽減させることができる。
The subject light that has passed through the
ローパスフィルタ41を通ってきた被写体光は、CCD60で受光され、被写体を表わす画像データが生成される。CCD60は、本発明にいう撮像素子の一例に相当する。
The subject light that has passed through the low-
以上のような撮像装置1において、以下のような手順でオートフォーカス機能が実現される。尚、ここでは、ステータ30に順方向のパルス電流を通電することによって、レンズホルダ20は前方向に移動するものとして説明する。
In the imaging apparatus 1 as described above, the autofocus function is realized by the following procedure. In the following description, it is assumed that the
まず、CCD60において被写体光が粗く読み取られ、被写体光を表わす低解像度データが生成される。この低解像度データは、撮像装置1が備えられた携帯電話等のCPUに伝えられる。
First, subject light is roughly read by the
続いて、ステータ30に、レンズホルダ20を1ステップ分移動させるための順方向のパルス電流が通電される。
Subsequently, a forward pulse current for moving the
ステータ30にパルス電流が通電されると、マグネットが1ステップ分回転し、そのマグネットの回転に伴って、回転体51が回転される。回転体51の回転力は、前方向の力に変換されてレンズホルダ20に伝えられ、レンズホルダ20が前方向に約13μm移動する。
When a pulse current is applied to the
レンズホルダ20が移動すると、再びCCD60で被写体光が読み取られて低解像度データが生成される。この低解像度データも、撮像装置1が備えられた携帯電話等のCPUに伝えられる。
When the
CPUでは、CCD60から伝えられた2つの低解像度データそれぞれのコントラストが検出され、検出されたコントラストのうちどちらのコントラストが大きいかが判定される。先の低解像度データのコントラストの方が大きい場合には、レンズホルダ20を後方向に1ステップ分戻す逆方向のパルス電流がステータ30に通電され、後の低解像度データのコントラストの方が大きい場合には、レンズホルダ20を前方向にさらに1ステップ分移動させる順方向のパルス電流がステータ30に通電される。
The CPU detects the contrast of each of the two low-resolution data transmitted from the
上記のように、レンズホルダ20を移動させてコントラストを検出する処理を、先の低解像度データのコントラストと、後の低解像度データのコントラストとの大小が反転するまで最大で96ステップ分続ける。それらのコントラストの大小が反転したら、ステータ30に、その直前に通電した方向とは逆の方向のパルス電流を通電して、レンズホルダ20を1ステップ分戻す。このときのレンズホルダ20の位置が、コントラストが最大となる合焦位置となる。
As described above, the process of detecting the contrast by moving the
撮像装置1は、基本的には以上のように構成されている。 The imaging device 1 is basically configured as described above.
ここで、この撮像装置1は、レンズをスムーズに駆動させるために、レンズケース20のらせん溝20aと回転体51のらせん溝51aとがあえて緩めにかみ合わせられている。したがって、撮像装置1では、レンズケース20のがたつきによる、レンズの光軸に垂直な方向(以下、光軸に垂直な方向を垂直方向と称する)への移動を回避する機構が必要となる。
Here, in the imaging apparatus 1, the
図4は、レンズホルダ20の外観斜視図である。
FIG. 4 is an external perspective view of the
レンズホルダ20の外面は、内側に第1レンズ21が配備される第1の部分201と、内側に第2のレンズ22および第3のレンズ23が配備される第2の部分202との2つの部分に分けられている。この第1の部分201は、本発明にいう「所定の規制部分」の一例に相当し、第2の部分202は、本発明にいう「規制部分を除く部分」の一例に相当する。
The outer surface of the
第1の部分201には、上カバー10の凹部10aと嵌合してレンズホルダ20の回転を防止する凸部20bが設けられており、第2の部分202には、回転体51のらせん溝51aと嵌り合ってレンズホルダ20に駆動力を伝達するらせん溝20aが設けられている。
The
第1レンズ21は、第2レンズ22および第3レンズ23よりも外径が小さいため、その第1レンズ21を保持するレンズホルダ20の第1の部分201は、第2の部分202よりもへこんでいる。このへこんだ第1の部分が上カバー10に取り囲まれることによって、レンズホルダ20の垂直方向の移動が規制されている。
Since the
このように、レンズホルダ20は、回転体51のらせん溝51aと接触する第2の部分202ではなく、第1の部分201を介して垂直方向の移動が規制されているため、スムーズなレンズ駆動を維持しつつ、レンズが垂直方向に移動して光軸の位置がずれてしまう不具合を回避することができる。
As described above, since the
また、この撮像装置1を携帯電話などに搭載する場合には、−20℃から+70℃程度の温度環境下で性能が維持されることが要求される。本実施形態では、上カバー10とレンズホルダ20は、熱膨張係数が低く、温度による変形が小さい物質で構成されており、温度に関わらず、上カバー10がレンズホルダ20の垂直方向の位置を精度良く規制することができる。
Further, when the imaging device 1 is mounted on a mobile phone or the like, it is required that the performance is maintained in a temperature environment of about −20 ° C. to + 70 ° C. In the present embodiment, the
一方、マグネット50は熱膨張係数が高い磁性材料で構成されるため、マグネット50の熱変形による回転体51の歪みを回避するために、マグネット50とほぼ同等の高い熱膨張係数を有する物質で構成される。また、回転体51が膨張してしまったときでもスムーズなレンズ駆動を実現するために、回転体51のらせん溝51aとレンズケース20のらせん溝20aとは、十分な余裕を持ってかみ合わされている。このため、レンズケース20はレンズ駆動時にがたつきが生じやすいが、上カバー10がレンズホルダ20の第1の部分201を取り囲んでいるので、レンズの垂直方向への移動は規制されている。
On the other hand, since the
このように、本実施形態の撮像装置1によると、温度に関わらず、レンズの光軸の位置を正しい位置に維持することができるとともに、スムーズなレンズ駆動を維持することができる。 Thus, according to the imaging device 1 of the present embodiment, the position of the optical axis of the lens can be maintained at the correct position regardless of the temperature, and smooth lens driving can be maintained.
ここで、上記では、ステータにパルス電流を印加することによって、ロータの回転を制御するステッピングモータを適用する例について説明したが、本発明にいうレンズホルダを駆動するモータはDCモータなどであってもよい。 Here, the example in which the stepping motor that controls the rotation of the rotor by applying a pulse current to the stator has been described above. However, the motor for driving the lens holder according to the present invention is a DC motor or the like. Also good.
また、上記では、変換機構としてらせん溝を適用する例について説明したが、本発明にいう変換機構は、例えば、カム溝とカムピンなどであってもよい。 Moreover, although the example which applies a helical groove | channel as a conversion mechanism was demonstrated above, the conversion mechanism said to this invention may be a cam groove, a cam pin, etc., for example.
また、上記では、レンズホルダを駆動して、オートフォーカス機能を実現する例について説明したが、本発明のレンズ駆動装置および撮像装置は、例えば、ズーム機能を実現するものであってもよく、ズーム機能とオートフォーカス機能との両方を実現するものであってもよい。 In the above description, the example in which the lens holder is driven to realize the autofocus function has been described. However, the lens driving device and the imaging device of the present invention may be configured to realize a zoom function, for example. Both the function and the auto focus function may be realized.
1 撮像装置
10 上カバー
10a 凹部
11 柱
20 レンズホルダ
201 第1の部分
202 第2の部分
20a らせん溝
20b 凸部
21 第1レンズ
22 第2レンズ
23 第3レンズ
30 ステータ
30a 上コイル部
30b 下コイル部
31 コイル
32 上コイルカバー
33 下コイルカバー
32a,33a 歯
40 下カバー
41 ローパスフィルタ
50 マグネット
51 回転体
51a らせん溝
60 CCD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
円筒形状を有する、該円筒形状内に磁場を形成するステータと、
前記ステータの円筒形状内に位置して該円筒形状と同軸の円筒形状を有する、該ステータによって形成される磁場によって該ステータに対して回転駆動されるロータと、
前記ロータの円筒形状の更に内側に位置してレンズを保持する、所定の規制部分を介して、該レンズの光軸に垂直な方向への移動が規制されたレンズホルダと、
前記ロータの回転駆動による力の方向を、該ロータの円筒形状の軸に沿う方向へと変換して前記レンズホルダに、前記規制部分を除く他の部分を介して伝達する変換機構とを備えたことを特徴とするレンズ駆動装置。 In the lens driving device that drives the lens in the direction along the optical axis,
A stator having a cylindrical shape, and forming a magnetic field in the cylindrical shape;
A rotor positioned within the cylindrical shape of the stator and having a cylindrical shape coaxial with the cylindrical shape, the rotor being driven to rotate relative to the stator by a magnetic field formed by the stator;
A lens holder in which movement in a direction perpendicular to the optical axis of the lens is restricted via a predetermined restriction part that holds the lens located further inside the cylindrical shape of the rotor;
A conversion mechanism for converting the direction of the force generated by the rotational drive of the rotor into a direction along a cylindrical axis of the rotor and transmitting the converted direction to the lens holder via the other part except the restriction part; A lens driving device.
円筒形状を有する、該円筒形状内に磁場を形成するステータと、
前記ステータの円筒形状内に位置して該円筒形状と同軸の円筒形状を有する、該ステータによって形成される磁場によって該ステータに対して回転駆動されるロータと、
前記ロータの円筒形状の更に内側に位置してレンズを保持する、所定の規制部分を介して、該レンズの光軸に垂直な方向への移動が規制されたレンズホルダと、
前記ロータの回転駆動による力の方向を、該ロータの円筒形状の軸に沿う方向へと変換して前記レンズホルダに、前記規制部分を除く他の部分を介して伝達する変換機構と、
前記レンズを通ってきた被写体光を結像させて、被写体光を表わす画像データを取得する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。 In an imaging device that drives a lens in a direction along the optical axis, forms an image of subject light with the lens, and obtains image data representing the subject light.
A stator having a cylindrical shape, and forming a magnetic field in the cylindrical shape;
A rotor positioned within the cylindrical shape of the stator and having a cylindrical shape coaxial with the cylindrical shape, the rotor being driven to rotate relative to the stator by a magnetic field formed by the stator;
A lens holder in which movement in a direction perpendicular to the optical axis of the lens is restricted via a predetermined restriction part that holds the lens located further inside the cylindrical shape of the rotor;
A conversion mechanism that converts the direction of the force generated by the rotational drive of the rotor into a direction along a cylindrical axis of the rotor and transmits the direction to the lens holder through the other part excluding the restriction part;
An imaging apparatus comprising: an imaging element that forms an image of subject light that has passed through the lens and acquires image data representing the subject light.
Priority Applications (1)
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JP2004169887A JP2005351964A (en) | 2004-06-08 | 2004-06-08 | Lens driving device and imaging device |
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-
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