JP2008096705A - レンズ駆動装置及び撮像装置並びに携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁力を利用してレンズ群を移動させるレンズ駆動装置の電磁力の発生効率の向上した、小型のレンズ駆動装置を得ること。
【解決手段】レンズ駆動装置を前記撮像レンズ群の光軸を含む断面で見たとき、光軸から外側に向かって、鏡枠、コイル、マグネット、ヨークの順に配置され、マグネットは平板状であり、コイルをマグネットに相対する部位でマグネットに平行に形成したレンズ駆動装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯端末等に内蔵される小型の撮像装置に好適なレンズ駆動装置に関するものである。

従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の携帯端末に搭載されるようになっている。これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となった。これらの撮像装置に用いられる撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。

また、これら携帯電話機やＰＤＡに搭載される撮像装置も、固定焦点方式だけでなく被写体距離に対応して撮像レンズ群を光軸方向に移動させて鮮鋭な画像を得るものも種々提案されている。

上記の撮像レンズ群を光軸方向に移動させるための駆動装置として、断面がコの字状に折り曲げられたヨーク内に、マグネットと、鏡枠に固着され鏡枠と共に移動するコイルとを配置し、コイルに通電して生じる電磁力により鏡枠を撮像レンズ群の光軸方向に移動させるレンズ駆動装置が知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００５−１２８４０５号公報

上記特許文献１等の従来のレンズ駆動装置は、ヨークを円筒状に形成し、ヨーク内に曲面に形成されたマグネット及び円筒状のコイルを配置している。マグネット及びコイルが円筒状に形成されていると、マグネットからの磁力線に対する垂直成分が減少し、コイルに作用する電磁力の発生効率が低下する問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、電磁力を利用してレンズ群を移動させるレンズ駆動装置の電磁力の発生効率の向上した、小型のレンズ駆動装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．撮像レンズ群を保持する鏡枠と、該鏡枠と共に移動するコイルと、該コイルに対向して配置されたマグネットと、該マグネットを保持するヨークとを有し、前記コイルに通電して生じる電磁力により前記鏡枠を前記撮像レンズ群の光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、前記レンズ駆動装置を前記撮像レンズ群の光軸を含む断面で見たとき、光軸から外側に向かって、鏡枠、コイル、マグネット、ヨークの順に配置され、
前記マグネットは平板状であり、前記コイルを前記マグネットに相対する部位で前記マグネットに平行に形成したことを特徴とするレンズ駆動装置。

２．前記コイルは前記鏡枠もしくは前記鏡枠に組み付けられた枠体の周方向に巻き回されていることを特徴とする１に記載のレンズ駆動装置。

３．前記コイルは矩形に形成され、前記マグネットのそれぞれに相対する位置に配置されていることを特徴とする１に記載のレンズ駆動装置。

４．前記鏡枠は円筒状に形成され、前記鏡枠に組み付けられる枠体は多角形状に形成され、前記枠体の多角形の辺と前記鏡枠の外形の近接する部位の少なくとも一部を空隙にしたことを特徴とする１に記載のレンズ駆動装置。

５．前記枠体の内周には雌ネジが形成され、前記鏡枠の外周には雄ネジが形成され、前記雄ネジと雌ネジの螺合により前記枠体に対し、前記鏡枠の光軸方向の位置が調整可能であることを特徴とする４に記載のレンズ駆動装置。

６．前記コイルの無通電状態の位置と通電状態の位置が、前記マグネットの中央で振り分けた位置となるよう配置されていることを特徴とする１〜５のいずれかに記載のレンズ駆動装置。

７．１〜６に記載のレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

８．７に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

本発明によれば、電磁力を利用してレンズ群を移動させるレンズ駆動装置の電磁力の発生効率が向上し、駆動効率の良い、小型のレンズ駆動装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明のレンズ駆動装置を備えた撮像装置Ｓを内蔵した携帯端末の一例である携帯電話機Ｔの外観図である。

同図に示す携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。撮像装置Ｓは、上筐体７１内の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置Ｓが上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置Ｓの位置は上筐体７１内の表示画面Ｄの上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機Ｔは折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図２は、本実施の形態に係る撮像装置Ｓの断面図である。同図は光軸Ｏを含む面で切断した断面図である。

同図に示す撮像装置Ｓには、光電変換部５１ａを有するＣＭＯＳ型の撮像素子５１と、撮像素子５１の光電変換部５１ａに被写体像を導く撮像レンズ群１０が配置されている。なお、撮像素子５１は、ＣＣＤ型の撮像素子であってもよい。撮像素子５１と撮像レンズ群１０の間には赤外光カットフィルタＦが配置されている。赤外光カットフィルタＦは下筒２１Ａに保持され、下筒２１Ａは撮像素子５１を保持する基板５２に接着剤Ｂにより固定されている。

基板５２は、不図示の多数のパッドが形成されており、ワイヤＷを介して接続されている。また、外側には、例えば撮像装置Ｓを備える上位装置である携帯端末の有する制御回路等の外部基板との接続用端子５２ａが形成されている。

下筒２１Ａの上部には、上筒２１Ｂが取り付けられている。上筒２１Ｂには磁性体で形成されたヨーク３１が組み付けられ、ヨーク３１にはマグネット３２が組み付けられている。

マグネット３２は、図示のように、光軸に沿って、ヨーク側がＮ極でコイル側がＳ極、ヨーク側がＳ極でコイル側がＮ極の極性を有するものが用いられている。同図では、被写体側のコイルに相対する面側がＮ極、像面側のコイルに相対する面側がＳ極のものを示したが、逆であってもよい。このような極性の配置のマグネットにするには、２極着磁のマグネットを用いてもよいし、１極着磁のマグネットで３２Ａと３２Ｂに分割して作成し、連設して構成してもよい。

撮像レンズ群１０は、本例では物体側より第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４で構成されている。なお、撮像レンズ群１０は、この４枚構成に限るものでなく、何枚構成であってもよい。

撮像レンズ群１０は、上部鏡枠２２Ａと下部鏡枠２２Ｂに保持されている。上部鏡枠２２Ａの外周には雄ネジが形成されている。また枠体３４の内周には雌ネジが形成されており、枠体３４と上部鏡枠２２Ａは螺合により結合されている。このネジにより、枠体３４と上部鏡枠２２Ａの光軸方向の位置関係を調整することが可能となっている。即ち、このネジにより所望の距離（例えば過焦点距離）にピントを合わせるピント調整が可能である。枠体３４の外周には、コイル３３がマグネット３２に対向して組み付けられている。即ち、コイル３３は枠体３４、撮像レンズ群１０を保持する上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂと共に移動可能になっている。

コイル３３の形状については後述するが、マグネット３２のうちマグネット３２Ａに対向するコイル３３Ａと、マグネット３２Ｂに対向するコイル３３Ｂで構成され、図示では、Ｎ極に相対したコイル３３ＡとＳ極に相対したコイル３３Ｂでは、駆動時に逆方向に電流を流すことで、光軸Ｏ方向の同一方向に駆動力を発生させることができる。

２７、２８はバネ部材である。バネ部材２７、２８は、径の異なるドーナツ状の円板同士を連結位置の位相をずらせて連結した形状をしている。バネ部材２８は外周がヨーク３１の上面に固定され、内周が上部鏡枠２２Ａの被写体側の面に当接している。バネ部材２７は外周が上筒２１Ｂの下端近傍に固定され、内周が下部鏡枠２２Ｂの赤外光カットフィルタＦ側の面に当接している。コイル３３Ａ、３３Ｂに通電しないときは、図示の状態となる。この状態から、コイル３３Ａ、３３Ｂに対し所定の方向に電流を流すことにより、コイル３３とマグネット３２の間に電磁力が発生する。この電磁力により、撮像レンズ群１０を保持する上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂと共に枠体３４及びコイル３３は、バネ部材２７、２８の付勢力に抗して、光軸Ｏ方向被写体側に移動しフォーカシングを行うようになっている。

ボイスコイルモータの駆動原理は、特開２００５−１２８３９２号公報等により知られているので省略するが、コイル３３に電力を供給することで発生する磁力と、マグネット３２の磁力とにより駆動力を発生させるものである。

図３は、枠体３４の形状の一例を示す斜視図である。

同図に示すように枠体３４は対角部が面取りされた略四辺形をしている。４つの対角部にはコイルの巻かれる凹部３４Ａ、３４Ｂが形成され、この間には凹部３４Ａ、３４Ｂより高く形成された凸部３４Ｃが形成されている。

枠体３４の内周には、雌ネジが形成されており、不図示の上部鏡枠２２Ａの外周に形成された雄ネジ部と螺合し、ネジ結合で固定されるようになっている。同図に示すように、４辺の中央部は空隙となっており、雌ネジ部は４箇所の対角部に形成されている。

図４は、本実施の形態に係るレンズ駆動装置のコイル及びマグネットの形状例を示す図である。同図は撮像レンズ群１０を保持する上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂ、枠体３４、コイル３３、マグネット３２、ヨーク３１を抜き出して示した図である。同図（ａ）は上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂ、枠体３４、コイル３３のユニット状態の斜視図であり、同図（ｂ）はマグネットが９０度刻みで４箇所に配置されている場合の正面図である。

同図に示すレンズ駆動装置においては、図３に示す枠体３４の外周の凹部３４Ａにコイル３３Ａ、凹部３４Ｂにコイル３３Ｂを巻き回し、マグネット３２Ａ、３２Ｂには平板状のものが用いられる。

同図（ａ）に示すように、上部鏡枠２２Ａと螺合して略四辺形状の枠体３４が組み付けられ、枠体３４の外周には、コイル３３Ａとコイル３３Ｂが巻き回されている。

同図（ｂ）に示すように、レンズ駆動装置を被写体側から見たとき、光軸Ｏから外側に向かって、鏡枠２８Ａ、コイル３３Ａ、マグネット３２Ａ、ヨーク３１の順に配置されている。即ち、同図（ｂ）に示すＦ−Ｆ線で切断した断面図が図２に示したものである。

同図（ａ）に示すコイル３３Ａ及びコイル３３Ｂに、図示矢印方向（即ち、Ｎ極に相対する部位とＳ極に相対する部位で逆方向）に電流を流すと、コイル３３Ａとマグネット３２Ａの間で発生する電磁力は、コイル３３Ａを被写体方向（紙面上辺方向）に移動させようとする駆動力となる。また、コイル３３Ｂとマグネット３２Ｂの間で発生する電磁力も、コイル３３Ｂを被写体方向（紙面上辺方向）に移動させようとする駆動力となる。

この駆動力により、上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂは、バネ部材２７、２８に抗して撮像レンズ群１０の光軸Ｏ方向に移動する。

本例のように、マグネット３２及びコイル３３の相対する部位を共に平面的に形成し平行に配置することで、駆動力をより効率的に得ることができる。

なお、枠体３４の形状及びマグネットの配置はこれに限るものでなく、例えば枠体３４及びヨーク３１を略６角形に形成し、１辺おきの３つの辺に対応して１２０度刻みでマグネットを配置する等、種々の変形例が可能である。また、マグネット３２Ａ、３２Ｂの極性が全て図示と逆に配置されている場合には、コイル３３Ａ、３３Ｂに流す電流も図示矢印と逆方向に流すことで発生する電磁力を同方向に働かせることができる。

図５は、枠体３４の形状の他の例を示す斜視図である。

同図に示すように枠体３４は対角部が面取りされた略四辺形をしている。４つの対角部を除く辺の部位には一段低くなった凹部３４Ａが形成されている。

枠体３４の内周には、雌ネジが形成されており、不図示の上部鏡枠２２Ａの外周に形成された雄ネジ部と螺合し、ネジ結合で固定されるようになっている。同図に示すように、凹部３４Ａの中央部は空隙となっており、雌ネジ部は４箇所の対角部に形成されている。

図６は、本実施の形態に係るレンズ駆動装置のコイル及びマグネットの他の形状例を示す図である。同図も撮像レンズ群１０を保持する上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂ、枠体３４、コイル３３、マグネット３２、ヨーク３１を抜き出して示した図である。同図（ａ）は上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂ、枠体３４、コイル３３のユニット状態の斜視図であり、同図（ｂ）はマグネットが９０度刻みで４箇所に配置されている場合の正面図である。

同図に示すレンズ駆動装置は、図５に示す枠体３４の凹部３４Ａに矩形に形成したコイル３３を組み付け、対応するマグネット３２には平板状のものが用いられる。

同図（ａ）に示すように、上部鏡枠２２Ａの外周に略四辺形状の枠体３４が組み付けられ、枠体３４の外周には、コイル３３が矩形に形成され９０度刻みで４箇所に配置されている。

同図（ｂ）に示すように、レンズ駆動装置を被写体側から見たとき、光軸Ｏから外側に向かって、鏡枠２８Ａ、コイル３３Ａ、マグネット３２Ａ、ヨーク３１の順に配置されている。即ち、同図（ｂ）に示すＦ−Ｆ線及びＧ−Ｇ線で切断した断面図が図２に示したものである。

同図（ａ）に示す４つのコイル３３のコイル３３Ａ及びコイル３３Ｂに、図示矢印方向（即ち、Ｎ極に相対する部位とＳ極に相対する部位で逆方向）に電流を流すと、コイル３３Ａとマグネット３２Ａの間で発生する電磁力は、コイル３３Ａを被写体方向（紙面上辺方向）に移動させようとする駆動力となる。また、コイル３３Ｂとマグネット３２Ｂの間で発生する電磁力も、コイル３３Ｂを被写体方向（紙面上辺方向）に移動させようとする駆動力となる。

この駆動力により、上部鏡枠２２Ａ、下部鏡枠２２Ｂは、バネ部材２７、２８に抗して撮像レンズ群１０の光軸Ｏ方向に移動する。

本例のように、マグネット３２及び矩形に巻かれたコイル３３の相対する部位を共に平面的に形成し平行に配置することで、駆動力をより効率的に得ることができる。

なお、コイル及びマグネットの配置はこれに限るものでなく、例えば枠体３４及びヨーク３１を略６角形に形成し、１辺おきの３つの辺に対応して１２０度刻みでコイル及びマグネットを配置する等、種々の変形例が可能である。

図７は、コイル３３とマグネット３２の光軸方向の好ましい相対位置関係を示す図である。同図は、図２の上部鏡枠２２Ａ、枠体３４、コイル３３、マグネット３２、ヨーク３１の部分を抜き出した断面図である。

同図において、ヨーク３１に固定されたマグネット３２Ａ、３２Ｂに対し、コイル３３Ａ及びコイル３３Ｂが無通電状態では、実線で示す位置にあるとする。コイル３３Ａ及びコイル３３Ｂに上述のように電流を印加すると、電磁力により、上部鏡枠２２Ａ、枠体３４、コイル３３Ａ、３３Ｂが、最大で破線で示す位置まで移動するものとする。

この様な位置関係の場合、無通電状態での下側のコイル３３Ｂの下面（Ｄで示す位置）と通電状態で移動後の下側のコイル３３Ｂの上面（Ｅで示す位置）の略中点にマグネット３２Ｂの光軸方向の略中点（Ｃで示す位置）が位置するように設定することが好ましい。同様に、無通電状態での上側のコイル３３Ａの下面（Ｄ′で示す位置）と通電状態で移動後の上側のコイル３３Ａの上面（Ｅ′で示す位置）の略中点にマグネット３２Ａの光軸方向の略中点（Ｃ′で示す位置）が位置するように設定することが好ましい。即ち、それぞれのコイルの移動ストロークの上下端が、それぞれのマグネットの中央で振り分けられた位置となるよう配置されていることが好ましい。このように配置することで、コイル可動範囲の磁束密度分布をより効率的に利用でき、電磁力の発生効率を向上させることができる。

以上説明したように、レンズ駆動装置を撮像レンズ群の光軸を含む断面で見たとき、光軸から外側に向かって、鏡枠、コイル、マグネット、ヨークの順に配置し、マグネットを平板状にし、コイルをマグネットに相対する部位でマグネットに平行に形成したレンズ駆動装置とすることにより、電磁力の発生効率が向上し、駆動効率の良い、小型のレンズ駆動装置を得ることが可能となる。また、枠体の多角形の辺と円筒状の鏡枠の外形が近接する部位を空隙にして、コイルを組み付けることにより、余分な厚みの部分のない小型のレンズ駆動装置とすることができる。

本発明のレンズ駆動装置を備えた撮像装置を内蔵した携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。 本実施の形態に係る撮像装置の断面図である。 枠体の形状の一例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置のコイル及びマグネットの形状例を示す図である。 枠体の形状の他の例を示す斜視図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置のコイル及びマグネットの他の形状例を示す図である。 コイルとマグネットの光軸方向の好ましい相対位置関係を示す図である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ群
２２Ａ 上部鏡枠
２２Ｂ 下部鏡枠
２７、２８ バネ部材
３１ ヨーク
３２ マグネット
３３ コイル
３４ 枠体
５１ 撮像素子
５２ 基板
Ｆ 赤外光カットフィルタ
Ｏ 光軸
Ｓ 撮像装置
Ｔ 携帯電話機

Claims (8)

1. 撮像レンズ群を保持する鏡枠と、該鏡枠と共に移動するコイルと、該コイルに対向して配置されたマグネットと、該マグネットを保持するヨークとを有し、前記コイルに通電して生じる電磁力により前記鏡枠を前記撮像レンズ群の光軸方向に移動させるレンズ駆動装置であって、
   前記レンズ駆動装置を前記撮像レンズ群の光軸を含む断面で見たとき、光軸から外側に向かって、鏡枠、コイル、マグネット、ヨークの順に配置され、
   前記マグネットは平板状であり、前記コイルを前記マグネットに相対する部位で前記マグネットに平行に形成したことを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記コイルは前記鏡枠もしくは前記鏡枠に組み付けられた枠体の周方向に巻き回されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
3. 前記コイルは矩形に形成され、前記マグネットのそれぞれに相対する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
4. 前記鏡枠は円筒状に形成され、前記鏡枠に組み付けられる枠体は多角形状に形成され、前記枠体の多角形の辺と前記鏡枠の外形の近接する部位の少なくとも一部を空隙にしたことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記枠体の内周には雌ネジが形成され、前記鏡枠の外周には雄ネジが形成され、前記雄ネジと雌ネジの螺合により前記枠体に対し、前記鏡枠の光軸方向の位置が調整可能であることを特徴とする請求項４に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記コイルの無通電状態の位置と通電状態の位置が、前記マグネットの中央で振り分けた位置となるよう配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
7. 請求項１〜６に記載のレンズ駆動装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

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