JP2008145630A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃力が加わった場合でもソレノイドによりレンズホルダの位置を保持することのできるレンズ駆動装置を提供する。
【解決手段】レンズ１２を保持するレンズホルダ４と、レンズホルダ４をレンズ１２の光軸方向に移動させる移動機構５と、移動機構５を駆動するソレノイド６とを備え、移動機構５はレンズホルダ４と連係するように設けられた可動片３０を有し、可動片３０を駆動電流を加えられたソレノイド６が吸引することでレンズホルダ４を移動させ、ソレノイド６には、可動片３０を吸引してレンズホルダ４を所定位置まで移動させたら、駆動電流より小さくレンズホルダ４を所定位置に保持するのに必要な保持電流と、駆動電流と同等な大きさの維持電流とが所定周期で交互に加えられるようにした。
【選択図】図１０

Description

本発明は、レンズを保持したレンズホルダをレンズの光軸方向に移動させることのできるレンズ駆動装置に関し、特にソレノイドを用いてレンズホルダを移動させるレンズ駆動装置に関する。

携帯電話等の電子機器に内蔵されるカメラモジュールは、レンズを保持したレンズホルダと、レンズからの光を受光し電気信号に変換する撮像素子とを有して構成される。ここで、レンズの焦点距離を変化させるために、レンズホルダの位置を移動させるための機構を設けることがある。レンズホルダを移動させる機構としては、モータを用いたものも考えられるが、大型化や高コスト化を招くこととなるため、より簡易な機構が求められている。

このため、ソレノイドを用いた機構が従来、用いられている。ソレノイドを用いることで、モータを用いるより簡易に構成することができ、小型化も図ることができる。しかし、ソレノイドを用いた場合には、ソレノイドによってレンズホルダを移動させ保持している間は、常に電力を消費することとなるため、ソレノイドの消費電力を低減することが求められていた。これに対し、例えば特許文献１に示すように、ソレノイドに通電して駆動を行ったあと、残留磁束が存在する時間帯の間は通電を休止し、その後周期的に残留磁束を存在させるように通電を行うことで、保持時における消費電力の低減を図ったものがある。
特開平９−１６２０３３号公報

しかし、従来技術の制御方法を行った場合には、ソレノイドに対する通電を休止している間は着磁力が急激に低下するため、衝撃力が加わった場合などにソレノイドによる保持が解除されてしまう場合があった。また一旦、ソレノイドによる保持が解除されてしまうと、再び駆動を行うだけの磁束が発生しないために、保持状態を維持することができなかった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、衝撃力が加わった場合でもソレノイドによりレンズホルダの位置を保持することのできるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを前記レンズの光軸方向に移動させる移動機構と、該移動機構を駆動するソレノイドとを備えたレンズ駆動装置において、
前記移動機構は前記レンズホルダと連係するように設けられた可動片を有し、該可動片を駆動電流を加えられた前記ソレノイドが吸引することで前記レンズホルダを移動させ、
前記ソレノイドには、前記可動片を吸引して前記レンズホルダを所定位置まで移動させたら、前記駆動電流より小さく前記レンズホルダを所定位置に保持するのに必要な保持電流と、前記駆動電流と同等な大きさの維持電流とが所定周期で交互に加えられることを特徴として構成されている。

また、本発明に係るレンズ駆動装置は、前記ソレノイドには前記保持電流が第１所定時間に渡って加えられ、前記維持電流が前記第１所定時間より短い第２所定時間に渡って加えられることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係るレンズ駆動装置は、前記ソレノイドは第１のソレノイドと第２のソレノイドとが前記レンズホルダを挟んで対向配置され、前記維持電流が前記第１のソレノイドと第２のソレノイドに対し時間をずらして加えられることを特徴として構成されている。

本発明に係るレンズ駆動装置によれば、ソレノイドには、可動片を吸引してレンズホルダを所定位置まで移動させたら、駆動電流より小さくレンズホルダを所定位置に保持するのに必要な保持電流と、駆動電流と同等な大きさの維持電流とが所定周期で交互に加えられることにより、衝撃等により可動片のソレノイドに対する磁着状態が解除されても、所定時間内に元の磁着状態に復帰させることができるので、省電力化を図りつつ確実にレンズホルダの保持状態を維持することができる。

また、本発明に係るレンズ駆動装置によれば、ソレノイドには保持電流が第１所定時間に渡って加えられ、維持電流が第１所定時間より短い第２所定時間に渡って加えられることにより、ソレノイドによる可動片の磁着を確保しつつもさらに省電力化を図ることができる。

さらに、本発明に係るレンズ駆動装置によれば、ソレノイドは第１のソレノイドと第２のソレノイドとがレンズホルダを挟んで対向配置され、維持電流が第１のソレノイドと第２のソレノイドに対し時間をずらして加えられることにより、同時に大きな電流を流す必要がないので、電力供給のための構成を簡易化することができる。

本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１には本実施形態におけるレンズ駆動装置の斜視図を、図２にはレンズ駆動装置の分解斜視図を、図３には上面カバーを取り外した状態のレンズ駆動装置の平面図を、それぞれ示している。これら各図に示すように、本実施形態におけるレンズ駆動装置は、方形状の基板１上に基部２と箱状のハウジング３とを設け、ハウジング３内にはレンズ１２を保持したレンズホルダ４と、レンズホルダ４をレンズ１２の光軸方向に移動させる移動機構５と、移動機構５を駆動するソレノイド６とを納め、ハウジング３の上面にはレンズ１２が露出するように上面カバー８が設けられてなるものである。

図２に示すようにレンズホルダ４は、レンズ１２を保持する円筒状の鏡筒４ａと、鏡筒４ａの下部に取付けられ、それと一体化されるリング状の鏡筒保持部材４ｂとから構成されている。鏡筒４ａと鏡筒保持部材４ｂは、互いの位置をレンズ１２の光軸方向に調整可能な位置調整機構２０を備えている。位置調整機構２０は、鏡筒４ａの外周面に形成される突出部２１と、鏡筒保持部材４ｂの内周面に形成される載置部２２とからなっている。その詳細な構成については後述する。

鏡筒保持部材４ｂの周面には互いに対向する２箇所にそれぞれ上方に向かって突出する円柱状のバネ保持部２３を有している。バネ保持部２３には付勢バネ７が取付けられ、レンズホルダ４を下方に向かって付勢するようにしている。これによって、レンズホルダ４を上方に押し上げられた状態から元の位置に自動復帰させることができる。
バネ保持部２３の一方側には貫通孔が設けられており、この貫通孔にガイドピン９が取り付けられる。このガイドピン９はレンズホルダ４が上下方向に移動する際にレンズ１２の光軸方向に対して傾かないようにするものである。

レンズホルダ４に保持されたレンズ１２は、撮像対象からの光を、基板１上に配置された撮像素子１０上に集光し、撮像素子１０はそれを電気信号に変換して出力する。ここで、レンズホルダ４は移動機構５によって、初期状態における位置のほか、レンズ１２の光軸方向において異なる３つのポジションに移動することができる。各ポジション毎にレンズ１２と撮像素子１０との距離が異なるため、レンズ１２の焦点距離を４通り設定することができる。

基部２には、レンズ１２の光軸上にフィルタ１１を配設している。フィルタ１１は、レンズ１２からの光のうち赤外線を遮断する機能を有している。また、ハウジング３は下面が基部２の上面に係合し固定される。ハウジング３は、外面は略方形状となるように形成されると共に、内面にはレンズホルダ４の外周面に略適合するように形成されたホルダ収容部３０と、ソレノイド６の外周面に略適合するように形成されたソレノイド収容部３１とが形成されている。

ソレノイド６は、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１とから構成される。図３の平面図に示すように、これらはハウジング３内においてレンズホルダ４を挟んで互いに対向するように配置される。また、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１は、いずれも第１のコイル４２と第２のコイル４３とが並設配置され構成されている。

ソレノイド６の構成についてさらに詳しく説明する。図４には、ソレノイド６の分解斜視図を、図５にはソレノイド６及び可動片３０の配置関係を表した斜視図を、それぞれ示している。図４に示すようにソレノイド６は、駆動部材となる第１のコイル４２と第２のコイル４３とが横方向に並設され、それぞれに鉄芯４４が設けられると共に、鉄芯４４の一端部から他端部に向かって延びるヨーク４５が各コイル４２、４３を覆うように取付けられる。

図５に示すように、ヨーク４５が取付けられた鉄芯４４の一端部と反対側の他端部に対向するように、可動片３０が配置される。図５は第１のコイル４２及び第２のコイル４３に通電していない状態を示しており、この状態で可動片３０は鉄芯４４の他端部と離隔しており、ソレノイド６に対して傾斜状に配置されている。第１のコイル４２及び第２のコイル４３に通電されると、可動片３０は鉄芯４４の他端部に吸引されてそれに磁着し、それに伴って揺動する。

このように、ソレノイド６について２つのコイル４２、４３を並設して構成し、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１とを、レンズホルダ４を挟むように対向配置することにより、コイル４２、４３を低背化しても、その駆動力を充分に確保することができ、またレンズホルダ４が傾倒しないように移動させることができる。

図２に示すように、移動機構５は、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１に対してそれぞれ設けられる２つの可動片３０と、これら可動片３０によって揺動され、レンズホルダ４を押圧してレンズ１２の光軸方向に移動させる揺動部材３１とから構成されている。可動片３０は各ソレノイド６の下部に配置され、また揺動部材３１は可動片３０及びレンズホルダ４の下部に配置されて、いずれかまたは両方の可動片３０がソレノイド６に吸引されるのに伴い、初期状態から傾倒し、当接するレンズホルダ４を移動させるようにしている。すなわち、可動片３０は揺動部材３１を介してレンズホルダ４と連係しており、その動作に伴いレンズホルダ４をレンズ１２の光軸方向に移動させることができる。その動作の詳細については後述する。

次に、レンズホルダ４の構成について詳細に説明する。図６にはレンズホルダ４を構成する鏡筒４ａと鏡筒保持部材４ｂとの分解斜視図を示している。前述のように、鏡筒４ａの外周面には突出部２１が形成され、一方で鏡筒保持部材４ｂの内周面には載置部２２が形成されている。

鏡筒４ａの突出部２１の上下方向中間位置には、段差が形成されており、これによって下方を向いた傾斜面２１ａが形成されている。また、突出部２１の下部には、フック状の係合部２１ｂが形成されている。

鏡筒保持部材４ｂの載置部２２の上下方向中間位置には、内方に向かって突出する段部が形成されており、その上面が傾斜状の傾斜面２２ａとして形成されている。載置部２２の傾斜面２２ａは、突出部２１の傾斜面２１ａが載置され、それに適合する傾斜の向き及び角度を有して形成される。これによって、レンズホルダ４を回転させて突出部２１に載置部２２上を摺動させると、それによって鏡筒４ａは鏡筒保持部材４ｂに対する上下方向（レンズ１２の光軸方向）位置を変化させることができる。

また、突出部２１の下部に形成される係合部２１ｂは、載置部２２の下部に対して係合する。図７にはレンズホルダ４の断面図を示している。この図に示すように、突出部２１の係合部２１ｂは、突出部２１の傾斜面２１ａが載置部２２の傾斜面２２ａに載置された状態において、載置部２２の下部に対して上下方向に遊びを有するように係合されている。これによって、鏡筒４ａが鏡筒保持部材４ｂから抜けないように仮止め状態としつつ、鏡筒４ａの鏡筒保持部材４ｂに対する上下方向位置を所定範囲で変化させることができる。

図８にはレンズホルダ４の平面図を示している。この図に示すように、鏡筒４ａの突出部２１は、鏡筒保持部材４ｂの載置部２２より周方向に短く形成されている。このため、突出部２１は載置部２２内において周方向に所定範囲で摺動させることができ、突出部２１の傾斜面２１ａと載置部２２の傾斜面２２ａの構成によって鏡筒４ａを上下方向に移動させることができる。

このように、突出部２１の傾斜面２１ａを載置部２２の傾斜面２２ａに載置し、さらに鏡筒４ａを鏡筒保持部材４ｂに対して上下方向及び周方向に所定範囲で移動できるように構成したことにより、鏡筒４ａを回転させることで鏡筒保持部材４ｂに対する上下方向位置を調整することができ、レンズ１２の位置調整を容易に行うことができる。また、鏡筒４ａは係合部２１ｂを有していることにより、鏡筒４ａを鏡筒保持部材４ｂから抜けないように仮止めした状態で、鏡筒４ａを回転させることでレンズ１２の位置調整を行うことができるので、特殊な治具を使用しなくても簡易な製造設備で位置調整を行うことができる。なお、この位置調整を行った後は、突出部２１及び載置部２２の部分に接着剤を流し込み、固定することで鏡筒４ａと鏡筒保持部材４ｂを一体化する。

次に、移動機構５によるレンズホルダ４の移動について説明する。図９には、ハウジング３と付勢バネ７及び上面カバー８を除いたレンズ駆動装置の側面図であって、ソレノイド６の動作に伴う各状態を表した図を示している。図９（ａ）は第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１のいずれも通電されていない初期状態を表している。

図９（ａ）に示すように、揺動部材３１の下面には、基部２の上面に当接する第１の当接部３１ａと第２の当接部３１ｂとが形成されている。第１の当接部３１ａは、図９に示す左右方向において、第１のソレノイド４０側の端部に形成され、一方で第２の当接部３１ｂは、図９に示す左右方向において、第２のソレノイド４１側であって、中央位置と端部との中間位置に形成されている。

レンズホルダ４には、その底面に突起部２４が形成されており、その先端が揺動部材３１の上面に中央位置で当接している。したがって、揺動部材３１が左右いずれかに揺動または全体が上方に引き上げられると、突起部２４で揺動部材３１に当接しているレンズホルダ４は、それに伴って図９（ａ）の状態より上方に移動する。

図９（ａ）の状態では、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１のいずれにも通電されていないので、可動片３０はいずれも鉄芯４４から離隔して傾斜配置された状態となっている。これに対して、図９（ｂ）に示すように、第１のソレノイド４０のみ通電された状態とすると、第１のソレノイド４０側の可動片３０は鉄芯４４に吸引され、磁着した状態となる。それに伴い、揺動部材３１は第１のソレノイド４０側の一端部が引き上げられ、それによって第１の当接部３１ａは基部２の上面から離隔し、第２の当接部３１ｂを支点として片側に傾倒した状態となる。

第１のソレノイド４０への通電により揺動部材３１が傾倒すると、突起部２４で揺動部材３１に当接しているレンズホルダ４は、上方に向かって押し上げられ、これによってレンズホルダ４は図９（ａ）の状態と比べてレンズ１２の光軸方向に所定距離ａだけ移動する。

一方、図９（ｃ）に示すように、第２のソレノイド４１のみ通電された状態とすると、第２のソレノイド４１側の可動片３０は鉄芯４４に吸引され、磁着した状態となる。それに伴い、揺動部材３１は第２のソレノイド４１側の一端部が引き上げられ、それによって第２の当接部３１ｂは基部２の上面から離隔し、第１の当接部３１ａを支点として片側に傾斜した状態となる。

第２のソレノイド４１への通電により揺動部材３１が傾倒すると、突起部２４で揺動部材３１に当接しているレンズホルダ４は、上方に向かって押し上げられ、これによってレンズホルダ４は図９（ａ）の状態と比べてレンズ１２の光軸方向に所定距離ｂだけ移動する。

ここで、支点となる第１の当接部３１ａからレンズホルダ４の突起部２４が当接する揺動部材３１の中央部までの距離は、第２の当接部３１ｂから揺動部材３１の中央部までの距離よりも大きく、かつ第２のソレノイド４１によって可動片３０が上方に移動する距離は、第１のソレノイド４０によって可動片３０が上方に移動する距離と同じなので、レンズホルダ４が移動する所定距離ｂは、図９（ｂ）における所定距離ａよりも大きくなる。

また、図９（ｄ）に示すように、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１の両方に通電されると、両方の可動片３０が各鉄芯４４に吸引され、磁着した状態となる。それに伴い、揺動部材３１は全体が引き上げられ、第１の当接部３１ａと第２の当接部３１ｂは両方とも基部２の上面から離隔する。

第１のソレノイド４０及び第２のソレノイド４１への通電により揺動部材３１の全体が持ち上げられると、突起部２４で揺動部材３１に当接しているレンズホルダ４は、上方に向かって押し上げられ、これによってレンズホルダ４は図９（ａ）の状態と比べてレンズ１２の光軸方向に所定距離ｃだけ移動する。この場合の所定距離ｃは、揺動部材３１が傾倒してレンズホルダ４が持ち上げられたことによる所定距離ａや所定距離ｂよりも大きくなる。このように、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１の片方または両方に通電することで、レンズホルダ４を４つのポジションのいずれかに位置させることができる。

次に、各ソレノイド４０、４１に対する通電について説明する。図１０には、各ソレノイド４０、４１のコイル４２、４３に対する電力供給のチャート図を示している。この図では、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１の両方に通電する場合について示している。まず時間ｔ０において通電が開始され、第１のソレノイド４０に対して可動片３０を吸引するために必要な駆動電流Ｉａが供給される。それから時間ｔ１が経過するまでの間に、可動片３０は第１のソレノイド４０の鉄芯４４に磁着する。その後は、第１のソレノイド４０に対して駆動電流Ｉａより小さい保持電流Ｉｂが供給される。保持電流Ｉｂは、可動片３０の磁着によりレンズホルダ４の位置を保持できる大きさの電流であって、例えば駆動電流の半分程度の大きさとすることができる。

第１のソレノイド４０に対して保持電流Ｉｂが供給開始されると同時に、第２のソレノイド４１に対して駆動電流Ｉａの供給が開始される。また、駆動電流Ｉａの供給開始から時間ｔ１が経過した後は、駆動電流Ｉａより小さい保持電流Ｉｂが供給される。第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１は、共に時間ｔ２の間に渡って保持電流Ｉｂが供給され、その後、時間ｔ１の間に渡って再びＩａの大きさの維持電流が供給される。維持電流は、駆動電流と同等の大きさであって、保持電流が供給されている間に、レンズホルダ４に衝撃等が加わり可動片３０の磁着状態が解除された場合であっても、再び可動片３０を吸引することができる大きさを有している。

以後、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１共に、保持電流Ｉｂと維持電流Ｉａとが周期的に交互に供給される。第１のソレノイド４０に対する駆動電流の供給開始と、第２のソレノイド４１に対する駆動電流の供給開始は、時間ｔ１だけずれているので、維持電流が供給されるタイミングも時間ｔ１ずつずれており、第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１の両方に対し、同時に維持電流が供給されることはないようにしている。

また、保持電流が供給される時間ｔ２は駆動電流及び維持電流が供給される時間ｔ１よりも長く設定されている。具体的には例えば、時間ｔ１には前述のように、可動片３０がソレノイド６に磁着されるのに必要な時間として５０ｍｓｅｃを設定し、時間ｔ２にはそれよりも長い４５０ｍｓｅｃを設定する。これによって、５００ｍｓｅｃの周期で維持電流が供給されるので、衝撃等により可動片３０の磁着状態が解除されても、０．５秒以内に復帰することができる。

このように、各ソレノイド４０、４１に対しては駆動電流が所定時間供給された後は、駆動電流より小さい保持電流と駆動電流と同等の大きさの維持電流とが、所定周期で交互に供給されるので、駆動電流を供給し続ける場合に比べて電流消費を少なくすることができると共に、衝撃等により可動片３０の磁着状態が一旦解除されても、所定時間内に磁着状態に復帰させてレンズホルダ４の位置を保持することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用され得るものである。例えば、本実施形態では第１のソレノイド４０と第２のソレノイド４１で、電流の供給タイミングをずらしているが、これに限らず同じタイミングで電流を供給するようにしてもよい。また、維持電流と保持電流を切り替える周期についても、適宜設定することができる。さらに、１つのソレノイドでレンズホルダを駆動するものであっても、本発明を適用することができる。

本実施形態におけるレンズ駆動装置の斜視図である。 レンズ駆動装置の分解斜視図である。 上面カバーを取り外した状態におけるレンズ駆動装置の平面図である。 ソレノイドの分解斜視図である。 ソレノイド及び可動片の配置関係を表した斜視図である。 レンズホルダを構成する鏡筒と鏡筒保持部材との分解斜視図である。 レンズホルダの断面図である。 レンズホルダの平面図である。 ハウジングと付勢バネ及び上面カバーを除いたレンズ駆動装置の側面図であって、ソレノイドの動作に伴う各状態を表した図である。 ソレノイドのコイルに対する電力供給のチャート図である。

符号の説明

１ 基板
２ 基部
３ ハウジング
４ レンズホルダ
４ａ 鏡筒
４ｂ 鏡筒保持部材
５ 移動機構
６ ソレノイド
２０ 位置調整機構
２１ 突出部
２１ａ 傾斜面
２１ｂ 係合部
２２ 載置部
２２ａ 傾斜面
２４ 突起部
３０ 可動片
３１ 揺動部材
４０ 第１のソレノイド
４１ 第２のソレノイド
４２ 第１のコイル
４３ 第２のコイル

Claims (3)

1. レンズを保持するレンズホルダと、該レンズホルダを前記レンズの光軸方向に移動させる移動機構と、該移動機構を駆動するソレノイドとを備えたレンズ駆動装置において、
   前記移動機構は前記レンズホルダと連係するように設けられた可動片を有し、該可動片を駆動電流を加えられた前記ソレノイドが吸引することで前記レンズホルダを移動させ、
   前記ソレノイドには、前記可動片を吸引して前記レンズホルダを所定位置まで移動させたら、前記駆動電流より小さく前記レンズホルダを所定位置に保持するのに必要な保持電流と、前記駆動電流と同等な大きさの維持電流とが所定周期で交互に加えられることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記ソレノイドには前記保持電流が第１所定時間に渡って加えられ、前記維持電流が前記第１所定時間より短い第２所定時間に渡って加えられることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記ソレノイドは第１のソレノイドと第２のソレノイドとが前記レンズホルダを挟んで対向配置され、前記維持電流が前記第１のソレノイドと第２のソレノイドに対し時間をずらして加えられることを特徴とする請求項１または２記載のレンズ駆動装置。

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