JP2008191608A - レンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気スケールと磁気センサとの間のクリアランスを一定に保持することができ、レンズホルダの位置を高精度で検知できるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。
【解決手段】本発明は、レンズ１４を保持しレンズ１４の光軸方向に沿って移動するレンズホルダ３と、光軸方向に沿って異なる磁極が交互に配置された磁気スケール５７と、磁気スケール５７に対面配置した磁気センサ５９とを筐体２内に備えており、磁気センサ５９が磁気スケール５７の磁気を検知することによりレンズホルダ３の位置を検知するレンズ駆動装置１において、磁気スケール５７は光軸方向に沿って筐体２の内側壁面２ｃに固定してあり、磁気センサ５９はレンズホルダ３に固定してある。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンズを保持するレンズホルダを光軸方向に移動してその位置を制御するレンズ駆動装置、そのレンズ駆動装置を備えたカメラ及びそのカメラを搭載したカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、レンズホルダに磁気センサ（ＭＲセンサ）を固定し、異なる磁極を交互に配置した磁気スケールを筐体内において光軸方向に沿って配置したレンズ駆動装置が開示されている。

この特許文献１のレンズ駆動装置では、磁気スケールは棒状をなし、その両端を筐体に固定している。

一方、小型カメラや携帯電話に搭載されるレンズ駆動装置では、レンズホルダの位置を精密に検知する為、磁気スケールと磁気センサとの間の距離を高精度で一定に保つことが要求されている。

特許３２４０８４５号公報

しかし、特許文献１に開示の技術では、磁気スケールは筐体の中空内に位置し、その長手方向の両端部のみが筐体に固定されているので、磁気スケールの長手方向に反りや撓みが生じやすいという問題がある。特に、湿度や温度変化等により生じる筐体の部分的な変形により、磁気スケールに反りや撓みが生じやすい。磁気スケールにこの様な反りや撓みが生じると磁気センサとの間の距離（クリアランス）が変化して位置検知に誤差が生じやすいという問題がある。

そこで、本発明は、磁気スケールと磁気センサとの間のクリアランスを一定に保持することができ、レンズホルダの位置を高精度で検知できるレンズ駆動装置、カメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、レンズを保持しレンズの光軸方向に沿って移動するレンズホルダと、光軸方向に沿って異なる磁極が交互に配置された磁気スケールと、磁気スケールに対面配置した磁気センサとを筐体内に備え、磁気センサが磁気スケールの磁気を検知することによりレンズホルダの位置を検知するレンズ駆動装置において、磁気スケールは光軸方向に沿って筐体の内側壁面に固定してあり、磁気センサはレンズホルダに固定してあることを特徴とする。

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、筐体の内側壁面には光軸方向に沿って溝を形成してあり、溝内に磁気スケールを固定してあることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、光軸方向に沿って設けた円柱形状の駆動軸と、駆動軸の一端が固定されて駆動軸を光軸方向に振動する振動部材と、光軸方向に沿って設けた案内軸とを備え、レンズホルダは、一端部に駆動軸の側面に圧接するＶ字状に凹んだ圧接部を有し、圧接部に対向する他端部に案内軸に係合する案内部を有し、磁気センサはレンズホルダにおいてＶ字の凹み側で且つＶ字に対向する端部に固定してあることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、レンズホルダの磁気センサ固定部には、磁気センサの磁気スケール側面を受ける磁気スケール側受け部と、レンズホルダの移動方向の一方側にある端面を受ける移動方向側受け部とを備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズの光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、磁気スケールは、光軸方向に沿って（レンズホルダの移動軌跡に沿って）磁気スケール全体を筐体内側壁に固定してあるので、反りや撓みが生じにくく、磁気スケールと磁気センサとの間のクリアランスが変化するのを防止できる。特に、温度や湿度変化等による筐体の部分的変形により磁気スケールと磁気センサとの間のクリアランスが変化することを防止でき、位置検知精度が高い。

また、磁気スケールは磁気センサとの対向面が平面であるから、磁気センサによる磁気の検知精度が高い。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を奏すると共に、磁気スケールを筐体内側壁面に形成した溝内に配置しているので、磁気スケールの位置ずれが生じ難い。また、レンズ駆動装置の製造時における磁気スケールの位置決め及び組み付けが容易である。

磁気スケールを溝内に収めることにより、筐体内における磁気スケールの突出寸法を小さくできるので、装置全体の小型化を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の作用効果を奏すると共に、レンズホルダは断面円形の駆動軸との圧接部をＶ字形状の凹みとしているので、レンズホルダを駆動軸に当接させるだけで駆動軸の芯出しができ、換言すれば、駆動軸に対するレンズホルダの位置決めが高精度でできる。特に、磁気センサはレンズホルダにおいてＶ字の凹み側で且つＶ字に対向する端部に固定してあるので、Ｖ字形状の凹みによる芯出しで磁気センサの位置決めが高精度に行うことができ、筐体に固定した磁気スケールとホルダに固定した磁気センサとの間のクリアランスを一定に保持することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の作用効果を奏すると共に、磁気センサをレンズホルダに固定するときには、レンズホルダの磁気スケール側受け部と、移動方向側受け部との２面に磁気センサを当接させて固定できるので、磁気センサの位置決め及び取り付けが容易にできる。磁気センサは磁気スケール側受け部に当接させる構成であるから、磁気センサの寸法（磁気スケールに直交する方向の寸法）にばらつきがある場合でも磁気スケールと磁気センサとの間のクリアランスを一定にすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の作用効果を奏するカメラを提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

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。図１は本実施の形態に係るレンズ駆動装置を図７のＡ−Ａ位置で切断した断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ断面図であり、図３は図１に示すレンズホルダを抜き出して示す正面図であり、図４は図３に示すレンズホルダの側面図であり、図５は図３に示すレンズホルダの斜視図であり、図６は駆動軸と振動部材との構成を概略的に示す断面図であり、図７は本実施の形態に係るレンズ駆動装置を被写体側から見た正面図である。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置は、携帯電話に組み込まれる光学ズーム付きオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置１である。

レンズ駆動装置１は、図１に示す様に、筐体２に、ズームレンズホルダ３、フォーカスレンズホルダ５と、ズームレンズホルダ３を駆動するズームレンズホルダ駆動手段７と、フォーカスレンズホルダ５を駆動するフォーカスレンズホルダ駆動手段９とを備えている。このレンズ駆動装置１は画像センサ１１が設けてある基板４に装着されている。更に、図２に示す様に、筐体２内には、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手段４５とが設けてある。

図１に示す様に、ズームレンズホルダ３は、光学ズームレンズ１４を保持しており、フォーカスレンズホルダ５は、フォーカスレンズ１６を保持しており、光学ズームレンズ１４とフォーカスレンズ１６とは光軸を同一にしてあり、光軸上には結象位置に画像センサ１１が設けてある。

ズームレンズホルダ駆動手段７は、ズームレンズ１４の光軸に沿って配置した円柱形状の第１駆動軸２１と、第１駆動軸２１の基端を固定した第１振動部材１７とから構成されている。第１振動部材１７は、第１駆動軸２１を光軸方向に振動する様になっている。

ズームレンズホルダ３は一端部に第１駆動軸２１との圧接部３１を有しており、他端部に第２駆動軸２２（後述する）と係合してズームレンズホルダ３の移動を案内する案内部３３を有している。図２、図３及び図５に示す様に、圧接部３１は、第１駆動軸２１を挟持する様に対向配置したＶ字形状の凹部３１ａ、３１ｂを有しており、ズーレンズホルダ３の本体部３ａ側にあるＶ字形状の凹部３１ａが第１駆動軸２１の芯出しを行っており、対向するＶ字状の凹部３１ｂが弾性力を付与して第１駆動軸２１を凹部３１ａ側に向けて押し付けている。ズームレンズホルダ３において、本体部３ａ側のＶ字状凹部３１ａの横に位置する端部３ｃ、即ち、Ｖ字の凹み状凹部３１ａ側で且つＶ字に対向する端部３ｃに後述するＭＲセンサ（磁気センサ）５９が取付けられている。案内部３３はＵ字形状を成しており、Ｕ字内に第２駆動軸２２が配置されている（図２参照）。

フォーカスレンズホルダ駆動手段９は、光軸に沿っては位置した円柱形状の第２駆動軸２２と、第２駆動軸２２の基端を固定した第２振動部材１８とから構成されている。第２振動部材１８は第２駆動軸２２を光軸方向に振動する様になっている。

フォーカスレンズホルダ５は、図３〜図５に示すズームレンズホルダ３と同様の構成であり、ズームレンズホルダの構成と上下逆転している点が異なるのみである。即ち、図１又は図２に示す様に、フォーカスレンズホルダ５は一端部に第２駆動軸２２との圧接部３５を有しており、他端部に第１駆動軸２１と係合してフォーカスレンズホルダ５の移動を案内する案内部３７を有している。また、図示していないが、フォーカスレンズホルダ５の圧接部３５にはズームレンズホルダ３と同様に対向する２つのＶ字状凹部３１ａ、３１ｂが形成されており、対向する２つのＶ字形状凹部により第２駆動軸２２を挟持する様に圧接している。そして、フォーカスレンズホルダ５においてもズームレンズホルダ３と同様に、Ｖ字の凹み状凹部側で且つＶ字に対向する端部にＭＲセンサ（磁気センサ）５９（図２参照）が取付けられている。フォーカスレンズホルダの案内部３７はＵ字形状を成しており、Ｕ字内に第１駆動軸２１が配置されている。

図２及び図７に示す様に、第１駆動軸２１と第２駆動軸２２とは、各ホルダ３、５を挟んで対向する位置に配置してある。

図１に示す様に、筐体２には、光軸方向一側（結像側）にある一側壁２ａに第１駆動軸２１の先端が嵌合する第１嵌合凹部３８と第２駆動軸２２の先端が嵌合する第２嵌合凹部３９とが形成されており、光軸方向他側（被写体側）にある他側壁２ｂには、第１嵌合凹部３８に対向する位置に第１駆動軸の挿通孔４０が形成されており、第２嵌合凹部３９に対向する位置に第２駆動軸２２の挿通孔４２が形成されている。

第１駆動軸２１は被写体側において、筐体２の外側から先端を挿通孔４０に挿通して第１嵌合凹部３８に嵌め込んで保持されており、第１駆動軸２１の基端側は挿通孔４０に設けたゴム製のブッシュ（図示せず）を介して筐体の他側壁２ｂに保持されている。第２駆動軸２２も同様に、筐体２の外側から先端を挿通孔４２に挿通して第２嵌合凹部３９に嵌め込んで保持されており、基端部は挿通孔４２に設けたゴム製のブッシュを介して筐体２に保持されている。

第１及び第２振動部材１８、１９は各々、他側壁２ｂの外面（筐体２の外面）に配置されている。第１及び第２振動部材１７、１８は各々同一の構成であり、図６に示す様に、結像側対向ピエゾ素子（一方側対向電極）２３と被写体側対向ピエゾ素子（他方側対向電極）２５と、これらの対向ピエゾ素子２３、２５間に位置する振動子１９を有しており、振動子１９には駆動軸２１、２２の基端が固定されている。振動子１９は銅板等の板ばねである。尚、本実施の形態では、被写体側は光学ズームの望遠側であり、結像側は光学ズームの拡大側である。

結像側対向ピエゾ素子２３と被写体側対向ピエゾ素子２５とにはパルス電流を供給する電源制御部２７が接続されており、被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給すると、振動子１９が結像側に向けて移動し、反力で元の位置に戻ることによる変形を繰り返して振動する。同様に、結像側対向ピエゾ素子２３にパルス電流を供給すると、振動子１９が被写体側に向けて移動し、反力で戻ることによる変形を繰り返して振動する。

次に、ズームレンズホルダ３の位置を検知するズームレンズ位置検出手段４３と、光学フォーカスレンズホルダ５の位置を検知するフォーカスレンズ位置検出手手段４５とについて説明する。ズームレンズ位置検手段４３とフォーカスレンズ位置検出器４５とは同じ構成であるから、ズームレンズ位置検出手段についてのみ説明し、フォーカスレンズ位置検出手段４５において、ズームレンズ位置検出手段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詳細な説明を省略する。

ズームレンズ位置検出手段４３は、レンズの光軸方向に沿って異なる磁極（Ｓ極とＮ極）を交互に配置した磁気スケール５７と、磁気強度を検知するＭＲセンサ（磁気検知センサ）５９とから構成されている。磁気スケール５７は光軸方向に沿って筐体２の内側壁面２ｃに固定されており、ＭＲセンサ５９は各ホルダ３、５の磁気センサ固定部４７に固定されている。

図２に示す様に、磁気スケール５７は、横断面が矩形でＭＲセンサ５９との対向面が平面になっており、ＭＲセンサ５９は直方体を成し磁気スケール５７との対向面が平面になっており、対向配置して磁気スケール５７とＭＲセンサ５９とは一定のクリアランスＮを保持している。

磁気スケール５７が固定される筐体２の内側壁面２ｃには、磁気スケールを配置する溝６１が形成してあり、磁気スケールは溝６１内に埋め込まれており筐体２内への突出寸法を少なくしている。

一方、図４及び図５に示す様に、ズームレンズホルダ３及びフォーカスレンズホルダ５の各磁気センサ固定部４７は、ＭＲセンサ５９の磁気スケール側面を受ける磁気スケール側受け部６３、６３と、レンズホルダの移動方向の一方側にある端面を受ける移動方向側受け部６５とが形成されている。磁気スケール側受け部６３、６３は対向配置しており、磁気スケール側受け部６３、６３でＭＲセンサの磁気スケール側面の両側部を受け、磁気スケール側受け部６３、６３間にＭＲセンサ５９を固定している。

次に、第１実施の形態の作用及び効果について説明する。本実施の形態では、ズームレンズホルダ３を移動して光学ズームで倍率を変え、フォーカスレンズホルダ５を移動して焦点距離をあわせるものである。

ズームレンズホルダ３を、望遠側（被写体側）に移動する場合には、振動部材１７の結像側対向ピエゾ素子２３に所定パルスの電流を供給して、振動子１９を振動させる。振動子１９はパルス電流が供給されると被写体側に突設する様にして変形し、第１駆動軸２１は、被写体側に向けて移動し、ズームレンズホルダ３は圧接部３１で駆動軸２１との摩擦力があるので被写体側に移動する。次に、振動子１９が反力により素早く元の位置に戻ると、慣性力により第１駆動軸２１のみが振動子１９と共に初期位置に戻る。この様な動作を繰り返すことにより、ズームレンズホルダ３は第１駆動軸２１に沿って被写体側に移動する。同様に、被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給すると、ズームレンズホルダ３は、結像側に移動する。尚、フォーカスレンズホルダ５においても、結像側対向ピエゾ素子２３又は被写体側対向ピエゾ素子２５にパルス電流を供給することにより、ズームレンズホルダと同様に被写体側又は結合側に移動させることができる。

各ピエゾ素子２３、２５に供給する電流は、電圧Ｖが数十Ｖであり、周波数Ｈが数十ＫＨｚでスムーズな移動を図ることができた。尚、パルス電流は周波数Ｈを変えることにより、ズームレンズホルダ３の移動速度を変えることができる。

ズームレンズホルダ３は移動中に第１駆動軸２１に交差する方向の僅かな振動（揺れ）を生じようとするが、ズームレンズホルダ３の他側にある案内部３３は、フォーカスレンズホルダ５を保持する第２駆動軸２２に係合しているので、係る揺れやズームレンズホルダ３の回転を防止しつつズームレンズホルダ３の移動をスムーズに案内することができる。

同様に、フォーカスレンズホルダ５においても、案内部３７が第１駆動軸２１に係合しているので、移動時に生じようとする揺れや回転を防止しつつフォーカスレンズホルダ５の移動をスムーズに案内することができる。

本実施の形態によれば、磁気スケール５７は、各レンズホルダ３、５の移動軌跡に沿って筐体内側壁２ｃに固定してあるので、磁気スケールに反りや撓みが生じにくく、磁気スケール５７とＭＲセンサ５９との間のクリアランスＮ（図２参照）が変化するのを防止できる。特に、温度や湿度変化等による筐体の部分的変形により磁気スケール５７とＭＲセンサ５９との間のクリアランスＮが変化することを防止できる。

磁気スケール５９はＭＲセンサ５９との対向面が平面であるから、いずれか一方が湾曲面になっている場合に比較してＭＲセンサ５９による磁気の検知精度が高い。

磁気スケール５９は、筐体内側壁面２ｃに形成した溝６１に配置しているので、磁気スケールの位置ずれが生じ難い。特に、レンズ駆動装置の製造時における磁気スケール５７の位置決め及び組み付けが容易である。

磁気スケールを溝６１内に収めることにより、筐体内における磁気スケールの突出寸法を小さくできるので、装置全体の小型化を図ることができる。

レンズホルダ３、５において、円柱形状の駆動軸に圧接する圧接部３１、３５をＶ字形状の凹みとし、このＶ字の凹み側にある端部にＭＲセンサ５９を固定しているので、駆動軸２１、２２に対する磁気センサの位置決め高精度が高くでき、これにより筐体２に固定した磁気スケール５７とレンズホルダ３、５に固定したＭＲセンサ５９との間のクリアランスを一定に保持することができる。

レンズホルダの磁気センサ固定部４７には、磁気スケール側受け部６３と、レンズホルダの移動方向側受け部６５との２面を設けているので、これらの２面に磁気センサを当接させて固定でき、ＭＲセンサ５９の位置決め及び取り付けが容易にできる。

また、ＭＲセンサ５９は磁気スケール側受け部６３に当接させる構成であるから、ＭＲセンサの寸法（磁気スケール５７に直交する方向の寸法）にばらつきがある場合でも磁気スケール５７とＭＲセンサ５９との間のクリアランスＮを一定にすることができる
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、圧接部３１、３３において、Ｖ字状の凹み部３１ａのみあればよく、他方のＶ
字状の凹み３１ｂについては、湾曲形状や平面形状にして駆動軸２１（２２）を圧接するものであってもよい。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置を図７のＡ−Ａ位置で切断した断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示すレンズホルダを抜き出して示す正面図である。 図３に示すレンズホルダの側面図である。 図３に示すレンズホルダの斜視図である。 駆動軸と振動部材との構成を概略的に示す断面図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置を被写体側から見た正面図である。

１ レンズ駆動装置
３ ズームレンズホルダ
５ フォーカスレンズホルダ
１７ 第１振動部材
１８ 第２振動部材
２１ 第１駆動軸（ズームレンズホルダの駆動軸）
２２ 第２駆動軸（フォーカスレンズホルダの駆動軸）
３１ 圧接部（ズームレンズホルダの圧接部）
３１ａ Ｖ字状の凹み部
３３ 案内部（ズームレンズホルダの案内部）
３５ 圧接部（ホーカスレンズホルダの圧接部）
３７ 案内部（フォーカスレンズホルダの案内部）
５７ 磁気スケール
５９ ＭＲセンサ（磁気センサ）
６１ 溝
６３ 磁気スケール側受け部
６５ 移動方向側受け部

Claims (6)

1. レンズを保持しレンズの光軸方向に沿って移動するレンズホルダと、光軸方向に沿って異なる磁極が交互に配置された磁気スケールと、磁気スケールに対面配置した磁気センサとを筐体内に備え、磁気センサが磁気スケールの磁気を検知することによりレンズホルダの位置を検知するレンズ駆動装置において、
   磁気スケールは光軸方向に沿って筐体の内側壁面に固定してあり、磁気センサはレンズホルダに固定してあることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 筐体の内側壁面には光軸方向に沿って溝を形成してあり、溝内に磁気スケールを固定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。
3. 光軸方向に沿って設けた円柱形状の駆動軸と、駆動軸の一端が固定されて駆動軸を光軸方向に振動する振動部材と、光軸方向に沿って設けた案内軸とを備え、レンズホルダは、一端部に駆動軸の側面に圧接するＶ字状に凹んだ圧接部を有し、圧接部に対向する他端部に案内軸に係合する案内部を有し、磁気センサはレンズホルダにおいてＶ字の凹み側で且つＶ字に対向する端部に固定してあることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
4. レンズホルダの磁気センサ固定部には、磁気センサの磁気スケール側面を受ける磁気スケール側受け部と、レンズホルダの移動方向の一方側にある端面を受ける移動方向側受け部とを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置と、レンズの光軸上に設けた画像センサとを有することを特徴とするカメラ。
6. 請求項５に記載のカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。

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