JP2009271204A - レンズ駆動ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ駆動の加速性能に優れ、位置センサを使用することなくレンズ位置の検出を可能としたレンズ駆動ユニットを提供する。
【解決手段】レンズ駆動ユニット１は、内側にレンズを保持する円筒状のレンズホルダ２と、レンズホルダ２に対して同軸状に取り付けられる断面８角形状の可動コイル４と、可動コイル４の８つの外周側面部に対向して配置される８つのマグネット片５ａからなるマグネット５と、可動コイル４とマグネット５を内部に収容する断面コ字状のヨーク体６と、レンズホルダ２を弾性支持する一対のスプリング８，９と、可動コイル４の位置を検出する位置検出回路部２０とを備えている。位置検出回路部２０は、ヨーク体６に対する可動コイル４の相対位置が変わることにより可動コイル４に発生するインダクタンス変化を検出する。このインダクタンス変化から可動コイル４、ひいてはレンズホルダの位置が算出される。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズのアクチュエータとしてボイスコイルモータを用いたレンズ駆動ユニットに関し、特に、小型カメラに適したレンズ駆動ユニットに関する。

レンズを光軸方向に駆動させるアクチュエータとして、いわゆるボイスコイルモータが騒音および消費電力が小さいことなどから、自動焦点合わせ（オートフォーカス）機能を要する携帯用の小型カメラを中心に広く使用されている。（例えば、特許文献１参照）。

また、フォーカスレンズ（以下、レンズと略す）の合焦位置を特定する制御方式として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの撮像素子からの映像信号に含まれる高周波信号成分が最大となるようにレンズを移動させる、いわゆる山登り法が広く採用されている。（例えば、特許文献２参照）。

また、山登り法により合焦位置を特定する際に、フォトインタラプタなどの位置センサによってレンズ位置を検出しながら自動焦点合わせを行なう方法が、デジタルカメラを中心に採用されている。

特開２００７−６５４３０号公報 特開平１１−２５２４４１号公報

ボイスコイルモータは、円筒状の可動コイルと、可動コイルに対して外周側から磁界を印加する円筒状のマグネットと、マグネットを保持し磁路を形成するヨークとを備え、それぞれを同軸状に配置することによって構成されるものである。可動コイルに流れる電流とマグネットが形成する磁界との相互作用により、可動コイルの内周側に保持されているレンズホルダを、可動コイルとともに光軸方向に直線移動させることができる。

特許文献１が開示するカメラ用アクチュエータとしてのボイスコイルモータは、マグネットを保持するヨークが、光軸に直交する方向における断面形状が６角形以上の多角形状をなすように構成されている。これにより、マグネットを複数の平板状のマグネットを用いて構成することができる。

平板状のマグネットは、円弧状の曲面を有するマグネットと比較して安価に作製できることから、平板状のマグネットを使用することにより部品コストの低減を実現することができる。しかしながら、ボイスコイルモータには、部品コストの低減とともに、絶えず磁気効率の高効率化による加速性能の向上、低消費電力化、および小型化が求められているという問題がある。

一方、合焦位置にレンズホルダを移動させる制御方式として、撮像素子からの画像情報とともにフォトインタラプタなどの位置センサからの位置情報を参照して行なう方式を採用する場合には、比較的短い時間で正確な合焦位置を特定することができるとされている。しかしながら、位置センサを必要とすることから、パッケージ内に位置センサを設置するスペースを確保する必要が生じるとともに、部品コストが増大するという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、第１の目的は、位置センサを用いることなくレンズホルダの位置情報が得られる小型なレンズ駆動ユニットを提供することにある。また、第２の目的は、ボイスコイルモータの磁気効率を改善することによってレンズの加速性能を向上させ、これにより所定位置へのレンズの移動に要する時間が短縮できるとともに、低消費電力化および小型化が実現できるレンズ駆動ユニットを提供することにある。

そこで、本願発明者は、上記課題を解決するために検討を重ねた結果、機構学的な観点から導かれた構造が、電磁気学的な観点から見ると、レンズホルダの位置を検出する有効な手段として活用できるという知見を得るに至った。そして、更なる検討を重ねた結果、以下に示す複数の発明を完成するに至ったものである。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載のレンズ駆動ユニットは、レンズを保持するレンズホルダと、同レンズホルダの外周側に配置され、同レンズホルダとともに光軸方向（上下方向）に可動自在な可動コイルと、同可動コイルの外周側に配置され磁界を形成するマグネットと、同マグネットを内周面に保持するヨーク外側壁部、および前記可動コイルの内周側に配置されるヨーク内側壁部を有するヨーク体と、前記レンズホルダを弾性支持するスプリングと、前記レンズホルダの位置を検出する位置検出手段と、を備えるレンズ駆動ユニットであって、前記ヨーク内側壁部は、その下側端面が前記マグネットの下側端面より上方に位置するように形成され、前記位置検出手段は、前記可動コイルが前記光軸方向に変位することによって前記可動コイルに生じるインダクタンス変化から、前記レンズホルダの位置を検出することを特徴とするものである。

この場合、前記可動コイルを、前記光軸方向に対する可動範囲の全範囲にわたって移動させた場合に、前記可動コイルの内周面の一部が、前記ヨーク内側壁部の外周面と常に対向するように構成されているのが好ましい。

また、この場合、前記位置検出手段には、前記可動コイルに印加される駆動信号に重畳させて正弦波状の基準信号を前記可動コイルに印加させる入力部と、同基準信号に対応する前記可動コイルからの出力信号を検出する出力部と、同基準信号と同出力信号とを差分する比較部と、を有する位置検出回路部を用いることができる。

かかる発明によれば、マグネットの下端位置よりも、マグネットの内周側に配置されるヨーク内側壁部の下端位置の方が上方に位置するように、マグネットとヨーク体とが構成されている。これにより、マグネットとヨーク内側壁部との間に形成される磁界には分布（勾配）が生じる。この分布は、ヨーク内側壁部の下側端面の位置よりも下側で顕著であり、ヨーク内側壁部の下側端面の位置よりも下側ほど、マグネットからヨーク内側壁部に向かう磁束が光軸方向（上下方向）に傾く。マグネットとヨーク内側壁部との間に配置された可動コイルは光軸方向に移動することから、移動にともなって可動コイルを鎖交する磁束の向きおよび磁束密度が連続的に変化する。鎖交する磁束が変化することによって可動コイルのインダクタンスが変化する。したがって、可動コイルのインダクタンスには、ヨーク体に対する可動コイルの相対位置が反映される。よって、可動コイルのインダクタンス変化を電気的に検出することにより、可動コイルとともに光軸方向に移動するレンズホルダ（レンズ）の位置を検出することができる。これにより、位置センサを用いることなく、レンズホルダの位置を正確に検出することができる。位置センサが不要となることから、位置センサの設置スペースを削減することができ、レンズ駆動ユニットの小型化が実現される。また、レンズの位置検出が可能となることから、画像情報とともにレンズホルダの位置情報に基づいて自動焦点合わせができ、正確な合焦位置を特定するまでの所要時間が短縮されることが期待できる。

また、請求項４に記載のレンズ駆動ユニットは、前記可動コイルは、前記光軸に垂直な断面形状が多角形状に形成され、前記マグネットは、隣接配置される複数の平板状のマグネット片からなるとともに、前記コイルの多角形状の外周面を構成する各側面部に対して各マグネット片を対向配置することによって構成されていることを特徴とするものである。

この場合、前記コイルは、前記光軸に垂直な断面形状が８角形とするのが好ましい。

かかる発明によれば、可動コイルの平面視形状（光軸に垂直な断面形状）を多角形状とするとともに、可動コイルの外周面を構成する各側面部に対して、複数の平板状のマグネット片を対向配置させている。また、複数の平板状のマグネット片は、周方向対する両側のマグネット片と互いに隣接して配置させている。これにより、平面視形状が円形状の可動コイルを使用した場合と比較して、磁気効率が向上し、可動コイルに発生する駆動力が大きくなる。駆動力が大きくなることにより、レンズホルダが所定位置に直線移動する際の加速性能が向上し、所定位置へのレンズの移動に要する時間が短縮される。したがって、合焦位置の特定に要する時間をより短縮することができる。また、磁気効率の向上による低消費電力化、および構成部品の小型化を実現することができる。

また、請求項６に記載のレンズ駆動ユニットは、前記スプリングは、前記ヨークに固定されるリング状の外側リングと、同外側リングの内縁側に配置され前記レンズホルダに固定されるリング状の内側リングと、同外側リングと同内側リングとを連結するとともに弾性変形が可能に構成された複数の弾性連結部とを有し、同弾性連結部の前記内側リング寄りの部位にダンピング剤が塗布されていることを特徴とするものである。

かかる発明によれば、レンズホルダを弾性支持するスプリングにダンピング剤が塗布されていることから、レンズホルダが所定位置に到達した後の不要振動を速やかに減衰させることができる。これにより、自動焦点合わせをする際の画像のブレを低減することができるとともに、合焦位置の特定に要する時間を更に短縮することができる。また、落下衝撃のような過剰な外力がスプリングに加わった場合に発生するおそれのある塑性変形が抑制されることが期待できる。

以下、本発明に係るレンズ駆動ユニットの好ましい実施形態の一例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施形態に係るレンズ駆動ユニット１の概略構成を示す分解斜視図であり、図２はレンズ駆動ユニット１の縦断面図であり、図３はレンズ駆動ユニット１の横断面図である。

〔ユニットの構成〕
レンズ駆動ユニット１は、レンズ（不図示）を保持するレンズホルダ２と、レンズホルダ２を上下方向（図２に示す光軸Ｌ方向）に直線移動させる磁気回路部３と、磁気回路部３の下部側（結像側）に配置される略リング形状をしたフレーム７と、レンズホルダ２の下部側および上部側（被写体側）をそれぞれ弾性支持する一対のスプリング８，９と、磁気回路部３を搭載するベース１０と、ベース１０とともにパッケージを構成するカバー１１と、レンズホルダの位置を検出する位置検出手段としての位置検出回路部２０（図２に破線で示す）とを備えている。

レンズホルダ２は、例えばポリカーボネートなどの樹脂を用いて形成され、円筒状に形成された円筒部２ａと、円筒部２ａの下部寄りの外周面から外側に向かって張り出して形成された鍔部２ｂと、鍔部２ｂの上面側に形成された階段部２ｃとから構成されている。

円筒部２ａは、その内側に、円筒の中心軸に光軸を一致させるようにしてレンズが配置されている。なお、本実施形態における円筒部２ａは、鍔部２ｂから上側部分と下側部分とで外径が異なり、下側部分の外径を上側部分の外形よりも小径にしている。

鍔部２ｂは、後述する可動コイル４の形状に対応させて、外縁が８角形状をなすように形成されている。なお、鍔部２ｂには、軽量化のための中抜き加工を施してもよい。

階段部２ｃは、円筒部２ａと鍔部２ｂの上面側との境界に、略直方体状に形成されており、円周方向に対して等間隔に複数（本実施形態では４つ）設けられている。階段部２ｃは、後述するように、レンズホルダ２に可動コイル４を組み付ける際の位置決め手段となるともに、レンズホルダ２の限界可動範囲の上限を規制する手段となるものである。

磁気回路部３は、パッケージの外部に配置される制御回路部（不図示）からの駆動信号に基づいてレンズホルダ２を光軸方向に直線移動させるものである。磁気回路部３は、電流を流す可動コイル４と、磁界を形成するマグネット５と、磁路を形成するヨーク体６とから構成され、レンズホルダ２を中心にしてそれぞれ同軸状に配置されている。

可動コイル４は、例えば銅などの導電性を有する材料からなる線材を、略筒状に巻回して形成さている。可動コイル４の光軸に垂直な断面形状（以下、平面視形状、または、単に断面形状という）は、内縁および外縁ともに８角形である。すなわち、可動コイル４は、それぞれ８つの側面部からなる外周面４ａおよび内周面４ｂを有している。可動コイル４は、内周側にレンズホルダ２の円筒部２ａが挿通された状態で、鍔部２ｂの外縁側に例えば接着剤で固定されている。このとき、可動コイル４の下側端面４ｃ寄りの内周面４ｂを、４つの階段部２ｃの外側面に対向させることにより、光軸に垂直な平面方向の位置決めが行なわれている。

マグネット５は、例えば希土類焼結磁石であり、矩形平板状をした８つのマグネット片５ａから構成されている。８つのマグネット片５ａは、厚み方向に磁化（厚み方向の両端面に磁極面が形成）されている。そして、８つのマグネット片５ａは、可動コイル４の外周面４ａを構成する８つの側面部に対して、所定の間隔を置きながらそれぞれ対向配置されている。また、８つのマグネット片５ａは、周方向対する両側に配置されるマグネット片５ａと隣接する程度の幅寸法に形成されている。すなわち、マグネット５は、全体を通して見ると、平面視形状が内縁および外縁ともに８角形状となるように構成されている。また、マグネット５は、その高さ寸法が可動コイル４の高さ寸法よりも大きくなるように構成されている。

ヨーク体６は、例えば鉄などの磁束を通し易い材料を用いて形成されている。ヨーク体６は、全体としては筒状に形成されているが、図２に示すように、側面部の縦断面形状がコ字状に形成されている。すなわち、ヨーク体６は、略円筒状のヨーク外側壁部６ａと、ヨーク外側壁部６ａの内周側に配置される略円筒状のヨーク内側壁部６ｂと、ヨーク外側壁部６ａの上側端面およびヨーク内側壁部６ｂの上側端面を連結する略リング状のヨーク連結部６ｃとから構成されている。

ヨーク外側壁部６ａは、平面視形状が８角形に形成され、内周面６ａａを構成する８つの側面部に対して８つのマグネット片５ａが例えば接着剤を用いてそれぞれ固定されている。また、ヨーク外側壁部６ａは、その高さ寸法がマグネット５の高さ寸法とほぼ同寸法である。なお、本実施形態では、ヨーク連結部６ｃの下面にマグネット５の上側端面を突き当てた状態で、ヨーク外側壁部６ａの下側部分がマグネット５（マグネット片５ａ）の下側端面５ｂから幾分張り出す高さ寸法に形成されている。

ヨーク内側壁部６ｂは、平面視形状が８角形に形成され、レンズホルダ２を構成する円筒部２ａ（鍔部２ｂよりも上側の部分）と可動コイル４との間に、それぞれに対して所定の間隔を置きながら配置されている。また、ヨーク内側壁部６ｂは、ヨーク連結部６ｃを基準とする高さ寸法をヨーク外側壁部６ａの高さ寸法およびマグネット５の高さ寸法よりも小さくなるように形成されている。すなわち、ヨーク内側壁部６ｂは、その下側端面６ｂａがマグネット５の下側端面５ｂよりも上方に位置するように形成されている。そして、ヨーク内側壁部６ｂは、その下側端面６ｂａが、レンズホルダ２に形成された階段部２ｃの上面２ｃａの上方に位置するように配置されている。このように構成することにより、レンズホルダ２は、階段部２ｃの上面２ｃａがヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａと接触するまで最大限上昇することが可能になる。言い換えれば、ヨーク内側壁部６ｂは、レンズホルダ２の限界可動範囲の上限を規定し、レンズホルダ２の上方への過剰な移動を規制するストッパの役割を果たすように構成されている。

磁気回路部３は、上面側から見ると、図３に示すように、レンズホルダ２の外周側に、ヨーク内側壁部６ｂと、可動コイル４と、マグネット５と、ヨーク外側壁部６ａとを、互いに対応する側面部同士を対向させ、かつ互いの軸中心を光軸Ｌに略一致させるように対称配置させることによって構成されている。これにより、マグネット５が形成する磁界が、可動コイル４の８つの側面部に対して上面視して略垂直にそれぞれ印加される。

フレーム７は、例えば鉄などの磁束を通し易い材料を用いて形成され、平面視形状が８角形のリング状に形成されている。フレーム７は、ヨーク外側壁部６ａの下側端面６ａｂの全周に沿って例えば接着剤を用いて固定されている。なお、フレーム７は、下側スプリング８をベース１０側に押さえて固定するためのものであるが、磁束を通し易い材料を用いてフレーム７を形成することにより、磁路を形成するヨークとしての機能を備えている。

下側スプリング８は、例えばベリリウム銅などのバネ材で構成された２重リング状の板バネである。下側スプリング８は、図４（Ａ）に示すように、外側リング８ａと、外側リング８ａの内縁側に所定の間隔を置いて配置される内側リング８ｂと、外側リング８ａと内側リング８ｂとを連結し、円周方向に等間隔に配置された複数（本実施形態においては、３つ）の弾性変形が可能な弾性連結部８ｃとから構成されている。

外側リング８ａは、図２に示すように、フレーム７とベース１０に挟まれた状態で例えば接着剤を用いて固定されている。内側リング８ｂは、レンズホルダ２を構成する鍔部２ｂの下面側に例えば接着剤を用いて固定されている。弾性連結部８ｃは、いずれの部材にも固定されることなく、変形可能な状態におかれている。また、本実施形態においては、弾性連結部８ｃには、内側リング８ｂ寄りの細線部分（図４（Ａ）に示す破線Ｄで囲まれた部分）のレンズホルダ２側の面に、円滑な弾性変形が阻害されない程度のダンピング剤が塗布されている

上側スプリング９は、下側スプリング８と同様に、例えばベリリウム銅などのバネ材で構成された２重リング状の板バネである。上側スプリング９は、図４（Ｂ）に示すように、外側リング９ａと、外側リング９ａの内周側に所定の間隔を置いて配置される内側リング９ｂと、外側リング９ａと内側リング９ｂとを連結し、円周方向に等間隔に配置された複数（本実施形態においては３つ）の弾性連結部９ｃとから構成されている。外側リング９ａは、図２に示すように、ヨーク連結部６ｃの上面に例えば接着剤を用いて固定されている。内側リング９ｂは、レンズホルダ２の円筒部２ｂの上側端面に例えば接着剤を用いて固定されている。弾性連結部９ｃは、いずれの部材にも固定されることなく、変形可能な状態におかれている。

これにより、レンズホルダ２は、一対のスプリング８，９（下側スプリング８および上側スプリング９）により、光軸方向に対して可動自在にヨーク体６に保持される。

ベース１０は、例えばポリカーボネートなどの樹脂で形成され、矩形状の平板部１０ａと、平板部１０ａの四隅から上方に向かって起立する断面が略直角三角形状の柱部１０ｂとを備えている。

平板部１０ａは、中央部に形成された円形の透孔１０ｃと、透孔１０ｃの外縁に沿って上方に向かって突出するリング状の突起部１０ｄと、平板部１０ａの外縁において上方に向かって平坦状に隆起する平坦部１０ｅとを備えている。なお、透孔１０ｃの下側には、撮像素子としてのＣＭＯＳイメージセンサ（不図示）が配置される。

突起部１０ｄは、その内側に、レンズホルダ２の円筒部２ａの下側端面寄りの部分（鍔部２ｂよりも下側部分）が光軸方向に対して可動自在に挿通されている。また、突起部１０ｄは、その上方にレンズホルダ２の鍔部２ｂが位置するように配置されている。このように構成することにより、レンズホルダ２は、鍔部２ｂの下面が突起部１０ｄの上側端面と接触するまで最大限下降することが可能になる。言い換えれば、突起部１０ｄは、レンズホルダ２の限界可動範囲（一般的には、現実に許容される可動範囲よりも広い可動範囲）の下限を規定し、レンズホルダ２の下方への過剰な移動を規制するストッパの役割を果たすように構成されている。なお、本実施形態では、可動コイル４に通電していない状態では、レンズホルダ２を構成する鍔部２ｂの下面が突起部１０ｃの上側端面に載置される。また、このとき、可動コイル４の上側端面４ｄは、ヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａよりも上方に位置している。

平坦部１０ｅは、その上面に、下側スプリング８の外側リング８ａが例えば接着剤を用いて固定されている。これにより、ベース１０に対して、下側スプリング８の外側リング８ａと、フレーム７と、ヨーク体６と、マグネット５と、上側スプリング９の外側リング９ａとが一体化される。

カバー１１は、例えばステンレスなどの板金を用いて形成され、外縁が矩形状の平板部１１ａと、平板部１１ａの四隅から下方に向かって延びる脚部１１ｂと、平板部１１ａの中央部を開口する開口部１１ｃとを備えている。

平板部１１ａは、上側スプリング９の外側リング９ａを間に介在さるようにして、ヨーク連結部６ｃ上に例えば接着剤を用いて固定されている。すなわち、平板部１１ａは、上側スプリング９の外側リング９ａをヨーク連結部６ｃに固定する押さえとなっている。 ４本の脚部１１ｂは、ベース１０の対応する４本の柱部１０ｂとそれぞれ係合固定される。これにより、ベース１０とケース１１とが一体化され、レンズホルダ２や磁気回路部３などを収容するパッケージが構成される。開口部１１ｃは、切頭円錐状に形成され、上面の中央部には採光用の開口１１ｃａが形成されている。開口１１ｃａは、円形状に形成され、その径がレンズホルダ２の円筒部２ａの上端側の外径よりも小径で内径よりも大径に形成されている。

次に、位置検出回路部２０について説明する。位置検出回路部２０は、可動コイル４のインダクタンス（インダクタンス変化）を電気的に検出する回路であり、本実施形態では、パッケージの外部に配置されている。位置検出回路部２０は、図５に可動コイル４とともに示すように、入力部２１と、出力部２２と、比較部２３と、積分回路部２４とを備えている。

入力部２１は、可動コイル４を駆動するための例えばパルス状の駆動信号に、可動コイル４のインダクタンスを検出するための正弦波状の基準信号（基準信号発生回路部から発生する基準信号）を重畳させるための回路であり、３つの抵抗と、加算器としてのオペアンプ２１ａを備えている。オペアンプ２１ａにより重畳された駆動信号および基準信号は、可動コイル４に送信される。

出力部２２は、可動コイル４からの基準信号に対応する出力信号を検出するための回路であり、フィルタと、３つの抵抗と、増幅器としてのオペアンプ２２ａとを備えている。フィルタには、可動コイル４からの出力信号が入力され、基準信号に相当する出力成分が濾波される。この基準信号に相当する出力成分には、入力部２１に入力された基準信号と比較して、可動コイル４のインダクタンスの大きさに応じた位相のずれが生じている。検出された出力信号は、オペアンプ２２ａにより増幅されて、比較部２３に送信される。

比較部２３は、出力部２２からの出力信号と入力部２１に入力された基準信号とを差分するための回路であり、３つの抵抗と、比較器としてのオペアンプ２３ａとを備えている。オペアンプ２３ａにより差分された信号には、可動コイル４のインダクタンスが反映されている。差分された信号は、積分回路部２４に送信される。

積分回路部２４は、比較部２３から出力された交流の差分信号を積分して直流（ＤＣ）信号に変換する回路である。ＤＣ変換された信号は、可動コイル４のインダクタンスに相当する信号として、可動コイル４の駆動信号を発生させる駆動信号回路部（不図示）に送信される。

〔ユニットの作動・効果〕
次に、本発明の実施形態に係るレンズ駆動ユニット１の作動を図面を参照しながら説明する。パッケージの外部に配置されている駆動信号回路部からの駆動信号が可動コイル４に入力されると、可動コイル４に流れる電流と、マグネット５から可動コイル４に印加される磁界との相互作用により、可動コイル４は光軸方向に直線移動する。可動コイル４にはレンズを内側に保持するレンズホルダ２が一体化されていることから、可動コイル４の移動にともなってレンズホルダ２も光軸方向に移動する。

被写体からの光情報は、レンズにより集光されながら、レンズ駆動ユニット１の下側に配置されているＣＭＯＳイメージセンサに入射され、画像信号に変換される。この画像信号の高周波成分を解析することにより、合焦状態が評価される。一方、位置検出回路部２０が検出する可動コイル４のインダクタンスから、合焦状態が評価された画像信号に対応するレンズホルダの位置が算出される。

ここで、位置検出回路部２０が検出する可動コイル４のインダクタンスから、可動コイル４の光軸方向の位置が導出される原理について、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照して説明する。なお、同図における矢印付き２点鎖線は、可動コイル４に鎖交する磁束を模式的に示している。また、同図は断面図であるが、図を見やすくするために断面であることを示すハッチングを省略している。

はじめに、可動コイル４とヨーク内側壁部６ｂとの位置関係を説明する。前述のように、ヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａは、レンズホルダ２の限界可動範囲の上限を規定するように、レンズホルダ２に形成された階段部２ｃの上面２ｃａの上方に位置している（図２参照）。また、可動コイル４は、その上側端面４ｄが、ヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａよりも上方に位置するように構成されている。これにより、光軸と直交する方向から投影して見ると、可動コイル４の上側部分（同図（Ａ）のＬ１部分）のみがヨーク内側壁部６ｂと重なっており、下側部分（同図（Ａ）のＬ２部分）は重なっていない。

また、可動コイル４の下側端面４ｃは、レンズホルダ２に形成された階段部２ｃの高さ寸法ほど階段部２ｃの上面２ｃａから下方に位置している。したがって、仮にヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａに階段部２ｃの上面２ｃａを接触させるまで、すなわち限界可動範囲の上限まで可動コイル４を上昇させた場合であっても、可動コイル４の内周面４ｂの一部のみがヨーク内側壁部６ｂと重なることになる。つまり、可動コイル４の内周面４ｂ全体がヨーク内側壁部６ｂと重なることはない。言い換えれば、可動コイル４を、光軸方向に対する限界可動範囲の全範囲にわたって移動させた場合に、可動コイル４の内周面４ｂの一部が、ヨーク内側壁部６ｂの外周面６ｂｂと常に対向するようにレンズ駆動ユニット１が構成されている。

次に、可動コイル４を鎖交する磁束について説明する。ヨーク内側壁部６ｂは、前述のように、その下側端面６ｂａがマグネット５の下側端面５ｂよりも上方に位置するように構成されている。これにより、マグネット５からヨーク内側壁部６ｂに向かう磁束は、マグネット５の下側部分ほど上方に向かって傾く（断面内における光軸となす角度が小さくなる）ことになる。その傾向は、ヨーク内側壁部６ｂの下側端面６ｂａの高さ位置から下側の領域で顕著である。

したがって、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ヨーク内側壁部６ｂに対して可動コイル４が移動する場合には、可動コイル４とヨーク内側壁部６ｂとの重なり程度に応じて、可動コイル４を鎖交する磁束が異なることになる。具体的に説明すれば、可動コイル４が下降して、可動コイル４とヨーク内側壁部６ｂの重なり程度が小さくなるほど、可動コイル４の法線に対する傾き角の大きい磁束が増加する。逆に、可動コイル４が上昇して、重なり程度が大きくなるほど、可動コイル４の法線に対する傾き角の小さい磁束、すなわち垂直な磁束が増加する。仮に、可動コイル４の全体がヨーク内側壁部６ｂと重なるまで可動コイル４を上昇させた場合には、垂直な磁束が占める割合が多くなり、可動コイル４の位置が変化しても、可動コイル４を鎖交する磁束がほとんど変化しない状態となる。

この点、先に明らかにしたように、可動コイル４が、光軸方向に対する限界可動範囲の全範囲にわたって移動したとしても、可動コイル４の全体がヨーク内側壁部６ｂと重なることはなく、可動コイル４の内周面４ｂの一部が、ヨーク内側壁部６ｂの外周面６ｂｂと常に対向する。したがって、可動コイル４を限界可動範囲の全範囲にわたって移動させた場合には、可動コイル４に対して垂直に鎖交する磁束成分が連続的に変化することになる。（可動コイル４を現実に許容される可動範囲の全範囲にわたって可動させた場合には、なおのことである。）

ここで、可動コイル４に対して垂直に鎖交する磁束が多くなるほど、可動コイル４のインダクタンスが大きくなる。したがって、可動コイル４が上方に向かって移動するにしたがってインダクタンスが連続的に大きくなる。逆に、可動コイル４が下方に向かって移動するにしたがってインダクタンスが連続的に小さくなる。つまり、可動コイル４の光軸方向に対する位置に応じて可動コイル４のインダクタンスが変化する。したがって、可動コイル４のインダクタンス（インダクタンス変化）を検出することにより、可動コイル４の位置、ひいては可動コイル４と一体に移動するレンズホルダの位置を算出することができる。

このようにして、位置検出回路部２０により検出されたレンズホルダの位置情報と、ＣＭＯＳイメージセンサによる画像情報（画像信号の高周波成分）とから、山登り法により合焦位置が特定される。具体的には、まず駆動電流を段階的に増加または減少させることにより所定のステップでレンズを光軸方向に移動させる。この際、駆動信号回路部の演算処理部に、ステップ毎の画像情報およびレンズホルダの位置情報を記憶させるとともに、画像信号の高周波成分を演算させる。そして、最大の高周波成分が得られた位置にレンズホルダを移動させることにより、レンズの自動焦点合わせが完了する。

上記の作動説明からも明らかないように、本実施形態に係るレンズ駆動ユニット１は、位置センサを用いることなく、可動コイル４の位置、ひいてはレンズホルダ（レンズホルダに保持されたレンズ）の位置を正確に検出することができる。位置センサが不要となることから、パッケージ内の位置センサの設置スペースを削減することができ、レンズ駆動ユニット１の小型化が促進される。また、レンズホルダの正確な位置を検出できることにより、山登り法による合焦位置の特定に要する時間が短縮されることが期待できる。

また、レンズ駆動ユニット１においては、可動コイル４は、断面形状が８角形になるように形成されている。そして、可動コイル４の外周面４ａを構成する８つの側面部に対して８つの平板状のマグネット片５ａを対向配置させている。また、８つの平板状のマグネット片５ａは、周方向に対する両側のマグネット片５ａと互いに隣接配置され、全体を通して見ると、上面視形状が８角形状のリング状に構成されている。この構成により、平面視形状が円形状の可動コイルを使用した場合と比較して、磁気効率が向上し、可動コイルに発生する駆動力が大きくなる。

ここで、本発明者が、可動コイル４の断面形状が磁気効率に及ぼす影響を、静磁場解析によって定量的に調べた結果を説明する。表１は、８個のマグネット片５ａを８角形状に配置して構成されたマグネット５に、断面形状が８角形状の可動コイル４（本実施例品）と、断面形状が円形状の可動コイル（比較品）とを組み合わせた場合の、各可動コイル４に発生するローレンツ力を対比して示す。

表１から分かるように、可動コイル４の断面形状を円形状から８角形状とすることにより、可動コイル４を光軸方向に駆動するローレンツ力が大きくなることが分かる。これは、可動コイル４の断面形状を８角形状とすることで、マグネット５との間隙が狭小かつ一定化され、可動コイル４を鎖交する有効磁束が多くなったからである。

このように、磁気回路部の磁気効率が改善されると、レンズホルダの加速性能が向上する。レンズホルダの加速性能が向上することにより、所定の位置までレンズを移動させるのに要する時間が短縮される。これにより、合焦位置を特定するまでの所要時間をより短縮することができる。また、可動コイルに通電する駆動電流を低減でき、低消費電力化を実現することができる。さらに、可動コイルなどの構成部品の小型化を実現することができる。

また、本実施形態においては、下側スプリング８の弾性連結部８ｃの内側リング８ａ寄りの部分に、ダンピング剤が塗布されている。これにより、レンズホルダ２を高速に移動させた後に発生する不要な振動現象を短時間に収束させることができる。この結果、合焦位置の探索に要する時間がさらに短縮される。また、落下衝撃のような外力が加わった場合に発生するおそれのある下側スプリング８の弾性連結部８ｃでの塑性変形が抑制されることが期待できる。

〔変形例〕
以上、本発明の好ましい実施形態の一例について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、種々の変更および組み合わせが可能である。
例えば、位置検出回路部２０は、上記実施形態に限定されるものではなく、コルピッツ発振器回路を適用することにより、インダクタンス変化を周波数変化として検出するようにしてもよい。

また、レンズ駆動ユニット１は、可動コイル４を光軸方向に対する限界可動範囲の全範囲にわたって移動させた場合に、可動コイル４の内周面４ｂの一部が、ヨーク内側壁部６ｂの外周面６ｂｂと常に対向するように構成されているが、これに限定されない。例えば、可動コイル４の外周面の一部が、マグネット５の内周面と対向していれば、インダクタンス変化を検出することができる。

また、本発明に係るレンズ駆動ユニット１は、オートフォーカス用のレンズ駆動ユニットに限定されるものではなく、例えばマクロ撮影（接写モード）のような固定の位置にレンズを直線移動させる目的のレンズ駆動ユニットとしても適用することができる。

また、可動コイル４の断面形状は、磁気効率の改善の観点および製造の容易さの観点からは８角形状が好ましいが、これに限定されるものではなく、８角形以外の多角形形状であってもよい。また、可動コイル４の断面形状は、多角形形状に限定されるものではなく、円形状であってもよい。

さらに、マグネット５を構成する平板状のマグネット片５ａの数は、８つに限定されるものではなく、可動コイル４の外周面４ａを構成する各側面部の数に対応した任意の数にすることができる。また、マグネット５は、必ずしも多面体形状に構成する必要はなく、可動コイル４の断面形状が円形状の場合には、マグネット５の断面形状も円形状としてもよい。

そして、下側スプリング８へのダンピング剤の塗布についても、上記実施形態に限定されるものではなく、一対のスプリング８，９にダンピング剤のいずれにも塗布してもよいし、いずれにも塗布しなくてもよい。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動ユニットの一例を示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動ユニットの一例を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動ユニットの一例を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係る一対のスプリングの一例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る位置検出回路部の構成の一例を示す図である。 本発明のレンズホルダの位置を検出する方法を説明するための図である。

符号の説明

１ レンズ駆動ユニット
２ レンズホルダ
２ａ 円筒部
２ｂ 鍔部
２ｃ 突起部
３ 磁気回路部
４ 可動コイル
４ａ 外周面
４ｂ 内周面
４ｃ 下側端面
４ｄ 上側端面
５ マグネット
５ａ マグネット片
５ｂ 下側端面
６ ヨーク体
６ａ ヨーク外側壁部
６ａａ 内周面
６ａｂ 下側端面
６ｂ ヨーク内側壁部
６ｂａ 下側端面
６ｂｂ 外周面
６ｃ ヨーク連結部
７ フレーム
８ 上側スプリング
９ 下側スプリング
１０ ベース
１１ カバー
２０ 位置検出回路部
２１ 入力部
２２ 出力部
２３ 比較部
２４ 積分回路部
Ｌ 光軸

Claims (6)

1. レンズを保持するレンズホルダと、
   同レンズホルダの外周側に配置され、同レンズホルダとともに光軸方向（上下方向）に可動自在な可動コイルと、
   同可動コイルの外周側に配置され磁界を形成するマグネットと、
   同マグネットを内周面に保持するヨーク外側壁部、および前記可動コイルの内周側に配置されるヨーク内側壁部を有するヨーク体と、
   前記レンズホルダを弾性支持するスプリングと、
   前記レンズホルダの位置を検出する位置検出手段と、を備えるレンズ駆動ユニットであって、
   前記ヨーク内側壁部は、その下側端面が前記マグネットの下側端面より上方に位置するように形成され、
   前記位置検出手段は、前記可動コイルが前記光軸方向に変位することによって前記可動コイルに生じるインダクタンス変化から、前記レンズホルダの位置を検出することを特徴とするレンズ駆動ユニット。
2. 前記可動コイルを、前記光軸方向に対する可動範囲の全範囲にわたって移動させた場合に、前記可動コイルの内周面の一部が、前記ヨーク内側壁部の外周面と常に対向するように構成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ユニット。
3. 前記位置検出手段は、
   前記可動コイルを駆動させる駆動信号に重畳させて正弦波状の基準信号を前記可動コイル入力させる入力部と、
   同基準信号に対応する前記可動コイルからの出力信号を検出する出力部と、
   同基準信号と同出力信号とを差分する比較部と、を有することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ駆動ユニット。
4. 前記可動コイルは、前記光軸に垂直な断面形状が多角形状に形成され、
   前記マグネットは、隣接して配置される複数の平板状のマグネット片からなるとともに、前記可動コイルの外周面を構成する各側面部に対して各マグネット片を対向配置することによって構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のレンズ駆動ユニット。
5. 前記コイルは、前記光軸に垂直な断面形状が８角形であることを特徴とする請求項４に記載のレンズ駆動ユニット。
6. 前記スプリングは、
   前記ヨーク体に固定されるリング状の外側リングと、
   同外側リングの内縁側に配置され前記レンズホルダに固定されるリング状の内側リングと、
   同外側リングと同内側リングとを連結するとともに弾性変形が可能に構成された複数の弾性連結部とを有し、
   同弾性連結部の前記内側リング寄りの部位にダンピング剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のレンズ駆動ユニット。

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