CN107683429B - 透镜驱动装置、摄像机模块、以及摄像机搭载装置 - Google Patents

透镜驱动装置、摄像机模块、以及摄像机搭载装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供透镜驱动装置、摄像机模块、以及摄像机搭载装置。透镜驱动装置包括：自动聚焦用线圈、自动聚焦用磁铁以及磁轭，该透镜驱动装置利用由自动聚焦用线圈和自动聚焦用磁铁构成的音圈电机的驱动力，通过使包含自动聚焦用线圈的自动聚焦可动部相对于包含自动聚焦用磁铁及磁轭的自动聚焦固定部在光轴方向上移动来进行自动对焦。磁轭包括：侧框，用于固定自动聚焦用磁铁；顶框，从侧框的上缘部向内侧伸出；以及檐部，在除了顶框的四角以外的部分伸出至自动聚焦用线圈的上方。

Description

透镜驱动装置、摄像机模块、以及摄像机搭载装置
技术领域
本发明涉及自动聚焦用的透镜驱动装置、具有自动聚焦功能的摄像机模块、以及摄像机搭载装置。
背景技术
一般而言，在智能手机等便携终端中搭载有小型的摄像机模块。在这种摄像机模块中适用具有自动进行拍摄被拍摄物时的对焦的自动聚焦功能(以下称作“AF功能”，AF：Auto Focus，自动聚焦)的透镜驱动装置(例如专利文献1、2)。
自动聚焦用的透镜驱动装置例如包括：自动聚焦用线圈(以下称作“AF用线圈”)，配置在透镜部的周围；自动聚焦用磁铁(以下称作“AF用磁铁”)，相对于AF用线圈在径向上间隔开配置；以及弹性支撑部(例如板簧)，例如相对于包含AF用磁铁的自动聚焦固定部(以下称作“AF固定部”)对包含透镜部及AF用线圈的自动聚焦可动部(以下称作“AF可动部”)进行弹性支撑。该自动聚焦用的透镜驱动装置利用由AF用线圈和AF用磁铁构成的音圈电机的驱动力，通过使AF可动部相对于AF固定部在光轴方向上移动，来进行自动对焦。另外，也可以是AF固定部包含AF用线圈，AF可动部包含AF用磁铁。
专利文献1、2所记载的透镜驱动装置中设置有与AF用磁铁一起形成磁路的磁轭，该磁轭为透镜驱动装置的壳体。另外，对于磁轭，为了提高AF用音圈电机的推力，顶框的内周缘形成为整体向内侧伸出，在隔着AF用线圈与AF用磁铁对置的位置设置有对置磁轭部。
现有专利文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-016572号公报
专利文献2：日本特开2014-225042号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在智能手机等便携终端中，由于摄像机模块在便携终端的重量中所占的重量比例并不是那么高，所以摄像机模块的重量有被轻视的倾向。即，虽然伴随着摄像机模块的小型化、低背化，在结果上得到了轻量化，却并没有为了积极地实现摄像机模块的轻量化进行研究。
但是，对于在最近备受关注的可佩带终端(手表或眼镜等能够直接戴在身上的终端)中搭载摄像机模块的情况，再也无法忽视摄像机模块的重量，要求积极地实现轻量化(例如以往的便携终端用的摄像机模块的1/2以下)。
本发明的目的在于提供具有高功率重量比(每总重量的推力(驱动力))的轻量的透镜驱动装置、摄像机模块、以及摄像机搭载装置。
解决问题的方案
本发明的透镜驱动装置包括：自动聚焦用线圈，配置在透镜部的周围；四个长方体状的自动聚焦用磁铁，配置为相对于所述自动聚焦用线圈在径向上间隔开，并且包围所述自动聚焦用线圈的各个方向；以及磁轭，与所述自动聚焦用磁铁一起形成磁路，该透镜驱动装置利用由所述自动聚焦用线圈和所述自动聚焦用磁铁构成的音圈电机的驱动力，通过使包含所述自动聚焦用线圈的自动聚焦可动部相对于包含所述自动聚焦用磁铁及所述磁轭的自动聚焦固定部在光轴方向上移动来进行自动对焦，四个所述自动聚焦用磁铁分别沿着包围所述自动聚焦用线圈的矩形的各边，配置在除了所述矩形的四角以外的部分，所述磁轭包括：侧框，用于固定所述自动聚焦用磁铁；顶框，以不与所述自动聚焦用线圈在光轴方向上重叠的方式从所述侧框的上缘部向内侧伸出；以及檐部，在与所述自动聚焦用磁铁对应的部分伸出至所述自动聚焦用线圈的上方，所述檐部的沿着所述自动聚焦用磁铁的长度方向的长度比所述自动聚焦用磁铁的长度短。
本发明的摄像机模块，其特征在于，包括：
上述的透镜驱动装置；
透镜部，安装于所述自动聚焦可动部；以及
摄像部，对由所述透镜部成像的被拍摄物像进行拍摄。
本发明的摄像机搭载装置是作为信息设备或运输设备的摄像机搭载装置，其特征在于，
具备上述的摄像机模块。
发明效果
根据本发明，能够提供确保了作为壳体所必须的机械强度和透镜驱动所必须的推力，并且与以往相比磁轭重量显著降低，从而具有高功率重量比的轻量的透镜驱动装置。
附图说明
图1是表示搭载本发明的一实施方式的摄像机模块的可佩带终端的图。
图2是摄像机模块的外观立体图。
图3是透镜驱动装置的俯视分解立体图。
图4是透镜驱动装置的仰视分解立体图。
图5是表示相对于透镜支架的AF用线圈的载置状态的俯视图。
图6是透镜驱动装置的YZ面的剖面图。
图7是表示作为搭载车载用摄像机模块的摄像机搭载装置的汽车的图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1是表示搭载本发明的一实施方式的摄像机模块A的可佩带终端W(摄像机搭载装置)的图。摄像机模块A具备自动聚焦动能，自动进行拍摄被拍摄物时的对焦。
图2是摄像机模块A的外观立体图。如图2所示，在本实施方式中，使用正交坐标系(X，Y，Z)进行说明。在后述的图中，也用相同的正交坐标系(X，Y，Z)来表示。在用可佩带终端W实际进行拍摄的情况下，以Z方向为前后方向的方式搭载摄像机模块A。即Z方向为光轴方向，图中上侧为光轴方向受光侧(也称作“微距位置侧”)，下侧为光轴方向成像侧(也称作“无限远位置侧”)。另外，将与Z轴方向正交的X方向以及Y方向称作“光轴正交方向”。
摄像机模块A具备将透镜收纳在圆筒形状的透镜筒中的透镜部2、AF用的透镜驱动装置1、以及对由透镜部2成像的被拍摄物像进行拍摄的摄像部(省略图示)等。
摄像部(省略图示)具有摄像元件(省略图示)，该摄像部被配置在透镜驱动装置1的光轴方向成像侧。摄像元件(省略图示)例如由CCD(charge-coupled device，电荷耦合器件)型图像传感器、CMOS(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)型图像传感器等构成。摄像元件(省略图示)对由透镜部2成像的被拍摄物像进行拍摄。
图3、图4是透镜驱动装置1的分解立体图。图3是从光轴方向受光侧观察的俯视分解立体图，图4是从光轴方向成像侧观察的仰视分解立体图。如图3、图4所示，透镜驱动装置1包括AF可动部11、AF固定部12、以及弹性支撑部13等。AF可动部11相对于AF固定部12在径向内侧间隔开配置，并通过弹性支撑部13与AF固定部12连结。
AF可动部11是具有构成AF用音圈电机的线圈、并在对焦时在光轴方向上移动的部分。AF固定部12是具有构成AF用音圈电机的磁铁的部分。即，在透镜驱动装置1中采用了动圈式。
在本实施方式中，透镜支架111和AF用线圈112构成AF可动部11。底座121、AF用磁铁部122、磁轭123、以及罩124构成AF固定部12。上侧弹性支撑部131和下侧弹性支撑部132构成弹性支撑部13。
透镜支架111具有筒状的透镜收纳部111a、以及从透镜收纳部111a向径向外侧突出的凸缘部111b。
透镜部2(参照图2)通过粘结或螺合固定在透镜收纳部111a的内周面111c上。上侧弹性支撑部131固定在透镜收纳部111a的上表面111d(以下称为“上弹簧固定部111d”)上。上弹簧固定部111d具有向光轴方向受光侧突出的定位片111e。通过定位片111e对上侧弹性支撑部131进行定位。
透镜收纳部111a的上部(比凸缘部111b更靠光轴方向受光侧的部分)整体上具有八边形形状。透镜收纳部111a的上部的一部分向径向外侧鼓出(鼓出部111f)。鼓出部111f的外周面与AF用线圈112抵接。即透镜收纳部111a与AF用线圈112部分抵接，部分分离(参照图5)。
透镜收纳部111a的下部(比凸缘部111b更靠光轴方向成像侧的部分)整体上具有圆筒形状。透镜收纳部111a的下部关于光轴点对称的四处向径向外侧突出(定位片111g)。通过定位片111g来进行与底座121的定位。透镜收纳部111a的下部松动地嵌插到底座121的开口121a中。
凸缘部111b具有与AF用线圈112对应的形状，即俯视时具有大致八边形形状。凸缘部111b具有多个切口部111h、111j。由此实现了透镜支架111的轻量化。AF用线圈112的端部被从其中两个切口部111j引出到底座121侧(光轴方向成像侧)(以下称为“线圈引出部111j”)。
下侧弹性支撑部132固定在凸缘部111b的下表面111k(以下称为“下弹簧固定部111k”)上。下弹簧固定部111k具有向底座121侧突出的定位片111m和定位凸起111n。通过定位片111m和定位凸起111n对下侧弹性支撑部132进行定位。
AF用线圈112是在对焦时通电的空心线圈。AF用线圈112被卷绕成俯视时为八边形形状。AF用线圈112载置在透镜支架111的凸缘部111b上，与鼓出部111f抵接。AF用线圈112的端部通过透镜支架111的线圈引出部111j被引出到底座侧，与下侧弹性支撑部132的捆绑部132d电连接。
优选AF用线圈112由以铜覆盖铝线材的周围的铜包铝线构成。由此，与由铜线构成AF用线圈112的情况相比，能够实现轻量化。
底座121是俯视时为正方形的部件，具有与透镜支架111的下部对应的形状的开口121a。在摄像机模块A中，摄像部(省略图示)配置在底座121的光轴方向成像侧。
下侧弹性支撑部132固定在底座121的内部四角121b上(以下称为“下弹簧固定部121b”)。下弹簧固定部121b具有向透镜支架111侧(光轴方向受光侧)突出的定位凸起121c。通过定位凸起121c对下侧弹性支撑部132定位。
端子配件121d配置在两个下弹簧固定部121b的附近。端子配件121d的一端部与下侧弹性支撑部132电连接，另一端部与图像传感器基板(省略图示)的电源线(省略图示)电连接。
底座121在周面上具有载置磁轭123的磁轭安装片121e、121f。通过磁轭安装片121e对磁轭123定位。例如通过粘结以载置在磁轭安装片121e、121f上的状态对磁轭123进行固定。
底座121的周缘四角121g向透镜支架111侧突出(以下称为“内插片121g”)。内插片121g的躯干部向内侧凹陷，顶部向外侧伸出。
AF用磁铁部122由四个长方体状的永磁体122A～122D构成(以下称为“AF用磁铁122A～122D”)。优选AF用磁铁122A～122D的厚度(径向的宽度)为0.35mm以下。
以在AF用线圈112中形成沿径向横穿的磁场的方式，对AF用磁铁122A～122D进行磁化。例如，对于永磁体122A～122D，将内周侧磁化为N极，将外周侧磁化为S极。由AF用磁铁122A～122D及AF用线圈112构成AF用音圈电机。
磁轭123保持AF用磁铁122A～122D，并且与AF用磁铁122A～122D一起形成磁路。通过对由磁性材料构成的板材的拉深加工形成磁轭123。优选磁轭123由冷轧钢板构成。优选磁轭123的板厚为0.1mm以下(例如0.08mm)。通过使磁轭123由冷轧钢板构成，即使磁轭123的板厚为0.05～0.1mm，也能够确保其作为透镜驱动装置1的壳体的机械强度。
磁轭123包括四边形的侧框123a、以及从侧框123a的上缘部向内侧伸出的顶框123b。
AF用磁铁122A～122D例如通过粘结固定在侧框123a上。沿着X方向的两个侧框123a的下部具有向底座121侧(光轴方向成像侧)突出的突出片123c。
顶框123b具有用于插入罩124的固定凸起124b的固定孔(省略附图标记)。罩124例如通过熔接固定在顶框123b上。AF用磁铁122A～122D的上表面(光轴方向受光侧的面)与顶框123b的下表面(光轴方向成像侧的面)对置(参照图6)。
磁轭123在除了顶框123b的四角以外的部分具有伸出到AF用线圈112的上方的檐部123d。檐部123d的长度比与每一个檐部123d所对应的AF用磁铁122A～122D的长度短。优选檐部123d的长度为AF用磁铁122A～122D的40％。若使檐部123d延伸至与AF用磁铁122A～122D的长度方向两端部对应的部分，则虽然驱动力变大，但是磁轭123重量会变重相应的重量。从功率重量比的观点来看，在本实施方式中，檐部123d的长度得到了优化。
在铁制的磁轭123为构成要件之一的情况下，磁轭重量占总重量的比例较高，所以为了实现轻量化，使磁轭重量较轻即可。但是，确保作为壳体所必须的机械强度和透镜驱动所必须的驱动力并降低磁轭重量并不容易。在本实施方式中，磁轭123的顶框123b的面积在能够高效地获得必须的驱动力、且能够熔接罩124的范围内被抑制在最小限度，并且省略了对置磁轭部。由此，与以往的磁轭(参照专利文献1、2)相比，能够显著地实现轻量化。
另外，在将磁轭123安装到底座121上时，突出片123c与底座121的磁轭安装片121e卡合。另外，底座123的内插片121g较深地进入磁轭123内。通过使内插片121g的顶部与磁轭123的四角抵接，在内插片121g与磁轭123之间形成树脂涂覆用的空间。由此，能够使磁轭123的下端较短，从而能够实现轻量化。
对于磁轭123，檐部123d尽可能小地形成，并且省略了对置磁轭部，因此，不能说是用于得到较大的驱动力的有效结构。但是，磁轭123被大幅地轻量化，因此，若以功率重量比来考虑，则优于以往。另外，由于包含透镜支架111或AF用线圈112等，并且AF可动部11被较为平衡地轻量化，因此能够以较小的驱动力确保与以往相比同等以上的驱动特性。
罩124是俯视时为正方形的盖体。优选罩124由聚碳酸酯等机械强度高的树脂材料构成。罩124具有与透镜支架111的透镜收纳部111a对应的形状的开口124a。透镜部2从该开口124a面向外部。罩124在下表面的四角上具有用于固定上弹簧131的固定凸起124b。另外，在图3、图4中，固定凸起124b以被铆接的状态示出，但组装前可插入上弹簧131的磁轭固定部131b的固定孔(省略附图标记)和磁轭123的顶框123b的固定孔(省略附图标记)。
上侧弹性支撑部131例如是由铍铜、镍铜、不锈钢等构成的板簧(以下称作“上弹簧131”)。上弹簧131相对于AF固定部12(磁轭123和罩124)对AF可动部11(透镜支架111)进行弹性支撑。上弹簧131在将磁轭123安装到罩124上时被磁轭123和罩124挟持。
例如通过将一张板金冲压而切断来对上弹簧131进行成型。上弹簧131包括透镜支架固定部131a、磁轭固定部131b、以及臂部131c。透镜支架固定部131a具有沿着透镜支架111的上弹簧固定部111d的形状，在与定位片111e对应的位置被切口。臂部131c连结透镜支架固定部131a与磁轭固定部131b。臂部131c具有弯曲形状，在AF可动部11移动时弹性变形。
通过将透镜支架固定部131a的切口部(省略附图标记)与透镜支架111的定位片111e卡合来对上弹簧131进行定位、固定。以往一直是由连结部将相邻的磁轭固定部131b连结，但上弹簧131是省略了该连结部的轻量结构。
通过将罩124的固定凸起124b插入磁轭固定部131b的固定孔(省略附图标记)和磁轭123的固定孔(省略附图标记)中来定位上弹簧131，并通过热压焊进行固定。在AF可动部11沿着光轴方向移动时，透镜支架固定部131a与AF可动部11一起位移。
下侧弹性支撑部132例如是由铍铜、镍铜、不锈钢等构成的两个板簧(以下称作“下弹簧132A、132B”)。下弹簧132A、132B相对于AF固定部12(底座121)对AF可动部11(透镜支架111)进行弹性支撑。
例如通过将一张板金冲压而切断来对下弹簧132A、132B进行成型。由于下弹簧132A、132B具有大致相同的结构，所以对下弹簧132A进行说明。
下弹簧132A包括透镜支架固定部132a、底座固定部132b、以及臂部132c。透镜支架固定部132a具有沿着透镜支架111的透镜收纳部111a的下部的外周面的圆弧形状。臂部132c连结透镜支架固定部132a与底座固定部132b。臂部132c的一部分为蜿蜒状，在AF可动部11移动时弹性变形。
通过在透镜支架固定部132a的固定孔(省略附图标记)中插入透镜支架111的定位片111m或者定位凸起111n来对下弹簧132A进行定位、固定。
下弹簧132A在透镜支架固定部132a的端部(一个底座固定部132b的附近)具有捆绑部132d。捆绑部132d与从透镜支架111的线圈引出部111j引出的AF用线圈112的端部电连接。下弹簧132A具有从一个底座固定部132b延伸的端子连接部132e。端子连接部132e与配置在底座121上的端子配件121d电连接。通过下弹簧132A、132B对AF用线圈112进行供电。
通过将底座121的定位凸起121c插入底座固定部132b的固定孔(省略附图标记)来对下弹簧132A进行定位、固定。AF可动部11在光轴方向上位移时，透镜支架固定部132a与AF可动部11一起位移。
在透镜驱动装置1中进行自动对焦的情况下，对AF用线圈112进行通电。若对AF用线圈112通电，则通过AF用磁铁部122的磁场与在AF用线圈112中流过的电流之间的相互作用，在AF用线圈112中产生洛仑兹力。洛仑兹力的方向是与AF用磁铁部122的磁场的方向及在AF用线圈112中流过的电流的方向正交的方向(Z方向)。由于AF用磁铁部122被固定，因此反作用力作用于AF用线圈112。该反作用力成为AF用音圈电机的驱动力，具有AF用线圈112的AF可动部11在光轴方向上移动，从而进行对焦。
在不进行对焦的未通电时，AF可动部11例如通过上侧弹性支撑部131和下侧弹性支撑部132保持被吊在无限远位置与微距位置之间的状态(以下称作“基准状态”)。即，AF可动部11通过上侧弹性支撑部131和下侧弹性支撑部132，在相对于AF固定部12被定位的状态下，以能够朝Z方向两侧位移的方式受到弹性支撑。在进行对焦时，根据是使AF可动部11从基准状态朝微距位置侧移动还是朝无限远位置侧移动，来控制电流的方向。另外，根据AF可动部11的移动距离来控制电流的大小。
这样，透镜驱动装置1包括：AF用线圈112，配置在透镜部2的周围；AF用磁铁122A～122D，配置为相对于AF用线圈112在径向上间隔开，并包围AF用线圈的各个方向；以及磁轭123，与AF用磁铁122A～122D一起形成磁路，该透镜驱动装置1利用由AF用线圈112和AF用磁铁122A～122D构成的音圈电机的驱动力，通过使包含AF用线圈112的AF可动部11相对于包含AF用磁铁122A～122D和磁轭123的AF固定部12在光轴方向上移动，来进行自动对焦。磁轭123包括：侧框123a，用于固定AF用磁铁122A～122D；顶框123b，从侧框123a的上缘部向内侧伸出；以及檐部123d，在除了顶框123b的四角以外的部分伸出至AF用线圈112的上方。
根据透镜驱动装置1，确保了作为壳体所必须的机械强度和透镜驱动所必须的推力，并且与以往相比磁轭重量显著降低。透镜驱动装置1为具有高功率重量比的轻量的透镜驱动装置，因此也能够适用于可佩带终端。例如，在透镜驱动装置1的尺寸为8.5mm×8.5mm的情况下，能使总重量为0.16g以下(现状的1/2以下)、高度为2.5mm以下。
以上，基于实施方式对由本发明者完成的发明进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施方式，能够在不脱离其要点的范围内进行变更。
例如，在实施方式中，作为具备摄像机模块A的摄像机搭载装置的一例，列举可佩带终端进行了说明，但本发明能够适用于作为信息设备或运输设备的摄像机搭载装置。作为信息设备的摄像机搭载装置，是指具有摄像机模块和对由摄像机模块得到的图像信息进行处理的控制部的信息设备，例如包括：智能手机、搭载有摄像机的便携电话、笔记本电脑、平板终端、便携式游戏机、web摄像机、搭载有摄像机的车载装置(例如，后方监控装置、行车记录仪装置)。另外，作为运输设备的摄像机搭载装置，是指具有摄像机模块和对由摄像机模块得到的图像进行处理的控制部的运输设备，例如包括汽车。
图7是表示作为搭载的摄像机模块VC(Vehicle Camera，车用摄像机)的摄像机搭载装置的汽车C的图。图7A是汽车C的主视图，图7B是汽车C的后方立体图。汽车C搭载实施方式中说明的摄像机模块A作为车载用摄像机模块VC。如图7所示，车载用摄像机模块VC例如朝向前方安装于挡风玻璃，或者朝向后方安装于尾门。该车载用摄像机模块VC作为后方监控用、行车记录仪用、碰撞避免控制用、自动驾驶控制用等而被使用。
应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非用于限制。本发明的范围并非由上述说明表示，而是由权利要求书表示，并且还包括与权利要求书等同的含义及范围内的所有变更。
2015年6月11日提出的特愿2015-118287号的日本专利申请中包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。
附图标记说明
1 透镜驱动装置
2 透镜部
11 AF可动部(自动聚焦可动部)
111 透镜支架
112 AF用线圈(自动聚焦用线圈)
12 AF固定部(自动聚焦固定部)
121 底座
122 AF用磁铁部
122A～122D 永磁体、AF用磁铁
123 磁轭
123a 侧框
123b 顶框
123d 檐部
124 罩
13 弹性支撑部
131 上侧弹性支撑部、上弹簧
132 下侧弹性支撑部
132A、132B 下弹簧
W 可佩带终端(摄像机搭载装置)
A 摄像机模块

Claims (5)

1.一种透镜驱动装置，包括：
自动聚焦用线圈，配置在透镜部的周围；
四个长方体状的自动聚焦用磁铁，配置为相对于所述自动聚焦用线圈在径向上间隔开，并且包围所述自动聚焦用线圈的各个方向；以及
磁轭，与所述自动聚焦用磁铁一起形成磁路，
该透镜驱动装置利用由所述自动聚焦用线圈和所述自动聚焦用磁铁构成的音圈电机的驱动力，通过使包含所述自动聚焦用线圈的自动聚焦可动部相对于包含所述自动聚焦用磁铁及所述磁轭的自动聚焦固定部在光轴方向上移动来进行自动对焦，其特征在于，
四个所述自动聚焦用磁铁分别沿着包围所述自动聚焦用线圈的矩形的各边，配置在除了所述矩形的四角以外的部分，
所述磁轭包括：侧框，用于固定所述自动聚焦用磁铁；顶框，以不与所述自动聚焦用线圈在光轴方向上重叠的方式从所述侧框的上缘部向内侧伸出；以及檐部，在与所述自动聚焦用磁铁对应的部分伸出至所述自动聚焦用线圈的上方，
所述檐部的沿着所述自动聚焦用磁铁的长度方向的长度比所述自动聚焦用磁铁的长度短。
2.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，
所述磁轭由冷轧钢材形成。
3.如权利要求1所述的透镜驱动装置，其特征在于，
所述磁轭的板厚为0.05～0.1mm。
4.一种摄像机模块，其特征在于，包括：
权利要求1所述的透镜驱动装置；
透镜部，安装于所述自动聚焦可动部；以及
摄像部，对由所述透镜部成像的被拍摄物像进行拍摄。
5.一种摄像机搭载装置，其是作为信息设备或运输设备的摄像机搭载装置，其特征在于，
具备权利要求4所述的摄像机模块。
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