JP2013127492A

JP2013127492A - レンズアクチュエータ

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Publication number: JP2013127492A
Application number: JP2011259963A
Authority: JP
Inventors: Kimiya Ikushima; 君弥生嶋; Hidekazu Tanaka; 秀和田中; Hiroyuki Togawa; 浩之外川; Tatsuya Miyazaki; 達也宮崎
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-06-27
Also published as: CN102819086B; US8817397B2; US20120314308A1; CN102819086A

Abstract

【課題】主にカメラや携帯電話等に用いられるレンズアクチュエータに関し、省電力化が可能なものを提供することを目的とする。
【解決手段】可動ユニット３１のホルダ４７とベース５１を接続するシャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を３０μｍ以上７０μｍ未満とし、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率を１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満としたもので、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに流れる電流が小さくても可撓性を備えるため、省電力化に適したレンズアクチュエータ７０を得ることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、主にカメラや携帯電話等に用いられるレンズアクチュエータに関するものである。

近年、カメラや携帯電話等において、撮影時の手振れ等による映像や画像の乱れを抑制するため、レンズの振動を機械的に抑制する振れ補正機構を備えたレンズアクチュエータを用いたものが提案されている。

このような従来のレンズアクチュエータについて、図５、図６を用いて説明する。

図５は従来のレンズアクチュエータ２０の断面斜視図、図６は同分解斜視図である。ここで、レンズアクチュエータ２０は、可動ユニット１と四つのコイル保持体２Ａ〜２Ｄと下カバー３と、四本のシャフト４と、上カバー５から構成され、手振れ等が生じると可動ユニット１が揺動して映像や画像の乱れを抑制するものである。

この可動ユニット１は、磁石ホルダ１１と、磁石ホルダ１１に対し上下方向に可動するレンズホルダ１２と、撮像体１３を備えている。

ここで、磁石ホルダ１１には、八つの磁石１４が前後左右の内側面に上下二段に並んで固定されている。また、磁石１４より若干大きな四つの磁石１５が磁石ホルダ１１の前後左右の外側面に固定される。

また、レンズホルダ１２はレンズが固定される円孔１２Ａを備え、磁石ホルダ１１の内側に収納されている。そして、レンズホルダ１２には、その外周に上下二段に第一のコイル１６が巻回され、第一のコイル１６は磁石ホルダ１１の内側面に配置される磁石１４に対向している。

つまり可動ユニット１において、第一のコイル１６に電流が流れることにより、磁石１４との間で電磁力が生じ、レンズホルダ１２が磁石ホルダ１１に対し上下に可動するよう構成されている。

また、撮像体１３の上面には撮像素子１７が配置されている。ここで撮像素子１７はＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の半導体素子が用いられる。

この撮像素子１７は、円孔１２Ａの中心下方にあり、レンズホルダ１２を上下に移動させることで、撮像素子１７で撮像される映像あるいは画像の焦点を自動で合わせるオートフォーカス制御ができる。

そして、下カバー３の四隅にシャフト４が立てられ、可動ユニット１の磁石ホルダ１１の上面の四隅に接続され、下カバー３上で可動ユニット１が揺動可能に保持される。さらに、コイル保持体２Ａ〜２Ｄが可動ユニット１の前後左右に配置されて、第二のコイル１８が磁石１５に対向した状態で配置される。

なお、シャフト４は、一般に直径が７０μｍ以上１１０μｍ未満の金属線が用いられ、可動ユニット１の揺動に伴いシャフト４も揺動する。また、シャフト４はベリリウム銅線やりん青銅線が適している。

つまり、四本のシャフト４により可動ユニット１が揺動可能に保持され、レンズアクチュエータ２０において手振れ等の振れが生じた際には、第二のコイル１８に電流を流すことによって、第二のコイル１８と磁石１５の間で生じる電磁力によって可動ユニット１を揺動させるよう構成されている。

そして、レンズアクチュエータ２０を搭載した電子機器を使用した際に、手振れ等で、撮像素子１７で撮像した映像や画像が振れた場合には、可動ユニット１を揺動させることにより撮像した映像や画像を補正する振れ補正制御を行うものとなっていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１から特許文献４が知られている。

国際公開第２００９／１３３６９１号特開２００２−１３３６７７号公報特開２００３−１２３２８７号公報特開２００５−０１８８３７号公報

しかしながら、上記従来のレンズアクチュエータ２０においては、第二のコイル１８に流す電流を小さくすると、シャフト４の剛性が強く十分に撓まないので、消費電力を抑制するのが困難となるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、省電力化に適したレンズアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、特に、ホルダとベースとを接続する複数のシャフトを備え、シャフトの直径を３０μｍ以上７０μｍ未満とし、シャフトの縦弾性率を１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満として構成される。

本発明によれば、ホルダとベースとを接続する複数のシャフトを備え、シャフトの直径を３０μｍ以上７０μｍ未満とし、シャフトの縦弾性率を１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満として構成されることにより、第二のコイルに流れる電流が小さくても可撓性を備えるので、省電力化が可能なレンズアクチュエータを実現することができる。

本発明の一実施の形態によるレンズアクチュエータの断面図同レンズアクチュエータの分解斜視図同レンズアクチュエータの部分斜視図同レンズアクチュエータに用いる可動ユニットの分解斜視図従来のレンズアクチュエータの断面斜視図同分解斜視図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるレンズアクチュエータ７０の断面図、図２は同分解斜視図、図３は上カバー３６とフレキシブルプリント配線板３５を外した部分斜視図である。ここで、レンズアクチュエータ７０は、可動ユニット３１とコイルユニット３２と下カバー３３と、シャフト３４Ａ〜３４Ｄと、フレキシブルプリント配線板３５と上カバー３６から構成される。

このレンズアクチュエータ７０は、例えば左右方向（Ｙ軸方向）の幅が５ｍｍ〜２０ｍｍ、前後方向（Ｘ軸方向）の奥行きが５ｍｍ〜２０ｍｍ、上下方向（Ｚ軸方向）の高さが２ｍｍ〜１０ｍｍで、左右方向の幅と前後方向の奥行きはほぼ同じ寸法で構成される。

まず、可動ユニット３１の構成から説明する。ここで、図４に示すのは可動ユニット３１の部分分解斜視図である。

そして、図１の断面図及び図４の分解斜視図から判るように、可動ユニット３１は、レンズホルダ４１と、磁石ホルダ４２と、下バネ４３と上バネ４４から構成される。

このレンズホルダ４１は、キャリア４５と、キャリア４５の外周に上下二段に配置された第一のコイル４６Ａ、４６Ｂを備えている。

ここで、キャリア４５は中央に円孔４５Ａを備えた方形筒状で、ガラス入りポリカーボネート等の絶縁樹脂を材料として形成されている。ここで円孔４５Ａは直径が一定であっても、変化していても良い。また、内側にレンズを固定するためのネジ等の形状を備えていても良い。

そして、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂは、線径Φ４０μｍ〜Φ６０μｍのエナメル線等のコイル線が、上方向を軸としてキャリア４５に巻回されて形成される。ここで、上方向は円孔４５Ａの中心軸の方向と一致する。

また、磁石ホルダ４２は、ホルダ４７と磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄから構成されている。

ここで、ホルダ４７は、中央に角孔４７Ａを備えた方形筒状でガラス入りポリカーボネート等の絶縁樹脂により形成されている。また、ホルダ４７の底面には四方に張り出したホルダ側リム部４７Ｂが設けられており、ホルダ側リム部４７Ｂには略Ｖ字状の溝としてホルダ側係止部４７Ｃが設けられている。

そして、ホルダ４７の前後左右方向の側面に直方体形状でやや大型の磁石４８Ａ〜４８Ｄ、同じく直方体形状でやや小型の磁石４９Ａ〜４９Ｄが、磁石４８Ａ〜４８Ｄを上方、磁石４９Ａ〜４９Ｄを下方として所定の間隔を離間して、接着剤（図示せず）等で固定される。

ここで、磁石４８Ａ〜４８Ｄと磁石４９Ａ〜４９Ｄは、それぞれの内側面側の磁極が互いに異なる磁極となるように着磁され、一方、それに伴いそれぞれの外側面側の磁極も互いに異なる磁極となるように着磁されている。例えば、磁石４８Ａ〜４８Ｄの内側面がＳ極で着磁され、磁石４９Ａ〜４９Ｄの内側面がＮ極で着磁されている。これに伴い、磁石４８Ａ〜４８Ｄの外側面がＮ極で着磁され、磁石４９Ａ〜４９Ｄの外側面がＳ極で着磁される。

このように、上下方向に配置された磁石４８Ａ〜４８Ｄと磁石４９Ａ〜４９Ｄの内側面及び外側面の磁極を交互に異なるように着磁しているので、磁界の放射方向が整流され、より強い磁界を発生することができる構成となっている。

ここで、磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄは、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分とする希土類磁石であるネオジム磁石等が用いられる。本発明は、ネオジム磁石以外の磁石でも実施可能であるが、ネオジム磁石は磁力が大きいため、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに流す電流を小さくすることができ、省電力化の点で有利である。また、ネオジム磁石の保持力は５００ｋＡ／ｍ〜３０００ｋＡ／ｍで、残留磁束密度は１．３〜１．５Ｔのものを使用するのが望ましい。

さらに、磁石４８Ａ〜４８Ｄの内側面がＳ極で着磁され、磁石４９Ａ〜４９Ｄの内側面がＮ極で着磁されているので、各磁石４８Ａ〜４８Ｄの間、磁石４９Ａ〜４９Ｄの間では、互いに反発力をおよぼしあう。そこで、ホルダ４７には、磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄの外側に磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄと接する側壁を設けることが望ましい。

そして、ホルダ４７の角孔４７Ａにレンズホルダ４１が収納され、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂと磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄが対向する。

つまり可動ユニット３１において、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに電流が流れることにより、磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄとの間で電磁力が生じ、レンズホルダ４１が磁石ホルダ４２に対し上下に可動するよう構成されている。

また、下バネ４３は、外周部４３Ａと内周部４３Ｂとが、蛇行した複数のバネ部４３Ｃで接続された導電金属製の板バネである。また、上バネ４４も、外周部４４Ａと内周部４４Ｂとが、蛇行した複数のバネ部４４Ｃで接続された導電金属製の板バネである。

そして、外周部４３Ａと外周部４４Ａは磁石ホルダ４２に固定され、内周部４３Ｂと内周部４４Ｂはレンズホルダ４１に固定されている。これにより、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに電流が流れていない場合は、レンズホルダ４１が磁石ホルダ４２に対し所定位置に復帰可能な構成となっている。

ここで、可動ユニット３１は、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに電流を流すことにより、レンズホルダ４１が磁石ホルダ４２に対し上下に可動し、あるいはレンズホルダ４１の重量と下バネ４３、上バネ４４のバネ力と電磁力との均衡をとってレンズホルダ４１を停止させる。また、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに電流が流れていない場合は、レンズホルダ４１が磁石ホルダ４２に対し所定位置に復帰するものである。

次に、図１〜図３を用いて、可動ユニット３１以外の構成要素について説明する。

ここで、コイルユニット３２は、ベース５１と第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄから構成されている。そして、ベース５１は角孔５１Ａを中央に備えた方形筒状で、絶縁樹脂等により形成されている。そして、前後左右の側壁にＴ字状の溝５１Ｂを備え、上面には四方に突出した複数のベース側リム部５１Ｃと、ベース側リム部５１Ｃそれぞれに孔５１Ｄを備えている。

また、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄは、溝５１Ｂの上半分に接着剤（図示せず）等で固定されている。この、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄは、線径Φ４０μｍ〜Φ６０μｍのコイル線が前後方向あるいは左右方向を軸として巻回され形成される。なお、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄを形成するコイル線として、ポリウレタン銅線、ポリエステル銅線、ポリアミド系銅線等のエナメル線が好ましい。

なお、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄの固定方法は、例えば樹脂製のボビンを形成し、ボビンの周りに１本のコイル線を直接巻く方法と、空芯コイルを形成してからベース５１に接着材等でとりつける方法がある。空芯コイルを形成する方が小型化の観点で望ましく、その場合、自己融着のエナメル線を用い、熱風もしくはアルコールでコイル線同士を融着させ形状を安定させるのが望ましい。

あるいは、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄとしてプリントコイルを用いることができる。プリントコイルとは製膜及びパターニングを行うことによって形成されるコイルである。製膜は、蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、無電解メッキ、電解メッキ等の形成方法があり、パターニングはフォトレジストによるマスクの形成とエッチングを組み合わせる形成方法等がある。プリントコイルを作製する手順の例としては、銅薄膜を製膜してパターニングを行った後に電解メッキを行う手順や、銅薄膜上にフォトレジストでマスクを形成して電解メッキを行った後にパターン以外の部分の銅をエッチング等によって除去する手順等がある。エッチングはドライエッチングであってもウェットエッチングであってもよい。また、プリントコイルはプリント基板上に形成しても良く、その場合、組立時にプリントコイルが変形することはないので組立て性が向上する。

そして、シャフト３４Ａ〜３４Ｄは、弾性を備えた導電金属線で、一般にはサスペンションワイヤと称されることもある。ここで、可動ユニット３１は、ベース５１の角孔５１Ａに収納されると共に、このシャフト３４Ａ〜３４Ｄの上端はベース５１の孔５１Ｄに係止され、下端はホルダ４７のホルダ側係止部４７Ｃに係止されている。なお、磁石４８Ａ〜４８Ｄを、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに対向するように、可動ユニット３１は、ベース５１の角孔５１Ａに収納される。

つまり、可動ユニット３１は、シャフト３４Ａ〜３４Ｄを介してコイルユニット３２と接続されており、シャフト３４Ａ〜３４Ｄは可動ユニット３１をコイルユニット３２内で前後左右に水平を維持しつつ移動できるよう構成されている。

また、磁石４８Ａ〜４８Ｄは、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに対向しているので、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに電流を流すと、可動ユニット３１がコイルユニット３２内で電磁力により可動するものである。

そして、フレキシブルプリント配線板３５は、端面に複数の端子を有するコネクタ６１を備えた柔軟性のあるフレキシブルプリント配線板で、内部に複数の配線（図示せず）が配設されている。そして、立体的に折り返され、ベース５１の四方の側面に沿うように、さらに折り曲げられている。そして、フレキシブルプリント配線板３５のベース５１の側面に接する面に、二つの磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂが配置されている。

この磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂは例えばホール効果を利用して磁界の強さを検出するホール素子等である。磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂに磁石４９Ｂ、４９Ｃが接近すると磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂで検出される磁界が強くなり、また磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂから磁石４９Ｂ、４９Ｃが離れると磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂで検出される磁界が弱くなる。

これにより、可動ユニット３１がコイルユニット３２内で移動した際に、磁界検出素子６２Ｂが可動ユニット３１の前後方向の位置を、磁界検出素子６２Ａが可動ユニット３１の左右方向の位置を検出しうるよう構成されている。

なお、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂは、下バネ４３、上バネ４４、シャフト３４Ａ〜３４Ｄ等を介し、フレキシブルプリント配線板３５のコネクタ６１に設けられた端子に電気的に接続されている。また、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄを構成するコイル線の端部がフレキシブルプリント配線板３５に接続されることで、フレキシブルプリント配線板３５のコネクタ６１に設けられた端子に第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄが電気的に接続されている。

つまり、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂと、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄは、ともに、コネクタ６１に設けられた端子を介して電流が流されるように構成されている。

そして、下カバー３３は中央に円孔３３Ａを備えた、例えばアルミニウムや洋白等の非磁性材料で形成された金属板で、この下カバー３３はベース５１の下面に接着剤（図示せず）等で固定されている。

また、上カバー３６は、中央に円孔３６Ａを備え、下面開放の方形箱状に、アルミニウムや洋白等の非磁性材料で形成されている。そして、上カバー３６は下カバー３３との間に、可動ユニット３１、コイルユニット３２、シャフト３４Ａ〜３４Ｄ、フレキシブルプリント配線板３５を収納して、下カバー３３に溶接等で固定されている。なお、円孔３６Ａ、円孔４５Ａ、円孔３３Ａは連なっており、レンズアクチュエータ７０の上面から下面へ貫通孔が形成される。

ここで、上カバー３６と下カバー３３は共に非磁性の材料で形成されているので、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂと磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄとの間、あるいは第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄと磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄとの間で生じる電磁力に与える影響が抑制されるため、レンズアクチュエータ７０を安定して動作させることができる。

そして、このように構成されたレンズアクチュエータ７０の、レンズホルダ４１の円孔４５Ａにレンズ（図示せず）が保持され、下方にＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子（図示せず）が配置されて、カメラや携帯電話等の電子機器に装着される。

そして、機器の電子回路（図示せず）に、第一のコイル４６Ａ、４６Ｂと、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄがコネクタ６１の端子等を介して、接続される。

このように構成されたレンズアクチュエータ７０において、例えば電子機器のシャッター用の押釦（図示せず）を軽く押圧操作すると、電子回路から電圧が印加されて第一のコイル４６Ａ、４６Ｂに電流が流れ、レンズホルダ４１及びレンズホルダ４１の円孔４５Ａに保持されたレンズが上下方向へ移動して、オートフォーカス制御が行われ、映像または画像のピント合わせを自動的に行う。

また、シャッター用の押釦をさらに押圧操作して撮影を行った際に、手振れ等が生じた場合には、振動を電子機器内に別途設けた角速度センサ（図示せず）等によって電子回路で検出し、電子回路が第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに流す電流を制御して前後または左右方向へ可動ユニット３１を移動させ、振れ補正制御が行われる。

ここで、電子機器の薄型化のため、レンズアクチュエータ７０の高さは４ｍｍ以下が望ましい。また、この場合シャフト３４Ａ〜３４Ｄの長さは２．５ｍｍ以上３．２ｍｍ以下が望ましい。シャフト３４Ａ〜３４Ｄの長さはレンズアクチュエータ７０の高さの制限を受けると共に、過度に短くすると所望のバネ定数を実現するために、その直径を小さくする必要があり、落下による衝撃に弱くなるからである。

シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料は、バネ特性（ヒステリシス、耐久性、強度等）の観点から銅合金もしくはタングステンもしくはタングステン合金が望ましく、シャフト３４Ａ〜３４Ｄによって給電を行う場合には導電率が大きい銅合金が望ましい。なお、タングステンの化合物の例として、ドープタングステン（酸化カリウム等をドープしたタングステン）、レニウムタングステン（レニウムとタングステンの合金）等がある。

ここで、銅合金を用いる場合、バネ特性の観点から、銅、りん青銅、ベリリウム銅、銅とニッケルとスズを含む銅合金（ＣｕＮｉＳｎ合金）が望ましい。特に落下強度の観点から、ベリリウム銅、或いはＣｕＮｉＳｎ合金が望ましい。

なお、銅合金の引張強度に比べて、タングステンあるいはタングステンの化合物の引張強度は約２倍以上の値であるので、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料として、タングステンあるいはタングステンの化合物を用いた場合には、レンズアクチュエータ７０の落下時の強度を向上することができる。

また、銅合金、タングステンあるいはタングステンの化合物のいずれを用いても、シャフト３４Ａ〜３４Ｄに通電する際の電気抵抗を小さくする目的でシャフト３４Ａ〜３４Ｄの表面に銀もしくは銅のメッキを行うことができる。

そして、銅合金、タングステンあるいはタングステンの化合物のいずれを用いても、このシャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率は１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満が好ましい。

ここで、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの加工性の観点からは、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料は銅合金が望ましく、この場合のシャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率は１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ未満が好ましい。また、ベリリウム銅或いはＣｕＮｉＳｎ合金を用いた場合の縦弾性率はおよそ１１０ＧＰａ以上１４０ＧＰａ未満となる。

また、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料として、タングステンもしくはタングステンの化合物を用いた場合、その縦弾性率は、３５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満の範囲とし、より好ましくは３５０ＧＰａ〜４５０ＧＰａの範囲とする。

次に、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径の設計基準について説明する。

ここで、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径により、シャフト３４Ａ〜３４Ｄのバネ定数が定まる。シャフト３４Ａ〜３４Ｄの四本で可動ユニット３１を支持した場合の合計のバネ定数の値は、以下の理由からある決められた範囲内に含まれる必要がある。

シャフト３４Ａ〜３４Ｄのバネ定数と可動ユニット３１の質量からレンズアクチュエータ７０の共振周波数が定まる。ここで、振れ補正制御を正確に行うために共振周波数は５０Ｈｚ以上が望ましく、この観点からバネ定数の下限が定まる。一方、バネ定数の上限は、振れ補正制御を行うための可動ユニット３１の移動量から定まる。

ここで、可動ユニット３１の重量は、およそ０．３ｇ以上０．７ｇ以下の範囲に含まれる。また、振れ補正制御を行うための可動ユニット３１の移動量は、振れ補正制御を行う補正角度と焦点距離によって決まり、焦点距離が６ｍｍ以下で補正角度が±０．５°以上である場合においては、可動ユニット３１の移動量は約６０μｍ以上である必要がある。

上記条件において、振れ補正制御を正確に行うために共振周波数を５０Ｈｚ以上にし、可動ユニット３１の移動量を６０μｍ以上にするための、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径は、銅合金を用いた場合と、タングステンもしくはタングステンの化合物を用いた場合とで適正値が若干異なる。

ここで、銅合金を用いた場合から説明するが、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径は、４０μｍ以上７０μｍ未満が適しており、加工性の観点から５０μｍ以上７０μｍ未満がより望ましい。また、動画撮影などを想定して振れ補正制御の効果を大きくするために可動ユニット３１の移動量を８０μｍ以上にする場合にはシャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径が６６μｍ以下であることが望ましい。

なお、可動ユニット３１の重量は磁石４８Ａ〜４８Ｄ、磁石４９Ａ〜４９Ｄを備えることから概ね０．５ｇ以上となり、この場合にはシャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径は６８μｍ以下であることが望ましい。

また、可動ユニット３１の重量が０．５ｇ以上で可動ユニット３１の移動量を８０μｍ以上にする場合には、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径は６２μｍ以下であることが望ましい。

なお、上記ではシャフト３４Ａ〜３４Ｄの四本として説明したが、シャフトの本数が四本より多い場合には直径は上記範囲より小さい値が望ましい。とくにシャフトとして八本で支持する場合にはシャフトの直径は６１μｍ以下の範囲に含まれることが望ましい。

一方、タングステンもしくはタングステンの化合物を用いた場合は、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径は、３０μｍ以上６０μｍ未満が適しており、加工性の観点から４０μｍ以上６０μｍ未満がより望ましい。

上記のように、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を設計することで、携帯電話などの電子機器に搭載されたカメラのレンズアクチュエータ７０として、より適したものとなる。

ここで、電子機器に搭載されたカメラのレンズアクチュエータ７０では、レンズに傾きが生じると端部においてピントがぼける現象のために画質劣化が生じる。一般に、振れ補正制御が必要とされる例えば８Ｍピクセル以上の高画素カメラにおいてはレンズ傾きを約０．２５°以内に抑えることが望ましい。

仮に、レンズアクチュエータ７０で、シャフト３４Ａ〜３４Ｄ以外の部分が完全な剛体であれば、レンズを含む可動ユニット３１がシャフト３４Ａ〜３４Ｄと直交する方向に移動する際にレンズの傾きは発生しない。

しかしながら、実際には、落下強度を保つためにシャフト３４Ａ〜３４Ｄの端が接続される、可動ユニット３１やコイルユニット３２は若干の弾性を備える必要がある。そのため、振れ補正制御を行う駆動力や、カメラを傾けたときに加わる重力などによって生じる回転方向の力のモーメントによりレンズの傾きが発生する。

レンズの傾きは、部品の寸法ばらつきや組み立てばらつきによっても発生するので、レンズの傾きの合計を約０．２５°以下にするためには、上記の回転方向の力のモーメントによって発生するレンズの傾きを０．０５°以内にすることが望ましい。

このレンズの傾きを抑制するように、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を定めている。これにより、可動ユニット３１が移動した際には、光軸方向となる上下方向へのバネ定数が大きく、それに比して光軸方向と直交する前後左右方向へのバネ定数が小さくなる。

つまり、手振れ補正を行う駆動力や、カメラを傾けたときに加わる重力などによって生じる回転方向の力のモーメント、或いは部品の寸法ばらつきや組み立てばらつきを加味して、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径が設計されている。

なお、上記の説明では、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの上端がコイルユニット３２に接続されてシャフト３４Ａ〜３４Ｄの下端が可動ユニット３１に接続される構成について説明したが、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの上端が可動ユニット３１に接続されてシャフト３４Ａ〜３４Ｄの下端がコイルユニット３２に接続される構成であってもよい。

また、本発明のレンズアクチュエータ７０によって撮影される映像もしくは画像は、静止画であっても動画であってもよい。

また上記の説明では、上カバー３６の側面に平行に磁石４８Ａ〜４８Ｄ、４９Ａ〜４９Ｄを配置する構成について説明したが、上カバー３６の四隅の位置に磁石４８Ａ〜４８Ｄ、４９Ａ〜４９Ｄを配置する構成であってもよい。

また、上記の説明においては、磁石４８Ａ〜４８Ｄ、４９Ａ〜４９Ｄの磁極が形成された面に対向する位置に磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂを配置する場合について示したが、いずれかの磁石４８Ａ〜４８Ｄ、４９Ａ〜４９Ｄの上面あるいは下面に対向する位置に磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂを配置してもよい。

また、可動ユニット３１の位置を検出する手段は磁界検出素子６２Ａ、６２Ｂで磁界を検出するものとしたが、赤外線の反射を用いるフォトリフレクターなど磁界検出以外の方法を用いてもよい。

また、上記の説明においては、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの四本のシャフトを用いるものとして説明したが、シャフトの本数は三本以上であれば本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、可動ユニット３１のホルダ４７とベース５１を接続するシャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を３０μｍ以上７０μｍ未満とし、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率を１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満としたもので、第二のコイル５２Ａ〜５２Ｄに流れる電流が小さくても可撓性を備えるため、省電力化に適したレンズアクチュエータ７０を得ることができる。

また、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料をタングステンあるいはタングステンの化合物を含むものとした場合には、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を３０μｍ以上６０μｍ未満とし、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率を３５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満とすることで、レンズアクチュエータ７０の落下時の強度を、さらに向上することができる。

また、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの材料を銅合金とした場合には、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの直径を４０μｍ以上７０μｍ未満とし、シャフト３４Ａ〜３４Ｄの縦弾性率を１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ未満とすることで、シャフト３４Ａ〜３４Ｄを介した給電を効率よく行うことが可能となる。

本発明によるレンズアクチュエータは、省電力化が可能なものが得られ、主にカメラや携帯電話等のレンズ動作用として有用である。

３１可動ユニット
３２コイルユニット
３３下カバー
３３Ａ、３６Ａ、４５Ａ円孔
３４Ａ〜３４Ｄシャフト
３５フレキシブルプリント配線板
３６上カバー
４１レンズホルダ
４２磁石ホルダ
４３下バネ
４３Ａ、４４Ａ外周部
４３Ｂ、４４Ｂ内周部
４３Ｃ、４４Ｃバネ部
４４上バネ
４５キャリア
４６Ａ、４６Ｂ第一のコイル
４７ホルダ
４７Ａ角孔
４７Ｂホルダ側リム部
４７Ｃホルダ側係止部
４８Ａ〜４８Ｄ、４９Ａ〜４９Ｄ磁石
５１ベース
５１Ａ角孔
５１Ｂ溝
５１Ｃベース側リム部
５１Ｄ孔
５２Ａ〜５２Ｄ第二のコイル
６１コネクタ
６２Ａ、６２Ｂ磁界検出素子
７０レンズアクチュエータ

Claims

レンズを保持しうるキャリアと、前記キャリアに上方向を軸として巻回して配置された第一のコイルと、前記第一のコイルの前後左右方向に前記第一のコイルに対向して配置された磁石と、前記磁石を固定するホルダと、を備えた可動ユニットと、
前記可動ユニットに対向して少なくとも直交する二方向に配置された第二のコイルと、前記第二のコイルを固定するベースと、前記ホルダと前記ベースとを接続する複数のシャフトを備え、
前記シャフトの直径を３０μｍ以上７０μｍ未満とし、前記シャフトの縦弾性率を１００ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満としたレンズアクチュエータ。
前記シャフトの材料はタングステンあるいはタングステンの化合物を含むものとし、前記シャフトの直径を３０μｍ以上６０μｍ未満とし、前記シャフトの縦弾性率を３５０ＧＰａ以上５００ＧＰａ未満とした請求項１記載のレンズアクチュエータ。
前記シャフトの材料は銅合金とし、前記シャフトの直径を４０μｍ以上７０μｍ未満とし、前記シャフトの縦弾性率を１００ＧＰａ以上１５０ＧＰａ未満とした請求項１記載のレンズアクチュエータ。