JP2015125397A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズ枠を光軸方向だけでなく光軸と交差する方向に駆動するレンズ駆動装置において、設置占有スペースの省スペース化が可能であり、レンズ枠の円滑な移動を大きな駆動力を与えること無く可能にする。【解決手段】レンズ駆動装置１は、レンズ枠を光軸方向に駆動するレンズ駆動ユニット２と、レンズ駆動ユニット２を支持すると共に、レンズ駆動ユニット２に給電する第１給電回路３０を備える第１ベース部材３と、第１ベース部材３を光軸と交差する平面内で駆動する駆動手段６と、第１ベース部材３を光軸と交差する平面内で移動自在に支持すると共に、駆動手段６に給電する第２給電回路４０を備える第２ベース部材４とを備え、第１ベース部材３と第２ベース部材４の間に余長部９Ａを収納して一端が第１給電回路３０に接続され他端が第２給電回路４０に接続される可撓性の給電線９を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ駆動装置に関するものである。

光軸方向にレンズ枠を駆動すると共に、光軸と交差する平面内でレンズ枠を駆動して、フォーカス調整機能に加えて振れ補正機能を有するレンズ駆動装置が知られている（例えば、下記特許文献１参照）。このようなレンズ駆動装置は、ベース部材と、ベース部材に配置され光軸に対して直交する平面内で像振れに対応して移動可能な可動部材と、可動部材に取り付けられて光軸方向に移動可能なレンズ枠と、可動部材又はレンズ枠に設けられたコイルへ電気的に接続されて、コイルに電流を供給するフレキシブル基板を備えている。

特開２０１３−１５６２９２号公報

従来のレンズ駆動装置は、レンズ枠を光軸方向に駆動するコイルにフレキシブル基板を介して給電がなされるため、レンズ枠の周囲にフレキシブル基板を配置するためのスペースを確保することが必要になる。レンズ駆動装置は、電子機器内に配備される際にその占有スペースを可能な限り省スペース化することが求められているが、従来のレンズ駆動装置はレンズ枠の周囲にフレキシブル基板を配置する必要があるため、前述した省スペース化の要求に対して十分な対応ができていない問題があった。

また、フレキシブル基板は可撓性を有してはいるものの、屈曲時の曲げ剛性が細い給電線などと比較して大きい。このため、手振れ補正などを行う際の可動部材の移動に対してフレキシブル基板の屈曲が抵抗になり、可動部材を移動させるのに比較的大きな駆動力が必要になる問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、フォーカス調整機能に加えて振れ補正機能を有するレンズ駆動装置において、レンズ枠周囲にスペースを確保する必要が無い給電経路を設けることで、電子機器内での設置占有スペースの省スペース化を可能にすること、振れ補正機能を得るための駆動力を抑制して省電力での駆動を可能にすること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるレンズ駆動装置は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
レンズ枠を光軸方向に駆動するレンズ駆動ユニットと、前記レンズ駆動ユニットを支持すると共に前記レンズ駆動ユニットに給電する第１給電回路を備える第１ベース部材と、前記第１ベース部材を光軸と交差する平面内で駆動する駆動手段と、前記第１ベース部材を光軸と交差する平面内で移動自在に支持すると共に前記駆動手段に給電する第２給電回路を備える第２ベース部材とを備え、前記第１ベース部材と前記第２ベース部材の間に余長部を収納して一端が前記第１給電回路に接続され他端が前記第２給電回路に接続される可撓性の給電線を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。

本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図（（ａ）がケースを外した状態の平面図、（ｂ）が同側面図）である。 本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図（分解斜視図）である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部を示した説明図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を備えた電子機器を示した説明図である。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置は、レンズ駆動ユニット、第１ベース部材、第１ベース部材を光軸と交差する平面内で駆動する駆動手段、第２ベース部材を備えている。レンズ駆動ユニットは、レンズ枠を備えて、このレンズ枠を光軸方向に駆動する。第１ベース部材は、レンズ駆動ユニットを支持すると共に、レンズ駆動ユニットに給電する第１給電回路を備える。第２ベース部材は、第１ベース部材を光軸と交差する平面内で移動自在に支持すると共に、第１ベース部材を駆動する駆動手段に給電する第２給電回路を備えている。そして、レンズ駆動装置は、第１ベース部材と第２ベース部材の間に余長部を収納して一端が第１給電回路に接続され他端が第２給電回路に接続される可撓性の給電線を備える。

このようなレンズ駆動装置は、第２給電回路から可撓性の給電線と第１給電回路を経由してレンズ駆動ユニットに給電することができ、レンズ枠の周囲にフレキシブル基板を配置することなく、レンズ駆動ユニットのレンズ枠を駆動することが可能になる。これによってレンズ枠の周囲に給電経路のためのスペースを確保する必要が無く、レンズ駆動装置の設置占有スペースの省スペース化が可能になる。

そして、レンズ駆動ユニットを支持する第１ベース部材の移動は、第１ベース部材と第２ベース部材の間に収納される給電線の余長部が吸収するので、第１ベース部材の移動に対して給電線に無用な張力が作用することは無く、また、第１ベース部材の移動に対して余長部を有する給電線は大きな抵抗にならないので、レンズ駆動ユニットを支持する第１ベース部材を比較的小さな駆動力で円滑に駆動することが可能になる。これにより、振れ補正機能を得るための駆動力を抑制して省電力での駆動が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図において、Ｚ軸方向が光軸方向を示し、Ｘ，Ｙ軸方向が光軸方向と交差する方向を示している。また、各図において、共通する部位には同一符号を付して重複する説明を一部省略している。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示している（図１（ａ）がケースを外した状態の平面図、図１（ｂ）が同側面図、図２が分解斜視図）。レンズ駆動装置１は、レンズ駆動ユニット２を備えている。レンズ駆動ユニット２は、詳細な図示を省略しているが、レンズ枠と、レンズ枠を光軸Ｏａ方向に移動自在に支持する枠部材と、レンズ枠と枠部材の一方にコイル他方にマグネットを固定したフォーカス調整用駆動手段などを備えている。このレンズ駆動ユニット２に給電すると、フォーカス調整用駆動手段のコイルに電流が流れてレンズ枠を光軸Ｏａ方向に駆動する。

レンズ駆動装置１は、第１ベース部材３と第２ベース部材４を備えている。第１ベース部材３はレンズ駆動ユニット２を支持すると共にレンズ駆動ユニット２に給電する第１給電回路３０を備えている。第１給電回路３０は、例えば、第１ベース部材３に支持された回路基板３０Ａに配線されたものであってもよいし、第１ベース部材３自体が回路基板になってこれに配線されたものであってもよい。第２ベース部材４は第１ベース部材３を光軸Ｏａと交差する平面内（Ｘ−Ｙ平面内）で移動自在に支持している。具体的には、第１ベース部材３は、ベアリング５を介して第２ベース部材４に支持されている。ベアリング５は、第２ベース部材４に設けた球受け部５Ａに球体５Ｂを支持することで構成することができる。

レンズ駆動装置１は、振れ補正用の駆動手段６を備えている。この駆動手段６は、第１ベース部材３を光軸Ｏａと交差する平面内で駆動するものであって、第１ベース部材３に固定されるマグネット６Ａと、第２ベース部材４に固定されるコイル６Ｂを備えている。第２ベース部材４は、前述したベアリング５を備えると共に、コイル６Ｂを支持するコイル支持部４１を備え、更に第１ベース部材３の移動範囲を制限するストッパ部４２を備えている。

第２ベース部材４は、駆動手段６のコイル６Ｂに給電する第２給電回路４０を備えている。第２給電回路４０は、例えば、第２ベース部材４に支持された回路基板４０Ａに配線されたものであってもよいし、第２ベース部材４自体を回路基板としてこれに配線されたものであってもよい。図示の例では、回路基板４０Ａは、コイル支持部４１を貫通する貫通孔４１Ａを備えており、また、第１ベース部材３に取り付けられる位置検知用のマグネット３１を検知するホール素子４３を備えている。また、第２ベース部材４の背面側には、第１ベース部材３に固定されるマグネット６Ａ，３１と対向する位置にヨーク（磁性体）４５が固定されている。

第２ベース部材４のストッパ部４２の上にはカバー支持部４６が形成されており、このカバー支持部４６にカバー部材７が固定されている。カバー部材７は、レンズ駆動ユニット２と第１ベース部材３を覆っており、レンズ駆動ユニット２と第１ベース部材３は、第２ベース部材４とカバー部材７とで囲まれた空間内に収納されている。カバー部材７の周囲はケース８で囲んでいる。

ケース８，カバー部材７，回路基板３０Ａ，４０Ａ，第１ベース部材３，第２ベース部材４には、それぞれ光軸Ｏａを中心とする開口８Ｅ，７Ｅ，３０Ａ１，４０Ａ１，３Ｅ，４Ｅが形成されている。開口４Ｅの背面側には撮像素子が配置される。

第１給電回路３０と第２給電回路４０が給電線９で接続されている。給電線９は、可撓性を有しており、第１ベース部材３と第２ベース部材４の間に余長部９Ａを収納して一端が第１給電回路３０に接続され他端が第２給電回路４０に接続されている。第１給電回路３０には給電線９の一端が接続する接続部３０Ｂが形成され、第２給電回路４０には給電線９の他端が接続する接続部４０Ｂが形成されている。また、第２ベース部材４には、接続部４０Ｂに対応して貫通孔４４が形成されている。

図３及び図４は、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の要部を示している。図３に示した例では、平板状の第１ベース部材３におけるレンズ駆動ユニット２側の面に回路基板３０Ａが支持されており、この回路基板３０Ａに第１給電回路３０が配線されている。第１ベース部材３には、第１給電回路３０の接続部３０Ｂに対応する位置に貫通孔３Ａが形成されており、さらに貫通孔３Ａに連通した凹部３Ｂが第２ベース部材４側に向いて形成されている。回路基板３０Ａは図示省略したレンズ駆動ユニット２への連結部３０Ｃを備えている。

これに対して、平板状の第２ベース部材４には、第１ベース部材３に対向する面に回路基板４０Ａが支持されており、この回路基板４０Ａに第２給電回路４０が配線されている。回路基板４０Ａには駆動手段６のコイル６Ｂとホール素子４３が実装されている。そして、給電線９の一端が第１給電回路３０の接続部３０Ｂに接続され、給電線９の他端が第２給電回路４０の接続部４０Ｂに接続されており、第２ベース部材４に設けた外部端子（図示省略）から第２給電回路４０，給電線９，第１給電回路３０を経由してレンズ駆動ユニット２に至る給電経路が形成されている。図示の例では、一対の給電線９が２組設けられており、一対の給電線９のそれぞれがレンズ駆動ユニット２における一つのコイルの一端と他端に接続され、４つの給電線９でレンズ駆動ユニット２における２つのコイルへの給電経路を形成している。

給電線９は、第１ベース部材３と第２ベース部材４の間に配置されており、第２ベース部材４上での第１ベース部材３の移動や第２ベース部材４に対する第１ベース部材３の離間を吸収する余長部９Ａを備えている。図示の例では、余長部９Ａは給電線９をコイル状に巻くことによって形成しているが、これに限らず、波状やループ状など各種形態の余長部９Ａを形成することができる。この余長部９Ａは、第１ベース部材３と第２ベース部材４の間のスペースに収納される。このスペースは先ず第１ベース部材３と第２ベース部材４の間に介在するベアリング５の高さ（球体５Ｂの直径）によって適宜設定することができる。また、第１ベース部材３又は第２ベース部材４がある程度の厚さを有する場合には、その間に形成される凹部に余長部９Ａを収納させることができる。図示の例では、第１ベース部材３に設けた凹部３Ｂに余長部９Ａの一部を収納している（図１参照）。

図４に示すように、第１ベース部材３の第２ベース部材４と対向する側の面には、駆動手段６のマグネット６Ａと位置検知用のマグネット３１が固定されている。そして、ベアリング５を介して第２ベース部材４上に第１ベース部材３が支持されている状態では、このマグネット６Ａ，３１と第２ベース部材４の背面側に固定されているヨーク（磁性体）４５との間に吸着力が作用するので、第１ベース部材３と第２ベース部材４はこの吸着力によって吸着支持されることになる。また、第１ベース部材３は、第２ベース部材４とカバー部材７で囲まれた空間内でＺ軸方向（光軸方向）の移動が制限されており、この移動制限を前述した吸着力が及ぶ範囲内に設定することで、衝撃などで第１ベース部材３と第２ベース部材４とが離間する事態が生じたとしても、直ちに前述した吸着力で元の支持状態に戻すことができる。

このようなレンズ駆動装置１は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子の前に配置して、フォーカス調整機能と手振れ補正機能を有するカメラモジュールを構成することができる。フォーカス調整機能は、図示省略した制御装置から出力されるフォーカス制御信号に応じて、第２給電回路４０，給電線９，第１給電回路３０を経由する給電経路でレンズ駆動ユニット２のコイルに電流を流すことでレンズ枠をフォーカス位置に調整するものである。手振れ補正機能は、ジャイロセンサなどで検知した手振れ検知信号とホール素子４３による位置検知信号が入力する図示省略した制御装置から出力される手振れ補正信号に応じて、駆動手段６のコイル６Ｂに電流を流して第１ベース部材３を駆動し、撮像素子上の光軸Ｏａの位置が所定の位置に維持されるように制御するものである。

この際、レンズ駆動ユニット２への給電は、第２ベース部材４が備える第２給電回路４０と、第２ベース部材４と第１ベース部材３との間に配置される給電線９と、第１ベース部材３が備える第１給電回路３０を経由して行うので、レンズ駆動ユニット２の周囲にスペースを確保してフレキシブル基板などの給電経路を設けることが不要になる。これによって、レンズ駆動装置１の設置占有スペースを省スペース化することが可能になる。

また、余長部９Ａを有する給電線９によって第１ベース部材３における第１給電回路３０と第２ベース部材４における第２給電回路４０が接続されているので、大きな抵抗を受けること無く第１ベース部材３を移動させることができる。これによって、比較的小さな駆動力で手振れ補正機能を動作させることができる。

第１ベース部材３と第２ベース部材４の間に給電線９の余長部９Ａが収納されているので、レンズ駆動装置１を電子機器内に組み込む際に、余長部９Ａが周辺部品に干渉することがない。これによって、レンズ駆動装置１の組み込み作業が簡易になると共に、給電線９の断線や損傷を抑止することができる。

また、第１ベース部材３又は第２ベース部材４に凹部を設けて、その凹部内に余長部９Ａを収納することで、第１ベース部材３と第２ベース部材４を近接支持する場合にも、余長部９Ａの収納スペースを確保することができる。このように、第１ベース部材３と第２ベース部材４を近接支持することでレンズ駆動装置１の薄型化が可能になる。

図５は、レンズ駆動装置１を備えた電子機器１００（携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、携帯カメラなど）を示している。このような電子機器１００は、レンズ駆動装置１の設置占有スペースの省スペース化によって小型化・薄型化が可能になり、また、駆動手段６の駆動力を比較的小さくできるので、消費電力を抑えることが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：レンズ駆動装置，２：レンズ駆動ユニット，
３：第１ベース部材，３Ａ：貫通孔，３Ｂ：凹部，
３０：第１給電回路，３０Ａ：回路基板，３０Ｂ：接続部，
３１：マグネット（位置検知用），
４：第２ベース部材，４０：第２給電回路，４０Ａ：回路基板，４０Ｂ：接続部，
４１：コイル支持部，４２：ストッパ部，４３：ホール素子，
４４：貫通孔，４５：ヨーク（磁性体），４６：カバー支持部，
５：ベアリング，５Ａ：球受け部，５Ｂ：球体，
６：駆動手段，６Ａ：マグネット，６Ｂ：コイル，
７：カバー部材，８：ケース，９：給電線，９Ａ：余長部，
Ｏａ：光軸

Claims (5)

1. レンズ枠を光軸方向に駆動するレンズ駆動ユニットと、
   前記レンズ駆動ユニットを支持すると共に、前記レンズ駆動ユニットに給電する第１給電回路を備える第１ベース部材と、
   前記第１ベース部材を光軸と交差する平面内で駆動する駆動手段と、
   前記第１ベース部材を光軸と交差する平面内で移動自在に支持すると共に、前記駆動手段に給電する第２給電回路を備える第２ベース部材とを備え、
   前記第１ベース部材と前記第２ベース部材の間に余長部を収納して一端が前記第１給電回路に接続され他端が前記第２給電回路に接続される可撓性の給電線を備えることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記第１ベース部材は前記第２ベース部材にベアリングを介して支持されており、前記ベアリングの高さによって前記給電線を収納する間隙が形成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記第１ベース部材又は前記第２ベース部材は、前記余長部を収納する凹部を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
4. 前記駆動手段は、前記第１ベース部材に固定されるマグネットと前記第２ベース部材に固定される磁性体を備え、
   前記マグネットと前記磁性体の吸着力によって前記第１ベース部材が前記第２ベース部材に吸着支持されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載されたレンズ駆動装置を備えた電子機器。

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