JP2016051078A - レンズ駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸方向にレンズ枠を駆動すると共に、光軸と交差する方向にもレンズ枠を駆動するレンズ駆動において、落下衝撃などに対する耐衝撃性を有すること、構造の複雑化を避けること、ユニットの軽量化やコンパクト化を可能にする。【解決手段】レンズ駆動装置１は、レンズ枠２と、レンズ枠２を光軸Ｏａ方向に移動自在に支持する可動部材３と、可動部材３を光軸Ｏａと交差する方向に移動自在に接触支持するベース部材４と、一端が可動部材３側に接続され他端がベース部材４側に接続されて可動部材３をベース部材４側に弾性的に圧接する弾性部材５と、レンズ枠４を光軸Ｏａ方向に駆動する第１駆動部６と、可動部材３を介してレンズ枠４を光軸Ｏａと交差する方向に駆動する第２駆動部７とを備え、ベース部材４に設けた配線回路から弾性部材５を経由して可動部材側に設けた第１駆動部６に給電する。【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機構（例えば、ＡＦ（Auto Focus）機構）と光軸に交差する平面内でレンズ枠を駆動する機構（例えば、ＯＩＳ（Optical Image Stabilizer）機構）を備えるレンズ駆動装置（カメラモジュールなど）が知られている（例えば、下記特許文献１，２参照）。

特開２０１４−１３２３６７号公報 特開２０１３−１５６２９２号公報

特許文献１に記載の従来技術は、レンズ枠を光軸に交差する方向に移動自在に支持するために、サスペンションワイヤを用いてレンズ枠を宙吊り状に支持している。このようなサスペンションワイヤによってレンズ枠を支持すると、落下衝撃などで大きな力が加わった場合にサスペンションワイヤに大きな曲げや座屈が生じないレンズ枠の保持構造が必要になり、ユニットの構造が複雑化する問題ある。

これに対して、レンズ枠を光軸に交差する方向に移動自在に支持する機構として球状体（ベアリング）による接触支持が知られている（特許文献２参照）。これによると落下衝撃などに対して高い耐衝撃性を得ることができるが、給電経路を兼用することができるサスペンションワイヤを採用しないことで、別途ＡＦ駆動用のフレキシブルプリント基板を接続するなどの給電構造が必要になり、その給電構造を配備するためのスペース確保が必要になってユニットをコンパクト化し難くなる問題が生じる。

また、特許文献２の従来技術は、ＯＩＳ機構における中立位置への復帰を可動部のマグネットとベース部のヨークによる磁気吸引力によって行っているが、これによると、ベース部に設けるヨークの配置設計が煩雑になると共に、ヨークを別途設けることで部品点数の増大やユニット重量の増大が問題になる。

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、光軸方向にレンズ枠を駆動すると共に、光軸と交差する方向にもレンズ枠を駆動するレンズ駆動において、落下衝撃などに対する耐衝撃性を有すること、構造の複雑化を避けること、ユニットの軽量化やコンパクト化を可能にすること、部品点数の増大を避けること、など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、以下の構成を具備するものである。
レンズ枠と、該レンズ枠を光軸方向に移動自在に支持する可動部材と、前記可動部材を前記光軸と交差する方向に移動自在に接触支持するベース部材と、一端が前記可動部材側に接続され他端が前記ベース部材側に接続されて前記可動部材を前記ベース部材側に弾性的に圧接する弾性部材と、前記レンズ枠を前記光軸方向に駆動する第１駆動部と、前記可動部材を介して前記レンズ枠を前記光軸と交差する方向に駆動する第２駆動部とを備え、前記ベース部材に設けた配線回路から前記弾性部材を経由して前記可動部材側に設けた前記第１駆動部に給電することを特徴とするレンズ駆動装置。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した組立斜視図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の全体構成を示した説明図である（（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ断面図）。 本発明の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である。 本発明の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である（（ａ）が平面図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ断面図）。 本発明の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である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の給電経路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給電経路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、レンズ枠、可動部材、ベース部材、弾性部材、第１駆動部、第２駆動部を備えている。可動部材はレンズ枠をレンズの光軸（以下、単に光軸という）方向に移動自在に支持しており、自身はベース部材に対して光軸と交差する方向に移動自在に接触支持されている。ここでの接触支持とは、ベース部材上の支持部に接触した状態で支持されることを指す。弾性部材は、一端が可動部材側に接続され他端がベース部材側に接続されて可動部材をベース部材側に弾性的に圧接している。弾性部材の一例は引っ張り弾性を有するバネ部材であり、可動部材は、バネ部材の引っ張り弾性力によってベース部材上の支持部に圧接されている。

第１駆動部は、電流供給によってレンズ枠を光軸方向に駆動するものであり、例えば、焦点調整機構（ＡＦ機構）の駆動部を構成するものである。第２駆動部は、電流供給によって可動部材を介してレンズ枠を光軸と交差する方向に駆動することで、可動部材に支持されたレンズ枠を光軸と交差する方向に駆動するものであり、例えば、手振れ補正機構（ＯＩＳ機構）の駆動部を構成するものである。第１及び第２駆動部は、例えば、電磁駆動力を発生させる駆動コイルなどによって構成することができる。そして、レンズ枠を光軸方向に駆動する第１駆動部は可動部材側（可動部材又はレンズ枠）に設けられており、ベース部材に設けた配線回路から弾性部材を経由して第１駆動部への給電がなされる。

このような特徴を有するレンズ駆動装置は、レンズ枠を支持する可動部材を宙吊り状に支持することなくベース部材に接触支持することで、落下衝撃などに対して耐衝撃性を有する。また、このレンズ駆動装置は、可動部材をベース部材側に弾性部材の弾性力で圧接しているので、可動部材の移動制限機構などが不要になり構造の複雑化を避けることできる。また、このレンズ駆動装置は、弾性部材の弾性力で可動部材を光軸と交差する方向の中立位置に戻すことができるので、従来技術のようにヨークを別途設ける必要が無く、ユニットの軽量化が可能であり、また部品点数の増大を避けることができる。更に、弾性部材が給電経路を兼ねるので、従来技術のようにフレキシブルプリント基板などの配線スペースが不要になり、ユニットのコンパクト化が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の各図面で共通する部位には同一符号を付して重複説明を省略する。図示のＺ方向が光軸方向を指しており、Ｘ，Ｙ方向が光軸に交差する方向を指している。

図１及び図２は、本発明の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（図１が組立斜視図、図２が分解斜視図）である。レンズ駆動装置１は、レンズ枠２と、レンズ枠２を光軸Ｏａ方向に移動自在に支持する可動部材３と、可動部材３を光軸Ｏａと交差する方向に移動自在に接触支持するベース部材４と、一端が可動部材３側に接続され他端がベース部材４側に接続されて可動部材３をベース部材４側に弾性的に圧接する弾性部材５を備えている。

レンズ枠２は、図示省略したレンズバレルが装着されるレンズ装着口２Ａを備えており、その上端部２Ｂと下端部２Ｃに板バネ接続部が設けられ、上板バネ１２と下板バネ１４を介して可動部材３によって光軸方向に移動自在に支持されている。可動部材３は、レンズ装着口２Ａと同軸上の中央開口部３Ａを備えた枠体であり、レンズ枠２を囲むように配置される。

上板バネ１２（１２Ａ，１２Ｂ）は、２つに分割されており、それぞれの上板バネ１２Ａ，１２Ｂに内側接続部１２ｔと外側接続部１２Ｓが設けられ、内側接続部１２ｔがレンズ枠２の上端部２Ｂに接続され、外側接続部１２Ｓが可動部材３の上端部３Ｂに接続されている。また、下板バネ１４は、内側接続部１４ｔがレンズ枠２の下端部２Ｃに接続され、外側接続部１４Ｓが可動部材３の下端部３Ｃに接続されている。レンズ枠２はこのような上板バネ１２と下板バネ１４を介して可動部材３に対して弾性的に支持されている。

可動部材３は、ベース部材４の支持部４２上に支持部材２０を介して接触支持されている。支持部材２０は、転動体又は摺動体であり、例えば、これを球状の転動体として支持部４２をベアリング部とすることができる。ベース部材４は中央に中央開口部４Ａが設けられ、中央開口部４Ａの周囲に支持部４２が等間隔で複数箇所（例えば３箇所）配置されている。

可動部材３とベース部材４は弾性部材５で接続されている。可動部材３は光軸Ｏａと交差する方向に突出する接続部３０を備えており、ベース部材４も光軸Ｏａと交差する方向に突出する接続部４０を備えている。弾性部材５は、接続部３０，４０間に配置されており、弾性部材５の端部５Ａ，５Ｂが接続部３０，４０にそれぞれ接続されている。

弾性部材５は、光軸Ｏａの回りの軸対称位置に複数配置されている。図示の例では、可動部材３側の接続部３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）が光軸Ｏａ回りに等間隔で複数箇所（例えば４箇所）設けられ、それに対向する位置にベース部材４側の接続部４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）が複数箇所（例えば４箇所）設けられている。

レンズ駆動装置１は、レンズ枠２を光軸Ｏａ方向に駆動する第１駆動部６と可動部材３を介してレンズ枠２を光軸Ｏａと交差する方向に駆動する第２駆動部７を備えている。レンズ駆動装置１をカメラユニットに採用する場合には、第１駆動部６がＡＦ機構の駆動部となり、第２駆動部７がＯＩＳ機構の駆動部になる。

第１駆動部６は、駆動コイルによって構成され、レンズ枠２の胴部に光軸Ｏａ回りに巻回されている。第１駆動部６は、可動部材３のマグネット保持部３１に保持される複数の駆動用マグネット１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）と協働してレンズ枠２を光軸Ｏａ方向に沿って駆動する。

図示の例では、レンズ枠２にマグネット保持部２Ｄが設けられており、このマグネット保持部２Ｄに位置検知用マグネット１５が配備されている。また、可動部材３には駆動回路保持部３２が設けられ、この駆動回路保持部３２に位置検知用マグネット１５の磁気を検知するホール素子内蔵型の駆動回路（ＩＣ）１６が配備されている。

第２駆動部７は、ベース部材４のコイルホルダ４１に保持される駆動コイルによって構成され、可動部材３の下端部３Ｃに配備される駆動用マグネット１７（１７Ａ，１７Ｂ）と共に、可動部材３を介してレンズ枠２を光軸Ｏａと交差する方向に沿って駆動する。可動部材３には、２つの位置検知用マグネット１８（１８Ａ，１８Ｂ）が配備され、ベース部材４にはその位置検知用マグネット１８（１８Ａ，１８Ｂ）に対応する位置に位置検知センサ（ホール素子）１９（１９Ａ，１９Ｂ）が配置される。

レンズ駆動装置１は、電子機器などへの搭載時には、必要に応じて、可動部材３や弾性部材５を覆うカバー１１をベース部材４の外周縁に被せる。

図３及び図４或いは図５及び図６は、弾性部材５の接続状態を示している。前述したように、弾性部材５の一端側の端部５Ａは可動部材３の接続部３０に接続され、他端側の端部５Ｂはベース部材４の接続部４０に接続されている。この際、接続部３０，４０を光軸Ｏａと交差する方向に突出させることで、無通電時には弾性部材５を光軸Ｏａと略平行に配置している。

弾性部材５の端部５Ａ，５Ｂは、図３及び図４に示すように、先端部を折り曲げて、接続部３０，４０に係合するように接続してもよいし、図５及び図６に示すように、先端部を直線状に引き延ばして、接続部３０，４０を貫通させて接続してもよい。弾性部材５の端部５Ａ，５Ｂと接続部３０，４０とは半田などの接合部材２２によって固着される。図示のように、弾性部材５の端部５Ａ，５Ｂは、接続部３０，４０を貫通して弾性部材５に対面する側とは逆側の面で接合部材２２により固着されている。このように固着することで、治具などを用いて弾性部材５を光軸Ｏａと平行に保持した状態で端部５Ａ，５Ｂ及び接続部３０，４０に接合部材２２を付けることができる。光軸Ｏａ回りの軸対称位置に光軸Ｏａと平行に複数配置される弾性部材５は、ベース部材４上において可動部材３を中立位置に弾性的に保持している。これによって、第２駆動部７の無通電時には、レンズ枠２を複数の弾性部材５の弾性復元力によって中立位置に復帰させることができる。

図７及び図８と他の図によって、第１駆動部６及び第２駆動部７への給電経路を説明する。ベース部材４は、複数の入力端子２１を備えている。複数の入力端子２１は矩形状のベース部材４の一辺に並べて配置されており、各入力端子２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇ，２１Ｈ）がそれぞれ配線回路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆ，２３Ｇ，２３Ｈと接続している。ここで、配線回路２３Ａは、入力端子２１Ａと接続部４０Ａを接続しており、配線回路２３Ｂは、入力端子２１Ｂと接続部４０Ｄを接続している。配線回路２３Ｃは、入力端子２１Ｃとコイルホルダ４１Ａに保持される第２駆動部（駆動コイル）７の一端側とを接続しており、配線回路２３Ｄは、入力端子２１Ｄとコイルホルダ４１Ａに保持される第２駆動部（駆動コイル）７の他端側とを接続している。

また、配線回路２３Ｅは、入力端子２１Ｅとコイルホルダ４１Ｂに保持される第２駆動部（駆動コイル）７の一端側とを接続しており、配線回路２３Ｆは、入力端子２１Ｆとコイルホルダ４１Ｂに保持される第２駆動部（駆動コイル）７の他端側とを接続しており、配線回路２３Ｇは、入力端子２１Ｇと接続部４０Ｃとを接続しており、配線回路２３Ｈは、入力端子２１Ｈと接続部４０Ｂとを接続している。

そして、ベース部材４の接続部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄがそれぞれ電気的な端子部となり、電気配線経路となる弾性部材５を介して、電気的な端子部となる可動部材３の接続部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに接続されている。更に、接続部３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄは、可動部材３が備える配線回路２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄにそれぞれ接続され、配線回路２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄの端部が駆動回路保持部３２内に配線され、そこ保持されることで可動部材３に実装される駆動回路１６に接続されている。

ベース部材４に設けた配線回路２３Ａ〜２３Ｈと可動部材３に設けた配線回路２４Ａ〜２４Ｄは、ベース部材４や可動部材３にリードフレームを一体成形するか、或いはベース部材４や可動部材３に印刷技術や積層技術を用いて配線を形成したものである。

このようなレンズ駆動装置１の動作を説明する。先ず、第１駆動部６による動作（ＡＦ駆動）を説明する。ベース部材４の複数の入力端子２１のうち、入力端子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｈが、ベース部材４側に設けた配線回路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｈから弾性部材５及び可動部材３の配線回路２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを経由して、可動部材３に実装される駆動回路１６に接続されている。また、駆動回路１６の出力端子が、分割されている２つの上板バネ１２Ａ，１２Ｂを介して第１駆動部６のコイル両端にそれぞれ接続されている。入力端子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｈの内、２端子が電源入力端子になり、他の２端子が制御信号の入力端子になる。

入力端子２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｇ，２１Ｈに入力された制御・給電信号は、ベース部材に設けた配線回路２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｇ，２３Ｈから弾性部材５及び可動部材３の配線回路２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄを経由して駆動回路１６に入力され、駆動回路１６は、入力された信号と内蔵されるホール素子の位置検知信号に基づいて第１駆動部６への給電を行い、レンズ枠２の光軸方向に沿った位置制御を行う。

次に、第２駆動部７による動作（ＯＩＳ駆動）を説明する。ベース部材４の複数の入力端子２１のうち、前述したように、入力端子２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆがベース部材４側に設けた配線回路２３Ｃ，２３Ｄ，２３Ｅ，２３Ｆを介して２つの第２駆動部（駆動コイル）７の端部に接続されている。また、ベース部材４には、２つの位置検知センサ（ホール素子）１９Ａ，１９Ｂの４×２端子に接続する８個の外部接続端子２５が設けられており、位置検知センサ１９Ａ，１９Ｂの検出信号を図示省略した制御部に送っている。この制御部は、位置検知センサ１９Ａ，１９Ｂの検出信号に基づいて制御・給電信号を入力端子２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆに送り、この制御・給電信号によって第２駆動部７への給電がなされ、可動部材３を介してレンズ枠２を光軸と交差する方向に制御する。

このようなレンズ駆動装置１によると、第１駆動部６への通電によって、可動部材３に上板バネ１２と下板バネ１４を介して移動自在に支持されたレンズ枠２は、第１駆動部６によって発生する駆動力と上板バネ１２，下板バネ１４の弾性力とが釣り合う位置に移動して、光軸Ｏａ方向の位置制御がなされる。また、第２駆動部７への通電によって、ベース部材４上に接触支持された可動部材３は、２つの第２駆動部７によって発生する駆動力と複数の弾性部材５の弾性力とが釣り合う位置に移動して、可動部材３に支持されるレンズ枠２の光軸Ｏａと交差する方向の位置制御がなされる。

このようなレンズ駆動装置１は、レンズ枠２を支持する可動部材３がベース部材４上で接触支持されるので、落下衝撃などに対しては高い耐衝撃性を有している。また、第２駆動部７に対する無通電時には弾性部材５の弾性復元力でレンズ枠２を中立位置に戻すので、磁気吸引力で中立位置に戻す場合に必要になるヨークを省くことができ、ユニットの軽量化と部品点数の削減が可能になる。更には、弾性部材５が第１駆動部６への給電経路を兼ねるので、配線スペースのコンパクト化が可能になる。

図９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の軽量化やコンパクト化によって、小型・軽量化が可能になり、また、耐衝撃性の高い機器を得ることができる。

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：レンズ枠，２Ａ：レンズ装着口，
２Ｂ：上端部，２Ｃ：下端部，２Ｄ：マグネット保持部，
３：可動部材，３Ａ：中央開口部，３Ｂ：上端部，３Ｃ：下端部，
３０（３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ）：接続部，３１：マグネット保持部，
３２：駆動回路保持部，
４：ベース部材，４Ａ：中央開口部，
４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）：接続部，
４１（４１Ａ，４１Ｂ）：コイルホルダ，４２：支持部，
５：弾性部材，５Ａ，５Ｂ：端部，
６：第１駆動部（駆動コイル），７：第２駆動部（駆動コイル），
１１：カバー，
１２（１２Ａ，１２Ｂ）：上板バネ，１２ｔ：内側接続部，１２Ｓ：外側接続部，
１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ）：駆動用マグネット，
１４：下板バネ，１４ｔ：内側接続部，１４Ｓ：外側接続部，
１５：位置検知用マグネット，
１６：駆動回路，
１７（１７Ａ，１７Ｂ）：駆動用マグネット，
１８（１８Ａ，１８Ｂ）：位置検知用マグネット
１９（１９Ａ，１９Ｂ）：位置検知センサ（ホール素子），
２０：支持部材，
２１（２１Ａ〜２１Ｈ）：入力端子，
２２：接合部材，
２３Ａ〜２３Ｈ，２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ：配線回路，
２５：外部接続端子，Ｏａ：光軸

Claims (7)

1. レンズ枠と、
   該レンズ枠を光軸方向に移動自在に支持する可動部材と、
   前記可動部材を前記光軸と交差する方向に移動自在に接触支持するベース部材と、
   一端が前記可動部材側に接続され他端が前記ベース部材側に接続されて前記可動部材を前記ベース部材側に弾性的に圧接する弾性部材と、
   前記レンズ枠を前記光軸方向に駆動する第１駆動部と、
   前記可動部材を介して前記レンズ枠を前記光軸と交差する方向に駆動する第２駆動部とを備え、
   前記ベース部材に設けた配線回路から前記弾性部材を経由して前記可動部材側に設けた前記第１駆動部に給電することを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 前記弾性部材は、前記光軸回りの軸対称位置に複数配置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. 前記ベース部材は前記可動部材を接触支持するベアリング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. 前記弾性部材の両端部は前記光軸と交差する方向に突出する接続部の間に配置され、前記弾性部材の端部は前記接続部を貫通した状態で接合部材によって固着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. 前記ベース部材は、前記配線回路に接続される入力端子を備え、
   前記可動部材は、前記弾性部材の一端から前記第１駆動部に至る配線回路を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記可動部材には、前記レンズ枠を駆動制御する駆動回路が実装されていることを特徴とする請求項５記載のレンズ駆動装置。
7. 請求項１〜６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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