JP2016218334A - カメラ用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れ、かつ信頼性、耐久性に優れたカメラ用アクチュエータを提供する。【解決手段】カメラのレンズユニットを駆動するカメラ用アクチュエータは、外側フレーム５０と、レンズユニットを収容保持し、外側フレーム５０の内側に位置する内側フレーム６０と、外側フレーム５０と内側フレーム６０との間に複数設けられ、外側フレーム５０に対して内側フレーム６０をレンズユニットの光軸方向に変位可能に支持する第１の支持部材（延伸部７５）と、内側フレーム６０の外周面に取り付けられ、内側フレーム６０を光軸方向に駆動するための第１の駆動コイル８０と、第１の駆動コイル８０と対向して外側フレーム５０に取り付けられた永久磁石９０とを備える。第１の支持部材（延伸部７５）はエラストマよりなり、外側フレーム５０と内側フレーム６０の互いに対向する部位を結ぶ直線を中心線とする形状とされる。【選択図】図３

Description

この発明はカメラのレンズユニットを駆動するカメラ用アクチュエータに関する。

図１０はこの種のアクチュエータの従来例として特許文献１に記載されているオートフォーカス用アクチュエータの構成を示したものである。

オートフォーカス用アクチュエータは、この例ではレンズ組立体１１が取り付けられる筒状部１２ａを有するホルダ１２と、筒状部１２ａの周囲に位置してホルダ１２に固定されたコイル１３と、コイル１３と対向する永久磁石１４を備えたヨーク１５と、ホルダ１２の筒状部１２ａの光軸方向両側に設けられ、ホルダ１２を径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する上側板バネ１６Ｕ及び下側板バネ１６Ｌと、上側板バネ１６Ｕをホルダ１２との間で挟持するストッパ１７と、ストッパ１７及び下側板バネ１６Ｌのそれぞれ光軸方向外側に設けられ、上側板バネ１６Ｕ及び下側板バネ１６Ｌをヨーク１５の光軸方向両端面との間でそれぞれ挟持すると共に、ホルダ１２に取り付けられるレンズ組立体１１に対応する部分にそれぞれ開口を有する一対の支持枠をなすカバー１８及びベース１９と、下側板バネ１６Ｌとベース１９との間にコイル１３に電力を供給するために設けられたシート状電極２０とを備えている。

このオートフォーカス用アクチュエータは、コイル１３に通電することにより、永久磁石１４の磁界とコイル１３に流れる電流との相互作用によって、ホルダ１２に取り付けられたレンズ組立体１１を光軸方向に位置調節可能となっている。

図１１はこのオートフォーカス用アクチュエータに用いられている板バネ１６（上側板バネ１６Ｕ，下側板バネ１６Ｌ）の形状を示したものであり、板バネ１６は金属の薄板からなり、内環部１６ａと、内環部１６ａと所定の間隔をおいて設けられた外環部１６ｂと、内環部１６ａと外環部１６ｂとを接続する複数の連結部１６ｃとを有するジンバルバネ状に形成されている。

上側板バネ１６Ｕの内環部１６ａはホルダ１２の上面とストッパ１７の下面との間に挟持された状態でホルダ１２に接着され、外環部１６ｂはカバー１８の下面とヨーク１５の連結部１５ａの上面との間で挟持された状態でカバー１８及びヨーク１５に接着される。また、下側板バネ１６Ｌの内環部１６ａはホルダ１２の下面に接着され、外環部１６ｂはヨーク１５の外筒部１５ｂの端面とベース１９の上面との間で挟持された状態でベース１９及びヨーク１５に接着される。

このように取り付けられた板バネ１６（上側板バネ１６Ｕ，下側板バネ１６Ｌ）は連結部１６ｃが弾性変形することによって、ホルダ１２を光軸方向に変位可能に支持するものとなっている。

特開２００６−２５１７２８号公報

上述したように、オートフォーカスを目的とする従来のカメラ用アクチュエータにおいては、レンズ組立体を保持するホルダを光軸方向に変位可能に支持するために板バネを用いている。

一方、この種のアクチュエータは携帯電話機、スマートフォン等のカメラ付き小型電子機器やデジタルカメラ等に使用されており、これら機器の小型化に伴って、カメラ用アクチュエータも小型化が要求されている。そのため、板バネも小型となり、板厚も薄くされ、図１１に示したような形状を有する板バネ１６では所要の弾性変形を必要とされる部分（連結部１６ｃ）は非常に薄く、細いものとなる。このため、製造工程内において不測の外力が加わった際、連結部１６ｃは変形（塑性変形）し易く、歩留りが低下するといった問題がある。

また、使用時においても例えば落下等により衝撃が加わると、薄くて細い連結部１６ｃには塑性変形が生じ易く、その点でこのような板バネを用いるカメラ用アクチュエータは信頼性、耐久性に難があるものとなっていた。

この発明の目的はこのような問題に鑑み、生産性に優れ、かつ信頼性、耐久性に優れたカメラ用アクチュエータを提供することにある。

請求項１の発明によれば、カメラのレンズユニットを駆動するカメラ用アクチュエータは、外側フレームと、レンズユニットを収容保持し、外側フレームの内側に位置する内側フレームと、外側フレームと内側フレームとの間に複数設けられ、外側フレームに対して内側フレームをレンズユニットの光軸方向に変位可能に支持する第１の支持部材と、内側フレームの外周面に取り付けられ、内側フレームを前記光軸方向に駆動するための第１の駆動コイルと、第１の駆動コイルと対向して外側フレームに取り付けられた永久磁石とを備え、第１の支持部材はエラストマよりなり、外側フレームと内側フレームの互いに対向する部位を結ぶ直線を中心線とする形状とされる。

請求項２の発明では請求項１の発明において、第１の支持部材は棒状をなし、内側フレームの前記光軸方向における前側と後側にそれぞれ複数設けられているものとされる。

請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、内側フレームは方形状をなし、前記中心線は前記方形の対角線の延長線とされて前記方形の各角部が第１の支持部材によって支持されているものとされる。

請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、外側フレームは一端が基板に固定されたエラストマよりなる複数の第２の支持部材により支持されて、前記光軸方向と直交し、かつ互いに直交する第１及び第２の方向に変位可能とされており、前記光軸方向において永久磁石と対向し、外側フレームを第１及び第２の方向に駆動するための複数の第２の駆動コイルが基板上に形成されているものとされる。

請求項５の発明では請求項４の発明において、第１の支持部材と第２の支持部材が一体成形されているものとされる。

請求項６の発明では請求項５の発明において、外側フレーム及び内側フレームは樹脂製とされ、第１及び第２の支持部材は外側フレーム及び内側フレームに２次成形されて形成されているものとされる。

請求項７の発明では請求項５又は６の発明において、第１及び第２の支持部材が導電性を有するものとされる。

この発明によれば、レンズユニットを収容保持する内側フレームを光軸方向に変位可能に支持する第１の支持部材は、直線を中心線とする単純な形状のエラストマよりなるため、従来の金属製の板バネを用いる場合のような製造しにくく、塑性変形が生じ易いといったような問題は発生せず、その点で生産性に優れ、かつ信頼性、耐久性に優れたカメラ用アクチュエータを得ることができる。

レンズユニットが取り付けられたこの発明によるカメラ用アクチュエータの一実施例を示す斜視図。 図１に示したカメラ用アクチュエータをカバーとアクチュエータ本体に分けて示した斜視図。 Ａは図２に示したアクチュエータ本体の平面図、Ｂはその正面図、Ｃはその断面斜視図。 図２に示したアクチュエータ本体を一部分解した斜視図。 図２に示したアクチュエータ本体の基板以外の各部の構成を示す斜め上方から見た分解斜視図。 図２に示したアクチュエータ本体の基板以外の各部の構成を示す斜め下方から見た分解斜視図。 外側フレームと内側フレームの成形方法を説明するための図。 図２に示したアクチュエータ本体の成形部品のみを示す斜視図。 この発明によるカメラ用アクチュエータの他の実施例を説明するための図。 カメラ用アクチュエータの従来例を示す断面図。 図１０における板バネの平面図。

この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。

図１はこの発明によるカメラ用アクチュエータの一実施例を、レンズユニットが取り付けられた状態として示したものであり、図２はカメラ用アクチュエータのカバーを取り外し、カバーとアクチュエータ本体に分けて示したものである。また、図３はアクチュエータ本体の詳細を示したものである。

カメラ用アクチュエータ２００はこの例ではオートフォーカス及び手振れ補正の両方の機能を有するものとなっており、レンズユニット３００を光軸方向に変位させることができ、さらにレンズユニット３００を光軸方向と直交し、かつ互いに直交する第１及び第２の方向に変位させることができるものとなっている。図１中、Ｏはレンズユニット３００の光軸を示す。なお、以下においてはレンズユニット３００の光軸方向をＺ方向とし、光軸方向と直交し、かつ互いに直交する第１及び第２の方向をＸ方向、Ｙ方向とする。

カメラ用アクチュエータ２００は図２に示したようにカバー３０とアクチュエータ本体４０とよりなり、アクチュエータ本体４０は図３に示したように外側フレーム５０と内側フレーム６０と支持部材７０と第１の駆動コイル８０と永久磁石９０と基板１００とによって構成され、基板１００上には第２の駆動コイル１１０が形成されている。図４はアクチュエータ本体４０を一部分解し、基板１００と基板１００以外の部分に分けて示したものであり、図５及び６はアクチュエータ本体４０の基板１００を除いた各部の構成を示したものである。

外側フレーム５０と内側フレーム６０は樹脂製とされ、これら外側フレーム５０と内側フレーム６０はこの例では一体成形された後、分離されて形成されるものとなっている。図７は外側フレーム５０と内側フレーム６０の成形完了状態を示したものであり、図７中、１２０は外側フレーム５０にインサート成形されている製造工程内の搬送用のキャリアを示す。金属板よりなるキャリア１２０はブリッジ部１２１が切断されて除去されるが、外側フレーム５０の底面部分には図６に示したように残る。

支持部材７０は熱可塑性のエラストマよりなり、この例では図７に示した状態の外側フレーム５０及び内側フレーム６０に２次成形されて形成され、外側フレーム５０及び内側フレーム６０と一体化される。なお、図５及び６では支持部材７０の成形形状を明示するため、支持部材７０を外側フレーム５０及び内側フレーム６０と分離して示している。

以下、外側フレーム５０、内側フレーム６０及び支持部材７０の構成を説明する。

外側フレーム５０は正方形の枠状をなし、各角部における厚さ方向中間部には隣接２辺に渡って開口５１が形成され、開口５１によって上側角部５２と下側角部５３に分離されている。各上側角部５２には穴５４が厚さ方向に貫通して形成されており、上側角部５２の下面には穴５４から外側フレーム５０の内周面に至る溝５５が図６に示したように形成されている。各下側角部５３には上側角部５２の穴５４、溝５５と対向して切り欠き５６が外側フレーム５０の内周面から切り欠かれて形成されており、キャリア１２０にも切り欠き５６と同様の切り欠き１２２が形成されている。

外側フレーム５０の対向２辺の各中央部における外周面には凹部５７が形成されている。凹部５７は外側フレーム５０の上面に臨むように形成されており、上面側が狭い台形形状をなすものとされている。なお、外側フレーム５０と内側フレーム６０は図７に示したように連結部５８によって連結された状態で一体成形された後、最終的に図７中、ハッチングを付した部分が切断されて分離される。外側フレーム５０の各辺の中央部から内側に突出している突出部５８’は連結部５８の残部である。

外側フレーム５０の内側に位置する内側フレーム６０は中央に大きな収容穴６１が形成された外形が正方形をなす基体６２と、基体６２の下面側に収容穴６１を囲んで突出形成された筒状部６３と、基体６２の正方形の各角部に形成された結合部６４とを有する。筒状部６３の外周面は図６に示したように角部が面取りされた正方形形状をなすものとされている。

結合部６４は基体６２の角部において基体６２の隣接２辺からそれぞれ突出形成されて互いに９０°をなすように設けられた一対の突出部６５と、一対の突出部６５間に入口が狭くされて形成された溝６６とによって構成されている。突出部６５の上面は基体６２の上面と同一面上に位置され、下面は基体６２の下面より少し突出されている。

支持部材７０は正方形をなす枠部７１と、枠部７１の各角部の下面から突出するボス７２と、各ボス７２の下方に位置する柱状部７３と、枠部７１がなす正方形の中心軸に向かってボス７２の下端及び柱状部７３の上端に設けられたボス７４からそれぞれ延伸された延伸部７５と、各角部に位置する２つの延伸部７５の内端（先端）を連結する連結部７６と、枠部７１の対向２辺の各中央部の下面に突出する突出部７７とを有する。

前述したように、支持部材７０は外側フレーム５０及び内側フレーム６０に２次成形されて形成されるものであり、枠部７１は外側フレーム５０上に位置される。連結部７６は内側フレーム６０の溝６６に位置するものであり、突出部７７、ボス７２，７４はそれぞれ外側フレーム５０の凹部５７、穴５４、切り欠き５６に位置するものである。各角部に位置する２つの延伸部７５の外端側は外側フレーム５０の溝５５及び切り欠き５６内にそれぞれ位置し、柱状部７３は外側フレーム５０の下面側に突出して位置される。

図８は図７に示した外側フレーム５０及び内側フレーム６０に支持部材７０が２次成形された後、連結部５８が切断され、外側フレーム５０の外側に位置するキャリア１２０が切断除去された状態を示したものである。支持部材７０は上述したように外側フレーム５０及び内側フレーム６０に嵌まり込む形状を有することにより、堅固に外側フレーム５０及び内側フレーム６０に固定され、内側フレーム６０は計８つの延伸部７５を介して外側フレーム５０に支持される。

図８に示した成形部品（外側フレーム５０、内側フレーム６０、支持部材７０）に対し、第１の駆動コイル８０及び永久磁石９０が取り付けられる。第１の駆動コイル８０は内側フレーム６０の筒状部６３の外周面に取り付けられ、この第１の駆動コイル８０と対向するようにブロック状をなす永久磁石９０が外側フレーム５０の内周面に４つ取り付けられる。永久磁石９０はその上面が外側フレーム５０の突出部５８’に突き当てられて外側フレーム５０の各辺の中央にそれぞれ取り付けられる。なお、４つの永久磁石９０は第１の駆動コイル８０と対向する面が例えばＮ極とされ、反対面がＳ極とされる。

上記のように第１の駆動コイル８０及び永久磁石９０が取り付けられた成形部品は基板１００上に搭載され、これによりアクチュエータ本体４０が完成する。基板１００は図４に示したように正方形とされ、各角部に設けられた穴１０１に支持部材７０の柱状部７３の下端が挿入され、例えば接着されて固定される。永久磁石９０が取り付けられた外側フレーム５０及び第１の駆動コイル８０が取り付けられた内側フレーム６０は基板１００上に、基板１００と所定距離、離間して位置される。

基板１００の中央部にはこの例では角が丸められた正方形の窓１０２が形成されており、この窓１０２の各辺に沿って基板１００上には第２の駆動コイル１１０がパターン形成されている。第２の駆動コイル１１０は図４に示したように長円形のループ形状を有し、外側フレーム５０に取り付けられた４つの永久磁石９０の下面とそれぞれ対向するように形成されている。

アクチュエータ本体４０にはカバー３０が被され、これによりカメラ用アクチュエータ２００が完成する。レンズユニット３００は内側フレーム６０の収容穴６１に収容保持され、カバー３０の開口３１から外部に臨むものとなる。

上記のような構成とされたカメラ用アクチュエータ２００によれば、支持部材７０の計８つの延伸部７５は外側フレーム５０と内側フレーム６０の間に位置して、それらをつないでおり、レンズユニット３００を収容保持する内側フレーム６０は延伸部７５により外側フレーム５０に対してＺ方向に変位可能に支持されている。

延伸部７５はこの例では角棒状をなし、外側フレーム５０と内側フレーム６０の互いに対向する部位を結ぶ直線を中心線とする形状とされており、延伸部７５の中心線はこの例では図３Ａに示したように内側フレーム６０がなす正方形の対角線Ｌ_１，Ｌ_２の延長線とされている。延伸部７５は内側フレーム６０のＺ方向における前側と後側にそれぞれ４つ設けられており、内側フレーム６０は正方形の４つの角部がこれら延伸部７５によって支持されている。なお、このような延伸部７５の配置構造であっても、エラストマよりなる延伸部７５は伸びるため、内側フレーム６０のＺ方向の変位は可能となる。レンズユニット３００の光軸Ｏは対角線Ｌ_１，Ｌ_２の交点に位置する。

内側フレーム６０は第１の駆動コイル８０に通電することにより、永久磁石９０の磁界と第１の駆動コイル８０に流れる電流との相互作用によってＺ方向に駆動される。

一方、外側フレーム５０は一端（下端）が基板１００に固定された支持部材７０の４つの柱状部７３によって支持されており、これら柱状部７３により基板１００に対してＸ方向及びＹ方向に変位可能とされている。

外側フレーム５０はＺ方向において永久磁石９０と対向して基板１００上に形成されている４つの第２の駆動コイル１１０に所要の通電を行うことにより、永久磁石９０と第２の駆動コイル１１０に流れる電流との相互作用によってＸ方向、Ｙ方向に駆動される。

以上、この発明の実施例について説明したが、この例では内側フレーム６０をＺ方向に変位可能に支持する第１の支持部材と外側フレーム５０をＸ方向及びＹ方向に変位可能に支持する第２の支持部材とが一体形成されてなる支持部材７０を具備するものとなっており、即ち支持部材７０の延伸部７５が第１の支持部材として機能し、柱状部７３が第２の支持部材として機能するものとなっているが、第１の支持部材と第２の支持部材を別体とすることもできる。

外側フレーム５０の枠形状及び内側フレーム６０の外形形状は正方形に限るものではなく、正方形以外の形状であってもよい。

基板１００はこの例ではリジッドなプリント配線板としているが、これに替え、フレキシブルプリント配線板を用いてもよい。フレキシブルプリント配線板を用いる場合は、金属板等のベース板上にフレキシブルプリント配線板を配置、固定するようにする。

内側フレーム６０をＺ方向に変位可能に支持する第１の支持部材（上述した例では延伸部７５）は、その中心線を内側フレーム６０の対角線Ｌ_１，Ｌ_２の延長線として内側フレーム６０の回りの４箇所に、かつＺ方向において２段に、上述した例では設けているが、これに限るものではない。内側フレーム６０の外形形状に応じて、つまり内側フレーム６０の外形形状が円形であるような場合には、例えば内側フレーム６０の回りの３箇所を第１の支持部材で支持するといった構成も採用することができる。また、内側フレーム６０の外形形状が方形であっても、必ずしも対角線の延長上に第１の支持部材が位置しなくてもよい。

第１の支持部材及び第２の支持部材は、それぞれ内側フレーム６０をＺ方向に変位可能に支持し、外側フレーム５０をＸ，Ｙ方向に変位可能に支持するものであるが、これらを導電性のエラストマで構成すれば、第１の駆動コイル８０のリード（リード線）として兼用することができる。

図９はこの場合のアクチュエータ本体の構成例を示したものであり、アクチュエータ本体４０’は上述したアクチュエータ本体４０と異なり、枠部７１’が２つに分断された導電性エラストマよりなる支持部材７０’を有するものとなっている。支持部材７０’をこのような構成とすれば、第１の駆動コイル８０のリードとして兼用することができ、第１の駆動コイル８０の両端は２つに分断された支持部材７０’のそれぞれに接続される。

１１ レンズ組立体 １２ ホルダ
１２ａ 筒状部 １３ コイル
１４ 永久磁石 １５ ヨーク
１５ａ 連結部 １５ｂ 外筒部
１６ 板バネ １６Ｕ 上側板バネ
１６Ｌ 下側板バネ １６ａ 内環部
１６ｂ 外環部 １６ｃ 連結部
１７ ストッパ １８ カバー
１９ ベース ２０ シート状電極
３０ カバー ３１ 開口
４０，４０’ アクチュエータ本体 ５０ 外側フレーム
５１ 開口 ５２ 上側角部
５３ 下側角部 ５４ 穴
５５ 溝 ５６ 切り欠き
５７ 凹部 ５８ 連結部
５８’ 突出部 ６０ 内側フレーム
６１ 収容穴 ６２ 基体
６３ 筒状部 ６４ 結合部
６５ 突出部 ６６ 溝
７０，７０’ 支持部材 ７１，７１’ 枠部
７２ ボス ７３ 柱状部
７４ ボス ７５ 延伸部
７６ 連結部 ７７ 突出部
８０ 第１の駆動コイル ９０ 永久磁石
１００ 基板 １０１ 穴
１０２ 窓 １１０ 第２の駆動コイル
１２０ キャリア １２１ ブリッジ部
１２２ 切り欠き ２００ カメラ用アクチュエータ
３００ レンズユニット

Claims (7)

1. カメラのレンズユニットを駆動するカメラ用アクチュエータであって、
   外側フレームと、
   前記レンズユニットを収容保持し、前記外側フレームの内側に位置する内側フレームと、
   前記外側フレームと前記内側フレームとの間に複数設けられ、前記外側フレームに対して前記内側フレームを前記レンズユニットの光軸方向に変位可能に支持する第１の支持部材と、
   前記内側フレームの外周面に取り付けられ、前記内側フレームを前記光軸方向に駆動するための第１の駆動コイルと、
   前記第１の駆動コイルと対向して前記外側フレームに取り付けられた永久磁石とを備え、
   前記第１の支持部材はエラストマよりなり、前記外側フレームと前記内側フレームの互いに対向する部位を結ぶ直線を中心線とする形状とされていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
2. 請求項１記載のカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記第１の支持部材は棒状をなし、前記内側フレームの前記光軸方向における前側と後側にそれぞれ複数設けられていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
3. 請求項１又は２記載のカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記内側フレームは方形状をなし、
   前記中心線は前記方形の対角線の延長線とされて前記方形の各角部が前記第１の支持部材によって支持されていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
4. 請求項１乃至３記載のいずれかのカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記外側フレームは一端が基板に固定されたエラストマよりなる複数の第２の支持部材により支持されて、前記光軸方向と直交し、かつ互いに直交する第１及び第２の方向に変位可能とされており、
   前記光軸方向において前記永久磁石と対向し、前記外側フレームを前記第１及び第２の方向に駆動するための複数の第２の駆動コイルが前記基板上に形成されていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
5. 請求項４記載のカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記第１の支持部材と前記第２の支持部材が一体成形されていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
6. 請求項５記載のカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記外側フレーム及び前記内側フレームは樹脂製とされ、前記第１及び第２の支持部材は前記外側フレーム及び前記内側フレームに２次成形されて形成されていることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。
7. 請求項５又は６記載のカメラ用アクチュエータにおいて、
   前記第１及び第２の支持部材が導電性を有することを特徴とするカメラ用アクチュエータ。

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