JP2017090902A - 電磁駆動モジュールおよびそれを用いるカメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
電磁駆動モジュールを提供する。
【解決手段】
固定部と、素子を支持するように構成された可動部と、複数の転動ボールと、駆動マグネットと、駆動コイルと、磁着素子とを含む電磁駆動モジュールを提供する。固定部および可動部は主軸に沿って配される。転動ボールおよび駆動マグネットは固定部と可動部との間に配置される。駆動コイルは駆動マグネットと対応するように配され、かつ可動部を主軸に垂直な方向に沿って移動させることができるように構成されている。磁着素子は駆動マグネットに対応するように配される。磁着素子と駆動マグネットとの間の磁力は、可動部、素子、および駆動マグネットに作用する重力の合計よりも大きい。
【選択図】図３

Description

本出願は、２０１５年１１月２日に出願された台湾特許出願第１０４１３５９９２号の優先権を主張し、当該出願の全体が本明細書に参照として援用される。

本発明は駆動モジュールおよびそれを用いるカメラ装置に関し、より詳細には電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電磁駆動モジュールおよびそれを用いるカメラ装置に関する。

一般に、電子装置は、素子を駆動して所定の距離移動させる駆動モジュールを備えている。例えば、一部のカメラ装置には、画質を向上させるように、ＯＩＳ（光学式手ぶれ補正機構（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ））駆動モジュールが備わっている。

しかしながら、従来の駆動モジュールは、駆動力を発生させるための複雑な駆動部材、例えばステッパモーター、超音波モーター、圧電アクチュエータなどを含み、かつ、駆動力が複数の伝動素子を介して伝達されなければならないため、組み立てが容易でない上に、製造コストが高い。さらに、従来の駆動モジュールは、その複雑な構成のために、サイズが大きく、かつ消費電力が大きい。

加えて、従来のカメラ装置におけるＯＩＳ（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏ）駆動モジュールは、複数の吊架ワイヤ（ｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｒｅｓ）を用いて、レンズ鏡筒を基板の上に吊設しているが、吊架ワイヤは一定の長さを要することから、カメラ装置の厚さもそれに応じて増大する。また、カメラ装置が画像を撮像するために用いられていないときでも、ベースに対するレンズ鏡筒の位置を維持するために、ＯＩＳ駆動モジュールは動作し続けていなくてはならず、電力を消費する。

よって、メーカーは、サイズが小さくかつ省電力という利点を持つ駆動モジュールを求めている。

特開２０１１−６５１４０号公報

したがって、本発明の目的の１つは、電子装置中に配置されたレンズアセンブリのような素子を駆動するための駆動力を提供するよう構成された電磁駆動モジュールを提供することにある。

本発明の１実施形態によれば、電磁駆動モジュールは、固定部、素子 (例えばレンズアセンブリ)を支持するように構成された可動部、複数の転動ボール、駆動マグネット、駆動コイル、および磁着素子（ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）を含む。固定部および可動部は主軸に沿って配されている。転動ボールおよび駆動マグネットは固定部と可動部との間に配置されている。駆動コイルは、 駆動マグネットに対応するように配され、かつ可動部を主軸に垂直な方向に移動させることができるように構成されている。磁着素子は駆動マグネットに対応するように配されている。磁着素子と駆動マグネットとの間の磁力は、可動部、素子および駆動マグネットに作用する重力の合計よりも大きい。

上述の実施形態において、複数の転動ボールには、第１の転動ボール、第２の転動ボール、第３の転動ボール、および第４の転動ボールが含まれる。第１、第２、および第３の転動ボールは可動部および固定部に直接接触し、第４の転動ボールは一定の間隔をあけて可動部または固定部と離れている。

上述の実施形態では、主軸に平行な方向における磁着素子の投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）は完全に駆動マグネット内に入る。

上述の実施形態において、固定部、駆動マグネット、および磁着素子はいずれも長方形である。駆動マグネットおよび磁着素子の長辺は固定部の側縁に平行である。

上述の実施形態において、電磁駆動モジュールは、可動部および駆動マグネットを取り囲むハウジングをさらに含む。主軸に垂直な方向において、可動部とハウジングとの間の距離は、駆動マグネットとハウジングとの間の距離よりも小さい。

上述の実施形態において、可動部は固定部に面する下面を有しており、複数の凹陥部が下面に形成されている。各凹陥部は転動ボールのうちの１つをそれぞれ収容するのに用いられる。

上述の実施形態では、主軸に垂直な方向において、転動ボールは駆動マグネットよりも主軸から遠く離れている。

上述の実施形態において、電磁駆動モジュールは、可動部と固定部との間に配置された基板をさらに含む。駆動コイルは基板上に配置される。基板は複数の切欠を有しており、転動ボールは切欠中に配置される。

本発明の他の目的は、上述した実施形態のうちの任意の１実施形態による電磁駆動モジュールを含むカメラ装置を提供することにある。当該カメラ装置は、可動部上に配置されたレンズアセンブリをさらに含む。

本発明の電磁駆動モジュールにおいて、可動部は固定部にスライド可能に接続する。従来の駆動モジュールに比べ、本発明の電磁駆動モジュールは、組み立てが容易であり、かつ厚さが小さいという長所を持つ。

添付の図面を参照にしながら、後続の詳細な説明および例を読むことにより、本発明をより十分に理解することができる。
本発明の第１の実施形態による電磁駆動モジュールの分解図を示している。 本発明の第１の実施形態による電磁駆動モジュールの概略図を示している。 図２の線Ａ−Ａ’に沿った断面概略図を示している。 図２の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面概略図を示している。 本発明の１実施形態によるカメラ装置の概略図を示している。 本発明の第２の実施形態による電磁駆動モジュールの分解図を示している。 本発明の第２の実施形態による電磁駆動モジュールの概略図を示している。 図７の線Ｃ−Ｃ’に沿った断面概略図を示している。

以下の詳細な記載では、説明の目的で、本発明が十分に理解されるように多数の特定の詳細および実施形態が記述される。以下の詳細な記載において述べられる特定の構成要素および構成は、本発明を明確に説明するために示されるものである。しかしながら、本明細書に示される例示的な実施形態が単に説明の目的のみに用いられ、かつ本発明概念がそれら例示的実施形態に限定されることなく様々な形で具体化され得るということは明らかであろう。加えて、本発明を明確に説明するために、各種異なる実施形態の図面では、類似および／または対応する数字を用いて、類似および／または対応する構成要素を示すことがある。ただし、各種異なる実施形態の図面における類似および／または対応する数字の使用は、各種異なる実施形態間の何らの相関関係も示さない。

本発明の図面における構成要素または装置は、当業者に知られた任意の形式または構成で示され得るという点に留意すべきである。さらに、“層が別の層の上にある（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）”、“層が別の層の上方に配置される”、“層が別の層上に配置される”、および“"層が別の層の上に配置される"という表現は、 層が別の層に直接接触することを示すだけでなく、層が別の層に直接接触せずに、当該層と別の層との間に配置される１つまたは複数の中間層が存在することをも示す。

本明細書では相対的表現が用いられる。例えば、“より低い（ｌｏｗｅｒ）”、底の（ｂｏｔｔｏｍ）”、“より高い（ｈｉｇｈｅｒ）”または“最も上の（ｔｏｐ）”との用語は、１つの構成要素の別の構成要素に対する位置を説明するのに用いられる。ある装置が上下反転している場合、“より低い”側に位置する構成要素は、“より高い”側に位置する構成要素となるであろうことが理解されなければならない。

“約（ａｂｏｕｔ）”および“実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）”という用語は、一般的には示された値の＋／−２０％、より一般的には示された値の＋／−１０％、さらにいっそう一般的には示された値の＋／−５％を意味する。本発明において示された値は近似値である。特定の記述がない場合、示された値には“約”または“実質的に”の意味が含まれる。

図１は、本発明の第１の実施形態による電磁駆動モジュール１の分解図を示している。電磁駆動モジュール１は、ハウジング１０、固定部２０、磁気素子ユニット３０、検知アセンブリ４０、回路板５０、コイルアセンブリ６０、可動部７０、転動アセンブリ８０、および駆動磁気アセンブリ９０を含む。電磁駆動モジュール１の構成要素は、追加されても、または省かれてもよく、本発明は本実施形態に限定されることはない。

本実施形態において、ハウジング１０は上ハウジング部材１１および１つまたは複数の側部ハウジング部材１２を含む。上ハウジング部材１１は長方形である。ハウジング１０は、上ハウジング部材１１の端部から固定部２０の方へ向かって伸びる４つの側部ハウジング部材１２を備える。側部ハウジング部材１２は互いに連結している。開口１３が上ハウジング部材１１の実質中央に形成され、主軸Ｍが開口１３を通る。

固定部２０は、ハウジング１０の側部ハウジング部材１２を介してハウジング１０に連結し、固定部２０とハウジング１０との間は、電磁駆動モジュール１のその他の構成要素を収容するためのスペースとなる。本実施形態では、固定部２０は基板２５を含む。基板２５の実質中央には開口２６が形成されており、主軸Ｍは開口２６を通る。さらに、固定部２０は、基板２５の上面２５１から上方に延伸する複数の平台、例えば平台２１、２２、２３、および２４を含んでいる。平台２１、２２、２３、および２４は開口２６の周囲に配されている。本実施形態では、開口２６は円形であり、平台２１、２２、２３、および２４は、開口２６の周方向に、一定の距離をあけて配されている。ただし、本発明は本実施形態に限定されることはなく、図示されない他の実施形態では、平台は異なる距離をあけて配される。例えば、平台２１、２２、および２３が第１の距離をあけて互いに離間し、平台２４は第２の距離をあけて平台２１または平台２３から離間する。第２の距離は第１の距離よりも大きい。また、平台２１、２２、２３、および２４の高さは同じでも、またはそれぞれ異なっていてもよい。例えば、平台２１、２２、および２３は第１の高さを有し、平台２４は第２の高さを有する。第１の高さは第２の高さとは異なる。

磁気素子ユニット３０および駆動磁気アセンブリ９０は磁場を生じて、可動部７０の固定部２０に対する位置を制限する。本実施形態では、磁気素子ユニット３０は４つの磁着素子３１および４つの連結部３２を含む。４つの磁着素子３１は、マグネット、またはその他の磁着材（ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）、例えば鉄、珪素鋼（ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｔｅｅｌ）、フェロニッケル（ｆｅｒｒｏ−ｎｉｃｋｅｌ）、コバルト鉄（ｆｅｒｒｏ−ｃｏｂａｌｔ）、ステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）、軟磁性フェライト（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅｒｒｉｔｅ）、またはこれらの磁性材料（特にマグネットおよび軟磁性材料）の組み合わせであってよい。４つの磁着素子３１の各々はいずれも長方形である。連結部３２の各々が、隣り合う２つの磁着素子３１を連結する。磁着素子３１および連結部３２は、同じ材料を用いて一体成形されていてよい。あるいは、磁着素子３１および連結部３２はそれぞれ異なる材料から作製されてもよい。

磁気素子ユニット３０は任意の適した方法により固定部２０に連結される。本実施形態では、磁気素子ユニット３０はインサート成形法により固定部２０上に配置される。詳細には、磁気素子ユニット３０の４つの連結部３２が平台２１、２２、２３、および２４にそれぞれ埋め込まれ、４つの磁着素子３１が固定部２０の上面２５１の外側に露出する。あるいは、磁気素子ユニット３０の全ての部分が固定部２０内に埋め込まれる。

検知アセンブリ４０は可動部７０の移動を検知するように構成され、検知信号を生成して制御ユニット（図示せず）に送る。制御ユニットは、検知アセンブリ４０からの検知信号に基づき、制御信号を送って可動部の移動を制御する。検知アセンブリ４０は固定部２０の所定の位置に配置される。本実施形態では、検知アセンブリ４０は２つのホールセンサ４１を含み、固定部２０は、固定部２０の上面２０１に形成された２つの受け入れ凹部をさらに含む。２つのホールセンサ４１は２つの受け入れ凹部中にそれぞれ配置される。

回路板５０は、外部装置からの電気信号を受信するように構成されている、かつ／または電源に接続されている。本実施形態では、回路板５０は固定部２０の上面２０１上に配置される。図１に示されるように、開口５１は回路板５０の実質中央（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌ ｃｅｎｔｅｒ）に形成され、主軸Ｍが開口５１を通る。複数の切欠５２が、開口５１の端部に形成され、かつ平台２１、２２、２３、および２４に対応するように配されている。

コイルアセンブリ６０は、駆動電流を受け取り、かつ可動部７０を駆動し固定部２０に対して移動させるための磁場を発生するよう構成されている。本実施形態では、コイルアセンブリ６０は基板６１および４つの駆動コイル６２を含む。４つの駆動コイル６２は、任意の適した方法によって基板６１上に形成することができ、かつ基板６１中に形成された回路を介して回路板５０に電気的に接続することができる。開口６４が基板６１の実質中央に形成され、主軸Ｍが開口６４を通る。複数の切欠６３が開口６４の端部に形成され、かつ平台２１、２２、２３、および２４に対応するように配されている。４つの駆動コイル６２は基板６１上に配置され、かつ開口６４の周囲に配される。しかしながら、本発明は本実施形態に限定されることはない。別の図示しない実施形態では、コイルアセンブリ６０の基板６１は省かれ、かつ４つの駆動コイル６２は回路板５０上に直接形成される。

可動部７０は、レンズアセンブリのような素子を支持するように構成されている。本実施形態では、可動部７０は上面７０１、下面７０２、および複数の側面７０３を含む。上面７０１は上ハウジング部材１１に直接対面しており、これらの間に素子は配置されない。下面７０２は固定部２０に面している。本実施形態では、上面７０１および下面７０２はいずれも長方形であり、可動部７０は４つの側面７０３を含む。各側面７０３は上面７０１を下面７０２に連結する。通路７５が主軸Ｍに沿って可動部７０を貫通し、開口１３に対応するように配されている。

図２は、本発明の第１の実施形態による電磁駆動モジュール１の平面概略図を示している。図３は、図２の線Ａ−Ａ’に沿った断面概略図を示している。本実施形態では、４つの凹部７１、７２、７３、および７４が可動部７０の下面７０２に形成され、かつ平台２１、２２、２３、および２４に対応するように配されている。本実施形態において、凹部７１、７２、７３、および７４の形状は、対応する平台２１、２２、２３、および２４に合うものとなっている。

本実施形態では、４つの凹部７１、７２、７３、および７４と対応する平台２１、２２、２３、および２４との間の距離は異なり、これらは一定の距離で離間しているのではない。例えば、主軸Ｍに平行な方向において、凹部７４と対応する平台２４との間の距離は、凹部７１、７２、および７３と対応する平台２１、２２、および２３との間の距離よりも大きい。

転動アセンブリ８０は可動部７０と固定部２０との間に配置される。転動アセンブリ８０は、可動部７０を固定部２０の上に支持するように構成されている。詳細には、転動アセンブリ８０には複数の転動ボール、例えば第１の転動ボール８１、第２の転動ボール８２、第３の転動ボール８３、および第４の転動ボール８４が含まれる。第１、第２、第３、および第４の転動ボール８１、８２、８３、および８４は、４つの凹部７１、７２、７３、および７４と平台２１、２２、２３、および２４との間のスペースにそれぞれ配置される。さらに、図３に示されるように、４つの転動ボール８１、８２、８３、および８４は回路板５０の切欠５２およびコイルアセンブリ６０の切欠６３内に配置される。

本実施形態では、４つの転動ボール８１、８２、８３、および８４は同じ直径を有する。主軸Ｍに平行な方向において、凹部７１、７２、および７３の各々は、４つの転動ボール８１、８２、８３、および８４の直径と同じ距離だけ、それぞれ対応する平台２１、２２、および２３から離間するが、凹部７４は、４つの転動ボール８１、８２、８３、および８４の直径よりも大きい距離だけ、対応する平台２４から離間する。その結果、第１、第２、第３の転動ボール８１、８２、および８３は、凹部７１、７２、および７３の底部ならびに平台２１、２２、および２３の表面と同時に直接接触し、一方、第４の転動ボール８４は、凹部７４の底部および平台２４の表面と同時に接触しない。つまり、第４の転動ボール８４は、凹部７４の底部または平台２４の表面から一定の間隔で離間する。

本実施形態では、第１、第２、および第３の転動ボール８１、８２、および８３は可動部７０を支持するための３つの支点となり、電磁駆動モジュール１が静止状態または動作状態にあるとき、可動部７０は固定部２０に対して水平に移動する。さらに、第４の転動ボール８４と凹部７４の底部または平台２４の表面との間に形成される間隔が緩衝エレメントとして機能するため、電磁駆動モジュール１の可動部７０上に配置された素子（複数の素子）の衝撃ダメージが回避される。ただし、本発明の実施形態には多数の変化および修飾を加え得ることが理解されなければならない。

例えば、図示しない別の実施形態では、第４の転動ボール８４の直径は第１、第２、第３の転動ボール８１、８２、および８３の直径よりも小さい。さらに、凹部７１、７２、７３、および７４の各々は、第１、第２、および第３の転動ボール８１、８２、および８３の直径と同じ距離だけ、それぞれ対応する平台２１、２２、２３、および２４から離間する。上記の構成において、４つの転動ボール８１、８２、８３、および８４が、４つの凹部７１、７２、７３、および７４と平台２１、２２、２３、および２４との間のスペースに位置するとき、第１、第２、および第３の転動ボール８１、８２、および８３は、対応する凹部７１、７２、および７３の底部ならびに対応する平台２１、２２、および２３の表面と直接接触する。しかし、第４の転動ボール８４は凹部７４の底部および平台２４の表面と同時に接触しない。つまり、第４の転動ボール８４、凹部７４の底部または平台２４の表面から一定の間隔で離間する。

図４は、図２の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面概略図を示している。本実施形態では、図４に示されるように、４つの凹陥部７０４（図４には２つの凹陥部７０４のみが示されている）が可動部７０の下面７０２に形成されている。４つの凹陥部７０４の各々は可動部７０の側面７０３の１つにそれぞれ接触している。

駆動磁気アセンブリ９０は４つの駆動マグネット９１を含む。４つの駆動マグネット９１は４つの凹陥部７０４中にそれぞれ配置される。本実施形態では、図４に示されるように、４つの駆動マグネット９１（図４には２つの駆動マグネット９１のみが示されている）は４つの磁着素子３１（図４には２つの磁着素子３１のみが示さている）に対応するよう配されている。４つの磁着素子３１と４つの駆動マグネット９１との間に生じた磁力は、可動部７０および可動部７０上に配置された全ての素子に作用する重力よりも大きい。例えば、可動部７０がレンズアセンブリ（図４には未図示）を支持するように構成されている場合、４つの磁着素子３１と４つの駆動マグネット９１との間に生じた磁力は可動部７０およびレンズアセンブリに作用する重力よりも大きい。

本実施形態では、４つの駆動マグネット９１はいずれも長方形であり、かつ４つの磁着素子３１はいずれも長方形である。駆動マグネット９１および磁着素子３１の長辺は隣接する側部ハウジング部材１２に平行である。

また、駆動マグネット９１の短辺の幅は磁着素子３１の短辺の幅よりも大きい。駆動マグネット９１の短辺の幅と磁着素子３１の短辺の幅との比の値は、所望の電磁駆動モジュール１の特性に基づいて調整可能である。１つの例示的実施形態では、これらの比の値は約０．０１から約１００までの範囲とすることができる。静止状態において、磁着素子３１の各々は、対応する駆動マグネット９１の実質中央に揃う（ａｌｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ）位置にあり、かつ各々の磁着素子３１の投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）は、主軸Ｍに平行な方向において、対応する駆動マグネット９１中に完全に入る。

また、図４に示されるように、本実施形態では、主軸Ｍに垂直な方向における凹陥部７０４の幅が駆動マグネット９１の幅よりも大きいため、結果として可動部７０とハウジング１０との間の距離が、各駆動マグネット９１とハウジング１０との間の距離とは異なったものとなる。例えば、可動部７０の側面７０３と側部ハウジング部材１２との間の距離はｄ１であり、各駆動マグネット９１と側部ハウジング部材１２との間の距離はｄ２であり、距離ｄ１は距離ｄ２よりも小さい。これら駆動磁気アセンブリ９０に関する特徴の利点は以下の段落で述べる。

図１〜図４を参照にする。本発明の１実施形態によれば、電磁駆動モジュール１の動作方法は以下のように説明される。

本実施形態では、電磁駆動モジュール１が静止状態にあるとき、可動部７０は、駆動マグネット９１および磁着素子３１によって生じる磁力により固定部２０上に位置する。このとき磁力は、可動部７０および可動部７０上に配置された全ての素子に作用する重力よりも大きいため、可動部７０のＺ軸の方向（主軸Ｍに平行）の移動が制限される。さらに、可動部７０は第１、第２、および第３の転動ボール８１、８２、および８３によって固定部２０上に位置しているため、可動部７０は固定部２０に対して平行に保たれる。可動部が吊架ワイヤ（ｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｒｅｓ）で固定部上方に吊設される従来技術に比して、本発明の電磁駆動モジュール１は可動部７０の固定部２０に対する位置を制限するためのさらなる電力を必要とせず、よって消費電力がより少なくてすむ。また、可動部に固定された全ての駆動マグネット９１と、固定部に固定された全ての磁着素子３１との間に作用する磁気吸引力の合計は、可動部７０および可動部７０上に配置された全ての素子に対して作用する重力より大きい。そのため、重力が、可動部７０等に対して、磁気吸引力に逆らって固定部６０と可動部７０等とを引き離す方向（Ｚ軸正方向）に作用した場合であっても、可動部７０等のＺ軸の方向（主軸Ｍに平行）の移動が制限される。

電磁駆動モジュールを駆動するため、電子装置の制御ユニットは駆動電流を発して電磁駆動モジュール１の駆動コイル６２に送ることができ、これにより可動部７０が駆動されて、駆動コイル６２と駆動マグネット９１との間に生じた磁力により、主軸Ｍと垂直な方向に、主軸Ｍに揃う位置まで移動する。電磁駆動モジュール１の動作中、検知アセンブリ４０のホールセンサ４１は継続的に駆動マグネット９１の磁場の変化を検出して、可動部７０の位置に関する信号を制御ユニットに送り、閉ループ制御を形成する。

本実施形態では、駆動マグネット９１および磁着素子３１の長辺が、隣接する側部ハウジング部材１２に平行であるという特徴のために、磁気吸引力（ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅ）が対称に分布する。故に、可動部７０の移動中に、回転変位（ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）（Ｚ軸に対する可動部７０の回動による、所謂クロストーク）が起こらないようになる。よって可動部７０の制御精度が向上する。

さらに、主軸Ｍに平行な方向における各磁着素子３１の投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）が、対応する駆動マグネット９１内に完全に入るため、可動部７０に過度な移動が生じても、磁気吸引力は減衰することがない。

また、可動部７０とハウジング１０との間の距離が各駆動マグネット９１とハウジング１０との間の距離よりも小さいため、可動部７０の移動中、可動部７０が側部ハウジング部材１２に当たったとき、側面７０３が駆動マグネット９１を保護して側部ハウジング部材１２にぶつからないようにする。よって、電磁駆動モジュール１の信頼性が向上する。

図５は、本発明の第１の実施形態によるカメラ装置２の概略図を示している。本実施形態では、カメラ装置２は、電磁駆動モジュール１、レンズアセンブリ３、主回路板４、および光学センサー５を含む。レンズアセンブリ３は可動部７０の通路７５中に配置され、かつ主軸Ｍに沿って配された１つまたは複数のレンズを含む。レンズの光学軸は主軸Ｍに重なる。本実施形態では、磁気素子ユニット３０と駆動磁気アセンブリ９０との間の磁気吸引力は、レンズアセンブリ３の重量に基づいて設計される。例えば、磁気素子ユニット３０と駆動磁気アセンブリ９０との間の磁気吸引力は、レンズアセンブリ３、可動部７０および駆動磁気アセンブリ９０に作用する重力よりも大きい。光学センサー５は主回路板４上に配置され、かつ主軸Ｍに揃っている。例えば、光学センサー５はＣＭＯＳセンサーである。光学センサー５はレンズアセンブリ３を通過する光を受けて、画像信号を生成する。

本実施形態では、カメラ装置２が画像を撮像するのに用いられるとき、レンズアセンブリ３の位置は電磁駆動モジュール１により継続的に調整されるため、カメラ装置２が揺れたとしても、レンズアセンブリ３を通る光は正確に導かれ得る。結果として、カメラ装置２の画質が向上する。

図６は、本発明の第２の実施形態による電磁駆動モジュール１ａの分解図を示している。電磁駆動モジュール１ａは、ハウジング１０ａ、固定部２０ａ、磁気素子ユニット３０ａ、検知アセンブリ４０ａ、回路板５０ａ、コイルアセンブリ６０ａ、可動部７０ａ、転動アセンブリ８０ａ、および駆動磁気アセンブリ９０ａを含む。電磁駆動モジュール１ａの構成要素は、追加されても、または省かれてもよく、本発明は本実施形態に限定されることはない。

本実施形態において、ハウジング１０ａは上ハウジング部材１１ａおよび１つまたは複数の側部ハウジング部材１２ａを含む。上ハウジング部材１１ａは長方形である。（なお、本明細書における長方形の概念には、４辺の長さが等しい正方形と、隣接する辺の長さが異なる長方形とが含まれる。）ハウジング１０ａは、上ハウジング部材１１ａの端部から固定部２０ａの方へ向かって伸びる４つの側部ハウジング部材ａを含んでいる。側部ハウジング部材１２ａは互いに連結している。開口１３ａが上ハウジング部材１１ａの実質中央に形成され、主軸Ｍが開口１３ａを通る。

固定部２０ａは、ハウジング１０ａの側部ハウジング部材１２ａを介してハウジング１０ａに連結し、固定部２０ａとハウジング１０ａとの間が、電磁駆動モジュール１ａのその他の構成要素を収容するためのスペースとして形成される。本実施形態では、固定部２０ａは基板２５ａを含む。基板２５ａの実質中央には開口２６ａが形成されており、主軸Ｍは開口２６ａを通る。さらに、固定部２０ａは、基板２５ａの上面から上方に延伸する複数の平台、例えば平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａを含んでいる。平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａは、基板２５ａの２つの側縁２５０ａのコーナー部に配されている。平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａの高さは同じでも、それぞれ異なっていてもよい。例えば、平台２１ａ、２２ａ、および２３ａの高さは、平台２４ａの高さとは異なる。

磁気素子ユニット３０ａおよび駆動磁気アセンブリ９０ａは磁場を生じて、可動部７０ａの固定部２０ａに対する位置を制限する。本実施形態では、磁気素子ユニット３０ａは４つの磁着素子３１ａを含む。４つの磁着素子３１ａは、マグネット、またはその他の磁着材（ｍａｇｎｅｔｉｃ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）、例えば鉄、珪素鋼（ｓｉｌｉｃｏｎ ｓｔｅｅｌ）、フェロニッケル（ｆｅｒｒｏ−ｎｉｃｋｅｌ）、コバルト鉄（ｆｅｒｒｏ−ｃｏｂａｌｔ）、ステンレス鋼（ｓｔａｉｎｌｅｓｓ ｓｔｅｅｌ）、軟磁性フェライト（ｓｏｆｔ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｅｒｒｉｔｅ）、またはこれらの組み合わせであってよい。磁気素子ユニット３０ａは、任意の適した方法で固定部２０ａに接続される。本実施形態では、固定部２０ａの上面に４つの収容凹部が形成され、これらは４つの平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａにそれぞれ隣接するように配されている。４つの磁着素子３１ａは４つの収容凹部中に配置される。

検知アセンブリ４０ａは可動部７０ａの移動を検知するように構成され、検知信号を生成して制御ユニット（図示せず）に送る。制御ユニットは、検知アセンブリ４０ａからの検知信号に基づき、制御信号を送って可動部の移動を制御する。検知アセンブリ４０ａは固定部２０の所定の位置に配置される。本実施形態では、検知アセンブリ４０ａは２つのホールセンサ４１ａを含み、固定部２０ａは、固定部２０ａの上面に形成された２つの受け入れ凹部をさらに含む。２つのホールセンサ４１ａは２つの受け入れ凹部中にそれぞれ配置される。

回路板５０ａは、外部装置からの電気信号を受信するように構成されている、かつ／または電源に接続されている。本実施形態では、回路板５０ａは固定部２０ａ上に配置されている。図６に示されるように、回路板５０ａは４つの側部５０１ａを含み、２つの側部５０１ａどうしが連結側部５０２ａにより互いに連結する。連結側部５０２ａの位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）および形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、対応する平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａの内縁の位置および形状と合うものとなっている。

コイルアセンブリ６０ａは、駆動電流を受け取り、かつ可動部７０ａを駆動し固定部２０ａに対して移動させるための磁場を発生するように構成されている。本実施形態では、コイルアセンブリ６０ａは基板６１ａおよび４つの駆動コイル６２ａを含む。４つの駆動コイル６２ａは、任意の適した方法によって基板６１ａ上に形成されてよく、かつ基板６１ａ中に形成された回路を介して回路板５０ａに電気的に接続されてよい。開口６４ａが基板６１ａの実質中央に形成され、主軸Ｍが開口６４ａを通る。図６に示されるように、基板６１ａは４つの側部６１１ａを含み、２つの側部６１１ａどうしが連結側部６１２ａにより互いに連結する。連結側部６１２ａの位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）および形状（ｐｒｏｆｉｌｅ）は、対応する平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａの内縁の位置および形状と合うものとなっている。４つの駆動コイル６２ａは基板６１ａ上に配置され、かつそれぞれ４つの連結側部６１２ａに隣接するように配されている。しかしながら、本発明は本実施形態に限定されることはない。別の図示しない実施形態では、コイルアセンブリ６０ａの基板６１ａは省かれ、かつ４つの駆動コイル６２ａは回路板５０ａ上に直接形成される。

可動部７０ａは、レンズアセンブリのような素子を支持するよう構成されている。本実施形態では、可動部７０ａは上面７０１ａ、下面７０２ａ、および複数の側面７０３ａを含む。上面７０１ａは上ハウジング部材１１ａに直接対面している。下面７０２ａは固定部２０ａに面している。本実施形態では、上面７０１ａおよび下面７０２ａはいずれも長方形であり、可動部７０ａは４つの側面７０３を含む。各側面７０３ａは上面７０１ａを下面７０２ａに連結している。通路７５ａが、主軸Ｍに沿って可動部７０ａを貫通しており、かつ開口１３ａに対応するように配されている。

図７は、本発明の第２の実施形態による電磁駆動モジュール１ａの平面概略図を示している。図８は、図７のＣ−Ｃ’線に沿った断面概略図を示している。本実施形態では、４つの凹部７１ａ、７２ａ、７３ａ、および７４ａが可動部７０ａの下面７０２ａに形成され、かつ平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａに対応するように配されている。本実施形態において、凹部７１ａ、７２ａ、７３ａ、および７４ａの形状は、対応する平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａに合うものとなっている。

本実施形態では、４つの凹部７１ａ、７２ａ、７３ａ、および７４ａと対応する平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａとの間の距離はそれぞれ異なり、これらは一定の距離で離間しているのではない。例えば、主軸Ｍに平行な方向において、凹部７４ａと対応する平台２４ａとの間の距離は、凹部７１ａ、７２ａ、および７３ａと対応する平台２１ａ、２２ａ、および２３ａとの間の距離よりも大きい。

転動アセンブリ８０ａは可動部７０ａと固定部２０ａとの間に配置される。転動アセンブリ８０ａは、可動部７０ａを固定部２０ａの上に支持するように構成されている。詳細には、転動アセンブリ８０ａには複数の転動ボール、例えば第１の転動ボール８１ａ、第２の転動ボール８２ａ、第３の転動ボール８３ａ、および第４の転動ボール８４ａが含まれる。第１、第２、第３、および第４の転動ボール８１ａ、８２ａ、８３ａ、および８４ａは、４つの凹部７１ａ、７２ａ、７３ａ、および７４ａと平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａとの間のスペースにそれぞれ配置される。

図１〜４に示した実施形態に類似して、本実施形態では、４つの転動ボールのうち１つは、凹部の底部および平台と同時には接触せず、その転動ボールと凹部の底部または平台との間には間隙が形成される。例えば、第４の転動ボール８４ａは、凹部７４ａの底部および平台２４ａと同時に接触せず、凹部７４ａの底部または平台２４ａと一定の間隔で離間している。

図８を参照されたい。本実施形態では、４つの凹陥部７０４ａ（図８には２つの凹陥部７０４ａのみが示されている）が可動部７０ａの下面７０２ａに形成されている。凹陥部７０４ａの延伸方向は、隣接する側面７０３ａの延伸方向と平行ではなく、これら２つの方向の間に夾角（ｉｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｇｌｅ）が形成される。さらに、主軸Ｍに垂直な方向において、平台２１ａ、２２ａ、２３ａ、および２４ａは凹陥部７０４ａよりも主軸Ｍから遠くに離れている。

駆動磁気アセンブリ９０ａは４つの駆動マグネット９１ａを含む。４つの駆動マグネット９１ａは４つの凹陥部７０４ａ中にそれぞれ配置される。本実施形態では、図７に示されるように、４つの駆動マグネット９１ａ（図７には２つの駆動マグネット９１ａのみが示されている）は、４つの磁着素子３１ａ（図７には２つの磁着素子３１ａのみが示さている）に対応するよう配されている。４つの磁着素子３１ａと４つの駆動マグネット９１ａとの間に発生した磁力は、可動部７０ａおよび可動部７０ａ上に配置された全ての素子に作用する重力よりも大きい。

本実施形態では、第１、第２、第３、および第４の転動ボール８１ａ、８２ａ、８３ａ、および８４ａは、固定部２０ａの４つの各コーナー部にそれぞれ配置される。主軸Ｍに垂直な方向において、第１、第２、第３、および第４の転動ボール８１ａ、８２ａ、８３ａ、および８４ａは駆動マグネット９１ａよりも主軸Ｍから遠く離れている。その結果、電磁駆動モジュール１ａのサイズが縮小される。

本発明の電磁駆動モジュールの実施形態では、可動部は固定部に接触して、スライド可能に配置される。従来技術における可動部を吊設するための吊架ワイヤー（ｈａｎｇｉｎｇ ｗｉｒｅｓ）が省かれるため、電磁駆動モジュールの厚みが小さくなる。加えて、駆動マグネットと磁着素子との間に生じる磁力により、可動部の制御精度が向上する。結果として、本発明の電磁駆動モジュールがカメラ装置中に用いられると、カメラ装置の画質がより高まる。

実施形態およびそれらの利点を詳細に記載したが、添付の特許請求の範囲により定義される実施形態の精神および範囲から逸脱しない限りにおいて、様々な変化、置換および変更をここに加え得ることが理解されなければならない。また、本出願の範囲は、本明細書中に記載したプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、およびステップの特定の実施形態に限定されることは意図されていない。本開示から当業者が容易に理解できるように、本明細書に記載した対応する実施形態と実質的に同じ機能を果たす、または実質的に結果を達成する既存のもしくは後に開発されるであろうプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、およびステップは、本開示に基づいて利用され得る。したがって、添付の特許請求は、かかるプロセス、機械、製造、物の組成、手段、方法、およびステップを、その範囲に包含するよう意図されている。さらに、各請求項は単独の実施形態を構成し、いくつかの請求項および実施形態の組み合わせは本開示の範囲内に入る。

１、１ａ…電磁駆動モジュール
２…カメラ装置
３…レンズアセンブリ
４…主回路板
５…光学センサー
１０、１０ａ…ハウジング
１１、１１ａ…上ハウジング部材
１２、１２ａ…側部ハウジング部材
１３、１３ａ…開口
２０、２０ａ…固定部
２０１…上面
２１、２１ａ…平台
２２、２２ａ…平台
２３、２３ａ…平台
２４、２４ａ…平台
２５、２５ａ…基板
２５０ａ…側縁
２５１…上面
２６、２６ａ…開口
３０、３０ａ…磁気素子ユニット
３１、３１ａ…磁着素子
３２…連結部
４０、４０ａ…検知アセンブリ
４１、４１ａ…ホールセンサ
５０、５０ａ…回路板
５０１ａ…側部
５０２ａ…連結側部
５１、５１ａ…開口
５２…切欠
６０、６０ａ…コイルアセンブリ
６１、６１ａ…基板
６１１ａ…側部６１
６１２ａ…連結側部
６２、６２ａ…駆動コイル
６３…切欠
６４…開口
７０、７０ａ…可動部
７０１、７０１ａ…上面
７０２、７０２ａ…下面
７０３、７０３ａ…側面
７０４、７０４ａ…凹陥部
７１、７１ａ…凹部
７２、７２ａ…凹部
７３、７３ａ…凹部
７４、７４ａ…凹部
７５、７５ａ…開口
８０、８０ａ…転動アセンブリ
８１、８１ａ…第１の転動ボール
８２、８２ａ…第２の転動ボール
８３、８３ａ…第３の転動ボール
８４、８４ａ…第４の転動ボール
９０、９０ａ…駆動磁気アセンブリ
９１、９１ａ…駆動マグネット
ｄ１…距離
ｄ２…距離
Ｍ…主軸

Claims (10)

1. 電磁駆動モジュールであって、
   素子を支持するように構成された可動部と、
   前記可動部と共に主軸に沿って配された固定部と、
   前記固定部と前記可動部との間に配置された複数の転動ボールと、
   前記固定部と前記可動部との間に配置された駆動マグネットと、
   前記駆動マグネットと対応するように配されていると共に、前記可動部を前記主軸と垂直な方向に移動させることができるように構成された駆動コイルと、
   前記駆動マグネットに対応するように配された磁着素子と、
   を含み、
   前記磁着素子と前記駆動マグネットとの間の磁力が、前記可動部、前記素子、および前記駆動マグネットに作用する重力の合計よりも大きい、電磁駆動モジュール。
2. 前記複数の転動ボールには第１の転動ボール、第２の転動ボール、第３の転動ボール、および第４の転動ボールが含まれ、
   前記第１、第２、および第３の転動ボールは前記可動部および前記固定部に直接接触し、前記第４の転動ボールは前記可動部または前記固定部と一定の間隔で離間している、請求項１に記載の電磁駆動モジュール。
3. 前記主軸に平行な方向における前記磁着素子の投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）が、完全に前記駆動マグネット内に入る、請求項１又は２に記載の電磁駆動モジュール。
4. 前記固定部、前記駆動マグネット、および前記磁着素子がいずれも長方形であり、
   前記駆動マグネットおよび前記磁着素子の長辺が、前記固定部の側縁に平行である、請求項１から３のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
5. 前記可動部および前記駆動マグネットを取り囲むハウジングをさらに含み、
   前記主軸に垂直な方向において、前記可動部と前記ハウジングとの間の距離が、前記駆動マグネットと前記ハウジングとの間の距離よりも小さい、請求項１から４のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
6. ハウジングと、前記主軸に対応するよう配され、前記ハウジングに形成された開口と、をさらに含み、
   前記素子を収容するように構成された通路が、前記主軸に沿って前記可動部を貫き、かつ 前記開口に面している、請求項１から５のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
7. 前記可動部が、前記固定部に面する下面を備え、前記下面に複数の凹部が形成されており、
   前記凹部の各々は、前記複数の転動ボールのうちの１つを、それぞれを収容するのに用いられる、請求項１から６のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
8. 前記主軸に垂直な方向において、前記複数の転動ボールは、いずれも前記駆動マグネットよりも前記主軸から遠く離れている、請求項１から７のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
9. 前記駆動マグネットが前記可動部に配置されており、かつ前記駆動コイルおよび前記磁着素子が前記固定部に配置されている、請求項１から８のいずれかに記載の電磁駆動モジュール。
10. カメラ装置であって、
    レンズアセンブリと、
    前記レンズアセンブリを支持するように構成された可動部と、
    前記可動部と共に主軸に沿って配された固定部と、
    前記固定部と前記可動部との間に配置された複数の転動ボールと、
    前記固定部と前記可動部との間に配置された駆動マグネットと、
    前記駆動マグネットと対応するように配されていると共に、前記可動部を前記主軸と垂直な方向に移動させることができるように構成された駆動マグネットと、
    前記駆動マグネットに対応するように配された磁着素子と、
    を含み、
    前記磁着素子と前記駆動マグネットとの間の磁力が前記可動部、前記素子、および前記駆動マグネットに作用する重力の合計よりも大きい、カメラ装置。

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