JP2022042985A - 光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】光学部材の前端部の移動量が小さく、小型化できる光学部材駆動装置を提供する。【解決手段】光学部材駆動装置１００は、レンズ体１０２を有する光学部材であるカメラモジュール１０１と、底板９と、カメラモジュール１０１の後面に設けられ、凸球面を有するスライダ１０６と、底板９の前面に設けられ、スライダ１０６を少なくても３点で受ける受部１０８とを具備する。凸球面を有するスライダ１０６を少なくても３点で受ける受部１０８を具備することにより、カメラモジュール１０１はスライダ１０６と共にスライダ１０６の凸球面の中心を中心にして傾動する。【選択図】図５

Description

本発明は、スマートフォン等の電子機器に用いられる光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。

スマートフォン等の電子機器に用いられるカメラ装置の中には、レンズ体と画像センサとを有する光学部材をＸ軸やＹ軸の軸周りに傾動させて手振れ補正を行うものがある。この種のカメラ装置に関わる技術を開示した文献として、特許文献１がある。この文献１に開示された撮影用光学装置は、ベースの中心にピボット部を設け、このピボット部により光学部材の底面の中心を支持し、光学部材におけるＸ、及びＹ方向に対向する外面に手振れ補正用の磁石を設けるとともに、固定カバーの内面に手振れ補正用のコイルを設けたものである。この装置では、コイルに電流を流すと、光学部材が、ピボット部に支持された点を中心として傾動する。

特開２００９－２９４３９３Ａ号公報

しかしながら、特許文献１の技術の場合、光学部材が、ピボット部に支持された後端部を中心として傾動するため、光学部材の前端部のＸＹ方向の移動量が大きくなり、装置の大きさが大きくなるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学部材の前端部の移動量が小さく、小型化できる光学部材駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の好適な態様であるレンズ駆動装置は、レンズ体を有する光学部材と、底板と、前記光学部材の後面に設けられ、凸球面を有するスライダと、前記底板の前面に設けられ、前記スライダを少なくても３点で受ける受部とを具備することを特徴とする。

この態様において、前記受部は、凹球面を有し、前記凸球面が前記凹球面上に摺動可能に保持されていてもよい。

また、前記凸球面と前記凹球面はその中心と半径が一致していてもよい。

また、前記受部は、３つの凸部を有し、前記凸球面が前記３つの凸部上に摺動可能に保持されていてもよい。

また、前記３つの凸部は、前記レンズ体の光軸の方向から見て、前記光軸をその内部に含む三角形の頂点の位置にあってもよい。

また、前記光学部材を覆い、前記底板と組み合わされるカバーを具備し、前記光学部材の外面及び前記カバーの内面の一方にコイルが、他方に前記コイルに対向して磁石が設けられていてもよい。

また、前記レンズ体の光軸方向において、前記凸球面の中心の位置は、前記コイル及び前記磁石の位置と同じであってもよい。

本発明の別の好適な態様であるカメラ装置は、上記の光学部材駆動装置を備えることを特徴とする。

本発明の別の好適な態様である電子機器は、上記のカメラ装置を備えることを特徴とする。

本発明による光学部材駆動装置は、レンズ体を有する光学部材と、底板と、前記光学部材の後面に設けられ、凸球面を有するスライダと、前記底板の前面に設けられ、前記スライダを少なくても３点で受ける受部とを具備する。凸球面を有するスライダを少なくても３点で受ける受部を具備することにより、光学部材はスライダと共にスライダの凸球面の中心を中心にして傾動する。これによって、傾動の中心を光学部材の内部に設けることができ、光学部材の前端部の移動量を小さくできる。よって、小型化できる光学部材駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である光学部材駆動装置１００を含むカメラ装置２００が搭載されたスマートフォン２０１の正面図である。 図１の光学部材駆動装置１００の斜視図である。 図２の光学部材駆動装置１００を分解した斜視図である。 図２から、カバー１、カメラモジュール１０１、第２ＦＰＣ８、及び底板９を除いた斜視図である。 図２のＡ－Ａ’線断面図である。 図２の第２ＦＰＣ８を示す図である。 図６の第２ＦＰＣ８を展開した図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態である光学部材駆動装置１００を含むカメラ装置２００は、スマートフォン２０１の筐体内に収容される。

カメラ装置２００は、光学部材としてのカメラモジュール１０１と、カメラモジュール１０１を保持する光学部材駆動装置１００とを有する。カメラモジュール１０１は、レンズ体１０２と、画像センサ１０３と、レンズ駆動装置１０４と、これらを覆う直方体状の筐体１０５とを有する。画像センサ１０３は、レンズ体１０２を経由して入射する光を画像信号に変換して出力する。レンズ駆動装置１０４は、レンズ体１０２を、その光軸と平行な方向に沿って駆動するが、無くても構わない。

ここでは、ＸＹＺ直交座標系が用いられ、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交する。レンズ体１０２の光軸方向は、非稼働状態においてＺ方向と平行である。また、レンズ体１０２から見て被写体の側が＋Ｚ側であり、前側と称し、その反対側（画像センサ１０３側）が－Ｚ側であり、後側と称することがある。また、前側を向いた面を前面、後側を向いた面を後面という。また、Ｚ軸に平行な面において、光軸に近づく方向に向いた面を内面、光軸から離れる方向に向いた面を外面という。

図３に示すように、光学部材駆動装置１００は、カバー１、第１ＦＰＣ２、２つのホール素子３、４つのコイル４、４つの磁石５、フレーム６、４つのリーフスプリング７、スライダ１０６、第２ＦＰＣ８、及び底板９を有する。

カバー１は、四角形の前板１７と、前板１７の四辺から－Ｚ側に延在する４つの側板１８とを有する。カバー１の前板１７には、四角形の貫通孔１９が設けられている。カバー１と四角形の底板９は、外筐体として組み合わされている。この外筐体内に、第１ＦＰＣ２、ホール素子３、コイル４、磁石５、フレーム６、リーフスプリング７、カメラモジュール１０１、スライダ１０６、及び第２ＦＰＣ８が保持される。カメラモジュール１０１は、カバー１の貫通孔１９から＋Ｚ側に露出する。

フレーム６は、その内部にカメラモジュール１０１を固定するためのもので、Ｚ方向に延在する４つの壁で構成される枠状体である。カメラモジュール１０１が装着されると、その筐体１０５の４つの側面は、フレーム６に囲まれて接着剤を介してフレーム６に固定される。フレーム６の外面には、カメラモジュール１０１を駆動する駆動部としても磁石５が固定されている。磁石５は、直方体状の２つの磁石片がＺ方向に並んで構成されている。２つの磁石片は、板面方向の磁極が逆の磁極となるように着磁されている。各磁石５は、上記のような磁極配置となるように１つの磁石片が配置されてもよい。また、各磁石5は、フレーム６ではなく、カメラモジュール１０１に直接固定してもよく、また、カメラモジュール１０１内のレンズ駆動用の磁石が兼ねてもよい。

カバー１の４つの側板１８の内側には、第１ＦＰＣ２が設けられている。第１ＦＰＣ２は、－Ｘ側、＋Ｙ側、＋Ｘ側、及び－Ｙ側の側板１８にそれぞれ固定される第１板部２１ａ、第２板部２１ｂ、第３板部２１ｃ、及び第４板部２１ｄを有する。

第１板部２１ａと第２板部２１ｂ、第２板部２１ｂと第３板部２１ｃ、及び第３板部２１ｃと第４板部２１ｄは、カバー１の－Ｘ＋Ｙ側の角部、＋Ｘ＋Ｙ側の角部、及び＋Ｘ－Ｙ側の角部の内側において、直角に交わり、繋がっている。第４板部２１ｄの－Ｘ側の端部は、カバー１の－Ｘ－Ｙ側の角部に達する前に、後側に向きを変えて延在している。

第４板部２１ｄの後側に延在した先は、カバー１の－Ｙ側の側板１８の後縁の位置において－Ｙ側に折れ曲がり、側板１８の切欠によって形成されたカバー１と底板９の間の隙間から－Ｙ側に突出している。第４板部２１ｄにおける－Ｙ側に突出した先端部は、外部の基板に電気接続される。

第１ＦＰＣ２の第１板部２１ａ、第２板部２１ｂ、第３板部２１ｃ、及び第４板部２１ｄの各内面には、磁石５と対向して駆動部としてのコイル４が１つずつ固定されている。第１板部２１ａ及び第３板部２１ｃに固定されたコイル４は、Ｘ軸を巻回軸として巻回されており、第２板部２１ｂ及び第４板部２１ｄに固定されたコイル４は、Ｙ軸を巻回軸として巻回されている。コイル４は、磁石５とともに、カメラモジュール１０１を、Ｘ及びＹ方向の軸周りに傾動させる駆動部を構成する。

＋Ｘ側のコイル４の空芯部と、－Ｙ側のコイル４の空芯部には、ホール素子３が、１つずつ配置されている。ホール素子３は、第３板部２１ｃ及び第４板部２１ｄの内面に固定されている。ホール素子３は、当該ホール素子３と対向する磁石５からの磁界を検知し、検知結果を示す信号を出力する。

リーフスプリング７は、カバー１に取り付けられる外側部と、フレーム６に取り付けられる内側部と、外側部と内側部を弾性的に連結する腕部と、を有する。外側部は、カバー１の前板１７の四隅の後側に凹んでいる箇所の内面に固定される。内側部は、フレーム６の四隅の前側で後側に凹んでいる箇所に固定される。リーフスプリング７は、フレーム６を後側に押圧している。

カメラモジュール１０１の後面の中央には、スライダ１０６が固定されている。スライダ１０６の後面は、凸球面として後側に膨らんでいる。ＸＹ方向において、スライダ１０６の凸球面の中心Ｏは、光軸及び画像センサ１０３の中心と一致する。また、Ｚ方向において、凸球面の中心Ｏの位置は、スライダ１０６を含めたカメラモジュール１０１のほぼ中心であり、また、コイル４及び磁石５の位置と同じであるようにしてある。スライダ１０６をカメラモジュール１０１の筐体１０５の後面の中心に配置することにより、装置を薄型化できる。スライダ１０６は、カメラモジュール１０１の後面自体を凸球面形状に形成しても構わないし、フレーム６を底面を持つように形成し、この底面を凸球面形状に形成しても構わない。

底板９の前面の中央には、受部１０８が設けられている。スライダ１０６と受部１０８は、カメラモジュール１０１の中央と底板９との間に配置されてカメラモジュール１０１を傾動自在に支持する支持機構を構成している。受部１０８の前面は、スライダ１０６の凸球面と対応する凹球面となっている。即ち、凸球面と凹球面は、その中心Ｏと半径が一致していて、面接触している。受部１０８は、全体として底板９の前面から前側に突出するように形成されており、凹球面の最後部が受部１０８以外の底板９よりも後側に位置しないようにしている。別体で形成した受部１０８を底板９の前面に固定してもよい。

スライダ１０６の中心Ｏの位置が、スライダ１０６を含めたカメラモジュール１０１のほぼ中心にあることにより、カメラモジュール１０１が傾動した場合、カメラモジュール１０１の後端部と前端部のＸＹ方向への移動量はほぼ等しい。傾動の中心がピボットのような後端にある場合に比べてその移動量はほぼ半減である。また、中心Ｏと同じ高さにあるものは、ＸＹ方向への移動量はほぼ０である。磁石５とコイル６の位置は、中心Ｏの位置とほぼ同じであるから、磁石５とコイル６との間の距離は傾動によってもほぼ変わらないので、安定した駆動力を得ることができる。また、このとき、磁石５とコイル６による駆動力はほぼＺ方向であり、磁石５の傾動時の移動もほぼＺ方向であって、駆動力の方向と移動の方向が一致するので、駆動効率もよい。このように、中心Ｏを中心とする円の接線方向に駆動力が発生するように磁石５とコイル６のような駆動部を配置すると、駆動効率がよい。

底板９の前面とカメラモジュール１０１の後面との間には、第２ＦＰＣ８が配置されている。図６及び図７に示すように、第２ＦＰＣ８は、本体部８１と２つの連結部８２とを有する。本体部８１は、正方形状をなしている。本体部８１の中央には、スライダ１０６に対応した貫通孔８０が設けられており、スライダ１０６はこの貫通孔８０内に配置されている。本体部８１はカメラモジュール１０１の後面に取り付けられ、カメラモジュール１０１内の画像センサ１０３及びレンズ駆動装置１０４と電気的に接続される。２つの連結部８２は、本体部８１の中心を挟んだ＋Ｘ側と－Ｘ側の点対称となる２つの辺縁部から点対称となるように延在していて、複数回折り曲げられてカメラモジュール１０１の後面と底板９の前面の間の空間に収容されている。２つの連結部８２は重ならないように、＋Ｘ側の辺縁部から延在する連結部８２は半分から＋Ｙ側の領域を使い、スライダ１０６及び受部１０８の＋Ｙ側を通り、複数回折り曲げられた後、－Ｘ側の側板１８の切欠によって形成されたカバー１と底板９の間の隙間から外部に突出している。－Ｘ側の辺縁部から延在する連結部８２は半分から－Ｙ側の領域を使い、スライダ１０６及び受部１０８の－Ｙ側を通り、複数回折り曲げられた後、＋Ｘ側の側板１８の切欠によって形成されたカバー１と底板９の間の隙間から外部に突出している。

連結部８２における＋Ｘ側と－Ｘ側に突出した２つの先端部は、それぞれ外部の基板に電気接続される。２つの連結部８２は、切欠の位置でカバー１と底板９に固定されている。

図７に示すように、展開すると、第２ＦＰＣ８の２つの連結部８２は、本体部８１と繋がった基端にある稜線８２１、稜線８２１に対して本体部８１から離れた位置にある稜線８２２、及び稜線８２２に対して本体部８１から離れた位置にある稜線８２３を有している。２つの連結部８２はこれらの稜線８２１、８２２、８２３にて折り返され、蛇腹状になっている。折り返された一方の連結部８２の稜線８２１、稜線８２３及び他方の連結部８２の稜線８２２のＸ方向の位置が概略同じで、他方の連結部８２の稜線８２１、稜線８２３及び一方の連結部８２の稜線８２２のＸ方向の位置が概略同じである。

２つの連結部８２における稜線８２１、８２２、及び８２３によって区切られた部分は、湾曲部８８１、８８２、及び８８３として、外側に湾曲している部分を有する。２つの連結部８２の湾曲部８８１、８８２、及び８８３の内縁は、Ｚ方向から見てほぼ重なっており、スライダ１０６及び受部１０８を＋Ｙ側又は－Ｙ側から囲んでいる。

図６に示すように、２つの連結部８２の湾曲部８８１、８８２、及び８８３の外縁は、Ｚ方向から見てほぼ重なっており、連結部８２が延在する方向と直交する方向であるＹ方向において、本体部８１の辺縁部よりも外側にはみ出しているものの、磁石５を超えてはみ出してはいない。磁石５の方が湾曲部８８１、８８２、及び８８３よりも外側にある。図５に示すように、フレーム６の外面上の４つの磁石５の後縁は、湾曲部８８１、８８２、及び８８３よりも前側にある。このため、カメラモジュール１０１が傾動しても、磁石５と湾曲部８８１、８８２、及び８８３は干渉しない。

スライダ１０６及び受部１０８は、２つの連結部８２の湾曲部８８１、８８２、及び８８３の内縁の間に位置している。スライダ１０６はカメラモジュール１０１の後面に取り付けられて、その凸球面は、本体部８１の貫通孔８０から後側に向けて露出している。スライダ１０６の凸球面は、受部１０８の凹球面上に摺動可能に保持されている。

光学部材駆動装置１００の外部には、制御部（不図示）が設けられている。この制御部は、検出制御と駆動制御とを行う。制御部は、検出制御では、２つのホール素子３の出力信号を基に、ホール素子３に対向する磁石５のＺ方向の位置を導出し、カメラモジュール１０１の、即ち、レンズ体１０２の光軸の、Ｚ軸に対する傾きを特定する。制御部は、駆動制御では、コイル４に電流に供給することにより、受部１０８の凹球面上をスライダ１０６の凸球面を摺動させて、カメラモジュール１０１を、Ｘ軸、及びＹ軸の軸周りに傾動させる。それは、必要な光軸の傾きと実際の光軸の傾きとを対比させながら行われる。

以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態における光学部材駆動装置１００は、レンズ体１０２を有する光学部材であるカメラモジュール１０１と、底板９と、カメラモジュール１０１の後面に設けられ、凸球面を有するスライダ１０６と、底板９の前面に設けられ、スライダ１０６を少なくても３点で受ける受部１０８とを具備する。凸球面を有するスライダ１０６を少なくても３点で受ける受部１０８を具備することにより、カメラモジュール１０１はスライダ１０６と共にスライダ１０６の凸球面の中心を中心にして傾動する。これによって、傾動の中心をカメラモジュール１０１の内部に設けることができ、カメラモジュール１０１の前端部の移動量を小さくできる。よって、小型化できる光学部材駆動装置１００を提供することができる。また、スライダ１０６を画像センサ１０３の中心の近傍に配置することにより、スライダ１０６がカメラモジュール１０１の摺動とその画像センサ１０３の放熱とを兼ねることができる。

なお、上記実施形態において、受部１０８は、レンズ体１０２の光軸をその内部に含む三角形の頂点の位置に３つの凸部を設け、スライダ１０６の凸球面が受部１０８の３つの凸部上に摺動可能に支持されてもよい。このような３点支持の構成により、凸球面と受部１０８間の摩擦をより小さくすることが可能である。また、受部１０８として少なくとも３個のボールを回転自在に配置し、これらのボールを介してスライダ１０６の凸球面が支持されてもよい。

また、スライダ１０６と受部１０８の間には、潤滑剤を介在させてもよい。また、磁性体を底板９の前面に配置して、磁石５との間に吸引力を働かせてもよい。その場合、リーフスプリング７を配置しなくてもよい。また、さらに磁石５と磁性体の間に、Ｚ方向を軸に巻回したコイルを設けてもよい。これにより、さらにＺ方向を軸にカメラモジュールを回転できる。

１ カバー
２ 第１ＦＰＣ
３ ホール素子
４ コイル
５ 磁石
６ フレーム
７ リーフスプリング
８ 第２ＦＰＣ
９ 底板
１７ 前板
１８ 側板
１９ 貫通孔
２１ａ 第１板部
２１ｂ 第２板部
２１ｃ 第３板部
２１ｄ 第４板部
８０ 貫通孔
８１ 本体部
８２ 連結部
１００ 光学部材駆動装置
１０１ カメラモジュール
１０２ レンズ体
１０３ 画像センサ
１０４ レンズ駆動装置
１０５ 筐体
１０６ スライダ
１０８ 受部
２００ カメラ装置
２０１ スマートフォン
８２１ ８２２ ８２３ 稜線
８８１ ８８２ ８８３ 湾曲部

Claims (9)

1. レンズ体を有する光学部材と、
   底板と、
   前記光学部材の後面に設けられ、凸球面を有するスライダと、
   前記底板の前面に設けられ、前記スライダを少なくても３点で受ける受部と
   を具備することを特徴とする光学部材駆動装置。
2. 前記受部は、凹球面を有し、
   前記凸球面が前記凹球面上に摺動可能に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
3. 前記凸球面と前記凹球面はその中心と半径が一致することを特徴とする請求項２に記載の光学部材駆動装置。
4. 前記受部は、３つの凸部を有し、
   前記凸球面が前記３つの凸部上に摺動可能に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
5. 前記３つの凸部は、前記レンズ体の光軸の方向から見て、前記光軸をその内部に含む三角形の頂点の位置にある
   ことを特徴とする請求項３に記載の光学部材駆動装置。
6. 前記光学部材を覆い、前記底板と組み合わされるカバーを具備し、
   前記光学部材の外面及び前記カバーの内面の一方にコイルが、他方に前記コイルに対向して磁石が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
7. 前記レンズ体の光軸方向において、前記凸球面の中心の位置は、前記コイル及び前記磁石の位置と同じであることを特徴とする請求項６に記載の光学部材駆動装置。
8. 請求項１～７のいずれか１項に記載の光学部材駆動装置を備えたカメラ装置。
9. 請求項８に記載のカメラ装置を備えた電子機器。

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