JP2023155194A - レンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器 - Google Patents

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JP2023155194A JP2023060205A JP2023060205A JP2023155194A JP 2023155194 A JP2023155194 A JP 2023155194A JP 2023060205 A JP2023060205 A JP 2023060205A JP 2023060205 A JP2023060205 A JP 2023060205A JP 2023155194 A JP2023155194 A JP 2023155194A
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一嘉 萩原
Kazuyoshi Hagiwara
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Abstract

【課題】安定した駆動特性を得ることができるレンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供する。【解決手段】レンズ駆動装置10は、ベース64を有する固定体12と、レンズを支持するレンズ支持体16を有する移動体14と、前記固定体12に対して前記移動体14を駆動する駆動機構と、を有し、前記ベース64は、ベース本体と、該ベース本体に設けられた金属製の支持板とを有し、前記支持板は、前記レンズの光軸方向に立ち上がる支柱部76が形成され、前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品が前記支柱部76を介して支持されている。【選択図】図4

Description

本発明は、レンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器に関する。
携帯電話やスマートフォン等の電子機器には、小型カメラが搭載されている。この種の小型カメラはレンズ駆動装置を有し、このレンズ駆動装置として、例えば特許文献1に示すように、オートフォーカス機能を備えたものが知られている。オートフォーカス機能は、レンズを支持するレンズ支持体を有する移動体を固定体のベースに対して移動させることで実現される。レンズ駆動装置は、移動体をベースに対して駆動するために駆動機構が設けられている。
中国実用新案第210742590号明細書
上記従来例における駆動機構は、ベースの四隅にベースと一体に樹脂により成形された支柱部が光軸方向に立ち上がるように設けられ、この支柱部に基板が取り付けられている。基板には、駆動機構を構成する部品、例えばコイルが固定されている。固定体側には、コイルに対向して磁石が設けられている。
しかしながら、この駆動機構を構成する部品は、ベースと一体に立ち上がる樹脂製の支柱部を介して支持されていたので、ベースの成型時の収縮により支柱部が変形したり倒れたりし、駆動機構の部品間の位置関係が当初の設計から変化し、安定した駆動特性を得ることができないという問題点があった。
本発明は、上記の問題点を解消し、安定した駆動特性を得ることができるレンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供することを目的とする。
本発明の一つの態様はレンズ駆動装置であり、このレンズ駆動装置は、ベースを有する固定体と、レンズを支持するレンズ支持体を有する移動体と、前記固定体に対して前記移動体を駆動する駆動機構と、を有し、前記ベースは、ベース本体と、該ベース本体に設けられた金属製の支持板とを有し、前記支持板は、前記レンズの光軸方向に立ち上がる支柱部が形成され、前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品が前記支柱部を介して支持されている。
好適には、前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、フレキシブルプリント基板に固定され、前記フレキシブルプリント基板が前記支柱部に固定されている。また、好適には、前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、コイル又は位置検出素子である。また、好適には、前記ベースは、前記レンズの光軸方向から見て四角形に形成され、前記支柱部は、前記ベースの四隅に設けられ、前記フレキシブルプリント基板は、前記支柱部で折り曲げられている。また、好適には、前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、コイル、磁石又は位置検出素子である。また、好適には、前記支柱部は、前記支持板を折り曲げて形成される。また、好適には、前記レンズ支持体の前記レンズの光軸方向への移動を案内する案内軸を有し、前記案内軸は前記支持板に固定されている。さらに好適には、前記支持板は、前記ベース本体に埋め込まれている。
本発明の他の態様はカメラ装置であり、このカメラ装置は、前記レンズ駆動装置と、前記レンズ支持体に支持されたレンズとを有する。
本発明のさらに他の態様は電子機器であり、この電子機器は、前記カメラ装置を有する。
本発明によれば、ベースに設けられた金属製の支柱部を介して、駆動機構を構成する少なくとも1つの部品が支持されるようにしたので、駆動機構を構成する部品の位置精度が向上し、安定した駆動特性を得ることができるレンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供することができる。
本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を、斜め前方から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係るレンズ装置を、斜め後方から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を、固定体と移動体とを分解して斜め前方から見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を、全ての部品を分解して斜め前方から見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を、全ての部品を分解して斜め後方から見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に用いた固定体を、ベースとフレキシブルプリント基板とに分解して斜め前方から見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に用いた固定体を、斜め前方から見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に用いたベースを、ベース本体と支持板とに分解して斜め前方から見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一部を示す平面図である。 図9のA-A線断面図である。 図9のB-B線断面図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に用いた案内壁を示す拡大斜視図である。
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1から図5には、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置10が示されている。レンズ駆動装置10はレンズと共に、スマートフォン等の電子機器に搭載されるカメラ装置に用いられる。
レンズ駆動装置10は、固定体12と、この固定体12に対して移動自在に支持された移動体14とを有する。移動体14は、図4及び図5に示すように、図示しないレンズを支持するレンズ支持体16と、このレンズ支持体16を囲む第1枠体18とを有する。レンズ支持体16及び第1枠体18は、前方から見た外形が略四角形状となっている。
なお、この明細書においては、便宜上、レンズの光軸方向をZ方向、光軸方向と直交する方向をX方向、並びにZ方向及びX方向と直交する方向をY方向と称する。また、光軸の被写体側を前側、その反対側で図示しない画像センサが配置される側を後側と称する。
レンズ支持体16の内側にはZ方向から見て円形のレンズ取付け用孔20が形成され、このレンズ取付け用孔20にレンズが取り付けられる。
第1枠体18は、第1移動体プレート22、第2移動体プレート24及び第1カバー26とから構成されている。レンズ支持体16、第1移動体プレート22及び第2移動体プレート24は、例えば液晶ポリマー(LCP)、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート等のエンジニアリングプラスチックから作られている。また、第1カバー26は、例えば金属から作られている。第1移動体プレート22、第2移動体プレート24及び第1カバー26には、それぞれ光を通過させるための貫通孔28,30,32が形成されている。貫通孔28,30,32はそれぞれ略円形に形成されている。
第1枠体18は、レンズ支持体16をY方向及びX方向に移動自在に支持している。即ち、第1枠体18は、直交方向支持機構34を有し、この直交方向支持機構34を介してレンズ支持体16をXY方向に移動自在であるようにしてある。
直交方向支持機構34は、Z方向に隔てて第1支持機構36と第2支持機構38とから構成されている。第1支持機構36は、Z方向後方に設けられ、第1移動体プレート22の後面に-Z方向に突出する突起として形成された第1支持部40と、第2移動体プレート24の前面に-Z方向に凹むように溝として形成された第1案内部42とから構成される。第1支持部40は第1案内部42に嵌っている。第1支持部40と第1案内部42とは、X方向に延びており、第1移動体プレート22及び第2移動体プレート24の4つの角部近傍に形成されている。X方向に延びる第1支持部40と第1案内部42とがY方向には移動を制限するように嵌っているので、第1移動体プレート22は、第2移動体プレート24に対してX方向のみ移動自在であるようになっている。
第2支持機構38は、Z方向前方に設けられ、第1移動体プレート22の前面に+Z方向に突出する突起として形成された第2支持部44と、レンズ支持体16の後面に+Z方向に凹むように溝として形成された第2案内部46とから構成される。第2支持部44は第2案内部46に嵌っている。第2支持部44と第2案内部46とは、Y方向に延びており、レンズ支持体16及び第1移動体プレート22の4つの角部近傍に形成されている。Y方向に延びる第2支持部44と第2案内部46とがX方向には移動を制限するように嵌っているので、レンズ支持体16は、第1移動体プレート22に対してY方向のみ移動自在であるようになっている。
第1カバー26の四隅には、取付け部48がZ方向の後方へ延びるように設けられている。この取付け部48には、四角形状の取付け孔50が形成されている。また、第2移動体プレート24の四隅には、被取付け部52が側方に突出するように形成されている。この被取付け部52に取付け孔50が嵌り、第1カバー26が第2移動体プレート24に固定されている。
レンズ支持体16の外側には、+X側の面と-Y側の面に第1磁石54及び第1ヨーク56が固定されている。+X側の面の第1磁石54は、X方向にS極とN極が形成されている。また、-Y側の面の第1磁石54はY方向にS極とN極が形成されている。
また、第2移動体プレート24の+Y側の面には、第2磁石58及び第2ヨーク60が固定されている。この第2磁石58は、Z方向に2分割され、それぞれY方向にS極とN極が形成され、その極性が前後で逆になるように形成されている。また、第2移動体プレート24の底面には、磁性部材86が第1磁石54の後方に対応して固定されている。これによってレンズ支持体16が第1移動体プレート22とともに第2移動体プレート24に引き寄せられて、移動体14が一つの部材としてまとまる。
次に固定体12と移動体14との関係について説明する。固定体12は、第2枠体62を有する。この第2枠体62は、移動体14の第1枠体18の周囲を囲んでいる。この第2枠体62は、ベース64と、このベース64に装着された第2カバー66とを有する。ベース64及び第2カバー66は、前方から見て四角形状であり、ベース64の外側に第2カバー66が嵌め込まれて第2枠体62が構成されている。また、ベース64の底面部68及び第2カバー66の前面部70には、光を通過させ、或いはレンズを挿入するための貫通孔72,74が形成されている。
また、ベース64の4つの角部には、角部を挟んで2つに分かれた支柱部76が底面部68から前方へ立ち上がるように形成されている。この支柱部76を囲むようにフレキシブルプリント基板78がベース64の外側に配置されている。フレキシブルプリント基板78は、ベース64の外形の3面を囲むように四角形状に折り曲げられて支柱部76に固定され、その後部において、端子部80が形成されている。この端子部80を介して後述する第1コイル82及び第2コイル84への通電が制御されるが、これに限るものではない。
フレキシブルプリント基板78の内側には、+X方向部と-Y方向部に第1コイル82が固定されている。また、フレキシブルプリント基板78の内側の+Y方向部には第2コイル84が固定されている。第1コイル82は、第1磁石54に対向している。第2コイル84は、第2磁石58に対向している。また、第1コイル82内には、移動体14の位置を検出する位置検出素子124が設けられている。
なお、この実施形態においては、固定体12側にコイル及び位置検出素子を、移動体14側に磁石を設けたが、固定体12側に磁石を、移動体14側にコイル及び位置検出素子を設けるようにしてもよい。
また、フレキシブルプリント基板78の+Y方向部の外側には、磁性体からなる磁性部材86が設けられている。この磁性部材86は、フレキシブルプリント基板78及び第2コイル84を挟んで第2磁石58に対向している。磁性部材86には第2磁石58からの磁束が流れるため、第2磁石58と磁性部材86との間には吸引力が生じる。このため、移動体14には、固定体12に向けて+Y方向に吸引力が作用する。
移動体14は、固定体12に対して光軸方向支持機構88によりZ方向に移動自在であるように支持されている。光軸方向支持機構88は、ベース64に設けられた主案内軸90と副案内軸92、及び移動体14に設けられた案内孔114と案内壁116とから構成されている。
主案内軸90及び副案内軸92は、金属から成り、この実施形態にあっては、Z方向へ延びる円柱として構成されている。
なお、主案内軸90及び副案内軸92は、XY方向断面において、円形としたが、円形の一部であってもよいし、円形以外に楕円や多角形状であってもよい。
主案内軸90及び副案内軸92は、該主案内軸90の後端がベース64の底面部68の-X+Y方向端部付近に固定され、副案内軸92の後端がベース64の底面部68の+X+Y方向両端部付近に固定されている。そして、Z方向と平行に前側に向けて立ち上がっている。
図6から図8に示すように、ベース64は、樹脂から構成されたベース本体98と、ベース64の底面部68にあってベース本体98に埋め込まれた金属製の支持板100とから構成されている。ベース64は、ベース本体98に支持板100の周縁全周が埋め込まれるようにインサート成形されている。支持板100には、前述した支柱部76が支持板100の一部を前方に折り曲げるようにして一体に形成されており、この支柱部76がベース本体98から前方へ向けて突出している。
フレキシブルプリント基板78は、ベース64の三辺に合わせて折り曲げられている。このフレキシブルプリント基板78は、ベース64の四隅において、支柱部76に接続されている。また、フレキシブルプリント基板78には、位置決め孔126が角部近傍に形成され、支柱部76には、外側に向けて突出した位置決め凸部128が形成されている。この位置決め凸部128が位置決め孔126に嵌り、フレキシブルプリント基板78の位置決めがなされている。また、フレキシブルプリント基板78の3つの角部の後方には、-Z方向に切り欠いた切欠き部130が形成されている。ベース本体98の4隅には、+Z方向に突出する段部132が形成されている。切欠き部130に段部132が嵌っている。フレキシブルプリント基板78は、ベース64に対して位置決めがなされた状態で、支柱部76に接着剤等を介して固定されている。
図9から図12に示すように、主案内軸90及び副案内軸92は、前部から後部に向けてそれぞれ案内軸本体部102、フランジ部104及び挿入部106が一体に形成されている。挿入部106は、主案内軸90及び副案内軸92の後端に形成され、フランジ部104は、挿入部106の直前に形成されている。この挿入部106は、組み立てたときに姿勢が安定しやすくなるように、案内軸本体部102よりも太く形成されており、フランジ部104は、さらに案内軸本体部102及び挿入部106よりも太く形成されている。
一方、ベース64は、支持板100に第1挿入孔108が形成されていると共に、ベース本体98には、第1挿入孔108の周囲を囲むように、第2挿入孔110が形成されている。
主案内軸90及び副案内軸92の挿入部106は、支持板100の第1挿入孔108に挿入され、ベース本体98の第2挿入孔110に突出している。また、主案内軸90及び副案内軸92のフランジ部104は、ベース本体98の第2挿入孔110に挿入され、支持板100の第1挿入孔108の周囲で支持板100に当接している。
主案内軸90及び副案内軸92の挿入部106の後端は、支持板100にカシメられてカシメ部112が形成され、このカシメ部112とフランジ部104との間で支持板100の第1挿入孔108の周囲が挟まれ、主案内軸90及び副案内軸92が支持板100に固定されている。カシメ部112は、通常のプレス加工により行うようにしてもよいが、他の部分への圧力の影響を少なくするため、ハイスピン又はスピンカシメと呼ばれる方法により形成するようにしてもよい。ハイスピン又はスピンカシメとは、加工する先端を回転する工具により潰すようにした加工方法である。
主案内軸90は、第2移動体プレート24に形成された案内孔114に挿入されている。この案内孔114は、前側部と後側部とに分かれ、主案内軸90は、案内孔114の前側部と後側部に接触している。また、この案内孔114は、Z方向から見て+Y方向に広がったV字状に形成されている。前述したように、移動体14は、磁性部材86と第2磁石58とにより+Y方向に吸引されるので、主案内軸90は、案内孔114のV字状端面に接触して摺動位置を確保する。
副案内軸92は、第2移動体プレート24に形成された二つの案内壁116に挟まれている。二つの案内壁116は、それぞれX方向に平行な面で構成されている。案内壁116は、該案内壁116のZ方向中央部が+Y側と-Y側から副案内軸92に当たるように互いに平面状又は曲面状に突出している。したがって、副案内軸92は案内壁116の突出した部分に接触しながら移動体14を案内する。
また、副案内軸92は、主案内軸90よりもZ方向において短く形成されている。図12に示すように、二つの案内壁116は、前部において前部接続部118を介して接続されている。この実施形態においては、前部接続部118は、案内壁116の前部解放部分全体を閉鎖するように形成されている。また、案内壁116の後部においては、副案内軸92が挿入されている部分を除いて案内壁116の周囲が後部接続部120によって接続されており、案内壁116は、前部接続部118と後部接続部120によってボックス状になっている。このように案内壁116がボックス状に形成されているので、案内壁116の強度が向上する。
また、図10及び図11に示すように、案内壁116が副案内軸92に当接する高さは、2つの案内孔114の高さの間にある。従って、前側の案内孔114の前端よりも案内壁116が副案内軸92に当接する前端の方が常に低く、その分副案内軸92を主案内軸90よりも短くできる。それによって、前部接続部118を副案内軸92の前側を覆うように設けることができる。
上記構成において、+X側の面の第1磁石54に対向している第1コイル82に通電すると、第1コイル82にはX方向へのローレンツ力が作用する。第1コイル82はベース64に固定されているので、第1磁石54に働くその反作用がレンズ支持体16及び第1移動体プレート22に対する駆動力となってレンズ支持体16及び第1移動体プレート22は、第1支持機構36に支持されながらX方向へ移動する。
また、-Y側の面の第1磁石54に対向する第1コイル82に通電すると、第1コイル82にはY方向へのローレンツ力が作用する。第1コイル82はベース64に固定されているので、第1磁石54に働くその反作用がレンズ支持体16に対する駆動力となってレンズ支持体16は、第2支持機構38に支持されながらY方向へ移動する。
X方向又はY方向の少なくとも一方にレンズ支持体16が移動した後に第1コイル82への通電を中止する。すると、第1磁石54と磁性部材86との間の吸引力及び第1支持部40と第1案内部42、及び第2支持部44と第2案内部46の摩擦により、レンズ支持体16は通電を中止した位置に止まる。
次に、第2磁石58と磁性部材86の間に配置されている第2コイル84に通電すると、第2コイル84にはZ方向へのローレンツ力が作用する。第2コイル84はベース64に固定されているので、第2磁石58に働くその反作用が移動体14に対する駆動力となって移動体14は、光軸方向支持機構88に支持されながらZ方向へ移動する。
移動体14がZ方向に移動した後に第2コイル84への通電を中止すると、第2磁石58と磁性部材86との間の吸引力及び主案内軸90と案内孔114、及び副案内軸92と案内壁116との摩擦により、移動体14は通電を中止した位置に止まる。
XY方向の移動体14の位置は、位置検出素子124により検出される。
第1コイル82、第2コイル84及び位置検出素子124は、フレキシブルプリント基板78に固定されているが、フレキシブルプリント基板78は、金属製の支持板100と一体に形成された支柱部76に固定されているので、第1磁石54及び第2磁石58に対する第1コイル82、第2コイル84及び位置検出素子124の傾きや位置ずれが少なくすることができる。これにより移動体14の位置を精度良く制御することが可能となる。
また、移動体14は、主案内軸90及び副案内軸92にY方向片側で支持されて案内されることになる。主案内軸90及び副案内軸92は、金属製の支持板100にカシメ部112によってカシメられて強く固定されているので、前端が固定されていなくてもその傾きを抑制することができる。
また、副案内軸92を案内する案内壁116,116は、前部接続部118及び後部接続部120により接続されているので、案内壁116,116の強度が向上し、落下等により衝撃を受けたとしても、移動体14の移動動作時の変位や傾きの変化を少なくすることができる。
なお、この実施形態においては、レンズ駆動装置はフォーカス調整機能及び手振れ補正機能を有するものであるが、フォーカス調整機能だけであってもよく、さらにズーム機能を有するもの等に適用することができる。また、この明細書では、カメラ装置に用いられるレンズ駆動装置について説明したが、本発明は、他の装置にも適用することができる。
10 レンズ駆動装置
12 固定体
14 移動体
16 レンズ支持体
18 第1枠体
20 レンズ取付け用孔
22 第1移動体プレート
24 第2移動体プレート
26 第1カバー
28,30,32 貫通孔
34 直交方向支持機構
36 第1支持機構
38 第2支持機構
40 第1支持部
42 第1案内部
44 第2支持部
46 第2案内部
48 取付け部
50 取付け孔
52 被取付け部
54 第1磁石
56 第1ヨーク
58 第2磁石
60 第2ヨーク
62 第2枠体
64 ベース
66 第2カバー
68 底面部
70 前面部
72,74 貫通孔
76 支柱部
78 フレキシブルプリント基板
80 端子部
82 第1コイル
84 第2コイル
86 磁性部材
88 光軸方向支持機構
90 主案内軸
92 副案内軸
98 ベース本体
100 支持板
102 案内軸本体部
104 フランジ部
106 挿入部
108 第1挿入孔
110 第2挿入孔
112 カシメ部
114 案内孔
116 案内壁
118 前部接続部
120 後部接続部
124 位置検出素子
126 位置決め孔
128 位置決め凸部
130 切欠き部
132 段部

Claims (10)

  1. ベースを有する固定体と、
    レンズを支持するレンズ支持体を有する移動体と、
    前記固定体に対して前記移動体を駆動する駆動機構と、を有し、
    前記ベースは、ベース本体と、該ベース本体に設けられた金属製の支持板とを有し、
    前記支持板は、前記レンズの光軸方向に立ち上がる支柱部が形成され、
    前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品が前記支柱部を介して支持されているレンズ駆動装置。
  2. 前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、フレキシブルプリント基板に固定され、前記フレキシブルプリント基板が前記支柱部に固定されている請求項1記載のレンズ駆動装置。
  3. 前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、コイル又は位置検出素子である請求項2記載のレンズ駆動装置。
  4. 前記ベースは、前記レンズの光軸方向から見て四角形に形成され、前記支柱部は、前記ベースの四隅に設けられ、前記フレキシブルプリント基板は、前記支柱部で折り曲げられている請求項2記載のレンズ駆動装置。
  5. 前記駆動機構を構成する少なくとも1つの部品は、コイル、磁石又は位置検出素子である請求項1記載のレンズ駆動装置。
  6. 前記支柱部は、前記支持板を折り曲げて形成される請求項1記載のレンズ駆動装置。
  7. 前記レンズ支持体の前記レンズの光軸方向への移動を案内する案内軸を有し、前記案内軸は前記支持板に固定されている請求項1記載のレンズ駆動装置。
  8. 前記支持板は、前記ベース本体に埋め込まれている請求項1記載のレンズ駆動装置。
  9. 請求項1記載のレンズ駆動装置と、前記レンズ支持体に支持されたレンズとを有するカメラ装置。
  10. 請求項9に記載の前記カメラ装置を有する電子機器。
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