JP5779514B2 - アクチュエータ機構 - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ機構に関し、さらに詳しくは、比較的小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュール用のアクチュエータ機構に関する。

比較的小型のデジタルカメラなどにおいて、オートフォーカスおよびズームを目的として、コイルに流れる電流により発生する磁界と、マグネットによる磁界との相互作用によって、光軸方向にレンズを移動させることができるカメラモジュール用のアクチュエータ機構が使用されている。また、最近では、携帯電話に搭載されている小型のカメラにおいて、カメラモジュール用のアクチュエータ機構の更なる小型化が要求されている。

従来のカメラモジュールのオートフォーカス用のアクチュエータ機構を図４に示す。このアクチュエータ機構１００は、レンズユニット（図示せず）を収容するホルダ１０３と、ホルダ１０３に巻回されているコイル１０１と、矩形状のベース１０４と、ベース１０４の四隅に配設されている４つのマグネット１０２と、ホルダ１０３を弾性支持するバネ１０５とを有している。

このアクチュエータ機構１００では、ホルダ１０３に設けられているコイル１０１へ電流を供給することにより、４つのマグネット１０２に形成された磁界との反撥力を得、また、バネ１０５の弾発力を利用することにより、ホルダ１０３が図４の図面上下方向へ移動しオートフォーカスが実行される。

上記のようなアクチュエータ機構１００として特許文献１に開示されているようなアクチュエータ機構がある。

登録実用新案第3124292号公報

上記のアクチュエータ機構１００は矩形状のベース１０４の四隅に配設されている４つのマグネット１０２を有しているが、アクチュエータ機構全体の小型化を図ろうとすると各マグネット１０２の板厚を十分に確保できないという問題点がある。マグネット１０２の板厚が薄くなるとＮ極とＳ極との間の距離が短縮されてしまうために減磁しやすくなるためである。

さらに、このアクチュエータ機構１００はバネ１０５を用いることによりマグネット１０２の小型化による磁界強度の低下を補っているが、アクチュエータ機構全体のさらなる小型化を図った場合、バネ１０５を設置するスペースを確保できなくなるという問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑み、アクチュエータ機構の小型化を図った場合においても、十分なホルダへの駆動力を確保することができるカメラモジュール用のアクチュエータ機構を提供することを目的とする。

本発明に係るアクチュエータ機構は、レンズユニットを収容可能であって、前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能なホルダと、前記ホルダに設けられ、８角形の水平断面形状を有するコイルと、
前記コイルに磁界を提供するヨーク及び８つの平板状のマグネットと、前記ホルダを支持する板バネと、前記ヨークと前記板バネとを支持するベースとを有し、前記ベースの水平断面形状は、四隅に角部を有する略正方形であり、前記ヨークの水平断面形状は、外側辺部ヨーク片と前記ベースの前記角部に対応する外側角部ヨーク片が交互に配設されてなる略８角形であり、前記ヨークは、前記外側角部ヨーク片の内側に、前記外側角部ヨーク片と対向するよう設けられた複数の内側ヨーク片を有し、前記８つの平板状のマグネットは、それぞれ、前記外側角部ヨーク片と前記外側辺部ヨーク片の内側であって、前記８角形の水平断面形状を有する前記コイルの各辺に対応する位置に設けられ、前記コイルは、前記マグネットと前記内側ヨーク片との間に位置しており、前記外側角部ヨーク片、前記外側辺部ヨーク片および前記内側ヨーク片は、一体となって形成されていることを特徴とする。

さらに、本発明に係るアクチュエータ機構において、前記外側角部ヨーク片の長さは、前記外側辺部ヨーク片の長さよりも短いことが好ましい。

本発明に係るアクチュエータ機構において、ベースの水平断面形状は、四隅に角部を有する略正方形であり、ヨークの水平断面形状は、外側辺部ヨーク片とベースの角部に対応する外側角部ヨーク片が交互に配設されてなる略８角形である。また、ヨークは、外側角部ヨーク片の内側に、前記外側角部ヨーク片と対向するよう配設された複数の内側ヨーク片を有する。また、少なくとも４つのマグネットは、それぞれ、外側角部ヨーク片と内側ヨーク片との間に設けられ、コイルは、マグネットと内側ヨーク片との間に位置している。このように、コイルをマグネットと内側ヨーク片との間に形成される強い磁界内に位置させることによって、ホルダへの強い駆動力を得ることができる。さらに、ヨークの水平断面形状を略８角形とするとともに、外側角部ヨーク片をベースの角部に対応させて配置することにより、その外側角部ヨーク片の内側に、内側ヨーク片を配設するためのスペースを確保することができる。このため、アクチュエータ機構の全体形状をベースの形状に合わせて直方体形状とした場合においても、内側ヨーク片を設けるためにスペースを用意する必要がなくなる。その結果、アクチュエータ機構の内部空間に無駄なスペースが生じにくく、アクチュエータ機構全体の小型化を図ることができる。

本発明に係るアクチュエータ機構は、さらに、外側辺部ヨーク片の内側に設けられている４つのマグネットを有する。このため、コイルがその全周に渡り、少なくとも８つのマグネットが形成する磁界に近接して配置されるため、ホルダへのより強い駆動力を得ることができる。

本発明に係るアクチュエータ機構において、コイルは、８角形の水平断面形状を有する。従来のアクチュエータ機構のように（円）筒状のコイルを用いた場合、平板状のマグネットと組み合わせると、コイルの円周面に応じてコイルとマグネットとの距離が離間してしまう。それに対して、本発明に係るアクチュエータ機構のように、８角形の水平断面形状を有するコイルを用いた場合、平板状のマグネットと組み合わせても、コイルとマグネットとの距離を一定に保つことができる。

本発明に係る実施形態のアクチュエータ機構１を構成するヨーク６、マグネット部７、及びコイル８を示す平面図である。 図１に示すヨーク６の斜視図である。 本発明に係る実施形態のアクチュエータ機構１の分解斜視図である。 従来のアクチュエータ機構１００を示す斜視図である。

以下、本発明に係る実施形態のアクチュエータ機構について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

本実施形態のアクチュエータ機構１は、光学系を構成するレンズユニット（図示せず）を有するカメラモジュールに用いられる。アクチュエータ機構１は、レンズユニットを収容可能であって、前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能な（円）筒状のホルダ９と、前記ホルダ９に設けられているコイル８と、前記コイル８に磁界を提供するヨーク６及び計８つの平板状の第１及び第２マグネット７ａ、７ｂと、前記ホルダ９を支持する上部板バネ５及び下部板バネ１１と、前記ヨーク６及び第１及び第２マグネット７ａ、７ｂと前記板バネ５、１１とを支持するベース１２とを有し、前記コイル８の水平断面形状は８角形であり、前記計８つの第１及び第２マグネット７ａ、７ｂは前記コイル８の各辺部分の外側に対向するように配設されていることを特徴とする。

最初に図３を参照しつつ本実施形態のアクチュエータ機構１について説明する。なお、撮像素子（図示せず）はベース１２の下方に配置されている。

カバー２とベース１２との間の空間には、レンズユニットを保持するバレル（図示せず）を保持しているホルダ９がレンズユニットの光軸方向へ変位可能に収容されている。カバー２とベース１２は、図３から明らかなように、四隅に角部を有する略正方形の水平断面形状を有する。

ホルダ９の上下の各円筒縁部には、それぞれ上部板バネ５の内環部５ｂと下部板バネ１１の内環部１１ｂが取付けられており、上部板バネ５の外環部５ａ（図３参照）はヨーク６の上面に取付けられ、下部板バネ１１の外環部１１ａ（図３参照）はベース１２に取付けられている。そして、上部板バネ５の内環部５ｂは架橋部５ｃを介して外環部５ａにより弾性支持されており、また、下部板バネ１１の内環部１１ｂは架橋部１１ｃを介して外環部１１ａにより弾性支持されている。

上記ヨーク６とマグネット部７によりアクチュエータ機構１の磁気回路が構成されている。そしてこの磁気回路により形成された磁界にコイル８が配置されている。このコイル８はホルダ９の外周に配設されており、コイル８に電流を供給することによりホルダ９をレンズユニットの光軸方向へ変位させることができる。なお、符号３により示す部材は下部板バネ１１の外環部５ａをベース１２に支持するために装着される第２プレートであり、符号４により示す部材はコイル８に電流を供給するためのフレキシブルプリント基板であり、符号１０により示す部材は下部板バネ１１とヨーク６の底面との間に装着される第１プレートである。

次に、図１及び図２を参照しつつヨーク６、マグネット部７、及びコイル８について説明する。ヨーク６は、水平断面形状が略８角形であり、後述する第１マグネット７ａに対応する位置であってコイル８の内側に４つの内側ヨーク片６ａが配設されている。また、ヨーク６はその外側に一連に形成されている４つの外側角部ヨーク片６ｂと４つの外側辺部ヨーク片６ｃを有している。各外側角部ヨーク片６ｂは、カバー２またはベース１２の各角部に対応する位置に、また、外側辺部ヨーク片６ｃは、カバー２またはベース１２の各辺部に対応する位置に配設されている。

マグネット部７は、４つの第１マグネット７ａと４つの第２マグネット７ｂの計８つの平板状のマグネットから構成されている。この各第１マグネット７ａは各外側角部ヨーク片６ｂに接着されており、また、各第２マグネット７ｂは各外側辺部ヨーク片６ｃが接着されている。従って、各第１マグネット７ａと各第２マグネット７ｂは交互に配設されることになる。また、各第１マグネット７ａは、各内側ヨーク片６ａに対応する位置において対向するように配設されている。

コイル８は水平断面形状が８角形になるように巻回されているムービングコイルである。コイル８は、４つの短辺コイル部分８ａと４つの長辺コイル部分８ｂとを有し、各短辺コイル部分８ａはその外側に対向するように配設されている各第１マグネット７ａと各内側ヨーク片６ａとの間に位置し、各長辺コイル部分８ｂはその外側に対向するように配設されている各第２マグネット７ｂに沿うように位置している。この水平断面形状が８角形のコイル８は（円）筒状のホルダ９により支持されている（ホルダ９の周囲に配置されている）ために、コイル８とホルダ９との間の４箇所において４つの間隙８ｃが形成されている。この各間隙８ｃにおいて各内側ヨーク片６ａが立設されている。

以下、本実施形態のアクチュエータ機構１の作用効果を説明する。
本実施形態のアクチュエータ機構１は、コイル８の水平断面形状が８角形であり、計８つの平板状の第１及び第２マグネット７ａ、７ｂがコイル８の各辺部分である短辺コイル部分８ａと長辺コイル部分８ｂのそれぞれの外側に対向するように配設されている。このため、コイル８がその全周に渡り８つの平板状の第１及び第２マグネット７ａ、７ｂが形成する磁界に近接して配置することが可能となり、アクチュエータ機構１におけるホルダ９への十分な駆動力を確保することができる。また、コイル８の水平断面形状が８角形であるため、アクチュエータ機構１の全体形状を直方体形状とした場合においても、内部空間に無駄なスペースが生じにくく、カメラモジュールの小型化を図ることができる。また、従来のアクチュエータ機構のように円筒状のコイルを用いた場合、平板状のマグネットと組み合わせると、コイルの円周面に応じてコイルとマグネットとの間の距離が離間してしまうが、この第１及び第２マグネット７ａ、７ｂは平板状のマグネットであるにもかかわらずコイル８との距離を一定に保つことができる。

さらに、本実施形態のアクチュエータ機構１は、４つの第１マグネット７ａと４つの内側ヨーク片６ａが配設されており、この各内側ヨーク片６ａは、各第１マグネット７ａに対応する位置であってコイル８の内側に配設されている。このため、コイル８の短辺コイル部分８ａは第１マグネット７ａと内側ヨーク片６ａとの間において形成される強い磁界内に位置するため、ホルダ９へのより強い駆動力を得ることができる。また、（円）筒状のホルダ９と水平断面形状が８角形状であるコイル８との間には、間隙８ｃが形成されているため、コイル８の内側に４つの内側ヨーク片６ａを立設することができ、アクチュエータ機構１の内部空間を有効に使用することができ、アクチュエータ機構１全体の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態のアクチュエータ機構１は、ヨーク６の水平断面形状は略８角形であり、４つの第２マグネット７ｂがヨーク６の水平断面における各辺部に対応する位置に配設されている。従って、アクチュエータ機構１の全体形状を直方体形状とした場合においても、コイル８が全周に渡って第１及び第２マグネット７ａ、７ｂによって形成される磁界内に配置することができる。このため、アクチュエータ機構１を小型化した場合においても、アクチュエータ機構１におけるホルダ９への十分な駆動力を確保することができる。

１、１００ アクチュエータ機構
２ カバー
３ 第２プレート
４ フレキシブルプリント基板
５ 上部板バネ
５ａ、１１ａ 外環部
５ｂ、１１ｂ 内環部
５ｃ、１１ｃ 架橋部
６ ヨーク
６ａ 内側ヨーク片
６ｂ 外側角部ヨーク片
６ｃ 外側辺部ヨーク片
７ マグネット部
７ａ 第１マグネット
７ｂ 第２マグネット
８、１０１ コイル
８ａ 短辺コイル部分
８ｂ 長辺コイル部分
８ｃ 間隙
９、１０３ ホルダ
１０ 第１プレート
１１ 下部板バネ
１２、１０４ ベース
１０２ マグネット
１０５ バネ

Claims (2)

1. レンズユニットを収容可能であって、前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能なホルダと、
   前記ホルダに設けられ、８角形の水平断面形状を有するコイルと、
   前記コイルに磁界を提供するヨーク及び８つの平板状のマグネットと、
   前記ホルダを支持する板バネと、
   前記ヨークと前記板バネとを支持するベースとを有し、
   前記ベースの水平断面形状は、四隅に角部を有する略正方形であり、
   前記ヨークの水平断面形状は、外側辺部ヨーク片と前記ベースの前記角部に対応する外側角部ヨーク片が交互に配設されてなる略８角形であり、
   前記ヨークは、前記外側角部ヨーク片の内側に、前記外側角部ヨーク片と対向するよう設けられた複数の内側ヨーク片を有し、
   前記８つの平板状のマグネットは、それぞれ、前記外側角部ヨーク片と前記外側辺部ヨーク片の内側であって、前記８角形の水平断面形状を有する前記コイルの各辺に対応する位置に設けられ、
   前記コイルは、前記マグネットと前記内側ヨーク片との間に位置しており、
   前記外側角部ヨーク片、前記外側辺部ヨーク片および前記内側ヨーク片は、一体となって形成されていることを特徴とするアクチュエータ機構。
2. 前記外側角部ヨーク片の長さは、前記外側辺部ヨーク片の長さよりも短い請求項１に記載のアクチュエータ機構。

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