JP6185004B2 - カメラモジュール - Google Patents

Description

本発明は、カメラモジュールに関し、特に、薄型化されたカメラモジュールに関する。

近年、カメラモジュールが普及するに伴い、特にモバイルデバイスへの応用が益々広がってきた。多くのモバイルデバイスには、例えばビデオ通話用のカメラ及びファインダー用のカメラなどの２個以上ものカメラモジュールを配置することで、消費者の異なる運用ニーズに適している。

しかしながら、モバイルデバイスの体積が日増しに薄型化している状況において、各カメラモジュールを縮小することは、一つの挑戦となっている。例えば、手振れ補正レンズの内部の手振れ補正機構は通常複数の素子から構成され、各素子が重ね合わせられて成る体積は、カメラモジュール内で一定のスペースを占めるため、カメラモジュールの薄型化も制限されていた。

図１Ａを参照すると、従来のカメラモジュール１で、特に、手振れ補正カメラモジュールであり、該カメラモジュール１が電子機器（図示略）内に収容され、該カメラモジュール１と電子機器の覗き窓（図示略）が結像チャンネルを構成する。該カメラモジュール１は、外側カバー１１とレンズホルダ１２と光学画像安定化装置（以下、「ＯＩＳ装置」という）１３とを含む。該レンズホルダ１２及び該ＯＩＳ装置１３が該外側カバー１１に収容され、また特定の位置制限用部品（例えば板ばね、支柱等）を通じて該レンズホルダ１２が１つの可動部（Ｚ方向及び／或いはＸ−Ｙ方向に移動）となり、また該ＯＩＳ装置１３が位置制限用部品を通じて構造上の支持を得て外側カバー１１内に固定されることができる。該レンズホルダ１２は１つの収容スペースを備え、少なくとも１個のレンズ（１個のレンズモジュールとして見なすことができる）１２１を保持できる。該レンズホルダ１２の外側に図１Ｂに示す複数の磁石１２２が設けられ、これら複数の磁石１２２は該ＯＩＳ装置１３で発生する電磁誘導力（ＸＹ方向の駆動力）を受けることで該レンズホルダ１２を作用力によってＸＹ方向に駆動させることができるように配置される。該レンズホルダ１２は更にフォーカスコイル１２３を設けることができる。ＯＩＳ装置１３の駆動を通じて、該レンズホルダ１２はＺ方向の駆動力を受けることができる。該ＯＩＳ装置１３は主に基板１３１と回路基板１３２と複数の駆動コイル１３３とで構成される。これら複数の駆動コイル１３３は、該回路基板１３２の一方の側に固定されて、これら複数の磁石１２２の位置と互いに対応し、且つ該回路基板１３２上に敷設されている回路に電気的に接続される。これら複数の駆動コイル１３３が該回路基板１３２と該基板１３１との間に挟持される。例を挙げると、該回路基板１３２は、更に複数の支柱１３２１の連接を通じて、該レンズホルダ１２及び／或いは該ＯＩＳ装置１３に特定の連接関係を持たせることができる。該外側カバー１１、該回路基板１３２及び該基板１３１は、光軸（Ｚ軸）に沿う方向上に各々開口部を備え、これらの開口部とレンズ１２１とが１個の光学結像チャンネルを構成する。結像モジュール（図示略）は、集光結像のため、通常カメラモジュールの後方に置かれて結像チャンネル上に位置する。１個或いは複数の駆動信号は、該回路基板１３２を通じて各コイル１３３に流れることで、駆動力を発生し、これにより、磁石１２２を搭載したレンズホルダ１２をＸＹ軸方向及び／或いはＺ軸方向に向けて強制的に移動させ、これを通じて外力を受けて移動するレンズ１２１を安定させて正確な結像位置上に戻す。駆動力の方向は磁石１２２と駆動コイル１２３、１３３との相対位置により決定できる。前記駆動力は、閉鎖式システム又は開放式システムで生じる。例を挙げると、閉鎖式システムは、位置センサー（例えばホールセンサー）でレンズホルダ１２の移動ストローク或いは位置を確認して、コイル１２３、１３３を駆動させて駆動力を起こすことができる。また開放式システムは、板ばねの変化程度と初期電流信号（例えばジャイロスコープの検知信号）との間の関係によって駆動力を起こすことができる。これは、該技術の分野における通常の知識を有する者が理解できる技術手段であるため、ここで詳細な記述を省略する。

図１Ａ及び図１Ｂからも分かるように、該手振れ補正カメラモジュール１の厚みは少なくとも該レンズホルダ１２と該ＯＩＳ装置１３の厚みによって決定され、つまり少なくとも両者の厚みの総計を上回ることになる。該レンズホルダ１２の厚みはレンズ１２１及び／或いは磁石１２２の厚みによって決定できる。該ＯＩＳ装置１３の厚みは、基板１３１、回路基板１３２とコイル１３３の厚みによって決定できる。該ＯＩＳ装置１３に十分な推力提供を付与するため、通常コイル１３３の巻き数を増やすことで目的を達成するが、その分該ＯＩＳ装置１３の厚みが増してしまい、手振れ補正カメラモジュール１の薄型化を更に困難にさせてしまう。逆に、コイルの数量を減らすことで薄型化を実現した場合、該ＯＩＳ装置１３で発生する磁気推力が減ってしまう。

よって、更に電子機器の厚みを縮小しようとする場合、カメラモジュール内の配置（例えば手振れ補正機構）は、解決する必要がある一つの問題となっている。

そこで本発明は、主に厚みが薄型化されたカメラモジュールを提供することを目的とする。

上記の従来技術で起きている問題を解決するため、本発明は、外側カバーとレンズホルダとＯＩＳ装置とを含むカメラモジュールを提供する。該レンズホルダは、可動方式で該外側カバー内に収容される。該ＯＩＳ装置は該レンズホルダの移動によって駆動力（例えば磁気推力）を発生することで、該レンズホルダを安定させる。主な技術的特徴は、該ＯＩＳ装置が基板と複数の駆動コイルとを更に含み、これら複数の駆動コイルが嵌込式手段でその基板に収容され、またこれら複数の駆動コイルが該レンズホルダ外側の磁石位置と互いに対応することである。

これにより、該ＯＩＳ装置が占有するカメラモジュールのスペースを縮小するが、やはり十分な駆動効果を有することができる。つまり、駆動コイルの巻付け体積を減らしてカメラモジュール薄型化の目的を達成する必要がない。このような機構設計下で、カメラモジュールの厚みは少なくとも基板の厚みによって決定され、従来のＯＩＳ装置の厚み（駆動コイル、回路基板及び基板を重ね合わせた後の総厚み）より薄くなる。
より詳細に、結像チャンネルを有するカメラモジュールは、外側カバーと、可動方式で外側カバー内に収容されるレンズホルダと、レンズホルダに対して駆動力を発生することで該レンズホルダを安定させる光学画像安定化装置（ＯＩＳ装置）とを含む。ＯＩＳ装置は、内側面にリード線を有する複数の収容スペースと、結像チャンネルに用いる開口部が設けられるとともに開口部と結像チャンネルが連通して結像の光を通過させる基板と、対応する複数の収容スペース内に各々収容され、リード線に接続される複数の駆動コイルと、レンズホルダの外側に配置されるとともに複数の駆動コイルに各々対応する複数の磁石と、リード線により複数の駆動コイルに結合される駆動回路であって、駆動回路がレンズホルダの移動に関する電流信号を複数の駆動コイルに提供することで駆動力を発生する駆動回路と、を含む。

本発明の前記記述及び他の記述は、下記に限定されない具体的実施例を添付図面に基づいて詳細に説明すると、更に理解できる。

従来のカメラモジュールの斜視図である。 図１Ａに基づく側面図である。 本発明に係る嵌込式コイルの一実施例の斜視図である。 本発明に係る嵌込式コイルの他の実施例の斜視図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例１の正面図である（以下に述べる正面図は、光軸結像方向に沿って見た図である）。 図３Ａに基づく局部側面図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例２の正面図である。 図４Ａに基づく局部側面図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例３の正面図である。 図５Ａに基づく局部側面図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例４の正面図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例４の一部構成要素の正面図である。 本発明に係るＯＩＳ装置の実施例５の正面図である。 図７Ａに基づく局部側面図である。

本発明の技術的特徴、内容と利点及び実現可能な効果を審査官に更に理解してもらうため、以下に本発明の実施例を挙げて図面に基づいて詳細に説明する。使用する図面の趣旨は、見取り及び明細書の補助のために用いられるが、必ずしも本発明実施後の真の比率と正確な配置ではないため、添付図面の比率と配置関係が本発明の実際の実施上における権利範囲として解釈、制限されるべきものではない。この点につき、予め説明しておく。

本発明が提供するカメラモジュール、特に、手振れ補正カメラモジュールは、図１Ａに示すように、少なくとも１個の外側カバー１１と１個のレンズホルダ１２とを含み、光を後端の結像モジュールに投射するために用いられる。外側カバー１１とレンズホルダ１２に関する説明は、先行技術及び図１Ａに示す通りであるため、ここで詳細な記述を省略する。本発明のカメラモジュールは、薄型ＯＩＳ装置を含むことを特徴とする。この薄型ＯＩＳ装置は、安定して図１Ａに示す外側カバー内１１に収容される。前記ＯＩＳ装置は、少なくとも駆動回路と駆動コイルと基板等で構成され、駆動コイルは、嵌込方式で基板と結合して嵌込式構造を形成し、且つ駆動コイルは、図１Ｂのような方式でレンズホルダの磁石１２２の位置と互いに対応できる。次に、前記ＯＩＳ装置について、異なる実施形態で更に詳細説明を行う。

図２Ａを参照すると、前記嵌込式構造の一実施例であり、基板２０と複数の駆動コイル２２とを含む。該基板２０の表面に複数の収容溝２０１を凹設している。各駆動コイル２２は１個或いは数個のコイルの巻きからなり、且つ各駆動コイル２２の寸法が収容溝２０１のスペースより小さいか又は等しくすることで、各駆動コイル２２を対応する収容溝２０１内に収容し、また接着剤により固着する。本発明の実施例において、各収容溝２０１の寸法は異なることができ、駆動コイル２２も同じで、空間上の配置又は駆動方式の設計によって調整できる。本発明の他の実施例において、前記収容溝２０１は、１個以上の駆動コイル２２の収容もできる。該実施例の嵌込式配置を介して、基板２０と複数の駆動コイル２２とを結合した後の厚みは、基板２０本体が有する厚み若しくは基板２０本体の厚みとこれら駆動コイル２２の一部の厚みとの総和とすることができる。本発明の実施例においてこれら収容溝２０１は例えば円弧形のような他の形状とすることができるため、他の形状の駆動コイルに対応するよう収容できる。

図２Ｂを参照すると、前記嵌込式構造の一実施例である。相違点は、ここに複数の収容孔２０２で前記実施例の収容溝２０１を代替とすることである。各収容孔２０２は、１個の駆動コイル２２を対応収容でき、また接着剤或いはその他の慣用手段により両者を安定して結合させることができる。該実施例の嵌込式配置を通じて基板２０と複数の駆動コイル２２とを結合した後の厚みは、基板２０本体が有する厚み若しくは基板２０本体の厚みとこれら駆動コイル２２の一部の厚みとの総和とすることができる。

採用する収容スペースは、収容溝２０１及び／或いは収容孔２０２かを問わず、本発明のカメラモジュール内のＯＩＳ装置の厚みは、主に基板２０の厚み、収容溝２０１の深さ及び／或いは駆動コイル２２の厚みによって決定し、これにより、薄型カメラモジュールが本発明のカメラモジュールを運用する電子機器（特に、平板状を呈する電子機器）の厚みを更に縮小させることができる。以下に、前記嵌込式構造に基づき、ＯＩＳ装置の実施形態を紹介する。

同時に図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、本発明に係るＯＩＳ装置の実施例１である。該ＯＩＳ装置３は、図１Ａ及び図１Ｂ内のＯＩＳ装置１３を代替としてレンズホルダ（即ち可動部）に適切な駆動力を提供することで、移動するレンズホルダを安定させることができる。該ＯＩＳ装置３は、基板３１と複数の駆動コイル３２と回路基板３３とを含む。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、複数の駆動コイル３２は、嵌込方式で該基板３１と結合される。該回路基板３３に駆動回路が搭載されている。該回路基板３３は接着方式又はその他の慣用手段を通じて該基板３１上に重ね合わせられて固着されることができる。該回路基板３３は、駆動コイル３２に対応する複数の切欠部３３１を備えるため、回路基板３３が基板３１を覆っている時、駆動コイル３２の部分を露出させることができる。該回路基板３３の一方の側に導電回路（図示略）を設けて、この導電回路が複数の電気接点３３２まで延伸して接続される。本発明の実施例の前記電気接点は、信号の出力や入力又は両者並行に提供できるものであり、例えばバスである。複数の電気接点３３２は、更に制御モジュール（図示略）と電気的に接続されることで、外部からの制御信号を受信する。例を挙げると、前記回路基板３３は、フレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＦＰＣ）とすることができ、各駆動コイル３２に電気的に接続されることができ、例えばリード線が収容溝或いは収容孔の内側面まで延伸してコイルと接触できる。本発明の他の実施例において、前記基板３１の表面にリード線を配置して駆動コイル３２と回路基板３３との間の導電ルートを形成できる。例を挙げると、ＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）部材から構成可能である。本発明で挙げた基板及び回路基板の対応位置において結像開口部を保留しておくが、他の実施例において配置状況を見て異なる形態を採ることができる。

図３Ｂに示すように、嵌込式の配置において、本実施例のＯＩＳ装置３の厚みは、わずか基板３１の厚みと回路基板３３の厚みとの総和（ＤＳ＋ＤＣ）となり、該ＯＩＳ装置３を採用したカメラモジュールの光軸方向における厚みを薄型化させることができる。

同時に図４Ａ及び的図４Ｂを参照すると、本発明に係るＯＩＳ装置の実施例２である。該ＯＩＳ装置４は、図１Ａ及び図１Ｂ図内のＯＩＳ装置１３を代替としてレンズホルダ（即ち可動部）に適切な駆動力を提供することで、移動するレンズホルダを安定させることができる。該ＯＩＳ装置４は、基板４１と複数の駆動コイル４２と回路基板４３とを含み、該回路基板４３が複数の駆動コイル４２上を覆う。本実施例の基板４１、駆動コイル４２及び回路基板４３の間の接続関係及びその構造は前記実施例の説明と同じであるため、ここで詳細な記述を省略する。本実施例のＯＩＳ装置４の厚みは、同様に基板４１の厚みと回路基板４３の厚みとの総和（ＤＳ＋ＤＣ）となるため、該ＯＩＳ装置４を採用したカメラモジュールの光軸方向における厚みを減少させることができる。

同時に図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、本発明に係るＯＩＳ装置の実施例３である。該ＯＩＳ装置５は、図２Ａ又は図２Ｂの方式で互いに結合する基板５１と複数の駆動コイル５２とを含む。特に、本実施例の基板５１の表面に複数のリード線（例えばＭＩＤ部材）及び電子素子が配置されており、該基板５１の少なくとも一方の側に複数の電気接点５１１が敷設され、複数の電気接点５１１が制御モジュールに結合されることができる。前記リード線は、駆動コイル５２及び電子素子と各々接続されて信号の伝送を提供する。前記電子素子は、例えばホールセンサー（Ｈａｌｌ Ｓｅｎｓｏｒ）といった複数のセンサー５１２を含み、複数のセンサー５１２が該基板５１の上部表面（可動部材に対向する）又は基板５１の下部表面（結像モジュールに対向する）に配置されることができる。前記センサー５１２は、レンズホルダ１２の移動によって起きた磁界の変化を検知するために設けられている。前記電気接点５１１を通じて複数のセンサー５１２で生成した検知信号は、制御モジュールに伝送されることができ、制御モジュールはこの検知信号に基づいて制御信号を生成して複数の駆動コイル５２に伝送して磁気推力を発生して、移動されるレンズホルダ１２を安定させる。

図５Ｂに示すように、本実施例のＯＩＳ装置５の厚みは、基板５１の厚み（ＤＳ）と駆動コイル５２の一部の厚み（ＤＤ）との総和となる。好ましくは、前記センサー５１２のＺ方向の厚みは駆動コイル５２の厚みより小さいか又は等しい。他の実施例において、複数の駆動コイル５２及びセンサー５１２は完全に基板５１に嵌め込んだ場合に、前記ＯＩＳ装置５の厚みも基板５１の厚み（ＤＳ）（図示略）とすることができる。よって、本実施例のＯＩＳ装置５を採用したカメラモジュールの光軸方向における厚みを減少させることができる。

同時に図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、本発明に係るＯＩＳ装置の実施例４である。該ＯＩＳ装置６は、基板６１と複数の駆動コイル６２と回路基板６３とを含む。該基板６１と複数の駆動コイル６２とは、図２Ａ又は図２Ｂの方式で結合される。該基板は、ＭＩＤ部材から構成可能である。特に、該基板６１は複数の電子素子収容孔６１１と複数の信号コネクタ６１２とを更に備える。該回路基板６３は回路と電子素子が設けられ、基板６１に対向する。前記電子素子は、前記センサー（図示略）とすることができ、且つ前記電子素子の位置は、前記電子素子収容孔６１１の位置に対応できる。このほかに、該回路基板６３は、複数のビアホール６３１を備え、複数のビアホール６３１の位置は、基板６１上の信号コネクタ６１２に対応できる。前記ビアホール６３１の周囲に導電材質を敷設して電気的な接続を提供する。このような配置において、該回路基板６３は、複数の駆動コイル６２に対向するように該基板６１上に積み重ねられて固定され、同時に該回路基板６３上の電子素子は、基板の電子素子収容孔６１１内に対応するよう収容され、基板６１上の信号コネクタ６１２はビアホール６３１に対応するように結合される。よって、本実施例のＯＩＳ装置６の厚みは、基板６１の厚みと回路基板６３の厚みとの総和のみとなる。空間を十分利用した配置において、電子素子の体積はＯＩＳ装置の厚みでの特性に影響を及ぼさない。

同時に図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、本発明に係るＯＩＳ装置の実施例５である。該ＯＩＳ装置７は、基板７１と複数の駆動コイル７２と回路基板７３とを含む。その接続関係は、前記実施例と近似するが、複数の駆動コイル７２が埋込方式で基板７１内に設けられる。よって、本実施例のＯＩＳ装置７の厚みは、基板７１の厚み（ＤＳ）と回路基板７３の厚み（ＤＤ）との総和となる。

上記を総合すると、本発明が提供するＯＩＳ装置及びカメラモジュールのＯＩＳ装置の厚みにより、カメラモジュールの厚みを決定し、更に該カメラモジュールを有する電子機器の厚みも決定するため、該電子機器（特に平板状を呈する電子機器で、例えばタブレット型携帯電話機、タブレット型コンピュータ等）はその厚みの縮小によって薄型化させることができる。

これにより、本発明の薄型カメラモジュールの好ましい実施例は、上記説明及び図面で説明した。本明細書内で開示された全ての特徴は、その他の方法と結合でき、本明細書内に開示される各特徴は選択的に同一、同等又は近似の目的特徴で代替できる。よって、特別顕著な特徴を除き、全ての本明細書で開示される特徴は、同等或いは近似特徴のうちの一つの例だけである。本発明の好ましい実施例の記述を経た後、当業者は本発明が実際新規性、進歩性及び産業上の利用可能性を有する発明であり、発展価値を極めて有することを理解すべきである。本発明は当業者が種々なる変更、修正、改良等を実施できるが、特許請求の範囲で保護しようとするものを含む。

１…カメラモジュール（従来）、１１…外側カバー、１１１…回動軸、１１２…鏡面受け座、１２…レンズホルダ、１２１…レンズ（レンズモジュール）、１２２…磁石、１２３…フォーカスコイル、１３…光学画像安定化装置（ＯＩＳ装置）、１３１…基板、１３２…回路基板、１３２１…支柱、１３３…駆動コイル、２０…基板、２０１…収容溝、２０２…収容孔、２２…駆動コイル、３…ＯＩＳ装置、３１…基板、３２…駆動コイル、３３…回路基板、３３１…切欠部、３３２…電気接点、４…ＯＩＳ装置、４１…基板、４２…駆動コイル、４３…回路基板、５…ＯＩＳ装置、５１…基板、５１１…電気接点、５１２…センサー、５２…駆動コイル、６…ＯＩＳ装置、６１…基板、６１１…電子素子収容孔、６１２…信号コネクタ、６２…駆動コイル、６３…回路基板、６３１…ビアホール、７…ＯＩＳ装置、７１…基板、７２…駆動コイル、７３…回路基板、ＤＣ…回路基板の厚み、ＤＳ…基板の厚み、ＤＤ…駆動コイルの一部厚み。

Claims (10)

1. 外側カバーと、可動方式で前記外側カバー内に収容されるレンズホルダと、前記レンズホルダに対して駆動力を発生することで該レンズホルダを安定させる光学画像安定化装置（ＯＩＳ装置）とを含み、結像チャンネルを有するカメラモジュールにおいて、
   前記ＯＩＳ装置は、
   複数の収容スペースと、前記結像チャンネルに用いる開口部とが設けられるとともに前記開口部と前記結像チャンネルが連通して結像の光を通過させる基板と、
   前記基板の一方の側に重ね合わせられる回路基板と、
   前記複数の収容スペースの内側面に延伸配置されるように前記回路基板に形成されるリード線と、
   対応する前記複数の収容スペース内に各々収容され、前記リード線に接続される複数の駆動コイルと、
   前記レンズホルダの外側に配置されるとともに前記複数の駆動コイルに各々対応する複数の磁石と、
   前記リード線により前記複数の駆動コイルに結合される駆動回路であって、前記駆動回路が前記レンズホルダの移動に関する電流信号を前記複数の駆動コイルに提供することで前記駆動力を発生する駆動回路と、
   を含み、
   前記回路基板が前記複数の駆動コイルを覆うことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記複数の収容スペースは、複数の収容溝であり、前記収容溝が前記基板の表面から内方へ凹むことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記複数の収容スペースは、複数の収容孔であり、前記収容孔が前記基板の表面を貫通することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
4. 前記駆動回路は、回路基板の上に敷設されることを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。
5. 前記駆動回路は、回路基板の上に敷設されることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
6. 前記駆動コイルの厚みは、前記基板の厚みを超えないことを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。
7. 前記駆動回路は、前記基板の少なくとも１個の表面に敷設されることを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。
8. 前記駆動回路は、複数の電気接点を有し、これらの電気接点が前記基板の側面に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。
9. 前記駆動回路は、回路基板及び前記基板の少なくとも１個の表面に敷設され、前記回路基板が複数のビアホールを備え、前記基板の一方の表面が複数の信号コネクタを備え、これらの信号コネクタが前記複数のビアホールに各々対応することを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。
10. 前記ＯＩＳ装置は、少なくとも１個のセンサーを含み、前記センサーが前記レンズホルダの移動を検知し、且つ前記基板上或いは回路基板上に設けられることを特徴とする請求項２又は３に記載のカメラモジュール。