JP6346933B2 - 光学手ぶれ補正機構 - Google Patents

Description

本出願は、２０１５年９月９日に出願された米国特許仮出願番号第６２／２６５１０６号、２０１６年４月２９日に出願された台湾特許出願番号第１０５１１３３９４号についての優先権を主張するものであり、これらの全ては引用によって本願に援用される。

本発明は、手ぶれ補正機構に関し、特に、光学手ぶれ補正機構に関するものである。

一般のカメラ、ビデオカメラ、および携帯電話は、通常、撮像用の光学システムを含む。光学システムは、しばしば外力の衝撃を受けて、内部の光学システムを振動させることがある。このとき、光路のずれを起こしやすく、光学システムで撮像された画像がぼけることがある。従来の台湾特許番号第１４５７６９３号は、従来の光学手ぶれ補正装置を開示している。オートフォーカス機能が実行されているとき、その内部のコイルに電流が印加され、コイルとコイルに対応する磁石との間に電磁誘導を生じる。これにより、コイルと固定されたレンズホルダーを基板に対してレンズの光軸の方向に沿って移動させ、オートフォーカスの効果を得ている。光学手ぶれ補正装置内には、Ｘ軸およびＹ軸の変位センサが更に設置され、Ｘ軸方向とＹ軸方向に沿った光軸の位置を検出することができる。光軸が標準からずれたとき、Ｘ軸とＹ軸に対応したコイルと磁石間で発生した電磁誘導により、レンズの光軸の位置を正確な位置に調節するため、Ｘ軸方向とＹ軸方向に沿った光軸が水平にずれるのを補正することができ、手ぶれ補正の効果を得て、より良い画像品質を得ることができる。しかしながら、コイルとコイルに対応する磁石の寸法の制限を受けるため、従来の手ぶれ補正装置は、往々にしてその体積を更に縮小させることが難しい。

特開２０１３−２４９３８号公報

製造コストおよびアセンブリが減少され、且つ小型化、軽量化、および低消費電力の目的も達成できる光学手ぶれ補正機構を提供する。

本発明は、レンズを保持するホルダー、フレーム、基板、第１のコイル、第２のコイル、変位センサ、第１の磁石、第２の磁石、および第３の磁石を含む光学手ぶれ補正機構を提供する。フレームは、ホルダーおよび基板に移動可能に連結される。第１のコイルは、ホルダーの側部に設置される。第２のコイルは基板上に設置される。第１と第２の磁石は、フレーム上に設置され、第１のコイルに対応する。第１の磁石の磁極の方向は、第２の磁石の磁極の方向に対向する。第３の磁石は、フレーム上に設置され、第２のコイルに対応する。変位センサは、基板上に設置され、レンズと基板の間の相対変位を検出する。

一実施形態では、第１の磁石と第２の磁石は、多極性永久磁石として単一に一体成型される。

一実施形態では、第３の磁石は、永久磁石を有する。

一実施形態では、第３の磁石の体積は、多極性永久磁石の体積より小さい、または多極性永久磁石の体積と等しい。

一実施形態では、ホルダーは、ホルダーの側部に形成された凸部を有し、且つ第１のコイルは、凸部を囲む。

一実施形態では、第１のコイルは、第１の磁石に対応する上半部および第２の磁石に対応する下半部を有する。

一実施形態では、第１のコイルに電流が印加されたとき、第１のコイルと第１および第２の磁石との間に電磁誘導が生じ、ホルダーを基板に対してレンズの光軸の方向に沿って移動させる。

一実施形態では、第１のコイルは、楕円形の構造を有する。

一実施形態では、基板は、レンズの光軸に実質的に垂直である。

一実施形態では、フレームは、長方形、六角形、または八角形の構造を有する。

添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
本発明の実施形態に係る、光学手ぶれ補正機構の分解図を示している。 図１の光学手ぶれ補正機構の組み立て後の斜視図を示している。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図を示している。 第１の磁石Ｍ１、第２の磁石Ｍ２、および第３の磁石Ｍ３と、第１のコイルＣ１との間の相対的な位置を示す概略図である。 図４の第１の磁石Ｍ１と第２の磁石Ｍ２に代替する、単一に一体成型された多極性永久磁石Ｍ４の概略図を示している。 図５の多極永久磁石Ｍ４の概略図を示している。 図２のラインＢ−Ｂに沿った断面図を示している。

この発明は種々の態様に関連して記述されているが、この発明がさらなる変更ができることは理解される。本用途は、本発明の一般的な原理を用いて、本発明の任意の変形、使用または改造を含むことが意図される。さらに、本用途は、本発明が属する分野において公知の、または慣例的実施の範囲内に入るような本開示からの逸脱を含むことが意図される。

本発明の例示的な実施形態についての次の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態の添付の図面を参照し、本発明を実施することができる種々の実施形態を例として示す。以下実施形態で示される方向の用語、例えば、上、下、左、右、前、または後などは、単に付加の図式の方向を参照するものである。従って、用いられる方向の用語は説明に用いられるものであり、本発明を限定するものではない。

図１、図２、および図３に示すように、本発明の実施形態の光学手ぶれ補正機構１は、カメラ（またはカメラ機能を有する電子装置）内に設置されることができ、カメラの振動により生じた、撮像の画像がぼける問題を防止、または抑制することができる。図１〜図３に見られるように、光学手ぶれ補正機構１は、主に、ホルダー１０、長方形のフレーム２０、基板３０、上スプリング４０、下スプリング５０、複数のサスペンションワイヤ６０、複数の第１のコイルＣ１、複数の第２のコイルＣ２１と２２、複数の第１の磁石Ｍ１、複数の第２の磁石Ｍ２、および複数の第３の磁石Ｍ３を含み、第１のコイルＣ１、および第２のコイルＣ２１とＣ２２は、楕円形の構造を有することができる。理解すべきことは、基板３０の下方には、基板３０と相互に固定されたイメージセンサ（図示されていない）、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）が設置されている。また、ホルダー１０の内部には、イメージセンサに対応した光学レンズ（図示されていない）が設置される。基板３０は、レンズの光軸７０に実質的に垂直である。光学レンズとイメージセンサにより、カメラは撮像または録画に用いられることができる。光学レンズとイメージセンサの間に設置された光学手ぶれ補正機構１により、Ｘ軸方向とＹ軸方向に沿ったレンズおよびレンズの光軸７０が水平にずれるのを補正することができ、手ぶれ補正の効果を得て、より良い画像品質を得ることができる。

図１に示されるように、ホルダー１０は、光学レンズを収容する空間Ｒを形成し、一対の第１の磁石Ｍ１は、棒状構造を有し、フレーム２０上に設置され、一対の第１の磁石Ｍ１は、光軸７０に対して対称に位置し、第１の磁石Ｍ１の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）は、Ｘ軸と平行である。また、一対の第２の磁石Ｍ２は、同様に棒状構造を有し、フレーム２０上に設置され、第１の磁石Ｍ１の下方にそれぞれ位置し、且つ第２の磁石Ｍ２の長辺方向である縦軸方向（Ｙ軸に平行）は、第１の磁石Ｍ１の長辺方向である縦軸方向（Ｙ軸に平行）と平行であり、第２の磁石Ｍ２の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）は、Ｘ軸と平行であるが、第１の磁石Ｍ１の磁極の方向と対向し、互いに反対方向を向いている。図１に示すように、一対の第３の磁石Ｍ３は、棒状構造を有し、フレーム２０上に設置され、第３の磁石Ｍ３は、光軸７０に対して対称に位置し、且つ第３の磁石Ｍ３の長辺方向である縦軸方向（Ｘ軸に平行）、第１の磁石Ｍ１の縦軸方向（Ｙ軸に平行）、および光軸７０の方向（Ｚ軸に平行）は、互いに垂直である。第３の磁石Ｍ３の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）は、Ｙ軸方向に平行である。具体的に言えば、第３の磁石Ｍ３は、第１と第２の磁石Ｍ１とＭ２と異なる、フレーム２０の２つの対向する側部に設置される。

図１〜図３に示すように、ホルダー１０は、ホルダー１０における対向する２つの側部にそれぞれ形成された２つの凸部１１を有し、第１のコイルＣ１は、ホルダー１０上に設置され、凸部１１を囲む。図１および図３に示されるように、各第１のコイルＣ１は、第１の磁石Ｍ１に対応する上半部Ｃ１１および第２の磁石Ｍ２に対応する下半部Ｃ１２を有する。また、２対の第２のコイルＣ２１とＣ２２は、Ｙ軸およびＸ軸に沿って、基板３０の上に対向して設置され、第２と第３の磁石Ｍ２とＭ３にそれぞれ対向する。変位センサ（図示されていない）は、基板３０上に設置され、ホルダー１０と基板３０間の相対変位を検出する。

特に、ホルダー１０は、上スプリング４０と連結され、且つ上スプリング４０は、フレーム２０と連結される。また、ホルダー１０は、下スプリング５０と連結され、且つ下スプリング５０は、フレーム２０と連結される。従って、フレーム２０が外力の衝撃を受けたとき、ホルダー１０は、上スプリング４０と下スプリング５０によって、フレーム２０に対して光軸に沿って移動し、カメラの振動が効果的に吸収されることができ、ホルダー１０およびホルダー１０の中に収容された光学レンズが偶発的に損傷するのを回避することができる。また、本実施形態では、サスペンションワイヤ６０の一端は、例えば、はんだによってフレーム２０と連結されることができ、もう一端は、例えば、はんだによって基板３０と連結されることができる。従って、フレーム２０が外力の衝撃を受けたとき、フレーム２０は、基板３０に対して光軸７０（ＸＹ面に平行）に垂直な方向に沿って移動することができ、カメラの平行方向の振動も効果的に吸収されることができる。

具体的に言えば、ホルダー１０は、上スプリング４０と下スプリング５０によってフレーム２０に連結され、且つ上スプリング４０と下スプリング５０は、例えば金属シートなどの弾性材料を含む。従って、ホルダー１０の移動方向が制限され、ホルダー１０の移動方向をレンズの光軸７０の方向と平行に保つことができる。また、フレーム２０は、弾性材料（例えば、薄い金属棒など）を含むサスペンションワイヤ６０によって基板３０に連結されるため、フレーム２０は、サスペンションワイヤ６０によって、支持されることができる。ホルダー１０およびフレーム２０上に設置された第１、第２、第３の磁石Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は、サスペンション機構を形成するため、フレーム２０が外力の衝撃を受けたとき、フレーム２０は、基板３０に対して光軸７０（ＸＹ面に平行）に垂直な方向に沿って移動することができ、カメラの振動が効果的に吸収されることができる。

特に、オートフォーカス機能が実行されているとき、第１のコイルＣ１に電流が印加され、第１のコイルＣ１と第１のコイルＣ１に対応する第１と第２の磁石Ｍ１とＭ２との間に電磁誘導を生じる。これにより、第１のコイルＣ１と固定されたレンズホルダー１０がレンズの光軸７０方向に沿って移動し、カメラの迅速な合焦を得ることができる。

また、使用者がカメラを振動させたことで、基板に対して光軸７０がずれたとき、基板３０上の変位センサによって、フレーム２０と基板３０間の水平変位（ＸＹ面に平行）が検出され、光軸７０ずれ量が判定されることができる。レンズおよびその光軸７０を正確な位置に補正したいとき、第２のコイルＣ２１に電流が印加され、第２のコイルＣ２１と第２のコイルＣ２１の位置に対応する第２の磁石Ｍ２との間に電磁誘導を生じ、第２の磁石Ｍ２およびフレーム２０を基板３０に対してＸ軸に沿って移動させる。同様に、もう一組の第２のコイルＣ２２に電流が印加されたとき、第２のコイルＣ２２と第２のコイルＣ２２の位置に対応する第３の磁石Ｍ３との間に電磁誘導を生じ、第３の磁石Ｍ３およびフレーム２０を基板３０に対してＹ軸に沿って移動させる。従って、レンズとレンズの光軸７０がＸＹ面に沿って移動されるように制御されることができ、像ぶれが効果的に抑制されることができる。

図４に示すように、第１の磁石Ｍ１と第２の磁石Ｍ２は、それぞれ永久磁石を含み、２つの永久磁石の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）は、互いに対向する。また、図５および図６に示すように、第１、第２の磁石Ｍ１、Ｍ２は、多極着磁された永久磁石である多極性永久磁石Ｍ４として単一に一体成型されることができる。多極性永久磁石Ｍ４の体積は、第３の磁石Ｍ３を超えるか、または第３の磁石Ｍ３と等しい体積とすることができる。図６に示されるように、Ｘ軸に沿った、多極性永久磁石Ｍ４の上部の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）は、多極性永久磁石Ｍ４の下部の磁極の方向（Ｎ−Ｓ）に対向する。即ち、図４の２つの永久磁石Ｍ１とＭ２は、単一の多極性永久磁石Ｍ４で代替されることができ、光学手ぶれ補正機構１の製造コストおよびアセンブリが減少されることができる。図７に示すように、第３の磁石Ｍ３は、永久磁石を用いることができる。第３の磁石Ｍ３の位置は、基板３０上の第２のコイルＣ２２にだけ対応すればよいため、ホルダー１０上に第３の磁石Ｍ３と対応するその他のコイルを提供する必要がない。従って、Ｙ軸方向に沿った光学手ぶれ補正機構１の寸法が効果的に減少され、小型化、軽量化、および低消費電力の目的も達成することができる。

本発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置をカバーするものである。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。

１ 光学手ぶれ補正機構
１０ ホルダー
１１ 凸部
２０ 長方形のフレーム
３０ 基板
４０ 上スプリング
５０ 下スプリング
６０ サスペンションワイヤ
７０ 光軸
Ｃ１ 第１のコイル
Ｃ１１ 上半部
Ｃ１２ 下半部
Ｃ２１、２２ 第２のコイル
Ｍ１ 第１の磁石
Ｍ２ 第２の磁石
Ｍ３ 第３の磁石
Ｍ４ 多極性永久磁石
Ｎ、Ｓ 磁極
Ｒ 空間

Claims (7)

1. レンズを保持するホルダー、
   前記ホルダーが移動可能に連結され、多角形構造を有するフレーム、
   前記フレームが相対移動可能に連結された基板、
   前記基板上に設置され、前記レンズと前記基板の間の相対変位を検出する変位センサ、
   前記ホルダーの側部に設置された第１のコイル、
   前記基板上に設置された第２のコイル、
   棒状構造を有し、前記フレーム上に設置され、前記第１のコイルに対向するように前記光軸に対して対称に位置する一対の第１の磁石、
   棒状構造を有し、前記第１の磁石の下方であって前記フレーム上に設置され、前記第１および第２のコイルに対向するように、前記第１の磁石の縦軸方向と平行である縦軸方向を有する一対の第２の磁石、および、
   棒状構造を有し、前記フレーム上に設置され、前記第２のコイルに対向する第３の磁石を含み、
   前記第１のコイルは、前記第１の磁石に対応する上半部および前記第２の磁石に対応する下半部を有し、
   前記第２の磁石は、前記第１の磁石の磁極の方向とは対向する磁極の方向を有し、前記第１のコイルに電流が印加されたとき、前記第１のコイルと前記第１および第２の磁石との間に電磁誘導が生じ、前記ホルダーが前記基板に対して前記レンズの光軸に沿って移動し、
   前記第２のコイルに電流が印加されたとき、前記第２のコイルと前記第２および第３の磁石との間に電磁誘導が生じ、前記フレームが前記基板に対して前記光軸に垂直な方向に沿って移動し、
   前記第３の磁石の縦軸方向、前記第１の磁石の縦軸方向、および前記光軸の方向は、互いに垂直であり、
   前記光軸から前記第３の磁石までの距離は、前記光軸から前記第２の磁石までの距離より小さい光学手ぶれ補正機構。
2. 前記第１の磁石と第２の磁石は、多極性永久磁石として単一に一体成型される請求項１に記載の光学手ぶれ補正機構。
3. 前記第３の磁石は、永久磁石を有する請求項２に記載の光学手ぶれ補正機構。
4. 前記第３の磁石の体積は、前記多極性永久磁石の体積より小さい、または前記多極性永久磁石の体積と等しい請求項３に記載の光学手ぶれ補正機構。
5. 前記ホルダーは、前記ホルダーの側部に形成された凸部を有し、且つ前記第１のコイルは、前記凸部を囲む請求項１に記載の光学手ぶれ補正機構。
6. 前記第１のコイルは、楕円形の構造を有する請求項１に記載の光学手ぶれ補正機構。
7. 前記フレームは、長方形、六角形、または八角形の構造を有する請求項１に記載の光学手ぶれ補正機構。

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