JP6484893B2 - レンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話やスマートフォン、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、このレンズ駆動装置を用いたカメラ装置及び電子機器に関する。

従来のレンズ駆動装置としては、例えば、特許文献１には以下のレンズ駆動用装置が開示されている。このレンズ駆動用装置は、筒状に形成したキャリアの下方部に、ベース部材に設けた筒状突起部の外形よりもわずかに大きい内寸のスカート部を設け、そのスカート部内に、筒状突起部の上方部分を収容させた構造を有している。このレンズ駆動用装置によれば、撮像素子側に塵、埃などの異物が侵入することを防ぐことができるとされている。

また、特許文献２には開口部を有するベースと、この開口部に固着され、周辺にダム部材を有するフィルタを備えたレンズ駆動装置が提案されている。これにより、組み立て後に発生した移動ゴミにより生じる黒傷やシミ等の不良を低減することができるとされている。

特開２０１２−１８５３４６号公報 特開２００７−６０２８８号公報

上記特許文献で提案されているレンズ駆動装置によれば一定の防塵効果は見込めるが、不十分であるためレンズ駆動装置の防塵構造の改善が求められていた。

そこで、本発明は、レンズが移動する際にレンズを透過した光が通過するために固定体に設けられた貫通孔に異物が侵入することを防止できるレンズ駆動装置、これを備えたカメラ装置及び電子機器を提供することを目的とする。

レンズを透過した光が通過するための貫通孔を有する固定体と、
前記レンズを保持するためのレンズ保持部を有し、前記レンズの光軸方向に沿って移動することができる移動体と、
前記貫通孔よりも外側の周辺部と前記移動体との間に形成されている間隙を前記貫通孔の全周にわたって塞ぎ、前記移動体の移動に追随して伸縮することができる封止部材と、を備え、
前記封止部材は液状物であって、
前記固定体又は前記移動体の少なくとも一方において、前記封止部材が接触する接触領域に対して前記接触領域と隣接し前記封止部材が接触しない非接触領域は親液性が低い
レンズ駆動装置である。

本発明によれば、移動体の移動に追随して伸縮することができる封止部材で、貫通孔よりも外側の周辺部と移動体との間に形成されている間隙を貫通孔の全周にわたって塞いだので、レンズが移動する際にこの貫通孔に異物が侵入することを防止できるレンズ駆動装置、これを備えた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に撮像素子を取付けたものの一例を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ａ部分の拡大図である。 図１図示のレンズ駆動装置の移動体が光軸方向に沿って上方向に移動している状態を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ａ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に撮像素子を取付けたものの他の例を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｂ部分の拡大図である。 図３図示のレンズ駆動装置の移動体が光軸方向に沿って上方向に移動している状態を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｂ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に撮像素子を取付けたものの更に他の例を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｃ部分の拡大図である。 図５図示のレンズ駆動装置の移動体が光軸方向に沿って上方向に移動している状態を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｃ部分の拡大図である。 本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置に撮像素子を取付けたものの更にまた他の例を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｄ部分の拡大図である。 図７図示のレンズ駆動装置の移動体が光軸方向に沿って上方向に移動している状態を表す図であって、（ａ）断面図、（ｂ）Ｄ部分の拡大図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各図において共通する構成については同一の符号を付し説明を省略する。

本実施形態のレンズ駆動装置は、一例として、携帯電話機、スマートフォン、等の電子機器に採用されているオートフォーカスカメラに用いられる。

［レンズ駆動装置の構成］
図１（ａ）における上方を上、下方を下として説明する。図の上下方向が図示していないレンズの光軸方向であり、上側が被写体側、下側が撮像素子側である。

まず、本実施形態のレンズ駆動装置１の本体部分の構成について説明する。図１においてレンズ駆動装置１は、フレーム４、上側スプリング９、ヨーク５、磁石６、コイル８、レンズキャリア７、下側スプリング１０、ベース２を備えている。後述する塵、埃などの異物が及ぼす影響を分かりやすく説明するために、図１において、このレンズ駆動装置１にさらにＩＲフィルタ１２と、基板２４に取付けられた撮像素子１１と、を取付けたものを示している。レンズ駆動装置１において、ベース２、ヨーク５、磁石６及びフレーム４が固定体を構成する。レンズキャリア７及びコイル８が固定体に対して光軸方向に沿って移動する移動体を構成する。

レンズキャリア７は筒状体で、当該筒状体の内周側にレンズ保持部７ａが形成されている。レンズ保持部７ａに不図示のレンズが保持される。レンズキャリア７はその下面から下方に突出した当接部１９を有している。当接部１９はベース２の被当接部２３に当接する。

ベース２は板状体で、レンズキャリア７に保持されているレンズ（不図示）を透過した光が通過するための貫通孔３を備えている。ベース２の上方にヨーク５が取付けられる。貫通孔３の下方に撮像素子１１が配備されている。撮像素子１１を取付けた基板２４の上方にベース２が取付けられる。撮像素子１１の上方に貫通孔３を塞ぐようにＩＲフィルタ１２が配備されている。このため、仮に貫通孔３に塵、埃などの異物が落下してもＩＲフィルタ１２上に落下するので、撮像素子１１上に落下して画質に致命的な影響を及ぼすことは無い。なお、ベース２は、ヨーク５が取付けられる部分と、ＩＲフィルタ１２及び基板２４が取付けられる部分と、を別体としても良い。

フレーム４は板状体で、光が通過するための孔をベース２の貫通孔３に対応する箇所に備えている。フレーム４はヨーク５の上側壁に取り付けられる。

ヨーク５は、光軸方向に延在する外周側壁と、外周側壁の上端から内周側へ延在する上側壁と、上側壁の内端から下方へ延在する内周側壁と、を有する。外周側壁の下方側がベース２の上方側に取り付けられる。また、光が通過するための孔をベース２の貫通孔３に対応する箇所に備えている。この孔は上側壁の内端と内周側壁で構成される。

ヨーク５を構成する外周側壁の内側に駆動用の磁石６が固定されている。

コイル８は環状でレンズキャリア７に固定されている。図示の実施形態では、筒状のレンズキャリア７の下端側に径方向で外側に向かう鍔部が形成されている。当該鍔部の上側にコイル８が固定され、コイル８の径方向外側の外周面が磁石６の径方向内側の内周面に対面する。

上側スプリング９は移動体であるレンズキャリア７の上側に固定される内周側部と、内周側部よりも径方向外側で固定体に固定される外周側部と、当該内周側部と外周側部とを連結して弾性的に変形する複数の腕部と、を備えている。

上側スプリング９の外周側部は、図示の実施形態では、フレーム４とヨーク５との間に固定される。

下側スプリング１０は２分割されており、それぞれの分割体は、移動体であるレンズキャリア７の下側に固定される内周側部と、内周側部よりも径方向外側で固定体に固定される外周側部と、当該内周側部と外周側部とを連結して弾性的に変形する腕部と、を備えている。

下側スプリング１０の外周側部は、図示の実施形態では、ベース２に固定されている。

上側スプリング９の内周側部と下側スプリング１０の内周側部とがレンズキャリア７の上方と下方でそれぞれレンズキャリア７に固定され、レンズキャリア７は光軸方向で移動自在に支持されている。

下側スプリング１０の分割体の外周側部はそれぞれ端子（不図示）に電気的に接続される。前記端子（不図示）から下側スプリング１０の外周側部を介してコイル８に電流が供給される。

コイル８に電流を供給する前において、レンズキャリア７の当接部１９がベース２の被当接部２３に当接している。この状態で、上側スプリング９と下側スプリング１０はレンズキャリア７をベース２に付勢している。

図２に示すように、コイル８に電流を供給すると、磁石６の磁束により推力（電磁力）が発生し、レンズキャリア７及びこれに支持されているレンズ（不図示）が光軸方向に移動する。レンズは、上側スプリング９、下側スプリング１０の復元力と推力（電磁力）が釣り合う位置まで移動し、合焦点の動作などが行われる。

次に、本実施形態のレンズ駆動装置１における防塵構造について説明する。

図１に示すように、本実施形態のレンズ駆動装置１は、固定体であるベース２の貫通孔３の径方向よりも外側の周辺部と移動体であるレンズキャリア７との間に形成されている間隙２２を塞いでいる封止部材１３を備えている。封止部材１３はこの間隙２２を貫通孔３の全周にわたって塞いでいる。この封止部材１３はレンズキャリア７の上述した光軸方向の移動に追随して伸縮する。

封止部材１３によって、レンズキャリア７とベース２との間に形成されている間隙２２が貫通孔３の全周にわたって塞がれる。封止部材１３がレンズキャリア７の光軸方向の移動に追随して伸縮することにより、レンズキャリア７の光軸方向への移動があっても間隙２２は貫通孔３の全周にわたって塞がれ続ける。これによって、レンズキャリア７の光軸方向への移動があっても封止部材１３の外側から貫通孔３がある封止部材１３の内側に塵、埃などの異物が侵入することを防止できる防塵構造が構築される。そのため、レンズ（不図示）が移動する際に異物が貫通孔３へ侵入することを防止できる。これによって、レンズ駆動装置１がカメラモジュールとしてＩＲフィルタ１２及び撮像素子１１とともに組み込まれたとき、異物がＩＲフィルタ１２に付着し、撮像素子１１の撮像性能が低下することを防止できる。

封止部材１３は、レンズの光軸方向に沿ったレンズキャリア７の移動に追随して伸縮する部材である。このような部材としては、液状物、常温で半固体又は半流動性を有する潤滑剤、あるいは、無定形かつ軟質の高分子物質などを採用することができる。液状物としては、潤滑油、磁性流体などが例示される。常温で半固体又は半流動性を有する潤滑剤としては、グリースなどが例示される。無定形かつ軟質の高分子物質としては天然ゴム、合成ゴムなどが例示される。

次に、封止部材１３が所定の領域を越えて広がらないようにするための構造について説明する。ベース２及びレンズキャリア７において封止部材１３が接触する領域を接触領域１４とする。また、ベース２及びレンズキャリア７において、接触領域１４と隣接していて封止部材１３が接触しない領域を非接触領域１５とする。

この実施形態では、ベース２における非接触領域１５を、ベース２における接触領域１４に対して親液性が低い構造にすることができる。また、レンズキャリア７における非接触領域１５を、レンズキャリア７における接触領域１４に対して親液性が低い構造にすることができる。親液性（ｌｙｏｐｈｉｌｉｃ）とは、物質表面と液体の親和性を表す性質で、特に液体が水の場合、親水性（ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ）という。

接触領域１４よりも非接触領域１５の方が親液性が低いので、封止部材１３は接触領域１４を越えて非接触領域１５へ移動しにくい。そのため、封止部材１３が接触領域１４からはみ出して非接触領域１５へ広がることを防止する上でこのような構造にすることが望ましい。

なお、ベース２、レンズキャリア７のどちらか一方がこのような構造を有しているものとしてもよいし、ベース２、レンズキャリア７の双方ともこのような構造を有しているものとすることもできる。

前記において、親液性は、封止部材１３が接触するベース２及びレンズキャリア７の表面に対する封止部材１３の濡れ性や、ベース２及びレンズキャリア７の表面の表面粗さで表すことができる。

濡れ性で親液性を表す場合、親液性が高い、低いとは、濡れ性が高い、低い（接触角が小さい、大きい）ことをいう。この場合、非接触領域１５は接触領域１４に対して濡れ性が低い。従って、封止部材１３は接触領域１４では濡れ広がるが、非接触領域１５では濡れにくいので、封止部材１３は接触領域１４からはみ出して非接触領域１５へ広がりにくい。例えば、接触領域１４の表面には濡れ性が高い材料で薄膜を形成したり、非接触領域１５の表面に濡れ性が低い材料で薄膜を形成したりすることができる。

表面粗さで親液性を表す場合、親液性が高い、低いとは、表面粗さが大きい、小さいことをいう。この場合、非接触領域１５は接触領域１４に対して表面粗さが小さい。すなわち、接触領域１４はその表面の微細な凹凸が大きい（粗い）ために封止部材１３が保持される表面積が大きく、封止部材１３が保持されやすい。しかし、非接触領域１５はその表面の微細な凹凸が小さい（平滑である）ために封止部材１３が保持される表面積が小さく、封止部材１３が保持されにくい。そのため、封止部材１３は接触領域１４からはみ出して非接触領域１５へ広がりにくい。例えば、接触領域１４の表面を粗したり、非接触領域１５の表面を平滑にしたりすることができる。

この実施形態では、固定体であるベース２における接触領域１４はベース２の上方側２０に設けられている。また、移動体であるレンズキャリア７における接触領域１４はレンズキャリア７の下方側２１に設けられている。そしてこの二つの接触領域１４、１４は互いに光軸方向で対向している。簡単な構成なので安価に製造できる。

また、この実施形態では、ベース２における接触領域１４と、レンズキャリア７における接触領域１４とは互いに当接しない構造にすることができる。レンズキャリア７が光軸方向に移動している間に当接が生じると、封止部材１３が接触領域１４から非接触領域１５に流動したり、封止部材１３が飛び散ったり、封止部材１３の中に気泡を巻き込んだりするおそれがある。これを未然に防止する上で、ベース２における接触領域１４と、レンズキャリア７における接触領域１４とは互いに当接しない構造にすると有利である。

また、この実施形態では、上述のように、レンズキャリア７はその下面から下方に突出した当接部１９を有している。当接部１９はベース２の被当接部２３に当接する。このため、ベース２における接触領域１４と、レンズキャリア７における接触領域１４とが互いに当接しない。

また、被当接部２３はいずれもベース２における接触領域１４よりも外側に設けられている。このため、当接部１９が被当接部２３に当接することによって発生する異物は全て封止部材１３の外側で発生する。したがって、この当接によって発生する異物が貫通孔３に侵入することを防止することができる。

本実施形態では当接部１９が突出する構成としたが、どちらが突出しても構わない。被当接部２３が突出するような構成としても良い。また、例えば、被当接部２３を凹状としても良い。

この実施形態のレンズ駆動装置１は、上述したように、レンズキャリア７の下方側２１とベース２の貫通孔３よりも外側の周辺部の上方側２０との間に形成されている間隙２２を貫通孔３の全周にわたって封止部材１３が塞ぐ防塵構造を備えている。封止部材１３によって構成されるこの防塵構造は、レンズキャリア７の光軸方向の移動に追随して伸縮し、レンズ駆動装置１の駆動時に柔軟にその形状を変化させる。そこで、間隙２２への塵、埃などの異物侵入を防止することができる。

この実施形態における防塵構造としては種々の形態を例示することができる。

図１、図２図示の実施形態では、ベース２において封止部材１３が接触する接触領域１４と、レンズキャリア７において封止部材１３が接触する接触領域１４とが互いに光軸方向で対向している。

これに対し、図３、図４図示の実施形態では、固定体であるベース２において封止部材１３が接触する接触領域１４と、移動体であるレンズキャリア７において封止部材１３が接触する接触領域１４とが互いに光軸と直交する方向で対向している。この構造においても、レンズキャリア７の下方側２１とベース２の貫通孔３よりも外側の周辺部の上方側２０との間に形成されている間隙２２を貫通孔３の全周にわたって封止部材１３が塞いでいる。

この実施形態の場合にはベース２の接触領域１４と、レンズキャリア７の接触領域１４とは互いに光軸と直交する方向で対向しているのでレンズキャリア７が光軸方向に移動しても両者は当接しない。

図５、図６図示の実施形態では、レンズキャリア７がその下方側において下方に向かって突出する凸部１７を有し、ベース２がその上方側において凹部１８を有している。凹部１８は凸部１７を収容する。そして、封止部材１３が凹部１８の内部に配置されている。この構造においても、レンズキャリア７の下方側２１とベース２の上方側２０との間に形成されている間隙２２を封止部材１３が貫通孔３の全周にわたって塞いでいる。凹部１８の内部に封止部材１３を配置しているので、封止部材１３が凹部１８を越えて凹部１８の外部にはみ出しにくい。また、封止部材１３を多く蓄えることができるので、時間が経過しても封止部材１３を失いにくい。

図５、図６図示の実施形態では、レンズキャリア７が凸部１７を有し、ベース２が凹部１８を備えているが、これに替えて、ベース２が凸部を有し、レンズキャリア７がこの凸部を収容する凹部を備えていて、この凹部の内部に封止部材１３が配置される構造にすることもできる。

図７、図８図示の実施形態では、封止部材１３として磁性流体が採用されている。そして、ベース２において磁性流体からなる封止部材１３が接触する接触領域１４に磁性流体吸着用の磁石１６が配置されている。図示の実施形態ではベース２の上方側２０に環状の段差部２０ａを形成し、段差部２０ａに環状の磁石１６を配置している。磁性流体は微小な磁性粉が分散している液体であり、磁性粉が磁石１６に引き寄せられるため、磁石１６以外の領域に拡散しにくい。そのため、レンズの光軸方向に沿ったレンズキャリア７の移動に追随して封止部材１３が伸縮し、レンズキャリア７の下方側２１とベース２の上方側２０との間に形成されている間隙２２を貫通孔３の全周にわたって封止部材１３が塞ぐ状態を維持する上で有利である。

また、この図示の実施形態においては、レンズキャリア７における接触領域１４に磁石を採用せず、図１、図２を用いて説明した封止部材１３が所定の領域を越えて広がらないようにするための構造を採用している。

磁性流体からなる封止部材１３が接触する接触領域１４に磁性流体吸着用の磁石１６を配置する構造は図示の実施形態に限られない。レンズキャリア７において磁性流体からなる封止部材１３が接触する接触領域１４に磁性流体吸着用の磁石１６を配備しておく構造にすることも可能であるし、ベース２、レンズキャリア７において磁性流体からなる封止部材１３が接触する接触領域１４にそれぞれ磁性流体吸着用の磁石１６を配備しておく構造にすることもできる。

図３、４図示の実施形態、図５、図６図示の実施形態のいずれにおいても、封止部材１３を磁性流体とし、ベース２、レンズキャリア７のいずれか一方あるいは双方において封止部材１３が接触する接触領域１４に磁性流体吸着用の磁石１６を配備しておく構造にすることもできる。

なお、本実施形態のレンズ駆動装置１は貫通孔３の全周にわたって封止部材１３を備える構造としている。しかし、例えば貫通孔３よりも外側の周辺部の一部に他の防塵機能を有する構造があり、その構造部分には封止部材１３を備えることができないような場合には、全周というのは、その構造部分を除いた部分であることは言うまでもない。

なお、本実施形態のレンズ駆動装置１はコイル８に電流を流していない初期状態において、レンズキャリア７はベース２に付勢されている構成であった。しかし、この初期状態において、レンズキャリア７がベース２から離れた構成であっても構わない。

また、本実施形態のレンズ駆動装置１は磁石６とコイル８を駆動源とし、上側スプリング９と下側スプリング１０とでレンズキャリア７を支持する構成であった。しかし、それに限るものでは無く、ボールでレンズキャリア７の移動を案内するような構成のものであっても構わない。また、駆動源についても、圧電素子を用いたり、ステッピングモータを用いたりするようなものであっても構わない。

［カメラ装置、電子機器の実施形態］
上述した実施形態のレンズ駆動装置１によれば、レンズキャリア７が光軸方向に沿って移動する際に、封止部材１３は当該移動に追随して光軸方向に伸縮する。そのため、レンズキャリア７の下方側２１とベース２の上方側２０との間に形成されている間隙２２を貫通孔３の全周にわたって封止部材１３は塞ぎ続けることができる。そのため、レンズ（不図示）が移動する際に異物が貫通孔３へ侵入することを防止できる。

レンズ駆動装置１は図示しないレンズ、ＩＲフィルタ１２、撮像素子１１を取付けた基板２４とともにカメラモジュールとして組み立てられる。カメラモジュールはカメラ装置や電子機器に組み込まれる。

そこで、上述した実施形態のレンズ駆動装置１が採用されているカメラ装置や、電子機器は、塵、埃などの異物が貫通孔３へ侵入することを防止でき、そのため塵、埃などの異物がＩＲフィルタ１２に付着し、撮像素子１１の撮像性能が低下することが防止できる。

以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。

１ レンズ駆動装置
２ ベース
３ 貫通孔
４ フレーム
５ ヨーク
６ 磁石
７ レンズキャリア
７ａ レンズ保持部
８ コイル
９ 上側スプリング
１０ 下側スプリング
１１ 撮像素子
１２ ＩＲフィルタ
１３ 封止部材
１４ 接触領域
１５ 非接触領域
１６ 磁石
１７ 凸部
１８ 凹部
１９ 当接部
２０ ベースの上方側
２０ａ 段差部
２１ レンズキャリアの下方側
２２ 間隙
２３ 被当接部
２４ 基板

Claims (11)

1. レンズを透過した光が通過するための貫通孔を有する固定体と、
   前記レンズを保持するためのレンズ保持部を有し、前記レンズの光軸方向に沿って移動することができる移動体と、
   前記貫通孔よりも外側の周辺部と前記移動体との間に形成されている間隙を前記貫通孔の全周にわたって塞ぎ、前記移動体の移動に追随して伸縮することができる封止部材と、を備え、
   前記封止部材は液状物であって、
   前記固定体又は前記移動体の少なくとも一方において、前記封止部材が接触する接触領域に対して前記接触領域と隣接し前記封止部材が接触しない非接触領域は親液性が低い
   レンズ駆動装置。
2. 前記親液性は濡れ性であり、前記非接触領域は前記接触領域に対して濡れ性が低い請求項１記載のレンズ駆動装置。
3. 前記親液性は表面粗さであり、前記非接触領域は前記接触領域に対して表面粗さが小さい請求項１記載のレンズ駆動装置。
4. 前記液状物は磁性流体であり、前記固定体又は前記移動体の少なくとも一方において、前記磁性流体が接触する接触領域には磁石が配置されている請求項１乃至３の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
5. 前記固定体において前記封止部材が接触する接触領域と前記移動体において前記封止部材が接触する接触領域とは互いに前記光軸方向で対向している請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
6. 前記固定体において前記封止部材が接触する接触領域と前記移動体において前記封止部材が接触する接触領域とは互いに前記光軸と直交する方向で対向している請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
7. 前記固定体又は前記移動体の一方は凸部を有し、前記固定体又は前記移動体の他方は前記凸部を収容する凹部を有し、前記封止部材が前記凹部の内部に配置されている請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
8. 前記固定体において前記封止部材が接触する接触領域と前記移動体において前記封止部材が接触する接触領域とは互いに当接しない請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
9. 前記固定体は光軸方向で前記移動体の当接部が当接する被当接部を有し、前記被当接部は全て前記固定体において前記封止部材が接触する接触領域よりも外側に設けられている請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ駆動装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置を備えたカメラ装置。
11. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置を備えた電子機器。

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