JP6836923B2 - 電磁駆動アセンブリおよびそれを用いたレンズ駆動装置 - Google Patents

Description

本出願は、２０１６年２月５日に出願された台湾特許出願番号第１０５１０３９８６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、電磁駆動モジュールおよびそれを用いたレンズ駆動装置に関し、特に、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電磁駆動モジュール、およびそれを用いたレンズ駆動装置に関するものである。

いくつかの電子装置は、構成要素を駆動して一定の距離を移動させる駆動モジュールを備えている。例えば、カメラ装置は、通常、駆動モジュールを含んで駆動電力を発生させる。カメラ装置の１つ以上の光学レンズユニットは、駆動電力によって駆動され、光軸に垂直な方向に沿って移動し、画像安定化の機能を達成している。

しかしながら、従来の駆動モジュールは、高コストの精密な駆動素子を、構成要素を駆動させる動力源（例えば、ステッパモータ、超音波モータ、圧電アクチュエータなど）として、かなり多くの伝動要素を用いている。これは、機械の構造を複雑にするだけでなく、組み立てのステップが容易でない、体積が大きい、製造コストが高い、且つ消費電力が大きいなどの欠点を有し、価格を下げることができなくなる。

特開２００９−９３００１号公報

これに鑑み、本発明の1つの課題は、動力を提供して、電子製品内の構成要素（例えば、レンズアセンブリ）を駆動して移動させるように配置する駆動アセンブリを提供することである。

本発明の一部の実施形態に基づき、電磁駆動アセンブリは、固定部材、ＯＩＳ駆動回路、可動部材、および保護部材を含む。ＯＩＳ駆動コイルは、固定部材に設置される。可動部材は固定部材内に配置され、フレームおよび磁性素子を含む。フレームは、主軸を囲む。磁性素子は、フレームに設置され、主軸に平行である方向にあるＯＩＳ駆動コイルに面する。保護部材は、主軸から離れた磁性素子の一方の側に設置されており、磁性素子と接触する。また、主軸に垂直である方向では、保護部材は、固定部材に面し、距離を隔てて固定部材から離間される。

上述の実施形態では、保護部材は、プレート状の遮蔽部、および磁性素子と接触しており、主軸に平行な遮蔽部の内面を含む。

上述の実施形態では、保護部材は、磁性材料または樹脂材料からなることができる。また、保護部材は、金属材料からなることができ、保護部材の一部はフレーム内に埋設される。

上述の実施形態では、保護部材は、フレーム内に埋設された埋設部、および埋設部に垂直であって、主軸に平行である方向に延伸する遮蔽部を含み、遮蔽部は、フレームの外側に露出され、磁性素子と接触している。

上述の実施形態では、凹溝部がフレームに形成され、保護部材が凹溝部に設置された遮蔽部を含む。遮蔽部と凹溝部の外端部の間の距離は、遮蔽部と凹溝部の内端部の間の距離より小さく、内端部は、外端部より主軸に近い。また、磁性素子は凹溝部内に配置され、遮蔽部と内端部の間に配置される。

上述の実施形態では、固定部材は、ベースとハウジングを含む。ＯＩＳ駆動コイルは、ベースに設置される。ハウジングはベースに連結される。可動部材は、ベースおよびハウジングによって定義された空間に設置され、且つ保護部材は、主軸に垂直である方向上で所定の距離を隔ててハウジングから離間される。

本開示のもう１つの課題は、上述の実施形態の任意の１つの駆動アセンブリを含むレンズ駆動装置を提供することである。レンズ駆動装置は、駆動アセンブリの可動部材に設置されたレンズアセンブリを更に含む。レンズアセンブリの光軸は、主軸と重なる。

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。
本発明の一部の実施形態のレンズ駆動モジュールの概略図を示している。 本発明の一部の実施形態のレンズ駆動モジュールの構造分解図を示している。 本発明の一部の実施形態の電磁レンズ駆動モジュールの一部の素子の構造分解図を示している。 本発明の一部の実施形態の図１のラインＡ−Ａ’に沿ったレンズ駆動モジュールの一部の素子を示している。

以下の発明を実施するための形態では、説明のために、多数の特定の詳細および実施形態が本開示の完全な理解を提供するために明記されている。以下の発明を実施するための形態で説明された特定の構成要素および構造は、本開示を明瞭に説明するために記述されている。しかしながら、本明細書で記述される例示的な実施形態は、単に説明のために用いられることは明らかであり、発明の概念は、これらの例示的な実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。また、異なる実施形態の図面では、本開示を明瞭に説明するために、類似の番号および／または対応の番号を用いて、類似の構成要素および／または対応の構成要素を示すことができる。しかしながら、異なる実施形態の図面では、類似の番号および／または対応の番号の使用は、異なる実施形態間の相関関係を示唆するものではない。また、この明細書では、例えば、「第２の材料層上／第２の材料層の上方に配置された」などの表現は、第１の材料層および第２の材料層の直接接触の状況を含む。または1つ以上の他の材料層との離間状態も含むことができる。上述の状況では、第１の材料層と第２の材料層との間は直接接触しなくてもよい。

本開示の図面の構成要素または装置は、当業者に公知のどんな形式または構成にも存在することができるということが留意されるべきである。また、「もう１つの層を覆う（ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ）層」、「層はもう１つの層の上方（ａｂｏｖｅ）に配置される」、「層はもう１つの層上（ｏｎ）に配置される」、および「層はもう１つの層の上方（ｏｖｅｒ）に配置される」などの表現は、層がもう１つの層と直接接触することを指すだけでなく、層がもう１つの層とは直接接触せず、層ともう１つの層との間に配置された１つ以上の中間層があることも指すことができる。

また、この明細書では、関連する表現が用いられる。例えば、「より低い」、「底部」、「より高い」、または「上部」は、もう１つに対する１つの構成要素の位置を説明するのに用いられる。仮に装置が上下反転された場合、「より低い」側の構成要素は、「より高い」側の構成要素となる、ということが了解されるべきである。

用語「約」および「大抵」は、一般的に、所定値の＋／−２０％を意味し、より一般的に、所定値の＋／−１０％を意味し、さらにより一般的に、所定値の＋／−５％を意味する。本開示の所定値は、近似値である。特定の説明がないとき、所定値は、「約」または「大抵」の意味を含む。

図１は、レンズ駆動モジュール１の概略図を示している。一部の実施形態では、レンズ駆動モジュール１は、電磁駆動モジュール２とレンズアセンブリ３を含む。電磁駆動モジュール２は、レンズアセンブリ３を載置するように配置され、レンズアセンブリ３の移動を制御する。

図２は、本発明の一部の実施形態のレンズ駆動モジュール１の構造分解図を示している。一部の実施形態では、電磁駆動モジュール２は、主軸Ｍに沿って配列された固定部１０、回路板１４、コイル基板１６、可動部材１８、および保護部材３２を含む。電磁駆動モジュール２の素子は、必要に応じて増加または減少することができ、この実施形態に限定されるものではない。

一部の実施形態では、固定部材としての固定部１０は、ハウジング１１およびベース１２を含む。一部の実施形態では、ハウジング１１は上部ハウジング１１１および側部ハウジング１１２を含む。上部ハウジング１１１は長方形であり、側部ハウジング１１２は、上部ハウジング１１１の端部からベース１２に向けて延伸する。ベース１２の形状は、上部ハウジング１１１の形状に対応する。ベース１２は、ハウジング１１の側部ハウジング１１２によってハウジング１１に連結される。電磁駆動モジュール２の他の素子は、ハウジング１１およびベース１２に定義された内部空間に収容される。

回路板１４は、ベース１２上に設置され、制御モジュール（図示されていない）を電磁駆動モジュール２の内部電子素子に電気的に接続するように配置される。コイル基板１６は、回路板１４上に配置され、且つ複数のＯＩＳ駆動コイル、例えば、２つの光学手ぶれ補正（ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ； ＯＩＳ）駆動コイル１６２および２つのＯＩＳ駆動コイル１６４を含む。ＯＩＳ駆動コイル１６２および１６４は、回路板１４に電気的に接続され、磁場を発生させて可動部材１８をベース１２に対して主軸Ｍに垂直な方向に移動させる駆動をするように配置される。一部の実施形態では、図２に示されるように、２つのＯＩＳ駆動コイル１６２は、Ｘ方向上にあるベース１２にそれぞれ隣接する２つの対向する側部に設置される。また、２つのＯＩＳ駆動コイル１６４は、Ｙ方向上にあるベース１２にそれぞれ隣接する２つの対向する側部に設置される。

可動部材１８は、レンズアセンブリ３を載置するように配置され、ベース１２に対してレンズアセンブリ３を移動させることができる。一部の実施形態では、可動部材１８は、フレーム２０、上スプリング２２、下スプリング２４、レンズホルダー２６、フォーカシング駆動コイル２８、および複数の磁性素子（例えば、４つの磁性素子３０）を含む。可動部材１８の要素は、必要に応じて増加または減少することができ、この実施形態に限定されるものではない。

図３に示されるように、フレーム２０は、主軸Ｍを囲んで順次に互いにに連結する４つの側部フレーム部材２０１を含む。各側部フレーム部材２０１は、凹溝部２０３を含み、凹溝部２０３は、側部フレーム部材２０１の外面２０５と内面２０７に連結する。凹溝部２０３の外端部は、外面２０５に直接接続しており、凹溝部２０３の内端部は、内面２０７に直接続している。レンズホルダー２６は、フレーム２０で囲まれ、レンズホルダー２６は、主軸Ｍに沿って延伸された通路２６１によって貫通される。レンズアセンブリ３は、通路２６１内に設置される。

上スプリングシート２２、下スプリングシート２４は、フレーム２０の上面と下面に固定され、レンズホルダー２６は、上スプリングシート２２と下スプリングシート２４の間に配置される。上スプリングシート２２と下スプリングシート２４は、レンズホルダー２６が駆動され、レンズホルダーが垂直な方向（Ｚ軸方向）で固定部１０に対して移動できるように配置される。フォーカシング駆動コイル２８は、レンズホルダー２６の外面に設置され、上スプリングシート２２または下スプリングシート２４に電気的に接続される。

一部の実施形態では、可動部材１８は、ワイヤー（図示されていない）によってベース１２の上方に支持される。あるいは、可動部材１８は、複数のボール（図示されていない）によって転動可能な方式で、ベース１２に設置される。

図３に示すように、保護部材３２は、フレーム２０に設置され、磁性素子３０を保護するように配置される。一部の実施形態では、保護部材３２は、埋設部３２１および複数の遮蔽部、例えば４つの遮蔽部３２３を含む。埋設部３２１は、長方形の環をなし、主軸Ｍに垂直な平面上に延伸する。４つの遮蔽部３２３は、埋設部３２１の４つの側端部に連結され、埋設部３２１に垂直な方向（主軸Ｍに平行な方向）に沿って延伸する。４つの遮蔽部３２３の幅は、凹溝部２０３の幅と等しいか、または凹溝部２０３の幅より小さくすることができ、且つ、４つの遮蔽部３２３の高さは、凹溝部２０３の深さと等しいか、または凹溝部２０３の深さより小さくすることができる。遮蔽部３２３の高さが、凹溝部２０３に収容される磁性素子３０の高さと等しい場合、主軸Ｍから離れた各磁性素子３０の面（外側面３０１）は、対応する遮蔽部３２３によって完全にカバーされる。

保護部材３２は、金属または樹脂材料を用いて製造されることができる。または、保護部材３２は、磁性材料を用いて製造されることができる。一部の実施形態では、保護部材３２は、単一のプレート部材を打ち抜き加工することによって製作されることができる。従って、４つの遮蔽部３２３は、平面的な構成および均一な厚さを有する。

組み立てのとき、保護部材３２の埋設部３２１は、インサート成形技術によって、フレーム内に埋設され、４つの遮蔽部３２３は、フレーム２０の外側に露出され、凹溝部２０３に配置される。しかしながら、本発明の実施形態に対して様々な修正および変更を行ってもよいことは理解できるであろう。その他の残りの実施形態では、保護部材３２の埋設部３２１は、省略され、且つ４つの遮蔽部３２３は、互いに離れて設置される。各４つの遮蔽部３２３の底部は、フレーム２０内に埋設され、各４つの遮蔽部３２３の他の部分は、フレーム２０の外側に露出される。一部の他の実施形態では、保護部材３２の埋設部３２１は、省略される。各４つの遮蔽部３２３は、主軸Ｍから離れた、対応する磁性素子３０の外側面３０１に直接形成され、フレーム２０と直接接触しない。

一部の実施形態では、図４に示されるように、側部ハウジング１１２と凹溝部２０３の外端部との間に定義された距離ｄ１と、側部ハウジング１１２と遮蔽部３２３との間に定義された距離ｄ２とを有する。距離ｄ１は、距離ｄ２より短い。一部の実施形態では、距離ｄ１は０ｍｍより長く、距離ｄ２は０．５ｍｍより短い。このような配置により、衝突が発生するとき、フレーム２０の外面２０５は、ハウジング１１の側部ハウジング１１２と接触するかもしれないが、遮蔽部３２３と固定部１０との接触は、防止される。しかしながら、本発明の実施形態に対して様々な修正および変更を行ってもよいことは理解できるであろう。その他の残りの実施形態では、遮蔽部３２３と側部フレーム部材２０１の外面２０５は、同一平面上にあり、即ち、距離ｄ１＝ｄ２である。

図３および図４に示すように、４つの磁性素子３０は、４つの側部フレーム部材２０１の凹溝部２０３にそれぞれ設置される。フレーム２０によって位置決めを行い、各４つの磁性素子３０は、フォーカシング駆動コイル２８に対応して設置され、且つ４つの磁性素子３０は、ＯＩＳ駆動コイル１６２および１６４（図４は、ＯＩＳ駆動コイル１６２のみ図示されている）に対応して設置される。また、磁性素子３０が凹溝部２０３内に設置されたとき、主軸Ｍから離れた磁性素子３０の外側面３０１は、それぞれ対応する遮蔽部３２３の内面３２５と直接接触する。一部の実施形態では、遮蔽部３２３の内面３２５は、少なくとも磁性素子３０の一部の外側面３０１をカバーする。

４つの磁性素子３０は、磁石であることができる。各磁性素子３０の１つの磁極、例えばＮ極は、レンズホルダー２６に面し、且つ各磁性素子３０の他の１つの磁極、例えばＳ極は、遮蔽部３２３に面する。４つの磁性素子３０は、接着など、好適な方法で凹溝部２０３内に設置されることができる。また、保護部材３２が導磁材料で製作されたとき、４つの磁性素子３０は、直接、磁力を用いて保護部材３２上に固定されることができる。

図４に示すように、電磁駆動モジュール２の動作方法が以下に述べられる。

電磁駆動モジュール２が動作しているとき、制御モジュール（図示されていない）は、駆動電流をＯＩＳ駆動コイル１６２および１６４（図４は、ＯＩＳ駆動コイル１６２のみ図示されている）に提供する。従って、可動部材１８の位置は、ＯＩＳ駆動コイル１６２および１６４と磁性素子３０の間に生じた磁力により、固定部１０に対して主軸Ｍに垂直な方向に移動され、レンズアセンブリ３の光軸を主軸Ｍの位置と合わせることができる。また、レンズアセンブリ３の合焦位置を変えるには、制御モジュール（図示されていない）が駆動電流をフォーカシング駆動コイル２８に提供する。これにより、レンズホルダー２６の位置は、フォーカシング駆動コイル２８と磁性素子３０の間に生じた磁力により、固定部１０に対して主軸Ｍに平行な方向に移動される。

電磁駆動モジュール２の動作の間、１つまたは１つ以上の検出アセンブリ（図示されていない）が磁性素子３０の電磁場の変化を持続的に検出することができ、検出結果に対応して、制御モジュール（図示されていない）に電気信号を生成し、閉ループ制御を形成する。

留意すべきことは、可動部材１８と固定部１０との間に不測の衝突が起きたとき、固定部１０の側を向いた磁性素子３０の外側面３０１は、保護部材３２の遮蔽部３２３で保護されるため、固定部１０は、磁性素子３０でなく、保護部材３２と衝突する。従って、磁性素子３０は、フレーム２０から外れず、電磁駆動モジュール２の信頼性が向上する。

また、磁性素子３０を設置するためのフレーム２０の凹溝部２０３の部分は、フレーム２０の角の部分に比べ、細長いため、凹溝部２０３の部分は、磁性素子３０との接合が解除されるなどの原因により変形を生じやすく、フレーム２０の変形により、磁性素子３０が外れることになる。しかしながら、保護部材３２の配置により、フレーム２０の構造強度が向上する。従って、凹溝部２０３が形成されたフレーム２０の部分は、電磁駆動モジュール２が不意に落下しても、変形が防止される。磁性素子３０は、フレーム２０に安定して設置されるため、電磁駆動アセンブリ２の信頼性が向上する。

また、磁性素子３０と固定部１０との間の衝突により、磁性素子３０にノッチが形成されるか、または粒子が生成される可能性がある。しかしながら、これらの問題は、本開示の実施形態において防止または回避される。例えば、電磁駆動モジュール２が落下したとき、上スプリングシート２２は、大きく振動し、同時に、上スプリングシート２２に隣接する磁性素子３０の角の部分がハウジング１１と衝突して粒子が生成されて外れる可能性がある。しかしながら、磁性素子３０は、保護部材３２によりカバーされるため、粒子の生成および磁性素子３０に対するダメージが防止または回避される。従って、電磁駆動アセンブリ２の駆動精度が向上する。

保護部材３２が磁性材料からなる場合、磁性素子３０によって生成された磁場は、外部の磁場に容易に干渉されることができないため、磁場の干渉による電磁駆動モジュール２の駆動精度の低下も防止される。

本開示及びそれらの利点の一部の実施形態が詳細に説明されてきたが、添付の請求の範囲によって定義されるように、本開示の精神および範囲を逸脱せずに、本明細書において種々の変更、代替、および改変をすることができることを理解すべきである。また、本出願の範囲は、本明細書中に述べられたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、及びステップの特定の実施形態に限定されることを意図するものではない。当業者が本開示の開示から容易に諒解するように、本明細書で述べられた対応する実施形態と、実質的に同様の機能を実行するか、または実質的に同様の結果を達成する、現存の、または後に開発される、開示、プロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップが本開示に従って利用され得る。よって、添付の特許請求の範囲は、上述のプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップを含むように意図される。また、各請求の範囲は、個別の実施形態を構成し、各請求の範囲及び実施形態の組み合わせは、本発明の保護範囲である。

１ レンズ駆動モジュール
２ 電磁駆動モジュール
３ レンズアセンブリ
１０ 固定部
１１ ハウジング
１１１ 上部ハウジング
１１２ 側部ハウジング
１２ ベース
１４ 回路板
１６ コイル基板
１６２ ＯＩＳ駆動コイル
１６４ ＯＩＳ駆動コイル
１８ 可動部材
２０ フレーム
２０１ 側部フレーム部材
２０３ 凹溝部
２０５ 側部フレーム部材の外面
２０７ 側部フレーム部材の内面
２２ 上スプリング
２４ 下スプリング
２６ レンズホルダー
２６１ 通路
２８ フォーカシング駆動コイル
３０ 磁性素子
３０１ 外側面
３２ 保護部材
３２１ 埋設部
３２３ 遮蔽部
３２５ 遮蔽部の内面
ｄ１ 距離
ｄ２ 距離
Ｍ 主軸

Claims (9)

1. 電磁駆動アセンブリであって、
   固定部材、
   前記固定部材に設置されるＯＩＳ駆動コイル、
   主軸を囲むフレームと、前記フレームに設置されて前記ＯＩＳ駆動コイルに面する磁性素子とを含み、前記固定部材内に配置される可動部材、および
   前記主軸から離れた前記磁性素子の一方の側に設置され、前記磁性素子と接触する保護部材、を含み、
   前記主軸に垂直である方向では、前記保護部材は、前記固定部材に面し、距離を隔てて前記固定部材から離間され、
   前記固定部材は前記主軸に平行である方向に延びる側部ハウジングを有しており、前記フレームに凹溝部が形成されており、前記保護部材は、前記凹溝部に設置された遮蔽部を含み、
   前記側部ハウジングと前記凹溝部の外端部の間の距離は、前記側部ハウジングと前記遮蔽部との間の距離より小さい電磁駆動アセンブリ。
2. 前記保護部材は、プレート状である遮蔽部を含み、前記遮蔽部は、前記主軸に平行であって前記磁性素子と接触している内面を有する請求項１に記載の電磁駆動アセンブリ。
3. 前記保護部材は、磁性材料からなる請求項１に記載の電磁駆動アセンブリ。
4. 前記保護部材は、金属材料または樹脂材料からなる請求項１に記載の電磁駆動アセンブリ。
5. 前記保護部材は、金属材料からなり、前記保護部材の一部は、前記フレーム内に埋設される請求項１に記載の電磁駆動アセンブリ。
6. 前記保護部材は、
   前記フレーム内に埋設された埋設部、および
   前記埋設部に垂直であり、前記主軸に平行である方向に延伸し、前記フレームの外側に露出され、前記磁性素子と接触している遮蔽部を含む請求項１から請求項５までのいずれかに記載の電磁駆動アセンブリ。
7. 前記磁性素子は、前記凹溝部内に配置され、前記遮蔽部と前記凹溝部の内端部の間に配置され、前記内端部は前記外端部より前記主軸に近い請求項１に記載の電磁駆動アセンブリ。
8. 前記固定部材は、
   前記ＯＩＳ駆動コイルが設置されたベース、および
   前記ベースに連結されるハウジング、を含み、
   前記可動部材は、前記ベースおよび前記ハウジングによって定義された空間に設置され、且つ前記保護部材は、前記主軸に垂直な方向上で距離を隔てて前記ハウジングから離間される請求項１から請求項７までのいずれかに記載の電磁駆動アセンブリ。
9. 固定部材、
   前記固定部材に設置されるＯＩＳ駆動コイル、
   主軸を囲むフレームと、前記フレームに設置されて前記ＯＩＳ駆動コイルに面する磁性素子とを含み、前記固定部材内に配置される可動部材、
   前記主軸から離れた前記磁性素子の一方の側に設置され、前記磁性素子と接触し、前記主軸に垂直である方向では、前記固定部材に面し、距離を隔てて前記固定部材から離間される保護部材、および
   前記可動部材に設置され、前記主軸と重なる光軸を有するレンズアセンブリ、を含み、
   前記固定部材は前記主軸に平行である方向に延びる側部ハウジングを有しており、前記フレームに凹溝部が形成されており、前記保護部材は、前記凹溝部に設置された遮蔽部を含み、
   前記側部ハウジングと前記凹溝部の外端部の間の距離は、前記側部ハウジングと前記遮蔽部との間の距離より小さいレンズ駆動装置。

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