JP6876481B2

JP6876481B2 - レンズ駆動機構およびその制御方法

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Publication number: JP6876481B2
Application number: JP2017064633A
Authority: JP
Inventors: 朝彰胡; 振賢范; 益良 ▲せん▼
Original assignee: TDK Taiwan Corp
Current assignee: TDK Taiwan Corp
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2037-03-29
Also published as: JP2017191315A

Description

本出願は、２０１６年４月１日に出願された米国特許仮出願番号第６２／３１６８４５号、２０１７年１月２５日に出願された台湾特許出願番号第１０６１０２８５４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、レンズ駆動機構に関し、特に、付勢要素を有するレンズ駆動機構に関するものである。

技術の発展に伴い、近年の電子機器（例えば、タブレットコンピュータおよびスマートフォン）は、通常、撮影または録画を支援できるレンズモジュールを含む。しかしながら、使用者が電子機器のレンズモジュールを振動させた場合、画像がぼやける可能性がある。画像の品質を向上させるために、耐震性のレンズモジュールを設計することがますます重要である。

特開２０１１−６５１４０

付勢要素を有するレンズ駆動機構を提供する。

従来製品の欠陥に対応するために、本発明の実施形態は、光学レンズを移動させるように構成され、ホルダ、ベース、第１の弾性部材、および第１の付勢要素を含むレンズ駆動機構を提供する。光学レンズはホルダの収容空間に配置される。ベースは、中心軸を有し、ホルダは、ベースに対して移動可能である。第１の弾性部材は、ホルダおよびベースに連結される。第１の付勢要素は、ホルダに力を加え、光学レンズの光軸が中心軸に対して角変位を有する。

いくつかの実施形態では、第１の付勢要素は、形状記憶合金材料からなる。

いくつかの実施形態では、レンズ駆動機構は、インサート成形または３Ｄ成形回路部品技術によってベース上に形成され、導電体は、第１の付勢要素に電気的に接続される。

いくつかの実施形態では、第１の付勢要素は、第１の部分およびＵ字型の第２の部分を有し、第１の部分は、中心軸に実質的に平行であり、第２の部分に連結する。

いくつかの実施形態では、第１の付勢要素は、中心軸に実質的に垂直である第３の部分を更に有し、第２の部分は、第１の部分および第３の部分に連結する。

いくつかの実施形態では、第２の部分および第３の部分は、第１の部分の反対側に配置される。

いくつかの実施形態では、ベースは、本体および少なくとも１つの凸部を有し、凸部は、本体からホルダに向けて突出し、第１の弾性部材は、凸部およびホルダに連結する。

いくつかの実施形態では、レンズ駆動機構は、第２の付勢要素およびプレートを更に含み、第２の付勢要素は、ベースおよびプレートに連結し、第２の付勢要素は、ベースおよびホルダをプレートに対して移動させる。

いくつかの実施形態では、第２の付勢要素は、中心軸に実質的に垂直な方向にベースおよびホルダをプレートに対して移動させる。

いくつかの実施形態では、第２の付勢要素は、形状記憶合金材料からなる。

いくつかの実施形態では、第１の付勢要素および第２の付勢要素は、中心軸に沿って異なる位置に配置される。

いくつかの実施形態では、レンズ駆動機構は、ベースおよびプレートの間に配置された転動体を更に含む。

いくつかの実施形態では、レンズ駆動機構は、ベースおよびプレートに接続された第２の弾性部材を更に含む。

いくつかの実施形態では、レンズ駆動機構は、ベースに固定された画像センサを更に含む。

いくつかの実施形態では、ベースは、ホルダとプレートの間に配置され、画像センサは、ベースとプレートの間に配置される。

本発明の実施形態は、レンズ駆動機構を制御する方法を提供し、レンズ駆動機構は、ベースの異なる側に配置された複数の第１の付勢要素を更に含み、前記方法は、複数の駆動信号を各第１の付勢要素に印加し、ホルダをベースに対して中心軸に沿って移動させる。

本発明のもう１つの実施形態は、レンズ駆動機構を制御する方法を提供し、レンズ駆動機構は、ベースの異なる側に配置された複数の第１の付勢要素を更に含み、前記方法は、複数の駆動信号を各第１の付勢要素に印加し、光軸が中心軸に対して角変位を有する。

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、レンズ駆動機構の概略図である。図１のレンズ駆動機構の分解図である。図１のハウジングが省略されたレンズ駆動機構の概略図である。光軸の方向に移動するホルダの概略図である。中心軸に対して角変位を有する光軸の概略図である。本発明のもう１つの実施形態に係る、レンズ駆動機構の概略図である。図６のレンズ駆動機構の分解図である。図６のハウジングが省略されたレンズ駆動機構の概略図である。図８のプレート、第２の弾性部材、第２の付勢要素、および転動体の上面図である。本発明のもう１つの実施形態に係る、レンズ駆動機構の概略図である。

レンズ駆動機構の実施形態の製造および使用が以下に詳細に論じられる。しかしながら、本実施形態は、さまざまな具体的な状況において適応する形で具現化され得る。論じられる特定の実施形態は、パッケージ構造を製造および使用する特定の態様の単なる例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。

特に定義されなければ、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、この発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有している。さらに理解されることであろうが、一般に使用される辞書で定義されているような用語は、関連した技術分野の文脈におけるその意味と一致した意味を持つものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。

図１〜図２に示すように、図１は、本発明の実施形態に係る、レンズ駆動機構１の概略図であり、図２は、図１のレンズ駆動機構の分解図である。レンズ駆動機構１は、カメラ、タブレットコンピュータ、または携帯電話などの電子機器に配置されることができ、光学レンズ（図示されていない）がその中に配置されるように構成されることができる。光学レンズは、レンズ駆動機構１がオートフォーカス機能を有するように電子機器の画像センサと相対的に移動することができる。

図１〜図２に示されるように、レンズ駆動機構１は、主に、ベース１０、絶縁材料でできたホルダ２０、ハウジング３０、複数の第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４、複数の第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４、および複数の位置決め部材Ｐ１およびＰ２を含む。収容空間２０Ｒは、ホルダ２０を貫通し、光学レンズ（図示されていない）がその中に配置されることができる。イメージセンサ（図示されていない）は、ベース１０の下方に配置され、レンズ駆動機構１の外部からの光線、且つ光学レンズを通過した光線を受光するように構成される。ベース１０は、光学レンズの光軸Ｏと合致する中心軸を有する。ベース１０は、正方形または長方形に形成された本体１１および４つの凸部１２を有する。凸部１２は、本体１１の４つのコーナーにそれぞれ配置され、本体１１からホルダ２０に向けて突出する。図３に示されるように、ホルダ２０は、ベース１０上に配置され、４つの第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４（例えば、金属バネなど）によって、ベース１０の４つの凸部１２に連結される。

第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、ベース１０およびホルダ２０に接続される。第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、形状記憶合金（ＳＭＡ）材料からなることができ、その長さは、外部電源から１つ以上の駆動信号（例えば、電流）をそれらに印加することによって変更されることができる。例えば、駆動信号を印加して、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４を加熱したとき、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、変形される（例えば、伸長または短縮）。駆動信号の印加が停止したとき、変形された第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、その元の長さに復元する。言い換えれば、適切な駆動信号を印加することによって、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４の長さは、ホルダ２０の姿勢を変えるように制御されることができる。例えば、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、チタンニッケル（ＴｉＮｉ）合金、チタンパラジウム（ＴｉＰｄ）合金、チタンニッケル銅（ＴｉＮｉＣｕ）合金、チタンニッケルパラジウム（ＴｉＮｉＰｄ）合金、またはその組み合わせからなることができる。

図２、図３に示すように、図３は、図１のハウジング３０が省略されたレンズ駆動機構１の概略図である。上述のように、ホルダ２０は、４つの第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４によって、ベース１０の４つの凸部１２にそれぞれ連結し、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、本体１１の４つの異なる側にそれぞれ配置され、ホルダ２０およびベース１０に連結する。具体的には、各第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４の両端は、２つの導電ブロックＬにそれぞれ電気的に接続され、導電ブロックＬは、ホルダ２０およびベース１０にそれぞれ固定される（例えば、導電ブロックＬは、係合手段または接着によって固定される）。第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、各導電ブロックＬによって、対応する第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４に電気的に接続されることができる。

図３に示すように、レンズ駆動機構１は、ベース１０上に形成された複数の導電体Ｅ（例えば、導線）を更に含み、インサート成形または３Ｄ成形回路部品（ＭＩＤ）技術によってベース１０上に形成される。導電体Ｅは、第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４および第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に電気的に接続され、４つの独立した回路を形成する。よって、駆動信号（例えば、電流）は、外部の電源からそれらに印加されることができ、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４の長さは、ホルダ２０の姿勢を調整するように変えられることができる。留意すべきことは、導電体Ｅは、インサート成形または３Ｄ成形回路部品（ＭＩＤ）技術によってベース１０上に形成されるため、レンズ駆動機構１の構成部材の数は、減少されることができ、その体積は、大幅に縮小されることができる。また、第１の弾性部材Ｓ１〜Ｓ４は、導電性（例えば、金属からなるバネ）であるため、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４および導電体Ｅは、互いに電気的に接続されることができ、追加の導線を必要としないため、空間を節約する。

各第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、電気的に独立して外部電源に接続することが理解されるべきである。従って、複数の異なる駆動信号は、外部電源によって第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４にそれぞれ印加されることができ、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、独立して制御され、異なるまたは同じ長さの変化を有する。例えば、駆動信号を第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に印加して第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４が変形されたとき、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、ホルダ２０および光学レンズをベース１０に対して光軸Ｏに沿って移動させる、またはベース１０の中心軸Ｃに対して角変位を有することができ、高速な光学フォーカス（ｆａｓｔｏｐｔｉｃａｌｆｏｃｕｓ）または光学手ブレ補正（ＯＩＳ）の機能を達成する。

なお図３に示すように、２つの柱状の位置決め部材Ｐ１およびＰ２は、ベース１０の本体１１の各側に配置される。第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、位置決め部材Ｐ１およびＰ２と接触し、位置決め部材Ｐ１およびＰ２の周囲に延伸される。全ての第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、３つの部分、第１の部分Ｗ１１、第２の部分Ｗ１２、および第３の部分Ｗ１３に分割されることができる。第１の部分Ｗ１１は、中心軸Ｃに実質的に平行であり、第２の部分Ｗ１２は、Ｕ字型構造を有し、第１の部分Ｗ１１に連結する。第３の部分Ｗ１３は、中心軸Ｃに実質的に垂直であり、第２の部分Ｗ１２は、第１の部分Ｗ１１および第３の部分Ｗ１３に連結され、第２の部分Ｗ１２および第３の部分Ｗ１３は、第１の部分Ｗ１１の左側および右側にそれぞれ配置される。第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４が位置決め部材Ｐ１およびＰ２の周囲に延伸し、３つの部分Ｗ１１、Ｗ１２、およびＷ１３を形成したとき、本体１１の各側に配置された第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４の長さは増加されることができる。従って、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４が変形されたとき、より多くの長さの変化を生じることができる。また、中心軸Ｃの方向にある位置決め部材Ｐ１およびＰ２間の距離により、第１、第２、および第３の部分Ｗ１１、Ｗ１２、およびＷ１３間の短絡は、回避されることができる。

以下、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４の長さの変化を制御することによって、どのようにホルダ２０および光学レンズがベース１０に対して移動されるかが以下に詳述される。本実施形態では、図４に示すように、駆動信号が本体１１の４つの側の第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に印加された時に、その長さの変化が実質的に同じである場合、第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、ホルダ２０および光学レンズを光軸Ｏの方向でベース１０に対して移動させることができる。

一方、異なる駆動信号が第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に印加され、その長さの変化が互いに異なっているとき、ホルダ２０および光学レンズの光軸Ｏは、ベース１０の中心軸Ｃに対して傾く角変位θを有することができる（図５に示すように）。

即ち、異なる駆動信号を第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に付加することで、その長さの変化がそれぞれ制御されることができ、ホルダ２０と光学レンズが光軸Ｏに沿ってベース１０に対して移動されることができるか、または光軸Ｏがベース１０の中心軸Ｃに対して角変位θを有することができるため、レンズ駆動機構１のオートフォーカスおよび光学手ブレ補正（ＯＩＳ）を容易にする。また、他の実施形態では、レンズ駆動機構１は、１つの第１の弾性部材Ｓ１および１つの第１の付勢要素Ｗ１だけを有して、導電体Ｅおよび外部電源と回路ループを形成する。駆動信号が第１の付勢要素Ｗ１に印加されて第１の付勢要素Ｗ１が変形されたとき、光軸Ｏは、ベース１０の中心軸Ｃに対して角変位θをずらし、レンズ駆動機構１のチルト角の補償を達成することができる。

上述の実施形態に基づいて、複数の駆動信号を第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に印加し、ホルダ２０および光学レンズが光軸Ｏの方向に移動するステップを含む、レンズ駆動機構１の制御方法が更に提供される。または、複数の駆動信号が第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４に印加されて、光学レンズの光軸Ｏがベース１０の中心軸Ｃに対して角変位θを有することができる。

図６〜図７は、本発明のもう１つの実施形態に係る、レンズ駆動機構２の概略分解図である。本実施形態のレンズ駆動機構２と前述の実施形態のレンズ駆動機構１との主な違いは、レンズ駆動機構２がプレート４０、複数の第２の弾性部材ＳＲ１およびＳＲ２、複数の第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４、および複数の転動体Ｂを更に含み、上述の実施形態（図１〜図５）に対応する同じ構成要素は、ここでは再度詳述しない。

図７〜図９に示すように、画像センサ（図示されていない）は、プレート４０上に配置され、ベース１０は、プレート４０上に配置され、第２の弾性部材ＳＲ１とＳＲ２および第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４は、プレート４０およびベース１０に接続される。具体的に言えば、第２の弾性部材ＳＲ１およびＳＲ２の両端は、それぞれプレート４０およびベース１０にそれぞれ連結する。第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４の両端は、導電ブロックＬ（図８〜図９に示されるように）によって、プレート４０およびベース１０に連結し、第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４および第１の付勢要素Ｗ１〜Ｗ４は、中心軸Ｃの方向上の異なる位置に配置される。外部電源が異なる駆動信号を第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４に印加したとき、第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４は、変形し、ベース１０およびホルダ２０を光軸Ｏに実質的に垂直な方向でプレート４０に対して移動させる。従って、水平方向でのレンズ駆動機構２の振動による光軸Ｏと中心軸Ｃ間の変位が補償される。

留意すべきことは、レンズ駆動機構２の転動体Ｂ、例えば、ボールまたはローラなどは、プレート４０とベース１０の間に挟設される。第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４が伸縮してベース１０およびホルダ２０をプレート４０に対して移動させたとき、ベース１０およびホルダ２０は、転動体Ｂによって導かれた水平方向に移動するように導かれることができる。従って、プレート４０とベース１０間の接触による機構への損傷は、効果的に回避される。

図１０は、本発明のもう１つの実施形態に係る、レンズ駆動機構３の概略図である。本実施形態のレンズ駆動機構３と前述の実施形態のレンズ駆動機構２との主な違いは、レンズ駆動機構３のプレート４０’が画像センサを収容する収容空間を有しないことである。プレート４０’は、電子機器のケースに固定され、イメージセンサＩＭは、ベース１０の裏面１０１に固定される。ここでは、ベース１０は、ホルダ２０とプレート４０’の間に位置し、イメージセンサＩＭは、ベース１０とプレート４０’の間に位置する。従って、第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４が変形したとき、第２の付勢要素ＷＲ１〜ＷＲ４は、ベース１０、ホルダ２０、およびイメージセンサＩＭを光軸Ｏに実質的に垂直な方向で一緒に移動させることができる。言い換えれば、イメージセンサＩＭおよびホルダ内に配置された光学レンズは、プレート４０’に対して一緒に移動することができ、レンズ駆動機構２の振動補償を達成することができる。

要約すると、レンズ駆動機構およびその制御方法が提供される。レンズ駆動機構は、光学レンズを駆動するように構成され、主にホルダ、ベース、少なくとも１つの第１の弾性部材、および少なくとも１つの第１の付勢要素を含む。第１の弾性部材は、ホルダおよびベースに連結する。第１の付勢要素もホルダおよびベースに連結する。第１の付勢要素の長さの変化が生じたとき、ホルダおよび光学レンズは移動する、またはベースの中心軸に対して角変位を有する。従って、光学フォーカスまたは光学手ブレ補正の機能を達成することができる。

明細書における「第１の」、「第２の」、「第３の」等の序数詞の使用は、それ自体が優先度、序列、又は順序を示唆するものではなく、むしろ、単に２つ以上の特徴、要素、項目等を区別するためのラベルとして使用している。クレーム要素を変えるための、請求項における「第１の」、「第２の」、「第３の」等の序数詞の使用は、それ自体が、１つのクレーム要素を他のクレーム要素と比較して優先度、序列、又は順序、もしくは方法を実施する行為の時間的順序を示唆するものではなく、むしろ、単にクレーム要素を区別するために、特定の名前を有する１つのクレーム要素を同じ名前を有する他の要素から区別するためのラベルとして（だけ、序数詞を）使用している。

以上、実施例を示して本発明を説明しているが、当業者は、本発明の思想と技術的範囲から逸脱しない種々の修正及び変更を行い得る。実施形態および実施例は、例示的なものであるに過ぎず、本発明の範囲は、以下の請求項及びその均等のものによって規定されて保護される。

１、２、３レンズ駆動機構
１０ベース
１０１ベースの裏面
１１本体
１２凸部
２０ホルダ
２０Ｒ収容空間
３０ハウジング
４０、４０’ プレート
Ｂ転動体
Ｃ中心軸
Ｅ導電体
ＩＭイメージセンサ
Ｌ導電ブロック
Ｏ光軸
Ｐ１、Ｐ２位置決め部材
Ｓ１〜Ｓ４第１の弾性部材
ＳＲ１、ＳＲ２第２の弾性部材
Ｗ１〜Ｗ４第１の付勢要素
Ｗ１１第１の部分
Ｗ１２第２の部分
Ｗ１３第３の部分
ＷＲ１〜ＷＲ４第２の付勢要素
θ 角変位

Claims

光学レンズを移動させるように構成されたレンズ駆動機構であって、
中心軸を有するベース、
前記光学レンズを保持するように構成され、前記ベースに対して移動可能であるホルダ、
前記ホルダおよび前記ベースに連結された第１の弾性部材、および
前記ホルダおよび前記ベースに接続され、前記ホルダおよび前記光学レンズを前記ベースに対して移動させ、前記光学レンズの光軸が前記中心軸に対して角変位を有する第１の付勢要素を含み、
前記第１の付勢要素の一端は、前記第１の弾性部材を介して外部電源に接続し、前記第１の付勢要素の他端は、前記第１の弾性部材を介さないで前記外部電源に接続するレンズ駆動機構。
前記第１の付勢要素は、形状記憶合金材料からなる請求項１に記載のレンズ駆動機構。
インサート成形または３Ｄ成形回路部品技術によって前記ベース上に形成された導電体を更に含み、前記導電体は、前記第１の付勢要素に電気的に接続される請求項１に記載のレンズ駆動機構。
前記第１の付勢要素は、第１の部分およびＵ字型の第２の部分を有し、前記第１の部分は、前記中心軸に実質的に平行であり、前記第２の部分に連結する請求項１に記載のレンズ駆動機構。
前記第１の付勢要素は、前記中心軸に実質的に垂直である第３の部分を更に有し、前記第２の部分は、前記第１の部分および前記第３の部分に連結する請求項４に記載のレンズ駆動機構。
前記第２の部分および前記第３の部分は、互いに前記第１の部分の反対側に配置される請求項５に記載のレンズ駆動機構。
前記ベースは、本体および少なくとも１つの凸部を有し、前記凸部は、前記本体から前記ホルダに向けて突出し、前記第１の弾性部材は、前記凸部および前記ホルダに連結する請求項１に記載のレンズ駆動機構。
前記レンズ駆動機構は、第２の付勢要素およびプレートを更に含み、前記第２の付勢要素は、前記ベースおよび前記プレートに連結し、前記第２の付勢要素は、前記ベースおよび前記ホルダを前記プレートに対して移動させる請求項１に記載のレンズ駆動機構。
前記第２の付勢要素は、前記中心軸に実質的に垂直な方向に前記ベースおよび前記ホルダを前記プレートに対して移動させる請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記第２の付勢要素は、形状記憶合金材料からなる請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記第１の付勢要素および前記第２の付勢要素は、前記中心軸に沿って異なる位置に配置される請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記レンズ駆動機構は、前記ベースおよび前記プレートの間に配置された転動体を更に含む請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記ベースおよび前記プレートに接続された第２の弾性部材を更に含む請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記レンズ駆動機構は、前記ベースに固定された画像センサを更に含む請求項８に記載のレンズ駆動機構。
前記ベースは、前記ホルダと前記プレートの間に配置され、前記画像センサは、前記ベースと前記プレートの間に配置される請求項１４に記載のレンズ駆動機構。
請求項１に記載されたレンズ駆動機構を制御する方法であって、前記レンズ駆動機構は、それぞれ前記ベースの異なる側に配置された複数の前記第１の付勢要素を含み、前記方法は、
複数の駆動信号を前記各第１の付勢要素に印加し、前記ホルダを前記ベースに対して前記中心軸に沿って移動させる方法。
請求項１に記載されたレンズ駆動機構を制御する方法であって、前記レンズ駆動機構は、それぞれ前記ベースの異なる側に配置された複数の前記第１の付勢要素を含み、前記方法は、
複数の駆動信号を前記各第１の付勢要素に印加し、前記光軸が前記中心軸に対して角変位を有するレンズ駆動機構を制御する方法。