JP6990054B2 - レンズ駆動機構およびこれを備える電子機器 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年７月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／３６３４５０号および２０１７年２月２２に出願された中国特許出願第２０１７１００９６７３８．６号の優先権を主張し、その全体が参照することにより本明細書に援用される。

本発明は、レンズ駆動機構に関し、より詳細にはプラスチック材料を含むフレームを備えたレンズ駆動機構に関する。

従来の携帯電話またはタブレットコンピュータは通常、レンズユニットおよびレンズ駆動機構、例えばボイスコイルモーター（ＶＣＭ）を含むカメラレンズモジュールを備えている。レンズ駆動機構内のレンズユニットをその光軸に沿って移動させるために、マグネットおよびコイルを含む駆動アセンブリが設けられており、これによりカメラのオートフォーカスが容易になる。

図１Ａは、透明板Ｇおよび回路基板Ｐに接続された従来のボイスコイルモーター１０を示しており、図１Ｂは、図１Ａにおける線Ａ－Ａに沿った断面図である。図１Ａおよび１Ｂを参照にすると、ボイスコイルモーター１０のフレーム１１がベース１３に取り付けられ、レンズホルダー１２が、フレーム１１とベース１３とによって形成されたスペース１０１中に配置される。上側スプリングシートＳ１はフレーム１１とレンズホルダー１２とを接続し、下側スプリングシートＳ２はベース１３とレンズホルダー１２とを接続し、これによりレンズホルダー１２とこの中に収容されるレンズユニット（図示せず）とが、ボイスコイルモーター１０により、その光軸に沿ってフレーム１１およびベース１３に対し移動できるようになる。具体的には、透明板Ｇがフレーム１１の上面１１１に貼合されており、これによりボイスコイルモーター１０中に収容されるレンズユニットおよび他の構成要素が保護されると共に、光を透明板Ｇからボイスコイルモーター１０に入射させることができる。

しかし、ボイスコイルモーター１０のフレーム１１は通常、導磁材料（magnetically conductive material）を含み得る金属プレートをスタンピングすることにより形成されており、かつ携帯型電子機器は小型化が進む傾向にあるため、電子機器中の通信素子（例えばアンテナまたは無線通信チップ）が金属フレーム１１による悪影響を受けて、電子機器の性能が低下してしまう可能性がある。加えて、上側スプリングシートＳ１は平らで薄い部品であるため、金属フレーム１１には通常４つの凹陥構造１１２（図１Ａおよび１Ｂ）が形成され、これによって上側スプリングシートＳ１がレンズホルダー１２の上面および凹陥構造１１２とより容易に接続できるようになっている（図１Ｂ）。この構成では、上面１１１と透明板Ｇとの貼合の面積が小さくなってしまい、組立後の機構の構造強度も低くなり得る。

特開２００８－２９９１０３

したがって、本発明の１つの目的は、レンズユニットを光軸に沿って移動させるのに用いられるレンズ駆動機構を提供することにある。

レンズ駆動機構は、フレーム、ベース、レンズホルダー、および駆動アセンブリを含む。フレームはプラスチックを含み、かつ開口を有している。ベースはフレームに一部が接触していると共に固定されており、ベースとフレームとの間にスペースが形成される。レンズホルダーは、スペース内に移動可能に配置されて、レンズユニットを保持する。外光は、開口からスペースに入り、レンズユニットに至る。駆動アセンブリはスペース内に配置され、かつレンズホルダーおよびフレームに接続して、レンズユニットを光軸に沿って移動させる。

本開示のいくつかの実施形態によれば、フレームは、突出部、上面、および上面の縁端からベースの方へ延伸する側面をさらに有し、突出部はフレームの内面から突出し、かつ上面と側面との間の隣接部に対応して配されて、フレームの構造強度を高める。

本開示のいくつかの実施形態によれば、上面は四角形の形状を有する。

本開示のいくつかの実施形態によれば、フレームは金属を含む。

本開示のいくつかの実施形態によれば、レンズ駆動機構は、成形回路部品（Molded Interconnect Device, ＭＩＤ）技術によりフレーム上／中に直接形成される導電線をさらに含む。

本開示のいくつかの実施形態によれば、駆動アセンブリは、フレームおよびレンズホルダーにそれぞれ配置された第１の磁気素子および第２の磁気素子を含み、レンズホルダーは、第１の磁気素子と第２の磁気素子との間により生じた磁力により、フレームおよびベースに対して移動する。

本開示のいくつかの実施形態によれば、フレームは、フレームの内面から突出し、第１の磁気素子を内面上の所定の位置に規制する保持部をさらに有する。

本開示のいくつかの実施形態によれば、保持部は、第１の磁気素子がその中に配置されたＵ字形構造を形成している。

本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の磁気素子は多極（multipolar）マグネットを含む。

本開示のいくつかの実施形態によれば、第１の磁気素子はマグネットを含み、第２の磁気素子は、電流が印加されるコイルを含む。

本開示のいくつかの実施形態によれば、レンズホルダーは突出したスライダーを有し、フレームは、その中にスライダーを収容して、スライダーの移動を規制する規制構造をさらに含む。

本開示のいくつかの実施形態によれば、規制構造は、フレームの内面から突出する２つの規制部を有し、凹部が２つの規制部の間に形成されると共に、光軸に沿って延伸しており、凹部の幅はスライダーの幅より大きい。

本開示のいくつかの実施形態によれば、レンズ駆動機構は実質的に多角形の構造を有し、かつその対向する側に配置されて、レンズユニットを光軸に沿って移動させる２つの駆動アセンブリをさらに含み、スライダーおよび規制構造は、駆動アセンブリとは異なるレンズ駆動機構の一側に位置する。

本開示のいくつかの実施形態によれば、フレームは四角形の形状を形成し、かつプラスチック本体および金属プレートをさらに備え、開口が本体に形成され、金属プレートは本体の一側に配置される。

本開示のいくつかの実施形態によれば、金属プレートには複数の孔が形成され、かつ本体には、孔に係合する複数の凸部が形成されている。

本発明のもう１つの目的は、電子機器を提供することにある。該電子機器は、上記レンズ駆動機構と、筐体と、無線通信素子と、を含む。レンズ駆動機構は実質的に多角形の構造を有し、レンズ駆動機構および無線通信素子は筐体内に配置される。駆動アセンブリは、レンズ駆動機構の第１の側に隣接し、かつ無線通信素子は、第１の側とは異なるレンズ駆動機構の第２の側に隣接している。

本発明は、レンズ駆動機構およびそれを備える電子機器を提供する。レンズ駆動機構のフレームはプラスチック材料を含むため、一体成形することができ、これによりレンズ駆動機構の寸法およびその製造コストが大幅に縮小されることとなる。また、電子機器中の通信素子（例えばアンテナまたは無線通信チップ ）がレンズ駆動機構の近くに位置する場合であっても、レンズ駆動機構のプラスチック材料が通信素子に対する影響を低減することができるため、電子機器の小型化が促進されると共に、通信素子の高パフォーマンスが確保される。

実施形態およびその利点がより完全に理解されるよう、添付の図面と共に以下の説明を参照にする。
図１Ａは、透明板Ｇおよび回路基板Ｐに接続された従来のボイスコイルモーターを示している。 図１Ｂは、図１Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図である。 本発明の実施形態によるレンズ駆動機構２０の分解図である。 図３Ａは、透明板および回路基板が接続された図２におけるレンズ駆動機構の透視図である。 図３Ｂは、図３Ａの線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。 図４Ａは、図３Ａにおけるフレームの透視図である。 図４Ｂは、図４Ａにおけるフレームの上面図である。 図５Ａは、互いに組み立てられた時のフレーム、レンズホルダー、および第１の磁気素子の透視図である。 図５Ｂは、図５Ａにおけるフレーム、レンズホルダー、および第１の磁気素子の上面図である。 本発明の別の実施形態によるレンズ駆動機構の透視図である。 本発明の別の実施形態によるレンズ駆動機構の透視図である。

本発明を各種態様に関連して記載しているが、本発明はさらなる変更が可能であるという点が理解されるべきである。本出願は、通常は本発明の原理にしたがう本発明の任意の変形、使用または適用をカバーするよう意図されており、これらには、本発明に関連する分野において既知の、および慣習的な実施の範囲内に入るような本開示からのかかる逸脱が含まれる。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明において、添付の図面を図面を参照する。これら図面においては、本発明を実施することができる特定の実施形態が例として示されている。その際、方向を示す用語、例えば"上（top）"、"下（bottom）"、"前（front）"、"後ろ（back）"などは、 説明されている図の方向（orientation）に関して用いられる。本発明の構成要素は、多数の異なる方向で配置され得る。よって、方向を示す用語は説明の目的で用いられるのであって、決して限定をするものではない。

図２は、本発明の実施形態によるレンズ駆動機構２０の分解図である。図２に示されるように、レンズユニット(図示せず)を保持するためのレンズ駆動機構２０が提供される。マグネットおよびコイルを備える駆動アセンブリがレンズ駆動機構２０内に配置されて、レンズユニットの光軸Ｌに沿ってレンズユニットを移動させ、これによりカメラのオートフォーカスが実現する。

レンズ駆動機構２０は主に、フレーム２１、レンズホルダー２２、ベース２３、上側スプリングシートＳ１、下側スプリングシートＳ２、少なくとも１つの第１の磁気素子Ｍ、および少なくとも１つの第２の磁気素子Ｃを含む。フレーム２１は実質的に四角形の構造を有し、かつ開口２１０が形成されている。４つの側面２１２が、フレーム２１の上面２１１からベース２３の方へ延伸している。ベース２３はフレーム２１に固定されると共に接触しており、レンズホルダー２２はベース２３とフレーム２１との間に移動可能に配置されている。レンズホルダー２２は、レンズユニット（図示せず）を収容し保持するための貫通孔２２０を有する。外光がフレーム２１の開口２１０からレンズ駆動機構２０に入り、引き続いてレンズホルダー２２の中央に位置するレンズユニットおよびベース２３を伝搬し、最後にイメージセンサ（例えばＣＣＤ）に達して、画像が生成され得る、という点に留意されたい。

図２に示されているように、第１の磁気素子Ｍはフレーム２１の内面に配置され、第２の磁気素子Ｃはレンズホルダー２２の外面に配置され、第１の磁気素子Ｍに対応している。この実施形態では、第１の磁気素子Ｍは二極（bi-polar）または多極（multipolar）マグネットを含んでいてよく、第２の磁気素子Ｃはコイルを含み得る。レンズユニットを光軸Ｌに沿って移動させるために、第２の磁気素子Ｃに電流を印加することができ、第２の磁気素子Ｃにより生じた磁場が第１の磁気素子Ｍの磁場と相互に作用して、磁力が生じ得る。よって、レンズユニットがその磁力により制御されて、光軸Ｌに沿って移動できるようになり、迅速なフォーカシングおよびＯＩＳ(光学手ぶれ補正（Optical Image Stabilization）)が達成されることとなる。いくつかの実施形態においては、第１の磁気素子Ｍがコイルであってよく、第２の磁気素子Ｃがコイルに対応する二極または多極マグネットであってよく、これにより、レンズユニットは同様に磁力により制御され、光軸Ｌに沿って移動できるようになる。

図２、３Ａ、および３Ｂを参照されたい。図３Ａは、透明板Ｇおよび回路基板Ｐが取り付けられた図２におけるレンズ駆動機構２０の透視図であり、図３Ｂは、図３Ａにおける線Ｂ－Ｂに沿った断面図である。図３Ａに示されるように、透明板Ｇ（例えばプラスチックまたはガラス板）がレンズ駆動機構２０に取り付けられる。ここで、透明板Ｇはフレーム２１の平坦な上面２１１に貼合され、これによりレンズ駆動機構２０内のレンズユニットおよび他の構成要素が保護され、かつ光が透明板Ｇからレンズ駆動機構２０に入射できるようになる。故に、イメージセンサ（例えばＣＣＤ）が、光を受けて、電子信号に変換することができるようになる。レンズ駆動機構２０は回路基板Ｐを介して外部電源に電気的に接続され得る。また、レンズ駆動機構２０は回路基板Ｐを介して電子信号をレンズ駆動機構２０外部の処理機に送りデータ処理を行わせることができる。

図２および３Ｂにおいて、レンズホルダー２２ならびに上側および下側スプリングシートＳ１およびＳ２はいずれも、フレーム２１とベース２３との間に形成されたスペース２０１内に配置される。上側スプリングシートＳ１はフレーム２１とレンズホルダー２２とを接続し、下側スプリングシートＳ２はベース２３とレンズホルダー２２とを接続する。この実施形態では、フレーム２１はプラスチック（純粋なプラスチックまたは金属ドーププラスチック材料）を含むため、射出成形またはインサート成形により一体成形することができる。具体的には、フレーム２１の内面に少なくとも１つの突出部２１３が直接形成され（図３Ｂ）、これは上面２１１と側面２１２との間の隣接部（角）に対応している。よって、フレーム２１の上面２１１に大きくて平坦な貼合領域が備わって、フレーム２１と透明板Ｇ間の接続が強化され得る。加えて、突出部２１３は上面２１１と側面２１２との間の隣接部に対応して配置されるため、フレーム２１の構造強度も向上し得る。

いくつかの実施形態において、フレーム２１は、金属粒子がドープされたプラスチック材料を含み得るため、純粋なプラスチック材料と比べると、レンズ駆動機構２０内の磁場の強度が高まり、かつその構造強度も、従来のスタンピング法により形成されている金属プレートに比べると、改善され得る。また、フレーム２１はプラスチック材料を含むため、一体成形することができ、成形回路部品（Molded Interconnect Device ，ＭＩＤ）またはレーザーダイレクトストラクチャリング（Laser Direct Structuring, ＬＤＳ）技術によってフレーム２１上またはフレーム２１中に電気回路を直接形成することができる。よって、外部回路との電気接続のためのさらなる電子素子（例えば図３Ａにおける回路基板Ｐ）を省くことができ、これによりレンズ駆動機構２０の寸法および製造コストを減らすことができる。

図４Ａは、図３Ａにおけるフレーム２１のイメージセンサ側からの透視図であり、図４Ｂは、図４Ａにおけるフレーム２１のイメージセンサ側からの上面図であり、図５Ａは、互いに組み立てられた時のフレーム２１、レンズホルダー２２、および第１の磁気素子Ｍのイメージセンサ側からの透視図であり、図５Ｂは、図５Ａにおけるフレーム２１、レンズホルダー２２、および第１の磁気素子Ｍのイメージセンサ側からの上面図である。図２、および図４Ａ～図５Ｂに示されるように、少なくとも１つの突出したスライダー２２１がレンズホルダー２２の外面に形成されており、少なくとも１つの規制構造Ｒ１が、スライダー２２１に対応するように、フレーム２１の内面に形成されている。各規制構造Ｒ１は、フレーム２１の内面から突出している２つの規制部Ｒ１１を備えており、光軸Ｌに沿って延伸する縦凹部Ｒ１２が、２つの規制部Ｒ１１の間に形成されており、凹部Ｒ１２の幅はスライダー２２１の幅より大きい。この実施形態では、スライダー２２１は、規制構造Ｒ１内に収容されるため、水平方向の移動が規制され、これによりレンズ駆動機構２０内の他の構成要素との衝突が回避され得る。

引き続き図２、および図４Ａ～５Ｂを参照されたい。少なくとも１つの保持部Ｒ２がフレーム２１の内面から突出し、かつＵ字形構造を形成している。第１の磁気素子Ｍは、保持部Ｒ２の中央に位置する凹溝Ｒ２１内に収容されると共に保持され、これにより第１の磁気素子Ｍがフレーム２１から離脱するのが回避されると共に、フレーム２１の内面における所定の位置内に第１の磁気素子Ｍが確実に位置するようにする。この実施形態のフレーム２１はプラスチック材料を含み、故に一体成形できるため、さらなる位置決め部品を使う代わりに、レンズホルダー２２および第１の磁気素子Ｍをそれぞれ保持すべく規制構造Ｒ１および保持部Ｒ２をフレーム２１の内面に直接形成することができ、よって材料および組み立てのコストが有効に低減される。

さらに、図２、および図４Ａ～５Ｂに示されるように、レンズ駆動機構２０は実質的に四角形の構造を形成しており、かつ２組の駆動アセンブリを含む（各駆動アセンブリは第１の磁気素子Ｍおよび第２の磁気素子Ｃを有する）。それら駆動アセンブリは、レンズホルダー２２の対向する側に配置されて、レンズホルダー２２およびレンズユニットを光軸Ｌに沿って移動させる。具体的には、スライダー２２１および規制構造Ｒ１は、駆動アセンブリとは異なるレンズ駆動機構２０の一側に配される。この実施形態では、スライダー２２１および規制構造Ｒ１はレンズホルダー２２の左側および右側に配置され（図５Ｂ）、レンズホルダー２２の上側および下側に配置されている駆動アセンブリ（第１の磁気素子Ｍ）とは異なる一対の側に配置されている。

図６は、本発明の別の実施形態によるレンズ駆動機構２０を示している。図６に示されるように、レンズ駆動機構２０のフレーム２１は、中空の四角形の本体２１’および金属プレート２４を備える。本体２１’はプラスチック材料を含み、金属プレート２４は、インサート成形により本体２１’の一側に一体的に形成され得る。

図７は、本発明の別の実施形態によるレンズ駆動機構２０を示している。図７の実施形態は、金属プレート２４にさらに複数の孔２４０が形成され、かつ本体２１’にさらに、孔２４０にそれぞれ係合する複数の凸部が形成されている点で、図６の実施形態とは異なる。

上述した実施形態によれば、本発明はさらに、上記実施形態のうちの任意の１つのレンズ駆動機構２０を含む電子機器を提供する。このうち、レンズ駆動機構２０は、実質的に多角形の構造を有していてよい。具体的には、レンズ駆動機構２０および少なくとも１つの無線通信素子（例えばアンテナまたは無線通信チップ）が電子機器の筐体内に配置される。駆動アセンブリはレンズ駆動機構２０の第１の側（例えば図５Ｂにおけるレンズホルダー２２の上側または下側、または上下いずれかの側）に隣接して配され、無線通信素子はレンズ駆動機構２０の第２の側（例えば図５Ｂにおけるフレーム２１の左側または右側、または光軸直交方向に交差するいずれかの側）に隣接して配される。

要約すると、本発明は、レンズ駆動機構およびそれを備える電子機器を提供する。レンズ駆動機構のフレームはプラスチック材料を含むため、一体成形することができ、これによりレンズ駆動機構の寸法およびその製造コストが大幅に縮小されることとなる。また、電子機器中の通信素子（例えばアンテナまたは無線通信チップ ）がレンズ駆動機構の近くに位置する場合であっても、レンズ駆動機構のプラスチック材料が通信素子に対する影響を低減することができるため、電子機器の小型化が促進されると共に、通信素子の高パフォーマンスが確保される。

本発明を実施例により、好ましい実施形態の観点から説明したが、本発明はこれらに限定されないということが理解されるべきである。むしろ、（当業者には明らかであろう）各種変更および類似のアレンジメントをカバーするよう意図されている。故に、かかる変更および類似のアレンジメントがすべて包含されるよう、添付の特許請求の範囲には最も広い解釈が与えられなければならない。

１０…ボイスコイルモーター
１０１…スペース
１１…フレーム
１１１…上面
１１２…凹陥構造
１２…レンズホルダー
１３…ベース
２０…レンズ駆動機構
２０１…スペース
２１…フレーム
２１′…本体
２１０…開口
２１１…上面
２１２…側面
２１３…突出部
２２…レンズホルダー
Ｓ１…上側スプリングシート
Ｓ２…下側スプリングシート
２２０…貫通孔
２２１…スライダー
２３…ベース
２４…金属プレート
２４０…孔
Ｍ…第１の磁気素子
Ｃ…第２の磁気素子
Ｇ…透明板
Ｌ…光軸
Ｐ…回路基板
Ｒ１…規制構造
Ｒ１１…規制部
Ｒ１２…凹部
Ｒ２…保持部
Ｒ２１…凹溝

Claims (14)

1. レンズユニットを光軸に沿って移動させるのに用いられるレンズ駆動機構であって、
   プラスチックを含み、かつ開口を有するフレームと、
   前記フレームに固定されると共に前記フレームに一部が接触しており、前記フレームとの間にスペースが形成される、ベースと、
   前記スペース内に移動可能に配置されて前記レンズユニットを保持しており、外光が前記開口から前記スペースに入り前記レンズユニットに達する、レンズホルダーと、
   前記スペース中に配置されると共に前記レンズホルダーおよび前記フレームと接続して、前記レンズユニットを前記光軸に沿って移動させる駆動アセンブリと、を含み、
   前記フレームが四角形の形状を形成し、かつプラスチックの本体および金属プレートを備え、前記開口は前記本体に形成され、前記金属プレートは前記本体の一側に配置され、
   前記金属プレートには複数の孔が形成され、かつ前記本体には、前記孔に係合する複数の凸部が形成されているレンズ駆動機構。
2. 前記フレームが、突出部、上面、および前記上面の縁端から前記ベースの方へ延伸する側面をさらに有し、前記突出部は、前記フレームの内面から突出し、かつ前記上面と前記側面との間の隣接部に対応して配されて、前記フレームの構造強度を高める、請求項１に記載のレンズ駆動機構。
3. 前記上面が四角形の形状を有する、請求項２に記載のレンズ駆動機構。
4. 前記フレームが金属を含む、請求項１に記載のレンズ駆動機構。
5. 成形回路部品（Molded Interconnect Device, ＭＩＤ）技術により前記フレームの上または中に直接形成される導電線をさらに含む請求項１に記載のレンズ駆動機構。
6. 前記駆動アセンブリが、前記フレームおよび前記レンズホルダーにそれぞれ配置された第１の磁気素子および第２の磁気素子を含み、前記レンズホルダーが、前記第１の磁気素子および前記第２の磁気素子により生じた磁力により、前記フレームおよび前記ベースに対して移動する、請求項１に記載のレンズ駆動機構。
7. 前記フレームが、前記フレームの内面から突出し、前記内面上の所定の位置内に前記第１の磁気素子を保持する保持部をさらに有する、請求項６に記載のレンズ駆動機構。
8. 前記保持部が、前記第１の磁気素子をその中に収容するＵ字形構造を形成する、請求項７に記載のレンズ駆動機構。
9. 前記第１の磁気素子がマグネットを含み、前記第２の磁気素子が、電流が印加されるコイルを含む、請求項６に記載のレンズ駆動機構。
10. 前記第１の磁気素子が多極（multipolar）マグネットを含む、請求項９に記載のレンズ駆動機構。
11. 前記レンズホルダーが、突出したスライダーを有し、前記フレームが、その中に前記スライダーを収容して、前記スライダーの移動を規制する規制構造をさらに備える、請求項１に記載のレンズ駆動機構。
12. 前記規制構造が、前記フレームの内面から突出する２つの規制部を有し、凹部が前記２つの規制部の間に形成されると共に、前記光軸に沿って延伸しており、このうち前記凹部の幅は前記スライダーの幅より大きい、請求項１１に記載のレンズ駆動機構。
13. 前記レンズ駆動機構は、実質的に多角形の構造を有し、かつその２つの対向する側に配置されて前記レンズユニットを前記光軸に沿って移動させる２つの前記駆動アセンブリをさらに含んでおり、前記スライダーおよび前記規制構造が、前記駆動アセンブリが配置された前記２つの対向する側とは異なる、前記レンズ駆動機構の一側に位置する、請求項１１に記載のレンズ駆動機構。
14. 請求項１に記載の前記レンズ駆動機構と、
    筐体と、
    無線通信素子と、
    を含む電子機器であって、
    前記レンズ駆動機構は実質的に多角形の構造を有しており、前記レンズ駆動機構および前記無線通信素子は前記筐体内に配置され、このうち前記駆動アセンブリは、前記レンズ駆動機構の第１の側に隣接して配され、前記無線通信素子は、前記第１の側とは異なる前記レンズ駆動機構の第２の側に隣接して配される、電子機器。
    

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