JP7096932B2 - 光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器 - Google Patents

光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、スマートフォン等の電子機器に用いられる光学部材駆動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。
スマートフォン等の電子機器に搭載されるカメラ装置の中には、像ブレ補正用のプリズムとそれを揺動可能に保持する部材とを有し、被写体からの光がプリズムによる反射を経てからカメラの撮像面に導光される構成のものがある。この種のカメラ装置に関わる技術を開示した文献として、特許文献１がある。特許文献１に記載された潜望式撮影モジュールは、筐体と、プリズムと、プリズムを載置するプリズム台座と、プリズム台座の軸孔に挿通される回動軸と、プリズム台座の下面に設けられた駆動磁石と、筐体の下板における駆動磁石と対向する位置に設けられたコイルとを有し、磁石とコイルにより生み出される駆動力により、プリズム台座を回動軸の軸周りに駆動するものである。この潜望式撮影モジュールでは、筐体の下板におけるコイルの下側に、ヨークが埋設されており、このヨークと駆動磁石との間の引力により、プリズム台座の過度の回動が抑止されるようになっている。
中国２０５９４２０５４Ｕ号公報
しかしながら、特許文献１の技術の場合、プリズム台座の回動量が大きくなるほど、その抑止力が小さくなるという問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、光学部材を搭載する回動部が過度に回動することを確実に抑止できる光学部材駆動装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の好適な態様である光学部材駆動装置は、固定部と、光学部材を保持するための保持部を有する回動部と、回動軸と、駆動部と、回動抑止部と、を備え、前記回動抑止部は、前記回動部に設けられる第１磁石と、前記固定部に設けられる第２磁石とを有し、前記第１磁石と前記第２磁石は、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されていることを特徴とする。
この態様において、前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されていてもよい。
また、前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動軸の延伸方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されていてもよい。
また、前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動方向と前記回動軸の延伸方向の両方に対して傾いた所定の方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されていてもよい。
また、前記第１磁石と前記第２磁石は、前記回動方向に配列されており、前記第１磁石と前記第２磁石のうち、内側に配列されている方の磁石と外側に配置されている方の磁石とでは、前記回動軸の延伸方向の長さが異なり、前記回動軸の延伸方向での前記回動部の移動にかかわらず、短い方の前記磁石全体が長い方の前記磁石に対向していてもよい。
また、前記第１磁石と前記第２磁石は、前記回動軸の延伸方向に配列されており、前記第１磁石と前記第２磁石のうち、内側に配列されている方の磁石と外側に配置されている方の磁石とでは、前記回動方向の長さが異なり、前記回動方向での前記回動部の回動にかかわらず、短い方の前記磁石全体が長い方の前記磁石に対向していてもよい。
また、前記第１磁石と前記第２磁石のうち、外側に配列されている方の前記磁石は、直角二等辺三角柱形状をなし、その直角二等辺三角形の底辺に対応する面が内側に配列されている方の前記磁石に対向していてもよい。
また、前記内側に配列されている方の前記磁石は、前記配列方向に２つの磁石を有し、隣接している前記外側に配列されている方の前記磁石と前記内側に配列されている方の前記磁石がそれぞれ対向してもよい。
また、コイルを有し、前記第１磁石は、前記コイルと共に前記回動部の駆動力を生み出す駆動磁石を兼ねてもよい。
本発明の別の好適な態様であるカメラ装置は、上記の光学部材駆動装置を備えることを特徴とする。
本発明の別の好適な態様である電子機器は、上記のカメラ装置を備えることを特徴とする。
本発明による光学部材駆動装置は、固定部と、光学部材を保持するための保持部を有する回動部と、回動軸と、駆動部と、回動抑止部と、を備え、前記回動抑止部は、前記回動部に設けられる第１磁石と、前記固定部に設けられる第２磁石とを有し、前記第１磁石と前記第２磁石は、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されている。よって、回動軸とこれに支持された回動部及び光学部材が回動すると、第２磁石と第１磁石との斥力が強まり、回動部の過度の回動が抑止される。従って、光学部材を搭載する回動部が過度に回動することを確実に抑止できる光学部材駆動装置を提供することができる。
本発明の第１実施形態である光学部材駆動装置９を含むカメラ装置９０が搭載されたスマートフォン１００の正面図である。 図１のカメラ装置９０の斜視図である。 （Ａ）は、図２のケース８、プリズム７、及び光学部材駆動装置９におけるＹ方向の中心を通るＸＺ面と平行な切断面の断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。 （Ａ）は、図３（Ａ）のＢ－Ｂ’線断面図であり、（Ｂ）は、図３（Ａ）のＣ－Ｃ’線断面図である。 本発明の第２実施形態である光学部材駆動装置９における第１磁石１及び第２磁石２の配置を示す図である。 本発明の第３実施形態である光学部材駆動装置９における第１磁石１及び第２磁石２の配置を示す図である。 本発明の第４実施形態である光学部材駆動装置９における第１磁石１及び第２磁石２の配置を示す図である。 本発明の第５実施形態である光学部材駆動装置９における第１磁石１及び第２磁石２の配置を示す図である。 本発明の第６実施形態である光学部材駆動装置９における第１磁石１及び第２磁石２の配置を示す図である。
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しつつ本発明の第１実施形態を説明する。図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態である光学部材駆動装置９を含むカメラ装置９０は、スマートフォン１００の筐体内に収容される。
カメラ装置９０は、画像センサ１８と、被写体からの入射する光を反射する光学部材であるプリズム７と、プリズム７で反射した光を画像センサ１８に導く光学部材であるレンズ体１７と、プリズム７を駆動する光学部材駆動装置９と、レンズ体１７を駆動する第２光学部材駆動装置１９と、これらの部材が搭載されるケース８と、を有する。
以降は、被写体からの光がプリズム７に入射する一方向を適宜Ｚ方向という。また、プリズム７で反射した光がレンズ体１７に向かう一方向を適宜Ｘ方向といい、Ｚ方向及びＸ方向の両方と直交する方向を適宜Ｙ方向という。また、Ｚ方向の、プリズム７から見て被写体の側を前側と称し、その反対側を後側と称することがある。また、Ｘ方向の、レンズ体１７から見てプリズム７のある側を上側と称し、その反対側である画像センサ１８側を下側と称することがある。
カメラ装置９０のケース８は、中空な直方体状をなしている。プリズム７とこれを保持する光学部材駆動装置９、及びレンズ体１７とこれを保持する第２光学部材駆動装置１９は、Ｘ方向に並べて、ケース８内の空間に収められている。ケース８の下側、上側、及び前側には、矩形状の開口がある。ケース８の下側の開口には、ベース８０が嵌め込まれる。ベース８０には、画像センサ１８が、その受光面をレンズ体１７に向けて固定される。
図３及び図４に示すように、光学部材駆動装置９は、回動部５０と、固定部６０と、回動軸３と、コイル４と、第１磁石１と、第２磁石２とを有する。第２磁石２は、４つの磁石片２０を有する。これらの各部のうち、コイル４と第１磁石１は、回動部５０の駆動力を生み出す駆動部１４を形成し、第１磁石１と第２磁石２は、回動部５０の過度の回動を抑止する回動抑止部１２を形成する。
固定部６０は、Ｙ方向に対向する二つの側板６２と、二つの側板６２間に介在する上板６３及び後板６４とを有する。固定部６０の上板６３は、ケース８の上側の開口から外側に露出している。
固定部６０内には、回動部５０と回動軸３が一体化されて収められている。回動軸３は、Ｙ方向に延びる細長い円柱形からその延伸方向の中央を占める部分を半円柱状に残して切り欠いたような形状をしている。
回動部５０は、Ｙ方向に延びる直方体からその両端部を除いてその略半分を占める三角柱状の部分を切り欠いたような形状をしている。回動部５０は、直角二等辺三角柱状の中実部５１と、Ｙ方向の両端部で直角二等辺三角形状をなしてＹ方向に対向する二つの側壁部５２と、を有する。２つの側壁部５２には、円形の貫通孔が設けられている。回動部５０の中実部５１は、直角三角形の底辺に相当し、前下側方向を向いた保持部５７を有し、保持部５７の中央には、前記貫通孔から連続して半円形状の窪み５８がある。
回動軸３の半円柱部分は、保持部５７の窪み５８に収められて接着固定されている。回動軸３の両端の円柱状の部分は、側壁部５２の貫通孔を通り、その外側の側板６２の軸受に挿入されている。回動軸３の貫通孔内の部分は、貫通孔の内周に接着固定されている。保持部５７にはわずかに突出して載置面が設けられ、プリズム７の反射面は、この載置面に載置されて側壁部５２に接着固定され、プリズム７が保持部５７に保持される。このとき、載置面以外の保持部５７及び回動軸３は反射面に接しない。回動部５０、プリズム７、及び回動軸３は、固定部６０に対して、回動軸３の軸周りに回動し得る。回動方向はＸ方向とみなすことができる。
回動部５０の後面５４には、凹部５４０が設けられている。凹部５４０には、第１磁石１が収められている。第１磁石１は、板厚方向に磁化されており、磁化の向きがＸ方向の上側と下側で逆転している。例えば、第１磁石１の前側の板面における下側と上側はＮ極とＳ極に磁化されており、後側の板面における下側と上側はＳ極とＮ極に磁化されている。
固定部６０の後板６４には、コイル４と、第２磁石２の４つの磁石片２０が設けられている。コイル４は、第１磁石１と僅かな隙間を挟んで対向している。
第２磁石２の４つの磁石片２０は、回動部５０の回動方向において、両側から第１磁石１を間に挟んで第１磁石１と同じ磁極が対向するように配置されている。また、回動軸３の延伸方向においても、両側から第１磁石１を間に挟んで第１磁石１と同じ磁極が対向するように配置されている。具体的には、第２磁石２の４つの磁石片２０は、両側から第１磁石１を間に挟み、回動部５０の回動方向と回動軸３の延伸方向の両方に対して傾いた方向に離れた各位置に設けられている。そして、第１磁石１と第２磁石２の４つの磁石片２０は、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されている。即ち、４つの磁石片２０のうち、上側で第１磁石１と対向する２つの磁石片２０は、前側がＳ極、後側がＮ極に着磁され、下側で第１磁石１と対向する２つの磁石片２０は、前側がＮ極、後側がＳ極に着磁されている。この場合、実際には、上側においては、前側から後側にかけてＳ極からＮ極に変化する面同士が対向し、下側においては、前側から後側にかけてＮ極からＳ極に変化する面同士が対向している。
以上が、本第１実施形態の構成の詳細である。本第１実施形態における光学部材駆動装置９は、固定部６０と、光学部材であるプリズム７を保持するための保持部５７を有する回動部５０と、回動軸３と、駆動部１４と、回動抑止部１２と、を備える。そして、回動抑止部１２は、回動部５０に設けられる第１磁石１と固定部６０に設けられる第２磁石２とを有し、第１磁石１と第２磁石２は、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されている。よって、コイル４に電流を流して回動軸３とこれに支持された回動部５０及びプリズム７が回動すると、第１磁石１と第２磁石２の磁石片２０との距離が縮まった側で斥力が強まり、回動部５０の過度の回動が抑止される。コイル４に流す電流を切ると、回動部５０は、第１磁石１と２つの磁石片２０の間の斥力がバランスする初期位置に戻る。従って、光学部材を搭載する回動部５０が過度に回動することを確実に抑止できる光学部材駆動装置９を提供することができる。さらに、回動軸３の軸方向においても、回動部５０が軸方向に動いても、回動方向と同様の斥力が働くので、回動部５０は過度の移動が抑止されるとともに、常に軸方向の中央の位置を保とうとする。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上記第１実施形態では、固定部６０の後板６４に第２磁石２が設けられており、第１磁石１は、第２磁石２と共に回動部５０の過度の回動を抑止する回動抑止部１２、及びコイル４と共に回動部５０の駆動力を生み出す駆動磁石を兼ねるものであった。これに対し、本第２実施形態は、第１磁石１Ａを駆動磁石と別の磁石としたものである。
図５に示すように、本第２実施形態の光学部材駆動装置９では、回動部５０の上面５３の中央に、第１磁石１Ａがあり、固定部６０における第１磁石１Ａを間に挟んで＋Ｙ＋Ｚ側、＋Ｙ－Ｚ側、－Ｙ＋Ｚ側、及び－Ｙ－Ｚ側に離れた位置に、第２磁石２Ａの４つの磁石片２０Ａがある。回動方向はＺ方向とみなすことができる。本第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図６に示すように、本第３実施形態の光学部材駆動装置９では、第１磁石１Ｂが、２つの磁石片１０Ｂを有している。そして、第１磁石１Ｂの一方の磁石片１０Ｂと第２磁石２Ｂの一方の磁石片２０Ｂ、及び第１磁石１Ｂの他方の磁石片１０Ｂと第２磁石２Ｂの他方の磁石片２０Ｂが、それぞれ、回動方向であるＺ方向に離れた位置にある。言い換えると、第１磁石１と第２磁石２は、回動方向に配列されている。即ち、磁石片１０Ｂと磁石片２０Ｂは、それぞれ、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されている。このとき、外側に配列されている方の磁石片２０Ｂの長さを内側に配列されている方の磁石片１０Ｂの長さよりも長くしている。そして、磁石片１０Ｂが軸方向に移動しても、磁石片２０Ｂの端部を越えないようにすることが望ましい。回動軸３の延伸方向での回動部５０の移動にかかわらず、短い方の第１磁石１全体が長い方の第２磁石２に対向している。これにより、軸方向においても常に中央位置を保とうとする斥力が磁石片１０Ｂに加わる。磁石片１０Ｂと磁石片２０Ｂの長さを逆にしても同様である。本実施形態によると、磁石片１０Ｂと磁石片２０Ｂの間の斥力により、回動部５０の回動方向及び回動軸３の延伸方向の動きが抑止される。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図７に示すように、本第４実施形態の光学部材駆動装置９では、第１磁石１Ｃの一方の磁石片１０Ｃと第２磁石２Ｃの一方の磁石片２０Ｃ、及び第１磁石１Ｃの他方の磁石片１０Ｃと第２磁石２Ｃの他方の磁石片２０Ｃが、それぞれ、回動軸３の延伸方向と平行な方向であるＹ方向に離れた位置にある。言い換えると、第１磁石１と第２磁石２は、回動軸３の延伸方向に配列されている。本実施形態によると、磁石片１０Ｃと磁石片２０Ｃの間の斥力により、回動部５０の軸方向の動きが抑止される。また、磁石片１０Ｃと磁石片２０Ｃの長さ及び可動範囲を第３実施形態と同様に設定することにより、回動部５０の回動方向の動きが抑止される。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図８に示すように、本第５実施形態の光学部材駆動装置９では、第２磁石２Ｄが、４つの磁石片２０Ｄを有している。そして、第２磁石２Ｄの４つの磁石片２０Ｄのうち２つが、第１磁石１の磁石片１０Ｄに対してＹ方向に離れた位置にあり、残り２つが、磁石片１０Ｄに対してＸ方向に離れた位置にある。言い換えると、第１磁石１と第２磁石２は、回動方向にも回動軸３の延伸方向にも配列されている。磁石片１０Ｄと磁石片２０Ｄは、回動方向及び軸方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されている。本実施形態によると、磁石片１０Ｄと、Ｙ方向に離れた位置の磁石片２０Ｄとの間の斥力により、回動部５０の軸周り方向の動きが抑止され、磁石片１０Ｄと、Ｘ方向に離れた位置の磁石片２０Ｄとの間の斥力により、回動部５０の軸方向の動きが抑止される。このような配置をする場合、第２磁石２Ｄは、第１磁石１Ｄの周囲を隙間が無いように取り囲んで配置してもよい。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図９に示すように、本第６実施形態の光学部材駆動装置では、第１実施形態と同じ第１磁石１と第４実施形態と同様に配置された第２磁石２Ｅとの組み合わせが用いられる。但し、第２磁石２は断面が直角二等辺三角形である直角二等辺三角柱の２つの磁石片２０Ｅで構成される。第２磁石２は、その直角二等辺三角形の底辺に対応する面が、＋Ｙ－Ｚ側及び－Ｙ－Ｚ側から第１磁石１に対向する。これによって、光学部材を搭載する回動部５０が過度に回動することを確実に抑止できる光学部材駆動装置９を提供することができる。さらに、回動軸３の軸方向においても、回動部５０が軸方向に動いても、回動方向と同様の斥力が働くので、回動部５０は過度の移動が抑止されるとともに、常に軸方向の中央の位置を保とうとする。
なお、第２実施形態から第５実施形態において、第２磁石２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが、第１磁石１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄの周囲にある構成を説明したが、第１磁石１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが第２磁石２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの周囲にある構成としても構わない。また、第１実施形態から第６実施形態のすべてにおいて、回動軸３はＹ方向に延伸するものとして説明した。しかし、それに限るものではなく、Ｙ方向に延伸する回動軸３に加えて、Ｚ軸方向に延伸する他の駆動軸を加えても構わない。
１ １Ａ １Ｂ １Ｃ １Ｄ 第１磁石
２ ２Ａ ２Ｂ ２Ｃ ２Ｄ 第２磁石
３ 回動軸
４ コイル
７ プリズム
８ ケース
９ 光学部材駆動装置
１０ １０Ｂ １０Ｃ １０Ｄ ２０ ２０Ａ ２０Ｂ ２０Ｃ ２０Ｄ 磁石片
１２ 回動抑止部
１４ 駆動部
１７ レンズ体
１８ 画像センサ
１９ 第２光学部材駆動装置
５０ 回動部
５１ 中実部
５２ 側壁部
５３ 上面
５４ 後面
５７ 保持部
６０ 固定部
６２ 側板
６３ 上板
６４ 後板
８０ ベース
９０ カメラ装置
１００ スマートフォン
５４０ 凹部

Claims (10)

  1. 固定部と、
    光学部材を保持するための保持部を有する回動部と、
    回動軸と、
    駆動部と、
    回動抑止部と、
    を備え、
    前記回動抑止部は、前記回動部に設けられる第１磁石と、前記固定部に設けられる第２磁石とを有し、
    前記第１磁石と前記第２磁石は、回動方向において互いに同じ磁極が対向するように配置されており、
    前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されている
    ことを特徴とする光学部材駆動装置。
  2. 前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動軸の延伸方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されている
    ことを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
  3. 前記第１磁石と前記第２磁石の一方は、前記第１磁石と前記第２磁石の他方に対して、前記回動方向と前記回動軸の延伸方向の両方に対して傾いた所定の方向における両側から、同じ磁極が対向するように配置されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学部材駆動装置。
  4. 前記第１磁石と前記第２磁石は、前記回動方向に配列されており、
    前記第１磁石と前記第２磁石のうち、内側に配列されている方の磁石と外側に配置されている方の磁石とでは、前記回動軸の延伸方向の長さが異なり、前記回動軸の延伸方向での前記回動部の移動にかかわらず、短い方の前記磁石全体が長い方の前記磁石に対向している
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学部材駆動装置。
  5. 前記第１磁石と前記第２磁石は、前記回動軸の延伸方向に配列されており、
    前記第１磁石と前記第２磁石のうち、内側に配列されている方の磁石と外側に配置されている方の磁石とでは、前記回動方向の長さが異なり、前記回動方向での前記回動部の回動にかかわらず、短い方の前記磁石全体が長い方の前記磁石に対向している
    ことを特徴とする請求項２に記載の光学部材駆動装置。
  6. 前記第１磁石と前記第２磁石のうち、外側に配列されている方の前記磁石は、直角二等辺三角柱形状をなし、その直角二等辺三角形の底辺に対応する面が内側に配列されている方の前記磁石に対向している
    ことを特徴とする請求項３に記載の光学部材駆動装置。
  7. 前記内側に配列されている方の前記磁石は、前記配列方向に２つの磁石を有し、隣接している前記外側に配列されている方の前記磁石と前記内側に配列されている方の前記磁石がそれぞれ対向する
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載の光学部材駆動装置。
  8. コイルを有し、
    前記第１磁石は、前記コイルと共に前記回動部の駆動力を生み出す駆動磁石を兼ねることを特徴とする請求項１に記載の光学部材駆動装置。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載の光学部材駆動装置を備えたカメラ装置。
  10. 請求項９に記載のカメラ装置を備えた電子機器。
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