JP7108589B2

JP7108589B2 - レンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器

Info

Publication number: JP7108589B2
Application number: JP2019205168A
Authority: JP
Inventors: 一嘉萩原
Original assignee: 新思考電機有限公司
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2022-07-28
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: JP2021076789A; CN213210569U; US20210144280A1; US11470230B2; CN112799200A

Description

本発明は、レンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器に関する。

携帯電話やスマートフォン等の電子機器には、小型カメラが搭載されている。この種の小型カメラとして、例えば特許文献１に示すように、プリズムを組み合わせたり、相互に可動なレンズ体を縦列配置にしたりして、スマートフォンの面内方向にレンズ体の光軸を配置したレンズ駆動装置が知られている（例えば特許文献１）。

国際公開第２０１６/１６６７３０号

しかしながら、上記従来例においては、細い４本の懸吊線がレンズ支持体を吊って揺動させるようになっているので、レンズ支持体に意図しない回転が発生したりして、精密な位置制御が困難であった。

本発明は、精密な位置制御ができるレンズ駆動装置、カメラ装置及び電子機器を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様はレンズ駆動装置であり、このレンズ駆動装置は、固定部と、レンズ体を支持するレンズ支持体と、前記固定部に固定された第１スライダと、前記第１スライダによって前記レンズ体の光軸方向及び前記光軸方向と直交する一方向のいずれか一方である第１方向に滑動可能に保持される第２スライダと、前記レンズ支持体に設けられ、前記第２スライダによって前記レンズ体の光軸方向及び前記光軸方向と直交する前記一方向のいずれか他方である第２方向に滑動可能に保持される第３スライダと、を有し、前記第１スライダ及び前記第２スライダのいずれか一方には前記第１方向に延伸する第１凸部が形成され、前記第１スライダ及び第２スライダの他方には前記第１凸部に嵌る第１凹部が形成され、前記２スライダ及び前記第３スライダのいずれか一方には前記第２方向に延伸する第２凸部が形成され、前記第２スライダ及び第３スライダの他方には前記第２凸部に嵌る第２凹部が形成されている。

好適には、前記固定部及び前記レンズ支持体のいずれか一方に磁石が設けられ、前記センサ基板及び前記第３スライダのいずれか他方にコイルが設けられるようにする。

レンズ駆動装置の光軸方向と直交する方向の高さを小さくするために、前記第１スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に切り欠いて形成された第１収容部及びその角部に設けられた第１角部が形成され、前記第１収容部に前記磁石又は前記コイルの一方が収容されているようにしてもよい。また、前記第３スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に切り欠いて形成された第３収容部及びその角部に設けられた第３角部が形成され、前記第３収容部に前記コイル又は前記磁石が収容されているようにしてもよい。また、前記第２スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に切り欠いて形成された第２収容部及びその角部に設けられた第２角部が形成され、前記第２収容部に前記磁石又はコイルの少なくとも一方の一部が収容されているようにしてもよい。

また、駆動の安定性を確保するために、前記第１凸部、前記第１凹部、前記第２凸部及び前記第２凹部は、前記第１角部、前記第２角部又は前記第３角部に配置されているようにしてもよい。

前記第２収容部は、前記第２スライダが滑動する距離以上に、前記第２収容部に収容された前記コイル又は前記磁石から離れた端面を有するようにして第２スライダの滑動幅を確保することが好ましい。

また、前記固定部及び前記レンズユニットのいずれか他方には、前記コイルを挟んで磁性体が設けられているようにして固定部とレンズユニットとの間のレンズ体の光軸方向の移動を制限するようにしてもよい。

また、前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記第３スライダは、第１角部、第２角部及び第３角部を有する四角枠形状であり、前記第１角部、前記第２角部及び前記第３角部の少なくとも１つは、前記光軸方向に延伸する第１部分と前記光軸方向と直交する前記一方向に延伸する第２部分とを有し、前記第１凸部、前記第１凹部、前記第２凸部及び前記第２凹部のうち、前記第１部分には、前記光軸方向に延伸するものが配置され、前記第２部分には、前記一方向に延伸するものが配置されるようにしてもよい。

前記レンズ支持体と前記第３スライダは一体に形成されるようにしてもよい。

本発明の他の態様は、レンズ駆動装置を有するカメラ装置であり、また、さらに他の態様は、前記カメラ装置を有する電子機器である。

本発明によれば、第１スライダ、第２スライダ及び第３スライダを設け、第１スライダ及び第２スライダのいずれか一方に第１方向に延伸する第１凸部を、第１スライダ及び第２スライダの他方に第１凸部に嵌る第１凹部をそれぞれ形成し、第２スライダ及び第３スライダのいずれか一方に前記第２方向に延伸する第２凸部を、第２スライダ及び第３スライダの他方に第２凸部に嵌る第２凹部をそれぞれ形成したので、基板に対するレンズ支持体のぶれを少なくし、精密な位置制御ができる。

本発明の実施形態に係るカメラ装置を示す断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、斜め上方から見た斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、斜め下方から見た斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、斜め上方から見た分解斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、斜め下方から見た分解斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示す平面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、図６のＡ－Ａ線断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、図６のＢ－Ｂ線断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、図６のＣ－Ｃ線断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたレンズユニットを示し、図６のＤ－Ｄ線断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いた基板の平面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１には、本発明の実施形態係るカメラ装置１０が示されている。カメラ装置１０は、直方体状の筐体１２を有する。この筐体１２は、本体部１４、後カバー１６及び上カバー１８から構成されている。本体部１４は、後部分及び上側部分が解放されている。後カバー１６は、本体部１４の後側を覆うように本体部１４に固定されている。上カバー１８は、本体部１４の上部を覆うように本体部１４に固定されている。

なお、この明細書においては、後述するレンズ体２６の光軸方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向、及びＸ及びＹに直交する方向をＺ方向とする。また、Ｘ軸方向の一方を前、他方を後、Ｙ方向の一方を左、他方を右、Ｚ方向の一方を上、他方を下とする。被写体が＋Ｚ側にあり、後述する画像センサ２８が＋Ｘ側にある。

カメラ装置１０は、プリズムユニット１９及びレンズユニット２２を有する。プリズムユニット１９は、筐体１２内の後方側に収納され、レンズユニット２２は、筐体１２内の前方側に収納されている。

プリズムユニット１９は、上カバー１８に形成された光入射窓２４の下方に設けられ、プリズム２０とプリズム駆動部２１を有している。このプリズム２０は、屈曲光軸の光学系を形成する光学部材を構成し、断面が三角形状をしている。このプリズム２０の一面は、光入射窓２４に向けられ、他の一面は、レンズユニット２２のレンズ体２６に向けられ、両面の間の面が４５度の角度で反射面をなしている。プリズム２０は、プリズム駆動部２１によりＹ軸を中心として回転駆動されるようになっている。

光入射窓２４を介してＺ軸方向から入った被写体からの光は、プリズム２０によりＸ軸方向へ９０度屈曲してレンズ体２６へ送られる。ここで、プリズム２０がＹ軸を中心として回転すると、プリズム２０から出射する光がＺ軸方向に振れ、画像センサ２８に入射する光のＺ軸方向の光の位置が調節される。

図２～図１０にも示すように、レンズユニット２２は、プリズム２０を出た光を画像センサ２８に集束させるためのレンズ体２６を有する。また、レンズユニット２２は、レンズ体２６を駆動するためのレンズ駆動装置３０を有する。このレンズ駆動装置３０は、レンズ体２６を固定するレンズ支持体３２を有する。レンズ支持体３２は、該レンズ支持体３２の左右方向両側に支持壁部３４，３４が形成されていると共に、該レンズ支持体３２の下側には、後述する第３スライダ４４が支持壁部３４，３４の間を接続するように支持壁部３４，３４と一体に形成されている。

また、レンズ駆動装置３０は、前述した筐体１２の底面に固定された板状の固定部である基板３６を有する。この基板３６の前側端には、画像センサ固定部３８がＺ方向に立ち上がるようにして形成されている。この画像センサ固定部３８に画像センサ２８がレンズ体２６の前側端と対向するように固定されている。固定部は、筐体１２と基板３６とを含んで構成され、レンズ支持体３２は固定部に対して移動する。

また、レンズ駆動装置３０は、第１スライダ４０、第２スライダ４２及び第３スライダ４４を有する。第１スライダ４０、第２スライダ４２及び第３スライダ４４は、Ｚ方向から見たときに略同じ四角形状の外周を有する枠体として構成されている。

第１スライダ４０は、基板３６に固定されている。第１スライダ２４の４つの辺にはそれぞれ第１収容部４６が形成されている。この第１収容部４６は、４つの第１角部４８を残して、ＸＹ方向内側に向けて四角形の溝状に切り欠いて形成されている。この第１収容部４６にコイル５０が収容されている。各第１角部４８は、第１スライダ２４の本体部分からＹ方向に延出する基端部と基端部からＸ方向に延出する先端部を有する。

基板３６は、該基板３６の４つの辺付近上面にコイル５０が固定されている。コイル５０は、Ｘ又はＹ方向に延伸する２つの直線部分と、この２つの直線部分を接続する半円状の接続部分とから構成されている。第１収容部４６は、先端から奥端までの長さがコイル５０の直線部分における全幅と略等しく、両側端までの長さがコイル５０の半円状の接続部分における全幅と等しいかやや大きい。また、コイル５０のＺ方向厚さは、第１スライダ４０のＺ方向厚さと略等しい。

また、図１１に最もよく示すように、Ｘ方向に配置された１つのコイル５０内には、レンズ支持体３２のＸ方向位置を検知するＸ方向位置検知器５２が設けられ、Ｙ方向に配置された１つのコイル５０内には、レンズ支持体３２のＹ方向位置を検知するＹ方向位置検知器５４が設けられている。

また、第１スライダ４８の対角上の２つの第１角部４８，４８の下面には、位置決め用突起５６，５６が下側に突出して形成されている（図５参照）。一方、基板３６には、位置決め用孔５８，５８が位置決め用突起５６，５６に対応して形成されている（図５参照）。位置決め用突起５６，５６が位置決め用孔５８，５８に挿入されて、第１スライダ４０は、基板３６に位置決められて固定されている。

第２スライダ４２は、第１スライダ２０にＸ方向に滑動可能に保持されている。即ち、後述する第２スライダ４２の４つの第２角部６０の先端部の下面には、Ｘ方向に延伸する第１凸部６２がそれぞれ形成され（図５参照）、第１スライダ４０の４つの第１角部４８の先端部の上面には、Ｘ方向に延伸する第１凹部６４がそれぞれ形成され（図４参照）、第１凸部６２が第１凹部６４にＸ方向のみ移動できるように嵌っている。第１凸部６２と第１凹部６４のＹ方向長さはほぼ等しく、また、第１凸部６２のＸ方向長さは、第１凹部６４のＸ方向長さよりも短く、第２スライダ４２が第１スライダ４０に対してＸ方向へのみ移動するのを許容する。

第２スライダ４２の４つの辺にはそれぞれ第２収容部６６が形成されている。この第２収容部６６は、４つの第２角部６０を残して、ＸＹ方向内側に向けて四角形の溝状に切り欠いて形成されている。この第２収容部６６に後述する磁石７６の下側半分程度が収容されている。そして、第２収容部６６の端面と磁石７６との間の距離は、第２スライダ４２が滑動する距離以上に離れるようにする。また、各第２角部６０は、第１角部４８と同形状の、Ｙ方向に延出する基端部と基端部からＸ方向に延出する先端部を有する。

第３スライダ４４は、第２スライダ４２にＹ方向に滑動可能に保持されている。即ち、第２スライダ４２の４つの第２角部６０の基端部の上面には、Ｙ方向に延伸する第２凸部６８がそれぞれ形成され（図４参照）、後述する第３スライダ４４の４つの第３角部７０の基端部の下面には、Ｙ方向に延伸する第２凹部７２がそれぞれ形成され（図５参照）、第２凸部６８が第２凹部７２にＹ方向のみ移動できるように嵌っている。第２凸部６８と第２凹部７２のＸ方向長さはほぼ等しく、また、第２凸部６８のＹ方向長さは、第２凹部７２のＹ方向長さよりも短く、第３スライダ４４が第２スライダ４２に対してＹ方向へのみ移動するのを許容する。

第３スライダ４４の４つの辺にはそれぞれ第３収容部７４が形成されている。この第３収容部７４は、４つの第３角部７０を残して、ＸＹ方向内側に向けて四角形の溝状に切り欠いて形成されている。この第３収容部７４に磁石７６の上側半分程度が固定されている。また、各第３角部７０は、第１角部４８と同形状の、Ｙ方向に延出する基端部と基端部からＸ方向に延出する先端部を有する。本実施形態において、第３スライダ４４はレンズ支持体３２と一体に形成されている。

磁石７６は、レンズ支持体３２の下面及び第３スライダ４４の第３収容部７４の内側面に固定される。磁石７６は、コイル５０に対向する面において、例えば内側半分がＮ極で、外側半分がＳ極であるように着磁されている。内側のＮ極がコイル５０の内側の直線部分に対向し、外側のＳ極がコイル５０の外側の直線部分に対向している。また、Ｘ方向位置検出器５２及びＹ方向位置検出器５４は、例えばホール素子から構成され、コイル５０内に配置され、磁石７６が移動すると、磁束密度が変化し、磁石７６の位置、即ちレンズ体２６の位置を検出する。

また、磁石７６にコイル５０を挟んで対向するように磁性体７８が基板３６の下側面に固定されている。磁石７６と磁性体７８とは、磁力により引き付け合い、Ｚ方向において第３スライダ４４を基板３６に引き付けるようになっている。

上記構成において、Ｚ方向の磁束が介在するＸ方向２面の磁石７６，７６と対向しているコイル５０，５０に通電すると、コイル５０，５０にはＹ方向の電流が流れ、フレミングの左手の法則によりコイル５０，５０にはＸ方向へのローレンツ力が作用する。レンズ支持体３２は、基板３６に対して第１凸部６２及び第１凹部６４を介してＸ方向へ滑動可能に保持されているので、コイル５０，５０に作用するローレンツ力の反力によりレンズ体２６と共にＸ方向へ移動する。レンズ体２６のＸ方向へ移動した位置は、Ｘ方向位置検知器５２により検知される。

また、Ｚ方向の磁束が介在するＹ方向２面の磁石７６，７６に対向するコイル５０，５０に通電すると、コイル５０，５０にはＸ方向の電流が流れ、フレミングの左手の法則によりコイル５０，５０にはＹ方向へのローレンツ力が作用する。レンズ支持体３２は、基板３６に対して第２凸部６８及び第２凹部７２を介してＹ方向へ滑動可能に保持されているので、コイル５０，５０に作用するローレンツ力の反力によりレンズ体２６と共にＹ方向へ移動する。レンズ体２６のＹ方向へ移動した位置は、Ｙ方向位置検知器５４により検知される。レンズ体２６がＹ軸方向へ移動すると、レンズ体２６から出射する光がＹ軸方向に振れ、画像センサ２８に入射する光のＹ軸方向の光の位置が調節される。プリズム２０のＹ軸周りの回転とレンズ体２６のＹ軸方向へ移動により手振れ補正が実現できる。また、レンズ体２６がＸ軸方向へ移動することにより、焦点調整が可能となる。レンズ支持体３２は、ＸＹ方向に延伸する第１凸部６２と第１凹部６４、及び第２凸部６８と第２凹部７２によって、動きが規制されるので、Ｚ軸周りの回転が抑制される。そのため、画像センサ２８に対するレンズ支持体３２のぶれが少なく、精密な位置制御ができる。

なお、上記実施形態においては、レンズ体２６は、フォーカスレンズとして用いているが、レンズ体を光軸方向に２つ設けてオートフォーカス機能に加えてズーム機能を有するレンズ駆動装置として構成するようにしてもよい。その場合、プリズムユニット１９を設けなくてもよい。また、レンズ体を光軸方向に２つ設ける場合、Ｘ方向に第１～第３スライダを光軸方向に２つ並べてもよい。しかし、固定部に固定されている１つの第１スライダ４０及び１つの第２スライダ４２を２つのレンズ体で共用し、２つの第３スライダ４４、４４にそれぞれレンズ体を搭載するようにしてもよい。その際、第１凸部６２及び第１凹部６４はＹ方向に延伸するように形成し、第２凸部６８及び第２凹部７２はＸ方向に延伸するようにする。

また、第１凸部６２と第１凹部６４、及び第２凸部６８と第２凹部７２は、それぞれ凸と凹を入れ替えても構わない。また、第１凸部６２と第１凹部６４の延伸方向、及び第２凸部６８と第２凹部７２の延伸方向は、入れ替えても構わない。また、磁石７６とコイル５０の位置は、磁性体７８も含めて入れ替えても構わない。

また、第２収容部６６には、コイル５０も磁石７６とともに収容されるようにしてもよい。コイル５０単独が収容されてもよい。その場合、第２収容部６６の端面と磁石７６又はコイル５０との間の距離の小さい方が、第２スライダ４２が滑動する距離以上に離れるようにする。また、コイル５０も磁石７６も第２収容部６６に収容されない場合は、第２収容部６６を設ける必要は無い。

１０カメラ装置
１２筐体
１４本体部
１６後カバー
１８上カバー
１９プリズムユニット
２０プリズム
２１プリズム駆動部
２２レンズユニット
２４光入射窓
２６レンズ体
２８画像センサ
３０レンズ駆動装置
３２レンズ支持体
３４支持壁部
３６基板
３８画像センサ固定部
４０第１スライダ
４２第２スライダ
４４第３スライダ
４６第１収容部
４８第１角部
５０コイル
５２Ｘ方向位置検知器
５４Ｙ方向位置検知器
５６位置決め用突起
５８位置決め用孔
６０第２角部
６２第１凸部
６４第１凹部
６６第２収容部
６８第２凸部
７０第３角部
７２第２凹部
７４第３収容部
７６磁石
７８磁性体

Claims

固定部と、
レンズ体を支持するレンズ支持体と、
前記固定部に固定された第１スライダと、
前記第１スライダによって前記レンズ体の光軸方向及び前記光軸方向と直交する一方向のいずれか一方である第１方向に滑動可能に保持される第２スライダと、
前記レンズ支持体に設けられ、前記第２スライダによって前記レンズ体の光軸方向及び前記光軸方向と直交する前記一方向のいずれか他方である第２方向に滑動可能に保持される第３スライダと、
を有し、
前記第１スライダ及び前記第２スライダのいずれか一方には前記第１方向に延伸する第１凸部が形成され、前記第１スライダ及び第２スライダの他方には前記第１凸部に嵌る第１凹部が形成され、
前記第２スライダ及び前記第３スライダのいずれか一方には前記第２方向に延伸する第２凸部が形成され、前記第２スライダ及び第３スライダの他方には前記第２凸部に嵌る第２凹部が形成され、
さらに前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記第３スライダは、前記第１方向及び前記第２方向と直交する第３方向に重ねられている
レンズ駆動装置。
前記固定部及び前記レンズ支持体のいずれか一方に磁石が設けられ、前記固定部及び前記レンズ支持体のいずれか他方にコイルが設けられている請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記第１スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に向けて切り欠いて形成された第１収容部及びその角部に設けられた第１角部が形成され、前記第１収容部に前記磁石又はコイルの一方が収容されている請求項２記載のレンズ駆動装置。
前記第１凸部又は前記第１凹部の一方は、前記第１角部に配置されている請求項３記載のレンズ駆動装置。
前記第３スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に向けて切り欠いて形成された第３収容部及びその角部に設けられた第３角部が形成され、前記第３収容部に前記磁石又は前記コイルの他方が収容されている請求項２記載のレンズ駆動装置。
前記第２凸部又は前記第２凹部の一方は、前記第３角部に配置されている請求項５記載のレンズ駆動装置。
前記第２スライダは、四角枠形状であり、その辺部を内側に向けて切り欠いて形成された第２収容部及びその角部に設けられた第２角部が形成され、前記第２収容部に前記コイル又は前記磁石の少なくとも一方の一部が収容されている請求項２記載のレンズ駆動装置。
前記第２収容部は、前記第２スライダが滑動する距離以上に、前記第２収容部に収容された前記コイル又は前記磁石から離れた端面を有する請求項７記載のレンズ駆動装置。
前記第１凸部又は前記第１凹部の他方、及び前記第２凸部又は前記第２凹部の他方は、前記第２角部に配置されている請求項７記載のレンズ駆動装置。
前記固定部及び前記レンズ支持体のいずれか他方には、前記磁石との間に前記コイルを挟んで磁性体が設けられている請求項２記載のレンズ駆動装置。
前記第１スライダ、前記第２スライダ及び前記第３スライダは、第１角部、第２角部及び第３角部を有する四角枠形状であり、前記第１角部、前記第２角部及び前記第３角部の少なくとも１つは、前記光軸方向に延伸する第１部分と前記光軸方向と直交する前記一方向に延伸する第２部分とを有し、前記第１凸部、前記第１凹部、前記第２凸部及び前記第２凹部のうち、前記第１部分には、前記光軸方向に延伸するものが配置され、前記第２部分には、前記一方向に延伸するものが配置される請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記レンズ支持体と前記第３スライダは一体に形成される請求項１記載のレンズ駆動装置。
請求項１から１２いずれか記載のレンズ駆動装置を有するカメラ装置。
請求項１３に記載の前記カメラ装置を有する電子機器。