JP7123026B2

JP7123026B2 - 光学部材駆動装置、カメラ装置及び電子機器

Info

Publication number: JP7123026B2
Application number: JP2019205167A
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: 2022-08-22
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: US20210144305A1; US11470255B2; CN213276093U; JP2021076788A; CN112799201A

Description

本発明は、光学部材駆動装置、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、手振れ補正機能を備えたものが知られている。手振れ補正機能を実現する技術として、センサシフトと呼ばれるものがある。このセンサシフトは、画像センサをレンズ体の光軸と直交方向に移動させる方式である（例えば特許文献１）。

特開２０１３－５０６６８号公報

しかしながら、上記従来例においては、細い４本の懸吊線が画像センサを吊って揺動させるようになっているので、センサ基板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光学部材駆動装置、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光学部材駆動装置であり、この光学部材駆動装置は、レンズ体が設けられるレンズユニットと、前記レンズユニットの前記レンズ体を介して入力される光の画像を検出する画像センサが固定されるセンサ基板と、前記センサ基板に固定された第１スライダと、前記第１スライダを前記レンズ体の光軸方向と直交する第１方向に滑動可能に保持する第２スライダと、前記レンズユニットに固定され、前記第２スライダを前記レンズ体の光軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に滑動可能に保持する第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、前記センサ基板及び前記レンズユニット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レンズユニットのいずれか他方にコイルが設けられるようにする。磁石とコイルとによりレンズユニット又はセンサ基板がレンズ体の光軸方向と直交する方向に駆動される。

光学部材駆動装置の光軸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ようにしてもよい。また、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、前記センサ基板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センサ基板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。

本発明の他の態様は、光学部材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、レンズユニットに対するセンサ基板のぶれを少なくし、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を示し、斜め上方から見たレンズユニットとセンサ駆動ユニットとを示す斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置を示し、斜め下方から見たレンズユニットとセンサ駆動ユニットとを示す斜視図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたセンサ駆動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センサ駆動ユニットを示し、図６のＡ－Ａ線断面図と、部分拡大断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたセンサ駆動ユニットを示し、図６のＢ－Ｂ線断面図と、部分拡大断面図である。本発明の実施形態に係るカメラ装置に用いたセンサ駆動ユニットを示し、図６のＣ－Ｃ線断面図と、部分拡大断面図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１乃至図５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。また、図６乃至図９には、本発明の実施形態に係るカメラ装置１０に用いられた光学部材駆動装置としてのセンサ駆動ユニット１４が示されている。

図１乃至図５に示すように、カメラ装置１０は、レンズユニット１２と、センサ駆動ユニット１４とを有する。レンズユニット１２は、レンズ体１６が筐体１８内に設けられている。このレンズユニット１２は、図示しないカメラ装置本体に固定される。筐体１８は、レンズ体１６の光軸方向から見て四角形に形成されている。この筐体１８の中央には、レンズ体１６の光軸方向から見て円形の開口部２０、２２がレンズ体１６の上部及び下部に形成されている。開口部２０、２２は、レンズ体１６に光を通し、又は筐体１８内にレンズ体１６を取り付け、取り外すために形成されている。

レンズ体１６は、筐体１８に固定されていてもよいが、この実施形態においては、レンズユニット１２は、レンズ体１６が筐体１８に対してレンズ体１６の光軸方向に移動自在であるように支持されていると共に、レンズ体１６を駆動する駆動機構を有する。即ち、レンズユニット１２は、周知のオートフォーカス機能を有し、レンズ体１６を支持するレンズ支持体が例えばバネを介して筐体１８に支持され、レンズ支持体及び筐体１８のいずれか一方に磁石が、他方にコイルがそれぞれ設けられ、コイルへの通電によりレンズ支持体をレンズ体１６の光軸方向に動かすようになっている。

なお、この明細書においては、便宜上、レンズ体１６の光軸方向をＺ方向、光軸方向と直交する方向をＸ方向、並びにＺ方向及びＸ方向と直交する方向をＹ方向と称する。また、光軸の被写体側を上、その反対側で後述する画像センサが配置される側を下と称する。

センサ駆動ユニット１４は、Ｚ方向から見てレンズユニット１２と略同じ大きさの四角形枠状の第１スライダ２４、第２スライダ２６及び第３スライダ２８並びに四角形板状のセンサ基板３０を有する。

第１スライダ２４は、センサ基板３０に固定されている。この第１スライダ２４は、中央にほぼ四角形状の第１光通過用孔３２が形成されている。第１スライダ２４の４つの辺にはそれぞれ第１収容部３４が形成されている。この第１収容部３４は、４つの第１角部３６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３４にコイル３８が収容されている。

センサ基板３０は、該センサ基板３０の上面中央に例えば四角形状の画像センサ４０が固定されている。また、この画像センサ４０の周囲にあって、センサ基板３０の４つの辺付近上面にはコイル３８が固定されている。コイル３８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３４は、先端から奥端までの長さがコイル３８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３８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３８のＺ方向厚さは、第１スライダ２４のＺ方向厚さと略等しい。

また、図２、図７、図９に示すように、Ｘ方向に配置された１つのコイル３８内には、センサ基板３０のＸ方向位置を検知するＸ方向位置検知器４２が設けられ、Ｙ方向に配置された１つのコイル３８内には、センサ基板３０のＹ方向位置を検知するＹ方向位置検知器４４が設けられている。

また、第１スライダ２４の対角上の２つの第１角部３６，３６の下面には、第１位置決め用突起４６，４６が下側に突出して形成されている（図３参照）。一方、センサ基板３０には、第１位置決め用孔４８，４８が第１位置決め用突起４６，４６に対応して形成されている（図３参照）。第１位置決め用突起４６，４６が第１位置決め用孔４８，４８に挿入されて、第１スライダ２４は、センサ基板３０に位置決められて固定されている。

第２スライダ２６は、第１スライダ２４をＹ方向に滑動可能に保持している。即ち、第２のスライダ２６の４つの第２角部５２の下面には、Ｙ方向に延伸する第１凸部５０がそれぞれ形成され（図３参照）、第１スライダ２４の４つの第１角部３６の上面には、Ｙ方向に延伸する第１凹部５４がそれぞれ形成され（図２参照）、第１凸部５０が第１凹部５４にＹ方向のみ移動できるように嵌っている。第１凸部５０と第１凹部５４のＸ方向長さはほぼ等しく、また、第１凸部５０のＹ方向長さは、第１凹部５４のＹ方向長さよりも短く、第２スライダ２６が第１スライダ２４に対してＹ方向へのみ移動するのを許容する。

第２スライダ２６は、中央にほぼ四角形状の第２光通過用孔５６が第１光通過用孔３２に対応して形成されている。第２スライダ２６の４つの辺にはそれぞれ第２収容部５８が形成されている。この第２収容部５８は、４つの第２角部５２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５８に後述する磁石６０の下側半分程度が収容されている。そして、第２収容部５８の端面と磁石６０との間の距離は、第２スライダ２６が滑動する距離以上に離れるようにする。

第３スライダ２８は、第２スライダ２６をＸ方向に滑動可能に保持している。即ち、第２スライダ２６の４つの第２角部５２の上面には、Ｘ方向に延伸する第２凸部６２がそれぞれ形成され（図２参照）、第３スライダ２８の４つの第３角部６４の下面には、Ｘ方向に延伸する第２凹部６６がそれぞれ形成され（図３参照）、第２凸部６２が第２凹部６６にＸ方向のみ移動できるように嵌っている。第２凸部６２と第２凹部６６のＹ方向長さはほぼ等しく、また、第２凸部６２のＸ方向長さは、第２凹部６６のＸ方向長さよりも短く、第２スライダ２６が第３スライダ２６に対してＸ方向へのみ移動するのを許容する（図９参照）。

第３スライダ２８は、中央にほぼ四角形状の第３光通過用孔６８が第１光通過用孔３２及び第２光通過用孔５６に対応して形成されている。第３スライダ２８の４つの辺にはそれぞれ第３収容部７０が形成されている。この第３収容部７０は、４つの第３角部６４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７０に磁石６０の上側半分程度が固定されている。

磁石６０は、レンズユニット１２の下面及び第３スライダ２８の第３収容部７０の内側面に固定される。磁石６０は、コイル３８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３８の内側の直線部分に対向し、外側のＳ極がコイル３８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４２及びＹ方向位置検出器４４は、例えばホール素子から構成され、コイル３８内に配置され、磁石６０に対して移動すると、磁束密度が変化し、磁石６０に対する位置、即ち画像センサ４０の位置を検出する。

また、コイル３８を挟んで磁石６０に対向するように磁性体７２がセンサ基板３０の下側面に固定されている。磁石６０と磁性体７２とは、磁力により引き付け合い、Ｚ方向においてセンサ基板３０を第３スライダ２８に引き付けるようになっている。

また、第３スライダ２８の対角上の２つの第３角部６４，６４の上面には、第２位置決め用突起７４，７４が上側に突出して形成されている（図２参照）。一方、レンズユニット１２の筐体１８の下面には、第２位置決め用孔７６，７６が第２位置決め用突起７４，７４に対応して形成されている（図３参照）。第２位置決め用突起７４，７４が第２位置決め用孔７６，７６に挿入されて、第３スライダ２８は、レンズユニット１２の筐体１８に位置決められて固定されている。

また、第３スライダ２８の４つの第３角部６４には、円柱状のストッパ７８が下側に突出して形成されている。一方、第１スライダ２４、第２スライダ２６及びセンサ基板３０には、４つの角部部分が４５度に切り取られてストッパ受部８０が形成されている。センサ基板３０がレンズユニット１２に対してＸＹ方向に動くと、ストッパ７８がストッパ受部８０に当たり、それ以上の移動を制限する。

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６０，６０と対向しているコイル３８，３８に通電すると、コイル３８，３８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３８，３８にはＸ方向へのローレンツ力が作用する。センサ基板３０は、レンズユニット１２に対して第２凸部６２及び第２凹部６６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３８，３８に作用するローレンツ力によりＸ方向へ移動する。センサ基板３０のＸ方向へ移動した位置は、Ｘ方向位置検知器４２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６０，６０に対向するコイル３８，３８に通電すると、コイル３８，３８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３８，３８にはＹ方向へのローレンツ力が作用する。センサ基板３０は、レンズユニット１２に対して第１凸部５０及び第１凹部５４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３８，３８に作用するローレンツ力によりＹ方向へ移動する。センサ基板３０のＹ方向へ移動した位置は、Ｙ方向位置検知器４４により検知される。

これによって、画像センサ４０をＸＹ方向に移動させることができ、手振れ補正が実現できる。その際、センサ基板３０は、ＸＹ方向に延伸する第１凸部５０と第１凹部５４、及び第２凸部６２と第２凹部６６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、レンズユニット１２に対するセンサ基板３０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、レンズユニット１２を固定し、センサ基板３０をＸＹ方向に移動させるようにしたが、逆にセンサ基板３０を固定し、レンズユニット１２をＸＹ方向に移動させるようにしてもよい。また、第１凸部５０と第１凹部５４、及び第２凸部６２と第２凹部６６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５０と第１凹部５４の延伸方向、及び第２凸部６２と第２凹部６６の延伸方向は、入れ替えても構わない。また、磁石６０とコイル３８の位置は、磁性体７２も含めて入れ替えても構わない。

また、第２収容部５８には、コイル３８も磁石６０とともに収容されるようにしてもよい。コイル３８単独が収容されてもよい。その場合、第２収容部５８の端面と磁石６０又はコイル３８との間の距離の小さい方が、第２スライダ２６が滑動する距離以上に離れるようにする。また、コイル３８も磁石６０も第２収容部５８に収容されない場合は、第２収容部５８を設ける必要は無い。

１０カメラ装置
１２レンズユニット
１４センサ駆動ユニット
１６レンズ体
１８筐体
２０，２２開口部
２４第１スライダ
２６第２スライダ
２８第３スライダ
３０センサ駆動ユニット
３２第１光通過用孔
３４第１収容部
３６第１角部
３８コイル
４０画像センサ
４２Ｘ方向位置検知器
４４Ｙ方向位置検知器
４６第１位置決め用突起
４８第１位置決め用孔
５０第１凸部
５２第２角部
５４第１凹部
５６第２光通過用孔
５８第２収容部
６０磁石
６２第２凸部
６４第３角部
６６第２凹部
６８第３光通過用孔
７０第３収容部
７２磁性体
７４第２位置決め用突起
７６第２位置決め用孔
７８ストッパ
８０ストッパ受け

Claims

レンズ体が設けられるレンズユニットの前記レンズ体を介して入力される光の画像を検出する画像センサが固定されるセンサ基板と、
前記センサ基板に固定された第１スライダと、
前記第１スライダを前記レンズ体の光軸方向と直交する第１方向に滑動可能に保持する第２スライダと、
前記レンズユニットに固定され、前記第２スライダを前記レンズ体の光軸方向及び前記第１方向と直交する第２方向に滑動可能に保持する第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スライダ及び前記第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凹部が形成されており、
前記センサ基板及び前記レンズユニット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レンズユニットのいずれか他方にコイルが設けられており、
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収容部が形成され、前記第１スライダ及び前記第３スライダのいずれか一方の厚さを超えて、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
光学部材駆動装置。
前記第１凸部と前記第２凸部とは、前記光軸方向において、前記第１凸部と前記第２凸部との一部が重なっている請求項１記載の光学部材駆動装置。
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前記コイルの一方が収容されている請求項１又は２記載の光学部材駆動装置。
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記載の光学部材駆動装置。
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１から４いずれか記載の光学部材駆動装置。
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記載の光学部材駆動装置。
前記第１凸部は、前記第１方向に帯状に延伸し、前記第２凹部は、前記第１凸部に嵌るように帯状に延伸され、
前記第２凸部は、前記第２方向に帯状に延伸し、前記第２凹部は、前記第２凸部に嵌るように帯状に延伸されている請求項１から６いずれか記載の光学部材駆動装置。
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及び前記磁石から離れた端面を有する請求項１から７いずれか記載の光学部材駆動装置。
前記第２スライダは、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凹部の他方が配置された第２角部を有する請求項１から８いずれか記載の光学部材駆動装置。
前記センサ基板及び前記レンズユニットのいずれか他方には、磁性体が該磁性体と前記磁石との間に前記コイルを挟んで設けられている請求項１から９いずれか記載の光学部材駆動装置。
請求項１から１０いずれか記載の光学部材駆動装置を有するカメラ装置。
請求項１１に記載の前記カメラ装置を有する電子機器。