JP7244618B2

JP7244618B2 - レンズ駆動装置、カメラ装置、及び電子機器

Info

Publication number: JP7244618B2
Application number: JP2021208148A
Authority: JP
Inventors: 紀之鷲尾; 智義矢野
Original assignee: 新思考電機有限公司
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2041-12-22
Also published as: JP2022104817A; CN114755791A; US20220206248A1

Description

本発明は、スマートフォン等の電子機器に用いられるレンズ駆動装置、カメラ装置、及び電子機器に関する。

ＯＩＳ（Optical Image Stabilizer）機能とＡＦ（Auto Focus）機能とを併有するレンズ駆動装置の中には、潜望式と称されるものがある。潜望式のレンズ駆動装置では、レンズ体と画像センサが、被写体からの光の入射方向と直交する方向に並べて配置されており、被写体からの光がプリズムやミラーにより反射され、レンズ体を透過し、画像センサに集束し、画像センサにより画像信号に変換される。この種のレンズ駆動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に記載のカメラモジュールは、ベースと移動支持構造とを組み合わせた筐体の中に、レンズプリズムユニットと、それを駆動するアクチュエータとを収めている。このカメラモジュールでは、レンズプリズムユニットは、４本のワイヤによってＯＩＳの２軸の方向に移動し得るようにして支持されており、移動支持構造の内壁の溝内のボールによって、ＡＦの１軸の方向に移動し得るように支持されている。

米国２０１８／０１２０６７４Ａ号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、レンズ体の光軸方向の長さが長いため、レンズ体の３軸方向の動きを素早く収束させることが難しいという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、レンズ体の３軸方向の動きを素早く収束させることができるレンズ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レンズ駆動装置は、ＸＹＺ直交座標系において、ベースと、中間部材と、レンズ体を取り付けるための取り付け部を有する可動部と、前記ベースと前記中間部材との間に配置されてＹ方向に延び、前記中間部材を前記レンズ体の光軸方向であるＸ方向及びＺ方向に移動自在に支持するサスペンションワイヤと、前記中間部材と前記可動部との間に配置されてＸＺ方向に延び、前記可動部をＹ方向に移動自在に支持するワイヤ状の板ばねと、を具備し、前記板ばねと前記可動部と前記中間部材との間にダンパゲルが配置され、前記サスペンションワイヤと前記中間部材と前記ベースとの間にダンパゲルが配置されている。

この態様において、前記ダンパゲルは、前記可動部のＹ方向の上面及び前記中間部材の上面に対向して設けられたダンパゲル溜まりと前記２つのダンパゲル溜まりの上方に位置する前記板ばねの下面との間に配置されていてもよい。

また、前記ワイヤ状の板ばねは蛇行する形状を有しており、同じダンパゲル溜まりの上方に複数回位置してもよい。

また、前記板ばねは４本設けられており、前記板ばねの前記中間部材から前記可動部に至る経路は４本でＸ方向及びＺ方向を軸とした線対称をなす形状であり、前記レンズ体が取り付けられた場合の前記レンズ体を含む前記可動部全体の重心位置は、Ｙ方向から見たときに前記Ｘ方向の対称軸と前記Ｚ方向の対称軸との交点に一致してもよい。

また、前記レンズ体を含む前記可動部全体の形状は、前記Ｚ方向の対称軸に対して非対称であってもよい。

また、前記ダンパゲルは、前記ベースのＹ方向の上面及び前記中間部材のＸ方向及びＺ方向を向いた側面に設けられたダンパゲル溜まりと前記ベースのダンパゲル溜まりに固定された前記サスペンションワイヤの下端との間に配置されているが設けられていてもよい。

また、前記ベースに設けられたダンパゲル溜まりは、前記ベースの上面に前記サスペンションワイヤの周囲を壁により囲って形成されていてもよい。

また、前記中間部材に設けられたダンパゲル溜まりは、前記中間部材の下端にＺ方向に開いたＵ字凹部として形成されていてもよい。

本発明の別の好適な態様であるカメラ装置は、上記のレンズ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。

本発明によるレンズ駆動装置は、ＸＹＺ直交座標系において、ベースと、中間部材と、レンズ体を取り付けるための取り付け部を有する可動部と、前記ベースと前記中間部材との間に配置されてＹ方向に延び、前記中間部材を前記レンズ体の光軸方向であるＸ方向及びＺ方向に移動自在に支持するサスペンションワイヤと、前記中間部材と前記可動部との間に配置されてＸＺ方向に延び、前記可動部をＹ方向に移動自在に支持するワイヤ状の板ばねと、を具備し、前記板ばねと前記可動部と前記中間部材との間にダンパゲルが配置され、前記サスペンションワイヤと前記中間部材と前記ベースとの間にダンパゲルが配置されている。よって、レンズ体の３軸方向の動きを素早く収束させることができるレンズ駆動装置を提供することができる。

本発明の一実施形態であるレンズ駆動装置１を含むカメラ装置２が搭載されたスマートフォン９の正面図である。図１のレンズ駆動装置１の斜視図である。図２のレンズ駆動装置１を分解した斜視図である。図２からケース１１を除いた斜視図である。（Ａ）は、図４からフレーム１２を除いた斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の丸枠の中の拡大図である。（Ａ）は、図５（Ａ）を＋Ｙ側から見た図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の四角枠の中の拡大図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態であるレンズ駆動装置１を含むカメラ装置２は、スマートフォン９に収容される。

カメラ装置２は、画像センサ３と、被写体からの光を反射するミラー４と、ミラー４で反射した光を画像センサ３に導くレンズ体５と、レンズ体５を駆動するレンズ駆動装置１と、を有する。

以降は、被写体からの光が入射する方向を適宜Ｙ方向という。また、ミラー４で反射した光がレンズ体５に向かう一方向をＸ方向といい、Ｙ方向及びＺ方向の両方と直交する方向をＺ方向という。また、＋Ｙ側を上側、－Ｙ側を下側、＋Ｘ側を後側、－Ｘ側を前側、＋Ｚ側を左側、－Ｚ側を右側と称することがある。

レンズ駆動装置１は、ケース１１、フレーム１２、ＯＩＳ用第１コイル１３、上側板ばね１４、キャリア１５、ＯＩＳ用第２コイル１６、下側板ばね１７、ＯＩＳ用磁石１８、ホルダ１９、ＡＦ用磁石２０、検知用磁石２１、ＡＦ用コイル２２、ＦＰＣ２３、サスペンションワイヤ２４、及びベース２５を有する。このうち、キャリア１５、ＯＩＳ用第２コイル１６、及び検知用磁石２１は、可動部を構成する。また、ＯＩＳ用磁石１８、ホルダ１９、及びＡＦ用磁石２０は、中間部材を構成する。また、ケース１１、フレーム１２、ＯＩＳ用第１コイル１３、ＡＦ用コイル２２、ＦＰＣ２３、及びベース２５は、固定部を構成する。

可動部は、上側板ばね１４及び下側板ばね１７を介して、中間部材のホルダ１９に支持されている。可動部は、中間部材に対してＹ方向に移動可能である。中間部材は、サスペンションワイヤ２４を介して、固定部のベース２５に支持されている。中間部材は、支持している可動部とともに、固定部に対してＸ方向及びＺ方向に移動可能である。これにより、可動部は、固定部に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能である。また、ＯＩＳ用第１コイル１３、ＯＩＳ用第２コイル１６、ＯＩＳ用磁石１８、ＡＦ用磁石２０、ＡＦ用コイル２２は、レンズ体５をベース２５に対して移動させるための駆動源である。

ケース１１とベース２５は、筐体として組み合わされる。ケース１１の後側の壁の中央には第１開口１１０が設けられている。ケース１１の前側の壁の中央から上側の壁に跨る部分には第２開口１２０が設けられている。

ベース２５は、当該ベース２５の本体を樹脂とし、該樹脂内に、金属板部材３０、第１金属部材３１、３３を配置した状態で成形して形成される。ベース２５の後側の縁には、上側に起立した起立部２５０がある。ベース２５の上には、回路基板であるＦＰＣ２３が配置される。

ベース２５に埋め込まれた金属板部材３０は、ベース２５の厚さよりも薄く、キャリア１５に対応した位置でベース２５の上下面側に露出している。第１金属部材３１、３３の端部は、ベース２５の左側及び右側の端面から露出している。ベース２５に埋め込まれた第１金属部材３１、３３は、貫通孔３００を有している。第１金属部材３１、３３の貫通孔３００が設けられている部分は、ベース２５の上下面側に露出している。

ベース２５の上面には、ダンパゲルの受部３５が形成されている。受部３５は、第１金属部材３１、３３の貫通孔３００の周囲を囲った壁である。ダンパゲルは粘弾性を有する樹脂であり、振動を減衰させる働きを有する。

図５に示すように、第１金属部材３１の貫通孔３００には、サスペンションワイヤ２４の下端が通されている。サスペンションワイヤ２４は、ベース２５の第１金属部材３１を貫通し、第１金属部材３１の下面からはんだ付けされている。したがって、サスペンションワイヤ２４の下端はベース２５に固定されていて、受部３５は、サスペンションワイヤ２４の下端の周囲を壁により囲って形成されている。

ＦＰＣ２３の下面には、電気部品であるＸ方向検知用ホール素子及びＹ方向検知用ホール素子が取り付けられている。Ｘ方向検知用ホール素子及びＹ方向検知用ホール素子は、ベース２５の収容空間に収まっている。ＦＰＣ２３の上面における左側と右側には、ＡＦ用コイル２２が設けられている。

フレーム１２は、当該フレーム１２の本体を樹脂とし、該樹脂内に第２金属部材１２６を配置した状態で成形して形成される。フレーム１２の下端部からは、第２金属部材１２６の端部が突出している。第２金属部材１２６は電気配線を形成しており、フレーム１２の補強用と電気配線用とを兼ねる。フレーム１２の下端部は、ベース２５に固定される。突出している第２金属部材１２６の端部は、ＦＰＣ２３と電気接続される。

フレーム１２は、ベース２５の左側から立ち上がる２つの立ち上げ部１２１と、右側から立ち上がる２つの立ち上げ部１２１と、左右の２つの立ち上げ部１２１をそれぞれつなぐ左右の水平部１２２と、左右の水平部１２２を連結する連結部１２３とを有する。２つの立ち上げ部１２１は、光軸方向で対向している。フレーム１２の右側の水平部１２２の下面には、電気部品であるＯＩＳ用第１コイル１３とＺ方向検知用ホール素子が設けられていて、それぞれ第２金属部材１２６に電気接続されている。フレーム１２の左側の水平部１２２の下面には、電気部品であるＯＩＳ用第１コイル１３が設けられていて、第２金属部材１２６に電気接続されている。

ホルダ１９は、ホルダ開口１９０を包囲する枠部１９１と、枠部１９１の左右の周縁部から前側に延在する第１壁部１９２とを有する。第１壁部１９２の前後左右の角部の下端には、Ｚ方向に開いたＵ字凹部１９３が設けられている。第１壁部１９２の上面には、ＯＩＳ用磁石１８が設けられている。第１壁部１９２の下面には、ＡＦ用磁石２０が設けられている。ホルダ１９の上面には上側板ばね１４が固定され、下面には下側板ばね１７が固定されている。上側板ばね１４は、ホルダ１９の上側において、前後左右から内側に蛇行しながら延びるワイヤ状をなしている。下側板ばね１７は、ホルダ１９の下側において、前後左右から内側に蛇行しながら延びるワイヤ状をなしている。

キャリア１５は、レンズ体５を支持するレンズ支持体である。キャリア１５は、筒体１５１と、筒体１５１の左側及び右側の周縁部から前側に延在する第２壁部１５２とを有する。第２壁部１５２は、筒体１５１の前部において上側部分と下側部分が切り取られることによって形成されている。筒体１５１には、貫通孔１５０がある。貫通孔１５０はレンズ体５の取り付け部であり、レンズ体５は、レンズ駆動装置１の完成後に、キャリア１５の左右の第２壁部１５２の間から貫通孔１５０に嵌め込まれてキャリア１５に取り付けられる。キャリア１５は、上側の前後左右を上側板ばね１４によって、下側の前後左右を下側板ばね１７によって支持されている。レンズ体５とこれを支持するキャリア１５を含む可動部の重心は、前後左右の上側板ばね１４及び下側板ばね１７のほぼ中心にある。

詳細に説明すると、図６（Ａ）に示すように、上側板ばね１４は４本設けられており、上側板ばね１４のホルダ１９からキャリア１５に至る経路は４本でＸ方向及びＺ方向を軸とした線対称をなす形状である。レンズ体５が取り付けられた場合のレンズ体５を含む可動部全体の重心位置は、Ｙ方向から見たときにＸ方向の対称軸とＺ方向の対称軸との交点に一致する。レンズ体５を含む可動部全体の形状は、前記したＺ方向の対称軸に対して非対称であるが、このようにすることにより、レンズ体５を含む可動部がＹ方向に移動するときに、可動部が傾きにくい。下側板ばね１７についても上側板ばね１４と同様の構造である。また、重心位置は、上側板ばね１４と下側板ばね１７の中間位置となるようにするのが望ましい。

キャリア１５の左右の第２壁部１５２の外面には、ＯＩＳ用第２コイル１６が設けられている。第２壁部１５２の後部下面には、検知用磁石２１が設けられている。また、フレーム１２の連結部１２３は、筒体１５１の上側部分が切り取られた部分に設けられており、Ｘ方向から見たときに、筒体１５１と連結部１２３は重なっている。

サスペンションワイヤ２４は、ホルダ１９のＵ字凹部１９３内を通り、ベース２５の貫通孔３００と上側板ばね１４との間に架設されている。サスペンションワイヤ２４の下端は、ベース２５の貫通孔３００に挿通されてはんだ付けされる。サスペンションワイヤ２４の上端は、ホルダ１９の外側で環形状を形成している上側板ばね１４の先端部分に挿通されてはんだ付けされる。

図５（Ｂ）に示すように、サスペンションワイヤ２４の下端部とホルダ１９のＵ字凹部１９３とベース２５の受部３５の間には、ダンパゲル１００が配置されている。Ｕ字凹部１９３は受部３５の直上に間隔をあけて設けられており、受部３５とともにダンパゲル溜まり１０２を形成している。

図６（Ｂ）に示すように、キャリア１５の上面には、キャリア受部１５３が下側に窪ませて形成されている。また、ホルダ９の上面には、ホルダ受部１９４が下側に窪ませて形成されている。キャリア受部１５３とホルダ受部１９４とは隙間を挟んで対向して設けられており、両者の上方に上側板ばね１４の蛇行部分の下面が隙間を挟んで対向して設けられている。上側板ばね１４の蛇行部分とキャリア受部１５３とホルダ受部１９４の間には、ダンパゲル１００が配置されている。キャリア受部１５３とホルダ受部１９４は、ダンパゲル溜まり１０２を形成している。蛇行部分は、同じダンパゲル溜まり１０２の上方に複数回位置しても構わない。

可動部を構成するＯＩＳ用第２コイル１６と中間部材を構成するＯＩＳ用磁石１８は、互いに向かい合っている。ＯＩＳ用第２コイル１６に電流が流れると、ＯＩＳ用第２コイル１６には、Ｙ方向の電磁力が発生し、可動部が、中間部材に対して、Ｙ方向に動く。Ｙ方向検知用ホール素子は、対向する検知用磁石２１の磁界を検知し、検知結果を示す信号を出力する。この信号は、Ｙ方向検知用ホール素子に対する検知用磁石２１のＹ方向の位置に対応する。

中間部材を構成するＯＩＳ用磁石１８と固定部を構成するＯＩＳ用第１コイル１３は、互いに向かい合っている。ＯＩＳ用第１コイル１３に電流が流れると、ＯＩＳ用第１コイル１３には、Ｚ方向の電磁力が発生し、ＯＩＳ用磁石１８には、その反作用の力が生じて、中間部材が、固定部に対して、Ｚ方向に動く。Ｚ方向検知用ホール素子は、対向するＯＩＳ用磁石１８の磁界を検知し、検知結果を示す信号を出力する。この信号は、Ｚ方向検知用ホール素子に対するＯＩＳ用磁石１８のＺ方向の位置に対応する。

中間部材を構成するＡＦ用磁石２０と固定部を構成するＡＦ用コイル２２は、互いに向かい合っている。ＡＦ用コイル２２に電流が流れると、ＡＦ用コイル２２には、Ｘ方向の電磁力が発生し、ＡＦ用磁石２０には、その反作用の力が生じて、中間部材が、固定部に対して、Ｘ方向に動く。Ｘ方向検知用ホール素子は、対向するＡＦ用磁石２０の磁界を検知し、検知結果を示す信号を出力する。この信号は、Ｘ方向検知用ホール素子に対するＡＦ用磁石２０のＸ方向の位置に対応する。

本実施形態におけるレンズ駆動装置１は、ＸＹＺ直交座標系において、ベース２５と、中間部材としてのホルダ１９と、レンズ体５を取り付けるための取り付け部を有する可動部としてのキャリア１５と、ベース２５とホルダ１９との間に配置されてＹ方向に延び、ホルダ１９をレンズ体５の光軸方向であるＸ方向及びＺ方向に移動自在に支持するサスペンションワイヤ２４と、ホルダ１９とキャリア１５との間に配置されてＸＺ方向に延び、可動部をＹ方向に移動自在に支持するワイヤ状の上側板ばね１４と、を具備する。上側板ばね１４とキャリア１５とホルダ１９との間にダンパゲル１００が配置され、サスペンションワイヤ２４とホルダ１９とベース２５との間にダンパゲル１００が配置されている。よって、レンズ体５の３軸方向の動きを素早く収束させることができるレンズ駆動装置１を提供することができる。

なお、上記実施形態において、ベース２５に受部３５を設けずに、ホルダ１９のＵ字凹部１９３とベース２５の上面との間にダンパゲル１００が配置されるようにしてもよい。

１レンズ駆動装置
２カメラ装置
３画像センサ
４ミラー
５レンズ体
９スマートフォン
１１ケース
１２フレーム
１３ＯＩＳ用第１コイル
１４上側板ばね
１５キャリア
１６ＯＩＳ用第２コイル
１７下側板ばね
１８ＯＩＳ用磁石
１９ホルダ
２０ＡＦ用磁石
２１検知用磁石
２２ＡＦ用コイル
２３ＦＰＣ
２４サスペンションワイヤ
２５ベース
３０金属板部材
３１、３３第１金属部材
３５受部
１００ダンパゲル
１０２ダンパゲル溜まり
１１０第１開口
１２０第２開口
１２１立ち上げ部
１２２水平部
１２３連結部
１２６第２金属部材
１５０貫通孔
１５１筒体
１５２第２壁部
１５３キャリア受部
１９０ホルダ開口
１９１枠部
１９２第１壁部
１９３Ｕ字凹部
１９４ホルダ受部
２５０起立部
３００貫通孔

Claims

ＸＹＺ直交座標系において、
ベースと、
中間部材と、
レンズ体を取り付けるための取り付け部を有する可動部と、
前記ベースと前記中間部材との間に配置されてＹ方向に延び、前記中間部材を前記レンズ体の光軸方向であるＸ方向及びＺ方向に移動自在に支持するサスペンションワイヤと、
前記中間部材と前記可動部との間に配置されてＸＺ方向に延び、前記可動部をＹ方向に移動自在に支持するワイヤ状の板ばねと、
を具備し、
前記板ばねと前記可動部と前記中間部材との間にダンパゲルが配置され、前記サスペンションワイヤと前記中間部材と前記ベースとの間にダンパゲルが配置されている
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
前記ダンパゲルは、前記可動部のＹ方向の上面及び前記中間部材の上面に対向して設けられたダンパゲル溜まりと前記２つのダンパゲル溜まりの上方に位置する前記板ばねの下面との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記ワイヤ状の板ばねは蛇行する形状を有しており、同じダンパゲル溜まりの上方に複数回位置することを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
前記板ばねは４本設けられており、前記板ばねの前記中間部材から前記可動部に至る経路はＹ方向から見たときに４本でＸ方向に平行な仮想直線及びＺ方向に平行な仮想直線を対称軸とした線対称をなす形状であり、
前記レンズ体が取り付けられた場合の前記レンズ体を含む前記可動部全体の重心位置は、Ｙ方向から見たときに前記Ｘ方向の対称軸と前記Ｚ方向の対称軸との交点に一致する
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記レンズ体を含む前記可動部全体の形状は、Ｙ方向から見たときに前記Ｚ方向に平行な対象軸は存在しない
ことを特徴とする請求項４記載のレンズ駆動装置。
前記ダンパゲルは、前記ベースのＹ方向の上面及び前記中間部材のＸ方向及びＺ方向を向いた側面に設けられたダンパゲル溜まりと前記ベースのダンパゲル溜まりに固定された前記サスペンションワイヤの下端との間に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記ベースに設けられたダンパゲル溜まりは、前記ベースの上面に前記サスペンションワイヤの周囲を壁により囲って形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載のレンズ駆動装置。
前記中間部材に設けられたダンパゲル溜まりは、前記中間部材の下端にＺ方向に開いたＵ字凹部として形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載のレンズ駆動装置。
請求項１～８のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えたカメラ装置。
請求項９に記載のカメラ装置を備えた電子機器。