KR102510364B1 - 렌즈 구동장치, 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치 - Google Patents

렌즈 구동장치, 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치 Download PDF

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Abstract

렌즈 구동장치(1), 카메라 모듈(A) 및 카메라 탑재 장치(M)를 제공한다. 렌즈 구동장치(1)의 떨림 보정용 지지부(30)는, 엘라스토머 재료로 형성되어, 떨림 보정 가동부(10)를 광축에 직교하는 면내에서 이동 가능하게 지지하는 2축 힌지 구조를 가진다. 오토 포커스용 지지부(13)는, 지지부 본체(41)와 보강부(42)를 가진다. 지지부 본체(41)는, 오토 포커스 고정부(12)에 접속되는 고정단(411)과, 오토 포커스 가동부(11)에 접속되는 자유단(413)과, 고정단(411)과 자유단(413)을 연결하는 암(412)을 가진다. 암(412)은, 엘라스토머 재료로 형성되고, 주위보다 얇게 형성되어 광축 방향과 직교하는 방향을 축으로 하는 2개의 힌지부(412a, 412b)를 가지고, 오토 포커스 가동부(11)의 광축 방향으로의 이동에 수반하여, 2개의 힌지부(412a, 412b)에서의 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡된다. 보강부(42)는, 엘라스토머 재료보다 강성이 높은 재료로 형성되어, 암(412)의 2개의 힌지부(412a, 412b) 사이에 배치된다.

Description

렌즈 구동장치, 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치
본 발명은, 떨림 보정용의 렌즈 구동장치, 떨림 보정 기능을 가지는 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트 폰 등의 휴대 단말에는, 소형의 카메라 모듈이 탑재되어 있다. 이러한 카메라 모듈에는, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞추기를 자동적으로 행하는 오토 포커스 기능(이하 「AF기능」이라고 칭함, AF: Auto Focus) 및 촬영시에 생기는 떨림(진동)을 광학적으로 보정하여 화상의 흔들림을 경감시키는 떨림 보정 기능(이하 「OIS 기능」이라고 칭함, OIS: Optical Image Stabilization)을 가지는 렌즈 구동장치가 적용된다(예를 들면 특허 문헌 1).
오토 포커스 기능 및 떨림 보정 기능을 가지는 렌즈 구동장치는, 렌즈부를 광축 방향으로 이동시키기 위한 오토 포커스용 구동부(이하 「AF용 구동부」라고 칭함)와, 렌즈부를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동시키기 위한 떨림 보정용 구동부(이하 「OIS용 구동부」라고 칭함)를 구비한다.
AF용 구동부는, 예를 들면 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일부(이하 「AF용 코일부」라고 칭함)와, AF용 코일부에 대해서 지름 방향으로 이간(離間)해서 배치되는 오토 포커스용 마그넷부(이하 「AF용 마그넷부」라고 칭함)와, 예를 들면 AF용 마그넷부를 포함한 오토 포커스 고정부(이하 「AF 고정부」라고 칭함)에 대해서 렌즈부 및 AF용 코일부를 포함한 오토 포커스 가동부(이하 「AF 가동부」라고 칭함)를 탄성 지지하는 탄성 지지부(예를 들면 판 스프링)를 가진다. AF용 코일부와 AF용 마그넷부로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, AF 고정부에 대해서 AF 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 자동적으로 핀트 맞추기가 행해진다. 한편, AF 고정부가 AF용 코일부를 포함하고, AF 가동부가 AF용 마그넷부를 포함하는 경우도 있다.
OIS용 구동부는, 예를 들면 AF용 구동부에 배치되는 떨림 보정용 마그넷부(이하 「OIS용 마그넷부」라고 칭함)와, OIS용 마그넷부에 대해서 이간해서 배치되는 떨림 보정용 코일부(이하 「OIS용 코일부」라고 칭함)와, OIS용 코일부를 포함한 떨림 보정 고정부(이하 「OIS 고정부」라고 칭함)에 대해서 AF용 구동부 및 OIS용 마그넷부를 포함한 떨림 보정 가동부(이하 「OIS 가동부」라고 칭함)를 지지하는 지지부를 가진다. OIS용 마그넷부와 OIS용 코일부로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, OIS 고정부에 대해서 OIS 가동부를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동시킴으로써, 떨림 보정이 행해진다(이른바 배럴 쉬프트(barrel shift) 방식). OIS용 마그넷부는 AF용 마그넷부와 겸용으로 할 수도 있고, 이 경우, 렌즈 구동장치의 소형화, 저배화를 도모할 수 있다. 또, OIS 고정부에 대해서 OIS 가동부를 지지하는 지지부로서는, 예를 들면 서스펜션 와이어가 적용된다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 제2013-24938호 공보
그런데, OIS용 구동부의 감도(이하 「OIS 감도」라고 칭함)를 향상시키기 위해서는, 서스펜션 와이어의 직경은 가는 것이 바람직하다. 그렇지만, 서스펜션 와이어의 직경이 가늘어지면, 낙하 등의 충격을 받았을 때에 파단될 위험성이 높아진다. 또, 서스펜션 와이어가 휘기 쉬워져 OIS 가동부가 평행이동하지 못하게 되기(렌즈부가 기울기) 때문에, 떨림 보정시의 틸트 특성이 저하된다. 틸트 특성이란, 떨림 보정시의 OIS 가동부의 평행도를 나타내는 지표이고, OIS 가동부의 이동에 수반하는 렌즈부의 경사각으로 나타난다. 이와 같이, 서스펜션 와이어의 직경을 가늘게 하여 OIS 감도를 높이려고 하면, 렌즈 구동장치의 신뢰성이 손상된다.
또, 종래의 AF용 구동부에서는, AF 가동부가 판 스프링에 의해서 협지(挾持)되는 구성으로 되어 있기 때문에, 부품 개수가 많아 구조가 복잡하고, 번잡한 조립 작업이 필요하다.
본 발명의 목적은, 높은 신뢰성을 확보하면서, OIS 감도를 향상할 수 있고, 또 조립 작업을 용이하게 할 수 있는 렌즈 구동장치, 이를 구비한 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면을 반영한 렌즈 구동장치는, 렌즈부의 주위에 배치되는 떨림 보정용 마그넷부와, 상기 떨림 보정용 마그넷부로부터 이간해서 배치되는 떨림 보정용 코일부와, 상기 떨림 보정용 코일부를 포함한 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정용 마그넷부를 포함한 떨림 보정 가동부를 광축 방향으로 이간한 상태로 지지하는 떨림 보정용 지지부를 가지고, 상기 떨림 보정용 코일부와 상기 떨림 보정용 마그넷부로 구성되는 떨림 보정용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동시킴으로써 떨림 보정을 행하는 떨림 보정용 구동부를 구비하고,
상기 떨림 보정 가동부는, 상기 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일부와, 상기 오토 포커스용 코일부에 대해서 지름 방향으로 이간해서 배치되는 오토 포커스용 마그넷부와, 상기 오토 포커스용 마그넷부를 포함한 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스용 코일부를 포함한 오토 포커스 가동부를 지지하는 오토 포커스용 지지부를 가지고, 상기 오토 포커스용 코일부와 오토 포커스용 마그넷부로 구성되는 오토 포커스용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞추기를 행하는 오토 포커스용 구동부를 포함하고,
상기 떨림 보정용 지지부는, 엘라스토머 재료로 형성되어, 상기 떨림 보정 가동부를 광축에 직교하는 면내에서 이동 가능하게 지지하는 2축 힌지 구조를 가지고,
상기 오토 포커스용 지지부는, 지지부 본체와 보강부를 가지고,
상기 지지부 본체는, 상기 오토 포커스 고정부에 접속되는 고정단과, 상기 오토 포커스 가동부에 접속되는 자유단과, 상기 고정단과 상기 자유단을 연결하는 암(arm)을 가지고,
상기 암은, 엘라스토머 재료로 형성되고, 주위보다 얇게 형성되어 광축 방향과 직교하는 방향을 축으로 하는 2개의 힌지부를 가지고, 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향으로의 이동에 수반하여, 상기 2개의 힌지부에서의 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡되고,
상기 보강부는, 상기 엘라스토머 재료보다 강성이 높은 재료로 형성되어, 상기 암의 상기 2개의 힌지부 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면을 반영한 카메라 모듈은, 상기의 렌즈 구동장치와, 상기 렌즈 구동장치에 장착되는 렌즈부와, 상기 렌즈부에 의해 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면을 반영한 카메라 탑재 장치는, 정보기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치로서, 상기의 카메라 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 낙하 등의 충격에 의해, 떨림 보정용 지지부나 오토 포커스용 지지부가 파손될 위험성이 극히 낮아진다. 또, 종래와 비교하여 구조가 간단하고, 부품 개수도 적다. 또, 오토 포커스 가동부가 받는 공진의 영향을 현격히 저감시킬 수 있다. 따라서, 높은 신뢰성을 확보할 수 있음과 동시에, OIS 감도를 높일 수 있고, 또 조립 작업을 용이하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 카메라 모듈을 탑재하는 스마트 폰을 나타내는 도면이다.
도 2는 카메라 모듈의 외관 사시도이다.
도 3은 카메라 모듈의 분해 사시도이다.
도 4는 렌즈 구동장치를 나타내는 도면이다.
도 5는 렌즈 구동장치의 분해 사시도이다.
도 6은 OIS 가동부(AF용 구동부)의 분해 사시도이다.
도 7은 AF용 지지부와 AF 가동부의 설치 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 AF용 지지부와 AF 가동부의 설치 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 OIS 고정부의 분해 사시도이다.
도 10은 OIS용 지지부(제1의 측부 지지체)의 굴곡 모양을 나타내는 도면이다.
도 11은 OIS용 지지부(제2의 측부 지지체)의 굴곡 모양을 나타내는 도면이다.
도 12는 AF용 지지부(암)의 굴곡 모양을 나타내는 도면이다.
도 13은 AF용 위치 검출부의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 14는 OIS용 코일부를 나타내는 도면이다.
도 15는 OIS용 코일부가 발생하는 자속과 XY위치 검출부의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 차량탑재용 카메라 모듈을 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 1 실시형태에 따른 카메라 모듈(A)을 탑재하는 스마트 폰(M)(카메라 탑재 장치)을 나타내는 도면이다. 도 1의 (a)는 스마트 폰(M)의 정면도이고, 도 1의 (b)는 스마트 폰(M)의 배면도이다.
스마트 폰(M)은, 예를 들면 배면 카메라(OC)로서 카메라 모듈(A)을 탑재한다. 카메라 모듈(A)은, 오토 포커스 기능 및 떨림 보정 기능을 구비하여, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞추기를 자동적으로 행함과 동시에, 촬영시에 발생하는 떨림(진동)을 보정하여 상 떨림이 없는 화상을 촬영한다.
도 2는 카메라 모듈(A)의 외관 사시도이다. 도 3은 카메라 모듈(A)의 분해 사시도이다. 도 2, 도 3에 나타내는 것처럼, 본 실시형태에서는, 직교좌표계(X, Y, Z)를 사용하여 설명한다. 후술하는 도면에서도 공통의 직교좌표계(X, Y, Z)로 나타내고 있다. 카메라 모듈(A)은, 스마트 폰(M)에서 실제로 촬영이 행해질 경우에, X방향이 상하 방향(또는 좌우 방향), Y방향이 좌우 방향(또는 상하 방향), Z방향이 전후방향이 되도록 탑재된다. 즉, Z방향이 광축 방향이고, 도면중의 상측이 광축 방향 수광측(「매크로 위치측)이라고도 함), 하측이 광축 방향 결상측(「무한원 위치측」이라고도 말함)이 된다. 또, 광축 방향에 직교하는 X방향 및 Y방향을 「광축 직교 방향」이라고 칭한다.
카메라 모듈(A)은, 원통 형상의 렌즈 배럴에 렌즈가 수용되어 이루어지는 렌즈부(2), AF용 및 OIS용의 렌즈 구동장치(1), 렌즈부(2)에 의해 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부(도면표시 생략), 및 전체를 덮는 커버(3) 등을 구비한다.
커버(3)는, 광축 방향에서 본 평면도에서 정사각형 모양의 덮개 있는 사각통체이며, 상면에 원형의 개구(3a)를 가진다. 이 개구(3a)로부터 렌즈부(2)가 외부로 임한다. 커버(3)는 렌즈 구동장치(1)의 OIS 고정부(20)(도 5 참조)의 베이스(23)에 고정된다. 또한, 커버(3)는 도전성을 가지는 재료로 형성되어, OIS 고정부(20)를 경유하여 접지되도록 해도 좋다.
촬상부(도면표시 생략)는, 촬상 소자(도면표시 생략)를 가지고, 렌즈 구동장치(1)의 광축 방향 결상측, 즉 OIS 고정부(20)의 광축 방향 결상 측에 배치된다. 촬상 소자(도면표시 생략)는, 예를 들면 CCD(charge-coupled device)형 이미지 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor)형 이미지 센서 등에 의해 구성된다. 촬상 소자(도면표시 생략)는 렌즈부(2)에 의해 결상된 피사체상을 촬상하고, 피사체상에 대응하는 전기신호를 출력한다.
도 4는 렌즈 구동장치(1)를 나타내는 도면이다. 도 4의 (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 배면도, (d)는 좌측면도, (e)는 우측면도이다. 도 4의 (a)~(e) 중 (a)에만 좌표축을 표시하고 있다. 도 5는 렌즈 구동장치(1)의 분해 사시도이다. 도 4, 도 5에 나타내는 것처럼, 렌즈 구동장치(1)는, OIS 가동부(10), OIS 고정부(20), 및 OIS용 지지부(30) 등을 구비한다.
OIS 가동부(10)는, OIS용 보이스 코일 모터를 구성하는 OIS용 마그넷부를 가지고, 떨림 보정시에 광축에 직교하는 광축 직교면내에서 요동하는 부분이다. OIS 고정부(20)는, OIS용 보이스 코일 모터를 구성하는 OIS용 코일부를 가지고, OIS용 지지부(30)를 경유하여 OIS 가동부(10)를 지지하는 부분이다. 즉, 렌즈 구동장치(1)에 있어서 OIS용 구동부에는, 무빙 마그넷 방식이 채용되고 있다. OIS 가동부(10)는 AF용 구동부를 포함한다. OIS 가동부(10)는, 광축 방향에 직교하는 면내에서 이동할 수 있도록, OIS 고정부(20)에 대해서 이간해서 배치된다. 여기에서는, OIS 가동부(10)가 OIS 고정부(20)에 대해서 광축 방향 수광측으로 이간해서 배치된다.
OIS용 지지부(30)는, OIS 고정부(20)와 OIS 가동부(10)를 연결한다. 본 실시형태에서는, OIS용 지지부(30)로서, 종래의 서스펜션 와이어가 아니라, 엘라스토머의 탄성을 이용한 링크 부재를 채용하고 있다(이하 「OIS용 링크 부재(30)」라고 칭함). 엘라스토머란, 고무상의 탄성체이며, 열경화성 엘라스토머(고무) 및 열가소성 엘라스토머(탄성을 가지는 플라스틱)를 포함한다.
도 4, 도 5에 나타내는 것처럼, OIS용 링크 부재(30)는, 상부 틀(33), 제1의 측부 지지체(31) 및 제2의 측부 지지체(32)를 가진다. 한편, 제1의 측부 지지체(31)와 제2의 측부 지지체에 공통되는 구성에 대해서는, 「측부 지지체(31, 32)」로서 설명한다.
상부 틀(33)은, 평면에서 봤을 때 정사각형상의 틀이며, OIS 고정부(20)의 베이스(22)와 광축 방향으로 대향해서 배치된다. 상부 틀(33)은, 강성이 높은 재료로 형성된다. 상부 틀(33)에는, 금속재료 또는 수지 재료를 적용할 수 있지만, 경량화의 관점에서 수지 재료인 것이 바람직하다. 특히, 상부 틀(33)에는 액정 폴리머(LCP 수지)가 매우 적합하다. 상부 틀(33)을 액정 폴리머로 형성함으로써, 경량화를 도모하면서 OIS 가동부(10)의 하중에 의한 가라앉음을 방지할 수 있어, 양호한 틸트 특성을 확보할 수 있다.
측부 지지체(31, 32)는 엘라스토머 재료로 형성된다. 이에 의해, 낙하 등의 충격에 의해 측부 지지체(31, 32)가 파손될 위험성은, OIS용 지지부로서 서스펜션 와이어를 적용했을 경우와 비교하여, 극히 낮아진다. 따라서, 높은 신뢰성을 확보할 수 있음과 동시에, 렌즈 구동장치(1)의 OIS 감도를 높일 수 있다. 또, 엘라스토머의 감쇠력을 이용해 OIS용 구동부의 1차 공진을 억제할 수 있으므로, 서스펜션 와이어를 적용했을 경우에 행해지던 댐퍼재를 도포하는 공정은 불필요하게 되어, 조립 작업이 용이하게 되므로, 생산성이 향상한다.
엘라스토머 재료로서는, 용수철 정수를 작게 설계할 수 있고, 또한 사출 성형을 할 수 있는 양산성이 높은 열가소성 엘라스토머(예를 들면 폴리에스테르계 엘라스토머)가 매우 적합하다. 폴리에스테르계 엘라스토머는, 내열성 및 저온 특성이 뛰어나고, 온도가 변화해도 비교적 안정된 유연성을 가진다.
측부 지지체(31, 32)는, OIS 가동부(10)를 지지할 수 있는 강도를 가지는 기둥 모양의 부재이다. 상부 틀(33)의 4변의 각각에서, 제1의 측부 지지체(31) 또는 제2의 측부 지지체(32)가 2개씩 배치된다. 또한, 측부 지지체(31, 32)는, OIS 가동부의 측면을 덮는 판상의 부재이어도 좋다. 측부 지지체(31, 32)는, 2개의 축을 중심으로 굴곡함으로써, OIS 가동부(10)의 광축 직교면내에서의 평행이동을 가능하게 하는 2축 힌지 구조를 가진다.
구체적으로, 제1의 측부 지지체(31)는, 주위보다 얇게 형성되어 Y방향을 축으로 하는 2개의 Y힌지부(31a, 31b)를 가진다. 여기에서, Y힌지부(31a, 31b)는 제1의 측부 지지체(31)의 외면에 형성된 힌지 홈으로 구성된다.
제2의 측부 지지체(32)는 제1의 측부 지지체(31)와 동일한 형상을 가진다. 즉, 제2의 측부 지지체(32)는, 주위보다 얇게 형성되어 X방향으로 연장되는 2개의 X힌지부(32a, 32b)를 가진다. 여기에서, X힌지부(32a, 32b)는 제2의 측부 지지체(321)의 외면에 형성된 힌지 홈으로 구성된다.
제1의 측부 지지체(31) 및 제2의 측부 지지체(32)에서 힌지 홈의 형상은 특히 제한되지 않지만, 라운드 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 떨림 보정시에 반복하여 행해지는 굴곡 동작에 대한 내구성이 향상된다.
제1의 측부 지지체(31)는, 상부 틀(33)의 Y방향을 따르는 2변의 각각의 단부에 매달아 설치된다. 제1의 측부 지지체(31)의 한 쪽의 단부는 상부 틀(33)에 고정되고, 다른 쪽의 단부는 OIS 가동부(10)(여기에서는 마그넷 홀더(121))에 고정된다.
제2의 측부 지지체(32)는, 상부 틀(33)의 X방향을 따르는 2변의 각각의 단부에 매달아 설치된다. 제2의 측부 지지체(32)의 한 쪽의 단부는 상부 틀(33)에 고정되고, 다른 쪽의 단부는 OIS 고정부(20)(여기에서는 코일 기판(21))에 고정된다.
OIS용 링크 부재(30)의 상부 틀(33)은, 제2의 측부 지지체(32)에 의해서 OIS 고정부(20)의 광축 방향 수광 측에 가설(架設)된 상태가 된다. 또, OIS 가동부(10)는, 제1의 측부 지지체(31)에 의해서 상부 틀(33)에 매달린 상태가 된다.
따라서, OIS 가동부(10)가 Y방향으로 이동할 때는 제2의 측부 지지체(32)만이 탄성변형하고, 제1의 측부 지지체(31)는 탄성변형하지 않는다. 한편, OIS 가동부(10)가 X방향으로 이동할 때는 제1의 측부 지지체(31)만이 탄성변형하고, 제2의 측부 지지체(32)는 탄성변형 하지 않는다. 즉, OIS 가동부(10)는 X방향 및 Y방향으로 독립적으로 이동할 수 있다.
이와 같이, OIS용 지지부(30)는, 광축 방향에서 OIS 고정부(20)와 대향해서 배치되는 상부 틀(33)과, X방향(광축 방향에 직교하는 제1의 방향)으로 대향해서 배치되어, 각각이 상부 틀(33)과 OIS 가동부(10)를 연결하는 제1의 측부 지지체(31)와, Y방향(광축 방향 및 제1의 방향에 직교하는 제2의 방향)으로 대향해서 배치되어, 각각이 상부 틀(33)과 OIS 고정부(20)를 연결하는 제2의 측부 지지체(32)를 가진다. 제1의 측부 지지체(31)는, 주위보다 얇게 형성되어 Y방향을 축으로 하는 2개의 Y힌지부(31a, 31b)를 가지고, OIS 가동부(10)의 X방향으로의 이동에 수반하여, 2개의 Y힌지부(31a, 31b)에서 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡된다(도 10 참조). 제2의 측부 지지체(32)는, 주위보다 얇게 형성되어 X방향을 축으로 하는 2개의 X힌지부(32a, 32b)를 가지고, OIS 가동부(10)의 Y방향으로의 이동에 수반하여, 2개의 X힌지부(32a, 32b)에서 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡된다(도 11 참조).
OIS용 지지부(30)로서, 엘라스토머의 탄성을 이용한 기계적 힌지 구조를 채용함으로써, OIS 가동부(10)를 작은 힘으로 이동시킬 수 있으므로, 전력 절약을 도모할 수 있다. 또, OIS 가동부(10)의 평행도가 확보되므로, 틸트 특성이 향상된다.
도 6은 OIS 가동부(10)의 분해 사시도이다. 도 7은 AF용 지지부(13)와 AF 가동부(11)의 설치 상태를 나타내는 도면이다. 도 7의 (a)는 평면도, (b)는 정면도, (c)는 배면도, (d)는 좌측면도, (e)는 우측면도이다. 도 7의 (a)~(e) 중 (a)에만 좌표축을 표시하고 있다. 도 8은 AF용 지지부(13)와 AF 가동부(11)의 설치 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6~도 8에 나타내는 것처럼, OIS 가동부(10)는, AF 가동부(11), AF 고정부(12), 및 AF용 지지부(13) 등을 구비한다. AF 가동부(11)는, AF 고정부(12)에 대해서 지름 방향 내측에 이간해서 배치되어, AF용 지지부(13)에 의해서 AF 고정부(12)와 연결된다.
AF 가동부(11)는, AF용 보이스 코일 모터를 구성하는 AF용 코일부(112)를 가지고, 핀트 맞추기시에 광축 방향으로 이동하는 부분이다. AF 고정부(12)는, AF용 보이스 코일 모터를 구성하는 AF용 마그넷부(122A)를 가지고, AF용 지지부(13)를 경유하여 AF 가동부(11)를 지지하는 부분이다. 즉, 렌즈 구동장치(1)의 AF용 구동부에는, 무빙 코일 방식이 채용되어 있다.
AF 가동부(11)는, 렌즈 홀더(111), AF용 코일부(112), AF용 위치 검출부(113) 및 센서 기판(114)을 가진다.
렌즈 홀더(111)는, 렌즈부(2)가 접착 또는 나사에 의해 고정되는 원통형의 렌즈 수용부(111a)를 가진다. 렌즈 홀더(111)는, X방향을 따르는 측면에, AF용 코일부(112)가 배치되는 코일 부착부(111b)를 가진다. 또, 렌즈 홀더(111)는, Y방향을 따르는 2개의 측면에 링크 부착부(111c)를 가진다.
AF용 코일부(112)는, 핀트 맞추기시에 통전되는 공심 코일이며, 렌즈 홀더(111)의 코일 부착부(111b)에 권선된다. AF용 코일부(112)의 권선의 양단은 센서 기판(114)에 접속된다. AF용 코일부(112)는 타원 형상을 가지고, 코일면이 광축과 평행이 되도록, 여기에서는 XZ면이 코일면이 되도록 배치된다. AF용 코일부(112)는 마그넷부(122)(제1의 마그넷(122A))에 대향한다.
센서 기판(114)은, AF용 위치 검출부(113)가 실장되는 플렉서블(flexible) 프린트 기판이다. 센서 기판(114)은, 렌즈 홀더(111)의 광축 방향 결상측에 배치되는 평면부(114a)와, 평면부(114a)로부터 시작하여 U자형으로 굴곡하여, 렌즈 홀더(111)의 코일 부착부(111b)에 인접해서 배치되는 센서 부착부(114b)를 가진다. 센서 기판(114)은, AF용 코일부(112) 및 AF용 위치 검출부(113)에 급전하기 위한 전원 라인(도면표시 생략), 및 AF용 위치 검출부(113)로부터 출력되는 검출 신호용의 신호 라인(도면표시 생략) 등을 가진다. 센서 기판(114)의 각 배선은, 베이스(22)의 배선에 전기적으로 접속된다.
AF용 위치 검출부(113)는, 예를 들면 홀 효과(Hall effect)를 이용해 자계를 검출하는 홀 소자이다(이하 「AF용 홀 소자(113)」라고 칭함). AF용 홀 소자(113)는, 주로 제1의 마그넷(122A)에 의해서 형성되는 자계를 검출한다. AF용 홀 소자(113)의 검출 결과에 기초하여, 광축 방향에서의 AF 가동부(11)의 위치를 특정할 수 있다. AF용 홀 소자(113)는, 폐루프 제어에 의해 핀트 맞추기를 행할 때에 이용된다. AF용 홀 소자(113)는 센서 기판(114)의 센서 부착부(114b)에 실장된다.
이와 같이, AF 가동부(11)는, 암(412)의 연장 방향과 교차하는 면(도면에서는 XZ면)에 배치되어, 자계의 변화에 기초하여, AF 가동부(11)의 광축 방향의 위치를 검출하는 AF용 홀 소자(113)(AF용 위치 검출부)를 가진다. 한편, 제1의 마그넷(122A)과는 별도로, 위치 검출용 자석을 AF 고정부(12)에 배치하도록 해도 좋다.
본 실시형태에서는, AF 고정부(12)에 외팔보(cantilever) 형태로 장착되는 AF용 지지부(13)에 의해 AF 가동부(11)가 지지된다. 이 경우, AF용 지지부(13)의 암(412)의 연장 방향과 교차하는 방향으로 진동(공진)이 일어나기 쉽다. 그 때문에, 암(412)의 연장 방향을 따르는 면(도면에서는 YZ면)에 AF용 홀 소자(113)를 배치하면, 공진에 의한 위치 틀어짐의 영향을 받기 쉬워, AF용 홀 소자(113)의 검출 정밀도가 저하될 우려가 있다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 암(412)의 연장 방향과 교차하는 면에 AF용 홀 소자(113)가 배치되어 있으므로, AF용 홀 소자(113)는 공진에 의한 위치 틀어짐의 영향을 받기 어려워, 높은 검출 정밀도로 AF 가동부(11)의 위치를 검출할 수 있다.
AF 고정부(12)는, 마그넷 홀더(121) 및 마그넷부(122)를 가진다.
마그넷부(122)는, 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)을 가진다. 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)은, 양면 4극의 직방체 형상의 영구자석(부호 생략)이다. 즉, 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)은, 6면 전부에서 N극과 S극이 등분(等分)으로 나타나 있다. 제1의 마그넷(122A)은, AF용 코일부(112)에 대향하도록, X방향을 따라서 배치된다. 제2의 마그넷(122B)은 Y방향을 따라서 배치된다.
AF용 코일부(112)에서 2개의 장변 부분을 Y방향에 횡단하는 자계가 서로 역방향이 되도록, AF용 코일부(112) 및 제1의 마그넷(122A)의 크기나 위치가 설정된다. 이에 의해, AF용 코일부(112)에 통전을 했을 때, AF용 코일부(122)의 2개의 장변 부분에는, Z방향에 동일한 방향의 로렌츠력이 발생한다.
이와 같이, 제1의 마그넷(122A)(AF용 마그넷부)은, 양면 4극의 직방체 형상을 가지고, X방향(광축 방향에 직교하는 제1의 방향)을 따라서 배치된다. AF용 코일부(112)는, 타원 형상을 가지고, 코일면이 제1의 마그넷(122A)에 대향함과 동시에, 2개의 장변 부분을 제1의 마그넷(122A)으로부터의 자속이 역방향으로 교차하도록 배치된다.
제1의 마그넷(122A)과 AF용 코일부(112)에 의해서, AF용 보이스 코일 모터가 구성된다. 또, 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)과 OIS용 코일부(211)(도 9 참조)에 의해서, OIS용 보이스 코일 모터가 구성된다. 즉, 제1의 마그넷(122A)은, AF용 마그넷부와 OIS용 마그넷부를 겸한다.
제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)은, 광축 직교면내에서의 OIS 가동부(10)의 위치 검출에 이용된다. 또, 제1의 마그넷(122A)은, 광축 방향에서의 AF 가동부(11)의 위치 검출에 이용된다. 한편, 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)과는 별도로, AF 고정부(12)(OIS 가동부(10))에 위치 검출용의 마그넷을 배치하도록 해도 좋다.
마그넷 홀더(121)는, AF 가동부(11)를 수용할 수 있는 공간을 가지는, 평면시에서 거의 정사각형의 사각통체이다. 마그넷 홀더(121)는, X방향을 따르는 한 쪽은 측벽에 마그넷 수용부(121a)를 가지고, Y방향을 따르는 한 쪽의 측벽에 마그넷 수용부(121b)를 가진다. 마그넷 수용부(121a)에 제1의 마그넷(122A)이 배치되고, 마그넷 수용부(121b)에 제2의 마그넷(122B)이 배치된다.
마그넷 홀더(121)는, X방향을 따르는 다른 쪽의 측벽에, AF용 링크 고정부(121c)를 가진다. AF용 링크 고정부(121c)에 AF용 링크 부재(13)의 마그넷 홀더 고정부(131)가 고정된다.
마그넷 홀더(121)는, Y방향을 따르는 2변의 각각의 단부(합계 4개소)에, OIS용 링크 고정부(121d)를 가진다. 각각의 OIS용 링크 고정부(121d)에, OIS용 링크 부재(30)의 제1의 측부 지지체(31)가 고정된다.
AF용 지지부(13)는, AF 고정부(12)에 대해서 AF 가동부(11)를 지지한다. 본 실시형태에서는, AF용 지지부(13)로서 종래의 판 스프링이 아니라, OIS용 링크 부재(30)와 마찬가지로, 엘라스토머의 탄성을 이용한 링크 부재를 채용하고 있다(이하 「AF용 링크 부재(13)」라고 칭함). AF용 링크 부재(13)는, AF 고정부(12)(마그넷 홀더121)에, 외팔보 형태로 장착된다.
AF용 링크 부재(13)는, 지지부 본체(41) 및 보강부(42)를 가진다. 지지부 본체(41)는, 마그넷 홀더 고정부(411), 암(412) 및 렌즈 홀더 고정부(413)를 가진다.
마그넷 홀더 고정부(411)는, 마그넷 홀더(121)의 AF용 링크 고정부(121c)에 대응하는 형상을 가진다. 마그넷 홀더 고정부(411)는, 렌즈 홀더(111)의 규제 보스(111d)가 삽입되는 보스 수용부(411a)를 가진다. 렌즈 홀더 고정부(413)는, 렌즈 홀더(111)의 링크 부착부(111c)에 대응하는 절결부(413a)를 가진다.
암(412)은 엘라스토머 재료로 형성된다. 암(412)은, 렌즈 홀더 수용부(111a)의 둘레면을 따르는 만곡 형상을 가진다. 2개의 암(412)(제1의 암 및 제2의 암)은 각각, 광축 방향으로 이간해서 설치되는 상측 암(412A)과 하측 암(412B)을 가진다. 상측 암(412A)과 하측 암(412B)의 기단부는 마그넷 홀더 고정부(411)에 접속되어, 간접적으로 AF 고정부(12)에 고정된다. 상측 암(412A)과 하측 암(412B)의 선단부는, 렌즈 홀더 고정부(413)에 의해서 연결된다.
상측 암(412A) 및 하측 암(412B)은, 2개의 축을 중심으로 굴곡함으로써, AF 가동부(11)의 평행이동을 가능하게 하는 2축 힌지 구조를 가진다. 엘라스토머의 탄성을 이용한 기계적 힌지 구조를 채용함으로써, AF 가동부(11)를 작은 힘으로 이동시킬 수 있으므로, 전력 절약을 도모할 수 있다.
구체적으로는, 상측 암(412A) 및 하측 암(412B)은, 주위보다 얇게 형성되어 X방향을 축으로 하는 2개의 힌지부(412a, 412b)를 가진다. 여기에서, 힌지부(412a, 412b)는 상측 암(412A) 및 하측 암(412B)의 내면에 예각으로 형성된 힌지 홈으로 구성된다. 힌지 홈의 형상은 특히 제한되지 않지만, 라운드 형상을 가지는 것이 바람직하다.
보강부(42)는, 암(412)에 있어서, 2개의 힌지부(412a, 412b)의 사이에 배치된다. 보강부(42)는, 엘라스토머 재료보다 강성이 높은 재료, 즉 열팽창율이 작은 재료로 형성된다. 보강부(42)는, 예를 들면 금속편(예를 들면 스텐레스강편(片))을 인서트 성형함으로써 형성된다. 또 예를 들면, 보강부(42)는, 수지 재료(예를 들면 액정 폴리머)의 이색 성형(二色成形)에 의해 형성된다.
한편, 보강부(42)의 크기는 AF 가동부(11)의 공진을 억제할 수 있는 정도이면 되고, 극단적으로 말하면 힌지부(412a)와 힌지부(412b)의 사이가 모두 보강부(42)로 되어 있어도 좋다.
엘라스토머 재료는 열팽창율이 비교적 크기 때문에, 주위 온도가 고온이 될수록 암(412)은 연장 방향으로 늘어나 길어진다. 암(412)이 길어지면 공진의 영향을 받기 쉬워진다. 또, 늘어난 만큼 AF 가동부(11)의 광축 직교면내에서의 위치가 틀어지기 때문에, 떨림 보정이 적절하게 행해지지 않아 화질의 저하를 초래할 우려가 있다. 암(412)의 늘어남을 고려하여 떨림 보정을 행하면 좋지만, 연산 처리가 복잡하게 되어 처리 부담이 증대하기 때문에, 바람직하지 않다.
이에 대해, 본 실시형태에서는, 암(412)에 보강부(42)를 배치하고 있기 때문에, 암(412)의 전체를 엘라스토머 재료로 형성하는 경우와 비교하여 강성이 향상된다. 이에 의해, AF용 링크 부재(13)의 암 연장 방향에서의 늘어남이 작게 되므로, 불요 공진의 주파수가 높아져 공진 피크도 작아진다(도 13 참조). 도 13은 AF용 위치 검출부(113)의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 13에 나타내는 것처럼, 보강부(42)를 배치했을 경우, 1 kHz 부근에 발생하는 공진이 고주파수로 천이(遷移)하여, 공진 피크는 현격히 작아진다. 또, AF 가동부(11)의 광축 직교면내에서의 위치 틀어짐도 억제된다. 따라서, AF용 위치 검출부(113) 및 OIS용 위치 검출부(23)의 검출 신호를 기초로, 폐루프 제어를 행할 때의 안정성이 향상되어, 렌즈 구동장치(1)의 신뢰성이 향상된다.
렌즈 홀더(111)는, 암(412)의 내측에 위치하도록 배치된다. 렌즈 홀더(111)의 링크 부착부(111c)가 AF용 링크 부재(13)의 절결부(413a)에 끼워져 접착됨으로써, 렌즈 홀더(111)와 AF용 링크 부재(13)가 연결된다. AF용 링크 부재(13)는, 렌즈 홀더(111)의 측면에 근접해서 배치되므로, 렌즈 구동장치(1)의 평면에거 보았을 때의 사이즈를 억제할 수 있음과 동시에, AF 가동부(11)를 안정된 상태로 지지할 수 있다.
또, 렌즈 홀더(111)의 규제 보스(111d)는, AF용 링크 부재(13)의 보스 수용부(411a)에 삽입된다. 규제 보스(111d)는, AF 가동부(11)의 광축 방향으로의 이동을 규제하는 규제부로서 기능한다. 즉, AF 가동부(11)가 광축 방향으로 이동할 때, 규제 보스(111d)의 상단(광축 방향 수광측의 단부) 또는 하단(광축 방향 결상측의 단부)이 보스 수용부(411a)에 맞닿음으로써, 그 이상의 이동이 규제된다.
규제 보스(111d)와 보스 수용부(411a)의 틈새는, 댐퍼재(115)에 의해서 봉지(封止)된다. 이에 의해, AF 가동부(11)의 공진 레벨을 한층 더 저하시킬 수 있다.
이와 같이, 지지부 본체(41)는, AF 고정부(12)에 접속되는 마그넷 홀더 고정부(411)(고정단)와, AF 가동부(11)에 접속되는 렌즈 홀더 고정부(413)(자유단)와, 마그넷 홀더 고정부(411)와 렌즈 홀더 고정부(413)를 연결하는 암(412)을 가진다. 암(412)은 엘라스토머 재료로 형성되고, 주위보다 얇게 형성되어 X축(광축 방향과 직교하는 방향)을 축으로 하는 2개의 힌지부(412a, 412b)를 가지고, AF 가동부(11)의 광축 방향으로의 이동에 수반하여, 힌지부(412a, 412b)에서의 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡된다(도 11 참조). 이에 의해, 오토 포커스시에 반복해서 행해지는 굴곡 동작에 대한 내구성이 향상함과 동시에, 낙하 등의 충격에 의해 파손될 위험성은 극히 낮아진다.
도 9는 OIS 고정부(20)의 분해 사시도이다. 도 9에 나타내는 것처럼, OIS 고정부(20)는, 코일 기판(21), 베이스(22) 및 OIS용 위치 검출부(23) 등을 구비한다.
코일 기판(21)은 평면에서 보았을 때 L자 모양의 기판이다. 코일 기판(21)을 L자형으로 함으로써, 직사각형 모양의 기판으로부터의 수율이 증가하므로, 코스트의 저감을 도모할 수 있다.
코일 기판(21)은, 광축 방향에 있어서 마그넷부(122)와 대향하는 위치에 OIS용 코일부(211)를 가진다. OIS용 코일부(211)는, 제1의 마그넷(122A) 및 제2의 마그넷(122B)에 대응하는 제1의 OIS 코일(211A) 및 제2의 OIS 코일(211B)을 가진다.
제1의 OIS 코일(211A)은, 타원 형상의 2개의 평면 코일로 형성된다. 제1의 OIS 코일(211A)은, 코일면이 제1의 마그넷(122A)의 광축 방향 결상측의 면과 대향하도록 배치된다. 제2의 OIS 코일(122B)은, 타원 형상의 2개의 평면 코일로 형성된다. 제2의 OIS 코일(211B)은, 코일면이 제2의 마그넷(122B)의 광축 방향 결상측의 면과 대향하도록 배치된다.
각각의 OIS 코일(211)에서 2개의 장변 부분을, Z방향에 역방향의 자계가 횡단하도록, OIS용 코일부(211) 및 마그넷부(122)의 크기나 위치가 설정된다. 이에 의해, OIS용 코일부(211)에 통전이 행해졌을 때, OIS용 코일부(211)의 2개의 장변 부분에는, X방향 또는 Y방향으로 동일한 방향의 로렌츠력이 발생한다.
베이스(22)는 평면에서 보았을 때 정사각형상의 부재이며, 중앙에 원형의 개구(22a)를 가진다. 베이스(22)는, 개구(22a)의 주연에 기립벽(22b)을 가진다. 기립벽(22b)에 의해서, 베이스(22)에 대한 코일 기판의 위치 결정이 행해진다.
베이스(22)에는 OIS용 위치 검출부(23)가 실장된다. OIS용 위치 검출부(23)는, 예를 들면 홀 효과를 이용하여 자계를 검출하는 홀 소자이다(이하 「OIS용 홀 소자(23)」라고 칭함). OIS용 홀 소자(23)는, 베이스(22)의 인접하는 2변에서, 각각의 거의 중앙, 즉 OIS 코일(211)의 이간 부분에 대응해서 배치된다.
OIS용 홀 소자(23)는, 주로 마그넷부(122)에 의해서 형성되는 자계를 검출한다. OIS 홀 소자(23)의 검출 결과에 기초하여, 광축 직교면내에서의 OIS 가동부(10)의 위치를 특정할 수 있다. 한편, 마그넷부(122)와는 별도로, 위치 검출용 자석을 OIS 가동부(10)에 배치하도록 해도 좋다.
베이스(22)는, AF용 코일부(112), OIS용 코일부(211), AF용 위치 검출부(113) 및 OIS용 위치 검출부(23)에 급전하기 위한 전원 라인(도면표시 생략), 및 AF용 위치 검출부(113), OIS용 위치 검출부(23)로부터 출력되는 검출 신호용의 신호 라인(도면표시 생략) 등을 가진다. 이러한 배선은, 예를 들면 인서트 성형에 의해서 베이스(22) 내부에 매설된다. 이에 의해, OIS용 위치 검출부(23)를 실장하는 프린트 배선 기판을 생략할 수 있으므로, 카메라 모듈의 소형화, 경량화를 도모할 수 있다.
렌즈 구동장치(1)에 있어서, OIS용 코일부(211)에 통전하면, 마그넷부(122)의 자계와 OIS용 코일부(211)에 흐르는 전류의 상호작용에 의해, OIS용 코일부(211)에 로렌츠력이 생긴다(플레밍의 왼손 법칙). 로렌츠력의 방향은, 자계의 방향(Z방향)과 OIS용 코일부(211)의 장변 부분에 흐르는 전류의 방향(X방향 또는 Y방향)에 직교하는 방향(Y방향 또는 X방향)이다.
OIS용 코일부(211)는 고정되어 있으므로, 마그넷부(122)에 반력이 작용한다. 이 반력이 OIS용 보이스 코일 모터의 구동력이 되어, 마그넷부(122)를 가지는 OIS 가동부(10)가 XY평면내에서 요동하여, 떨림 보정이 행해진다. 구체적으로는, 카메라 모듈(A)의 각도 떨림이 상쇄되도록, 떨림 검출부(예를 들면 자이로 센서, 도면표시 생략)로부터의 각도 떨림을 나타내는 검출 신호에 기초하여, 떨림 보정용 코일부(211)의 통전 전류가 제어된다. 이 때, OIS용 위치 검출부(23)의 검출 결과를 피드백함으로써, OIS 가동부(10)의 병진이동을 정확하게 제어할 수 있다.
도 10의 (a)에 나타내는 것처럼 OIS용 코일부(211)에 통전함으로써, OIS 가동부(10)에 X방향의 힘이 작용하면, 도 10의 (b)에 나타내는 것처럼, OIS용 링크 부재(30)의 제1의 측부 지지체(31)가 굴곡된다. 즉, 도 10의 (b)에 나타내는 것처럼, 제1의 측부 지지체(31)의 Y힌지부(31a)보다 하방에 위치하는 부분은 OIS 가동부(10)(마그넷 홀더121)와 함께 X방향으로 이동하지만, Y힌지부(31b)보다 상방에 위치하는 부분은, 상부 틀(33) 및 제2의 측부 지지체(32)를 경유하여 간접적으로 OIS 고정부(20)에 접속되어 있으므로 이동하지 않는다. 따라서, 제1의 측부 지지체(31)는, Y힌지부(31a, 31b)에서의 굴곡 방향이 역방향이 되도록 굴곡된다.
한편, 도 11의 (a)에 나타내는 것처럼 OIS용 코일부(211)에 통전함으로써, OIS 가동부(10)에 Y방향의 힘이 작용하면, 도 11의 (b)에 나타내는 것처럼, OIS용 링크 부재(30)의 제2의 측부 지지체(32)가 굴곡된다. 즉, 제2의 측부 지지체(32)의 X힌지부(32a)보다 상방에 위치하는 부분은 OIS 가동부(10)(마그넷 홀더121)와 함께 Y방향으로 이동하지만, X힌지부(32b)보다 하방에 위치하는 부분은, OIS 고정부(20)의 베이스(22)에 접속되어 있으므로 이동하지 않는다. 따라서, 제2의 측부 지지체(32)는, X힌지부(32a, 32b)에서의 굴곡 방향이 역방향이 되도록 굴곡된다.
또, 렌즈 구동장치(1)에 있어서, AF용 코일부(112)에 통전하면, 제1의 마그넷(122A)의 자계와 AF용 코일부(112)에 흐르는 전류와의 상호작용에 의해, AF용 코일부(112)에 로렌츠력이 생긴다. 로렌츠력의 방향은, 자계의 방향(Y방향)과 AF용 코일부(112)에 흐르는 전류의 방향(X방향)에 직교하는 방향(Z방향)이다. 이 힘이 AF용 보이스 코일 모터의 구동력이 되어, AF용 코일부(112)를 가지는 AF 가동부(11)가 광축 방향으로 이동하여 핀트 맞추기가 행해진다. 초점 위치는, 예를 들면, AF 가동부(11)를 이동시키면서 촬상부(도면표시 생략)에서 취득되는 복수의 화상 정보를 해석하여, 콘트라스트 평가를 행함으로써 조정된다.
또한, 핀트 맞추기를 행하지 않는 무통전시에는, AF 가동부(11)가, AF용 링크 부재(13)에 의해서, 무한원 위치와 매크로 위치의 사이에 매달린 상태(이하 「기준 상태」라고 칭함)로 유지된다. 즉, OIS 가동부(10)에서는, AF 가동부(11)(렌즈 홀더(111))가, AF용 링크 부재(13)에 의해서, AF 고정부(12)(마그넷 홀더(121))에 대해서 위치결정된 상태로, Z방향 양측으로 변위 가능하게 지지된다. 핀트 맞추기를 행할 때는, AF 가동부(11)를 기준 상태로부터 매크로 위치측으로 이동시키는지, 무한원 위치측으로 이동시키는지에 따라, 전류의 방향이 제어된다. 또, AF 가동부(11)의 이동거리에 따라 전류의 크기가 제어된다.
도 12의 (a)에 나타내는 것처럼 AF용 코일부(112)에 통전함으로써, AF 가동부(11)에 Z방향의 힘이 작용하면, 도 12의 (b)에 나타내는 것처럼 AF용 링크 부재(13)의 암(412)이 굴곡된다. 즉, 도 12의 (b)에 나타내는 것처럼, 암(412)의 힌지부(412b)보다 왼편에 위치하는 부분은 AF 가동부(11)와 함께 Z방향으로 이동하지만, 힌지부(412a)보다 오른편에 위치하는 부분은, 마그넷 홀더 고정부(131)를 경유하여 AF 고정부(12)에 접속되어 있으므로 이동하지 않는다. 따라서, 암(412)은, 힌지부(412a, 412b)에서의 굴곡 방향이 역방향이 되도록 굴곡된다.
이와 같이, 렌즈 구동장치(1)는, 렌즈부(2)의 주위에 배치되는 마그넷부(122)(떨림 보정용 마그넷부)와, 마그넷부(122)로부터 이간해서 배치되는 OIS용 코일부(211)(떨림 보정용 코일부)와, OIS용 코일부(211)를 포함한 OIS 고정부(20)(떨림 보정 고정부)에 대해서 마그넷부(122)를 포함한 OIS 가동부(10)(떨림 보정 가동부)를 광축 방향으로 이간한 상태로 지지하는 OIS용 지지부(30)(떨림 보정용 지지부)를 가지고, OIS용 코일부(211)와 마그넷부(122)로 구성되는 OIS용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, OIS 고정부(20)에 대해서 OIS 가동부(10)를 광축 방향에 직교하는 평면내에서 요동 시킴으로써 떨림 보정을 행하는 떨림 보정용 구동부를 구비한다. OIS 가동부(10)는, 렌즈부(2)의 주위에 배치되는 AF용 코일부(112)(오토 포커스용 코일부)와, AF용 코일부(112)에 대해서 지름 방향으로 이간해서 배치되는 제1의 마그넷(122A)(오토 포커스용 마그넷부)과, 제1의 마그넷(122A)을 포함한 AF 고정부(12)(오토 포커스 고정부)에 대해서 AF용 코일부(112)를 포함한 AF 가동부(11)(오토 포커스 가동부)를 지지하는 AF용 지지부(13)(오토 포커스용 지지부)를 가지고, AF용 코일부(112)와 제1의 마그넷(122A)으로 구성되는 AF용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, AF 고정부(12)에 대해서 AF 가동부(11)를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞추기를 행하는 오토 포커스용 구동부를 포함한다. OIS용 지지부(30)는 엘라스토머 재료로 형성되어, OIS 가동부(10)를 광축에 직교하는 면내에서 이동 가능하게 지지하는 2축 힌지 구조를 가진다. AF용 지지부(13)는, 지지부 본체(41)와 보강부(42)를 가진다. 지지부 본체(41)는, AF 고정부(12)에 접속되는 마그넷 홀더 고정부(411)(고정단)와, AF 가동부(11)에 접속되는 렌즈 홀더 고정부(413)(자유단)와, 마그넷 홀더 고정부(411)와 렌즈 홀더 고정부(413)를 연결하는 암(412)을 가진다. 암(412)은 엘라스토머 재료로 형성되고, 주위보다 얇게 형성되어 광축 방향과 직교하는 방향을 축으로 하는 2개의 힌지부(412a, 412b)를 가진다. 암(412)은, AF 가동부(11)의 광축 방향으로의 이동에 수반하여, 2개의 힌지부(412a, 412b)에서의 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡된다. 보강부(42)는 엘라스토머 재료보다 강성이 높은 재료로 형성되어, 암(412)의 2개의 힌지부(412a, 412b) 사이에 배치된다.
렌즈 구동장치(1)에 의하면, 낙하 등의 충격에 의해서 떨림 보정용 지지부나 오토 포커스용 지지부가 파손될 위험성은 극히 낮아진다. 또, 종래와 비교하여 구조가 간단하고, 부품 개수도 적다. 또, AF 가동부(11)가 받는 공진의 영향을 현격히 저감시킬 수 있다. 따라서, 높은 신뢰성을 확보할 수 있음과 동시에, OIS 감도를 높일 수 있고, 또 조립 작업을 용이하게 할 수 있다.
또, 렌즈 구동장치(1)는, 인접하는 2변에만 마그넷부(122)가 배치되어 있으므로, 2개의 렌즈 구동장치(1)를 180о 반전시킨 상태로 병설함으로써, 서로의 마그넷부(122)를 멀어지게 할 수 있다. 따라서, 자기(磁氣) 간섭이 적은 듀얼 카메라를 실현할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들면, OIS용 지지부(30) 및 AF용 지지부(13)는, 엘라스토머 재료로 형성되어 2축 힌지 구조를 가지고 있으면 되며, 실시형태에서 나타낸 지지 구조로 한정되지 않는다.
또 예를 들면, OIS 가동부(10)의 광축 직교면내의 위치를 검출하는 OIS용 위치 검출부(23)는, 베이스(22)와 전기적으로 접속되는 센서 기판에 실장되도록 해도 좋다.
또 예를 들면, 제1의 OIS용 코일(211A) 및 제2의 OIS용 코일(211B)은, 도 14에 나타내는 것처럼, 타원형 모양의 상측 코일층(211a)(제1의 코일층)과, 상측 코일층(211a)을 길이 방향으로 2개로 분할한 하측 코일층(211b)(제2의 코일층)으로 이루어지는 2층 구조를 가지도록 해도 좋다. 상측 코일층(211a)과 하측 코일층(211b)은, 예를 들면 1개의 코일로 형성되어 흐르는 전류의 방향은 동일하다. 또한, 상측 코일층(211a)과 하측 코일층(211b)을 다른 권선으로 형성해도 좋다. 이 경우, 흐르는 전류의 방향이 동일하도록 배선된다. OIS용 홀 소자(23)는, 하측 코일층(211b)의 분할 부분에 대응하는 위치에 배치된다. 「분할 부분에 대응하는 위치」란, 분할 부분의 사이는 물론, 분할 부분으로부터 광축 방향으로 벗어난 위치를 포함한다.
도 15에 나타내는 것처럼, 상측 코일층(211a) 및 하측 코일층(211b)에 화살표 방향의 전류(I)가 흐르면, 상측 코일층(211a)에 의한 자계(B1)는 OIS용 홀 소자(23)를 아래에서 위로 횡단한다. 한편, 하측 코일층(211b)에 의한 자계(B2)는 OIS용 홀 소자(23)를 위에서 아래로 횡단한다. 따라서, 상측 코일층(211a) 및 하측 코일층(211b)에 의해서 OIS용 홀 소자(23)의 주위에 형성되는 자계는 상쇄된다.
이에 의해, OIS용 코일부(211)에 통전이 했해졌을 때에, OIS용 코일부(211)에서 자속이 발생하더라도, OIS용 홀 소자(23)에 입사하는 자속은 작아지기 때문에, OIS용 홀 소자(23)에 대한 OIS용 코일부(211)에 의한 자계의 영향이 억제된다. 즉, 전기적인 공진이 억제되고, 게다가 150~200 Hz로 피드백 제어를 행하는 경우에도 저주파수 대역에서의 게인이 향상된다. 따라서, OIS용 홀 소자(23)에 의한 검출 감도가 향상되고, OIS용 구동부의 안정화 시간도 짧게 되어, 떨림 보정의 정밀도도 향상된다.
또, 상측 코일층(211a)은 분할되어 있지 않기 때문에, OIS용 코일부(211)의 전체를 분할 구조로 하는 경우와 비교하여, OIS용 코일부(211)에는 큰 로렌츠력이 생긴다. 따라서, 떨림 보정의 감도도 향상된다.
또, AF용 지지부(13)의 암(412)에 매설되는 보강부(42)에 금속재료를 적용할 경우, 이것을 AF용 코일부(112) 및 AF용 홀 소자(113)의 급전 라인 또는 신호 라인으로서 이용해도 좋다. 이 경우, 보강부(42)와 베이스(22) 배선의 사이, 및 보강부(42)와 AF용 코일부(112) 및 AF용 홀 소자(113) 사이를 전기적으로 접속하기 때문에, 예를 들면 유연성이 높은 스트레처블 배선을 이용할 수 있다.
실시형태에서는, 카메라 모듈(A)을 구비하는 카메라 탑재 장치의 일례로서 카메라 부착 휴대 단말인 스마트 폰을 들어 설명했지만, 본 발명은, 정보 기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치에 적용할 수 있다. 정보 기기인 카메라 탑재 장치란, 카메라 모듈과 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 제어부를 가지는 정보 기기이며, 예를 들면 카메라 부착 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 태블릿 단말, 휴대형 게임기, 웹(web) 카메라, 카메라 부착 차량탑재 장치(예를 들면, 백 모니터 장치, 드라이브 레코더 장치)를 포함한다. 또, 수송기기인 카메라 탑재 장치란, 카메라 모듈과 카메라 모듈에서 얻어진 화상을 처리하는 제어부를 가지는 수송기기이며, 예를 들면 자동차를 포함한다.
도 16은, 카메라 모듈 VC(Vehicle Camera)를 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차(V)를 나타내는 도면이다. 도 16의 (a)는 자동차(V)의 정면도이고, 도 16의 (b)는 자동차(V)의 후방 사시도이다. 자동차(V)는 차량탑재용 카메라 모듈(VC)로서, 실시형태에서 설명한 카메라 모듈(A)을 탑재한다. 도 16에 나타내는 것처럼, 차량탑재용 카메라 모듈(VC)은, 예를 들면 전방을 향해서 프런트 글래스에 장착되거나 후방을 향해서 리어게이트에 장착된다. 이 차량탑재용 카메라 모듈(VC)은, 백 모니터용, 드라이브 레코더용, 충돌 회피 제어용, 자동 운전 제어용 등으로서 사용된다.
이상 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해서 나타나며, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1 렌즈 구동장치
2 렌즈부
3 커버
10 OIS 가동부(떨림 보정 가동부)
11 AF 가동부(오토 포커스 가동부)
111 렌즈 홀더
112 AF용 코일부(오토 포커스용 코일부)
113 AF용 위치 검출부, AF용 홀 소자
114 센서 기판
12 AF 고정부(오토 포커스 고정부)
121 마그넷 홀더
122 마그넷부
122A 제1의 마그넷(오토 포커스용 마그넷부, 떨림 보정용 마그넷부) 22B 제2의 마그넷(떨림 보정용 마그넷부)
13 AF용 지지부, AF용 링크 부재(오토 포커스용 지지부)
20 OIS 고정부(떨림 보정 고정부)
21 코일 기판
211 OIS용 코일부(떨림 보정용 코일부)
211A 제1의 OIS 코일
211B 제2의 OIS 코일
22 베이스
23 OIS용 위치 검출부, OIS용 홀 소자
30 OIS용 지지부, OIS용 링크 부재(떨림 보정용 지지부)
31 제1의 측부 지지체
31a, 31b Y힌지부
32 제2의 측부 지지체
32a, 32b X힌지부
33 상부 틀
41 지지부 본체
411 마그넷 홀더 고정부(고정단)
412 암
412a, 412b 힌지부
413 렌즈 홀더 고정부(자유단)
42 보강부
A 카메라 모듈
M 스마트 폰(카메라 탑재 장치)

Claims (6)

  1. 렌즈부의 주위에 배치되는 떨림 보정용 마그넷부와, 상기 떨림 보정용 마그넷부로부터 이간해서 배치되는 떨림 보정용 코일부와, 상기 떨림 보정용 코일부를 포함한 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정용 마그넷부를 포함한 떨림 보정 가동부를 광축 방향으로 이간한 상태로 지지하는 떨림 보정용 지지부를 가지고, 상기 떨림 보정용 코일부와 상기 떨림 보정용 마그넷부로 구성되는 떨림 보정용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 떨림 보정 고정부에 대해서 상기 떨림 보정 가동부를 광축 방향에 직교하는 평면에 대한 자세를 유지한 채로 요동시킴으로써 떨림 보정을 행하는 떨림 보정용 구동부를 구비하고,
    상기 떨림 보정 가동부는, 상기 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일부와, 상기 오토 포커스용 코일부에 대해서 지름 방향으로 이간해서 배치되는 오토 포커스용 마그넷부와, 상기 오토 포커스용 마그넷부를 포함한 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스용 코일부를 포함한 오토 포커스 가동부를 지지하는 오토 포커스용 지지부를 가지고, 상기 오토 포커스용 코일부와 오토 포커스용 마그넷부로 구성되는 오토 포커스용 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 오토 포커스 고정부에 대해서 상기 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞추기를 행하는 오토 포커스용 구동부를 포함하고,
    상기 떨림 보정용 지지부는, 엘라스토머 재료로 형성되어, 상기 떨림 보정 가동부를 광축에 직교하는 면내에서 이동 가능하게 지지하는 2축 힌지 구조를 가지고,
    상기 오토 포커스용 지지부는, 지지부 본체와, 보강부를 가지고,
    상기 지지부 본체는, 상기 오토 포커스 고정부에 접속되는 고정단과, 상기 오토 포커스 가동부에 접속되는 자유단과, 상기 고정단과 상기 자유단을 연결하는 암을 가지고,
    상기 암은, 엘라스토머 재료로 형성되고, 주위보다 얇게 형성되어 광축 방향과 직교하는 방향을 축으로 하는 2개의 힌지부를 가지고, 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향으로의 이동에 수반하여, 상기 2개의 힌지부에서의 굴곡 방향이 서로 역방향이 되도록 굴곡되고,
    상기 보강부는, 상기 엘라스토머 재료보다 강성이 높은 재료로 형성되어, 상기 암의 상기 2개의 힌지부 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강부는, 금속재료 또는 수지 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 렌즈 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오토 포커스 가동부는, 상기 암의 연장 방향과 교차하는 면에 배치되어, 자계의 변화를 기초로 상기 오토 포커스 가동부의 광축 방향의 위치를 검출하는 위치 검출부를 가지고,
    상기 오토 포커스 고정부는, 상기 위치 검출부에 대향해서 배치되는 위치 검출용 마그넷을 가지는 것을 특징으로 하는, 렌즈 구동장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 오토 포커스 고정부와 상기 고정단의 사이에 개재되는 댐퍼부를 구비하는 것을 특징으로 하는, 렌즈 구동장치.
  5. 렌즈부와,
    제1항에 기재된 렌즈 구동장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 정보 기기 또는 수송기기인 카메라 탑재 장치로서,
    제5항에 기재된 카메라 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라 탑재 장치.
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