KR20180119595A

KR20180119595A - 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치

Info

Publication number: KR20180119595A
Application number: KR1020187026039A
Authority: KR
Inventors: 마사히코 아라나이
Original assignee: 미쓰미덴기가부시기가이샤
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2018-11-02
Also published as: EP3428705A4; TW201732343A; WO2017154781A1; EP3428705A1; JP2017161609A; US20190101722A1; CN109073854A; TWI687731B

Abstract

원하는 추력 및 리니어리티 성능을 가짐과 함께, 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치를 제공한다. 렌즈 구동 장치는, 광축 방향 수광 측에 위치하는 제1 직선부 및 광축 방향 결상 측에 위치하는 제2 직선부를 갖는 편평형의 AF용 코일과, 제1 직선부에 대향하는 제1 마그넷 및 제2 직선부에 대향하는 제2 마그넷으로 구성되어 이루어지는 편면 이극의 AF용 마그넷과, 제1 마그넷의 광축 방향 수광 측의 면을 덮도록 배치되는 요크를 구비한다. 제1 마그넷의 제1 직선부와 대향하는 면의 면적은, 제2 마그넷의 제2 직선부와 대향하는 면의 면적보다 크고, AF 가동부의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 제1 직선부를 횡단하는 자속이, 제2 직선부를 횡단하는 자속보다 많다.

Description

렌즈 구동 장치, 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치

본 발명은, 오토 포커스용의 렌즈 구동 장치, 오토 포커스 기능을 갖는 카메라 모듈, 및 카메라 탑재 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스마트폰 등의 휴대 단말에는, 소형의 카메라 모듈이 탑재되어 있다. 이와 같은 카메라 모듈에는, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞춤을 자동적으로 행하는 오토 포커스 기능(이하 "AF 기능"이라고 칭함, AF: Auto Focus)을 갖는 렌즈 구동 장치가 적용된다(예를 들면 특허문헌 1, 2).

오토 포커스용의 렌즈 구동 장치는, 예를 들면 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일(이하 "AF용 코일"이라고 칭함)과, AF용 코일에 대하여 직경 방향으로 이간하여 배치되는 오토 포커스용 마그넷(이하 "AF용 마그넷"이라고 칭함)과, 예를 들면 AF용 마그넷을 포함하는 오토 포커스 고정부(이하 "AF 고정부"라고 칭함)에 대하여 렌즈부 및 AF용 코일을 포함하는 오토 포커스 가동부(이하 "AF 가동부"라고 칭함)를 탄성 지지하는 탄성 지지부(예를 들면 판 스프링)를 구비한다. AF용 코일과 AF용 마그넷으로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, AF 고정부에 대하여 AF 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써, 자동적으로 핀트 맞춤이 행해진다. 또한, AF 고정부가 AF용 코일을 포함하고, AF 가동부가 AF용 마그넷을 포함하는 경우도 있다.

특허문헌 1, 2에 기재된 렌즈 구동 장치에 있어서는, AF용 마그넷과 함께 자기 회로를 형성하는 요크가 마련되어 있고, 이 요크가 렌즈 구동 장치의 케이싱이 되고 있다. 또, 요크는 AF용 보이스 코일 모터의 추력을 높이기 위하여, 천장면의 내주연(內周緣)이 전체적으로 내측으로 돌출되어 형성되고, AF용 코일을 사이에 두고 AF용 마그넷과 대향하는 위치에는 대향 요크부가 마련되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-016572호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 2014-225042호

그런데, 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 휴대 단말에 탑재되는 카메라 모듈에 있어서는, 추가적인 소형, 박형화가 요구되고 있다. 그러나, 카메라 모듈의 소형화, 박형화에는, 통상, 추력의 저하나 리니어리티 성능의 악화가 수반되기 때문에, 이들의 특성 열화를 회피하면서 실현되는 것이 중요해진다. 리니어리티 성능이란, AF 가동부의 스트로크와, 필요한 구동력의 관계를 나타내는 지표이고, 선형성을 갖는 경우에 리니어리티 성능이 높다. 카메라 모듈에 있어서는, AF용 코일에 대한 통전 전류를 제어함에 있어서, 리니어리티 성능은 높은 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은, 원하는 추력 및 리니어리티 성능을 가짐과 함께, 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면을 반영한 렌즈 구동 장치는, 렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일과, 상기 오토 포커스용 코일에 대하여 직경 방향으로 이간하여 배치되는 오토 포커스용 마그넷과, 상기 오토 포커스용 마그넷과 함께 자기 회로를 형성하는 요크를 갖고, 상기 오토 포커스용 코일과 상기 오토 포커스용 마그넷으로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 오토 포커스용 마그넷 및 상기 요크를 포함하는 오토 포커스 고정부에 대하여, 상기 오토 포커스용 코일을 포함하는 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞춤을 행하는 렌즈 구동 장치로서,

상기 오토 포커스용 코일은, 제1 직선부 및 제2 직선부를 갖는 타원형상의 편평 코일이고, 상기 제1 직선부가 광축 방향 수광 측, 상기 제2 직선부가 광축 방향 결상 측이 되도록 배치되며,

상기 오토 포커스용 마그넷은, 제1 마그넷 및 제2 마그넷으로 구성되어 이루어지는 편면 이극의 마그넷이고, 상기 제1 마그넷이 상기 제1 직선부에 대향하며, 상기 제2 마그넷이 상기 제2 직선부에 대향하도록 배치되고,

상기 요크는, 상기 제1 마그넷의 광축 방향 수광 측의 면을 덮도록 배치되며,

상기 제1 마그넷의 상기 제1 직선부와 대향하는 면의 면적은, 상기 제2 마그넷의 상기 제2 직선부와 대향하는 면의 면적보다 크고,

상기 오토 포커스 가동부의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 상기 제1 직선부를 횡단하는 자속이, 상기 제2 직선부를 횡단하는 자속보다 많은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면을 반영한 카메라 모듈은, 상기의 렌즈 구동 장치와,

상기 렌즈 구동 장치에 장착되는 렌즈부와,

상기 렌즈부에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면을 반영한 카메라 탑재 장치는, 정보 기기 또는 수송 기기인 카메라 탑재 장치로서,

상기의 카메라 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 원하는 추력 및 리니어리티 성능을 가짐과 함께, 소형화, 박형화를 도모할 수 있는 렌즈 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 카메라 모듈을 탑재하는 스마트폰을 나타내는 도이다.
도 2는 카메라 모듈의 외관 사시도이다.
도 3은 렌즈 구동 장치의 상방에서 본 분해 사시도이다.
도 4는 렌즈 구동 장치의 하방에서 본 분해 사시도이다.
도 5는 AF용 코일과 AF용 마그넷의 위치 관계를 나타내는 사시도이다.
도 6은 AF용 코일과 AF용 마그넷의 위치 관계를 나타내는 측면도이다.
도 7은 AF용 코일과 AF용 마그넷의 위치 관계를 나타내는 Y방향을 따르는 단면도이다.
도 8a, 도 8b는 차재용 카메라 모듈을 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 관한 카메라 모듈(A)를 탑재하는 스마트폰(M)(카메라 탑재 장치)을 나타내는 도이다. 카메라 모듈(A)은, 오토 포커스 기능을 구비하고, 피사체를 촬영할 때의 핀트 맞춤을 자동적으로 행한다.

도 2는, 카메라 모듈(A)의 외관 사시도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 직교 좌표계(X, Y, Z)를 사용하여 설명한다. 후술하는 도에 있어서도 공통의 직교 좌표계(X, Y, Z)로 나타내고 있다. 렌즈 구동 장치(1)는, 스마트폰(M)에서 실제로 촬영이 행해지는 경우에, Z방향이 전후 방향이 되도록 탑재된다. 즉, Z방향이 광축 방향이고, 도 중 상측이 광축 방향 수광 측("매크로 위치 측"이라고도 함), 하측이 광축 방향 결상 측("무한원 위치 측"이라고도 함)이 된다. 또, Z축에 직교하는 X방향 및 Y방향을 "광축 직교 방향"이라고 칭한다.

카메라 모듈(A)은, 원통형상의 렌즈 배럴에 렌즈가 수용되어 이루어지는 렌즈부(2), AF용의 렌즈 구동 장치(1), 및 렌즈부(2)에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부(도시 생략) 등을 구비한다.

촬상부(도시 생략)는, 촬상 소자(도시 생략) 및 촬상 소자가 실장되는 이미지 센서 기판(도시 생략)을 갖고, 렌즈 구동 장치(1)의 광축 방향 결상 측에 배치된다. 촬상 소자(도시 생략)는, 예를 들면 CCD(charge-coupled device)형 이미지 센서, 또는 CMOS(complementary metal oxide semiconductor)형 이미지 센서 등에 의하여 구성된다. 촬상 소자(도시 생략)는, 렌즈부(2)에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하고, 광신호를 전기 신호로 변환하여 화상 처리 등을 행하는 제어부(도시 생략)에 출력한다.

도 3, 도 4는 렌즈 구동 장치(1)의 분해 사시도이다. 도 3은 광축 방향 수광 측에서 본 상방시 분해 사시도이고, 도 4는 광축 방향 결상 측에서 본 하방시 분해 사시도이다. 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 렌즈 구동 장치(1)는, AF 가동부(10), AF 고정부(20), 및 탄성 지지 부재(30) 등을 구비한다. AF 가동부(10)는, AF 고정부(20)에 대하여 직경 방향 내측으로 이간하여 배치되고, 탄성 지지 부재(30)에 의하여 AF 고정부(20)과 연결된다.

AF 가동부(10)는, AF용 보이스 코일 모터를 구성하는 AF용 코일을 갖고, 핀트 맞춤 시에 광축 방향으로 이동하는 부분이다. AF 고정부(20)는, AF용 보이스 코일 모터를 구성하는 AF용 마그넷을 갖는 부분이다. 즉, 렌즈 구동 장치(1)에는, 무빙 코일 방식이 채용되고 있다.

본 실시형태에서는, 렌즈 홀더(11) 및 AF용 코일(12A, 12B)이 AF 가동부(10)를 구성한다. 베이스(21), AF용 마그넷(22A, 22B), 요크(23), 및 스페이서(24)가 AF 고정부(20)를 구성한다. 상측 탄성 지지 부재(31) 및 하측 탄성 지지 부재(32)가 탄성 지지 부재(30)을 구성한다.

렌즈 홀더(11)는, 평면에서 보아 팔각형상의 통형상의 부재이고, 중앙에 렌즈 수용부(11a)를 갖는다. 렌즈 수용부(11a)에는, 렌즈부(2)(도 2 참조)가 접착 또는 나사 결합에 의하여 고정된다.

렌즈 홀더(11)는, 상면에 있어서, Y방향을 따르는 2개의 부위에, 상측 탄성 지지 부재(31)이 고정되는 상측 스프링 고정부(11b)를 갖는다. 상측 스프링 고정부(11b)는, 광축 방향 수광 측에 돌출하는 위치 결정편(11c)를 갖는다. 위치 결정편(11c)에 의하여, 상측 탄성 지지 부재(31)이 위치 결정된다. 렌즈 홀더(11)는, 상면에 있어서, 대각(對角)의 4개의 부위에, 요크(23)의 삽입편(23c)가 삽입되는 요크 삽입부(11h)를 갖는다.

렌즈 홀더(11)는, 하면에 있어서, Y방향을 따르는 2개의 부위에, 하측 탄성 지지 부재(32)가 고정되는 하측 스프링 고정부(11d)를 갖는다. 하측 스프링 고정부(11d)는, 광축 방향 결상 측에 돌출하는 위치 결정편(11e)를 갖는다. 위치 결정편(11e)에 의하여, 하측 탄성 지지 부재(32)가 위치 결정된다.

렌즈 홀더(11)는, Y방향을 따르는 2개의 측면에, AF용 코일(12A, 12B)의 단부가 접속되는 결합부(11g)를 갖는다. 렌즈 홀더(11)는, X방향을 따르는 2개의 측면에, AF용 코일(12A, 12B)이 배치되는 타원형상(모서리가 둥근 직사각형상)의 코일 장착부(11f)를 갖는다.

AF용 코일(12A, 12B)은, 핀트 맞춤 시에 통전되는 편평형의 공심(空芯) 코일이고, 코일 장착부(11f)를 따라 권선된다. AF용 코일(12A, 12B)과 같이, 편평형 코일을 채용함으로써, AF용 마그넷(22A, 22B)에 의한 자기 회로의 부분에만 배치할 수 있다. 따라서, 렌즈 홀더(11)의 전체 둘레에 권선하여 AF용 코일을 형성하는 경우와 비교하여 구동 효율이 향상되므로, 경량화 및 전력 절약화를 도모할 수 있다.

AF용 코일(12A, 12B)은, 타원형상을 갖고, 각각 제1 직선부(121) 및 제2 직선부(122)를 갖는다. AF용 코일(12A, 12B)은, 코일면이 광축과 평행이 되도록, 여기에서는 XZ면이 코일면이 되도록 배치된다. 즉, AF용 코일(12A, 12B)은, 제1 직선부(121)가 광축 방향 수광 측(상측), 제2 직선부(122)가 광축 방향 결상 측(하측)이 되도록 배치된다. AF용 코일(12A, 12B)의 단부는, 렌즈 홀더(11)의 결합부(11g)에 감겨, 하측 탄성 지지 부재(32)와 전기적으로 접속된다.

AF용 코일(12A, 12B)은, 바람직하게는 알루미늄 선재의 주위를 구리로 피복한 구리 클래드 알루미늄선으로 형성된다. 이로써, AF용 코일(12A, 12B)을 구리선으로 형성하는 경우와 비교하여, 경량화를 도모할 수 있다.

베이스(21)는, 평면에서 보아 정사각형상의 부재이고, 중앙에 원형의 개구(21a)를 갖는다. 베이스(21)는, 렌즈 홀더(11)의 하부에 대응하는 형상의 오목부(21b)를 갖는다. 카메라 모듈(A)에 있어서, 베이스(21)의 광축 방향 결상 측에, 촬상부(도시 생략)가 배치된다.

베이스(21)는, 네 귀퉁이에, 하측 탄성 지지 부재(32)가 고정되는 하측 스프링 고정부(21c)를 갖는다. 하측 스프링 고정부(21c)는, 렌즈 홀더(11) 측(광축 방향 수광 측)에 돌출하는 위치 결정 보스(21d)를 갖는다. 위치 결정 보스(21d)에 의하여, 하측 탄성 지지 부재(32)가 위치 결정된다.

2개의 하측 스프링 고정부(21c)에는, 예를 들면 인서트 성형에 의하여 단자 금구(21e)가 배치된다. 단자 금구(21e)의 일단부는, 하측 탄성 지지 부재(32)와 전기적으로 접속되고, 타단부는, 이미지 센서 기판(도시 생략)의 전원 라인(도시 생략)과 전기적으로 접속된다.

베이스(21)는, 둘레면에, 요크(23)를 배치하는 요크 장착편(21f, 21g)를 갖는다. 요크 장착편(21f)에 의하여, 요크(23)가 위치 결정된다. 요크(23)는, 요크 장착편(21f, 21g)에 배치된 상태에서, 예를 들면 접착에 의하여 고정된다.

AF용 마그넷(22A, 22B)은, 각각 제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(222)으로 구성되어 이루어지는 편면 이극의 마그넷이다. 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(222)은, 내외 방향에 서로 역방향으로 착자(着磁)되어 있다.

AF용 마그넷(22A, 22B)은, 각각 AF용 코일(12A, 12B)의 외측에 위치한다(도 5 참조). AF용 마그넷(22A, 22B)은, 제1 마그넷(221)이 광축 방향 수광 측에 위치하고, 제2 마그넷(222)이 광축 방향 결상 측에 위치하도록 배치된다. 즉, 제1 마그넷(221)이 AF용 코일(12A, 12B)의 제1 직선부(121)에 대향하고, 제2 마그넷(222)이 AF용 코일(12A, 12B)의 제2 직선부(122)에 대향한다.

제1 마그넷(221)에 의한 자계가 제1 직선부(121)를 횡단하고, 제2 마그넷(222)에 의한 자계가 제2 직선부(122)를 횡단한다. 제1 마그넷(221)에 의한 자계의 방향과 제2 마그넷(222)에 의한 자계의 방향은 역방향이므로, AF용 코일(12A, 12B)에 통전이 행해졌을 때, 제1 직선부(121)와 제2 직선부(122)에는, Z방향에 동일한 방향의 로렌츠 힘이 발생한다. 이와 같이, AF용 마그넷(22A, 22B) 및 AF용 코일(12A, 12B)에 의하여, AF용 보이스 코일 모터가 구성된다.

또한, 통전 시에, AF용 코일(12A, 12B)에 발생하는 로렌츠 힘이 동일한 방향이 되도록, AF용 마그넷(22A, 22B)에 있어서의 착자 방향 및 AF용 코일(12A, 12B)에 있어서의 전류 방향이 설정된다.

제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(222)의 사이에는 비자성층(223)이 개재된다. 비자성층(223)의 높이를 조정함으로써, AF용 마그넷(22A, 22B)의 전체의 높이를 유지 하면서, 제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(222)이 차지하는 영역(제1 직선부(121) 및 제2 직선부(122)와 대향하는 대향면의 면적)을 용이하게 조정할 수 있다.

요크(23)는, 평면에서 보아 정사각형상의 자성체로 이루어지는 부재이고, 렌즈 구동 장치(1)의 케이싱 커버로서 기능한다. 요크(23)를 케이싱 커버로서 이용함으로써, 부품수가 적어지므로, 경량화를 도모할 수 있음과 함께, 조립 공정수를 저감시킬 수 있다.

요크(23)는, 천장면에, 렌즈 홀더(11)에 장착된 렌즈부(2)(도 2 참조)에 대응하는 형상의 개구(23a)를 갖는다. 이 개구(23a)로부터 렌즈부(2)가 외부에 면한다. 요크(23)의 천장면의 이측에는, 상측 탄성 지지 부재(31)이 고정된다.

요크(23)는, 개구(23a)의 주연에 있어서, 대각의 4개의 부위에, Z방향으로 늘어지는 삽입편(23c)을 갖는다. 삽입편(23c)은, 렌즈 홀더(11)의 요크 삽입부(11h)에 삽입된다. 삽입편(23c)은, 제1 마그넷(221)에 대향하도록 배치된다. AF용 코일(12A, 12B)에 통전이 행해지고 있지 않은 중립 상태에 있어서는, 삽입편(23c)은, 요크 삽입부(11h)의 바닥면으로부터 이간한다. 통전이 행해져 렌즈 홀더(11)가 광축 방향 수광 측으로 이동하면, 삽입편(23c)은 요크 삽입부(11h)의 바닥면에 접근하지만, 당접은 하지 않는다.

요크(23)는, X방향을 따르는 2개의 측면에 있어서, AF용 마그넷(22A, 22B)를 유지한다. AF용 마그넷(22A, 22B)은, 예를 들면 접착에 의하여 요크(23)의 측면에 고정된다. AF용 마그넷(22A, 22B)의 광축 방향 수광 측은, 요크(23)의 개구(23a) 주연의 가림부(23b)에 의하여 덮인다. 요크(23) 및 AF용 마그넷(22A, 22B)에 의하여 자기 회로가 형성되므로, 구동 효율이 향상된다. AF용 마그넷(22A, 22B)에 있어서, 제1 마그넷(221)의 상방이 요크(23)의 가림부(23b)로 덮여 있고, 또한 요크(23)의 삽입편(23c)가 제1 마그넷(221)에 대향하여 배치되어 있으므로, 제1 마그넷(221)에 의한 자기 회로에 있어서의 자속 밀도는, 제2 마그넷(222)에 의한 자기 회로에 있어서의 자속 밀도보다 높아진다.

상측 탄성 지지 부재(31)은, 예를 들면 베릴륨 구리, 니켈 구리, 스테인리스 등으로 이루어지는 판 스프링이다(이하 "상측 스프링(31)"이라고 칭함). 상측 스프링(31)은, AF 고정부(20)(요크(23))에 대하여 AF 가동부(10)(렌즈 홀더(11))를 탄성 지지한다.

상측 스프링(31)은, 예를 들면 한 장의 판금을 펀칭하여 성형된다. 상측 스프링(31)은, 렌즈 홀더 고정부(31a), 요크 고정부(31b), 및 암부(31c)를 갖는다. 렌즈 홀더 고정부(31a)는, 렌즈 홀더(11)의 상측 스프링 고정부(11b)를 따르는 형상을 갖고, 위치 결정편(11c)에 대응하는 부분이 절결되어 있다. 암부(31c)는, 렌즈 홀더 고정부(31a)와 요크 고정부(31b)를 연결한다. 암부(31c)는, 만곡 형상을 갖고, AF 가동부(10)가 이동할 때에 탄성 변형한다.

상측 스프링(31)은, 렌즈 홀더 고정부(31a)의 절결부(부호 생략)가, 렌즈 홀더(11)의 위치 결정편(11c)에 계합됨으로써, 렌즈 홀더(11)에 대하여 위치 결정되어, 고정된다. 또, 상측 스프링(31)은, 요크 고정부(31b)가 요크(23)의 천장면 이측에 접착됨으로써, 요크(23)에 대하여 고정된다. 상측 스프링(31)은, 요크(23)와 스페이서(24)로 협지된다. AF 가동부(10)가 광축 방향으로 이동할 때, 렌즈 홀더 고정부(31a)는, AF 가동부(10)와 함께 변위한다.

하측 탄성 지지 부재(32)는, 예를 들면 베릴륨 구리, 니켈 구리, 스테인리스 등으로 이루어지는 2개의 판 스프링으로 구성된다(이하 "하측 스프링(32A, 32B)"이라고 칭함). 하측 스프링(32A, 32B)은, AF 고정부(20)(베이스(21))에 대하여 AF 가동부(10)(렌즈 홀더(11))를 탄성 지지한다.

하측 스프링(32A, 32B)은, 예를 들면 한 장의 판금을 펀칭하여 성형된다. 하측 스프링(32A, 32B)은 각각 렌즈 홀더 고정부(32a), 베이스 고정부(32b) 및 암부(32c)를 갖는다. 렌즈 홀더 고정부(32a)는, 렌즈 홀더(11)의 하측 스프링 고정부(11d)를 따르는 형상을 갖는다. 암부(32c)는, 렌즈 홀더 고정부(32a)와 베이스 고정부(32b)를 연결한다. 암부(32c)는, 일부에 구불구불한 형상을 갖고, AF 가동부(10)가 이동할 때에 탄성 변형한다.

하측 스프링(32A, 32B)은, 렌즈 홀더 고정부(32a)에, 결합 접속부(32d)를 갖는다. 결합 접속부(32d)는, 렌즈 홀더(11)의 결합부(11g)에 감겨진 AF용 코일(12A, 12B)과 전기적으로 접속된다. 베이스 고정부(32b)는, 베이스(21)에 배치된 단자 금구(21e)와 전기적으로 접속된다. 하측 스프링(32A, 32B)을 통하여, AF용 코일(122)에 대한 급전이 행해진다.

하측 스프링(32A, 32B)은, 렌즈 홀더 고정부(32a)의 고정 구멍(부호 생략)에 렌즈 홀더(11)의 위치 결정편(11e)이 삽입 감합됨으로써, 렌즈 홀더(11)에 대하여 위치 결정되어, 고정된다. 또, 하측 스프링(32A, 32B)은, 베이스 고정부(32b)의 고정 구멍(부호 생략)에, 베이스(21)의 위치 결정 보스(21d)가 삽입 감합됨으로써, 베이스(21)에 대하여 위치 결정되어, 고정된다. AF 가동부(10)가 광축 방향으로 이동할 때, 렌즈 홀더 고정부(32a)는, AF 가동부(10)와 함께 변위한다.

렌즈 구동 장치(1)에 있어서 자동 핀트 맞춤을 행하는 경우에는, AF용 코일(12A, 12B)에 통전이 행해진다. AF용 코일(12A, 12B)에 통전하면, AF용 마그넷(22A, 22B)의 자계와 AF용 코일(12A, 12B)에 흐르는 전류의 상호 작용에 의하여, AF용 코일(12A, 12B)에 로렌츠 힘이 발생한다. 로렌츠 힘의 방향은, AF용 마그넷(22A, 22B)에 의한 자계의 방향과 AF용 코일(12A, 12B)에 흐르는 전류의 방향에 직교하는 방향(Z방향)이다. AF용 마그넷(22A, 22B)은 고정되어 있으므로, AF용 코일(12A, 12B)에 반력이 작용한다. 이 반력이 AF용 보이스 코일 모터의 구동력이 되고, AF용 코일(12A, 12B)을 갖는 AF 가동부(10)가 광축 방향으로 이동하여, 핀트 맞춤이 행해진다.

핀트 맞춤을 행하지 않는 무통전 시에는, AF 가동부(10)는, 예를 들면 상측 탄성 지지 부재(31) 및 하측 탄성 지지 부재(32)에 의하여, 무한원 위치와 매크로 위치의 사이에 매달린 상태(이하 "기준 상태"라고 칭함)로 유지된다. 즉, AF 가동부(10)가, 상측 탄성 지지 부재(31) 및 하측 탄성 지지 부재(32)에 의하여, AF 고정부(20)에 대하여 위치 결정된 상태에서, Z방향 양측으로 변위 가능하게 탄성 지지된다. 핀트 맞춤을 행할 때에는, AF 가동부(10)를 기준 상태로부터 매크로 위치 측으로 이동시킬지, 무한원 위치 측으로 이동시킬지에 따라, 전류의 방향이 제어된다. 또, AF 가동부(10)의 기준 상태로부터의 이동 거리(스트로크)에 따라, 전류의 크기가 제어된다.

도 6은, AF용 코일(12A, 12B)과 AF용 마그넷(22A, 22B)의 위치 관계를 나타내는 측면도이다. 도 7은, AF용 코일(12A, 12B)과 AF용 마그넷(22A, 22B)의 위치 관계를 나타내는 Y방향을 따르는 단면도이다.

도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, AF용 마그넷(22A, 22B)에 있어서, 제1 마그넷(221)의 비율이 제2 마그넷(222)의 비율보다 크게 되어 있다. 즉, 제1 마그넷(221)의 제1 직선부(121)와 대향하는 면의 면적은, 제2 마그넷(222)의 제2 직선부(122)와 대향하는 면의 면적보다 크다.

제1 마그넷(221)의 면적은, AF 가동부(10)의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 제1 마그넷(221)이 제1 직선부(121)와 대향하도록 설정된다. 이로써, AF 가동부(10)의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 제1 마그넷(221)에 의한 자속과, AF용 코일(12A, 12B)의 제1 직선부(121)은 수직으로 교차한다.

한편, 제2 마그넷(222)의 면적은, 리니어리티 성능이 얻어지도록 설정된다. 제2 마그넷(222)은, AF 가동부(10)가 광축 방향으로 이동했을 때, 제2 직선부(122)의 대향 영역으로부터 어긋나도 된다. 즉, 제2 직선부(122)는, AF 가동부(10)의 가동 범위의 일부에 있어서, 제2 마그넷(222)과 대향하지 않아도 된다.

AF용 마그넷(22A, 22B)에 있어서, 제1 마그넷(221)의 상방은 요크(23)의 가림부(23b)로 덮여 있으므로, 제1 마그넷(221)에 의한 자기 회로에 있어서의 자속 밀도는, 제2 마그넷(222)에 의한 자기 회로에 있어서의 자속 밀도보다 높다. 즉, AF용 코일(12A, 12B)의 제1 직선부(121)를 횡단하는 자속의 밀도는, 제2 직선부(122)와 교차하는 자속의 밀도보다 높다. 또한, AF용 코일(12A, 12B)과 AF용 마그넷(22A, 22B)이 상술한 위치 관계가 되도록 배치됨으로써, AF 가동부(10)의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 제1 직선부(121)를 횡단하는 자속은, 제2 직선부(122)를 횡단하는 자속보다 더 많아진다. 따라서, AF 가동부(10)의 추력은, AF용 코일(12A, 12B)의 제1 직선부(121)에 발생하는 로렌츠 힘(F1)과 제2 직선부(122)에 발생하는 로렌츠 힘(F2)의 합으로 나타나지만, 로렌츠 힘(F2)의 영향은 작아, 로렌츠 힘(F1)이 지배적이 된다.

소형화, 박형화를 도모하기 위하여 AF용 마그넷(22A, 22B)의 사이즈가 제한되는 가운데, 렌즈 구동 장치(1)에 있어서 원하는 추력을 얻기 위하여 제1 마그넷(221)의 사이즈를 설정한 후, 리니어리티 성능이 확보되도록 제2 마그넷(222)의 사이즈를 조정하고, 추력 밸런스의 최적화를 행하면 되기 때문에, 설계가 용이해진다.

이와 같이, 렌즈 구동 장치(1)는, 렌즈부(2)의 주위에 배치되는 AF용 코일(12A, 12B)과, AF용 코일(12A, 12B)에 대하여 직경 방향으로 이간하여 배치되는 AF용 마그넷(22A, 22B)과, AF용 마그넷(22A, 22B)과 함께 자기 회로를 형성하는 요크(23)를 갖는다. 렌즈 구동 장치(1)는, AF용 코일(12A, 12B)과 AF용 마그넷(22A, 22B)로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, AF용 마그넷(22A, 22B) 및 요크(23)를 포함하는 AF 고정부(20)에 대하여, AF용 코일(12A, 12B)을 포함하는 AF 가동부(10)를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞춤을 행한다. AF용 코일(12A, 12B)은, 제1 직선부(121) 및 제2 직선부(122)를 갖는 타원형상의 편평 코일이고, 제1 직선부(121)가 광축 방향 수광 측, 제2 직선부(122)가 광축 방향 결상 측이 되도록 배치된다. AF용 마그넷(22A, 22B)은, 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(222)으로 구성되어 이루어지는 편면 이극의 마그넷이고, 제1 마그넷(221)이 제1 직선부(121)에 대향하고, 제2 마그넷(222)이 제2 직선부(122)에 대향하도록 배치된다. 요크(23)는, 제1 마그넷(221)의 광축 방향 수광 측의 면을 덮도록 배치된다. 제1 마그넷(221)의 제1 직선부(121)와 대향하는 면의 면적은, 제2 마그넷(222)의 제2 직선부(122)와 대향하는 면의 면적보다 크고, AF 가동부(10)의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 제1 직선부(121)를 횡단하는 자속이, 제2 직선부(122)를 횡단하는 자속보다 많다.

렌즈 구동 장치(1)에 의하면, AF 가동부(10)의 추력은, AF용 코일(12A, 12B)의 제1 직선부(121)에 발생하는 로렌츠 힘(F1)이 지배적이 되므로, 소형화, 박형화를 도모할 때의 설계가 용이해진다. 따라서, 렌즈 구동 장치(1)에 의하면, 원하는 추력 및 리니어리티 성능(선형성)을 가짐과 함께, 소형화, 박형화를 도모할 수 있다. 또, 소형화, 박형화된 렌즈 구동 장치(1)를 구비하는 카메라 모듈(A)은, 레이아웃의 자유도가 높기 때문에, 스마트폰 등의 모바일 단말에 탑재하는 경우에 유용하고, 특히 복수 탑재하는 경우에 유용하다.

이상, 본 발명자에 의하여 이루어진 발명을 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 변경 가능하다.

예를 들면, AF용 코일과 AF용 마그넷의 세트는, 실시형태와 같이 2세트에 한정되지 않고, 1세트여도 되며, 3세트 이상이어도 된다. AF용 코일과 AF용 마그넷의 세트를 복수 세트 배치하는 경우는, 광축에 관하여 서로 점대칭이 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 이로써, 핀트 맞춤 시의 안정성이 향상된다. 또, AF용 마그넷(22A, 22B)은, 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(222)이 일체로 구성되어 있어도 되고, 별체에 적층되어 있어도 된다.

예를 들면, 실시형태에서는, 카메라 모듈(A)를 구비하는 카메라 탑재 장치로서, 스마트폰을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은, 정보 기기 또는 수송 기기인 카메라 탑재 장치에 적용할 수 있다. 정보 기기인 카메라 탑재 장치란, 카메라 모듈과 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 제어부를 갖는 정보 기기이고, 예를 들면 카메라 장착 휴대 전화기, 노트북 컴퓨터, 태블릿 단말, 휴대형 게임기, web 카메라, 카메라 장착 차재 장치(예를 들면, 백 모니터 장치, 드라이브 레코더 장치)를 포함한다. 또, 수송 기기인 카메라 탑재 장치란, 카메라 모듈과 카메라 모듈로 얻어지는 화상을 처리하는 제어부를 갖는 수송 기기이고, 예를 들면 자동차를 포함한다.

도 8a, 도 8b는, 카메라 모듈(VC)(Vehicle Camera)를 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차(V)를 나타내는 도이다. 도 8a는 자동차(V)의 정면도이고, 도 8b는 자동차(V)의 후방 사시도이다. 자동차(V)는, 차재용 카메라 모듈(VC)로서, 실시형태에서 설명한 카메라 모듈(A)를 탑재한다. 도 8a, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 차재용 카메라 모듈(VC)는, 예를 들면 전방을 향하여 프론트 유리에 장착되거나, 후방을 향하여 리어 게이트에 장착된다. 이 차재용 카메라 모듈(VC)는, 백 모니터용, 드라이브 레코더용, 충돌 회피 제어용, 자동 운전 제어용 등으로서 사용된다.

이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아닌 특허청구의 범위에 의하여 나타나, 특허청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

2016년 3월 7일 출원의 일본 특허출원 2016-043907의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.

1 : 렌즈 구동 장치 2 : 렌즈부
10 : AF 가동부(오토 포커스 가동부)
11 : 렌즈 홀더
12A, 12B : AF용 코일(오토 포커스용 코일)
121 : 제1 직선부 122 : 제2 직선부
20 : AF 고정부(오토 포커스 고정부)
21 : 베이스
22A, 22B : AF용 마그넷(오토 포커스용 마그넷)
221 : 제1 마그넷 222 : 제2 마그넷
223 : 비자성층 23 : 요크
30 : 탄성 지지 부재 31 : 상측 탄성 지지 부재
32 : 하측 탄성 지지 부재 M : 스마트폰(카메라 탑재 장치)
A : 카메라 모듈

Claims

렌즈부의 주위에 배치되는 오토 포커스용 코일과, 상기 오토 포커스용 코일에 대하여 직경 방향으로 이간하여 배치되는 오토 포커스용 마그넷과, 상기 오토 포커스용 마그넷과 함께 자기 회로를 형성하는 요크를 갖고, 상기 오토 포커스용 코일과 상기 오토 포커스용 마그넷으로 구성되는 보이스 코일 모터의 구동력을 이용하여, 상기 오토 포커스용 마그넷 및 상기 요크를 포함하는 오토 포커스 고정부에 대하여, 상기 오토 포커스용 코일을 포함하는 오토 포커스 가동부를 광축 방향으로 이동시킴으로써 자동적으로 핀트 맞춤을 행하는 렌즈 구동 장치로서,
상기 오토 포커스용 코일은, 제1 직선부 및 제2 직선부를 갖는 타원형상의 편평 코일이고, 상기 제1 직선부가 광축 방향 수광 측, 상기 제2 직선부가 광축 방향 결상 측이 되도록 배치되며,
상기 오토 포커스용 마그넷은, 제1 마그넷 및 제2 마그넷으로 구성되어 이루어지는 편면 이극의 마그넷이고, 상기 제1 마그넷이 상기 제1 직선부에 대향하며, 상기 제2 마그넷이 상기 제2 직선부에 대향하도록 배치되고,
상기 요크는, 상기 제1 마그넷의 광축 방향 수광 측의 면을 덮도록 배치되며,
상기 제1 마그넷의 상기 제1 직선부와 대향하는 면의 면적은, 상기 제2 마그넷의 상기 제2 직선부와 대향하는 면의 면적보다 크고,
상기 오토 포커스 가동부의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 상기 제1 직선부를 횡단하는 자속이, 상기 제2 직선부를 횡단하는 자속보다 많은 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 직선부는, 상기 오토 포커스 가동부의 가동 범위 전체 영역에 걸쳐서, 상기 제1 마그넷과 대향하고,
상기 제2 직선부는, 상기 오토 포커스 가동부의 가동 범위의 일부에 있어서, 상기 제2 마그넷과 대향하지 않는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 오토 포커스용 마그넷은, 상기 제1 마그넷과 상기 제2 마그넷의 사이에 개재되는 비자성층을 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 오토 포커스용 마그넷과 상기 오토 포커스용 코일로 이루어지는 세트를 복수 갖고,
상기 복수의 세트는, 광축에 관하여 점대칭으로 배치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.
제1항에 있어서, 상기 요크는, 케이싱 커버로서 기능하는 것을 특징으로 하는 렌즈 구동 장치.
제1항에 기재된 렌즈 구동 장치와,
상기 렌즈 구동 장치에 장착되는 렌즈부와,
상기 렌즈부에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
정보 기기 또는 수송 기기인 카메라 탑재 장치로서,
제6항에 기재된 카메라 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 카메라 탑재 장치.