KR20240046716A - 광학 소자 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치 - Google Patents

광학 소자 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치 Download PDF

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도모히코 오사카
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미쓰미덴기가부시기가이샤
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Abstract

광학 소자 구동 장치는, 광학 소자를 유지한 상태에서 제1 구동부에 의하여 광축 방향으로 이동 가능하게 구성된 제1 가동부와, 제2 구동부에 의하여 제1 가동부와 함께 광축 직교 방향으로 이동 가능하게, 베이스 상에 제1 스테이지와 제2 스테이지를 적층하여 구성된 제2 가동부를 구비하고, 제2 구동부는, 제2 가동부의 직교하는 2개의 측면의 각각을 따라 배치되며, 제1 구동부는, 제2 가동부의 대각 위치의 각각에 배치된다.

Description

광학 소자 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치
본 발명은, 광학 소자를 구동하는 광학 소자 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스마트폰 등의 박형의 카메라 탑재 장치에는, 카메라 모듈이 탑재되어 있다. 이와 같은 카메라 모듈에는, 광학 소자를 구동하는 광학 소자 구동 장치가 사용되고 있다.
광학 소자 구동 장치는, 오토 포커스 기능(이하 「AF 기능」이라고 칭한다, AF: Auto Focus)을 갖고 있다. 광학 소자 구동 장치는, AF 기능에 의하여, 렌즈(광학 소자)를 구동하여, 피사체를 촬영할 때의 초점 맞춤을 자동적으로 행하고 있다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 렌즈를 유지하는 렌즈 홀더와, 광축 방향으로 이동 가능하게 렌즈 홀더를 지지하는 볼 부재와, 렌즈 홀더를 광축 방향으로 이동 가능하게 구동하는 1개의 액추에이터를 구비한 렌즈 구동 장치가 나타나 있다. 특허문헌 1에서는, 1개의 액추에이터는, 평면시가 직사각형상의 베이스의 1개의 모서리부에 배치되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-068828호
최근, 카메라 모듈의 고화소수화에 따라, 카메라 모듈의 렌즈나 센서의 사이즈나 중량이 증가하는 경향이 있다. 특허문헌 1에 있어서는, 상술한 바와 같이, 1개의 액추에이터로 렌즈 및 렌즈 홀더를 구동하기 때문에, 렌즈의 중량이 증가하면, 렌즈를 구동하는 추력(推力)이 부족하여, 초점 맞춤에 시간을 필요로 하는 등의 문제를 발생시킬 가능성이 있다. 액추에이터를 복수 마련함으로써, 렌즈를 구동하는 추력을 증가시킬 수는 있지만, 그 경우에는, 카메라 모듈의 소형화를 도모하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 렌즈를 구동하는 추력을 증가시킴과 함께, 소형화를 도모할 수 있는 광학 소자 구동 장치가 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 광학 소자를 구동하는 추력을 증가시킴과 함께, 소형화가 가능한 광학 소자 구동 장치, 카메라 모듈 및 카메라 탑재 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 광학 소자 구동 장치는,
광학 소자를 유지한 상태에서 제1 구동부에 의하여 광축 방향으로 이동 가능하게 구성된 제1 가동부와,
제2 구동부에 의하여 상기 제1 가동부와 함께 광축 직교 방향으로 이동 가능하게, 베이스 상에 제1 스테이지와 제2 스테이지를 적층하여 구성된 제2 가동부를 구비하고,
상기 제2 구동부는, 상기 제2 가동부의 직교하는 2개의 측면의 각각을 따라 배치되며,
상기 제1 구동부는, 상기 제2 가동부의 대각 위치의 각각에 배치된다.
본 발명에 관한 카메라 모듈은,
상기 광학 소자 구동 장치와,
상기 광학 소자에 의하여 결상(結像)된 피사체상(像)을 촬상하는 촬상부를 구비한다.
본 발명에 관한 카메라 탑재 장치는,
정보 기기 또는 수송 기기인 카메라 탑재 장치로서,
상기 카메라 모듈과,
상기 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 광학 소자 구동 장치에 있어서, 광학 소자를 구동하는 추력을 증가시킴과 함께, 소형화를 도모할 수 있다.
[도 1A] 본 발명의 실시형태에 관한 카메라 모듈을 탑재하는 스마트폰을 나타내는 정면도이다.
[도 1B] 도 1A에 나타내는 스마트폰의 배면도이다.
[도 2] 카메라 모듈 및 촬상부를 나타내는 사시도이다.
[도 3] 카메라 모듈의 광학 소자 구동 장치가 갖는 광학 소자 구동 장치 본체의 사시도이다.
[도 4] 도 3에 나타내는 광학 소자 구동 장치 본체의 상이한 방향으로부터의 사시도이다.
[도 5] 도 3 및 도 4에 나타내는 광학 소자 구동 장치 본체의 분해 사시도이다.
[도 6] 도 5에 나타내는 OIS 가동부의 분해 사시도이다.
[도 7] 도 3 및 도 4에 나타내는 광학 소자 구동 장치 본체의 평면도이다.
[도 8] OIS 고정부와 AF 가동부의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
[도 9] OIS 고정부의 평면도이다.
[도 10] OIS 고정부의 저면도이다.
[도 11] OIS 가동부의 저면도이다.
[도 12] AF 가동부 및 제1 스테이지의 저면도이다.
[도 13] AF 가동부의 저면도이다.
[도 14] 광학 소자 구동 장치 본체를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
[도 15A] 차재용 카메라 모듈을 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차를 나타내는 정면도이다.
[도 15B] 도 15A에 나타내는 자동차를 경사 후방 측에서 본 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.
[스마트폰]
도 1A 및 도 1B는, 본 실시형태에 관한 카메라 모듈(A)을 탑재하는 스마트폰(M)(카메라 탑재 장치의 일례)을 나타내는 도이다. 도 1A는 스마트폰(M)의 정면도이며, 도 1B는 스마트폰(M)의 배면도이다.
스마트폰(M)은, 2개의 배면 카메라(OC1, OC2)로 이루어지는 듀얼 카메라를 갖는다. 본 실시형태에서는, 배면 카메라(OC1, OC2)에, 카메라 모듈(A)이 적용되어 있다.
카메라 모듈(A)은, AF 기능 및 흔들림 보정 기능(이하 「OIS 기능」이라고 칭한다, OIS: Optical Image Stabilization)을 구비한다. 카메라 모듈(A)은, AF 기능에 의하여, 피사체를 촬영할 때의 초점 맞춤을 자동적으로 행함과 함께, OIS 기능에 의하여, 촬영 시에 발생하는 흔들림(진동)을 광학적으로 보정하여, 상 흔들림이 없는 화상을 촬영할 수 있다.
[카메라 모듈]
도 2는, 카메라 모듈(A) 및 촬상부(5)를 나타내는 사시도이다. 도 3 및 도 4는, 도 2에 나타내는 카메라 모듈(A)의 광학 소자 구동 장치(1)가 갖는 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 사시도이다. 도 4는, 도 3에 나타낸 광학 소자 구동 장치 본체(4)를 Z축 둘레로 180° 회전한 도이다. 도 2~도 4에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 직교 좌표계(X, Y, Z)를 사용하여 설명한다. 후술하는 도면에 있어서도, 공통의 직교 좌표계(X, Y, Z)로 나타내고 있다.
카메라 모듈(A)은, 예를 들면, 스마트폰(M)으로 촬영이 행해지는 경우, X방향이 상하 방향(또는 좌우 방향), Y방향이 좌우 방향(또는 상하 방향), Z방향이 전후 방향이 되도록 탑재된다. 즉, Z방향이 광축 방향이며, 도 2~도 4에 있어서, 도면 중 상측(+Z측)이 광축 방향 수광 측, 하측(-Z측)이 광축 방향 결상 측이다. 또, 이후에 있어서, Z축에 직교하는 X방향 및 Y방향을 「광축 직교 방향」이라고 칭하고, XY면을 「광축 직교면」이라고 칭한다. 또, 광축에 직교하는 방향을 「직경 방향」이라고 칭한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 카메라 모듈(A)은, AF 기능 및 OIS 기능을 실현하는 광학 소자 구동 장치(1), 원통 형상의 렌즈 배럴에 렌즈가 수용되어 구성되는 렌즈부(2) 및 렌즈부(2)에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부(5) 등을 구비한다. 즉, 광학 소자 구동 장치(1)는, 광학 소자로서 렌즈부(2)를 구동하는, 이른바, 렌즈 구동 장치이다.
[커버]
광학 소자 구동 장치(1)에 있어서, 광학 소자 구동 장치 본체(4)는, 외측을 커버(3)로 덮고 있다. 커버(3)는, 광축 방향에서 본 평면시(平面視)에서 직사각형상의 덮개가 있는 사각통체이다. 본 실시형태에서는, 커버(3)는, 평면시에서 정사각형상을 갖고 있다. 커버(3)는, 상면에 대략 원형의 개구(301)를 갖는다. 렌즈부(2)는, 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 개구(401)에 수용되고, 커버(3)의 개구(301)로부터 외부에 면하며, 예를 들면, 광축 방향에 있어서의 이동에 따라, 커버(3)의 개구면보다 광축 방향 수광 측으로 돌출되도록 구성되어 있다. 커버(3)의 내벽은, 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 OIS 고정부(20)의 베이스(21)(후술하는 도 5를 참조)에, 예를 들면, 접착에 의하여 고정되고, 베이스(21)와 함께 내부에 OIS 가동부(10) 등(도 5를 참조)을 수용한다.
커버(3)는, 광학 소자 구동 장치(1)의 외부로부터의 전자파를 차단하는 부재, 예를 들면, 자성체로 이루어지는 실드 부재를 갖고 있다.
[촬상부]
촬상부(5)는, 광학 소자 구동 장치(1)의 광축 방향 결상 측에 배치된다. 촬상부(5)는, 예를 들면, 이미지 센서 기판(501), 이미지 센서 기판(501)에 실장되는 촬상 소자(502) 및 제어부(503)를 갖는다. 촬상 소자(502)는, 예를 들면, CCD(charge-coupled device)형 이미지 센서, CMOS(complementary metal oxide semiconductor)형 이미지 센서 등에 의하여 구성되고, 렌즈부(2)에 의하여 결상된 피사체상을 촬상한다.
제어부(503)는, 예를 들면, 제어 IC로 구성되고, 광학 소자 구동 장치(1)의 구동 제어를 행한다. 광학 소자 구동 장치(1)는, 이미지 센서 기판(501)에 탑재되며, 기계적이고 또한 전기적으로 접속된다. 또한, 제어부(503)는, 이미지 센서 기판(501)에 마련되어도 되고, 카메라 모듈(A)이 탑재되는 카메라 탑재 기기(본 실시형태에서는, 스마트폰(M))에 마련되어도 된다.
[광학 소자 구동 장치 본체]
도 5는, 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 분해 사시도이다. 도 6은, OIS 가동부(10)의 분해 사시도이다. 도 7은, 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 평면도이다. 광학 소자 구동 장치 본체(4)에 대하여, 도 5~도 7도 참조하여 설명한다.
광학 소자 구동 장치 본체(4)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, OIS 가동부(10), OIS 고정부(20), OIS 구동부(30), OIS 지지부(40) 및 OIS용 부세(付勢) 부재(50)를 구비한다.
OIS 가동부(10)는, 렌즈부(2)를 유지 가능하고, 흔들림 보정 시에 광축 직교면 내에서 요동하는 부분이다. 상세는 후술하지만, OIS 가동부(10)는, AF부(11), 제2 스테이지(14) 및 OIS 지지부(40)(Y방향 기준 볼(42))를 갖는다(도 6을 참조). 동일하게, 상세는 후술하지만, AF부(11)는, AF 가동부(12), 제1 스테이지(13), AF 구동부(15) 및 AF 지지부(16A, 16B)를 갖는다(도 5, 도 6을 참조).
OIS 고정부(20)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 베이스(21), OIS 지지부(40)(X방향 기준 볼(41))를 갖는다. OIS 고정부(20)는, OIS 가동부(10)에 대하여 광축 방향으로 이간된 위치에 OIS 지지부(40)를 개재하여 배치되고, OIS 지지부(40)에 의하여 OIS 가동부(10)를 광축 직교 방향으로 요동 가능하게 지지하는 부분이다. 바꾸어 말하면, OIS 가동부(10)는, X방향 기준 볼(41)을 개재하여, 베이스(21)에 대하여 광축 방향으로 이간하여 배치되고, 베이스(21)는, X방향 기준 볼(41)을 개재하여, OIS 가동부(10)를 요동 가능하게 지지한다.
또, OIS 가동부(10)와 OIS 고정부(20)는, 서로 근접하는 방향으로 부세되도록, 바꾸어 말하면, OIS 지지부(40)를 사이에 두는 상태를 유지하도록, OIS용 부세 부재(50)에 의하여 탄성 접속되어 있다(도 3~도 5를 참조). 이 OIS용 부세 부재(50)는, 도전성 재료로 이루어진다. 상세는 후술하지만, OIS용 부세 부재(50)는, 렌즈부(2) 등을 구동하기 위한 회로와 OIS 고정부(20) 측의 회로의 사이의 도전 경로를 형성하는 접속 부재로서도 기능한다. 본 실시형태에서는, OIS용 부세 부재(50)는, 광학 소자 구동 장치 본체(4)의 평면시에 있어서의 네 모퉁이 부분(모서리 부분)에 배치되어 있다(도 3, 도 4를 참조).
상세는 후술하지만, OIS 구동부(30)는, OIS 가동부(10)를 X방향으로 구동하는 제1 OIS 구동부(30X)와, OIS 가동부(10)를 Y방향으로 구동하는 제2 OIS 구동부(30Y)를 갖는다.
본 실시형태에서는, X방향의 이동에 관해서는, AF부(11)를 포함하는 OIS 가동부(10)의 전체가 가동체로서 이동한다. 즉, X방향의 이동에 관해서는, OIS 고정부(20)의 베이스(21)가 고정체를 구성하고, X방향 기준 볼(41)은, OIS 가동부(10)를 X방향으로 요동 가능하게 지지하는 OIS 지지부(40)로서 기능한다.
한편, 상세는 도 6을 참조하여 후술하지만, Y방향의 이동에 관해서는, AF부(11)가 가동체로서 이동한다. 즉, Y방향의 이동에 관해서는, 제2 스테이지(14)는, 베이스(21)와 함께 고정체를 구성하고, Y방향 기준 볼(42)은, AF부(11)를 Y방향으로 요동 가능하게 지지하는 OIS 지지부(40)로서 기능한다.
[OIS 고정부]
도 9는, OIS 고정부(20)의 평면도이다. 또, 도 10은, OIS 고정부(20)의 저면도이다. OIS 고정부(20)에 대하여, 도 9 및 도 10도 참조하여 설명한다.
OIS 고정부(20)는, 베이스(21), 기판(22), 제1 OIS 구동부(30X), OIS 지지부(40)(X방향 기준 볼(41))를 갖는다(도 5를 참조).
[베이스, OIS 지지부]
베이스(21)는, 예를 들면, 폴리아릴레이트(PAR), PAR을 포함하는 복수의 수지 재료를 혼합한 PAR 알로이(예를 들면, PAR/PC), 또는, 액정 폴리머로 이루어지는 성형 재료로 형성된다. 베이스(21)는, 평면시에서 직사각형상의 부재이며, 중앙에 원형의 개구(211)를 갖는다.
베이스(21)는, 제1 OIS 구동부(30X)가 배치되는 OIS 모터 고정부(217)를 갖는다. OIS 모터 고정부(217)는, 예를 들면, 베이스(21)의 1개의 모퉁이부의 근방에 마련되고, 베이스(21)로부터 광축 방향 수광 측을 향하여 돌출되어 형성되며, 제1 OIS 구동부(30X)를 유지 가능한 형상을 갖고 있다(도 5를 참조).
또, 베이스(21)는, OIS 지지부(40)를 구성하는 X방향 기준 볼(41)을 유지하는 X방향 기준 볼 유지부(218)를 갖는다. X방향 기준 볼(41)은, X방향 기준 볼 유지부(218)와, Z방향에 있어서 서로 대향하는 제2 스테이지(14)의 X방향 기준 볼 유지부(144)(후술하는 도 11을 참조)의 사이에 협지된다.
X방향 기준 볼 유지부(218) 및 X방향 기준 볼 유지부(144)는, X방향으로 뻗는 직사각형상의 개구를 갖는 오목부이다. X방향 기준 볼 유지부(218) 및 X방향 기준 볼 유지부(144)는, 오목부의 저면을 향하여 홈폭이 좁아지도록, 예를 들면, 단면 형상이 대략 V자상(테이퍼 형상)이나 대략 U자상이 되도록 형성된다.
상술한 단면 형상을 갖는 오목부가 형성하는 홈은, X방향으로 평행하게 형성되어 있으며, 그 때문에, X방향 기준 볼 유지부(218)와 X방향 기준 볼 유지부(144)의 사이에 협지되는 X방향 기준 볼(41)은, 오목부 내에 있어서, X방향으로 전동 가능하다. 즉, 베이스(21)는, X방향 기준 볼(41)을 개재하여, OIS 가동부(10)(제2 스테이지(14))를 X방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.
X방향 기준 볼 유지부(218) 및 X방향 기준 볼 유지부(144)는, 직사각형상의 베이스(21) 및 제2 스테이지(14)의 네 모퉁이 부분에 배치되고, OIS 가동부(10)(제2 스테이지(14))는, 4개의 X방향 기준 볼(41)로, 즉, 4점으로 베이스(21)에 지지되어 있다. 이와 같이, X방향 기준 볼(41)은, 다점 접촉으로 협지되므로, 안정적으로 Y방향으로 전동한다.
또한, OIS 가동부(10)(제2 스테이지(14))는, 적어도 3점 이상으로 베이스(21)에 지지되면 된다. 예를 들면, 3점으로 지지하는 경우에는, 베이스(21) 및 제2 스테이지(14)의 1개의 변 측의 2개소와 당해 변에 대향하는 변 측의 1개소의 합계 3개소에 X방향 기준 볼 유지부(218) 및 X방향 기준 볼 유지부(144)를 배치하면 된다.
베이스(21)의 외측 가장자리 부분에는, 복수의 단자(23) 및 급전 배선(25Xa, 25Xb, 25Ya, 25Yb, 25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)이 배치되어 있다(도 9, 도 10을 참조).
단자(23)는, 예를 들면, 인서트 성형에 의하여, 베이스(21)에 매설되어 있으며, 각 단자의 일단(一端)이 베이스(21)의 상면으로부터 노출되고(도 9를 참조), 타단(他端)이 베이스(21)의 저면으로부터 노출되도록 형성되어 있다(도 10을 참조). 단자(23)는, 제1 OIS 구동부(30X), 제2 OIS 구동부(30Y), AF 구동부(15)를 각각 구동하는 후술하는 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)에 대한 급전 및 신호용의 단자이다.
또, 급전 배선(25Xa, 25Xb)은, 베이스(21)의 외측 가장자리 부분에 있어서, 내측의 단부(端部)로부터 외측의 단부에 걸쳐, 베이스(21)의 상면에 노출되도록 형성되어 있다(도 9를 참조). 또, 급전 배선(25Ya, 25Yb)은, 베이스(21)의 외측 가장자리 부분인 모퉁이부에 있어서, 내측의 단부가 베이스(21)의 상면에 노출되고(도 9를 참조), 외측의 단부가 베이스(21)의 저면에 노출되도록 형성되어 있다(도 10을 참조). 또, 급전 배선(25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)은, 베이스(21)의 외측 가장자리 부분인 모퉁이부에 있어서, 내측의 단부가 베이스(21)의 상면에 노출되고(도 9를 참조), 외측의 단부가 베이스(21)의 저면에 노출되도록 형성되어 있다(도 10을 참조).
급전 배선(25Xa, 25Xb)의 내측의 단부는, 기판(22)과 접속되고, 후술하는 승압부(60)를 개재하여, 드라이버 IC(221X)와 접속된다. 급전 배선(25Xa, 25Xb)의 외측의 단부는, 제1 OIS 구동부(30X)와 접속된다. 또, 급전 배선(25Ya, 25Yb)의 내측의 단부는, 기판(22)과 접속되고, 후술하는 승압부(60)를 개재하여, 드라이버 IC(221Y)와 접속된다. 급전 배선(25Ya, 25Yb)의 외측의 단부는, OIS용 부세 부재(50), 급전 배선(18Ya, 18Yb)을 개재하여, 제2 OIS 구동부(30Y)와 접속된다. 또, 급전 배선(25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)의 내측의 단부는, 기판(22)과 접속되고, 후술하는 승압부(60)를 개재하여, 드라이버 IC(221Z)와 접속된다. 급전 배선(25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)의 외측의 단부는, OIS용 부세 부재(50), 급전 배선(18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd)을 개재하여, 2개의 AF 구동부(15)와 접속된다.
여기에서는, 일례로서, 드라이버 IC(221X)는, 1개의 구동부의 구동을 제어하는 1채널의 드라이버 IC이며, 드라이버 IC(221Y)도 동일한 1채널의 드라이버 IC이다. 또, 드라이버 IC(221Z)는, 2개의 구동부의 구동을 제어하는 2채널의 드라이버 IC이다. 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)에 있어서의 채널수는, 구동 대상의 구동부의 수에 따라 적절히 변경 가능하다.
[기판]
기판(22)은, 베이스(21)의 광축 방향 수광 측에 배치되어 있다. 기판(22)은, 베이스(21)의 상면에 노출된 단자(23)와 전기적으로 접속되어 있으며, 단자(23)는, 기판(22)에 형성된 배선(도시 생략)을 개재하여, 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z 등)에 접속된다. 또, 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, 기판(22)에 형성된 배선(도시 생략)을 개재하여, 급전 배선(25Xa, 25Xb, 25Ya, 25Yb, 25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)과 접속된다. 급전 배선(25Xa, 25Xb, 25Ya, 25Yb, 25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)은, 상술한 바와 같이, 제1 OIS 구동부(30X), 제2 OIS 구동부(30Y), AF 구동부(15)와 접속된다.
드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, 기판(22)의 광축 방향 수광 측에 배치되고, 각각, 자기 센서(도시 생략)를 갖고 있다. 이들 자기 센서는, 예를 들면, 홀 소자나 TMR(Tunnel Magneto Resistance) 센서 등으로 구성되고, 후술하는 마그넷(17X, 17Y, 17Z)(자석)이 발생하는 자계를 검출하여, 검출 대상의 X, Y, Z방향에 있어서의 위치를 자기적으로 검출한다.
기판(22)에 있어서, 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, AF 구동부(15), AF 지지부(16A, 16B), 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)가 배치되어 있지 않은 영역에 마련되어 있다(도 5를 참조). 즉, 평면시에서 직사각형상의 베이스(21)에 있어서의 1개의 모퉁이부 근방의 영역에 마련되어 있다(도 9를 참조). 이로써, 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)를 1개의 영역에 집약하여, 광학 소자 구동 장치 본체(4) 내의 스페이스를 유효 활용할 수 있다.
X방향으로 이동하는 제2 스테이지(14)의 저면 측에는, 후술하는 도 11에 나타내는 바와 같이, 마그넷(17X)이 배치되어 있으며, 드라이버 IC(221X)와 마그넷(17X)은, 서로 대향하도록 배치되어 있다. 드라이버 IC(221X) 및 마그넷(17X)으로 이루어지는 X방향 위치 검출부에 의하여, 제2 스테이지(14)의 X방향의 위치, 즉, OIS 가동부(10)의 X방향의 위치가 검출된다.
또, Y방향으로 이동하는 제1 스테이지(13)의 저면 측에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 마그넷(17Y)이 배치되어 있으며, 드라이버 IC(221Y)와 마그넷(17Y)은, 서로 대향하도록 배치되어 있다. 드라이버 IC(221Y) 및 마그넷(17Y)으로 이루어지는 Y방향 위치 검출부에 의하여, 제1 스테이지(13)의 Y방향의 위치, 즉, OIS 가동부(10)의 Y방향의 위치가 검출된다.
또, Z방향으로 이동하는 AF 가동부(12)의 저면 측에는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 마그넷(17Z)이 배치되어 있으며, 드라이버 IC(221Z)와 마그넷(17Z)은, 서로 대향하도록 배치되어 있다. 드라이버 IC(221Z) 및 마그넷(17Z)으로 이루어지는 Z방향 위치 검출부에 의하여, AF 가동부(12)의 Z방향의 위치가 검출된다.
또한, 상술한 마그넷(17X, 17Y, 17Z)과 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)의 자기 센서의 조합 대신에, 다른 방법에 의하여, 위치 검출을 행하도록 해도 된다. 예를 들면, 포토 리플렉터 등의 광 센서에 의하여, OIS 가동부(10)의 X방향 및 Y방향의 위치 및 AF 가동부(12)의 Z방향의 위치를 검출하도록 해도 된다.
[구동 회로]
광학 소자 구동 장치(1)에 있어서는, 소형화 등의 관점에서, AF 구동부(15), 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)로서, 압전 소자를 포함하는 초음파 모터를 이용하고 있다. 초음파 모터를 구동하기 위해서는, 비교적 큰 구동 전압이 필요해지므로, 본 실시형태에서는, 입력 전압을 원하는 전압으로 승압하는 승압부(60)를 갖고 있다.
본 실시형태에 있어서는, 드라이버 IC(221X)와 제1 OIS 구동부(30X)의 사이, 드라이버 IC(221Y)와 제2 OIS 구동부(30Y)의 사이, 드라이버 IC(221Z)와 AF 구동부(15)의 사이에, 각각, 승압부(60)를 접속하는 구동 회로의 구성으로 하고 있다. 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, 기판(22)의 상면 측(광축 방향 수광 측)의 면에 배치되어 있으며(도 9를 참조), 승압부(60)는, 기판(22)의 저면 측(광축 방향 결상 측)의 면에 배치되어 있다(도 10을 참조).
드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, 각각, 자기 센서로서의 홀 소자를 갖는 것이다. 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)는, 각각의 홀 소자가 검출하는 마그넷(17X, 17Y, 17Z)의 위치에 따라, 구동 전류를 출력한다.
승압부(60)로서는, 인덕터를 갖는 직렬 공진 회로, 당해 직렬 공진 회로에 콘덴서를 병렬로 접속한 회로 등을 사용 가능하다.
드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)로부터 출력된 구동 전류는, 각각, 승압부(60)에서 전압이 승압되어, 제1 OIS 구동부(30X), 제2 OIS 구동부(30Y) 및 AF 구동부(15)에 공급된다. 이로써, 제1 OIS 구동부(30X), 제2 OIS 구동부(30Y)를 구동하여, 흔들림 보정을 행하고, 또, AF 구동부(15)를 구동하여, 오토 포커스를 행한다.
본 실시형태에 있어서, 광학 소자 구동 장치(1)는, 2개의 AF 구동부(15)와 제1 OIS 구동부(30X)와 제2 OIS 구동부(30Y)를 갖고 있으므로, 4세트의 승압부(60)를 갖고 있다. 승압부(60)는, 마그넷(17X, 17Y, 17Z)이나 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 승압부(60)의 인덕터는 자기 성능을 갖지만, 이상과 같은 배치에 의하여, 승압부(60)의 인덕터로부터 마그넷(17X, 17Y, 17Z)이나 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)에 대한 자기적인 영향을 억제할 수 있다.
예를 들면, 도 10에 있어서, 베이스(21)의 광축 방향 수광 측에 배치되는 마그넷(17X, 17Y, 17Z)을 도시하면, 마그넷(17X, 17Y, 17Z)은, 도면 중의 좌하 측에 배치되어 있다. 승압부(60)는, 마그넷(17X, 17Y, 17Z)으로부터 떨어진 위치, 적어도, 마그넷(17X, 17Y, 17Z)과는 대향하지 않는 위치에 배치되어 있다. 이와 같은 배치에 의하여, 승압부(60)의 인덕터와 마그넷(17X, 17Y, 17Z)의 거리(X, Y방향의 거리)를 확보할 수 있어, 인덕터로부터의 자기적인 영향을 억제할 수 있다. 이 결과, 자기 센서의 검출성에 대한 영향을 억제할 수 있다.
또, 승압부(60)는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 기판(22)에 있어서, 마그넷(17X, 17Y, 17Z)과는 대향하지 않는 면인 저면 측에 배치한다. 이 경우, 도 10에 나타내는 바와 같이, 베이스(21)를 관통하는 개구부(219)를 마련하고, 베이스(21)의 상면에 기판(22)을 배치했을 때, 기판(22)의 저면 측에 마련한 승압부(60)가 개구부(219) 내에 위치하도록 한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 기판(22)의 저면 측에 마련한 승압부(60)의 설치 스페이스를 확보할 필요는 없고, 광학 소자 구동 장치(1)의 저배화(低背化)를 도모할 수 있다.
그리고 승압부(60)를 기판(22)의 저면 측에 배치함으로써, 승압부(60)의 인덕터와 마그넷(17X, 17Y, 17Z)의 거리(Z방향의 거리)를 확보할 수 있고, 승압부(60)의 인덕터로부터의 자기적인 영향을 억제할 수 있다. 이 결과, 자기 센서의 검출성에 대한 영향을 억제할 수 있다.
[OIS 구동부]
OIS 구동부(30)는, OIS 가동부(10)를 X방향 및 Y방향으로 이동시키는 액추에이터이다. 구체적으로는, OIS 구동부(30)는, OIS 가동부(10) 전체를 X방향으로 이동시키는 제1 OIS 구동부(30X)와, OIS 가동부(10)의 일부(AF부(11))를 Y방향으로 이동시키는 제2 OIS 구동부(30Y)를 갖는다.
제1 OIS 구동부(30X)와 제2 OIS 구동부(30Y)는, 배치하는 방향에 차이는 있지만, 동등한 구성 요소를 갖고 있으므로, 동등한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 도 5를 참조하여 설명한다.
제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)는, OIS 가동부(10)를 이동시키는 구동원이 되는 초음파 모터를 갖는다. 제1 OIS 구동부(30X)는, 베이스(21)의 X방향을 따르는 OIS 모터 고정부(217)에 고정된다. 또, 제2 OIS 구동부(30Y)는, 제1 스테이지(13)의 Y방향을 따르는 OIS 모터 고정부(134)에 고정된다. 즉, 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)는, OIS 가동부(10)에 있어서, 서로 직교하는 X방향 측면(101X) 및 Y방향 측면(101Y)을 따라 각각 배치되어 있다(도 3~도 5 등을 참조).
제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)는, 공진부인 OIS 공진부(31), 압전 소자인 OIS 압전 소자(32) 및 동력 전달부인 OIS 동력 전달부(34)를 갖는다. OIS 구동부(30)의 구동력은, OIS 동력 전달부(34)를 개재하여, 다른 부재에 전달된다. 구체적으로는, 제1 OIS 구동부(30X)는, OIS 동력 전달부(34)를 개재하여, 제2 스테이지(14)에 접속되어, 그 구동력이 전달된다. 또, 제2 OIS 구동부(30Y)는, OIS 동력 전달부(34)를 개재하여, 제2 스테이지(14)에 접속되어, 그 구동력이 전달된다. OIS 구동부(30)에 있어서, OIS 공진부(31)가 능동 요소를 구성하고, OIS 동력 전달부(34)가 수동 요소를 구성한다.
OIS 공진부(31)는, 도전성 재료로 형성되고, 후술하는 OIS 압전 소자(32)에 협지되며, OIS 압전 소자(32)의 진동에 공진하여, 진동 운동을 직선 운동으로 변환한다. OIS 공진부(31)는, 예를 들면, 금속판의 레이저 가공, 에칭 가공 또는 프레스 가공 등에 의하여 형성된다.
제1 OIS 구동부(30X)의 OIS 공진부(31)는, 예를 들면, 리벳이나 접착제 등에 의하여, OIS 모터 고정부(217)(베이스(21) 측)에 고정된다. 제2 OIS 구동부(30Y)의 OIS 공진부(31)는, 예를 들면, 리벳이나 접착제 등에 의하여, OIS 모터 고정부(134)(제1 스테이지(13) 측)에 고정된다.
OIS 압전 소자(32)는, 예를 들면, 세라믹 재료로 형성된 판상 소자이며, 고주파 전압을 인가함으로써 진동을 발생한다. 2매의 OIS 압전 소자(32)는, OIS 공진부(31)를 사이에 끼워 넣도록, 첩합되어 배치되어 있다.
제1 OIS 구동부(30X)의 OIS 압전 소자(32)는, 예를 들면, 전극 부재(도시 생략) 등에 의하여, 상술한 급전 배선(25Xa, 25Xb)부와 전기적으로 접속된다. 제2 OIS 구동부(30Y)의 OIS 압전 소자(32)는, 예를 들면, 전극 부재(도시 생략) 등에 의하여, 상술한 급전 배선(18Ya, 18Yb)과 전기적으로 접속된다. 이와 같은 접속에 의하여, OIS 압전 소자(32)에는 전압을 인가 가능하고, 전압을 인가함으로써, OIS 압전 소자(32)에는 진동이 발생한다.
상술한 OIS 공진부(31)는, 적어도 2개의 공진 주파수를 갖고, 각각의 공진 주파수에 대하여, 상이한 거동으로 변형된다. 바꾸어 말하면, OIS 공진부(31)는, 2개의 공진 주파수에 대하여 상이한 거동으로 변형되도록 구성되어 있다. 상이한 거동이란, OIS 동력 전달부(34)를 X방향 또는 Y방향으로 전진시키는 거동과, 후퇴시키는 거동이다. 따라서, OIS 압전 소자(32)를 원하는 공진 주파수로 진동시킴으로써, OIS 동력 전달부(34)를 X방향 또는 Y방향으로 전진 또는 후퇴시킬 수 있다.
OIS 동력 전달부(34)는, X방향 또는 Y방향으로 뻗어 있는 척킹 가이드이며, 그 일단이 OIS 공진부(31)에 맞닿아, OIS 공진부(31)로부터의 구동력이 전달된다. OIS 동력 전달부(34)의 타단인 스테이지 고정부(35)는, 제2 스테이지(14)에 접속된다. 구체적으로는, 제1 OIS 구동부(30X)의 스테이지 고정부(35)는, 제2 스테이지(14)의 OIS 척킹 가이드 고정부(145X)에 고정된다. 또, 제2 OIS 구동부(30Y)의 스테이지 고정부(35)는, 제2 스테이지(14)의 OIS 척킹 가이드 고정부(145Y)에 고정된다.
이와 같이, 제2 OIS 구동부(30Y)는, OIS 모터 고정부(134)를 개재하여, 제1 스테이지(13)(OIS 가동부(10) 측)에 고정되고, OIS 동력 전달부(34)를 개재하여, 제2 스테이지(14)와 접속되어 있다. 제2 OIS 구동부(30Y)는, Y방향의 흔들림 보정 시에 구동되고, 제2 스테이지(14)에 대하여, 제1 스테이지(13)가 Y방향으로 이동하도록 구동한다. 또한, 제2 OIS 구동부(30Y)는, 제1 OIS 구동부(30X)에 의한 X방향의 흔들림 보정 시에는, 제1 스테이지(13)(OIS 가동부(10))와 함께 이동한다.
또, 제1 OIS 구동부(30X)는, OIS 모터 고정부(217)를 개재하여, 베이스(21)(OIS 고정부(20) 측)에 고정되고, OIS 동력 전달부(34)를 개재하여, 제2 스테이지(14)와 접속되어 있다. 제1 OIS 구동부(30X)는, X방향의 흔들림 보정 시에 구동되고, 베이스(21)(OIS 고정부(20))에 대하여, 제2 스테이지(14)가 X방향으로 이동하도록 구동한다. 제1 OIS 구동부(30X)는, 베이스(21)(OIS 고정부(20))에 대하여, 제2 스테이지(14)를 X방향으로 이동시키므로, 제2 OIS 구동부(30Y)에 의한 Y방향의 흔들림 보정에 영향을 받지 않는다.
즉, 일방의 OIS 구동부(30)에 의한 이동은, 타방의 OIS 구동부(30)의 구조에 의하여 방해받지 않는다. 따라서, OIS 가동부(10)의 Z축 둘레의 회전을 방지할 수 있어, OIS 가동부(10)를 XY평면 내에서 양호한 정밀도로 요동시킬 수 있다.
[OIS 지지부]
OIS 지지부(40)는, OIS 고정부(20)에 대하여, OIS 가동부(10)를 광축 방향으로 이간한 상태에서 광축 직교 방향으로 요동 가능하게 지지한다. 본 실시형태에서는, OIS 지지부(40)는, OIS 가동부(10)(제2 스테이지(14))와 베이스(21)의 사이에 개재되는 4개의 X방향 기준 볼(41)을 갖는다(도 5를 참조). 또, OIS 지지부(40)는, OIS 가동부(10)에 있어서, 제1 스테이지(13)와 제2 스테이지(14)의 사이에 개재되는 4개의 Y방향 기준 볼(42)을 갖는다(도 6을 참조).
본 실시형태에서는, 4개의 X방향 기준 볼(41)은, 상술한 바와 같이, X방향으로 전동 가능하고, 전동 가능한 방향이 X방향으로 규제되어 있다. 또, 4개의 Y방향 기준 볼(42)은, 후술하는 바와 같이, Y방향으로 전동 가능하고, 전동 가능한 방향이 Y방향으로 규제되어 있다. 이와 같이, X방향 기준 볼(41) 및 Y방향 기준 볼(42)의 전동 가능한 방향을 규제함으로써, OIS 가동부(10)를 XY면 내에서 양호한 정밀도로 요동시킬 수 있도록 되어 있다. 또한, OIS 지지부(40)를 구성하는 X방향 기준 볼(41) 및 Y방향 기준 볼(42)의 수는, 적절히 변경할 수 있다.
[OIS용 부세 부재]
직사각형상의 OIS 가동부(10) 및 OIS 고정부(20)의 네 모퉁이 부분(모서리 부분)에는, 각각 OIS용 부세 부재(50)가 배치되어 있다. OIS용 부세 부재(50)는, 예를 들면, 인장 코일 스프링으로 구성되고, OIS 가동부(10)와 OIS 고정부(20)를 연결한다.
OIS용 부세 부재(50)의 광축 방향 결상 측의 단부는, 베이스(21)의 저면의 모퉁이부로부터 노출되는 급전 배선(25Ya, 25Yb, 25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd)과 접속되어 있다(도 10을 참조). 한편, 광축 방향 수광 측의 단부는, 제1 스테이지(13)의 급전 배선(18Ya, 18Yb, 18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd)과 접속되어 있다(도 3, 도 4를 참조).
OIS용 부세 부재(50)는, OIS 가동부(10)와 OIS 고정부(20)를 연결했을 때의 인장 하중을 받아, OIS 가동부(10)와 OIS 고정부(20)가 서로 근접하도록 작용한다. 즉, OIS 가동부(10)는, OIS용 부세 부재(50)에 의하여, 광축 방향 결상 측에 부세된 상태(베이스(21)에 압압된 상태)에서, XY면 내에서 요동 가능하게 유지되어 있다. 이로써, OIS 가동부(10)를 덜컹거림이 없는 안정된 상태로 유지할 수 있다. 여기에서는, 2개 AF 구동부(15)의 직경 방향 외측에 2개의 OIS용 부세 부재(50)를 배치하고 있으며, AF 구동부(15)를 안정된 상태로 구동할 수 있도록 하고 있다.
또, OIS용 부세 부재(50)는, 도전성 재료로 이루어지며, AF 구동부(15) 및 제2 OIS 구동부(30Y)로의 급전 라인(도전 경로)으로서 기능한다.
또, OIS용 부세 부재(50)는, 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)에 있어서는, 이들의 네 모퉁이(모서리 부분)를 잘라낸 절결부(부호 생략)에 배치되어 있다(도 3, 도 4를 참조). 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)에 절결부를 형성하고 있으므로, 베이스(21)를 크게 하지 않고, OIS용 부세 부재(50)를 배치할 수 있어, 장치 사이즈의 증대를 억제하는 것, 즉, 광학 소자 구동 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
[OIS 가동부]
도 11은, OIS 가동부(10)의 저면도이다. 도 11도 참조하여, OIS 가동부(10)를 설명한다.
OIS 가동부(10)는, 렌즈부(2)(도 2를 참조)를 유지 가능하게 구성되어 있으며, 도 5, 도 6에 나타내는 바와 같이, AF부(11), 제2 스테이지(14) 등을 갖는다. 또, AF부(11)는, AF 가동부(12), 제1 스테이지(13), AF 구동부(15) 및 AF 지지부(16A, 16B 등)를 갖는다. OIS 가동부(10)는, OIS 기능으로서는, OIS 고정부(20)의 베이스(21) 상에 제1 스테이지(13)와 제2 스테이지(14)를 적층하여 구성되어 있다.
또, OIS 가동부(10)는, OIS 구동부(30)(제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y))에 의하여 AF 가동부(12)와 함께 광축 직교 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. X방향의 이동에 관해서는, 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)를 포함하는 OIS 가동부(10) 전체가 가동체가 된다. 한편, Y방향의 이동에 관해서는, 제2 스테이지(14)는 OIS 고정부(20)와 함께 고정체로서 기능하고, AF부(11)(AF 가동부(12) 및 제1 스테이지(13))만이 가동체로서 기능한다. 또, 제1 스테이지(13)는, AF 가동부(12)를 지지하는 AF 고정부로서 기능한다.
[AF 가동부]
도 8은, OIS 고정부(20)와 AF 가동부(12)의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 또, 도 13은, AF 가동부(12)의 저면도이다. 도 8 및 도 13도 참조하여, AF 가동부(12)를 설명한다. 또한, 도 8에서는, OIS 고정부(20)와 AF 가동부(12)의 위치 관계를 나타내기 위하여, OIS 고정부(20)와 AF 가동부(12)를 도시하고 있으며, 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)는 도시하고 있지 않다.
AF 가동부(12)는, 렌즈부(2)(도 2를 참조)를 유지 가능한 렌즈 홀더이며, 렌즈부(2)를 유지한 상태에서 AF 구동부(15)에 의하여 광축 방향(Z방향)으로 이동 가능하게 구성되어 있다. AF 가동부(12)는, 예를 들면, AF 기능의 초점 맞춤 시에 광축 방향으로 이동된다. AF 가동부(12)는, 제1 스테이지(13)(AF 고정부)에 대하여 직경 방향 내측(렌즈부(2) 측)으로 이간하여 배치되고, AF 지지부(16A, 16B)를 개재하여, 제1 스테이지(13)에 지지된다(도 5를 참조).
AF 가동부(12)는, 예를 들면, 폴리아릴레이트(PAR), PAR을 포함하는 복수의 수지 재료를 혼합한 PAR 알로이, 액정 폴리머 등으로 형성된다.
AF 가동부(12)는, 내측이 통 형상으로 개구하는 렌즈 수용부(121)를 갖는다. 렌즈 수용부(121)의 내주면(121a)에는, 렌즈부(2)가, 예를 들면, 접착 등에 의하여 고정된다(도 6을 참조).
AF 가동부(12)는, 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)의 일부로부터 직경 방향 외측으로 돌출함과 함께, 광축 방향 결상 측으로 뻗어 있는 돌출부(123)를 갖는다. 돌출부(123)의 내부에는, Z 위치 검출용의 마그넷(17Z)이 마련되어 있다. 마그넷(17Z)은, 상술한 바와 같이, 광축 방향에 있어서, 기판(22)의 Z 위치용의 드라이버 IC(221Z)(자기 센서)와 대향하는 위치에 배치되어 있다(도 8 등을 참조). 돌출부(123)는, 후술하는 제1 스테이지(13)의 삽입 구멍(132)에 삽입되고, AF 가동부(12)가 Z방향으로 이동할 때에, 삽입 구멍(132)을 따라 이동한다.
또, 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에는, AF 지지부(16A, 16B)를 구성하는 제1 레일 부재(161)가 장착되어 있다. 여기에서는, 일례로서, 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)의 3개소에 제1 레일 부재(161)가 장착되어 있다. AF 가동부(12)는, 제1 레일 부재(161) 등을 갖는 AF 지지부(16A, 16B)에 의하여, Z방향으로 이동 가능하게 지지된다. 제1 레일 부재(161)를 갖는 AF 지지부(16A, 16B)에 대해서는 후술한다.
또, 렌즈 수용부(121)는, 도시 생략한 AF 접속 부재에 의하여 AF 구동부(15)와 접속되어 있다. AF 가동부(12)는, 렌즈 수용부(121)에 접속된 AF 접속 부재를 개재하여, AF 구동부(15)에 구동되어, Z방향으로 이동한다.
[AF 구동부]
AF 구동부(15)는, AF 가동부(12)를 Z방향으로 이동시키는 액추에이터이다. AF 구동부(15)는, OIS 구동부(30)와 동일하게, AF 가동부(12)를 이동시키는 구동원이 되는 초음파 모터를 갖는다.
AF 구동부(15)는, 크기나 형상 등에는 상위(相違)가 있지만, 기본적으로는, OIS 구동부(30)와 동일한 구성이며, 공진부인 AF 공진부, 압전 소자인 AF 압전 소자 및 동력 전달부인 AF 동력 전달부를 갖는다. 그 때문에, AF 구동부(15)에 대해서는, 그 구성 요소의 도시를 생략함과 함께, 중복되는 설명도 생략한다.
AF 구동부(15)는, 예를 들면, 리벳이나 접착제 등에 의하여, 제1 스테이지(13)의 개구(131)의 내주면(131a)에 고정된다. 내주면(131a)에 고정된 AF 구동부(15)의 구동력은, AF 동력 전달부, AF 접속 부재를 개재하여, AF 가동부(12)에 전달된다. AF 구동부(15)에 있어서도, AF 공진부가 능동 요소를 구성하고, AF 동력 전달부가 수동 요소를 구성한다.
본 실시형태에서는, 한 쌍의 AF 구동부(15)가 마련되어 있다. AF 구동부(15)의 배치에 대해서는, 도 14를 참조하여 후술하지만, 한 쌍의 AF 구동부(15)는, OIS 가동부(10)의 대각 위치에 각각 배치되어 있다.
[제1 스테이지]
도 12는, AF 가동부(12) 및 제1 스테이지(13)의 저면도이다. 도 12도 참조하여, 제1 스테이지(13)를 설명한다.
제1 스테이지(13)는, AF 지지부(16A, 16B)를 개재하여, AF 가동부(12)를 지지한다. 제1 스테이지(13)의 광축 방향 결상 측에는, Y방향 기준 볼(42)을 개재하여, 제2 스테이지(14)가 배치된다. 제1 스테이지(13)는, 흔들림 보정 시에 X방향 및 Y방향으로 이동하고, 제2 스테이지(14)는, 흔들림 보정 시에 X방향으로만 이동한다.
제1 스테이지(13)는, 광축 방향에서 본 평면시에 있어서 대략 직사각형상을 갖는 부재이며, 예를 들면, 액정 폴리머로 형성된다. 제1 스테이지(13)는, AF 가동부(12)에 대응하는 부분에 대략 원형상의 개구(131)를 갖는다. 제1 스테이지(13)에는, AF 가동부(12)의 돌출부(123)에 대응하는 삽입 구멍(132)이 형성되어 있다(도 6을 참조).
제1 스테이지(13)는, 하면에, OIS 지지부(40)를 구성하는 Y방향 기준 볼(42)을 유지하는 Y방향 기준 볼 유지부(133)를 갖는다(도 12를 참조). Y방향 기준 볼(42)은, Y방향 기준 볼 유지부(133)와, Z방향에 있어서 대향하는 제2 스테이지(14)의 Y방향 기준 볼 유지부(143)의 사이에 협지된다(도 6을 참조).
Y방향 기준 볼 유지부(133) 및 Y방향 기준 볼 유지부(143)는, Y방향으로 뻗는 직사각형상의 개구를 갖는 오목부이다. Y방향 기준 볼 유지부(133) 및 Y방향 기준 볼 유지부(143)는, 오목부의 저면을 향하여 홈폭이 좁아지도록, 예를 들면, 단면 형상이 대략 V자상(테이퍼 형상)이나 대략 U자상이 되도록 형성된다.
상술한 단면 형상을 갖는 오목부가 형성하는 홈은, Y방향으로 평행하게 형성되어 있고, 그 때문에, Y방향 기준 볼 유지부(133)와 Y방향 기준 볼 유지부(143)의 사이에 협지되는 Y방향 기준 볼(42)은, 오목부 내에 있어서, Y방향으로 전동 가능하다. 즉, OIS 가동부(10)에 있어서, 제2 스테이지(14)는, Y방향 기준 볼(42)을 개재하여, 제1 스테이지(13)를 Y방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.
Y방향 기준 볼 유지부(133) 및 Y방향 기준 볼 유지부(143)는, 직사각형상의 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)의 네 모퉁이 부분에 배치되고, 제1 스테이지(13)는, 4개의 Y방향 기준 볼(42)로, 즉, 4점으로 제2 스테이지(14)에 지지되어 있다. 이와 같이, Y방향 기준 볼(42)은, 다점 접촉으로 협지되므로, 안정적으로 Y방향으로 전동한다.
또한, 제1 스테이지(13)는, 적어도 3점 이상으로 제2 스테이지(14)에 지지되면 된다. 예를 들면, 3점으로 지지하는 경우에는, 제1 스테이지(13) 및 제2 스테이지(14)의 1개의 변 측의 2개소와 당해 변에 대향하는 변 측의 1개소의 합계 3개소에 Y방향 기준 볼 유지부(133) 및 Y방향 기준 볼 유지부(143)를 배치하면 된다.
제1 스테이지(13)에 있어서, 제2 OIS 구동부(30Y)가 배치되는 OIS 모터 고정부(134)는, 직경 방향 외측으로 돌출되지 않고, 제2 OIS 구동부(30Y)를 배치할 수 있도록, 직경 방향 내측으로 오목하게 파여 형성되어 있다(도 6을 참조). 동일하게, 제1 스테이지(13)에 있어서, 제1 OIS 구동부(30X)가 배치되는 오목부(137)도, 직경 방향 내측으로 오목하게 파여 형성되어 있다.
제1 스테이지(13)에 있어서, 개구(131)의 내주면(131a)에는, 개구(131)의 중심에 대하여 점대칭이 되는 위치의 2개소에 AF 모터 고정부(부호 생략)가 마련되어 있으며, 2개소의 AF 모터 고정부에 AF 구동부(15)가 각각 배치되어 고정되어 있다.
또, 개구(131)의 내주면(131a)에는, AF 지지부(16A, 16B)를 구성하는 제2 레일 부재(164, 165)가 장착되어 있다. 여기에서는, 일례로서, 개구(131)의 내주면(131a)의 3개소에 제2 레일 부재(164, 165)가 장착되어 있다. 제2 레일 부재(164, 165)를 갖는 AF 지지부(16A, 16B)에 대해서는 후술한다.
또, 제1 스테이지(13)에 있어서, X방향을 따르는 일방의 프레임 부분의 저면에는, Y 위치 검출용의 마그넷(17Y)이 배치된다(도 12를 참조). 예를 들면, 마그넷(17Y)은 Y방향으로 착자(着磁)된다. 상술한 바와 같이, 기판(22)에 있어서는, 마그넷(17Y)과 광축 방향으로 대향하는 위치에, Y 위치 검출용의 자기 센서를 갖는 드라이버 IC(221Y)가 배치된다(도 8, 도 9 등을 참조).
또, 제1 스테이지(13)에는, 예를 들면, 인서트 성형에 의하여, 급전 배선(18Ya, 18Yb, 18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd)이 매설되어 있다(도 6을 참조). 급전 배선(18Ya, 18Yb, 18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd)은, 제1 스테이지(13)의 네 모퉁이의 모서리 부분을 잘라낸 절결부(부호 생략)로부터 노출되어 있으며, 이 부분에, OIS용 부세 부재(50)의 일단이 접속된다.
급전 배선(18Ya, 18Yb)은, 제1 스테이지(13)의 내부에 있어서, 네 모퉁이의 절결부로부터 급전 대상의 제2 OIS 구동부(30Y)의 근방까지 뻗어 있도록 형성되고, 제2 OIS 구동부(30Y)와 접속되어 있다. 또, 급전 배선(18Za, 18Zb)은, 제1 스테이지(13)의 내부에 있어서, 네 모퉁이의 절결부로부터 급전 대상의 1개의 AF 구동부(15)의 근방까지 뻗어 있도록 형성되고, 당해 AF 구동부(15)와 접속되어 있다. 또, 급전 배선(18Zc, 18Zd)은, 제1 스테이지(13)의 내부에 있어서, 네 모퉁이의 절결부로부터 급전 대상의 다른 1개의 AF 구동부(15)의 근방까지 뻗어 있도록 형성되고, 당해 AF 구동부(15)와 접속되어 있다.
이상과 같은 구성에 의하여, 급전 배선(18Ya, 18Yb)을 개재하여, 제1 스테이지(13)를 Y방향으로 이동시키는 제2 OIS 구동부(30Y)에 대한 급전이 행해진다. 또, 급전 배선(18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd)을 개재하여, AF 가동부(12)를 Z방향으로 이동시키는 AF 구동부(15)에 대한 급전이 행해진다.
[제2 스테이지]
제2 스테이지(14)는, 광축 방향에서 본 평면시에 있어서 대략 직사각형상을 갖는 부재이며, 예를 들면, 액정 폴리머로 형성된다. 제2 스테이지(14)의 개구(141)는, 대략 직사각형상으로 형성되어 있다(도 6을 참조). 제2 스테이지(14)에 있어서, 제2 OIS 구동부(30Y)가 배치되는 오목부(146)는, 제1 스테이지(13)와 동일하게, 직경 방향 내측으로 오목하게 파여 형성되어 있다. 제1 OIS 구동부(30X)가 배치되는 절결부(147)는, 모퉁이 부분을 잘라낸 부분과 일체로 형성되어 있다.
제2 스테이지(14)는, 상면에, OIS 지지부(40)를 구성하는 Y방향 기준 볼(42)을 유지하는 Y방향 기준 볼 유지부(143)를 갖는다. Y방향 기준 볼 유지부(143)에 대해서는, Y방향 기준 볼 유지부(143)에 대향하여 배치되는 상기의 Y방향 기준 볼 유지부(133)와 동일한 구성이어도 되므로, 여기에서는, 중복되는 설명은 생략한다.
또, 제2 스테이지(14)는, 하면에, OIS 지지부(40)를 구성하는 X방향 기준 볼(41)을 유지하는 X방향 기준 볼 유지부(144)를 갖는다(도 11을 참조). X방향 기준 볼 유지부(144)에 대해서는, X방향 기준 볼 유지부(144)에 대향하여 배치되는 상기의 X방향 기준 볼 유지부(218)와 동일한 구성이어도 되므로, 여기에서도, 중복되는 설명은 생략한다.
또, 제2 스테이지(14)에 있어서, Y방향을 따르는 일방의 프레임 부분의 저면에는, X 위치 검출용의 마그넷(17X)이 배치된다(도 11을 참조). 예를 들면, 마그넷(17X)은 X방향으로 착자된다. 상술한 바와 같이, 기판(22)에 있어서는, 마그넷(17X)과 광축 방향으로 대향하는 위치에, X 위치 검출용의 자기 센서를 갖는 드라이버 IC(221X)가 배치된다(도 8, 도 9 등을 참조).
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, X방향으로 이동하는 제2 스테이지(14)에 마그넷(17X)을 배치하고, Y방향으로 이동하는 제1 스테이지(13)에 마그넷(17Y)을 배치하고 있다(도 11, 도 12를 참조). 그리고, Y방향으로만 이동할 때는, 제1 스테이지(13)는 이동하지만, 제2 스테이지(14)는 이동하지 않고, 제2 스테이지(14)에 배치한 마그넷(17X)도 이동하지 않는다. 그 때문에, 마그넷(17X)에 의한 X방향의 위치 검출 시에, 마그넷(17Y)의 영향이 없어져, 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.
[AF 지지부]
상술한 바와 같이, AF 가동부(12)의 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에는 제1 레일 부재(161)가 장착되어 있으며, 제1 스테이지(13)의 개구(131)의 내주면(131a)에는 제2 레일 부재(164, 165)가 장착되어 있다(도 6을 참조).
제1 레일 부재(161)와 제2 레일 부재(164)의 사이에, 리테이너(163)에 유지된 Z방향 기준 볼(162)이 협지되어, AF 지지부(16A)가 구성되어 있다. 또, 제1 레일 부재(161)와 제2 레일 부재(165)의 사이에, 리테이너(163)에 유지된 Z방향 기준 볼(162)이 협지되어, AF 지지부(16B)가 구성되어 있다. 즉, AF 지지부(16A)는, 제1 레일 부재(161), Z방향 기준 볼(162), 리테이너(163) 및 제2 레일 부재(164)를 갖고 있다. 또, AF 지지부(16B)는, 제1 레일 부재(161), Z방향 기준 볼(162), 리테이너(163) 및 제2 레일 부재(165)를 갖고 있다.
제1 레일 부재(161)는, AF 가동부(12)와 함께 자신이 Z방향으로 이동할 때에 Z방향 기준 볼(162)을 회전 가능하게 협지하는 협지면(부호 생략)과, 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에 장착하는 클로부(부호 생략)를 갖고 있다. 당해 협지면은, 광축 방향으로 뻗어 있는 만곡면이며, 평면시에 있어서, 그 중앙부가 렌즈 수용부(121)의 내측으로 오목하게 파이도록 만곡되어 있다. 클로부는, 렌즈 수용부(121)의 내측을 향하여 뻗어 있고, 협지면을 사이에 두는 2개소에 배치되어 있다.
렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에는, 클로부를 삽입하는 삽입 홈(부호 생략)이 형성되어 있다. 삽입 홈에 클로부를 삽입하고, 고정함으로써, 제1 레일 부재(161)는 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에 장착된다.
제2 레일 부재(164)도, Z방향 기준 볼(162)을 회전 가능하게 협지하는 협지면(부호 생략)을 갖고 있다. 당해 협지면은, 광축 방향으로 뻗어 있는 만곡면이며, 평면시에 있어서, 그 중앙부가 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에 대하여 외측으로 오목하게 파이도록 만곡되어 있다.
제2 레일 부재(164)는, 개구(131)의 내주면(131a)에 형성된 홈부(부호 생략)에 배치되고, 예를 들면, 접착제 등의 접합법에 의하여, 홈부에 고정되어 있다.
제2 레일 부재(165)는, 개구(131)의 내주면(131a)에 형성된 오목부(부호 생략)에 고정되는 고정부(부호 생략)와, 부세력을 부여하도록 Z방향 기준 볼(162)에 접촉하는 부여부(부호 생략)를 갖는다.
부여부의 내측(제1 레일 부재(161) 측)은, Z방향 기준 볼(162)을 회전 가능하게 협지하는 협지면(부호 생략)으로 되어 있다. 당해 협지면은, 광축 방향으로 뻗어 있는 만곡면이며, 평면시에 있어서, 그 중앙부가 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)에 대하여 외측으로 오목하게 파이도록 만곡되어 있다.
부여부는, 부여부를 사이에 두도록 2개소에 배치된 변형부에 접속된다. 평면시에 있어서, 변형부는, 사행(蛇行) 형상으로 형성되어 있으며, 2개소에 배치된 변형부는, 부여부를 사이에 두고, 선대칭이 되도록 배치되어 있다. 이와 같이 형성된 변형부는 탄성 변형 가능하며, 탄성 변형으로 발생하는 복원력을 부세력으로서 부여부에 전달한다. 즉, 제2 레일 부재(165)는, 탄성 부재로서 기능한다.
3개의 지지부를 마련하는 경우, 2개의 AF 지지부(16A)와 1개의 AF 지지부(16B)의 조합으로 하면, 스페이스를 필요로 하는 AF 지지부(16B)를 1개 마련하면 되므로, 스페이스 절약을 도모할 수 있어, 장치 전체의 소형화를 도모할 수 있다. 또, 복잡한 형상의 제2 레일 부재(165)를 1개 마련하면 되므로, 이것을 복수 마련하는 경우와 비교하여, 코스트 다운을 도모할 수 있다.
리테이너(163)는, 일례로서, 2개의 Z방향 기준 볼(162)을 유지하고 있다. 리테이너(163)에 의하여, 2개의 Z방향 기준 볼(162)은, 광축 방향을 따라 나열되도록 배치되고, 광축 방향에 있어서의 위치 결정이 이루어짐과 함께, 서로의 거리가 일정하게 유지되도록 유지된다. 리테이너(163)는, 3개 이상의 Z방향 기준 볼(162)(볼)을 갖는 것이어도 되지만, 2개 볼을 갖는 경우는, 3개 이상의 볼을 갖는 경우와 비교하여, 볼의 직경을 크게 할 수 있고, 볼의 구름 저항을 작게 할 수 있다.
여기에서는, 일례로서, 2개의 AF 지지부(16A)와 1개의 AF 지지부(16B)가 배치되어 있으며, AF 지지부(16A, 16B)에 의하여, AF 가동부(12)는, 제1 스테이지(13)에 대하여, Z방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. AF 지지부(16A, 16B)는, 제1 스테이지(13)의 개구(131)의 내주면(131a)에 있어서, 둘레 방향의 적어도 3개소로 분산된 위치에 각각 배치되어 있다.
AF 지지부(16A, 16B)를 3개소로 분산하여 배치하는 경우, AF 지지부(16A, 16B)의 사이의 각도는, 120° 간격으로 배치하는 것이 바람직하지만, 이 각도는 적절히 변경 가능하다.
또, AF 지지부(16A, 16B)는, 개구(131)의 내주면(131a)의 4개소 이상으로 분산하여 배치되어도 되지만, 대상을 안정적으로 지지 가능한 3점 지지를 기본으로 하고, 3점 지지의 사이를 더 지지하도록, 6개소나 9개소 등의 3의 배수 개소로 배치되는 것이 바람직하다.
AF 지지부(16A, 16B)에 있어서, Z방향 기준 볼(162)은, 제2 레일 부재(164, 165)에 의하여, 제1 레일 부재(161)를 향하여 압압, 부세하도록 구성되어 있다. 즉, Z방향 기준 볼(162)은, 제1 레일 부재(161)에 맞닿고, 개구(131)의 내측을 향하는 방향으로 압압, 부세하도록 구성되어 있다. 이때, 후술하는 도 14에 나타내는 바와 같이, Z방향 기준 볼(162)이 제1 레일 부재(161)를 압압하는 압압력(F1~F3)의 방향은, 광축 방향에서 보아, 개구(131)의 내측에 위치하는 일점을 향하는 방향인 것이 바람직하다(일점 쇄선 및 이점 쇄선을 참조). 예를 들면, 압압력(F1~F3)의 방향은, 개구(131)의 중심(광축(OA)의 위치)을 향하는 방향인 것이 바람직하다.
개구(131)의 내주면(131a)에 있어서, AF 지지부(16A, 16B)와 AF 구동부(15)는, 서로 상이한 개소에 배치되어 있다. 여기에서는, 일례로서, 합계 3개의 AF 지지부(16A, 16B)와 합계 2개의 AF 구동부(15)가 배치되어 있다. 더 구체적으로는, 일방의 AF 지지부(16A)와 AF 지지부(16B)의 사이에 일방의 AF 구동부(15)가 배치되고, 타방의 AF 지지부(16A)와 AF 지지부(16B)의 사이에 타방의 AF 구동부(15)가 배치되어 있다. 이 경우, AF 구동부(15)는, AF 지지부(16A, 16B)와 동일하게, 개구(131)의 내주면(131a)에 있어서, 둘레 방향으로 분산되어 각각 배치된다. 여기에서는, AF 구동부(15)는, AF 지지부(16A, 16B)가 배치된 개소와는 상이한 개소이며, 개구(131)의 중심에 대하여 점대칭이 되는 위치의 2개소에 배치한다.
AF 지지부(16A, 16B)는, 개구(131)의 내주면(131a)의 적어도 3개소로 분산하여 배치되어 있으므로, 제1 스테이지(13)는, AF 지지부(16A, 16B)를 개재하여, AF 가동부(12)를 안정적으로 지지할 수 있다. 또한, AF 지지부(16A, 16B)의 Z방향 기준 볼(162)이 제1 레일 부재(161)에 맞닿고, 렌즈 수용부(121)의 내측을 향하는 방향으로 압압, 부세하도록 구성되어 있다. 이 때문에, AF 가동부(12)를 렌즈 수용부(121)의 내측을 향하는 방향으로 압압, 부세하면서, AF 가동부(12)를 광축 방향으로 이동 가능하게 지지하게 되어, 렌즈부(2)의 기울어짐(틸트)을 억제할 수 있다. 이 결과, 제1 스테이지(13)는, AF 지지부(16A, 16B)를 개재하여, AF 가동부(12) 및 렌즈부(2)를 안정적으로 이동 가능하게 지지할 수 있다.
또한, AF 지지부(16A, 16B)는, Z방향 기준 볼(162)을 이용하는 구성이지만, Z방향 기준 볼(162) 대신에, 롤러 부재를 이용해도 된다. 그 경우, 롤러 부재의 형상이나 배치 등에 따라, 제1 레일 부재(161)나 제2 레일 부재(164, 165)의 형상 등을 변경하면 된다. 또, Z방향 기준 볼(162), 리테이너(163) 대신에, 광축 방향으로 뻗어 있는 샤프트 부재나 렌즈 수용부(121)의 외주면(121b)으로부터 외측으로 돌출되는 돌출부 또는 개구(131)의 내주면(131a)으로부터 내측으로 돌출되는 돌출부여도 된다. 그 경우, 샤프트 부재나 돌출부가 광축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되도록, 제1 레일 부재(161)나 제2 레일 부재(164, 165)의 형상 등을 변경하면 된다.
[AF 구동부, AF 지지부, OIS 구동부의 배치]
여기에서, AF 구동부(15), AF 지지부(16A, 16B), OIS 구동부(30)(제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y))의 배치에 대하여, 도 14를 참조하여 설명한다. 도 14는, 광학 소자 구동 장치 본체(4)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 도 14에서는, AF 구동부(15), AF 지지부(16A, 16B), 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)의 배치 관계를 나타내기 위하여, 이들 및 이들에 관계된 구성을 모식적으로 나타내고 있다.
광학 소자 구동 장치 본체(4)는, 상술한 바와 같이, 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)를 갖는다. 이와 같은 구성을 갖는 경우, OIS 가동부(10)에 있어서, 이하에 설명하는 바와 같이, 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)를 배치한다.
구체적으로는, 제1 OIS 구동부(30X) 및 제2 OIS 구동부(30Y)를, OIS 가동부(10)의 2개의 측면인 X방향 측면(101X) 및 Y방향 측면(101Y)의 각각을 따라 배치한다. 도 14에 나타내는 바와 같이, X방향 측면(101X)은, OIS 가동부(10)에 있어서, 4개의 모서리부(CO1~CO4) 중 모서리부(CO1)(본 발명에 있어서의 제1 모서리부)로부터 모서리부(CO2)(본 발명에 있어서의 제2 모서리부)를 향하여 뻗어 있는 측면이다. 또, Y방향 측면(101Y)은, OIS 가동부(10)에 있어서, 모서리부(CO1)로부터 모서리부(CO3)(본 발명에 있어서의 제3 모서리부)를 향하여 뻗어 있는 측면이다.
또, 광학 소자 구동 장치 본체(4)는, 상술한 바와 같이, 2개의 AF 구동부(15)와, 2개의 AF 지지부(16A)와, 1개의 AF 지지부(16B)를 갖는다. 이와 같은 구성을 갖는 경우, 제1 스테이지(13)(내주면(131a))에 있어서, 이하에 설명하는 바와 같이, AF 구동부(15), AF 지지부(16A, 16B)를 배치한다.
구체적으로는, 제2 레일 부재(165)를 갖는 1개의 AF 지지부(16B)를, 제1 스테이지(13)에 있어서, 4개의 모서리부(CO1~CO4) 중 1개의 모서리부(CO1)에 대응하는 부분에 배치한다. 또, 다른 2개의 AF 지지부(16A)를 4개의 모서리부(CO1~CO4)를 피한 부분에 배치한다. 그리고, 한 쌍의 AF 구동부(15)를, 상기의 모서리부(CO1)의 양 옆에 위치하는 모서리부(CO2, CO3)에 대응하는 부분이며, 대각 위치의 부분에, 광축(OA)을 사이에 두고 서로 대향하도록 각각 배치한다. 이와 같이, 한 쌍의 AF 구동부(15)를, AF 지지부(16A, 16B)가 배치된 부분과는 상이한 부분으로 분산하여 배치한다.
본 실시형태에서는, 1개의 AF 지지부(16B)가 제2 레일 부재(165)에 의하여 부세력을 부여하는 부분이 되고, 2개의 AF 지지부(16A)가 부세력을 받는 부분이 된다. 이와 같은 구성에 있어서, 제1 스테이지(13)의 개구(131)의 내주면(131a)에 있어서의 AF 지지부(16A)의 위치는, 이하와 같이 하여 설정하여 배치한다.
구체적으로는, AF 지지부(16B)에 있어서, 제2 레일 부재(165)의 부세력에 의한 Z방향 기준 볼(162)의 압압력(F1)의 방향(압압의 방향), 예를 들면, 압압력(F1)의 방향을 연장하는 연장선(도 7 중의 이점 쇄선)을 상정한다. 상정된 연장선에 대하여, 선대칭이 되도록 2개의 AF 지지부(16A)의 위치를 설정하여, 배치한다. 이와 같은 위치에 2개의 AF 지지부(16A)를 배치함으로써, 2개의 AF 지지부(16A)가 1개의 AF 지지부(16B)로부터 받는 부세력이 균등해져, AF 가동부(12)를 안정적으로 지지할 수 있다.
2개의 AF 지지부(16A)와 1개의 AF 지지부(16B)의 사이의 간격은 120°가 이상적이다. 그러나, 이들 간격은 반드시 120° 간격으로 하지 않아도 되며, 그 경우, 상술한 바와 같이, 압압력(F1)의 방향(연장선)에 대하여 선대칭이 되도록, AF 지지부(16A)의 위치를 설정하여, 배치하면 된다. 또, 한 쌍의 AF 구동부(15)도, 압압력(F1)의 방향(연장선)에 대하여 선대칭이 되도록, 모서리부(CO2, CO3)에 대응하는 부분에 서로 대향하도록 배치한다.
또, 자기 센서를 갖는 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)를, 베이스(21)에 장착되는 기판(22)에 있어서, 모서리부(CO1)에 대향하는 모서리부(CO4)(본 발명에 있어서의 제4 모서리부)에 대응하는 부분에 배치한다.
이상 설명한 바와 같이, 스페이스를 필요로 하는 AF 구동부(15), AF 지지부(16B) 및 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)를, 4개의 모서리부(CO1~CO4)에 대응하는 부분에 배치하고 있다. 또, AF 지지부(16B)와 비교하여, 스페이스를 필요로 하지 않는 AF 지지부(16A)를, 모서리부(CO1~CO4)를 피한 부분에 배치하고 있다. 즉, 광학 소자 구동 장치(1) 내의 스페이스를 유효하게 활용하여, AF 구동부(15), AF 지지부(16A), AF 지지부(16B) 및 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)를 배치하고 있다. 그 때문에, 광학 소자 구동 장치(1) 내에 한 쌍의 AF 구동부(15)를 배치할 수 있음과 함께, 광학 소자 구동 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
[광학 소자 구동 장치의 동작]
광학 소자 구동 장치(1)에 있어서, AF 구동부(15)에 전압을 인가하면, AF 압전 소자가 진동하고, AF 공진부가 주파수에 따른 거동으로 공진하여 변형된다. AF 공진부의 변형에 의하여, AF 동력 전달부는 Z방향으로 이동한다. 이에 따라, AF 가동부(12)가 Z방향으로 이동하여, 초점 맞춤이 행해진다. AF 지지부(16A, 16B)가 볼(Z방향 기준 볼(162))을 갖고 있으므로, AF 가동부(12)는 Z방향으로 부드럽게 이동할 수 있다. 또, AF 구동부(15)에 있어서, AF 동력 전달부는, 부세된 상태로 AF 공진부와 맞닿아 있으므로, 맞닿음 부분을 Z방향으로 길게 하는 것만으로, 광학 소자 구동 장치(1)의 저배화를 저해하지 않고, AF 가동부(12)의 이동 스트로크를 용이하게 길게 할 수 있다.
또, 광학 소자 구동 장치(1)에 있어서, OIS 구동부(30)에 전압을 인가하면, OIS 압전 소자(32)가 진동하고, OIS 공진부(31)가 주파수에 따른 거동으로 공진하여 변형된다. OIS 공진부(31)의 변형에 의하여, OIS 동력 전달부(34)는 X방향, Y방향으로 이동한다. 이에 따라, OIS 가동부(10)가 X방향, Y방향으로 이동하여, 흔들림 보정이 행해진다. OIS 지지부(40)가 볼(X방향 기준 볼(41), Y방향 기준 볼(42))을 갖고 있으므로, OIS 가동부(10)는 X방향, Y방향으로 부드럽게 이동할 수 있다.
구체적으로는, 제2 OIS 구동부(30Y)가 구동되고, 그 OIS 동력 전달부(34)가 Y방향으로 이동하는 경우, 제2 OIS 구동부(30Y)가 배치되어 있는 제1 스테이지(13)로부터 제2 스테이지(14)로 동력이 전달된다. 이때, 제2 스테이지(14)와 베이스(21)로 협지되어 있는 X방향 기준 볼(41)은, Y방향으로 전동할 수 없으므로, 베이스(21)에 대한 제2 스테이지(14)의 Y방향의 위치는 유지된다. 한편, 제1 스테이지(13)와 제2 스테이지(14)로 협지되어 있는 Y방향 기준 볼(42)은, Y방향으로 전동할 수 있으므로, 제2 스테이지(14)에 대하여 제1 스테이지(13)가 Y방향으로 이동한다. 즉, 베이스(21) 및 제2 스테이지(14)가 OIS 기능의 고정체가 되고, AF부(11)(AF 가동부(12) 및 제1 스테이지(13))가 OIS 기능의 가동체가 된다.
또, 제1 OIS 구동부(30X)가 구동되고, 그 OIS 동력 전달부(34)가 X방향으로 이동하는 경우, 제1 OIS 구동부(30X)가 배치되어 있는 베이스(21)로부터 제2 스테이지(14)로 동력이 전달된다. 이때, 제1 스테이지(13)와 제2 스테이지(14)로 협지되어 있는 Y방향 기준 볼(42)은, X방향으로 전동할 수 없으므로, 제2 스테이지에 대한 제1 스테이지(13)의 X방향의 위치는 유지된다. 한편, 제2 스테이지(14)와 베이스(21)로 협지되어 있는 X방향 기준 볼(41)은, X방향으로 전동할 수 있으므로, 베이스(21)에 대하여 제2 스테이지(14)가 X방향으로 이동한다. 제1 스테이지(13)도 제2 스테이지(14)에 추종하여 X방향으로 이동하게 된다. 즉, 베이스(21)가 OIS 기능의 고정체가 되고, AF부(11)(AF 가동부(12) 및 제1 스테이지(13)) 및 제2 스테이지(14)가 OIS 기능의 가동체가 된다.
이와 같이 하여, OIS 가동부(10)가 XY평면 내에서 요동하여, 흔들림 보정이 행해진다. 구체적으로는, 카메라 모듈(A)의 각도 흔들림이 상쇄되도록, 흔들림 검출부(예를 들면 자이로 센서)로부터의 각도 흔들림을 나타내는 검출 신호에 근거하여, 제1 OIS 구동부(30X), 제2 OIS 구동부(30Y)에 대한 통전 전압이 제어된다. 이때, 마그넷(17X, 17Y) 및 드라이버 IC(221X, 221Y)의 자기 센서로 구성되는 X, Y 위치 검출부의 검출 결과를 피드백함으로써, OIS 가동부(10)의 병진 이동을 정확하게 제어할 수 있다.
[효과]
본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이, 한 쌍의 AF 구동부(15)를 서로 대향하도록 배치하고 있다. 이 때문에, 렌즈부(2)를 유지하는 제1 스테이지(13)를 구동하는 추력을 증가시킬 수 있어, AF 동작의 응답성을 빠르게 할 수 있고, 또, 렌즈부(2)의 중량이 무거워져도, AF 동작을 행할 수 있다.
또, 본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이, 제1 스테이지(13)의 1개의 모서리부(CO1)에 대응하는 부분에, AF 가동부(12)에 부세력을 부여하는 1개의 AF 지지부(16B)를 배치한다. 그리고, 모서리부(CO1)의 양 옆에 위치하는 모서리부(CO2, CO3)에 대응하는 부분에, 한 쌍의 AF 구동부(15)를 서로 대향하도록 배치한다. 이와 같이, 스페이스를 필요로 하는 AF 지지부(16B), AF 구동부(15)를 제1 스테이지(13)의 모서리부(CO1~CO3)에 대응하는 부분에 배치하므로, 광학 소자 구동 장치(1) 내의 스페이스를 유효하게 활용하여, 광학 소자 구동 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이, 기판(22)에 있어서, 모서리부(CO1)에 대향하는 모서리부(CO4)에 대응하는 부분에, 자기 센서를 갖는 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)가 배치되어 있다. 이와 같이, 스페이스를 필요로 하는 드라이버 IC(221X, 221Y, 221Z)를 모서리부(CO4)에 대응하는 부분에 배치하므로, 광학 소자 구동 장치(1) 내의 스페이스를 유효하게 활용하여, 광학 소자 구동 장치(1)의 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에서는, 제1 스테이지(13)의 개구(131)의 내주면(131a)에 있어서, 2개의 AF 지지부(16A) 및 1개의 AF 지지부(16B)를, 둘레 방향의 3개소로 분산하여 배치하고 있다. 또, 내주면(131a)에 있어서, 한 쌍의 AF 구동부(15)를, AF 지지부(16A, 16B)가 배치된 개소와는 상이한 개소이며, 서로 대향하는 개소로 분산하여 배치하고 있다. 이 때문에, AF 가동부(12)에 힘을 부여하는 개소가 내주면(131a)의 둘레 방향으로 분산되게 되어, AF 가동부(12)가 변형되기 어려워지고, 또, 국소적인 변형도 억제할 수 있다. AF 가동부(12)가 변형되기 어려워지므로, 2개의 AF 지지부(16A), 1개의 AF 지지부(16B) 및 한 쌍의 AF 구동부(15)에 의하여, AF 가동부(12)를 광축 방향으로 부드럽게 이동시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에서는, AF 지지부(16B)에 있어서의 압압력(F1)의 방향(연장선)에 대하여, 선대칭이 되도록 2개의 AF 지지부(16A)를 배치하고 있다. 또, 한 쌍의 AF 구동부(15)도, 압압력(F1)의 방향(연장선)에 대하여, 선대칭이 되도록, 모서리부(CO2, CO3)에 대응하는 부분에 서로 대향하도록 배치하고 있다. 이와 같은 배치에 의하여, 압압력(F1)의 방향을 연장하는 연장선에 대하여, 2개의 AF 지지부(16A)가 AF 가동부(12)를 선대칭적으로 압압하고, 또, 한 쌍의 AF 구동부(15)가 선대칭의 위치로부터 AF 가동부(12)에 구동력을 부여한다. 이 때문에, 양호한 밸런스로 압압할 수 있어, AF 가동부(12)를 광축 방향으로 부드럽게 이동시킬 수 있다. 2개의 AF 지지부(16A)의 압압에 의하여, AF 가동부(12)가 탄성 변형하는 경우가 있어도, AF 가동부(12)는 선대칭적으로 탄성 변형하므로, 양호한 밸런스로 압압할 수 있고, AF 가동부(12)를 광축 방향으로 부드럽게 이동시킬 수 있다.
또, 본 실시형태의 광학 소자 구동 장치(1)에 의하면, OIS 구동부(30)와 함께, AF 구동부(15)가 초음파 모터로 구성되어 있으므로, 외부 자기의 영향을 저감시킬 수 있음과 함께, 상술한 구성에 의하여, 소형화 및 저배화를 도모할 수 있다.
또, 도 1B에 나타내는 스마트폰(M)과 같이, 광학 소자 구동 장치(1)를 갖는 카메라 모듈(A)을 서로 근접하여 배치해도, 자기적인 영향은 없으므로, 듀얼 카메라용으로서 매우 적합하다.
또, AF 가동부(12)는, 상술한 AF 지지부(16A, 16B)에 지지되어 있으므로, AF 가동부(12)의 이동 동작이 안정되어, 광학 소자 구동 장치(1)의 구동 성능이 현격히 향상된다.
[다른 실시형태]
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 변경 가능하다.
예를 들면, 상기 실시형태에서는, AF 가동부(12)의 3점 지지의 AF 지지부로서, 2개의 AF 지지부(16A)와 1개의 AF 지지부(16B)를 조합한 구성이지만, 3개의 AF 지지부(16A) 또는 3개의 AF 지지부(16B)의 구성이어도 된다. 이와 같은 구성을 갖는 경우, 도 14에서 설명한 배치와 동일하게, AF 구동부(15) 및 AF 지지부(16A), 또는, AF 구동부(15) 및 AF 지지부(16B)를 배치한다.
예를 들면, 2개의 AF 구동부(15) 및 3개의 AF 지지부(16A)의 경우는, 이하와 같이 배치한다. 구체적으로는, 1개의 AF 지지부(16A)를, 제1 스테이지(13)의 4개의 모서리부(CO1~CO4) 중 1개의 모서리부(CO1)(본 발명에 있어서의 제1 모서리부)에 대응하는 부분에 배치하고, 다른 AF 지지부(16A)를 4개의 모서리부(CO1~CO4)를 피한 부분에 배치한다. 그리고, 한 쌍의 AF 구동부(15)를, 상기의 모서리부(CO1)의 양 옆에 위치하는 모서리부(CO2, CO3)(본 발명에 있어서의 제2, 제3 모서리부)에 대응하는 부분에, 광축(OA)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치한다.
또, 2개의 AF 구동부(15) 및 3개의 AF 지지부(16B)의 경우는, 이하와 같이 배치한다. 구체적으로는, 1개의 AF 지지부(16B)를, 제1 스테이지(13)의 4개의 모서리부(CO1~CO4) 중 1개의 모서리부(CO1)(본 발명에 있어서의 제1 모서리부)에 대응하는 부분에 배치하고, 다른 AF 지지부(16B)를 4개의 모서리부(CO1~CO4)를 피한 부분에 배치한다. 그리고, 한 쌍의 AF 구동부(15)를, 상기의 모서리부(CO1)의 양 옆에 위치하는 모서리부(CO2, CO3)(본 발명에 있어서의 제2, 제3 모서리부)에 대응하는 부분에, 광축(OA)을 사이에 두고 서로 대향하도록 배치한다.
또, 상기 실시형태에서는, 스마트폰(M)을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은, 카메라 모듈과 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 갖는 카메라 탑재 장치에 적용할 수 있다. 카메라 탑재 장치는, 정보 기기 및 수송 기기를 포함한다. 정보 기기는, 예를 들면, 카메라 탑재 휴대전화기, 노트형 컴퓨터, 태블릿 단말, 휴대형 게임기, web 카메라, 카메라 탑재 차재 장치(예를 들면, 백 모니터 장치, 드라이브 리코더 장치)를 포함한다. 또, 수송 기기는, 예를 들면, 자동차를 포함한다.
도 15A, 도 15B는, 차재용 카메라 모듈(VC)(Vehicle Camera)을 탑재하는 카메라 탑재 장치로서의 자동차(V)를 나타내는 도이다. 도 15A는 자동차(V)의 정면도이며, 도 15B는 자동차(V)의 후방 사시도이다. 자동차(V)는, 차재용 카메라 모듈(VC)로서, 상기 실시형태에서 설명한 카메라 모듈(A)을 탑재한다. 도 15A, 도 15B에 나타내는 바와 같이, 차재용 카메라 모듈(VC)은, 예를 들면, 전방을 향하여 프런트 유리에 장착되거나, 후방을 향하여 리어 게이트에 장착되거나 한다. 이 차재용 카메라 모듈(VC)은, 백 모니터용, 드라이브 레코더용, 충돌 회피 제어용, 자동 운전 제어용 등으로서 사용된다.
또, 상기 실시형태에서는, 광학 소자로서 렌즈부(2)를 구동하는 광학 소자 구동 장치(1)에 대하여 설명했지만, 구동 대상이 되는 광학 소자는, 미러나 프리즘 등의 렌즈 이외의 광학 소자여도 된다. 또, 오토 포커스뿐만 아니라, 줌 등, AF 가동부(12)를 광축 방향으로 이동시키는 경우에 적용할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태, 변형예에 대하여 설명했다. 또한, 이상의 설명은, 본 발명의 적합한 실시형태의 예증이며, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다. 즉, 상기 장치의 구성이나 각 부분의 형상에 대한 설명은 일례이며, 본 발명의 범위에 있어서 이들 예에 대한 다양한 변경이나 추가가 가능한 것은 명확하다.
2021년 8월 26일 출원된 특원 2021-138404의 일본 출원에 포함되는 명세서, 도면 및 요약서의 개시 내용은, 모두 본원에 원용된다.
본 발명에 관한 광학 소자 구동 장치 및 카메라 모듈은, 예를 들면, 스마트폰, 휴대전화기, 디지털 카메라, 노트형 컴퓨터, 태블릿 단말, 휴대형 게임기, 차재 카메라 등의 카메라 탑재 장치에 탑재하여, 유용한 것이다.
1: 광학 소자 구동 장치
2: 렌즈부
3: 커버
4: 광학 소자 구동 장치 본체
5: 촬상부
10: OIS 가동부(제2 가동부의 일례)
11: AF부
12: AF 가동부(제1 가동부의 일례)
13: 제1 스테이지
14: 제2 스테이지
15: AF 구동부(제1 구동부의 일례)
16A, 16B: AF 지지부
17X, 17Y, 17Z: 마그넷
18Ya, 18Yb, 18Za, 18Zb, 18Zc, 18Zd: 급전 배선
20: OIS 고정부
21: 베이스
22: 기판
23: 단자
25Xa, 25Xb: 급전 배선
25Ya, 25Yb, 25Za, 25Zb, 25Zc, 25Zd: 급전 배선
30: OIS 구동부(제2 구동부의 일례)
30X: 제1 OIS 구동부
30Y: 제2 OIS 구동부
31: OIS 공진부
32: OIS 압전 소자
34: OIS 동력 전달부
35: 스테이지 고정부
40: OIS 지지부
41: X방향 기준 볼
42: Y방향 기준 볼
50: OIS용 부세 부재
60: 승압부
101X: X방향 측면
101Y: Y방향 측면
121: 렌즈 수용부
121a, 131a: 내주면
121b: 외주면
123: 돌출부
131, 141, 211, 301, 401: 개구
132: 삽입 구멍
133: Y방향 기준 볼 유지부
134: OIS 모터 고정부
137: 오목부
143: Y방향 기준 볼 유지부
144: X방향 기준 볼 유지부
145X, 145Y: OIS 척킹 가이드 고정부
147: 절결부
161: 제1 레일 부재
162: Z방향 기준 볼
163: 리테이너
164, 165: 제2 레일 부재
217: OIS 모터 고정부
218: X방향 기준 볼 유지부
219: 개구부
501: 이미지 센서 기판
502: 촬상 소자
503: 제어부
CO1, CO2, CO3, CO4: 모서리부

Claims (9)

  1. 광학 소자를 유지한 상태에서 제1 구동부에 의하여 광축 방향으로 이동 가능하게 구성된 제1 가동부와,
    제2 구동부에 의하여 상기 제1 가동부와 함께 광축 직교 방향으로 이동 가능하게, 베이스 상에 제1 스테이지와 제2 스테이지를 적층하여 구성된 제2 가동부를 구비하고,
    상기 제2 구동부는, 상기 제2 가동부의 직교하는 2개의 측면의 각각을 따라 배치되며,
    상기 제1 구동부는, 상기 제2 가동부의 대각 위치의 각각에 배치되는, 광학 소자 구동 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 가동부는, 평면에서 보았을 때 직사각형상이며,
    상기 제2 구동부는, 상기 제2 가동부의 4개의 모서리부 중 제1 모서리부로부터 제2 모서리부 및 제3 모서리부의 각각을 향하여 뻗어 있는 상기 2개의 측면의 각각을 따라 배치되고,
    상기 제1 구동부는, 상기 제2 모서리부 및 상기 제3 모서리부에 대응하는 상기 대각 위치의 각각에 배치되는, 광학 소자 구동 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 베이스에 있어서 상기 제1 모서리부에 대향하는 제4 모서리부에 대응하는 부분에 배치되고, 상기 제1 가동부 및 상기 제2 가동부의 각각의 위치를 검출하는 위치 검출부를 더 구비하는, 광학 소자 구동 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 가동부의 내측에 있어서, 둘레 방향의 적어도 3개소로 분산된 위치에서 상기 제1 가동부를 상기 광축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 지지부를 더 구비하고,
    상기 제2 가동부는, 평면에서 보았을 때 직사각형상이며,
    1개의 상기 지지부는, 상기 제2 가동부의 4개의 모서리부 중 제1 모서리부에 대응하는 부분에 배치되고, 다른 상기 지지부는, 상기 4개의 모서리부를 피한 부분에 배치되는, 광학 소자 구동 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 모서리부에 대응하는 부분에 배치되는 상기 지지부는, 상기 제1 가동부를 상기 제2 가동부의 내측의 방향으로 압압하는 탄성 부재를 갖는, 광학 소자 구동 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 구동부는, 상기 탄성 부재에 의한 압압의 방향에 대하여 선대칭으로 배치되는, 광학 소자 구동 장치.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 4개의 모서리부를 피한 부분에 배치되는 상기 지지부는, 상기 탄성 부재에 의한 압압의 방향에 대하여 선대칭으로 배치되는, 광학 소자 구동 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자 구동 장치와,
    상기 광학 소자에 의하여 결상된 피사체상을 촬상하는 촬상부를 구비하는, 카메라 모듈.
  9. 정보 기기 또는 수송 기기인 카메라 탑재 장치로서,
    청구항 8에 기재된 카메라 모듈과,
    상기 카메라 모듈로 얻어진 화상 정보를 처리하는 화상 처리부를 구비하는, 카메라 탑재 장치.
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