WO2013118503A1 - レンズアクチュエータ - Google Patents

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WO2013118503A1
WO2013118503A1 PCT/JP2013/000657 JP2013000657W WO2013118503A1 WO 2013118503 A1 WO2013118503 A1 WO 2013118503A1 JP 2013000657 W JP2013000657 W JP 2013000657W WO 2013118503 A1 WO2013118503 A1 WO 2013118503A1
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WO
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holder
lens
fixed
disposed
lens actuator
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PCT/JP2013/000657
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English (en)
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Inventor
生嶋 君弥
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/64Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
    • G02B27/646Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image compensating for small deviations, e.g. due to vibration or shake
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/57Mechanical or electrical details of cameras or camera modules specially adapted for being embedded in other devices
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60Control of cameras or camera modules
    • H04N23/68Control of cameras or camera modules for stable pick-up of the scene, e.g. compensating for camera body vibrations
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B2205/00Adjustment of optical system relative to image or object surface other than for focusing
    • G03B2205/0007Movement of one or more optical elements for control of motion blur
    • G03B2205/0023Movement of one or more optical elements for control of motion blur by tilting or inclining one or more optical elements with respect to the optical axis

Definitions

  • the present invention relates to a lens actuator mainly used for electronic devices such as cameras and mobile phones.
  • a lens actuator provided with a shake correction drive unit that can suppress image disturbance due to camera shake during shooting has been proposed.
  • FIG. 11 is a cross-sectional perspective view of a conventional lens actuator 30, and FIG. 12 is an exploded perspective view of FIG.
  • the lens actuator 30 includes a movable part 1 and a fixed part 2, and when a camera shake or the like occurs, the movable part 1 tilts to suppress image and image disturbance.
  • the movable unit 1 includes an autofocus unit 11, a holding unit 12, and an imaging unit 13.
  • the autofocus unit 11 includes a fixed holder 14, a first magnet 15 disposed in the fixed holder 14, a lens holder 16 movable in the vertical direction with respect to the fixed holder 14, and a first holder disposed in the lens holder 16.
  • a coil 17 and a leaf spring 18 for connecting the fixed holder 14 and the lens holder 16 are provided.
  • the first magnet 15 is fixed to the fixed holder 14 in two vertical rows on the front, back, left and right inner surfaces.
  • the lens holder 16 includes a circular hole 16A in which the lens is fixed, and is stored inside the fixed holder 14.
  • the lens holder 16 has a first coil 17 wound around the outer periphery thereof in two upper and lower stages, and the first coil 17 faces the first magnet 15 disposed on the inner surface of the fixed holder 14. Yes.
  • the lens holder 16 moves up and down with respect to the fixed holder 14 by the electromagnetic force generated between the first magnet 15 and the first coil 17 to perform autofocus control.
  • the leaf spring 18 has an outer peripheral portion connected to the fixed holder 14 and an inner peripheral portion connected to the lens holder 16. As a result, the lens holder 16 can be smoothly operated with respect to the fixed holder 14.
  • the holding unit 12 has a second magnet 19 disposed on the outer surface.
  • the imaging device 20 is disposed on the upper surface of the imaging unit 13.
  • the image sensor 20 is located below the center of the circular hole 16A, and by moving the lens holder 16 up and down, autofocus control can be performed to automatically adjust the focus of the image or image captured by the image sensor 20.
  • the fixing portion 2 includes a second coil 21, four coil holders 22, a lower cover 23, four suspension wires 24, and an upper cover 25.
  • the suspension wire 24 is connected to each of the four corner portions of the lower cover 23 and the four corner portions of the holding unit 12 of the movable portion 1. And the movable part 1 is hold
  • the coil holders 22 are arranged on the front, rear, left and right of the movable part 1, and the second coil 21 is arranged to face the second magnet 19.
  • the movable part 1 is held by the four suspension wires 24 so as to be tiltable.
  • a shake such as a hand shake occurs, an electric current is passed through the second coil 21 to cause an electromagnetic force generated between the second coil 21 and the second magnet 19 constituting the shake correction drive unit.
  • the movable part 1 is tilted.
  • shake correction control is performed to correct the photographed image by tilting the movable part 1.
  • a lens actuator with such a shake correction control function is known.
  • Patent Document 1 is known as prior art document information related to the invention of this application.
  • the present invention solves such a conventional problem, and an object thereof is to provide a lens actuator that can reduce unnecessary resonance.
  • the lens actuator of the present invention includes a plurality of guide balls disposed between the lens holder and the fixed holder.
  • the lens holder and the fixed holder can maintain a predetermined distance and can suppress vibrations that occur during camera shake.
  • a lens actuator capable of reducing unnecessary resonance during correction control can be provided.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a lens actuator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the lens actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the lens actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a detailed exploded perspective view of the lens actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the lens actuator according to Embodiment 1 of the present invention as seen from the top surface direction.
  • FIG. 5B is a partial view of the lens actuator shown in FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the lens actuator according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from the side.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a lens actuator according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view of the lens actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the lens actuator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a detailed exploded perspective view of the lens actuator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a perspective view showing a base member used in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 9B is a perspective view showing a base member used in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining a current flow of the lens actuator according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional perspective view of a conventional lens actuator.
  • FIG. 12 is an exploded perspective view of a conventional lens actuator.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a lens actuator 100 according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the lens actuator 100.
  • the lens actuator 100 includes a fixed portion 31, a movable portion 32 that tilts within the fixed portion 31, and a tilt spring 33 that connects the fixed portion 31 and the movable portion 32.
  • the lens actuator 100 has, for example, a width of 5 mm to 20 mm in the left-right direction (Y-axis direction), a depth of 5 mm to 20 mm in the front-rear direction (X-axis direction), and a height of 2 mm to 10 mm in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the width in the left-right direction and the depth in the front-rear direction are configured with substantially the same dimensions.
  • the fixing unit 31 includes a cover 41, a control block 42 housed in the cover 41, and a bottom plate 43 disposed on the lower surface of the control block 42.
  • the cover 41 has a circular hole 41A on the upper surface, and is configured in a rectangular box shape with the lower surface open.
  • the control block 42 has a square hole 42A in the center and is formed in a rectangular cylinder shape.
  • a plurality of electronic components are arranged on the inner surface and the outer surface of the control block 42 and are electrically connected to each other.
  • the control block 42 is accommodated in the cover 41.
  • the movable portion 32 is disposed in the square hole 42A.
  • the bottom plate 43 is formed in a square plate shape.
  • the bottom plate 43 is disposed so as to cover the opening surface of the cover 41 from below the movable portion 32.
  • the movable portion 32 includes a cylindrical lens barrel 51 in which a plurality of lenses are disposed, an autofocus unit 52 that houses the lens barrel 51, a cover glass 53 that is disposed below the lens barrel 51, and a cover glass.
  • An imaging unit 54 is provided below 53.
  • a lens is fixedly disposed inside the lens barrel 51. For example, 3 to 5 lenses are arranged in the optical axis direction.
  • the autofocus unit 52 has a circular hole 52A in the center, and holds the lens barrel 51 in the circular hole 52A.
  • the autofocus unit 52 includes an autofocus drive unit that moves the lens barrel 51 in the optical axis direction of the lens disposed inside the lens barrel 51.
  • the cover glass 53 is arranged in the optical axis direction of the lens barrel 51.
  • the cover glass 53 may be provided with a filter function such as absorbing infrared rays.
  • the imaging unit 54 includes a wiring board 55, a solid-state imaging element 56, and a first magnetic field detection element 57.
  • the wiring board 55 is wired on the top and bottom surfaces, and electronic components such as capacitors and resistors arranged on the top surface are electrically connected to the solid-state imaging device 56.
  • a connector portion 55A for outputting a signal to the outside is formed at one end of the wiring board 55.
  • a part of the wiring board 55 is bent upward to form an auxiliary board portion 55B.
  • a first magnetic field detection element 57 is disposed at the inner tip of the bent auxiliary substrate portion 55B.
  • the solid-state image sensor 56 is an integrated circuit of photoelectric conversion elements.
  • Examples of the solid-state image sensor 56 include semiconductor elements such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor. Is used.
  • the solid-state image sensor 56 digitizes the captured image and outputs it as an image signal.
  • the first magnetic field detection element 57 is arranged to face the autofocus unit 52.
  • the first magnetic field detection element 57 is an element that detects a magnetic field, such as a Hall element, and outputs a magnetic field detection signal.
  • the movable part 32 is configured so that light incident from the lens barrel 51 is imaged by the solid-state image sensor 56 via the cover glass 53 and is output as an image signal from the solid-state image sensor 56.
  • the tilt spring 33 is formed of a metal spring such as a plate spring having a predetermined shape.
  • the tilt spring 33 has a square hole 33A as a center, and connects the fixed portion 31 and the movable portion 32 at the outer periphery and the inner periphery.
  • the tilt spring 33 is configured to bend when the movable portion 32 tilts with respect to the fixed portion 31.
  • the tilt spring 33 is a component configured for shake correction control.
  • the leaf spring 18 constituting the conventional lens actuator 30 described with reference to FIG. 11 is a component for the autofocus function. That is, the tilt spring 33 of the present embodiment and the plate spring 18 constituting the conventional lens actuator 30 are used for different purposes.
  • the movable portion 32 is disposed inside the square hole 33 ⁇ / b> A of the tilt spring 33, and the inner periphery of the tilt spring 33 is fixed to the outer periphery of the autofocus unit 52. More specifically, the inner circumference of the tilt spring 33 is connected to the outer circumference of a base member 68 described later.
  • the outer periphery of the tilt spring 33 is fixed to the fixing portion 31. More specifically, the outer periphery of the tilt spring 33 is connected to the inner periphery of a frame 75 described later so as to match the upper end of the rectangular groove 75D.
  • fixing between the tilt spring 33 and the autofocus unit 52 is performed by an adhesive, and fixing between the tilt spring 33 and the frame 75 is performed by welding.
  • the tilt spring 33 connects the fixed portion 31 and the movable portion 32, and the tilt of the movable portion 32 with respect to the fixed portion 31 is performed with the X-axis direction and the Y-axis direction as central axes.
  • the overall configuration of the lens actuator 100 is as described above.
  • the autofocus unit 52 includes a lens holder 61, a first magnet 62 disposed in the lens holder 61, a fixed holder 63 in which the lens holder 61 is accommodated, and a first coil 64 disposed in the fixed holder 63. , A suction yoke 65, a second magnet 66, a plurality of guide balls 67, and a base member 68. The plurality of guide balls 67 are disposed between the lens holder 61 and the fixed holder 63.
  • the lens holder 61 is made of, for example, an insulating resin such as glass-filled polycarbonate, and has a circular hole 61A penetrating vertically in the center, and is formed in a rectangular cylinder shape. Guide grooves 61B are formed on the left and right ends of the lens holder 61, respectively.
  • the circular hole 61A may have a constant diameter or may change. Moreover, you may provide shapes, such as a screw for fixing a lens inside.
  • the first magnet 62 is a magnet in which different magnetic poles are magnetized on the upper and lower sides.
  • the first magnet 62 is disposed only on a total of two side surfaces, one of the side surfaces in the front-rear direction and the one side surface in the left-right direction of the lens holder 61, and is fixed to the lens holder 61.
  • One of the two first magnets 62 faces the first magnetic field detection element 57, and the electromagnetic field radiated by the first magnet 62 is detected by the first magnetic field detection element 57.
  • the fixed holder 63 is made of, for example, an insulating resin such as glass-filled polycarbonate, and is configured by four column portions 63C extending downward from the respective corners of the square top plate portion 63B provided with the circular holes 63A. .
  • Guide grooves 63D are formed in the vertical direction in the two pillar portions 63C at the diagonal positions.
  • the lens holder 61 is disposed in the column portion 63C of the fixed holder 63 so as to be movable up and down.
  • the first coil 64 is formed, for example, by winding a coil wire having a wire diameter of ⁇ 40 ⁇ m to ⁇ 60 ⁇ m around the front-rear direction or the left-right direction as an axis, and is disposed in contact with the outer surface of the column portion 63C.
  • the first coil 64 is disposed at a position facing the first magnet 62 fixed to the lens holder 61. For this reason, when a current is passed through the first coil 64, the lens holder 61 and the first magnet 62 are integrated and can be moved up and down by electromagnetic force in the fixed holder 63.
  • the second magnet 66 is a magnet in which different magnetic poles are magnetized on the upper and lower sides.
  • the second magnet 66 is disposed only on a total of two side surfaces of either one of the side surfaces in the front-rear direction and the side surface in the left-right direction of the fixed holder 63, and is fixed to the fixed holder 63.
  • the first magnet 62 and the second magnet 66 are neodymium magnets, which are rare earth magnets mainly composed of neodymium, iron, and boron. Although a magnet other than a neodymium magnet can be used, a neodymium magnet is more preferable because it has a large magnetic force. Further, it is desirable to use a neodymium magnet having a holding force of 500 kA / m to 3000 kA / m and a residual magnetic flux density of 1.3 to 1.5 T.
  • the generated magnetic field can be rectified and a stronger magnetic field can be generated.
  • the plurality of guide balls 67 are arranged between the lens holder 61 and the fixed holder 63, and rotate when the position of the lens holder 61 changes with respect to the fixed holder 63.
  • the guide ball 67 preferably has a diameter of 0.5 mm to 1.5 mm, and is made of a metal such as stainless steel, a resin, a ceramic, or the like.
  • the guide balls 67A to 67D correspond to the four guide balls 67, and are indicated by different symbols.
  • the guide balls 67C and 67D are arranged between the upper right guide groove 61B provided in the lens holder 61 and the guide groove 63D provided in the fixed holder 63 facing the upper right guide groove 61B.
  • the guide balls 67A and 67B are disposed between the lower left guide groove 61B and the lower left guide groove 63D.
  • the guide ball 67A contacts the lens holder 61 at two points A1 and A2, and contacts the fixed holder 63 at two points B1 and B2. That is, one guide ball 67A is in contact with the lens holder 61 and the fixed holder 63 at two points, for a total of four points.
  • the guide ball 67A is in contact with the guide groove 61B and the guide groove 63D at a point, rather than being provided with an arc-shaped groove on the inner side of the guide groove 61B and the guide groove 63D and contacting the guide ball 67A with the guide groove 61B, There is an advantage that friction between 63D is suppressed.
  • the fixed holder 63 includes four corner portions 90A to 90D.
  • two guide balls 67A and 67B are arranged at the corner portion 90A having a diagonal relationship
  • two guide balls 67C and 67D are arranged at the corner portion 90C.
  • the guide ball 67 is not arrange
  • two guide balls 67C and 67D are arranged in the Z direction at the corner portion 90C.
  • two guide balls 67A and 67B are arranged in the Z direction.
  • a virtual region S is set by connecting the centers of the four guide balls 67A to 67D arranged.
  • the area of the virtual region S is larger, vibrations in the front / rear / left / right directions of the lens holder 61 relative to the fixed holder 63 can be suppressed. Therefore, as in the present embodiment, it is more desirable that the guide groove 61B and the guide groove 63D are provided at the corner portions having a diagonal relationship when the lens holder 61 and the fixed holder 63 are viewed from above.
  • each guide ball 67 is in contact with the fixed holder 63 and the lens holder 61 at a total of three or more points so that the lens holder 61 suppresses vibrations in the front-rear and left-right directions in the fixed holder 63.
  • the number of contact points between the guide ball 67 and the guide grooves 61B and 63D may not be the same for all the guide balls 67.
  • the corner portion 90C side may touch at a total of three points, and the corner portion 90A side may touch at a total of four points.
  • one guide ball is in contact with the lens holder 61 or the fixed holder 63 at a total of four points because the tilt of the lens holder can be most suppressed.
  • the guide balls 67 need only be arranged so that at least the area of the virtual region S can be secured. That is, in the present embodiment, two guide balls 67 are arranged in each of the corner portions 90A and 90C, but, for example, a configuration in which one guide ball 67 in the corner portion 90A is provided and a total of three guide balls 67 are arranged.
  • two guide balls 67 are arranged in each of the corner portions 90A and 90C, but, for example, a configuration in which one guide ball 67 in the corner portion 90A is provided and a total of three guide balls 67 are arranged.
  • the virtual region S connecting the centers of the guide balls 67 may have an arrangement having an area, in other words, the virtual region S may be an arrangement that forms a polygon.
  • the suction yoke 65 is disposed outside the first coil 64 and is fixed to the fixed holder 63.
  • the attracting yoke 65 is formed of a ferromagnetic material such as iron in the shape of a square plate, and faces the first magnet 62 so that the first magnet 62 is attracted to the attracting yoke 65 by a magnetic force. Thereby, the lens holder 61 is pressed against the fixed holder 63, and vibrations in the front-rear and left-right directions of the guide ball 67 are further suppressed.
  • the control block 42 includes a spacer 71, a wiring board 72, a shake detection element 73 arranged on the wiring board 72, and a control circuit 74 arranged on the wiring board 72.
  • control block 42 includes a frame 75 on which the wiring board 72 is disposed, a second coil 76 disposed on a side surface of the frame 75, a shake correction board 77 on which the second coil 76 is disposed, and a shake correction.
  • a second magnetic field detection element 78 disposed on the substrate 77 is provided.
  • the spacer 71 has a rectangular frame shape and has a predetermined thickness.
  • the wiring board 72 is made of a flexible printed wiring board, for example.
  • the shake detection element 73 is an element that detects shake, such as an angular velocity sensor or an acceleration sensor, and outputs a shake signal.
  • a biaxial angular velocity sensor is arranged as the shake detection element 73
  • one axis detects the angular velocity in the yaw direction and the other axis in the pitch direction.
  • a biaxial acceleration sensor is arranged as the shake detection element 73
  • one axis detects acceleration in the front-rear direction and the other axis detects left-right acceleration.
  • the shake detection element 73 may not be biaxial, but may be provided with a plurality of uniaxial shake detection elements, or may be triaxial.
  • a plurality of shake detection elements are provided, one is an angular velocity sensor.
  • Another type of sensor may be arranged such that the other is an acceleration sensor.
  • the control circuit 74 is formed of a semiconductor element such as an IC (Integrated Circuit), for example.
  • the control circuit 74 is electrically connected to the shake detection element 73 and receives a shake signal.
  • the control circuit 74 calculates the tilt angle of the control block 42 based on the shake signal, controls the tilt of the movable portion 32, and performs shake correction control.
  • the frame 75 is made of a conductive metal and is formed in a square cylinder shape.
  • the frame 75 includes an outer surface 75A and an inner surface 75B, a square hole 75C is formed on the upper surface, and a rectangular groove 75D is formed on the outer surface 75A.
  • the wiring board 72 is bent and arranged on three surfaces of the outer side surface 75A.
  • the second coil 76 is formed by winding a coil wire having a wire diameter of ⁇ 40 ⁇ m to ⁇ 60 ⁇ m around the front-rear direction or the left-right direction as an axis.
  • the second coil 76 is disposed facing the inner side surface 75 ⁇ / b> B and is housed in the frame 75.
  • enamel wires such as a polyurethane copper wire, a polyester copper wire, and a polyamide-type copper wire, are preferable.
  • the shake correction substrate 77 is, for example, a flexible printed wiring board, is bent at a right angle, faces the inner side surface 75B, and is disposed at a position below the second coil 76.
  • the second magnetic field detection elements 78 are arranged on two surfaces corresponding to the front-rear direction and the left-right direction of the shake correction substrate 77, respectively.
  • the second magnetic field detection element 78 is an element that detects a magnetic field, such as a Hall element, and outputs a magnetic field detection signal.
  • the second coil 76 and the second magnetic field detection element 78 are electrically connected to the control circuit 74 via the wiring of the shake correction board 77.
  • the lens actuator 100 configured in this manner is built in an electronic device such as a mobile phone, and is disposed on a wiring board (not shown) of the electronic device.
  • the electronic device is used when taking an image using a camera function.
  • the lens actuator 100 When photographing or imaging is performed using the lens actuator 100 of the present embodiment, the lens actuator 100 performs autofocus control and shake correction control.
  • a current flows through the first coil 64.
  • the lens holder 61 in which the lens barrel 51 is inserted moves up and down to perform autofocus control.
  • the control circuit 74 uses the image data input from the solid-state image sensor 56 to determine the position where the lens holder 61 moves.
  • the first magnetic field detection element 57 detects the magnetic field radiated by the first magnet 62, and the lens holder 61 reaches a desired position based on the magnetic field detection signal output from the first magnetic field detection element 57.
  • the control circuit 74 controls the current that flows through the first coil 64.
  • the guide ball 67 serves as a bearing so that the lens holder 61 operates smoothly.
  • a shake signal output from the shake detection element 73 is input to the control circuit 74, and the control circuit 74 calculates a tilt angle of the movable portion 32 according to a predetermined algorithm based on the shake signal. To do.
  • the control circuit 74 causes an electric current to flow through the second coil 76, generates an electromagnetic force with the second magnet 66 disposed in the autofocus unit 52, and tilts the movable portion 32.
  • the control circuit 74 moves the movable part at a desired tilt angle. 32 is controlled.
  • the lens actuator 100 keeps the distance between the lens holder 61 and the fixed holder 63 at a predetermined distance by the guide ball 67 during the shake correction control.
  • the leaf spring is simply provided between the lens holder 61 and the fixed holder 63. Unnecessary vibrations of the lens holder 61 are suppressed as compared with the case where they are connected by, for example. From this, it is possible to reduce the time of shake correction control or improve the accuracy of shake correction control.
  • the autofocus unit 52 alone has an effect of suppressing unnecessary vibration of the lens holder 61 by keeping the distance between the lens holder 61 and the fixed holder 63 by a guide ball 67 at a predetermined distance. Thereby, it is possible to shorten the time of autofocus control or improve the accuracy of autofocus control.
  • an autofocus drive unit is configured using an electromagnetic force generated between the first magnet 62 and the first coil 64 .
  • a shape memory alloy is used. It is also possible to configure the autofocus drive unit using other actuators such as piezoelectric elements and electrostatic actuators.
  • the shake correction drive unit is configured using the electromagnetic force generated between the second magnet 66 and the second coil 76 .
  • Other examples include shape memory alloys, piezoelectric elements, electrostatic It is also possible to configure the shake correction drive unit using another actuator such as an actuator.
  • the present invention can be implemented even in an arrangement in which the arrangement relationship between the first magnet 62 and the first coil 64 is exchanged, and in an arrangement in which the arrangement relationship between the second magnet 66 and the second coil 76 is exchanged.
  • the invention can be implemented.
  • the present invention can be implemented even when the first magnet 62 is fixed to the fixed holder 63 and the first coil 64 is fixed to the lens holder 61.
  • the present invention can also be implemented by fixing the second magnet 66 to the frame 75 and fixing the second coil 76 to the fixing holder 63.
  • the image photographed by the lens actuator 100 may be a still image or a moving image.
  • the configuration in which the first magnet 62 is arranged on the side surface of the lens holder 61 and the second magnet 66 is arranged on the side surface of the fixed holder 63 has been described, but the first magnet 62 and the second magnet 66 are arranged.
  • positioned at each corner position may be sufficient.
  • first magnetic field detection element 57 and the second magnetic field detection element 78 have been described as examples of the position detection elements for detecting the positions of the lens holder 61 and the movable portion 32, but a photo reflector using infrared reflection, etc. An element using a method other than magnetic field detection may be used.
  • the autofocus control method may be controlled using only image information.
  • the auxiliary substrate part 55B for transmitting the magnetic field detection signal for autofocus control can be omitted, which is preferable for low-cost production.
  • the tilting spring 33 is used to support the movable portion 32 so that the movable portion 32 can be tilted with respect to the fixed portion 31 has been shown, but by providing a convex portion on the bottom surface of the movable portion 32, It is also possible to support the movable part 32 so that it can tilt.
  • the number of the first magnets 62, the first coils 64, the second magnets 66, and the second coils 76 is not limited, and for example, four of each may be arranged.
  • the magnetic force between the first magnet 62 and the second magnet 66 is controlled by autofocus control and vibration.
  • the lens holder 61 and the fixed holder 63 can maintain a predetermined interval.
  • high-speed shake correction control can be performed by reducing unnecessary resonance that occurs in the lens holder 61.
  • the virtual region S is formed by connecting the centers of the guide balls 67. Therefore, the positional relationship of the lens holder 61 with respect to the fixed holder 63 can be defined, and unnecessary resonance can be generated. Suitable for reduction.
  • the guide ball 67 since the position of the guide ball 67 is projected on a plane orthogonal to the optical axis direction of the lens, the guide ball 67 is disposed on the diagonal line of the fixed holder 63. Therefore, the area of the virtual region S connecting the centers of the guide balls 67 can be increased and is unnecessary It is suitable for reducing the resonance.
  • the tilt spring 33 By using the tilt spring 33, the positional relationship of the movable part 32 with respect to the fixed part 31 can be stabilized.
  • the lens actuator 200 includes a fixed portion 131, a movable portion 132, a plurality of suspension wires 133 that connect the fixed portion 131 and the movable portion 132, and a connection substrate 134 that connects the fixed portion 131 and the movable portion 132.
  • the lens actuator 200 is mainly different from the lens actuator 100 of the first embodiment in that the suspension part 133 is used to perform shake correction control by the movable part 132 moving in parallel back and forth and right and left with respect to the fixed part 131.
  • the fixing unit 131 includes a cover 141, a control block 142 accommodated in the cover 141, and a bottom plate 143 disposed on the lower surface of the control block 142.
  • the cover 141 has a circular hole 141A on the upper surface, and is configured in a rectangular box shape with the lower surface open.
  • the control block 142 has a storage portion 142A inside and is configured in a rectangular cylinder shape.
  • a plurality of electronic components are arranged on the inner side surface and the outer side surface of the control block 142, and are electrically connected to each other.
  • the control block 142 is accommodated in the cover 141.
  • the movable part 132 is arrange
  • the bottom plate 143 is formed in a square plate shape.
  • the bottom plate 143 is disposed so as to cover the opening surface of the cover 141 from below the movable portion 132.
  • the movable portion 132 includes a lens barrel 51 having a cylindrical shape and a plurality of lenses disposed therein, and an autofocus unit 152 that houses the lens barrel 51.
  • the autofocus unit 152 has a circular hole 152A at the center, and the lens barrel 51 is accommodated in the circular hole 152A.
  • the autofocus unit 152 includes a moving mechanism that moves the lens barrel 51 in the optical axis direction of the lens disposed inside the lens barrel 51.
  • control block 142 and the autofocus unit 152 will be described with reference to FIG.
  • the suspension wire 133 and the connection substrate 134 will be described together.
  • the control block 142 includes a wiring board 172, a frame 175 on which the wiring board 172 is disposed, and a second coil 176 disposed on a side surface of the frame 175.
  • a second magnetic field detection element 178 is provided on each of the two surfaces of the wiring board 172 facing the second magnet 66.
  • the second magnetic field detection element 178 detects the magnetic field of the second magnet 66, and based on the magnetic field detection signal output from the second magnetic field detection element 178, the movable portion 132. The amount of movement of the front, rear, left and right is controlled.
  • one end of the wiring board 172 constitutes a connector part 172A for transmitting and receiving signals to and from the outside of the lens actuator 200 and supplying a current to the lens actuator 200.
  • a connector part 172A for transmitting and receiving signals to and from the outside of the lens actuator 200 and supplying a current to the lens actuator 200.
  • the description of the connector is omitted.
  • electrodes 172B are formed in the shape of through holes at the four corners on the upper surface of the wiring board 172, and are electrically connected to the connector part 172A.
  • the frame 175 is formed in a rectangular frame shape.
  • a wiring board 172 is disposed on the frame 175, and a second coil 176 is disposed on the outer surface of the frame 175.
  • the second coil 176 is electrically connected to the electrode 172B of the wiring board 172.
  • the autofocus unit 152 according to the present embodiment is the same as the autofocus unit 52 according to the first embodiment except that the base member 68 is changed to the configuration of the base member 168.
  • the base member 68 used in Embodiment 1 shown in FIG. 9A is made of an insulating material such as an insulating resin.
  • the base member 168 used in Embodiment 2 shown in FIG. 9B includes a base 181 made of an insulating material and a pair of left and right wiring boards 182 made of a conductive material. Note that holes 182A are provided in the four corners of the wiring board 182.
  • the suspension wire 133 has one end connected to the hole 182A and the other end connected to the electrode 172B of the wiring board 172.
  • the suspension wire 133 for example, a metal wire having a diameter of 50 ⁇ m or more and less than 110 ⁇ m is used, and when the movable part 132 moves back and forth and right and left, the suspension wire 133 is also deformed to keep the movable part 132 horizontal.
  • a suitable material for the suspension wire 133 is beryllium copper wire or phosphor bronze wire.
  • both ends of the first coil 64 in the autofocus unit 152 are connected to the wiring board 182.
  • the left and right wiring boards 182 are electrically connected via the first coil 64.
  • connection board 134 connects the autofocus unit 152 and the wiring board 172, and the first magnetic field detection element 157 is disposed at a position facing the autofocus unit 152.
  • the magnetic field detection signal output from the first magnetic field detection element 157 is used to detect the position of the lens holder 61 in the autofocus unit 152.
  • the lens actuator 200 configured as described above is built in an electronic device such as a mobile phone, and is disposed on a wiring board (not shown) of the electronic device.
  • the electronic device is used when taking a still image or moving image using a camera function.
  • control circuit (not shown) and a shake detection element (not shown) are arranged on the wiring board of the electronic device.
  • the control circuit performs autofocus control and shake correction control when shooting or imaging using the lens actuator 200.
  • the autofocus control method may be controlled using only image information.
  • the connection substrate 134 for transmitting the magnetic field detection signal for autofocus control can be omitted, which is preferable for low-cost production.
  • the autofocus unit 152 using the guide ball 67 can also be used when performing shake correction control using the suspension wire 133.
  • the suspension wire 133 By using the suspension wire 133, the positional relationship of the movable part 132 with respect to the fixed part 131 can be stabilized.
  • a holding mechanism for holding the positional relationship between the fixed portion and the movable portion at a predetermined position a case other than the one using the tilt spring described in the first embodiment or the one using the suspension wire 133 described in the second embodiment is used.
  • the present invention can be implemented by using the guide ball 67 for driving the lens holder 61 in the autofocus unit.
  • the lens actuator according to the present invention can reduce unnecessary resonance, and is useful mainly for lens operation of electronic devices such as cameras and mobile phones.

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Abstract

 主にカメラや携帯電話等の電子機器に用いられるレンズアクチュエータに関し、不要な共振を低減可能なものを提供する。レンズホルダと固定ホルダとの間に複数のガイドボールを配置している。この構成により、レンズホルダと固定ホルダが所定の間隔を維持することができ、電子機器が振れ補正制御を行った際に、レンズホルダに生じる不要な共振を低減することで高速な振れ補正制御が可能となる。

Description

レンズアクチュエータ
 本発明は、主にカメラや携帯電話等の電子機器に用いられるレンズアクチュエータに関するものである。
 カメラや携帯電話等の電子機器において、撮影時に手振れ等による画像の乱れを抑制可能な振れ補正駆動部を備えたレンズアクチュエータが提案されている。
 従来のレンズアクチュエータについて、図11、図12を用いて説明する。
 図11は従来のレンズアクチュエータ30の断面斜視図、図12は図11の分解斜視図である。レンズアクチュエータ30は、可動部1と固定部2を備え、手振れ等が生じると可動部1が傾動して映像や画像の乱れを抑制する。
 まず、可動部1について説明する。可動部1は、オートフォーカスユニット11と、保持ユニット12と、撮像ユニット13を備えている。
 オートフォーカスユニット11は、固定ホルダ14と、固定ホルダ14に配置された第一の磁石15と、固定ホルダ14に対し上下方向に可動するレンズホルダ16と、レンズホルダ16に配置された第一のコイル17と、固定ホルダ14とレンズホルダ16を接続する板バネ18を備える。
 固定ホルダ14には、第一の磁石15が前後左右の内側面に上下二段に並んで固定されている。
 また、レンズホルダ16はレンズが固定される円孔16Aを備え、固定ホルダ14の内側に収納されている。そして、レンズホルダ16には、その外周に上下二段に第一のコイル17が巻回され、第一のコイル17は固定ホルダ14の内側面に配置される第一の磁石15に対向している。
 そして、第一の磁石15と第一のコイル17との間で発生する電磁力により、レンズホルダ16が固定ホルダ14に対して上下動してオートフォーカス制御が行われる。
 板バネ18は、外周部を固定ホルダ14に接続し、かつ、内周部をレンズホルダ16に接続している。その結果、レンズホルダ16を固定ホルダ14に対し円滑に動作させることができる。
 保持ユニット12は、外側面に第二の磁石19が配置されている。
 撮像ユニット13の上面には撮像素子20が配置されている。撮像素子20は、円孔16Aの中心下方にあり、レンズホルダ16を上下に移動させることで、撮像素子20で撮像される映像あるいは画像のピントを自動で合わせるオートフォーカス制御ができる。
 次に、固定部2について図12を参照しながら説明する。
 図12に示す通り、固定部2は、第二のコイル21と、4つのコイル保持体22と、下カバー23と、4本のサスペンションワイヤ24と、上カバー25を備える。
 サスペンションワイヤ24は、下カバー23の4つのコーナー部と、可動部1の保持ユニット12の4つのコーナー部にそれぞれ接続されている。そして、下カバー23上で可動部1が傾動可能に保持される。
 コイル保持体22は、可動部1の前後左右に配置され、第二のコイル21が第二の磁石19に対向して配置される。
 つまり、レンズアクチュエータ30は、4本のサスペンションワイヤ24により可動部1が傾動可能に保持されている。そして、手振れ等の振れが生じた際には、第二のコイル21に電流を流すことによって、振れ補正駆動部を構成する第二のコイル21と第二の磁石19の間で生じる電磁力によって可動部1を傾動させる。
 そして、電子機器を使用した際に、手振れ等で、レンズアクチュエータ30が振れた場合には、可動部1を傾動させることにより撮影した画像を補正する振れ補正制御を行うものとなっていた。このような振れ補正制御機能付きのレンズアクチュエータが知られている。
 なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
国際公開第2009/133691号
 しかしながら、従来の振れ補正制御機能付きレンズアクチュエータでは、振れ補正制御を行う際、レンズホルダと固定ホルダの間に配置されている板バネが不要な共振を起こすことがあった。そのため、振れ補正制御に時間がかかる場合や振れ補正制御の精度が低下する場合があった。
 本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、不要な共振を低減可能なレンズアクチュエータを提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために本発明のレンズアクチュエータは、レンズホルダと固定ホルダの間に配置される複数のガイドボールとを備える。
 本発明によれば、レンズホルダと固定ホルダの間に複数のガイドボールを配置することで、レンズホルダと固定ホルダが所定の間隔を維持し、手振れ等の際に生じる振動を抑制できるため、振れ補正制御の際に不要な共振を低減可能なレンズアクチュエータを提供することができる。
図1は、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの分解斜視図である。 図2は、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの断面図である。 図3は、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの一部切り欠き斜視図である。 図4は、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの詳細な分解斜視図である。 図5Aは、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの上面方向から見た断面図である。 図5Bは、図5Aに示すレンズアクチュエータの部分図である。 図6は、本発明の実施の形態1によるレンズアクチュエータの側面方向から見た断面図である。 図7は、本発明の実施の形態2によるレンズアクチュエータの分解斜視図である。 図8は、本発明の実施の形態2によるレンズアクチュエータの詳細な分解斜視図である。 図9Aは、本発明の実施の形態1に用いるベース部材を示す斜視図である。 図9Bは、本発明の実施の形態2に用いるベース部材を示す斜視図である。 図10は、本発明の実施の形態2によるレンズアクチュエータの電流の流れを説明する図である。 図11は、従来のレンズアクチュエータの断面斜視図である。 図12は、従来のレンズアクチュエータの分解斜視図である。
 (実施の形態1)
 <レンズアクチュエータ100の全体構成>
 以下、本発明の実施の形態1におけるレンズアクチュエータについて図面を参照しながら説明する。
 図1は本発明の実施の形態1のレンズアクチュエータ100の分解斜視図、図2はレンズアクチュエータ100の断面図である。レンズアクチュエータ100は、固定部31と、固定部31内で傾動する可動部32と、固定部31と可動部32を接続するチルトバネ33を備える。
 レンズアクチュエータ100は、例えば左右方向(Y軸方向)の幅が5mm~20mm、前後方向(X軸方向)の奥行きが5mm~20mm、上下方向(Z軸方向)の高さが2mm~10mmで、左右方向の幅と前後方向の奥行きはほぼ同じ寸法で構成される。
 次に、固定部31、可動部32、チルトバネ33について、その構成を説明する。
 固定部31は、カバー41とカバー41内に収納される制御ブロック42と、制御ブロック42の下面に配置される底板43を備えている。カバー41は上面に円孔41Aを備え、下面開放の方形箱状に構成される。制御ブロック42は、中央に角孔42Aを有し、方形筒状に構成される。制御ブロック42の内側面及び外側面には複数の電子部品が配置され、それぞれが電気的に接続されている。そして、カバー41内に制御ブロック42は収納される。なお、角孔42A内に可動部32が配置される。
 底板43は方形板状に構成される。底板43は、可動部32の下方からカバー41の開口面を覆うように配置される。
 可動部32は、円筒状で複数のレンズが内部に配置されたレンズバレル51と、レンズバレル51を収納するオートフォーカスユニット52と、レンズバレル51の下方に配置されるカバーガラス53と、カバーガラス53の下方に配置される撮像ユニット54を備える。レンズバレル51の内部にはレンズが固定配置される。例えば3枚~5枚のレンズが光軸方向に配置されている。
 また、オートフォーカスユニット52は中央に円孔52Aを備え、円孔52A内にレンズバレル51を保持する。オートフォーカスユニット52は、レンズバレル51の内部に配置されたレンズの光軸方向にレンズバレル51を移動させるオートフォーカス駆動部を備えている。
 カバーガラス53は、レンズバレル51の光軸方向に配置される。カバーガラス53には赤外線を吸収する等のフィルター機能を備えさせても良い。
 撮像ユニット54は、配線基板55と、固体撮像素子56と、第一の磁界検出素子57を備えている。
 配線基板55は上下面に配線が施され、上面に配置されたコンデンサや抵抗等の電子部品と固体撮像素子56が電気的に接続している。配線基板55の一端には外部へ信号を出力するコネクタ部55Aが形成される。配線基板55の一部は上方へ折り曲げられ補助基板部55Bが形成される。なお、折り曲げられた補助基板部55Bの内側の先端に第一の磁界検出素子57が配置されている。
 固体撮像素子56は、光電変換素子が集積回路化されたものであり、固体撮像素子56には、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxicide Semiconductor)イメージセンサ等の半導体素子が用いられる。固体撮像素子56は、撮像した画像を電子化して画像信号として出力する。
 第一の磁界検出素子57は、オートフォーカスユニット52と対向して配置される。第一の磁界検出素子57は、ホール素子などの磁界を検出する素子で、磁界検出信号を出力する。
 つまり、可動部32は、レンズバレル51から入射した光が、カバーガラス53を介して、固体撮像素子56で結像すると共に、固体撮像素子56から画像信号として出力するよう構成されている。
 チルトバネ33は所定の形状で構成された板バネなどの金属製のバネで形成されている。チルトバネ33は角孔33Aを中心に備え、外周と内周で固定部31と可動部32を接続している。固定部31に対し可動部32が傾動するとチルトバネ33が撓むよう構成される。
 なお、このチルトバネ33は、振れ補正制御のために構成された構成要素である。一方、図11を参照しながら説明した従来のレンズアクチュエータ30を構成する板バネ18は、オートフォーカス機能のための構成要素である。つまり、本実施の形態のチルトバネ33と、従来のレンズアクチュエータ30を構成する板バネ18とは、別の用途に用いられる。
 次に、チルトバネ33の固定部31と可動部32に対する接続状態について、図3を参照しながら説明する。可動部32は、チルトバネ33の角孔33Aの内部に配置され、オートフォーカスユニット52の外周にチルトバネ33の内周が固定される。より詳細にはチルトバネ33の内周は後述するベース部材68の外周に接続される。
 チルトバネ33の外周は固定部31に固定される。より詳細にはチルトバネ33の外周は後述するフレーム75の内周に方形溝部75Dの上端に合わせて接続される。
 なお、例えば、チルトバネ33とオートフォーカスユニット52との間の固定は接着剤で、チルトバネ33とフレーム75との間の固定は溶接で行われる。
 チルトバネ33は、固定部31と可動部32を接続しており、可動部32の固定部31に対する傾動は、X軸方向及びY軸方向を中心軸として行われる。
 レンズアクチュエータ100の全体構成は上述の通りである。
 次に、オートフォーカスユニット52と制御ブロック42の構成について、より詳細に説明する。
 <オートフォーカスユニット52の構成>
 先ず、オートフォーカスユニット52について図4の分解斜視図を参照しながら説明する。
 オートフォーカスユニット52は、レンズホルダ61と、レンズホルダ61に配置される第一の磁石62と、レンズホルダ61が収納される固定ホルダ63と、固定ホルダ63に配置される第一のコイル64と、吸着ヨーク65と、第二の磁石66と、複数のガイドボール67と、ベース部材68とを備える。複数のガイドボール67は、レンズホルダ61と固定ホルダ63との間に配置される。
 レンズホルダ61は例えば、ガラス入りポリカーボネート等の絶縁樹脂を材料とし、中央に上下に貫通する円孔61Aを備え、方形筒状に形成される。このレンズホルダ61の左右端にはガイド溝61Bが、それぞれに形成されている。なお、円孔61Aは直径が一定であっても、変化していても良い。また、内側にレンズを固定するためのネジ等の形状を備えていても良い。
 第一の磁石62は側面の上側と下側で異なる磁極が着磁された磁石である。第一の磁石62は、レンズホルダ61の前後方向のいずれか一方の側面、左右方向のいずれか一方の側面の、計二側面のみに配置され、レンズホルダ61に対し固定されている。
 なお、二つの第一の磁石62のうち一つは、第一の磁界検出素子57と対向しており、第一の磁石62により放射された電磁界が第一の磁界検出素子57により検知される。
 固定ホルダ63は、例えばガラス入りポリカーボネート等の絶縁樹脂を材料とし、円孔63Aが設けられた方形の天板部63Bのそれぞれの角から下方に4箇所の柱部63Cが延出して構成される。対角位置にある二本の柱部63Cにはガイド溝63Dが上下方向に形成されている。
 そして、この固定ホルダ63の柱部63Cの内部に、レンズホルダ61が上下動可能に配置される。
 第一のコイル64は、例えば線径Φ40μm~Φ60μmのコイル線が前後方向あるいは左右方向を軸として巻回され形成され、柱部63Cの外側面に接して配置される。第一のコイル64は、レンズホルダ61と固定された第一の磁石62と対向する位置に配置される。このため、第一のコイル64に電流を流すと、レンズホルダ61と第一の磁石62が一体となり、固定ホルダ63内で、電磁力により上下に動くことが可能となる。
 第二の磁石66は側面の上側と下側で異なる磁極が着磁された磁石である。第二の磁石66は、固定ホルダ63の前後方向のいずれか一方の側面、左右方向のいずれか一方の側面の、合計二側面のみに配置され、固定ホルダ63に対し固定されている。
 なお、第一の磁石62、第二の磁石66は、ネオジム、鉄、ホウ素を主成分とする希土類磁石であるネオジム磁石等が用いられる。ネオジム磁石以外の磁石でも実施可能であるが、ネオジム磁石は磁力が大きいため、より好ましい。また、ネオジム磁石の保持力は500kA/m~3000kA/mで、残留磁束密度は1.3~1.5Tのものを使用するのが望ましい。
 第一の磁石62、第二の磁石66は、側面の上側と下側で異なる磁極が着磁された磁石であるため、発生する磁界が整流され、より強い磁界を発生することが可能である。
 複数のガイドボール67は、レンズホルダ61と固定ホルダ63の間に配置され、レンズホルダ61の位置が固定ホルダ63に対し変化する際に回転する。このガイドボール67の直径は0.5mm以上1.5mm以下が好適で、ステンレス等の金属、樹脂、セラミック等を材料とする。
 <ガイドボール67の配置>
 次に、図5Aの上面から見た断面図、図6の側面から見た断面図、図5Bの部分図を参照しながら、ガイドボール67の配置に関し、より詳細に説明する。なお、図5Bは、図5Aの固定ホルダ63とガイドボール67A~Dを抽出して示したものである。
 図5Aにおいて、ガイドボール67A~Dは、4個のガイドボール67に対応しており、それぞれ異なる符号で示したものである。
 ここで、ガイドボール67C、67Dは、レンズホルダ61に設けられた右上のガイド溝61Bと、右上のガイド溝61Bに対向して固定ホルダ63に設けられたガイド溝63Dの間に配置される。また、ガイドボール67A、67Bは、左下のガイド溝61Bと左下のガイド溝63Dの間に配置される。
 ガイドボール67における、固定ホルダ63およびレンズホルダ61との接し方について、ガイドボール67Aを例として、以下説明する。
 図5Aにおいて、ガイドボール67Aはレンズホルダ61に対しA1、A2の二点で接触し、固定ホルダ63に対し、B1、B2の二点で接触する。つまり、一つのガイドボール67Aは、レンズホルダ61と固定ホルダ63に対し、二点ずつ、合計4点で接触している。ガイドボール67Aは点でガイド溝61Bとガイド溝63Dに接触させるほうが、ガイド溝61Bとガイド溝63Dの内側に円弧状の溝を設けて面で接触させるよりも、ガイドボール67Aとガイド溝61B、63Dの間の摩擦が抑制されるという利点がある。
 図5Bにおいて、固定ホルダ63は4つのコーナー部90A~Dを備える。ここで、4つのコーナー部90A~Dのうち、対角の関係にあるコーナー部90Aに2個のガイドボール67A、67Bが配置され、コーナー部90Cに2個のガイドボール67C、67Dが配置される。なお、コーナー部90B、90Dにはガイドボール67は配置されていない。
 また、図6に示す側面から見た断面図に示す通り、コーナー部90Cには、ガイドボール67C、67Dが、Z方向に2つ並んでいる。コーナー部90Aについても同様に、ガイドボール67A、67BがZ方向に2つ並んでいる。
 同図において、配置された4つのガイドボール67A~Dの中心を結ぶと、仮想領域Sが設定される。この仮想領域Sの面積が大きい方が、固定ホルダ63に対するレンズホルダ61の前後左右方向の振動を抑制できる。よって、本実施の形態のように、ガイド溝61B、ガイド溝63Dは、レンズホルダ61、固定ホルダ63の上面視で対角の関係のコーナー部に設けることがより望ましい。
 なお、レンズホルダ61が固定ホルダ63内で、前後左右方向の振動を抑制する為、それぞれのガイドボール67が、固定ホルダ63とレンズホルダ61と合計3点以上で、接していることが好ましい。
 さらに、ガイドボール67とガイド溝61B、63Dが接触する接点の数はガイドボール67全てで同じでなくても良い。例えば、2つのコーナー部90A、90Cのうち、コーナー部90C側では、合計3点で接し、コーナー部90A側では合計4点で接してもよい。
 なお、コーナー部90C側で合計3点で接し、コーナー部90A側で合計4点で接する組み合わせでは、製造上の寸法ばらつきが生じても、接触位置が安定するから、より最適である。
 なお、1つのガイドボールについてレンズホルダ61または固定ホルダ63に合計4点で接するのが、レンズホルダの傾きを最も抑制することができ、より最適である。
 なお、ガイドボール67の配置は、少なくとも仮想領域Sの面積が確保できればよい。つまり、本実施の形態では、コーナー部90A、90Cのそれぞれに2個ずつのガイドボール67を配置しているが、例えば、コーナー部90Aのガイドボール67を1個にし、合計3個配置する構成にしても良い。
 また、図6の実施の形態では、縦方向に2個ずつガイドボールを並べて構成しているが、1つのコーナー部に3個以上のガイドボールを並べても良い。つまり、ガイドボール67の中心を結ぶ仮想領域Sが面積を有する配置、言い替えると仮想領域Sが多角形を構成する配置であれば良い。
 そして、吸着ヨーク65は、第一のコイル64の外側に配置され、固定ホルダ63に固定されている。吸着ヨーク65は鉄等の強磁性体で方形板状に構成され、第一の磁石62と対向することにより、吸着ヨーク65に第一の磁石62が磁力で引き付けられる。これにより、レンズホルダ61が固定ホルダ63に押し付けられ、ガイドボール67の前後左右方向の振動が、より抑制される。
 <制御ブロック42の構成>
 次に、制御ブロック42について説明する。
 制御ブロック42は、スペーサ71と、配線基板72と、配線基板72に配置された振れ検出素子73と、配線基板72に配置された制御回路74を備える。
 さらに、制御ブロック42は、配線基板72が配置されるフレーム75と、フレーム75の側面に配置された第二のコイル76と、第二のコイル76が配置された振れ補正基板77と、振れ補正基板77に配置された第二の磁界検出素子78を備える。
 スペーサ71は方形枠状で、所定の厚みを備えている。
 配線基板72は、例えばフレキシブルプリント配線板で構成される。
 振れ検出素子73は角速度センサや加速度センサなど、振れを検出する素子で、振れ信号を出力する。振れ検出素子73として、例えば二軸の角速度センサを配置する場合には、一軸がヨー方向、他軸がピッチ方向の角速度を検出する。また、振れ検出素子73として、例えば二軸の加速度センサを配置する場合には、一軸が前後方向、他軸が左右方向の加速度を検出する。なお、振れ検出素子73は二軸のものでなくても、一軸の振れ検出素子を複数設けても、あるいは三軸のものでも良く、複数の振れ検出素子を設ける場合は、一方が角速度センサで他方が加速度センサである等、別種のセンサを配置しても良い。
 制御回路74は、例えばIC(Integrated Circuit)等の半導体素子で形成されている。制御回路74は、振れ検出素子73と電気的に接続され、振れ信号が入力される。制御回路74は、振れ信号を基に、制御ブロック42の傾動角度等を算出し、可動部32の傾動を制御し、振れ補正制御を行う。
 フレーム75は、導電金属製で方形筒状に形成されている。フレーム75は、外側面75A、内側面75Bを備え、上面には角孔75Cが、外側面75Aには方形溝部75Dが形成されている。外側面75Aの3面に配線基板72が折り曲げられ配置される。
 第二のコイル76は、線径Φ40μm~Φ60μmのコイル線が前後方向あるいは左右方向を軸として巻回され形成される。この第二のコイル76は、内側面75Bに面して配置され、フレーム75に収納されている。なお、第二のコイル76を形成するコイル線として、ポリウレタン銅線、ポリエステル銅線、ポリアミド系銅線等のエナメル線が好ましい。
 振れ補正基板77は、例えばフレキシブルプリント配線板で、直角に折り曲げられ内側面75Bに面し、第二のコイル76の下方となる位置に配置されている。
 そして、第二の磁界検出素子78が振れ補正基板77の前後方向、左右方向、それぞれに対応する二面に配置されている。第二の磁界検出素子78は、ホール素子などの磁界を検出する素子で、磁界検出信号を出力する。
 第二のコイル76と、第二の磁界検出素子78は、振れ補正基板77の配線を介して、制御回路74に電気的に接続されている。
 このように構成されたレンズアクチュエータ100は、例えば携帯電話等の電子機器内に内蔵され、電子機器の配線基板(図示せず)に配置される。そして、電子機器でカメラ機能を使用して、画像の撮影を行う際に使用される。
 本実施の形態のレンズアクチュエータ100を用いて撮影あるいは撮像を行うと、レンズアクチュエータ100はオートフォーカス制御と振れ補正制御を行う。
 オートフォーカス制御を行う時には、第一のコイル64に電流が流れる。そして、レンズバレル51が挿入されたレンズホルダ61が上下し、オートフォーカス制御を行う。この時、制御回路74は、固体撮像素子56から入力された画像データを用い、レンズホルダ61が移動する位置を決める。そして、第一の磁界検出素子57で第一の磁石62が放射する磁界を検出し、第一の磁界検出素子57が出力する磁界検出信号を基に、レンズホルダ61が所望の位置に達するよう、制御回路74が第一のコイル64に流す電流を制御する。
 なお、レンズホルダ61が固定ホルダ63に対して上下動する際に、ガイドボール67がベアリングの役目を果たして、レンズホルダ61を円滑に動作させる。
 振れ補正制御を行う際には、制御回路74に振れ検出素子73から出力される振れ信号が入力され、制御回路74は、振れ信号を基に所定のアルゴリズムに従い、可動部32の傾動角度を算出する。
 制御回路74は、第二のコイル76に電流を流し、オートフォーカスユニット52に配置された第二の磁石66との間で電磁力を発生させ、可動部32を傾動させる。
 第二の磁石66の磁界が、第二の磁界検出素子78で検出され、第二の磁界検出素子78から出力される磁界検出信号を基に、制御回路74が、所望の傾動角度に可動部32を制御する。
 なお、レンズアクチュエータ100は振れ補正制御の際に、ガイドボール67によりレンズホルダ61と固定ホルダ63の間隔が所定の距離に保たれる。これにより、特にレンズホルダ61に配置されるレンズの光軸方向に対し垂直な面内方向(XY平面内)に手振れが生じた場合でも、単にレンズホルダ61と固定ホルダ63との間を板バネ等で接続した場合と比べ、レンズホルダ61の不要な振動が抑制される。このことから、振れ補正制御の時間の短縮もしくは振れ補正制御の精度の向上を行うことが可能である。
 なお、オートフォーカスユニット52単独でも、ガイドボール67によりレンズホルダ61と固定ホルダ63の間隔を所定の距離に保つことによってレンズホルダ61の不要な振動を抑制する効果がある。これにより、オートフォーカス制御の時間の短縮もしくはオートフォーカス制御の精度の向上を行うことが可能である。
 なお、本実施の形態では、第一の磁石62と第一のコイル64の間に生じる電磁力を用い、オートフォーカス駆動部を構成する例を示したが、この他の例として、形状記憶合金、圧電素子、静電アクチュエータなどの他のアクチュエータを用いてオートフォーカス駆動部を構成することも可能である。
 さらに、第二の磁石66と第二のコイル76の間に生じる電磁力を用い、振れ補正駆動部を構成する例を示したが、この他の例として、形状記憶合金、圧電素子、静電アクチュエータなどの他のアクチュエータを用いて振れ補正駆動部を構成することも可能である。
 なお、第一の磁石62と第一のコイル64の配置関係を入れ替えた配置でも本発明は実施可能であるし、第二の磁石66と第二のコイル76の配置関係を入れ替えた配置でも本発明は実施可能である。
 つまり、第一の磁石62を固定ホルダ63に固定し、第一のコイル64をレンズホルダ61に固定しても本発明は実施可能である。第二の磁石66をフレーム75に固定し、第二のコイル76を固定ホルダ63に固定しても本発明は実施可能である。
 また、レンズアクチュエータ100によって撮影される画像は、静止画であっても動画であってもよい。
 本実施の形態では、レンズホルダ61の側面に第一の磁石62、固定ホルダ63の側面に第二の磁石66を配置する構成について説明したが、第一の磁石62、第二の磁石66をそれぞれの角位置に配置する構成であってもよい。
 また、レンズホルダ61、可動部32の位置を検出する位置検出素子として、それぞれ第一の磁界検出素子57、第二の磁界検出素子78を例にとり説明したが、赤外線の反射を用いるフォトリフレクターなど磁界検出以外の方法を用いる素子であってもよい。
 なお、オートフォーカス制御の方法としては画像情報のみを用いて制御しても良い。この場合、第一の磁界検出素子57を省くことができるのでオートフォーカス制御用の磁界検出信号を伝送する補助基板部55Bを省くことができるため安価に生産する上で好適である。
 また、チルトバネ33を用いて、固定部31に対して可動部32を傾動可能なように支持を行う例を示したが、可動部32の底面に凸部を設けることで、固定部31上で可動部32を傾動可能に支持することも可能である。
 また、第一の磁石62、第一のコイル64、第二の磁石66、第二のコイル76の個数に制限は無く、例えば、それぞれ4個ずつ、配置することも可能である。
 なお、レンズホルダ61に第一の磁石62を、固定ホルダ63に第二の磁石66を配置する場合には、第一の磁石62と第二の磁石66の間の磁力がオートフォーカス制御及び振れ補正制御に与える影響を小さくするために、本実施の形態で説明したように、二個の第一の磁石62と二個の第二の磁石66をそれぞれが対向しない位置に配置することが望ましい。
 このように本実施の形態によれば、レンズホルダ61と固定ホルダ63の間に複数のガイドボール67を配置しているので、レンズホルダ61と固定ホルダ63が所定の間隔を維持することができ、電子機器が手振れ等した際に、レンズホルダ61に生じる不要な共振を低減することで高速な振れ補正制御が可能となる。
 また、ガイドボール67を3個以上とすると、ガイドボール67の中心を結ぶと仮想領域Sを構成するので、固定ホルダ63に対するレンズホルダ61の位置関係を規定することができ、より不要な共振の低減に適する。
 また、ガイドボール67の位置はレンズの光軸方向に直交する平面に投影すると固定ホルダ63の対角線上に配置されるので、ガイドボール67の中心を結ぶ仮想領域Sの面積を大きくでき、より不要な共振の低減に適する。
 また、チルトバネ33を用いることで、固定部31に対する可動部32の位置関係を安定にできる。
 (実施の形態2)
 次に、本発明の実施の形態2におけるレンズアクチュエータ200について図7~図10を参照しながら説明する。
 本実施の形態において、実施の形態1と同様の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
 レンズアクチュエータ200は、固定部131と、可動部132と、固定部131と可動部132を接続する複数のサスペンションワイヤ133と、固定部131と可動部132を接続する接続基板134を備えて構成される。
 レンズアクチュエータ200はサスペンションワイヤ133を用いて、可動部132が固定部131に対し、前後左右に平行移動することにより振れ補正制御を行う点が実施の形態1のレンズアクチュエータ100と主として異なる。
 まず、固定部131は、カバー141とカバー141内に収納される制御ブロック142と、制御ブロック142の下面に配置される底板143を備えて構成される。
 カバー141は上面に円孔141Aを備え、下面開放の方形箱状に構成される。
 制御ブロック142は、内部に収納部142Aを有し、方形筒状に構成される。制御ブロック142の内側面及び外側面には複数の電子部品が配置され、それぞれが電気的に接続されている。そして、カバー141内に制御ブロック142は収納される。そして、収納部142A内に可動部132が配置される。
 底板143は方形板状に形成される。底板143は、可動部132の下方からカバー141の開口面を覆うよう配置される。
 次に、可動部132は、円筒状で複数のレンズが内部に配置されたレンズバレル51と、レンズバレル51を収納するオートフォーカスユニット152を備える。
 オートフォーカスユニット152は中央に円孔152Aを備え、円孔152A内にレンズバレル51が収納される。オートフォーカスユニット152は、レンズバレル51の内部に配置されたレンズの光軸方向にレンズバレル51を移動させる移動機構を備えている。
 次に、制御ブロック142とオートフォーカスユニット152に関し、図8を参照して、説明する。なお、サスペンションワイヤ133と接続基板134に関しても合わせて説明する。
 制御ブロック142は、配線基板172と、配線基板172が配置されるフレーム175と、フレーム175の側面に配置された第二のコイル176を備える。
 配線基板172は複数回折り畳んで構成されるので、フレキシブル配線板が適している。配線基板172が、第二の磁石66と対向する二面に、それぞれ、第二の磁界検出素子178が設けられる。そして、振れ補正制御を行う際は、第二の磁界検出素子178が第二の磁石66の磁界を検出し、第二の磁界検出素子178から出力される磁界検出信号を基に、可動部132の前後左右の移動量が制御される。
 そして、配線基板172の一端は、レンズアクチュエータ200の外部と信号を送受信し、レンズアクチュエータ200に電流を供給する為のコネクタ部172Aを構成している。なお、図8において、コネクタの記載は省略している。また、配線基板172の上面の4つのコーナー部には、電極172Bがスルーホールの形状で構成され、コネクタ部172Aと電気的に接続されている。
 また、フレーム175は方形枠状に構成される。フレーム175に配線基板172が配置され、フレーム175の外側面に第二のコイル176が配置される。なお、第二のコイル176は、配線基板172の電極172Bに電気的に接続されている。
 また、本実施の形態におけるオートフォーカスユニット152は、実施の形態1のオートフォーカスユニット52と比較すると、ベース部材68がベース部材168の構成に変更されるのみで、それ以外は同じである。
 図9Aおよび図9Bを参照しながら、実施の形態1に用いるベース部材と、実施の形態2に用いるベース部材を比較して説明する。
 図9Aに示す実施の形態1に用いるベース部材68は、絶縁樹脂等の絶縁材料で構成される。一方、図9Bに示す実施の形態2に用いるベース部材168は、絶縁材料で構成されるベース181と、導電材料で構成される左右一対の配線板182とを備える。なお、配線板182の4つのコーナー部には孔部182Aが設けられる。
 サスペンションワイヤ133は一端が孔部182Aに、他端が配線基板172の電極172Bに接続される。なお、サスペンションワイヤ133は、例えば直径が50μm以上110μm未満の金属線が用いられ、可動部132が前後左右に移動する際に、サスペンションワイヤ133も変形し、可動部132を水平に保つ。サスペンションワイヤ133の材料はベリリウム銅線やりん青銅線が適している。
 次に、図10を用いて、オートフォーカスユニット152内の第一のコイル64に流れる電流について説明する。
 図10に示すように、オートフォーカスユニット152内の第一のコイル64の両端は、配線板182に接続される。左右の配線板182は、第一のコイル64を介して電気的に接続されている。
 第一のコイル64に電流が流れる際には、レンズアクチュエータ200の外部から、配線基板172を介して電流が供給され、電極172Bを介して、図10における右側のサスペンションワイヤ133に電流が流される(矢印A参照)。そして、サスペンションワイヤ133から、図10における右側の配線板182を介して、第一のコイル64に電流が流れる(矢印B参照)。さらに、第一のコイル64から同図内で左側の配線板182に電流が流れる(矢印C参照)。また配線板182から同図内で左側のサスペンションワイヤ133を介して、配線基板172に電流が環流される(矢印D参照)。
 接続基板134は、オートフォーカスユニット152と、配線基板172を接続し、オートフォーカスユニット152と対向した位置に第一の磁界検出素子157が配置される。第一の磁界検出素子157が出力する磁界検出信号はオートフォーカスユニット152内のレンズホルダ61の位置を検出するのに用いられる。
 このように構成されたレンズアクチュエータ200は、例えば携帯電話等の電子機器内に内蔵され、電子機器の配線基板(図示せず)に配置される。そして、電子機器でカメラ機能を使用して、静止画像の撮影あるいは動画像の撮像を行う際に使用される。
 なお、電子機器の配線基板には、制御回路(図示せず)及び振れ検出素子(図示せず)が配置される。
 そして、制御回路では、このレンズアクチュエータ200を用いて撮影あるいは撮像を行う際に、オートフォーカス制御と振れ補正制御を行う。
 なお、オートフォーカス制御の方法としては画像情報のみを用いて制御しても良い。この場合、第一の磁界検出素子を省くことができるのでオートフォーカス制御用の磁界検出信号を伝送する接続基板134を省くことができるため安価に生産する上で好適である。
 このように本実施の形態によれば、ガイドボール67を用いたオートフォーカスユニット152を、サスペンションワイヤ133を用いて振れ補正制御を行う際にも使用できる。
 また、サスペンションワイヤ133を用いることで、固定部131に対する可動部132の位置関係を安定にできる。
 なお、固定部と可動部の位置関係を所定の位置に保持する保持機構として、実施の形態1に挙げたチルトバネを用いるもの、或いは実施の形態2に挙げたサスペンションワイヤ133を用いるもの以外の場合においても、ガイドボール67をオートフォーカスユニットにおけるレンズホルダ61の駆動に用いることで、本発明の実施は可能である。
 本発明によるレンズアクチュエータは、不要な共振を低減可能なものが得られ、主にカメラや携帯電話等の電子機器のレンズ動作用として有用である。
 31,131 固定部
 32,132 可動部
 33 チルトバネ
 33A 角孔
 41,141 カバー
 41A,141A 円孔
 42,142 制御ブロック
 42A 角孔
 51 レンズバレル
 52,152 オートフォーカスユニット
 52A,152A 円孔
 53 カバーガラス
 54 撮像ユニット
 55 配線基板
 55A コネクタ部
 55B 補助基板部
 56 固体撮像素子
 57,157 第一の磁界検出素子
 61 レンズホルダ
 61A 円孔
 61B ガイド溝
 62 第一の磁石
 63 固定ホルダ
 63A 円孔
 63B 天板部
 63C 柱部
 63D ガイド溝
 64 第一のコイル
 65 吸着ヨーク
 66 第二の磁石
 67,67A,67B,67C,67D ガイドボール
 71 スペーサ
 72,172 配線基板
 73 振れ検出素子
 74 制御回路
 75,175 フレーム
 75A 外側面
 75B 内側面
 75C 角孔
 75D 方形溝部
 76,176 第二のコイル
 77 振れ補正基板
 78,178 第二の磁界検出素子
 90A,90B,90C,90D コーナー部
 100,200 レンズアクチュエータ
 133 サスペンションワイヤ
 134 接続基板
 142A 収納部
 172A コネクタ部
 172B 電極
 181 ベース
 182 配線板
 182A 孔部

Claims (6)

  1.  レンズを保持できるレンズホルダと、
     前記レンズホルダを収納する固定ホルダと、
     前記固定ホルダに対する前記レンズホルダの位置を変化させるオートフォーカス駆動部と、
     前記レンズホルダと前記固定ホルダの間に配置される複数のガイドボールと、
     前記レンズホルダと前記固定ホルダと前記オートフォーカス駆動部を収納する振れ補正ホルダと、
     前記振れ補正ホルダに対する前記固定ホルダの位置を変化させる振れ補正駆動部とを備え、
     前記固定ホルダに対する前記レンズホルダの位置が変化する際、前記複数のガイドボールのうち少なくとも1つが回転する
     ことを特徴とするレンズアクチュエータ。
  2.  前記複数のガイドボールのそれぞれのガイドボールの中心を結ぶ領域は、多角形である
     ことを特徴とする請求項1記載のレンズアクチュエータ。
  3.  前記ガイドボールは、前記固定ホルダの上面視の4つのコーナー部のうち、対向する2つのコーナー部にそれぞれ配置される
     ことを特徴とする請求項1記載のレンズアクチュエータ。
  4.  前記複数のガイドボールのうち少なくとも1つのガイドボールは、前記固定ホルダと前記レンズホルダとで合計3点以上で接する
     ことを特徴とする請求項1記載のレンズアクチュエータ。
  5.  前記固定ホルダと前記振れ補正ホルダとに接続されたチルトバネをさらに備える
     ことを特徴とする請求項1記載のレンズアクチュエータ。
  6.  前記固定ホルダと前記振れ補正ホルダに接続されるサスペンションワイヤをさらに備える
     ことを特徴とする請求項1記載のレンズアクチュエータ。
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