WO2015162917A1 - アクチュエーター、カメラモジュール、及びカメラ付き携帯端末 - Google Patents

アクチュエーター、カメラモジュール、及びカメラ付き携帯端末 Download PDF

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洋平 遠田
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ミツミ電機株式会社
洋平 遠田
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    • G03B2205/0069—Driving means for the movement of one or more optical element using electromagnetic actuators, e.g. voice coils

Definitions

  • the present invention relates to a camera shake correction actuator, a camera module having a camera shake correction function, and a camera-equipped mobile terminal.
  • a small camera module is mounted on a mobile terminal such as a smartphone.
  • Some cameras have an autofocus function that automatically adjusts the focus when shooting a subject and a camera shake correction function (OIS: Optical Image Stabilization) that reduces image distortion by correcting camera shake (vibration) that occurs during shooting.
  • OIS Optical Image Stabilization
  • a module tilt method in which an imaging module is tilted integrally is known (for example, Patent Document 1).
  • the imaging module is a module having a lens portion and an imaging element (for example, a CCD (Charge Coupled Device)), and includes a module having an autofocus actuator.
  • the autofocus actuator is referred to as “AF actuator”
  • the camera shake correction actuator is referred to as “OIS actuator”.
  • FIG. 1 is an external view showing an example of a conventional module tilt type camera module.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a conventional module tilt type camera module.
  • the conventional module tilt type camera module 2 includes a fixed portion 21, a movable portion 22, an elastic support portion 23, an imaging module 24, and a shake detection portion 25.
  • the fixed portion 21, the movable portion 22, and the elastic support portion 23 constitute an OIS actuator.
  • the fixing portion 21 includes a base member 211, a coil portion 212, and an OIS printed wiring board 213.
  • the coil unit 212 is disposed on the base member 211.
  • the printed wiring board for OIS 213 supplies power to the coil unit 212 and outputs a detection signal from the shake detection unit 25 to the control unit.
  • the movable part 22 includes a yoke 221, a magnet part 222, a top plate 223, and a module guide 224.
  • the yoke 221 and the magnet part 222 are disposed in the respective accommodating parts formed on the top plate 223.
  • the module guide 224 is fixed to the top plate 223.
  • the imaging module 24 is arranged and fixed in a space sandwiched between a set of module guides 224.
  • the elastic support portion 23 has a biaxial gimbal mechanism, and the movable portion 22 (top plate 223) is fixed to the outer gimbal.
  • the elastic support portion 23 is arranged in a state of floating in the approximate center of the base member 211 and is fixed by a stopper 231.
  • the elastic support portion 23 supports the movable portion 22 so as to be able to swing and rotate about the X axis and the Y axis orthogonal to the optical axis (Z axis), that is, to support the tilt.
  • the shake detection unit 25 is composed of, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the imaging module 24.
  • the shake detection unit 25 is fixed to the side surface of the module guide 224 of the movable unit 22.
  • the detection signal of the shake detection unit 25 is output to the control unit via the OIS printed wiring board 213 which is the fixing unit 21.
  • the coil unit 212 and the magnet unit 222 constitute an OIS voice coil motor (VCM). That is, when a current flows through the coil unit 212, Lorentz force is generated in the coil unit 212 due to the interaction between the magnetic field of the magnet unit 222 and the current flowing through the coil unit 212 (Fleming's left-hand rule). Since the coil portion 212 is fixed, a reaction force acts on the magnet portion 222. This reaction force becomes the driving force of the voice coil motor for OIS.
  • the movable portion 22 swings and rotates until the driving force of the OIS voice coil motor and the restoring force (return force) of the elastic support portion 23 are balanced. Thereby, the optical axis shift due to camera shake is corrected, and the optical axis direction is kept constant.
  • An object of the present invention is to provide an actuator capable of realizing further reduction in height, a camera module including the actuator, and a camera-equipped mobile terminal.
  • An actuator according to the present invention is an actuator that performs shake correction by inclining a driven part by a driving force of a voice coil motor having a coil part and a magnet part.
  • a movable part having a flat frame-like holding member to which the driven part is bonded, and wherein either one of the coil part and the magnet part is disposed on the holding member;
  • a fixing member having a base member and a frame-shaped cover member fixed to a peripheral edge of the base member, and the other of the coil part and the magnet part being disposed on the base member;
  • a support portion disposed on the base member and supporting the movable portion so as to be tiltable with respect to the fixed portion; The movable portion is sandwiched between the base member and the cover member.
  • a camera module includes the actuator described above, An imaging module having a lens part and an imaging element and bonded to the holding member as the driven part; And a shake detection unit that detects shake of the imaging module.
  • a mobile terminal with a camera according to the present invention includes the above camera module.
  • the present invention since the number of parts is reduced as compared with the conventional configuration, it is possible to further reduce the height and facilitate the assembly process.
  • FIG. 3 is a diagram showing a smartphone M equipped with the camera module 1 according to the embodiment of the present invention.
  • 3A is a front view of the smartphone M
  • FIG. 3B is a rear view of the smartphone M.
  • the smartphone M is equipped with a camera module 1 as a rear camera OC, for example.
  • the camera module 1 has an autofocus function and a camera shake correction function, automatically performs focusing when shooting a subject, and corrects camera shake (vibration) generated during shooting to shoot an image without image blur. Can do.
  • a module tilt method is employed for the camera shake correction function of the camera module 1.
  • the module tilt method has an advantage that no distortion occurs in the four corners of the screen.
  • FIG. 4 is an external perspective view of the camera module 1.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of the camera module 1.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the camera module 1 along the Y direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the camera module 1 along the X direction.
  • X orthogonal coordinate system
  • the camera module 1 includes a fixed portion 11, a movable portion 12, an elastic support portion 13, an imaging module 14, a shake detection portion 15, and the like.
  • the fixed portion 11, the movable portion 12, and the elastic support portion 13 constitute an OIS actuator A.
  • OIS actuator A camera shake correction is performed using the driving force of the voice coil motor for OIS having the coil portion 112 and the magnet portion 122.
  • the fixing unit 11 is fixed so as not to move when mounted on the smartphone M.
  • the fixing part 11 includes a base member 111, a coil part 112, an OIS printed wiring board 113, a skirt member 114, and a cover member 115.
  • the base member 111 is a substantially rectangular member made of a metal material. By making the base member 111 made of metal, the strength becomes higher than that made of resin, so that the base member 111 can be made thinner, and thus the camera module 1 can be lowered in height.
  • the base member 111 has a truncated pyramidal protrusion 111a for fixing the elastic support portion 13 at the center.
  • the base member 111 has an upright piece 111b for positioning the coil portion 112 around the protruding portion 111a.
  • the base member 111 has a locking piece 111c for fixing the skirt member 114 at each end of the peripheral edge along the X direction. When the skirt member 114 is attached to the base member 111, the locking piece 111c generates an outward urging force in the Y direction.
  • the base member 111 has power supply pads 111d for supplying power to the coil portion 112 at the four corners.
  • the coil part 112 is composed of four tilt coils 112A to 112D, and is arranged on the base member 111 so as to surround the protruding part 111a.
  • the coil part 112 is positioned by the standing piece 111 b of the base member 111. Power is supplied to the coil portion 112 through the power supply pad 111d.
  • the tilt coils 112A and 112C face each other in the X direction, and are used when the movable part 12 is rotated and oscillated around the Y axis.
  • the tilt coils 112B and 112D are opposed to each other in the Y direction, and are used when the movable portion 12 is rotated and swung around the X axis.
  • the OIS printed wiring board 113 has a power supply line (not shown) for supplying power to the coil section 112.
  • the OIS printed wiring board 113 is fixed to the bottom surface of the base member 111, and the power supply line is electrically connected to the power supply pad 111 d of the base member 111.
  • the skirt member 114 is a frame-shaped member in which four wall bodies are connected in a rectangular shape, and has a receiving port 114a of the imaging module 14.
  • the skirt member 114 has a locking portion 114 b at a position corresponding to the locking piece 111 c of the base member 111.
  • the upper part of the wall constituting one side of the skirt member 114 is cut out to form a lead-out portion 114c for pulling out the printed wiring board 143 of the imaging module 14.
  • the upper part of the wall body on the remaining three sides of the skirt member 114 is formed so as to slightly protrude inward, and serves as a restricting portion 114d for preventing the movable portion 12 from being excessively inclined.
  • the skirt member 114 is fixed to the periphery of the base member 111 after the movable portion 12 is attached to the base member 111 via the elastic support portion 13.
  • the movable portion 12 is sandwiched between the base member 111 and the skirt member 114.
  • the cover member 115 is a covered rectangular cylindrical member.
  • the cover member 115 has an opening 115a on the upper surface thereof so that the lens portion 141 of the imaging module 14 faces the outside.
  • the cover member 115 is fixed to the skirt member 114 after the imaging module 14 is mounted on the actuator A for OIS.
  • the movable part 12 swings and rotates about the X axis and the Y axis with respect to the fixed part 11.
  • the movable part 12 has a yoke 121 and a magnet part 122.
  • the yoke 121 directly holds the imaging module 14.
  • the imaging module 14 is bonded to the upper surface of the yoke 121 with a double-sided tape 123, for example. Instead of the double-sided tape 123, the imaging module 14 may be bonded to the yoke 121 using a resin adhesive. Even if a positioning member such as the module guide described in Patent Document 1 is not used, the imaging module 14 can be positioned and fixed to the yoke 121 with high accuracy by using a jig.
  • the yoke 121 is a flat frame member in which four flat plates made of a magnetic material are connected in a rectangular shape, and has a receiving port 121a of the imaging module 14.
  • the yoke 121 has an outer leg 121b formed in an eave shape downward along the outer peripheral edge of each flat plate.
  • the yoke 121 has an inner leg 121c formed in a bowl shape downward along the inner peripheral edge of each flat plate. That is, the cross-sectional shape of one side of the yoke 121 is partially “U” -shaped or “L” -shaped.
  • the yoke 121 has fixing pieces 121d for fixing the elastic support portion 13 at the four corners of the inner peripheral edge portion.
  • the magnet unit 122 includes four rectangular parallelepiped permanent magnets 122A to 122D corresponding to the tilt coils 112A to 112D.
  • An electromagnet may be used instead of the permanent magnet.
  • the size of the permanent magnets 122A to 122D is set to be within the tilt coils 112A to 112D.
  • the permanent magnets 122A to 122D are arranged on the lower surface of each flat plate of the yoke 121 so that the magnetization direction is the Z direction, and fixed by, for example, adhesion. By using the jig, the permanent magnets 122A to 122D can be positioned and fixed to the yoke 121 with high accuracy. Permanent magnets 122A to 122D are located between the inner leg 121c and the outer leg 121b of the yoke 121.
  • the coil portion 112 is positioned between the yoke 121 and the magnet portion 122 (see FIGS. 5 and 6). Since the periphery of the coil portion 112 is covered by the yoke 121, it is possible to avoid the AF actuator of the imaging module 14 from being adversely affected due to the magnetic field caused by the energization current of the coil portion 112.
  • the elastic support portion 13 is composed of a rectangular member (so-called gimbal spring) having a biaxial gimbal mechanism. Specifically, as shown in FIG. 8, the elastic support portion 13 includes a central portion 13a and an outer gimbal that is connected to the central portion 13a with an inner gimbal 13b interposed therebetween and that rotates and swings about the X and Y axes. 13c.
  • the inner gimbal 13b has an intricate curved shape
  • the outer gimbal 13c has a rectangular frame shape.
  • the central portion 13a of the elastic support portion 13 is bonded or welded to the protruding portion 111a of the base member 111, and the fixed pieces 121d of the yoke 121 are bonded or welded to the protruding pieces 13d at the four corners of the outer gimbal 13b.
  • the movable portion 12 is arranged in a state of floating in the approximate center of the base member 211, and can swing and rotate about the X axis and the Y axis. Since the elastic support portion 13 is fixed to the base member 111 by adhesion, a locking member such as the stopper described in Patent Document 1 is not necessary.
  • the imaging module 14 includes a lens unit 141, an imaging element (not shown), an AF actuator 142, and an AF printed wiring board 143.
  • the imaging element is configured by, for example, a CCD (charge coupled device) type image sensor, a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) type image sensor, or the like.
  • the image sensor (not shown) is mounted on the AF printed wiring board 143.
  • the image sensor (not shown) captures the subject image formed by the lens unit 141.
  • the AF actuator 142 has, for example, an AF voice coil motor, and moves the lens unit 141 in the optical axis direction by using the driving force of the AF voice coil motor.
  • a known technique can be applied to the AF actuator 142.
  • the AF printed wiring board 143 includes a power line (not shown) for supplying power to a coil portion (not shown) of the AF actuator 142, a signal line (not shown) for a video signal output from the image sensor, and shake detection. It has a signal line (not shown) for detection signals output from the unit 15.
  • the imaging module 14 is mounted on the OIS actuator A, the AF printed wiring board 143 is pulled out to the outside through the lead-out portion 114c of the skirt member 114.
  • the AF printed wiring board 143 may be branched in the middle, and separate connectors may be attached to the video signal signal line and the detection signal signal line.
  • the shake detection unit 15 detects a shake (movement) of the imaging module 14.
  • the shake detection unit 15 is composed of, for example, a gyro sensor that detects the angular velocity of the imaging module 14.
  • the shake detection unit 15 is mounted on the standing part 143a of the AF printed wiring board 143.
  • the detection signal of the shake detection unit 15 is output to the control unit via the AF printed wiring board 143.
  • the control unit controls the energization current of the coil unit 112 based on the detection signal.
  • the control unit (not shown) may be mounted on the AF printed wiring board 143, or a control unit mounted on the smartphone M may be used.
  • the shake detection unit 25 is attached to the movable unit 22 (module guide 224), and the detection signal of the shake detection unit 25 is a printed wiring for OIS that serves as the fixed unit 21. It is output via the substrate 213.
  • the OIS printed wiring board 213 hinders the swinging rotation of the movable portion 22 and decreases the sensitivity of the tilt operation, so that the driving force of the OIS actuator inevitably increases.
  • the detection signal of the shake detection unit 15 is output via the AF printed wiring board 143 of the imaging module 14. That is, the swinging rotation of the movable portion 12 (imaging module 14) is not hindered by the OIS printed wiring board 113 of the fixed portion 11. Therefore, the driving force of the OIS actuator A can be reduced as compared with the conventional one, and the power consumption can be reduced. Further, since the OIS printed wiring board 113 of the fixed part 11 is used only for supplying power to the coil part 112, it can be omitted by preparing a separate power line. Thereby, cost reduction and space saving can be achieved.
  • the coil part 112 and the magnet part 122 constitute an OIS voice coil motor.
  • the imaging module 14 (movable part 12) is held at a neutral position where the optical axis coincides with the Z direction.
  • the movable portion 12 including the imaging module 14 swings and rotates about the Y axis with the central portion 13a of the elastic support portion 13 as a fulcrum.
  • the movable unit 12 including the imaging module 14 is centered on the X-axis with the central portion 13a of the elastic support portion 13 as a fulcrum. Oscillate and rotate. The movable portion 12 swings and rotates until the driving force of the OIS voice coil motor (the force acting on the magnet portion 122) and the restoring force of the elastic support portion 13 are balanced.
  • the energization current of the coil unit 112 is controlled based on the detection result of the shake detection unit 15 so that the shake of the imaging module 14 is offset by the swing rotation of the movable unit 12.
  • the optical axis shift due to camera shake is corrected, and the optical axis direction is kept constant.
  • the swinging rotation of the movable portion 12 is restricted by the restricting portion 114d of the skirt member 114, it is possible to prevent the movable portion 12 from excessively swinging and rotating due to a drop impact or the like.
  • the actuator A performs shake correction by inclining the driven part (imaging module 14) by the driving force of the voice coil motor having the coil part (112) and the magnet part (122).
  • the actuator A has a flat frame-shaped holding member (yoke 121) to which a driven part (imaging module 14) is bonded, and a movable part (12) in which a magnet part (122) is arranged on the holding member (121). ) And a frame-like cover member (skirt member 114) fixed to the periphery of the base member (11) and the base member (111), and the coil portion (112) is disposed on the base member (111).
  • a support portion (elastic support portion 13) that is arranged on the base member (111) and supports the movable portion (12) so as to be tiltable with respect to the fixed portion (11).
  • the movable part (12) is sandwiched between the base member (111) and the cover member (114).
  • the actuator A since the number of parts is reduced as compared with the conventional configuration, the height can be further reduced and the assembly process is facilitated. Further, the camera module 1 can be easily completed simply by bonding the imaging module 14 with an autofocus function to the yoke 121.
  • a so-called moving magnet type actuator in which the fixed portion 11 has the coil portion 112 and the movable portion 12 has the magnet portion 122 has been described.
  • the fixed portion has the magnet portion.
  • the present invention can also be applied to a so-called moving coil type actuator in which the movable part has a coil part.
  • the yoke is also disposed on the fixed portion.
  • two sets of the tilt coil 112A, the permanent magnet 122A, the tilt coil 112C, and the permanent magnet 122C are arranged as a voice coil motor that swings and rotates the movable portion 12 around the X axis, and the Y axis is
  • Two sets of the tilt coil 112B, the permanent magnet 122B, the tilt coil 112D, and the permanent magnet 122D are arranged as a voice coil motor that swings and rotates the movable portion 12 at the center. If at least one set is arranged, respectively. Good.
  • a photo reflector in addition to the gyro sensor, a photo reflector, a magnetic sensor, an inductance detection by a coil, a strain sensor, or the like can be applied.
  • a detection element for example, a light receiving element of a photo reflector, a Hall element of a magnetic sensor, or the like
  • each part which comprises the actuator A is comprised with a material with high heat resistance (especially magnet part 122). Thereby, it can respond to the soldering by a reflow system.
  • a conductive shield case may be provided outside the camera module 1.
  • a smartphone is described as an example of a camera-equipped mobile terminal.
  • the present invention is also applied to a camera-equipped mobile phone, a notebook computer, a tablet terminal, a portable game machine, a web camera, an in-vehicle camera, and the like. Applicable.

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Abstract

　アクチュエーターは、被駆動部（例えば撮像モジュール）を、コイル部及びマグネット部を有するボイスコイルモーターの駆動力によって傾斜させて振れ補正を行う。被駆動部が接着される平枠状の保持部材を有し、保持部材にコイル部及びマグネット部の何れか一方が配置されてなる可動部と、ベース部材及びベース部材の周縁部に固定される枠状のカバー部材を有し、ベース部材にコイル部及びマグネット部の何れか他方が配置されてなる固定部と、ベース部材に配置され、固定部に対して可動部を傾斜可能に支持する支持部と、を備える。ベース部材とカバー部材との間に可動部が挟装される。

Description

アクチュエーター、カメラモジュール、及びカメラ付き携帯端末
　本発明は、手振れ補正用のアクチュエーター、手振れ補正機能を有するカメラモジュール、及びカメラ付き携帯端末に関する。
　一般に、スマートフォン等の携帯端末には、小型のカメラモジュールが搭載されている。被写体を撮影するときのピント合わせを自動的に行うオートフォーカス機能及び撮影時に生じる手振れ（振動）を補正して画像の乱れを軽減する手振れ補正機能（ＯＩＳ：Optical Image Stabilization）を備えているものも多い。
　手振れ補正の方式としては、撮像モジュールを一体的に傾けるモジュールチルト方式が知られている（例えば特許文献１）。撮像モジュールとは、レンズ部と撮像素子（例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device））を有するモジュールであり、オートフォーカス用のアクチュエーターを有するものも含まれる。
　以下において、オートフォーカス用のアクチュエーターを「ＡＦ用アクチュエーター」、手振れ補正用のアクチュエーターを「ＯＩＳ用アクチュエーター」と称する。
　図１は、従来のモジュールチルト方式のカメラモジュールの一例を示す外観図である。図２は、従来のモジュールチルト方式のカメラモジュールの一例を示す分解斜視図である。
　図１、２に示すように、従来のモジュールチルト方式のカメラモジュール２は、固定部２１、可動部２２、弾性支持部２３、撮像モジュール２４、及び振れ検出部２５を備える。固定部２１、可動部２２、及び弾性支持部２３によって、ＯＩＳ用アクチュエーターが構成される。
　固定部２１は、ベース部材２１１、コイル部２１２、及びＯＩＳ用プリント配線基板２１３を有する。コイル部２１２は、ベース部材２１１に配置される。ＯＩＳ用プリント配線基板２１３は、コイル部２１２に給電するとともに、振れ検出部２５の検出信号を制御部に出力する。
　可動部２２は、ヨーク２２１、マグネット部２２２、トッププレート２２３、及びモジュールガイド２２４を有する。ヨーク２２１及びマグネット部２２２は、トッププレート２２３に形成されたそれぞれの収容部に配置される。モジュールガイド２２４は、トッププレート２２３に固定される。一組のモジュールガイド２２４に挟持された空間に撮像モジュール２４が配置され、固定される。
　弾性支持部２３は２軸ジンバル機構を有し、外側ジンバルに可動部２２（トッププレート２２３）が固定される。弾性支持部２３は、ベース部材２１１の略中央に浮遊した状態で配置され、ストッパー２３１によって固定される。弾性支持部２３は、光軸（Ｚ軸）に直交するＸ軸及びＹ軸を中心として可動部２２を揺動回転可能に支持する、すなわち傾斜可能に支持する。
　振れ検出部２５は、例えば撮像モジュール２４の角速度を検出するジャイロセンサーで構成される。振れ検出部２５は、可動部２２のモジュールガイド２２４の側面に固定される。振れ検出部２５の検出信号は、固定部２１であるＯＩＳ用プリント配線基板２１３を介して制御部に出力される。
　コイル部２１２及びマグネット部２２２によって、ＯＩＳ用ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）が構成される。すなわち、コイル部２１２に電流が流れると、マグネット部２２２の磁界とコイル部２１２に流れる電流との相互作用により、コイル部２１２にローレンツ力が生じる（フレミング左手の法則）。コイル部２１２は固定されているので、マグネット部２２２に反力が働く。この反力がＯＩＳ用ボイスコイルモーターの駆動力となる。可動部２２は、ＯＩＳ用ボイスコイルモーターの駆動力と弾性支持部２３の復元力（復帰力）とが釣り合う状態となるまで揺動回転する。これにより、手振れによる光軸のズレが補正され、光軸方向が一定に保持される。
特開２０１４－１０２８７号公報
　近年では、携帯端末の薄型化に伴い、カメラモジュールのさらなる低背化が望まれている。しかしながら、上述した従来の構造では、位置決めや固定のためにトッププレート２２３、モジュールガイド２２４、ストッパー２３１等を用いているため、さらなる低背化を図ることが困難である。
　本発明の目的は、さらなる低背化を実現できるアクチュエーター、これを備えたカメラモジュール、及びカメラ付き携帯端末を提供することである。
　本発明に係るアクチュエーターは、被駆動部を、コイル部及びマグネット部を有するボイスコイルモーターの駆動力によって傾斜させて振れ補正を行うアクチュエーターであって、
　前記被駆動部が接着される平枠状の保持部材を有し、前記保持部材に前記コイル部及び前記マグネット部の何れか一方が配置されてなる可動部と、
　ベース部材及び前記ベース部材の周縁部に固定される枠状のカバー部材を有し、前記ベース部材に前記コイル部及び前記マグネット部の何れか他方が配置されてなる固定部と、
　前記ベース部材に配置され、前記固定部に対して前記可動部を傾斜可能に支持する支持部と、を備え、
　前記ベース部材と前記カバー部材との間に前記可動部が挟装されていることを特徴とする。
　本発明に係るカメラモジュールは、上記のアクチュエーターと、
　レンズ部及び撮像素子を有し、前記被駆動部として前記保持部材に接着される撮像モジュールと、
　前記撮像モジュールの振れを検出する振れ検出部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係るカメラ付き携帯端末は、上記のカメラモジュールを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、従来の構成に比較して部品点数が少なくなるので、さらなる低背化を図ることができるとともに、組み立て工程が容易になる。
従来のモジュールチルト方式のカメラモジュールの一例を示す外観図である。 従来のモジュールチルト方式のカメラモジュールの一例を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態に係るカメラモジュール１を搭載するスマートフォンＭを示す図である。 カメラモジュールの外観斜視図である。 カメラモジュールの分解斜視図である。 カメラモジュールのＹ方向に沿う断面図である。 カメラモジュールのＸ方向に沿う断面図である。 弾性支持部を示す平面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
　図３は、本発明の一実施の形態に係るカメラモジュール１を搭載するスマートフォンＭを示す図である。図３ＡはスマートフォンＭの正面図であり、図３ＢはスマートフォンＭの背面図である。
　スマートフォンＭは、例えば背面カメラＯＣとして、カメラモジュール１を搭載する。カメラモジュール１は、オートフォーカス機能及び手振れ補正機能を備え、被写体を撮影するときのピント合わせを自動的に行うとともに、撮影時に生じる手振れ（振動）を補正して像ぶれのない画像を撮影することができる。カメラモジュール１の手振れ補正機能には、モジュールチルト方式が採用される。モジュールチルト方式は、画面四隅に歪みが生じないという利点を有する。
　図４は、カメラモジュール１の外観斜視図である。図５は、カメラモジュール１の分解斜視図である。図６は、カメラモジュール１のＹ方向に沿う断面図である。図７は、カメラモジュール１のＸ方向に沿う断面図である。
　ここでは、図４～７に示されるように、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用して説明する。カメラモジュール１は、スマートフォンＭで実際に撮影が行われる場合に、Ｘ方向が上下方向（又は左右方向）、Ｙ方向が左右方向（又は上下方向）、Ｚ方向が前後方向となるように搭載される。
　図４～図７に示すように、カメラモジュール１は、固定部１１、可動部１２、弾性支持部１３、撮像モジュール１４、及び振れ検出部１５等を備える。固定部１１、可動部１２、及び弾性支持部１３によって、ＯＩＳ用アクチュエーターＡが構成される。ＯＩＳ用アクチュエーターＡにおいては、コイル部１１２及びマグネット部１２２を有するＯＩＳ用ボイスコイルモーターの駆動力を利用して手振れ補正が行われる。
　固定部１１は、スマートフォンＭに実装したときに移動不能に固定される。固定部１１は、ベース部材１１１、コイル部１１２、ＯＩＳ用プリント配線基板１１３、スカート部材１１４、及びカバー部材１１５を有する。
　ベース部材１１１は、金属材料からなる略矩形状の部材である。ベース部材１１１を金属製とすることにより、樹脂製の場合に比較して強度が高くなるので、ベース部材１１１を薄くすることができ、ひいてはカメラモジュール１の低背化を図ることができる。
　ベース部材１１１は、中央に、弾性支持部１３を固定するための角錐台状の突出部１１１ａを有する。ベース部材１１１は、突出部１１１ａの周囲に、コイル部１１２を位置決めするための起立片１１１ｂを有する。ベース部材１１１は、Ｘ方向に沿う周縁部のそれぞれの両端部に、スカート部材１１４を固定するための係止片１１１ｃを有する。係止片１１１ｃは、ベース部材１１１にスカート部材１１４が取り付けられたときに、Ｙ方向外向きの付勢力を生じる。ベース部材１１１は、四隅に、コイル部１１２へ給電するための給電パッド１１１ｄを有する。
　コイル部１１２は、４つのチルトコイル１１２Ａ～１１２Ｄで構成され、突出部１１１ａを囲繞するようにベース部材１１１に配置される。コイル部１１２は、ベース部材１１１の起立片１１１ｂによって位置決めされる。コイル部１１２には、給電パッド１１１ｄを介して給電が行われる。
　チルトコイル１１２Ａ、１１２ＣはＸ方向に対向し、可動部１２をＹ軸を中心に回転揺動させる場合に使用される。チルトコイル１１２Ｂ、１１２ＤはＹ方向に対向し、可動部１２をＸ軸を中心に回転揺動させる場合に使用される。
　ＯＩＳ用プリント配線基板１１３は、コイル部１１２に給電するための電源ライン（図示略）を有する。ＯＩＳ用プリント配線基板１１３は、ベース部材１１１の底面に固定され、電源ラインは、ベース部材１１１の給電パッド１１１ｄに電気的に接続される。
　スカート部材１１４は、４つの壁体を矩形状に連結した枠状の部材であり、撮像モジュール１４の受容口１１４ａを有する。スカート部材１１４は、ベース部材１１１の係止片１１１ｃに対応する位置に、係止部１１４ｂを有する。スカート部材１１４の１辺を構成する壁体の上部は切り欠いて形成され、撮像モジュール１４のプリント配線基板１４３を引き出すための引出部１１４ｃとなる。スカート部材１１４の残り３辺の壁体の上部は、内側に僅かに張り出して形成され、可動部１２が過剰に傾斜するのを防止するための規制部１１４ｄとなる。
　スカート部材１１４は、ベース部材１１１に弾性支持部１３を介して可動部１２が取り付けられた後、ベース部材１１１の周縁部に固定される。ベース部材１１１とスカート部材１１４との間に可動部１２が挟装されることになる。
　カバー部材１１５は、有蓋矩形筒状の部材である。カバー部材１１５は、上面に、撮像モジュール１４のレンズ部１４１が外部に臨む開口１１５ａを有する。カバー部材１１５は、ＯＩＳ用アクチュエーターＡに撮像モジュール１４が搭載された後、スカート部材１１４に固定される。
　可動部１２は、固定部１１に対してＸ軸及びＹ軸を中心に揺動回転する。可動部１２は、ヨーク１２１、及びマグネット部１２２を有する。ＯＩＳ用アクチュエーターＡに撮像モジュール１４を実装する際、ヨーク１２１は、撮像モジュール１４を直接保持する。撮像モジュール１４は、例えば両面テープ１２３によって、ヨーク１２１の上面に接着される。両面テープ１２３の代わりに、樹脂製の接着剤を用いて、撮像モジュール１４をヨーク１２１に接着するようにしてもよい。
　特許文献１に記載のモジュールガイドのような位置決め部材を用いなくても、治具を使用することにより、ヨーク１２１に撮像モジュール１４を高精度で位置決めして固定することができる。
　ヨーク１２１は、磁性材料からなる４つの平板を矩形状に連結した平枠状の部材であり、撮像モジュール１４の受容口１２１ａを有する。ヨーク１２１は、それぞれの平板の外周縁部に沿って、下方に向けて軒状に形成された外側脚部１２１ｂを有する。ヨーク１２１は、それぞれの平板の内周縁部に沿って、下方に向けて庇状に形成された内側脚部１２１ｃを有する。すなわち、ヨーク１２１の１辺の断面形状は、部分的に「Ｕ」字状又は「Ｌ」字状となっている。また、ヨーク１２１は、内周縁部の四隅に、弾性支持部１３を固定するための固定片１２１ｄを有する。
　マグネット部１２２は、チルトコイル１１２Ａ～１１２Ｄに対応する、直方体状の４つの永久磁石１２２Ａ～１２２Ｄで構成される。永久磁石の代わりに電磁石を用いてもよい。永久磁石１２２Ａ～１２２Ｄの大きさは、チルトコイル１１２Ａ～１１２Ｄの内側に収まる程度とされる。
　永久磁石１２２Ａ～１２２Ｄは、ヨーク１２１のそれぞれの平板の下面に、着磁方向がＺ方向となるように配置され、例えば接着により固定される。治具を使用することにより、ヨーク１２１に永久磁石１２２Ａ～１２２Ｄを高精度で位置決めして固定することができる。ヨーク１２１の内側脚部１２１ｃと外側脚部１２１ｂの間に、永久磁石１２２Ａ～１２２Ｄが位置する。
　ＯＩＳ用アクチュエーターＡにおいては、ヨーク１２１とマグネット部１２２との間にコイル部１１２が位置する（図５、６参照）。コイル部１１２の周囲はヨーク１２１によって覆われるので、コイル部１１２の通電電流による磁界に起因して、撮像モジュール１４のＡＦ用アクチュエーターが悪影響を受けるのを回避できる。
　弾性支持部１３は、２軸ジンバル機構を有する矩形状の部材（いわゆるジンバルばね）で構成される。具体的には、弾性支持部１３は、図８に示すように、中央部１３ａと、中央部１３ａに内側ジンバル１３ｂを介在して連接されＸ軸及びＹ軸を中心に回転揺動する外側ジンバル１３ｃを有する。内側ジンバル１３ｂは入り組んだ湾曲形状を有し、外側ジンバル１３ｃは矩形枠形状を有する。
　弾性支持部１３の中央部１３ａがベース部材１１１の突出部１１１ａに接着または溶接され、外側ジンバル１３ｂの四隅の突出片１３ｄにヨーク１２１の固定片１２１ｄが接着または溶接される。これにより、可動部１２は、ベース部材２１１の略中央に浮遊した状態で配置され、Ｘ軸及びＹ軸を中心として揺動回転可能となる。弾性支持部１３は、ベース部材１１１に接着により固定されるので、特許文献１に記載のストッパーのような係止部材は必要ない。
　撮像モジュール１４は、レンズ部１４１、撮像素子（図示略）、ＡＦ用アクチュエーター１４２、及びＡＦ用プリント配線基板１４３を有する。
　撮像素子（図示略）は、例えばＣＣＤ（chargecoupled device）型イメージセンサー、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型イメージセンサー等により構成される。撮像素子（図示略）は、ＡＦ用プリント配線基板１４３に実装される。撮像素子（図示略）は、レンズ部１４１により結像された被写体像を撮像する。
　ＡＦ用アクチュエーター１４２は、例えばＡＦ用ボイスコイルモーターを有し、ＡＦ用ボイスコイルモーターの駆動力を利用して、レンズ部１４１を光軸方向に移動させる。ＡＦ用アクチュエーター１４２には、公知の技術を適用できる。
　ＡＦ用プリント配線基板１４３は、ＡＦ用アクチュエーター１４２のコイル部（図示略）に給電するための電源ライン（図示略）、撮像素子から出力される映像信号用の信号ライン（図示略）及び振れ検出部１５から出力される検出信号用の信号ライン（図示略）を有する。
　ＡＦ用プリント配線基板１４３は、ＯＩＳ用アクチュエーターＡに撮像モジュール１４を搭載したときに、スカート部材１１４の引出部１１４ｃを介して外部に引き出される。ＡＦ用プリント配線基板１４３を途中で枝分かれさせて、映像信号用の信号ラインと検出信号用の信号ラインに別々のコネクタを装着するようにしてもよい。
　振れ検出部１５は、撮像モジュール１４の振れ（動き）を検出する。振れ検出部１５は、例えば撮像モジュール１４の角速度を検出するジャイロセンサーで構成される。振れ検出部１５は、ＡＦ用プリント配線基板１４３の起立部１４３ａに実装される。振れ検出部１５の検出信号は、ＡＦ用プリント配線基板１４３を介して制御部に出力される。制御部は、この検出信号に基づいてコイル部１１２の通電電流を制御する。
　なお、制御部（図示略）は、ＡＦ用プリント配線基板１４３に実装するようにしてもよいし、スマートフォンＭに実装されている制御部を利用するようにしてもよい。
　従来のカメラモジュール２（図１、図２参照）では、振れ検出部２５が可動部２２（モジュールガイド２２４）に取り付けられる一方、振れ検出部２５の検出信号は固定部２１となるＯＩＳ用プリント配線基板２１３を介して出力される。ＯＩＳ用プリント配線基板２１３によって可動部２２の揺動回転が阻害され、チルト動作の感度が低下するため、ＯＩＳ用アクチュエーターの駆動力が必然的に大きくなる。
　これに対して、実施の形態に係るカメラモジュール１においては、振れ検出部１５の検出信号が撮像モジュール１４のＡＦ用プリント配線基板１４３を介して出力される。すなわち、固定部１１のＯＩＳ用プリント配線基板１１３によって可動部１２（撮像モジュール１４）の揺動回転は阻害されない。したがって、ＯＩＳ用アクチュエーターＡの駆動力を従来のものに比較して低下させることができ、消費電力を低減できる。また、固定部１１のＯＩＳ用プリント配線基板１１３はコイル部１１２への給電のためだけに用いられるので、別途電源ラインを用意することで、省略することもできる。これにより、低コスト化、省スペース化を図ることができる。
　ＯＩＳ用アクチュエーターＡにおいては、コイル部１１２及びマグネット部１２２によって、ＯＩＳ用ボイスコイルモーターが構成される。コイル部１１２に電流が流れていない初期状態では、撮像モジュール１４（可動部１２）は、光軸がＺ方向と一致する中立位置に保持される。
　コイル部１１２に電流が流れると、マグネット部１２２の磁界とコイル部１１２に流れる電流との相互作用により、コイル部１１２にＺ方向のローレンツ力が生じる（フレミング左手の法則）。コイル部１１２は固定されているので、可動部１２であるマグネット部１２２に反力が働く。この反力がＯＩＳ用ボイスコイルモーターの駆動力となる。
　具体的には、Ｘ軸方向に対向するチルトコイル１１２Ａ、１１２Ｃに互いに逆向きの電流を流すと、永久磁石１２２Ａ、１２２ＣにはＺ方向において互いに逆向きの力が働く。したがって、撮像モジュール１４を含む可動部１２は、弾性支持部１３の中央部１３ａを支点として、Ｙ軸を中心に揺動回転する。
　同様に、Ｙ軸方向に対向するチルトコイル１１２Ｂ、１１２Ｄに互いに逆向きの電流を流すと、撮像モジュール１４を含む可動部１２は、弾性支持部１３の中央部１３ａを支点として、Ｘ軸を中心に揺動回転する。
　ＯＩＳ用ボイスコイルモーターの駆動力（マグネット部１２２に働く力）と、弾性支持部１３の復元力が釣り合うまで、可動部１２は揺動回転する。
　このとき、可動部１２の揺動回転によって、撮像モジュール１４の振れが相殺されるように、振れ検出部１５の検出結果に基づいてコイル部１１２の通電電流が制御される。これにより、手振れによる光軸のズレが補正され、光軸方向が一定に保持される。
　また、スカート部材１１４の規制部１１４ｄによって可動部１２の揺動回転が規制されるので、落下衝撃等によって可動部１２が過剰に揺動回転するのを防止することができる。
　このように、アクチュエーターＡは、被駆動部（撮像モジュール１４）を、コイル部（１１２）及びマグネット部（１２２）を有するボイスコイルモーターの駆動力によって傾斜させて振れ補正を行う。アクチュエーターＡは、被駆動部（撮像モジュール１４）が接着される平枠状の保持部材（ヨーク１２１）を有し、保持部材（１２１）にマグネット部（１２２）が配置されてなる可動部（１２）と、ベース部材（１１）及びベース部材（１１１）の周縁部に固定される枠状のカバー部材（スカート部材１１４）を有し、ベース部材（１１１）にコイル部（１１２）が配置されてなる固定部（１１）と、ベース部材（１１１）に配置され、固定部（１１）に対して可動部（１２）を傾斜可能に支持する支持部（弾性支持部１３）と、を備える。ベース部材（１１１）とカバー部材（１１４）との間に可動部（１２）が挟装される。
　アクチュエーターＡによれば、従来の構成に比較して部品点数が少なくなるので、さらなる低背化を図ることができるとともに、組み立て工程が容易になる。また、オートフォーカス機能付きの撮像モジュール１４をヨーク１２１に接着するだけで、簡単にカメラモジュール１が完成する。
　以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　例えば、実施の形態では、固定部１１がコイル部１１２を有し、可動部１２がマグネット部１２２を有する、いわゆるムービングマグネット方式のアクチュエーターについて説明したが、本発明は、固定部がマグネット部を有し、可動部がコイル部を有する、いわゆるムービングコイル方式のアクチュエーターにも適用できる。この場合、ヨークも固定部に配置されることとなる。
　また、実施の形態では、Ｘ軸を中心に可動部１２を揺動回転させるボイスコイルモーターとして、チルトコイル１１２Ａ、永久磁石１２２Ａ及びチルトコイル１１２Ｃ、永久磁石１２２Ｃの２組を配置し、Ｙ軸を中心に可動部１２を揺動回転させるボイスコイルモーターとして、チルトコイル１１２Ｂ、永久磁石１２２Ｂ及びチルトコイル１１２Ｄ、永久磁石１２２Ｄの２組を配置しているが、それぞれ少なくとも１組が配置されていればよい。
　また、振れ検出部１５としては、ジャイロセンサーの他、フォトリフレクタ、磁気センサー、コイルによるインダクタンス検出、歪センサー等を適用することもできる。可動部に検出素子（例えばフォトリフレクタの受光素子、磁気センサーのホール素子など）が配置される場合は、撮像モジュールのプリント配線基板を介して検出信号を出力するのが好ましい。
　また、アクチュエーターＡを構成する各部品は、耐熱性の高い材料で構成されるのが好ましい（特にマグネット部１２２）。これにより、リフロー方式による半田付けに対応できる。
　また、ノイズ対策として、カメラモジュール１の外側に導電性のシールドケースを設けるようにしてもよい。
　実施の形態では、カメラ付き携帯端末の一例としてスマートフォンを挙げて説明したが、本発明は、カメラ付き携帯電話機、ノート型パソコン、タブレット端末、携帯型ゲーム機、ｗｅｂカメラ、車載用カメラ等にも適用できる。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　２０１４年４月２５日出願の特願２０１４－０９１８７４の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　１　カメラモジュール
　１１　固定部
　１１１　ベース部材
　１１２　コイル部
　１１３　プリント配線基板
　１１４　スカート部材（カバー部材）
　１１５　カバー部材
　１２　可動部
　１２１　ヨーク（保持部材）
　１２２　マグネット部
　１２３　両面テープ
　１３　弾性支持部（支持部）
　１４　撮像モジュール（被駆動部）
　１４１　レンズ部
　１４２　ＡＦ用アクチュエーター
　１４３　ＡＦ用プリント配線基板
　１５　振れ検出部
　Ａ　アクチュエーター
　Ｍ　スマートフォン（カメラ付き携帯端末）

Claims (11)

  1. 　被駆動部を、コイル部及びマグネット部を有するボイスコイルモーターの駆動力によって傾斜させて振れ補正を行うアクチュエーターであって、
    　前記被駆動部が接着される平枠状の保持部材を有し、前記保持部材に前記コイル部及び前記マグネット部の何れか一方が配置されてなる可動部と、
    　ベース部材及び前記ベース部材の周縁部に固定される枠状のカバー部材を有し、前記ベース部材に前記コイル部及び前記マグネット部の何れか他方が配置されてなる固定部と、
    　前記ベース部材に配置され、前記固定部に対して前記可動部を傾斜可能に支持する支持部と、を備え、
    　前記ベース部材と前記カバー部材との間に前記可動部が挟装されていることを特徴とするアクチュエーター。
  2. 　前記保持部材に前記マグネット部が配置され、前記ベース部材に前記コイル部が配置されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
  3. 　前記保持部材は、磁性材料からなるヨークであることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエーター。
  4. 　前記保持部材に前記コイル部が配置され、前記ベース部材に前記マグネット部が配置されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
  5. 　前記支持部は、直交する２つの回転軸を有する２軸ジンバル機構を有する弾性支持部材で構成され、前記２つの回転軸が前記撮像モジュールの光軸方向に直交するように配置され、外側ジンバルに前記保持部材が固定されることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエーター。
  6. 　請求項１に記載のアクチュエーターと、
    　レンズ部及び撮像素子を有し、前記被駆動部として前記保持部材に接着される撮像モジュールと、
    　前記撮像モジュールの振れを検出する振れ検出部と、を備えることを特徴とするカメラモジュール。
  7. 　前記振れ検出部は、前記可動部又は前記撮像モジュールに取り付けられる検出素子を有し、前記検出素子の検出信号が前記撮像モジュールのプリント配線基板を介して出力されることを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュール。
  8. 　前記振れ検出部は、前記撮像モジュールの角速度を検出するジャイロセンサーで構成されることを特徴とする請求項７に記載のカメラモジュール。
  9. 　前記振れ検出部から出力される検出信号に基づいて、前記コイル部への給電を制御する制御部を備えることを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュール。
  10. 　前記撮像モジュールは、オートフォーカス機能を有することを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュール。
  11. 　請求項６に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とするカメラ付き携帯端末。
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