JP2017122943A - カメラモジュールの駆動機構およびカメラモジュールの駆動機構用板バネ - Google Patents

Abstract

【課題】レンズユニットを保持するホルダを筐体に対して安定して移動させる。
【解決手段】カメラモジュールの駆動機構１は筐体２Ａと、筐体２内に移動自在に配置されレンズユニット２６Ａを収納するホルダ９と、ホルダ９に設けられたコイル８と、筐体２Ａに設けられたヨーク６およびマグネット片７と、筐体２Ａとホルダ９との間に介在された一対の板バネ５および１１とを備えている。一対の板バネ５、１１のうち一方のバネ定数をｋ_１、他方のバネ定数をｋ_２とした場合、
ｋ_１≧ｋ_２、
（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
となっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラモジュールの駆動機構およびカメラモジュールの駆動機構用板バネに係り、とりわけカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュールの駆動機構およびカメラモジュールの駆動機構用板バネに関する。

カメラ付携帯電話などにおいて、オートフォーカスやズーム等を目的として、コイルに流れる電流と、ヨーク及びマグネットにより構成された磁気回路の磁界との相互作用によって、光軸方向にレンズユニットを変位させることができるカメラモジュールの駆動機構（ボイスコイルモーター）が知られている。

このようなカメラモジュールの駆動機構には、レンズユニットを保持しているホルダを筐体に光軸方向に変位可能に支持するための板バネが使用されている。

ところで板バネは一対の板バネからなり、各板バネはレンズユニットを保持するホルダおよび筐体に取付けられる。このうち上部板バネはホルダの上方部に取付けられ、下部板バネはホルダの下方部に取付けられている。そしてこれら上部板バネと下部板バネによりホルダが支持されている。

ところで上部板バネと下部板バネは、各々独自のバネ定数を有する。この場合、上部板バネと下部板バネのバネ定数にバラツキが生じると、レンズユニットが変位する際、上部板バネと下部板バネのうち、強度が弱い部分に応力が集中してレンズユニットが傾いたり、レンズユニットがスムースに変位できないことが考えられる。

このようにレンズユニットが傾いたり、スムースに変位できないと、レンズユニットに片あたりが生じたり、レンズユニットの光軸がずれて焦点が合わなくなることも考えられる。

特開２００９−１２２３６０

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、使用時においてレンズユニットが傾くことはなく、かつスムースにレンズユニットを変位させることができるカメラモジュールの駆動機構およびカメラモジュールの駆動機構用板バネを提供することを目的とする。

本発明は、筐体と、光学系を構成するレンズユニットと、筐体内に配置され、レンズユニットを収納保持してレンズユニットの光軸方向に移動可能なホルダと、ホルダに設けられたコイルと、筐体に設けられコイルに磁界を提供するヨーク及びマグネット片と、筐体とホルダとの間に介在されるとともに、上下方向に配置された一対の板バネとを備え、一対の板バネのバネ定数を各々ｋ_１、ｋ_２とした場合、
ｋ_１≧ｋ_２、
（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
としたことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構である。

本発明は、一対の板バネは、ホルダの上方部に取付けられた上部板バネと、ホルダの下方部に取付けられた下部板バネとからなることを特徴とするカメラモジュールの駆動機構である。

本発明は、各板バネは筐体側の外枠部と、ホルダ側の内枠部と、内枠部と外枠部との間の帯状スプリング部とを有することを特徴とするカメラモジュールの駆動機構である。

本発明は、筐体と、レンズユニットを収納するホルダとを有するカメラモジュールの駆動機構用板バネにおいて、カメラモジュールの駆動機構用板バネは一対の板バネからなり、一対の板バネのバネ定数を各々ｋ_１、ｋ_２とした場合、
ｋ_１≧ｋ_２、
（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
としたことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネである。

本発明は、一対の板バネは、ホルダの上方部に取付けられた上部板バネと、ホルダの下方部に取付けられた下部板バネとからなることを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネである。

本発明は、各板バネは筐体側の外枠部と、ホルダ側の内枠部と、内枠部と外枠部との間の帯状スプリング部とを有することを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネである。

本発明によれば、一対の板バネのバネ定数を各々ｋ_１、ｋ_２とした場合、ｋ_１≧ｋ_２、（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１となっている。このため、一対の板バネのバネ定数にバラツキが生じることはなく、ホルダに収納されて保持されたレンズユニットが変位する際、レンズユニットが傾くことはなく、レンズユニットをスムースに変位させることができる。このためレンズユニットに片あたりが生じたり、レンズユニットの光軸がずれて焦点が合わなくなることはない。

図１はカメラモジュールの駆動機構を示す分解斜視図。 図２はカメラモジュールの駆動機構に組込まれた上部板バネを示す平面図。 図３はカメラモジュールの駆動機構に組込まれた下部板バネを示す平面図。 図４はカメラモジュールを示す概略側面図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１乃至図４に示すように、本発明によるカメラモジュールの駆動機構１は、カバー２とベース１３とからなる筐体２Ａと、光学系を構成する複数のレンズ２６からなるレンズユニット２６Ａと、筐体２Ａ内に配置されレンズユニット２６Ａを収納保持してレンズユニット２６Ａの光軸方向へ移動可能なホルダ９と、ホルダ９の外周に設けられたコイル８と、筐体２Ａのベース１３に設けられコイル８に磁界を提供するヨーク６及びマグネット片７とを備えている。

また筐体２Ａとホルダ９との間に、一対の板バネ５、１１が介在され、これら一対の板バネ５、１１は上下方向に配置されている。

このうち上部板バネ５が、筐体２Ａのカバー２と、ヨーク６の上部との間に設けられ、下部板バネ１１が、筐体２Ａのベース１３とヨーク６の下部との間に設けられている。この場合、上部板バネ５とカバー２との間に、上部板バネ５の厚み調整用の調整板４が設けられている。

そして下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流すことによりホルダ９に上方への力が作用し、レンズユニット２６Ａを上部板バネ５および下部板バネ１１の力に抗して全体として上方へ持上げることができる（図４参照）。

また、入力する電流量を調整することにより、ホルダ９を上方へ移動させる力を変化させ、上部板バネ５および下部板バネ１１の力とのバランスをとることで、ホルダ９の上下移動及びその位置調整を行うことができる。

なお、図４に示すように、筐体２Ａは、中間支持体２１を介して基体２０上方に固定され、中間支持体２１には赤外線カットガラス２２が支持され、基体２０上には撮像素子２５が配置されている。

このように筐体２Ａを有するカメラモジュールの駆動機構１と、赤外線カットガラス２２を支持する中間支持体２１と、撮像素子２５が配置された基体２０とによりカメラモジュール１Ａが構成されている。

なお、上記構成のうち、上部板バネ５は図２に示すように、筐体２Ａ側の外枠部５ａと、ホルダ９側の内枠部５ｂと、外枠部５ａと内枠部５ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。また下部板バネ１１は図３に示すように、筐体２Ａ側の外枠部１１ａと、ホルダ９側の内枠部１１ｂと、外枠部１１ａと内枠部１１ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。

次にカメラモジュールの駆動機構１の各構成部分について、更に説明する。

上述のようにカバー２とベース１３とからなる筐体２Ａ内の空間には、レンズユニット２６Ａを収納保持しているホルダ９がレンズユニット２６Ａの光軸方向へ変位可能に収容されている。

ホルダ９の上方部および下方部には、それぞれ上部板バネ５の内枠部５ｂと下部板バネ１１の内枠部１１ｂが取付けられており、上部板バネ５の外枠部５ａ（図２参照）は筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面に取付けられ、下部板バネ１１の外枠部１１ａ（図３参照）は筐体２Ａのベース１３に取付けられている。

上記ヨーク６には複数のマグネット片７が接着されており、アクチュエータ機構１の磁気回路を構成している。そしてこの磁気回路により形成された磁界内にコイル８が配置されている。このコイル８はホルダ９の外周に巻回されており、コイル８に電流を供給することによりホルダ９をレンズユニット２６Ａの光軸方向へ変位させることができる。なお、図５において、符号１２により示す部材は外部電源からコイル８へ電流を供給するための導体（フレキシブルプリント基板等）であり、符号４により示す部材は上述のように上部板バネ５の上面に装着される調整板であり、上部板バネ５の厚みを調整するものである。

次に図２乃至図３により、上部板バネ５および下部板バネ１１について更に述べる。

上部板バネ５は図２に示すように四角形状の外枠部５ａと、ホルダ９側のリング状の内枠部５ｂと、外枠部５ａと内枠部５ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部５ｃとを有している。

また外枠部５ａとスプリング部５ｃとの間に、上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面に取付ける際の位置決め孔として機能する第１位置決め孔５Ａが設けられている。

この第１位置決め孔５Ａは外枠部５ａの４隅であってスプリング部５ｃとの連結部近傍に設けられている。第１位置決め孔５Ａは筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して、上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面側に精度良く位置決めするものである。また第１位置決め孔５Ａ上に上部板バネ５を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６の上面へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第１位置決め孔５Ａと重ねて形成されている。

また、上部板バネ５のうち内枠部５ｂとスプリング部５ｃとの間に、上部板バネ５をホルダ９に取付ける際の位置決め孔として機能する第２位置決め孔５Ｂが設けられている。

この第２位置決め孔５Ｂはリング状内枠部５ｂのうち、スプリング部５ｃとの連結部１７近傍に設けられている（図２参照）。第２位置決め孔５Ｂは、ホルダ９側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して上部板バネ５をホルダ９側に精度良く位置決めするものである。また第２位置決め孔５Ｂ上に上部板バネ５をホルダ９へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第２位置決め孔５Ｂと重ねて形成されている。

次に下部板バネ１１について図３により説明する。

下部板バネ１１は図３に示すように筐体２Ａ側の四角形状の外枠部１１ａと、ホルダ９側のリング状内枠部１１ｂと、外枠部１１ａと内枠部１１ｂとの間に設けられたバネ性をもつスプリング部１１ｃとを有している。

また外枠部１１ａとスプリング部１１ｃとの間に、下部板バネ１１を筐体２Ａのベース１３に取付ける際の位置決め孔として機能する第１位置決め孔１１Ａが設けられている。

この第１位置決め孔１１Ａは外枠部１１ａの４隅であってスプリング部１１ｃとの連結部近傍に設けられている。第１位置決め孔１１Ａは筐体２Ａのベース１３側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して、下部板バネ１１を筐体２Ａ側に精度良く位置決めするものである。また第１位置決め孔１１Ａ上に下部板バネ１１を筐体２Ａのベース１３へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第１位置決め孔１１Ａと重ねて形成されている。

また、下部板バネ１１のうち内枠部１１ｂとスプリング部１１ｃとの連結部１７近傍に、下部板バネ１１をホルダ９に取付ける際の位置決め孔として機能する第２位置決め孔１１Ｂが設けられている。

第２位置決め孔１１Ｂは、ホルダ９側に設けられた位置決め突起（図示せず）に係合して下部板バネ１１をホルダ９側に精度良く位置決めするものである。また第２位置決め孔１１Ｂ上に下部板バネ１１をホルダ９へ接着剤（図示せず）を介して接着する接着領域３０が第２位置決め孔１１Ｂと重ねて形成されている。

このように下部板バネ１１のスプリング部１１ｃの両端部を筐体２Ａおよびホルダ９の各々に精度良く位置決めし、かつ固定することにより、スプリング部１１ｃのバネ定数を安定化させることができる。

また図３において、下部板バネ１１の外枠１１ａには外部の電源に接続される接続端子１１ｅが設けられ、内枠１１ｂにはコイル８側に接続される接続端子１１ｄが設けられ、外部の電源から下部板バネ１１を介してコイル８側へ電流を流すことができる。

ところで、図３に示すように、外枠部１１ａは、互いに離間した一対の外枠部材１１ａ_１、１１ａ_２からなっており、これにより接続端子１１ｅ、１１ｅ同士が短絡しないようになっている。また、内枠部１１ｂは、互いに離間した一対の内枠部材１１ｂ_１、１１ｂ_２からなっており、これにより接続端子１１ｄ、１１ｄ同士が短絡しないようになっている。

次に上部板バネ５および下部板バネ１１の材料について述べる。上部板バネ５および下部板バネ１１はいずれも銅合金（ベリリウム銅、ニッケル錫銅、チタニウム銅、その他銅合金など）からなる金属板をエッチング加工もしくは打抜き加工して作製される。コイル８へ外部電源からの電流を流す導体の一部として使用する場合は、導電率のよい材料が好ましい。また、バネ特性の観点からは、硬度もしくは引張強度が重視されることもあり、コイル８へ外部電源からの電流を流す導体の一部として使用しない場合は、ステンレス合金（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＴＳ−４など）などの硬い金属板から上部板バネ５および下部板バネ１１を作製してもよい。

次に上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ定数について述べる。

上部板バネ５および下部板バネ１１のうち、一方、例えば上部板バネ５のバネ定数をｋ_１とし、他方、例えば下部板バネ１１のバネ定数をｋ_２とした場合、 ｋ_１≧ｋ_２
（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１となっている。
ここでｋ_１およびｋ_２は正（０以上）となっている。

すなわち、例えば、上記のように上部板バネ５のバネ定数の方が下部板バネ１１のバネ定数より大きくなっており、両者のバネ定数の差は、上部板バネ５のバネ定数（大きい方のバネ定数）ｋ_１の１／１０以下となっている。

このため上部板バネ５と下部板バネ１１のバネ定数にバラツキが生じることはない。このことによりホルダ９に収納されて保持されたレンズユニット２６Ａが筐体２Ａ内で変位する際、レンズユニット２６Ａが傾くことはなく、レンズユニット２６Ａをバランス良くスムースに変位させることができる。このためレンズユニット２６Ａに片あたりが生じたり、レンズユニット２６Ａの光軸がずれてレンズユニット２６Ａの焦点が合わなくなってしまうこともない。

なお、上述した実施の形態において、上部板バネ５のバネ定数をｋ_１とし、下部板バネ１１の定数をｋ_２とした例を示したが、上部板バネ５のバネ定数をｋ_２とし、下部板バネ１１のバネ定数をｋ_１としてもよい。

この場合も、ｋ_１とｋ_２の関係は以下のようになる。

ｋ_１≧ｋ_２
（ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
ここでｋ_１およびｋ_２は正（０以上）となっている。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

まず下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流す。このことによりホルダ９に上方への力が作用し、レンズユニット２６Ａを上部板バネ５および下部板バネ１１の力に抗して全体として上方へ持上げることができる（図４参照）。

また、コイル８に流す電流量を調整することにより、ホルダ９を上方へ移動させる力を変化させ、上部板バネ５および下部板バネ１１の力とのバランスをとることで、ホルダ９の上下移動及びその位置調整を行うことができる。

この場合、上部板バネ５および下部板バネ１１の外枠部５ａ、１１ａのうちスプリング部５ｃ、１１ｃとの連結部近傍に第１位置決め孔５Ａ、１１Ａを設け、内枠部５ｂ、１１ｂのうちスプリング部５ｃ、１１ｃとの連結部１７近傍に第２位置決め孔５Ｂ、１１Ｂを設け、更に第１位置決め孔５Ａ、１１Ａおよび第２位置決め孔５Ｂ、１１Ｂ上に重ねて接着領域３０を設ける。このことにより、上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ性をもつスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に精度良く位置決めすることができ、かつスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に堅固に固定することができる。

このように上部板バネ５および下部板バネ１１のスプリング部５ｃ、１１ｃの両端部を筐体２Ａのベース１３に固定されているヨーク６、ベース１３およびホルダ９の各々に精度良く位置決めし、かつ堅固に固定することにより、スプリング部５ｃ、１１ｃのバネ定数を安定化させることができる。

このことにより安定したバネ特性をもつカメラモジュールの駆動機構を得ることができる。

具体的には、下部板バネ１１を介してコイル８に電流を流すことにより、電流とマグネット７の磁界とで相互作用が起こり、ホルダ９が上下移動する。このとき上部板バネ５および下部板バネ１１は、バネ定数ｋに応じてホルダ９の動きを抑制する。

この場合、（ｉ）コイル８に流す電流、（ii）マグネット７のもつ磁力、（iii）上部板バネ５および下部板バネ１１のもつバネ定数からなる３つの要素（ｉ）（ii）（iii）に基づいて、ホルダ９の上下移動およびその位置調整を行なってレンズユニット２６Ａによる焦点を調整することができる。

従って、精度良くレンズユニット２６Ａによる調整を行なうためには、上記３つの要素（ｉ）（ii）（iii）、とりわけ要素（iii）を精度良く定め、かつ安定して設計することが求められている。

本発明によれば、上述のように、スプリング部５ｃ、１１ｃのバネ定数を安定化させることにより、上記３つの要素（ｉ）（ii）（iii）のうち、とりわけ（iii）上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ定数の安定化を図ることができる。このことにより、ホルダ９の上下移動およびその位置調整を精度良く行なって、レンズユニット２６Ａによる焦点を精度良く調整することができる。

このため使用に際し、上部板バネ５および下部板バネ１１に外力が加わっても、上部板バネ５のスプリング部５ｃおよび下部板バネ１１のスプリング部１１ｃの湾曲部３２に応力集中が生じることはない。このため上部板バネ５および下部板バネ１１の寿命を延ばし、上部板バネ５および下部板バネ１１のバネ特性を安定化させることができる。

また、上部板バネ５と下部板バネ１１のバネ定数の差は、大きい方のバネ定数の１／１０以下となっているため、上部板バネ５と下部板バネ１１のバネ定数にバラツキが生じることはない。このことにより、ホルダ９に収納されて保持されたレンズユニット２６Ａが筐体２Ａ内で変位する際、レンズユニット２６Ａが傾くことはなく、レンズユニット２６Ａをバランス良くスムースに変位させることができる。このためレンズユニット２６Ａに片あたりが生じたり、レンズユニット２６Ａの光軸がずれてレンズユニット２６Ａの焦点が合わなくなってしまうこともない。このようにレンズユニット２６Ａの光軸がずれることがないので、カメラの撮像時に画像がブレたり、ボケたりすることがない。

さらにまた、レンズユニット２６Ａを変位させる際、無理な負荷がかかることがなく、レンズユニット２６Ａの変位について長期信頼性が保たれる。

１ カメラモジュールの駆動機構
１Ａ カメラモジュール
２ カバー
２Ａ 筐体
４ 調整板
５ 上部板バネ
５ａ 外枠部
５ｂ 内枠部
５ｃ スプリング部
５Ａ 第１位置決め孔
５Ｂ 第２位置決め孔
６ ヨーク
７ マグネット片
８ コイル
９ ホルダ
１１ 下部板バネ
１１ａ 外枠部
１１ｂ 内枠部
１１ｃ スプリング部
１１Ａ 第１位置決め孔
１１Ｂ 第２位置決め孔
１２ 導体（フレキシブルプリント基板など）
１３ ベース
１７ 連結部
１８ 幅広部
２０ 基体
２１ 中間支持体
２２ 赤外線カットガラス
２５ 撮像素子
２６ レンズ
２６Ａ レンズユニット
３０ 接着領域
３２ 湾曲部
３３ 直線部

Claims (6)

1. 筐体と、
   光学系を構成するレンズユニットと、
   筐体内に配置され、レンズユニットを収納保持してレンズユニットの光軸方向に移動可能なホルダと、
   ホルダに設けられたコイルと、
   筐体に設けられコイルに磁界を提供するヨーク及びマグネット片と、
   筐体とホルダとの間に介在されるとともに、上下方向に配置された一対の板バネとを備え、
   一対の板バネのバネ定数を各々ｋ_１、ｋ_２とした場合、
   ｋ_１≧ｋ_２、
   （ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
   としたことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構。
2. 一対の板バネは、ホルダの上方部に取付けられた上部板バネと、ホルダの下方部に取付けられた下部板バネとからなることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュールの駆動機構。
3. 各板バネは筐体側の外枠部と、ホルダ側の内枠部と、内枠部と外枠部との間の帯状スプリング部とを有することを特徴とする請求項１または２記載のカメラモジュールの駆動機構。
4. 筐体と、レンズユニットを収納するホルダとを有するカメラモジュールの駆動機構用板バネにおいて、
   カメラモジュールの駆動機構用板バネは一対の板バネからなり、
   一対の板バネのバネ定数を各々ｋ_１、ｋ_２とした場合、
   ｋ_１≧ｋ_２、
   （ｋ_１−ｋ_２）／ｋ_１≦０．１
   としたことを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネ。
5. 一対の板バネは、ホルダの上方部に取付けられた上部板バネと、ホルダの下方部に取付けられた下部板バネとからなることを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネ。
6. 各板バネは筐体側の外枠部と、ホルダ側の内枠部と、内枠部と外枠部との間の帯状スプリング部とを有することを特徴とするカメラモジュールの駆動機構用板バネ。

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