JP6444888B2

JP6444888B2 - レンズ駆動装置

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Publication number: JP6444888B2
Application number: JP2015555041A
Authority: JP
Inventors: 博之渡部; 晴彦万代; 一也熱田
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2018-12-26
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: US20160291284A1; JPWO2015099120A1; WO2015099120A1; CN105659137B; CN105659137A

Description

本発明は、レンズ駆動装置に関するものである。

コイルとマグネットを駆動部として備える電磁駆動式のレンズ駆動装置が知られている（下記特許文献１参照）。このレンズ駆動装置は、バネ部材を用いてレンズ枠を光軸方向に沿って弾性的に支持しており、駆動部（電磁アクチュエータ）の駆動力とバネ部材の弾性力が釣り合う位置でレンズ枠の光軸方向位置を可変調整している。

特開２００７−１３９８１０号公報

このようなレンズ駆動装置は、駆動部の無通電時に、バネ部材の付勢力によって結像面に近いベース部材でレンズ枠を保持するものと、一対のバネ部材の釣り合い位置で宙吊り状にレンズ枠を保持するものが知られている。

前者の場合は、比較的安定してレンズ枠を保持することができるが、ベース部材の保持面の加工精度によってはレンズ枠を駆動させる初期位置で光軸の傾き（初期チルト）が生じることになり、このような初期チルトが生じると良好なレンズの駆動性能が得られない問題がある。また、無通電時のレンズ枠の保持位置が無限遠位置より更に結像面側で保持されることになるので、フォーカス調整時にはそこからフォーカス位置までレンズ枠を移動させることになり、フォーカス調整時のストローク量が長くなる問題がある。

これに対して、後者の場合は、予めフォーカス調整の範囲内にレンズ枠が保持されているので、フォーカス調整時のストローク量を小さくすることができ、ベース部材の加工精度の影響を受けないので初期チルトをバネ部材の部品精度のみで管理することができる。しかしながら、無通電時のレンズ枠が安定的に保持されていないので、フォーカス調整の基準位置を安定した位置に設定することが困難な問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、レンズ駆動装置において、フォーカス調整時のストローク量を小さくすることができること、初期チルトを管理し易くすること、フォーカス調整の基準位置を安定した位置に設定することができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるレンズ駆動装置は、明細書に記載された発明のうち以下の構成を具備するものである。
レンズ枠と、ベース部材と、前記ベース部材に対して前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に移動可能に支持する支持部と、前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に駆動する駆動部と、前記レンズ枠をフォーカス位置に調整するように前記駆動部を制御するフォーカス制御部とを備え、前記支持部は、前記レンズ枠を弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持する弾性支持部材と、前記ベース部材に対して光軸と交差する方向に移動可能に支持され前記弾性支持部材を介して前記レンズ枠を支持する枠部材を備え、前記レンズ枠は、前記ベース部材上に設けた機械的なフォーカス基準位置に当接することを特徴とするレンズ駆動装置。

本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の基本構成を模式的に示した説明図である（（ａ）は駆動部が無通電時の状態を示しており、（ｂ１），（ｂ２）はフォーカス基準設定時の状態を示している。）。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（分解斜視図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（要部斜視図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（全体斜視図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（全体平面図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（（ａ）が図５におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）が図５におけるＢ−Ｂ断面図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の具体的な構成例を示した説明図（（ａ），（ｂ）は図５におけるＢ−Ｂ断面図）である。本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置を用いたカメラモジュール及び電子機器を示した説明図である。

本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置は、レンズ枠と、ベース部材と、ベース部材に対してレンズ枠を光軸方向に移動可能に支持する支持部と、レンズ枠を光軸方向に駆動する駆動部と、レンズ枠をフォーカス位置に調整するように駆動部を制御するフォーカス制御部とを備える。支持部は、駆動部の無通電時にレンズ枠を弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持する弾性支持部材を備えている。フォーカス制御部は、フォーカス基準設定時に駆動部を制御してレンズ枠を機械的なフォーカス基準位置に当接させる制御機能を備えている。

このようなレンズ駆動装置によると、駆動部の無通電時にレンズ枠をフォーカス調整範囲内の釣り合い位置で宙吊り状に支持するので、フォーカス調整時のストローク量を小さくすることができる。また、無通電時にベース部材上で保持することをしないので、ベース部材の加工精度の影響を受けること無く初期チルトを管理することができる。また、フォーカス基準設定時にレンズ枠を機械的なフォーカス基準位置に当接させるので、フォーカス調整の基準位置を安定した位置に設定することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の基本構成を模式的に示した説明図である。（ａ）は駆動部が無通電時の状態を示しており、（ｂ１），（ｂ２）はフォーカス基準設定時の状態を示している。

レンズ駆動装置１は、レンズ枠２、ベース部材３、支持部４、駆動部７、フォーカス制御部２０を備えている。レンズ枠２は光軸Ｏａを有するレンズバレル（図示省略）が装着されている。ベース部材３は支持部４を介してレンズ枠２を支持しており、レンズ枠２の光路に対応する開口３Ａを備えている。支持部４は、ベース部材３に対してレンズ枠２を光軸Ｏａ方向に移動可能に支持しており、レンズ枠２を光軸Ｏａに沿って弾性的に支持する弾性支持部材５を備えている。駆動部７は、例えばコイル７Ａとマグネット７Ｂを備えており、レンズ枠２を光軸Ｏａ方向に駆動する電磁アクチュエータを構成している。図示の例では、レンズ枠２にコイル７Ａが固定されており、支持部４の一部であってレンズ枠２を囲む環状ヨーク１１にマグネット７Ｂが固定されているムービングコイル方式であるが、レンズ枠２にマグネット７Ｂを固定して支持部４にコイル７Ａを固定したムービングマグネット方式であってもよい。

フォーカス制御部２０は、レンズ枠２をフォーカス位置に調整するように駆動部７を制御するものであり、レンズ枠２に装着されるレンズの結像面が撮像素子２１の受光面になるようにレンズ枠２の駆動制御がなされる。このフォーカス制御部２０は、例えば、撮像素子２１が出力する画像信号によってフォーカス制御信号を出力する制御回路２２によって構成することができる。

このようなレンズ駆動装置１は、駆動部７の無通電時には図１（ａ）に示すように、弾性支持部材５がレンズ枠２を弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持しており、この釣り合い位置は、レンズ枠２のフォーカス調整範囲内の位置になっている。弾性支持部材５は、駆動部７の無通電時にレンズ枠２を光軸方向の一端と他端で互いに引っ張り合った状態又は押し合った状態で宙吊り状に支持している。フォーカス調整時には、フォーカス制御部２０の出力によって駆動部７への給電がなされ、この釣り合い位置からフォーカス調整位置へレンズ枠２が移動し、駆動部７の駆動力と弾性支持部材５の弾性力が釣り合ったところでレンズ枠２を保持する。

これに対して、フォーカス制御部２０は、工場生産工程における設定やフォーカス調整前に行われる初期設定などで実行されるフォーカス基準設定時又はその他のタイミングに、フォーカス調整時より大きい電流を駆動部７に流して、レンズ枠２を機械的なフォーカス基準位置に当接させる機能を備えている。図１（ｂ１）は、フォーカス基準設定時の一例を示しており、機械的なフォーカス基準位置がベース部材３上の当接部３Ｈに設定されている。この場合には、フォーカス制御部２０の出力で駆動部７に最大電流が流れ、レンズ枠２はフォーカス調整範囲から外れたベース部材３上の当接部３Ｈに当接する。図１（ｂ２）は、フォーカス基準設定時の他の例を示している。この例では、レンズ駆動装置１がレンズ枠２と支持部４を覆うカバー部材１７を備えており、機械的なフォーカス位置がカバー部材１７の内面側に設定されている。この場合には、フォーカス制御部２０の出力で駆動部７に図１（ｂ１）の場合と逆向きの最大電流が流れ、レンズ枠２はフォーカス調整範囲から外れたカバー部材１７内面側の当接部１７Ｂに当接する。

図２〜図７は、本発明の実施形態に係るレンズ駆動装置の更に具体的な構成例を示している。図２が分解斜視図、図３が要部（カバー部材は取り外した状態）の斜視図、図４が全体（カバー部材を取り付けた状態）の斜視図、図５が全体（カバー部材を取り付けた状態）の平面図、図６は、（ａ）が図５におけるＡ−Ａ断面図、（ｂ）が図５におけるＢ−Ｂ断面図、図７は、（ａ），（ｂ）が図５におけるＢ−Ｂ断面図である。

この具体例におけるレンズ駆動装置１も前述したように、レンズ枠２、ベース部材３、支持部４、駆動部７を備えている。レンズバレル２Ｌが取り付けられるレンズ取付開口２Ａを備えるレンズ枠２は、光軸Ｏａに沿った一端側に上端取付部２Ｂ、他端側に下端取付部２Ｃが設けられている。また、レンズ枠２の側面２Ｄにはコイル保持部２Ｄ１が設けられている。このレンズ枠２は、支持部４を介してベース部材３に支持されている。

支持部４は、環状ヨーク１１、弾性支持部材５、ワイヤ柱６Ａ〜６Ｄによって構成されている。環状ヨーク１１は、レンズ枠２の周囲を囲む磁性体であり、図示の例では矩形状の枠部材によって構成され、その四隅に駆動部７の構成要素であるマグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）が取り付けられている。

弾性支持部材５は、環状ヨーク１１に対してレンズ枠２を光軸方向に沿って弾性支持しており、図示の例では、レンズ枠２の上端取付部２Ｂと環状ヨーク１１の上縁１１Ａとの間に取り付けられる上板バネ５Ａ，５Ｂと、レンズ枠２の下端取付部２Ｃと環状ヨーク１１の下縁１１Ｂとの間に取り付けられる下板バネ５Ｃによって構成されている。上板バネ５Ａ，５Ｂと下板バネ５Ｃは、駆動部７の無通電時にレンズ枠２を光軸方向の一端と他端で互いに引っ張り合った状態で宙吊り状に支持している。この例では、上板バネ５Ａ，５Ｂと下板バネ５Ｃは互いに引っ張り合った状態で宙吊り状に支持しているが、これに限らず互いに押し合った状態で宙吊り状に支持してもよい。

上板バネ５Ａ，５Ｂは、左右一対の部材が互いに電気的に絶縁された状態で配置されており、上板バネ５Ａは、レンズ枠取付部５Ａ１、環状ヨーク取付部５Ａ２，５Ａ３、ワイヤ柱取付部５Ａ４，５Ａ５、弾性変形部５Ａ６を備え、上板バネ５Ｂは、レンズ枠取付部５Ｂ１、環状ヨーク取付部５Ｂ２，５Ｂ３、ワイヤ柱取付部５Ｂ４，５Ｂ５、弾性変形部５Ｂ６を備えている。上板バネ５Ａ，５Ｂのレンズ枠取付部５Ａ１，５Ｂ１は、レンズ枠２の上端取付部２Ｂに取り付けられており、上板バネ５Ａ，５Ｂの環状ヨーク取付部５Ａ２，５Ａ３，５Ｂ２，５Ｂ３は環状ヨーク１１の上縁１１Ａに取り付けられている。また、下板バネ５Ｃは、一対のレンズ枠取付部５Ｃ１、環状の環状ヨーク取付部５Ｃ２、弾性変形部５Ｃ３を備えており、レンズ枠取付部５Ｃ１がレンズ枠２の下端取付部２Ｃに取り付けられ、環状ヨーク取付部５Ｃ２が環状ヨーク１１の下縁１１Ｂに取り付けられている。

複数のワイヤ柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、ベース部材３に対して環状ヨーク１１を光軸と交差する方向に沿って弾性支持しており、その上端部が環状ヨーク１１に取り付けられた上板バネ５Ａ，５Ｂのワイヤ柱取付部５Ａ４，５Ａ５，５Ｂ４，５Ｂ５に取り付けられており、下端部がベース部材３の四隅に設けられる保持枠３Ｇ内に取り付けられている。このワイヤ柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄは、ベース部材３上でレンズ枠２，環状ヨーク１１，弾性支持部材５を宙づり状に支持しており、ワイヤ柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄの弾性的な撓みによってレンズ枠２或いは環状ヨーク１１を光軸Ｏａと交差する方向に移動可能にしている。

駆動部７は、フォーカス駆動用コイル１３、振れ補正用コイル１４（１４Ａ，１４Ｂ）、マグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）によって、電磁アクチュエータを構成している。フォーカス駆動用コイル１３は、レンズ枠２の側面２Ｄにおけるコイル保持部２Ｄ１に巻かれており、環状ヨーク１１に取り付けられたマグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）と協働して、レンズ枠２を光軸Ｏａに沿って駆動する第１の電磁アクチュエータを構成している。マグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）は、レンズ枠２に対向する一面側がＮ，Ｓ極の一方であり、その裏面側がＮ，Ｓ極の他方になっており、一面側からフォーカス駆動用コイル１３を横切って裏面側に至る磁路が形成されている。この磁路を形成するためにマグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ）の裏面側には板状ヨーク１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄが配置されている。

振れ補正用コイル１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、ベース部材３における２つのコイル保持部３Ｅにそれぞれ保持されており、環状ヨーク１１に取り付けられたマグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ）と協働して、レンズ枠２を光軸Ｏａと交差する方向に駆動する第２の電磁アクチュエータを構成している。振れ補正用コイル１４Ａ，１４Ｂは、一対の直線部を有する長円状に巻かれており、光軸Ｏａと交差する平面内で互いに異なる方向に延びた直線部を有している。そして、マグネット１５（１５Ａ，１５Ｂ）は、その一方の極から振れ補正用コイル１４（１４Ａ，１４Ｂ）の一方の直線部を光軸方向に沿って横切った後他方の直線部を逆向きに横切って他方の極に戻る磁路を形成している。

ベース部材３は、レンズ枠２のレンズ取付開口２Ａに対向した開口３Ａの周囲に複数の接続端子８を備えている。図示の例では、ベース部材３は、環状ヨーク１１に対応する矩形状に形成されており、その四隅にワイヤ柱６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを保持する保持枠３Ｇが形成されている。また、環状ヨーク１１と対向する面には、前述したコイル保持部３Ｅと共にホール素子保持部３Ｆが設けられ、さらにレンズ枠２の下端が当接する当接部３Ｈが設けられている。２箇所のホール素子保持部３Ｆには、回路基板１６Ａに実装されたホール素子（位置検出素子）１６がそれぞれ設置される。２つのホール素子１６は、光軸Ｏａと交差する平面内で互いに異なる方向に向いており、環状ヨーク１１に取り付けられたマグネット１５Ｃ，１５Ｄに対向して配置されている。

ベース部材３に配置される複数の接続端子８は、樹脂材などで形成されるベース部材３に独立して埋め込み形成（インサート成形）されており、一部がレンズ枠２側で露出し、他の一部がベース部材３の側面３Ｂ又は背面３Ｃに露出して外部接続面８０を構成している。複数の接続端子８は、ベース部材３上で振れ補正用コイル１４Ａ，１４Ｂやレンズ枠２の位置検出を行うホール素子１６に接続されている。また、ワイヤ柱６Ａ，６Ｄが給電経路なって、その端部が保持枠３Ｇ内で接続端子８に接続されており、ワイヤ柱６Ａ，６Ｄから上板バネ５Ａ，５Ｂを経由してフォーカス駆動用コイル１３に至る給電経路が形成されている。ベース部材３に設けた接続端子８の外部接続面８０には、図示省略した給電源や制御回路が接続される。

レンズ駆動装置１は、レンズ枠２，支持部４，駆動部７を覆うカバー部材１７を備えており、電磁シールド機能を有するカバー部材１７で駆動部７を覆うことで、駆動部７から外部に漏れる電磁ノイズを抑制している。このカバー部材１７は、レンズバレル２Ｌに光を取り込む開口１７Ａを備えており、この開口１７Ａの周囲がレンズ枠２の上端に対向する天井部（当接部）になっている。

図６及び図７によって、レンズ駆動装置１のフォーカス制御機能を説明する。レンズ駆動装置１は、駆動部７におけるフォーカス駆動用コイル１３の無通電時に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、レンズ枠２の下端がベース部材３の当接部３Ｈから離れ、レンズ枠２の上端（当接部２Ｅ）がカバー部材１７の内面から離れて、レンズ枠２は弾性支持部材５（上板バネ５Ａ，５Ｂと下板バネ５Ｃ）の弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持されている。この状態で、図示省略したフォーカス制御部のフォーカス調整出力に応じてフォーカス駆動用コイル１３に所定の電流が供給されると、駆動部７の駆動力と弾性支持部材５の弾性力が釣り合うフォーカス位置でレンズ枠２が保持される。この際、フォーカス調整前のレンズ枠２の位置がフォーカス調整範囲内に宙吊り状に支持されているので、小さいストローク量で速やかなフォーカス調整が可能になる。

これに対して、工場生産工程における設定やフォーカス調整前に行われる初期設定などで実行されるフォーカス基準設定時又はその他のタイミングには、図示省略したフォーカス制御部の出力によって駆動部７にフォーカス調整範囲を超えた最大電流が供給される。これによって、図７（ａ）に示すように、レンズ枠２の下端がベース部材３の当接部３Ｈに当接する状態になる。このようにレンズ枠２を当接部３Ｈに当接させることで、レンズ枠２は機械的なフォーカス基準位置に保持された状態になる。この状態でフォーカス制御部における基準値の設定や補正を行うことで、安定した基準値を設定することができる。

図７（ｂ）に示す例は、カバー部材１７の内面にレンズ枠２の上端における当接部２Ｅを当接させることで、レンズ枠２を機械的なフォーカス基準位置に保持している。この場合は図示省略したフォーカス制御部の出力で駆動部７に図７（ａ）の場合と逆向きの最大電流が供給されることになる。レンズ駆動装置１は、フォーカス制御部がこのような機能を有しているので、フォーカス調整における基準値の設定や補正を高い精度で行うことができ、高い精度でのフォーカス調整が可能になる。

図８は、レンズ駆動装置を備えたカメラモジュール及び電子機器の例を示している。レンズ駆動装置１は、図８に示すような、カメラモジュール１００或いはカメラモジュール１００を備えた電子機器２００（携帯電話，スマートフォン，タブレット型ＰＣ，ノート型ＰＣなど）に装着される。レンズ駆動装置１を備えたカメラモジュール１００や電子機器２００は、レンズ駆動装置１の特徴によって高性能のフォーカス制御が可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

Claims

レンズ枠と、ベース部材と、前記ベース部材に対して前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に移動可能に支持する支持部と、前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に駆動する駆動部と、前記レンズ枠をフォーカス位置に調整するように前記駆動部を制御するフォーカス制御部とを備え、
前記支持部は、前記レンズ枠を弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持する弾性支持部材と、前記ベース部材に対して光軸と交差する方向に移動可能に支持され前記弾性支持部材を介して前記レンズ枠を支持する枠部材を備え、
前記レンズ枠は、前記ベース部材上に設けた機械的なフォーカス基準位置に当接することを特徴とするレンズ駆動装置。
前記弾性支持部材は、前記駆動部の無通電時に前記レンズ枠を光軸方向の一端と他端で互いに引っ張り合った状態又は押し合った状態で宙吊り状に支持することを特徴とする請求項１記載のレンズ駆動装置。
前記機械的なフォーカス基準位置となる当接部が、前記ベース部材の開口の周囲に軸対称に複数配置され、複数の前記当接部の間に前記駆動部への給電経路を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のレンズ駆動装置。
前記給電経路には、フォーカス駆動用コイルと振れ補正用コイルが接続されることを特徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
前記フォーカス制御部は、前記レンズ枠を前記ベース部材に設けた機械的なフォーカス基準位置に当接させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のレンズ駆動装置。
レンズ枠と、ベース部材と、前記ベース部材に対して前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に移動可能に支持する支持部と、前記レンズ枠を光軸方向と光軸方向に交差する方向に駆動する駆動部と、前記レンズ枠をフォーカス位置に調整するように前記駆動部を制御するフォーカス制御部と、前記レンズ枠と前記支持部を覆うカバー部材を備え、
前記支持部は、前記レンズ枠を弾性的な釣り合い位置で宙吊り状に支持する弾性支持部材と、前記ベース部材に対して光軸と交差する方向に移動可能に支持され前記弾性支持部材を介して前記レンズ枠を支持する枠部材を備え、
前記フォーカス制御部は、前記レンズ枠を前記カバー部材に設けた機械的なフォーカス基準位置に当接させることを特徴とするレンズ駆動装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えたカメラモジュール。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のレンズ駆動装置を備えた電子機器。