JP2013122557A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールの薄型化を達成しかつ手振れを防止する。
【解決手段】四角形状のフレーム２内にレンズホルダ３を受容し、一端がフレームに固定され、その固定部からフレームの２辺に沿うようにＬ字状に延出されかつ延出端となる他端がレンズホルダに固着されたアーム１１ｂによりレンズホルダを弾性支持する。レンズホルダには光軸Ｃ周りにフォーカシングコイル７を巻回し、フォーカシングコイルの外側に、フォーカス方向のＺ軸に直交しかつ互いに直交する２軸のＸ・Ｙ方向駆動用コイル８・９を設ける。フレームの４辺には永久磁石６を配設する。レンズホルダを支持するアームの固定側（一端）と可動側（他端）とが光軸を挟んで対称に位置することにより、アーム長が長くなり、それによりアームの撓みの自由度が大きくなるため、レンズホルダを、光軸方向のみならず、上記２軸方向へも大きく変位させることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自動焦点制御機能を備えたカメラモジュールに関するものである。

近年、携帯電話等の携帯機器にカメラ機能を備えたものがあり、そのような携帯機器の小型薄型化に応じて、搭載されるカメラモジュールにも、小型化、薄型化及び高性能化が要求されている。

小型化、薄型化及び高性能化に対応し得るカメラモジュールとして、レンズを支持するレンズホルダを、携帯機器側に固定される支持ベースに板状弾性体を介して支持し、レンズホルダには電磁コイルを設け、支持ベースには永久磁石を設けたものがある。そして、板状弾性体を導電材により形成してコイルへの通電を行い、レンズホルダを磁気的吸引・反発により変位させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特許第４１７５４２号公報

上記特許文献１のものでは、レンズホルダをレンズの光軸方向に移動可能に外囲する中空形状の支持ベースを設け、板状弾性体が、レンズホルダに固着された円環部と、円環部と支持ベースとを弾性支持する少なくとも１個の屈曲部を有する複数のアームとを有し、アームが、磁石の配列方向に沿って隣接する磁石間から、磁石の配列方向に沿って隣接する別の磁石間にわたって配置されている。これにより、レンズの光軸方向における板状弾性体の位置が磁石の厚さ等に依存しない構成となり、大幅に薄型化し得る。

一方、小型かつ軽量の携帯機器によるカメラ撮影では、撮影時に手振れが生じる可能性がある。手振れは、レンズの光軸方向であるフォーカシング方向に交差する方向に大きく生じる。上記特許文献１のものでは、レンズホルダをフォーカシング方向（レンズの光軸方向）に移動可能に支持する構造であるため、その支持構造では手振れ抑制の制御を行うことが困難であった。

本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、薄型化を達成しかつ手振れを防止し得るように構成されたカメラモジュールを提供することにある。

本発明のカメラモジュールは、カメラ用のレンズを一体的に保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを外囲する環状の枠体と、前記枠体に固定されかつ前記レンズホルダを弾性支持するための弾性体と、前記枠体に設けられた永久磁石と、前記レンズホルダに対して前記光軸周りに巻回されたフォーカシングコイルとを有するカメラモジュールであって、前記永久磁石は、前記レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する２軸方向にそれぞれ配置された少なくとも４つの磁石からなり、前記レンズホルダを前記２軸方向に磁気駆動するべく、前記４つの磁石に対応して前記レンズホルダに一体的に設けられた少なくとも４つの２軸駆動用コイルを有し、前記弾性体は、前記枠体から前記レンズホルダを略半周外囲するように曲成されかつ前記光軸に対して対角位置に配設された少なくとも一対のアームを有する構成とする。

本発明によれば、レンズの光軸方向にレンズホルダを駆動するためのフォーカシングコイルの他に、レンズホルダを光軸に直交しかつ互いに直交する２軸方向に駆動するための２軸駆動用コイルを設ける。また、レンズホルダを弾性支持する弾性体を、枠体に固定される一端からレンズホルダに結合される他端にレンズホルダを略半周外囲して至るように曲成されかつ光軸に対して対称に形成された少なくとも一対のアームを有する形状に形成する。これにより、弾性体をレンズホルダの光軸方向に突出させることなく配設でき、全体の薄型化が可能である。そして、レンズホルダを支持するアームの固定側（一端）と可動側（他端）とが光軸を挟んで対角位置に位置することにより、アーム長が長くなり、それによりアームの撓みの自由度が大きくなるため、レンズホルダを、光軸方向のみならず、上記２軸方向へも大きく変位させることができるようになり、光軸に直交する方向となる手振れを、上記２軸駆動用コイルへの通電制御により容易に抑制し得る。

本発明によるカメラモジュールの要部を示す全体斜視図である。 図１の矢印II−II線に沿って見た要部断面図である。 図２の矢印III−III線に沿って見た断面図である。 図１の各カバー４・５を除いたカメラモジュールの組立分解斜視図である。 図１のフレーム２及び上下のカバー４・５を除いて示す斜視図である。 レンズホルダ３及び上側の弾性体１１を光軸Ｃ方向から見た平面図である。 ３種類のコイルに対する通電要領を示す斜視図であり、（ａ）はフォーカシングコイルに関し、（ｂ）はＸ・Ｙ方向駆動用コイルに関する図である。 （ａ）はフォーカシング方向（Ｚ軸方向）の駆動制御要領を示す模式的説明図であり、（ｂ）はＹ軸方向の駆動制御要領を示す模式的説明図である。

前記課題を解決するためになされた第１の発明は、カメラ用のレンズを一体的に保持するレンズホルダと、前記レンズホルダを外囲する環状の枠体と、一端が前記枠体に固定されかつ他端が前記レンズホルダに結合された弾性体と、前記枠体の内周面に設けられた永久磁石と、前記レンズホルダに対して前記光軸周りに巻回されたフォーカシングコイルとを有するカメラモジュールであって、前記永久磁石は、前記レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する２軸方向にそれぞれ配置された少なくとも４つの磁石からなり、前記レンズホルダを前記２軸方向に磁気駆動するべく、前記４つの磁石に対応して前記レンズホルダに一体的に設けられた少なくとも４つの２軸駆動用コイルを有し、前記弾性体は、前記一端から前記レンズホルダを略半周外囲して前記他端に至るように曲成されかつ前記光軸に対して対称に形成された少なくとも一対のアームを有する構成とする。

これによると、レンズの光軸方向にレンズホルダを駆動するためのフォーカシングコイルの他に、レンズホルダを光軸に直交しかつ互いに直交する２軸方向に駆動するための２軸駆動用コイルを設ける。また、レンズホルダを弾性支持する弾性体を、枠体に固定される一端からレンズホルダに結合される他端にレンズホルダを略半周外囲して至るように曲成されかつ光軸に対して対角位置に配設された少なくとも一対のアームを有する形状に形成する。これにより、弾性体をレンズホルダの光軸方向に突出させることなく配設でき、全体の薄型化が可能である。そして、レンズホルダを支持するアームの固定側（一端）と可動側（他端）とが光軸を挟んで対角位置に位置することにより、アーム長が長くなり、それによりアームの撓みの自由度が大きくなるため、レンズホルダを、光軸方向のみならず、上記２軸方向へも大きく変位させることができるようになり、光軸に直交する方向となる手振れを、上記２軸駆動用コイルへの通電制御により容易に抑制し得る。

また、第２の発明は、前記第１の発明において、前記アームが、前記２軸に沿って延在するようにＬ字状に形成されている構成とする。

これによると、Ｌ字状の曲折部分を支点とするようにアームが弾性変形し得るため、レンズホルダの光軸に直交する２軸方向への変位が容易となる。

また、第３の発明は、前記第１または第２の発明において、前記弾性体は、前記枠体に固定される環状部分と、前記環状部分の内周側に延出された前記アームとを一体的に有し、かつ前記アームを前記各コイルへの通電線として用いるべく導電体からなり、さらに前記レンズホルダを前記光軸方向から挟むように一対配設され、前記環状部分が、前記アームの数と同数に分断されている構成とする。

これによると、光軸方向であるフォーカシング方向への駆動用と光軸に直交する２軸方向への駆動用に計３種類の駆動コイルをレンズホルダに配設した場合に、それぞれ正負の通電を行うためには計６本の通電路が必要となるが、弾性体を導電体により形成しかつ光軸方向に一対配設したことから、例えば各弾性体に４本のアームを形成することにより、計８本の通電路が確保されるため、別途配線を行うことなく、３軸方向への駆動用コイルに対する通電路をアームのみで確保し得る。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明によるカメラモジュールの要部を示す全体斜視図であり、図２は、図１の矢印II−II線に沿って見た要部断面図であり、図３は、図２の矢印III−III線に沿って見た断面図である。本カメラモジュール１は、携帯電話等の携帯機器（図示省略）に内蔵されて使用されるのに適する。

カメラモジュール１は、枠体としての正四角形の枠状のフレーム２と、フレーム２内に配置されかつレンズＬを保持するレンズホルダ３と、フレーム２をレンズＬの光軸Ｃ方向両側から挟むようにフレーム２に固着されたトップカバー４及びボトムカバー５とを有する。これら各部品は合成樹脂材を成形して形成されている。なお、以下の説明において、静止状態における光軸ＣをＺ軸とし、そのＺ軸に直交しかつ互いに直交する２軸をＸ軸・Ｙ軸とする。また、フォーカシング方向は光軸Ｃの方向である。

図４は、図１の各カバー４・５を除いたカメラモジュールの組立分解斜視図である。フレーム２の４辺となる部分の内周面には、各辺の長手方向に沿って４本の棒状永久磁石６がそれぞれ固着される。４本の磁石６は、２本ずつＸ軸とＹ軸とにそれぞれ平行に延在する。

レンズホルダ３は、光軸Ｃ方向から見て正四角形状の胴体部３ａと、胴体部３ａから光軸Ｃ方向の図における上方かつ同軸に突出する円筒部３ｂとを有する形状に形成され、４本の磁石６の配置により形成される正四角形の内側に一定の隙間をもって受容される。胴体部３ａの光軸Ｃ周りの外周部には断面コ字形の周方向溝３ｃが形成されている。周方向溝３ｃには胴体部３ａを光軸Ｃ周りに外囲する向きに巻回されたフォーカシングコイル７が受容されている。

なお、図２に示されるように、レンズホルダ３は光軸Ｃの両方向に開口する中空形状に形成されている。レンズホルダ３の中空形状内には、本図示例ではレンズＬを構成する５枚組レンズが配設されている。なお、図２における光軸Ｃ方向の上側が被撮影側であり、相反する下側に例えば撮像素子１０が配設される。

上記したように巻回されたフォーカシングコイル７は、組立状態で４本の磁石６にそれぞれ正対する４辺を有する略正四角形に巻回されている。そのフォーカシングコイル７における４辺に相当する部分の各外周面には、２軸駆動用コイルとして一対のＸ方向駆動コイル８がＸ軸に沿う両面となる部分にそれぞれ例えば接着剤により固着されており、同じく２軸駆動用コイルとして一対のＹ方向駆動コイル９がＹ軸に沿う両面となる部分にそれぞれ例えば接着剤により固着されている。なお、各コイル８・９は、それぞれ対応するＹ軸・Ｘ軸方向の各軸線周りに巻回されている。

また、レンズホルダ３をフレーム２に対して弾性支持するための上下一対の弾性体１１が設けられている。両弾性体１１は、同一形状に形成され、図４に示されるように一方が裏返して用いられ、フレーム２及びレンズホルダ３を光軸Ｃの両方向から挟むように配設される。なお、弾性体１１は、組立前の形状である。

弾性体１１は、ベリリウム銅やりん青銅等のばね性を有しかつ導電性の金属板を例えば打ち抜き加工して、図４に示される組立前の形態では、Ｚ軸方向から見て、フレーム２と同一外形となる正四角形状の環状部分１１ａと、環状部分１１ａの内側に形成された４本のＬ字状アーム１１ｂとを一体に有する形状に形成されている。アーム１１ｂは、環状部分１１ａの四角形状における角部近傍からＸ軸またはＹ軸方向の一辺に沿って延出され、さらに隣接する一辺との角部で曲成され、その隣接する一辺に沿ってＹ軸またはＸ軸方向に延出され、全体として細幅のＬ字形に形成されている。また、各アーム１１ｂは、環状部分１１ａの４つの角部からそれぞれ上記したようにかつＺ軸周りの同一方向に延出されている。

図４に示されるように、フレーム２の各辺に相当する部分の中央部分には、Ｚ軸の両方向に凹設された各凹部２ａがそれぞれ設けられている。弾性体１１の正四角形状の環状部分１１ａは、フレーム２のＺ軸方向に向いた上面２ｂ及び下面２ｃに例えば接着剤により接着される。これにより、アーム１１ｂの一端である環状部分１１ａ側がフレーム２に固着される。

図５は、図１のフレーム２及び上下のカバー４・５を除いて示す斜視図であり、図６は、レンズホルダ３及び上側の弾性体１１を光軸Ｃ方向から見た平面図である。アーム１１ｂは、上記したように環状部分１１ａに沿ってＬ字状に延出し、その延出端からレンズホルダ３の胴体部３ａに至るように曲折されている。アーム１１ｂの胴体部３ａに至る部分には、アーム１１ｂのＬ字状に延在する部分よりも拡幅された固着片１１ｃが形成されている。両弾性体１１の各固着片１１ｃは、胴体部３ａの光軸Ｃ方向に向いた上面３ｃ及び下面３ｄのそれぞれ対応位置に例えば接着剤により接着される。これにより、アーム１１ｂの他端である固着片１１ｃがレンズホルダ３に固着される。

このようにして、レンズホルダ３がフレーム２に対してアーム１１ｂ（弾性体１１）を介して弾性支持される。上記したように四角形状の環状部分１１ａの２辺に沿うＬ字状にアーム１１ｂが形成されていることから、弾性体１１のフレーム２側固定端とレンズホルダ３側固定端とは光軸Ｃに対して対角位置に位置する。アーム１１ｂの全長はレンズホルダ３の２辺分（半周分）に相当し、例えば長さ以外の条件を同じにした場合に、２辺分より短いものに対してアーム１１ｂが３軸方向に撓み易くなる。これにより、レンズホルダ３を、フォーカシング方向（光軸Ｃ方向）のみならず、光軸ＣであるＺ軸に直交しかつ互いに直交するＸ軸・Ｙ軸の２軸方向にも変位可能にアーム１１ｂにより弾性支持し得る。

また、弾性体１１の環状部分１１ａは、フレーム２に固着された状態で正四角形状の各辺に相当する部分において、凹部２ａを利用して差し込まれる図示されない工具により切断される。切断箇所は４辺に対応して４箇所であり、図６に示されるように、４本のアーム１１ｂがそれぞれ独立した状態に分断される。なお、図５では説明上フレーム２及び上下のカバー４・５を除いた状態を示しているが、上記環状部分１１ａの切断は、環状部分１１ａを上記したようにフレーム２に固着した後に行われる。

弾性体１１には、環状部分１１ａから外方に突出する突出片１１ｄが、分断された各アーム１１ｂと対になる４箇所に形成されている。突出片１１ｄは、図１に示されるように組立状態でフレーム２の外方に突出する。また、アーム１１ｂの固着片１１ｃには、固着片１１ｃの側部にスリットを形成するように短く延出された係止片１１ｅが形成されている。

図７は、３種類のコイル７〜９に対する通電要領を示す斜視図であり、（ａ）はフォーカシングコイルに関し、（ｂ）はＸ・Ｙ方向駆動用コイルに関する。上記したように本カメラモジュール１は、フォーカシング方向（Ｚ軸）に加えて、他の直交する２軸方向（Ｘ軸・Ｙ軸）にもレンズホルダ３を変位可能に弾性支持し、それら３軸方向に磁気駆動制御し得るものである。したがって、３種類のコイル７〜９への独立した通電を行うためには３系統の配線が必要であり、各アーム１１ｂを通電線として用いる場合には正負の２本を１組として３組すなわち６本のアーム１１ｂを使用することになる。上記したように光軸Ｃ方向の両側にそれぞれ弾性体１１が配設されており、１枚の弾性体１１により４本のアーム１１ｂが形成される。これにより、アーム１１ｂの総数は８本となり、３種類のコイル７〜９に必要な６本の通電線を何等問題無く確保し得る。

図７（ａ）に示されるように、上側の弾性体１１の２本のアーム１１ｂがフォーカシングコイル７用の通電線として用いられ、対応する各突出片１１ｄにフォーカシング用駆動回路Ｖｆからの正負の電源線が接続される。また、図７（ｂ）に示されるように、下側の弾性体１１の４本のアーム１１ｂの２本ずつがＸ方向駆動コイル８用及びＹ方向駆動コイル９用として用いられる。それぞれの対応する各突出片１１ｄに、Ｘ方向駆動回路Ｖｘ及びＹ方向駆動回路Ｖｙの各正負の電源線が接続される。これにより、３軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）方向にそれぞれ独立した駆動制御を行うことができる。

図８（ａ）はフォーカシング方向（Ｚ軸方向）の駆動制御要領を示す模式的説明図であり、（ｂ）はＹ軸方向の駆動制御要領を示す模式的説明図である。上記したように携帯機器に搭載されたカメラモジュール１において、撮影時に手振れが生じる場合がある。手振れの検出は、例えば公知の加速度センサによる検出や、撮像素子１０による公知の画像処理等により行うことができる。なお、磁石６のＮＳ極は図に示されるものを例として説明する。

フォーカシング方向にレンズＬを変位させる場合について、例えば図８（ａ）のＺ軸方向上側に変位させる場合には、フォーカシングコイル７に、Ｚ軸方向上側（被撮影側）から見て反時計回りに電流Ｉｚを制御目標値に応じて流す。この場合には、図の白抜き矢印Ｆｆに示されるようにレンズホルダ３がＺ軸方向上側に変位し、フォーカシング調節が行われる。レンズホルダ３をＺ軸方向下側に変位させる場合には電流Ｉｚの流す向きを逆にすればよい。

次に、手振れがＹ軸方向に生じた場合について、Ｚ軸方向上側（被撮影側）から見た図８（ｂ）を参照して説明する。なお、図８（ｂ）では見易くするためにＸ方向駆動コイル８及び対応する磁石６等を省略している。

レンズＬを図のＹ軸方向上側に変位させる場合には、Ｙ方向駆動コイル９に対応する磁石６側から見て反時計回りに電流Ｉｙを制御量に応じて流す。この場合には、図の白抜き矢印Ｆｙに示されるようにレンズホルダ３がＹ軸方向上側に変位する。レンズホルダ３をＹ軸方向下側に変位させる場合には電流Ｉｙの流す向きを逆にすればよく、そのような電流Ｉｙの制御により、Ｙ軸方向の手振れを抑制し得る。

なお、Ｘ軸方向の手振れに対しては、Ｘ方向駆動コイル８に電流を流すことになり、その制御要領は上記Ｙ軸方向についてと同様であり、その説明を省略する。

このように、レンズホルダ３をフォーカシング方向に変位可能に弾性支持するようにしたカメラモジュールを携帯機器で使用する場合に、手振れによりレンズホルダ３がフォーカシング方向に直交する方向に変位し易いが、上記したようにレンズホルダ３をフォーカシング方向に直交する２軸（Ｘ・Ｙ軸）方向に変位かつ駆動制御可能にしたことから、手振れを抑制し得る。

また、レンズホルダ３を光軸Ｃ方向の両側から挟むように弾性体１１を配設している。それにより、レンズホルダ３を光軸Ｃ方向に対して平行リンク的に支持することになり、フォーカシング方向の変位において光軸Ｃ（Ｚ軸）のずれを防止し得る。弾性体１１は板状に形成されており、レンズホルダ３の光軸Ｃ方向の厚さ内に収まるように設けられていることから、カメラモジュール１の薄型化に何等悪影響を及ぼすことがない。また、手振れ防止用の各駆動コイル８・９もフォーカシングコイル７の光軸Ｃ方向の幅内に収まるように配設されており、各駆動コイル８・９の追加が薄型化や小型化に対する大きな阻害要因となることはない。

また、レンズホルダ３の光軸Ｃ周りに９０度間隔となる４点を４本のアーム１１ｂの各一端で支持すると共に、４本のアーム１１ｂの各他端を上記各点（固着片１１ｃ）に対してそれぞれ対角となる位置でフレーム２に固定している。このため、上記したようにアーム１１ｂをできるだけ長くすることができるため、レンズホルダ３を、Ｘ・Ｙ軸方向に変位させる場合にレンズホルダ３の光軸Ｃ周りの回転をアーム１１ｂの長さにより吸収し得る。これにより、レンズホルダ３がＸ・Ｙ軸方向へ平行移動可能になり、各軸方向への制御が容易かつ高精度化し得る。

なお、上記実施形態では、上下２枚の弾性体１１の一方を裏返して、レンズホルダ３を挟むように対向させて配設している。これにより、上下のアーム１１ｂ同士がレンズホルダ３を光軸Ｃ周りの正逆方向に延出するようになるため、フォーカス方向への変位においてレンズホルダ３が光軸Ｃ周りのいずれか一方に回転することが防止される。

また、Ｘ方向駆動コイル８・Ｙ方向駆動コイル９は４辺の各辺に２個ずつ配設したが、対角位置に１個ずつ配設するようにしてもよい。なお、上記実施形態のように各辺に２個ずつで、各方向（Ｘ軸方向・Ｙ軸方向）用にそれぞれ４個ずつ配設することにより、バランス良く駆動し得る。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

本発明にかかるカメラモジュールは、手振れを容易に防止でき、携帯電話等の携帯機器に搭載して用いられる場合に有用である。

１ カメラモジュール
２ フレーム
３ レンズホルダ
６ 磁石
７ フォーカシングコイル
８ Ｘ方向駆動用コイル
９ Ｙ方向駆動用コイル
１１ 弾性体
１１ａ 環状部分
１１ｂ アーム

Claims (3)

1. カメラ用のレンズを一体的に保持するレンズホルダと、
   前記レンズホルダを外囲する環状の枠体と、
   前記枠体に固定されかつ前記レンズホルダを弾性支持するための弾性体と、
   前記枠体に設けられた永久磁石と、
   前記レンズホルダに対して前記光軸周りに巻回されたフォーカシングコイルとを有するカメラモジュールであって、
   前記永久磁石は、前記レンズの光軸に直交しかつ互いに直交する２軸方向にそれぞれ配置された少なくとも４つの磁石からなり、
   前記レンズホルダを前記２軸方向に磁気駆動するべく、前記４つの磁石に対応して前記レンズホルダに一体的に設けられた少なくとも４つの２軸駆動用コイルを有し、
   前記弾性体は、前記枠体から前記レンズホルダを略半周外囲するように曲成されかつ前記光軸に対して対角位置に配設された少なくとも一対のアームを有することを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記アームが、前記２軸に沿って延在するようにＬ字状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記弾性体は、前記枠体に固定される環状部分と、前記環状部分の内周側に延出された前記アームとを一体的に有し、かつ前記アームを前記各コイルへの通電線として用いるべく導電体からなり、さらに前記レンズホルダを前記光軸方向から挟むように一対配設され、
   前記環状部分が、前記アームの数と同数に分断されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。

Images