JP6982147B1

JP6982147B1 - レンズ支持装置

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Publication number: JP6982147B1
Application number: JP2020138030A
Authority: JP
Inventors: 研二坂; 光山越
Original assignee: Totoku Electric Co Ltd
Current assignee: Totoku Electric Co Ltd
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2040-08-18
Also published as: JP2022034297A

Abstract

【課題】重量が増した可動部を確実に支持しつつ、耐久性を兼ね備えたレンズ支持装置を提供する。【解決手段】固定部１２と、レンズを有し、支持機構１６により、固定部に対してレンズの光軸方向と垂直な方向に移動可能に支持される可動部１４と、を備え、支持機構は、弾性を有する複数の単線が並行に集合化されたサスペンションワイヤ１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、サスペンションワイヤの一端が接続される固定部における第１の接続部２０と、サスペンションワイヤの他端が接続される可動部における第２の接続部２２とを有し、サスペンションワイヤの複数の単線は第１の接続部と第２の接続部のみで互いに固定されている。【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話のカメラモジュールなどにおけるレンズ支持装置に関する。

特許文献１（特開２０１８−７２７７６号公報）に示されるように、携帯電話のカメラ
モジュールなどに用いられるための小型のレンズ支持装置が開発されている。このような
小型レンズ支持装置では、レンズを有する可動部が回路基板を有する固定部に電気的に接
続され、かつ可動部が固定部に対して相対移動できるように構成されている。このような
電気的接続と相対移動を可能にするために、可動部と固定部は弾性変形可能な導電性のサ
スペンションワイヤにより支持されている。

このようなサスペンションワイヤには、「レンズ（可動部）を高精度に支持すること」
、「アクチュエータでの動作のために適切な剛性（反力）を有していること」、「可動部
の繰り返し動作および落下による衝撃などの作用環境に耐えうる耐久性を有していること
」、「可動部への給電を効率的に行うこと」などの特性が求められる。特に最近では、携
帯電話等のカメラモジュールの高機能化（例えば、光学手振れ補正機能（ＯＩＳ）搭載）
で、レンズが大きくなったり、レンズの枚数が増えたりしてサスペンションワイヤが支持
すべき可動部の重量が大きくなっており、サスペンションワイヤの疲労耐久性の向上が求
められている。

そのため、サスペンションワイヤの各種特性を向上させるため、特許文献２（特開２０
０３−１６８２２９号公報）、特許文献３（特開２００１−２７３６５２号公報）に示さ
れるようにサスペンションワイヤについて種々検討がなされてきた。
特許文献２に記載のサスペンションワイヤは、経年変化を少なくし、安定的な信号読取
を可能にするために銅銀合金の撚線が用いられている。
また、特許文献３に記載のサスペンションワイヤは、光ディスクドライブ用ピックアッ
プレンズに搭載するためのサスペンションワイヤである。このサスペンションワイヤは、
トラッキング方向の動作感度をフォーカシング方向の動作感度よりも上げるために、ハン
ダで被覆されたワイヤを複数本並行して全長に亙って接着固定することで、サスペンショ
ンワイヤの横方向（トラッキング方向）と縦方向（フォーカシング方向）とのバネ定数を
変更することが記載されている。

特開２０１８−７２７７６号公報特開２００３−１６８２２９号公報特開２００１−２７３６５２号公報

特許文献１に記載の従来の単線サスペンションワイヤでは耐久性に問題があり、単純に
単線の径を太くするとサスペンションワイヤの剛性（反力）が上がりすぎてアクチュエー
タの感度が下がってしまうという課題がある。
また、特許文献２、特許文献３のサスペンションワイヤの場合、複数本の素線同士が相
互に密着して固定された構造をなしている。したがって広義にみれば単線と同じであり、
耐久性を上げようとすると特許文献１と同様に断面積を大きくするしかなく、この断面積
を大きくすると、やはり剛性（反力）が上がりすぎてしまうという課題がある。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、重量が増
した可動部を確実に支持しつつ、耐久性を兼ね備えたレンズ支持装置を提供することにあ
る。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るレンズ支持装置は、固定部と、レンズを有し、支持機構により
、前記固定部に対して前記レンズの光軸方向と垂直な方向に移動可能に支持される可動部
と、を備え、前記支持機構は、弾性を有する複数の素線が並行に集合化されたサスペンシ
ョンワイヤと、前記サスペンションワイヤの一端が接続される前記固定部における第１の
接続部と、前記サスペンションワイヤの他端が接続される前記可動部における第２の接続
部とを有し、前記サスペンションワイヤの前記複数の素線は前記第１の接続部と前記第２
の接続部のみで互いに固定されていることを特徴とする。

前記サスペンションワイヤは、２本以上７本以下の素線を集合化して構成することがで
きる。
前記サスペンションワイヤは、外周に位置し、かつ隣り合う素線の横断面の中心点を結
んだ直線がほぼ正多角形をなすように配置して構成することができる。
前記複数の素線のうち、少なくとも１本の素線を他の素線と異なる材質および／または
形状をなす素線とすることができる。

前記第１の接続部および前記第２の接続部において、前記複数の素線の端部が一体化さ
れたサスペンションワイヤを固定することができる。
前記複数の素線の各表面に、貴金属もしくは貴金属合金のめっき層を形成することがで
きる。
前記可動部と前記固定部とを、複数個所において、前記サスペンションワイヤにて連結
することができる。

本発明によれば、重量が増した可動部を確実に支持しつつ、耐久性を兼ね備えたレンズ
支持装置を提供することができる。

レンズ支持装置１０の概要を示す説明図である。図２Ａは複数の素線が集合化されたサスペンションワイヤの具体例を示す斜視図、図２Ｂはその平面図である。導体部にめっき層および被覆層が形成された素線の断面図である。図４Ａは異なる材質および／または形状の素線を含むサスペンションワイヤの端面図、図４Ｂはその斜視図である。レンズ支持装置の簡易モデル（モデルＡ、モデルＢ、モデルＣ）の説明図である。反力測定方法を示す説明図である。モデルＡ、Ｂ、Ｃの反力測定の結果を示すグラフである。屈曲試験方法を示す説明図である。モデルＡ、Ｂ、Ｃの屈曲試験の結果を示すグラフである。５種類のサスペンションワイヤを用いた場合の反力（剛性）を実測したデータを示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１はレンズ支持装置１０の概要を示す説明図である。
レンズ支持装置１０は、携帯電話やタブレット端末などのモバイル機器、光ピックアッ
プ装置などのカメラモジュールに用いられるための小型のレンズ支持装置１０である。
以下携帯電話のカメラモジュールにおけるレンズ支持装置１０として説明する。
レンズ支持装置１０は、固定部１２と、可動部１４とを具備する。可動部１４は、レン
ズ（対物レンズ：図示せず）を有し、支持機構１６により、固定部１２に対してレンズの
光軸方向と垂直な方向に移動可能に支持されている。

レンズ支持装置１０の基本構成は、例えば特開２０１８−７２７７６号公報（特許文献
１）に示されるような、手振れ補正機能を有する公知の機構をそのまま採用できる。
すなわち、可動部１４は、いずれも図示しないが、フォーカシング方向に移動可能に支
持されるレンズ（対物レンズ）、位置補正用とフォーカス用とを兼ねるマグネットおよび
フォーカス用コイルを有している。
また、固定部１２は、いずれも図示しないが、上記マグネットと対向して配置される位
置補正用コイルおよび位置センサと、位置補正用コイルと位置センサに給電し、位置セン
サからの信号を伝達するための配線を有する回路基板およびＣＣＤ等の受光素子を有して
いる。

本実施の形態における最大の特徴は、可動部１４を固定部１２に対してレンズの光軸方
向と垂直な方向に移動可能に支持している支持機構１６の構成にある。
すなわち、支持機構１６は、固定部１２と可動部１４とを、これらの４隅において支持
するサスペンションワイヤ１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ・・・１８ｄは不可視
）を有する。そして、本実施の形態においては、図２Ａ、Ｂに示すように、各サスペンシ
ョンワイヤ１８が、弾性を有する複数（例えば２〜７本）の素線５０が並行に集合化され
たサスペンションワイヤに構成されていることを特徴としている。
なお、サスペンションワイヤ１８は、固定部１２と可動部１４とを、これらの４隅でな
く、３か所、あるいは５か所などの適宜複数個所において支持、連結してもよい。

各サスペンションワイヤ１８は、一端が、固定部１２における前記回路基板上の第１の
接続部２０に電気的に接続して固定され、他端が、可動部１４における第２の接続部２２
に前記フォーカス用コイルに電気的に接続して固定されている。

上記のように、本実施の形態では、各サスペンションワイヤ１８は、複数の素線５０が
並行に集合化されていることを特徴とする。
並行とは、複数の素線５０が、撚線でなく、束線であることを意味する。
また、集合化とは、複数の素線５０が互いに接触していてもよいが、固定されておらず
、独立してフリーであることを意味する。すなわち、各サスペンションワイヤ１８が、複
数の各素線５０がその両端においてのみ、第１の接続部２０および第２の接続部２２での
み、互いに固定されている。このようにサスペンションワイヤ１８の各素線５０はそれぞ
れ独立しフリーであることから、サスペンションワイヤ１８の剛性（反力）を維持しつつ
（剛性を高めることなく）、その断面積を増やすことができ、耐久性を向上させることが
できた。

各サスペンションワイヤ１８は、取り扱い上、また剛性（反力）との関係で、２本以上
、７本以下の複数の素線５０を集合化すると好適である。この場合、剛性（柔らかさ）は
要求される所望の範囲であることが条件となる。剛性（反力）に影響を与える要素は、素
線５０（素線）の材質と径（太さ）となる。耐久性を高めるためには、断面積を大きくす
る必要があるが、前記のように１本の素線を単に太くして断面積を大きくするのみでは、
剛性（反力）が大きくなりすぎてしまう。
この点、本実施の形態では、複数の素線５０を並行に集合化して両端部のみで素線５０
を互いに固定することで、複数本集合しても剛性（反力）を維持したまま、断面積を大き
くすることができる、すなわち耐久性を向上できることを見出したのである。

集合化する素線５０の本数は、（要求される剛性（反力））との関係から、前記のよう
に２〜７本が好適であり、特に３〜５本程度が好適である。このとき、複数の素線５０に
よって構成されるサスペンションワイヤ１８は、図２Ａ、Ｂのように集合化された状態で
構成される。
なお、３本以上、７本以下の素線を集合化する場合、図２Ｂに示すように、外周に位置
し、かつ隣り合う素線の横断面の中心点を結んだ直線がほぼ正多角形をなすように配置す
ると好適である。具体的には、図２Ｂのように正三角形、正方形、正六角形などとする。
これにより、可動部１４が固定部１２に対して平行移動（レンズの光軸に対して垂直方
向への移動）する際、各サスペンションワイヤ１８の各素線に対する負荷が均等に作用し
、可動部１４が固定部１２に対してバランスよく移動可能となる。

図３は、サスペンションワイヤ１８に用いる素線５０の一例（素線５０ａ）を示す断面
図である。素線５０ａは、導体部５１の外周にめっき層５２、更にその外周に被覆層５３
を有する。
導体部５１は、弾性を有し、導電性に優れる、ニッケル銅合金、ジルコニウム銅合金、
ベリリウム銅合金、銅銀合金、リン青銅合金などの、銅合金製から構成されると好適であ
る。
また、これら導体部５１の表面には、金、銀、銅またはこれらの合金による貴金属また
は貴金属合金の導電性のめっき層５２を有すると好適である。これにより、導電性を高め
ることができ、またこれらめっき層５２の種類の変更や厚さを変更することによって導電
率の調整をすることができる。なお、めっき層５２は、半田付け性に優れており、その作
業性を向上させることができる。

なお、めっき層５２と導体部５１の間に下地膜を設けてもよい。例えば、めっき層５２
を銅めっき層とした場合は、その銅めっき層の下地膜として、薄いニッケルめっき層を設
けることが好ましい。
更に、めっき層５２の外周には、絶縁層５３を有するのが好ましい。この絶縁層５３は
、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルイミド樹脂及びポリアミドイミド
樹脂から選ばれる少なくとも１又は２以上の樹脂から構成することができる。
絶縁層５３には、特にはんだ付け可能なウレタン樹脂を用いることが好ましい。絶縁層
５３の厚さは特に限定されないが、例えば３μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが
好ましい。更に、絶縁層５３の外周には、ナイロン層や融着層を設けてもよい。

素線５０ａは、めっき層５２を含む外径が２０μｍ以上６０μｍ以下の範囲内であるこ
とが好ましい。引張強度が１４００ＭＰａ以上であり、導電率が９％ＩＡＣＳ以上５０％
ＩＡＣＳ以下の範囲内であることが好ましい。
超小型カメラモジュールが備える手振れ補正装置用の短尺のサスペンションワイヤとし
て好適に使用することができる。また、上述範囲内の細径かつ短尺であったとしても、引
張強度が上記範囲内であるので、手振れ補正装置用のサスペンションワイヤとして好まし
く、また、落下等の衝撃が加わったとしても断線や変形が発生しない。また、めっき層５
２を含むサスペンションワイヤの導電率が上記範囲内であるので、上述範囲の細径ワイヤ
であっても良好な導電性を示し、消費電力の低減に寄与できる。

なお、図４Ａ、Ｂに示すように、サスペンションワイヤ１８の複数の素線５０のうち、
少なくとも１本の素線５０ｂを他の素線５０ａと異なる材質および／または形状（太さ）
で構成することもできる。
異なる材質の素線５０ｂとしては、銅以外の非磁性金属線や、ゲル状素材やエラストマ
ー材など異なる弾性を有する材料から構成される線を使用可能である。

非磁性金属線には、オーステナイト系ステンレス鋼のような非磁性ステンレス合金や金
、銀、鉛などを用いることができる。
ゲル状素材としては、タイカ社製のαゲル（登録商標）やスリーボンド社製の紫外線硬
化型のシリコン樹脂から構成されるTB3168を用いることができる。
エラストマー材としては、ウレタンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の樹脂系熱硬化
性エラストマーやポリスチレン系、ポリエステル系、ポリアミド系等の熱可塑性エラスト
マーを用いることができる。
線径や素材を変更した素線５０ｂを用いることによって、サスペンションワイヤ１８を
構成する複数の素線５０（素線５０ａ）に存在する剛性（反力）のばらつき部分を補正す
ることができる。

また、ゲル状材料やエラストマー材等の弾性体からなる素線５０ｂと他の素線５０ａを
組み合わせることで、サスペンションワイヤ１８全体の弾性力の調整を行うことができる
。
特に、ゲル状材料は振動吸収材（ダンパー材）としての働きも期待できる。具体的には
、ゲル状材料が有する粘弾性によって、内部で発生する振動や応力、外部からの振動を吸
収し、レンズへ影響を与えないように機能する。特に、防振と衝撃緩衝としての役割が期
待できる。

異なる材質および／または形状（太さ）で構成された素線５０ｂの本数は、要求される
剛性（反力）、引張強度、電気抵抗で決定することが好ましい。また、素線５０ａと異な
る材質および／または形状（太さ）で構成された素線５０ｂの配置は、動作バランスとい
う観点から、要求される特性で決定した位置に素線５０ｂを配することが好ましい。
また、異なる形状として素線５０ａと同じ素材を用いて異なる径の素線５０ｂを用いる
際には、剛性（反力）によってその径を決定すればよい。
なお、異なる材質で構成された素線５０ｂの径については、要求される剛性（反力）、
引張強度、電気抵抗に基づいてそのサイズを決定すればよい。

サスペンションワイヤ１８の長さは特に限定されるものではないが、２〜４ｍｍ程度の
長さが適当である。
サスペンションワイヤ１８は、予め複数の素線５０の両端部をハンダ付けして一体化し
たものを、その一端側において固定部１２の第１の接続部２０にハンダ付けして固定し、
他端側において可動部１４の第２の接続部２２にハンダ付けして固定するようにするとよ
い。このように、予め複数の素線５０の両端部をハンダにより一体化したサスペンション
ワイヤ１８を用いることで、ハンドリングを容易にし、また第１の接続部２０、第２の接
続部２２への固定を確実に行える。
各素線５０を接続部に個別に固定するのは作業上厄介であるし、断線のおそれもあるた
め好ましくない。

次に、図５に示すモデルＡ、モデルＢ、モデルＣの３種類のサスペンションワイヤ１８
を作製し、これらの、反力測定と屈曲試験を行った。結果を図７、図９に示す。

モデルＡのサスペンションワイヤ１８は、φ49μmの１本の素線５０である単線からな
り、モデルＢのサスペンションワイヤ１８は、モデルＡと総断面積が同じくなるようにφ
24μmの４本の素線５０の撚線（ピッチ1mm）からなり、モデルＣのサスペンションワイヤ
１８は、モデルＡと断面二次モーメントが同じになるようにφ34μmの４本の素線５０の
束線（撚線でない）からなる。モデルＣが、本実施の形態におけるサスペンションワイヤ
１８の構成に対応する。モデルＡの単線と、モデルＢ及びＣの各素線５０は断面が円形で
ある。

（反力測定）
各モデルにおいて、図６のように、３点曲げ試験器を用いてサスペンションワイヤ１８
の反力測定を行った。図６のような３点曲げ試験器による３点曲げの際には、荷重Ｆと試
験片Ｘ（本測定では、サスペンションワイヤ１８）の外径Ｄ、ヤング率Ｅ、撓み量Δｌ、
支持梁Ｓ１,Ｓ２間距離Ｌとの間には、次のような関係が成立する。
Ｆ＝３πＤ⁴・Ｅ・Δｌ／４Ｌ³
この法則に基づき、試験片の支持梁Ｓ１,Ｓ２間距離Ｌを５．２ｍｍとし、支持梁Ｓ１,
Ｓ２間の中央点に荷重Ｆを負荷した際の試験片の撓み量Δｌが０．３ｍｍとなるように荷
重Ｆを反力（ｍＮ）として測定した。このときの測定回数ｎは５回とし、各モデルの平均
値及び最大値・最小値を求めた。
なお、ここで求める反力（ｍＮ）は試験様式とアクチュエータ構造が同等という関係か
ら上述する剛性と同意義である。

図７に反力試験結果を示す。
図７に示すように、反力測定の結果においては、それぞれのモデルで平均値に大きな差
異はない。
仮にモデルＡの単線の場合に、剛性（反力）が求められる剛性を満足するとする。
図７から明らかなように、剛性（反力）において、モデルＢはモデルＡに対してばらつ
きが大きく生じている。これは、モデルＢの撚線において各素線が１本ずつ独立して動く
ことができる状態の断面分離と、各素線が一体化した状態の形状凍結とが、発生したりし
なかったりすることによって、剛性（反力）に大きな変動が生じたためである。

すなわち、複数の素線５０の集合体としても、モデルＢのように、断面積の総和を同じ
にしても、剛性（反力）が保てず、可動部を有効に支持できない場合があることがわかる
。
一方、サスペンションワイヤ１８をモデルＣのように複数の素線の平行な集合体であっ
て、断面二次モーメントをモデルＡの１本の太い単線と同じ位にした場合、剛性（反力）
の点において、求められる剛性（反力）を有するモデルＡの１本の太い単線の場合と同等
の剛性がばらつきの少ない状態で維持でき、強度的に可動部を十分に支持でき、かつ柔軟
性も維持できることがわかる。

すなわち、サスペンションワイヤ１８の特性の評価の際、剛性の点において、総断面積
を考慮するよりも、断面二次モーメントの大きさを選択の判断の指標とするのがよいこと
がわかる。

（屈曲試験）
次に、各モデルにおいて、図８のように屈曲試験をおこなった。このとき、試験速度１
サイクル／秒、曲げ半径２．５ｍｍ、曲げ角度±９０度、負荷５０ｇｆとし、各モデルの
試験片が破断するまでの屈曲回数を求めた。このときの測定回数ｎは５回とし、各モデル
の平均値及び最大値・最小値を求めた。

図９に屈曲試験の結果を示す。
図９に示すように、タイプＡに対して、タイプＢ及びタイプＣの屈曲回数が向上してい
ることがわかる。特に、タイプＣはタイプＡに対して、屈曲回数が４倍以上に向上してお
り耐久性に優れていることがわかる。
タイプＢは、タイプＡに対して屈曲回数が２．５倍以上に向上しているが、ばらつきも
大きい。これは、反力測定の結果と同様に、モデルＢの撚線において各素線が断面分離状
態と、形状凍結状態とが、発生したりしなかったりすることによって、発生応力の変動が
生じたためである。

図７、図９からわかるように、モデルＢは、モデルＡに比して剛性（反力）及び耐久性
の点で大きくばらつきが発生するために使用に絶えず、この点モデルＣの場合、剛性（反
力）においては、モデルＡと同等の剛性を維持しつつ、応力が緩和されて、耐久性（屈曲
試験）において、モデルＡに比して大きく改善されていることがわかる。

次に、表１は、φ43μmの素線（単線）を１本ずつ５本まで増やした場合の断面積相当
径と断面二次モーメント相当径を示す表である。各素線は並列され、それぞれ動きは独立
しているとする。

この５種類のサスペンションワイヤを用いた場合の反力（剛性）を実測したデータを図
１０に示す。
図１０において、グレーのドット（点）で示すデータが、１本の単線で、線径を変えて
実測した場合の反力の実測データである。
また、図１０において大きな黒丸点で示すデータが、断面二次モーメント相当径におけ
る素線に相当する反力のデータである。
図１０における黒三角点で示すデータは、断面積相当径に対応する素線とした場合の反
力のデータである。
図１０から明らかなように、反力は、断面積相当径でなく、断面二次モーメント相当径
に比例して増えることがわかり、図７の結果と同等の結果が得られている。

１０レンズ支持装置
１２固定部
１４可動部
１６支持機構
１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ）サスペンションワイヤ
２０第１の接続部
２２第２の接続部
５０、５０ａ、５０ｂ素線
５１導体部
５２めっき層
５３被覆層

Claims

固定部と、
レンズを有し、支持機構により、前記固定部に対して前記レンズの光軸方向と垂直な方
向に移動可能に支持される可動部と、
を備え、
前記支持機構は、
弾性を有する複数の素線が並行に集合化されたサスペンションワイヤと、
前記サスペンションワイヤの一端が接続される前記固定部における第１の接続部と、
前記サスペンションワイヤの他端が接続される前記可動部における第２の接続部と
を有し、
前記サスペンションワイヤの前記複数の素線は前記第１の接続部と前記第２の接続部の
みで互いに固定されていることを特徴とするレンズ支持装置。
前記サスペンションワイヤは、２本以上７本以下の素線が集合化されていることを特徴
とする請求項１記載のレンズ支持装置。
前記サスペンションワイヤは、外周に位置し、かつ隣り合う素線の横断面の中心点を結
んだ直線がほぼ正多角形をなすように配置されていることを特徴とする請求項１記載のレ
ンズ支持装置。
前記複数の素線のうち、少なくとも１本の素線が他の素線と異なる材質および／または
形状をなす素線であることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のレンズ支持装置
。
前記第１の接続部および前記第２の接続部において、
前記複数の素線の端部が一体化されて固定されていることを特徴とする請求項１〜４い
ずれか１項記載のレンズ支持装置。
前記複数の素線の各表面に、貴金属もしくは貴金属合金のめっき層が形成されているこ
とを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のレンズ支持装置。
前記可動部と前記固定部とが、複数個所において、前記サスペンションワイヤにて連結
されていることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のレンズ支持装置。