JP7352105B2 - 光学アクチュエータ、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置 - Google Patents
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Description
固定側部材と、
光学部材を保持可能な可動側部材と、
固定側部材に対して可動側部材を揺動可能な状態で支持する支持部材と、
可動側部材を揺動させる駆動部と、
固定側部材及び可動側部材の両方に設けられた磁気作用部と、を有し、
支持部材及び磁気作用部は、一方が他方を磁気的に吸引するよう構成されている。
上述のような光学アクチュエータを実施する場合に、好ましくは、支持部材と固定側部材に設けられた磁気作用部との間、及び、支持部材と可動側部材に設けられた磁気作用部との間に、磁気吸引力が作用するように構成されてよい。
上述の光学アクチュエータと、
光学アクチュエータの可動側部材に保持され、第一方向に沿う入射光を第二方向における一方に向かって進むように屈曲させる光路屈曲部材と、
光学アクチュエータに対して第二方向における一方側に配置された撮像素子と、
を備える。
図1~図15Bを参照して、本発明の実施形態に係るカメラモジュールについて説明する。以下、カメラモジュール1の概要について説明した後、カメラモジュール1が備える光路屈曲モジュール2、レンズモジュール80、及び撮像素子モジュール81の構造について説明する。尚、本発明に係る光学アクチュエータ、カメラモジュール、及びカメラ搭載装置は、後述する全ての構成を備えてもよいし、一部の構成を備えなくてもよい。
カメラモジュール1は、例えば、スマートフォンM(図14A及び図14B参照)、携帯電話機、デジタルカメラ、ノート型パソコン、タブレット端末、携帯型ゲーム機、及び薄型のカメラ搭載装置(車載カメラ等)に搭載される。スマートフォンMは、2つの背面カメラOC1、OC2からなるデュアルカメラを有する。本実施の形態では、背面カメラOC2に、カメラモジュール1が適用されている。
図1~図13を参照して光路屈曲モジュール2について説明する。光路屈曲モジュール2は、カバー3、ベース4、プリズム5、振れ補正装置6、及びFPC7を備える。
カバー3は、図1に示すように、例えば、合成樹脂製又は非磁性金属製であり、Z方向両側及びX方向+側が開口した箱状部材である。被写体側からの光は、カバー3のZ方向+側の開口部を通過してカバー3の内部空間に侵入可能である。以上のようなカバー3は、後述するベース4にZ方向+側から組み合わされている。
図2~図4を参照してベース4について説明する。ベース4は、固定側部材の一例に該当する。ベース4は、底壁部40、左壁部41、右壁部42、後壁部43、及びベースプレート44を有する。
底壁部40は、XY平面に平行であり且つ長手方向がY方向に一致する矩形板状である。底壁部40は、ベース4の底部を構成している。底壁部40は、Y方向+側の端部である第一端部と、Y方向-側(マイナス側)の端部である第二端部と、を有する。又、底壁部40は、X方向-側の端部である第三端部と、X方向+側の端部である第四端部と、を有する。又、底壁部40は、Z方向-側の面である第一面(下側面)と、Z方向+側の面である第二面(上側面)と、を有する。
左壁部41は、ベースの第一壁部の一例に該当し、板状である。左壁部41は、底壁部40の左端部に沿うように設けられている。左壁部41は、底壁部40の左端部から上方に延在している。
右壁部42は、ベースの第二壁部の一例に該当し、板状である。右壁部42は、底壁部40の右端部に沿うように設けられている。右壁部42は、底壁部40の右端部から上方に延在している。
後壁部43は、ベースの第三壁部の一例に該当し、板状である。後壁部43は、底壁部40の後端部に沿うように設けられている。後壁部43は、底壁部40の後端部から上方に延在している。
ベースプレート44は、XY平面に平行な板状である。ベースプレート44は、Z方向+側の面である第一面(上側面)及びZ方向-側の面である第二面(下側面)を有する。
図12を参照して、FPC7について説明する。FPC7は、左右方向からFPC7を見た形状が略L字の板状であって、第一FPC要素71及び第二FPC要素72を有する。
第一FPC要素71は、XY平面に平行であり且つ長手方向がY方向に一致する矩形板状である。第一FPC要素71は、ベース4の底壁部40の下面に固定されている。
第二FPC要素72は、YZ平面に平行であり且つ長手方向がY方向に一致する矩形板状である。第二FPC要素72は、第一FPC要素71の後端から上方(Z方向+側)に延在している。
次に、振れ補正装置6について説明する。振れ補正装置6は、駆動部であって、Z方向に平行な第一軸A1(図11参照)及びY方向に平行な第二軸A2(図11参照)を中心にプリズム5を揺動させることにより、第一軸A1を中心とした回転方向の振れ補正、及び、第二軸A2を中心とした回転方向の振れ補正を行う。このような振れ補正装置6は、カバー3とベース4とで覆われる収容空間に配置されている。
図2及び図5~図9を参照して、ホルダ60について説明する。ホルダ60は、可動側部材の一例に該当し、プリズム5(図1参照)を保持している。又、ホルダ60は、プリズム5をベース4に対して揺動可能に支持するための保持部材の一例でもある。
ホルダ本体61は、例えば、合成樹脂製であって、後壁部610、左壁部611、右壁部612、載置部613、及び底壁部614を備える。
後壁部610は、YZ平面に平行であり、且つ、長手方向がY方向に一致する板状である。後壁部610は、Y方向+側の端部である第一端部(左端部)、Y方向-側の端部である第二端部(右端部)、Z方向-側の端部である第三端部(下端部)、及びZ方向+側の端部である第四端部(上端部)を有する。又、後壁部610は、X方向-側の面である第一面(後側面)を有する。
左壁部611は、ホルダの第一壁部の一例に該当し、XZ平面に平行な板状である。左壁部611は、X方向-側の端部である第一端部(後端部)及びX方向+側の端部である第二端部(前端部)を有する。左壁部611の後端部は、後壁部610の左端部に接続されている。左壁部611は、後壁部610の左端部から前側に延在している。
右壁部612は、ホルダの第二壁部の一例に該当し、XZ平面に平行な板状である。右壁部612は、X方向-側の端部である第一端部(後端部)及びX方向+側の端部である第二端部(前端部)を有する。右壁部612の後端部は、後壁部610の右端部に接続されている。右壁部612は、後壁部610の右端部から前側に延在している。
載置部613は、長手方向がY方向に一致する板状である。載置部613は、X方向+側の端部である第一端部(前端部)、X方向-側の端部である第二端部(後端部)、Y方向+側の端部である第三端部(左端部)、及びY方向-側の端部である第四端部(右端部)を有する。
底壁部614は、ホルダ本体61の底部を構成する。底壁部614は、Y方向+側の端部である第一端部(左端部)、Y方向-側の端部である第二端部(右端部)、X方向+側の端部である第三端部(前端部)、及びX方向-側の端部である第四端部(後端部)を有する。底壁部614は、Z方向-側の面である第一側面(下側面)を有する。
インサートプレート62は、ホルダ本体61にインサート成形されている。インサートプレート62は、1枚の板を曲げ成形することにより成形されたものである。インサートプレート62は、磁性金属製である。尚、インサートプレート62は、非磁性金属製であってもよい。
後板部620は、YZ平面に平行な略矩形の板状である。後板部620は、Y方向+側の端部である第一端部(左端部)、Y方向-側の端部である第二端部(右端部)、Z方向-側の端部である第三端部(下端部)、及びZ方向+側の端部である第四端部(上端部)を有する。又、後板部620は、X方向-側の面である第一面(後側面)を有する。
左板部621は、XZ平面に平行な板状である。左板部621は、X方向-側の端部である第一端部(後端部)及びX方向+側の端部である第二端部(前端部)を有する。左板部621の後端部は、後述の中央板部623の左端部に接続されている。左板部621は、中央板部623の左端部から前側に延在している。
右板部622は、XZ平面に平行な板状である。右板部622は、X方向-側の端部である第一端部(後端部)及びX方向+側の端部である第二端部(前端部)を有する。右板部622の後端部は、後述の中央板部623の右端部に接続されている。右板部622は、中央板部623の右端部から前側に延在している。
中央板部623は、X方向+側の端部である第一端部(前端部)、X方向-側の端部である第二端部(後端部)、Y方向+側の端部である第三端部(左端部)、及びY方向-側の端部である第四端部(右端部)を有する。
底板部624は、XY平面に平行な板状である。底板部624は、X方向+側の端部である第一端部(前端部)及びX方向-側の端部である第二端部(後端部)を有する。底板部624は、Z方向-側の面である第一側面(下側面)を有する。
図2、図10、及び図11を参照して、揺動支持部63について説明する。揺動支持部63は、ホルダ60を、ベース4に対して、第一軸A1及び第二軸A2(図11参照)を中心とした揺動可能な状態で支持するためのものである。
固定側マグネット631は、固定側磁気作用部及び磁気作用部の一例に該当し、円盤状の磁石であって、上下方向に着磁されている。固定側マグネット631は、上側面が第一極(例えば、N極)であり、且つ、下側面が第二極(例えば、S極)であるように着磁されている。
固定側保持部材632は、円盤状であって、ベース4を構成する材料よりも固い材料(例えば、合成樹脂又は金属)からなる。
玉633は、支持部材の一例に該当し、磁性金属性である。玉633は、固定側保持部材632と後述の可動側保持部材634との間に設けられている。玉633は、中心部と、固定側保持面632a及び後述の可動側保持面634aに当接する一対の当接面を有する。一対の当接面は、玉633の中心部を中心とした球面状である。尚、支持部材は、玉に限定されない。支持部材の形状は、支持部材において固定側保持面632a及び後述の可動側保持面634aに当接する一対の当接面が球面状である種々の形状であってよい。
可動側保持部材634は、円盤状であって、ホルダ60のホルダ本体61を構成する材料よりも固い材料(例えば、合成樹脂又は金属)からなる。
可動側マグネット635は、可動側磁気作用部及び磁気作用部の一例に該当し、円盤状の磁石であって、上下方向に着磁されている。可動側マグネット635は、上側面が第一極(例えば、N極)であり、且つ、下側面が第二極(例えば、S極)であるように着磁されている。可動側マグネット635の着磁方向と、固定側マグネット631の着磁方向とは、同じである。
玉633の外周面の一部は、固定側保持部材632の固定側保持面632aに当接している。玉633は、玉633と固定側マグネット631との間の引力(つまり、固定側マグネット631の磁力)に基づいて、固定側保持面632aに引き付けられている。
第一駆動部64は、第一軸A1(図11参照)を中心に、ホルダ60を揺動させる。第一軸A1は、Z方向に平行な軸である。具体的には、第一軸A1は、揺動支持部63の玉633の中心を通り且つZ方向に平行な軸である。
左側第一駆動部64aは、ホルダ60の底壁部614とベース4に固定されたFPC7との間に設けられている。FPC7は、固定側部材の一部と捉えてよい。
右側第一駆動部64bは、ボイスコイルモータであって、右側第一マグネット641b及び右側第一コイル642bを備える。
第一位置検出素子643は、FPC7の第一素子固定部715に固定されている。第一位置検出素子643は、左側第一マグネット641aよりも下方に設けられている。第一位置検出素子643は、左側第一マグネット641aの端部(具体的には、左端部)と上下方向において対面している。
以上のような構成を有する第一駆動部64の場合、制御部92の制御下で、FPC7を介して左側第一コイル642a及び右側第一コイル642bに電流が流れると、左側第一マグネット641a及び右側第一マグネット641bを前後方向に変位させるローレンツ力が生じる。
第二駆動部65は、第二軸A2(図11参照)を中心に、ホルダ60を揺動させる。第二軸A2は、揺動支持部63の玉633の中心を通り且つY方向に平行な軸である。
第二マグネット651は、ホルダ60の後壁部610における第二マグネット配置部610aに配置されている。第二マグネット651の前側面は、インサートプレート62の後板部620に吸着している。又、第二マグネット651は、インサートプレート62の後板部620及びホルダ本体61の第二マグネット配置部610aに、接着等の固定手段により固定されている。
第二コイル652は、振れ補正時に給電される長円形状のいわゆる空心コイルである。第二コイル652は、長軸が左右方向に一致した状態で、ベース4の第二コイル配置部431に配置されている。第二コイル652は、FPC7の第二FPC要素72において第二コイル配置部431に配置された部分に固定されている。
例えば、電源のマイナス側に接続された端子である。
第二位置検出マグネット653は、ホルダ60の後壁部610における位置検出マグネット配置部610bに配置されている。第二位置検出マグネット653の前側面は、インサートプレート62の後板部620に吸着している。又、第二位置検出マグネット653は、インサートプレート62の後板部620及びホルダ本体61の位置検出マグネット配置部610bに、接着等の固定手段により固定されている。
第二位置検出素子654は、FPC7の第二FPC要素72の前側面に固定されている。第二位置検出素子654は、FPC7を介して電源に接続されている。第二位置検出素子654は、第二位置検出マグネット653よりも後方に設けられている。第二位置検出素子654は、第二位置検出マグネット653と前後方向において対面している。
以上のような構成を有する第二駆動部65の場合、制御部92の制御下で、FPC7を介して第二コイル652に電流が流れると、第二マグネット651を上下方向における一方に変位させるローレンツ力が生じる。
復帰機構66は、ホルダ60が第一軸A1を中心に揺動した状態において第一駆動部64が停止した場合に、ホルダ60を第一軸周りの初期位置に復帰させるための機構である。又、復帰機構66は、ホルダ60が第二軸A2を中心に揺動した状態において第二駆動部65が停止した場合に、ホルダ60を第二軸周りの初期位置に復帰させるための機構でもある。
レンズモジュール80は、光路屈曲モジュール2と比べてX方向+側に配置されている。被写体からの光は、図1に一点鎖線α(第一光軸とも称する。)で示されるように、Z方向+側から光路屈曲モジュール2のプリズム5に入射する。
撮像素子モジュール81は、レンズ部801と比べてX方向+側に配置されている。撮像素子モジュール81は、例えばCCD(charge-coupled 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の撮像素子を含んで構成される。撮像素子モジュール81の撮像素子は、レンズ部801により結像された被写体像を撮像し、被写体像に対応する電気信号を出力する。撮像素子モジュール81にはセンサ基板91が電気的に接続され、センサ基板91を介して撮像素子モジュール81への給電及び撮像素子モジュール81で撮像された被写体像の電気信号の出力が行われる。このような撮像素子モジュール81は、従来から知られている構造のものを採用できる。
以上のような構成を有する本実施形態によれば、カメラモジュール1の小型化を図ることができる。
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上述の実施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。
2 光路屈曲モジュール
3 カバー
4 ベース
40 底壁部
401 固定側マグネット保持部
402 第一コイル配置部
403 左側第一コイル配置部
404 右側第一コイル配置部
41 左壁部
411、412 左側係止部
413、414 左側ダンパ配置部
42 右壁部
421、422 右側係止部
423、424 右側ダンパ配置部
43 後壁部
431 第二コイル配置部
44 ベースプレート
5 プリズム
6 振れ補正装置
60 ホルダ
61 ホルダ本体
610 後壁部
610a 第二マグネット配置部
610a1 凹部
610b 位置検出マグネット配置部
611 左壁部
611a、611b 左側係止部
611c、611d 左側凸部
612 右壁部
612a、612b 右側係止部
612c、612d 右側凸部
613 載置部
614 底壁部
614a 可動側マグネット配置部
614b 第一マグネット配置部
614c 左側第一マグネット配置部
614c1 凹部
614d 右側第一マグネット配置部
614d1 凹部
62 インサートプレート
620 後板部
621 左板部
621a 左側露出部
622 右板部
622a 右側露出部
623 中央板部
623a 中央側露出部
624 底板部
624a 底側露出部
624b 後端側露出部
63 揺動支持部
631 固定側マグネット
632 固定側保持部材
632a 固定側保持面
633 玉
634 可動側保持部材
634a 可動側保持面
635 可動側マグネット
64 第一駆動部
64a 左側第一駆動部
64b 右側第一駆動部
641a 左側第一マグネット
641b 右側第一マグネット
642a 左側第一コイル
642b 右側第一コイル
643 第一位置検出素子
65 第二駆動部
651 第二マグネット
652 第二コイル
653 第二位置検出マグネット
654 第二位置検出素子
66 復帰機構
661、662 左側スプリング
663、664 右側スプリング
66a 第一係止部
66b 第二係止部
66c 弾性変形部
7 FPC
71 第一FPC要素
711 第一端子部
712 第一コイル固定部
713 左側第一コイル固定部
714 右側第一コイル固定部
715 第一素子固定部
72 第二FPC要素
721 第二コイル固定部
722 第二素子固定部
73、74 左側ダンパ部材
75、76 右側ダンパ部材
80 レンズモジュール
800 カバー
801 レンズ部
801a レンズバレル
801b レンズ
81 撮像素子モジュール
91 センサ基板
92 制御部
A1 第一軸
A2 第二軸
V 自動車
VC 車載用カメラモジュール
M スマートフォン
Claims (19)
- 固定側部材と、
光学部材を保持可能な可動側部材と、
前記固定側部材に対して前記可動側部材を揺動可能な状態で支持する支持部材と、
前記可動側部材を揺動させる駆動部と、
前記固定側部材及び前記可動側部材の両方に設けられた磁気作用部と、を備え、
前記支持部材及び前記磁気作用部は、一方が他方を磁気的に吸引するよう構成されており、
前記支持部材と前記固定側部材に設けられた前記磁気作用部との間、及び、前記支持部材と前記可動側部材に設けられた前記磁気作用部との間に、磁気吸引力が作用する、
光学アクチュエータ。 - 前記支持部材は、磁性材料を有し、
前記磁気作用部は、
前記固定側部材に設けられた固定側マグネットと、
前記可動側部材に設けられた可動側マグネットと、を有し、
前記固定側マグネット及び前記可動側マグネットは何れも、前記支持部材を磁気的に吸引する、請求項1に記載の光学アクチュエータ。 - 前記支持部材と、前記固定側部材に設けられた固定側保持面と、前記可動側部材に設けられた可動側保持面と、を有する揺動支持部を有し、
前記支持部材は、磁気的に前記固定側保持面に引き付けられ、且つ、磁気的に前記可動側保持面に引き付けられている、請求項2に記載の光学アクチュエータ。 - 前記支持部材は、中心部を有し、前記可動側部材を、前記中心部に関して揺動可能に支持し、
前記支持部材及び前記可動側保持面は、前記可動側部材が揺動する状態において前記中心部と前記可動側マグネットとの距離を一定に保つよう構成されている、請求項3に記載の光学アクチュエータ。 - 前記支持部材において前記可動側保持面と接触する接触面は、前記中心部を中心とする球面を有し、
前記可動側保持面は、前記支持部材と前記可動側マグネットとが対面する方向を中心とする錐状凹面を有する、請求項4に記載の光学アクチュエータ。 - 前記固定側保持面は、前記固定側部材に直接設けられ、又は、前記固定側部材に固定された固定側保持部材に設けられ、
前記可動側保持面は、前記可動側部材に直接設けられ、又は、前記可動側部材に固定された可動側保持部材に設けられている、請求項3~5の何れか一項に記載の光学アクチュエータ。 - 前記光学部材は、第一方向に沿う入射光を第二方向における一方に向かって進むように屈曲させる光路屈曲部材であり、
前記磁気作用部は、前記支持部材と前記第一方向に対面する位置に設けられている、請求項1~6の何れか一項に記載の光学アクチュエータ。 - 前記支持部材は、磁性材料を有し、
前記磁気作用部は、
前記固定側部材に設けられた固定側マグネットと、
前記可動側部材に設けられた可動側マグネットと、を有し、
前記支持部材は、中心部を有し、前記可動側部材を、前記中心部に関して揺動可能に支持し、
前記固定側マグネット及び前記可動側マグネットは、前記中心部を挟んで前記第一方向に沿って配置されている、請求項7に記載の光学アクチュエータ。 - 前記支持部材は、前記固定側部材に対して前記可動側部材を第一軸及び第二軸を中心に揺動可能な状態で支持し、
前記駆動部は、前記可動側部材を、前記第一軸及び前記第二軸を中心に揺動させる、請求項7又は8に記載の光学アクチュエータ。 - 前記第一軸は、前記第一方向に平行に延び、前記第二軸は、前記第一方向及び前記第二方向に直交する第三方向に平行に延びる、請求項9に記載の光学アクチュエータ。
- 前記駆動部は、
前記可動側部材を、前記第一軸を中心に揺動させる第一駆動部と、
前記可動側部材を、前記第二軸を中心に揺動させる第二駆動部と、を備える、請求項9又は10に記載の光学アクチュエータ。 - 前記第一駆動部は、前記第一方向に直交する面に平行な状態で設けられ、
前記第二駆動部は、前記第二方向に直交する面に平行な状態で設けられている、請求項11に記載の光学アクチュエータ。 - 前記第一駆動部は、第一マグネット及び第一コイルを有するボイスコイルモータであり、
第一マグネット及び第一コイルのうちの一方が前記固定側部材に支持され、
第一マグネット及び第一コイルのうちの他方が前記可動側部材に支持され、
前記第二駆動部は、第二マグネット及び第二コイルを有するボイスコイルモータであり、
第二マグネット及び第二コイルのうちの一方が前記固定側部材に支持され、
第二マグネット及び第二コイルのうちの他方が前記可動側部材に支持されている、請求項11又は12に記載の光学アクチュエータ。 - 前記可動側部材が前記第一軸を中心に揺動した状態において、前記可動側部材に、前記第一軸周りの初期位置に戻す方向を向いた力である第一復帰力を加え、且つ、前記可動側部材が前記第二軸を中心に揺動した状態において、前記可動側部材に、前記第二軸周りの初期位置に戻す方向を向いた力である第二復帰力を加える復帰機構、を更に備える、請求項9~10の何れか一項に記載の光学アクチュエータ。
- 前記復帰機構は、
前記駆動部の非駆動状態において、前記可動側部材を前記第一軸周りの初期位置に位置決めし、
前記駆動部の非駆動状態において、前記可動側部材を前記第二軸周りの初期位置に位置決めする、請求項14に記載の光学アクチュエータ。 - 前記復帰機構は、前記可動側部材と前記固定側部材とに掛け渡された弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記可動側部材の揺動に応じて弾性変形することにより前記第一復帰力及び前記第二復帰力を発生する、請求項14又は15に記載の光学アクチュエータ。 - 固定側部材と、
第一方向に沿う入射光を第二方向における一方に向かって進むように屈曲させる光路屈曲部材である光学部材を保持可能な可動側部材と、
前記固定側部材に対して前記可動側部材を第一軸及び第二軸を中心に揺動可能な状態で支持する支持部材と、
前記可動側部材を前記第一軸及び前記第二軸を中心に揺動させる駆動部と、
前記固定側部材及び前記可動側部材の両方に設けられ、前記支持部材と前記第一方向に対面する位置に設けられた磁気作用部と、
前記可動側部材が前記第一軸を中心に揺動した状態において、前記可動側部材に、前記第一軸周りの初期位置に戻す方向を向いた力である第一復帰力を加え、且つ、前記可動側部材が前記第二軸を中心に揺動した状態において、前記可動側部材に、前記第二軸周りの初期位置に戻す方向を向いた力である第二復帰力を加える復帰機構と、を備え、
前記支持部材及び前記磁気作用部は、一方が他方を磁気的に吸引するよう構成されており、
前記復帰機構は、前記可動側部材と前記固定側部材とに掛け渡された弾性部材を有し、
前記弾性部材は、前記可動側部材の揺動に応じて弾性変形することにより前記第一復帰力及び前記第二復帰力を発生する、
光学アクチュエータ。 - 請求項1~17の何れか一項に記載の光学アクチュエータと、
前記光学アクチュエータの可動側部材に保持され、第一方向に沿う入射光を第二方向における一方に向かって進むように屈曲させる光路屈曲部材と、
前記光学アクチュエータに対して前記第二方向における一方側に配置された撮像素子と、
を備えるカメラモジュール。 - 請求項18に記載のカメラモジュールと、
前記カメラモジュールを制御する制御部と、
を有するカメラ搭載装置。
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