(57)【要約】【課題】レンズ駆動装置において、レンズ支持体の傾斜を抑制する。【解決手段】レンズユニット２０を収容するレンズ支持体２と、レンズ支持体２をレンズの光軸方向Ｄに移動させる駆動ユニット３と、レンズ支持体２を収容するコイル支持体４１（カバー４）と、を備える。駆動ユニット３は、レンズ支持体２の周囲に配されるコイル３１と、コイル３１に磁界を与える磁石３２と、を有する。コイル支持体４１は、角筒形状であり、その内周の少なくとも２隅にレンズの光軸方向に平行に伸びる第１レール４２を有し、レンズ支持体２は、その外周にレンズの光軸方向に平行に伸びる第２レール３４を有する。また、レンズ支持体２の外周とコイル支持体４１の内周との間隔は、第１レール４２及び第２レール３４間に配されたボール７により画定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを含む光学部材を収容するレンズ支持体と、前記レンズ支持体をレンズの光軸方向に移動させる駆動ユニットと、前記レンズ支持体及び駆動ユニットを収容するカバーと、を備えたレンズ駆動装置であって、
前記駆動ユニットは、前記レンズ支持体の周囲に配されるコイルと、前記コイルに磁界を与える磁石と、を有し、
前記カバーは、角筒形状であり、その内周の少なくとも２隅にレンズの光軸方向に平行に伸びる複数の第１レールを有し、
前記レンズ支持体は、その外周にレンズの光軸方向に平行に伸びる複数の第２レールを有し、
前記レンズ支持体の外周と前記カバーの内周との間隔が、前記第１レール及び第２レール間に配されたボールにより画定されることを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記第１レール及び第２レールは、レンズの光軸方向に直交する断面が夫々Ｖ字形状となるよう形成され、前記ボールと夫々２点で接触することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記第１レールは、前記カバーの内周の少なくとも隣り合う２隅に設けられ、
前記磁石は、前記レンズ支持体に固定されており、
前記カバーは、前記磁石を吸引する磁性体プレートを有することを特徴とする請求項２に記載のレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記第１レール及び第２レールにおける前記ボールとの接触面は、前記カバーの内周面に対して夫々傾斜していることを特徴とする請求項３に記載のレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記カバーは、前記コイルを収容するコイル支持体を有し、
前記コイル支持体には、前記コイルに給電するための配線端子及び配線基板が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置。
【請求項６】
前記コイル支持体には、前記レンズ支持体の位置を検出するホール素子が設けられることを特徴とする請求項５に記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系を収容するレンズ支持体と、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）を利用したアクチュエータと、を備えたレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォン等の携帯機器に用いられる小型カメラモジュールには、オートフォーカス機能が搭載されている。このオートフォーカス機能は、レンズ等の光学部材を収容するレンズ支持体と、レンズ支持体を光軸方向に駆動させるアクチュエータと、を備えたレンズ駆動装置により実現される。アクチュエータとしてＶＣＭ（Voice Coil Motor）を用いたレンズ駆動装置は、シンプルな構造であり小型化が容易なことから、上記のような小型カメラモジュールに好適に採用されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
一般的なＶＣＭを用いたレンズ駆動装置は、レンズ支持体と、ＶＣＭと、レンズ支持体をレンズの光軸方向に付勢するスプリングと、それらを収納する本体と、を備える。本体は、ベース及びベースを上方から覆うヨークを備え、ベース及びヨークは、レンズの光軸上に夫々開口部が設けられている。ＶＣＭは、レンズ支持体の外周部に固定されたコイルと、そのコイルに磁界を与える磁石と、を備え、コイルに電流を流すことにより発生した電磁力により、レンズ支持体をレンズの光軸方向に移動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１９０９２３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８１３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のＶＣＭを用いたレンズ駆動装置では、スプリングを用いてレンズ支持体をヨーク内で中吊り状態として、レンズ支持体をレンズの光軸方向に移動させていた。そのため、スプリングが変形したり、その位置精度が適正でない場合には、レンズ支持体が傾いてしまうことがあり、レンズ駆動装置の光学特性を低下させる原因となっていた。特に、近年では、カメラモジュールが高画質化されていることに伴い、レンズ支持体の僅かな傾斜が、オートフォーカス機能の性能を大きく低下させる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、レンズ支持体の傾斜を抑制することができるレンズ駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係るレンズ駆動装置は、レンズを含む光学部材を収容するレンズ支持体と、前記レンズ支持体をレンズの光軸方向に移動させる駆動ユニットと、前記レンズ支持体及び駆動ユニットを収容するカバーと、を備え、前記駆動ユニットは、前記レンズ支持体の周囲に配されるコイルと、前記コイルに磁界を与える磁石と、を有し、前記カバーは、角筒形状であり、その内周の少なくとも２隅にレンズの光軸方向に平行に伸びる複数の第１レールを有し、前記レンズ支持体は、その外周にレンズの光軸方向に平行に伸びる複数の第２レールを有し、前記レンズ支持体の外周と前記カバーの内周との間隔が、前記第１レール及び第２レール間に配されたボールにより画定されることを特徴とする。
【０００８】
上記レンズ駆動装置において、前記第１レール及び第２レールは、レンズの光軸方向に直交する断面が夫々Ｖ字形状となるよう形成され、前記ボールと夫々２点で接触することが好ましい。
【０００９】
上記レンズ駆動装置において、前記第１レールは、前記カバーの内周の少なくとも隣り合う２隅に設けられ、前記磁石は、前記レンズ支持体に固定されており、前記カバーは、前記磁石を吸引する磁性体プレートを有することが好ましい。
【００１０】
上記レンズ駆動装置において、前記第１レール及び第２レールにおける前記ボールとの接触面は、前記カバーの内周面に対して夫々傾斜していることが好ましい。
【００１１】
上記レンズ駆動装置において、前記カバーは、前記コイルを収容するコイル支持体を有し、前記コイル支持体には、前記コイルに給電するための配線端子及び配線基板が設けられることが好ましい。
【００１２】
上記レンズ駆動装置において、前記コイル支持体には、前記レンズ支持体の位置を検出するホール素子が設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、第１レールと第２レールとの間に配されたボールにより、レンズ支持体は、レンズの光軸方向に平行に伸びる第１レール及び第２レールに沿って案内され、レンズ支持体を、レンズの光軸方向から傾くことなく移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置の斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）はカバーを外した状態の斜視図。
【図２】上記レンズ駆動装置の分解斜視図。
【図３】（ａ）は上記レンズ駆動装置の磁石部分を通る水平断面図、（ｂ）はボール部分を通る水平断面図。
【図４】（ａ）は上記レンズ駆動装置のコイルへの給電構造を説明するための模式図、（ｂ）は同斜視図。
【図５】（ａ）は上記レンズ駆動装置において、レンズ支持体の下位置における側断面図、（ｂ）は上記レンズ支持体の上位置における側断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は上記レンズ駆動装置の第１レール及び第２レール部分の拡大水平断面図。
【図７】上記実施形態の別形態に係るレンズ駆動装置のカバーを外した状態における斜視図。
【図８】上記レンズ駆動装置の分解斜視図。
【図９】（ａ）は上記レンズ駆動装置の磁石部分を通る水平断面図、（ｂ）はボール部分を通る水平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係るレンズ駆動装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１（ａ）乃至（ｃ）に示すように、本実施形態のレンズ駆動装置１は、レンズを含む光学部材（レンズユニット２０）を収容するレンズ支持体２と、レンズ支持体２をレンズユニット２０の光軸方向Ｄに移動させる駆動ユニット３と、レンズ支持体２及び駆動ユニット３を収容するカバー４（カバー本体４ａ）と、レンズ支持体２を搭載して、カバー本体４ａと係合するベース５と、を備える。
【００１６】
レンズ支持体２（図１（ｃ）参照）は、その内周が円筒状となるようにプラスチック材料により形成されている。レンズ支持体２の内周面には、ネジ切り部２１が形成されており、レンズユニット２０をネジ切り部２１にねじ込むことによりそれを保持する。駆動ユニット３は、いわゆるＶＣＭ（Voice Coil Motor）によりレンズ支持体２を駆動するアクチュエータであり、レンズ支持体２の周囲に配されるコイル３１と、コイル３１に磁界を与える磁石３２と、を有する。レンズ支持体２の外周は、略箱形状となるように形成され、その外周にコイル３１が配置され、レンズ支持体２の角部に磁石３２が配置される。
【００１７】
カバー本体４ａ（図１（ａ）参照）は、その上面に開口部４０を有し、角筒形状となるように、所定の剛性を有する金属又はプラスチックといった構造材料により形成される。ベース５は、カバー本体４ａの開口部４０に対応する開口部５０を有し（後述する図２参照）、カバー本体４ａの下面と係合するため、その外形が上面矩形状となるように、カバー本体４ａと同様の構造材料により形成される。
【００１８】
図２に示すように、カバー４は、コイル３１を収容するコイル支持体４１を有する。コイル支持体４１は、カバー本体４ａの内寸より僅かに小さい角筒形状となるように、プラスチック材料により形成される。本実施形態においては、レンズ支持体２の外周の４方の角部に夫々窪み３３が形成され、各窪み３３に夫々磁石３２が嵌め入れられることにより、磁石３２がレンズ支持体２に固定される（図３（ａ）も参照）。また、２列のコイル３１が、レンズ支持体２の外周を取り巻くように配置される。また、ベース５には、レンズ支持体２の移動を緩やかにするダンパーとして機能する板バネ６が設けられる。
【００１９】
コイル支持体４１は、その内周の少なくとも２隅、本実施形態においては４隅に、レンズの光軸方向Ｄに平行に伸びる第１レール４２を有する（図３（ｂ）も参照）。また、レンズ支持体２は、その外周の４方の角部に、レンズの光軸方向Ｄに平行に伸びる第２レール３４を有する。第１レール４２及び第２レール３４は、レンズの光軸方向Ｄに直交する断面が夫々Ｖ字形状となるよう形成され、ボール７と夫々２点で接触する。そして、レンズ支持体２の外周とコイル支持体４１の内周との間隔が、第１レール４２及び第２レール３４間に配されたボール７により画定される。また、第１レール４２及び第２レール３４のボール７との接触面は、コイル支持体４１の内周面に対して夫々傾斜している。この傾斜角度は、１０〜１５°であることが望ましい。
【００２０】
本実施形態では、図２に示したように、各第１レール４２及び第２レール３４間に２個、合計８個のボール７が配される。ボール７は基本的にいずれも同直径の真球であり、少なくとも１組の第１レール４２及び第２レール３４間に設けられる２個のボール７は同形状である。
【００２１】
また、コイル支持体４１は、磁石３２を吸引する磁性体プレート４３を有する。磁性体プレートは、コイル支持体４１の外周の少なくとも一外側面を帯状に覆うように配置される。なお、コイル支持体４１の外周面には、磁性体プレート４３の厚み分の凹部４４が形成され、この凹部４４に磁性体プレート４３が嵌め入れられる。こうすれば、磁性体プレート４３がコイル支持体４１の外表面から突出することなく、カバー本体４ａの内表面とコイル支持体４１の外表面との間に不要な隙間が発生することを抑制することができる。
【００２２】
また、コイル支持体４１には、コイル３１に給電するための配線端子４５と接続される配線基板４６が設けられる。配線基板４６は、厚みの薄いフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）により形成され、コイル支持体４１の一外表面に貼付される。配線基板４６に形成された配線回路は、コイル３１の端部とカバー本体４ａ外への電極端子（不図示）とを電気的に接続する。配線端子４５は、配線基板４６上に設けられたランドであり、このランドに、コイル支持体４１の側面に形成された配線溝４７を通じて、コイル３１の端部が接合される。
【００２３】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、コイル３１は、銅線を同一方向に巻きつけて結束させたものであり、２列のコイル３１が直接に接続され、その始端と末端の夫々が配線端子４５に接続される。コイル３１の端部と配線端子４５とは半田により接続される。従来のレンズ駆動装置では、レンズ支持体を付勢するスプリングが導電性部材で構成され、コイルに電流を供給する端子としても機能していたので、スプリングが配置される位置精度がレンズ支持体２の位置調整に影響した。また、スプリングの半田付けや接着といった作業を行う上での工数が多く、作業者の熟練した技術も必要となり、製造歩留まりを低下させていた。これに対して、本実施形態においては、上記のような半田接続が、レンズ支持体２の位置調整に影響しないので、作業者の熟練した技術も必要なく、製造歩留まりを向上させることができる。
【００２４】
また、配線基板４６には、レンズ支持体２の位置を検出するホール素子４８（再び図２参照）が実装されており、ホール素子４８のセンシング部が、コイル支持体４１の側部に設けられた孔部４９からコイル支持体４１内に導出されて、レンズ支持体２と対向している。ホール素子４８は、配線基板４６の回路を介して、レンズ駆動装置１が搭載されたカメラモジュールの制御装置（不図示）に接続されて、レンズ支持体２の位置情報を伝送し、上記制御装置は、この位置情報を受けて、配線端子４５を介して供給されるコイル３１への電流量を変化させ、レンズ支持体２の駆動位置をフィードバック制御する。
【００２５】
このようにして、カメラモジュールの制御装置がコイル３１に供給される電流量を制御することにより、レンズ支持体２を、図５（ａ）に示す最下位置から、図５（ｂ）に示す最上位置まで、任意の位置で駆動させることができる。このとき、レンズ支持体２の外周とコイル支持体４１の内周との間隔は、第１レール４２及び第２レール３４間に配されたボール７により一定の間隔に画定される。そして、第１レール４２及び第２レール３４間をボール７が回転することにより、レンズ支持体２は、レンズの光軸方向Ｄに平行に伸びる第１レール４２及び第２レール３４に沿って案内され、レンズ支持体２を、レンズの光軸方向Ｄから傾くことなく移動させることができる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、第１レール４２及び第２レール３４は夫々Ｖ字形状であり、ボール７を４方から囲うように、計４点で接触するので、レンズ駆動装置１が傾いていても、ボール７は、第１レール４２と第２レール３４との間を一定の接触抵抗で移動する。そのため、レンズ支持体２を、コイル３１に供給された電流量にリニアに対応するように、スムーズにレンズの光軸方向Ｄに移動させることができる。また、第１レール４２、第２レール３４、及びボール７を、角筒形状のコイル支持体４１（カバー４）の４隅とレンズ支持体２の隙間に収まるように設けているので、それらの構成を収容する別途の空間を設ける必要がなく、レンズ駆動装置１のサイズアップを抑制することができる。
【００２７】
更に、本実施形態によれば、レンズ駆動装置１の４方にレール４２，３４及びボール７を設けているので、ＶＣＭの駆動時にカメラモジュールが傾いていても、いずれかのレール４２，３４及びボール７が、レンズ支持体２をレンズの光軸方向Ｄに沿って適切に移動させる。従って、レンズ支持体２の駆動時における傾斜を効果的に抑制することができる。
【００２８】
また、本実施形態によれば、コイル支持体４１に磁石３２を吸引する磁性体プレート４３が設けられている。コイル３１へ電流が印加されていない時は、板バネ６により、コイル支持体４１が不要に移動することを防止しているが、更に、磁性体プレート４３と磁石３２との間の吸引力により、コイル支持体４１の移動が規制される。そのため、カメラモジュールの非稼動時にコイル支持体４１が振動することを抑制することができる。従って、例えば、レンズ駆動装置１を用いた携帯機器を持ち運んだ時に、コイル支持体４１が動いて、カタカタといった不興音を発生させることもない。
【００２９】
ところで、第１レール４２及び第２レール３４等の加工精度によっては、例えば、図６（ａ）に示すように、第１レール４２及び第２レール３４とボール７との間に僅かな隙間が出来ることがある。これに対して、本実施形態によれば、図６（ｂ）に示すように、磁性体プレート４３と磁石３２との間の吸引力により、レンズ支持体２が、磁性体プレート４３に引きつけられ、上記隙間が無くなる。そのため、第１レール４２及び第２レール３４とボール７との間には、レンズ支持体２を第１レール４２及び第２レール３４に沿って移動させるために必要な粘着力を発生させることができる。
【００３０】
更に、本実施形態によれば、第１レール４２及び第２レール３４におけるボール７との接触面は、コイル支持体４１の内周面に対して夫々傾斜している。仮に、図６（ｂ）の右一点鎖線欄で示したように、上記接触面が傾斜していなければ、第１レール４２及び第２レール３４とボール７とは、夫々磁性体プレート４３による吸引方向に直交する１つの接触面（図示したポイントＰ１）でしか夫々接触しないことも有り得る。これに対して、本実施形態では、第１レール４２及び第２レール３４とボール７との接触面が傾斜しているので、磁性体プレート４３による吸引力が、傾斜方向にも働き、第１レール４２及び第２レール３４とボール７とは、Ｖ字形状の両接触面（図示したポイントＰ１，Ｐ２）で夫々接触する。そのため、レンズ支持体２を第１レール４２及び第２レール３４に沿って移動させるために必要な粘着力を効果的に発生させることができ、レンズ支持体２の駆動時における傾斜をより効果的に抑制することができる。
【００３１】
次に、上記実施形態とは別の実施形態に係るレンズ駆動装置について、図７乃至図９を参照して説明する。図７及び図８に示すように、本実施形態のレンズ駆動装置１は、コイル支持体４１の一面に磁性体プレート４３が設けられている。また、レンズ支持体２は、磁性体プレート４３と対峙する面にコイル３１が設けられ、磁性体プレート４３と対峙する面の両角部に、磁石３２及び第２レール３４が設けられている（図９（ａ）も参照）。コイル３１に給電するための配線基板４６は、コイル３１が設けられた面の隣り合う面に設けられる。また、図９（ｂ）に示すように、第１レール４２は、コイル支持体４１の磁性体プレート４３が設けられている面の両隅に設けられている。
【００３２】
本実施形態によれば、磁性体プレート４３が磁石３２を吸引することで、第１レール４２及び第２レール３４とボール７との間に、レンズ支持体２を第１レール４２及び第２レール３４に沿って移動させる必要な粘着力を発生させることができる。従って、第１レール４２、第２レール３４及びボール７が、レンズ駆動装置１の隣り合う２角にのみ設けられていても、レンズ支持体２及びレンズユニット２０を、レンズの光軸方向Ｄから傾くことなく移動させることができる。また、コイル３１を設けて磁界を発生させる範囲を限定的にしたことにより、レンズ支持体２を駆動させるのに必要な電流量を抑制し、消費電力の少ないレンズ駆動装置１を実現することができる。
【００３３】
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、カバー本体４ａ内にコイル支持体４１を設け、第１レール４２がコイル支持体４１の内周に設けられた構成を示した。しかし、例えば、コイル３１がレンズ支持体２の外周に巻きつけられていて、コイル支持体４１のような構成を備えない場合、カバー本体４ａの内周に第１レール４２が設けられる。
【符号の説明】
【００３４】
１    レンズ駆動装置
２    レンズ支持体
２０    レンズユニット（光学部材）
３    駆動ユニット
３１    コイル
３２    磁石
４    カバー
４１    コイル支持体
４２    第１レール
４３    磁性体プレート
４５    配線端子
４６    配線基板
４８    ホール素子
７    ボール
Ｄ    レンズの光軸方向
Ｐ１，Ｐ２    接触面
【図１】
2015219410.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015219410.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015219410.tif 000008
【図７】
2015219410.tif 000009
【図８】
2015219410.tif 000010
【図９】
2015219410.tif 000011