致动器及相机模块的制作方法

文档序号:19569563发布日期:2019-12-31 18:46阅读:145来源:国知局
致动器及相机模块的制作方法

本发明涉及一种利用了磁位置检测器件的致动器。



背景技术:

智能手机或平板终端、计算机等多数电子设备中搭载了摄像功能,摄像功能是由整合了摄像元件或透镜、自动调焦机构等的被称为相机模块的模块提供。

相机模块为了实现自动调焦或光学手抖修正(ois:opticalimagestabilization),而具备用来将透镜(或者透镜群)定位的致动器。

图1是表示致动器100的基本构成的框图。致动器100为音圈马达(vcm),具备线圈101及永久磁铁110。致动器100在x轴方向上产生力。线圈101在与x轴垂直的y轴具有长尺寸。永久磁铁110针对线圈101的在y方向上延伸的两条边s1、s2分别形成方向相反的磁通密度b。如果着眼于边s1所包含的1个绕组,那么电流i朝y轴正方向流动,与z轴正方向的磁通密度b作用,在绕组与永久磁铁110之间产生x轴正方向的劳仑兹力。

f=bil

在永久磁铁110被固定,线圈101能够移动的动圈式的情况下,线圈101在x轴方向上移位。l是边s1、s2的y方向长度。如果着眼于边s2,那么电流i朝y轴负方向流动,与z轴负方向的磁通密度b作用,由此,针对每个绕组产生f=bil。

近年来,在搭载于智能手机等的相机模块中,引进如下功能的相机模块不断增加,该功能是指通过检测摄像透镜的位置(位移量),并反馈该位置信息,而高精度且高速地控制摄像透镜的位置。尤其是,通过引进反馈控制作为光学手抖修正(ois),能够实现高精度的手抖修正,所以随着想在较暗的场所无抖动地拍摄远处被摄体这一要求的提高,采用ois的相机今后也将不断增加。

另外,在自动调焦(af)功能中,也引进反馈控制,由此以高速聚焦捕获或焦点位置维持的高精度化为目标的相机模块也正不断增加。

为了使用这种反馈控制,必须如上所述检测出摄像透镜的位置(位移量)。在相机模块中多数情况下采用磁位置检测器件。作为其理由,可列举下述理由等:如果采用光学位置检测器件,那么有泄漏的光入射到摄像元件而成为重影的担忧;以及在使用图1的音圈马达(vcm)作为驱动摄像透镜的致动器的情况下,能够将此处所使用的驱动用永久磁铁110兼用作磁位置检测器件的一部分。

在使用vcm驱动用磁铁作为位置检测器件的情况下,通常必须注意与磁铁对向地存在驱动用线圈这一情况。假定霍尔元件等位置检测元件也必须与磁铁对向地配置,且驱动用线圈与位置检测元件近接地配置。如通常所知,当对线圈施加电流时产生磁场,由该磁场产生的磁通入射到位置检测元件。当像这样,因线圈而产生的磁通入射到位置检测器件时,即使摄像透镜未移位,位置检测元件也会根据电流的变化而输出位置检测信号的变化。在本说明书中,将该情况称为磁雾噪声。这种磁雾噪声相对于原本的位置检测信号成为噪声,所以有使摄像透镜的位置控制精度恶化的顾虑。理想的是在比如磁雾噪声极小的位置配置位置检测元件。

作为与驱动用磁铁对向地配置的驱动用线圈和位置检测元件的位置关系,公开了多种配置例。例如,在专利文献1中公开了在驱动用线圈绕组的内侧或外侧配置着位置检测元件的例子。另外,在专利文献2中公开了将2个驱动用线圈并排地配置,且在它们中间配置着位置检测元件的例子。

图2(a)~(c)是专利文献1及2中所公开的驱动用线圈和位置检测元件(霍尔元件)的位置关系的概略图。

像专利文献1中所公开那样,图2(a)是在线圈101的绕组的内侧配置着霍尔元件102的例子。在专利文献1中,在线圈绕组的中央配置着霍尔元件,在图2(a)中,设为利用边缘效应在线圈101的磁通密度最大的线圈101的内侧边缘附近配置霍尔元件102的例子。

同样像专利文献1中所公开那样,图2(b)是在线圈101的绕组的外侧配置着霍尔元件102的例子。

像专利文献2中所公开那样,图2(c)是在2个并排的线圈101的中间位置,在沿线圈的厚度方向略微偏移的位置配置着霍尔元件102的例子。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2017-90887号公报

[专利文献2]日本专利特开2013-24938号公报



技术实现要素:

[发明要解决的问题]

本发明者等人对驱动用线圈与位置检测元件的位置关系进行了研究,结果认识到以下问题。

图3是表示单一线圈的磁通密度的大小分布的等高线图。图3示出线圈101的内侧边缘附近及外侧边缘附近的磁通密度的线圈厚度方向成分的大小。此处,计算出将线圈匝数设为100匝且施加1a电流时的磁通密度,各等高线的数字是以mt(毫特斯拉)为单位来表示该磁通密度。另外,虚线表示与实线的磁通方向上下相反。图中的点p10假定出图2(a)中的霍尔元件的检测部的位置,点p20假定出图2(b)中的霍尔元件的检测部的位置。

根据图也可知,如果在p10或p20的位置配置了霍尔元件,那么在霍尔元件位置处磁通密度会变得相当大,所以将导致较大的磁雾噪声泄漏到霍尔元件。当像这样在与线圈厚度相同程度的位置配置霍尔元件时,必须在线圈绕组的外侧,与线圈充分分离地配置霍尔元件。当想在线圈的外侧边缘附近配置霍尔元件时,必须在线圈的厚度方向上隔开地配置霍尔元件。在线圈绕组的内侧,与内侧边缘附近相比绕组中央附近的磁通密度变小,但仍然显示出较大的值,理想的是避免在绕组的内侧配置霍尔元件。如上所述,问题在于:存在多个不应配置霍尔元件的位置,配置的自由度较小。

图4是表示2个线圈的磁通密度的大小分布的等高线图。图4示出2个线圈101的中间位置附近的磁通密度的线圈厚度方向成分的大小。此处,计算出将各线圈的匝数各设为100匝,且将施加电流设为1a时的磁通密度,等高线的数字是以mt(毫特斯拉)为单位表示该磁通密度。另外,虚线表示与实线的磁通方向上下相反。图中的点p30假定出2个线圈101的中间位置,点p40假定出图2(c)中的霍尔元件的检测部的位置。

根据图也可知,在p40的位置处,磁通密度大致为零,未产生磁雾噪声的问题,但在p30的位置处,在霍尔元件位置处磁通密度会变得相当大,所以将导致较大的磁雾噪声泄漏到霍尔元件。当因作为相机模块的厚度的限制等,而必须在比如p30的位置配置霍尔元件时,磁雾噪声将成为问题。如上所述,问题在于:在相当大的范围内存在不应配置霍尔元件的位置,配置的自由度较小。

本发明是鉴于该状况而完成的,其某一形态的例示性目的之一在于提供一种能够减小磁雾噪声的致动器。

[解决问题的技术手段]

本发明的某一形态涉及一种致动器,它与位置检测元件一起被使用,将透镜在第1轴的方向上予以定位。致动器具备:线圈,将与第1轴垂直的第2轴设为长度方向而形成,且具有与第2轴平行的第1边及第2边、以及与第1轴平行的第3边及第4边;以及永久磁铁,针对第1边及第2边分别产生与第1轴及第2轴垂直且方向相反的磁场。在使用中,位置检测元件配置在第3边的附近,线圈至少在第3边在宽度方向上分裂(split)成多个部分。

本发明的某一形态涉及一种相机模块。相机模块的特征在于具备:摄像透镜,以能够朝特定方向移位的方式得到支持;线圈及永久磁铁,用来驱动摄像透镜;以及位置检测元件,用来以磁方式检测摄像透镜的位置;且线圈形成为包含内侧线圈及外侧线圈的两组线圈的双重构造。

根据该形态,存在内侧线圈所产生的磁场与外侧线圈所产生的磁场相互抵消的位置,能够创造出适于配置位置检测元件的位置。

另外,也可为线圈与位置检测元件近接地配置,从线圈的卷绕轴方向观察,位置检测元件的磁检测部的中心存在于内侧线圈的内周边缘与外周边缘的中间位置和外侧线圈的内周边缘与外周边缘的中间位置之间。

由此,能够将位置检测元件配置在内侧线圈所产生的磁场的方向与外侧线圈所产生的磁场的方向相反的区域,所以能够减小由因对线圈通电而产生的磁通入射到位置检测元件所引起的磁雾噪声。

另外,也可对应于位置检测元件的位置,决定内侧线圈与外侧线圈的匝数比。

由此,能够使得在位置检测元件的位置上,内侧线圈所产生的磁场与外侧线圈所产生的磁场方向相反,且大小相同,能够减小由因对线圈通电而产生的磁通入射到位置检测元件所引起的磁雾噪声。

另外,也可为与内侧线圈的匝数相比,使外侧线圈的匝数变少。

由此,能够使内侧线圈所产生的磁场与外侧线圈所产生的磁场相互抵消的区域更偏靠外周侧,容易防止在能够减小磁雾噪声的优选位置配置着位置检测元件时的线圈与位置检测元件的干涉。

另外,也可为将内侧线圈与外侧线圈并联连接,对应于位置检测元件的位置,决定要供给至内侧线圈的电流值与要供给至外侧线圈的电流值的比。

由此,能够使得在位置检测元件的位置上,内侧线圈所产生的磁场与外侧线圈所产生的磁场方向相反,且大小相同,能够减小由因对线圈通电而产生的磁通入射到位置检测元件所引起的磁雾噪声。

另外,也可为与要供给至内侧线圈的电流值相比,使要供给至外侧线圈的电流值变小。

由此,能够使得在位置检测元件的位置上,内侧线圈所产生的磁场与外侧线圈所产生的磁场方向相反,且大小相同,能够减小由因对线圈通电而产生的磁通入射到位置检测元件所引起的磁雾噪声。

另外,线圈也可为图案线圈。

由此,两组构成的内侧线圈与外侧线圈是预先图案化而形成,所以与将分别形成为绕组的内侧线圈与外侧线圈个别地定位并安装相比,能够高精度且容易地安装。

另外,也可为线圈与永久磁铁对向地配置,位置检测元件与永久磁铁对向地配置,永久磁铁兼作驱动用与位置检测用。

由此,永久磁铁能够兼作驱动用与位置检测用,所以能够削减零件件数。

另外,也可为使用由位置检测元件产生的位置检测信号,通过反馈控制来控制摄像透镜的位置。

由此,使用磁雾噪声已减小的状态的位置检测信号来进行反馈控制,所以能够实现更高精度的摄像透镜的位置控制。

此外,将以上构成要素的任意组合或本发明的构成要素或表述在方法、装置、系统等之间相互置换所得的形态,作为本发明的形态也是有效的。

进而,用于解决该问题的方法的记载并非说明了所有不可或缺的特征,因此,所记载的这些特征的次组合也能满足本发明。

[发明的效果]

根据本发明,能够提供一种相机模块,该相机模块能够减小因对线圈通电而产生的磁通入射到位置检测元件后产生的磁雾噪声,从而实现更高精度的摄像透镜的位置控制。

附图说明

图1是表示致动器的基本构成的图。

图2(a)~(c)是表示以往的驱动用线圈与位置检测元件的位置关系概略的立体图。

图3是表示单个线圈的磁通密度的大小分布的等高线图。

图4是表示2个线圈的磁通密度的大小分布的等高线图。

图5是表示实施方式的致动器的基本构成的立体图。

图6(a)是图5的致动器的第3边的剖视图,图6(b)是图5的致动器的投影图。

图7(a)是第1变化例的线圈的俯视图,图7(b)~(d)是它的等效电路图。

图8是第2变化例的线圈的俯视图。

图9是第3变化例的线圈的俯视图。

图10是第4变化例的线圈的俯视图。

图11是表示实施方式的相机模块的概略构成的立体图。

图12是第1实施例的相机模块的剖视图。

图13是图12的相机模块的一部分的立体图。

图14是表示在图13的线圈构成中,将外侧线圈的匝数比设为50%时的磁通密度的大小分布的等高线图。

图15是表示在图13的线圈构成中,将外侧线圈的匝数比设为30%时的磁通密度的大小分布的等高线图。

图16是表示在图13的线圈构成中,将外侧线圈的匝数比设为10%时的磁通密度的大小分布的等高线图。

图17是表示点p1处的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。

图18是表示外侧线圈的匝数比为18%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。

图19是表示外侧线圈的匝数比为100%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。

图20是表示外侧线圈的匝数比为0%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。

图21是第2实施例的相机模块的剖视图。

图22是图21的相机模块的一部分的立体图。

图23(a)~(c)是表示霍尔元件的配置例的图。

图24是表示图14至图16中的点p2的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。

图25是表示图14至图16中的点p3的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。

图26是表示图14至图16中的点p4处的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。

具体实施方式

以下,基于优选的实施方式,一边参照附图,一边说明本发明。对各附图所示的相同或同等的构成要素、部件、处理标注相同的符号,并适当省略重复的说明。另外,实施方式是例示而非限定发明,实施方式中所记述的所有特征或其组合不一定是发明的本质性内容。

在本说明书中,“将部件a与部件b连接的状态”除包含将部件a与部件b物理地直接连接的情况以外,还包含部件a与部件b经由不会对它们的电连接状态带来实质性影响、或者不会有损通过它们的结合所发挥的功能或效果的其它部件间接地连接的情况。

同样地,“部件c设置在部件a与部件b之间的状态”除包含部件a与部件c或者部件b与部件c直接连接的情况以外,还包含经由不会对它们的电连接状态带来实质性影响、或者不会有损通过它们的结合所发挥的功能或效果的其它部件间接地连接的情况。

<致动器>

图5是表示实施方式的致动器200的基本构成的图。致动器200具备线圈210及永久磁铁230。致动器200与作为位置检测元件的霍尔元件102一起被使用,将对象物(未图示)在第1轴(x轴)的方向上予以定位。此外,位置检测元件并不限定于霍尔元件,也可使用磁阻元件。

线圈210是将与第1轴(x轴)垂直的第2轴(y轴)设为长度方向而形成。线圈210具有第1边s1~第4边s4。第1边s1及第2边s2与第2轴(y轴)平行,第3边s3及第4边s4与第1轴(x轴)平行。

永久磁铁230针对第1边s1、第2边s2分别产生与第1轴(x轴)及第2轴(y轴)垂直且相反方向(也就是z轴正方向与z轴负方向)的磁场。

在使用中,霍尔元件102配置在第3边s3的附近。线圈210至少在第3边s3,在宽度方向(也就是y轴方向)上分裂成多个部分。在图4中,第3边s3分裂成2个部分(称为第1部分212及第2部分214)。

以上为致动器200的基本构成。接下来,说明致动器200的动作。图6(a)是图5的致动器200的第3边s3的剖视图。线圈210为绕组线圈,在第1部分212、第2部分214各自所包含的绕组中,在与纸面正交的方向上流通电流。如果着眼于y方向,那么在比第1部分212更靠外侧的区域a1中,第1部分212所形成的磁场h1与第2部分214所形成的磁场h2相互加强。另外,在比第2部分214更靠内侧的区域a2中,第1部分212所形成的磁场h1与第2部分214所形成的磁场h2也相互加强。相反,在与第3边s3的宽度w对应的区域a3中,第1部分212所形成的磁场h1与第2部分214所形成的磁场h2相互抵消。因此,通过以包含在区域a3的方式,更详细来说,通过在合成磁场极小的部位或者该部位的附近配置霍尔元件102,能够减小磁雾噪声的影响。霍尔元件102的位置只要以对磁场具有感度的部分(称为磁检测部)的合成磁场变小的方式配置即可。

图6(b)是图5的致动器200的投影图。在将致动器200的构成要素投影到第1轴(x轴)及第2轴(y轴)所形成的平面(xy平面)时,霍尔元件102的磁检测部在第2轴(y轴)的方向上,位于第1部分212与第2部分214之间的区域a3。另外,在第1轴(x轴)的方向上,霍尔元件102能配置在第3边s3的长度l3的范围内,更优选以配置在第3边s3的长度的中心附近为宜。

图7(a)是第1变化例的线圈210的俯视图,图7(b)~(c)是它的等效电路图。线圈210在第1边s1~第4边s4的所有边中,被分割成2个部分。也就是说,线圈210包含外周线圈220及内周线圈222。霍尔元件102也能够配置在形成第3边s3的外周线圈220的部分212与内周线圈222的部分214之间。如图7(b)所示,外周线圈220与内周线圈222也可串联地电连接。在该情况下,外周线圈220与内周线圈222中流通的电流相同。

如图7(b)所示,外周线圈220与内周线圈222也可串联地电连接。在该情况下,外周线圈220与内周线圈222中流通的驱动电流idrv为共通,能利用一个vcm驱动器来驱动。在该情况下,能够将第1部分212与第2部分214的距离、霍尔元件102的位置、以及第1部分212与第2部分214各自所包含的绕组(或者线圈图案)的个数(也就是匝数)作为参数,使霍尔元件102的合成磁场减小。

如图7(c)所示,线圈210构成为能够分别对外周线圈220、内周线圈222供给独立的驱动电流idrv1、idrv2。在该情况下,需要2个vcm驱动器,能够将两种驱动电流idrv1、idrv2作为参数,使霍尔元件102的合成磁场减小。

如图7(d)所示,外周线圈220与内周线圈222也可并联地电连接。

图8是第2变化例的线圈210的俯视图。在该变化例中,线圈210形成为图案线圈。图8中,示出线圈210的仅1层,但也可具有多层构造。

图9是第3变化例的线圈210的俯视图。在上文的说明中,线圈210在第3边s3分裂成2个部分,也可分裂成2或3以上的任意n个(n≥2)部分p1~pn。在该情况下,只要在多个部分p1~pn所形成的合成磁场成为零的部位配置霍尔元件102即可,或者以在霍尔元件102的位置,合成磁场成为最小的方式,使多个部分p1~pn的间隔及它们的绕组个数等最佳化即可。

图10是第4变化例的线圈210的俯视图。当从其它观点出发来观察所述线圈210时,能了解到线圈210的第3边s3的宽度w3是以比与它对向的第4边s4的宽度w4大的方式有意地形成为宽幅,通过使第3边s3处的宽度方向(y方向)的绕组的分布最佳化,以此来减少霍尔元件102处的合成磁场(磁通密度)。从该观点来看,线圈210在第3边s3处未必必须分割为多个部分,绕组的密度也可为在外周侧与内周侧不同。该变化例虽然在绕组线圈中也能够安装,但适合于采用图案线圈的情况。

作为又一变化例,在像图7(a)那样将线圈210分割为多个线圈220、222的情况下,以绕组线圈的形式形成某个线圈,以图案线圈的形式形成其它线圈。

<相机模块>

接下来,对组装了所述致动器200的相机模块1进行说明。致动器200被用于透镜的定位。图11是表示本发明的实施方式的相机模块1的概略构成的立体图。相机模块1内置在数码相机或数码摄像机、智能手机或平板终端中,被用于照片或视频拍摄。相机模块1是设为具有af功能及ois功能的模块进行说明,但并不限定于此,也可仅为af功能。另外,位置检测元件是通过配置成ois用而进行说明,也可配置成af用。位置检测元件在相机模块用途中广泛地使用霍尔元件,所以设为霍尔元件进行说明,但并不限定于此,也可为像mr(magnetoresistive,磁阻)元件、gmr(giantmagnetoresistive,巨型磁阻)元件这样的磁阻元件。

相机模块1包括如下部件等:摄像透镜2;致动器3,用来驱动摄像透镜2;模块衬底4,供安装摄像元件(图12、图21中进行说明);传感器罩盖5,在模块衬底4上覆盖摄像元件,上方供搭载致动器3;致动器驱动器6,安装在模块衬底4上,且驱动致动器3;及陀螺传感器7,检测手抖的角速度。关于陀螺传感器7,也有将安装在智能手机等的主体侧的陀螺传感器7使用于手抖检测用途的情况,在这种情况下,也可为在模块衬底4侧无陀螺传感器7。

致动器3在摄像透镜2的光轴方向(图的z轴方向)上驱动摄像透镜2来进行自动调焦动作,且在与光轴垂直的方向(图的x轴、y轴方向)上驱动摄像透镜2来进行手抖修正动作。此时,当检测出摄像透镜2的位置,且将该信号反馈并进行位置控制时,能够高精度地将摄像透镜定位。在本实施方式中,具备用于位置检测的位置检测元件,它的详细构成将在下文进行叙述。

致动器驱动器6是集成在一个半导体衬底的功能ic(integratedcircuit,集成电路)。此处的“集成”包含电路的构成要素全部形成在半导体衬底上的情况、或电路的主要构成要素一体集成的情况,也可将一部分电阻或电容器等设置在半导体衬底的外部以用于电路常数的调节。通过将电路集成在1个芯片上,能够削减电路面积,并且能够将电路元件的特性保持为均一。致动器驱动器6按照由陀螺传感器7产生的位置指令信号,以摄像透镜2成为特定位置的方式,反馈并控制位置检测信号。

通过检测摄像透镜2的位置,并将该位置反馈而用于位置控制,能够抑制阶跃响应(stepresponse)中的过渡振动而加快收敛,或提高向目标位置的定位精度,或在受到干扰振动的情况下也保持在特定位置。

以下,对线圈与霍尔元件的配置及其影响,参照第1实施例及第2实施例进行说明。

<第1实施例>

参照图12至图20对第1实施例进行说明。首先,使用图12,说明相机模块整体的构成。图12是第1实施例的相机模块的剖视图,且为图11的a-a剖视图。

摄像透镜2具备透镜筒8及多个透镜镜片9。透镜镜片9在图中例示为3片,但可更少,也可更多。

致动器3具备透镜保持器10、af板弹簧11、af线圈12、永久磁铁13、磁力保持器14、悬吊线15、挠性衬底(fpc:flexibleprintedcircuits)16、ois线圈17、霍尔元件18、基座19及罩盖20等。关于霍尔元件18,当将图示的霍尔元件18设为x方向的位置检测用时,在未图示的位置存在其它霍尔元件用作y方向的位置检测。

另外,霍尔元件18在本实施方式中安装在致动器3内的fpc16,但也可在致动器3外安装在传感器罩盖5上或模块衬底4上。

透镜保持器10保持着摄像透镜2。透镜保持器10与透镜筒8在摄像透镜2的高度调整后粘接。在透镜保持器10的外周面,卷绕着af线圈12。与af线圈12对向地,在磁力保持器14固定着永久磁铁13,通过对af线圈12通电而在与永久磁铁13之间作用电磁力(劳仑兹力),af线圈12在光轴方向(z轴方向)上受到力。透镜保持器10由上下两块af板弹簧11以相对于磁力保持器14在光轴方向上可动的方式支撑,由摄像透镜2、透镜保持器10及af线圈12等形成af可动部30。

af板弹簧11的上侧弹簧的一部分突出至磁力保持器14的外侧,该突出部与悬吊线15的上端连结。悬吊线15的下端连结在fpc16,af线圈12的端子通过af板弹簧11(上侧)、悬吊线15电连接在fpc16。悬吊线15在与光轴垂直的方向上可动地支撑磁力保持器14,由磁力保持器14、永久磁铁13及af可动部30等形成ois可动部40。

在fpc16上,与永久磁铁13对向地设置着ois线圈17。一对ois线圈17与永久磁铁13形成致动器(vcm)。通过对ois线圈17进行通电而在与永久磁铁13之间作用电磁力(劳仑兹力),ois线圈17在与光轴垂直的方向(x轴方向)上受到力,但因ois线圈17固定在fpc16,所以在反作用下使永久磁铁13受到与光轴垂直的方向的力。

在fpc16上,同样与永久磁铁13对向地设置着霍尔元件18。霍尔元件18检测因永久磁铁13在x轴方向上移位所引起的磁通(图的z轴方向成分)的变化,由此完成位置检测。ois线圈的构成、与霍尔元件的位置关系的详细情况将在下文进行叙述。在本实施例中,ois线圈17与霍尔元件18安装在fpc16的同一面侧。

此外,包含x轴用ois线圈17与永久磁铁13的致动器隔着透镜筒8也设置在相反侧。进而,相机模块1具备y轴方向的ois用致动器,但它们并未图示出。y轴用致动器设置在纸面近前侧及里侧。与ois关联地设置的多个致动器使用所述致动器200的结构而构成。

永久磁铁13兼具af驱动用、ois驱动用及ois位置检测用这3种作用。通过像这样将永久磁铁兼用于驱动用及位置检测用,能削减零件件数。

fpc16贴附在基座19上。罩盖20在顶面开设着用于确保光路的孔,且覆盖致动器整体。在ois可动部40存在永久磁铁13,所以罩盖20的材质理想的是非磁性的金属(例如锌白铜等铜合金)。

在模块衬底4上安装着摄像元件21,且以覆盖摄像元件21的方式设置着传感器罩盖5。在传感器罩盖5的中央部开设着孔,以堵住该孔的方式设置着ir(infraredradiation,红外线)截止玻璃22。ir截止玻璃22在薄玻璃板的表面形成着ir截止膜,使通过摄像透镜2入射的光的红外成分截止,并入射到摄像元件21。

接下来,使用图13对ois线圈17的构成、与霍尔元件18的位置关系进行说明。图13是选取图12中的外侧线圈、内侧线圈、位置检测元件所得的要素零件的立体图。

在本实施例中,在fpc16的同一面侧安装着ois线圈17及霍尔元件18,所以两者配置成相同程度的高度。ois线圈17由两组构成,包含外侧线圈17a及内侧线圈17b。霍尔元件18配置在当对各个线圈17a、17b施加电流时外侧线圈17a所产生的磁场的方向与内侧线圈17b所产生的磁场的方向成为相反方向的位置。电流以在各个线圈中朝相同方向绕转的方式流动。于是,通过线圈绕组内侧的磁场成为相同方向,但在内侧线圈17b的绕组的外侧,磁场朝相反方向绕回,因此与通过外侧线圈17a内侧的磁场成为相反方向。通过像这样在磁场成为相反方向的位置配置霍尔元件18,能够使通过霍尔元件的磁通密度降低,能够减小磁雾噪声。

为了使通过霍尔元件的磁通密度大致接近零,宜为不仅使磁场的方向为相反方向,也使大小大致一致。磁场(磁通密度)的大小与所施加的电流的大小及线圈的匝数成正比,所以只要以在霍尔元件18的位置处,磁场(磁通密度)实质上相等的方式(方向相反)调节外侧线圈17a与内侧线圈17b的电流或匝数的分配即可。在外侧线圈17a与内侧线圈17b串联地电连接的情况下(图7(b)),难以改变电流值的分配,所以在该情况下以利用匝数进行调节为宜。在外侧线圈17a与内侧线圈17b并联地电连接的情况下(图7(c)),也可利用电流值进行调节。

接下来,使用图14~图20对改变外侧线圈17a与内侧线圈17b的匝数的分配时的磁通密度变化进行说明。

图14~图16中示出对外侧线圈17a与内侧线圈17b分别施加电流时,图13的被两点链线包围的区域23的磁通密度的z轴方向的成分的大小分布的模拟结果。在图14~图16中,外侧线圈17a与内侧线圈17b的匝数的分配不同,图14是外侧线圈17a的比率为50%的情况,图15是外侧线圈17a的比率为30%的情况,图16是外侧线圈17a的比率为10%的情况。图中的曲线示出了z轴方向的磁通密度的大小相等的等高线,沿着等高线写下的数字是以mt(毫特斯拉)为单位来表示磁通密度的大小。另外,等高线的虚线表示与实线的磁场的方向成为相反方向。此外,磁通密度的数值是在各线圈中流通1a电流且将两线圈的合计匝数设为100匝时的数值,且只不过为一例。

观察图14的结果可知,在线圈匝数为50∶50的相同条件下,与线圈绕组内侧的磁通密度相比,线圈绕组外侧的磁通密度较小,磁通密度的大小均衡处成为内侧线圈17b的外侧边缘附近,在该部分存在针点处磁通密度成为接近零的区域。然而,因在该位置处会与内侧线圈17b干涉,所以无法配置霍尔元件。

观察图15的结果可知,通过使外侧线圈17a的磁通密度降低,相互抵消后磁通密度成为接近零的区域朝左偏移。另外,磁通密度较小的区域在线圈的厚度方向上也扩大。

观察图16的结果可知,外侧线圈17a的匝数比成为10%,相互抵消后磁通密度成为接近零的区域进一步朝左偏移,磁通密度较小的区域在线圈的厚度方向上也进一步扩展。

通过像这样利用线圈匝数使外侧线圈17a与内侧线圈17b的磁通密度的大小平衡,能够控制磁通密度接近零的区域的位置。能够供配置霍尔元件的位置受到相机模块的构造某种程度的限制,因此,在决定霍尔元件的位置后,以该位置的磁通密度变小的方式设定线圈匝数的分配即可。

在图14~图16中,以p1~p4表示特定的监控点。p1是线圈厚度的中央且外侧线圈17a的内侧边缘与内侧线圈17b的外侧边缘的正中间的位置。p2在处于内侧边缘与外侧边缘的中间这一方面与p1相同,且成为在线圈厚度方向上隔开固定距离的位置。作为第2实施例将在下文进行叙述,当在fpc16的背面侧配置着霍尔元件时,霍尔元件的磁检测部到达像所述那样在线圈厚度方向上隔开固定距离的位置。p3、p4是线圈厚度方向的距离与p2相同且左右的位置偏移后的位置。p3是内侧线圈17b的外侧边缘与内侧边缘的中间位置,p4是外侧线圈17a的外侧边缘与内侧边缘的中间位置。

图17是表示点p1的位置处的匝数比与磁通密度的关系的图。根据封装体内的磁检测部的位置,多少将有可能在线圈厚度方向上发生位置偏移。根据图17的结果,随着外侧线圈的匝数的比率增加,磁通密度变大,在比率18%处,磁通密度成为零。

如上所述,霍尔元件的封装体内的磁检测部的位置有可能根据规格而略有不同,所以也确认到线圈厚度方向(z轴方向)的磁通密度分布。外侧线圈的匝数的比率是设为在图17中被求出为最佳条件的18%。图18是表示在外侧线圈的匝数比为18%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。横轴的0成为p1的位置。由该结果可知,在p1的位置,磁通密度当然成为零,因此,即使在z轴方向上位置偏移,磁通密度的变化也较小,能够减小磁雾噪声的区域并非针点,而扩展得相当大。

图19是表示外侧线圈的匝数比为100%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。这相当于如下实例,也就是像图2(a)那样在线圈绕组的内侧存在霍尔元件。图20是表示在外侧线圈的匝数比为0%时的连结点p1与p2的线段上的磁通密度的变化的图。这相当于如下实例,也就是像图2(b)那样在线圈绕组的外侧存在霍尔元件。在图19、图20中,以与图18相同的方式采用横轴、纵轴。

由图19、图20可知,在p1的位置处(横轴0的位置)也成为磁通密度非常大的区域。在与单个线圈邻接地配置霍尔元件的现有例中,无法忽略磁雾噪声的影响。

此外,两组线圈也可将分别使线材卷绕而形成的线圈组合地配置,但在这种构成中,外侧线圈与内侧线圈安装时的对位较麻烦,所以使用图案线圈的组装较容易。图案线圈是通过蚀刻等来形成线圈状的图案,所以通过以图案的状态制成双重构造,在安装到fpc16时无需外侧线圈与内侧线圈的对位。

<第2实施例>

使用图21~图26对本发明的第2实施例进行说明。图21是第2实施例的相机模块的剖视图,且为图11的a-a剖视图。

首先,使用图21,说明相机模块整体的构成,因大部分与图12的相机模块相同,所以省略详细的说明。图21的相机模块与图12的相机模块的不同处在于:ois线圈17与霍尔元件18安装在fpc16的相反侧的面。如上所述,在本实施例中,在fpc16的相反面侧安装着ois线圈17及霍尔元件18,所以两者在线圈的厚度方向上某种程度隔开地配置。为了供安装在fpc16背面侧的霍尔元件18退避,在基座19设置着刻蚀孔19a。

接下来,使用图22对ois线圈17的构成、与霍尔元件18的位置关系进行说明。图22是选取图21中的外侧线圈、内侧线圈、位置检测元件所得的要素零件立体图。

ois线圈17与第1实施例同样地由两组构成,包含外侧线圈17a及内侧线圈17b。在以下方面也相同,也就是将霍尔元件18配置在当对各个线圈施加电流时外侧线圈17a所产生的磁场的方向与内侧线圈17b所产生的磁场的方向成为相反方向的位置。霍尔元件18配置于在线圈的厚度方向(z轴方向)上偏移的位置。通过将霍尔元件18配置在磁场成为相反方向的位置,能够使通过霍尔元件的磁通密度降低,能够减小磁雾噪声。以下方面也与第1实施例共通,也就是调节外侧线圈17a与内侧线圈17b的电流或匝数的分配,以使通过霍尔元件的磁通密度大致接近零。

在本实施例中,在fpc16的背面侧安装着霍尔元件18,所以能够不与ois线圈17干涉地,某种程度上自由地设定x方向、y方向的位置。接下来,说明霍尔元件18的配置例。

图23(a)~(c)是表示霍尔元件的配置例的图,且表示图22中的b-b剖视图。图23(a)相当于图14~图16中的p2的位置,在外侧线圈17a与内侧线圈17b的间隙的中间位置配置着霍尔元件18。

图23(b)相当于图14~图16中的p3的位置,在内侧线圈17b的外侧边缘与内侧边缘的中间位置配置着霍尔元件18。如果将霍尔元件18配置在比该位置更靠内侧,那么不管是来自外侧线圈17a的磁场还是来自内侧线圈17b的磁场均成为相同的方向,不仅未相互抵消还相互加强,所以该位置成为作为二重线圈构造具有意义的界限位置。

图23(c)相当于图14~图16中的p4的位置,在外侧线圈17a的外侧边缘与内侧边缘的中间位置配置着霍尔元件18。如果将霍尔元件18配置在比该位置更靠外侧,那么不管是来自外侧线圈17a的磁场还是来自内侧线圈17b的磁场均成为相同的方向,不仅未相互抵消还相互加强,所以该位置成为作为二重线圈构造具有意义的界限位置。

对点p2的位置处的匝数比与磁通密度的关系进行说明。图24是表示图14~图16中的点p2的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。根据图24的结果,随着外侧线圈的匝数的比率增加,磁通密度变大,在比率4%处磁通密度成为零。

图25是表示图14~图16中的点p3处的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。根据图25的结果,即使令匝数比率变化,磁通密度也不会变成零。在无论如何都必须在该位置配置霍尔元件的情况下,理想的是尽量使外侧线圈的匝数比变小(最终为0)。

对点p4的位置处的匝数比与磁通密度的关系进行说明。图26是表示图14~图16中的点p4处的磁通密度和内侧线圈与外侧线圈的匝数比的关系的图。根据图26的结果,随着外侧线圈的匝数的比率增加,磁通密度变大,在比率12%处磁通密度成为零。

此外,在像第2实施例那样,在fpc16的背面侧配置着霍尔元件的情况下,与配置在正面侧的情况相比,与永久磁铁相距的距离变远,所以作为原本的信号的位置检测感度会降低。但是,与线圈的距离也变远,所以磁雾噪声也容易减小。只要根据设为s/n比的总体性能、或线圈与霍尔元件的配置间距的关系等,选择像第1实施例那样的构成或者像第2实施例那样的构成中的任一个即可。进而,选择项并非只有这两个,也可如上所述在传感器罩盖上或模块衬底上配置霍尔元件。

如上所述的相机模块被使用于智能手机等移动装置等。尤其是,本发明的相机模块的优选运用之一是具备光学手抖修正(ois)功能或自动调焦(af)功能且使用可动部的位置检测信号进行反馈控制的装置。通过利用本发明,能够实现如下相机模块,该相机模块能够减小因对线圈通电而产生的磁雾噪声,且能实现高精度的透镜位置控制,能够提高手抖修正的修正精度或缩短自动调焦的捕获时间。

对于所述相机模块1,作为af致动器说明了动圈式,作为ois用致动器说明了动磁式,但并不限定于此。也可为以动磁式构成af用致动器,且可为以动圈式构成ois用致动器。在图12等中,ois线圈17的线圈面与z轴垂直,但并不限定于此,也可采用像专利文献1的第8图所示那样的其它布局。

[符号的说明]

1相机模块

2摄像透镜

3致动器

4模块衬底

5传感器罩盖

6致动器驱动器

7陀螺传感器

8透镜筒

9透镜镜片

10透镜保持器

11af板弹簧

12af线圈

13永久磁铁

14磁力保持器

15悬吊线

16fpc

17ois线圈

17a外侧线圈

17b内侧线圈

18霍尔元件

19基座

19a孔

20罩盖

21摄像元件

22ir截止玻璃

23区域

30af可动部

40ois可动部

100致动器

101线圈

102霍尔元件

110永久磁铁

200致动器

210线圈

230永久磁铁

s1第1边

s2第2边

s3第3边

s4第4边

212第1部分

214第2部分

220外周线圈

222内周线圈

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