Lens actuator, camera module and electronic device

Abstract

Provided is a lens actuator that can protect the lens from vibration and disturbance even in a non-energized state, etc., and maintain functional requirements such as mechanical reliability and zoom function. The lens actuator includes: a housing containing a movable lens holder to which a plurality of magnets are attached; two guide members fixed to the housing for guiding movement of the movable lens holder in an optical axis direction, the two guide members including a magnetic material and attracting the plurality of magnets; and a locking mechanism provided in the housing, the locking mechanism locking the movable lens holder when the lens actuator is not energized.

Description

LENS ACTUATOR, CAMERA MODULE AND ELECTRONIC DEVICETECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure relates to a lens actuator, and more particularly to a lens actuator for driving a camera module of a mobile device for use in an auto focus function, a camera module and an electronic device having the lens actuator.BACKGROUND

[0002] Many of camera modules installed in portable devices have various functions to improve image quality. For example, the functions include a stabilization function that corrects or prevents blurring of an image due to movement of a subject, an autofocus (AF) function that automatically adjusts the distance between an imaging element and a lens to match a focal length of the lens, a zoom function that increases or decreases magnification of a distant subject via a zoom lens, and the like.

[0003] In recent years, camera modules have been particularly advanced in terms of high functionality and high performance. For example, one or more camera modules may implement a zoom function, and their magnification tends to be higher. For this reason, camera modules using bending optics are increasing in order to increase the focal length.

[0004] In addition, in order to meet requirements of these zoom functions and AF functions, a distance (stroke) at which the lens moves inside a lens actuator tends to increase.

[0005] However, it is difficult for camera modules with long focal lengths and stroke to maintain mechanical reliability, such as drop resistance. In addition, as the stroke increases, it becomes difficult to maintain smoothness, linearity, and tilt of the movement of the lens holder.

[0006] For example, a method of moving a lens holder using a guide shaft is provided as an effective method for achieving a long stroke while maintaining linearity. The lens holder using the guide shaft moves in the mechanical backlash and play. As a solution to such a problem, it is known to attach a buffering material formed of a polyoxymethylene material to the lens holder to reduce the risk of collision and damage to movable lens groups. Nevertheless, since the lens groups are not fixed in a non-energized state, they move due to disturbances and vibrations. Thus, there remains a risk that the lens groups will repeatedly collide. Also, in the case of a camera module with multiple lens groups, it is difficult to align optical axis centers between each lens group. Further, in a method using a supporting guide shaft, it is necessary to pass a plurality of lens groups through the guide shaft in advance. Therefore, a position of the lens group or a distance between the lens groups cannot be changed later to align the optical axis centers between each lens group.

[0007] Further, a method of using a guide shaft and a ball bearing together has been proposed to achieve a long stroke while maintaining linearity. In this method, the lens holder is magnetically biased to a bottom surface side, and a ball bearing disposed on one side of the lens holder is used to enable movement of the lens holder in an optical axis direction. However, there is a risk that ball rolling will be worse if ball marks are made in the bearing due to falling of the camera module, etc. Also, in this method, since lens groups are not fixed in the non-energized state, there is still a risk of collision between the lens groups due to external disturbances and vibrations. Further, when multiple lens groups are provided in the lens holder, it is difficult to align the optical axis centers between each lens group.

[0008] These problems make it difficult to meet the requirements of the zoom function and the AF function.SUMMARY

[0009] In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a lens actuator, a camera module and an electronic device that can protect the lens from vibration and disturbance even in a non-energized state, and maintain functional requirements such as mechanical reliability and zoom function.

[0010] According to the first aspect of the present disclosure, there is provided a lens actuator, comprising:

[0011] a housing for containing a movable lens holder mounted with a plurality of magnets;

[0012] two guide members fixed to the housing for guiding movement of the movable lens holder in an optical axis direction, the two guide members comprising a magnetic material and attracting the plurality of magnets; and

[0013] a locking mechanism provided in the housing, the locking mechanism locking the movable lens holder when the lens actuator is not energized.

[0014] According to this aspect, two guide members comprising a magnetic material and attracting a plurality of magnets attached to the movable lens holder prevent the movable lens holder from rotating about an optical axis. Also, a locking mechanism that locks the movable lens holder when the lens actuator is not energized prevents the movable lens holder from moving in the optical axis direction when the lens actuator is not energized. Accordingly, the lens can be protected from vibration and disturbance even in a non-energized state or the like.

[0015] According to a possible implementation of this aspect, the movable lens holder has an opening and the locking mechanism has a locking lever inserted into the opening in a locked state.

[0016] According to this implementation, the movable lens holder can be secured by inserting the locking lever into the opening of the movable lens holder.

[0017] According to a possible implementation of this aspect, the locking mechanism has a self-holding type solenoid, and wherein the locking lever is inserted into the opening by magnetizing a core of the self-holding type solenoid.

[0018] According to this implementation, the locking lever can be held in a constant position when it is not energized.

[0019] According to a possible implementation of this aspect, the locking lever and the opening are formed in a tapered shape such that a force that pushes a face that abuts each other maintains the locked state.

[0020] According to this implementation, when the movable lens holder and the locking lever come into contact, the locking lever is maintained in the locked state, thus preventing the locking lever from being released due to disturbance or vibration.

[0021] According to a possible implementation of this aspect, the lens actuator further comprises an additional movable lens holder, wherein the two movable lens holders hold separate lens units and share the two guide members.

[0022] According to this implementation, a movement range of an additional movable lens holder is limited when the movable lens holder is fixed by the locking mechanism, such that a lens unit of the additional movable lens holder can also be protected.

[0023] According to a possible implementation of this aspect, the plurality of magnets comprises a plurality of drive magnets provided on one side of the movable lens holder, wherein an even number of coils are arranged on a side of the housing opposite the one side along the optical axis direction.

[0024] According to this implementation, since an even number of coils are arranged on the side of the housing along the optical axis direction, the phase of the current flowing through an array of coils can be alternated in sequence using two-phase alternating current.

[0025] According to a possible implementation of this aspect, the plurality of drive magnets are arranged to attract one of the two guide members.

[0026] According to this implementation, a plurality of drive magnets are arranged to attract one of the two guide members, such that the drive magnets can be used to attract the guide members.

[0027] According to a possible implementation of this aspect, the plurality of magnets comprises an attracting magnet arranged to attract the other of the two guide members.

[0028] According to this implementation, since the plurality of magnets includes an attracting magnet arranged to attract the other of the two guide members, the movable lens holder attracts the two guide members and is stably secured.

[0029] According to a possible implementation of this aspect, a pitch of the coil is 3 / 4 of a magnetic pitch of the plurality of drive magnets.

[0030] According to this implementation, stable thrust can be provided regardless of the position of the lens holder, by applying, for example, currents with a phase shift of 90 degrees to adjacent coils.

[0031] According to a possible implementation of this aspect, adjacent coils among the even number of coils are each applied with current that has a phase difference of 90 degrees.

[0032] According to this implementation, applying current with a phase shift of 90 degrees to adjacent coils can provide a stable thrust regardless of the position of the lens holder.

[0033] According to a possible implementation of this aspect, a total length of the plurality of drive magnets is shorter than a total length of the even number of coils.

[0034] According to this implementation, since the total length of the plurality of drive magnets is shorter than the total length of the even number of coils, it is possible to take a longer stroke of a lens holder.

[0035] According to a possible implementation of this aspect, the movable lens holder has a position detection magnet, and wherein the lens actuator further comprises a position detection element for detecting a position of the position detection magnet and a driving circuit for controlling movement of the movable lens holder in response to an output of the position detection element.

[0036] According to this implementation, it is possible to control movement of the movable lens holder having a configuration that protects the lens from vibration and disturbance even in a non-energized state, etc., using a position detection element.

[0037] According to a possible implementation of this aspect, a part of a side surface of the movable lens holder is open to allow adjustment of an optical axis of a lens included in the movable lens holder.

[0038] According to this implementation, the optical axis can be aligned when the lens unit is assembled since the movable lens holder is open to a part of sides around the optical axis.

[0039] According to the second aspect of the present disclosure, there is provided a camera module comprising the above-described lens actuator.

[0040] According to the third aspect of the present disclosure, there is provided an electronic device comprising the above-described camera moduleBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0041] To describe the technical solutions in the embodiments more clearly, the following briefly describes the accompanying drawings required for describing the present embodiments. Apparently, the accompanying drawings in the following description depict merely some of the possible embodiments, and a person of ordinary skill in the art may still derive other drawings, without creative efforts, from these accompanying drawings, in which:

[0042] FIG. 1A illustrates a disassembled perspective view of an object side of a lens actuator according to an embodiment;

[0043] FIG. 1B illustrates a disassembled perspective view of the object side of the lens actuator according to an embodiment viewed from a different angle from that of FIG. 1A;

[0044] FIG. 2A illustrates a perspective view of an object side of an assembled lens actuator;

[0045] FIG. 2B illustrates a perspective view of an imaging side of the assembled lens actuator;

[0046] FIG. 3A illustrates an external perspective view of a movable lens holder;

[0047] FIG. 3B illustrates a disassembled perspective view of the structure shown in FIG. 3A;

[0048] FIG. 4A is a view from a direction Z1 in FIG. 3A

[0049] FIG. 4B is a view from a direction Z2 in FIG. 3A;

[0050] FIG. 5 is a diagram showing the positional relationship between dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting and coils, the upper figure and the lower figure being a top view and a side view of the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting and corresponding coils, respectively;

[0051] FIG. 6 illustrates a graph of phases of current applied to four coils;

[0052] FIG. 7 illustrates a graph of thrusts when two types of alternating current shown in FIG. 6 are applied to the four coils;

[0053] FIG. 8 is a top view of the structure shown in FIGS. 2A and 2B;

[0054] FIG. 9A illustrates an external perspective view of a rotary lock in an unlocked state;

[0055] FIG. 9B illustrates an external perspective view of the rotary lock in a locked state;

[0056] FIG. 10A is a perspective view of the rotary lock in the locked state;

[0057] FIG. 10B is an enlarged view of a peripheral portion of a locking lever shown in FIG. 10A;

[0058] FIG. 11 illustrates a perspective view of a portion to which the rotary lock is attached in the unlocked state;

[0059] FIG. 12A illustrates a perspective view of the portion to which the rotary lock is attached;

[0060] FIGS. 12B and 12C illustrate cross-sectional views when cut in a plane that includes line XIIB-XIIB of FIG. 12A.

[0061] FIGS. 13A to 13F illustrate different states of the rotary lock;

[0062] FIGS. 14A and 14B illustrate cross-sectional views when cut in a plane that includes line XIVA-XIVA of FIG. 10A; and

[0063] FIGS. 15A and 15B illustrate perspective views of the locking lever from different angles.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

[0064] To make persons skilled in the art understand the technical solutions in the present disclosure better, the following clearly and completely describes the technical solutions in the embodiments of the present disclosure with reference to the accompanying drawings in the modes of the present disclosure. Apparently, the described embodiments are merely a part rather than all of the embodiments of the present disclosure. All other embodiments obtained by persons of ordinary skill in the art based on the embodiments of the present disclosure without creative efforts shall fall within the protection scope of the present disclosure.

[0065] FIGS. 1A and 1B illustrate disassembled perspective views of a lens actuator according to an embodiment of the present disclosure. These figures are views of the front side (object side) of the lens actuator from different angles. FIG. 2A shows a perspective view of the object side of an assembled lens actuator, and FIG. 2B shows a perspective view of the rear side (imaging side) of the assembled lens actuator. Hereinafter, a configuration of the lens actuator will be described with reference to FIGS. 1A, 1B, 2A and 2B.

[0066] A configuration shown in FIGS. 1A and 1B includes a lens 122 and a lens actuator 1000. The lens actuator has  an AF function and is installed in an imaging device including a portable device such as a smartphone, a tablet PC, or other cameras. The imaging device comprising the lens actuator may include various information devices or transportation devices in addition to the smartphone which is a mobile terminal with a camera.

[0067] The lens actuator 1000 is configured to move the lens 122 in the optical axis direction (z-axis direction) . The lens actuator 1000 installs various components into a housing 100 for driving the lens 122.

[0068] The lens actuator 1000 includes the housing 100 containing movable lens holders A, B to which a plurality of magnets are attached.

[0069] The lens actuator 1000 also includes two guide shafts 106a, 106b secured to the housing 100. The guide shafts 106a, 106b are guide members for guiding movement of the movable lens holders A, B in the optical axis direction. The guide shafts 106a, 106b include a magnetic material and attract a plurality of magnets attached to the movable lens holders A, B.

[0070] The housing 100 includes a base 101, sidewalls 104a, 104b, 104c, 104d attached to the base 101, and flexible printed circuits (FPCs) 103a, 103b. The FPCs 103a, 103b include position detection elements 105a, 105b, respectively. For the position detection elements 105a, 105b, hall elements or the like that detect fluctuations in the external magnetic field may be used. The position detection element 105a detects movement of the position detection magnet 108a, and the position detection element 105b detects movement of the position detection magnet 108b. The FPCs 103a, 103b are implemented with a drive circuit for driving the lens 122 based on detection signals output from the position detection elements 105a, 105b.

[0071] The housing 100 further includes sidewalls 116a and 116b. The sidewall 116a includes four coils 18a-1, 18a-2, 18a-3, 18a-4 arranged horizontally. Hereinafter, these coils may be collectively referred to as coils 18a. Similarly, the sidewall 116b includes four coils 18b-1, 18b-2, 18b-3, 18b-4 arranged horizontally. Hereinafter, these coils may be collectively referred to as coils 18b.

[0072] The housing 100 is also provided with guide shafts 106a and 106b for guiding the movable lens holder A and the movable lens holder B to be able to move in the optical axis direction (z-axis direction) . The guide shafts 106a and 106b may include a magnetic material, the guide shaft 106a is secured to the sidewalls 104b, 104c, and the guide shaft 106b is secured to the sidewalls 104a, 104d.

[0073] The lens holder according to the present embodiment includes two movable lens holders A and B. The movable lens holder A is fitted with a position detection magnet 108a and a dedicated guide shaft attracting magnet 110a. The movable lens holder B is also fitted with a position detection magnet 108b and a dedicated guide shaft attracting magnet 110b.

[0074] The movable lens holder A also incorporates dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a-1, 12a-2, 12a-3, 12a-4, 12a-5. Hereinafter, these magnets may be collectively referred to as dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a. The dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a are arranged into a Halbach array. Similarly, the movable lens holder B incorporates dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-1, 12b-2, 12b-3, 12b-4, 12b-5. Hereinafter, these magnets may be collectively referred to as dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b. The dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b are arranged into the Halbach array.

[0075] The lens actuator 1000 also includes a rotary lock 114 provided on the sidewall 104 as a locking mechanism that locks the movable lens holder A when the lens actuator 1000 is not energized.

[0076] As shown in FIG. 2B, the rotary lock 114 is provided on the imaging side on the base 102 of the housing 100.

[0077] The lens 122 includes an objective lens unit 122a and an imaging lens unit 122b. The lens unit 122a is retained in the movable lens holder A and the lens unit 122b is retained in the movable lens holder B. Thus, each of the lens unit  122a and the lens unit 122b may independently control the movement.

[0078] The arrangement of the movable lens holder and magnet will now be described with reference to FIGS. 3A, 3B, 4A and 4B.

[0079] FIG. 3A is a perspective view showing a movable lens holder and a guide shaft. In the example shown in FIG. 3A, the movable lens holder is arranged such that the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b attached to the movable lens holder B are in front. FIG. 3B is a disassembled perspective view of the structure shown in FIG. 3A. As shown in FIG. 3B, the movable lens holder B is formed with a resin portion 301b and a frame 303b integrated by an insert molding technique or the like. The lens unit 122b and the position detection magnet 108b are attached to the resin portion 301b. In FIGS. 3A and 3B, the position detection magnet 108b is hidden in the resin portion 301b. The frame 303b is formed of a non-magnetic material, such as a non-magnetic stainless steel, to which dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b and a dedicated guide shaft attracting magnets 110b are attached. In the movable lens holder B, the side surface on which the dedicated guide shaft attracting magnet 110b is mounted is open, and is configured to allow adjustment of the optical axis of the lens included in the movable lens holder B.

[0080] The frame 303b has a bottom 307b positioned between two guide shafts 106a, 106b. The bottom 307b has a pair of sides to which the first arm 306b and the second arm 304b are attached, respectively. One of the pair of sides is proximate to the guide shaft 106a and has the first arm 306b. The dedicated guide shaft attracting magnet 110b is attached to the end of the first arm 306b. Accordingly, the dedicated guide shaft attracting magnet 110b is positioned above the guide shaft 106a. The other of the pair of sides is also proximate the guide shaft 106b and has the second arm 304b. A magnet containing part 305b is provided at the end of the second arm 304b. The magnet containing part 305b is embedded in a magnet containing part 302b of the resin portion 301b. The magnet containing part 305b contains dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b. Accordingly, the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b are positioned above the guide shaft 106b. With such a configuration, the dedicated guide shaft attracting magnet 110b is attracted to the guide shaft 106a secured to the housing 100, and the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b are attracted to the guide shaft 106b secured to the housing 100 as indicated by arrows.

[0081] Similarly, the movable lens holder A is formed with a resin portion 301a and a frame 303a integrated by the insert molding technique or the like. The lens unit 122a and the position detection magnet 108a are attached to the resin portion 301a. The frame 303a is mounted with dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a and dedicated guide shaft attracting magnets 110a. In the movable lens holder A, the side surface on which the dedicated guide shaft attracting magnet 110a is mounted is open, and is configured to allow adjustment of the optical axis of the lens included in the movable lens holder A.

[0082] The frame 303a has a bottom 307a positioned between two guide shafts 106a, 106b. The bottom 307a has a pair of sides to which the first arm 306a and the second arm 304a are attached, respectively. One of the pair of sides is proximate to the guide shaft 106b and has the first arm 306a. The dedicated guide shaft attracting magnet 110a is attached to the end of the first arm 306a. Accordingly, the dedicated guide shaft attracting magnet 110a is positioned above the guide shaft 106b. The other of the pair of sides is also proximate the guide shaft 106a and has the second arm 304a. A magnet containing part 305a is provided at the end of the second arm 304a. The magnet containing part 305a contains dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a. Thus, the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a are positioned above the guide shaft 106a. With such a configuration, the dedicated guide shaft attracting magnet 110a is attracted to the guide shaft 106b secured to the housing 100, and the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a are attracted to the guide shaft 106a secured to the housing 100.

[0083] The movable lens holders A, B hold lens units 122a, 122b, respectively, and share two guide shafts 106a, 106b.  FIG. 4A is a view from the Z1 direction in FIG. 3A, and FIG. 4B is a view from the Z2 direction in FIG. 3A. The movable lens holder B has a groove 402a and a notch 402b along the Z-axis at its lower part. The positions of the groove 402a and notch 402b correspond to the guide shafts 106b, 106a, respectively. With respect to the movable lens holder B, the guide shaft 106b is a main axis for movement control, and the guide shaft 106a is a secondary axis. As described above, the dedicated guide shaft attracting magnet 110b is attracted to the guide shaft 106a and the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b are attracted to the guide shaft 106b. Such attraction forces cause the groove 402a and notch 402b to abut the guide shafts 106b, 106a, respectively. Thus, it prevents to rotate of the movable lens holder B about the axis of guide shaft 106a or 106b is suppressed.

[0084] Similarly, the movable lens holder A has a groove 404a and a notch 404b along the Z-axis at its lower part. The positions of the groove 404a and notch 404b correspond to the guide shafts 106a, 106b, respectively. With respect to the movable lens holder A, the guide shaft 106a is a main axis for movement control, and the guide shaft 106b is a secondary axis. The dedicated guide shaft attracting magnet 110a is attracted to the guide shaft 106a and the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12a are attracted to the fixed guide shaft 106b. Such attraction forces cause the groove 404a and notch 404b to abut the guide shafts 106a, 106b, respectively. Thus, it prevents to rotate of the movable lens holder A about the axis of the guide shaft 106a or 106b is suppressed.

[0085] In this way, the grooves of the movable lens holders are alternately arranged such that the positions of the main axis and the secondary axis as seen from each movable lens holder.

[0086] In the above-described configuration, the position detection magnet 108a is positioned above the position detection element 105a. The position detection element 105a detects the position of the position detection magnet 108a. The drive circuit of the FPC 103a controls the movement of the movable lens holder A by applying current to the coils 18a based on the position of the detected position detection magnet 108a.

[0087] Similarly, the position detection magnet 108b is positioned above the position detection element 105b. The position detection element 105b detects the position of the position detection magnet 108b. The drive circuit of the FPC 103b performs movement control of the movable lens holder B by applying current to the coils 18b based on the position of the detected position detection magnet 108b.

[0088] Next, the movement control of the movable lens holder will be described. FIG. 5 shows the positional relationship between the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting and the coil. FIG. 5 is a top view and a side view of the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting and the corresponding coils of the lens holder B, respectively. In this embodiment of the present disclosure, both the coil and the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting are arranged along the Z-axis direction. The number of coils for controlling movement of the movable lens holder is even on one side. The overall length of the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b in the optical axis direction is shorter than the overall length of the even number of coils 18b in the optical axis direction.

[0089] Also, the pitch of the coils 18b is 3 / 4 of the magnetic pitch of the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b. The dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-1, 12b-3, and 12b-5 are arranged such that the polarity of the exposed surfaces are in the horizontal order of S-N-Spoles. The dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-2 with a different magnetization direction are provided between the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-1 and 12b-3, and the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-4 with a different magnetization direction is provided between the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-3 and 12b-5 arranged into the Halbach array. The S pole of the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-2 is in contact with the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-1, and the N pole is in contact with the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-3. The N pole  of the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-4 is in contact with the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-3, and the S pole is in contact with the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b-5. In this way, it is possible to maximize the magnetic field strength on the coil side of the dual use magnet for lens drive and guide shaft attracting 12b by rotating and arranging the magnetization direction of magnets.

[0090] When current I is supplied to the coils 18b, the magnets are actuated by the force F by the magnetic field B generated by these coils, where F = I × B, F, I and B are vectors, and X is the outer product.

[0091] In the above-described positional relationship between the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting and the coils, for example, when a current I is applied to the coil 18b-2, the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-2, 12b-3 are subjected to the action of a force F and move to the right. Also, when a reverse current is applied to 18b-2, the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b-2, 12b-3 move to the left. In this way, the movement of the movable lens holder A can be controlled by controlling the direction and magnitude of the current applied to the coils in positions opposite the dual use magnets for lens drive and guide shaft attracting 12b. Similarly, the movement of the movable lens holder B can be controlled by controlling the direction and magnitude of the current supplied to each coil for the movable lens holder B as well.

[0092] In this embodiment of the present disclosure, adjacent coils among the even number of coils may be applied with currents with phases different by 90 degrees. The coils 18b-2, 18b-4 are connected in series to apply the current of phase A, and the coils 18b-1, 18b-3 are connected in series to apply the current of phase B. In the following description, for convenience of description, coils 18b-4, 18b-3, 18b-2, 18b-1 are referred to as coils A1, B1, A2, B2, respectively, corresponding to the sign of the phase.

[0093] In FIG. 5, the number of pairs of coils connected in series is two, but the even number of coils may be increased or decreased depending on the amount of stroke. For example, an even number of coils may be 2 or more than or equal to 6.

[0094] FIG. 6 is a graph showing the phase of the current applied to the coils A1, B1, A2, B2. The horizontal axis shows the position of the magnet when the position of the coil and the magnet in FIG. 5 is set to position = 0 (reference position) . The longitudinal axis indicates the current (A) flowing to the coil in the corresponding position.

[0095] FIG. 7 is a graph when the two types of AC shown in FIG. 6 are applied to the four coils A1, B1, A2, B2, and the horizontal axis shows the position of the magnets when the position of the coils and the magnets in FIG. 5 are set to position = 0. The longitudinal axis shows the thrust (mN) of the magnet driven by the four coils A1, B1, A2, B2 and the total thrust. When the four thrusts are summed, the total thrust is almost constant regardless of the distance from the reference position. Thus, by applying currents with phases different by 90 degrees to adjacent coils among the even number of coils, almost constant thrusts can be generated to the magnet-mounted lens holder regardless of positions of magnets.

[0096] Next, with reference to FIGS. 8, 9A and 9B, a locking mechanism according to an embodiment of the present disclosure will be described.

[0097] FIG. 8 is a top view of the structure shown in FIGS. 2A and 2B. The rotary lock 114 is positioned at the rear (imaging side) corner of the lens actuator 1000.

[0098] FIG. 9A and FIG. 9B are exterior perspective views of the rotary lock 114 in the unlocked state and the locked state, respectively. The rotary lock 114 includes a coil 603 and cores 601, 602. The core 601 is inserted to the coil 603. The core 602 is disposed externally of the coil 603.

[0099] The cores 601 and 602 are connected at the lower end and secured to the sidewall 104c. Thus, energizing the coil 603 results in different magnetic poles in the cores 601 and 602. The rotary lock 114 further comprises a locking lever 604 having a rotary axis 605. A cylindrical magnet 609 is provided at one end of the axis of rotation 605. The  magnet 609 is positioned between the cores 601, 602.

[0100] In the unlocked state shown in FIG. 9A, the lens holder A is unlocked and positioned such that the longitudinal direction of the locking lever 604 aligns vertically. Also, in the locked state shown in FIG. 9B, the lens holder A is locked and the locking lever 604 is positioned to rotate such that its longitudinal direction matches the horizontal direction indicated by an arrow.

[0101] The coil 603 is configured as a self-holding type solenoid. The locking lever 604 is inserted into an opening of the lens holder A by energizing the coil 603 and magnetizing the cores 601, 602.

[0102] FIG. 10A is a perspective view in the locked state, and FIG. 10B is an enlarged view of the peripheral portion of the locking lever 604 shown in FIG. 10A. The sidewall 104c is provided with a concave stopper 608 that receives one end 604a of the locking lever, and when the lens holder A is locked, the locking lever 604 rotates in the direction of an arrow and the end 604a of the locking lever 604 mates with the stopper 608. The movable lens holder A has an opening 606, and in the locked state, the end 604b of the locking lever 604 is inserted into the opening 606.

[0103] The operation of the rotary lock 114 will now be described with reference to FIGS. 11 and 12A to 12C. FIG. 11 is a perspective view of the rotary locked portion in the unlocked state. As shown in FIG. 11, the cores 601, 602 have arcuate cutouts in the portions where the magnet 609 is located, with a constant spaced gap between the cores 601, 602 and the magnet 609.

[0104] FIG. 12A is a perspective view of the portion to which the rotary lock is attached. FIGS. 12B and 12C are cross-sectional views cut in a plane that includes line XIIB-XIIB of FIG. 12A, FIG. 12B showing the unlocked state and FIG. 12C showing the locked state. The sidewall 104c has a stopper 1205. In the unlocked state shown in FIG. 12B, the locking lever 604 is positioned vertically with the end 604b of the locking lever 604 abutting the stopper 1205 of the sidewall 104c. In the locked state shown in FIG. 12C, the locking lever 604 rotates in the direction indicated by an arrow and the end 604b is inserted into the opening 606 of the lens holder A. Here, the end 604a of the locking lever 604 abuts the stopper 608 of the sidewall 104c.

[0105] The lower portion of the opening 606 of the lens holder A is tilted so as not to contact the end 604b of the locking lever 604 when the locking lever 604 is rotated. Thus, the locking lever 604 can be rotated without being in contact with the movable lens holder A and without being subjected to loads due to friction or self-weight.

[0106] FIGS. 13A through 13F are a view of the periphery of the magnet from the axis Z3 direction of FIG. 12A, and show different states of the rotary lock 114, respectively. FIGS. 13A to 13C illustrate operations when changing from the locked state to the unlocked state. In the power-off state shown in FIG. 13A, the lens holder A is locked. When the power is turned on and a current is applied to the coil 603, the core 601 becomes the N pole and the core 602 becomes the S pole, as shown in FIG. 13B. As the magnet 609 rotates clockwise due to the magnetic field generated by the cores 601, 602, the locking lever 604 changes from horizontally to vertically, resulting in the unlocked state. Even in the unlocked power-off state shown in FIG. 13C, the magnet 609 attracts the cores 601, 602 and attempts to turn clockwise toward the stabilization point (where a boundary of the poles of the magnet 609 becomes perpendicular on a paper plane) . The rotational force is shown by arrows in FIG. 13C. However, the magnet 609 stops at a position where the coupled locking lever 604 abuts the stopper 1025. Therefore, it is possible to maintain the unlocked position even when the power is turned off.

[0107] FIGS. 13D to 13F illustrate operations when changing from the unlocked state to the locked state. In the power-off state shown in FIG. 13D, the lens holder A is unlocked. When the power is turned on and a current in the opposite direction to the current in FIG. 13B is applied to the coil 603, the core 601 becomes the S pole and the core 602 becomes the N pole, as shown in FIG. 13E. The magnetic field generated by the cores 601, 602 causes the magnet 609 to rotate counterclockwise and the locking lever 604 to change vertically to the locked state. Thereafter, the locked  state is maintained even when the power is turned off. Even in the locked power-off state shown in FIG. 13F, the magnet 609 attempts to turn counter-clockwise towards the stabilization point. The rotational force is shown by arrows in FIG. 13F. However, the magnet 609 stops at a position where the coupled locking lever 604 abuts the stopper 608. Thus, it is possible to maintain the unlocked position in the power-off state.

[0108] Next, the operation of the lens holder in the locked state will be described.

[0109] FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views when cut in a plane that includes line XIVA-XIVA of FIG. 10A. The sidewall 104c has a stopper 612 that abuts the lens holder A. In the locked state, the end 604b of the locking lever 604 is inserted into the opening 606 of the lens holder A. As shown in FIG. 14A, if the lens holder A is moved in the direction indicated by an arrow (right) by vibration or the like, the right end of the lens holder A abuts the stopper 612 and the movement stops.

[0110] On the other hand, in FIG. 14B, the right side 607 of the locking lever 604 abuts the inner wall 610 of the opening 606 when the lens holder A is moved in the direction indicated by an arrow (left) . In this way, movement of the lens holder A in the optical axis direction may be prevented in the locked state. As a result, the movable range of the lens holder B in the optical axis direction is also limited. Furthermore, vertical movement of the resin portion 1401b of the lens holder B to which the dedicated guide shaft attracting magnet 110b is attached is limited by the lower end of the lens holder A.

[0111] In FIGS. 14A and 14B, the right side 607 of the locking lever 604 is tapered. FIGS. 15A and 15B are perspective views of the locking lever 604, including the axis of rotation 605, from different angles. As shown in FIG. 15A, although the locking lever 604 is formed as a rectangle, the end 604b is tapered with a side 607 on the side of the magnet 609 as shown in FIG. 15B.

[0112] Referring again to FIGS. 14A and 14B, the inner wall 610 of the opening 606 facing the side 607 of the locking lever 604 is also tapered. The inner wall 610 of the opening 606 is angled corresponding to the slope of the side 607 of the locking lever 604. As shown in FIG. 14B, when the lens holder A is moved in the direction of the arrow, the side surface 607 of the locking lever 604 abuts the inner wall 610 of the opening 606 and further movement of the frame 303a is stopped. At this time, since the side 607 of the locking lever 604 is tapered, the end 604b is directed upward by the force pushed by the lens holder A from the right. The locking lever 604 then rotates about the axis of rotation 605, with the end 604a facing downward. Thus, movement of the end 604a is stopped by the stopper 608.

[0113] In this way, the locking lever 604 and the opening 606 are tapered such that the pushing force at the abutting surface of each other maintains the locked state. Therefore, when the lens holder A moves due to disturbances or vibrations, the locking lever 604 is subjected to a rotational force in the locked direction such that the risk of the lock being released can be reduced.

[0114] In another embodiment of the present disclosure, the locking mechanism may be arranged to lock the lens holder B or may be arranged on the object side of the lens holder A.

[0115] Also, in another embodiment of the present disclosure, the material of the guide shaft may be changed from magnetic to non-magnetic. In this embodiment, a magnet may be added separately to guide the movement of the movable lens holder and keep its position constant. In this case, the guide shaft of the non-magnetic material and the magnet may constitute the guide member.

[0116] The above-described embodiments can be applied to all camera modules that can use the autofocus function. For example, the above-described embodiments can be applied to smartphone built-in cameras, tablet built-in cameras, action cameras, interchangeable lens cameras, surveillance cameras, in-vehicle cameras, aircraft-mounted cameras, and the like.

[0117] The lens actuator according to the above embodiments is incorporated into a camera module. The camera  module may include the lens actuator, a driver circuit for driving the lens actuator, an image sensor for outputting a signal indicating an amount of light of each pixel imaged by the lens of the lens actuator, and a housing for accommodating these elements. As the image sensor, a Charge Coupled Device (CCD) image sensor may be used in the camera module. The signal output from the image sensor may be digitized in an analog processing circuit (AFE) of an electronic device, and an image signal may be generated based on the digitized signal. The camera module may be mounted on a printed circuit board (PCB) of the electronic device that implements a camera function. The electronic device may include, but is not limited to, a mobile phone, a smartphone, a personal data assistant (PDA) , and a tablet computer.

[0118] The foregoing descriptions are merely specific implementation manners of the present disclosure, but are not intended to limit the protection scope of the present disclosure. Any variation or replacement readily figured out by a person skilled in the art within the technical scope disclosed shall fall within the protection scope of the present disclosure. Therefore, the protection scope of the present disclosure shall be subject to the protection scope of the claims.

Claims

1.A lens actuator, comprising:a housing for containing a movable lens holder mounted with a plurality of magnets;two guide members fixed to the housing for guiding movement of the movable lens holder in an optical axis direction, the two guide members comprising a magnetic material and attracting the plurality of magnets; anda locking mechanism provided in the housing, the locking mechanism locking the movable lens holder when the lens actuator is not energized.2.The lens actuator of claim 1, wherein the movable lens holder has an opening and the locking mechanism has a locking lever inserted into the opening in a locked state.3.The lens actuator of claim 2, wherein the locking mechanism has a self-holding type solenoid, and wherein the locking lever is inserted into the opening by magnetizing a core of the self-holding type solenoid.4.The lens actuator of claim 2, wherein the locking lever and the opening are formed in a tapered shape such that a force that pushes a face that abuts each other maintains the locked state.5.The lens actuator of claim 1, further comprising an additional movable lens holder, wherein the two movable lens holders hold separate lens units and share the two guide members.6.The lens actuator of claim 5, wherein the plurality of magnets comprises a plurality of drive magnets provided on one side of the movable lens holder, wherein an even number of coils are arranged on a side of the housing opposite the one side along the optical axis direction.7.The lens actuator of claim 6, wherein the plurality of drive magnets are arranged to attract one of the two guide members.8.The lens actuator of claim 7, wherein the plurality of magnets comprises an attracting magnet arranged to attract the other of the two guide members.9.The lens actuator of claim 6, wherein a pitch of the coil is 3 / 4 of a magnetic pitch of the plurality of drive magnets.10.The lens actuator of claim 6, wherein adjacent coils among the even number of coils are each applied with current that has a phase difference of 90 degrees.11.The lens actuator of claim 6, wherein a total length of the plurality of drive magnets is shorter than a total length of the even number of coils.12.The lens actuator of claim 1, wherein the movable lens holder has a position detection magnet, and wherein the lens actuator further comprises a position detection element for detecting a position of the position detection magnet and a driving circuit for controlling movement of the movable lens holder in response to an output of the position detection element.13.The lens actuator of claim 1, wherein a part of a side surface of the movable lens holder is open to allow adjustment of an optical axis of a lens included in the movable lens holder.14.A camera module comprising the lens actuator according to any one of claims 1 to 13.15.An electronic device comprising the camera module according to claim 14.

Images