JP2005195678A

JP2005195678A - カメラモジュール

Info

Publication number: JP2005195678A
Application number: JP2003435674A
Authority: JP
Inventors: Masao Fujiwara; 将郎藤原; Mikio Amakasu; 幹夫甘粕; Motoharu Sakurai; 基晴櫻井
Original assignee: Seiko Precision Inc
Current assignee: Seiko Precision Inc
Priority date: 2003-12-26
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】レンズ位置の移動によってレンズの中心位置にずれが生じないカメラモジュールを提供する。
【解決手段】レンズホルダ５の外周に取り付けた調整部材７と、ホルダ４との間にリング状のレンズ位置変更部材８を挟み込み、これらの部材を円形状の付勢部材９によって付勢している。レンズ位置変更部材８の下面（ホルダ４との接触面側）には、レンズホルダ５を光軸方向に移動させる駆動力を与えるカム面が形成されている。カム面が形成されたレンズ位置変更部材８を光軸周りに回転させることによって、８レンズ位置変更部材上の調整部材７と、調整部材７に固定されたレンズホルダ５とが光軸方向に移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子を用いて画像を撮影するカメラモジュールに関し、特に、通常撮影機能の他にマクロ（接写）撮像機能を備えたカメラモジュールに関する。

従来より、モータ等の駆動力によってレンズホルダに保持したレンズの位置を移動させ、焦点距離を変更してフォーカシングやズーミングを行う機能が知られている。

レンズホルダを光軸方向に移動させる機構の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１では、図１１に示されるようにレンズ１００１、１００２を保持するレンズ枠１０００の外周面上には雄ネジ部１００３が形成され、レンズホルダ１００４には保持孔１００５が形成され、その内周面上に雌ねじ部１００６が形成されている。レンズ枠１０００はレンズホルダ１００４に形成された保持孔１００５に螺合している。レンズホルダ１００４に対してレンズ枠１０００を光軸方向に移動させる時には、レンズ枠１０００をレンズホルダ１００４に対して回転させることで、レンズを光軸方向に進退させる。

特開平９−２１９３８号公報

しかしながら、レンズを保持したレンズ枠を光軸周りに回転させ、レンズホルダに対してレンズ枠を進退させると、レンズの回転中心と光軸とが一致していないことがありレンズ枠を回転させることによりレンズの中心位置にずれが生じることになる。

デジタルカメラやビデオカメラなどに使用されるカメラであれば、レンズ及び撮像面が大きいため、撮像される画像への影響は少ないが、携帯電話などに収納する小型カメラでは、レンズ及び撮像面が小型化されるためそれだけ画像への影響が大きい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レンズ位置の移動によってレンズの中心位置にずれが生じないカメラモジュールを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載のカメラモジュールは、レンズを光軸方向に移動させ、焦点距離を調整するカメラモジュールであって、前記レンズを保持したレンズホルダと、前記レンズホルダを光軸方向に移動可能に保持するホルダと、前記レンズホルダと前記ホルダとの間に挟み込まれるレンズ位置変更部材と、前記レンズホルダと該レンズホルダの外周部分で連結すると共に前記レンズ位置変更部材に当接する調整部材とを有し、前記調整部材と前記レンズ位置変更部材または前記レンズ位置変更部材と前記ホルダとの当接部には、光軸方向の高さが異なるカムが設けられ、前記レンズ位置変更部材を作動することで前記レンズホルダを前記調整部材と共に光軸方向に移動させることを特徴としている。

請求項１記載の発明は、レンズホルダとホルダとの間に挟み込まれるレンズ位置変更部材を設けているため、レンズ位置変更部材を作動することで、レンズを光軸方向に移動させることができる。従って、焦点距離を変更するためにレンズを保持したレンズホルダを光軸周りに回転させる必要がなく、焦点合わせを行うためにレンズの中心位置がずれる不具合が生じない。

請求項２記載のカメラモジュールは、前記ホルダには前記調整部材が前記カムを押圧する方向へ前記レンズホルダを付勢する付勢部材が取り付けられていることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、レンズホルダをカムを押圧する方向に付勢する付勢部材を設けている。従って、焦点を合わせた後に付勢部材により力が加えられる方向が、焦点合わせ時に作業者がレンズホルダを押し込む方向と同一の方向であるため、焦点合わせで合わせたレンズ位置にずれが生じることがない。

請求項３記載のカメラモジュールは、前記レンズ位置変更部材は、光軸方向の高さが異なる第１のカム面および第２のカム面とを有するカム部と、前記カム部を作動させる把手部と、を有し、前記把手部を介して前記レンズ位置変更部材を作動させることで、前記当接部での当接面を前記第１のカム面と前記第２のカム面とで変更し、前記レンズホルダを前記調整部材と共に光軸方向に移動させることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、レンズ位置変更部材に第１及び第２のカム面を設けている。このため、簡単な構成でレンズホルダを回転させずに光軸方向へ移動することができる。

請求項４記載の発明は、前記レンズホルダは、前記調整部材と互いのねじ部を螺合させることで連結し、前記レンズホルダを一定の方向へ移動して前記レンズホルダの位置決めを行い、位置決め後に前記レンズホルダと前記調整部材との螺合部を固着したことを特徴としている。

請求項４記載の発明は、レンズホルダと調整部材とをねじ部の螺合によって連結し、レンズホルダの位置決め後に調整部材の螺合部を固着している。従って、レンズホルダに保持したレンズの焦点合わせを正確に行うと共に、焦点合わせ後はレンズ位置がずれないように固定することができる。

請求項５記載のカメラモジュールは、前記調整部材は、他の部材と当接し前記調整部材の光軸回りの移動を阻止する突起部を有することを特徴としている。

請求項５記載の発明は、調整部材の移動を防止する突起部を設けている。調整部材は、光軸方向に回転する回転部材に接している。従って、回転部材の回転によって調整部材が従動する場合がある。調整部材はレンズを保持したレンズホルダに接続しているので調整部材の移動は、レンズの移動につながる。調整部材に移動阻止用の突起部を設けたことでこのような問題の発生を防止することができる。

請求項６記載の発明は、前記ホルダを搭載する基板を有し、前記ホルダには、脚部が設けられており、前記脚部によって前記基板に立設されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、ホルダに脚部を設けて基板上に立設させたことを特徴としている。回転部材等を設け、レンズを光軸方向に進退させる構成となっているのでレンズが固定されているものと比べると、ホルダが大型化しており、撮像素子の周辺のみで基板に設置すると不安定である。このため、脚部を設けたことによりホルダを基板に安定して設置することができる。

本発明は、焦点距離を変更するためにレンズを保持したレンズホルダを光軸周りに回転させる必要がなく、焦点合わせを行うためにレンズを移動させてもレンズの中心位置がずれる不具合が生じない。

次に、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。

まず、図１を参照しながら本実施例のカメラモジュール１の構成を説明する。本実施例のカメラモジュール１は、基板２の一方の面上にＣＣＤ等の撮像素子３が搭載されている。撮像素子３を搭載した基板２上には、この撮像素子３を包囲するようにホルダ４が固定してあり、ホルダ４の上部（ホルダ４の基板２との接触部とは反対側）にはレンズホルダ５と係合する内側円筒部４０３が形成されている。

レンズホルダ５の内部には、撮像素子３に被写体像を結像するレンズ６が保持されている。また、レンズホルダ５には、ホルダ４の内側円筒部４０３と係合する円周溝５０１が形成されており、この円周溝５０１に内側円筒部４０３が嵌め込まれる。

また、円筒状のレンズホルダ５の外周には調整部材７が設けられている。調整部材７には、レンズホルダ５に設けたねじ部５０２と螺合するねじ部７０１が設けられている。レンズホルダ５はねじ部同士の螺合によって調整部材７に取り付けられた後に光軸周りに回転させて、レンズホルダ５内に収納したレンズ６の焦点合わせを行う。レンズ６の焦点合わせ終了後は、調整部材７とレンズホルダ５の螺合部分に接着剤を塗布し、レンズホルダ５を調整部材７に固定する。なお、レンズホルダ５に固定された調整部材７は、レンズホルダ５の一部として機能する。また、レンズホルダ５と調整部材７との固定は接着剤に限らず、レーザ溶着等で固定してもよい。

調整部材７とホルダ４との間には、レンズ位置変更部材であるリング状の回転部材８が挟み込まれ、これらの部材を円形状の付勢部材９によって付勢している。リング状の回転部材８の下面（ホルダ４との接触面側）には、レンズホルダ５を光軸方向に進退させる駆動力を与えるカム面（所定の駆動力をカムによって実現するためのカム輪郭が形成された面）が形成されている。カム面が形成された回転部材８を光軸周りに回転させることによって、この回転部材８上の調整部材７と、調整部材７に固定されたレンズホルダ５とが光軸方向に移動する。また、調整部材７をレンズ６側から基板２側方向に押圧する付勢部材９は、図２に示されるようにリング状の板ばねからなり、付勢部材９を撓ませることで付勢力が働き、調整部材７を押圧する。なお、図２には、図１に示すカメラモジュールを正面から見た正面図が示されている。

また、ホルダ４には、内側円筒部４０３とレンズホルダ５の周囲を取り囲む柱部４０４と、かべ部４０５とが設けられている。これらはカメラモジュール１の強度を高め、外力からレンズ６や撮像素子３などを保護する役目を果たす。

ここで、上述した各部の構成についてより詳細に説明する。まず、ホルダ４の構成について図３〜図５を参照しながら説明する。なお、図３には、ホルダ４を上方から見た上面図が示され、図４には、図３に示すＡＡ’線で切断した切断面の形状が示され、図５には、ホルダ４を基板２側から見た底面図が示されている。まず、図３の上面図に示すように、ホルダ４は、略円形の底面部４０１の中央領域に、レンズ６によって集光された光を撮像素子３に導くための開口部４０２が設けられている。開口部４０２の周囲には、この開口部４０２を取り囲むように内側円筒部４０３が底面部４０１上に立設されている。内側円筒部４０３は、レンズホルダ５の円周溝５０１と係合して、レンズホルダ５をホルダ４に対して摺動可能に保持する。ホルダ４とレンズホルダ５との摺動時の摺接面は、内側円筒部４０３の外周面４０３ａと円周溝５０１の内周面５０１ａとである。摺接面が外周面４０３ａ側にあることにより、レンズホルダ５が移動して摺接面上に擦れくず等のごみが発生した場合でも、そのごみはレンズホルダ５の内部に侵入することがなく光路の中には入らないようになっている。

また、ホルダ４の周辺部には、底面部４０１を基板１から所定の距離、離間させるための脚部を備えた柱部４０４と、柱部４０４への外力の集中を防ぎ、カメラモジュール１の強度を高めるためのかべ部４０５とが設けられている。柱部４０４は、図３に示すように底面部４０１の周辺部分（底面部４０１の中心からほぼ等距離の位置）に３箇所設けられている。３箇所に設けた柱部４０４は、それぞれの円周間隔がほぼ等間隔となるように配置されている。これは基板２上に立設したホルダ４の安定性を高めるためである。つまり、本実施例では回転部材８等で外周が大きくなっており、撮像素子３の周囲を囲む包囲部材４０９のみでは安定性が悪く柱部４０４を設けている。（特に本実施例では、図１に示すように回転部材８がホルダ４の外側に突出しているので、この回転部材８を乗せたホルダ４の安定性を得るために３箇所で基板２に固定している。）

柱部４０４の先端部分（基板２とは反対側）には図４に示されるように爪部４０６が設けられている。この爪部４０６に付勢部材９の端部を掛け、下から調整部材７に設けた第１突起部７０３で押し上げることで板バネからなる付勢部材９がたわみ、調整部材７とこの調整部材７の下に設けた回転部材８とを下（基板２側）に押圧する。

柱部４０４、かべ部４０５を設けた底面部４０１の周辺部よりも少し内側（中央側）に入った位置には、３つの台座部材４０７が配置されている。この台座部材４０７も柱部４０４と同様に、底面部４０１の中心からほぼ等距離にあり、それぞれの円周間隔がほぼ等間隔となるように配置されている。台座部材４０７は、底面部４０１よりも一段高くなった突起部であり、この台座部材４０７を回転部材８のカム面に接触させる。従って、回転部材８との接触面積を小さくして摩擦抵抗を少なくし、回転部材８を回転しやすくすることができる。また、底面部４０１よりも一段高くなった台座部材４０７を設けたことで、回転部材８の下面に設けたカム面の凹凸をレンズホルダ５に接続された調整部材７に効率的に伝えることができる。

次に、図５を参照しながらホルダ４の基板側（下面側）の構成について説明する。図５に示されるようにホルダ４の基板側には、基板２上に設けた撮像素子３を取り囲む包囲部材４０９が設けられている。この包囲部材４０９で囲まれた領域内には、撮像素子３を配置する撮像素子配置スペースと、レンズ６によって集光された光にフィルタ処理を施すフィルタ配置スペースとが設けられている。図１に示されるようにフィルタ１０は、レンズ６と撮像素子３との間に配置される。

また、ホルダ４の下面側には、３つの柱部４０４の脚部が設けられている。図５に示されるように３つの脚部は、それぞれの円周間隔がほぼ等間隔となるように配置されている。また、脚部の前面（底面部４０１の中心方向）には、開口４０８が形成されている。この開口からは柱部４０４の爪部４０６が見える。この開口は爪部４０６を成形するときにできるものである。

次に、図６〜図８を参照しながら回転部材８の形状について説明する。なお、図６（Ａ）には、回転部材８の上面図が示され、図６（Ｂ）には、回転部材８の下面図が示されている。また、図７及び図８には回転部材８に形成されたカム面の形状が示されている。図６（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように回転部材８は、円の中央部分が切り抜かれたリング状部材８０１と、リング状部材８０１に取り付けられたレバー部材８０２とからなる。リング状部材８０１には、ホルダ４と接する下面側にカム面（所定の駆動力をカムによって実現するためのカム輪郭が形成された面）が形成されている。

図６（Ｂ）に示されるようにこのカム面は、回転部材８をカメラモジュール１に取り付けた際に光軸方向の厚みが異なる３つの面からなる。図７に示されるように、最も厚みのある第１の面８０３と、最も厚みのない第２の面８０４と、第１の面８０３と第２の面８０４とをつなぐ傾斜面の第３の面８０５とからなる。図８に回転部材８を半分に切断し、その断面を側方から見た断面図を示す。

回転部材８は、ホルダ４に設けた３つの台座部材４０７が、回転部材８のいつも同じ面で接触するように形成されている。すなわち、１つの台座部材４０７が接触している面が第１の面８０３である時に、他の台座部材４０７に接触している面が第２の面８０４、または第３の面８０５であることはなく、３つの台座部材４０７に常に同じ面が接触する。このような形状のカム面をホルダ４の台座部材４０７と調整部材７との間に配置する。第１の面８０３が台座部材４０７と調整部材７との間に挟まれている時には、調整部材７と調整部材７に固定されたレンズホルダ５が光軸方向に前進（基板２から離れる方向）し、接写位置にレンズ６が配置される。また、レバー部材８０２により回転部材８を回転させ、第２の面８０４が台座部材４０７と調整部材７との間に挟み込まれている時には、調整部材７と調整部材７に固定されたレンズホルダ５が光軸方向に後退（基板２に近づく方向）し、通常撮影位置にレンズ６が配置される。

なお、本実施例では、回転部材８としてＰＯＭ（ＰｏｌｙＯｘｙＭｅｔｈｙｌｅｎｅ：ポリオキシメチレン）などのすべりやすい物質を適用しているが、特にこの物質に限定されるものではない。また、本実施例では回転部材８の下面側（基板側）にカム面を設けているが、カム面を設ける面は回転部材８の上側の面（調整部材７と接する面）側に設けるものであってもよい。

次に、図９、図１０を参照しながら調整部材７の構成について説明する。なお、図９（Ａ）には、調整部材７の上面（付勢部材９と接触する面側）の構成が示され、（Ｂ）には、調整部材７の裏面（回転部材８と接触する面側）の構成が示されている。また、図１０には、調整部材７を側方から見た側面図が示されている。図９（Ａ）、及び（Ｂ）に示されるように調整部材７も、リング状をしており、リング状の調整部材７の側面には回転止め７０２が設けられている。この回転止め７０２は、回転部材８を回転させることにより、この回転部材８の上に乗った調整部材７が回転してしまわないためのストッパーの役割を果たしている。両脇に設けたかべ部４０５に回転止め７０２が接触することで、調整部材７が回転してしまわないように固定している。

また、調整部材７の回転止め７０２を設けた側面とは反対側の側面（すなわち、レンズホルダ５との接触面）には、レンズホルダ５のねじ部５０２と螺合するねじ部７０１が形成されている。また、調整部材７の外周の回転止め７０２を設けた位置と反対側の外周には、組立時のすべり止め部７０５が形成されている。レンズホルダ５と調整部材７のねじ部を螺合させ、レンズホルダ５を調整部材７に取り付ける。取り付け後のレンズホルダ５は、光軸方向に回転させ、レンズ６の焦点合わせ（初期設定）が行われる。なお、焦点合わせ後には、ねじの螺合部に接着剤が塗布され、レンズホルダ５は調整部材７に固定される。この後、調整部材７はレンズホルダ５の一部として機能する。

また、図１０に示されるように調整部材７には、上下両面に突起部を有している。上面（付勢部材９と接触する面側）に設けられた第１突起部７０３は、図９（Ａ）、または図１０に示されるように３箇所設けられており、付勢部材９を下側から押し上げる役割を果たす。付勢部材９を上から押圧するホルダ４の爪部４０６と、下側から押し上げる第１突起部７０３とは、付勢部材９の上下両面の同じ位置を押圧しているのでなはなく、押圧する位置を多少ずらすことで付勢部材９を撓ませている。

また、図９（Ａ）、または図１０に示す調整部材７の下面（回転部材８と接する面）側に設けられた第２突起部７０４は、第１突起部７０３と同様に３箇所に設けられており、回転部材８との接触面積を少なくして、回転部材８との間に生じる摩擦力を低減させる役割を果たす。

ここで、レンズホルダ５の位置合わせと、付勢部材９による調整部材７の付勢についてより詳細に説明する。レンズホルダ５にはレンズ６が取り付けられているが、レンズ６を保持したレンズホルダ５をカメラモジュール１にただ取り付けるだけでは製造時の誤差によってレンズ６の焦点を正確に合わせることができない。このため本実施例では、調整部材７とレンズホルダ５との接合面にねじ部（７０１，５０２）を設けて、レンズホルダ５を光軸方向に移動可能なように調整部材７に接続する。そして、レンズホルダ５を光軸方向に移動させ、レンズ６の焦点合わせを行う。焦点合わせ終了後にはねじ部（７０１，５０２）の螺合部分に接着剤を塗布してレンズホルダ５を調整部材７に固定する。また、調整部材７と回転部材８とホルダ４とが光軸方向に重ね合わされたレンズホルダ５の外周部分では、付勢部材９によりこれらの部材を下（基板２側）に押圧する。調整部材７にレンズホルダ５を取り付け、レンズ６の焦点合わせを行うためにレンズホルダ５を移動させるとき、レンズホルダ５を基板２側に押し回しする。付勢部材９による押圧方向は、この押す方向（光軸方向像側）と同一の方向である。従って、焦点を合わせた後に付勢部材９が押圧する方向が、焦点合わせのときの光軸方向へ押す方向と同一の方向となり、焦点合わせで合わせた焦点にずれを生じさせることがない。

このようにして製造されたカメラモジュール１は、回転部材８のレバー部材８０２を回すことで、レンズ８位置を変更し焦点距離を切り換えることができる。回転部材８の第１の面８０３が台座部材４０７と調整部材７との間に挟み込む時には、調整部材７と調整部材７に固定されたレンズホルダ５を光軸方向に前進（基板２から離れる方向）させ、接写位置にレンズ６を配置することができる。また、レバー部材８０２により回転部材８を回転させ、第２の面８０４が台座部材４０７と調整部材７との間に挟み込むことで、調整部材７と調整部材７に固定されたレンズホルダ５を光軸方向に後退（基板２に近づく方向）させ、通常撮影位置にレンズ６を配置することができる。

なお、上述した実施例は本発明の好適な実施例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施例では、回転部材８に形成したカム面を第１の面８０３と、第２の面８０４の２つの面としているが、光軸方向に厚みの異なる面を複数設けてレンズの焦点距離をより細かく調整できるようにしてもよい。また、カム面を回転部材ではなく調整部材７またはホルダ４の回転部材の当接側に設けてもよい。

カメラモジュールの実施例の構成を示す断面図である。実施例のカメラモジュールを正面から見た正面図である。ホルダ４を上から見た上面図である。図３に示すＡＡ’線で切断した切断面の形状を示す断面図である。ホルダ４を下から見た底面図である。（Ａ）は、回転部材８を上から見た上面図であり、（Ｂ）は、回転部材８を下から見た下面図である。回転部材８に形成されたカム面の形状を示す図である。回転部材８に形成されたカム面の形状を示す図である。（Ａ）は、調整部材７を上から見た上面図であり、（Ｂ）は、調整部材７を下から見た下面図である。調整部材７を側方から見た側面図である。従来のカメラモジュールの構成を示す断面図である。

符号の説明

１カメラモジュール２基板
３撮像素子４ホルダ
５レンズホルダ６レンズ
７調整部材８回転部材
９付勢部材１０フィルタ
４０１底面部４０２開口部
４０３内側円筒部４０３ａ外周面
４０４柱部４０５かべ部
４０６爪部４０７台座部材
４０８開口４０９包囲部材
５０１円周溝５０１ａ内周面
５０２ねじ部７０１ねじ部
７０２回転止め７０３第１突起部
７０４第２突起部７０５すべり止め部
８０１リング状部材８０２レバー部材
８０３第１の面８０４第２の面
８０５第３の面

Claims

レンズを光軸方向に移動させ、焦点距離を調整するカメラモジュールであって、
前記レンズを保持したレンズホルダと、
前記レンズホルダを光軸方向に移動可能に保持するホルダと、
前記レンズホルダと前記ホルダとの間に挟み込まれるレンズ位置変更部材と、
前記レンズホルダと該レンズホルダの外周部分で連結すると共に前記レンズ位置変更部材に当接する調整部材とを有し、
前記調整部材と前記レンズ位置変更部材または前記レンズ位置変更部材と前記ホルダとの当接部には、光軸方向の高さが異なるカムが設けられ、前記レンズ位置変更部材を作動することで前記レンズホルダを前記調整部材と共に光軸方向に移動させることを特徴とするカメラモジュール。
前記ホルダには前記調整部材が前記カムを押圧する方向へ前記レンズホルダを勢する付勢部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
前記レンズ位置変更部材は、光軸方向の高さが異なる前記第１のカム面および第２のカム面とを有するカム部と、前記カム部を作動させる把手部と、を有し、
前記把手部を介して前記レンズ位置変更部材を作動させることで、前記第１のカム面と前記第２のカム面とで変更し、前記レンズホルダを前記調整部材と共に光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のカメラモジュール。
前記レンズホルダは、前記調整部材と互いのねじ部を螺合させることで連結し、前記レンズホルダを一定の方向へ移動して前記レンズホルダの位置決めを行い、位置決め後に前記レンズホルダと前記調整部材との螺合部を固着したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカメラモジュール。
前記調整部材は、他の部材と当接し前記調整部材の光軸回りの移動を阻止する突起部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカメラモジュール。
前記ホルダを搭載する基板を有し、前記ホルダには、脚部が設けられており、前記脚部によって前記基板に立設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のカメラモジュール。