JP2005352132A - Camera unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレンズと撮像素子が一体化されたカメラユニットに関し、特にレンズと撮像素子の相対位置を変化させてオートフォーカスを行うカメラユニットに関する。 The present invention relates to a camera unit in which a lens and an image sensor are integrated, and more particularly, to a camera unit that performs autofocus by changing the relative position of a lens and an image sensor.
従来から、カメラにおいてオートフォーカスを行うために、レンズを撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたものが知られている。このようなカメラユニットとしては、モータの回転動作によりスクリューバー等を介してレンズを平行移動させるものがある。特許文献1に従来のカメラユニットについて示す。
しかし、従来のカメラユニットでは、レンズを駆動するためにモータを用いており、このためモータの回転運動を直線運動に変換する機構が必要である。したがって、機構が複雑で重量が大きくなると共に、コンパクト化に限界があった。また、モータで駆動する代わりに圧電素子を用いてレンズを移動することも考えられるが、オートフォーカスの動作のためにはある程度の移動距離が求められるのに対し、圧電素子を用いた場合には移動量を大きくすることが困難である。 However, in the conventional camera unit, a motor is used to drive the lens, and thus a mechanism for converting the rotational motion of the motor into a linear motion is necessary. Therefore, the mechanism is complicated and the weight is increased, and the downsizing is limited. Although it is conceivable to move the lens using a piezoelectric element instead of driving with a motor, a certain amount of movement distance is required for the autofocus operation, whereas when using a piezoelectric element, It is difficult to increase the amount of movement.
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、簡単な機構であって軽量かつコンパクトなカメラユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a lightweight and compact camera unit with a simple mechanism.
上記課題を解決するため本発明に係るカメラユニットは、鏡筒に納められたレンズと、該レンズを通過した光を受光する撮像素子とを備えたカメラユニットにおいて、
上記鏡筒は上記撮像素子に対する位置を固定された固定鏡筒と、該固定鏡筒に対し端面が互いに対向するように設けられ上記レンズを納めた可動鏡筒とからなり、互いに対向する上記固定鏡筒と可動鏡筒の各端面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、上記可動鏡筒に納められたレンズを上記撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことを特徴として構成されている。
In order to solve the above problems, a camera unit according to the present invention comprises a lens housed in a lens barrel and an image sensor that receives light that has passed through the lens.
The lens barrel includes a fixed lens barrel whose position with respect to the imaging element is fixed, and a movable lens barrel which is provided so that end surfaces thereof face each other and house the lens, and which is opposed to each other. Each end surface of the lens barrel and the movable lens barrel is connected via an expansion / contraction drive element, so that the lens housed in the movable lens barrel is movable in the optical axis direction with respect to the image sensor. It is configured.
また、本発明に係るカメラユニットは、鏡筒に納められたレンズと、該レンズを通過した光を受光する撮像素子とを備えたカメラユニットにおいて、
上記撮像素子は基板上に固定され、上記鏡筒は端面が上記基板と互いに対向するように設けられ、互いに対向する上記鏡筒の端面と上記基板の表面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、上記鏡筒に納められたレンズを上記撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことを特徴として構成されている。
In addition, a camera unit according to the present invention is a camera unit including a lens housed in a lens barrel and an image sensor that receives light that has passed through the lens.
The imaging element is fixed on a substrate, the lens barrel is provided with an end surface facing the substrate, and the end surface of the lens barrel facing the substrate and the surface of the substrate are connected via a telescopic drive element. Thus, the lens housed in the lens barrel is configured to be movable in the optical axis direction with respect to the imaging element.
さらに、本発明に係るカメラユニットは、上記固定鏡筒は内周面に段部を有し、上記可動鏡筒は上記固定鏡筒の段部の周面にスライド自在に当接するガイド部を有してなることを特徴として構成されている。 Further, in the camera unit according to the present invention, the fixed barrel has a step portion on an inner peripheral surface, and the movable barrel has a guide portion that slidably contacts the peripheral surface of the step portion of the fixed barrel. It is configured as a feature.
さらにまた、本発明に係るカメラユニットは、上記伸縮駆動素子は伸縮自在な誘電体からなる面状の伸縮材を伸縮自在な2つの面状の電極で挟んで構成し、該電極間に電圧を印加すると上記伸縮材及び電極が面方向に膨張し厚さ方向に収縮することを特徴として構成されている。 Furthermore, in the camera unit according to the present invention, the expansion / contraction drive element is configured by sandwiching a planar stretchable material made of a stretchable dielectric between two stretchable planar electrodes, and applying a voltage between the electrodes. When applied, the stretchable material and the electrode expand in the surface direction and contract in the thickness direction.
そして、本発明に係るカメラユニットは、上記伸縮駆動素子は上記各電極及び伸縮材を上記鏡筒の端面と略平行な向きで配置したことを特徴として構成されている。 The camera unit according to the present invention is characterized in that the expansion / contraction drive element has the electrodes and the expansion / contraction material arranged in a direction substantially parallel to the end surface of the lens barrel.
また、本発明に係るカメラユニットは、上記伸縮駆動素子は上記各電極及び伸縮材を上記鏡筒の端面と略直交する向きで配置したことを特徴として構成されている。 In the camera unit according to the present invention, the expansion / contraction drive element is configured such that the electrodes and the expansion / contraction material are arranged in a direction substantially orthogonal to the end surface of the lens barrel.
本発明に係るカメラユニットによれば、撮像素子に対する位置を固定された固定鏡筒と、固定鏡筒に対し端面が互いに対向するように設けられるレンズを納めた可動鏡筒とからなり、互いに対向する固定鏡筒と可動鏡筒の各端面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、レンズを撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことにより、伸縮駆動素子のみでレンズを撮像素子に対して移動させることができるので、簡易な機構によりオートフォーカスの動作を実現することができ、軽量化及びコンパクト化を図ることができる。 According to the camera unit of the present invention, the fixed lens barrel whose position relative to the imaging element is fixed, and the movable lens barrel containing the lens provided so that the end surfaces thereof face each other with respect to the fixed lens barrel are opposed to each other. Each end face of the fixed and movable lens barrels is connected via an expansion / contraction drive element, so that the lens can be moved in the optical axis direction with respect to the image sensor, so that the lens can be imaged only by the expansion / contraction drive element. Since the element can be moved with respect to the element, an autofocus operation can be realized by a simple mechanism, and a reduction in weight and size can be achieved.
また、本発明に係るカメラユニットによれば、鏡筒は端面が基板と互いに対向するように設けられ、互いに対向する鏡筒の端面と基板の表面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、レンズを撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことにより、鏡筒を分割することなくより簡易な機構でオートフォーカスの動作を実現することができ、また伸縮駆動素子自体に遮光性を持たせることにより、鏡筒とは別体で遮光構造を設ける必要がなくなり、コンパクトなカメラユニットとすることができる。 Further, according to the camera unit of the present invention, the lens barrel is provided so that the end surfaces thereof are opposed to the substrate, and the end surfaces of the lens barrel and the surface of the substrate that are opposed to each other are connected via the expansion / contraction drive element. By making the lens movable in the optical axis direction with respect to the image sensor, autofocusing can be realized with a simpler mechanism without dividing the lens barrel, and the telescopic drive element itself is light-shielding. Therefore, it is not necessary to provide a light shielding structure separately from the lens barrel, and a compact camera unit can be obtained.
さらに、本発明に係るカメラユニットによれば、固定鏡筒は内周面に段部を有し、可動鏡筒は固定鏡筒の段部の周面にスライド自在に当接するガイド部を有してなることにより、鏡筒の動作を光軸方向に安定して行うことができる。 Furthermore, according to the camera unit of the present invention, the fixed barrel has a step portion on the inner peripheral surface, and the movable barrel has a guide portion that slidably contacts the peripheral surface of the step portion of the fixed barrel. Thus, the operation of the lens barrel can be stably performed in the optical axis direction.
さらにまた、本発明に係るカメラユニットによれば、伸縮駆動素子は面方向に伸縮自在な2つの平面状の電極間に伸縮自在な誘電体からなる伸縮材を設けて構成したことにより、伸縮による移動距離が大きく取れるので、大きなストロークを得ることができる。 Furthermore, according to the camera unit of the present invention, the expansion / contraction drive element is configured by providing an expansion / contraction material made of an elastic material between two planar electrodes that can expand and contract in the plane direction. Since the moving distance can be increased, a large stroke can be obtained.
そして、本発明に係るカメラユニットによれば、伸縮駆動素子は各電極及び伸縮材を上記鏡筒の端面と略平行な向きで配置したことにより、伸縮駆動素子に電圧を印加することでレンズを納めた鏡筒を撮像素子側に移動させることができる。 According to the camera unit of the present invention, the expansion / contraction driving element has the electrodes and the expansion / contraction material arranged in a direction substantially parallel to the end surface of the lens barrel, so that a voltage is applied to the expansion / contraction driving element. The stored lens barrel can be moved to the image sensor side.
また、本発明に係るカメラユニットによれば、伸縮駆動素子は各電極及び伸縮材を鏡筒の端面と略直交する向きで配置したことにより、伸縮駆動素子に電圧を印加することでレンズを納めた鏡筒を撮像素子から離れる方向に移動させることができる。 Further, according to the camera unit of the present invention, the expansion / contraction drive element has each electrode and the expansion / contraction material arranged in a direction substantially orthogonal to the end surface of the lens barrel, so that the lens is accommodated by applying a voltage to the expansion / contraction drive element. The lens barrel can be moved away from the image sensor.
本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図1は、本実施形態におけるカメラユニット1の縦断面図である。この図に示すように、本実施形態におけるカメラユニット1は、鏡筒2に納められたレンズ群3と、レンズ群3を通過した光を受光する撮像素子4とを一体的に構成してなり、レンズ群3を撮像素子4に対して光軸方向に移動自在としたものである。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
撮像素子4は、CCDやCMOS等の光電変換素子であり、平面上の基板5上に配置されている。鏡筒2は、基板5上に撮像素子4を囲繞するように設けられるものであって、円柱状に形成され、内部にレンズ群3を納めてなるものである。本実施形態におけるレンズ群3は、凸レンズ3aと凹レンズ3bとから構成されている。ただし、鏡筒2に納められるのは単レンズでもよく、またレンズ群3のレンズは3つ以上から構成されていてもよい。
The
また、鏡筒2は2つの部材から構成されている。一方の部材である固定鏡筒10は、基板5に対して固定されている。もう一方の部材である可動鏡筒15は、この固定鏡筒10に対し、端面が互いに対向するように設けられる。すなわち、固定鏡筒10の上端面13と、可動鏡筒15の下端面18とは、互いに対向している。
The
固定鏡筒10は、基板5上に固定されているから、同じく基板5上に固定された撮像素子4に対して相対位置が固定されている。一方、可動鏡筒15は下端面18が伸縮駆動素子6を介して固定鏡筒10の上端面13に対して全周に渡って連結されている。伸縮駆動素子6は、電圧の印加に応じて上下方向に収縮し、平面方向に伸張するものである。したがって、可動鏡筒15は基板5上に固定された撮像素子4に対して、上下方向すなわち光軸方向に移動自在とされている。
Since the
ここで、固定鏡筒10の内周面11には、全周に渡って段部12が形成されている。一方、可動鏡筒15の内周面16には、固定鏡筒10の段部12の周面にスライド自在に当接するガイド部17が全周に渡って形成されている。可動鏡筒15の光軸方向の動作に伴って、固定鏡筒10の段部12によってガイド部17がスライド自在とされることにより、可動鏡筒15を安定して動作させることができる。
Here, a
次に、鏡筒2の動作について説明する。図2には、伸縮駆動素子6に電圧を印加した場合におけるカメラユニット1の縦断面図を示す。この図に示すように、伸縮駆動素子6に電圧を印加すると、上下方向に収縮して可動鏡筒15を固定鏡筒10側に移動させる。移動量は、伸縮駆動素子6に印加する電圧値によって制御することができる。レンズ群3は可動鏡筒15内に納められているから、伸縮駆動素子6の動作によってレンズ群3と撮像素子4との相対位置を変化させ、それによってオートフォーカス動作を行う。
Next, the operation of the
鏡筒2を動作させるための伸縮駆動素子6についてより詳細に説明する。図3には、伸縮駆動素子6の分解斜視図を示す。この図に示すように、伸縮駆動素子6は、円環状の上部電極20と下部電極21が、同じく円環状の伸縮材22を挟持してなるものである。上部電極20には、円周方向適所に外部と電気的に接続するための端子20aが形成されており、下部電極21には、上部電極20の端子20aとは円周方向において異なる適所に外部と電気的に接続するための端子21aが形成されている。
The
上部電極20及び下部電極21は、導電性の炭素粒子を含んだ高分子材料によって形成されている。また、伸縮材22は、シリコーン樹脂やアクリル系樹脂など電気応答性を持つプラスチックである誘電エラストマーによって形成されている。上部電極20と下部電極21の間に電圧を印加すると、上部電極20と下部電極21の間に引力が生じ、この力によって伸縮材22は押し潰されて厚さ方向に収縮し面方向に膨張する。上部電極20と下部電極21もそれに伴って厚さ方向に収縮し面方向に膨張する。
The
伸縮駆動素子6は、このような動作によって直線的な駆動を行うアクチュエータとして用いることができる。本実施形態では、面状に形成された上部電極20と下部電極21及び伸縮材22を、固定鏡筒10の上端面13及び可動鏡筒15の下端面18と略平行となるように配置している。上部電極20と下部電極21の間に電圧を印加すると、伸縮駆動素子6は厚さ方向に収縮するので、上述したように可動鏡筒15を固定鏡筒10側に移動させることができる。
The
また、図1に示すように伸縮駆動素子6はその外径が鏡筒2の外径よりも小さく形成され、内周面が可動鏡筒15のガイド部17に当接するように形成されている。このように伸縮駆動素子6は内周方向には動作が規制されており、一方で外周方向には自由に伸張できるようにされているので、図1の状態から電圧を印加されると、厚さ方向に収縮すると共に、外周方向に膨張して図2の状態となる。
As shown in FIG. 1, the
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4には本実施形態におけるカメラユニット1の縦断面図を示す。この図に示すように、本実施形態のカメラユニット1は、基本的な構成については第1の実施形態のカメラユニット1と同様である。すなわちこのカメラユニット1は、鏡筒2に納められたレンズ群3と、レンズ群3を通過した光を受光する撮像素子4とを一体的に構成してなり、レンズ群3を撮像素子4に対して光軸方向に移動自在としている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 shows a longitudinal sectional view of the
鏡筒2も第1の実施形態と同様に撮像素子4に対して相対位置が固定された固定鏡筒10と、固定鏡筒10と互いに端面が対向するように設けられた可動鏡筒15とから構成されている。第1の実施形態と異なるのは、固定鏡筒10と可動鏡筒15を連結する伸縮駆動素子6の配置である。以下それについて説明する。
Similarly to the first embodiment, the
図4に示すように伸縮駆動素子6は、それを構成する面状の上部電極20と下部電極21及び伸縮材22とが、固定鏡筒10の上端面13及び可動鏡筒15の下端面18に対して略垂直に配置されている。ここでは、外周側に上部電極20を、内周側に下部電極21をそれぞれ配置しており、下部電極21の内周面は可動鏡筒15のガイド部17に当接し、固定されている。そして、伸縮駆動素子6に電圧が印加されていない状態において、可動鏡筒15は撮像素子4側に位置している。
As shown in FIG. 4, the expansion /
この状態で、伸縮駆動素子6に電圧を印加すると、上部電極20が下部電極21側に移動し、伸縮材22と共に面方向に膨張し厚さ方向に収縮する。図5には伸縮駆動素子6に電圧を印加した場合を示している。この図に示すように、電圧を印加した場合には伸縮駆動素子6は面方向すなわち上下方向に伸張し、可動鏡筒15を上方に移動させる。可動鏡筒15にはレンズ群3が納められているので、これによってレンズ群3の撮像素子4に対する相対位置を光軸方向に移動させることができる。移動量は伸縮駆動素子6に印加する電圧値によって制御することができる。
When a voltage is applied to the expansion /
次に本発明の第3の実施形態について説明する。図6には本実施形態におけるカメラユニット1の縦断面図を示す。この図に示すように、本実施形態のカメラユニット1は、基本的な構成については第1の実施形態のカメラユニット1と同様である。鏡筒2の構成も第1の実施形態と同様に撮像素子4に対して相対位置が固定された固定鏡筒10と、固定鏡筒10と互いに端面が対向するように設けられた可動鏡筒15とから構成されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the
ここで、本実施形態では可動鏡筒15の移動量を大きくするために、伸縮駆動素子6を2段重ねて設けている。すなわち、互いに対向する固定鏡筒10の上端面13と可動鏡筒15の下端面18との間に同じ伸縮駆動素子6を2つ設けてある。これら2つの伸縮駆動素子6には、独立して電圧を印加することができるようにされている。
Here, in this embodiment, in order to increase the moving amount of the
図7には2つの伸縮駆動素子6のいずれにも電圧を印加した状態を示している。この図に示すように、本実施形態によれば第1の実施形態に比べて可動鏡筒15を光軸方向に最大2倍移動させることができる。伸縮駆動素子6は、所望の移動量に合わせて2段に限らずさらに多段構成とすることもできる。
FIG. 7 shows a state in which a voltage is applied to both of the two expansion /
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。図8には本実施形態におけるカメラユニット1の縦断面図を示す。この図に示すように、本実施形態のカメラユニット1は、レンズ群3を納めた鏡筒2を撮像素子4に対して光軸方向に移動させる点では第1の実施形態と同様である。しかし、本実施形態で鏡筒2は単一の部材から構成されており、伸縮駆動素子6は鏡筒2の下端面2aと撮像素子4が配置された基板5との間を連結している。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of the
伸縮駆動素子6に電圧を印加した状態について図9に示す。この図に示すように伸縮駆動素子6は面方向に膨張し厚さ方向に収縮するので、鏡筒2は基板5側に移動する。すなわち、鏡筒2に納められたレンズ群3は撮像素子4側に移動する。この際に安定した動作を行うために、基板5に固定されたガイド棒30に対して鏡筒2の外周面にスライド部31を設けてスライド自在とし、ガイド棒30によって鏡筒2が基板5に対して垂直すなわち光軸方向に動作するようにしている。
FIG. 9 shows a state in which a voltage is applied to the expansion /
本実施形態のように鏡筒2の下端面2aと基板5の間に伸縮駆動素子6を設けることにより、鏡筒2を一部材で構成することができ、機構を簡単にすることができる。また、伸縮駆動素子6は自体に遮光性を持たせることにより、鏡筒2の周囲に遮光構造を設ける必要がなくなり、この点からも全体の構成を簡易にすることができて、カメラユニット1の軽量化及びコンパクト化を図ることができる。なお、伸縮駆動素子6を遮光性とするためには、伸縮駆動素子6の電極20、21に含まれる導電性の炭素粒子の添加量を適宜調整するか、これら電極20、21に例えば色素を成分とした光吸収剤を添加すればよく、また、伸縮材22を形成する誘電エラストマーに同様な光吸収剤を添加すればよい。
By providing the expansion /
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこれら実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, application of this invention is not restricted to these embodiment, It can apply variously within the range of the technical idea.
1 カメラユニット
2 鏡筒
3 レンズ群
4 撮像素子
5 基板
6 伸縮駆動素子
10 固定鏡筒
15 可動鏡筒
20 上部電極
21 下部電極
22 伸縮材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
上記鏡筒は上記撮像素子に対する位置を固定された固定鏡筒と、該固定鏡筒に対し端面が互いに対向するように設けられ上記レンズを納めた可動鏡筒とからなり、互いに対向する上記固定鏡筒と可動鏡筒の各端面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、上記可動鏡筒に納められたレンズを上記撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことを特徴とするカメラユニット。 In a camera unit comprising a lens housed in a lens barrel and an image sensor that receives light that has passed through the lens,
The lens barrel includes a fixed lens barrel whose position with respect to the imaging element is fixed, and a movable lens barrel which is provided so that end surfaces thereof face each other and house the lens, and which is opposed to each other. Each end face of the lens barrel and the movable lens barrel is connected via an expansion / contraction drive element, so that the lens housed in the movable lens barrel is movable in the optical axis direction with respect to the image sensor. Camera unit.
上記撮像素子は基板上に固定され、上記鏡筒は端面が上記基板と互いに対向するように設けられ、互いに対向する上記鏡筒の端面と上記基板の表面は伸縮駆動素子を介して連結されることで、上記鏡筒に納められたレンズを上記撮像素子に対して光軸方向に移動自在としたことを特徴とするカメラユニット。 In a camera unit comprising a lens housed in a lens barrel and an image sensor that receives light that has passed through the lens,
The imaging element is fixed on a substrate, the lens barrel is provided with an end surface facing the substrate, and the end surface of the lens barrel facing the substrate and the surface of the substrate are connected via a telescopic drive element. Thus, the camera unit is characterized in that the lens housed in the lens barrel is movable in the optical axis direction with respect to the imaging element.
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