JP2006119248A - Camera module and portable terminal having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラモジュールとこのカメラモジュールを備えた携帯端末に関し、特に、小型軽量に構成したカメラモジュールとこのカメラモジュールを備えた携帯端末に関するものである。 The present invention relates to a camera module and a mobile terminal including the camera module, and more particularly to a camera module configured to be small and light and a mobile terminal including the camera module.
最近の携帯電話などの携帯端末に使われるカメラモジュールは、撮像素子(CCD)の高画素化に伴ない、通常の電子カメラ(デジカメ)と同様な、高速、高精度なオートフォーカス(AF)機能や焦点距離の変化(ズーム)機能が要求され、さらに携帯端末そのものの小型化、軽量化によって、必然的にカメラモジュールも小型化、軽量化が望まれている。 Camera modules used in mobile terminals such as recent cellular phones are equipped with high-speed, high-precision autofocus (AF) functions similar to those of ordinary electronic cameras (digital cameras) as the image sensor (CCD) increases in pixel count. And a focal length change (zoom) function are required, and further downsizing and weight reduction of the mobile terminal itself inevitably requires the camera module to be reduced in size and weight.
このようなカメラモジュールに於けるオートフォーカスや焦点距離の変化(ズーム)のためには、レンズ群を光軸方向に移動させることが必要であり、そのため従来では、例えば特許文献1に示されているように、光学系の側面に配置された一つの円筒カムをモータで駆動し、ズームレンズ枠とAFレンズ枠とを駆動するようにしたものや、同じくレンズ枠に隣接して配置した円筒カムをモータにより駆動し、それによってオートフォーカス用レンズ枠とズームレンズ枠とを移動させて、テレとマクロの2点切換をするようにした機構などが用いられている。 In order to perform autofocus and change in focal length (zoom) in such a camera module, it is necessary to move the lens group in the direction of the optical axis. As shown in the figure, one cylindrical cam arranged on the side surface of the optical system is driven by a motor to drive the zoom lens frame and the AF lens frame, and the cylindrical cam is also arranged adjacent to the lens frame. Is driven by a motor, thereby moving the lens frame for autofocus and the zoom lens frame to switch between two points of tele and macro.
又円筒カムだけでなく、オートフォーカス用レンズ枠やズーム用レンズ枠をそれぞれに対応したオートフォーカス用リードスクリューやズーム用リードスクリューで駆動するよう構成し、最も被写体側のレンズをケース前面に固定すると共に、これらのリードスクリューをケースにおける一辺の隅に設ける、ケースにレンズ枠のガイド支持部を設ける、さらに、光軸周りの第1象限にズーム用リードスクリューを、第2象限にフォーカス用リードスクリューを、第3象限にレンズ枠のガイドシャフトを配置する、などの構成としたカメラモジュールや、ヘリコイド機構を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる機構を有したカメラモジュールなどが存在する。 In addition to the cylindrical cam, the autofocus lens frame and zoom lens frame are configured to be driven by the corresponding autofocus lead screw and zoom lead screw, and the lens closest to the subject is fixed to the front of the case. The lead screw is provided at the corner of one side of the case, the lens frame guide support portion is provided in the case, the zoom lead screw is provided in the first quadrant around the optical axis, and the focus lead screw is provided in the second quadrant. There is a camera module configured such that the guide shaft of the lens frame is arranged in the third quadrant, a camera module having a mechanism for moving the lens group in the optical axis direction using a helicoid mechanism, and the like.
しかしながら、こういった円筒カム、リードスクリュー、ヘリコイドなどを用いた従来のカメラモジュールでは、その駆動源として一般的に回転子を有する電磁モータやパルスモータが用いられているが、こういった回転子を用いた電磁モータは、回転子とその周囲に電磁石や永久磁石が必要であって軸方向長さを短くしたとしても、円柱形状部分が不可欠であるからカメラモジュールを小型化する上でのネックとなり、さらに騒音なども発生する。 However, in conventional camera modules using such cylindrical cams, lead screws, helicoids, etc., electromagnetic motors or pulse motors having a rotor are generally used as the drive source. The electromagnetic motor that uses the rotor requires an electromagnet or permanent magnet around it, and even if the axial length is shortened, the cylindrical part is indispensable. In addition, noise is also generated.
そこで、こういった電磁モータに於ける欠点を解決するため従来から、レンズ枠を光軸方向へ移動させる駆動源として、電界や磁界の変化に応じて機械的歪みを発生するピエゾ素子(PZT)等の圧電素子で機械振動子を構成し、ロータやスライダをこの機械振動子に接触させて機械振動子の振動を出力として取り出せるようにした摩擦駆動型の駆動源が用いられている。このような摩擦駆動型の駆動源は、低速であるが高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有している。 Therefore, in order to solve the disadvantages of such an electromagnetic motor, a piezo element (PZT) that generates mechanical distortion in response to changes in electric and magnetic fields has been conventionally used as a drive source for moving the lens frame in the optical axis direction. A frictional drive type drive source is used in which a mechanical vibrator is constituted by a piezoelectric element such as a rotor, and a rotor or a slider is brought into contact with the mechanical vibrator so that the vibration of the mechanical vibrator can be extracted as an output. Such a friction drive type drive source is low speed but has high torque and excellent response and controllability, enables fine positioning, has a holding torque (or holding force) when not energized, has excellent quietness, It has advantages such as small size and light weight.
例えば特許文献2には、レンズ枠に圧電素子を配置し、尺取り虫のようにしてレンズを駆動する光学機器が示され、また、特許文献3及び特許文献4には、レンズ枠駆動の送りネジの端部に圧電素子を接触配置し、歩進的回転を与えるようにしたレンズ移動装置が示され、また特許文献5には、電気信号を印加することで振動する電気−機械エネルギー変換素子と接触し、前記変換素子の振動によって回転させられる送りネジによってレンズ枠を移動させたり、特許文献6に示されているように、リニア駆動式振動波アクチュエータ(圧電素子)を用い、圧電素子の当接により、レンズ枠を直接駆動するものなどが提案されている。
For example,
さらに、レンズ枠又は鏡筒もしくはレンズホルダの何れかに圧電素子を配置し、圧電素子の楕円運動でレンズを駆動するようにしたり、リードスクリュー端部にロータを配置し、ロータの外周面に当接するように圧電素子を配置してロータを回転させ、レンズを移動するように構成したものも提案されており、こういったピエゾ素子(PZT)などを用いた摩擦駆動型の駆動源としては、例えば特許文献7乃至特許文献12などに詳細に示されている。
Furthermore, a piezoelectric element is arranged on either the lens frame or the lens barrel or the lens holder so that the lens is driven by the elliptical movement of the piezoelectric element, or a rotor is arranged at the end of the lead screw, and the outer periphery of the rotor is contacted. A configuration in which a piezoelectric element is arranged so as to be in contact, a rotor is rotated, and a lens is moved has been proposed. As a friction drive type drive source using such a piezo element (PZT) or the like, For example, it is shown in detail in Patent Document 7 to
しかしながら、こういったピエゾ素子(PZT)などを用いた摩擦駆動型の駆動源では、ピエゾ素子が被駆動体と当接する部位が摩擦により削れ、削れカスが粉塵としてレンズを汚し、ゴーストやフレアなどを生じることがある。こういった光学系内部の粉塵に対処する方法としては、例えば特許文献13、14に、粘着剤を光学系内部に施してポリゴンミラーの回転によって飛散する粉塵を捉えたり、粘着テープで光路周辺の開口を閉塞して塵を吸着することが示されている。また特許文献15、16には、光軸領域外に静電吸着材を用いて塵埃を吸着させるようにしたり、回転多面体鏡軸受に樹脂材料を用いて摩擦により発生する摩耗紛を、摩擦帯電によって軸受部に付着させたりするようにした構造が開示されている。
However, in the friction drive type drive source using such a piezo element (PZT) or the like, the part where the piezo element contacts the driven body is scraped by friction, and the scraped dust stains the lens as dust, ghosts, flares, etc. May occur. As a method of dealing with such dust inside the optical system, for example, in
しかしながら特許文献2乃至特許文献6に示された技術は、通常の大きさのカメラレンズを駆動する機構であり、携帯電話などの携帯端末に使われるカメラモジュールは常に小型化を要求されているので、こういった携帯端末に適用するには大きすぎる。
However, the techniques disclosed in
また特許文献13乃至15に示された技術も、光学系内部に浮遊する塵埃や飛散する異物を吸着するものであって摩擦により削れたカスに対処するものではなく、また特許文献16に示されたものは摩耗紛ではあるが、摩擦帯電によって吸着しているだけのため、回転が止まれば塵として浮遊する可能性があり、根本的な解決策にはなり得ない。
The techniques disclosed in
そのため本発明においては、ピエゾ素子のような摩擦駆動型駆動源を用いてオートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込み、小型で軽量に構成すると共にピエゾ素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスなどにも対処した、カメラモジュールとこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することが課題である。 Therefore, in the present invention, a friction drive type driving source such as a piezo element is used to incorporate an autofocus (AF) function and a zoom function, and the piezo element and the driven member are brought into frictional contact with each other while being compact and lightweight. It is an object to provide a camera module and a portable terminal equipped with the camera module that can cope with the shavings that occur.
上記課題を解決するため本発明におけるカメラモジュールは、
少なくとも1以上の光学レンズを保持すると共に、軸穴部を備えるレンズ保持部と、
前記軸穴部に挿入されると共に光軸と略平行に配置された軸部材と、
端部に前記軸部材と当接する作動部を備えると共に前記レンズ保持部の前記軸穴部近傍に配置されたピエゾ素子と、を含み
前記軸穴部近傍に粘着部材を配置したことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the camera module according to the present invention is:
A lens holding unit that holds at least one optical lens and includes a shaft hole;
A shaft member inserted into the shaft hole portion and disposed substantially parallel to the optical axis;
An adhesive member is disposed in the vicinity of the shaft hole portion, including an operating portion in contact with the shaft member at an end portion, and a piezo element disposed in the vicinity of the shaft hole portion of the lens holding portion. .
また、上記課題を解決するため本発明における携帯端末は、
少なくとも1以上の光学レンズを保持すると共に、軸穴部を備えるレンズ保持部と、
前記軸穴部に挿入されると共に光軸と略平行に配置された軸部材と、
端部に前記軸部材と当接する作動部を備えると共に前記第1レンズ保持部の前記軸穴部近傍に配置されたピエゾ素子と、を含み
前記軸穴部近傍に粘着部材を配置したカメラモジュールと、
操作部材と、表示部材と、バッテリーと、通信部と、
前記カメラモジュール、該操作部材、該表示部材、該バッテリー、及び、該通信部を収納すると共に該筐体の厚さ寸法を略前記カメラモジュールの高さ寸法に規制した筐体と、を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the portable terminal in the present invention is
A lens holding unit that holds at least one optical lens and includes a shaft hole;
A shaft member inserted into the shaft hole portion and disposed substantially parallel to the optical axis;
A camera module that includes an operating portion that contacts the shaft member at an end thereof, and a piezoelectric element that is disposed in the vicinity of the shaft hole portion of the first lens holding portion; and an adhesive member that is disposed in the vicinity of the shaft hole portion; ,
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
A housing that houses the camera module, the operation member, the display member, the battery, and the communication unit, and that regulates the thickness of the housing to a height of the camera module. It is characterized by.
このようにカメラモジュールと携帯端末を構成することで、ピエゾ素子における作動部が軸部材に当接して削りカスが生じても、軸穴部近傍に配置した粘着部材で捕捉され、粉塵としてレンズを汚したり、ゴーストやフレアなどが生じるのを防止することができ、かつ、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を有するカメラモジュールを、小型で軽量に構成できる。 By configuring the camera module and the mobile terminal in this way, even if the operating portion of the piezo element abuts on the shaft member and scrapes are generated, it is captured by the adhesive member arranged near the shaft hole, and the lens is used as dust. A camera module having an autofocus (AF) function and a zoom function can be formed in a small size and light weight, and can be prevented from being soiled or having ghosts or flares.
そして、前記軸穴部は、前記軸部材を挟んで前記ピエゾ素子における作動部と対向する側に2箇所の前記軸部材との摺動部を有し、該2箇所の摺動部間を結ぶ基部に前記粘着部材を配置し、また、前記軸穴部における前記粘着部材配置位置は、前記軸部材を挟んで逆側に配置された前記ピエゾ素子における作動部の光軸方向配置位置と略対応する位置とし、前記軸穴部は、前記ピエゾ素子配置側が該ピエゾ素子の保持部と連通し、前記ピエゾ素子の作動部に略対向する前記基部と、レンズ側及び該レンズ側に略対向するそれぞれの側壁に前記粘着部材が配置することで、削りカスが飛散する前に捕捉して集めることができる。 And the said shaft hole part has a sliding part with two said shaft members in the side facing the action | operation part in the said piezoelectric element on both sides of the said shaft member, and connects between these two sliding parts. The adhesive member is arranged at the base, and the adhesive member arrangement position in the shaft hole portion substantially corresponds to the arrangement position in the optical axis direction of the operation unit in the piezoelectric element arranged on the opposite side across the shaft member. The shaft hole portion communicates with the holding portion of the piezo element on the side where the piezo element is arranged, the base portion substantially facing the operating portion of the piezo element, the lens side, and the lens side, respectively. By arranging the adhesive member on the side wall, it is possible to capture and collect the shavings before they are scattered.
また、前記軸穴部における前記作動部が前記軸部材と当接する側に集塵部材を配置することで、より効果的に削りカスが飛散する前に捕捉することができる。 Further, by arranging the dust collecting member on the side of the shaft hole portion where the operating portion comes into contact with the shaft member, it is possible to capture the scraps more effectively before they are scattered.
さらに、前記軸穴部は前記軸部材を囲繞し、一側に前記軸部材に当接する摺動部が、該摺動部の前記軸部材を挟んだ逆側に前記ピエゾ素子の当接部が配されていることで、レンズ保持部は安定して軸部材を上下することができる。 Further, the shaft hole portion surrounds the shaft member, a sliding portion that contacts the shaft member on one side, and a contact portion of the piezo element on the opposite side of the sliding member across the shaft member. By being arranged, the lens holding portion can move the shaft member up and down stably.
そして、前記軸部材の前記作動部と当接する箇所の表面を非当接の表面より荒く処理することにより、ピエゾ素子による駆動がより効果的に行え、さらに、前記ピエゾ素子における作動部の前記軸部材への当接位置と略反対位置の前記摺動部における摩擦係数を、前記作動部と前記軸部材との摩擦係数より低く処理し、前記軸部材が前記摺動部と摺動する表面に潤滑処理を施し、前記軸部材の前記作動部と当接する表面に前記潤滑処理を省くことにより、摺動部がより滑らかに摺動可能となる。 Then, by treating the surface of the shaft member in contact with the operating portion to be rougher than the non-contacting surface, driving by the piezo element can be performed more effectively, and further, the shaft of the operating portion in the piezo element can be driven. A friction coefficient in the sliding portion at a position substantially opposite to the contact position with the member is processed to be lower than a friction coefficient between the operating portion and the shaft member, and the shaft member slides on the surface that slides on the sliding portion. By applying a lubrication treatment and omitting the lubrication treatment on the surface of the shaft member that contacts the operating portion, the sliding portion can slide more smoothly.
また、前記レンズ保持部に、前記ピエゾ素子を光軸方向に対して略直交する方向であって、前記作動部を前記軸部材に当接する方向に付勢する第1の弾性部材と、光軸方向に付勢する第2の弾性部材とを設け、前記第1の弾性部材と第2の弾性部材とは、前記レンズ保持部周囲に填め込まれて一辺に設けた切れ込みの延長線上で折り曲げられ、前記ピエゾ素子を前記軸部材方向へ付勢する片と、前記一辺と異なる他の辺を前記ピエゾ素子保持部方向に延在し、前記ピエゾ素子を光軸方向に付勢する片とを一体に設けた弾性部材で構成することで、簡単な構成でピエゾ素子に適度な力で付勢力を加えることができる。 A first elastic member that urges the piezo element in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction in the lens holding portion in a direction in which the operating portion is in contact with the shaft member; A second elastic member biased in the direction is provided, and the first elastic member and the second elastic member are folded around an extension line of a cut provided on one side and fitted around the lens holding portion. The piece for urging the piezo element in the direction of the shaft member and the piece for extending the other side different from the one side in the direction of the piezo element holding portion and urging the piezo element in the optical axis direction are integrated. By using the elastic member provided on the piezoelectric element, it is possible to apply an urging force to the piezo element with an appropriate force with a simple configuration.
本発明によれば、ピエゾ素子のような摩擦駆動型駆動源を用いてオートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込み、小型で軽量に構成すると共にピエゾ素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスなどにも対処した、カメラモジュールとこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することができる。 According to the present invention, an autofocus (AF) function and a zoom function are incorporated by using a friction drive type driving source such as a piezo element, and the piezo element and a driven member are brought into friction contact with each other while being small and lightweight. It is possible to provide a camera module and a portable terminal equipped with the camera module that can cope with generated scraps and the like.
以下、図面を参照して実施形態の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は実施形態のカメラモジュールの、(A)が被写体側レンズ方向から見た外観斜視図、(B)は撮像素子側から見た外観斜視図、図2は、図1における(B)の撮像素子側から見た実施形態のカメラモジュールにおける、(A)が撮像素子モジュールを外した斜視図、(B)がさらにサイドカバーを外した斜視図、図3は撮像素子モジュールの構成を示す分解図、図4は実施形態のカメラモジュールにおける、(A)が撮像素子側下カバーを取り外した斜視図、(B)が第3のレンズ群を保持する第1レンズ保持枠を外した斜視図で、(C)がさらに第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠を外した斜視図、図5はインダクタやセンサ、及びコンデンサなどの電装部品の取り付け状態を示した斜視図、図6は第1軸部材(モータ軸)と第2軸部材(ガイド軸)、及び被写体側レンズの取り付け状態を示した斜視図、図7は第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠の分解図、図8は第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠の、平面図(A)とフレキシブル基板を外してピエゾ素子側から見た斜視図(B)、図9は第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠の第1軸部材(モータ軸)と第2軸部材(ガイド軸)との関係を示した斜視図(A)と、ピエゾ素子と第1軸部材(モータ軸)の当接状態を示した断面図(B)、図10(A)は第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠の他の実施例における平面図と、(B)はピエゾ素子と第1軸部材(モータ軸)の当接状態及び第1軸受部に設けた集塵部材と粘着部材を示した断面図、図11は第3のレンズ群を保持する第1レンズ保持枠の分解図、図12は実施形態のカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズと撮像素子を示し、(A)はレンズが広角(ワイド)側にある状態を、(B)が望遠(テレ)側に有る状態を示した図、図13は実施形態になるカメラモジュールに用いるピエゾ素子の(A)が斜視図、(B)、(C)は動作原理を説明するための図、図14はレンズ保持枠におけるガイド用当接部における、第2軸部材(ガイド軸)に対する面が平型であるローラ2つをV型に配して構成した例で、(A)は断面図、(B)は第2軸部材(ガイド軸)側から見た側面図、(C)は斜視図、図15は実施形態のカメラモジュールが組み込まれた携帯電話機の一例を概略的に示す図である。図中、同一構成要素には同一番号が付してある。 1A is an external perspective view of the camera module of the embodiment as viewed from the lens direction on the subject side, FIG. 1B is an external perspective view of the camera module viewed from the image sensor side, and FIG. In the camera module of the embodiment viewed from the image sensor side, (A) is a perspective view with the image sensor module removed, (B) is a perspective view with the side cover further removed, and FIG. 3 is an exploded view showing the configuration of the image sensor module. 4A is a perspective view of the camera module according to the embodiment with the image sensor side lower cover removed, and FIG. 4B is a perspective view with the first lens holding frame holding the third lens group removed. , (C) is a perspective view in which the second lens holding frame for holding the second lens group is further removed, FIG. 5 is a perspective view showing an attachment state of electrical components such as an inductor, a sensor, and a capacitor, and FIG. First shaft member (motor shaft) FIG. 7 is an exploded view of the second lens holding frame that holds the second lens group, and FIG. 8 is the second lens group. FIG. 9A is a perspective view of the second lens holding frame holding the second lens holding frame, FIG. 9B is a perspective view of the second lens holding frame holding the second lens group, and FIG. The perspective view (A) which showed the relationship between a 1st shaft member (motor shaft) and a 2nd shaft member (guide shaft), and sectional drawing which showed the contact state of a piezoelectric element and a 1st shaft member (motor shaft) FIGS. 10A and 10B are plan views of another embodiment of the second lens holding frame that holds the second lens group, and FIG. 10B shows the contact between the piezo element and the first shaft member (motor shaft). FIG. 11 is a sectional view showing the dust collecting member and the adhesive member provided in the contact state and the first bearing portion, and FIG. 11 holds the third lens group. FIG. 12 is an exploded view of the first lens holding frame, FIG. 12 shows a lens and an image sensor that constitute an optical system in the camera module of the embodiment, (A) shows a state where the lens is on the wide angle side, and (B) FIG. 13 is a perspective view of the piezo element used in the camera module according to the embodiment, and FIGS. 13B and 13C are diagrams for explaining the operation principle. FIG. 14 shows an example in which two rollers having a flat surface with respect to the second shaft member (guide shaft) in the guide contact portion of the lens holding frame are arranged in a V shape, and FIG. (B) is a side view seen from the second shaft member (guide shaft) side, (C) is a perspective view, and FIG. 15 is a diagram schematically showing an example of a mobile phone in which the camera module of the embodiment is incorporated. It is. In the figure, the same number is attached | subjected to the same component.
図1は、実施形態のカメラモジュール1の、(A)が被写体側レンズ方向から見た外観斜視図、(B)は撮像素子側から見た外観斜視図である。図中2は被写体側の第1のレンズ群、20はCCDなどの撮像素子を搭載した撮像素子モジュール、21はカメラモジュール全体を制御するASIC、22はカメラモジュール1の側面のうち三面を覆う第1のサイドカバー、23は遮光のための第2のサイドカバー、201はCCDなどの撮像素子が撮像した画像を処理するデジタル・シグナル・プロセッサ(DSP)であり、本実施形態のカメラモジュールは、全体が10×10×20mm程度での大きさに作られる。
FIG. 1A is an external perspective view of the
図2は、図1における(B)の撮像素子側から見た実施形態のカメラモジュール1における、(A)が撮像素子モジュール20を外した斜視図、(B)がさらに第1と第2のサイドカバー22、23を外し、撮像用レンズやレンズ移動機構、各種電装部品を組み込んだカメラモジュール本体24を示した斜視図である。図2(A)に示した撮像素子モジュール20は、この図2(B)に24で示した撮像用レンズやレンズ移動機構、各種電装部品を組み込んで調整を行ったカメラモジュール本体24に、第1と第2のサイドカバー22、23を被せ、図2(A)のようにして、光軸に対する位置とピントを合わせながら装着する。
2A is a perspective view of the
図2(B)におけるカメラモジュール本体24は、撮像素子モジュール20側となる下カバー25、後述する第3のレンズ群を保持する第1レンズ保持枠26、第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠27、これら第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27に組み込まれたピエゾ素子により、第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27自体を上下させるための第1軸部材(モータ軸)28、この図2(B)では見えないが、第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27を回転止めしながらガイドしてゆく第2軸部材(ガイド軸)29、第1のレンズ群を保持する上カバー30、上カバー30から立ち上がって電装部品などを装着している直立部31等で構成される。なお、下カバー25に設けた251は第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27の移動領域を規制するための規制部材であり、詳細は後述する。
The camera module
そして撮像素子モジュール20は、図3に分解図を示したように、撮像素子基板202に設けられたCCD等の撮像素子5を撮像素子カバー204で覆い、さらにその上に赤外線カット用などのフィルター205を被せて構成される。
As shown in an exploded view in FIG. 3, the
以上が本実施形態になるカメラモジュール1の概略構成であり、以下、カメラモジュール1の詳細について説明するが、その前に図12、図13を用い、本実施形態のカメラモジュール1に用いる光学系の構成と、ピエゾ素子の構成と動作原理を説明しておく。
The above is the schematic configuration of the
図12は、実施形態のカメラモジュール1における光学系を構成するレンズと撮像素子を示した図で、図12(A)はレンズが最も広角(ワイド)側にある状態、(B)は同じく最も望遠(テレ)側に有る状態を示している。この光学系は、最も被写体側となる第1のレンズ群2、その第1のレンズ群2に対して撮像素子5側に配された焦点距離変化用の第2のレンズ群3、さらに撮像素子5側に配された焦点距離を変化させると共に焦点合わせ(合焦)のための第3のレンズ群4で構成される。それぞれのレンズ群は、少なくとも1枚以上の光学レンズで構成され、位置が固定された第1のレンズ群2に対し、(A)のように第2のレンズ群3、第3のレンズ群4がCCDなどを用いた撮像素子5側に移動したときは広角(ワイド)側となり、(B)のように第2のレンズ群3、第3のレンズ群4が第1のレンズ群2側に寄ったときは望遠(テレ)側となって、第2のレンズ群3におけるそれぞれの位置で、第3のレンズ群4が前後に移動してピント合わせが行われる。
12A and 12B are diagrams showing a lens and an image sensor that constitute an optical system in the
本誌実施形態のカメラモジュール1は、この第2のレンズ群3、第3のレンズ群4の移動を、それぞれのレンズ群3、4を保持したレンズ保持枠26、27に組み込んだピエゾ素子を用いて行うもので、第2のレンズ群3、第3のレンズ群4を独立して駆動できるため、焦点距離を連続的に変化させながらピントを合わせることができ、通常のズームレンズとしても、また、2焦点のレンズとしても構成できる。なお、以下の説明では、レンズ保持枠が2つの場合を例に説明するが、さらに複数のレンズ枠を設けても良いことは自明である。そして、ピエゾ素子は、上記したように第2のレンズ群3、第3のレンズ群4を保持したレンズ保持枠に組み込まれているが、次に図13を用い、本実施形態に用いるピエゾ素子の構成と動作原理を説明する。
The
図13は、(A)が実施形態になるカメラモジュール1に用いるピエゾ素子の斜視図、(B)がピエゾ素子の構成、(C)が動作原理を説明するための図であり、ここで用いられるピエゾ素子10は、前記特許文献7乃至12に詳細に述べられているように、図13(A)における略長方形の板状外形に形成された圧電セラミック(ピエゾ素子)11の長手方向と短手方向で形成される第1面12に、図13(B)に示したように4つの電極121、122、及び123、124を、その反対側となる第2面13の全面に一つの電極を設けてある。そして、第1面12の電極121、122、123、124は、対角線方向に配置された電極121、122、及び123、124が、それぞれの電極の連結部分近傍に配置されたワイヤ125及び126によって電気的に接続され、第2面13上の電極は接地されていることが好ましい。
FIG. 13A is a perspective view of a piezo element used in the
また、短手方向の第3面14には、比較的堅いセラミックの作動部としてのスペーサ15が例えば接合剤により、好ましくはその辺における中央付近に取り付けられて、相対的に移動させる例えば軸部材や壁面等の当接部としての物体16に係合するようになっている。さらにこの圧電セラミック(ピエゾ素子)11は、図13(B)に示したように、振動節の位置に、周囲に固定された一対の支持体171、172と、バネなどの弾性部材付きの支持体173、174、175で変形可能に支持する。
Further, a
このように構成された圧電セラミック(ピエゾ素子)11における、電極121、124に正の電圧を、電極122、123に負の電圧を印加すると、圧電セラミック(ピエゾ素子)11は、図13(C)に誇張して示したように図上左側が右側より長くなり、バネ付きの支持体173、174、175で振動節を支持されていることで変形が可能なため、スペーサ15が係合している物体16の右方向に移動する。そして、電圧が印加されなくなると圧電セラミック(ピエゾ素子)11は元に戻るが、このとき、例えば立ち下がり時間が立ち上がり時間より少なくとも4倍程度長い非対称の電圧パルスを電極に印加すると、圧電セラミック(ピエゾ素子)11におけるスペーサ15と物体16の摩擦により、パルスの立ち下がり時にスペーサ15と物体16が係合したままスペーサ15が出発位置に戻り、そのため、パルスの立ち上がり時の変位分、スペーサ15と物体16が相対的に移動する。なお、上記電圧を逆に掛けると、この圧電セラミック(ピエゾ素子)11は逆の方に変形し、従って、スペーサ15と物体16とは相対的に逆の方向に移動する。
When a positive voltage is applied to the
このように圧電セラミック(ピエゾ素子)11は、連続的に図13(C)に示した変形が生じるような信号電圧を与えることで、スペーサ15と物体16との間の摩擦によって物体16との相対的な位置を変位させていくため、低速ではあるが高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能で、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有する駆動源となる。 In this way, the piezoelectric ceramic (piezo element) 11 continuously gives a signal voltage that causes the deformation shown in FIG. Because the relative position is displaced, low speed but high torque and excellent response and controllability, minute positioning is possible, and there is holding torque (or holding force) when no current is applied, and excellent quietness. It becomes a drive source having advantages such as small size and light weight.
以上が本実施形態のカメラモジュール1における光学系構成とピエゾ素子の動作原理であり、続いて図4乃至図11を用いて実施形態のカメラモジュール1を更に詳細に説明する。まず図4は、実施形態のカメラモジュール1における、(A)が撮像素子側下カバー25を取り外した斜視図、(B)が第3のレンズ群4を保持する第1レンズ保持枠26を外した斜視図、(C)がさらに第2のレンズ群3を保持する第2レンズ保持枠27を外した斜視図である。
The above is the optical system configuration and the operation principle of the piezo element in the
カメラモジュール本体24は、図4(A)、(B)、(C)に示したように、第3のレンズ群4を保持する第1レンズ保持枠26と第2のレンズ群3を保持する第2レンズ保持枠27が、第1軸部材(モータ軸)28、第2軸部材(ガイド軸)29に挿通され、さらにその上に下カバー25が被せられて構成される。
As shown in FIGS. 4A, 4 </ b> B, and 4 </ b> C, the
下カバー25は、これら第1軸部材(モータ軸)28、第2軸部材(ガイド軸)29を所定位置に固定すると共に、第1レンズ保持枠26と第2レンズ保持枠27の光軸方向への移動範囲を規制するため、図4(A)に示したように第1レンズ保持部26と第2レンズ保持部27との間まで延在し、第1レンズ保持枠26における第1軸受部261aに設けられた被規制部261k(図4(B)、図11参照)と、第2レンズ保持枠27における第1軸受部271a近傍に設けられた被規制部271k(図4、図7(A)、(D)参照)に当接する、直角に曲げた部位に設けた規制部251a、251bを有する規制部材251が設けられている。そのため、第1レンズ保持枠26は、図2(B)を参照すると明らかなように、撮像素子側を下カバー25で、被写体側をこの規制部材251における規制部251aでその移動範囲が規制され、第2レンズ保持枠27は、撮像素子側を規制部材251における規制部251bで、被写体側を上カバー30でその移動範囲が規制される。従って、これら第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27を駆動するに際して駆動源が暴走しても、レンズ保持枠26、27が一定範囲を超えて移動することがなく、カメラモジュール1が壊されるといったことがない。
The
図5は、カメラモジュール1を動作させる電装部品の取り付け状態を説明するための図で、32はコンデンサ、33はインダクタであり、これらコンデンサ32、インダクタ33は、ピエゾ素子の駆動電圧を昇圧するために用いられる。341、342は第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27などの光軸方向位置を検出するための位置検出部材であり、これらの電装部品は、カメラモジュール本体24における上カバー30に設けられた電装部品取り付け孔311、直立部31に設けられた取り付け孔312、313、314、315、316に取り付けられる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the mounting state of the electrical components for operating the
図6は、第1軸部材(モータ軸)28と第2軸部材(ガイド軸)29、及び被写体側レンズホルダ36の取り付け状況を示す図であり、第1軸部材(モータ軸)28と第2軸部材(ガイド軸)29は、上カバー30に設けられた軸穴部301、302に圧入され、前記図4(A)に示した下カバー25で撮像素子側が固定される。また、カメラモジュール本体24における直立部31には、第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27の位置検出のためのセンサテープが孔317に填め込まれ、第1レンズ群2を一体に保持した第1レンズ群ホルダ36が、上カバーに設けられたレンズ固定孔303に装着される。
FIG. 6 is a view showing a state of attachment of the first shaft member (motor shaft) 28, the second shaft member (guide shaft) 29, and the subject
図7乃至図11は、以上説明してきたカメラモジュール1における第1レンズ保持枠26と第2レンズ保持枠27の詳細であり、後述するようにこれら第1レンズ保持枠26と第2レンズ保持枠27はほぼ同じように構成されている。
FIGS. 7 to 11 show details of the first
本実施形態のカメラモジュール1における第2のレンズ群3を保持する第2レンズ保持枠27は、図7にその分解図を示したように、第2レンズ群3を一体に保持し、第2レンズ保持枠の本体271に装着される第2レンズ群ホルダ37、第2レンズ保持枠の本体271に填め込まれるピエゾ素子の付勢用バネ部材272、フレキシブル基板273、この第2レンズ保持枠27の位置を検出するための位置検出用部材274等で構成される。そして、図7(A)と(B)は第2レンズ保持枠27を異なった角度から見た斜視図で、(C)はこの第2レンズ保持枠27から位置検出用部材274を外した斜視図、(D)はさらにピエゾ素子の付勢用バネ部材272、フレキシブル基板273を取り外した分解斜視図、(E)はさらに第2レンズ群ホルダ37を取り外した分解斜視図である。
The second
また、図9(A)は、第2レンズ保持枠27から第2レンズ保持枠本体271、フレキシブル基板273を除き、ピエゾ素子10と第1軸部材(モータ軸)28、第2軸部材(ガイド軸)29、第2レンズ群ホルダ37、第2レンズ保持枠27に設けられて第1軸部材28に当接する摺動部271h、ピエゾ素子付勢用バネ部材272のみを示したもので、図9(B)は、同じくピエゾ素子10の作動部15と摺動部271hが第1軸部材28と当接している状態を示した断面図である。
FIG. 9A shows the
ピエゾ素子付勢用バネ部材272は、図7(D)、図9(A)に示したように、第2レンズ保持枠本体271が保持したピエゾ素子10を光軸方向に対して略直交する方向で、ピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材28に当接する方向に付勢する第1の弾性部材272aと、ピエゾ素子10を光軸方向に付勢する第2の弾性部材272b、及び第2の弾性部材272bとピエゾ素子10が接触して導通してしまわないよう、樹脂等を用いた絶縁部材272c、その絶縁部材272cを第2の弾性部材272bに係止するための絶縁部材係止ピン272dなどで構成され、第2の弾性部材262bへの絶縁部材262cの固定は、絶縁部材係止ピン262dを第2の弾性部材262bと絶縁部材262cに設けた穴部を貫通させてカシメ止めするか、これら第2の弾性部材262bと絶縁部材262cをアウトサート成型にて作成する。そして、第1の弾性部材272aは、一辺に設けた切れ込み272eの延長線上で折り曲げられ、ピエゾ素子10を第1軸部材28方向へ付勢する片で形成され、さらに第2の弾性部材272bは、他の辺をピエゾ素子保持部271c方向に延在させ、ピエゾ素子10を光軸方向に付勢する片で形成されて、これら第1の弾性部材272aと第2の弾性部材272bを一体に形成した弾性部材で構成されている。
As shown in FIGS. 7D and 9A, the piezo element urging
そして、このピエゾ素子付勢用バネ部材272は、レンズ保持枠本体271に設けられたピエゾ素子付勢用バネ部材固定用の第1の爪271m(図7(D)、図8(B)参照)に、第1の弾性部材272aにおけるこの第1の爪への係止部272fが係止され、ピエゾ素子付勢用バネ部材固定用の第2の爪271n(図7(C)参照)に、ピエゾ素子付勢用バネ部材の第2の爪への係止部272gが係止されて、図7(D)に示したように、第2レンズ保持枠本体271へ填め込み式で固定される。なお、図7(D)、図9(A)に示した実施形態では、ピエゾ素子10をピエゾ素子付勢用バネ部材272で図上、上から下に押圧するよう構成した場合を示したが、これは逆方向から押圧するようにしたり、上下とも押圧できるよう構成しても良いことはもちろんである。
The piezoelectric element biasing
そしてフレキシブル基板273は、図7(D)に示したように、端部273aがカメラモジュール本体24に固定されて273bの部分が第2レンズ保持枠27の上下に伴って伸縮し、図9(B)の断面図に示したように、273cのU字状になった部分でピエゾ素子付勢用バネ部材272における第2の弾性部材272bの部分を迂回して、ピエゾ素子10における作動部15側にある端子(図示せず)に接続されて電力を供給する。なお、このフレキシブル基板273は配線部材を絶縁性被膜で覆ったものであるから、このようにピエゾ素子10と前記第2の弾性部材272bとの間を通した場合、前記絶縁部材272cを用いる必要がなくなるから、第2の弾性部材272bに直接ピエゾ素子位置規制部271f、271gを設け、絶縁部材272cを用いないようにしても良い。また、このフレキシブル基板273は、ピエゾ素子付勢用バネ部材272側だけでなく、反対側のピエゾ素子固定部271p側に設けても良い。
7D, the
そして第2レンズ保持枠27は、図8(A)に平面図を、図8(B)にフレキシブル基板273を外してピエゾ素子側から見た斜視図を、図9(A)に第1軸部材28(モータ軸)と第2軸部材29(ガイド軸)の関係を示した斜視図を、図9(B)にピエゾ素子10における作動部15と第1軸部材28(モータ軸)の当接状態を断面図として示したように、その本体271に設けられた第1軸受部271aに第1軸部材28(モータ軸)が、そして第1軸受部271aの光軸に対して略対称の位置に設けられた第2軸受部271bに第2軸部材29(ガイド軸)がそれぞれ挿通され、また、図7(E)に示したように第2レンズ群3のホルダ37が挿入されて固定されて、第1軸部材28(モータ軸)にピエゾ素子10における作動部15が当接され、前記図13で説明したように駆動されてこの第2レンズ保持枠27を上下させる。なお、第1軸受部271a、第2軸受部271bは、図上、穴状(第1軸受部271a)と開放した穴状(第2軸受部271b)として示したが、この形状にこだわらないことは自明である。
8A is a plan view, FIG. 8B is a perspective view of the second
ピエゾ素子10自体は図8(B)、図9(B)に示したように、この第2レンズ保持枠27に設けられ、第1軸部材28(モータ軸)とは逆側が開放されてピエゾ素子10を挿入できるようにされていると共に、その内部で光軸と平行な側面は固定壁にてガイドされ、光軸方向上下の面はピエゾ素子10が前記図13(C)に示したような変形が可能なようにピエゾ素子固定部271pに設けられた振動節の位置を押圧するよう、前記図13に171、172で示した支持体に相当するピエゾ素子位置規制部271d、271eが、他面側に前記図13に173、174で示したバネ付き支持体に相当し、バネを前記第2の弾性部材272bとしたピエゾ素子位置規制部271f、271gが設けられたピエゾ素子保持部271c(図8(B)参照)に収容され、前記した第1の弾性部材272aで光軸方向に対して略直交する方向で、ピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材28に当接する方向に付勢し、第2の弾性部材272bで光軸方向に付勢して保持されている。
As shown in FIGS. 8B and 9B, the
また、このピエゾ素子保持部271cにおける第1軸部材(モータ軸)28側には、前記したように第1軸受部271aが設けられ、第1軸部材28が挿通されていると共に、第1軸部材28におけるピエゾ素子10の作動部15が当接している側とは逆側には、フッ素配合のポリカーボネートやPPSなどを用いて低摩擦とした樹脂材料などを用いて形成され、形状がV字形状とされた第1V字型部たる第1摺動部271ha、第2V字型部たる第2摺動部271hbを有する摺動部271hが、軸271hcに支えられて設けられている。なお、このピエゾ素子10の作動部15が当接する第1軸部材(モータ軸)28は、このように作動部15が当接する側より反対側の摺動部271hの当接側の摩擦係数を小さくするだけでなく、例えば、作動部15が当接する側の表面を摺動部271hが当接する側より荒く処理する、摺動部271hが当接する側の表面に潤滑処理を施す、等のことをすることで、ピエゾ素子10の動作を確実にすると共に、摺動部271hの滑りを良くするようにしても良い。
The first shaft member (motor shaft) 28 side of the piezo
この摺動部271hにおける第1摺動部271ha、第2摺動部271hbは、ピエゾ素子10における作動部15に対して第1軸部材28の軸方向に所定距離離して配置され、かつ、作動部15が第1摺動部271haと第2摺動部271hbの略中間に位置し、さらに、第2レンズ保持枠27の厚みに対し、ピエゾ素子10における作動部15が略中間に位置するようにピエゾ素子保持部271cが形成されている。
The first sliding portion 271ha and the second sliding portion 271hb in the sliding
そのためこの摺動部271hは、前記したピエゾ素子付勢用バネ部材272における第1の弾性部材272aで、ピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材28に当接する方向に付勢されている反作用でこの第1軸部材28に加圧保持され、さらに、第1軸部材(モータ軸)28とV字型形状部たる摺動部271hとは線接触となるから、この摺動部271hが低摩擦とした材料を用いて形成されていることと相俟って、第2レンズ保持枠27は滑らかに上下できると共に、ピエゾ素子保持部271cと第2レンズ保持枠27は、第1軸部材28に対して倒れを生じることなく保持され、ピエゾ素子10における作動部15の第1軸部材28への当接が撓みや偏りなく、より確実におこなうことができ、第2レンズ保持枠27を上下させることができる。
Therefore, the sliding
またこの第2レンズ保持枠27には、図8(A)に示して前記したように、第1軸受部271aの光軸に対して略対称となる位置に、光軸に平行に設けた第2軸部材(ガイド軸)29を挿通させる第2軸受部271bが、フッ素配合のポリカーボネートやPPSなどを用いて低摩擦とした樹脂材料などを用いて設けられ、第2軸部材(ガイド軸)29によって第2レンズ保持枠27が回り止めされると共に、第2レンズ保持枠27の撓みを防止してスムーズに上下できるようにしている。第1軸受部272aとこの第2軸受部271bは、図8(A)に示したように第1軸受部272aの摺動部271hが略V字型形状に、第2軸受部271bが第2軸部材(ガイド軸)29の外形に対応した形状としているが、例えば第1軸受部272aの摺動部272hと、第2軸受部271bを略V字型形状としたローラを用いて構成したり、図14に示したように、円筒形状の平型ローラ40、41を第1軸部材28、第2軸部材29に対してV型となるように軸受部42に収容するようにして構成してもよい。
Further, as shown in FIG. 8A, the second
この図14(A)は、この軸受部42の平面図であり、図14(B)と(C)は、この軸受部42の側面図(C)と斜視図(D)で、平型ローラ40、41は、この軸受部42に設けられたV型の切れこみ43の内部に、U字型に設けられた軸受44で軸部材28、29に対してV型となるように保持されている。このように軸受部42を構成することにより、第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27に製造上の誤差が生じ、直交した平型ローラ40、41の各々にスラストガタにより第2軸受部271bの位置が正規の位置とずれても、平型ローラ40、41を直交させたときに形成されるV字型の谷間にガイド軸部材29を当接させることで、平型ローラ40、41のスラストガタは第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27の光軸に影響を与えなくなる。
FIG. 14A is a plan view of the bearing
なお、ピエゾ素子10は、前記したように摩擦駆動型であるため、その作動部15が第1軸部材(モータ軸)28と当接することで削れカスが生じ、その削れカスが粉塵としてレンズを汚してゴーストやフレアなどを生じることがある。それを防止するため、この削りカスを集めたり付着させ、飛散するのを防止するように構成した一例を示したのが図10である。なお、この図10に示した例では、以上説明してきた第2レンズ保持枠27に応用した場合を説明するが、第1レンズ保持枠26の場合でも全く同様に構成できることは自明である。
Since the
この図10の(A)は、第2のレンズ群3を保持する第2レンズ保持枠27の平面図であり、(B)はピエゾ素子10と第1軸部材(モータ軸)28の当接状態及び第1軸受部271aに設けた集塵部材271rと粘着部材271sを示した断面図である。図中、271qは第1摺動部271qaと第2摺動部271qbとで構成され、第1軸受部271aに挿入された第1軸部材(モータ軸)28と当接する摺動部で、この構造は前記図8、図9に示した第1軸受部271aとは異なり、摺動部271hが独立した部品ではなく、摺動部271qが第1軸受部271aの一部そのものを構成するようにし、部品点数減少を計っている。そして271qcは、この第1摺動部271qaと第2摺動部271qbとを結ぶ摺動部基部で、271rはピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材(モータ軸)28と当接することで生じた削れカスを集める集塵部材、点線で示した271sは同じく粘着部材である。
FIG. 10A is a plan view of the second
そしてこのうち集塵部材271rは、この図10(B)から明らかなように、第1軸受部271aにおけるピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材(モータ軸)28と当接する側のピエゾ素子保持部271cの一部を延在させた部位で、かつ、第1摺動部271qaと第2摺動部271qbが第1軸部材(モータ軸)28と当接している逆側に設けられ、また粘着部材271sは、この第1摺動部271qaと第2摺動部271qbとを結ぶ摺動部基部271qc、及びピエゾ素子保持部271cにおけるレンズ側及び該レンズ側に略対向するそれぞれの側壁に設けられている。
Of these, the
また、この粘着部材271sを配置した摺動部基部271qcは、第1軸部材28を挟んで逆側に配置されるピエゾ素子10の光軸方向位置と略対応する位置となるよう設けられ、このように削りカスが生じる近傍に集塵部材271r、粘着部材271sを配置することで、削りカスはピエゾ素子10側では集塵部材271rで集められると共に集められなかった削りカスは側壁に設けた粘着部材271sに付着し、第1摺動部271qaと第2摺動部271qb側の削りカスは摺動部基部271qcに設けた粘着部材271sに付着して、飛散を効果的に防止することができる。
Further, the sliding portion base portion 271qc in which the
また、こういった生じてしまった削りカスを集めるだけでなく、削りカスを出さないようにすることも大切であり、第1軸部材(モータ軸)28におけるピエゾ素子10の作動部15が当接する箇所の表面を前記したように非当接の表面より荒く処理したり、第1軸部材(モータ軸)28と第1摺動部271qa、及び第2摺動部271qbとが当接する部位の摩擦係数を、作動部15が当接する側より低く処理する、さらに、第1軸部材(モータ軸)28の第1摺動部271qaと第2摺動部271qbとが摺動する表面に潤滑処理を施し、ピエゾ素子10の作動部15側は潤滑処理を省くなどし、ピエゾ素子10による駆動をより効果的に行えるようにすると共に、第1摺動部271qaと第2摺動部271qbとがより滑らかに摺動可能となるようにすると効果的である。
Further, it is important not only to collect the generated scraps but also to prevent the scraps from being generated, and the operating
図11は第3のレンズ群を保持する第1レンズ保持枠26の分解図斜視図であり、第1レンズ保持枠26は、第3レンズ群4を一体に保持し、第1レンズ保持枠の本体261に装着される第3レンズ群ホルダ38、第1レンズ保持枠26の本体261に保持されるピエゾ素子の付勢用バネ部材262、フレキシブル基板263、この第1レンズ保持枠26の位置を検出するための位置検出用部材264等で構成され、これらの構成部材は、前記図7に示した第2レンズ保持枠27の構成部材とほぼ同じである。
FIG. 11 is an exploded perspective view of the first
このうち、ピエゾ素子付勢用バネ部材262は、前記第2レンズ保持枠27におけるピエゾ素子付勢用バネ部材272と同様、第1レンズ保持枠の本体261が保持したピエゾ素子10を光軸方向に対して略直交する方向で、ピエゾ素子10の作動部15が第1軸部材28に当接する方向に付勢する第1の弾性部材262aと、ピエゾ素子10を光軸方向に付勢する第2の弾性部材272b、及び第2の弾性部材262bとピエゾ素子10が接触して導通してしまわないよう、樹脂等を用いた絶縁部材262c、その絶縁部材262cを第2の弾性部材262bに係止するための絶縁部材係止ピン262dなどで構成され、第2の弾性部材262bへの絶縁部材262cの固定は、絶縁部材係止ピン262dを第2の弾性部材262bと絶縁部材262cに設けた穴部を貫通させてカシメ止めするか、これら第2の弾性部材262bと絶縁部材262cをアウトサート成型にて作成し、第2レンズ保持枠材本体261へのピエゾ素子付勢用バネ部材262の固定は、前記第2レンズ保持枠27において説明したのと同様にして填め込み式でおこなう。
Among them, the piezo element urging
また、その他の構成部品も、前記第2レンズ保持枠27とまったく同様であり、フレキシブル基板263は、端部263aがカメラモジュール本体24に固定されて第2レンズ保持枠27のフレキシブル基板263とは上下が逆に263bの部分が下側となり、第1レンズ保持枠26の上下に伴って伸縮できるようにされ、図9(B)の断面図に示したように、263cのU字状になった部分でピエゾ素子付勢用バネ部材262における第2の弾性部材262bの部分を迂回して、ピエゾ素子10における作動部15側にある端子(図示せず)に接続されて電力を供給する。
The other components are also the same as those of the second
さらに、第1レンズ保持枠の本体261には、第1軸受部261a、第2軸受部261bが設けられて第1軸部材28(モータ軸)と第2軸部材29(ガイド軸)が挿通され、また、第3レンズ群4のホルダ38が挿入されて固定されている。そして、第1軸部材28(モータ軸)にピエゾ素子10における作動部15を当接させ、前記図13で説明したように駆動してこの第2レンズ保持枠27を上下させる点や、その他のピエゾ素子保持部261c、第1軸受部261a、第2軸受部261b等の構成は、前記した第2レンズ保持枠27とまったく同様である。
Further, the
このように構成した実施形態のカメラモジュール1は、図示していない制御回路によって第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27に設けられたピエゾ素子10のそれぞれに駆動信号からなる駆動電流を印加することで、前記したようにスペーサ15が振動して往復運動が励起され、このピエゾ素子10を保持した第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27が、上方または下方に移動し、ズーミングを含む焦点距離の変更と、ピント合わせ(合焦)をおこなうことができる。
In the
このように第1レンズ保持枠26、第2レンズ保持枠27を共通の第1軸部材(モータ軸)28、第2軸部(ガイド軸)29に挿通させてカメラモジュール1を構成することにより、カメラモジュール1を小型、軽量に構成できると共に、ピエゾ素子10に信号電流を印加するだけでオートフォーカス(AF)や焦点距離の変化を行うことができ、しかもピエゾ素子10は、前記したように低速ではあるが高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能で小型・軽量であるなどの利点を有するから、小型で軽量、焦点距離変化やピント合わせを短時間で行えるカメラモジュールを提供することができる。
Thus, the
図15は、以上説明してきたカメラモジュール1を組み込んだ携帯端末の一例である。この図17に示した携帯端末は、一例として携帯電話機50の場合を示している。図中51は操作部(操作部材)、52はディスプレイ(表示部材)で、この図17はこれら操作部(操作部材)51、ディスプレイ(表示部材)52が見える状態(開状態)で示した平面図であり、図示の携帯電話機50は、操作部51が搭載された第1のケース部53とディスプレイ52が搭載された第2のケース部54とがヒンジ機構55によって連結され、第1及び第2のケース部53及び54は、ヒンジ機構55の回りに回動可能となっている。なお、第1及び第2のケース部53及び54はケース体を構成する。
FIG. 15 is an example of a portable terminal incorporating the
第2のケース54には、図中破線二重丸で示すように、前述したカメラモジュール1が組み込まれており、操作部51の所定のボタンを操作すると、カメラモジュール1によって撮像が行われ、撮像された画像は、例えば、ディスプレイ52上に表示される。なお、カメラモジュール1は、図1(A)に示す上側が第2のケース部54の外側に向けられている。つまり、第2のケース部54には、カメラモジュール1における第1のレンズ群2を露出させる開口部が形成され、また、図示はしないが、第1のケース部53にはバッテリー及び通信部等が収納されており、さらに、第2のケース部54の厚さ寸法は、略カメラモジュール1の高さに規制されている。
The
以上種々述べてきたように本実施形態によれば、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込んだ、小型で軽量に構成できるカメラモジュール及びこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a small and lightweight camera module incorporating an autofocus (AF) function and a zoom function, and a portable terminal equipped with the camera module. .
ピエゾ素子のような摩擦駆動型駆動源を用いてオートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込み、小型で軽量に構成すると共にピエゾ素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスなどにも対処することが可能となり、各種の小型携帯端末におけるカメラモジュールとして最適である。 Built-in auto focus (AF) function and zoom function using a friction drive type drive source such as a piezo element, making it compact and lightweight, and for scraps generated by frictional contact between the piezo element and the driven member It is possible to cope with it, and it is optimal as a camera module in various small portable terminals.
1 カメラモジュール
2 第1のレンズ群
3 第2のレンズ群
4 第3のレンズ群
5 撮像素子
10 ピエゾ素子
15 スペーサ
27 第2のレンズ群を保持する第2レンズ保持枠
271 第2レンズ保持枠本体
271a 第1軸受部
271b 第2軸受部
271c ピエゾ素子保持部
271d、271e、271f、271g ピエゾ素子位置規制部
271p ピエゾ素子固定部
271q 摺動部
271qa 第1摺動部
271qb 第2摺動部
271qc 摺動部基部
271r 集塵部材
271s 粘着部材
272 ピエゾ素子付勢用バネ部材
272a 第1の弾性部材
272b 第2の弾性部材
272c 絶縁部材
272d 絶縁部材係止ピン
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記軸穴部に挿入されると共に光軸と略平行に配置された軸部材と、
端部に前記軸部材と当接する作動部を備えると共に前記レンズ保持部の前記軸穴部近傍に配置されたピエゾ素子と、を含み
前記軸穴部近傍に粘着部材を配置したことを特徴とするカメラモジュール。 A lens holding unit that holds at least one optical lens and includes a shaft hole;
A shaft member inserted into the shaft hole portion and disposed substantially parallel to the optical axis;
An adhesive member is disposed in the vicinity of the shaft hole portion, including an operating portion in contact with the shaft member at an end portion, and a piezo element disposed in the vicinity of the shaft hole portion of the lens holding portion. The camera module.
前記軸穴部に挿入されると共に光軸と略平行に配置された軸部材と、
端部に前記軸部材と当接する作動部を備えると共に前記第1レンズ保持部の前記軸穴部近傍に配置されたピエゾ素子と、を含み
前記軸穴部近傍に粘着部材を配置したカメラモジュールと、
操作部材と、表示部材と、バッテリーと、通信部と、
前記カメラモジュール、該操作部材、該表示部材、該バッテリー、及び、該通信部を収納すると共に該筐体の厚さ寸法を略前記カメラモジュールの高さ寸法に規制した筐体と、を含むことを特徴とする携帯端末。 A lens holding unit that holds at least one optical lens and includes a shaft hole;
A shaft member inserted into the shaft hole portion and disposed substantially parallel to the optical axis;
A camera module that includes an operating portion that contacts the shaft member at an end thereof, and a piezoelectric element that is disposed in the vicinity of the shaft hole portion of the first lens holding portion; and an adhesive member that is disposed in the vicinity of the shaft hole portion; ,
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
A housing that houses the camera module, the operation member, the display member, the battery, and the communication unit, and that regulates the thickness of the housing to a height of the camera module. A mobile terminal characterized by.
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