JP2006258969A

JP2006258969A - カメラ付携帯電話

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Publication number: JP2006258969A
Application number: JP2005073726A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Osaka; 智彦大坂
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-15
Also published as: JP4792773B2

Abstract

【課題】オートフォーカスに要する時間を短縮したカメラ付携帯電話を提供する。
【解決手段】一端にレンズ５が取り付けられた筒状部１１を有するホルダ１０と、筒状部１１の周囲に位置するように固定されたコイル２０と、コイル２０と対向する永久磁石４０を備えたヨーク３０と、筒状部１１の光軸方向両側に設けられ、ホルダ１０を径方向に位置決めし、光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネ６０Ｕ，６０Ｌとを備え、コイル２０に通電することで、永久磁石４０の磁界とコイル２０に流れる電流による磁界との相互作用によって、レンズ５を光軸方向に位置調節可能なアクチュエータ３を備えるカメラ付携帯電話において、コイル２０に流れる電流が急激に変化することによって、レンズ５が振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段１１０をさらに備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ付携帯電話に関し、さらに詳しくは、オートフォーカス機能を有するカメラ付携帯電話に関する。

カメラ付携帯電話において、撮像素子の画素数が１００万画素以上のメガピクセル化するに伴い、オートフォーカス機能が要求されるようになってきている。このオートフォーカス機能を実現するために、コイルに流れる電流により発生する磁界と、永久磁石による磁界との相互作用によって、光軸方向にレンズを移動させることができるアクチュエータが使用されている。例えば、カメラ付携帯電話に搭載されるアクチュエータの外形寸法は、縦約１０ｍｍ、横約１０ｍｍ、厚さ約５ｍｍである。

上記のカメラ付携帯電話に取り付けられるアクチュエータでは、オートフォーカスの際、フォーカス位置にレンズを移動させるために、コイルに流れる電流を急激に変化させる。これにより、レンズはフォーカス位置まで移動する。しかしながら、レンズはバネによって光軸方向に移動可能に支持されているため、電流が急激に変化した場合には、レンズは、フォーカス位置で直ちに停止せず光軸方向に機械的に振動する。この振動は過渡応答と言われ、振動の振幅が大きいとフォーカスを行うことができない。この過渡応答が収束するまでに時間がかかることによって、オートフォーカスに時間がかかるという問題がある。

例えば、フォーカスが可能なレンズの振動の振幅は、最大９μｍである。
本発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、オートフォーカスに要する時間を短縮したカメラ付携帯電話を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明のカメラ付携帯電話は、一端にレンズが取り付けられた筒状部を有するホルダと、前記ホルダに該ホルダの前記筒状部の周囲に位置するように固定されたコイルと、前記コイルと対向する永久磁石を備えたヨークと、前記ホルダの筒状部の光軸方向両側に設けられ、前記ホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネとを備え、前記コイルに通電することで、前記永久磁石の磁界と前記コイルに流れる電流による磁界との相互作用によって、前記レンズを光軸方向に位置調節可能なアクチュエータを備えたカメラ付携帯電話において、
前記コイルに流れる電流が急激に変化することによって、前記レンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備えたことを特徴とする。

以上のような構成を有するカメラ付携帯電話では、過渡応答抑制手段は、フォーカスのために、コイルに流れる電流の急激な変化によってレンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する。これにより、過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができ、オートフォーカスに要する時間を短縮することができる。

また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記過渡応答抑制手段は、前記コイルに並列に接続されたコンデンサからなることが好ましい。

これにより、フォーカス位置にレンズを移動させるために、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和させ、過渡応答を抑制することができる。

また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記過渡応答抑制手段は、前記コイルに電流を供給する電源に並列に接続されたコンデンサと、前記電源に直列に接続された抵抗とからなることが好ましい。

これによっても、フォーカス位置にレンズを移動させるのために、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和させ、過渡応答を抑制することができる。

また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記アクチュエータには、前記コイルに電気を供給するためのシート状電極がさらに備えられており、前記コンデンサは前記シート状電極に取り付けられていることが好ましい。

これにより、アクチュエータの外形寸法を増やすことなくコンデンサを接続することができるとともに、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和させることができる。

また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記過渡応答抑制手段は、前記コイルを流れる電流の変化から最大でも９０ｍｓｅｃ経過する間に、過渡応答による前記レンズの振動の振幅を最大でも９μｍに減衰させることが好ましい。

これにより、過渡応答による振幅の大きい振動を短時間で収束させることができ、オートフォーカスに要する時間を短縮することができる。

以下、添付図面に基づいて、本発明のカメラ付携帯電話について説明する。本明細書においては、上および下の文言を適宜使用するが、図４に示す矢印の向きを上方向とし、この矢印の逆の向きを下方向とする。

本発明が適用可能なカメラ付携帯電話の一例として、図１を用いて説明する。図１のカメラ付携帯電話１は、折りたたまれた状態を示す。カメラ付携帯電話１の所定位置にカメラモジュール２が取り付けられている。これにより、使用者は、カメラ付携帯電話１を用いて撮影することができる。

次いで、カメラモジュール２の構成の概略を、図２を用いて説明する。カメラモジュール２は、基板４と、基板４上に載置された撮像素子７と、撮像素子７と間隔を置いて、基板４上に載置された電子部品８と、基板４と組み合わされて撮像素子７および電子部品８を封止する密閉空間を形成する封止部材６と、封止部材６上に載置されたアクチュエータ３とを有している。

以下、本発明が適用可能なカメラ付携帯電話の一例として、オートフォーカス可能なカメラ付携帯電話１に備えられ、光軸方向にレンズを移動させることができるアクチュエータ３の基本構成について説明する。

アクチュエータ３の基本構成は、図２、図３および図４に示すように、一端にレンズ５が取り付けられる筒状部１１とその筒状部１１の他端の外周に設けられたフランジ部１２とを有するホルダ１０と；ホルダ１０のフランジ部１２に、筒状部１１の周囲に間隔をおいて設けられたコイル２０と；ホルダ１０の筒状部１１が挿通する挿通孔３５を有する内筒部３１と、内筒部３１の外側に所定間隔をおいて設けられた外筒部３２と、内筒部３１および外筒部３２のホルダ１０のフランジ部１２とは反対側の端部が一体に連結する連結部３４とを有し、内筒部３１と外筒部３２との間にある所定間隔のスペースにコイル２０を収容するように構成された円形状のヨーク３０と；円形状のヨーク３０の外筒部３２の内周面にコイル２０と間隔を置いて対向するように配置された複数の永久磁石４０と；永久磁石４０の円形状のヨーク３０の連結部３４と反対側の面に当接した状態で、永久磁石４０を連結するように配置された磁性部材５０と；ホルダ１０の筒状部１１の光軸方向両側に設けられ、ホルダ１０を径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する上側板バネ６０Ｕおよび下側板バネ６０Ｌからなる一対の板バネ６０と；上側板バネ６０Ｕを、ホルダ１０との間で挟持するように、ホルダ１０と嵌合するストッパ７０と；ストッパ７０および下側板バネ６０Ｌのそれぞれの光軸方向外側に設けられ、板バネ６０をヨーク３０の光軸方向両端面との間でそれぞれ挟持するとともに、少なくともホルダ１０に取り付けられるレンズ５に対応する部分にそれぞれ開口を有する一対の支持枠をなすカバー８０およびベース８５と；コイル２０に電力を供給するために、下側板バネ６０Ｌとベース８５との間に配置されたシート状電極９０と；から構成されている。

以下、上記基本構成のアクチュエータ３の作用について説明する。
図２において、磁界の向きが永久磁石４０からヨーク３０の内筒部３１方向とする。ホルダ１０が初期位置にある状態で、上方からコイル２０を見たときに反時計回りに電流が流れるとコイル２０すなわちホルダ１０には上向きの電磁力が生じる。この電磁力と、ホルダ１０の変位に応じて変化する板バネ６０の弾性力とがつりあう状態となるまで、ホルダ１０は光軸方向に変位する。電磁力はコイル２０に流れる電流の量によって制御される。したがって、電流を制御することにより、ホルダ１０すなわちレンズ５を任意の位置（フォーカス位置）に変位させることができる。

オートフォーカスは以下の手順で行われる。先ず、レンズ５の可動する全範囲において、撮像素子７で検出される画像のコントラストを電気信号（波形）に変換する。次いで、電気信号（波形）をハイパスフィルターによって増幅する。波形の起伏が最も激しくなるレンズの位置をフォーカス位置と判断する。次いで、所定の電流をコイル２０に流すことによりレンズ５をフォーカス位置まで移動させた後、停止させることにより、オートフォーカスが可能となる。しかしながら、素早くフォーカス位置にレンズ５を移動させるためには、コイル２０に所定の電流を急激に増加させる必要があるため、フォーカス位置において、レンズ５に振動が生じる。これにより、振動が収束するまでフォーカスが行えないという問題点があった。

以下、本発明に係るカメラ付携帯電話１の好適実施形態について詳細に説明する。前述したように、上記基本構成からなるアクチュエータ３を有するカメラ付携帯電話１では、前述したようにコイル２０に流れる電流を制御することによって、レンズ５の位置を制御する。言い換えると、アクチュエータ３のコイル２０は電流制御の駆動回路に接続されている。

アクチュエータ３において、レンズ５は、上下を板バネ６０で支持されたホルダ１０に取り付けられている。これにより、板バネ６０によって、レンズ５およびホルダ１０は光軸方向に移動可能に支持されている。

上記基本構成からなるアクチュエータ３を有するカメラ付携帯電話１では、汎用のドライバＩＣ（図示せず）を用いて、アクチュエータ３を制御する。図５は、上記基本構成からなるアクチュエータ３を有するカメラ付携帯電話１における過渡応答を示す。図５中に示されている３つの波形は、上から順に電圧、レンズ５（ホルダ１０）の位置、および電流をそれぞれ表している。横軸は時間を表し、隣り合う破線の間隔は５０ｍｓｅｃを表している。

図５に示すように、オートフォーカスの際に、フォーカス位置にレンズ５を移動させるために、コイル２０に流れる電流を急激に変化させる。これにより、レンズ５をフォーカス位置に移動させる。しかしながら、レンズ５はホルダ１０を介して板バネ６０によって光軸方向に移動可能に支持されている。したがって、電流が急激に変化した場合には、レンズ５は、フォーカス位置で直ちに停止せず、光軸方向に機械的に振動する過渡応答が発生する。過渡応答による振動の振幅が大きい場合、振動が収束するまでフォーカスを行うことができない。この過渡応答が収束するまでに時間がかかることにともない、オートフォーカスにも時間がかかるという問題がある。

より詳しく説明すると、フォーカス位置にレンズ５を移動させるために、レンズ５の移動を制御する電流が急激に変化すると、電流波形の立ち上がりが早くなる。ホルダ１０が急激に移動し、その加速度によりフォーカス位置においてレンズ５が光軸方向に大きく振動する過渡応答が発生する。過渡応答による振動の振幅が所定の振幅より大きい間は、フォーカスを行うことができない。図５中のＡの幅は、コイル２０に電流が流れはじめてから、オートフォーカスが可能になる振動の振幅に収束するまでの時間を示している。具体的には、過渡応答によるレンズ５の振動の振幅が最大９μｍにまで収束すれば、フォーカスが可能である。本基本構成を有するアクチュエータでは、図５中のＡが示すように、電流が変化した時点から３００ｍｓｅｃ経過しないと、レンズ５の振動の振幅が９μｍまで収束しないという問題がある。

この問題に鑑み、本件発明者は、オートフォーカスに要する時間を短縮したカメラ付携帯電話１を考案した。以下、カメラ付携帯電話１の好適な実施形態として、カメラ付携帯電話１に取り付けられたアクチュエータ３について説明する。

本実施形態では、前述した基本構成のアクチュエータ３は、フォーカス位置にレンズ５を移動させるために、コイル２０に流れる電流が急激に変化することによって、レンズ５が光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備える。本実施形態においても、アクチュエータ３のコイル２０は電流制御の駆動回路に接続されている。

図６に示す駆動回路１００を用いて、過渡応答を抑制する第１実施形態を説明する。駆動回路１００は、コイル２０に電流を供給する電源１３０と、過渡応答抑制手段１１０としてコイル２０に並列に接続されたコンデンサ１１１とを有する。本実施形態では、コンデンサ１１１は２２μＦ〜１００μＦの静電容量を有する。

以下、コンデンサ１１１の接続位置がシート状電極９０上である場合について説明する。

図７に示すように、下側板バネ６０Ｌとベース８５との間にコイル２０に電力を供給するために設けられたシート状電極９０は、ポリイミドのシート材からなる略円形リング状に形成したリング状部９１と、リング状部９１から径方向外側に延出する延出部９２とを有する。

シート状電極９０の一面には、銅からなる端子部９３が延出部９２からリング状部９１にかけて２本設けられている。

さらにシート状電極９０の他面には、シート状電極９０を、下側板バネ６０Ｌの下面に接着するための粘着層（図示せず）が、リング状部９１と、延出部９２のリング状部９１との接続部近傍と、延出部９２の先端部近傍とに設けられている。

さらに、延出部９２は、ベース８５の挿通孔８８を通してベース８５の外部に延出する。延出部９２は、例えば、基板４などに接続され、コイル２０に電流を供給する役割を果たすことができる。（図２、図４参照）
シート状電極９０のリング状部９１上に設けられた端子部９３にコイル２０の引き出し部２１の先端をはんだ付けすることでコイル２０に電力を供給することができる。

図８に示すように、過渡応答抑制手段１１０としてのコンデンサ１１１は、コイル２０と並列に接続されるように、延出部９２上に取り付けられる。（図２参照）詳しくは、延出部９２の２本の端子部９３にコンデンサ１１１の端子をそれぞれ接続することによって、コンデンサ１１１をコイル２０と並列に接続する。

以上、説明した本発明の好適実施形態にかかるアクチュエータ３を有するカメラ付携帯電話１によれば、過渡応答抑制手段１１０を構成するコンデンサ１１１によって、フォーカス位置にレンズ５を移動させるためにコイル２０に流れる電流の急激な変化を緩和させる。これにより、レンズ５が光軸方向に振動する過渡応答を抑制し、過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができる。

図９は、本実施形態のカメラ付携帯電話１における過渡応答の様子を示す。図９中に示されている３つの波形は、図５と同様に上から順に電圧、レンズ５（ホルダ１０）の位置、および電流をそれぞれ表している。横軸は時間を表し、隣り合う破線の間隔は５０ｍｓｅｃを表している。本実施形態では、静電容量４７μＦのコンデンサ１１１がコイル２０に対して並列に接続されている。図９に示すように、本発明の過渡応答抑制手段１１０によって、電流波形の立ち上がりを遅くすることができる。これにより、過渡応答によるレンズ５の振動の振幅を小さくすることができる。図５中のＡの幅は、コイル２０に電流が流れはじめてから、オートフォーカスが可能になる振動の振幅に収束するまでの時間を示している。図５中のＡと図１０中のＢを比較すると、過渡応答が収束するまでの時間が短縮されていることが分かる。これにより、フォーカスに要する時間を短縮することができる。

また、レンズ５の駆動回路１００にコンデンサ１１１を並列に接続することによって、過渡応答を抑制する。これにより、過渡応答を抑制するためのドライバＩＣを新たに作る必要がなく、従来のアクチュエータに取り付けられていた汎用ドライバＩＣをそのまま使用しても、フォーカスに要する時間を短縮することができる。

図１０に示す駆動回路１０１を用いて、過渡応答を抑制する第２実施形態を説明する。駆動回路１０１は、過渡応答抑制手段１２０としてコイル２０に電流を供給する電源１３０に並列に接続されたコンデンサ１２１と電源１３０に直列に接続された抵抗１２２とを有する。過渡応答抑制手段１２０は、コイル２０と直列となるように駆動回路１０１に接続されている。このような過渡応答抑制手段１２０でも、コイル２０に流れる電流の急激な変化を緩和させる。これにより、コイル２０に電流が流れはじめてから、レンズ５（ホルダ１０）の過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができ、フォーカスに要する時間を短縮することができる。

本実施形態では、コンデンサ１１１の接続位置がシート状電極９０上である場合について説明したが、本発明のカメラ付携帯電話はこれに限られることなく、駆動回路１００中に、コイル２０と並列に接続されていれば良い。例えば、基板４上の所定の位置にコイル２０と並列となるように接続してもよい。

本実施形態では、コンデンサ１１１が２２μＦ〜１００μＦの静電容量を有する場合について説明したが、本発明のカメラ付携帯電話はこれに限られることなく、駆動回路の構成に応じて、過渡応答が収束するまでの時間の短縮に適した静電容量を有するコンデンサを使用してもよい。

本実施形態では、過渡応答抑制手段１１０（図６参照）を有する駆動回路および過渡応答抑制手段１２０（図１０参照）を有する駆動回路の２つをそれぞれ別に説明したが、本発明のカメラ付携帯電話はこれに限られることなく、過渡応答抑制手段１１０および１２０の両方を有する駆動回路であってもよい。

本発明に係るカメラ付携帯電話の実施形態の外観を示す斜視図である。図１に示すカメラモジュールの断面図である。本発明のアクチュエータの斜視図である。アクチュエータの基本構成を示す分解斜視図である。上記基本構成からなるアクチュエータを有するカメラ付携帯電話における過渡応答を示すグラフ図である。本発明の第１実施形態を示す回路図である。シート状電極を示す上面図である。シート状電極の上面図であり、シート状電極上にコンデンサを取り付けた状態を示す。本発明のカメラ付携帯電話における過渡応答を示すグラフ図である。本発明の第２実施形態を示す回路図である。

符号の説明

１カメラ付携帯電話
２カメラモジュール
３アクチュエータ
４基板
５レンズ
６封止部材
７撮像素子
８電子部品
１０ホルダ
１１筒状部
１２フランジ部
２０コイル
２１引き出し部
３０ヨーク
３１内筒部
３２外筒部
３４連結部
３５挿通孔
４０永久磁石
５０磁性部材
６０板バネ
６０Ｕ上側板バネ
６０Ｌ下側板バネ
７０ストッパ
８０カバー
８５ベース
８８挿通孔
９０シート状電極
９１リング状部
９２延出部
９３端子部
１００駆動回路
１０１駆動回路
１１０過渡応答抑制手段
１１１コンデンサ
１２０過渡応答抑制手段
１２１コンデンサ
１２２抵抗
１３０電源

Claims

一端にレンズが取り付けられた筒状部を有するホルダと、前記ホルダに該ホルダの前記筒状部の周囲に位置するように固定されたコイルと、前記コイルと対向する永久磁石を備えたヨークと、前記ホルダの筒状部の光軸方向両側に設けられ、前記ホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネとを備え、前記コイルに通電することで、前記永久磁石の磁界と前記コイルに流れる電流による磁界との相互作用によって、前記レンズを光軸方向に位置調節可能なアクチュエータを備えたカメラ付携帯電話において、
前記コイルに流れる電流が急激に変化することによって、前記レンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備えたことを特徴とするカメラ付携帯電話。
前記過渡応答抑制手段は、前記コイルに並列に接続されたコンデンサからなる請求項１に記載のカメラ付携帯電話。
前記過渡応答抑制手段は、前記コイルに電流を供給する電源に並列に接続されたコンデンサと、前記電源に直列に接続された抵抗とからなる請求項１または２に記載のカメラ付携帯電話。
前記アクチュエータには、前記コイルに電気を供給するためのシート状電極がさらに備えられており、前記コンデンサは前記シート状電極に取り付けられている請求項１ないし３のいずれかに記載のカメラ付携帯電話。
前記過渡応答抑制手段は、前記コイルを流れる電流の変化から最大でも９０ｍｓｅｃ経過する間に、過渡応答による前記レンズの振動の振幅を最大でも９μｍに減衰させる請求項１ないし４のいずれかに記載のカメラ付携帯電話。