JP2006350353A - 携帯端末のカメラレンズアセンブリ - Google Patents

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斗植 辛
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Abstract

【課題】携帯端末に適するように小型化し、かつ焦点調節が可能であり、光学ズーム機能を有するとともに、携帯端末の位置を固定させた状態でも多様な方向への撮影が可能であるカメラレンズアセンブリを提供すること。
【解決手段】携帯端末のカメラレンズアセンブリにおいて、一面にイメージセンサが取り付けられる案内板と、案内板の他面に位置づけられる駆動モータと、案内板の他面からイメージセンサの光軸方向に沿って延びる駆動軸とを含み、駆動軸がイメージセンサの光軸方向に沿って移動することにより案内板及びイメージセンサが光軸方向に前進または後進することを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は携帯端末に関し、特に携帯端末に装着されるカメラレンズアセンブリに関する。
通常、携帯端末はユーザと他のユーザ、或いはユーザとサービス業者との間で電気通信機能を提供する通信機器であって、ユーザは携帯端末を持ちながら音声通話、短文メッセージ、マルチメディアサービス、エンターテインメントなどの多様なサービスを利用することができる。
かかる携帯端末は外形によっていろんな形態に分類される。たとえば、1)バー型端末は1つのハウジング内に送話部、受話部、データ入出力装置などが設置され、2)フリップ型端末はバー型端末と同様に1つのハウジングに送話部、受話部、データ入出力装置などが設置され、キーパッドのようなデータ入力装置を開閉させるフリップカバーが取り付けられ、3)フォルダ型端末は一対のハウジングが折り畳み自在に構成されることにより、送話部、受話部、データ入出力装置などを一対のハウジングにそれぞれ適宜に分散配置される。
最近、ユーザの好みが多様化することにより、スライド型、ポップアップ型、スイング型端末が登場して商用化されつつある。上記のような携帯端末は当業者ならば容易に理解できる。
一方、携帯端末を用いた移動通信サービスが初期の音声通話、短文メッセージ伝送などの単純な通信機能から、次第に、データ伝送、ゲームコンテンツ、イーメール伝送、画像通話、モバイルバンキングなどの様々な領域に拡大しており、端末の機能も単純な通信機能から保安機能、マルチメディア機能等が強化されている。
携帯端末の機能のうち、小型カメラモジュールが端末に装着されることで被写体の撮影、画像通話などの機能は携帯端末の普遍的な機能として定着してきている。携帯端末にカメラモジュールを装着することが普遍化することにつれ、携帯端末のメーカーはもう高性能のカメラモジュールを装着した携帯端末の商品化競争に走っている。しかし、携帯端末の小型・軽量化の傾向はカメラ性能の向上に多くの制約を与える。すなわち、カメラ性能の向上のためには単純なイメージセンサの高性能化だけでなく、光学ズーム、焦点調節、手の振るえの補正のための装置の設置が求められるが、小型・軽量化された携帯端末に前記のような装置を設置するための空間を確保し難いという問題点がある。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的は携帯端末に適するように小型化し、かつ焦点調節が可能であり、光学ズーム機能を有するカメラレンズアセンブリを提供することにある。
本発明の他の目的は携帯端末の位置を固定させた状態でも多様な方向への撮影が可能であるカメラレンズアセンブリを提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は携帯端末のカメラレンズアセンブリにおいて、一面にイメージセンサが取り付けられる案内板と、前記案内板の他面に位置づけられる駆動モータと、前記案内板の他面から前記イメージセンサの光軸方向に沿って延びる駆動軸とを含み、前記駆動モータが駆動することにより前記駆動軸が前記イメージセンサの光軸方向に沿って移動して前記案内板及び前記イメージセンサを光軸方向に前進または後進させて焦点調節を行う携帯端末のカメラレンズアセンブリを開示する。
本発明による携帯端末のカメラレンズアセンブリは、焦点調節のための駆動モータがイメージセンサとともに光軸方向に沿って順次に配置されて端末上に既に確保された空間を活用して設置し易いという長所を有する。また、製品によっては光学ズーム機能を遂行するレンズ組立体がイメージセンサの光軸上に設けられるが、これも端末上に既に確保された空間を活用して設置することが可能であるため端末のサイズを増加させず、光学ズームの機能を備えることができるようになる。さらに、プリズムがイメージセンサの光軸を中心として回転可能に構成された場合、端末が一定の方向に向かっている状態でも多様な方向への撮影ができるという長所をも有する。
以下、図面に参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、下記の説明において、本発明の要旨のみを明瞭にする目的で、関連した公知の機能又は構成に関する具体的な説明は省略する。
図1及び図2に示すように、本発明の好適な実施形態によるカメラレンズアセンブリ100を備える携帯端末10は、第1ハウジング11と第2ハウジング21がヒンジ結合されたフォルダ型端末である。
前記第1ハウジング11にはマイクロホンが内臓された送話部13とキーパッド15とが設置され、第2ハウジング21にはスピーカーホンが内臓された受話部23と表示装置25とが設置されている。前記第1ハウジング11の上端部と前記第2ハウジング21の下端部とがヒンジ結合されてヒンジ軸Aが形成され、前記第2ハウジング21は前記ヒンジ軸Aを中心に回動することによって、前記送話部13、キーバッド15、受話部23及び表示装置25が開閉される。
前記カメラレンズアセンブリ100は前記端末10のヒンジ結合部31上に、より具体的には前記ヒンジ軸A上に設けられている。本発明の好適な実施形態では前記カメラレンズアセンブリ100がフォルダ型端末のヒンジ軸A上に設置されたものを例えて説明しているが、もし下記に説明される構成要素がイメージセンサ191の光軸上に順次に配置される構成であれば如何なる形態の端末にも適用可能である。
図2乃至図5を参照すると、前記カメラレンズアセンブリ100はイメージセンサ191が取り付けられた駆動モータ101、レンズ組立体102、及びプリズム106を含む。前記駆動モータ101は前記カメラレンズアセンブリ100の焦点調節機能を、前記レンズ組立体102は光学ズーム、即ちズームイン(zoom in)/ズームアウト(zoom out)機能を提供し、前記プリズム106は多様な方向への撮影機能を提供することになる。
入射した被写体映像を検出して電気信号に変換する素子としてはCCD(Charged Coupled Device:固体撮像素子)素子やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)素子が主に前記イメージセンサ191として用いられる。被写体映像は紫外線フィルタ195を通じて前記イメージセンサ191へ入射する。すなわち、前記紫外線フィルタ195が前記イメージセンサ191の結像面上に取り付けられる。前記イメージセンサ191により検出されて電気信号に変換された被写体映像は可撓性プリント回路193を通して前記端末10の中央処理装置へ伝送される。前記可撓性プリント回路193は前記イメージセンサ191と紫外線フィルタ195との間に取り付けられ、被写体の映像が入射できるように開口が形成されている。
図5を参照すれば、前記駆動モータ101はハウジング111内にコイルからなる固定子113と、前記固定子113に取り囲まれた永久磁石からなる回転子115とを含む。前記固定子113に印加される信号電流によって前記回転子115は前記ハウジング111内で一方向又はその逆方向に回転することになる。
前記駆動モータ101には案内板197が取り付けられている。前記案内板197の一面に前記イメージセンサ191が取り付けられ、他面には駆動軸199が前記イメージセンサ191の光軸方向に沿って延設される。前記駆動軸199は前記回転子115の回転中心を通って前記回転子115に螺合されている。前記ハウジング111の一面にはガイド軸198が前記イメージセンサ191の光軸と平行に延設され前記案内板197を貫通する。前記ガイド軸198が前記案内板197を貫通することにつれ、前記駆動モータ101に対する前記案内板197及び駆動軸199の回転が制限される。従って、前記回転子115が回転すると、前記駆動軸199は前記イメージセンサ191の光軸方向に直線移動しながら前記案内板197及びイメージセンサ191を前記イメージセンサ191の光軸方向に沿って前進又は後進させる。
その結果、前記回転子115の回転運動は前記駆動軸199の直線運動に切り替えられるとともに、前記イメージセンサ191を移動させる。この際、前記回転子115の回転量、前記駆動軸199に形成されたねじ山のピッチなどによって前記イメージセンサ191の移動距離が設定され、前記イメージセンサ191が移動することによって焦点距離が調節される。
このとき、前記イメージセンサ191に結像された被写体映像の鮮明度を検出して焦点距離を調整する自動焦点調節アルゴリズム(algorithm)を通して前記イメージセンサ191の移動距離を算定して前記回転子115の回転量を決める信号電流が前記固定子113に印加される。前記回転子115は前記固定子113に印加された信号電流によって一方向又はその逆方向に回転して前記駆動軸199、案内板197及びイメージセンサ191を前進または後進させて焦点距離を自動に調節することになる。
一方、前記ハウジング111の後面に隣接する位置にはコンタクトセンサ192が設けられている。前記コンタクトセンサ192は前記駆動軸199の初期位置を設定するためのものであって、撮影しないときに前記駆動軸199の端部が前記コンタクトセンサ192に接触する位置まで移動するようになる。前記駆動軸199が前記コンタクトセンサ192に接触した位置は焦点調節動作時に初期点として設定されるものである。
かかる自動焦点調節アルゴリズムは、デジタルカメラなどの撮影機器に多様な形態で適用されているので、当業者ならば容易に理解できる。
尚、焦点距離を調節するための前記駆動モータ101が前記イメージセンサ191の光軸上に位置決められ、前記イメージセンサ191の後方に設置されることにより、前記カメラレンズアセンブリ100の長さは少し増加するが、その幅の増加は最小化させることができる。また、前記イメージセンサ191の光軸を前記端末10のヒンジ軸Aに一致させることによって、前記端末10のヒンジ結合部31上に確保された空間を活用して前記カメラレンズアセンブリ100を設けることができる。従来の焦点距離調節装置はイメージセンサの外周面上に回転子を設置し、それを取り囲む固定子を設置する構成であり、イメージセンサの幅方向の寸法の増加が避けられない。更に、焦点距離調節装置の構成は、イメージセンサを前後方向に直線移動させて焦点距離を調整する構成であるため、光軸方向への長さの減少に限界がある。つまり、従来の焦点距離調節装置はその幅方向及び長手方向の寸法を減少させるに制約が伴う。従って、従来の焦点距離調節装置を含むカメラレンズアセンブリを携帯端末上に設置するためには、その幅及び長手方向の両方とも相当な設置空間の確保が必要となって端末の小型化に障害になっている。
これに対し、本発明の好適な実施形態によるカメラレンズアセンブリ100の焦点距離調節装置は、前記イメージセンサ191の光軸方向に沿って配置されて長手方向の寸法は少し増加しても幅方向の寸法を減らすことができるようになる。従って、前記カメラレンズアセンブリ100の長手方向に増加された寸法は、前記端末100のヒンジ結合部31に収納されることにより、端末の実質的な寸法増加なしに前記カメラレンズアセンブリ100の焦点距離自動調節装置が設置できる。
携帯端末に取り付けられた一般のカメラレズアセンブリは、端末の小型化に伴う制約に因って、光学ズーム機能を備えず、ソフトウェアを通して結像されたイメージを拡大するデジタルズーム機能のみを備えている実状である。これに対し、本発明の好適な実施形態によるカメラレンズアセンブリ100は前記イメージセンサ191の光軸上にレンズ組立体102を設置することで光学ズームの機能を備えることができる。
前記レンズ組立体102は少なくとも1つのレンズ131を収納しているレンズハウジング103、前記レンズハウジング103を収納する第1ガイドハウジング104、及び
前記第1ガイドハウジング104を収納する第2ガイドハウジング105を含む。
前記レンズハウジング103は、前記レンズ131を前記イメージセンサ191の光軸上に整列させるとともに、前記第1ガイドハウジング104内で前記イメージセンサ191の光軸方向に沿って直線移動可能に収められる。製品によって前記レンズハウジング103は1つ或いはそれ以上が設置されたレンズ組立体102から構成され、本実施形態によるカメラレンズアセンブリ100のレンズ組立体102には一対のレンズハウジング103が第1ガイドハウジング104内で直線移動可能にそれぞれ収められている。前記レンズハウジング103には少なくとも1つ以上のレンズ131がそれぞれ収められている。
前記第1ガイドハウジング104は前記イメージセンサ191の光軸方向に延びたシリンダー状であって、その内部から外部に貫通する第1ガイド溝141が形成されている。前記第1ガイド溝141は前記イメージセンサ191の光軸方向に延びる。第1ガイド溝141は前記レンズハウジング103の直線運動を案内するためのもので、前記レンズハウジング103の外周面には前記第1ガイド溝141に相応するガイド突起133が形成されている。前記ガイド突起133は前記第1ガイド溝141を通してその端部が前記第1ガイドハウジング104の外周面に突出する。前記ガイド突起133が前記第1ガイド溝141内でだけ移動可能な構成となっているため、前記レンズハウジング103が前記第1ガイドハウジング104内において前記イメージセンサ191の光軸方向に直線移動するようになる。
前記第2ガイドハウジング105は前記第1ガイドハウジング104を収納しながら、前記イメージセンサ101の光軸上に整列されて回転することになる。即ち、前記第2ガイドハウジング105は前記第1ガイドハウジング104を取り囲む状態で上記イメージセンサ191の光軸を中心として回転するようになる。前記第2ガイドハウジング105はその外周面を取り囲む形態で設けられた調節取っ手153を含む。前記調節取っ手153は前記端末10のヒンジ結合部31上に露出されて、ユーザの必要によって前記第2ガイドハウジング105を回転させるときに使用される。前記第2ガイドハウジング105の内周面には複数の第2ガイド溝151が形成されている。前記第2ガイド溝151は前記レンズハウジング103の数に相応するように一対が形成されており、前記第1ガイドハウジング104の外周面に突出した前記ガイド突起133の端部は前記ガイド溝151にそれぞれ嵌合される。
前記第2ガイド溝151は一定した軌跡を夫々描きながら、前記イメージセンサ191の光軸方向に対して傾斜するように延びている。前記複数の第2ガイド溝151の中で、一つはV字形の軌跡に形成され、もう一つはその一端がV字形の第2ガイド溝の一端に近接し、他端がV字形の第2ガイド溝が他端から遠ざかるように傾斜した形状の軌跡に形成される。
前記ガイド突起133は前記第1ガイド溝141と第2ガイド溝151とに同時に嵌合されている状態であるので、前記第1ガイド溝141と第2ガイド溝151とが交差する箇所に前記複数のレンズハウジング103がそれぞれ位置するようになる。この際、前記第2ガイド溝151が互いに近接する区間において、前記レンズハウジング103は互いに近く位置するが、第2ガイドハウジング105が回転して前記第2ガイド溝151が互いに遠くなる区間に至ると、前記レンズハウジング103も互いに遠く位置する。これによって、前記レンズ組立体102はズームイン(zoom in)/ズームアウト(zoom out)機能を行うことになる。
先に述べたように、前記イメージセンサ191の光軸は前記端末10のヒンジ軸Aと一致するように設けられている。すなわち、前記イメージセンサ191は前記端末10のハウジング、具体的に前記第1ハウジング11の一側面に向かう方向に撮影を行うことができるように構成されたものである。
一方、前記カメラレンズアセンブリ100はその撮影方向を多様化するために前記プリズム106を具備することができる。
前記プリズム106は前記イメージセンサ191の光軸上に整列されることにより、前記イメージセンサ191の光軸方向に対し垂直方向Bにある被写体の映像を前記イメージセンサ191に入射させる。被写体の映像は前記端末10のヒンジ結合部31上に形成された露出用窓33を通して前記プリズム106に入射し、前記プリズム106は入射した映像の進行方向を前記イメージセンサ191の光軸方向に切り替える。
図示されていないが、前記プリズム106は前記露出用窓33と一緒に前記ヒンジ軸Aを中心に回転可能になる。図1を参照すると、前記露出用窓33は前記第1ハウジング11の正面に向かっている。このとき、ユーザは自分を撮影しながら、前記表示装置25を通して自分が撮影される姿を確認し得るようになる。
前記露出用窓33と共に前記プリズム106を前記ヒンジ軸A、すなわち前記イメージセンサ191の光軸を中心に回転させると、前記カメラレンズアセンブリ100の撮影方向Bも前記イメージセンサ191の光軸を中心に旋回しながら前記第1ハウジング11の後面方向まで撮影することが可能である。
前述のように、本発明による携帯端末のカメラレンズアセンブリは焦点調節のための駆動モータがイメージセンサと一緒に光軸方向に沿って順次に配置されることによって、端末上に既に確保された空間を活用して設置することが容易であるという長所がある。また、製品によって光学ズーム機能を遂行するレンズ組立体がイメージセンサの光軸上に設置されるが、これも端末上に既に確保された空間を活用して設置し得るため、端末のサイズを増加させないと共に、光学ズーム機能を備えることができるようになる。更に、プリズムがイメージセンサの光軸を中心に回転可能に構成された場合、端末が一定の方向に向かっている状態でも多様な方向への撮影が可能であるという長所がある。
以上、本発明の詳細について具体的な実施の形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは当該分野における通常の知識をもつ者なら自明なことである。例えば、本発明の好適な実施形態において、前記カメラレンズアセンブリ100はフォルダ型端末のヒンジ軸A上に形成された構成を説明しているが、バー型、フリップ型、スライド型端末に設置することができ、この場合前記イメージセンサ191の光軸方向は端末を構成するあるハウジングの横方向又は縦方向に沿って配置され、その結果、前記プリズム191を用いて多様な方向への撮影が可能であり、製品によっては前記レンズ組立体10を設置できる空間を確保することになる。
本発明の好適な実施形態によるカメラレンズアセンブリを具備する携帯端末を示す構成図である。 図1に示すカメラレンズアセンブリを示す構成図である。 図1に示すカメラレンズアセンブリを示す分離斜視図である。 図2に示すカメラレンズアセンブリの駆動モータを示す斜視図である。 図3に示す駆動モータを示す構成図である。
符号の説明
10 携帯端末
11 第1ハウジング
13 送話部
15 キーパッド
21 第2ハウジング
23 受話部
25 表示装置
31 ヒンジ結合部
33 露出用窓
100 カメラレンズアセンブリ
101 駆動モータ
102 レンズ組立体
103 レンズハウジング
104 第1ガイドハウジング
105 第2ガイドハウジング
106 プリズム
111 ハウジング
113 固定子
115 回転子
131 レンズ
141 ガイド溝
151 第2ガイド溝
191 イメージセンサ
192 コンタクトセンサ
193 可撓性プリント回路
195 紫外線フィルタ
197 案内板
198 ガイド軸
199 駆動軸
A ヒンジ軸

Claims (16)

  1. 携帯端末のカメラレンズアセンブリにおいて、
    一面にイメージセンサが取り付けられる案内板と、
    前記案内板の他面に位置づけられる駆動モータと、
    前記案内板の他面から前記イメージセンサの光軸方向に沿って延びる駆動軸と、を含み、
    前記駆動軸が前記イメージセンサの光軸方向に沿って移動することにより前記案内板及び前記イメージセンサが光軸方向に前進又は後進することを特徴とする携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  2. 前記駆動モータの作動によって前記駆動モータが前記イメージセンサの光軸方向に沿って移動することにより焦点を調節することを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  3. 前記駆動モータは、
    ハウジングと、
    前記ハウジング内に固定された固定子と、
    前記ハウジング内に収納され前記固定子に印加される信号電流によって回転する回転子と、を含み、
    前記駆動軸は前記回転子に結合されて前記回転子が回転することにより前記イメージセンサの光軸方向に前進又は後進することを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  4. 前記駆動軸は前記回転子に螺合されることを特徴とする、請求項3記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  5. 前記ハウジングから延びて前記案内板を貫通するガイドシャフトを更に含み、
    前記案内板に前記ガイドシャフトが貫設されることにより前記案内板及び駆動軸の回転が制限されて前記回転子の回転は前記駆動軸の直線運動に切り替えられることを特徴とする、請求項3記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  6. 前記イメージセンサの前方に位置定められ、
    前記イメージセンサの光軸上に整列される少なくとも1つ以上のレンズからなるレンズ組立体を更に具備することを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  7. 前記レンズ組立体は、
    前記レンズを収納する少なくとも1つ以上のレンズハウジングと、
    前記レンズハウジングを収納し前記イメージセンサの光軸方向に沿って延びた第1ガイドハウジングと、
    前記第1ガイドハウジングを収納し前記イメージセンサの光軸を中心に回転する第2ガイドハウジングと、
    を含むことを特徴とする、請求項6記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  8. 前記第1ガイドハウジングはシリンダー状であることを特徴とする、請求項7記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  9. 前記レンズハウジングの外周面の上に形成されたガイド突起と、
    前記イメージセンサの光軸方向に沿って前記第1ガイドハウジング上に形成されて前記ガイド突起を前記第1ガイドハウジングの外周面に突出させる第1ガイド溝と、
    前記第2ガイドハウジングの内周面上に所定の軌跡を描きながら前記第1ガイド溝に対して傾斜するように形成される第2ガイド溝と、を更に含み、
    前記ガイド突起が前記第2ガイド溝に摺動可能に嵌合し、
    前記第2ガイドハウジングの回転によって前記レンズハウジングが前記イメージセンサの光軸方向に前進又は後進することによりズームイン/ズームアウト機能を供することを特徴とする、請求項7記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  10. 前記イメージセンサは、前記端末のハウジングの一側面に向かう方向に光軸が整列され、
    前記イメージセンサの光軸上に配設されるプリズムを更に具備することで、前記イメージセンサは該プリズムを通してその光軸の垂直方向に位置付けられる被写体を撮影することを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  11. 前記プリズムは前記イメージセンサの光軸を中心に回転することにより、前記端末のハウジングの正面方向から前記イメージセンサの光軸を中心に旋回しながら前記端末のハウジングの後面方向までも撮影できることを特徴とする、請求項10記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  12. 前記端末は、
    第1ハウジングと、
    前記第1ハウジングにヒンジ結合された第2ハウジングと、からなり、
    前記イメージセンサは前記第1ハウジングと第2ハウジングとの結合により形成される結合軸上に設けられることを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  13. 前記第1ハウジング及び前記第2ハウジングはヒンジ結合されることを特徴とする、請求項12記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  14. 前記イメージセンサの光軸と前記端末の結合軸とが一致することを特徴とする、請求項12記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  15. 前記イメージセンサ上に取り付けられる紫外線フィルタを更に具備することを特徴とする、請求項1記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
  16. 前記ハウジングの後面に隣接するように設けられるコンタクトセンサを更に具備し、撮影が終了したとき前記駆動軸の端部は前記コンタクトセンサに接触する位置に移動することを特徴とする、請求項3記載の携帯端末のカメラレンズアセンブリ。
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