JP2007065220A - Camera module and mobile terminal provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カメラモジュールとそ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、レンズの移動距離を正確に検出できる機構を備えたカメラモジュールとそ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 portable terminal including the camera module, and more particularly to a camera module having a small and lightweight structure and a mechanism capable of accurately detecting a lens moving distance and a portable terminal including the camera module. Is.
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)の高画素化により、例え小型でも高精細な撮影が可能となったため、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、10×10×20mm程度での大きさに作られることが望まれている。 Camera modules used in mobile terminals such as recent mobile phones are capable of high-definition photography even with small size due to the increase in the number of pixels of the image sensor (CCD), so that it is similar to a normal electronic camera (digital camera). A high-speed, high-precision autofocus (AF) function and a focal length change (zoom) function are required, and the camera module is inevitably about 10 × 10 × 20 mm due to the miniaturization and weight reduction of the mobile terminal itself. It is desired to be made to the size of.
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、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、ズームレンズ枠と焦点合わせ用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、それによって焦点合わせ用レンズ枠とズームレンズ枠とを移動させて、テレとワイドの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 change the autofocus and focal length (zoom) in such a camera module, it is necessary to move the lens group in the direction of the optical axis. One cylindrical cam is driven by a motor to drive a zoom lens frame and a focusing lens frame, or a cylindrical cam that is also arranged adjacent to the lens frame is driven by a motor, thereby focusing. For example, a mechanism is used in which the lens frame and the zoom lens frame are moved to switch between tele and wide two points.
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.
また、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、例えば特許文献1に示されているようなピエゾ素子(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を用いたカメラもある。このような摩擦駆動型の駆動源は、低速ではあるが高トルクで応答性や制御性に優れ、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。
Further, as a drive source for moving the lens frame in the optical axis direction, a piezoelectric element such as a piezo element (PZT) as shown in
しかしながら、前記したようにカメラモジュールが10×10×20mm程度の大きさとなると、焦点距離の変化(ズーム)や焦点合わせのためのレンズの移動は、10数μmから数μmのオーダーの精度が要求される。 However, as described above, when the camera module is about 10 × 10 × 20 mm in size, the change in focal length (zoom) and the movement of the lens for focusing require accuracy on the order of 10 to several μm. Is done.
高精細な位置検出には、従来からロータリーエンコーダやリニアエンコーダ、マグネスケールなどが用いられているが、前記したように10×10×20mm程度の大きさとすることを要求されるカメラモジュールでは、こういった機構では構成が大型になってしまって用いることができない。 Conventionally, rotary encoders, linear encoders, magnescales, and the like have been used for high-definition position detection. However, in a camera module that requires a size of about 10 × 10 × 20 mm as described above, this is the case. Such a mechanism is too large to be used.
一方、微細加工の分野や微妙な色合わせが必要なカラー画像形成装置などでは、例えば特許文献2や特許文献3に示されているようにモアレ縞を用い、それによって微細加工のための寸法測定や、複数色の画像を重ね合わせる際の個々の画像における傾きを検出することなどが行われている。
On the other hand, in the field of fine processing or a color image forming apparatus that requires delicate color matching, for example, as shown in Patent Document 2 and
すなわち図5(A)に示したように、微細なピッチで透過部と非透過部とが格子状に交互に形成された可動側スケール部材41、固定側スケール部材42の2枚のスケール部材同士を近距離で向かい合わせ、図5(B)に示したように互いの格子同士が平行な状態からθ°だけ角度差が生じるように微小に傾けて配置する。
That is, as shown in FIG. 5 (A), the two scale members of the movable-
すると、図5(B)から明らかなように互いの透過部と非透過部とが干渉し、スケール部材上の格子のピッチより十分大きいピッチのモアレ縞が形成される。そして可動側スケール部材41を、例えば図上左右方向となる矢印46方向に動かすと、互いの透過部と非透過部との干渉位置が移動し、モアレ縞は矢印47で示した方向に移動する。
Then, as apparent from FIG. 5B, the transmissive portions and the non-transmissive portions interfere with each other, and moire fringes having a pitch sufficiently larger than the pitch of the lattice on the scale member are formed. When the
そのため図5(A)に示したように、43、44で示した発光素子と受光素子とを有するフォトインタラプタ45の間にこの可動側スケール部材41、固定側スケール部材42を設置し、モアレ縞の移動を受光素子44から電圧波形として取り出すことによって、可動側スケール部材41の微小な移動量を拡大して正確に検出することができる。
Therefore, as shown in FIG. 5A, the movable-
ここで図5(B)に示した格子のピッチをP、モアレ縞の濃淡のピッチをW、可動側スケール部材41、固定側スケール部材42における互いの格子同士の平行な状態からの角度差をθ°とすると、モアレ縞のピッチWは次の(1)式で表される。
W=(Pcos(θ/2))/sinθ ………………(1)
またこの(1)式において、θが十分に小さい時には次の(2)式が成り立つ。
W=P/θ(θ:ラジアン) ………………(2)
Here, P is the pitch of the grating shown in FIG. 5B, W is the pitch of the moiré fringes, and the angular difference from the parallel state of the gratings in the
W = (Pcos (θ / 2)) / sinθ (1)
Further, in this equation (1), when θ is sufficiently small, the following equation (2) is established.
W = P / θ (θ: radians) ……………… (2)
この(2)式から分かるように、モアレ縞の濃淡のピッチWは、格子のピッチPを光学的に1/θ(θ:ラジアン)倍したものであり、これは、可動側スケール部材4の格子が固定側スケール部材42の格子における、図上46で示した左右方向にPだけ移動すると、モアレ縞はこれと直交する上下方向にWだけ移動することを表している。そのため、この拡大されたWの変化を読み取ることによって格子の移動量を知ることができ、微小な移動を大きな移動量として検知することが可能となる。
As can be seen from the equation (2), the pitch W of the moiré fringes is optically multiplied by 1 / θ (θ: radians) of the pitch P of the grating. When the lattice moves by P in the left-right direction indicated by 46 in the figure in the lattice of the fixed-
しかしながら特許文献2に示されたものは、微細加工における寸法測定時にその移動方向を検出するためのものであり、カメラモジュールに用いることについては何ら記載が無い。また特許文献3の装置も、カラー画像形成装置における複数色の画像を重ね合わせるための技術であり、同様にカメラモジュールの様な微細なものに用いることについては何ら記載が無い。
However, what is disclosed in Patent Document 2 is for detecting the moving direction during dimension measurement in microfabrication, and there is no description about use in a camera module. The apparatus of
そのため本発明においては、小型軽量に構成すると共に、レンズの移動距離を正確に検出できる機構を備えたカメラモジュールとそ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, an object of the present invention is to provide a camera module that has a mechanism that can accurately detect the moving distance of the lens and a portable terminal that includes the camera module.
上記課題を解決するため本発明になるカメラモジュールは、
少なくとも1つ以上の光学レンズを有し、駆動側軸部材とガイド軸部材とが挿通されて光軸方向に移動可能に構成されたレンズ保持部を有するカメラモジュールにおいて、
前記レンズ保持部の光軸方向移動量を検出する検出部を有し、該検出部は前記レンズ保持部周縁に設けられて該検出部から前記駆動側軸部材までの距離が、前記検出部からガイド軸部材までの距離より小である位置に設けられ、前記レンズ保持部の光軸方向移動量をモアレ縞により検出することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the camera module according to the present invention includes:
In a camera module having at least one optical lens and having a lens holding part configured to be movable in the optical axis direction through the drive side shaft member and the guide shaft member.
A detection unit configured to detect an amount of movement of the lens holding unit in the optical axis direction, the detection unit being provided at a periphery of the lens holding unit, and a distance from the detection unit to the driving side shaft member from the detection unit; It is provided at a position smaller than the distance to the guide shaft member, and the amount of movement of the lens holding portion in the optical axis direction is detected by moire fringes.
このように駆動側軸部材とガイド軸部材とが挿通され、光軸方向に移動可能に構成されたレンズ保持部の移動量をモアレ縞により検出することで、前記したようにモアレ縞を用いた検出部は微小な移動を大きな移動量として検知することが可能であるから、高精度な移動量検出が可能となり、しかもカメラモジュールを小型に構成することができる。 In this way, the driving side shaft member and the guide shaft member are inserted, and the movement amount of the lens holding portion configured to be movable in the optical axis direction is detected by the moire fringes, as described above. Since the detection unit can detect a minute movement as a large movement amount, the movement amount can be detected with high accuracy, and the camera module can be configured in a small size.
またこの検出部を、検出部から駆動側軸部材までの距離がガイド軸部材までの距離より小である位置に設けることで、検出部が生成するモアレ縞のピッチに与える影響を最小に押さえることができる。すなわち、レンズ保持部の倒れは通常駆動側軸部材において一定となるが、このレンズ保持部の倒れは、前記したモアレ縞を生成するための可動側スケール部材41と固定側スケール部材42との角度差に影響を与える場合がある。しかしながら、この倒れが一定の場合、その倒れのもとにモアレ縞ピッチを測定することで、レンズ保持部の移動量を常に高精度に検出することが可能となるわけである。
In addition, by providing the detection unit at a position where the distance from the detection unit to the drive side shaft member is smaller than the distance to the guide shaft member, the influence on the pitch of the moire fringes generated by the detection unit is minimized. Can do. That is, the tilt of the lens holding portion is normally constant in the driving side shaft member, but the tilt of the lens holding portion is an angle between the movable
また、上記課題を解決するため本発明になるカメラモジュールは、
少なくとも1つ以上の光学レンズを有し、駆動側軸部材とガイド軸部材とが挿通されて光軸方向に移動可能に構成されたレンズ保持部を有するカメラモジュールにおいて、
前記レンズ保持部側とカメラモジュール本体側とに対向配置した一対のモアレ縞生成用スケール部材と、前記カメラモジュール本体側に設けられ、前記一対のモアレ縞生成用スケール部材間の間隔設定手段とを有して前記レンズ保持部の光軸方向移動量をモアレ縞により検出する検出部が設けられていることを特徴とする。
In addition, the camera module according to the present invention to solve the above problems is
In a camera module having at least one optical lens and having a lens holding portion configured to be movable in the optical axis direction through the drive side shaft member and the guide shaft member.
A pair of moire fringe generating scale members disposed opposite to the lens holding unit side and the camera module main body side; and a distance setting means provided between the camera module main body side and the pair of moire fringe generating scale members. And a detection unit that detects the amount of movement of the lens holding unit in the optical axis direction by moire fringes.
前記したようにカメラモジュールの小型化に伴い、レンズの停止位置精度は、5μm程度まで要求されるようになっている。従って、モアレ縞によりズームや合焦のためのレンズの停止位置を検出しようとした場合、この要求を満足することが必要である。この要求を満足するためには、例えば前記図5(B)に示した可動側スケール部材41、固定側スケール部材42に形成する格子のピッチPを20μm、スケール部材同士の交差角θを1°と設定すると、前記(1)式により得られるモアレ縞のピッチWは1146μmとなり、その波形の1周期を4分割する4つのスレッシュホールド電圧を設定することにより、5μm刻みの位置検出を行うことが可能となる。
As described above, with the miniaturization of the camera module, the lens stop position accuracy is required to be about 5 μm. Therefore, it is necessary to satisfy this requirement when trying to detect the stop position of the lens for zooming or focusing by moire fringes. In order to satisfy this requirement, for example, the pitch P of the lattice formed on the
しかしながらこの時、可動側スケール部材41、固定側スケール部材42間の面間隔にばらつきが有ったり、可動側スケール部材41における格子の傾き角度が移動方向によって変化するとモアレ波形の振幅がばらつき、スレッシュホールドの位置がばらついて位置検出精度が著しく低下する。特に面間隔がばらついた場合、モアレ縞の間隔がレンズ保持部の位置で異なることになり、最悪、移動距離が検出できずに位置を読み飛ばしてしまう事態が生じる。このスケール部材同士の面間隔のばらつきは、お互いのスケール部材の貼り付けられている構成部材までの組み込み公差、部品公差のばらつきや部品間のガタ、ならびにスケール部材の反り等が原因として挙げられる。
However, at this time, if the surface interval between the
特に、モアレ縞ピッチWを20μmとし、小型のフォトインタラプタ45で十分安全なスレッシュホールド電圧を用いて検出しようとすれば、スケール部材同士の面間隔は50μm以下でなければならず、一度スレッシュホールド電圧を設定してしまえば、面間隔が接近しすぎても検出精度が劣化してしまう。つまりこの場合、可動側スケール部材41、固定側スケール部材42同士の面間隔は、ほぼ50μmに固定する必要があるが、前述したような各種のばらつき要因が存在する現状ではこの要求は実現するのが非常に難しくなる。
In particular, if the moire fringe pitch W is set to 20 μm and a small photo-
こういった面間隔を一定にする方法としては、治具を用いて面間隔が一定となるよう接着剤で固定するなどの方法が一般的ではあるが、こういった方法は工数を必要とし、コスト的に好ましくない。しかし本発明のように、カメラモジュール本体側にモアレ縞生成用スケール部材の間隔設定手段を設けることで、一対のスケール部材は常に同じ間隔を保持することが可能となり、こういった問題は回避され、小型で、レンズの移動距離を正確に検出できる機構を備えたカメラモジュールを提供することが可能となる。 As a method of making such a surface interval constant, a method such as fixing with an adhesive so as to make the surface interval constant using a jig is common, but such a method requires man-hours, It is not preferable in terms of cost. However, by providing the moire fringe generating scale member interval setting means on the camera module main body side as in the present invention, the pair of scale members can always maintain the same interval, and these problems are avoided. Therefore, it is possible to provide a small camera module having a mechanism that can accurately detect the moving distance of the lens.
そして、前記検出部は、前記レンズ保持部側とカメラモジュール本体側とに対向配置した一対のモアレ縞生成用スケール部材と、カメラモジュール本体側スケール部材収容部周辺の少なくとも一部を前記レンズ保持部側スケール部材側に突出させ、前記レンズ保持部側スケール部材が当接する当接部を有するスケール部材間隔設定手段とを設けて構成され、また同様に、前記一対のモアレ縞生成用スケール部材間の間隔設定手段は、前記カメラモジュール本体側スケール部材を収容し、周辺の少なくとも一部が、前記レンズ保持部側スケール部材との設定間隔だけ突出して前記レンズ保持部側スケール部材を当接させる当接部を設けて構成されていることで、例えレンズ保持部に倒れが生じても、レンズ保持部側モアレ縞生成用スケール部材はこの間隔設定手段に当接することで常時その間隔が一定に保たれ、高精度な移動量検出が可能となる。 The detection unit includes a pair of moire fringe generating scale members disposed opposite to the lens holding unit side and the camera module main body side, and at least a part of the camera module main body side scale member housing portion around the lens holding unit. And a scale member interval setting means having a contact portion projecting to the side scale member side and contacting the lens holding portion side scale member, and similarly, between the pair of moire fringe generating scale members. The interval setting means accommodates the camera module main body side scale member, and at least a part of the periphery protrudes by a set interval with the lens holding unit side scale member and makes contact with the lens holding unit side scale member The lens holding part side moire fringe generating scale member even if the lens holding part is tilted The interval always by contact to the interval setting means is kept constant, thereby enabling highly accurate displacement detection.
さらに、前記レンズ保持部側スケール部材は柔軟性に富む樹脂フィルムで形成され、前記カメラモジュール本体側に設けられた当接部に当接するよう前記レンズ保持部に取り付けられていることで、レンズ保持部側モアレ縞生成用スケール部材は常時間隔設定手段に当接するようになり、例えレンズ保持部に倒れが生じても、間隔が一定に保たれて高精度な移動量検出が可能となる。 Furthermore, the lens holding unit side scale member is formed of a flexible resin film, and is attached to the lens holding unit so as to come into contact with the contact unit provided on the camera module main body side. The scale member for generating the side moire fringes always comes into contact with the interval setting means, and even if the lens holding portion is tilted, the interval is kept constant and the movement amount can be detected with high accuracy.
そして、前記レンズ保持部は、前記駆動側軸部材に作動部が当接しているピエゾ素子によって駆動されることで、ピエゾ素子は前記したように低速ではあるが高トルクで応答性や制御性に優れ、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おり、本発明のようにレンズ保持部の移動量検出手段を備えたカメラモジュールの駆動源として最適である。 The lens holding portion is driven by a piezo element whose operating portion is in contact with the drive-side shaft member, so that the piezo element is low in speed but high in torque and has high response and controllability as described above. It has advantages such as excellent positioning, fine positioning, holding torque (or holding force) when no current is applied, excellent quietness, small size and light weight. It is optimal as a drive source for a camera module having a quantity detection means.
さらに、上記課題を解決するため本発明によれば、
少なくとも1つ以上の光学レンズを有してカメラモジュール本体に設けられた駆動側軸部材とガイド軸部材とが挿通され、光軸方向に移動可能に構成されたレンズ保持部と、
前記レンズ保持部の光軸方向移動量を検出する検出部とを有し、
該検出部は、前記レンズ保持部周縁に設けられて前記レンズ保持部側とカメラモジュール本体側とに対向配置した一対のモアレ縞生成用スケール部材と、該モアレ縞生成用スケール部材が生成するモアレ縞の検出手段とで構成されて、前記検出部から前記駆動側軸部材までの距離が、前記検出部からガイド軸部材までの距離より小である位置に設けられ、
前記カメラモジュール本体側スケール部材は、その収容部周辺の少なくとも一部が、レンズ保持部側スケール部材との設定間隔だけ突出してレンズ保持部側スケール部材を当接させる当接部とが設けられた収容部に収容され、
前記レンズ保持部側スケール部材は柔軟性に富む樹脂フィルムで形成されて、前記カメラモジュール本体側に設けられた当接部に当接するよう前記レンズ保持部に取り付けられ、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、前記表示部材、前記バッテリー及び前記通信部を収納した筐体と、を含むことを特徴とする携帯端末が得られる。
Furthermore, according to the present invention to solve the above problems,
A lens holding unit configured to be movable in the optical axis direction by inserting a driving side shaft member and a guide shaft member provided in the camera module body with at least one optical lens;
A detection unit that detects the amount of movement of the lens holding unit in the optical axis direction,
The detection unit includes a pair of moire fringe generation scale members provided on the periphery of the lens holding unit and arranged to face the lens holding unit side and the camera module main body side, and a moire pattern generated by the moire fringe generation scale member. It is configured with a fringe detection means, and a distance from the detection unit to the drive side shaft member is provided at a position smaller than a distance from the detection unit to the guide shaft member,
The camera module main body side scale member is provided with an abutting portion for projecting at least a part of the periphery of the housing portion by a set interval with the lens holding portion side scale member to abut the lens holding portion side scale member. Contained in the containment unit,
The lens holding part-side scale member is formed of a flexible resin film, and is attached to the lens holding part so as to come into contact with the contact part provided on the camera module main body side.
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
A portable terminal including the camera module, the display member, the battery, and a housing that houses the communication unit is obtained.
以上記載のごとく本発明によれば、カメラモジュールにおけるレンズの移動距離を高精度に、正確に検出できる機構が備えられ、かつ、カメラモジュールを小型軽量に構成できるから、携帯端末に用いて好適なカメラモジュールを提供することができる。 As described above, according to the present invention, a mechanism capable of accurately detecting the movement distance of the lens in the camera module is provided with high accuracy, and the camera module can be configured to be small and light. A camera module can be provided.
以下、図面を参照して本発明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 of the present invention 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は実施形態になるカメラモジュールにおけるレンズ保持部の移動距離を検出する検出部を拡大した断面図、図2(A)は実施形態のカメラモジュールの側面図、図2(B)は(A)におけるA−A断面図で、レンズ保持部の移動距離検出部を含んで示したものである。図3は実施形態のカメラモジュールの斜視図、図4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。 FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a detection unit that detects a moving distance of a lens holding unit in a camera module according to an embodiment, FIG. 2A is a side view of the camera module of the embodiment, and FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 3 is a perspective view of the camera module of the embodiment, and FIG. 4 is a diagram schematically showing an example of a mobile phone in which the camera module of the embodiment is incorporated.
最初に本発明を簡単に説明すると、本発明は、カメラモジュールにおける少なくとも1つ以上の光学レンズを有して駆動側軸部材とガイド軸部材とが挿通されたレンズ保持部を、ズーム、または焦点合わせに伴って移動させる際、その移動量を、前記図5で説明したようなモアレ縞を生じる検出部で検出できるようにしたものである。このようにすることで、前記したようにモアレ縞を用いた検出部は微小な移動を大きな移動量として検知することが可能であるから、高精度な移動量検出を可能として、しかもカメラモジュールを小型に構成することができる。 First, the present invention will be briefly described. In the present invention, the lens holding portion having at least one optical lens in the camera module and having the driving side shaft member and the guide shaft member inserted therein is zoomed or focused. When moving along with the alignment, the amount of movement can be detected by a detection unit that generates moire fringes as described with reference to FIG. In this way, as described above, the detection unit using moire fringes can detect a minute movement as a large movement amount, so that it is possible to detect a movement amount with high accuracy, and a camera module. It can be configured in a small size.
しかしながら、前記したようにカメラモジュール自体が10×10×20mm程度での大きさになると、この検出部が大型になってはカメラモジュール自体が大型になってしまうから、前記図5に示した可動側スケール部材41、固定側スケール部材42の間隔を一定にしたり、互いの格子の交差角度を一定に保つために特別な治具を用いたりすることは困難である。
However, as described above, when the size of the camera module itself is about 10 × 10 × 20 mm, the camera module itself becomes large when the detection unit becomes large. It is difficult to make the distance between the
ところが、レンズ保持部を前記したように駆動側軸部材とガイド軸部材を挿通させて駆動した場合、製作公差などによってレンズ保持部に或る程度の倒れが生じ、可動側スケール部材41、固定側スケール部材42の格子の角度差が変化したり、可動側スケール部材41、固定側スケール部材42の間隔を一定に保つことが難しくなったりする。
However, when the lens holding portion is driven by inserting the driving side shaft member and the guide shaft member as described above, the lens holding portion is tilted to some extent due to manufacturing tolerances, and the movable
そのため、実施形態のカメラモジュールではこの問題を解決するため、前記検出部を、レンズ保持部周縁で駆動側軸部材までの距離がガイド軸部材までの距離より小である位置に設けるようにした。 Therefore, in the camera module of the embodiment, in order to solve this problem, the detection unit is provided at a position where the distance to the driving side shaft member is smaller than the distance to the guide shaft member at the periphery of the lens holding unit.
このようにすることで、例えレンズ保持部に或る程度の倒れが生じても、このレンズ保持部の倒れは通常駆動側軸部材側では一定となるから、前記したモアレ縞を生成するための可動側スケール部材41と固定側スケール部材42との角度差は倒れを含んだ一定の値となり、その倒れを含んでモアレ縞ピッチを測定することで、レンズ保持部の移動量を常に高精度に検出することが可能となる。
By doing so, even if a certain amount of tilting occurs in the lens holding portion, the tilting of the lens holding portion is normally constant on the driving side shaft member side, so that the moire fringes described above are generated. The angle difference between the movable-
また、前記したようにカメラモジュールの小型化に伴い、レンズの停止位置精度は5μm程度まで要求されるようになっているが、可動側スケール部材41と固定側スケール部材42との面間隔にばらつきが有ると、モアレ波形の振幅がばらついて位置検出精度が著しく低下する。このスケール部材同士の面間隔のばらつきは、お互いのスケール部材の貼り付けられている構成部材までの組み込み公差、部品公差のばらつきや部品間のガタ、ならびにスケール部材の反り等が挙げられが、こういった面間隔を一定にするため、従来から行われている治具を用いて面間隔が一定となるよう接着剤で固定するなどの方法では、工数を必要としてコスト的に好ましくない。
Further, as described above, with the miniaturization of the camera module, the lens stop position accuracy is required to be about 5 μm, but the surface interval between the
そのため実施形態のカメラモジュールにおいては、可動側スケール部材41と固定側スケール部材42という一対のモアレ縞生成用スケール部材間の間隔を一定にするため、間隔設定手段を設けた。このようにすることで、一対の可動側スケール部材41と固定側スケール部材42とは常に同じ間隔を保持することが可能となり、こういった問題は回避され、小型で、レンズの移動距離を正確に検出できる機構を備えたカメラモジュールを提供することが可能となる。
以下、図面に従って実施形態のカメラモジュールを詳細に説明する
Therefore, in the camera module of the embodiment, the interval setting means is provided in order to make the interval between the pair of moire fringe generating scale members, that is, the
Hereinafter, the camera module of the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図3は実施形態のカメラモジュール20の斜視図である。このカメラモジュール20は、少なくとも1つの光学レンズを保持し、カメラモジュール筐体23に装着された駆動側軸部材21とガイド軸部材22とが挿通されて、光軸方向に移動可能に構成されたレンズ保持部10の移動によってズーム(焦点距離変化)や焦点合わせが行われる。また、このカメラモジュール20における被写体側には、被写体側のレンズ24を保持した固定レンズ保持部26が、さらに固定レンズ保持部26に対してレンズ保持部10を挟んだ逆側には、CCDなどの撮像素子を内蔵した基台25が設けられている。
FIG. 3 is a perspective view of the
図2(A)はこのカメラモジュール20における側面図であり、図2(B)はレンズ保持部の移動距離検出部を含む、図2(A)にA−Aで示した位置の断面図である。このカメラモジュール20は、レンズ保持部10の駆動源としてピエゾ素子12を用いたもので、このピエゾ素子12は、前記特許文献1に詳細に示されているように、略長方形の板状に形成された圧電セラミック(ピエゾ素子)の一端に被駆動体(実施形態のカメラモジュール20においては駆動側軸部材21となる)と当接する作動部121が設けられ、長手方向と短手方向で形成される第1面に、対角線方向に配置された電極を電気的に接続した4つの電極を、その反対側となる第2面の全面には接地された一つの電極が設けられている。
2A is a side view of the
そして第1面における対角線方向で接続された電極の一方に正の電圧を、他方に負の電圧をかけることで、ピエゾ素子10が変形して作動部121が被駆動体(駆動側軸部材21)に対して相対的に移動するのを利用して駆動するもので、この変形が連続的に生じるような信号電圧を与えると、作動部121と被駆動体(駆動側軸部材21)とが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。
And a positive voltage to one of the connected electrodes in a diagonal direction on the first surface, by applying a negative voltage to the other, actuating
なお、以下の説明ではレンズ保持部10の駆動源としてピエゾ素子12を用いた場合を例に説明してゆくが、前記したようにレンズ保持部10の駆動には、駆動側軸部材21としてリードスクリューや円筒カムなどを用い、小型モータを用いて駆動しても良いことはもちろんである。
In the following description, the case where the
そしてこのカメラモジュール20は、図2(A)におけるA−A位置断面図に示したように、レンズ保持部10の中心に少なくとも1つ以上の光学レンズを含むレンズ11が配され、前記したピエゾ素子12は、一端をバネ13によってその作動部121が駆動側軸部材21に押し当てられるようにして設けられている。また、駆動側軸部材21と光軸を挟んで略対称な位置にはガイド軸部材22が設けられ、レンズ保持部10に設けられた軸受部14、15に挿通されてレンズ保持部10が図2(A)においては、上下方向に移動できるようになっている。なお、ガイド軸部材22は、設置位置がこの位置に限られないことはもちろんである。
In the
そのためピエゾ素子12を前記したようにして駆動すると、このレンズ保持部10が駆動されるわけであるが、このレンズ保持部10の移動量は、カメラモジュール20の筐体23に設けられた基板27に実装された移動量検出部によって検出される。
Therefore, when the
この移動量検出部は、この図2(B)における移動量検出部を拡大して示した図1の断面図から明らかなように、レンズ保持部側スケール部材(可動側スケール部材)1、カメラモジュール本体側スケール部材(固定側スケール部材)2からなる一対のモアレ縞生成用スケール部材と、基板27に実装され、図5(A)に43と44とで示したような発光素子51と受光素子52とを有し(発光素子51と受光素子52との位置関係は逆でも良い)、この一対のモアレ縞生成用スケール部材を挟むようにしてカメラモジュール筐体23に設けられたフォトインタラブタ5とからなっている。なお、レンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2には、前記図5(B)に示したように微細なピッチで透過部と非透過部とが格子状に交互に形成され、フォトインタラブタ5は発光素子51と受光素子52とによって、このレンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2で生成されるモアレ縞の濃淡を検出できるようになっている。
As is apparent from the cross-sectional view of FIG. 1 showing the movement amount detection unit in FIG. 2B in an enlarged manner, the movement amount detection unit includes a lens holding unit side scale member (movable side scale member) 1 and a camera. a module body scale member (fixed side scale member) pair of the moire fringes generated for the scale member consisting of 2, is mounted on the
このレンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2とを有する検出部は、前記したようにレンズ保持部側スケール部材1を貼り付けたレンズ保持部10が駆動側軸部材21とガイド軸部材22により、図2(A)、または図3における図上上下に移動するようになっているため、駆動側軸部材21とガイド軸部材22、及びレンズ保持部10の軸受部14、15の製作公差などにより、レンズ保持部10に或る程度の倒れが生じる可能性がある。
In the detection unit having the lens holding unit
すると、まず、レンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2の格子の角度差が変化する可能性があるわけで、実施形態のカメラモジュールでは、この問題を解決するため検出部を、レンズ保持部10の周縁で、駆動側軸部材21までの距離がガイド軸部材22までの距離より小である位置に設けるようにした。
Then, first, there is a possibility that the angle difference between the lattices of the lens holding unit
レンズ保持部10の倒れは、前記したモアレ縞を生成するためのレンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との角度差に影響を与える場合があるが、レンズ保持部10の倒れは通常駆動側軸部材21において一定となり、この倒れが一定の場合、その倒れ量も含めてモアレ縞ピッチを測定することで、レンズ保持部の移動量を常に高精度に検出することが可能となる。
The tilting of the
すなわち検出部をレンズ保持部10の周縁で、駆動側軸部材21までの距離がガイド軸部材22までの距離より小である位置に設けることで、例えレンズ保持部10に或る程度の倒れが生じても、検出部が駆動側軸部材21近くにあるから前記したモアレ縞を生成するためのレンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との角度差は、倒れを含む一定の値となり、それによってモアレ縞ピッチを測定すれば、レンズ保持部10の移動量を常に高精度に検出することが可能となる。
That is, the
また、レンズ保持部10に倒れがあると、レンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との間隔が、レンズ保持部10の位置によって異なってしまう可能性があるが、これに対しては、カメラモジュール本体側スケール部材2を収容した周辺をレンズ保持部側スケール部材1の方に31、32のように突出させ、レンズ保持部側スケール部材1が当接できるようにして、レンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2とが常時所定間隔となるようにした間隔設定手段たる当接部3を設けた。また、レンズ保持部側スケール部材1を柔軟性に富む樹脂フィルム等で形成し、レンズ保持部10に設けられた貼り付け面4に、レンズ保持部側スケール部材1が当接部31、32側にしなるように貼り付けて解決するようにした。
If the
すなわちレンズ保持部側スケール部材1は、このしなりによってレンズ保持部10が倒れても常時当接部31、32に当接するから、常に一定間隔でカメラモジュール本体側スケール部材2と対面することとなり、間隔が一定に保たれてモアレ縞のピッチが狂うということがなく、高精度な移動量検出が可能となる。
That is, since the lens holding unit
なお、検出部は、レンズ光軸に対して直交する半径方向に添う面に設置することで、レンズ保持部10に倒れが有っても、レンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との角度差は、倒れを含む一定の値となるから、前記したレンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との角度差に対する影響が小さくなり、また、検出部を前記駆動側軸部材21と光軸の両者に交差する面に設置することで、より正確なレンズ保持部の移動量検出が可能となる。
In addition, even if the
また、レンズ保持部側スケール部材1は、フッ素コート若しくはシリコンコートした好ましくはPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルムで低摩擦係数とすれば、レンズ保持部側スケール部材1が間隔設定手段に当接しても削れなどが生じることが少なくなる。さらに、レンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2のうちの、少なくともレンズ保持部側スケール部材1を、ポリイミド樹脂フィルム、若しくはMo3O3、Nb2O5、U3O8、PbTiO3、SrZrO3、SiO2、TiO2を微量添加したSiO2コージェライトからなる群から選ばれるいずれかの材料を含む低膨張率樹脂フィルムとすることで、例え高熱にさらされるような場所でカメラモジュール20を使用しても、正確なレンズ保持部の移動量検出が可能となる。
Further, if the lens holding unit
また、レンズ保持部側スケール部材1は、少なくともカメラ本体側スケール部材2に対向する位置に図5の可動側スケール部材41と同様のものが存在すれば良いため、透過性の弾性体(フィルム等)上のカメラ本体側スケール部材2に対向する位置にのみレンズ保持部側スケール部材1を貼付しても良く、或いは、弾性体の先端にレンズ保持部側スケール部材1が連続するように貼付しても良い。
Further, since the lens holding unit
図4はこのように構成されたカメラモジュール20を組み込んだ携帯端末の一例である。この図4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4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. 4 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20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20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20は、図2(A)、図3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20における固定レンズ保持部26に保持されたレンズ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20の高さに規制されている。
The
このように、レンズ保持部10に駆動側軸部材21とガイド軸部材22とを挿通して、カメラモジュールとそのカメラモジュールを備えた携帯端末とを構成し、レンズ保持部10の移動量をモアレ縞を用いた検出部で検出することで、高精度な移動量検出が可能となると共に、カメラモジュールと携帯端末を小型に構成することができる。また、このようにモアレ縞を使ったときに問題となるレンズ保持部10の倒れに起因する、レンズ保持部側スケール部材1、カメラモジュール本体側スケール部材2の格子の角度差が変化する問題は、検出部を、レンズ保持部周縁で、駆動側軸部材までの距離がガイド軸部材までの距離より小である位置に設けることで、検出部が生成するモアレ縞のピッチに与える影響を最小に押さえることができ、レンズ保持部10の移動量を常に高精度に検出することが可能となる。
In this way, the driving
また、レンズ保持部10の倒れによってレンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との間隔が、レンズ保持部10の位置によって異なってしまう可能性がある問題については、カメラモジュール本体側スケール部材2の収容部に間隔設定手段たる当接部3を設け、また、レンズ保持部側スケール部材1を柔軟性に富む樹脂フィルム等で形成して当接部3に常時当接するよう、レンズ保持部10の貼り付け面4にレンズ保持部側スケール部材1をしなるように貼り付けることで解決し、常時レンズ保持部側スケール部材1とカメラモジュール本体側スケール部材2との間隔を一定として、レンズ保持部10の移動量が常に高精度に検出できるようにしたから、レンズ保持部10の移動量を常に高精度に検出することが可能となる。
Regarding the problem that the distance between the lens holding unit
本発明によれば、小型に構成したカメラモジュールにおいてオートフォーカス(AF)機能や焦点距離の変化(ズーム)機能を正確に動作させることができ、携帯端末などに用いて好適なカメラモジュールを提供することができる。 According to the present invention, an autofocus (AF) function or a focal length change (zoom) function can be accurately operated in a compact camera module, and a camera module suitable for use in a portable terminal or the like is provided. be able to.
1 レンズ保持部側スケール部材(可動側スケール部材)
2 カメラモジュール本体側スケール部材(固定側スケール部材)
3、31、32 当接部
4 貼り付け面
5 フォトインタラブタ
51 発光素子
52 受光素子
10 レンズ保持部
11 レンズ
12 ピエゾ素子
121 作動部
13 バネ
14、15 軸受部
20 カメラモジュール
21 駆動側軸部材
22 ガイド軸部材
23 カメラモジュール筐体
24 被写体側レンズ
25 基台
26 固定レンズ保持部
27 基板
1 Lens holding part side scale member (movable side scale member)
2 Camera module body side scale member (fixed side scale member)
3, 3 1 , 3 2 abutting
Claims (7)
前記レンズ保持部の光軸方向移動量を検出する検出部を有し、該検出部は前記レンズ保持部周縁に設けられて該検出部から前記駆動側軸部材までの距離が、前記検出部からガイド軸部材までの距離より小である位置に設けられ、前記レンズ保持部の光軸方向移動量をモアレ縞により検出することを特徴とするカメラモジュール。 In a camera module having at least one optical lens and having a lens holding portion configured to be movable in the optical axis direction through the drive side shaft member and the guide shaft member.
A detection unit configured to detect an amount of movement of the lens holding unit in the optical axis direction, the detection unit being provided at a periphery of the lens holding unit, and a distance from the detection unit to the driving side shaft member from the detection unit; A camera module, which is provided at a position smaller than a distance to a guide shaft member and detects the amount of movement of the lens holding portion in the optical axis direction by moire fringes.
前記レンズ保持部側とカメラモジュール本体側とに対向配置した一対のモアレ縞生成用スケール部材と、前記カメラモジュール本体側に設けられ、前記一対のモアレ縞生成用スケール部材間の間隔設定手段とを有して前記レンズ保持部の光軸方向移動量をモアレ縞により検出する検出部が設けられていることを特徴とするカメラモジュール。 In a camera module having at least one optical lens and having a lens holding portion configured to be movable in the optical axis direction through the drive side shaft member and the guide shaft member.
A pair of moire fringe generating scale members disposed opposite to the lens holding unit side and the camera module main body side; and a distance setting means provided between the camera module main body side and the pair of moire fringe generating scale members. A camera module comprising: a detection unit that detects a movement amount of the lens holding unit in the optical axis direction by moire fringes.
前記レンズ保持部の光軸方向移動量を検出する検出部とを有し、
該検出部は、前記レンズ保持部周縁に設けられて前記レンズ保持部側とカメラモジュール本体側とに対向配置した一対のモアレ縞生成用スケール部材と、該モアレ縞生成用スケール部材が生成するモアレ縞の検出手段とで構成されて、前記検出部から前記駆動側軸部材までの距離が、前記検出部からガイド軸部材までの距離より小である位置に設けられ、
前記カメラモジュール本体側スケール部材は、その収容部周辺の少なくとも一部が、レンズ保持部側スケール部材との設定間隔だけ突出してレンズ保持部側スケール部材を当接させる当接部とが設けられた収容部に収容され、
前記レンズ保持部側スケール部材は柔軟性に富む樹脂フィルムで形成されて、前記カメラモジュール本体側に設けられた当接部に当接するよう前記レンズ保持部に取り付けられ、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、前記表示部材、前記バッテリー及び前記通信部を収納した筐体と、を含むことを特徴とする携帯端末。 A lens holding unit configured to be movable in the optical axis direction by inserting a driving side shaft member and a guide shaft member provided in the camera module body with at least one optical lens;
A detection unit that detects the amount of movement of the lens holding unit in the optical axis direction,
The detection unit includes a pair of moire fringe generation scale members provided on the periphery of the lens holding unit and arranged to face the lens holding unit side and the camera module main body side, and a moire pattern generated by the moire fringe generation scale member. It is configured with a fringe detection means, and a distance from the detection unit to the drive side shaft member is provided at a position smaller than a distance from the detection unit to the guide shaft member,
The camera module main body side scale member is provided with an abutting portion for projecting at a set interval from the lens holding portion side scale member so that the lens holding portion side scale member abuts at least a part around the housing portion. Contained in the containment unit,
The lens holding part-side scale member is formed of a flexible resin film, and is attached to the lens holding part so as to come into contact with the contact part provided on the camera module main body side.
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
A portable terminal comprising: the camera module, the display member, the battery, and a housing that houses the communication unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005250370A JP2007065220A (en) | 2005-08-30 | 2005-08-30 | Camera module and mobile terminal provided with the same |
Applications Claiming Priority (1)
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