JP2007271821A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子を用いたレンズ駆動装置を用いたカメラモジュールであって、カメラモジュールの小型化を達成することができるカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】カメラモジュール１は、カメラモジュール１の光学系を構成するレンズユニット２と、レンズユニット２を支持すると共にレンズユニット２の光軸方向に沿って移動可能な移動部材３と、移動部材３と摩擦結合されている振動部材４と、振動部材４の一端である外側フランジ底面４ａに固定されている圧電素子５とを有しており、振動部材４は圧電素子５との固定部分である外側フランジ底面４ａ及び圧電素子５の上面５１から圧電素子５側へ延在していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュールに関する。

比較的小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュールにおいて、オートフォーカスやズームを目的として、レンズユニットを収容しているレンズホルダを光軸方向に可動させるためにＳＩＤＭ（Smooth Impact Drive Mechanism）駆動装置を用いたカメラレンズ駆動装置が知られている。

特許文献１は図４に示すようなＳＩＤＭ駆動装置１００を開示している。このＳＩＤＭ駆動装置１００は、支持台１０１と、その一端が支持台１０１に支持されていると共に多数の圧電板を積層して構成されている円筒状の圧電素子１０２と、圧電素子１０２の他端に固定されている棒状の振動部材１０３と、振動部材１０３に摩擦結合されている摩擦結合部材１０４と、摩擦結合部材１０４に固定されているレンズ枠１０５を有している。

圧電素子１０２にパルス電圧が連続的に印加されると圧電素子１０２が伸縮振動し、これに伴い振動部材１０３がその長手方向に振動する。圧電素子１０２の振動は、パルス電圧の緩やかな立ち上がり部分に対応した比較的緩やかな伸長と、パルス電圧の急激な立下り部分に対応した比較的急峻な縮短とを繰り返す。このような圧電素子１０２の振動により、振動部材１０３が長手方向の一方向に比較的緩やかに移動し、その後長手方向の逆方向に急激に戻るという移動を繰り返す。この振動部材１０３に摩擦結合されている摩擦結合部材１０４は、振動部材１０３の緩やかな移動と共に移動し、その逆方向に急激に戻る移動の際には振動部材１０３の移動に対応せずに略移動しないため、摩擦結合部材１０４は振動部材１０３の長手方向の上記一方向へ移動してゆく。この摩擦結合部材１０４の移動によりレンズ枠１０５が移動する。

特開2002-119074

上記のＳＩＤＭ駆動装置を用いたカメラレンズ駆動装置では、圧電素子１０２と棒状の振動部材１０３が一方向に連続して配設されているため、当該カメラレンズ駆動装置を用いたカメラモジュールは、レンズユニットの光軸方向におけるサイズが大きくなってしまうという問題点がある。

さらに、円筒状の圧電素子１０２や棒状の振動部材１０３がレンズ枠１０５の側方に張り出すように配設されることになるため、当該カメラレンズ駆動装置を用いたカメラモジュールは、レンズユニットの光軸方向に対して垂直方向におけるサイズまでも大きくなってしまうという問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑み、圧電素子を用いたレンズ駆動装置を用いたカメラモジュールであって、カメラモジュールの小型化を達成することができるカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明に係るカメラモジュールは、カメラモジュールの光学系を構成するレンズユニットと、前記レンズユニットを支持すると共に前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能な移動部材と、前記移動部材と摩擦結合されている振動部材と、前記振動部材の一端に固定されている圧電素子とを有しているカメラモジュールにおいて、前記振動部材は前記圧電素子との固定部分から前記圧電素子側へ延在していることを特徴とする。

さらに本発明に係るカメラモジュールは、前記移動部材、前記振動部材、及び前記圧電素子が円筒状部材であり、前記移動部材、前記振動部材、前記圧電素子の順に内側から外側へ同軸に配設されていることが好ましい。

さらに本発明に係るカメラモジュールは、前記振動部材がフランジ部を有し、前記圧電素子は前記フランジ部に固定されていることが好ましい。

さらに本発明に係るカメラモジュールは、前記移動部材が円筒状周壁に形成されているスリットを有し、前記移動部材の円筒状周壁が拡張可能に構成されていることが好ましい。

さらに本発明に係るカメラモジュールは、前記移動部材が前記レンズを支持するバレルと前記バレルを支持するホルダとを有し、前記スリットは前記ホルダに形成されていることが好ましい。

さらに本発明に係るカメラモジュールは、前記移動部材と前記振動部材とが一組のストッパ手段を有し、前記ストッパ手段によって前記振動部材に対する前記移動部材の移動範囲が規制されていることが好ましい。

請求項１記載の発明に係るカメラモジュールは、振動部材が圧電素子との固定部分から圧電素子側へ延在している。従って、振動部材の延在範囲と圧電素子の延在範囲がオーバーラップすることになる。このように振動部材と圧電素子とが一方向に連続して配設されていないため、レンズユニットの光軸方向におけるカメラモジュールのサイズを小型化することができる。

請求項２記載の発明に係るカメラモジュールは、移動部材、振動部材、及び圧電素子が円筒状部材であり、移動部材、振動部材、圧電素子の順に内側から外側へ同軸に配設されているため、カメラモジュールの側方に振動部材や圧電素子を張り出すように配設する必要が無い。従って、レンズユニットの光軸方向に対して垂直方向におけるサイズを小型化することができる。また、移動部材、振動部材、及び圧電素子を円筒状部材にすることにより、圧電素子により発生した振動が振動部材の全周に渡りむらなく伝播してゆくため、移動部材の円滑な移動を実現することができる。

請求項３記載の発明に係るカメラモジュールは、振動部材はフランジ部を有し、圧電素子はフランジ部に固定されているため、圧電素子により発生した振動が当該フランジ部により効率的に振動部材の全体に伝播することができる。従って、圧電素子へ印加する電圧値を低電圧化を図ることができ、カメラモジュールの省電力を達成することができる。

請求項４記載の発明に係るカメラモジュールは、移動部材が円筒状周壁に形成されているスリットを有し、移動部材の円筒状周壁が拡張可能に構成されているため、移動部材と振動部材とを確実に摩擦結合することができる。また、移動部材と振動部材との摩擦結合を実現するために独立した部材を必要としないため、カメラモジュールの製造コストの低廉化を図ることができる。

請求項５記載の発明に係るカメラモジュールは、移動部材がレンズを支持するバレルとバレルを支持するホルダとを有し、スリットはホルダに形成されている。このように移動部材をバレルとホルダとから構成することにより、ホルダの周壁を薄く形成することができ、移動部材の弾性を容易に確保することができる。

請求項６記載の発明に係るカメラモジュールは、移動部材と振動部材とが一組のストッパ手段を有し、ストッパ手段によって振動部材に対する移動部材の移動範囲が規制されている。このため移動部材の移動範囲を独立した部材により規制する必要が無く、部品点数の減少によるカメラモジュールの製造コストの低廉化を図ることができる

以下、本発明に係る実施形態のカメラモジュール１について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施形態のカメラモジュール１の断面説明図である。なお、本明細書において用いられている上及び下という文言は、カメラモジュール１のレンズ開口１１（図１参照）が形成されている方向を上、また、基板８が配設されている方向を下としている。

カメラモジュール１は、カメラモジュール１の光学系を構成するレンズユニット２と、レンズユニット２を支持すると共にレンズユニット２の光軸方向に沿って移動可能な移動部材３と、移動部材３と摩擦結合されている振動部材４と、振動部材４の一端である外側フランジ底面４ａに固定されている圧電素子５とを有しており、振動部材４は圧電素子５との固定部分である外側フランジ底面４ａ及び圧電素子５の上面５１から圧電素子５側へ延在していることを特徴とする。上記移動部材３、振動部材４、及び圧電素子５はＳＩＤＭ駆動装置を構成している。またカメラモジュール１は、圧電素子５の底面５２を支持している固定リング６と、固定リング６を支持しているベース７と、ベース７の下方に固定されている基板８と、基板８の上面に搭載されている撮像素子９とを有する。

レンズユニット２はカメラモジュール１の光学系を構成しており、カメラモジュール１に求められる光学性能に応じて一以上のレンズ群から構成されている。このレンズユニット２は後述する移動部材３のバレル３１の中央空間内に支持されている。なお、レンズユニット２の具体的構成は図１及び図２において図示されていない。

移動部材３はバレル３１とホルダ３２とから構成されている。バレル３１は合成樹脂製の円筒状部材であり、その中央空間内にレンズユニット２を支持している。ホルダ３２は硬質の合成樹脂製又は金属製の円筒状部材であり、バレル３１の外側に配設されている。バレル３１の外周壁とホルダ３２の内周壁にはそれぞれ螺子山が形成されており、これら螺子山が螺合されることによりバレル３１とホルダ３２とが結合される。また、ホルダ３２の外周壁３２ａは後述する振動部材４の内周壁４ｂと摩擦結合されている。

ホルダ３２は、図３に示すように、その円筒状周壁に形成されたスリット３２ｂを有している。このスリット３２ｂによりホルダ３２の円筒状周壁が拡張可能に構成されている。後述するように、ホルダ３２はスリット３２ｂのスリットの間隔が押し縮められた状態を維持しつつ振動部材４の内部空間に挿入される。そして、振動部材４の内部空間に挿入されたホルダ３２は、その復元力により拡張し、ホルダ３２の外周壁３２ａが振動部材４の内周壁４ｂに押し付けられるように摩擦結合することになる。このようにホルダ３２にスリット３２ｂを形成することにより、ホルダ３２の外周壁３２ａの全周面と振動部材４の内周壁４ｂの全周面とが確実に摩擦結合することができ、またホルダ３２と振動部材４との摩擦結合を実現するために独立した部材を必要としないため、カメラモジュール１の製造コストの低廉化を図ることができる。

ホルダ３２は、図１及び図２に示すように、その上部にストッパ面３２ｃを有している。このストッパ面３２ｃは、後述する振動部材４の内側フランジ底面４ｃと一組のストッパ手段を構成し、この内側フランジ底面４ｃと当接することにより移動部材３の上方への移動範囲を規制する。

振動部材４は、硬質の合成樹脂製又は金属製の円筒状部材であり、円筒部４１と、この円筒部４１の上部において円筒部４１の外側と内側の両方向に張り出したフランジ部４２とを有している。フランジ部４２の外側フランジ底面４ａには、圧電素子５の上面５１が固定されている。また、フランジ部４２の内側フランジ底面４ｃはホルダ３２のストッパ面３２ｃと一組のストッパ手段を構成し、振動部材４に対する移動部材３の上方へ移動範囲を規制する。

圧電素子５は、リング状の多数の圧電板をカメラモジュール１の上下方向に沿って積層して構成されている円筒状の圧電部材である。この圧電素子５はその底面５２が固定リング６の上面に固定されており、一方その上面５１が振動部材４の外側フランジ底面４ａに固定されている。圧電素子５にパルス電圧が連続的に印加されると、圧電素子５はカメラモジュール１の上下方向に沿って伸長及び縮短を繰り返す振動を発生する。

固定リング６は圧電素子５の下方に配設されているリング状の部材であり、この固定リング６はベース７に支持されている。ベース７はその下方において基板８を支持すると共に、その中央部において赤外線カットフィルタ７１を支持している。基板８の上面にはＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサである撮像素子９が搭載されている。

以下、本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態のカメラモジュール１では、振動部材４が圧電素子５との固定部分である外側フランジ底面４ａ及び圧電素子５の上面５１から圧電素子５側へ延在している。このため、圧電素子５にパルス電圧が連続して印加されると圧電素子５が振動し、その振動は振動部材４へ伝播してゆく。即ち、圧電素子５の振動方向が図１に示す矢印Ａの方向である場合には、この振動が振動部材４に伝播すると図１に示す矢印Ｂの方向の振動となる。

圧電素子５の振動は、パルス電圧の緩やかな立ち上がり部分に対応した比較的緩やかな伸長と、パルス電圧の急激な立下り部分に対応した比較的急峻な縮短とを繰り返す。このような圧電素子５振動により、振動部材４が上記矢印Ｂ方向に比較的緩やかに移動し、その後Ｂ方向とは逆方向に急激に戻るという移動を繰り返す。この振動部材４に摩擦結合されている移動部材３は、振動部材４の緩やかな移動と共に移動し、その逆方向に急激に戻る移動の際には振動部材４の移動に対応せずに略移動しないため、移動部材３は振動部材４の上記Ｂ方向へと移動してゆく。図２は、このような圧電素子５及び振動部材４の振動により移動部材３が移動した状態を示している。

このように振動部材４が圧電素子５との固定部分から圧電素子５側に延在しているため、振動部材４の延在範囲と圧電素子５の延在範囲がオーバーラップすることになる。従って、振動部材４と圧電素子５とが一方向に連続して配設されていないため、レンズユニット２の光軸方向におけるカメラモジュール１のサイズを小型化することができる。

さらに、移動部材３、振動部材４、及び圧電素子５は円筒状部材であり、移動部材３、振動部材４、圧電素子５の順に内側から外側へ同軸に配設されているため、カメラモジュール１の側方に振動部材や圧電素子を張り出すように配設する必要が無い。従って、レンズユニット２の光軸方向に対して垂直方向におけるカメラモジュール１のサイズを小型化することができる。また、移動部材３、振動部材４、及び圧電素子５を円筒状部材にすることにより、圧電素子５により発生した振動が振動部材４の全周に渡りむらなく伝播してゆくため、移動部材３の円滑な移動を実現することができる。

さらに、振動部材４はフランジ部４２を有し、圧電素子５はフランジ部４２に固定されているため、圧電素子５により発生した振動が当該フランジ部４２により効率的に振動部材４の全体に伝播することができる。従って、圧電素子５へ印加する電圧値を低電圧化を図ることができ、カメラモジュール１の省電力を達成することができる。

さらに、移動部材３は円筒状周壁に形成されているスリット３２ｂを有し、移動部材３の円筒状周壁が拡張可能に構成されているため、移動部材３と振動部材４とを確実に摩擦結合することができる。また、移動部材３と振動部材４との摩擦結合を実現するために独立した部材を必要としないため、カメラモジュール１の製造コストの低廉化を図ることができる。

さらに、移動部材３はレンズユニット２を支持するバレル３１とバレル３１を支持するホルダ３２とを有し、スリット３２ｂはバレル３１に形成されている。このように移動部材３をバレル３１とホルダ３２とから構成することにより、ホルダ３２の周壁を薄く形成することができ、移動部材３の弾性を容易に確保することができる。

さらに、移動部材３と振動部材４とは一組のストッパ手段であるフランジ部４２の内側フランジ底面４ｃとホルダ３２のストッパ面３２ｃとを有し、ストッパ手段によって振動部材４に対する移動部材３の移動範囲が規制されている。このため移動部材３の移動範囲を独立した部材により規制する必要が無く、部品点数の減少によるカメラモジュール１の製造コストの低廉化を図ることができる。

本実施形態のカメラモジュール１の構成は主にオートフォーカス機構に適用することができるが、その他、ズーム機構や通常撮影状態及びマクロ撮影状態への切替等、レンズ駆動機構の全ての用途に適用することができる。

以上、本発明について好ましい実施の形態を例を挙げて説明してきたが、本発明は上述した実施の形態に限定されないのは勿論である。

本発明に係る実施形態のカメラモジュール１の断面説明図である。 図１に示すカメラモジュール１の断面説明図であり、移動部材３が下方に変位した状態が示されている。 図１に示すカメラモジュール１の移動部材３、振動部材４、圧電素子５、及び固定リング６を示す分解斜視図である。 公知のカメラモジュール用ＳＩＤＭ駆動装置１００を示す斜視図である。

符号の説明

１ カメラモジュール
１１ レンズ開口
２ レンズユニット
３ 移動部材
３１ バレル
３２ ホルダ
３２ａ 外周壁
３２ｂ スリット
３２ｃ ストッパ面
４ 振動部材
４ａ 外側フランジ底面
４ｂ 内周壁
４ｃ 内側フランジ底面
４１ 円筒部
４２ フランジ部
５ 圧電素子
５１ 上面
５２ 底面
６ 固定リング
７ ベース
７１ 赤外線カットフィルタ
８ 基板
９ 撮像素子
１００ ＳＩＤＭ駆動装置
１０１ 支持台
１０２ 圧電素子
１０３ 振動部材
１０４ 摩擦結合部材
１０５ レンズ枠

Claims (6)

1. カメラモジュールの光学系を構成するレンズユニットと、
   前記レンズユニットを支持すると共に前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能な移動部材と、
   前記移動部材と摩擦結合されている振動部材と、
   前記振動部材の一端に固定されている圧電素子とを有しているカメラモジュールにおいて、
   前記振動部材は前記圧電素子との固定部分から前記圧電素子側へ延在していることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記移動部材、前記振動部材、及び前記圧電素子は円筒状部材であり、前記移動部材、前記振動部材、前記圧電素子の順に内側から外側へ同軸に配設されていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記振動部材はフランジ部を有し、前記圧電素子は前記フランジ部に固定されていることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
4. 前記移動部材は円筒状周壁に形成されているスリットを有し、前記移動部材の円筒状周壁が拡張可能に構成されていることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュール。
5. 前記移動部材は前記レンズを支持するバレルと前記バレルを支持するホルダとを有し、前記スリットは前記ホルダに形成されていることを特徴とする請求項４記載のカメラモジュール。
6. 前記移動部材と前記振動部材とは一組のストッパ手段を有し、前記ストッパ手段によって前記振動部材に対する前記移動部材の移動範囲が規制されている請求項２記載のカメラモジュール。
   

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