JP2007310166A - Camera module and portable terminal equipped therewith - 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、小型軽量で光軸方向の投影面積を小さく構成し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 mobile terminal including the camera module, and more particularly to a camera module configured to be small and light and having a small projection area in the optical axis direction 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やCMOS等)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、軽量化等によって、必然的にカメラモジュールも小型化、軽量化に加え、光軸方向の投影面積を小さくすることなどが望まれている。 Camera modules used in portable terminals such as recent mobile phones are equipped with high-speed, high-precision autofocus (similar to normal electronic cameras (digital cameras)) as the image sensor (CCD, CMOS, etc.) increases. AF) function and focal length change (zoom) function are required, and in addition to miniaturization and weight reduction of the mobile terminal itself, in addition to miniaturization and weight reduction, the projection area in the optical axis direction is inevitably reduced. It is desired to make it smaller.
このような小型化したカメラモジュールに関する先行技術としては、本件出願人の出願になる特許文献1がある。この特許文献1に示されたカメラモジュールは、被写体側に設けられた固定レンズ群と、光軸方向に移動可能とした焦点距離変化用とフォーカス用の2つのレンズ群と、この2つのレンズ群を光軸方向に移動させるための単一のカム、及びこのカムを駆動するためのモータとで構成されている。
As a prior art regarding such a miniaturized camera module, there is
そしてカムとモータとは、それぞれの回転軸と駆動軸とが光学レンズ群の光軸と平行となるよう光学レンズ群と並列に配され、さらにカムには、焦点距離変化用レンズ群を変倍のために一定距離移動させた後、それ以上回転させても焦点距離変化用レンズ群を光軸方向に移動させないようにしたフォーカス用領域が設けられて、フォーカス用のレンズ群がそのフォーカス用領域で光軸方向に移動することでピントを合わせられるようになっており、テレとワイドの2種類の焦点距離切り替えとオートフォーカスとが可能となっている。 The cam and motor are arranged in parallel with the optical lens group so that the respective rotation axes and drive shafts are parallel to the optical axis of the optical lens group. Further, the focal length changing lens group is scaled on the cam. A focus area is provided so that the focal length changing lens group is not moved in the direction of the optical axis even if it is further rotated after being moved for a certain distance. By moving in the direction of the optical axis, the camera can be brought into focus, and two types of focal length switching of tele and wide and auto focus are possible.
しかしながら、現在の一般的なデジタルカメラは、焦点距離は連続的に変化(ズーム)させることが普通であり、携帯端末に搭載するカメラモジュールも、こういった焦点距離を連続的に変化(ズーム)させながらピントのあった画像が得られるようにすることが望まれている。そのためには焦点距離変化用のレンズ群の連続的な移動機構と、この焦点距離変化用レンズ群の移動とは独立し、焦点合わせ用のレンズ群を連続的に移動させて、どのような焦点距離においてもピントが合わせられるようにしたピント合わせ用の機構が必要となる。 However, the current general digital cameras usually change the focal length continuously (zoom), and the camera module mounted on the mobile terminal also changes the focal length continuously (zoom). It is desired that a focused image can be obtained while maintaining the image quality. For that purpose, the continuous movement mechanism of the focal length changing lens group and the movement of the focal length changing lens group are independent of the focal length changing lens group. A focusing mechanism that can focus even at a distance is required.
このように焦点距離変化用のレンズ群の移動機構と、ピント合わせ用レンズ群の移動機構とを別々に設けたカメラとしては、例えば本件出願人の出願になる特許文献2がある。この特許文献2に示されたカメラでは、光学系の側部空間にズームレンズ移動用カムとリードスクリューとを配し、かつ、これらカムとリードスクリューを駆動する2つのモータをカムの軸方向両端側に配している。
As a camera in which the moving mechanism for the focal length changing lens group and the moving mechanism for the focusing lens group are separately provided as described above, for example, there is
しかしながら、特許文献1に示されたカメラモジュールは、前記したようにテレとワイドの2種類の焦点距離切り替えが行えるだけであり、連続的な焦点距離変化は実現できない。また、光学レンズ群とカム及びモータとが並列に配されているため、必然的に光軸方向の投影面積が大きくなる。
However, as described above, the camera module disclosed in
一方、特許文献2に示されたカメラは、いわゆるコンパクトデジカメと称される小型デジカメであって、携帯端末等に組み込める大きさではない。しかも、この特許文献2に示された機構を例えそのまま小型化したとしても、光学系側部に配されたカムは或る程度の直径が必要であり、さらにリードスクリューが光学系側部に配されていると共に、それぞれのレンズ移動機構を駆動するモータも光学系側部に配されているから、光学系とその駆動機構を含めた光軸方向の投影面積が大きくなってしまう。
On the other hand, the camera shown in
すなわち、携帯電話などの携帯端末に使うカメラモジュールは、レンズ群を光軸方向に移動させるカムやそのカムを駆動するモータ、そしてモータからの駆動力をカムに伝えるギヤやレンズ群を収容したレンズ枠をガイドする軸、シャッタや絞りなどを、どのような大きさでどのように配置して構成するかが重要となる。 That is, a camera module used for a portable terminal such as a mobile phone includes a cam that moves a lens group in the optical axis direction, a motor that drives the cam, and a lens that contains a gear and a lens group that transmits the driving force from the motor to the cam. What is important is how to arrange and configure the shaft for guiding the frame, the shutter, the aperture, and the like.
そのため本発明においては、連続的なズーミングを可能としたズーム機能とオートフォーカス(AF)機能を有し、小型、軽量で、かつ、光軸方向の投影面積を小さく構成し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, in the present invention, a camera module having a zoom function and an autofocus (AF) function that enable continuous zooming, a small size, a light weight, and a small projected area in the optical axis direction, and the camera module thereof It is a problem to provide a mobile terminal equipped with the above.
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、
オートフォーカス用光学レンズ群とズーム用光学レンズ群とがそれぞれに対応して設けられた駆動源で光軸方向に駆動され、被写体像を撮像素子に結像させるカメラモジュールにおいて、
前記駆動源は前記撮像素子に対して前記光学レンズ群の逆側に配置され、前記ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源は、その駆動軸が光軸に対して垂直方向となるよう設けられて駆動力伝達機構を介し、前記ズーム用光学レンズ群を駆動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 is:
In a camera module in which an autofocus optical lens group and a zoom optical lens group are driven in the optical axis direction by drive sources provided in correspondence with each other, and a subject image is formed on an image sensor.
The drive source is disposed on the opposite side of the optical lens group with respect to the imaging device, and the drive source for driving the zoom optical lens group is provided such that the drive axis is perpendicular to the optical axis. The zoom optical lens group is driven through a driving force transmission mechanism.
また、このカメラモジュールを用いた携帯端末は、
オートフォーカス用光学レンズ群とズーム用光学レンズ群とがそれぞれに対応して設けられた駆動源で光軸方向に駆動されて被写体像を撮像素子に結像させ、前記駆動源は前記撮像素子に対して前記光学レンズ群の逆側に配置され、前記ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源は、その駆動軸が光軸に対して垂直方向となるよう設けられて駆動力伝達機構を介し、前記ズーム用光学レンズ群を駆動するカメラモジュールと、
前記カメラモジュールが装着されたケース体と、
前記ケース体に設けられ、前記カメラモジュールの前記レンズ駆動機構を操作する操作部とを有することを特徴とする。
In addition, portable terminals using this camera module are
An autofocus optical lens group and a zoom optical lens group are driven in the optical axis direction by drive sources provided correspondingly to form an object image on the image sensor, and the drive source is applied to the image sensor. On the other hand, the drive source that is disposed on the opposite side of the optical lens group and drives the zoom optical lens group is provided so that its drive axis is in a direction perpendicular to the optical axis, via a drive force transmission mechanism, A camera module for driving the optical lens group for zooming;
A case body mounted with the camera module;
And an operation unit that is provided in the case body and operates the lens driving mechanism of the camera module.
このように、駆動源を撮像素子に対して光学レンズ群の逆側に配置することで、駆動源を光学レンズ群の横に配した場合に比較し、カメラモジュールの光軸方向投影面積を小さくできる。また、ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源の駆動軸を光軸に対して垂直となる方向とすることで、例えばギアなどの駆動力伝達機構はカメラモジュールの側面に配置することが可能となり、ギアの存在によってカメラモジュールの光軸方向長さが更に長くなることを防ぐことができると共に、ズームレンズは複数のレンズ群を長い距離移動せねばならないことも多いが、そういった場合も減速ギア等を用いることで、充分な駆動力を得ることができる。 Thus, by arranging the drive source on the opposite side of the optical lens group with respect to the image sensor, the projected area of the camera module in the optical axis direction can be reduced as compared with the case where the drive source is arranged beside the optical lens group. it can. In addition, by setting the drive axis of the drive source that drives the optical lens group for zooming to a direction perpendicular to the optical axis, a drive force transmission mechanism such as a gear can be disposed on the side surface of the camera module. In addition to preventing the camera module from further increasing the length of the optical axis in the optical axis due to the presence of the gear, the zoom lens often has to move a plurality of lens groups for a long distance. By using this, a sufficient driving force can be obtained.
そして、前記ズーム用光学レンズ群は、前記カメラモジュール一端側に設けられたズーム用光軸方向駆動手段によって駆動され、前記ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源は前記カメラモジュールの前記一端側とは逆側の端に設けられて、前記ズーム用光軸方向駆動手段との間に減速ギア列が配されていることで、ズーム用光軸方向駆動手段とズーム用駆動源との間隔を充分取ることができ、その間に、前記した駆動力を大きくするための減速ギアを、ギア配列の自由度を確保した状態で設けることができる。 The zoom optical lens group is driven by a zoom optical axis direction driving means provided on one end side of the camera module, and a drive source for driving the zoom optical lens group is on the one end side of the camera module. Is provided at the opposite end, and a reduction gear train is arranged between the zoom optical axis direction driving means and the distance between the zoom optical axis direction driving means and the zoom drive source is sufficient. In the meantime, a reduction gear for increasing the driving force described above can be provided in a state in which the degree of freedom of the gear arrangement is ensured.
また、前記ズーム用光軸方向駆動手段は光軸に平行に設けられた平板カムを有し、該平板カムによって前記ズーム用光学レンズ群を構成する移動範囲の大きなレンズ群を光軸方向に移動させることで、ズーム用光学レンズ群は平板カムという非常に薄く構成できるカムで駆動されるから、円柱状カムを用いる場合に比較して光軸方向投影面積を小さく構成することができる。 The zoom optical axis direction drive means has a flat plate cam provided parallel to the optical axis, and the flat lens cam moves a lens group having a large moving range that constitutes the zoom optical lens group in the optical axis direction. By doing so, the zoom optical lens group is driven by a cam that can be made very thin, which is a flat plate cam, so that the projection area in the optical axis direction can be made smaller than when a cylindrical cam is used.
さらに、前記ズーム用光軸方向駆動手段は前記平板カムで駆動される偏心カムを有し、該偏心カムで前記ズーム用光学レンズ群を構成する移動範囲の小さなレンズ群を光軸方向に移動させることで、同様にズーム用光学レンズ群は、円柱状カムのように光軸方向投影面積を増大させるカムを用いず、偏心カムという非常に薄く構成できるもので駆動されるから、より、光軸方向投影面積を小さく構成できる。 Further, the zoom optical axis direction drive means has an eccentric cam driven by the flat plate cam, and the eccentric cam moves a lens group having a small moving range that constitutes the zoom optical lens group in the optical axis direction. Thus, similarly, the optical lens group for zooming is driven by a very thin configuration such as an eccentric cam without using a cam that increases the projected area in the optical axis direction, such as a cylindrical cam. The direction projection area can be reduced.
そして、前記ズーム用光学レンズ群における移動範囲の大きなレンズ群はその保持枠が前記平板カムに取り付けられ、前記移動範囲の小さいレンズ群の保持枠には、前記偏心カムで駆動される係合部が設けられていることで、それぞれのレンズ群を確実に光軸方向に移動させることができると共に、平板カムが移動範囲の大きなレンズ群の保持枠に取り付けられていることで平板カムの保持機構が不要となり、それだけカメラモジュールの光軸方向投影面積を小さく構成できる。 The lens group having a large moving range in the optical lens group for zooming has its holding frame attached to the flat plate cam, and the engaging frame driven by the eccentric cam is attached to the holding frame of the lens group having a small moving range. Since each lens group can be reliably moved in the optical axis direction, and the flat plate cam is attached to the holding frame of the lens group having a large moving range, the flat plate cam holding mechanism is provided. Therefore, the projection area in the optical axis direction of the camera module can be reduced accordingly.
また、前記光学レンズ群は光軸と平行に設けられたガイド軸により光軸方向に移動自在に支持され、前記移動範囲の大きなレンズ群は、少なくとも1本を他の光学レンズ群のガイド軸とは別軸とすることで、移動範囲の大きなレンズ群はその移動範囲を十分確保することができる。 The optical lens group is supported by a guide shaft provided in parallel with the optical axis so as to be movable in the optical axis direction. At least one lens group having a large moving range is used as a guide shaft of another optical lens group. By using a separate axis, a lens group having a large moving range can sufficiently secure the moving range.
さらに、前記オートフォーカス用光学レンズ群を駆動する駆動源は、その駆動軸が光軸と平行となるよう配置されて、前記オートフォーカス用光学レンズ群を保持する保持枠に螺合させたリードスクリューが設けられていることで、オートフォーカス用光学レンズ群の駆動機構も光軸方向投影面積を小さくすることに貢献し、また、前記オートフォーカス用駆動源は、前記ズーム用光軸方向駆動手段とズーム用駆動源との間でズーム用光軸方向駆動手段近くに設置したことで、オートフォーカス用光学レンズ群の駆動機構を光軸方向投影面積に影響を与えずに設けることが可能となる。 Furthermore, the drive source for driving the autofocus optical lens group is arranged so that the drive axis thereof is parallel to the optical axis, and is a lead screw screwed into a holding frame that holds the autofocus optical lens group The driving mechanism of the autofocus optical lens group also contributes to reducing the projection area in the optical axis direction, and the autofocus drive source includes the zoom optical axis direction drive means. By installing the zoom drive source near the zoom optical axis direction drive means, it is possible to provide a drive mechanism for the autofocus optical lens group without affecting the projection area in the optical axis direction.
そして、前記カメラモジュールが、携帯端末の前記ケース体を開閉させる機構部に設けられたり、前記ケース体の開閉機構側端部にケース体に対して回動可能に設けられることで、光軸方向投影面積を小さくすることにより光軸方向長さが長くなっても、携帯端末に収容することが可能となる。 Then, the camera module is provided in a mechanism unit that opens and closes the case body of the mobile terminal, or is provided at the opening / closing mechanism side end of the case body so as to be rotatable with respect to the case body. Even if the length in the optical axis direction is increased by reducing the projected area, it can be accommodated in the portable terminal.
本発明によれば、オートフォーカス(AF)機能や連続的な焦点距離変化機能(ズーム機能)を組み込んだ、小型で軽量、かつ、光軸方向の投影面積を小さく構成し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できる。 According to the present invention, a camera module that incorporates an autofocus (AF) function and a continuous focal length change function (zoom function), is small and lightweight, and has a small projection area in the optical axis direction, and the camera module. Can be provided.
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1の外装カバー11を透視して内部構造を示した斜視図で、平板カム51と偏心カム52を設けた側から見た図、図2は実施形態のカメラモジュール1における筐体を除いて光学系とその駆動部材の配置状態を示した6面図で、(A)は被写体側から見た上面図、(B)は偏心カム52側から見た側面図、(C)は正面図、(D)は偏心カム52の逆側から見た側面図、(E)は背面図、(F)は底面図、図3は実施形態のカメラモジュール1を構成する各レンズ保持枠及びシャッタと、それらの光軸方向移動をガイドするガイド軸31、32、33とを示した図であり、(A)は被写体側から見た斜視図、(B)は被写体側から見た上面図、(C)は第1、第2ガイド軸31、32方向から見た側面図、(D)は正面図、図4(A)は実施形態のカメラモジュール1の光学レンズ群の各々を構成するレンズと撮像素子252を示した断面図、(B)は光学レンズ群が広角(Wide)の状態となったときの位置関係を示した図、(C)は同じく光学レンズ群が望遠(Tele)の状態となったときの位置関係を示した図、図5は光学レンズ群を光軸方向に移動させる平板カム51と偏心カム52とピニオン523を示した図で、(A)は斜視図、(B)は側面図、(C)は正面図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure through the
図1は、実施形態のカメラモジュール1の外装カバー11を透視して内部構造を示した斜視図であり、このカメラモジュール1は、後記図4で詳細に説明するように、被写体側の第1光学レンズ群を収容した第1光学レンズ群ユニット21、第2光学レンズ群を収容した第2光学レンズ群ユニット23が光軸方向に移動することで、焦点距離の連続的な変化(ズーミング)を、第3光学レンズ群を収容した第3光学レンズ群ユニット24が光軸方向に移動することで、焦点合わせ(オートフォーカス)を行えるようになっている。
FIG. 1 is a perspective view showing the internal structure of the
そしてこれらのレンズ群により、撮像素子ユニット25に搭載された例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等を用いた撮像素子に被写体像が結像され、画像信号を得るようになっていて、撮影時は、第2光学レンズ群ユニット23と一体に設けたシャッタユニット22内のシャッタを切ることで、撮影者の望むタイミングの画像を信号としてメモリに送り出せるようになっている。
Then, by these lens groups, a subject image is formed on an image sensor using, for example, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) mounted on the
それぞれの光学レンズ群ユニット21、23、24やシャッタユニット22は、第1ガイド軸31、第2ガイド軸32、第3ガイド軸33に支持されて光軸方向に移動可能となっており、ズーミングを行うための第1光学レンズ群ユニット21、第2光学レンズ群ユニット23を駆動するためにズーム用モータ41が、オートフォーカスのための第3光学レンズ群ユニット24を駆動するためにオートフォーカス用モータ61が、それぞれ、撮像素子ユニット25に対して光学レンズ群の逆側に配置されている。そしてズーム用モータ41は、その駆動軸が光学レンズ群の光軸に対して垂直方向となるように設けられ、オートフォーカス用モータ61は、その駆動軸が光学レンズ群の光軸に平行となるように設けられている。
Each of the optical
このうち、ズーム用モータ41はカメラモジュール1における一端側に設けられ、この一端側とは逆側の端に第1ガイド軸31、第2ガイド軸32に近接させ、光軸方向を長手方向としてズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51が設けられていて、その間に、駆動力をこの平板カム51に伝えるための駆動力伝達機構である減速ギア群42が配されている。そして、この減速ギア群42の最終段に設けられたピニオン421が、平板カム51に設けられた第1ラック511と噛み合ってこの平板カム51を光軸方向に駆動し、後記するように第2光学レンズ群ユニット23を光軸方向に駆動する。また、この平板カム51の被写体側には第2ラック512が設けられ、この第2ラック512が平板カム51の筐体側に設けられた偏心カム52に取り付けられたピニオン523と噛み合って、この偏心カム52を回転させて第1光学レンズ群ユニット21を光軸方向に駆動する。
Among these, the
一方、オートフォーカス用モータ61はズーム用モータ41とズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51との間に設けられ、その駆動軸には、リードスクリュー62が設けられて同じく後記するように第3光学レンズ群ユニット24を光軸方向に駆動する。なお、63は第3光学レンズ群ユニット24を一方向に片寄せし、バッチクラッシュを吸収するスプリングである。
On the other hand, the
このように、光学レンズ群を駆動するズーム用モータ41、オートフォーカス用モータ61を撮像素子ユニット25に対して光学レンズ群とは逆側に配置することで、駆動用モータ41、61を光学レンズ群の横に配した場合に比較し、カメラモジュールの光軸方向投影面積を小さくできる。また、ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源の駆動軸を光軸に対して垂直となる方向とすることで、駆動力伝達機構であるギア群42はカメラモジュール1の側面に配置することが可能となり、ギア群42の存在によってカメラモジュール1の光軸方向長さが更に長くなることを防ぐことができると共に、ズームレンズは複数のレンズ群を長い距離移動せねばならないことも多いが、そういった場合も減速ギア42等を用いることで、充分な駆動力を得ることができる。
In this way, by disposing the
さらにオートフォーカス用の第3光学レンズ群ユニット24を駆動するオートフォーカス用モータ61が、ズーム用モータ41とズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51との間に設けられ、かつ、その駆動軸が、光軸と平行とされてリードスクリュー62が設けられ、第3光学レンズ群ユニット24を光軸方向に駆動することで、オートフォーカス用の第3光学レンズ群ユニット24の駆動機構が光軸方向投影面積に影響を与えずに設けることが可能となり、これもカメラモジュール1の光軸方向投影面積を小さくすることに貢献している。
Further, an
このカメラモジュール1を構成する各光学レンズ群を収容しているレンズ保持枠とシャッタ、およびそれらの光軸方向移動をガイドするガイド軸との関係を示した図が図3である。この図3において、(A)は被写体側から見た斜視図、(B)は被写体側から見た上面図、(C)は第1、第2ガイド軸方向から見た側面図、(D)は正面図である。
FIG. 3 shows the relationship between the lens holding frame that houses each optical lens group constituting the
前記図1で簡単に触れたように実施形態になるカメラモジュール1の光学系は、第1光学レンズ群211を収容した第1レンズ保持枠212で構成される第1光学レンズ群ユニット21、第2光学レンズ群を収容した第2レンズ保持枠232で構成される第2光学レンズ群ユニット23、第3光学レンズ群を収容した第3レンズ保持枠242で構成される第3光学レンズ群ユニット24と、第2光学レンズ群ユニット23に介装されて一体化されたシャッタユニット22とで構成され、これら第1光学レンズ群ユニット21、シャッタユニット22を一体化した第2光学レンズ群ユニット23、第3光学レンズ群ユニット24は、それぞれの軸受部213、233、243、第2軸受部216、234、244が光軸に平行に設けられた第1ガイド軸31、第2ガイド軸32、第3ガイド軸33に挿通されて光軸方向に移動できるようになっている。
As briefly mentioned in FIG. 1, the optical system of the
第1光学レンズ群ユニット21には、第1光学レンズ群211を収容した第1レンズ保持枠212に、第1ガイド軸31を挿通させる第1レンズ保持枠軸受け部213と、回転止めのために第3ガイド軸33を挿通するための第1レンズ保持枠第2軸受け部216とが光軸を挟んで設けられている。また、この第1光学レンズ群ユニット21には、第1レンズ保持枠212から第2ガイド軸32を迂回するように腕部215が設けられ、この第1光学レンズ群ユニット21を光軸方向に移動させるために後記するズーム用光軸方向駆動手段に係合させる、第1レンズ保持枠カムフォロワ214が設けられている。
The first optical
第2光学レンズ群ユニット23には、図に示した構成では、被写体側にシャッタユニット22が一体化され、第2光学レンズ群を収容した第2レンズ保持枠232に、第1ガイド軸31とは別軸とした第2ガイド軸32を挿通させる第2レンズ保持枠軸受け部233、回転止めのために第3ガイド軸33を挿通するための第2レンズ保持枠第2軸受け部234とが光軸を挟んで設けられている。また、第3光学レンズ群ユニット24には、第3光学レンズ群241を収容した第3レンズ保持枠242に、第1ガイド軸31を挿通させる第3レンズ保持枠軸受け部243と、回転止めのために第3ガイド軸33を挿通するための第3レンズ保持枠第2軸受け部244とが光軸を挟んで設けられ、さらに、後記するオートフォーカス用モータ61の駆動軸に設けられたリードスクリュー62に螺合する雌ネジ(図示せず)が設けられている。
In the configuration shown in the figure, the
そして第3ガイド軸33は、図3(B)の上面図からわかるように、各レンズ保持枠が安定して光軸方向に移動できるよう、第1ガイド軸31、第2ガイド軸32とは光学系光軸に対して略逆側となる位置に設けられ、また、前記したように、第1ガイド軸31には第1レンズ保持枠軸受け部213と第3レンズ保持枠軸受け部243が挿通され、この第1ガイド軸31とは別軸とした第2ガイド軸32には第2レンズ保持枠軸受け部233が挿通されている。そしてこれら第1レンズ保持枠軸受け部213と第3レンズ保持枠軸受け部243、及び第2レンズ保持枠軸受け部233とは、それぞれの光軸方向長さが略同一となるよう揃えられ、各レンズ保持枠のガイド軸に対する傾きが同量となるように配慮されている。
As can be seen from the top view of FIG. 3B, the
そして、実施形態になるカメラモジュール1に用いられる光学系の構成概略を示したのが図4である。図4(A)は、第1光学レンズ群ユニット21における第1光学レンズ群211、第2光学レンズ群ユニット23における第2光学レンズ群231、第3光学レンズ群ユニット24における第3光学レンズ群241の各々のレンズ構成の一例と、シャッタユニット22の構成の一例、及び撮像素子ユニット25を構成する撮像素子ユニット基板251、撮像素子252を示した断面図であり、図4(B)は広角(Wide)の状態となったときの光学レンズ群の位置関係を示した図、(C)は同じく望遠(Tele)の状態となったときの光学レンズ群の位置関係を示した図である。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the optical system used in the
実施形態になるカメラモジュール1における光学系は、第1光学レンズ群ユニット21を構成する第1レンズ保持枠212に収容された第1光学レンズ群211、第2光学レンズ群ユニット23を構成する第2レンズ保持枠232に収容された第2光学レンズ群231、第3光学レンズ群ユニット24を構成する第3レンズ保持枠242に収容された第3光学レンズ群241で構成され、さらに、第2光学レンズ群ユニット23には、絞り221、シャッタ222で構成されるシャッタユニット22が介装されて一体化されている。
The optical system in the
これらのレンズ群は、前記したように第1光学レンズ群ユニット21、第2光学レンズ群ユニット23が光軸方向に移動することで焦点距離の連続的な変化(ズーミング)を、第3光学レンズ群を収容した第3光学レンズ群ユニット24が光軸方向に移動することで焦点合わせ(オートフォーカス)を行い、撮像素子ユニット基板251に搭載されたCCDやCMOS等を用い撮像素子252に被写体像が結像されて、画像信号を得るようになっている。そして撮影時には、第2光学レンズ群ユニット23と一体に設けたシャッタユニット22内のシャッタ222を切ることで、撮影者の望むタイミングの画像を信号として図示していないメモリなどに送り出せるようになっている。
As described above, the first optical
そしてこの光学系は、例えば第1光学レンズ群211を負のパワー(拡散光)を有する複数のプラスチックレンズ群で、第2光学レンズ群231を正のパワー(集光)を有する複数のガラスレンズ群で、第3光学レンズ群241を単体のプラスチックレンズで構成し、レンズの第一面から焦点までの長さを短縮できるようにすると共に、第1光学レンズ群211と第3光学レンズ群241に挟まれた第2光学レンズ群231における光軸方向の移動範囲を、第1光学レンズ群211や第3光学レンズ群241の光軸方向の移動範囲より大きくなるように設計してある。
In this optical system, for example, the first
そのため、図4(B)、(C)を見ればわかるとおり、この第2光学レンズ群231に入射する光束は、広角(Wide)、望遠(Tele)のどちらにおいても最も絞られた状態となる。また、第2光学レンズ群231は、3つのレンズ群のうち最も移動範囲が大きいが、前記したように第2レンズ保持枠軸受け部233は、第1レンズ保持枠軸受け部213、第3レンズ保持枠軸受け部243とは別軸とした第2ガイド軸32に挿通されているから、移動範囲が大きくても不都合はなく、また、その被写体側、及び撮像素子側の両方に或る程度の空間を確保できる。従って、絞り221やシャッタ222をこの第2光学レンズ群231と一体となるよう設置することで、絞り221やシャッタ222の最大開口を大きくすることなくシャッタ222を設置することが可能となる。そのため、第1光学レンズ群211のさらに被写体側にこのシャッタユニット22を設ける場合に比較して、光学系の光軸方向高さをシャッタユニット22分だけ低くでき、それだけ、カメラモジュール1を小さく構成することが可能となると共に、シャッタ222や絞り221を開閉するための駆動力も小さなものですむことになる。
Therefore, as can be seen from FIGS. 4B and 4C, the light beam incident on the second
また、第2光学レンズ群231を収納する第2レンズ保持枠232は、第2光学レンズ群231の被写体側が小径に構成され、シャッタユニット22は、逆に第2レンズ保持枠232側がこの小径に構成されて被写体側に凸となった第2光学レンズ群231側周壁と係合するよう、第2光学レンズ群231側に凹部とした外周壁が形成されている。そのため、シャッタユニット22は、この第2レンズ保持枠232に偏心しないように係合、固定できるようになっている。なお、シャッタユニット22は、複数の羽根をアクチュエータなどを用いて開閉させる構造のものであれば従来から用いられているものが使用でき、また、以上の説明では、第2レンズ保持枠232の被写体側に設けた場合を例に説明してきたが、第2レンズ保持枠232の撮像素子ユニット25側を同様に構成して設けても良いことは勿論である。
The second
そしてこれら第1光学レンズ群211、第2光学レンズ群231、第3光学レンズ群241は、図4(B)に示した広角(Wide)の状態では、第1光学レンズ群211と第3光学レンズ群241が被写体側に寄り、第2光学レンズ群231は撮像素子252側に寄っている。また、図4(C)に示した望遠(Tele)の状態では、第1光学レンズ群211が図4(B)に示した広角(Wide)の状態よりdで示したようにわずかに撮像素子252側に移動し、第3光学レンズ群241が第1光学レンズ群211の移動量に較べれば多少大きく撮像素子252側に移動して、第2光学レンズ群231が大きく被写体側に移動している。
The first
なお、この第2光学レンズ群ユニット23とシャッタユニット22との光軸方向厚さは、実質的に第2光学レンズ群231が移動できる範囲を規定するから、第2レンズ保持枠232に設けられて第2ガイド軸32を挿通する第2レンズ保持枠軸受け部233の光軸方向長さを、この第2光学レンズ群ユニット23とシャッタユニット22との光軸方向の長さと略同じとすることで、実質的に最大長さの軸受けとすることができ、それだけ第2ガイド軸32に対する第2レンズ保持枠232の倒れを少なくすることができる。
Note that the thickness in the optical axis direction of the second optical
図5は第1光学レンズ群ユニット21と、シャッタユニット22が一体化された第2光学レンズ群ユニット23を光軸方向に駆動する、ズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51と偏心カム52、及びピニオン523を示した図で、(A)は斜視図、(B)は側面図、(C)は正面図である。
FIG. 5 shows a
前記したように実施形態のカメラモジュール1は、その一端側に設けられたズーム用モータ41からの駆動力が、駆動力伝達機構である減速ギア群42により、ズーム用モータ41とは逆側の端に設けられたズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51に伝えられて第2光学レンズ群ユニット23を光軸方向に駆動する。そのため平板カム51には、図5(B)、(C)に示したように、撮像素子ユニット25側に第1ラック511が設けられ、減速ギア群42における最終ギアとなるピニオン(後記図2に421で示した)と噛み合うことで、光軸方向に駆動されるようになっている。
As described above, in the
また、この平板カム51の被写体側には第2ラック512が設けられ、この平板カム51が光軸方向に駆動されることで、第1光学レンズ群ユニット21を駆動するための偏心カム52に取り付けられたピニオン523を回転させる。この偏心カム52には、ピニオン軸524を中心として第1光学レンズ群ユニット21の移動量だけ偏心させたカム溝521が設けられており、前記図3において説明した、第1レンズ保持枠212の腕部215に設けられた第1レンズ保持枠カムフォロワ214が、このカム溝521に係合して偏心量だけ移動することで、第1光学レンズ群ユニット21を光軸方向に駆動する。なお、この偏心カム51は、平板カム51の筐体側に設けられた場合を例に説明したが、逆に、平板カム51の光学系側に設けてもよく、この場合、平板カム51の筐体側に何もなくなるから、カメラモジュール1をより小型化することが可能となる。
Further, a
以上が実施形態のカメラモジュール1における光学系やその駆動機構の個々の概略であり、図2は、以上説明してきた図3のガイド軸を含めた光学系と、図5のズーム用光軸方向駆動手段、及びモータとギアなどの駆動機構を含めたカメラモジュール1の構成要素の配置状態を示した6面図である。図2(A)は被写体側から見た上面図、(B)は偏心カム側から見た側面図、(C)は正面図、(D)は偏心カムの逆側から見た側面図、(E)は背面図、(F)は底面図である。
The above is the individual outline of the optical system and its driving mechanism in the
前記図1で説明したように、それぞれの光学レンズ群ユニット21、23、24やシャッタユニット22は、第1ガイド軸31、第2ガイド軸32、第3ガイド軸33に支持されて光軸方向に移動可能となっており、ズーミングを行うための第1光学レンズ群ユニット21、第2光学レンズ群ユニット23を駆動するためにズーム用モータ41が、オートフォーカスのための第3光学レンズ群ユニット24を駆動するためにオートフォーカス用モータ61が、それぞれ、撮像素子ユニット25に対して光学レンズ群の逆側に配置されている。
As described with reference to FIG. 1, the optical
このズーム用モータ41は、この図2(C)、(E)、(F)から明らかなように、その駆動軸が光学レンズ群の光軸に対して垂直方向となるようにカメラモジュール1における一端側に設けられており、この一端側とは逆側の端には、光軸方向を長手方向としてズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51が設けられている。この平板カム51は、第2レンズ保持枠軸受け部233に取り付けられて保持され、この平板カム51とズーム用モータ41との間に設けられた、駆動力伝達機構である減速ギア群42の最終段に設けられたピニオン421が第1ラック511と噛み合い、平板カム51を駆動して第2光学レンズ群ユニット23を光軸方向に移動させる。
As is apparent from FIGS. 2C, 2E, and 2F, the
この平板カム51の被写体側には、前記図5において説明したように第2ラック512が設けられていて、カム溝521が設けられている偏心カム52にピニオン軸524によって一体化されたピニオン523を回転させる。そして偏心カム52が回転することにより、カム溝521に係合している、第1光学レンズ群ユニット21の腕部215に設けられた第1レンズ保持枠カムフォロワ214を光軸方向に移動させ、第1光学レンズ群ユニット21を移動させる。
As described with reference to FIG. 5, the
また、オートフォーカス用モータ61は、図2(C)、(E)、(F)から明らかなように、その駆動軸にリードスクリュー62が取り付けられて光学レンズ群の光軸と平行となるよう、ズーム用モータ41とズーム用光軸方向駆動手段たる平板カム51との間に、平板カム51よりに設けられている。そしてこのリードスクリュー62は、第3光学レンズ群ユニット24の第3レンズ保持枠242に設けられた、図示していない雌ネジに螺合してこの第3光学レンズ群ユニット24を光軸方向に移動させ、バックラッシュ吸収のため、オートフォーカス用モータ61と第3光学レンズ群ユニット24の間には、スプリング63が設けられている。
Further, as is clear from FIGS. 2C, 2E, and 2F, the
そして、移動範囲の小さい第1レンズ保持枠212に設けられた第1レンズ保持枠軸受け部213と、第3レンズ保持枠242に設けられた第3レンズ保持枠軸受け部243とは第1ガイド軸31に、移動範囲の大きい第2レンズ保持枠232に設けられた第2レンズ保持枠軸受け部233は、移動範囲が大きくとれるよう、第1ガイド軸31とは別軸とした第2ガイド軸32にそれぞれ挿通され、ズーム用モータ41とオートフォーカス用モータ61とによって光軸方向に駆動される。
The first lens holding
それぞれの軸受部は、第1レンズ保持枠軸受け部213が図2(C)、(D)、(E)に、第2レンズ保持枠軸受け部233が図2(C)に、第3レンズ保持枠軸受け部243が図2(E)に示されているように、光軸方向長さが略同一とされ、各レンズ保持枠のガイド軸に対する傾きが同量となるように配慮されている。
In each of the bearing portions, the first lens holding
そのため、移動範囲の大きい第2光学レンズ群231をガイドする第2ガイド軸32は、第1光学レンズ群211、第3光学レンズ群241のガイド軸である第1ガイド軸31とは別軸としたから、他のレンズ群と干渉することなく動作させることができ、レンズ設計の自由度を大幅に向上させることが可能となり、さらにガイド軸の軸受けも長く構成することが可能となるから、レンズ群の倒れ等を少なくできる。また、前記したように、第2光学レンズ群231はシャッタユニット22と一体化されているが、その第2レンズ保持枠軸受け部233の長さを第2光学レンズ群231とシャッタユニット22の厚さを合わせた厚さと同程度とすることで、最大長さの軸受けとすることができ、それだけレンズ保持部の倒れを少なくすることができる。
Therefore, 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、ズーミングの指示が来た場合、図示していない制御回路がズーム用モータ41を駆動し、減速ギア群42を介して平板カム51を駆動し、第1光学レンズ群211、第2光学レンズ群231を指示されたズーム比となるよう光軸方向に移動させる。そして、オートフォーカス用モータ61が駆動され、変更された焦点距離によって移動したピント位置を補正するため、第3光学レンズ群241が光軸方向に移動して、変化した焦点距離に応じたピント位置で停止する。これは、ズーミング指示をせずにカメラモジュール1を他の方向に向けた場合も同様であり、変化した焦点距離に応じ、オートフォーカス用モータ61が駆動されて第3光学レンズ群241が光軸方向に移動し、ピント位置が補正される。
In the
図6、図7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としての携帯電話機の例を示した図で、図6は、携帯端末におけるケース体を開閉させる機構部にカメラモジュール1を組み込んだ場合、図7は、携帯端末におけるケース体を開閉させる側の端部に、カメラモジュール1をケース体に対して回動可能に設けた場合である。
6 and 7 are diagrams showing an example of a mobile phone as a mobile terminal in which the
図6において(A)は実施形態のカメラモジュール1を組み込んだ携帯端末の表示装置を閉じた状態の斜視図、(B)は表示装置を開いた状態の斜視図、(C)は表示装置を閉じた状態で実施形態のカメラモジュールの組み込み状態が分かるよう背面側から見た斜視図である。
6A is a perspective view in a state in which a display device of a mobile terminal incorporating the
図中70は携帯端末としての携帯電話機であり、71は各種キーを有する操作部、72は各種情報やカメラモジュール1によって撮像した画像を映出するディスプレイ(表示部材)、73は操作部71を有する第1のケース体、74はディスプレイ72を有する第2のケース体、75は第1のケース体73に対して第2のケース体74を開閉するためのヒンジ機構、76はヒンジ機構75を保持すると共に、カメラモジュール1をその光軸が携帯電話機70の厚さ方向となるよう収容するためのカメラ保持部、77はカメラモジュール1の被写体側レンズを露出させるための開口部、78は第2のケース体74を閉じたときにカメラ保持部76が入るように設けられたカメラ保持部用開口である。
In the figure, 70 is a mobile phone as a mobile terminal, 71 is an operation unit having various keys, 72 is a display (display member) for displaying various information and images taken by the
この携帯電話機70は、操作部71が搭載された第1のケース体73と、ディスプレイ72が搭載された第2のケース体74とがヒンジ機構75によって連結され、第1及び第2のケース体73、74は、ヒンジ機構75によって一方が他方に対して開閉可能となっている。
In the
カメラモジュール1は図6(C)に示したように、携帯電話機70における操作部71がある第1のケース体73のカメラ保持部76に、カメラモジュール1の被写体側レンズを露出させる開口部87から撮影ができるように搭載されている。そのため、図6(B)に示したように、ディスプレイ(表示部材)72が見えるように第2のケース体74を第1のケース体73に対して開き、開口部77を被写体の方に向けて操作部71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、得られた画像は、例えば、ディスプレイ72上に表示される。
As shown in FIG. 6C, the
なお、図示はしないが、第1のケース体73にはバッテリー及び通信部等が収納されており、さらに、カメラ保持部76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。また、以上の説明ではカメラモジュール1は、図6(C)に示したように、携帯電話機70における厚さ方向が光軸方向となるよう収容する場合を説明したが、カメラモジュール1の光軸を、携帯電話機70における開閉機構を組み込んだ側の端部の長手方向となるよう組み込み、光路をプリズムや反射鏡で直角に曲げて、携帯電話機70の背面に設けた開口部77から撮影できるよう構成しても良い。
Although not shown, the
図7は、実施形態のカメラモジュール1が組み込まれた携帯端末としての携帯電話機の他の例を概略的に示す図で、携帯電話機におけるケース体を開閉させる側の端部に、カメラモジュール1を収容したカメラ部86をケース体に対して回動可能に設けた場合であり、図7(A)は表示装置を閉じた状態の斜視図、(B)は同じく表示装置を閉じた状態でカメラモジュールを組み込んだカメラ部86を回転させた状態を示した斜視図、(C)は表示装置を開いた状態を示した斜視図である。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating another example of a mobile phone as a mobile terminal in which the
図中80は携帯端末としての携帯電話機であり、81は各種キーを有する操作部、82は各種情報やカメラモジュール1によって撮像した画像を映出するディスプレイ(表示部材)、83は操作部81を有する第1のケース体、84はディスプレイ82を有する第2のケース体、85は第1のケース体83に対して第2のケース体84を開閉するためのヒンジ機構、86は携帯電話機におけるケース体を開閉させる側の端部に、カメラモジュール1を内部に収容して回動可能に設けたカメラ部、87はカメラモジュール1の被写体側レンズを露出させるカメラ部の開口部である。
In the figure, 80 is a mobile phone as a mobile terminal, 81 is an operation unit having various keys, 82 is a display (display member) for displaying various information and images taken by the
この携帯電話機80は、操作部81が搭載された第1のケース体83と、ディスプレイ82が搭載された第2のケース体84とがヒンジ機構85によって連結され、第1及び第2のケース体83、84は、ヒンジ機構85によって一方が他方に対して開閉可能となっている。そしてカメラ部86は、このヒンジ機構85に図7(B)に示したように回動可能に取り付けられ、カメラモジュール1を操作するための図示していないシャッタ釦などは、例えば第1のケース体83における図7(A)に示したカメラ部86の開口部87とは逆側の側面に設けることにより、第1のケース体83と第2のケース体84とを閉じたまま撮影ができるようにするが、操作部81に設けてもよい。
In the
撮影する場合は、図7(A)のように第1のケース体83と第2のケース体84とを閉じたまま、カメラモジュール1を収容したカメラ部86の開口部87を被写体に向け、ケース体83の側面に設けた図示していないシャッタ釦を操作することで、カメラモジュール1によって撮像が行うことができる。またこの撮影は、図7(B)のようにカメラ部86を回転させたり、図7(C)のように、カメラ部86を回転させずにディスプレイ82を設けた第2のケース体84を第1のケース体83に対して開き、ディスプレイ82を見ながら行ったり、さらに図7(C)の第2のケース体84を第1のケース体83に対して開いた状態で、カメラ部86を回転させて撮影してもよい。
When shooting, the
そして撮像された画像は、図7(A)、(B)のように第1のケース体83と第2のケース体84とを閉じたままの場合はそのままメモリに送られて記憶され、図7(C)のように、ディスプレイ82を設けた第2のケース体84を第1のケース体83に対して開いた場合は、ディスプレイ82上に表示される画像を見ながら撮影できるから、望む場面でシャッタ釦を操作すればよい。
When the
なお、図示はしないが、第1のケース体83にはバッテリー及び通信部等が収納されており、さらに、図7(A)のように、カメラモジュール1を収容したカメラ部86の幅は、第1のケース体83と第2のケース体84とを合わせた厚さ寸法と略同じとなるように規制されている。
Although not shown, the
本発明によれば、オートフォーカス(AF)機能や連続的なズーム機能を組み込んだカメラモジュールを、小型で軽量、かつ、光軸方向の投影面積を小さく構成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。 According to the present invention, a camera module incorporating an autofocus (AF) function or a continuous zoom function can be configured to be small and light, and to have a small projection area in the optical axis direction. It is optimal as a camera module in a terminal.
1 カメラモジュール
11 外装カバー
21 第1光学レンズ群ユニット
22 シャッタユニット
23 第2光学レンズ群ユニット
24 第3光学レンズ群ユニット
25 撮像素子ユニット
31 第1ガイド軸
32 第2ガイド軸
33 第3ガイド軸
41 ズーム用モータ
42 減速ギア群
51 平板カム
52 偏心カム
61 オートフォーカス用モータ
62 リードスクリュー
63 スプリング
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記駆動源は前記撮像素子に対して前記光学レンズ群の逆側に配置され、前記ズーム用光学レンズ群を駆動する駆動源は、その駆動軸が光軸に対して垂直方向となるよう設けられて前記ズーム用光学レンズ群を駆動することを特徴とするカメラモジュール。 In a camera module in which an autofocus optical lens group and a zoom optical lens group are driven in the optical axis direction by drive sources provided in correspondence with each other, and a subject image is formed on an image sensor.
The drive source is disposed on the opposite side of the optical lens group with respect to the imaging device, and the drive source for driving the zoom optical lens group is provided such that the drive axis is perpendicular to the optical axis. And driving the zoom optical lens group.
前記カメラモジュールが装着されたケース体と、
前記ケース体に設けられ、前記カメラモジュールの前記レンズ駆動機構を操作する操作部とを有することを特徴とする携帯端末。 An autofocus optical lens group and a zoom optical lens group are driven in the optical axis direction by drive sources provided correspondingly to form an object image on the image sensor, and the drive source is applied to the image sensor. On the other hand, a drive source disposed on the opposite side of the optical lens group and driving the zoom optical lens group is provided so that its drive axis is perpendicular to the optical axis. A driving camera module;
A case body mounted with the camera module;
A portable terminal comprising: an operation unit provided on the case body and operating the lens driving mechanism of the camera module.
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