JP2008145597A - Auto-focusing actuator of camera module - Google Patents
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Description
当発明は、携帯電話用のカメラモジュールについて、レンズ部と駆動部を機構的に結合させ、非接触方式とカム方式を併用して駆動することで、消費電力を大幅に低減すると共に、小型化、軽量化を実現することができる新しいオートフォーカスアクチュエータに関するものである。 In the present invention, the camera module for a mobile phone is mechanically coupled with a lens unit and a drive unit, and is driven by using both a non-contact method and a cam method, thereby greatly reducing power consumption and downsizing. The present invention relates to a new autofocus actuator that can realize weight reduction.
一般的な広い意味でのカメラモジュールは、PDA、PCカメラ、小型監視カメラ、ロボットの視覚など多様な電子機器に使用されているCCM(Compact Camera Module)の構成品までを含む。前記のカメラモジュールは、結像光学系、結像された光を電気信号に変換するイメージセンサ、電気信号を画像信号に変換するISP(Image Signal Processor)、画像信号をバックエンドチップに転送するPCBおよびFPCB(Flexible Print Circuit Board)からとなる。前記の光学系は、レンズ、鏡筒および赤外線遮断フィルタと細分され、高画素モジュールの場合は光学ズーム、オートフォーカスおよびシャッタまでを含む。通常ISPはイメージセンサと一緒にPCBに内蔵されるが、高画素ではイメージセンサと分離される。カメラ用のイメージセンサはCMOSイメージセンサ(CIS)とCCDが採用されているが、たとえば携帯電話向け高画像カメラモジュールではCCDが主流を占めている。前記のCCDのオートフォーカシング機構は、ステッピングモータ、圧電モータ、VCM(Voice Coil Motor)などを用いてレンズを移動させることによってフォーカスを合わせる仕組みをとっている。オートフォーカシングは、被写体に光や超音波を当てて距離を探知する能動式と、イメージ出力信号の周波数成分を分析し最上の画像が得られるようにレンズを移動する受動式がある。通常、携帯電話向けのカメラモジュールでは受動式が用いられ、方向信号とフォーカス駆動信号に対応してレンズを移動させる。そのときの移動量は一般的に0.3mm程である。 In general, the camera module in a broad sense includes CCM (Compact Camera Module) components used in various electronic devices such as PDAs, PC cameras, small surveillance cameras, and robot vision. The camera module includes an imaging optical system, an image sensor that converts the focused light into an electrical signal, an ISP (Image Signal Processor) that converts the electrical signal into an image signal, and a PCB that transfers the image signal to the back-end chip. And FPCB (Flexible Print Circuit Board). The optical system is subdivided into a lens, a lens barrel, and an infrared blocking filter, and in the case of a high pixel module, includes an optical zoom, auto focus, and a shutter. The ISP is usually built in the PCB together with the image sensor, but it is separated from the image sensor at high pixels. CMOS image sensors (CIS) and CCDs are used as camera image sensors. For example, CCDs dominate high-image camera modules for mobile phones. The CCD auto-focusing mechanism employs a mechanism for focusing by moving a lens using a stepping motor, a piezoelectric motor, a VCM (Voice Coil Motor), or the like. There are two types of auto-focusing: an active method that detects the distance by applying light or ultrasonic waves to a subject, and a passive method that moves the lens so that the best image can be obtained by analyzing the frequency component of the image output signal. In general, a passive camera module is used for a mobile phone, and the lens is moved in response to a direction signal and a focus drive signal. The amount of movement at that time is generally about 0.3 mm.
前記の光学ズームは、複数のレンズを組み合わせることで、フォーカスを変化することなく、レンズ群のフォーカス距離及び 画角(視野幅)を調整することによって、像の倍率を変化させることができる機能を持つレンズと駆動機構からと成る。前記の光学ズームは、鏡筒に独立的に固定され、レンズ間の距離を変化させながら作動する。1群レンズのVariatorは、イメージセンサに結像される被写体の大きさを決め、2群レンズのコンペンセータは、Variatorと連動して光学数次を補正する。最後のレンズ群であるフォーカスは、被写体との距離に応じてセンサ面にフォーカスを合わせる役割を果たす。 The optical zoom has a function of changing the magnification of an image by combining a plurality of lenses and adjusting the focus distance and angle of view (field width) of the lens group without changing the focus. It consists of a lens and a drive mechanism. The optical zoom is fixed independently to the lens barrel and operates while changing the distance between the lenses. The first group lens Variator determines the size of the subject imaged on the image sensor, and the second group lens compensator corrects the optical order in conjunction with the Variator. The focus, which is the last lens group, plays a role of focusing on the sensor surface according to the distance from the subject.
前記のオートフォーカシング機構の中でステッピングモータによる方法は、パルス信号を与えることによって一定のステップ単位で回転する機械的な駆動方式である。この方式はモータ停止時の消費電力は少ないが、作動時の振動および雑音が発生することと、小型化するに連れ価格が上昇するという問題がある。圧電モータによる方式は、圧電性セラミックの単純振動を線形運動に変換して駆動する方式である。この方式は作動時の消費電力は少ないが、誤差が大きくて、値段が高くなる。(例えば、特許文献1等を参照) The method using a stepping motor in the auto-focusing mechanism is a mechanical drive system that rotates by a predetermined step unit by giving a pulse signal. Although this method consumes less power when the motor is stopped, there are problems that vibration and noise occur during operation, and that the price increases as the size is reduced. The method using a piezoelectric motor is a method of driving by converting simple vibrations of a piezoelectric ceramic into linear motion. This method consumes less power during operation, but has a large error and a high price. (See, for example, Patent Document 1)
VCMは電極の間にあるコイルに電流を流して鏡筒を直接移動かす方式で、値段、小型、消費電力面で優れた特性を持ち、広く使われているが、誤差が大きいという欠点もある。近年、携帯端末機器が急速に普及されており、高価なものほどMP3音楽、無線インターネット、カメラ、動画像、TV受信など多様な機能が搭載されている。長時間バッテリ駆動を実現するため、システムコンポーネントの低消費電力化・軽量化・小型化へのニーズは益々高まっている。(例えば、特許文献2等を参照)
当発明は、従来製品の精度の問題点を解決するために駆動システムの構造的な見直しを図ったことから、当発明は、携帯電話用のカメラモジュールについて、レンズ部と駆動部を機構的に結合させ、非接触方式とカム方式を併用して駆動することで、消費電力を大幅に低減すると共に、小型化、軽量化を実現することができる新しいオートフォーカスアクチュエータを提供する。 In the present invention, since the structural review of the drive system was attempted in order to solve the problem of accuracy of the conventional product, the present invention mechanically arranges the lens unit and the drive unit for the camera module for mobile phones. Provided is a new autofocus actuator that can be combined and driven in combination with a non-contact method and a cam method to significantly reduce power consumption and to achieve a reduction in size and weight.
当発明は、あらかじめこの目的を達成するために、次のような構成とする。 In order to achieve this object beforehand, the present invention has the following configuration.
当発明のカメラモジュールのオートフォーカスアクチュエータは、被写体の映像情報を取得するレンズ部と;前記レンズ部と結合し、前記レンズ部を上下運動させる駆動部と;前記レンズ部と駆動部が、インストールされた鏡筒;を含んだ構成とすることを特徴とする。 An autofocus actuator of a camera module according to the present invention includes a lens unit that acquires video information of a subject; a drive unit that is coupled to the lens unit and moves the lens unit up and down; and the lens unit and the drive unit are installed. It is characterized by including a lens barrel.
又、前記の鏡筒は、PCB(Printed Circuit Board)をさらに備え、前記駆動部は、電気的な信号を受け継いだコイルが、一対のマグネットにより水平回転運動すること及び、前記水平運動を垂直運動に転換するカムを含んだ構成とする。 The lens barrel further includes a PCB (Printed Circuit Board), and the driving unit is configured such that the coil that inherits the electrical signal rotates horizontally by a pair of magnets, and the horizontal motion moves vertically. It is configured to include a cam that converts to
一方、前記駆動部は、鏡筒と直交する一対のマグネットと、前記マグネットの間にあるコイルを含んだ構成とし、前記駆動部は、円周を中心に同間隔に配列されたカム突起と、前記カム突起とを、対向する位置に備えたガイド凹部を含んだ構成とする。そして、前記カムは、水平アームをさらに備え、前記の一対のマグネットの中で少なくとも一つには、ガイド凹部が具備されている。 On the other hand, the drive unit includes a pair of magnets orthogonal to the lens barrel and a coil between the magnets, and the drive unit includes cam protrusions arranged at equal intervals around the circumference, The cam protrusion includes a guide recess provided at an opposing position. The cam further includes a horizontal arm, and at least one of the pair of magnets is provided with a guide recess.
又、前記カムは、その外周面を取り巻くコーティング層を包囲し構成されており、前記カムと連動し、レンズ部を弾性の弾性体をさらに備え、前記駆動部のコイル、及びマグネットは非接触式(VCM―VoiceCoil Motor)で構成されている。 The cam is configured to surround a coating layer that surrounds an outer peripheral surface thereof. The cam is interlocked with the cam, the lens unit further includes an elastic elastic body, and the coil and magnet of the drive unit are non-contact type. (VCM-VoiceCoil Motor).
そして、前記コイルは、前記水平アームに巻かれ(Fixing Rolling Type)、前記マグネットからコイルが180度以内に水平回転運動がなされるようにする事が望ましい。 The coil is preferably wound around the horizontal arm (Fixing Rolling Type) so that the coil can be rotated horizontally within 180 degrees from the magnet.
本発明は、カメラモジュールの作動時、レンズ部と駆動部を互いに連動させ、非接触方式とカム方式を併合して駆動させる事により、消費電力の削減と同時に小型化・軽量化を図る効果がある。 In the present invention, when the camera module is operated, the lens unit and the drive unit are interlocked with each other, and the non-contact method and the cam method are combined to drive. is there.
以下、添付された図面を参照し、本発明について説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1又は、図2に図示されている通り、前記カメラモジュール(10)は、レンズ部(20)、駆動部(30)と鏡筒(40)を含んだ構成とする。 As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the camera module (10) includes a lens unit (20), a drive unit (30), and a lens barrel (40).
前記レンズ部(20)は、被写体の映像情報を取得し、内部に入っているCCD又は、CMOS等と同じイメージセンサーによるデータ処理をし、PCBを通して転送されるようになる。前記レンズ部(20)は、従来の一般的な技術を使用しており、詳しい説明はここでは省略することにする。 The lens unit (20) acquires video information of a subject, performs data processing by the same image sensor as a CCD or CMOS included therein, and transfers the information through the PCB. The lens unit (20) uses a conventional general technique, and a detailed description thereof will be omitted here.
前記駆動部(30)は、一対のマグネット(31a, 31b), コイル(32), カム(34), レンズハウジング(35)と弾性体(36)を含んだ構成とする。 The drive unit (30) includes a pair of magnets (31a, 31b), a coil (32), a cam (34), a lens housing (35), and an elastic body (36).
前記マグネット(31a, 31b)は、所定の極性(N極性又は、S極性)をもっており、上部にあるマグネット(31a)は、筐体に結合し、前記下部に位置するマグネット(31b)は、鏡筒(40)に結合する。 The magnets (31a, 31b) have a predetermined polarity (N polarity or S polarity), the upper magnet (31a) is coupled to the housing, and the lower magnet (31b) is a mirror. Connected to the tube (40).
前記コイル(32)は、前記駆動部(30)の中の水平アーム(343)に、一定のパターンを持って巻かれ(Fixing Rolling Type)、前記マグネット(31a, 31b)の間に非接触状態で位置されており、外部では、電気的信号によりマグネットと連動する。この時、前記マグネット(31a, 31b)を鏡筒上に定まらせる時、曲面の角度を180度に定めることによって、コイルの離脱を防止することができ、前記カム突起(341)の運動範囲を決定することができるようになる。 The coil (32) is wound around the horizontal arm (343) in the driving unit (30) with a certain pattern (Fixing Rolling Type), and is not in contact between the magnets (31a, 31b). In the outside, it is linked with the magnet by an electrical signal. At this time, when the magnets (31a, 31b) are fixed on the lens barrel, by setting the angle of the curved surface to 180 degrees, the coil can be prevented from being detached, and the range of motion of the cam protrusion (341) can be reduced. Will be able to decide.
前記カム(34)は、カム軸(341)、カム突起(342)と水平アーム(343)を包囲し、前記カム軸(341)は、ドーナツ形状の状態で、前記鏡筒(40)と結合される。前記カム突起(342)は、前記カム軸(341)の上面部に同間隔で、4個突き出ている形態で具備される。そして、前記水平アーム(343)は、前記カム軸(341)の側面に位置しており、前記コイル(32)を巻いた状態で、マグネット(31a, 31b)の間に位置する。前記鏡筒(40)は、カメラモジュール(10)のベースに該等し、前記鏡筒(40)を通してレンズ部(20)から取得した被写体情報を、鏡筒(40)に位置されたPCB(PrintedCircuit Board)を用いて、外部に転送する役目をする。 The cam (34) surrounds a cam shaft (341), a cam projection (342) and a horizontal arm (343), and the cam shaft (341) is coupled to the lens barrel (40) in a donut shape. Is done. The cam protrusions (342) are provided in the form of four protruding at the same interval on the upper surface of the cam shaft (341). The horizontal arm (343) is positioned on the side surface of the cam shaft (341), and is positioned between the magnets (31a, 31b) in a state where the coil (32) is wound. The lens barrel (40) is equivalent to the base of the camera module (10), and subject information acquired from the lens unit (20) through the lens barrel (40) is transferred to the PCB (40) positioned on the lens barrel (40). Printed Circuit Board) is used to transfer to the outside.
ここで、前記駆動部(30)は、従来の技術で言及した通り、接触方法(ステッピングモーター、圧電モーター)に比べて消費電力の消耗が小さい非接触方式のVCM(VoiceCoil Motor)を採択する事により、前記マグネットとコイルによる水平回転運動を、前記カム(34)に伝達し、カム(34)からレンズ部(20)を垂直運動させる事が可能になる。 Here, as mentioned in the prior art, the drive unit (30) adopts a non-contact type VCM (VoiceCoil Motor) that consumes less power than a contact method (stepping motor, piezoelectric motor). Thus, the horizontal rotational motion by the magnet and the coil is transmitted to the cam (34), and the lens portion (20) can be moved vertically from the cam (34).
又は、前記駆動部(30)は、カム(34)の外周をコーティング層にすることにより、カム(34)で発生可能な摩擦力を最小化し、磨耗を防ぐことができる。 Or the said drive part (30) can minimize the frictional force which can be generate | occur | produced with a cam (34), and can prevent wear by making the outer periphery of a cam (34) into a coating layer.
このように前記と同じような構想を通して、駆動部(30)により消費される電力量を減少させると同時に、軽量化及び、小型化する事が可能になる。 In this way, through the same concept as described above, the amount of power consumed by the drive unit (30) can be reduced, and at the same time, the weight and size can be reduced.
本発明の結合関係を添付した図面を参照して説明すれば、前記鏡筒(40)を下部に位置させた状態で、前記カム(34)を鏡筒(40)の上部に安着させる。ここで、前記カム(34)は、水平アーム(343)にコイル(32)を巻きつけた状態である。そして、前記コイル(32)は、鏡筒(40)に結合され、マグネット(31b)の上部に隔離された状態で位置を固定し、前記マグネット(31a)をコイル(32)の上部に隔離された状態で位置を固定する。又、前記レンズハウジング(35)をカム(34)上に固定させるのに、前記レンズハウジング(35)に形成されたガイド凹部(351)を、前記カム突起(342)と結合させ位置付けさせる。そして、前記弾性体(36)を前記レンズハウジング(35)に挿入させ、前記レンズ部(20)をレンズハウジング(35)に挿入し、前記鏡筒まで位置を固定した後、筐体を利用し、弾性体(36)を吸い取り紙で押さえればよい。 The coupling relationship of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The cam (34) is seated on the upper part of the lens barrel (40) while the lens barrel (40) is positioned at the lower part. Here, the cam (34) is in a state where the coil (32) is wound around the horizontal arm (343). The coil (32) is coupled to the lens barrel (40) and fixed in a position isolated on the magnet (31b), and the magnet (31a) is isolated on the coil (32). Fix the position in the touched state. In addition, in order to fix the lens housing (35) on the cam (34), a guide recess (351) formed in the lens housing (35) is combined with the cam projection (342) and positioned. Then, the elastic body (36) is inserted into the lens housing (35), the lens portion (20) is inserted into the lens housing (35), the position is fixed to the lens barrel, and then the housing is used. The elastic body (36) may be pressed with blotting paper.
以下、添付された図面を参照し、当発明のカメラモジュールのオートフォーカスアクチュエータの作動状態を説明する。 Hereinafter, the operation state of the autofocus actuator of the camera module of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図3a乃至図3cに図示されたように、前記コイル(32)は、外部で電気信号を受けた、前記マグネット(31a, 31b)の間で磁気力により作動するが、この時、コイル(32)の回転は前記レンズ部(20)を通して、取得された被写体の情報を基準に動くようになる。前記の取得された被写体の情報により、コイル(32)がマグネット上で水平回転運動をすれば、前記カム(34)は、コイルの水平回転運動を受け、カム軸(341)を回転させるようになり、前記カム軸(341)に形成されるカム突起(342)は、レンズハウジング(35)のガイド凹部に従い移動するようになる。この時、前記ガイド凹部(351)は傾斜面になっていて、カム突起(342)が移動するに従い、レンズハウジング(35)を上部又は、下部に垂直運動をさせ、前記レンズハウジング(35)と結合したレンズ部(20)が連動されるようになる。そして、前記弾性体(36)を利用して、上下運動されたレンズハウジング(35)を押し当て、上に持ち上げられたレンズハウジングを下部へ押す事により、上下動作時の消耗された電力を減少させる事ができる。このようにレンズ部(20)によって入手された被写体の情報を通じて、駆動部を動かし、これをもってレンズ部(20)に確認させ、レンズ部(20)が被写体とのフォーカスを合わせる事により、不必要な空間を最小化させ、さらに軽量化、小型化を図ることができる。 As shown in FIGS. 3a to 3c, the coil (32) is actuated by a magnetic force between the magnets (31a, 31b) that has received an electrical signal from the outside. ) Moves through the lens unit (20) with reference to the acquired subject information. If the coil (32) moves horizontally on the magnet according to the acquired subject information, the cam (34) receives the horizontal rotation of the coil and rotates the cam shaft (341). Thus, the cam projection (342) formed on the cam shaft (341) moves according to the guide recess of the lens housing (35). At this time, the guide recess (351) has an inclined surface, and as the cam protrusion (342) moves, the lens housing (35) is vertically moved upward or downward to move the lens housing (35). The combined lens part (20) is interlocked. Then, by using the elastic body (36), the lens housing (35) moved up and down is pressed, and the lens housing lifted up is pushed down to reduce the consumed electric power during the up-and-down operation. You can make it. As described above, it is unnecessary to move the drive unit through the information of the subject obtained by the lens unit (20) and cause the lens unit (20) to check with this, and the lens unit (20) focuses on the subject. Space can be minimized, further reducing weight and size.
図4又は、図5は、当発明による他の実施例であり、これを参照すれば、前記マグネット(31a‘, 31b’)を円周となったカム軸(341‘)を中心にして曲線をもって形成し、前記鏡筒(40’)の上面部から直交させ備えさせる。この時、前記マグネット(31a’, 31b’)は、内側にあるマグネット(31b’)と外側にあるマグネット(31a)に区分されており、前記マグネット(31a’, 31b’)の間にマグネットの曲面と同一な形状のコイル(32)を具備させ、前記外側のマグネット(31a’)と内側のマグネット(31b’)の間を誘導する事ができるようになる。この時も、上述したように非接触方式であるVCM方式を採択する。そして、前記内側のマグネット(31b’)の内部面を貫通して切り開いたガイド凹部(37)を形づくり、前記水平アーム(343’)がガイド凹部に従い、移動すると同時に、ガイド凹部による動作範囲を提案することができる。このように、上述したような同一の効果を得ることができるのである。 FIG. 4 or FIG. 5 is another embodiment according to the present invention. Referring to FIG. 4 or FIG. 5, a curve centering on the cam shaft (341 ′) having the circumference of the magnet (31a ′, 31b ′) is shown. And provided perpendicularly from the upper surface of the lens barrel (40 ′). At this time, the magnets (31a ′, 31b ′) are divided into an inner magnet (31b ′) and an outer magnet (31a), and the magnets (31a ′, 31b ′) are arranged between the magnets (31a ′, 31b ′). The coil (32) having the same shape as the curved surface is provided, and the space between the outer magnet (31a ') and the inner magnet (31b') can be guided. At this time, the VCM method which is a non-contact method is adopted as described above. Then, a guide recess (37) cut through the inner surface of the inner magnet (31b ') is formed, and the horizontal arm (343') moves according to the guide recess, and at the same time, an operating range by the guide recess is proposed. can do. In this way, the same effect as described above can be obtained.
以上、本発明は前記に記述された実施例に限定されることなく、当業者達によりさまざまな変形及び、変更をもたらすことがあり、これは添付された特許請求の範囲で定義された、本発明の趣旨や範囲に含まれる。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes may be made by those skilled in the art, which are defined in the appended claims. It is included in the spirit and scope of the invention.
PDA、PCカメラ、小型監視カメラ、ロボットの視覚など多様な電子機器に使用されているカメラモジュールについて、レンズ部と駆動部を機構的に結合させ、非接触方式とカム方式を併用して駆動することで、消費電力を大幅に低減すると共に、小型化、軽量化を実現することができる。 For camera modules used in various electronic devices such as PDAs, PC cameras, small surveillance cameras, and robot visions, the lens unit and the drive unit are mechanically coupled and driven using both the non-contact method and the cam method. As a result, power consumption can be greatly reduced, and miniaturization and weight reduction can be realized.
10 カメラモジュール
20 レンズ部
30 駆動部
31a, 31b マグネット
32 コイル
34 カム
35 レンズハウジング
36 弾性体
37 凹部
40 鏡筒
341 カム軸
342 カム突起
343 水平アーム
351 ガイド凹部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
請求項1乃至10のいずれか一項に記載のカメラモジュールのオートフォーカスアクチュエータ。
The magnet is configured so that the coil rotates horizontally within 180 degrees.
The autofocus actuator of the camera module according to claim 1.
Priority Applications (1)
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JP2006330818A JP2008145597A (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Auto-focusing actuator of camera module |
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JP2006330818A JP2008145597A (en) | 2006-12-07 | 2006-12-07 | Auto-focusing actuator of camera module |
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Country Status (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010224489A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Tdk Corp | Lens actuator |
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2006
- 2006-12-07 JP JP2006330818A patent/JP2008145597A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010224489A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Tdk Corp | Lens actuator |
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