JP2008185913A - カメラモジュールおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図る上で有利なカメラモジュールおよび電子機器を提供する。
【解決手段】カメラモジュール１０は、撮像素子１４と、レンズ１２と、ホルダ１６と、駆動部１８とを含んで構成されている。駆動部１８は、レンズ１２を該レンズ１２の光軸に沿って移動させるものである。駆動部１８は、ヨーク２８とマグネット３０とコイル３２とスプリング３４とを含んで構成されている。駆動部１８の一部を構成するコイル３２がレンズ１２の外周に設けられている。前記一部を除いた駆動部１８の残りの部分であるヨーク２８およびマグネット３０がホルダ１６に設けられ、スプリング３４がレンズ１２とホルダ１６とにわたって設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明はカメラモジュールおよびカメラモジュールが組み込まれた電子機器に関する。

近年、カメラモジュールが組み込まれた携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯情報端末、あるいは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの種々の電子機器が提供されている。
このようなカメラモジュールとして、レンズを保持しホルダに収容された鏡筒と、鏡筒をレンズの光軸に沿って移動可能に支持するスプリングと、ホルダに設けられレンズによって導かれる被写体像を撮像する撮像素子と、鏡筒をレンズの光軸に沿って移動させる駆動部とを備えるものが提供されている（特許文献１参照）。
このカメラモジュールでは、駆動部はいわゆるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を構成するものであり、鏡筒に設けられたコイルと、コイルに臨むホルダの箇所に設けられたマグネットとを備え、コイルに電流が供給されることで発生するコイルの磁界と、マグネットとの磁界との磁気相互作用によって鏡筒に光軸方向の推力を発生させている。
特開２００３−２９５０３３

近年、このようなカメラモジュールを組み込む電子機器の小型化が要求されてきていることから、カメラモジュールもより一層の小型化が要求されてきている。
そのため、鏡筒の肉薄化が図られている。
しかしながら、鏡筒はレンズを収容保持すると共に、コイルを支持しなくてはならないことから、ある程度の精度や強度が必要なため鏡筒の肉薄化にも限界があり、したがって、カメラモジュールの小型化に限界があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、本発明の目的は小型化を図る上で有利なカメラモジュールおよび電子機器を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明のカメラモジュールは、撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を導くレンズと、前記レンズを収容するホルダと、前記レンズを該レンズの光軸に沿って移動させる駆動部とを備え、前記駆動部の一部を構成する部分が前記レンズの外周に設けられ、前記一部を除いた前記駆動部の残りの部分が前記ホルダに設けられていることを特徴とする。
また本発明の電子機器は、カメラモジュールが組み込まれたものであって、前記カメラモジュールは、撮像素子と、前記撮像素子に被写体像を導くレンズと、前記レンズを収容するホルダと、前記レンズを該レンズの光軸に沿って移動させる駆動部とを備え、前記駆動部の一部を構成する部分が前記レンズの外周に設けられ、前記一部を除いた前記駆動部の残りの部分が前記ホルダに設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、駆動部の一部を構成する部分がレンズの外周に設けられ、前記一部を除いた駆動部の残りの部分がホルダに設けられている。
そのため、従来では必要であった、レンズを保持するための専用の部材である鏡筒を省略することができる。
したがって、鏡筒が占有していたスペースを削減することができ、カメラモジュールおよび電子機器の小型化を図る上で有利となる。

まず、本実施の形態のカメラモジュール１０が組み込まれる電子機器１００について説明する。
図１は本実施の形態のカメラモジュール１０が組み込まれた電子機器１００の一例の説明図で、（Ａ）は第２の筐体１０６上に第１の筐体１０４が重ね合わされ閉じた状態の外観図、（Ｂ）は第２の筐体１０６に対して第１の筐体１０４が開いた状態の外観図である。
図１に示すように、本実施の形態では、カメラモジュール１０が組み込まれた電子機器１００は携帯電話機である。
電子機器１００は、ヒンジ部１０２によって揺動可能に連結された第１、第２の筐体１０４、１０６を有している。
第１の筐体１０４の内面には液晶表示パネルなどで構成されるディスプレイ１０８が設けられ、第２の筐体１０６の内面にはテンキーや機能キーなどの操作部１１０が設けられている。
カメラモジュール１０は、第１の筐体１０４の基端部に組み込まれ、撮像装置１００で撮像した画像はディスプレイ１０８に表示されるように構成されている。
図１（Ａ）において、符号１１２は、第１の筐体１０４に組み込まれたカメラモジュール１０のレンズ１２（図２参照）の前方に設けられた透明材料からなるレンズカバーを示す。

図２は電子機器１００の制御系の構成を示すブロック図である。
電子機器１００は、カメラモジュール１０、ディスプレイ１０８、操作部１１０に加えて、システムコントロール部１４０、メモリ媒体コントローラ１５０、駆動制御部１６０などを含んで構成されている。
カメラモジュール１０は、撮像部１３０を含んで構成され、撮像部１３０は基板２０（図３参照）に実装されている。
撮像部１３０は、カメラモジュール１０の撮像素子１４を用いて被写体の撮像を行い、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部１４０に出力するものである。
すなわち、撮像部１３０では、撮像素子の出力信号に対し、ＡＧＣ（自動利得制御）、ＯＢ（オプティカルブラック）クランプ、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）といった処理を行ってデジタル撮像信号を生成し、システムコントロール部１４０に出力する。

システムコントロール部１４０は、ＣＰＵ１４１、ＲＯＭ１４２、ＲＡＭ１４３、ＤＳＰ１４４、外部インターフェース１４５等が設けられている。
ＣＰＵ１４１は、ＲＯＭ１４２及びＲＡＭ１４３を用いて電子機器１０の各部に指示を送り、システム全体の制御を行うものである。
また、ＣＰＵ１４１は、操作部１１０からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行するものである。
ＤＳＰ１４４は、撮像部１２０からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号（例えばＹＵＶ信号等）を生成するものである。
外部インターフェース１４５には、各種エンコーダやＤ／Ａ変換器が設けられ、システムコントロール部１４０に接続される外部要素（本例では、ディスプレイ１０８、操作部１１０、メモリ媒体１５１）との間で、各種制御信号やデータをやり取りするものである。

メモリ媒体コントローラ１５０は、システムコントローラ１４０から出力される静止画または動画の映像信号を画像データとしてメモリ媒体１５１に記録し、また、メモリ媒体１５１から画像データを読み出してシステムコントローラ１４０に供給するものである。
メモリ媒体１５１は、例えば、電子機器１０に取り出し不能に組み込まれた内蔵メモリ、あるいは、電子機器１０に設けられた不図示のメモリスロットを介して装脱可能に装着されるメモリカードである。
駆動制御部１６０は、システムコントロール部１４０の制御に基づいて後述する駆動部２４を駆動制御して、言い換えると、コイル３２に駆動信号（駆動電流）を供給することによりオートフォーカス等の制御を行うものである。

次にカメラモジュール１０の構成について詳細に説明する。
図３はカメラモジュール１０の断面図、図４はレンズ１２およびコイル３２の分解斜視図、図５はレンズ１２にコイル３２が設けられた状態を示す斜視図、図６は図５の平面図、図７は図６のＡＡ線断面図である。
図３に示すように、カメラモジュール１０は、撮像素子１４と、レンズ１２と、ホルダ１６と、駆動部１８とを含んで構成され、本実施の形態では、ホルダ１６は下部ホルダ２２と、上部ホルダ２４とを有している。

図３に示すように、撮像素子１４は、レンズ１２によって導かれた被写体像を撮像して撮像信号を生成するものである。
撮像素子１４は、ＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサあるいは従来公知のさまざまな撮像素子を用いることができる。
本実施の形態では、撮像素子１４は基板２０上に実装され、撮像素子１４は基板２０と下部ホルダ２２とで形成される収容空間に収容されている。
撮像素子１４に臨む下部ホルダ２２の箇所に開口２２０２が形成され、開口２２０２は透明な材料で形成された防塵カバー２６で閉塞されている。

上部ホルダ２４は、レンズ１２よりも大きい外径の胴部２４０２と、胴部２４０２の下端に設けられた下環板部２４０４と、胴部２４０２の上部に設けられた上環板部２４０６とを有し、下環板部２４０４が下部ホルダ２２に連結されている。
レンズ１２は上部ホルダ２４に収容され、レンズ１２の光軸方向の一方に下環板部２４０４、カバー２６、撮像素子１４が位置し、レンズ１２の光軸方向の他方に上環板部２４０６が位置し、上環板部２４０６の内側は開口２４０８となっている。

レンズ１２は、図４、図５、図７に示すように、外周部が重ね合わされ接合されて複数設けられ、本実施の形態では、第１乃至第３レンズ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの３枚が用いられている。
レンズ１２は被写体像を撮像素子に導く撮影光学系を構成するものであり、第１乃至第３レンズ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃはそれらの光軸を合致させて接合されている。それらレンズの接合は、例えば、向かい合うレンズの外周部間に充填された接着剤によりなされている。
本実施の形態では、レンズ１２はガラスあるいは合成樹脂などの導電性を有しない材料で形成されている。
また、本実施の形態では、図７に示すように、第１レンズ１２Ａの外周面が第２レンズ１２Ｂに臨む箇所と、第２レンズ１２Ｂの外周面が第１レンズ１２Ａに臨む箇所とは同一の寸法の外径Ｄ１で形成されている。また、第２レンズ１２Ｂの外周面が第３レンズ１２Ｃに臨む箇所と、第３レンズ１２Ｃの外周面が第２レンズ１２Ｂに臨む箇所とは同一の寸法の外径Ｄ２で形成されている。本実施の形態では、外径Ｄ１と外径Ｄ２は同一の寸法である。

駆動部１８は、レンズ１２を該レンズ１２の光軸に沿って移動させるものである。
本実施の形態では、駆動部１８は、図３に示すように、ヨーク２８とマグネット３０とコイル３２とスプリング３４とを含んで構成されている。
ヨーク２８およびマグネット３０は、レンズ１２の外周部の対向する少なくとも２箇所に臨むように設けられ、ヨーク２８はマグネット３０によって発生される磁束を効率よくコイル３２に導くための磁路を形成している。
本実施の形態では、上部ホルダ２４の胴部２４０２の対向する２箇所に欠部２４０３が設けられ、ヨーク２８およびマグネット３０はそれら欠部２４０３に配置されている。
なお、マグネット３０がレンズ１２に臨むように配置され、このマグネット３０の外側にヨーク２８が配置されている。

スプリング３４は、レンズ１２を光軸方向に移動可能に支持するものである。
本実施の形態では、スプリング３４は、ばね材料で構成された板ばねで構成されている。
スプリング３４は、例えば、レンズ１２の外周部に対応した内径および外径を有する環板部３４０２と、環板部３４０２の周方向に間隔をおいた複数個所から環板部３４０２の半径方向外方に突出する複数の脚部３４０４とを有している。
このようなスプリング３４の構成として従来公知のさまざまなスプリングが採用可能である。
スプリング３４は、前記光軸方向の両端に位置する２つのレンズ１２Ａ、１２Ｃと胴部２４０２との間にそれぞれ設けられている。
そして、各スプリング３４は、レンズ１２の光軸と直交する平面上を延在するように設けられている。
すなわち、それら２つのスプリング３４の脚部３４０４の外端は上部ホルダの胴部２４０２で支持され、各スプリング３４の環板部３４０２はそれぞれ光軸方向の両端に位置するレンズ１２の外周部端面に結合されている。

図３乃至図６に示すように、コイル３２は、複数のレンズ１２の外周面に設けられている。
本実施の形態では、コイル３２は、重ね合わされた複数のレンズ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃの光軸方向に間隔をおいて２つ設けられている。より詳細には、図３、図７に示すように、一方のコイル３２は第１レンズ１２Ａと第２レンズ１２Ｂの同一外径Ｄ１の外周面にわたり、また、他方のコイル３２は第２レンズ１２Ｂと第３レンズ１２Ｃの同一外径Ｄ２の外周面にわたり設けられている。
コイル３２のレンズ１２の外周面への取り付けは、接着剤を用いた接着によりなされ、または、圧入によりなされ、または、融着によりなされている。
なお、融着によるコイル３２のレンズ１２の外周面への取り付けは、コイル３２に自己融着線などを使用し、巻線と同時にまたは取り付け直前にコイル３２を熱風処理することで、あるいは、巻線と同時にまたは取り付け直前にコイル３２をアルコールに浸漬することでなされる。
コイル３２は、線材（導線）をレンズ１２の外周に巻回することで形成してもよい。あるいは、線材を巻回することで空芯コイルを形成し、その空芯コイルをレンズ１２の外周に取り付けるようにしてもよい。

したがって、本実施の形態では、駆動部１８が、ヨーク２８とマグネット３０とコイル３２とスプリング３４とを含んで構成されており、したがって、駆動部１８の一部を構成するコイル３２がレンズ１２の外周に設けられ、駆動部１８の残りの部分であるヨーク２８およびマグネット３０がホルダ１６に設けられ、スプリング３４がレンズ１２とホルダ１６とにわたって設けられていることになる。

次に、カメラモジュール１０の動作について説明する。
コイル３２に電流を流していない状態では、レンズ１２は、該レンズ１２の重量と各スプリング３４の張力とが釣り合う中点位置に保持されている。

駆動制御部１６０（図２参照）によりコイル３２にある方向への駆動電流が供給されると、コイル３２によって発生される磁界と、マグネット３０によって発生される磁界との相互作用により、レンズ１２を光軸方向の一方（撮像素子１４から離間する方向）に移動させる方向への推力が発生し、レンズ１２が光軸方向の一方に移動される。
駆動制御部１６０（図２参照）によりコイル３２に前記とは反対方向への駆動電流が供給されると、コイル３２によって発生される磁界と、マグネット３０によって発生される磁界との相互作用により、レンズ１２を光軸方向の他方（撮像素子１４に近接する方向）に移動させる方向への推力が発生し、レンズ１２が光軸方向の他方に移動される。
したがって、駆動制御部１６０によってコイル３２に供給する電流の向きと大きさを制御することによって、レンズ１２の光軸方向の位置が制御され、レンズ１２と撮像素子１４との焦点距離が調整され、これによりカメラモジュール１０のオートフォーカスの制御がなされる。

本実施の形態によれば、駆動部１８の一部を構成するコイル３２がレンズ１２の外周面に直接設けられ、駆動部１８の残りの部分であるヨーク２８およびマグネット３０がホルダ１６に設けられている。
したがって、従来のように、レンズを保持するための専用の部材である鏡筒を有する電子機器に比べて次のような利点を有する。
レンズを保持するための専用の部材である鏡筒を省略できるため、鏡筒が占有していたスペースを削減することができ、小型化を図る上で有利となる。特に、携帯電話機では、携帯電話機自体が小型化される傾向にあり、限られた狭いスペースにカメラモジュール１０を組み込む必要があるため、携帯電話機に好適なカメラモジュール１０を実現する上で有利となる。
また、従来、鏡筒が占有していたスペースを、コイル３２を配置するスペースとして、あるいは、ヨーク２８あるいはマグネット３０を配置するスペースとして使用でき、スペースの有効利用を図る上で有利となる。
鏡筒が不要となるため、部品点数を削減でき、カメラモジュール１０のコストダウンを図る上で有利となる。
また、従来は、駆動部によってレンズおよび鏡筒の双方を駆動する必要があったのに対し、本実施の形態では、レンズ１２のみを駆動すればよい。したがって、レンズ１２を動かすために駆動部１８によって発生させる推力が少なくて済み、言い換えると、駆動部１８（コイル３２）で消費される電力を低減することができ、特に、携帯電話機に組み込むに際して好適なカメラモジュール１０を実現する上で有利となる。
また、レンズ１２のみを駆動すればよいため、レンズ１２の移動速度の向上を図る上でも有利となる。
また、従来のようにレンズと鏡筒の双方が移動する場合に比較して、可動部分がレンズ１２のみとなり軽量化が図れるため、耐衝撃性や耐久性の向上を図る上で有利となる。

なお、本実施の形態では、前述したようにレンズ１２はガラスあるいは合成樹脂などの導電性を有しない材料で形成されているため、レンズ１２の外周にコイル３２が直接接触していても問題はない。
しかしながら、レンズ１２の外周とコイル３２との間にシートを介在させることにより、コイル３２からレンズ１２に塵埃が付着することを防止してもよい。
また、レンズ１２の外周とコイル３２との間に遮光性を有する、例えば、黒色のシートを介在させることにより、迷光を防止してもよい。
また、また、レンズ１２の外周とコイル３２との間に断熱性を有するシートを介在させることにより、コイル３２で発生した熱がレンズ１２に伝達されることを防止し、これによりレンズの熱膨張による変形を防止してもよい。この場合には、レンズ１２の光学特性の変化が抑制されるので、撮像素子１４で撮像される画像の品質を確保する上で有利となる。

また、本実施の形態では、駆動部１８が、ヨーク２８とマグネット３０とコイル３２とスプリング３４とを含んで構成されており、駆動部１８の一部を構成する部分としてのコイル３２がレンズ１２に設けられている場合について説明した。
しかしながら、駆動部１８は、レンズ１２を該レンズ１２の光軸に沿って移動させるものであればよく、例えば、駆動部１８が、カム溝と、前記カム溝に係合するカムピンとを含むものであった場合には、駆動部１８の一部を構成する部分としての前記カムピンや、あるいは、カム溝がレンズ１２に直接設けられていてもよい。

なお、実施の形態では、カメラモジュール１０が組み込まれる電子機器１００が携帯電話機である場合について説明したが、本発明のカメラモジュール１０は、例えば、ＰＤＡ、ノート型パーソナルコンピュータなどの携帯情報端末、あるいは、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラなどの種々の電子機器に広く適用可能である。

本実施の形態のカメラモジュール１０が組み込まれた電子機器１００の一例の説明図である。 電子機器１００の制御系の構成を示すブロック図である。 カメラモジュール１０の断面図である。 レンズ１２およびコイル３２の分解斜視図である。 レンズ１２にコイル３２が設けられた状態を示す斜視図である。 図５の平面図である。 図６のＡＡ線断面図である。

符号の説明

１０……カメラモジュール、１２……レンズ、１４……撮像素子、１６……ホルダ、１８……駆動部、１００……電子機器。

Claims (10)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子に被写体像を導くレンズと、
   前記レンズを収容するホルダと、
   前記レンズを該レンズの光軸に沿って移動させる駆動部とを備え、
   前記駆動部の一部を構成する部分が前記レンズの外周に設けられ、前記一部を除いた前記駆動部の残りの部分が前記ホルダに設けられている、
   ことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングである、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングであり、
   前記コイルは、前記レンズの外周面に前記光軸方向に間隔をおいて２つ設けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
4. 前記レンズは互いに接合されて複数設けられ、
   前記駆動部により前記複数のレンズが一体に移動される、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
5. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングであり、
   前記レンズは複数設けられ、
   隣り合う少なくとも２つのレンズは互いに接合され、
   前記２つのレンズの外周面で互いに隣り合う箇所は同一の外径で形成され、
   前記コイルは、前記同一の外径の２つのレンズの外周面にわたって設けられ、
   前記駆動部により前記２つのレンズが一体に移動される、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
6. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングであり、
   前記レンズは、重ね合わされ互いに接合されて複数設けられ、
   前記コイルは、重ね合わされた前記複数のレンズの外周面に前記光軸方向に間隔をおいて２つ設けられ、
   前記駆動部により前記複数のレンズが一体に移動される、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
7. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングであり、
   前記レンズは、互いに接合されて複数設けられ、
   前記スプリングは、前記光軸方向の両端に位置する２つのレンズと前記ホルダとの間にそれぞれ設けられ、
   前記駆動部により前記複数のレンズが一体に移動される、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
8. 前記駆動部の一部を構成する部分は、前記レンズの外周面に設けられたコイルであり、
   前記駆動部の残りの部分は、前記ホルダに保持されたマグネットと、前記レンズと前記ホルダとの間に設けられ前記レンズを前記光軸方向に移動可能に支持するスプリングであり、
   前記コイルは前記レンズの外周面に接着により取り付けられ、または、圧入により取り付けられ、または、融着により取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１記載のカメラモジュール。
9. カメラモジュールが組み込まれた電子機器であって、
   前記カメラモジュールは、
   撮像素子と、
   前記撮像素子に被写体像を導くレンズと、
   前記レンズを収容するホルダと、
   前記レンズを該レンズの光軸に沿って移動させる駆動部とを備え、
   前記駆動部の一部を構成する部分が前記レンズの外周に設けられ、前記一部を除いた前記駆動部の残りの部分が前記ホルダに設けられている、
   ことを特徴とする電子機器。
10. 前記電子機器は携帯電話機である、
    ことを特徴とする請求項９記載の電子機器。

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