JP2015180937A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】電力消耗及びレンズバレルのチルト現象を最小化可能で、レンズバレル駆動時の振動を軽減可能なカメラモジュールの提供。
【解決手段】カメラモジュール１００は、撮影用のレンズが内蔵されたレンズバレル１１０と、レンズバレル１１０が収容される収容空間を備えるハウジング１２０と、マグネット１３２およびコイル１３４で構成される駆動部１３０であって、マグネット１３２とコイル１３４との間に生じる電磁気力により、レンズバレル１１０を上方に駆動させる第１駆動力およびレンズバレル１１０を下方に駆動させる第２駆動力を提供する駆動部１３０と、レンズバレル１１０とハウジング１２０との間に備えられてレンズバレル１１０の動きを案内するガイドボール１４０と、レンズバレル１１０の位置を検知する位置検出部１５０とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、カメラモジュールに関する。

一般的に、電子機器や携帯電話、ＰＤＡなどのような個人携帯端末機には、メイン機能
の外に付加的な機能が追加されるが、最近の多くの電子機器には、カメラ機能が追加され
て消費者から人気を集めている。したがって、これらに実装されるカメラモジュールの市
場もますます拡大している状況である。

このような市場の要求に答えて、カメラモジュールも固定焦点のような単純な機能から
、オートフォーカスや光学ズーム、ＯＩＳ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｍａｇｅ Ｓｔａｂｉｌ
ｉｚａｔｉｏｎ）などの付加機能が搭載されるように発展しつつある。

特に、カメラモジュールがオートフォーカスや光学ズーム、ＯＩＳなどの付加機能を具
現するためには、レンズを駆動させることができるアクチュエータを利用したレンズ駆動
モジュールが必須である。

一般的に、ＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ ｃｏｉｌ ｍｏｔｏｒ）方式のレンズ駆動モジュール
を備えたカメラモジュールが採用されており、図１は、従来技術によるカメラモジュール
の断面図を示し、図２は、図１に示したカメラモジュールの使用状態の断面図を示し、図
３は、図１に示したカメラモジュールのコイルに印可される電流に対するレンズバレルの
変位グラフを示している。

図１に示したように、従来技術によるカメラモジュール１０は、多数のレンズからなる
レンズ群２２を取り付けて光軸方向に駆動するレンズバレル２０、前記レンズバレル２０
が収容される固定部３０、前記固定部３０に支持されてレンズバレル２０を光軸方向に弾
性支持する板ばね（プレロード部）４０、マグネット５２とコイル５４で構成されてレン
ズバレル２０を光軸方向に駆動させる力（電磁気力）を発生させるアクチュエータを含ん
で構成される。この際、マグネット５２は、ヨーク５６を媒介として固定部３０の内周面
に固定されて、コイル５４は、レンズバレル２０の外周面に備えられる。

このような構成を有するカメラモジュール１０は、コイル５４に電流が印可されない時
、レンズバレル２０は、初期位置に位置するようになり、コイル５４に電流が印可される
時、コイル５４とマグネット５２の相互作用により生じられる電磁気力によって上昇され
ることで、オートフォーカス機能が遂行される（図２参照）。次に、電流の供給を遮断す
ると、上昇されたレンズバレル２０は、板ばね４０の復元力（プレロード）によって初期
位置にかえるようになる。

しかしながら、このような駆動原理を採用する従来技術によるカメラモジュール１０は
、レンズバレル２０を初期位置に復元させる板ばね４０による電力消耗が多いという問題
点があった。図３を参照すると、コイル５４に電流を印可した後、レンズバレル２０の荷
重ＭとプレロードＫの和より大きい力がレンズバレル２０に印可される場合にだけ、レン
ズバレル２０が上昇駆動されることが分かる。すなわち、プレロードＫによってレンズバ
レル２０を駆動させるためには、コイル５４に多い電流量が印可されるしかなく、電力消
耗が多いという問題点があった。

また、板ばね４０を採用することによって、構造及び製作工程が複雑になるだけではな
く、板ばね４０のプレロードＫは、レンズバレル２０の位置によって変わるので、これを
考慮してコイル５４に印可される電流を制御しなければならなく、これによって、駆動の
信頼性が低下されるという問題点があった。

更に、レンズバレル２０と板ばね４０の結合状態によって、レンズバレル２０が光軸方
向からチルトされる問題が発生して、その制御が難しいという問題点があった。

更にまた、レンズバレル２０の上方及び下方の駆動時、外部衝撃による揺れや自体振動
を軽減するための構造の不在により、レンズバレルの作動性能の向上に問題があった。

本発明は、上述した問題点を解決するために導き出されたものであり、本発明の目的は
、プレロード部をとり除いて電力消耗及びレンズバレルのチルト現象を最小化し、駆動の
信頼性を向上させることができ、またダンピング部材の結合によりレンズバレル駆動時の
自体振動を軽減させることができるカメラモジュールを提供することにある。

本発明の好ましい実施形態によるカメラモジュールは、外部イメージを集めるためのレ
ンズが内蔵されたレンズバレル、前記レンズバレルが収容される収容空間を備えたハウジ
ング、マグネットとコイルで構成され、マグネットとコイルから発生する電磁気力により
前記レンズバレルを上方に駆動させる第１駆動力と前記レンズバレルを下方に駆動させる
第２駆動力を提供する駆動部、前記レンズバレルと前記ハウジングの間に備えられて前記
レンズバレルの動きを案内するガイドボール、及び前記レンズバレルの位置を検知する位
置検出部を含むことを特徴とする。

このとき、前記レンズバレルの振動軽減のためのダンピング部材は、レンズバレルの上
部または下部に形成されることが好ましい。

また、前記ダンピング部材を支持するように前記レンズバレルの外周面に、ダンピング
結合部がさらに形成されることが好ましい。

更に、前記レンズバレルは、前記ハウジングの収容空間の内部に任意地点で前記駆動部
により上方と下方に駆動が始まることが好ましい。

前記第１駆動力が前記レンズバレルの荷重より大きい時、前記レンズバレルは、上方に
駆動され、前記第１駆動力より小さい駆動力である第２駆動力が印可される時、前記レン
ズバレルは、下方に駆動されることが好ましい。

このとき、前記第１駆動力は、前記第２駆動力より大きいことが好ましい。

前記駆動部は、前記ハウジングの内周面に取り付けられ、電流印可の時電場を発生させ
るコイル、及び前記コイルと向い合うように前記レンズバレルの外周面に取り付けられ、
前記電場と相互作用する磁場を発生させるマグネットを含むことが好ましい。

前記レンズバレルの外周面と前記ハウジングの内周面には、前記ガイドボールを回転可
能に支持する収容溝が形成されたことが好ましい。

前記位置検出部は、前記マグネットの位置変化を検知するホールセンサーであることが
好ましい。

また、前記ハウジングが上面に付着固定される回路基板に実装されたイメージセンサー
の画像信号から前記レンズバレルのフォーカシング目標位置を算出し、前記フォーカシン
グ目標位置と前記位置検出部から検知されたレンズバレルの駆動位置を比べて、前記レン
ズバレルに印可される電源を制御する制御部をさらに含むことが好ましい。

本発明の特徴及び利点は、添付図面に基づいた以下の詳細な説明からより明らかになる
のであろう。

本発明の詳細な説明に先立ち、本明細書及び請求範囲に用いられた用語や単語は、通常
的かつ辞書的な意味に解釈されてはいけなく、発明者がその自分の発明を最善の方法で説
明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則にしたがって、本発明
の技術的思想にかなう意味と概念に解釈されなければならない。

本発明によれば、駆動部がレンズバレルを上下駆動させる第１及び第２駆動力を提供し
て、レンズバレルを上下に駆動させ正確なレンズバレルのオートフォーカス機能を遂行す
ることができる。この際、レンズバレルを初期位置に復元させるプレロード（レンズバレ
ルを下降させる駆動力）を提供するプレロード部を別途に具備しないから、電力消耗及び
レンズバレルのチルト現象を最小化し、駆動の信頼性を向上させることができる。

また、本発明によれば、プレロード部をとり除くことにより構造及び製作工程を単純化
させることができる。

更に、本発明によれば、ダンピング部材がレンズバレルに結合されることにより、レン
ズバレルの上方または下方に作動時に発生する可能性のある振動を軽減させることができ
る。

従来技術によるカメラモジュールの断面図である。 図１に示すカメラモジュールの使用状態の断面図である。 図１に示すカメラモジュールのコイルに印可される電流に対するレンズバレルの変位グラフである。 本発明の好ましい実施形態によるカメラモジュールの縦断面図である。 図４に示すカメラモジュールの切開斜視図である。 図４及び図５に示すカメラモジュールの駆動原理を説明するための図である。 図４及び図５に示すカメラモジュールの駆動部に印可される電流とレンズバレルの変位の関係を示すグラフである。 本発明の好ましい実施形態によるダンピング部材がレンズバレル上部に結合された図である。 本発明の他の実施形態によるダンピング部材がレンズバレルの下部に結合された図である。

本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面と以下の詳細な説明および好ま
しい実施形態によってさらに明らかになろう。本明細書において、各図面の構成要素に参
照番号を付け加えるに際し、同じ構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、
できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、本
発明の説明において、係わる公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要にぼ
かす可能性があると判断される場合は、その詳細な説明を省略する。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。

図４は、本発明の好ましい実施形態によるカメラモジュールの縦断面図であり、図５は
、図４に示すカメラモジュールの一部切開斜視図である。以下、これを参照して本実施形
態によるカメラモジュール１００について説明する。

図４及び図５に示すように、本発明の好ましい実施形態によるカメラモジュール１００
は、レンズバレル１１０、ハウジング１２０、駆動部１３０、ガイドボール１４０、及び
位置検出部１５０を含んで構成される。

また、前記レンズバレル１１０の振動を軽減させるために、図８ａ及び図８ｂに示すよ
うに、ダンピング部材１７０ａ、１７０ｂを結合させるダンピング結合部１７０をさらに
含んで構成されることができる。

レンズバレル１１０は、レンズＬを介して外部のイメージをカメラモジュールの内部に
集めるためのものであり、少なくとも一つのレンズＬが光軸に沿って配列されるように一
定の大きさの内部空間を有する中空円筒状のレンズ収容体で構成され、光軸方向に上下駆
動しながら焦点距離を調節するようになる。

ここで、レンズバレル１１０は、レンズバレル１１０を収容支持するハウジング１２０
の収容空間の内部の任意地点に位置する。このような任意地点に位置したレンズバレル１
１０は、駆動部１３０によって光軸方向に上方及び下方に駆動を始めながら焦点距離を合
わせるようになる。駆動部１３０は、以下に後述することにする。

レンズバレル１１０は、その内部に配置される複数のレンズの間に一定の大きさの間隔
を維持するようにスぺーサー（図示せず）を備え、上部にレンズの中心と一致する一定の
大きさの入射孔（図面符号図示せず）が貫通形成される。

また、レンズバレル１１０の外周面の一側には磁場を発生させるマグネット１３２が備
えられるが、これについては駆動部１３０に対する説明にて詳しく説明することにする。

更に、レンズバレル１１０の外周面の他側にはガイドボール１４０の少なくとも一部が
収容される第１収容溝１１２が形成されることが好ましい（図６参照）。この際、第１収
容溝１１２はマグネット１３２が備えられていないレンズバレル１１０の外周面にガイド
ボール１４０の個数及び配置に対応するように備える。

ダンピング部材１７０ａ、１７０ｂは、レンズバレル１１０が光軸方向の上方と下方に
駆動される時、レンズバレル１１０の自体振動または周辺衝撃による振動を減衰させる。
ダンピング部材１７０ａ、１７０ｂは、レンズバレル１１０の上部と下部に夫々上部ダン
ピング部材１７０ａ、下部ダンピング部材１７０ｂが形成されることができる。また、レ
ンズバレル１１０の上部と下部の全部にダンピング部材１７０ａ、１７０ｂが形成される
ことができることはいうまでもない。

ダンピング結合部１７０は、ダンピング部材１７０ａ、１７０ｂを支持するように、レ
ンズバレル１１０の外周面にダンピング部材１７０ａ、１７０ｂの形状に合うように形成
される。ダンピング結合部１７０によりダンピング部材１７０ａ、１７０ｂが支持固定さ
れることによって、レンズバレル１１０の自体振動や周辺衝撃による振動がダンピング部
材１７０ａ、１７０ｂによって軽減されることができるのである。

ハウジング１２０は、レンズバレル１１０を収容支持するアセンブリー収容体であり、
全体的に正方形の箱状の形態を有し、収容体の中央にレンズバレル１１０の外形に対応さ
れる形状の内部孔が貫通形成されて、この内部空間にレンズバレル１１０が収容される。

ここで、ハウジング１２０は、ＵＶ硬化剤のような接着剤によって、中央にイメージセ
ンサー１２６が実装された回路基板１２５の上面に接着固定される。また、ハウジング１
２０の内部空間には、レンズバレル１１０か下降する時下部離脱を防止するためのストッ
パ（ｓｔｏｐｐｅｒ）の役割を遂行する段差部１２４が備えられる。この際、段差部１２
４の下部面には、レンズバレル１１０を通して入射される光に含まれた赤外線をフィルタ
リングしたり、レンズバレル１１０から分離された異物がイメージセンサー１２６側に落
下されることを防止するためのＩＲフィルター１２８が取り付けられることが好ましい。

また、ハウジング１２０の内周面には、レンズバレル１１０の外周面に備えられたマグ
ネット１３２と向い合うようにコイル１３４が備えられる。

更に、ハウジング１２０の内周面には、レンズバレル１１０とハウジング１２０の摩擦
力を低減させてレンズバレル１１０の垂直移送を助けるためのガイドボール１４０を回転
可能に支持するための第２収容溝１２２が形成されることが好ましい。この際、第２収容
溝１２２は、コイル１３４が備えられていないハウジング１２０の内周面に第１収容溝１
１２に対応するように備えられる。

駆動部１３０は、レンズバレル１１０を上下駆動させる駆動力を生成するためのもので
、マグネット１３２とコイル１３４の電磁気力（ローレンツ力）によって、レンズバレル
１１０を上下駆動させる。

ここで、駆動部１３０は、レンズバレル１１０を上方に駆動させる第１駆動力Ｆ１とレ
ンズバレル１１０を下方に駆動させる第２駆動力Ｆ２を発生させる（図６参照）。すなわ
ち、本発明では、従来技術の板ばねのようなプレロード部を用いることなく、駆動部１３
０によって、レンズバレル１１０を上下駆動させることを特徴とする。この際、プレロー
ド部によって、プレロード（復元力）がないから、レンズバレル１１０を上方に駆動させ
る第１駆動力Ｆ１がレンズバレル１１０の荷重より大きい時、レンズバレル１１０は、上
方に駆動され、従来技術に比べて電力消耗を最小化することができる。一方、レンズバレ
ル１１０を下方に駆動させる第２駆動力Ｆ２は、レンズバレル１１０の荷重ほどの力が下
方に発生するから、第１駆動力Ｆ１に比べて小さくてもレンズバレル１１０の下方駆動が
可能になる。

この際、駆動部１３０は、例えば、レンズバレル１１０の外周面に備えられるマグネッ
ト１３２とこれと向い合うようにハウジング１２０の内周面に備えられるコイル１３４を
含んで構成される。この際、ハウジング１２０の内周面には、コイル１３４から発生され
る電場がマグネット１３２がある方向に誘導するためにヨーク１３６が備えられ、このヨ
ーク１３６にコイル１３４が備えられることが好ましい。一方、マグネット１３２とコイ
ル１３４の位置は、変更可能である。

ガイドボール１４０は、ハウジング１２０に対するレンズバレル１１０の上下駆動を案
内するためのもので、レンズバレル１１０とハウジング１２０の間に介され、回転運動に
よってレンズバレル１１０を案内する。この際、ガイドボール１４０は、レンズバレル１
１０とハウジング１２０の接触面積を最小化することで摩擦力を低減させ、レンズバレル
１１０の上下駆動を助けるようになる。

ここで、ガイドボール１４０は、その一部分がレンズバレル１１０の第１収容溝１１２
に収容された状態で回転可能に支持され、他の部分がハウジング１２０の第２収容溝１２
２に収容された状態で回転可能に支持される。この際、ガイドボール１４０は、ハウジン
グ１２０に接触支持されるので、レンズバレル１１０が傾くこと（ｔｉｌｔ）なく、一直
線上に駆動されることができるように助ける。

この際、ガイドボール１４０は、マグネット１３２またはコイル１３４が備えられてい
ない、レンズバレル１１０とハウジング１２０の間の空間に介されることが好ましい。ま
た、ガイドボール１４０は、必要によって多数個備えられることができる。

一方、ガイドボール１４０は、回転運動によって摩擦力を低減させながらレンズバレル
１１０を案内するためのもので、このような機能を果たすことができる他の手段を含む概
念として理解されなければならない。

位置検出部１５０は、レンズバレル１１０の駆動位置を検知するためのもので、例えば
、マグネット１３２から発生する磁気力の変化を検知して、レンズバレル１１０の駆動位
置を検知するホールセンサーであることが好ましい。

この際、位置検出部１５０は、例えば、ハウジング１２０の内周面に介されたコイル１
３４らの間に、すなわちコイル１３４によって取り囲まれた形態で備えられることができ
る。

図６は、図４及び図５に示したカメラモジュールの駆動原理を説明するための図であり
、図７は、図４及び図５に示したカメラモジュールの駆動部に印可される電流とレンズバ
レルの変位の関係を示すグラフである。以下、これを参照して本発明の好ましい実施形態
によるカメラモジュール１００の駆動原理に対して説明する。

図６及び図７に示すように、位置検出部１５０から検知されたレンズバレル１１０の駆
動位置は、イメージセンサー１２６の画像信号から算出されたレンズバレル１１０のフォ
ーカシング目標位置と制御部１６０で比較され、制御部１６０は、これからフォーカシン
グ目標位置にレンズバレル１１０が到逹するための駆動変位を算出するようになり、この
駆動変位を発生させるために、必要な電源（電流）量を制御してコイル１３４に供給する
ことによって、レンズバレル１１０の駆動変位を制御するようになる。

この際、本発明では、従来技術のようなプレロード部がないから、レンズバレル１１０
を上昇させるため、レンズバレル１１０の荷重Ｍより大きい第１駆動力Ｆ１を印可するこ
とによって、レンズバレル１１０を上昇駆動させることができるようになる。したがって
、図３の従来のカメラモジュールに印可される電流に対するレンズバレル１１０の変位グ
ラフにて初期駆動の際に必要な電流値Ｍ＋Ｋより、図７の本発明による初期駆動に必要な
電流値Ｍがもっと小さいので、レンズバレル１１０の初期駆動による電流消費が節減され
る。また、プレロード部がないからレンズバレル１１０がハウジング１２０の収容空間の
内部の任意地点に位置し、駆動部１３０によって駆動を始めるようになる。レンズバレル
１１０の初期駆動後には、コイル１３４に供給される電流量とレンズバレル１１０の駆動
変位が比例するから、コイル１３４に供給される電流量を制御することによって、レンズ
バレル１１０を上昇させる第１駆動力Ｆ１と第２駆動力Ｆ２を制御することができるよう
になる。このように、第１駆動力Ｆ１と第２駆動力Ｆ２によって、レンズバレル１１０の
駆動位置を制御することで、正確な位置でレンズバレル１１０のオートフォーカス機能を
果たすことができるようになる。

以上、本発明を具体的な実施形態を詳しく説明したが、これは、本発明を具体的に説明
するためのものであり、本発明によるカメラモジュールは、これに限定されるものではな
く、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形
や改良が可能であることはいうまでもない。

このような本発明の単純な変形乃至変更などは、本発明の領域に属するものであり、本
発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になる。

本発明は、電子機器や携帯電話、ＰＤＡなどのような個人携帯端末機に実装されるカメ
ラモジュールに適用可能である。

１１０ レンズバレル
１１２ 第１収容溝
１２０ ハウジング
１２２ 第２収容溝
１２４ 段差部
１２５ 回路基板
１２６ イメージセンサー
１２８ ＩＲフィルター
１３０ 駆動部
１３２ マグネット
１３４ コイル
１３６ ヨーク
１４０ ガイドボール
１５０ 位置検出部
１６０ 制御部
１７０ ダンピング結合部
１７０ａ 上部ダンピング部材
１７０ｂ 下部ダンピング部材

Claims (6)

1. 外部イメージを集めるためのレンズが内蔵されたレンズバレル；
   前記レンズバレルが収容される収容空間を備えたハウジング；
   マグネットとコイルで構成され、マグネットとコイルから発生する電磁気力により前記
   レンズバレルを上方に駆動させる第１駆動力と前記レンズバレルを下方に駆動させる第２
   駆動力を提供する駆動部；
   前記レンズバレルと前記ハウジングの間に備えられて前記レンズバレルの動きを案内す
   るガイドボール；及び
   前記レンズバレルの位置を検知する位置検出部；
   を含み、
   前記駆動部が、
   前記ハウジングの内周面に取り付けられ、電流の印可時に電場を発生させるコイル；
   前記コイルと向い合うように前記レンズバレルの外周面に取り付けられ、前記電場と相
   互作用する磁場を発生させるマグネット；及び
   前記コイルと前記ハウジングの内周面に配置され、前記マグネットと向かい合う位置に
   形成されるヨーク；
   を含むことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記レンズバレルの振動を軽減するためのダンピング部材が、レンズバレルの上部また
   は下部に形成されることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記ダンピング部材を支持するように前記レンズバレルの外周面に、ダンピング結合部
   がさらに形成されることを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
4. 前記レンズバレルの外周面と前記ハウジングの内周面には、前記ガイドボールを回転可
   能に支持する収容溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
5. 前記位置検出部が、前記マグネットの位置変化を検知するホールセンサーであることを
   特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
6. 前記ハウジングが上面に付着固定される回路基板に実装されたイメージセンサーの画像
   信号から前記レンズバレルのフォーカシング目標位置を算出し、前記フォーカシング目標
   位置と前記位置検出部から検知されたレンズバレルの駆動位置を比べて、前記レンズバレ
   ルに印可される電源を制御する制御部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のカ
   メラモジュール。

Images