JP2018054823A - レンズユニット及びカメラモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】製造が容易であり、光学特性に優れた小型化可能なカメラモジュールを提供する。【解決手段】カメラモジュールは、複数のレンズを収容し、複数のレンズを一体的に保持する筐体を有し、筐体には複数のレンズ間の光路開口に連通する開口が設けられているレンズ部と、筐体の開口に挿入され、レンズの光軸と交差する方向に移動する羽根部とを有する。【選択図】図6

Description

本発明は、複数のレンズを有するレンズユニット及び、カメラモジュールに関する。
一般に、スマートフォン等の携帯端末には、小型のカメラモジュールが搭載されている。このようなカメラモジュールには、画質向上のために必要な被写体を撮影するときのピント合わせを自動的に行うオートフォーカス機能(以下「AF機能」と称する、AF:Auto Focus)を有するレンズ駆動装置が適用される。
オートフォーカス用のレンズ駆動装置は、レンズ部を光軸方向に移動させるためのオートフォーカス用駆動部(以下「AF用駆動部」と称する)を備える。AF用駆動部は、例えばレンズ部の周囲に配置されるオートフォーカス用コイル部(以下「AF用コイル部」と称する)と、AF用コイル部に対して径方向に離間して配置されるオートフォーカス用マグネット部(以下「AF用マグネット部」と称する)とを有する。AF用コイル部とAF用マグネット部とで構成されるボイスコイルモーターの駆動力を利用して、AF用マグネット部を含むオートフォーカス固定部(以下「AF固定部と称する)に対してレンズ部及びAF用コイル部を含むオートフォーカス可動部(以下「AF可動部」と称する)を光軸方向に移動させることにより、自動的にピント合わせが行われる。
一方、従来からカメラモジュールにおいて、撮像素子に入射する光量をシャッタや絞りにより調整することによって画質を改善するため、AF用駆動部にシャッタ部や絞り部等を備えた撮像装置が、従来から種々提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
AF用駆動部と、シャッタ部或いは絞り部等のようにレンズに入る光量を遮断或いは調整する機能を備えた撮像装置では、AF駆動部により駆動されるレンズ部に重なる位置に、メカシャッタ或いは絞り部等の別ユニットを配置している。
例えば、特許文献1及び特許文献2では、レンズ部の上部に、メカシャッタを有する装置を配置し、特に、特許文献2では、メカシャッタに加えて、2枚の羽根の動作によりレンズに入る光量を調整する絞り部を有する装置を、レンズ部の上部に配置して光学特性を向上させることにより、画質の向上が図られている。
特開2007−17957号公報 特開2010−191130号公報
画質向上のためにメカシャッタ或いは絞り機構を有する従来のカメラモジュールの構成では、複数のレンズ群の上部に、メカシャッタ或いは絞り部を取り付ける際に、レンズ群の光軸を一致させつつ接合させる必要があるため、その工程に手間がかかるという問題があった。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、製造が容易であり、光学特性に優れた小型化可能なカメラモジュールを実現するレンズユニットを提供することを目的とする。
本発明のレンズユニットの一つの態様は、
複数のレンズを収容し、当該複数のレンズを一体的に保持する筐体を有し、前記筐体には前記複数のレンズ間の光路開口に連通する開口が設けられている、レンズ部と、
前記筐体の前記開口に挿入され、前記レンズの光軸と交差する方向に移動する羽根部と、
を有する構成を採る。
本発明のカメラモジュールの一つの態様は、上記構成のレンズユニットと、
前記レンズユニットを光軸方向に移動するレンズ駆動装置と、
前記レンズユニットにより結像する撮像部と、
を有する構成を採る。
本発明によれば、製造が容易であり、光学特性に優れた小型化可能なカメラモジュールをできる。
本発明に係る一実施の形態のレンズユニットを搭載したカメラモジュールを示す斜視図である。 同カメラモジュールの分解斜視図である。 同カメラモジュールの断面図である。 本発明に係る一実施の形態のレンズユニットの分解斜視図である。 図4のA−A線断面図である。 図4のB−B線断面図である。 本発明に係る一実施の形態のレンズユニットの羽根部の正面図である。 本発明に係る一実施の形態のレンズユニットにおける羽根部分の動作を示す図である。 本発明に係る一実施の形態のレンズユニットにおける羽根部分の動作を示す図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係る一実施の形態のレンズユニットを搭載したカメラモジュールを示す斜視図であり、図2は、同カメラモジュールの分解斜視図であり、図3は、同カメラモジュールの断面図である。なお、図3では、便宜上、レンズユニット部分以外を断面で示す。図1乃至図3に図示した状態では、直交座標系(X,Y,Z)において、X軸は前後方向(奥行方向)であり、Y軸は左右方向(幅方向)であり、Z軸は上下方向(高さ方向)である。そして、図1乃至図3に示す例においては、上下方向Zがレンズの光軸O方向である。
但し、実際の使用状況においては、光軸O方向、すなわち、Z軸方向が前後方向となる。換言すれば、Z軸の上方向が前方向となり、Z軸の下方向が後方向となる。
カメラモジュール10は、レンズ駆動装置20と、撮像部30と、レンズユニット40とを有する。
カメラモジュール10は、例えば、オートフォーカス(Auto Focus、以下、「AF」と称する)可能なカメラ付き携帯電話に備えられる。レンズ駆動装置20は、所謂、AF用駆動部である。
レンズユニット40は、被写体側から順番に、それぞれ少なくとも1枚以上のレンズからなる第1のレンズ群42及び第2のレンズ群43(図5及び図6参照)を含む。レンズユニット40は、移動レンズ体とも呼ばれ、詳細については後述する。
図1〜図3に示すレンズ駆動装置20は、レンズユニット40を光軸O方向に移動させるためのものである。
レンズ駆動装置20は、Z軸方向(光軸O方向)の下側(後側)に配置された枠状のベース27を有する。このベース27の下部(後部)に、撮像部30が搭載される。
撮像部30は、モジュール基板32と、このモジュール基板32上に配置された撮像素子34と、モジュール基板32と組み合わされて、撮像素子34を封止する密閉空間を形成する封止部材36とから構成される。撮像素子34は、レンズユニット40により結像された被写体像を撮像して電気信号に変換する。撮像素子34は、例えば、CCD(charge coupled device)型イメージセンサ、CMOS(complementary metal oxide semiconductor)型イメージセンサ等により構成される。
レンズ駆動装置20は、第1の駆動コイル25と、マグネット部26を備えたヨーク28と、レンズホルダ21の環状部210の光軸O方向両側に設けられた一対の板バネ22、24を備える。一対の板バネ22、24は、レンズホルダ21を径方向に位置決めした状態で光軸O方向に変位可能に支持する。一対の板バネ22、24のうち、一方の板バネ22は上側板バネ(スプリング)と呼ばれ、他方の板バネ24は下側板バネ(スプリング)と呼ばれる。レンズホルダ21は、環状部210(図5参照)でレンズバレル部45を保持する。環状部210の周囲には、第1の駆動コイル25が配設されている。
図1及び図2に示すように、ヨーク28は四角筒状をしている。すなわち、ヨーク28は、四角筒形状の外筒部282と、この外筒部282の上端(前端)に設けられた四角形のリング状の開口部を有するヨーク上面部284とを有する。
一方、マグネット部26は、第1の駆動コイル25と対向するようにヨーク28に設けられる。マグネット部26は、ヨーク28の四隅に配置される断面三角形の4つの永久磁石片262から構成される。ヨーク28の外筒部282の内周面に、駆動コイル25と間隔をおいて、マグネット部26が配置されている。
これらマグネット部26と、このマグネット部26で発生された磁束と相互作用するように電流が流れる第1の駆動コイル25とが、レンズユニット40を光軸方向に移動させる駆動回路を構成する。すなわち、レンズ駆動装置20は、オートフォーカス用駆動部として機能する。
上側板バネ22はレンズホルダ21における光軸O方向上側(前側)に配置され、下側板バネ24はレンズホルダ21における光軸O方向下側(後側)に配置される。上側板バネ22と下側板バネ24とは、略同一構成をしている。
具体的には、上側板バネ22は、レンズホルダ21に取り付けられた内周側端部222と、ヨーク28に取り付けられた外周側端部224とを有する。内周側端部222と外周側端部224との間には、4つの腕部226が設けられている。各腕部226は、内周側端部222と外周側端部224とを繋いでいる。
同様に、下側板バネ24は、レンズホルダ21に取り付けられた内周側端部(図示せず)と、ベース27上に取り付けられた外周側端部244とを有する。内周側端部と外周側端部244とに間には、4つの腕部が設けられている。各腕部は、内周側端部と外周側端部244とを繋いでいる。なお、内周側端部は内輪とも呼ばれ、外周側端部は外輪とも呼ばれる。
なお、レンズホルダ21の環状部210の内周壁には雌ネジ(図示せず)が切られている。一方、レンズバレル部45の外周壁には、上記雌ネジに螺合される雄ネジ(図示せず)が切られている。従って、レンズバレル部45をレンズホルダ21に装着するには、レンズバレル部45をレンズホルダ21の環状部210に対して光軸O周りに回転して光軸O方向に沿って螺合することにより、レンズバレル部45をレンズホルダ21内に収容し、接着剤なとによって互いに接合する。
図4は、本発明の一実施の形態に係るレンズユニットの分解斜視図である。図5は、図4のA−A線断面図であり、図6は図4のB−B線断面図である。なお、図5及び図6では、羽根駆動部65を、省略して示す。また、図4〜図6も図1〜図3と同様に直交座標系(X,Y,Z)を使用している。
レンズユニット40は、レンズホルダ21の環状部210と、第1レンズ群42、第2レンズ群43と、レンズバレル部45と、羽根部61(羽根62、63)と、羽根駆動部65とを有する。レンズバレル部45は、第1レンズ群42、第2レンズ群43とともにレンズ部を構成する。本実施の形態では、レンズバレル部45は、レンズ部の筐体として説明するが、レンズ部を、第1レンズ群42、第2レンズ群43、レンズバレル部45及びレンズホルダ21とで構成し、レンズ部の筐体をレンズバレル部45とレンズホルダ21とで構成してもよい。
第1レンズ群42は、ここでは1つのレンズにより構成され、第2レンズ群43は、レンズ43a〜43cを有する。レンズ群42、43は、それぞれ光軸Oを同一軸心となるようにレンズバレル部45により収容された状態で支持されている。
レンズバレル部45は、上述したように、外周に形成される雄ネジを介してレンズホルダ21に螺合されている。レンズホルダ21の上部は蓋部29により覆われる。
レンズバレル部45には、周壁部の所定の高さに、光軸Oと交差する方向(本実施の形態では、直交方向)に貫通し、複数のレンズ群42、43間の光路開口に連通する開口(スリット451)が形成されている。
レンズバレル部45の開口はスリット451であり、スリット451に羽根部61(羽根62、63)が挿入される。
レンズバレル部45の開口(以下、「スリット451」とも称する)は、挿入される羽根62、63を、レンズバレル部45に位置決め支持する。ここでは、スリット451は、羽根62、63がそれぞれ挿入されて移動する移動領域452、454を積層した状態で備える。
スリット451は、Z方向では、レンズ群42、43との間の位置に配置される。
スリットにおける移動領域452は、撮像素子側の移動領域452の幅よりも被写体側の移動領域454の幅が広くなっていることが好ましい。これにより、移動領域454に配置される被写体側の羽根63自体が、移動領域452に配置される羽根62のガイドとなり、羽根62の被写体側への移動を規制できる。
このように、スリット451は、移動領域452、454に挿入される羽根62、63をそれぞれレンズ群42、43の間に位置決めする。移動領域452、454が羽根62、63を案内し、羽根62、63をレンズの光軸と直交する方向に移動可能とする。これにより、複数のレンズ間(ここでは、レンズ群42、43の間)の光路開口の開口径を可変して光路の通過光量が調節される。
羽根部61は、レンズバレル部45(レンズ部の筐体)の開口であるスリット451に挿入され、レンズ群42、43の光軸と交差する方向に移動することにより、スリット451と連通する光路開口を開閉、つまり、光路開口の開口径を可変して、レンズ群43を通過する被写体光の光量を制御する。羽根部61は、ここでは、複数の羽根62、63を有し、羽根62、63は、その位置に応じて、レンズ部を通過する被写体光量を機械的に制限して調整する。本実施の形態では、羽根駆動部65とともに絞り機構部を構成する。
羽根62、63は、第1のレンズ群42と、第2レンズ群43との間で、光軸Oと直交する方向で、且つ、光軸Oを横切るように進退移動自在に配置される。
羽根62、63は、レンズバレル部45において、スリット451に、光軸O方向に交差する方向に移動可能に挿通されている。羽根62、63は、互いが相対的に移動することにより、レンズ群43へ侵入する光量を調整する。
本実施の形態の羽根62、63は、略矩形状の薄板(板状本体部)622、632であり、互いが重なるようにスライド移動する。
図7は、本発明に係る一実施の形態のレンズユニットの羽根の正面図であり、図7(a)は羽根63を示し、図7(b)は、羽根62を示す。
羽根62、63は、それぞれの薄板622、632の中央部分に開口部624、634が形成されている。開口部624、634は、複数の羽根62、63が相対移動することによりそれぞれ移動して、レンズ群42、43間の光路開口の開口径を可変させる。互いの開口部624、634が光軸Oと直交する方向に移動することにより、レンズ群43が被写体側に露出する断面積の広さを調整し、レンズ群43への光量を設定する。なお、羽根62.63は、撮像素子34側よりも被写体側にある羽根62の方が、厚みを有するように形成されることが望ましい。羽根62が撓みにくく、羽根63の移動の際に好適に案内することができ、羽根63を薄くする分、レンズユニット自体の光軸方向の厚みを薄くでき、一層小型化を図ることができる。
薄板622、632は、それぞれ移動方向に延在する長尺であり、長手方向の一端部にはアーム部626、636がそれぞれ突出して設けられ、アーム部626、636を介して、開口部624、634の移動が操作される。アーム部626、636の先端側には、羽根駆動部65の接続される接続部としての穴628、638が形成されている。
本実施の形態では穴628、638は重畳する羽根62、63において、近接する位置に配置される。これにより、羽根駆動部65を一か所に纏めて配置できる。
羽根62、63は、移動することにより、光軸Oを中心とした同心円或いは略同心円で、その径が変化するように構成される。開口部624、634は、互いの移動方向側の端部同士を、光軸Oを中心として重ねることにより、外径が拡縮する光路開口を形成する。ここでは、それぞれの開口部624、634は、移動方向に延在し、且つ、それぞれが離間する方向側の端部が狭窄する長穴状に形成されている。
図7に示すように、本実施の形態では、羽根62、63の開口部624、634は、移動方向の一端側がレンズ部の全面を露出させる外形の円形状部分624a、634aを有し、この円形状部分624a、634aから移動方向の他端側に向かって狭窄する雫状に形成されている。これら開口部624、634における他端側の小突起部分624b、634bを用いて最も絞り込んだ光路開口が形成される。
羽根62、63は、移動方向の中心に、光軸Oが通るように配置され、雫状の開口部624、634は、移動方向に沿って延在する中心軸を光軸Oが通過する(ここでは直交して通過)ように配置される。
図4に示す羽根駆動部65は、羽根62、63を駆動してレンズ群42、43間の光路を通過する光量を調整する。羽根駆動部65は、羽根62、63を光軸Oと交差する方向にそれぞれ移動させ、羽根62、63によりレンズ群43上の被写体側の光路の開口度合いを調整する。これにより、レンズ群43への光量が調整される。羽根駆動部65は、レンズ群43より被写体側の光量を調整するものであれば、どのように構成されてもよい。
本実施の形態では、例えば、図4に示すように、羽根駆動部65は、両端で羽根62、63のそれぞれに接続されるレバー部651と、レバー駆動部659とを有するようにしてもよい。
レバー部651の両端部には、羽根62、63側に向かって突出する枢着突起部652、653が設けられる。これら枢着突起部652、653は、羽根62、63のアーム626、636の先端の穴(ここでは長穴)628,638にそれぞれ遊嵌した状態でている。
レバー部651は、枢着突起部652、653間に軸部656を枢着突起部652、653と平行に設けられており、レバー部651は、軸部656を中心に回転駆動する。レバー部651の回転により、その両端で接続された羽根62、63は、アーム部626、636を介して、光軸Oに直交する直線上で、それぞれ異なる方向に相対移動する。レバー部651の軸部656を中心とした回転角度により、羽根62、63の開口部624、634により形成される光路開口を全開放状態から全閉状態までの間で調整できる。
レバー部651には、レバー部651を回転させるレバー駆動部659が接続されている。例えば、レバー駆動部659は、レバー部651にアームを介して接続される羽根駆動用コイルと羽根駆動用マグネットとする。羽根駆動用コイルは、羽根駆動用マグネットの磁界との相互作用によって流れる電流による磁界との相互作用によってレバー部651を回動させる。
これにより、羽根62、63を相対移動させる。羽根駆動部65では、例えば、AF用マグネット部26を、羽根駆動のためのマグネットと兼用すれば、別途マグネットを配置する必要がない。これにより、羽根駆動部65は、マグネット部が不要であるので、部品点数を少なくして、構造が簡易で、且つ、軽量化が図れるカメラモジュールとなる。
<羽根の動作>
図8及び図9は、本発明に係る一実施の形態のレンズユニットにおける羽根の動作を示す図である。
羽根駆動部65の駆動により、羽根62、63は、光軸Oと交差する方向で、それぞれ相対的に進退移動する。本実施の形態では、羽根62、63は、光軸Oを通り、且つ光軸Oに直交する方向で、それぞれ異なる方向に進退移動する。
まず、絞りの全開放状態では、図8に示すように、羽根62、63の開口部624、634の円形部分624a、634aが重なるように、薄板622、632が最も広い面積で重なる位置に移動させる。
この状態で、レバー部651を回転駆動すると、羽根62はレバー部651により引っ張られ、羽根63よりもレバー部651側(矢印−Y方向)に移動し、羽根63は羽根62よりもレバー部651から離間する方向(矢印Y方向)に移動する。
これにより、図9に示すように、羽根62、63の開口部622、632の狭窄側の小突起部分624b、634bが、それぞれ同一直線上を移動方向で対称に光軸O側に移動する。すると、レンズ群42、43の間で、レンズ群42、43のそれぞれに対向する位置において、羽根62、63の開口部622、632により形成される円形の開口を、光軸Oを中心に略同心円上で、縮径させることができる。
これにより、レンズ部における絞りのための開口を、光軸Oを中心に最大限から最小限に小さくして絞り、露光を調整できる。
本実施の形態によれば、複数のレンズを収容して、一体的に保持するレンズ部の筐体(レンズバレル部45)に、可動により形成する絞り開口の中心を光軸Oに一致させる必要がある羽根62、63が位置決めされて一体的に備えている。
これにより、光軸を一致させる際の精度を向上させることができ、複数のレンズ群の間に、絞り開口を形成する構成であっても、それぞれ別体である場合と異なり、それぞれの光軸を容易に一致させることができる。よって、製造が容易である。また、絞り機構部を別装置ではなく、レンズ部に一体に設けており、さらに、絞り羽根62、63は薄板であり、光軸Oに直交して積層して配置しているので、カメラモジュール全体として小型化を図ることができる。
以上、本発明についてその好ましい実施の形態によって説明してきたが、本発明の精神を逸脱しない範囲内で、種々の変形が当業者によって可能であるのは明らかである。なお、本実施の形態では、羽根62、63は、絞り用の羽根として説明したが、これに限らず、レンズ部の光路の開閉を行うものであれば、どのようなものでも適用できる。例えば、シャッタの羽根として用いてもよい。例えば、上記実施の形態では、レンズユニット40は、羽根駆動部を絞り用の羽根62、63を有するようにしたが、同様の構成のシャッタ用の羽根を、羽根62、63と同様に、レンズホルダの上端に設けて、レンズ部の正面を開閉するようにしてもよい。また、上記実施の形態では、羽根62、63の二つの羽根により絞りの開閉を行う構成としたが、これに限らず、2枚以上の羽根をそれぞれ好適に作動させて、それぞれの開口部により光軸を中心とした同心円の開口が形成されるように構成してもよい。
また、本実施の形態のカメラモジュール10は情報機器或いは輸送機器であるカメラ搭載装置に適用してもよい。情報機器であるカメラ搭載装置とは、カメラモジュールとカメラモジュールで得られた画像情報を処理する制御部を有し、カメラ付き携帯電話機、ノート型パソコン、タブレット端末、携帯型ゲーム機、webカメラ、カメラ付き車載装置(例えば、バックモニター装置、ドライブレコーダー装置)等を含む。また、輸送機器であるカメラ搭載装置とは、カメラモジュールとカメラモジュールで得られた画像を処理する制御部を有する輸送機器であり、例えば自動車を含む。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
本発明に係るレンズユニット及び、カメラモジュールは、製造が容易であり、光学特性に優れた小型化可能なカメラモジュールを実現する効果を有し、カメラ機能を有する携帯端末として有用である。
10 カメラモジュール
20 レンズ駆動装置
21 レンズホルダ
22、24 バネ
25 駆動コイル
26 マグネット部
27 ベース
28 ヨーク
29 蓋部
30 撮像部
32 モジュール基板
34 撮像素子
36 封止部材
40 レンズユニット
42、43 レンズ群
45 レンズバレル部(レンズ部の筐体)
61 羽根部
62、63 羽根
65 羽根駆動部
210 環状部
212 フランジ部
451 スリット(筐体の開口)
624、634 開口部
624a、632a 円形部分
624b、634b、 小突起部分
651 レバー部
656 軸部
659 レバー駆動部

Claims (5)

  1. 複数のレンズを収容し、当該複数のレンズを一体的に保持する筐体を有し、前記筐体には前記複数のレンズ間の光路開口に連通する開口が設けられている、レンズ部と、
    前記筐体の前記開口に挿入され、前記レンズの光軸と交差する方向に移動する羽根部と、
    を有する、
    レンズユニット。
  2. 前記筐体の前記開口は、スリットである、
    請求項1記載のレンズユニット。
  3. 前記羽根部は、重畳して配置され、且つ、前記光路開口を形成する開口部をそれぞれ有する複数の羽根を有し、
    前記開口部は、前記複数の羽根が相対移動することによりそれぞれ移動して、前記光路開口の開口径を可変させる、
    請求項1又は2に記載のレンズユニット。
  4. 前記開口は、前記光軸と直交するように前記光路開口に連通し、
    前記複数の羽根は、前記開口に挿入されて、前記光軸と直交する同一直線上を進退移動自在に設けられ、
    前記それぞれの開口部は、移動方向に延在し、且つ、移動方向の一端部側で前記光路開口径を有し、他端部側に向かって狭窄する雫状である、
    請求項3記載のレンズユニット。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のレンズユニットと、
    前記レンズユニットを光軸方向に移動するレンズ駆動装置と、
    前記レンズユニットにより結像する撮像部と、
    を有するカメラモジュール。
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