JP2020112789A - 画像収集装置及び携帯電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は画像収集装置と携帯電子機器を提供する。【解決手段】画像収集装置はフレームと、フレームに接続されるフレキシブル回路板と、フレームの中部に取り付けられるレンズユニットと、フレームの一方端に取り付けられ、レンズユニットの物体側に位置し、光線を受光するための第１プリズム系と、フレームの他方端に取り付けられ、レンズユニットの像側に位置する第２プリズム系と、第２プリズム系がフレーム内をＸ軸周りに回動するように駆動するための第１ボイスコイルモータと、第２プリズム系がフレーム内をＹ軸周りに回動するように駆動するための第２ボイスコイルモータとを含み、第１ボイスコイルモータと第２ボイスコイルモータとは夫々フレキシブル回路板に電気的に接続されている。本発明において、レンズユニット内におけるレンズが多くても、画像収集装置を有する携帯電子機器の全体の外観寸法に影響を与えることがない。【選択図】図１

Description

本発明は、光学結像技術分野に関し、特に携帯電話などの携帯電子機器に適用される画像収集装置に関する。

近年、結像技術の発展及び結像機能を有する電子製品の勃興に伴い、光学レンズ系が各種の電子製品に広く応用されている。従来技術では、通常のレンズは、いずれも光線が直接物体側から入射し、光軸に沿って直線でレンズ群を通過して結像チップ(ｓｅｎｓｏｒ）に到達する。携帯電話の場合には、光線が携帯電話のスクリーン側から携帯電話の厚さ方向に沿って直線でチップに到達する。このように設計すると、レンズ系のレンズが多いとき、携帯電話においてより厚い空間を供給したり、レンズを外向きに突出させたりする必要がある。これは、携帯電話の軽量化・薄型化の傾向と美観要求に合致しない。

従って、従来のレンズ系のレンズが多いときに携帯電子機器全体の外観に影響を与える問題を解決する画像収集装置を提供する必要が生じる。

本発明は、レンズ系のレンズが多いときに携帯電子機器の全体の外観に影響を与えない画像収集装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下の解決手段を講じる。
上記目的を達成するために、本発明は、画像収集装置を提供し、当該画像収集装置は、フレームと、前記フレームに接続されるフレキシブル回路板と、前記フレームの中部に取り付けられるレンズユニットと、前記フレームの一方端に取り付けられ、レンズユニットの物体側に位置し、光線を受光するための第１プリズム系と、前記フレーム他方端に取り付けられ、レンズユニットの像側に位置する第２プリズム系と、前記第２プリズム系が前記フレーム内においてＸ軸周りに回動するように駆動するための第１ボイスコイルモータと、前記第２プリズム系が前記フレーム内においてＹ軸周りに回動するように駆動するための第２ボイスコイルモータとを含み、前記第１ボイスコイルモータと第２ボイスコイルモータは、それぞれ前記フレキシブル回路板に電気的に接続され、前記Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向に垂直である。

改良の１つとして、前記第１プリズム系は、第１プリズムを含み、第２プリズム系は、第２プリズムを含み、前記第１プリズムは、Ｙ軸方向に沿って入射された光線を受光するとともに、Ｚ軸方向に沿ってレンズユニットへ反射し、前記第２プリズムは、レンズユニットからの光線を受光するとともに、Ｘ軸方向に沿って当該光線を反射し、前記Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれに垂直である。

改良の１つとして、前記第２プリズム系は、前記フレームに回動可能に接続される第１フレーム体と、前記第１フレーム体に回動可能に接続される第２フレーム体とをさらに含み、第２プリズムは、前記第２フレーム体内に取り付けられ、前記第１ボイスコイルモータは、第１ボイスコイルと、前記第１ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第１磁石とを含み、前記第１ボイスコイルは、前記フレームに対して固定され、前記第１磁石は、前記第１フレーム体に取り付けられ、前記第２ボイスコイルモータは、第２ボイスコイルと、前記第２ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第２磁石とを含み、前記第２ボイスコイルは、前記フレキシブル回路板に対して固定され、前記第２磁石は、前記第２フレーム体に取り付けられている。

改良の１つとして、前記第２プリズム系は、位置制限バネをさらに含み、前記位置制限バネは、一方端が前記第１フレーム体に接続され、他方端が前記フレームに接続されている。

改良の１つとして、前記第２プリズム系は、位置制限ピンをさらに含み、前記第１フレーム体には、位置制限孔が設けられ、前記位置制限ピンは、一方端が前記第２フレーム体に取り付けられ、他方端が前記位置制限孔内に挿設され、且つ、前記位置制限ピンの外径は、前記位置制限孔の内径よりも小さい。

改良の１つとして、前記位置制限ピンの数と前記位置制限孔の数は、いずれも２つであり、２つの前記位置制限ピンは、それぞれ前記第２フレーム体の両側に取り付けられ、２つの前記位置制限孔は、それぞれ前記第１フレーム体の両側に位置する。

改良の１つとして、前記画像収集装置は、第３ボイスコイルモータをさらに含み、前記第３ボイスコイルモータは、前記レンズユニットが前記フレーム内においてＺ軸方向に沿って移動するように調節し、且つ前記フレキシブル回路板に電気的に接続され、前記レンズユニットは、レンズを含み、前記レンズは、鏡筒と、前記鏡筒内に設けられるレンズ群とを含み、前記第３ボイスコイルモータは、第３ボイスコイルと、前記第３ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第３磁石とを含み、前記第３ボイスコイルは、前記フレームに対して固定され、前記第３磁石は、前記鏡筒に取り付けられている。

改良の１つとして、前記レンズユニットは、２つのガイドロッドをさらに含み、一方の前記ガイドロッドは、前記フレームの前記第３ボイスコイルモータから離間する側に取り付けられ、且つ前記鏡筒に係止接続され、他方の前記ガイドロッドは、前記鏡筒に取り付けられ、且つ前記フレームの他方側にスライド接続されている。

改良の１つとして、前記画像収集装置は、前記第２プリズム系で反射された光線を受光するための結像装置をさらに含み、前記結像装置内には、回路板と、回路板に電気的に接続されるセンサとが設けられ、前記結像装置は、前記フレームに取り付けられている。

本発明は、携帯電子機器を提供する。当該携帯電子機器は、ハウジングを含み、前記携帯電子機器は、前記ハウジング内に装着される上述した画像収集装置をさらに含む。

本発明は、以下の有利な作用効果を奏する。本発明において、Ｙ軸方向から入射した光線が第１プリズム系に反射された後、Ｚ軸に沿ってレンズユニット内に進入し、光線がさらに第２プリズム系で反射された後、Ｘ軸方向に沿って出射することにより、レンズユニット内におけるレンズが多くても、画像収集装置を有する携帯電子機器の全体の外観寸法に影響を与えることがない。それと同時に、第２プリズム系がフレームにおいてＸ軸周りに回動するように駆動するための第１ボイスコイルモータと、第２プリズム系がフレーム内においてＹ軸周りに回動するように駆動するための第２ボイスコイルモータとが画像収集装置内に設けられることで、第２プリズム系が、第１ボイスコイルモータ及び第２ボイスコイルモータによる駆動で自動的に角度を補正することができ、画像収集装置の結像角度がより広くなり、その結像効果がより良好となる。

本発明に係る画像収集装置の斜視図である。 図１のＡ―Ａにおける断面模式図である。 画像収集装置の外皮が取り外された斜視図である。 図３における画像収集装置の結像装置及びフレキシブル回路板が取り外された斜視図である。 図４のＢにおける局所拡大模式図である。 図４における画像収集装置のレンズユニット及び第１プリズム系が取り外された斜視図である。 図６の爆発模式図である。 本発明に係る第３ボイスコイルモータがレンズユニットに取り付けられていることを示す斜視図である。 図８の爆発模式図である。 携帯電子機器の斜視図である。

以下に図面及び実施形態を参照しながら本発明をさらに説明する。
なお、本発明の実施例における全ての方向性指示（例えば、上、下、内、外、頂部、底部……）は、ある特定の姿勢（図面に示すように）における各部材間の相対的な位置関係等を解釈するためのみのものであり、その特定の姿勢が変わると、それに応じてその方向性指示も変わる。

なお、素子が他の素子に「固定」又は「設けられる」と呼ばれるとき、当該素子は、他の素子に直接存在し、又は、同時に介在素子が存在し得る。一方の素子が他の素子に「接続」されると呼ばれるとき、他の素子に直接接続され、又は同時に介在素子が存在し得る。

図１〜９を参照すると、本発明に係る実施例は、画像収集装置１を提供し、画像収集装置１が、フレーム１０と、フレキシブル回路板２０と、第１プリズム系３０と、レンズユニット４０と、第２プリズム系５０と、第１ボイスコイルモータ６０と、第２ボイスコイルモータ７０と、第３ボイスコイルモータ８０と、結像装置９０とを含み、第１プリズム系３０と第２プリズム系５０とは、それぞれフレーム１０の両端に取り付けられ、レンズユニット４０がフレーム１０の中部に取り付けられるとともに、第１プリズム系３０と第２プリズム系５０との間に位置し、フレキシブル回路板２０がフレーム１０に取り付けられ、本実施例において第１ボイスコイルモータ６０と第２ボイスコイルモータ７０とは、いずれもフレキシブル回路板２０に電気的に接続され、外部光線がレンズユニット４０内に直接進入することを防止するために、フレーム１０の外側に外皮１１が覆われている。本発明において、フレーム１０の幅方向をＸ軸方向、フレーム１０の高さ方向をＹ軸方向、フレーム１０の長さ方向をＺ軸方向と定義し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のうちのいずれか２つが互いに垂直である。好ましくは、第１プリズム系３０がフレーム１０にスライド接続され、第１プリズム系３０がレンズユニット４０の物体側に位置し、第２プリズム系５０がレンズユニット４０の像側に位置し、Ｙ軸方向から入射した光線が第１プリズム系３０に反射された後、Ｚ軸に沿ってレンズユニット４０内に進入し、Ｚ軸に沿ってレンズユニット４０内に進入した光線がさらに第２プリズム系５０に反射された後、Ｘ軸方向に沿って結像装置９０に出射する。

本実施例では、第１ボイスコイルモータ６０は、第２プリズム系５０がフレーム１０内においてＸ軸周りに回動するように調節するためのものであり、第２ボイスコイルモータ７０は、第２プリズム系５０がフレーム１０内においてＹ軸周りに回動するように調節するためのものであり、第２プリズム系５０が、第１ボイスコイルモータ６０及び第２ボイスコイルモータ７０による駆動で自動的に角度を補正することができ、画像収集装置１の結像角度がより広くなり、その結像効果がより良好となる。

図２及び図７を参照すると、好ましくは、本発明に係る第１プリズム系３０が第１プリズム３１を含み、第２プリズム系５０がフレーム１０にスライド接続される第１フレーム体５１と、第１フレーム体５１に回動可能に接続される第２フレーム体５２と、第２フレーム体５２内に取り付けられる第２プリズム５３とを含み、第２プリズム５３が第２フレーム体５２と同期して運動し、本実施例に係る第１プリズム３１がＹ軸方向に沿って入射された光線を受光するとともにＺ軸に沿ってレンズユニット４０へ反射し、第２プリズム５３がレンズユニット４０からの光線を受光するとともにＸ軸方向に沿って当該光線を反射し、第１ボイスコイルモータ６０が、第１ボイスコイル６１と、第１ボイスコイル６１とともに磁気ギャップを形成する第１磁石６２とを含み、第１ボイスコイル６１がフレキシブル回路板２０に取り付けられてもよく、無論、第１ボイスコイル６１がフレーム１０にも取り付けられてもよく、第１磁石６２が前記第１フレーム体５１に取り付けられ、第２ボイスコイルモータ７０が、第２ボイスコイル７１と、第２ボイスコイル７１とともに磁気ギャップを形成する第２磁石７２とを含み、第２ボイスコイル７１がフレキシブル回路板２０に設けられ、第２磁石７２が２フレーム体５２に取り付けられる。このように、第１ボイスコイルモータ６０は、第２プリズム系５０がフレーム１０内においてＸ軸周りに回動することを調節しやすくなり、第２ボイスコイルモータ７０は、第２プリズム系５０がフレーム１０内においてＹ軸周りに回動することを調節しやすくなる。

具体的に、第２プリズム系５０が、第１回動軸５４、ガイド柱５５、第２回動軸５６及び位置制限バネ５７をさらに含み、第１フレーム体５１が第１回動軸５４によりフレーム１０に回動可能に接続されている。第１ボイスコイルモータ６０に通電されると、第１ボイスコイル６１に誘導磁界が生じて第１磁石６２の永久磁界と互いに作用することで、第１フレーム体５１が第２フレーム体５２と共に第１回動軸５４であるＸ軸周りに回動するように駆動する。第１フレーム体５１の第１回動軸５４から離間する側での回動をより安定にするために、第１フレーム体５１の第１回動軸５４から離間する側に２つのガイド柱５５が取り付けられ、フレーム１０には、対応的に２つのガイド溝１２が設けられ、２つのガイド柱５５がそれぞれ２つのガイド溝１２に挿設され、且つそれぞれ２つのガイド溝１２内にスライドすることができる。第１フレーム体５１と第２フレーム体５２との間は、第２回動軸５６によって回動可能に接続され、第２ボイスコイルモータ７０に通電されると、第２ボイスコイル７１に誘導磁界が生じて第２磁石７２の永久磁界と互いに作用することで、第２フレーム体５２が第２回動軸５６であるＹ軸周りに回動するように駆動する。第１フレーム体５１のバランスを保つために、位置制限バネ５７が第１回動軸５４に緊密に隣接して設けられ、位置制限バネ５７の一方端が第１フレーム体５１に接続され、位置制限バネ５７の他方端が前記フレーム１０に接続されている。

好ましくは、第１プリズム系３０が位置制限ピン５８をさらに含み、第１フレーム体５１に位置制限孔５１１が設けられ、位置制限ピン５８の一方端が第２フレーム体５２に取り付けられ、位置制限ピン５８の他方端が位置制限孔５１１内に挿設され、位置制限ピン５８の外径が位置制限孔５１１の内径よりも小さく、このように、第２フレーム体５２が第１フレーム体５１に対して小幅に回動することができる。

本実施例では、第２回動軸５６の数、位置制限ピン５８の数、及び位置制限孔５１１の数がいずれも２つであり、２つの第２回動軸５６と２つの位置制限ピン５８がいずれもそれぞれ第２フレーム体５２の上下両端に取り付けられ、２つの前記位置制限孔５１１がそれぞれ前記第１フレーム体５１の上下両端に位置することにより、第２フレーム体５２及び第２プリズム５３が回動中により安定になる。

画像収集装置１は、レンズユニット４０がフレーム１０内においてＺ軸方向に沿って移動するように調節するための第３ボイスコイルモータ８０をさらに有し、レンズユニット４０が、レンズ４１と、２つのガイドロッド４２とを含み、レンズ４１が、鏡筒４１１と、鏡筒４１１内に設けられるレンズ群４１２とを含み、第３ボイスコイルモータ８０が、第３ボイスコイル８１と、第３ボイスコイル８１とともに磁気ギャップを形成する第３磁石８２とを含み、第３ボイスコイル８１が、フレキシブル回路板２０に取り付けられるとともに、フレキシブル回路板２０に電気的に接続され、無論、第３ボイスコイル８１がフレーム１０に取り付けられてもよく、第３磁石８２が鏡筒４１１の外側壁に固定接続され、一方のガイドロッド４２が、フレーム１０の第３ボイスコイルモータ８０から離間する側に取り付けられ、且つ鏡筒４１１が当該ガイドロッド４２に係止接続され、他方のガイドロッド４２が鏡筒４１１に固定接続され、且つこのガイドロッド４２がフレーム１０の他方側にスライド接続される。これにより、第３ボイスコイルモータ８０は、レンズ４１がＺ軸方向に沿って移動することを駆動して焦点距離の調節を行うことが便利になる。

本実施例では、結像装置９０内には、回路板９１と、回路板９１に電気的に接続されるセンサ９２が設けられ、この結像装置９０が、主に第２プリズム系５０で反射された光線を受光して、結像装置９０に結像を行うためのものであり、結像装置９０がフレーム１０に設けられ、第２プリズム５３に正対している。

図１０を参照すると、本発明がさらに携帯電子機器１００を提供し、携帯電子機器１００が、ハウジング１１０と、ハウジング１１０内に設けられる画像収集装置１とを含み、そして、ハウジング１１０の長さ方向がＺ軸方向に一致し、ハウジング１１０の幅方向がＸ軸方向に一致し、その厚さ方向がＹ軸方向に一致する。携帯電子機器１００内における画像収集装置１の必要な取付空間の厚さは、フレーム１０のＹ軸方向における厚さのみに関連するため、レンズユニット４０内においてレンズが多くても、当該画像収集装置１を有する携帯電子機器１００の全体の外観寸法に影響を与えない。

上述したのは、あくまでも本発明の実施形態であり、当業者にとっては、本発明の主旨を逸脱しない限りにおいて改良され得るが、本発明の技術的範囲に属するものである。

１ 画像収集装置
１０ フレーム
１１ 外皮
１２ ガイド溝
２０ フレキシブル回路板
３０ 第１プリズム系
３１ 第１プリズム
４０ レンズユニット
４１ レンズ
４１１ 鏡筒
４１２ レンズ群
４２ ガイドロッド
５０ 第２プリズム系
５１ 第１フレーム体
５１１ 位置制限孔
５２ 第２フレーム体
５３ 第２プリズム
５４ 第１回動軸
５５ ガイド柱
５６ 第２回動軸
５７ 位置制限バネ
５８ 位置制限ピン
６０ 第１ボイスコイルモータ
６１ 第１ボイスコイル
６２ 第１磁石
７０ 第２ボイスコイルモータ
７１ 第２ボイスコイル
７２ 第２磁石
８０ 第３ボイスコイルモータ
８１ 第３ボイスコイル
８２ 第３磁石
９０ 結像装置
９１ 回路板
９２ センサ
１００ 携帯電子機器
１１０ ハウジング

Claims (10)

1. 画像収集装置であって、
   フレームと、前記フレームに接続されるフレキシブル回路板と、前記フレームの中部に取り付けられるレンズユニットと、前記フレームの一方端に取り付けられ、レンズユニットの物体側に位置し、光線を受光するための第１プリズム系と、前記フレームの他方端に取り付けられ、レンズユニットの像側に位置する第２プリズム系と、前記第２プリズム系が前記フレーム内においてＸ軸周りに回動するように駆動するための第１ボイスコイルモータと、前記第２プリズム系が前記フレーム内においてＹ軸周りに回動するように駆動するための第２ボイスコイルモータとを含み、
   前記第１ボイスコイルモータと第２ボイスコイルモータは、それぞれ前記フレキシブル回路板に電気的に接続され、前記Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向に垂直であることを特徴とする画像収集装置。
2. 前記第１プリズム系は、第１プリズムを含み、第２プリズム系は、第２プリズムを含み、前記第１プリズムは、Ｙ軸方向に沿って入射された光線を受光するとともに、Ｚ軸方向に沿ってレンズユニットへ反射し、前記第２プリズムは、レンズユニットからの光線を受光するとともに、Ｘ軸方向に沿って当該光線を反射し、前記Ｚ軸方向は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれに垂直であることを特徴とする請求項１に記載の画像収集装置。
3. 前記第２プリズム系は、前記フレームに回動可能に接続される第１フレーム体と、前記第１フレーム体に回動可能に接続される第２フレーム体とをさらに含み、第２プリズムは、前記第２フレーム体内に取り付けられ、前記第１ボイスコイルモータは、第１ボイスコイルと、前記第１ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第１磁石とを含み、前記第１ボイスコイルは、前記フレームに対して固定され、前記第１磁石は、前記第１フレーム体に取り付けられ、前記第２ボイスコイルモータは、第２ボイスコイルと、前記第２ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第２磁石とを含み、前記第２ボイスコイルは、前記フレキシブル回路板に対して固定され、前記第２磁石は、前記第２フレーム体に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像収集装置。
4. 前記第２プリズム系は、位置制限バネをさらに含み、前記位置制限バネは、一方端が前記第１フレーム体に接続され、他方端が前記フレームに接続されていることを特徴とする請求項３に記載の画像収集装置。
5. 前記第２プリズム系は、位置制限ピンをさらに含み、前記第１フレーム体には、位置制限孔が設けられ、前記位置制限ピンは、一方端が前記第２フレーム体に取り付けられ、他方端が前記位置制限孔内に挿設され、且つ、前記位置制限ピンの外径は、前記位置制限孔の内径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の画像収集装置。
6. 前記位置制限ピンの数と前記位置制限孔の数は、いずれも２つであり、２つの前記位置制限ピンは、それぞれ前記第２フレーム体の両側に取り付けられ、２つの前記位置制限孔は、それぞれ前記第１フレーム体の両側に位置することを特徴とする請求項５に記載の画像収集装置。
7. 前記画像収集装置は、第３ボイスコイルモータをさらに含み、前記第３ボイスコイルモータは、前記レンズユニットが前記フレーム内においてＺ軸方向に沿って移動するように調節し、且つ前記フレキシブル回路板に電気的に接続され、前記レンズユニットは、レンズを含み、前記レンズは、鏡筒と、前記鏡筒内に設けられるレンズ群とを含み、前記第３ボイスコイルモータは、第３ボイスコイルと、前記第３ボイスコイルとともに磁気ギャップを形成する第３磁石とを含み、前記第３ボイスコイルは、前記フレームに対して固定され、前記第３磁石は、前記鏡筒に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像収集装置。
8. 前記レンズユニットは、２つのガイドロッドをさらに含み、一方の前記ガイドロッドは、前記フレームの前記第３ボイスコイルモータから離間する側に取り付けられ、且つ前記鏡筒に係止接続され、他方の前記ガイドロッドは、前記鏡筒に取り付けられ、且つ前記フレームの他方側にスライド接続されていることを特徴とする請求項７に記載の画像収集装置。
9. 前記画像収集装置は、前記第２プリズム系で反射された光線を受光するための結像装置をさらに含み、前記結像装置内には、回路板と、回路板に電気的に接続されるセンサとが設けられ、前記結像装置は、前記フレームに取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の画像収集装置。
10. ハウジングを含む携帯電子機器であって、
    前記携帯電子機器は、前記ハウジング内に装着される請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像収集装置をさらに含むことを特徴とする携帯電子機器。

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