JP3880900B2

JP3880900B2 - Camera unit

Info

Publication number: JP3880900B2
Application number: JP2002215442A
Authority: JP
Inventors: 章浩古賀; 敏克秋葉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-07-24
Also published as: JP2004061531A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電アクチュエータを用いたズームレンズユニットが組み込まれたカメラユニットに関し、特にその光軸方向の寸法を低減したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話等のモバイル機器にズーム機能を有するカメラユニットを組み込むことが検討されている（特開２００１−３４６３８５号公報参照）。このようなカメラユニットではレンズを駆動することで焦点を調節したり、複数のレンズを駆動することでズーム倍率を調整し、最終的に撮像素子に結像させる。なお、レンズを光軸方向に駆動する駆動源としては、静電アクチュエータを用いることが検討されている。
【０００３】
図２はこのようなカメラユニットの一例を示す縦断面図である。カメラユニット１０は、レンズホルダ１１と、撮像素子１２と、レンズホルダ１１に支持されたズームレンズユニット１３とを備えている。なお、Ｋはモバイル機器の筐体を示している。
【０００４】
ズームレンズユニット１３は、固定子２０と、第１可動子３０及び第２可動子４０とを備えている。これら固定子２０、第１可動子３０及び第２可動子４０により静電アクチュエータが構成されている。なお、後述するように第１可動子３０及び第２可動子４０はそれぞれレンズ３２，４２を保持している。
【０００５】
固定子２０は、固定子枠２１と、この固定子枠２１の図中上下内壁にそれぞれ取り付けられた電極基板２２，２３とを備えており、これら電極基板２２，２３には、ストライプ電極からなる電極面が形成されている。
【０００６】
第１可動子３０及び第２可動子４０は、電極基板２２，２３の間を数ミクロンのギャップをもってレンズの軸方向に沿って往復動可能となるように配置された角筒状の可動子本体３１，４１と、これら可動子本体３１，４１の中空部にそれぞれ支持されたレンズ３２，４２とを備えている。
【０００７】
可動子本体３１，４１の電極基板２２，２３と対向する一対の面に凸状ストライプ電極からなる電極面が形成されている。このような構成をしたズームレンズユニット１３においては、固定子２０の電極基板２２，２３の電極に所定の順序で電圧を供給することで、第１可動子３０及び第２可動子４０を静電気力で駆動するようにしている。
【０００８】
上述したように第１可動子３０及び第２可動子４０の可動範囲は、固定子２０の軸方向長さに依存する。従来、固定子２０の電極基板２２，２３の位置は、レンズ４２と撮像素子１２との間の焦点距離を確保すべく、相互の位置関係が定められていた。したがって、図２中Ｍに示すように電極基板２２，２３と撮像素子１２との距離は一定となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した静電アクチュエータを用いたカメラユニットであると次のような問題があった。すなわち、モバイル機器、特に携帯電話においてカメラユニットを搭載する場合には、その光軸方向の寸法を少しでも短くすること薄形化・小型化を図ることができる。
【００１０】
一方、ユーザが希望するズーム倍率・画質を満たすには、ある一定以上の大きさのレンズが必要となることから、可動子の可動範囲を短くすることなく、光軸方向の寸法を低減するのは困難である。現在、モバイル機器搭載で主流となりつつある１０万画素〜４０万画素の撮像素子を用いた場合、光軸方向の最小値は約１０ｍｍ程度である。
【００１１】
そこで本発明は、レンズユニットにおける可動子の可動範囲を短くすることなく光軸方向の寸法を低減することが可能なカメラユニットを提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のカメラユニットは次のように構成されている。
【００１３】
レンズを保持するレンズユニットと、上記レンズにより結像された光像を受光する撮像素子と、上記レンズユニットを保持するとともに上記撮像素子に対して位置決めするレンズユニットホルダとを備え、上記レンズユニットは、電極基板を有する固定子と、この固定子に案内されて上記レンズの光軸方向に沿って往復動自在で、かつ、上記電極基板に対向する面に電極が形成されるとともに上記レンズを支持する可動子とを具備し、上記レンズユニットホルダは、上記レンズユニットを上記レンズの光軸方向に沿って移動可能に形成されているカメラユニットであって、上記レンズユニットは上記レンズユニットホルダに対し、少なくとも上記電極基板の上記撮像素子側の端部が上記レンズユニットに当接する当接部と光軸方向において重複する収納位置と、上記端部が上記当接部と光軸方向において重複しない使用位置との二箇所において保持されるものであることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ），（ｂ）は本発明の一実施の形態に係るカメラユニット５０を示す縦断面図であって、（ａ）は収納時（沈胴時）、（ｂ）は使用時を示す図である。なお、Ｋはモバイル機器の筐体を示している。
【００１８】
カメラユニット５０は、後述するレンズ８２，９２を保持するレンズユニット６０と、レンズにより結像された光像を受光して電気信号へ変換する撮像素子１００と、レンズユニット６０を保持するとともにレンズユニット６０と撮像素子１００とを適正な位置に保つレンズユニットホルダ１１０とを備えている。
【００１９】
レンズユニット６０は、固定子７０と、第１可動子８０及び第２可動子９０とを備えている。これら固定子７０、第１可動子８０及び第２可動子９０により静電アクチュエータが構成されている。なお、後述するように第１可動子８０及び第２可動子９０はそれぞれレンズ８２，９２を保持している。
【００２０】
固定子７０は、固定子枠７１と、この固定子枠７１の図中上下内壁にそれぞれ取り付けられた電極基板７２，７３とを備えており、これら電極基板７２，７３には、ストライプ電極からなる電極面が形成されている。なお、いずれか一方の電極基板については単一電極を形成するようにしてもよい。固定子枠７１は、角筒状の枠本体７１ａと、枠本体７１ａの撮像素子１００側に設けられた角筒状の突設部７１ｂとを備えている。
【００２１】
第１可動子８０及び第２可動子９０は、電極基板７２，７３の間を数ミクロンのギャップをもって光軸方向Ｃに沿って往復動可能となるように配置された角筒状の可動子本体８１，９１と、これら可動子本体８１，９１の中空部にそれぞれ支持されたレンズ８２，９２とを備えている。可動子本体８１，９１の電極基板７２，７３と対向する一対の面に凸状ストライプ電極からなる電極面が形成されている。なお、単一電極を有する電極基板に対向する可動子の面は、フラットな電極面としても良い。固定子７０の電極基板７２，７３の電極に所定の順序で電圧を供給することで、第１可動子８０及び第２可動子９０を静電気力で駆動するようにしている。
【００２２】
レンズユニットホルダ１１０は、角筒状のホルダ本体１１１が設けられている。ホルダ本体１１１には、第２可動子９０の撮像素子１００側の端部が当接する当接部１１２と、このホルダ本体１１１の被写体側（図１中左方）に設けられ、固定子枠７１の外周を案内する第１案内部１１３と、突設部７１ｂを案内する第２案内部１１４と、当接部１１２に設けられた凹部１１５とを備えている。
【００２３】
このように構成されたカメラユニット５０は、次のようにして使用する。まず、収納時には、図１の（ａ）に示すように、固定子枠７１をレンズユニットホルダ１１０に押し込むと、固定子枠７１が当接部１１２に当接し、固定子枠７１の被写体側端面と搭載機器Ｋの端面とがほぼ同一面となる。
【００２４】
一方、電極基板７２，７３の撮像素子側の端部７２ａ，７３ａはレンズユニットホルダ１１０の凹部１１５に入り込み、ホルダ本体１１１とは干渉しない。なお、このとき、電極基板７２，７３の端部７２ａ，７３ａと撮像素子１００との距離はＭ′まで短縮される。この距離Ｍ′では撮像素子１００で通常の撮影を行うことはできない。
【００２５】
次に、使用時には、図１の（ｂ）に示すように、固定子７０を被写体側に手動にて引き出す。このとき、固定子枠７１は、第１案内部１１３及び第２案内部１１４に沿って引き出すことになるため、撮像素子１００に対する幾何精度が保たれる。また、引き出しが完了した時点で、電極基板７２，７３の端部７２ａ，７３ａと撮像素子１００との距離はＭとなる。この距離Ｍが確保されることで撮像素子１００で通常の撮影を行うことが可能となる。
【００２６】
また、電極基板７２，７３とホルダ本体１１１とは干渉しないので、可動子８０，９０を可動範囲全体にわたって移動させることができ、レンズユニット６０の所期の性能を発揮させることができる。
【００２７】
上述したようなカメラユニット５０によれば、使用時にはレンズユニットホルダ１１０との干渉を考慮することなく、可動子８０，９０をその可動範囲全体にわたって駆動することができるとともに、収納時には電極基板７２，７３をレンズユニットホルダ１１０に入り込ませることで、光軸方向Ｃの長さを短縮することができる。
【００２８】
したがって、使用時には筐体Ｋからレンズユニット６０を突出させ、収納時にはレンズユニット６０の光軸方向の高さを低くする、いわゆる沈胴式の機構とすることで、モバイル機器の小型化・薄形化を図ることができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、固定子枠とレンズユニットホルダの位置関係を２値的に定めるために、例えば、固定子枠に２箇所のくぼみ及び筐体の端面にガイド部を設ける。くぼみに筐体の端面に設けたガイド部の先端が入り込むことで、固定子枠とレンズユニットホルダの位置関係が定まるようにしてもよい。その際、筐体の端面に設けたガイド部は、バネ等で予圧を与え、固定子枠に設けたくぼみに入り込むようにする。固定子枠を引き抜いた際には、２箇所目のくぼみに、上記ガイド部が入り込むような格好となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、レンズユニットにおける可動子の可動範囲を短くすることなく光軸方向の寸法を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るカメラユニットを示す図であって、（ａ）は収納時を示す縦断面図、（ｂ）は使用時を示す縦断面図。
【図２】従来のカメラユニットを示す縦断面図。
【符号の説明】
５０…カメラユニット
６０…レンズユニット
７０…固定子
７１…固定子枠
７２，７３…電極基板
８０…第１可動子
９０…第２可動子
１００…撮像素子
１１０…レンズユニットホルダ
１１１…ホルダ本体
１１２…当接部
１１３…第１案内部
１１４…第２案内部
１１５…凹部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camera unit in which a zoom lens unit using an electrostatic actuator is incorporated, and particularly relates to a camera unit whose dimension in the optical axis direction is reduced.
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has been studied to incorporate a camera unit having a zoom function into a mobile device such as a mobile phone (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-346385). In such a camera unit, the focus is adjusted by driving a lens, or the zoom magnification is adjusted by driving a plurality of lenses, and finally an image is formed on an image sensor. As a drive source for driving the lens in the optical axis direction, use of an electrostatic actuator has been studied.
[0003]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an example of such a camera unit. The camera unit 10 includes a lens holder 11, an image sensor 12, and a zoom lens unit 13 supported by the lens holder 11. Note that K indicates a housing of the mobile device.
[0004]
The zoom lens unit 13 includes a stator 20, a first movable element 30, and a second movable element 40. The stator 20, the first movable element 30, and the second movable element 40 constitute an electrostatic actuator. As will be described later, the first movable element 30 and the second movable element 40 hold lenses 32 and 42, respectively.
[0005]
The stator 20 includes a stator frame 21 and electrode substrates 22 and 23 attached to upper and lower inner walls of the stator frame 21 in the drawing, respectively. The electrode substrates 22 and 23 are formed of stripe electrodes. An electrode surface is formed.
[0006]
The first movable element 30 and the second movable element 40 are rectangular tube-shaped movable element bodies arranged so as to be reciprocally movable between the electrode substrates 22 and 23 along the axial direction of the lens with a gap of several microns. 31 and 41, and lenses 32 and 42 supported in the hollow portions of these movable element bodies 31 and 41, respectively.
[0007]
Electrode surfaces made of convex stripe electrodes are formed on a pair of surfaces facing the electrode substrates 22 and 23 of the mover bodies 31 and 41. In the zoom lens unit 13 configured as described above, by supplying a voltage to the electrodes of the electrode substrates 22 and 23 of the stator 20 in a predetermined order, the first movable element 30 and the second movable element 40 are made to have electrostatic force. To drive with.
[0008]
As described above, the movable range of the first mover 30 and the second mover 40 depends on the axial length of the stator 20. Conventionally, the positions of the electrode substrates 22 and 23 of the stator 20 are determined to have a mutual positional relationship in order to ensure a focal length between the lens 42 and the image sensor 12. Therefore, the distance between the electrode substrates 22 and 23 and the image sensor 12 is constant as indicated by M in FIG.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The camera unit using the electrostatic actuator described above has the following problems. That is, when a camera unit is mounted on a mobile device, particularly a mobile phone, the size in the optical axis direction can be shortened as much as possible to achieve a reduction in thickness and size.
[0010]
On the other hand, in order to satisfy the zoom magnification and image quality desired by the user, a lens of a certain size or more is required. Therefore, the dimension in the optical axis direction can be reduced without shortening the movable range of the mover. It is difficult. When an imaging device having 100,000 to 400,000 pixels, which is currently becoming mainstream with mobile devices, is used, the minimum value in the optical axis direction is about 10 mm.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera unit capable of reducing the dimension in the optical axis direction without shortening the movable range of the mover in the lens unit.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, the camera unit of the present invention is configured as follows.
[0013]
A lens unit that holds a lens; an imaging element that receives a light image formed by the lens; and a lens unit holder that holds the lens unit and positions the lens unit relative to the imaging element. A stator having an electrode substrate, and reciprocating along the optical axis direction of the lens guided by the stator, and an electrode is formed on a surface facing the electrode substrate and supports the lens The lens unit holder is a camera unit formed so that the lens unit can be moved along the optical axis direction of the lens, and the lens unit is relative to the lens unit holder. At least the end of the electrode substrate on the image sensor side overlaps with a contact portion that contacts the lens unit in the optical axis direction. A storage position of said end portion is characterized in that which is held in two places between the use position which does not overlap in the contact portion and the optical axis direction.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIGS. 1A and 1B are longitudinal sectional views showing a camera unit 50 according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is when retracted (when retracted), and FIG. 1B is when used. FIG. Note that K indicates a housing of the mobile device.
[0018]
The camera unit 50 holds a lens unit 60 that holds lenses 82 and 92 to be described later, an image sensor 100 that receives a light image formed by the lens and converts it into an electrical signal, and holds the lens unit 60 and a lens unit. 60 and a lens unit holder 110 that keeps the image sensor 100 in an appropriate position.
[0019]
The lens unit 60 includes a stator 70, a first mover 80, and a second mover 90. The stator 70, the first movable element 80, and the second movable element 90 constitute an electrostatic actuator. As will be described later, the first mover 80 and the second mover 90 hold lenses 82 and 92, respectively.
[0020]
The stator 70 includes a stator frame 71 and electrode substrates 72 and 73 attached to upper and lower inner walls of the stator frame 71 in the drawing, respectively. The electrode substrates 72 and 73 are formed of stripe electrodes. An electrode surface is formed. A single electrode may be formed on any one of the electrode substrates. The stator frame 71 includes a rectangular tube-shaped frame main body 71a and a rectangular tube-shaped projecting portion 71b provided on the image pickup device 100 side of the frame main body 71a.
[0021]
The first movable element 80 and the second movable element 90 are rectangular tube-shaped movable element main bodies arranged so as to be reciprocally movable along the optical axis direction C between the electrode substrates 72 and 73 with a gap of several microns. 81 and 91, and lenses 82 and 92 supported in the hollow portions of the movable element bodies 81 and 91, respectively. Electrode surfaces made of convex stripe electrodes are formed on a pair of surfaces facing the electrode substrates 72 and 73 of the mover main bodies 81 and 91. Note that the surface of the mover facing the electrode substrate having a single electrode may be a flat electrode surface. By supplying a voltage to the electrodes of the electrode substrates 72 and 73 of the stator 70 in a predetermined order, the first movable element 80 and the second movable element 90 are driven by electrostatic force.
[0022]
The lens unit holder 110 is provided with a square cylindrical holder main body 111. The holder main body 111 is provided with a contact portion 112 with which the end of the second movable element 90 on the image sensor 100 side contacts, and a subject side of the holder main body 111 (left side in FIG. 1). The 1st guide part 113 which guides the outer periphery of this, The 2nd guide part 114 which guides the protrusion part 71b, and the recessed part 115 provided in the contact part 112 are provided.
[0023]
The camera unit 50 configured as described above is used as follows. First, at the time of storage, as shown in FIG. 1A, when the stator frame 71 is pushed into the lens unit holder 110, the stator frame 71 comes into contact with the contact portion 112, and the subject side end surface of the stator frame 71. And the end surface of the mounted device K are substantially the same surface.
[0024]
On the other hand, the end portions 72 a and 73 a on the imaging element side of the electrode substrates 72 and 73 enter the recess 115 of the lens unit holder 110 and do not interfere with the holder main body 111. At this time, the distance between the end portions 72a and 73a of the electrode substrates 72 and 73 and the image sensor 100 is shortened to M '. At this distance M ′, normal imaging cannot be performed with the image sensor 100.
[0025]
Next, at the time of use, as shown in FIG. 1B, the stator 70 is manually pulled out to the subject side. At this time, since the stator frame 71 is pulled out along the first guide part 113 and the second guide part 114, the geometric accuracy with respect to the image sensor 100 is maintained. Further, when the drawing is completed, the distance between the end portions 72a and 73a of the electrode substrates 72 and 73 and the image sensor 100 is M. By securing this distance M, it is possible to perform normal photographing with the image sensor 100.
[0026]
Further, since the electrode substrates 72 and 73 and the holder body 111 do not interfere with each other, the movers 80 and 90 can be moved over the entire movable range, and the expected performance of the lens unit 60 can be exhibited.
[0027]
According to the camera unit 50 as described above, the movable elements 80 and 90 can be driven over the entire movable range without considering interference with the lens unit holder 110 during use, and the electrode substrate 72, By allowing 73 to enter the lens unit holder 110, the length in the optical axis direction C can be shortened.
[0028]
Therefore, by using a so-called collapsible mechanism that projects the lens unit 60 from the housing K when in use and lowers the height of the lens unit 60 in the optical axis direction when stored, the mobile device can be made smaller and thinner. Can be achieved.
[0029]
The present invention is not limited to the above embodiment. That is, in order to binaryly determine the positional relationship between the stator frame and the lens unit holder, for example, two recesses are provided in the stator frame and guide portions are provided on the end face of the housing. The positional relationship between the stator frame and the lens unit holder may be determined by inserting the tip of the guide portion provided on the end surface of the housing into the recess. At that time, the guide portion provided on the end face of the casing is preloaded with a spring or the like so as to enter the recess provided in the stator frame. When the stator frame is pulled out, it looks like the guide portion enters the second recess. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0030]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to reduce the dimension in the optical axis direction without shortening the movable range of the mover in the lens unit.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a camera unit according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a longitudinal sectional view showing a storage time, and FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a conventional camera unit.
[Explanation of symbols]
50 ... Camera unit 60 ... Lens unit 70 ... Stator 71 ... Stator frames 72, 73 ... Electrode substrate 80 ... First mover 90 ... Second mover 100 ... Imaging element 110 ... Lens unit holder 111 ... Holder body 112 ... Contact portion 113 ... first guide portion 114 ... second guide portion 115 ... concave

Claims

A lens unit that holds the lens, an image sensor that receives a light image formed by the lens, and a lens unit holder that holds the lens unit and positions the lens unit relative to the image sensor,
The lens unit includes a stator having an electrode substrate, and is reciprocally movable along the optical axis direction of the lens guided by the stator, and an electrode is formed on a surface facing the electrode substrate. A mover that supports the lens,
The lens unit holder is a camera unit formed so as to be movable along the optical axis direction of the lens .
The lens unit has a storage position where at least an end of the electrode substrate on the imaging element side contacts the lens unit with respect to the lens unit holder, and a storage position where the end overlaps the lens unit. A camera unit, which is held at two locations: a contact portion and a use position that does not overlap in the optical axis direction .

The lens unit holder includes a holder main body with which a stator frame for holding the stator contacts, and a recess formed in the holder main body and into which an end of the electrode substrate is inserted. Item 2. The camera unit according to Item 1 .

The lens unit includes a projecting portion projecting from the stator frame that holds the stator to the image sensor side,
The lens unit holder, according to claim 1, characterized in that the guide portion provided so as to face over at least between the storage position and the use position with respect to the projecting portion is formed Camera unit.