JP4484652B2 - Camera module and portable terminal using the camera module - Google Patents
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Description
本発明は、カメラモジュールに関し、特に、小型軽量に構成したカメラモジュール及びこのカメラモジュールを搭載した携帯端末に関するものである。 The present invention relates to a camera module, and more particularly, to a small and lightweight camera module and a portable terminal equipped with the camera module.
一般に、カメラモジュールにおいては、オートフォーカス(AF)機能及びズーム機能を備えており、例えば、光学系レンズの側面側に円筒カムを配置して、この円筒カムによってズームレンズ枠とAFレンズ枠とを駆動するようにしたものがあり、ここでは、前面カバー(固定枠)に円筒カムの軸受け及びレンズ枠の軸受けを配置している。そして、ハウジング(ケース)に固体撮像素子(CCD)を直接配設して、円筒カムの側面に回動角度を検出するためのカムを配置し、メカニカルスイッチによって円筒カムの回動角度を検出するようにしている(特許文献1参照)。 In general, a camera module has an autofocus (AF) function and a zoom function. For example, a cylindrical cam is disposed on the side surface of an optical lens, and the zoom lens frame and the AF lens frame are arranged by the cylindrical cam. In this case, a cylindrical cam bearing and a lens frame bearing are arranged on the front cover (fixed frame). A solid-state imaging device (CCD) is directly disposed on the housing (case), a cam for detecting the rotation angle is arranged on the side surface of the cylindrical cam, and the rotation angle of the cylindrical cam is detected by a mechanical switch. (See Patent Document 1).
さらに、ケースの一辺側の隅にそれぞれAF用リードスクリューとズーム用リードスクリューとを配置して、リードスクリューに沿ってズームレンズ系の可動レンズ群を移動するようにしたものがあり、また、カムを駆動して撮影光学系を光軸に沿って移動させる際、カムに通常変倍撮影用カム領域とマクロ撮影用カム領域とを連続して形成し、このカムをステップモータで駆動するようにしたものがあり、ここでは、所謂テレとマクロの2点切替でレンズ枠に隣接して円筒カムを配置して、この円筒カムによってAFレンズ枠とズームレンズ枠とを駆動するようにして、ステッピングモータは円筒カム側面側に配置されている。 In addition, there is an AF lead screw and a zoom lead screw arranged at the corner on one side of the case so that the movable lens group of the zoom lens system can be moved along the lead screw. When the photographic optical system is moved along the optical axis by driving the cam, a normal zooming cam area and a macro shooting cam area are continuously formed on the cam, and the cam is driven by a step motor. Here, stepping is performed by arranging a cylindrical cam adjacent to the lens frame by so-called two-point switching between tele and macro, and driving the AF lens frame and the zoom lens frame by this cylindrical cam. The motor is disposed on the side surface of the cylindrical cam.
また、ステッピングモータにリードスクリューを一体的に設けて、リードスクリューをステッピングモータ22a,22bとともに独立的に保持部材で保持し、これら保持部材を鏡胴基体である函体11へ取り付ける取り付け部材を、リードスクリューに対して片側だけに配設するようにしたものがあり、ここでは、2本のリードスクリューによってズーム及びAF用レンズ枠を駆動し、ハウジングにレンズ枠のガイド支持部を設けて、ハウジング下部にCCDを配置している。
In addition, a lead screw is integrally provided in the stepping motor, the lead screw is held by the holding member independently together with the stepping motors 22a and 22b, and an attachment member for attaching these holding members to the
加えて、撮影レンズを駆動するためのフォーカスモータ及びズームモータと内部機構を駆動するシャッタモータ及び絞りモータとを備えて、撮影レンズの光軸と直交する平面を、光軸と直交し且つ相直交する第一軸と第二軸とにより分割した第1〜第4象限に、これらのモータをそれぞれ配置して、シャッタユニットのベースにフォーカスモータとズームモータとの回転中心軸を通過させるための切り欠き部を設けるようにしたものがある。 In addition, it has a focus motor and zoom motor for driving the photographic lens, and a shutter motor and aperture motor for driving the internal mechanism, and a plane perpendicular to the optical axis of the photographic lens is orthogonal to the optical axis and orthogonal to each other. These motors are arranged in the first to fourth quadrants divided by the first axis and the second axis, respectively, so that the center of rotation of the focus motor and the zoom motor passes through the base of the shutter unit. Some have a notch.
また、スクリュー軸によって可動レンズを光軸に沿って駆動し、スクリュー軸を装置本体に回転可能に保持する軸受け部が型成形により一体形成されて、軸受け部を、互いにスライド方向が異なる複数のスライド型よって形成するようにしたものがあり、ここでは、2本のリードスクリューによってズーム及びAF用レンズ枠を駆動し、上部ハウジングで2本のリードスクリューの軸受けと2つのレンズ枠ガイドシャフトの軸受けを行って、下部ハウジングにCCDを保持するようにしている。 In addition, a movable lens is driven along the optical axis by a screw shaft, and a bearing portion that rotatably holds the screw shaft on the apparatus main body is integrally formed by molding, and the bearing portion has a plurality of slides having different sliding directions. In some cases, the lens frame for zooming and AF is driven by two lead screws, and the bearings of the two lead screws and the two lens frame guide shafts are supported by the upper housing. The CCD is held in the lower housing.
ところで、最近の携帯電話機などの携帯端末に用いられるカメラモジュールでは、固体撮像素子(CCD)の高画素化に伴って、通常の電子カメラ(デジカメ)と同様に、高速、高精度なオートフォーカス(AF)機能及び焦点距離の変化(ズーム)機能が要求され、さらに、携帯端末そのものの小型化、軽量化によって、必然的にカメラモジュールも小型化、軽量化が望まれている。 By the way, in recent camera modules used for mobile terminals such as mobile phones, high-speed, high-precision autofocus (with a high-resolution solid-state image pickup device (CCD)) as with a normal electronic camera (digital camera) ( AF) function and focal length change (zoom) function are required, and further, the miniaturization and weight reduction of the mobile terminal itself inevitably requires a reduction in the size and weight of the camera module.
このようなカメラモジュールにおけるオートフォーカス及び焦点距離の変化のためには、レンズ群を光軸に沿って移動させることが必要であり、そのため、従来では、回転子を有する電磁モータ又はパルスモータが用いられ、ヘリコイド機構又はカムリング、リードスクリューなどを駆動してレンズ群を光軸に沿って移動させている。 In order to change the autofocus and focal length in such a camera module, it is necessary to move the lens group along the optical axis. Therefore, conventionally, an electromagnetic motor or a pulse motor having a rotor is used. The helicoid mechanism, cam ring, lead screw or the like is driven to move the lens group along the optical axis.
しかしながら、上記の回転子を用いた電磁モータは、回転子とその周囲に電磁石及び永久磁石が必要であり、軸方向長さを短くしたとしても円柱形状部分が不可欠であるから、カメラモジュールを小型化する上でのネックとなる。 However, the electromagnetic motor using the above rotor requires an electromagnet and a permanent magnet around the rotor, and a cylindrical portion is indispensable even if the axial length is shortened. It becomes a bottleneck in making it.
そのため、駆動源として、ピエゾ素子を用いることが提案されており、例えば、レンズ保持枠を送るための回転送り部材に圧電素子を近接して配置して、この圧電素子によって回転送り部材に歩進的回転を与えるようにしたものがあり、ここでは、圧電素子をレンズ枠駆動用の送りネジの端部円周に接触配置している(特許文献2参照)。 For this reason, it has been proposed to use a piezo element as a drive source. For example, a piezoelectric element is disposed close to a rotary feed member for feeding a lens holding frame, and the piezoelectric element is used to step into the rotary feed member. Here, a piezoelectric element is provided in contact with the circumference of an end of a feed screw for driving a lens frame (see Patent Document 2).
さらに、レンズ保持枠を案内する案内部材に二種の圧電素子を一体的に取り付けて、これら圧電素子に交互に伸縮動作を行わせて、案内部材に間欠的送り動作を生じさせるようにしたものがあり、ここでは、圧電素子を、レンズ保持枠を駆動するための送りネジの端部に配置している(特許文献3参照)。 In addition, two types of piezoelectric elements are integrally attached to a guide member that guides the lens holding frame, and these piezoelectric elements are alternately expanded and contracted to cause an intermittent feed operation to the guide member. Here, the piezoelectric element is arranged at the end of the feed screw for driving the lens holding frame (see Patent Document 3).
また、電気信号を印加することにより振動する電気−機械エネルギー変換素子(圧電素子)を、ネジ部を有する出力部材に接触させて、この出力部材を変換素子の振動によって回転させて、出力部材のネジ部に移動部材を当接させて、ネジ部の回転に伴って移動部材を出力部材の軸方向に移動させるようにしたものがあり、ここでは、送りネジ端部の円筒形状部分の周囲に圧電素子を配置している(特許文献4参照)。 In addition, an electromechanical energy conversion element (piezoelectric element) that vibrates when an electric signal is applied is brought into contact with an output member having a screw portion, and the output member is rotated by vibration of the conversion element. There is one that moves the moving member in the axial direction of the output member along with the rotation of the screw part by bringing the moving member into contact with the screw part, and here, around the cylindrical part at the end of the feed screw A piezoelectric element is disposed (see Patent Document 4).
加えて、鏡筒と一体のスリーブ部をガイドバーに摺動可能に嵌合して、スリーブ部の外周面にリニア駆動式振動波アクチュエーターの振動子を板ばねで圧接して、圧電素子に所定の位相差の二つの交流電圧を印加し、スリーブ部に軸方向推力を加え、鏡筒を光軸に沿って移動するようにしたものがある(特許文献5参照)。 In addition, a sleeve portion integral with the lens barrel is slidably fitted to the guide bar, and a vibrator of a linear drive type vibration wave actuator is pressed against the outer peripheral surface of the sleeve portion with a leaf spring, so that the piezoelectric element is predetermined. There is one in which two alternating voltages having a phase difference of 2 are applied, axial thrust is applied to the sleeve portion, and the lens barrel is moved along the optical axis (see Patent Document 5).
また、一つの移動レンズ枠に対して、それぞれ1個のセラミック振動子を移動レンズ枠又はレンズ装置の固定部(鏡筒)の何れかに配置して、セラミック振動子が配置されていない方の移動レンズ枠又は固定部の何れかの一部にセラミック振動子を圧接して、セラミック振動子の楕円運動によってレンズ駆動を行うようにしたものがある。 For each moving lens frame, one ceramic vibrator is arranged in either the moving lens frame or the fixed portion (lens barrel) of the lens device, and the ceramic vibrator is not arranged. There is a type in which a ceramic vibrator is pressed against a part of either the moving lens frame or the fixed portion, and the lens is driven by an elliptical motion of the ceramic vibrator.
さらに、軸回りに回転自在に設けられた駆動軸のねじ部にレンズ保持枠が螺合され、圧電素子を備えた振動体を駆動軸の周面に当接して、駆動軸を振動体の振動によって回転運動させて、レンズ保持枠を駆動軸の軸方向に沿って進退駆動するようにしたものがある。 Further, a lens holding frame is screwed into a threaded portion of a drive shaft provided so as to be rotatable around the shaft, a vibrating body provided with a piezoelectric element is brought into contact with a peripheral surface of the driving shaft, and the drive shaft is vibrated by the vibrating body. In some cases, the lens holding frame is driven to move forward and backward along the axial direction of the drive shaft.
ピエゾ素子(圧電素子)を用いた駆動源は、低速であるが、高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有している。そして、ピエゾ素子を用いた駆動源として、例えば、長縁部及び短縁部と第一及び第二の面とを有する少なくとも一つの矩形の圧電板10を備え、第一及び第二の面に電極を取り付けるとともに、縁部の第一の縁部に中心にセラミックスペーサを取り付けて、弾性力を第一の縁部と反対の第二の縁部の中心に付与して、セラミックスペーサを物体に押し付け、電極に交流又は非対称の単一極のパルス電圧の何れかを印加するようにしたものがある(特許文献6参照)。
The drive source using a piezo element (piezoelectric element) is low speed, but has high torque, excellent response and controllability, can be positioned very finely, and has a holding torque (or holding force) when not energized, quietness And has advantages such as being small and light. And as a drive source using a piezo element, for example, it is provided with at least one rectangular
また、ピエゾ素子を用いた駆動源として、第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、この前面に接続された複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する第1圧電プレートを備えるとともに、第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、前面に接続された複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する第2圧電プレートを備えて、第1スペーサを第1圧電プレートの第1短辺の近傍の一端で第1長辺に取り付け、物体の表面に係合させ、第2スペーサを第2圧電プレートの第1短辺の近傍の一端で第1長辺に取り付けて、物体の表面に係合させて、各スペーサを物体の表面に押圧し、複数の電極に励起電圧を印加するようにして、第1圧電プレートの第1短辺を第2圧電プレートの第1短辺にほぼ平行でかつ近接させるようにしたものがある(特許文献7参照)。 Further, as a driving source using a piezoelectric element, first and second long sides, first and second short sides, front and back surfaces surrounded by long and short sides, a plurality of electrodes connected to the front surface, A first piezoelectric plate having a counter electrode connected to the back surface is provided, and is connected to the front and back surfaces surrounded by the first and second long sides, the first and second short sides, the long side and the short side, and the front surface. A second piezoelectric plate having a plurality of electrodes and a counter electrode connected to the back surface, the first spacer being attached to the first long side at one end near the first short side of the first piezoelectric plate, The second spacer is attached to the first long side at one end near the first short side of the second piezoelectric plate and engaged with the surface of the object, and each spacer is pressed against the surface of the object, An excitation voltage is applied to the plurality of electrodes, and the first short side of the first piezoelectric plate is moved to the second pressure. The first short side of the plate is that so as to substantially parallel to and close (see Patent Document 7).
また、ピエゾ素子を用いた駆動源として、2つの長エッジ部、2つの短エッジ部、及び長エッジ部の1つに取り付けたスペーサを有する圧電プレートを備えて、軸心を中心として回動自在とした少なくとも1つのアームとを設け、アームが、軸心から離間してその両端に設けた第1と第2の端部、アームの第1端部に取り付けたリード/ライトヘッド、及び第2端部上に剛性の部材を有し、圧電プレートのスペーサを剛性部材に弾性的に付勢されて、圧電プレートを、軸心に対し可動とするようにしたものがある(特許文献8参照)。 In addition, it has a piezoelectric plate with a spacer attached to one of the two long edge portions, two short edge portions, and the long edge portion as a driving source using a piezo element, and can rotate around the axis. At least one arm, and the arm is provided with first and second ends provided at both ends thereof spaced apart from the axis, a read / write head attached to the first end of the arm, and a second There is a structure in which a rigid member is provided on the end portion, and a spacer of the piezoelectric plate is elastically biased by the rigid member so that the piezoelectric plate is movable with respect to the axis (see Patent Document 8). .
同様に、ピエゾ素子を用いた駆動源として、圧電プレートの一面に複数の電極を設けるとともに、他面に対向電極を設けて、軸回りに旋回可能なアームの一端にヘッドを設けるとともに、アームの他端に剛体を設けて、圧電プレートを剛体に弾性的に付勢するようにしたものがある(特許文献9参照)。 Similarly, as a drive source using a piezo element, a plurality of electrodes are provided on one surface of the piezoelectric plate, a counter electrode is provided on the other surface, a head is provided at one end of an arm that can be swung around an axis, There is one in which a rigid body is provided at the other end so that the piezoelectric plate is elastically biased toward the rigid body (see Patent Document 9).
さらに、ピエゾ素子を用いた駆動源として、ピエゾ素子が第1の電極グループと共通電極の間に電圧が印加されると第1の方向に運動を起こし、第2の電極グループと共通電極の間に電圧が印加されると第2の方向に運動を起こして、スイッチによって第1及び第2の電極グループを低電圧に接続して、第1又は第2の方向に選択的に運動を起こすようにしたものがある (特許文献10参照)。 Further, as a driving source using a piezo element, the piezo element moves in the first direction when a voltage is applied between the first electrode group and the common electrode, and between the second electrode group and the common electrode. When a voltage is applied to the first and second electrode groups, the first electrode group and the second electrode group are connected to a low voltage by a switch so as to selectively move in the first or second direction. (See Patent Document 10).
加えて、ピエゾ素子を用いた駆動源として、バイブレータが圧電性材料からなる複数の薄い層から形成された直方体の形状を有し、この層は第1及び第2の同一の比較的大きな四角い主面を備えて、主面が長い端面及び短い端面から規定され、層が積層されるとともに、主面を互いに接着されて、電極が層の面上に存在し、接触領域が層の1以上の端面に配置されて、接触領域に振動を励起するために電極に電圧を印加するようにしたものがある(特許文献11参照)。 In addition, as a driving source using a piezo element, the vibrator has a rectangular parallelepiped shape formed of a plurality of thin layers made of piezoelectric material, and this layer has the same first and second relatively large square mains. The main surface is defined from a long end surface and a short end surface, the layers are stacked and the main surfaces are bonded together, the electrode is on the surface of the layer, and the contact region is one or more of the layers There is one which is arranged on an end face and applies a voltage to an electrode in order to excite vibration in a contact region (see Patent Document 11).
ところで、携帯電話機などの携帯端末に用いられるカメラモジュールでは、常に小型化を要求されており、このような携帯端末に適用するには駆動機構を小型化しなければならず、従来のカメラモジュールでは、ピエゾ素子を用いたとしても、レンズ保持部材をスライダーで移動させるようにしているため、小型に構成することが難しく、しかもその構成が複雑になってしまうという課題がある。 By the way, in a camera module used for a portable terminal such as a mobile phone, downsizing is always required. To apply to such a portable terminal, the driving mechanism must be downsized. In a conventional camera module, Even if a piezo element is used, since the lens holding member is moved by the slider, there is a problem that it is difficult to make the lens compact and the configuration becomes complicated.
上記事情に鑑み本発明は、ピエゾ素子を用いてオートフォーカス(AF)機能及びズーム機能を組み込んでも小型で軽量に構成できるカメラモジュールを提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a camera module that can be configured to be small and light even if an autofocus (AF) function and a zoom function are incorporated using a piezoelectric element.
上記課題を解決するため、本発明におけるカメラモジュールは、少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第1のレンズ保持部と、
少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第2のレンズ保持部と、
前記第1のレンズ保持部と係合して該第1のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸と平行に配置した第1のリードスクリューと、
前記第2のレンズ保持部と係合して該第2のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸に関して前記第1のリードスクリューと対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、
長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第1のピエゾ素子と、
長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第2のピエゾ素子と、
前記第1のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第1のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第1のローターと、
前記第2のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第2のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第2のローターと、
前記第1のローターを駆動するために前記第1のリードスクリューと平行且つ近接して前記第1のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第1の保持部と、
前記第2のローターを駆動するために前記第2のリードスクリューと平行且つ近接して前記第2のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第2の保持部とを含み、前記第1及び第2のロータの回転角を検出しながら前記第1及び第2のピエゾ素子を駆動させて、第1のレンズ保持部及び第2のレンズ保持部の光軸方向の相対的位置を変化させて、フォーカス及びズームが行われることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a camera module according to the present invention includes a first lens holding unit that holds at least one optical lens;
A second lens holding unit for holding at least one optical lens;
A first lead screw that engages with the first lens holding portion to move the first lens holding portion along the optical axis, and is arranged in parallel with the optical axis;
A second lens holding portion that engages with the second lens holding portion to move the second lens holding portion along the optical axis, and is disposed at a position that is symmetrical with the first lead screw with respect to the optical axis. Lead screw,
A first piezo element having a rectangular plate-like outer shape and having an operating portion at an end;
A second piezo element having a rectangular plate-like outer shape and having an operating portion at an end;
A first rotor that rotates integrally with the first lead screw and receives a driving force by contact with the first piezoelectric element;
A second rotor that rotates integrally with the second lead screw and receives a driving force by contact with the second piezoelectric element;
A first holding unit for holding the first piezo element at two positions on a side surface of the piezo element in parallel and close to the first lead screw to drive the first rotor;
Said second lead screw parallel and proximate to said second piezoelectric element for driving the second rotor and a second holding portion for holding in two places in the side face of the piezoelectric element, wherein The first and second piezo elements are driven while detecting the rotation angles of the first and second rotors, and the relative positions of the first lens holding part and the second lens holding part in the optical axis direction are determined. This is characterized in that focusing and zooming are performed .
本発明では、前記第1のローターを前記第1のリードスクリューと同芯の円筒形状とするとともに前記第1のリードスクリューの端部に配置し、前記第2のローターを前記第2のリードスクリューと同芯の円筒形状とするとともに前記第2のリードスクリューの端部に配置している。 In the present invention, the first rotor has a cylindrical shape concentric with the first lead screw , and is disposed at an end portion of the first lead screw, and the second rotor is the second lead screw. It is arranged in an end portion of the second lead screw as well as and the concentric cylindrical.
本発明では、前記第1のローターを駆動する第1のピエゾ素子の作動部を該第1のローターと当接するよう付勢するガイド部とをさらに含んでいる。 The present invention further includes a guide portion that urges the operating portion of the first piezo element that drives the first rotor so as to abut against the first rotor.
本発明では、前記第1のリードスクリューと前記第2のリードスクリューとをともに軸支する軸受部と、
前記第1のレンズ保持部と前記第2のレンズ保持部とを収納する収納部と、
少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第3のレンズ保持部とを有する立方体形状のケース部とをさらに含んでいる。なお、本発明では、前記ガイド部と前記付勢手段とが前記ケース部に配置されている。
In the present invention, a bearing portion that pivotally supports both the first lead screw and the second lead screw;
A storage portion for storing the first lens holding portion and the second lens holding portion;
And a cubic case portion having a third lens holding portion for holding at least one optical lens. In the present invention, the guide part and the urging means are arranged in the case part.
本発明によれば、撮像素子と、前記ケース部の下面に設けられた該撮像素子を保持した基板とをさらに含み、前記第3のレンズ保持部を前記ケース部の上面に配置したカメラモジュールが得られる。 According to the present invention, there is provided a camera module that further includes an image sensor and a substrate that is provided on a lower surface of the case portion and holds the image sensor, wherein the third lens holding portion is disposed on the upper surface of the case portion. can get.
さらに、本発明によれば、少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第1のレンズ保持部と、少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第2のレンズ保持部と、少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第3のレンズ保持部と、立方体形状のカメラケース部と、前記第1のレンズ保持部と係合して該第1のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸と平行に配置した第1のリードスクリューと、前記第2のレンズ保持部と係合して該第2のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸に関して前記第1のリードスクリューと対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第1のピエゾ素子と、長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第2のピエゾ素子と、前記第1のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第1のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第1のローターと、前記第2のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第2のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第2のローターと、前記第1のローターを駆動するために前記第1のリードスクリューと平行且つ近接して前記第1のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第1の保持部と、前記第2のローターを駆動するために前記第2のリードスクリューと平行且つ近接して前記第2のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第2の保持部とを含み、前記第1及び第2のロータの回転角を検出しながら前記第1及び第2のピエゾ素子を駆動させて、第1のレンズ保持部及び第2のレンズ保持部の光軸方向の相対的位置を変化させて、フォーカス及びズームが行われるカメラモジュールと、
操作部材と、表示部材と、バッテリーと、通信部と、
前記カメラモジュール、前記表示部材、前記バッテリー及び前記通信部を収納すると共に厚さ寸法を前記カメラモジュールの高さに制限した筐体と、を含むことを特徴する携帯端末が得られる。
Furthermore, according to the present invention, a first lens holding unit that holds at least one optical lens, a second lens holding unit that holds at least one optical lens, and at least one optical lens. A third lens holding portion for holding the lens, a cubic camera case portion, and the first lens holding portion to engage with the first lens holding portion so as to be movable along the optical axis. The first lead screw disposed parallel to the optical axis and the second lens holding portion are engaged to enable the second lens holding portion to move along the optical axis, and with respect to the optical axis, and a second lead screw disposed in a position where the first lead screw and symmetrical, the first piezoelectric element including an actuation portion on the end portion has a plate-like outer shape of a rectangular, plate-like outer shape of a rectangular A second comprising an actuating part at the end; A first rotor that rotates integrally with the first element and the first lead screw and receives a driving force by contact with the first piezoelectric element, and a second rotor that rotates integrally with the second lead screw. A second rotor that moves and receives a driving force by contact with the second piezo element; and the first rotor that is parallel to and close to the first lead screw for driving the first rotor. A first holding unit that holds the piezo element at two positions on the side surface of the piezo element, and the second piezo element in parallel with and close to the second lead screw for driving the second rotor. the and a second holding portion for holding at two locations on the side surface of the piezoelectric element, by driving the first and second piezoelectric element while detecting the rotation angle of the first and second rotors, the first By changing the relative position in the direction of the optical axis of the lens holding portion and second lens holding portion, and a camera module focus and zoom are performed,
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
It said camera module, wherein the display member, the portable terminal is obtained which; and a housing which is limited to the height of the camera module thickness while accommodating the battery and the communication unit.
以上のように、本発明では、第1及び第2のピエゾ素子を備えて、第1及び第2のピエゾ素子をそれぞれ第1及び第2のローターに当接して、第1及び第2のローターを回転駆動してそれぞれ第1及び第2のリードスクリューを回転させて、第1及び第2のレンズ保持部を光軸に沿って駆動するようにしたので、オートフォーカス(AF)機能及びズーム機能を組み込んだ際のカメラモジュールを小型で軽量に構成できるという効果がある。 As described above, in the present invention, the first and second piezo elements are provided, the first and second piezo elements are brought into contact with the first and second rotors, respectively, and the first and second rotors are provided. And the first and second lead screws are rotated to drive the first and second lens holders along the optical axis, so that an autofocus (AF) function and a zoom function are provided. There is an effect that the camera module when incorporating can be configured to be small and lightweight.
以下、図面を参照して実施形態の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, but are merely illustrative examples. Not too much.
図1は、本発明の実施例1によるカメラモジュールの一例をカメラフレーム(カメラ筐体)を省略した状態で側方から示す斜視図であり、図2は本発明の実施例1によるカメラモジュールの一例をカメラフレームを省略した状態で斜め下方から示す斜視図である。そして、ここでは、一例として焦点距離を望遠(テレ)側と広角(ワイド)側に切り替える2焦点型のカメラモジュールを説明するが、本発明は2焦点型だけでなく、連続して焦点距離を変化させることができる通常のズームレンズにも適用可能である。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of a camera module according to Embodiment 1 of the present invention from the side with a camera frame (camera housing) omitted, and FIG. 2 is a perspective view of the camera module according to Embodiment 1 of the present invention. It is a perspective view which shows an example from diagonally downward in the state which abbreviate | omitted the camera frame. As an example, a bifocal camera module that switches the focal length between the telephoto (tele) side and the wide-angle (wide) side will be described as an example. However, the present invention is not limited to the bifocal type, and the focal length is continuously set. The present invention can also be applied to a normal zoom lens that can be changed.
図示のカメラモジュール10はCCD11を備え、このCCD11は配線基板11a上に搭載されている。そして、光学レンズ系12を介してCCD11の受光面で受光した光がCCD11によって電気信号に変換される。図示のように、カメラモジュール10は一対のガイド軸13及び14を有しており、これらガイド軸13及び14にはそれぞれ第1及び第2のレンズホルダ15及び16が摺動可能に支持され、第1及び第2のレンズホルダ15及び16はガイド軸13及び14にガイドされて光軸に沿って移動可能となっている。
The illustrated
なお、第1及び第2のレンズホルダ15及び16には少なくとも一つの光学レンズが保持されている。また、第2のレンズホルダ16の上側(つまり、被写体側)には、少なくとも一つの光学レンズを有する第3のレンズホルダ17が配設されている(図1においては、光学レンズのみが示されているが、符号17は第3のレンズホルダを示しているものとする)。
The first and
図示のように、第1のリードスクリュー18が光軸に略平行に配置され、この第1のリードスクリュー18は第1のレンズホルダ15と係合しており、後述するようにして、第1のリードスクリュー18が回転駆動されると、第1のレンズホルダ15が光軸に沿って移動する。同様にして、第2のリードスクリュー19が光軸に略平行に配置され、この第2のリードスクリュー19は第2のレンズホルダ16と係合しており、後述するようにして、第2のリードスクリュー19が回転駆動されると、第2のレンズホルダ16が光軸に沿って移動する(なお、第2のリードスクリュー19は、第1のリードスクリュー18に対して略対称となる位置に配置されている)。
As shown in the figure, a
第1のリードスクリュー18の下端には、円筒形状(円板形状)の第1のローター20が取り付けられており(第1のローター20は第1のリードスクリュー18と同芯状となっており、第1のローター20は第1のリードスクリュー18の合焦点位置の端部に配置されている)、この第1のローター20は、後述するように、第1のピエゾ素子26に当接して、第1のピエゾ素子26の動作によって、第1のローター20が回転して、これによって第1のリードスクリュー18が回転し、第1のレンズホルダ15が光軸に沿って移動する。
A cylindrical (disc-shaped)
第2のリードスクリュー19の下端には、円筒形状(円板形状)の第2のローター29が取り付けられており(第2のローター29は第2のリードスクリュー19と同芯状となっており、第2のローター29は第2のリードスクリュー19の合焦点位置の端部に配置されている)、この第2のローター29は、第2のピエゾ素子30に当接して、第2のピエゾ素子30の動作によって、第2のローター29が回転して、これによって、第2のリードスクリュー19が回転し、第2のレンズホルダ16が光軸に沿って移動する。
A cylindrical (disc-shaped)
実施例1で示すカメラモジュール10では、第1のレンズホルダ15と第2のレンズホルダ16は、広角(ワイド)側とした際には、図3(a)に示すように、第3のレンズホルダ17から離れ、望遠(テレ)側とした際には、図3(b)に示すように第3のレンズホルダ17に近寄る。そして、この図3(a)、図3(b)に示すレンズホルダ位置に対応させて、各レンズ群の位置と合焦のための移動範囲を図3(c)に示すように、第1のレンズホルダ15は、合焦のために、例えば、図3(a)の広角(ワイド)側の場合には図3(c)に符号Aで示した範囲を、図3(b)の望遠(テレ)側の場合には図3(c)に符号Bで示した範囲を移動可能としてある。
In the
つまり、図4(a)及び(b)に示すように、第3のレンズホルダ17は固定的に配置されており、第1及び第2のレンズホルダ15及び16はガイド軸13及び14に移動可能に支持されている。第2のレンズホルダ16が第3のレンズホルダ17側に移動すると、望遠状態となり、第2のレンズホルダ16の移動に追従して、第1のレンズホルダ15も第3のレンズホルダ17側に移動する(図4(a)参照:この際、AF時においては、望遠で規定されるスキャン範囲で移動することになる)。一方、第2のレンズホルダ16を第1のレンズホルダ15側へ戻すと、広角状態となって、第2のレンズホルダ16の移動に追従して、第1のレンズホルダ16も移動する(図4(b)参照: この際、AF時においては、広角で規定されるスキャン範囲で移動することになる)。
That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
前述の第1のピエゾ素子26は、例えば、図5に示すように、略長方形状に成形されており、長手方向と短手方向で形成される第1面261、その反対側となる第2面262に電極(図示せず)を設けるとともに、短手方向の第3面263に相対的に移動させる物体に係合させるスペーサ(作動部)26aを設けて、第1面261と第2面262に設けた電極にサイン波形状の電圧を印加することによって作動部26aに往復運動を生成し、それによって、作動部26aが係合した物体に対する相対的な移動を実現するものである。このように、第1のピエゾ素子26は、摩擦駆動型であるため、低速ではあるが高トルクで応答性・制御性に優れ、微小な位置決めが可能、無通電時に保持トルク(または保持力)を有する、静粛性に優れる、小型・軽量であるなどの利点を有する(なお、第2のピエゾ素子30も第1のピエゾ素子26と同様に構成されている)。
For example, as shown in FIG. 5, the first
図6及び図7を参照して、図6はカメラモジュール10をカメラフレームを一部破断して示す斜視図であり、図7は図6を別の角度から見た斜視図である。略立方体形状のカメラフレーム21は、例えば、フッ素入りポリカーボネイトで成形されており、カメラフレーム21には第1のリードスクリュー18と第2のリードスクリュー19とをともに軸支する軸受部(図示せず)が形成されるとともに、第1のレンズホルダ15と第2のレンズホルダ16とを収納する収納部が形成されている。
6 and FIG. 7, FIG. 6 is a perspective view showing the
前述の第1のリードスクリュー18がカメラフレーム21の上面と下面との間に回転可能に軸受部(図示せず)によって支持され、第1のリードスクリュー18にはコイルバネ28が備えられて、これによって第1のリードスクリュー18は下方に付勢されている。また、カメラフレーム21の側面には光学センサ(発光素子及び受光素子)22が取り付けられて、この光学センサ22によって、後述するようにして光学レンズ系12の基準位置及び基準位置からの移動量が検出される。また、カメラフレーム21の上面には第3のレンズホルダ17が取り付けられている。
The
図6に示すように、カメラフレーム21の側面には、光軸に沿って所定の間隔をおいて、光軸に沿って直交する方向に延びる一対の屈曲性を有する腕部(連結部材)23及び24が形成されており、これら腕部23及び24の先端には第1のピエゾ素子支持部25が形成されている。つまり、カメラフレーム21と第1のピエゾ素子支持部25とは腕部23及び24によって連結されており、腕部23及び24によって第1のピエゾ素子支持部25が光軸に沿って上下動することを許容されている。この第1のピエゾ素子支持部25は第1のリードスクリュー18に略平行に且つ第1のリードスクリュー18に近接して配置されており、図示のように、第1のピエゾ素子支持部25内には第1のピエゾ素子26が保持され、この第1のピエゾ素子支持部25によって第1のピエゾ素子26は第1のローター20に当接する方向にガイドされ、さらに、腕部23及び24によって第1のピエゾ素子26の作動部26aがローター20側に付勢されている。
As shown in FIG. 6, on the side surface of the
図6及び図7ではカメラフレーム21に隠れて見えないが、同様にして、カメラフレーム21の側面には、光軸に沿って所定の間隔をおいて、光軸に沿って直交する方向に延びる一対の腕部が形成されており、これら腕部の先端には第2のピエゾ素子支持部が形成されている。この第2のピエゾ素子支持部は第2のリードスクリュー19に略平行に且つ第2のリードスクリュー19に近接して配置されており、第2のピエゾ素子支持部内には第2のピエゾ素子が保持され、この第2のピエゾ素子支持部によって第2のピエゾ素子は第2のローター29に当接する方向にガイドされている(なお、第2のリードスクリューも第1のリードスクリューと同様に下方に付勢されている)。
6 and 7, it is hidden behind the
第1のピエゾ素子26に注目すると、第1のピエゾ素子26の先端(下端部)には作動部26aが形成されており、第1のピエゾ素子支持部25はコイルバネ27によって下方に付勢されている結果、作動部26aは第1のローター20の上面に押圧される(なお、図示はしないが、同様にして、第2のピエゾ素子の先端(下端部)には作動部が形成されており、第2のピエゾ素子支持部はコイルバネによって下方に付勢されている結果、第2のピエゾ素子の作動部は第2のローターの上面に押圧される)。
When attention is paid to the first
第1のピエゾ素子26を励振させると、作動部26aに高次の曲げ振動が生じて進行波が生じる。そして、作動部26aが圧接された第1のローター20と作動部26aとの間に摩擦力が生じ、この摩擦力によって第1のローター20が回転駆動する(例えば、特許第2980541号公報又は特表2002−529037公報参照)。
When the first
図8を参照すると、図8は、第1のピエゾ素子26の動作原理を説明するための図であり、前述のように、第1のピエゾ素子26は第1のピエゾ素子支持部25でその側面が保持され、第1のピエゾ素子支持部25は下方に付勢されて、第1のピエゾ素子26の作動部26aが第1のローター20の一面に押圧されている(図8(a)及び(b)参照)。この結果、第1のピエゾ素子26を励振すると、図8(c)及び(d)に示すように、第1のピエゾ素子26は屈曲運動を行い、この屈曲運動によって第1のローター20と作動部26aとの間に生じる摩擦力によって第1のローター20が回転する。なお、第1のピエゾ素子26が光軸と交差する方向に屈曲するため、第1のピエゾ素子26はその側面において2箇所で保持することが望ましい。
Referring to FIG. 8, FIG. 8 is a diagram for explaining the operation principle of the first
図7に示すように、第1のリードスクリュー18の外周面には螺旋状のカム体18aが形成されており、同様に、第2のリードスクリュー19にも螺旋状のカム体19aが形成されている(図1及び図2にはカム体18a及び19aは示されていない)。前述のようにして、第1のピエゾ素子26及び第2のピエゾ素子30を励振すると、第1のローター20及び第2のローター29が回転駆動する。第1のローター20及び第2のローター29の回転方向は、第1のピエゾ素子26及び第2のピエゾ素子30に印加する電圧の向きを変更することによって変更される。
As shown in FIG. 7, a
第1のローター20及び第2のローター29の回転によってそれぞれ第1及び第2のリードスクリュー18及び19が回転し、これによって、カム体18a及び19aの回転に応じてそれぞれ第1及び第2のレンズホルダ15及び16(図1参照)が光軸に沿って移動する。図6及び図7に示すように、第1のローター20の外周面には軸方向に延びる検出線20aが所定の間隔で形成されており、光学センサ22はその発光素子から第1のローター20の外周面に光を照射し、第1のローター20の外周面からの反射光を受光素子で受光する。前述の複数の検出線20aを検出する繰り返し数により回転角が検出できるので、制御部(図示せず)では受光した検出線20aの繰り返し数に応じて第1のローター20の回転量、つまり、第1のレンズホルダ15の移動量を把握することになる。
The first and second lead screws 18 and 19 are rotated by the rotation of the
同様にして、第2のローター29に対応して設けられた光学センサ(図示せず)によって第2のローター29の回転量が検出されて、前述のようにして、第1及び第2のレンズホルダ15及び16を光軸に沿って相対的に駆動して、第1及び第2のレンズホルダ15及び16の相対的位置を変化させて、フォーカス及びズームが行われることになる。
Similarly, the amount of rotation of the
上述したカメラモジュールは、例えば、携帯端末に組み込まれる。図9は、携帯端末の一例である携帯電話機50を操作部(操作部材)51及びディスプレイ(表示部材)52が見える状態(開状態)で示す平面図であり、図示の携帯電話機50は操作部51が搭載された第1のケース部53とディスプレイ52が搭載された第2のケース部54とがヒンジ機構55によって連結され、第1及び第2のケース部53及び54はヒンジ機構55の回りに回動可能となっている。なお、第1及び第2のケース部53及び54はケース体を構成する。
The above-described camera module is incorporated into a mobile terminal, for example. FIG. 9 is a plan view showing a
第2のケース54には図中破線二重丸で示すように、前述したカメラモジュール56が組み込まれており、操作部51の所定のボタンを操作すると、カメラモジュール56によって撮像が行われて、カメラモジュール56によって撮像された画像は、例えば、ディスプレイ52上に表示される。なお、カメラモジュール56は図1に示す上側が第2のケース部54の外側に向けられている。つまり、第2のケース部54にはカメラモジュール56の第3のレンズホルダ17に保持された光学レンズを露出させる開口部が形成されていることになる。また、図示はしないが、第1のケース部53にはバッテリー及び通信部等が収納されており、さらに、第2のケース部54の厚さ寸法は略カメラモジュール56の高さに規制されている。
The
このようにして、第1及び第2のピエゾ素子を用いてそれぞれ第1及び第2のレンズホルダ15及び16を光軸に沿って駆動するようにしたので、第1及び第2のレンズホルダ15及び16、つまり、光学レンズ系を駆動する際のレンズ移動機構の構造が極めて簡単となり、オートフォーカス(AF)機能及びズーム機能を組み込んでも、カメラモジュールを小型・軽量化できるという効果がある。
In this way, the first and
第1及び第2のピエゾ素子を備えて、第1及び第2のピエゾ素子をそれぞれ第1及び第2のローターに当接して、第1及び第2のローターを回転駆動してそれぞれ第1及び第2のリードスクリューを回転させ、第1及び第2のレンズ保持部(レンズホルダ)を光軸に沿って駆動するようにしたから、オートフォーカス(AF)機能及びズーム機能を組み込んでも、部品点数が少なくなり、カメラモジュールを小型・軽量化できる結果、携帯端末等に搭載されるカメラモジュールに適用できる。 First and second piezo elements are provided, the first and second piezo elements are brought into contact with the first and second rotors, respectively, and the first and second rotors are driven to rotate, respectively. Since the second lead screw is rotated and the first and second lens holders (lens holders) are driven along the optical axis, the number of parts can be increased even if the autofocus (AF) function and the zoom function are incorporated. As a result, the camera module can be reduced in size and weight, so that it can be applied to a camera module mounted on a portable terminal or the like.
10 カメラモジュール
11 CCD
13,14 ガイド軸
15,16,17 レンズホルダ
18,19 リードスクリュー
20,29 ローター
21 カメラフレーム
22 光学センサ
25 ピエゾ素子支持部
26,30 ピエゾ素子
27 コイルバネ
10
13, 14
Claims (7)
少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第2のレンズ保持部と、
前記第1のレンズ保持部と係合して該第1のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸と平行に配置した第1のリードスクリューと、
前記第2のレンズ保持部と係合して該第2のレンズ保持部を光軸に沿って移動可能にするとともに、光軸に関して前記第1のリードスクリューと対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、
長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第1のピエゾ素子と、
長方形の板状外形を有し端部に作動部を備える第2のピエゾ素子と、
前記第1のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第1のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第1のローターと、
前記第2のリードスクリューと一体的に回動するとともに前記第2のピエゾ素子との当接により駆動力を受ける第2のローターと、
前記第1のローターを駆動するために前記第1のリードスクリューと平行且つ近接して前記第1のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第1の保持部と、
前記第2のローターを駆動するために前記第2のリードスクリューと平行且つ近接して前記第2のピエゾ素子を当該ピエゾ素子の側面における2箇所で保持する第2の保持部とを含み、前記第1及び第2のロータの回転角を検出しながら前記第1及び第2のピエゾ素子を駆動させて、第1のレンズ保持部及び第2のレンズ保持部の光軸方向の相対的位置を変化させて、フォーカス及びズームが行われることを特徴とするカメラモジュール。 A first lens holding unit for holding at least one optical lens;
A second lens holding unit for holding at least one optical lens;
A first lead screw that engages with the first lens holding portion to move the first lens holding portion along the optical axis, and is arranged in parallel with the optical axis;
A second lens holding portion that engages with the second lens holding portion to move the second lens holding portion along the optical axis, and is disposed at a position that is symmetrical with the first lead screw with respect to the optical axis. Lead screw,
A first piezo element having a rectangular plate-like outer shape and having an operating portion at an end;
A second piezo element having a rectangular plate-like outer shape and having an operating portion at an end;
A first rotor that rotates integrally with the first lead screw and receives a driving force by contact with the first piezoelectric element;
A second rotor that rotates integrally with the second lead screw and receives a driving force by contact with the second piezoelectric element;
A first holding unit for holding the first piezo element at two positions on a side surface of the piezo element in parallel and close to the first lead screw to drive the first rotor;
Said second lead screw parallel and proximate to said second piezoelectric element for driving the second rotor and a second holding portion for holding at two positions in the side face of the piezoelectric element, wherein The first and second piezo elements are driven while detecting the rotation angles of the first and second rotors, and the relative positions of the first lens holding part and the second lens holding part in the optical axis direction are determined. A camera module characterized in that focus and zoom are performed by changing .
前記第1のレンズ保持部と前記第2のレンズ保持部とを収納する収納部と、
少なくとも1つ以上の光学レンズを保持する第3のレンズ保持部とを有する立方体形状のケース部とをさらに含む請求項3に記載のカメラモジュール。 A bearing that pivotally supports both the first lead screw and the second lead screw;
A storage portion for storing the first lens holding portion and the second lens holding portion;
The camera module according to claim 3, further comprising a cubic case portion having a third lens holding portion that holds at least one optical lens.
前記第3のレンズ保持部を前記ケース部の上面に配置した請求項4又は5に記載のカメラモジュール。 An image pickup device, and a substrate holding the image pickup device provided on the lower surface of the case portion,
The camera module according to claim 4 or 5, wherein the third lens holding portion is disposed on an upper surface of the case portion.
操作部材と、表示部材と、バッテリーと、通信部と、
前記カメラモジュール、前記表示部材、前記バッテリー及び前記通信部を収納すると共に厚さ寸法を前記カメラモジュールの高さに制限した筐体と、を含むことを特徴する携帯端末。 A first lens holding unit for holding at least one optical lens; a second lens holding unit for holding at least one optical lens; and a third lens for holding at least one optical lens. The holding portion, the cubic camera case portion, and the first lens holding portion are engaged to make the first lens holding portion movable along the optical axis, and are arranged in parallel with the optical axis. Engaging with the first lead screw and the second lens holding portion to move the second lens holding portion along the optical axis, and symmetrical with the first lead screw with respect to the optical axis the includes a second lead screw disposed at a position where the, the first piezoelectric element including an actuation portion on the end portion has a plate-like outer shape of a rectangle, the actuating portion at the end portion has a plate-like outer shape of a rectangular Two piezo elements and the first A first rotor which rotates integrally with the first screw and receives a driving force by contact with the first piezoelectric element; and a second rotor which rotates integrally with the second lead screw. A second rotor which receives a driving force by contact with the first rotor, and the first piezo element on a side surface of the piezo element in parallel with and close to the first lead screw for driving the first rotor . In order to drive the second rotor, the second holding element is held in two places on the side surface of the piezoelectric element in parallel with and close to the second lead screw in order to drive the second rotor. and a second holding portion for holding said first and said first and second piezoelectric element is driven while detecting the rotation angle of the second rotor, the first lens holding portion and the second The relative position of the optical axis of the lens holding portion by changing a camera module focus and zoom are performed,
An operation member, a display member, a battery, a communication unit,
Portable terminal comprising the camera module, wherein the display member, and a housing that is limited to the height of the camera module thickness while accommodating the battery and the communication unit.
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