JP4792773B2 - Camera phone - Google Patents
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Description
本発明は、カメラ付携帯電話に関し、さらに詳しくは、オートフォーカス機能を有するカメラ付携帯電話に関する。 The present invention relates to a camera-equipped mobile phone, and more particularly to a camera-equipped mobile phone having an autofocus function.
カメラ付携帯電話において、撮像素子の画素数が100万画素以上のメガピクセル化するに伴い、オートフォーカス機能が要求されるようになってきている。このオートフォーカス機能を実現するために、コイルに流れる電流により発生する磁界と、永久磁石による磁界との相互作用によって、光軸方向にレンズを移動させることができるアクチュエータが使用されている。例えば、カメラ付携帯電話に搭載されるアクチュエータの外形寸法は、縦約10mm、横約10mm、厚さ約5mmである。 With camera-equipped mobile phones, as the number of pixels of the image sensor becomes 1 million pixels or more, an autofocus function has been required. In order to realize this autofocus function, an actuator is used that can move the lens in the optical axis direction by the interaction between the magnetic field generated by the current flowing in the coil and the magnetic field generated by the permanent magnet. For example, the external dimensions of an actuator mounted on a camera-equipped mobile phone are about 10 mm in length, about 10 mm in width, and about 5 mm in thickness.
上記のカメラ付携帯電話に取り付けられるアクチュエータでは、オートフォーカスの際、フォーカス位置にレンズを移動させるために、コイルに流れる電流を急激に変化させる。これにより、レンズはフォーカス位置まで移動する。しかしながら、レンズはバネによって光軸方向に移動可能に支持されているため、電流が急激に変化した場合には、レンズは、フォーカス位置で直ちに停止せず光軸方向に機械的に振動する。この振動は過渡応答と言われ、振動の振幅が大きいとフォーカスを行うことができない。この過渡応答が収束するまでに時間がかかることによって、オートフォーカスに時間がかかるという問題がある。 In the actuator attached to the camera-equipped mobile phone, the current flowing through the coil is rapidly changed in order to move the lens to the focus position during autofocus. As a result, the lens moves to the focus position. However, since the lens is supported by the spring so as to be movable in the optical axis direction, when the current changes suddenly, the lens does not stop immediately at the focus position but mechanically vibrates in the optical axis direction. This vibration is said to be a transient response, and focusing cannot be performed if the vibration amplitude is large. Since it takes time for the transient response to converge, there is a problem that autofocusing takes time.
例えば、フォーカスが可能なレンズの振動の振幅は、最大9μmである。
本発明は、これらの問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、オートフォーカスに要する時間を短縮したカメラ付携帯電話を提供することである。
For example, the vibration amplitude of a lens that can be focused is a maximum of 9 μm.
The present invention has been made in view of these problems, and an object thereof is to provide a camera-equipped mobile phone in which the time required for autofocus is reduced.
上記目的を達成するために、本発明のカメラ付携帯電話は、一端にレンズが取り付けられた筒状部を有するホルダと、前記ホルダに該ホルダの前記筒状部の周囲に位置するように固定されたコイルと、前記コイルと対向する永久磁石を備えたヨークと、前記ホルダの筒状部の光軸方向両側に設けられ、前記ホルダを径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する一対の板バネと、前記コイルに電気を供給するためのシート状電極とを備え、前記シート状電極を介して前記コイルに通電することで、前記永久磁石の磁界と前記コイルに流れる電流による磁界との相互作用によって、前記レンズを光軸方向に位置調節可能なアクチュエータを備えたカメラ付携帯電話であって、
前記アクチュエータは、前記コイルに流れる電流が急激に変化することによって前記レンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備えており、
前記過渡応答抑制手段は、前記シート状電極に取り付けられ、前記コイルに並列に接続されたコンデンサからなることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a camera-equipped mobile phone according to the present invention is fixed to a holder having a cylindrical portion with a lens attached to one end thereof and to the holder so as to be positioned around the cylindrical portion of the holder. Provided on both sides in the optical axis direction of the cylindrical portion of the holder, the holder being radially positioned, and displaceable in the optical axis direction A pair of leaf springs to be supported and a sheet-like electrode for supplying electricity to the coil, and by energizing the coil through the sheet-like electrode, the magnetic field of the permanent magnet and the current flowing through the coil A camera-equipped mobile phone comprising an actuator capable of adjusting the position of the lens in the direction of the optical axis by interaction with a magnetic field by
The actuator further includes a transient response suppressing unit that suppresses a transient response in which the lens vibrates in the optical axis direction due to a sudden change in the current flowing through the coil.
The transient response suppressing means includes a capacitor attached to the sheet-like electrode and connected in parallel to the coil.
以上のような構成を有するカメラ付携帯電話では、過渡応答抑制手段は、フォーカスのために、コイルに流れる電流の急激な変化によってレンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する。これにより、過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができ、オートフォーカスに要する時間を短縮することができる。 In the camera-equipped mobile phone having the above-described configuration, the transient response suppression unit suppresses a transient response in which the lens vibrates in the optical axis direction due to a sudden change in the current flowing through the coil for focusing. Thereby, the time until the transient response converges can be shortened, and the time required for autofocus can be shortened.
また、フォーカス位置にレンズを移動させるために、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和させ、過渡応答を抑制することができる。
さらに、前記コンデンサは前記シート状電極に取り付けられているため、アクチュエータの外形寸法を増やすことなくコンデンサを接続することができるとともに、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和することができる。
In addition, since the lens is moved to the focus position, a sudden change in the current flowing through the coil can be easily mitigated, and a transient response can be suppressed.
Further, since the capacitor is attached to the sheet-like electrode, it is possible to connect the capacitor without increasing the outer dimension of the actuator, and it is possible to easily mitigate a rapid change in the current flowing through the coil.
また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記過渡応答抑制手段は、さらに、前記コイルに電流を供給する電源に並列に接続されたコンデンサと、前記電源に直列に接続された抵抗とを有することが好ましい。 Further, in the mobile phone with a camera present invention, the transient response suppression means further having a capacitor connected in parallel to a power source for supplying a current to the coil, a resistor and connected in series with said power supply Is preferred.
これによっても、フォーカス位置にレンズを移動させるために、コイルを流れる電流の急激な変化を容易に緩和させ、過渡応答を抑制することができる。 Also by this, since the lens is moved to the focus position, a sudden change in the current flowing through the coil can be easily mitigated, and a transient response can be suppressed.
また、本発明のカメラ付携帯電話では、前記過渡応答抑制手段は、前記コイルを流れる電流の変化から最大でも90msec経過する間に、過渡応答による前記レンズの振動の振幅を最大でも9μmに減衰させることが好ましい。 In the camera-equipped mobile phone according to the present invention, the transient response suppressing means attenuates the vibration amplitude of the lens due to the transient response to 9 μm at the maximum during a maximum of 90 msec from the change of the current flowing through the coil. It is preferable.
これにより、過渡応答による振幅の大きい振動を短時間で収束させることができ、オートフォーカスに要する時間を短縮することができる。 Thereby, vibration with a large amplitude due to a transient response can be converged in a short time, and the time required for autofocus can be shortened.
以下、添付図面に基づいて、本発明のカメラ付携帯電話について説明する。本明細書においては、上および下の文言を適宜使用するが、図4に示す矢印の向きを上方向とし、この矢印の逆の向きを下方向とする。 Hereinafter, a camera-equipped mobile phone according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the terms “upper” and “lower” are used as appropriate. The direction of the arrow shown in FIG. 4 is the upward direction, and the opposite direction of the arrow is the downward direction.
本発明が適用可能なカメラ付携帯電話の一例として、図1を用いて説明する。図1のカメラ付携帯電話1は、折りたたまれた状態を示す。カメラ付携帯電話1の所定位置にカメラモジュール2が取り付けられている。これにより、使用者は、カメラ付携帯電話1を用いて撮影することができる。
An example of a camera-equipped mobile phone to which the present invention can be applied will be described with reference to FIG. The camera-equipped
次いで、カメラモジュール2の構成の概略を、図2を用いて説明する。カメラモジュール2は、基板4と、基板4上に載置された撮像素子7と、撮像素子7と間隔を置いて、基板4上に載置された電子部品8と、基板4と組み合わされて撮像素子7および電子部品8を封止する密閉空間を形成する封止部材6と、封止部材6上に載置されたアクチュエータ3とを有している。
Next, an outline of the configuration of the
以下、本発明が適用可能なカメラ付携帯電話の一例として、オートフォーカス可能なカメラ付携帯電話1に備えられ、光軸方向にレンズを移動させることができるアクチュエータ3の基本構成について説明する。
Hereinafter, as an example of a camera-equipped mobile phone to which the present invention can be applied, a basic configuration of an
アクチュエータ3の基本構成は、図2、図3および図4に示すように、一端にレンズ5が取り付けられる筒状部11とその筒状部11の他端の外周に設けられたフランジ部12とを有するホルダ10と;ホルダ10のフランジ部12に、筒状部11の周囲に間隔をおいて設けられたコイル20と;ホルダ10の筒状部11が挿通する挿通孔35を有する内筒部31と、内筒部31の外側に所定間隔をおいて設けられた外筒部32と、内筒部31および外筒部32のホルダ10のフランジ部12とは反対側の端部が一体に連結する連結部34とを有し、内筒部31と外筒部32との間にある所定間隔のスペースにコイル20を収容するように構成された円形状のヨーク30と;円形状のヨーク30の外筒部32の内周面にコイル20と間隔を置いて対向するように配置された複数の永久磁石40と;永久磁石40の円形状のヨーク30の連結部34と反対側の面に当接した状態で、永久磁石40を連結するように配置された磁性部材50と;ホルダ10の筒状部11の光軸方向両側に設けられ、ホルダ10を径方向に位置決めした状態で光軸方向に変位可能に支持する上側板バネ60Uおよび下側板バネ60Lからなる一対の板バネ60と;上側板バネ60Uを、ホルダ10との間で挟持するように、ホルダ10と嵌合するストッパ70と;ストッパ70および下側板バネ60Lのそれぞれの光軸方向外側に設けられ、板バネ60をヨーク30の光軸方向両端面との間でそれぞれ挟持するとともに、少なくともホルダ10に取り付けられるレンズ5に対応する部分にそれぞれ開口を有する一対の支持枠をなすカバー80およびベース85と;コイル20に電力を供給するために、下側板バネ60Lとベース85との間に配置されたシート状電極90と;から構成されている。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the basic configuration of the
以下、上記基本構成のアクチュエータ3の作用について説明する。
図2において、磁界の向きが永久磁石40からヨーク30の内筒部31方向とする。ホルダ10が初期位置にある状態で、上方からコイル20を見たときに反時計回りに電流が流れるとコイル20すなわちホルダ10には上向きの電磁力が生じる。この電磁力と、ホルダ10の変位に応じて変化する板バネ60の弾性力とがつりあう状態となるまで、ホルダ10は光軸方向に変位する。電磁力はコイル20に流れる電流の量によって制御される。したがって、電流を制御することにより、ホルダ10すなわちレンズ5を任意の位置(フォーカス位置)に変位させることができる。
Hereinafter, the operation of the
In FIG. 2, the direction of the magnetic field is from the
オートフォーカスは以下の手順で行われる。先ず、レンズ5の可動する全範囲において、撮像素子7で検出される画像のコントラストを電気信号(波形)に変換する。次いで、電気信号(波形)をハイパスフィルターによって増幅する。波形の起伏が最も激しくなるレンズの位置をフォーカス位置と判断する。次いで、所定の電流をコイル20に流すことによりレンズ5をフォーカス位置まで移動させた後、停止させることにより、オートフォーカスが可能となる。しかしながら、素早くフォーカス位置にレンズ5を移動させるためには、コイル20に所定の電流を急激に増加させる必要があるため、フォーカス位置において、レンズ5に振動が生じる。これにより、振動が収束するまでフォーカスが行えないという問題点があった。
Autofocus is performed according to the following procedure. First, the contrast of the image detected by the
以下、本発明に係るカメラ付携帯電話1の好適実施形態について詳細に説明する。前述したように、上記基本構成からなるアクチュエータ3を有するカメラ付携帯電話1では、前述したようにコイル20に流れる電流を制御することによって、レンズ5の位置を制御する。言い換えると、アクチュエータ3のコイル20は電流制御の駆動回路に接続されている。
Hereinafter, a preferred embodiment of the camera-equipped
アクチュエータ3において、レンズ5は、上下を板バネ60で支持されたホルダ10に取り付けられている。これにより、板バネ60によって、レンズ5およびホルダ10は光軸方向に移動可能に支持されている。
In the
上記基本構成からなるアクチュエータ3を有するカメラ付携帯電話1では、汎用のドライバIC(図示せず)を用いて、アクチュエータ3を制御する。図5は、上記基本構成からなるアクチュエータ3を有するカメラ付携帯電話1における過渡応答を示す。図5中に示されている3つの波形は、上から順に電圧、レンズ5(ホルダ10)の位置、および電流をそれぞれ表している。横軸は時間を表し、隣り合う破線の間隔は50msecを表している。
In the camera-equipped
図5に示すように、オートフォーカスの際に、フォーカス位置にレンズ5を移動させるために、コイル20に流れる電流を急激に変化させる。これにより、レンズ5をフォーカス位置に移動させる。しかしながら、レンズ5はホルダ10を介して板バネ60によって光軸方向に移動可能に支持されている。したがって、電流が急激に変化した場合には、レンズ5は、フォーカス位置で直ちに停止せず、光軸方向に機械的に振動する過渡応答が発生する。過渡応答による振動の振幅が大きい場合、振動が収束するまでフォーカスを行うことができない。この過渡応答が収束するまでに時間がかかることにともない、オートフォーカスにも時間がかかるという問題がある。
As shown in FIG. 5, in order to move the
より詳しく説明すると、フォーカス位置にレンズ5を移動させるために、レンズ5の移動を制御する電流が急激に変化すると、電流波形の立ち上がりが早くなる。ホルダ10が急激に移動し、その加速度によりフォーカス位置においてレンズ5が光軸方向に大きく振動する過渡応答が発生する。過渡応答による振動の振幅が所定の振幅より大きい間は、フォーカスを行うことができない。図5中のAの幅は、コイル20に電流が流れはじめてから、オートフォーカスが可能になる振動の振幅に収束するまでの時間を示している。具体的には、過渡応答によるレンズ5の振動の振幅が最大9μmにまで収束すれば、フォーカスが可能である。本基本構成を有するアクチュエータでは、図5中のAが示すように、電流が変化した時点から300msec経過しないと、レンズ5の振動の振幅が9μmまで収束しないという問題がある。
More specifically, when the current for controlling the movement of the
この問題に鑑み、本件発明者は、オートフォーカスに要する時間を短縮したカメラ付携帯電話1を考案した。以下、カメラ付携帯電話1の好適な実施形態として、カメラ付携帯電話1に取り付けられたアクチュエータ3について説明する。
In view of this problem, the present inventor has devised a camera-equipped
本実施形態では、前述した基本構成のアクチュエータ3は、フォーカス位置にレンズ5を移動させるために、コイル20に流れる電流が急激に変化することによって、レンズ5が光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備える。本実施形態においても、アクチュエータ3のコイル20は電流制御の駆動回路に接続されている。
In the present embodiment, the
図6に示す駆動回路100を用いて、過渡応答を抑制する第1実施形態を説明する。駆動回路100は、コイル20に電流を供給する電源130と、過渡応答抑制手段110としてコイル20に並列に接続されたコンデンサ111とを有する。本実施形態では、コンデンサ111は22μF〜100μFの静電容量を有する。なお、後述する図8に示されるように、本実施形態においてコンデンサ111は、シート状電極90に取り付けられた構成を有している。
A first embodiment for suppressing a transient response using the
以下、コンデンサ111の接続位置がシート状電極90上である場合について説明する。
Hereinafter, the case where the connection position of the
図7に示すように、下側板バネ60Lとベース85との間にコイル20に電力を供給するために設けられたシート状電極90は、ポリイミドのシート材からなる略円形リング状に形成したリング状部91と、リング状部91から径方向外側に延出する延出部92とを有する。
As shown in FIG. 7, the sheet-
シート状電極90の一面には、銅からなる端子部93が延出部92からリング状部91にかけて2本設けられている。
Two
さらにシート状電極90の他面には、シート状電極90を、下側板バネ60Lの下面に接着するための粘着層(図示せず)が、リング状部91と、延出部92のリング状部91との接続部近傍と、延出部92の先端部近傍とに設けられている。
Furthermore, an adhesive layer (not shown) for adhering the
さらに、延出部92は、ベース85の挿通孔88を通してベース85の外部に延出する。延出部92は、例えば、基板4などに接続され、コイル20に電流を供給する役割を果たすことができる。(図2、図4参照)
シート状電極90のリング状部91上に設けられた端子部93にコイル20の引き出し部21の先端をはんだ付けすることでコイル20に電力を供給することができる。
Further, the extending
Electric power can be supplied to the
図8に示すように、過渡応答抑制手段110としてのコンデンサ111は、コイル20と並列に接続されるように、延出部92上に取り付けられる。(図2参照)詳しくは、延出部92の2本の端子部93にコンデンサ111の端子をそれぞれ接続することによって、コンデンサ111をコイル20と並列に接続する。
As shown in FIG. 8, the
以上、説明した本発明の好適実施形態にかかるアクチュエータ3を有するカメラ付携帯電話1によれば、過渡応答抑制手段110を構成するコンデンサ111によって、フォーカス位置にレンズ5を移動させるためにコイル20に流れる電流の急激な変化を緩和させる。これにより、レンズ5が光軸方向に振動する過渡応答を抑制し、過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができる。
As described above, according to the camera-equipped
図9は、本実施形態のカメラ付携帯電話1における過渡応答の様子を示す。図9中に示されている3つの波形は、図5と同様に上から順に電圧、レンズ5(ホルダ10)の位置、および電流をそれぞれ表している。横軸は時間を表し、隣り合う破線の間隔は50msecを表している。本実施形態では、静電容量47μFのコンデンサ111がコイル20に対して並列に接続されている。図9に示すように、本発明の過渡応答抑制手段110によって、電流波形の立ち上がりを遅くすることができる。これにより、過渡応答によるレンズ5の振動の振幅を小さくすることができる。図5中のAの幅は、コイル20に電流が流れはじめてから、オートフォーカスが可能になる振動の振幅に収束するまでの時間を示している。図5中のAと図10中のBを比較すると、過渡応答が収束するまでの時間が短縮されていることが分かる。これにより、フォーカスに要する時間を短縮することができる。
FIG. 9 shows a state of transient response in the camera-equipped
また、レンズ5の駆動回路100にコンデンサ111を並列に接続することによって、過渡応答を抑制する。これにより、過渡応答を抑制するためのドライバICを新たに作る必要がなく、従来のアクチュエータに取り付けられていた汎用ドライバICをそのまま使用しても、フォーカスに要する時間を短縮することができる。
Further, by connecting a
図10に示す駆動回路101を用いて、過渡応答を抑制する第2実施形態を説明する。駆動回路101は、過渡応答抑制手段120としてコイル20に電流を供給する電源130に並列に接続されたコンデンサ121と電源130に直列に接続された抵抗122とを有する。過渡応答抑制手段120は、コイル20と直列となるように駆動回路101に接続されている。このような過渡応答抑制手段120でも、コイル20に流れる電流の急激な変化を緩和させる。これにより、コイル20に電流が流れはじめてから、レンズ5(ホルダ10)の過渡応答が収束するまでの時間を短縮することができ、フォーカスに要する時間を短縮することができる。
A second embodiment for suppressing the transient response using the
本実施形態では、コンデンサ111が22μF〜100μFの静電容量を有する場合について説明したが、本発明のカメラ付携帯電話はこれに限られることなく、駆動回路の構成に応じて、過渡応答が収束するまでの時間の短縮に適した静電容量を有するコンデンサを使用してもよい。
In this embodiment, the case where the
本実施形態では、過渡応答抑制手段110(図6参照)を有する駆動回路および過渡応答抑制手段120(図10参照)を有する駆動回路の2つをそれぞれ別に説明したが、本発明のカメラ付携帯電話はこれに限られることなく、過渡応答抑制手段110および120の両方を有する駆動回路であってもよい。 In this embodiment, the drive circuit having the transient response suppression means 110 (see FIG. 6) and the drive circuit having the transient response suppression means 120 (see FIG. 10) have been described separately. The telephone is not limited to this, and may be a drive circuit having both transient response suppressing means 110 and 120.
1 カメラ付携帯電話
2 カメラモジュール
3 アクチュエータ
4 基板
5 レンズ
6 封止部材
7 撮像素子
8 電子部品
10 ホルダ
11 筒状部
12 フランジ部
20 コイル
21 引き出し部
30 ヨーク
31 内筒部
32 外筒部
34 連結部
35 挿通孔
40 永久磁石
50 磁性部材
60 板バネ
60U 上側板バネ
60L 下側板バネ
70 ストッパ
80 カバー
85 ベース
88 挿通孔
90 シート状電極
91 リング状部
92 延出部
93 端子部
100 駆動回路
101 駆動回路
110 過渡応答抑制手段
111 コンデンサ
120 過渡応答抑制手段
121 コンデンサ
122 抵抗
130 電源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記アクチュエータは、前記コイルに流れる電流が急激に変化することによって前記レンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備えており、
前記過渡応答抑制手段は、前記シート状電極に取り付けられ、前記コイルに並列に接続されたコンデンサからなることを特徴とするカメラ付携帯電話。 A holder having a cylindrical portion with a lens attached to one end thereof, a coil fixed to the holder so as to be located around the cylindrical portion of the holder, and a yoke having a permanent magnet facing the coil A pair of leaf springs provided on both sides of the cylindrical portion of the holder in the optical axis direction and supporting the holder so as to be displaceable in the optical axis direction with the holder positioned in a radial direction, and for supplying electricity to the coil A sheet-like electrode, and adjusting the position of the lens in the optical axis direction by the interaction between the magnetic field of the permanent magnet and the magnetic field caused by the current flowing through the coil by energizing the coil through the sheet-like electrode. A camera-equipped mobile phone with a possible actuator,
The actuator further includes a transient response suppressing unit that suppresses a transient response in which the lens vibrates in the optical axis direction due to a sudden change in the current flowing through the coil.
The camera-equipped mobile phone, wherein the transient response suppression means includes a capacitor attached to the sheet-like electrode and connected in parallel to the coil.
該カメラ用アクチュエータは、前記コイルに流れる電流が急激に変化することによって前記レンズが光軸方向に振動する過渡応答を抑制する過渡応答抑制手段をさらに備えており、
前記過渡応答抑制手段は、前記シート状電極に取り付けられ、前記コイルに並列に接続されたコンデンサからなることを特徴とするカメラ用アクチュエータ。 A holder having a cylindrical portion with a lens attached to one end thereof, a coil fixed to the holder so as to be located around the cylindrical portion of the holder, and a yoke having a permanent magnet facing the coil A pair of leaf springs provided on both sides of the cylindrical portion of the holder in the optical axis direction and supporting the holder so as to be displaceable in the optical axis direction with the holder positioned in a radial direction, and for supplying electricity to the coil A sheet-like electrode, and adjusting the position of the lens in the optical axis direction by the interaction between the magnetic field of the permanent magnet and the magnetic field caused by the current flowing through the coil by energizing the coil through the sheet-like electrode. A possible camera actuator,
The camera actuator further includes a transient response suppressing unit that suppresses a transient response in which the lens vibrates in the optical axis direction due to a sudden change in the current flowing through the coil.
The transient response suppressing means comprises a capacitor attached to the sheet-like electrode and connected in parallel to the coil.
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