KR101159385B1 - 카메라 모듈, 및 이것을 구비한 휴대 단말 및 정보 단말 - Google Patents

카메라 모듈, 및 이것을 구비한 휴대 단말 및 정보 단말 Download PDF

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Abstract

피에조 소자와 같은 마찰 구동형 구동원을 이용하여 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 내장하고, 소형이면서 경량으로 구성되고, 또한 피에조 소자와 피구동 부재가 마찰 접촉함으로써 발생하는 마모 분진 등에도 대처한, 카메라 모듈과 이 카메라 모듈을 구비한 휴대 단말을 제공하기 위해, 카메라 모듈은, 적어도 하나 이상의 광학 렌즈(4)를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와, 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 대략 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 렌즈 유지부의 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자(10)를 포함하도록 하여, 축혈부 근방에 접착 부재(271s)를 배치하여 소형이면서 경량으로 하고, 또한 피에조 소자(10)와 피구동 부재가 마찰 접촉함으로써 발생하는 마모 분진을 접착 부재(271s)로 비산하지 않도록 한다.

Description

카메라 모듈, 및 이것을 구비한 휴대 단말 및 정보 단말{CAMERA MODULE, AND PORTABLE TERMINAL AND INFORMATION TERMINAL WITH THE SAME}
본 발명은, 소형 경량으로 구성한 카메라 모듈, 및 이것을 구비한 휴대 단말 및 정보 단말에 관한 것이다.
최근의 휴대 전화 등의 휴대 단말에 사용되는 카메라 모듈은, 촬상 소자(CCD)의 고화소화에 따라, 통상의 전자 카메라(디지털 카메라)와 마찬가지로, 고속, 고정밀도인 오토포커스(AF) 기능이나 초점 거리의 변화(줌) 기능이 요구되고, 또한 휴대 단말 그 자체의 소형화, 경량화에 따라, 필연적으로 카메라 모듈도 소형화, 경량화가 요구되고 있다.
이러한 카메라 모듈에서의 오토포커스나 초점 거리의 변화(줌)를 위해서는, 렌즈군을 광축 방향로 이동시키는 것이 필요하며, 이 때문에 종래에는, 예컨대, 특허문헌 1에 표시된 바와 같이, 광학계의 측면에 배치된 하나의 원통 캠을 모터로 구동하여, 줌 렌즈 프레임과 AF렌즈 프레임을 구동하도록 한 것이나, 마찬가지로 렌즈 프레임에 인접하여 배치한 원통 캠을 모터에 의해 구동하고, 그것에 의해 오 토포커스용 렌즈 프레임과 줌 렌즈 프레임을 이동시켜, 망원과 매크로의 2점 전환을 하도록 한 기구 등이 이용되고 있다.
또한, 원통 캠 뿐만 아니라, 오토포커스용 렌즈 프레임이나 줌용 렌즈 프레임을 각각에 대응한 오토포커스용 이송 나사나 줌용 이송 나사로 구동하도록 구성하여, 가장 피사체 쪽에 가까운 렌즈를 케이스 전면에 고정하고, 또한 이들 이송 나사를 케이스의 한 변의 코너에 마련하고, 케이스에 렌즈 프레임의 가이드 지지부를 마련하고, 또한, 광축 주위의 제 1 상한(象限)에 줌용 이송 나사를, 제 2 상한에 포커스용 이송 나사를, 제 3 상한에 렌즈 프레임의 가이드샤프트를 배치하는 등의 구성으로 한 카메라 모듈이나, 헬리코이드 기구를 이용하여 렌즈군을 광축 방향으로 이동시키는 기구를 갖는 카메라 모듈 등이 존재한다.
그러나, 이와 같은 원통 캠, 이송 나사, 헬리코이드 등을 이용한 종래의 카메라 모듈에서는, 그 구동원으로서 일반적으로 회전자를 갖는 전자 모터나 펄스 모터가 이용되고 있지만, 이와 같은 회전자를 이용한 전자 모터는, 회전자와 그 주위에 전자석이나 영구 자석이 필요하여 축 방향 길이를 짧게 했다고 해도, 원기둥 형상 부분이 불가결하므로 카메라 모듈을 소형화하는 데에 있어서의 문제점이 되며, 또한 소음 등도 발생한다.
그래서, 이와 같은 전자 모터의 결점을 해결하기 위해, 종래부터, 렌즈 프레임을 광축 방향으로 이동시키는 구동원으로서, 전계나 자계의 변화에 따라 기계적 왜곡을 발생하는 피에조 소자(PZT) 등의 압전 소자로 기계 진동자를 구성하여, 로터나 슬라이더를 이 기계 진동자에 접촉시켜 기계 진동자의 진동을 출력으로서 취 출할 수 있도록 한 마찰 구동형 구동원이 이용되고 있다. 이러한 마찰 구동형 구동원은, 저속이지만 고토크로서 응답성ㆍ제어성이 우수하여, 미소한 위치 결정이 가능하며, 무통전시에 유지 토크(또는 유지력)를 갖고, 정숙성이 우수하며, 소형ㆍ경량 등의 이점을 갖고 있다.
예컨대, 특허문헌 2에는, 렌즈 프레임에 압전 소자를 배치하고, 자벌레와 같이 하여 렌즈를 구동하는 광학 기기가 표시되고, 또한, 특허문헌 3 및 특허문헌 4에는, 렌즈 프레임 구동의 이송 나사의 단부(端部)에 압전 소자를 접촉 배치하여, 스테핑 회전(stepping rotation)을 부여하도록 한 렌즈 이동 장치가 표시되며, 또한 특허문헌 5에는, 전기 신호를 인가함으로써 진동하는 전기－기계 에너지 변환 소자와 접촉하여, 변환 소자의 진동에 의해 회전시키는 이송 나사에 의해 렌즈 프레임을 이동시키거나, 특허문헌 6에 표시된 바와 같이, 리니어 구동식 진동파 액츄에이터(압전 소자)를 이용하여, 압전 소자의 접촉에 의해, 렌즈 프레임을 직접 구동하는 것 등이 제안되어 있다.
또한 렌즈 프레임 또는 경통 혹은 렌즈 홀더 중 어느 하나에 압전 자를 배치하고, 압전 소자의 타원 운동에 의해 렌즈를 구동하도록 하거나, 이송 나사 단부에 로터를 배치하고, 로터의 외주면에 접촉하도록 압전 소자를 배치하여 로터를 회전시켜, 렌즈를 이동하도록 구성한 것도 제안되어 있으며, 이와 같은 피에조 소자(PZT) 등을 이용한 마찰 구동형 구동원으로는, 예컨대, 특허문헌 7 내지 특허문헌 12 등에 상세히 표시되어 있다.
그러나, 이와 같은 피에조 소자(PZT) 등을 이용한 마찰 구동형 구동원에서는, 피에조 소자가 피구동체와 접촉하는 부위가 마찰에 의해 마모되고, 마모된 분진이 분진으로서 렌즈를 더럽혀, 고스트나 플레어 등이 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 광학계 내부의 분진에 대처하는 방법으로는, 예컨대, 특허문헌 13, 14에, 접착제를 광학계 내부에 배치하여 폴리곤미러의 회전에 의해 비산하는 분진을 포착하거나, 접착 테이프로 광로 주변의 개구를 폐색하여 먼지를 흡착하는 것이 표시되어 있다. 또한 특허문헌 15, 16에는, 광축 영역 밖으로 정전 흡착재를 이용하여 진애를 흡착시키도록 하거나, 회전 다면체 거울 베어링에 수지 재료를 이용하여 마찰에 의해 발생하는 마모 분말을, 마찰 대전에 의해 베어링부에 부착시키도록 한 구조가 개시되어 있다.
또한, 왕복 운동 또는 신축 진동을 하는 구동축에, 슬라이더를 해당 구동축을 따라 이동 가능하게 마찰 계합시켜, 구동축을 전후 비대칭으로 구동시킴으로써, 슬라이더를 임의의 방향으로 이동시키는 리니어 액츄에이터가 존재하고, 이러한 리니어 액츄에이터에서는, 비구동 상태에서 구동축상을 슬라이더가 소정의 마찰력을 가져 원활히 움직일 수 있도록 해 놓는 것이 안정한 동작을 위해 필요하다.
그러나, 이와 같은 전왜 소자를 이용한 리니어 액츄에이터나 마찰 구동형 구동원에서는, 장기간 사용하거나 사용 환경에 따라서는, 구동부와 피구동부가 접촉하는 부위가 마찰에 의해 마모되고, 마모 분진이 분진으로서 렌즈를 더럽혀, 고스트나 플레어 등을 발생시키거나, 황화수소, NOx, 오존 등의 부식성 가스 및 산화 가스 등에 의해 생성된 부식물이나, 진애나 마모 분말 등의 부착물이 퇴적하는 경우가 있다. 또한, 고온ㆍ다습한 환경하에 있더라도 구동축이나 슬라이더 재료에 따라서는, 재료 표면에 조성 성분이 유리ㆍ부착되어, 슬라이더와 구동축 사이의 마찰 계합부를 오염시키는 결과, 마찰력을 증대시켜, 슬라이더가 원활히 움직이지 않게 되는 경우가 있다.
(특허문헌 1) 일본 공개 특허 공보 평7－63970호
(특허문헌 2) 일본 공개 특허 공보 평5－107440호
(특허문헌 3) 일본 공개 특허 공보 평4－212913호
(특허문헌 4) 일본 공개 특허 공보 평4－212910호
(특허문헌 5) 일본 공개 특허 공보 평8－47273호
(특허문헌 6) 일본 공개 특허 공보 평7－104166호
(특허문헌 7) 일본 공개 특허 공보 평7－184382호
(특허문헌 8) 일본 특허 공보 제 2980541호
(특허문헌 9) 일본 공개 특허 공보 평9－37575호
(특허문헌 10) 일본 공개 특허 공보 제 2000－40313호
(특허문헌 11) 일본 공표 특허 공보 제 2002－522637호
(특허문헌 12) 일본 공개 특허 공보 제 2003－501988호
(특허문헌 13) 일본 공개 특허 공보 평6－148550호
(특허문헌 14) 일본 공개 특허 공보 평7－77745호
(특허문헌 15) 일본 공개 특허 공보 평9－294193호
(특허문헌 16) 일본 공개 특허 공보 평9－127451호
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그러나, 특허문헌 2 내지 특허문헌 6에 표시된 기술은, 통상의 크기의 카메라 렌즈를 구동하는 기구이며, 휴대 전화 등의 휴대 단말에 사용되는 카메라 모듈은 항상 소형화가 요구되고 있으므로, 이와 같은 휴대 단말에 적용하기 위해서는 지나치게 크다.
또한 특허문헌 13 내지 15에 표시된 기술도, 광학계 내부에 부유하는 진애나 비산하는 이물을 흡착하는 것으로서 마찰에 의해 마모된 분진에 대처할만한 것이 아니고, 또한 특허문헌 16에 표시된 것은 마모 분말이기는 하지만, 마찰 대전에 의해 흡착하고 있을 뿐이므로, 회전이 멈추면 먼지로서 부유할 가능성이 있어, 근본적인 해결책은 될 수 없다.
그래서, 본 발명의 과제는, 피에조 소자와 같은 마찰 구동형 구동원을 이용하여 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 내장하고, 소형이면서 경량으로 구성하며, 또한 피에조 소자와 피구동 부재가 마찰 접촉함으로써 발생하는 마모 분진 등에도 대처한, 카메라 모듈과 이 카메라 모듈을 구비한 휴대 단말 및 정보 단말을 제공하는 것이다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
상술한 과제를 해결하기 위한 제 1 수단은, 카메라 모듈에서, 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부(軸穴部)를 구비하는 렌즈 유지부와, 상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 대략 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자를 포함하되, 상기 축혈부 근방에 집진 부재를 배치한 것이다.
제 2 수단은, 제 1 수단에서, 상기 축혈부에서의 상기 피에조 소자의 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 상기 집진 부재를 배치한 것이다.
제 3 수단은, 제 1 수단에서, 상기 축혈부는, 한쪽에 상기 집진 부재를, 이 집진 부재에 대하여 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 상기 슬라이드부를 배치하여, 상기 축 부재를 둘러싸고 형성되어 있는 것이다.
제 4 수단은, 카메라 모듈에서, 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와, 상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 대략 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자를 포함하되, 상기 축혈부 근방에 접착 부재를 배치한 것이다.
제 5 수단은, 제 4 수단에서, 상기 축혈부에서의 상기 접착 부재 배치 위치는, 상기 축 부재를 사이에 두고 반대쪽에 배치된 상기 피에조 소자에서의 작동부의 광축 방향 배치 위치와 대략 대응하는 위치인 것이다.
제 6 수단은, 제 5 수단에서, 상기 축혈부는, 상기 피에조 소자 배치측이 이 피에조 소자의 유지부와 연통하고, 상기 피에조 소자의 작동부에 대략 대향하는 베이스부와, 렌즈측 및 이 렌즈측에 대략 대향하는 각각의 측벽에 상기 접착 부재가 배치되어 있는 것이다.
제 7 수단은, 제 4 수단에서, 상기 축혈부에서의 상기 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 집진 부재를 배치한 것이다.
제 8 수단은, 제 5 수단에서, 상기 축혈부는 상기 축 부재를 둘러싸고, 한쪽에 상기 축 부재에 접촉하는 슬라이드부가, 이 슬라이드부의 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 상기 피에조 소자의 접촉부가 배치되어 있는 것이다.
제 9 수단은, 제 1 또는 제 4 수단에서, 상기 축 부재의 상기 작동부와 접촉하는 부분의 표면을 비접촉 표면보다 거칠게 처리한 것이다.
제 10 수단은, 제 1 또는 제 4 수단에서, 상기 렌즈 유지부에, 상기 피에조 소자를 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로, 상기 작동부를 상기 축 부재에 접촉하는 방향으로 가압하는 제 1 탄성 부재와, 광축 방향으로 가압하는 제 2 탄성 부재가 마련되어 있는 것이다.
제 11 수단은, 휴대 단말에서, 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와, 상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 대략 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 제 1 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자를 포함하되, 상기 축혈부 근방에 집진 부재 및／또는 접착 부재를 배치한 카메라 모듈과, 조작 부재와, 표시 부재와, 배터리와, 통신부와, 상기 카메라 모듈, 상기 조작 부재, 상기 표시 부재, 상기 배터리, 및 상기 통신부를 수납하는 하우징으로서, 그 두께를 대략 상기 카메라 모듈의 높이 치수로 규제한 하우징을 포함하는 것이다.
제 12 수단은, 카메라 모듈에서, 전왜 소자와, 이 전왜 소자에 축 방향의 일단측(一端側)이 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 이 구동축의 주면(周面) 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재가 연결된 렌즈 유지부를 구비하되, 상기 슬라이드 부재 근방에 집진 부재를 배치한 것이다.
제 13 수단은, 제 12 수단에서, 상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 극간을 마련하고, 상기 구동축에 접촉하도록 상기 극간에 상기 집진 부재를 배치한 것이다.
제 14 수단은, 제 13 수단에서, 상기 집진 부재를, 상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부에, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에 배치한 것이다.
제 15 수단은, 제 13 수단에서, 상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단측에 두 부분 마련되고, 이 두 부분의 극간에 상기 집진 부재를 각기 배치한 것이다.
제 16 수단은, 제 13 수단에서, 상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 두 부분 이상 마련되고, 이 극간 중 적어도 한 부분에, 접착 부재를 배치한 것이다.
제 17 수단은, 카메라 모듈에서, 전왜 소자와, 이 전왜 소자에 축 방향의 일단측이 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 이 구동축의 주면 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재가 연결된 렌즈 유지부를 구비하되, 상기 슬라이드 부재 근방에 접착 부재를 배치한 것이다.
제 18 수단은, 제 17 수단에서, 상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향에 극간을 마련하고, 이 극간에 상기 접착 부재를 배치한 것이다.
제 19 수단은, 제 18 수단에서, 상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부에, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에, 집진 부재를 배치한 것이다.
제 20 수단은, 제 18 수단에서, 상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 두 부분 이상 마련되고, 이 극간 중 적어도 한 부분에, 집진 부재를 배치한 것이다.
제 21 수단은, 제 18 수단에서, 상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단측에 두 부분 마련되고, 이 두 부분의 극간에 집진 부재를 각기 배치한 것이다.
제 22 수단은, 제 12 또는 제 17 수단에서, 상기 슬라이드 부재가, 상기 구동축과 두 부분에서 마찰 계합하는 것이다.
제 23 수단은, 제 12 또는 제 17 수단에서, 상기 슬라이드 부재가, 상기 구동축과 두 부분에서 마찰 계합하고, 상기 두 부분의 사이에 접착 부재를 배치한 것이다.
제 24 수단은, 제 12 또는 제 17 수단에서, 상기 구동축 중 상기 슬라이드 부재와 접촉하는 부분의 표면을, 비접촉 표면보다 거칠게 처리한 것이다.
제 25 수단은, 정보 단말에서, 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하는 렌즈 유지부와, 전왜 소자가 축 방향의 일단측에 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 상기 렌즈 유지부에 연결되어 상기 구동축의 주면 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재의 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 마련된 극간에 배치된 적어도 하나의 집진 부재 및／또는 적어도 하나의 접착 부재를 구비한 카메라 모듈과, 조작 부재와, 표시 부재와, 배터리와, 통신부와, 상기 카메라 모듈, 상기 조작 부재, 상기 표시 부재, 상기 배터리, 및 상기 통신부를 수납하는 하우징으로서, 그 두께를 대략 상기 카메라 모듈의 높이 치수로 규제한 하우징을 포함하는 것이다.
(발명의 효과)
제 1 수단에 의하면, 피에조 소자에서의 작동부가 축 부재에 접촉하여 마모 분진이 발생하더라도, 축혈부 근방에 배치한 집진 부재에 의해 집진되므로, 분진이 렌즈를 더럽혀, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다.
제 2 수단에 의하면, 상기 축혈부에서의 상기 피에조 소자의 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 상기 집진 부재를 배치함으로써, 마모 분진이 발생하는 근방에 집진 부재를 배치함으로써, 마모 분진이 비산하기 전에 집진할 수 있다.
제 3 수단에 의하면, 상기 축혈부는, 한쪽에 상기 집진 부재를, 이 집진 부재에 대하여 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 상기 슬라이드부를 배치하여, 상기 축 부재를 둘러싸서 형성함으로써, 마모 분진 또는 이 축혈부로부터 비산하는 일 없이, 집진 부재로 집진하여 다른 곳에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
제 4 수단에 의하면, 피에조 소자에서의 작동부가 축 부재에 접촉하여 마모 분진이 발생하더라도, 축혈부 근방에 배치한 접착 부재에서 포착되어, 분진이 렌즈를 더럽히거나, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다.
제 5 수단에 의하면, 상기 축혈부에서의 상기 접착 부재 배치 위치는, 상기 축 부재를 사이에 두고 반대쪽에 배치된 상기 피에조 소자에서의 작동부의 광축 방향 배치 위치와 대략 대응하는 위치로 함으로써, 마모 분진이 비산하기 전에 포착하여 집진할 수 있다.
제 6 수단에 의하면, 상기 축혈부는, 상기 피에조 소자 배치측이 이 피에조 소자의 유지부와 연통하고, 상기 피에조 소자의 작동부에 대략 대향하는 베이스부와, 렌즈측 및 이 렌즈측에 대략 대향하는 각각의 측벽에 상기 접착 부재가 배치됨으로써, 마모 분진이 비산하기 전에 포착하여 집진할 수 있다.
제 7 수단에 의하면, 상기 축혈부에서의 상기 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 집진 부재를 배치함으로써, 보다 효과적으로 마모 분진이 비산하기 전에 포착할 수 있다.
제 8 수단에 의하면, 상기 축혈부는 상기 축 부재를 둘러싸고, 한쪽에 상기 축 부재에 접촉하는 슬라이드부가, 이 슬라이드부의 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 상기 피에조 소자의 접촉부가 배치되어 있음으로써, 렌즈 유지부는 안정되되게 축 부재를 상하 이동시킬 수 있다.
제 9 수단에 의하면, 상기 축 부재의 상기 작동부와 접촉하는 부분의 표면을 비접촉 표면보다 거칠게 처리함으로써, 피에조 소자에 의한 구동이 보다 효과적으로 행해질 수 있다.
제 10 수단에 의하면, 상기 렌즈 유지부에, 상기 피에조 소자를 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로, 상기 작동부를 상기 축 부재에 접촉하는 방향으로 가압하는 제 1 탄성 부재와, 광축 방향으로 가압하는 제 2 탄성 부재를 마련함으로써, 간단한 구성으로 피에조 소자에 적절한 힘으로 가압력을 가할 수 있다.
제 11 수단에 의하면, 피에조 소자에서의 작동부가 축 부재에 접촉하여 마모 분진이 발생하더라도, 축혈부 근방에 배치한 집진 부재에 의해 집진되므로, 분진이 렌즈를 더럽혀, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 또한 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을 구비한 휴대 단말을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다.
제 12 수단에 의하면, 전왜 소자와 연동한 구동축과 슬라이드 부재의 슬라이드에 의해 발생하는 마모 분진이나, 부식성 가스나 산성 가스에 의해 생성되는 부식물 등의 부착물이 발생한 경우에도, 슬라이드면 근방에 배치한 집진 부재에서 포착되어, 분진이 렌즈를 더럽히거나, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 장기간의 사용에서도, 구동축과 슬라이드 부재의 마찰력을 안정되게 적절히 유지할 수 있고, 리니어 액츄에이터의 동작 불량을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면, 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 슬라이드 부재 근방이란, 이 슬라이드 부재 중 구동축에 대면하는 쪽이라면 어느 위치라도 좋고, 전왜 소자에 대면하는 위치를 포함한다.
제 13 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 극간을 마련하고, 상기 구동축에 접촉하도록 상기 극간에 상기 집진 부재를 배치하므로, 공간 절약화가 도모되어, 소형화할 수 있다.
제 14 수단에 의하면, 상기 집진 부재를, 상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부에, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에 배치하고, 전왜 소자측 단부에 집진 부재를 배치함으로써, 발생한 마모 분진을 효과적으로 포집할 수 있다.
제 15 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단측에 두 부분 마련되고, 이 두 부분의 극간에 상기 집진 부재를 각기 배치하므로, 마모 분진 등의 부착물을 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 마모 분진이 발생하기 쉬운 구동축의 상하 단부측에 집진 부재를 배치함으로써, 마모 분진이 비산하기 전에 이것을 포착할 수 있다.
제 16 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 두 부분 이상 마련되고, 이 극간 중 적어도 한 부분에, 접착 부재를 배치한 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 집진 부재로 포집할 수 없는 마모 분진을 접착 부재로 접착 포집하는 것이 가능해져, 집진 성능이 한층 더 향상된다.
제 17 수단에 의하면, 전왜 소자와 연동한 구동축과 슬라이드 부재의 슬라이드에 의해 발생하는 마모 분진이나, 부식성 가스나 산성 가스에 의해 생성되는 부식물 등의 부착물이 발생한 경우에도, 슬라이드면 근방에 배치한 접착 부재에서 포착되어, 분진이 렌즈를 더럽히거나, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 장기간의 사용에서도, 구동축과 슬라이드 부재의 마찰력을 안정되게 적절히 유지할 수 있고, 리니어 액츄에이터의 동작 불량을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명에 의하면, 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다. 또한, 상기 슬라이드 부재 근방이란, 이 슬라이드 부재 중 구동축에 대면하는 쪽이라면 어느 위치라도 좋고, 전왜 소자에 대면하는 위치를 포함한다.
제 18 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 극간을 마련하고, 이 극간에 상기 접착 부재를 배치했으므로, 공간 절약화가 도모되어, 소형화할 수 있다.
제 19 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부에, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에, 집진 부재를 배치했으므로, 전왜 소자측 단부에 집진 부재를 배치하여, 접착 부재로 포집할 수 없는 마모 분진을 효과적으로 포집할 수 있다.
제 20 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 두 부분 이상 마련되고, 이 극간 중 적어도 한 부분에, 집진 부재를 배치했으므로, 접착 부재로 포집할 수 없는 마모 분진을 집진 부재로 포집하는 것이 가능해져, 부착물 포집 성능이 한층 더 향상된다.
제 21 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단측에 두 부분 마련되고, 이 두 부분의 극간에 집진 부재를 각기 배치했으므로, 마모 분진 등의 부착물을 효과적으로 제거할 수 있다. 특히, 마모 분진이 발생하기 쉬운 구동축의 상하 단부측에 집진 부재를 배치함으로써, 마모 분진이 비산하기 전에 이것을 포착할 수 있다.
제 22 수단에 의하면, 상기 슬라이드 부재가, 상기 구동축과 두 부분에서 마찰 계합하므로, 슬라이드 부분이 분산되어, 구동축으로의 가압 부분의 집중을 피하여 마모 분진의 발생을 억제하고, 또한 렌즈의 광축을 보다 안정시킬 수 있다.
제 23 수단에 의하면, 상기 두 부분의 사이에 상기 접착 부재를 배치했으므로, 접착 부재의 배치 공간을 추가하지 않고서, 이 접착 부재를 배치할 수 있다.
제 24 수단에 의하면, 상기 구동축 중 상기 슬라이드 부재와 접촉하는 부분의 표면을, 비접촉 표면보다 거칠게 처리하므로, 전왜 소자에 의한 구동이 보다 효과적으로 행해지고, 또한 슬라이드면의 마찰 손실을 감소시킬 수 있다.
제 25 수단에 의하면, 제 12 수단 내지 제 24 수단에 기재된 카메라 모듈을 내장하고, 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 정보 단말을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다.
도 1은 실시예의 카메라 모듈로서, (a)는 피사체측 렌즈 방향에서 본 외관 사시도, (b)는 촬상 소자측에서 본 외관 사시도,
도 2는 도 1(b)의 촬상 소자측에서 본 실시예의 카메라 모듈로서, (a)는 촬상 소자 모듈을 제외한 사시도, (b)는 사이드 커버를 더 제외한 사시도,
도 3은 촬상 소자 모듈의 구성을 나타내는 분해도,
도 4는 실시예의 카메라 모듈로서, (a)는 촬상 소자측 하부 커버를 분리한 사시도, (b)는 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임을 제외한 사시도, (c)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임을 더 제외한 사시도,
도 5는 인덕터나 센서, 및 콘덴서 등의 전기 장치 부품의 부착 상태를 나타낸 사시도,
도 6은 제 1 축 부재(모터축)와 제 2 축 부재(가이드축), 및 피사체측 렌즈의 부착 상태를 나타낸 사시도,
도 7은 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 분해도,
도 8은 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임으로서, (a)는 평면도, (b)는 플렉서블 기판을 제외하고 피에조 소자측에서 본 사시도,
도 9(a)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 제 1 축 부재(모터축)와 제 2 축 부재(가이드축)의 관계를 나타낸 사시도, (b)는 피에조 소자와 제 1 축 부재(모터축)의 접촉 상태를 나타낸 단면도,
도 10(a)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 다른 실시예에서의 평면도이며, (b)는 피에조 소자와 제 1 축 부재(모터축)의 접촉 상태 및 제 1 베어링부에 마련한 집진 부재와 접착 부재를 나타낸 단면도,
도 11은 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임의 분해도,
도 12는 실시예의 카메라 모듈에서의 광학계를 구성하는 렌즈와 촬상 소자를 나타내고, (a)는 렌즈가 광각(와이드)측에 있는 상태를, (b)가 망원(텔레)측에 있는 상태를 나타낸 도면,
도 13은 실시예가 되는 카메라 모듈에 이용하는 피에조 소자로서, (a)는 사시도, (b), (c)는 동작 원리를 설명하기 위한 도면,
도 14는 렌즈 유지 프레임에서의 가이드용 접촉부에서의, 제 2 축 부재(가이드축)에 대한 면이 평형인 롤러 두 개를 V형으로 배치하여 구성한 예로, (a)는 단면도, (b)는 제 2 축 부재(가이드축)측에서 본 측면도, (c)는 사시도,
도 15는 실시예 2에서의 구동 부분의 카메라 모듈의 개략 단면도,
도 16(a)는 도 15의 카메라 모듈을 피사체측 렌즈 방향에서 본 사시도, (b)는 촬상 소자 방향에서 본 사시도,
도 17은 실시예 2에 따른 카메라 모듈의 동작 설명도로, (a)는 렌즈가 가장 망원(텔레)측에 있는 상태, (b)는 마찬가지로 가장 광각(와이드)측에 있는 상태를 나타내는 도면,
도 18은 슬라이드 부재와 구동축의 접촉 상태를 나타내는 도면으로, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도, (c)는 요부 단면도,
도 19는 실시예 2에 따른 카메라 모듈의 구조 설명도로, (a)는 좌측면도, (b)는 상면도, (c)는 우측면도, (d)는 왼쪽 아래에서 본 사시도, (e)는 오른쪽 위에서 본 사시도, (f)는 (b)에서의 A－A선의 단면도, (g)는 마찬가지로 (b)에서의 B－B선의 단면도, (h)는 마찬가지로 (b)에서의 C－C선의 단면도,
도 20(a)는 실시예 2의 카메라 모듈의 전체 구성을 나타내는 사시도, (b)는 커버를 장착했을 때의 사시도,
도 21은 실시예 2의 카메라 모듈이 내장된 휴대 전화기의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 카메라 모듈 2 : 제 1 렌즈군
3 : 제 2 렌즈군 4 : 제 3 렌즈군
5 : 촬상 소자 10 : 피에조 소자
15 : 스페이서
27 : 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임
271 : 제 2 렌즈 유지 프레임 본체 271a : 제 1 베어링부
271b : 제 2 베어링부 271c : 피에조 소자 유지부
271d, 271e, 271f, 271g : 피에조 소자 위치 규제부
271p : 피에조 소자 고정부 271q : 슬라이드부
271qa : 제 1 슬라이드부 271qb : 제 2 슬라이드부
271qc : 슬라이드부 베이스부 271r : 집진 부재
271s : 접착 부재
272 : 피에조 소자 가압용 스프링 부재 272a : 제 1 탄성 부재
272b : 제 2 탄성 부재 272c : 절연 부재
272d : 절연 부재 걸림 핀 299 : 렌즈 유지 프레임
69 : 스프링 베어링 39 : 안정 중량 부재
49 : 고정 프레임 49a : 슬라이드면
59 : 슬라이드 부재 59a : 슬라이드면
79 : 스프링 부재 89 : 전왜 소자
99 : 구동축 109 : 집진 부재
119 : 접착 부재 129 : 렌즈
139 : 회로 기반 149 : 커버
169 : 연락(communication) 플렉서블 프린트 기판
179 : 홀 소자 189 : 자석
199 : 필터 유리 209 : 촬상 소자
219 : 안내축
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 단, 구성 부 품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등에 특정적인 기재가 있더라도, 본 발명을 이것으로 한정한다는 뜻은 아니다.
(실시예 1)
도 1 내지 도 14, 및 도 21을 참조하여, 실시예 1에 대하여 설명한다. 도 1은 실시예 1의 카메라 모듈이며, (a)는 피사체측 렌즈 방향에서 본 외관 사시도, (b)는 촬상 소자측에서 본 외관 사시도, 도 2는 도 1(b)의 촬상 소자측에서 본 실시예의 카메라 모듈이며, (a)는 촬상 소자 모듈을 제외한 사시도, (b)는 사이드 커버를 더 뺀 사시도, 도 3은 촬상 소자 모듈의 구성을 나타내는 분해도, 도 4는 실시예 1의 카메라 모듈로서, (a)는 촬상 소자측 하부 커버를 제외한 사시도, (b)는 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임을 제외한 사시도, (c)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임을 더 제외한 사시도, 도 5는 인덕터나 센서, 및 콘덴서 등의 전기 장치 부품의 부착 상태를 나타낸 사시도, 도 6은 제 1 축 부재(모터축)와 제 2 축 부재(가이드축), 및 피사체측 렌즈의 부착 상태를 나타낸 사시도, 도 7은 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 분해도, 도 8은 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임으로서, (a)는 평면도, (b)는 플렉서블 기판을 제외하고 피에조 소자측에서 본 사시도, 도 9(a)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 제 1 축 부재(모터축)와 제 2 축 부재(가이드축)의 관계를 나타낸 사시도, (b)는 피에조 소자와 제 1 축 부재(모터축)의 접촉 상태를 나타낸 단면도, 도 10(a)는 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임의 다른 실시예에서의 평면도, (b)는 피에조 소자와 제 1 축 부재(모터축)의 접촉 상태 및 제 1 베어링부에 마련한 집진 부재와 접착 부재를 나타낸 단면도, 도 11은 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임의 분해도, 도 12는 실시예의 카메라 모듈에서의 광학계를 구성하는 렌즈와 촬상 소자를 나타내고, (a)는 렌즈가 광각(와이드)측에 있는 상태를, (b)가 망원(텔레)측에 있는 상태를 나타낸 도면, 도 13(a)는 실시예가 되는 카메라 모듈에 이용하는 피에조 소자의 사시도, (b), (c)는 동작 원리를 설명하기 위한 도면, 도 14는 렌즈 유지 프레임에서의 가이드용 접촉부에서의, 제 2 축 부재(가이드축)에 대한 면이 평형인 롤러 두 개를 V형으로 배치하여 구성한 예로, (a)는 단면도, (b)는 제 2 축 부재(가이드축)측에서 본 측면도, (c)는 사시도, 도 21은 실시예 1의 카메라 모듈이 내장된 휴대 전화기의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도면 중, 동일 구성 요소에는 동일 번호가 부여되어 있다.
도 1은 실시예 1의 카메라 모듈(1)로, (a)는 피사체측 렌즈 방향에서 본 외관 사시도, (b)는 촬상 소자측에서 본 외관 사시도이다. 도면 중 참조 번호 2는 피사체측의 제 1 렌즈군, 참조 번호 20은 CCD 등의 촬상 소자를 탑재한 촬상 소자 모듈, 참조 번호 21은 카메라 모듈 전체를 제어하는 ASIC, 참조 번호 22는 카메라 모듈(1)의 측면 중 삼면을 덮는 제 1 사이드 커버, 참조 번호 23은 차광을 위한 제 2 사이드 커버, 참조 번호 201은 CCD 등의 촬상 소자가 촬상한 화상을 처리하는 디지털ㆍ시그널 프로세서(DSP)이며, 실시예 1의 카메라 모듈은, 전체가 10×10×20㎜ 정도의 크기로 만들어진다.
도 2는 도 1(b)의 촬상 소자측에서 본 실시예의 카메라 모듈(1)로서, (a)는 촬상 소자 모듈(20)을 제외한 사시도, (b)가 제 1 및 제 2 사이드 커버(22, 23)를 더 제외하고, 촬상용 렌즈나 렌즈 이동 기구, 각종 전기 장치 부품을 내장한 카메라 모듈 본체(24)를 나타낸 사시도이다. 도 2(a)에 나타낸 촬상 소자 모듈(20)은, 이 도 2(b)에 참조 번호 24로 나타낸 촬상용 렌즈나 렌즈 이동 기구, 각종 전기 장치 부품을 내장하여 조정을 행한 카메라 모듈 본체(24)에, 제 1 및 제 2 사이드 커버(22, 23)를 씌우고, 도 2(a)와 같이 하여, 광축에 대한 위치와 핀트를 맞추면서 장착한다.
도 2(b)에 있어서의 카메라 모듈 본체(24)는, 촬상 소자 모듈(20)측이 되는 하부 커버(25), 후술하는 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈군을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(27), 이들 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 내장된 피에조 소자에 의해, 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27) 자체를 상하 이동시키기 위한 제 1 축 부재(모터축)(28), 이 도 2(b)에서는 보이지 않지만, 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 회전 정지하면서 가이드해 가는 제 2 축 부재(가이드축)(29), 제 1 렌즈군을 유지하는 상부 커버(30), 상부 커버(30)로부터 상승하여 전기 장치 부품 등을 장착하고 있는 직립부(31) 등으로 구성된다. 또, 하부 커버(25)에 마련한 참조 번호 251은 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 이동 영역을 규제하기 위한 규제 부재이며, 상세한 것은 후술한다.
그리고 촬상 소자 모듈(20)은, 도 3에 분해도를 나타낸 바와 같이, 촬상 소자 기판(202)에 마련된 CCD 등의 촬상 소자(5)를 촬상 소자 커버(204)로 덮고, 또 한 그 위에 적외선 차단용 등의 필터(205)를 씌워 구성된다.
이상이 실시예 1이 되는 카메라 모듈(1)의 개략 구성이며, 이하, 카메라 모듈(1)의 상세에 대하여 설명하지만, 그 전에 도 12, 도 13을 이용하여, 실시예 1의 카메라 모듈(1)에 이용하는 광학계의 구성과, 피에조 소자의 구성과 동작 원리를 설명해 놓는다.
도 12는, 실시예 1의 카메라 모듈(1)에서의 광학계를 구성하는 렌즈와 촬상 소자를 나타낸 도면으로, 도 12(a)는 렌즈가 최대 광각(와이드)측에 있는 상태, (b)는 마찬가지로 최대 망원(텔레)측에 있는 상태를 나타내고 있다. 이 광학계는, 최대 피사체측이 되는 제 1 렌즈군(2), 그 제 1 렌즈군(2)에 대하여 촬상 소자(5)측에 배치된 초점 거리 변화용 제 2 렌즈군(3), 또한 촬상 소자(5)측에 배치된 초점 거리를 변화시키고, 또한 초점 집속(초점 조정)을 위한 제 3 렌즈군(4)으로 구성된다. 각각의 렌즈군은, 적어도 한 장 이상의 광학 렌즈로 구성되며, 위치가 고정된 제 1 렌즈군(2)에 대하여, (a)와 같이 제 2 렌즈군(3), 제 3 렌즈군(4)이 CCD 등을 이용한 촬상 소자(5)측으로 이동했을 때는 광각(와이드)측이 되고, (b)와 같이 제 2 렌즈군(3), 제 3 렌즈군(4)이 제 1 렌즈군(2)측에 모였을 때는 망원(텔레)측이 되며, 제 2 렌즈군(3)에서의 각각의 위치에서, 제 3 렌즈군(4)이 전후로 이동하여 핀트 집속이 행해진다.
실시예 1의 카메라 모듈(1)은, 이 제 2 렌즈군(3), 제 3 렌즈군(4)의 이동을, 각각의 렌즈군(3, 4)을 유지한 렌즈 유지 프레임(26, 27)에 내장한 피에조 소자를 이용하여 행함으로써, 제 2 렌즈군(3), 제 3 렌즈군(4)을 독립하여 구동할 수 있으므로, 초점 거리를 연속적으로 변화시키면서 핀트를 집속할 수 있어, 통상의 줌 렌즈로서도, 또한, 2초점의 렌즈로서도 구성할 수 있다. 또, 이하의 설명에서는, 렌즈 유지 프레임이 두 개인 경우를 예로 설명하지만, 복수의 렌즈 프레임을 더 마련하더라도 좋은 것은 자명하다. 그리고, 피에조 소자는, 상기한 바와 같이 제 2 렌즈군(3), 제 3 렌즈군(4)을 유지한 렌즈 유지 프레임에 내장되어 있지만, 다음에 도 13을 이용하여, 실시예 1에 이용하는 피에조 소자의 구성과 동작 원리를 설명한다.
도 13(a)가 실시예 1이 되는 카메라 모듈(1)에 이용하는 피에조 소자의 사시도, (b)가 피에조 소자의 구성, (c)가 동작 원리를 설명하기 위한 도면이며, 여기서 이용되는 피에조 소자(10)는, 특허문헌 7 내지 12에 상세히 설명되어 있듯이, 도 13(a)에서의 대략 직사각형의 판 형상 외형으로 형성된 압전 세라믹(피에조 소자)(11)의 긴 변 방향과 짧은 변 방향으로 형성되는 제 1 면(12)에, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이 네 개의 전극(121, 122 및 123, 124)을, 그 반대쪽이 되는 제 2 면(13)의 전면에 하나의 전극을 마련하였다. 그리고, 제 1 면(12)의 전극(121, 122, 123, 124)은, 대각선 방향으로 배치된 전극(121, 122 및 123, 124)이, 각각의 전극의 연결 부분 근방에 배치된 와이어(125, 126)에 의해 전기적으로 접속되고, 제 2 면(13)상의 전극은 접지되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 짧은 변 방향의 제 3 면(14)에는, 비교적 딱딱한 세라믹 작동부로서의 스페이서(15)가, 예컨대, 접합제에 의해, 바람직하게는 그 변에서의 중앙 부근에 부착되고, 상대적으로 이동시키는, 예컨대, 축 부재나 벽면 등의 접촉부로서의 물 체(16)에 계합하도록 되어 있다. 또한 이 압전 세라믹(피에조 소자)(11)은, 도 13(b)에 나타낸 바와 같이, 진동절의 위치에, 주위에 고정된 한 쌍의 지지체(171, 172)와, 스프링 등의 탄성 부재가 부착된 지지체(173, 174, 175)로 변형 가능하게 지지된다.
이와 같이 구성된 압전 세라믹(피에조 소자)(11)에서의, 전극(121, 124)에 정의 전압을, 전극(122, 123)에 부의 전압을 인가하면, 압전 세라믹(피에조 소자)(11)은, 도 13(c)에 과장하여 나타낸 바와 같이 도면 상좌측이 우측보다 길게 되며, 스프링 부착 지지체(173, 174, 175)로 진동절을 지지하고 있는 것으로 변형이 가능하므로, 스페이서(15)가 계합하고 있는 물체(16)의 오른쪽 방향으로 이동한다. 그리고, 전압이 인가되지 않게 되면 압전 세라믹(피에조 소자)(11)은 원래대로 돌아가지만, 이 때, 예컨대, 하강 시간이 상승 시간보다 적어도 4배 정도 긴 비대칭 전압 펄스를 전극에 인가하면, 압전 세라믹(피에조 소자)(11)에서의 스페이서(15)와 물체(16)의 마찰에 의해, 펄스의 하강시에 스페이서(15)와 물체(16)가 계합한 채로 스페이서(15)가 출발 위치로 되돌아가고, 이 때문에, 펄스의 상승시의 변위만큼, 스페이서(15)와 물체(16)가 상대적으로 이동한다. 또, 상기 전압을 역으로 걸면, 이 압전 세라믹(피에조 소자)(11)은 역방향으로 변형하고, 따라서, 스페이서(15)와 물체(16)는 상대적으로 역방향으로 이동한다.
이와 같이 압전 세라믹(피에조 소자)(11)은, 연속적으로 도 13(c)에 나타낸 변형이 발생하는 것 같은 신호 전압을 인가함으로써, 스페이서(15)와 물체(16) 사이의 마찰에 의해 물체(16)와의 상대적인 위치를 변위시키므로, 저속이지만 고토크 로 응답성ㆍ제어성에 우수하고, 미소한 위치 결정이 가능하며, 무통전시에 유지 토크(또는 유지력)를 갖는, 정숙성에 우수하고, 소형ㆍ경량이다는 등의 이점을 갖는 구동원이 된다.
이상이 실시예 1의 카메라 모듈(1)에서의 광학계 구성과 피에조 소자의 동작 원리이며, 이어서 도 4 내지 도 11을 이용하여 실시예의 카메라 모듈(1)을 더욱 상세히 설명한다. 우선 도 4는 실시예 1의 카메라 모듈(1)로서, (a)가 촬상 소자측 하부 커버(25)를 분리한 사시도, (b)가 제 3 렌즈군(4)을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임(26)을 제외한 사시도, (c)가 제 2 렌즈군(3)을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 더 제외한 사시도이다.
카메라 모듈 본체(24)는, 도 4(a), (b), (c)에 나타낸 바와 같이, 제 3 렌즈군(4)을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임(26)과 제 2 렌즈군(3)을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(27)이, 제 1 축 부재(모터축)(28), 제 2 축 부재(가이드축)(29)에 삽입 관통되고, 또한 그 위에 하부 커버(25)가 씌워져 구성된다.
하부 커버(25)는, 이들 제 1 축 부재(모터축)(28), 제 2 축 부재(가이드축)(29)를 소정 위치에 고정하고, 또한 제 1 렌즈 유지 프레임(26)과 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 광축 방향으로의 이동 범위를 규제하므로, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이 제 1 렌즈 유지부(26)와 제 2 렌즈 유지부(27) 사이까지 연재하여, 제 1 렌즈 유지 프레임(26)에서의 제 1 베어링부(261a)에 마련된 피규제부(261k)(도 4(b), 도 11 참조)와, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에서의 제 1 베어링부(271a) 근방에 마련된 피규제부(271k)(도 4, 도 21(a), (d) 참조)에 접촉한, 직각으로 구부린 부위에 마 련한 규제부(251a, 251b)를 갖는 규제 부재(251)가 마련되어 있다. 이 때문에, 제 1 렌즈 유지 프레임(26)은, 도 2(b)를 참조하면 명백한 바와 같이, 촬상 소자측을 하부 커버(25)로, 피사체측을 이 규제 부재(251)에서의 규제부(251a)로 그 이동 범위를 규제하고, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은, 촬상 소자측을 규제 부재(251)에서의 규제부(251b)로, 피사체측을 상부 커버(30)로 그 이동 범위를 규제한다. 따라서, 이들 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 구동할 때에 있어서 구동원이 폭주하더라도, 렌즈 유지 프레임(26, 27)이 일정 범위를 초과하여 이동하지 않고, 카메라 모듈(1)이 부서지지 않는다.
도 5는 카메라 모듈(1)을 동작시키는 전기 장치 부품의 부착 상태를 설명하기 위한 도면으로, 참조 번호 32는 콘덴서, 참조 번호 33은 인덕터이며, 이들 콘덴서(32), 인덕터(33)는, 피에조 소자의 구동 전압을 승압하기 위해 이용된다. 참조 번호 341, 342는 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27) 등의 광축 방향 위치를 검출하기 위한 위치 검출 부재이며, 이들 전기 장치 부품은, 카메라 모듈 본체(24)에서의 상부 커버(30)에 마련된 전기 장치 부품 부착 구멍(311), 직립부(31)에 마련된 부착 구멍(312, 313, 314, 315, 316)에 부착된다.
도 6은 제 1 축 부재(모터축)(28)와 제 2 축 부재(가이드축)(29), 및 피사체측 렌즈 홀더(36)의 부착 상황을 나타내는 도면이며, 제 1 축 부재(모터축)(28)와 제 2 축 부재(가이드축)(29)는, 상부 커버(30)에 마련된 축혈부(301, 302)에 압입(壓入)되고, 도 4(a)에 나타낸 하부 커버(25)로 촬상 소자측이 고정된다. 또한, 카메라 모듈 본체(24)에서의 직립부(31)에는, 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌 즈 유지 프레임(27)의 위치 검출을 위한 센서 테이프가 구멍(317)에 끼워 넣어지고, 제 1 렌즈군(2)을 일체적으로 유지한 제 1 렌즈군 홀더(36)가, 상부 커버에 마련된 렌즈 고정 구멍(303)에 장착된다.
도 7 내지 도 11은, 이상 설명해 온 카메라 모듈(1)에서의 제 1 렌즈 유지 프레임(26)과 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 상세이며, 후술하는 바와 같이 이들 제 1 렌즈 유지 프레임(26)과 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은 거의 같게 구성되어 있다.
실시예 1의 카메라 모듈(1)에서의 제 2 렌즈군(3)을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은, 도 7에 그 분해도를 나타낸 바와 같이, 제 2 렌즈군(3)을 일체로 유지하고, 제 2 렌즈 유지 프레임의 본체(271)에 장착되는 제 2 렌즈군 홀더(37), 제 2 렌즈 유지 프레임의 본체(271)에 끼워 넣어지는 피에조 소자의 가압용 스프링 부재(272), 플렉서블 기판(273), 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출용 부재(274) 등으로 구성된다. 그리고, 도 21(a)와 (b)는 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 서로 다른 각도에서 본 사시도로, (c)는 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)으로부터 위치 검출용 부재(274)를 뺀 사시도, (d)는 피에조 소자의 가압용 스프링 부재(272), 플렉서블 기판(273)을 더 분리한 분해 사시도, (e)는 제 2 렌즈군 홀더(37)를 더 분리한 분해 사시도이다.
또한, 도 9(a)는, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)으로부터 제 2 렌즈 유지 프레임 본체(271), 플렉서블 기판(273)을 제외하고, 피에조 소자(10)와 제 1 축 부재(모터축)(28), 제 2 축 부재(가이드축)(29), 제 2 렌즈군 홀더(37), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 마련되어 제 1 축 부재(28)에 접촉하는 슬라이드부(271h), 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)만을 나타낸 것이며, 도 9(b)는, 마찬가지로 피에조 소자(10)의 작동부(15)와 슬라이드부(271h)가 제 1 축 부재(28)와 접촉하고 있는 상태를 나타낸 단면도이다.
피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)는, 도 7(d), 도 9(a)에 나타낸 바와 같이, 제 2 렌즈 유지 프레임 본체(271)가 유지한 피에조 소자(10)를 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향에서, 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(28)에 접촉하는 방향으로 가압하는 제 1 탄성 부재(272a)와, 피에조 소자(10)를 광축 방향으로 가압하는 제 2 탄성 부재(272b), 및 제 2 탄성 부재(272b)와 피에조 소자(10)가 접촉하여 도통해 버리지 않도록, 수지 등을 이용한 절연 부재(272c), 그 절연 부재(272c)를 제 2 탄성 부재(272b)에 걸기 위한 절연 부재 걸림 핀(272d) 등으로 구성되고, 제 2 탄성 부재(262b)로의 절연 부재(262c)의 고정은, 절연 부재 걸림 핀(262d)을 제 2 탄성 부재(262b)와 절연 부재(262c)에 마련한 혈부를 관통시켜 코킹(caulking)하거나, 이들 제 2 탄성 부재(262b)와 절연 부재(262c)를 아웃서트(outsert) 성형으로 작성한다. 그리고, 제 1 탄성 부재(272a)는, 한 변에 마련한 절삭부(272e)의 연장선상에서 구부러지고, 피에조 소자(10)를 제 1 축 부재(28) 방향으로 가압하는 쪽에 형성되며, 또한 제 2 탄성 부재(272b)는, 다른 변을 피에조 소자 유지부(271c) 방향으로 연재시켜, 피에조 소자(10)를 광축 방향으로 가압하는 쪽에 형성되고, 이들 제 1 탄성 부재(272a)와 제 2 탄성 부재(272b)를 일체로 형성한 탄성 부재로 구성되어 있다.
그리고, 이 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)는, 렌즈 유지 프레임 본 체(271)에 마련된 피에조 소자 가압용 스프링 부재 고정용의 제 1 못(271m)(도 7(d), 도 8(b) 참조)에, 제 1 탄성 부재(272a)에서의 이 제 1 못으로의 걸림부(272f)가 걸리고, 피에조 소자 가압용 스프링 부재 고정용의 제 2 못(271n)(도 7(c) 참조)에, 피에조 소자 가압용 스프링 부재의 제 2 못으로의 걸림부(272g)가 걸려, 도 7(d)에 나타낸 바와 같이, 제 2 렌즈 유지 프레임 본체(271)로 끼워 넣는 식으로 고정된다. 또, 도 7(d), 도 9(a)에 나타낸 실시예 1에서는, 피에조 소자(10)를 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)로 도면상, 위에서 밑으로 누르도록 구성한 경우를 나타냈지만, 이것은 역방향으로부터 누르도록 하거나, 상하로도 누를 수 있도록 구성하더라도 좋은 것은 물론이다.
그리고 플렉서블 기판(273)은, 도 7(d)에 나타낸 바와 같이, 단부(273a)가 카메라 모듈 본체(24)에 고정되어 참조 번호 273b의 부분이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 상하를 따라 신축하고, 도 9(b)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 참조 번호 273c의 U자 형상이 된 부분에서 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)에서의 제 2 탄성 부재(272b)의 부분을 우회하여, 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)측에 있는 단자(도시하지 않음)에 접속되어 전력을 공급한다. 또, 이 플렉서블 기판(273)은 베선 부재를 절연성 피막으로 덮은 것이므로, 이와 같이 피에조 소자(10)와 제 2 탄성 부재(272b) 사이를 통과한 경우, 절연 부재(272c)를 이용할 필요가 없어지므로, 제 2 탄성 부재(272b)에 직접 피에조 소자 위치 규제부(271f, 271g)를 마련하고, 절연 부재(272c)를 이용하지 않도록 하더라도 좋다. 또한, 이 플렉서블 기판(273)은, 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)측뿐만 아니라, 반대쪽의 피에조 소자 고정부(271p)측에 마련하더라도 좋다.
그리고 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은, 도 8(a)에 평면도를, 도 8(b)에 플렉서블 기판(273)을 제외하고 피에조 소자측에서 본 사시도를, 도 9(a)에 제 1 축 부재(28)(모터축)와 제 2 축 부재(29)(가이드축)의 관계를 나타낸 사시도를, 도 9(b)에 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)와 제 1 축 부재(28)(모터축)의 접촉 상태를 단면도로서 나타낸 바와 같이, 그 본체(271)에 마련된 제 1 베어링부(271a)에 제 1 축 부재(28)(모터축)가, 그리고 제 1 베어링부(271a)의 광축에 대하여 대략 대칭의 위치에 마련된 제 2 베어링부(271b)에 제 2 축 부재(29)(가이드축)가 각각 삽입 관통되고, 또한, 도 7(e)에 나타낸 바와 같이 제 2 렌즈군(3)의 홀더(37)가 삽입되고 고정되어, 제 1 축 부재(28)(모터축)에 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)가 접촉되고, 도 13에서 설명한 바와 같이 구동되어 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 상하로 이동시킨다. 또, 제 1 베어링부(271a), 제 2 베어링부(271b)는, 도면상, 구멍 형상(제 1 베어링부(271a))과 개방한 구멍 형상(제 2 베어링부(271b))으로서 나타냈지만, 이 형상에 구애되지 않는 것은 자명하다.
피에조 소자(10) 자체는 도 8(b), 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 마련되고, 제 1 축 부재(28)(모터축)와는 반대쪽이 개방되어 피에조 소자(10)를 삽입할 수 있도록 되어 있고, 또한 그 내부에서 광축과 평행한 측면은 고정벽에서 가이드되고, 광축 방향 상하의 면은 피에조 소자(10)가 도 13(c)에 나타낸 바와 같은 변형이 가능하도록 피에조 소자 고정부(271p)에 마련된 진동 마디의 위치를 가압하도록, 도 13에 참조 번호 171, 172로 나타낸 지지체에 상당하는 피에조 소자 위치 규제부(271d, 271e)가, 다른 면 쪽에 도 13에 참조 번호 173, 174로 나타낸 스프링 부착 지지체에 상당하고, 스프링을 제 2 탄성 부재(272b)로 한 피에조 소자 위치 규제부(271f, 271g)가 마련된 피에조 소자 유지부(271c)(도 8(b) 참조)에 수용되어, 상기한 제 1 탄성 부재(272a)에서 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향에서, 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(28)에 접촉하는 방향으로 가압하고, 제 2 탄성 부재(272b)에서 광축 방향으로 가압하여 유지되고 있다.
또한, 이 피에조 소자 유지부(271c)에서의 제 1 축 부재(모터축)(28)측에는, 상기한 바와 같이 제 1 베어링부(271a)가 마련되고, 제 1 축 부재(28)가 삽입 관통되어 있고, 또한 제 1 축 부재(28)에서의 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 접촉하고 있는 쪽과는 반대쪽에는, 불소 배합의 폴리카보네이트나 PPS 등을 이용하여 저마찰로 한 수지 재료 등을 이용하여 형성되고, 형상이 V자 형상으로 된 제 1 V자형부인 제 1 슬라이드부(271ha), 제 2 V자형부인 제 2 슬라이드부(271hb)를 갖는 슬라이드부(271h)가, 축(271hc)에 지지되어 마련되어 있다. 또, 이 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 접촉하는 제 1 축 부재(모터축)(28)는, 이와 같이 작동부(15)가 접촉하는 쪽보다 반대쪽의 슬라이드부(271h)의 접촉측의 마찰 계수를 작게 할 뿐만 아니라, 예컨대, 작동부(15)가 접촉하는 쪽의 표면을 슬라이드부(271h)가 접촉하는 쪽보다 거칠게 처리하거나, 슬라이드부(271h)가 접촉하는 쪽의 표면에 윤활 처리를 실시하거나 함으로써, 피에조 소자(10)의 동작을 확실하게 하고, 또한 슬라이드부(271h)의 미끄러짐을 좋게 하도록 하더라도 좋다.
이 슬라이드부(271h)에서의 제 1 슬라이드부(271ha), 제 2 슬라이드부(271hb)는, 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)에 대하여 제 1 축 부재(28)의 축 방향에 소정 거리를 두고 배치되고, 또한, 작동부(15)가 제 1 슬라이드부(271ha)와 제 2 슬라이드부(271hb)의 대략 중간에 위치하고, 또한, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 두께에 대하여, 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)가 대략 중간에 위치하도록 피에조 소자 유지부(271c)가 형성되어 있다.
이 때문에 슬라이드부(271h)는, 상기한 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)에서의 제 1 탄성 부재(272a)에서, 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(28)에 접촉하는 방향으로 가압되어 있는 반작용으로 이 제 1 축 부재(28)에 가압 유지되고, 또한, 제 1 축 부재(모터축)(28)와 V자형 형상부인 슬라이드부(271h)는 선접촉이 되므로, 이 슬라이드부(271h)가 저마찰로 한 재료를 이용하여 형성되어 있고, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은 원활히 상하 이동할 수 있고, 또한 피에조 소자 유지부(271c)와 제 2 렌즈 유지 프레임(27)은, 제 1 축 부재(28)에 대하여 경사가 생기지 않게 유지되어, 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)의 제 1 축 부재(28)로의 접촉을 휨이나 치우침 없이, 보다 확실히 행할 수 있고, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 상하 이동시킬 수 있다.
또한 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에는, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이, 제 1 베어링부(271a)의 광축에 대하여 대략 대칭이 되는 위치에, 광축에 평행하게 마련한 제 2 축 부재(가이드축)(29)를 삽입 관통시키는 제 2 베어링부(271b)가, 불소 배합의 폴리카보네이트나 PPS 등을 이용하여 저마찰로 한 수지 재료 등을 이용하여 마련되고, 제 2 축 부재(가이드축)(29)에 의해 제 2 렌즈 유지 프레임(27)이 배플(baffle)되고, 또한 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 휨을 방지하여 부드럽게 상하 이동할 수 있도록 하고 있다. 제 1 베어링부(272a)와 이 제 2 베어링부(271b)는, 도 8(a)에 나타낸 바와 같이 제 1 베어링부(272a)의 슬라이드부(271h)가 대략 V자형 형상으로, 제 2 베어링부(271b)가 제 2 축 부재(가이드축)(29)의 외형에 대응한 형상으로 하고 있지만, 예컨대, 제 1 베어링부(272a)의 슬라이드부(272h)와, 제 2 베어링부(271b)를 대략 V자형 형상으로 한 롤러를 이용하여 구성하거나, 도 14에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 평형 롤러(40, 41)를 제 1 축 부재(28), 제 2 축 부재(29)에 대하여 V형이 되도록 베어링부(42)에 수용하도록 하여 구성하더라도 좋다.
이 도 14(a)는, 이 베어링부(42)의 평면도이며, 도 14(b)와 (c)는, 이 베어링부(42)의 측면도(c)와 사시도(d)이며, 평형 롤러(40, 41)는, 이 베어링부(42)에 마련된 V형의 절삭부(U-shaped cut out portion)(43)의 내부에, U자형으로 마련된 베어링(44)으로 축 부재(28, 29)에 대하여 V형이 되도록 유지되어 있다. 이와 같이 베어링부(42)를 구성함으로써, 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 제조상의 오차가 발생하여, 직교한 평형 롤러(40, 41)의 각각에 스러스트 무브먼트(thrust movement)에 의해 제 2 베어링부(271b)의 위치가 정규의 위치와 어긋나더라도, 평형 롤러(40, 41)를 직교시킨 때에 형성되는 V자형의 골짜기에 가이드축 부재(29)를 접촉시킴으로써 평형 롤러(40, 41)의 스러스트 무브먼트는 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 광축에 영향을 미치지 않게 된다.
또, 피에조 소자(10)는, 상기한 바와 같이 마찰 구동형이므로, 그 작동부(15)가 제 1 축 부재(모터축)(28)와 접촉함으로써 마모 분진이 발생하고, 그 마모 분진이 분진으로서 렌즈를 더럽혀 고스트나 플레어 등을 발생시키는 경우가 있다. 그것을 방지하기 위해, 이 마모 분진을 모으거나 부착시켜, 비산하는 것을 방지하도록 구성한 일례를 나타낸 것이 도 10이다. 또, 이 도 10에 나타낸 예에서는, 이상 설명한 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 응용한 경우를 설명하지만, 제 1 렌즈 유지 프레임(26)의 경우에서도 완전히 마찬가지로 구성할 수 있는 것은 자명하다.
이 도 10(a)는, 제 2 렌즈군(3)을 유지하는 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 평면도이며, (b)는 피에조 소자(10)와 제 1 축 부재(모터축)(28)의 접촉 상태 및 제 1 베어링부(271a)에 마련한 집진 부재(271r)와 접착 부재(271s)를 나타낸 단면도이다. 도면 중, 참조 번호 271q는 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)로 구성되고, 제 1 베어링부(271a)에 삽입된 제 1 축 부재(모터축)(28)와 접촉하는 슬라이드부로서, 이 구조는 도 8, 도 9에 나타낸 제 1 베어링부(271a)와는 달리, 슬라이드부(271h)가 독립된 부품이 아니라, 슬라이드부(271q)가 제 1 베어링부(271a)의 일부 그 자체를 구성하도록 하여, 부품수의 감소를 꾀하고 있다. 그리고 참조 번호 271qc는, 이 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)를 연결하는 슬라이드부 베이스부로서, 참조 번호 271r은 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(모터축)(28)와 접촉함으로써 발생한 마모 분진을 모으는 집진 부재, 점선으로 나타낸 참조 번호 271s는 마찬가지로 접착 부재이다.
그리고 이 중 집진 부재(271r)는, 이 도 10(b)로부터 명백하듯이, 제 1 베어링부(271a)에서의 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(모터축)(28)와 접촉하는 쪽의 피에조 소자 유지부(271c)의 일부를 연장시킨 부위이며, 또한, 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)가 제 1 축 부재(모터축)(28)와 접촉하고 있는 반대쪽에 마련되고, 또한 접착 부재(271s)는, 이 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)를 연결하는 슬라이드부 베이스부(271qc), 및 피에조 소자 유지부(271c)에서의 렌즈측 및 해당 렌즈측에 대략 대향하는 각각의 측벽에 마련되어 있다.
또한, 이 접착 부재(271s)를 배치한 슬라이드부 베이스부(271qc)는, 제 1 축 부재(28)를 사이에 두고 반대쪽에 배치되는 피에조 소자(10)의 광축 방향 위치와 대략 대응하는 위치가 되도록 마련되고, 이와 같이 마모 분진이 발생하는 근방에 집진 부재(271r), 접착 부재(271s)를 배치함으로써, 마모 분진 또는 피에조 소자(10)측에서는 집진 부재(271r)에서 모이고, 또한 모이지 않은 마모 분진은 측벽에 마련한 접착 부재(271s)에 부착되고, 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)측의 마모 분진은 슬라이드부 베이스부(271qc)에 마련한 접착 부재(271s)에 부착되어, 비산을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 이와 같이 발생해 버린 마모 분진을 모으는 것뿐만 아니라, 마모 분진을 발생하지 않도록 하는 것도 중요하여, 제 1 축 부재(모터축)(28)에서의 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 접촉하는 부분의 표면을 상기한 바와 같이 비접촉 표면보 다 거칠게 처리하거나, 제 1 축 부재(모터축)(28)와 제 1 슬라이드부(271qa), 및 제 2 슬라이드부(271qb)가 접촉하는 부분의 마찰 계수를, 작동부(15)가 접촉하는 쪽보다 낮게 처리하고, 또한, 제 1 축 부재(모터축)(28)의 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)가 슬라이드하는 표면에 윤활 처리를 실시하고, 피에조 소자(10)의 작동부(15)측은 윤활 처리를 생략하는 등 하여, 피에조 소자(10)에 의한 구동을 보다 효과적으로 실행할 수 있도록 하고, 또한 제 1 슬라이드부(271qa)와 제 2 슬라이드부(271qb)가 보다 원활히 슬라이드 가능해지도록 하면 효과적이다.
도 11은 제 3 렌즈군을 유지하는 제 1 렌즈 유지 프레임(26)의 분해 사시도이며, 제 1 렌즈 유지 프레임(26)은, 제 3 렌즈군(4)을 일체로 유지하고, 제 1 렌즈 유지 프레임의 본체(261)에 장착되는 제 3 렌즈군 홀더(38), 제 1 렌즈 유지 프레임(26)의 본체(261)에 유지되는 피에조 소자의 가압용 스프링 부재(262), 플렉서블 기판(263), 이 제 1 렌즈 유지 프레임(26)의 위치를 검출하기 위한 위치 검출용 부재(264) 등으로 구성되고, 이들 구성 부재는, 도 7에 나타낸 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 구성 부재와 거의 동일하다.
이 중, 피에조 소자 가압용 스프링 부재(262)는, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에서의 피에조 소자 가압용 스프링 부재(272)와 마찬가지로, 제 1 렌즈 유지 프레임의 본체(261)가 유지한 피에조 소자(10)를 광축 방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로, 피에조 소자(10)의 작동부(15)가 제 1 축 부재(28)에 접촉하는 방향으로 가압하는 제 1 탄성 부재(262a)와, 피에조 소자(10)를 광축 방향으로 가압하는 제 2 탄성 부재(272b), 및 제 2 탄성 부재(262b)와 피에조 소자(10)가 접촉하여 도통하지 않도록, 수지 등을 이용한 절연 부재(262c), 그 절연 부재(262c)를 제 2 탄성 부재(262b)에 걸기 위한 절연 부재 걸림 핀(262d) 등으로 구성되고, 제 2 탄성 부재(262b)로의 절연 부재(262c)의 고정은, 절연 부재 걸림핀(262d)을 제 2 탄성 부재(262b)와 절연 부재(262c)에 마련한 구멍부를 관통시켜 코킹하거나, 이들 제 2 탄성 부재(262b)와 절연 부재(262c)를 아웃서트 성형에 의해 제작하고, 제 2 렌즈 유지 프레임 본체(261)로의 피에조 소자 가압용 스프링 부재(262)의 고정은, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에서 설명한 것과 같이 하여 끼워 넣기 식(engagement system)으로 한다.
또한, 그 밖의 구성 부품도, 제 2 렌즈 유지 프레임(27)과 완전히 마찬가지이며, 플렉서블 기판(263)은, 단부(263a)가 카메라 모듈 본체(24)에 고정되어 제 2 렌즈 유지 프레임(27)의 플렉서블 기판(263)과는 상하가 반대로, 참조 번호 263b의 부분이 아래쪽이 되고, 제 1 렌즈 유지 프레임(26)의 상하를 따라 신축할 수 있도록 되고, 도 9(b)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 참조 번호 263c의 U자 형상이 된 부분에서 피에조 소자 가압용 스프링 부재(262)에서의 제 2 탄성 부재(262b)의 부분을 우회하여, 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)측에 있는 단자(도시하지 않음)에 접속되어 전력을 공급한다.
또한, 제 1 렌즈 유지 프레임의 본체(261)에는, 제 1 베어링부(261a), 제 2 베어링부(261b)가 마련되어 제 1 축 부재(28)(모터축)와 제 2 축 부재(29)(가이드축)가 삽입 관통되고, 또한, 제 3 렌즈군(4)의 홀더(38)가 삽입되어 고정되어 있 다. 그리고, 제 1 축 부재(28)(모터축)에 피에조 소자(10)에서의 작동부(15)를 접촉시키고, 도 13에서 설명한 바와 같이 구동하여 이 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 상하 이동시키는 점이나, 그 밖의 피에조 소자 유지부(261c), 제 1 베어링부(261a), 제 2 베어링부(261b) 등의 구성은, 상기한 제 2 렌즈 유지 프레임(27)과 완전히 마찬가지이다.
이와 같이 구성한 실시예 1의 카메라 모듈(1)은, 도시하지 않은 제어 회로에 의해 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)에 마련된 피에조 소자(10)의 각각에 구동 신호로 이루어지는 구동 전류를 인가함으로써, 상기한 바와 같이 스페이서(15)가 진동하여 왕복 운동이 여기되고, 이 피에조 소자(10)를 유지한 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)이, 위쪽 또는 아래쪽으로 이동하여, 주밍(zooming)을 포함하는 초점 거리의 변경과, 핀트 맞춤(초점 조정)을 할 수 있다.
이와 같이 제 1 렌즈 유지 프레임(26), 제 2 렌즈 유지 프레임(27)을 공통의 제 1 축 부재(모터축)(28), 제 2 축부(가이드축)(29)에 삽입 관통시켜 카메라 모듈(1)을 구성함으로써, 카메라 모듈(1)을 소형, 경량으로 구성할 수 있고, 또한 피에조 소자(10)에 신호 전류를 인가하는 것만으로 오토포커스(AF)나 초점 거리의 변화를 행할 수 있고, 더구나 피에조 소자(10)는, 상기한 바와 같이 저속이기는 하지만 고토크로 응답성ㆍ제어성에 우수하고, 미소한 위치 결정이 가능하고 소형ㆍ경량 등의 이점을 가지므로, 소형이며 경량, 초점 거리 변화나 핀트 집속을 단시간에 행할 수 있는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
(실시예 2)
도 15는 실시예 2에서의 구동 부분의 카메라 모듈의 개략 단면도, 도 16(a)는 도 15의 카메라 모듈을 피사체측 렌즈 방향에서 본 사시도, (b)는 촬상 소자 방향에서 본 사시도, 도 17은 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 동작 설명도로, (a)는 렌즈가 최대 망원(텔레)측에 있는 상태, 마찬가지로 (b)는 최대 광각(와이드)측에 있는 상태, 도 18은 슬라이드 부재와 구동축의 접촉 상태를 나타내는 도면으로, (a)는 측단면도, (b)는 평단면도, (c)는 요부 단면도, 도 19는 본 실시예에 따른 카메라 모듈의 구조 설명도로, (a)는 좌측면도, (b)는 평면도, (c)는 우측면도, (d)는 좌하측으로부터의 사시도, (e)는 우상측으로부터의 사시도, (f)는 (b)에서의 A－A선 단면도, 마찬가지로 (g)는 (b)에서의 B－B선 단면도, 마찬가지로 (h)는 (b)에서의 C－C선 단면도, 도 20(a)는 본 실시예의 카메라 모듈의 전체 구성을 나타내는 사시도, (b)는 커버를 장착했을 때의 사시도, 도 21은 실시예 2의 카메라 모듈이 내장된 정보 단말의 일례를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도면 중, 동일 구성 요소에는 동일 번호가 부여되어 있다.
우선, 도 15 및 도 16을 참조하여, 실시예 2에 따른 카메라 모듈(1)의 주요 개략 구성에 대하여 설명한다. 동 도면에 표시되는 바와 같이, 실시예 2의 카메라 모듈(1)은, 촬상 렌즈를 유지하는 렌즈 유지 프레임(299)과, 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축(99)과, 렌즈 유지 프레임(299)에 연결되어 구동축을 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재(59)와, 구동축(99)에 연결되어 렌즈 유지 프레임(299)의 위치 결정을 하는 전왜 소자(89)와, 구동축(99)과는 다른 쪽 단의 전왜 소자에 연결되는 안정 중량 부재(39)와, 이 안정 중량 부재(39)에 연결되어 구동축(99)의 이동을 규제하는 고정 프레임(49)과, 슬라이드 부재(59)를 구동축(99)에 가압하는 스프링 부재(79)와, 이 스프링 부재(79)를 지지하는 스프링 베어링(69)을 주요 구성으로 한다.
렌즈 유지 프레임(2)을 구동 제어하는 리니어 액츄에이터는, 안정 중량 부재(39), 전왜 소자(89), 구동축(99)의 순서대로 구성된다. 안정 중량 부재(39)는, 진동에 의한 반발을 흡수하기 위해, 중량이 커지지 않고, 카메라 모듈 구성 부품으로의 영향 및 카메라 모듈 구성 부품으로부터의 영향을 가능한 한 작게 하기 위해 유연성이 높은(고유 진동수가 낮은) 접합 부재에 의해 고정되어 있다. 전왜 소자(89)는, 적층형이며 전압을 인가함으로써 광축과 평행 방향으로 신축 구동하는 소자로서, 피에조 소자로 대표된다. 구동축(99)은, 전왜 소자(89)에 가압 고정, 혹은 접합제에 의한 고정 등에 의해 접합되어 있으며, 이 전왜 소자(89)와 연동하여 광축과 평행 방향으로 신축 구동한다. 이 구동축(99)은, 고정 프레임(49)의 슬라이드면(49a)과, 렌즈 프레임 유지부(2)에 연결된 슬라이드 부재(59)의 슬라이드면(59a)에 끼워져 있으며, 이 슬라이드 부재(59)와 스프링 베어링(69)의 사이에는 슬라이드면 가압용 스프링 부재(79)가 배치되어 있다. 또한, 스프링 부재로는, 스프링 외에 항복점을 초과하지 않는 판 스프링, 플라스틱 스프링, 점성 고분자 재료 등의 탄성 부재를 이용할 수 있다. 즉, 슬라이드 부재(59)는, 스프링 부재(79)에 의해 구동축(99)에 가압되고, 지지되어 있다.
또한, 스프링 부재(79)의 하중은, 구동축(99)과 슬라이드 부재(59)의 마찰보 다 충분히 작으면서도, 렌즈의 광축을 안정시키는 데 충분한 것으로 한다.
실시예 2에서의 렌즈 유지 프레임(2)의 구동 장치는, 전왜 소자(89)의 급준한 부피 변화와, 이동체인 구동축(99)의 관성과 마찰력을 이용함으로써, 소형이면서 높은 정밀도의 구동을 가능하게 하여, 렌즈의 위치 결정을 정밀하게 행하는 것을 가능하게 하고 있다.
전왜 소자에 의한 렌즈의 이동 동작의 구동 원리는, 아래와 같이 된다. 전왜 소자(89)가 급속히 신장한 경우에, 이 전왜 소자(89)에 연결된 구동축(99)은 동시에 급속하게 이동하여, 구동축(99)의 주면과, 렌즈 유지 프레임(2)에 연결된 슬라이드 부재(59)의 슬라이드면(59a)이 미끄러져, 렌즈 유지 프레임(2) 자체는 대략 그 위치에 머물고, 구동축(99)만이 이동한다. 그 후, 전왜 소자(89)가 천천히 줄어들면, 구동축(99)의 주면과 슬라이드 부재(59)의 슬라이드면(59a)의 면 마찰에 의해 슬라이드 부재(59)가 렌즈 유지 프레임(2)을 따라 Z축 ＋방향(도 15 참조)으로 움직인다. 이 신축 동작을 반복함으로써 렌즈 유지 프레임(2)은 Z축 ＋방향으로 변위한다. 마찬가지로, 전왜 소자(89)가 천천히 신장한 후에 급속하게 줄어들면, 렌즈 유지 프레임(2)은 반대로 Z축 －방향(도 15 참조)으로 진행한다. 이 때, 전왜 소자(89)를 변위시키기 위해서는, 도 19, 20에 나타낸 회로 기반(139)에 의해 전왜 소자(89)에 구형파 혹은 톱니파 형상의 비대칭 전압 파형을 입력하여 제어한다.
구체적으로는, 예컨대, 하강 시간이 상승 시간보다 적어도 4배정도 긴 비대칭의 전압 펄스를 전왜 소자(89)에 인가하면, 구동축(99)의 주면과 슬라이드 부 재(59)의 슬라이드면(59a)의 마찰에 의해 펄스의 하강시에 구동축(99)과 슬라이드 부재(59)가 계합한 채로 출발 위치로 되돌아가며, 이 때문에 펄스의 상승시의 변위만큼, 구동축(99)과 슬라이드 부재(59)가 상대적으로 이동한다. 또한, 상기 전압을 역으로 걸면, 이 전왜 소자(89)는 역의 방향으로 변형하고, 따라서, 구동축(99)과 슬라이드 부재(59)는 상대적으로 역의 방향으로 이동한다. 이 때, 스프링 베어링(69), 안정 중량 부재(39), 고정 프레임(49)은 고정되고, 스프링 부재(79)의 구동축측 선단만이 한 방향으로 향한다.
도 17(a)에, 렌즈 유지 프레임(2)이 Z축 －방향으로 가장 변위한 상태를 나타내고, 도 20(b)에 렌즈 유지 프레임(2)이 Z축 ＋방향으로 가장 변위한 상태를 나타낸다. 렌즈 유지 프레임(2)의 변위폭은, 구동축(99)의 길이에 따라 자유롭게 설정 가능하다. 또한, 구동축(99)에 근거하여 설정되는 변위폭의 범위 내라면, 리니어 액츄에이터의 제어에 의해 렌즈 유지 프레임(2)은 미소 이동이 가능해진다.
이와 같은 전왜 소자는, 연속적으로 변형이 발생하도록 신호 전압을 인가함으로써, 구동축(99)과 렌즈 유지 프레임(2)의 슬라이드 부재(59) 사이의 면 마찰에 의해 상대적인 위치를 변위시켜 가므로, 응답성, 제어성에 우수한 미소한 위치 결정이 가능하고, 무통전시에 유지 토크(또는 유지력)를 갖는, 정숙성에 우수한, 소형ㆍ경량 등의 이점을 갖는 구동원이 된다.
이상이 실시예 2의 카메라 모듈(1)에서의 전왜 소자(89)의 동작 원리이지만, 이어서 실시예 2의 카메라 모듈의 구성에 대하여, 도 18, 19를 이용하여 더욱 상세히 설명한다.
도 18은 슬라이드 부재와 구동축의 접촉 상태를 나타내는 도면이며, 도 18(a)의 측단면도에 표시된 바와 같이, 슬라이드 부재(59)는, 구동축(99)에 대면하는 쪽에 오목형의 극간(119)을 세 부분 갖고 있고, 각기의 극간은, 구동축(99)의 축 방향에 대하여, 슬라이드 부재(59)의 최상단에 한 부분, 최하단에 한 부분, 또한 이 최상단과 최하단의 사이에 한 부분 마련되고, 이들 극간은 축 방향으로 소정 거리만큼 이간시켜 마련되어 있다. 도 18(c)의 요부 단면도에 표시된 바와 같이, 극간(119)은 반원 고리 형상으로 형성된다.
최상부 및 최하부에 위치하는 극간에는, 도 18(b)의 평단면도에 표시된 바와 같이, 단면 부채 형상의 집진 부재(109)가 마련된다. 집진 부재(109)의 슬라이드 부하는, 슬라이드 부재(59)의 마찰보다 충분히 작고, 또한 마모 분진을 집진하는 데 충분한 하중인 것이면 좋다. 또한, 바람직하게는 슬라이드 부재(59)의 사이에 위치하는 극간에, 접착 부재(119)를 마련한다.
슬라이드 부재(59) 중 구동축(99)과 슬라이드하는 면은, 극간을 제외한 두 부분의 슬라이드면(59a)이 되며, 따라서, 슬라이드 부재(59)측은, 구동축의 축 방향에 대하여, 집진 부재(109), 슬라이드면(59a), 접착 부재(119), 슬라이드부(59a), 집진 부재(109)의 순으로 배치되고, 각기의 축 방향 두께는 대략 같도록 한다. 이와 같이, 슬라이드 부재(59)를 슬라이드면에 대하여 단면상 넓게 취함으로써, 마모 분진 등의 비산을 억제하게 된다.
또한 다른 부재의 슬라이드면으로는, 집진 부재(109)의 대략 반원 고리 형상의 내측 원호에 상당하는 내주면과, 고정 프레임(49)의 슬라이드부(49a)가 구동축 과의 슬라이드면이 된다. 이 때, 슬라이드 성향상, 마모 분진 감소를 위해 고정 프레임(49)과의 마찰은 작고, 구동 손실 감소를 위해 슬라이드 부재(59)와의 마찰은 어느 정도 있는 쪽이 좋다. 구체예로서, 구동축(99) 중 슬라이드 부재(59)와 접촉하는 부분의 표면을, 비접촉 표면보다 거칠게 처리하면 좋다. 또한, 구동축(99)이, 고정 프레임(49)측의 슬라이드면(49a)에서의 마찰 계수를 슬라이드 부재(59)측의 슬라이드면(59a)에서의 마찰 계수보다 낮게 처리하는 것도 바람직하다. 예컨대, 불소 배합의 폴리카보네이트나 PPS 등을 이용하여 저마찰로 한 수지 재료로 구동축(99)을 형성하거나, 슬라이드면(49a)을 코팅하거나 하면 좋다. 또한, 구동축(99) 중, 고정 프레임(49)의 슬라이드면(49a)에 슬라이드하는 쪽의 표면에 윤활 처리를 실시하고, 슬라이드 부재(59)의 슬라이드면(59a)에 슬라이드하는 쪽의 표면에서는 윤활 처리를 생략하는 것도 바람직하다.
또한, 실시예 2에서는, 구동축의 축 방향에 대하여 세 부분의 극간을 마련하고, 최상부 및 최 하부의 두 부분에 집진 부재(109)를 마련하여, 슬라이드 부재(59)가 구동축(99)과 두 부분에서 마찰 계합하는 구성으로 하고, 이에 따라, 슬라이드 부분이 분산되어 마모 분진의 발생을 억제하고, 또한 렌즈의 광축을 보다 안정시킬 수 있다. 또한, 두 부분의 집진 부재(109)의 사이에 접착 부재(119)를 배치하면 좋고, 이에 따라 접착 부재(119)의 배치 공간을 별도로 추가하지 않고서 이 접착 부재(119)를 배치할 수 있다.
실시예 2의 카메라 모듈은 상기 구성에 한정되는 것이 아니고, 슬라이드 부재(59) 근방에 집진 부재(109)를 배치하면 어느 구성이라도 좋고, 이에 따라, 구동 축(99)과 슬라이드 부재(59)의 슬라이드에 의해 발생하는 마모 분진이나, 부식성 가스나 산성 가스에 의해 생성되는 부식물 등의 부착물이 발생한 경우에도, 슬라이드면 근방에 배치한 집진 부재(109)에서 포착되어, 분진으로서 렌즈를 더럽히거나, 고스트나 플레어 등이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는 장기간의 사용에서도, 구동축과 슬라이드 부재의 마찰력을 안정시켜 적절히 유지할 수 있고, 리니어 액츄에이터의 동작 불량을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예에 의하면, 오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 갖는 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성할 수 있다. 또한, 슬라이드 부재 근방이란, 슬라이드 부재(59) 중 구동축(99)에 대면하는 쪽이라면 어느 위치라도 좋고, 전왜 소자(89)에 대면하는 위치를 포함한다.
집진 부재(109)의 배치는, 슬라이드 부재(59) 중 구동축(99)과 대면하는 쪽에 극간을 마련하고, 이 집진 부재(109)를 이 극간 내에 배치하더라도 좋고, 또한 슬라이드 부재(59)의 슬라이드 방향 단측에, 또한 구동축(99) 혹은 전왜 소자(89)에 접촉하는 쪽에 부설하더라도 좋다.
또한, 슬라이드 부재(59)가 구동축(99)에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향에 극간을 마련하고, 구동축(99)에 접촉하도록 극간에 집진 부재(109)를 배치함으로써, 공간 절약화가 도모되고, 소형화할 수 있다. 또한, 슬라이드 부재(59)의 극간이, 적어도 구동축(99)의 축방향 양단에 두 부분 마련되고, 이 두 부분의 극간에 집진 부재(109)를 각기 배치되도록 한다. 이와 같이 마모 분진이 발생하기 쉬운 구동축의 상하 단부측에 집진 부재를 배치함으로써, 마모 분진이 비산 하기 전에 이를 포착할 수 있다.
또한, 집진 부재(109)를, 슬라이드 부재(59) 중 전왜 소자측 단부에, 또한 구동축(99) 혹은 전왜 소자(89) 주면과 대면하는 쪽에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 전왜 소자측 단부에 집진 부재(109)를 배치함으로써, 발생한 마모 분진을 효과적으로 포집할 수 있다. 또한, 전왜 소자(89)측과 함께 슬라이드 부재(59)의 반대쪽 단부에도 집진 부재(109)를 배치하는 것이 바람직하고, 이에 따라 슬라이드 부재(59)의 구동축 방향 양단부에 집진 부재(109)가 마련되어, 보다 효과적인 집진이 가능해진다. 이 때, 집진 부재(109)는, 슬라이드 부재(59)의 양단부에 극간을 마련하여 이 극간 내에 마련하도록 하더라도 좋고, 또한 슬라이드 부재(59)의 양단부에 부설하도록 하더라도 좋다.
또한, 슬라이드 부재(59) 및 집진 부재(109)의 구동축(99)에 접촉하는 면을 단면 원호 형상의 대략 반원 고리 형상으로 형성함으로써, 이 슬라이드 부재(59)를 한 방향만으로부터의 가압에 의해 지지할 수 있고, 또한 구동축(99)으로의 접촉성을 높게 유지할 수 있으며, 또한, 집진 부재(109)를 슬라이드 부재(59)와 마찬가지로 단면 원호 형상으로 함으로써, 슬라이드 부재(59)와 구동축(99)의 슬라이드면에서 발생한 마모 분진을 확실히 포집하는 것이 가능해져, 집진 성능이 향상한다.
또, 집진 부재(109)로는, 저반발, 저부하로 경시 변화가 적고, 공기층이 많은 재료를 선택하여, 구동축(99)에 접촉하면서 마모 분진을 포집, 유지할 수 있는 부재라면 좋다. 예컨대, 스펀지 형상 부재 등의 발포체 혹은 섬유 형상체와 같이, 부재 내에 다수의 미소 공극을 갖고, 이 미소 공극에 의해 마모 분진을 포집, 유지 하는 구조라면 좋다. 또한, 재료로는, 모켓, 스펀지, 또는 우레탄 등의 발포성 고분자 재료라면 좋다. 또는, 구동축(99)에 대향하는 면에 식모지(植毛紙), 식모포, 혹은 베이스에 직접 식모를 도포하도록 하더라도 좋다.
또한, 슬라이드 부재(59)의 극간이 구동축(99)의 축 방향에 두 부분 이상 마련되고, 이 극간의 적어도 한 부분에, 접착 부재(119)를 배치함으로써, 집진 부재(109)로 포집할 수 없는 마모 분진을 접착 부재(119)로 접착 포집하는 것이 가능해져, 집진 성능이 보다 한층 향상한다.
또, 접착 부재(119)로는, 구동축에 접촉하지 않고서 마모 분진, 부유 먼지를 표면에 부착시키는 부재라면 좋고, 경시 변화가 적은 아크릴계, 고중량에 이용되는 고무계, 또는 내열 사용에 유용한 실리콘계 등을 이용하면 좋지만, 저렴하고, 화학적으로 안정하며, 또는 구조의 경시 변화가 없는 아크릴계 접착재가 적합하다.
실시예 2에서의 전왜 소자(89)와 구동축(99)으로 이루어지는 구동 제어 수단은, 마찰 구동형이므로, 구동축 표면과 슬라이드 부재(59)의 슬라이드부(59a) 및 고정 프레임(49)의 슬라이드부(49a)가 접촉함으로써 마모 분진이 발생하고, 이 마모 분진이 분진으로서 렌즈를 더럽혀 고스트나 플레어 등을 발생시키거나, 부식성 가스나 산성 가스에 의해 생성되는 부식물 등의 부착물이 발생하는 경우가 있다. 집진 부재(109)는 이 부착물을 회수하여, 비산하는 것을 방지하기 위해 마련된다.
실시예 2에서는, 일례로서, 슬라이드 부재(59)의 축 방향 위쪽과 아래쪽에 두 부분 마련한 공간에 집진 부재(109)를 배치하고 있다. 또한, 축 방향 중앙 부근에 한 부분 마련한 공간(119)에 접착 부재를 배치하고 있다. 이와 같이, 마모 분진이 발생하는 근방에 집진 부재(109), 접착 부재를 배치함으로써, 마모 분진은 집진 부재(109)에 집진되고, 또한 접착 부재에 부착되어, 비산을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 이와 같은 발생한 마모 분진을 집진하는 것뿐만 아니라, 마모 분진을 발생시키지 않도록 하는 것도 중요하며, 상술한 바와 같이 구동축(99)과 고정 프레임(49)의 슬라이드부(49a)가 접촉하는 부분의 표면을 매끄럽게, 구동축(99)과 슬라이드 부재(59)의 슬라이드면(59a)이 접촉하는 표면을 보다 거칠게 처리함으로써, 집진 부재(109)나 접착 부재가 마련되어 있지 않은 쪽에는 마모 분진이 발생하지 않도록 하면 좋다.
이상, 도 15 내지 도 18에 나타낸 카메라 모듈의 실시예 2는, 단일 렌즈 유지부(2)를 구동하기 위한 구성이며, 이러한 카메라 모듈을, 예컨대, 줌 렌즈를 구성하는 복수의 렌즈의 각각 대응시켜 준비하고, 초점 거리에 따라 렌즈를 소정 위치에 구동함으로써, 주밍과 핀트 집속을 동시에 행할 수 있는 카메라 모듈을 구성하는 것이 가능하다.
또한, 실시예 2의 카메라 모듈을, 단초점의 카메라 모듈로서 렌즈의 초점 위치에 CCD 등의 촬상 소자를 준비하면, 오토포커스 기능을 구비한, 예컨대, 카메라 기능 부가 휴대 전화 등의 정보 단말이나 감시 카메라 등에 응용하는 것이 가능하다.
이 경우의 실시예 2를 나타낸 것이 도 19, 도 20이다. 이 도 19, 도 20에 나타낸 카메라 모듈은, 이상 설명해 온 카메라 모듈을 CCD 등의 촬상 소자와 조합 하여, 단초점의 독립된 카메라 모듈로서 구성한 일례의 구조 설명도이며, 도 19(a)는 좌측면도, (b)는 상면도, (c)는 우측면도, (d)는 좌측 아래로부터의 사시도, (e)는 우측 위로부터의 사시도, (f)는 (b)에서의 A－A선 단면도, 마찬가지로 (g)는 (b)에서의 B－B선 단면도, 마찬가지로 (h)는 (b)에서의 C－C선 단면도이다.
또한, 도 20(a)는, 상기한 촬상용 렌즈나 렌즈 이동 기구, 각종 전기 장치 부품을 내장하여 조정을 행한 카메라 모듈(1)로, 도 20(b)는, 이 카메라 모듈(1)에 커버(149)를 씌운 도면이다.
이 도 19, 도 20에서, 상기한 도 15 내지 도 18의 구성 요소와 동일한 구성 요소에는 동일 번호가 부여되어 있으므로 설명을 생략한다. 도면 중 참조 번호 139는 CCD 등의 촬상 소자를 탑재한 기판, 참조 번호 149는 카메라 모듈의 커버, 참조 번호 159는 렌즈의 노출부, 참조 번호 169는 이 카메라 모듈을 탑재하는 정보 단말 등의 휴대 기기와의 전기적 접속을 행하는 연락 FPC, 참조 번호 179는 렌즈 유지 프레임(2)의 위치를 검출하기 위한 홀 소자, 참조 번호 189는 홀 소자(179)를 위한 자석, 참조 번호 199는 CCD 등의 촬상 소자(209)를 보호하기 위한 필터, 참조 번호 219는 홀 소자(179) 등의 유지용 안내축이다.
이 도 19, 도 20에 나타낸 카메라 모듈은, 상기 도 15 내지 도 18에서 설명한 카메라 모듈에서의 고정 프레임(49)을, 도 19(g)에 나타낸 바와 같이 기판(139)상에 마련한 기체(229)에 고정하고, 또한 렌즈 유지 프레임(299)에 고정한 홀 소자(179)와 자석(189)을 이동시키기 위한 축(219)을, 도 19(h)에 나타낸 바와 같이, 마찬가지로 기체(229)에 고정하여 안정 중량 부재(39)의 가이드도 겸하게 하고 있 다.
그리고 도 19(f)의 단면도에 나타낸 바와 같이, 기체(229)의 내부에 CCD 등의 촬상 소자(209)와 필터(199)를 수용하고, 전체를 커버로 덮어 도 20에 나타낸 것과 같은 카메라 모듈로 한 것이다.
이와 같이 카메라 모듈을 구성함으로써, 도 15 내지 도 18에서 설명한 바와 같이 렌즈 유지 프레임(299)은 전왜 소자(89)에 의해 구동할 수 있고, 또한, 홀 소자(179)와 자석(189)에 의해 그 렌즈 유지 프레임(29)의 현재 위치를 정확히 검출하는 것이 가능하므로, 단초점이라고는 해도, 매우 소형으로, 초점 집속을 빠르게, 정확히 행할 수 있는 카메라 모듈을 제공할 수 있다.
도 21은, 이상 설명해 온 카메라 모듈(1)을 탑재한 정보 단말의 일례이다. 이 도 21에 나타낸 정보 단말은, 일례로서 휴대 전화기(50)의 경우를 나타내고 있다. 도면 중 참조 번호 51은 조작부(조작 부재), 참조 번호 52는 디스플레이(표시 부재)이며, 이 도 21은 이들 조작부(조작 부재)(51), 디스플레이(표시 부재)(52)가 보이는 상태(열린 상태)로 나타낸 평면도이며, 도시한 휴대 전화기(50)는, 조작부(51)가 탑재된 제 1 케이스부(53)와 디스플레이(52)가 탑재된 제 2 케이스부(54)가 힌지 기구(55)에 의해 연결되고, 제 1 및 제 2 케이스부(53, 54)는, 힌지 기구(55)의 주위에 회동 가능해지고 있다. 또, 제 1 및 제 2 케이스부(53, 54)는 케이스체를 구성한다.
제 2 케이스(54)에는, 도면 중 파선 2중 원으로 나타내는 바와 같이, 상술한 카메라 모듈(1)이 내장되어 있고, 조작부(51)의 소정의 버튼을 조작하면, 카메라 모듈(1)에 의해 촬상이 행해지며, 촬상된 화상은, 예컨대, 디스플레이(52)상에 표시된다. 또, 카메라 모듈(1)은, 도 15에 나타내는 위쪽이 제 2 케이스부(54)의 바깥쪽으로 향하고 있다. 다시 말해, 제 2 케이스부(54)에는, 카메라 모듈(1)에서의 제 3 렌즈 유지부(20)에 유지된 제 1 렌즈군(2)을 노출시키는 개구부가 형성되고, 또한, 도시는 하지 않지만, 제 1 케이스부(53)에는 배터리 및 통신부 등이 수납되어 있으며, 또한, 제 2 케이스부(54)의 두께 치수는, 대략 카메라 모듈(1)의 높이로 규제되어 있다.
오토포커스(AF) 기능이나 줌 기능을 내장한 카메라 모듈을, 소형이면서 경량으로 구성하는 것이 가능해지며, 각종의 소형 휴대 단말ㆍ정보 단말에서의 카메라 모듈로서 적합하다.

Claims (25)

  1. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부(shaft hole portion)를 구비하는 렌즈 유지부와,
    상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 평행하게 배치된 축 부재와,
    단부(端部)에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자
    를 포함하되,
    상기 축혈부 근방에 집진 부재(dust collecting member)를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 축혈부는, 한쪽에 상기 집진 부재가 배치되고, 이 집진 부재에 대하여 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 슬라이드부(sliding portion)가 배치되며, 상기 축 부재를 둘러싸도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  2. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와,
    상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 평행하게 배치된 축 부재와,
    단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자
    를 포함하되,
    상기 축혈부 근방에 집진 부재를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 축혈부에서의 상기 피에조 소자의 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 상기 집진 부재를 배치하고,
    상기 축혈부는, 상기 축 부재를 사이에 두고 상기 피에조 소자에서의 작동부와 대향하는 쪽에 상기 축 부재와의 2개소의 슬라이드부를 갖고,
    상기 2개소의 슬라이드부에 대응한 상기 접촉 위치측에 각각 상기 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 축혈부에서의 상기 피에조 소자의 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 상기 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  4. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와,
    상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 평행하게 배치된 축 부재와,
    단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자
    를 포함하되,
    상기 축혈부 근방에 접착 부재를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 축혈부에서의 상기 접착 부재 배치 위치는, 상기 축 부재를 사이에 두고 반대쪽에 배치된 상기 피에조 소자에서의 작동부의 광축 방향 배치 위치와 대응하는 위치인 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 축혈부는, 상기 피에조 소자 배치측이 이 피에조 소자의 유지부와 연통해 있고,
    상기 피에조 소자의 작동부에 대향하는 베이스부와, 렌즈측 및 이 렌즈측에 대향하는 각각의 측벽에, 상기 접착 부재가 배치되어 있는 것
    을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 축혈부에서의 상기 작동부가 상기 축 부재와 접촉하는 쪽에 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 축혈부는 상기 축 부재를 둘러싸고, 상기 축 부재에 접촉하는 슬라이드부가 한쪽에 배치되어 있으며, 상기 축 부재를 사이에 두고 상기 슬라이드부의 반대쪽에 상기 피에조 소자의 접촉부(abutment portion)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 축 부재의 상기 작동부와 접촉하는 부분의 표면을 비접촉 표면보다 거칠게 처리한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 렌즈 유지부에, 광축 방향에 대하여 직교하는 방향으로서, 상기 작동부가 상기 축 부재에 접촉하는 방향으로 상기 피에조 소자를 가압하는 제 1 탄성 부재와, 상기 광축 방향으로 상기 피에조 소자를 가압하는 제 2 탄성 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  10. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와, 상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자를 포함하되, 상기 축혈부 근방에 집진 부재를 배치한 카메라 모듈로서, 상기 축혈부는, 한쪽에 상기 집진 부재가 배치되고, 이 집진 부재에 대하여 상기 축 부재를 사이에 둔 반대쪽에 슬라이드부가 배치되며, 상기 축 부재를 둘러싸도록 형성되어 있는 카메라 모듈과,
    조작 부재와,
    표시 부재와,
    배터리와,
    통신부와,
    상기 카메라 모듈, 상기 조작 부재, 상기 표시 부재, 상기 배터리, 및 상기 통신부를 수납하는 하우징(housing)으로서, 그 두께를 상기 카메라 모듈의 높이 치수로 규제한 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대 단말.
  11. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하고, 또한 축혈부를 구비하는 렌즈 유지부와, 상기 축혈부에 삽입되고, 또한 광축과 평행하게 배치된 축 부재와, 단부에 상기 축 부재와 접촉하는 작동부를 구비하고, 또한 상기 렌즈 유지부의 상기 축혈부 근방에 배치된 피에조 소자를 포함하되, 상기 축혈부 근방에 접착 부재를 배치한 카메라 모듈로서, 상기 축혈부에서의 상기 접착 부재 배치 위치는, 상기 축 부재를 사이에 두고 반대쪽에 배치된 상기 피에조 소자에서의 작동부의 광축 방향 배치 위치와 대응하는 위치인 카메라 모듈과,
    조작 부재와,
    표시 부재와,
    배터리와,
    통신부와,
    상기 카메라 모듈, 상기 조작 부재, 상기 표시 부재, 상기 배터리, 및 상기 통신부를 수납하는 하우징으로서, 그 두께를 상기 카메라 모듈의 높이 치수로 규제한 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는
    휴대 단말.
  12. 전왜 소자(electrostrictive element)와, 이 전왜 소자에 축 방향의 일단(一端)측이 연결되어, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 이 구동축의 주면(周面) 중 적어도 일부에 마찰 계합(frictionally engage)하는 슬라이드 부재가 연결된 렌즈 유지부
    를 구비하되,
    상기 슬라이드 부재 근방에 집진 부재를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향에 극간을 마련하고, 상기 구동축에 접촉하도록 상기 극간에 상기 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  13. 삭제
  14. 전왜 소자와, 이 전왜 소자에 축 방향의 일단측이 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 이 구동축의 주면 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재가 연결된 렌즈 유지부
    를 구비하되,
    상기 슬라이드 부재 근방에 집진 부재를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 집진 부재를, 상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부이고, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에 배치한 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단(兩端)측에 2개소 마련되고, 이 2개소의 극간에 상기 집진 부재를 각기 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 적어도 2개소에 마련되고, 이 극간 중 적어도 1개소에, 접착 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  17. 전왜 소자와, 이 전왜 소자에 축 방향의 일단측이 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 이 구동축의 주면 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재가 연결된 렌즈 유지부
    를 구비하되,
    상기 슬라이드 부재 근방에 접착 부재를 배치한 카메라 모듈로서,
    상기 슬라이드 부재가 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 극간을 마련하고, 이 극간에 상기 접착 부재를 배치한 것을 특징으로 하는
    카메라 모듈.
  18. 삭제
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재 중 상기 전왜 소자측의 단부이고, 또한 상기 구동축 혹은 상기 전왜 소자 주면과 대면하는 쪽에, 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재의 극간이 상기 구동축의 축 방향에 적어도 2개소에 마련되고, 이 극간 중 적어도 1개소에, 집진 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재의 극간이, 적어도 상기 구동축의 축 방향 양단측에 2개소 마련되고, 이 2개소의 극간에 집진 부재를 각기 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  22. 제 12 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재가, 상기 구동축과 2개소에서 마찰 계합하는 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  23. 제 12 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 슬라이드 부재가, 상기 구동축과 2개소에서 마찰 계합하고,
    상기 2개소의 사이에 접착 부재를 배치한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  24. 제 12 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 구동축 중 상기 슬라이드 부재와 접촉하는 부분의 표면을, 비접촉 표면보다 거칠게 처리한 것을 특징으로 하는 카메라 모듈.
  25. 적어도 하나 이상의 광학 렌즈를 유지하는 렌즈 유지부와,
    전왜 소자가 축 방향의 일단측에 연결되고, 이 전왜 소자에 인가된 전압에 의해 축 방향으로 왕복 운동 혹은 신축 운동하는 구동축과, 상기 렌즈 유지부에 연결되어 상기 구동축의 주면 중 적어도 일부에 마찰 계합하는 슬라이드 부재와, 상기 슬라이드 부재의 구동축에 대면하는 쪽의 슬라이드 방향에 직각인 방향으로 마련된 극간에 배치된 적어도 하나의 집진 부재 및／또는 적어도 하나의 접착 부재를 구비한 카메라 모듈과,
    조작 부재와,
    표시 부재와,
    배터리와,
    통신부와,
    상기 카메라 모듈, 상기 조작 부재, 상기 표시 부재, 상기 배터리, 및 상기 통신부를 수납하는 하우징으로서, 그 두께를 상기 카메라 모듈의 높이 치수로 규제한 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는
    정보 단말.
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