JP2007171504A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス等における分解能を向上させると共に、小型化した場合でも製造が容易であり耐衝撃性能に優れたカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】カメラモジュール１は、ハウジング２と、レンズユニット３と、レンズユニット３を収容し、レンズユニット３の光軸方向に沿って移動可能なホルダ４と、ホルダ４を下方に付勢するコイルスプリング５と、ハウジング２に回転可能に支持され、ホルダ４を支持するための３個のカム６４と側部外周に形成されている第１ウォームホイール６５とを有する回転リング６と、回転リング６の側方に配設され回転リング６の第１ウォームホイール６５と噛合している第２ウォームホイール７と、第２ウォームホイール７の側方に配設され、第２ウォームホイール７と噛合しているウォームギア８と、ウォームギア８を駆動するステッピングモータ９と、レンズユニット３の下方に配設されている撮像素子１１とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュールに関する。

比較的小型のデジタルカメラやカメラ付携帯電話などのカメラ付き小型電子機器に用いることができるカメラモジュールにおいて、オートフォーカスやズームを目的として、レンズユニットを収容しているレンズホルダを光軸方向に機械的に可動させるステッピングモータを備えたカメラモジュールが知られている。

特許文献１は図５に示すようなカメラモジュールを開示している。このカメラモジュールのレンズ駆動機構１００は、レンズユニット１０１を収容したレンズホルダ１１０と、レンズホルダ１１０の下方に配設されている回転リング１２０と、回転リング１２０の側方に配置されているステッピングモータ１３０と、レンズホルダ１１０の上方に配設されているコイルバネ１４０とから構成されている。

レンズホルダ１１０は円筒状の枠体であり、その中央部に形成されている中央孔にレンズユニット１０１を収容している。レンズホルダ１１０は、その周壁に３本のロッド１１１を有し、これら３本のロッド１１１は水平方向に突出している。また、レンズホルダ１１０の外周壁には、１本の案内凸部１１２が形成されている。この案内凸部１１２は、カメラモジュールのカバー（図示せず）の内壁に形成されている案内凹部（図示せず）と摺動可能に係合しており、レンズホルダ１１０の回転を阻止すると共に、レンズホルダ１１０が光軸方向Ｌに沿った方向に移動するように案内している。

回転リング１２０は円筒状の枠体であり、カメラモジュールのハウジング（図示せず）に回転可能に支持されている。回転リング１２０の中央部には中央孔が形成されている。この中央孔は上記レンズホルダ１１０が収納可能な大きさを有している。回転リング１２０の上面には、３個のカム１２１が形成されており、また、回転リング１２０の段部下面には、リングギア１２２が形成されている。レンズホルダ１１０と回転リング１２０は、上記３本のロッド１１１が、それぞれ対応する３個のカム１２１の表面に当接するように配置されている。

ステッピングモータ１３０は回転軸を有し、その回転軸の先端部にはギア１３１が設けられている。このギア１３１は上記リングギア１２２と噛合しており、ステッピングモータ１３０が駆動されると回転リング１２０が回転する。そして、ステッピングモータ１３０は、その回転軸が回転リング１２０に対して突出するように配置されている。

コイルバネ１４０は、その上方がカメラモジュールのハウジングに固定されており、その下方が上記３本のロッド１１１と当接している。

レンズユニット１０１を光軸方向Ｌに沿って移動させる場合、ステッピングモータ１３０に電流を供給してこれを駆動し、回転リング１２０を回転させる。回転リング１２０が回転すると、回転リング１２０の３個のカム１２１の表面に当接されている３本のロッド１１１が光軸方向Ｌに沿って移動し、レンズホルダ１１０が光軸方向Ｌに沿って上下動する。

特開２００５−１１５１３８

上記のカメラモジュールのレンズ駆動機構１００では、ステッピングモータ１３０の回転がギア１３１とリングギア１２２により減速されている。しかし、ステッピングモータの回転は連続的な回転ではなく、所定の回転角度（例えば、２２．５度）毎に段階的に回転する。このため、リングギア１２２の回転も段階的な回転となる。一方、オートフォーカス等において、レンズホルダ１１０の光軸方向Ｌに沿った方向での移動は連続的であることが望ましい。従って、リングギア１２２が段階的な回転を行うと、オートフォーカス等において正確な焦点調整を実行することができず、カメラモジュールの分解能が低下するという問題がある。

さらに、カメラモジュールの小型化に伴い、レンズ駆動機構も小型化することが求められている。しかし、レンズ駆動機構を小型化すると、製造が困難となる上、耐衝撃性能が低下するという問題がある。

本発明は上記問題点に鑑み、オートフォーカス等におけるカメラモジュールの分解能を向上させると共に、カメラモジュールを小型化した場合でも製造が容易であり耐衝撃性能に優れたカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明に係るカメラモジュールは、ハウジングと、カメラモジュールの光学系を構成するレンズユニットと、前記レンズユニットを収容すると共に前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能なホルダと、前記ホルダを下方に付勢する弾性部材と、前記ハウジングに回転可能に支持されると共に、前記ホルダを支持するための３個以上のカムと側部外周に形成されている第１ウォームホイールとを有する回転リングと、前記回転リングの側方に配設されると共に、前記回転リングの第１ウォームホイールと噛合している第２ウォームホイールと、前記第２ウォームホイールの側方に配設されると共に、前記第２ウォームホイールと噛合しているウォームギアと、前記ウォームギアを駆動するステッピングモータと、前記レンズユニットの下方に配設されている撮像素子とを有することを特徴とする。

本発明に係るカメラモジュールは、さらに、前記ステッピングモータを固定するための板状部材を有し、前記板状部材は前記ステッピングモータの上側部と当接すると共に、前記第２ウォームホイールの頂部を付勢して前記第２ウォームホイールの回転軸方向の移動を規制していることが好ましい。

本発明に係るカメラモジュールは、前記回転リングが中央孔を有し、前記ハウジングは、中央孔と、前記ハウジングの前記中央孔の周囲に形成されている円筒状の縁部と、前記ハウジングの前記縁部の周囲に形成されている複数の凸部とを有し、前記回転リングの前記中央孔の内周壁と前記ハウジングの前記縁部の外周壁とが摺動し、前記回転リングの底面は前記ハウジングの複数の前記凸部により回転可能に支持されていることが好ましい。

本発明に係るカメラモジュールは、前記ホルダが、前記回転リングの前記中央孔の前記内周壁と摺動する外周壁を有していることが好ましい。

本発明に係るカメラモジュールは、前記ホルダが、前記回転リングの前記３個以上のカムと対応する３個以上の凸部を有し、前記３個以上の凸部は、前記ホルダと一体に形成されていることが好ましい。

本発明に係るカメラモジュールは、前記ホルダが前記回転リングの外側へ水平方向に突出したアーム部を有し、前記アーム部の下方には前記ホルダが前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能にするための複数の案内ロッドを有し、前記ホルダと前記アーム部と前記案内ロッドは一体に成型され、前記ハウジングは前記各案内ロッドに対応する複数の案内孔を有することが好ましい。

本発明に係るカメラモジュールは、前記弾性部材がコイルスプリングであり、前記コイルスプリングは前記アーム部の上部に配設されていることが好ましい。

請求項１記載の発明に係るカメラモジュールは、回転リングの側部外周に形成されている第１ウォームホイールと、第１ウォームホイールと噛合している第２ウォームホイールと、第２ウォームホイールの側方に配設されると共に、第２ウォームホイールと噛合しているウォームギアとを有しているため、ステッピングモータの回転を十分に減速することができる。従って、回転リングをより精密に回転させることができるため、オートフォーカス等における正確な焦点調整を行うことができ、カメラモジュールの分解能を高めることができる。

また、第２ウォームホイールを設けることにより、ステッピングモータの配設位置に対して自由度を与えることができる。即ち、ステッピングモータは、その回転軸を回転リングに対して突出するように配置する必要がなく、回転リングに沿うように配設することも可能である。このため、ステッピングモータを収容するハウジングの小型化を達成することができる。

請求項２記載の発明に係るカメラモジュールは、ステッピングモータの上側部と当接し、第２ウォームホイールの頂部を付勢して固定する板状部材を備えているため、ステッピングモータと第２ウォームホイールを容易にハウジング内に取付けることができ、カメラモジュールを小型化した場合でも組立作業の効率化を図ることができる。また、ステッピングモータと第２ウォームホイールに対する衝撃は、この板状部材により緩和させるため、カメラモジュールの耐衝撃性能を向上させることができる。

請求項３記載の発明に係るカメラモジュールは、回転リングの中央孔の内周壁とハウジングの縁部の外周壁とが摺動するように構成されているため、回転リングの回転中心軸を精密に保持することができる。また、回転リングの底面は、ハウジングの凸部により支持されているため、回転リングとハウジングとの間の摩擦抵抗を減少することができる。従って、回転リングを精密且つ円滑に回転することが可能となり、オートフォーカス等における正確な焦点調整を行うことができる。

請求項４記載の発明に係るカメラモジュールは、回転リングの中央孔の内周壁とホルダの外周壁とが摺動するように構成されているため、ホルダと回転リングとの相対的な回転軸を正確に維持することができる。

請求項５記載の発明に係るカメラモジュールは、ホルダと一体に形成した凸部により、ホルダが回転リングのカムによって支持されている。このため、カムによって支持される部材をホルダの別部材として設ける必要がなく、また、凸部により、回転リングとホルダとの間の摩擦抵抗を減少することができる。

請求項６記載の発明に係るカメラモジュールは、ホルダとアーム部と案内ロッドが一体に成型され、案内ロッドがハウジングの案内穴に案内されることにより、ホルダがレンズユニットの光軸方向に沿って移動可能となるように構成されている。このため、ホルダの移動を案内する手段をカバー等に設ける必要がない。このためホルダの組付け作業をハウジング及び回転リングに対してのみ行えば良く、カメラモジュールの組立作業を容易且つ迅速に行うことができる。

請求項７記載の発明に係るカメラモジュールは、コイルスプリングが、案内ロッドが形成されているアーム部に配設されているため、コイルスプリングによる付勢力をホルダへ正確に与えることができる。

以下、本発明に係る実施形態のカメラモジュール１について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本実施形態のカメラモジュール１におけるレンズ駆動機構の説明図であり、図２はカメラモジュール１のカバーを外した状態を示す平面図であり、図３は図２に示すＡ−Ａ線断面図であり、図４はハウジングと回転リングの対応状態を示す斜視図である。なお、本明細書において用いられている上及び下という文言は、カメラモジュールのカバー１５が配設されている方向を上、また、基板１２が配設されている方向を下としている。

カメラモジュール１は、ハウジング２と、カメラモジュール１の光学系を構成するレンズユニット３と、レンズユニット３を収容すると共に、レンズユニット３の光軸方向に沿って移動可能なホルダ４と、ホルダ４を下方に付勢する弾性部材であるコイルスプリング５と、ハウジング２に回転可能に支持されると共に、ホルダ４を支持するための３個のカム６４と側部外周に形成されている第１ウォームホイール６５とを有する回転リング６と、回転リング６の側方に配設されると共に、回転リング６の第１ウォームホイール６５と噛合している第２ウォームホイール７と、第２ウォームホイール７の側方に配設されると共に、第２ウォームホイール７と噛合しているウォームギア８と、ウォームギア８を駆動するステッピングモータ９と、レンズユニット３の下方に配設されている撮像素子１１とを有することを特徴とする。

ハウジング２は、図３及び図４に示すように、合成樹脂製の直方体形状の部材であり、その上部は金属製のカバー１５により覆われている。

図４に示すように、ハウジング２の中央部には中央孔２１が形成され、また中央孔２１の側部にステッピングモータ９を収容するためのステッピングモータ収容部２２が形成されている。中央孔２１の周囲には円筒状の縁部２１ａが形成されている。この縁部２１ａの外周壁２１ｂは、後述するように、回転リング６の中央孔６１の内周壁６２と摺動する。また、縁部２１ａの周囲には、３個の凸部２１ｃが形成されており、後述するように回転リング６の底面６６を回転可能に支持している。

さらにハウジング２は、後述するように、ホルダ４の２本のアーム部４３の下方に形成した２本の案内ロッド４４に対応する案内穴２３ａ、２３ｂを有している。この案内穴２３ａは円形の水平断面を有する穴であり、２３ｂは小判型の水平断面を有する穴である。この案内穴２３ｂの直径は、図３に示すように、中央孔２１の径方向において長くなるように形成されている。このため、２本の案内ロッド４４間の距離に若干の誤差がある場合でも、これら案内ロッド４４を案内穴２３ａ、２３ｂに挿入することができる。

レンズユニット３は、図３に示すように、ホルダ４の内部空間４０内に収容されており、３枚のレンズ３１〜３３により構成されている。

ホルダ４は、図１〜図３に示すように、レンズユニット３を内部空間４０において支持する合成樹脂製の円筒状部材である。このホルダ４の外周面には、水平方向に突出した２本のアーム部４３が形成されている。このアーム部４３は、ホルダ４がレンズユニット３の光軸方向に沿って移動する際にこのアーム部４３が回転リング６と干渉しないように、後述する回転リング６の外側まで突出している。アーム部４３の上方には、ホルダ４を下方に付勢する弾性部材であるコイルスプリング５が配設されている。このコイルスプリング５の下部を支持するために、アーム部４３の上部にはスプリング支持穴４５が形成されている。

２本のアーム部４３の下方には、夫々円筒状の案内ロッド４４が形成されている。即ち、ホルダ４とアーム部４３と案内ロッド４４は一体に成型されている。各案内ロッド４４は、ホルダ４がレンズユニット３の光軸方向に沿って移動するように、夫々ハウジング２の案内穴２３ａ、２３ｂに案内されている。この案内ロッド４４と案内穴２３ａ、２３ｂにより、ホルダ４がハウジング２に対して回転することが防止される。

また、ホルダ４の段部４１の底面には３個の凸部４２が形成されている。後述するように、この凸部４２は、夫々対応する回転リング６のカム６４によって支持されている。また、段部４１の下方に延在するホルダ４の外周壁４１ａは、後述する回転リング６の内周壁６２と摺動している。このため、ホルダ４と回転リング６との相対的な回転軸を正確に維持することができる。

２個のコイルスプリング５は、図１及び図３に示すように、その上部がカバー１５と当接し、その下部がアーム部４３のスプリング支持穴４５により支持されている。このコイルスプリング５は、ホルダ４を下方に付勢している。

回転リング６は、図１に示すように、合成樹脂製の円筒状部材である。この回転リング６の上面６３には、３個のカム６４が形成されており、このカム６４によってホルダ４の段部４１の底面に形成されている凸部４２が３点支持されている。即ち、回転リング６が回転することにより、各カム６４における各凸部４２との当接位置が移動し、ホルダ４がレンズユニット３の光軸方向に沿って上昇したり下降したりする。また、この各カム６４と各凸部４２との当接は、コイルスプリング５によって常に付勢されている。

回転リング６の側部外周には第１ウォームホイール６５が形成されている。この第１ウォームホイール６５は、後述する第２ウォームホイール７と噛合している。また、回転リング６の底面６６は、ハウジング２の縁部２１ａの周囲に形成されている凸部２１ｃにより３点支持されており、回転リング６とハウジング２との間の摩擦抵抗を減少させている。

第２ウォームホイール７は、回転リング６の側方に配設されるように、ハウジング２に回転可能に支持されている。そして、第２ウォームホイール７は、回転リング６の第１ウォームホイール６５と噛合し、また、後述するように、ウォームギア８と噛合している。

ウォームギア８は、図１に示すように、ステッピングモータ９の回転軸９２に取付けられている。このため、ステッピングモータ９が駆動されると、ウォームギア８の回転が第２ウォームホイール７と第１ウォームホイール６５により順次減速され、回転リング６が回転する。

ステッピングモータ９は、超小型ステッピングモータであり、図２に示すように、ハウジング２の延在方向に対して回転軸９２が平行になるように取付けられている。また、第２ウォームホイールを介在させて第１ウォームホイール６５にステッピングモータ９の回転力を伝達することができるため、ステッピングモータ９を回転リング６の２本のアーム部４３が延在する方向に沿わせるように配設することができる（図２参照）。このステッピングモータ９は、板状部材である板バネ１０によりハウジング２のステッピングモータ収容部２２内に取付けられている。

板バネ１０は、図２に示すように、ハウジング２にネジ１０ａにより螺着されている。そして、この板バネ１０はステッピングモータ９の上側部９１と当接しており、ステッピングモータ９をステッピングモータ収容部２２内へ押圧している。さらに、板バネ１０は、第２ウォームホイール７の頂部を下方に向かって押圧するための一組の押圧片１０ｂを有している。この押圧片１０ｂにより、第２ウォームホイール７の回転軸方向の移動が規制されている。

なお、図３において、符号１１はレンズユニット３の下方に配設されている撮像素子を示し、この撮像素子１１は基板１２に取付けられている。また、符号１３は下部ベースを、符号１４はＩＲカットフィルタを示している。

以下、本実施形態の作用効果を説明する。本実施形態においては、回転リング６の側部外周に形成されている第１ウォームホイール６５と、第１ウォームホイール６５と噛合している第２ウォームホイール７と、第２ウォームホイール７の側方に配設されると共に、第２ウォームホイール７と噛合しているウォームギア８とを有しているため、ステッピングモータ９の回転を十分に減速することができる。このため、回転リング６をより精密に回転させることができるため、オートフォーカス等における正確な焦点調整を行うことができ、カメラモジュールの分解能を高めることができる。

また、第２ウォームホイール７を設けることにより、ステッピングモータ９の配設位置に対して自由度を与えることができる。本実施形態においては、ステッピングモータ９は、その回転軸９２が回転リング６に対して突出するように配置されておらず、回転リング６に沿うように配設されている。このため、ステッピングモータ９を収容するハウジング２の小型化を達成することができる。

さらに、本実施形態によれば、ステッピングモータ９の上側部と当接し、第２ウォームホイール７の頂部を付勢して固定する板状部材である板バネ１０を備えているため、ステッピングモータ９と第２ウォームホイール７を容易にハウジング２に取付けることができ、カメラモジュール１を小型化した場合でも組立作業の効率化を図ることができる。また、ステッピングモータ９と第２ウォームホイール７に対する衝撃は、この板バネ１０により緩和させるため、カメラモジュール１の耐衝撃性能を向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、回転リング６の中央孔６１の内周壁６２とハウジング２の縁部２１ａの外周壁２１ｂとが摺動するように構成されているため、回転リング６の回転中心軸を精密に保持することができる。また、回転リング６の底面６６は、ハウジング２の凸部２１ｃにより支持されているため、回転リング６とハウジング２との間の摩擦抵抗が減少される。従って、回転リング６を精密且つ円滑に回転することが可能となり、オートフォーカス等における正確な焦点調整を行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、回転リング６の中央孔６１の内周壁６２とホルダ４の外周壁４１ａとが摺動するように構成されているため、ホルダ４と回転リング６との相対的な回転軸を正確に維持することができる。

さらに、本実施形態によれば、ホルダ４と一体に形成した凸部４２により、ホルダ４は回転リング６のカム６４によって支持されている。このため、カム６４によって支持される部材をホルダ４の別部材として設ける必要がなく、また、凸部４２により、回転リング６とホルダ４との間の摩擦抵抗を減少することができる。

さらに、本実施形態によれば、ホルダ４とアーム部４３と案内ロッド４４は一体に成型され、案内ロッド４４がハウジング２の案内穴２３ａ、２３ｂに案内されることにより、ホルダ４がレンズユニット３の光軸方向に沿って移動可能となるように構成されている。このため、ホルダ４の移動を案内する手段をカバー等に設ける必要がない。このためホルダ４の組付け作業をハウジング２及び回転リング６に対してのみ行えば良く、カメラモジュール１の組立作業を容易且つ迅速に行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、コイルスプリング５は案内ロッド４４が形成されているアーム部４３に配設されているため、コイルスプリング５による付勢力をホルダ４へ正確に与えることができる。

上記実施形態においては、オートフォーカスについてのレンズ駆動機構について説明したが、オートフォーカス機構の他、ズーム機構にも同様の構成を用いることができる。

本発明に係る実施形態のカメラモジュール１におけるレンズ駆動機構の説明図である。 図１に示すカメラモジュール１のカバーを外した状態を示す平面図である。 図２に示すＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すカメラモジュール１のハウジング２と回転リング６の対応状態を示す斜視図である。 公知のカメラモジュールのレンズ駆動部１００を示す斜視図である。

符号の説明

１ カメラモジュール
２ ハウジング
２１ 中央孔
２１ａ 縁部
２１ｂ 外周壁
２１ｃ 凸部
２２ ステッピングモータ収容部
２３ａ、２３ｂ 案内穴
３ レンズユニット
３１、３２、３３ レンズ
４ ホルダ
４０ 内部空間
４１ 段部
４１ａ 外周壁
４２ 凸部
４３ アーム部
４４ 案内ロッド
４５ スプリング支持穴
５ コイルスプリング
６ 回転リング
６１ 中央孔
６２ 内周壁
６３ 上面
６４ カム
６５ 第１ウォームホイール
６６ 底面
７ 第２ウォームホイール
８ ウォームギア
９ ステッピングモータ
９１ 上側部
９２ 回転軸
１０ 板バネ
１０ａ ネジ
１０ｂ 押圧片
１１ 撮像素子
１２ 基板
１３ 下部ベース
１４ ＩＲカットフィルタ
１５ カバー
１００ レンズ駆動機構
１０１ レンズユニット
１１０ レンズホルダ
１１１ ロッド
１１２ 案内凸部
１２０ 回転リング
１２１ カム
１２２ リングギア
１３０ ステッピングモータ
１３１ ギア
１４０ コイルバネ

Claims (7)

1. ハウジングと、
   カメラモジュールの光学系を構成するレンズユニットと、
   前記レンズユニットを収容すると共に前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能なホルダと、
   前記ホルダを下方に付勢する弾性部材と、
   前記ハウジングに回転可能に支持されると共に、前記ホルダを支持するための３個以上のカムと側部外周に形成されている第１ウォームホイールとを有する回転リングと、
   前記回転リングの側方に配設されると共に、前記回転リングの第１ウォームホイールと噛合している第２ウォームホイールと、
   前記第２ウォームホイールの側方に配設されると共に、前記第２ウォームホイールと噛合しているウォームギアと、
   前記ウォームギアを駆動するステッピングモータと、
   前記レンズユニットの下方に配設されている撮像素子とを有することを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記カメラモジュールは、さらに、前記ステッピングモータを固定するための板状部材を有し、前記板状部材は前記ステッピングモータの上側部と当接すると共に、前記第２ウォームホイールの頂部を付勢して前記第２ウォームホイールの回転軸方向の移動を規制している請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記回転リングは中央孔を有し、
   前記ハウジングは、中央孔と、前記ハウジングの前記中央孔の周囲に形成されている円筒状の縁部と、前記ハウジングの前記縁部の周囲に形成されている複数の凸部とを有し、
   前記回転リングの前記中央孔の内周壁と前記ハウジングの前記縁部の外周壁とが摺動し、前記回転リングの底面は前記ハウジングの複数の前記凸部により回転可能に支持されている請求項１記載のカメラモジュール。
4. 前記ホルダは、前記回転リングの前記中央孔の前記内周壁と摺動する外周壁を有している請求項３記載のカメラモジュール。
5. 前記ホルダは、前記回転リングの前記３個以上のカムと対応する３個以上の凸部を有し、前記３個以上の凸部は、前記ホルダと一体に形成されている請求項１記載のカメラモジュール。
6. 前記ホルダは前記回転リングの外側へ水平方向に突出したアーム部を有し、前記アーム部の下方には前記ホルダが前記レンズユニットの光軸方向に沿って移動可能にするための複数の案内ロッドを有し、前記ホルダと前記アーム部と前記案内ロッドは一体に成型され、
   前記ハウジングは前記各案内ロッドに対応する複数の案内孔を有する請求項１記載のカメラモジュール。
7. 前記弾性部材はコイルスプリングであり、前記コイルスプリングは前記アーム部の上部に配設されている請求項６記載のカメラモジュール。
   

Images