JP2009282375A

JP2009282375A - レンズ駆動装置及びカメラモジュール並びに携帯端末

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Publication number: JP2009282375A
Application number: JP2008135443A
Authority: JP
Inventors: Hikari Nagasawa; 光長澤; Kenichi Kubo; 憲一久保
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2008-05-23
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2009-12-03

Abstract

【課題】撮像光学系の光軸方向及び光軸直交方向の双方に対し高い耐衝撃性を有するレンズ駆動装置を備えたカメラモジュールを得、耐衝撃性に優れたカメラモジュールを備えた携帯端末を得る。
【解決手段】被写体光を導く撮像光学系を保持する鏡枠と、撮像光学系の光軸方向に鏡枠を移動させるアクチュエータと、を有し、鏡枠の外面の少なくとも一部にヤング率が１０Ｎ／ｍｍ^２以下の材料で形成された伸縮部材を配設し、鏡枠が伸縮部材を介して支持されているレンズ駆動装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯端末に内蔵されるに好適な、レンズ駆動装置を備えた小型のカメラモジュールに関するものである。

従来より、携帯電話機等の携帯端末に、小型で薄型のカメラモジュールが搭載されており、撮影のみならず、遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。このようなカメラモジュールにおいても、オートフォーカス撮影を可能とすべく撮影光学系を光軸に沿って移動させるためのレンズ駆動装置を備えたものがある。

このようなカメラモジュールのレンズ駆動装置として、鏡枠の前方と後方の２箇所に板材で形成されたバネ部材を取り付け、バネ部材の付勢力に抗して撮影光学系を移動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のレンズ駆動装置は、鏡枠の保持にプレス加工やエッチング加工で形成された板材のバネ性を有する部分に湾曲状の繋部を形成して、光軸直交方向の衝撃にも対応しようとするものである。
特開２００６−２０１５２５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のレンズ駆動装置は、バネ部材が板材であるため、撮像光学系の光軸直交方向であるバネ部材の板面に略平行な方向の耐衝撃性が、板面に直交する方向の耐衝撃性に比べて弱く、塑性変形を起こし易く、正常なフォーカシング動作の障害となるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、撮像光学系の光軸方向及び光軸直交方向の双方に対し高い耐衝撃性を有するレンズ駆動装置を備えたカメラモジュールを得ること及び、耐衝撃性に優れたカメラモジュールを備えた携帯端末を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．被写体光を導く撮像光学系を保持する鏡枠と、前記撮像光学系の光軸方向に前記鏡枠を移動させるアクチュエータと、を有し、前記鏡枠の外面の少なくとも一部にヤング率が１０Ｎ／ｍｍ^２以下の材料で形成された伸縮部材を配設し、前記鏡枠が前記伸縮部材を介して支持されていることを特徴とするレンズ駆動装置。

２．前記アクチュエータによる前記鏡枠の移動時は、前記伸縮部材が弾性変形することを特徴とする前記１．に記載のレンズ駆動装置。

３．前記伸縮部材を前記撮像光学系の光軸に直交する面に配置したことを特徴とする前記１．又は２．に記載のレンズ駆動装置。

４．前記伸縮部材を前記撮像光学系の光軸に平行な面に配置したことを特徴とする前記１．又は２．に記載のレンズ駆動装置。

５．前記１．〜４．のいずれかに記載のレンズ駆動装置と、被写体光を光電変換する撮像素子を有することを特徴とするカメラモジュール。

６．前記５．に記載のカメラモジュールを有することを特徴とする携帯端末。

本発明によれば、撮像光学系の光軸方向及び光軸直交方向の双方に対し高い耐衝撃性を有するレンズ駆動装置を備えたカメラモジュールを得ることが可能となり、耐衝撃性に優れたカメラモジュールを備えた携帯端末を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示すレンズ駆動装置１を被写体側から見た正面図である。

図１及び図２に示すように、撮像光学系１０を保持する鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔの外周面側に、コイル３３を有しており、このコイル３３に対向してマグネット３２が配置されている。マグネット３２は、コの字状のヨーク３１に保持されている。ヨーク３１は、鏡枠２２の外側に配置された筐体である上側筐体１１、下側筐体１２に保持されている。

鏡枠２２は、伸縮可能な材料で形成された伸縮部材２５を介してヨーク３１に支持されている。なお、本願で言う伸縮可能な材料とは、ヤング率１０Ｎ／ｍｍ^２以下の材料を指すものである。伸縮部材２５は、ヨーク３１側の面は撮像素子側の接着部２５Ｓで固着され、鏡枠２２側の面では被写体側の接着部２５ｈで固着されている。この固着は、例えば接着等で行われる。伸縮部材２５の材料としては、例えばゴム、ゲル状素材、ウレタン素材等が好ましい。

なお、伸縮部材２５は、移動量、厚み及び光軸方向の長さに応じて、ヨーク３１側の面及び鏡枠２２側の面の全面を用いて接着してもよい。

鏡枠２２は、コイル３３に通電することで発生する電磁力により、伸縮部材２５の弾性力に抗して光軸Ｏ方向被写体側に移動可能となされている。コイル３３に通電されていない状態では、鏡枠２２は、下側筐体１２に当接して停止した状態となされている。

また、図２に示すように、伸縮部材２５は、略矩形状の鏡枠２２の側面の４箇所に配置されている。

図３は、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の鏡枠２２に伸縮部材２５が固着された状態を示す斜視図である。同図は、伸縮部材２５の形状がわかるよう、鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔを省略してある。

図３に示す例では、等厚の伸縮部材２５が用いられている。

図４は、コイル３３に通電しない場合と、通電した場合の伸縮部材２５の状態を示す拡大断面模式図である。

図４は、光軸Ｏの左側に通電しない場合の伸縮部材２５及び鏡枠２２の状態を示し、光軸Ｏの右側に通電した場合の伸縮部材２５及び鏡枠２２の状態を示している。

コイル３３に通電した際には、発生する電磁力により、図示の如く、鏡枠２２は伸縮部材２５の弾性力に抗して光軸Ｏ方向被写体側にＦ（例えば０．１ｍｍ）だけ移動し、伸縮部材２５は図示のように弾性変形する。コイルへの通電をやめると、図示の如く、伸縮部材２５は元の状態に復元する。

以上のように形成されたレンズ駆動装置１の伸縮部材２５の、具体的な例について説明する。

例えば、伸縮部材２５の１個の縦×横×厚みが２ｍｍ×２ｍｍ×０．５ｍｍであり、発生させる電磁力が０．０５Ｎで鏡枠２２を０．１ｍｍ移動させたい場合、伸縮部材２５の材料としてヤング率が０．２５Ｎ／ｍｍ^２のものを選択して使用すればよい。また、発生させる電磁力が０．５Ｎで鏡枠２２を０．１ｍｍ移動させたい場合、伸縮部材２５の材料としてヤング率が２．５Ｎ／ｍｍ^２のものを選択して使用すればよい。

上記のように、伸縮部材２５を配置し、鏡枠２２を支持することで、光軸直交方向の衝撃には、伸縮部材２５の厚み方向でヨークと当接して伸縮部材２５の弾性で衝撃を吸収させ、光軸方向の衝撃にも伸縮部材２５の伸縮で吸収させることが可能となる。また、伸縮部材２５の光軸方向の弾性は、鏡枠２２の光軸方向の付勢力として利用することが可能となる。

更に、鏡枠２２の移動時の過渡的な振動が伸縮部材２５により吸収される、ダンピング効果をも有している。これにより、コイルに通電してから所定の位置で鏡枠２２が安定するまでの時間を短縮できる。

即ち、本実施の形態に係るレンズ駆動装置の伸縮部材２５は、レンズ駆動装置に高い耐衝撃性を与えると共に、鏡枠２２の光軸方向の動作に関わるダンピング効果を持ったバネとしての機能も有するものである。

図５は、図３に示した伸縮部材２５の変形例を示す斜視図である。

図５に示す伸縮部材は、断面がクランク形状で接着部２５ｓ及び２５ｈ以外の面は、鏡枠２２及びヨーク３１と微小な隙間を有するように形成したものである。伸縮部材２５は等厚でなく、このような形状であってもよい。

図６は、第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の変形例を被写体側から見た正面図である。図７は、図６に示す鏡枠２２に伸縮部材２５が固着された状態を示す斜視図である。同図は、伸縮部材２５の形状がわかるよう、鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔを省略してある。なお、レンズ駆動装置１の断面は、図１と同様であるので省略する。

図６に示すレンズ駆動装置１は、伸縮部材２５を鏡枠２２の外側面を覆うように形成したものである。図６及び図７に示す伸縮部材２５は、撮像素子側で接着部２５ｓがヨーク３１に固着され、被写体側で不図示の接着部２５ｈが鏡枠２２に固着されている。

このように形成されたレンズ駆動装置１の伸縮部材２５の、具体的な例について説明する。

例えば、図７に示す鏡枠２２のＨ×Ｖ×Ｔが４ｍｍ×４ｍｍ×２ｍｍであり、伸縮部材２５の厚みが０．５ｍｍで、発生させる電磁力が０．０５Ｎで鏡枠２２を０．１ｍｍ移動させたい場合、伸縮部材２５の材料としては、ヤング率が０．１２５Ｎ／ｍｍ^２のものを選択すればよい。

このような形状にしても、上記と同様の効果を得ることができる。

図８は、図７に示した伸縮部材２５の変形例を示す斜視図である。同図は、伸縮部材２５の形状がわかるよう、鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔを省略してある。

図８に示す伸縮部材２５は、撮像素子側に形成された凸部２５ｓがヨーク３１に固着され、被写体側に形成された不図示の凸部２５ｈが鏡枠２２に固着される。接着部２５ｓ及び２５ｈ以外の面は、鏡枠２２及びヨーク３１と微小な隙間を有するようになる。伸縮部材２５は等厚でなく、このような形状であってもよい。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の概略構成を示す断面図である。図９に示すレンズ駆動装置１については、図１に示すものと異なる部分についてのみ説明する。

図９に示すレンズ駆動装置１は、鏡枠２２の撮像素子側の面と下側筐体１２の間と、鏡枠２２の被写体側の面と上側筐体１１の間とに、それぞれ伸縮部材２５を配置して、鏡枠２２を支持するよう構成したものである。

図１０は、第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の鏡枠２２に伸縮部材２５が固着された状態を示す斜視図である。同図は、伸縮部材２５の形状がわかるよう、鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔを省略してある。

伸縮部材２５は、鏡枠２２の撮像素子側の面と被写体側の面で、撮像光学系１０を通過する光束を避けた開口を有する形状に形成され、固着されている。

例えば、図１０に示す鏡枠２２のＨ×Ｖが９ｍｍ×９ｍｍであり、開口の直径Ｄが６ｍｍ、伸縮部材２５の厚みがそれぞれ０．５ｍｍで、発生させる電磁力が０．１Ｎで鏡枠２２を０．１ｍｍ移動させたい場合を想定する。また、上側筐体１１と下側筐体１２は、伸縮部材２５の全面に当接している場合、伸縮部材２５の材料としては、ヤング率が０．００４７Ｎ／ｍｍ^２のものを選択すればよい。

このような構成でも、上記と同様の効果を得ることができる。

図１１は、第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の鏡枠２２に固着される伸縮部材２５の変形例を示す斜視図である。同図も、伸縮部材２５の形状がわかるよう、鏡枠２２に形成された鍔部２２ｔを省略してある。

同図は、鏡枠２２の被写体側の面と上側筐体１１の間のみに、伸縮部材２５を配置した例を示している。なお、鏡枠２２の撮像素子側の面と下側筐体１２の間にのみに、伸縮部材２５を配置してもよい。この場合、伸縮部材２５が配置されていない側は、上側もしくは下側の筐体に当接している。

なお、上述の第１及び第２の実施の形態の具体例では、発生させる電磁力、鏡枠の移動量、伸縮部材の寸法より伸縮部材のヤング率を求めたが、これに限るものでなく、発生させる電磁力、鏡枠の移動量、伸縮部材の寸法とヤング率のいずれか３つから、残りの１つを決めればよい。

また、鏡枠２２が直方体状のもので説明したが、これに限るものでなく、第１及び第２の実施の形態の伸縮部材を円筒状のものに適用することも可能である。

以下に、上記実施の形態のレンズ駆動装置に撮像素子が組み付けられたカメラモジュールを備えた携帯端末の例を示す。

図１２は、本実施の形態に係るカメラモジュール１５を備えた携帯端末の一例である携帯電話機１００の外観図である。

同図に示す携帯電話機１００は、表示画面Ｄ１及びＤ２を備えたケースとしての上筐体７１と、入力部である操作ボタン６０を備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。カメラモジュール１５は、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されており、カメラモジュール１５が上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、このカメラモジュール１５の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図１３は、携帯電話機１００の制御ブロック図である。

同図に示すように、カメラモジュール１５は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１へ出力する。

一方、携帯電話機１００は、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等を指示入力するための入力部である操作ボタン６０と、所定のデータ表示や撮像した画像を表示する表示画面Ｄ１、Ｄ２と、外部サーバとの間の各種情報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１により実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、カメラモジュール１５による画像データ等を一時的に格納したり、作業領域として用いられる一時記憶部（ＲＡＭ）９２を備えている。

また、カメラモジュール１５から入力された画像信号は、携帯電話機１００の制御部１０１により、不揮発性記憶部（フラッシュメモリ）９３に記憶されたり、或いは表示画面Ｄ１、Ｄ２に表示されたり、更には、無線通信部８０を介し画像情報として外部へ送信されるようになっている。

第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置の概略構成を示す断面図である。図１に示すレンズ駆動装置を被写体側から見た正面図である。第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置の鏡枠に伸縮部材が固着された状態を示す斜視図である。コイルに通電しない場合と、通電した場合の伸縮部材の状態を示す拡大断面模式図である。図３に示した伸縮部材の変形例を示す斜視図である。第１の実施の形態に係るレンズ駆動装置の変形例を被写体側から見た正面図である。図６に示す鏡枠に伸縮部材が固着された状態を示す斜視図である。図７に示した伸縮部材の変形例を示す斜視図である。第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置の概略構成を示す断面図である。第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置の鏡枠に伸縮部材が固着された状態を示す斜視図である。第２の実施の形態に係るレンズ駆動装置の鏡枠に固着される伸縮部材の変形例を示す斜視図である。本実施の形態に係るカメラモジュールを備えた携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。携帯電話機の制御ブロック図である。

符号の説明

１レンズ駆動装置
１０撮像光学系
１１上側筐体
１２下側筐体
１５カメラモジュール
２２鏡枠
２５伸縮部材
３１ヨーク
３２マグネット
３３コイル
１００携帯電話機
Ｏ光軸

Claims

被写体光を導く撮像光学系を保持する鏡枠と、前記撮像光学系の光軸方向に前記鏡枠を移動させるアクチュエータと、を有し、
前記鏡枠の外面の少なくとも一部にヤング率が１０Ｎ／ｍｍ^２以下の材料で形成された伸縮部材を配設し、前記鏡枠が前記伸縮部材を介して支持されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
前記アクチュエータによる前記鏡枠の移動時は、前記伸縮部材が弾性変形することを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記伸縮部材を前記撮像光学系の光軸に直交する面に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
前記伸縮部材を前記撮像光学系の光軸に平行な面に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ駆動装置。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ駆動装置と、被写体光を光電変換する撮像素子を有することを特徴とするカメラモジュール。
請求項５に記載のカメラモジュールを有することを特徴とする携帯端末。