説明

カメラモジュール及びこのカメラモジュールを用いた携帯端末

【課題】 カメラモジュールにおいて、ピエゾ素子を用いてオートフォーカス機能及びズーム機能を組み込んだ際にも小型・軽量化できるようにする。
【解決手段】 第1のリードスクリュー18及び第2のリードスクリューはそれぞれ第1及び第2のレンズホルダに係合しており、第1のリードスクリュー及び第2のリードスクリューにはそれぞれ第1のローター20及び第2のローターが取り付けられている。第1の保持部(ピエゾ素子支持部)25及び第2の保持部にはそれぞれ第1のピエゾ素子26及び第2のピエゾ素子が保持され、第1及び第2の保持部はそれぞれ第1のリードスクリュー及び第2のリードスクリューと略平行且つ略近接して配置されており、第1のピエゾ素子の作動部26aと第2のピエゾ素子の作動部がそれぞれ第1のローター及び第2のローターの上面に圧接されて、第1及び第2のピエゾ素子を励振させて、第1及び第2のローターを回転駆動し、第1及び第2のレンズホルダを光軸に沿って移動させる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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)。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【0010】
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)。
【0011】
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)。
【0012】
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)。
【0013】
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)。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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)。
【0017】
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)。
【0018】
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)。
【0019】
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)。
【0020】
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)。
【0021】
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)。
【0022】
【特許文献1】特開平7−63970号公報
【特許文献2】特開平4−212913号公報
【特許文献3】特開平4−212910号公報
【特許文献4】特開平8−47273号公報
【特許文献5】特開平7−104166号公報
【特許文献6】特開平7−184382号公報
【特許文献7】特許第2980541号公報
【特許文献8】特開平9−37575号公報
【特許文献9】特開2000−40313公報
【特許文献10】特表2002−529037公報
【特許文献11】特表2003−501988公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0023】
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。
【0024】
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。
【課題を解決するための手段】
【0025】
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、光軸と略平行に配置した第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略対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、略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、略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略平行且つ略近接して前記第1のピエゾ素子を保持する第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略平行且つ略近接して前記第2のピエゾ素子を保持する第2の保持部とを含むことを特徴とするものである。
【0026】
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略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合焦点位置の端部に配置し、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略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合焦点位置の端部に配置している。
【0027】
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。
【0028】
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略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。
【0029】
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。
【0030】
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、略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、光軸と略平行に配置した第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略対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、略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、略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略平行且つ略近接して前記第1のピエゾ素子を保持する第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略平行且つ略近接して前記第2のピエゾ素子を保持する第2の保持部とを含む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略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。
【発明の効果】
【0031】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【0032】
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。
【実施例1】
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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)。
【0036】
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)。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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)。
【0041】
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)。
【0042】
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、弗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。
【0043】
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12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。
【0044】
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。
【0045】
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)。
【0046】
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)。
【0047】
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)。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【産業上の利用可能性】
【0055】
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。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】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概略的に示す斜視図である。
【図2】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。
【図3】本発明の実施例1によるカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズ群の移動を説明するための図であり、(a)はレンズ群が広角(ワイド)側にある状態を示す図、(b)はレンズ群が望遠(テレ)側にある状態を示す図、(c)は望遠側と広角側における合焦用レンズの移動範囲を説明するための図である。
【図4】本発明の実施例1によるカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズ群の移動を説明するための図であり、(a)は望遠状態を示す図、(b)は広角状態を示す図である。
【図5】本発明の実施例1で用いられるピエゾ素子の形状を示す斜視図である。
【図6】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)を一部破断して示す斜視図である。
【図7】図5に示すカメラモジュールを別の角度から示す斜視図である。
【図8】本発明の実施例1で用いられるピエゾ素子の動作を説明するための図であり、(a)及び(b)はピエゾ素子の支持を示す図、(c)及び(d)はピエゾ素子の屈曲運動を示す図である。
【図9】本発明によるカメラモジュールが組み込まれた携帯電話機の一例を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【0057】
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
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、光軸と略平行に配置した第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略対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、
略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、
略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略平行且つ略近接して前記第1のピエゾ素子を保持する第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略平行且つ略近接して前記第2のピエゾ素子を保持する第2の保持部とを含むカメラモジュール。
【請求項2】
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略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合焦点位置の端部に配置し、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略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合焦点位置の端部に配置した請求項1に記載のカメラモジュール。
【請求項3】
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む請求項2に記載のカメラモジュール。
【請求項4】
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略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。
【請求項5】
前記ガイド部と前記付勢手段とを前記ケース部に配置した請求項4に記載のカメラモジュール。
【請求項6】
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請求項4又は5に記載のカメラモジュール。
【請求項7】
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、略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、光軸と略平行に配置した第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略対称となる位置に配置した第2のリードスクリューと、略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、略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略平行且つ略近接して前記第1のピエゾ素子を保持する第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略平行且つ略近接して前記第2のピエゾ素子を保持する第2の保持部とを含む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略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。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2006−98586(P2006−98586A)
【公開日】平成18年4月13日(2006.4.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−283060(P2004−283060)
【出願日】平成16年9月29日(2004.9.29)
【出願人】(301012483)ナノモーション リミテッド (5)
【出願人】(000006633)京セラ株式会社 (13,660)
【Fターム(参考)】