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JP3791847B1 - カメラモジュールおよび該カメラモジュールを搭載した情報端末 - Google Patents

カメラモジュールおよび該カメラモジュールを搭載した情報端末 Download PDF

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JP3791847B1 JP2005231858A JP2005231858A JP3791847B1 JP 3791847 B1 JP3791847 B1 JP 3791847B1 JP 2005231858 A JP2005231858 A JP 2005231858A JP 2005231858 A JP2005231858 A JP 2005231858A JP 3791847 B1 JP3791847 B1 JP 3791847B1
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Abstract

【課題】 小型で軽量に構成すると共に電歪素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスなどにも対処したカメラモジュールおよび該カメラモジュールを搭載した情報端末を提供する。
【解決手段】 電歪素子8と、該電歪素子8に一端側が連結されて、該電歪素子に加えられた電圧によって軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸9と、該駆動軸9の周面の少なくとも一部に摩擦係合する摺動部材5が連結されたレンズ保持部2と、備えたカメラモジュールで1あって、摺動部材5近傍に粘着部材11を配設し、好ましくは前記摺動部材5が駆動軸9に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、前記駆動軸9に当接するように前記隙間に前記粘着部材11を配設した。
【選択図】 図1

Description

本発明は、情報端末等に用いられる小型軽量に構成されたカメラモジュールおよび該カメラモジュールを搭載した情報端末に関する。
最近の携帯電話などの情報端末に使われるカメラモジュールは、撮像素子(CCD)の高画素化に伴ない、通常の電子カメラ(デジカメ)と同様な、高速、高精度なオートフォーカス(AF)機能や焦点距離の変化(ズーム)機能が要求され、さらに情報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。
このようなカメラモジュールに於けるオートフォーカスや焦点距離の変化(ズーム)のためには、レンズ群を光軸方向に移動させることが必要であり、そのため従来では、例えば特許文献1に示されているように、光学系の側面に配置された一つの円筒カムをモータで駆動し、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や、同じくレンズ枠に隣接して配置した円筒カムをモータにより駆動し、それによってオートフォーカス用レンズ枠とズームレンズ枠とを移動させて、テレとマクロの2点切換をするようにした機構などが用いられている。
又円筒カムだけでなく、オートフォーカス用レンズ枠やズーム用レンズ枠をそれぞれに対応したオートフォーカス用リードスクリューやズーム用リードスクリューで駆動するよう構成し、最も被写体側のレンズをケース前面に固定すると共に、これらのリードスクリューをケースにおける一辺の隅に設ける、ケースにレンズ枠のガイド支持部を設ける、さらに、光軸周りの第1象限にズーム用リードスクリューを、第2象限にフォーカス用リードスクリューを、第3象限にレンズ枠のガイドシャフトを配置する、などの構成としたカメラモジュールや、ヘリコイド機構を用いてレンズ群を光軸方向に移動させる機構を有したカメラモジュールなどが存在する。
しかしながら、こういった円筒カム、リードスクリュー、ヘリコイドなどを用いた従来のカメラモジュールでは、その駆動源として一般的に回転子を有する電磁モータやパルスモータが用いられているが、こういった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や永久磁石が必要であって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り、さらに騒音なども発生する。
そこで、こういった電磁モータに於ける欠点を解決するため従来から、レンズ枠を光軸方向へ移動させる駆動源として、電界や磁界の変化に応じて機械的歪みを発生するピエゾ素子(PZT)等の圧電素子で機械振動子を構成し、ロータやスライダをこの機械振動子に接触させて機械振動子の振動を出力として取り出せるようにした摩擦駆動型の駆動源、いわゆる電歪素子が用いられている。このような摩擦駆動型の駆動源は、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。
例えば特許文献2には、レンズ枠に圧電素子を配置し、尺取り虫のようにしてレンズを駆動する光学機器が示され、また、特許文献3には、リニア駆動式振動波アクチュエータ(電歪素子)を用い、電歪素子の当接により、レンズ枠を直接駆動するものなどが提案されている。
さらに、往復運動または伸縮振動をする駆動軸に、スライダを当該駆動軸に沿って移動可能に摩擦係合させ、駆動軸を前後非対称に駆動させることによって、スライダを任意の方向に移動させるリニアアクチュエータが存在し、このようなリニアアクチュエータでは、非駆動状態において駆動軸上をスライダが所定の摩擦力を持って滑らかに動けるようにしておくことが安定な動作のために必要である。
しかしながら、こういった電歪素子を用いたリニアアクチュエータや摩擦駆動型の駆動源では、長期間使用したり使用環境によっては、駆動部と被駆動部の当接する部位が摩擦により削れ、削れカスが粉塵としてレンズを汚し、ゴーストやフレアなどを生じたり、硫化水素、NOx、オゾンなどの腐食性ガス及び酸化ガスなどにより生成された腐食物や、塵埃や磨耗分等の付着物が堆積することがある。また、高温・多湿の環境下においても駆動軸やスライダ材料によっては、材料表面に組成成分が遊離・付着し、スライダ及び駆動軸間の摩擦係合部を汚染する結果、摩擦力を増大させ、スライダが滑らかに動かなくなる場合がある。
こういった光学系内部の粉塵に対処する方法としては、例えば特許文献4に、粘着剤を光学系内部に施してポリゴンミラーの回転によって飛散する粉塵を捉えたり、粘着テープで光路周辺の開口を閉塞して塵を吸着することが示されている。また特許文献5、6には、光軸領域外に静電吸着材を用いて塵埃を吸着させるようにしたり、回転多面体鏡軸受に樹脂材料を用いて摩擦により発生する摩耗紛を、摩擦帯電によって軸受部に付着させたりするようにした構造が開示されている。
特開平7−63970号公報 特開平5−107440号公報 特開平7−104166号公報 特開平6−148550号公報 特開平9−294193号公報 特開平9−127451号公報
しかしながら特許文献2に示された技術は、通常の大きさのカメラレンズを駆動する機構であり、携帯電話などの情報端末に使われるカメラモジュールは常に小型化を要求されているので、こういった情報端末に適用するには大きすぎる。
また特許文献4、5に示された技術も、光学系内部に浮遊する塵埃や飛散する異物を吸着するものであって摩擦により削れたカスに対処するものではなく、また特許文献6に示されたものは摩耗紛ではあるが、摩擦帯電によって吸着しているだけなので、回転が止まれば塵として浮遊する可能性があり、根本的な解決策にはなり得ない。
そのため本発明においては、電歪素子を用いたリニアアクチュエーターを用いてオートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込み、小型で軽量に構成すると共に電歪素子と被駆動部材が摩擦当接することで生じる削りカスなどにも対処したカメラモジュールおよび該カメラモジュールを搭載した情報端末を提供することが課題である。
かかる課題を解決する本発明のカメラモジュールは、電歪素子と、該電歪素子に軸方向の一端側が連結されて、該電歪素子に加えられた電圧によって軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸と、該駆動軸の周面の少なくとも一部に摩擦係合する摺動部材が連結されたレンズ保持部と、を備えたカメラモジュールであって、前記摺動部材近傍に粘着部材を配設し、前記摺動部材が駆動軸に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、該隙間に前記粘着部材を配設したことを特徴とする。
本発明によれば、電歪素子と連動した駆動軸と摺動部材との摺動により生じる削りカスや、腐食性ガスや酸性ガスにより生成される腐食物等の付着物が生じた場合でも、摺動面近傍に配置した粘着部材で捕捉され、粉塵としてレンズを汚したり、ゴーストやフレアなどが生じるのを防止することができる。従って、長期間の使用においても、駆動軸と摺動部材との摩擦力を安定して適度に維持することができ、リニアアクチュエーターの動作不良を防止することが可能である。さらに、本発明によれば、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を有するカメラモジュールを、小型で軽量に構成できる。
尚、前記摺動部材近傍とは、該摺動部材のうち駆動軸に対面する側であれば何れの位置でも良く、電歪素子に対面する位置を含む。
また、前記摺動部材が駆動軸に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、該隙間に前記粘着部材を配設したことを特徴とする。このように構成することにより、省スペース化が図れ、小型化することができる。
さらに、前記摺動部材が、前記駆動軸と2箇所で摩擦係合することを特徴とする。このように構成することにより、摺動箇所が分散され、駆動軸への押圧箇所の集中を避けて削りカスの発生を抑え、且つレンズの光軸をより安定させることができる。
また、前記摺動部材のうち前記電歪素子側の端部で且つ前記駆動軸若しくは前記電歪素子周面と対面する側に、集塵部材を配設したことを特徴とする。このように電歪素子側端部に集塵部材を配設することにより、粘着部材で捕集しきれない削りカスを効果的に捕集することができる。さらにまた、前記電歪素子側とともに前記摺動部材の逆側端部にも集塵部材を配設することが好ましく、これにより摺動部材の駆動軸方向両端部に集塵部材が設けられ、より効果的な集塵が可能となる。
また、前記摺動部材の前記駆動軸に当接する面が断面円弧状に形成され、断面円弧状の略円環状に形成された前記隙間に集塵部材を配設したことを特徴とする。
このように、摺動部材を円環状ではなく断面円弧状の略円環状に形成することにより、該摺動部材を一方向のみからの付勢により支持することができ、且つ駆動軸への当接性を高く維持することができる。
また、前記摺動部材の隙間が前記駆動軸の軸方向に2箇所以上設けられ、該隙間の少なくとも一箇所に、集塵部材を配設したことを特徴とする。
これにより、粘着部材で捕集しきれない削りカスを集塵部材で捕集することが可能となり、付着物捕集性能がより一層向上する。
さらに、前記摺動部材の隙間が、少なくとも前記駆動軸の軸方向両端側に2箇所設けられ、該2箇所の隙間に集塵部材を夫々配設したことを特徴とする。
このような構成とすることにより、削りカス等の付着物を効果的に除去することができる。特に、削りカスが発生し易い駆動軸の上下端部側に集塵部材を配設することにより、削りカスが飛散する前にこれを補足することができる。
さらにまた、前記2箇所の間に前記粘着部材を配設したことを特徴とする。これにより、粘着部材の配設スペースを追加せずに、該粘着部材を配設することができる。
また、前記駆動軸のうち前記摺動部材と当接する箇所の表面を、非当接の表面より粗く処理することを特徴とする。さらに、前記駆動軸が、前記摺動部材と該摺動部材の逆側に配設された固定枠とに挟まれて支持されるようにし、前記固定枠側の摺動面における摩擦係数を前記摺動部材側の摺動面における摩擦係数より低く処理したことを特徴とする。さらにまた、前記駆動軸が、前記摺動部材と該摺動部材の逆側に配設された固定枠とに挟まれて支持されるようにし、前記駆動軸のうち前記固定枠に摺動する側の表面に潤滑処理を施し、前記摺動部材に摺動する側の表面に前記潤滑処理を省いたことを特徴とする。これらの発明によれば、電歪素子による駆動がより効果的に行え、且つ摺動面の摩擦ロスを低減することができる。
また、前記摺動部材を前記駆動軸に当接する方向に付勢する弾性部材が設けらていることを特徴とする。
これにより、簡単な構成で以って電歪素子に適度な力で不勢力を加えることが可能である。
また、本発明の情報端末は、電歪素子と、該電歪素子に軸方向の一端側が連結されて、該電歪素子に加えられた電圧によって軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸と、該駆動軸の周面の少なくとも一部に摩擦係合する摺動部材が連結されたレンズ保持部と、を備えたカメラモジュールであって、前記摺動部材近傍に粘着部材を配設し、前記摺動部材が駆動軸に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、該隙間に前記粘着部材を配設した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、該操作部材、該表示部材、該バッテリー、及び、該通信部を収納すると共に該筐体の厚さ寸法を略前記カメラモジュールの高さ寸法に規制した筐体と、を含むことを特徴とする。このようなカメラモジュールを組み込んだ情報端末とすることで、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を有するカメラモジュールを、小型で軽量に構成できる。
以上記載のごとく本発明によれば、ピエゾ素子に代表される電歪素子を用いてオートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込み、小型で軽量に構成するととももに、電歪素子に連結された駆動軸と、レンズ保持部に連結された摺動部材とが摩擦当接することで生じる削りカスや、腐食性ガスや酸性ガスにより生じた腐食物等の付着物などにも対処した、カメラモジュールを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明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。
図1は本実施形態における駆動部分のカメラモジュールの概略断面図、図2は図1のカメラモジュールを被写体側レンズ方向から見た斜視図(A)、撮像素子方向から見た斜視図(B)、図3は本実施形態に係るカメラモジュールの動作説明図で、レンズが最も望遠(テレ)側にある状態(a)、同じく最も広角(ワイド)側にある状態(b)、図4は摺動部材と駆動軸の当接状態を示す図で、側断面図(a)、平断面図(b)、要部断面図(c)、図5は本実施形態に係るカメラモジュールの構造説明図で、左側面図(a)、上面図(b)、右側面図(c)、左下方からの斜視図(d)、右上方からの斜視図(e)、(b)におけるA−A線断面図(f)、同じく(b)におけるB−B線断面図(g)、同じく(b)におけるC−C線断面図(h)、図6は本実施形態のカメラモジュールの全体構成を示す斜視図(a)、カバーを装着した際の斜視図(b)、図7は本実施形態の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。図中、同一構成要素には同一番号が付してある。
まず、図1及び図2を参照して、本実施形態に係るカメラモジュール1の主要概略構成につき説明する。同図に示されるように、本実施形態のカメラモジュール1は、撮像レンズを保持するレンズ保持枠2と、軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸9と、前記レンズ保持枠2に連結され前記駆動軸9に沿って摩擦係合する摺動部材5と、前記駆動軸9に連結されレンズ保持枠2の位置決めをする電歪素子8と、前記駆動軸9とは他端側の電歪素子に連結される安定重量部材3と、該安定重量部材3に連結され駆動軸9の移動を規制する固定枠4と、前記摺動部材5を駆動軸9に付勢するばね部材7と、該ばね部材7を支持するばね受け6と、を主要構成とする。
レンズ保持枠2を駆動制御するリニアアクチュエータは、安定重量部材3、電歪素子8、駆動軸9の順に構成される。前記安定重量部材3は、振動による反発を吸収するため、重量が大きくならず、カメラモジュール構成部品への影響及びカメラモジュール構成部品からの影響を極力小さくするために柔軟性の高い(固有振動数の低い)接合部材により固定されている。電歪素子3は、積層型で電圧を印加することにより光軸と平行方向に伸縮駆動する素子で、ピエゾ素子に代表される。駆動軸9は、電歪素子8に押圧固定、若しくは接合剤による固定などによって接合されており、該電歪素子8と連動して光軸と平行方向に伸縮駆動する。該駆動軸9は、固定枠4の摺動面4aと、レンズ枠保持部2に連結された摺動部材5の摺動面5aとに挟まれており、該摺動部材5とばね受け6の間には摺動面加圧用のばね部材7が配されている。尚、ばね部材としては、スプリングの他に降伏点を超えない板ばね、プラスチックばね、粘性高分子材料等の弾性部材を用いることができる。即ち、前記摺動部材5は、ばね部材7により駆動軸9に押圧され、支持されている。
また、ばね部材7の荷重は、駆動軸9と摺動部材5の摩擦より十分に小さいながらも、レンズの光軸を安定させるのに十分なものとする。
本実施形態におけるレンズ保持枠2の駆動機構は、電歪素子8の急峻な体積変化と、移動体である駆動軸9の慣性と摩擦力を利用することにより、小型で高精度の駆動を可能とし、レンズの位置決めを精密に行うことを可能としている。
電歪素子によるレンズの移動動作の駆動原理は、以下のようになる。
電歪素子8が急速に伸びた場合に、該電歪素子8に連結された駆動軸9は同時に急速に移動し、駆動軸9の周面と、レンズ保持枠2に連結された摺動部材5の摺動面5aが滑って、レンズ保持枠2自体は略その位置にとどまり、駆動軸9のみが移動する。その後電歪素子8をゆっくり縮ませると、駆動軸9の周面と摺動部材5の摺動面5aの面摩擦により摺動部材5がレンズ保持枠2を伴ってZ軸+方向(図1参照)に動く。この伸縮動作を繰り返すことによってレンズ保持枠2はZ軸+方向に変位する。同様に、電歪素子8をゆっくり伸ばした後に急速に縮ませると、レンズ保持枠2は逆にZ軸−方向(図1参照)に進む。このとき、電歪素子8を変位させるためには、図5、6に示した回路基盤13によって電歪素子8に矩形波若しくはノコギリ波状の非対称の電圧波形を入力して制御する。
具体的には、例えば立ち下がり時間が立ち上がり時間より少なくとも4倍程度長い非対称の電圧パルスを電歪素子8に印加すると、駆動軸9の周面と摺動部材5の摺動面5aの摩擦によってパルスの立ち下がり時に駆動軸9と摺動部材5が係合したまま出発位置に戻り、そのためパルスの立ち上がり時の変位分、駆動軸9と摺動部材5が相対的に移動する。また、上記電圧を逆にかけると、この電歪素子8は逆の方に変形し、従って、駆動軸9と摺動部材5は相対的に逆の方向に移動する。このとき、ばね受け6、安定重量部材3、固定枠4は固定され、ばね部材7の駆動軸側先端のみが−方向に向く。
図3(a)に、レンズ保持枠2がZ軸−方向に最も変位した状態を示し、図6(b)にレンズ保持枠2がZ軸+方向に最も変位した状態を示す。レンズ保持枠2の変位幅は、駆動軸9の長さにより自在に設定可能である。また、駆動軸9に基づき設定される変位幅の範囲内であれば、リニアアクチュエータの制御によりレンズ保持枠2は微小移動が可能となる。
このように電歪素子は、連続的に変形が生じるような信号電圧を与えることで、駆動軸9とレンズ保持枠2の摺動部材5の間の面摩擦によって相対的な位置を変位させていくため、応答性、制御性に優れた微小な位置決めが可能で、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駆動源となる。
以上が本実施形態のカメラモジュール1における電歪素子8の動作原理であるが、続いて本実施形態のカメラモジュールの構成につき、図4、5を用いてを更に詳細に説明する。
図4は摺動部材と駆動軸の当接状態を示す図であり、図4(a)の側断面図に示されるように、前記摺動部材5は、駆動軸9に対面する側に凹状の隙間11を3箇所有しており、夫々の隙間は、駆動軸9の軸方向に対して、摺動部材5の最上端に一箇所、最下端に一箇所、さらに該最上端と最下端の間の中間部に一箇所設けられ、これらの隙間は軸方向に所定距離だけ離間させて設けられている。図4(c)の要部断面図に示されるように、前記隙間11は半円環状に形成される。
最上部及び最下部に位置する隙間には、図4(b)の平断面図に示されるように、断面扇形状の集塵部材10が設けられる。集塵部材10の摺動負荷は、摺動部材5の摩擦より十分小さく、且つ削りカスを集塵するのに十分な荷重のものであればよい。また、好適には摺動部材5の中間に位置する隙間に、粘着部材11を設ける。
摺動部材5のうち駆動軸9と摺動する面は、隙間を除く2箇所の摺動面5aとなり、従って、摺動部材5側は、駆動軸の軸方向に対して、集塵部材10、摺動面5a、粘着部材11、摺動部5a、集塵部材10の順で配置され、夫々の軸方向厚みは略同等となるようにする。このように、摺動部材5を摺動面に対して断面上広くとることで、削りカス等の飛散を抑えるようになる。
さらに他の部材の摺動面としては、集塵部材10の略半円環状の内側円弧に相当する内周面と、固定枠4の摺動部4aとが駆動軸との摺動面となる。このとき、摺動性向上、削りカス低減のために固定枠4との摩擦は小さく、駆動ロス低減のために摺動部材5との摩擦はある程度あった方が良い。具体例として、前記駆動軸9のうち摺動部材5と当接する箇所の表面を、非当接の表面より粗く処理すると良い。また、前記駆動軸9が、固定枠4側の摺動面4aにおける摩擦係数を摺動部材5側の摺動面5aにおける摩擦係数より低く処理することも好適である。例えば、フッ素配合のポリカーボネートやPPSなどを用いて低摩擦とした樹脂材料で駆動軸9を形成したり、摺動面4aをコートしたりすれば良い。さらにまた、前記駆動軸9のうち、固定枠4の摺動面4aに摺動する側の表面に潤滑処理を施し、摺動部材5の摺動面5aに摺動する側の表面では前記潤滑処理を省くことも好適である。
尚、本実施形態では、駆動軸の軸方向に対して3箇所の隙間を設け、最上部及び最下部の2箇所に集塵部材10を設け、摺動部材5が駆動軸9と2箇所で摩擦係合する構成とし、これにより、摺動箇所が分散されて削りカスの発生を抑え、且つレンズの光軸をより安定させることができる。また、2箇所の集塵部材10の間に粘着部材11を配設しており、これにより粘着部材11の配設スペースを別に追加せずに該粘着部材11を配設できる。
本実施例のカメラモジュールは上記構成に限定されるものではなく、前記摺動部材5近傍に粘着部材11を配設すれば何れの構成であっても良く、これにより、駆動軸9と摺動部材5との摺動により生じる削りカスや、腐食性ガスや酸性ガスにより生成される腐食物等の付着物が生じた場合でも、摺動面近傍に配置した粘着部材11で捕捉され、粉塵としてレンズを汚したり、ゴーストやフレアなどが生じるのを防止することができ、延いては長期間の使用においても、駆動軸と摺動部材との摩擦力を安定して適度に維持することができ、リニアアクチュエーターの動作不良を防止することが可能である。さらに、本実施例によれば、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を有するカメラモジュールを、小型で軽量に構成できる。
尚、前記摺動部材近傍とは、摺動部材5のうち駆動軸9に対面する側であれば何れの位置でも良く、電歪素子8に対面する位置を含む。例えば、摺動部材5の面上に粘着部材11を載置、固着してもよい。
また、摺動部材5が駆動軸9に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、前記隙間に粘着部材11を配設することで、省スペース化が図れ、小型化することができる。
さらに、摺動部材5の駆動軸9に当接する面が断面円弧状に形成され、前記隙間に粘着部材11を配設することにより、該摺動部材5を一方向のみからの付勢により支持することができ、且つ駆動軸9への当接性を高く維持することができる。このとき、前記隙間に配設する集塵部材10を、同様に断面円弧状とすることが好ましく、これにより摺動部材5と駆動軸9の摺動面で発生した削りカスを確実に捕集することが可能となり、集塵性能が向上する。
また、摺動部材5のうち電歪素子8側の端部で且つ駆動軸9若しくは電歪素子8周面と対面する側に、集塵部材10を配設することが好ましい。該集塵部材10の配置は、摺動部材5のうち駆動軸9若しくは電歪素子8と対面する側に隙間を設けて、該集塵部材10をこの隙間内に配設しても良いし、また摺動部材5の摺動方向端側で且つ駆動軸9若しくは電歪素子8に当接する側に付設しても良い。このように電歪素子側端部に集塵部材10を配設することにより、粘着部材11で捕集しきれない削りカスを効果的に捕集することができる。さらにまた、電歪素子8側とともに摺動部材5の逆側端部にも集塵部材10を配設することが好ましく、これにより摺動部材5の駆動軸方向両端部に集塵部材10が設けられ、より効果的な集塵が可能となる。
なお、前記集塵部材10としては、低反発、低負荷で経年変化が少なく、空気層の多い材料を選択し、駆動軸9に当接しながら削りカスを捕集、保持できる部材であればよい。例えば、スポンジ状部材等の発泡体もしくは繊維状体のように、部材内に多数の微小空隙を有し、この微小空隙により削りカスを捕集、保持する構造であればよい。また、材料としては、モケット、スポンジ、またはウレタンなどの発泡性高分子材料であればよい。あるいは、駆動軸9に対向する面に植毛紙、植毛布、若しくはベースに直接植毛を塗布するようにしてもよい。
また、摺動部材10の隙間が駆動軸9の軸方向に2箇所以上設けられ、該隙間の少なくとも一箇所に、集塵部材10を配設することにより、粘着部材11で捕集しきれない削りカスを集塵部材10で捕集することが可能となり、集塵性能がより一層向上する。
さらに、摺動部材5の隙間が、少なくとも駆動軸9の軸方向両端側に2箇所設けられ、該2箇所の隙間に集塵部材10が夫々配設されるようにする。このように削りカスが発生し易い駆動軸の上下端部側に集塵部材10を配設することにより、削りカスが飛散する前にこれを補足することができる。
さらにまた、前記2箇所の間に前記粘着部材を配設すると良い。これにより、粘着部材11の配設スペースを追加せずに、該粘着部材11を配設することができる。
なお、前記粘着部材11としては、駆動軸に当接せずに削りカス、浮遊ゴミを表面に付着させる部材であればよく、経年変化の少ないアクリル系、高重量に用いられるゴム系、あるいは耐熱使用に有用なシリコン系などを用いればよいが、安価で、化学的に安定、かつ構造の経年変化のないアクリル系粘着材が適している。
本実施例における電歪素子8と駆動軸9からなる駆動制御手段は、摩擦駆動型であるため、駆動軸表面と摺動部材5の摺動部5a及び固定枠4の摺動部4aとが当接することで削れカスが生じ、その削れカスが粉塵としてレンズを汚してゴーストやフレアなどを生じたり、腐食性ガスや酸性ガスにより生成される腐食物等の付着物が生じることがある。前記粘着部材11はこの付着物を回収し、飛散するのを防止するために設けられる。
本実施形態では、一例として、軸方向中央付近に1箇所設けたスペース11に粘着部材を配置している。さらに、摺動部材5の軸方向上方と下方に2箇所設けたスペースに集塵部材10を配置している。このように、削りカスが生じる近傍に集塵部材10、粘着部材を配置することで、削りカスは集塵部材10に集められるとともに、粘着部材11に付着して、飛散を効果的に防止することができる。
また、こういった生じた削りカスを集めるだけでなく、削りカスを出さないようにすることも重要であり、上述したように駆動軸9と固定枠4の摺動部4aが当接する箇所の表面を滑らかに、駆動軸9と摺動部材5の摺動面5aが当接する表面をより荒く処理することで、集塵部材10や粘着部材11が設けられていない方には削りカスが生じないようにすると良い。
以上、図1乃至図4に示したカメラモジュールの実施形態は、単一のレンズ保持部2を駆動するための構成であり、このようなカメラモジュールを例えばズームレンズを構成する複数のレンズのそれぞれに対応させて用意し、焦点距離に応じてレンズを所定位置に駆動することで、ズーミングとピント合わせを同時に行えるカメラモジュールを構成することが可能である。
また、本発明のカメラモジュールを、単焦点のカメラモジュールとしてレンズの焦点位置にCCDなどの撮像素子を用意すれば、オートフォーカス機能を備えた例えばカメラ機能付き携帯電話等の情報端末や監視カメラなどに応用することが可能である。
この場合の実施形態を示したのが図5、図6である。この図5、図6に示したカメラモジュールは、以上説明してきたカメラモジュールをCCD等の撮像素子と組み合わせ、単焦点の独立したカメラモジュールとして構成した一例の構造説明図であり、図5(a)は左側面図、(b)は上面図、(c)は右側面図、(d)は左下方からの斜視図、(e)は右上方からの斜視図、(f)は(b)におけるA−A線断面図、同じく(g)は(b)におけるB−B線断面図、同じく(h)は(b)におけるC−C線断面図である。
また、図6(A)は、上記した撮像用レンズやレンズ移動機構、各種電装部品を組み込んで調整を行ったカメラモジュール1で、図6(B)は、このカメラモジュール1にカバー14を被せた図である。
この図5、図6において、前記した図1乃至図4の構成要素と同一の構成要素には同一番号が付してあるので説明を省略する。図中13はCCD等の撮像素子を搭載した基板、14はカメラモジュールのカバー、15はレンズの露出部、16はこのカメラモジュールを搭載する携帯機器などとの電気的接続を行う連絡フレキシブルプリンタ基盤(FPC)、17はレンズ保持枠2の位置を検出するためのホール素子、18はホール素子17のためのマグネット、19はCCD等の撮像素子20を保護するためのフィルタ、21はホール素子17などの保持用案内軸である。
この図5、図6に示したカメラモジュールは、前記図1乃至図4で説明したカメラモジュールにおける固定枠4を、図5(g)に示したように基板13上に設けた基体22に固定し、さらにレンズ保持枠2に固定したホール素子17とマグネット18を移動させるための軸21を、図5(h)に示したように、同様に基体22に固定して安定重量部材3のガイドをも兼ねさせている。
そして図5(f)の断面図に示したように、基体22の内部にCCDなどの撮像素子20とフィルタ19を収容し、全体をカバーで覆って図6に示したようなカメラモジュールとしたものである。
このようにカメラモジュールを構成することにより、前記図1乃至図4で説明したようにレンズ保持枠2は電歪素子8によって駆動することができ、また、ホール素子17とマグネット18によってそのレンズ保持枠2の現在位置を正確に検出することが可能であるから、単焦点とはいえ、非常に小型で、焦点合わせをスピーディに、正確に行えるカメラモジュールを提供することができる。
図7は、以上説明してきたカメラモジュール1を組み込んだ情報端末の一例である。この図7に示した情報端末は、一例として携帯電話機50の場合を示している。図中51は操作部(操作部材)、52はディスプレイ(表示部材)で、この図7はこれら操作部(操作部材)51、ディスプレイ(表示部材)52が見える状態(開状態)で示した平面図であり、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。
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1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1によって撮像が行われ、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1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1における第3レンズ保持部20に保持された第1のレンズ群2を露出させる開口部が形成され、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1の高さに規制されている。
以上種々述べてきたように本実施形態によれば、オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込んだ、小型で軽量に構成できるカメラモジュール及びこのカメラモジュールを備えた情報端末を提供することができる。
オートフォーカス(AF)機能やズーム機能を組み込んだカメラモジュールを、小型で軽量に構成することが可能となり、各種の小型情報端末におけるカメラモジュールとして最適である。
本実施形態における駆動部分のカメラモジュールの概略断面図である。 図1のカメラモジュールを被写体側レンズ方向から見た斜視図(A)、撮像素子方向から見た斜視図(B)である。 本実施形態に係るカメラモジュールの動作説明図で、レンズが最も望遠(テレ)側にある状態(a)、同じく最も広角(ワイド)側にある状態(b)を示す。 摺動部材と駆動軸の当接状態を示す図で、側断面図(a)、平断面図(b)、要部断面図(c)である。 本実施形態に係るカメラモジュールの構造説明図で、左側面図(a)、上面図(b)、右側面図(c)、左下方からの斜視図(d)、右上方からの斜視図(e)、(b)におけるA−A線断面図(f)、同じく(b)におけるB−B線断面図(g)、同じく(b)におけるC−C線断面図(h)である。 本実施形態のカメラモジュールの全体構成を示す斜視図(a)、カバーを装着した際の斜視図(b)である。 本実施形態の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
1 カメラモジュール
2 レンズ保持枠
6 ばね受け
3 安定重量部材
4 固定枠
4a 摺動面
5 摺動部材
5a 摺動面
7 ばね部材
8 電歪素子
9 駆動軸
10 集塵部材
11 粘着部材
12 レンズ
13 回路基盤
14 カバー
16 連絡フレキシブルプリント基板
17 ホール素子
18 マグネット
19 フィルタガラス
20 撮像素子
21 案内軸

Claims (12)

  1. 電歪素子と、該電歪素子に軸方向の一端側が連結されて、該電歪素子に加えられた電圧によって軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸と、該駆動軸の周面の少なくとも一部に摩擦係合する摺動部材が連結されたレンズ保持部と、を備えたカメラモジュールであって、
    前記摺動部材近傍に粘着部材を配設し
    前記摺動部材が駆動軸に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、該隙間に前記粘着部材を配設したことを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記摺動部材が、前記駆動軸と2箇所で摩擦係合することを特徴とする請求項記載のカメラモジュール。
  3. 前記摺動部材のうち前記電歪素子側の端部で且つ前記駆動軸若しくは前記電歪素子周面と対面する側に、集塵部材を配設したことを特徴とする請求項記載のカメラモジュール。
  4. 前記摺動部材の前記駆動軸に当接する面が断面円弧状に形成され、断面円弧状の略円環状に形成された隙間に集塵部材を配設したことを特徴とする請求項1若しくは3記載のカメラモジュール。
  5. 前記摺動部材の隙間が前記駆動軸の軸方向に2箇所以上設けられ、該隙間の少なくとも一箇所に、集塵部材を配設したことを特徴とする請求項記載のカメラモジュール。
  6. 前記摺動部材の隙間が、少なくとも前記駆動軸の軸方向両端側に2箇所設けられ、該2箇所の隙間に集塵部材を夫々配設したことを特徴とする請求項1若しくは2記載のカメラモジュール。
  7. 前記2箇所の間に前記粘着部材を配設したことを特徴とする請求項記載のカメラモジュール。
  8. 前記駆動軸のうち前記摺動部材と当接する箇所の表面を、非当接の表面より粗く処理したことを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール。
  9. 前記駆動軸が、前記摺動部材と該摺動部材の逆側に配設された固定枠とに挟まれて支持されるようにし、前記固定枠側の摺動面における摩擦係数を前記摺動部材側の摺動面における摩擦係数より低く処理したことを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール。
  10. 前記駆動軸が、前記摺動部材と該摺動部材の逆側に配設された固定枠とに挟まれて支持されるようにし、前記駆動軸のうち前記固定枠に摺動する側の表面に潤滑処理を施し、前記摺動部材に摺動する側の表面では前記潤滑処理を省いたことを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール。
  11. 前記摺動部材を前記駆動軸に当接する方向に付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項1記載のカメラモジュール。
  12. 電歪素子と、該電歪素子に軸方向の一端側が連結されて、該電歪素子に加えられた電圧によって軸方向に往復運動若しくは伸縮運動する駆動軸と、該駆動軸の周面の少なくとも一部に摩擦係合する摺動部材が連結されたレンズ保持部と、を備えたカメラモジュールであって、前記摺動部材近傍に粘着部材を配設し、前記摺動部材が駆動軸に対面する側の摺動方向に直角な方向に隙間を設け、該隙間に前記粘着部材を配設した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、該操作部材、該表示部材、該バッテリー、及び、該通信部を収納すると共に該筐体の厚さ寸法を略前記カメラモジュールの高さ寸法に規制した筐体と、を含むことを特徴とする情報端末。
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