JP4623713B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

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柱カムを配置して、この円柱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）に円柱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、円柱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柱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）。

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柱カムを配置して、この円柱カムによって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柱カム側面側に配置されている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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近接配置している（特許文献２参照）。

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）。

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、送りネジ端部の円柱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）。

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）。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

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）。

特開平７−６３９７０号公報 特開平４−２１２９１３号公報 特開平４−２１２９１０号公報 特開平８−４７２７３号公報 特開平７−１０４１６６号公報 特開平７−１８４３８２号公報 特許第２９８０５４１号公報 特開平９−３７５７５号公報 特開２０００−４０３１３公報 特表２００２−５２９０３７公報 特表２００３−５０１９８８公報

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。

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。

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、前記光軸に略平行に配置した第２のリードスクリューと、前記第１のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第１のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第１のリードスクリューと一体的に回動する第１のローターと、前記第２のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第２のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第２のリードスクリューと一体的に回動する第２のローターと、端部に第１の作動部を備えるとともに、該第１の作動部が前記第１のローターに被写体側より当接することにより、通電時に前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第１のリードスクリューに保持トルクを付与する第１のピエゾ素子と、端部に第２の作動部を備えるとともに、該第２の作動部が前記第２のローターに結像側より当接することにより、通電時に前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第２のリードスクリューに保持トルクを付与する第２のピエゾ素子とを含む。

本発明では、前記第１のピエゾ素子及び前記第２のピエゾ素子はそれぞれ略長手形状を有し、前記第１のピエゾ素子及び前記第２のピエゾ素子をそれぞれの前記長手形状の長さ方向を光軸に略平行になるように配置している。また、本発明では、前記第１のローターは前記第１のリードスクリューの被写体側の略端部に配置され、前記第２のローターは前記第２のリードスクリューの結像側の略端部に配置されている。

本発明では、前記第１のピエゾ素子は、前記第１の作動部を前記第１のローターの被写体側の面に当接することにより前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与し、前記第２のピエゾ素子は、前記第２の作動部を前記第２のローターの結像側の面に当接することにより前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与する。

さらに、本発明では、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のリードスクリューの被写体側の略端部近傍又は前記第１のローターの被写体側に配置された前記第１のリードスクリューより小径の第１の軸部材と、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のリードスクリューの結像側の略端部近傍又は前記第２のローターの結像側に配置された前記第２のリードスクリューより小径の第２の軸部材とをさらに含んでいる。

本発明では、光軸と略平行に配置されたガイド軸部材と、前記第１のレンズ保持部に配置された前記ガイド軸部材によりガイドされる第１のガイド部材と、前記第２のレンズ保持部に配置された前記ガイド軸部材によりガイドされる第２のガイド部材とをさらに含んでいる。

本発明では、少なくとも一つ以上の光学レンズを保持するとともに、前記第２のリードスクリューを回動自在に保持する第３のレンズ保持部と、前記第１のリードスクリューを回動自在に保持するベース部とをさらに含んでおり、前記第３のレンズ保持部はさらに前記第１のピエゾ素子を保持し、前記ベース部はさらに前記第２のピエゾ素子を保持している。

本発明では、前記第３のレンズ保持部は、さらに前記ガイド軸部材を保持するとともに、前記第１の軸部材とを回動自在に保持し、前記ベース部は、さらに前記ガイド軸部材を保持するとともに前記第２の軸部材とを回動自在に保持しており、前記第３のレンズ保持部と前記ベース部とを含む略立方体形状のケース部をさらに含んでいる。そして、撮像素子と、前記ベース部の下面に設けられた該撮像素子を保持した基板をさらに含み、前記第３のレンズ保持部を前記ケース部の上面に配置する。

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、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、前記光軸に略平行に配置した第２のリードスクリューと、前記第１のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第１のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第１のリードスクリューと一体的に回動する第１のローターと、前記第２のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第２のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第２のリードスクリューと一体的に回動する第２のローターと、端部に第１の作動部を備えるとともに、該第１の作動部が前記第１のローターに被写体側より当接することにより、通電時に前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第１のリードスクリューに保持トルクを付与する第１のピエゾ素子と、端部に第２の作動部を備えるとともに、該第２の作動部が前記第２のローターに結像側より当接することにより、通電時に前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第２のリードスクリューに保持トルクを付与する第２のピエゾ素子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。

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のピエゾ素子の作動部を第１のローターの一面に圧接して第１のピエゾ素子が光軸に沿って延し、第２のピエゾ素子の作動部を第２のローターの一面に圧接して第２のピエゾ素子が光軸に沿って第１のピエゾ素子と反対側に延びるようにしたので、第１及び第２のレンズ保持部を駆動する駆動機構を簡単にでき、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。

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。

図１は、本発明による実施例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）を省略した状態で示す斜視図であり、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。

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は光学レンズを保持する第３のレンズホルダを示している)。

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。

第１のリードスクリュー１８の上端（被写体側端）には、円柱形状（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と同芯状となっている）、この第１のローター２０の上面（被写体側の面）には、第１のピエゾ素子２１の作動部２１ａが当接して、第１のピエゾ素子２１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。

第２のリードスクリュー１９の下端（被写体側端と反対側の端部）には、円柱形状（円板形状）の第２のローター２２が取り付けられており（第２のローター２２は第２のリードスクリュー１９と同芯状となっている）、この第２のローター２２の下面（被写体側の面と反対側の面）には、第２のピエゾ素子２３の作動部２３ａが当接して、第２のピエゾ素子２３の動作によって、第２のローター２２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。

なお、図１に示すように、第１のリードスクリュー１８と第１のピエゾ素子２１とを合算した長さは、第２のリードスクリュー１９と第２のピエゾ素子２３とを合算した長さに等しい（つまり、第１のリードスクリュー１８の長さ＋第１のピエゾ素子２１の長さ＝第２のリードスクリュー１９の長さ＋第２のピエゾ素子２３の長さである）。

図２〜図４も参照して、図２はカメラモジュール１０をカメラフレームを除いた上体で上方から見た図であり、図３はカメラモジュール１０を側方から見た図である。また、図４は図３を別の角度において側方から見た図である。図示はしないが、略立方体形状のカメラフレームは、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とを軸支する軸受部（図示せず）が形成されており、前述の第１のリードスクリュー１８がカメラフレームの上面と下面との間に回転可能に軸受部（図示せず）によって支持されている。また、カメラフレームの側面には光学センサ（発光素子及び受光素子）が取り付けられて、この光学センサによって、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。

また、図示はしないが、第１のピエゾ素子２１はコイルバネによって下方に付勢され、第２のピエゾ素子２３はコイルバネによって上方に付勢されている。その結果、第１のピエゾ素子２１を励振させると、作動部２１ａ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２１ａが圧接された第１のローター２０と作動部２１ａ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（この原理は超音波モータとして説明されており、詳しくは、例えば、特開平８−２３７９７１号公報に記載された圧電マイクロモータを参照されたい）。

第１のリードスクリュー１８の外周面にはカム体（図示せず）が形成されており、同様に、第２のリードスクリュー１９にもカム体（図示せず）が形成されている。前述のようにして、第１のピエゾ素子２１及び第２のピエゾ素子２３を励振すると、第１のローター２０及び第２のローター２２が回転駆動する。第１のローター２０及び第２のローター２２の回転方向は、第１のピエゾ素子２１及び第２のピエゾ素子２３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。

第１のローター２０及び第２のローター２２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、各カム体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が光軸に沿って移動する。例えば、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。前述の検出線２０ａの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。

同様にして、第２のローター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２２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。

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５（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５（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５（ａ）、図５（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５（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５（ａ）の広角（ワイド）側の場合には図５（ｃ）に符号Ａで示した範囲を、図５（ｂ）の望遠（テレ）側の場合には図５（ｃ）に符号Ｂで示した範囲を移動可能としてある。

つまり、図６（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６（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６（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）。

前述の第１のピエゾ素子２１は、例えば、図７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２１１、その反対側となる第２面２１２に電極（図示せず）を設けるとともに、短手方向の第３面２１３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）２１ａを設けて、第１面２１１と第２面２１２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２１ａ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２１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２３も第１のピエゾ素子２１と同様に構成されている）。

図８及び図９を参照して、ここでは、第１及び第２のピエゾ素子２１及び２３を保持する保持部材、ガイド軸１３及び１４とリードスクリュー１８及び１９を回転可能に支持する機構について説明する。図１及び図２には示されていないが、基板１１ａ上にはベース部材４０が配設され、第３のレンズホルダ１７はレンズ１７ａを保持する枠体１７ｂを有している。枠体１７ｂには第１のピエゾ素子保持部材４１が保持され、ベース部材４０には第２のピエゾ素子保持部材４２が保持されている。図８に示すように、第２のピエゾ素子保持部材４２の一端（下端）はベース部材４０に支持されて、第２のピエゾ素子保持部材４２に光軸方向上向きに延在している。第２のピエゾ素子保持部材４２は中空の直方体形状であり、その内側壁には支持突起体４２ａが形成されて、この支持突起体４２ａによって第２のピエゾ素子２３が第２のピエゾ素子保持部材４２内に支持されている。そして、第２のピエゾ素子保持部材４２の第１のロータ２２側に面する面は開口されて、作動部２３ａがこの開口面から突出して、第１のロータ２０の下面に圧接されている。

第１のピエゾ素子保持部材４１も第２のピエゾ素子保持部材４２と同様に構成され、第１のピエゾ素子保持部材４１の一端（上端）は枠体１７ｂに支持されて、第１のピエゾ素子保持部材４１に光軸方向下向きに延在している。そして、第１のピエゾ素子保持部材４１内に第１のピエゾ素子２１が保持され（第１のピエゾ素子保持部材４１の支持突起体４１ａは図１３に示されている）、その作動部２１ａが第１のロータ２０の上面に圧接している。

図８に示すように、枠体１７ｂの下面には下方に突出する軸受け部４３が形成されており、この軸受け部４３に第１のリードスクリュー１８の上端が回転可能に支持されている。一方、軸受け部４３に対向する位置において、ベース部材４０の上面には軸受け部４４が規定され、第１のリードスクリュー１８の下端が軸受け部４４に回転可能に支持されている。同様にして、図９に示すように、ベース部材４０の上面には上方に突出する軸受け部４５が形成されており、この軸受け部４５に第２のリードスクリュー１９の下端が回転可能に支持されている。一方、軸受け部４５に対向する位置において、枠体１７ｂの下面には軸受け部（図示せず）が規定され、第２のリードスクリュー１９の上端がこの軸受け部に回転可能に支持されている。

さらに、ガイド軸１３及び１４の上端が枠体１７ｂに支持され、ガイド軸１３及び１４の下端がベース部材４０に支持されている。そして、上述のようにして、組み立てられた組み立て体は、図１０に示すように、ケース４６に収納されて、カメラモジュール１０となる。

図１１を参照すると、図１２は、第１のピエゾ素子２１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２１は第１のピエゾ素子支持部４１でその側面が保持され、第１のピエゾ素子支持部４１によって第１のピエゾ素子２１は第１のロータ２０側に付勢されて、第１のピエゾ素子２１の作動部２１ａが第１のローター２０の外周面に押圧されている（図１１（ａ）及び（ｂ）参照）。この結果、第１のピエゾ素子２１を励振すると、図１１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、第１のピエゾ素子２１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２１ａ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２１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２１はその側面において２箇所で保持することが望ましい。

上述の説明から明らかなように、第１及び第２のピエゾ素子２１及び２３はそれぞれその長手方向が光軸に平行になるように配置され、第１のローター２０は第１のリードスクリュー１８の被写体側の端部に配置され、第２のピエゾ素子２３は第２のリードスクリュー２９の結像側の端部に配置されていることになる。そして、第１のピエゾ素子２１は、その作動部２１ａを第１のローター２０の被写体側の面に当接して、第１のリードスクリュー１８に回転駆動力を付与し、第２のピエゾ素子２３は、その作動部２３ａを第２のローター２２の結像側の面に当接して、第２のリードスクリュー１９に回転駆動力を付与している。

図１２〜図１４を参照して、本発明によるカメラモジュール１０の他の例について説明する。図１２〜図１４において、図８及び図９と同一の構成要素については同一の参照番号を付し、説明を省略する。図示の例では、枠体１７ｂの下面には、第１のリードスクリュー１８よりも小径の第１の軸部材４７の一端（上端）が回転可能に取り付けられ、第１の軸部材４７は、第１のリードスクリュー１８の上端に配設された第１のローター２０に連結されている。

同様にして、図１４に示すように、ベース部材４０の上面には、第２のリードスクリュー１９よりも小径の第２の軸部材４８の一端（下端）が回転可能に取り付けられ、第２の軸部材４８は、第２のリードスクリュー１８の下端に配設された第２のローター２２に連結されている。つまり、この例では、第１のリードスクリュー１８と一体的に回動して、第１のリードスクリュー１８の被写体側の端部近傍又は第１のローター２０の被写体側に第１のリードスクリュー１８より小径の第１の軸部材４７を配置するとともに、第２のリードスクリュー１９と一体的に回動して、第２のリードスクリュー１９の結像側の端部近傍又は第２のローター２２の結像側に第２のリードスクリュー１９より小径の第２の軸部材４８を配置するようにしている。なお、第１及び第２の軸部材４７及び４８は第１及び第２のリードスクリュー１８及び１９と同径でもよいが、第１及び第２のリードスクリュー１８及び１９よりも小径の第１及び第２の軸部材４７及び４８を配置するようにすれば、第１及び第２のピエゾ素子を配置するスペースが確保でき、その結果、カメラモジュール自体を小型に形成できる。

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１５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。

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。

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。

第１及び第２のピエゾ素子を備えて、第１のピエゾ素子の作動部を第１のローターの一面に圧接して第１のピエゾ素子が光軸に沿って延在し、第２のピエゾ素子の作動部を第２のローターの一面に圧接して第２のピエゾ素子が光軸に沿って第１のピエゾ素子と反対側に延びるようにしたから、第１及び第２のレンズホルダを駆動する駆動機構を簡単にでき、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。

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）を省略して概略的に示す斜視図である。 本発明の実施例１によるカメラモジュールを上方から見た図である。 本発明の実施例１によるカメラモジュールを側方から見た図である。 図３に示すカメラモジュールを別の角度から示す側面図である。 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。 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。 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。 ピエゾ素子の保持とリードスクリュー及びガイド軸の支持を斜め上方から示す斜視図である。 ピエゾ素子の保持とリードスクリュー及びガイド軸の支持を示す側面図である。 ケースに収納された状態でカメラモジュールを示す斜視図である。 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。 本発明によるカメラモジュールの他の例を側方から示す斜視図である。 図１２に示すカメラモジュールを斜め下方から示す斜視図である。 図１２に示すカメラモジュールの側面図である。 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

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
２０，２２ ローター
２１，２３ ピエゾ素子

Claims (12)

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、前記光軸に略平行に配置した第２のリードスクリューと、
   前記第１のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第１のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第１のリードスクリューと一体的に回動する第１のローターと、
   前記第２のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第２のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第２のリードスクリューと一体的に回動する第２のローターと、
   端部に第１の作動部を備えるとともに、該第１の作動部が前記第１のローターに被写体側より当接することにより、通電時に前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第１のリードスクリューに保持トルクを付与する第１のピエゾ素子と、
   端部に第２の作動部を備えるとともに、該第２の作動部が前記第２のローターに結像側より当接することにより、通電時に前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第２のリードスクリューに保持トルクを付与する第２のピエゾ素子とを含むカメラモジュール。
2. 前記第１のピエゾ素子及び前記第２のピエゾ素子はそれぞれ略長手形状を有し、
   前記第１のピエゾ素子及び前記第２のピエゾ素子をそれぞれの前記長手形状の長さ方向を光軸に略平行になるように配置した請求項１記載のカメラモジュール。
3. 前記第１のローターは前記第１のリードスクリューの被写体側の略端部に配置され、
   前記第２のローターは前記第２のリードスクリューの結像側の略端部に配置された請求項１又は２記載のカメラモジュール。
4. 前記第１のピエゾ素子は、前記第１の作動部を前記第１のローターの被写体側の面に当接することにより前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与し、
   前記第２のピエゾ素子は、前記第２の作動部を前記第２のローターの結像側の面に当接することにより前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与する請求項１〜３いずれかに記載のカメラモジュール。
5. 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のリードスクリューの被写体側の略端部近傍又は前記第１のローターの被写体側に配置された前記第１のリードスクリューより小径の第１の軸部材と、
   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のリードスクリューの結像側の略端部近傍又は前記第２のローターの結像側に配置された前記第２のリードスクリューより小径の第２の軸部材とをさらに含む請求項１〜４いずれかに記載のカメラモジュール。
6. 光軸と略平行に配置されたガイド軸部材と、
   前記第１のレンズ保持部に配置された前記ガイド軸部材によりガイドされる第１のガイド部材と、
   前記第２のレンズ保持部に配置された前記ガイド軸部材によりガイドされる第２のガイド部材とをさらに含む請求項１〜５いずれかに記載のカメラモジュール。
7. 少なくとも一つ以上の光学レンズを保持するとともに、前記第２のリードスクリューを回動自在に保持する第３のレンズ保持部と、
   前記第１のリードスクリューを回動自在に保持するベース部とをさらに含む請求項１〜６いずれかに記載のカメラモジュール。
8. 前記第３のレンズ保持部はさらに前記第１のピエゾ素子を保持し、
   前記ベース部はさらに前記第２のピエゾ素子を保持する請求項７記載のカメラモジュール。
9. 前記第３のレンズ保持部は、さらに前記ガイド軸部材を保持するとともに、前記第１の軸部材とを回動自在に保持し、
   前記ベース部は、さらに前記ガイド軸部材を保持するとともに前記第２の軸部材とを回動自在に保持する請求項８記載のカメラモジュール。
10. 前記第３のレンズ保持部と前記ベース部とを含む略立方体形状のケース部をさらに含む請求項９記載のカメラモジュール。
11. 撮像素子と、前記ベース部の下面に設けられた該撮像素子を保持した基板をさらに含み、
    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１０記載のカメラモジュール。
12. 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、前記光軸に略平行に配置した第２のリードスクリューと、前記第１のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第１のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第１のリードスクリューと一体的に回動する第１のローターと、前記第２のリードスクリューと同心の略円柱形状で構成され、且つ、前記第２のリードスクリューより大きな外径を有し、前記第２のリードスクリューと一体的に回動する第２のローターと、端部に第１の作動部を備えるとともに、該第１の作動部が前記第１のローターに被写体側より当接することにより、通電時に前記第１のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第１のリードスクリューに保持トルクを付与する第１のピエゾ素子と、端部に第２の作動部を備えるとともに、該第２の作動部が前記第２のローターに結像側より当接することにより、通電時に前記第２のリードスクリューに回転駆動力を付与すると共に無通電時に前記第２のリードスクリューに保持トルクを付与する第２のピエゾ素子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。

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