(57)【要約】【課題】  オートフォーカス（ＡＦ）機能や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及びこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することが課題である。【解決手段】  光軸方向に移動可能な第２レンズ保持部と、光軸を中心に略対称的且つ平行に配置した第１軸部材および第２軸部材と、端部に第１及び第２の軸部材と当接する作動部を有すると共に、前記第２レンズ保持部に配置した第１、第２のピエゾ素子とでカメラモジュールを構成し、ピエゾ素子によって第１レンズ保持部と第２レンズ保持部を移動できるようにした。【選択図】    図１
2006098600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部と、
光軸を中心に略対称的かつ平行に配置した第１軸部材及び第２軸部材と、
端部に前記第１軸部材と当接する第１作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に配置した第１のピエゾ素子と、
端部に前記第２軸部材と当接する第２作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に前記第１のピエゾ素子に対して光軸を中心に略対称的に配置した第２のピエゾ素子と、
を含むことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第２レンズ保持部と、
前記第１レンズ保持部を移動可能にガイドすると共に、光軸と平行に配置した第１のガイド軸部材と、
前記第１レンズ保持部を移動可能にガイドすると共に、前記第１のガイド軸に対し光軸を中心に略対称的に配置した第２のガイド軸部材と、を更に含み、
前記第２レンズ保持部は、前記第１軸部材及び前記第２軸部材によって移動可能にガイドされることを特徴とする請求項１に記載したカメラモジュール。
【請求項３】
前記第１のピエゾ素子及び第２のピエゾ素子は略長方形の板状外形を有し、光軸に対し略直行する方向であって、前記第１レンズ保持部に保持する前記光学レンズの外周位置に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載したカメラモジュール。
【請求項４】
前記第１レンズ保持部は、スリットにより、光学レンズを保持するレンズ保持部本体と、前記第１のピエゾ素子を保持する第１素子保持部と、前記第２のピエゾ素子を保持する第２素子保持部の３部分に分割されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載したカメラモジュール。
【請求項５】
前記スリットは、光軸を中心に略対称的に形成されていることを特徴とする請求項４に記載したカメラモジュール。
【請求項６】
前記第１レンズ保持部は、前記スリットにより、前記第１のピエゾ素子の前記第１作動部を前記第１軸部材に付勢し、第２のピエゾ素子の前記第２作動部を前記第２軸部材に付勢することを特徴とする請求項４または５に記載したカメラモジュール。
【請求項７】
前記第１レンズ保持部の前記レンズ保持部本体は、前記第１のガイド軸部材と当接する第１ローラ部材と、前記第２のガイド軸部材と当接する第２ローラ部材とを光軸を中心に略対称的に配置したことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載したカメラモジュール。
【請求項８】
前記第２レンズ保持部の被写体側に設けられた第１の被係止部と、
前記第２レンズ保持部の結像側に設けられた第２の被係止部と、
前記第１の被係止部又は前記第２の被係止部と選択的に係止可能な係止部と、を更に含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載したカメラモジュール。
【請求項９】
前記カメラモジュールは、更に前記第１レンズ保持部に設けられた係止解除部を含み、
前記第１レンズ保持部の移動に伴い、前記係止解除部が前記第２レンズ保持部の前記第１の被係止部又は前記第２の被係止部の前記係止部への係止を選択的に解除することを特徴とする請求項８に記載したカメラモジュール。
【請求項１０】
前記第２レンズ保持部に設けられた被係合部と、
前記第１レンズ保持部に設けられた前記第２レンズ保持部の被係合部と係合可能な係合部と、を更に含み、
前記第２レンズ保持部の前記第１の被係止部が前記係止部に係止している際、前記第１レンズ保持部の被写体側への移動により、前記係止解除部が前記第１の被係止部と前記係止部との係止を解除すると共に、前記第１レンズ保持部の前記係合部と前記第２レンズ保持部の被係合部とが係合することにより前記第１レンズ保持部と前記第２レンズ保持部とが一体的に被写体側へ移動し、前記第２レンズ保持部の第２の被係止部と前記係止部との係止が行われることを特徴とする請求項９に記載したカメラモジュール。
【請求項１１】
少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に、前記第１軸部材、前記第２軸部材、前記第１のガイド軸部材、及び、前記第２のガイド軸部材を共に位置決め固定する第３レンズ保持部を更に含み、
前記係止部を前記第３レンズ保持部に配置したことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載したカメラモジュール。
【請求項１２】
少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部と、
光軸を中心に略対称的且つ平行に配置した第１軸部材および第２軸部材と、
端部に前記第１軸部材と当接する作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に配置した第１のピエゾ素子と、
端部に前記第２軸部材と当接する作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に前記第１のピエゾ素子に対し光軸を中心に略対称的に配置した第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、を含むことを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュール及びこのカメラモジュールを備えた携帯端末に関し、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備えた携帯端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の携帯電話などの携帯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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
例えば特許文献２及び特許文献３には、レンズ枠駆動の送りネジの端部に圧電素子を接触配置し、歩進的回転を与えるようにしたレンズ移動装置が示され、また特許文献４には、電気信号を印加することで振動する電気−機械エネルギー変換素子と接触し、前記変換素子の振動によって回転させられる送りネジによってレンズ枠を移動させたり、特許文献５に示されているように、リニア駆動式振動波アクチュエータ（圧電素子）を用い、圧電素子の当接により、レンズ枠を直接駆動するものなどが提案されている。
【０００８】
さらに、レンズ枠又は鏡筒の何れかに圧電素子を配置し、圧電素子の楕円運動でレンズを駆動するようにしたり、リードスクリュー端部にロータを配置し、ロータの外周面に当接するように圧電素子を配置してロータを回転させ、レンズを移動するように構成したものも提案されており、こういったピエゾ素子（ＰＺＴ）などを用いた摩擦駆動型の駆動源としては、例えば特許文献６乃至特許文献１１などに詳細に示されている。
【０００９】
【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号公報
【特許文献１０】特表２００２−５２９０３７号公報
【特許文献１１】特開２００３−５０１９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら特許文献２乃至特許文献５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、携帯電話などの携帯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、こういった携帯端末に適用するには大きすぎる。
【００１１】
そのため本発明は、オートフォーカス（ＡＦ）機能や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及びこのカメラモジュールを備えた携帯端末を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部と、
光軸を中心に略対称的かつ平行に配置した第１軸部材及び第２軸部材と、
端部に前記第１軸部材と当接する第１作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に配置した第１のピエゾ素子と、
端部に前記第２軸部材と当接する第２作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に前記第１のピエゾ素子に対して光軸を中心に略対称的に配置した第２のピエゾ素子と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
このように、光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部に第１と第２のピエゾ素子を配すると共に、それぞれのピエゾ素子が有する作動部を、光軸を中心に略対称的かつ平行に配置した第１軸部材及び第２軸部材に当接させることで、それぞれのピエゾ素子を駆動するとこれらピエゾ素子を保持した第１レンズ保持部が上下に移動し、ズーミングや焦点合わせを行うことができるから、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できる。
【００１４】
そして、少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第２レンズ保持部と、前記第１レンズ保持部を移動可能にガイドすると共に、光軸と平行に配置した第１のガイド軸部材と、前記第１レンズ保持部を移動可能にガイドすると共に、前記第１のガイド軸に対し光軸を中心に略対称的に配置した第２のガイド軸部材と、を更に含み、前記第２レンズ保持部は、前記第１軸部材及び前記第２軸部材によって移動可能にガイドされるようにすることが、本発明の好適な実施形態である。
【００１５】
また、前記第１のピエゾ素子及び第２のピエゾ素子は略長方形の板状外形を有し、光軸に対し略直行する方向であって、前記第１レンズ保持部に保持する前記光学レンズの外周位置に配置することにより、カメラモジュールをより小型に構成することができる。
【００１６】
さらに、前記第１レンズ保持部は、スリットにより、光学レンズを保持するレンズ保持部本体と、前記第１のピエゾ素子を保持する第１素子保持部と、前記第２のピエゾ素子を保持する第２素子保持部の３部分に分割されており、かつ、前記スリットは、光軸を中心に略対称的に形成されると共に、前記第１レンズ保持部は、前記スリットにより、前記第１のピエゾ素子の前記第１作動部を前記第１軸部材に付勢し、第２のピエゾ素子の前記第２作動部を前記第２軸部材に付勢することが本発明の好適な実施形態であり、このように第１のレンズ保持部にスリットを設けることで、保持したレンズの円周方向に自由度を、光軸方向に剛性を持たせることができ、それぞれのピエゾ素子は、第１と第２の軸部材に好適な当接圧力で当接させることができるから、第１レンズ保持部はスムーズに第１と第２の軸部材を上下することができる。
【００１７】
そして、前記第１レンズ保持部の前記レンズ保持部本体は、前記第１のガイド軸部材と当接する第１ローラ部材と、前記第２のガイド軸部材と当接する第２ローラ部材とを光軸を中心に略対称的に配置することにより、第１レンズ保持部はよりスムーズに第１と第２の軸部材を上下することができる。
【００１８】
また、前記第２レンズ保持部の被写体側に設けられた第１の被係止部と、前記第２レンズ保持部の結像側に設けられた第２の被係止部と、前記第１の被係止部又は前記第２の被係止部と選択的に係止可能な係止部と、を更に含み、
前記カメラモジュールは、更に前記第１レンズ保持部に設けられた係止解除部を含み、前記第１レンズ保持部の移動に伴い、前記係止解除部が前記第２レンズ保持部の前記第１の被係止部又は前記第２の被係止部の前記係止部への係止を選択的に解除し、さらに、
前記第２レンズ保持部に設けられた被係合部と、前記第１レンズ保持部に設けられた前記第２レンズ保持部の被係合部と係合可能な係合部と、を更に含み、前記第２レンズ保持部の前記第１の被係止部が前記係止部に係止している際、前記第１レンズ保持部の被写体側への移動により、前記係止解除部が前記第１の被係止部と前記係止部との係止を解除すると共に、前記第１レンズ保持部の前記係合部と前記第２レンズ保持部の被係合部とが係合することにより前記第１レンズ保持部と前記第２レンズ保持部とが一体的に被写体側へ移動し、前記第２レンズ保持部の第２の被係止部と前記係止部との係止が行われるように構成することにより、
第２レンズ保持部は、第１レンズ保持部の移動に伴って第１の係止部と第２の係止部で係止されるから、この第２レンズ保持部に保持されたレンズを焦点距離変化用のレンズとし、第１レンズ保持部に保持されたレンズを合焦用のレンズとすることで、簡単な機構で２つの焦点距離を有するカメラモジュールを構成することができる。
【００１９】
さらに、少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に、前記第１軸部材、前記第２軸部材、前記第１のガイド軸部材、及び、前記第２のガイド軸部材を共に位置決め固定する第３レンズ保持部を更に含み、前記係止部を前記第３レンズ保持部に配置したことにより、第１、第２軸部材、第１、第２のガイド軸部材は強固に固定され、よりスムーズに第１レンズ保持部材、第２レンズ保持部材を上下動させることができる。
【００２０】
そして、上記課題を解決するため本発明における携帯端末は、
少なくとも１以上の光学レンズを保持すると共に光軸方向に移動可能な第１レンズ保持部と、
光軸を中心に略対称的且つ平行に配置した第１軸部材および第２軸部材と、
端部に前記第１軸部材と当接する作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に配置した第１のピエゾ素子と、
端部に前記第２軸部材と当接する作動部を有すると共に、前記第１レンズ保持部に前記第１のピエゾ素子に対し光軸を中心に略対称的に配置した第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、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筐体と、を含み、
前記筐体の厚さ寸法を略前記カメラモジュールの高さに規制することが好適な実施形態である。
【発明の効果】
【００２１】
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携帯端末を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は実施形態のカメラモジュールの斜視図で、（Ａ）は焦点距離変化用レンズが望遠（テレ）側にある状態を、（Ｂ）は同じく焦点距離変化用レンズが広角（ワイド）側に有る状態を示している。図２は、図１における被写体側となる第１のレンズ群を保持する第３レンズ保持部と第２のレンズ群を保持する第２レンズ保持部を取り除き、第３のレンズ群を保持する第１レンズ保持部と、該第１レンズ保持部を上下させるための軸部材とガイド軸部材、及び第２レンズ保持部を移動させる機構の一部を示した斜視図、図３は第１のレンズ保持部の平面図、図４は第１のレンズ保持部に於けるピエゾ素子の保持部をカメラモジュールの外側から見た図（Ａ）と、レンズ側から見た図（Ｂ）、図５は実施形態のカメラモジュールにおける焦点距離を変化させるレンズ群の移動と固定のための機構を示した斜視図、図６は実施形態のカメラモジュールにおける焦点距離を変化させるメカニズムとオートフォーカス時のレンズ移動状態を説明するための図、図７は実施形態のカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズが広角（ワイド）側にある状態（Ａ）と望遠（テレ）側に有る状態（Ｂ）、及び望遠（テレ）側と広角（ワイド）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（Ｃ）、図８は実施形態になるカメラモジュールに用いるピエゾ素子の斜視図（Ａ）と、動作原理を説明するための図（Ｂ）、（Ｃ）、図９は第１のレンズ保持部における変形例の平面図、図１０は焦点距離変化用レンズ保持部を移動させる他の実施例を示した断面図、図１１は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。
【００２４】
図１は実施形態のカメラモジュール１の斜視図で、（Ａ）は焦点距離変化用レンズが望遠（テレ）側にある状態を、（Ｂ）は同じく焦点距離変化用レンズが広角（ワイド）側に有る状態を示しており、図２は、図１における被写体側となる第１のレンズ群２を保持する第３レンズ保持部２０と第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１を取り除き、第３のレンズ群４を保持する第１レンズ保持部２２と、該第１レンズ保持部２２を上下させるための軸部材２３とガイド軸部材２４、及び第２レンズ保持部２１を移動させる機構の一部を示した斜視図である。この実施形態におけるカメラモジュール１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として説明するが、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。
【００２５】
図１に示した実施形態のカメラモジュール１は、図７に示して後記するように、被写体側となる第１のレンズ群２、その撮像素子５側に配された第２のレンズ群３、さらに図２に示したように、撮像素子５側に配された第３のレンズ群４（図１には図示せず）を有し、それぞれのレンズ群は、第１のレンズ群２を保持する第３レンズ保持部２０、第２のレンズ群３を保持する円筒状の第２レンズ保持部２１、図３、図４で詳細に後述する第３のレンズ群４を保持する第１レンズ保持部２２に保持される。
【００２６】
そして、第３レンズ保持部２０と、図示していないＣＣＤなどの撮像素子５を保持する基台２６とにおける略隅部には、第２レンズ保持部２１に設けられた支持腕２１１を挿通させてガイドすると共に、略長方形の板状外形を有し、光軸に対し略直行する方向であって第１レンズ保持部２２に配され、図８で詳細を説明するピエゾ素子１０における作動部であるスペーサ１５を当接させて、これら第２レンズ保持部２１と第１レンズ保持部２２を上下に移動させるため、光軸を中心に略対称的かつ平行に配置した軸部材２３、及びガイド軸部材２４が設けられている。
【００２７】
また、第３レンズ保持部２０からは、第２レンズ保持部２１が保持した第２レンズ群３を広角側と望遠側に位置固定するため、図５に示して後記するように、係止部たるラッチ用アーム２５が垂下され、第２レンズ保持部２１の外周における上下には、このラッチ用アーム２５をラッチさせるための被係止部たる溝２１２、２１３が設けられている。さらに第１レンズ保持部２２には、第２レンズ保持部２１を焦点距離変化のために上下させる際、図２に示されているように、外周側に凸部が設けられ、第２レンズ保持部２１に対するラッチ用アーム２５のラッチを解除させる係止解除部と共に、第２レンズ保持部２１を移動させる係合部を有した第２レンズ保持部移動部材２２６、及び、第１レンズ保持部２２の上下動がスムーズに行われるよう、ローラ部材たるＶ型ローラ２２５が第１レンズ保持部２２の図上右側には上下２個所に、左側にはバランスを取るため１つだけ設けられている。なお、この第２レンズ保持部２１を焦点距離変化のために移動させる機構の詳細については、図５、図６に基づいて詳細に後述する。
【００２８】
図７は、実施形態のカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズが広角（ワイド）側にある状態（Ａ）と望遠（テレ）側に有る状態（Ｂ）、及び望遠（テレ）側と広角（ワイド）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（Ｃ）であり、前記した被写体側となる第１のレンズ群２、その撮像素子５側に配された焦点距離変化用の第２のレンズ群３、さらに撮像素子５側に配された焦点距離を変化させると共に焦点合わせ（合焦）のための第３のレンズ群４は、図７（Ａ）、（Ｂ）に示したように、それぞれ少なくとも１枚以上の光学レンズで構成され、位置が固定された第１のレンズ群２に対し、図７（Ａ）のように第２のレンズ群３、第３のレンズ群４がＣＣＤなどを用いた撮像素子５側に移動したときは望遠（テレ）となり、図７（Ｂ）のように第２のレンズ群３、第３のレンズ群４が第１のレンズ群２側に寄ったときは広角（ワイド）となる。
【００２９】
そして、この図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示したレンズ群位置に対応させ、各レンズ群の位置と合焦のための移動範囲を示した図７（Ｃ）に示したように、第３のレンズ群４は、合焦のために例えば図７（Ａ）の広角（ワイド）側の場合は図７（Ｃ）に６で示した範囲を、図７（Ｂ）の望遠（テレ）側の場合は図７（Ｃ）に７で示した範囲を移動してピント合わせ（合焦）をおこなう。
【００３０】
図１に示した実施形態のカメラモジュール１は、収容したレンズ群のこの移動を図８に示したようなピエゾ素子１０を用いて実現するものであり、この図８は、（Ａ）が実施形態になるカメラモジュールに用いるピエゾ素子の斜視図、（Ｂ）がピエゾ素子の構成、（Ｃ）が動作原理を説明するための図である。ここで用いられるピエゾ素子１０は、前記特許文献６乃至１１に詳細に述べられているように、図８（Ａ）における略長方形の板状外形に形成された圧電セラミック（ピエゾ素子）１１の長手方向と短手方向で形成される第１面１２に、図８（Ｂ）に示したように４つの電極１２１、１２２、及び１２３、１２４を、その反対側となる第２面１３の全面に一つの電極を設けてある。そして、第１面１２の電極１２１、１２２、１２３、１２４は、対角線方向に配置された電極１２１、１２２、及び１２３、１２４が、それぞれの電極の連結部分近傍に配置されたワイヤ１２５及び１２６によって電気的に接続され、第２面１３上の電極は接地されていることが好ましい。
【００３１】
また、短手方向の第３面１４には、比較的堅いセラミックの作動部であるスペーサ１５が例えば接合剤により、好ましくはその辺の中央付近に取り付けられて、相対的に移動させる物体１６に係合するようになっている。さらにこの圧電セラミック（ピエゾ素子）１１は、図８（Ｂ）に示したように、周囲に固定された一対の支持体１７１、１７２と、バネ付きの支持体１７３、１７４、１７５により、変形可能に支持される。
【００３２】
このように構成された圧電セラミック（ピエゾ素子）１１における、電極１２１、１２４に正の電圧を、電極１２２、１２３に負の電圧を印加すると、圧電セラミック（ピエゾ素子）１１は、図８（Ｃ）に誇張して示したように図上左側が右側より長くなり、バネ付きの支持体１７３、１７４、１７５で支持されていることで変形が可能なため、スペーサ１５が係合している物体１６の右方向に移動する。そして、電圧が印加されなくなると圧電セラミック（ピエゾ素子）１１は元に戻るが、このとき、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極に印加すると、圧電セラミック（ピエゾ素子）１１におけるスペーサ１５と物体１６の摩擦により、パルスの立ち下がり時にスペーサ１５と物体１６が係合したままスペーサ１５が出発位置に戻り、そのため、パルスの立ち上がり時の変位分、スペーサ１５と物体１６が相対的に移動する。なお、上記電圧を逆に掛けると、この圧電セラミック（ピエゾ素子）１１は逆の方に変形し、従って、スペーサ１５と物体１６とは相対的に逆の方向に移動する。
【００３３】
このように圧電セラミック（ピエゾ素子）１１は、連続的に図８（Ｃ）に示したような変形が生じるような信号電圧を与えることで、スペーサ１５と物体１６との間の摩擦によって物体１６との相対的な位置を変位させていくため、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。
【００３４】
図３は、第３のレンズ群４を保持した第１レンズ保持部２２における平面図、図４は、第１のレンズ保持部に於けるピエゾ素子の保持部をカメラモジュールの外側から見た図（Ａ）と、レンズ側から見た図（Ｂ）である。第３のレンズ群４を保持した第１レンズ保持部２２は、第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１を上下させるため、図２に示したように、後記する図５に示したラッチ機構を構成する係止解除部と係合部を有する第２レンズ保持部移動部材２２６が光軸に対して対称に２つ設けられ、さらに図３の平面図に示したように、中心には前記した第３のレンズ群４が保持されている。また第１レンズ保持部２２は、この第３のレンズ群４を配した中心部分２２１に光軸を中心に略対称的に形成されているスリット２２３を介して相対し、薄肉部２２４で接続されて、光軸に対し略直行する方向としたピエゾ素子１０の保持部２２２が設けられて３部分に分割され、さらにレンズ群４の中心光軸に対して回転対称の位置に、図４に示したように、この第１レンズ保持部２２を回転止めしながら上下させるローラ部材たるＶ型ローラ２２５が、それぞれ上下２個所に配されている。なお、前記したように、光軸をはさんで逆側のピエゾ素子１０の保持部は２２は、バランスを取るためこのＶ型ローラ２２５が１つだけとなっている。
【００３５】
この第１レンズ保持部２２におけるピエゾ素子１０の保持部２２２は、図４に示したように図上左側が開かれてピエゾ素子１０における要所を保持するための保持部２２８が設けられ、内部にピエゾ素子１０を入れて保持するための空間が設けられていると共に、その内部でピエゾ素子１０が前記図８（Ｃ）に示したような変形が可能なように、前記図８（Ｂ）に１７１、１７２で示した支持体や１７３、１７４で示したバネ付きの支持体（１７５のバネ付き支持体にはコイルバネ２２７が対応）に相当する部材が設けられている。
【００３６】
また、この図４（Ｂ）に示したように、この保持部２２８における図上右側には、前記したようにこの保持部２２８がスムーズに上下できるよう、上下２個所にガイド軸部材２４にＶ型部が当接するローラ部材たるＶ型ローラ２２５が設けられている。
【００３７】
一方、このピエゾ素子１０の保持部２２２と第２のレンズ群３を配した中心部分２２１との間には、保持部２２２に配したピエゾ素子１０におけるスペーサ１５を軸部材２３に所定の押圧力で押しつけるため、Ｖ型ローラ２２５が設けられた位置と対応する位置にコイルバネ２２７が配されて、ピエゾ素子１０の保持部２２２と第２のレンズ群３を配した中心部分２２１を互いに離間させる方向の力を加えている。
【００３８】
このコイルバネ２２７は、例えば、第３のレンズ群４を配した中心部分２２１側にはコイルバネ２２７を受ける孔を、スリット２２３を介して相対したピエゾ素子１０の保持部２２２側には、この保持部２２２の外壁まで通じて内部に雌ねじを切った孔を設け、この孔を通して中心部分２２１側の孔にコイルバネ２２７を挿入した後、雄ネジを挿入して穴をふさぐと共にコイルバネ２２７の圧接力を調節できるようにして設けたり、第３のレンズ群４を配した中心部分２２１とピエゾ素子１０の保持部２２２側を別々に作成し、コイルバネ２２７を挿入する孔を両者に設けてコイルバネ２２７を挿入した後、薄肉部２２４近辺で互いを螺合、溶接などで接続するようにしたりして設ける。また、薄肉部２２４をバネ部材で構成し、そのバネ性を利用して第２のレンズ群３を配した中心部分２２１からピエゾ素子１０の保持部２２２を開き、これらに設けた孔にコイルバネ２２７を装填するようにしても良い。
【００３９】
このように第１レンズ保持部２２に、スリット２２３、コイルバネ２２７を設けることにより、スリット２２３によって保持した第３のレンズ群４の円周方向には自由度を、光軸方向には剛性を持たせることができ、さらにコイルバネ２２７によって保持部２２２に配したピエゾ素子１０におけるスペーサ１５を、軸部材２３に所定の押圧力で押しつけることができる。そしてその押圧力によって軸部材２３に対し、光軸を中心に回転する力を加えられた第１レンズ保持部２２は、ガイド軸部材２４に当接しているＶ型ローラ２２５によって回転が止められ、ピエゾ素子１０に前記図８（Ｃ）に示したような変形が連続的に生じる信号電圧を与えることで、スペーサ１５と軸部材２３との間の摩擦力によって、この第１レンズ保持部２２が上下に移動することができる。
【００４０】
一方、第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１は、図１に示したように、軸部材２３方向に延びてこの軸部材２３を挿通した支持腕２１１によって支持され、第１レンズ保持部２２の上下に伴って、図１（Ａ）の望遠（テレ）側と図１（Ｂ）の広角（ワイド）側の位置に図５、図６に示したラッチメカニズムでラッチされる。
【００４１】
図５はこのラッチメカニズムを構成する部品を模式的に示したもので、図６は、この模式的に示したラッチメカニズムにより第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１が、第３のレンズ群４を保持する第１レンズ保持部２２の動きによってどのように移動し、どのように固定されるかを示した模式図である。図中２１は、図１に２１で示した第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１の一部で、その第２レンズ保持部２１の上下に設けられた被係止部たる溝２１２、２１３は、図１に２５で示したラッチ用アームに設けられた係止部たるラッチ部２５１がラッチするためのラッチ用溝、２１４は前記図１、図２、図３に２２６で示した第２レンズ保持部移動部材における第１の係合部２２６ｆが係合し、第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部２１を図上、下側に移動させるための被係合部、２５１で示したラッチ用アーム２５に於けるレンズ保持部２１側に山型に屈曲した部位は係止部たるラッチ部であり、２５２はラッチ用アーム２５におけるラッチ部２５１のラッチを解除するためのラッチ解除用部位、２２６ｂ、２２６ｃ、２２６ｄはこのラッチ用アーム２５におけるラッチ解除用部位２５２が乗り上げ、ラッチ部２５１のラッチを解除するための係止解除部たる傾斜部（２２６ｂ、２２６ｄ）と頂部（２２６ｃ）であり、２２６ａ、２２６ｅはラッチが行われる平坦部、２２６ｆは前記したように第１の係合部、２２６ｇは被係合部２１４と係合する第２の係合部である。
【００４２】
図６において（Ａ）は、前記図７（Ａ）に示した第２のレンズ群３と第３のレンズ群４が第１のレンズ群２から離れた広角の状態であり、図６（Ｈ）は第２のレンズ群３と第３のレンズ群４が第１のレンズ群２に近寄っている前記図７（Ｂ）に示した望遠の状態で、図６（Ｂ）から（Ｇ）はその中間の状態である。また同様に図６（Ｐ）は、第２のレンズ群３と第３のレンズ群４が第１のレンズ群２から離れた広角の状態であり、この間の図６（Ｋ）から（Ｎ）はその中間の状態である。また、図６（Ａ）に６で示したのは、前記図７（Ｃ）に６で示した広角側に於ける第３のレンズ群４が焦点合わせのために動く範囲であり、同じく図６（Ｈ）の７は、望遠側に於ける第３のレンズ群４が焦点合わせのために動く範囲である。
【００４３】
図６（Ａ）の第２のレンズ群３と第３のレンズ群４が第１のレンズ群２から離れた広角の状態では、図１（Ｂ）にも示したように、第３レンズ保持部２０から垂下されたラッチ用アーム２５におけるラッチ部２５１が第２レンズ保持部２１におけるラッチ用溝２１２をラッチしてこれを広角位置で固定し、第１レンズ保持部２２に設けられた第２レンズ保持部移動部材２２６は、第１の係合部２２６ｆと第２の係合部２２６ｇとの間に第２レンズ保持部２１における被係合部２１４が設けられているから、第１レンズ保持部２２が焦点合わせ（合焦）のために前記ピエゾ素子１０によって駆動されて符号６で示した範囲を移動しても、この被係合部２１４と接触することなく移動することができる。
【００４４】
この状態から前記図７（Ｂ）に示した望遠の状態へ移行するときは、図６（Ｂ）に示したように、第１レンズ保持部２２が前記ピエゾ素子１０によって図上上方に駆動され、第２レンズ保持部移動部材２２６が上昇して、その傾斜部２２６ｄがラッチ用アーム２５におけるラッチ解除用部位２５２を押し上げる。そして図６（Ｃ）に示したように、ラッチ解除用部位２５２が第２レンズ保持部移動部材２２６における頂部２２６ｃに達すると、第２レンズ保持部２１におけるラッチ用溝２１２のラッチ部２５１によるラッチが外れ、更に上昇して図６（Ｄ）の状態になり、ラッチ解除用部位２５２が第２レンズ保持部移動部材２２６における頂部２２６ｃに乗り上げると、ラッチ部２５１は第２レンズ保持部２１と接触しなくなると同時に、被係合部２１４と第２の係合部２２６ｇが接触し、第２レンズ保持部２１を押し上げる。
【００４５】
そして図６（Ｅ）、図６（Ｆ）、図６（Ｇ）のように第２レンズ保持部２１が押し上げられ、図６（Ｈ）の状態に達すると、今度はラッチ用アーム２５におけるラッチ部２５１が第２レンズ保持部２１におけるラッチ用溝２１３をラッチし、これを望遠位置で固定する。そのため、前記図６（Ａ）の場合と同様、第１レンズ保持部２２に設けられた第２レンズ保持部移動部材２２６は、第１の係合部２２６ｆと第２の係合部２２６ｇとの間に第２レンズ保持部２１における被係合部２１４が設けられているから、第１レンズ保持部２２が焦点合わせ（合焦）のために前記ピエゾ素子１０によって駆動されて符号７で示した範囲を移動しても、この被係合部２１４と接触することなく移動することができる。
【００４６】
この状態から、前記図６（Ａ）に示した状態に戻るには、図６（Ｋ）に示したように、第１レンズ保持部２２が前記ピエゾ素子１０によって図上、下方に駆動され、第２レンズ保持部移動部材２２６が下降して、その傾斜部２２６ｂがラッチ用アーム２５におけるラッチ解除用部位２５２を押し上げる。そして図６（Ｌ）に示したように、ラッチ解除用部位２５２が第２レンズ保持部移動部材２２６における頂部２２６ｃに達すると、第２レンズ保持部２１におけるラッチ用溝２１３のラッチ部２５１によるラッチが外れ、更に下降して図６（Ｍ）の状態になり、ラッチ解除用部位２５２が第２レンズ保持部移動部材２２６における頂部２２６ｃに乗り上げると、ラッチ部２５１は第２レンズ保持部２１と接触しなくなると同時に、被係合部２１４と第１の係合部２２６ｆが接触し、第２レンズ保持部２１を押し下げる。
【００４７】
そして図６（Ｎ）のように第２レンズ保持部２１が押し下げられ、図６（Ｐ）の状態に達すると、今度はラッチ用アーム２５におけるラッチ部２５１が第２レンズ保持部２１におけるラッチ用溝２１２をラッチし、これを広角位置で固定して、前記図６（Ａ）の状態に戻る。
【００４８】
このように構成した実施形態のカメラモジュール１は、図示していない制御回路によってピエゾ素子１０に駆動信号からなる駆動電流を印加するすることで、前記したようにスペーサ１５が振動して往復運動が励起され、このピエゾ素子１０を保持した第１レンズ保持部２２が、図１における上方または下方に移動する。そのため、例えば図１（Ａ）のように第２レンズ保持部２１が望遠の位置（図６においては（Ｈ）の状態）にあり、図示していない制御回路によってカメラモジュール１の合焦を行う場合は、第１レンズ保持部２２を図７（Ｃ）における７で示した範囲を移動させることで、図７（Ｂ）における５で示した撮像素子へのピントを合わせることができる。
【００４９】
そしてこの状態からカメラモジュール１を、図１（Ｂ）に示した広角側（図６における（Ｐ）または（Ａ）の状態）にする場合は、図示していない制御回路によってピエゾ素子１０に、第１レンズ保持部２２を下方に移動させる駆動電流を印加させる。するとこの第１レンズ保持部２２が下降し、それに伴って図５に示したラッチ用アーム２５のラッチ解除用部位２５２が第２レンズ保持部移動部材２２６の傾斜部２２６ｂに乗り上げ、ラッチ部２５１が第２レンズ保持部２１に設けられたラッチ用溝２１３から外れる。
【００５０】
そして、そのまま第１レンズ保持部２２を下方に移動させると、ラッチ用アーム２５におけるラッチ部２５１がラッチ用溝２１２にかかって第２レンズ保持部２１が図１（Ｂ）の状態で固定され、第１レンズ保持部２２を、図７（Ｃ）における６で示した範囲を移動させることで、図７（Ａ）における５で示した撮像素子へのピントを合わせることができる。従って、第１レンズ保持部２２が合焦のために移動する図７（Ｃ）に６、７で示した移動範囲は、図５における第２レンズ保持部移動部材２２６の第１の係合部２２６ｆと第２の係合部２２６ｇとが、被係合部２１４と接触せずに動ける範囲となる。なお、広角側から望遠側に移動させるときは、前記図６に基づいて説明したとおりなので省略する。
【００５１】
このようにカメラモジュール１を構成することにより、ピエゾ素子１０に信号電流を印加するだけでオートフォーカス（ＡＦ）や焦点距離の変化を行うことができ、しかもピエゾ素子１０は、前記したように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で小型・軽量であるなどの利点を有するから、小型で軽量、焦点距離変化やピント合わせを短時間で行えるカメラモジュールを提供することができる。
【００５２】
なお、第３のレンズ群４を保持する図３に示した第１レンズ保持部２２の形態や、図５に示したラッチメカニズムの構成は、図示のものだけに限らず、例えば第１レンズ保持部２２は図９に示したような形態や、ラッチ用アーム２５も図１に示したように第１のレンズ群２を保持する第３レンズ保持部２０から垂下したものでなく、図１０に示したように基台２６から立ち上がるようにしたアーム２７のような形態のものでもよい。図９に示した第１レンズ保持部は、前記図３に示した第１レンズ保持部２２に用いているのと同じ構成要素には、同一番号を付してある。
【００５３】
まず、図９に示した第１レンズ保持部は、図３に示した第１レンズ保持部２２における軸部材２３にピエゾ素子１０を当接させ、ガイド軸部材２４にＶ型ローラ２２５を当接させる点は同じである。しかし、ピエゾ素子１０を軸部材２３に押圧させるのに、図３の実施形態ではスリット２２３によって第３のレンズ群４を配した中心部分２２１とピエゾ素子１０の保持部２２２をわけ、その間にコイルバネ２２７を入れることで行っていたが、この図９の実施形態では、Ｖ型ローラ２２５の軸保持用部材１８を屈曲させて付勢部材１９を設けたもので、このようにすることにより、コイルバネ２２７を第３のレンズ群４を配した中心部分２２１とピエゾ素子１０の保持部２２２との間に入れる必要がないから、それだけ組立が容易になる。この場合の動作や効果は前記図３に示した実施形態と同様である。
【００５４】
また、図１０に示したラッチ機構は、図１に示したラッチ用アーム２５を第１のレンズ群２を保持する第３レンズ保持部２０から垂下したものでなく、基台２６から立ち上がったアーム２７としたもので、他の動作は、前記図５、図６で説明したものと同じであるので、説明は割愛する。
【００５５】
図１１は、以上説明してきたカメラモジュール１を組み込んだ携帯端末の一例である。この図１１に示した携帯端末は、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１１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。
【００５６】
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。
【００５７】
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携帯端末を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
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、各種の小型携帯端末におけるカメラモジュールとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態のカメラモジュールの斜視図で、（Ａ）は焦点距離変化用レンズが望遠（テレ）側にある状態を、（Ｂ）は同じく焦点距離変化用レンズが広角（ワイド）側に有る状態を示している。
【図２】図１における被写体側となる第１のレンズ群を保持する第３レンズ保持部と第２のレンズ群を保持する第２レンズ保持部を取り除き、第３のレンズ群を保持する第１レンズ保持部と、該第１レンズ保持部を上下させるための軸部材とガイド軸部材、及び第２レンズ保持部を移動させる機構の一部を示した斜視図である。
【図３】第３のレンズ保持部の平面図である。
【図４】第３のレンズ保持部に於けるピエゾ素子の保持部をカメラモジュールの外側から見た図（Ａ）と、レンズ側から見た図（Ｂ）である。
【図５】実施形態のカメラモジュールにおける焦点距離を変化させるレンズ群の移動と固定のためのラッチ機構を示した斜視図である。
【図６】実施形態のカメラモジュールにおける焦点距離を変化させるメカニズムとオートフォーカス時のレンズ移動状態を説明するための図である。
【図７】実施形態のカメラモジュールにおける光学系を構成するレンズが広角（ワイド）側にある状態（Ａ）と望遠（テレ）側に有る状態（Ｂ）、及び望遠（テレ）側と広角（ワイド）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（Ｃ）である。
【図８】実施形態になるカメラモジュールに用いるピエゾ素子の斜視図（Ａ）と、ピエゾ素子の構成を説明するための図（Ｂ）と、動作原理を説明するための図（Ｃ）である。
【図９】第１のレンズ保持部における変形例の平面図である。
【図１０】焦点距離変化用レンズ保持部を移動させる他の実施例を示した断面図である。
【図１１】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】
【００６０】
１  カメラモジュール
２  第１のレンズ群
３  第２のレンズ群
４  第３のレンズ群
５  撮像素子
１０  ピエゾ素子
２０  第１のレンズ群２を保持する第３レンズ保持部
２１  第２のレンズ群３を保持する第２レンズ保持部
２１１  支持腕
２１２、２１３  ラッチ用溝
２２  第３のレンズ群４を保持する第１レンズ保持部
２２５  Ｖ型ローラ
２２６  第２レンズ保持部移動部材
２３  軸部材
２４  ガイド軸部材
２５  ラッチ用アーム
２６  基台
【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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【図１０】
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【図１１】
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