(57)【要約】【課題】オートフォーカス機能での動作ばらつきを小さくするレンズユニットを得る。【解決手段】被写体と撮像素子１０との間に配置されたレンズ群２を収める鏡筒３のレンズ群２の反対側にコイル１と磁石６及び鏡筒３の初期位置を設定するバネ１４が配置され、このコイル１に電力を供給することにより、磁界を形成し、このため、コイル１に流れる電流により、被写体の像をレンズ群２を介して撮像素子１０に結像するように、鏡筒３がシャフト９に沿って被写体側及び撮像素子側へ移動するようにし、このバネ１４を形状記憶合金により形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体と撮像素子との間に配置されたレンズ、このレンズを収容する鏡筒、及び上記被写体の像を上記レンズを介して上記撮像素子に結像するように、上記鏡筒を被写体側及び撮像素子側へ移動するオートフォーカス手段を備え、上記オートフォーカス手段は、形状記憶合金により形成されたバネを用いて上記鏡筒の初期位置を設定することを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
上記オートフォーカス手段を収容する筐体を備え、上記筐体には、上記バネに紫外線が照射されるようにＵＶ照射用窓が設けられていることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
上記ＵＶ照射用窓を遮光する遮光手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のレンズユニット。
【請求項４】
被写体と撮像素子との間に配置されたレンズと、このレンズを収容する鏡筒と、形状記憶合金により形成されたバネを有し、上記被写体の像を上記レンズを介して上記撮像素子に結像するように上記鏡筒を被写体側及び撮像素子側へ移動するオートフォーカス手段とを組み立てる第一の工程、上記バネに紫外線を照射する第二の工程を含むことを特徴とするレンズユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、携帯電話用カメラモジュールのレンズユニット及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、前方レンズ及び後方レンズの位置を、各コイルとバネとコイルに流す電流で決める。バネで位置決めする構造では、小型化、軽量化の要求に対し、各部品を小さくすると同時に磁気回路を形成する磁石とコイルの隙間を狭くして小型化する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３８９９２号公報（第３〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このレンズユニットの小型化のため、組立て作業は、細かい作業となり、部品同士の接触機会が増える。一方、バネは、要求に応じて、より弱い弾性を実現するため、強度が弱くなり、組立て時における部品同士の接触のため、変形が起こりやすい。この変形や、この変形が引き起こす組立て後のバネと他部品との接触により、オートフォーカス動作の個体間のばらつきが大きくなるという問題がある。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、オートフォーカス機能での動作ばらつきを小さくするレンズユニット及びその製造方法を得ることを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係わるレンズユニットにおいては、被写体と撮像素子との間に配置されたレンズ、このレンズを収容する鏡筒、及び被写体の像をレンズを介して撮像素子に結像するように、鏡筒を被写体側及び撮像素子側へ移動するオートフォーカス手段を備え、オートフォーカス手段は、形状記憶合金により形成されたバネを用いて鏡筒の初期位置を設定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、以上説明したように、被写体と撮像素子との間に配置されたレンズ、このレンズを収容する鏡筒、及び被写体の像をレンズを介して撮像素子に結像するように、鏡筒を被写体側及び撮像素子側へ移動するオートフォーカス手段を備え、オートフォーカス手段は、形状記憶合金により形成されたバネを用いて鏡筒の初期位置を設定するので、バネの形状が安定するため、オートフォーカス動作のばらつきが小さくなると共に、バネの形状を小型にでき、レンズユニットを小型に形成することができる
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットを示す構成図であり、図１（ａ）は、上面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の一方向の断面図、図１（ｃ）は、図１（ｂ）と直交方向の図１（ａ）の断面図である。
図１において、レンズ群２を収める鏡筒３は、張り出し４を持つ。鏡筒３は、レンズ群２の反対側にコイル１が組み付けられている。コイル１の三方向をヨーク５で囲むように配置しており、その内、二方向で、コイル１との間に２個の磁石６が接着されている。
コイル１上面には形状記憶合金からなるバネ１４が２個固定されており、このバネ１４は、Ｕ型に形成されている。バネ１４の一端は、コイル１と電気的に接続され、他の一端は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）１５に半田１６で電気的に接続されている。
カバー８とフタ７からなる筐体により、これら部品を覆っており、このカバー８とフタ７には、シャフト９が差し込まれ、ヨーク５の位置を決めている。フタ７とカバー８は、接着剤１２で固定されている。フタ７には、バネ１４に紫外線を照射するための窓２３（ＵＶ照射用窓）が設けられ、その窓２３の上には遮光テープ２２（遮光手段）が貼り付けてある。ＰＷＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｗｉｒｉｎｇ  Ｂｏａｒｄ）１１には、撮像素子１０、カバー８、ＦＰＣ１５が実装、取り付けられており、シャフト９に沿って鏡筒３が移動し、レンズ群２を通った光線は、撮像素子１０で結像する。
コイル１、ヨーク５、磁石６、シャフト９、バネ１４により、鏡筒３を被写体側及び撮像素子側に移動するオートフォーカス機構（オートフォーカス手段）が構成されている。
【０００９】
図２は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカス動作のためのパルス電流と鏡筒移動量の関係を示す図である。
図３は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカスの動作を示すフローチャートである。
【００１０】
図４は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作原理を示す説明図である。
図４において、１、３、５、６、９、１４、１５は図１におけるものと同一のものである。図４では、ｄｕｔｙが０パーセント以外のときの、磁界３１と電流３２とコイルにかかる力３３が示されている。
図５は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作原理を示す別の説明図である。
図５において、１、５、６、９、１４、１５、３１〜３３は図４におけるものと同一のものである。図５は、コイルに電流が流れて、コイルと鏡筒が移動した状態を示している。
【００１１】
図６は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカス動作での鏡筒の移動距離と被写体距離の関係を示す図である。
図６において、縦軸は鏡筒移動距離、横軸は被写体距離である。
図７は、被写体距離を示す説明図である。
図７において、被写体１３とカメラモジュールとの距離である被写体距離が示されている。
【００１２】
図８は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示す説明図である。
図８において、１、３、４、５、１０、１４は図１におけるものと同一のものである。図８は、ｄｕｔｙ  ０パーセントの状態を示している。
図９は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示す別の説明図である。
図９において、１、３、４、５、１０、１４は図１におけるものと同一のものである。図９は、コイル１に電流を供給し、鏡筒３が撮像素子１０から離れる方向へ移動している状態を示している。
図１０は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示すさらに別の説明図である。
図１０において、１、３、４、５、６、１０、１４は図１におけるものと同一のものである。図１０は、鏡筒３の張り出し４が磁石６の底部と接触し、鏡筒３の移動が止まった状態を示している。
【００１３】
図１１は、レンズユニットのバネの変形を示す説明図である。
図１１において、１、３、６は図１におけるものと同一のものである。図１１では、コイルの下側に取り付けられたバネ２７に変形１７が発生し、このため、接触１９、２０が発生している。
図１２は、レンズユニットのバネの変形を示す別の説明図である。
図１２において、１、３は図１におけるものと同一のものである。図１２では、コイル１の下側に取り付けられたバネ２７に変形１８が発生している。
図１３は、バネに変形が発生した場合のオートフォーカス動作での鏡筒の移動距離と被写体距離の関係を示す図である。
図１３において、縦軸は鏡筒移動距離、横軸は被写体距離である。変形により、標準的なグラフからずれたグラフになっている。１９、２０は図１１におけるものと、１８は図１２におけるものとそれぞれ同一のものである。
【００１４】
図１４は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットのバネの形状復帰を示す説明図である。
図１４において、１、６、１４は図１におけるものと同一のものである。図１４（ａ）のように、レンズユニットを組み立て（第一の工程）後に、バネ１４の変形２４により発生した接触２６を持つレンズユニットのバネ１４に、図１４（ｂ）のように、窓２３を介して紫外線照射装置２１から紫外線を照射し（第二の工程）、図１４（ｃ）のように、バネ１４の接触２６を無くすようにバネ１４を形状復帰させ、その後、窓２３上に遮光テープ２２を貼る。
図１５は、この発明の実施の形態１によるレンズユニットのバネの形状復帰を示す別の説明図である。
図１５において、１４、２１、２２、２３は図１４におけるものと同一のものである。バネ１４には、変形２５が発生している。図１５（ａ）のように、レンズユニットを組み立て（第一の工程）後に、バネ１４の変形２５を持つレンズユニットのバネ１４に、図１５（ｂ）のように、窓２３を介して紫外線照射装置２１から紫外線を照射し（第二の工程）、図１５（ｃ）のように、バネ１４の変形２５を無くすようにバネ１４を形状復帰させ、その後、窓２３上に遮光テープ２２を貼る。
【００１５】
次に、動作について説明する。
まず、オートフォーカス動作の制御について説明する。
図２（ａ）のように、オートフォーカス動作を制御するための電力を入力すると、この電力に応じて、図２（ｂ）のように鏡筒が移動する。図２（ａ）の例では振幅２００ｍＡのパルスを入力して、オートフォーカス動作を駆動し、パルス幅＝ｄｕｔｙで位置制御をする。そうすると、図２（ｂ）のように、ｄｕｔｙ  ４０パーセントでオートフォーカス動作が開始し、７０パーセントで鏡筒移動量が最大となる。
【００１６】
次に、オートフォーカス動作について、図３のフローチャートにより説明する。
ステップＳ１で、消費電力を抑制するため、初期位置では、ｄｕｔｙを０パーセントにする。初期位置とはカメラをオンしているが、撮影をしていない状態での鏡筒３の位置を示す。次に、ステップＳ２で、撮影をするため、目標の被写体へカメラを向け、オートフォーカス機構を動作させ、鏡筒３をピント位置へ移動させる。この時のｄｕｔｙをＸパーセントとするが、Ｘは被写体距離により差が有る。被写体距離により鏡筒３の初期位置からの移動距離が決まり、鏡筒３の初期位置からの移動距離とｄｕｔｙに相関がある。
次に、ステップＳ３の撮影では、ピントが合った状態に適したｄｕｔｙが、Ｘｐパーセントとなる。ステップＳ４で、撮影完了後、鏡筒３は、初期位置に戻り、ｄｕｔｙは０パーセントになる。
【００１７】
図１は、ｄｕｔｙが０パーセントの状態を示している。図１では、鏡筒３は、最下部に位置し、撮像素子１０に一番近くなっている。カメラが撮影動作をしていない時、或いはオートフォーカスが動作していない時の状態である。バネ１４は、最大に広がった状態で、コイル１を下方向へ押し付けている。
【００１８】
この図１の状態に対し、図４、図５は、ｄｕｔｙが０パーセント以外の時の状態を示し、その状態における磁界、電流、電磁力を示している。磁石６とヨーク５とシャフト９の磁気回路から、シャフト９から磁石６へ磁界３１が形成される。ＦＰＣ１５、バネ１４と経由してコイル１へと流れる電流３２は、磁界３１を切るように流れるため、コイル１には電磁力３３がはたらき、コイル１が取り付けられている鏡筒３は、撮像素子１０から離れる方向へ移動する。
図５は、コイル１に電流３２が流れ、コイル１、鏡筒３が移動した状態を示している。コイル１に流れる電流３２は、図２で示すｄｕｔｙで制御する。
【００１９】
次に、被写体距離について説明する。
図６は、鏡筒の移動距離と、被写体及びカメラの距離である被写体距離との関係を示し、この図６に示すように、被写体距離が小さいほど、鏡筒移動距離が大きくなり、コイル１に流れる電流が大きい。被写体距離とは、図７に示すように、カメラモジュールと被写体間の距離を指す。
図８は、図１と同じく、ｄｕｔｙ  ０パーセントの状態を示す。鏡筒３のコイル１取り付け部の下側底がヨーク５と接触している。鏡筒３は、撮像素子１０と最も近づいており、バネ１４は最大に広がった状態となり、コイル１をヨーク５に押し付ける方向に力を加えている。この図８では、バネ１４は下方向に力を加えているが、カメラは、被写体を下方向や横方向に捉えることも想定されており、バネ１４が無ければ、ｄｕｔｙ  ０パーセントの位置を維持できない。
これに対し、図９では、コイル１に電流を供給し、鏡筒３が撮像素子１０から離れる方向へ移動している状態を示し、ここでは、バネ１４は、広がりが狭くなっている。
さらに、図１０では、鏡筒３の張り出し４が磁石６の底部と接触し、鏡筒３の移動が止まった状態を示す。バネ１４の広がりは最小となっている。
【００２０】
次に、本発明のバネの形状復帰について詳細に説明する。
従来では、図１１、図１２のように、バネ２７は、コイル１の下側に取り付けられている。カメラモジュールの小型化、軽量化を推し進めた結果、バネ２７は、厚さが非常に薄くなり、数十μｍになっている。このため、輸送時の振動、組み立て時の取り扱いなどにより、図１１に示すように、バネ２７の変形１７や、図１２で例示するバネ２７の変形１８などが発生し易い。このような、バネ２７の変形が無い場合、あるいは小さい場合は、オートフォーカス動作で問題は発生しない。
しかし、バネ２７の変形が大きい場合は、図１１に示すような磁石６との接触１９や、鏡筒３のコイル１取り付け部の下部側面との接触２０が発生する。
【００２１】
これらの影響は図１３に示すとおりである。図１３には、バネ２７の変形が無い場合、あるいは小さい場合の標準的なものと、バネ２７に接触１９及び接触２０が有る場合、あるいはバネ２７に変形１８が有る場合のオートフォーカス動作の標準からのずれを、ｄｕｔｙと鏡筒移動量で示している。
バネ２７に接触１９や接触２０がある場合のオートフォーカス動作は、移動開始時に鏡筒の移動が遅れた後、急に大きな移動が始まる傾向がある。また、バネ２７に変形１８がある場合は、移動開始時や移動完了時に移動が緩やかになる傾向がある。
これを、バネ２７の変形、接触が無い正常なオートフォーカスレンズユニットと比べて、異常なオートフォーカス動作と呼ぶ。異常なオートフォーカス動作の個体間のばらつきは大きく、個体で経時的に安定するかどうかが不明な場合、オートフォーカス位置を決定するロジックを共通化できず、結果として不良と判断せざるを得ない。
【００２２】
これに対応するため、本発明は、バネ１４を形状記憶合金で形成し、図１のように、コイル１の上側に固定し、バネ１４の上に窓２３を設ける。バネ１４を形状記憶合金で形成すると、輸送時に発生した変形や組み立て時の取り扱いにより発生した変形を、組み立て後に、例えば紫外線照射で加熱することにより、元の形状に復帰させ、オートフォーカス動作を正常に戻すことができる。
【００２３】
図１４は、この発明のバネ１４の形状復帰する例を工程順に示している。図１４（ａ）のようなバネ１４の変形２４により発生した接触２６をもつオートフォーカスレンズユニットは、図１３の接触１９、接触２０が発生したものと同じ傾向を持つ異常なオートフォーカス動作を示す。図１４（ｂ）のように、接触２６を持つオートフォーカスレンズユニットのバネ１４を紫外線照射機２１により紫外線照射する。
紫外線は、窓２３を通って、バネ１４に照射される。そうすると、図１４（ｃ）のように、バネ１４は、紫外線により、温度が上がり、その材料の特徴である形状記憶された形状に戻り、接触２６が無くなる。紫外線照射後、遮光テープ２２を窓２３の上に貼る。この遮光テープ２２の役割は、不要な外光を撮像素子１０に入射させないことである。
【００２４】
図１５も本発明のバネ１４の形状復帰する例を工程順に示している。すなわち、図１５は、変形２５を持つオートフォーカスレンズユニットの変形２５が無くなるプロセスを示している。
図１５（ａ）のようなバネ１４の変形２５を持つオートフォーカスレンズユニットは、図１３の変形１８が発生したものと同じ傾向を持つ異常なオートフォーカス動作を示す。図１５（ｂ）のように、変形２５を持つオートフォーカスレンズユニットを紫外線照射機２１で紫外線を照射する。紫外線は、窓２３を通ってバネ１４に照射される。
そうすると、図１５（ｃ）のように、バネ１４は紫外線により、温度が上がり、その材料の特徴である形状記憶された形状に戻り、変形２５が無くなる。紫外線照射後、遮光テープ２２を窓２３の上に貼る。
【００２５】
実施の形態１によれば、オートフォーカス付きレンズユニットにおいて、バネの形状が安定するため、オートフォーカス動作のばらつきが小さくなる。
また、オートフォーカス付きレンズユニットにおいて、バネの形状が安定し、バネの形状を小型にできるため、オートフォーカスレンズユニットを小型に形成することができる。
【００２６】
実施の形態２．
図１６は、この発明の実施の形態２によるレンズユニットを示す構成図である。
図１６において、１〜３、６、１４は図１におけるものと同一のものであるが、小型に形成されている。
【００２７】
半導体技術の進歩により、撮像素子の小型化が進められる。レンズ２や鏡筒３も小型化、軽量化される。このため、小さい駆動力でオートフォーカス動作が実現できるが、駆動力を決める要素のコイル１、磁石６の小型化、薄型化は、初期位置を決めるバネ１４のコイル１を押さえる力が大きいと実現しない。
このため、バネ１４を細く、薄くしてコイル１を押さえる力を小さくする必要があるが、これでは、輸送や組立て時での取扱いで、バネ１４は益々変形し易くなる。
これに対処するため、バネ１４を形状記憶合金で形成し、組立て後に加熱することにより、組立て後に、バネ１４の形状、バネ性を取り戻し、小さい駆動力に適応した小さいコイル１を押さえる力が得られるようになる。
【００２８】
実施の形態２によれば、レンズや鏡筒の小型化、軽量化に対応したバネを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施の形態１によるレンズユニットを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカス動作のためのパルス電流と鏡筒移動量の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカスの動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作原理を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作原理を示す別の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるレンズユニットのオートフォーカス動作での鏡筒の移動距離と被写体距離の関係を示す図である。
【図７】被写体距離を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示す説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示す別の説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１によるレンズユニットの動作を示すさらに別の説明図である。
【図１１】レンズユニットのバネの変形を示す説明図である。
【図１２】レンズユニットのバネの変形を示す別の説明図である。
【図１３】バネに変形が発生した場合のオートフォーカス動作での鏡筒の移動距離と被写体距離の関係を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１によるレンズユニットのバネの形状復帰を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態１によるレンズユニットのバネの形状復帰を示す別の説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態２によるレンズユニットを示す構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  コイル、２  レンズ群、３  鏡筒、４  張り出し、５  ヨーク、６  磁石、
７  フタ、８  カバー、９  シャフト、１０  撮像素子、１１  ＰＷＢ、
１２  接着剤、１３  被写体、１４  バネ、１５  ＦＰＣ、１６  半田、
１７  変形、１８  変形、１９  接触、２０  接触、
２１  紫外線照射装置、２２  遮光テープ、２３  窓、２４  変形、
２５  変形、２６  接触、２７  バネ。
【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】
2007219409.tif 000012
【図１１】
2007219409.tif 000013
【図１２】
2007219409.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007219409.tif 000017
【図１６】
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