JP2005195942A - レンズモジュール及び固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズユニットと固体撮像素子の光軸方向及び光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を簡単な構成で実現することができるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】 外周面部が球面形状に形成され、外周面部に凸部１０が形成されたレンズユニット３を、レンズユニットとの当接面が球面形状に形成されると共にスリットが形成されて光軸方向に弾性変形可能な支持部が形成されたカメラ筺体５とレンズユニットとの当接面が球面形状に形成されると共に凸部の形成位置に対応した位置に挿入孔１３が形成された締め込み部材によって回転自在に保持するレンズモジュールと、レンズモジュールで結像された被写体を撮像する固体撮像素子８を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明はレンズモジュール及び固体撮像装置に関する。詳しくは、光軸方向に位置調整が可能である支持部と締め込み部材でレンズユニットを回転自在に保持することによって偏芯調整も可能とし、レンズユニットの高精度な位置決めを可能にしようとしたレンズモジュール及び固体撮像装置に係るものである。

カメラモジュールの組み立てにおいて、適正な性能を得るためにはレンズユニットと固体撮像素子の相対位置精度の調整が重要であり、レンズユニットと固体撮像素子の光軸方向のズレである光軸ズレや光軸に対するレンズユニットの傾きのズレである偏芯ズレが発生した場合にはピンボケ、片ボケ等が発生する。
従って、適正な光学特性を維持するために、カメラモジュールの製造工程において、レンズユニットと固体撮像素子の光軸方向及び光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を行う必要がある。

ところで、図６は従来の固体撮像装置であるカメラモジュールの一例を示す模式図である。ここで示すカメラモジュール１０１は、レンズ１０２がレンズ鏡筒に挿入され固定されたポリカーボネート等の樹脂から成るレンズユニット１０３と、レンズユニットを取り付けるポリカーボネート等の樹脂から成るカメラ筺体１０５と、基板１０６に搭載された固体撮像素子１０７を備え、固体撮像素子の上方にレンズが配置される様に、レンズユニットとカメラ筺体がレンズユニットの外周部に形成されたネジ部１０８により螺合されている。

上記の様に構成されたカメラモジュールでは、レンズユニットをネジに沿って回転させてレンズユニットの位置調整を行うことによって、固体撮像装置とレンズユニットの光軸方向の調整を行うことができる。

また、図７は従来の固体撮像装置であるカメラモジュールの他の一例を示す模式図である。ここで示すカメラモジュール１０１は、レンズ１０２が取り付けられたポリカーボネート等の樹脂から成るレンズユニット１０３と、レンズユニットを取り付けるポリカーボネート等の樹脂から成るカメラ筺体１０５と、基板１０６に搭載された固体撮像素子１０７を備え、固体撮像素子の上方にレンズが配置される様に、レンズユニットとカメラ筺体が接着剤１０９により接着されている。

上記の様に構成されたカメラモジュールでは、レンズユニットをカメラ筺体に接着する際に固体撮像素子とレンズユニットとの光軸方向及び光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を行うことができる。

また、特許文献１には、固体撮像素子の傾きを調整することによって偏芯ズレの補正を行う技術が開示されている。

特開平１１−２３１２０１号公報

しかしながら、前者のカメラモジュール構造では、レンズユニットの外周部に形成されたネジ部をカメラ筺体に形成されたネジ部に嵌合させてレンズユニットをカメラ筺体に螺合させており、ネジ部を嵌合させるためにはレンズユニットとカメラ筺体には必ず間隙が必要であり、この間隙によってズレが生じ、レンズユニットとカメラ筺体に偏芯が生じ、結果的に片ボケ等が生じることがある。
また、固体撮像素子とレンズユニットの光軸方向の調整は可能であるが、偏芯に対する調整機構が無いために、上記したレンズユニットとカメラ筺体の間隙や部品精度による偏芯が生じた場合に、修正を行うことができない。

また、後者のカメラモジュール構造では、固体撮像素子とレンズユニットとの光軸方向及びレンズモジュールの傾きを調整した後に接着を行うことによって、接着直後は適正に調整が行われているものの、接着剤のみによってレンズユニットの位置を決めており、接着剤の収縮等によってズレが生じ、結果的に適正な画像を得ることができないことがある。

更に、特許文献１に開示されている技術では、光軸調整をレンズユニット側、傾き調整を固体撮像素子側で行う為に各々に調整機構が必要であり、結果的に部品点数が増加し、複雑な構造になってしまう。

本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、レンズユニットと固体撮像素子の光軸方向及び光軸に対するレンズユニットの傾き調整を簡単な構成で実現することができるレンズモジュール及び固体撮像装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明に係るレンズモジュールは、レンズが取り付けられたレンズユニットを、筺体の支持部及び同筺体に螺合された締め込み部材により挟み込んで固定するレンズモジュールであって、前記レンズユニットは、外周面部が球面形状に形成されると共に、同外周面部に凸部が形成され、前記支持部は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、光軸方向に弾性変形する様に形成され、前記締め込み部材は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されている。

また、上記の目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、レンズが取り付けられたレンズユニットを、筺体の支持部及び同筺体に螺合された締め込み部材により挟み込んで固定するレンズモジュールと、該レンズモジュールで結像された被写体を撮像する固体撮像素子を備える固体撮像装置であって、前記レンズユニットは、外周面部が球面形状に形成されると共に、同外周面部に凸部が形成され、前記支持部は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、光軸方向に弾性変形する様に形成され、前記締め込み部材は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、前記凸部の形成位置に対応した位置に挿入孔が形成されている。

ここで、レンズユニットの外周面部が球面形状に形成されると共に、支持部及び締め込み部材のレンズユニットとの当接面がレンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されたことによって、レンズユニットが支持部及び締め込み部材と球面形状で接することとなり、レンズユニットを支持部及び締め込み部材で回転自在に保持することができる。

また、レンズユニットが支持部と球面形状で接することによって、レンズユニットが支持部に押圧された際に、レンズユニットが支持部の中心位置方向に向かう様に移動し、光軸のずれを解消することができる。

更に、レンズユニットの外周面部に凸部が形成されると共に、凸部の形成位置に対応した締め込み部材の位置に挿入孔が形成されることによって、挿入孔から凸部を押圧して回転自在に保持されたレンズユニットの傾きを調整することができ、偏芯調整を行うことができる。

また、支持部が光軸方向に弾性変形する様に形成されたことによって、締め込み部材のねじ込み量に応じて、即ち、締め込み部材によるレンズモジュールの押圧力に応じてレンズユニットの光軸方向の位置調整を行うことができ、レンズモジュールと固体撮像素子との光軸方向の位置調整を行うことができ、光軸調整を行うことができる。

なお、支持部にスリットを設けることによって光軸方向に弾性変形する様に形成されることが望ましい。即ち、光軸方向に弾性変形する様に支持部を形成する方法として、（１）支持部のみを筺体とは別部材で形成する方法や（２）支持部の厚みを極めて薄く形成するといった方法が考えられるが、より簡単な構造で光軸調整を実現することができる様に、支持部にスリットを設けることによって光軸方向の弾性変形を可能とし、光軸方向の位置調整を可能とすることが望ましい。

本発明を適用したレンズモジュールまたは固体撮像装置では、極めて簡単な構成でレンズユニットと固体撮像素子の光軸調整及び偏芯調整を行うことができ、高精度な組み立て作業を実現することができる。

また、接着剤による固定を行わなくても、締め込み部材による押圧によってレンズユニットが筺体に適当な荷重をもって保持されるために、接着剤による接着前の仮固定の状態で固体撮像装置の画像検査を行うことができ、歩留の向上が期待できる。即ち、仮固定の状態で画像検査を行うことができるために、不良品があったとしても必要に応じて再調整が可能となるために、歩留の向上が期待できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した固体撮像装置であるカメラモジュールの一例を説明するための模式図（平面図及びＡ−Ａ断面図）であり、ここで示すカメラモジュール１は、レンズ２が取り付けられたポリカーボネート等の樹脂から成るレンズユニット３と、レンズユニットを支持する支持部４が形成されたポリカーボネート等の樹脂から成るカメラ筺体５と、カメラ筺体と螺合された締め込み部材６と、基板７に搭載された固体撮像素子８を備え、固体撮像素子の上方にレンズが配置される様に、支持部及び締め込み部材によってレンズユニットを保持している。

ここで、レンズユニットは、図２で示す様に、レンズ鏡筒にレンズが挿入されて固定されており、固体撮像素子への入射光の光路には開口部９が形成されている。また、レンズユニットの外周面部は球面形状に形成されており、外周面部の略中央領域に円盤状の凸部１０が形成されている。
なお、レンズユニットの形状は外周面部が球面形状であると共に、外周面部に凸部が形成されていれば、いかなる形状であっても構わない。更に、レンズ鏡筒に挿入されるレンズの数も問わない。

また、カメラ筺体に形成された支持部のレンズユニットとの当接面は、図３で示す様に、図２中符号ａで示すレンズユニットの下方側の外周面部の形状に沿った球面形状に形成されている。即ち、カメラ筺体の支持部とレンズユニットが球面形状にて接触する様に構成されている。
更に、支持部は、固体撮像素子への入射光の光路に開口部が形成されており、この開口部に連設してスリット１１が形成され、スリットの形成により支持部が光軸方向に弾性変形可能に構成されている。

なお、本実施例では、支持部にスリットが形成されることによって、支持部が光軸方向に弾性変形可能に構成されているが、支持部のみを例えば板バネ材によって形成する等の様に、光軸方向に弾性変形ができる部品をカメラ筺体とは別体の支持部としてカメラ筺体に付加することによっても支持部が光軸方向に弾性変形できる様に構成することができる。但し、より簡単な構造によって支持部の光軸方向の弾性変形を実現するためには、支持部にスリットが形成されることが好ましい。

また、カメラ筺体にはネジ部１２が形成されており、締め込み部材をネジによって固定できる様に構成されている。

また、締め込み部材は、図４で示す様に、少なくとも固体撮像素子への入射光の光路に開口部が形成されている。
更に、レンズユニットに形成された凸部に対応する位置に挿入孔１３が少なくとも３箇所形成されている。即ち、締め込み部材をカメラ筺体に螺合して支持部と締め込み部材によってレンズユニットを回転自在に保持した後に、ピンを用いて凸部を押圧することができる位置に挿入孔が形成されている。なお、挿入孔の数については３ケ所以上であれば特に限定しない。

また、締め込み部材のレンズユニットとの当接面は、図２中符号ｂで示すレンズユニットの上方側の外周面部の形状に沿った球面形状に形成されている。即ち、締め込み部材とレンズユニットが球面形状にて接触する様に形成されている。
更に、締め込み部材の外周面部にはネジ部が形成されており、カメラ筺体にねじ込むことができる様に構成されている。

上記の様に構成されたカメラモジュールでは、支持部に形成された開口部に連設したスリットを設けることにより支持部を光軸方向に弾性変形可能に構成されているために、締め込み部材のねじ込み量に応じて、即ち、締め込み部材によるレンズモジュールの押圧力に応じてレンズユニットが光軸方向に変位することとなり、固体撮像素子とレンズユニットとの光軸方向の位置調整を行うことができる。
即ち、図５（ａ）で示す様に、締め込み部材をねじ込むことによって、図５（ａ）中符号Ｚで示す方向にレンズユニットを変位せしめることができ、光軸方向の調整を行うことができる。

また、上記の様に構成されたカメラモジュールでは、レンズユニットがカメラ筺体の支持部及び締め込み部材と球面形状にて接触しており、即ち、レンズユニットはカメラ筺体の支持部及び締め込み部材により回転自在に保持されているために、レンズユニットの光軸に対する傾きを調整することができる。
即ち、図５（ｂ）で示す様に、締め込み部材に設けられた挿入孔から鉄製のピン１４でレンズユニットの凸部に押圧することによって、図５（ｂ）中符号θで示す方向にレンズユニットを変位せしめることができ、光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を行うことができる。

なお、上記した本実施例では、回転自在に保持されたレンズユニットに形成された凸部を挿入孔から鉄製のピンで押圧することによって光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を行う場合を例に挙げて説明を行ったが、光軸に対するレンズユニットの傾きの調整は、図５（ｃ）で示す様に、挿入孔にネジ溝を形成し、挿入孔にネジ１５を嵌め込むことによりレンズユニットに形成された凸部を押圧して調整を行っても構わない。

ここで、上記したピンを用いて調整を行う方法は、例えば、自動組み立て設備によって、調整時に取得画像からフィードバックをかけピンの押し出し量を調整するといった様な工程が想定され、ある程度大量生産の組み立て作業に適していると考えられ、ネジを用いて調整を行う方法は、作業者がマニュアルで調整できるといった点から少量生産の手組み作業に適していると考えられる。

なお、上記した様な光軸方向の調整及び光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を行った後に、レンズユニットと締め込み部材との間隙に接着剤を塗布してレンズユニットを固定することによって衝撃等によるズレを防止する。

本発明を適用した固体撮像装置であるカメラモジュールの一例を説明するための模式図である。 レンズユニットを説明するための模式図である。 カメラ筺体を説明するための模式図である。 締め込み部材を説明するための模式図である。 光軸に対するレンズユニットの傾きの調整を説明するための図である。 従来の固体撮像装置であるカメラモジュールの一例を説明するための模式図である。 従来の固体撮像装置であるカメラモジュールの他の一例を説明するための模式図である。

符号の説明

１ カメラモジュール
２ レンズ
３ レンズユニット
４ 支持部
５ カメラ筺体
６ 締め込み部材
７ 基板
８ 固体撮像素子
９ 開口部
１０ 凸部
１１ スリット
１２ ネジ部
１３ 挿入孔
１４ ピン
１５ ネジ

Claims (5)

1. レンズが取り付けられたレンズユニットを、筺体の支持部及び同筺体に螺合された締め込み部材により挟み込んで固定するレンズモジュールであって、
   前記レンズユニットは、外周面部が球面形状に形成されると共に、同外周面部に凸部が形成され、
   前記支持部は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、光軸方向に弾性変形する様に形成され、
   前記締め込み部材は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成された
   ことを特徴とするレンズモジュール。
2. 前記凸部の形成位置に対応した位置に位置合わせ用のピンを挿入する挿入孔が形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
3. 前記支持部にスリットが形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載のレンズモジュール。
4. レンズが取り付けられたレンズユニットを、筺体の支持部及び同筺体に螺合された締め込み部材により挟み込んで固定するレンズモジュールと、該レンズモジュールで結像された被写体を撮像する固体撮像素子を備える固体撮像装置であって、
   前記レンズユニットは、外周面部が球面形状に形成されると共に、同外周面部に凸部が形成され、
   前記支持部は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、光軸方向に弾性変形する様に形成され、
   前記締め込み部材は、前記レンズユニットとの当接面が前記レンズユニットの外周面部の形状に沿った球面形状に形成されると共に、前記凸部の形成位置に対応した位置に挿入孔が形成された
   ことを特徴とする固体撮像装置。
5. 前記支持部にスリットが形成された
   ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。

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