JP5980941B2 - カメラモジュールおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えば携帯電話機に搭載され、焦点調整装置を備えるカメラモジュールおよび電子機器に関する。

近年、カメラは多種多様な製品に組み込まれている。カメラは、通常カメラモジュールとして携帯電話機やノートパソコンといった電子機器に搭載される。カメラモジュールをこれら小型の電子機器に実装する場合には、カメラ自体の小型化や省電力化が強く求められる。

一方、この種のカメラモジュールには、光学系の焦点距離または焦点位置を変化させる焦点調整機構が組み込まれる場合がある。従来の焦点調整機構には、レンズを移動させることにより焦点を合わせる方式が多用されている。また、レンズを移動させる方式としては、磁力によってレンズを上下に移動させるボイスコイルモーター方式や、圧電素子であるピエゾ素子を駆動することによってレンズを移動させる方式が知られている。

これら方式では、レンズを移動させるレンズ駆動機構が必要であるため、構造が複雑になること、および比較的多くの電力を要することなどの欠点を有する。また、一般的に耐衝撃性が低いという欠点も有する。

そこで、カメラモジュールの小型化および省電力化を目的として、レンズを移動させるレンズ移動機構を不要にした焦点調整機構が種々提案されている。この種の焦点調整機構としては、例えば特許文献１〜３に記載されているものを挙げることができる。

特許文献１に記載の焦点調整機構は、液晶レンズの屈折率を変化させることにより焦点を合わせる方式である。この方式では、液晶レンズを備え、液晶レンズに印加する電圧（駆動電圧）を変化させて液晶レンズの屈折率分布を変化させることにより、液晶レンズを可変焦点レンズとして機能させるものである。

特許文献２に記載の焦点調整機構は、圧電素子に駆動軸が接続され、駆動軸にレンズが設けられたものである。この焦点調整機構では、圧電素子に電圧を印加して圧電素子を伸縮させることにより、駆動軸を移動させ、レンズを移動させるようになっている。

特許文献３に記載の焦点調整機構は、液体レンズを使用するものである。

特許文献４に記載の焦点調整機構は、ポリマー型のレンズを備えたものであり、ソフトポリマー層にカバーが設けられ、このカバーにピエゾ素子が配置されたものである。この焦点調整機構では、ピエゾ素子に電圧を印加してピエゾ素子に収縮および膨張を生じさせることにより、カバーおよびソフトポリマー層を変形させ、焦点距離を調節するようになっている。

上記のような、レンズ移動機構が不要な焦点調整機構は、一般に固定焦点カメラモジュールのレンズバレルの上面に搭載され、固定焦点カメラモジュールを可変焦点のカメラモジュールとして機能させる。具体的には、電圧が印加されることにより屈折率が変化し、焦点位置を調整する。

また、固定焦点のカメラモジュールにおける組立調整工程の１つには、レンズを含むレンズバレルの高さ調整工程がある。この工程は、一般にカメラモジュールの焦点を無限遠（例えば２〜４ｍ）に調整するものである。

レンズバレルの高さ調整工程を行う方法としては、レンズバレルの外面およびカメラモジュールホルダの内面に互いに嵌り合うネジを形成し、ホルダ内においてレンズバレルを回転させることにより、レンズバレルの高さを調整する方法が知られている。

日本国公開特許公報「特開２００６―１４５９５７号公報（２００６年０６月０８日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００５−２３７１４４号公報（２００５年０９月０２日公開）」 日本国公表特許公報「特表２００９−５２５５０１号公報（２００９年０７月０９日公開）」 米国特許第８１９９４１０号明細書（２０１２年０６月１２日登録）

固定焦点型カメラモジュールにレンズ移動機構が不要な焦点調整装置を組み込む場合には、レンズバレルの高さ調整を行わずに焦点調整装置を組み込むことも可能である。しかしながら、カメラモジュールの組立精度、および生産工程の歩留まりを考慮すれば、レンズバレルの高さ調整は行うことが好ましい。

一方、レンズバレルの高さ調整を固定焦点型カメラモジュールに焦点調整機構を搭載しない状態で行った場合には、固定焦点型カメラモジュールに焦点調整機構を搭載した状態で行った場合と比較して、収差の差などが発生し、組立精度にバラツキが発生するため、歩留まりの低下を招来する。このため、レンズバレルの高さ調整は、固定焦点型カメラモジュールに焦点調整機構を搭載した状態で行うことが好ましい。

しかしながら、従来の固定焦点型カメラモジュールでは、レンズ移動機構が不要な、電圧印加型の焦点調整装置をレンズバレル上面に搭載し、かつレンズバレルの高さ調整が可能な構成とした場合に、電極の配置状態等により、焦点調整装置に対して適切に電圧を供給することができないという問題点を有している。

したがって、本発明は、レンズを移動させるレンズ移動機構が不要な、電圧印加型の焦点調整装置をレンズバレルの上面に搭載し、かつレンズバレルの高さ調整が可能な構成とした場合にも、焦点調整装置に対して適切に電圧を供給することができるカメラモジュールおよび電子機器の提供を目的としている。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、ホルダと、被写体の画像を撮像素子に結像する複数のレンズを備え、前記ホルダに保持され、素子配置部を有するレンズバレルと、前記素子配置部に配置され、駆動電圧を受けて焦点距離を調節する焦点調整光学素子とを備えているカメラモジュールにおいて、前記レンズバレルは、前記素子配置部に配置された前記焦点調整光学素子と接続され、かつ前記ホルダのホルダ第１電極端子と接続されるレンズバレル第１電極端子を備え、前記ホルダと前記レンズバレルとの少なくとも一方は、位置調整のために前記ホルダに対して前記レンズバレルを移動可能とするレンズバレル移動機構部を備え、前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル移動機構部による前記レンズバレルの移動に伴って前記ホルダに対する位置が変化するレンズバレル第１電極端子と対向するように形成され、前記ホルダは、前記ホルダを貫通する嵌合穴を有し、前記ホルダ第１電極端子は、前記ホルダの上面における前記嵌合穴の周りに円を描くように形成され、前記レンズバレル移動機構部は、前記レンズバレルを回転させることにより、前記レンズバレルを前記ホルダに対して前記嵌合穴の軸方向に進退移動させるものであり、前記レンズバレルは、前記嵌合穴に嵌合される、側面が円周面となっている嵌合部と、前記嵌合部の上に設けられ、前記ホルダの上面と対向する円板部とを備え、前記レンズバレル第１電極端子は、前記ホルダ第１電極端子と対向するように、前記円板部における前記ホルダの上面との対向面に配置され、前記レンズバレル第１電極端子は複数個設けられ、前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル第１電極端子の個数と同数の独立した円弧に分割され、全体として１円を形成するようになっていることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、レンズバレルの素子配置部に焦点調整光学素子を配置した状態において、レンズバレル移動機構部によりホルダに対してレンズバレルを移動させてレンズバレルの位置調整を可能な構成とした場合であっても、ホルダ第１電極端子に供給した駆動電圧を適切に焦点調整光学素子に供給することができる。これにより、調整精度が高く、歩留まりの良いカメラモジュールを得ることができる。

本発明の実施の形態におけるカメラモジュールを示す斜視図である。 図１に示したカメラモジュールの平面図である。 図１に示したカメラモジュールの正面図である。 図１に示したカメラモジュールの分解斜視図である。 図１に示したレンズバレルの斜視図である。 図１に示したレンズバレルの底面を示す平面図である。 図１に示したホルダにおける、４個の電極端子を備えている場合の斜視図である。 図１に示したレンズバレルの正面図である。 図１に示したホルダと基板とを示す正面図である。 図１に示したホルダにおける、２個の電極端子を備えている場合の斜視図である。

（カメラモジュールの概要）
本発明の実施の形態を図面に基づいて以下に説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるカメラモジュールを示す斜視図である。図２は、図１に示したカメラモジュールの平面図である。図３は、図１に示したカメラモジュールの正面図である。図４は、図１に示したカメラモジュールの分解斜視図である。

カメラモジュール１は、図１から図４に示すように、焦点調整装置（焦点調整光学素子）１１、レンズバレル１２、ホルダ１３および基板１４を備えている。

（ホルダ）
ホルダ１３は、基板１４の上に設けられ、ホルダ１３の内部にレンズバレル１２が組み込まれている。具体的には、レンズバレル１２は、上部の円板部２１と下部の嵌合部２２とが接合された形状であり、嵌合部２２は、側面が円周面となっている円筒形あるいは円柱形となっている。ホルダ１３には、レンズバレル１２の嵌合部２２が嵌合される、上下方向に貫通した嵌合穴３１が形成されている。

（レンズバレル）
レンズバレル１２は、結像用光学素子としての複数のレンズ（図示せず）を内部に備え、それらレンズによって、基板１４に設けられたイメージセンサの面に、カメラモジュール１にて読み取られた像を結像するようになっている。

また、レンズバレル１２の嵌合部２２における外周面には雄ねじ部（レンズバレル移動機構部）２７が形成される一方、ホルダ１３の嵌合穴３１には嵌合部２２の雄ねじ部２７に対応する雌ねじ部（レンズバレル移動機構部）３４が形成されている。したがって、ホルダ１３の嵌合穴３１にレンズバレル１２の嵌合部２２を嵌合した状態において、レンズバレル１２を回転させることにより、ホルダ１３に対するレンズバレル１２の高さ調整が可能となっている。

（焦点調整装置配置部）
レンズバレル１２の円板部２１の上面における中央部には、焦点調整装置配置部（素子配置部）２３が形成されている。この焦点調整装置配置部２３は、焦点調整装置１１の形状に対応した凹部形状に形成されている。本実施の形態において、焦点調整装置１１は正方形の板状に形成されているので、焦点調整装置配置部２３は正方形の凹部形状となっている。

焦点調整装置１１は、電圧を印加して焦点を調整する電圧印加型のものであり、例えば、上述した特許文献４に開示されているポリマー型のレンズを備えたものである。

焦点調整装置配置部２３の内部における四隅の位置には、図５に示すように、電極端子２４が設けられている。図５は、図１に示したレンズバレル１２の斜視図である。これら電極端子２４は、焦点調整装置１１の裏面に設けられた電極（図示せず）と接触し、それらと接続されるものである。また、レンズバレル１２の上面には、電極端子２４の位置と対応する位置に、電極端子２４の位置を示す電極位置マーク２６が設けられている。

（レンズバレルの電極端子とホルダの電極端子との接続）
電極端子２４に対応して、レンズバレル１２の円板部２１の裏面には、図６に示すように、電極端子（レンズバレル第１電極端子）２５が設けられている。図６は、レンズバレル１２の底面を示す平面図である。４個の電極端子２４の各々は、４個の電極端子２５の対応するものと接続されている。

また、レンズバレル１２の４個の電極端子２５の各々は、図７に示すホルダ１３の上面に設けられた４個の電極端子（ホルダ第１電極端子）３２のうちの、互いに異なるいずれかのものと接続されるようになっている。図７は、４個の電極端子３２を備えているホルダ１３の斜視図である。

電極端子２５と電極端子３２との接続は、レンズバレル１２の高さ調整後に、例えば、電極端子２５と電極端子３２との間に、導電性の接着剤を充填して導電層を形成することにより行われる。あるいは、図８に示すように、電極端子２５の先端部を下方に折り曲げて下方への突出部を有する形状とし、電極端子２５の突出部２５ａが電極端子３２と接触するようにしてもよい。この場合、突出部２５ａあるいは電極端子２５自体は、弾性を有することにより、突出部２５ａと電極端子３２との間隔が変化しても、突出部２５ａが電極端子３２と接触できるようにする。
図８は、レンズバレル１２の正面図である。なお、電極端子２５と電極端子３２との接続は、その他、電極端子２５に弾性を有する突起部を設けるなど、周知の接続構造を適用することができる。

ホルダ１３の４個の電極端子３２は、図７に示すように、ホルダ１３の上面において、嵌合穴３１の周囲に沿って、すなわちレンズバレル１２の４個の電極端子２５と対応する位置に、それぞれが１／４円の円弧を形成し、全体として１円を形成するように、独立して設けられている。これにより、レンズバレル１２を回転させてレンズバレル１２の高さ調整を行った場合であっても、レンズバレル１２の電極端子２５とホルダ１３の電極端子３２との接続を確実に行うことができる。

各電極端子３２には給電線３３が接続されている。これら給電線３３は、図９に示すように、電極端子３２からホルダ１３に沿って下方に延び、ホルダ１３の裏面に達し、基板１４の上面の電極端子４１と接続されている。図９は、ホルダ１３と基板１４とを示す正面図である。

（ホルダと基板との接着）
図９に示すように、ホルダ１３と基板１４とは、ホルダ１３の下面と基板１４の上面との間の接着剤層５１によって接着されている。基板１４には、焦点調整装置１１への供給電圧を制御する制御部としてのドライバＩＣ４２が搭載され、ドライバＩＣ４２は基板１４の電極端子４１と接続されている。

（カメラモジュールの利点）
上記の構成において、カメラモジュール１では、レンズバレル１２の焦点調整装置配置部２３に焦点調整装置１１を配置した場合に、焦点調整装置１１の裏面の電極が焦点調整装置配置部２３に配置された電極端子２４と接触する。レンズバレル１２の電極端子２４は、レンズバレル１２の円板部２１の裏面の電極端子２５とつながっており、電極端子２５はホルダ１３の上面の電極端子３２と接続される。また、ホルダ１３の電極端子３２は、給電線３３を介して基板１４の電極端子４１と接続され、この電極端子４１は基板１４に搭載されたドライバＩＣ４２と接続されている。したがって、焦点調整装置１１はドライバＩＣ４２と接続され、ドライバＩＣ４２から焦点調整装置１１に駆動電圧を供給することができる。

また、レンズバレル１２の高さ調整は、ホルダ１３に対してレンズバレル１２を回転させることにより行うことができる。

したがって、カメラモジュール１は、レンズ移動機構が不要な、電圧印加型の焦点調整装置１１をレンズバレル１２の上面に搭載し、かつレンズバレル１２の高さ調整が可能な構成において、焦点調整装置１１に対して適切に電圧を供給できるようになっている。これにより、カメラモジュール１は、高い組立精度を得ることができ、かつ生産工程の歩留まりを向上することができる。

（ホルダの電極端子の他の例）
なお、電極端子２４、電極端子２５および電極端子３２の数は、焦点調整装置１１が備える電極の数と同数となるものの、上記の例に示した４個に限定されず、例えば、２個であってもよい。この場合、ホルダ１３の２個の電極端子３２は、図１０に示すように、ホルダ１３の上面において、嵌合穴３１の周囲に沿って、すなわちレンズバレル１２の２個の電極端子２５と対応する位置に、それぞれが１／２円の円弧を形成し、全体として１円を形成するように、独立して設けられる。図１０は、２個の電極端子３２を備えているホルダ１３の斜視図である。

（その他）
なお、本実施の形態において、ホルダ１３に対してレンズバレル１２を進退移動させ、レンズバレル１２の高さ調整を行うためのレンズバレル移動機構部は、レンズバレル１２の雄ねじ部２７およびホルダ１３の雌ねじ部３４にて構成されたものとしている。しかしながら、レンズバレル移動機構部は、これに代えて、レンズバレル１２を回転させながらホルダ１３に対してレンズバレル１２を進退移動させる周知の構成、例えばレンズバレル１２の雄ねじ部２７の位置とホルダ１３の雌ねじ部３４の位置との一方に設けられた凸部、他方に設けられた、前記凸部が嵌合されるらせん状の溝部からなる構成であってもよい。

さらには、レンズバレル移動機構部は、ホルダ１３とレンズバレル１２との少なくとも一方に設けられた、位置調整のためにホルダ１３に対してレンズバレル１２を移動可能とするものであればよい。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係るカメラモジュールは、ホルダと、被写体の画像を撮像素子に結像する複数のレンズを備え、前記ホルダに保持され、素子配置部を有するレンズバレルと、前記素子配置部に配置され、駆動電圧を受けて焦点距離を調節する焦点調整光学素子（焦点調整装置１１）とを備えているカメラモジュールにおいて、前記レンズバレルは、前記素子配置部に配置された前記焦点調整光学素子と接続され、かつ前記ホルダのホルダ第１電極端子（電極端子３２）と接続されるレンズバレル第１電極端子（電極端子２５）を備え、前記ホルダと前記レンズバレルとの少なくとも一方は、位置調整のために前記ホルダに対して前記レンズバレルを移動可能とするレンズバレル移動機構部を備え、前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル移動機構部による前記レンズバレルの移動に伴って前記ホルダに対する位置が変化するレンズバレル第１電極端子と対向するように形成されている。

上記の構成によれば、レンズバレル第１電極端子は、素子配置部に配置された焦点調整光学素子と接続され、かつホルダのホルダ第１電極端子と接続される。ホルダ第１電極端子は、レンズバレル移動機構部によるレンズバレルの移動に伴ってホルダに対する位置が変化するレンズバレル第１電極端子と対向するように形成されている。

したがって、レンズバレルの素子配置部に焦点調整光学素子を配置した状態において、レンズバレル移動機構部によりホルダに対してレンズバレルを移動させてレンズバレルの位置調整を可能な構成とした場合であっても、ホルダ第１電極端子に供給した駆動電圧を適切に焦点調整光学素子に供給することができる。これにより、調整精度が高く、歩留まりの良いカメラモジュールを得ることができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、上記のカメラモジュールにおいて、前記ホルダは、前記ホルダを貫通する嵌合穴を有し、前記ホルダ第１電極端子は、前記ホルダの上面における前記嵌合穴の周りに円を描くように形成され、前記レンズバレル移動機構部は、前記レンズバレルを回転させることにより、前記レンズバレルを前記ホルダに対して前記嵌合穴の軸方向に進退移動させるものであり、前記レンズバレルは、前記嵌合穴に嵌合される、側面が円周面となっている嵌合部と、前記嵌合部の上の設けられ、前記ホルダの上面と対向する円板部とを備え、前記レンズバレル第１電極端子は、前記ホルダ第１電極端子と対向するように、前記円板部における前記ホルダの上面との対向面に配置されている構成としてもよい。

上記の構成によれば、ホルダ第１電極端子は、ホルダの上面における嵌合穴の周りに円を描くように形成されているので、レンズバレルの位置調整において、レンズバレル移動機構部によりレンズバレルを回転させた場合であっても、レンズバレルの円板部におけるホルダの上面との対向面に配置されているレンズバレル第１電極端子は、ホルダ第１電極端子と対向する。したがって、例えば、レンズバレル第１電極端子とホルダ第１電極端子との間に導電性接着剤を充填することにより、あるいはレンズバレル第１電極端子にホルダ第１電極端子と接触する突出部を形成することにより、レンズバレル第１電極端子とホルダ第１電極端子とを容易に接続することができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、上記のカメラモジュールにおいて、前記レンズバレル第１電極端子は複数個設けられ、前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル第１電極端子の個数と同数の独立した円弧に分割されている構成としてもよい。

上記の構成によれば、ホルダ第１電極端子は、レンズバレル第１電極端子の個数と同数の独立した円弧に分割されているので、複数のホルダ第１電極端子に駆動電圧を供給して焦点調整光学素子を駆動する構成にも適切に対応することができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールは、上記のカメラモジュールにおいて、前記レンズバレル第１電極端子は、前記ホルダ第１電極端子の方向へ突出し、前記ホルダ第１電極端子と接触する突出部を有している構成としてもよい。

上記の構成によれば、レンズバレル第１電極端子は、突出部がホルダ第１電極端子と接触するので、レンズバレル移動機構部によりレンズバレルの位置調整を行った場合であっても、レンズバレル第１電極端子とホルダ第１電極端子とを確実に接続することができる。

上記のカメラモジュールにおいて、前記レンズバレルに配置される２個以上の電極端子は焦点調整光学素子と接触し、かつホルダ外部に露出している。

上記のカメラモジュールにおいて、前記ホルダの２個以上の電極端子は、ホルダ上部に備えられ、かつ外部に露出している。

上記のカメラモジュールにおいて、前記焦点距離調整光学素子は、下面に２箇所以上の電極部を備えている。

上記のカメラモジュールにおいて、前記レンズバレル下部に配置された端子電極とホルダ上部に配置された端子電極とは導電性を持った接着剤によって接着されている。

上記のカメラモジュールにおいて、前記レンズバレルの外周部には、端子電極の位置を示すマークがついている。

上記のカメラモジュールは、外部からの指示に応じて焦点調整光学素子に与える電力を制御する制御部を有する。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明のカメラモジュール１は、例えば、デジタルカメラおよび携帯電話機（例えば小型で像振れ補正が可能な携帯端末やデジタルカメラ）、さらにはスマートフォン、ノート型ＰＣ、タブレット端末、電子書籍リーダー、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、並びにテレビジョン受像機等の電子機器に備えることができる。

１ カメラモジュール
１１ 焦点調整装置（焦点調整光学素子）
１２ レンズバレル
１３ ホルダ
１４ 基板
２１ 円板部
２２ 嵌合部
２３ 焦点調整装置配置部（素子配置部）
２４ 電極端子
２５ 電極端子（レンズバレル第１電極端子）
２５ａ 突出部
２６ 電極位置マーク
２７ 雄ねじ部（レンズバレル移動機構部）
３１ 嵌合穴
３２ 電極端子（ホルダ第１電極端子）
３３ 給電線
３４ 雌ねじ部（レンズバレル移動機構部）
４１ 電極端子
４２ ドライバＩＣ

Claims (3)

1. ホルダと、
   被写体の画像を撮像素子に結像する複数のレンズを備え、前記ホルダに保持され、素子配置部を有するレンズバレルと、
   前記素子配置部に配置され、駆動電圧を受けて焦点距離を調節する焦点調整光学素子とを備えているカメラモジュールにおいて、
   前記レンズバレルは、前記素子配置部に配置された前記焦点調整光学素子と接続され、かつ前記ホルダのホルダ第１電極端子と接続されるレンズバレル第１電極端子を備え、
   前記ホルダと前記レンズバレルとの少なくとも一方は、位置調整のために前記ホルダに対して前記レンズバレルを移動可能とするレンズバレル移動機構部を備え、
   前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル移動機構部による前記レンズバレルの移動に伴って前記ホルダに対する位置が変化するレンズバレル第１電極端子と対向するように形成され、
   前記ホルダは、前記ホルダを貫通する嵌合穴を有し、
   前記ホルダ第１電極端子は、前記ホルダの上面における前記嵌合穴の周りに円を描くように形成され、
   前記レンズバレル移動機構部は、前記レンズバレルを回転させることにより、前記レンズバレルを前記ホルダに対して前記嵌合穴の軸方向に進退移動させるものであり、
   前記レンズバレルは、前記嵌合穴に嵌合される、側面が円周面となっている嵌合部と、前記嵌合部の上に設けられ、前記ホルダの上面と対向する円板部とを備え、
   前記レンズバレル第１電極端子は、前記ホルダ第１電極端子と対向するように、前記円板部における前記ホルダの上面との対向面に配置され、
   前記レンズバレル第１電極端子は複数個設けられ、
   前記ホルダ第１電極端子は、前記レンズバレル第１電極端子の個数と同数の独立した円弧に分割され、全体として１円を形成するようになっていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記レンズバレル第１電極端子は、前記ホルダ第１電極端子の方向へ突出し、前記ホルダ第１電極端子と接触する突出部を有していることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 請求項１または２に記載のカメラモジュールを備えていることを特徴とする電子機器。

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