カメラモジュールの焦点調整構造及び焦点調整方法
【課題】 小型化に有利にして精度よく焦点位置の調整を行う。
【解決手段】
レンズホルダ２２の下部に設けたベース部２３には、イメージセンサ１１を囲みようにガイド部材２６が設けられ、その内面がイメージセンサ１１の周面と接することにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと方向の直進移動するようにガイドする。ベース部２３に設けた傾斜面２７がイメージセンサ１１上でスライド移動される調整楔３４の傾斜面３４ａと摺動することにより、イメージセンサ１１に対してレンズユニット１４が上下動する。
【解決手段】
レンズホルダ２２の下部に設けたベース部２３には、イメージセンサ１１を囲みようにガイド部材２６が設けられ、その内面がイメージセンサ１１の周面と接することにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと方向の直進移動するようにガイドする。ベース部２３に設けた傾斜面２７がイメージセンサ１１上でスライド移動される調整楔３４の傾斜面３４ａと摺動することにより、イメージセンサ１１に対してレンズユニット１４が上下動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに対する撮影レンズの焦点位置を調整するカメラモジュールの焦点調整構造及び焦点調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯端末などに撮影機能を付加するためのカメラモジュールが知られている。カメラモジュールは、撮影レンズからイメージセンサまでをユニット化したものであり、このカメラモジュールをプリント基板に実装することによって省スペース化と低コスト化が図られている。従来のレンズユニットの製造方法は、プラスチックやガラスレンズを個別に成形して、鏡筒内に１枚ずつ組み入れ、調整、接着固定を行っている。近年では、レンズを個別に成形せずに、ウェハーに多数のレンズを一括成形し、ウェハー状態のままレンズを積層、調整、接着固定した後に切り出すウェハーレンズが製造されている。このようにウェハー状態で一括に行うことで、レンズユニット個々で行うことに比べて製造コストの削減を図っている。
【０００３】
上記のようなウェハーレンズを用いたカメラモジュールに対しても高精細な撮影画像が要求され、イメージセンサとして数百万画素のものが用いられ高画素化が図られているものがある。高画素化されたイメージセンサの性能を十分に引き出すためには、撮影レンズの性能を高めることはもちろんであるが、撮影レンズの焦点面がイメージセンサの受光面に正しく合致するように調整しなければならない。レンズの製造上、焦点距離には若干のバラつきを含むため、高画素カメラモジュールでは撮影レンズとイメージセンサとの間隔の調整が個々のモジュールで必要となる。
【０００４】
従来では、円筒状の鏡筒に撮影レンズを保持し、この鏡筒をねじ構造でイメージセンサ側に取り付け、鏡筒を回転させることによって、撮影レンズの焦点面がイメージセンサの受光面に合致するように撮影レンズとイメージセンサとの間隔を調整していた。しかしながら、上述のようなウェハーレンズを用いるカメラモジュールなどでは、イメージセンサなどと同様にレンズを矩形に切り出して実装するため、ねじ構造に組み込むことが容易ではなく、また回転によるレンズの偏心が発生するため利用することができなかった。
【０００５】
一方、調節部材のスライド操作により、イメージセンサに対してレンズユニットを上下することにより焦点調節を行う構造が特許文献１により知られている。この特許文献１では、イメージセンサが取り付けられたプリント基板上にイメージセンサを囲む鏡筒ベースとイメージセンサの受光面と平行にした基準面とを設け、これら鏡筒ベースと基準面とで楔状にされた調節部材をガイドして撮影レンズの光軸と直交する方向に移動させる。レンズユニットは、その底面が調節部材と摺動する斜面とされるとともに、鏡筒ベースで光軸方向にだけ直進移動するようにガイドされている。これにより、調節部材を移動すると、レンズユニットが光軸方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１のような構成をカメラモジュールに採用した場合、イメージセンサとともに、鏡筒ベースや基準面などのガイド部材をプリント基板に配置する必要がある。このためカメラモジュールの部品点数が増加し、それら部品の配置スペースが多く必要となるため、小型化を図ることができないという問題があった。また、プリント基板とイメージセンサとは、はんだで固定されるため、プリント基板面とイメージセンサ面の平行性が悪く、レンズの倒れとなる重大な問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、小型化に有利であり精度よく焦点位置の調整を行うことができるカメラモジュールの焦点調整構造及び焦点調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために請求項１に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、イメージセンサに対する前記レンズホルダの撮影レンズの光軸と直交する方向の移動を規制し撮影レンズの光軸方向への移動を許容するガイド部材と、前記イメージセンサの表面の非受光エリアに対向させて前記レンズホルダに設けられ、前記非受光エリアの表面に対して傾斜したホルダ側傾斜面とを備え、前記非受光エリア上に配されて前記ホルダ側傾斜面と摺動する調整用傾斜面を有する調整楔の撮影レンズの光軸と直交するスライド方向への移動により、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させるものである。
【００１０】
請求項２に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ガイド部材が、前記イメージセンサを囲み、その内面が前記イメージセンサの周囲と接し、前記レンズホルダが撮影レンズの光軸方向に移動する際に、前記イメージセンサの周囲と摺動するように前記レンズホルダに設けられているものである。
【００１１】
請求項３記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ホルダ側傾斜面が、撮影に供される受光エリアを挟む一対の前記非受光エリアに対向する部分にそれぞれ形成され、受光エリアを挟むように配される一対の調整楔が一体に形成された調整部材のスライド移動により、各ホルダ側傾斜面と対応する調整用傾斜面とをそれぞれ摺動させるようにしたものである。
【００１２】
請求項４記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記受光エリアの長辺側を長辺方向に沿って前記調整楔がスライドされるようにしたものである。
【００１３】
請求項５項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ガイド部材が、前記一対の調整楔の各外側面と摺動することにより、前記一対の調整楔が所定方向に直進するように案内するようにしたものである。
【００１４】
請求項６項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダが固定されるものである。
【００１５】
請求項７項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに前記レンズホルダ及び前記調整楔がそれぞれ固定されるものである。
【００１６】
請求項８項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされているものである。
【００１７】
請求項９項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされるとともに、前記第１の突条の高さが前記第１の溝の深さよりも小さくされ、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第１の突条と前記第１の溝との間隙に接着剤を入れて前記レンズホルダと前記調整楔とが接着されるものである。
【００１８】
請求項１０項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔に、前記非受光エリアと摺動する面に前記スライド方向に沿った第２の溝を形成し、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第２の溝と前記非受光エリアとの間隙に接着剤を入れて前記イメージセンサと前記調整楔とを接着するようにしたものである。
【００１９】
請求項１１記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、撮影レンズの光軸と直交する方向へのイメージセンサに対するレンズホルダの移動を規制した状態で、イメージセンサの表面の撮影に供されない非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整楔を移動し、調整楔にイメージセンサの表面に対して傾斜させて設けた調整用傾斜面とレンズホルダに設けたホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを移動させるものである。
【００２０】
請求項１２記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、イメージセンサを囲み、その内面がイメージセンサの周囲と接するレンズホルダに設けられたガイド部材により、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、調整用傾斜面とホルダ側傾斜面との摺動により、レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させるものである。
【００２１】
請求項１３記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、撮影に供される受光エリアを挟む一対の非受光エリア上を調整楔がスライドされるようにしたものである。
【００２２】
請求項１４記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、調整楔が受光エリアの長辺側の非受光エリアを長辺方向に沿ってスライドされるようにしたものである。
【００２３】
請求項１５記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、一対の調整楔の各外側面をガイド部材の内面に摺動させることにより、一対の調整楔が所定方向に直進するように案内するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、イメージセンサの非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整部材を移動させて、この調整部材の調整用傾斜面と、撮影レンズの光軸と直交する方向への移動が規制されたレンズホルダのホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを直進移動させるようにしたから、調整部材をスライドさせるための基準面を別部品として設ける必要がなく、少ない部品点数で焦点調整を行うことができるとともに、カメラモジュールの小型化を図ることができる。また、イメージセンサの周囲を利用して、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、光軸方向に直進移動させるようにガイドすることにより、さらなる部品点数の削減と小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を実施したカメラモジュールと調整部材とを示す斜視図である。
【図２】カメラモジュールを分解して示す分解斜視図である。
【図３】ガイド部材の配置を示す斜視図である。
【図４】カメラもモジュールに調整部材を装着した状態を示す断面図である。
【図５】傾斜面に溝を設けた調整楔を示す斜視図である。
【図６】ベース部の傾斜面に突条を設けた傾斜面を示す斜視図である。
【図７】傾斜面に溝の深さを突条の高さよりも深くして接着材を入れる隙間を形成した例を示すものである。
【図８】イメージセンサの摺動面と調整楔の底面に設けた溝との隙間に接着材を入れた例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施したカメラモジュールの外観を図１に示す。カメラモジュール１０は、携帯電話や携帯端末のカメラとして内蔵されたり、車載カメラとして利用されたりする。このカメラモジュール１０は、イメージセンサ１１（図２参照）と、撮影レンズ１２が組み込まれたレンズユニット１４とから構成され、これらをユニット化したものである。カメラモジュール１０は、調整部材１５の操作によって、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔の調整を行うことで、焦点位置の調整すなわちイメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致させる調整が行われる。
【００２７】
図２に示すように、イメージセンサ１１は、ＣＭＯＳタイプのイメージセンサとなっている。このイメージセンサ１１は、受光素子等の回路が形成されたチップ１１ａの表面を薄いガラス基板１１ｂで覆った構成であり、その表面が平坦な板状になっている。このイメージセンサ１１は、ウェハーに多数のイメージセンサを形成し、各イメージセンサをダイシングによって切り分けることにより作製されている。なお、イメージセンサ１１は、ＣＤＤタイプであってもよい。
【００２８】
イメージセンサ１１の表面は、撮影に供される受光エリア１８ａと、それ以外の非受光エリア１８ｂとに区画されている。受光エリア１８ａのチップ１１ａの部分は多数の受光素子が形成された受光面となっており、この受光面上に撮影レンズ１２で結像される光学像が電気的な信号に変換される。受光エリア１８ａは、２組の向かい合う辺のうち一方が他方よりも長い長方形となっている。非受光エリア１８ｂには、ＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換器等の各種周辺回路が形成されている。
【００２９】
非受光エリア１８ｂは、受光エリア１８ａを囲むように設けられているが、その一部が調整部材１５をスライドさせる摺動面１９として用いられる。摺動面１９は、受光エリア１８ａの長辺側の両側方に、その長辺に平行にそれぞれ設けてある。高精度な平坦性を有するとともに撮影に供されないガラス基板１１ｂの表面を摺動面１９とすることにより、調整部材１５を受光面と高い精度で平行にスライドさせることができ、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔調整を高精度に行うことができる。なお、受光エリアの各辺とイメージセンサ１１の各辺は平行になっている。
【００３０】
レンズユニット１４は、イメージセンサ１１に対して、撮影レンズ１２の光軸ＰＬ方向に移動自在に組み付けられ、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔が調整された後に固定される。このレンズユニット１４は、撮影レンズ１２とレンズホルダ２１とから構成され、このレンズホルダ２１は、撮影レンズ１２を保持する鏡筒２２と、この鏡筒２２の下部（イメージセンサ側）に一体に設けられたベース部２３とからなる。
【００３１】
鏡筒２２は、箱形状であり、その中空な内部に撮影レンズ１２を保持している。撮影レンズ１２は、物体側から順に第１レンズ１２ａ、第２レンズ１２ｂ（図４参照）の２枚構成となっており、周知の手法で鏡筒２２に固定されている。各レンズ１２ａ，１２ｂは、多数のレンズが形成されたウェハーから切り出されることにより作製されるいわゆるウェハーレンズと呼ばれるものであって、光軸方向から見た形状が矩形となっているが、その形状が円形等であってもよい。なお、鏡筒２２に、レンズとともに絞りやＩＲフィルタなどを保持させてもよい。また、撮影レンズ１２の構成は、これに限られるものではない。
【００３２】
鏡筒２２の先端に形成した開口２２ａから撮影レンズ１２に被写体光が入射し、鏡筒２２の下部の開口２２ｂ（図４参照）より撮影レンズ１２を透過した被写体光がイメージセンサ１１に向けて射出される。撮影レンズ１２は、固定焦点のものであるが、広範囲の撮影距離にピントが合うようにされたパンフォーカスタイプの撮影光学系となっている。カメラモジュール１０の組み立て時には、上述のように光軸ＰＬ方向にレンズユニット１４を移動させることによって、イメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致するように調整される。
【００３３】
ベース部２３は、上述のように鏡筒２２の下部に一体に設けられている。この例では鏡筒２２とベース部２３とを別々に作製し、接着等により一体としているが、これらを一体に成形してもよい。ベース部２３は、撮影レンズ１２とイメージセンサ１１の受光面との間隔を調整するスペーサとしての機能するものであり、イメージセンサ１１と平行に配される板状の基板２５の下面にガイド部材２６と傾斜面２７とが設けられている。
【００３４】
基板２５は、イメージセンサ１１の受光面側に配され、受光エリア１８ａに対向する部分に、開口２５ａが形成されている。撮影レンズ１２から射出された被写体光は、この開口２５ａを通して受光エリア１８ａに入射する。
【００３５】
図３に示すように、ガイド部材２６は、イメージセンサ１１を囲み、その内面２６ａがイメージセンサ１１の周面と接するように設けられている。内面２６ａは、光軸ＰＬと平行な面にされており、光軸ＰＬと平行な方向にベース部２３が移動した際には、イメージセンサ１１の周面と摺動し、その周面と接した状態が維持されるようにしてある。これにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと直交する方向に移動すること、及び撮影レンズ１２の倒れ、すなわち光軸ＰＬがイメージセンサ１１の受光面の法線に対して倒れることを阻止し、光軸ＰＬ方向の直進移動だけを許容する。したがって、このガイド部材２６は、光軸ＰＬと平行な方向に鏡筒２２を直進移動させるためのガイド手段となる。
【００３６】
なお、上述のようにウェハーからダイシングによって切り分けることにより作製されるイメージセンサ１１は、ダイシングの精度が高いため、その周面が表面と垂直な面として形成される。これにより、ガイド部材２６と協働してレンズユニット１４を直進移動させることができる。また、ガイド部材２６は、イメージセンサ１１の周囲を全て囲む必要はない。
【００３７】
ガイド部材２６には、一対の切欠き３１と一対の切欠き３２とが形成されている。切欠き３１は、後述するようにイメージセンサ１１と基板２５との間に配された調整部材１５の後端部をベース部２３の外側に通すためのであり、受光エリア１８ａの一方の短辺側のガイド部材２６の両端部分にそれぞれ形成されている。切欠き３２は、挿入された調整部材１５の先端とガイド部材２６とが干渉しないようにするためのものであり、受光エリア１８ａの他方の短辺側のガイド部材２６の両端部分にそれぞれ形成されている。
【００３８】
図２に示すように、ホルダ側傾斜面としての傾斜面２７は、基板２５の下面で各摺動面１９に対向する部分に形成されている。各傾斜面２７は、切欠き３１側から切欠き３２側に向かってイメージセンサ１１との距離が短くなるように、高さ（突出量）が一定割合で漸増し、基準面となるイメージセンサ１１の表面に対して傾斜している。
【００３９】
調整部材１５は、上面に傾斜面２７と摺動する傾斜面３４ａが形成された一対の調整楔３４と、これらの後端部を連結する連結部３５とからなり、調整楔３４が平行にされたコ字状に形成されている。一対の調整楔３４の間隔は、一対の摺動面１９の間隔と同じにされ、一対の切欠き３１及び切欠き３２の間隔もこれに同じになっている。
【００４０】
調整楔３４は、調整時には、平面とされた底面３４ｂが摺動面１９に接した状態となる姿勢でイメージセンサ１１と基板２５との間に配され、切欠き３１を通して後端がベース部２３の外側に配された状態とされる。このように配された状態で、傾斜面３４ａは、先端側から後端側に高さが一定割合で漸増するようにして、イメージセンサ１１の表面に対して傾斜し、傾斜面２７と平行な面となるように形成されている。
【００４１】
調整を行う際には、図４に示すように、調整楔３４の底面３４ｂとイメージセンサ１１の摺動面１９を、また傾斜面３４ａとベース部２３の傾斜面２７とを摺動させながら調整楔３４を、矢線Ａで示す光軸ＰＬと直交する方向（受光エリア１８ａの長辺方向）にスライドさせる。ガイド部材２６によって光軸ＰＬと平行な方向の直進移動だけがベース部２３に許容されているから、この光軸ＰＬと直交する方向の調整楔３４のスライドにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと平行な方向（矢線Ｂ方向）に移動される。これにより、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔を調整することができる。
【００４２】
また、調整部材１５の幅は、イメージセンサ１１の幅と同じにされており、各調整楔３４の外側の側面３４ｃが、受光エリア１８ａの長辺方向と平行なガイド部材２６の内面２６ａに接する。これにより、各調整楔３４が移動方向を受光エリア１８ａの長辺方向に規制して直進移動するようにガイドする。
【００４３】
次に上記構成の作用について説明する。まず各摺動面１９の上にそれぞれ調整楔３４が配されるように、イメージセンサ１１に調整部材１５が載せられる。この後に、予め組み立てられたレンズユニット１４をイメージセンサ１１上に配する。このときに、ガイド部材２６の内側にイメージセンサ１１が嵌め込まれる。これにより、ガイド部材２６の内面２６ａにイメージセンサ１１の周面が接した状態となり、鏡筒２２に保持されている撮影レンズ１２の光軸ＰＬとイメージセンサ１１の受光面の法線とが平行になる。また、同時に光軸ＰＬの直交する方向でのイメージセンサ１１に対してレンズユニット１４が位置決めされ、受光エリア１８ａの中心を光軸ＰＬが通るようにされる。さらに、ベース部２３の傾斜面２７と、調整楔３４の傾斜面３４ａとが接した状態になる。
【００４４】
なお、この例では、レンズユニット１４が自重によりイメージセンサ１１の方向に移動するものとしているが、イメージセンサ１１の方向にレンズユニット１４を付勢してもよい。また、イメージセンサ１１上にレンズユニット１４を配した後に、切欠き３１から調整楔３４をそれらの間に挿入してもよい。
【００４５】
上記のようにして、調整部材１５を装着した状態でカメラモジュール１０を組み立て、このカメラモジュール１０のイメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔調整を行う。この調整では、例えばイメージセンサ１１を制御する制御回路と、イメージセンサ１１で撮影した画像をモニタに表示する表示回路等を備えた検査装置にカメラモジュール１０がセットされる。このときにイメージセンサ１１の底面を支持し、レンズユニット１４が例えば上下方向に移動できるようにカメラモジュール１０をセットする。次に、予め用意された調整用のテストチャートをカメラモジュール１０で撮影して、その撮影された画像をモニタに表示し、このモニタの画像を見ながら調整部材１５をスライド操作し、イメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致した状態にする。
【００４６】
スライド操作により、イメージセンサ１１と基板２５との間で、調整楔３４の傾斜面３４ａがレンズユニット１４側の傾斜面２７と摺動しながらスライドする。このときに、ガイド部材２６の内面２６ａがイメージセンサ１１の周面に接した状態となっているから、レンズユニット１４は、そのスライド量及び方向に応じた移動量で撮影レンズ１２の光軸ＰＬに沿って上方向または下方向に移動する。
【００４７】
例えば、調整部材１５をカメラモジュール１０に押し込む方向にスライド操作すると、傾斜面３４ａが傾斜面２７を上方に押し上げながら移動する。このためレンズユニット１４は、光軸ＰＬに沿って上方向に移動する。逆に調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜く方向にスライド操作すると、傾斜面２７が傾斜面３４ａと接する位置を下方にずらしながら移動するため、レンズユニット１４は、光軸ＰＬに沿って下方向に移動する。
【００４８】
いずれの場合にも、調整部材１５のスライド量が小さければレンズユニット１４の移動量も小さくなり、またスライド量が大きければレンズユニット１４も大きく移動する。調整部材１５のスライド量とレンズユニット１４の移動量の関係は、傾斜面２７，３４ａの傾きに応じて変わり、傾きを小さくすれば調整部材１５のスライド量に対するレンズユニット１４の移動量を小さくできる。
【００４９】
調整の完了後には、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するために、イメージセンサ１１とベース部２３とを接着剤等によって固定してから、調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜く。これにより、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔が調整されたカメラモジュール１０が完成する。
【００５０】
なお、上記のようにカメラモジュール１０によるテストチャート等の撮影画像に基づいて調整を行う他に、調整用カメラを用いて、検査対象となるカメラモジュール１０の撮影レンズ１２を通してイメージセンサ１１の受光面を撮影し、その撮影画像に基づいて調整してもよい。この場合には、調整用カメラは、正しく調整されたカメラモジュール１０の撮影レンズ１２を通してイメージセンサ１１の受光面にピントが合致するように予め焦点が調整されたものが用いられる。また、上記実施形態では、イメージセンサ１１を支持して調整しているが、撮影レンズ１２の焦点面をイメージセンサ１１の受光面に合致させるための移動は相対的なものであるから、レンズユニット１４（レンズホルダ２１）を支持して、イメージセンサ１１が移動するようにして調整してもよい。
【００５１】
上記実施形態では、調整の完了後には、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するためにイメージセンサ１１にベース部２３を固定してから調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜いているが、調整部材１５とベース部２３とをイメージセンサ１１に接着剤等によって固定し、調整部材１５をカメラモジュール１０に残してもよい。あわせて調整部材１５とベース部２３とを接着剤等により固定してもよい。このときにカメラモジュール１０から突出した調整部材１５の部分を切断してもよい。このようにして調整楔３４を残した場合には、摺動面１９となっているガラス基板１１ｂの表面における光の反射を塞ぐことができ、撮影される画像のコントラストの向上に有利となる。なお、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するために、イメージセンサ１１に調整部材１５を固定し、この調整部材１５にレンズホルダ２１を固定してもよい。
【００５２】
図５，図６は、調整楔の傾斜面に溝を、またベース部の傾斜面に突条をそれぞれ形成した例を示すものである。なお、以下に説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ部材には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
この例では、図５に示すように、調整楔３４の傾斜面３４ａには、断面Ｖ字状の溝４１が調整部材１５のスライド方向に沿って形成されている。また、図６に示すように、ベース部２３の基板２５の下面に形成された傾斜面２７には、突条４２が調整部材１５のスライド方向に沿って形成されている。突条４２は、溝４１の断面形状と同じ形状でＶ字状の山型にしたものである。なお、図６は、傾斜面２７を上方に向けた姿勢で描いてある。
【００５４】
これによれば、調整時には、突条４２が溝４１に入り込んで摺動することにより、調整楔３４の移動が案内され、調整楔３４の移動の直進性が担保される。また、スライド操作時の押圧力により調整楔３４自体に捻れが生じると、傾斜面３４ａが捻れて傾斜面２７と密着しない状態となるため撮影レンズ１２の倒れが生じるが、突条４２が溝４１に入り込むことにより、調整楔３４の捻れを抑制することができ、撮影レンズ１２の倒れを防止することができる。
【００５５】
さらに、スライド操作時の押圧力により、調整楔３４が受光エリア１８ａ側に膨らむように撓むことが想定されるが、このような撓みが生じた場合には、スライド方向の調整楔３４の長さが実質的に短くなり、傾斜面３４ａの傾斜角度が所期のものよりも大きくなったものと同じになる。このため、両方の調整楔３４が撓んだ場合には、基板２５は、調整楔３４の後端側が高くなるように支持されて撮影レンズ１２の倒れが生じ、一方の調整楔３４が撓んだ場合には、レンズホルダ２１にガタツキが生じる。しかしながら、突条４２が溝４１に入り込むように構成とすることで、調整楔３４の捻れや撓みが発生することを抑制できるため、上記のような不具合を防止することができる。
【００５６】
上記の例では、溝４１と突条４２との形状を合致させているが、図７に示すように、溝４１の深さよりも突条４２の高さよりも小さくして、溝４１と突条４２と間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、レンズホルダ２１と調整楔３４とを固定してもよい。
【００５７】
なお、上記の図５ないし図７に示す例では、溝及び突条の断面形状をＶ字形状としたが、溝及び突条の断面形状は、これに限るものではない。例えば、溝及び突条の断面形状を長方形などの矩形や、楕円形状などとしてもよい。この場合にも、溝の深さよりも突条の高さを小さくして、溝と突条との間の隙間に接着剤を注入して、レンズユニットと調整楔とを、あるいはイメージセンサと調整楔とを固定することができる。また、レンズホルダの傾斜面に溝を形成し、調整楔の傾斜面に突条を形成してもよい。
【００５８】
なお、図５，図６に示す例と同様に、イメージセンサ１１に摺動面１９に溝を、調整楔３４の底面３４ｂに突条を設け、溝に突条が入り込んだ状態で調整楔３４をスライドさせるようにしてもよい。また、このときにも、溝の深さよりも突条の高さを小さくして、溝と突条と間に隙間を形成し、この隙間に接着剤を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。さらに、摺動面１９に突条を、調整楔３４の底面３４ｂに溝を設ける構成としてもよい。
【００５９】
図８に示すように、調整楔３４の底面３４ｂに、そのスライド方向に沿った溝４７を設け、イメージセンサ１１の摺動面１９との間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。
【００６０】
なお、調整楔３４の底面３４ｂを平面としたまま、イメージセンサ１１の摺動面１９に溝を形成して、底面３４ｂをとの間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。また、同様にして、傾斜面２７，３４ａのいずれか一方を平面としたまま他方に溝を設けることにより、一方の傾斜面と溝との間に間隙を形成してこの隙間に接着剤を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０ カメラモジュール
１１ イメージセンサ
１２ 撮影レンズ
１４ レンズユニット
１５ 調整部材
１９ 摺動面
２１ レンズホルダ
２２ 鏡筒
２３ ベース部
２６ ガイド部材
２７，３４ａ 傾斜面
３４ 調整楔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに対する撮影レンズの焦点位置を調整するカメラモジュールの焦点調整構造及び焦点調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機や携帯端末などに撮影機能を付加するためのカメラモジュールが知られている。カメラモジュールは、撮影レンズからイメージセンサまでをユニット化したものであり、このカメラモジュールをプリント基板に実装することによって省スペース化と低コスト化が図られている。従来のレンズユニットの製造方法は、プラスチックやガラスレンズを個別に成形して、鏡筒内に１枚ずつ組み入れ、調整、接着固定を行っている。近年では、レンズを個別に成形せずに、ウェハーに多数のレンズを一括成形し、ウェハー状態のままレンズを積層、調整、接着固定した後に切り出すウェハーレンズが製造されている。このようにウェハー状態で一括に行うことで、レンズユニット個々で行うことに比べて製造コストの削減を図っている。
【０００３】
上記のようなウェハーレンズを用いたカメラモジュールに対しても高精細な撮影画像が要求され、イメージセンサとして数百万画素のものが用いられ高画素化が図られているものがある。高画素化されたイメージセンサの性能を十分に引き出すためには、撮影レンズの性能を高めることはもちろんであるが、撮影レンズの焦点面がイメージセンサの受光面に正しく合致するように調整しなければならない。レンズの製造上、焦点距離には若干のバラつきを含むため、高画素カメラモジュールでは撮影レンズとイメージセンサとの間隔の調整が個々のモジュールで必要となる。
【０００４】
従来では、円筒状の鏡筒に撮影レンズを保持し、この鏡筒をねじ構造でイメージセンサ側に取り付け、鏡筒を回転させることによって、撮影レンズの焦点面がイメージセンサの受光面に合致するように撮影レンズとイメージセンサとの間隔を調整していた。しかしながら、上述のようなウェハーレンズを用いるカメラモジュールなどでは、イメージセンサなどと同様にレンズを矩形に切り出して実装するため、ねじ構造に組み込むことが容易ではなく、また回転によるレンズの偏心が発生するため利用することができなかった。
【０００５】
一方、調節部材のスライド操作により、イメージセンサに対してレンズユニットを上下することにより焦点調節を行う構造が特許文献１により知られている。この特許文献１では、イメージセンサが取り付けられたプリント基板上にイメージセンサを囲む鏡筒ベースとイメージセンサの受光面と平行にした基準面とを設け、これら鏡筒ベースと基準面とで楔状にされた調節部材をガイドして撮影レンズの光軸と直交する方向に移動させる。レンズユニットは、その底面が調節部材と摺動する斜面とされるとともに、鏡筒ベースで光軸方向にだけ直進移動するようにガイドされている。これにより、調節部材を移動すると、レンズユニットが光軸方向に移動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７４７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記の特許文献１のような構成をカメラモジュールに採用した場合、イメージセンサとともに、鏡筒ベースや基準面などのガイド部材をプリント基板に配置する必要がある。このためカメラモジュールの部品点数が増加し、それら部品の配置スペースが多く必要となるため、小型化を図ることができないという問題があった。また、プリント基板とイメージセンサとは、はんだで固定されるため、プリント基板面とイメージセンサ面の平行性が悪く、レンズの倒れとなる重大な問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、小型化に有利であり精度よく焦点位置の調整を行うことができるカメラモジュールの焦点調整構造及び焦点調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を達成するために請求項１に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、イメージセンサに対する前記レンズホルダの撮影レンズの光軸と直交する方向の移動を規制し撮影レンズの光軸方向への移動を許容するガイド部材と、前記イメージセンサの表面の非受光エリアに対向させて前記レンズホルダに設けられ、前記非受光エリアの表面に対して傾斜したホルダ側傾斜面とを備え、前記非受光エリア上に配されて前記ホルダ側傾斜面と摺動する調整用傾斜面を有する調整楔の撮影レンズの光軸と直交するスライド方向への移動により、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させるものである。
【００１０】
請求項２に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ガイド部材が、前記イメージセンサを囲み、その内面が前記イメージセンサの周囲と接し、前記レンズホルダが撮影レンズの光軸方向に移動する際に、前記イメージセンサの周囲と摺動するように前記レンズホルダに設けられているものである。
【００１１】
請求項３記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ホルダ側傾斜面が、撮影に供される受光エリアを挟む一対の前記非受光エリアに対向する部分にそれぞれ形成され、受光エリアを挟むように配される一対の調整楔が一体に形成された調整部材のスライド移動により、各ホルダ側傾斜面と対応する調整用傾斜面とをそれぞれ摺動させるようにしたものである。
【００１２】
請求項４記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記受光エリアの長辺側を長辺方向に沿って前記調整楔がスライドされるようにしたものである。
【００１３】
請求項５項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記ガイド部材が、前記一対の調整楔の各外側面と摺動することにより、前記一対の調整楔が所定方向に直進するように案内するようにしたものである。
【００１４】
請求項６項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダが固定されるものである。
【００１５】
請求項７項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに前記レンズホルダ及び前記調整楔がそれぞれ固定されるものである。
【００１６】
請求項８項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされているものである。
【００１７】
請求項９項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされるとともに、前記第１の突条の高さが前記第１の溝の深さよりも小さくされ、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第１の突条と前記第１の溝との間隙に接着剤を入れて前記レンズホルダと前記調整楔とが接着されるものである。
【００１８】
請求項１０項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造では、前記調整楔に、前記非受光エリアと摺動する面に前記スライド方向に沿った第２の溝を形成し、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第２の溝と前記非受光エリアとの間隙に接着剤を入れて前記イメージセンサと前記調整楔とを接着するようにしたものである。
【００１９】
請求項１１記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、撮影レンズの光軸と直交する方向へのイメージセンサに対するレンズホルダの移動を規制した状態で、イメージセンサの表面の撮影に供されない非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整楔を移動し、調整楔にイメージセンサの表面に対して傾斜させて設けた調整用傾斜面とレンズホルダに設けたホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを移動させるものである。
【００２０】
請求項１２記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、イメージセンサを囲み、その内面がイメージセンサの周囲と接するレンズホルダに設けられたガイド部材により、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、調整用傾斜面とホルダ側傾斜面との摺動により、レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させるものである。
【００２１】
請求項１３記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、撮影に供される受光エリアを挟む一対の非受光エリア上を調整楔がスライドされるようにしたものである。
【００２２】
請求項１４記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、調整楔が受光エリアの長辺側の非受光エリアを長辺方向に沿ってスライドされるようにしたものである。
【００２３】
請求項１５記載のカメラモジュールの焦点調整方法では、一対の調整楔の各外側面をガイド部材の内面に摺動させることにより、一対の調整楔が所定方向に直進するように案内するようにしたものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、イメージセンサの非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整部材を移動させて、この調整部材の調整用傾斜面と、撮影レンズの光軸と直交する方向への移動が規制されたレンズホルダのホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを直進移動させるようにしたから、調整部材をスライドさせるための基準面を別部品として設ける必要がなく、少ない部品点数で焦点調整を行うことができるとともに、カメラモジュールの小型化を図ることができる。また、イメージセンサの周囲を利用して、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、光軸方向に直進移動させるようにガイドすることにより、さらなる部品点数の削減と小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を実施したカメラモジュールと調整部材とを示す斜視図である。
【図２】カメラモジュールを分解して示す分解斜視図である。
【図３】ガイド部材の配置を示す斜視図である。
【図４】カメラもモジュールに調整部材を装着した状態を示す断面図である。
【図５】傾斜面に溝を設けた調整楔を示す斜視図である。
【図６】ベース部の傾斜面に突条を設けた傾斜面を示す斜視図である。
【図７】傾斜面に溝の深さを突条の高さよりも深くして接着材を入れる隙間を形成した例を示すものである。
【図８】イメージセンサの摺動面と調整楔の底面に設けた溝との隙間に接着材を入れた例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明を実施したカメラモジュールの外観を図１に示す。カメラモジュール１０は、携帯電話や携帯端末のカメラとして内蔵されたり、車載カメラとして利用されたりする。このカメラモジュール１０は、イメージセンサ１１（図２参照）と、撮影レンズ１２が組み込まれたレンズユニット１４とから構成され、これらをユニット化したものである。カメラモジュール１０は、調整部材１５の操作によって、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔の調整を行うことで、焦点位置の調整すなわちイメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致させる調整が行われる。
【００２７】
図２に示すように、イメージセンサ１１は、ＣＭＯＳタイプのイメージセンサとなっている。このイメージセンサ１１は、受光素子等の回路が形成されたチップ１１ａの表面を薄いガラス基板１１ｂで覆った構成であり、その表面が平坦な板状になっている。このイメージセンサ１１は、ウェハーに多数のイメージセンサを形成し、各イメージセンサをダイシングによって切り分けることにより作製されている。なお、イメージセンサ１１は、ＣＤＤタイプであってもよい。
【００２８】
イメージセンサ１１の表面は、撮影に供される受光エリア１８ａと、それ以外の非受光エリア１８ｂとに区画されている。受光エリア１８ａのチップ１１ａの部分は多数の受光素子が形成された受光面となっており、この受光面上に撮影レンズ１２で結像される光学像が電気的な信号に変換される。受光エリア１８ａは、２組の向かい合う辺のうち一方が他方よりも長い長方形となっている。非受光エリア１８ｂには、ＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換器等の各種周辺回路が形成されている。
【００２９】
非受光エリア１８ｂは、受光エリア１８ａを囲むように設けられているが、その一部が調整部材１５をスライドさせる摺動面１９として用いられる。摺動面１９は、受光エリア１８ａの長辺側の両側方に、その長辺に平行にそれぞれ設けてある。高精度な平坦性を有するとともに撮影に供されないガラス基板１１ｂの表面を摺動面１９とすることにより、調整部材１５を受光面と高い精度で平行にスライドさせることができ、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔調整を高精度に行うことができる。なお、受光エリアの各辺とイメージセンサ１１の各辺は平行になっている。
【００３０】
レンズユニット１４は、イメージセンサ１１に対して、撮影レンズ１２の光軸ＰＬ方向に移動自在に組み付けられ、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔が調整された後に固定される。このレンズユニット１４は、撮影レンズ１２とレンズホルダ２１とから構成され、このレンズホルダ２１は、撮影レンズ１２を保持する鏡筒２２と、この鏡筒２２の下部（イメージセンサ側）に一体に設けられたベース部２３とからなる。
【００３１】
鏡筒２２は、箱形状であり、その中空な内部に撮影レンズ１２を保持している。撮影レンズ１２は、物体側から順に第１レンズ１２ａ、第２レンズ１２ｂ（図４参照）の２枚構成となっており、周知の手法で鏡筒２２に固定されている。各レンズ１２ａ，１２ｂは、多数のレンズが形成されたウェハーから切り出されることにより作製されるいわゆるウェハーレンズと呼ばれるものであって、光軸方向から見た形状が矩形となっているが、その形状が円形等であってもよい。なお、鏡筒２２に、レンズとともに絞りやＩＲフィルタなどを保持させてもよい。また、撮影レンズ１２の構成は、これに限られるものではない。
【００３２】
鏡筒２２の先端に形成した開口２２ａから撮影レンズ１２に被写体光が入射し、鏡筒２２の下部の開口２２ｂ（図４参照）より撮影レンズ１２を透過した被写体光がイメージセンサ１１に向けて射出される。撮影レンズ１２は、固定焦点のものであるが、広範囲の撮影距離にピントが合うようにされたパンフォーカスタイプの撮影光学系となっている。カメラモジュール１０の組み立て時には、上述のように光軸ＰＬ方向にレンズユニット１４を移動させることによって、イメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致するように調整される。
【００３３】
ベース部２３は、上述のように鏡筒２２の下部に一体に設けられている。この例では鏡筒２２とベース部２３とを別々に作製し、接着等により一体としているが、これらを一体に成形してもよい。ベース部２３は、撮影レンズ１２とイメージセンサ１１の受光面との間隔を調整するスペーサとしての機能するものであり、イメージセンサ１１と平行に配される板状の基板２５の下面にガイド部材２６と傾斜面２７とが設けられている。
【００３４】
基板２５は、イメージセンサ１１の受光面側に配され、受光エリア１８ａに対向する部分に、開口２５ａが形成されている。撮影レンズ１２から射出された被写体光は、この開口２５ａを通して受光エリア１８ａに入射する。
【００３５】
図３に示すように、ガイド部材２６は、イメージセンサ１１を囲み、その内面２６ａがイメージセンサ１１の周面と接するように設けられている。内面２６ａは、光軸ＰＬと平行な面にされており、光軸ＰＬと平行な方向にベース部２３が移動した際には、イメージセンサ１１の周面と摺動し、その周面と接した状態が維持されるようにしてある。これにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと直交する方向に移動すること、及び撮影レンズ１２の倒れ、すなわち光軸ＰＬがイメージセンサ１１の受光面の法線に対して倒れることを阻止し、光軸ＰＬ方向の直進移動だけを許容する。したがって、このガイド部材２６は、光軸ＰＬと平行な方向に鏡筒２２を直進移動させるためのガイド手段となる。
【００３６】
なお、上述のようにウェハーからダイシングによって切り分けることにより作製されるイメージセンサ１１は、ダイシングの精度が高いため、その周面が表面と垂直な面として形成される。これにより、ガイド部材２６と協働してレンズユニット１４を直進移動させることができる。また、ガイド部材２６は、イメージセンサ１１の周囲を全て囲む必要はない。
【００３７】
ガイド部材２６には、一対の切欠き３１と一対の切欠き３２とが形成されている。切欠き３１は、後述するようにイメージセンサ１１と基板２５との間に配された調整部材１５の後端部をベース部２３の外側に通すためのであり、受光エリア１８ａの一方の短辺側のガイド部材２６の両端部分にそれぞれ形成されている。切欠き３２は、挿入された調整部材１５の先端とガイド部材２６とが干渉しないようにするためのものであり、受光エリア１８ａの他方の短辺側のガイド部材２６の両端部分にそれぞれ形成されている。
【００３８】
図２に示すように、ホルダ側傾斜面としての傾斜面２７は、基板２５の下面で各摺動面１９に対向する部分に形成されている。各傾斜面２７は、切欠き３１側から切欠き３２側に向かってイメージセンサ１１との距離が短くなるように、高さ（突出量）が一定割合で漸増し、基準面となるイメージセンサ１１の表面に対して傾斜している。
【００３９】
調整部材１５は、上面に傾斜面２７と摺動する傾斜面３４ａが形成された一対の調整楔３４と、これらの後端部を連結する連結部３５とからなり、調整楔３４が平行にされたコ字状に形成されている。一対の調整楔３４の間隔は、一対の摺動面１９の間隔と同じにされ、一対の切欠き３１及び切欠き３２の間隔もこれに同じになっている。
【００４０】
調整楔３４は、調整時には、平面とされた底面３４ｂが摺動面１９に接した状態となる姿勢でイメージセンサ１１と基板２５との間に配され、切欠き３１を通して後端がベース部２３の外側に配された状態とされる。このように配された状態で、傾斜面３４ａは、先端側から後端側に高さが一定割合で漸増するようにして、イメージセンサ１１の表面に対して傾斜し、傾斜面２７と平行な面となるように形成されている。
【００４１】
調整を行う際には、図４に示すように、調整楔３４の底面３４ｂとイメージセンサ１１の摺動面１９を、また傾斜面３４ａとベース部２３の傾斜面２７とを摺動させながら調整楔３４を、矢線Ａで示す光軸ＰＬと直交する方向（受光エリア１８ａの長辺方向）にスライドさせる。ガイド部材２６によって光軸ＰＬと平行な方向の直進移動だけがベース部２３に許容されているから、この光軸ＰＬと直交する方向の調整楔３４のスライドにより、レンズユニット１４が光軸ＰＬと平行な方向（矢線Ｂ方向）に移動される。これにより、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔を調整することができる。
【００４２】
また、調整部材１５の幅は、イメージセンサ１１の幅と同じにされており、各調整楔３４の外側の側面３４ｃが、受光エリア１８ａの長辺方向と平行なガイド部材２６の内面２６ａに接する。これにより、各調整楔３４が移動方向を受光エリア１８ａの長辺方向に規制して直進移動するようにガイドする。
【００４３】
次に上記構成の作用について説明する。まず各摺動面１９の上にそれぞれ調整楔３４が配されるように、イメージセンサ１１に調整部材１５が載せられる。この後に、予め組み立てられたレンズユニット１４をイメージセンサ１１上に配する。このときに、ガイド部材２６の内側にイメージセンサ１１が嵌め込まれる。これにより、ガイド部材２６の内面２６ａにイメージセンサ１１の周面が接した状態となり、鏡筒２２に保持されている撮影レンズ１２の光軸ＰＬとイメージセンサ１１の受光面の法線とが平行になる。また、同時に光軸ＰＬの直交する方向でのイメージセンサ１１に対してレンズユニット１４が位置決めされ、受光エリア１８ａの中心を光軸ＰＬが通るようにされる。さらに、ベース部２３の傾斜面２７と、調整楔３４の傾斜面３４ａとが接した状態になる。
【００４４】
なお、この例では、レンズユニット１４が自重によりイメージセンサ１１の方向に移動するものとしているが、イメージセンサ１１の方向にレンズユニット１４を付勢してもよい。また、イメージセンサ１１上にレンズユニット１４を配した後に、切欠き３１から調整楔３４をそれらの間に挿入してもよい。
【００４５】
上記のようにして、調整部材１５を装着した状態でカメラモジュール１０を組み立て、このカメラモジュール１０のイメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔調整を行う。この調整では、例えばイメージセンサ１１を制御する制御回路と、イメージセンサ１１で撮影した画像をモニタに表示する表示回路等を備えた検査装置にカメラモジュール１０がセットされる。このときにイメージセンサ１１の底面を支持し、レンズユニット１４が例えば上下方向に移動できるようにカメラモジュール１０をセットする。次に、予め用意された調整用のテストチャートをカメラモジュール１０で撮影して、その撮影された画像をモニタに表示し、このモニタの画像を見ながら調整部材１５をスライド操作し、イメージセンサ１１の受光面に撮影レンズ１２の焦点面が合致した状態にする。
【００４６】
スライド操作により、イメージセンサ１１と基板２５との間で、調整楔３４の傾斜面３４ａがレンズユニット１４側の傾斜面２７と摺動しながらスライドする。このときに、ガイド部材２６の内面２６ａがイメージセンサ１１の周面に接した状態となっているから、レンズユニット１４は、そのスライド量及び方向に応じた移動量で撮影レンズ１２の光軸ＰＬに沿って上方向または下方向に移動する。
【００４７】
例えば、調整部材１５をカメラモジュール１０に押し込む方向にスライド操作すると、傾斜面３４ａが傾斜面２７を上方に押し上げながら移動する。このためレンズユニット１４は、光軸ＰＬに沿って上方向に移動する。逆に調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜く方向にスライド操作すると、傾斜面２７が傾斜面３４ａと接する位置を下方にずらしながら移動するため、レンズユニット１４は、光軸ＰＬに沿って下方向に移動する。
【００４８】
いずれの場合にも、調整部材１５のスライド量が小さければレンズユニット１４の移動量も小さくなり、またスライド量が大きければレンズユニット１４も大きく移動する。調整部材１５のスライド量とレンズユニット１４の移動量の関係は、傾斜面２７，３４ａの傾きに応じて変わり、傾きを小さくすれば調整部材１５のスライド量に対するレンズユニット１４の移動量を小さくできる。
【００４９】
調整の完了後には、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するために、イメージセンサ１１とベース部２３とを接着剤等によって固定してから、調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜く。これにより、イメージセンサ１１と撮影レンズ１２との間隔が調整されたカメラモジュール１０が完成する。
【００５０】
なお、上記のようにカメラモジュール１０によるテストチャート等の撮影画像に基づいて調整を行う他に、調整用カメラを用いて、検査対象となるカメラモジュール１０の撮影レンズ１２を通してイメージセンサ１１の受光面を撮影し、その撮影画像に基づいて調整してもよい。この場合には、調整用カメラは、正しく調整されたカメラモジュール１０の撮影レンズ１２を通してイメージセンサ１１の受光面にピントが合致するように予め焦点が調整されたものが用いられる。また、上記実施形態では、イメージセンサ１１を支持して調整しているが、撮影レンズ１２の焦点面をイメージセンサ１１の受光面に合致させるための移動は相対的なものであるから、レンズユニット１４（レンズホルダ２１）を支持して、イメージセンサ１１が移動するようにして調整してもよい。
【００５１】
上記実施形態では、調整の完了後には、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するためにイメージセンサ１１にベース部２３を固定してから調整部材１５をカメラモジュール１０から引き抜いているが、調整部材１５とベース部２３とをイメージセンサ１１に接着剤等によって固定し、調整部材１５をカメラモジュール１０に残してもよい。あわせて調整部材１５とベース部２３とを接着剤等により固定してもよい。このときにカメラモジュール１０から突出した調整部材１５の部分を切断してもよい。このようにして調整楔３４を残した場合には、摺動面１９となっているガラス基板１１ｂの表面における光の反射を塞ぐことができ、撮影される画像のコントラストの向上に有利となる。なお、イメージセンサ１１に対してレンズホルダ２１を固定するために、イメージセンサ１１に調整部材１５を固定し、この調整部材１５にレンズホルダ２１を固定してもよい。
【００５２】
図５，図６は、調整楔の傾斜面に溝を、またベース部の傾斜面に突条をそれぞれ形成した例を示すものである。なお、以下に説明する他は、上記実施形態と同様であり、実質的に同じ部材には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５３】
この例では、図５に示すように、調整楔３４の傾斜面３４ａには、断面Ｖ字状の溝４１が調整部材１５のスライド方向に沿って形成されている。また、図６に示すように、ベース部２３の基板２５の下面に形成された傾斜面２７には、突条４２が調整部材１５のスライド方向に沿って形成されている。突条４２は、溝４１の断面形状と同じ形状でＶ字状の山型にしたものである。なお、図６は、傾斜面２７を上方に向けた姿勢で描いてある。
【００５４】
これによれば、調整時には、突条４２が溝４１に入り込んで摺動することにより、調整楔３４の移動が案内され、調整楔３４の移動の直進性が担保される。また、スライド操作時の押圧力により調整楔３４自体に捻れが生じると、傾斜面３４ａが捻れて傾斜面２７と密着しない状態となるため撮影レンズ１２の倒れが生じるが、突条４２が溝４１に入り込むことにより、調整楔３４の捻れを抑制することができ、撮影レンズ１２の倒れを防止することができる。
【００５５】
さらに、スライド操作時の押圧力により、調整楔３４が受光エリア１８ａ側に膨らむように撓むことが想定されるが、このような撓みが生じた場合には、スライド方向の調整楔３４の長さが実質的に短くなり、傾斜面３４ａの傾斜角度が所期のものよりも大きくなったものと同じになる。このため、両方の調整楔３４が撓んだ場合には、基板２５は、調整楔３４の後端側が高くなるように支持されて撮影レンズ１２の倒れが生じ、一方の調整楔３４が撓んだ場合には、レンズホルダ２１にガタツキが生じる。しかしながら、突条４２が溝４１に入り込むように構成とすることで、調整楔３４の捻れや撓みが発生することを抑制できるため、上記のような不具合を防止することができる。
【００５６】
上記の例では、溝４１と突条４２との形状を合致させているが、図７に示すように、溝４１の深さよりも突条４２の高さよりも小さくして、溝４１と突条４２と間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、レンズホルダ２１と調整楔３４とを固定してもよい。
【００５７】
なお、上記の図５ないし図７に示す例では、溝及び突条の断面形状をＶ字形状としたが、溝及び突条の断面形状は、これに限るものではない。例えば、溝及び突条の断面形状を長方形などの矩形や、楕円形状などとしてもよい。この場合にも、溝の深さよりも突条の高さを小さくして、溝と突条との間の隙間に接着剤を注入して、レンズユニットと調整楔とを、あるいはイメージセンサと調整楔とを固定することができる。また、レンズホルダの傾斜面に溝を形成し、調整楔の傾斜面に突条を形成してもよい。
【００５８】
なお、図５，図６に示す例と同様に、イメージセンサ１１に摺動面１９に溝を、調整楔３４の底面３４ｂに突条を設け、溝に突条が入り込んだ状態で調整楔３４をスライドさせるようにしてもよい。また、このときにも、溝の深さよりも突条の高さを小さくして、溝と突条と間に隙間を形成し、この隙間に接着剤を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。さらに、摺動面１９に突条を、調整楔３４の底面３４ｂに溝を設ける構成としてもよい。
【００５９】
図８に示すように、調整楔３４の底面３４ｂに、そのスライド方向に沿った溝４７を設け、イメージセンサ１１の摺動面１９との間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。
【００６０】
なお、調整楔３４の底面３４ｂを平面としたまま、イメージセンサ１１の摺動面１９に溝を形成して、底面３４ｂをとの間に隙間を形成し、この隙間に接着剤４５を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。また、同様にして、傾斜面２７，３４ａのいずれか一方を平面としたまま他方に溝を設けることにより、一方の傾斜面と溝との間に間隙を形成してこの隙間に接着剤を注入して、イメージセンサ１１と調整楔３４とを固定してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１０ カメラモジュール
１１ イメージセンサ
１２ 撮影レンズ
１４ レンズユニット
１５ 調整部材
１９ 摺動面
２１ レンズホルダ
２２ 鏡筒
２３ ベース部
２６ ガイド部材
２７，３４ａ 傾斜面
３４ 調整楔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを保持したレンズホルダと、撮影レンズによって結像される光学像を電気的な信号に変換するイメージセンサとを備えたカメラモジュールの焦点調整構造において、
前記イメージセンサに対する前記レンズホルダの撮影レンズの光軸と直交する方向の移動を規制し撮影レンズの光軸方向への移動を許容するガイド部材と、
前記イメージセンサの表面の非受光エリアに対向させて前記レンズホルダに設けられ、前記非受光エリアの表面に対して傾斜したホルダ側傾斜面とを備え、
前記非受光エリア上に配されて前記ホルダ側傾斜面と摺動する調整用傾斜面を有する調整楔の撮影レンズの光軸と直交するスライド方向への移動により、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させることを特徴とするカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項２】
前記ガイド部材は、前記イメージセンサを囲み、その内面が前記イメージセンサの周囲と接し、前記レンズホルダが撮影レンズの光軸方向に移動する際に、前記イメージセンサの周囲と摺動するように前記レンズホルダに設けられていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項３】
前記ホルダ側傾斜面は、撮影に供される受光エリアを挟む一対の前記非受光エリアに対向する部分にそれぞれ形成され、受光エリアを挟むように配される一対の調整楔が一体に形成された調整部材のスライド移動により、各ホルダ側傾斜面と対応する調整用傾斜面とをそれぞれ摺動させることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項４】
前記受光エリアの長辺側を長辺方向に沿って前記調整楔がスライドされることを特徴とする請求項３項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記一対の調整楔の各外側面と摺動することにより、前記一対の調整楔が所定方向に直進するように案内することを特徴とする請求項３または４記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項６】
前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダが固定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項７】
前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに前記レンズホルダ及び前記調整楔がそれぞれ固定されることを特徴とする請求項６記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項８】
前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項９】
前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされるとともに、前記第１の突条の高さが前記第１の溝の深さよりも小さくされ、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第１の突条と前記第１の溝との間隙に接着剤を入れて前記レンズホルダと前記調整楔とが接着されることを特徴とする請求項６または７記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項１０】
前記調整楔は、前記非受光エリアと摺動する面に前記スライド方向に沿った第２の溝が形成され、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第２の溝と前記非受光エリアとの間隙に接着剤を入れて前記イメージセンサと前記調整楔とが接着されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項１１】
撮影レンズを保持したレンズホルダと、撮影レンズによって結像される光学像を電気的な信号に変換するイメージセンサとを備えたカメラモジュールの焦点調整方法において、
撮影レンズの光軸と直交する方向へのイメージセンサに対するレンズホルダの移動を規制した状態で、イメージセンサの表面の撮影に供されない非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整楔を移動し、調整楔にイメージセンサの表面に対して傾斜させて設けた調整用傾斜面とレンズホルダに設けたホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを移動させることを特徴とするカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１２】
イメージセンサを囲み、その内面がイメージセンサの周囲と接するレンズホルダに設けられたガイド部材により、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、調整用傾斜面とホルダ側傾斜面との摺動により、レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１１記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１３】
撮影に供される受光エリアを挟む一対の非受光エリア上を調整楔がスライドされることを特徴とする請求項１２記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１４】
調整楔が受光エリアの長辺側の非受光エリアを長辺方向に沿ってスライドされることを特徴とする請求項１３記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１５】
一対の調整楔の各外側面をガイド部材の内面に摺動させることにより、一対の調整楔が所定方向に直進するように案内することを特徴とする請求項１３または１４項に記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１】
撮影レンズを保持したレンズホルダと、撮影レンズによって結像される光学像を電気的な信号に変換するイメージセンサとを備えたカメラモジュールの焦点調整構造において、
前記イメージセンサに対する前記レンズホルダの撮影レンズの光軸と直交する方向の移動を規制し撮影レンズの光軸方向への移動を許容するガイド部材と、
前記イメージセンサの表面の非受光エリアに対向させて前記レンズホルダに設けられ、前記非受光エリアの表面に対して傾斜したホルダ側傾斜面とを備え、
前記非受光エリア上に配されて前記ホルダ側傾斜面と摺動する調整用傾斜面を有する調整楔の撮影レンズの光軸と直交するスライド方向への移動により、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させることを特徴とするカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項２】
前記ガイド部材は、前記イメージセンサを囲み、その内面が前記イメージセンサの周囲と接し、前記レンズホルダが撮影レンズの光軸方向に移動する際に、前記イメージセンサの周囲と摺動するように前記レンズホルダに設けられていることを特徴とする請求項１記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項３】
前記ホルダ側傾斜面は、撮影に供される受光エリアを挟む一対の前記非受光エリアに対向する部分にそれぞれ形成され、受光エリアを挟むように配される一対の調整楔が一体に形成された調整部材のスライド移動により、各ホルダ側傾斜面と対応する調整用傾斜面とをそれぞれ摺動させることを特徴とする請求項２記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項４】
前記受光エリアの長辺側を長辺方向に沿って前記調整楔がスライドされることを特徴とする請求項３項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項５】
前記ガイド部材は、前記一対の調整楔の各外側面と摺動することにより、前記一対の調整楔が所定方向に直進するように案内することを特徴とする請求項３または４記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項６】
前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに対して前記レンズホルダが固定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項７】
前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記イメージセンサに前記レンズホルダ及び前記調整楔がそれぞれ固定されることを特徴とする請求項６記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項８】
前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項９】
前記スライド方向に沿った第１の溝及び第１の突条の一方が前記調整用傾斜面に他方が前記調整用傾斜面にそれぞれ形成され、前記第１の突条が前記第１の溝に入り込むようにされるとともに、前記第１の突条の高さが前記第１の溝の深さよりも小さくされ、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第１の突条と前記第１の溝との間隙に接着剤を入れて前記レンズホルダと前記調整楔とが接着されることを特徴とする請求項６または７記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項１０】
前記調整楔は、前記非受光エリアと摺動する面に前記スライド方向に沿った第２の溝が形成され、前記調整楔の前記スライド方向の移動による調整後に、前記第２の溝と前記非受光エリアとの間隙に接着剤を入れて前記イメージセンサと前記調整楔とが接着されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項に記載のカメラモジュールの焦点調整構造。
【請求項１１】
撮影レンズを保持したレンズホルダと、撮影レンズによって結像される光学像を電気的な信号に変換するイメージセンサとを備えたカメラモジュールの焦点調整方法において、
撮影レンズの光軸と直交する方向へのイメージセンサに対するレンズホルダの移動を規制した状態で、イメージセンサの表面の撮影に供されない非受光エリア上を撮影レンズの光軸と直交するスライド方向に調整楔を移動し、調整楔にイメージセンサの表面に対して傾斜させて設けた調整用傾斜面とレンズホルダに設けたホルダ側傾斜面とを摺動させることにより、撮影レンズの光軸方向に前記レンズホルダを移動させることを特徴とするカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１２】
イメージセンサを囲み、その内面がイメージセンサの周囲と接するレンズホルダに設けられたガイド部材により、撮影レンズの光軸と直交する方向へのレンズホルダの移動を規制し、調整用傾斜面とホルダ側傾斜面との摺動により、レンズホルダを撮影レンズの光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１１記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１３】
撮影に供される受光エリアを挟む一対の非受光エリア上を調整楔がスライドされることを特徴とする請求項１２記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１４】
調整楔が受光エリアの長辺側の非受光エリアを長辺方向に沿ってスライドされることを特徴とする請求項１３記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【請求項１５】
一対の調整楔の各外側面をガイド部材の内面に摺動させることにより、一対の調整楔が所定方向に直進するように案内することを特徴とする請求項１３または１４項に記載のカメラモジュールの焦点調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１７７７５０（Ｐ２０１２−１７７７５０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３９６０７（Ｐ２０１１−３９６０７）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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