(57)【要約】【課題】簡単な構成で液体レンズを固定できるようにしたカメラモジュールを提供する。【解決手段】カメラモジュール１は、液体レンズ２と、液体レンズ２と同軸上に配置されるマスタレンズ３と、液体レンズ２とマスタレンズ３が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部４０を有したカメラボディ４と、レンズ取付部４０に液体レンズ２とマスタレンズ３を固定するレンズカバー５と、レンズカバー５と液体レンズ２との間に配置され、液体レンズ２を押圧するリング状のパッキング６を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、前記第１の液体と前記第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有した液体レンズと、
前記液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、
前記液体レンズと前記光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、
前記レンズ取付部に前記液体レンズと前記光学部材を固定する取付部材と、
前記取付部材と前記液体レンズとの間に配置され、弾性変形により前記液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材と
を備えたことを特徴とする液体レンズ光学体。
【請求項２】
前記弾性位置決め部材は、前記液体レンズと取付部材と対向する面にリング状の凸部が形成される
ことを特徴とする請求項１記載の液体レンズ光学体。
【請求項３】
前記弾性位置決め部材は、シリコンで構成される
ことを特徴とする請求項１または２記載の液体レンズ光学体。
【請求項４】
異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、前記第１の液体と前記第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有し、電圧の印加で焦点位置が移動する液体レンズと、
前記液体レンズを透過した光信号を光電変換する固体撮像素子を有した撮像制御部と、
前記液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、
前記液体レンズと前記光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、
前記レンズ取付部に前記液体レンズと前記光学部材を固定する取付部材と、
前記取付部材と前記液体レンズとの間に配置され、弾性変形により前記液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材と
を備えたことを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項５】
前記液体レンズに接続される電極部を有し、前記液体レンズと前記撮像制御部を接続する配線部材を備え、
前記電極部は、前記レンズ取付部の形状に合わせたリンク形状で、前記弾性位置決め部材で押圧される前記液体レンズと前記光学部材の間に挟み込まれて実装される
ことを特徴とする請求項４記載の光学的情報読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズを搭載した液体レンズ光学体、及びこの液体レンズ光学体を備えた光学的情報読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商品管理、在庫管理等を目的として１次元のコード情報であるバーコードが良く知られている。また、より情報密度の高いコードとして２次元コードが知られている。２次元コードを読み取る装置として、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子で２次元コードを撮影し、その画像に様々な処理を施した上で２値化し、デコードする方法が知られている。
【０００３】
このようなコード情報を読み取る装置に使用されるＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラ等に搭載されているものと機能的に何ら変わらないことから、普通に物体や風景などを撮影する写真機としての機能を併せ持つことが求められる。例えば、在庫管理等の場合、対象物品と共にその物品が格納されている位置を撮像し、コード情報と共にデータベースに記憶する場合に使用されるものである。
【０００４】
また、携帯電話機には、上述したＣＭＯＳイメージセンサを使用した小型カメラが搭載さている。携帯電話機のカメラ機能には、通常のデジタルカメラのように、風景や人物を撮像する他に、バーコード／２次元コードスキャナ及びＯＣＲ（光学式文字読取装置）を内蔵しているものが大半である。
【０００５】
固体撮像素子で撮像を行う装置では、焦点を合わせる構成が必要であり、自動的に焦点位置を合わせる構成、いわゆるオートフォーカス機能が必要である。オートフォーカス機能は、レンズの位置を機械的に光軸に沿って移動させる方法が知られているが、携帯電話等の小型の装置では、このような機構を搭載するのが困難である。そこで、レンズ自体がオートフォーカス機構を持つような構成のものが求められている。その１つに液体レンズというものが知られている。
【０００６】
図８は、液体レンズの概念を示す構成図である。液体レンズ１００は、導電性の高い水溶液１０１と絶縁体の油１０２が、光を透過する透明な窓部を対向する２面に有した容器１０３に封じ込められる。液体レンズ１００には、水溶液１０１と接する電極１０４ａと、絶縁部を介して水溶液１０１と油１０２の両方と接する電極１０４ｂが備えられる。電極１０４ａ及び電極１０４ｂから電気を流し、水溶液１０１に電圧を印加すると、水溶液１０１と油１０２との境界面１０５の形状を変化させることができる。このような現象をエレクトロウエッティング現象と称す。水溶液１０１と油１０２との境界面１０５の曲率を変えることで焦点位置を動かし、合焦を行うことができる。
【０００７】
カメラモジュール及びコードスキャナ等にこの液体レンズを適用した技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、レンズ等の光学部材や固体撮像素子を備えたカメラモジュールでは、各部品の位置決めや保護のため、スペーサやパッキングが多く使用されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２５９１２８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８３００６号公報
【特許文献３】特開平０８−３１３７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
液体レンズは一般的に荷重に弱いので、液体レンズの位置決めや保護のために多数のスペーサやパッキングが必要となる。このため、レンズを機械的に移動させる機構が不要であっても、装置の小型化が困難であった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で液体レンズを固定できるようにした液体レンズ光学体及びこの液体レンズ光学体を備えた光学的情報読取装置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】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明は、異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、第１の液体と第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有した液体レンズと、液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、液体レンズと光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、レンズ取付部に液体レンズと光学部材を固定する取付部材と、取付部材と液体レンズとの間に配置され、弾性変形により液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備えた液体レンズ光学体である。
【００１２】
また、本発明は、異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、第１の液体と第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有し、電圧の印加で焦点位置が移動する液体レンズと、液体レンズを透過した光信号を光電変換する固体撮像素子を有した撮像制御部と、液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、液体レンズと光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、レンズ取付部に液体レンズと光学部材を固定する取付部材と、取付部材と液体レンズとの間に配置され、弾性変形により液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備えた光学的情報読取装置である。
【００１３】
本発明の液体レンズ光学体及び光学的情報読取装置では、液体レンズを弾性位置決め部材を介して固定することで、液体レンズに掛かる荷重が抑えられ、部品の公差がある場合でも、荷重の変動が吸収されて荷重の大幅な増加を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、液体レンズに掛かる荷重が抑えられ、かつ、荷重の変動が抑えられるので、液体レンズを保護することができると共に、確実に位置決めすることができる。また、多数のスペーサやパッキングが不要であり、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態のカメラモジュールの一例を示す断面図である。
【図２】本実施の形態のカメラモジュールの一例を示す分解斜視図である。
【図３】本実施の形態のカメラモジュールを構成する液体レンズの一例を示す外観斜視図である。
【図４】本実施の形態のカメラモジュールを構成するフレキシブルプリント基板の一例を示す斜視図である。
【図５】本実施の形態のカメラモジュールを構成するフレキシブルプリント基板の一例を示す平面図である。
【図６】本実施の形態のカメラモジュールを構成するパッキングの一例を示す断面斜視図である。
【図７】本実施の形態の光学的情報読取装置の一例を示す機能ブロック図である。
【図８】液体レンズの一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の液体レンズ光学体を備えたカメラモジュール及びカメラモジュールを備えた光学的情報読取装置の実施の形態について説明する。
【００１７】
＜本実施の形態のカメラモジュールの構成例＞
図１は、本実施の形態のカメラモジュールの一例を示す断面図、図２は、本実施の形態のカメラモジュールの一例を示す分解斜視図である。図３は、本実施の形態のカメラモジュールを構成する液体レンズの一例を示す外観斜視図、図４は、本実施の形態のカメラモジュールを構成するフレキシブルプリント基板の一例を示す斜視図、図５は、本実施の形態のカメラモジュールを構成するフレキシブルプリント基板の一例を示す平面図、図６は、本実施の形態のカメラモジュールを構成するパッキングの一例を示す断面斜視図である。
【００１８】
本実施の形態のカメラモジュール１は、液体レンズ２の周辺の温度を検知するサーミスタ１０を備え、測定対象物との距離情報から導き出される液体レンズ２の焦点位置を、サーミスタ１０で検知される温度情報で補正して、正確なオートフォーカスを実現する。カメラモジュール１では、液体レンズ２の電極と接続されるフレキシブルプリント基板９にサーミスタ１０を備えることで、液体レンズ２の周辺の温度を的確に検知できるようにする。また、液体レンズ２の位置決めを行うパッキング６を備えることで、液体レンズ２を保護する。
【００１９】
本実施の形態のカメラモジュール１は、液体レンズ２とマスタレンズ３がカメラボディ４に取り付けられる。液体レンズ２は、光が透過する透明な材質で入射面２０ａと出射面２０ｂが形成された円筒形状の容器２０に、第１の液体の一例である導電性の高い水溶液と第２の液体の一例である絶縁体の油が封止される。液体レンズ２の内部は、例えば、図８で説明したような構成で、水溶液（１０１）と油（１０２）が液体レンズ２の光軸に沿った方向に分離して、互いに混和することなく光が透過する境界面（１０５）が形成される。液体レンズ２に封止される水溶液と油は異なる光屈折率を有し、入射面２０ａから出射面２０ｂへ透過する光が、水溶液と油の境界面で屈折される。
【００２０】
液体レンズ２は、本例では出射面２０ｂの外側の部分に第１の電極２１が形成されると共に、円周面の一部または全部に、第１の電極２１と絶縁部２２で絶縁された第２の電極２３が形成される。第１の電極２１は、例えば、図８で説明した電極１０４ａと接続され、第２の電極２３は電極１０４ｂと接続される。なお、第１の電極２１が電極１０４ｂと接続され、第２の電極２３が電極１０４ａと接続される構成でも良い。本例の液体レンズ２では、第１の電極２１と第２の電極２３に電気を流していない状態で、水溶液と油の境界面が所定の一定の形状を保持し、第１の電極２１と第２の電極２３に電気を流すことで、水溶液に印加される電圧に応じて、水溶液と油の境界面の形状が変化する。これにより、光の屈折する角度を変化させて、焦点位置を切り替えることができる。
【００２１】
マスタレンズ３は光学部材の一例で、図示しない単一の光学レンズ、または複数の光学レンズが円筒形状のハウジングに収納されて構成される。
【００２２】
カメラボディ４は保持部材の一例で、円筒形状の液体レンズ２とマスタレンズ３の外形に合わせた円筒形状の空間が形成されるレンズ取付部４０を備える。液体レンズ２とマスタレンズ３が光軸方向に重ねられてレンズ取付部４０に嵌められると、光軸に直交するＸ−Ｙ軸方向の位置が規制され、液体レンズ２とマスタレンズ３の光軸が合わせられる。
【００２３】
カメラモジュール１は、レンズ取付部４０に取り付けられるレンズカバー５と、液体レンズ２とマスタレンズ３を固定するパッキング６を備える。レンズカバー５は取付部材の一例で、レンズ押さえ部５０と、レンズ押さえ部５０の内側に形成される窓部５１と、レンズ押さえ部５０の外側に形成される脚部５２を備える。レンズカバー５の窓部５１は、液体レンズ２の入射面２０ａと対向する部分に開口を設けて構成され、予め定められた画角の光を遮らないように、開口部分の大きさが決められる。
【００２４】
レンズカバー５がレンズ取付部４０に取り付けられると、レンズカバー５の脚部５２に形成された凹部５２ａが、レンズ取付部４０の外周面に突出形成された爪部４０ａに嵌められ、レンズカバー５がレンズ取付部４０に固定される。
【００２５】
パッキング６は弾性位置決め部材の一例で、シリコンで構成される。パッキング６は、レンズ取付部４０の内周面の形状に合わせたリング状で、液体レンズ２の入射面２０ａとレンズカバー５のレンズ押さえ部５０と対向する上下面にリング状の凸部６０が形成される。パッキング６は、レンズ取付部４０に取り付けられたレンズカバー５と液体レンズ２との間に挟まれると、液体レンズ２の入射面２０ａの外側の部分に一方の凸部６０が当接し、レンズカバー５のレンズ押さえ部５０に他方の凸部６０が当接するように、凸部６０間の厚さが設定される。
【００２６】
カメラモジュール１は、光信号を光電変換する固体撮像素子の一例であるＣＭＯＳイメージセンサ７０が実装されるＣＭＯＳ基板７と、信号処理が行われる主基板８と、液体レンズ２及びＣＭＯＳ基板７と主基板８を接続するフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）９を備える。ＣＭＯＳ基板７には、カメラボディ４が取り付けられる。また、ＣＭＯＳ基板７には、レーザ光の受発光部等を備えた測距部７１が実装される。主基板８には、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ７０で光電変換された信号をデコードする回路等が実装される。本例では、ＣＭＯＳ基板７と主基板８は別基板で構成され、撮像制御部を構成する。なお、ＣＭＯＳ基板７と主基板８を同一の基板で構成しても良い。
【００２７】
フレキシブルプリント基板９は配線部材の一例で、液体レンズ２の第１の電極２１と接続される第１の電極部の一例である第１の電極パターン９５ａ及び第２の電極２３と接続される第２の電極部の一例である第２の電極パターン９５ｂが、図５（ａ）に示す一方の面に互いに絶縁されて形成されたリング状の電極部９０を備える。電極部９０は、カメラボディ４のレンズ取付部４０に嵌る形状に構成される。また、フレキシブルプリント基板９は、ＣＭＯＳ基板７のコネクタ７２と接続される電極部９１と、主基板８のコネクタ８０と接続される電極部９２を備える。
【００２８】
フレキシブルプリント基板９は、第１の電極パターン９５ａと接続される第１の配線パターン９６ａと第２の電極パターン９５ｂと接続される第２の配線パターン９６ｂが、図５（ｂ）に示す他方の面に互いに絶縁されて形成される。
【００２９】
第１の電極パターン９５ａは、液体レンズ２の第１の電極２１の形状に合わせたリング状である。また、第１の配線パターン９６ａで電極部９０に形成される部位は、第１の電極パターン９５ａと同径のリング状である。
【００３０】
そして、フレキシブルプリント基板９の一方の面に形成される第１の電極パターン９５ａと、フレキシブルプリント基板９の他方の面に形成される第１の配線パターン９６ａは、例えば、第１の電極パターン９５ａの形状に合わせてリング状に配置されて、フレキシブルプリント基板９を貫通する複数のビアホール９７ａにより電気的に接続される。
【００３１】
フレキシブルプリント基板９は、電極部９０の円周面の一部を外側に突出させる形態で電極部９０ａが形成され、電極部９０ａに第２の電極パターン９５ｂが形成される。第２の配線パターン９６ｂで電極部９０に形成される部位は、第１の配線パターン９６ａの外側を経由する円弧状で電極部９０ａにつながる。
【００３２】
そして、フレキシブルプリント基板９の一方の面に形成される第２の電極パターン９５ｂと、フレキシブルプリント基板９の他方の面に形成される第２の配線パターン９６ｂは、フレキシブルプリント基板９を貫通する単数または複数のビアホール９７ｂにより電気的に接続される。
【００３３】
カメラモジュール１は、液体レンズ２と液体レンズ２の近傍の温度を検知するサーミスタ１０を備える。サーミスタ１０は温度検知手段の一例で、フレキシブルプリント基板９において、電極部９０の一部を外側に突出させて形成したセンサ取付部９３に実装される。フレキシブルプリント基板９には、サーミスタ１０と接続される電極パターン９８ａを有した配線パターン９８が、図５（ｂ）に示す他方の面に形成され、サーミスタ１０は、電極パターン９８ａに半田付け等により実装される。サーミスタ１０で検知された温度情報は、フレキシブルプリント基板９により主基板８に伝送され、フレキシブルプリント基板９の第１の電極パターン９５ａと第２の電極パターン９５ｂに所定の電圧が印加されるように制御される。
【００３４】
カメラモジュール１では、液体レンズ２の第１の電極２１をマスタレンズ３に対向する向きとして、液体レンズ２とマスタレンズ３が重ねられる。液体レンズ２とマスタレンズ３の間には、フレキシブルプリント基板９の電極部９０が挟み込まれる。電極部９０を間に挟んで重ねられた液体レンズ２とマスタレンズ３は、カメラボディ４のレンズ取付部４０に嵌められる。
【００３５】
レンズカバー５と液体レンズ２の間のレンズ取付部４０にパッキング６を嵌めて、レンズ取付部４０にレンズカバー５が取り付けられると、液体レンズ２の入射面２０ａの外側の部分にパッキング６の一方の凸部６０が当接し、レンズカバー５のレンズ押さえ部５０に他方の凸部６０が当接する。
【００３６】
これにより、液体レンズ２に掛かる荷重を最小限にして、レンズカバー５と液体レンズ２との間が位置決めされ、液体レンズ２とマスタレンズ３は、光軸に沿ったＺ軸方向の位置がパッキング６により規制される。また、パッキング６で液体レンズ２がマスタレンズ３方向に押圧され、液体レンズ２の第１の電極２１と電極部９０の第１の電極パターン９５ａが電気的に接続される。パッキング６の材料はシリコンであり、成形が容易で適度な硬度もあり、液体レンズ２を支持する部材に適している。
【００３７】
液体レンズ２に掛けられるＺ軸方向の荷重は、０．５ｋｇ（５Ｎ）程度までに規定されているが、例えば、液体レンズの容器の電極部分以外がプラスチック（ＡＢＳ樹脂）で成形されている場合、レンズカバーで直接押圧する構成とすると、０．１ｍｍの変形でも数１０ｋｇ程度の荷重が掛かってしまい、液体レンズ２の耐荷重を大幅に超えてしまう。
【００３８】
これに対して、液体レンズ２とレンズカバー５の間にパッキング６を入れることで、０．１ｍｍの変形で荷重の変動を０．２ｋｇ程度に抑えることができる。そして、パッキング６が凸部６０で液体レンズ２と当接する構成とすることで、±０．２ｍｍ程度の公差があっても、液体レンズ２に掛かる荷重を０．５ｋｇ以下に抑え、かつ隙間が生じないようにすることができる。
【００３９】
液体レンズ２及びマスタレンズ３と、フレキシブルプリント基板９の電極部９０がレンズ取付部４０の内周面に嵌められると、電極部９０から外側に突出した電極部９０ａが折り曲げられて、液体レンズ２の外周面とレンズ取付部４０の内周面の間に挟み込まれる。これにより、液体レンズ２の第２の電極２３と電極部９０ａの第２の電極パターン９５ｂが電気的に接続される。液体レンズ２及びマスタレンズ３と電極部９０がレンズ取付部４０の内周面に嵌められることから、液体レンズ２及びマスタレンズ３と電極部９０は、光軸に直交するＸ−Ｙ軸方向の位置が規制される。これにより、液体レンズ２の第２の電極２３と電極部９０の第１の電極パターン９５ａとの間で短絡が発生することはない。
【００４０】
サーミスタ１０は、フレキシブルプリント基板９において、液体レンズ２に接続される電極部９０の一部を突出させたセンサ取付部９３に実装されているので、液体レンズ２とマスタレンズ３の間に電極部９０を挟み込んで、フレキシブルプリント基板９がレンズ取付部４０に取り付けられると、液体レンズ２の近傍に配置される。カメラボディ４には、センサ取付部９３に合わせてレンズ取付部４０に開口部４１が形成され、サーミスタ１０は、図１に示すように、レンズ取付部４０の開口部４１に取り付けられる。
【００４１】
これにより、サーミスタ１０をレンズ取付部４０の外側より液体レンズ２の近傍に配置することが可能であり、実装空間に占める割合を最小限に抑えることができる。また、レンズ取付部４０の内周面で電極部９０の位置が規制されることから、液体レンズ２の近傍にサーミスタ１０を配置しても、サーミスタ１０が液体レンズ２等に衝突することは無い。
【００４２】
更に、液体レンズ２及びマスタレンズ３と、フレキシブルプリント基板９をカメラボディ４に組み付ける動作で、液体レンズ２の近傍にサーミスタ１０を固定することが可能であり、実装作業が容易に行なえる。また、サーミスタ１０への電気的配線は、フレキシブルプリント基板９で行われることから、液体レンズ２を駆動する配線と別の配線を備えることが不要であり、実装作業が容易に行なえる。
【００４３】
カメラモジュール１は、カメラボディ４がＣＭＯＳ基板７に取り付けられ、液体レンズ２から入射した光が、液体レンズ２とマスタレンズ３を透過してＣＭＯＳイメージセンサ７０に入射するように構成される。
【００４４】
＜本実施の形態の光学的情報読取装置の構成例＞
上述したカメラモジュール１では、サーミスタ１０で検知された液体レンズ２近傍の温度情報と、測距部７１で測定された撮像対象物との距離情報に応じて、液体レンズ２に印加する電圧を制御することで、任意の距離にある撮像対象物を、ＣＭＯＳイメージセンサ７０に結像させることができる。以下に、このようなカメラモジュール１を備えた光学的情報読取装置について説明する。
【００４５】
図７は、本実施の形態の光学的情報読取装置の一例を示す機能ブロック図である。本実施の形態の光学的情報読取装置１１は、上述したカメラモジュール１と、主基板８に実装されるデコーダ１２を備える。光学的情報読取装置１１は、例えば図示しない筐体に上述した構成要素が実装され、使用者が手に持って撮像が可能な構成である。
【００４６】
デコーダ１２は制御手段の一例で、カメラモジュール１で行われる撮像、フォーカス調整、デコード、データ転送等の制御を行うＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)１３を備える。ＡＳＩＣ１３では、ＳＤＲＡＭ１４及びＦＲＯＭ１５等によって各種データの書き込み、読み出し等が行われる。光学的情報読取装置１１は、バーコード及び２次元コードを読み取ることができるスキャナであるが、ＯＣＲソフトウエアを搭載すれば、文字を読み取ることも可能である。
【００４７】
ここで、照明用ＬＥＤ１６は、読取対象のコード記号３０を示すガイド光を照射するために設けられたものであるが、照明用ＬＥＤ１６０は適宜備えるものであり、装置の形状、使用目的によっては搭載しなくても良い。また、ＡＳＩＣ１３は、ＣＰＵとＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等のＬＳＩとの組み合わせでもかまわない。
【００４８】
光学的情報読取装置１１は、任意の距離にあるコード記号３０からの反射光が、ＣＭＯＳイメージセンサ７０に結像したとき、いわゆるフォーカスがあったときに撮像を行う。これは、画像が鮮明に捕捉されなければ、コード記号３０の内容をデコードできないためである。
【００４９】
光学的情報読取装置１１では、撮像対象物であるコード記号３０との距離を測定し、測定した距離に焦点位置が合うように液体レンズ２を制御する、このため、カメラモジュール１に測距部７１を備えている。レーザによる測距技術は２つの方法が良く知られている。１つはパルシング技術であり、レーザパルスの始動と反射の戻りとの間の遅れ時間を計測して距離を求める。もう１つはパララックス（視差）技術であり、撮像対象物にスポットを形成するためにビームを照射し、撮像対象物上の検出スポット位置を計測する。撮像対象物の距離は、検出スポット位置から決定される。測距方法は、これらの例に限るものではないが、ＡＳＩＣ１３では、例えばこれらの何れかの方法で測距を行うようプログラムされている。
【００５０】
さて、液体レンズ２に印加する電圧と、焦点位置との関係は予め求められる。これにより、撮像対象物であるコード記号３０までの距離と液体レンズ２に印加すべき電圧との関係テーブルをＡＳＩＣ１３に格納することで、測距部７１で測定したコード記号３０までの距離に応じた電圧情報を取得することが可能となる。
【００５１】
一方、液体レンズ２は、同じ電圧を印加しても、温度によって焦点位置が変動する。そこで、液体レンズ２の周辺温度による補正テーブルをＡＳＩＣ１３に格納しておく。更に、液体レンズ２は、電圧が印加された後に、画像撮像までの待機時間が必要であるが、画像撮像までの待機時間も、温度によって変動する。一般的に高温である方が待機時間は少なく、例えば、６０℃における待機時間は、２５℃の待機時間より遥かに短い。そこで、液体レンズ２の周辺温度と撮像待機時間の関係テーブルをＡＳＩＣ１３に格納しておく。
【００５２】
本実施の形態のカメラモジュール１では、液体レンズ２に接続されるフレキシブルプリント基板９の電極部９０の一部を突出させてセンサ取付部９３を形成し、サーミスタ１０を実装している。これにより、ＣＭＯＳイメージセンサ７０や他の電気回路等で発生する熱の影響を受けにくい液体レンズ２の近傍にサーミスタ１０を配置することができ、液体レンズ２自体の温度変動をサーミスタ１０で検知することができる。
【００５３】
このように、コード記号３０までの距離と液体レンズ１１０に印加すべき電圧との関係テーブル、液体レンズ２の周辺温度による補正テーブル、及び液体レンズ２の周辺温度と撮像待機時間との関係テーブルを参照することで、最適なフォーカス調整がされ、鮮明な画像を取り込むことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、バーコードリーダや二次元コードリーダ等に利用することができ、小型の装置でオートフォーカスを実現できる。
【符号の説明】
【００５５】
１・・・カメラモジュール、２・・・液体レンズ、２０・・・容器、２１・・・第１の電極、３・・・マスタレンズ、４・・・カメラボディ、４０・・・レンズ取付部、４１・・・開口部、５・・・レンズカバー、６・・・パッキング、６０・・・凸部、７・・・ＣＭＯＳ基板、７０・・・ＣＭＯＳイメージセンサ、８・・・主基板、９・・・フレキシブルプリント基板、９０・・・電極部、９３・・・センサ取付部
【図１】
2010262247.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年8月7日(2009.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、前記第１の液体と前記第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有した液体レンズと、
前記液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、
前記液体レンズと前記光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、
前記レンズ取付部に前記液体レンズと前記光学部材を固定する取付部材と、
前記取付部材と前記液体レンズとの間に配置され、弾性変形により前記液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備え、
前記弾性位置決め部材は、前記液体レンズ及び前記取付部材と対向する面から突出するリング状の凸部が形成され、
前記レンズ取付部に取り付けられた前記取付部材と前記液体レンズとの間に前記弾性位置決め部材が挟まれると、前記液体レンズに一方の前記凸部が当接し、前記取付部材に他方の前記凸部が当接する
ことを特徴とする液体レンズ光学体。
【請求項２】
前記弾性位置決め部材は、シリコンで構成される
ことを特徴とする請求項１記載の液体レンズ光学体。
【請求項３】
異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、前記第１の液体と前記第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有し、電圧の印加で焦点位置が移動する液体レンズと、
前記液体レンズを透過した光信号を光電変換する固体撮像素子を有した撮像制御部と、
前記液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、
前記液体レンズと前記光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、
前記レンズ取付部に前記液体レンズと前記光学部材を固定する取付部材と、
前記取付部材と前記液体レンズとの間に配置され、弾性変形により前記液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備え、
前記弾性位置決め部材は、前記液体レンズ及び前記取付部材と対向する面から突出するリング状の凸部が形成され、
前記レンズ取付部に取り付けられた前記取付部材と前記液体レンズとの間に前記弾性位置決め部材が挟まれると、前記液体レンズに一方の前記凸部が当接し、前記取付部材に他方の前記凸部が当接する
ことを特徴とする光学的情報読取装置。
【請求項４】
前記液体レンズに接続される電極部を有し、前記液体レンズと前記撮像制御部を接続する配線部材を備え、
前記電極部は、前記レンズ取付部の形状に合わせたリンク形状で、前記弾性位置決め部材で押圧される前記液体レンズと前記光学部材の間に挟み込まれて実装される
ことを特徴とする請求項３記載の光学的情報読取装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決するため、本発明は、異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、第１の液体と第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有した液体レンズと、液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、液体レンズと光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、レンズ取付部に液体レンズと光学部材を固定する取付部材と、取付部材と液体レンズとの間に配置され、弾性変形により液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備え、弾性位置決め部材は、液体レンズ及び取付部材と対向する面から突出するリング状の凸部が形成され、レンズ取付部に取り付けられた取付部材と液体レンズとの間に弾性位置決め部材が挟まれると、液体レンズに一方の凸部が当接し、取付部材に他方の凸部が当接する液体レンズ光学体である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、本発明は、異なる光屈折率を有し、互いに混和すること無く境界面が形成される第１の液体と第２の液体が容器に封止され、第１の液体と第２の液体の境界面の形状を制御する電圧が印加される第１の電極と第２の電極を有し、電圧の印加で焦点位置が移動する液体レンズと、液体レンズを透過した光信号を光電変換する固体撮像素子を有した撮像制御部と、液体レンズと同軸上に配置される１つ以上の光学部材と、液体レンズと光学部材が位置を合わせて取り付けられるレンズ取付部を有した保持部材と、レンズ取付部に液体レンズと光学部材を固定する取付部材と、取付部材と液体レンズとの間に配置され、弾性変形により液体レンズを押圧すると共に荷重の変動を吸収するリング状の弾性位置決め部材とを備え、弾性位置決め部材は、液体レンズ及び取付部材と対向する面から突出するリング状の凸部が形成され、レンズ取付部に取り付けられた取付部材と液体レンズとの間に弾性位置決め部材が挟まれると、液体レンズに一方の凸部が当接し、取付部材に他方の凸部が当接する光学的情報読取装置である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の液体レンズ光学体及び光学的情報読取装置では、液体レンズに凸部で当接する弾性位置決め部材を介して液体レンズを固定することで、液体レンズに掛かる荷重が抑えられ、部品の公差がある場合でも、荷重の変動が吸収されて荷重の大幅な増加を防ぐことができる。