(57)【要約】  【課題】  その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズの光軸方向の位置を制御することができるレンズ位置制御装置及び撮像モジュールを提供する。  【解決手段】  本発明の撮像モジュールは、底部に受光部１１ａを有する撮像素子１１が基板１０に配置された鏡胴２０の側面を滑動するように、レンズ３１を支持するレンズホルダー３０を被装し、鏡胴２０とレンズホルダー３０とを連結部材４０で連結する。そして、基板１０及び鏡胴２０から構成される容器及びレンズホルダー３０によって生じる空間Ｓに流体を充填し、流体の空間Ｓにおける容量を制御して、レンズホルダー３０の鏡胴２０に対する位置を移動させて、レンズ３１の受光部１１ａに対する位置を制御する。このように、空間Ｓにおける流体の容量によって、レンズ３１の受光部１１ａに対する位置を制御できるので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化が容易である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、
該容器を覆って、レンズが支持され、該レンズの光軸方向に沿う移動が可能なレンズ支持体と、
該レンズ支持体の移動を媒介する流体と、
前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間への流体の導入量を制御する制御手段と
を備え、
前記導入量を制御して前記レンズの光軸方向の位置を制御すること
を特徴とするレンズ位置制御装置。
【請求項２】
側面が筒状の容器と、
該容器の側面を滑動するように被装され、レンズを支持するためのレンズ支持体と、
前記容器と前記レンズ支持体とを側面の全周に渡って連結する連結部材と、
前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間に充填された流体と、
該流体の前記空間における容量を制御する制御手段と
を備え、
前記容量を制御して前記レンズの光軸方向の位置を制御すること
を特徴とするレンズ位置制御装置。
【請求項３】
前記レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整するようにしてあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレンズ位置制御装置。
【請求項４】
受光部を有する撮像素子とレンズとを備え、該レンズに入射された光を前記受光部へ導光する撮像モジュールにおいて、
その底部に前記撮像素子が配置された側面が筒状の容器と、
該容器の側面を滑動するように被装され、前記レンズを支持するレンズ支持体と、
前記容器と前記レンズ支持体とを両側面の全周に渡って連結する連結部材と、
前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間に充填された流体と、
該流体の前記空間における容量を制御する制御手段と
を備え、
前記容量を制御して前記レンズの前記受光部に対する位置を制御すること
を特徴とする撮像モジュール。
【請求項５】
前記連結部材は伸縮性を有し、伸縮することによって前記流体の前記空間における容量が可変となるようにしてあること
を特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール。
【請求項６】
前記レンズの光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を備えること
を特徴とする請求項４又は請求項５に記載の撮像モジュール。
【請求項７】
前記流体は、光透過性に優れた液体又は気体であること
を特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
【請求項８】
前記容器に、前記流体の前記空間への流入及び／又は流出を行うための複数の開口部を備え、
該開口部を通じて前記流体の前記空間における容量を制御するようにしてあること
を特徴とする請求項４乃至請求項７のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
【請求項９】
前記開口部に接続され、前記流体を加圧及び減圧する加減圧手段を備え、
前記流体を加減圧して前記流体が循環するようにしてあること
を特徴とする請求項８に記載の撮像モジュール。
【請求項１０】
各開口部から前記空間への流入及び流出の方向を規制する逆止弁を備えること
を特徴とする請求項８又は請求項９に記載の撮像モジュール。
【請求項１１】
前記空間に存在する不要物を除去するためのフィルタを備えること
を特徴とする請求項４乃至請求項１０のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
【請求項１２】
前記空間へ流体が流入及び流出することで撮像モジュール内部を一定の温度に保つこと
を特徴とする請求項４乃至請求項１１のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
【請求項１３】
前記レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整するようにしてあること
を特徴とする請求項４乃至請求項１２のいずれか１つに記載の撮像モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ位置制御装置及び撮像モジュールに関し、より具体的には、受光部を有する撮像素子と、入射光を受光部にて結像するためのレンズとがモジュール化（一体化）された撮像モジュール、及び、該撮像モジュールにおける受光部に対するレンズの位置を制御するレンズ位置制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の一種であるＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージャなどの撮像素子が様々な分野で利用されている。特に、通信機能に加えて、撮像素子を搭載することによりカメラ機能を付加したカメラ付き携帯電話が広く実用化されている。カメラ付き携帯電話、デジタルカメラなどの製品自体の小型化、薄型化及び軽量化に伴って、撮像素子とレンズとをモジュール化した撮像モジュールが実用化されている。
【０００３】
近年の撮像モジュールにおいては、レンズの位置を移動させることにより、レンズの光路長を焦点距離に自動的に調整して、明瞭な画像を得る自動焦点調整（オートフォーカス）機構を搭載したものが実用化されている。オートフォーカス機構を利用することにより、被写体の距離に応じて動的に焦点距離を変更して、レンズ自体が高性能でなくても幅広い要求に対応することができる。
【０００４】
また、レンズ及びレンズ鏡胴を製造する場合、それぞれに製造ばらつきが生じることから、フォーカスズレが生じる虞があるが、オートフォーカス機構を搭載することにより、出荷時にフォーカスを調整する必要がなくなるので製造側にとっても極めて有効な手段である。
【０００５】
ところで、従来のオートフォーカス機構は機械駆動が主流であり、構造が複雑で重量が重たくなってきているのが現状である。また、近年では画像の色合いや被写体深度による写真の写り具合などの芸術的側面が重要となってきており、レンズを多数枚組み合わせたものが実用化されている。この場合には、各レンズの焦点距離を調整する必要があり、ますます機構の複雑化及び重量化を助長する原因となっていた。
【０００６】
特許文献１には、カメラボディにおいて少なくとも一部が底面に配設され、回転軸がカメラボディに装着されるレンズ鏡筒の光軸に直交する方向に位置づけられるモータと、回転軸に一体的に形成されるウォームギヤと、ウォームギヤに噛合するホイールギヤが外周面に形成された第１の円筒部材と、レンズ鏡筒とのジョイント部を有するＡＦカプラーと、ＡＦカプラーを支持する第２の円筒部材と、第１の円筒部材と第２の円筒部材を連結するための連結部材とを備え、レンズ鏡筒が装着されるレンズマウントの円弧状の周縁部の一部と、レンズマウントの周縁部においてカメラボディの底面に最も近い点の接線とで形成されるスペースに配設されたカメラのＡＦ駆動機構が開示されている。
【０００７】
特許文献２には、コの字形円筒形状のヨークと、ヨークの外壁内面に取付けられるマグネットと、中央位置にレンズを備えるキャリアと、キャリアに装着されるコイルと、ヨークが装着されるベースと、ベースを支えるフレームと、キャリアを支持する２個のスプリングとを備えたレンズ駆動装置において、２個のスプリングは同一品がキャリアを上下から挟んで支持するように配置し、且つ、それぞれをコイルへの給電経路として機能させ、コイルに印加する電流値と２個のスプリングの復元力の釣合いによってキャリアに装着されたレンズの移動量を制御するレンズ駆動装置が開示されている。
【０００８】
特許文献３には、内視鏡先端部に軸方向に沿って設けられ、かつその両端の開口が透明部材により気密に塞がれた円筒室と、対物レンズ系の少なくとも一部を保持したまま円筒室内に気密に軸方向に移動可能に嵌挿されたレンズ枠と、レンズ枠により区分されてなる円筒室の２つの室にそれぞれ設けられた給排通路とを備え、給排通路を介して２つの室に透明な流体を出入させることによりレンズ枠を移動させてピント合わせを行う焦点調節機構が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２５１９９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２８００３１号公報
【特許文献３】特開昭５８−０８６５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された技術においては、部品点数が多く、かつ構造が複雑なことから重量が嵩むという問題がある。これは、モータによる機械制御によってレンズ位置を調整することに起因しており、機械制御を行う限りは避けることができない。携帯性に優れたディジタルスチルカメラ、ディジタルムービーなどの撮像装置では、撮像後に画像処理を行って撮像時に生じたピンぼけなどを補正することが可能であるが、補正には限界があり、また補正後は画質が低下してしまうという問題がある。また、カメラ内部ではフォーカシングの際の可動部が擦れ合うことによって磨耗し、微小なダストが撮像素子の受光部に付着し、このダストの陰影がシミや黒傷として画像に写り込んでしまうという問題があった。
【００１０】
特許文献２に開示された技術においては、強力な磁気部品、すなわち永久磁石や電磁石を用いるために磁気の漏洩を無視することができない。この技術を搭載したカメラ（例えば携帯電話のカメラモジュール，ディジタルスチィルカメラ）を、ハードディスク及びフレキシブルディスク、並びにプリペイドカードなどの磁気記憶媒体に近づけた場合、磁気記憶媒体に記憶されている情報を壊してしまう虞がある。また組立時及び搬送時に互いの磁石が相互作用したり、他の金属部品を引き付けたりする虞があり、製造の観点においても好ましくない。
【００１１】
特許文献３に開示された技術においては、円筒室を２つの室（前室と後室）に分割してレンズ枠を移動させる機構であることから、装置を小型化することが困難である。また２つの室における流体の圧力の圧力差を制御することが必要であることから、極めて複雑な制御が必要である。
【００１２】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、容器を覆って、レンズを支持するレンズ支持体を設け、容器及びレンズ支持体によって生じる空間への流体の導入量を制御することにより、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズの光軸方向の位置を制御することができるレンズ位置制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また本発明は、筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するためのレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結することによって生じた空間に流体を充填し、その空間における容量を制御することにより、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズの光軸方向の位置を制御することができるレンズ位置制御装置を提供することを目的とする。
【００１４】
また本発明は、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整することにより、極めて簡単かつ小型で焦点調整及び／又は倍率調整を行うことができるレンズ位置制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
また本発明は、底部に受光部を有する撮像素子が配置された筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結することによって生じる空間に流体を充填し、その空間における容量を制御することにより、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズ支持体の容器に対する位置を移動させて、レンズの受光部に対する位置を制御することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００１６】
また本発明は、連結部材が伸縮することによって空間における流体の容量を可変とすることにより、流体が空間に流入された場合は、連結部材が伸長し、空間に充填された流体の容量が増大してレンズの受光部に対する距離を基準値より長くすることができ、一方、流体が空間から流出された場合は、連結部材が収縮し、さらに逆方向に伸長し、空間に充填された流体の容量が減少してレンズの受光部に対する距離を基準値より短くすることができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００１７】
また本発明は、レンズの光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を備える構成とすることにより、伸縮性を有する連結部材を用いた場合であっても、連結部材の伸縮範囲が限定されることになり、その破断を防止することができ、連結部材の破断による流体の外部へのリークを防止することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
また本発明は、流体の空間への流入及び／又は流出を行うための複数の開口部を容器に設け、この開口部を通じて、空間における流体の容量を制御することにより、複数の開口部の流体の流入量と流出量とによって空間における流体の容量を制御することで、簡単に空間における流体の容量を制御することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００１９】
また本発明は、流体を加圧及び減圧する加減圧手段を開口部に接続することにより、流体を加減圧して各開口部への流入量及び流出量を制御して、レンズの受光部に対する位置を制御することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００２０】
また本発明は、逆止弁によって各開口部から空間への流入及び流出の方向を規制することにより、流入及び流出の方向に規則性を持たせることで、流体をモジュール内外に循環させることができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００２１】
また本発明は、流体の循環及びフィルタによる空間に存在する不要物の除去により、ダストなどの不純物が、再び空間へ流入することを防止することができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００２２】
また本発明は、流体の循環によってモジュール内部の温度を一定に保つことができる撮像モジュールを提供することを目的とする。
【００２３】
また本発明は、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整することにより、極めて簡単かつ小型の焦点調整機能及び／又は倍率調整機能を有する撮像モジュール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】
【００２４】
本発明に係るレンズ位置制御装置は、容器と、該容器を覆って、レンズが支持され、該レンズの光軸方向に沿う移動が可能なレンズ支持体と、該レンズ支持体の移動を媒介する流体と、前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間への流体の導入量を制御する制御手段とを備え、前記導入量を制御して前記レンズの光軸方向の位置を制御することを特徴とする。
【００２５】
本発明にあっては、容器を覆って、レンズを支持するレンズ支持体を設け、容器及びレンズ支持体によって生じる空間への流体の導入量を制御して、レンズ支持体の容器に対する位置を移動させて、レンズの光軸方向の位置を制御する。このように、１つの空間への流体の導入量によって、レンズの位置を制御できるので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化が容易である。また、流体を用いることからレンズの移動がスムーズで、かつ静音であることから、例えば音声を集音するマイクロフォンを近傍に設けた場合には、レンズ移動の際の音がマイクロフォンで集音されることはなく、広い用途に適用することができる。
【００２６】
本発明に係るレンズ位置制御装置は、側面が筒状の容器と、該容器の側面を滑動するように被装され、レンズを支持するためのレンズ支持体と、前記容器と前記レンズ支持体とを側面の全周に渡って連結する連結部材と、前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間に充填された流体と、該流体の前記空間における容量を制御する制御手段とを備え、前記容量を制御して前記レンズの光軸方向の位置を制御することを特徴とする。
【００２７】
本発明にあっては、筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するためのレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結する。そして、容器及びレンズ支持体によって生じる空間に流体を充填し、流体の空間における容量を制御して、レンズ支持体の容器に対する位置を移動させて、レンズの光軸方向の位置を制御する。このように、容器及びレンズ支持体によって生じる１つの空間における流体の容量によって、レンズの位置を制御できるので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化が容易である。
【００２８】
本発明に係るレンズ位置制御装置は、前記レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００２９】
本発明にあっては、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整することで、極めて簡単かつ小型で焦点調整及び／又は倍率調整を行うことができる。したがって、複数のレンズを枚組み合わせ、各レンズの位置を制御するようにした場合であっても、その機構が簡単で装置自体が重くなってしまうことを防止することができる。
【００３０】
本発明に係る撮像モジュールは、受光部を有する撮像素子とレンズとを備え、該レンズに入射された光を前記受光部へ導光する撮像モジュールにおいて、その底部に前記撮像素子が配置された側面が筒状の容器と、該容器の側面を滑動するように被装され、前記レンズを支持するレンズ支持体と、前記容器と前記レンズ支持体とを両側面の全周に渡って連結する連結部材と、前記容器及び前記レンズ支持体によって生じる空間に充填された流体と、該流体の前記空間における容量を制御する制御手段とを備え、前記容量を制御して前記レンズの前記受光部に対する位置を制御することを特徴とする。
【００３１】
本発明にあっては、底部に受光部を有する撮像素子が配置された筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結する。そして、容器及びレンズ支持体によって生じる空間に流体を充填し、流体の空間における容量を制御して、レンズ支持体の容器に対する位置を移動させて、レンズの受光部に対する位置を制御する。このように、容器及びレンズ支持体によって生じる１つの空間における流体の容量によって、レンズの受光部に対する位置を制御できるので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化が容易である。また、流体を用いることからレンズの移動がスムーズで、かつ静音であることから、例えば音声を集音するマイクロフォンを近傍に設けた場合には、レンズ移動の際の音がマイクロフォンで集音されることはなく、広い用途に適用することができる。
【００３２】
本発明に係る撮像モジュールは、前記連結部材は伸縮性を有し、伸縮することによって前記流体の前記空間における容量が可変となるようにしてあることを特徴とする。
【００３３】
本発明にあっては、連結部材が伸縮することによって空間における流体の容量を可変とする。これにより、流体が空間に流入された場合は、連結部材が伸長し、空間に充填された流体の容量が増大、すなわち空間の容積が増大する。したがって、レンズ支持体（レンズ）の受光部に対する距離を基準値より長くすることができる。一方、流体が空間から流出された場合は、連結部材が収縮し、さらに逆方向に伸長し、空間に充填された流体の容量が減少、すなわち空間の容積が減少する。したがって、レンズ支持体（レンズ）の受光部に対する距離を基準値より短くすることができる。
【００３４】
本発明に係る撮像モジュールは、前記レンズの光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を備えることを特徴とする。
【００３５】
本発明にあっては、レンズの光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を備えることにより、レンズの移動範囲が限定されることから、伸縮性を有する連結部材を用いた場合であっても、連結部材の伸縮範囲が限定されることになり、その破断を防止することができる。したがって、連結部材の破断による流体の外部へのリークを防止することができる。
【００３６】
本発明に係る撮像モジュールは、前記流体は、光透過性に優れた液体又は気体であることを特徴とする。
【００３７】
本発明にあっては、容器及びレンズ支持体によって生じる空間には、光透過性に優れた純水のような絶縁性の液体又は大気のような気体が充填される。流体としては、屈折率が均一であることが好ましく、また赤外域の光を吸収するための高分子ポリマーが混合されていてもよい。
【００３８】
本発明に係る撮像モジュールは、前記容器に、前記流体の前記空間への流入及び／又は流出を行うための複数の開口部を備え、該開口部を通じて前記流体の前記空間における容量を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００３９】
本発明にあっては、流体の空間への流入及び／又は流出を行うための複数の開口部を容器に設けられており、この開口部を通じて、空間における流体の容量を制御する。つまり、流体の容量は、複数の開口部の流体の流入量と流出量とによって決定されることから、各開口部への流入量及び流出量を制御することで、簡単に空間における流体の容量を制御することができる。
【００４０】
本発明に係る撮像モジュールは、前記開口部に接続され、前記流体を加圧及び減圧する加減圧手段を備え、前記流体を加減圧して前記流体が循環するようにしてあることを特徴とする。
【００４１】
本発明にあっては、流体を加圧及び減圧する加減圧手段を開口部に接続し、流体を加減圧して流体を循環させる。加減圧手段による流体の加減圧によって、各開口部への流入量及び流出量を制御することができる。加減圧手段として、一般にアクチュエータと呼ばれる市販の安価なものを用いて簡単な構成で、流入量及び流出量を制御して、レンズの受光部に対する位置を制御することができる。
【００４２】
本発明に係る撮像モジュールは、各開口部から前記空間への流入及び流出の方向を規制する逆止弁を備えることを特徴とする。
【００４３】
本発明にあっては、逆止弁によって各開口部から空間への流入及び流出の方向を規制する。流入及び流出の方向が不規則である場合は、その流速によって容器及びレンズ支持体に不規則な外力が働いて連結部材に応力が伝播される虞があるが、流入及び流出の方向に規則性を持たせることで、連結部材に伝わる応力を抑制して、連結部材が破断されることを抑制することができる。
【００４４】
本発明に係る撮像モジュールは、前記空間に存在する不要物を除去するためのフィルタを備えることを特徴とする。
【００４５】
本発明にあっては、フィルタによって空間に存在する不要物を除去することで、ダストなどの不純物が、再び空間へ流入することが防止される。例えば、撮像モジュールの製造工程にてゴミ、切りくずなどのダストが空間に残った場合であっても、撮像モジュールを使用することによって、空間に残存するダストを除去することができて効率的である。
【００４６】
本発明に係る撮像モジュールは、前記空間へ流体が流入及び流出することで撮像モジュール内部を一定の温度に保つことを特徴とする。
【００４７】
本発明にあっては、空間へ流体が流入及び流出することで流体を循環させ、モジュール内部の温度を一定に保つ。
【００４８】
本発明に係る撮像モジュールは、前記レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整するようにしてあることを特徴とする。
【００４９】
本発明にあっては、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整することで、極めて簡単かつ小型の焦点調整機能及び／又は倍率調整機能を有する撮像モジュールとすることができる。複数のレンズを枚組み合わせ、各レンズの位置を制御するようにした場合であっても、撮像モジュールの機構が簡単で、その重量が重くなってしまうことを防止して、様々な用途に用いることができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、容器を覆って、レンズを支持するレンズ支持体を設け、容器及びレンズ支持体によって生じる空間への流体の導入量を制御する構成としたので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズの光軸方向の位置を制御することができる。
【００５１】
本発明によれば、筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するためのレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結することによって生じた空間に流体を充填し、その空間における容量を制御する構成としたので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズの光軸方向の位置を制御することができる。
【００５２】
本発明によれば、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整する構成としたので、極めて簡単かつ小型で焦点調整及び／又は倍率調整を行うことができる。
【００５３】
本発明によれば、底部に受光部を有する撮像素子が配置された筒状の容器の側面を滑動するように、レンズを支持するレンズ支持体を被装し、容器とレンズ支持体とを側面の全周に渡って連結部材で連結することによって生じる空間に流体を充填し、その空間における容量を制御する構成としたので、その制御が極めて簡単で、かつ小型化であっても、レンズ支持体の容器に対する位置を移動させて、レンズの受光部に対する位置を制御することができる。
【００５４】
本発明によれば、連結部材が伸縮することによって空間における流体の容量を可変とする構成としたので、流体が空間に流入された場合は、連結部材が伸長し、空間に充填された流体の容量が増大してレンズの受光部に対する距離を基準値より長くすることができ、一方、流体が空間から流出された場合は、連結部材が収縮し、さらに逆方向に伸長し、空間に充填された流体の容量が減少してレンズの受光部に対する距離を基準値より短くすることができる。
【００５５】
本発明によれば、レンズの光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を備える構成としたので、伸縮性を有する連結部材を用いた場合であっても、連結部材の伸縮範囲が限定されることになり、その破断を防止することができ、連結部材の破断による流体の外部へのリークを防止することができる。
【００５６】
本発明によれば、流体の空間への流入及び／又は流出を行うための複数の開口部を容器に設け、この開口部を通じて、空間における流体の容量を制御する構成としたので、複数の開口部の流体の流入量と流出量とによって空間における流体の容量を制御することで、簡単に空間における流体の容量を制御することができる。
【００５７】
本発明によれば、流体を加圧及び減圧する加減圧手段を開口部に接続する構成としたので、流体を加減圧して各開口部への流入量及び流出量を制御して、レンズの受光部に対する位置を制御することができる。
【００５８】
本発明によれば、逆止弁によって各開口部から空間への流入及び流出の方向を規制する構成としたので、流入及び流出の方向に規則性を持たせることで、連結部材に伝わる応力を抑制して、連結部材が破断されることを抑制することができる。
【００５９】
本発明によれば、フィルタによって空間に存在する不要物を除去する構成としたので、ダストなどの不純物が、再び空間へ流入することを防止することができる。
【００６０】
本発明によれば、空間へ流体が流入及び流出して循環する構成としたので、撮像モジュール内部の温度を一定に保つことができる。
【００６１】
本発明によれば、レンズの位置を制御して焦点及び／又は倍率を調整する構成としたので、極めて簡単かつ小型の焦点調整機能及び／又は倍率調整機能を有する撮像モジュールを提供することができる等、優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
【００６３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構成を示す概略構成図であり、撮像モジュールはレンズの光軸方向の位置を制御するレンズ位置制御装置としての機能を有する。以下、撮像モジュールに詳細について説明することとし、レンズ位置制御装置の説明を省略する。
本発明の実施の形態１に係る撮像モジュール１は、撮像素子が形成された基板１０上に配置された筒状の鏡胴２０と、鏡胴２０の側部内側面を滑動するように被装され、レンズを支持するレンズホルダー３０とを備えている。詳細は後述するが基板１０及び鏡胴２０が流体を容れるための容器として機能する。
【００６４】
鏡胴２０には２ヶ所の開口部が設けられており、これら開口部には気体又は液体などの流体の経路となる導管７１，７２が接続されている。導管７１，７２は流体溜め７０に接続されており、流体溜め７０は、導管７１，７２とは異なる導管７３を介して、流体の加圧及び減圧を行うための加減圧器６０に接続さている。なお、撮像モジュールが搭載される電機機器と電気的に接続するためのフレキシブル基板及びコネクタなどは、説明の簡略のため省略している。
【００６５】
加減圧器６０は、一般にアクチュエータと呼ばれ、例えば、モータなどの回転からピストンとシリンダ（エアシリンダ，油圧シリンダ）とを用いて流体への加減圧を行う方式、電気を与えることによって機械的歪みを発現するピエゾ（圧電）素子を用いて流体への加減圧を行う方式などが知られている。
【００６６】
図２は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構造を示す構造断面図、図３は本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールを光入射側からみた平面図である。なお、本発明の特徴である撮像素子（受光部）、レンズホルダー（レンズ支持体）、並びに、基板及び鏡胴（容器）の位置関係の理解を容易にするため、図３では構成要素の一部を省略して示す。
【００６７】
基板１０は例えば多層配線基板であり、その表面には、所定の配線が施され、半導体素子の一種であるＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージャなどの撮像素子１１がダイスボンディングされている。撮像素子１１は、チップ中央に受光部１１ａを備え、受光部１１ａで検出した光量に基づく信号を読み出す読出回路などの周辺回路をチップ周辺に設けた構成をしている。このような撮像素子１１は、それ自体公知の半導体製造技術を利用して、半導体ウェハに複数の層を積層することなどにより製造される。
【００６８】
撮像素子１１には、板厚及び表面の面精度が高精度に加工された透光性ガラス又は透光性樹脂などの材料からなる透明板１２が、接着部１３を介して撮像素子１１の表面に対して所定の間隙を保持した状態で固定されている。透明板１２が少なくとも受光部１１ａを被覆することにより、受光部１１ａ（の表面）を外部の湿気、ダスト（ゴミ、切りくず）などから保護することができる。
【００６９】
撮像素子１１の周辺部は、透明板１２が被覆されない露出領域であり、図示しないボンディングパッドが形成され、ボンディングワイヤ１４を介して基板１０に接続されている。ボンディングワイヤ１４は、ワイヤ剥がれを防止するとともに、外部からの衝撃に耐用できるように樹脂１５によってモールドされている。樹脂１５は、充填される流体からボンディングワイヤ１４などを保護するものであり、流体の種類に応じて適宜選択される。
【００７０】
基板１０の撮像素子塔載面又は反対面には、撮像素子１１への制御信号を供給、又は撮像素子１１からの出力信号を処理するＤＳＰなどの半導体デバイス（不図示）が適宜設けられ、基板１０の側面又は裏面などに設けられた端子を介して、モジュール外部の外部回路と接続される。なお、ボンディングパッドに代えて、撮像素子１１である半導体チップを貫通する導体を反対面に設け、この導体を基板１０の表面に形成した配線にダイレクトボンドするようにしてもよい。
【００７１】
また、基板１０の周辺部には筒状の鏡胴２０が配置され、鏡胴２０の底部側に撮像素子１１が配置された構造となっている。また、鏡胴２０には２ヶ所の開口部５１，５２が設けられ、上述した導管７１，７２にそれぞれ接続される。さらに、鏡胴２０には、鏡胴２０の側部内側面に沿って滑動するレンズホルダー３０が被装されている。レンズホルダー３０の所定の位置（上部）には、入射光の経路を撮像素子１１の受光部１１ａに導光するレンズ３１が固定されている。また、レンズホルダー３０の所定の位置（下部）には、ローパスフィルタを兼ねるリッドガラス３２が固定されている。なお、レンズホルダー３０に設けたレンズ３１の中心線Ｃが、受光部１１ａの光学中心ＯＣと一致するように、各構成要素の位置が調整されている。また、本例では１枚のレンズ３１を用いた場合を示したが、必要に応じて複数のレンズを組み合わせて用いてもよく、レンズの枚数については限定されるものではない。
【００７２】
また、本実施形態では、連結部材４０によって、鏡胴２０の側部内側面２０ａと、レンズホルダー３０の側部外側面３０ａとが周状に連結されており、基板１０及び鏡胴２０から構成される容器及びレンズホルダー３０によって生じる空間Ｓに、大気のような気体、純水のような絶縁性の液体などの流体が充填される。流体として、赤外域の光を吸収するための高分子ポリマーが混合されていてもよいが、屈折率が均一であることが好ましい。
【００７３】
連結部材４０は、伸縮することによって空間Ｓの容積を可変にすることができるゴム、プラスティックなどの材料からできている。また、連結部材４０は、鏡胴２０の側部内側面２０ａとレンズホルダー３０の側部外側面３０ａとを全周に渡って連結されていることから、空間Ｓに充填された流体が鏡胴２０とレンズホルダー３０との間隙から外部へリークするのを防止する。
【００７４】
鏡胴２０に設けた２ヶ所の開口部５１，５２を通じて流入及び流出される流体の容量に応じて、連結部材４０が伸縮して空間Ｓの容積が調整される。空間Ｓの容積と、レンズホルダー３０に設けたレンズ３１の撮像素子１１（受光部１１ａ）に対する位置とは一対一の関係にあるので、空間Ｓの容積を調整することによって、レンズ３１の位置を制御することができる。つまり、レンズ３１の撮像素子１１（受光部１１ａ）に対する光軸方向Ｃの距離を制御することができる。
【００７５】
図４は流体溜めの構造を示す構造断面図である。
流体溜め７０は、３つの孔（第１孔７５ａ，第２孔７５ｂ，第３孔７５ｃ）を有する、外形が球状（形状は限定されない）の箱体７５からなり、その内側には、第１孔７５ａ（導管７２に接続）を覆うように配置されたメッシュ７７と、そのメッシュ７７の第１孔７５ａ側の空間にボール７６が配置されている。一方、残りの第２孔７５ｂ，第３孔７５ｃにはそれぞれ、導管７１，７３が接続されている。
【００７６】
ボール７６及びメッシュ７７は、協業して流体の流れる方向を決定する逆止弁として機能する。つまり、加減圧器６０から導管７３を通じて流体溜め７０（箱体７５）に流体が流入する場合、ボール７６が流体の圧力によって第１孔７５ａ側へ移動して第１孔７５ａを閉塞することになるので、流体は導管７３から導管７１へ流れることになる。したがって、流体は、流体溜め７０から導管７１を通じて空間Ｓ（図２参照）へ流れ、さらに空間Ｓから導管７２を通じて流体溜め７０へ流れることになり、流体を所定の方向に循環させることができる。また、撮像モジュールの動作などによって生じた熱を流体が吸収して、撮像モジュール内部の温度を一定に保つことができる。
【００７７】
また、メッシュフィルタ７８を箱体７５の内側に設け、流体に含有するダストが、再び導管７１から空間Ｓへ流入することを防止するようにすることが好ましい。このようにすれば、撮像モジュールの製造工程にてゴミ、切りくずなどのダストが空間Ｓに残存した場合であっても、撮像モジュールを使用することによって、空間Ｓに残存したダストを流体の圧力によって空間Ｓから導管７２を通じて流体溜め７０に移動させ、空間Ｓを洗浄することができる。空間Ｓに残存したダストはノイズとして撮像素子１１にて受光されてしまう虞があるが、メッシュフィルタ７８を設けることで、ノイズが発生することを抑制することができる。もちろん、メッシュフィルタ７８のメッシュサイズは、撮像モジュールの用途に合わせて適宜決定することが好ましい。
【００７８】
図５はレンズの位置状態を説明するための説明図である。
加減圧器６０によって流体が加圧された場合、流体が加減圧器６０から流体溜め７０へ流入され、さらに導管７１を通じて開口部５１から空間Ｓへ流入される（図５（ａ））。この場合、連結部材４０が伸長し、空間Ｓに充填される流体の容量が増大、すなわち空間Ｓの容積が増大する。これにより、レンズホルダー３０、すなわちレンズ３１の受光部１１ａに対する距離が基準値Ｙ０からＹ１（Ｙ１＞Ｙ０）になる。つまり、レンズ３１を光軸方向に沿って受光部１１ａから遠ざけ、焦点距離を長くすることができる。
【００７９】
一方、加減圧器６０によって流体が減圧された場合、流体が空間Ｓから開口部５２、導管７２を通じて流体溜め７０へ流入され、さらに導管７３を通じて加減圧器６０へ流入される（図５（ｂ））。この場合、連結部材４０が上述とは逆方向に伸長し、空間Ｓに充填される流体の容量が減少、すなわち空間Ｓの容積が減少する。これにより、レンズホルダー３０、すなわちレンズ３１の受光部１１ａに対する距離が基準値Ｙ０からＹ２（Ｙ２＜Ｙ０）になる。つまり、レンズ３１を光軸方向に沿って受光部１１ａに近づけ、焦点距離を短くすることができる。このように、加減圧器６０は、流体を加減圧して鏡胴２０及びレンズホルダー３０によって生じる空間Ｓにおける流体の容量を制御し、レンズ３１の受光部１１ａに対する位置を制御する。
【００８０】
なお、空間Ｓの容積は、例えば３５万画素（ＶＧＡ相当）、１００万画素の撮像素子が搭載された撮像モジュールの場合、それぞれ０．３８ｃｃ、１．６ｃｃ程度であることから、加減圧器６０は、この程度の容量の流体を加減圧できる能力があればよい。また、連結部材４０の伸縮性は、使用用途に要求される焦点距離の設定幅に応じて決定されるので、その材料を及び形状を適宜決定することが好ましい。
【００８１】
ところで、連結部材４０は空間Ｓの容積を可変にすることができるゴム、プラスティックなどの材料であることから、空間Ｓの容積がその可変範囲を大きく外れた場合、連結部材４０が破断して、鏡胴２０とレンズホルダー３０との間に間隙生じ、流体が空間Ｓから外部へリークする虞がある。そこで、流体の空間Ｓにおける容量の可変範囲を規制する、すなわちレンズホルダー４０（レンズ３１）の光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部を設けることが好ましい。例えば、図６に示すように、レンズホルダー３０の側部外側面にノッチ３３を設け、さらにノッチ３３に対応する鏡胴２０の側部にノッチ３３の移動範囲を規制する規制孔２１を設ける。このようにすれば、ノッチ３３の移動が規制孔２１の領域のみに限定されることから、それに対応して鏡胴２０とレンズホルダー３０との位置関係、すなわちレンズ３１の光軸方向の移動範囲を規制することができる。したがって、連結部材４０の伸縮範囲が限定され、連結部材４０の破断を防止することができ、流体の外部へのリークを防止することができる。
【００８２】
図７は図６に示した撮像モジュールの製造方法を説明するための説明図である。なお、ここでは、ネジ状のノッチを用いた場合を一例に説明する。
まず、レンズホルダー３０の側部外側面のノッチ３３の配置予定位置にネジ孔３４を、鏡胴２０の側部に規制孔２１をそれぞれ予め設けておき（図７（ａ））、規制孔２１から、ノッチ３３をネジ孔３４にねじ込むことによってノッチ３３をレンズホルダー３０に配設する（図７（ｂ））。なお、撮像モジュールの仕様に応じてレンズ３１の光軸方向の移動範囲、すなわちネジ孔３４及び規制孔２１との相互関係が決定されることから、鏡胴２０及びレンズホルダー３０に予め加工を施しておけばよい。
【００８３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、撮像素子が形成された基板上に配置された筒状の鏡胴の側部内側面を、レンズを支持するレンズホルダーが滑動するように被装された形態について説明したが、鏡胴の側部外側面をレンズホルダーが滑動するように被装されていてもよく、このようにしたものが実施の形態２である。
【００８４】
図８は本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構成を示す概略構成図であり、図９は本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構造を示す構造断面図である。
本発明の実施の形態２に係る撮像モジュール２は、撮像素子が形成された基板１０上に配置された筒状の鏡胴２５と、鏡胴２５の側部外側面を滑動するように被装され、レンズを支持するレンズホルダー３５とを備えている。また、実施の形態１と同様に、連結部材４０によって、鏡胴２５の側部内側面２５ａと、レンズホルダー３５の側部外側面３５ａとが周状に連結されており、基板１０及び鏡胴２５から構成される容器及びレンズホルダー３５によって生じる空間Ｓに、大気のような気体、純水のような絶縁性の液体などの流体が充填される。その他の構成は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８５】
鏡胴２５に設けた２ヶ所の開口部５１，５２を通じて流入及び流出される流体の容量に応じて、連結部材４０が伸縮し、レンズホルダー３５が上下に移動することによって、空間Ｓの容積が調整される。空間Ｓの容積と、レンズホルダー３５に設けたレンズ３１の撮像素子１１（受光部１１ａ）に対する位置とは一対一の関係にあるので、空間Ｓの容積を調整することによって、レンズ３１の位置を制御することができる。
【００８６】
図１０はレンズの位置状態を説明するための説明図である。
流体が開口部５１を通じて空間Ｓへ流入した場合（図１０（ａ））、連結部材４０が伸長し、空間Ｓに充填された流体の容量が増大、すなわち空間Ｓの容積が増大する。これにより、レンズホルダー３５、すなわちレンズ３１の受光部１１ａに対する距離が基準値Ｙ０からＹ１（Ｙ１＞Ｙ０）になる。つまり、レンズ３１を光軸方向に沿って受光部１１ａから遠ざけ、焦点距離を長くすることができる。
【００８７】
一方、流体が開口部５２を通じて空間Ｓから外部へ流出した場合（図１０（ｂ））、連結部材４０が上述とは逆方向に伸長し、空間Ｓに充填された流体の容量が減少、すなわち空間Ｓの容積が減少する。これにより、レンズホルダー３５、すなわちレンズ３１の受光部１１ａに対する距離が基準値Ｙ０からＹ２（Ｙ２＜Ｙ０）になる。つまり、レンズ３１を光軸方向に沿って受光部１１ａに近づけ、焦点距離を短くすることができる。さらに、鏡胴２５の側端部２５ｂ，レンズホルダー３５の側端部３５ｂの存在によって移動が規制されることになるので、たとえ、連結部材４０が破断された場合であっても、レンズホルダー３５に設けたリッドガラス３２が、撮像素子１１（詳細には透明板１２）に接触する虞はなく、撮像素子１１が損傷することを防止することができる。
【００８８】
また、鏡胴２５の側部内側面２５ａ及びレンズホルダー３５の側部外側面３５ａ面は、連結部材４０が伸縮できるように、ある程度の間隙を隔てて設けておくことが好ましいが、その間隙によって光軸がずれる虞がある。したがって、撮像モジュール２のように、鏡胴２５とレンズホルダー３５とが滑動する面（滑動面）を、上述した面（鏡胴２５：側部内側面２５ａ、レンズホルダー３５：側部外側面３５ａ）と異なる面とすることにより、滑動面によって鏡胴２５とレンズホルダー３５との間のずれを抑制して、光軸のずれを抑制することができる。
【００８９】
なお、実施形態では、連結部材４０が鏡胴２５（２０）、及びレンズホルダー３５（３０）の各側面に周状に連結された場合について説明したが、図１１に示すように、１又は複数のオーリング状の連結部材（ここでは、２つの連結部材４１）を、鏡胴２５とレンズホルダー３５との間隙に配置するようにしてもよく、連結部材は、空間Ｓに充填された流体が鏡胴２５とレンズホルダー３５との間隙から外部へリークするのを防止するとともに、空間Ｓの容積を可変にすることができるものであれば限定されるものではない。
【００９０】
また、レンズホルダー３５（３０）の光軸方向の移動範囲を規制する位置規制部については、図１２に示すように、レンズホルダー３５の側壁を段差形状にしておき、鏡胴２５（２０）に設けた孔２７に、バネ２８を介して嵌合したノッチ２９を、同図矢印の方向に移動させて、レンズホルダー３５に設けた規制孔３６に嵌合するようにしてもよく、位置規制部の構成及びその配置位置については限定されるものではない。
【００９１】
また、実施形態では、流体の流れる方向を決定する逆止弁として機能するボール７６及びメッシュ７７を流体溜め７０に設けた場合について説明したが、逆止弁の構成及びその配置位置については限定されるものではなく、例えば図１３に示すように、開口部５１の近傍に板状の逆止弁５０を配置し、流体の循環方向を規制するようにしてもよい。逆止弁５０を開口部５１の近傍に配置した場合、図１４に示すように、流体が開口部５１を通じて空間Ｓへ流入する場合（図１４（ａ））、逆止弁５０が流体の圧力によって跳ね上がり、流体が開口部５１から空間Ｓに流入するが、流体が開口部５２を通じて空間Ｓから外部へ流出する場合（図１４（ｂ））、逆止弁５０が閉じてしまうので、流体が空間Ｓから開口部５１側に流出することはなく、開口部５２側から流出することになる。
【００９２】
また、実施形態では、透明板１２が接着部１３を介して撮像素子１１の上側に配置され、リッドガラス３２がレンズホルダー３５に配置されている場合について説明したが、図１５に示すように、基板１０の周辺部に側壁１６が形成され、側壁１６にリッドガラス３２が配置されていてもよく、この場合には、透明板１２、接着部１３及び樹脂１５を設ける必要はない。
【００９３】
さらに、流体の光学的特性（例えば光透過性）に応じて光学フィルタを透明板１２、リッドガラス３２に設けて、その特性が緩和されるようにしてもよい。
【００９４】
以上、本発明に係る撮像モジュールについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、同様の構成とした、レンズの光軸方向の位置を制御するレンズ位置制御装置についても同様である。（当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施の形態に係る発明の構成及び機能に様々な変更又は改良を加えることが可能である。）
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの構造を示す構造断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールを光入射側からみた平面図である。
【図４】流体溜めの構造を示す構造断面図である。
【図５】レンズの位置状態を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る撮像モジュールの他の構造の要部を示す構造断面図である。
【図７】図６に示した撮像モジュールの製造方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構成を示す概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る撮像モジュールの構造を示す構造断面図である。
【図１０】レンズの位置状態を説明するための説明図である。
【図１１】本発明に係る撮像モジュールの他の構造の要部を示す構造断面図である。
【図１２】位置規制部の他の構造の要部を説明するための説明図である。
【図１３】本発明に係る撮像モジュールの他の構造を示す構造断面図である。
【図１４】レンズの位置状態を説明するための説明図である。
【図１５】本発明に係る撮像モジュールの他の構造を示す構造断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１，２  撮像モジュール
１０  基板
１１  撮像素子
１１ａ  受光部
２０，２５  鏡胴
３０，３５  レンズホルダー
３１  レンズ
４０  連結部材
５１，５２  開口部
６０  加減圧器
７０  流体溜め
７１，７２，７３  導管
７６  ボール
７７  メッシュ
７８  メッシュフィルタ
【図１】
2006267267.tif 000003
【図２】
2006267267.tif 000004
【図３】
2006267267.tif 000005
【図４】
2006267267.tif 000006
【図５】
2006267267.tif 000007
【図６】
2006267267.tif 000008
【図７】
2006267267.tif 000009
【図８】
2006267267.tif 000010
【図９】
2006267267.tif 000011
【図１０】
2006267267.tif 000012
【図１１】
2006267267.tif 000013
【図１２】
2006267267.tif 000014
【図１３】
2006267267.tif 000015
【図１４】
2006267267.tif 000016
【図１５】
2006267267.tif 000017