(57)【要約】【課題】レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができるカメラモジュールを提供する。【解決手段】ＣＣＤセンサ２１が実装されたセンサ基板２０と、ＣＣＤセンサ２１に画像を結像するレンズ１１が実装されたレンズユニット１０と、センサ基板２０と３次元方向の各々に当接することで、レンズユニット１０との間でセンサ基板２０を３次元方向の各々に位置規制する位置規制部材３０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子が実装された基板と、
前記固体撮像素子に画像を結像するレンズが実装されたレンズユニットと、
前記基板と３次元方向の各々に当接することで、前記レンズユニットとの間で前記基板を３次元方向の各々に位置規制する位置規制部材と、
を備えるカメラモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラモジュールであって、
前記位置規制部材は、前記基板を３次元方向の各々に前記レンズユニットの所定の基準部材に対して付勢する複数の弾性部材を有するカメラモジュール。
【請求項３】
請求項２に記載のカメラモジュールであって、
前記レンズユニットの基準部材は、前記固体撮像素子に対向する所定の平面部と、前記平面部から突出した突出部と、からなり、
前記基板は、前記突出部が挿通される挿通穴を有するカメラモジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のカメラモジュールであって、
前記固体撮像素子と前記固体撮像素子と対向する前記位置規制部材の対向面との間に所定の空隙が設けられたカメラモジュール。
【請求項５】
固体撮像素子が実装された基板と、前記固体撮像素子に画像を結像するレンズが実装されたレンズユニットと、前記基板を位置規制する位置規制部材と、を備えるカメラモジュールの製造方法であって、
前記基板の挿通穴に、前記レンズユニットの突出部を挿通する工程と、
前記レンズユニットとの間で、前記位置規制部材により前記基板を３次元方向の各々に位置規制する工程と、
前記位置規制部材を前記レンズユニットに固定する工程と、
を有するカメラモジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子とレンズの位置合わせを行うことのできるカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤ等の固体撮像素子を備えたカメラモジュールが、車載用撮像装置、携帯電子端末等に広く使用されている。このカメラモジュールは、固体撮像素子が搭載された基板と、光学レンズが組み込まれたレンズユニットとを備え、組み立て一体化されている。
【０００３】
カメラモジュールの組み立てに際しては、固体撮像素子に対するレンズの光軸及び焦点を適切な位置に調整する必要があり、このため従来は、位置調整冶具や位置調整装置を用いて、固体撮像素子が搭載された基板とレンズユニットの位置関係を調節していた。
【０００４】
しかしながら、位置調整冶具や位置調整装置は一般に高価な設備であり、しかも位置合わせ作業には、ある程度の時間と熟練を要していた。
【０００５】
これを解決するために、パッケージ側面部の外方に開口されたパイロット部と、それに対向した側面部外方に開口されたガイド部を設け、これらパイロット部とガイド部を用いてピン立て治具により固体撮像素子とレンズの位置決めを行うようにした例が提案されている。また、レンズの光軸に対して固体撮像素子の撮像面を直交させ、テーパ状に形成されたピン及び穴を、レンズユニット及び固体撮像素子を搭載した基板の基準面にそれぞれ形成したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００-３０７０９２号公報
【特許文献２】特開２００３-８６７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２に記載の例では、やはりレンズユニットと固体撮像素子を搭載した基板とをそれぞれ高精度に組み立てることが出来ないことがあった。さらに、高精度に組み立てられず、がたつきがあると、撮影画像の焦点を光学レンズによって固体撮像素子上に合わせるための位置合わせが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことのできるカメラ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】
【０００９】
本発明のカメラモジュールは、固体撮像素子が実装された基板と、前記固体撮像素子に画像を結像するレンズが実装されたレンズユニットと、前記基板と３次元方向の各々に当接することで、前記レンズユニットとの間で前記基板を３次元方向の各々に位置規制する位置規制部材と、を備える。
【００１０】
この構成により、位置規制部材によって基板を位置規制してレンズユニットに固定することで、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【００１１】
また、本発明のカメラモジュールは、前記位置規制部材が、前記基板を３次元方向の各々に前記レンズユニットの所定の基準部材に対して付勢する複数の弾性部材を有する。
【００１２】
この構成により、位置規制部材の備える複数の弾性部材によって基板を３次元方向に位置規制してレンズユニットに固定することで、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【００１３】
また、本発明のカメラモジュールは、前記レンズユニットの基準部材が、前記固体撮像素子に対向する所定の平面部と、前記平面部から突出した突出部と、からなり、前記基板が、前記突出部が挿通される挿通穴を有する。
【００１４】
この構成により、位置規制部材の備える複数の弾性部材によって基板を３次元方向に位置規制し、基板に設けられた挿通穴の連続する２つの内辺をレンズユニットの所定の平面部に形成された突出部に当接することで、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを自動的に行うことができる。さらに、基板が回転することを防止することもできる。
【００１５】
また、本発明のカメラモジュールは、前記固体撮像素子と前記固体撮像素子と対向する前記位置規制部材の対向面との間に所定の空隙が設けられている。
【００１６】
この構成により、固体撮像素子と位置規制部材とが直接接触せず、基板上の固体撮像素子以外の領域で位置規制部材と接触するため、固体撮像素子が応力により歪み、もしくは破損することを防止できる。
【００１７】
また、本発明のカメラモジュールの製造方法は、固体撮像素子が実装された基板と、前記固体撮像素子に画像を結像するレンズが実装されたレンズユニットと、前記基板を位置規制する位置規制部材と、を備えるカメラモジュールの製造方法であって、前記基板の挿通穴に、前記レンズユニットの突出部を挿通する工程と、前記レンズユニットとの間で、前記位置規制部材により前記基板を３次元方向の各々に位置規制する工程と、前記位置規制部材を前記レンズユニットに固定する工程と、を有する。
【００１８】
この製造方法により、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を示す分解斜視図
【図３】（ａ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、レンズユニットの概略構成を示す平面図、（ｂ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、レンズユニットの概略構成を示す側面図
【図４】（ａ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、センサ基板の概略構成を示す平面図、（ｂ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、センサ基板の概略構成を示す側面図
【図５】本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、位置規制部材の概略構成を示す斜視図
【図６】（ａ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、センサ基板とレンズユニットの組み立て状態を示す平面図、（ｂ）本発明の実施形態に係るカメラモジュールにおいて、センサ基板とレンズユニットの組み立て状態を示す側面図
【図７】本発明の実施形態に係るカメラモジュールの組み立て状態を示す斜視図
【図８】本発明の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を示す組立断面図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係るカメラモジュールについて、図面を用いて説明する。本発明の実施形態に係るカメラモジュールは、例えば車載用撮像装置、携帯電子端末等に搭載されることにより画像を撮像するものである。
【００２２】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を示す分解斜視図である。図３及び図４は、本発明の実施形態に係るカメラモジュールの、それぞれレンズユニットとセンサ基板の概略構成を示す、（ａ）平面図、（ｂ）側面図である。
【００２３】
本実施形態のカメラモジュール１は、固体撮像素子としてのＣＣＤセンサ２１が実装されたセンサ基板２０と、ＣＣＤセンサ２１に画像を結像するレンズ１１が実装されたレンズユニット１０と、センサ基板２０と３次元方向の各々に当接することで、レンズユニット１０との間でセンサ基板２０を３次元方向の各々に位置規制する位置規制部材３０と、を備えることを特徴としている。
【００２４】
図１及び図２において、本実施形態のカメラモジュール１は、被写体側から順に、レンズユニット１０と、センサ基板２０と、位置規制部材３０と、位置規制部材３０をレンズユニット１０に固定する２個のねじＳ１、Ｓ１と、センサ基板２０とコネクタ４１を介して接続され、センサ基板２０からの画像信号を処理するメイン基板４０と、メイン基板４０をレンズユニット１０に固定する２個のねじＳ２、Ｓ２と、ケース５０と、を有する構成である。
【００２５】
レンズユニット１０は、図３に示すように、箱状体として形成され、内部にガラスやプラスチックからなるレンズ１１が装着される。そして、上端面１２（所定の平面の一例）は、レンズ１１の焦点に対する基準位置を構成すると共に、ＣＣＤセンサ２１との光軸位置を規定するために、レンズ１１の光軸から最も遠い周面がＸ、Ｙ各方向に距離がそれぞれａ、ｂである円柱状のピン１３（突出部の一例）が、上端面１２の稜部近傍の一方に形成され、更に上端面１２におけるその対角位置に同様の円柱状ピン１４（突出部の一例）が形成されている。また、上端面１２は、ＣＣＤセンサ２１に対向する。なお、ピンの形状は、円柱状以外の形状であってもよい。
【００２６】
センサ基板２０は、図４に示すように、固体撮像素子としてのＣＣＤセンサ２１が搭載された基板であり、レンズ１１との光軸位置を規定するために、ＣＣＤセンサ２１の撮像面中央Ｏから最も遠い連続する２つの内辺がＸ、Ｙ各方向に距離がそれぞれａ、ｂである角穴２２（挿通穴の一例）が、稜部近傍の一方に貫設され、更にその対角位置に、角穴２３（挿通穴の一例）が対角方向に設けられている。なお、角穴２２、２３の対辺は、レンズユニット１０のピン１３、１４の径より大きくされている。なお、当該穴は角形状以外の形状であってもよい。
【００２７】
位置規制部材３０は、ばね鋼板、ステンレス、りん青銅薄板等のばね材からなり、図５に示すように、プレス曲げ加工によって形成された板ばね３１〜３７と、丸穴３８、３９を有して構成されている。なお、当該穴は丸形状以外の形状であってもよい。
【００２８】
板ばね３１〜３３は、位置規制部材３０の周辺の一部を曲げることにより形成され、センサ基板２０をＸ、Ｙ各方向に位置規制すると共に、板ばね３４〜３７は、センサ基板２０のＣＣＤセンサ２１に相当する部分より外の位置で切り起こしによって形成され、センサ基板２０を光軸方向（Ｚ方向）に例えば押圧することで位置規制する。
【００２９】
このような板ばね３４〜３７によってＺ方向に位置規制すると、ＣＣＤセンサ２１とＣＣＤセンサ２１と対向する位置規制部材３０の対向面との間に所定寸法の空隙が形成される。つまり、ＣＣＤセンサ２１と位置規制部材３０とが直接接触せず、センサ基板２０におけるＣＣＤセンサ２１の領域外と位置規制部材３０とが接することで、ＣＣＤセンサ２１が応力により歪み、もしくは破損することを防止できる。
【００３０】
次に、このように構成されたカメラモジュール１の組み立て方法について、図６を参照しながら説明する。
【００３１】
まず、センサ基板２０の角穴２２、２３が、レンズユニット１０のそれぞれピン１３、１４に係合するように、センサ基板２０をレンズユニット１０上に載置する（ステップＳ１１）。これにより、角穴２２の対辺がピン１３の径と同程度であれば、ＣＣＤセンサ２１の撮像面中央Ｏから最も遠い連続する２つの内辺が、図６に示すように、レンズユニット１０のピン１３の外周に当接するので、レンズ１１の光軸とＣＣＤセンサ２１の撮像面中央が一致する。
【００３２】
続いて、位置規制部材３０の板ばね３１〜３７によって、センサ基板２０を３次元方向の各々であるＸ、Ｙ、Ｚ各方向で位置規制する（ステップＳ１２）。これにより、例えば角穴２２、２３の対辺がピン１３、１４の径よりも大きすぎて、角穴２２、２３とピン１３、１４とが好適に当接しなくても、確実に光学的位置合わせを行うことができる。
【００３３】
ステップＳ１２では、センサ基板２０には、図６（ａ）において白抜き矢印で示すように、位置規制部材３０の板ばね３１、３２によるＸ方向の付勢力Ｆｘと、板ばね３３によるＹ方向の付勢力Ｆｙが作用する。つまり、位置規制部材３０の板ばね３１〜３３により、センサ基板２０を、Ｘ方向、Ｙ方向の各々にピン１３、１４、に対して付勢する。これにより、センサ基板２０は、ＸＹ方向の所望の位置に位置規制される。
【００３４】
また、センサ基板２０には、図６（ｂ）において白抜き矢印で示すように、位置規制部材３０の板ばね３４〜３７によるＺ方向の付勢力Ｆｚが作用する。つまり、位置規制部材３０の板ばね３４〜３７により、センサ基板２０を、Ｚ方向にレンズユニット１０の上端面１２に対して付勢する。これにより、センサ基板２０はＺ方向の所望の位置に位置規制され、レンズ１１の屈折位置とＣＣＤセンサ２１の撮像面は、焦点の合う所定の距離ｃに保たれる。
【００３５】
続いて、位置規制部材３０の丸穴３８、３９に２個のねじＳ１、Ｓ１を挿入し、ねじ締めする（ステップＳ１３）。これにより、センサ基板２０を把持した位置規制部材３０をレンズユニット１０に固定する。
【００３６】
なお、ステップＳ１１、１２では、センサ基板２０を付勢することなくセンサ基板２０に位置規制部材３０の板ばね３１〜３７が当接することにより、センサ基板２０を位置規制してもよい。
【００３７】
なお、センサ基板２０の角穴２３の１つの内辺は、レンズユニット１０のピン１４の外周に当接することで、センサ基板２０の回転を防止する機能を有している。
【００３８】
図７及び図８は、このようにして組み立てられたレンズユニット１０とセンサ基板２０の状態を示す、それぞれ斜視図と断面図である。
【００３９】
以上説明したように、このような本発明の実施形態に係るカメラモジュールによれば、センサ基板２０をレンズユニット１０に積層して組み立てる際に、レンズユニット１０の表面に設けたピン１３、１４の外周にセンサ基板２０に設けた角穴２２、２３の連続する２つの内辺に当接させ、さらに、３次元方向の各々であるＸ、Ｙ、Ｚ各軸方向に、位置規制部材３０がセンサ基板２０を付勢等により位置規制することで、レンズ１１とＣＣＤセンサ２１の光軸及び焦点合わせを高精度に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、レンズと固体撮像素子の光軸および焦点の位置合わせを高精度に行うことができるカメラモジュール、及びこれを用いる車載用撮像装置、携帯電子端末等に有用である。
【符号の説明】
【００４１】
１  カメラモジュール
１０  レンズユニット
１１  レンズ
１２  上端面
１３、１４  ピン
２０  センサ基板
２１  ＣＣＤセンサ
２２、２３  角穴
３０  位置規制部材
３１〜３７  板ばね
３８、３９  丸穴
４０  メイン基板
４１  コネクタ
５０  ケース
Ｓ１、Ｓ２  ねじ
【図１】
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【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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