(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶レンズ素子の駆動時における昇圧回路の電圧降下を生じることなく、高い交流電圧で液晶レンズ素子を駆動し、低い消費電力にて連続的に高速の応答性を得ることができる液晶レンズモジュールを提供する。【解決手段】交流電圧発生回路１は、矩形波からなる第１の交流信号５と、これよりも周波数の高い第２の交流信号６を発生する。複数のダイオードとコンデンサによって構成された昇圧回路２と、スイッチング回路４と、容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子１２を備え、昇圧回路を構成する複数のコンデンサ静電容量を、液晶レンズ素子静電容量の総和よりも大きい値に設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧発生回路と、
複数のダイオードとコンデンサによって構成され、前記交流電圧発生回路からの基準交流電圧を直流電圧に変換する昇圧回路と、
前記昇圧回路の後段に接続されたスイッチング回路と、
前記スイッチング回路の後段に接続された容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子を備え、
前記昇圧回路を構成している複数のコンデンサの静電容量が、前記昇圧回路の出力段以降に接続される液晶レンズ素子の静電容量の総和よりも大きい値であることを特徴とする液晶レンズモジュール。
【請求項２】
前記スイッチング回路によって、前記昇圧回路の前記液晶レンズ素子への接続を所定の一定周期で遮断することで遮断と接続を繰り返すことを特徴とする、
請求項１に記載の液晶レンズモジュール。
【請求項３】
前記スイッチング回路と前記液晶レンズ素子の間に、前記液晶レンズ素子に印加する交流電圧を切り換える電子スイッチ回路と、所定の通電時間を制御するゲートパルス発生回路が接続されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の液晶レンズモジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶レンズモジュールを用いたことを特徴とするカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズモジュールおよびそれを用いたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶レンズは交流電圧の印加によってレンズパワーを変更できる新しい光学素子であり、従来の機械的駆動部分を必要とするアクチュエータなどの焦点制御機構に代わる次世代の光学素子として、実用化が期待されている。
【０００３】
このような液晶レンズを駆動する方法として、例えば、特許文献１では、液晶レンズに印加する交流電圧の振幅に電位勾配を与えることにより、液晶素子への、液晶分子の配向が不連続となるディスクリネーションラインの発生を抑える方法が示されている。この文献では、液晶素子を駆動する際に、その応答速度を速めるための印加電圧のパターンとして、最初の一定の時間のみ交流電圧の振幅が大きく、一定の時間が経過した後には、振幅が最初の交流電圧よりも小さい電圧を印加することで、液晶素子の応答速度をより速く改善できることが開示されている。
【０００４】
一方、電圧を増幅する手段の一つとして、非特許文献１には、複数のコンデンサとダイオードを用いたコッククロフト・ウォルトン回路と呼ばれる直流昇圧回路の構成が紹介されている。本回路では、交流電圧を整流して加算していくことにより、入力信号よりも高い直流電圧を得ることができる。すなわち、交流信号から、直流電圧を得るための回路として開示されている。
【０００５】
また、特許文献２では、双方向昇降圧コンバーター回路の一部に、前記のコッククロフト・ウォルトン回路（以下昇圧回路とする）を用いた例が開示されている。この文献では、直流電圧を昇圧するための回路として、直流電圧の後段に、スイッチング素子を用いたフルブリッジ回路を挿入することによって交流電圧を生成し、その電圧が昇圧回路を用いて、入力の直流電圧よりも高い直流電圧の出力を得る回路の例が記載されている。なお、この実施例では、リアクトルの接続と、適切なスイッチング素子の制御により、出力電圧のリップル成分が低減される効果があることも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０９２００９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２２６７９３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】”コッククロフト・ウォルトン回路”、［ｏｎｌｉｎｅ］、２０１１−０７−０８初版、Ｐｏｗｅｒｅｄ  ｂｙ  ＦＣ２．ｃｏｍ、［平成２５年３月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗｅｂ．ｆｃ２．ｃｏｍ／Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ／Ｃｏｃｋｃｒｏｆｔ．ｈｔｍｌ＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１には、液晶レンズの高速駆動を達成するために印加する電圧として、推奨する波形については記載されているが、その電圧波形を得るための具体的な方法については、一切記載されていない。通常、特定の電圧波形を印加するための信号発生回路には、その電圧波形の最大電圧値よりも高い直流電圧を供給するための電源と、その電源により駆動するトランジスタなどの能動素子を用いた電圧増幅回路が必要になる。特に、同文献に記載されている、２００Ｖを超えるような高い電圧を発生する電源回路は、その直流電圧の電源を準備するだけでも、必然的にその規模が大きくなってしまい、消費電力が著しく増大するという問題があった。
【０００９】
一方、非特許文献１に示される昇圧回路は、同文献にも明記されているように、その回路の性質上、殆ど電流を取り出すことができず、例えば誘導性インダクタンスの性質を持つモーターやアクチュエータのような負荷を接続すると急激な電圧降下を生じてしまい、段数を増やして出力電圧を高くしようとすると、さらに電流を取り出せなくなるという問題があった。したがって、負荷を接続した状態で高い駆動電圧を得る事ができず、液晶レンズの駆動に対する高速の応答性に寄与できないという課題があった。
【００１０】
さらに、高速の応答性に対して負荷を連続的に駆動させるためには、電気エネルギーを、例えば運動エネルギーなど他のエネルギーに変換する際に、負荷の抵抗成分に対して連続的な電流の供給が必要であり、昇圧回路のみでは電流の不足による電圧降下を生じてしまう。そのため、例えばパワートランジスタなどの半導体を用いた電流増幅回路を、負荷の前段に新たに設置する必要があった。
【００１１】
また、特許文献２においても、昇圧回路の入力側に挿入したフルブリッジ回路に接続されたリアクトル、およびスイッチング素子を適切に制御することによって、出力の直流電圧のリップルを低減できる旨が記載されているが、負荷として接続するインバータは定常的に電流が電源側から負荷側へ流れ続ける性質があるため、その電流による電力消費が原因となって発生するリップルへの対策が重要である。さらに、これらのリップルが重なって生じる負荷の正常な駆動に対しては、致命的な弊害となる電圧降下への対策が必要になるが、これらを対策する方法については一切記載されていなかった。
【００１２】
一方、本発明者は、液晶レンズを実際に試作して検討を重ねた結果、液晶レンズ素子が持つ容量性リアクタンスの性質を利用し、その静電容量と前記昇圧回路に接続されるコンデンサの静電容量を適宜に設定することによって、その電圧降下を低減できることを初めて見出した。特許文献１には、このような容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子について何ら明記されていない。
【００１３】
そこで、本発明は上記の技術的背景と新しい知見に鑑みた検討によってなされたものであり、負荷となる液晶レンズを接続した状態でも電流の不足による昇圧回路の電圧降下を生じることなく、基準交流電圧よりも高い交流電圧で液晶レンズを駆動し、低い消費電力にて連続的に高速の応答性を得ることができる液晶レンズモジュールと、それを用いた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】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る液晶レンズモジュールは、交流電圧発生回路と、複数のダイオードとコンデンサによって構成され、交流電圧発生回路からの基準交流電圧を直流電圧に変換する昇圧回路と、昇圧回路の後段に接続されたスイッチング回路と、スイッチング回路の後段に接続された容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子を備え、昇圧回路を構成している複数のコンデンサの静電容量が、昇圧回路の出力段以降に接続される液晶レンズ素子の静電容量の総和よりも大きい値であることを第１の特徴とする。
【００１５】
上記特徴の液晶レンズモジュールによれば、基準交流電圧を昇圧して、さらに高い直流電圧に変換する昇圧回路を備えており、さらに負荷として、容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子を直列に接続しているので、負荷に印加された電圧は抵抗成分によって損失を生じることなく維持される。また、スイッチング回路がオンの時に一時的に負荷に注入された電荷エネルギーは、スイッチング回路がオフの時に、抵抗による損失を殆ど発生することなく、電源に帰還される。この作用効果によって、低い消費電力で、液晶レンズ素子を駆動することができる。
【００１６】
また、上記特徴の液晶レンズモジュールによれば、スイッチング回路がオン状態の時には、昇圧回路の電圧出力から、その後段側に接続された液晶レンズ素子の静電容量に対して電荷が注入されても、まだ昇圧回路のコンデンサに残留電荷が残った状態であり、スイッチング回路がオフ状態の時には、交流電圧から昇圧回路を構成するコンデンサに連続して電荷を蓄えることが可能となり、この作用効果によって、昇圧回路の電圧降下を低減することができる。
【００１７】
なお、本発明における基準交流電圧とは、高速駆動の必要がない定常状態時の液晶レンズに印加される交流電圧を意味する。
【００１８】
さらに、本発明に係る液晶レンズモジュールは、スイッチング回路によって、昇圧回路の液晶レンズへの接続を所定の一定周期で遮断することで遮断と接続を繰り返すことを第２の特徴とする。
【００１９】
上記特徴の液晶レンズモジュールによれば、液晶レンズ素子の前段に備えられたスイッチング回路によって、容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子に流れ込む昇圧回路の電流を所定の一定周期で遮断することができる。この働きによって、負荷が遮断されている一定の時間の間に、昇圧回路を構成する複数のコンデンサに、放出された電荷を基準交流電圧から補充することができる。なお、ここで所定の一定周期とは、基準交流信号の周期の２分の１から５分の１に相当する周期である。例えば、基準交流信号の周波数が１ｋＨｚの場合は、０．１〜０．５ｍｓｅｃであり、これを周波数に換算すると、２〜１０ｋＨｚに相当する。
【００２０】
また、一定時間の負荷の接続によって負荷に流れ込む電荷量が一定の値に制限されるため、負荷を遮断する周期およびその時間を適切な値に定めることが可能となり、遮断中に負荷からの電荷が放電される間に、複数のコンデンサに電荷の補充を終わらせることができる。
【００２１】
このように負荷の遮断と接続を所定の一定周期で遮断することによって、負荷に印加される電圧が降下しない周期で、複数のコンデンサへの充放電を連続的に繰り返すことができるので、負荷となる液晶レンズを接続した状態でも、連続的に昇圧回路の出力電圧の降下を低減することができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る液晶レンズモジュールは、スイッチング回路と液晶レンズ素子の間に、液晶レンズ素子に印加する交流電圧を切り換える電子スイッチ回路と、所定の通電時間を制御するゲートパルス発生回路が接続されていることを第３の特徴とする。
【００２３】
上記特徴の液晶レンズモジュールによれば、電子スイッチ回路の入力部分に接続された複数の信号電圧を、ゲートパルス発生回路によって生成されたパルスのタイミングに応じて、その出力を選択して切り換えることが可能であり、２種類の振幅の交流電圧を任意の目的に応じて、適宜に使い分けて液晶レンズ素子に印加することができる。その結果、昇圧回路の電圧降下をさらに低減しつつ、液晶レンズ素子を高速で駆動することができる。
【００２４】
さらに、本発明に係るカメラモジュールは、第１〜第３のいずれかの特徴に記載された液晶レンズモジュールをレンズの一部に用いたことを第４の特徴とする。
【００２５】
上記特徴のカメラモジュールによれば、レンズを通過した被写体からの光によって、カメラモジュールを構成するイメージセンサー（ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）上に投影された画像情報から、焦点ズレの量と方向を素早く検出し、その情報に応じて、液晶レンズ素子のレンズパワーを連続的に高速で駆動させ、焦点ズレのない適切な画像の結像位置をイメージセンサー上に調整することが可能であり、可動部分を用いず、且つ、低い消費電力で高速の焦点制御を行うことが可能なカメラモジュールを提供できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、負荷となる液晶レンズを接続した状態でも電流の不足による昇圧回路の電圧降下を生じることなく、基準交流電圧よりも高い交流電圧で液晶レンズを駆動し、低い消費電力にて連続的に高速の応答性を得ることができる液晶レンズモジュールと、それを用いたカメラモジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の液晶レンズ素子を駆動する回路のブロック図である。
【図２】第１実施形態の液晶レンズ素子を駆動する回路図である。
【図３】第２実施形態の液晶レンズ素子を駆動する回路のブロック図である。
【図４】第３実施形態のカメラモジュールの構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜に組み合わせることができる。またさらには、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態の構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る液晶レンズ素子１２、およびそれを駆動するための交流電圧発生回路１、昇圧回路２およびスイッチング回路４から成る液晶レンズモジュール（以下、第１の液晶レンズモジュールと略する）の構成を示すブロック図である。
【００３０】
交流電圧発生回路１は、矩形波からなる第１の交流信号５と、これよりも周波数の高い第２の交流信号６を発生する働きを有する。なお、第１の交流信号５と第２の交流信号６は、定常状態において、液晶レンズに印加される基準交流電圧に相当する振幅を持つ。また、昇圧回路２は、第１の交流信号５を昇圧し、その電圧振幅よりも高い直流電圧３を発生させる働きを有する。さらに、スイッチング回路４は、直流電圧３を、第２交流信号６のタイミングに応じてスイッチングさせ、直流電圧３と同等の波高値および第２の交流信号６と同等の周波数を持つ第３の交流信号７を発生させる働きを有する。この第３の交流信号７によって、容量性リアクタンスの性質を持つ液晶レンズ素子１２を駆動させる。
【００３１】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る第１の液晶レンズモジュールの回路図を示す。ここで液晶レンズ素子１２は、前記のように電気的には容量性リアクタンスの性質を有するため、等価回路としてコンデンサＣ１５で表すことができる。
【００３２】
第１の液晶レンズモジュールにおいては、図１の交流電圧発生回路１に属する、第１の交流信号源Ｖ１によって発生する基準交流電圧が、昇圧回路２を経て直流電圧３に昇圧され、第２の交流信号源Ｖ２の所定の周波数に応じて、スイッチング回路４により等価回路となるＣ１５に対して、所定の一定周期で遮断することで遮断と接続を繰り返し、電圧降下を発生させないレベルを連続的に維持して液晶レンズ素子１２を駆動する。ここで交流電圧発生回路１は、基準交流電圧となる波高値３．５Ｖの矩形波を、周波数や位相差を任意に変化させて発生する機能を持つ。
【００３３】
昇圧回路２は、コッククロフト・ウォルトン回路であり、第１の交流信号源Ｖ１から得られる、振幅３．５Ｖの矩形波交流電圧である第１の交流信号５を、複数のダイオードＤ１〜Ｄ１２と、複数のコンデンサＣ１〜Ｃ１２を図のように組み合わせた整流回路を経て、直流電圧３に変換する。コッククロフト・ウォルトン回路は、交流電圧を昇圧して、その電圧振幅よりも高い直流の電圧を得られる回路であり、図２の実施例では、Ｃ１１とＤ１２と、固定抵抗Ｒ１の各端子が組み合わされる節点（カットセット）において、第１の交流信号５の波高値よりも高い、出力約１２Ｖの直流電圧３が得られる。
【００３４】
この昇圧回路２に用いる交流電圧は矩形波でなくとも、例えば正弦波やその他の波形を持つ信号波形であっても良い。なお、一般的にこのような複数のダイオードと複数のコンデンサの接続によって直流電圧を生成する昇圧回路は、コッククロフト・ウォルトン回路として知られており、低い交流電圧から高い直流電圧が得られるが、非特許文献１に示すように、電流を取り出すことが困難であり、通常は負荷を接続する使い方ができなかった性質のものである。
【００３５】
スイッチング回路４は、スイッチング素子Ｑ１とＱ２、スイッチング素子Ｑ１の入力信号に適切な直流バイアス成分を印加するための電圧分割用固定抵抗Ｒ１とＲ２、さらに、スイッチングのタイミングを決める第２の交流信号源Ｖ２の直流線分を除去するためのカップリングコンデンサＣ１３とＣ１４から構成されている。
【００３６】
直流電圧３は、スイッチング回路４によって、出力約１２Ｖの第３の交流信号７に変換され、等価回路である負荷コンデンサＣ１５として表された、液晶レンズ素子１２を駆動する。
【００３７】
なお、本実施形態では簡単のため、第３の交流信号７の一つの信号のみで液晶レンズ素子１２を駆動する例を示したが、液晶レンズ素子１２の電極の数に応じて、各電極に電圧振幅、周波数、位相差などの異なる複数の交流信号を適宜に印加して、液晶レンズ素子１２を駆動しても良い。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る第１の液晶レンズモジュールを用いれば、交流電圧発生回路１による基準交流電圧の波高値３．５Ｖよりも高い、波高値１２Ｖの交流電圧で液晶レンズ素子１２を駆動することができる。
【００３９】
また、本実施形態におけるスイッチング回路４による高速のスイッチングによって、負荷となるＣ１５に流れる電流を定常的に遮断し、この遮断の間に、昇圧回路２に接続された複数のコンデンサＣ１〜Ｃ１２に第１の交流信号源Ｖ１から流れ込む電荷を連続して蓄えることができるので、負荷を接続した状態で、昇圧回路２の電圧降下を低減することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、トランスを用いて交流電圧を昇圧する場合に発生する励磁電流に起因する電力損失が発生しないので、低い消費電力で液晶レンズ素子１２を高速で駆動することができる。さらに、チャージポンプ回路を用いて昇圧する場合に必要となる、複数のスイッチング素子や能動素子によって消費される電力損失が発生しないので、低い消費電力で液晶レンズ素子１２を高速で駆動することができる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、昇圧回路２の出力段以降に接続され、負荷となる液晶レンズ素子１２の静電容量Ｃ１５を約６５ｐＦに定めている。これに対し、昇圧回路２を構成する各コンデンサＣ１〜Ｃ１２の個々の静電容量は１μＦであり、Ｃ１５よりも十分に大きい値としている。その結果、負荷Ｃ１５に流れ込む電荷よりも、昇圧回路２を構成する各コンデンサＣ１〜Ｃ１２に定常的に蓄えられる電荷の方が大きくなるため、さらに負荷となる液晶レンズ素子１２の静電容量Ｃ１５の接続による昇圧回路２の電圧降下を低減することができる。また、負荷として接続される液晶レンズ素子１２が複数個であっても、その静電容量の総和よりも、前記コンデンサＣ１〜Ｃ１２の静電容量の方が大きければ、同様に昇圧回路２の電圧降下を低減することができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態の構成について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る、液晶レンズ素子１２を駆動するための液晶レンズモジュール（以下、第２の液晶レンズモジュールと略する）のブロック図である。図１に示す第１の液晶レンズモジュールとの異なる点は、液晶レンズ素子１２に印加する交流電圧を、電圧および周波数の異なる２種類の信号源に切り換えるための電子スイッチ回路９と、その切換のタイミングを決めて制御するゲートパルス発生回路１０を備えている点である。
【００４３】
交流電圧発生回路１から発生する第１の交流信号５と、第２の交流信号６と、昇圧回路２と、昇圧された直流電圧３とスイッチング回路４から第３の交流信号７を得る部分は、第１の液晶レンズモジュールと同一の構成である。
【００４４】
第２の液晶レンズモジュールでは、交流電圧発生回路１から生成された、定常状態で液晶レンズ素子１２を駆動するための基準交流電圧の振幅を持つ第４の交流信号８をさらに備え、第３の交流信号７と第４の交流信号８をゲートパルス発生回路１０により制御された所定の通電時間に応じて、電子スイッチ９により切り換えて液晶レンズ素子１２に印加している。
【００４５】
このような構造とすることにより、第２の液晶レンズモジュールでは、異なる２種類の交流電圧を任意の目的に応じて、適宜に使い分けて液晶レンズ素子１２に印加することができる。
【００４６】
さらに、第２の液晶レンズモジュールでは、液晶レンズ素子１２の定常状態においては、第４の交流信号８によって液晶レンズ素子１２が駆動され、液晶レンズ素子１２のレンズパワーを変化させる瞬間においては、第３の交流信号７によって液晶レンズ素子１２が駆動されるように、振幅および周波数の異なる２種類の交流信号を切り換えて、駆動電圧１１とし、液晶レンズ素子１２を制御駆動している。
【００４７】
これにより、液晶レンズ素子１２のレンズパワーを高速で変化させる必要のない定常状態においては、振幅および周波数が基準交流電圧よりも高い第３の交流信号７と、負荷となる液晶レンズ素子１２との接続を切り離すことができる。その結果、直流電圧３、ひいては第３の交流信号７の、負荷Ｃ１５の接続による電圧降下をさらに低減しつつ、液晶レンズ素子１２を必要な時に高速で駆動することができる。
【００４８】
さらに、第２の液晶レンズモジュールでは、第４の交流信号８の周波数が１ｋＨｚに設定されており、第１の交流信号５と第２の交流信号６は、その周波数が２ｋＨｚに設定されている。したがって、第３の交流信号７の周波数も２ｋＨｚで出力される。今回本発明者らは、液晶レンズモジュールによって、定常駆動時よりも振幅および周波数を高く設定した信号で液晶レンズ素子１２を駆動する方がより高い応答速度で、液晶レンズ素子１２のレンズパワーを目標値に収束させられることを見出した。
【００４９】
（第３の実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施形態の構成について説明する。図４は、第１または第２の実施形態による液晶レンズモジュールを用いた、第３の実施形態に係るカメラモジュール１３の斜視図である。図１に示す第１の液晶レンズモジュールとの異なる点は、液晶レンズ素子１２に印加する交流電圧を切り換えるための電子スイッチ回路９と、その切換のタイミングを決めて制御するゲートパルス発生回路１０を、カメラモジュール用回路基板１４の裏面に備えている点である。図３に示す第２の液晶レンズモジュールのうち、第１の交流信号源Ｖ１と、第２の交流信号源Ｖ２と、昇圧回路２およびスイッチング回路４の一部を構成する、ダイオードＤ１〜Ｄ１２やスイッチングトランジスタなどの半導体素子を集積化して集積回路１６とし、コンデンサＣ１〜Ｃ１２など集積化に適さない他の部品と合わせて専用の回路基板に実装され、液晶レンズ素子１２と、その他のレンズシステムやイメージセンサーなどの必要な各種の部品と共に組み立てられ、全体としてカメラの機能を持つ一つのモジュールとして構成されている。
【００５０】
第３の実施形態に係るカメラモジュール１３は、円形の液晶レンズの開口部が上面になるように配置された液晶レンズ素子１２の下に、複数の積層レンズから成る光学レンズ系１７とスペーサ１８が配置されて、一つの複合レンズシステムを形成しており、そのレンズシステムが、図示しないイメージセンサーが搭載されたカメラモジュール用回路基板１４の上に実装されている。なお、スペーサ１８は、光学レンズ系１７とカメラモジュール用回路基板１４との間の所望の距離を設定するために設けられており、光学レンズ系１７を形成するレンズと別に設置されても良いし、レンズと一体化された構造であっても良い。また、この場合、スペーサ１８は、レンズと回路基板を固定する機能を有していればよく、その材質は特に問われるものではない。
【００５１】
また、液晶レンズ素子１２の周辺の側面には、素子の上面から見て複数の給電用部材１５が、略正方形の向かい合う二つの周縁に集中して設けられており、その電極は光学レンズ系１７やスペーサ１８を介して、最下部のカメラモジュール用回路基板１４に到達して接続され、液晶レンズ素子１２との電気的導通を保ち、個別の電極に対して交流電圧を印加できる構成となっている。
【００５２】
さらに、カメラモジュール用回路基板１４には、液晶レンズ素子１２を駆動するための集積回路１６が搭載されている。この集積回路１６は、システム全体の制御を司る演算処理装置から、シリアルインターフェイスの通信手段を経て制御情報を受け、その情報に基づいて、液晶レンズ素子１２の各電極に、個別に異なる位相差を持つ交流電圧を印加できる構成となっている。また、集積回路１６は、素子内にあらゆるＩＣの動作の規準となるクロック発生回路を内蔵しており、例えば、その周波数は１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚの逓倍の各周波数を制御信号に応じたスイッチで切り換える構成となっている。
【００５３】
また、この集積回路１６は、３．５Ｖの直流電源で動作する仕様となっており、カメラモジュール１３の中で、別に必要な部品、例えばイメージセンサーを駆動するために用意された直流電源電圧で駆動することができる。
【００５４】
第１または第２の液晶レンズモジュールは、集積化が比較的困難なコンデンサＣ１〜Ｃ１２を主な部品としているため、第３の実施形態では、コンデンサＣ１〜Ｃ１２のみから成るアレイ状の集積部品を、図３では隠れて見えないスペーサ１８の内側に実装して、配線パターンにより集積回路１６と接続している。しかしながら、主部品のコンデンサＣ１〜Ｃ１２を集積回路１６の機能と共に集積化できれば、更なる回路基板の小型化を達成できるのでより望ましい。
【００５５】
なお、一般的なカメラモジュール１３のレンズシステムは、通常はレンズシステム専用の筐体に装着されており、その筐体全体が、ＶＣＭ（ボイスコイルモーター）などの可動部に取り付けられて、イメージセンサーに対して所望の位置になるよう固定されているが、第３の実施形態に係るカメラモジュール１３では、可動部を必要としないので、レンズシステム用の筐体を設けずに、各光学レンズ素子の側面を含む周辺部分を直接重ねて固定することにより、光学レンズ系１７を形成している。このような設計とする事により、部品の一つであるレンズの筐体や、ＶＣＭなどの可動部を省略し、製造コストの低減を図ることができる。
【００５６】
さらに、このような構造にすれば、アレイ状に形成されたレンズを層状に位置調整と固定を繰り返して積み重ね、最後に切断して個片化するといったより効率の良い工法を採用することができるため、さらなる製造コストの低減を達成できる。
【００５７】
また、第３の実施形態に係るカメラモジュール１３は、カメラモジュール用回路基板１４の上に、図示しないイメージセンサーや、集積回路１６を含む第１および第２液晶レンズモジュールが搭載されている。量産時にはこの回路基板をシリコンウェハーでアレイ状に形成して、その上に同様にアレイ状に形成された、スペーサ１８、光学レンズ系１７、液晶レンズ素子１２を順番に重ねて固定してから、最後に切断して個片化し、その次に給電用部材１５を形成する工法を用いることができるので、さらなる製造コストの低減を達成できる。
【００５８】
本実施形態では、液晶レンズ素子１２の働きにより、被写体のカメラモジュール１３からの距離に応じて、液晶レンズ素子１２への印加電圧を変化させて、そのレンズパワーを制御することにより、イメージセンサー上に常に最適な被写体画像を結像させることができるため、従来のＶＣＭ（ボイスコイルモータ）のような可動部分を用いず、低い消費電力で高速の焦点制御を行うことが可能なカメラモジュール１３を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、携帯電話などの携帯機器用カメラモジュール、その他の小型カメラの、焦点制御機構に実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  交流電圧発生回路
２  昇圧回路
３  直流電圧
４  スイッチング回路
５  第１の交流信号
６  第２の交流信号
７  第３の交流信号
８  第４の交流信号
９  電子スイッチ回路
１０  ゲートパルス発生回路
１１  駆動電圧
１２  液晶レンズ素子
１３  カメラモジュール
１４  カメラモジュール用回路基板
１５  給電用部材
１６  集積回路
１７  光学レンズ系
１８  スペーサ
Ｃ１〜Ｃ１５  コンデンサ
Ｄ１〜Ｄ１２  ダイオード
Ｒ１〜Ｒ２    固定抵抗
Ｑ１〜Ｑ２    スイッチング素子
Ｖ１〜Ｖ２    交流信号源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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