(57)【要約】  【課題】  一つのレンズユニットおよびセンサーユニットで可視光および赤外光等複数種の撮像が可能なカメラモジュールを提供する。  【解決手段】    レンズユニット２と、受光素子３１と対向するようにレンズユニット２を取付可能なハウジング１１とを備えるカメラモジュール１において、  カットする波長の異なる光カットフィルタ５２が複数隣合わせて配置されるフィルタユニット５をレンズユニット２と受光素子３１の間あるいは外側に配置し、フィルタ移動手段５３が被写体から受光素子へ到達する撮像光をフィルタユニット５のうちの所望の光カットフィルタ５２を透過させるよう切替える。【選択図】  図１
2008152032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズが内蔵され一方面から入る光を屈折させて対向面へ通過させるレンズユニットと、底部に受光素子が固定され、受光素子と対向するようにレンズユニットを取付可能なハウジングとを備えるカメラモジュールにおいて、
カットする波長の異なる光カットフィルタが複数隣合わせて配置されるフィルタユニットをレンズユニットと受光素子の間あるいはレンズユニットの受光素子とは反対側に配置すると共に、フィルタユニットを移動可能にフィルタ移動手段を設け、フィルタ移動手段が被写体から受光素子へ到達する撮像光をフィルタユニットのうちの所望の光カットフィルタを透過させるよう切替え可能なことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記光カットフィルタは四角形状をなす薄板状からなり、隣合う光カットフィルタ相互が長辺で連結されて配されることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記光カットフィルタは、該フィルタの厚さを異ならせることで、紫外光および可視光並びに赤外光それぞれの波長の違いによる受光素子までの焦点距離の差異を揃えるよう構成する請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
前記光カットフィルタは、該フィルタを構成する素材を異ならせることで、紫外光および可視光並びに赤外光それぞれの波長の違いによる受光素子までの焦点距離の差異を揃えるよう構成する請求項１または請求項２に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、カメラモジュールにかかり、詳細には、携帯電話等に使用可能に小型化され可視光による撮影及び他の非可視光による撮影に供することが可能なカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話等の小型電子機器に利用可能なカメラモジュールは、一辺が１ｃｍにも満たないような小型のもので、内部にレンズユニットや受光素子を備え、レンズユニットを透過した光を受光素子に集めて撮像していた。
以下に従来のカメラモジュールを簡略に説明する。
カメラ付き携帯電話等電子機器に取り付ける小型のカメラモジュール１００は、図２１に表すように、レンズを内蔵したレンズモジュール１０１と、レンズモジュール１０１の外側に設ける中間パーツ１０２と、レンズモジュール１０１が取付けられた中間パーツ１０２が取付けられる台座１０３とからなっていた。
レンズモジュール１０１は、円筒形状からなり、内部にレンズＬ１及びレンズＬ２が内蔵されている。又、レンズモジュール１０１の円筒面には、ねじ１０４が設けられている。
中間パーツ１０２は、リング状のパーツであり、円筒内面にはレンズモジュール１０１と螺合するねじ１０５が設けられている。このねじ１０５とレンズモジュール１０１のねじ１０４とが螺合することで中間パーツ１０２にレンズモジュール１０１が取付けられている。更に中間パーツ１０２の円筒外面にも、ねじ１０６が設けられている。
【０００３】
台座１０３は、中央に中間パーツ１０２のねじ１０６と螺合可能なねじ１０７が設けられた円筒空間が設けられ、円筒空間の底面には受光ユニット１０８が固定されている。そして、そして、台座１０３のねじ１０７に中間パーツ１０２のねじ１０６が螺合されてレンズモジュール１０１が取付けられた中間パーツ１０２が台座１０３に取付けられている。
カメラモジュール１００は、製造過程で台座１０３と中間パーツ１０２とが螺合しているねじ１０６及びねじ１０７によって中間パーツ１０２の取付け位置を調整して受光ユニット１０８にレンズモジュール１０１からの像が結像できるようピント調整をして出荷される。
そして、カメラモジュール１００では、目的とする撮影光を透過して撮像可能とし他の波長光を遮断するために、受光ユニット１０８の表面に撮像光の波長のみを透過可能なバンドパスフィルタや、所望する撮像光より上の波長あるいは下の波長をカットするローパスフィルタあるいはハイパスフィルタ等のフィルタ１０９を設け、所望波長の撮像光のみを受光ユニット１０８が受光可能にしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように構成する従来のカメラモジュール１００や、他の構成のカメラモジュールでも、撮像可能な光は可視光であったり、赤外光あるいは紫外光であったりと、単一域の波長の撮像が可能であったため、例えば可視光による通常の撮像や赤外光による夜間等の撮像では、それぞれの機能を有する２つのカメラモジュールが必要となってしまうという問題点を有した。該問題点は、例えば携帯電話という極小さな電子機器中にしめるカメラモジュールの体積が増大し、携帯電話等の電子機器自体の大型化につながってしまい、昨今の電子機器の小型化と逆行してしまうという問題点を伴ってしまうと共に、廉価な商品の提供が出来なくなるという問題点を有した。
更には、２つのカメラモジュールを切替えて撮像しなければならないので、切替えるための装置やプログラムが必須となり、やはり小型化あるいは廉価化が行い難いという問題点を有した。
【０００５】
そこでこの発明は、上記問題点に鑑み、単一のカメラモジュールで２つ以上の撮像光域の撮像を切替えて行えるカメラモジュールを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためにこの発明では、受光ユニットに到達する撮像光を可視光域や赤外光域というような所望の撮像光域としてそれぞれの撮像光域での撮像が可能とするために、
【０００７】
レンズが内蔵され一方面から入る光を屈折させて対向面へ通過させるレンズユニットと、底部に受光素子が固定され、受光素子と対向するようにレンズユニットを取付可能なハウジングとを備えるカメラモジュールにおいて、
カットする波長の異なる光カットフィルタが複数隣合わせて配置されるフィルタユニットをレンズユニットと受光素子の間あるいはレンズユニットの受光素子とは反対側に配置すると共に、フィルタユニットを移動可能にフィルタ移動手段を設け、フィルタ移動手段が被写体から受光素子へ到達する撮像光をフィルタユニットのうちの所望の光カットフィルタを透過させるよう切替え可能なことを特徴とするカメラモジュール、
【０００８】
を提供する。このカメラモジュールでは、受光素子とレンズユニットの間に、あるいはレンズユニットの受光素子とは反対側に、透過させる光の種類を異ならせる光フィルタを隣合わせて配置したフィルタユニットを設置する。即ち、受光素子から見てレンズの前あるいはレンズの後に設置する。
フィルタユニットは例えば、光カットフィルタが可視光域およびそれ以下の波長をカットする赤外光撮像用フィルタと、赤外光の波長域より長い波長をカットする可視光撮像用フィルタとからなる場合では、レンズユニットを経由して受光素子へ到達する光を、赤外光撮像用フィルタでは赤外光を受光素子へ到達させ、可視光撮像用フィルタでは可視光および紫外光を受光素子へ到達させる。そこで、フィルタユニットをそれぞれの位置で摺動や回動等により移動させるフィルタ移動手段により、撮像対象から受光素子への撮像光を可視光撮像用フィルタあるいは赤外光撮像用フィルタに切替え、それぞれのフィルタ特性に合った光を撮像する。
このように、フィルタユニットに設ける光フィルタの光透過特性を異ならせることで所望の波長の撮像光を撮像する。
【０００９】
また、この発明では、極小さな電子部品として提供されるカメラモジュールを携帯電話等に用いる場合、複数の波長の光の撮像に供するために切替える際に、切換えの速度や安定性を向上させるために、
【００１０】
光カットフィルタは四角形状をなす薄板状からなり、隣合う光カットフィルタ相互が長辺で連結されて配される、
【００１１】
ように構成し、切換える際に、光カットフィルタ相互が隣合うと共に長辺で連結されているので、最大でも短辺の距離だけ移動させれば切換が完了することとなり、切換え応答を向上させている。
更にまた、この発明では、レンズユニットの受光素子間にフィルタを設けた場合に、撮像対象がレンズユニットを透過して受光素子まで到達する際の焦点距離が、撮像光の波長によりレンズユニットを透過する際の屈折が異なるというレンズユニットの特性により、受光素子へ到達する際の焦点距離に差異が生じてしまう問題を解決するため、
【００１２】
光カットフィルタは、該フィルタの厚さを異ならせることで、紫外光および可視光並びに赤外光それぞれの波長の違いによる受光素子までの焦点距離の差異を揃えるよう構成するカメラモジュール、
【００１３】
あるいは、
【００１４】
光カットフィルタは、該フィルタを構成する素材を異ならせることで、紫外光および可視光並びに赤外光それぞれの波長の違いによる受光素子までの焦点距離の差異を揃えるよう構成するカメラモジュール、
【００１５】
を提供する。この発明では、光の波長によって光カットフィルタ通過時の屈折率が異なり、レンズユニットと受光素子間の焦点距離にずれが生じてしまうという問題点が存在する。しかしながらこの発明のように、光カットフィルタを、その素材を異ならせるあるいは構成するフィルタの厚みを異ならせることで、屈折率の違いによる焦点距離の補整が行え、同一焦点距離で到達できるように調整できる。これにより、カメラモジュールは撮像する光の種類即ち波長が異なっても同一焦点距離のままで撮像を可能としている。
【発明の効果】
【００１６】
上記のように構成するカメラモジュールでは、１のカメラモジュールで複数種の光、具体的には、紫外光、可視光、赤外光といった各種類の光での撮像を、レンズユニットの外側あるいは内側で、カットする光の周波数が異なる光カットフィルタを切換えて用いることで可能とさせるというこの発明独自の効果を有する。
そして、この切換えを可能とすることで、レンズユニットの外側で切換える場合には、従来型のカメラモジュールの外側に筐体等によってフィルタユニットおよびフィルタユニットを切換えさせるフィルタ移動手段を該筐体内に設けることで、従来型のカメラモジュールに応用可能とする効果を有している。
また、レンズユニットと受光素子間にフィルタユニットを設けるものでは、新たな設計によってカメラモジュールを構成可能となり、従来型のカメラモジュール内の撮像とは直接関わらない無効であったスペースを、フィルタユニットおよびフィルタ移動手段に供することで、従来型のカメラモジュールと同等の体積あるいはそれより稍大きい体積で構成可能となり、複数種の光による撮像が可能であるカメラモジュールを小型化できるという効果を有している。
【００１７】
また、隣合って接続される光カットフィルタ相互が、長辺によって連設されるので、光カットフィルタの移動距離を最小にして用いることが可能となる。
【００１８】
更にまた、光カットフィルタの素材の厚さあるいは光カットフィルタの基材となる素材を変更することで、光の屈折率を変更可能となり、光波長による焦点距離のずれを補整可能であり、種々の波長による撮影を切換えて利用可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
カメラモジュールのレンズユニットは黒色或はそれに近い濃色な高分子樹脂を筒形状に形成した筐体と、筐体内部に設けるレンズとからなり、レンズユニットの両側面間が光路となる。
ハウジングは、上部に筒形状のレンズユニットを挿入可能な筒形状の取付孔が穿設され、レンズユニットが挿入される。また、ハウジング底面には受光部が固定され、受光部のレンズユニット用取付孔側には、受光素子が固定されている。受光素子は、一般的に用いられる可視光撮影用の素子であり、マイクロレンズの下部にカラーフィルターを施してあり、光の三原色毎に撮像が可能である。このカラーフィルターはそれぞれの色に見合った可視光域と赤外域にピークがある。
【００２０】
ハウジング内の受光素子上部には、受光素子上面へ埃等が載って撮像に影響を及ぼさないよう封止カバーを設ける。封止カバーは受光素子と対向する上面、即ち、レンズユニットの受光素子との間に位置する面に封止ガラスが嵌め込まれ透光可能に構成されると共に、他の部位が受光素子を封止するよう蓋状に被せられている。
封止カバーの封止ガラスとレンズユニットとの間にはフィルタユニットを設ける。フィルタユニットは、レンズユニットを経由して受光素子へ到達する撮像光を特定の波長域とする光フィルタが２種類と、光フィルタを取付けるためのフィルタ本体と、フィルタ本体を移動して受光素子とレンズユニットとの間に位置する光フィルタを切換え動作させるためのアクチュエータとからなる。
【００２１】
フィルタユニットは、波長650(nm)以上の波長をカットして可視光の撮像を可能とさせる赤外域カット光フィルタと、700(nm)以下の波長をカットして赤外光の撮像を可能とさせる可視光域カット光フィルタとを並設して設ける。光フィルタは平面視長方形の薄板状であり、それぞれの光フィルタが長辺を接して並設され、フィルタ本体に固定される。
フィルタ移動用のアクチュエータは、ピエゾ効果を利用したピエゾアクチュエータからなり、フィルタ本体の端縁の一部を固定支持し、ピエゾ効果によって伸張あるいは圧縮した際に現在レンズユニットと受光素子との間の撮像光の光路上にある光フィルタから他の光フィルタへ切換える。
このように構成するフィルタユニットは、ピエゾアクチュエータに電圧供給可能にカメラモジュールのハウジング内部に設ける。
【実施例１】
【００２２】
以下にこの発明の実施例を、図面に基づいて説明する。図１は実施例１を表す斜視説明図であり、図２は実施例１を表す平面説明図であり、図３は図２のＡ−Ａ線説明図であり、図４は実施例１を表す斜視分解説明図であり、図５は実施例１を表す底面説明図であり、図６は波長による焦点距離の差異の説明図であり、図７は焦点距離の調整を説明し(ａ)は焦点距離が調整されない状態を表し、(ｂ)は焦点距離が調整された状態を表す。
【００２３】
１はフィルタユニットを内包したカメラモジュールである。カメラモジュール１は、図１乃至図５に表すように、下面を開放した箱形状をなすハウジング１１の上面１１ａに穿設した取付孔１１ｂにレンズユニット２を挿入固定し、レンズユニット２と対向する内部下面には、レンズユニット２を通過した撮像光を受光する受光素子であるイメージセンサユニット３を固定設置し、更に、イメージセンサユニット３が囲繞されるように封止カバー４を設置しており、更に封止カバー４とレンズユニット２との間に光りフィルタが位置するようフィルタユニット５を設置してなる。
【００２４】
ハウジング１１は、カメラモジュール１内部での光の反射がないように暗黒色の高分子樹脂から成り、上面に穿設した取付孔１１ｂには雌ねじを螺設してなり、筒形状をなすレンズユニット２の外面に螺設した雄ねじと螺合してレンズユニット２を固定可能である。また、ハウジング１１の下面には、この実施例では特に設けずに説明するが、ハウジング１１の下面周囲部に、カメラモジュール１を取付ける電子基板（図示せず）に固定するための取付けよう突起等を設けてあり、電子基板等の被取付部材への固定を可能としている。更に、ハウジング１１の下面に設置するイメージセンサユニット３との相対位置ずれないようにイメージセンサユニット３の基部３２と固定可能な固定係止部（図示せず）を設けイメージセンサユニット３を係止固定してその相対位置を決定している。従って、イメージセンサユニット３へのハウジング１１の取付作業を容易に行える。更に、ハウジング１１の取付孔１１ｂはハウジング１１の上面１１ａの中心からずれた位置に穿設されているが、レンズユニット２とイメージセンサユニット３との間に位置するフィルタユニット５を構成するフィルタ部と駆動部とが隣合って位置しており、このフィルタ部がレンズユニット２とイメージセンサユニット３との間に位置するように設置されるため、レンズユニット２を上面１１ａの中心からずれた位置に設置ている。このことでハウジング１１の平面積を少なくしてカメラモジュール１を小型化させている。
【００２５】
レンズユニット２は、黒色或はそれに近い濃色な高分子樹脂を成形した略円筒形状からなる中空なバレル２１内部にレンズ２３およびレンズ２４を設け、バレル２１の一方の側面である上面には、入光孔２２が穿設されている。そして、レンズユニット２は、入光孔２２から入る光をレンズ２３およびレンズ２４を通して屈折させ、ハウジング１１の底面側に設置されるイメージセンサユニット３への光路を形成する。
尚、この実施例では記載しないが、レンズユニット２およびレンズユニット２を設置するハウジング１１との間でレンズユニット２の上下方向の位置を調整可能な位置調整機構を設けて通常撮影とマクロ撮影を切換可能に構成しても良い。即ち、焦点レンズユニット２とイメージセンサユニット３との間の距離を調整可能とし、焦点距離を縮めてマクロ撮影時の焦点距離へ変更可能な位置調整機構を設けても良い。
【００２６】
イメージセンサユニット３は、ハウジング１１の底面に収る小型の電子基板からなる基部３２上にイメージセンサ３１を固定してなる。イメージセンサ３１は、一般的に用いられる小型のカラーイメージセンサであるＣＭＯＳやＣＣＤからなり、長辺と短辺からなる長方形状をした薄板状であり、上面にはマクロレンズが設けてあり、マクロレンズの下部には光の三原色に分解して撮像可能なようにカラーフィルターを施し光の三原色毎に撮像が可能としている。このカラーフィルターはそれぞれの色に見合った可視光域と赤外域にピークがある。
【００２７】
封止カバー４は、イメージセンサユニット３を囲繞可能に下方を開口した箱形状をなす封止カバー本体４１を設ける。封止カバー本体４１は暗黒色の高分子樹脂から形成し、封止カバー本体４１の上面には光透過窓４２を穿設し光を透過可能とする。そして、光透過窓４２の下部に透明なガラス体からなる封止ガラス４３を固定する。このとき、光透過窓４２は上部に位置するレンズユニット２を通過した撮像光がイメージセンサ３１へ到達可能に穿設されている。
このように構成する封止カバー４を、イメージセンサユニット３の基部３２にイメージセンサ３１を覆うように被せて固定し、イメージセンサ３１を封止しイメージセンサ３１にゴミ等が載り撮像に支障を来さないようにしている。従って、封止カバー４は、イメージセンサ３１を完全に密封している。
【００２８】
フィルタユニット５は、フィルタユニット本体５１と、フィルタユニット本体５１に設置され所望の光を透過させる光フィルタ５２と、フィルタユニット本体５１を移動させる駆動手段であるアクチュエータ５３とからなる。
フィルタユニット本体５１は、暗黒色の高分子樹脂を略板状体に形成してなり、中央部には光フィルタ５２を設置固定する設置孔５４を穿設してなる。また、フィルタユニット本体５１の端部にはアクチュエータ５３にフィルタユニット本体５１を固定するための固定突起部５５を設けてあり、アクチュエータ５３と固定される。固定突起部５５は、単にアクチュエータ５３と接着固定されてもよく、また、突出させた突起部（図示せず）をアクチュエータ５３に穿設した係止孔（図示せず）へ嵌合させて位置固定させ接着するようにしてもよく、その固定方法は適宜選択すれば足りる。
【００２９】
光フィルタ５２は、板状から成りこの実施例では可視光撮影用の赤外域カット光フィルタ５２ａと可視光域カット光フィルタ５２ｂとをフィルタユニット本体５１の設置孔５４に並設固定してなる。赤外域カット光フィルタ５２ａは、波長650(nm)以上の波長の光をカットして可視光の撮像を可能とさせる光フィルタである。また、可視光域カット光フィルタ５２ｂは、700(nm)以下の波長の光をカットして赤外光の撮像を可能とさせる光フィルタである。これらの光フィルタ５２ａおよび５２ｂは、それぞれイメージセンサ３１の形状と相似あるいは略相似な形状となる長方形状の薄板状からなり、レンズユニット２とイメージセンサ３１との間の撮像光の光路上（以下、単に光路上という。）に位置されたときに、イメージセンサ３１の形状に合わせて長辺Ｘおよび短辺Ｙがそれぞれ同じ向きとなるように配置する。そして、光フィルタ５２ａおよび５２ｂはそれぞれ長辺Ｘ相互が当接するように設置する。
このように光フィルタ５２ａおよび５２ｂを並設することで、イメージセンサ３１上にそれぞれの光フィルタ５２ａおよび５２ｂをアクチュエータ５３によって移動させる際に、その移動距離を短くすることが可能となる。
尚、この実施例では、カメラモジュール１を可視光および赤外光を撮像可能とさせるために光フィルタ５２を赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂとしたが、可視光および紫外光、あるいは、赤外光および紫外光を撮像可能にしてもよく、この場合には、それぞれの波長の光を撮像可能な光フィルタ５２とすればよく、適宜変更して利用可能である。更には、並設させる光フィルタ５２を３枚にし、それぞれが光路上とに位置できるようアクチュエータ５３を移動制御可能に構成することで、更に多種の波長域を撮像可能なカメラモジュール１を提供でき、このように構成しても良い。
【００３０】
赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂは、この実施例では、透光な同一の樹脂素材から成り、それぞれが赤外域以上あるいは可視光域以下の波長の光をカット可能な透光性を持たせることで、それぞれの目的に合致する波長域、即ち赤外光あるいは可視光を撮像可能としているが、透過させる光の波長が赤外域や可視光域あるいは紫外域と異なることによって同一素材からなる光フィルタ５２の屈折率が若干異なるので、光フィルタ５２を同一の厚さとした場合には、この屈折率の差から撮像する光の種類によって焦点距離に差異を生ずることとなり、イメージセンサ３１による撮像が良好に行えなくなってしまう。この焦点距離の差異を表したのが図６である。図６は、上下のグラフとも横軸がフォーカス位置を表しており縦軸がイメージセンサ３１の受光感度を表しており、焦点距離を徐々にずらしたときのそれぞれの位置での受光感度を測定している。そして、上のグラフが波長546(nm)の可視光の焦点距離を表し、下のグラフが波長852(nm)の赤外光の焦点距離を表している。この上下のグラフからわかるとおり、可視光と赤外光とではそのピーク時がおおよそ46.97(μm)だけずれており、即ち良好な焦点距離がおおよそ46.97(μm)だけずれている。
【００３１】
この焦点距離の差異を調整するために、光路上に裁定される光フィルタ５２も光を屈折させることを利用し、赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂの厚みを変更することで調整する。その原理を表すのが図７である。図７(ａ)は、赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂの厚みをそろえた場合に起きる焦点Ｓのずれを表しており、図７(ｂ)は赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂの厚みを変えることで光フィルタ５２による屈折によって光路が変更され焦点Ｓがイメージセンサ３１上面に合致した状態を表している。図７(ａ)では、赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂの厚みが同じなので、それぞれの光フィルタ５２を屈折透過した際に光の光路が変更される量がわずかなので、一方の光フィルタ５２で焦点Ｓがイメージセンサ３１上に位置していても、他方の光フィルタ５２で焦点Ｓがイメージセンサ３１上からずれてしまう。これに対し、いずれかの光フィルタ５２を厚くするあるいは薄くする等して調節することで、光路上の光フィルタ５２による屈折効果で焦点距離が変更されてイメージセンサ３１上に焦点Ｓが合致する。
【００３２】
このように、この実施例１では透過させる光の波長により焦点距離がずれてしまう問題を、同一素材でできている赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂの厚さを変更することで解消する。
尚、上記のようにこの実施例では焦点Ｓのずれを、赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂが同一素材であるので厚さを変えて調節可能としたが、特に図示はしないが、赤外域カット光フィルタ５２ａと可視光域カット光フィルタ５２ｂとを屈折率の異なる素材によって形成し、上記同様に焦点Ｓを調整してもよい。勿論、厚さおよび屈折率の両方を異ならせることで調整する様にしてもよい。
【００３３】
アクチュエータ５３は、ピエゾ効果を利用したピエゾアクチュエータからなり、フィルタユニット本体５１の突起部５５を固定支持し、ピエゾ効果によって伸張あるいは圧縮した際に初期状態で光路上に位置している赤外域カット光フィルタ５２ａが可視光域カット光フィルタ５２ｂとなるようにフィルタユニット本体５１を図４中に表す矢示Ｂのように摺動移動させ切換える。また、この実施例では詳説しないが、アクチュエータ５３へ印加する電圧は別途電子回路により適宜設定されるのは勿論であり、アクチュエータ５３との電気的な接続もピエゾアクチュエータ５３が通常使用されるのと同様に適宜なされるが、本発明の要旨ではないので詳細な記載は省略した。
【００３４】
次いで、上記のように構成する実施例１の作用を説明する。
アクチュエータ５３は初期状態では赤外域カット光フィルタ５２ａが光路上となるように位置しており、可視光による撮影が可能である。この状態では、撮像する光はレンズユニット２を透過屈折してカメラモジュール１内に入り、更に赤外域カット光フィルタ５２ａ、封止カバー４の封止ガラス４３を透過してイメージセンサ３１上に焦点が合い撮像される。
【００３５】
赤外域カット光フィルタ５２ａを用いた可視光による撮影から可視光域カット光フィルタ５２ｂを使用して赤外光による撮像を行う場合、所定のスイッチ等によってアクチュエータ５３を作動させると、アクチュエータ５３は図４中に図示する矢示Ｂのように光フィルタ５２を赤外域カット光フィルタ５２ａから可視光域カット光フィルタ５２ｂが光路上に位置するようフィルタユニット本体５１を移動させる。
このとき移動するフィルタユニット本体５１は、赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂが相互に長辺を接するように設けてあるので、短辺の距離だけ移動すれば移動を完了できる。
このように可視光域カット光フィルタ５２ｂが光路上に移動されると、撮像光は前記同様レンズユニット２を透過屈折してカメラモジュール１内に入り、次いでフィルタユニット５の可視光域カット光フィルタ５２ｂ内で屈折する。このときの屈折により、焦点距離が調節され、可視光域カット光フィルタ５２ｂを出た撮像光は封止ガラス４３を経てイメージセンサ３１上で焦点Ｓを結び良好な撮像がなされる。
【実施例２】
【００３６】
以下に、この発明の実施例２を図面に基づき説明する。図８は実施例２を表す斜視説明図であり、図９は実施例２を表す平面説明図であり、図１０は図９のＢ−Ｂ線説明図であり、図１１は実施例２を表す斜視分解説明図であり、
【００３７】
実施例２は、カメラモジュール１全体の構造は実施例１と略同様であるが、フィルタユニット本体５１をレンズユニット２の外側に設けたものであり、このように構成することで、従来の可視光撮影用のカメラモジュール１００をそのまま利用して複数の波長域を撮影可能な本発明のカメラモジュール１を構成可能となる。
即ち、カメラモジュール１では、ハウジング１１が従来型のカメラモジュール１００を包含する筐体形状をなし、開放した上面にフィルタユニット５のフィルタユニット本体５１が載置される構造をとる。また、アクチュエータ５３はハウジング１１側部に設ける。
以下詳細に説明する。
【００３８】
ハウジング１１は、図８乃至図１１に表すように、従来型のカメラモジュール１００（以下、カメラユニット６という。）を内包するように上下面が開放された四角形状の筒状にからなる。そして、対向する１組の側面には摺動溝１２を穿設してなる。摺動溝１２は、フィルタユニット本体５１に設ける摺動突起５６が嵌合され、摺動溝１２内を該摺動突起５６が摺動移動可能である。また、摺動溝１２を穿設した一方の側面の外部にはアクチュエータ５３を設置可能なアクチュエータ設置部１３を設ける。そしてハウジング１１は、カメラユニット６を内包した状態で固定し、従来型のカメラユニット６との相対位置が移動しないようにする。そして、ハウジング１１の上面１１ａにはカメラユニット６と対向する位置にカメラユニット６への撮像光を入光させる孔として取付孔１１ｂが穿設されている。従って、取付孔１１ｂは、何かを取付けるための孔ではなく、単なる入光孔である。
【００３９】
カメラユニット６は、従来のカメラモジュール１００であり、図１０に表すように、実施例１同様のレンズを内蔵したレンズモジュール６１と、レンズモジュール６１の外側に設けレンズモジュール６１を取付ける台座６２とからなる。
レンズモジュール６１は、円筒形状からなり、内部にレンズ６３及びレンズ６４が内蔵されている。又、レンズモジュール１０１の円筒面には、ねじ１０４が設けられている。
台座６２は、円筒内面にはレンズモジュール６１と螺合する雌ねじが螺設されている。この雌ねじとレンズモジュール６１の円筒外面に螺設した雄ねじとが螺合することで台座６２にレンズモジュール６１が取付けられている。
【００４０】
そして台座６２は、円筒空間の底面には受光ユニット６５が固定されている。この受光ユニットは、実施例１のセンサユニット３と同様である。
カメラユニット６は、製造過程で台座６２とレンズモジュール６１との螺合によってレンズモジュール６１の取付け位置を調整して受光ユニット６５にレンズモジュール６１からの像が結像できるようピント調整をしてある。
【００４１】
フィルタユニット５は、断面視コ字状の板状体形状をなすよう形成されたフィルタユニット本体５１と、実施例１同様の光フィルタ５２およびアクチュエータ５３とからなる。フィルタユニット本体５１の板状平面の中央には実施例１同様設置孔５４が穿設されてなる。
コ字状を形成しているフィルタユニット本体５１は、相互に対向する立設壁５７がハウジング１１の摺動溝１２を穿設した側面の外側に位置してハウジング１１上に載置される形状であり、該立設壁５７の内側面には摺動突起５６を突設する。この摺動突起５６は、ハウジング１１に穿設した摺動溝１２と対向する位置に突設し、ハウジング１１の摺動溝１２に摺動突起５６を嵌入させた状態でフィルタユニット本体５１をハウジング１１の上面で光路と直角な面内で摺動可能としている。また、一方の立設壁５７外面には、アクチュエータ５３と係止してアクチュエータ５３によって摺動移動可能なように固定突起部５５を突設する。この固定突起部５５は、実施例１では接着剤等によってアクチュエータ５３と固定するようにしたが、実施例２では、間隔を置いて２本の突起部５５として構成し、アクチュエータ５３に設ける係止突起５８が該２本の突起部５５間に嵌入係止されて摺動可能となる。
【００４２】
アクチュエータ５３は、実施例１同様ピエゾアクチュエータからなり、動作時に移動する部位には係止突起５８を突設する。この係止突起５８は、フィルタユニット本体５１に設けた突起部５５と係止し、アクチュエータ５３作動時に、フィルタユニット本体５１をハウジング１１上面で摺動移動させる。ハウジング１１の摺動溝１２を設けた一方の側部に設置固定される。アクチュエータ５３のその他は実施例１同様である。
また、フィルタユニット５の光フィルタ５２は実施例１同様である。
【００４３】
上記の様に構成する実施例２のカメラモジュール１は、実施例同様アクチュエータ５３によってフィルタユニット５の光フィルタ５２位置を移動させ、撮像光の光路のカメラユニット６の前で赤外域カット光フィルタ５２ａあるいは可視光域カット光フィルタ５２ｂのいずれか所望の光フィルタ５２を光路上に位置させることとなる。
従って、実施例２では、レンズモジュール６１に入る前に光フィルタ５２を撮像光が通過する。
尚、図１２に表す例は、上記実施例２のアクチュエータ５３を、ピエゾアクチュエータに換えてソレノイドアクチュエータとした例を表しており、アクチュエータ５３はソレノイドによってフィルタユニット本体５１を移動させている。
【実施例３】
【００４４】
次いで、この発明の実施例３を図面に基づき説明する。図１３は実施例３を表す斜視分解説明図であり、図１４は実施例３を表す平面説明図であり、図１５は図１４のＤ−Ｄ線断面説明図である。
【００４５】
実施例３に表すカメラモジュール１は、光フィルタ５２の切換えをレンズユニット２の外側で機械式に行う例を示しており、カメラユニット６は実施例２と同様である。
ハウジング１１は箱状からなり、内部にフィルタユニット５の駆動手段であるモータ７およびモータ７の動力を伝達してフィルタユニット５を回転移動させるギアユニット８を内包し、カメラユニット６のレンズモジュール６１と対向する位置には取付孔１１ｂが撮像光の入光孔として開口される。従って、撮像光は取付孔１１ｂを通過して取付孔１１ｂの下部に設置されるレンズモジュール６１に到達する。
また、ハウジング１１の上面１１ａには、モータ７の軸、ギアユニット８の各ギア軸を軸支可能な遊嵌孔１４が穿設されている。
【００４６】
モータ７はステッピングモータから成り、所望量の回転角を回転可能である。モータ７の回転軸にはギア７１が取付けられており、ギアユニット８へモータ７の駆動力を伝達する。また回転軸７２はハウジング１１の上面１１ａに穿設した遊嵌孔１４に軸支され位置固定される。
ギアユニット８は、モータ７の駆動力が伝達されると共に実施例１でいうフィルタユニット５を構成する。即ち、ユニット本体８１は、図１３および図１５に表すように、円形の版状体であり、略半円毎に径の異なる円弧が外周を構成し、中心には中心孔８３を穿設してある。この中心孔には取付けようピン９が遊嵌状態で挿入され、遊嵌孔１４と係止してギアユニット８をハウジング１１の上面の内側に取付可能としてる。そして、径の小さな外周部に周ギア８２を設けてある。この周ギア８２は、ギアユニット８がハウジング１１の上面１１ａの内側に取付けられた状態でモータ７のギア８２と噛合うようになっている。他方の径の大きな外周部を有する表面には、光フィルタ５２を取付可能な設置孔８４を２つ同心円状となるように穿設してある。従って、モータ７の回転駆動によりギアユニット８がギア８２および周ギア８２によって回転されたときに、二つの設置孔８４は同じ位置を採ることが可能であり、そのようにモータ７を駆動制御して設置孔８４に載置される２つの光フィルタ５２を切換える。
【００４７】
実施例３では、光フィルタ５２である赤外域カット光フィルタ５２ａおよび可視光域カット光フィルタ５２ｂは、それぞれ設置孔８４に合わせて円形に設ける。そして、実施例１および実施例２とは異なり、相互に当接することなく間隙を置いて設置する。勿論、設置孔８４を隣合せに穿設してごく近い距離に載置するように構成しても良いが、ステッピングモータの回転角や光フィルタ５２の面積等により適宜調整すれば良い。
【００４８】
上記のように構成する実施例３では、光フィルタ５２の切換はモータ７、ギア８２、および、ギアユニット８によって機械的に制御されることとなる。
【実施例４】
【００４９】
次に実施例４を図面に基づき説明する。図１６は実施例４を表す斜視説明図であり、図１７は実施例４を表す平面説明図であり、図１８は図１７のＥ−Ｅ線断面説明図であり、図１９は実施例４を表す正面説明図であり、図２０は実施例４を表す斜視分解説明図である。
【００５０】
実施例４は、実施例３と同様にモータによってフィルタユニット５を回転させ、回転移動により光フィルタ５２を切換える実施例であり、従来からあるカメラモジュールであるカメラユニット６を用いることが可能であり、レンズユニット２の外部で光フィルタ５２を切換える。
カメラユニット６は実施例２および実施例３と同様である。
モータ７はステッピングモータ等所定回転角の移動が可能なモータからなり、カメラユニット６の近傍に設置固定される。モータ７は回転軸７２が１回転未満の極少ない回転角での制御が可能であり、このように細かい回転角の制御ができることで、フィルタユニット５も実施例１や実施例２の様に光フィルタ５２を隣り合せて長辺で当接させて接合設置させることが可能である。
フィルタユニット５は、フィルタユニット本体５１が板状体からなり、フィルタユニット本体５１の一端が取付部５９を形成しモータ７の回転軸７２に固定される。これによりフィルタユニット本体５１はモータ７に軸支されて回転可能となる。
また、フィルタユニット本体５１の回転される揺動端側表面には実施例１や実施例２と同様に設置孔５４が穿設され、やはり実施例１や実施例２と同様に構成する光フィルタ５２を載置して固定可能である。
【００５１】
尚、各実施例ともカメラモジュール１の電子機器等への設置を詳説していないが、カメラモジュール１の設置は基板等カメラモジュール１を設置する機器にそれぞれの部材が固定されるのであって、従来のカメラモジュール１や従来のモータ等の電子部材の電子機器への設置と何ら変わりない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
この発明は、携帯電話等の電子機器に利用可能であり、特に、赤外光と可視光等複数の光による撮影を一つのカメラモジュールで撮影させる電子機器等に利用すると有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施例１を表す斜視説明図
【図２】実施例１を表す平面説明図
【図３】図２のＡ−Ａ線断面説明図
【図４】実施例１を表す斜視分解説明図
【図５】実施例１を表す底面説明図
【図６】波長による焦点距離の差異の説明図
【図７】焦点距離の調整を説明する図であり、(ａ)は焦点距離が調整されない状態を表し、(ｂ)焦点距離が調整された状態を表す
【図８】実施例２を表す斜視説明図
【図９】実施例２を表す平面説明図
【図１０】図９のＢ−Ｂ線断面説明図
【図１１】実施例２を表す斜視分解説明図
【図１２】実施例２の他の構成を表す斜視分解説明図
【図１３】実施例３を表す斜視分解説明図
【図１４】実施例３を表す平面説明図
【図１５】図１４のＤ−Ｄ線断面説明図
【図１６】実施例４を表す斜視説明図
【図１７】実施例４を表す平面説明図
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線断面説明図
【図１９】実施例４を表す正面説明図
【図２０】実施例４を表す斜視分解説明図
【図２１】従来例を表す断面説明図
【符号の説明】
【００５４】
１  カメラモジュール
１１  ハウジング
１１ａ  上面
１１ｂ  取付孔
１２  摺動溝
１３  アクチュエータ設置部
１４  遊嵌孔
２  レンズユニット
２１  バレル
２２  入光孔
２３  レンズ
２４  レンズ
３  イメージセンサユニット
３１  イメージセンサ
３２  基部
４  封止カバー
４１  封止カバー本体
４２  光透過窓
４３  封止ガラス
５  フィルタユニット
５１  フィルタユニット本体
５２  光フィルタ
５２ａ  赤外域カット光フィルタ
５２ｂ  可視光域カット光フィルタ
５３  アクチュエータ
５４  設置孔
５５  固定突起部
５６  摺動突起
５７  立設壁
６  カメラユニット
６１  レンズモジュール
６２  台座
６３  レンズ
６４  レンズ
６５  受光ユニット
７  モータ
７１  ギア
７２  回転軸
８  ギアユニット
８１  ユニット本体
８２  周ギア
８３  中心孔
８４  設置孔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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