(57)【要約】【課題】組立の際に光学調整を精度よく行うことができるとともに、部品点数を減らすことで小形化が可能なカメラユニットを提供すること。【解決手段】電極領域部４０，５０と撮像素子領域部３０が設けられた柔軟基板２０と、電極領域部４０に設けられた駆動電極群４１と、撮像素子領域３０上に設けられた撮像素子３１と、撮像素子領域３０を囲む位置に設けられた固定子枠取付部３２と、固定子枠取付部３２に取付けられた固定子枠１１と、固定子枠１１内を可動子６０，６１とを備え、柔軟基板２０は、電極領域部４０，５０と撮像素子領域部３０との間の折曲位置α，βで折曲され、電極領域部４０，５０は固定子枠１１の側面側に内側を向けて固定され、撮像素子領域部３０は固定子枠１１の端面側に可動子６０，６１側に向けて固定されている。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有するとともに、少なくとも電極領域と撮像素子領域とが同一面側に設けられた柔軟基板と、
前記電極領域上に複数の電極が所定方向に沿って設けられた駆動用電極部と、
前記撮像素子領域上に設けられた撮像素子と、
前記撮像素子領域を囲む位置に設けられた固定子枠取付部と、
この固定子枠取付部に取付けられ、前記所定方向に延設された筒状の固定子枠と、
この固定子枠内を前記所定方向に沿って前記駆動用電極部により往復動自在に駆動されるとともにレンズを支持する可動子とを備え、
前記柔軟基板は、前記電極領域と前記撮像素子領域との間の折曲部で折曲され、前記電極領域は前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定され、前記撮像素子領域は前記固定子枠の端面側に前記可動子側に向けて固定されていることを特徴とするカメラユニット。
【請求項２】
前記柔軟基板は、前記撮像素子領域に隣接する電子部品搭載領域をさらに有し、前記撮像素子領域と該電子部品搭載領域との間の折曲部で折曲され、前記電子部品搭載領域は前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラユニット。
【請求項３】
前記柔軟基板は、樹脂シートと金属リードとを備え、前記折曲部において前記樹脂シートの少なくとも一部が切除されているものであることを特徴とする請求項１に記載のカメラユニット。
【請求項４】
前記電極領域の近傍には、前記駆動電極部へ印加する駆動用高電圧を生成する駆動ドライバが設けられていることを特徴とする請求項１に記載のカメラユニット。
【請求項５】
前記駆動ドライバは、前記電極領域に対し前記所定方向に対し交差する方向に沿った位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載のカメラユニット。
【請求項６】
固定子内を所定方向に沿って往復動自在に駆動されるとともにレンズを支持する可動子とを備えたカメラユニット製造方法において、
前記固定子は、可撓性を有するとともに、少なくとも駆動用電極部が搭載される電極領域と撮像素子及び筒状の固定子枠が搭載される撮像素子領域とが同一面側に設けられた柔軟基板とを備え、
前記固定子枠を前記撮像素子領域に取り付ける固定子枠取付工程と、
前記柔軟基板を前記電極領域と前記撮像素子領域との間の折曲部で折曲する折曲工程と、
前記電極領域を前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定する電極領域固定工程と、
前記撮像素子領域を前記固定子枠の端面側に前記可動子側に向けて固定する撮像素子領域固定工程とを備えていることを特徴とするカメラユニット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電アクチュエータによりレンズを駆動するカメラユニット及びカメラユニット製造方法に関し、特に組立精度を向上できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型のアクチュエータとして静電アクチュエータを用いたカメラユニットがある。このようなカメラユニットでは、撮像素子を基板に搭載するとともに、基板にレンズホルダを解して静電アクチュエータの固定子と取付けるようにしていた。
【０００３】
図９は一般的なカメラユニット１００を一部切欠して示す斜視図、図１０は同カメラユニット１００を示す分解斜視図である。図中矢印ＸＹＺは互いに直交する三方向を示しており、特に矢印Ｘは第１及び第２の可動子１４０，１５０の移動方向である。
【０００４】
カメラユニット１００は、撮像素子部１１０と、ズームレンズユニット１２０とを備えている。撮像素子部１１０は、基板１１１と、この基板１１１上に配置されたＣＣＤ等のセンサ１１２及びスイッチングデバイス等の電子部品１１３とを備えている。
【０００５】
ズームレンズユニット１２０は、筒状のカバー１２１と、固定子１３０と、第１の可動子１４０と、第２の可動子１５０とを備えている。第１の可動子１４０，第２の可動子１５０は、互いに離間して光軸方向Ｃに沿って移動可能に固定子枠１３１（後述）内に挿入されている。
【０００６】
固定子１３０は、貫通部を有する中空の直方体形状の枠体なる固定子枠１３１を備えている。この固定子枠１３１には、第１及び第２の可動子１４０，１５０を駆動するための駆動用電極基板１３２と第１及び第２の可動子１４０，１５０をその位置に保持するための保持用電極基板１３３が取付けられている。これら固定子１３０及び可動子１４０，１５０により静電アクチュエータが構成されている。
【０００７】
駆動用電極基板１３２及び保持用電極基板１３３の表面には、複数の電極からなる固定子電極１３２ａ、１３３ａが形成されており、電子部品１１３からの信号によって駆動又は保持動作が行われる。このとき、固定子電極１３２ａ、１３３ａへ与えられる電圧は１００Ｖ以上の比較的高い電圧レベルを有する。これは、静電アクチュエータの発生力が印加電圧の２乗に比例するため、大きな発生力を得るには高い電圧が必要となるためである。固定子電極１３２ａ、１３３ａへ与えられる電圧は、低電圧（例えば、１．５Ｖ、１．８Ｖ、２．５Ｖ等）より昇圧して生成される。
【０００８】
生成された高電圧は、カメラユニット１００の基板１１１上に配置された電子部品１１３により、固定子電極に設けられた複数の電極数分と同じ数のチャンネルに、各々のチャンネル毎に、ある定められた電圧波形パターンに生成される。生成された電圧波形は、固定子１３０の固定子電極１３２ａ、１３３ａと第１及び第２の可動子１４０，１５０の間に印加され、両者の電極間に発生した静電吸引力（クーロン力）により、第１及び第２の可動子１４０，１５０が駆動される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した静電アクチュエータを用いたカメラユニットであると次のような問題があった。すなわち、静電アクチュエータと撮像素子を用いてカメラユニットを構成する場合、撮像素子とアクチュエータ取付けホルダを介して行うことが多く、その場合、このため、レンズホルダの基板への取付け精度が低いと、素子とアクチュエータ内の可動レンズの光軸ズレが生じる。このため、画質の劣化が生じるという問題があった。あるいは、ホルダを介することで、素子とアクチュエータの配置効率が悪くなる。また、組立工程が多くなることにより生産性の劣化等が問題となってしまう。
【００１０】
一方、静電アクチュエータを、他電子デバイスと同時に用いる場合、ＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）が生じるという問題がある。すなわち、静電アクチュエータに供給される高電圧の波形パターンが生成されることに伴い発生するスイッチングデバイスより先の回路部分から発生する放射ノイズである。この問題を解決するためには、ノイズのピークを低くするために、コンデンサを挿入する、ノイズ源と思われる部位を金属で遮蔽する等がよく行われている。しかし、そういった対策には時間を要するとともに、コスト高を招来し、さらに小型化を阻害する要因ともなっていた。
【００１１】
カメラユニットは、携帯電話やＰＤＡ等に搭載されることもあり、その設置スペースが厳しく制限される場合がある。したがって、小型のカメラユニットの需要が高まっており、カメラユニットの小型化は非常に重要な技術となっている。なお、ＦＰＣ材の上に撮像素子を搭載して薄形化する技術は知られている（公知文献１、公知文献２参照）。
【００１２】
そこで本発明は、組立の際に光学調整を精度よく行うことができるとともに、部品点数を減らすことで小形化が可能なカメラユニット及びカメラユニット製造方法を提供することを目的としている。また、本発明は、部品点数を増やすことなく、容易に放射ノイズを低減することができるカメラユニットを提供することを目的としている。
【００１３】
【非特許文献１】
東芝レビュー１０月号、１９９８年、ＶＯＬ．５３、ＮＯ．１０、第４５〜４８頁
【００１４】
【非特許文献２】
東芝レビュー３月号、１９９８年、ＶＯＬ．５３、ＮＯ．３
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のカメラユニット及びカメラユニット製造方法は次のように構成されている。
【００１６】
（１）可撓性を有するとともに、少なくとも電極領域と撮像素子領域とが同一面側に設けられた柔軟基板と、前記電極領域上に複数の電極が所定方向に沿って設けられた駆動用電極部と、前記撮像素子領域上に設けられた撮像素子と、前記撮像素子領域を囲む位置に設けられた固定子枠取付部と、この固定子枠取付部に取付けられ、前記所定方向に延設された筒状の固定子枠と、この固定子枠内を前記所定方向に沿って前記駆動用電極部により往復動自在に駆動されるとともにレンズを支持する可動子とを備え、前記柔軟基板は、前記電極領域と前記撮像素子領域との間の折曲部で折曲され、前記電極領域は前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定され、前記撮像素子領域は前記固定子枠の端面側に前記可動子側に向けて固定されていることを特徴とする。
【００１７】
（２）上記（１）に記載されたカメラユニットであって、前記柔軟基板は、前記撮像素子領域に隣接する電子部品搭載領域をさらに有し、前記撮像素子領域と該電子部品搭載領域との間の折曲部で折曲され、前記電子部品搭載領域は前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定されていることを特徴とする。
【００１８】
（３）上記（１）に記載されたカメラユニットであって、前記柔軟基板は、樹脂シートと金属リードとを備え、前記折曲部において前記樹脂シートの少なくとも一部が切除されているものであることを特徴とする。
【００１９】
（４）上記（１）に記載されたカメラユニットであって、前記電極領域の近傍には、前記駆動電極部へ印加する駆動用高電圧を生成する駆動ドライバが設けられていることを特徴とする。
【００２０】
（５）上記（４）に記載されたカメラユニットであって、前記駆動ドライバは、前記電極領域に対し前記所定方向に対し交差する方向に沿った位置に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
（６）固定子内を所定方向に沿って往復動自在に駆動されるとともにレンズを支持する可動子とを備えたカメラユニット製造方法において、前記固定子は、可撓性を有するとともに、少なくとも駆動用電極部が搭載される電極領域と撮像素子及び筒状の固定子枠が搭載される撮像素子領域とが同一面側に設けられた柔軟基板とを備え、前記固定子枠を前記撮像素子領域に取り付ける固定子枠取付工程と、前記柔軟基板を前記電極領域と前記撮像素子領域との間の折曲部で折曲する折曲工程と、前記電極領域を前記固定子枠の側面側に内側を向けて固定する電極領域固定工程と、前記撮像素子領域を前記固定子枠の端面側に前記可動子側に向けて固定する撮像素子領域固定工程とを備えていることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施の形態に係るカメラユニット１０を一部切欠して示す図、図２の（ａ）〜（ｄ）はカメラユニット１０の組立工程を示す説明図、図３は柔軟基板２０
カメラユニット１０は、角筒状の固定子枠１１を備えている。固定子枠１１の側面には後述する電極領域部４０，５０を取付けるための取付部１１ａ，１１ｂが形成され、また、一方の開口部には後述する固定子取付部３２に取付けるための突起部１１ｃが形成されている。
【００２３】
図１中２０はフィルム状の柔軟基板を示している。ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　ｂｏａｒｄ）からなる柔軟基板２０は、図３に示すように、正方形状の撮像素子領域部３０と、この撮像素子領域部３０の両側に設けられた一対の電極領域部４０，５０とを備えている。撮像素子領域部３０には、撮像素子３１と、固定子枠１１を取付けるための固定子枠取付部３２が形成されている。撮像素子３１は、センサチップ３１ａとカバーガラス３１ｂから構成され、柔軟基板２０を挟み込むようにして構成されている。
【００２４】
また、電極領域部４０には駆動電極群４１、電極領域部５０には保持電極群５１が形成されている。さらに、撮像素子領域部３０と電極領域部４０及び電極領域部５０との間には母材が除去され銅線のみが露出したフライングリード３３が設けられており、容易に折曲できるように形成されている。なお、図３中α，βは折曲位置を示している。また、図１中６０，６１は固定子枠１１内を往復動自在に配置された可動子を示している。これら可動子６０，６１には、レンズ群が内包されており、上述した撮像素子３１に結像するように配置されている。
【００２５】
上述したようなカメラユニット１０は、次のようにして製造される。すなわち、図２の（ａ）に示すように、折り曲げる前の柔軟基板２０と固定子枠１１とを準備する。次に、図２の（ｂ）に示すように、固定子枠１１の突起部１１ｃを柔軟基板２０の固定子枠取付部３２に取付ける。
【００２６】
次に、図２の（ｃ）に示すように、柔軟基板２０を所定の折曲位置α，βで折り曲げる。なお、柔軟基板２０を折り曲げると、通常、反力で撮像素子３１の駆動電極群４１及び保持電極群５１との相対位置がずれることがあるが、予め折曲位置α，βはフライングリード３３のみとなっており、反力の発生は抑制されている。次に、図２の（ｄ）に示すように、電極領域部４０，５０を固定子枠１１の取付部１１ａ，１１ｂに固定する。また、撮像素子領域部３０の位置合わせを行う。
【００２７】
このように構成されたカメラユニット１０であると、撮像素子３１と、駆動電極群４１及び保持電極群５１とを１つの柔軟基板２０上に形成することができるため、撮像素子３１と駆動電極群４１及び保持電極群５１との位置合わせを高精度に行うことができる。このため、取付けホルダ等の部品が不要となり、取付ホルダの基板への取付け精度が低いことを原因とする画像の劣化を防止することができる。また、部品点数を減らすことで製品コスト・組立コストを低減できるとともに、小型化が可能である。さらに、折曲位置α，βを適宜移動することで、カメラユニット１０の設計変更に伴う撮像素子３１の位置変更にも柔軟に対処することができ、設計の自由度が高まる。
【００２８】
上述したように、本実施の形態に係るカメラユニット１０によれば、組立の際に光学調整を精度よく行うことができるとともに、部品点数を減らすことで小形化が可能となる。
【００２９】
図４は、柔軟基板２０を製造するための一例を示す図である。ＦＰＣ材の上にＴＣＰ（Ｔａｐｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｐａｃｋａｇｅ）技術を用いて撮像素子３１、駆動電極群４１及び保持電極群５１を形成する。次に、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｆｉｌｍ）や、ＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｐａｓｔｅ）実装技術を用いて接続を行った後、余分な母材を切除する。
【００３０】
図５は、本発明の第２の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板２０の電極領域部４０Ａを示す図である。本変形例においては、電極領域部４０上に、駆動電極群４１の他にスイッチデバイス４２が形成されている。スイッチデバイス４２としては、例えば、高耐圧ＣＭＯＳプロセスを用いたカスタムＩＣがある。電極数４個（４チャンネル）であれば、デバイスのチップサイズとしては、約３×３ｍｍ以下で製作することが可能である。スイッチデバイス４２には、１系統の高電源電圧（１００Ｖ〜）線と、ＧＮＤ線と、それに駆動電極群４１の電極数分だけの信号線が接続される。
【００３１】
本第２の実施の形態に係るカメラユニットによれば、上述した第１の実施の形態に係るカメラユニットと同様の効果が得られる。また、駆動電極群４１に供給するための高電圧、かつ、一定のパターンを持った電圧波形を有する電流が、他の基板に流れることがなく、スイッチデバイス４２の直前まで、ＤＣ電源として供給されることになるため、従来に比べ、放射ノイズが発生する危険性は著しく低減し、ＥＭＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）を改善することが可能となる。なお、同じ波形パターンの低電圧による信号線が、電極領域部４０まで流れ込んでいるが、電圧レベルが低く（例えば１．８Ｖ等）かつ電圧波形の周波数も低い（〜最大１０ｋＨｚ程度）ため、発生する放射ノイズのレベルは低く抑えられる。
【００３２】
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板２０Ｂを示す図である。本変形例においては、柔軟基板２０Ｂに撮像領域部３０にスイッチデバイス領域部７０が形成され、このスイッチデバイス領域部７０上にスイッチデバイス７１が配置されている。
【００３３】
柔軟基板２０Ｂは、組立の際に、図７に示すように折曲することで、上述した図２と同様にしてカメラユニット１０を製造することができる。
【００３４】
本第３の実施の形態に係るカメラユニットによれば、第１の実施の形態に係るカメラユニットと同様の効果が得られるとともに、スイッチデバイス７１を搭載するための別基板を設けることなく、柔軟基板２０Ｂ上に搭載することが可能となるため、ＥＭＣ改善の効果と加えてカメラユニットの小型化が可能となる。
【００３５】
図８は、本発明の第４の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板２０Ｃを示す図である。図８において図６と同一機能部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。本変形例においては、柔軟基板２０Ｃに撮像領域部３０にスイッチデバイス領域部７０が形成され、このスイッチデバイス領域部７０上にスイッチデバイス７１が配置されている。
【００３６】
撮像素子領域部３０と電極領域部４０，５０とを接続する接続パッド部４３，５３が、駆動電極群４１及び保持電極群５１の櫛歯状の電極が並ぶ光軸方向に対して、交差する方向に配置されている。このため、図６のカメラユニットと比べた場合、接続パッド部４３，５３の大きさ分だけ可動子６０を撮像素子３１に近付けることが可能となり、可動子６０の移動範囲を広げることが可能となり、カメラユニットの高さを低く抑えることができる。
【００３７】
柔軟基板２０Ｂは、組立の際に、図７に示すように折曲することで、上述した図２と同様にしてカメラユニット１０を製造することができる。
【００３８】
本第４の実施の形態に係るカメラユニットによれば、第３の実施の形態に係るカメラユニットと同様の効果が得られるとともに、可動子６０，６１の移動範囲を広げることができ、カメラユニット全体の高さを低減することができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。すなわち、上述した実施の形態では、撮像素子としてＣＭＯＳセンサを用いて説明を行ったが、ＣＭＯＳセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤセンサ等の他の撮像素子でもよい。また、柔軟基板の一部をフィルムを無くし、フライングリードを設けるようにしているが、フィルムを全て無くすのではなく、切欠や孔部を設けるようにしてもよい。
【００４０】
さらに、固定子枠の突起部は、上述した形状に限定されるものではなく、固定子枠と柔軟基板間の機械的な位置決めを行う為の補助ができるものであれば、凹凸が逆があっても構わない。さらにまた、突起部を設ける場所が固定子枠の周辺部であっても構わない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、組立の際に光学調整を精度よく行うことができるとともに、部品点数を減らすことで小形化が可能となる。また、部品点数を増やすことなく、容易に放射ノイズを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカメラユニットを一部切欠して示す側面図。
【図２】同カメラユニットの組み立て工程を示す側面図。
【図３】同カメラユニットに組み込まれた柔軟基板及び可動子を示す斜視図。
【図４】同柔軟基板の製造方法を示す平面図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板を示す斜視図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板を示す斜視図。
【図７】同柔軟基板を折曲した状態を示す斜視図。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係るカメラユニットに組み込まれた柔軟基板を示す斜視図。
【図９】従来のカメラユニットを一部切欠して示す斜視図。
【図１０】同カメラユニットの分解斜視図。
【符号の説明】
１０…カメラユニット
１１…固定子枠
１１ａ，１１ｂ…取付部
１１ｃ…突起部
２０…柔軟基板
３０…撮像素子領域部
３１…撮像素子
３３…フライングリード
４０，５０…電極領域部
４１…駆動電極群
５１…保持電極群
６０，６１…可動子
【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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