(57)【要約】【課題】  より簡略な構造で遠方の撮影対象を照明して撮影を行うことが可能なカメラモジュールを提供すること。【解決手段】  カメラモジュールＡ２は、撮像素子１と、撮像素子１に撮影対象の像を結ぶ結像用光学系３１と、撮影対象に向けて光を照射する照明用光学系３２と、照明用光学系３２の光源となる光源手段２と、を備えており、結像用光学系３１と照明用光学系３２とがｚ方向に延びる光軸を有しており、ｚ方向において、結像用光学系３１の主点と、照明用光学系３２の主点とが同一の位置にあり、ｚ方向において撮像素子１の受光部位と、光源手段２の発光部位とが異なる位置に配置されている。【選択図】  図９
2012128128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
上記撮像素子に撮影対象の像を結ぶ結像用光学系と、
上記撮影対象に向けて光を照射する照明用光学系と、
上記照明用光学系の光源となる光源手段と、
を備えるカメラモジュールであって、
上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一方向に延びる光軸を有しており、
光軸方向において、上記結像用光学系の主点と、上記照明用光学系の主点とが同一の位置にあり、
上記光軸方向において上記撮像素子の受光部位と、上記光源手段の発光部位とが異なる位置に配置されていることを特徴とする、カメラモジュール。
【請求項２】
上記結像用光学系と上記照明用光学系が同一の光学部品を含んでいる、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一のレンズにより構成されている、請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
上記レンズは平凸レンズであり、上記光軸方向において上記撮像素子に近い側が平面となるように設置される、請求項３に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一のレンズ群により構成されており、
上記レンズ群は、上記光軸方向に沿って配列された複数のレンズからなる、請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
上記複数のレンズのうち、上記光軸方向において上記撮像素子にもっとも近いレンズは平凸レンズであり、上記光軸方向において上記撮像素子に近い側が平面となるように設置される、請求項５に記載のカメラモジュール。
【請求項７】
上記レンズ群は、上記光軸方向において移動するレンズを含んでいる、請求項５または６に記載のカメラモジュール。
【請求項８】
上記結像用光学系は、結像用レンズにより構成されており、
上記照明用光学系は、上記結像用レンズと同一の焦点距離を有する照明用レンズにより構成されている、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項９】
上記結像用レンズおよび上記照明用レンズは両凸レンズである、請求項８に記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
上記結像用レンズおよび上記照明用レンズを支持するレンズホルダを備えており、
上記レンズホルダは、上記結像用レンズを支持するための規制部材を具備し、上記光軸方向において上記規制部材と同じ位置に上記照明用レンズを支持するための規制部材を具備している、請求項８に記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
上記結像用光学系は、上記光軸方向に沿って配列された複数の結像用レンズからなる結像用レンズ群により構成されており、
上記照明用光学系は、上記光軸方向に沿って配列された複数の結像用レンズからなり、上記結像用レンズ群と同一の焦点距離を有する照明用レンズ群により構成されている、請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項１２】
上記結像用レンズ群および上記照明用レンズ群を支持するレンズホルダを備えており、
上記レンズホルダは、上記結像用レンズ群を支持するための規制部材を具備し、上記光軸方向において上記規制部材と同じ位置に上記照明用レンズ群を支持するための規制部材を具備している、請求項１１に記載のカメラモジュール。
【請求項１３】
上記結像用レンズ群は、上記光軸方向に沿って移動する可動結像用レンズを含んでおり、
上記照明用レンズ群は、上記可動結像用レンズの移動にあわせて移動する可動照明用レンズを含んでいる、請求項１１または１２に記載のカメラモジュール。
【請求項１４】
上記光源手段は複数のＬＥＤモジュールにより構成されており、
上記撮像素子を支持する撮像素子用基板と、上記複数のＬＥＤモジュールを支持する複数の光源用基板とを備えている、請求項１ないし１３のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項１５】
上記複数の光源用基板は、上記撮像素子用基板を囲むように配置されている、請求項１４に記載のカメラモジュール。
【請求項１６】
上記撮像素子は上記光軸方向視矩形状であり、
上記複数の光源用基板は上記光軸方向視長矩形状であり、
上記各光源用基板はその長辺が上記撮像素子の各辺と平行となるように配置されている、請求項１５に記載のカメラモジュール。
【請求項１７】
上記照明用光学系は上記光軸方向視において上記複数の光源用基板と重なる位置に設置されている、請求項１５または１６に記載のカメラモジュール。
【請求項１８】
上記発光部位は、上記受光部位よりも上記光軸方向において上記撮影対象に近い位置に配置されている、請求項１ないし１７に記載のカメラモジュール。
【請求項１９】
上記光源用基板と上記撮像素子用基板とは、その表面が上記光軸方向において同一の位置となるように設置されている、請求項１４ないし１７のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項２０】
上記撮像素子および上記光源手段を収容し、上記結像用光学系および上記照明用光学系を保持する筐体を備えており、
上記結像用光学系から上記撮像素子へ向かう光が通過する領域と、上記光源手段から上記照明用光学系へ向かう光が通過する領域とを仕切る遮光壁が設けられている、請求項１ないし１９のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項２１】
上記遮光壁は上記光軸方向視において上記撮像素子を囲むように形成されている、請求項２０に記載のカメラモジュール。
【請求項２２】
上記筐体は、上記光軸方向において上記遮光壁よりも上記結像用光学系に近い位置であり、かつ、上記光軸方向視において上記光源手段と重ならない位置に支持板を備えており、
上記支持板は、上記光軸方向視において上記撮像素子と重なる開口を備えている、請求項２０または２１に記載のカメラモジュール。
【請求項２３】
上記筐体は、上記撮像素子および上記光源手段を収容する基板支持部と、上記結像用光学系および上記照明用光学系を保持する光学系支持部とを備えており、
上記基板支持部は上記撮像素子を囲む第１の遮光壁を有しており、
上記光学系支持部は、上記第１の遮光壁を囲む第２の遮光壁を有している、請求項２０ないし２２のいずれかに記載のカメラモジュール。
【請求項２４】
上記第１の遮光壁と上記第２の遮光壁とが重なって設けられている部分がある、請求項２３に記載のカメラモジュール。
【請求項２５】
上記光学系支持部と上記基板支持部とが上記光軸方向に沿って相対的に移動可能に構成されている、請求項２４に記載のカメラモジュール。
【請求項２６】
上記光源手段は赤外光を出射するものであり、
上記光軸方向において上記結像用光学系と上記撮像素子との間には、可視光カットフィルタが設けられている、請求項１ないし２５のいずれか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】
本発明は、照明光源を備えるカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型のカメラモジュールは、たとえば監視カメラとして広く用いられている。図１７は、従来のカメラモジュールの一例を示している（たとえば、特許文献１）。同図に示されたカメラモジュールＸは、ケース９１に撮像素子（図示略）が内蔵されており、この撮像素子に撮影領域からの光を結像させるレンズ９２を備えている。また、ケース９１には、複数のＬＥＤモジュール９３が設けられている。各ＬＥＤモジュール９３は、たとえば、ＬＥＤチップ（図示略）が透光ヘッドに内蔵された構成とされている。図示されたように、複数のＬＥＤモジュール９３は、それぞれの主出射方向がレンズ９２の光軸とほぼ一致するように配置されている。このような構成によれば、カメラモジュールＸによる撮影領域を複数のＬＥＤモジュール９３によって照らすことにより、画像の明度不足を補うことができる。
【０００３】
より遠方にある撮影対象を撮影する際には、単純にＬＥＤモジュール９３を設置しただけでは撮影領域に十分に光が届かないことがある。このため、光源からの光を撮影領域に向かわせるための照明用光学系を設ける必要がある。最も単純な方法としては単一のレンズにより光源の光を収束させることが考えられる。
【０００４】
しかしながら、ＬＥＤモジュールなどを光源とし、単純な構造の凸レンズを用いて撮影対象に光を収束させた場合、ＬＥＤモジュールの像が撮影領域内に結像されることが起こりえる。このようなことを避けるには、たとえば複数のレンズを組み合わせて撮影領域内に像が結ばれないようにする必要がある。その場合には照明用光学系が複雑な構成となる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より簡略な構造で遠方の撮影対象を照明して撮影を行うことが可能なカメラモジュールを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供されるカメラモジュールは、  撮像素子と、上記撮像素子に撮影対象の像を結ぶ結像用光学系と、上記撮影対象に向けて光を照射する照明用光学系と、上記照明用光学系の光源となる光源手段と、を備えるカメラモジュールであって、上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一方向に延びる光軸を有しており、光軸方向において、上記結像用光学系の主点と、上記照明用光学系の主点とが同一の位置にあり、上記光軸方向において上記撮像素子の受光部位と、上記光源手段の発光部位とが異なる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記結像用光学系と上記照明用光学系が同一の光学部品を含んでいる。
【０００９】
好ましくは、上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一のレンズにより構成されている。
【００１０】
好ましくは、上記レンズは平凸レンズであり、上記光軸方向において上記撮像素子に近い側が平面となるように設置される。
【００１１】
本発明のより好ましい実施の形態においては、上記結像用光学系と上記照明用光学系とが同一のレンズ群により構成されており、上記レンズ群は、上記光軸方向に沿って配列された複数のレンズからなる。
【００１２】
好ましくは、上記複数のレンズのうち、上記光軸方向において上記撮像素子にもっとも近いレンズは平凸レンズであり、上記光軸方向において上記撮像素子に近い側が平面となるように設置される。
【００１３】
より好ましくは、上記レンズ群は、上記光軸方向において移動するレンズを含んでいる。
【００１４】
本発明の好ましい別の実施の形態においては、上記結像用光学系は、結像用レンズにより構成されており、上記照明用光学系は、上記結像用レンズと同一の焦点距離を有する照明用レンズにより構成されている。
【００１５】
好ましくは、上記結像用レンズおよび上記照明用レンズは両凸レンズである。
【００１６】
好ましくは、上記結像用レンズおよび上記照明用レンズを支持するレンズホルダを備えており、上記レンズホルダは、上記結像用レンズを支持するための規制部材を具備し、上記光軸方向において上記規制部材と同じ位置に上記照明用レンズを支持するための規制部材を具備している。
【００１７】
本発明のより好ましい別の実施の形態においては、上記結像用光学系は、上記光軸方向に沿って配列された複数の結像用レンズからなる結像用レンズ群により構成されており、記照明用光学系は、上記光軸方向に沿って配列された複数の結像用レンズからなり、上記結像用レンズ群と同一の焦点距離を有する照明用レンズ群により構成されている。
【００１８】
好ましくは、上記結像用レンズ群および上記照明用レンズ群を支持するレンズホルダを備えており、上記レンズホルダは、上記結像用レンズ群を支持するための規制部材を具備し、上記光軸方向において上記規制部材と同じ位置に上記照明用レンズ群を支持するための規制部材を具備している。
【００１９】
好ましくは、上記結像用レンズ群は、上記光軸方向に沿って移動する可動結像用レンズを含んでおり、上記照明用レンズ群は、上記可動結像用レンズの移動にあわせて移動する可動照明用レンズを含んでいる。
【００２０】
好ましい実施の形態においては、上記光源手段は複数のＬＥＤモジュールにより構成されており、上記撮像素子を支持する撮像素子用基板と、上記複数のＬＥＤモジュールを支持する複数の光源用基板とを備えている。
【００２１】
好ましくは、上記複数の光源用基板は、上記撮像素子用基板を囲むように配置されている。
【００２２】
好ましくは、上記撮像素子は上記光軸方向視矩形状であり、上記複数の光源用基板は上記光軸方向視長矩形状であり、上記各光源用基板はその長辺が上記撮像素子の各辺と平行となるように配置されている。
【００２３】
好ましくは、上記照明用光学系は上記光軸方向視において上記複数の光源用基板と重なる位置に設置されている。
【００２４】
好ましくは、上記発光部位は、上記受光部位よりも上記光軸方向において上記撮影対象に近い位置に配置されている。
【００２５】
好ましくは、上記光源用基板と上記撮像素子用基板とは、その表面が上記光軸方向において同一の位置となるように設置されている。このようにすると、上記撮像素子と上記ＬＥＤモジュールとの光軸方向における長さの違いから、上記発光部位は光軸方向において上記受光部位よりも上記撮影対象に近い位置に配置されることになる。
【００２６】
より好ましい実施の形態においては、上記撮像素子および上記光源手段を収容し、上記結像用光学系および上記照明用光学系を保持する筐体を備えており、上記結像用光学系から上記撮像素子へ向かう光が通過する領域と、上記光源手段から上記照明用光学系へ向かう光が通過する領域とを仕切る遮光壁が設けられている。
【００２７】
好ましくは、上記遮光壁は上記光軸方向視において上記撮像素子を囲むように形成されている。
【００２８】
好ましくは、上記筐体は、上記光軸方向において上記遮光壁よりも上記結像用光学系に近い位置であり、かつ、上記光軸方向視において上記光源手段と重ならない位置に支持板を備えており、上記支持板は、上記光軸方向視において上記撮像素子と重なる開口を備えている。
【００２９】
好ましくは、上記筐体は、上記撮像素子および上記光源手段を収容する基板支持部と、上記結像用光学系および上記照明用光学系を保持する光学系支持部とを備えており、上記基板支持部は上記撮像素子を囲む第１の遮光壁を有しており、上記光学系支持部は、上記第１の遮光壁を囲む第２の遮光壁を有している。
【００３０】
好ましくは、上記第１の遮光壁と上記第２の遮光壁とが重なって設けられている部分がある。
【００３１】
好ましくは、上記光学系支持部と上記基板支持部とが上記光軸方向に沿って相対的に移動可能に構成されている。
【００３２】
好ましい実施の形態においては、上記光源手段は赤外光を出射するものであり、上記光軸方向において上記結像用光学系と上記撮像素子との間には、可視光カットフィルタが設けられている。
【００３３】
このような構成によれば、上記光軸方向において上記結像用光学系の主点と上記照明用光学系の主点とを一致させることにより、上記撮影対象の像を得られる状態とした場合に、上記光源手段からの光を上記撮影対象付近に収束させやすくなっている。このことは遠方の撮影対象を照明する上で有利に作用する。一方で、上記撮像素子の受光部位と上記光源手段の発光部位とが上記光軸方向において異なる位置に配置されることになる。このため、上記照明用光学系によって生じる光源手段の像の位置は、上記撮影対象からずれた位置となりやすく、好ましい実施の形態のように上記結像用光学系と上記照明用光学系とを単一のレンズで構成することも可能となっている。従って、本発明によれば、より簡略な構造で遠方の撮影対象を照明して撮影を行うことが可能なカメラモジュールを提供することが可能である。
【００３４】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に基づくカメラモジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示すカメラモジュールのレンズを省略した平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図１に示すレンズの機能を説明するための図である。
【図５】図１に示すカメラモジュールの撮影対象および照明領域を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に基づくカメラモジュールを示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に基づくカメラモジュールを示す斜視図である。
【図８】図７に示すカメラモジュールのレンズユニットを省略した平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に基づくカメラモジュールを示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に基づくカメラモジュールのレンズを省略した平面図である。
【図１２】図１１に示すカメラモジュールの撮影対象および照明領域を説明するための図である。
【図１３】本発明の第６実施形態に基づくカメラモジュールのレンズを省略した平面図である。
【図１４】図１３に示すカメラモジュールの撮影対象および照明領域を説明するための図である。
【図１５】本発明の第７実施形態に基づくカメラモジュールを示す断面図である。
【図１６】本発明の第８実施形態に基づくカメラモジュールを示す断面図である。
【図１７】従来のカメラモジュールの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３７】
図１〜図５は、本発明の第１実施形態に基づくカメラモジュールを示している。本実施形態のカメラモジュールＡ１は、撮像素子１、撮像素子用基板１１、光源手段２、光源用基板２１、レンズ３、筐体４、可視光カットフィルタ５、および、ケーブル６を備えている。なお、図１においては、ケーブル６を省略している。図２においてはレンズ３および可視光カットフィルタ５を省略している。カメラモジュールＡ１は、夜間あるいは暗所において、たとえば２０ｍ程度離れた位置にある撮影対象Ｐを撮影するのに用いられるものである。また、以下の説明においてレンズ３の光軸方向をｚ方向とし、ｚ方向と直交する方向をｘ，ｙ方向とする。
【００３８】
撮像素子１は、受けた光を画像データとして出力する光電変換機能を有しており、たとえばＣＣＤ素子あるいはＣＭＯＳ素子であり、撮像素子用基板１１に搭載されている。本実施形態における撮像素子１は、多数の微小素子をたとえば矩形面内に格子状に配列させた構造となっている。撮像素子１のｚ方向における厚みはたとえば１ｍｍである。撮像素子１の受光部位はｚ方向における図３中上端部である。撮像素子用基板１１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなるプリント配線基板である。この撮像素子用基板１１のｚ方向下面にはケーブル６がコネクタを介して接続されている。
【００３９】
光源手段２は、４枚の光源用基板２１に４個ずつ搭載された１６個のＬＥＤモジュール２０によって構成されている。図２に示すように各光源用基板２１は、ｚ方向視長矩形状であり、その長辺が撮像素子１の各辺と平行となるように、撮像素子１の四方に配置されている。各光源用基板２１は、撮像素子用基板１１と同様にたとえばガラスエポキシ樹脂からなるプリント配線基板である。各光源用基板２１のｚ方向における位置は撮像素子用基板１１と同じ位置となっている。各ＬＥＤモジュール２０は、それぞれがＬＥＤチップと透光ヘッドとを有している。ＬＥＤチップは、たとえばＧａＡｓからなるｎ型半導体層、ｐ型半導体層、およびこれらに挟まれた活性層を有しており、赤外領域の波長の光を出射可能とされている。透光ヘッドは、赤外線を透過可能な樹脂材料からなり、本実施形態においては、いわゆる砲弾型形状とされている。透光ヘッドは、ＬＥＤチップから発せられた赤外光を、指向性を高めつつ出射するためのものであり、本発明における発光部位を構成する。砲弾型とされた透光ヘッドの中心軸はｚ方向に沿っており、透光ヘッドを通して出射される赤外線は、ｚ方向において最も輝度が高くなっている。各ＬＥＤモジュール２０のｚ方向における高さはたとえば５ｍｍであり、透光ヘッドの頂面のｚ方向における位置は、撮像素子１の受光部位よりも図３中上方に位置している。
【００４０】
各光源用基板２１に配置された４個のＬＥＤモジュール２０は、たとえば図５に示すように撮影対象Ｐを照明する。図５では、撮影対象Ｐを斜線で示し、各ＬＥＤモジュール２０の照明領域を実線の円で示している。図５に示す例では、各光源用基板２１に配置された４個のＬＥＤモジュール２０で分担して撮影対象Ｐを照明している。図２に示すように４枚の光源用基板２１が撮像素子１を囲むように配置されているため、図５に示すように各ＬＥＤモジュール２０の照明領域は４つの円が重なり合うようになる。
【００４１】
レンズ３は、たとえば平凸レンズであり、平面側が撮像素子１の方を向くように筐体４に固定されている。レンズ３は直径５０ｍｍであり、ｚ方向における最大厚みが１２ｍｍで最小厚みが３ｍｍ程度の大きさである。図４はレンズ３の機能を説明するためのものである。レンズ３の焦点距離を定める上での基準点となる主点Ｈは、レンズ３の内側、ｚ方向における撮像素子１寄りの端部からの距離が６．７２ｍｍの位置にある。なお、主点Ｈはレンズ３のｚ方向における平面側から入った光と凸面側から入った光の双方に対して定義可能であるが、本実施形態では２箇所の主点がほぼ同一視できる位置にある場合を想定している。レンズ３の平面側の焦点Ｆ１と主点Ｈとの距離である焦点距離ｆ１は、たとえば５１ｍｍである。レンズ３の凸面側の焦点Ｆ２と主点Ｈとの距離である焦点距離ｆ２は、たとえば４７．０５ｍｍである。
【００４２】
撮影対象Ｐと主点Ｈとの距離を距離ａとし、撮像素子１の受光部位と主点Ｈとの距離ｂとするとき、レンズの性質上、１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ１が成立する。一方で、各ＬＥＤモジュール２０の発光部位と主点Ｈとの距離を距離ｃとし、レンズ３が作る各ＬＥＤモジュール２０の像Ｇの位置と主点Ｈとの距離を距離ｄとするとき、１／ｃ＋１／ｄ＝１／ｆ２が成立する。
【００４３】
本実施形態におけるレンズ３は、本発明における結像用光学系と照明用光学系とを兼ねるものである。
【００４４】
筐体４は、赤外光を通さない黒色樹脂製であり、撮像素子用基板１１および各光源用基板２１を支持する基板支持部４Ａと、レンズ３を支持するレンズ支持部４Ｂとを備えている。基板支持部４Ａは、円筒状に形成されており、内側に撮像素子用基板１１を支持する支持枠４１と、支持枠４１を収容する収容部４２と、遮光部材４３と、遮光壁４４と、台部４５とを内蔵している。
【００４５】
支持枠４１は、ケーブル６を挿通させるようにｚ方向視中央が貫通するように形成されている。収容部４２はケーブル６を外部へ出すためにｚ方向における図３中下方へ抜ける貫通孔を有している。この収容部４２はｚ方向視において撮像素子用基板１１および支持枠４１よりも大きく、その外周縁が撮像素子用基板１１のｚ方向における図３中上端と同程度の高さ位置となるように形成されている。遮光部材４３は、ＬＥＤモジュール２０からの光が直接撮像素子１に入るのを防ぐための部材であり、たとえば赤外線を通さないエポキシ樹脂からなる。遮光部材４３は、ｚ方向視において撮像素子１と重なる部分を除いて収容部４２と重なるように形成されている。収容部４２と遮光部材４３との間には防水用のＯリングが設置されている。遮光部材４３は、ｘ方向における外周縁に沿って設けられた外壁部４３１と、内方に設けられた内壁部４３２とを有している。さらにこの内壁部４３２の内側の部分で遮光壁４４を支持している。遮光壁４４は、たとえばｚ方向視矩形の枠状に形成されており、少なくともレンズ支持部４Ｂのｚ方向における図３中下端よりも上方まで達している。遮光壁４４のｚ方向における図３中上端には可視光カットフィルタ５が設置されている。可視光カットフィルタ５は、赤外光を通す一方で可視光を通さないように構成されている。レンズ３から撮像素子１に向かう光に含まれる可視光はこの可視光カットフィルタ５により取り除かれる。このため、撮像素子１には主に赤外光が到達する。台部４５は収容部４２を囲むように形成されており、ｚ方向に凹む凹部４５１内に各光源用基板２１を収容している。
【００４６】
レンズ支持部４Ｂは、たとえば円筒状に形成されており、ｚ方向における下端部が基板支持部４Ａの外周縁に支持されている。レンズ支持部４Ｂのｚ方向下端には、中央に矩形の開口を有する底板４６が設けられている。図２に示すように、底板４６にはｚ方向視において各ＬＥＤモジュール２０と重なる位置に開口４６１が形成されている。底板４６の内周縁からは遮光壁４７がｚ方向に起立している。この遮光壁４７は、遮光壁４４を囲むように形成されている。さらに、底板４６と平行となるように形成された支持板４８が設けられている。支持板４８は、遮光壁４７のｚ方向における図３中上端に配置される中心板４８１と、この中心板４８１とレンズ支持部４Ｂの外周とを繋ぐ４枚の橋状部４８２とを備えている。中心板４８１は、図２に示すようにｚ方向視において撮像素子１と重なる開口４８３を備えており、絞りとして機能する。各橋状部４８２は、ｚ方向視において開口部４６１を回避するように設けられている。レンズ３の平面部分は支持板４８に接している。
【００４７】
このような筐体４によれば、遮光壁４４，４７によって光源手段２からレンズ３に向かう光が通る空間と、レンズ３から撮像素子１に向かう光が通る空間とを分離しつつ確保することができる。
【００４８】
本実施形態では、レンズ支持部４Ｂはレンズ３の主点Ｈと撮像素子用基板１１の表面との距離ｅがたとえば５２．１４ｍｍとなるように構成されている。このため、本実施形態においては、距離ｂは距離ｅから撮像素子１のｚ方向における厚みを引いた５１．１４ｍｍとなり、距離ｃは距離ｅからＬＥＤモジュール２０のｚ方向における高さを引いた４７．１４ｍｍとなる。上述したレンズの公式から、距離ａは１８．６ｍとなり、距離ｄは２４．６ｍとなる。
【００４９】
本実施形態のＬＥＤモジュール２０は、赤外線を出射可能に構成されている。これにより、カメラモジュールＡ１は、比較的暗所において周囲にいる者に眩しさをほとんど感じさせること無く撮影することが可能とされている。
【００５０】
ケーブル６は、カメラモジュールＡ１への電源供給、撮影指示信号の受信、および撮影データ信号の送信などに用いられるものである。
【００５１】
次に、カメラモジュールＡ１の作用について説明する。
【００５２】
このようなカメラモジュールＡ１では、距離ａと距離ｄとがずれるようになっているため、撮影対象Ｐに各ＬＥＤモジュール２０の像Ｇが結ばれることがない。このため、撮像素子１で得られる画像にＬＥＤモジュール２０の像が写りこむことがない。一方で距離ａと距離ｄとは極端には離れてはおらず、各ＬＥＤモジュール２０からの光は撮影対象Ｐの近くに収束されている。このため、各ＬＥＤモジュール２０の光が撮影対象Ｐに好ましく到達することになる。
【００５３】
上述したようにＬＥＤモジュール２０から出射される赤外光はｚ方向に沿うものが最も輝度が高くなっている。このため、図５において実線の円で示す各ＬＥＤモジュール２０の照明領域は、円の中心ほど明るく、径方向に徐々に明るさが減少する。図５によれば、各ＬＥＤモジュール２０の照明領域は径方向において中心から遠い位置において互いに重なっている。従って、カメラモジュールＡ１はより均一な光で撮影対象Ｐを照明することが可能である。
【００５４】
さらに、本実施形態では、単一のレンズ３により撮像素子１への結像と、撮影対象Ｐの照明とを行っており、極めて単純な構造となっている。このことは製造工程の簡略化およびコスト削減を図る上で有利に作用する。
【００５５】
図６〜図１６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００５６】
図６には、本発明の第２実施形態に基づくカメラモジュールを示している。本実施形態のカメラモジュールＡ２では、筐体４が基板支持部４Ａおよびレンズ支持部４Ｂを収容する外側筐体４Ｃを備えており、レンズ支持部４Ｂをｚ方向に移動させることが可能な構成となっている。外側筐体４は、基板支持部４Ａおよびレンズ支持部４Ｂと同様に赤外光を通さない黒色樹脂製である。カメラモジュールＡ２のその他の構成はカメラモジュールＡ１と同様となっている。
【００５７】
本実施形態においては、レンズ支持部４Ｂを基板支持部４Ａから最大限引き離した場合においても、遮光壁４４と遮光壁４７とが重なり合う部分が残っているように、遮光壁４４のｚ方向長さを設定しておく。
【００５８】
本実施形態では、レンズ支持部４Ｂをｚ方向に移動可能としたことで、距離ｅを変動させることができる。このとき、距離ｂおよび距離ａも変化する。すなわち、カメラモジュールＡ２はより近くあるいはより遠くのものに焦点をあわせることが可能となっている。
【００５９】
本構成によれば、距離ａおよび距離ｂを変化させた場合には、距離ｃおよび距離ｄも変動し、各ＬＥＤモジュール２０の像が結ばれる位置および好ましい照明領域が形成される位置も変化する。たとえば、距離ｅを短くした場合には距離ａおよび距離ｄは共に長くなり、距離ｅを長くした場合には距離ａおよび距離ｄは共に短くなる。すなわち、撮影対象Ｐのｚ方向における位置を変化させ、焦点が合うようにレンズ支持部４Ｂを動かした場合には、各ＬＥＤモジュール２０の照明領域も追従して変化し、新たな位置にある撮影対象Ｐを好ましく照明することが可能となっている。
【００６０】
図７〜図９には、本発明の第３実施形態に基づくカメラモジュールを示している。本実施形態のカメラモジュールＡ３は、レンズ３の代わりにレンズユニット３０を備えており、その他の構成はカメラモジュールＡ１と同様である。
【００６１】
レンズユニット３０は、結像用レンズ３１、４つの照明用レンズ３２、および、レンズホルダ３３を備えている。結像用レンズ３１は、たとえば直径１５ｍｍの両凸レンズであり、ｚ方向における最大厚みが３ｍｍ、最小厚みが１．９ｍｍとなっている。結像用レンズ３１の主点はｚ方向における中央に位置しており、焦点距離は４８．１ｍｍである。なお、結像用レンズ３１の主点はｚ方向における図９中上方から入射する光と、下方から入射する光とに対して定義可能であるが、本実施形態では２箇所の主点が十分に近接しており、いずれもレンズの中央にあるとみなせるものとする。各照明用レンズ３２は、結像用レンズ３１と同じ形状で同じ焦点距離を有するものである。レンズホルダ３３は、赤外光を通さない樹脂製であり、結像用レンズ３１および各照明用レンズ３２をｚ方向において同じ位置に保持している。図７に示すように、４つの照明用レンズ３２は結像用レンズ３１の四方に配置されている。
【００６２】
図７に示すように、レンズユニット３０は、その外径が筐体４の外径と一致する円柱状に形成されている。図９に示すように、レンズホルダ３３のｚ方向図中下端部の外径は筐体４の内径と一致するように形成されており、レンズホルダ３３は筐体４の図９中上端に嵌合されている。本実施形態では、レンズホルダ３３の内径が変化する部分に段差３４が形成されている。さらにレンズホルダ３３は、段差３４とｚ方向における同じ高さ位置に規制部材３５を備えている。規制部材３５は、ｚ方向視において結像用レンズ３１および各照明用レンズ３２の外周縁と重なるように形成されている。段差３４および規制部材３５は結像用レンズ３１および各照明用レンズ３２のｚ方向における位置を規定している。
【００６３】
本実施形態におけるレンズホルダ３３は、撮像素子１の受光部位と結像用レンズ３１の主点との距離が４８．１８ｍｍとなるように構成されており、３０ｍ離れた位置にある撮影対象の像が撮像素子１に結ばれるようになっている。このとき、各ＬＥＤモジュール２０の発光部位と各照明用レンズ３２の主点との距離は４８．１５ｍｍとなる。レンズの公式によれば、各ＬＥＤモジュール２０の像は各照明用レンズ３２の主点から４６．３２２ｍ離れた位置に結ばれることになる。このため、このため、撮像素子１で得られる画像にＬＥＤモジュール２０の像が写りこむことがない。
【００６４】
本実施形態においても、結像用レンズ３１および各照明用レンズ３２が同じレンズホルダ３３に保持されているため、レンズ支持部４Ｂをｚ方向に移動させた場合に結像用レンズ３１および各照明用レンズ３２は同時に移動する。このため、本構成を基礎としてカメラモジュールＡ２同様の機能を有するカメラモジュールを製作することも可能である。
【００６５】
本実施形態によれば、結像用レンズ３１と照明用レンズ３２とが別々になっているため、ＬＥＤモジュール２０を結像用レンズ３１の光軸から遠い位置に配置しやすい構成となっている。このため、上述した実施形態よりも多くのＬＥＤモジュール２０を設置することも可能である。ＬＥＤモジュール２０の数を増やした場合、より遠方の撮影対象を撮影可能なカメラモジュールを実現可能である。
【００６６】
図１０には、本発明の第４実施形態に基づくカメラモジュールを示している。本実施形態のカメラモジュールＡ４は、結像用レンズ３１の外側に絞り板７が設置されており、これに伴い、支持板４８が設けられておらず、遮光壁４７がレンズホルダ３３を支えている。カメラモジュールＡ４のその他の構成はカメラモジュールＡ３と同様である。
【００６７】
絞り板７には、結像用レンズ３１の光軸近傍を露出させる開口７１が設けられている。絞り板７はレンズホルダ３３によって保持されている。本実施形態はレンズ支持部４Ｂの簡略化を図るのに適している。
【００６８】
図１１および図１２には、本発明の第５実施形態に基づくカメラモジュールを示している。図１１においてはレンズ３および可視光カットフィルタ５を省略している。図１１に示すように本実施形態のカメラモジュールＡ５では、光源用基板２１の配置がカメラモジュールＡ１の場合と異なっており、ＬＥＤモジュール２０からの光を妨げないように支持板４８の形状も異なっている。カメラモジュールＡ５のその他の構成はカメラモジュールＡ１と同様となっている。
【００６９】
本実施形態では、光源用基板２１および支持板４８が、カメラモジュールＡ１の状態から４５°回転させた状態となっている。このような構成としても、図１２に示すように、１６個のＬＥＤモジュール２０からの光が撮影対象Ｐを好ましく照明する。
【００７０】
図１３および図１４には本発明の第６実施形態に基づくカメラモジュールを示している。図１３に示すカメラモジュールＡ６では、各光源用基板２１にはＬＥＤモジュール２０が１個ずつ配置されており、その他の構成はカメラモジュールＡ１と同様となっている。
【００７１】
図１４には、カメラモジュールＡ６における４個のＬＥＤモジュール２０が撮影対象Ｐを照明する様子を示している。図１４に示すように各ＬＥＤモジュール２０からの光が撮影対象Ｐの全域を照明する。本実施形態は比較的小さな撮影対象Ｐを効率的に照明するのに適している。
【００７２】
図１５は本発明の第７実施形態に基づくカメラモジュールを示している。図１５に示すカメラモジュールＡ７では、レンズ３のかわりにレンズ群３Ａおよびレンズ用筐体３６を備えており、その他の構成はカメラモジュールＡ１と同様である。
【００７３】
図１５に示すように、レンズ群３Ａはレンズ用筐体３６により保持されたレンズ３ａ，３ｃ，３ｄおよび可動レンズ３ｂによって構成されている。レンズ用筐体３６は、ｚ方向に延びる円筒状に形成されている。レンズ３ａ，３ｃ，３ｄおよび可動レンズ３ｂはｚ方向に沿って配列されている。レンズ３ａ，３ｃ，３ｄはレンズ用筐体３６に固定されており、可動レンズ３ｂはｚ方向に沿ってレンズ３ａとレンズ３ｃとの間を移動可能となっている。可動レンズ３ｂをｚ方向に沿って移動させることでカメラモジュールＡ７にズーム機能を持たせることができる。
【００７４】
可動レンズ３ｂを動かすと、撮像素子１が受光可能な範囲が変化し、撮影対象Ｐの大きさが変化する。このとき、各ＬＥＤモジュール２０の照明領域も追従して変化する。このため、カメラモジュールＡ７でズーム機能を使用した際には自動的に各ＬＥＤモジュール２０が照明する範囲も好ましく変化する。
【００７５】
図１５に示す例では、レンズ３ａ，３ｄは両面凸レンズであり、可動レンズ３ｂおよびレンズ３ｃは両面凹レンズである。このような構成は、レンズの球面により生じる収差を修正するのに適している。なお、図１５に示したのは一例であり、レンズの種類および枚数は上記の例に限定されない。たとえば、ｚ方向において撮像素子１に最も近い位置にあるレンズ３ｄをカメラモジュールＡ１におけるレンズ３のような平凸レンズとしてもよい。
【００７６】
図１６は本発明の第８実施形態に基づくカメラモジュールを示している。図１５に示すカメラモジュールＡ８では、レンズユニット３０のかわりにレンズユニット３０Ａを備えており、その他の構成はカメラモジュールＡ３と同様になっている。
【００７７】
レンズユニット３０Ａは、結像用レンズ群３１Ａと、４組の照明用レンズ群３２Ａと、結像用レンズ群３１Ａおよび４組の照明用レンズ群３２Ａを保持するレンズホルダ３７によって構成されている。
【００７８】
結像用レンズ群３１Ａは、ｚ方向に沿って配列された。結像用レンズ３１ａ，３１ｃ，３１ｄおよび可動結像用レンズ３１ｂを備えている。各照明用レンズ群３２Ａは、照明レンズ３２ａ，３２ｃ，３２ｄおよび可動照明用レンズ３２ｂを備えている。結像用レンズ３１ａおよび各照明用レンズ３２ａは、ｚ方向における同一の位置に固定されている。結像用レンズ３１ａおよび各照明用レンズ３２ａはレンズホルダ３７のｚ方向における図１６中上端部に設置されている。結像用レンズ３２ｃおよび各照明用レンズ３２ｃは、ｚ方向における同一の位置に固定されている。結像用レンズ３２ｃおよび各照明用レンズ３２ｃは、レンズホルダ３７のｚ方向における図１６中下方に設置されている。結像用レンズ３２ｄおよび各照明用レンズ３２ｄは、ｚ方向における同一の位置に固定されている。結像用レンズ３２ｄおよび各照明用レンズ３２ｄは、レンズホルダ３７のｚ方向における下端部、結像用レンズ３２ｃおよび各照明用レンズ３２ｃの下方に設置されている。
【００７９】
レンズホルダ３７は、ｚ方向に移動可能な可動ホルダ３８を備えている。可動ホルダ３８は、ｚ方向において結像用レンズ３１ａと結像用レンズ３１ｃとの間を移動する。可動結像用レンズ３１ｂおよび各可動照明用レンズ３２ｂは可動ホルダ３８に固定されている。可動結像用レンズ３１ｂおよび各可動照明用レンズ３２ｂのｚ方向における位置は同一となっている。可動ホルダ３８をｚ方向に沿って移動させることでカメラモジュールＡ８にズーム機能を持たせることができる。
【００８０】
本実施形態では各照明用レンズ３２ｂは結像用レンズ３１ｂと一体となって移動する。このため、カメラモジュールＡ８でズーム機能を使用した際には自動的に各ＬＥＤモジュール２０が照明する範囲も好ましく変化する。
【００８１】
図１６に示す例では、結像用レンズ３１ａ，３１ｄおよび各照明用レンズ３２ａ，３２ｄは両面凸レンズであり、可動結像用レンズ３１ｂ、可動照明用レンズ３２ｂ、結像用レンズ３１ｃおよび各照明用レンズ３２ｃは両面凹レンズである。このような構成は、レンズの球面により生じる収差を修正するのに適している。なお、図１６に示したのは一例であり、レンズの種類および枚数は上記の例に限定されない。
【００８２】
本発明に係るカメラモジュールは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るカメラモジュールの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００８３】
上述した実施形態では遮光壁４４，４８はｚ方向視矩形の枠状であるが、ｚ方向視において撮像素子１を囲む形状であればよく、たとえば長矩形の枠状や円環状であっても構わない。
【符号の説明】
【００８４】
Ａ１〜Ａ８  カメラモジュール
Ｆ１，Ｆ２  焦点
Ｇ      像
Ｈ      主点
Ｌ      光軸
Ｐ      撮影対象
１      撮像素子
１１    撮像素子用基板
２      光源手段
２０    ＬＥＤモジュール
２１    光源用基板
３      レンズ
３Ａ    レンズ群
３ａ，３ｃ，３ｄ  レンズ
３ｂ    可動レンズ
３０，３０Ａ  レンズユニット
３１    結像用レンズ
３１Ａ  結像用レンズ群
３１ａ，３１ｃ，３１ｄ  結像用レンズ
３１ｂ  可動結像用レンズ
３２    照明用レンズ
３２Ａ  照明用レンズ群
３２ａ，３２ｃ，３２ｄ  照明用レンズ
３２ｂ  可動照明用レンズ
３３    レンズホルダ
３４    段差
３５    規制部材
３６    レンズ用筐体
３７    レンズホルダ
３８    可動ホルダ
４      筐体
４Ａ    基板支持部
４Ｂ    レンズ支持部
４Ｃ    外側筐体
４１    支持枠
４２    収容部
４３    遮光部材
４３１  外壁部
４３２  内壁部
４４    遮光壁
４５    台部
４５１  凹部
４６    底板
４６１  開口
４７    遮光壁
４８    支持板
４８１  中心板
４８２  橋状部
４８３  開口
５      可視光カットフィルタ
６      ケーブル
７      絞り板
７１    開口
【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】
2012128128.tif 000015
【図１４】
2012128128.tif 000016
【図１５】
2012128128.tif 000017
【図１６】
2012128128.tif 000018
【図１７】
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