(57)【要約】【課題】光学レンズと撮像素子とを容易かつ高精度で位置決めすることができるカメラモジュールおよび撮像機器を提供する。【解決手段】本発明に係るカメラモジュール１は、光学レンズ２、２ａ、２ｂおよび固定光学レンズ１６と、これらを通る光を結像させる撮像素子１４と、撮像素子１４が配置される基板１３と、光学レンズ２、２ａ、２ｂを保持するバレル３と、光学レンズ２、２ａ、２ｂから撮像素子１４への方向に沿って、バレル３を移動させることによって、光学レンズ２、２ａ、２ｂを移動させるアクチュエータ１０とを備え、光学レンズ２、２ａ、２ｂは基板１３に備えられるとともに、光学レンズ２、２ａ、２ｂと撮像素子１４との間に配置され、固定光学レンズ１６の外周部には、テーパ部１２ａと当接する位置決め部１６ａが形成されており、位置決め部１６ａとアクチュエータ１０とが当接されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズおよび光学素子と、これらを通る光を結像させる撮像素子と、
上記撮像素子が配置される基板と、
上記光学レンズを保持する保持部材と、
上記光学レンズから撮像素子への方向に沿って、保持部材を移動させることによって、光学レンズを移動させるアクチュエータとを備えるカメラモジュールであって、
上記光学素子は上記基板に備えられるとともに、光学レンズと撮像素子との間に配置され、
上記光学素子の外周部には、アクチュエータと当接する位置決め部材が形成されており、
上記位置決め部材とアクチュエータとが当接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】
上記位置決め部材は、光学素子を形成する材料によって構成されてい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】
上記位置決め部材と光学素子とが一体として形成されていることを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
【請求項４】
上記保持部材とアクチュエータとが一体として構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
上記位置決め部材の少なくとも３つの部位が、上記アクチュエータと当接していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とする撮像機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールおよびこれを備える撮像機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器に内蔵される撮像機器（カメラ）は高画質化が図られており、撮像素子の高画素化が進んでいる。そして、このような携帯電子機器においては、撮像機器に画質向上のために必要なオートフォーカス機能を搭載する傾向が多く見受けられる。
【０００３】
レンズからの光を受けて撮像情報を得る撮像素子では、所定範囲の受光領域に光を照射させるとともに、設計された光学性能を十分引き出し、鮮明で片ボケ等のない画像を得るために、レンズからの光を、撮像面の所定領域に位置精度良く、且つ良好な垂直精度で結像させる必要がある。
【０００４】
しかしながら、レンズと撮像面との間に相対位置のズレや光軸のズレがあると、レンズからの光束の位置が撮像面から外れてしまったり、撮像された画のケラレ、アオリを生じたり、片ボケを生じたりする。このような不具合が生じないようにするためには、レンズと撮像素子との相対位置や、光軸と撮像面との垂直度を正確に合わせ、且つバックフォーカス（レンズ群のなかで一番撮像面に近い面から撮像面までの距離）を正確に合わせる必要がある。
【０００５】
従来のカメラモジュールとして、特許文献１に示すように、撮像素子との位置決めを行うための位置決め用孔が形成された素子固定材を備えた構成が開示されている。この位置決め孔には、素子固定材とレンズホルダとを位置決めするための、レンズホルダに形成された位置決め用凸部も係合できるように構成されており、係合されることによって、レンズホルダが素子固定材に固定される。
【０００６】
すなわち、上記構成によれば、素子固定材と撮像素子との相対位置を位置決めする素子固定材の位置決め用孔が、素子固定材とレンズホルダとの相対位置を位置決めする位置決め孔としても用いることができる。そのため、レンズホルダにより保持されたレンズと撮像素子とを、比較的容易に位置決めすることができる。
【特許文献１】特開２００６−１５４３１９号公報（２００６年６月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、カメラモジュールの構成として、撮像素子上にさらに光学素子が配置された構成が採用される構成が考えられる。このような構成は、歪曲収差および入射角の補正をさらに良好に行えるという観点から好ましい。
【０００８】
しかしながら、上記撮像素子上にさらに光学素子が配置されたカメラモジュールでは、レンズと光学素子との位置決めが非常に困難であるという問題が生じる。
【０００９】
すなわち、撮像素子上に光学素子が備えられていないカメラモジュールの構成であれば、レンズの撮像素子に対する有効径が通常０．１ｍｍ〜０．１５ｍｍと比較的大きい。しかしながら、撮像素子上に光学素子が備えられているカメラモジュールの構成の場合、レンズの撮像素子に対する有効径が、例えば、３０μｍ〜５０μｍとより小さくなる。レンズを撮像素子に対し、正確に位置決めされていなければ、撮像素子における解像度に悪影響が生じるおそれが生じるため、レンズと光学素子との位置決めを高精度で行うことが要求される。
【００１０】
特許文献１のカメラモジュールは、基板上に光学素子を配置させることを想定しておらず、素子固定材（素子パッケージ）に位置決め部材が形成されている。このような構成では、形成できる位置決め部材の形状は、その製法や金型構造の関係から、小径の孔や凸形状に限られ、また、正確な形状あるいは複雑な形状を形成することが困難であり、光学素子とレンズとの位置決めを高精度で行うことは非常に困難である。
【００１１】
携帯電話機器や小型情報端末に搭載されるカメラモジュールは、その筐体における大きさの制限などにより、年々小型化が進められている。更に、近年では、撮像素子の高画素化・高機能化が求められており、携帯電話などに搭載される小型カメラにおいても３００万〜５００万画素でオートフォーカスやズーム機能が搭載されたカメラも登場している。このような、小型でかつ高機能なカメラモジュールにおいては、光学系を構成するレンズ同士の高精度組立や光学系と撮像素子との高精度な位置合わせが必須であるが、上記のように、位置決め部材が、正確な形状で形成されていない、または、位置決め機能を充分に果たすことができない場合、所望の撮像品位を実現することができない。
【００１２】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子を基板に備えるカメラモジュールにおいて、光学レンズと撮像素子とを容易かつ高精度で位置決めすることができるカメラモジュールおよび撮像機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のカメラモジュールは、上記課題を解決するために、光学レンズおよび光学素子と、これらを通る光を結像させる撮像素子と、上記撮像素子が配置される基板と、上記光学レンズを保持する保持部材と、上記光学レンズから撮像素子への方向に沿って、保持部材を移動させることによって、光学レンズを移動させるアクチュエータとを備えるカメラモジュールであって、上記光学素子は上記基板に備えられるとともに、光学レンズと撮像素子との間に配置され、上記光学素子の外周部には、アクチュエータと当接する位置決め部材が形成されており、上記位置決め部材とアクチュエータとが当接されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の発明によれば、位置決め部材が、光学素子の外周部に形成されており、この位置決め部材にアクチュエータが当接している。すなわち、光学素子と位置決め部材とはアクチュエータを介して一体的に構成されている。また、アクチュエータは、光学レンズを保持する保持部材を移動させるものであるから、当該カメラモジュールにおいては、簡易な構成で光学レンズと光学素子とを位置決めすることができる。また、光学レンズと光学素子とは、アクチュエータを介して固定されているので、光学レンズと光学素子とを容易かつ高精度で位置決めすることができる。
【００１５】
また、本発明のカメラモジュールでは上記位置決め部材は、光学素子を形成する材料によって構成されていることが好ましい。
【００１６】
上記の構成によれ、位置決め部材と光学素子とが同じ材料から構成されているため、光学素子の外周部に位置決め部材をより容易に形成し易く、光学素子と位置決め部材との配置精度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明のカメラモジュールでは、上記位置決め部材と光学素子とが一体として形成されていることが好ましい。
【００１８】
これにより、位置決め部材と光学素子とが一体となっているため、位置決め部材と光学素子との配置精度をより高めることができる。また、両部材は一体で形成されるため、個々に製造するよりも製造工程を簡略化することができる。
【００１９】
また、本発明のカメラモジュールでは、上記保持部材は、アクチュエータと一体として構成されていることが好ましい。
【００２０】
これにより、アクチュエータによって光学レンズを直接移動させることとなるため、より高精度にて光学レンズの移動を行うことが可能となる。
【００２１】
また、本発明のカメラモジュールでは、上記位置決め部材の少なくとも３つの部位が、上記アクチュエータと当接していることが好ましい。
【００２２】
これにより、光学レンズを移動させるアクチュエータの角度が傾く、すなわち、アクチュエータのチルトが発生することを抑制することができる。
【００２３】
また、本発明の撮像機器は、上記カメラモジュールを備えるものである。
【００２４】
このため、上記撮像機器では、光学レンズと撮像素子とを高精度な位置決めが可能となるカメラモジュールを備え、所望の高い撮像品位を実現できる撮像機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のカメラモジュールは、以上のように、上記光学素子は上記基板に備えられるとともに、光学レンズと撮像素子との間に配置され、上記光学素子の外周部には、アクチュエータと当接する位置決め部材が形成されており、上記位置決め部材とアクチュエータとが当接されているものである。
【００２６】
それゆえ、また、光学レンズと光学素子とは、アクチュエータを介して固定されているので、光学レンズと光学素子とを容易かつ高精度で位置決めすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の一実施形態について、図１に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下の説明では、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の実施形態および図面に限定されるものではない。
【００２８】
カメラモジュール１は、例えば、携帯電話機器等（携帯情報端末）に備えることができ、撮像対象物を撮像する目的に使用されることができる。
【００２９】
図１は、本実施形態に係るカメラモジュール１の構成を示した断面図である。カメラモジュール１の概略を説明すると、光学レンズ２、光学レンズ２ａおよび光学レンズ２ｂ（以下、光学レンズ２〜２ｂと適宜略す）が撮像素子１４を備える基板１３の上方に備えられている。また、撮像素子１４はリッドガラス１５に覆われており、リッドガラス１５上には固定光学レンズ（光学素子）１６が備えられている。
【００３０】
光学レンズ２・２ａ・２ｂは、その側面がバレル（保持部材）３によって保持されており、さらにバレル３とアクチュエータ１０に備えられているホルダ（保持部材）４とはそれぞれが有するネジ部３ａおよびネジ部４ａが螺合されることによって保持されている。
【００３１】
アクチュエータ１０の構成としては、ホルダ４およびホルダ４の外周に固定されたコイル５と、コイル５の外周に設けられたヨーク６と、ヨーク６の内側にコイル５と所定の隙間を有して配置されるマグネット７が備えられている。さらに、ホルダ４の上側には、上バネ９ａが配置されており、上バネ９ａの内周部はホルダ４の上側面に固定され、上バネ９ａの外周部はガイド８に固定されている。一方、ホルダ４の下側には下バネ９ｂが備えられており、下バネ９ｂの内周部はホルダ４の下側面に固定され、外周部はベース１１ａ同士に挟持される状態で固定されている。
【００３２】
なお、カメラモジュール１において、光学レンズ２〜２ｂの中心から固定光学レンズ１６の中心を通り撮像素子１４へ光が通じる経路が光軸である。以下、各部材について説明する。
【００３３】
光学レンズ２〜２ｂは、カメラモジュール１が撮像する対象となる対象物からの光の入射を最初に受光する部分である。光学レンズは単数であってもよいが、上記のように複数枚備えられていることによって、種々の結像を行うことができるため好ましい。また、光学レンズ２〜２ｂの形状は特に限定されるものではなく、必要な設計に応じて適宜選択されればよい。例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、非球面レンズなどの公知の光学レンズを用いることができる。光学レンズ２〜２ｂは、レンズとして構成されるため、材料としては透光性を有するガラス、樹脂などを用いることができる。
【００３４】
バレル３は、光学レンズ２〜２ｂを保持するための部材である。バレル３はアクチュエータ１０の一部であるホルダ４に保持されていればよく、その保持方法は特に限定されるものではない。カメラモジュール１においては、バレル３はネジ部３ａを、ホルダ４はネジ部４ａを有しており、ネジ部３ａおよびネジ部４ａが螺合されることによってバレル３とホルダ４とが保持されている。他の例として、例えば、バレル３とホルダ４とが接着剤等によって保持される構成であってもよく、また、凹凸部等により嵌合される構成であってもよい。
【００３５】
また、バレル３およびホルダ４とは、別個の部材として構成されているが、バレル３とホルダ４とは一体として構成されていることが好ましい。一体として構成されていることにより、バレル３とホルダ４との間で位置のずれが生じなくなり、光学レンズ２〜２ｂと撮像素子１４との位置決めをより高精度で行うことが可能となる。さらに、バレル３、ホルダ４およびアクチュエータ１０とは、一体として構成されていることが好ましい。このような構成によれば、アクチュエータ１０によって光学レンズ２〜２ｂを直接移動させることとができるため、より高精度にて光学レンズの移動を行うことが可能となるからである。
【００３６】
また、位置決め部１６ａとアクチュエータ１０とは、少なくとも３つの部位において、当接していることが好ましい。これによって、位置決め部１６ａとアクチュエータ１０とが安定して固定されることができ、光学レンズを移動させるアクチュエータ１０の角度が傾く、すなわち、アクチュエータ１０のチルトが発生することを抑制することができる。
【００３７】
アクチュエータ１０を構成するコイル５、ヨーク６およびマグネット７は磁気回路を構成している。すなわち、コイル５に電流が印加されると、マグネット７とコイル５との間に電磁誘導現象が起きる。そして、この電磁誘導現象により、コイル５に一体的に固定されているホルダ４に対して光軸方向の推力が発生する。そして、この推力により、ホルダ４が光軸方向に移動するようになる。ホルダ４が光軸方向に移動する際、上バネ９ａと下バネ９ｂを変形させながら移動することとなる。
【００３８】
下カバー１２は、ホルダ４、コイル５およびマグネット７の下面をほぼ覆う形状に形成されており、カメラモジュール１の外部上方から入りこむゴミまたは埃などの異物が基板１３上に入り込まない役割を果たしている。特に、コイル５とマグネット７が対向して配置され、それらを挟むようにヨークをコの字形状で構成した閉磁回路に比べ、図１に示すように、マグネット７の外側のみにヨーク６を設けた開磁回路においては、カメラモジュール１の内部に異物がより入り込み易いため問題となり、対策が必要である。下カバー１２は、ベース１１ｂに位置及び傾きを高精度に規制された状態で固定されている。下カバー１２はその内周側に上方向に傾斜したテーパ部１２ａを有している。
【００３９】
ベース１１ｂはアクチュエータ１０の土台となる部材である。ベース１１ｂには下カバー１２が設けられている。
【００４０】
基板１３は、撮像素子１４、リッドガラス１５、固定光学レンズ１６およびベース１１ａを実装させるための部材である。基板１３の材料としては、例えばセラミックやガラスエポキシを用いることができる。
【００４１】
基板１３の中央部には撮像素子１４が設けられている。撮像素子１４は、基板１３上に短形状に形成されており、光学レンズ２〜２ｂおよび固定光学レンズ１６からの光を受光して電気信号に変換する役割を果たす部材である。カメラモジュール１においては、撮像素子１４の中心部が基板１３の中心に位置するように設定されている。撮像素子１４は具体的には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサーを用いて構成することができる。
【００４２】
リッドガラス１５は撮像素子１４を覆うように設けられている。このリッドガラス１５は撮像素子１４の外部の湿気、異物（ゴミ、切りくず）などから撮像素子１４を保護するものである。リッドガラス１５の材料として、具体的にはガラスなどの材料を挙げることができる。リッドガラス１５には、その片面またはその両面に、必要に応じて機能性膜が設けられていてもよい。機能性膜としては、反射防止（ＡＲ：anti-reflection）コート膜や赤外線（ＩＲ：infra-red ray）カット膜等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、撮像素子１４に入射する光に対して何らかの作用を及ぼす従来公知の機能性膜を採用することができる。
【００４３】
リッドガラス１５の表面には、固定光学レンズ１６が設けられている。固定光学レンズ１６の中央部は凸平レンズの形状を有しており、その外周部は位置決め部（位置決め部材）１６ａとなっている。中央部のレンズ部分の形状については、特に限定されることはなく、光学レンズ２と同様に、例えば、両凸レンズ、平凸レンズ、凸メニスカスレンズ、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、非球面レンズなど、公知の光学レンズの形状を用いることができる。固定光学レンズ１６は、レンズとして構成されるため、材料としては透光性を有するガラス、樹脂などを用いることができる。
【００４４】
固定光学レンズ１６の外周部には、固定光学レンズ１６の光軸と同じ中心軸を有する位置決め部１６ａが形成されている。この位置決め部１６ａはテーパ部１２ａと当接される部分であり、テーパ部１２ａと同じ角度の傾斜が設けられている。すなわち、テーパ部１２ａと当接することができれば、位置決め部１６ａの形状は特に限定されず、適宜選択されることが可能である。例えば、位置決め部１６ａとテーパ部１２ａとは位置決め部１６ａの外周部で当接しているが、テーパ部１２ａが位置決め部１６ａの内周部にて位置決め部１６ａと契合することにより、当接する形状であってもよい。
【００４５】
上記構成によれば、アクチュエータ１０の一部であるテーパ部１２ａが固定される位置は、固定光学レンズ１６の位置決め部１６ａとなる。これにより、アクチュエータ１０の一部であるホルダ４はバレル３に固定されており、さらに位置決め部１６ａを介して固定光学レンズ１６に固定されることとなるため、光学レンズ２〜２ｂおよび固定光学レンズ１６は、アクチュエータ１０を介して固定され、撮像素子１４に対して光学レンズ２〜２ｂを容易かつ高精度で固定することができる。したがって、光学レンズ２〜２ｂと撮像素子１４との正確な位置決めが可能となる。具体的には、光学レンズ２〜２ｂの中心位置と傾きを調整することなく、撮像素子１４との位置決めを容易かつ高精度で行うことが可能である。
【００４６】
また、例えば、基板１３上にアクチュエータ１０を固定する場合に比較して、直接的にアクチュエータ１０と固定光学レンズ１６とが固定されており、光学レンズ２〜２ｂと固定光学レンズ１６との間に配置された部材が少ないため、光学レンズ２〜２ｂと撮像素子１４との位置決めをするに際し、位置決めの誤差をごく小さな範囲に留めることが可能である。さらに、テーパ部１２ａと位置決め部１６ａとが当接することによって、上記位置決めがなされているため、位置決めのための本構成は容易に製造されることができるというメリットもある。
【００４７】
カメラモジュール１においては、位置決め部１６ａは固定光学レンズ１６の外周部に形成されているが、撮像を妨げない範囲において、位置決め部１６ａを固定光学レンズ１６の表面に形成し、下カバー１２のテーパ部１２ａを当接させることによっても同様の効果がある。
【００４８】
また、テーパ部１２ａと位置決め部１６ａとは、位置決め部１６ａの外周部において当接しているが、テーパ部１２ａを位置決め部１６ａに適合する形状とすることもできる。すなわち、テーパ部１２ａは、位置決め部１６ａ傾斜形状、上面および内周部に沿う形状に形成される形状とでき、テーパ部１２ａと位置決め部１６ａが当接することとなる。この構成によっても同様の効果が得られる。
【００４９】
カメラモジュール１に示されるように、固定光学レンズ１６と位置決め部１６ａとは一体として構成されていることが好ましい。上記の構成によれば、両部材が一体となっているため、両部材間の配置精度をより高めることができる。また、両部材は一体として形成されているため、個々に製造する場合に比べ、製造工程を簡略することができる。また、位置決め部１６ａは固定光学レンズ１６を構成する材料によって構成されており、好ましい構成となっている。両部材が別個の部材として製造されていてもよいが、この場合であっても両部材が同じ材料によって構成されていることにより、両部材の接合を容易に行うことができ、位置決め部１６ａとテーパ部１２ａとの配置精度をより高めることができる。その結果として、光学レンズ２〜２ｂと撮像素子１４との位置決めをより高精度で行うことができる。
【００５０】
さらに、上記のカメラモジュール１は、デジタルスチルカメラ、カメラ機能を有する携帯電話機器などの撮像機器に備えられることが好ましい。上記カメラモジュール１は、基板１３に固定光学レンズ１６が備えられており、各種収差の補正を良好に行える上、光学レンズ２〜２ｂと撮像素子１４との位置決めを高精度に行うことができるので、カメラモジュール１を備える撮像機器によれば、高い撮像品位を実現することが可能である。
【００５１】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のカメラモジュール及び撮像機器は、携帯電子機器に搭載されるカメラ等の装置全般に適用することが可能であり、カメラモジュール及び撮像機器の高精度化、低コスト化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係るカメラモジュールのさらに他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１      カメラモジュール
２・２ａ・２ｂ      光学レンズ
３      バレル（保持部材）
３ａ・４ａ    ネジ部
４      ホルダ（保持部材）
５      コイル
６      ヨーク
７      マグネット
８      ガイド
９ａ    上バネ
９ｂ    下バネ
１０    アクチュエータ
１１ａ  ジョイント
１１ｂ  ベース
１２    下カバー
１２ａ  テーパ部
１３    基板
１４    撮像素子
１５    リッドガラス
１６    固定光学レンズ
１６ａ  位置決め部（位置決め部材）
【図１】
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