JP2004104423A

JP2004104423A - イメージセンサモジュールおよびこれを用いたカメラ装置

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Publication number: JP2004104423A
Application number: JP2002262995A
Authority: JP
Inventors: Hisayoshi Fujimoto; 藤本　久義; Norihiro Imamura; 今村　典広
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】簡単な構成により、標準撮影のほか、適宜近接撮影をも行なうことができるようにしたイメージセンサモジュールＡを提供する。
【解決手段】ケース２００と、このケース２００内に保持されたレンズまたはレンズ群３００と、レンズまたはレンズ群３００によって被写体像が結像されるイメージセンサチップ１１５と、を備えたイメージセンサモジュールＡであって、上記レンズまたはレンズ群３００は、上記ケース２００内において、光学軸方向に所定距離変位可能となっている。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、たとえば、デジタルカメラや携帯電話などに組み込んで使用されるイメージセンサモジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のイメージセンサモジュールとしては、たとえば特許文献１に示されたものがあり、基板上にイメージセンサチップが搭載されているとともに、この基板の上面に上記イメージセンサチップを囲み込むようにして取付けられたケースに固定レンズを保持して構成されている。被写体像は、固定レンズを介してイメージセンサチップ上に結像させられる。なお、この固定レンズは、単一のレンズによって構成されるほか、収差をなくしたり、色消しを行なったりするために、同一光学軸を有する複数のレンズからなる一群のレンズによって構成される場合もある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４７２８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に示されたもののように、従来のイメージセンサモジュールは、単一または一群の固定レンズを有し、通常、レンズから数十ｃｍないし無限大の距離にある被写体を撮影する場合にピントが合う標準撮影を行なうことができるようになっているにすぎない。
【０００５】
一方、このようなイメージセンサモジュールが多く組み込まれる携帯電話等のモバイル機器は、ビジネスの現場に携行する場合が多く、たとえば、書類やメモ、あるいは名刺等を撮影してデジタル画像として容易に記録することができれば、便利である。しかしながら、このような書類やメモ、あるいは名刺をカメラ機能をもって記録しようとすれば、レンズから被写体までの距離を数ｃｍないし数十ｃｍとした近接撮影をする必要がある。
【０００６】
しかしながら、従来のイメージセンサモジュールでは、このような近接撮影をピントの合った状態で適正に行なうことができなかった。
【０００７】
本願発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、簡単な構成により、標準撮影のほか、適宜近接撮影をも行なうことができるようにしたイメージセンサモジュールを提供することをその課題とする。
【０００８】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の各技術的手段を採用した。
【０００９】
すなわち、本願発明の第１の側面によって提供されるイメージセンサモジュールは、ケースと、このケース内に保持されたレンズまたはレンズ群と、レンズまたはレンズ群によって被写体像が結像されるイメージセンサチップと、を備えたイメージセンサモジュールであって、
上記レンズまたはレンズ群は、上記ケース内において、光学軸方向に所定距離変位可能となっていることを特徴とする。
【００１０】
一般に、レンズの位置を、標準撮影モードにおけるレンズの光学軸方向の位置からわずかにイメージセンサチップから遠ざかるように変位させることにより、レンズから数ｃｍないし数十ｃｍにある被写体の像をピントの合った状態でイメージセンサチップ上に結像させる近接撮影を行なうことができる。上記構成のイメージセンサモジュールでは、レンズまたはレンズ群がその光学軸方向に変位可能となっているので、容易に標準撮影モードから近接撮影モードに切り換えることができる。
【００１１】
好ましい実施の形態においては、上記レンズまたはレンズ群は、レンズホルダに保持された状態で上記ケース内において光学軸方向に所定距離往復移動可能となっている一方、上記レンズホルダは、その移動行程の１方向に向けて常時弾力付勢されているとともに、ピエゾ素子により、上記移動行程の他方向に向けて強制変位させられるようになっている。
【００１２】
このような構成によれば、複数のレンズをレンズホルダに保持させて、収差や色消しをした高機能のレンズ群を一体としてその光学軸方向に変位させることができる。また、ピエゾ素子に電圧を印加し、あるいは電圧を解除するという簡単な電気制御により、容易に標準撮影モードと近接撮影モード間の切り換えを行なうことができる。
【００１３】
好ましい実施の形態においてはまた、上記ピエゾ素子は、電圧印加時に反り変形をする板状を呈しており、このピエゾ素子が上記レンズホルダと上記ケースとの間に介装されている。
【００１４】
このような構成によれば、レンズまたはレンズ群をその光学軸方向に変位させるためのアクチュエータが、薄状の形態を有することになるので、このようなアクチュエータを組み込んだとしても、ケースの厚み方向の寸法拡大はそれほどなく、イメージセンサモジュールとしてのコンパクト性が維持される。
【００１５】
本願発明の第２の側面によって提供されるカメラ装置は、上記本願発明の第１の側面によって提供されるイメージセンサモジュールと、測距モジュールとを有し、測距モジュールからの距離信号に応じて上記ピエゾ素子に電圧印加することを特徴としている。
【００１６】
このような構成によれば、簡単な構成により、近接撮影モードが達成されるのみならず、自動焦点機能が得られる。
【００１７】
本願発明のその他の特徴および利点は、図面を参照して以下に行なう詳細な説明から、より明らかとなろう。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施形態を、図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１９】
図１は本願発明の一実施形態に係るイメージセンサモジュールＡの垂直縦断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図、図３はアクチュエータの一例としてのピエゾ素子を示す略示斜視図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は作動状態説明図である。
【００２０】
このイメージセンサモジュールＡは、図１に良く表れているように、基板１１０上に搭載されたエリアＣＣＤチップ、あるいはＣ−ＭＯＳエリアイメージセンサチップ等のイメージセンサチップ１１５と、このイメージセンサチップ１１５上に被写体像を結像することができるようにケース２００内に保持されたレンズ３００とを備えている。
【００２１】
上記基板１１０には、所定厚みを有する第１のケース２１０が積層されている。この第１のケース２１０は、下面側に上記イメージセンサチップ１１５を収容しうる空間を有し、かつ、開口２１１を備えた上底壁２１２を備えている。開口２１１の内壁の下方寄りには、内向フランジ２１３が形成されており、この内向フランジ２１３に載るような格好で、フィルタ部材２１４が取付けられている。
このフィルタ部材２１４は、赤外線等、不要な波長の光がイメージセンサチップ１１５に到達することを防止するとともに、上記イメージセンサチップ１１５を収容する空間内に塵等が侵入することを防止する。また、第１ケース２１０と基板１１０とは、第１ケース２１０の下面に突設したピン２１５を基板１１０に開けた穴１１１に嵌合することにより、相互の位置決めを図った上で接続されている。
【００２２】
上記第１ケース２１０には、第２ケース２２０がさらに積層されている。この第２ケース２２０は、円筒部２２１と、この円筒部２２１の下端部外周から外方に延出するフランジ部２２２と、円筒部２２１の上端から内向きに連続する上底部２２３とを備える。上底部２２３には、開口２２４が形成されており、この開口２２４は、ケース２００内に保持されたレンズ３００に入射する光量を制限するしぼりとしての役割を果たす。この第２ケース２２０と上記第１ケース２１０とは、上記フランジ部２２２の下面に突設したピン２２５を第１ケース２１０の周縁部上面に形成した穴２１６に嵌合することにより、相互の位置決めを図った上で接続されている。
【００２３】
上記第２ケース２２０の内部には、上記第１ケース２１０の上面に載るような格好で、レンズホルダ２３０に保持された複数枚のレンズ３００が収容されている。レンズホルダ２３０は、上記第２ケース２２０の円筒部２２１の内径よりわずかに小の外径を有する円筒部２３１と、この円筒部２３１に連続する底壁部２３２とを備える。底壁部２３２には、第１ケース２１０の開口２１１と対応させて、開口２３３が形成されている。そして、この実施形態では、レンズホルダ２３０には、２個のレンズ３００が光学軸を一致させるようにして、積層状に収容保持されている。この実施形態において、２個のレンズ３００を用いているのは、収差をなくしあるいは色消しを行なうためであるが、レンズホルダ２３０に収容されるレンズ３００の個数は限定されず、単一のレンズであってもよいし、また、３個以上のレンズを積層してもよい。また、このレンズホルダ２３０の上下方向寸法は、第１ケース２１０の上面から第２ケース２２０の上底部２２３内面までの寸法よりも小に設定されており、したがって、このレンズホルダ２３０ないしこれに収容されたレンズ３００は、その光学軸方向に所定距離移動可能である。
【００２４】
上記のレンズホルダ２３０は、常時下向き、すなわち、第１ケース２１０の上面に向けて弾力付勢されている。この実施形態では、第２ケース２２０の上底部２２３の内面とレンズホルダ２３０によって保持されたレンズ３００の上面との間に、バネ２４０を介装している。このバネ２４０は、この実施形態では、図２に良く表れているように、レンズ３００の有効径よりも大の内径をもつリング部２４１と、このリング部２４１から放射状に延出する複数の帯板状バネ片２４２とを備える。各帯板状バネ片２４２は、自然状態において、たとえば上に凹となるように湾曲させられている。組み付け状態においては、上記リング部２４１の下面が上記レンズ３００の上面に弾接し、各帯板状バネ片２４２の先端部上面が第２ケース２２０の上底部２２３内面に弾接する。なお、この実施形態では、各帯板状バネ片２４２の先端部は、レンズホルダ２３０の円筒部２３１の上端部に形成した凹溝２２６に嵌まり込むように位置させられている。
【００２５】
そうして、上記レンズホルダ２３０ないしこれに保持されたレンズ３００を、上記のバネ２４０による弾力に抗して、適宜、上方に移動させるアクチュエータ４００が設けられる。この実施形態では、バイモルフ、あるいは、モノモルフと呼ばれるピエゾ素子４００が用いられている。このピエゾ素子４００は、図３に良く表れているように、圧電セラミックを積層させて帯板状としたものであり、各圧電セラミック間に電圧を印加すると、たとえば、平板状の自然状態から湾曲状に変形する。
【００２６】
この実施形態では、図４に良く表れているように、第１ケース２１０の上面とレンズホルダ２３０の下面との間に、レンズ３００の有効径の外側に位置するようにして、２枚の板状ピエゾ素子４００が平行状に介装されている。この実施形態では、ケース２００として、第１ケース２１０と第２ケース２２０とに分割構成したものが用いられているので、上記のピエゾ素子４００を都合よく組み込むことができる。このピエゾ素子４００は、非電圧印加時においては平板状を呈するが、電圧印加時においては、図５に示すように上に凸となるように湾曲する。
したがって、上記ピエゾ素子４００が非電圧印加状態にあるときには、図１に示されるようにレンズホルダ２３０ないしこれに保持されたレンズ３００はバネ２４０の弾力によって移動行程の下端に位置するが、電圧印加状態となると、このピエゾ素子４００の湾曲によって生じる力がバネ２４０の弾力に抗してレンズホルダ２３０をその移動行程の上端まで押し上げる。通常、図１に示したようにレンズホルダ２３０が移動行程の下端に位置する場合が標準撮影モードとされ、図５に示したようにレンズホルダ２３０が移動行程の上端に位置する場合が近接撮影モードとされる。なお、上記ピエゾ素子４００に印加する電圧を制御することにより、上記レンズホルダ２３０をその移動行程の途中に位置させることも可能である。
【００２７】
このように、上記構成のイメージセンサモジュールＡによれば、ピエゾ素子４００に電圧を印加し、あるいは、電圧を解除するという簡単な電気制御により、容易に標準撮影モードと近接撮影モードとを切り換え選択することができる。
【００２８】
また、上記構成のイメージセンサモジュールＡによれば、板状のピエゾ素子４００を上記レンズホルダ２３０と上記第１ケース２１０との間に介装することによってレンズホルダ２３０を変位させるようにしているので、上記のように標準撮影モードと近接撮影モードとを備えながらも、ケース２００の厚み方向の寸法拡大はそれほどなく、イメージセンサモジュールＡとしてのコンパクト性が維持される。
【００２９】
図６および図７は、上記した構成のイメージセンサモジュールＡがピエゾ素子４００への印加電圧を調整することにより、レンズホルダ２３０の移動行程途中での位置を任意に規定できることを利用して、自動焦点機能をもつカメラ装置Ｂを構成した場合を模式的に示す。
【００３０】
すなわち、このカメラ装置Ｂは、いわゆるＩＲ測距モジュール５２０と、上記構成のイメージセンサモジュールＡとを有し、測距モジュール５２０によって計測した被写体までの距離に応じて、この距離にある被写体にピントが合うように上記ピエゾ素子４００を制御駆動するようにしたものである。ＩＲ測距モジュール５２０は、赤外発光部と、この赤外発光部から側方に所定距離隔てて配置された受光部とを有し、赤外発光部から発せられた光の被写体からの反射光の受光部での入射角を位置検出素子（たとえばＰＳＤ）を用いることによって実質的に検出する公知のものである。測距モジュール５２０および上記のイメージセンサモジュールＡは、携帯電話等のモバイル機器のボデーＣに臨むようにして組み込まれる。
【００３１】
測距モジュール５２０によって、被写体までの距離を実質的に計測することができる。測距モジュール５２０によって計測された距離データは、制御部５００に入力される。制御部５００には、計測された距離と、この距離にある被写体にピントを合わせるのに必要なレンズホルダ２３０の位置データ、あるいはこの位置データと対応する上記ピエゾ素子４００に印加するべき電圧値データが、テーブルとして記憶されている。制御部５００は、対応する位置データあるいは電圧値データに基づき、ピエゾ素子駆動回路５１０を制御する。こうして、レンズホルダ２３０は、被写体にピントが合うようにレンズ３００を位置づけるべく、移動行程中の適正な位置に変位させられる。
【００３２】
このような構成のカメラ装置によれば、イメージセンサモジュールＡから被写体までの距離を規定しなくとも、自動的にピント合わせをしつつ、近接撮影をすることができる。このようなカメラ装置は、コンパクトに構成することがき、携帯電話等のモバイル機器に組み込むのに適している。ビジネスの現場において、コピー機によらずとも、書類やメモ、あるいは名刺等を適宜近接撮影モードによってデジタル画像として取り込むことができるようになる。
【００３３】
もちろん、この発明の範囲は上記した各実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本願発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施形態に係るイメージセンサモジュールの垂直縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】アクチュエータの一例としてのピエゾ素子を示す略示斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１に示すイメージセンサモジュールの作動状態説明図である。
【図６】図１に示すイメージセンサモジュールを用いたカメラ装置の一例の全体斜視図である。
【図７】カメラ装置のブロック図である。
【符号の説明】
Ａ　　　　イメージセンサモジュール
Ｂ　　　　カメラ装置
１１０　　基板
１１５　　イメージセンサチップ
２００　　ケース
２１０　　第１ケース
２１４　　フィルタ部材
２２０　　第２ケース
２３０　　レンズホルダ
２４０　　バネ
２４１　　リング部
２４２　　帯板状バネ部
３００　　レンズ
４００　　アクチュエータ（ピエゾ素子）
５００　　制御部
５１０　　ピエゾ素子駆動回路
５２０　　測距モジュール

Claims

ケースと、このケース内に保持されたレンズまたはレンズ群と、レンズまたはレンズ群によって被写体像が結像されるイメージセンサチップと、を備えたイメージセンサモジュールであって、
上記レンズまたはレンズ群は、上記ケース内において、光学軸方向に所定距離変位可能となっていることを特徴とする、イメージセンサモジュール。
上記レンズまたはレンズ群は、レンズホルダに保持された状態で上記ケース内において光学軸方向に所定距離往復移動可能となっている一方、
上記レンズホルダは、その移動行程の１方向に向けて常時弾力付勢されているとともに、ピエゾ素子により、上記移動行程の他方向に向けて強制変位させられるようになっている、請求項１に記載のイメージセンサモジュール。
上記ピエゾ素子は、電圧印加時に反り変形をする板状を呈しており、このピエゾ素子が上記レンズホルダと上記ケースとの間に介装されている、請求項２に記載のイメージセンサモジュール。
請求項２または３に記載のイメージセンサモジュールと、測距モジュールとを有し、測距モジュールからの距離信号に応じて上記ピエゾ素子に電圧印加することを特徴とする、カメラ装置。