JP2005303490A - カメラモジュ−ル - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話等に搭載可能で、カメラの方向を傾動自在に制御できる薄型カメラモジュ−ルを提供すること。
【解決手段】撮像素子１１と、この撮像素子１１に対向する位置に配置されたレンズ１２が内部に設けられた第１の筐体１０と、中空部を有する第２の筐体２０と、配線パタ−ンが形成された配線基板３０とからなり、第１の筐体１０は、第２の筐体２０の中空部内で傾動可能に保持され、第２の筐体２０は、第１の筐体１０を傾動制御する傾動制御手段２７を有する。撮像素子１１は、配線基板３０の配線パタ−ンと電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラモジュ−ルに関し、特に、傾動可能な薄型のカメラモジュ−ルに関する。

家庭用ビデオカメラは、撮像素子の高画素化やＬＳＩチップの高集積化等にともない、小型、高画質、多機能化が益々進んでいる。家庭用ビデオカメラで撮影する場合、通常、撮影者がカメラを手持ちで撮影をすることが多いが、例えば、撮影者が移動している被写体を追いながら撮影する場合、被写体が画面の中央から外れてしまうことがよくある。このような場合、被写体が常に画面中央にくるようにカメラ自身が被写体を自動的に捕捉追尾してくれると便利であるが、未だ、このような機能のついた家庭用ビデオカメラは実用化されていない。

一方、特定の被写体を自動追尾する機能は、監視カメラ等では実用化されている。この自動追尾の基本的な方式は、カメラ撮影で得られた画像情報から、移動する特定の被写体を抽出して、この被写体の移動方向及び移動量を算出し、得られた移動方向及び移動量の情報にもとづいて被写体が画面中央に入るようにカメラの撮影方向を回転制御することによって、移動する被写体が画面中央に入るように自動的に捕捉追尾するものである。このような自動追尾の方式は、例えば、特許文献１に開示されている。

しかしながら、監視カメラ等で行う自動追尾においては、カメラ本体を雲台等に取り付け、この雲台を介してカメラを回転制御させるが、カメラ自身は移動する被写体を追うには広角度の範囲で回転可能になっていなければならい。広高角の範囲で回転可能な制御手段としてはアクチュエ−タ等が知られているが、装置は大型なものとなる。自動追尾に適した小型の雲台の例が、例えば、特許文献２に開示されているが、小型化が進む家庭用ビデオカメラには、監視カメラ等で用いられている従前の回転制御機構をそのまま搭載することは難しい。

一方、最近の家庭用ビデオカメラ等には、人がカメラを持って撮影したときのブレの影響をなくすために、手ぶれ補正機能がついているものが実用化されている。この手ぶれ補正の基本的な方式は、レンズを通して撮像素子から得られた画像情報を基づいて被写体のブレ量を検出し、そのブレ量にもとづいて補正を行うものである。補正のやり方としては、出力する画像をこの移動量だけ逆方向にシフトするように画像情報を信号処理して行う電子式のものが知られているが、この補正を機械的に行うものもある。機械的な手ぶれ補正の方式は、レンズを通して撮像素子から得られた画像情報にもとづいて被写体のブレ量を算出し、ブレ量に応じてレンズまたは撮像素子のどちらかを動かして、ズレに応じた光軸のずれを補正するものである。また、被写体のブレ量を算出するやり方として、カメラに内蔵したジャイロスコ−プ等の角速度センサ−を用いて、カメラの手ぶれによる動きを検出するやり方も知られている。これらの手ぶれ補正を制御する小型アクチュエ−タの例が、特許文献３に開示されている。
特開平１−１７８８７９号公報 特開平６−２２１８３号公報 特開昭６１−２６９５７２号公報

最近、携帯電話等の携帯端末装置にもカメラが搭載されるようになったが、携帯電話は非常に薄型化されてきており、例えばカメラ搭載部の筐体厚みは１５ｍｍ乃至９ｍｍ程度の薄型のものが実用化されているので、そこに搭載されるカメラは、レンズと撮像素子が一体となって配線基板に実装された形態にモジュ−ル化されている。

上記特許文献１から３に記載された回転機構付きカメラは、小型化は進んでいるものの、薄型化には対応できておらず、携帯電話等の薄型携帯端末装置に搭載することは困難である。

本願発明者は、撮影者がカメラを持って移動する被写体を追いながら撮影をするとき、被写体を常に画面中央に入るように自動的に捕捉追尾させるためには、もともと、移動している被写体を追いながら撮影をしているので、カメラの方向制御すべき回転角度は小さくても十分であることに着目した。

その状況を、図１３（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。まず、図１３（ａ）に示すように、撮影しようとする被写体１０２とカメラ１０１との距離（Ｌ）が例えば１０ｍであったと想定する。そして、カメラ１０１が被写体１０２を中心に捉える撮影範囲（画面）１０３を、例えば４ｍ四方とする。その後、移動する被写体１０２を追いながら撮影をしたが、図１３（ｂ）に示すように、被写体１０２が撮影範囲（画面）１０３の中央から右上隅にずれてしまったとする。このとき、被写体１０２を撮影範囲（画面）１０３中央に入るように変えなければならないカメラの最大の回転角度（Δφ）はｔａｎ^-１（Ｘ/２Ｌ）となり、この例の場合には、カメラの最大回転角度は、高々７．５度程度（ｔａｎ^-１２/１０）にすぎない。通常の撮影条件を考えても、自動的に捕捉追尾するために必要なカメラの回転角度は、せいぜい１５度以下で十分といえる。

本発明は上記知見のもとになされたもので、その主な目的は、携帯電話等の薄型携帯端末装置に搭載可能で、カメラの方向を回転（傾動）自在に制御できる薄型カメラモジュ−ルを提供することにある。

本発明のカメラモジュ−ルは、撮像素子と、該撮像素子に対向する位置に配置されたレンズが内部に設けられた第１の筐体と、中空部を有する第２の筐体と、配線パタ−ンが形成された配線基板からなるカメラモジュ−ルであって、前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で傾動可能に保持され、前記第２の筐体は、前記第１の筐体を傾動制御する傾動制御手段を有し、前記撮像素子は、前記配線基板の配線パタ−ンと電気的に接続されている。

上記構成により、撮像素子とレンズが内蔵された傾動可能な第１の筐体が、第１の筐体の傾動制御を行う第２の筐体内に埋設されているので、カメラモジュ−ルの薄型化が図れる。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の外側面が球面体の一部をなしており、また、前記第２の筐体の中空部の内側面が球面体の一部をなしている。さらに、前記第１の筐体、及び前記第２の筐体の上面及び下面が平面をなしている。

上記構成により、第１の筐体及び第２の筐体を薄くでき、カメラモジュ−ルの薄型化がより図れる。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、前記配線基板に載置されており、前記配線基板の少なくとも前記第１の筐体に面する一部が空間部をなしている。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の外側面と前記第２の筐体の内側面との間の空隙部に、回転自在な複数の球体が配置されている。

なお、前記球体は、前記第１の筐体の外側面または前記第２の筐体の内側面の少なくとも一方に、前記球体の一部が埋設されていてもよい。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体は、前記第１の筐体の中心軸が前記第２の筐体の中心軸と一致するように前記第２の筐体の中空部に保持されており、前記第１の筐体は、該第１の筐体の中心軸が前記第２の筐体の中心軸に対して傾動可能になっている。

なお、前記撮像素子の光軸が前記第１の筐体の中心軸と略一致していてもよい。

ある好適な実施形態において、前記傾動制御手段は、電磁石からなり、前記電磁石により発生された電磁界により、前記第１の筐体の傾動が制御されている。また、前記第１の筐体は、磁石を内蔵していてもよい。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の中心軸に対して垂直な第１の平面内に、３つの永久磁石が前記第１の筐体の外側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、前記第２の筐体の中心軸に対して垂直な第２の平面内に、３つの電磁石が前記第２の筐体の内側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、前記第１の平面と前記第２の平面は、略同一平面内に位置している。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の中心軸に対して垂直な第１の平面内に、３つの永久磁石が、前記第１の筐体の外側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、前記第２の筐体の中心軸に対して垂直な第２の平面内及び第３の平面内に、それぞれ３つの電磁石が、前記第２の筐体の内側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、前記第２の平面と前記第３の平面は、前記第１の平面に対して、それぞれ上側及び下側に位置している。

なお、前記第２の平面内の３分割された位置に埋め込まれ３つの電磁石は、前記第３の平面内の３分割された位置に埋め込まれ３つの電磁石と、互いに交互に千鳥状に配置されていてもよい。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の中心軸に沿って、前記第１の筐体の上面から下面近傍に達する開口部が設けられ、前記開口部の前記第１の筐体の上面側に前記レンズが配置され、前記開口部の前記第１の筐体の下面側に前記撮像素子が配置され、前記第１の筐体の下面側が前記配線基板に面するように、前記第１の筐体が前記配線基板に載置されている。

なお、前記開口部が前記第１の筐体の上面から下面に達するまで貫通されており、前記撮像素子は、前記第１の筐体の開口部の下方側に、フェイスダウンで前記第１の筐体に実装されていてもよい。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の傾動角度が１５度以下である。さらに、前記第１の筐体の傾動角度が３０度以下であってもよい。

本発明の他のカメラモジュ−ルは、撮像素子と、該撮像素子に対向する位置に配置されたレンズが内部に設けられた第１の筐体と、中空部を有する第２の筐体とからなるカメラモジュ−ルであって、前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で傾動可能に保持され、前記第２の筐体は、前記第１の筐体を傾動制御する傾動制御手段を有する。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の外側面が球面体の一部をなしていてもよいし、また、前記第２の筐体の中空部の内側面が球面体の一部をなしていてもよい。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体の下面に複数の電極が形成され、前記複数の電極は、前記撮像素子の各電極パッドと前記第１の筐体内に設けられた配線で電気的に接続されている。

本発明の電子部品は、上記カメラモジュ−ルが回路基板に搭載された電子部品であって、前記第１の筐体の下面に設けられた電極と前記回路基板の電極端子とが、ワイヤ−またはフレキシブルな導電部材で電気接続されている。

本発明の携帯端末装置、上記カメラモジュ−ルが搭載された携帯端末装置であって、前記撮像素子を駆動する駆動回路、及び前記撮像素子からの電気信号を信号処理する信号処理回路が搭載されている。

ある好適な実施形態において、前記駆動回路及び前記信号処理回路の少なくとも一つが、前記カメラモジュ−ルの配線基板上に搭載されている。

発明のカメラモジュ−ルは、撮像素子とレンズが内蔵された傾動可能な第１の筐体が、第１の筐体の傾動制御を行う第２の筐体に埋設されているので、カメラモジュ−ルの薄型化ができる。特に、第１の筐体の外側面、及び第２の筐体の中空部の内側面が球面体の一部をなしているので、第１の筐体が第２の筐体内で傾動可能な状態で保持されつつ、第１の筐体及び第２の筐体を同時に薄型化することができ、薄型のカメラモジュ−ルが実現できる。さらに、第１の筐体、及び第２の筐体の上面及び下面が平面をなしているので、薄型のカメラモジュールを実現する上でより好適である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係るカメラモジュ−ル１００の構成を模式的に示した断面図、及び平面図である。図１（ａ）に示したカメラモジュ−ル１００は、撮像素子１１と、この撮像素子１１に対向する位置に配置されたレンズ１２が内部に設けられた第１の筐体１０と、中空部を有する第２の筐体２０と、配線パタ−ンが形成された配線基板３０とからなる。第１の筐体１０は、第２の筐体２０の中空部内で傾動可能に保持され、第２の筐体２０は、第１の筐体１０を傾動制御する傾動制御手段２７を有する。撮像素子１１は、配線基板３０の配線パタ−ンと電気的に接続されている。

図１（ａ）において、第１の筐体１０の中心軸Ｐ-Ｑに沿って第１の筐体１０の上面から下面近傍に達する開口部が設けられ、下面側にＣＣＤやＣＭＯＳイメ−ジセンサ−等の撮像素子１１が、上面側に入射光を撮像素子１１に結像させるレンズ１２が設けられている。第１の筐体１０の外側面１３は、Ｐ-Ｑを中心軸とする球面体の一部をなしており、また、第１の筐体１０の上面１４、及び下面１５は平面をなしており、第１の筐体１０の全体の形状としては薄型形状になっている。第２の筐体２０は、中空部を有し、第１の筐体１０を中空部内で傾動可能な状態で保持している。第２の筐体２０の中空部の内側面は、Ｐ-Ｑを中心軸とする球面体の一部をなしており、第２の筐体１０の上面２３、及び下面２４は平面をなしており、第２の筐体１０の全体の形状としては、第１の筐体とほぼ同じ厚みの薄型形状になっている。

図１（ａ）に示すように、第１の筐体１０と第２の筐体２０との間の空隙部２２には、複数の球体２５がほぼ均等の間隔で配置されている。この球体２５は回転自在になっており、第１の筐体１０の傾動制御をスム−ズにさせる役割を持つ。なお、球体２５を空間的な位置を固定するために、図２の拡大図に示すように、球体２５の一部を、第１の筐体１０の外側面１３、または第２の筐体２０の内側面２１の少なくとも一方に埋設（図２では、第２の筐体２０の内側面２１にのみ埋設）されているのが好ましい。

第１の筐体１０に内蔵する撮像素子１１は、配線パタ−ン（図示せず）が形成された配線基板３０と電気的に接続されており、撮像素子１１を駆動する駆動回路（ドライバ−ＩＣ；図示せず）や、撮像素子から得られる画像信号を演算処理する信号処理回路（ＤＳＰ；図示せず）に、配線パタ−ンを介して接続されている。このドライバ−ＩＣやＤＳＰは、配線基板３０に搭載されていてもよく、またカメラモジュ−ルの配線基板とは別の配線基板に搭載されていてもよい。

次に、図３を参照しながら、撮像素子１１と配線基板３０との具体的な電気接続を説明する。第１の筐体１０に設けられた開口部内に撮像素子１１を載置する基板６０が埋め込まれており、基板６０の底部は、第１の筐体１０の下面とほぼ位置を揃えている。基板６０の上面周囲には、複数の配線パッド６１が形成され、撮像素子１１の表面に形成された電極パッド６２と、ワイヤ-６３でボンディング接続されている。基板６０の側面には、表面に金フラッシュした銅メッキ配線６４が形成され、基板６０の上面周囲に形成された複数の配線パッド６１と、基板６０の下面周囲に形成された複数の配線パッド６５は、銅メッキ配線６４を介して接続されている。基板６０の下面の配線パッド６５は、配線基板３０の裏面に設けられた配線パタ−ン６６と、ワイヤ−６７でボンディング接続されている。こうして、撮像素子１１と配線基板の配線パタ−ンとが電気接続される。

なお、ワイヤ−６７は、たるみをもってワイヤ−ボンディングされているので、第１の筐体１０が傾動しても切断されないようにしている。また、ワイヤ−６７に代えて、フレキシブルな導電部材（配線パタ−ンが形成されたフィルムなど）を用いてもよい。

また、カメラモジュ−ルの形態としては、配線基板３０を含まなくすることもできる。この場合、配線基板を有しないカメラモジュ−ルを外部の回路基板に搭載し、第１の筐体１０の下面に設けられた複数の電極と回路基板の電極端子をワイヤ−またはフレキシブルな導電部材で電気接続することによって、カメラ付き電子部品とすることができる。

次に、第１の筐体１０の傾動制御の動作について説明する。図１（ａ）に示すように、第１の筐体１０には複数の磁石２６が所定の位置に内蔵されており、また、第２の筐体２０には、複数の電磁石２７が内蔵されている。この電磁石２７は第１の筐体１０の傾動制御を行う傾動制御手段の作用をなし、第１の筐体１０に内蔵されている磁石は、この傾動制御手段（電磁石）に反応する作用をなす。

詳しい傾動制御の方法は後述するが、第２の筐体２０に内蔵された複数の電磁石２７に所定の電流を流すことによって、図４に示すように、第１の筐体１０の中心軸Ｐ-Ｑが、第２の筐体の中心軸Ｐ´-Ｑ´（初期の位置は、第１の筐体１０の中心軸と第２の筐体の中心軸は一致している）に対して角度θをもって、第１の筐体１０が傾動する。このとき、第１の筐体１０に面する配線基板３０の一部に空間部３１を設けておけば、第１の筐体が傾動しても、配線基板と接触することはない。

第１の筐体１０が配線基板３０の底面から突出しない範囲で傾動させたときの傾動可能な範囲θは、例えば、図１において、第１の筐体１０の外径が６．０ｍｍ、配線基板３０の厚みが０．６ｍｍであるとき、｜θ｜≦７度である。第１の筐体１０の厚みが５．０ｍｍ、（第２の筐体２０の厚みは第１の筐体１０の厚みとほぼ同じ）であるとき、本実施形態に係わるカメラモジュ−ル１００は、厚みが６．２ｍｍ（第１の筐体１０が、配線基板３０と反対側に突出する部分も含む）の薄型カメラモジュ−ルとなる。このくらい薄型のカメラモジュ−ルであれば、携帯電話に十分搭載が可能で、本カメラモジュ−ルに備わる第１の筐体（すなわち、カメラ）の傾動制御機構を用いれば、携帯電話を持って移動する被写体を撮影する場合、被写体の自動追尾が可能になる。

なお、上記に示した傾動可能な範囲θは、典型的な例を示すもので、第１の筐体１０の外径、配線基板３０の厚み等の設計寸法によってその範囲は変わる。また、配線基板３０の下方にスペ−スがあれば、第１の筐体１０は、配線基板３０の下方にさらに突出して傾動させることもできる。本発明のカメラモジュ−ルにおいては、｜θ｜≦１５度の範囲が実用的な傾動可能範囲であり、この範囲であれば、携帯電話を持って移動する被写体を撮影した場合、十分に被写体の自動追尾機能は達成できる。

次に、図５及び図６を参照しながら、本カメラモジュ−ルを用いて被写体の自動追尾を行う概要を説明する。図５に示すように、第１の筐体１０に内蔵されたレンズ１２を介して撮像素子１１で検出した画像信号を画像処理部４０に入力して画像表示デ−タを作成し、画像表示デ−タから、被写体検出部４１で、目標とする被写体を検出する。被写体検出部４１としては、人物像画像や風景画像などの特定被写体の輪郭を検出する手段、特定被写体と該特定被写体周囲との色信号または輝度信号のコントラストを検出する手段等が適応できる。

図６（ａ）は、画像表示デ−タ（撮像画面）５０中の目標とする被写体５１の位置を示し、図６（ｂ）は、画像表示デ−タ５０と異なる時刻の画像表示デ−タ５２中の被写体５１と同一被写体５１´の位置を示す。なお、図６（ａ）の撮像時刻と図６（ｂ）の撮像時刻との時間間隔としては、例えばＮＴＳＣ方式に基づく撮像方式の場合は、１フレームに相当する時間間隔（１／３０秒）が典型的な時間間隔である。しかし、特定被写体の移動速度と、図５に示す画像処理部４０、被写体検出部４１、移動量検出部４２、傾動制御部４３、傾動制御手段２７等の処理速度、および表示画像の画質の要求などに応じて２フレーム分、３フレーム分、あるいはまた１０フレーム分等、適宜、時間間隔は設定できる。

図６（ｂ）において、目標とする被写体５１′の移動量（矢印）を移動量検出部４２で算出し、この移動量にもとづいて、傾動制御部４３で、第１の筐体１０（カメラ部）の傾動制御信号を発生させ、この傾動制御信号により第２の筐体２０に内蔵された傾動制御手段２７（電磁石）を駆動させて、第１の筐体１０（カメラ部）の傾動を制御する。

図７を参照しながら、より具体的な傾動制御回路の構成について説明する。撮像素子１１で撮影された画像信号は、１フレ−ム（１/３０秒）毎にビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）８０に順次格納される。差分検出器８１では、ＶＲＡＭに格納された各フレ−ム（ｉ）の画像信号に基づく特定被写体の画像表示位置の差分Δriを検出する。検出された差分Δriを差分増幅器８２でΔＲiに増幅した後、駆動制御信号変換部８３で、傾動制御手段２７（例えば電磁石）に供給する駆動電流ΔＩiに電流変換する。このシ−ケンスを各フレ−ム毎に逐一行うことによって、カメラの傾動制御を自動的に行うことができる、なお、傾動制御手段２７でのオ−バ−シュ−トを抑制するために、駆動電流ΔＩiは、サ−ボ手段８５を介して傾動制御手段２７に入力してもよい。また、電源回路８４は、駆動制御信号変換部８３に一定の電源を供給するための回路である。

次に、図８（ａ）、（ｂ）を参照しながら、第１の筐体１０の具体的な傾動制御の方法を説明する。図８（ａ）は、カメラモジュ−ル１００の断面図、図８（ｂ）は、その平面図を示し、基本的な構成は、図１に示したものと同じである。図８（ｂ）に示すように、第１の筐体１０に内蔵された３つの磁石２６ａ，２６ｂ、２６ｃは、第１の筐体１０の中心軸に対して垂直な一平面内に、第１の筐体１０の外側面周辺に沿って３分割された位置に配置されている。また、第２の筐体２０に内蔵された３つの電磁石２７ａ，２７ｂ、２７ｃは、第２の筐体２０の中心軸に対して垂直な一平面内に、第２の筐体２０の内側面周辺に沿って３分割された位置に配置されている。また、３つの磁石２６ａ，２６ｂ、２６ｃ、及び３つの電磁石２７ａ，２７ｂ、２７ｃは、ほぼ同一平面内に配置されている。なお、図８（ａ）、（ｂ）に示す配置は、第一の筐体１０と第２の筐体２０の中心軸が一致しているときの配置を示す。

原理的には、三点支持された物体の傾斜配置を各３点の空間的位置を変えることによって制御するのと同様の機構で、３つの電磁石の電磁力の大きさを変えることで、第１の筐体１０の傾動制御を行う。すなわち、第２の筐体２０の内側面周辺に沿って３分割された位置に配置された３つの電磁石２７ａ，２７ｂ、２７ｃのそれぞれに所定に電流を流すことによって、第１の筐体１０の外側面周辺に沿って３分割された位置に配置された３つの磁石２６ａ，２６ｂ、２６ｃに加わる電磁力の大きさを変えることができ、これによって、第１の筐体１０の傾動を制御する。

上記図８（ａ）、（ｂ）に示す構成はそんなに複雑でなく、簡易な制御には適しているが、強制的に引き戻す力が働かないために、精密制御したいときには、さらに複雑な制御手段が必要になることもある。

図９（ａ）、（ｂ）は、より精密制御を可能とする傾動制御の方法を示すものである。基本的な構成は、図１に示したものと同じで、磁石及び電磁石の配列が、図８（ａ）、（ｂ）に示した構成と異なる。図９（ｂ）に示すように、第１の筐体１０に内蔵された３つの磁石２６ａ，２６ｂ、２６ｃは、第１の筐体１０の中心軸に対して垂直な第１の平面内に、第１の筐体１０の外側面周辺に沿って３分割された位置に配置（この配列は、図８（ｂ）のものと同じ）されている。また、第２の筐体２０には、二組の電磁石列（一組に３つの電磁石）が内蔵され、一組の電磁石列２７ａ，２７ｂ、２７ｃは、第２の筐体１０の中心軸に対して垂直な第２の平面内に、第２の筐体１０の内側面周辺に沿って３分割された位置に配置されおり、他の一組の電磁石列２８ａ，２８ｂ、２８ｃは、第２の筐体１０の中心軸に対して垂直な第３の平面内に、第２の筐体１０の内側面周辺に沿って３分割された位置に配置されている。一組の電磁石列２７ａ，２７ｂ、２７ｃが配置される第２の平面と、他の一組の電磁石列２８ａ，２８ｂ、２８ｃが配置されて第３の平面は、３つの磁石が配置される第一の平面に対して、それぞれ上側及び下側に位置している。また、一組の電磁石列２７ａ，２７ｂ、２７ｃの各電磁石は、他の一組の電磁石列２８ａ，２８ｂ、２８ｃの各電磁石のそれぞれ中間の位置に千鳥配置されている。なお、上記配置は、第一の筐体１０と第２の筐体２０の中心軸が一致しているときの配置を示す。

上記図９（ａ）、（ｂ）に示す構成によれば、二組の電磁石列の各電磁石に印加する電流の大きさを制御することによって、第１の筐体１０内の各磁石に加わる電磁場を多様に変化させることができ、より精密な傾動制御が可能になる。

なお、図１に示す本発明のカメラモジュ−ル１００では、撮像素子１１は、第１の筐体１０の内部に設けられた開口部の下面側に内蔵されているが、図１０に示すように、第１の筐体１０の開口部の下方向にフェイスダウンで第１の筐体１０に実装してもよい。これは、配線基板３０の第１の筐体１０に面する部分が空間部３１となっていることに着目したもので、撮像素子１１の厚さ分だけ、カメラモジュ−ル１００全体の厚さをより薄くすることができる。

図１１（ａ）、（ｂ）に、本発明に係るカメラモジュ−ル１００が携帯電話１１０に搭載された例を示す。表示画面９０と反対側の面で、カメラモジュ−ルのレンズが位置する場所に開口窓９１が設けられ、この開口窓９１を通して撮影が行われる。携帯電話１１０には、カメラモジュ−ル内の撮像素子を駆動する駆動回路（図示せず）と、撮像素子からの電気信号を信号処理する信号処理回路（図示せず）が搭載され、カメラモジュ−ルの実動作の用をなしている。なお、駆動回路または信号処理回路、若しくはその両方が、カメラモジュ−ル内の配線基板上に予め搭載されていてもよい。また、カメラモジュ−ルは、携帯電話以外にＰＤＡ、ノ−トＰＣその他の携帯端末装置にも当然搭載可能である。

次に、図１２（ａ）乃至（ｄ）を参照しながら、本発明に係わるカメラモジュ−ルの製造方法について説明する。

まず、図１２（ａ）に示すように、基板６０の表面に撮像素子１１を搭載する。基板６０には、基板６０の表面及び裏面の周辺に複数の配線パッド６１、６２が、また、基板６０の側面に配線パッド６１と６２を接続する配線６３が、予め形成されている。その後、撮像素子１１の周辺に形成された電極パッド６４と、配線パッド６１をワイヤ６５でボンディング接続する。

次に、図１２（ｂ）に示すように、開口部を有する第１の筐体１０を用意する。開口部の第１の筐体１０の底面側は、撮像素子１１が入る大きさに、第１の筐体１０の表面側はレンズ１２が入る大きさに、それぞれ開口されている。その後、基板６０を第１の筐体１０の底部側に嵌め込み、レンズ１２を第１の筐体１０の表面側に嵌め込む。引き続き、レンズ１２は、開口部にスリ−ブ７０を嵌め込むことで固定される。また、基板６０の底面の位置は、第１の筐体１０の底面と一致させておく。

次に、図１２（ｃ）に示すように、第１の筐体１０を第２の筐体２０の中空部に保持する。まず、第２の筐体２０の下筐体部２０′を用意し、その内壁に設けられた複数の球状の窪みに球体２５をそれぞれ配置した状態で、第１の筐体１０を第２の筐体２０の下筐体部２０′の中空部に配置する。その後、第２の筐体２０の上筐体部２０″を用意し、その内壁に設けられた複数の球状の窪みに球体２５をそれぞれ配置した状態で、第２の筐体２０の下筐体部２０′に接合させる。このとき、第２の筐体２０の下筐体部２０′に嵌め込み突起７１を予め設けておき、また、第２の筐体２０の上筐体部２０″にも嵌め込み突起７１に対応する位置に受け穴（図示せず）を予め設けておけば、下筐体部２０′と上筐体部２０″を接合する際の位置合わせが容易になる。

最後に、図１２（ｄ）に示すように、第１の筐体１０及び第２の筐体２０を配線基板３０に搭載する。その後、基板６０の底面に掲載された配線パッド６５と、配線基板３０の底面に形成された配線６６をワイヤ６７でボンディング接続すると、カメラモジュ−ル１００が完成する。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。

本発明によれば、携帯電話等に搭載可能で、カメラの方向を回転自在に制御できる薄型カメラモジュ−ルを提供することができる。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係るカメラモジュ−ル１００の構成を模式的に示す図 本発明の実施形態のカメラモジュ−ルにおける球体の構成を示す拡大図 本発明の実施形態のカメラモジュ−ルにおける配線接続の構成を示す図 本発明の実施形態のカメラモジュ−ルにおける第１の筐体の傾動機構を模式的に示す断面図 本発明の実施形態のカメラモジュ−ルを用いて被写体の自動追尾を行う方法を示す構成図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係るカメラモジュ−ルを用いて被写体の自動追尾を行う方法を示す図 本発明の実施形態のカメラモジュ−ルにおける傾動制御回路の構成を示す図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態のカメラモジュ−ルにおける傾動機構を示す構成図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係わるカメラモジュ−ルの構成を示す断面図 本発明の実施形態に係るカメラモジュ−ルにおける他の実施形態の構成を示す断面図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明のカメラモジュ−ルが搭載された携帯電話の表示画面側及びその反対側を示す図 （ａ）乃至（ｄ）は、本発明の実施形態のカメラモジュ−ルの製造方法を示す工程断面図 （ａ）及び（ｂ）は、自動追尾におけるカメラ方向制御を説明する図

符号の説明

１０ 第１の筐体
１１ 撮像素子
１２ レンズ
１３ 第１の筐体の外側面
２０ 第２の筐体
２１ 第２の筐体の内側面
２２ 空隙部
２５ 球体
２６ 磁石
２７ 電磁石
３０ 配線基板
３２ ワイヤ−
４０ 画像処理部
４１ 被写体抽出部
４２ 移動量算出部
４３ 傾動制御部
５０ 画像表示デ−タ
５１ 被写体
８０ ＶＲＡＭ
８１ 差分検出器
８２ 差分増幅器
８３ 駆動制御信号変換部
８５ サーボ手段
９０ 表示画面
９１ 開口窓
１００ カメラモジュ−ル
１１０ 携帯電話

Claims (24)

1. 撮像素子と、該撮像素子に対向する位置に配置されたレンズが内部に設けられた第１の筐体と、
   中空部を有する第２の筐体と、
   配線パタ−ンが形成された配線基板と
   からなるカメラモジュ−ルであって、
   前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で傾動可能に保持され、
   前記第２の筐体は、前記第１の筐体を傾動制御する傾動制御手段を有し、
   前記撮像素子は、前記配線基板の配線パタ−ンと電気的に接続されていることを特徴とするカメラモジュ−ル。
2. 前記第１の筐体の外側面が球面体の一部をなし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−ル。
3. 前記第２の筐体の中空部の内側面が球面体の一部をなし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−ル。
4. 前記第１の筐体、及び前記第２の筐体の上面及び下面が平面をなしていることを特徴とする請求項２または３に記載のカメラモジュ−ル。
5. 前記第１の筐体及び前記第２の筐体は、前記配線基板に載置されており、
   前記配線基板の少なくとも前記第１の筐体に面する一部が空間部をなしていることを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載のカメラモジュ−ル。
6. 前記第１の筐体の外側面と前記第２の筐体の内側面との間の空隙部に、回転自在な複数の球体が配置されていることを特徴とする請求項２または３に記載のカメラモジュ−ル。
7. 前記球体は、前記第１の筐体の外側面または前記第２の筐体の内側面の少なくとも一方に、前記球体の一部が埋設されていることを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュ−ル。
8. 前記第１の筐体は、前記第１の筐体の中心軸が前記第２の筐体の中心軸と一致するように前記第２の筐体の中空部に保持されており、
   前記第１の筐体は、該第１の筐体の中心軸が前記第２の筐体の中心軸に対して傾動可能になっ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−ル。
9. 前記撮像素子の光軸が前記第１の筐体の中心軸と略一致していることを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュ−ル。
10. 前記傾動制御手段は、電磁石からなり、
    前記電磁石により発生された電磁界により、前記第１の筐体の傾動が制御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−ル。
11. 前記第１の筐体は、磁石を内蔵していることを特徴とする請求項１０に記載のカメラモジュ−ル。
12. 前記第１の筐体の中心軸に対して垂直な第１の平面内に、３つの永久磁石が前記第１の筐体の外側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、
    前記第２の筐体の中心軸に対して垂直な第２の平面内に、３つの電磁石が前記第２の筐体の内側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、
    前記第１の平面と前記第２の平面は、略同一平面内に位置し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−ル。
13. 前記第１の筐体の中心軸に対して垂直な第１の平面内に、３つの永久磁石が、前記第１の筐体の外側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、
    前記第２の筐体の中心軸に対して垂直な第２の平面内及び第３の平面内に、それぞれ３つの電磁石が、前記第２の筐体の内側面周辺に沿って３分割された位置に埋め込まれ、
    前記第２の平面と前記第３の平面は、前記第１の平面に対して、それぞれ上側及び下側に位置し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−ル。
14. 前記第２の平面内の３分割された位置に埋め込まれ３つの電磁石は、前記第３の平面内の３分割された位置に埋め込まれ３つの電磁石と、互いに交互に千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のカメラモジュ−ル。
15. 前記第１の筐体の中心軸に沿って、前記第１の筐体の上面から下面近傍に達する開口部が設けられ、
    前記開口部の前記第１の筐体の上面側に前記レンズが配置され、
    前記開口部の前記第１の筐体の下面側に前記撮像素子が配置され、
    前記第１の筐体の下面側が前記配線基板に面するように、前記第１の筐体が前記配線基板に載置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−ル。
16. 前記開口部が前記第１の筐体の上面から下面に達するまで貫通されており、
    前記撮像素子は、前記第１の筐体の開口部の下方側に、フェイスダウンで前記第１の筐体に実装されていることを特徴とする請求項１５に記載のカメラモジュ−ル。
17. 前記第１の筐体の傾動角度が１５度以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか一つに記載のカメラモジュ−ル。
18. 撮像素子と、該撮像素子に対向する位置に配置されたレンズが内部に設けられた第１の筐体と、
    中空部を有する第２の筐体と、
    からなるカメラモジュ−ルであって、
    前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で傾動可能に保持され、
    前記第２の筐体は、前記第１の筐体を傾動制御する傾動制御手段を有することを特徴とするカメラモジュ−ル。
19. 前記第１の筐体の外側面が球面体の一部をなしていることを特徴とする請求項１８に記載のカメラモジュ−ル。
20. 前記第２の筐体の中空部の内側面が球面体の一部をなしていることを特徴とする請求項１８に記載のカメラモジュ−ル。
21. 前記第１の筐体の下面に複数の電極が形成され、前記複数の電極は、前記撮像素子の各電極パッドと前記第１の筐体内に設けられた配線で電気的に接続されていることを特徴とする請求項１８に記載のカメラモジュ−ル。
22. 請求項２１に記載のカメラモジュ−ルが回路基板に搭載された電子部品であって、
    前記第１の筐体の下面に設けられた電極と前記回路基板の電極端子とが、ワイヤ−またはフレキシブルな導電部材で電気接続されていることを特徴とする電子部品。
23. 請求項１に記載のカメラモジュ−ルが搭載された携帯端末装置であって、
    前記撮像素子を駆動する駆動回路、及び前記撮像素子からの電気信号を信号処理する信号処理回路が搭載された携帯端末装置。
24. 前記駆動回路及び前記信号処理回路の少なくとも一つが、前記カメラモジュ−ルの配線基板上に搭載されていることを特徴とする請求項２３に記載の携帯端末装置。

Images