JP2005311758A - カメラモジュ−ル及びカメラ付き電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ付き電子機器に搭載可能で、カメラの方向を回転自在に制御できる小型カメラモジュ−ルを提供すること。
【解決手段】撮像素子１０と、撮像素子１０に対向する位置に配置されたレンズ１１が設けられ、形状が球面体よりなる第１の筐体１２と、中空部を有し該中空部の内側面１３が球面体の一部をなす第２の筐体１４と、配線パタ−ンが形成された配線基板１５からなり、第１の筐体１２は、第２の筐体１４の中空部内で回転可能に保持され、第２の筐体１４は、第１の筐体１２を回転制御する回転制御手段１６を有し、撮像素子１０は、配線基板１５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、回転可能な小型のカメラモジュ−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。しかし、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などは、被写体が画面の中央から外れてしまうことがよくある。こんなとき、被写体が常に画面中央にくるようにカメラ自身が回転して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で、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をするものである。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。

一般に、監視カメラ等で行う自動追尾は、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て行う。しかし、移動する被写体を自動追尾するような場合には、カメラ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。
特開平１−１７８８７９号公報 特開平６−２２１８３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から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または２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。

本願出願人は、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、狭角度の範囲で回転制御が可能な全く新しい構造の薄型カメラモジュ−ルを提案した（特願２００４−１１３７９１）。

図１６は、本願出願人が提案した薄型カメラモジュ−ル３００の構成を模式的に示した断面構造図である。図１６に示す薄型カメラモジュ−ル３００は、レンズ１０４と撮像素子１０５が内部に設けられた第１の筐体１２１と、第１の筐体１２１を中空部内で保持する第２の筐体と、第１の筐体１２１と第２の筐体が載置された配線基板１０３からなる。第１の筐体１２１の側面と第２の筐体１０２の中空部の内側面は、それぞれ中心軸Ｐ-Ｑが一致する球面体の一部をなしており、第１の筐体１２１がその中心軸Ｐ-Ｑに対して回転（傾動）しても、第２の筐体１０２に接触しないようになっている。第１の筐体１２１と第２の筐体１０２との間の空隙部１０６には、複数の球体１０７が配置され、これにより第１の筐体１２１が回転自在に保持される。すなわち、複数の球体１０７は、第１の筐体１２１を第２の筐体１０２の中空内で保持するとともに、第１の筐体１２１を滑らかに傾動させる作用も併せもっている。なお、球体１０７の一部は、第２の筐体１０２の内側面に埋設されており、これにより球体１０７の空間的な位置が固定させている。

第２の筐体１０２には、所定の位置に配置された複数の電磁石１０８が内蔵されており、この電磁石１０８に所定の電流を流すことによって発生する電磁場の作用を利用して、第１の筐体１２１が傾動制御される。なお、第１の筐体１２１には、電磁場に作用する複数の磁石１０９が、所定の位置に埋め込まれている。また、撮像素子１０５は、ワイヤ１１０、１１１により配線基板に形成された配線パタ−ン（図示せず）に電気的に接続されており、撮像素子１０５で撮影された映像は、配線基板上に実装され撮像素子駆動回路や画像信号処理回路等（図示せず）に伝送され、種々の処理等が行われる。

図１７は、第１の筐体１２１が、中心軸Ｐ-Ｑに対して傾動した状態を示した図である。第１の筐体１２１は、第２の筐体１０２に内蔵された複数の電磁石１０８に所定の電流を印加することによって、中心軸Ｐ´-Ｑ´が中心軸Ｐ-Ｑに対して角度θだけ傾動した状態になっている。図１６に示すように、第１の筐体１２１は、その厚みが薄いという特徴を持つが故に、第１の筐体１２１がある角度θmaxまで傾動すると、複数ある球体１０７のうち最端部に配置されている球体（１０７ａ、１０７ｂ）が、第１の筐体１２１の側面（球面体の一部をなす面）から外れてしまうことになる。そのような状態は、第１の筐体１２１がもはや複数の球体１０７で保持できないこととなり、それ故、θmaxがカメラモジュ−ル３００の最大傾動角度となる。θmaxの大きさは、球体１０７の配置される位置、又は第１の筐体１２１の外径若しくは厚みによって変わるが、通常の設計範囲を考えれば、高々１０〜１５度程度である。

上述したように、当該カメラモジュ−ル３００は、狭角度（例えば１５度以下）の範囲で回転（傾動）制御可能な薄型カメラモジュ−ルを提供することを目的として発明されたものである。このカメラモジュ−ル３００を用いれば、移動する被写体を追いながら撮影する際、被写体を常に画面中央に入るように自動追尾する撮影が可能となる。そして、このカメラモジュ−ル３００を携帯電話等の携帯端末装置に搭載すれば、自動追尾機能が付加された携帯端末装置が実現可能となる。

しかしながら、上記カメラモジュ−ル３００は、薄型の特徴を生かして携帯電話等の携帯端末装置に搭載することにより、そこに新たな機能（例えば自動追尾等）を付加する点では有用であるが、狭角度の範囲でしか回転（傾動）制御できないという固有の制約がある。

一方、ＤＳＣやＤＶＣなどの映像機器も小型化が進み、それに伴い、そこに搭載されるカメラモジュ−ルの小型化の要請も高い。上記カメラモジュ−ル３００は、もちろん、これら小型化が進むＤＳＣやＤＶＣなどの映像機器にも搭載できるが、狭角度の範囲でしか回転（傾動）制御できないという制約があるが故に、多様化する利用者の志向に全て対応することはできない。例えば、ＤＳＣ自身は固定しつつ、移動する被写体を広範囲にわたって追尾撮影したい場合には、カメラは広角度で回転可能でなければならないが、上記カメラモジュ−ル３００では対応できない。

本願発明者は、上記カメラモジュ−ルの特徴的な構成、すなわち、第１の筐体１２１が第２の筐体１０２の中空部に回転可能に保持された構成に着目して、薄型化は多少犠牲にしても、小型化はなお維持しつつ、上記回転範囲の制約をなくしたカメラモジュ−ル３００の改良に思い至った。

本発明の主な目的は、小型電子機器に搭載可能で、カメラの方向を回転自在に制御できる小型カメラモジュ−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とを備え、前記第１の筐体は球面体の形状を有し、前記第２の筐体の中空部の内側面は球面体の一部をなし、前記第１の筐体は前記第２の筐体の中空部内で回転可能に保持され、前記第２の筐体は前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有し、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、第１の筐体が球面体よりなり、かつ第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、広角度で回転可能な小型カメラモジュ−ルが実現できる。

ある好適な実施形態において、前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で、回転角度が３０度以上回転可能に保持されている。

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の筐体の中心が前記第２の筐体の球面体の一部をなす中空部の中心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の筐体の中心軸に沿って一方が開放されてなる開口部が設けられ、前記開口部の開放されている側に前記レンズが配置され、前記開口部の開放されていない側に前記レンズに対向して前記撮像素子が配置されている。

なお、前記開口部の開放されている側に配置された前記レンズが、前記第１の筐体の球面体表面と近接する位置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の筐体の前記レンズが配置された側と反対側の球面体の一部が平面である。

ある好適な実施形態において、前記第２の筐体の中空部は貫通しており、前記第１の筐体は前記第２の筐体の中空部から突出している。

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の筐体と前記第２の筐体との間の空隙部に、回転自在な複数の球体が配置されている。

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の筐体とを備え、前記第１の筐体は球面体の形状を有し、前記第２の筐体の中空部の内側面は球面体の一部をなし、前記第１の筐体は前記第２の筐体の中空部内で回転可能に保持され、前記第２の筐体は前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有している。

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の筐体とからなり、前記第２の筐体の中空部に、前記第２の筐体から突出して伸びている支持体が設けられ、前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部に設けられた前記支持体に回転可能に保持され、前記第２の筐体は、前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有している。

ある好適な実施形態において、前記支持体の先端部は球体になっており、前記第１の筐体の底部は、前記球体を埋設できる空間部を有しており、前記第１の筐体は、前記支持体先端部の球体を支点に回転可能になっている。

ある好適な実施形態において、前記回転制御手段は、前記第２の筐体に内蔵された電磁石からなり、前記第１の筐体は、磁石を内蔵しており、前記第１の筐体は、前記電磁石により発生した電磁界により回転が制御されている。

本発明のカメラ付き電子機器は、上記カメラモジュ−ルが搭載され、上記撮像素子を駆動する駆動回路、及び上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。

本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回転可能な第１の筐体が、第１の筐体の回転制御を行う第２の筐体に埋設されているので、カメラモジュ−ルの小型化ができる。特に、第１の筐体が球面体をなし、かつ、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の筐体は第２の筐体内で広角度の範囲で回転することが可能となる。

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。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１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である。図１に示したカメラモジュ−ル１００は、撮像素子１０が設けられた第１の筐体１２と、中空部を有し該中空部の内側面１３が球面体の一部をなす第２の筐体１４と、配線パタ−ンが形成された配線基板１５からなる。第１の筐体１２の内部には、撮像素子１０に対向する位置にレンズ１１が配置されており、そして、第１の筐体１２の全体形状は球面体をなしている。また、第１の筐体１２は、第２の筐体１４の中空部内で回転可能に保持され、第２の筐体１４は、第１の筐体１２を回転制御する回転制御手段１６を有している。撮像素子１０は、配線基板１５の配線パタ−ンと電気的に接続されている。

第１の筐体１２には、その中心軸Ｐ-Ｑに沿って一方が開放された開口部３０が設けられている。開口部３０の底部には、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメ−ジセンサ−等の撮像素子１０が設けられており、一方、開口部３０の開放側には、入射光を撮像素子１０に結像させるレンズ１１が設けられている。本実施形態の構成では、第１の筐体１２は、Ｐ-Ｑを中心軸とする球面体をなしており、第２の筐体１４は、その中空部内で、第１の筐体１２を回転可能な状態で保持している。第２の筐体１４の中空部の内側面１３は、Ｐ-Ｑを中心軸とする球面体の一部をなしており、当該中空部の中心は、第１の筐体１２の中心と一致している。

図１に示した例では、第１の筐体１２と第２の筐体１４との間の空隙部１７に、複数の球体１８をほぼ均等の間隔で配置させている。この球体１８は回転自在になっており、第１の筐体１２の回転制御をスム−ズにさせる役割を持つ。なお、球体１８を空間的な位置を固定するために、球体１８の一部を第２の筐体１４の内側面１３に埋設されている。

第１の筐体１２に内蔵する撮像素子１０は、配線基板１５上に形成された配線パタ−ン（図示せず）とワイヤ２０及び２１を介して電気的に接続されており、さらに、配線パタ−ンを介して撮像素子１０を駆動する駆動回路（図示せず）や、撮像素子１０から得られる画像信号を演算処理する信号処理回路（図示せず）に接続されている。この駆動回路（ドライバ−ＩＣ）や信号処理回路（ＤＳＰ）は、配線基板１５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１５とは別の配線基板に搭載されていてもよい。

次に、図２を参照しながら、第１の筐体１２が中心軸Ｐ-Ｑに対して角度θだけ回転した状態を説明する。第２の筐体１４には、所定の位置に配置された複数の回転制御手段１６（例えば電磁石）が内蔵され、第１の筐体１２には、複数個の磁石が所定の位置に埋め込まれている。各々の電磁磁石１６に所定の電流を流すことによって電磁場を発生させ、この電磁場に第１の筐体１２に埋設された磁石が作用することによって、第１の筐体１２が中心軸Ｐ′-Ｑ′に示す位置まで回転する。

本実施形態の構成によれば、第１の筐体１２が球面体の形状を有し、かつ、第２の筐体１４の中空部の内側面が球面体の一部をなしているので、図１６に示すような、第１の筐体１２の側面（球面体の一部をなす）が最端部の球体１０７ａ、１０７ｂから外れて保持できなくなるようことはなく、回転角度θには制限がない。

実際には、第１の筐体１２と配線基板１５とはワイヤ２１で接続されているので、あまり回転させるとワイヤ２１が切れてしまうという別の制約がある。また、第１の筐体１２に設置されたレンズ１１の視野が、第２の筐体１４の中空部の内側面１３で遮られるほど回転してしまうと、被写体の一部、あるいは全部が撮影できなくなるという不都合も生じる。従って、回転角度θの実質的な有効範囲は、上記のような制約を加味して決定される。通常の設計範囲で考えると、実質的な有効範囲における最大回転角度θmaxは３０〜４５度である。それでも、図１６に示すカメラモジュ−ル３００に比して、２倍以上に広い回転角度を得ることができる。

次に、図３を参照しながら、撮像素子１０と配線基板１５との具体的な電気接続を説明する。第１の筐体１２に設けられた開口部内に撮像素子１０を載置する基板２２が埋め込まれている。基板２２の底部は、第１の筐体１１の球面体の一部と同一形状をなしており、基板２２を含めて全体として球面体の形状をなす第１の筐体１２を構成している。基板２２の上面（撮像素子１０が載置される面）の周囲には、複数の配線パッド２４が形成され、撮像素子１０の表面に形成された電極パッド２３と、ワイヤ２０でボンディング接続されている。

基板２２の側面には、表面に金フラッシュした銅メッキ配線２５が形成されている。基板２２の上面周囲に形成された複数の配線パッド２４と、基板２２の底部周囲に形成された複数の配線パッド２６とは、銅メッキ配線２５を介して接続されている。なお、基板２２の底部周囲に形成された複数の配線パッド２６は、基板２２の側面に銅メッキ配線２５を形成する際に、基板２２の側面から底部周囲までの連続する領域を同時に銅メッキ配線で形成してもよい。基板２２の下面の配線パッド２６は、配線基板１５の裏面に設けられた配線パタ−ン２７と、ワイヤ２１でボンディング接続されている。こうして、撮像素子１０と配線基板１５の配線パタ−ンとが電気接続される。

なお、ワイヤ２１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１２が回転しても切断されない長さになっている。なお、ワイヤ２１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１００の形態としては、配線基板１５を含まない形態であってもよい。この場合、配線基板１５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１１の底部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、図４（ａ）、（ｂ）を参照しながら、第１の筐体１１の回転制御の動作について説明する。図４（ａ）は、カメラモジュ−ル１００の断面図、図４（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４（ａ）に示すように、第１の筐体１２には複数の磁石１９が所定の位置に内蔵されており、また、第２の筐体１４には、複数の電磁石１６が内蔵されている。この電磁石１６は第１の筐体１２の回転制御を行う回転制御手段の作用をなし、第１の筐体１２に内蔵されている磁石１９は、この回転制御手段（電磁石１６）に反応する作用をなす。

図４（ｂ）に示すように、第１の筐体１２に内蔵された３つの磁石１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、第１の筐体１２の中心軸に対して垂直な一平面内に、第１の筐体１２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１４に内蔵された３つの電磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、第２の筐体１４の中心軸に対して垂直な一平面内に、第２の筐体１４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。３つの磁石１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、及び３つの電磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、ほぼ同一平面内に配置されている。なお、図４（ａ）、（ｂ）に示す配置は、第一の筐体１２と第２の筐体１４の中心軸が一致しているときの配置を示す。

第１の筐体１２の回転制御は、原理的には、三点支持された物体の空間位置を各３つの支持点の空間的位置を変えることによって決定する機構と同様で、３つの電磁石で形成される電磁場の大きさを変えることによって行われる。すなわち、第２の筐体１２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１６ａ、１６ｂ、１６ｃにそれぞれ所定に電流を流すことによって、第１の筐体１２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１９ａ、１９ｂ、１９ｃに作用する電磁場の大きさを変えることができ、これによって、第１の筐体１２の回転を制御する。

次に、図５（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本実施形態に係るカメラモジュ−ル１００の製造方法について説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、基板２６の表面に撮像素子１０を搭載する。ここで、基板２６の底部の形状は、第１の筐体１２の球面体の形状と一致させておく。基板２２には、基板２６の表面及び底部の周辺に複数の配線パッド２４、２６が、また、基板２６の側面に配線パッド２４と２６を接続する配線２５が、予め形成されている。その後、撮像素子１０の周辺に形成された電極パッド２３と、配線パッド２４とをワイヤ２０でボンディング接続する。

次に、図５（ｂ）に示すように、基板２２を、第１の筐体１２の開口部３０３０の底部側に嵌め込む。第１の筐体１２の開口部３０は、その底部側は撮像素子１０が入る大きさに、その上部側はレンズ１１が入る大きさに、それぞれ開口されている。嵌め込んだ後は、基板２２の底部は、第１の筐体１２の球面体の一部となる。同じように、レンズ１１を第１の筐体１２の上部側に嵌め込む。レンズ１１は、開口部３０にスリ−ブ３０を嵌め込むことで固定される。

次に、図５（ｃ）に示すように、第１の筐体１２を第２の筐体１４の中空部に保持する。まず、第１の筐体１２を第２の筐体１４の下筐体部１４ｂの中空部に配置する。その際、下筐体部１４ｂの内壁に設けられた複数の球状の窪みに、球体１８をそれぞれ配置した状態にして、下筐体部１４ｂの中空部に第１の筐体１２を配置する。続いて、第２の筐体１４の上筐体部１４ａを第２の筐体１４の下筐体部１４ｂに接合させる。その際、上筐体部１４ａの内壁に設けられた複数の球状の窪みに、球体１８をそれぞれ配置した状態にして、上筐体部１４ａを下筐体部１４ｂに接合させる。なお、このとき、第２の筐体１４の下筐体部１４ｂに嵌め込み突起３１を予め設けておき、また、第２の筐体１４の上筐体部１４ａにも嵌め込み突起３１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１４ｂと上筐体部１４ａを接合する際の位置合わせが容易になる。

最後に、図５（ｄ）に示すように、第１の筐体１２及び第２の筐体１４を配線基板１５に搭載する。その後、基板２２の底部に形成された配線パッド２６と、配線基板１５の底面に形成された配線２７をワイヤ２１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。

（実施形態２）
図１に示した上記実施形態１のカメラモジュ−ル１００は、第１の筐体１２が球面体をなすことを特徴的な構成としており、これにより第１の筐体１２を広角度に回転させることができる。これらの特徴を維持しつつ、本発明に係るカメラモジュ−ル１００の種々の変形について、図６から図８を参照しながら次に説明をする。なお、基本的な構成は図１に示すカメラモジュ−ル１００と同じなので、それらの構成については説明を省略し、特徴的な構成のみを説明する。

図６に示すカメラモジュ−ル１１０は、第１の筐体１２の開口部３０に設けられたレンズ１１を、第１の筐体１２の球面体表面に近接する位置に配置したものである。第１の筐体１２が大きく回転すると、第１の筐体１２に設置されたレンズ１１の視野が、第２の筐体１４の中空部の内側面１３で遮られることがあるが、レンズ１１を第１の筐体１２の球面体表面に近接する位置に配置することによって、レンズ１１の視野が遮られない回転角度の有効範囲をより大きくすることができる。通常の設計範囲で考えると、実質的な有効範囲における最大回転角度は４５〜６０度である。

図７に示すカメラモジュ−ル１２０は、第１の筐体１２の底部の一部に平面部４０をもたせたものである。第１の筐体１２の底部に設けられた配線パッド２６は、撮像素子１０に設けられた電極パッド（図示せず）と、ワイヤ２０及び第１の筐体１２の内部に埋め込まれた配線（図示せず）を介して電気的に接続されている。そして、第１の筐体１２の底部に設けられた配線パッド２６は、配線基板１５の裏面に設けられた配線パタ−ン２７と、ワイヤ２１を介してボンディング接続されている。その結果、撮像素子１０で得られた映像信号は、配線基板上に搭載された撮像素子１０の駆動回路や、画像信号を演算処理する信号処理回路に、配線パタ−ンを介して伝送される。

一般に、異なる部材（例えば半導体素子と配線基板）に設けられた接合部（例えば電極パッドと配線パタ−ン）を金属細線（例えばＡｕワイヤ）で接続させるワイヤボンディング工程は、ワイヤを接合部に圧着（加熱圧着または超音波圧着）させて行う。従って、接合部は平坦である方が、ワイヤボンディング工程の制御性、信頼性の面で都合がよい。そこで、本カメラモジュ−ル１２０は、第１の筐体１２の底部の一部に平坦部４０をもたせることによって、ワイヤボンディングによる接続の信頼性等を向上させることができる。

図８に示すカメラモジュ−ル１３０は、第１の筐体１２を、その側面だけでなく底部までも含む格好で、第２の筐体１４の中空部内に回転可能に保持されるようにしたものである。このようにすれば、第１の筐体１２の底部側においても、第１の筐体１２を保持する球体１８を配置することができるので、第１の筐体１２の側面側に配置した球体をなくしても特に支障はない。従って、第１の筐体１２の側面側に配置した球体をなくすことによって、結果的には、第２の筐体１４の上面４１の第１の筐体１２に対する位置を下げることができる。それによって、第１の筐体１２に設置されたレンズ１１の視野が、第２の筐体１４の中空部の内側面で遮られるという制約が減り、第１の筐体１２の回転角度の実質的な有効範囲をより広くすることができる。なお、第２の筐体１４の形態の変更に伴い、第２の筐体１４に内蔵される電磁石１６、及び第１の筐体１２に内蔵される磁石１９の配置も、図８に示すような位置に変更される。また、配線基板は、第２の筐体１４と一体となって形成されていてもよい。

（実施形態３）
以上、本発明の実施形態に係るカメラモジュ−ル１００の構成例及び変形例を説明したが、本願発明者は、さらに、図１６に示す薄型カメラモジュ−ル３００における他の課題についても検討し、カメラモジュ−ル１００及びそれらの変形とは異なる視点で、新たな発明の着想に至った。以下、図９から図１２を参照ながら、これら発明を説明する。なお、基本的な構成は図１に示すカメラモジュ−ル１００と同じなので、それらの構成については説明を省略し、特徴的な構成のみを説明する。

図９に示すカメラモジュ−ル１４０は、第１の筐体１２と第２の筐体との間の空隙部に、第１の筐体１２を保持する球体がない点が、図１６に示すカメラモジュ−ル３００と異なる構成である。複数の球体で第１の筐体１２を保持する代わりに、第１の筐体１２と第２の筐体の隙間５０を狭くし（例えば、０．１ｍｍ以下）、その隙間５０に潤滑性物質（例えば、住鉱潤滑剤（株）製ＤＹＲＣＯＡＴ２４００等）を充填することによって、第１の筐体１２を保持する。

図１６に示した薄型カメラモジュ−ル３００では、第１の筐体１２と第２の筐体との間に比較的大きな空隙部があり、そこにごみ等の異物が入りやすい。第１の筐体１２は、回転制御手段１６により精密に回転制御をされる必要があるが、このような異物が空隙部に蓄積すると、回転制御の精密さを欠く原因ともなる。図９に示すカメラモジュ−ル１４０は、隙間５０を薄くし、かつその隙間に潤滑性物質を充填しているので、ごみ等の異物が入ることはない。特に、本発明に係わるカメラモジュ−ルは、第１の筐体１２が機械的に回転する機構となっているので、ごみ等の異物が発生しやすく、図９に示すカメラモジュ−ル１４０は、異物等の進入が原因となる第１の筐体１２の回線制御の制御劣化を防止に極めて有効である。また、第１の筐体１２を複数の球体で保持していないので、第１の筐体１２が回転により最端部の球体から外れることもないので、第１の筐体１２の回転角度の有効範囲をより大きくすることができる。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すカメラモジュ−ル１５０は、図９に示したカメラモジュ−ル１４０に用いられた電磁石１６に代わる回転制御手段を提案するものである。一般に、電磁石１６は鉄心の周囲に絶縁銅線を巻きつけた構造になっているので、小型化が難しく、かつ消費電力も大きい。せっかくカメラモジュ−ル自身を小型、薄型化しても、電磁石の大きさで全体の大きさが律則されると問題である。また、カメラモジュ−ルを携帯電話等に搭載する場合には、カメラモジュ−ルの低消費電力化の要求も厳しい。

そこで、図１０（ａ）、（ｂ）に示すカメラモジュ−ル１５０は、回転制御手段として、超音波モ−タの原理を利用した駆動体を採用した。その構成は、図１０（ｂ）の断面図に示すように、第２の筐体１４の内側面に圧電セラミックスを金属弾性体に接着させた２つの駆動体６０ａ、６０ｂを内蔵させるとともに、第１の筐体１２の外側面に摩擦材６１を形成したものである。駆動体６０ａ、６０ｂは、図１１の部分断面図に示すように、金属弾性体６３の表面は凹凸に加工されており、その金属弾性体６３に、圧電セラミックス６２が接着されている。実際には、金属弾性体６３の表面は球面状になっているので、複数の圧電セラミックスのチップが貼り付けられるように、その表面を平坦に加工されている。

図１０（ａ）の平面図、及び図１０（ｂ）の断面図に示すように、駆動体６０ａは、第１の筐体１２の中心軸Ｐ-Ｑを有する球面体の経線に沿って配置され、駆動体６０ｂは、その赤道線に沿って配置されている。このように２つの駆動体６０ａ、６０ｂを配置することによって、第１の筐体１２を、中心軸Ｐ-Ｑに対して、任意の方向及び角度に回転させることができる。

第１の筐体１２の外周部に形成された摩擦材６１は、駆動体６０ａ、６０ｂからの振動による進行波を効率よく第１の筐体１２に伝播させる作用をなし、例えば、ポリイミドフィルム等が好適である。また、圧電セラミックス６２としては、ＰＺＴ（ジルコン・チタン酸鉛）等が好適で、金属弾性体６３としては、快削黄銅等を用いることができる。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すカメラモジュ−ル１５０は、回転制御手段として圧電セラミックス６２と金属弾性体６３からなる駆動体６０ａ、６０ｂを用いているため、ほとんど場所を取らずにすみ、より小型化を図ることができる。また、駆動体６０ａ、６０ｂと摩擦材６１は強く密着しているため、電源を切った後も強い保持力を維持することができる。また、人間の耳には聞こえない超音波領域の振動を駆動源とするため、作動音が極めて静かである。

図１２に示すカメラモジュ−ル１６０は、第２の筐体１４の中空部内で第１の筐体１２を回転可能に保持する手段が、図１６に示すカメラモジュ−ル３００と構成を異にする。すなわち、複数の球体で第１の筐体１０１を保持する代わりに、第２の筐体１０２の中空部の底面から中空部内に突出して設置された支持体１２０で第１の筐体１０１を保持するものである。第１の筐体１０１は、支持体１２０の先端部１２０ａを支点に回転可能になっている。ここで、支持体１２０の先端部１２０ａは球体の形状を有しており、第１の筐体１０１の底部に設けられた空間部に、支持体１２０の先端部１２０ａが埋設された格好で、第１の筐体１０１を保持している。また、第１の筐体１０１の底部に設けられた空間部は、同じく球体の形状を有しており、支持体１２０の先端部１２０ａがその空間部に埋設された状態では、僅かな隙間があるだけである。なお、第１の筐体１０１の回転制御は、図１６に示すカメラモジュ−ル３００と同様に、第２の筐体１０２に埋め込まれた電磁石１０８を用いて行われる。

図１６に示した薄型カメラモジュ−ル３００では、第１の筐体１０１は複数の球体との摩擦力だけで保持されているので、第１の筐体１０１に外部から大きな力が加わると、保持できなくなるという課題がある。一方、図１２に示すカメラモジュ−ル１６０は、支持体１２０の先端部１２０ａと、第１の筐体１０１の底部に設けられた空間部とは、言わばお互いが嵌め合った格好で嵌合しているので、容易に外れることはない。

なお、第１の筐体１０１は、支持体１２０の先端部１２０ａを支点に回転可能になっているので、図１６に示したカメラモジュ−ル３００のように、第１の筐体１０１、及び第１の筐体１０２中空部の内側面の形状を、球面体の一部とするようなことは、特段必要はない。従って、第１の筐体１０１、及び第１の筐体１０２の加工がしやすいというメリットもある。

上述したように、本発明に係るカメラモジュ−ルは、基本的に第１の筐体１２が機械的に回転制御される機構を採用しており、それ故、ごみ等の異物が発生しやすく、防塵対策が信頼性を確保する上で欠かせない。図１３は、図１に示したカメラモジュ−ル１００に対して防塵対策を施した例を示し、一方、図１４は、図１６に示したカメラモジュ−ル３００に対して防塵対策を施した例を示したものである。図１３及び図１４に示す構成では、第１の筐体１２を覆うように、透明部材（例えば、透明プラスティック、透明ガラス等）からなるカバ−７０を、第２の筐体１４に載置している。カバ−７０は、空隙部１７も覆うことになるので、空隙部１７にごみ等の異物は進入しない。図１３では、曲線状（円弧）のカバ−７０を用いたが、第１の筐体１２の回転をさえぎらない限り、図１４に示したような直線状（矩形）のカバ−を用いてもよい。

（実施形態４）
最後に、図１５（ａ）、（ｂ）に、本発明に係るカメラモジュ−ルが携帯電話２００に搭載された例を示す。表示画面２１０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２２０が設けられ、この開口窓２２０を通して撮影が行われる。携帯電話２００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、ＤＳＣ、ＤＶＣその他のカメラ付き電子機器にも当然搭載可能である。

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、カメラ付き電子機器に搭載可能で、カメラの方向を回転自在に制御できる小型カメラモジュ−ルを提供することができる。

本発明の実施形態１のカメラモジュ−ル１００の構成を模式的に示す図 本発明の実施形態１のカメラモジュ−ルの回転機構を説明する図 本発明の実施形態１のカメラモジュ−ルにおける配線接続の構成を示す図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態１のカメラモジュ−ルにおける第１の筐体の回線制御手段を模式的に示す図 本発明の実施形態１のカメラモジュ−ルの製造方法を示す工程断面図 本発明の実施形態２のカメラモジュ−ル１１０の構成を示す図 本発明の実施形態２のカメラモジュ−ル１２０の構成を示す図 本発明の実施形態２のカメラモジュ−ル１３０の構成を示す図 本発明の実施形態３のカメラモジュ−ル１４０の構成を示す図 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態３のカメラモジュ−ル１５０の構成を示す平面図、及び断面図 本発明の実施形態３のカメラモジュ−ル１５０の部分拡大断面図 本発明の実施形態３のカメラモジュ−ル１６０の構成を示す図 本発明の他の実施形態に係るカメラモジュ−ルの構成を示す図 本発明の他の実施形態に係るカメラモジュ−ルの構成を示す図 （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 本発明に関連するカメラモジュ−ル３００の構成を説明する図 本発明に関連するカメラモジュ−ル３００の回転機構を説明する図

符号の説明

１０ 撮像素子
１１ レンズ
１２ 第１の筐体
１４ 第２の筐体
１５ 配線基板
１６ 回転制御手段（電磁石）
１７ 空隙部
１８ 球体
１９ 磁石
２０，２１ ワイヤ
２２ 基板
２３ 電極パッド
２４，２６ 配線パッド
２５ 銅メッキ配線
３０ 開口部
５０ 隙間
６０ 圧電膜
６１ 摩擦剤
７０ 透明部材
１００ カメラモジュ−ル
２００ 携帯電話

Claims (14)

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
   を備え、
   前記第１の筐体は、球面体の形状を有し、
   前記第２の筐体の中空部の内側面は、球面体の一部をなし、
   前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で回転可能に保持され、
   前記第２の筐体は、前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有し、
   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、カメラモジュ−ル。
2. 前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で、回転角度が１５度以上回転可能に保持されている、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
3. 前記第１の筐体は、前記第１の筐体の中心が前記第２の筐体の球面体の一部をなす中空部の中心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いる、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
4. 前記第１の筐体には、該第１の筐体の中心軸に沿って一方が開放されてなる開口部が設けられ、
   前記開口部の開放されている側に前記レンズが配置され、
   前記開口部の開放されていない側に前記レンズに対向して前記撮像素子が配置されている、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
5. 前記開口部の開放されている側に配置された前記レンズが、前記第１の筐体の球面体表面と近接する位置に配置されている、請求項４に記載のカメラモジュ−ル。
6. 前記開口部の開放されていない側の前記第１の筐体の表面は、平面をなす部位を有している、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
7. 前記第２の筐体の中空部は貫通しており、前記第１の筐体は前記第２の筐体の中空部から突出している、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
8. 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、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
9. 前記第１の筐体と前記第２の筐体との間の空隙部に、回転自在な複数の球体が配置されている、請求項１に記載のカメラモジュ−ル。
10. 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、
    を備え、
    前記第１の筐体は、球面体の形状を有し、
    前記第２の筐体の中空部の内側面は、球面体の一部をなし、
    前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部内で回転可能に保持され、
    前記第２の筐体は、前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有する、カメラモジュ−ル。
11. 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、
    を備え、
    前記第２の筐体の中空部に、前記第２の筐体から突出して伸びている支持体が設けられ、
    前記第１の筐体は、前記第２の筐体の中空部に設けられた前記支持体に回転可能に保持され、
    前記第２の筐体は、前記第１の筐体を回転制御する回転制御手段を有する、カメラモジュ−ル。
12. 前記支持体の先端部は球体になっており、
    前記第１の筐体の底部は、前記球体を埋設できる空間部を有しており、
    前記第１の筐体は、前記支持体先端部の球体を支点に回転可能になっている、請求項１１に記載のカメラモジュ−ル。
13. 前記回転制御手段は、前記第２の筐体に内蔵された電磁石からなり、
    前記第１の筐体は、磁石を内蔵しており、
    前記第１の筐体は、前記電磁石により発生した電磁界により回転が制御されている、請求項１、１０、及び１１の何れか一つに記載のカメラモジュ−ル。
14. 請求項１、１０、及び１１の何れか一つに記載のカメラモジュ−ルが搭載されたカメラ付き電子機器であって、
    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カメラ付き電子機器。

Images