JP2009080282A - カメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】カメラ用のレンズとして安定した結像特性を得ることができるカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】本発明のカメラモジュールは、複数枚の矩形形状の透明基板に液晶層を挟持した可変焦点型の液晶レンズ３と、光学レンズ系２を光軸中心を一致させて内装するレンズ枠４と、当該光学レンズ系２に合わせて取り付けられた撮像素子６とを有するカメラユニット１０とを備える。さらに本発明のカメラモジュールは、カメラユニット１０の一部が嵌合する嵌合孔９３と、液晶レンズ３を位置決め固定する取り付け部とを有する保持ケース９を備える。本発明のカメラモジュールは、保持ケース９における嵌合孔９３に、カメラユニット１０の嵌合部７３を嵌合して組み込むことで、液晶レンズ３の光軸が、光学レンズ系２の光軸と互いに一致する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変焦点型の液晶レンズを光学系に組み込んだカメラモジュールに関する。

従来、カメラの焦点距離または焦点位置を変化させる合焦点機構として、２枚以上のレンズを組み合わせ、その位置関係を変化させることにより焦点を合わせる方式が広く用いられている。しかし、この方式では、レンズ駆動機構が必要であるため、機構が複雑になるという欠点や、レンズ駆動用モータに比較的多くの電力を要するという欠点がある。また、一般に耐衝撃性が低いという欠点もある。そこで、レンズ駆動機構が不要な合焦点機構として、液晶レンズの屈折率を変化させることにより焦点を合わせる方式が提案されている。

ここで、カメラ用のレンズとして安定した結像特性を得るためには、組み合わせるレンズの光軸を高精度に一致させる必要があり、これは液晶レンズを組み合わせる場合も同様である。

この様に、液晶レンズの光軸を組み合わせてレンズの光軸に一致させる方法と、レンズユニットの構造が提案されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。これらはいずれも液晶レンズを構成する透明基板を円形にカットしてレンズ枠に組み込む構成を採用しており、透明基板の外形と、レンズ枠の内壁面とを嵌合することにより位置決めし、光軸を合わせるという手法を用いている。この従来の構成を採用することにより、液晶レンズと他の光学部品との光軸合わせを容易に行うことができる。

一方、一般的な液晶パネルの製造工程においては、パネル外形を四角形にするのが最も量産性が高く合理的であり、その外形を形成する透明基板の四辺のカッティングは、通常、スクライブブレイク法と呼ばれるスクライブカッターで切り込み線を形成した後に、その切り込み線よりブレィクバーにて割断する方法と、ダイシング法と呼ばれる砥石により所定の大きさに透明基板の四辺を切削する方法が用いられる。

そして、液晶パネルの外形加工精度は、スクライブブレイク法では±１００〜±２００μｍ程度であり、ダイシング法では±１０〜±１００μｍ程度である。

特開平２−２７１３１７号公報（第２−５頁、図１−図４） 特開２０００−３４７１５４号公報（第３−８頁、図１−図１２）

しかしながら、特許文献１ならびに特許文献２に示した従来技術では、透明基板を精密に円形にカットしなければならない。液晶パネルの製作においては、透明基板の外形を円形に加工することは、コスト、歩留まり、信頼性を悪化させる事につながる。特にレンズ枠と、一般的な液晶パネルの製造工程によって製造された円形形状の液晶レンズとを嵌合させるような高精度の外形加工が必要な場合には、尚更、コストなどを悪化させる事につながる。

更に特許文献１に於ける手法では、透明基板をレンズ枠に組み込んだ後に個別に液晶を注入する必要があり、生産性の低下にもつながる。

また一方で、液晶レンズの外形を四角（矩形形状）にして、従来一般的に行われている液晶パネルの製造工程と同様な方法で作成すれば、コスト、歩留まり、信頼性などを特許文献１、２に示した形態に比べて向上させることができる。しかしその半面、透明基板の外形加工精度の悪さは、液晶レンズの光軸から外形辺の寸法精度の悪さに相当するため、レンズ枠に液晶レンズの外形を嵌合する方法で位置決めしたのでは、その寸法精度が光軸とのズレ量となり、カメラ用のレンズとして安定した結像特性を得る事ができないという問題がある。

また、治具を使った位置決めを行うにしても、小型のカメラレンズユニットでは、円筒形のレンズ枠の中心軸と、矩形形状の液晶レンズの光軸を合わせるように位置決めしつつ固定するのは極めて作業性が悪い。

そして更に、液晶レンズを取り付けたレンズ枠を、その後の工程でカメラユニットに組み込んでいく場合、液晶レンズに付帯する配線（フレキシブルプリント基板）や、実装部品がついた状態で、レンズ枠の組み込み、調整作業を行わなければならず、ハンドリング性ならびに作業性が非常に悪くなり、組み立て精度の劣化に繋がる。

そこで本発明は上記課題を解決し、液晶レンズの外形を四角形状（矩形形状）にして、従来一般的に行われている液晶パネルの製造工程と同様な方法で作成して、コスト、歩留まり、信頼性などを向上しつつ、液晶レンズを容易にレンズ枠と位置決めをして、組み合わせる他のレンズの光軸と一致させ、カメラ用のレンズとして安定した結像特性を得ることができるカメラモジュールを提供する事を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のカメラモジュールは、基本的には次のような構成を採用する。

本発明のカメラモジュールは、複数の矩形形状の透明基板で液晶層を挟持した可変焦点型の液晶レンズと、少なくとも１枚の光学レンズを含む光学レンズ系とによる光学像を撮像素子で撮像するカメラモジュールにおいて、光学レンズ系を光軸中心を一致させて内装するレンズ枠と、該光学レンズ系に合わせて取り付けられた撮像素子とを有するカメラユニットと、カメラユニットの一部が嵌合する嵌合孔と、液晶レンズを位置決め固定する取り付け部とを有する保持ケースと、を備え、カメラユニットが、液晶レンズが固定された保持ケースの嵌合孔に対して嵌合されることで、液晶レンズと光学レンズ系との光軸が互いに一致することを特徴とするものである。

また、本発明のカメラモジュールは、保持ケース内部に設けられた当接部に当接する位置で、保持ケースに対して固定されることを特徴とするものである。

また、本発明のカメラモジュールは、カメラユニット全体が前記保持ケースの内側に位置して、保持ケースに対して固定されることを特徴とするものである。

また、本発明のカメラモジュールは、保持ケースに設けられた開口部を介して、保持ケースの外側に面し、開口部は、前記液晶レンズの有効径を決定する大きさに開口したことを特徴とするものである。

本発明によれば、外形が円筒形状の光学レンズ系はレンズ枠に組みこみ、外形形状が四角である液晶レンズは保持ケースに組み込む。外形の違うレンズ（光学レンズ系と液晶レンズ）を別の部材に組み込むことで、組みこみ作業は単純化して、精度や歩留まりを向上
させることができる。また、光学レンズ系を含むカメラユニットと、液晶レンズを含む保持ケースを嵌合することによって、光学レンズ系の光学中心軸と、液晶レンズの光学中心軸を一致させることができるため、円筒内壁を有するレンズ枠に、液晶レンズを直接位置決めして固定する場合に比べて遥かに容易かつ精度よくレンズ枠の中心軸と、液晶レンズの光軸とを一致させる事ができる。
つまりこの事より、液晶レンズの外形を四角にして、従来一般的に行われている液晶パネルの製造工程と同様な方法で作成し、コスト、歩留まり、信頼性などを向上しつつ、容易に液晶レンズの光軸と、組み合わせる他のレンズの光軸とを容易に一致させることができ、カメラ用のレンズとして安定した結像特性を得ることができる。

以下に、図１から図５を参照して、本発明にかかるカメラモジュールの好適な実施の形態を説明する。

まず、本発明のカメラモジュールの構成について説明する。
図１は本発明のカメラモジュールの構造を説明する断面図である。また図２は、本発明のカメラモジュールの構造を説明する分解図斜視図である。

図１および図２における、符号２は、複数枚からなる光学レンズ系、符号３は、液晶レンズ、符号４は光学レンズ系２を収納するレンズ枠、符号５はプリント基板、符号６は、プリント基板５に表面実装されているカメラモジュールの撮像素子、符号７は、レンズ枠４や、プリント基板５を取り付けるカメラモジュールのフレーム、符号８は、基板５の信号入出力を行うためのフレキシブル回路基板、符号９は、液晶レンズ３が取り付けられた保持ケースである。

保持ケース９の上部に設けられた窓部９１より入射した光は、液晶レンズ３を通過し、液晶レンズ３を通過した光はレンズ枠４に設けられた窓部４１を通して複数枚よりなる光学レンズ系２を通過する。そして、光学レンズ系２を通過した光が撮像素子６で結像する。そのため、高い結像特性を得るためには光学レンズ系２の各レンズおよび液晶レンズ３は光軸中心が一致するようにカメラモジュール内に位置決めされる必要がある。

光学レンズ系２は、ポリカーボネイトやメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）等のプラスチック、またはガラスを金型にて成型した複数枚のレンズであり、いずれのレンズも円柱状の外形をしている。本実施例では光学レンズが３枚のレンズからなっている例を示しており、いずれのレンズも光軸中心と円柱状の外形が同心円になるように精密に成型されている。また同時に、外形はレンズ枠４の円筒内壁に嵌合して位置決めされるよう直径寸法を高精度に成型されている。つまり、３枚からなる光学レンズ系２の光軸中心は、レンズ枠４の円筒内壁に嵌合して組み込むことにより、レンズ枠４の中心軸４２と一致する。

レンズ枠４は、有天円筒状のポリカーボネイトやＰＭＭＡ等のプラスチック成型品であり、内側は、各レンズの外径に合わせて形成された円筒内壁と、中心軸４２に対して垂直な面である突き当て面４３と、突き当て面４３の中央部でレンズ枠４内に外光を取り込むための窓部４１とで形成されている。また、レンズ枠４の外壁は、フレーム７と接続するために、雄ネジ４４が設けられている。この雄ネジ４４の中心軸は、レンズ枠４の中心軸４２に一致するように精密に成形されており、ネジもガタを最小にした狭ピッチの精密ネジとしている。

フレーム７は、ポリカーボネイトやＰＭＭＡ等のプラスチック成型品であり、レンズ枠４を取り付けるためのネジ部７１と、レンズ系２を通過した光を撮像素子６へと導く窓部
７２と、後述する保持ケース９と嵌合する嵌合部７３と、を有する。そして窓部７２の開口部を覆うようにＩＲカットフィルター７４が例えば紫外線（ＵＶ）硬化接着剤で取り付けられている。ここで、ネジ部７１は、フレーム７の上方から下方へと設けたネジであり、嵌合部７３は、ネジ部７１と同心円の円筒状外壁である。嵌合部７３の中心軸はネジ部７１の中心軸と一致するように精密に成形される。つまり、レンズ枠４がネジ部７３に取り付けられた時に、レンズ枠４の中心軸４２と、フレーム７の嵌合部７３の中心軸とは一致するようになっている。

プリント基板５は、表面に撮像素子６や、図示しない電子部品を実装したガラスエポキシ樹脂の電気回路基板であり、フレーム７の下側の面に接着固定される。このとき、接着面すなわちフレーム７の下面とプリント基板の表面に隙間があると、そこから光が入り込んで撮像素子６に到達してしまう（レンズを通過していない、結像に不要な光が入ってしまう）。そのため、使用する接着剤は、隙間の充填も兼ねて黒色に着色されたエポキシ系接着剤を使用するのが一般的である。また、プリント基板５の裏面には外部と信号を入出力するためのフレキシブル回路基板８を実装している。

光学レンズ系２を形成する各光学レンズの光軸方向と平行な方向の位置決めは、まず第１の光学レンズをレンズ枠４の光軸方向の後方から組みこみ、突き当て面４３に突き当てた状態とし、その後、先に組み込んだレンズに順々に突き当てて組み込んでいくことで位置を決めていく。位置決め後のレンズの固定は、例えばＵＶ硬化接着剤で行う。また、本図では示していないが、光学レンズの間に、薄板状の絞り部材やスペーサを挟む事もある。

また、レンズ枠４のフレーム７に対する光軸方向と平行な方向の位置決めは、レンズ枠４の雄ネジ４４をフレーム７のネジ部７１にどの程度ねじ込むかによって決める。一般的には撮像素子５に結像する像を見ながら、所定の距離に設置したターゲットチャート（図示せず）に最もピントが合うようにレンズ枠４のねじ込み位置を調節し、その位置でＵＶ硬化接着剤もしくは常温硬化型の接着剤で固定する。（この工程をフォーカス調整と呼ぶ）
そして、この調整によって、プリント基板５を下面に接着したフレーム７に、光学レンズ系２を組み込んだレンズ枠４を位置決め・固定したものは、所定の距離でフォーカスが合う単焦点のカメラユニット１０を形成している。このカメラユニット１０は液晶レンズ３や保持ケース９が無くても、単独で一般的な単焦点のカメラモジュールとして機能する。

保持ケース９は、ポリカーボネイトやＰＭＭＡ等の箱形のプラスチック成型品、もしくはアルミなどを切削した箱形の切削加工品であり、箱形の天蓋に相当するケーストップ９Ａと、箱形の側壁に相当するケースサイド９Ｂとの２部品から構成される。両者は位置決めピンもしくは組み立て治具により位置決めされた後、溶着もしくは接着剤によって接合される。

ケーストップ９Ａには、カメラモジュールに光を取り込むための円形の窓部９１が開口し、その円形開口に合わせて液晶レンズ３が、ケーストップ９Ａの下面すなわち撮像素子側に設けた取り付け部９２に接着される。両者の位置決めは、ケーストップ９Ａに設けた孔部９５（図２参照）と、その位置に対応するように設けられた液晶レンズ３のアライメントマーク３２４とを、組み立て治具にて画像処理しながら位置を調整し、その後例えばＵＶ接着剤によって固定する。これにより、窓部９１の中心軸と液晶レンズの光軸は一致する。
また、窓部９１は、直径の異なる複数の同心円が階段状に並んだ形状をなしており、その最小の直径は液晶レンズ３の有効径を決定する大きさに設定している。すなわち絞りの
機能を兼ねる。

ケースサイド９Ｂには、フレーム７に設けた円筒状の嵌合部７３の直径と嵌合するようにガタを最小限にするよう設定した嵌合孔９３を設ける。ここで、この嵌合孔９３の中心軸は、ケーストップ９Ａに設けた円形の窓部９１の中心軸と、一致するように設定されている。
つまり、フレーム７の嵌合部７３を、保持ケース９の嵌合孔９３に嵌合させて組み込むことで、フレーム７と保持ケース９の位置決めを行うと同時に、フレーム７に取り付けられたレンズ枠４の中心軸４２と、保持ケース９に設けた窓部９１の中心軸、および、窓部９１に合わせて接着された液晶レンズ３の光軸とを全て一致させることができる。

なお、本実施例では保持ケース９は、ケーストップ９Ａとケースサイド９Ｂの２部品で構成されているが、必ずしも２体構成である必要はない。

液晶レンズ３は（後に詳細に説明する）、３枚の対向する透明基板の間に液晶を封入した２層構造の液晶パネルである。中央の透明基板の延長部には電極取りだし部３２が設けられており、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３３が異方性導電膜を用いて熱圧着されている。このフレキシブルプリント基板３３には、液晶レンズ３を駆動するための、ドライバーＩＣ、メモリ、コンデンサ、抵抗などの回路部品３４が実装されており、折り曲げられた状態で保持ケース９の内壁と、カメラユニット１０の間に設けたスペースに収納される。

ここで、液晶レンズ３の構成例について図３および図４を用いて詳細に説明する。
図３は、本発明のカメラモジュールに使用する液晶レンズの一例を示す断面図である。

図３に示すように、液晶レンズ３は、例えば３枚の対向する透明基板３０１，３０２，３０３を有している。以下の説明では、図３の右側を前側（被写体側）とし、図３の左側を後側とする。前側に配置される透明基板３０１の後側の面には、透明な共通電極３０４が形成されている。中央の透明基板３０２の前側の面には、透明なパターン電極３０５が形成され、中央の透明基板３０２の後側、すなわち撮像素子５側の面には、透明なパターン電極３０６が形成されている。

後側、すなわち撮像素子５側に配置される透明基板３０３の前側の面には、透明な共通電極３０７が形成されている。共通電極３０４とパターン電極３０５の間、およびパターン電極３０６と共通電極３０７の間には、それぞれ例えばホモジニアス配向の液晶層３０８、３０９が封入されている。つまり、液晶レンズ３は、共通電極３０４、液晶層３０８およびパターン電極３０５よりなる前側の液晶パネルと、パターン電極３０６、液晶層３０９および共通電極３０７よりなる後側の液晶パネルの２層構成となっている。

特に限定しないが、例えば前側の液晶パネルおよび後側の液晶パネルは、それぞれＰ波用液晶レンズ３ａおよびＳ波用液晶レンズ３ｂを構成している。このように、液晶で光の位相変調を行って可変焦点レンズを実現するためには、Ｐ波用とＳ波用の２個の液晶レンズが必要となる。Ｐ波用液晶レンズ３ａとＳ波用液晶レンズ３ｂの構成は同じであるが、液晶層３０８，３０９の配向方向が９０°異なる。

これは、Ｐ波用液晶レンズ３ａの屈折率分布を変化させた場合、Ｐ波用液晶レンズ３ａの配向方向と同じ方向の偏光面を有する光は、屈折率分布の変化の影響を受けるが、Ｐ波用液晶レンズ３ａの配向方向に対して直交する方向の偏光面を有する光は、屈折率分布の変化の影響を受けないようにするためである。Ｓ波用液晶レンズ３ｂについても同様である。Ｐ波用液晶レンズ３ａとＳ波用液晶レンズ３ｂは、同じ波形の駆動電圧によって駆動
される。ここで用いる駆動電圧は、例えばパルス高さ変調（ＰＨＭ）またはパルス幅変調（ＰＷＭ）された交流電圧である。

また、前側の透明基板３０１の周縁部および後側の透明基板３０３の周縁部と中央の透明基板３０２の前側の面および後側の面とは、それぞれシール部材３１０、３１１により封止されている。各液晶層３０８、３０９の厚さは、それぞれスペーサ部材３１２、３１３により一定に保たれている。
パターン電極３０５、３０６の電極取り出し部３２は、中央の透明基板３０２の延長部分に設けられており、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）３３１、３３２が異方性導電膜を用いて熱圧着されている。

次に、Ｐ波用、Ｓ波用液晶レンズ３ａ、３ｂにおけるパターン電極３０５、３０６の構成例について説明する。図４は、液晶レンズ３のパターン電極３０５が形成された透明基板３０２を示す正面図である。

図４における符号３２１は、外形が円形形状の位相変調電極群、符号３２２ａは、位相変調電極群３２１に給電を行うための引き出し電極、符号３２２ｂは、対向する図には現れていない共通電極３０４（図３参照）に給電を行うための引き出し電極である。つまり、透明基板３０２上方に形成されているパターン電極３０５は、位相変調電極群３２１と、引き出し電極３２２ａ、３２２ｂにより構成されている。なお、符号３２４は、液晶レンズ３をケーストップ９Ａに取り付けるための位置決め用アライメントマークを示す。またシール部材３１０の形状は、円形形状の位相変調電極群３２１を同心円状に取り囲むような円形で、一部が液晶注入のために透明基板端部まで開口する形状をなし、液晶注入後は開口を封止材３２３で封止する。封止材３２３は特に特定しないが、例えばＵＶ硬化接着剤を用いる。

特に限定しないが、位相変調電極群３２１は、例えば円形状の中心部電極の回りに、半径の異なる複数の同心円の円周に沿って複数のＣ字状の輪帯電極が配置されたパターンで構成される。これら複数の輪帯電極の間は絶縁された空間となっており、各輪帯電極はそれぞれ独立に給電できるように、各々が引き出し電極３２２ａに繋がっている。引き出し電極３２２ａは、位相変調電極群３２１から引き出され、電極取り出し部３２上に一列に配列される。

また、電極取り出し部３２には、パターン電極３０５に対向する、図示しない対向電極３０４と接続された引き出し電極３２２ｂが設けられている。この引き出し電極３２２ｂにはコモン電圧が印加される。

そして、この電極取り出し部３２には、フレキシブルプリント基板が接続され、液晶レンズ３の位相変調電極群３２１および共通電極３０４に給電が行われる。

フレキシブルプリント基板に接続された、複数の引き出し電極３２２ａには種々の電圧が印加されるが、その印加電圧に応じて、位相変調電極群３２１の各輪帯電極のそれぞれの電圧値が異なる状態とすることができる。つまり、位相変調電極群３２１によって、液晶層３０８に電圧分布が生じる。この電圧分布を変化させることによって、液晶レンズ３ａの屈折率の分布が変化し、液晶レンズ３ａのレンズパワーを変えることができる。これにより、液晶レンズ３ａを凸レンズの状態にしたり、レンズ効果を持たない平行ガラスの状態にしたり、凹レンズの状態にすることで、可変焦点のレンズとして機能させることができる。

アライメントマーク３２４は、透明基板３０２に設けられた位置決め用のマークである
。このアライメントマーク３２４の形状は、例えば図４に示すように、円形状のパターンを一定距離離して２カ所設ける。そしてこのマークの形成方法は、パターン電極３０５のパターニング時に電極膜と同じ材質で同時にパターニングする。そうすることにより、位相変調電極群３２１と、アライメントマーク３２４との相対的な位置精度を極めて高くすることができる。すなわち、液晶レンズ３をケーストップ９Ａに位置決めする際は、アライメントマーク３２４を基準として位置決めする事により、液晶レンズ３の光軸を、ケーストップ９Ａに高精度に位置決めする事が可能となる。なお、アライメントマーク３２４の形状は、位置決めのマークとして参照できるものであれば、例えば直交する２つの直線などでもよく、特に限定しない。またパターンの形成についても、治具を用いて後工程で印刷等の手段により設けても構わない。

特に限定しないが、本発明のカメラモジュールの液晶レンズ３の寸法を、一例として下記に示す。
透明基板３０１、３０２、３０３の一辺の長さは、数ｍｍから十数ｍｍ程度、例えば６ｍｍである。また、透明基板３０１、３０２、３０３の厚さは、数百μｍ程度、例えば３００μｍである。液晶層３０８、３０９の厚さは、数μｍから数十μｍ程度、例えば２５μｍである。位相変調電極群３２１の直径は数ｍｍ程度、例えば２ｍｍである。アライメントマーク３２４は、直径数百μｍ程度、例えば３００μｍである。

次に、本発明のカメラモジュールのカメラユニット１０と、保持ケース９及び液晶レンズ３の接合について説明する。
図５は、本発明のカメラモジュールにおけるカメラユニット１０と、保持ケース９の接合前の状態を示す断面図である。

先に述べたように、カメラユニット１０は、光学レンズ系２を組み込んだレンズ枠４と、撮像素子６及びフレキシブルプリント基板８を実装したプリント基板５と、ＩＲカットフィルター７４を接合したフレーム７とにより構成されており、単独で単焦点のカメラモジュールとして機能する。

ここで、光学レンズ系２を構成する各光学レンズの光軸は、その外形をレンズ枠４の内壁に嵌合させて組み込む事により、レンズ枠４の中心軸４２と一致させる。また、レンズ枠４の円筒外壁に設けた雄ネジ４４と、フレーム７に設けたネジ部７１をネジ嵌合して接合する事により、レンズ枠４の中心軸４２とフレーム７に設けた円筒形状の嵌合部７３の中心軸は一致する。

また、光軸と平行な方向の位置については、光学レンズ系２においては、レンズ枠４の内面に設けた突き当て面４３に、第１の光学レンズを突き当てた状態とし、その後、先に組み込んだレンズに順々に突き当てて組み込んでいくことで位置を決める。そして、レンズ枠４においては雄ネジ４４をフレーム７のネジ部７１へネジ嵌合させ、撮像素子５に結像する像を見ながら、所定の距離に設置したターゲットチャートに最もピントが合う位置にねじ込み位置を調節することにより位置を決める。

一方、保持ケース９のケーストップ９Ａには、カメラモジュールに光を取り込むための円形の窓部９１に合わせて液晶レンズ３が接着されている。液晶レンズ３の位置は、ケーストップ９Ａに設けた孔部９５と、液晶レンズに設けたアライメントマーク３２４とを、組み立て治具にて画像処理しながら調整される。これにより、液晶レンズ３の光軸と、ケーストップ９Ａの窓部９１の中心軸、更に、窓部９１に合わせて設けたケースサイド９Ｂの嵌合孔９３の中心軸は一致する。

このように、外形形状が円筒形である光学レンズ系２と、外形形状が四角形状の液晶レ
ンズ３とをそれぞれ別の部材に位置決め・固定する事により、それぞれの外形形状に最適な位置決め方法および固定方法を採用することができ、高精度な取り付けができる。
そして、レンズ枠４内に収納された光学レンズ系２の光軸と、保持ケース９に取り付けられた液晶レンズ３の光軸とは、図５の符号４５に示すように、カメラユニット１０の嵌合部７３に保持ケース９の嵌合孔９３を嵌合させることで容易に一致することができる。

なお、本実施例では、保持ケース９の嵌合孔９３と、フレーム７の嵌合部７３とを嵌合することで保持ケース９とカメラユニット１０の位置決めを行いつつ光軸を一致させているが、保持ケース９と嵌合する場所は、カメラユニット１０のその他の場所、例えばレンズ枠４の円筒外壁や、フレーム７の適当な場所に位置決めピンを設けるなどで実現しても構わない。

また、保持ケース９とカメラユニット１０の、光軸と平行な方向の位置関係は、レンズ枠４の上面と、液晶レンズ３の下面とが、当接する状態にしたのち、保持ケース９の内壁とカメラユニット１０との間にできる隙間に保持ケース９の裏側から、接着剤１１を充填して接合することで決定する。（図１参照）接着剤１１の種類については特に指定はないが、ＵＶ硬化接着剤や、黒色に着色された常温硬化型の接着剤のように、硬化温度が高くないものが望ましい。また本発明では、液晶レンズ３の下面に直接レンズ枠４の上面を当接しているが、この間に薄板状の絞り部材やスペーサを配設する事もある。

さて、ここで、液晶レンズ３を接着した保持ケース９において、液晶レンズ３の下面から保持ケース９の最下面までの寸法Ｈ１（図５参照）を、カメラユニット１０の高さ寸法Ｈ２（すなわちレンズ枠４の上面からフレキシブルプリント基板８の下面までの寸法）より大きく設定する事が望ましい。

この事により、図１に示すように、保持ケース９とカメラユニット１０とを接着した状態では、カメラユニット１０全体が保持ケース９の内側に位置して固定されている事になる。これにより、例え保持ケース９の上面から高い押圧力が加わったとしても、その力は保持ケース９の底面で受ける事になり、液晶レンズ３および、カメラユニット１０には直接押圧力は加わらない。つまり、押圧や衝撃に対し、非常に強いカメラモジュールを実現することが可能となる。

このように、本発明のカメラモジュールは液晶レンズ３の外形を四角形状にして、従来一般的に行われている液晶パネルの製造工程と同様な方法で作成しつつ、液晶レンズを容易に組み合わせる他のレンズの光軸と一致させることができるが、図５に示すように、カメラモジュールを、単焦点カメラとして機能するカメラユニット１０と、液晶レンズ３を有する保持ケース９との二つのユニットに分けた事で、他にも以下のような利点が挙げられる。

一つめの利点は、組み立て、特にレンズ枠４の組みこみのし易さである。
例えば、あらかじめ液晶レンズ３をレンズ枠４に位置決め・固定した状態でレンズ枠をフレームに組み込む場合は、液晶レンズ３に付帯するフレキシブルプリント基板３３も一緒にハンドリングしなくてはならない。レンズ枠４はフレーム７に対して、ねじ込みしながらフォーカス調整して位置を決めるが、その際、フレキシブルプリント基板３３も一緒にねじ込む（回す）のは非常に作業性が悪い。またフォーカス調整後の状態は、ねじのどの位置でベストピントになるかは複数のカメラユニット間ではバラツキがあるので、フレキシブルプリント基板３３を圧着した電極取りだし部３２の位置する方向がバラバラになってしまうという問題もある。本発明の構造では、レンズ枠４は単独でフレーム７に取り付けられるため、このような問題は発生しない。

二つめの利点は、カメラとしての必要な機能に応じた利用のしやすさである。
先に述べたように、カメラユニット１０はそれ単独で単焦点のカメラとして機能するのであるから、カメラユニット１０単体で利用することができる。そして、液晶レンズ３を有する保持ケース９を取り付ける事で、同じ単焦点カメラユニットを用いながらも、可変焦点の、例えばオートフォーカス機能付きのカメラとして利用することができる。

以上のように、本発明にかかるカメラモジュールは、液晶レンズをレンズ枠に組み込んだ装置に有用であり、特に、カメラ、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付き携帯電話のカメラ部、車等に搭載されて後方確認用モニタなどに用いられるカメラ、内視鏡のカメラ部などの、レンズユニットの構造に適している。

本発明のカメラモジュールの構成例を示す断面図である。 本発明のカメラモジュールの構成例を示す分解斜視図である。 本発明のカメラモジュールにおける液晶レンズの構成例を示す断面図である。 本発明のカメラモジュールにおける液晶レンズのパターン電極の構成例を示す正面図である。 本発明のカメラモジュールにおけるカメラユニット１０と、保持ケース９の接合前の状態を示す断面図である。

符号の説明

２ 光学レンズ系
３ 液晶レンズ
４ レンズ枠
５ プリント基板
６ 撮像素子
７ フレーム
８ フレキシブル回路基板
９ 保持ケース
３ａ Ｐ波用液晶レンズ
３ｂ Ｓ波用液晶レンズ
３２ 電極取り出し部
３４ 回路部品
４１ 窓部
４２ 中心軸
４３ 突き当て面
４４ 雄ネジ
４５ 光軸
７１ ネジ部
７２ 窓部
７３ 嵌合部
７４ ＩＲカットフィルター
９Ａ ケーストップ
９Ｂ ケースサイド
９１ 窓部
９２ 取り付け部
９３ 嵌合孔
９５ 孔部
３０１、３０２、３０３ 透明基板
３０４、３０７ 共通電極
３０５、３０６ パターン電極
３０８、３０９ 液晶層
３１０、３１１ シール部材
３１２、３１３ スペーサ部材
３２１ 位相変調電極群
３２２ａ、３２２ｂ 引き出し電極
３２３ 封止材
３２４ アライメントマーク
３３１、３３２ フレキシブルプリント基板

Claims (4)

1. 複数の矩形形状の透明基板で液晶層を挟持した可変焦点型の液晶レンズと、少なくとも１枚の光学レンズを含む光学レンズ系とによる光学像を撮像素子で撮像するカメラモジュールにおいて、
   前記光学レンズ系を光軸中心を一致させて内装するレンズ枠と、該光学レンズ系に合わせて取り付けられた前記撮像素子とを有するカメラユニットと、
   前記カメラユニットの一部が嵌合する嵌合孔と、前記液晶レンズを位置決め固定する取り付け部とを有する保持ケースと、を備え、
   前記カメラユニットが、前記液晶レンズが固定された前記保持ケースの嵌合孔に対して嵌合されることで、前記液晶レンズと前記光学レンズ系との光軸が互いに一致する
   ことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記カメラユニットは、前記保持ケース内部に設けられた当接部に当接する位置で、前記保持ケースに対して固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
3. 前記カメラユニットは、該カメラユニット全体が前記保持ケースの内側に位置して、該保持ケースに対して固定される
   ことを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュール。
4. 前記液晶レンズは、前記保持ケースに設けられた開口部を介して、該保持ケースの外側に面し、
   前記開口部は、前記液晶レンズの有効径を決定する大きさに開口した
   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ール。

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