JP2010197950A - カメラモジュール及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な組立工程で良好な光学性能を得ることができるカメラモジュール及びその組立方法を提供することができる。
【解決手段】鏡筒部材１０内に、撮像素子６１上に結像させる複数のレンズ２０、４０を挿入し、この鏡筒部材１０に、撮像素子６１を搭載した基板６０を結合するレンズモジュール１００において、鏡筒部材１０に、複数のレンズ２０、４０を挿入した状態においてさらに仮保持部材としてのスペーサ板５０を挿入し、このスペーサ板５０と鏡筒部材１０との間に、スペーサ板５０を鏡筒部材１０に保持し複数のレンズ２０、４０を抜け止める仮止構造（仮保持溝５３、仮保持突条１６）を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラモジュール及びその組立方法に関する。

カメラモジュールは携帯電話機や携帯ゲーム機などに搭載されており、２００〜５００万画素程度の比較的高い解像度を実現するタイプと、１０万画素程度の比較的低い解像度を実現するタイプとに大別される。本出願人は、後者のタイプのいわゆるＶＧＡ（Video Graphic Array）カメラモジュールの開発を進めている（特許文献１）。

特許文献１で本出願人が提案したカメラモジュールは、撮像素子を載置した基板と、この基板上に固定されるベースと、このベースに固定され複数のレンズを含むレンズ群を保持する鏡筒とを有している。ベースの内周面と鏡筒の外周面にはそれぞれ互いに螺合するネジ部が形成されており、これらネジ部の螺合深さ（螺合量）を調整して、基板に載置された撮像素子と鏡筒に保持されたレンズ群を相対移動させることにより、撮像素子とレンズ群の焦点合わせをしている。このようなカメラモジュールを組み立てる場合、複数のレンズを鏡筒内に挿入して接着するステップと、鏡筒に固定されたベースに撮像素子を搭載した基板を接着するステップが必須であった。

特開２００８−１２２６３６号公報

しかしながら、上記従来のカメラモジュールは、（鏡筒とベースからなる）鏡筒部材とレンズの接着ステップと、同鏡筒部材と基板の接着ステップとの２つの接着ステップを要しているので、組立工程が複雑である。特に、鏡筒部材とレンズを接着する接着剤にひけが発生すると、レンズ形状やレンズ間距離に影響が及んで光学性能が低下する虞がある。

本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、簡単な組立工程で良好な光学性能を得ることができるカメラモジュール及びその組立方法を提供することを目的とする。

本発明のカメラモジュールは、鏡筒部材内に、撮像素子上に結像させる複数のレンズを挿入し、この鏡筒部材に、上記撮像素子を搭載した基板を結合するレンズモジュールにおいて、上記鏡筒部材に、上記複数のレンズを挿入した状態においてさらに仮保持部材を挿入し、この仮保持部材と鏡筒部材との間に、該仮保持部材を鏡筒部材に保持し上記複数のレンズを抜け止める仮止構造を設けたことを特徴としている。

上記仮止構造は、上記仮保持部材の外周部と鏡筒部材の内周部の一方と他方にそれぞれ形成した少なくとも一対の仮保持溝と仮保持突条とを備え、この仮保持突条の頭部は、仮保持溝に仮保持突条を挿入した状態で、両者の脱落を防ぐ抜止頭部に加工することができる。

上記仮保持部材は、上記複数のレンズと撮像素子の間隔を定めるスペーサ部材とすることができる。

上記基板は鏡筒部材に接着固定され、該基板上の撮像素子、上記仮保持部材、及び複数のレンズが相互に当接してそれぞれの光軸方向の位置を定めることができる。

本発明のカメラモジュールの組立方法は、鏡筒部材内に、撮像素子上に結像させる複数のレンズを挿入し、この鏡筒部材に、上記撮像素子を搭載した基板を結合するレンズモジュールの組立方法であって、上記鏡筒部材内に、上記複数のレンズを挿入するステップ；上記鏡筒部材内に、さらに該鏡筒部材及び複数のレンズとは別部材からなる仮保持部材を挿入するステップ；上記仮保持部材と鏡筒部材を仮止めし、上記複数のレンズを抜け止めるステップ；及び上記基板と鏡筒部材を固定するステップ；を有することを特徴としている。

上記仮止めステップは、上記仮保持部材の外周部と鏡筒部材の内周部の一方と他方にそれぞれ形成した少なくとも一対の仮保持溝と仮保持突条を互いに係合させるステップと、上記仮保持溝と仮保持突条を係合させた状態で、上記仮保持突条の頭部を、両者の脱落を防ぐ抜止頭部に加工するステップとを含ませることができる。

上記抜止頭部加工ステップは、熱かしめによって実行するのが実際的である。

上記仮保持部材は、上記複数のレンズと撮像素子の間隔を定めるスペーサ部材とすることができる。

上記基板と鏡筒部材を固定するステップにおいて、該基板上の撮像素子、仮保持部材、及び複数のレンズを相互に当接させて光軸方向の位置を定めることができる。

本発明によれば、簡単な組立工程で良好な光学性能を得ることができるカメラモジュール及びその組立方法が得られる。

本発明のカメラモジュールの一実施形態を示す組立完了状態の縦断面図である。 同カメラモジュールの鏡筒単体の斜視図である。 同カメラモジュールの第１レンズ単体の斜視図である。 同カメラモジュールの第２レンズ単体の斜視図である。 同カメラモジュールのスペーサ部材単体の斜視図である。 同カメラモジュールの組立途中の斜視図である。 同カメラモジュールの組立途中の別の状態を示す斜視図である。 同カメラモジュールの組立完成状態の斜視図である。

本実施形態のカメラモジュール１００は、鏡筒部材１０、この鏡筒部材１０内に順に挿入される第１レンズ２０、絞板３０、第２レンズ４０、フィルタ７０及びスペーサ板５０を有し、さらに、撮像素子６１を搭載した基板６０を備えている。撮像素子６１を搭載した基板６０は、市販品として供給されるものであり、鏡筒部材１０に最終的に結合される。撮像素子６１以外の要素は、合成樹脂材料の成形品からなっている。図１はこれら要素を組み合わせて結合した組立完了状態を示しており、以下の説明では、便宜上、図１の上部を各要素の上部とし、カメラモジュール１００の光軸方向をＸ方向、光軸と直交する方向をＹ方向とする。

各要素を説明する。鏡筒部材１０は、図２に上下を反転させて単体形状を示すように、下方の矩形の台枠部１１と、この矩形台枠部１１より小径の上方の円筒状部１２を有し、円筒状部１２の上端部は光束取入穴１３を有する上端板部１４で閉塞されている。矩形台枠部１１と円筒状部１２の間は、光軸直交壁（遮光壁）１５で接続されている。円筒状部１２の内円筒面（光軸中心嵌合部）１２Ａの内径Ｄ１は、第１レンズ２０と第２レンズ４０の光軸直交Ｙ方向の位置基準となるもので、高精度に成形されている。上端板部１４の内面には、その周縁部に、環状の光軸Ｘ方向基準面１４Ａが形成されている。以下、「光軸Ｘ方向基準面」は、光軸Ｘと直交する基準面を意味する。

第１レンズ２０は、図３に上下を反転させて単体形状を示すように、中心部の上側（光束取入穴１３側）に凸の正メニスカスレンズ部２１と、この正メニスカスレンズ部２１の周縁の環状平板部２２とを有し、この環状平板部２２の下方に、光軸中心の複数（図示例では、等角度間隔で３個）の弧状の基準突起（足部）２３が形成されている。基準突起２３は、第１レンズ２０の有効径部（正メニスカスレンズ部２１）の外側の仮想円上に設けられている。環状平板部２２は、鏡筒部材１０の内円筒面１２Ａに対して大きなクリアランスをもって嵌まる外径を有している（図１ではこのクリアランスを誇張して描いている）。つまり、環状平板部２２と内円筒面１２Ａの嵌合部分は、第１レンズ２０の光軸直交Ｙ方向の位置精度に関与しない。一方、複数の弧状の基準突起２３によって形成される不連続な内円筒面（光軸中心嵌合部）２３Ａは、高い寸法精度の径Ｄ２を有するように成形されている。環状平板部２２の上面周囲には、上端板部１４の光軸Ｘ方向基準面１４Ａに当接する光軸Ｘ方向基準面２２Ａが形成されており、環状平板部２２の下面の基準突起２３の内側は、光軸と直交する絞隙間形成面２２Ｂを構成し、基準突起２３の下面は、光軸Ｘ方向基準面２３Ｂを構成する。

第２レンズ４０は、上下を反転させた図４に示すように、中心部の上側（第１レンズ２０側）に凸の正メニスカスレンズ部４１と、この正メニスカスレンズ部４１の周縁の嵌合外筒状部４２と、この嵌合外筒状部４２のさらに周縁の位置決定環状部４３とを有している。嵌合外筒状部（光軸中心嵌合部）４２は、第１レンズ２０の基準突起２３の内円筒面２３Ａ内に高い嵌合精度で嵌合するもので、この光軸中心嵌合部分で、第２レンズ４０の第１レンズ２０に対する光軸直交Ｙ方向の位置精度が出される（第１レンズ２０と第２レンズ４０の光軸が正しく一致する）。また、位置決定環状部４３の外円筒面（光軸中心嵌合部）４３Ａは、円筒状部１２の内円筒面１２Ａに高い寸法精度で嵌合し、鏡筒部材１０の円筒状部１２に対する第２レンズ４０の光軸直交Ｙ方向の位置が定まる。つまり、鏡筒部材１０の円筒状部１２に嵌合される第１レンズ２０と第２レンズ４０は、内円筒面１２Ａと位置決定環状部４３（外円筒面４３Ａ）の嵌合関係、及び基準突起２３（内円筒面２３Ａ）と嵌合外筒状部４２の嵌合関係によって、光軸直交Ｙ方向の位置が定まる。

位置決定環状部４３の上面には、環状の光軸Ｘ方向基準面４３Ｂが形成されている。この光軸Ｘ方向基準面４３Ｂは、第１レンズ２０の基準突起２３の光軸Ｘ方向基準面２３Ｂと当接して第１レンズ２０と第２レンズ４０の光軸Ｘ方向の位置を定める。

また、位置決定環状部４３の下面には、光軸中心の複数（図示例では、等角度間隔で３個）の弧状の基準突起（足部）４４が形成されており、この基準突起４４の下面は、光軸Ｘ方向基準面４４Ａを構成している。

第２レンズ４０の嵌合外筒状部４２の上面には、環状の絞隙間形成面４２Ａが形成されており、この絞隙間形成面４２Ａと第１レンズ２０の絞隙間形成面２２Ｂとの間には、基準突起２３の光軸Ｘ方向基準面２３Ｂと位置決定環状部４３の光軸Ｘ方向基準面４３Ｂが当接した状態で、絞収納隙間（空間）Ｐ（図１）が形成されている。遮光材料からなる絞板３０の厚さは、この絞収納隙間Ｐより薄く設定されており、外径は、複数の基準突起２３によって形成される内円筒面２３Ａの径Ｄ２より若干小さく形成されている。従って、絞板３０は、第１レンズ２０と第２レンズ４０の間で、浮動状態で（圧縮されることなく）支持されることとなり、絞板３０の中心開口３１によって、第１レンズ２０と第２レンズ４０の有効径の外側に入射する有害光束を遮光することができる。

スペーサ板５０は、鏡筒部材１０の矩形台枠部１１内に収納されるもので、組立の途中工程で、以上の第１レンズ２０、絞板３０、第２レンズ４０及びフィルタ７０を鏡筒部材１０内に仮保持する作用と、基板６０を鏡筒部材１０に結合した状態において、第１レンズ２０、第２レンズ４０及び基板６０（撮像素子６１）を正しい位置に保持する作用とを有する。このスペーサ板５０は、図５に上下を反転した単体形状を示すように、全体として矩形をなし、中心部に光束透過開口５１を有し、周辺部に、一対の互いに反対方向に突出する仮保持突起５２を有している。仮保持突起５２には、径方向外方に開いたＵ字溝５３が形成されている。スペーサ板５０の上下面には、環状の光軸Ｘ方向基準面５０Ａと５０Ｂが形成されている。光束透過開口５１は、絞板３０とともに、絞（開口絞）機能を有する。第２レンズ４０の基準突起４４の内側は、スペーサ板５０の光軸Ｘ方向基準面５０Ａとの間に、フィルタ７０の収納空間を形成する凹部４５を構成している。

一方、鏡筒部材１０の矩形台枠部１１の内面には、このＵ字溝５３に対応させて一対の突条１６が形成されており、スペーサ板５０を矩形台枠部１１内に嵌めるとき同時に、Ｕ字溝５３に突条１６を嵌めることで、大まかな矩形台枠部１１に対するスペーサ板５０の位置規制ができる（図６）。そして、この状態において突条１６の先端を熱かしめして熱かしめ頭部１６Ｐを形成すると（図７）、スペーサ板５０が鏡筒部材１０に対して仮保持される。この状態においては、鏡筒部材１０の上下を反転させても鏡筒部材１０内の第１レンズ２０、絞板３０、第２レンズ４０、フィルタ７０及びスペーサ板５０は脱落することがない。

基板６０は、以上の仮組立が完成した鏡筒部材１０の矩形台枠部１１内に、その撮像素子６１を挿入した状態において、その周縁を矩形台枠部１１の開口端面１１Ａに接着固定する。矩形台枠部１１内に位置した撮像素子６１は、その周縁部の撮像に関係しない位置決め面（光軸Ｘ方向基準面）６１Ａが、スペーサ板５０の光軸Ｘ方向基準面５０Ｂに当接する。この当接力によって、スペーサ板５０は上方に押されてその光軸Ｘ方向基準面５０Ａが第２レンズ４０の光軸Ｘ方向基準面４４Ａに当接し、さらに、光軸Ｘ方向基準面４３Ｂと第１レンズ２０の光軸Ｘ方向基準面２３Ｂの当接関係、光軸Ｘ方向基準面２２Ａと鏡筒部材１０の光軸Ｘ方向基準面１４Ａの当接関係によって、全ての光学要素の光軸Ｘ方向の位置が定まる。上述のように、第１レンズ２０と第２レンズ４０の光軸直交Ｙ方向の位置は、鏡筒部材１０の内円筒面１２Ａと第２レンズ４０の外円筒面４３Ａの嵌合精度、及び第１レンズ２０の基準突起２３（内円筒面２３Ａ）と第２レンズ４０の嵌合外筒状部４２の嵌合精度によって定まっているから、以上で全ての光学要素の光軸Ｘ方向と光軸直交Ｙ方向の位置が定まり、第１レンズ２０及び第２レンズ４０による被写体像が正しく撮像素子６１上に結像する。

鏡筒部材１０の開口端面１１Ａは、基板６０（撮像素子６１）の位置基準ではない。つまり、撮像素子６１を鏡筒部材１０の矩形台枠部１１に挿入したとき、該基板６０と開口端面１１Ａとの間には、誇張して示す隙間Ｑが生じるように寸法が設定されており、以上の位置決め状態で、接着剤１７によって両者が結合される。

以上の構成のカメラモジュール１００は、組立完成状態（使用状態）では、光束取入穴１３から鏡筒部材１０内に進入した撮影光束が、第１レンズ２０の正メニスカスレンズ部２１、第２レンズ４０の正メニスカスレンズ部４１、フィルタ７０及びスペーサ板５０の光束透過開口５１を透過して、撮像素子６１上に結像する。結像に関与する各光学要素の光軸Ｘ方向の位置及び光軸直交Ｙ方向の位置は、上記組立行程で高精度に制御（確保）されており、何らの調整を必要としない。

次に、上述のように構成されたカメラモジュール１００を組み立てる方法について説明する。

まず、鏡筒部材１０の矩形台枠部１１と円筒状部１２を上に向けた状態で（図２）、円筒状部１２に、第１レンズ２０（図３）、絞板３０、第２レンズ４０（図４）及びフィルタ７０を挿入し、さらに矩形台枠部１１にスペーサ板（仮保持部材）５０を挿入する。

次いで、スペーサ板５０と鏡筒部材１０を仮止めして、第１レンズ２０、絞板３０、第２レンズ４０及びフィルタ７０を鏡筒部材１０から抜止める。具体的には、スペーサ板５０のＵ字溝５３と鏡筒部材１０の仮保持突条１６を互いに係合させた状態で（図６）、仮保持突条１６の頭部を熱かしめして両者の脱落を防ぐ抜止頭部１６Ｐに加工する（図７）。このとき、抜止頭部１６Ｐが仮保持突起５２を押圧することなく、スペーサ板５０と鏡筒部材１０が仮止めされる。

最後に、鏡筒部材１０を上下に反転させて鏡筒部材１０の矩形台枠部１１と円筒状部１２を下に向けた状態で、鏡筒部材１０の開口端面１１Ａに撮像素子６１を搭載した基板６０の周縁部を接着剤１７で固定する。

本実施形態の組立方法によれば、基板６０を固定するために鏡筒部材１０を上下に反転させても、スペーサ板５０と鏡筒部材１０が仮止めされているので、第１レンズ２０、絞板３０、第２レンズ４０、フィルタ７０及びスペーサ板５０が鏡筒部材１０から脱落することがない。

しかも、この仮止めは仮保持突条１６の頭部を熱かしめして抜止頭部１６Ｐに加工するだけで完了するので、組立が簡単である。また、仮止めに接着剤を使用しないので、接着剤のひけによりレンズ形状やレンズ間距離に影響が及んで光学性能が低下するといった弊害を防止することができる。さらに、抜止頭部１６Ｐが仮保持突起５２（スペーサ板５０）を押圧せずに仮止めするので、第１レンズ２０と第２レンズ４０のレンズ形状やレンズ間距離が変化することはなく、良好な光学性能を得ることができる。

以上の実施形態では、スペーサ板（仮保持部材）５０にＵ字溝（仮保持溝）５３を設け、鏡筒部材１０に仮保持突条１６（抜止頭部１６Ｐ）を設けているが、この位置関係を逆にして、鏡筒部材にＵ字溝を設け、スペーサ板に仮保持突条を設けて抜止構造とすることも可能である。

以上の実施形態は、仮止構造としてのＵ字溝（仮保持溝）５３と仮保持突条１６をそれぞれ一対設けているが、その数や位置は本発明の技術思想の範囲内で適宜変更可能である。例えば、スペーサ板（鏡筒部材）の周辺にＵ字溝（仮保持突条）を４つずつ設けて仮止構造をより強固にすることもできる。

１００ カメラモジュール
１０ 鏡筒部材
１１ 矩形台枠部
１１Ａ 開口端面
１２ 円筒状部
１２Ａ 内円筒面（光軸中心嵌合部）
１３ 光束取入穴
１４ 上端板部
１４Ａ 光軸方向基準面
１５ 光軸直交壁
１６ 仮保持突条
１６Ｐ 熱かしめ頭部
１７ 接着剤
２０ 第１レンズ
２１ 正メニスカスレンズ部
２２ 環状平板部
２２Ａ 光軸方向基準面
２２Ｂ 絞隙間形成面
２３ 基準突起
２３Ａ 内円筒面（光軸中心嵌合部）
２３Ｂ 光軸方向基準面
３０ 絞板
３１ 中心開口
４０ 第２レンズ
４１ 正メニスカスレンズ部
４２ 嵌合外筒状部（光軸中心嵌合部）
４２Ａ 絞隙間形成面
４３ 位置決定環状部
４３Ａ 外円筒面（光軸中心嵌合部）
４３Ｂ 光軸方向基準面
４４ 基準突起
４４Ａ 光軸方向基準面
５０ スペーサ板
５０Ａ ５０Ｂ 光軸方向基準面
５１ 光束透過開口
５２ 仮保持突起
５３ Ｕ字溝
６０ 基板
６１ 撮像素子
６１Ａ 位置決め面（光軸方向基準面）
７０ フィルタ
Ｐ 絞収納隙間（空間）

Claims (9)

1. 鏡筒部材内に、撮像素子上に結像させる複数のレンズを挿入し、この鏡筒部材に、上記撮像素子を搭載した基板を結合するレンズモジュールにおいて、
   上記鏡筒部材に、上記複数のレンズを挿入した状態においてさらに仮保持部材を挿入し、この仮保持部材と鏡筒部材との間に、該仮保持部材を鏡筒部材に保持し上記複数のレンズを抜け止める仮止構造を設けたことを特徴とするカメラモジュール。
2. 請求項１記載のカメラモジュールにおいて、
   上記仮止構造は、上記仮保持部材の外周部と鏡筒部材の内周部の一方と他方にそれぞれ形成した少なくとも一対の仮保持溝と仮保持突条とを備え、この仮保持突条の頭部は、仮保持溝に仮保持突条を挿入した状態で、両者の脱落を防ぐ抜止頭部に加工されているカメラモジュール。
3. 請求項１または２記載のカメラモジュールにおいて、
   上記仮保持部材は、上記複数のレンズと撮像素子の間隔を定めるスペーサ部材であるカメラモジュール。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項記載のカメラモジュールにおいて、
   上記基板は鏡筒部材に接着固定され、該基板上の撮像素子、上記仮保持部材、及び複数のレンズが相互に当接してそれぞれの光軸方向の位置が定まっているカメラモジュール。
5. 鏡筒部材内に、撮像素子上に結像させる複数のレンズを挿入し、この鏡筒部材に、上記撮像素子を搭載した基板を結合するレンズモジュールの組立方法であって、
   上記鏡筒部材内に、上記複数のレンズを挿入するステップ；
   上記鏡筒部材内に、さらに該鏡筒部材及び複数のレンズとは別部材からなる仮保持部材を挿入するステップ；
   上記仮保持部材と鏡筒部材を仮止めし、上記複数のレンズを抜け止めるステップ；及び
   上記基板と鏡筒部材を固定するステップ；
   を有することを特徴とするレンズモジュールの組立方法。
6. 請求項５記載のカメラモジュールの組立方法において、
   上記仮止めステップは、
   上記仮保持部材の外周部と鏡筒部材の内周部の一方と他方にそれぞれ形成した少なくとも一対の仮保持溝と仮保持突条を互いに係合させるステップと、
   上記仮保持溝と仮保持突条を係合させた状態で、上記仮保持突条の頭部を、両者の脱落を防ぐ抜止頭部に加工するステップとを含んでいるカメラモジュールの組立方法。
7. 請求項６記載のカメラモジュールの組立方法において、
   上記抜止頭部加工ステップは、熱かしめによって実行されるカメラモジュールの組立方法。
8. 請求項５ないし７のいずれか１項記載のカメラモジュールの組立方法において、
   上記仮保持部材は、上記複数のレンズと撮像素子の間隔を定めるスペーサ部材であるカメラモジュールの組立方法。
9. 請求項５ないし８のいずれか１項記載のカメラモジュールの組立方法において、
   上記基板と鏡筒部材を固定するステップにおいて、該基板上の撮像素子、仮保持部材、及び複数のレンズを相互に当接させて光軸方向の位置を定めるカメラモジュールの組立方法。

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