JP2014002349A - カメラモジュールおよびカメラモジュールを搭載した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、所定の被写体距離での合焦画像を得られるカメラモジュールを提供する。
【解決手段】カメラモジュール（５０）のレンズ駆動装置（３）は、記憶手段（２２）に予め記憶された合焦位置の情報に基づき、レンズホルダ（２）を現在の位置から、所定の被写体距離に対して撮像レンズ（１）が合焦状態となっているときのレンズホルダ（２）の位置にまで移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラモジュールおよびそれを搭載する携帯電話機等の電子機器に関し、特に可動部の位置情報を記憶することが可能なオートフォーカスカメラモジュールおよびそれを搭載した電子機器に関する。

近年では、携帯電話機内にカメラモジュールを組み込んだ機種が、使用されている機種の大半を占めるようになってきている。このようなカメラモジュールは、携帯電話機内に収納しなければならないため、デジタルカメラと比べて小型化および軽量化に対する要求が大きい。

上述したカメラモジュールでは、レンズ駆動装置によってオートフォーカス（ＡＦ）機能を発揮するタイプのカメラモジュールが増加してきている。レンズ駆動装置には、ステッピングモータを利用するタイプ、圧電素子を利用するタイプ、ＶＣＭ（Voice Coil Motor：ボイスコイルモータ）を利用するタイプ等、様々なタイプが存在しており、これらのレンズ駆動装置は既に市場に流通している。同様に、撮像レンズを支持し、所定の方向に可動にガイドする支持手段について、バネを用いる方法が主流ではあるが、ガイド軸に沿って摺動させる方法、ボールの転がりを利用する方法等、様々な方法が提案されている。また、形状記憶合金ワイヤのように、レンズ駆動装置と支持手段とを兼ねる方法も提案されている。

このようなオートフォーカス機能を有するカメラモジュールにおいて、撮像レンズの位置を検出する手段を備えたカメラモジュールが特許文献１では提案されている。特許文献１に記載のカメラモジュールでは、ガイドボールの回転運動によって摩擦力を低減させながらレンズバレルを案内し、位置検出部によって、マグネットから発生する磁気力の変化を検知して、レンズバレルの駆動位置を検知している。

特許文献２にも、このような位置を検出する手段を備えたカメラモジュールが提案されている。特許文献２に記載のカメラモジュールでは、位置検出素子の出力信号により特定されるレンズの位置と、外部から設定されるレンズの目標位置との差分を基に、レンズの位置を目標位置に合わせるための駆動信号を生成し、駆動素子を制御している。ここで、目標位置の設定方法の具体例として、シャープネスを利用する方法が挙げられているが、コントラストを利用する方法も可能である。シャープネスおよびコントラストのいずれも、画像信号処理によって得られる情報である。

特開２０１１−１９７６２６号公報（２０１１年１０月６日公開） 特開２０１１−２２５６２号公報（２０１１年２月３日公開）

特許文献１に記載のカメラモジュールでは、位置検出部から検知されたレンズバレルの駆動位置は、イメージセンサの画像信号から算出されたレンズバレルのフォーカシング目標位置と比較され、これからフォーカシング目標位置にレンズバレルが到逹するための駆動変位を算出している。すなわち、携帯電話機等がカメラモードに設定されたとき、画像信号に基づいた目標位置情報が得られなければ、合焦状態とすることができなくなる。一方で、レンズバレルにネジのような位置調整手段が備えられていないため、無現遠側のメカ端位置（レンズバレルがハウジングに接している状態）において、合焦状態を保証することができない。そのため、例えば暗所撮影時のように、レンズバレルを繰り出して合焦位置を探そうと思っても、十分な画像信号が得られないために合焦位置の探索が困難になるケースが考えられる。合焦位置の探索をせず、メカ端位置で撮影するようにシステムをデフォルト設定したとしても、メカ端での合焦状態が保証されていないため、ボケた画像になる可能性が高い。

また、特許文献２に記載のカメラモジュールにおいても同様であり、コントラストやシャープネス等、画像信号処理によって得られる位置情報を利用しているため、例えば暗所撮影時のように、レンズバレルを繰り出して合焦位置を探そうと思っても、十分な画像信号が得られないために合焦位置の探索が困難になるケースが考えられる。

そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、所定の被写体距離での合焦画像を得ることができるカメラモジュールおよびカメラモジュールを搭載した電子機器を提供することにある。

本発明の一態様に係るカメラモジュールは、上記の課題を解決するために、撮像素子を含む固定部と、撮像レンズを備え、上記固定部に対して光軸方向に可動な可動部と、所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置情報を記憶している記憶手段と、上記記憶手段に予め記憶された位置情報に基づいて、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置にまで、当該可動部を移動させる駆動手段とを備えていることを特徴としている。

本発明の一態様に係るカメラモジュールによれば、記憶手段に予め記憶された合焦位置の位置情報に基づいて、可動部を所定の被写体距離に対する合焦位置に移動させることが可能となる。そのため、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、所定の被写体距離での合焦画像を得ることができる。

例えば、暗所撮影等では、合焦を得るための画像情報を得ることは困難であるが、本発明の一態様に係るカメラモジュールでは当該画像情報がなくても合焦が得られる。そのため、ユーザーがシャッターボタンを押した場合にはフラッシュが光る等して明るさを得ることができるため、合焦画像であり、なおかつ明るさも十分な高品位の写真画像を得ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るカメラモジュールにおいて、無限遠の合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るカメラモジュールにおいて、マクロの合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。 本発明の別の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を模式的に示す断面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、可動部がメカ端位置に位置している状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、無限遠の合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。

本発明を以下の実施の形態により詳細に説明する。なお、以下の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
本発明の一実施形態に係るカメラモジュールは、携帯電話機等の各種の電子機器に搭載されるカメラモジュールであり、当該電子機器をカメラモードで使用するときに使用され得る。本発明の第１の実施形態に係るカメラモジュールについて、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るカメラモジュール５０の概略構成を模式的に示す断面図である。図２は、本実施形態に係るカメラモジュール５０において、無限遠の合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。図３は、本実施形態に係るカメラモジュール５０において、マクロの合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。なお、図２および図３では、図を分かりやすくするために、カメラモジュールの本体部分のみを示している。

（カメラモジュール本体）
図１に示すように、カメラモジュール５０は、カメラモジュール本体５１と制御部５２とから構成される。制御部５２については、カメラモジュール５０内にオール・イン・ワンで収納される場合と、カメラモジュール５０とは切り離されて携帯電話機等の電子機器内に収容される場合とがある。

カメラモジュール本体５１は、複数のレンズ体の組み合わせからなる撮像レンズ１と、撮像レンズ１を収容するレンズホルダ２と、レンズホルダ２を光軸方向に駆動するためのレンズ駆動装置３（駆動手段）と、撮像部８とを備えている。レンズ駆動装置３は、カバー９、ガイド軸１０、ベース１１、ＡＦコイル１２、永久磁石１３、および変位検出手段１４（位置検出手段）を備えており、内部に撮像レンズ１およびレンズホルダ２を保持している。また、撮像部８は、撮像レンズ１を経由した光の光電変換を行う撮像素子４、撮像素子４が載置された基板５、撮像素子４を覆うセンサカバー６、およびガラス基板７を備えている。これらの部材は、光軸方向に移動して撮像レンズ１を光軸方向に移動させる可動部と、撮像レンズ１の駆動時に位置が変動しない固定部とに分けられる。可動部は、レンズホルダ２およびＡＦコイル１２から構成されており、固定部は、カバー９、ガイド軸１０、ベース１１、永久磁石１３、および撮像部８から構成されている。レンズ駆動装置３および撮像部８は光軸方向に積層されている。

なお、カメラモジュール５０の構造として、レンズホルダ２に対して撮像レンズ１を直接搭載した構造を例に挙げて説明するが、図示しないレンズバレルに撮像レンズ１を装着し、当該レンズバレルをレンズホルダ２に挿入する構造であっても構わない。これによれば、レンズバレルとレンズホルダ２とを一緒にカメラモジュール５０内に組み込む構成が可能となる。この場合、一般的に合焦調整に使われているバレルねじ構造等を用いて、レンズホルダ２に対してレンズバレルの位置調整を行うことができなくなるため、レンズ駆動装置３によって合焦位置への調整を行う以外に手段はなく、本発明の効果が最大限に発揮できる構成が得られる。

なお、以下では便宜上、撮像レンズ１側を上方、撮像素子４側を下方として説明するが、これは使用時における上下方向を規定するものではない。例えば、撮像レンズ１側が下方、撮像素子４側を上方としてもよい。

（レンズ駆動装置）
レンズ駆動装置３は、カバー９によって覆われており、内部にガイド軸１０、ベース１１、ＡＦコイル１２、永久磁石１３、および変位検出手段１４を備えている。ガイド軸１０は、ベース１１に挿入固定されている。永久磁石１３は、レンズホルダ２に固定されており、当該レンズホルダ２と一体的に光軸方向に可動である。永久磁石１３に対向して設けられた変位検出手段１４はホール素子であり、カバー９あるいはベース１１等の固定部にＡＦコイル１２と共に固定されている（図１では、カバー９に固定されている）。なお、永久磁石１３を固定部に配置し、ＡＦコイル１２および変位検出手段１４をレンズホルダ２等の可動部に配置しても構わない。

変位検出手段１４としては、ホール素子の代わりにフォトリフレクタ等の光学的変位検出手段を用いることもできる。ベース１１とセンサカバー６とは一体的に形成されていても構わない。この場合、カメラモジュール５０の部材数を削減した状態で本発明の効果を得ることが可能となる。また、ガイド軸１０の代わりに、特許文献１で示されているようなボールをガイド手段として用いても構わない。あるいは、ガイド軸やボールの代わりにばねによって可動部を支持しても構わない。

レンズホルダ２は、ガイド軸１０によって光軸方向に可動に支持されている。レンズホルダ２に固定された永久磁石１３と、カバー９に固定されたＡＦコイル１２とを使って、ＡＦコイルに駆動電流を印加することによって、磁気的相互作用を利用した駆動を行うことが可能である。駆動電流はＤＣ電流であっても、パルスであっても構わない。また、レンズホルダ２は、光軸方向の可動範囲における無限遠側のメカ端（可動範囲の撮像素子４側の基準位置）において、当該突起部２ａがベース１１に当接している。そして、ＡＦコイル１２を制御することにより、レンズホルダ２（および撮像レンズ１）を光軸方向に駆動することができる。これにより、オートフォーカス（ＡＦ）機能を実現することができる。

なお、本実施形態に係るカメラモジュール５０においては、レンズ駆動装置３以外に、レンズホルダ２の位置を調整する手段を有していないものであってもよい。すなわち、カメラモジュール５０は、レンズホルダ２の位置を調整する手段として、レンズ駆動装置３のみを有している構成であってもよい。これによれば、レンズ駆動装置３以外にレンズホルダ２の位置を調整する手段を有していないため、レンズ駆動装置３によって合焦位置への調整を行う以外に手段はなく、本発明の効果が最大限に発揮できる構成が得られる。

（撮像部）
撮像部８は、センサカバー６上に搭載される。センサカバー６は、突起６ａの先端に形成された基準面が撮像素子４に当接しており、撮像素子４全体をカバーするように載置されている。センサカバー６の撮像レンズ１側には開口部６ｂが設けられ、赤外線カット機能を備えたガラス基板７により開口部６ｂは塞がれている。撮像素子４は、基板５上に搭載されており、公差によって生じるセンサカバー６と基板５との間の隙間は、接着剤１５により充填された状態でセンサカバー６と基板５とが接着固定される。

本実施形態に係るカメラモジュール５０においては、センサカバー６の基準面が撮像素子４に当接しているため、撮像素子４に対する撮像レンズ１の位置（メカ端での位置）が高精度に設定される。それ故、レンズホルダ２をメカ端位置から合焦位置まで駆動する場合の移動量を最小限に設定することができる。

（撮像レンズの合焦状態）
上記のように、レンズホルダ２は、光軸方向の可動範囲における無限遠側のメカ端（可動範囲の撮像素子４側の基準位置）において、その突起部２ａがベース１１に当接している。撮像レンズ１の位置は、無限遠側のメカ端位置において合焦するように、撮像素子４との距離が設定されるのが望ましい。しかしながら、上記の位置が無限遠側の合焦位置である保証はない。撮像レンズ１の位置は、レンズホルダ２への撮像レンズ１の取付公差、ベース１１やセンサカバー６の厚さ公差に起因して誤差が生じ得る。

そこで、そのような誤差が残存した状態でも、レンズ駆動装置３のストローク範囲内で合焦位置を見つけるために、合焦位置の設計センター値よりも若干、撮像素子４側にずれた位置に撮像レンズ１を取り付けることが好ましい。このずらし量をオーバーインフと呼ぶ。ただし、オーバーインフを大きく設定すれば、レンズ駆動装置３のストロークがその分だけ大きくなるため、オーバーインフは必要最小限に留める必要がある。上述した様々な公差を累計すると、例えば２５μｍ程度のオーバーインフが適当と考えられるが、この値は部品の製造公差や組立公差に影響されるため、実態に合った最小限の値に設定することが望ましい。

なお、本実施形態では、撮像素子４に対してセンサカバー６の下側の基準面を突き当てると共に、厚さの精度を高めたベース１１やセンサカバー６を用いて、ベース１１の上面に対して高精度にレンズホルダ２の位置決めをしている。それ故、本実施形態では、２５μｍ程度のオーバーインフで十分であるとも言える。本実施形態では、無限遠の被写体に対する合焦位置よりも２５μｍだけ撮像素子４側にずれた位置にてレンズホルダ２がベース１１に当接している。これは設計センター位置であり、部品公差等に起因して実際のオーバーインフ量は２５μｍよりも大きい場合もあれば、小さい場合もある。

上記のように、所定のオーバーインフが確保されているため、無限遠に対する合焦位置は、レンズホルダ２が繰り出した位置に存在することになる。このことについて、図２を参照して説明する。図２において、撮像レンズ１は繰り出されて無限遠に対する合焦位置に位置する。このときの繰り出し量１６がオーバーインフとなる。

また、レンズ駆動装置３は、さらにレンズホルダ２を繰り出すことが可能である。図３に示すように、撮像レンズ１は繰り出し量１７だけ繰り出すことによって、所定のマクロ距離に対して合焦状態となる。

（制御部と合焦化システム）
レンズ駆動装置３の内部には、レンズホルダ２の位置を検出するためのホール素子等の変位検出手段１４が備えられており、当該変位検出手段１４は、レンズホルダ２の位置に応じた信号を生成する。制御部５２は、変位検出手段１４からの信号を変位検出信号として処理する変位検出信号処理手段２１を備えている。変位検出信号処理手段２１は、変位検出信号を電圧値として出力する。すなわち、レンズホルダ２のそれぞれの位置に対応した電圧値が存在することになり、これらの電圧値からレンズホルダ２の位置を特定することができる。したがって、これらの電圧値がレンズホルダ２の位置を示す位置信号（位置情報）に相当する。変位検出手段１４は、カメラモジュール５０がオートフォーカス動作を開始した時点でレンズホルダ２の位置の検出を開始する。

本実施形態に係るカメラモジュール５０は、変位検出信号処理手段２１から出力される電圧値（位置信号）を記憶している記憶手段２２を備えている。記憶手段２２には、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となっているレンズホルダ２の位置を示す電圧値（位置信号）が記憶されている。当該電圧値は、記憶手段２２に予め記憶させておくことが好ましい。具体的には、カメラモジュール５０の工場出荷時等のカメラモジュール５０の組立時に記憶手段２２に記憶しておくとよい。工場出荷時において、所定の距離（例えば、無限遠に相当する距離）に被写体を設置し、画像信号を見ながら合焦位置までレンズホルダ２を繰り出し、合焦状態を検出した位置において変位検出信号処理手段２１が出力した電圧値を記憶する。

本実施形態に係るカメラモジュール５０は、比較手段２３を備えている。比較手段２３は、カメラモジュール５０がオートフォーカス動作を開始すると、予め工場出荷時等に記憶手段２２に記憶された所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置を示す位置信号と、現在のレンズホルダ２の位置を示す位置信号（すなわち、カメラモジュール５０を備える電子機器をカメラモードで使用するときのレンズホルダ２の位置を示す位置信号）とを比較し、その時の誤差信号を出力する。なお、現在のレンズホルダ２の位置を示す位置信号とは、現在のレンズホルダ２の位置に対応する電圧値のことであり、変位検出手段１４からの信号に基づいて生成された電圧値である。

本実施形態に係るカメラモジュール５０は、上記の誤差信号に応じた駆動信号を出力する駆動信号手段２４を備えている。駆動信号手段２４の出力に応じて、レンズ駆動装置３のＡＦコイル１２に駆動信号が印加され、上記の誤差信号に応じた距離だけレンズホルダ２が光軸方向に駆動される。したがって、変位検出信号処理手段２１が出力する現在のレンズホルダ２の位置を示す位置信号が、予め記憶手段２２に記憶された所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置を示す位置信号と一致するまで、すなわち比較手段２３が出力する誤差信号がゼロになるまでレンズホルダ２を光軸方向に駆動する。

これによって、予め工場出荷時等に記憶手段２２に記憶した所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置になるようにレンズホルダ２が移動されるため、画像信号を用いなくても所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦状態を得ることが可能となる。暗所撮影等では、合焦を得るための画像信号を得ることは困難であるが、本実施形態に係るカメラモジュール５０では、当該画像信号がなくても合焦が得られる。そのため、ユーザーがシャッターボタンを押した場合にはフラッシュが光る等して明るさを得ることができるため、合焦画像であり、なおかつ明るさも十分な高品位の写真画像を得ることが可能となる。

また、上述したように、本実施形態に係るカメラモジュール５０では、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置の位置信号は、工場出荷時等のカメラモジュール５０の組立時に記憶手段２２に予め記憶されたものであることが好ましい。これによれば、ユーザーがキャリブレーションを行わなくても合焦位置の位置情報を得ることが可能である。ただし、以上の説明では、工場出荷時等に記憶される合焦位置の例として、無限遠に対する位置を挙げたが、これに限定されるわけではない。ユーザーの使い勝手を考慮して、例えば５０ｃｍ程度の距離でカメラモジュール５０を使うユーザーを想定した場合には、５０ｃｍの被写体距離に対応する合焦位置を記憶させても構わない。また、複数の合焦位置を記憶させておき、所望の合焦位置をユーザーに選択してもらうような使い方でも構わない。また、工場出荷時に記憶させるのではなく、ユーザーがお気に入りの被写体距離にて、明るくて十分な画像信号が得られる状態で合焦位置を記憶させても構わない。

なお、比較手段２３が出力する誤差信号がゼロになった時点で変位検出手段１４はレンズホルダ２の位置の検出を終了し、オートフォーカス動作が終了する。あるいは、予め記憶手段２２に記憶された所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置を示す位置信号と、現在のレンズホルダ２の位置を示す位置信号とが最初から一致している場合は、レンズホルダ２は現在、合焦位置に位置していることになる。この場合は、この時点で変位検出手段１４はレンズホルダ２の位置の検出を終了し、オートフォーカス動作が終了する。そのため、比較手段２３からの誤差信号、ならびに駆動信号手段２４からの駆動信号は出力されず、レンズ駆動装置３はレンズホルダ２をそのまま移動させない。この場合は、この状態で合焦画像が得られる。

〔第２の実施形態〕
上述したように、レンズ駆動装置３のベース１１とセンサカバー６とは一体化されていてもよい。そこで、ベース１１とセンサカバー６とを一体化した実施形態について、図４を参照して説明する。図４は、本実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を模式的に示す断面図である。なお、第１の実施形態と同様の部材には同じ部材番号を付し、説明を省略する。

図４に示すように、本実施形態に係るカメラモジュール５３では、ベース１１とセンサカバー６とが共通の部材で構成されており、１つのセンサカバー３１をなしている。この点を除けば、構成部材ならびに機能は、第１の実施形態と全く同じである。なお、図４では、センサカバー３１の開口部３１ａの上面側にガラス基板７を配置しているが、これに限定されるわけではなく、開口部３１ａの撮像素子４側にガラス基板７を配置しても構わない。逆に、レンズ駆動装置３の完成品に対して後からガラス基板７を貼り付けた方が組立工程は容易であり、開口部３１ａの撮像素子４側にガラス基板７を配置する構成の方がカメラモジュール５３は組立てやすい。ただし、ガラス基板７と撮像素子４との間の距離を確保することが困難になるため、ガラス基板７上に落下した異物が画像に写り込むシミ不良のリスクは増大してしまう。組立の容易性およびシミ不良のうち、いずれを重視するかに応じて、開口部３１ａの上面および下面のいずれにガラス基板７を配置するか決めればよい。

〔第３の実施形態〕
以上の説明では、可動部（すなわち、レンズホルダ２）を所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置にまで駆動するために、当該レンズホルダ２の位置を検出する変位検出手段１４を備えた構成を示したが、これに限定される訳ではない。例えば、レンズホルダ２を所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置にまで駆動するために要する駆動条件の情報（位置情報）を利用して、レンズホルダ２を所定の位置にまで駆動しても構わない。レンズ駆動装置３が電流駆動式のＶＣＭ（Voice Coil Motor：ボイスコイルモータ）である場合を例に挙げて、図５を参照して説明する。図５は、本発明のさらに別の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成を模式的に示す断面図であり、（ａ）は、可動部がメカ端位置に位置している状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、無限遠の合焦状態まで可動部を繰り出した状態を模式的に示す断面図である。なお、第１の実施形態と同様の部材には同じ部材番号を付し、詳細な説明は省略する。

（カメラモジュール本体）
図５（ａ）に示すように、本実施形態に係るカメラモジュール５４のレンズ駆動装置３は、バネ支持構造の一般的なＶＣＭである。レンズ駆動装置３は、撮像レンズ１、レンズホルダ２、ベース１１、ＡＦコイル１２、および永久磁石１３を備えているが、第１および第２の実施形態とは異なり、ガイド軸１０および変位検出手段１４を備えていない。またレンズ駆動装置３は、ＡＦコイル１２を可動部側に配置した所謂ムービングコイルタイプのＶＣＭであり、永久磁石１３の磁気効率を高めるため、第１および第２の実施形態のカバー９に相当する部材は、磁性体により形成されたヨーク４０となっている。可動部は上下２枚の板バネ４１で支持されており、この板バネの保護も兼ねた樹脂カバー４２で上面（天井面）が中央の開口部を除いて覆われている。また、レンズホルダ２とは別にレンズバレル４３が設けられており、レンズバレル４３はレンズホルダ２に対して接着剤４４により接着されている。なお、レンズ駆動装置３では、ベース１１とセンサカバー６とが共通の部材で構成されており、１つのセンサカバー３１をなしている。これらの点を除けば、レンズ駆動装置３の構成部材ならびに機能は、第１の実施形態と全く同じである。

一方、撮像部８は、撮像素子４、基板５、ガラス基板７、およびセンサカバー３１を備え、センサカバー３１と基板５とは、接着剤１５により接着固定されている。ベース１１とセンサカバー６とが共通の部材で構成されて１つのセンサカバー３１をなしている点を除けば、撮像部８の構成部材ならびに機能は、第１の実施形態と全く同じである。

（制御部と合焦化システム）
制御部５２は、変位検出信号処理手段２１および比較手段２３を備えておらず、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となる位置にまで撮像レンズ１を繰り出すために必要な電流値（駆動条件の情報）を記憶している記憶手段２２と、当該記憶手段２２に記憶された電流値に基づいて、レンズ駆動装置３を駆動する駆動信号手段２４とを備えている。図５（ａ）では、レンズホルダ２に設けられた突起状の基準面４５がセンサカバー３１に当接している。これにより、メカ端位置で板バネ４１によりセンサカバー３１側に押し付けられるような荷重、所謂プリロードがレンズホルダ２には与えられている。ただし、この状態は所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となる位置とは異なっている。すなわち、カメラモジュール５４は、所定の量だけ撮像レンズ１を繰り出した状態で合焦となるように設定されている。

そこで、図５（ｂ）には、所定の量だけ撮像レンズ１を繰り出して、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦が得られる状態を示している。無限遠に対して合焦を得る場合は、この所定の量（すなわち、繰り出し量）はオーバーインフとなる。レンズ駆動装置３がＶＣＭである場合、駆動電流値と移動距離とが略比例するため、カメラモジュール５４では所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となる位置にまで撮像レンズ１を繰り出すために必要な電流値を記憶手段２２が記憶している。例えば、無限遠に対して合焦状態となる位置にまで撮像レンズ１を繰り出すために必要な電流値として、撮像レンズ１をオーバーインフ分だけ繰り出すために必要な電流値を記憶している。

カメラモジュール５４がオートフォーカス動作を開始した時点で、駆動信号手段２４は記憶手段２２に記憶されている所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となるレンズ位置にまで撮像レンズ１を繰り出すための電流値に応じた駆動信号をレンズ駆動装置３に出力する。これによって、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置になるようにレンズホルダ２が移動されるため、画像信号を用いなくても所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦状態を得ることが可能となる。暗所撮影等では、合焦を得るための画像信号を得ることは困難であるが、本実施形態に係るカメラモジュール５４では、当該画像信号がなくても合焦が得られる。このように、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して撮像レンズ１が合焦状態となっているときのレンズホルダ２の位置情報として、レンズホルダ２を当該所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して撮像レンズ１が合焦状態となる位置にまで駆動するために要する駆動条件の情報を利用してオートフォーカス機能を実現することができる。

なお、所定の距離だけレンズホルダ２を移動させるのに必要な電流値はカメラモジュール５４の姿勢によって異なる。そのため、カメラモジュール５４が搭載される携帯電話機等の各種の電子機器に搭載された加速度センサー等からの情報と連動させて、カメラモジュール５４の姿勢に応じて、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となるレンズ位置にまで撮像レンズ１を繰り出すための電流値として利用する値を補正することが望ましい。

また、本実施形態に係るカメラモジュール５４では、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となるレンズ位置にまで撮像レンズ１を繰り出すための電流値は、工場出荷時等のカメラモジュール５４の組立時に記憶手段２２に予め記憶されたものであることが好ましい。これによれば、ユーザーがキャリブレーションを行わなくても合焦位置の位置情報を得ることが可能である。ただし、以上の説明では、工場出荷時等に記憶される合焦位置の例として、無限遠に対する位置を挙げたが、これに限定されるわけではない。

（変形例）
以上の説明では、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対する合焦位置にまで可動部（すなわち、レンズホルダ２）を駆動するために要する駆動条件として電流値を用いたが、これに限定される訳ではない。例えば、パルス数に比例して駆動するようなレンズ駆動装置３であれば、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となる撮像レンズ１の位置にまでレンズホルダ２を駆動するために要するパルス数を記憶手段２２に記憶しておいてもよい。あるいは、電圧駆動のレンズ駆動装置であれば、所定の被写体距離（例えば、無限遠）に対して合焦状態となる撮像レンズ１の位置にまでレンズホルダ２を駆動するために要する電圧値を記憶手段２２に記憶しておいてもよい。すなわち、レンズモジュール５４のレンズ駆動装置３に適した制御値を記憶手段２２に記憶させればよい。

ところで、図５（ａ）では、レンズホルダ２にはプリロードが与えられていることを説明したが、これに限定される訳ではない。プリロードは、メカ端位置において合焦調整がなされる場合において、レンズ駆動装置３に電流を流さない状態で無限遠に対して合焦状態を得ることがひとつの大きな目的となっている。しかしながら、本実施形態では、図５（ｂ）に示すように、メカ端から所定の量だけレンズホルダ２を繰り出した状態において、無限遠の被写体に対する合焦が得られるようになっており、メカ端位置では合焦状態が得られない。すなわち、所定の量だけ繰り出した位置でしか合焦状態を得られないのであるから、レンズホルダ２を繰り出すための電流を抑えた方が望ましい。本実施形態においては、プリロードを極力ゼロにしたとしても、繰り出して合焦を得るという動作には何の支障もない。逆に、荷重に逆らってレンズホルダ２を駆動するための余分な駆動電流が不要となるため、低消費電力化が可能となる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係るカメラモジュールは、上記の課題を解決するために、撮像素子を含む固定部と、撮像レンズを備え、上記固定部に対して光軸方向に可動な可動部と、所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置情報を記憶している記憶手段と、上記記憶手段に予め記憶された位置情報に基づいて、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置にまで、当該可動部を移動させる駆動手段とを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、記憶手段に予め記憶された合焦位置の位置情報に基づいて、可動部を所定の被写体距離に対する合焦位置に移動させることが可能となる。そのため、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、所定の被写体距離での合焦画像を得ることができる。

例えば、暗所撮影等では、合焦を得るための画像情報を得ることは困難であるが、本発明の一態様に係るカメラモジュールでは当該画像情報がなくても合焦が得られる。そのため、ユーザーがシャッターボタンを押した場合にはフラッシュが光る等して明るさを得ることができるため、合焦画像であり、なおかつ明るさも十分な高品位の写真画像を得ることが可能となる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記固定部に対する上記可動部の位置を検出するための位置検出手段をさらに備え、上記位置情報は、上記位置検出手段によって検出された情報であることが好ましい。

上記の構成によれば、位置検出手段によって得られた位置情報を利用するため、カメラモジュールの姿勢等に関係なく正確な位置情報を得ることができ、可動部のより正確な移動を実現することができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記記憶手段に予め記憶された位置情報と、上記位置検出手段によって検出された現在の上記可動部の位置情報とを比較する比較手段をさらに備え、上記駆動手段が、上記比較手段の情報に基づいて、上記可動部を現在の位置から、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置にまで移動させることが好ましい。

上記の構成によれば、現在の可動部の位置情報と、記憶手段に予め記憶された位置情報とを比較して、その誤差情報に基づいて可動部を移動させることができるため、可動部のより正確な移動を実現することができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記位置情報は、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となる位置まで上記可動部を上記駆動手段が移動させるために要する駆動条件の情報であってもよい。

上記の構成によれば、位置検出手段を別途設けなくても、所定の被写体距離に対して撮像レンズが合焦状態となる位置まで可動部を移動させるために要する駆動条件で駆動手段を駆動すれば、可動部を所定の被写体距離に対する合焦位置に移動させることができる。例えば、駆動手段がＶＣＭ（Voice Coil Motor：ボイスコイルモータ）である場合、駆動電流値と移動距離とが略比例するため、記憶手段には所定の被写体距離に対して撮像レンズが合焦状態となる位置まで可動部を移動させるために要する電流値を記憶しておけばよい。ただし、所定の距離だけ可動部を移動させるのに必要な電流値はカメラモジュールの姿勢によって異なる。そのため、カメラモジュールが搭載される携帯電話機等の各種の電子機器に搭載された加速度センサー等からの情報と連動させて、カメラモジュールの姿勢に応じて、所定の被写体距離に対して合焦状態となる位置にまで可動部を移動させるための電流値として利用する値を補正することが望ましい。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記所定の被写体距離は、無限遠であることが好ましい。

上記の構成によれば、最も使用頻度の高い被写体距離である無限遠において、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記可動部が最も上記撮像素子側に位置した状態よりも、上記撮像素子とは反対側に位置している状態にあるときに、上記無限遠に対して上記撮像レンズが合焦状態となっていることが好ましい。

上記の構成によれば、無限遠の合焦位置がメカ端よりも撮像素子とは反対側に繰り出した位置にあるため、繰り出し動作によって容易に合焦状態を得ることができ、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記可動部が最も上記撮像素子側に位置した状態において、上記可動部を上記撮像素子側に押し付けるための荷重が加えられていないことが好ましい。

上記の構成によれば、可動部をメカ端に押し付けるための荷重が与えられていない。逆に言うと、荷重に逆らって可動部を駆動するための余分な駆動電流が不要となる。そのため、低消費電力化が可能となる。可動部をメカ端に押し付けた位置で可動部の位置を調整する目的のひとつは、電流を流さない状態において合焦を得るためである。しかしながら、可動部を繰り出した位置で所定の被写体距離に対して合焦を得るような構成の場合、メカ端位置では合焦状態を得られない。すなわち、可動部を繰り出した位置でしか合焦状態を得られないのであるから、繰り出すための電流を抑えた方が望ましい。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置情報は、カメラモジュールの組立時に上記記憶手段に予め記憶されていることが好ましい。

上記の構成によれば、ユーザーがキャリブレーションを行わなくても合焦位置の位置情報を得ることが可能であり、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記駆動手段以外に、上記可動部の位置を調整する手段を有していないものであってもよい。

上記の構成によれば、駆動手段以外に可動部の位置を調整する手段を有していないため、駆動手段によって合焦位置への調整を行う以外に手段はなく、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる本発明の効果が最大限に発揮できる構成が得られる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記撮像レンズは、複数枚のレンズ体の組み合わせから構成されており、上記可動部は、上記撮像レンズを収納するレンズホルダと、上記駆動手段の一部である永久磁石とをさらに備えていてもよい。

上記の構成によれば、レンズバレルとレンズホルダとを一緒にカメラモジュール内に組み込む構成が可能となる。この場合、一般的に合焦調整に使われているバレルねじ構造等を用いて、レンズホルダに対してレンズバレルの位置調整を行うことができなくなるため、駆動手段によって合焦位置への調整を行う以外に手段はなく、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる本発明の効果が最大限に発揮できる構成が得られる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記撮像素子をカバーするセンサカバー部をさらに備え、上記センサカバー部の上記撮像素子側の基準面が、上記撮像素子に当接していてもよい。

上記の構成によれば、センサカバー部の基準面が撮像素子に当接しているため、撮像素子に対する撮像レンズの位置（メカ端での位置）が高精度に設定される。それ故、可動部をメカ端位置から合焦位置まで駆動する場合の移動量を最小限に設定することができる。

さらに、本発明の一態様に係るカメラモジュールにおいては、上記センサカバー部は、上記駆動手段の上記固定部側のベースを兼ねていてもよい。

上記の構成によれば、センサカバー部が駆動手段の固定部側のベースを兼ねているため、部材数を削減した状態で本発明の効果を得ることが可能となる。

さらに、本発明の一態様に係る電子機器は、上記の課題を解決するために、上述したいずれかのカメラモジュールを備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、ユーザーが本発明の一態様に係る電子機器をカメラモードで使用する場合に、合焦位置を探索するための画像情報が十分に得られない場合でも、容易に合焦画像を得ることができる。

本発明は、カメラモジュール分野において利用可能であり、特に携帯電話機等の通信機器を含む各種の電子機器に搭載されるカメラモジュール、およびその電子機器に好適に利用することができる。

１ 撮像レンズ
２ レンズホルダ
３ レンズ駆動装置
４ 撮像素子
５ 基板
６ センサカバー
７ ガラス基板
８ 撮像部
９ カバー
１０ ガイド軸
１１ ベース
１２ ＡＦコイル
１３ 永久磁石
１４ 変位検出手段
１５ 接着剤
２１ 変位検出信号処理手段
２２ 記憶手段
２３ 比較手段
２４ 駆動信号手段
４０ ヨーク
４１ 板バネ
４２ 樹脂カバー
４３ レンズバレル
４４ 接着剤
４５ 突起部（基準面）
５０ カメラモジュール
５１ カメラモジュール本体
５２ 制御部
５３ カメラモジュール
５４ カメラモジュール

Claims (13)

1. 撮像素子を含む固定部と、
   撮像レンズを備え、上記固定部に対して光軸方向に可動な可動部と、
   所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置情報を予め記憶している記憶手段と、
   上記記憶手段に予め記憶された位置情報に基づいて、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置にまで、当該可動部を移動させる駆動手段とを備えていることを特徴とするカメラモジュール。
2. 上記固定部に対する上記可動部の位置を検出するための位置検出手段をさらに備え、
   上記位置情報は、上記位置検出手段によって検出された情報であ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. 上記記憶手段に予め記憶された位置情報と、上記位置検出手段によって検出された現在の上記可動部の位置情報とを比較する比較手段をさらに備え、
   上記駆動手段が、上記比較手段の情報に基づいて、上記可動部を現在の位置から、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置にまで移動させ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. 上記位置情報は、上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となる位置まで上記可動部を上記駆動手段が移動させるために要する駆動条件の情報であ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。
5. 上記所定の被写体距離は、無限遠であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
6. 上記可動部が最も上記撮像素子側に位置した状態よりも、上記撮像素子とは反対側に位置している状態にあるときに、上記無限遠に対して上記撮像レンズが合焦状態となっていることを特徴とする請求項５に記載のカメラモジュール。
7. 上記可動部が最も上記撮像素子側に位置した状態において、上記可動部を上記撮像素子側に押し付けるための荷重が加えられていないことを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュール。
8. 上記所定の被写体距離に対して上記撮像レンズが合焦状態となっているときの上記可動部の位置情報は、カメラモジュールの組立時に上記記憶手段に予め記憶されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
9. 上記駆動手段以外に、上記可動部の位置を調整する手段を有していないことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
10. 上記撮像レンズは、複数枚のレンズ体の組み合わせから構成されており、
    上記可動部は、上記撮像レンズを収納するレンズホルダと、上記駆動手段の一部である永久磁石とをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
11. 上記撮像素子をカバーするセンサカバー部をさらに備え、
    上記センサカバー部の上記撮像素子側の基準面が、上記撮像素子に当接していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
12. 上記センサカバー部は、上記駆動手段の上記固定部側のベースを兼ねていることを特徴とする請求項１１に記載のカメラモジュール。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載のカメラモジュールを搭載した電子機器。

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