JP2014512559A - カメラモジュールのためのフラッシュシステム - Google Patents

Abstract

内部に提供されるフラッシュを有するカメラモジュール。該フラッシュはＬＥＤ光源であり得る。該ＬＥＤは、角の一つが平坦化されている点を除いて略矩形のパッケージに入り得る。前記カメラモジュールは光源を収容するハウジングと、画像センサーと、及びレンズを含む。前記ハウジングはＬＥＤパッケージを収容する雄雌機構を含み、当該機構は、ＬＥＤパッケージが適切に配向されたとき、前記ハウジング内にＬＥＤパッケージだけが収容され得るように、平坦化された角を含む。またハウジングは、バネを含むＬＥＤとの接続のための電気端子を含む。ＬＥＤパッケージが適切に配向され、ハウジング内部に収容されると、ＬＥＤパッケージ上の接触パッドと、ハウジング上の電気端子が、バネの弾性力に抗して互いに押圧される。
【選択図】図２

Description

本出願は、「カメラモジュール用フラッシュシステム」と題する２０１１年２月２４日に出願した米国非仮特許出願第６１／４４６，１１３号を参照することによって本出願に取り込まれている。

デジタルカメラモジュールは、現在、様々な電子機器に組み込まれている。そのようなカメラのホスティング処理装置（ｈｏｓｔｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）は、限定されないが、携帯電話、パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）、およびコンピュータを含む。デジタルカメラモジュールの需要は、ホストデバイスにカメラモジュールを組み込む能力が拡大するのに伴って成長し続けている。典型的には、ホスティング処理装置メーカーは、ホスティング装置の設計に最小限の影響しか与えない小型カメラモジュールを好む。従って、デジタルカメラモジュールの１つの設計目標は、カメラモジュールがホスティング処理装置の設計に与える影響を減らすことである。

典型的には、従来のカメラモジュールの設計は、それらが組み込まれたホスティング処理装置についてのいくつかの設計及製造上の課題を提示している。例えば、従来のカメラモジュールがホスティング処理装置に組み込まれる場合、別個のフラッシュシステム（例えば、光素子、アクチュエータ、制御回路など）が、ホスティング処理装置にも組み込まれなければならない。これにより、ホスティング処理装置の設計（例えば、物理的なレイアウト、回路など）は、カメラモジュールとフラッシュシステムの両方に影響される。また、カメラモジュールのメーカーは、典型的には、フラッシュシステムを提供しないので、ホスティング処理装置のメーカーがそのようにしなければならない。ホスティング処理装置メーカーは、典型的には、カメラモジュール技術に特化されていないので、これはホスティング処理装置メーカーにとってイライラさせられる。カメラモジュールが適切なフラッシュシステムと適合しない場合には、もちろん、画質が低下する可能性がある。

したがって、内蔵されたフラッシュシステムによって改善されたデジタルカメラモジュールが必要とされる。

本明細書には、携帯用電子装置に接続するためのカメラモジュールが開示されている。当該カメラモジュールは、上面を有するハウジング、該ハウジング内に収容された画像センサー、該ハウジング内に収容されたレンズ、及び該ハウジング内に収容された光源を含む。前記ハウジングの上面は、カメラモジュールの外で選択されたシーンから周囲光がハウジング内に入り、前記画像センサーに光を集中させるレンズに光を当てることを可能にするように構成されている。前記ハウジングの上面は、光源からの光がシーンに向かってハウジングの外に通過できるように構成されている。

光源はＬＥＤを含むことができ、該ＬＥＤは白色ＬＥＤであり得る。前記光源は、前記光源の動作を制御するための接触パッドを含み、前記ハウジングは、電気端子との電気的接続のための電気端子を含み得る。前記電気端子と前記接触パッドの一方または両方が、それらの間でバネ付勢接続を生成するためにそれらの内部にバネを含むことができる。

ハウジングは、さらにハウジングカバーを含むことができ、当該ハウジングカバーは、ハウジングに取り付けられたとき、前記光源を電気端子に向かって押し付け、それゆえ、前記接触パッドを電気端子に係合させる。前記電気端子は、接触パッドとのバネ付勢接続を生成するために内部にバネを含むことができる。前記ハウジング及び前記光源の両方は、前記光源がハウジング内に収容されるとき、前記ハウジングに対する光源の適切な配向を容易にするために、少なくとも一つの位置決め（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）機構を含むことができる。前記光源は、断面が略矩形であり、位置決め機構として動作するように平坦化される１つの角を有するパッケージを含み、前記ハウジングは、対応する位置決め機構として動作する１つの平坦な角部を有する略矩形のパッケージを収容するように構成され得る。

画像センサーとレンズは、ハウジングの上面の中央領域を通過する第１の光軸に沿って整列されてもよく、光源は第１の光軸に略平行であり、第１の光軸よりもカメラモジュールの側に近い第２の光軸を有し得る。レンズは、ハウジングに形成されたレンズアクチュエータの制御下で、レンズと画像センサーとの間の相対距離を変化させるために、ハウジング内で移動可能である。光源は、アクチュエータと関連付けられたハウジング内に収容され得る。ハウジング内のレンズの移動は、オートフォーカス機構を実行することができる。

本明細書には、携帯型電子装置との接続用のカメラモジュールが開示されており、当該カメラモジュールはレンズアクチュエータを含み、該レンズアクチュエータは上面を有するハウジングを含み、当該カメラモジュールは、前記ハウジングの底部に取り付けられた画像センサーと、前記アクチュエータの内部に移動可能に収容されるレンズと、前記ハウジングの内部に収容される光源とを含む。前記ハウジングの上面は、カメラモジュールの外で選択されたシーンからの周囲光がハウジング内に入り、画像センサーに光を集めるレンズに当たるように構成されている。前記ハウジングの上面は、また、前記光源からの光をシーンに向かってハウジングの外に通し得るように構成される。

ハウジングは、光源の制御用の一対の外部電気端子と、前記レンズアクチュエータの制御のために一対の外部電気端子を含むことができる。光源はＬＥＤを含むことができる。前記光源は、光源の動作を制御するための接触パッドを含み、ハウジングは、前記電気端子との電気的接続のための電気端子を含み、前記電気端子は、接触パッドとバネ付勢接続を生成するために、その中にバネを含むことができ、およびハウジングは、さらにハウジングカバーを含み得、当該ハウジングカバーはハウジングに取り付けられたとき、電気端子に向かって光源を押し付け、それゆえ電気端子に対して接触パッドを係合する。

光源は、断面が略矩形であり、位置決め機構として動作するように平坦化された角を有するパッケージを含んでいてもよく、ハウジングは、対応する位置決め機構として動作する１つの平坦化された角を有する略矩形のパッケージを収容するように構成することができ、光源がハウジングの内部に収容されると、ハウジングに対する光源の適切な配向を容易にする。画像センサーおよびレンズは、ハウジングの上面の中央領域を通過する第１の光軸に沿って整列されてもよく、光源は第１の光軸に略平行で、第１の光軸よりもカメラモジュールの側面に近い第２の光軸を有していてもよい。レンズは、オートフォーカス機能を実行するために、レンズと画像センサーとの間の相対距離を変化させるべくアクチュエータ内で移動可能であり得る。

図１は、カメラモジュールの斜視図である。 図２は、図１のカメラモジュールの分解斜視図である。 図３の（ａ）、図３の（ｂ）、図３の（ｃ）、図３の（ｄ）は、それぞれ、図１のカメラモジュールの上面図、正面図、側面図、断面図である。 図４は、内部に設けられたＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージを有するカメラモジュールのアクチュエータシステムの上面図である。

本発明の実施形態は、様々な修正および代替の形態が可能であるが、具体的な実施形態が、図面において例として示されており、本明細書に詳細に記載されている。しかしながら、開示された特定の形態に本発明を限定することは意図されておらず、むしろ、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の実施形態の全ての修正、均等物、および代替物を包含すると理解されるべきである。本発明は、以下の図面を参照して記載されており、類似の参照符号は実質的に類似の要素を示す。

図１および図２は、光軸（２００）に沿って分解したカメラモジュール（１００）を示す。カメラモジュール（１００）は、アクチュエータシステム（２０２）、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨ（２０４）（例えば、白色ＬＥＤ）、レンズ系（２０６）、及び上部ケーシング（２０８）を含む。アクチュエータシステム（２０２）は、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）とレンズ系（２０６）を収容するように適している。上部ケーシング（２０８）は、レンズ（２０６）及び画像センサー（２１０）を軸（２００）と一致する特定の方向からの周囲光に対して露出するための大きい中央開口（２１２）を備えた上面を含む。また上面は、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨ（２０４）からの光を光軸（２００）に平行な光軸に沿うように向け得るようにするために、角の一つの近傍に小さい開口（２１４）を有する。この組立体全体は、画像センサー（２１０）又は画像センサーが設けられた回路基板に取り付けてもよい。カメラモジュール（１００）が組み立てられると、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）及びレンズ系（２０６）は、アクチュエータシステム（２０２）に据え付けられ、上部ケーシング（２０８）はアクチュエータシステム（２０２）に結合されている。従って、上部ケーシング（２０８）と、アクチュエータシステム（２０２）が結合されると、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）とレンズ系（２０６）は、それらの間に封入される。ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）は、例えばリードレスチップキャリア（ＬＣＣ）パッケージであってもよく、当該リードレスチップキャリア（ＬＣＣ）パッケージは、カメラモジュール（１００）の撮像動作時にフラッシュを提供するように動作可能なＬＥＤを含む。レンズ系（２０６）は、画像センサー（２１０）上に画像の焦点を合わせるように動作する。

本発明の特定の一実施形態では、カメラモジュール（１００）は、オートフォーカスタイプのカメラモジュールであり、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）はアクチュエータシステム（２０２）の一部である。一つの選択肢として、アクチュエータシステム（２０２）は、オートフォーカス動作およびフラッシュ動作の両方の作動を容易にすることができる。代替的に、カメラモジュール（１００）は、固定焦点型またはズームタイプのものであり得、ＬＥＤ／ＦＬＡＳＨパッケージ（２０４）を含み得る。

上述のように、カメラモジュール（１００）は、画像センサー（２１０）を含み、当該画像センサー（２１０）上で、画像が電気データに変換される。色較正は、システムオンチップ（ＳＯＣ）ＣＭＯＳセンサー、画像信号処理装置（ＩＳＰ）、またはベースバンドチップで行うことができる。同様に、フラッシュ動作は、ＳＯＣ、ＩＳＰ、又はベースバンドチップによって制御することができる。色較正データは、組み込みＦＥＰＲＯＭ又はＯＴＰに保存され得る。

図３の（ａ）〜図３の（ｄ）は、それぞれカメラモジュール（１００）の上面図、正面図、側面図、断面図を含むエンジニアリング図面を示す。カメラモジュール（１００）の断面図は図３の（ｂ）のＡ−Ａ線に沿って取られていることに注意されたい。

図３の（ｃ）に示されるように、カメラモジュール（１００）は、さらに外部アクチュエータ端子（３００）のセットを含む。図３の（ｄ）に示されるように、カメラモジュール（１００）は、さらに、外部ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨ端子（３０８）のセットを含む。

図３の（ｄ）に示されるように、アクチュエータシステム（２０２）は、アクチュエータシステム（２０２）に取り付けられたＬＥＤ端子（３０４）のセットを含み、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）は、その上に形成された関連する接触パッド（３０６）のセットを含む。ＬＥＤ端子（３０４）は、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）がＬＥＤ端子（３０４）と上部ケーシング（２０８）の底部との間で圧縮されたとき、接触パッド（３０６）を押圧するように動作するメッキしたバネ付勢接触部である。もちろん、ＬＥＤ端子（３０４）が接触パッド（３０６）に押圧されるとき、ＬＥＤ端子（３０４）と接触パッド（３０６）の間で電気的接続が確立される。図示されるように、ＬＥＤ端子（３０４）はピン又は外部端子（３０８）によってアクチュエータの底部まで延び、当該ピン又は外部端子（３０８）は基板に接続されるように適合している。この特定の実施形態では、接触パッド（３０６）は金メッキのトレースであり、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）の本体に形成されている。

図４は、そこに設けられたＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）を有するアクチュエータシステム（２０２）の上面図である。この特定の実施形態において、アクチュエータシステム（２０２）とＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）は、おのおの組み立て中に、ＬＥＤ／ＴＯＲＣＨパッケージ（２０４）がアクチュエータシステム（２０２）に不適切に据え付けられるのを妨げるように、単一の平坦化された角（それぞれ、３１０および３１２）などの雄雌機構（ｍａｔｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）を含む。この機構は、一般に、「ＰＯＫＡ−ＹＯＫＥ」又は位置決め機構と呼ばれ、フェイルセーフまたは間違い防機構の用語である。

開示されたシステムは、内部に組み込まれたフラッシュ／トーチ（ｔｏｒｃｈ）システムを有するカメラモジュールを提供することによって、従来技術に伴う問題点を克服する。したがって、別個のフラッシュシステムと一緒に使用する必要がなく、それゆえホスティング装置に別個のフラッシュシステムを組み込む必要性をなくした。

したがって、本明細書に開示されたカメラモジュールは、従来のカメラモジュールを上回るいくつかの利点を提供する。一つの利点は、別個のフラッシュシステムと一緒に使用する必要はないので、ホスティング処理装置に別個のフラッシュシステムを組み込む必要性をなくしたことである。もちろん、個別のフラッシュシステムホスティング機構（例えば、回路、回路接続、ソフトウェア／ハードウェア、部品等とのインターフェース）の必要性をなくすることによって、ホスティングデバイスメーカーは、はるかに設計の自由度を与えられている。例えば、カメラモジュールは、従来のカメラモジュール／別々のフラッシュシステムの組み合わせより少ない占有スペースで済む。別の例として、フラッシュシステムがカメラモジュールの一体的な部分であるため、ホスティング処理装置は同じインターフェースを介してカメラモジュールと、フラッシュシステムとを融合することができる。

別の利点としては、カメラモジュールの各種パラメータは、最適な画質を達成するために、単一のシステムとしてのフラッシュ／トーチシステムの光源（すなわち、ＬＥＤ）で較正することができる。例えば、ＬＥＤやカメラの動作（例えば、撮像動作、オートフォーカス動作等）を正確に同期させて、被写界深度の範囲全体を最適化することができる。別の例として、個々のカメラモジュールを正確に特定のＬＥＤに色較正することができる。別の例として、カメラの視野（ＦＯＶ）コーン（ｃｏｎｅ）と一致するＬＥＤからの光のコーン（ｃｏｎｅ）を最大化することができる。さらに別の例として、フラッシュ時間は、低い光捕獲中の画像品質を向上させるように、撮像動作と正確に同期させることができる。従って、カメラモジュールのメーカーは、カメラモジュールのパラメータの較正および最適化に特化し、したがって、ホストデバイスメーカーよりもそうすることがより好適である。

本発明の実施形態が、図面および前述の記載により詳細に例証され、かつ記載されたが、そのような例証及び記載は、例と考えられるべきであり、特性に限定されるべきではない。例えば、上述の特定の実施形態は、他の記載された実施形態及び／又は他の方法で配列されたもの（例えば、プロセス要素が他の配列で実行され得る）と組合せ可能である。したがって、あくまでも一例としての実施形態及びその変形が示され、記載されたことを理解されるべきである。

Claims (20)

1. 携帯用電子装置との接続用のカメラモジュールであって、
   上面を有するハウジング、
   前記ハウジングの内部に収容された画像センサー、
   前記ハウジングの内部に収容されたレンズ、および
   前記ハウジングの内部に収容された光源を含み、
   前記ハウジングの前記上面が、前記カメラモジュールの外で選択されたシーンから周囲光がハウジング内に入り、前記レンズに光を当てることを可能にするように構成され、前記レンズは前記画像センサーに光を集中させ、
   前記ハウジングの上面は、前記光源からの光が前記シーンに向かってハウジングの外に出るように構成されてなる
   ことを特徴とするカメラモジュール。
2. 前記光源がＬＥＤを含む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. 前記光源が白色ＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
4. 前記光源は、前記光源の動作を制御するための接触パッドを含み、前記ハウジングは電気端子との電気的接続のための電気端子を含む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. 前記電気端子と前記接触パッドの一方または両方が、それらの間でバネ付勢接続を生成するためにそれらの内部にばねを含む請求項４に記載のカメラモジュール。
6. 前記ハウジングが、さらにハウジングカバーを含み、前記ハウジングカバーが前記ハウジングに取り付けられたとき、前記光源を前記電気端子に向かって押し付け、それによって前記接触パッドを前記電気端子と係合させてな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. 前記接触パッドとのバネ付勢接続を生成するために、前記電気端子がその内部にバネを含むことを特徴とする請求項４に記載のカメラモジュール。
8. 前記ハウジングと前記光源の両方は、前記光源が前記ハウジング内に収容されるとき、前記ハウジングに対する前記光源の適切な配向を容易にするために、少なくとも一つの位置決め機構を含むことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
9. 前記光源は、断面が略矩形であり、位置決め機構として動作するように平坦化された１つの角を有するパッケージを含み、前記ハウジングは、対応する位置決め機構として機構する１つの平坦化された角を有する略矩形のパッケージを収容するように構成され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ール。
10. 前記画像センサーとレンズは、前記ハウジングの上面の中央領域を通過する第１の光軸に沿って整列され、前記光源は、前記第１の光軸に対して略平行で、前記第１の光軸よりも前記カメラモジュールの側に近い第２の光軸を有してな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。
11. 前記レンズは前記ハウジングに形成されたレンズアクチュエータの制御下で、前記レンズと前記画像センサーとの間の相対距離を変化させるために、前記ハウジング内で移動可能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。
12. 前記光源が、前記アクチュエータに関連付けられたハウジング内に収容されてなる請求項１１に記載のカメラモジュール。
13. 前記ハウジング内の前記レンズの移動が、オートフォーカス機構を実行する請求項１１に記載のカメラモジュール。
14. 携帯用電子装置との接続用のカメラモジュールであって、
    前記カメラモジュールは、レンズアクチュエータを備え、該レンズアクチュエータは、上面を有するハウジングを含み、
    前記カメラモジュールは、前記ハウジングの底部に取り付けられた画像センサーと、前記レンズアクチュエータの内部に移動可能に収容した画像センサーと、及び前記ハウジング内に収容された光源とを備え、
    前記ハウジングの上面は、前記カメラモジュールの外で選択されたシーンからの周囲光がハウジング内に入り、前記画像センサーに光を集める前記レンズに当たるように構成され、
    さらに、前記ハウジングの上面は、前記光源からの光が前記シーンに向かって前記ハウジングの外に通過させるように構成されてなる
    ことを特徴とするカメラモジュール。
15. 前記ハウジングは、前記光源の制御のための一対の外部電気端子と前記レンズアクチュエータの制御のための一対の外部電気端子を含んでなることを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。
16. 前記光源がＬＥＤを含むことを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。
17. 前記光源は、前記光源の動作を制御するための接触パッドを含み、
    前記ハウジングは電気端子との電気的接続のための電気端子を含み、
    前記電気端子が前記接触パッドとのバネ付勢接続を生成するために内部にバネを含み、
    前記ハウジングは、さらにハウジングカバーを備え、前記ハウジングカバーは前記ハウジングに取り付けられたとき、前記光源を前記電気端子に向かって押し付け、これによって前記接触パッドを前記電気端子に係合させることを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。
18. 前記光源は、断面が略矩形であり、位置決め機構として動作するように平坦化された一つの角を有するパッケージを含み、
    前記ハウジングは、略矩形のパッケージを収容するように構成され、前記パッケージは対応する位置決め機構として動作する１つの平坦化された角を有して、前記光源が前記ハウジング内に収容されたとき、前記ハウジングに対する前記光源の適切な配向を容易にすることを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。
19. 前記画像センサーと前記レンズが前記ハウジングの上面の中央領域を通過する第１の光軸に沿って整列し、
    前記光源が、前記第１の光軸に対して略平行で、かつ前記第１の光軸よりも前記カメラモジュールの側に近い第２の光軸を有してなる
    ことを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。
20. 前記レンズは、オートフォーカス機構を実行するために、前記レンズと画像センサーとの間の相対距離を変化させるべく前記アクチュエータ内で移動可能であることを特徴とする請求項１４に記載のカメラモジュール。