JP4421608B2 - ２つの異なる距離でレンズを保持するための手段を備えたカメラ - Google Patents

Description

本発明は、レンズとイメージセンサとを備え、このレンズとイメージセンサチップとが相互に移動可能である、撮像モジュールに関する。

そのような撮像モジュールは知られており、そして、例えば、携帯電話の一部であるかも知れない。撮像モジュールのそのような応用の目的ため、レンズとイメージセンサチップとの間の焦点距離（a focal distance）により主として決定される、撮像モジュールの高さは、できるだけ短いことが望まれる。しかしながら、受け入れられる品質の鮮明な画像を得るために、レンズとイメージセンサチップとの間の焦点距離は、少なくとも数ミリメートルの下限よりも短くなるべきではない。

従来技術によれば、既述のレンズとイメージセンサチップとの間の距離に注目する難題は、イメージセンサチップに対するレンズホルダの位置が傾斜した傾斜面（a ramp）を有する滑動部（a slide）を用いて制御される、移動可能なレンズホルダを備える撮像モジュールを用いて解決される。この滑動部は、レンズホルダがイメージセンサチップに対して移動可能な方向と垂直な方向に、移動可能であり、そして、傾斜した傾斜面を通してレンズホルダに接する。このレンズホルダは、レンズホルダとイメージセンサチップとの間の距離が滑動部を移動することにより単純に調整されることができるように、傾斜した傾斜面に基礎をおいている。このようにして、滑動部は、収縮位置（a retracted position）と引き出し位置（a extracted position）との間でレンズを移動するのに用いられることができ、後者の位置は撮像モジュールの動作状態（an operative state）に使用される。

本発明の目的は、従来技術に従う撮像モジュールよりも容易に動作し、レンズとイメージセンサチップとの間の距離を制御するための分離要素（a separate element）が要求されない、撮像モジュールを提供することである。

この目的は、イメージセンサチップと、イメージセンサチップと相互に移動可能なレンズと、イメージセンサチップに対して第１の距離でレンズを保持するための第１の保持手段と、イメージセンサチップに対して第２の距離でレンズを保持するための第２の保持手段と、を備える、撮像モジュールを用いて達成される。

本発明に従う撮像モジュールにおいて、レンズとイメージセンサとは、レンズの対称の軸が延びる方向である、軸に沿った方向に相互に移動可能である。撮像モジュールがバラバラになるのを回避するために、保持手段が備えられている。本発明の重要な形態に従えば、２つの保持手段（retaining means）が撮像モジュールに備えられ、第１の保持手段はイメージセンサチップに対して第１の距離でレンズを保持するためのものであり、そして、第２の保持手段はイメージセンサチップに対して第２の距離でレンズを保持するためのものである。２つの距離は、撮像モジュールが非動作状態（a non-operative state）にあるときレンズが収縮位置に維持されることができるように、第１の距離が焦点距離に一致し、第２の距離が第１の距離よりも短くなるように選択されてもよい。

以下において、レンズが第１の保持手段により保持された位置は、第１の保持位置(first retained position)と称され、レンズが第２の保持手段により保持された位置は、第２の保持位置(second retained position)と称される。

本発明に従う撮像モジュールにおいて、イメージセンサチップに対するレンズの位置は、容易に調整され得る。例えば、第１の保持位置から始まって、第２の保持位置にレンズをもたらすために、３つのステップのみが実行されることが要求され、第１のステップはイメージセンサチップに対して内側方向にレンズを移動させることにより第１の保持手段からレンズを解放することを有し、第２のステップはイメージセンサチップに対して外側方向にレンズが移動されたときに、レンズと第２の保持手段との間の係合が作用する契機となる位置にレンズをもたらすことを有し、第３のステップはイメージセンサチップに対して外側方向にレンズを移動させることを有する。本発明の重要な形態によれば、３つのステップを実行するために必要なのはイメージセンサチップに対するレンズの移動だけであり、ユーザによりマニュアルで制御されることができる。

好ましい実施例において、本発明に従う撮像モジュールは、相互に外側方向にレンズとイメージセンサチップとを押圧するための押圧手段を備える。この実施例において、第１の保持位置から第２の保持位置にレンズをもたらす工程の第１のステップの間、内側に方向づけられた圧力が押圧手段を押圧し、レンズを第１の保持手段から解放するために必要である。第２のステップの間、レンズは第２の保持手段に係合する状態に準備された位置にもたらされ、内側に方向づけられた圧力は維持される。実際、第１のステップの間、押圧手段が不動作とされ、そして、第２のステップの間、レンズの位置は、押圧手段が再び動作することを許容されるときレンズが第２の保持手段に係合した状態になり得るように、調整される。最後に、第３のステップの間、押圧手段は実際に再び動作することが許容される。

本発明は、ここで、同様の構成が同じ参照符号で示される図面を参照して、より詳細に説明される。

図１ないし図３において、本発明に従う撮像モジュール１の好ましい実施例が示されている。この撮像モジュール１は、感光面（light-sensitive surface）１１を有するイメージセンサチップ１０、および、レンズ２０、を備えている。

以下において、用語”上（up）”と”下（under）”、そして導かれた用語は、図１ないし図３に示される画像モジュー1の方向位置に関係し、イメージセンサチップ１０が撮像モジュール１の下側に位置し、レンズ２０が撮像モジュール１の上側に位置する。この定義は任意であり、撮像モジュール１が、図１ないし図３に示すものよりも全体的に異なる位置を有してもよいことが理解される。この定義は、それゆえ、本発明の範囲を制限する効果を有するものと見なされるべきではない。

撮像モジュール１は、ほぼ中心に位置した貫通孔３１を有する基底部３０を備えている。

孔３１の底部に、イメージセンサチップ１０は、配置され、一方、孔３１の頂部で、赤外線フィルタ４０が配置されている。基底部３０の外周の近くで、三角形の突起部３２の環状の連なり（an annular string）が基底部３０の頂部表面３３上にある。

基底部３０は、開口端を有する中空のシリンダのような略形状を有し、ハウジング５０を支持する。ハウジング５０の中心軸は、イメージセンサチップ１０の感光面１１に実質的に垂直に延びている。歯状突起のある（toothed）外観を有する凹部（a recess）５２が形成されるように、内面５１の一部は除去され、ハウジング５０の下側からハウジング５０の上側に延びる、交互に短い溝５３と長い溝５４とを備えるとともに、ハウジング５０の下側でアクセス可能である。

レンズ２０は、開口端と閉口端とを有する中空のシリンダのような略形状を有し、キャップ（cap）６０により保持されている。閉口端において、貫通孔６１が設けられており、レンズ２０がその孔６１のすぐ下に配置されている。この孔６１はレンズ２０に光線を通過させるためのものであることが理解される。

キャップ６０の内面の湾曲した部分は、例えば、接着剤を用いて、キャップに恒久的に取り付けられた円筒部７０により被覆されている。この円筒部７０の下側はキャップ６０の下側を越えて延びているとともにフランジ７１を備え、このフランジ７１の上側は、キャップ６０の上側からの距離に、配置されている。このようにして、凹部がフランジ７１の上側とキャップ６０の下側との間に形成される。この凹部により提供された空間に、ロータ８０のリング８１は配置され、フランジ７１の上側で支持されるとともに円筒部７０の周りで自由に回転することができる。

ロータ８０は、リング８１の外周に位置する、複数の三角形の突起部８２を備えている。キャップ６０、円筒部７０、およびロータ８０の全体は、ロータ８０の突起部８２がハウジング５０の内面５１における歯状突起のある凹部５２の内側の配置されるように、配置される。

本発明に従う撮像モジュール１は、キャップ６０と基底部３０との間にのびる、螺旋状のバネ９０を備えている。このバネ９０は、基底部３０から離れてキャップ６０を押圧するように傾斜している。それにもかかわらず、ロータの突起部８２がハウジング５０の内面５１における凹部５２をから外れることができないので、撮像モジュール１の要素から離れることは不可能である。ロータ８０の突起部８２がハウジング５０の凹部５２の長い溝５４内にあるとき、イメージセンサチップ１０とレンズ２０との間の距離が相対的に長く、そして、突起部８２が短い溝５３内にあるとき、当該距離が相対的に短いことが直ちに理解される。以下において、説明は、イメージセンサチップ１０とレンズ２０との間の距離が変更され得る方法を提供する。

図２に示すように、レンズ２０が第１の保持位置にあるとき、レンズ２０とイメージセンサチップ１０との間の距離は、レンズ２０に関する焦点距離と等しくなる。それゆえ、レンズ２０がこの位置にあるとき、撮像モジュール１は、動作状態であり、そして鮮明な画像が得られることができる。

撮像モジュール１の動作状態において、ロータ８０の突起部８２はハウジング５０の凹部５２の長い溝５４の上側５５に接触する。長い溝５４の上側５５はハウジング５０の上側に近く、ロータ８０がキャップ６０の上側に配置されるので、撮像モジュール１の動作状態において、キャップ６０の上側は、ハウジング５０の上側とほぼ同じ高さである。撮像モジュール１の可能な配置において、レンズ２０は、キャップ６０に上方に方向づけられた圧力を働かせるバネ９０の作用の下、第１の保持位置に維持される。

動作状態から非動作状態に撮像モジュール１の状態を変化させるために、ユーザは、内側に方向づけられた圧力を働かせるべきであり、それは、キャップ６０の、イメージセンサチップ１０に向かって方向づけられた圧力である。ユーザにより働かされる内側に方向づけられた圧力が、バネ９０により働かされた外側に方向づけられた圧力より高くなるとすぐに、キャップ６０、円筒部７０、ロータ８０、およびレンズ２０の全体は、イメージセンサチップ１０の方向に移動し始める。移動の間のある段階において、ロータ８０の突起部８２は基底部３０の頂部表面３３上にある突起部３２に接触する。ロータ８０の一方の突起部８２および基底部３０の他方の突起部３２の形状と位置とは、移動が持続されたとき、ロータ８０が回転を強いられる方法で、互いに合わされる。この工程の間、ロータ８０の突起部８２の傾斜した表面は、２つの突起部３２間にある、ロータ８０の突起部８２の最下の先端８３が基底部３０の一連の突起部３２の最下の高さに達するまで、基底部３０の突起部３２の傾斜した表面に沿ってスライドする。そのときに、このユーザはキャップ６０がさらに内側に移動されることができないことを分別する。このユーザが圧力を解除したとき、キャップ６０が、バネ９０の作用の下、再びイメージセンサチップ１０から離れて押圧される。キャップ６０、円筒部７０、ロータ８０、およびレンズ２０の全体の自動的な移動は、ロータ８０の突起部８２がハウジング５０の凹部５２の短い溝５３の上側５６に接するとすぐに、終了する。ロータ８０の強制された回転のために、突起部８２は、長い溝５４の上側５５に再び接触する位置にはもはやこない。

短い溝５３の上側５６は傾斜している。これにより、ロータ８０の突起部８２の最上の先端８４は、突起部８２が短い溝５３の側面５７に接触するまで、スライドする。その位置で、ロータ８０の回転は停止され、キャップ６０、円筒部７０、およびレンズ２０の結合した外側へ方向づけられた移動は停止される。図３に示すように、レンズ２０はそこで第２の保持位置にあり、レンズ２０とイメージセンサチップ１０との間の距離が焦点距離よりも短くなり、撮像モジュール１は非動作状態になる。この状態において、キャップ６０の上側はハウジング５０の上側とほぼ同じ高さになる。

撮像モジュール１のすべての可能な位置において、レンズ２０は、キャップ６０上の上側に方向づけられた圧力を働かせるバネ９０の作用の下、第２の保持位置に維持される。

ユーザが再び動作状態への撮像モジュール１の状態の変更を望んだとき、ユーザは、再び内側方向にキャップ６０を押圧する必要がある。この工程の間、ロータ８０の突起部８２が短い溝５３の側面５７にもはや接触しなくなるとともに、ロータの突起部８２が代わりに基底部３０上の突起部３２に接触するとすぐに、ロータ８０は、２つの突起部３２の間で、ロータ８０の突起部８２の最下の先端が基底部３０上の一連の突起部３２の最下の高さに到達するまで、回転を強いられる。ユーザが圧力を働かせるのを停止したとき、キャップ６０は、バネ９０の作用の下、再びイメージセンサチップ１０から離れて押圧される。キャップ６０、円筒部７０、ロータ８０、およびレンズ２０の全体の自動的な移動は、ロータ８０の突起部８２がハウジング５０の凹部５２の長い溝５４の上側５５に接触するとすぐに、終了する。ロータ８０の強制された回転のために、突起部８２は再び短い溝５３の上側５６に接触する位置にはもはやない。

長い溝５４の上側５５は傾斜している。これにより、突起部８２が長い溝５４の側面５８に接触するまで、ロータ８０の突起部８２の最高の先端が上側５５に沿ってスライドする。レンズ２０はそこで再び第１の保持位置にある。

ユーザが撮像モジュール１の状態を変更するためにする必要がある全ては、キャップ６０がさらに移動することができなくなるまで内側方向にキャップ６０を押圧し、そしてそこで圧力を働かせるのを停止する、上記から明らかである。ロータ８０の突起部８２と基底部３０上の突起部３２との間の接触の結果として起こるロータ８０の強制された回転のために、ロータ８０の突起部８２は、前よりも、ハウジング５０に対して置き換えられ、ハウジング５０の凹部５２の他の溝５３、５４により受けられる。

本発明に従う撮像モジュール１の示された実施例において、ロータ８０の回転はいつも同じ方向に成される。

図において示されていない、本発明に従う撮像モジュールの可能な実施例においては、円筒部７０およびロータ８０がキャップ６０の一体部分であり、またはロータ８０のみがキャップ６０の一体部分であるとともに円筒部７０が省略される。そのような実施例において、ユーザは、内側方向にキャップ６０を押圧することによりモジュールの状態を変更することもまた可能である。しかしながら、動作状態から非動作状態に変更する工程および逆の工程において、キャップ６０は基底部３０に対して回転する。回転可能に設計されたロータ８０を備えた本発明に従う撮像モジュール１の実施例が好ましく、そのような実施例において、キャップ６０の角変位は撮像モジュール１の状態を変更する目的のために要求されないことが理解される。

本発明の範囲で、キャップ６０が内側方向に押圧され再び解放されるときの、動作状態から非動作状態への撮像モジュール１の状態の自動的な変更のためのロータ８０と基底部３０上の突起部３２は、本質的な構成要素ではないことは、当業者にとって明らかである。しかしながら、そのようなモジュール１を動作させることはとても容易であるので、当該構成要素を備える撮像モジュール１は好ましい。ロータ８０と基底部３０上の突起部３２とを有さない代替的な撮像モジュールにおいて、キャップ６０の上側はハウジング５０の内面５１の歯状突起のある凹部５２内に配置された突起部を有していてもよく、円筒部７０は省略されてもよい。そのようなモジュールの状態を変更するために、ユーザは、内側方向にキャップ６０を押圧し再びキャップ６０を解放する必要があるだけでなく、キャップ６０を回転させる必要がある。好ましくは、対策がキャップ６０のマニュアルの回転を容易にするためにとられる。キャップ６０の上側は、例えば、リブ（ribs）または小さな突起部を有していてもよく、それ故、ユーザはキャップ６０上でグリップを有することができる。

代替的な撮像モジュールにおいて、ハウジング５０の内面５１は突起部が設けられ、キャップの外側表面が当該突起部を受けるための凹部を有することは可能である。

本発明の範囲が先に説明された例示に限定されるものではなく、しかし、添付の請求項に定義された本発明の範囲から逸脱することなく、幾つかのそれ自身の修正および改良は可能であることは、当業者にとって明らかである。

先に、撮像モジュール１は記述されている。この撮像モジュール１は、相互に移動可能である、上部２０、６０、７０、８０、および下部１０、３０、４０、５０、を備えている。バネ９０は、相互に外側方向に上部２０、６０、７０、８０、および下部１０、３０、４０、５０を押圧するように準備されている。

下部１０、３０、４０、５０は、イメージセンサチップ１０を保持するための基底部３０と、歯状突起のある凹部５２を有するハウジング５０と、を備えている。この凹部５２は、交互に短い溝５３と長い溝５４とを備えている。

上部２０、６０、７０、８０は、レンズ２０を保持するためのキャップ６０と、回転可能に設計されたロータ８０と、を備えている。ロータ８０の突起部８２がハウジング５０の凹部５２に配置されるのに対し、ロータ８０のリング８１はキャップ６０の下側と円筒部７０のフランジ７１との間に配置される。

キャップ６０が基底部３０に向かって押圧されたときに、ロータ８０は、ロータ８０上の突起部８２を備えている基底部３０上の突起部３２により、回転を強いられる。キャップ６０が再び解放されたとき、前よりも、ロータ８０上の突起部８２は凹部５２の他の溝５３、５４により、受けられる。このようにして、レンズ２０とイメージセンサチップ１０との間の距離は変更され得る。

本発明に従う撮像モジュールの好ましい実施例の分解立体図である。 撮像モジュールのレンズが第１の保持位置にある、図１に示す撮像モジュールの側断面図である。 レンズが第２の保持位置にある、図１に示す撮像モジュールの他の側断面図である。

Claims (11)

1. 撮像モジュールであって、
   レンズと、
   イメージセンサチップと、
   前記レンズを保持すると共に、内周面に凹部が設けられたハウジングを備える上部と、
   前記イメージセンサチップが配置されると共に、複数の突起部を有するロータを備える下部と、を備え、
   前記凹部は前記複数と突起部を受けるものであって、交互に配置される複数の長い溝である第１の保持手段と複数の短い溝である第２の保持手段とを備え、
   前記突起部が前記長い溝に係合することで、前記イメージセンサチップに対して第１の距離で前記レンズを保持し、前記突起部が前記短い溝に係合することで、前記イメージセンサチップに対して第２の距離で前記レンズを保持することを特徴とする撮像モジュール。
2. 前記第１および第２の保持手段は、相互の内側方向の前記レンズと前記イメージセンサチップとの移動により非活性化状態をもたらされるように設計され、相互の外側方向の前記レンズと前記イメージセンサチップとの移動により活性化状態をもたらされるように設計されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 前記第１の保持手段が非活性化されたとき自動的に前記第２の保持手段を駆動させ、また、逆も同様にするための位置決め手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像モジュール。
4. 前記上突起部は、三角形の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
5. 前記溝の上側は、傾斜していることを特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール。
6. 前記下部は、前記撮像モジュールの上部の上突起部に接するように配置された、下突起部を有することを特徴とする請求項４または５に記載の撮像モジュール。
7. 前記下突起部は、三角形の形状を有することを特徴とする請求項６に記載の撮像モジュール。
8. 前記上部は、前記上突起部を支持する回転可能なロータを有することを特徴とする請求項４ないし７の何れかに記載の撮像モジュール。
9. 前記第１の距離は、前記レンズの焦点距離に一致し、前記第２の距離は、前記第１の距離よりも短いことを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載の撮像モジュール。
10. 相互に外側方向に前記レンズと前記イメージセンサチップとを押圧するための押圧手段を、さらに備え、前記押圧手段は、螺旋状のバネを含むことを特徴とする請求項１ないし９の何れかに記載の撮像モジュール。
11. 請求項１ないし１０の何れかに記載の撮像モジュールを備えることを特徴とする携帯電話。

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