JP2006276200A - 小型撮像モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】通常撮影と、撮影距離を変更して至近距離での撮影または小さな物の撮影を可能にするマクロ撮影とが切替え可能であり、通常撮影からマクロ撮影への切替え時に、撮像素子に対する結像レンズの光軸の傾きの発生を防止できる小型撮像モジュールを提供する。
【解決手段】小型撮像モジュールは、結像レンズを保持する鏡筒と、結像レンズの光軸を中心に回転可能かつ光軸方向に移動可能に鏡筒を嵌挿する撮影距離切替部材とを有するレンズホルダと、撮像素子を保持し、結像レンズの光軸を中心に回転可能にレンズホルダを挿入する、撮像素子ホルダと、レンズホルダと撮像素子ホルダとを離間する方向に付勢する弾性部材と、撮影距離切替部材に形成され、円環状のカム面を上面に有し、周方向に漸次高さが増加する円筒カムと、鏡筒を撮影距離切替部材に挿入した状態でカム面に当接する当接部材と、撮影距離切替部材を回転させ、結像レンズと撮像素子との距離を変え、その位置に結像レンズを固定する撮影距離調整部材とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影機能付き携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、または安価かつ小型の固定焦点のデジタルカメラに装着され、通常撮影と、撮影距離を変更して至近距離での撮影または小さな物の撮影を可能にするマクロ撮影とが切替え可能な小型撮像モジュールに関し、特に、通常撮影からマクロ撮影への切替え時に、撮像素子に対する結像レンズの光軸の傾きの発生を防止できる小型撮像モジュールに関する。

撮影機能付き携帯電話、ＰＤＡ、小型のデジタルカメラ等に搭載される小型撮像モジュールは、通常、撮像素子（通常、ＣＣＤセンサ）を保持する撮像素子保持部材（以下、ＣＣＤホルダとする）と、結像レンズを保持する円筒状の鏡筒とを組み合わせて構成されている。

このような小型撮像モジュールは、一般的に、貫通孔を有するＣＣＤホルダを用い、貫通孔の一端にＣＣＤセンサを固定し、他端側から結像レンズを保持する鏡筒を収容し、固定することで組み立てられる。
周知のように、この組み立ては、ＣＣＤホルダの内壁面、および、鏡筒の外壁面にネジを形成して、両者を螺合することによって行われ、さらに鏡筒のねじ込み量を調整することにより、ＣＣＤセンサの受光面と結像レンズとの距離を調整して焦点合わせ（ピント調整）を行う。また、小型撮像モジュールは、通常は固定焦点であり、ピント調整を行った後に、例えば、接着剤を用いてＣＣＤホルダと鏡筒とを固定する。

また、近年の携帯電話に搭載される小型撮像モジュールには、結像レンズを通常の位置よりも前方（被写体側）に移動することにより、撮影距離を変更して至近距離での撮影または小さな物の撮影を可能にする、いわゆるマクロ撮影機能を有するものもある。

当然のことであるが、高画質な画像を撮影するためには、結像レンズの光軸すなわち鏡筒がＣＣＤセンサの受光面に対して傾くことなく結像レンズが固定されている必要がある。
光軸が傾けば、当然、結像面も傾くので、撮影した画像がＣＣＤセンサの受光面に適正に結像されず、画質劣化の原因となる。

ところが、前述のように、従来の小型撮像モジュールでは、鏡筒とＣＣＤホルダとを螺合して、ねじ込み量を調整することによりピント調整を行い、その後、鏡筒とＣＣＤホルダとの固定を行う。そのため、ネジが不可避的に有するネジ部の隙間によって鏡筒が傾いてしまい、結像レンズの光軸が傾いてしまう。
近年、ＣＣＤセンサは、非常に小型化かつ高分解能化している。それに対応して、小型撮像モジュールに用いられる結像レンズにも、１５０〜２００［ｌｐ／ｍｍ］の細線を分離できる解像力を有する結像レンズが用いられる。そのため、若干でも光軸が傾くと、非常に大きな画質劣化の要因となる。

また、マクロ撮影機能を有する小型撮像モジュールには、マクロ撮影機能のために、複数のスプリングを有する等、部品点数が多く、かつ構造も複雑なものが多く、より簡易な構成でマクロ撮影機能を実現した小型撮像モジュールが望まれている。
さらに、マクロ撮影する場合、結像レンズを通常の位置よりも前方（被写体側）に移動させた際に、結像レンズの光軸が傾いた場合、上述の如く、非常に大きな画質劣化の要因となる。

本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、通常撮影と、撮影距離を変更して至近距離での撮影または小さな物の撮影を可能にするマクロ撮影とが切替え可能であり、通常撮影からマクロ撮影への切替え時に、撮像素子に対する結像レンズの光軸の傾きの発生を防止できる小型撮像モジュールを提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、結像レンズと、前記結像レンズを保持する円筒状の鏡筒、および外壁面に凸部が形成された、前記結像レンズの光軸を中心に回転可能かつ前記結像レンズの光軸方向に移動可能に前記鏡筒を内部に嵌挿する円筒状の撮影距離切替部材を備えるレンズホルダと、撮像素子と、前記撮像素子を保持し、さらに、前記結像レンズの光軸を中心に回転可能に前記レンズホルダを挿入する、内壁面に凸部を有する撮像素子ホルダと、前記撮影距離切替部材の凸部および前記撮像素子ホルダの凸部との間で両者に係合して、両者を離間する方向に付勢する弾性部材と、前記鏡筒および前記撮影距離切替部材の一方に形成され、前記結像レンズの光軸を中心とする円環状のカム面を上面または下面に有し、かつ周方向に漸次高さが増加する円筒カムと、前記鏡筒および前記撮影距離切替部材の他方に形成され、前記鏡筒を前記撮影距離切替部材に挿入した状態で前記円筒カムのカム面に当接する当接部材と、前記鏡筒と前記撮影距離切替部材とを相対的に回転させ、前記結像レンズと前記撮像素子との光軸方向の距離を調整して焦点合わせを行い、調整した位置に前記結像レンズを固定する撮影距離調整部材とを有することを特徴とする小型撮像モジュールを提供する。

本発明において、前記弾性部材は、線材または帯材により形成され、荷重が作用して縮んだ場合、前記線材または帯材が伸縮方向に重ならず、前記伸縮方向と直交する方向に重なるものであることが好ましい。
また、本発明において、前記弾性部材は、円錐コイルばね、または竹の子ばねであることが好ましい。

さらに、本発明において、前記弾性部材は、皿ばねであり、前記皿ばねが少なくとも１つ設けられていることが好ましい。

上記構成を有する本発明の小型撮像モジュールによれば、結像レンズを保持する円筒状の鏡筒、および外壁面に凸部が形成された、結像レンズの光軸を中心に回転可能かつ結像レンズの光軸方向に移動可能に鏡筒を内部に嵌挿する円筒状の撮影距離切替部材を有するレンズホルダを設けることにより、ネジ機構を用いることがないため、撮影距離切替部材内で鏡筒が傾くことがなく、結像レンズの光軸の傾きの発生を防止することができる。また、撮影距離調整部材により、鏡筒と撮影距離切替部材とを相対的に回転させ、円筒カムの作用により、鏡筒を光軸方向に移動させて、結像レンズと撮像素子との光軸方向の距離を調整してピント調整（焦点合わせ）を行う場合、レンズホルダの撮影距離切替部材の凸部および撮像素子ホルダの凸部との間で両者に係合して両者を離間する方向に付勢する弾性部材が設けられているため、撮影距離切替部材が撮像素子側に付勢され、結像レンズの光軸の傾きの発生が防止される。これにより、画像を高画質に撮影することができる。

また、本発明の小型撮像モジュールによれば、弾性部材として、線材または帯材により形成し、荷重が作用して縮んだ場合、線材または帯材が伸縮方向に重ならず、伸縮方向と直交する方向に重なるもの、または皿ばねを用いることにより、通常の円筒コイルばねよりも光軸方向の長さを短くすることができ、円筒コイルばねを用いた場合に比べて、撮影距離切替部材および撮像素子ホルダの光軸方向における長さを短くすることができる。このため、モジュール全体を薄型化することができる。また、モジュールを薄型化しない場合には、撮影距離切替部材と撮像素子ホルダとの接触距離を長くすることができる。このように接触距離を長くすることができるため、撮影距離調整部材により、鏡筒と撮影距離切替部材とを相対的に回転させ、結像レンズと撮像素子との光軸方向の距離を調整して焦点合わせを行い、調整した位置に結像レンズを固定する場合において、光軸の傾きの発生を防止することができる。このように、本発明の小型撮像モジュールにおいては、結像レンズと撮像素子との光軸方向の距離を変えた場合でも、画像を高画質に撮影することができる。

さらに、本発明の小型撮像モジュールによれば、弾性部材と、円筒カムと、撮影距離調整部材とによってマクロ撮影機構を実現したため、部品点数を低減し、かつ、構成も簡易にすることができる。

以下、本発明の小型撮像モジュールについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る小型撮像モジュールを示す概略断面図である。なお、図１に示す断面図は、小型撮像モジュール１０を結像レンズ１６の光軸Ｃ（以下、単に光軸Ｃとする）を通る平面で切断したものである。
図１に示す小型撮像モジュール１０（以下、撮像モジュール１０とする）は、撮影機能付き携帯電話、ＰＤＡ、または安価かつ小型の固定焦点のデジタルカメラ等に利用されるものであって、マクロ撮影機能（近接撮影機能）を有するものである。この撮像モジュール１０は、通常撮影状態と、マクロ撮影状態とを切り替えて撮影することができる。本実施例の撮像モジュール１０は、基本的に、レンズユニット１２と、ＣＣＤホルダ（撮像素子ホルダ）１４とを有する。

レンズユニット１２は、結像レンズ１６と、結像レンズ１６を保持する鏡筒１８と、鏡筒１８を内部に嵌挿して固定するマクロ切替部材（以下、切替部材とする）２０とを有する。すなわち、レンズユニット１２は、鏡筒１８と切替部材２０とで構成されている。

結像レンズ１６は、レンズ２４、レンズ２６、およびレンズ２８の３枚のレンズで構成されている。
図２に示すように、レンズ２４はレンズ部２４ａとフランジ部２４ｂとから、レンズ２６はレンズ部２６ａとフランジ部２６ｂとから、レンズ２８はレンズ部２８ａとフランジ部２８ｂとから、それぞれ構成され、いずれも円形（光軸方向から見た形状）である。
本実施例においては、レンズ２４のフランジ部２４ｂは、レンズ２６のフランジ部２６ｂの上方の内側（光軸側）に嵌合（嵌入）可能であり、レンズ２８のフランジ部２８ｂは、レンズ２６のフランジ部２６ｂの下方の内側に嵌合可能である。

結像レンズ１６は、レンズ２４のフランジ部２４ｂを上方からレンズ２６のフランジ部２６ｂに嵌合して、フランジ部２６ｂのフランジ面（光軸方向の表面）をレンズ部２６ａの上面に当接し、他方、レンズ２８のフランジ部２８ｂを下方からレンズ２６のフランジ部２６ｂに嵌合して、フランジ部２８ｂのフランジ面をレンズ部２６ａの下面に当接し、組み立てられている。

各レンズ２４、２６、２８は、このように、互いにフランジ部２４ｂ、２６ｂ、２８ｂを嵌合して組み立てた状態で、互いの光軸が一致し、図示例においては好ましい態様として、さらに光軸方向の互いの位置関係も適正になる形状を有する。この結像レンズ１６は、フランジ部を嵌合して組み立てることにより、自動的に、レンズ間偏芯を無くして光軸を一致し、あるいはさらに互いの光軸方向の位置決めも行うことができる。したがって、この結像レンズ１６によれば、鏡筒に依存すること無く、レンズ間偏芯を防止し、さらに光軸方向の位置決めを行うことができる。
本発明のレンズユニットは、このような構成を有することにより、互いのフランジ部を嵌合して組み立てるだけで、各レンズの光軸合わせを行い、あるいはさらに光軸方向の位置決めを行うことができ、さらに、互いの光軸のズレ（以下、レンズ間偏芯とする）も防止することができる。また、直管状の鏡筒１８であっても、簡単に奥まで組み込むことができる。

なお、図示例において、結像レンズ１６は３枚のレンズ２４、２６、２８の組レンズで構成されるが、本発明は、これに限定はされず、結像レンズ１６の構成は、レンズが２枚以下でも、４枚以上でもよい。

図１に示すように、鏡筒１８は、一端が閉塞した円筒状のものである。閉塞面１８ａには撮影光が入射する貫通孔１８ｄが形成されている。この貫通孔１８ｄと結像レンズ１６との間には、絞り２３が配置されている。
また、鏡筒１８は、３つのレンズ２４、２６、２８により構成される結像レンズ１６がレンズ２２を貫通孔１８ｄ側に向けて、鏡筒１８の内部１８ｅの所定位置に組み込まれており、この結像レンズ１６がリング状のレンズ押さえ３０により固定されている。なお、レンズ押さえ３０は、円盤状の部材からなり、中央部に開口部３０ａが形成されている。このレンズ押さえ３０は、接着剤等で鏡筒１８の内部１８ｅに固定されている。

また、鏡筒１８の光軸方向の撮像素子４４側（以下、便宜的に、この方向を下方、逆側（撮影光入射側）を上方とする）の筒部１８ｂの端部１８ｃには、後述する切替部材２０に設けられた円筒カム２２のカム面（上面）２２ａに当接する脚部１９が、下方に突出して形成されている。この脚部１９の形状および大きさは、鏡筒１８を切替部材２０に適正に嵌挿した際に、後述する円筒カム２２に適正に当接するように適宜決定すればよい。なお、レンズ押さえ３０および絞り２３は、不要であれば省略してもよい。

切替部材２０は、鏡筒１８を内部に保持するとともに、マクロ撮影と通常撮影とで、結像レンズ１６（鏡筒１８）の光軸Ｃ方向の位置を切り替えるものである。

切替部材２０は、一端が閉塞され、内部に鏡筒１８が嵌挿される円筒状の筒部２０ａと、この筒部２０ａの閉塞側の下端の外周面（外壁面）２１に設けられ、光軸Ｃを中心とする円形のフランジ部（凸部）２０ｂと、筒部２０ａの上端に設けられたフランジ部５０とを有する。また、筒部２０ａの下端側の内面２０ｃに沿って、ピント調整（焦点合わせ）用の円筒カム２２が形成されている。さらに、切替部材２０の下端側の略中央には、開口部２０ｄが形成されている。この開口部２０ｄは、結像レンズ１６により集光された被写体の画像情報を担持する光を撮像素子４４に入射させるものである。

図３（ａ）に示すように、焦点合わせ（ピント調整）用の円筒カム２２は、上面をカム面２２ａとする円環状の円筒カムで、光軸Ｃを中心軸とし、かつ、周方向に、漸次、高さが増加する（カム面２２ａが高くなる）。本実施例においては、例えば、円筒カム２２は反時計方向に、漸次、高さが増加するものである。

本実施例においては、一周する円筒カム２２を１条のみ有するものであるが、本発明は、これに限定はされず、例えば、図３（ｂ）に示すように、半周の円環状の２条の円筒カム２５ａおよび２５ｂを有するものであってもよく、あるいは１／３周の３条の円筒カムや、１／４周の４条の円筒カムを有するものであってもよい。
なお、本実施例においては、１条で１周の円環状の円筒カム２２を有しているが、本発明は、これに限定はされず、半周、または２／３周などの１周に満たない円環状の１条の円筒カムを有するものであってもよく、さらに、複数の円筒カムを有する場合に、全周にわたらない断続的な円環状の円筒カムを有するものであってもよい。

切替部材２０の内部に、鏡筒１８を嵌挿した場合、切替部材２０のカム面２２ａに、鏡筒１８の下端部に設けられた脚部１９が当接する。
したがって、鏡筒１８を切替部材２０の内部に嵌挿した後、鏡筒１８の脚部１９とカム面２２ａと当接させた状態で鏡筒１８と切替部材２０とを相対的に回転させることにより、脚部１９が当接するカム面２２ａの高さが変わる。これにより、円筒カム２２によって脚部１９が光軸Ｃに平行な方向に沿って鏡筒１８が上下動する。このため、結像レンズ１６と、撮像素子４４の受光面との距離が変わり、ピント調整（焦点合わせ）を行うことができる。

脚部１９は、円筒カムの数と同数を有してもよく、また、円筒カムの数よりも少数であってもよい。本発明においては、鏡筒１８を切替部材２０に嵌挿する構成を有するので、円筒カム２２に当接する脚部１９が１つであっても、切替部材２０内で鏡筒１８が傾くことはなく、したがって、結像レンズ１６の光軸Ｃが傾くことはない。
また、例えば、１条の円筒カムに対して、円筒カムの半周分の高低差に応じて異なる長さの脚部を直径上に２つ設ける等、鏡筒が円筒カムよりも多数の脚部を有してもよい。
さらに、１つの脚部に対して、互いに高さやカム面の傾斜角（プロファイル）の異なる複数の円筒カム、または回転量に対するカム面の変化量が互いに異なる領域を有する円筒カムを形成し、ピント調整の調整幅（鏡筒の光軸方向の移動量）を大きくする場合と、より微細なピント調整を行う場合とを選択できるようにしてもよい。あるいは、半周の１条の円筒カムに対して、高さの異なる複数の脚部を設けて、上下方向の結像レンズの位置を複数段で選択できるようにしてもよい。

図１に示すように、さらに、切替部材２０のフランジ部５０の下面外周部には、マクロ撮影用（撮影距離切替用）の円筒カム５２が固定されている。円筒カム５２は、光軸Ｃを中心とする半円の円環状のカム面を下面に有し、かつ、周方向に向かって漸次高さが増す（すなわち、カム面が低くなる）。なお、本実施例においては、例えば、図中右から左（時計方向）に漸次高さが増す円筒カム５２が設けられている。
この円筒カム５２には、レバー５４が設けられており、後述するように、レバー５４により、円筒カム５２が切替部材２０本体とともに、光軸Ｃを中心として回転する。

また、ＣＣＤホルダ１４は、レンズユニット１２および撮像素子４４を保持するセンサ保持部３２と、レンズユニット１２（鏡筒１８および切替部材２０）を収納する円筒状のレンズユニット収容部３４とを有する。
センサ保持部３２は、レンズユニット１２が載置される円板状のものである。上面３２ａに、レンズユニット１２の切替部材２０が載置されている。この上面３２ａには、切替部材２０の開口部２０ｄと整合する位置に開口部３２ｂが形成されている。
また、開口部３２ｂに連続して、第１の凹部３２ｃが形成されている。さらに、この第１の凹部３２ｃに連続して、センサ保持部３２の下面３２ｅに達する第２の凹部３２ｄが形成されている。

また、センサ保持部３２は、その周囲にフランジ部３２ｆが形成されている。このフランジ部３２ｆにレンズユニット収容部３４が取り付けられている。
センサ保持部３２においては、第１の凹部３２ｃは、撮像素子４４が収納されるものであり、平面視略四角形状である。
ここで、基板４０上にフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣとする）４２を介して撮像素子４４が設けられている。この撮像素子４４上に赤外線カットフィルタ４６が設けられている。この赤外線カットフィルタ４６側から第１の凹部３２ｃに撮像素子４４が嵌め込まれている。

本実施例においては、ＦＰＣ４２は、撮像素子４４で得られた電気信号を外部に出力するためのものであり、このＦＰＣ４２に、例えば、画像信号処理部および表示装置などの機器を接続することにより、撮影画像を表示させることができる。
また、ＦＰＣ４２と撮像素子４４とは、例えば、ワイヤボンディングによるワイヤにより接続されている。第２の凹部３２ｄを設けられており、ワイヤが接触することなく、撮像素子４４を第１の凹部３２ｃに嵌め込むことができる。
なお、撮像素子４４は、例えば、ＣＣＤタイプまたはＣＭＯＳタイプのイメージセンサを用いることができる。

レンズユニット収容部３４は、センサ保持部３２のフランジ部３２ｆが嵌め込まれて、センサ保持部３２とともにレンズユニット１２を収容するものである。このレンズユニット収容部３４は、レンズユニット１２の周囲を覆うものであり、段付き円筒部材からなるものである。レンズユニット収容部３４は、径大の基部３４ａと、この基部３４ａに肩部３７を介して接続された径小の端部３４ｂとを有する。

基部３４ａの内径は、切替部材２０のフランジ部２０ｂの外径と略等しい。また、基部３４ａは、センサ保持部３２のフランジ部３２ｆに嵌め込まれている。さらに、端部３４ｂの内径は、切替部材２０の周面２１の外径と略等しい。切替部材２０は、レンズユニット収容部３４内において光軸Ｃを中心軸として回転可能に設けられている。
切替部材２０が回転する場合、端部３４ｂの内面３５ｂと、切替部材２０の周面２１とがそれぞれ摺動面となる。

また、肩部３７には、フランジ部５０の下面外周部に設けられた円筒カム５２に当接する当接部材５６が設けられている。これら当接部材５６と、円筒カム５２とレバー５４とで、撮影距離調整部材が構成される。
本実施例において、切替部材２０は、円筒カム５２に設けられたレバー５４により、円筒カム５２が切替部材２０本体とともに、レンズユニット収容部３４内で、光軸Ｃを中心としてセンサ保持部３２の上面３２ａを回転する。

本実施例のレンズユニット収容部３４においては、切替部材２０の周面２１と、基部３４ａの内面３５ａとの間に、切替部材２０の周面２１の全周囲に亘って、フランジ部２０ｂと、レンズユニット収容部３４の内壁面（内面３５ａ、３５ｂ）に形成された段部（凸部）３４ｃと、基部３４ａと、円筒部２０ａとで囲まれた収納部３６が形成される。この収納部３６に１本の円錐コイルばね３８が設けられている。

この円錐コイルばね３８は、切替部材２０の下端のフランジ部２０ｂの上面、およびレンズユニット収容部３４の段部３４ｃの内面に当接して配置されている。この円錐コイルばね３８により、切替部材２０とレンズユニット収容部３４とを離間する方向に付勢されている。したがって、レンズユニット収容部３４内において、レンズユニット１２は、円錐コイルばね３８によってセンサ保持部３２の上面３２ａに付勢された状態となる。

図１に示す撮像モジュール１０においては、鏡筒１８の脚部１９が円筒カム２２の最も低い位置（上下方向の最高位置）に当接している。この状態が、撮像素子４４と結像レンズ１６とが最も近接する、通常撮影の状態である。
この通常撮影の状態から、図４に示すように、レバー５４により切替部材２０を時計方向に回転させると、脚部１９が当接する円筒カム２２のカム面の高さが、漸次、高くなり、鏡筒１８は、円筒カム２２によって持ち上げられる。図４に示すように、脚部１９が円筒カム２２の最高点に達すると、撮像素子４４と結像レンズ１６とが最も離間する、マクロ撮影の状態となる。

逆に、マクロ撮影の状態から、レバー５４により、反時計方向に切替部材２０を回転させると、脚部１９が当接する円筒カム２２のカム面の高さが、漸次、低くなり、鏡筒１８が下方に移動し、脚部１９が円筒カム２２の最低点に達し、図１に示す通常撮影の状態となる。
本実施例の撮像モジュール１０においては、レバー５４により切替部材２０を回転させることにより、円筒カム２２により鏡筒１８が光軸Ｃと平行な方向に移動し、結像レンズ１６と撮像素子４４との光軸Ｃ方向の距離が変わり、通常撮影の状態と、マクロ撮影の状態とを切り替えることができる。このように、円筒カム２２と脚部１９を用いたピント調整（焦点合わせ）を行うことできる。

また、本実施例の撮像モジュール１０においては、弾性部材として、図５（ａ）に示す円錐コイルスばね３８を用いている。この円錐コイルばね３８は、線材３８ａにより形成されるものである。また、円錐コイルばね３８は、荷重を作用させて、縮めた場合に、図５（ｂ）に示すように、線材３８ａが接触することがないように形成されている。円錐コイルばね３８は、縮めたとき、伸縮方向の長さｄが線材の略直径となる。

一方、図５（ｃ）に示すように、円錐コイルばね３８と同じ直径の線材１０２で形成された円筒コイルばね１００においては、荷重を作用させて、縮めたとき、伸縮方向の長さＤは、線材の直径の巻き数倍となる。
このため、本実施例の円錐コイルばね３８は、円筒コイルばね１００（図５（ｃ）参照）に比して、巻き数が同じである場合、縮めた長さを短くすることができる。
これにより、本実施例の撮像モジュール１０においては、収納部３６の光軸Ｃ方向における長さを短くすることができ、切替部材２０とレンズユニット収容部３４との接触長さを維持しつつ、撮像モジュール１０の光軸Ｃ方向において、薄型化することができる。

また、撮像モジュール１０を薄型化しない場合には、切替部材２０の周面２１と、レンズユニット収容部３４の端部３４ｂの内面３５ｂとの接触長さを長くすることができる。これにより、切替部材２０の光軸Ｃの傾き、すなわち、結像レンズ１６の光軸Ｃの傾きを防止することができる。さらには、撮影状態を変えるために、レバー５４により切替部材２０を回転させて、結像レンズ１６と撮像素子４４との光軸Ｃ方向の距離を調整して焦点合わせを行い、調整した位置に結像レンズ１６を固定する場合でも、レンズユニット収容部３４の端部３４ｂの内面３５ｂとの接触長さが長いため、切替部材２０の回転による光軸Ｃの傾きの発生を防止することができる。このため、結像レンズ１６と撮像素子４４との光軸Ｃ方向の距離を変えた場合でも、画像を高画質に撮影することができる。

また、本実施例の撮像モジュール１０においては、鏡筒１８と切替部材２０とをともにネジ等を有さない直管状とし、かつ、鏡筒１８を切替部材２０に嵌挿する構成とすることにより、切替部材２０内で鏡筒１８が傾くことがない。したがって、撮像素子４４の受光面に対する光軸Ｃの結像レンズ１６の傾きの発生を防止することができる。
しかも、切替部材２０の直管状の内面２０ｃで鏡筒１８を支える本発明では、ネジに比べて鏡筒を支える領域を光軸Ｃ方向に大きく取れるため、この点でも、鏡筒１８を安定して保持することができ、光軸Ｃの傾き防止に有利である。
なお、従来の小型撮像モジュールは、ネジによってピント調整を行っているため、ネジの間隙によって鏡筒が傾いてしまい、それによって結像レンズの光軸が傾いてしまい、高画質な画像を撮影することができないのは、前述のとおりである。

なお、本発明の撮像モジュール１０において、切替部材２０とレンズユニット収容部３４との間隙（両者のクリアランス）には、特に限定は無く、切替部材２０を回転可能な状態で嵌挿できればよい。
切替部材２０の傾きを好適に防止するためには、両者の間隙は好ましくは２〜２０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍ、特に好ましくは２〜５μｍである。
また、この間隙は少ない方が好ましいが、真円度または円筒度、さらには、嵌挿面の表面粗さによって、適正な間隙の大きさが決まる。上記間隙を考慮すると、切替部材２０の周面２１およびレンズユニット３４の内面３５ａ、３５ｂの真円度は、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下であり、同円筒度は、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは１μｍ以下である。さらに、切替部材２０とレンズユニット収容部３４の嵌挿面の表面粗さは、算術平均粗さＲａで好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下、特に好ましくは０．２μｍ以下である。

上記範囲を少なくとも１以上を満たすことにより、好ましくは全て満たすことにことにより、工業的に安定した生産性を確保しつつ、光軸の傾きを好適に防止し、かつ、ピント調整の作業性等も良好に確保することができる。

本発明においては、円筒カム２２を切替部材２０に形成し、円筒カム２２に当接する脚部１９を鏡筒１８に形成するものに限定されるものではなく、鏡筒１８に円筒カムを形成するか、または鏡筒１８下面を円筒カムとして、切替部材２０に円筒カムに当接する脚部を形成することにより、円筒カムと脚部との作用によって鏡筒の光軸方向の位置を調整して、ピント調整を行うようにしてもよい。

従来の小型撮像モジュールにおけるマクロ撮影機能は、複数のスプリングを用いて実現しているため、部品点数が多い。また、複数のスプリングを用いるため、付勢力の個体差等によって、レンズユニットが傾いてしまう可能性があり、その結果、結像レンズの光軸の傾きが発生すること、レンズユニットがレンズユニット収容部内で引っかかって、動作が不安定になる、動かなくなる等の不都合が生じる可能性も高い。逆に、動作の安定性を確保するためには、レンズユニットとレンズユニット収容部とのクリアランスを大きく取る必要があるが、この際には、光軸の傾き等に起因する画質低下の可能性が大きくなる。
これに対して、本発明の撮像モジュール１０は、円筒カム２２と、レンズユニット１２の周囲を囲んで設けられた１本の円錐コイルばね３８とでマクロ撮影機能を実現することにより、部品点数を低減するとともに、複数のスプリングを用いることで生じる個体差による各種の不都合を無くし、安定した動作で、光軸の傾き等に起因する画質劣化のない高画質な通常撮影およびマクロ撮影を行うことができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。図６は、本発明の第２の実施例に係る小型撮像モジュールを示す概略断面図であり、図７は、図６に示す小型撮像モジュールのマクロ撮影の状態を示す概略断面図である。
なお、図１〜図４に示す本発明の第１の実施例に係る小型撮像モジュールと同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
本実施例の撮像モジュール７０は、第１の実施例の撮像モジュール１０（図１参照）に比して、弾性部材が、円錐コイルばね３８（図１参照）ではなく、例えば、４枚の皿ばね８２からなるばね部材８０である点が異なり、それ以外の構成は第１の実施例の撮像モジュール１０と同様の構成であり、その詳細な説明は省略する。なお、図６に示す撮像モジュール１０は、図１に示す第１の実施例の撮像モジュール１０に対応するものであり、通常撮影の状態にある。

本実施例の撮像モジュール７０においては、収納部３６に、ばね部材８０が設けられている。このばね部材８０は、互いの縁部を合わせた１対の皿ばね８２を、さらに２つの１対の皿ばね８２同士が重ねられて形成されているものである。
本実施例においても、皿ばね８２を用いることにより、ばね部材８０の光軸Ｃ方向における長さを、円筒コイルばねよりも短くすることができる。これにより、第１の実施例の撮像モジュール１０と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施例においてばね部材８０の皿ばね８２の枚数は、所定の付勢力を得ることができれば、その枚数は、４枚に限定されるものではない。さらに、皿ばね８２の積層形態においても、互いの縁部を合わせた１対の皿ばね８２を、さらに２つの１対の皿ばね８２同士が重ねられるものに限定されるものではない。皿ばね８２の積層形態についても、撮像モジュール７０の仕様に応じて適宜設定変更することができる。

また、本実施例においても、図７に示すように、レバー５４により、切替部材２０を回転させて、マクロ撮影の状態にすることができる。本実施例においては、通常撮影の状態と、マクロ撮影状態とを切り替えたときに、鏡筒１８の結像レンズ１６の光軸Ｃの傾きの発生を防止できることは言うまでもない。

なお、本発明においては、弾性部材は、円筒コイルばねよりも、縮めたときの伸縮方向における長さを短くすることができるものであればよい。本発明の弾性部材については、線材または帯材により形成し、荷重が作用して縮んだ場合、線材または帯材が伸縮方向に重ならず、伸縮方向と直交する方向に重なるものであれば、特に限定されるものではない。例えば、円錐コイルばねに代えて、帯板により形成される竹の子ばねを用いることができる。また、弾性部材を構成するものも、特に限定されるものではなく、金属、合金、または樹脂など弾性部材に要求される付勢力などに基づいて適宜選択すればよい。

以上、本発明の小型撮像モジュールについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのは、もちろんのことである。

本発明の第１の実施例に係る小型撮像モジュールを示す概略断面図である。 本実施例の小型撮像モジュールに利用される結像レンズを示す概略断面図である。 （ａ）は、図１に示す本実施例の小型撮像モジュールの焦点合わせ（ピント調整）用の円筒カムを示す概略斜視図であり、（ｂ）は、本実施例の小型撮像モジュールの焦点合わせ（ピント調整）用の円筒カムの変形例を示す概略斜視図である。 図１に示す本発明の第１の実施例に係る小型撮像モジュールのマクロ撮影の状態を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施例の小型撮像モジュールに用いられる円錐コイルばねを示す模式図であり、（ｂ）は、図５（ａ）に示す円錐コイルばねを縮めた状態を示す模式図であり、（ｃ）は、円筒コイルばねを示す模式図である。 本発明の第２の実施例に係る小型撮像モジュールを示す概略断面図である。 図６に示す本発明の第２の実施例に係る小型撮像モジュールのマクロ撮影の状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１０、７０ 小型撮像モジュール
１２ レンズユニット
１４ ＣＣＤホルダ
１６ 結像レンズ
１８ 鏡筒
１９ 脚部
２０ マクロ切替部材（切替部材）
２２ 円筒カム
２３ 絞り
２４、２６、２８ レンズ
３０ レンズ押さえ
３２ センサ保持部
３４ レンズユニット収容部
３６ 収納部
３８ 円錐コイルばね
４０ 基板
４２ フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）
４４ 撮像素子
４６ 赤外線カットフィルタ
５０ フランジ部
５２ 円筒カム
５４ レバー
５６ 当接部材
８０ ばね部材
８２ 皿ばね

Claims (4)

1. 結像レンズと、
   前記結像レンズを保持する円筒状の鏡筒、および外壁面に凸部が形成された、前記結像レンズの光軸を中心に回転可能かつ前記結像レンズの光軸方向に移動可能に前記鏡筒を内部に嵌挿する円筒状の撮影距離切替部材を備えるレンズホルダと、
   撮像素子と、
   前記撮像素子を保持し、さらに、前記結像レンズの光軸を中心に回転可能に前記レンズホルダを挿入する、内壁面に凸部を有する撮像素子ホルダと、
   前記撮影距離切替部材の凸部および前記撮像素子ホルダの凸部との間で両者に係合して、両者を離間する方向に付勢する弾性部材と、
   前記鏡筒および前記撮影距離切替部材の一方に形成され、前記結像レンズの光軸を中心とする円環状のカム面を上面または下面に有し、かつ周方向に漸次高さが増加する円筒カムと、
   前記鏡筒および前記撮影距離切替部材の他方に形成され、前記鏡筒を前記撮影距離切替部材に挿入した状態で前記円筒カムのカム面に当接する当接部材と、
   前記鏡筒と前記撮影距離切替部材とを相対的に回転させ、前記結像レンズと前記撮像素子との光軸方向の距離を調整して焦点合わせを行い、調整した位置に前記結像レンズを固定する撮影距離調整部材とを有することを特徴とする小型撮像モジュール。
2. 前記弾性部材は、線材または帯材により形成され、荷重が作用して縮んだ場合、前記線材または帯材が伸縮方向に重ならず、前記伸縮方向と直交する方向に重なるものである請求項１に記載の小型撮像モジュール。
3. 前記弾性部材は、円錐コイルばね、または竹の子ばねである請求項２に記載の小型撮像モジュール。
4. 前記弾性部材は、皿ばねであり、前記皿ばねが少なくとも１つ設けられている請求項１に記載の小型撮像モジュール。

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