カメラモジュール
【課題】異なる倍率の画像を選択的に得ることができると共に携帯機器に特に好適で薄型のカメラモジュールを提供する。
【解決手段】 異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【解決手段】 異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールに関するものであり、より詳しくは、レンズユニットおよびイメージセンサチップを備えたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）やカードカメラの用途に、カメラモジュールが広く使用されている。また、これらの撮影レンズについても単焦点ではなく焦点距離を切り替えることが可能な光学ズーム機能を有するものが要求されてきている。光学ズーム機能を有する電子カメラの従来技術としては、次のようなものが知られている。
【０００３】
以下、図を参照して電子カメラの従来例について説明する。図１２は、従来例の電子カメラの内部構造を示す断面図である。図１２に示すように、従来技術における電子カメラは、大きく分けて、カメラ本体１とレンズ鏡筒２とからなる。カメラ本体１には、光学ファインダの接眼レンズ３のほか、表示部としてカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４が設けられている。
【０００４】
また、被写体光はレンズ鏡筒２に設けられたズームレンズである第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１１ｂを通過した後、絞り／シャッタ１２により光量が制御される。この第１、第２レンズ群１１ａ、１１ｂおよび絞り／シャッタ１２を通過した被写体光は、さらにフォーカスレンズである第３レンズ群１１ｃを通過してカメラ本体１内に導かれ、ビームスプリッタ１４によって２つに分割された後、その一方がカラー固体撮像素子であるＣＣＤ２次元カラーイメージセンサ（以下、単にＣＣＤという）１５に入射する。これにより、ＣＣＤ１５の撮像面上に被写体像が結像される。
【０００５】
また、他方の被写体光は、ピントを合わせるためのピント板１６、被写体像を反転させるためのリレーレンズ１７および接眼レンズ３からの逆入射光を遮断するための液晶シャッタ（従来のアイピースシャッタに相当する）１８を通過して接眼レンズ３に到達し、観察用の被写体像としてユーザに提供される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術における光学ズーム機能を有する電子カメラの場合は、図１２に示すように光学系の全長ａが長くなるという問題があった。図１３、図１４は従来技術におけるカメラモジュールの移動式ズームレンズの具体的な構成例を示すもので、レンズを広角側（１倍時）にセットした状態と、望遠側（２．２倍時）にセットした状態の光学系の配置を示す。図１３は、１倍時のレンズ配置を示し、焦点距離は、５．５１ｍｍ、画角Ｐは５７度である。また、図１４は、２．２倍時のレンズ配置を示し、焦点距離は、１２．２ｍｍ、画角Ｓは２６度である。このカメラモジュールは対物レンズ５、ズームレンズ群６、フォーカスレンズ７、ＩＲ（赤外線）カットガラス８、結像面であるイメージセンサチップ９を具備しており、１倍時のレンズ配置においては、図１３に示すように対物レンズ５とフォーカスレンズ７との間にあるズームレンズ群６がフォーカスレンズ７側に配置されている。また、図１４に示すように２．２倍時のレンズ配置においては、ズームレンズ群６が対物レンズ５側に移動、配置され、この移動するための距離ｂは５ｍｍ程度が必要となる。このため、このカメラモジュールの光学長ａは１８ｍｍ程度が必要となる。
【０００８】
このように、光軸上に沿ってレンズ群を移動させることで焦点距離を切り替えるズームレンズを用いる従来技術におけるカメラモジュールの場合は、レンズ群を移動するための距離ｂを確保しなければならないため、光学系の全長ａが長くなるという問題があり、薄型化が難しく携帯機器に用いるには適さないという問題があった。
また、構造が複雑で部品点数も多く高精度な駆動機構を必要とするため組み立てが難しく、組み立て工程における歩留まり、信頼性、コストフォーマンスが著しく低下するという問題があった。
【０００９】
（目的）
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットを用いて構造が簡素で、設計、組み立てが容易、且つレンズユニットの全長の短いカメラモジュールを実現し、異なる倍率の画像を選択的に得ることができると共に、携帯機器に特に好適であり、薄型化を実現できるカメラモジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のカメラモジュールは、異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【００１１】
また、複数のレンズユニットのそれぞれに対応する位置に配置された複数のイメージセンサチップを有し、選択手段は、該複数のイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段を有し、該撮像信号切替手段によって複数のイメージセンサのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【００１２】
また、複数のイメージセンサチップを搭載した配線基板を有し、該配線基板上に前記複数のレンズユニットが固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップを有し、選択手段は、複数のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、該レンズユニット支持部を移動させて複数のレンズユニットのうちのいずれか一つをイメージセンサチップに対応する位置に配置してレンズユニットを切り替えるレンズユニット切替手段とを有し、該レンズユニット切替手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択可能としたことを特徴とする。
【００１４】
また、複数のレンズユニットは少なくとも広角側の第1のレンズユニットと望遠側の第２のレンズユニットとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットはピント調整を行うフォーカス機構を有することを特徴とする。
【００１６】
また、複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットは通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を有することを特徴とする。
【００１７】
また、複数のレンズユニットは、それぞれ複数のレンズを有し、該レンズはプラスチックまたはガラスにより構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットを用いて、異なる倍率の画像を選択的に得ることができると共に、構造が簡素で、設計、組み立てが容易な薄型のカメラモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる２個のレンズユニットと、レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップとを備え、二つのレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択することによって、焦点距離が切り替えられるようにし、レンズ鏡筒の全長を小さく抑え、かつ、組立てが容易で携帯機器に好適な薄型のカメラモジュールを実現したものである。
【００２０】
図１から図４は本実施形態の実施例１におけるカメラモジュールを説明するための図、図５、図６は実施例２におけるカメラモジュールを説明するための図、図７から図９は実施例３におけるカメラモジュールを説明するための図、図１０、図１１は実施例４におけるカメラモジュールを説明するための図である。なお、各実施例において同様な構成要素については、同一番号を付与し説明は省略する。以下、本実施形態におけるカメラモジュールの具体的実施例について図１から図１１を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる二つのレンズユニットと、それぞれに対応する位置に配置された二つのイメージセンサチップとを有し、この二つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替えることによって、二つのイメージセンサチップのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能とした例である。
図１は実施例１におけるカメラモジュールを示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。図２、図３は実施例１におけるレンズユニットの具体的なレンズ構成例を示すもので、図２は広角側（１倍）の第１のレンズユニットのレンズ群を示し、図３は望遠側（２．２倍）の第２レンズユニットのレンズ群を示す。図４は、撮像信号を電気的に切り替える選択手段を示す図である。
【００２２】
図１に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット２１と、望遠側（２．２倍）の第２のレンズユニット２２と、第１、第２のレンズユニット２１、２２のそれぞれに対応する位置に配置された第１のイメージセンサチップ２５ａと第２のイメージセンサチップ２５ｂとを備えている。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は互いに隣接して配置され、レンズユニット支持部２３に保持されている。
【００２３】
第１のレンズユニット２１は、レンズ群２１ａと鏡筒２１ｂにより構成されており、図２にその光学系の配置を示す。図２に示すように、第１のレンズユニット２１は、広角側（１倍）のレンズユニットでレンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えており、焦点距離が３．５５ｍｍ、画角Ｐが６８度、光学長ｄが４．５ｍｍである。レンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、いずれも非球面レンズであり、入射された光をイメージセンサチップ２５ａの表面上で結像させるようになっている。
【００２４】
第２のレンズユニット２２は、レンズ群２２ａと鏡筒２２ｂにより構成されており、図３にその光学系の配置を示す。図３に示すように、第２のレンズユニット２２は、望遠側（２．２倍）のレンズユニットでレンズ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えており、焦点距離が７．９４ｍｍ、画角Ｓが２８度、光学長ｆが６．５ｍｍである。レンズ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、いずれも非球面レンズであり、入射された光をイメージセンサチップ２５ｂの表面上で結像させるようになっている。なお、レンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、いずれもプラスチックやガラスにより構成される。
【００２５】
第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、配線基盤２６の表面上に形成され、光学的な情報を電気信号に変換し、撮像信号として出力する素子であり、第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するものである。また、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６と電気的に接続されている。さらに、配線基盤２６の裏面側には外部電極と接続するためのＦＰＣ２７、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）チップ２８等の他のチップも搭載されており、このＦＰＣ２７、ＤＳＰチップ２８は樹脂封止剤２９によって配線基板２６に対して接着固定されている。このＦＰＣ２７は携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）と電気的に接続することができる。
【００２６】
また、配線基盤２６の表面上には、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂを包囲するようにレンズユニット支持部２３が配置固定されている。このとき、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、予め所定の位置に配置されており、第１のレンズユニット２１が第１のイメージセンサチップ２５ａに対応する位置に配置され、第２のレンズユニット２２が第２のイメージセンサチップ２５ｂに対応する位置に配置されるように、レンズユニット支持部２３が配線基盤２６に固定される。また、第１、第２のレンズユニットと第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂとの間には、平行平面ガラスからなるＩＲ（赤外線）カットフィルター２４が配置されており、レンズユニット支持部２３に固定されている。
【００２７】
第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、図４に示すようにワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子３０ａ、３０ｂ、接地端子３０ｃ、３０ｄと電気的に接続されている。また、信号端子３０ａ、３０ｂは、スイッチ３０によって切り替えられ、いずれか１方が外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。このように、本実施例におけるカメラモジュールは、第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段であるスイッチ３０によって第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択することができる。これによって、第１、第２のレンズユニット２１、２２のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光に基づく撮像信号を選択することができるようになっている。
【００２８】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射された光を第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂの表面上に結像させ、第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を切り替えて使用することにより倍率の異なる二つの画像を選択的に使用することができる。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は固定焦点のレンズ系であるため、従来の移動式ズームレンズと比較してレンズユニットの全長を短くすることができる。この結果、カメラモジュールの薄型化を図ることができる。さらに、撮像信号を電気的に切り替えレンズ系の機械的な移動をなくすことによって、構造が簡単で、設計、組み立てが容易となり携帯機器に特に好適な薄型で低価格のカメラモジュールを実現することができる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２におけるカメラモジュールは、実施例１における第１のレンズユニットに通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を設け、第２のレンズユニットにピント調整を行うオートフォーカス機構を設け、高機能化した例である。図５は第１のレンズユニットにマクロ機構を設けた例を示す断面図、図６は第２のレンズユニットにオートフォーカス機構を設けた例を示す断面図である。本実施例におけるマクロ機構、オートフォーカス機構は、いずれも公知の機構の一例であり、特に限定されるものではなく通常の機構であれば採用可能である。以下、図に基づいて簡単に説明する。なお、第１、第２レンズユニットのレンズ構成は実施例１と同様あり、同様な構成要素については、同一番号を付与し説明は省略する。
【００３０】
図５に示すように本実施例における広角側の第１のレンズユニット４０は、レンズユニット支持部２３に保持されているマクロ切り替えレバー４４と、その上方に配置されているレンズ鏡筒４８とカバー４１を備えており、レンズ鏡筒４８は、マクロ切り替えレバー４４の方向に付勢されたばね４３を介してレンズユニット支持部２３に保持されている。マクロ切り替えレバー４４はリング状の形状をなし、その一部にはレンズ鏡筒４８側に突出し、その一部に斜面部を有する突起４５が形成されている。また、レンズ鏡筒４８も同じくリング状の形状をなし、マクロ切り替えレバー４４の突起４５に対応する位置、即ちレンズ鏡筒４８の下面側に斜面を有する突起４６が形成されている。この突起４５と突起４６との斜面同士は互いに当接するように配置されており、レンズ鏡筒４８を光軸方向に移動させるカムの役割を果たすものである。
【００３１】
このマクロ切り替えレバー４４を回転させることによりレンズ鏡筒４８は光軸方向に移動し、突起４５と突起４６とが当接した状態がマクロ撮影位置となり、マクロ切り替えレバー４４の突起４５がレンズ鏡筒４８の下面と当接した状態が通常撮影位置となる。このように本実施例の第１のレンズユニット４０によれば通常撮影とマクロ撮影（接写）との選択が可能である。例えば、携帯機器に搭載されているカメラモジュールの場合、通常撮影が３０ｃｍから無限遠まで可能なレンズ系で、マクロ撮影で７〜１５ｃｍ付近の接写が可能となる。この場合、レンズユニットとイメージセンサチップとの距離を通常撮影状態に対して、数百μｍ長くするとマクロ撮影状態となる。
【００３２】
次にオートフォーカスについて簡単に説明する。図６に示すように本実施例における望遠側の第２のレンズユニット３９は、レンズユニット支持部２３に保持されているカバー３３と、カバー３３の内部に配置されるレンズ鏡筒３４と、レンズ鏡筒３４の光軸方向の移動をガイドするガイドポスト３５ａ、３５ｂと、モータ３６と、モータ３６に取り付けられレンズ鏡筒３４を光軸方向に移動させるための板カム３７と、レンズ鏡筒３４を板カム３６側に付勢するためのばね３８とを備えている。レンズ鏡筒３４はリング状の形状をなし、その外周付近に貫通孔３４ａ、３４ｂが設けられており、この貫通孔３４ａ、３４ｂに挿入されたガイドポスト３５ａ、３５ｂがカバー３３とレンズユニット支持部２３との間に保持されている。また、ガイドポスト３５ａ、３５ｂにおけるカバー３３とレンズ鏡筒３４との間にはばね３８が配置されている。さらに、レンズ鏡筒３４の外周部の一端が板カム３７のカム面に当接されており、モータ３６による板カムの３７の回転に伴いレンズ鏡筒３４が光軸方向に移動する。このように本実施例の第２のレンズユニット３９によれば、接写から無限遠までの撮影が可能である。例えば、レンズユニットとイメージセンサチップとの距離を数百μｍ前後させることで５ｃｍから無限遠まで、どの位置でもベストピントで撮影が可能である。
【００３３】
以上のように本実施例によれば各レンズユニットにオートフォーカス機構またはマクロ機構を備えることで、より高機能カメラモジュールを実現することができる。なお、本実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例３におけるカメラモジュールは、第１、第２、第３のレンズユニットを直接、配線基板上に配置した例であり、その他の基本的な構成は実施例１とほぼ同様である。実施例１は、二つのレンズユニットをレンズユニット支持部に固定して一体化し、レンズユニット支持部を配線基板に配置し、固定した例であるが、本実施例は三つのレンズユニットをそれぞれ個別に、直接、配線基盤に配置し、配線基盤に設ける三つのイメージセンサチップに対応する位置に固定した例である。
【００３５】
図７は実施例３におけるカメラモジュールの断面図である。図７に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット５１と、望遠側（２倍）の第２のレンズユニット５２と、望遠側（３倍）の第３のレンズユニット５３と、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３のそれぞれに対応する位置に配置された第１のイメージセンサチップ５５ａと第２のイメージセンサチップ５５ｂと第３のイメージセンサチップ５５ｃとを備えている。また、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３は直線上に隣接して配置され、配線基板２６に直接、固定されている。第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３は、レンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとレンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂにより構成されており、レンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂは、対応する第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃをそれぞれ包囲するように配置されている。
【００３６】
第１のレンズユニット５１は、広角側（１倍）のレンズユニットで焦点距離が３．５ｍｍ、画角Ｐが６８度である。第２のレンズユニット５２は、望遠側（２倍）のレンズユニットで焦点距離が７ｍｍ、画角Ｑが３４度である。また、第３のレンズユニット５３は、望遠側（３倍）のレンズユニットで焦点距離が１０．５ｍｍ、画角Ｓは２３度である。なお、具体的なレンズ配置は、実施例１と類似するため説明は省略するが、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３に入射された光は、それぞれ対応する第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃの表面上で結像させるようになっている。
【００３７】
第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、実施例１におけるイメージセンサチップと同様であるため説明を省略するが、実施例１と同様に、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子（図示せず）、接地端子（図示せず）と電気的に接続されている。また、信号端子（図示せず）は、スイッチ（図示せず）によって切り替えられ、いずれか一つが外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。このように、本実施例におけるカメラモジュールは、第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃから出力される撮像信号をスイッチによって電気的に切り替えるものである。これによって、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光に基づく撮像信号を選択することができるようになっている。
【００３８】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３を介して入射された光をそれぞれ第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃの表面上に結像させ、第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を切り替えて使用することにより倍率の異なる三つの画像のうちの任意の一つを選択的に使用することができる。
【００３９】
さらに、レンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂを直接、配線基板２６に配置し、固定することでレンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃとの間の部材がレンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂだけとなり、部材の積み重ねの誤差が小さくなりレンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃとの位置を高精度で固定することができる。したがって、より構造が簡素化され携帯機器に特に好適な薄型で低価格のカメラモジュールを実現することができる。なお、本実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施例においても、図８、図９に示すように実施例２と同様にマクロ機構や、オートフォーカス機構を設け、高機能化したカメラモジュールを実現することができる。図８は広角側の第１のレンズユニット４０にマクロ機構を設けた例であり、第１のレンズユニット４０をレンズユニット支持部４２で保持し、このレンズユニット支持部４２がイメージセンサチップ５５ａを包囲するように配線基盤２６に固定されている。その他は第２実施例と同様であるため、説明を省略するが、マクロ切り替えレバー４４を回転させることにより通常撮影とマクロ撮影（接写）との選択ができるようになっている。
【００４１】
図９は、望遠側の第２のレンズユニット３９にオートフォーカス機構を設けた例であり、レンズ鏡筒３９ｂの光軸方向の移動をガイドするガイドポスト３５ａ、３５ｂと、レンズ鏡筒３９ｂを移動するためのモータ３６とが配線基盤２６に直接固定されている。さらに、カバー３３がイメージセンサチップ５５ｂを包囲するように配線基盤２６に固定されている。その他は第２実施例と同様であり、モータ３６による板カムの３７の回転に伴いレンズ鏡筒３９ｂが光軸方向に移動し、焦点調整のために、レンズ群３９ａとイメージセンサチップ５５ｂとの間の距離を変更することができる。これによって接写から無限遠までの撮影ができるようになっている。なお、第３のレンズユニット５３についても同様にオートフォーカス機構を設けても良い。
【実施例４】
【００４２】
実施例４におけるカメラモジュールは、第１、第２のレンズユニットと、第１、第２のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップとを備えており、第１、第２のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部を移動させて、第１、第２のレンズユニットのうちのいずれか一つをイメージセンサチップに対応する位置に配置し、いずれか１つのレンズユニットを介して入射された光をイメージセンサチップの表面上で結像させるようにした例である。
【００４３】
図１０は実施例４におけるカメラモジュールを示す概略断面図である。図１０に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット２１と、望遠側（２．２倍）の第２のレンズユニット２２と、所定の位置に配置されたイメージセンサチップ２５とを備えている。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は互いに隣接して配置され、レンズユニット支持部６７に保持されている。なお、具体的なレンズ配置は、実施例１と同様であるため説明は省略する。また、図１０は第２のレンズユニット２２がイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置され第２のレンズユニット２２に入射された光をイメージセンサチップ２５の表面上で結像させるようにした例を示しているが、レンズユニット支持部６７を矢印Ｂの方向に移動させることによって、第１のレンズユニット２１をイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置することができる。すなわち、レンズユニット支持部６７を矢印ＡまたはＢの方向に移動させることによって、第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２に入射された光を選択的にイメージセンサチップ２５の表面上で結像させるようになっている。
【００４４】
イメージセンサチップ２５は、配線基盤２６の表面上に形成され、光学的な情報を電気信号に変換し、撮像信号として出力する素子であり、第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するものである。また、イメージセンサチップ２５は、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子（図示せず）、接地端子（図示せず）と電気的に接続され外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。その他は実指例１と同様であるため説明は省略する。
【００４５】
また、配線基盤２６の表面上には、イメージセンサチップ２５を包囲するようにガイドテーブル６８が配置固定されており、このガイドテーブル６８の上に第１、第２のレンズユニットを保持したレンズユニット支持部６７が移動可能に配置されている。レンズユニット支持部６７はリニアモータ等のアクチュエータにより、矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に移動され、イメージセンサチップ２５に対応する位置に第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２が配置されるようになっている。このように、第１、第２のレンズユニット２１、２２を切り替えることによって、第１、第２のレンズユニット２１、２２のうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択できるようになっている。
【００４６】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２のレンズユニット２１、２２の位置を移動させ、いずれか１つのレンズユニットをイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置することにより、第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射される光を切り替えて使用することにより、倍率の異なる二つの画像を選択的に使用することができる。また、本実施例においては多数のレンズユニットを用いる場合でもイメージセンサチップは一つで良く部品点数を少なくすることができる。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は固定焦点のレンズ系であるため、従来の移動式ズームレンズと比較してレンズユニットの全長を短くすることができる。この結果、カメラモジュールの薄型化を図ることができる。
【００４７】
また、本実施例においては、二つのレンズユニットを用いた例で説明したが、図１１に示すように、焦点距離の異なる四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を円形形状をなすレンズユニット支持部６６上に配置しても良い。さらに、所定の位置を中心とする円周上に四つのレンズユニットを配置し、矢印Ａの方向にレンズユニット支持部６６を回転することによって四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を移動させ、いずれか一つレンズユニットをイメージセンサチップに対応する位置に配置させても良い。これによって、四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を介して入射される光を切り替えて使用することにより四つの倍率の画像を選択的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１におけるカメラモジュールを示し、図１（ａ）は概略斜視図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の実施例１における広角側の第１のレンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例１における望遠側の第２のレンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例１におけるイメージセンサチップの電気的接続を示す図である。
【図５】本発明の実施例２におけるカメラモジュールを示し、マクロ機構を搭載した広角側の第１のレンズユニットを示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２におけるカメラモジュールを示し、オートフォーカス機構を搭載した望遠側の第２のレンズユニットを示す断面図である。
【図７】本発明の実施例３におけるカメラモジュールを示す断面図である。
【図８】本発明の実施例３の他の例を示す図でマクロ機構を搭載した広角側の第１のレンズユニットを示す断面図である。
【図９】本発明の実施例３の他の例を示す図でオートフォーカス機構を搭載した望遠側の第２のレンズユニットを示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例４におけるカメラモジュールを示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例４におけるカメラモジュールの他の例を示す概略平面図である。
【図１２】従来技術における電子カメラを示す断面図である。
【図１３】従来技術における広角側レンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図１４】従来技術における望遠側レンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
２１ 第１のレンズユニット
２１ａ レンズ群
２１ｂ
レンズ鏡筒
２２ 第２のレンズユニット
２２ａ レンズ群
２２ｂ
レンズ鏡筒
２３ レンズユニット支持部
２４ ＩＲカットフィルタ
２５ イメージセンサチップ
２５ａ
第１のイメージセンサチップ
２５ｂ
第２のイメージセンサチップ
２６ 配線基板
２７ ＦＰＣ
２８ ＤＳＰチップ
２９
樹脂封止剤
３０ スイッチ
３０ａ、３０ｂ 信号端子
３０ｃ、３０ｄ 接地端子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ レンズ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ レンズ
３３ カバー
３４ レンズ鏡筒
３４ａ、３４ｂ 貫通孔
３５ａ、３５ｂ ガイドポスト
３６ モータ
３７ 板カム
３８ ばね
３９ 第２のレンズユニット
４０ 第１のレンズユニット
４１ カバー
４２ レンズユニット支持部
４３ ばね
４４ マクロ切り替えレバー
４５ 突起部
４６ 突起部
４８ レンズ鏡筒
４８ａ
レンズ鏡筒の下面
５１、５６ 第１のレンズユニット
５１ａ レンズ群
５１ｂ、５６ｂ レンズ鏡筒
５２ 第２のレンズユニット
５２ａ レンズ群
５２ｂ
レンズ鏡筒
５３、５７ 第３のレンズユニット
５３ａ、５７ａ レンズ群
５３ｂ、５７ｂ レンズ鏡筒
５５ａ
第１のイメージセンサチップ
５５ｂ
第２のイメージセンサチップ
５５ｃ
第３のイメージセンサチップ
６１ 第１のレンズユニット
６２ 第２のレンズユニット
６３ 第３のレンズユニット
６４ 第４のレンズユニット
６６、６７ レンズユニット支持部
６８ スライドテーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールに関するものであり、より詳しくは、レンズユニットおよびイメージセンサチップを備えたカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）やカードカメラの用途に、カメラモジュールが広く使用されている。また、これらの撮影レンズについても単焦点ではなく焦点距離を切り替えることが可能な光学ズーム機能を有するものが要求されてきている。光学ズーム機能を有する電子カメラの従来技術としては、次のようなものが知られている。
【０００３】
以下、図を参照して電子カメラの従来例について説明する。図１２は、従来例の電子カメラの内部構造を示す断面図である。図１２に示すように、従来技術における電子カメラは、大きく分けて、カメラ本体１とレンズ鏡筒２とからなる。カメラ本体１には、光学ファインダの接眼レンズ３のほか、表示部としてカラー液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）４が設けられている。
【０００４】
また、被写体光はレンズ鏡筒２に設けられたズームレンズである第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１１ｂを通過した後、絞り／シャッタ１２により光量が制御される。この第１、第２レンズ群１１ａ、１１ｂおよび絞り／シャッタ１２を通過した被写体光は、さらにフォーカスレンズである第３レンズ群１１ｃを通過してカメラ本体１内に導かれ、ビームスプリッタ１４によって２つに分割された後、その一方がカラー固体撮像素子であるＣＣＤ２次元カラーイメージセンサ（以下、単にＣＣＤという）１５に入射する。これにより、ＣＣＤ１５の撮像面上に被写体像が結像される。
【０００５】
また、他方の被写体光は、ピントを合わせるためのピント板１６、被写体像を反転させるためのリレーレンズ１７および接眼レンズ３からの逆入射光を遮断するための液晶シャッタ（従来のアイピースシャッタに相当する）１８を通過して接眼レンズ３に到達し、観察用の被写体像としてユーザに提供される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２５８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術における光学ズーム機能を有する電子カメラの場合は、図１２に示すように光学系の全長ａが長くなるという問題があった。図１３、図１４は従来技術におけるカメラモジュールの移動式ズームレンズの具体的な構成例を示すもので、レンズを広角側（１倍時）にセットした状態と、望遠側（２．２倍時）にセットした状態の光学系の配置を示す。図１３は、１倍時のレンズ配置を示し、焦点距離は、５．５１ｍｍ、画角Ｐは５７度である。また、図１４は、２．２倍時のレンズ配置を示し、焦点距離は、１２．２ｍｍ、画角Ｓは２６度である。このカメラモジュールは対物レンズ５、ズームレンズ群６、フォーカスレンズ７、ＩＲ（赤外線）カットガラス８、結像面であるイメージセンサチップ９を具備しており、１倍時のレンズ配置においては、図１３に示すように対物レンズ５とフォーカスレンズ７との間にあるズームレンズ群６がフォーカスレンズ７側に配置されている。また、図１４に示すように２．２倍時のレンズ配置においては、ズームレンズ群６が対物レンズ５側に移動、配置され、この移動するための距離ｂは５ｍｍ程度が必要となる。このため、このカメラモジュールの光学長ａは１８ｍｍ程度が必要となる。
【０００８】
このように、光軸上に沿ってレンズ群を移動させることで焦点距離を切り替えるズームレンズを用いる従来技術におけるカメラモジュールの場合は、レンズ群を移動するための距離ｂを確保しなければならないため、光学系の全長ａが長くなるという問題があり、薄型化が難しく携帯機器に用いるには適さないという問題があった。
また、構造が複雑で部品点数も多く高精度な駆動機構を必要とするため組み立てが難しく、組み立て工程における歩留まり、信頼性、コストフォーマンスが著しく低下するという問題があった。
【０００９】
（目的）
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットを用いて構造が簡素で、設計、組み立てが容易、且つレンズユニットの全長の短いカメラモジュールを実現し、異なる倍率の画像を選択的に得ることができると共に、携帯機器に特に好適であり、薄型化を実現できるカメラモジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明のカメラモジュールは、異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【００１１】
また、複数のレンズユニットのそれぞれに対応する位置に配置された複数のイメージセンサチップを有し、選択手段は、該複数のイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段を有し、該撮像信号切替手段によって複数のイメージセンサのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能としたことを特徴とする。
【００１２】
また、複数のイメージセンサチップを搭載した配線基板を有し、該配線基板上に前記複数のレンズユニットが固定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップを有し、選択手段は、複数のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、該レンズユニット支持部を移動させて複数のレンズユニットのうちのいずれか一つをイメージセンサチップに対応する位置に配置してレンズユニットを切り替えるレンズユニット切替手段とを有し、該レンズユニット切替手段によって複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択可能としたことを特徴とする。
【００１４】
また、複数のレンズユニットは少なくとも広角側の第1のレンズユニットと望遠側の第２のレンズユニットとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットはピント調整を行うフォーカス機構を有することを特徴とする。
【００１６】
また、複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットは通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を有することを特徴とする。
【００１７】
また、複数のレンズユニットは、それぞれ複数のレンズを有し、該レンズはプラスチックまたはガラスにより構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットを用いて、異なる倍率の画像を選択的に得ることができると共に、構造が簡素で、設計、組み立てが容易な薄型のカメラモジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本実施形態におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる２個のレンズユニットと、レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップとを備え、二つのレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択することによって、焦点距離が切り替えられるようにし、レンズ鏡筒の全長を小さく抑え、かつ、組立てが容易で携帯機器に好適な薄型のカメラモジュールを実現したものである。
【００２０】
図１から図４は本実施形態の実施例１におけるカメラモジュールを説明するための図、図５、図６は実施例２におけるカメラモジュールを説明するための図、図７から図９は実施例３におけるカメラモジュールを説明するための図、図１０、図１１は実施例４におけるカメラモジュールを説明するための図である。なお、各実施例において同様な構成要素については、同一番号を付与し説明は省略する。以下、本実施形態におけるカメラモジュールの具体的実施例について図１から図１１を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
実施例１におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる二つのレンズユニットと、それぞれに対応する位置に配置された二つのイメージセンサチップとを有し、この二つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替えることによって、二つのイメージセンサチップのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能とした例である。
図１は実施例１におけるカメラモジュールを示し、図１（ａ）は斜視図、図１（ｂ）は断面図である。図２、図３は実施例１におけるレンズユニットの具体的なレンズ構成例を示すもので、図２は広角側（１倍）の第１のレンズユニットのレンズ群を示し、図３は望遠側（２．２倍）の第２レンズユニットのレンズ群を示す。図４は、撮像信号を電気的に切り替える選択手段を示す図である。
【００２２】
図１に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット２１と、望遠側（２．２倍）の第２のレンズユニット２２と、第１、第２のレンズユニット２１、２２のそれぞれに対応する位置に配置された第１のイメージセンサチップ２５ａと第２のイメージセンサチップ２５ｂとを備えている。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は互いに隣接して配置され、レンズユニット支持部２３に保持されている。
【００２３】
第１のレンズユニット２１は、レンズ群２１ａと鏡筒２１ｂにより構成されており、図２にその光学系の配置を示す。図２に示すように、第１のレンズユニット２１は、広角側（１倍）のレンズユニットでレンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃを備えており、焦点距離が３．５５ｍｍ、画角Ｐが６８度、光学長ｄが４．５ｍｍである。レンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、いずれも非球面レンズであり、入射された光をイメージセンサチップ２５ａの表面上で結像させるようになっている。
【００２４】
第２のレンズユニット２２は、レンズ群２２ａと鏡筒２２ｂにより構成されており、図３にその光学系の配置を示す。図３に示すように、第２のレンズユニット２２は、望遠側（２．２倍）のレンズユニットでレンズ３２ａ、３２ｂ、３２ｃを備えており、焦点距離が７．９４ｍｍ、画角Ｓが２８度、光学長ｆが６．５ｍｍである。レンズ３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、いずれも非球面レンズであり、入射された光をイメージセンサチップ２５ｂの表面上で結像させるようになっている。なお、レンズ３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、いずれもプラスチックやガラスにより構成される。
【００２５】
第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、配線基盤２６の表面上に形成され、光学的な情報を電気信号に変換し、撮像信号として出力する素子であり、第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するものである。また、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６と電気的に接続されている。さらに、配線基盤２６の裏面側には外部電極と接続するためのＦＰＣ２７、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）チップ２８等の他のチップも搭載されており、このＦＰＣ２７、ＤＳＰチップ２８は樹脂封止剤２９によって配線基板２６に対して接着固定されている。このＦＰＣ２７は携帯電話、携帯端末（ＰＤＡ）と電気的に接続することができる。
【００２６】
また、配線基盤２６の表面上には、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂを包囲するようにレンズユニット支持部２３が配置固定されている。このとき、第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、予め所定の位置に配置されており、第１のレンズユニット２１が第１のイメージセンサチップ２５ａに対応する位置に配置され、第２のレンズユニット２２が第２のイメージセンサチップ２５ｂに対応する位置に配置されるように、レンズユニット支持部２３が配線基盤２６に固定される。また、第１、第２のレンズユニットと第１、第２イメージセンサチップ２５ａ、２５ｂとの間には、平行平面ガラスからなるＩＲ（赤外線）カットフィルター２４が配置されており、レンズユニット支持部２３に固定されている。
【００２７】
第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂは、図４に示すようにワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子３０ａ、３０ｂ、接地端子３０ｃ、３０ｄと電気的に接続されている。また、信号端子３０ａ、３０ｂは、スイッチ３０によって切り替えられ、いずれか１方が外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。このように、本実施例におけるカメラモジュールは、第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段であるスイッチ３０によって第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択することができる。これによって、第１、第２のレンズユニット２１、２２のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光に基づく撮像信号を選択することができるようになっている。
【００２８】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射された光を第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂの表面上に結像させ、第１、第２のイメージセンサチップ２５ａ、２５ｂのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を切り替えて使用することにより倍率の異なる二つの画像を選択的に使用することができる。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は固定焦点のレンズ系であるため、従来の移動式ズームレンズと比較してレンズユニットの全長を短くすることができる。この結果、カメラモジュールの薄型化を図ることができる。さらに、撮像信号を電気的に切り替えレンズ系の機械的な移動をなくすことによって、構造が簡単で、設計、組み立てが容易となり携帯機器に特に好適な薄型で低価格のカメラモジュールを実現することができる。
【実施例２】
【００２９】
実施例２におけるカメラモジュールは、実施例１における第１のレンズユニットに通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を設け、第２のレンズユニットにピント調整を行うオートフォーカス機構を設け、高機能化した例である。図５は第１のレンズユニットにマクロ機構を設けた例を示す断面図、図６は第２のレンズユニットにオートフォーカス機構を設けた例を示す断面図である。本実施例におけるマクロ機構、オートフォーカス機構は、いずれも公知の機構の一例であり、特に限定されるものではなく通常の機構であれば採用可能である。以下、図に基づいて簡単に説明する。なお、第１、第２レンズユニットのレンズ構成は実施例１と同様あり、同様な構成要素については、同一番号を付与し説明は省略する。
【００３０】
図５に示すように本実施例における広角側の第１のレンズユニット４０は、レンズユニット支持部２３に保持されているマクロ切り替えレバー４４と、その上方に配置されているレンズ鏡筒４８とカバー４１を備えており、レンズ鏡筒４８は、マクロ切り替えレバー４４の方向に付勢されたばね４３を介してレンズユニット支持部２３に保持されている。マクロ切り替えレバー４４はリング状の形状をなし、その一部にはレンズ鏡筒４８側に突出し、その一部に斜面部を有する突起４５が形成されている。また、レンズ鏡筒４８も同じくリング状の形状をなし、マクロ切り替えレバー４４の突起４５に対応する位置、即ちレンズ鏡筒４８の下面側に斜面を有する突起４６が形成されている。この突起４５と突起４６との斜面同士は互いに当接するように配置されており、レンズ鏡筒４８を光軸方向に移動させるカムの役割を果たすものである。
【００３１】
このマクロ切り替えレバー４４を回転させることによりレンズ鏡筒４８は光軸方向に移動し、突起４５と突起４６とが当接した状態がマクロ撮影位置となり、マクロ切り替えレバー４４の突起４５がレンズ鏡筒４８の下面と当接した状態が通常撮影位置となる。このように本実施例の第１のレンズユニット４０によれば通常撮影とマクロ撮影（接写）との選択が可能である。例えば、携帯機器に搭載されているカメラモジュールの場合、通常撮影が３０ｃｍから無限遠まで可能なレンズ系で、マクロ撮影で７〜１５ｃｍ付近の接写が可能となる。この場合、レンズユニットとイメージセンサチップとの距離を通常撮影状態に対して、数百μｍ長くするとマクロ撮影状態となる。
【００３２】
次にオートフォーカスについて簡単に説明する。図６に示すように本実施例における望遠側の第２のレンズユニット３９は、レンズユニット支持部２３に保持されているカバー３３と、カバー３３の内部に配置されるレンズ鏡筒３４と、レンズ鏡筒３４の光軸方向の移動をガイドするガイドポスト３５ａ、３５ｂと、モータ３６と、モータ３６に取り付けられレンズ鏡筒３４を光軸方向に移動させるための板カム３７と、レンズ鏡筒３４を板カム３６側に付勢するためのばね３８とを備えている。レンズ鏡筒３４はリング状の形状をなし、その外周付近に貫通孔３４ａ、３４ｂが設けられており、この貫通孔３４ａ、３４ｂに挿入されたガイドポスト３５ａ、３５ｂがカバー３３とレンズユニット支持部２３との間に保持されている。また、ガイドポスト３５ａ、３５ｂにおけるカバー３３とレンズ鏡筒３４との間にはばね３８が配置されている。さらに、レンズ鏡筒３４の外周部の一端が板カム３７のカム面に当接されており、モータ３６による板カムの３７の回転に伴いレンズ鏡筒３４が光軸方向に移動する。このように本実施例の第２のレンズユニット３９によれば、接写から無限遠までの撮影が可能である。例えば、レンズユニットとイメージセンサチップとの距離を数百μｍ前後させることで５ｃｍから無限遠まで、どの位置でもベストピントで撮影が可能である。
【００３３】
以上のように本実施例によれば各レンズユニットにオートフォーカス機構またはマクロ機構を備えることで、より高機能カメラモジュールを実現することができる。なお、本実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３４】
実施例３におけるカメラモジュールは、第１、第２、第３のレンズユニットを直接、配線基板上に配置した例であり、その他の基本的な構成は実施例１とほぼ同様である。実施例１は、二つのレンズユニットをレンズユニット支持部に固定して一体化し、レンズユニット支持部を配線基板に配置し、固定した例であるが、本実施例は三つのレンズユニットをそれぞれ個別に、直接、配線基盤に配置し、配線基盤に設ける三つのイメージセンサチップに対応する位置に固定した例である。
【００３５】
図７は実施例３におけるカメラモジュールの断面図である。図７に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット５１と、望遠側（２倍）の第２のレンズユニット５２と、望遠側（３倍）の第３のレンズユニット５３と、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３のそれぞれに対応する位置に配置された第１のイメージセンサチップ５５ａと第２のイメージセンサチップ５５ｂと第３のイメージセンサチップ５５ｃとを備えている。また、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３は直線上に隣接して配置され、配線基板２６に直接、固定されている。第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３は、レンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとレンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂにより構成されており、レンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂは、対応する第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃをそれぞれ包囲するように配置されている。
【００３６】
第１のレンズユニット５１は、広角側（１倍）のレンズユニットで焦点距離が３．５ｍｍ、画角Ｐが６８度である。第２のレンズユニット５２は、望遠側（２倍）のレンズユニットで焦点距離が７ｍｍ、画角Ｑが３４度である。また、第３のレンズユニット５３は、望遠側（３倍）のレンズユニットで焦点距離が１０．５ｍｍ、画角Ｓは２３度である。なお、具体的なレンズ配置は、実施例１と類似するため説明は省略するが、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３に入射された光は、それぞれ対応する第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃの表面上で結像させるようになっている。
【００３７】
第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、実施例１におけるイメージセンサチップと同様であるため説明を省略するが、実施例１と同様に、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子（図示せず）、接地端子（図示せず）と電気的に接続されている。また、信号端子（図示せず）は、スイッチ（図示せず）によって切り替えられ、いずれか一つが外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。このように、本実施例におけるカメラモジュールは、第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃから出力される撮像信号をスイッチによって電気的に切り替えるものである。これによって、第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光に基づく撮像信号を選択することができるようになっている。
【００３８】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２、第３のレンズユニット５１、５２、５３を介して入射された光をそれぞれ第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃの表面上に結像させ、第１、第２、第３のイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を切り替えて使用することにより倍率の異なる三つの画像のうちの任意の一つを選択的に使用することができる。
【００３９】
さらに、レンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂを直接、配線基板２６に配置し、固定することでレンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃとの間の部材がレンズ鏡筒５１ｂ、５２ｂ、５３ｂだけとなり、部材の積み重ねの誤差が小さくなりレンズ群５１ａ、５２ａ、５３ａとイメージセンサチップ５５ａ、５５ｂ、５５ｃとの位置を高精度で固定することができる。したがって、より構造が簡素化され携帯機器に特に好適な薄型で低価格のカメラモジュールを実現することができる。なお、本実施例においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、本実施例においても、図８、図９に示すように実施例２と同様にマクロ機構や、オートフォーカス機構を設け、高機能化したカメラモジュールを実現することができる。図８は広角側の第１のレンズユニット４０にマクロ機構を設けた例であり、第１のレンズユニット４０をレンズユニット支持部４２で保持し、このレンズユニット支持部４２がイメージセンサチップ５５ａを包囲するように配線基盤２６に固定されている。その他は第２実施例と同様であるため、説明を省略するが、マクロ切り替えレバー４４を回転させることにより通常撮影とマクロ撮影（接写）との選択ができるようになっている。
【００４１】
図９は、望遠側の第２のレンズユニット３９にオートフォーカス機構を設けた例であり、レンズ鏡筒３９ｂの光軸方向の移動をガイドするガイドポスト３５ａ、３５ｂと、レンズ鏡筒３９ｂを移動するためのモータ３６とが配線基盤２６に直接固定されている。さらに、カバー３３がイメージセンサチップ５５ｂを包囲するように配線基盤２６に固定されている。その他は第２実施例と同様であり、モータ３６による板カムの３７の回転に伴いレンズ鏡筒３９ｂが光軸方向に移動し、焦点調整のために、レンズ群３９ａとイメージセンサチップ５５ｂとの間の距離を変更することができる。これによって接写から無限遠までの撮影ができるようになっている。なお、第３のレンズユニット５３についても同様にオートフォーカス機構を設けても良い。
【実施例４】
【００４２】
実施例４におけるカメラモジュールは、第１、第２のレンズユニットと、第１、第２のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップとを備えており、第１、第２のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部を移動させて、第１、第２のレンズユニットのうちのいずれか一つをイメージセンサチップに対応する位置に配置し、いずれか１つのレンズユニットを介して入射された光をイメージセンサチップの表面上で結像させるようにした例である。
【００４３】
図１０は実施例４におけるカメラモジュールを示す概略断面図である。図１０に示すように本実施例におけるカメラモジュールは、広角側（１倍）の第１のレンズユニット２１と、望遠側（２．２倍）の第２のレンズユニット２２と、所定の位置に配置されたイメージセンサチップ２５とを備えている。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は互いに隣接して配置され、レンズユニット支持部６７に保持されている。なお、具体的なレンズ配置は、実施例１と同様であるため説明は省略する。また、図１０は第２のレンズユニット２２がイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置され第２のレンズユニット２２に入射された光をイメージセンサチップ２５の表面上で結像させるようにした例を示しているが、レンズユニット支持部６７を矢印Ｂの方向に移動させることによって、第１のレンズユニット２１をイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置することができる。すなわち、レンズユニット支持部６７を矢印ＡまたはＢの方向に移動させることによって、第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２に入射された光を選択的にイメージセンサチップ２５の表面上で結像させるようになっている。
【００４４】
イメージセンサチップ２５は、配線基盤２６の表面上に形成され、光学的な情報を電気信号に変換し、撮像信号として出力する素子であり、第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２を介して入射された光に基づき撮像信号を処理するものである。また、イメージセンサチップ２５は、ワイヤーボンディングにより配線基盤２６上の信号端子（図示せず）、接地端子（図示せず）と電気的に接続され外部回路（図示せず）に接続されるようになっている。その他は実指例１と同様であるため説明は省略する。
【００４５】
また、配線基盤２６の表面上には、イメージセンサチップ２５を包囲するようにガイドテーブル６８が配置固定されており、このガイドテーブル６８の上に第１、第２のレンズユニットを保持したレンズユニット支持部６７が移動可能に配置されている。レンズユニット支持部６７はリニアモータ等のアクチュエータにより、矢印Ａまたは矢印Ｂの方向に移動され、イメージセンサチップ２５に対応する位置に第１のレンズユニット２１または第２のレンズユニット２２が配置されるようになっている。このように、第１、第２のレンズユニット２１、２２を切り替えることによって、第１、第２のレンズユニット２１、２２のうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択できるようになっている。
【００４６】
以上のように、本実施例におけるカメラモジュールは、焦点距離の異なる第１、第２のレンズユニット２１、２２の位置を移動させ、いずれか１つのレンズユニットをイメージセンサチップ２５に対応する位置に配置することにより、第１、第２のレンズユニット２１、２２を介して入射される光を切り替えて使用することにより、倍率の異なる二つの画像を選択的に使用することができる。また、本実施例においては多数のレンズユニットを用いる場合でもイメージセンサチップは一つで良く部品点数を少なくすることができる。また、第１、第２のレンズユニット２１、２２は固定焦点のレンズ系であるため、従来の移動式ズームレンズと比較してレンズユニットの全長を短くすることができる。この結果、カメラモジュールの薄型化を図ることができる。
【００４７】
また、本実施例においては、二つのレンズユニットを用いた例で説明したが、図１１に示すように、焦点距離の異なる四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を円形形状をなすレンズユニット支持部６６上に配置しても良い。さらに、所定の位置を中心とする円周上に四つのレンズユニットを配置し、矢印Ａの方向にレンズユニット支持部６６を回転することによって四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を移動させ、いずれか一つレンズユニットをイメージセンサチップに対応する位置に配置させても良い。これによって、四つのレンズユニット６１、６２、６３、６４を介して入射される光を切り替えて使用することにより四つの倍率の画像を選択的に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１におけるカメラモジュールを示し、図１（ａ）は概略斜視図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の実施例１における広角側の第１のレンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図３】本発明の実施例１における望遠側の第２のレンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図４】本発明の実施例１におけるイメージセンサチップの電気的接続を示す図である。
【図５】本発明の実施例２におけるカメラモジュールを示し、マクロ機構を搭載した広角側の第１のレンズユニットを示す断面図である。
【図６】本発明の実施例２におけるカメラモジュールを示し、オートフォーカス機構を搭載した望遠側の第２のレンズユニットを示す断面図である。
【図７】本発明の実施例３におけるカメラモジュールを示す断面図である。
【図８】本発明の実施例３の他の例を示す図でマクロ機構を搭載した広角側の第１のレンズユニットを示す断面図である。
【図９】本発明の実施例３の他の例を示す図でオートフォーカス機構を搭載した望遠側の第２のレンズユニットを示す断面図である。
【図１０】本発明の実施例４におけるカメラモジュールを示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例４におけるカメラモジュールの他の例を示す概略平面図である。
【図１２】従来技術における電子カメラを示す断面図である。
【図１３】従来技術における広角側レンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【図１４】従来技術における望遠側レンズユニットのレンズ構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４９】
２１ 第１のレンズユニット
２１ａ レンズ群
２１ｂ
レンズ鏡筒
２２ 第２のレンズユニット
２２ａ レンズ群
２２ｂ
レンズ鏡筒
２３ レンズユニット支持部
２４ ＩＲカットフィルタ
２５ イメージセンサチップ
２５ａ
第１のイメージセンサチップ
２５ｂ
第２のイメージセンサチップ
２６ 配線基板
２７ ＦＰＣ
２８ ＤＳＰチップ
２９
樹脂封止剤
３０ スイッチ
３０ａ、３０ｂ 信号端子
３０ｃ、３０ｄ 接地端子
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ レンズ
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ レンズ
３３ カバー
３４ レンズ鏡筒
３４ａ、３４ｂ 貫通孔
３５ａ、３５ｂ ガイドポスト
３６ モータ
３７ 板カム
３８ ばね
３９ 第２のレンズユニット
４０ 第１のレンズユニット
４１ カバー
４２ レンズユニット支持部
４３ ばね
４４ マクロ切り替えレバー
４５ 突起部
４６ 突起部
４８ レンズ鏡筒
４８ａ
レンズ鏡筒の下面
５１、５６ 第１のレンズユニット
５１ａ レンズ群
５１ｂ、５６ｂ レンズ鏡筒
５２ 第２のレンズユニット
５２ａ レンズ群
５２ｂ
レンズ鏡筒
５３、５７ 第３のレンズユニット
５３ａ、５７ａ レンズ群
５３ｂ、５７ｂ レンズ鏡筒
５５ａ
第１のイメージセンサチップ
５５ｂ
第２のイメージセンサチップ
５５ｃ
第３のイメージセンサチップ
６１ 第１のレンズユニット
６２ 第２のレンズユニット
６３ 第３のレンズユニット
６４ 第４のレンズユニット
６６、６７ レンズユニット支持部
６８ スライドテーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、前記複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって前記複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記複数のレンズユニットのそれぞれに対応する位置に配置された複数のイメージセンサチップを有し、前記選択手段は、該複数のイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段を有し、該撮像信号切替手段によって前記複数のイメージセンサチップのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記複数のイメージセンサチップを搭載した配線基板を有し、該配線基板上に前記複数のレンズユニットが固定されてい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。
【請求項４】
所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップを有し、前記選択手段は、前記複数のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、該レンズユニット支持部を移動させて前記複数のレンズユニットのうちのいずれか一つを前記イメージセンサチップに対応する位置に配置してレンズユニットを切り替えるレンズユニット切替手段とを有し、該レンズユニット切替手段によって前記複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記複数のレンズユニットは少なくとも広角側の第1のレンズユニットと望遠側の第２のレンズユニットとを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットはピント調整を行うフォーカス機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットは通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記複数のレンズユニットは、それぞれ複数のレンズを有し、該レンズはプラスチックまたはガラスにより構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のカメラモジュール。
【請求項１】
異なる焦点距離を持つ複数のレンズユニットと、該レンズユニットを介して入射された光に基づき撮像信号を処理するイメージセンサチップと、前記複数のレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択する選択手段とを備え、該選択手段によって前記複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光または該光に基づく撮像信号を選択可能としたことを特徴とするカメラモジュール。
【請求項２】
前記複数のレンズユニットのそれぞれに対応する位置に配置された複数のイメージセンサチップを有し、前記選択手段は、該複数のイメージセンサチップから出力される撮像信号を電気的に切り替える撮像信号切替手段を有し、該撮像信号切替手段によって前記複数のイメージセンサチップのうちのいずれか１つのイメージセンサチップから出力される撮像信号を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項３】
前記複数のイメージセンサチップを搭載した配線基板を有し、該配線基板上に前記複数のレンズユニットが固定されてい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。
【請求項４】
所定の位置に配置された一つのイメージセンサチップを有し、前記選択手段は、前記複数のレンズユニットを支持するレンズユニット支持部と、該レンズユニット支持部を移動させて前記複数のレンズユニットのうちのいずれか一つを前記イメージセンサチップに対応する位置に配置してレンズユニットを切り替えるレンズユニット切替手段とを有し、該レンズユニット切替手段によって前記複数のレンズユニットのうちのいずれか１つのレンズユニットを介して入射された光を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュール。
【請求項５】
前記複数のレンズユニットは少なくとも広角側の第1のレンズユニットと望遠側の第２のレンズユニットとを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項６】
前記複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットはピント調整を行うフォーカス機構を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項７】
前記複数のレンズユニットのうち少なくとも一つのレンズユニットは通常撮影とマクロ撮影とが選択可能であるマクロ機構を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記複数のレンズユニットは、それぞれ複数のレンズを有し、該レンズはプラスチックまたはガラスにより構成されていることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のカメラモジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−３０６２８２（Ｐ２００７−３０６２８２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３２３２１（Ｐ２００６−１３２３２１）
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【Ｆターム（参考）】
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