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JP4900118B2 - カメラモジュールおよび電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は、カメラモジュールおよびカメラモジュールを備える電子機器に関する。
カメラモジュールは、撮像素子や画像信号を処理する電子部品等を有しており、外部からの電磁的な干渉を防ぐためにシールドを施すことが好ましい。
特許文献1には、ハウジング(ケース)をモールド成型する際に、その表面に導電性樹脂層を形成することで、電磁シールド性を付与したカメラモジュールが記載されている。しかしながら、導電性樹脂を使用すると、不用意に短絡するおそれがあり、絶縁部材を設ける必要が生じる。絶縁部材は、カメラモジュールの小型化の妨げとなるとともに、カメラモジュールを高価にするという問題がある。
また、特許文献2には、レンズを含む光学ユニットと撮像素子を含む撮像ユニットとを覆う金属板からなるカバーを撮像ユニットの基板のグランドに接地したカメラモジュールが記載されている。しかしながら、光学ユニットや撮像ユニットをさらに金属カバーで覆うことになるので、カメラモジュールの小型化が難しく、また、カメラモジュールが高価になってしまう。
ハウジング自体を、金属板のプレス加工により形成できればよいが、プレス加工では、十分な加工精度が得られない。特に、ズームやフォーカス機能を有するカメラモジュールは、ハウジングにレンズを案内するガイド軸などを精度よく取り付ける必要があり、ハウジングを寸法精度が期待できる樹脂の射出成型で形成することが求められる。
また、ハウジングには偶発的に衝撃力が加わることがあるため、高い剛性を確保することが求められる。小型かつ高性能を両立する撮像ユニットでは、ハウジングを単一の構造部材で構成し、撮像のための光路以外にも、レンズ群などを組み込むために大きな開口を設ける必要がある場合が多く、ハウジングを大型化することなく剛性を確保することが難しい。
特開2003−318585号公報 特開2006−33296号公報
前記問題点に鑑みて、本発明は、シールド性を有する安価なカメラモジュールを提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、本発明によるカメラモジュールは、内部空間を形成する概略箱型をなし、前記内部空間内にレンズ群を支持し、前記レンズ群の光軸に平行な1つの面が開放し、他の5面が一体に金属板の表裏に層をなすように樹脂を成型して形成されたハウジングと、前記ハウジングの前記開放した1つの面を封止する蓋体と、撮像素子を搭載した基板とを有するカメラモジュールであって、前記ハウジングは、前記撮像素子へ光を通過させる開口を備え、前記基板は、前記撮像素子が前記開口を通して前記内部空間を望むように、前記ハウジングの外側に取り付けられており、前記金属板および前記蓋体と共に前記内部空間を取り囲む電磁シールドを形成するシールド手段を備えるものとする。
この構成によれば、金属板をインサートして樹脂成型することで、ハウジングに電磁シールド性と強度とを付与することができる。また、詳細な形状はモールド成型される樹脂によって実現されるので、金属板が加工精度の低いプレス品であってもハウジングの寸法精度が高い。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記ハウジングは、概略箱型をなし、概略箱型をなし、レンズ群の光軸に平行な1つの面が開放し、他の5面が一体に形成されている。
このため、ハウジングが大きく開口しているので、レンズ群の組み込みが容易である。また、金属板を有するので、ハウジングを薄肉にして大きな開口を設けても十分な強度が得られる。なお、開口を被う部材は、構造部材ではないので高い剛性は不要であるから、薄肉にでき、空間効率を高くできる。さらに、レンズ群の案内軸の両端をハウジングで保持することができ、レンズの偏芯を小さくできる。なお、開放とは、ハウジングの一面が全体的に開放することを要求するものではなく、レンズ群の組み込みが容易にできる程度に開放されていればよい。具体的には、コーナー部や撮像素子側の1/4程度が閉じられたものであっても十分に開放した面といえる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記レンズ群は、前記光軸方向に移動可能なレンズを含んでもよい。
特に、レンズ群が可動レンズを含む場合には、ハウジングの一面を開放したことによる作業性の向上が大きい。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記基板は、積層基板であり、前記シールド手段は、前記積層基板の前記撮像素子を配設した層よりも外側の一層であり、前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、前記基板は、前記撮像素子を配設した層よりも外側の一層を前記金属板に接続するために、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接するグランドパターンを有してもよい。
この構成によれば、ハウジング内の金属板を接地することで、電磁遮蔽(シールド)の効果が高くなる。なお、基板は、積層基板であって、最外層の略全面にグランドパターンを設けたものであることが好ましい。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、前記蓋体は、導電性材料からなり、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接してもよい。
この構成によれば、蓋体によってハウジングの開放部分をシールドできる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記シールド手段は、前記基板を覆うように前記ハウジングに取り付けられた導電性材料からなる基板カバーであり、前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、前記基板カバーは、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接してもよい。
この構成によれば、基板の外側に電子部品を搭載しても、基板カバーによって遮蔽できるので、電子部品に電磁ノイズが入らない。また、基板カバーは、電子部品から外部へ放射する電磁ノイズも遮蔽できる。なお、基板カバーは、基板をハウジングに固定するための部材を兼ねることもできる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記基板カバーは、前記蓋体と一体に形成されてもよい。
この構成によれば、部品点数の削減によりコストダウンできる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記シールド手段は、前記基板を覆うように前記ハウジングに取り付けられた磁性材料からなる基板カバーをさらに有し、前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、前記基板カバーは、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接してもよい。
この構成によれば、基板の外側に搭載した電子部品に電磁ノイズが入らず、カメラモジュールを電子機器に組み込む際に、基板カバーを被覆しなくても近傍の回路を短絡させることがない。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記ハウジングは、部分的に樹脂層がなく、前記金属板をその表面が周囲の樹脂層の表面と略面一になるように張り出させた拡張部を備えてもよい。
この構成によれば、金属板は十分な剛性と遮光性とを備えるので、部分的に樹脂の厚み分だけ内部空間を拡張することができ、カメラモジュールの小型化に資する。また、カメラモジュールを組み込む電子機器に小さな凸部があるような場合には、カメラモジュールを大きくすることなく、ハウジングを部分的に凹ませることできる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記金属板に前記ハウジングの樹脂の層に食い込むリブを形成してもよい。
この構成によれば、金属板の剛性を高めることができる。リブは樹脂層を分断しないように、樹脂層の厚みより小さいことが好ましい。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記金属板は、表裏の樹脂層を接続する切欠きまたは開口を有してもよい。
この構成によれば、成型時に樹脂の流れをよくし、樹脂の寸法精度を確保できる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記開口は、前記ハウジングを成型するモールドの樹脂を注入するゲートの近傍に形成されてもよい。
この構成によれば、特に、金属板の表裏に十分な樹脂を供給でき、寸法精度が高くなる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記ハウジングは、前記金属板に形成した開口の内周を前記樹脂で覆った貫通孔を備えてもよい。
この構成によれば、貫通孔の位置および大きさを樹脂によって正確に再現できる。また、貫通孔部分の金型耐久性が向上する。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記貫通孔の外側の樹脂に、前記金属板の外表面を露出させる座ぐりを形成してもよい。
この構成によれば、貫通孔をビス孔として使用する場合も、高剛性の金属板でビスの締め付け力を受けるので、特別な補強を必要としない。また、ビスを金属製にすることで、導電接続することもできる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記金属板は、前記樹脂を貫通して前記ハウジングの内部に突出し、前記レンズ群の光路を規制する突出部を備えてもよい。
この構成によれば、遮光性に優れる金属板で、光路を規制することができる。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記ハウジングは、前記金属板の内表面を露出させる取付孔を備えてもよい。
この構成によれば、取付孔に軸状の部材を取り付けることができ、軸方向の力を金属板で受け止めるので、ハウジングを大型化しない。また、金属製の軸部材を金属板に導電接続して接地できるので、軸部材が電磁気的に悪影響を及ぼさない。
また、本発明のカメラモジュールにおいて、前記レンズ群は、前記ハウジングの開放方向に光軸を屈曲される光学部材を有してもよい。
この構成によれば、カメラモジュールを、ハウジングの開放方向(屈曲前の光軸方向)にさらに薄型化できる。
また、本発明による電子機器は、前記いずれかのカメラモジュールを有するものとし、好ましくは、前記ハウジングの開放する方向からの投影面積が最大となる筐体を有してもよい。
この構成によれば、電子機器を薄型化できる。
金属板をインサート成型したハウジングを用いることで、寸法精度が高く、シールド性を備える剛性の高いカメラモジュールを安価に提供できる。
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1および2に、本発明の第1実施形態のカメラモジュール1を示す。カメラモジュール1は、一面が開放した概略箱型のハウジング2と、ハウジング2の開放部分を封止する蓋体3と、ハウジング2に取り付けられる基板4とからなる。
ハウジング2は、図3に展開図を示す例えば厚み0.3mm以下の鋼板からなる金属板5を概略箱型にプレス加工し、この金属板5の表裏に樹脂層を射出成型によって形成してなる。ハウジング2は、最も面積が大きい一面が開放した箱型であり、開放した面に平行な光軸Xを有するレンズ6,7を含んだレンズ群を収容する内部空間を画定している。ハウジング2は、最も面積の小さい2面の一方に対物レンズ8を保持する開口が形成され、他方にフィルタ9(図1では省略)が取り付けられ、フィルタ9を介して撮像素子10を望む開口が形成されている。なお、フィルタ9の代わりにレンズが取り付けられていてもよい。
レンズ6,7は、ハウジング2に両端を保持された光軸Xに平行な2本の案内軸11,12に沿って移動可能な玉枠13,14に保持され、アクチュエータ15,16(図1では省略)によって位置決めされる。また、レンズ6,7の位置を検出する必要がある場合は、位置検出センサを適宜配設することができる。
撮像素子10は、ハウジング2に接合される基板4上に、撮像素子10が生成した信号を処理する電子部品17とともに搭載されている。なお、基板4には、電子部品17だけでなく、アクチュエータ15,16の駆動用ICや、メモリなどの電子部品を搭載することもできる。
また、カメラモジュール1は、ハウジング2の開放部分を封止する金属板からなる蓋体3を有している。ハウジング2は、外壁に係合突起18を残すように樹脂層を切り欠いて金属板5を露出させた係合溝19が形成されている。蓋体3は、係合溝19に嵌合して金属板5と導電接触しながら、係合突起18に係止される係合爪20を有する。
また、金属板5は、基板4が接合される端面に露出し、端面に沿って折り曲げられた当接部21を有する。基板4は、積層基板であり、一層が当接部21に当接するグランドパターン22を形成し、金属板5を基板4を介して接地するようになっている。
こうして、ハウジング2の金属板5と、蓋体3と、基板4のグランドパターン22とを電気的に接続し、カメラモジュール1の内部への電磁ノイズの進入を防止する電磁シールドを形成することで、撮像素子10や電子部品17の誤動作を防止することができる。
また、案内軸11,12は、図4に案内軸11について示すように、一端が、ハウジング2の内壁を突出させたボス23を有し、金属板5の内側表面を露出させる取付孔24に挿入され、他端が、金属板5に設けた開口の内周を樹脂で覆った貫通孔25に挿入されて保持される。案内軸11,12は、射出成型によって精度よく形成された樹脂によって保持されるので、レンズ6,7を光軸Xに正確に軸合わせするように、玉枠13,14を案内する。また、案内軸11,12が金属製である場合には、案内軸11,12を金属板5に導電接続して接地できるので、案内軸11,12がアンテナとして作用し、基板4上の回路に悪影響を及ぼすことを防止できる。なお、取付孔24には、案内軸11,12との嵌合長を増やして、保持精度および強度を確保するためのボス23が設けられているが、精度や強度が求められない場合には、ボス23はなくてもよい。
アクチュエータ15,16は、例えば、図5に示すアクチュエータ15のように、フレーム26に保持されたモータ27および送りねじ28からなり、送りねじ28の回転によって螺合している玉枠13(14)を駆動する。フレーム26は、ハウジング2の内面に設けた突起で位置決めされるとともに、貫通孔29を貫通するビス30によってハウジング2に固定される。貫通孔29の外側には、金属板5を露出させる座ぐり31が形成されており、ビス30の頭を受け入れる。これにより、ビス30の頭がハウジング2の外面から突出しないで済み、射出成型によって精度よく形成された樹脂によってビス30の位置を正確に定めることができるとともに、金属板5がビス30の締め付け力を受けるので、樹脂層に過剰な応力が加わらず、樹脂層を肉厚にするなどの補強が不要である。また、アクチュエータ15をビス30を介して金属板5に電気的に接続して接地できる利点もある。なお、本実施形態では、モータ27および送りねじ28は、フレーム26に保持されているが、送りねじ28の軸受け構造として先に説明した取付孔24を利用してもよく、また、モータ27を取付孔24により保持するように構成してもよい。
続いて、図6に、ハウジング2の樹脂層を成型するためのモールド構成を示す。モールドは、樹脂を注入するためのゲート32を有する固定金型33と、固定金型33に接離するように移動可能な可動金型34と、可動金型34の可動方向と垂直に引き抜くことができるスライドコア35とからなる。
可動金型34は、金属板5の端部の内側に当接するように部分的に張り出した抱きつき部36を有する。金属板5は、予め、プレス加工により略箱型に形成しておき、金属板5に設けた貫通孔に突起37が係合することでモールド内に位置決めして挿入されるが、プレス加工において、金属板5の内角が若干90°より小さくなるようにしておく。これにより、金属板5は、自身の弾性力によって、端部を抱きつき部36に圧接する。なお、金属板5を挿入しやすいように抱きつき部36には、金属板5を押し広げる傾斜を設けることが好ましい。金属板5には、抱きつき部36に当接する部分の近傍に切欠きを設けるなどして、部分的に剛性を弱め、成型後に内部応力による変形が生じないようにするとよい。また、金属板5の可動金型34の可動方向と直交する面は、固定金型33および可動金型34に設けた狭持部38で挟み込むことで、表裏に樹脂層を形成する空間ができるように位置決めすることができる。なお、狭持部38の隙間を金属板5の厚みより若干大きくすることで、金型33,34の破損を防止することができる。
スライドコア35は、案内軸11,12やビス30などを取り付ける貫通孔27や座ぐり31を形成する。
金属板5は、ゲート32に対向する位置に開口を設けておき、その表裏に樹脂を導入しやすくすることが望ましい。また、モールドの形状に応じて、金属板5の他の部分にも、樹脂の連絡を可能にする切欠きまたは開口を形成するとよい。このような金属板5の表裏の樹脂層を接続する切欠きまたは開口によって、射出成型時の樹脂の流れをスムーズにし、成型品の寸法精度を向上させることができる。ただし、それらの開口は、金属板5の剛性を損なわないように肉盗みして形成することが好ましい。
このように、金属板5の表裏に樹脂層を形成したハウジング2は、その壁が薄肉であっても、金属板5によって高い剛性を有する。よって、本実施形態のように、薄型のハウジング2の一面を大きく開放して、レンズ群などの組み込みを容易にすることができる。
さらに、図7および8に、本発明の第2実施形態のカメラモジュール1を示す。本実施形態において、第1実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態のカメラモジュール1は、対物レンズ8が光軸Xをハウジング2の開放方向に屈曲させる光学部材(プリズム)を兼ねている。
このカメラモジュール1は、基板4の裏面(カメラモジュール1の外側)にも電子部品17が搭載されている。基板4は、蓋体3と一体に形成された金属製の基板カバー41に覆われ、ハウジング2に押圧して保持されている。基板カバー41は、ハウジング2の金属板5に導電接触している。基板カバー41は、基板4の裏面に搭載した電子部品17へのノイズ進入および電子部品17からの外部へのノイズ伝播を防止する電磁シールドを形成する。
この基板カバー41は、磁性材料により、蓋体3と別体に形成してもよい。その場合、基板カバー41が絶縁性を有するので、カメラモジュール1を組み込んだ電子機器の、基板4に接続される回路をショートさせる心配がない。
また、金属板5は、端部を折り曲げてハウジング2の樹脂層に食い込むリブ42が形成されている。これにより、ハウジングの剛性をより高めることができる。なお、金属板5の平面部分の中央付近にリブ42を設ける場合は、強度およびシールド効果を損なわないように、プレス打ち出し形状にすることが望ましい。
また、本実施形態のカメラモジュール1は、ハウジング2のレンズ6を保持する玉枠13に近接する部分に、樹脂層をなくし、金属板5を、その外表面が周囲の樹脂層の外表面と略面一になるように張り出させた拡張部43を有する。金属板5は、剛性と遮光性とを備えるので、レンズ群を収容する鏡胴として求められる特性を損なうことなく、ハウジング2の内部空間を部分的に拡張している。これにより、玉枠13とハウジング2との干渉を避けながら、ハウジング2の厚みを小さくすることを可能にしている。
また、ハウジング2は、金属板5の一部を樹脂層を貫通して内部空間に突出させた突出部44を有する。突出部44は、レンズ6とレンズ7との間で光路の片側を規制している。このように、ハウジング2を構成する薄い金属板5により光路を規制することで、カメラモジュール1が光軸X方向に長くならない。
以上の第1実施形態および第2実施形態のカメラモジュール1は、特に、ハウジング1の開放方向の厚みを小さくできる。よって、これらのカメラモジュール1を組み込む電子機器は、ハウジング1の開放方向の投影面積が最大となるような薄型の筐体を有するものとすることができる。
例えば、図9に、前記第2実施形態のカメラモジュール1を組み込んだ携帯電話50を示す。このように、本発明は、薄型の携帯電話などの電子機器に光学ズームやオートフォーカスなどの高度な機能を備えるカメラモジュールを搭載することを可能にする。
本発明の第1実施形態のカメラモジュールの分解斜視図。 図1のカメラモジュールの断面図。 図1のカメラモジュールの金属板の展開図。 図1のカメラモジュールの案内軸の取付を示す部分拡大断面図。 図1のカメラモジュールのアクチュエータの取付を示す部分拡大断面図。 図1のカメラモジュールのハウジングを成型するためのモールドの構成図。 本発明の第2実施形態のカメラモジュールの部分断面正面図。 図7のカメラモジュールの側方断面図。 図7のカメラモジュールを有する携帯電話の正面図および背面図。
符号の説明
1 カメラモジュール
2 ハウジング
3 蓋体
4 基板
5 金属板
6,7 レンズ
8 対物レンズ
10 撮像素子
11,12 案内軸
17 電子部品
19 係合溝(露出部分)
21 当接部(露出部分)
22 グランドパターン
23 ボス
24 取付孔
25 貫通孔
29 貫通孔
30 ビス
31 座ぐり
32 ゲート
33 固定金型
34 可動金型
35 スライドコア
36 抱きつき部
41 基板カバー
42 リブ
43 拡張部
44 突出部
50 携帯電話(電子機器)

Claims (19)

  1. 内部空間を形成する概略箱型をなし、前記内部空間内にレンズ群を支持し、前記レンズ群の光軸に平行な1つの面が開放し、他の5面が一体に金属板の表裏に層をなすように樹脂を成型して形成されたハウジングと、
    前記ハウジングの前記開放した1つの面を封止する蓋体と、
    撮像素子を搭載した基板とを有するカメラモジュールであって
    前記ハウジングは、前記撮像素子へ光を通過させる開口を備え、
    前記基板は、前記撮像素子が前記開口を通して前記内部空間を望むように、前記ハウジングの外側に取り付けられており、
    前記金属板および前記蓋体と共に前記内部空間を取り囲む電磁シールドを形成するシールド手段を備えることを特徴とするカメラモジュール。
  2. 前記基板は、積層基板であり、
    前記シールド手段は、前記積層基板の前記撮像素子を配設した層よりも外側の一層であり、
    前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、
    前記基板は、前記シールド手段を構成する一層と接続され、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接するグランドパターンを有することを特徴とする請求項に記載のカメラモジュール。
  3. 前記シールド手段は、前記基板を覆うように前記ハウジングに取り付けられた導電性材料からなる基板カバーであり、
    前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、
    前記基板カバーは、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接することを特徴とする請求項に記載のカメラモジュール。
  4. 前記基板カバーは、前記蓋体と一体に形成されていることを特徴とする請求項に記載のカメラモジュール。
  5. 前記シールド手段は、前記基板を覆うように前記ハウジングに取り付けられた磁性材料からなる基板カバーであり、
    前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、
    前記基板カバーは、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接することを特徴とする請求項に記載のカメラモジュール。
  6. 前記レンズ群は、前記光軸方向に移動可能なレンズを含むことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のカメラモジュール。
  7. 前記ハウジングは、前記金属板を部分的に露出させ、
    前記蓋体は、導電性材料からなり、前記金属板の前記ハウジングから露出した部分に当接することを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のカメラモジュール。
  8. 前記ハウジングは、部分的に樹脂層がなく、前記金属板をその表面が周囲の樹脂層の表面と略面一になるように張り出させた拡張部を備えることを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のカメラモジュール。
  9. 前記金属板に前記ハウジングの樹脂の層に食い込むリブを形成したことを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のカメラモジュール。
  10. 前記金属板は、表裏の樹脂層を接続する切欠きまたは開口を有することを特徴とする請求項1からのいずれかに記載のカメラモジュール。
  11. 前記開口は、前記ハウジングを成型するモールドの樹脂を注入するゲートの近傍に形成されていることを特徴とする請求項10に記載のカメラモジュール。
  12. 前記ハウジングは、前記金属板に形成した開口の内周を前記樹脂で覆った貫通孔を備えることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載のカメラモジュール。
  13. 前記貫通孔の外側の樹脂に、前記金属板の外表面を露出させる座ぐりを形成したことを特徴とする請求項12に記載のカメラモジュール。
  14. 前記金属板は、前記樹脂を貫通して前記ハウジングの内部に突出し、前記レンズ群の光路を規制する突出部を備えることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載のカメラモジュール。
  15. 前記ハウジングは、前記金属板の内表面を露出させる取付孔を備えることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載のカメラモジュール。
  16. 前記取付穴には、前記レンズ群の少なくとも一部を前記光軸方向に移動させる駆動機構の構成要素が挿入されていることを特徴とする請求項15に記載のカメラモジュール。
  17. 前記レンズ群は、前記ハウジングの開放方向に光軸を屈曲される光学部材を有することを特徴とする請求項1から16のいずれかに記載のカメラモジュール。
  18. 請求項1から17のいずれかに記載のカメラモジュールを有することを特徴とする電子機器。
  19. 前記ハウジングの開放する方向からの投影面積が最大となる筐体を有することを特徴とする請求項18に記載の電子機器。
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