特開 2024-114132 カメラモジュール、その制御方法、その製造方法および電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024114132

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】カメラモジュール、その制御方法、その製造方法および電子機器

(51)【国際特許分類】

   H04N 23/52 20230101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

H04N23/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019665

(22)【出願日】2023-02-13

(71)【出願人】

【識別番号】000228578

【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(74)【代理人】

【識別番号】100206933

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】田巻 克弥

(72)【発明者】

【氏名】小宮 正浩

(72)【発明者】

【氏名】柴田 尚久

【テーマコード（参考）】

5C122

【Ｆターム（参考）】

5C122DA13

5C122EA03

5C122FA17

5C122FC06

5C122GE06

5C122GE11

5C122GE17

5C122GG05

5C122GG06

5C122HA46

5C122HA81

5C122HA82

5C122HB02

(57)【要約】

【課題】低温時、機能低下を来すＴｏＦセンサなどの素子を動作時、発熱を伴う素子の熱を熱源に利用して保温し、電子機器の動作温度範囲を拡大する。
【解決手段】発光し、発熱する光源（１６）と、光源から光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサ（１０）と、光源の熱をＴｏＦセンサに伝導する熱伝導部材（レンズホルダ６）と、ＴｏＦセンサの温度を検出し、またはＴｏＦセンサの周囲温度を検出する温度センサ（１２）と、温度センサの検出温度に応じて光源の発熱量を増減させ、ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部（マイコン１４）とを含んでいる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発光し、発熱する光源と、
前記光源から光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサと、
前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導する熱伝導部材と、
前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部と、
を含む、カメラモジュール。

【請求項2】

前記制御部は、駆動パルスによる前記光源のスイッチング損失によって前記発熱量を増減させる制御を含む、請求項１に記載のカメラモジュール。

【請求項3】

光源が、発光し、発熱する工程と、
ＴｏＦセンサが、被写体からの反射光を検出する工程と、
熱伝導部材が、前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導させる工程と、
温度センサが、前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する工程と、
制御部が、前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する工程と、
を含む、カメラモジュールの制御方法。

【請求項4】

前記所定温度または前記所定温度範囲に制御する工程は、駆動パルスによる前記光源のスイッチング損失によって前記発熱量を増減させる制御を含む、請求項３に記載のカメラモジュールの制御方法。

【請求項5】

前記所定温度または前記所定温度範囲に制御する工程は、駆動パルスのレベルを加減して、前記光源の発光光量を一定量に保ちながら前記光源の発熱量を増減させる制御を含む、請求項３または請求項４に記載のカメラモジュールの制御方法。

【請求項6】

前記ＴｏＦセンサの前記温度または前記周囲温度が所定温度以下または所定温度範囲に低下したとき、カメラモジュールの動作を停止させる制御工程を含む、請求項３または請求項４に記載のカメラモジュールの制御方法。

【請求項7】

発光し、発熱する光源を設置する工程と、
前記光源から光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサを設置する工程と、
前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導する熱伝導部材を設置する工程と、
前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する温度センサを設置する工程と、
前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部を設置する工程と、
を含む、カメラモジュールの製造方法。

【請求項8】

低温時、機能低下を来す第１の素子と、動作時、発熱する第２の素子とを併存させた電子機器であって、
前記第２の素子の熱を前記第１の素子側に伝導させる熱伝導部材と、
前記第１の素子の温度を検出し、または前記第１の素子の周囲温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に応じて前記第２の素子の発熱量を増減させて前記第１の素子の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部と、
を含む、電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はたとえば、ＴｏＦ（Time of Flight）センサを含むカメラモジュールなどの電子機器およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

外気温などの影響を受ける電子機器では、その温度低下が正常動作を損なうことや、正常な動作確保のために保温することが既に知られている。

【0003】

斯かる電子機器に関し、基板上にヒートシンクを取り付け、このヒートシンクにヒータを設けて低温時でも確実な起動や安定した動作が可能にすることが開示されている（例えば、特許文献１）。

【0004】

カメラモジュールに関し、レンズホルダの外壁内部に伝熱線を配置し、カメラモジュール全体を加熱または保温することが開示されている（例えば、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０－１７０４８６号公報

【特許文献2】特開２０１１－６６５６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ＴｏＦセンサが搭載されるカメラモジュールは、ＴｏＦセンサの温度が動作可能範囲を下回ると、正常な動作を得ることができない。低温環境下にＴｏＦセンサを維持した撮像実験では、たとえば、１０〔℃〕程度の温度で取得画像に乱れを生じ、０〔℃〕以下では検出動作が不安定となり、さらに、－１０〔℃〕程度の低温下では平面状の被写体を撮像してもその被写体面に凹凸があるかのような画像崩れが生ずることが確認された。

【0007】

このように、カメラモジュールなど、電子機器の機能が正常に働く温度条件を充足していても、ＴｏＦセンサのセンサ機能が低温下での影響を受け、動作不良に陥る。つまり、電子機器は、搭載されているセンサの温度特性に依存し、ＴｏＦセンサが低温下で影響を受ける場合には実用性が損なわれるという課題がある。

【0008】

本開示の発明者は、センサが正常に動作可能な温度範囲でカメラモジュールなどの電子機器の機能や用途が制限されないことが実用上不可欠であり、電子機器内に搭載された素子の発熱で保温することが有益であるとの知見を得た。

【0009】

そこで、本開示の第１の目的は、ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度に応じた熱量を得てＴｏＦセンサを保温することにより、カメラモジュールの動作温度範囲を拡大することにある。

【0010】

また、本開示の第２の目的は、低温時、機能低下を来す素子を動作時、発熱を伴う素子の熱を熱源に利用して保温し、電子機器の動作温度範囲を拡大することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

第１の目的を達成するため、本開示のカメラモジュールによれば、発光し、発熱する光源と、前記光源から光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサと、前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導する熱伝導部材と、前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部とを含む。

【0012】

このカメラモジュールにおいて、前記制御部は、駆動パルスによる前記光源のスイッチング損失によって前記発熱量を増減させる制御を含んでもよい。

【0013】

第１の目的を達成するため、本開示のカメラモジュールの制御方法によれば、光源が、発光し、発熱する工程と、ＴｏＦセンサが、被写体からの反射光を検出する工程と、熱伝導部材が、前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導させる工程と、温度センサが、前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する工程と、制御部が、前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する工程と含む。

【0014】

このカメラモジュールの制御方法において、前記所定温度または前記所定温度範囲に制御する工程は、駆動パルスによる前記光源のスイッチング損失によって前記発熱量を増減させる制御を含んでもよい。

【0015】

このカメラモジュールの制御方法において、前記所定温度または前記所定温度範囲に制御する工程は、駆動パルスのレベルを加減して、前記光源の発光光量を一定量に保ちながら前記光源の発熱量を増減させる制御を含んでもよい。

【0016】

このカメラモジュールの制御方法において、前記ＴｏＦセンサの前記温度または前記周囲温度が所定温度以下または所定温度範囲に低下したとき、カメラモジュールの動作を停止させる制御工程を含んでもよい。

【0017】

第１の目的を達成するため、本開示のカメラモジュールの製造方法によれば、発光し、発熱する光源を設置する工程と、前記光源から光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサを設置する工程と、前記光源の熱を前記ＴｏＦセンサに伝導する熱伝導部材を設置する工程と、前記ＴｏＦセンサの温度を検出し、または前記ＴｏＦセンサの周囲温度を検出する温度センサを設置する工程と、前記温度センサの検出温度に応じて前記光源の発熱量を増減させ、前記ＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部を設置する工程とを含む。

【0018】

第２の目的を達成するため、本開示の電子機器によれば、低温時、機能低下を来す第１の素子と、動作時、発熱する第２の素子とを併存させた電子機器であって、前記第２の素子の熱を前記第１の素子側に伝導させる熱伝導部材と、前記第１の素子の温度を検出し、または前記第１の素子の周囲温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出温度に応じて前記第２の素子の発熱量を増減させて前記第１の素子の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する制御部とを含む。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 本開示のカメラモジュールによれば、光源から得られる熱をＴｏＦセンサの温度またはその周囲温度に応じて増減させて、ＴｏＦセンサの温度または周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御できるので、ＴｏＦセンサの低温下での誤動作を防止できる。

【0020】

(2) 本開示のカメラモジュールの制御方法によれば、ＴｏＦセンサによる動作温度依存性を排することができ、正常な動作が可能な温度範囲を拡大できる。

【0021】

(3) 本開示のカメラモジュールの製造方法によれば、ＴｏＦセンサの動作温度依存性を排し、使用可能な温度範囲を拡大したカメラモジュールを製造できる。

【0022】

(4) 本開示の電子機器によれば、第２の素子から得られる熱を第１の素子の温度またはその周囲温度に応じて増減させ、第１の素子の温度または周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御できるので、低温下による第１の素子の誤動作を防止できる。

【0023】

また、本開示の電子機器によれば、第１の素子による動作温度依存性を排することができ、第１の素子を含む電子機器の動作温度範囲を拡大できる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図１は、一実施の形態に係るカメラモジュールを示す部分断面図である。

【図2】図２は、裏面側から見たレンズホルダを示す斜視図である。

【図3】図３は、ＴｏＦセンサの制御システムの一例を示す図である。

【図4】図４は、駆動パルスと光源の発熱量の推移を示す図である。

【図5】図５は、一実施例に係る駆動パルスと光源の発熱量の推移を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

＜一実施の形態＞
図１は、本開示の一実施の形態に係るカメラモジュールの部分断面を示している。図１に示す構成は一例であり、本開示が斯かる構成に限定されるものではない。

【0026】

図１に示すカメラモジュール２は、本開示の電子機器の一例である。このカメラモジュール２には、第１基板４－１、第２基板４－２およびレンズホルダ６および放熱板８が含まれる。第１基板４－１、第２基板４－２および放熱板８は、レンズホルダ６と一体に複数のねじなどの締結手段によって固定されている。

【0027】

第１基板４－１はセンサ基板の一例である。この第１基板４－１にはＴｏＦセンサ１０、温度センサ１２、マイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略称する）１４などが実装されている。ＴｏＦセンサ１０は、低温下で機能が低下する第１の素子の一例である。このＴｏＦセンサ１０は、図示しない被写体からの反射光を検出し、被写体を撮像する機能を備えている。

【0028】

温度センサ１２は、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を検出し、この検出出力（＝温度データ）をマイコン１４に提供する。マイコン１４は本開示の制御部の一例である。このマイコン１４は、温度センサ１２の検出出力を受け、被写体を表す撮像を取得する画像処理を含む信号処理の他、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度の制御を行う。

【0029】

第１基板４－１はレンズホルダ６の下面側に配置され、このレンズホルダ６を挟んで第２基板４－２が設置されている。つまり、第１基板４－１、第２基板４－２およびレンズホルダ６は積層構造を成している。

【0030】

第２基板４－２はＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直共振型面発光レーザー）基板の一例である。この第２基板４－２には光源１６および光源ドライバ１８などが実装されている。光源１６は動作時、発熱する第２の素子の一例である。この光源１６にはたとえば、垂直共振型面発光レーザーを発光するためのＶＣＳＥＬ素子が用いられている。光源ドライバ１８は光源１６を駆動する。この光源ドライバ１８はたとえば、光源１６を駆動パルスによって駆動し、光源１６の点灯および消灯を任意の周期でパルス発光させる。この第２基板４－２は第１基板４－１と配線部材１９によって電気的に結線されている。

【0031】

図中断面で示すレンズホルダ６は、本開示の熱伝導部材の一例である。この熱伝導部材には熱伝導性の良い金属材料としてたとえば、アルミニウム材、アルミニウムを含む合金材、硬質の樹脂材料などが用いられる。このレンズホルダ６には、本開示の場合、ＴｏＦセンサ１０や光源１６などの部品の位置精度を維持するための剛性に加え、熱伝導性が要求される。レンズホルダ６を軽量化することが好ましい。

【0032】

このレンズホルダ６にはホルダ部２０、基板搭載部２２および複数の立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ（図２）、２４Ｇ（図２）が含まれる。各立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ（図２）、２４Ｇ（図２）はたとえば、同一高さまたはほぼ同一高さに設定される。

【0033】

ホルダ部２０は、レンズホルダ６に一体に形成されてレンズホルダ６の表裏間に貫通させた筒状部である。このホルダ部２０にはレンズユニット２６が摺動機構２８によって摺動可能に取り付けられている。この摺動機構２８はたとえば、ホルダ部２０側およびレンズユニット２６側のねじ部によって結合されている。レンズユニット２６は光学レンズ３０を含み、この光学レンズ３０によって被写体からの反射光を集光し、ＴｏＦセンサ１０の撮像面に被写体像を結像させる。この場合、ホルダ部２０の終端側に設置された光学フィルタ３２は反射光の光量や通過波長域の調整に用いられる。

【0034】

基板搭載部２２は、本開示の受熱部の一例である。この基板搭載部２２は、第２基板４－２に実装されている光源１６からの受熱エリアである。この基板搭載部２２には第２基板４－２と密着させるための平坦面部を備えている。したがって、この基板搭載部２２には第２基板４－２が密着して設置されており、第２基板４－２に実装されている光源１６の熱Ｈを受ける。基板搭載部２２が受熱した熱Ｈは、熱伝導部材からなるレンズホルダ６の熱伝導性によりＴｏＦセンサ１０側に伝導する。

【0035】

立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆは本開示の第１包囲壁の一例である。これら立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４ＦがＴｏＦセンサ１０の側面側を包囲し、第１基板４－１がＴｏＦセンサ１０の底面側を覆い、レンズホルダ６がＴｏＦセンサ１０の上面側を覆っている。つまり、複数の立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ、第１基板４－１およびレンズホルダ６を以て、ＴｏＦセンサ１０およびその実装部を保温するための第１保温室３４－１が構成されている。また、各立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆを一体に備えたレンズホルダ６は、ＴｏＦセンサ１０に対するノイズ光の入射を阻止する機能を果たす。

【0036】

立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇは本開示の第２包囲壁の一例である。これら立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇがマイコン１４の側面側を包囲し、第１基板４－１がマイコン１４の底面側を覆い、レンズホルダ６がマイコン１４の上面側を覆っている。つまり、複数の立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇ、第１基板４－１およびレンズホルダ６を以て、マイコン１４を保温するための第２保温室３４－２が構成されている。

【0037】

レンズホルダ６が配置された第１基板４－１の背面側には、放熱板８が設置されている。この放熱板８にはレンズホルダ６と同様に熱伝導部材が用いられる。この放熱板８が持つ放熱性により、第１保温室３４－１および第２保温室３４－２の過熱が抑制される。

【0038】

＜ＴｏＦセンサ１０の保温メカニズム＞
図２は、裏面側から見たレンズホルダ６を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【0039】

第１保温室３４－１は、立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ、図１に示した第１基板４－１およびレンズホルダ６、光学レンズ３０を含んで密閉空間を構成する。つまり、光学レンズ３０は第１保温室３４－１を封止する封止部材に含まれる。ホルダ部２０に形成された光学フィルタ取付部３６には、板状の光学フィルタ３２（図１）が設置される。この光学フィルタ３２はホルダ部２０を閉塞し、第１保温室３４－１は密閉空間を構成する。つまり、光学フィルタ３２は第１保温室３４－１を封止する封止部材に含まれる。したがって、この第１保温室３４－１にはＴｏＦセンサ１０とともに空気が閉じ込められ、第１保温室３４－１内の空気は、レンズホルダ６に接して受けた熱Ｈを蓄熱する蓄熱手段として機能する。

【0040】

第２保温室３４－２は、立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇ、図１に示した第１基板４－１およびレンズホルダ６を含んで密閉空間を構成する。つまり、第２保温室３４－２にはマイコン１４とともに空気が閉じ込められ、第２保温室３４－２内の空気は、レンズホルダ６に接して受けた熱Ｈを蓄熱する蓄熱手段として機能する。

【0041】

温度センサ１２がＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を検出する。マイコン１４は、温度センサ１２の検出温度を受け、この検出温度に応じて光源１６の発熱量を増減させ、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する。所定温度または所定温度範囲とはＴｏＦセンサ１０が正常に動作可能な温度または温度範囲である。つまり、撮像時、平面状の被写体を撮像した場合、その被写体面に凹凸があるかのような画像崩れが生じない動作が得られる場合を正常動作とすればよい。

【0042】

＜カメラモジュール２の制御システム３８＞
図３は、ＴｏＦセンサ１０に搭載された制御システム３８を示している。この制御システム３８は、本開示の制御システムの一例である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

【0043】

この制御システム３８は、光源１６のパルス発光制御に併設された制御機能である。この実施の形態の制御システム３８には、ＴｏＦセンサ１０、温度センサ１２、マイコン１４、光源１６、光源ドライバ１８が含まれる。

【0044】

ＴｏＦセンサ１０の検出出力はマイコン１４に提供され、画像処理に用いられる。温度センサ１２はＴｏＦセンサ１０に隣接して設置されてＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を検出し、この検出出力をマイコン１４に提供する。

【0045】

マイコン１４は、光源１６の発光制御とともに、制御システム３８における情報処理を実行する。マイコン１４には図示しないが、プロセッサ、メモリ、入出力部などが含まれる。プロセッサはメモリにあるプログラムを実行し、駆動パルスの生成、発光制御や制御などを実行する。メモリにはＯＳ（Operating System）、データベースなどのプログラムを格納する。入出力部はプロセッサの制御により、温度データの取得や駆動パルスの出力に用いられる。マイコン１４による温度制御を含む制御のための情報処理には、温度センサ１２から取得したＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度に応じて光源１６から必要な発熱量を得るための駆動パルスのパルス幅の制御が含まれる。

【0046】

マイコン１４が出力する駆動パルスＰは光源ドライバ１８に加えられる。光源ドライバ１８は駆動パルスＰを受け、光源１６を一定周期で点滅させるパルス発光させる。

【0047】

＜カメラモジュール２の制御＞
このカメラモジュール２の制御は、本開示のカメラモジュールの制御方法の一例である。このカメラモジュール２の制御には、ａ）発光・発熱工程、ｂ）反射光検出工程、ｃ）熱伝導工程、ｄ）温度検出工程、ｅ）温度制御工程が含まれる。

【0048】

ａ）光源１６の発光・発熱工程
この発光・発熱工程は、マイコン１４の制御で光源ドライバ１８が光源１６をパルス駆動する。光源１６は駆動パルスＰによってパルス発光し、発熱する。光源１６から光照射を受けた被写体から反射光が得られる。

【0049】

ｂ）反射光検出工程
この反射光検出工程は、被写体からの反射光がＴｏＦセンサ１０に検出され、この検出出力をマイコン１４が取得する。マイコン１４は、ＴｏＦセンサ１０の検出出力を取得し、被写体を表す画像信号を出力する。

【0050】

ｃ）熱伝導工程
この熱伝導工程は、光源１６の熱Ｈが第２基板４－２を通して熱伝導部材であるレンズホルダ６に受熱される。この熱Ｈは、レンズホルダ６を通して第１保温室３４－１、第２保温室３４－２に伝導する。これにより、ＴｏＦセンサ１０およびその周囲が加熱されて保温される。

【0051】

ｄ）温度検出工程
この温度検出工程は、温度センサ１２による温度検出である。この温度検出は、ＴｏＦセンサ１０の温度の検出、ＴｏＦセンサ１０の周囲温度の検出が含まれる。

【0052】

ｅ）温度制御工程
この温度制御工程には、温度監視、光源１６の発熱量調整、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度の温度制御が含まれる。温度監視は、温度センサ１２からの温度データを受け、カメラモジュール２の動作中、マイコンによって継続して実行される。この温度監視の温度範囲にはＴｏＦセンサ１０の温度、その周囲温度の双方が含まれる。

【0053】

光源１６の発熱量調整は、光源１６から得られる光量を所定レベルに保持しつつ、パルス駆動される光源１６のスイッチング損失を増減させて調整する。つまり、光量を所定レベルに保持しつつ点灯回数を増加させて発熱量を増大させ、光量を所定レベルに保持しつつ点灯回数を減少させて発熱量を低減する。

【0054】

発熱量の調整によりレンズホルダ６から第１保温室３４－１、第２保温室３４－２に流れる熱Ｈが制御される。この結果、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御することができる。

【0055】

ｆ）他の制御工程
このカメラモジュール２の制御には、ＴｏＦセンサ１０の温度または周囲温度が所定温度以下または所定温度範囲に低下したとき、カメラモジュール２の動作を停止させる制御工程を含む。この制御にはたとえば、ＴｏＦセンサ１０の動作を停止し、またはＴｏＦセンサ１０の出力の取り込みを無効化し、または光源１６の光を遮断する工程などが含まれる。つまり、このような制御を行うことで、不適正な画像情報の取込みなどの不都合を怪異することができ、カメラモジュール２の信頼性を高めることができる。

【0056】

＜駆動パルスＰと光源１６の発熱量の関係＞
光源１６に既述のＶＣＳＥＬを用いてパルス駆動点灯させた場合（パルス点灯方式）、単純に点灯回数を減少または増加させると、スイッチング損失の調整は可能であるが、ＶＣＳＥＬで得られる光量が点灯回数の減少または増加の影響を受け、カメラモジュール２の性能に影響を及ぼすことになる。

【0057】

これに対し、本開示では、パルス駆動のスイッチング損失に着目し、光源１６の点灯時の光量を保持したまま、点灯時間を増減させてスイッチング損失を調整する。つまり、点灯時の光量を保持するには、駆動パルスによる電流値を調整すればよい。

【0058】

図４のＡは、駆動パルスＰ１による光源１６の点灯、消灯を含むパルス発光を示している。この発光形態は、光源ドライバ１８から一定周期でオン・オフする駆動パルスＰ１によって光源１６を点滅させている。Ｔ１は点灯時間を示している。

【0059】

図４のＢは、駆動パルスＰ１によるスイッチング損失による光源１６から得られる発熱量の推移を示している。駆動パルスＰ１による光源１６の発光形態においては、駆動パルスＰ１の立ち上がり（＝光源１６の消灯から点灯に至る時点ｔ１、ｔ３、ｔ５）、駆動パルスＰ１の立ち下がり（＝光源１６の点灯から消灯に至る時点ｔ２、ｔ４）の双方で損失が発生する。このスイッチング損失はスイッチングが頻繁であれば発熱量Ｈ１が増加する。

【0060】

図４のＣは、駆動パルスＰ２による光源１６のパルス発光を示している。駆動パルスＰ２による点灯時間Ｔ２は点灯時間Ｔ１より長く、この例では、Ｔ２＝Ｔ１×３である。

【0061】

図４のＤは、駆動パルスＰ２によるスイッチング損失による光源１６から得られる発熱量の推移を示している。つまり、駆動パルスＰ２による光源１６の点灯形態も、駆動パルスＰ１と同様に駆動パルスＰ２の立ち上がり（＝光源１６の消灯から点灯に至る時点ｔ１、ｔ５）、駆動パルスＰ２の立ち下がり（＝光源１６の点灯から消灯に至る時点ｔ４）の双方で損失が発生する。このスイッチング損失は、駆動パルスＰ２では駆動パルスＰ１に比較してスイッチング間隔が大きくなり、スイッチング回数が少ないため、発熱量Ｈ２は発熱量Ｈ１より小さく（図４の場合、Ｈ２＝Ｈ１×３／５）なる。

【0062】

＜光源１６の発熱量制御＞
光源１６の発熱量制御には、光源１６をパルス駆動によって発光させた際に光源１６のスイッチング損失（熱損失）で生じる発熱量の調整、つまり、パルス駆動点灯による損失調整を用いる。

【0063】

したがって、本開示の発熱量制御は、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を常時、監視し、この温度推移に応じて光源１６のスイッチング損失による発熱量を増減させることにより、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御する。

【0064】

＜光源１６の入力電力Ｐｉ、発光電力Ｐｒおよび損失電力Ｐｘの関係＞
この電力制御において、光源１６の入力電力をＰｉ、発光電力をＰｒ、損失電力をＰｘとすると、入力電力Ｐｉは、式１で表すことができる。
Ｐｉ＝Ｐｒ＋Ｐｘ ・・・（式１）

【0065】

式１において、入力電力Ｐｉは、光源ドライバ１８から光源１６に加えられる電力である。発光電力Ｐｒは、光源１６の発光に用いられる電力である。損失電力Ｐｘは、光源１６のスイッチング損失電力である。

【0066】

マイコン１４は、光源１６の入力電力Ｐｉ、発光電力Ｐｒおよび損失電力Ｐｘを監視し、発光電力Ｐｒを所定レベル以上に維持するための電力制御を行う。したがって、この発熱制御では、光源１６に得られる光量を所定レベル以上に維持して光源１６のスイッチング損失を増減させて発熱量を調整する。

【0067】

＜カメラモジュール２の製造工程の一例＞
このカメラモジュール２の製造工程は、本開示のカメラモジュールの製造方法の一例である。この製造工程には発光し、発熱する光源１６を設置する工程と、光源１６からの光を受ける被写体からの反射光を検出するＴｏＦセンサ１０を設置する工程と、光源１６の熱をＴｏＦセンサ１０に伝導するレンズホルダ６（熱伝導部材）を設置する工程と、ＴｏＦセンサ１０温度を検出し、またはＴｏＦセンサ１０の周囲温度を検出する温度センサ１２を設置する工程と、温度センサ１２の検出温度に応じて光源１６の発熱量を増減させ、ＴｏＦセンサ１０の温度またはその周囲温度を所定温度または所定温度範囲に制御するマイコン１４（制御部）を設置する工程などが含まれる。

【0068】

そして、レンズホルダ６の加工工程では、熱伝導部材の整形や切断などにより、ＴｏＦセンサ１０を包囲する立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ（第１包囲壁）、光源１６の熱Ｈを受ける基板搭載部２２（受熱部）を含むレンズホルダ６を形成する。

【0069】

基板取付け工程には、第１包囲壁内にＴｏＦセンサ１０を位置付けして第１基板４－１を配置する工程、または光源１６を含む第２基板４－２を基板搭載部２２（受熱部）に配置する工程が含まれる。

【0070】

＜一実施の形態の効果＞
この一実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 保温熱源に光源１６を活用
光源１６は、被写体に照射する光の発光手段である。この本来の機能によって生じる発熱を保温熱源に活用するので、新たな熱源を設置する必要がない。モジュールの簡略化、多機能化または軽量化に寄与することができる。

【0071】

(2) 光源１６の発光形態にパルス発光を活用
光源１６の発光形態を損なうことなく、パルス駆動発光を活用し、保温熱源として必要な熱Ｈを得ることができる。

【0072】

(3) 熱伝導部材による熱伝導
レンズホルダ６は、レンズユニット２６を搭載する基材であり、これに熱伝導部材を用いている。したがって、レンズユニット２６の搭載部材であるレンズホルダ６を以て光源１６からの熱Ｈを受け、この熱Ｈを効率的にＴｏＦセンサ１０側に伝導させることができる。つまり、レンズホルダ６の多機能化を図ることができる。

【0073】

(4) 蓄熱性、保温性および検出精度の向上
第１保温室３４－１および第２保温室３４－２を構成するレンズホルダ６や第１保温室３４－１および第２保温室３４－２に閉じ込められた空気の蓄熱性を利用し、ＴｏＦセンサ１０やマイコン１４を効率よく保温して一定温度以上に維持することができ、ＴｏＦセンサ１０の温度低下による検出画像の乱れなどの誤動作を防止でき、検出精度を高めることができる。

【0074】

(5) カメラモジュール２の動作温度の範囲拡大
ＴｏＦセンサ１０を保温することで、ＴｏＦセンサ１０のセンサ機能の信頼性を高めることができるとともに、ＴｏＦセンサ１０によるカメラモジュール２の温度依存性を緩和でき、カメラモジュール２の動作温度の範囲拡大を図ることができる。

【0075】

(6) 光源１６の発熱による保温性、放熱板８の放熱性および保温制御
光源１６からの熱Ｈの保温と相俟って放熱板８による放熱を含む保温制御により、各第１保温室３４－１、第２保温室３４－２の温度が適正化されるとともに、カメラモジュール２の動作温度の範囲拡大とともに動作の信頼性を高めることができる。

【0076】

(7) マイコン１４の制御には、ＴｏＦセンサ１０の温度または周囲温度が所定温度または所定温度範囲に到達したとき、ＴｏＦセンサ１０を動作させ、またはＴｏＦセンサ１０の出力の取り込みを有効化する制御やその工程を含んでもよい。

【0077】

(8) 放熱板８の放熱性
光源１６からの熱Ｈの保温と相俟って放熱板８による放熱により、各第１保温室３４－１、第２保温室３４－２の温度が適正化されるので、カメラモジュール２の動作温度の範囲拡大とともに動作の信頼性が得られる。

【0078】

(9) カメラモジュール２の堅牢性などの強化
剛性の高い熱伝導部材で構成されたレンズホルダ６に第１基板４－１および第２基板４－２を取り付け、レンズホルダ６を挟んで第１基板４－１および第２基板４－２が配置されているので、カメラモジュール２の堅牢性を強化することができる。

【0079】

レンズホルダ６は、立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ（第１包囲壁）および立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇ（第２包囲壁）を備える箱状の筐体構造を備えているので、熱伝導部材が持つ剛性と相俟って強固な支持フレーム構造を実現することができる。

【0080】

ＴｏＦセンサ１０を包囲する立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ（第１包囲壁）を備えるレンズホルダ６によれば、ＴｏＦセンサ１０に対するノイズ光を遮断でき、被写体からの反射光の検出精度を高めることができるなど、センサ機能の信頼性を高めることができる。

【0081】

(10) ＴｏＦセンサ１０および光源１６の設置精度
複数の立壁部２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｄ、２４Ｆ（第１包囲壁）および立壁部２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｅ、２４Ｇ（第２包囲壁）を持つレンズホルダ６を備えることにより、第１基板４－１および第２基板４－２の平行精度が得られ、ＴｏＦセンサ１０および光源１６の設置精度を高めることができる。

【0082】

(11) カメラモジュール２のコンパクト化
レンズホルダ６を用いて熱伝導構造を実現でき、カメラモジュール２のコンパクト化を図ることができる。

【0083】

(12) 第１保温室３４－１および光源１６の配置によるＴｏＦセンサの適正化
第１保温室３４－１の近傍に配置された光源１６からの熱で第１保温室３４－１とともにＴｏＦセンサを保温するので、ＴｏＦセンサが過度に加熱されることなく、保温を適正化できる。

【実施例0084】

図５は、一実施例に係る駆動パルスと光源１６の発熱量の推移を示している。この実施例では、光源１６の発光光量を一定量に保ちつつ、光源１６の駆動パルスによるスイッチング損失を増減させることが可能な制御の一例である。

【0085】

図５のＡは、駆動パルスＰ１による光源１６の点灯、消灯を含むパルス発光を示している。この発光形態は、光源ドライバ１８から一定周期でオン・オフする駆動パルスＰ１によって光源１６を点滅させている。Ｔ１１は点灯時間、Ｔ１２は消灯時間を示している。

【0086】

図５のＢは、駆動パルスＰ１によるスイッチング損失による光源１６から得られる発熱量の推移を示している。駆動パルスＰ１による光源１６の発光形態において、時点ｔ１から時点ｔ５の区間では、駆動パルスＰ１の立ち上がり（＝光源１６の消灯から点灯に至る時点ｔ１、ｔ３、ｔ５）、駆動パルスＰ１の立ち下がり（＝光源１６の点灯から消灯に至る時点ｔ２、ｔ４）の双方で損失が発生する。このスイッチング損失はスイッチングが頻繁であれば発熱量Ｈ１が増加することは既述の通りである。この例では、時点ｔ１から時点ｔ５の時間において、五回のスイッチングがあり、この回数に応じ、光源１６にはスイッチング損失に応じた発熱量Ｈ１が得られる。

【0087】

図５のＣは、駆動パルスＰ２による光源１６のパルス発光を示している。駆動パルスＰ２による点灯時間Ｔ２１は点灯時間Ｔ１１より長く、この例では、点灯時間Ｔ２１、消灯時間Ｔ２２は式２、式３に示す通りである。
Ｔ２１＝Ｔ１１×２ ・・・（式２）
Ｔ２２＝Ｔ１２×２ ・・・（式３）

【0088】

図５のＤは、駆動パルスＰ２によるスイッチング損失による光源１６から得られる発熱量の推移を示している。駆動パルスＰ２による光源１６の点灯形態では、時点ｔ１から時点ｔ５の区間おいて、駆動パルスＰ１と同様に駆動パルスＰ２の立ち上がり（＝光源１６の消灯から点灯に至る時点ｔ１、ｔ５）、駆動パルスＰ２の立ち下がり（＝光源１６の点灯から消灯に至る時点ｔ３）の双方で損失が発生する。このスイッチング損失は、駆動パルスＰ２では駆動パルスＰ１に比較してスイッチング間隔が大きいため、発熱量Ｈ２が発熱量Ｈ１より小さくなる。

【0089】

時点ｔ１から時点ｔ５の区間において、図５のＡの場合、点灯時間Ｔ１１が２回存在するので、図５のＣの場合と同様の点灯時間Ｔ２１＝Ｔ１１×２により同等であるから、光源１６には同様の発光光量が得られる。これに対し、図５のＡに示す五回のスイッチング回数が得られているのに対し、図５のＣでは三回のスイッチング回数に減少している。この結果、光源１６に得られる発熱量Ｈ２はＨ１×（２／３）に減少している。

【0090】

このように、光源１６の発光光量を一定量に保ちながら、光源１６の駆動パルスによるスイッチング損失を増減して光源１６の発熱量を制御できる。トータルの点灯時間が同じであれば、光量は変わらないので、スイッチング回数のみで光源１６の発熱量を加減することができる。つまり、カメラモジュール２において、光源１６の光量を一定に保つことは一定の測定距離を保つことであり、センサ機能の信頼性を維持することができる。

【0091】

〔他の実施の形態〕
本開示には次のバリエーションが含まれる。
(1) 上記一実施の形態では単一の光源１６を備えたが、光源１６を複数化してもよい。光源１６の発光形態としてパルス発光を例示したが、パルス発光以外の発光形態であってもよい。

【0092】

(2) スイッチング損失を増減させる際、駆動パルスのレベルを加減して光源１６の発光量を一定量に調整してもよい。

【0093】

(3) 上記一実施の形態では、光源１６を熱源に用いたが、動作によって発熱する素子を用いてもよい。

【0094】

(4) 電子機器としてカメラモジュール２を例示したが、本開示の電子機器はカメラモジュールに限定されない。

【0095】

以上説明したように、本開示の最も好ましい実施の形態等について説明した。本開示は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または明細書に記載した本開示の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であって、斯かる変形や変更が、本開示の範囲に含まれることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本開示は、低温時、機能低下を来すＴｏＦセンサ１０（第１の素子）と、動作時、発熱する光源１６（第２の素子）とを併存させたカメラモジュール２などの電子機器について、第１の素子の温度またはその周囲温度により発熱量を制御した第２の素子の熱を第１の素子側に伝導させて第１の素子を保温させたので、カメラモジュール２などの電子機器の動作温度の範囲拡大などの優れた効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0097】

２ カメラモジュール
４－１ 第１基板
４－２ 第２基板
６ レンズホルダ
８ 放熱板
１０ ＴｏＦセンサ
１２ 温度センサ
１４ マイコン
１６ 光源
１８ 光源ドライバ
１９ 配線部材
２０ ホルダ部
２２ 基板搭載部
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ、２４Ｆ、２４Ｇ 立壁部
２６ レンズユニット
２８ 摺動機構
３０ 光学レンズ
３２ 光学フィルタ
３４－１ 第１保温室
３４－２ 第２保温室
３６ 光学フィルタ取付部
３８ 制御システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】