特許 7398694 電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-07

(45)【発行日】2023-12-15

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   G01C 3/06 20060101AFI20231208BHJP

   G03B 13/36 20210101ALI20231208BHJP

   G02B 7/32 20210101ALI20231208BHJP

   G01S 7/481 20060101ALI20231208BHJP

   H01L 31/12 20060101ALI20231208BHJP

   H01S 5/022 20210101ALI20231208BHJP

【ＦＩ】

G01C3/06 120Q

G03B13/36

G02B7/32

G01S7/481 A

H01L31/12 E

H01S5/022

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019120789

(22)【出願日】2019-06-28

(65)【公開番号】P2021006777

(43)【公開日】2021-01-21

【審査請求日】2022-05-27

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100132241

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 博史

(74)【代理人】

【識別番号】100183265

【弁理士】

【氏名又は名称】中谷 剣一

(72)【発明者】

【氏名】谷村 直哉

(72)【発明者】

【氏名】山本 功樹

【審査官】信田 昌男

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０４３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０５１７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５００９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１８１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００３４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１２０４９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｇ０２Ｂ ７／３２

Ｇ０１Ｓ ７／４８１

Ｈ０１Ｌ ３１／１２

Ｈ０１Ｓ ５／０２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板の主面に実装され、対象物にレーザー光を出射する発光部および前記レーザー光が前記対象物で反射した反射光を受光する受光部を有する測距センサと、
前記レーザー光が通過する第１光路と、前記反射光が通過する第２光路とが形成され、前記基板の前記主面側において前記測距センサに配置されたガスケットと、
前記ガスケットに配置されたカバー部材と、
前記ガスケットと前記基板の前記主面との間に配置され、前記ガスケットを前記カバー部材に向かって付勢する弾性部材と、
を備え、
前記ガスケットと前記弾性部材とは、弾性を有する材料により一体的に形成されている、
電子機器。

【請求項2】

前記基板の前記主面に垂直な方向から見たときに、
前記第１光路は、前記測距センサの前記発光部と重なるように設けられ、
前記第２光路は、前記測距センサの前記受光部と重なるように設けられている、
請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記第１光路および前記第２光路は、前記カバー部材から前記測距センサに向かってテーパー状に形成されている、
請求項１または２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記ガスケットは、前記基板に設けられた複数の穴にそれぞれ嵌入される複数の位置決めピンを有する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電子機器。

【請求項5】

前記測距センサは、赤外線センサである、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電子機器。

【請求項6】

さらに、
前記測距センサを用いて焦点調整を行うカメラモジュール、
を備える、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ラップトップＰＣ等の電子機器に搭載されたカメラにおいて、レーザー光により対象物までの距離を測定する測距センサを用いてオートフォーカスを行う方式であるレーザーオートフォーカス方式が知られている。例えば、特許文献１には、リードフレームと、発光素子と、受光素子と、信号処理部とを有する光学式測距センサが記載されている。このような測距センサを電子機器に搭載することにより、被写体までの距離を計測して自動で高速に、かつ正確にフォーカスを調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１８１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

測距センサを電子機器に搭載する場合、測距精度の向上という点で未だ改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の電子機器は、
基板の主面に実装され、対象物にレーザー光を出射する発光部および前記レーザー光が前記対象物で反射した反射光を受光する受光部を有する測距センサと、
前記レーザー光が通過する第１光路と、前記反射光が通過する第２光路とが形成され、前記基板の前記主面側において前記測距センサに配置されたガスケットと、
前記ガスケットに配置されたカバー部材と、
前記ガスケットと前記基板の前記主面との間に配置され、前記ガスケットを前記カバー部材に向かって付勢する弾性部材と、
を備える。

【発明の効果】

【0006】

本開示によると、電子機器に搭載された測距センサの測距精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施の形態にかかる電子機器の一部を示す平面図である。

【図2】図１の電子機器のＡ－Ａ断面図であり、本実施の形態にかかる測距センサを示す図である。

【図3】図１の電子機器のＢ－Ｂ断面図である。

【図4】図２の測距センサを拡大した図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（本開示に至った経緯）
カメラの焦点調整の方法として、レーザーオートフォーカス方式が知られている。レーザーオートフォーカスでは、例えば、赤外線等のレーザー光を対象物に照射して、対象物で反射した反射光を受光し、反射光を受光するまでの時間に基づいて距離を測定する測距センサを用いて、対象物までの距離を測定することにより焦点を調整する。このため、測距センサの測距精度を確保することが重要である。

【0009】

ラップトップＰＣ等の電子機器に搭載されたカメラにおいて、レーザーオートフォーカス方式を採用する場合、一般的に測距センサの前面にガラス等で形成されたカバー部材が配置される。カバー部材により、測距センサから出射されたレーザー光が反射し受光部に入ってしまう、所謂光学的クロストークにより、測距精度が劣化してしまうという課題がある。

【0010】

測距センサを高背部品と同一基板上に実装する場合、高背部品がカバー部材に干渉しないよう、部品とカバー部材との距離を確保することとなり、その結果、測距センサとカバー部材との間の距離が大きくなる。測距センサとカバー部材との間の距離が大きくなると、カバー部材により反射したレーザー光が受光部に入り込みやすくなるため、測距精度が劣化してしまう。

【0011】

光学的クロストークを防止するために、カメラおよびＬＥＤ等の高背部品とは別の基板に測距センサを実装し、カバー部材との距離が近くなるように配置する方法が考えられる。しかし、この方法では、コネクタまたはＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の部品点数が増加するため、実装面積の確保が困難になり、設計上の大きな制約となってしまう。

【0012】

そこで、本発明者らは、これらの課題を解決するための電子機器を検討し、以下の構成を考案した。

【0013】

本開示の一態様にかかる電子機器は、
基板の主面に実装され、対象物にレーザー光を出射する発光部と、前記レーザー光が前記対象物で反射した反射光を受光する受光部とを有する測距センサと、
前記レーザー光が通過する第１光路と、前記反射光が通過する第２光路とが形成され、前記基板の前記主面側において前記測距センサに配置されたガスケットと、
前記ガスケットに配置されたカバー部材と、
前記ガスケットと前記基板の前記主面との間に配置され、前記ガスケットを前記カバー部材に向かって付勢する弾性部材と、
を備える。

【0014】

この構成によると、カバー部材によるレーザー光の反射を防止して、測距精度を確保することができる。

【0015】

前記基板の前記主面に垂直な方向から見たときに、
前記第１光路は、前記測距センサの前記発光部と重なるように設けられ、
前記第２光路は、前記測距センサの前記受光部と重なるように設けられていてもよい。

【0016】

この構成によると、レーザー光および反射光とガスケットとの干渉を防止して、測距精度を確保することができる。

【0017】

前記第１光路および前記第２光路は、前記カバー部材から前記測距センサに向かってテーパー状に形成されていてもよい。

【0018】

この構成によると、レーザー光および反射光がガスケットに干渉することによるケラレの発生を防止することができる。

【0019】

前記ガスケットは、前記基板に設けられた複数の穴にそれぞれ嵌入される複数の位置決めピンを有していてもよい。

【0020】

この構成によると、組み立てばらつきや部品実装ばらつきを低減することができる。

【0021】

前記測距センサは、赤外線センサであってもよい。

【0022】

この構成によると、測距精度を向上することができる。

【0023】

さらに、
前記測距センサを用いて焦点調整を行うカメラモジュール、
を備えていてもよい。

【0024】

この構成によると、オートフォーカスに要する時間を短縮することができる。

【0025】

（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本実施の形態にかかる電子機器の一部を示す平面図である。図２は、図１の電子機器のＡ－Ａ断面図であり、本実施の形態にかかる測距センサを示す図である。図３は、図１の電子機器のＢ－Ｂ断面図である。図４は、図２の測距センサを拡大した図である。

【0026】

図１に示すように、本実施の形態にかかる電子機器１は、キーボード３と、カメラモジュール４と、トラックパッド５とが配置された筐体２を備える。筐体２には、図示省略のＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等が内蔵されている。また、電子機器１は、ヒンジ６により筐体２と回転可能に連結された、図示省略の表示部を備えている。電子機器１は、キーボード３またはトラックパッド５からの入力が可能なラップトップタイプのコンピュータとして利用することができる。また、筐体２には、電源スイッチ、および外部インタフェース等が配置されていてもよい。

【0027】

カメラモジュール４は、筐体２に配置されており、レンズ７と、ＬＥＤライト８と、測距センサ９とを備える。また、カメラモジュール４は、図示省略の撮像素子およびレンズ駆動部を備えている。例えば、電子機器１においてカメラアプリケーションが起動されると、カメラモジュール４により被写体を撮影することができる。レンズ７は、被写体からの光を集結させて結像させる。撮像素子は、レンズ７によって結像された被写体像を撮像する。レンズ駆動部は、レンズ７を光軸方向に移動させる。測距センサ９は、撮像素子と被写体との間の被写体距離を測定する。ＬＥＤライト８は、被写体を照明する。筐体２に内蔵されたＣＰＵにより、撮像素子、レンズ駆動部、ＬＥＤライト８、および測距センサ９を制御して、撮影を行うことができる。

【0028】

＜レンズ＞
レンズ７は、撮像対象である被写体からの光を集結させて結像させる。例えば、焦点距離の調整に用いられるフォーカスレンズ等により構成される。レンズ７は、後述するレンズ駆動部により、光軸方向に沿って駆動される。

【0029】

＜ＬＥＤライト＞
ＬＥＤライト８は、撮像時に発光して被写体を照射する。照度の低いトーチ発光、または瞬間的に照度の高い光を照射するフラッシュ発光をすることができる。

【0030】

＜撮像部＞
撮像部は、撮像面に結像した被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像部により生成された画像データは、例えばＣＰＵにより各種処理を施され、例えばフラッシュメモリ等の記憶装置に記憶される。

【0031】

＜レンズ駆動部＞
レンズ駆動部は、レンズ７を光軸方向に沿って進退するように駆動することにより、撮像部の撮像面に形成された被写体像のフォーカス状態を変化させる。レンズ駆動部は、例えば、ステッピングモータ、ＤＣモータ、超音波モータ、またはリニアモータ等のモータにより構成することができる。

【0032】

＜測距センサ＞
測距センサ９は、図２および図４に示すように、筐体２に内蔵される基板１０の主面１０ａに実装され、対象物（被写体）にレーザー光を出射する発光部９ａ、およびレーザー光が対象物で反射した反射光を受光する受光部９ｂを有する、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式の測距センサである。測距センサ９には、後述のガスケット１１が配置されている。本実施の形態において、測距センサ９は赤外線センサであり、発光部９ａから出射した赤外線を対象物に照射し、反射した反射光を受光部９ｂで受光するまでの時間に基づいて対象物までの距離を測定する。

【0033】

測距センサ９は、後述するガスケット１１により覆われており、ガスケット１１には後述するカバー部材１４が配置されている。測距センサ９の発光部９ａから出射されたレーザー光１２がガスケット１１に設けられた第１光路１１ａを通過し、対象物で反射された反射光１３がガスケット１１に設けられた第２光路１１ｂを通過して受光部９ｂで受光される。

【0034】

＜ガスケット＞
ガスケット１１は、測距センサ９を覆うように配置され、カバー部材１４による光学的クロストークを防止することができる。図２に示すように、ガスケット１１は、基板１０の主面１０ａ側において測距センサ９に配置されている。図４に示すように、ガスケット１１は、測距センサ９から出射されたレーザー光１２が通過する第１光路１１ａと、レーザー光１２が対象物で反射した反射光１３が通過する第２光路１１ｂとが形成されている。第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂは、ガスケット１１に形成された孔である。基板１０の主面１０ａに垂直な方向から見たときに、第１光路１１ａは、測距センサ９の発光部９ａと重なるように設けられ、第２光路１１ｂは、測距センサ９の受光部９ｂと重なるように設けられている。すなわち、図４に示すように、測距センサ９の発光部９ａから出射されるレーザー光１２が第１光路１１ａの側壁で遮られないように、および測距センサ９の受光部９ｂにより受光される反射光１３が第２光路１１ｂの側壁で遮られないように、第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂが設けられている。第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂは、測距センサ９に向かって径が小さくなるテーパー状に形成されている。測距センサ９の発光部９ａから、レーザー光１２が約２０°～２５°の角度で出射される。このため、第１光路１１ａがテーパー状に形成されていることにより、レーザー光１２と第１光路１１ａの干渉をより効果的に防止することができる。また、第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂの内周面に、例えば反射材を塗布することにより、レーザー光１２と第１光路１１ａとの干渉を防止することもできる。

【0035】

また、ガスケット１１は、基板１０に設けられた複数の穴１０ｂにそれぞれ嵌入される、複数の位置決めピン１１ｃを有する。本実施の形態では、位置決めピン１１ｃは、ガスケット１１の基板１０側に設けられた凸部である。ガスケット１１の位置決めピン１１ｃが基板１０の穴１０ｂにそれぞれ嵌入されることにより、組み立てばらつきや部品実装のばらつきを低減することができる。また、測距センサ９に対するガスケット１１の位置精度を確保することができるため、第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂと、レーザー光１２および反射光１３とのそれぞれの干渉を防止することができる。ガスケット１１には、カバー部材１４が配置されている。また、ガスケット１１と基板１０の主面１０ａとの間に、弾性部材１５が配置されている。ガスケット１１は、例えば遮光性を有する樹脂等により形成される。

【0036】

＜カバー部材＞
カバー部材１４は、レンズ７、ＬＥＤライト８、および測距センサ９等のカメラモジュール４のそれぞれの部品を外部から保護するために設けられている。カバー部材１４は、ガスケット１１に配置され、例えば両面テープ等により、筐体２に接着される。カバー部材１４は、ガラスまたは樹脂等の透明な材質により形成される。

【0037】

＜弾性部材＞
弾性部材１５は、ガスケット１１と基板１０との間に配置され、ガスケット１１をカバー部材１４に向かって付勢している。弾性部材１５は、例えば、ゴム、またはスポンジ等の弾性を有する材質により形成される。弾性部材１５により、ガスケット１１がカバー部材１４に向かって付勢されるため、ガスケット１１をカバー部材１４に密着させることができる。このため、測距センサ９からのレーザー光１２のカバー部材１４で反射しても、その反射したレーザー光１２が受光部９ｂに入ることを防止することができる。したがって、カバー部材１４によって反射した光が測距センサ９の受光部９ｂに入ることによる測距誤差を低減することができる。

【0038】

なお、例えば、ガスケット１１と弾性部材１５とが、弾性を有する材質により一体的に形成されていてもよい。

【0039】

［動作］
上述した構成を有する電子機器１の動作を説明する。
（１）測距センサ９の発光部９ａから、レーザー光１２が出射される。

【0040】

（２）測距センサ９の発光部９ａから出射されたレーザー光１２がカバー部材１４で反射しても、ガスケット１１が配置されていることにより、その反射した光は測距センサ９の受光部９ｂに入らない。

【0041】

（３）測距センサ９の受光部９ｂが、レーザー光１２が対象物（被写体）に反射した反射光１３を受光する。

【0042】

（４）レーザー光１２の出射から反射光１３の受光までの時間差または位相差に基づいて、対象物までの距離（被写体距離）を計測する。

【0043】

（５）測距センサ９により計測された被写体距離に基づいて、レンズ駆動部がレンズ７を駆動させ、撮像部の撮像面に形成された被写体像の焦点を調整する。

【0044】

［効果］
本開示の電子機器１によると、測距センサ９にガスケット１１が配置されており、測距センサ９の発光部９ａから出射されたレーザー光１２がカバー部材１４により反射しても、その反射した光が受光部９ｂに入る、光学的クロストークを防止することができる。このため、測距誤差を低減し、測距精度を確保することができる。

【0045】

また、ガスケット１１を、弾性部材１５によりカバー部材１４に向かって付勢することで、ガスケット１１とカバー部材１４とを密着させることができる。このため、レーザー光１２のカバー部材１４によって反射した光をより確実に遮光することができる。

【0046】

また、ガスケット１１の第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂがテーパー状に形成されていることにより、レーザー光１２が第１光路１１ａの側壁で遮られること、または反射光１３が第２光路１１ｂの側壁で遮られることを抑制することができる。したがって、より測距精度を向上することができる。

【0047】

また、基板１０に設けられた複数の穴１０ｂに、ガスケット１１の複数の位置決めピン１１ｃをそれぞれ嵌入させることにより、組み立てばらつき、または部品実装ばらつきを低減することができる。また、ガスケット１１を基板１０に配置するため、１つの基板１０で実現することができ、製造コストを削減することができる。

【0048】

また、測距センサ９が赤外線センサであるため、暗所においても対象物との距離を正確に測定することができる。また、測距センサ９を用いて焦点調整を行うことにより、レーザーＡＦ機能を提供することができる。

【0049】

なお、上述の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示の実施の形態はこれに限定されない。

【0050】

例えば、本実施の形態において、ガスケット１１の第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂはテーパー状に形成されているが、第１光路１１ａおよび第２光路１１ｂの形状はこれに限定されず、例えば、円筒状に形成されていてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0051】

本開示は、測距センサを有する電子機器（例えば、ラップトップＰＣまたはタブレット端末等）に有用である。

【符号の説明】

【0052】

１ 電子機器
９ 測距センサ
９ａ 発光部
９ｂ 受光部
１０ 基板
１０ａ 主面
１１ ガスケット
１１ａ 第１光路
１１ｂ 第２光路
１２ レーザー光
１３ 反射光
１４ カバー部材
１５ 弾性部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】