JP2007134772A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータを有しながらも非常にコンパクトな撮像装置を提供する。
【解決手段】磁石３２を筐体２０側に配置し、磁石３２に対向して配置されたコイル３１により、可動するレンズＬ１，Ｌ２を保持しているので、レンズ枠が不要となり、その分撮像装置５０のサイズをコンパクトなものとできる。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関し、例えばＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置などに用いられると好適な撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化に伴い、オートフォーカス機構（以降ＡＦ機構という）を備えた撮像装置が搭載された携帯電話が普及しつつある。

特許文献１には、そのような撮像装置に用いることができる従来例として、レンズの周囲にアクチュエータを配置して、レンズを光軸方向に駆動できるレンズ駆動装置が開示されている。
特開２００４−２８００３１号公報 特開平１１−３４４７３９号公報

ところで、特許文献１に記載のレンズ駆動装置は、アクチュエータの可動要素であるコイルを連結するキャリヤと、レンズを保持するレンズホルダとが別体となっている。このような構成を採用することで、組み付け時にキャリヤとレンズホルダとの光軸方向の相対変位を可能とし、焦点位置の調整を行えるようにしている。ところが、キャリヤとレンズホルダを別体とすると、部品点数が増大し、組み付けに手間取る恐れがある。又、キャリヤとレンズホルダが光軸直交方向に重合しているので、合計の肉厚が厚くなり、装置構成がその分大径化する恐れがある。

一方、特許文献２には、レンズ枠の周囲に直接コイルを配置したブレ防止カメラが開示されている。しかるに、特許文献２の技術によれば、特許文献１の構成に対して、より光軸直交方向のサイズを抑えることができるが、携帯電話等に搭載するために、更にコンパクトな撮像装置が要求されている。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータを有しながらも非常にコンパクトな撮像装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の撮像装置は、
筐体と、
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
前記可動レンズを移動させるために磁石とコイルとを含むアクチュエータと、を有し
前記磁石と前記コイルのうち一方は、前記筐体側に配置され、前記一方に対向して移動可能に配置された前記磁石と前記コイルのうち他方は、前記可動レンズを保持することを特徴とする。

本発明によれば、前記磁石と前記コイルのうち一方は、前記筐体側に配置され、前記一方に対向して移動可能に配置された前記磁石と前記コイルのうち他方は、前記可動レンズを保持するので、レンズ枠が不要となり、その分撮像装置のサイズをコンパクトなものとできる。なお、「可動レンズを保持する」とは、フランジが無いレンズの場合はレンズ周囲を直接保持すること、レンズ間の光軸を一致させること、またはレンズ間の間隔を所定間隔とするための作用を行うフランジがレンズと一体成形されている場合は、そのフランジを介してレンズを保持することをいうものとする。

請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記コイルにより前記可動レンズを保持するために、治具の周囲に巻線を施すことにより前記コイルを形成し、前記治具を取り外して、前記可動レンズを挿入したことを特徴とする。

請求項３に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記コイルにより前記可動レンズを保持するために、前記可動レンズの周囲に巻線を施すことにより前記コイルを形成したことを特徴とする。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項２又は３に記載の発明において、前記コイルは巻線後に樹脂で固められることを特徴とする。

請求項５に記載の撮像装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記可動レンズの形状に応じて前記コイルを形成する線材の太さを設定することを特徴とする。

請求項６に記載の撮像装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記線材には、低光反射性の被覆がなされていることを特徴とする。

請求項７に記載の撮像装置は、
筐体と、
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
前記可動レンズを移動させるために磁石とコイルとヨークとを含むアクチュエータと、を有し
前記筐体に対して移動可能に配置された前記ヨークは、前記可動レンズを保持することを特徴とする。

本発明によれば、前記筐体に対して移動可能に配置された前記ヨークにより前記可動レンズを保持するので、レンズ枠が不要となり、その分撮像装置のサイズをコンパクトなものとできる。

本発明によれば、アクチュエータを有しながらも非常にコンパクトな撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置を含む撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の撮像装置５０をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。

上記撮像装置５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像させる撮像レンズとしての撮像レンズ１０と、イメージセンサ５１を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子５４（図１）を有する基板５２と、撮像レンズを支持する筐体２０と、可動レンズを駆動するアクチュエータ（フォーカスアクチュエータともいう）３０とを備え、これらが一体的に形成されている。

上記イメージセンサ５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部５１ａが形成されており、その周囲には信号処理回路（不図示）が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、ワイヤＷを介して基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤＷを介して基板５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。

基板５２は、その一平面上で上記イメージセンサ５１及び筐体２０を支持する支持平板５２ａと、支持平板５２ａに一端部が接続されたフレキシブル基板５２ｂ（図１）とを備えている。

支持平板５２ａは、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ５１からのワイヤＷと接続され、且つフレキシブル基板５２ｂと接続されている。

フレキシブル基板５２ｂは、上記の如くその一端部が支持平板５２ａと接続され、その他端部に設けられた外部接続用端子５４を介して支持平板５２ａと外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路からイメージセンサ５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板５２ｂの長手方向の中間部が可撓性又は変形容易性を備え、その変形により、支持平板５２ａに対して外部出力端子の向きや配置に自由度を与えている。

遮光性部材からなる筐体２０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され支持平板５２ａに対して接着剤を用いて接着されている下部が矩形ボックス状の円筒部２０ａと、その上端に形成されたフランジ部２０ｂとを有する。

筐体２０に対して移動可能に配置された円筒状のコイル３１は、可動レンズであるレンズＬ１，Ｌ２を保持している。コイル３１を内包するようにして、筐体２０のフランジ部２０ｂの下面には、円筒状の磁石３２が配置されている。コイル３１と磁石３２とで、アクチュエータ３０を構成する。

コイル３１の上端は、筐体２０のフランジ部２０ｂに対して、金属製のばね部材２８により連結され付勢されるようになっている。又、コイル３１の下端は、支持平板５２ａの上面に対して、金属製のばね部材２７により連結され付勢されるようになっている。コイル３１のプラス端子とマイナス端子は、ばね部材２８，２７にそれぞれ接続されており、外部の電源からばね部材２８，２７を介して電力を供給されるようになっている。

レンズＬ１，Ｌ２の周囲にコイル３１を組み付ける場合、レンズＬ１，Ｌ２と同形状の治具（不図示）の周囲に巻線を施すことによりコイル３１を形成し、その後、治具を取り外して、レンズＬ１，Ｌ２を挿入して接着剤等で固定すればよい。或いは、レンズＬ１，Ｌ２が係合し合うフランジ部を有する場合、予めフランジ部同士を係合させてレンズ間距離を設定した上で、その周囲に巻線を行ってコイル３１を形成しても良い。かかる場合、巻線後に線材がばらけないように樹脂で固めることが望ましい。更に、レンズＬ１，Ｌ２の形状に応じてコイル３１を形成する線材の太さを設定すると好ましく、また線材には、黒色等の低光反射性の被覆がなされていると、光の散乱等が生じにくいので好ましい。

上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図３は、撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図４は携帯電話機１００の制御ブロック図である。

撮像装置５０は、例えば、撮像レンズにおける筐体２０の物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。

撮像装置５０の外部接続用端子５４は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。

一方、携帯電話機１００は、図４に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、所定のデータの他に撮像した画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種清報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。

携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮像レンズ１０の光軸を向けると、イメージセンサ５１に画像信号が取り込まれるが、例えば像面ＡＦ処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。制御部１０１は、このピントズレを解消する方向にレンズＬ１、Ｌ２を駆動するように、アクチュエータ３０に対して電力を供給するので、外部接続用端子５４を介してコイル３１に電力が供給される。これにより発生した磁力と、ばね部材２８，２７の付勢力とを釣り合わせることにより、コイル３１と共に最適な合焦位置にレンズＬ１、Ｌ２を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。なお、電力供給の中断により、アクチュエータ３０の駆動力が消失すれば、コイル３１は元の位置へと復帰する。

所望のシャッタチャンスで、図３に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系に送信され、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信されることとなる。

本実施の形態によれば、磁石３２を筐体２０側に配置し、磁石３２に対向して配置されたコイル３１により、可動するレンズＬ１，Ｌ２を保持しているので、レンズ枠が不要となり、その分撮像装置５０のサイズをコンパクトなものとできる。

図５は、第２の実施の形態にかかる撮像装置５０Ａの図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、筐体２０に対して移動可能に配置された円筒状の磁石３２が、可動レンズであるレンズＬ１，Ｌ２を保持している。磁石３２を内包するようにして、筐体２０のフランジ部２０ｂの下面には、円筒状のコイル３１が配置されている。

磁石３２の上端は、筐体２０のフランジ部２０ｂに対して、金属製のばね部材２８により連結され付勢されるようになっている。又、磁石３２の下端は、支持平板５２ａの上面に対して、金属製のばね部材２７により連結され付勢されるようになっている。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

コイル３１に対して電力を供給することにより発生した磁力と、ばね部材２８，２７の付勢力とを釣り合わせることにより、磁石３２と共に最適な合焦位置にレンズＬ１、Ｌ２を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。本実施の形態によれば、コイル３１を筐体２０側に配置し磁石３２を可動としたので、固定側のみの配線で足りる。

図６は、第３の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｂの図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、図２の実施の形態に対して、ヨーク３３を筐体２０の内周に取り付けている点が異なる。より具体的には、ヨーク３３は、筐体２０の内周に取り付けられた外壁３３ａと、それに内包される内壁３３ｂと、外壁３３ａの上端と内壁３３ｂの上端とを連結する頂壁３３ｃとを有している。円筒状の磁石３２は、外壁３３ａの内周に取り付けられている。又、磁石３２と内壁３３ｂとの間に、レンズＬ１，Ｌ２を保持するコイル３１が配置されている。コイル３１，磁石３２，ヨーク３３によりアクチュエータ３０を構成する。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態によれば、ヨーク３３を用いることで、アクチュエータ３０の駆動力を一層高めることができる。なお、本実施の形態においては、磁石３２の下端に当接するばね部材２７のみにより付勢力を与えているが、例えばヨーク３３の頂壁３３ｃと磁石３２の上端との間にゴム部材などを介挿することにより、付勢力を与えても良い。

図７は、第３の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｃの図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、図６の実施の形態に対して、レンズＬ１，Ｌ２を保持するヨーク３３を筐体２０に対して可動とした点が主に異なる。より具体的には、ヨーク３３は、外壁３３ａと、それに内包される内壁３３ｂと、外壁３３ａの上端と内壁３３ｂの上端とを連結する頂壁３３ｃとを有しており、レンズＬ１，Ｌ２は、内壁３３ｂの内周面に取り付けられて保持されている。頂壁３３ｃは、筐体２０の上端に対して、ばね部材２８により連結されて付勢されるようになっている。

円筒状の磁石３２は、外壁３３ａの内周に取り付けられており、その下端は、支持平板５２ａの上面に対して、金属製のばね部材２７により連結され付勢されるようになっている。又、磁石３２と内壁３３ｂとの間に、支持平板５２ａの上面に植設された円筒状のコイル３１が配置されている。コイル３１，磁石３２，ヨーク３３によりアクチュエータ３０を構成する。それ以外の構成については、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態によれば、コイル３１に対して電力を供給することにより発生した磁力と、ばね部材２８，２７の付勢力とを釣り合わせることにより、磁石３２及びヨーク３３と共に最適な合焦位置にレンズＬ１、Ｌ２を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。本実施の形態によれば、コイル３１を筐体２０側に配置し磁石３２を可動としたので、固定側のみの配線で足りる。

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の撮像装置５０をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。 撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 第２の実施の形態にかかる撮像装置５０Ａの図２と同様な断面図である。 第３の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｂの図２と同様な断面図である。 第４の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｃの図２と同様な断面図である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
２０ 筐体
２０ａ 円筒部
２０ｂ フランジ部
２７ ばね部材
２８ ばね部材
３０ アクチュエータ
３１ コイル
３２ 磁石
３３ ヨーク
３３ａ 外壁
３３ｂ 内壁
３３ｃ 頂壁
５０ 撮像装置
５０Ａ 撮像装置
５０Ｂ 撮像装置
５０Ｃ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 基板
５２ａ 支持平板
５２ｂ フレキシブル基板
５４ 外部接続用端子
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９２ 記憶部
１００ 上記携帯電話機
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
ＢＴ ボタン
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
Ｗ ワイヤ

Claims (7)

1. 筐体と、
   前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
   前記可動レンズを移動させるために磁石とコイルとを含むアクチュエータと、を有し
   前記磁石と前記コイルのうち一方は、前記筐体側に配置され、前記一方に対向して移動可能に配置された前記磁石と前記コイルのうち他方は、前記可動レンズを保持することを特徴とする撮像装置。
2. 前記コイルにより前記可動レンズを保持するために、治具の周囲に巻線を施すことにより前記コイルを形成し、前記治具を取り外して、前記可動レンズを挿入したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記コイルにより前記可動レンズを保持するために、前記可動レンズの周囲に巻線を施すことにより前記コイルを形成したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記コイルは巻線後に樹脂で固められることを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記可動レンズの形状に応じて前記コイルを形成する線材の太さを設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記線材には、低光反射性の被覆がなされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 筐体と、
   前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
   前記可動レンズを移動させるために磁石とコイルとヨークとを含むアクチュエータと、を有し
   前記筐体に対して移動可能に配置された前記ヨークは、前記可動レンズを保持することを特徴とする撮像装置。
   
   

Images