JP2004354897A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃が加わっても、内部機構の損傷を防止できる固体撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る固体撮像装置は、枠体１の内部にカメラユニット７を搭載し、開口部１ｂから露出しているカメラのレンズ１６を保護カバー５により保護可能としてある。本発明の真髄は、保護カバー５の背面に永久磁石６を設け、上記のカメラユニット７は、光軸方向に進退可能に設けてあるレンズホルダ１３に第２永久磁石７を設け、この永久磁石でカメラユニットの第１永久磁石１９に磁力を及ぼすことにより通常撮影モード側に付勢可能としてある。保護カバー５を開けても、第１ステータ２１の上端部への吸着状態を維持するので、通常撮影モードが維持される。保護カバーの閉鎖時には１対の永久磁石が、同じ磁極同士で対向するため、磁気反発力で付勢しているため衝撃からの保護を可能としてある。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機等の携帯電子機器に搭載される固体撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の携帯電話機の付加機能として、カメラを備えたものが多数を占めつつあることは周知の通りである。これらのカメラは通常、レンズと固体撮像素子、例えばＣＣＤとを組み合わせてなる小形のデジタルカメラを携帯電話機本体に、液晶パネルやスイッチボタン等が設けてある面やその背面側にレンズ開口が位置するように設けてある。また、搭載されるカメラの機能も充実し、マクロ撮影機能を備えたものも増加している。ところで、このように携帯機器に搭載されたカメラのレンズが携帯電話機本体の表面に露出していると損傷や汚れの原因となることから、不使用時にはカメラに何らかの保護カバーを被せることが行われている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３０９００３号公報 （第３頁、図１〜図１１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような保護カバーの設置は、レンズの破損や汚れの予防には有効であるが、仮に携帯電話機を落下させてしまったような場合には、カメラの内部構造の損傷等に対しては無力である。例えば、カメラが通常撮影モードとマクロ撮影モードにおいてレンズを移動させる場合に、落下などの衝撃によりレンズやレンズを保持するレンズホルダ等が他の部材に衝突して損傷してしまうようなことが起こり得る。また、マクロ撮影モードになっている状態のまま保護カバーを閉じ、次回の撮影の際に通常撮影モードへの切り換え操作をせずに、そのまま通常撮影の距離の被写体を撮影するといわゆるピンボケ撮影となってしまうことがある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る固体撮像装置の構成は、携帯電話機等の携帯電子機器に搭載されたカメラユニットと、上記の携帯電子機器の枠体やこの機器に設けられる保護カバーを含んでいる。本発明の第１の特徴は、レンズを保持するとともにこのレンズの光軸方向に移動可能なレンズホルダと、このレンズホルダに一体的に配置される第１永久磁石と、上記のレンズ及びレンズホルダ及び上記の第１永久磁石を収納する枠体と、第２永久磁石を一体的に備えるとともにこの枠体にレンズホルダを覆う位置と、レンズが露見する位置とへ移動可能に設けられる保護カバーとを備えている。上記の第１永久磁石を保護カバーがレンズを覆う位置にて上記の第２永久磁石に対応する位置に配置し、この第２永久磁石の磁力によってレンズの光軸方向に付勢可能としてある。この固体撮像装置は第１に、保護カバーがレンズを覆うように閉じてレンズと外部との接触を断つことによりレンズを保護可能とする。第２に、保護カバーに一体的に備えられた第２永久磁石が、この保護カバーが閉じられた状態になると、第１永久磁石と対向することにより、磁力によりレンズホルダを光軸方向に付勢可能としてあるため、落下等により衝撃が作用しても内部の構造が保護される。
【０００６】
本発明の第２の特徴は、上記の第１永久磁石を第１位置及びこの第１位置から光軸方向へ所定距離だけ移動した第２位置に駆動する電磁駆動手段を備えているところにある。電磁駆動手段はスイッチの切り換えにより第１永久磁石を、通常撮影モードに対応する第１位置と、マクロ撮影モードに対応する第２位置との間を容易に移動可能とするものである。
【０００７】
本発明の第３の特徴は、上記の第１永久磁石を上記の第２永久磁石の磁力によってレンズの光軸方向に離間されるようにしてある。これは、第１永久磁石が上記の第２位置にあるときに、上記の保護カバーを閉じると、第２永久磁石が第１永久磁石と対向して両者の磁力（反発力）により第１永久磁石を第２位置から離間させて第１位置に保持するようにしたものである。この結果、保護カバーを閉じると、この固体撮像装置は常に通常撮影モードに保持されることになる。したがって次回の撮影の際に保護カバーを開けると、前回のモードがマクロ撮影モードであったとしても、保護カバーにより通常撮影モードに変化させられているので、モード変更の操作無しに撮影が可能となる。
【０００８】
さらに本発明の第４の特徴は、上記の第１永久磁石と上記の第２永久磁石とを同形状としてあるところにある。これは同一形状とすることにより製造コスト低減を図ることができるほか、両磁石を対向させた時における永久磁石同士の磁力の増加による永久磁石の小形化を実現するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について、携帯電話機などの携帯電子機器に搭載される固体撮像装置（小形デジタルカメラ、以下「カメラユニット」という。）を取り上げて説明する。本発明に係る固体撮像装置の構成は、携帯電話機等の携帯電子機器に搭載されるカメラユニットと、携帯電子機器の枠体やこの機器に設けられる保護カバーを含んでいる。ここではまず、携帯電子機器である携帯電話機の概要について説明する。図２に示すように、携帯電話機は直方体形状の枠体１の表側には、操作ボタン２及び液晶表示パネル３が設けてあり、上端の隅部にはアンテナ４が設けてある。操作ボタン２にはスイッチボタン２ａの他、特に図示してはいないがカメラ操作用スイッチが設けてある。
【００１０】
枠体１の裏側には、図１に示すように、上部寄りの位置に凹部１ａが設けてあり、これには保護カバー５がスライドすることにより開閉自在に設けてある。保護カバー５の背面には、後述の第２永久磁石６が固着してある。図１（ａ）では、保護カバー５が凹部１ａの上部に位置して閉じた状態になっているが、同図（ｂ）では、保護カバー５がスライド（下降）して凹部１ａの上部を露出した状態になっている。露出した凹部１ａの上部には、カメラユニット７のレンズ１６が外向き、すなわち被写体像を後述するＣＣＤ１５に結像できる向きになるように設けてある。この保護カバー５は、カメラユニット７の不使用時には、同図（ａ）に示すように、凹部１ａを閉じてカメラユニット７のレンズ１６を覆い隠すことによりこれを保護し、カメラユニット７を使用する際には、同図（ｂ）に示すように、下方にスライドさせ、レンズ１６を露見させるように開くことにより撮影可能となっている。
【００１１】
次に、図３、図４を参照して本発明に係る電子機器に搭載するカメラユニット７の構成について説明する。図３に示すように、基板１１上にホルダ１２が固着してあり、このホルダ１２は角筒部１２ａにフランジ部１２ｂを形成したものからなる。角筒部１２ａの内側に形成してある仕切り部１２ｃには、レンズ１６の光軸に沿って円錐形の開口部１２ｄが設けてある。また、フランジ部１２ｂの前面（図面上面）には、光軸を中心とする円形の溝部１２ｅがリング状に設けてあり、この溝部にはレンズホルダ１３の下端部が嵌合している。仕切り部１２ｃの下面には開口部１２ｄを覆うように光学フィルタ１４が設けてあり、さらに円筒部１２ａの内側に位置する基板１の上面には、撮像素子として例えばＣＣＤ１５が設けてある。なお、撮像素子はＣＣＤに限らず、適宜変更可能である。
【００１２】
上記のレンズホルダ１３は、実質的に段差付き円筒形状に形成したものからなり、大径部を下に位置させてその下端部を上記の溝部１２ｅを介してホルダ１２の上面に装着してある。レンズホルダ１３の上部に形成された仕切り部には、レンズの光軸に沿ってレンズ開口１３ａが形成してあり、仕切り部の下面には、このレンズ開口１３ａを覆うように、上面が平面で下面が凸形に形成されたレンズ１６が取り付けてある。レンズ１６は外周部に形成されているフランジ部がレンズホルダ１３の内部に嵌合しているレンズキャップ１７によってレンズホルダの内部に押さえ付けられている。
【００１３】
レンズホルダ１３の上部外周にはおねじが刻設してあり、これにはリング状のマグネットホルダ１８の内周部に刻設されているめねじ部が螺合している。ピント調整をする場合には、このマグネットホルダ１８とレンズホルダ１３とを相対的に回転させてレンズ１６を進退させることにより微調整可能となっている。マグネットホルダ１８の下部外周には、リング状に形成してなる第１永久磁石１９が固着してある。第１永久磁石１９は断面形状が矩形で平面形状は、図５に示すように、リング状に形成したものからなる。この第１永久磁石１９は円周を４分割し、交互にＮ磁極とＳ磁極とを着磁したものからなる。なお、第１永久磁石１９と第２永久磁石６とを同一物とすれば、互いに強力な磁力を得られるとともに製造工程の簡略化等の生産性の向上に役立つ。
【００１４】
レンズホルダ１３の周囲かつホルダ１２のフランジ部上面には、レンズホルダ１３を進退させるための電磁駆動手段２０が設けてある。電磁駆動手段２０は、第１ステータ２１、コイル２２及び第２ステータ２３の三者からなる。第１ステータ２１は軟磁性材をＬ字形断面かつ円環状に形成したものからなり、コイル２２はコ字断面に形成されたボビン２２ａの凹部にワイヤ２２ｂを巻回したものからなる。また、第２ステータ２３は、軟磁性材を第１ステータ２１よりも大きい逆Ｌ字形断面かつリング状に形成したものからなり、第１スタータ２１及びコイル２２を取り囲むように位置している。
【００１５】
第２ステータ２３の上面内周部には、図４に示すように、円形の内周部２３ａの対向する左右２か所に突部２３ｂ，２３ｂが形成してある。各突部２３ｂは第１永久磁石１９の上方に張り出しており、これと吸着及び／又は反発可能となっている。また、第１ステータ２１の上端部はリング状になっているが、この部分は第１永久磁石１９の一方の面（下面）と対向しており、同様にこれを吸着及び／又は反発可能としてある。
【００１６】
次に、このカメラユニット７の動作について説明する。このカメラユニット７の基本動作は、保護カバー５をスライドして開き、枠体１の開口部１ｂを被写体に向け、レンズ１６を通してＣＣＤ１５上に結像した画像を、レリーズスイッチをオンにすることにより読み込んで記憶するものである。因みに図３、図４に示す状態では、第１永久磁石１９の下面が第１ステータ２１の上端部に吸着することにより、レンズホルダ１３（レンズ１６）をレンズ１６の光軸方向に後退した位置すなわち第１位置に保持していることから通常撮影モードとなっていることがわかる。
【００１７】
この状態の下でレリーズスイッチをオンにすれば、通常撮影モードによる撮像が得られる。次に、マクロ撮影をしようとする場合には、不図示のモード切り換えスイッチを操作すると電磁駆動手段２０が作動し、コイル２２に第１ステータ２１をＮ極に励磁し、第２ステータ２３をＳ極に励磁する電流が流れる。これにより第１永久磁石１９が第２ステータ２３の下面に吸着する。すなわち、レンズ１６を光軸方向において前方の位置すなわち第２位置に移動させて、レンズ１６とＣＣＤ１５との間の距離を離間させることによりマクロ撮影モードとなる。マクロ撮影モードとなった後は、コイル２２への通電は、節電のためにオフされるようにしてあるが、第１永久磁石１９と、第２ステータ２３の軟磁性材とが吸着していることによりその状態が保持される。
【００１８】
次に通常撮影モードに復帰させる場合には、切り換えスイッチを操作すると、こんどは、電磁駆動手段２０のコイル２２に第１ステータ２１をＳ極に、第２ステータ２３をＮ極に励磁する電流が流れ、第１永久磁石１９の下面が第１ステータ２１の上端部に吸着され、レンズ１６を第１位置に保持して通常撮影モードとなる。通常撮影モードへの復帰は、この他、後述するように、保護カバー５を閉じることによっても行われる。
【００１９】
本発明に係る固体撮像装置は既述の通り、カメラユニットを携帯電子機器の枠体に装着したものから構成されるが、ここで、カメラユニット７の電子機器の枠体１への搭載状態について説明する。図６、図７は保護カバー５が開くことによりレンズが開口部１ｂから露出して撮影可能な状態となっていることを示している（図１（ｂ）参照）。図示してあるように、カメラユニット７は、枠体１の内側に形成してある位置決め部１ｄに、リング状の弾性部材２４を介して枠体１の内側に当接している。カメラユニット７の光軸方向の前方（図面上方）に位置する枠体１には凹部１ａが形成してあり、この凹部１ａの底板部の中央部には開口部１ｂが設けてある他、両側には保護カバー５をスライド移動可能にする長溝状のガイド溝１ｃ，１ｃが設けてある。
【００２０】
図６の状態は、通常撮影モードになっており、図７の状態はマクロ撮影モードとなっているが、いずれのモードもモード切り換えスイッチの操作により得られる。この状態下においては、保護カバー５がカメラ７の正面を覆っていないため、レンズ１６は露見して撮影時の位置すなわち、通常撮影モードになる第１位置またはマクロ撮影モードになる第２位置に保持されている。
【００２１】
図８は、保護カバー５が閉じることによりレンズホルダ１３の前方、すなわちレンズ１６を覆ってある状態（図１（ａ）参照）を示している。保護カバー５は、正面から見た形状が矩形でその表面は平らな板面５ａを有し、背面側、すなわち開口部１ｂ及びレンズ１６に対向する側（図８下面）の両側部近傍には１対の弾性係合部５ｂ，５ｂがカメラユニット７の方向に突出して平行に設けてある。各弾性係合部５ｂの先端部には係止爪部が形成してある。保護カバー５は、上記の各係合部５ｂ，５ｂが枠体１の凹部１ａの底部に設けてあるガイド溝部１ｃ，１ｃを貫通し、先端の係止爪部が枠体１の背面（内面）側に係止することにより脱落不能となっている。なお、保護カバー５は前方に形成された凹部１ａに収納されているため、枠体１の表面と面一、かつ凹部１ａの形成範囲で移動可能となっている。保護カバー５の背面中央部には、上記した第２永久磁石６が固着してある。第２永久磁石６は、上記した第１永久磁石１９と同一形状（図５参照）のものを採用し、保護カバー５を閉じた時に第１永久磁石１９に対応した位置、すなわち第２永久磁石６と第１永久磁石１９との間に少なくとも枠体１が配置される位置に配置され、かつ各磁極も対応するように設けてある。
【００２２】
したがって図８の状態下にあっては、１対の永久磁石６と１９との間に磁気反発力が働いているため、第１永久磁石１９と実質的に一体に設けてあるレンズ１６は後退する方向に付勢された状態で第１位置に保持されている。この保持状態は、保護カバー５を開いた場合には付勢力は消失するが、第１ステータ２１と第１永久磁石１９との磁気吸着力によりその位置に保持可能となっている。したがって保護カバー５を開けた時は常に通常撮影モードになっているため、モードの切り換えを要せずにそのまま次の撮影が通常撮影モードで可能となる。
【００２３】
これに対し、図７に示すように、第１永久磁石１９が前進して第２ステータ２３の下面に吸着している場合は、レンズ１６とＣＣＤ１５との距離が僅かに大きくしたマクロ撮影モードとなっている。この状態のまま保護カバー５を閉じると、上述の通り１対の永久磁石１９，６間に磁気反発力が生じ、レンズホルダとともにレンズ１６等を第１位置へ移動させるように付勢力が働くことになる。上記の第１永久磁石１９と第２ステータ２３との磁気吸着力は、永久磁石と磁性体との間に生じるものであり、さらに、第２ステータ２３の突部２３ｂ，２３ｂ（図４参照）の部分でのみ作用しているため、永久磁石同士の磁気反発力よりもはるかに弱いものとなっている。このため、マクロ撮影モードになっている状態のまま、保護カバー５を閉じると第１永久磁石は第２ステータ２３から離間し、レンズ１６はこれによりその光軸方向に後退し、かつ付勢された状態に保持される。
【００２４】
このことは、保護カバー５を閉じると、前回使用したときの撮影モードの如何を問わず、カメラは常に通常撮影モードとなり、その状態が保持されるため、次回の撮影時にマクロ撮影モードで撮影しようとする場合でない限り、モード確認をすることなくレリーズスイッチを操作可能であり、誤ってマクロ撮影モードで撮影してしまうようなミスを侵すことがなくなる。使用頻度の低いマクロ撮影の場合にのみ切り換えスイッチを操作すればよいので使い勝手がよいものとなる。
【００２５】
このように、保護カバー５がカメラユニット７のレンズ１６を覆う位置にスライドして配置されるので、レンズ１６の損傷や汚れを防止できる。さらに、第１の永久磁石１９と第２の永久磁石６とが互いに対応する位置に配置され、第１の永久磁石１９が第２の永久磁石との磁力によってレンズ１６の光軸方向に付勢されるので、電子機器に衝撃が加わったとしても、カメラユニット７の内部構造、すなわちレンズ１６、レンズホルダ１３及びマグネットホルダ１８等が他の部材に衝突することを防止でき、これらの損傷を防止可能となる。
【００２６】
また、第１の永久磁石１９が第２の永久磁石との反発力によってレンズ１６の光軸方向に離間されるので、保護カバー５をレンズ１６を覆う位置に配置するだけで、カメラユニット７を通常撮影モードに設定でき、次回撮影時に使用頻度が高い通常撮影モードへの切り換えが不要となり、カメラユニット７の操作性が向上する。
【００２７】
また、第１の永久磁石１９及び第２の永久磁石６が同形状であり、且つ磁極の配置も同一であるので、２つの永久磁石の製造工程が簡略化でき、且つ両者が互いに対応する位置に配置された際の両者間の磁力をより増加できる。
【００２８】
なお、本実施例において、凹部１ａ及びカメラユニット７の位置を枠体１の裏側としているが、これらの位置はこれに限らず適宜変更可能である。例えば、両者を枠体１の表側、すなわち操作ボタン２や液晶表示パネル３等が形成されている側に配置しても良い。
【００２９】
また、本実施例において、第１の永久磁石１９と第２の永久磁石６とを同形状及び同じ磁極配置としたが、両者の形状及び磁極配置はこれに限定されるものではなく、例えば両者の形状及び磁極配置を異なるようにしても良い。
【００３０】
また、本実施例において、第１の永久磁石１９と第２の永久磁石６とが互いに対応する位置に配置された際に、第１の永久磁石１９が第２の永久磁石との吸着力によってレンズ１６の光軸方向に離間される構成となっているが、第１の永久磁石１９が第２の永久磁石との反発力によってレンズ１６の光軸方向に接近する構成としてもよい。この場合、例えば各永久磁石の位置を相対的に９０°回転させて、両者が互いに対応する位置に配置された際に互いに吸着する磁力が働くようにすればよい。このような構成によれば、カメラユニット７が保護カバー５を閉じる際に必ずマクロ撮影モードに設定されるので、マクロ撮影モードの使用頻度が高い場合に操作性が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、カメラの前方に保護カバーを設けることにより、固体撮像装置の不使用時におけるレンズ等の保護がなされる。また、保護カバーの背面側にモード切り換え用の永久磁石と同形の永久磁石が設けてあるため、レンズホルダ（レンズ）を光軸に沿って付勢した状態に保持可能となる。このため、落下等により衝撃が作用したような場合でも、内部でレンズホルダが他の部材に衝突することが防止されるので、固体撮像装置の内部機構の損傷を防止可能となる。また、カメラの不使用時に保護カバーを閉じると、閉じる前の撮影モードの如何を問わず、常に通常撮影モードに保持されるようになっているので、使用頻度の高い通常撮影モードへの切り換え操作が不要となる。そして、稀にマクロ撮影する時だけ切り換えればよいため便利になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固体撮像装置を搭載した携帯電子機器の全体の外観を示すものであり、（ａ）は保護カバーが閉じている状態を示す斜視図、（ｂ）は保護カバーが開いている状態を示す斜視図である。
【図２】同じく携帯電子機器の正面の外観を示す斜視図である。
【図３】カメラユニットの構成例を示す断面図である。
【図４】同、正面図である。
【図５】永久磁石の構成例を示す正面図である。
【図６】枠体へのカメラユニットの取り付け状態を示すものであり、保護カバーが開きかつ通常撮影モードになっている状態を示す断面図である。
【図７】同、マクロ撮影モードになっている状態を示す断面図である。
【図８】枠体へのカメラユニットの取り付け状態を示すものであり、保護カバーが閉じている状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 枠体
１ａ 凹部
５ 保護カバー
６ 第２永久磁石
７ カメラユニット
１１ 基板
１２ ホルダ
１３ レンズホルダ
１５ 固体撮像素子（ＣＣＤ）
１６ レンズ
１８ マグネットホルダ
１９ 第１永久磁石
２０ 電磁駆動手段
２１ 第１ステータ
２２ コイル
２３ 第２ステータ
２３ｂ 突部
２４ 弾性部材

Claims (4)

1. レンズを保持するとともに当該レンズの光軸方向に移動可能なレンズホルダと、上記レンズホルダに一体的に配置される第１永久磁石と、上記レンズ及び上記レンズホルダ及び上記第１永久磁石を収納する枠体と、第２永久磁石を一体的に備えるとともに上記枠体に上記レンズホルダを覆う位置と上記レンズが露見する位置とへ移動可能に設けられる保護カバーとを備えており、
   上記第１永久磁石は、上記保護カバーが上記レンズを覆う位置にて上記第２永久磁石に対応する位置に配置され、上記第２永久磁石の磁力によって上記光軸方向に付勢される
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 請求項１において、上記第１永久磁石を第１位置及び当該第１位置から上記光軸方向へ所定距離だけ移動した第２位置に駆動する電磁駆動手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
3. 請求項２において、上記第１永久磁石は上記第２永久磁石の磁力によって上記光軸方向に離間されることを特徴とする固体撮像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、上記第１永久磁石及び上記第２永久磁石は同形状であることを特徴とする固体撮像装置。

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