JP2005079782A

JP2005079782A - 撮像装置

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Publication number: JP2005079782A
Application number: JP2003306363A
Authority: JP
Inventors: Toru Kuchimaru; 亨口丸
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-08-29
Filing date: 2003-08-29
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-08-29
Also published as: JP4411036B2; US20050046736A1

Abstract

【課題】玉枠のつり軸とつり軸孔の高精度の嵌め合いにより、高精度の焦点調整が可能な小型の撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、つり軸１２が一体的に形成されたシャーシ３と、該シャーシ３に取り付けられた撮像ユニットと、レンズを保持する玉枠１７に形成したつり軸孔１９にシャーシ３のつり軸１２を嵌合して、当該玉枠１７を光軸方向に移動可能に支持し、撮像ユニットに被写体の光学像を結像する光学ユニットと、玉枠１７を光軸方向に駆動する駆動部とからなる。つり軸１２は、第１の径（ｄ_１）と該第１の径（ｄ_１）より小さい第２の径（ｄ_２）とを有し、つり軸孔１９は、つり軸の第１の径（ｄ_１）に嵌合する第３の径（ｄ_３）と該第３の径（ｄ_３）より小さくつり軸１２の第２の径（ｄ_２）に嵌合する第４の径（ｄ_４）とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、携帯電話、ＰＨＳ（簡易型携帯電話）、ＰＤＡ（携帯情報端末）、モバイルパソコン等の携帯機器や、監視カメラ等に装着される撮像装置に関する。

近年、カメラを搭載した携帯電話等が普及している。携帯電話に搭載されるカメラの撮像素子は、高画素化の傾向にあり、現在では３１万画素が普通になっており、１００万画素も実用化されている。これらの高画素の撮像素子を含む撮像ユニットは、１辺１０ｍｍ以下（矩形状）の大きさのものが開発されている。一方、カメラのレンズも、撮像ユニットと同等以下のサイズに小型化されている。

特許文献１には、撮像ユニットとレンズ部とからな携帯電話に適した小型の撮像装置が提案されている。この撮像装置では、レンズ部に２つのレンズを用いることで収差補正の自由度を増している。また、第１レンズを一体に形成した角管状の第１支持部材を撮像ユニットに位置決めし、第２レンズを取り付けた第２支持部材を第１支持部材に位置決めすることで、２つのレンズの合焦調整を不要としている。

しかし、撮像素子が高画素化されると、焦点合わせが必要であり、このためにレンズを光軸方向に移動させる駆動部を設けなければならなくなる。しかし、駆動部を設けると、カメラユニットが大きくなり、携帯電話等への搭載が困難となる。

また、レンズを保持する玉枠を光軸方向に移動可能につり軸で保持する型式の撮像装置では、撮像素子やレンズが小型化しても、小径のつり軸やつり軸孔を高精度に加工するには限界があった。特に、一辺が１０ｍｍ以下の撮像ユニットを有する撮像装置の場合には、つり軸の傾き精度や、つり軸とつり軸孔の嵌めあい精度を満足することが困難である。

特開２００２−１３９６６２号公報

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、玉枠のつり軸とつり軸孔の高精度の嵌め合いにより、高精度の焦点調整が可能な小型の撮像装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、
つり軸が一体的に形成されたシャーシと、
該シャーシに取り付けられた撮像ユニットと、
レンズを保持する玉枠に形成したつり軸孔に前記シャーシのつり軸を嵌合して、当該玉枠を光軸方向に移動可能に支持し、前記撮像ユニットに被写体の光学像を結像する光学ユニットと、
前記玉枠を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記つり軸は、第１の径と該第１の径より小さい第２の径とを有し、
前記つり軸孔は、前記つり軸の第１の径に嵌合する第３の径と該第３の径より小さく前記つり軸の第２の径に嵌合する第４の径とを有する撮像装置を提供している。

前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間にテーパを有していてもよい。この場合、前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間にテーパを有することが好ましい。

前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間に、前記第１の径より小さくかつ前記第２の径より大きい第５の径を有していてもよい。この場合、前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間に、前記第３の径より小さくかつ前記第４の径より大きい第６の径を有することが好ましい。

前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間に段差を有していてもよい。この場合、前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間に段差を有することが好ましい。

本発明によれば、玉枠のつり軸とつり軸孔の成形時における型抜きが容易になる。また、玉枠のつり軸とつり軸孔の高精度の嵌め合いにより、高精度の焦点調整が可能となる。さらに、つり軸は、シャーシに一体に形成されているので、傾き精度が良い。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

＜第１実施形態＞
図１−３は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１を示す。この撮像装置１は、撮像ユニット２、シャーシ３、光学ユニット４、駆動部５、検出部６およびカバー７からなっている。

撮像ユニット２は、矩形形状を有し、その中央にＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサからなる光電変換部８を含む。撮像ユニット２は図示しない制御基板に実装される。撮像ユニット２は、１辺が約１０ｍｍ程度の大きさである。撮像ユニット２の形状は、本実施形態のような矩形に限らず、円形その他の形状のものも使用可能である。

シャーシ３は、撮像装置１の各ユニットを取り付けるためのベースであり、一辺が撮像ユニット２とほぼ同じで、他辺が撮像ユニット２よりも長い長方形を有している。シャーシ３の背面には、撮像ユニット２が取り付けられている。シャーシ３には、開口部９が形成され、該開口部９の中心を通りシャーシ３の面に直角な方向（以下、光軸方向またはｘ方向という。）に、撮像ユニット２の光電変換部８の中心が位置している。

開口部９の中心を通りシャーシ３の短辺に平行な方向（以下、ｙ方向という。）であって開口部９の両側には、先端に爪１０を有する１対の弾性片１１が突設されている。開口部９の中心を通りシャーシ３の長辺に平行な方向（以下、ｚ方向という。）であって開口部９の両側には、円柱状のつり軸１２と矩形柱状のガイド１３がそれぞれ突設されている。開口部９の中心を通る一方の対角線上の角部には、カバー７を支持する１対の支柱１４が突設されている。支柱１４の先端にはピン１５が突設されている。開口部９の中心を通る他方の対角線上の角部には、駆動部５のカムギヤ２６と検出部６がそれぞれ取り付けられているが、これらについては後述する。

前記シャーシ３上の１対の弾性片１１、つり軸１２、ガイド１３、１対の支柱１４および検出部６は、全て、図１中斜線で示された、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。また、カムギヤ２６の一部（この実施形態では、半分）も、同様に、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。さらに、モータ２４とウォームギヤ２５を含めた駆動部５のｙ方向の長さは、図２に示すように、撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、モータ２４を含む駆動部５の光軸方向の厚みは、図３に示すように、撮像装置１全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。

光学ユニット４は、レンズ１６を支持する玉枠１７からなっている。玉枠１７の外周面のＺ方向の一端には、９０°屈曲する突部１８が一体に設けられ、該突部１８につり軸孔１９が光軸に平行に形成されている。玉枠１７は、つり軸孔１９に前記シャーシ３のつり軸１２が光軸方向に摺動可能に嵌合することにより、ばね２０により撮像ユニット２に近づく方向に付勢されている。突部１８の先端には、突片状のカムフォロワ２１が形成されている。また、玉枠１７の外周面には、前記突部１８と反対側に、前記シャーシ３のガイド１３が嵌入する１対のガイド片２２が設けられている。さらに、玉枠１７の外周面には、前記シャーシ３の検出部６で検出される被検出片２３が設けられている。

駆動部５は、モータ２４と、該モータ２４の駆動軸に固着されたウォームギヤ２５と、前記カムギヤ２６からなっている。モータ２４は、その駆動軸が光軸に直交するようにシャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、前記ウォームギヤ２５に噛合し、その軸部２７が前記モータ２４の駆動軸に直交するように、シャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、その軸部２７に対して傾斜したカム面２８を有している。このカム面２８に前記玉枠１７のカムフォロア２１が摺動可能に圧接している。

検出部６は、玉枠１７に面し、光軸に平行なスロット２９を有し、該スロット２９の対向壁に図示しない発光素子と受光素子が設けられている。検出部６のスロット２９には、前記玉枠１７の被検出片２３が嵌入している。そして、玉枠１７が光軸方向に移動すると、その移動範囲のほぼ中間点で発光素子からの光が被検出片２３で遮断されることにより、玉枠１７の光軸方向の位置が検出されるようになっている。

カバー７は、前記シャーシ３の正面を覆うもので、前記シャーシ３とほぼ同じ長方形を有する。カバー７には、前記玉枠１７を臨む開口部３０を有している。また、開口部３０の両側には、前記シャーシ３の１対の弾性片１１の爪１０が係止する切欠き部３１が形成されている。さらに、開口部３０の中心を通る対角線上に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合するピン孔３２が形成されている。カバー７は、ピン孔３２に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合した後、該ピン１５を溶着することで、取り付けられる。

図４は、前記シャーシ３のつり軸１２と、前記光学ユニット４の玉枠１７のつり軸孔１９との関係を示す。つり軸１２は、樹脂（エンジニアリングプラスチック）からなるシャーシ３と一体に形成されている。このため、つり軸１２のシャーシ３に対する傾きが保証され、高精度の傾き精度が確保されている。つり軸１２は、シャーシ３側に第１の径（ｄ_１）を有する基端軸部１２ａと、先端側に前記第１の径（ｄ_１）より小さい第２の径（ｄ_２）を有する先端軸部１２ｂと、基端軸部１２ａと先端軸部１２ｂの間に位置するテーパ状の中間軸部１２ｃとからなっている。したがって、つり軸１２の成形時に、テーパ状の中間軸部１２ｃが抜き勾配となり、型抜きが容易である。

一方、つり軸孔１９は、シャーシ３側に第３の径（ｄ_３）を有する入口孔部１９ａと、カバー７側に前記第３の径（ｄ_３）より小さい第４の径（ｄ_４）を有する出口孔部１９ｂと、入口孔部１９ａと出口孔部１９ｂの間に位置するテーパ状の中間孔部１９ｃとからなっている。したがって、つり軸１２と同様に、つり軸孔１９の成形時に、テーパ状の中間孔部１９ｃが抜き勾配となり、型抜きが容易である。入口孔部１９ａの第３の径（ｄ_３）は、つり軸１２の基端軸部１２ａの第１の径（ｄ_１）と嵌め合いの関係にあり、また出口孔部１９ｂの第４の径（ｄ_４）は、つり軸１２の先端軸部１２ｂの第２の径（ｄ_２）と嵌め合いの関係にある。したがって、玉枠１７はつり軸１２に対して傾くことなく高精度に嵌合し、図５に示すように、光軸方向に摺動して移動可能であり、高精度に焦点調整が可能である。玉枠１７がシャーシ３に近接している図５（ａ）の状態から、シャーシ３から離れる方向に移動すると、図５（ｂ）に示すように、玉枠１７の中間孔部１９ｃがつり軸１２の中間軸部１２ｃから離れるようになっている。

なお、つり軸１２とつり軸孔１９の形状の変形例として、図４のテーパ状の中間軸部１２ｃと中間孔部１９ｃに代えて、図６に示すように、つり軸１２には、第１の径（ｄ_１）より小さく、かつ、第２の径（ｄ_２）より大きい第５の径（ｄ_５）を有するストレートの中間軸部１２ｄを設け、つり軸孔１９にも、第３の径（ｄ_３）より小さいく、かつ、第４の径（ｄ_４）より大きい第６の径（ｄ_６）を有するストレートの中間孔部１９ｄを設けてもよい。

また、つり軸１２とつり軸孔１９の形状の他の変形例として、図４のテーパ状の中間軸部１２ｃと中間孔部１９ｃを無くして、図７に示すように、つり軸１２には、基端軸部１２ａと先端軸部１２ｂの間に段差１２ｅを設け、つり軸孔１９にも、入口孔部１９ａと出口孔部１９ｂの間に段差１９ｅを設けてもよい。

これらの変形例においても、型抜きが容易であり、高精度の嵌め合いによる高精度の焦点調整が可能となる。

次に、図１−３を再度参照して、以上の構成からなる撮像装置の動作を説明する。

撮像装置１は、図示しない制御基板とともに携帯電話等の携帯機器に搭載され、カメラとして機能する。玉枠１７のレンズ１６を被写体に向けると、レンズ１６に入射する被写体の光は撮像ユニット２の光電変換部８に結像する。光電変換部８は、被写体の像を電気信号に変化し、図示しない液晶ディスプレイに出力する。これにより、ディスプレイに被写体の画像が表示される。この画像は、シャッタが押されると、メモリに記録される。

この撮像装置１では、以下に説明するように、被写体の遠近に応じて光学ユニット４を光軸方向に移動させて合焦調整すなわちフォーカシングを行なうことができる。駆動部５のモータ２４を正転駆動してウォームギヤ２５を回転させると、カムギヤ２６が回転する。カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に押圧される結果、光学ユニット４はばね２０の付勢力に抗して、被写体側に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ２４を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシング（マクロモード）が終了する。

続いて、モータ２４を逆転駆動すると、カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に追随して、ばね２０の付勢力により、撮像ユニット２に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ２４を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシング（標準モード）が終了する。

なお、カム面２８を多段にし、検出部６のセンサを複数設けることで、標準モードとマクロモード以外に２値以上の多値のフォーカシングを行なうこともできる。このような構成では、フォーカシングによる画像コントラストの変化を、撮像素子の画像信号から検出し、オートフォーカスを行なうこともできる。また、複数のレンズ群（玉枠）からなる光学ユニットを用いると、同様の機構により、１つのレンズ群（玉枠）を移動させてフォーカシングを行なう、あるいは複数のレンズ群を移動させてズーミングを行なうこともできる。

この撮像装置１では、前述したように、駆動部５であるカムギヤ２６の一部、つり軸１２、ガイド１３、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、および検出部６は、全て、図中斜線で示された撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。このため、撮像装置１は、撮像ユニット２とほぼ同じ大きさとなり、駆動部５を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部５のｙ方向の長さは撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、駆動部５の光軸方向の厚みは撮像装置１全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット２の小型化に伴い、撮像装置１全体も小型化される。

図８は、第１実施形態の変形例による撮像装置１’を示す。この撮像装置１’では、つり軸１２が、矩形の投影領域Ａの角部、すなわち、カムギヤ２６と玉枠１７の光学中心を結ぶ線上に配置されて、角部の広いスペースが有効に活用されている。

図９は、第１実施形態の他の変形例による撮像装置１"を示す。この撮像装置１"では、モータ２４は、端子３３が被写体側から見て左側に位置するように、第１実施形態とは逆向きに配置されている。これに伴い、カムギヤ２６も、第１実施形態と異なり、被写体側から見て右側に配置されている。検出部６は、モータ２４に隣接し、かつ、端子３４がモータ２４と同じ側に突出するように、配置されている。このように、モータ２４と検出部６の端子３３，３４が同一方向になっているので、配線が容易であり、例えば基板３７を直接取り付けることができる。また、ガイド１３は、玉枠１７の両側に一対設けられている。

本発明の第１実施形態による撮像装置の分解斜視図。図１の撮像装置の正面図。図２の一部断面右側面図。つり軸とつり軸孔の関係を示す一部断面側面図。つり軸とつり軸孔の嵌合状態を示す拡大図断面図。図４の変形例におけるつり軸とつり軸孔の一部断面側面図。図４の他の変形例におけるつり軸とつり軸孔の一部断面側面図。図２の撮像装置の変形例を示す正面図。図２の撮像装置の他の変形例を示す正面図。

符号の説明

１撮像装置
２撮像ユニット
４光学ユニット
５駆動部
６検出部
１２つり軸
１２ａ基端軸部
１２ｂ先端軸部
１２ｃ中間軸部
１２ｄ中間軸部
１２ｅ段差
１６レンズ
１７玉枠
１９つり軸孔
１９ａ入口孔部
１９ｂ出口孔部
１９ｃ中間孔部
１９ｄ中間孔部
１９ｅ段差

Claims

つり軸が一体的に形成されたシャーシと、
該シャーシに取り付けられた撮像ユニットと、
レンズを保持する玉枠に形成したつり軸孔に前記シャーシのつり軸を嵌合して、当該玉枠を光軸方向に移動可能に支持し、前記撮像ユニットに被写体の光学像を結像する光学ユニットと、
前記玉枠を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記つり軸は、第１の径と該第１の径より小さい第２の径とを有し、
前記つり軸孔は、前記つり軸の第１の径に嵌合する第３の径と該第３の径より小さく前記つり軸の第２の径に嵌合する第４の径とを有する撮像装置。
前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間にテーパを有する請求項１に記載の撮像装置。
前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間にテーパを有する請求項２に記載の撮像装置。
前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間に、前記第１の径より小さくかつ前記第２の径より大きい第５の径を有する請求項１に記載の撮像装置。
前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間に、前記第３の径より小さくかつ前記第４の径より大きい第６の径を有する請求項４に記載の撮像装置。
前記つり軸は、前記第１の径の部分と前記第２の径の部分との間に段差を有する請求項１に記載の撮像装置。
前記つり軸孔は、前記第３の径の部分と前記第４の径の部分との間に段差を有する請求項６に記載の撮像装置。