JP2005300941A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メカシャッタを有していても小型に構成される撮像装置を提供すること。
【解決手段】本発明の撮像装置１は，光学像を電気信号に変換する撮像素子１１と，被写体の光学像を撮像素子１１の撮像面上に形成するレンズホルダ１２と，レンズホルダ１２の少なくとも一部を光軸方向に駆動するモータ１４と，レンズホルダ１２を経て撮像素子１１の撮像面上に到達する光を規制するメカシャッタ１３と，メカシャッタ１３における光の規制量を調節する駆動部１３ｂとを有し，モータ１４の少なくとも一部が，駆動部１３ｂの光軸方向の投影領域内に配置されているものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は，光学レンズを利用して画像を撮影するための撮像装置に関する。さらに詳細には，携帯電話や携帯端末等に用いられる小型の撮像装置に関するものである。

近年，携帯電話等の携帯機器では，小型カメラが搭載されていることが一般的となっている。例えば，特許文献１では，撮像ユニットと２枚以上のレンズからなるレンズ部とを有する小型の撮像装置が提案されている。このような小型カメラは，近年ますます高機能化され，レンズを光軸方向に駆動して焦点合わせを行うオートフォーカス機能やズーム機能を有するものもある。これらの動作のためにレンズを駆動する駆動装置としては，一般的なモータに加え，例えば，特許文献２に記載されているような，電気機械変換素子の一端に棒状の駆動摩擦部材を取り付けたものも提案されている。あるいは，特許文献３に記載されているような，シート状の圧電素子を積層し巻き上げて，柱状に形成したものも提案されている。

一方，このような小型カメラでは，高画素化に伴ってスミアが問題となりつつある。すなわち，１画素が小さくなることから撮像素子の光量飽和が起こりやすいのである。そのため，撮像素子への入射光量を制限するために，レンズ部にメカシャッタを設けることが必要となってきている。さらに，インターレース方式の撮像素子では，露光ムラを防止するためにも，メカシャッタを設けて露光時間を揃える必要がある。
特開２００２−１３９６６２号公報 特開２００２−１４２４７０号公報（第４〜７図） 特開２００３−６９１００号公報（第１〜３図）

しかしながら，小型の撮像装置にメカシャッタを設けることは，撮像装置を全体として大型化させるという問題点があった。メカシャッタは，シャッタ部とそのシャッタ部を駆動させる駆動部とからなる。そのうち，シャッタ部はレンズの光軸方向に重なるように配置する必要があり，駆動部はレンズの光軸方向投影範囲から外れた位置に配置される。そのため，メカシャッタを追加することは，撮像装置全体の光軸方向の厚みと光軸方向投影面積との両方に，大きく影響してしまうという問題点があった。大型化されるということは，携帯機器等に搭載される小型レンズにおいては大きな問題となる。

本発明は，前記した従来の撮像装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，メカシャッタを有していても小型に構成される撮像装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の撮像装置は，光学像を電気信号に変換する撮像素子と，被写体の光学像を撮像素子の撮像面上に形成する光学ユニットと，光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する光学駆動部と，光学ユニットを経て撮像素子の撮像面上に到達する光を規制するメカシャッタと，メカシャッタにおける光の規制量を調節するシャッタ駆動部とを有し，光学駆動部の少なくとも一部が，シャッタ駆動部の光軸方向の投影領域内に配置されているものである。

あるいは，本発明の撮像装置は，光学像を電気信号に変換する撮像素子と，被写体の光学像を撮像素子の撮像面上に形成する光学ユニットと，光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する光学駆動部と，光学ユニットのうち光学駆動部に駆動される部分の光軸方向の位置を検出する光軸位置検出部と，光学ユニットを経て撮像素子の撮像面上に到達する光を規制するメカシャッタと，メカシャッタにおける光の規制量を調節するシャッタ駆動部とを有し，光学駆動部および光軸位置検出部の少なくとも一方の少なくとも一部が，シャッタ駆動部の光軸方向の投影領域内に配置されているものであってもよい。

本発明の撮像装置によれば，光学ユニットによって撮像素子の撮像面上に形成された被写体の光学像は，撮像素子によって電気信号に変換される。ここで，光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する光学駆動部を有するので，被写体との距離に応じてフォーカシングやズームを行うことができる。またさらに，光軸位置検出部を有していれば，光学ユニットの駆動される部分の位置が検出されるので，より精密な駆動が可能となる。また，メカシャッタとそれを駆動するシャッタ駆動部とを有しているので，撮像素子への入射光量を調節することができる。ここで，本発明の撮像装置では，シャッタ駆動部の光軸方向の投影領域内に，光学駆動部または光軸位置検出部が配置されるので，メカシャッタのために光軸方向の投影領域が特に大きくなることはない。従って，メカシャッタを有していても小型に構成される。

さらに本発明では，光学駆動部および光軸位置検出部が，撮像素子の光軸方向後面より前方に配置されていることが望ましい。
このようにすれば，光学駆動部および光軸位置検出部がメカシャッタのシャッタ駆動部と光軸方向に重なって，しかも光軸方向後面より前方に配置される。従って，これらの配置が撮像装置の奥行き方向の大きさを大きくすることはなく，撮像装置が小型に構成される。

本発明の撮像装置によれば，メカシャッタを有していても小型に構成される。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯機器に用いられる撮像装置に本発明を適用したものである。

本形態の撮像装置１は，図１，図２に示すように，ＣＣＤ等の光電変換部を含む撮像素子１１と，その撮像素子１１に被写体の像を形成するためのレンズホルダ１２，メカシャッタ１３，モータ１４，カムギア１５，位置検知センサ１６等を有している。図１は，この撮像装置１を被写体側から見たものであり，図２では，図中左方向が被写体側となる。

撮像素子１１は，フレーム１７に固定されている。また，レンズホルダ１２は，複数の光学レンズとそれを保持する玉枠とを有するものである。このレンズホルダ１２は，フレーム１７と一体的に形成されたガイド軸１８に対して，軸方向へ摺動可能に取り付けられている。このレンズホルダ１２によって，複数の光学レンズが光軸位置を合わせて保持され，一体的に光軸方向へ移動可能とされている。また，レンズホルダ１２と撮像素子１１とは，光学レンズの光軸の中心と撮像範囲の中心とが，ほぼ一致するように配置されている。

メカシャッタ１３は，光路を遮るためのシャッタ部１３ａとそのシャッタ部１３ａを開閉駆動する駆動部１３ｂとを有している。図２に示すように，シャッタ部１３ａは，光学レンズ群の間に挟み込まれて，レンズホルダ１２によって一体的に保持されている。また，駆動部１３ｂは，シャッタ部１３ａより厚みが大きいものであり，レンズホルダ１２の光軸方向投影範囲外に配置される。シャッタ部１３ａとしては，シャッタ構造の他に，最前面（被写体側）に配置されるバリア構造や，絞りやフィルタの開閉による構造等のものでもよい。

また，モータ１４は，レンズホルダ１２を光軸方向へ移動させるためのものである。カムギア１５は，モータ１４の駆動軸に連結され，モータ１４の回転をレンズホルダ１２の光軸方向の往復移動に変換する。このとき，メカシャッタ１３はレンズホルダ１２とともに移動する。また，位置検知センサ１６は，発光素子と受光素子との間を移動する検出子１６ａを検知する。この検出子１６ａは，レンズホルダ１２に固定されてレンズホルダ１２とともに移動するので，位置検知センサ１６の検知結果からレンズホルダ１２の光軸方向位置を検出することができる。

図１，図２に示すように，本形態では，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂとモータ１４とは，光軸方向投影領域が重なるように配置されている。すなわち，図１では，この両者は重なっている。しかも，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂとモータ１４とはいずれも，撮像素子１１より被写体側に配置されている。すなわち，図２では，右端に撮像素子１１があり，その後面からレンズホルダ１２の前面（左端）までの空間に，駆動部１３ｂとモータ１４とが配置されている。

モータ１４は，レンズホルダ１２の光軸方向投影範囲外に配置される必要があるが，光軸方向位置はカムギア１５の構成等によって，ある程度の調整が可能である。そこで，モータ１４を光軸方向において撮像素子１１側（被写体から遠い側）に寄せて配置することにより，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂと光軸方向に重ねて配置することが可能となる。これによって，撮像装置１では，光軸方向投影面積や光軸方向厚さをほとんど拡大することなく，メカシャッタ１３を備えることができる。

次に，本形態の撮像装置１の動作を簡単に説明する。被写体からの光は，レンズホルダ１２に保持されているレンズ群に入射し，撮像素子１１に結像する。これにより，撮像素子１１の光電変換部によって画像データとして取得される。さらに，撮像装置１では，被写体の遠近によりモータ１４を駆動して，レンズホルダ１２を光軸方向に移動させることにより，焦点合わせやズーム撮影が可能である。すなわち，モータ１４の駆動によりその回転軸が回転され，カムギア１５を所定量回転させる。カムギア１５のカム機能により，レンズホルダ１２の光軸方向位置が変更される。このとき，位置検知センサ１６によってレンズホルダ１２の光軸方向位置を検出して，所定位置で停止させる。カムギア１５のカム部を複数段とすれば，多値のフォーカシングも可能である。

さらに，周囲が明るく入射光量が大きいときには，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂを駆動し，シャッタ部１３ａを絞って入射光量を減少させる。逆に周囲が暗いときには，シャッタ部１３ｂを開いて，より多くの光が入射するようにする。さらに，インターレース方式の撮像素子１１を用いている場合は，露光ムラを防止するために，露光タイミングに同期させてメカシャッタ１３を駆動するとよい。

以上詳細に説明したように，本形態の撮像装置１によれば，メカシャッタ１３を備えているので，入射光量の調整が可能である。さらに，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂとモータ１４とが，同一の光軸方向投影領域に重ねて配置されているので，メカシャッタ１３を有していても小型に構成される撮像装置１となっている。

「第２の形態」
以下，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯機器に用いられる撮像装置に本発明を適用したものである。ここでは，第１の形態と異なる部分のみを説明する。

本形態の撮像装置２では，図３，図４に示すように，モータ１４に代えて，圧電素子アクチュエータ２１を有している。図３は，この撮像装置２を被写体側から見たものであり，図４では，図中左方向が被写体側となる。圧電素子アクチュエータ２１は，圧電素子の一端が固定されて他端に駆動軸が取り付けられ，その駆動軸に摩擦力によって移動体が結合されている。圧電素子をゆっくりあるいは急速に伸縮させることにより，慣性力と摩擦力との関係から移動体に所望の移動をさせるものである。

この撮像装置２では，レンズホルダ１２の一部が延設されて圧電素子アクチュエータ２１の移動体として機能する。これにより，レンズホルダ１２は，圧電素子アクチュエータ２１の駆動により，光軸方向へ往復移動される。さらに，図４に示すように，レンズホルダ１２の光軸方向の端部に延設部分を設けることにより，圧電素子アクチュエータ２１とメカシャッタ１３の駆動部１３ｂとを，光軸方向に重ねて配置することができる。従って，本形態の撮像装置２でも，光軸方向投影面積や光軸方向厚さをほとんど拡大することなく，メカシャッタ１３を備えることができる。

以上詳細に説明したように，本形態の撮像装置２によっても，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂと圧電素子アクチュエータ２１とが，同一の光軸方向投影領域に重ねて配置されているので，メカシャッタ１３を有していても小型に構成される撮像装置２となっている。

「第３の形態」
以下，本発明を具体化した第３の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，携帯機器に用いられる撮像装置に本発明を適用したものである。ここでは，第１の形態と異なる部分のみを説明する。

本形態の撮像装置３は，図５，図６に示すように，メカシャッタ１３の光軸方向投影範囲内に配置する部材として，モータ１４に代えて位置検知センサ１６を配置したものである。図５は，この撮像装置３を被写体側から見たものであり，図６では，図中左方向が被写体側となる。

すなわち，この撮像装置３では，レンズホルダ１２に固定される検出子１６ａの配置を，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂと光軸方向において重なる位置とする。これにより，図６に示すように，位置検知センサ１６と駆動部１３ｂとを光軸方向に重ねて配置することができる。従って，本形態の撮像装置３でも，光軸方向投影面積や光軸方向厚さをほとんど拡大することなく，メカシャッタ１３を備えることができる。

以上詳細に説明したように，本形態の撮像装置３によっても，メカシャッタ１３の駆動部１３ｂと位置検知センサ１６とが，同一の光軸方向投影領域に重ねて配置されているので，メカシャッタ１３を有していても小型に構成される撮像装置３となっている。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，上記の各形態では，メカシャッタ１３はレンズホルダ１２とともに移動するとしたが，光軸方向に移動するのはレンズホルダ１２のみでメカシャッタ１３は移動しない構成としても良い。
また例えば，上記の各形態では，メカシャッタ１３がレンズホルダ１２の内部に挟まれた構成を図示しているが，これに限るものではない。メカシャッタ１３のシャッタ部１３ａが，レンズホルダ１２より被写体側や撮像素子１１側に配置されていても良い。
また例えば，光軸方向に移動するのは光学レンズのみでもよく，レンズホルダ１２の全体が動くものにも限らない。

第１の形態に係る撮像装置の概略構成を示す正面透視図である。 第１の形態に係る撮像装置の概略構成を示す側面透視図である。 第２の形態に係る撮像装置の概略構成を示す正面透視図である。 第２の形態に係る撮像装置の概略構成を示す側面透視図である。 第３の形態に係る撮像装置の概略構成を示す正面透視図である。 第３の形態に係る撮像装置の概略構成を示す側面透視図である。

符号の説明

１，２，３ 撮像装置
１１ 撮像素子
１２ レンズホルダ（光学ユニット）
１３ メカシャッタ
１３ｂ 駆動部（シャッタ駆動部）
１４ モータ（光学駆動部）
１６ 位置検知センサ（光軸位置検出部）
２１ 圧電素子アクチュエータ（光学駆動部）

Claims (4)

1. 光学像を電気信号に変換する撮像素子と，
   被写体の光学像を前記撮像素子の撮像面上に形成する光学ユニットと，
   前記光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する光学駆動部と，
   前記光学ユニットを経て前記撮像素子の撮像面上に到達する光を規制するメカシャッタと，
   前記メカシャッタにおける光の規制量を調節するシャッタ駆動部とを有し，
   前記光学駆動部の少なくとも一部が，前記シャッタ駆動部の光軸方向の投影領域内に配置されていることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において，
   前記光学駆動部が，前記撮像素子の光軸方向後面より前方に配置されていることを特徴とする撮像装置。
3. 光学像を電気信号に変換する撮像素子と，
   被写体の光学像を前記撮像素子の撮像面上に形成する光学ユニットと，
   前記光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する光学駆動部と，
   前記光学ユニットのうち前記光学駆動部に駆動される部分の光軸方向の位置を検出する光軸位置検出部と，
   前記光学ユニットを経て前記撮像素子の撮像面上に到達する光を規制するメカシャッタと，
   前記メカシャッタにおける光の規制量を調節するシャッタ駆動部とを有し，
   前記光学駆動部および前記光軸位置検出部の少なくとも一方の少なくとも一部が，前記シャッタ駆動部の光軸方向の投影領域内に配置されていることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において，
   前記光学駆動部および前記光軸位置検出部が，前記撮像素子の光軸方向後面より前方に配置されていることを特徴とする撮像装置。

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