JP2005352046A

JP2005352046A - 撮像装置及び電子機器

Info

Publication number: JP2005352046A
Application number: JP2004171204A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Nagano; 雅敏永野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-12-22
Also published as: US7599001B2; US20050275740A1

Abstract

【課題】電子機器に組み込まれる撮像措置を小型化する。
【解決手段】光電変換素子を備えたセンサユニット(３)と、光学素子(８)を保持する第１の部分(４ａ)および第１の部分よりも光軸直交方向に延出し、センサユニットの外周を覆う第２の部分(４ｃ)を有する保持部材(４)と、撮影に関する動作を行う被駆動部材(８)を駆動するアクチュエータ(７)とを有し、アクチュエータは、第１の部分の外側に配置され、かつ光軸方向視において、光軸位置を通り光電変換素子の短辺および長辺にそれぞれ平行な直線を第１の軸(６１)および第２の軸(６２)とするとき、アクチュエータが、第１の軸と第２の軸とにより挟まれた領域内に配置されていることを特徴とする撮像装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、光電変換素子を有するセンサユニットを備えた撮像装置及び電子機器に関し、特に撮像装置の構造に関するものである。

図９は、撮像装置の光軸方向を含む断面図である。同図において、１２０は光電変換装置、１２１は撮像レンズ、１２２は撮像レンズを接着保持するレンズ鏡筒、１２３はレンズ鏡筒１２２を保持する保持部材である。なお、撮像レンズ１２１は非球面レンズであり、プラスチック樹脂で形成されている。

そして、光電変換装置１２０は保持部材１２３の下面にその外周側全周にわたって接着固定することにより封止される。また、鏡筒１２２と保持部材１２３にはそれぞれ雄ネジ、雌ネジのネジ溝が設けられ、あらかじめ保持部材１２３に接着固定された光電変換装置１２０の受光領域１２４に対してピント調整できる機構となっている。

そして、ピント調整を行った後に、鏡筒１２２が保持部材１２３に対して接着固定される。なお、鏡筒１２２は撮像レンズ１２１の絞り機能を有する開口部１２５を備える。さらに、１２６、１２７、１２８はそれぞれ、撮像レンズ１２１及び鏡筒１２２を固定する接着剤、鏡筒１２２及び保持部材１２３を固定する接着剤、光電変換装置１２０及び保持部材１２３を固定する接着剤である。前記３ヵ所の接着剤１２６、１２７、１２８および封止樹脂１１６により被接着物の全周にわり接着固定し封止することで、この小型撮像装置内部に水分やゴミ等が侵入しにくい構造となっている。

以上のように光電変換装置１２０に撮像レンズ１２１を、鏡筒１２２と保持部材１２３を介して一体的に設けることによって小型の撮像装置を実現することが可能となる。

また、ＡＦモータ及びズームモータをレンズ鏡筒に内側に収納した撮像装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−６１６９１号公報（段落番号００１６）

しかしながら、従来例の撮像装置において、小型撮像装置の高画質化を行うためには、オートフォーカス機能やシャッタ機能等が必須となるが、フォーカスレンズやシャッタ羽根を駆動するアクチュエータを円筒形の保持部材１２３の外側に配置すると、小型撮像装置が大型化する。その一方で、アクチュエータを保持部材１２３の内側に設けると、小型撮像装置が大型化し、その構造も複雑になる。

上記課題を解決するために、本願発明の撮像装置の第1の構成は、光電変換素子を備えたセンサユニット(例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ)と、光学素子(例えば、遮光部材)を保持する第１の部分および第１の部分よりも光軸直交方向に延出し、センサユニットの外周を覆う第２の部分を有する保持部材と、撮影に関する動作を行う被駆動部材を駆動するアクチュエータ(例えば、ステッピングモータ)とを有し、アクチュエータは、第１の部分の外側に配置され、かつ光軸方向視において、光軸位置を通り光電変換素子の短辺および長辺にそれぞれ平行な直線を第１の軸および第２の軸とするとき、アクチュエータが、第１の軸と第２の軸とにより挟まれた領域内に配置されていることを特徴とする。

本願発明の撮像装置の第1の構成によれば、第１の軸と第２の軸とにより挟まれた領域を有効活用して、アクチュエータを配置しているため、撮像装置を小型化することができる。

ここで、光軸方向視において、アクチュエータを、少なくともその一部が第２の部分に重なるように配置することにより、第2の部分にアクチュエータの全体を配置する構成よりも、撮像装置を小型化することができる。

さらに、アクチュエータを回転式のモータとし、モータの出力軸を光軸と略平行に配置するとともに、光軸方向視において、出力軸の中心が、第２の部分における撮像センサユニットの外周に相当する位置よりも光軸に近い側に位置することにより、センサユニットの外側に出力軸を配置する構成よりも、センサユニット及びモータの重複領域が大きくなるため、撮像装置を光軸直交方向に小型化することができる。

上述の撮像装置は、携帯電話、パーソナルコンピュータのような電子機器に組み込むことができるため、結果として電子機器を小型化することができる。

まず、図１を参照して本実施例の撮像装置が組み込まれた携帯型電子機器（携帯電話）について説明する。ここで、図１は携帯電話の外観斜視図である。機器本体７０には、後述する撮像装置の電源をオン又はオフする押しボタン式の電源スイッチ７４が設けられている。７１は表示画面７２を備えた表示器であり、機器本体７０に対して回動可能に取り付けられている。表示器７１には、不図示の通信機器に電波を通信するためのアンテナ７５が設けられている。
７３は、表示器７１に組み込まれた撮像装置であり、電源スイッチ７４がオンされることにより駆動される。
電源スイッチ７４がオンされると、撮像装置７３を構成する光電変換素子の像面に被写体像が形成され、光電変換素子から出力された被写体像は表示画面７２に表示される。

また、本実施例の撮像装置は、図２に示すように、パーソナルコンピュータ（以下「ＰＣ」という）なような電子機器にも組み込むことができる。ここで、図２はノート型のＰＣの外観斜視図である。

８１は操作部としてのキーボードであり、このキーボード８１を操作することにより、撮像装置８３に撮影動作を行わせることができる。この撮像装置８３で撮影された被写体像は、液晶表示画面８２に表示され、撮影者は、キーボード８１を操作することにより撮影画像の編集などを行うことができる。また、ＰＣをインターネットに接続することにより、撮影画像を他人に送信することができる。

（実施例１）
次に、上述の電子機器に組み込まれた撮像装置の第1の実施例について説明する。ここで、図３は、撮像装置の光軸方向を含む断面図であり、図４は撮像装置を被写体側から見た図である。１ａ〜１ｄは撮像装置の光学系を構成する光学素子としての第１〜第４のレンズ、Ｌは撮影光学系の光軸、３はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の光学変換素子１０（撮像素子）を有するセンサパッケージ、４は保持部材であり、物体側から順に第1及び第２のレンズ１ａ、１ｂを保持する筒形状の第1のレンズ保持部４ａ（第1の部分）、第３のレンズ１ｃを保持し、第１のレンズ保持部４ａよりも径が大きい筒形状の第2のレンズ保持部４ｂ及びセンサパッケージ３を保持し、第2のレンズ保持部４ｂよりも光軸直交方向に延出したセンサ保持部４ｃ（第2の部分）を有している。

５は光学変換素子１０からの映像信号を外部に出力するための信号線、６はシャッタユニットであり、アクチュエータとしてのステッピングモータ７、シャッタ羽根８及び絞り開口部９ａを有するハウジング９により構成されている。ステッピングモータ７は、ロータ、マグネット及びステータヨークから構成されており、保持部材４の第1のレンズ保持部４ａの外側に配置されている。ステッピングモータ７の出力軸７ａは、光軸Ｌと平行な方向に延びており、出力軸７ａの延長線上にはセンサパッケージ３が配置されている。

これにより、出力軸７ａの延長線がセンサパッケージの外側を通る位置にステッピングモータ７を配置した場合よりも、撮影装置を小型化することができる。

また、シャッタユニット６は、不図示の接着剤やネジ等を介して保持部材４に取り付けられている。ステッピングモータ７の出力軸７ａには、第1及び第2のレンズ１ａ、２ｂの間に配置されるシャッタ羽根８が取り付けられており、シャッタ羽根８は、ステッピングモータ7から駆動力を受けて光軸Ｌに略直交する面内で開閉駆動される。

ここで、８ａは撮影光路に進入した（シャッタが閉じている）ときのシャッタ羽根８の位置を示しており、８ｂは撮影光路外に退避した（シャッタが開いている）ときのシャッタ羽根８の位置を示している。シャッタユニット６は、不図示の信号線を介して撮影信号が入力されると、撮影光路内に位置するシャッタ羽根８を回転させて撮影光路を開閉する。そして、このときに光学変換素子１０に蓄積された電気信号が信号線５を介して転送され、撮像装置の撮影動作が開始される。

また、センサ保持部４ｃは、被写体方向から見て四角形のセンサパッケージ３を保持するため、通常は四角柱形状をしているが、少なくとも１か所のコーナー部４ｄに面取り等が施されることがあるため五角形以上の多角柱形状となることがある。

次に、図４を参照して、撮像装置におけるスッテッピングモータ７の取り付け位置について説明する。ここで、図４は、撮像装置の光軸直交方向の断面図である。

図４において光軸Ｌを通り光電変換素子１０の短辺及び長辺にそれぞれ平行な直線を第1の軸６１及び第２の軸６２とする。このとき、ステッピングモータ７は、第１の軸６１及び第２の軸６２とに挟まれた領域に配置されている。

ここで、光軸方向視において、第１の軸６１及び第２の軸６２のうちいずれか一方に重複した領域にステッピングモータ７を配置した場合と本実施例のように第１の軸６１及び第２の軸６２とに挟まれた領域にステッピングモータ７を配置した場合とを比較すると、本実施例の構成のほうがステッピングモータ７及びセンサパッケージ３の重複する領域が多いため、撮像装置を主として光軸直交方向に小型化することができる。

また、ステッピングモータ７は、保持部材４の４つのコーナー部４ｃのうち一つに重なって配置されており、さらに、図３に示すようにセンサ保持部４ｃの近傍に設けられている。これにより、撮像装置を小型化することができる。

本実施例においては、ステッピングモータ７の出力軸７ａが光軸Ｌと平行に設けられているため、シャッタユニット６の構成が簡単になり、結果として撮像装置の構成を簡素化することができる。
また、シャッタユニット６を保持部材４の第1のレンズ保持部４ａの外側に直接固定しているため、撮像装置の構成が単純となり、容易に組み立てることができる。
（実施例２）
次に、撮像装置の第２の実施例について説明する。ここで、図５は、撮像装置の光軸方向を含む断面図であり、図６は撮像装置を被写体側から見た図である。
２１ａ〜２１ｄは撮像装置の光学系を構成する光学素子としての第１〜第４のレンズ、Ｌは撮影光学系の光軸、２３はＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の光学変換素子３１（撮像素子）を有するセンサパッケージである。

２４は保持部材であり、物体側から順に第1及び第２のレンズ２１ａ、２１ｂを保持する筒形状の第1のレンズ保持部２４ａ（第1の部分）、第３のレンズ２１ｃを保持し、第１のレンズ保持部２４ａよりも径が大きい筒形状の第2のレンズ保持部２４ｂ及びセンサパッケージ２３を保持し、第2のレンズ保持部２４ｂよりも光軸直交方向に延出したセンサ保持部２４ｃ（第2の部分）を有している。
２５は光学変換素子３１からの映像信号を外部に出力するための信号線、２６はシャッタユニットであり、アクチュエータとしてのステッピングモータ２７、シャッタ羽根２８及び絞り開口部２９ａを有するハウジング２９により構成されている。ステッピングモータ２７は、ロータ、マグネット及びステータヨークから構成されており、保持部材２４の第1のレンズ保持部２４ａの外側に配置されている。ステッピングモータ２７の出力軸２７ａは、光軸Ｌと平行な方向に延びており、出力軸２７ａの延長線上にはセンサパッケージ２３が配置されている。

これにより、出力軸２７ａの延長線がセンサパッケージ２３の外側を通る位置にステッピングモータ２７を配置した場合よりも、撮影装置を小型化することができる。

また、シャッタユニット２６は、不図示の接着剤やネジ等を介して保持部材２４に取り付けられている。ステッピングモータ２７の出力軸２７ａには、第1のレンズ２１ａよりも物体側であって、保持部材２４の外側に配置されるシャッタ羽根２８が取り付けられており、シャッタ羽根２８は、ステッピングモータ２7から駆動力を受けて光軸Ｌに略直交する面内で開閉駆動される。

このように本実施例では、シャッタ羽根２８が、第1のレンズ２１ａよりも物体側であって、保持部材２４の外側に配置されているため、撮像装置の中にゴミなどの異物が入り込むのを防止することができる。さらに、保持部材２４にシャッタユニット２６を取り付けやすくなる。このように絞り開口部２９ａと異なる光軸上の位置にシャッタユニット２６を設置するという構成は、例えば実施例１のようにレンズ間に絞り位置があるような光学系にも適用することができる。

図６において、２８ａは撮影光路に進入した（シャッタが閉じている）ときのシャッタ羽根２８の位置を示しており、２８ｂは撮影光路外に退避した（シャッタが開いている）ときのシャッタ羽根２８の位置を示している。シャッタユニット２６は、不図示の信号線を介して撮影信号が入力されると、撮影光路内に位置するシャッタ羽根２８を回転させて撮影光路を開閉する。そして、このときに光学変換素子３１に蓄積された電気信号が信号線２５を介して転送され、撮像装置の撮影動作が開始される。

図６に示すように、実施例１と同様、ステッピングモータ２７は、第１の軸６１及び第２の軸６２とに挟まれた領域に配置されているため、実施例１と同様の効果を得ることができる。
（実施例３）
次に、撮像装置の第3の実施例について説明する。ここで、図７は本実施例の撮像装置の光軸方向を含む断面図であり、図８は本実施例の撮像装置を被写体側から見た図である。４１ａ〜４１ｄは撮像装置の光学系を構成する光学素子としての第１〜第４のレンズであり、第１及び第２のレンズ４１ａ、４１ｂはフォーカスレンズである。Ｌは撮影光学系の光軸、４３はＣＣＤ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の光学変換素子５１（撮像素子）を有するセンサパッケージである。

４４は第１及び第２のレンズ４１ａ，４１ｂを保持する筒状のフォーカス鏡筒であり、フォーカス鏡筒４４の物体側の端部には絞り開口部４４ａが形成されており、外周面には雌ネジ部４４ｂ及びギア部４４ｃが形成されている。このギア部４４ｃには、後述するステッピングモータ４７の出力軸４７ａが伝達ギア４７ｂを介して係合しており、ステッピングモータ４７が駆動されると、この駆動力がギア４４ｃに伝達されるようになっている。これにより、フォーカス鏡筒４４を光軸周りに回転駆動することができる。
ステッピングモータ４７の出力軸４７ａの延長線上には、センサパッケージ４３が配置されている。これにより、出力軸４７ａの延長線がセンサパッケージ４３の外側を通るようにステッピングモータ４７を配置した場合よりも、撮影装置を小型化することができる。

４５は保持部材であり、物体側から順にフォーカス鏡筒４４を保持する筒形状のフォーカス鏡筒保持部(第１の部分)４５ａ、第３のレンズ４１ｃを保持し、フォーカス鏡筒保持部４５ａよりも径が大きい筒形状のレンズ保持部４５ｂ及び第４のレンズ４１ｄ、センサパッケージ４３を保持し、レンズ保持部４５ｂに対して光軸直交方向に延出したセンサ保持部４５ｃ(第２の部分)を有している。

４６は光学変換素子５１からの映像信号を外部に出力するための信号線、４７は第１及び第２のレンズ４１ａ，４１ｂを駆動するアクチュエータとしてのステッピングモータであり、その出力軸４７ａの先端部に伝達ギア４７ｂが取り付けられている。また、ステッピングモータ４７は不図示の接着剤やネジ等により保持部材４５のフォーカス鏡筒保持部４５ａの外側に取り付けられている。

ここで、フォーカス鏡筒保持部４５ａの内周面に形成された雄ネジ部４５ａとフォーカス鏡筒４４の外周面に形成された雌ネジ部４４ｂとは係合している。したがって、ステッピングモータ４７から駆動力を受けてフォーカス鏡筒４４が光軸周りに回転すると、雄ネジ部４５ａ及び雌ネジ部４４ｂの係合作用により、第1及び第2のレンズ４１ａ，４１ｂは、光学変換素子４３に対して、光軸方向に移動する(焦点調節動作)。

不図示の信号線を介して焦点調整信号が入力されると、ステッピングモータ４７は、所定の方向へ所定量だけ回転する。これにより、第１及び第２のレンズ４１ａ，４１ｂが光軸４２方向に移動し、焦点調整動作が開始される。

また、センサ保持部４５ｃは被写体方向から見て四角形の光学変換素子４３の保持をするため、通常は四角柱形状をしているが、少なくとも１か所のコーナー部４５ｅに面取り等が施されることがあるため五角形以上の多角柱形状となることがある。

次に、図８を参照して、撮像装置におけるスッテッピングモータ４７の取り付け位置について説明する。ここで、図８は、撮像装置の光軸直交方向の断面図である。

図８において光軸Ｌを通り光電変換素子５１の短辺及び長辺にそれぞれ平行な直線を第1の軸５２及び第２の軸５３とする。このとき、ステッピングモータ４７は、第１の軸５２及び第２の軸５３とに挟まれた領域に配置されている。これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。

ここで、第１から第3の実施例において、レンズ保持部４ａ、２４ａ、４５ｃを、円錐台形状や複数の径を有する多段型の筒形状に構成してもよい。前記の形状に加えてDカット形状や二方取り形状を有しても良い。同様に保持部材４、２４、４５のセンサ保持部４ｃ、２４ｃ、４５ｃは多角柱形状でなく、多角錐台形状や複数の多角柱を組合せた形状であっても良い。

また、シャッタや焦点調整だけではなくズーム調整や防振調整等の機能を有する撮像装置にも本願発明は適用できる。

また、シャッタや焦点調整等の唯一の駆動機構ではなく複数の駆動機構を設けた撮像装置に本発明を適用することも可能である。

上述の実施例では、アクチュエータとしてステッピングモータを使用したが、電気−機械エネルギ変換素子によって振動が励起される振動体とこの振動体での振動によって回転駆動される回転体とを有する振動型モータをアクチュエータとしてもよい。

以上説明したように、上述の実施例に記載された撮像装置によれば以下のような効果が得られる。
光軸方向視において、センサ保持部の隅部近傍にアクチュエータを配置したため撮像装置を小型化できる。また、絞り位置によらずシャッタを保持部材の外部に配設したため高画質の得られる信頼性の高い撮像装置を簡単な構造で提供することができる。さらにアクチュエータの出力軸を撮像装置の光軸と平行に、かつアクチュエータを保持部材の外部に配設したためたため簡単な構造で組立てやすく、ローコストな撮像装置を提供することができる。

なお、特許請求の範囲において「光軸方向視において」とあるが、これには、投影することによって、初めて観察できる部材も含まれるものとする。

撮像装置が組み込まれた携帯電話の外観斜視図である。撮像装置が組み込まれたノート型ＰＣの外観斜視図である。本発明の実施例１の撮像装置の光軸方向を含む断面図である。本発明の実施例１の撮像装置を被写体側から見た図である。本発明の実施例２の撮像装置の光軸方向を含む断面図である。本発明の実施例２の撮像装置を被写体側から見た図である。本発明の実施例３の撮像装置の光軸方向を含む断面図である。本発明の実施例３の撮像装置を被写体側から見た図である。従来例である一般的な小型撮像装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ---------------レンズ
２，２２，４２-------------光軸
３，２３，４３-------------光学変換素子
４，２４，４５-------------保持部材
７，２７，４７-------------モータ

Claims

光電変換素子を備えたセンサユニットと、
光学素子を保持する第１の部分および該第１の部分よりも光軸直交方向に延出し、前記センサユニットの外周を覆う第２の部分を有する保持部材と、
撮影に関する動作を行う被駆動部材を駆動するアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータは、前記第１の部分の外側に配置され、
かつ光軸方向視において、光軸位置を通り前記光電変換素子の短辺および長辺にそれぞれ平行な直線を第１の軸および第２の軸とするとき、前記アクチュエータが、前記第１の軸と第２の軸とにより挟まれた領域内に配置されていることを特徴とする撮像装置。
光軸方向視において、前記アクチュエータの少なくとも一部が前記第２の部分に重なることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記アクチュエータは回転式のモータであり、該モータの出力軸は光軸と略平行に配置されており、
光軸方向視において、前記出力軸の中心が、前記第２の部分における前記撮像センサユニットの外周に相当する位置よりも光軸に近い側に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記被駆動部材は、シャッタ又は光量調節に用いられる遮光部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
前記被駆動部材は、前記光学素子であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
請求項１から５のいずれか１つに記載の撮像装置を有することを特徴とする電子機器。