JP2007017792A - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズの光軸方向に対する傾きを極力抑え、アクチュエータの負荷の低減、鮮明な画像を得ることが可能な撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 撮像装置（１）は、撮像素子（１３）とセクタドライバＩＣ（１８）とを搭載した撮像基板（１１）、この撮像基板（１１）よりも被写体側に配置したレンズ群（３５〜３７）、このレンズ群（３５〜３７）と一体となるセクタ駆動ユニット（４０）を備える。さらに、セクタ駆動ユニット（４０）とセクタドライバＩＣ（１８）とを接続するＦＰＣ（４５）、レンズ駆動ユニット（２０）を光軸方向（ＡＬ）に付勢してガタ寄せするバネ（５４）を備える。レンズ駆動ユニット（２０）は、ＦＰＣ（４５）とバネ（５４）とによって被写体側に付勢され、光軸方向（ＬＡ）に対する垂直を維持しつつ光軸方向（ＬＡ）へ移動できる。これによりレンズ駆動ユニット（２０）のアクチュエータの負荷を低減できる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像装置及び電子機器に関する。特にレンズ、レンズ鏡筒のガタ寄せ用の付勢手段、例えばバネ等を備えた撮像装置及び電子機器に関する。

従来、撮像装置に搭載されるズーム機構を備えたレンズ鏡筒は、レンズのガタ寄せをするための付勢手段、例えば、バネ等を備えたものが種々提案されている。特許文献１には、このような付勢手段を備えたズームレンズ鏡筒が提案されている。このズームレンズ鏡筒は、レンズ群を移動させるためにらせん溝が設けられた回転体としての送り棒と、この送り棒に貫通支持されているレンズ移動枠、光軸を挟んで送り棒と対向する位置においてレンズ移動枠を貫通支持し光軸に対する偏心を抑える案内棒を備えている。さらに、送り棒には移動枠を付勢するガタ寄せ用の付勢バネが装着されている。

特開平４−３４２２１１号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示されたようなズームレンズ鏡筒に装着されたガタ寄せ用の付勢バネは、送り棒に装着されていることから、移動枠、すなわちレンズの付勢バネによる移動量は、僅かではあるが案内棒側に対して送り棒側が多くなる。この結果、移動枠が僅かに傾き、移動枠が移動する際の摩擦の増大、ひいてはアクチュエータの負荷を増大させることとなる。また、レンズの傾きは、例えそれが僅かなものであっても、鮮明な画像の再現の妨げとなる。

そこで本発明は、ガタ寄せ用の付勢手段を備えていても、レンズ、レンズ鏡筒の光軸方向に対する傾きを極力抑え、アクチュエータの負荷の低減、鮮明な画像を得ることが可能な撮像装置及び電子機器を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するための本発明の撮像装置は、撮像素子を搭載した撮像基板と、前記撮像基板よりも被写体側に配置したレンズを支持する光学ユニットと、前記光学ユニットを前記レンズの光軸方向に進退移動させるレンズ駆動ユニットと、前記光学ユニットよりも被写体側に配置したセクタ駆動ユニットと、前記セクタ駆動ユニットと電気的に接続する弾性を備えた接続部材と、前記レンズ駆動ユニットを前記光軸方向に付勢してガタ寄せする弾性部材と、を備え、前記光学ユニットを前記接続部材と前記弾性部材とによって前記光軸方向に付勢したことを特徴とする。

このような構成とすることにより、撮像素子と光学ユニットとの平行を維持しながらレンズを移動させることができる。すなわち、レンズの傾斜を抑えつつレンズを移動させることができるので、レンズのガイド等との摩擦を軽減することができ、アクチュエータの負荷を低減することができる。また、レンズの傾きが抑えられることから鮮明な画像の再現が可能となる。なお、セクタ駆動ユニットにはセクタとこれを駆動するためのアクチュエータ等を組み込んだものを採用することができ、前記弾性部材としてはバネ等を用いることができる。

このような撮像装置では、前記弾性部材と前記接続部材との間に前記光学ユニットが位置するように、前記弾性部材と前記接続部材とが対向して配置されている構成とすることができる。このような構成として、光学ユニットを対向する位置で支持するようにすれば、光学ユニットを光軸方向に移動させる際のレンズの傾きを抑え、レンズの平行の維持が容易となる。光学ユニットはガイド軸やガイド筒に沿って移動するが、平行（光軸方向に対する垂直方向）を維持した状態で移動することにより、このようなガイド軸やガイド等との摩擦の増大を回避することができる。

また、このような撮像装置では、前記接続部材を屈曲した構成とすることができる。例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を用い、このＦＰＣをより弾性が得やすいように屈曲させて用いることができる。

以上のような撮像装置では、前記レンズ駆動ユニットには、アクチュエータによりレンズ駆動軸を介して前記レンズの光軸方向に進退し、前記光学ユニットが固定される鏡筒ホルダが設けられた構成により実現することができる。これにより撮像基板に対して、鏡筒（レンズ）とセクタ駆動ユニット、鏡筒ホルダとを一体として光軸方向に移動させることができる。したがって、弾性部材は一端側を撮像基板又はこの撮像基板に固定される部材に当接させ、他端側を一体となっている鏡筒、セクタ駆動ユニット、鏡筒ホルダのいずれかに当接させることにより鏡筒に対する付勢力を得ることができる。

以上のような撮像装置は、例えば、カメラ、携帯電話等の電子機器に組み込むことができる。

本発明によれば、弾性部材と、セクタ駆動ユニットと電気的に接続する接続部材とによって光学ユニットを付勢するようにしたので、光学ユニットを光軸方向に対する垂直を維持しつつ光軸方向へ移動させることができる。これにより光軸方向へ移動する際の摩擦の増大を回避してアクチュエータの負荷を低減することができる。また、鮮明な画像を得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、撮像装置１を４つの主要部分に分解して示した斜視図である。図２は組付け状態の撮像装置１を示す斜視図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ矢視断面である。図４は、被写体側に位置するセクタ駆動ユニットと、組付けられた他のユニット（撮像モジュール）とを示した斜視図である。図５は、撮像装置１の平面図である。

図１に示すように撮像装置１は、撮像素子１３を含む撮像ユニット１０、レンズ群を構成するレンズ３５〜３７を光軸方向ＬＡに進退移動させるレンズ駆動ユニット２０、レンズ３５〜３７を保持する光学ユニット３０、及びセクタを駆動するセクタ駆動ユニット４０を含んでいる。上記撮像ユニット１０、レンズ駆動ユニット２０及び光学ユニット３０により撮像モジュールが構成される。なお、図１では上側が被写体側である。

図１及び図３を参照すると、撮像ユニット１０は撮像基板１１上の所定位置にホルダ１２、撮像素子１３、光学フィルタ１５を組付けした構造を含んでいる。ホルダ１２は、撮像基板１１の上面の一部を覆うように配置され、内部に所定空間が形成されている。この空間内に、図３で示すように、撮像素子１３が収納されている。撮像素子１３として例えばＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のイメージセンサが配置されている。

上記ホルダ１２には、レンズ３５〜３７を通った入射光を撮像素子１３に受光させる撮影用の開口１２ａが形成されており、ホルダ１２の上面には、この開口１２ａを包囲する位置に光軸方向ＬＡに延伸するフランジ１２ｂが設けられている。このフランジ１２ｂ内に収納するとともに、開口１２ａを塞ぐように光学フィルタ１５（ＩＲカットフィルタやローパスフィルタ等）が配置されている。なお、撮像基板１１上の他の部分には、撮像した画像のデータを処理するＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１６、レンズ駆動ユニット２０の駆動を制御するレンズドライバＩＣ１７、セクタ駆動ユニット４０の駆動を制御するセクタ駆動回路に相当するセクタドライバＩＣ１８、並びに複数の電子部品１９が配置されている。

また、図３で示すように、ホルダ（部材）１２の上面には、後述するレンズ駆動ユニット２０のケース２１の一部（下端面）が当接している。このように、撮像基板１１に固定されているホルダ１２にレンズ駆動ユニット２０のケース２１を当接する構造とすることにより、撮像ユニット１０に対してレンズ駆動ユニット２０が光軸方向ＬＡで位置決めされる。また、ケース２１の開口２１ａの内周面が、フランジ１２ｂの外周面に当接している。したがって、撮像ユニット１０に対してレンズ駆動ユニット２０を光軸方向ＬＡに垂直な方向で正確に位置決めできる。

そして、ホルダ１２と当接しない部分のケース２１は、所定間隔をもって撮像基板１１と対向した状態となっている。撮像基板１１とケース２１との間に空間が形成されている。この空間を利用して上記ＤＳＰ１６、レンズドライバＩＣ１７及びセクタドライバＩＣ１８が撮像基板１１上に載置されている。この撮像装置１は、上記のように撮像ユニット１０及びレンズ駆動ユニット２０間に形成されたスペースを有効活用して、ＤＳＰ１６等の電子部品を効率良く配置している。

また、撮像装置１は各ユニットを電気的に接続するため接続部材としてのＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を使用している。レンズ駆動ユニット２０はＦＰＣ２９により撮像基板１１上の回路パターン（不図示）を介して撮像ユニット１０のレンズドライバＩＣ１７と電気的に接続される。同様に、セクタ駆動ユニット４０はＦＰＣ４５により撮像基板１１上の回路パターン（不図示）を介して撮像ユニット１０のセクタドライバＩＣ１８と電気的に接続される。ＦＰＣは可撓性を備えたフィルム状であるので利便性の高い基板である。このようなＦＰＣ４５を屈曲し、屈曲部４５ａを形成することにより弾性を備えさせることができる。図に示すように重畳するようにＳ字状に屈曲させた屈曲部４５ａを備えたＦＰＣ４５を用いてセクタ駆動ユニット４０と撮像ユニット１０とを接続することにより、両者間に光軸方向ＬＡに沿う向きの付勢力を与えることができる。つまり、セクタ駆動ユニット４０は、ＦＰＣ４５に形成した屈曲部４５ａによって特に作用部４５ｂ周辺に作用する弾性力により被写体側へ付勢力を受けることになる。セクタ駆動ユニット４０は後述するように鏡筒ホルダ２５に固定される。また、この鏡筒ホルダ２５にはレンズ３５〜３７を収容した鏡筒３１が固定される。セクタドライバＩＣ１８は、撮像基板１１上に限らず、別の基板に設けてもよい。また、ＦＰＣ４５の屈曲部４５ａを光学ユニット３０の撮像素子側に当接するよう位置させ、光学ユニット３０に光軸方向ＬＡに沿う向きの付勢力を直接付与するようにしてもよい。

撮像ユニット１０の被写体側にはレンズ駆動ユニット２０が配設されている。レンズ駆動ユニット２０は、不図示のアクチュエータを駆動することで、３枚のレンズ３５〜３７とこれらのレンズを保持する鏡筒３１とを備えた光学ユニット３０を光軸方向ＬＡに進退移動させるものである。

ここでレンズ駆動ユニット２０について、より詳細に説明する。まずレンズ駆動ユニット２０は、外側を覆うケース２１を有している。このケース２１の片側に凹部２３が形成されている。この凹部２３は、光学ユニット３０の鏡筒３１及びセクタ駆動ユニット４０の一部を受入れる形状となっている。また、ケース２１には撮影用の開口２１ａが形成されており、上述したように開口２１ａの内周面がフランジ１２ｂの外周面に当接している。レンズ駆動ユニット２０は、凹部２３の下部に鏡筒３１を支持する鏡筒ホルダ２５を備えている。鏡筒ホルダ２５はリング状の部材である。図３で示すように、鏡筒ホルダ２５の内周面と鏡筒３１の撮像素子側の外周面とを当接させ、鏡筒ホルダ２５上に光学ユニット３０をセットする。この鏡筒ホルダ２５には側方に延びる腕部２５ａが形成されており、ケース２１に立設支持されたガイド軸５２に昇降自在に取り付けられている。また、腕部２５ａにはレンズ駆動軸５３が取り付けられている。レンズ駆動軸５３は、リードスクリューになっており、腕部２５ａと螺合している。このレンズ駆動軸５３がアクチュエータの回転によって鏡筒ホルダ２５を昇降させる。さらに、腕部２５ａの下側にはケース２１の下板２１ｂとの間にバネ５４が介装されている。このバネ５４はレンズ駆動ユニット２０の一部を構成する鏡筒ホルダ２５を光軸方向に付勢してガタ寄せする弾性部材に相当し、ＦＰＣ４５との間に鏡筒３１（レンズ群）が位置するようにＦＰＣ４５と対向させて配置されている。これにより、セクタ駆動ユニット４０、鏡筒３１及び鏡筒ホルダ２５は、バネ５４とＦＰＣ４５とによって光軸ＬＡ方向に付勢されることになる。バネ５４と屈曲部４５ａとは開口を挟んでお互いが反対側に位置しており、バネ５４の付勢力と屈曲部４５ａを設けたことにより生じる作用部４５ｂ周辺の付勢力とがセクタ駆動ユニット４０、鏡筒３１及び鏡筒ホルダ２５をほぼ平行（光軸ＬＡ方向に対して垂直）に保つように作用する。つまり、バネ５４と屈曲部４５ａとは光学ユニット３０を挟んでお互いが反対側に位置している。

鏡筒ホルダ２５は、図１で示すように、光軸方向ＬＡに立設した複数の爪部２６を備えている。この爪部２６は鏡筒ホルダ２５の上面の外周縁寄りに形成されている。一方、鏡筒３１の外周面には前記爪部２６に対応する複数の凹部３２が形成されている。鏡筒３１が鏡筒ホルダ２５上に搭載されたときに、凹部３２が鏡筒ホルダ２５の爪部２６に係合する（図４の下側の図参照）。凹部３２は、爪部２６と係合した状態で内側に空間３２ＳＰが生じるように爪部２６よりも大きめに形成されている。

組付け工程では空間３２ＳＰに接着剤が注入される。空間３２ＳＰは鏡筒ホルダ２５の上面、爪部２６及び鏡筒３１の凹部３２により囲まれて形成されている。この空間に接着剤を注入することで鏡筒ホルダ２５と鏡筒３１とが接着される。鏡筒ホルダ２５に爪部２６を設けることにより接着剤との接触面積が拡大されるので、鏡筒ホルダ２５と鏡筒３１とを確実に固定できる。また、爪部２６が接着剤を堰き止める機能も果たすので接着剤が周部へ流れ出すことを防止できる。なお、鏡筒ホルダ２５の上面は光軸方向ＬＡと垂直に形成され、鏡筒３１の鏡筒ホルダ２５と当接する面も高い平面度で形成されている。このように鏡筒３１は鏡筒ホルダ２５上に位置精度良く位置決めされるので、鏡筒３１内のレンズ３５〜３７の中心と、撮像ユニット１０の撮像素子１３の受光部中心とが一致する。

さらに鏡筒ホルダ２５について説明する。鏡筒ホルダ２５はリング状の本体部分から半径方向に突出した一対の突出部２８を備え、この突出部２８それぞれから光軸方向ＬＡと平行に一対の突起２７が立ち上がっている。突起２７はリング状である鏡筒ホルダ２５の中央の開口を挟んでほぼ対称に配置されている（図５参照）。なお、ケース２１の凹部２３の内壁は突出部２８に対応する部分が凹状に形成されている。

上記突起２７は、セクタ駆動ユニット４０を鏡筒ホルダ２５に係合させるために形成した部材である。セクタ駆動ユニット４０と鏡筒ホルダ２５に設けた突起２７との関係について説明する。セクタ駆動ユニット４０は光学ユニット３０側（被写体と反対側）に配置される地板４１と被写体側のセクタ押え板４２との間にセクタ室４６が形成されている（図３参照）。このセクタ室４６内に例えば２枚のセクタが揺動自在に配置されている。セクタ駆動ユニット４０の収納部にはセクタを揺動させるアクチュエータ（不図示）が内蔵されている。アクチュエータはＦＰＣ４５を介して撮像基板１１上のセクタドライバＩＣ１８に接続されている。

撮像装置１で最も被写体側となるのは、セクタ駆動ユニット４０のセクタ押え板４２である。このセクタ押え板４２には撮影のための開口４２ａが形成されている。開口４２ａの中心は光学ユニット３０のレンズ３５〜３７の中心と一致するように設計されている。

上記地板４１の外周部には一対の貫通穴４３が形成されている。この貫通穴４３は鏡筒ホルダ２５の突起２７と嵌合するように形成されている。また、上側のセクタ押え板４２には突起２７と係合する一対の切欠４４が形成されている。よって、図４で示した状態から図２で示す組付け状態にすると、鏡筒ホルダ２５の突起２７に地板４１の貫通穴４３及び切欠４４が係合する。そのためレンズ駆動ユニット２０に対してセクタ駆動ユニット４０が光軸回りで一定位置に固定される。

以上説明した撮像装置１では、鏡筒ホルダ２５がガイド軸５２に沿って昇降するが、鏡筒ホルダ２５、光学ユニット３０及びセクタ駆動ユニット４０はバネ５４とＦＰＣ４５とによって光軸方向の被写体側に付勢されていることから、常にほぼ平行（光軸方向ＬＡに対して垂直）が保たれるようになっており、鏡筒ホルダ２５、光学ユニット３０及びセクタ駆動ユニット４０を光軸方向ＬＡに対して垂直に維持して光軸方向へ移動させることができる。これにより光軸方向ＬＡへ移動する際の摩擦の増大を回避してアクチュエータの負荷を低減することができる。この結果、小型のアクチュエータを採用することができる。また、光軸方向ＬＡに対するレンズ群の傾きを解消することができることから、鮮明な画像を得ることができる。

以下、さらに撮像装置１の製造工程の一例を、図面を参照して説明する。撮像基板１１に撮像素子１３等の電子部品を搭載する。ホルダ１２を撮像基板１１に接着し、ホルダ１２に光学フィルタ１５を接着する。この工程により撮像ユニット１０が製造される。

ケース２１内の所定位置に鏡筒ホルダ２５を駆動するためのアクチュエータやレンズ駆動軸５３を含む駆動機構を収納する。鏡筒ホルダ２５を収容するときは、腕部２５ａの下側にはケース２１の下板２１ｂとの間にバネ５４を介装する。また、アクチュエータにはＦＰＣ２９の一端部を接続する。鏡筒３１内にレンズ３５〜３７を保持している光学ユニット３０を別途準備する。鏡筒３１をケース２１の凹部に嵌め込み下端に配置されている鏡筒ホルダ２５上に搭載する。接着剤を空間３２ＳＰ内に塗布し、鏡筒ホルダ２５と鏡筒３１とを一体的に固定する。

各セクタを地板４１とセクタ押え板４２との間に挟持し、地板４１とセクタ押え板４２とを固定する。収納部にアクチュエータを収納する。アクチュエータにＦＰＣ４５の一端部を接続する。この工程によりセクタ駆動ユニット４０が製造される。セクタ駆動ユニット４０の貫通穴４３に鏡筒ホルダ２５の突起２７を貫通することで、ケース２１の凹部に嵌め込む。このように嵌めこむことで、光学ユニット３０上にセクタ駆動ユニット４０を搭載する。より詳細には、地板４１及びセクタ押え板４２の貫通穴４３及び切欠４４と突起２７を嵌合させる。地板４１の開口と鏡筒３１の外周面３１ａとを当接させる。これによりレンズ駆動ユニット２０の鏡筒ホルダ２５とセクタ駆動ユニット４０の地板４１との間に光学ユニット３０の鏡筒３１を挟持した構造となる。地板４１及びセクタ押え板４２の切欠４４と鏡筒ホルダ２５の突起２７との嵌合部分に接着剤を塗布して鏡筒ホルダ２５とセクタ駆動装置４０とを固定する。このような構成のため、レンズ駆動ユニット２０により光学ユニット３０（鏡筒３１）が光軸方向に駆動されると、セクタ駆動ユニット４０も一緒に光軸方向に駆動される。なお、セクタ駆動ユニット４０を図示しない外ケース等に固定し、レンズ駆動ユニット２０により光学ユニット３０のみを光軸方向に駆動するようにしてもよい。

撮像ユニット１０にレンズ駆動ユニット２０を搭載する。撮像素子１３の受光部の中心とレンズ３５〜３７の光軸とを合せながら、ケース２１の開口２１ａの内周面をホルダ１２のフランジ１２ｂの外周面に当接させ、ホルダ１２の上面にレンズ駆動ユニット２０のケース２１の下面とを接着する。最後に、レンズ駆動ユニット２０のＦＰＣ２９の他端部及びセクタ駆動ユニット４０のＦＰＣ４５の他端部を、撮像ユニット１０側の撮像基板１１のパターンと接続して撮像装置１を製造する。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

撮像装置を４つの主要部分に分解して示した斜視図である。 組付け状態の撮像装置を示す斜視図である。 図２におけるＡ−Ａ矢視断面である。 被写体側に位置するセクタ駆動ユニットと、組付けられた他のユニットとを示した斜視図である。 撮像装置の平面図である。

符号の説明

１ 撮像装置
１０ 撮像ユニット
１１ 撮像基板
１２ ホルダ
１３ 撮像素子
１７ レンズドライバＩＣ
１８ セクタドライバＩＣ
２０ レンズ駆動ユニット
２１ ケース
２２ 突出部
２３ 凹部
２５ 鏡筒ホルダ
２６ 爪部
２７ 突起
２９ ＦＰＣ
３０ 光学ユニット
３１ レンズホルダ
３５〜３７ レンズ
４０ セクタ駆動ユニット
４１ 地板
４２ セクタ押え板
４２ａ 開口
４５ ＦＰＣ
５２ ガイド軸
５３ レンズ駆動軸
５４ バネ
ＬＡ 光軸方向

Claims (5)

1. 撮像素子を搭載した撮像基板と、
   前記撮像基板よりも被写体側に配置したレンズを支持する光学ユニットと、
   前記光学ユニットを前記レンズの光軸方向に進退移動させるレンズ駆動ユニットと、
   前記光学ユニットよりも被写体側に配置したセクタ駆動ユニットと、
   前記セクタ駆動ユニットと電気的に接続する弾性を備えた接続部材と、
   前記レンズ駆動ユニットを前記光軸方向に付勢してガタ寄せする弾性部材と、
   を備え、
   前記光学ユニットを前記接続部材と前記弾性部材とによって前記光軸方向に付勢した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、
   前記弾性部材と前記接続部材との間に前記光学ユニットが位置するように、前記弾性部材と前記接続部材とが対向して配置されていることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置において、
   前記接続部材が屈曲されていることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記レンズ駆動ユニットには、アクチュエータによりレンズ駆動軸を介して前記レンズの光軸方向に進退し、前記光学ユニットが固定される鏡筒ホルダが設けられている
   ことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする電子機器。
   

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