JP2007108533A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関し、例えばCCD型イメージセンサあるいはCMOS型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置などに用いられると好適な撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus suitable for use in an imaging apparatus using a solid-state imaging device such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
近年、CCD(Charge Coupled Device)型あるいはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化に伴い、オートフォーカス機構(以降AF機構という)を備えた撮像装置が搭載された携帯電話が普及しつつある。ここで、携帯電話は衣服のポケットなどに収容されて持ち運びされる場合もあるため、多機能であってもコンパクトであることが要求されている。ところが、撮影レンズを駆動するために、一般的なモータやアクチュエータを用いると、比較的大きな設置スペースが必要となるという問題がある。 2. Description of the Related Art In recent years, an image pickup apparatus equipped with an autofocus mechanism (hereinafter referred to as an AF mechanism) is mounted along with improvement in performance of an image pickup apparatus using a charge coupled device (CCD) type or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type solid-state image pickup device. Mobile phones are becoming popular. Here, since the mobile phone is sometimes carried in a clothes pocket or the like, it is required to be compact even if it has multiple functions. However, when a general motor or actuator is used to drive the photographing lens, there is a problem that a relatively large installation space is required.
これに対し、特許文献1には、コの字形円筒形状のヨークと、ヨークの外壁内面に取付けられるマグネットと、中央位置にレンズを備えるキャリアと、キャリアに装着されるコイルと、ヨークが装着されるベースと、ベースを支えるフレームと、キャリアを支持する2個のスプリングとを備えたレンズ駆動装置が開示されている。コイルを通電することにより、キャリヤと共にレンズが光軸方向に移動するので、フォーカシング動作を行うことができる。
ここで、可動のキャリヤにコイルを装着しているので、外部の電源よりどのようにして通電するかが問題となる。すなわち、単純に配線によりコイルに電力を供給するようにすると、配線自体の剛性によりキャリヤの移動が阻害される恐れがある。これに対し、特許文献1の技術によれば、スプリングを介して電力供給を行うことで配線の問題を解消しているが、それだけでは十分とはいえない。かかる場合、ハンダ付けにより外部の電源からの配線をスプリングに接続しょうとすると、ハンダを溶融する際の熱がレンズに伝わるが、プラスチック製のレンズの場合には、熱によりその光学特性が著しく劣化する恐れがある。又、レンズの重量は極めて軽いので、ハンダ付けを行うことでアンバランスが生じ、フォーカシング動作に悪影響を及ぼす恐れがある。更に、複数枚のレンズを駆動する場合には、アクチュエータの駆動力を高める必要があるが、キャリヤに装着したコイルの巻線数を増加させることは、スペース上及び熱の問題から困難であるといえる。 Here, since the coil is mounted on the movable carrier, it becomes a problem how to energize from an external power source. That is, if power is simply supplied to the coil by wiring, the movement of the carrier may be hindered by the rigidity of the wiring itself. On the other hand, according to the technique of Patent Document 1, the problem of wiring is solved by supplying power via a spring, but this is not sufficient. In such a case, if you try to connect the wiring from an external power supply to the spring by soldering, the heat when melting the solder is transferred to the lens, but in the case of a plastic lens, its optical characteristics are significantly degraded by heat. There is a fear. In addition, since the lens is extremely light, imbalance may be caused by soldering, which may adversely affect the focusing operation. Furthermore, when driving a plurality of lenses, it is necessary to increase the driving force of the actuator, but it is difficult to increase the number of windings of the coil mounted on the carrier due to space and heat problems. I can say that.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、組付性に優れ、複数枚のレンズを駆動する場合でも十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and provides an imaging apparatus equipped with an actuator that is excellent in assemblability and can exhibit a sufficient driving force even when driving a plurality of lenses. For the purpose.
請求項1に記載の撮像装置は、
筐体と、
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも1つ含む撮影レンズと、
前記筐体に対して前記可動レンズを弾性的に支持する弾性部材と、
前記可動レンズに連結された磁石と、前記筐体に固定されたコイルとを含むアクチュエータと、を有することを特徴とする。
An imaging apparatus according to claim 1 is provided.
A housing,
A photographic lens including at least one movable lens movable in the optical axis direction with respect to the housing;
An elastic member that elastically supports the movable lens with respect to the housing;
And an actuator including a magnet coupled to the movable lens and a coil fixed to the housing.
本発明によれば、前記可動レンズに磁石が連結されているので、外部からの電力を供給する配線を可動部に接続する必要がなくなり、組付性や耐久性が向上する。又、前記筐体側に前記コイルを固定しているので、配線を容易に行えると共に、その配線をハンダ付けする場合でも 前記可動レンズに熱が伝わりにくいので、その光学特性を損ねることが抑制される。更に、前記コイルは前記筐体側に設けられているので、設置スペースを確保しやすく、それにより巻線数を増大させることができるため、駆動力を高めることができる。又、外気に触れやすくなることで放熱性も高まる。 According to the present invention, since the magnet is coupled to the movable lens, it is not necessary to connect the wiring for supplying electric power from the outside to the movable part, and the assembling property and durability are improved. In addition, since the coil is fixed to the housing side, wiring can be easily performed, and even when the wiring is soldered, heat is not easily transmitted to the movable lens, so that the optical characteristics are not impaired. . Furthermore, since the coil is provided on the housing side, it is easy to secure an installation space, and thereby the number of windings can be increased, so that the driving force can be increased. In addition, heat dissipation is enhanced by making it easier to touch outside air.
請求項2に記載の撮像装置は、請求項1に記載の発明において、前記コイルに対向する面を除き、前記磁石の周囲を取り巻くようにしてヨークが配置されているので、前記コイルと前記磁石間の磁束密度を高めることにより、高い駆動力を発揮することができる。 The imaging device according to a second aspect is the imaging device according to the first aspect, wherein the yoke and the magnet are disposed so as to surround the magnet except for a surface facing the coil. By increasing the magnetic flux density between them, a high driving force can be exhibited.
請求項2に記載の撮像装置は、請求項1又は2に記載の発明において、前記アクチュエータは円筒状であり、前記可動レンズにおける最も像側の最像側レンズは、前記アクチュエータの内径よりも大きい外径を有し、前記最像側レンズ以外の前記可動レンズのうちの少なくとも2つのレンズは、前記内径の光軸直交方向内側に配置されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the invention of the first or second aspect, the actuator is cylindrical, and the most image-side lens on the most image side of the movable lens is larger than the inner diameter of the actuator. At least two of the movable lenses other than the most image side lens have an outer diameter, and are arranged on the inner side in the optical axis orthogonal direction of the inner diameter.
本発明によれば、組付性に優れ、複数枚のレンズを駆動する場合でも十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus equipped with an actuator that is excellent in assemblability and can exhibit a sufficient driving force even when driving a plurality of lenses.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかる撮像装置を含む撮像装置50の斜視図であり、図2は、図1の撮像装置50の上面図であり、図3は、図1の撮像装置50をIII-III線で切断して矢印方向に見た図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a perspective view of an
上記撮像装置50は、光電変換部51aを有する固体撮像素子としてのCMOS型イメージセンサ51と、このイメージセンサ51の光電変換部51aに被写体像を撮像させる撮像レンズとしての撮像レンズ10と、イメージセンサ51と撮像レンズ10との間に配置されたIRカットフィルタFと、イメージセンサ51を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子54(図1)を有する基板52と、撮像レンズを支持する組立筐体20と、フォーカシングレンズを駆動するアクチュエータ(フォーカスアクチュエータともいう)30とを備え、これらが一体的に形成されている。尚、本撮像装置50の光軸方向高さΔは、10mm以下である。
The
上記イメージセンサ51は、その受光側の平面の中央部に、画素(光電変換素子)が2次元的に配置された、受光部としての光電変換部51aが形成されており、その周囲には信号処理回路(不図示)が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するA/D変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ51の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド(図示略)が配置されており、ワイヤWを介して基板52に接続されている。イメージセンサ51は、光電変換部51aからの信号電荷をデジタルYUV信号等の画像信号等に変換し、ワイヤWを介して基板52上の所定の回路に出力する。ここで、Yは輝度信号、U(=R−Y)は赤と輝度信号との色差信号、V(=B−Y)は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記CMOS型のイメージセンサに限定されるものではなく、CCD等の他のものを使用しても良い。
In the
基板52は、その一平面上で上記イメージセンサ51及び外筒21を支持する支持平板52aと、支持平板52aに一端部が接続されたフレキシブル基板52b(図1)とを備えている。
The
支持平板52aは、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ51からのワイヤWと接続され、且つフレキシブル基板52bと接続されている。
The support
フレキシブル基板52bは、上記の如くその一端部が支持平板52aと接続され、その他端部に設けられた外部接続用端子54を介して支持平板52aと外部回路(例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路)とを接続し、外部回路からイメージセンサ51を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルYUV信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板52bの長手方向の中間部が可撓性又は変形容易性を備え、その変形により、支持平板52aに対して外部出力端子の向きや配置に自由度を与えている。
As described above, one end of the
遮光性部材からなる組立筐体20は、イメージセンサ51を囲うようにして配置され支持平板52aに対して接着剤Bを用いて下端が接着されてなる下筒21Aと、下筒21Aと同軸であって、それとの間にアクチュエータ30のコイルを33を挟持する上筒21Bとからなる。図1に示すように、下筒21Aは円筒状であり、支持平板52aは矩形状であるから、矩形の角近傍にスペースが生じる。そこで、このスペースを利用して、下筒21Aと上筒21Bとは、光軸に平行に延在する架橋部21Cにより連結されている。
The
図3において、下筒21Aの内周から半径方向内方に延在するフランジ部21aには、IRカットフィルタFが取り付けられている。
In FIG. 3, an IR cut filter F is attached to a flange portion 21a extending radially inward from the inner periphery of the
組立筐体20に対して移動可能に配置された移動筒22は、大円筒部22aと、その上端に連結された小円筒部22bと、その上端に形成されたフランジ部22cとを有し、物体側から第1レンズl1,第2レンズL2,第3レンズL3,第4レンズL4の順序で、これらを固定的に内包保持している。フランジ部22cの中央開口が開口絞りSとなっている。
The
移動筒22の小円筒部22bの外周には、上下面及び内周面をヨーク31に覆われた環状体を4分割したごとき形状の磁石32が円筒状に4つ配置されている。ヨーク31に覆われていない磁石32の外周面は、円筒状のコイル33の内周に対向しているが、大円筒部22aの外周面より小径であると好ましい。コイル33と支持平板52aとの間を連結する電力供給用の配線Hが、下筒21Aの外壁に密着して取り付けられている。ヨーク31,磁石32,コイル33により円筒状のアクチュエータ30を構成する。
Four
径の異なるドーナツ円板同士を連結位置の位相をずらせて連結した形状のばね部材27は、その外周側を下筒21Aの下端近傍に固定し、その内周側を第4レンズL4のフランジ部下面に固定している。一方、ばね部材27に類似の形状(図2参照)のばね部材28は、その外周側を上筒21Bの上端に固定し、その内周側を移動筒22の上端に固定している。弾性部材であるばね部材27,28は、レンズl1〜L4と共に移動筒22が光軸方向に移動することに応じて付勢力を発生するようになっている。
The
撮像レンズ10は、物体側より順に、開口絞りS、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第1レンズL1、負の屈折力を有する第2レンズL2,正の屈折力を有する第3レンズL3、負の屈折力を有する第4レンズL4とを有している。各レンズL1、L2、L3、L4は、互いにフランジ部同士を嵌合させることで光軸方向と光軸に垂直な方向の位置決めがされ、その光軸が一致した状態で移動筒22に保持されている。本実施の形態では、レンズL1、L2、L3、L4がフォーカシングレンズ(可動レンズともいう)を構成するが、レンズL3,4に比べ、レンズL1,L2の外径を小さくしているため、この外径差を利用して厚みのある磁石32を移動筒22に組み込めるようになっている。このように構成することで、最も像側のレンズL4(最像側レンズ)がアクチュエータの内径(対向するヨーク31の間隔)よりも大きい外径を有していても、2つのレンズ(L1,L2)を、アクチュエータの内径の光軸直交方向内側に配置できるので、光軸に垂直方向の径をあまり大きくすることなくアクチュエータを配置することができる。なお、アクチュエータの内径の光軸直交方向内側に配置するレンズは2つに限らずL3を含む3つとしても良い。
The
この撮像レンズ10は、開口絞りS及び各レンズL1、L2、L3、L4を光学系として、固体撮像素子に対して被写体像の結像を行うためのものである。開口絞りSは、撮像レンズ全系のFナンバーを決定する部材である。
The
撮像レンズ10とイメージセンサ51との間において外筒21のフランジ部21aに保持されたIRカットフィルタFは、例えば略矩形状や円形状に形成された部材である。
The IR cut filter F held by the flange portion 21a of the
さらに、第3レンズL3と第4レンズL4との間に、遮光マスクが配置されていていてもよく、それにより固体撮像素子に近い第4レンズL4有効径の外側に不要光が入射することを防止し、ゴーストやフレアの発生を抑えることができる。 Further, a light shielding mask may be disposed between the third lens L3 and the fourth lens L4, so that unnecessary light is incident outside the effective diameter of the fourth lens L4 close to the solid-state imaging device. To prevent ghosts and flares.
上述した撮像装置50の使用態様について説明する。図4は、撮像装置50を携帯端末としての携帯電話機100に装備した状態を示す図である。また、図5は携帯電話機100の制御ブロック図である。
A usage mode of the
撮像装置50は、例えば、撮像レンズにおける外筒21の物体側端面が携帯電話機100の背面(液晶表示部側を正面とする)に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。
In the
撮像装置50の外部接続用端子54は、携帯電話機100の制御部101と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部101側に出力する。
The
一方、携帯電話機100は、図5に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部(CPU)101と、番号等をキーにより支持入力するための入力部60と、所定のデータの他に撮像した画像や映像等を表示する表示部70と、外部サーバとの間の各種清報通信を実現するための無線通信部80と、携帯電話機100のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ID等の必要な諸データを記憶している記憶部(ROM)91と、制御部101によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置50により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記憶部(RAM)92とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
携帯電話機100を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置50の撮像レンズ10の光軸を向けると、イメージセンサ51に画像信号が取り込まれるが、例えば像面AF処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。制御部101は、このピントズレを解消する方向にレンズL1〜L4を駆動するように、アクチュエータ30に対して電力を供給するので、外部接続用端子54より配線Hを介してコイル33に電力が供給される。このとき、磁石32の周囲に配置されたヨーク31により磁束密度が高められ、効率よく電力を磁力に変換できる。これにより発生した磁力と、変形したばね部材27,28の付勢力とを釣り合わせることにより、移動筒22と共に最適な合焦位置にレンズL1〜L4を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。なお、電力供給の中断により、アクチュエータ30の駆動力が消失すれば、移動筒22は元の位置へと復帰する。
When the photographer holding the
本実施の形態によれば、移動筒22に磁石32が取り付けられているので、外部からの電力を供給する配線を可動部に接続する必要がなくなり、組付性や耐久性が向上する。又、組立筐体20側にコイル33を固定しているので、配線を容易に行えると共に、その配線を支持平板52aにハンダ付けする場合でも レンズL1〜L4に熱が伝わりにくいので、その光学特性を損ねることが抑制される。更に、コイル33は組立筐体20側に設けられているので、設置スペースを確保しやすく、それにより巻線数を増大させることができるため、駆動力を高めることができる。又、コイル33は外周が露出しているので、外気に触れることで、その放熱性も高められている。
According to the present embodiment, since the
所望のシャッタチャンスで、図4に示すボタンBTを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置50に取り込まれることとなる。撮像装置50から入力された画像信号は、上記携帯電話機100の制御系により、記憶部92に記憶されたり、或いは表示部70で表示され、さらには、無線通信部80を介して映像情報として外部に送信されることとなる。
When the photographer presses the button BT shown in FIG. 4 at a desired photo opportunity, the release is performed, and the image signal is taken into the
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、可動レンズはレンズL1〜L4のいずれか1枚以上であれば良く、更にレンズ総数は4枚に限られない。 The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, the movable lens may be any one or more of the lenses L1 to L4, and the total number of lenses is not limited to four.
10 撮像レンズ
20 組立筐体
21 外筒
21A 下筒
21B 上筒
21C 架橋部
21a フランジ部
22 移動筒
22a 大円筒部
22b 小円筒部
22c フランジ部
27 ばね部材
28 ばね部材
30 アクチュエータ
31 ヨーク
32 磁石
33 コイル
50 撮像装置
51 イメージセンサ
51a 光電変換部
52 基板
52a 支持平板
52b フレキシブル基板
54 外部接続用端子
60 入力部
70 表示部
80 無線通信部
92 記憶部
100 携帯電話機
101 制御部
B 接着剤
BT ボタン
F カットフィルタ
L1〜L4 レンズ
S 開口絞り
W ワイヤ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも1つ含む撮影レンズと、
前記筐体に対して前記可動レンズを弾性的に支持する弾性部材と、
前記可動レンズに連結された磁石と、前記筐体に固定されたコイルとを含むアクチュエータと、を有することを特徴とする撮像装置。 A housing,
A photographic lens including at least one movable lens movable in the optical axis direction with respect to the housing;
An elastic member that elastically supports the movable lens with respect to the housing;
An image pickup apparatus comprising: a magnet coupled to the movable lens; and an actuator including a coil fixed to the housing.
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