JP2007121847A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性に優れたアクチュエータを有する撮像装置を提供する。
【解決手段】外部の電源からコイル３２に電流を流すと、その方向に応じて、コイル３２に光軸方向に沿って対向する極性が生じる。即ち、磁石３３側のコイル３２にＳ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３とコイル３２とは光軸方向に吸引しあい、その吸引力を利用して、移動筒２２を光軸方向の被写体側に移動させることができる。このとき、吸引力を受ける磁石３３の位置を、移動筒２２（レンズＬ１，Ｌ２，磁石３３を含む）の重心位置に近づけることで、安定して移動筒２２の移動させることができる。
【選択図】図２

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。

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。

特許文献１には、レンズの周囲にアクチュエータを配置して、レンズを光軸方向に駆動できるレンズ駆動装置が開示されている。
特開２００４−２８００３１号公報

ところで、特許文献１に記載のレンズ駆動装置においては、アクチュエータによりキャリヤを駆動する場合、駆動力を受ける部位と、キャリヤの重心位置との間に距離があるので、駆動されるキャリヤに傾きや振動などが生じる恐れがある。

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、信頼性に優れたアクチュエータを有する撮像装置を提供することを目的とする。

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つ含む撮像レンズと、
前記可動レンズを支持するレンズ枠と、
前記可動レンズを移動させるためのアクチュエータと、を有し
前記アクチュエータは、前記筐体と前記レンズ枠のうち一方に取り付けられたコイルと、その他方に取り付けられた磁石とを含み、前記コイルと前記磁石との間に生じる磁束のうち最も密度が高い磁束は光軸方向に向いていることを特徴とする。

本発明によれば、前記コイルと前記磁石との間に生じる磁束のうち最も密度が高い磁束は光軸方向に向いているので、前記コイルに電流を流すことで生じる極性を、前記磁石の極性と対応させることで生じる反発力もしくは吸引力を光軸方向に沿って発生させることができ、前記レンズ枠をスムーズに駆動できる。又、前記コイルと前記磁石との形状と配置の自由度が高まるので、前記レンズ枠の駆動される部位を重心位置の近くにおくこともでき、それにより安定した駆動を実現できる。

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、前記筐体に対して前記レンズ枠を付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする。

請求項３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、前記弾性部材は、ゴムを素材とすることを特徴とする。

請求項４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、前記弾性部材は、ばね板を素材とすることを特徴とする。

本発明によれば、信頼性に優れたアクチュエータを有する撮像装置を提供することができる。

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をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。図３は、図２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。

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筐体２０と、可動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。

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。

基板５２は、その一平面上で上記イメージセンサ５１及び筐体２０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。

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。

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。

遮光性部材からなる筐体２０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され基板５２に対して接着剤を用いて下端が接着されている円筒部２０ａと、その上端に形成された固定フランジ部２０ｂとを有する。

筐体２０に対して移動可能に配置された移動筒（レンズ枠ともいう）２２は、可動レンズであるレンズＬ１，Ｌ２を保持する円筒部２２ａと、その下端に形成され固定フランジ部２０ｂに対向する移動フランジ部２２ｂとを有する。

筐体２０と移動筒２２との間に、アクチュエータ３０が配置されている。具体的に説明すると、固定フランジ部２０ｂから光軸方向に延在する１２本の第１のゴム柱３１が、周方向に等間隔に植設されている。第１のゴム柱３１の周囲には、それぞれコイル３２が巻回されている。一方、移動フランジ部２２ｂには、コイル３２に対向するようにして、第１のゴム柱３１が当接する環状の磁石３３が接着されている。図２に示すように、磁石３３は、光軸方向にＮ極とＳ極とが対向する極性を有している。移動フランジ部２２ｂの下面には、支持平板５２ａに植設された第２のゴム柱３４が当接している。第１のゴム柱３１と第２のゴム柱３４とが弾性部材を構成する。

外部の電源からコイル３２に電流を流すと、その方向に応じて、コイル３２に光軸方向に沿って対向する極性が生じる。このとき、コイル３２と磁石３３との間に生じる磁束のうち最も密度の高い磁束は光軸方向に向くこととなる。即ち、磁石３３側のコイル３２にＳ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３とコイル３２とは光軸方向に吸引しあい、その吸引力を利用して、移動筒２２を光軸方向の被写体側に移動させることができる。このとき、吸引力を受ける磁石３３の位置を、移動筒２２（レンズＬ１，Ｌ２，磁石３３を含む）の重心位置に近づけることで、安定して移動筒２２の移動させることができる。なお、磁石３３側のコイル３２にＮ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３とコイル３２とは光軸方向に反発し合うことはいうまでもない。

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。

撮像装置５０は、例えば、撮像レンズにおける筐体２０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。

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。

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。

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、Ｌ２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を介してコイル３２に電力が供給される。これにより発生した磁力と、第１のゴム柱３１又は第２のゴム柱３４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、Ｌ２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。

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の制御系に送信され、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。

図６は、第２の実施の形態にかかる撮像装置５０Ａの図２と同様な断面図であり、図７は、図６の撮像装置５０ＡをVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。本実施の形態においては、筐体２０の固定フランジ部２０ｂに植設された第１のゴム柱３１Ａが、移動筒２２の周囲を取り巻く中空円筒状となっており、その周囲に中空円筒状の磁石３３Ａが配置されている。一方、移動筒２２の円筒部２２ａの周囲を巻回するようにして移動フランジ部２２ｂにコイル３２Ａが配置されている。磁石３３Ａは、光軸方向にＮ極とＳ極とが対向する極性を有している。なお、第２のゴム柱３４Ａも、第１のゴム柱３１Ａに対向して配置された中空円筒状となっている。それ以外の構成に関しては、上述した実施の形態と同様であるので説明を省略する。

外部の電源からアクチュエータ３０Ａのコイル３２Ａに電流を流すと、その方向に応じて、コイル３２Ａに光軸方向に沿って対向する極性が生じる。このとき、コイル３２と磁石３３との間に生じる磁束のうち最も密度の高い磁束は光軸方向に向くこととなる。即ち、磁石３３Ａ側のコイル３２ＡにＳ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３Ａとコイル３２Ａとは吸引しあい、その吸引力を利用して、移動筒２２を光軸方向の被写体側に移動させることができる。このとき、吸引力を受けるコイル３２Ａの位置を、移動筒２２（レンズＬ１，Ｌ２，コイル３２Ａを含む）の重心位置に近づけることで、安定して移動筒２２の移動させることができる。なお、磁石３３Ａ側のコイル３２ＡにＮ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３Ａとコイル３２Ａとは光軸方向に反発し合うことはいうまでもない。

図８は、第３の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｂの図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、移動筒２２の上端が、筐体２０の上端に対して、金属製のばね部材３１Ｂにより連結され付勢可能となっており、移動筒２２の下端が、支持平板５２ａの上面に対して、金属製のばね部材３４Ｂにより連結され付勢可能となっている。又、第１のゴム柱の代わりに、鉄心３５が固定フランジ部２０ｂに植設され、その周囲にコイル３２が巻回されている。磁石３３Ｂは、光軸方向にＮ極とＳ極とが対向する極性を有している。ばね部材３１Ｂ、３４Ｂが弾性部材を構成する。

本実施の形態によれば、アクチュエータ３０Ｂのコイル３２に対して電力を供給したときに、それにより発生した光軸方向の磁力と、ばね部材３１Ｂ、３４Ｂ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、Ｌ２を移動させ且つ保持することができる

図９は、第４の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｃの図２と同様な断面図である。本実施の形態においては、移動筒２２の上端が、筐体２０の上端に対して、金属製のばね部材３１Ｂにより連結され付勢可能となっており、移動筒２２の下端が、支持平板５２ａの上面に対して、金属製のばね部材３４Ｂにより連結され付勢可能となっている。又、筐体２０の固定フランジ部２０ｂに、磁石３３Ｃが植設されている。一方、移動筒２２の円筒部２２ａの周囲を巻回するようにして移動フランジ部２２ｂにコイル３２Ｃが配置されている。磁石３３Ｃは、光軸方向にＮ極とＳ極とが対向する極性を有している。

外部の電源から、金属製のばね部材３１Ｂ、３４Ｂを介して、アクチュエータ３０Ｃのコイル３２Ｃに電流を流すと、その方向に応じて、コイル３２Ｃに光軸方向に沿って対向する極性が生じる。即ち、磁石３３Ｃ側のコイル３２ＣにＳ極を生じさせるように電流を流すと、磁石３３Ｃとコイル３２Ｃとは吸引しあい、その吸引力を利用して、移動筒２２を光軸方向の被写体側に移動させることができる。このとき、吸引力を受けるコイル３２Ｃの位置を、移動筒２２（レンズＬ１，Ｌ２，コイル３２Ｃを含む）の重心位置に近づけることで、安定して移動筒２２の移動させることができる。

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、コイルは円筒状に巻き付ける必要はなく、軸線方向に見て三角状、矩形状、扇状に巻いても良い。又、移動筒２２が光軸方向のみ移動するようガイド等を設けることは任意である。

本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。 図１の撮像装置５０をII-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。 図２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。 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。 携帯電話機１００の制御ブロック図である。 第２の実施の形態にかかる撮像装置５０Ａの図２と同様な断面図である。 図６の撮像装置５０ＡをVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。 第３の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｂの図２と同様な断面図である。 第４の実施の形態にかかる撮像装置５０Ｃの図２と同様な断面図である。

符号の説明

１０ 撮像レンズ
２０ 筐体
２０ａ 円筒部
２０ｂ 固定フランジ部
２２ 移動筒
２２ａ 円筒部
２２ｂ 移動フランジ部
３０ アクチュエータ
３０Ａ アクチュエータ
３０Ｂ アクチュエータ
３０Ｃ アクチュエータ
３１ 第１のゴム柱
３１Ａ 第１のゴム柱
３１Ｂ ばね部材
３２ コイル
３２Ａ コイル
３２Ｃ コイル
３３ 磁石
３３Ａ 磁石
３３Ｃ 磁石
３４ 第２のゴム柱
３４Ａ 第２のゴム柱
３４Ｂ ばね部材
３５ 鉄心
５０ 撮像装置
５０Ａ 撮像装置
５０Ｂ 撮像装置
５０Ｃ 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
ＢＴ ボタン
Ｌ１，Ｌ２ レンズ
Ｗ ワイヤ

Claims (4)

1. 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つ含む撮像レンズと、
   前記可動レンズを支持するレンズ枠と、
   前記可動レンズを移動させるためのアクチュエータと、を有し
   前記アクチュエータは、前記筐体と前記レンズ枠のうち一方に取り付けられたコイルと、その他方に取り付けられた磁石とを含み、前記コイルと前記磁石との間に生じる磁束のうち最も密度が高い磁束は光軸方向に向いていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記筐体に対して前記レンズ枠を付勢する弾性部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記弾性部材は、ゴムを素材と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。
4. 前記弾性部材は、ばね板を素材と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。
   
   

Images