JP4101664B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

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JP4101664B2
JP4101664B2 JP2003008483A JP2003008483A JP4101664B2 JP 4101664 B2 JP4101664 B2 JP 4101664B2 JP 2003008483 A JP2003008483 A JP 2003008483A JP 2003008483 A JP2003008483 A JP 2003008483A JP 4101664 B2 JP4101664 B2 JP 4101664B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いて撮像する固体撮像装置に関し、特にマクロ撮影も可能な固体撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、焦点深度が深い光学レンズを使用した固定焦点距離カメラが広く使用されているが、この固定焦点距離カメラを用いて、数十センチメーター以内まで被写体に近接して撮影する、いわゆるマクロ撮影が容易にできれば、利用価値が高い。しかるにマクロ撮影を行う場合と、数メーター以上離れた被写体を撮影する通常撮影を行う場合とでは、レンズの焦点位置が相違するため、焦点位置を変更する手段が必要になる。
【0003】
ところでレンズの焦点位置を変更する手段としては、従来からネジ機構を用いて、手動あるいは電動によって、レンズホルダを光軸方向に移動させるものが広く使用されている。このような手段は、機構が複雑となり、消費電力も多くかつ騒音も高いため、これに替わる手段として、電磁石を用いてレンズ位置を調整する簡易な手段が提案されている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1に開示されている手段を図6に示す。
【0004】
すなわちこのレンズの駆動装置は、それぞれコの字断面形状を有するリング状のレンズ枠1と、このコの字断面の凹溝に係合するヨーク2とを備えており、このレンズ枠には電磁石11が配置され、この電磁石に対向するように、このヨーク2には、永久磁石12が固定してある。そして電磁石11に電流を流すことによって、レンズ枠1を光軸方向(図中水平方向)に推進可能としている。
【0005】
【特許文献1】
特開平5‐34562号公報(2‐3頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記手段を用いて通常撮影とマクロ撮影とができるようにする場合には、電磁石11を使用して、レンズ枠1を所定の焦点位置等に移動し、かつ保持させているので、レンズ枠1をマクロ撮影位置と通常撮像位置とに正確に停止させることができず、しかも電磁石11への電力が必要になる。
【0007】
そこで本発明の目的は、電力を要することなく、マクロ撮像位置と通常撮像位置とに正確に焦点位置を設定できる、構造が簡単な固体撮像装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明による固体撮像装置の第1の特徴は、撮像素子を搭載する基板と、この撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するレンズユニットを有し、このレンズユニットは、この撮像素子を包囲するように、この基板に固定されるホルダと、このレンズを保持すると共に、その光軸方向に移動自在であるレンズホルダと、このレンズホルダに設けられた第1の永久磁石と、ホルダに設けられた第2の永久磁石と、このレンズホルダを移動させる駆動手段とを有することにある。そして第1の永久磁石と第2の永久磁石とは、互いに光軸方向に対向して配置され、少なくともいずれかの一方が、光軸方向と直交する方向に異なる磁極を有し、かつ上記レンズホルダまたはホルダに光軸方向と直交する方向に移動自在に係合され、上記駆動手段は、この第1の永久磁石または第2の永久磁石のいずれか一方を、光軸方向に直交する方向に移動させることにある。
【0009】
このように発明を構成することにより、次の作用効果を奏することができる。第1に、第1の永久磁石と第2の永久磁石との相対位置を変化させ、両者が互いに及ぼす磁力の変化を利用することによって、何ら電力を要さずに、レンズホルダを第1及び第2の位置に駆動し、かつ保持することができる。第2に、例えば第1の位置を通常撮像位置に、そして第2の位置をマクロ撮像位置に設定し、レンズを保持するレンズホルダをこの第1の位置と第2の位置とに駆動することによって、2つの相異なる撮像位置に、このレンズホルダを正確に移動して保持することができる。したがって、この2つの相異なる撮像位置において、ピントを正確かつ容易に合わせることができる。第3に、基本的な構成は、レンズホルダに設けた第1の永久磁石と、このレンズホルダを光軸方向に移動自在に係合するホルダに設けた第2の永久磁石だけであるため、構造を簡単かつ小型にすることができる。
【0010】
本発明による固体撮像装置の第2の特徴は、上記特徴1に記載した駆動手段は、上記第2の永久磁石を光軸方向に直交する方向に移動させることにある。
【0011】
すなわち上記発明は、第1の永久磁石と第2の永久磁石とを、互いに光軸方向に対向して配置して、例えば、両永久磁石をそれぞれ光軸方向と直交する方向にN極とS極との磁極に着磁して、第2の永久磁石を光軸方向に直交する方向に移動させることによって、第1の永久磁石とこれに対向する第2の永久磁石とのN極及びS極の相対位置を変化させて、両者が互いに光軸方向に沿って及ぼす磁力を変化させることを特徴としている。このように発明を構成すれば、両永久磁石が、光軸方向に沿って互いに磁力を及ぼし合うため、レンズホルダを光軸方向へ駆動するための磁力を効率的に利用することができ、構造をより簡単かつ小型にすることができる。
【0012】
本発明による固体撮像装置の第の特徴は、上記特徴1〜2のいずれかに記載した駆動手段は、上記レンズの光軸を中心とするリング形状を有し、上記ホルダに回転自在に係合していることにある。また本発明による固体撮像装置の第の特徴は、上記特徴のいずれかの1に記載した第1の永久磁石と、上記第2の永久磁石とは、いずれも上記レンズの光軸を中心とするリング形状を有し、その周方向に沿って異なる磁極を有することにある。
【0013】
すなわち本発明によるレンズホルダの光軸方向への駆動手段は、レンズの光軸を中心とするリング形状を有し、ホルダに回転自在に係合されていることに特徴がある。したがって上記駆動手段を、光軸を中心として回転させれば、例えばホルダに設けた第2の永久磁石と、レンズホルダに設けた第1の永久磁石との、光軸を中心とする回転方向の相対位置が変化し、両者が互いに及ぼす磁力を容易に変化させることができる。また第1の永久磁石と、第2の永久磁石とを、いずれも光軸を中心とするリング形状に形成すれば、永久磁石の重量と磁力のバランスがよくなると共に、駆動手段を上述したようにリング形状に形成することと相俟って、構造をより簡単かつ小型にすることができる。
【0014】
本発明による固体撮像装置の第の特徴は、上記特徴のいずれかの1つに記載したレンズホルダは、上記ホルダと光軸方向に移動自在に係合していることにある。このようにレンズホルダを、ホルダに直接係合させることによって、このレンズホルダを移動自在に係合する他の部材が不要になり、構造をより簡単かつ小型にすることができる。
【0015】
本発明による固体撮像装置の第の特徴は、上記特徴1〜のいずれかの1つに記載した第1の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であり、上記第2の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置であることにある。
【0016】
【発明の実施の形態】
図1〜図4を参照しつつ、本発明による固体撮像装置の構成について説明する。固体撮像装置は、CCDからなる撮像素子11を搭載する基板1と、この撮像素子に被写体像を結像するレンズ21を保持するレンズユニット2を有している。
そしてレンズユニット2は、基板1に固定されるホルダ22と、このホルダにレンズ21の光軸方向に移動自在に係合するレンズホルダ23と、このレンズホルダに設けられた第1の永久磁石24と、このホルダに設けられた第2の永久磁石25と、このレンズホルダを移動させる駆動手段26とを有している。
【0017】
さてホルダ22は、円筒部22aとこの円筒部の上端に設けた水平フランジ部22bとを有し、この円筒部が、撮像素子11を包囲するように基板1に固定されている。また円筒部22aの上端面には、円周溝22cが形成してある。一方レンズホルダ23は、略円筒形状であって、その中心にレンズ21がレンズキャップ27によって保持されている。またレンズホルダ23の下端部23aは、上述したホルダ22の円周溝22cに挿入され係合している。なお円周溝22cには、その円周上の少なくとも1箇所に、光軸と平行な突起部からなるキー22dが設けてあり、このキーに、レンズホルダ23の下端部23aに設けたキー溝23bが係合している。したがって、レンズホルダ23は、キー22dによって円周方向の移動が拘束され、ホルダ22に対して光軸方向にのみ移動可能になっている。
【0018】
レンズホルダ23の外周には、雄ねじ23bが螺刻してあり、この雄ねじに、リング状のマグネットホルダ28の雌ねじ28aが螺合している。そしてマグネットホルダ28の外周部にはリング形状をした第1の永久磁石24が装着してある。第1の永久磁石24は、その円周方向に沿って、4分割した領域が交互にN極とS極とになるように着磁されている。なお図5に示すように、第1の永久磁石24の着磁方法は、リング部材の内側に磁性体90を挿入するとともに、このリング部材の外側4箇所に電磁石等の着磁装置9を置いて行う。
【0019】
ホルダ22の水平フランジ部22bの上面には、光軸を中心とするリング形状をしたスペーサ26が、回転自在に当接しており、このスペーサが上述した駆動手段26を構成している。スペーサ26の上面には、第1の永久磁石24と同一形状及び磁極を有する第2の永久磁石25が、この第1の永久磁石と光軸方向に対向する位置に装着してあり、また円周上の少なくとも1箇所に、駆動レバー26aが突設してある。またホルダ22の水平フランジ部22bの外周部には円筒部22eが設けてあり、この円筒部の光軸方向高さは、スペーサ26の厚さよりもこのスペーサの回転に支障をきたさない程度にわずかに大きくなっている。
【0020】
ホルダ22の円筒部22eの上端面には、中空の円筒形状をした位置決めホルダ29が接着してある。そして位置決めホルダ29の下端面29aは、スペーサ26の外周部上面を覆うように、円筒部22eの上端面に当接しており、このスペーサの光軸方向の移動を拘束している。また位置決めホルダ29の上部には、光軸に直交する蓋部29bが形成され、この蓋部の下面は、レンズホルダ23に螺合するマグネットホルダ28の上端面と、光軸方向に所定の間隔を隔てて対向している。また位置決めホルダ29の蓋部29bには、スペーサ26に突設した駆動レバー26aが挿入可能であって、光軸を中心として90度だけ回転可能な溝29cが設けてある。
【0021】
次に上述した固体撮像装置の作用について説明する。図1及び図2は、レンズホルダ23を、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置に設定した場合を示している。すなわちスペーサ26に突設した駆動レバー26aは、位置決めホルダ29の蓋部29bに設けた溝29cと、図1の12時位置にある終端部29eにおいて当接している。そしてこの位置では、第1の永久磁石24と、第2の永久磁石25とは、円周方向に4分割された磁極が、それぞれS極とN極とが対向するように組み立ててある。したがって図2に示すように、第1の永久磁石24と第2の永久磁石25とは、互いの磁力で吸引し合って吸着し、レンズホルダ23は、これに装着した第1の永久磁石24が第2の永久磁石25と吸着する位置で保持され、この光軸方向位置において通常撮像位置が精密に設定される。
【0022】
一方、図3及び図4は、レンズホルダ23を、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置に設定した場合を示している。すなわちスペーサ26に突設した駆動レバー26aを、上述した位置から図3の反時計方向に90度回転させて、位置決めホルダ29の蓋部29bに設けた溝29cと、図3の9時位置にある終端部29fにおいて当接させると、このスペーサに装着した第2の永久磁石25も反時計方向に90度回転し、第1の永久磁石24と、円周方向に4分割された磁極が、それぞれN極とN極、及びS極とS極が対向するようになる。したがって図4に示すように、第1の永久磁石24と第2の永久磁石25とは、互いの磁力で反発し合い、この第1の永久磁石を上方に移動させる。したがって第1の永久磁石24を装着したレンズホルダ23は、これに装着したマグネットホルダ28の上端面が、位置決めホルダ29の蓋部29bの下面に当接する位置に移動して保持され、この光軸方向位置においてマクロ撮像位置が精密に設定される。
【0023】
以上説明したように、スペーサ26に突設した駆動レバー26aを、反時計方向あるいは時計方向に90度回転させ、位置決めホルダ29の蓋部29bの溝29cの終端部29f、29eにそれぞれ当接させるだけで、レンズホルダ23を、通常撮像位置とマクロ撮像位置とに容易に、かつ精密に設定することができる。また組み立て時に、レンズホルダ23に螺合するマグネットホルダ28を回転させることによって、容易にピント調整を行うことができる。
【0024】
また、第1の永久磁石24及び第2の永久磁石25の相対位置を変化させ、それぞれが互いに及ぼす吸引力及び反発力によって第1の永久磁石24を光軸方向に駆動するので、簡単な構成で全く電力を消費することなくレンズホルダ23を光軸方向に駆動でき、かつレンズホルダを通常撮像位置及びマクロ撮像位置の2つの位置に確実に保持できる。
【0025】
また、第1の永久磁石24及び第2の永久磁石25を光軸方向に対向配置し、この第2の永久磁石を回転させて、この両者が互いに光軸方向に沿って及ぼす磁力を変化させるので、レンズホルダ23を光軸方向へ駆動するための磁力を効率的に利用することができる。
【0026】
また、第1の永久磁石24及び第2の永久磁石25がいずれも光軸を中心とするリング形状であるので、重量バランスが良く、レンズ21の光軸が傾くことなくレンズホルダ23を安定して駆動できる。
【0027】
また、第2の永久磁石25を駆動するスペーサ26がリング形状であり、かつホルダ22に対して回転可能に係合しているので、容易に第2の永久磁石を回転できる。さらに、このスペーサにレバー26aが形成してあるので、より容易に第2の永久磁石を回転できる。
【0028】
また、ホルダ22にはレンズホルダ23の下端部23aに光軸方向に係合する円周溝22cが形成されているので、レンズホルダ23を案内するための専用の機構を用いることなく、簡単な構成でレンズホルダの光軸方向への移動を案内できる。また、この円周溝22cとレンズホルダ23との係合により、外部からの不必要な光の侵入を防止できる。
【0029】
また、円周溝22cにキー22dが形成され、このキーにレンズホルダ23の下端部23aに形成されたキー溝23bが係合しているので、レンズホルダ23の円周方向の移動が拘束され、第2の永久磁石25の回転に伴って第1の永久磁石24が回転することを防止できる。
【0030】
また、マグネットホルダ28がレンズホルダ22にレンズ21の光軸方向へ沿って移動可能に螺合しているので、このレンズホルダまたはマグネットホルダを回転させることにより、このレンズホルダに対する第1の永久磁石24及びマグネットホルダの光軸方向の位置、すなわち固体撮像装置のピントを容易に調整できる。
【0031】
なお第1の永久磁石24と第2の永久磁石25とは、上述したように円周方向に4分割し領域毎に異なる磁極を着磁する場合に限らず、それぞれ2分割、あるいは6分割して異なる磁極を着磁するようにしても良い。ここで、円周方向の磁極数が多いほど、永久磁石の回転角度が小さくなり、より容易にレンズホルダを駆動できる。また第1の永久磁石24と第2の永久磁石25との双方、又はいずれかの一方を棒磁石にして、例えば光軸を中心として半径方向に延伸するように、円周方向に沿って4個配列し、この棒磁石の一方の磁極が、他方永久磁石の一方の磁極と、光軸方向に対向するように構成することもできる。
【0032】
また第1の永久磁石24と第2の永久磁石25との双方、又はいずれかの一方を棒磁石にした場合には、棒磁石を直進移動させて、この棒磁石の例えばN極端を、他方の永久磁石のN極とS極とに交互に光軸方向に対向させるように構成することもできる。
【0033】
なお、本実施例では、位置決めホルダ29を円筒部22eの上端面に接着したが、円筒部22eの外周に雄ねじまたは雌ねじを螺刻し、位置決めホルダにこのねじに螺合可能なねじ部を設けることにより、位置決めホルダと円筒部を光軸方向に沿って移動可能に螺合させても良い。このようにすると、蓋部29bの光軸方向の位置、すなわちマクロ撮像位置を容易に調整できる。また、位置決めホルダ29の下端面29aと蓋部29bを別部材で構成して、それぞれを光軸方向に沿って移動可能に螺合させてもマクロ撮像位置を容易に調整できる。
【0034】
また、本実施例では、レバー26aを90°回転させることにより第1及び第2の永久磁石24、25の相対位置を変化させたが、レバーの回転角度はこれに限るものではない。例えば、第1及び第2の永久磁石の円周方向の異なる磁極数が少ない場合にはレバーの回転角度は大きくなり、第1及び第2の永久磁石の円周方向の異なる磁極数が多い場合にはレバーの回転角度は小さくて良い。
【0035】
また、本実施例では、第2の永久磁石25を回転させることによって第1及び第2の永久磁石24、25の相対位置を変化させたが、第1の永久磁石を回転させることによって第1及び第2の永久磁石の相対位置を変化させても良い。
【0036】
また、本実施例において、円周溝22cにキー22dを形成することによってレンズホルダ23の円周方向の移動を拘束したが、位置決めホルダ29の蓋部29b等にマグネットホルダ28またはレンズホルダの円周方向の移動を拘束する拘束部を設けても良い。
【0037】
また、本実施例において、第1及び第2の位置をそれぞれ通常撮像位置及びマクロ撮像位置としたが、第1及び第2の位置はこれに限るものではない。
【0038】
なお本発明は、撮像素子11として上述したようなCCD素子を使用する場合に限らず、例えばCMOS素子や通常のフィルムを使用する場合にも容易に適用することができる。
【0039】
【発明の効果】
第1に、第1の永久磁石と第2の永久磁石との相対位置を変化させ、両者が互いに及ぼす磁力の変化を利用することによって、何ら電力を要さずに、レンズホルダを第1及び第2の位置に駆動することができる。第2に、例えば第1の位置を通常撮像位置に、そして第2の位置をマクロ撮像位置に設定し、レンズを保持するレンズホルダをこの第1の位置と第2の位置とに駆動することによって、2つの相異なる撮像位置に、このレンズホルダを正確に移動して保持することができる。したがって、この2つの相異なる撮像位置において、ピントを容易かつ精密に合わせることができる。
【0040】
第3に、基本的な構成は、レンズホルダに設けた第1の永久磁石と、このレンズホルダを光軸方向に移動自在に支持するホルダに設けた第2の永久磁石だけであるため、構造を簡単かつ小型にすることができる。第4に、第1の永久磁石と、これに光軸方向に対向する第2の永久磁石とを、それぞれレンズの光軸を中心とするリング形状に形成して、その円周方向に異なる磁極を有するように着磁して、両者を相対的に回転させ、相互の磁力の吸引と反発とを利用して、レンズホルダを光軸方向に移動させるように構成することによって、永久磁石の重量と磁力のバランスを向上させると共に、構造をより簡単かつ小型にすることができる。第5に、第2の永久磁石を回転駆動するスペーサに回転レバーを取付け、この回転レバーを、第1の位置と第2の位置とにおいて、それ以上回転しないように制止することによって、それぞれの位置への切り替え操作に確実感が得られ、誤操作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 通常撮像を行う場合の固体撮像装置の上面図である。
【図2】 通常撮像を行う場合の固体撮像装置の断面図である。
【図3】 マクロ撮像を行う場合の固体撮像装置の上面図である。
【図4】 マクロ撮像を行う場合の固体撮像装置の断面図である。
【図5】 リング形状の永久磁石を着磁する方法の説明図である。
【図6】 従来例によるレンズの駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
1 基板
11 撮像素子
2 レンズユニット
21 レンズ
22 ホルダ
23 レンズホルダ
24 第1の永久磁石
25 第2の永久磁石
26 スペーサ(駆動手段)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state image pickup device that picks up an image using an image pickup element, and more particularly to a solid-state image pickup device that can perform macro photography.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fixed focal length camera using an optical lens with a deep focal depth has been widely used, and so-called macro photography that uses this fixed focal length camera to photograph close to the subject within a few tens of centimeters. If it can be done easily, it is highly useful. However, since the focal position of the lens is different between the case of performing macro photography and the case of performing normal photography of photographing a subject separated by several meters or more, means for changing the focal position is necessary.
[0003]
By the way, as means for changing the focal position of the lens, conventionally, a means for moving the lens holder in the optical axis direction manually or electrically using a screw mechanism has been widely used. Since such a mechanism has a complicated mechanism, consumes a large amount of power, and is noisy, a simple means for adjusting the lens position using an electromagnet has been proposed as an alternative means (see, for example, Patent Document 1). ). The means disclosed in Patent Document 1 is shown in FIG.
[0004]
That is, the lens driving device includes a ring-shaped lens frame 1 having a U-shaped cross section, and a yoke 2 that engages with a concave groove of the U-shaped cross section. The lens frame includes an electromagnet. 11 is arranged, and a permanent magnet 12 is fixed to the yoke 2 so as to face the electromagnet. The lens frame 1 can be propelled in the optical axis direction (horizontal direction in the figure) by passing a current through the electromagnet 11.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-34562 (page 2-3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, when normal shooting and macro shooting can be performed using the above means, the electromagnet 11 is used to move and hold the lens frame 1 to a predetermined focal position or the like. 1 cannot be accurately stopped at the macro imaging position and the normal imaging position, and power to the electromagnet 11 is required.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device having a simple structure that can accurately set a focal position between a macro imaging position and a normal imaging position without requiring power.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a first feature of the solid-state imaging device according to the present invention includes a substrate on which an imaging element is mounted and a lens unit that holds a lens that forms a subject image on the imaging element. The unit includes a holder fixed to the substrate so as to surround the imaging device, a lens holder that holds the lens and is movable in the optical axis direction, and a first provided in the lens holder. The second permanent magnet provided on the holder, and driving means for moving the lens holder. The first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged to face each other in the optical axis direction, at least one of them has a different magnetic pole in a direction orthogonal to the optical axis direction, and the lens The holder or the holder is movably engaged in a direction orthogonal to the optical axis direction, and the driving means moves either the first permanent magnet or the second permanent magnet in a direction orthogonal to the optical axis direction. There is to move.
[0009]
By configuring the invention in this way, the following effects can be obtained. First, by changing the relative position of the first permanent magnet and the second permanent magnet and utilizing the change in magnetic force exerted by each other, the lens holder can be moved to the first and second without requiring any power. It can be driven and held in the second position. Second, for example, the first position is set to the normal imaging position, the second position is set to the macro imaging position, and the lens holder that holds the lens is driven to the first position and the second position. Thus, the lens holder can be accurately moved and held at two different imaging positions. Therefore, it is possible to focus accurately and easily at these two different imaging positions. Third, since the basic configuration is only the first permanent magnet provided in the lens holder and the second permanent magnet provided in the holder that engages the lens holder movably in the optical axis direction, The structure can be made simple and small.
[0010]
Second feature of the solid-state imaging device according to the present invention, drive motion means as described above, wherein 1 is to be moved in a direction perpendicular to said second permanent magnet in the optical axis direction.
[0011]
That is, in the above invention, the first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged to face each other in the optical axis direction. For example, both the permanent magnets are arranged in the direction perpendicular to the optical axis direction and the N pole and the S pole. By magnetizing the magnetic pole with the pole and moving the second permanent magnet in a direction orthogonal to the optical axis direction, the N pole and S of the first permanent magnet and the second permanent magnet facing the first permanent magnet It is characterized by changing the relative positions of the poles to change the magnetic force exerted by them along the optical axis direction. If the invention is configured in this way, both permanent magnets exert a magnetic force on each other along the optical axis direction, so that the magnetic force for driving the lens holder in the optical axis direction can be used efficiently, and the structure Can be made simpler and smaller.
[0012]
A third feature of the solid-state imaging device according to the present invention is that the driving means described in any one of the features 1 and 2 has a ring shape centered on the optical axis of the lens, and is freely engaged with the holder. It is in alignment. A fourth feature of the solid-state imaging device according to the present invention is that the first permanent magnet described in any one of the features 1 to 3 and the second permanent magnet are both optical axes of the lens. And having different magnetic poles along the circumferential direction.
[0013]
That is, the driving means in the direction of the optical axis of the lens holder according to the present invention is characterized in that it has a ring shape centered on the optical axis of the lens and is rotatably engaged with the holder. Therefore, if the drive means is rotated around the optical axis, for example, the second permanent magnet provided on the holder and the first permanent magnet provided on the lens holder in the rotational direction about the optical axis. The relative position changes, and the magnetic force exerted by each other can be easily changed. Further, if both the first permanent magnet and the second permanent magnet are formed in a ring shape centered on the optical axis, the balance between the weight and the magnetic force of the permanent magnet is improved, and the drive means is as described above. Combined with the ring shape, the structure can be made simpler and smaller.
[0014]
A fifth feature of the solid-state imaging device according to the present invention is that the lens holder described in any one of the features 1 to 4 is movably engaged with the holder in the optical axis direction. By directly engaging the lens holder with the holder in this way, other members for movably engaging the lens holder are not required, and the structure can be made simpler and more compact.
[0015]
A sixth feature of the solid-state imaging device according to the present invention is that the first position described in any one of the features 1 to 5 is a normal imaging position for capturing a subject image located in the normal imaging region, The second position is a macro imaging position for imaging a subject image located in the short-distance imaging area.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The configuration of the solid-state imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The solid-state imaging device includes a substrate 1 on which an imaging device 11 made of a CCD is mounted, and a lens unit 2 that holds a lens 21 that forms a subject image on the imaging device.
The lens unit 2 includes a holder 22 fixed to the substrate 1, a lens holder 23 that is movably engaged with the holder in the optical axis direction of the lens 21, and a first permanent magnet 24 provided on the lens holder. And a second permanent magnet 25 provided in the holder, and a driving means 26 for moving the lens holder.
[0017]
The holder 22 has a cylindrical portion 22 a and a horizontal flange portion 22 b provided at the upper end of the cylindrical portion, and the cylindrical portion is fixed to the substrate 1 so as to surround the imaging element 11. A circumferential groove 22c is formed on the upper end surface of the cylindrical portion 22a. On the other hand, the lens holder 23 has a substantially cylindrical shape, and the lens 21 is held by a lens cap 27 at the center thereof. The lower end 23a of the lens holder 23 is inserted into and engaged with the circumferential groove 22c of the holder 22 described above. The circumferential groove 22c is provided with a key 22d made of a protrusion parallel to the optical axis at least at one location on the circumference. The key groove provided on the lower end 23a of the lens holder 23 is provided on this key. 23b is engaged. Therefore, the lens holder 23 is restrained from moving in the circumferential direction by the key 22d, and can move only in the optical axis direction with respect to the holder 22.
[0018]
A male screw 23b is screwed on the outer periphery of the lens holder 23, and a female screw 28a of a ring-shaped magnet holder 28 is screwed into the male screw. A ring-shaped first permanent magnet 24 is attached to the outer periphery of the magnet holder 28. The first permanent magnet 24 is magnetized so that the four divided regions are alternately N and S poles along the circumferential direction. As shown in FIG. 5, the first permanent magnet 24 is magnetized by inserting a magnetic body 90 inside the ring member and placing magnetizing devices 9 such as electromagnets at four locations outside the ring member. Do it.
[0019]
On the upper surface of the horizontal flange portion 22b of the holder 22, a ring-shaped spacer 26 centering on the optical axis is rotatably abutted, and this spacer constitutes the driving means 26 described above. On the upper surface of the spacer 26, a second permanent magnet 25 having the same shape and magnetic pole as the first permanent magnet 24 is mounted at a position facing the first permanent magnet in the optical axis direction. A drive lever 26a protrudes from at least one place on the circumference. A cylindrical portion 22e is provided on the outer peripheral portion of the horizontal flange portion 22b of the holder 22, and the height of the cylindrical portion in the optical axis direction is slightly smaller than the thickness of the spacer 26 so as not to hinder the rotation of the spacer. Is getting bigger.
[0020]
A hollow cylindrical positioning holder 29 is bonded to the upper end surface of the cylindrical portion 22 e of the holder 22. The lower end surface 29a of the positioning holder 29 is in contact with the upper end surface of the cylindrical portion 22e so as to cover the upper surface of the outer peripheral portion of the spacer 26, and restrains the movement of the spacer in the optical axis direction. Further, a lid portion 29b orthogonal to the optical axis is formed on the upper portion of the positioning holder 29. The lower surface of the lid portion is spaced from the upper end surface of the magnet holder 28 screwed into the lens holder 23 with a predetermined distance in the optical axis direction. Are facing each other. The lid 29b of the positioning holder 29 is provided with a groove 29c into which a drive lever 26a protruding from the spacer 26 can be inserted and which can be rotated by 90 degrees about the optical axis.
[0021]
Next, the operation of the above-described solid-state imaging device will be described. 1 and 2 show a case where the lens holder 23 is set to a normal imaging position for capturing a subject image located in the normal imaging region. That is, the drive lever 26a protruding from the spacer 26 is in contact with the groove 29c provided in the lid portion 29b of the positioning holder 29 at the end portion 29e at the 12 o'clock position in FIG. At this position, the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are assembled such that the magnetic poles divided into four in the circumferential direction are opposed to the S pole and the N pole, respectively. Accordingly, as shown in FIG. 2, the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are attracted and attracted by the mutual magnetic force, and the lens holder 23 is attached to the first permanent magnet 24. Is held at a position where it is attracted to the second permanent magnet 25, and the normal imaging position is precisely set at this position in the optical axis direction.
[0022]
On the other hand, FIGS. 3 and 4 show a case where the lens holder 23 is set to a macro imaging position for imaging a subject image located in the short-distance imaging area. That is, the drive lever 26a projecting from the spacer 26 is rotated 90 degrees counterclockwise in FIG. 3 from the position described above, and the groove 29c provided in the lid portion 29b of the positioning holder 29 and the 9 o'clock position in FIG. When contact is made at a certain end portion 29f, the second permanent magnet 25 mounted on the spacer also rotates counterclockwise by 90 degrees, and the first permanent magnet 24 and the magnetic pole divided into four in the circumferential direction are The N and N poles, and the S and S poles face each other. Therefore, as shown in FIG. 4, the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 repel each other by the magnetic force, and move the first permanent magnet upward. Accordingly, the lens holder 23 to which the first permanent magnet 24 is attached is held by moving the upper end surface of the magnet holder 28 attached thereto to a position where it abuts the lower surface of the lid portion 29b of the positioning holder 29. The macro imaging position is set precisely at the directional position.
[0023]
As described above, the drive lever 26a protruding from the spacer 26 is rotated 90 degrees counterclockwise or clockwise, and brought into contact with the end portions 29f and 29e of the groove 29c of the lid portion 29b of the positioning holder 29, respectively. As a result, the lens holder 23 can be easily and precisely set to the normal imaging position and the macro imaging position. Further, the focus adjustment can be easily performed by rotating the magnet holder 28 screwed into the lens holder 23 at the time of assembly.
[0024]
In addition, since the relative positions of the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are changed and the first permanent magnet 24 is driven in the optical axis direction by the attractive force and the repulsive force exerted by each other, a simple configuration is achieved. Thus, the lens holder 23 can be driven in the optical axis direction without consuming any power, and the lens holder can be reliably held at two positions, the normal imaging position and the macro imaging position.
[0025]
Further, the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are arranged opposite to each other in the optical axis direction, and the second permanent magnet is rotated to change the magnetic force exerted by both of them along the optical axis direction. Therefore, the magnetic force for driving the lens holder 23 in the optical axis direction can be used efficiently.
[0026]
Further, since both the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are ring-shaped around the optical axis, the weight balance is good and the lens holder 23 is stabilized without tilting the optical axis of the lens 21. Can be driven.
[0027]
Further, since the spacer 26 for driving the second permanent magnet 25 has a ring shape and is rotatably engaged with the holder 22, the second permanent magnet can be easily rotated. Furthermore, since the lever 26a is formed in this spacer, the second permanent magnet can be rotated more easily.
[0028]
Since the holder 22 is formed with a circumferential groove 22c that engages with the lower end portion 23a of the lens holder 23 in the optical axis direction, a simple mechanism for guiding the lens holder 23 is not used. The structure can guide the movement of the lens holder in the optical axis direction. Further, the engagement between the circumferential groove 22c and the lens holder 23 can prevent unnecessary light from entering from the outside.
[0029]
Further, since the key 22d is formed in the circumferential groove 22c, and the key groove 23b formed in the lower end portion 23a of the lens holder 23 is engaged with this key, the movement of the lens holder 23 in the circumferential direction is restrained. The first permanent magnet 24 can be prevented from rotating with the rotation of the second permanent magnet 25.
[0030]
Further, since the magnet holder 28 is screwed to the lens holder 22 so as to be movable along the optical axis direction of the lens 21, the first permanent magnet for the lens holder is rotated by rotating the lens holder or the magnet holder. 24 and the position of the magnet holder in the optical axis direction, that is, the focus of the solid-state imaging device can be easily adjusted.
[0031]
As described above, the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are not limited to the case where the magnetic poles are divided into four parts in the circumferential direction and different magnetic poles are magnetized in each region. Different magnetic poles may be magnetized. Here, the greater the number of magnetic poles in the circumferential direction, the smaller the rotation angle of the permanent magnet, and the lens holder can be driven more easily. Further, both or both of the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 are made into bar magnets, and, for example, 4 along the circumferential direction so as to extend in the radial direction around the optical axis. It is also possible to arrange them so that one magnetic pole of the bar magnet faces one magnetic pole of the other permanent magnet in the optical axis direction.
[0032]
Further, in the case where both the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 25 or one of them is a bar magnet, the bar magnet is moved linearly, for example, the N extreme of this bar magnet is changed to the other. It is also possible to constitute the permanent magnet so as to alternately face the N pole and the S pole in the optical axis direction.
[0033]
In this embodiment, the positioning holder 29 is bonded to the upper end surface of the cylindrical portion 22e. However, a male screw or a female screw is threaded on the outer periphery of the cylindrical portion 22e, and a screw portion that can be screwed to the screw is provided on the positioning holder. Accordingly, the positioning holder and the cylindrical portion may be screwed together so as to be movable along the optical axis direction. In this way, the position of the lid portion 29b in the optical axis direction, that is, the macro imaging position can be easily adjusted. Further, the macro imaging position can be easily adjusted even if the lower end surface 29a and the lid portion 29b of the positioning holder 29 are configured as separate members and are screwed together so as to be movable along the optical axis direction.
[0034]
Further, in the present embodiment, the relative position of the first and second permanent magnets 24 and 25 is changed by rotating the lever 26a by 90 °, but the rotation angle of the lever is not limited to this. For example, when the number of different magnetic poles in the circumferential direction of the first and second permanent magnets is small, the rotation angle of the lever becomes large, and the number of different magnetic poles in the circumferential direction of the first and second permanent magnets is large. The lever rotation angle may be small.
[0035]
In the present embodiment, the relative positions of the first and second permanent magnets 24 and 25 are changed by rotating the second permanent magnet 25, but the first permanent magnet 25 is rotated to rotate the first permanent magnet 25. The relative position of the second permanent magnet may be changed.
[0036]
In this embodiment, the key 22d is formed in the circumferential groove 22c to restrict the movement of the lens holder 23 in the circumferential direction. However, the magnet holder 28 or the lens holder circle is placed on the lid 29b of the positioning holder 29 or the like. You may provide the restraint part which restrains the movement of the circumferential direction.
[0037]
In the present embodiment, the first and second positions are the normal imaging position and the macro imaging position, respectively, but the first and second positions are not limited to this.
[0038]
The present invention is not limited to the case where the CCD element as described above is used as the image pickup element 11, but can be easily applied to a case where, for example, a CMOS element or a normal film is used.
[0039]
【The invention's effect】
First, by changing the relative position of the first permanent magnet and the second permanent magnet and utilizing the change in magnetic force exerted by each other, the lens holder can be moved to the first and second without requiring any power. It can be driven to the second position. Second, for example, the first position is set to the normal imaging position, the second position is set to the macro imaging position, and the lens holder that holds the lens is driven to the first position and the second position. Thus, the lens holder can be accurately moved and held at two different imaging positions. Therefore, it is possible to easily and precisely focus at these two different imaging positions.
[0040]
Third, the basic configuration is only the first permanent magnet provided in the lens holder and the second permanent magnet provided in the holder that supports the lens holder so as to be movable in the optical axis direction. Can be made simple and small. Fourth, the first permanent magnet and the second permanent magnet opposed to the first permanent magnet in a ring shape centering on the optical axis of the lens, respectively, and different magnetic poles in the circumferential direction The weight of the permanent magnet is such that the lens holder is moved in the direction of the optical axis by utilizing the mutual attraction and repulsion of the mutual magnetic force. And the balance of magnetic force can be improved, and the structure can be made simpler and smaller. Fifth, a rotation lever is attached to the spacer that rotationally drives the second permanent magnet, and the rotation lever is restrained from further rotation in the first position and the second position. A sense of certainty is obtained in the switching operation to the position, and erroneous operation can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a solid-state imaging device when normal imaging is performed.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device when normal imaging is performed.
FIG. 3 is a top view of the solid-state imaging device when performing macro imaging.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device when performing macro imaging.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for magnetizing a ring-shaped permanent magnet.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a lens driving device according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 11 Image pick-up element 2 Lens unit 21 Lens 22 Holder 23 Lens holder 24 1st permanent magnet 25 2nd permanent magnet 26 Spacer (drive means)

Claims (6)

撮像素子を搭載する基板と、この撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するレンズユニットを有し、
上記レンズユニットは、上記撮像素子を包囲するように上記基板に固定されるホルダと、上記レンズを保持すると共にその光軸方向に移動自在であるレンズホルダと、このレンズホルダに設けられた第1の永久磁石と、上記ホルダに設けられた第2の永久磁石と、このレンズホルダを移動させる駆動手段とを有し、
上記第1の永久磁石と上記第2の永久磁石とは、互いに光軸方向に対向して配置され、少なくともいずれかの一方が、
光軸方向と直交する方向に異なる磁極を有し、かつ上記レンズホルダまたはホルダに光軸方向と直交する方向に移動自在に係合され、
上記駆動手段は、上記第1の永久磁石または上記第2の永久磁石のいずれか一方を光軸方向に直交する方向に移動させる
ことを特徴とする固体撮像装置。
A substrate on which an image sensor is mounted, and a lens unit that holds a lens that forms a subject image on the image sensor;
The lens unit includes a holder fixed to the substrate so as to surround the imaging device, a lens holder that holds the lens and is movable in the optical axis direction, and a first provided in the lens holder. A permanent magnet, a second permanent magnet provided in the holder, and a driving means for moving the lens holder,
The first permanent magnet and the second permanent magnet are arranged to face each other in the optical axis direction, and at least one of the first permanent magnet and the second permanent magnet is
It has different magnetic poles in a direction perpendicular to the optical axis direction, and is movably engaged with the lens holder or the holder in a direction perpendicular to the optical axis direction,
The solid-state imaging device , wherein the driving unit moves either the first permanent magnet or the second permanent magnet in a direction orthogonal to the optical axis direction .
請求項1において、上記駆動手段は、上記第2の永久磁石を光軸方向に直交する方向に移動させることを特徴とする固体撮像装置。The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the driving unit moves the second permanent magnet in a direction orthogonal to the optical axis direction . 請求項1又は2において、上記駆動手段は、上記レンズの光軸を中心とするリング形状を有し、上記ホルダに回転自在に係合していることを特徴とする固体撮像装置。3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the driving unit has a ring shape centered on the optical axis of the lens and is rotatably engaged with the holder . 請求項〜3いずれかの1つにおいて、上記第1の永久磁石と上記第2の永久磁石とは、いずれも上記レンズの光軸を中心とするリング形状を有し、その周方向に沿って異なる磁極を有することを特徴とする固体撮像装置。In one of claim 1 to 3, the a first permanent magnet and the second permanent magnet each have a ring shape around the optical axis of the lens, in the circumferential direction A solid-state imaging device having different magnetic poles along the same . 請求項〜4のいずれかの1つにおいて、上記レンズホルダは、上記ホルダと光軸方向に移動自在に係合していることを特徴とする固体撮像装置。5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the lens holder is movably engaged with the holder in an optical axis direction . 請求項1〜5のいずれかの1つにおいて、上記第1の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であり、上記第2の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置であることを特徴とする固体撮像装置。6. The method according to claim 1, wherein the first position is a normal imaging position for capturing a subject image located in the normal imaging area, and the second position is a position in the short-distance imaging area. A solid-state imaging device, which is a macro imaging position for imaging a subject image to be captured .
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