JP4520796B2 - 撮像装置およびそれを搭載した電子機器 - Google Patents

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Description

本発明は撮像装置およびそれを搭載した電子機器に関する。特にレンズの被写体側にセクタ(シャッタ羽根)を配置している撮像装置に関する。
従来の一般的な撮像装置では、レンズを含む光学ユニットと撮像素子を含む撮像ユニットとの間やレンズの間にセクタが配置されている。セクタを揺動させるためには、セクタを支持する基板やステップモータ等の駆動源を備えたセクタ駆動装置(シャッタ装置とも称される)を構成することが必要となる。よって、従来の撮像装置では他の構成間にセクタ駆動装置を配置することになるため、セクタ駆動装置の設計上及び作製上の制約が多くなっていた。
そこで、例えば特許文献1は、カメラモジュールの被写体側にシャッタ装置を配置し、シャッタ装置の小型化及びレンズの保護を実現している。
特開2004−15602号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された撮像装置では、カメラモジュールとシャッタ装置とが対向しているので、衝撃が加わった時に互いに接触して負荷がかかり、シャッタ羽根が湾曲してシャッタ羽根の動作に支障をきたすという問題が生じる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、セクタにかかる負荷を軽減可能な撮像装置およびそれを備えた電子機器を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために請求項1記載の撮像装置は、撮像素子を含む撮像ユニットと、レンズを含む光学ユニットと、前記光学ユニットと被写体側で当接したセクタ基板と、セクタを抑えるセクタ押え板との間に形成されたセクタ配置スペースを有し、該セクタ配置スペース内の該セクタを駆動するセクタ駆動ユニットと、前記セクタ配置スペースに固定配置され、前記レンズの光軸方向に延伸して前記セクタ押え板の湾曲を防止する支持部材とを有する構成を備えている。
本発明によれば、支持部材によってセクタ配置スペースを確保し、セクタにかかる負荷を軽減させることができる。
また、前記支持部材は、前記セクタ基板に固定されているとよい。
支持部材をセクタ基板に固定することで、支持部材によってセクタ配置スペースをより確実に確保することができる。
また、前記支持部材は、前記セクタ押え板よりも前記光軸方向に延伸させてもよい。延伸させた支持部材によってセクタ押え板が他の部品に接触することを防止でき、セクタへの負荷を軽減させることができる。
また、前記支持部材は、前記セクタ基板と前記レンズを保持したレンズホルダとが重なり合う領域で、前記セクタ基板に固定してもよい。セクタ基板とレンズホルダとが重なり合う領域で、支持部材をセクタ基板に固定しているので、支持部材を取り付けたセクタ基板を安定して保持することができる。従って、セクタにかかる負荷を軽減させることができる。
本発明の電子装置は、請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置を備えた電子装置であって、前記セクタ配置スペースから被写体方向に延伸した前記支持部材を、前記電子装置の筐体に当接させた構成としている。延伸させた支持部材を電子装置の筐体に固定することで、撮像装置を筐体に安定して取り付けることができ、セクタへの負荷を軽減させることができる。
本発明は、セクタにかかる負荷を軽減可能な撮像装置およびそれを備えた電子機器を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。図1は、撮像装置1の内部構成が確認できるように示した側面図である。撮像装置1は3つの主要なユニット部を含んで形成されている。すなわち、撮像装置1は撮像素子を含む撮像ユニット10、レンズを含む光学ユニット20及びセクタを駆動するセクタ駆動ユニット30を含んでいる。図1で図示されるように、撮像装置1は撮像ユニット10上に、光学ユニット20、セクタ駆動ユニット30が順に積層された構造である。各ユニットは、上下で互いに一部が重なるように配置される。なお、撮像ユニット10と光学ユニット20とを合せて撮像光学モジュールと称する。
撮像ユニット10は、撮像基板11、撮像素子12、鏡筒13、光学フィルタ14を含んでいる。撮像素子12はCCD、CMOS等のイメージセンサであり、撮像基板11上の所定位置に固定されている。鏡筒13は大略形状が円筒型であり、撮像素子12の外周を囲むようにして撮像基板11上に固定されている。この鏡筒13の下部分13L内にはIRカットフィルタ等の光学フィルタ14が配置されている。また、鏡筒13の上部分13Uは、後述するように光学ユニット20及びセクタ駆動ユニット30側の一部と係合している。また、本撮像装置1をカメラ、携帯電話等の電子機器と接続するためのFPC(Flexible Printed Circuit)17が、撮像基板11に形成した配線パターン(図示せず)に接続されている。また、FPC17には電子機器側のメイン回路基板(マザーボード)等との接続を行うためのコネクタ18が設けられている。
光学ユニット20の一部をなすレンズホルダ21が、上記鏡筒13の上部分13Uの内側に嵌合している。このレンズホルダ21内に3個のレンズ22、23、24が保持されている。レンズホルダ21の外周面と鏡筒13の上部分13Uの内周面には互いに螺合するネジが形成されている。よって、鏡筒13に対してレンズホルダ21を回転させることで光軸方向LAでの位置を変更し、レンズ22、23、24を介して入射する光が撮像素子12上に結像するようにピント調整できる。ピント調整が完了した後に、例えば接着剤を用いてレンズホルダ21が鏡筒13内に固定される。
また、レンズホルダ21の上端(被写体側の端部)には、外周を段状に切り欠いた切欠部25が形成されている。この切欠部25は光軸方向LAと垂直な環状面25Fを有している。後述するように、この環状面25Fにはセクタ駆動ユニット30のセクタ基板31が当接する。
光学ユニット20の上部にはセクタ駆動ユニット30が配置されている。このセクタ駆動ユニット30は、一般にセクタ駆動装置或いはシャッタ装置と称される構成を含んでいる。本撮像装置1では、セクタ駆動ユニット30が光学ユニット20よりも被写体側に配設されている。より詳細には、光学ユニット20のレンズホルダ21上に、セクタ駆動ユニット30に含まれているセクタ基板31の一部が固定される。このセクタ基板31と対向するようにセクタ押え板32が配置されている。セクタ基板31とセクタ押え板32との間のセクタ配置スペースSP内に3枚のセクタ33、34、35が配設されている。
セクタ押え板32は、セクタ基板31の両端部に設けた突起部6、7と、セクタ基板31に一体的に設けた円柱状の支持部材2、3、4、5によって支持されている。支持部材2、3、4、5は、レンズ22〜24の光軸方向でレンズホルダ21と重なるセクタ基板31の領域に設けられている。支持部材の本数は4つに限定されるものではなく、4つより多くても少なくてもよい。また、セクタ基板31と別部材で設けてもよく、この場合セクタ基板31に接着等により固定される。支持部材2、3、4、5は、セクタ押え板32に圧入固定されると共に、セクタ押え板32を貫通して光軸方向(被写体方向)に延伸している。なお、支持部材2、3、4、5をセクタ押え板32に固定する手段は圧入に限らず、例えば接着でもよい。図2に、セクタ押え板32を上から見た上面図を示す。これらの支持部材2、3、4、5はセクタ33、34、35と接触しないように、セクタの駆動範囲外に設けられている。
セクタ押え板32を突起部6、7だけで支持した場合、両端部だけで支持するのでセクタ押え板32がたわみ、セクタ33、34、35の駆動を妨げる問題が生じる。また、セクタ33、34、35は、光学ユニット20に対向して設けられているので、衝撃が加わった時に接触してセクタ33、34、35に負荷がかかり、セクタ33、34、35が湾曲して動作に支障を来す可能性もある。そこで、本実施例のようにセクタ基板31とセクタ押え板32との間のセクタ配置スペースSPを確保する支持部材2、3、4、5を設けることで、セクタ33、34、35にかかる負荷を軽減させることができる。また、レンズホルダ21と重なり合うセクタ基板31上に支持部材2、3、4、5を設けているので、支持部材2、3、4、5にかかる衝撃をレンズホルダ21側で安定して受けることができ、セクタ33、34、35にかかる負荷をより軽減させることができる。
この撮像装置1を図3に示すように携帯電話等の電子機器に設けた場合、光軸方向に延伸する支持部材2、3、4、5を電子機器の筐体に当接させることで、撮像装置1の電子機器での位置を安定させ、セクタ33、34、35にかかる負荷を軽減させることができる。
なお、本実施例では、光軸方向(被写体方向)に延伸した支持部材2、3、4、5を設けているが、図4に示すように支持部材2、3、4、5の高さをセクタ押え板32と同じ高さ(幅)で形成してもよい。この場合、支持部材の先端部をセクタ押え板に固定してもよい。また、支持部材2、3、4、5の配置場所は、上記に限定されず、セクタ基板31に当接する部材に対応する位置であればよい。
またセクタ基板31は、レンズホルダ21に当接すると共に鏡筒13の上部分13Uの上側を覆うように形成されている円筒部37と、アクチュエータとしてのステップモータ36が設置されるモータ収納部39とを含んでいる。円筒部37の上部にはシャッタ開口38が形成されている。このシャッタ開口38は、レンズホルダ21の上部に形成されている前述した切欠部25とちょうど嵌合するように形成されている。すなわち、このシャッタ開口38の周部38Cが、切欠部25の環状面25Fに当接した状態で固定される。なお、シャッタ開口38が形成されるセクタ基板31の部分は、光軸方向LAに対して垂直な平板状である。よって、切欠部25の環状面25Fとシャッタ開口38の周部38Cが当接することで、セクタ基板31が光軸方向LAに対して垂直に固定される。
なお、レンズホルダ21側の切欠部25を断面が直角な段部に形成し、この切欠部25にちょうど嵌合するようにシャッタ開口38を形成しておけば、レンズホルダ21に対してセクタ基板31をさらに位置精度良く嵌合できる。
レンズホルダ21は前述したように鏡筒13内に固定されている。そして、このレンズホルダ21にセクタ基板31のシャッタ開口38が嵌合されている。よって、撮像装置1では光学ユニット20内のレンズ22〜24とセクタ駆動ユニット30との相対位置が変化することがない。したがって、撮像装置1はレンズ22〜24の画角や入射光量が変化しない撮像装置となる。なお、撮像装置1ではレンズホルダ21にセクタ基板31のシャッタ開口38が嵌合しているので実質的に撮影用の開口として機能していない。撮像装置1では、セクタ押え板32に形成した開口32HLが先に指摘した撮影用の開口に相当することになる。
また、セクタ基板31の円筒部37と鏡筒13の上部分13Uとの間には、位置決め構造が形成されている。この点については図5を参照して説明する。図5は、セクタ基板31の円筒部37と鏡筒13の上部分13Uとの係合関係を説明するために示した図である。この図では、特に円筒部37の内面と鏡筒13の上部分13Uに形成した凸部13Uaとの関係を図示している。鏡筒13の上部分13Uの外周面には半径方向へ突出させた凸部13Uaが形成されている。この凸部13Uaは光軸方向LAへ所定の長さをもって延在している。図5では1個を示しているが、鏡筒13の上部分13Uは管状であるので外周面上に複数配置してもよい。これに対応して、セクタ基板31の円筒部37に上記凸部13Uaと係合する凹部37aが形成される。よって、撮像基板11に固定されている鏡筒13に対して、セクタ駆動ユニット30のセクタ基板31をレンズ22〜24の光軸回りに回転しないように位置決めできる。
図5に示した例では、鏡筒13の上部分13Uに凸部、セクタ基板31の円筒部37に凹部を形成した例をしているが、凸部と凹部との配置をこれとは逆にしてもよい。要するに、鏡筒13側とセクタ基板31の円筒部37側とに互いに係合する係合部が形成されており、この係合部により円筒部37のレンズ22〜24の光軸回りの位置が規制できればよい。なお、円筒部37は鏡筒13の上部分13Uにちょうど嵌合するように内面が形成されている。
上記のように鏡筒13側の凸部13Uaに対してセクタ基板31側の円筒部37の凹部37aを位置決めした後に、係合部分に接着剤を塗布することで鏡筒13に対してセクタ基板31を位置精度良く固定できる。また、このような構造は図1によって確認できるように、鏡筒13の上部分13Uをセクタ基板31の円筒部37で覆う形態となる。よって、撮像装置1は側部から鏡筒13内に不要な光が侵入するのを防止できる構造を備えることになる。
また、セクタ基板31の側部にはステップモータ36の電極を撮像基板11に接続するためのプリント基板40が接合されている。このプリント基板40はポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ガラスエポキシ樹脂等の基材で形成した硬質のプリント板である。このプリント基板40は半田41により撮像基板11と電気的に接続されると共に、撮像基板11に対して撮像基板11をほぼ直角に固定する。よって、セクタ駆動ユニット30は撮像基板11に対して電気的に接続されると共に、硬質のプリント基板40を介して撮像基板11により確実に支持される。さらに、前述したようにセクタ駆動ユニット30は円筒部37側が鏡筒13を介して撮像基板11に固定されている。このようにセクタ駆動ユニット30が撮像基板11により安定的に支持されるので、撮像装置1は耐衝撃性に優れ内部での負荷発生を軽減できる構造となる。よって、本撮像装置1はセクタ駆動ユニット30のセクタが周辺部に衝突して破損する等の問題を生じない。
また、撮像装置1は上記のようにプリント基板40が撮像基板11に接続されているので、撮像基板11側からステップモータ36の制御を行うことが可能となっている。このような構造を採用すると、本来、セクタ駆動ユニット30側に配置すべきモータ用の電子部品等を撮像基板11側に配置することが可能となる。このように、撮像装置1は撮像基板11側にスペースがあるときには、そのスペースを活用することで装置全体としての小型化が図られている。このような小型化の工夫は撮像装置1内に限るものではない。例えば、セクタを駆動制御するセクタ駆動用IC(制御回路素子)は外形が比較的大きいので、電子機器側のマザーボード側に搭載すると大型化する。本撮像装置1はスペースを活用してこのセクタ駆動用IC15を撮像基板11上に配置している。よって、本撮像装置1を採用する電子機器側の小型化を図ることができる。
撮像装置1では、セクタ駆動用IC15を撮像基板11側に配置しても大型化しないように工夫されている。この点ついて説明する。図1に示すように、鏡筒13とレンズホルダ21とが積層される右側部分は相対的に高くなる。これに対して、モータ収納部39に対向する撮像基板11上には空間的な余裕がある。このスペースにセクタ駆動用IC15を配置している。よって、撮像装置1はセクタ駆動ユニット30に用いる部品を撮像基板11側に移動したことで大型化することはなく、スペースを有効活用することで装置全体として小型化できる。
また、前述したように撮像基板11には電子機器との接続用にFPC17が接続されており、このFPC17には電子機器側の回路基板(マザーボード等)と接続するためのコネクタ18が設けられている。よって、このコネクタ18を電子機器のマザーボード等に接続するだけで撮像ユニット10及びセクタ駆動ユニット30を制御できる。よって、従来のようにセクタ駆動ユニット30と撮像光学モジュールを個別に制御する場合と比較して、この撮像装置1は電気的な構成を簡略化できる。
図6は、図1で示すセクタ基板31とセクタ押え板32とのセクタ配置スペースSP内に配備されている3枚のセクタ33、34、35及びセクタ押え板32を示した斜視図である。各セクタ33、34、35はセクタ基板31に形成されている支軸(図示せず)に嵌合する軸受け穴33RL、34RL、35RLを有しており、支軸を中心に揺動する。また、各セクタ33、34、35にはカム穴33CA、34CA、35CAが形成されており、このカム穴の全てにステップモータ36に固定された作動ピン36MPが係合する。よって、ステップモータ36の回転動作により作動ピン36MPが所定範囲を移動すると、それぞれカム穴の形状に基づいて各セクタ33,34,35が所定軌跡を描いて揺動する。
なお、セクタ33は小絞り穴33HLを備えた小絞り羽根である。セクタ34は、セクタ33、35の衝突を防止するため間に配置されている。このセクタ34は、セクタ33、35の両方に常に接触して防止するように設計されている。セクタ34には、シャッタ開口38の周辺に存在しても撮像時の障害とならぬ様に大径の開口34HLを有している。また、セクタ35はシャッタ羽根である。このセクタ35は軽量化のための開口35HLが形成されている。セクタ押え板32には、作動ピン36MPを受ける円弧状の開口32ALと、セクタ基板31のシャッタ開口38に対応する位置に形成されている撮影用の開口32HLとを有している。
再度、図1を参照して撮像装置1の製造方法をまとめて説明する。撮像ユニット10の撮像基板11の所定位置に撮像素子12を搭載する。光学フィルタ14を下部分13L内に接着して、鏡筒13を撮像基板11に固定する。これで撮像ユニット10に相当する部分が完成する。3枚のレンズを保持するレンズホルダ21を鏡筒13に螺合してピント調整を行い、ピント調整後に螺合部分に接着剤を塗布して固定する。ここまでで撮像ユニット10上に光学ユニット20が固定された構造が完成して撮像光学モジュールとなる。
各セクタ33、34、35をセクタ基板31とセクタ押え板32との間に挟持して、セクタ基板31とセクタ押え板32を固定する。セクタ基板31のモータ収納部39にステップモータ36を収納する。そして、セクタ基板31の一端にモータ用のプリント基板40を接合する。これで、セクタ駆動ユニット30側の準備が完了する。この後にセクタ駆動ユニット30を撮像光学モジュール上に固定する。
詳述すると、鏡筒13の凸部13Uaに円筒部37の凹部37aを嵌合する共に、シャッタ開口38をレンズホルダ21の切欠部25と嵌合する。このように複数箇所で位置合せが行われるので、セクタ駆動ユニット30が撮像光学モジュール上に精度良く配備される。鏡筒13の凸部13Uaと円筒部37の凹部37aの嵌合部分に接着剤を塗布して固定する。最後にセクタ基板31に接合されているプリント基板40と撮像ユニット10の撮像基板11とを半田付けすることで耐衝撃性の優れた撮像装置1が完成する。
図7はセクタが全開状態であるときの撮像装置1を示した図であり、図8はセクタが小絞り状態であるときの撮像装置1を示した図である。この図7及び図8では、(A)でセクタ押え板32側から見た平面図を示している。また、(B)は(A)のX−X線での断面図である。なお、(B)ではセクタ押え板32の開口32HLに対向する位置に来て各状態を形成する主なセクタのみを図示している。
図7で示す全開状態では、ステップモータ36によって移動される作動ピン36MPがセクタ押え板32の円弧状開口32ALの右端に来る。このときには、セクタ33、35が開口32HLから退避した位置にあり、間に配置されているセクタ34が開口32HLに対向する位置にある。セクタ34は大きな開口34HLを有しているので全開状態を支障なく形成できる(図6参照)。
また、図8で示す小絞り状態では、ステップモータ36によって移動される作動ピン36MPがセクタ押え板32の円弧状開口32ALの左端に来る。このときには、セクタ35が開口32HLから退避した位置にあり、小絞り穴を有するセクタ33とセクタ34とが開口32HLに対向する位置にある(図6参照)。図8(B)では、セクタ33のみを図示している。なお、図示を省略するが、作動ピン36MPがセクタ押え板32の円弧状開口32ALの略中央に来たときに全閉状態が形成され、全てのセクタが開口32HLに対向する位置にある。
撮像装置1では、図7に示す全開状態で通常の撮影を行うことができる。また、図8に示す小絞り状態にするとマクロ撮影を行うことができる。開口が小絞り状態になると被写界深度が深くなるので、レンズを移動させることなくマクロ撮影を行うことができる。
以上詳細に説明した撮像装置1は、セクタ基板31とセクタ押え板32との間のセクタ配置スペースSPを支持する支持部材2、3、4、5を設けたことで、セクタ33、34、35にかかる負荷を軽減させることができ、セクタ33、34、35を支障なく動作させることができる。
また、レンズホルダ21にセクタ基板31を当接するので、レンズと撮影用の開口との距離が一定に維持される。よって、レンズ22〜24よりも被写体側にセクタ駆動ユニットを設けてもレンズ22〜24の画角や入射光量が変化しない撮像装置となる。また、撮像装置1はレンズホルダ21の上面(被写体側)をセクタ基板31で押える状態となるので、鏡筒13とレンズホルダ21とを螺合したことに起因してレンズホルダ21が傾斜するのを防止することもできる。
また、セクタ基板31の円筒部37が鏡筒13と係合するので、セクタ基板31を介してセクタ駆動ユニットを撮像光学ユニット上に光軸回りに精度よく配置できる。また、円筒部37が鏡筒13の上部を覆うので、不必要な光の入射を遮断できる。前述した構成の撮像装置1をカメラや携帯電話等の電子機器の撮像部に採用すると、小型で鮮明な撮影画像を得ることができる。
なお、上記実施例では、セクタ基板31のシャッタ開口38にレンズホルダ21を直接、嵌合する構造を一例として示した。しかし、このような構造に限定するものではない。例えば、シャッタ開口38とレンズホルダ21とを所定厚のスペーサを介して固定するようにしてもよい。このような構造を採用すると光学ユニット20とセクタ駆動ユニット30間の距離を任意に設定できる。また、このようにシャッタ開口38とレンズホルダ21を直接に嵌合しない構造では、シャッタ開口38が撮影用の開口として機能することになる。
また、上記実施例ではレンズホルダ21の外周に光軸方向LAに対して直交する環状面Fを有する切欠部25を設けたがこれに限るものではない。レンズと撮影用の開口との距離を一定に維持できるように形成されていればよい。また、レンズホルダ21をセクタ基板31の他の部分に当接させて、レンズと撮影用の開口の距離を一定に維持する構造を採用してもよい。
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
撮像装置の内部構成が確認できるように示した側面図である。 セクタ押え板を上から見た上面図である。 撮像装置を携帯電話に搭載した時の構成を示す図である。 撮像装置の他の構成を示す図である。 セクタ基板の円筒部と鏡筒の上部分との係合関係を説明するために示した図である。 図1で示すセクタ基板とセクタ押え板との間の空間内に存在する3枚のセクタ及びセクタ押え板を示した斜視図である。 セクタが全開状態であるときの撮像装置を示した図である。 セクタが小絞り状態であるときの撮像装置を示した図である。
符号の説明
1 撮像装置
10 撮像ユニット
11 撮像基板
12 撮像素子
13 鏡筒
13Ua 凸部
17 FPC
18 コネクタ
20 光学ユニット
21 レンズホルダ
25 切欠部
30 セクタ駆動ユニット
31 セクタ基板
31U 頭部
31L 脚部
31PR 当接部
32 セクタ押え板
33、34、35 セクタ
36 ステップモータ
37 円筒部
37a 凹部
38 シャッタ開口
39 モータ収納部
36MP 作動ピン
40 プリント基板
41 半田
LA 光軸方向

Claims (5)

  1. 撮像素子を含む撮像ユニットと、
    レンズを含む光学ユニットと、
    前記光学ユニットと被写体側で当接したセクタ基板と、セクタを抑えるセクタ押え板との間に形成されたセクタ配置スペースを有し、該セクタ配置スペース内の該セクタを駆動するセクタ駆動ユニットと、
    前記セクタ配置スペースに固定配置され、前記レンズの光軸方向に延伸して前記セクタ押え板の湾曲を防止する支持部材と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記支持部材は、前記セクタ基板に固定されていることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記支持部材は、前記セクタ押え板よりも前記光軸方向に延伸していることを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
  4. 前記支持部材は、前記セクタ基板と前記レンズを保持したレンズホルダとが前記光軸方向に重なり合う領域で、前記セクタ基板に固定されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の撮像装置。
  5. 請求項1から4のいずれか一項に記載の撮像装置を備えた電子機器であって、
    前記セクタ配置スペースから前記光軸方向に延伸した前記支持部材を、前記電子機器の筐体に当接させたことを特徴とする電子機器。
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