JP4935151B2

JP4935151B2 - 撮像装置および撮像機器

Info

Publication number: JP4935151B2
Application number: JP2006098873A
Authority: JP
Inventors: 耕一朗松岡; 裕彦伊奈
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007274453A

Description

本発明は、近接撮影と通常撮影とをカム機構によって行う撮像装置に関する。

従来のこの種の撮像装置として、例えば携帯電話に搭載されている撮像装置は、撮像素子が搭載されたプリント基板と、該プリント基板の一側に設けられた外枠部材（鏡筒）と、該外枠部材の他側に回動自在に支持された操作部材と、外枠部材に設けられた略円環状のカム部材と、外枠部材に内装された光学系ユニットと、該光学系ユニットを撮像素子側に付勢するための圧縮コイルバネと、光学系ユニットが撮像素子側に付勢されるように圧縮コイルバネを圧縮するための蓋（押さえ部材）とから構成されているものが公知になっている（特許文献１参照）。

外枠部材は、撮像素子の周囲を囲うように設けられた下側部と、撮像素子に対して同心状に設けられた円筒状の上側部とを備えている。

操作部材は、略扇形状を呈し、円弧状の基端部が回転自在に支持されると共に、先端部がプリント基板の側方に位置している。そして、先端部には、操作棒が垂下され、基端部の周面には、歯車部が形成されている。

カム部材は、後述する光学系ユニットのレンズを光軸方向に沿って移動させるためのカム面を有している。このカム面は、側面視台形状の凸部からなり、カム部材の上面に等間隔に形成されている。そして、カム部材の上面、凸部の傾斜部、及び凸部の平坦部が形成されている。さらに、カム部材の外周面には、上述した操作部材の歯車部に噛合する歯車部が形成されている。

光学系ユニットは、移動体によって保持された複数のレンズからなるレンズ群と、該レンズ群の保持体と、レンズ群の開口絞り及び固定絞りとを具備している。保持体は、略円環状の基部と、該基部の下側に設けられた略円筒状の当接部と、基部の上側に径外方向に突設された鍔状の腕部とを有している。

圧縮コイルバネは、保持体の腕部をカム部材に当接する方向に、且つ当接部を撮像素子に当接する方向に常時付勢している。

蓋は、その中央部に、赤外光カットフィルタが設けられている。

そして、操作部材の操作によって、カム部材が回動して、カム部材の下面、凸部の傾斜部、凸部の平坦部が保持体の腕部の下面を移動する。

例えば、近接撮影する場合には、保持体の腕部Ｓの下面にカム部材の凸部が当接して、保持体の当接部が撮像素子から離間すると共に、レンズが光軸方向に沿って被写体側に移動し、マクロ（近接）撮影が行えるようになっている。

通常撮影する場合には、腕部の下面にカム部材の上面が当接して、保持体の当接部が撮像素子に当接すると共に、レンズが撮像素子側に移動し、通常（遠方）撮影が行えるようになっている。

また、他の従来例として、光学系ユニットを撮像素子側に付勢するための弾性部材として、平面視円環状で、且つ側面視波形状のワッシャバネを使用したものもある。

この撮像装置は、図６及び図７に示すように、撮像素子２が実装された基板１と、該撮像素子２に対して同心状に設けられた回動可能なカム筒からなるカム部材１３と、該カム部材１３の回動によって光軸方向に沿って移動するよう設けられた光学系ユニット１８と、カム部材１３の環状部１５に外嵌されたワッシャバネからなる弾性部材２２０と、光学系ユニット１８が撮像素子２側に付勢されるように弾性部材２２０を圧縮すべく設けられた押さえ部材２４とから構成されている。

その他、上記特許文献１には、上述した圧縮コイルバネの他に、スポンジ状の弾性部材を用いることも示唆されている。
特開２００５−１２８５７８号公報

しかしながら、上記特許文献１の撮像装置は、圧縮コイルバネを使用しているので、軸方向に対する設置スペースが必要になり、小型で且つ薄型の携帯電話などには適さないという問題がある。

また、図６及び図７に示すような撮像装置のように、ワッシャバネを使用した場合には、へたりが生じやすく、装置としての寿命が低下するという問題がある。

さらに、圧縮コイルバネ、ワッシャバネのいずれの場合も、金属製であるため、カム部材の回動の際に周辺部位の樹脂製の部材を削ってしまい、その削り屑によって装置内部にごみが発生してしまうこともある。

そして、スポンジ状の弾性部材を使用した場合には、光学系ユニットの保持体や蓋などの壁面と、スポンジ部材が径方向に伸縮する面との摩擦、或いは上記壁面と光軸方向に伸縮する面との摩擦で摺動抵抗が大きくなって、スポンジ材が崩れたり、伸びて劣化したりする。この点、上記公報には、その具体的対策については何ら開示されていない。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、省スペースに対応できて、へたりがなくて長寿命化を図ることができ、周辺部材との摩擦によるごみの発生を防止できる撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、撮像素子が実装される基板と、前記撮像素子の上面に設けられた鏡筒と、該鏡筒に対して、光軸周りに回動可能に設けられた環状のカム部材と、該カム部材の回動によって光軸方向に移動し且つ撮像素子に撮像画像を結像させるよう設けられる光学系ユニットと、前記カム部材又は前記光学系ユニットに設けられる弾性部材と、前記光学系ユニットを前記撮像素子側に付勢させて、前記弾性部材を光軸方向に圧縮するように設けられる押さえ部材とを備える撮像装置において、前記鏡筒は、筒状の外壁部と、その内周面の下部から径内方向に突設された鍔部と、前記外壁部に対して所定の間隔をおいて前記光学系ユニット側に立設された内壁部と、前記外壁部及び前記内壁部によって形成されたカム部材の回動をガイドするガイド溝とを有し、上記弾性部材は、スポンジ材が用いられ、前記カム部材又は前記光学系ユニットの外周環状部にしまりばめにて外嵌されており、前記鏡筒の外壁部の内面との間にクリアランスが形成されてなることを特徴としている。

この場合、弾性部材は、スポンジ材が用いられ、カム部材又は光学系ユニットの外周環状部にしまりばめにて外嵌されており、鏡筒の外壁部の内面との間に、クリアランスを設けているので、弾性部材の径方向の膨張を許容でき、また、カム部材又は光学系ユニット、もしくは押さえ部材の壁面との摩擦抵抗が少なくなり、弾性部材の摩擦による崩れを低減できる。また、弾性部材としてスポンジ材を使用しているので、光軸方向の設置スペースを小さくできる。このため、小型で薄型化が図れるようになって携帯電話などへの装着が容易になる。

また、本発明の撮像装置は、上記カム部材に上記弾性部材が外嵌するという仕様を採用したものである。この場合、弾性部材をカム筒の外周にはめるだけでよいので、弾性部材の設置作業が容易となる。

以上説明したように、本発明の撮像装置によれば、光学系ユニットを撮像素子側に付勢する弾性部材は、スポンジ材を使用するようにしており、カム部材又は光学系ユニットの外周環状部にしまりばめにて外嵌されており、鏡筒の外壁部の内面との間に、クリアランスを形成したので、弾性部材の押圧面と、カム部材又は光学系ユニット、もしくは押さえ部材の少なくとも一方の壁面との摩擦抵抗が少なくなり、また、弾性部材の摩耗や崩れを低減できる。また、圧縮コイルバネのように軸方向に対する設置スペースが少なくて済み、省スペースに対応できる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。

本実施形態に係る撮像装置は、図１及び図２に示すように、フレキシブル基板などの基板１と、該基板１に実装されたＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子２と、該撮像素子２に対して同心状に設けられた鏡筒６と、該鏡筒６に回動可能に設けられたカム部材１３と、該カム部材１３に内嵌された光学系ユニット１８と、カム部材１３に外嵌された弾性部材２２と、鏡筒６の開口端部に設けられ弾性部材２２を圧縮させる押さえ部材２４とから構成されている。

撮像素子２は、その略中央に受光部３が水平に設けられている。そして、該受光部３に対して、赤外光カットフィルタ（ＩＲフィルタ）４、後述する光学系ユニット１８のレンズ１９、及び絞り板２１が同心状に且つ水平に設けられている。この赤外光カットフィルタ４は、押さえシート５によって押さえられて取り付けられており、撮像素子２の受光部３への赤外光の入射が防止できるようになっている。

鏡筒６は、下面の周縁部に下方に突設された端縁７と、内周面の下部に径内方向に突設された鍔部８と、略筒状を呈した外壁部９と、該外壁部９に対して所定の間隔をおいて内側に立設された内壁部１０と、外壁部９及び内壁部１０によって形成されたガイド溝１１と、周面に突設された爪１２とを有している。

そして、鏡筒６の端縁７の内周が撮像素子２の側面に当接すると共に、鍔部８が撮像素子２の上面に当接する。この理由としては、撮像素子２上に鍔部８を載せることで鏡筒６の傾きを矯正し、鏡筒６の端縁７の内周を撮像素子２の側面に当てることで、鏡筒６、カム部材１３、光学系ユニット１８の軸線方向に対する位置出しを行うためである。

さらに、鏡筒６のガイド溝１１には、後述するカム部材１３のカム面１４（以下凸部という）が当接されて、鏡筒６に対してカム部材１３が回動可能に設けられている。また、ガイド溝１１には、カム部材１３を光軸方向に進退可能にするための起伏が形成されており、カム部材１３の回動する際に、この起伏に沿ってカム面１４が移動して、近接撮影と通常撮影が行われるようになっている。

カム部材１３は、図３に示すように、略円筒状のカム筒からなり、その下面に等間隔に形成された側面視台形状の凸部１４と、後述する光学系ユニット１８のレンズ保持体２０が内嵌される環状部１５と、回動操作するための操作レバー１６とを備えている。

凸部１４は、傾斜部１４ａと、平坦部１４ｂとを備えており、該平坦部１４ｂはカム部材１３の下面よりも突出した位置にある。そして、カム部材１３の下面から凸部１４の傾斜部１４ａ、該傾斜部１４ａから平坦面１４ｂを経てレンズ１９が光軸方向に沿って被写体側に移動することになる。

光学系ユニット１８は、撮像素子２に撮像画像を結像させるためのレンズ１９と、該レンズ１９を撮像素子２に対して同心状に位置するよう上記カム部材１３に内嵌された略筒状のレンズ保持体２０と、レンズ１９の絞り板２１とを有している。この絞り板２１においては、中央の貫通穴が光学系の絞りとして機能する。

レンズ保持体２０は、その上縁部の内周面に円環状のかしめ部２０ａが形成されると共に、下縁部の内周面に鍔状の支持部２０ｂが形成されている。そして、かしめ部２０ａ及び支持部２０ｂによってレンズ１９がレンズ保持体２０に固定されている。

かしめ部２０ａは、レンズ保持体２０の被写体側の端縁を円筒状に形成した後、加熱して内径側に折り曲げるように変形させて形成される。

弾性部材２２は、スポンジ材からなり、反発力が持続できて他の素材を変質させにくい、例えばポロンなどのマイクロセルウレタンフォームを使用するのが好ましい。そして、例えば、厚さ１．０ｍｍのスポンジ材を使用した場合、通常撮影時には厚さ０．６ｍｍ程度に圧縮されるようにし、近接撮影時にはさらに厚さ０．４ｍｍ程度にまで圧縮されるようにする。

また、弾性部材２２は、圧縮された状態で設置されるので、カム部材１３を撮像素子２側に押圧することで、カム部材１３が安定して回動し、光学系ユニット１８が光軸方向に安定して移動できるようになる。

さらに、弾性部材２２は、カム部材１３の環状部１５にしまりばめにて外嵌されており、鏡筒６の外壁部９の内面との間にクリアランスＨが形成され、このクリアランスＨによって弾性部材２２の摩擦抵抗の低減が可能になる。

また、弾性部材２２の径方向に伸縮する上面及び下面には、潤滑シート２３がそれぞれ貼着されており、この潤滑シート２３としては、厚さ０．１ｍｍ程度のＰＥＴなどを用いる。潤滑シート２３は弾性部材２２に予め貼り付けられていてもよい。

押さえ部材２４は、図４及び図５に示すように、鏡筒６の周面に突設された爪１２に係合して固定されており、光学系ユニット１８を撮像素子２側に付勢させるべく弾性部材２２の上面に圧接して、該弾性部材２２を圧縮している。

つぎに撮像装置の各部材の組立手順について説明する。まず、基板１に撮像素子２を実装し、撮像素子２上に鏡筒６の鍔部８を載せた状態で鏡筒６の撮像面側の端縁７を基板１に接着する。

つぎに、鍔部８の中央開口を覆弊するように被写体側から赤外光フィルタ４を取り付けた後、押さえシート５によって赤外光フィルタ４を押さえる。

続いて、レンズ１９をレンズ保持体２０に内嵌し、レンズ保持体２０の支持部２０ｂにレンズ１９を当接させ、被写体側（図示上側）から絞り板２１でレンズ１９を押さえ、レンズ保持体２０の上縁部に形成されたかしめ部２０ａによってレンズ１９を固定する。

そして、鏡筒６のガイド溝１１にカム部材１３の凸部１４を嵌合させて、鏡筒６に対してカム部材１３を回動可能に配置し、カム部材１３に弾性部材２２をしまりばめにて外嵌した後、弾性部材２２を圧縮すべく押さえ部材２４を取り付ける。なお、弾性部材２２の上面及び下面には、潤滑シート２３が予め貼着されている。

つぎに使用態様について説明する。操作レバー１６を操作し、カム部材１３をレンズ１９の光軸を中心にして回転させると、凸部１４が鏡筒６のガイド溝１１を移動し、光学系ユニット１８のレンズ１９が光軸方向に移動する。例えば、操作レバー１６を図４に示すような位置にしたとき、レンズ１９は被写体側へ移動し、１０ｃｍ前後に近接した被写体の撮影（近接（マクロ）撮影）に対応するようになっており、また、操作レバー１６を図５に示すような位置にしたとき、レンズ１９は撮像面側へ移動し、通常（想定撮影距離は基本的に無限大）の被写体の撮影（通常撮影）に対応するようになっている。

なお、前記実施形態の場合、弾性部材２２の上面及び下面に潤滑シート２３を設けるようにしたが、いずれか一方の面に設けてあればよい。また、いずれか一方の面に潤滑シート２３を設けた場合、他方を両面テープ等で固定するようにしてもよい。

さらに、前記実施形態の場合、弾性部材２２の外周面と鏡筒６の外壁部９との間隙にクリアランスＨを形成するようにしたが、弾性部材２２の内周面とカム部材１３の環状部１５との間に形成するようにしてもよく、或いは両方の間隙に形成するようにしてもよい。

さらに、前記実施形態の場合、弾性部材２２をカム部材１３の環状部１５に外嵌するようにしたが、内嵌するようにしてもよい、但し、光学系ユニット１８を略水平支持された状態で光軸方向に沿って移動させるには、カム部材１３を略水平に回動させる必要があるため、弾性部材２２の弾性力をカム部材１３に略均等に直接掛かるようにするのが好ましい。

本発明の撮像装置は、小型で且つ薄型の携帯電話、パーソナルコンピュータなどに設けられる撮像装置、或いはテレビ電話などに適用するのに有効である。

本発明の一実施形態に係る撮像装置において、通常撮影した場合の状態を示す側面断面図近接撮影した場合の状態を示す側面断面図図１のカム部材を示した斜視図図１（通常撮影）の斜視図図２（近接撮影）の斜視図従来例の撮像装置の側面断面図ワッシャバネを示した斜視図

符号の説明

１基板
２撮像素子
１３カム部材
１４カム面（凸部）
１８光学系ユニット
１９レンズ
２０レンズ保持体
２２弾性部材
２３潤滑シート
２４押さえ部材
Ｈクリアランス

Claims

撮像素子が実装される基板と、前記撮像素子の上面に設けられた鏡筒と、該鏡筒に対して、光軸周りに回動可能に設けられた環状のカム部材と、該カム部材の回動によって光軸方向に移動し且つ撮像素子に撮像画像を結像させるよう設けられる光学系ユニットと、前記カム部材又は前記光学系ユニットに設けられる弾性部材と、前記光学系ユニットを前記撮像素子側に付勢させて、前記弾性部材を光軸方向に圧縮するように設けられる押さえ部材とを備える撮像装置において、前記鏡筒は、筒状の外壁部と、その内周面の下部から径内方向に突設された鍔部と、前記外壁部に対して所定の間隔をおいて前記光学系ユニット側に立設された内壁部と、前記外壁部及び前記内壁部によって形成されたカム部材の回動をガイドするガイド溝とを有し、上記弾性部材は、スポンジ材が用いられ、前記カム部材又は前記光学系ユニットの外周環状部にしまりばめにて外嵌されており、前記鏡筒の外壁部の内面との間にクリアランスが形成されてなることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする撮像機器。