JP6101641B2

JP6101641B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6101641B2
Application number: JP2014002451A
Authority: JP
Inventors: 和田　哲; 和田　　哲
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-01-09
Also published as: JP2015132644A

Description

本発明は、撮像装置に関する。

撮影機能を有する携帯電話機及びスマートフォン等の携帯用電子機器には、小型で薄型の撮像モジュールが搭載されている。この撮像モジュールは、撮影用のレンズが組み込まれたレンズユニットと、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子が組み込まれた撮像素子ユニットとが一体化された構造を有する。

撮像モジュールには、レンズユニット内のレンズを光軸方向に動かしてフォーカス調整をするためのオートフォーカス（ＡＦ）機構を有するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、撮像モジュールには、ＡＦ機構に加えて、レンズユニットと撮像素子ユニットを光軸に直交する方向に相対移動させて、撮像される像のブレを光学的に補正するための光学式像ブレ補正機構を有するものがある（例えば特許文献２参照）。

特開２０１３−２５０８１号公報特開２０１３−２０１５５０号公報

ＡＦ機構を有する撮像モジュールでは、ボイスコイルモータによってレンズを駆動し、ばね等の弾性体によってレンズを付勢することが一般的である。このため、ＡＦ機構に通電がなされているときでも、撮像モジュール外部からの衝撃によってレンズユニット内においてレンズが光軸方向に移動してしまうことがある。

近年、車にカメラを取り付けて、ドライブレコーダとして利用することが増えている。このような使用環境では、車の振動が撮像モジュールに伝わり、この振動によってピントが前後に移動することで、ピンボケ映像になってしまう。

焦点を無限遠に固定した車載専用の撮像モジュールを用いれば、こうしたピンボケは発生しない。しかし、カメラ付きのスマートフォン等の携帯端末をドライブレコーダとして利用することもあり、携帯端末は固定焦点カメラではないことが多いため、ピンボケが発生する可能性がある。

特許文献１に記載のカメラは、ＡＦ機構にボイスコイルモータを用いており、ＡＦ機構に通電がなされない電源オフの状態では、レンズが光軸方向に自由に移動しないように、レンズを磁石によって固定している。しかし、電源オンのときには一般的な動作となるため、上述したピンボケの発生を防ぐことはできない。

特許文献２に記載の撮像モジュールは、無限遠撮影時には、レンズバレルが光軸と直交する方向に移動しないように、レンズバレルを機構的に支持し、手ブレ補正機能をオフにすることで、電力消費量を抑えている。しかし、この撮像モジュールは、レンズバレルを支持した状態でも、外部からの衝撃によって、レンズバレルは光軸方向には移動可能であり、ピンボケの発生を防止することはできない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部からの衝撃が多くなる使用環境であっても、撮像中のレンズの光軸方向への移動を防いで、高品質な撮像画像を得ることのできる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、レンズ群と、前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを駆動するための駆動用コイル及び駆動用磁石と、前記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子と、前記駆動用コイルに流す電流を制御し、前記駆動用コイルに生じる電界と前記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、前記駆動用コイル又は前記駆動用磁石のうちいずれか一方を、前記少なくとも一部のレンズと一体に、前記レンズ群の光軸に沿う第一の方向に移動させる制御を行うレンズ制御部と、前記少なくとも一部のレンズの前記第一の方向における移動範囲を規制するための被写体側の第一規制部及び前記撮像素子側の第二規制部と、アタッチメントが装着されたことを検知するアタッチメント検知部と、を備え、前記撮像素子によって被写体を撮像する撮像モードにおいて、前記レンズ制御部は、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部と前記第二規制部の間の範囲の任意の位置に制御する第一の制御と、前記少なくとも一部のレンズを前記第二規制部に押し当てる第二の制御と、を選択的に行い、更に、前記レンズ制御部は、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知されていない場合には前記第一の制御を行い、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知された場合には前記第二の制御を行うものである。

また、本発明の撮像装置は、レンズ群と、前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを駆動するための駆動用コイル及び駆動用磁石と、前記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子と、前記駆動用コイルに流す電流を制御し、前記駆動用コイルに生じる電界と前記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、前記駆動用コイル又は前記駆動用磁石のうちいずれか一方を、前記少なくとも一部のレンズと一体に、前記レンズ群の光軸に沿う第一の方向に移動させる制御を行うレンズ制御部と、前記少なくとも一部のレンズの前記第一の方向における移動範囲を規制するための被写体側の第一規制部及び前記撮像素子側の第二規制部と、アタッチメントが装着されたことを検知するアタッチメント検知部と、を備え、前記撮像素子によって被写体を撮像する撮像モードにおいて、前記レンズ制御部は、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部と前記第二規制部の間の範囲の任意の位置に制御する第一の制御と、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部又は前記第二規制部に押し当てる第二の制御と、を選択的に行い、更に、前記レンズ制御部は、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知されていない場合には前記第一の制御を行い、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知された場合には前記第二の制御を行うものである。

本発明によれば、外部からの衝撃が多くなる使用環境であっても、撮像中のレンズの光軸方向への移動を防いで、高品質な撮像画像を得ることのできる撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である撮像装置としてのスマートフォンの外観図である。図１に示す撮像モジュール３の外観斜視図である。図２に示す撮像モジュール３においてレンズユニット１０を省略した状態の外観斜視図である。図２に示す撮像モジュール３のＡ−Ａ線断面図である。図１に示すレンズユニット１０の電気的接続構成を示すブロック図である。図１に示すスマートフォン１００の内部構成を示すブロック図である。スマートフォン１００にアタッチメント４０が装着された状態を示す図である。オートフォーカス用のボイスコイルモータの駆動特性を示す図である。ｚ方向ＶＣＭ１６Ｅを駆動する回路の一例を示す図である。アタッチメント４０の変形例であるアタッチメント４０Ａがスマートフォン１００に装着されて第二の制御が行われた状態を示す図である。図６に示したアタッチメント検知部３５の変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態である撮像装置としてのスマートフォンの外観図である。

図１に示すスマートフォン１００は、筐体１の背面にレンズカバー２が設けられ、筐体１内のレンズカバー２と対向する位置に撮像モジュール３が設けられている。筐体１の前面には、図示しない表示部等が設けられる。

図２は、図１に示す撮像モジュール３の外観斜視図である。

撮像モジュール３は、レンズ群１２を有するレンズユニット１０と、レンズユニット１０に固定され、レンズ群１２を通して被写体を撮像する撮像素子（図１では不図示）を有する撮像素子ユニット２０と、を備える。

図１では、レンズ群１２の光軸Ａｘに沿う方向をｚ方向とし、ｚ方向に直交する２方向であって互いに直交する２つの方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向としている。

レンズユニット１０は、後述する各構成部材を内部に収容する筐体１１を備える。

筐体１１の天面１１ａには、レンズ群１２の光軸Ａｘを中心とする開口１１ｂが形成されている。撮像モジュール３は、被写体光をこの開口１１ｂからレンズ群１２に取り込んで撮像を行う。この開口１１ｂと対向する位置に、図１のレンズカバー２が配置される。

筐体１１の外部には、筐体１１に収容されるフレキシブル基板１３の一部が露出している。このフレキシブル基板１３の露出部分の先端には、端子１４Ａ〜１４Ｆを含むレンズユニット端子部１４が接続されている。

なお、レンズユニット端子部１４は、後述するように、端子１４Ａ〜１４Ｆ以外の端子も含むが、図１では、簡略化のために端子１４Ａ〜１４Ｆのみを図示し、その他の端子の図示を省略している。

図３は、図２に示す撮像モジュール３においてレンズユニット１０を省略した状態の外観斜視図である。

図３に示すように、撮像素子ユニット２０は、ＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子２７が形成される基板２１と、基板２１と電気的に接続されるフレキシブル基板２２と、を備える。

基板２１上には筒状のカバーホルダ２５が形成され、カバーホルダ２５内部に撮像素子２７が配置されている。カバーホルダ２５の中空部には撮像素子２７上方において図示省略のカバーガラスが嵌め込まれる。

カバーホルダ２５の外側における基板２１表面には、レンズユニット１０との電気的接続をとるための端子２４Ａ〜２４Ｆを含む撮像素子ユニット端子部２４が設けられている。この撮像素子ユニット端子部２４も、レンズユニット端子部１４と同様に、一部の端子のみ図示している。

基板２１には、撮像素子２７のデータ出力用端子及び駆動用端子等と接続される撮像素子用配線が設けられている。撮像素子用配線は、フレキシブル基板２２に設けられた配線を経由して、フレキシブル基板２２端部に設けられた外部接続用端子部２３に接続されている。

また、基板２１には、撮像素子ユニット端子部２４に含まれる各端子と接続されるレンズユニット用配線が設けられている。レンズユニット用配線は、フレキシブル基板２２に設けられた配線を経由して、フレキシブル基板２２端部に設けられた外部接続用端子部２３に接続されている。

レンズユニット１０と撮像素子ユニット２０は例えば接着剤によって固定されており、固定された状態では、レンズユニット端子部１４の各端子とこれに対応する撮像素子ユニット端子部２４の各端子とが電気的に接続されている。

図２の例では、端子１４Ａと端子２４Ａとが電気的に接続され、端子１４Ｂと端子２４Ｂとが電気的に接続され、端子１４Ｃと端子２４Ｃとが電気的に接続され、端子１４Ｄと端子２４Ｄとが電気的に接続され、端子１４Ｅと端子２４Ｅとが電気的に接続され、端子１４Ｆと端子２４Ｆとが電気的に接続される。

図４は、図２に示す撮像モジュール３のＡ−Ａ線断面図である。

図４に示すように、撮像素子２７は、基板２１に設けられた凹部に配置されるとともに、基板２１上に設けられたカバーホルダ２５及びカバーホルダ２５に嵌め込まれたカバーガラス２６によって封止されている。

レンズユニット１０は、カバーガラス２６上方に配置された複数（図４の例では１２Ａ〜１２Ｄの４つ）のレンズを含むレンズ群１２と、レンズ群１２を支持する筒状のレンズバレル１５と、撮像素子ユニット２０のカバーホルダ２５の上面に載置された底部ブロック１９と、底部ブロック１９上に固定されたフレキシブル基板１３と、フレキシブル基板１３に接続されたレンズユニット端子部１４と、フレキシブル基板１３上に形成されたレンズ駆動装置１６と、ストッパ１７と、ストッパ１８と、を備える。

レンズ群１２、レンズバレル１５、底部ブロック１９、フレキシブル基板１３、レンズ駆動装置１６、及びストッパ１７，１８は、筐体１１に収容されている。

レンズ駆動装置１６は、第一のレンズ駆動部と、第二のレンズ駆動部と、第三のレンズ駆動部と、レンズの位置を検出する位置検出素子としてのホール素子と、を備える。

第一のレンズ駆動部は、レンズ群１２のうち少なくとも一部のレンズ（図４の例ではレンズ群１２の全てのレンズとしている）を、レンズ群１２の光軸Ａｘに沿う第一の方向（図２のｚ方向）に移動させてフォーカス調整を行うための駆動部である。

第二のレンズ駆動部は、レンズ群１２のうち少なくとも一部のレンズ（図４の例ではレンズ群１２の全てのレンズとしている）をレンズ群１２の光軸Ａｘに直交する第二の方向（図２のｘ方向）に移動させて、撮像素子２７によって撮像される像のブレを補正するための駆動部である。

第三のレンズ駆動部は、レンズ群１２のうち少なくとも一部のレンズ（図４の例ではレンズ群１２の全てのレンズとしている）をレンズ群１２の光軸Ａｘに直交する第三の方向（図２のｙ方向）に移動させて、撮像素子２７によって撮像される像のブレを補正するための駆動部である。

第一のレンズ駆動部と第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部は、それぞれ、レンズを移動させるためのアクチュエータであり、本実施形態ではボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を使用している。

図４に示すように、第一のレンズ駆動部は、レンズバレル１５に固定された、レンズ群１２を駆動するための駆動用コイルとしてのボイスコイル１６１と、ボイスコイル１６１と対向する位置において筐体１１に固定された、レンズ群１２を駆動するための駆動用磁石１６２と、ボイスコイル１６１と駆動用磁石１６２のそれぞれに固定されたバネ１６３とを備える。

また、第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部は、それぞれ、フレキシブル基板１３上に固定されたベース１６０と、ベース１６０上に固定された駆動用コイルとしてのボイスコイル１６４と、ボイスコイル１６４と対向する位置に設けられ、駆動用磁石１６２に固定された駆動用磁石１６５と、ボイスコイル１６４と駆動用磁石１６５のそれぞれに固定されたバネ１６６とを備える。なお、ベース１６０は第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部で共通化されている。

バネ１６６により、駆動用磁石１６５とボイスコイル１６４との光軸Ａｘ方向の距離は一定値に固定されている。このため、第一のレンズ駆動部を構成するボイスコイル１６１に駆動電流が供給されると、駆動用磁石１６２の光軸Ａｘ方向位置は固定のまま、ボイスコイル１６１とボイスコイル１６１に固定されたレンズバレル１５とが光軸Ａｘ方向に移動する。

第二のレンズ駆動部を構成するボイスコイル１６４に駆動電流が供給されると、第二のレンズ駆動部を構成する駆動用磁石１６５と駆動用磁石１６５に固定された駆動用磁石１６２とがｘ方向に移動する。

バネ１６３により、駆動用磁石１６２とボイスコイル１６１との光軸Ａｘに直交する方向の距離は一定値に固定されている。このため、駆動用磁石１６２がｘ方向に移動することで、レンズ群１２がｘ方向に移動する。

第三のレンズ駆動部を構成するボイスコイル１６４に駆動電流が供給されると、第三のレンズ駆動部を構成する駆動用磁石１６５と駆動用磁石１６５に固定された駆動用磁石１６２とがｙ方向に移動する。

バネ１６３により、駆動用磁石１６２とボイスコイル１６１との光軸Ａｘに直交する方向の距離は一定値に固定されている。このため、駆動用磁石１６２がｙ方向に移動することで、レンズ群１２がｙ方向に移動する。

このように、第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置１６を搭載するレンズユニット１０では、駆動用磁石１６２，１６５とレンズバレル１５とが一体となってｘ方向又はｙ方向に移動する。

ストッパ１７は筐体１１に固定されている。ストッパ１７は、第一のレンズ駆動部によって移動されるレンズ群１２のｚ方向における移動範囲を規制するための第一規制部として機能する。ここでは、筐体１１にストッパ１７を固定しているが、ストッパ１７は、レンズ群１２の動きとは無関係に位置が変化しない構成要素に固定されていればよい。

底部ブロック１９は筐体１１に固定されており、ストッパ１８はこの底部ブロック１９に固定されている。ストッパ１８は、第一のレンズ駆動部によって移動されるレンズ群１２のｚ方向における移動範囲を規制するための第二規制部として機能する。ストッパ１８は、レンズ群１２の動きとは無関係に位置が変化しない構成要素に固定されていればよい。

ストッパ１７とストッパ１８は、レンズバレル１５を挟んで対向して配置されており、ストッパ１７は被写体側に、ストッパ１８は撮像素子２７側に設けられている。

レンズバレル１５の被写体側端部がストッパ１７に当接した状態で、レンズ群１２の合焦位置は最近接合焦位置（最近接端）となる。また、レンズバレル１５の撮像素子側端部がストッパ１８に当接した状態で、レンズ群１２の合焦位置は無限遠合焦位置（無限遠端）となる。

図５は、図２に示すレンズユニット１０の電気的接続構成を示すブロック図である。

図５に示すように、レンズ駆動装置１６は、レンズ群１２をｘ方向に移動させるためのｘ方向ＶＣＭ１６Ａ（上記第二のレンズ駆動部）と、レンズ群１２のｘ方向位置を検出するためのｘ方向ホール素子１６Ｂと、レンズ群１２をｙ方向に移動させるためのｙ方向ＶＣＭ１６Ｃ（上記第三のレンズ駆動部）と、レンズ群１２のｙ方向位置を検出するためのｙ方向ホール素子１６Ｄと、レンズ群１２をｚ方向に移動させるためのｚ方向ＶＣＭ１６Ｅ（上記第一のレンズ駆動部）と、レンズ群１２のｚ方向位置を検出するためのｚ方向ホール素子１６Ｆと、を備える。

ｘ方向ＶＣＭ１６Ａには２つの端子があり、この２つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４Ａ、端子１４Ｂと電気的に接続されている。

ｘ方向ホール素子１６Ｂには４つの端子があり、この４つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４ａ、端子１４ｂ、端子１４ｃ、端子１４ｄと電気的に接続されている。

ｙ方向ＶＣＭ１６Ｃには２つの端子があり、この２つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４Ｃ、端子１４Ｄと電気的に接続されている。

ｙ方向ホール素子１６Ｄには４つの端子があり、この４つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４ｅ、端子１４ｆ、端子１４ｇ、端子１４ｈと電気的に接続されている。

ｚ方向ＶＣＭ１６Ｅには２つの端子があり、この２つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４Ｅ、端子１４Ｆと電気的に接続されている。

ｚ方向ホール素子１６Ｆには４つの端子があり、この４つの端子の各々は、フレキシブル基板１３に形成された配線を介して、端子１４ｉ、端子１４ｊ、端子１４ｋ、端子１４ｌと電気的に接続されている。

なお、各レンズ駆動部と各ホール素子について必要な端子の数は一例であり、上述したものには限定されない。

図６は、図１に示すスマートフォン１００の内部構成を示すブロック図である。

スマートフォン１００は、撮像モジュール３と、全体を統括制御するシステム制御部３０と、レンズ制御部３１と、撮像制御部３２と、表示部３４に接続され、表示部３４に画像を表示させる制御を行う表示制御部３３と、アタッチメント検知部３５と、ワークメモリを含むメモリ３６と、撮像素子２７によって撮像して得た画像信号等を処理する画像処理部３７と、表示部３４の表示面に設けられるタッチパネル等を含む操作部３８と、を備える。

撮像制御部３２は、撮像モジュール３の外部接続用端子部２３と電気的に接続されており、システム制御部３０の指示のもと、外部接続用端子部２３を介して撮像素子２７を駆動する。

アタッチメント検知部３５は、スマートフォン１００用のアクセサリとして販売される車固定用のアタッチメントがスマートフォン１００に装着されたことを検知する。このアタッチメントは、車等の移動体に固定することで、スマートフォン１００をドライブレコーダとして使用可能にするためのアクセサリである。

アタッチメント検知部３５は、アタッチメントに設けられた電気接点と接触して閉回路を形成する検知回路を用いて、アタッチメントがスマートフォン１００に装着されたことを電気的に検知する。

レンズ制御部３１は、撮像モジュール３の外部接続用端子部２３と電気的に接続されており、システム制御部３０の指示のもと、外部接続用端子部２３を介してレンズ駆動装置１６を駆動する。

具体的には、レンズ制御部３１は、ボイスコイル１６１に流す電流を制御し、ボイスコイル１６１に生じる電界と駆動用磁石１６２の磁界とにより生じる駆動力により、ボイスコイル１６１を、レンズ群１２と一体に、レンズ群１２の光軸Ａｘに沿うｚ方向に移動させる制御を行う。

また、レンズ制御部３１は、ボイスコイル１６４に流す電流を制御し、ボイスコイル１６４に生じる電界と駆動用磁石１６５の磁界とにより生じる駆動力により、駆動用磁石１６５を、レンズ群１２と一体に、レンズ群１２の光軸Ａｘに直交するｘ方向及びｙ方向に移動させる制御を行う。

レンズ制御部３１は、スマートフォン１００が撮像素子２７によって被写体を撮像する撮像モードに設定されているときに、レンズ群１２のｚ方向の位置を、ストッパ１７とストッパ１８の間の範囲（以下、レンズ可動範囲という）に含まれる無限遠合焦位置から最近接合焦位置の間における任意の位置に制御する第一の制御と、レンズ群１２をストッパ１７に押し当てて、レンズ可動範囲における移動を禁止する第二の制御と、を選択的に行う。

レンズ制御部３１は、撮像モードにおいて、アタッチメント検知部３５によりアタッチメントの装着が検知されていない場合には第一の制御を行い、アタッチメント検知部３５によりアタッチメントの装着が検知された場合には第二の制御を行う。

レンズ制御部３１が第一の制御を行う場合、レンズ制御部３１は、オートフォーカス機能によって決められた位置、又は、マニュアル操作で指定された位置にレンズ群１２を移動させる。これにより、第一の制御を行う場合は、スマートフォン１００を無限遠からマクロまで焦点を合わせられるカメラとして使用することができる。

図７は、スマートフォン１００にアタッチメント４０が装着された状態を示す図である。

アタッチメント４０は、スマートフォン１００に装着した状態で、レンズユニット１０の開口１１ｂと対向配置される凹レンズ４１を有している。図示していないが、アタッチメント４０は、例えば車のルームミラーに取り付けるための機構を有しており、車に固定されて使用される。

スマートフォン１００にアタッチメント４０が装着されると、レンズ制御部３１は、図７に示したように、第一のレンズ駆動部を制御してレンズ群１２をストッパ１７に押し当てて、レンズ可動範囲におけるレンズ群１２の移動を禁止する第二の制御を行う。

この第二の制御が行われると、撮像モジュール３の合焦位置は最近接端となるが、ドライブレコーダとして使用するには、合焦位置を無限遠にしておく必要がある。ここで、アタッチメント４０に設けられる凹レンズ４１は、スマートフォン１００のレンズユニット１０の合焦位置を無限遠に変換する変換用レンズとして機能する。これにより、スマートフォン１００にアタッチメント４０が装着されたときに、スマートフォン１００をドライブレコーダとして使用することが可能になる。

以上のように、スマートフォン１００によれば、第二の制御が行われたときには、レンズ群１２がストッパ１７に電気的な駆動力で押し当てられた状態になる。このため、スマートフォン１００に対して外部から衝撃が加わった場合でも、レンズ群１２が光軸方向に動くのを防止することができる。

一方、第一の制御が行われたときには、レンズ群１２は、例えば撮像条件やマニュアル操作等に応じて無限遠端から最近接端までの任意の合焦位置に制御することが可能なため、遠くから近くまで焦点を合わせられる通常のカメラとしての使い方が可能となる。

このように、第一の制御と第二の制御を選択的に行うだけで、通常のカメラとしての使用と例えば車載用のカメラとしての使用とを容易に切り替えることができる。このため、スマートフォンには新たな機構を追加することなく、高画質撮像が可能な車載用システムを容易に構築することができる。

以下、スマートフォン１００の変形例について説明する。

ここまでは、第二の制御時において、レンズ群１２をストッパ１７に押し当てるものとした。しかし、レンズ制御部３１は、第二の制御において、レンズ群１２をストッパ１８に押し当てて、レンズ群１２のレンズ可動範囲における移動を禁止してもよい。

この場合は、第二の制御が行われることで、合焦位置が無限遠になる。このため、図７に示したような、凹レンズ４１を含む特殊なアタッチメント４０を用いずに、スマートフォン１００を単に車に取り付けるだけの汎用のアタッチメントを用いることで、車載システムを実現することができる。

一般的に、オートフォーカス用のボイスコイルモータは、コイルに対して一方向に駆動電流を流し、その駆動電流の量によって、レンズの移動位置を制御している。具体的には、図８のグラフにおいて実線で示すように、レンズ位置（レンズの無限遠端を基準とした移動量）は、コイルに流す駆動電流に比例する。

図８の例では、レンズ群１２が無限遠端にある状態から、無限遠端から最近接端の間でレンズ群１２を移動させるときに駆動用コイル１６１に流す駆動電流の方向を順方向としている。したがって、順方向の駆動電流をゼロにすることで、レンズ群１２をストッパ１７に押し当てた状態を得ることができる。

この一般的なボイスコイルモータの駆動方法に対し、駆動用コイル１６１に順方向とは逆方向の駆動電流を流せるようにしておくことで、レンズ群１２をストッパ１７に押し当てる力を強くすることができ、第二の制御を行うときのレンズ群１２の光軸方向への移動をより強固に防止することが可能となる。

具体的には、ｚ方向ＶＣＭ１６Ｅを駆動する回路として図９に例示する駆動回路を用いて、駆動用コイル１６１に順方向電流（ｉ＋）と逆方向電流（ｉ−）を選択的に流せるようにする。そして、レンズ制御部３１は、第一の制御時には、順方向電流（ｉ＋）を駆動用コイル１６１に流して、レンズ群１２の位置を制御し、第二の制御時には、逆方向電流（ｉ−）を流して、レンズ群１２をストッパ１８に付勢すればよい。

また、上記説明では、レンズバレル１５の撮像素子側端部がストッパ１８に当接した状態で、レンズ群１２の合焦位置は無限遠合焦位置（無限遠端）となるものとした。しかし、レンズ群１２の位置がレンズ可動範囲において撮像素子側端部よりも手前にある状態で、レンズ群１２の合焦位置を無限遠端となるようにしてもよい。

この構成によれば、第一の制御において例えばコントラストＡＦを行うときには、ＡＦ評価値のサーチ範囲を広く取ることができ、ＡＦ精度を向上させることができる。

レンズ制御部３１は、アタッチメント検知部３５によってアタッチメントの装着が検知されたときに第二の制御を行うものとしたが、操作部３８の操作に応じて、第二の制御を行うようにしてもよい。

例えば、スマートフォン１００に、ドライブレコーダとして使用するドライブレコーダモードを設けておく。そして、レンズ制御部３１は、撮像モードにおいて、操作部３８の操作によってドライブレコーダモードに設定されたことを検知したときに第二の制御を行い、ドライブレコーダモードに設定されていないときは第一の制御を行えばよい。

この構成によれば、アタッチメント検知部３５が不要となり、アタッチメントとして、電気接点を持たない汎用のものを用いることが可能となる。

図１０は、アタッチメント４０の変形例であるアタッチメント４０Ａがスマートフォン１００に装着された状態を示す図である。

アタッチメント４０Ａは、スマートフォン１００に装着された状態で、スマートフォン１００内の駆動用磁石１６２と対向する位置に配置される磁性体４２を追加した点を除いては、アタッチメント４０と同じ構成である。

駆動用磁石１６２は駆動用磁石１６５と固定されている。このため、磁性体４２を持つアタッチメント４０Ａをスマートフォン１００に装着することで、磁性体４２と駆動用磁石１６２との間に働く引力により、レンズ群１２がｘ方向及びｙ方向に動くのを防止することができる。

したがって、外部からの衝撃によってレンズ群１２が光軸と直交する方向に動いてしまうのを防ぐことができ、第二の制御を行うときの画質劣化を防止することができる。

なお、図１０では、アタッチメント４０Ａが、スマートフォン１００が装着された状態で駆動用磁石１６２と対向する位置に磁性体４２を有するものとした。しかし、アタッチメント４０Ａは、レンズ群１２と連動してｘ方向及びｙ方向に動く、レンズユニット１０に内蔵された磁石（例えば、駆動用磁石１６２、駆動用磁石１６５、又はこれらの両方）との間で引力がはたらく磁性体を備えるものであればよい。

また、レンズ群１２と連動してｘ方向及びｙ方向に動く、レンズユニット１０に内蔵された磁石としては、駆動用磁石１６２，１６５以外に設けた専用の磁石であってもよい。

図１１は、図６に示したアタッチメント検知部３５の変形例を示す図である。

図１１に示すアタッチメント検知部３５は、レンズ群１２のｘ方向及びｙ方向を含むｘｙ平面における位置の情報と、レンズ群１２のｘｙ平面における目標位置の情報と、を入力とする比較器３５ａを備える。

比較器３５ａは、レンズ群１２をｘｙ平面上の任意位置に移動させるために必要な駆動力で第二のレンズ駆動部及び第三のレンズ駆動部の２つのレンズ駆動部によりレンズ群１２を駆動して得られるレンズ群１２のｘｙ平面上の位置の情報と、上記任意位置の情報とを入力として、これらを比較する。そして、入力された２つの位置の差が閾値以上のときに、アタッチメント４０Ａが装着されたことを示す検知信号を出力する。

スマートフォン１００がアタッチメント４０Ａに装着されると、アタッチメント４０Ａに設けられた磁性体４２によって、レンズ群１２のｘｙ平面における位置は固定される。このため、第二のレンズ駆動部及び第三のレンズ駆動部によってレンズ群１２をｘｙ方向に動かそうとしても、レンズ群１２は動きにくい状態となる。

そこで、例えば、上記任意位置として、レンズ群１２をｘ方向及びｙ方向に最大限動かしたときの位置を設定しておき、システム制御部３０は、実際にその任意位置にレンズ群１２を駆動するための駆動信号を第二のレンズ駆動部及び第三のレンズ駆動部に供給する。そして、システム制御部３０は、この駆動信号の供給後におけるレンズ群１２のｘｙ平面における位置を現在位置として検出し、上記任意位置の情報と共に、アタッチメント検知部３５に入力する。

現在位置と任意位置がほぼ一致していれば、レンズ群１２はｘｙ方向に移動できているため、アタッチメント４０Ａが装着されていないことを検知できる。現在位置と任意位置の差が大きければ、レンズ群１２はｘｙ方向に移動できていないため、アタッチメント４０Ａが装着されていることを検知できる。

このように、レンズ群１２のｘｙ平面での位置をモニタすることで、アタッチメント４０Ａの装着を検知することができ、専用の電気接点及び電気接続を検知する回路等が不要となる。したがって、アタッチメント４０Ａの低コスト化、スマートフォン１００の低コスト化が可能となる。比較器３５ａの機能は電子回路ではなくソフトウェアで実現してもよい。

図１０，１１で説明した変形例を除く実施形態では、第一のレンズ駆動部、第二のレンズ駆動部、第三のレンズ駆動部の各々に含まれる駆動用コイル及び駆動用磁石のうち、駆動用磁石を固定とし、駆動用コイルをレンズ群１２と一体で可動とした所謂ムービングコイルタイプのＶＣＭを用いている。しかし、ＶＣＭとしては、駆動用磁石をレンズ群１２と一体で可動とし、駆動用コイルを固定とした所謂ムービングマグネットタイプのＶＣＭを用いてもよい。

以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された撮像装置は、レンズ群と、上記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを駆動するための駆動用コイル及び駆動用磁石と、上記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子と、上記駆動用コイルに流す電流を制御し、上記駆動用コイルに生じる電界と上記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、上記駆動用コイル又は上記駆動用磁石のうちいずれか一方を、上記少なくとも一部のレンズと一体に、上記レンズ群の光軸に沿う第一の方向に移動させる制御を行うレンズ制御部と、上記少なくとも一部のレンズの上記第一の方向における移動範囲を規制するための被写体側の第一規制部及び上記撮像素子側の第二規制部と、を備え、上記撮像素子によって被写体を撮像する撮像モードにおいて、上記レンズ制御部は、上記少なくとも一部のレンズを上記第一規制部と上記第二規制部の間の範囲の任意の位置に制御する第一の制御と、上記少なくとも一部のレンズを上記第一規制部又は上記第二規制部に押し当てる第二の制御と、を選択的に行うものである。

この構成により、第二の制御が行われたときには、レンズ群の少なくとも一部のレンズが第一規制部又は第二規制部に電気的な駆動力で押し当てられた状態になるため、撮像装置に対して外部から衝撃が加わった場合でも、該少なくとも一部のレンズが光軸方向に動くのを防止することができる。一方、第一の制御が行われたときには、レンズ群の少なくとも一部のレンズは、例えば撮像条件やマニュアル操作等に応じて無限遠端から最近接端までの任意の位置に制御することが可能なため、遠くから近くまで焦点を合わせられる通常の撮像装置としての使い方が可能となる。このように、第一の制御と第二の制御を選択的に行うだけで、通常の撮像装置としての使用と例えば車載用の撮像装置としての使用とを容易に切り替えることができる。このため、撮像装置には新たな機構を追加することなく、高画質撮像が可能な車載用システムを容易に構築することができる。

開示された撮像装置は、上記レンズ制御部が、上記第二の制御において、上記少なくとも一部のレンズを上記第二規制部に押し当てるものである。

この構成により、第二の制御によって無限遠に焦点を合わせることが可能となり、車載用として利用する場合に、焦点距離を変換するレンズ等を不要とすることができる。

開示された撮像装置は、上記レンズ制御部が、上記第二の制御において、上記第一の制御のときに上記駆動用コイルに流す電流の方向とは逆方向に上記駆動用コイルに電流を流して、上記少なくとも一部のレンズを上記第二規制部に押し当てるものである。

この構成により、駆動用コイルに電流を一方向にだけ流す場合と比較して、少なくとも一部のレンズの第二規制部への押し当て力を強くすることができ、外部からの衝撃に対するレンズの光軸方向への移動を強固に防止することができる。

開示された撮像装置は、上記第二規制部に上記少なくとも一部のレンズが押し当てられた状態で、上記少なくとも一部のレンズは、上記第一の制御時における無限遠合焦位置よりも上記撮像素子側に位置するものである。

この構成によれば、第一の制御において例えばコントラストＡＦを行うときに、ＡＦ評価値のサーチ範囲を広く取ることができ、ＡＦ精度を向上させることができる。

開示された撮像装置は、アタッチメントが装着されたことを検知するアタッチメント検知部を更に備え、上記レンズ制御部は、上記アタッチメント検知部により上記アタッチメントの装着が検知されていない場合には上記第一の制御を行い、上記アタッチメント検知部により上記アタッチメントの装着が検知された場合には上記第二の制御を行うものである。

この構成により、アタッチメントとして例えば車に固定するものを用いた場合に、撮像装置をアタッチメントに取り付けるだけで、自動的に車載用に適した第二の制御が行われるため、ユーザは意識することなく車載用撮像装置としての利用を開始することができる。

開示された撮像装置は、上記アタッチメントが、車に固定して用いるものであるものを含む。

この構成により、車に固定したアタッチメントに撮像装置を取り付けるだけで、車載用に適した第二の制御が自動的に行われるため、ユーザは意識することなく車載用撮像装置としての利用を開始することができる。

開示された撮像装置は、上記レンズ制御部が、上記第二の制御において、上記少なくとも一部のレンズを上記第一規制部に押し当て、上記アタッチメントは、上記レンズユニットの合焦位置を無限遠に変換する変換用レンズを含むものである。

この構成により、レンズ群の少なくとも一部のレンズが第一規制部に押し当てられた状態であっても、アタッチメントの変換用レンズによって無限遠に焦点を合わせることができる。撮像装置をドライブレコーダとして利用する場合には、無限遠に焦点を合わせておくのが好ましいため、第二の制御においてレンズ群の少なくとも一部のレンズが第一規制部に押し当てられる撮像装置であっても、ドライブレコーダとしての性能を損なうことがない。

開示された撮像装置は、上記少なくとも一部のレンズを上記レンズ群の光軸に直交する第二の方向及び第三の方向にそれぞれ移動させる２つのレンズ駆動部を更に備え、上記アタッチメントは、上記少なくとも一部のレンズと連動して上記第二の方向及び上記第三の方向に動く、上記撮像装置に内蔵された磁石、との間で引力がはたらく磁性体を備えるものである。

この構成により、撮像装置にアタッチメントをつけることで、アタッチメントの磁性体と撮像装置の磁石とが引き寄せあって撮像装置の上記少なくとも一部のレンズの位置が固定される。このため、外部からの衝撃によって、該レンズが第二の方向及び第三の方向に移動するのを防ぐことができ、レンズが第二の方向及び第三の方向に移動可能な撮像装置であっても、撮像品質を良好にすることができる。

開示された撮像装置は、上記アタッチメント検知部が、上記少なくとも一部のレンズを上記第二の方向及び上記第三の方向を含む平面上の任意位置に移動させるために必要な駆動力で上記２つのレンズ駆動部により上記少なくとも一部のレンズを駆動して得られるそのレンズの上記平面上の位置と、上記任意位置との差が閾値以上のときに、上記アタッチメントが装着されたことを検知するものである。

この構成により、撮像装置に専用の機構を設ける必要なく、アタッチメントの検知を行うことができる。

本発明は、撮像機能付きのスマートフォン及びデジタルカメラ等の撮像装置をドライブレコーダとして使用する際に利便性が高く、有効である。

１００スマートフォン
３撮像モジュール
１２レンズ群
１６レンズ駆動装置
１６１駆動用コイル
１６２駆動用磁石
１７，１８ストッパ部
２７撮像素子
３１レンズ制御部

Claims

レンズ群と、
前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを駆動するための駆動用コイル及び駆動用磁石と、
前記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子と、
前記駆動用コイルに流す電流を制御し、前記駆動用コイルに生じる電界と前記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、前記駆動用コイル又は前記駆動用磁石のうちいずれか一方を、前記少なくとも一部のレンズと一体に、前記レンズ群の光軸に沿う第一の方向に移動させる制御を行うレンズ制御部と、
前記少なくとも一部のレンズの前記第一の方向における移動範囲を規制するための被写体側の第一規制部及び前記撮像素子側の第二規制部と、
アタッチメントが装着されたことを検知するアタッチメント検知部と、を備え、
前記撮像素子によって被写体を撮像する撮像モードにおいて、前記レンズ制御部は、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部と前記第二規制部の間の範囲の任意の位置に制御する第一の制御と、前記少なくとも一部のレンズを前記第二規制部に押し当てる第二の制御と、を選択的に行い、
更に、前記レンズ制御部は、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知されていない場合には前記第一の制御を行い、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知された場合には前記第二の制御を行う撮像装置。
請求項１記載の撮像装置であって、
前記アタッチメントは、車に固定して用いるものである撮像装置。
レンズ群と、
前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを駆動するための駆動用コイル及び駆動用磁石と、
前記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子と、
前記駆動用コイルに流す電流を制御し、前記駆動用コイルに生じる電界と前記駆動用磁石の磁界とにより生じる駆動力により、前記駆動用コイル又は前記駆動用磁石のうちいずれか一方を、前記少なくとも一部のレンズと一体に、前記レンズ群の光軸に沿う第一の方向に移動させる制御を行うレンズ制御部と、
前記少なくとも一部のレンズの前記第一の方向における移動範囲を規制するための被写体側の第一規制部及び前記撮像素子側の第二規制部と、
アタッチメントが装着されたことを検知するアタッチメント検知部と、を備え、前記撮像素子によって被写体を撮像する撮像モードにおいて、前記レンズ制御部は、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部と前記第二規制部の間の範囲の任意の位置に制御する第一の制御と、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部又は前記第二規制部に押し当てる第二の制御と、を選択的に行い、
更に、前記レンズ制御部は、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知されていない場合には前記第一の制御を行い、前記アタッチメント検知部により前記アタッチメントの装着が検知された場合には前記第二の制御を行う撮像装置。
請求項３記載の撮像装置であって、
前記アタッチメントは、車に固定して用いるものである撮像装置。
請求項３又は４記載の撮像装置であって、
前記レンズ制御部は、前記第二の制御において、前記少なくとも一部のレンズを前記第一規制部に押し当て、
前記アタッチメントは、前記レンズ群の合焦位置を無限遠に変換する変換用レンズを含む撮像装置。
請求項１〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記少なくとも一部のレンズを前記レンズ群の光軸に直交する第二の方向及び第三の方向にそれぞれ移動させる２つのレンズ駆動部を更に備え、
前記アタッチメントは、前記少なくとも一部のレンズと連動して前記第二の方向及び前記第三の方向に動く、前記撮像装置に内蔵された磁石、との間で引力がはたらく磁性体を備える撮像装置。
請求項６記載の撮像装置であって、
前記アタッチメント検知部は、前記少なくとも一部のレンズを前記第二の方向及び前記第三の方向を含む平面上の任意位置に移動させるために必要な駆動力で前記２つのレンズ駆動部により前記少なくとも一部のレンズを駆動して得られる該レンズの前記平面上の位置と、前記任意位置との差が閾値以上のときに、前記アタッチメントが装着されたことを検知する撮像装置。