JPH08237530A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置全体の薄型化を容易にすることができる
光学装置を提供する。 【構成】 光学装置は、表面に撮像光学系および機構系
が搭載されている基板１を備える。撮像光学系に含まれ
る光学部材Ｇ２は、移動台３に接着剤で固定されてい
る。移動台３には、それを基板に１に対し平行にかつ所
定の方向に移動させるためのアクチュエータの一部とし
て永久磁石５が設けられている。移動台３、永久磁石５
と共働してアクチュエータを構成するコイル１７および
ヨーク１９は基板１に設けられている。コイル１７の一
部およびヨーク１９は、基板１に形成された凹部１ｅに
嵌め込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被写体像を撮影光学部
材を介して固体撮像素子に結像させる光学装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、固体撮像素子を用いている光学
装置には、所望の撮影範囲が得られるように、ズームレ
ンズ機構が設けられている。

【０００３】この光学装置のズームレンズ機構の構成に
ついて図２７を参照しながら説明する。図２７は従来の
光学装置のズームレンズ機構の構成を示す縦断面図であ
る。

【０００４】光学装置は、図２７に示すように、第１レ
ンズ群１０１ａ，第２レンズ群１０１ｂ、第３レンズ群
１０１ｃ、第４レンズ群１０１ｄからなる複数のレンズ
群を備える。第２レンズ群１０１ｂおよび第４レンズ群
１０１ｄは所定の範囲内で光軸方向に沿ってそれぞれ移
動される。第２レンズ群１０１ｂの移動によってズーム
動作が行われ、第４レンズ群１０１ｄの移動によって焦
点調節が行われる。

【０００５】第４レンズ群１０１ｄの後方の光軸上に
は、光学ローパスフィルタ１０２およびＣＣＤなどの固
体撮像素子１０３が順次に配置されている。

【０００６】第１レンズ群１０１ａ、第３レンズ郡１０
１ｃ、光学ローパスフィルタ１０２、固体撮像素子１０
３などは筐筒１０４に保持されている。

【０００７】これに対し、第２レンズ群１０１ｂは光学
保持部材１０５に保持されている。光学保持部材１０５
は、光軸方向に平行に伸びるガイドピン１０６およびね
じ部材１０７によって光軸方向に移動可能に支持されて
いる。ガイドピン１０６の各端部は筐筒１０４にそれぞ
れ支持されている。

【０００８】ねじ部材１０７には光学保持部材１０５に
係合されるねじ部が形成されている。ねじ部材１０７の
各端部は筐筒１０４にそれぞれ回転可能に支持され、ね
じ部材１０７にはギア群１０１を介してステップモータ
１１０からの駆動力が伝達される。ねじ部材１０７がス
テップモータ１１０からの駆動力によって回転される
と、ねじ部材１０７の回転に伴い光学保持部材１０５
は、ガイドピン１０６に案内されながら光軸方向に移動
され、光学保持部材１０５の移動によって第２レンズ１
０１ｂによるズーム動作が行われる。ねじ部材１０７と
光学保持部材１０５との間における遊びは、片寄せばね
１０８と片寄せ部材１０９とによって取り除かれる。

【０００９】第４レンズ群１０１ｄは、第２レンズ群１
０１ｂと同様に、光学保持部材１１６に保持されてい
る。光学保持部材１１６は、光軸方向に平行に伸びるガ
イドピン１１７およびねじ部材１１３によって光軸方向
に移動可能に支持されている。ガイドピン１１７の各端
部は筐筒１０４にそれぞれ支持されている。

【００１０】ねじ部材１１３には光学保持部材１１６に
係合されるねじ部が形成されている。ねじ部材１１３の
一端部は筐筒１０４に回転可能に支持されている。ねじ
部材１１３の他端部は、筐筒１０４に回転可能に支持さ
れるとともに、ステップモータ１１２の出力軸に直接接
続されている。ねじ部材１１３がステップモータ１１２
からの駆動力によって回転されると、ねじ部材１１３の
回転に伴い光学保持部材１１６は、ガイドピン１１７に
案内されながら光軸方向に移動され、光学保持部材１１
６の移動によって第４レンズ１０１ｄによる焦点調節が
行われる。ねじ部材１１３と光学保持部材１１６との間
における遊びは、片寄せばね１０８と片寄せ部材１０９
とによって取り除かれる。

【００１１】第２レンズ群１０２ｂと第３レンズ群１０
１ｃとの間には絞り１１４が配置され、絞り１１４の開
口径は、モータ１１５からの駆動力によって調節され
る。

【００１２】

【発明が解決しようする課題】近年、メモリ、マイコン
などの半導体チップの進歩により、携帯型情報機器が普
及し、その小型化、高性能化がさらに進められている。
この携帯型情報機器には、携帯性が必要条件として要求
されているが、その携帯性の中で特に、薄くすることが
強く要求されている。

【００１３】このような携帯型情報機器としては、被写
体像を撮像する光学装置、またはこの光学装置を含む情
報機器などがあるが、この光学装置を薄型化するために
は、撮像光学系（例えば、図２７に示す各レンズ群、絞
りおよび固体撮像素子から構成される系）、機構系（例
えば、図２７に示すレンズ群を駆動するギア、モータ、
絞りを駆動するモータなどから構成される系）を含めて
装置全体を薄くしなければならない。

【００１４】しかし、従来の光学装置では、例えば、光
学保持部材１０５が、ガイドピン１０６およびねじ部材
１０７によって光軸に対称に支持されているから、第２
レンズ群１０１ｂの外径に比して筐筒１０４の外径が大
きくなり、筐筒１０４外部に、絞り１１４を駆動するた
めのモータ１１５、第２レンズ群１０１ｂを駆動するた
めのモータ１１０、第４レンズ群１０１ｄを駆動するた
めのモータ１１２などが保持されているから、光軸と直
交する方向の寸法をさらに小さくすること、すなわち光
軸に直交する方向に対して薄くすることは非常に困難で
あり、装置全体を薄型化することは非常に難しい。

【００１５】本発明の目的は、装置全体の薄型化を容易
にすることができる光学装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
被写体像を撮影光学系を介して固体撮像素子に結像させ
る光学装置において、前記撮影光学系および前記固体撮
像素子が搭載され、前記撮影光学系の搭載面側に開口す
る受入部が形成されている基板を有し、前記撮影光学系
は、その構成部材の少なくとも一部が前記受入部内に挿
入されるように前記基板に配置されていることを特徴と
する。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
学装置において、前記撮影光学系は前記基板に平行な光
軸を有し、前記光軸から前記基板に向う方向へ最も離れ
た位置にある構成部材の一部が前記受入部に挿入されて
いることを特徴とする。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の光学装置において、前記少なくとも１部が前記受
入部に挿入されている構成部材は光学部材であることを
特徴とする。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の光学装置において、前記撮影光学系は、可動光学
部材と、前記可動光学部材を駆動するアクチュエータと
を有し、前記少なくとも１部が前記受入部に挿入されて
いる構成部材は、前記アクチュエータの構成部材である
ことを特徴とする。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１または２
記載の光学装置において、前記撮影光学系は、光学部材
と、前記可動光学部材を保持する保持部材とを有し、前
記少なくとも１部が前記受入部に挿入されている構成部
材は、前記保持部材であることを特徴とする。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
記載の光学装置において、前記受入部は凹部からなるこ
とを特徴とする。

【００２２】請求項７記載の発明は、請求項１ないし５
記載の光学装置において、前記受入部は、前記基板を貫
通する開口部からなることを特徴とする。

【００２３】

【作用】請求項１記載の光学装置の構成では、撮影光学
系および固体撮像素子が搭載され、撮影光学系の搭載面
側に開口する受入部が形成されている基板を有し、撮影
光学系が、その構成部材の少なくとも一部が受入部内に
挿入されるように基板に配置されているから、基板の厚
さ方向に対する厚さの増大を抑えることができる。

【００２４】請求項２記載の光学装置の構成では、撮影
光学系は基板に平行な光軸を有し、光軸から基板に向う
方向へ最も離れた位置にある構成部材の一部が受入部に
挿入されているから、その構成部材による基板の厚さ方
向に対する厚さの増大を抑えることができる。

【００２５】請求項３記載の光学装置の構成では、少な
くとも１部が受入部に挿入されている構成部材は光学部
材であるから、光学部材による基板の厚さ方向に対する
厚さの増大を抑えることができる。

【００２６】請求項４記載の光学装置の構成では、少な
くとも１部が受入部に挿入されている構成部材は、アク
チュエータの構成部材であるから、アクチュエータの構
成部材による基板の厚さ方向に対する厚さの増大を抑え
ることができる。

【００２７】請求項５記載の光学装置の構成では、少な
くとも１部が受入部に挿入されている構成部材は、光学
部材を保持する保持部材であるから、その保持部材によ
る基板の厚さ方向に対する厚さの増大を抑えることがで
きる。

【００２８】請求項６記載の光学装置の構成では、受入
部を凹部で形成することができる。

【００２９】請求項７記載の光学装置の構成では、受入
部を基板を貫通する開口部で形成することができる。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図を参照し
ながら説明する。

【００３１】（第１実施例）図１は本発明の光学装置の
第１実施例の構成を示す分解斜視図、図２は図１の光学
装置の絞り部の構成を示す分解斜視図、図３は図１の光
学装置の光学部材Ｇ２のアクチュエータの構成を示す縦
断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿って得られた断面
図、図５は図３のＡ−Ａ線に沿って得られた断面図、図
６は光学部材Ｇ２のアクチュエータの他の構成例を示す
縦断面図、図７は図１の光学装置の固体撮像素子の周辺
を示す縦断面図、図８は図１の光学装置の固体撮像素子
の周辺を示す分解斜視図、図９は図１の光学装置の固体
撮像素子の基板裏面側の周辺を示す分解斜視図、図１０
は固体撮像素子の撮像面を保護するガラス部材の他の取
付例を示す縦断面図、図１１は固体撮像素子の撮像面を
保護するガラス部材の他の取付例を示す縦断面図、図１
２は図１の光学装置の構成を示すブロック図、図１３は
フォーカシング時の合焦特性図、図１４はズームトラッ
キングカーブを示す図である。

【００３２】光学装置は、図１に示すように、表面に撮
像光学系および機構系が搭載されている基板１を備え
る。基板１には、複数の開口部１ａ，１ｂ，１ｃが形成
されている。開口部１ａは、ガラスなどで密閉部材で光
束通過可能に密閉され、基板１とシールドケース４９と
の間に形成された搭載部品の収容空間内にごみ、埃など
の侵入が防止されている。

【００３３】基板１に搭載されている撮像光学系は、開
口部１ａから導かれた被写体の光量を調節する絞り部３
０と、自由曲面の反射面が形成されているガラス、プラ
スチックなどのプリズム状の複数の光学部材Ｇ１，Ｇ
２，Ｇ３，Ｇ４と、光学部材Ｇ４から射出された光を受
光し、この光を電気信号に変換する固定撮像素子２とを
有する。

【００３４】紋り部３０は、図２に示すように、開口部
１ａの軸線に一致する光軸Ｋを中心に点対称に配置され
ている２枚の絞り羽根３１，３２を有する。各絞り羽根
３１，３２は、それぞれに設けられた軸３３，３４を中
心として回転するように構成されている。絞り羽根３１
の軸３３は基板１に設けられている位置決め穴３７に回
転可能に挿入され、絞り羽根３２の軸３４が基板１の位
置決め穴４１に回転可能に挿入されている。各絞り羽根
３１，３２の回転によって絞り閉口量が変化し、光量が
調整される。各絞り羽根３１，３２の回転によって規制
される絞り閉口の中心位置と光軸Ｋとは一致する。

【００３５】各絞り羽根３１，３２には、アクチュエー
タの一部としてそれぞれ永久磁石３５，３６が設けられ
ている。この永久磁石３６，３６は、それぞれ紋り羽根
３１，３２の位置を検出するための磁気スケールとして
も用いられている。各永久磁石３５，３６は、各絞り羽
根３２，３２の回転方向に垂直な方向にかつ基板１に対
し垂直方向に磁極が配置されるように着磁されている。

【００３６】永久磁石３５に対向する基板１上の位置に
は、コイル３８およびヨーク３９と位置センサ４０とが
配置され、永久磁石３６に対向する基板１上の位置に
は、コイル４２およびヨーク４３と位置センサ４４とが
配置されている。なお、ヨーク３９は、後述するよう
に、基板１に形成された凹部（図示せず）に基板１と一
体化するように嵌め込まれている。

【００３７】永久磁石３５は、コイル３８およびヨーク
３９と共働して絞り羽根３１を駆動するためのアクチュ
エータを構成する。このアクチュエータにおいては、永
久磁石３５とヨーク３９との間に磁束が通過する状態で
コイル３８に電流を流すと、前記磁束と電流との相互作
用によって永久磁石３５すなわち紋り羽根３１を、軸３
３を中心として回転させる。位置センサ４０はホールセ
ンサからなり、このホールセンサは、紋り羽根３１の回
転による永久磁石３５の磁界の変化を検出する。位置セ
ンサ４０による検出値は、所定の紋り値になるように絞
り羽根３１の回転量を制御するための制御量として用い
られる。

【００３８】永久磁石３６は、コイル４２およびヨーク
４３と共働して絞り羽根３２を駆動するためのアクチュ
エータを構成する。コイル４２の一部およびヨーク４３
は、基板１に形成された凹部（図示せず）に嵌め込まれ
ている。位置センサ４４は、位置センサ４２と同様に、
紋り羽根３２の回転による永久磁石３６の磁界の変化を
検出するホールセンサからなる。

【００３９】なお、永久磁石３５，３６をプラスチック
マグネットで構成し、プラスチックマグネットを絞り羽
根３１，３２の一部分となるように一体化することもで
きる。

【００４０】各光学部材Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、例
えば、開口部１ａから絞り部３０を介して入射された光
が、光学部材Ｇ１の内部で複数回の反射を繰り返した後
に、光学部材Ｇ２に導かれるように、複数の球面レンズ
を組み合わせて構成されたレンズ群と同等の機能を有す
る。

【００４１】光学部材Ｇ１は基板１に固定されている。
光学部材Ｇ１には、基板１に対する位置決めをするため
の１対の軸Ｇ１ａが設けられ、各軸Ｇ１ａを対応する基
板１の開口部１ｂに嵌合することによって、基板１に対
する光学部材Ｇ１の位置決め固定が行われている。な
お、本実施例では、各軸Ｇ１ａと対応する開口部１ｂと
の嵌合によって、基板１と光学部材Ｇ１との位置決め固
定をしているが、これに代えて、基板１に対し光学部材
Ｇ１を位置決め手段で位置決めをした後に、基板１と光
学部材Ｇ１とを接着剤で固定する方法を用いることもで
きる。

【００４２】光学部材Ｇ２，Ｇ３のそれぞれは、基板１
の表面に対し平行に所定の方向（基板１の長手方向）に
移動されることによって、ズーミング（焦点距離調整）
動作、フォーカシング（焦点調整）動作を行うための光
学部材である。

【００４３】光学部材Ｇ２は、移動台３に接着剤で固定
されている。移動台３は、平板状に形成された鉄などの
高透磁率材からなる。移動台３には、それを基板１に対
し平行にかつ所定の方向に移動させるためのアクチュエ
ータの一部、移動位置を検出するための位置検出部と、
移動方向をガイドするとともに移動位置を規制するため
の位置規制部とが設けられている。

【００４４】本実施例では、図１、図３ないし図５に示
すように、アクチュエータの一部として永久磁石５が、
位置検出部として磁気スケール７が、位置規制部として
移動方向に垂直な面内においてＶ字の断面形状を有する
溝部９および凹状の溝部１１がそれぞれ設けられてい
る。永久磁石５は、光学部材Ｇ２移動方向に対して直角
方向に着磁された２組の磁石から構成され、各磁石は基
板１に平行な方向に配列されている。

【００４５】移動台３、永久磁石５と共働してアクチュ
エータを構成するコイル１７およびヨーク１９は基板１
に設けられている。コイルの一部およびヨーク１９は、
図３に示すように、基板１に形成された凹部１ｅに嵌め
込まれている。

【００４６】磁気スケール７の磁力は、ＭＲセンサ、ホ
ールセンサなどからなる位置センサ２１で検出され、こ
の位置センサ２１は磁気スケール７に対向するように基
板１に設けられている。

【００４７】各溝部９，１１に対向する基板１上のそれ
ぞれの位置には、移動台３の移動方向をガイドするとと
もに移動位置を規制するためのレール部１３，１４が設
けられている。レール部１３，１４には、移動台３の移
動方向に垂直な面内においてＶ字の断面形状を有する溝
が形成されている。各溝部９，１１と対応するレール部
１３，１４との間には、ボール４６が挿入されている。

【００４８】移動台３、永久磁石５、コイル１７、ヨー
ク１９によって構成されたアクチュエータにおいては、
コイル１７に電流を流すと、後述する磁気回路と電流と
の相互作用により駆動力が発生し、この駆動力によって
移動台３すなわち光学部材Ｇ２が光軸方向（図３におい
て紙面と垂直方向）に移動される。具体的には、図５
（ｂ）に示すように、永久磁石５、透磁性がある移動台
３、ヨーク１９の間には図中に点線で示す磁路が形成さ
れている。永久磁石５とヨーク１９との間の磁路中に存
在するコイル１７に電流を流すと、磁力と電流との相互
作用により発生する駆動力によって移動台３すなわち光
学部材Ｇ２は図中に示す矢印方向に移動される。電流の
流れ方向を変化させることによって移動台３の移動方向
は変化し、例えば、移動台３を図５（ｂ）に示す位置か
ら図５（ａ）に示す位置へ移動させることができ、移動
台３を図５（ｂ）に示す位置から図５（ｃ）に示す位置
へ移動させることができる。

【００４９】移動台３の移動時、図４に示すように、永
久磁石５とヨーク１９との間には磁力による吸引力が働
いているから、移動台３とレール部１３とはボール４６
を介してガタなく密着している。移動台３が図４（ａ）
に示す方向に移動するときにはボール４６は右回転を
し、また図４（ｃ）に示す方向に移動するときにはボー
ル４６は左回転をし、移動台３の姿勢はレール部１３に
対しボール４６を介して安定に保持される。また、移動
台３に移動中、ボール４６は転がるから、ボール４６に
対して移動台３およびレール部１３との接触面に働く転
がり摩擦は、従来例で記載したガイドピンとレンズの保
持部材の接触部に働くすべり摩按に比べると、無視でき
るほど小きく、摩擦による光学部材Ｇ２の移動時におけ
る負荷を低減することができる。移動台３の移動に伴い
磁気スケール７の磁界は変化し、その変化は位置センサ
２１で読み取られる。位置センサ２１からの検出値は、
移動台３の移動制御に用いられる。

【００５０】本実施例では、基板１に平行な方向に配列
されている２組の磁石からなる永久磁石５を用いている
が、これに代えて、図６に示すように、それぞれ光軸と
垂直方向に着磁されている永久磁石５１，５２を用い、
各永久磁石５１，５２をバックヨーク５３に固着するよ
うに構成することもできる。このような構成によって、
磁路は最も空間的ギャップが少ない永久磁石５１，５２
の下面とヨーク１９との間に集中し、駆動力および磁路
の安定化を図ることができる。

【００５１】同様に、光学部材Ｇ３は、移動台４に接着
剤で固定されている。移動台４は、移動台３と同じ構成
を有し、移動台４には、アクチュエータの一部として永
久磁石６が、位置検出部として磁気スケール８が、位置
規制部として移動台４の移動方向に垂直な面内において
Ｖ字の断面形状を有する溝部１０および凹状の溝部１２
がそれぞれ設けられている。

【００５２】移動台４、永久磁石６と共働してアクチュ
エータを構成するコイル１８およびヨーク２０は、基板
１に設けられている。ヨーク２０は、後述するように、
基板１に形成された開口部（図示せず）に基板１に一体
化するように嵌め込まれた鉄ベースからなる。

【００５３】移動台４、永久磁石６、コイル１８、ヨー
ク２０によって構成されたアクチュエータは、上述の永
久磁石５、コイル１７、ヨーク１９によって構成された
アクチュエータと同じ動作を行う。

【００５４】磁気スケール９の磁力は、ＭＲセンサ、ホ
ールセンサなどからなる位置センサ２２で検出され、こ
の位置センサ２２は磁気スケール９に対向するように基
板１に設けられている。

【００５５】各溝部１０，１２に対向する基板１上のそ
れぞれの位置には、移動台４の移動方向をガイドすると
ともに移動位置を規制するためのレール部１５，１６が
設けられている。レール部１５，１６には、移動台３の
移動方向に垂直な面内においてＶ字の断面形状を有する
溝が形成され、各溝部１０，１２と対応するレール部１
５，１６との間にはボール４７が挿入されている。この
移動台４の移動に伴い光学部材Ｇ３は所定の方向に移動
され、移動台４の移動時に溝部１０，１２と対応するレ
ール部１５，１６との間に発生する摩擦力は、ボール４
７の転がりによって低減される。

【００５６】なお、本実施例では、各光学部材Ｇ２，Ｇ
３と各移動台３，４とを接着剤で固定しているが、これ
に代えて、各光学部材Ｇ２，Ｇ３を各移動台３，４に対
しインサート成形またはアウトサート成形することによ
って各光学部材Ｇ２，Ｇ３と各移動台３，４と一体化す
ることもできる。

【００５７】光学部材Ｇ４は、基板１に接着剤で固定さ
れている。光学部材Ｇ４は、その射出光の光軸が基板１
の開口部１ｃの軸線に一致するように、基板１上に配置
されている。光学部材Ｇ４には、被写体像に含まれる不
要な高周波成分、赤外線を取り除くための光学フィルタ
（図示せず）が貼り付られている。なお、この光学フィ
ルタを蒸着によって光学部材Ｇ４に一体的に形成するこ
ともできる。

【００５８】各光学部材Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４で構成
される光学系においては、光学部材Ｇ１で基板１の開口
部１ａから絞り部３０を介して入射した光を基板１の表
面に平行な方向に反射し、その反射された光を光学部材
Ｇ２，Ｇ３で光学部材Ｇ４に導き、光学部材Ｇ４で光を
基板１の表面に対し垂直な方向に射出する。

【００５９】光学部材Ｇ４から射出された光は、基板１
の開口部１ｃを介して固体撮像素子２に導かれる。

【００６０】固体撮像素子２は、図１、図７ないし図９
に示すように、基板１の裏面に取り付けられている。固
体撮像素子２は、図８に示すように、蓄積された信号を
出力するための端子、タイミングパルスなどを入力する
ための端子を含む複数の端子９０４を有する。各端子９
０４は、固体撮像素子９０４の撮像面９０５側に設けら
れている。固体撮像素子２は、撮像面９０５の光軸が基
板１の開口部１ｃの軸線に一致するように、基板１の裏
面側に配置されている。各端子９０４は、基板１の裏面
に設けられている端子９０７にそれぞれ直接にはんだ付
けなどによって接続されているから、ノイズなどの影響
を受け難くなる。

【００６１】固体撮像素子２はその裏面側から樹脂部材
９０３で封止されている。この樹脂部材９０３によっ
て、固体撮像素子２が保護されるとともに、固体撮像素
子２の基板１に対する取付強度が増す。

【００６２】基板１の開口部１ｃは、ガラス部材５０で
覆われ、ガラス部材５０は、光学部材Ｇ４と基板１との
間に配置されている。このガラス部材５０によって、固
体撮像素子２の撮像面９０４は保護されている。

【００６３】なお、本実施例では、撮像面９０５を保護
するためのガラス部材５０が基板１と光学部材Ｇ４との
間に配置されているが、これに代えて、図１０に示すよ
うに、固体撮像素子２の撮像面９０５を保護するための
ガラス部材９０２を基板１の開口部９０１にはめ込むよ
うに構成することもできる。この構成では、ガラス部材
９０２が基板１の表面に突出せず、固体撮像素子２周辺
の基板１の厚さ方向に沿う厚さの増大を抑制することが
でき、ひいては、装置全体の厚さを薄くすることができ
る。

【００６４】また、ガラス部材５０に代えて、図１１に
示すように、光学部材Ｇ４の一部を基板１の開口部９０
１にはめ込むように構成することによって、光学部材Ｇ
４を固体撮像素子２の撮像面９０５を保護するためのガ
ラス部材として兼用することもできるとともに、固体撮
像素子２に対する光学部材Ｇ４に位置決めが容易にな
る。

【００６５】さらに、本実施例では、撮像面側に電極９
０４が形成されている固体撮像素子２を用いているが、
この固体撮像素子２をセラミックなどの基板に予め装着
した組立体を用いることもできる。この組立体では、固
体撮像素子２の電極９０４とを接続する電極が設けら
れ、この電極と基板１の裏面に設けられている電極とを
直接接続するようにすることもできる。

【００６６】基板１には、図１に示すように、上述の光
学撮像系を構成する部品に加えて、。複数の回路素子４
５ａ，４５ｂが搭載されている。各回路素子４５ａは、
光学部材Ｇ２，Ｇ３を搭載する各移動台３，４のアクチ
ュエータ、絞り部３のアクチュエータ、各位置センサの
駆動回路を構成する素子からなる。回路素子４５ｂは、
固体撮像素子２の駆動回路および映像信号処理回路を構
成する素子からなる。

【００６７】基板１には、各回路素子４５ａ，４５ｂを
外部回路に接続するためのコネクタ４８が設けられてい
る。

【００６８】基板１には、基板１に搭載されている部品
を磁気およぴ外部からの光から遮蔽し、内面反射を抑
え、外部からのほこりの侵入を防ぐように、シールドケ
ース４９が取り付けられ、シールドケース４９は、例え
ぱ内面を黒く塗装した鉄板などから形成されている。

【００６９】次に、本実施例の光学装置の組立手順につ
いて説明する。

【００７０】まず、第１工程では、固接部品の基板１上
への配置を行う。この固接部品としては、固体撮像素子
２と、光学部材Ｇ１，Ｇ４と、各光学部材Ｇ２，Ｇ３の
アクチュエータを構成するコイル１７，１８、ヨーク１
９，２０、レール部１３，１４，１５，１６と、位置セ
ンサ２１，２２と、絞り部３０のコイル３８，４２、ヨ
ーク３９，４３、位置センサ４０，４４と、各回路素子
４５ａ，４５ｂとがある。

【００７１】まず、固体撮像素子２は、基板１の裏面に
半田付け、接着などによって固設され、固体撮像素子２
の端子９０５と基板１の端子９０７とは電気的に接続さ
れる。

【００７２】次いで、ガラス部材５０が開口部１ａを覆
うように取り付けられ、光学部材Ｇ４が基板１の表面に
固定される。光学部材Ｇ４は、基板１に対して接着剤な
どにより固着されている。

【００７３】光学部材Ｇ４の取り付け後、光学部材Ｇ１
の軸Ｇ１ａは対応する開口部１ｂに嵌合され、光学部材
Ｇ１の基板１上での位置が決定される。

【００７４】次いで、他の固設部品が順次に位置決めさ
れ、半田付け、接着などにより基板１に対し固定され
る。コイル１７，１８、ヨーク１９，２０、位置センサ
２１，２２、コイル３８，４２、ヨーク３９，４３、位
置センサ４０，４４、各回路素子４５ａ，４５ｂは基板
１に形成された配線パターンに接続される。

【００７５】この第１工程の完了に伴い、固設部品の基
板１上への搭載、絞り部３０の絞り羽根３１，３２、光
学部材Ｇ２，Ｇ３を搭載する移動台３、４などの可動部
材を駆動制御するためのコイル、位置センサなどの電気
的接続は完了する。このように、固体撮像素子２を含む
基板１と電気的接続が必要な固設部品は、リード線、フ
レキシブルプリント板を介さずに、直接基板１にハンダ
などに電気的に接続されるから、電気配線に要する組立
工程が省略され、コストが低減する。

【００７６】次に、第２工程が実行される。この第２工
程では、可動部材である絞り羽根３１，３２が基板１に
装着される。具体的には、絞り羽根３１の軸３３が基板
１の穴３７に挿入され、同様に、絞り羽根３２の軸３４
が基板１の穴４１に挿入される。

【００７７】次に、第３工程が実行される。この第３工
程では、撮像光学系である光学部材Ｇ２，Ｇ３およびそ
のアクチュエータを構成する可動部材の装着を行う。移
動台３，４がそれぞれボール４６，４７を介してレール
部１３，…，１６に搭載され、移動第３，４に対し光学
部材Ｇ２，Ｇ３の位置が定められる。

【００７８】次に、第４工程が実行され、この第４工程
では、シールドケース４９の取り付けを行う。このシー
ルドケース４９は、基板１の表面を覆うように基板１に
置かれ、対応する部位を基板１のグランドパターンにハ
ンダ付けをすることによって、固定が行われる。

【００７９】第４工程の完了によって、基板１上への部
品の装着は終了する。

【００８０】このように、従来レンズ等の光学系を保持
していた筐体という複雑で高価な部品を用いることな
く、また組立工程を簡略化することができ、低コストな
撮像光学系を堤供することができる。

【００８１】また、平面的な基板１上に上述の各部材ま
たは部品を配置することによって、基板１の厚さ方向の
寸法が極力増加しないように各部品の配置、姿勢を決定
することが容易になり、その結果、薄型の光学装置を簡
単に得ることができる。

【００８２】さらに、ヨーク１９，２０、絞り部３０の
ヨーク３９，４３などを基板１に形成された凹部に嵌め
込むことによって、ヨーク１９，２０、絞り部３０のヨ
ーク３９，４３などによる基板１の厚さ方向における厚
さの増大を抑制することができ、より薄型の光学装置を
実現することができる。

【００８３】さらに、固体撮像素子２が装着された基板
１に対して各光学部材、光学部材の規制部、絞り部３０
が配置されるから、それぞれの位置精度を高精度化する
ことができる。

【００８４】なお、本実施例では、各光学部材Ｇ１，Ｇ
２，Ｇ３，Ｇ４による撮像光学系を例に説明したが、従
来例で説明したような屈折光学系によるレンズ群による
撮像光学系あるいは屈折光学系によるレンズ群を付け加
えた撮像光学系において、これらの光学系を基板上に直
接または移動台上に配置することによって可動とするよ
うに構成することは可能である。

【００８５】次に、本実施例の構成を電気的に図１２を
参照しながら説明する。図１２は図１の光学装置の構成
を示すブロック図である。

【００８６】光学装置は、図１２に示すように、撮像光
学系６０１を備える。撮像光学系６０１は、入射光の光
量を制限する絞り部Ｇ１２（図１に示す絞り部３０）
と、位置固定の光学部材Ｇ１と、位置移動によって撮影
倍率を変化させる光学部材Ｇ２と、位置移動により焦点
調節を行う光学部材Ｇ３と、位置固定で、被写体像の不
要な高周波成分や赤外線を除去するための光学フィルタ
が形成されている光学部材Ｇ４とからなる。

【００８７】光学部材Ｇ４から射出された光は固体撮像
素子２に入射され、その入射光は、固体撮像素子２で電
気信号に変換される。固体撮像素子２は、撮像素子駆動
回路６０４で駆動され、撮像素子駆動回路６０４は、ク
ロック回路６０３が発生するタイミング信号を増幅し、
その増幅された信号で固体撮像素子２を駆動する。クロ
ック回路６０３におけるタイミング信号の発生タイミン
グは、ＣＰＵ６１６によって制御される。

【００８８】固体撮像素子２から出力された電気信号
は、前置処理回路６０５に与えられる。前置処理回路６
０５は、固体撮像素子２からの電気信号に対し増幅、Ｃ
ＤＳ処理などを行う。前置処理回路６０５からの信号
は、Ａ／Ｄ変換器６０６でデジタル信号化され、このデ
ジタル信号はプロセス回路６０７に与えられる。プロセ
ス回路６０７は、デジタル信号に対し各種の処理を行
い、映像化する。

【００８９】プロセス回路６０７からの映像信号は、Ｄ
／Ａ変換器６０８を介して表示装置６０９に、Ｄ／Ａ変
換器６１０を介してアナログ出力６１１に、メモリ６１
２に、デジタル出力に、合焦情報検出回路６１４、輝度
情報検出回路６１５にそれぞれ与えられる。

【００９０】表示装置６０９は、映像信号が示す映像を
表示するＬＣＤからなる。アナログ出力６１１は、例え
ばテレビモニタなどに信号を出力するためのアナログ信
号出力端子からなる。メモリ６１２は、映像信号を記録
する。デジタル出力６１３は、例えば外部の記録媒体な
どに信号を出力するための端子からなる。

【００９１】合焦情報検出回路６１４は、プロセス回路
６０７からの映像信号に基づき被写体像の合焦状態を検
出する。その検出結果は、ＣＰＵ６１６に与えられる。

【００９２】輝度情報検出回路６１５は、プロセス回路
６０７からの映像信号に基づき被写体像の明るさ情報を
検出する。その検出結果は、ＣＰＵ６１６に与えられ
る。

【００９３】光学部材Ｇ２は、アクチュエータ６１７で
所定の方向に移動される。このアクチュエータ６１７
は、図１に示すように、移動台３、永久磁石５、コイル
１７、ヨーク１９によって構成される。アクチュエータ
６１７の駆動制御はアクチュエータ制御回路６１９から
の制御信号によって行われ、この制御信号はドライブ回
路６２０で増幅された後にアクチュエータ６１７に与え
られる。光学部材Ｇ２の位置は位置検出器６１８で検出
され、この位置検出器６１８は、図１に示す位置センサ
２１から構成される。位置検出器６１８からの信号は、
増幅器６２１で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換器６２２を
介してＣＰＵ６１６に与えられる。

【００９４】光学部材Ｇ３は、アクチュエータ６２３で
所定の方向に移動される。このアクチュエータ６２３
は、図１に示すように、移動台４、永久磁石６、コイル
１８、ヨーク２０によって構成される。アクチュエータ
６２３の駆動制御はアクチュエータ制御回路６２５から
の制御信号によって行われ、この制御信号はドライブ回
路６２６で増幅された後にアクチュエータ６２３に与え
られる。光学部材Ｇ３の位置は位置検出器６２４で検出
され、この位置検出器６２４は、図１に示す位置センサ
２２から構成される。位置検出器６２４からの信号は、
増幅器６２７で増幅された後に、Ａ／Ｄ変換器６２８を
介してＣＰＵ６１６に与えられる。

【００９５】絞り部Ｇ１２は、アクチュエータ６２９で
所定の絞り量になるように駆動される。このアクチュエ
ータ６２９は、図１に示すように、絞り羽根３１，３
２、永久磁石３５，３６、コイル３８，４２、ヨーク３
９，４３によって構成される。アクチュエータ６２９の
駆動制御はアクチュエータ制御回路６３１からの制御信
号によって行われ、この制御信号はドライブ回路６３２
で増幅された後にアクチュエータ６２９に与えられる。
絞り部Ｇ１２の絞り量すなわち絞り羽根３１，３２の回
転位置は位置検出器６３０で検出され、この位置検出器
６３０は、図１に示す位置センサ４０，４４から構成さ
れる。位置検出器６３０からの信号は、増幅器６３３で
増幅された後に、Ａ／Ｄ変換器６３４を介してＣＰＵ６
１６に与えられる。

【００９６】ＣＰＵ６１６は、各検出器６１８，６２
４，６３０からの検出結果、合焦情報検出回路６１４か
らの検出結果、および輝度情報検出回路６１５からの検
出結果に基づき対応するアクチュエータ制御回路６２
０，６２６，６３０を制御する。

【００９７】ＣＰＵ６１６には、操作部６３５から操作
指示信号が与えられる。操作部６３５は撮影者による操
作に対応する操作指示信号を生成する。

【００９８】このような回路構成において、撮像光学系
６０１とアクチュエータ駆動回路６３６と固体撮像素子
２からの電気信号を処理する映像信号処理回路６３７と
に分類することができる。アクチュエータ駆動回路６３
６には、各アクチュエータ制御回路６１９，６２５，６
３１が含まれ、アクチュエータ駆動回路６３６は、図１
に示す回路素子４５ａ内に構成される。映像信号処理回
路６３７は、撮像素子駆動回路６０４とクロック回路６
０３とともに、図１に示す回路素子４５ｂ内に構成され
る。

【００９９】なお、ＣＰＵ６１６、合焦情報検出回路６
１４、輝度情報検出回路６１５は、基板１上に搭載する
ことも可能であるが、特に、その搭載位置は限定されな
い。

【０１００】表示装置６０９、メモリ６１２および操作
部６３５は、外部に配置されている。

【０１０１】次に、光学装置の動作について説明する。

【０１０２】まず、撮影者が操作部６３５を操作するこ
とにより、撮影開始の命令がＣＰＵ６１６に入力され
る。ＣＰＵ６１６では、その命令を受けて各回路の電源
を入れ、クロック回路６０３に固体撮像素子２用のタイ
ミング信号の出力を命令する。クロック回路６０３から
出力されたタイミング信号は、撮像素子駆動回路６０４
で、固体撮像素子２を駆動可能な信号に増幅される。こ
の駆動信号により固体撮像素子２に入射された光は電気
信号に変換され、この電気信号は前置直処理部回路６０
５に与えられる。前置処理回路６０５は、固体撮像素子
６０２からの電気信号に対し、例えばＣＤＳ処理、非線
形化、信号増幅などの処理を行う。前置処理回路６０５
の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器６０６でデジタル化された
後、プロセス回路６０７に与えられる。プロセス回路６
０７は、Ａ／Ｄ変換器６０６からのデジタル信号を映像
化するための各種処理、例えば原色分離、ホワイトバラ
ンス、ガンマ補正、アパーチャ補正、輝度信号、色差信
号の生成などの処理を行う。この映像化信号はＤ／Ａ変
換器６０８でアナログ信号に変換され、アナログ信号が
示す映像が表示装置６０９に表示される。また、映像信
号は必要に応じてメモリ６１２にデジタル信号として記
録され、または外部の機器に出力される。

【０１０３】次に、撮像光学系６０１の動作について説
明する。

【０１０４】フォーカシングは通常、自動的に行われ
る。合焦情報検出回路６１４にプロセス回路６０７から
の映像信号が入力されると、合焦情報検出回路６１４
は、入力された映像信号の高域成分の量（以下、合焦情
報という）を検出する。合焦情報は、図１３に示すよう
に、撮像光学系６０１が被写体に対して合焦状態にある
場合に最大となり、デフォーカスするに従い減少してい
く特性を示す。

【０１０５】ＣＰＵ６１６は、光学部材Ｇ３を動かしな
がら合焦情報の変化を検出し、合焦情報が最大となる位
置まで以下のように光学部材Ｇ３を移動させるようにア
クチュエータ制御回路６２５を制御する。ＣＰＵ６１６
は、合焦情報より算出される目標レンズ位置と実際のレ
ンズ位置が迫従するようにフォーカスレンズ移動信号を
出力する。光学部材Ｇ３の実際のレンズ位置は、位置検
出器６２４で検出された位置情報が増幅器６２７で増幅
され、Ａ／Ｄ変換器６２８でデジタル化された後、ＣＰ
Ｕ６１６に入力され、算出される。

【０１０６】アクチュエータ制御回路６２５はフォーカ
スレンズ移動信号に基づきアクチュエータ制御信号を発
生する。アクチュエータ制御信号はドライブ回路６２６
でアクチュエータ６２３を駆動可能な信号に増幅され、
アクチュエータ６２３が駆動される。アクチュエータ６
２３の駆動に伴い光学部材Ｇ３は移動され、フォーカシ
ングが行われる。

【０１０７】ズーミングは撮影者が操作部６３５を操作
することにより行われる。操作部６３５より入力された
指示に従い、ＣＰＵ６１６は、光学部材Ｇ２の目標位置
を算出する。現在の光学部材Ｇ２のレンズ位置は、位置
検出器６１８で検出される。位置検出器６１８の出力信
号は増幅器６２１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器６２２に入
力される。Ａ／Ｄ変換器６２２でデジタル化された位置
検出器６１８からの出力は、ＣＰＵ６１６に入力され、
光学部材Ｇ２のレンズ位置情報が算出される。ＣＰＵ６
１６は、目標レンズ位置と実際のレンズ位置が追従する
ように光学部材Ｇ２に対する移動信号を出力する。アク
チュエータ制御回路６１９は、光学部材Ｇ２に対する移
動信号に基づきアクチュエータ制御信号を発生する。ア
クチュエータ制御信号は、ドライブ回路６２０でアクチ
ュエータを駆動可能な信号に増幅され、アクチュエータ
６１７が駆動される。アクチュエータ６１７の駆動に伴
い光学部材Ｇ２は移動され、ズーミングが行われる。

【０１０８】本実施例のように、インナーフォーカス方
式ズームレンズにおいて、被写体にピントがあった状態
でズーミングを行うためには、光学部材Ｇ２の位置と光
学部材Ｇ３の位置とは決められた曲線（ズームトラッキ
ングカーブ）上を移動する必要がある。ズームトラッキ
ングカーブの例を図１４に示す。図中、０．６ｍ、１．
２ｍ、１．０ｍは、被写体距離を表す。

【０１０９】位置検出器６１８から得られる光学部材Ｇ
２の位置情報と位置検出器６２４から得られる光学部材
Ｇ３の位置情報とから、現在の被写体距離が算出され、
ズーミング中は現在の被写体距離に対応するトラッキン
グカーブに基づき光学部材Ｇ３の目標位置が算出され
る。光学部材Ｇ２と同様に、現在の光学部材Ｇ３のレン
ズ位置は位置検出器６２４で検出され、位置検出器６２
４の出力信号は増幅器６２７で増幅され、Ａ／Ｄ変換器
６２８に人力される。Ａ／Ｄ変換器６２８でデジタル化
された位置検出器６２４の出力は、ＣＰＵ６１６に入力
され、光学部材Ｇ３のレンズ位置情報が算出される。Ｃ
ＰＵ６１６は、目標レンズ位置と実際のレンズ位置とが
迫従するようにフォーカスレンズ移動信号を出力する。
アクチュエータ制御回路６２５はフオーカスレンズ移動
信号に基づきアクチュエータ制御信号を発生する。アク
チュエータ制御信号はドライブ回路６２６でアクチュエ
ータを駆動可能な信号に増幅され、アクチュエータ６２
３が駆動され、光学部材Ｇ３が移動される。従って、ズ
ーミング中も被写体がぼやけることなく固体撮像素子２
に結像される。

【０１１０】露光量は、アクチュエータ６２９で絞り部
材Ｇ１２を制御し、撮像光学系６０１に対する開口量を
変化させることで調節される。通常、この露光量は自動
的に行われる。輝度情報検出回路６１５には、プロセス
回路６０７かららの映像信号が入力される。輝度情報検
出回路６１５は入力された映像信号から被写体像の明る
さ（以下、輝度情報とい）を検出する。現在の絞り部Ｇ
１２の位置は、位置検出器６３０で検出される。位置検
出器６３０の出力信号は増幅器６３３で増幅され、Ａ／
Ｄ変換器６３４に入力される。Ａ／Ｄ変換器６３４でデ
ジタル化された位置検出器６３０の出力は、ＣＰＵ６１
６に入力され、紋り部Ｇ１２の絞り位置情報が求められ
る。ＣＰＵ６１６は、入力された被写体像の輝度情報に
基づき最適な露光量を算出し、さらに最適な露光量と現
在の絞り位置情報とから、目標絞り位置を算出する。こ
の目標絞り位置と実際の紋り位置とが追従するように絞
り移動信号が出力される。アクチュエータ制御回路６３
１は、紋り移動信号に基づきアクチュエータ制御信号を
発生する。アクチュエータ制御信号は、ドライブ回路６
３２でアクチュエータ６２９を駆動可能な信号に増幅さ
れ、アクチュエータ６２９が駆動される。アクチュエー
タ６２９の駆動に伴い絞り部Ｇ１２が駆動され、露光量
調節が行われる。

【０１１１】次に、基板１の構成、製造方法について図
を参照しながら説明する。図１５は図１の光学装置の基
板の構成を示す縦断面図、図１６は図１の光学装置の基
板の製造方法における工程の一部を示す分解斜視図であ
る。

【０１１２】基板１は、図１５に示すように、セラミッ
クベース８０１、鉄ベース８０１ａ、およびアルミニウ
ムベース８０１ｂから構成される。セラミックベース８
０１の材質には、寸法安定性、放熱性に優れたセラミッ
クが用いられ、セラミックベース８０１は基板１の骨組
を形成するベ一スである。鉄ベース８０１ａの材質に
は、透磁率の高い鉄が用いられ、鉄ベース８０１ａはア
クチュエータの一部を形成するヨーク（図１の１９，２
０、図２の３９，４４に相当する）を構成する。アルミ
ニウムベース８０１ｂは、撮像素子駆動回路または映像
信号処理回路を形成し、熱伝導率が高いアルミニウムを
ベ一スとしている。これらのベース８０１，８０１ａ，
８０１ｂの材質は、上記のものに限るものではなく、例
えば、ベース８０１ａの材質としては、透磁率の高い材
質すなわち、電磁軟鉄、パーマロイなどを用いることも
できる。ベース８０１ｂの材質としては、銅などの熱伝
導率が高い材質を用いることもできる。各ベース８０
１，８０１ａ，８０１ｂの表面には、絶縁層８０１ｃが
形成されている。

【０１１３】次に、基板１の製造方法について図１６を
参照しながら説明する。

【０１１４】図１６を参照するに、まず、鉄ベ一ス８０
１ａとアルミニウムベース８０１ｂに相当する部分に予
め穴を形成したセラミックベース８０１と、鉄ベース８
０１ａと、アルミニウムベース８０１ｂとが準備され
る。

【０１１５】次いで、セラミックベース８０１の一方の
穴に鉄ベース８０１ａが、他方の穴にアルミニウムベー
ス８０１ｂがそれぞれ嵌め込まれる。セラミックベース
８０１と鉄ベース８０１ａとが、セラミックベース８０
１とアルミニウムベース８０１ｂとがそれぞれ接着剤で
固定され、１枚のベース材が形成される。

【０１１６】次いで、樹脂を銅箔に塗布し、ベ一ス材に
積層することにより、図１５に示すセラミックベース８
０１、鉄ベース８０１ａ、アルミニウムベース８０１ｂ
の各表面に絶縁層８０１ｃが形成される。なお、この方
法に代わる絶縁層８０１ｃの形成方法としては、ベース
材側に絶縁層を形成する樹脂を塗布した後に銅箔を積層
する方法もあるが、連続加工が可能な点で前者の方が優
れている。

【０１１７】絶縁層８０１ｃの形成後、銅箔をエッチン
グすることにより配線パターンの形成、ソルダーレジス
トの塗布、露出した銅箔表面へのはんだメッキ、はんだ
レベラーなどの表面処理が順次に実行される。

【０１１８】次いで、固体撮像素子２、コイル１７，１
８，３８，４２、回路素子４５ａ，４５ｂ、位置センサ
２１，２２がそれぞれはんだなどによって基板１に形成
された配線パターンと電気的に接続される。コイル１
７，１８，３８，４２およびレール部１３，１４，１
５，１６が基板１上に接着剤で接着される。

【０１１９】このように、基板１のベース材として一つ
の部材を用いるのではなく、基板１上に実装される部品
が要求する特性に適合した性質を有する材料がベース材
として用いられている。すなわち、基板の骨組となり平
面性など寸法安定性に優れたセラミックベース材、アク
チュエータが形成される部分に透磁率が高い鉄ベ一ス
材、電子部品の放熱を必要とする撮像素子駆動回路また
は映像信号処理回路が実装される部分にアルミニウムあ
るいは銅べース材と、基板１上のそれぞれの部位におい
て最適な材質を選択することで、それぞれのベース材の
長所が生かせる基板を作ることができる。特に、電子部
品の放熱に極めて効果があり、電子部品の発熱による基
板の変形を未然に防止することができ、基板１の変形に
起因よる各光学部材と固体撮像素子２との相対的な位置
のずれ、光学部材の倒れなどを抑制することができる。
よって、基板１の変形に起因する撮影画像の劣化を未然
に防止することができる。

【０１２０】なお、本実施例では、コイルとしてシート
状のコイルを用い、このコイルを基板１上に接着剤など
で接着するようにしたが、基板１上のパターンと同様
に、銅箔をエッチングすることによりコイルを形成する
ことも可能である。この場合、コイルの巻数にある程度
の限界があるが、配線パターンと同様に形成できるか
ら、シートコイルの接着などの工程を省略することがで
き、かつシートコイルの基板１に対する位置決め作業を
なくすことができる。

【０１２１】次に、基板のベース材として１つの部材を
用いた場合について図１７を参照しながら説明する。図
１７は図１の光学装置に用いられる他の基板を示す斜視
図である。

【０１２２】基板８０２は、図１７に示すように、金属
板上に絶縁層を介して配線パターンを形成した金属基板
からなる。金属の材質は、透磁率が高い鉄、または放熱
性に優れたアルミニウムまたは銅などである。絶縁層、
配線パターンの形成は前述したものと同様であるから、
その説明は省略する。

【０１２３】基板８０２の準備後、まず、撮像素子２は
基板８０２の裏面から、コイル１７，１８，３８，４
２、回路素子４５ａ，４５ｂ、位置センサー２１，２２
は基板８０２の表面から、それぞれはんだなどによって
基板８０２に形成された配線パターンと電気的に接続さ
れ、コイル１７，１８，３８，４２、レール部１３，
…，１６は基板８０２に接着剤などで固着される。本方
法によると、１枚の金属板をベースに基板を形成するこ
とができるから、低コストで、平面性が良い基板を形成
することができるという効果に加え、基板の金属部の材
質に応じて、それぞれ以下の効果（ａ）、（ｂ）を奏す
る。

【０１２４】（ａ）鉄などの透磁率が高い材料の場合 駆動により光学系を駆動する場合、基板の一部がヨーク
として作用するから、部品としてのヨークが不要にな
り、コストダウンに寄与する。

【０１２５】（ｂ）アルミニウムなどの放熱性が良い材
料の場合 撮像素子駆動回路または映像信号処理回路の周辺、アク
チュエータのコイルなどの周辺で発生した熱が良好に放
散され、基板の反りなどの変形を防止することができ
る。

【０１２６】次に、基板上の電子部品の発熱による変
形、さらに機械的な変形を防ぐより効果的な方法につい
て図１８ないし図２０を参照しながら説明する。図１８
は図１の光学装置に用いられる他の基板を示す斜視図、
図１９は図１の光学装置に用いられる他の基板を示す斜
視図、図２０は図１９の基板の取付状態を示す図であ
る。

【０１２７】この方法としては、図１８に示すように、
放熱を必要とするＣＰＵなどの電子部品８１２の周囲に
切欠８０９を設ける方法、図１９に示すように、基板の
平面性を保つ必要がある光学系全体の周囲にＶ溝８１０
を設ける方法がある。

【０１２８】これらの方法による基板１の機器への取付
方法について図１８ないし図２０を参照しながら説明す
る。

【０１２９】各方法による基板１の四隅には、図１８お
よび図１９に示すように、取付穴８１１がそれぞれ設け
られている。基板１における発熱が大きいＣＰＵなどの
電子部品の搭載領域は、切欠８０９またはＶ溝８１０で
区分けされている。

【０１３０】これらの基板１の取付方法を図１９に示す
基板１を例に説明する。

【０１３１】基板１は、図２０に示すように、取付穴８
１１に挿通されたビス８１３で機器内部に設けられた基
板取付部８１４に固定される。

【０１３２】基板取付部８１４が機器外部からの力によ
り変形され、または加工の精度により変形していると
き、基板１には外力が作用するが、その外力によってＶ
溝８１０の部分が変形されるだけで、基板１の他の部分
は平面を保つことができる。

【０１３３】なお、図１８に示す切欠８０９を設けた基
板１の場合も同様の効果を奏する。

【０１３４】次に、図１８に示す基板１における熱的変
形の吸収構造について説明する。

【０１３５】具体的には、電子部品８１２を切欠８０９
と縁部との間の領域に配置することによって、電子部品
８１２の発熱時、その周辺の基板１の反りなどの変形
は、前記機械的変形がＶ溝８１０で吸収されたとのと同
じように、熱的変形は切欠８０９で吸収され、切欠８０
９からの内方に向かう領域は平面を保つことができる。

【０１３６】次に、他の基板構成例について図２１およ
び図２２を参照しながら説明する。図２１は図１の光学
装置に用いられる他の基板を示す斜視図、図２２は図２
１の基板を示す縦断面図である。

【０１３７】図２１および図２２を参照するに、基板８
２１は、金属板上に絶縁層を介して配線パターンを形成
した２つのザブ基板８２１ａ，８２１ｂから構成され
る。

【０１３８】アクチュエータを形成するサブ基板８２１
ａには透磁率が高い鉄をベースとして、撮像素子駆動回
路または映像信号処理回路を形成するサブ基板８２１ｂ
には熱伝導率が高い銅、アルミニウムなどをベースとし
て用いている。各サブ基板８２１ａ，８２１ｂの表面に
は絶縁層８２１ｃ，８２１ｄが形成されている。サブ基
板８２１ａおよび絶縁層８２１ｃには、同軸上に伸びる
開口部８２９が形成され、サブ基板８２１ｂおよび絶縁
層８２１ｄには、同軸上に伸びる開口部８３０が形成さ
れている。開口部８３０には、固体撮像素子２が挿入さ
れ、固体撮像素子２はサブ基板８２１ｂの裏面に装着さ
れている。固体撮像素子２には、開口部８３０を介して
被写体光が入射される。

【０１３９】次に、基板８２１の製造方法について説明
する。

【０１４０】まず、アクチュエータを形成する鉄ベース
のサブ基板８２１ａと、銅ベースまたはアルミニウムベ
一スのサブ基板８２１ｂとが準備される。

【０１４１】次いで、樹脂を銅箔に塗布し、それぞれの
ベース材に積層することにより、サブ基板８２１ａ，８
２１ｂの表面に絶縁層８２１ｃ，８２１ｄが形成され
る。

【０１４２】絶縁層８２１ｃ，８２１ｄの形成後，箔を
エッチングして、サブ基板８２１ａにはアクチュエータ
回路の配線パターンが、サブ基板８２１ｂには撮像素子
駆動回路または映像信号処理回路の配線パターンがそれ
ぞれ形成される。

【０１４３】次いで、ソルダーレジストの塗布、露出し
た銅箔表面に対するはんだメッキ、はんだレベラーなど
の表面処理が順次に行われる。

【０１４４】それぞれのサプ基板８２１ａ，８２１ｂは
絶縁性の接着剤を介して積層される。

【０１４５】この基板８２１を用いることによって、図
１５に示す基板と同様の効果が得られることに加え、ノ
イズの発生源となるアクチュエータ駆動系すなわち回路
素子４５ａおよびアクチュエータを形成するサブ基板８
２１ａに対して、ノイズの影，を受け易い撮像素子駆動
回路または映像信号処理のための回路素子４５ｂおよび
撮像素子駆動回路または映像信号処理回路を形成するサ
ブ基板８２１ｂとを基板８２１上の全く異なる層に形成
することができ、基板８２１内でのノイズの影響を極力
小さくすることができる。なお、上記映像信号処理回路
は、図１２に示す映像信号処理回路６３７と等価である
が、その内部構成は限定されることはない。

【０１４６】また、基板８２１の製造においては、先に
図１６で示した基板１のように、予めベースに形成され
た穴に他のベースを嵌め込み、1枚のベースとすること
をせず、２枚のベースをそれぞれ独立に従来の形成方法
で製造することができ、製造工程の簡略化が図れ、製造
コストを下げることが可能となる。

【０１４７】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
について図２３ないし図２６を参照しながら説明する。
図２３は本発明の光学装置の第２実施例の構成を示す分
解斜視図、図２４は図２３の光学装置の第２光学部材の
駆動制御部の構成を示す縦断面図、図２５は図２３の光
学装置の絞り羽根の駆動制御部の構成を示す縦断面図、
図２６は図２５のＣ−Ｃ線に沿って得られた断面図であ
る。

【０１４８】本実施例は、屈折光学系によるズームレン
ズ機構を有する光学装置である。

【０１４９】光学装置は、図２３に示すように、固体撮
像素子２が装着された基板１を備える。なお、基板１の
構成は、第１実施例の基板の構成と同じように、異なる
材質の複数のベース材から構成され、その説明は省略す
る。

【０１５０】基板１には、第１レンズ群６０、第２レン
ズ群６１、第３レンズ群６２および第４レンズ群６３が
搭載されている。

【０１５１】第１レンズ群６０は、基板１に接着剤など
で固定されている。第２レンズ群６１はズーミング動作
を行うためのレンズ群からなり、このレンズ群は基板１
に所定範囲内で光軸６４方向に移動可能に搭載されてい
る。第３レンズ群６２は、第１レンズ群６０と同様に、
基板１に接着剤などで固定されている。第４レンズ群６
３はフォーカシング動作を行うためのレンズ群からな
り、このレンズ群は基板１に所定範囲内で光軸６４方向
に移動可能に搭載されている。光軸６４は、基板１の表
面に平行になるように設定され、すなわち第２レンズ群
６１、第４レンズ群６３の可動方向は、基板1の表面に
対して平行になるように設定されているから、可動範囲
が長い場合でも基板１の表面と垂直方向の厚さの増大が
ないズームレンズ機構を実現することができる。

【０１５２】第４レンズ群６３の後方には、三角プリズ
ムなどの光学部材６５が配置されている。光学部材６５
は、被写体像を撮像素子２に結像させるように、光軸を
基板１に対して垂直方向に屈曲させる。なお、固体撮像
素子２の基板１への実装構造は、第１実施例と同じであ
り、その説明は省略する。

【０１５３】第２レンズ群６１と第３レンズ群６２との
間には、紋り羽根６６が配置されている。絞り羽根６６
は光軸６４に対して垂直方向に駆動し、絞り開口を変化
させる。この絞り開口の変化によって、被写体像の光量
が調整される。

【０１５４】第２レンズ群６１は駆動制御部６７で、第
４レンズ群６３は駆動制御部６８で、絞り羽根６６は駆
動制御部６９で、それぞれ駆動、制御される。各駆動制
御部６７，６８，６９は、アクチュエータ、位置センサ
などから構成される。

【０１５５】基板１には、各駆動制御部６７，６８，６
９を制御するための回路素子、固体撮像素子２を駆動す
るための回路素子、固体撮像素子２からの信号を処理を
するための回路素子などの電子部品７１および外部の回
路と接続するためのコネクタ部７１が設けられている。

【０１５６】基板１は、１対のケース部分７２，７３か
ら構成されるシールドケースに収容されている。各ケー
ス部分７２，７３は、電磁気およぴ外部からの光を遮蔽
し、内面反射を抑え、また外部からのほこりの侵入を防
ぐように、例えば内面を黒く塗装した鉄板などから構成
されている。各ケース部分７２，７３は、それぞれの対
応する部位を基板１上のグランドパターンにはんだ付け
することによって、固定される。

【０１５７】次に、第２レンズ群６１の駆動制御部６７
の構成について図２４を参照しながら説明する。

【０１５８】第２レンズ群６１は、図２４に示すよう
に、光学保持部材８０に保持されている。光学保持部材
８０には、第２レンズ群６１を支持する枠部と、枠部か
ら基板１に平行に光軸６４に直交する方向へ突出する平
板状の１対の支持部とからなる。一方の支持部の基板１
に対向する面には、光軸６４に沿って伸びるＶ溝８１が
形成され、他方の支持部の基板１に対向する面には、光
軸６４に沿って伸びる凹状断面の溝８２が形成されてい
るとともに、光軸６４に沿って伸びる磁気スケール８７
が取り付けられている。各支持部の基板１に対向する面
には、永久磁石８３がそれぞれ取り付けられている。

【０１５９】基板１には、基板１と光学保持部材８０と
の干渉を避けるように開口部１ｄが形成され、開口部１
ｄには、光学保持部材８０の一部が光学保持部材８０が
移動可能に挿入されている。

【０１６０】基板１には、光軸６４に沿って伸びるＶ溝
が形成されている１対のレール部８６と、位置センサ８
８とが取り付けられている。

【０１６１】一方のレール部８６は、そのＶ溝が光学保
持部材８０のＶ溝８１に対向するように配置され、他方
のレール部８６は、そのＶ溝が光学保持部材８０の溝８
２に対向するように配置されている。一方のレール部８
６のＶ溝とＶ溝８１との間にはボール８５が介在し、他
方のレール部８６のＶ溝と溝８２との間にはボール８５
が介在している。

【０１６２】位置センサ８８は、磁気スケール８７の磁
力を検出するセンサからなる。

【０１６３】光学保持部材８０、それに設けられた永久
磁石８３および磁気スケール８７と、基板１に設けられ
たコイル８４、ヨーク８９、レール部８６および位置セ
ンサ８８と、ボール８５とは互いに共働して駆動制御部
６７を構成する。コイル８４の一部およびヨーク８９
は、基板１に形成された凹部１ｆに嵌め込まれている。

【０１６４】この駆動制御部６７の基本的駆動原理は第
１実施例と同じであり、その説明は省略する。

【０１６５】次に、絞り羽根６６の駆動制御部６９の構
成について図２５および図２６を参照しながら説明す
る。

【０１６６】各絞り羽根６６は、図２５に示すように、
光軸に直交する方向（図中の矢印が示す方向）に移動可
能な１対の羽根９１ａ，９１ｂから構成される。各羽根
９１ａ，９１ｂには、Ｖ字状の切欠がそれぞれ形成され
ている。各羽根９１ａ，９１ｂは互いにその切欠形成部
分が重なり合うように配置され、各切欠が共働して絞り
開口９２を形成する。絞り開口９２の開口面積は各羽根
９１ａ，９１ｂの移動量に応じて決定される。

【０１６７】羽根９１ａの基板１に対向する面には、図
２６に示すように、光軸６４に直交する方向に伸びるＶ
溝および凹状断面の溝が形成されているとともに、光軸
６４に直交する方向に伸びる磁気スケール９７が取り付
けられている。各羽根９１ａ，９１ｂの基板１に対向す
る面には、永久磁石９３がそれぞれ取り付けられてい
る。

【０１６８】基板１には、１対のコイル９３が装着さ
れ、各コイル９３は対応する永久磁石９３に対向するよ
うに基板１上に配置されている。各コイル９３の下方位
置には、ヨーク９５がそれぞれ配置されている。

【０１６９】基板１には、光軸６４に直交する方向に伸
びるＶ溝が形成されている１対のレール部と、位置セン
サ９８とが取り付けられている。

【０１７０】一方のレール部は、そのＶ溝が羽根９１ａ
のＶ溝に対向するように配置され、他方のレール部は、
そのＶ溝が羽根９１ａの凹状断面の溝に対向するように
配置されている。一方のレール部のＶ溝と羽根９１ａの
Ｖ溝との間にはボール９６が介在し、他方のレール部の
Ｖ溝と羽根９１ａの凹状断面の溝との間にはボール９６
が介在している。

【０１７１】位置センサ９８は、磁気スケール９７の磁
力を検出するセンサからなる。

【０１７２】各羽根９１ａ，９１ｂ、それに設けられた
永久磁石９３および磁気スケール９７と、基板１に設け
られたコイル９４、ヨーク９５、レール部および位置セ
ンサ９８と、ボール９６とは互いに共働して絞り羽根６
６の駆動制御部６９を構成する。

【０１７３】この駆動制御部６９で絞り羽根６６を駆動
するとき、絞り羽根９１ａ，９１ｂは、永久磁石９３に
比してべ極めて軽量であるから、永久磁石９３、羽根９
１ａ，９１ｂからなる可動部の重心は永久磁石９３の近
辺となり、アクチュエータの駆動力が前記重心に作用す
る。よって、安定した状態で羽根９１ａ，９１ｂを駆動
することができる。

【０１７４】以上により、第２実施例では、アクチュエ
ータ部および基板１が光学系に対して厚さ方向に重なら
ないように構成されているから、光学保持部材８０、ま
たは光学系である第２レンズ群６１の厚さｄ（この場合
は光学保持部材８０の直径寸法）が、光学装置全体の厚
さｔを決定することになり、光学装置の厚さを薄くする
ことができる。

【０１７５】また、光学保持部材８０の一部が基板１の
開口部１ｄに移動可能に挿入され、かつヨーク８９など
が基板１の凹部１ｆに嵌め込まれていることによって、
光学保持部材８０またはヨーク８９などによる光学装置
全体の厚さｔの増大を抑制することができ、光学装置の
厚さをさらに薄くすることができる。

【０１７６】さらに、固体撮像素子２が装着されている
基板１上に光学部材、アクチュエータ、およぴその駆動
回路などに代表される機構部材、光学部材、電気部材を
配置することによって、従来レンズなどの光学系を保持
していた鏡筒という複雑で高価な部品を用いること
な〈、また組立工程なども簡略化することができ、低コ
ストな光学装置を堤供することができる。

【０１７７】さらに、平面面的に広がる基板１上に上記
機構部材、光学部材、電気部材を配置することによっ
て、基板１の厚さ方向に対して極力厚くならないよう各
部品の配置、姿勢を決定することが容易になり、その結
果、薄型の光学装置を堤供することができる。

【０１７８】さらに、固体撮像素子２に対する各光学部
材、光学部材の規制部、紋り部を基板に配置することに
よって、それぞれの位置精度を高精度化することができ
る。

【０１７９】なお、上述の各実施例では、１つの基板を
用いているが、同一平面上に配置された複数の分割基板
を用いることもできる。

【０１８０】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
光学装置によれば、撮影光学系および固体撮像素子が搭
載され、撮影光学系の搭載面側に開口する受入部が形成
されている基板を有し、撮影光学系が、その構成部材の
少なくとも一部が受入部内に挿入されるように基板に配
置されているから、基板の厚さ方向に対する厚さの増大
を抑えることができ、装置全体の薄型化を容易にするこ
とができる。

【０１８１】請求項２記載の光学装置によれば、撮影光
学系は基板に平行な光軸を有し、光軸から基板に向う方
向へ最も離れた位置にある構成部材の一部が受入部に挿
入されているから、その構成部材による基板の厚さ方向
に対する厚さの増大を抑えることができる。

【０１８２】請求項３記載の光学装置によれば、少なく
とも１部が受入部に挿入されている構成部材は光学部材
であるから、光学部材による基板の厚さ方向に対する厚
さの増大を抑えることができる。

【０１８３】請求項４記載の光学装置によれば、少なく
とも１部が受入部に挿入されている構成部材は、アクチ
ュエータの構成部材であるから、アクチュエータの構成
部材による基板の厚さ方向に対する厚さの増大を抑える
ことができる。

【０１８４】請求項５記載の光学装置によれば、少なく
とも１部が受入部に挿入されている構成部材は、光学部
材を保持する保持部材であるから、その保持部材による
基板の厚さ方向に対する厚さの増大を抑えることができ
る。

【０１８５】請求項６記載の光学装置によれば、受入部
を凹部で形成することができる。

【０１８６】請求項７記載の光学装置によれば、受入部
を基板を貫通する開口部で形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の第１実施例の構成を示す分
解斜視図である。

【図２】図１の光学装置の絞り部の構成を示す分解斜視
図である。

【図３】図１の光学装置の光学部材Ｇ２のアクチュエー
タの構成を示す縦断面図である。

【図４】は図３のＢ−Ｂ線に沿って得られた断面図であ
る。

【図５】図３のＡ−Ａ線に沿って得られた断面図であ
る。

【図６】光学部材Ｇ２のアクチュエータの他の構成例を
示す縦断面図である。

【図７】図１の光学装置の固体撮像素子の周辺を示す縦
断面図である。

【図８】図１の光学装置の固体撮像素子の周辺を示す分
解斜視図である。

【図９】図１の光学装置の固体撮像素子の基板裏面側の
周辺を示す分解斜視図である。

【図１０】固体撮像素子の撮像面を保護するガラス部材
の他の取付例を示す縦断面図である。

【図１１】固体撮像素子の撮像面を保護するガラス部材
の他の取付例を示す縦断面図である。

【図１２】図１の光学装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図１３】フォーカシング時の合焦特性図である。

【図１４】ズームトラッキングカーブを示す図である。

【図１５】図１の光学装置の基板の構成を示す縦断面図
である。

【図１６】図１の光学装置の基板の製造方法における工
程の一部を示す分解斜視図である。

【図１７】図１の光学装置に用いられる他の基板を示す
斜視図である。

【図１８】図１の光学装置に用いられる他の基板を示す
斜視図である。

【図１９】図１の光学装置に用いられる他の基板を示す
斜視図である。

【図２０】図１９の基板の取付状態を示す図である。

【図２１】図１の光学装置に用いられる他の基板を示す
斜視図である。

【図２２】図２１の基板を示す縦断面図である。

【図２３】本発明の光学装置の第２実施例の構成を示す
分解斜視図である。

【図２４】図２３の光学装置の第２光学部材の駆動制御
部の構成を示す縦断面図である。

【図２５】図２３の光学装置の絞り羽根の駆動制御部の
構成を示す縦断面図である。

【図２６】図２５のＣ−Ｃ線に沿って得られた断面図で
ある。

【図２７】従来の光学装置の構成を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１，８０２ 基板 １ｄ 開口部（受入部） １ｅ，１ｆ 凹部（受入部） ２ 固体撮像素子 ３，４ 移動台 ７ 磁気スケール ５，６ 永久磁石 １３，１４，１５，１６ レール部 １７，１８ コイル １９，２０ ヨーク ２１，２２ 位置センサ ３０ 絞り部 ４５ａ，４５ｂ 回路素子 ４６，４７ ボール ６０ 第１光学部材 ６１ 第２光学部材 ６２ 第３光学部材 ６４ 第４光学部材 ６６ 絞り羽根 ６７，６８，６９ 駆動制御部 Ｇ１ 光学部材 Ｇ２ 光学部材 Ｇ３ 光学部材 Ｇ４ 光学部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗橋 俊也 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 柳井 敏和 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 木村 研一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を撮影光学系を介して固体撮像
   素子に結像させる光学装置において、前記撮影光学系お
   よび前記固体撮像素子が搭載され、前記撮影光学系の搭
   載面側に開口する受入部が形成されている基板を有し、
   前記撮影光学系は、その構成部材の少なくとも一部が前
   記受入部内に挿入されるように前記基板に配置されてい
   ることを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記撮影光学系は前記基板に平行な光軸
   を有し、前記光軸から前記基板に向う方向へ最も離れた
   位置にある構成部材の一部が前記受入部に挿入されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
3. 【請求項３】 前記少なくとも１部が前記受入部に挿入
   されている構成部材は光学部材であることを特徴とする
   請求項１または２記載の光学装置。
4. 【請求項４】 前記撮影光学系は、可動光学部材と、前
   記可動光学部材を駆動するアクチュエータとを有し、前
   記少なくとも１部が前記受入部に挿入されている構成部
   材は、前記アクチュエータの構成部材であることを特徴
   とする請求項１または２記載の光学装置。
5. 【請求項５】 前記撮影光学系は、光学部材と、前記可
   動光学部材を保持する保持部材とを有し、前記少なくと
   も１部が前記受入部に挿入されている構成部材は、前記
   保持部材であることを特徴とする請求項１または２記載
   の光学装置。
6. 【請求項６】 前記受入部は、凹部からなることを特徴
   とする請求項１ないし５記載の光学装置。
7. 【請求項７】 前記受入部は、前記基板を貫通する開口
   部からなることを特徴とする請求項１ないし５記載の光
   学装置。