JPWO2006080443A1 - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

撮像装置１００が、レンズと、撮像素子と、レンズを保持する外筒部５と、外筒部５を支持して外筒部５とレンズを変位させるカム部材６と、駆動モータと、オートフォーカス処理を行うＣＰＵとを備え、カム部材６は、外筒部５に形成される当接部５３ａが当接されるカム面６１１が形成され、カム面６１１は、オートフォーカス処理のためのＡＦ域６１ｅと、ＡＦ域６１ｅの前後に連続する過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄと、大段差域６１ｆと、を備え、大段差域６１ｆに到達する当接部５３ａを検出するフォトインタラプタ９を備え、過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄの長さを、撮像装置の個体差によって生じる検出位置の誤差範囲σ長さ以上とする。

Description

本発明は、携帯電話機やモバイルコンピュータなどの電子機器に搭載可能な撮像装置及びこの撮像装置を内蔵した電子機器に関する。

従来、携帯電話機やパーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載可能な小型で高性能の撮像装置が知られており、この撮像装置として、被写体の光学像を結像する撮像レンズと、撮像レンズにより結像された光学像を電気信号に変換するＣＭＯＳ型イメージセンサ等の撮像素子を備えたものがある。

また、撮像装置として、撮像レンズを光軸方向に移動させて焦点調整を行うことができるものも知られており（例えば、特許文献１参照。）、近年では、当該撮像レンズの移動をＣＰＵの制御下にて自動的に行うことにより自動で焦点調整を行うオートフォーカス（ＡＦ）処理機能を有するものも開発されている。

かかる撮像装置にあっては、例えば、撮像レンズをその下側から支持し、水平部とこの水平部に連続されたＡＦ域とを有するカム面が形成されたカム部材を備え、このカム部材を所定方向に駆動させることによって撮像レンズを光軸方向に移動自在に構成されたものもある。より具体的には、カム部材のＡＦ域のより上側に撮像レンズの所定の当接部を当接させるようにカム部材を駆動させることによって焦点をより至近域側から合わせることができ、また、ＡＦ域のより下側に撮像レンズの当接部を当接させることによって焦点をより遠方域側から合わせることができるようになっている。

ところで、カム部材には、カムの起点となる起点部が設けられており、撮像レンズを至近域や無限遠域に適正に移動させる場合、この起点部を基準として過焦点位置から至近域や無限遠域までのステッピングモータのパルス信号数をメモリに記憶しておく必要がある。
特開平１０−１７０８０９号公報

しかしながら、カムの起点部の検出は、カム部材の移動途中での撮像レンズの所定の当接部が起点部に達したか否かを検出するものであり、カム部材等の個体差により検出位置の誤差が生じてしまう。そこで、従来は、この検出位置の誤差分を予めメモリに記憶させて、当該検出位置の誤差を補正する制御を行っていたため、煩雑であり、コストの上昇も招いてしまうという問題があった。

そこで、本発明の課題は、より容易に且つ低コストにて、撮像装置の固体差に起因する検出位置のバラツキの影響を解消できる撮像装置およびこの撮像装置を備えた電子機器を提供することである。

上記課題を解決するため、本発明の一つの態様では、被写体の光学像を結像する撮像レンズと、前記撮像レンズにより結像された光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズを保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方に設けられ、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して光軸方向に変位させるカム部と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方を回動させるための駆動手段と、前記被写体の撮像の際に、前記駆動手段の駆動を制御して前記撮像レンズを光軸方向に移動させ当該撮像レンズの合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を行うオートフォーカス処理手段とを備える撮像装置であって、前記カム部は、前記保持部材及び前記支持部材のうち、当該カム部が設けられていない他方の一部に形成された当接部が当接されるカム面が形成され、当該カム面は、前記オートフォーカス処理にて前記撮像レンズを光軸方向に変位させるためのＡＦ域と、当該ＡＦ域の前後に連続して設けられた二つの水平部と、当該カム面における起点部と、を備え、前記当接部が前記起点部に到達したことを検出する検出手段を備え、前記水平部の長さは、当該撮像装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上である。

ここで、「撮像装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲」とは、検出手段によって当接部が起点部に当接したことが検出される際に、各撮像装置間において、カム部材や検出手段等の個体差によって生じる検出位置にバラツキが生じるが、これら各撮像装置間における検出位置のバラツキの範囲を意味する。

本発明の前記態様によると、当接部が、カム部のカム面に当接してなり、当該カム面における起点部に当接部が到達すると、検出手段によって検出されることとなる。そして、起点部を起点とするカム面における二つの水平部の長さが、撮像装置の個体差によって生じる検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上の長さとなる。

これにより、検出手段による検出位置が撮像装置毎にばらついたとしても、水平部の長さが当該誤差範囲長さよりも長いため、当接部をカム面上の水平部に確実に位置させることができる。

従って、撮像装置毎に異なる検出位置の誤差をメモリに記憶させる必要がなくなることとなって、容易に、且つ低コストで、撮像装置の固体差に起因する検出位置のバラツキによる影響を解消することができる。

本発明を適用した一実施形態として例示する撮像装置を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線における撮像装置の一部省略断面図である。 図１の撮像装置の要部構成を示すブロック図である。 図１の撮像装置に備わるカム部材を示す斜視図である。 （ａ）は、図４のカム部材のカム面及びパルス信号を模式的に示した図である。（ｂ）は、誤差範囲σを説明するための（ａ）の一部拡大図である。 図１のＡ−Ａ線における撮像装置の一部省略断面図である。 本発明に係る撮像装置を搭載した携帯電話機の一例を示す正面図及び背面図である。

符号の説明

１００ 撮像装置
３ 撮像素子
４１ 第一レンズ（撮像レンズ）
４２ 第二レンズ（撮像レンズ）
４３ 第三レンズ（撮像レンズ）
４４ レンズ固定枠部
４４ａ 雄ねじ部（合焦状態調整機構）
５ 外筒部（保持部材）
５１ａ 雌ねじ部（合焦状態調整機構）
５３ａ 当接部
６ カム部材
６１ 上カム部（カム部）
６１ａ 基準域（基準位置部）
６１ｂ 過無限遠域（平坦部）
６１ｄ 至近域（平坦部）
６１ｅ ＡＦ域（傾斜面部）
６１ｆ 大段差域（起点部）
６２ 下円盤部（台座）
７ 駆動モータ（駆動手段）
１０ａ ＣＰＵ（オートフォーカス処理手段）
Ｔ 携帯電話機（電子機器）

本発明の上記目的は、下記の構成によって達成される。
（１）被写体の光学像を結像する撮像レンズと、前記撮像レンズにより結像された光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズを保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方に設けられ、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して光軸方向に変位させるカム部と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方を回動させるための駆動手段と、前記被写体の撮像の際に、前記駆動手段の駆動を制御して前記撮像レンズを光軸方向に移動させ当該撮像レンズの合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を行うオートフォーカス処理手段とを備える撮像装置であって、前記カム部は、前記保持部材及び前記支持部材のうち、当該カム部が設けられていない他方の一部に形成された当接部が当接されるカム面が形成され、当該カム面は、前記オートフォーカス処理にて前記撮像レンズを光軸方向に変位させるためのＡＦ域と、当該ＡＦ域の前後に連続して設けられた二つの水平部と、当該カム面における起点部と、を備え、前記当接部が前記起点部に到達したことを検出する検出手段を備え、前記水平部の長さは、当該撮像装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上である。

ここで、「撮像装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲」とは、検出手段によって当接部が起点部に当接したことが検出される際に、各撮像装置間において、カム部材や検出手段等の個体差によって生じる検出位置にバラツキが生じるが、これら各撮像装置間における検出位置のバラツキの範囲を意味する。

（２）前記（１）に記載の撮像装置において、前記二つの水平部は、過焦点位置を挟んで配置された遠方域と至近域を構成する。

（３）前記（２）に記載の撮像装置において、前記遠方域を構成する水平部は、過無限遠域である。

（４）前記（２）又は（３）に記載の撮像装置において、前記カム部のカム面は、前記二つの水平部以外に、前記撮像レンズの光軸方向の位置 を遠方域と至近域との間に位置決めする水平な基準位置部（基準域）を有する。

（５）前記（４）に記載の撮像装置において、前記基準位置部は、前記傾斜部の途中に構成されない。

（６）前記（４）に記載の撮像装置において、前記基準位置は当該撮影装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上である。

（７）前記（４）に記載の撮像装置において、前記カム面は、前記基準位置部、前記遠方域、前記ＡＦ域、前記至近域、の順で構成されている。

（８）前記（４）に記載の撮像装置において、前記基準位置部に前記当接部が当接されて前記撮像レンズが位置決めされた状態で、当該撮像レンズを前記保持部材に対して光軸方向に移動させて前記撮像レンズの合焦状態を調整する合焦状態調整機構を備える。

（９）前記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記カム部及び前記当接部は、光軸方向の軸周りに相対的に回動するとともに、略等間隔を空けるようにして三点以上の複数点で前記保持部材又は前記支持部材を保持する。

以下に、本発明について、図面を用いて具体的な態様を説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

図１は、本発明を適用した一実施形態として例示する撮像装置１００を示す平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線における撮像装置１００の一部省略断面図である。また、図３は、撮像装置１００の制御系の要部構成を示すブロック図である。

なお、図１にあっては、装置ケース１の上蓋部１ａの図示を省略している。

本実施形態の撮像装置１００は、レンズ部４の合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を実行可能に構成されており、具体的には、図１〜図３に示すように、装置ケース１と、装置ケース１の下側に配設された基板２と、基板２の光源側（上側）の面に取り付けられた撮像素子３と、撮像素子３に集光させるためのレンズ部４と、このレンズ部４を保持する保持部材としての外筒部５と、外筒部５を支持して、当該外筒部５を撮像素子３に対して光軸方向に変位させるカム部材６と、カム部材６を介してレンズ部４を光軸方向に移動させるための駆動手段としての駆動モータ７と、駆動モータ７の駆動力をカム部材６に伝達するための駆動力伝達部材８と、レンズ部４の光軸方向の位置を検出するための検出手段としてのフォトインタラプタ９と、制御部１０とを備えている。

基板２は、例えばセラミック基板等からなり、その光源側の面に下端部を当接させて装置ケース１が取り付けられている。

また、基板２は、図１に示すように、その一部にフレキシブル基板Ｆが接続されている。フレキシブル基板Ｆは所定の配線（図示略）を介して撮像素子３と電気的に接続されている。

撮像素子３は、基板２の所定位置（例えば、図２における左側）に、その光源側にレンズ部４により結像された被写体の光学像を電気信号に変換する光電変換部３ａが配されるように取り付けられている。また、撮像素子３は、例えば、ＣＭＯＳ型イメージセンサ、ＣＣＤ型イメージセンサ等からなり、外形が略矩形薄板状に形成されている。

なお、撮像素子３の光源側には、例えば、赤外線等をカットするフィルタとしての機能を有し、当該撮像素子３に塵などが付着するのを防止することができるようにカバー部材３１が配設されている。そして、カバー部材３１の光源側には、被写体の光学像を撮像素子３の光電変換部３ａに結像するためのレンズ部４が配設されている。

レンズ部４は、光源側から順に配設された、撮像レンズとしての第一レンズ４１、第二レンズ４２及び第三レンズ４３を備え、これら第一レンズ４１、第二レンズ４２及び第三レンズ４３は外形が筒状に形成されたレンズ固定枠部４４の内周部に固定されている。

なお、第一レンズ４１と第二レンズ４２との間には、例えば、光量を調節するための絞り板４５が配設され、また、第二レンズ４２と第三レンズ４３との間には、これら第二レンズ４２と第三レンズ４３との間隔を規制するための間隔規制部材４６が配設されている。

レンズ固定枠部４４は、その外周部に雄ねじ部４４ａを備え、レンズ部４は、外筒部５の内周部に形成された雌ねじ部５１ａにレンズ固定枠部４４の雄ねじ部４４ａを螺合させることにより、外筒部５の内側に配設されている。

ここで、外筒部５に対してレンズ部４を光軸方向の軸心周りに回動させることにより当該レンズ部４を光軸方向に移動自在となっており、これにより、レンズ部４の合焦状態を調整する合焦状態調整機構が構成されている。より具体的には、カム部材６の基準域（後述する）に外筒部５の当接部５３ａが当接されて光軸方向に位置決めされた状態で、所定のチャートを用いてレンズ部４の合焦状態を評価していき、その評価状況に応じてレンズ部４を螺子込んで光軸方向に移動させることで当該レンズ部４の合焦状態を調整するようになっている。このようにして、基準撮像位置におけるレンズ部４の合焦状態の調整が行われるようになっている。

外筒部５は、例えば、外形が略筒状に形成された部材であり、内周部に雌ねじ部５１ａが形成された上環状部５１と、この上環状部５１に連続して形成され、バネ等の押圧部材１１により基板２側に押圧される被押圧部５２と、この被押圧部５２に連続して形成され、下端部にカム部材６のカム面６１１に当接される当接部５３ａが形成された下環状部５３とを備えている。

当接部５３ａは、略１２０°間隔を空けて下環状部５３の下面から撮像素子３側に３つ突出して形成されている。また、当接部５３ａの突出長は、カム部材６のカム面６１１上面の高低差と略等しいか、若しくは高低差よりも長くなっている。

なお、押圧部材１１の上端部は、例えば、装置ケース１の上蓋部１ａの下面に当接されており、これによって、押圧部材１１により外筒部５が基板２側に常時付勢されるようになっている。

また、外筒部５の所定位置には、フォトインタラプタ９によりレンズ部４の光軸方向の位置を検出するための検知用羽部材５４が配設されている。

次に、カム部材６について図４、図５(a)及び図５(b)参照して詳細に説明する。ここで、図４は、カム部材６を示す斜視図であり、図５(a)及び図５(b)は、カム部材６のカム面６１１を模式的に示した図である。

図４に示すように、カム部材６は、例えば、略環状に形成された部材であり、具体的には、上面に当接部５３ａが当接されて外筒部５を下側から支持するカム面６１１を有するカム部としての上カム部６１と、この上カム部６１の下側から外方に突設され、外周部に歯車が形成された、上カム部６１を介して該当部５を支持する支持部材である下円盤部（台座）６２とを備えて構成されている。

上カム部６１のカム面６１１は、図５(a)に示すように、光軸方向に略直交する方向に延在する水平面を有する基準域６１ａと、この基準域６１ａよりも高さがわずかに低い水平面を有する過無限遠域６１ｂと、基準域６１ａと過無限遠域６１ｂを連続的に繋ぐ小段差域６１ｃと、基準域６１ａよりも高さの高い水平面を有する至近域６１ｄと、過無限遠域６１ｂと至近域６１ｄを前後に連続して設けられた、広傾斜面を有するＡＦ域６１ｅと、至近域６１ｄと基準域６１ａを連続的に繋ぐ大段差域６１ｆとが略１２０°間隔を空けて形成されている。これにより、カム部材６のカム面６１１に、外筒部５の３つの当接部５３ａが当接することとなり、カム部材６は、外筒部５を３点で支持するようになっている。

そして、カム部材６が光軸周りに回動することにより、上カム部６１のカム面６１１に沿って当接部５３ａが摺動しながら上下に移動することとなり、これにより、外筒部５とともにレンズ部４が光軸方向に変位するようになっている。

大段差域６１ｆの高低差は、例えば、少なくともフォトインタラプタ９から出力されるパルス信号のレベルを検知用羽部材５４により切り替えることができる程度の高さとなっている。即ち、例えばカム面６１１が図５(a)における左方向に移動するようにカム部材６が回動することにより、当接部５３ａが大段差域６１ｆを上から下に移動することとなる。このとき、検知用羽部材５４とフォトインタラプタ９との相対的な高低差に基づいて当該フォトインタラプタ９から出力されるパルス信号がローレベル（Ｌレベル）からハイレベル（Ｈレベル）に切り替えられるようになっている。かかる大段差域６１ｆは、起点部を構成する。

基準域６１ａは、電源投入時等や通常の撮像状態である固定焦点にて撮像する際に、レンズ部４の光軸方向の位置を固定するための領域であり、具体的には、レンズ部４を過焦点位置にて合焦させるように光軸方向に位置決めするようになっている。これにより、例えばコリメータ等を必要とせずにレンズ部４の合焦状態の調整を簡便に、且つ、適正に行うことができることとなって、固定焦点における被写体の撮像をより適正に行うことができる。

また、基準域６１ａは、ＡＦ域６１ｅの前後に位置する平面部を、過無限遠域６１ｂと至近域６１ｄとして、オートフォーカス処理の際に過無限遠位置及び至近位置にてレンズ部４を合焦させるように当該レンズ部４を撮像素子３に対して光軸方向に位置決めするための基準位置となっている。つまり、基準域６１ａに外筒部５の当接部５３ａが当接された状態で、撮像素子３の光電変換部３ａに光学像が結像されるようにレンズ部４の合焦状態の調整が行われることにより、当該レンズ部４をオートフォーカス処理の際に過無限遠位置及び至近位置に移動させても、レンズ部４の光学像は撮像素子３の光電変換部３ａにて結像されることとなる。

ＡＦ域６１ｅは、オートフォーカス処理（後述する）にてレンズ部４を光軸方向に変位させるための領域であり、傾斜面部を構成する。その下側が遠方域側となり、上側が至近域６１ｄ側となっている。つまり、当該ＡＦ域６１ｅに沿って当接部５３ａが摺動することにより、レンズ部４の撮像素子３の光電変換部３ａに対する光軸方向の距離を変えることができるようになっている。これにより、ＡＦ域６１ｅのより上側に当接部５３ａを当接させるようにカム部材６を駆動させることによって焦点をより至近域６１ｄ側から合わせることができ、また、ＡＦ域６１ｅのより下側にレンズ部４の当接部５３ａを当接させることによって焦点をより遠方域側から合わせることができるようになっている。

なお、ＡＦ域６１ｅの下側の領域は、レンズ部４を遠方にて合焦させるように光軸方向に位置決めするための領域となっている。

ここで、遠方域とは、過焦点よりも遠くの被写体に合焦する位置からなる域であり、過無限遠域を含む域である。

過無限遠域６１ｂは、レンズ部４を過無限遠位置にて合焦させるように光軸方向に位置決めするための過無限遠レンズ固定位置となっており、二つの水平部のうちの一方を構成する。

ここで、過無限遠位置とは、具体的には、撮影倍率が正となる領域で、無限遠域よりもさらに至近域６１ｄと反対側であり、レンズ部４の焦点を無限遠域よりもさらに無限遠域側から合わせることができるようになっている。即ち、レンズ部４の第一レンズ４１、第二レンズ４２及び第三レンズ４３を構成する所定の樹脂は、例えば温度や湿度などの環境条件によって屈折率が変動する虞があり、この場合、無限遠域にて合焦することができなくなる。そこで、樹脂の屈折率が変動して通常状態における無限遠域から焦点を合わせることができなくなっても、過無限遠域６１ｂにより合焦位置を至近域６１ｄと反対側にずらすことができることとなって、焦点を無限遠域側から適正に合わせることができるようになる。

至近域６１ｄは、レンズ部４を至近撮像位置にて合焦させるように光軸方向に位置決めするための領域であり、二つの水平部のうちのもう一方を構成する。この至近域６１ｄに外筒部５の当接部５３ａが当接された状態となることで、レンズ部４が最も被写体側に繰り出された状態となる（図６参照）。このとき、被写体とレンズ部４の距離は、例えば約５〜３０（ｃｍ）であって、書類の画像を撮像素子３の撮像領域（光電変換部３ａ）全面で撮像したり、本発明に係る携帯電話機（後述する）に撮像装置１００を搭載する場合には、当該撮像装置１００をバーコードリーダとして利用することができる。

下円盤部６２の歯車は、駆動力伝達部材８の下側外周部に形成された平歯車部（図示略）に噛合されている。

なお、駆動力伝達部材８には、平歯車部と同心にてこの平歯車部よりも上側にはす歯（図示略）が設けられており、このはす歯が駆動モータ７の出力軸に取付固定されたウォーム７１に噛合されている。

ここで、駆動力伝達部材８の回転方向は、レンズ部４を遠方撮像位置から至近撮像位置に移動させる際に、ウォーム７１とはす歯との噛合により当該駆動力伝達部材８が基板２側に付勢されるような方向となっている。即ち、レンズ部４は押圧部材１１により光源側から基板２側に付勢されているため、ＡＦ域６１ｅにてレンズ部４を光軸方向に移動させる場合には、駆動力伝達部材８が基板２側に付勢されるような方向となるように回転させた方がレンズ部４の光軸方向の位置決め精度向上の点で好ましい。

換言すると、レンズ部４の繰出時にオートフォーカス処理（後述する）を実行する場合には、レンズ部４を繰り出すことにより駆動力伝達部材８が基板２側に付勢されるようにはす歯を設け、レンズ部４の繰込時にオートフォーカス処理を実行する場合には、レンズ部４を繰り込むことにより駆動力伝達部材８が基板２側に付勢されるようにはす歯を設けることが好ましい。

駆動モータ７は、例えば、ステッピングモータ等のパルスモータであり、ＣＰＵ１０ａから出力され入力されたパルスに基づいてロータを所定の角度ずつステップ駆動するようになっている。これにより、ウォーム７１及び駆動力伝達部材８を介してカム部材６を光軸方向の軸周りに所定方向に回動させるようになっている。

フォトインタラプタ９は、検出手段として、検知用羽部材５４を検出し、検出した情報を制御部１０に伝送可能なパルス信号に変換する機能を備えて構成される。

具体的には、例えば、赤外線を照射する赤外線ダイオードを備える投光器（図示省略）と、照射された赤外線を受光して、受光結果により制御部へ出力するパルス信号を変化させる受光器（図示省略）を備えて構成される。投光器と受光器の間、即ち、赤外線の光路に検知用羽部材５４が位置している状態で投光器より受光器に向かって赤外線が照射されると、赤外線は検知用羽部材５４によって遮断されるため、受光器は赤外線を受光しない。このとき、フォトインタラプタ９は、Ｌレベルのパルス信号を制御部１０に出力する。一方、赤外線の光路に検知用羽部材５４が位置していない状態で赤外線が照射されると、照射された赤外線は受光器によって受光され、フォトインタラプタ９は、Ｈレベルのパルス信号を制御部１０に出力する。

ここで、カム部材６が光軸周りに回動することにより、上カム部６１のカム面６１１に沿って当接部５３ａが摺動しながら大段差域６１ｆを移動する際にフォトインタラプタ９から制御部１０に出力されるパルス信号について説明する。

当接部５３ａが、大段差域６１ｆを上から下に移動することによって、フォトインタラプタ９の光路に位置していた検知用羽部材５４が当該光路より外れ、これをきっかけにフォトインタラプタ９から出力されるパルス信号のレベルが、ＬレベルからＨレベルに切り替えられる。

即ち、フォトインタラプタ９は、当接部５３ａが大段差域６１ｆに到達すると、検知用羽部材５４が赤外線の光路に位置している状態から位置していない状態に変化することにより、検出信号として、Ｈレベルのパルス信号を制御部１０に出力する。

制御部１０は、当接部５３ａが大段差域６１ｆに到達することによって出力されるＨレベルのパルス信号を基準パルス信号として、基準パルス信号発生からのモータのパルス信号の数（パルス数）を計数することにより、当接部５３ａの位置を判断する。

ここで、検知用羽部材５４を介して当接部５３ａが大段差域６１ｆに到達したことが検出されるため検出位置は、フォトインタラプタ９と検知用羽部材５４との相対的な高低差によって異なる。

具体的には、例えば、検知用羽部材５４等の各部材の寸法誤差や組み付け精度等により撮像装置１００毎に異なるため、撮像装置１００の個体間で、基準パルス信号が出力される検出位置に誤差範囲σが生じることとなる。

ここで、「誤差範囲σ」とは、フォトインタラプタ９によって当接部５３ａが大段差域６１ｆに到達したことが検出される際に、撮像装置の個体間で生じる検出位置のバラツキの範囲を意味する。

具体的に、当接部５３ａが大段差域６１ｆの長さ方向略中央の位置（中央位置）Ｐ１に当接している状態で当接部５３ａが検出されるように、検知用羽部材５４やフォトインタラプタ９の寸法や組み付けを調節した場合を例に挙げて説明する。

この場合、「誤差範囲σ」は、少なくとも、大段差域６１ｆと至近域６１ｄの境界に当接部５３ａが当接している状態で当接部５３ａが検出される検出位置Ｐ２と中央位置Ｐ１との誤差である検出誤差σ１と、大段差域６１ｆと基準域６１ａの両方に当接部５３ａが当接している状態で当接部５３ａが検出される検出位置Ｐ３中央位置Ｐ１との誤差である検出誤差σ２とからなる範囲の長さを意味する。また、各撮像装置の備える特性等によって検出誤差σ３、σ４が生じる場合には、当該検出誤差σ３及びσ４を含む範囲の長さを意味する。従って、撮像装置の個体間で生じる最大誤差範囲として、誤差範囲σ５が生じることとなる。

ここで、カム面６１１を構成する各域の長さは、過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄの長さは略等しく、また、基準域６１ａは過無限遠域６１ｂの略２倍の長さを備え、ＡＦ域６１ｅは、過無限遠域６１ｂの略３倍の長さを備え、小段差域６１ｃの長さは何れの域の長さよりも短い。また、過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄの長さは、誤差範囲σ５の長さ以上の長さを備えて構成される。

制御部１０は、オートフォーカス処理を制御するためのものであり、具体的には、図３に示すように、ＣＰＵ１０ａと、ＲＡＭ１０ｂと、記憶部１０ｃとを備えている。なお、制御部１０、撮像素子３、駆動モータ７、フォトインタラプタ９はバスＢを介して電気的に接続されている。

ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａは、当該撮像装置１００を構成する各部を統括して制御するものであり、記憶部１０ｃに格納されている所定のプログラムを読み出してＲＡＭ１０ｂの作業領域に展開し、当該プログラムに従って各種処理を実行する。

ＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｂは、ＣＰＵ１０ａの制御下にて記憶部１０ｃから読み出されたプログラムやデータ等の格納領域や作業領域等を構成している。

記憶部１０ｃは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＥＥＰＲＯＭ（Electronic Erasable Programmable ROM）等から構成されており、ＣＰＵ１０ａの制御下にて実行される各種のプログラム並びに各プログラムの処理に係るデータ等を記憶するものである。具体的には、記憶部１０ｃは、例えば、オートフォーカス処理プログラムを記憶している。

オートフォーカス処理プログラムは、ＣＰＵ１０ａに、オートフォーカス処理手段として、被写体の撮像の際に、駆動モータ７の駆動を制御させてレンズ部４を保持する外筒部５を光軸方向に移動させ当該レンズ部４の合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を行う機能を実現させるプログラムである。

ここで、オートフォーカス処理は、例えば、ＣＰＵ１０ａの制御下にて、カム部材６を所定方向に回転させてカム面６１１に外筒部５の当接部５３ａを摺動させることによりレンズ部４を遠方撮像位置と至近撮像位置の間を移動させつつ、被写体を撮像することで画像データを取得していく。そして、ＣＰＵ１０ａは、取得された画像データの複数の焦点調整位置における特定周波数解析を行うことにより取得した周波数解析データをＲＡＭ１０ｂ内に順次格納していく。さらに、ＣＰＵ１０ａは、ＲＡＭ１０ｂに格納された周波数解析データに基づいて、当該画像データの焦点調整位置におけるその被写体の光学像の合焦状態を評価して、評価値が最も良い撮像位置を合焦位置と規定するようになっている。

この場合、ＣＰＵ１０ａは、駆動モータ７を正転させて、レンズ部４を遠方撮像位置から至近撮像位置の所定位置まで移動させ、評価値の最も良い撮像位置を見つけた後、駆動モータ７を逆転させることによりカム部材６を逆転させてレンズ部４を至近撮像位置から遠方撮像位置まで移動させる。そして、再び、駆動モータ７を正転させて、レンズ部４を評価値の最も良い撮像位置に移動させる制御を行う。この場合、例えば駆動モータ７の逆転により生じるバックラッシを考慮してこのバックラッシの分多めに戻すようにした方が好ましい。

また、「マクロモード」が設定されている場合には、ＣＰＵ１０ａはオートフォーカス処理を実行せず、至近域６１ｄへレンズ部４を移動させる。

なお、オートフォーカス処理においては、レンズ部４を遠方撮像位置から至近撮像位置まで一方向に移動させ、カム部材６のカム面６１１に設けられた一のＡＦ域６１ｅよりも次のＡＦ域６１ｅでの画像の取り込みを行うステップ数が細かくなるように変更しても良い。即ち、一のＡＦ域６１ｅにて評価値が良い撮像位置の目安を探索して、この目安となる撮像位置までの基準域６１ａからのパルス数を記憶しておき、当該パルス数に基づいて次のＡＦ域６１ｅにて目安となる撮像位置の付近で画像の取り込みを細かく行うことによって、光学像の合焦状態の評価をより適正に行うことができる。

撮像装置の起動時には、カム部を一方向に回転させることにより起点部を検出できるため、前回の駆動終了時の状態によらずに起点部を検出することができるため、簡単な制御で起動することができる。また、カム部は終点を有さない回転形状であるため、フォトインタラプタ９が起点部を検出しない等によるエラーが生じても、カム部の構造体にダメージを与えることはない。

次に、上記撮像装置１００を一例とする本発明の撮像装置１００を搭載した電子機器について説明する。

図７に示すように、電子機器は、例えば、折り畳み式の携帯電話機Ｔであり、表示画面Ｄを備えたケースとしての上筐体１２ａと、操作ボタンＰを備えた下筐体１２ｂとがヒンジ１２ｃを介して連結されている。撮像装置１００は、上筐体１２ａの内表面側（表示画面Ｄを有する側）の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置１００が上筐体１２ａの外表面から光を取り込めるものとされている。

このように、携帯電話機Ｔに撮像装置１００を内蔵しても、携帯電話機Ｔの大型化を抑制することができ、また、被写体の撮像を被写体との距離や撮像環境等に対応させてより適正に行うことができるので、付加価値の高い携帯電話機Ｔとすることができる。

なお、携帯電話機Ｔのその他の構成要素は、公知であるため、説明を省略する。

以上のように、本実施形態の撮像装置１００によれば、外筒部５に設けられた当接部５３ａが、カム部材６のカム面６１１に当接してなり、当該カム面６１１における大段差域６１ｆが当接部５３ａに到達すると、フォトインタラプタ９によって検出されることとなる。そして、大段差域６１ｆを起点とするカム面６１１における過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄの長さが、撮像装置の個体差によって生じるフォトインタラプタ９による検出位置の誤差範囲長さ以上の長さとなる。

これにより、フォトインタラプタ９による検出位置が撮像装置毎にばらついたとしても、過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄの長さが当該誤差範囲長さよりも長いため、当接部５３ａをカム面６１１上の過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄに確実に位置させることができる。

従って、撮像装置１００毎に異なる検出位置の誤差をメモリに記憶させる必要がなくなることとなって、容易に、且つ低コストで、撮像装置の固体差に起因する検出位置のバラツキによる影響を解消することができる。

より具体的には、例えば、検出位置がばらつくことによって、至近域６１ｄに当接してなる当接部５３ａが大段差域６１ｆから落下することを防ぐことができる。

また、過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄが誤差範囲の長さよりも長いため、特別にソフトウエア的な処理をすることなく、当接部５３ａを過無限遠域６１ｂ及び至近域６１ｄに確実に位置させることができることとなって、オートフォーカス処理をより好適に行うことができる。

そして、過無限遠域６１ｂがあることによって、温度変化が生じた場合であっても、無限遠域を確実に確保することができ、更に好適にオートフォーカス処理を実行することができる。

さらに、撮像装置１００が、被写体の撮像の際に、レンズ部４の合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を行うオートフォーカス処理手段を備え、レンズ部４を撮像素子３に対して光軸方向に変位させるカム部材６のカム面６１１は、固定焦点にて被写体を撮像する際にレンズ部４の光軸方向の位置を固定するとともに、オートフォーカス処理の際にレンズ部４を撮像素子３に対して光軸方向に位置決めするとともに、過無限遠域６１ｂと至近域６１ｄを確保するための基準域６１ａと、オートフォーカス処理にてレンズ部４を光軸方向に変位させるためのＡＦ域６１ｅとが設けられている。

即ち、固定焦点にて被写体を撮像する際には、カム部材６を回動させてそのカム面６１１の基準域６１ａに撮像レンズを保持する外筒部５の当接部５３ａを当接させることにより、レンズ部４の撮像素子３に対する光軸方向の位置を固定した状態とすることができる。これにより、例えば、固定焦点による被写体の撮像において、ＡＦ域６１ｅの至近域６１ｄ側と過無限遠域６１ｂ側との間の所定位置にレンズ部４を位置決めして撮像する構成のものに比べてレンズ部４の位置決めに係る制御を簡便なものとすることができ、消費電力を低下させることができる。

また、カム面６１１に設けられた基準域６１ａを基準として、オートフォーカス処理の際に、遠方位置及び至近位置にレンズ部４を適正に合焦するようにレンズ部４を位置決めすることができることとなって、オートフォーカス処理の際に、レンズ部４により結像される光学像が撮像素子３上にて適正に合焦されながら、カム面６１１のＡＦ域６１ｅに当接部５３ａを当接させつつレンズ部４を光軸方向に変位させることができることとなる。これにより、レンズ部４を光軸方向の所定位置に移動させるために、ＡＦ域６１ｅの所定位置や、ＡＦ域６１ｅの所定位置から至近域６１ｄや過無限遠域６１ｂまでの駆動モータ７のパルス信号数を記憶しておくためのメモリを備える必要がなくなる。

このように、レンズ部４による被写体の撮像に際して消費される電力を低下させることができるとともに、レンズ部４を光軸方向に移動させる上でのレンズ部４の過焦点位置等の基準となる所定位置や、駆動モータ７のパルス信号数を記憶するためのメモリを備える必要がなくなって、当該撮像装置１００の小型化並びにコストの低下を図ることができる。

そして、基準域６１ａに外筒部５の当接部５３ａが当接されて位置決めされた状態で、当該外筒部５に対してレンズ部４を光軸方向に移動させて当該レンズ部４の合焦状態を調整する合焦状態調整機構を備えるので、当該合焦状態調整機構によりレンズ部４の合焦状態の調整を簡便に、且つ、適正に行うことができる。

その上、カム部材６は、略等間隔を空けるようにして三点からなる複数点で外筒部５を支持するので、合焦状態調整機構によるレンズ部４の合焦状態の調整の際にレンズ部４の支持を適正に行うことができる。即ち、レンズ部４の傾きを抑制する、例えば、ガイドのような部材を必要としないのみならず、レンズ部４の重心を略中心として多点で保持するため、衝撃に強い構造とすることができる。

そして、当該撮像装置１００を携帯電話機Ｔに内蔵することによっても、容易且つ低コストで、撮像装置１００の固体差に起因する検出位置のバラツキによる影響を解消することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。

また、上記実施形態で例示したＡＦ処理を行うための制御機構を備えない撮像装置１００であっても、ＡＦ処理に係る構成部分以外の構造、即ち、レンズ部４の組み付け構造や当該レンズ部４の基準撮像位置における合焦状態の調整機構等を上記実施形態の撮像装置１００と共通化することにより、レンズ部４の組み付けや当該レンズ部４の合焦状態の調整等の作業を略同様に簡便に行うことができる。

さらに、上記実施形態では、外筒部５の下環状部５３に３つの当接部５３ａ、…を設け、これら当接部５３ａをカム部材６のカム面６１１に当接させることより当該カム部材６により外筒部５を三点で支持するようにしたが、これに限られるものではなく、外筒部５の支持は少なくとも一点で行われていれば良い。

また、上記実施形態では、カム面６１１に過無限遠域６１ｂを設けるようにしたが、これに限られるものではなく、過無限遠域６１ｂを形成するか否かは適宜変更可能となっている。

さらに、上記実施形態においては、フォトインタラプタ９が検知用羽部材５４を検出することにより、大段差域６１ｆに当接部５３ａが到達したことを検出することとしたが、当接部５３ａが大段差域６１ｆに到達したことを検出する方法としては、これに限られるものではなく、例えば、カム部材６を構成する上カム部６１の側面の所定位置に反射部材を配設し、当該上カム部６１の側面と対向する位置に、例えばフォトリフレクタ等のセンサを設けることとしてもよい。この場合、フォトリフレクタによって照射され、反射部材によって反射された反射光をフォトリフレクタが受光することによって、大段差域６１ｆに当接部５３ａが到達したことを検出する。

また、駆動手段としては駆動モータに限られず、例えば、圧電素子や形状記憶合金等を用いることができる。

Claims (10)

1. 被写体の光学像を結像する撮像レンズと、前記撮像レンズにより結像された光学像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像レンズを保持する保持部材と、前記保持部材を支持する支持部材と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方に設けられ、前記撮像レンズを前記撮像素子に対して光軸方向に変位させるカム部と、前記保持部材及び前記支持部材の何れか一方を回動させるための駆動手段と、前記被写体の撮像の際に、前記駆動手段の駆動を制御して前記撮像レンズを光軸方向に移動させ当該撮像レンズの合焦位置を自動で調整するオートフォーカス処理を行うオートフォーカス処理手段とを備える撮像装置であって、
   前記カム部は、
   前記保持部材及び前記支持部材のうち、当該カム部が設けられていない他方の一部に形成された当接部が当接されるカム面が形成され、当該カム面は、前記オートフォーカス処理にて前記撮像レンズを光軸方向に変位させるためのＡＦ域と、当該ＡＦ域の前後に連続して設けられた二つの水平部と、当該カム面における起点部と、を備え、
   前記当接部が前記起点部に到達したことを検出する検出手段を備え、
   前記平坦部の長さは、当該撮像装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上であることを特徴とする撮像装置。
2. 前記二つの水平部は、過焦点位置を挟んで配置された遠方域と至近域を構成することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の撮像装置。
3. 前記遠方域を構成する水平部は、過無限遠域であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の撮像装置。
4. 前記カム部のカム面は、固定焦点にて撮像する際に前記撮像レンズの光軸方向の位置を固定するとともに、前記二つの水平部を遠方域と至近域として前記撮像レンズを前記撮像素子に対して光軸方向に位置決めするための水平な基準位置部を有することを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項に記載の撮像装置。
5. 前記基準位置部は、前記傾斜部の途中に構成されないことを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の撮像装置。
6. 前記基準位置部は当該撮影装置の個体差によって生じる前記検出手段による検出位置の誤差範囲長さ以上であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の撮像装置。
7. 前記カム面は、前記基準位置部、前記遠方域、前記ＡＦ域、前記至近域、の順で構成されていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の撮像装置。
8. 前記基準位置部に前記当接部が当接されて前記撮像レンズが位置決めされた状態で、当該撮像レンズを前記保持部材に対して光軸方向に移動させて前記撮像レンズの合焦状態を調整する合焦状態調整機構を備えることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の撮像装置。
9. 前記カム部及び前記当接部は、光軸方向の軸周りに相対的に回動するとともに、略等間隔を空けるようにして三点以上の複数点で前記保持部材又は前記支持部材を保持することを特徴とする請求の範囲第1項〜第８項のいずれか一項に記載の撮像装置。
10. 請求の範囲第１項〜第９項のいずれか一項に記載の撮像装置を、機器本体内に備えることを特徴とする電子機器。