KR20070041341A

KR20070041341A - 촬상 장치

Info

Publication number: KR20070041341A
Application number: KR1020060098269A
Authority: KR
Inventors: 겐지 와따나베; 히로시 기바야시; 가쯔미 오오쯔까; 찌에 네모또
Original assignee: 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2007-04-18
Also published as: US20070086769A1

Abstract

본 발명은 하우징과,

상기 하우징에 대해 광축 방향으로 이동 가능한 가동 렌즈를 적어도 1개 포함하는 촬상 렌즈와,

상기 가동 렌즈를 지지하는 렌즈 프레임과,

상기 가동 렌즈를 이동시키기 위한 액츄에이터와,

상기 액츄에이터의 가동 요소에 연결된 이동 프레임을 갖고,

상기 렌즈 프레임과 상기 이동 프레임은 일체적으로 성형되어 있는 촬상 장치이다.

촬상 장치, 광전 변환부, 이미지 센서, 촬상 렌즈, 커트 필터

Description

촬상 장치 {IMAGE TAKING APPARATUS}

도1은 제1 실시 형태에 관한 촬상 장치(50)의 사시도.

도2는 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도3은 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 상태를 나타내는 도면.

도4는 휴대 전화기(100)의 제어 블럭도.

도5는 제2 실시 형태에 관한 촬상 장치(50)의 사시도.

도6은 도5의 촬상 장치(50)를 Ⅱ-Ⅱ선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도7a는 제4 렌즈(L4)를 피사체측으로부터 본 도면이고, 도7b는 도7a의 제4 렌즈(L4)를 ⅢB-ⅢB선으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도8a는 제3 렌즈(L3)를 상측으로부터 본 도면이고, 도8b는, 도8a의 제3 렌즈(L3)를 ⅣB-ⅣB선으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도9는 제3 실시 형태에 관한 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도10은 제4 실시 형태에 관한 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으 로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면.

도11은 제4 실시 형태의 변형예에 관한 이동통 및 가동 렌즈의 단면도.

도12는 제5 실시 형태에 관한 촬상 장치(50)의 사시도.

도13은 도12의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면을 따라 절단한 단면도.

도14는 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 상태를 도시하는 도면.

도15a는 촬상 렌즈의 유효 직경을 설명하기 위한 도면.

도15b는 조건식 (1), (2)의 값을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 촬상 렌즈

20 : 조립 하우징

21 : 외부통

21A : 하부통

21B : 상부통

22 : 이동통

22a : 대원통부

22b : 소원통부

22c : 소플랜지부

22d : 대풀랜지부

22e : 유지 부재

50 : 촬상 장치

51 : 이미지 센서

51a : 광전 변환부

52 : 기판

52a : 지지 평판

52b : 가요성 기판

54 : 외부 접속용 단자

F : 커트 필터

B : 접착제

[문헌 1] 일본 특허 공개 2004-280031호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 2004-347890호 공보

본 발명은 촬상 장치에 관한 것이고, 예를 들어 CCD형 이미지 센서 혹은 CMOS형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치 등에 이용되는 적합한 촬상 장치에 관한 것이다.

최근, CCD(Charge Coupled Device)형 혹은 CMOS(Complementary Metal 0xide Semiconductor)형의 고체 촬상 소자를 이용한 촬상 장치의 고성능화에 수반하여, 오토 포커스 기구(이후 AF 기구라 함)를 구비한 촬상 장치가 탑재된 휴대 전화가 보급되고 있다.

특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에는, 그러한 촬상 장치에 이용할 수 있는 종래예로서, 렌즈의 주위에 액추에이터를 배치하여 렌즈를 광축 방향으로 구동할 수 있는 렌즈 구동 장치가 개시되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2004-280031호 공보

[특허 문헌 2] 일본 특허 공개 2004-347890호 공보

특허 문헌 1에 기재된 렌즈 구동 장치는, 액츄에이터의 가동 요소인 코일을 연결하는 캐리어와, 렌즈를 유지하는 렌즈 홀더가 별개의 부재로 되어 있다. 이러한 구성을 채용함으로써, 조립 부착시에 캐리어와 렌즈 홀더와의 광축 방향의 상대 변위를 가능하게 하고, 초점 위치의 조정을 행할 수 있도록 하고 있다. 그런데, 캐리어와 렌즈 홀더를 별개의 부재로 하면 부품 개수가 증대하고, 조립 부착에 시간이 걸릴 우려가 있다. 또한, 캐리어와 렌즈 홀더가 광축 직교 방향으로 중첩하고 있으므로, 합계의 두께가 두꺼워져 장치 구성이 그만큼 대직경화할 우려가 있다.

또한, 복수의 렌즈를 구비한 촬상 장치에 있어서, 1매의 렌즈를 광축 방향으로 이동시켜 포커싱을 행하는 경우, 렌즈의 이동에 의해 광축의 틸트나 시프트가 생기면 광학 성능이 열화할 우려가 있다. 이러한 문제는, 액츄에이터로서 보이스 코일 모터를 이용하여 렌즈를 이동시킨 경우에 생기기 쉽다. 이에 대해, 포커싱시에 복수의 렌즈를 광축 방향으로 이동시키는 시도가 있고, 그것에 따르면 렌즈 사 이의 광축의 틸트나 시프트가 억제되므로 높은 광학 성능을 얻을 수 있다. 그런데, 복수의 렌즈를 이동시키기 위해서는, 액츄에이터의 구동력을 높일 필요가 생긴다.

예를 들어 보이스 코일 모터의 경우, 코일 권선수의 증대, 코일 길이의 증대, 전류의 증대, 자속 밀도의 고밀도화 등에 의해 구동력을 높일 수 있다. 그러나, 일반적으로 자속 밀도는 자석의 성능에 의존하여 결정되는 것이므로, 그 고밀도화를 대폭 도모하는 것은 곤란하다. 또한, 전류를 증대시키면 발열량이 증대하고, 구동 대상이 플라스틱 렌즈인 경우에는 광학 성능의 저하를 초래할 우려가 있다. 이에 대해, 코일 권선수의 증대, 코일 길이의 증대는 비교적 용이하게 할 수 있지만, 액츄에이터의 대형화를 초래하게 된다.

그런데, 특허 문헌 2에 기재된 촬상 장치는, 촬상 렌즈를 구성하는 렌즈군의 외경이 동등하게 되어 있고, 그 광축 직교 방향 외측에, 렌즈를 구동하기 위한 액츄에이터를 배치하고 있으므로 큰 직경 방향의 치수를 갖는다. 이러한 구성을 이용하여, 예를 들어 4매의 렌즈를 구동하기 위해서는, 또한 코일 권선수의 증대, 코일 길이의 증대가 필요가 되고, 직경 방향의 치수가 증대함으로써 휴대 전화기 등에 탑재하는 것이 곤란해진다. 한편, 렌즈의 유효 직경을 작게 하면, 그만큼 액츄에이터를 크게 할 수 있지만, 필요한 광학 특성을 확보하는 것이 곤란해진다.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점에 비추어 이루어진 것이고, 콤팩트한 구성을 갖고, 부품 개수를 억제하여 저비용으로 제조할 수 있는 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 형태의 하나는,

하우징과,

상기 가동 렌즈를 지지하는 렌즈 프레임과,

상기 가동 렌즈를 이동시키기 위한 액츄에이터와,

상기 렌즈 프레임과 상기 이동 프레임은 일체로 성형되어 있는 촬상 장치이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 촬상 장치(50)의 사시도이고, 도2는 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다.

상기 촬상 장치(50)는, 광전 변환부(51a)를 갖는 고체 촬상 소자로서의 CMOS형 이미지 센서(51)와, 이 이미지 센서(51)의 광전 변환부(51a)에 피사체상을 촬상시키는 촬상 렌즈로서의 촬상 렌즈(10)와, 이미지 센서(51)와 촬상 렌즈(10) 사이에 배치된 IR 커트 필터(F)와, 이미지 센서(51)를 유지하는 동시에 그 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자(54)(도1)를 갖는 기판(52)과, 촬상 렌즈를 지지하는 조립 하우징(20)과, 포커싱 렌즈를 구동하는 액츄에이터(포커스 액츄에이터라 고도 함)(30)를 구비하고, 이들이 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 본 촬상 장치(50)의 광축 방향 높이(Δ)는 10 ㎜ 이하이다.

상기 이미지 센서(51)는, 그 수광측의 평면의 중앙부에, 화소(광전 변환 소자)가 2차원적으로 배치된 수광부로서의 광전 변환부(51a)가 형성되어 있고, 그 주위에는 신호 처리 회로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이러한 신호 처리 회로는, 각 화소를 차례로 구동하여 신호 전하를 얻는 구동 회로부와, 각 신호 전하를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 이 디지털 신호를 이용하여 화상 신호 출력을 형성하는 신호 처리부 등으로 구성되어 있다. 또한, 이미지 센서(51)의 수광측의 평면의 외측 모서리 근방에는 다수의 패드(도시 생략)가 배치되어 있고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 이미지 센서(51)는 광전 변환부(51a)로부터의 신호 전하를 디지털 YUV 신호 등의 화상 신호 등으로 변환하고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52) 상의 소정의 회로에 출력한다. 여기서, Y는 휘도 신호, U(＝ R - Y)는 적색과 휘도 신호와의 색차 신호, V(＝ B - Y)는 청색과 휘도 신호와의 색차 신호이다. 또한, 촬상 소자는 상기 CMOS형의 이미지 센서로 한정되는 것은 아니고 CCD 등의 다른 것을 사용해도 좋다.

기판(52)은, 그 일평면 상에서 상기 이미지 센서(51) 및 외부통(21)을 지지하는 지지 평판(52a)과, 지지 평판(52a)에 일단부가 접속된 가요성 기판(52b)(도1)을 구비하고 있다.

지지 평판(52a)은 표면에 설치된 다수의 신호 전달용 패드를 갖고 있고, 이것이 전술한 이미지 센서(51)로부터의 와이어(W)와 접속되고, 또한 가요성 기 판(52b)과 접속되어 있다.

가요성 기판(52b)은, 상기한 바와 같이 그 일단부가 지지 평판(52a)과 접속되고, 그 타단부에 설치된 외부 접속용 단자(54)를 거쳐서 지지 평판(52a)과 외부 회로(예를 들어, 촬상 장치를 실장한 상위 장치가 갖는 제어 회로)를 접속하고, 외부 회로로부터 이미지 센서(51)를 구동하기 위한 전압이나 클럭 신호의 공급을 받거나, 또한 디지털 YUV 신호를 외부 회로로 출력하는 것을 가능하게 한다. 또한, 가요성 기판(52b)의 길이 방향의 중간부가 가요성 또는 변형 용이성을 구비하고, 그 변형에 의해, 지지 평판(52a)에 대해 외부 출력 단자의 방향이나 배치에 자유도를 부여하고 있다.

차광성 부재로 이루어지는 조립 하우징(20)은, 이미지 센서(51)를 둘러싸도록 하여 배치되어 기판(52)에 대해 접착제(B)를 이용하여 하단부가 접착되어 이루어지는 하부통(21A)과, 하부통(21A)의 상부에 설치된 단원통형 상부통(21B)으로 이루어지는 외부통(21)을 포함한다.

도2에 있어서, 하부통(21A)의 내주로부터 광축 직교 방향으로 연장하는 플랜지부(21a)에는 IR 커트 필터(F)가 설치되어 있다.

조립 하우징(20)에 대해 이동 가능하게 배치된 이동통(22)은, 대원통부(22a)와, 그 상단부에 연결된 소원통부(22b)와, 그 상단부에 형성된 소플랜지부(22c)와, 대원통부(22a)의 하단부로부터 반경 방향으로 연장하는 대플랜지부(22d)로 이루어지고, 또한 대원통부(22a)를 폐색하도록 하여 설치되는 유지 부재(22e)가 설치되어 있다. 이동통(22)은 물체측으로부터 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3)의 순서로 이들을 고정적으로 내포 유지하고 있다. 상부통(21B)의 내주에 스토퍼(SP)가 설치되어 있고, 대플랜지부(22d)에 접촉함으로써 이동통(22)의 이동 제한을 행하고 있다. 소플랜지부(22c)의 중앙 개구가 개구 조리개(S)로 되어 있다. 이동통(22)이, 청구항에서 말하는 렌즈 프레임과 이동 프레임을 구성한다.

제1 렌즈(L1)의 플랜지부(L1f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 상부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한, 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 하부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 외경은 제3 렌즈(L3)의 외경보다 약간 작아져 있다. 따라서, 후술하는 형태에서, 렌즈(L1 내지 L3)를 소원통부(22b) 내에 조립 부착했을 때, 이동통(22)에 대한 렌즈의 광축은 소원통부(22b)의 내주면과 제3 렌즈(L3)의 외경과의 끼워 맞춤에 의해 정밀도 좋게 위치 결정되고, 또한 플랜지부끼리의 끼워 맞춤에 의해 제3 렌즈(L3)의 광축과, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 광축이 정밀도 좋게 위치 결정되게 된다.

한편, 최상측(最像側) 렌즈인 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)는 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)에 내포되도록 하여 충돌하여 끼워 맞추어져 있으므로, 그것에 의해 이동통(22)에 대한 제4 렌즈(L4)의 광축의 위치 결정을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 유지 부재(22e)는 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)의 하면에 설치되어 있다.

이동통(22)의 소원통부(22b)의 광축 직교 방향 외측에는 원통형의 액츄에이터(30)가 배치되어 있다. 액츄에이터(30)는 이동통(22)의 대원통부(22a)의 상단부에 접착되어(혹은, 삽입 성형되어) 광축 방향으로 연장하고, 광축을 중심으로 하여 원주 방향으로 권취하여 구성된 원통형 코일(33)과, 상부통(21B)의 상방에 있어서 코일(33)을 내포하도록 원통형에 배치된 자석(32)과, 자석(32)을 지지하는 동시에, 상방으로부터 코일(33)의 내주까지를 덮도록 하고, 상부통(21B)에 하단부가 설치된 원통형의 요크(31)로 이루어져 있다. 또한, 자석(32)을 이동통(22)에 설치하고, 코일(33)을 상부통(21B)에 설치해도 좋다.

직경이 다른 도넛 원판끼리를 연결 위치의 위상을 옮겨 연결한 형상의 스프링 부재(27)는 그 외주측을 상부통부(21B)의 하단부 근방에 고정하고, 그 내주측을 유지 부재(22e)의 하면에 고정하고 있다. 한편, 스프링 부재(27)에 유사한 형상을 갖는 스프링 부재(28)는 그 외주측을 요크(31)의 상면에 고정하고, 그 내주측을 이동통(22)의 상단부에 고정하고 있다. 스프링 부재(27, 28)는 이동통(22)이 광축 방향으로 이동하는 것에 따라서 압박력을 발생하도록 되어 있다.

액츄에이터(30)의 코일(33)의 플러스 단자는, 이동통(22)의 대플랜지부(22d)를 통과하여 유지 부재(22e)의 외벽을 연장하는 배선(H1+)을 거쳐서 스프링 부재(27)에 접속되어 있다. 또한, 스프링 부재(27)는 상부통(21B)의 외벽을 관통하여 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2+를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(33)의 마이너스 단자는 이동통(22)의 소원통부(22b)의 외벽을 연장하는 배선(H1-)을 거쳐서 스프링 부재(28)에 접속되어 있다. 스프링 부재(28)는 요크(31), 상부통(21B), 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2-를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 보이스 코일 모터의 구동 원리는 잘 알려져 있으므로 생략하지만, 외부로부터 스프링 부재(27, 28), 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전력을 공급함으로써 발생하는 자력에 의해, 자석(32)에 대해 코일(33)을 공급된 전력에 따라서 변위시킬 수 있는 것이다.

촬상 렌즈(10)는 물체측으로부터 차례로 개구 조리개(S), 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(L1), 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 포커싱 렌즈(가동 렌즈라고도 함)를 구성하지만, 렌즈(L4)에 비해 렌즈(L1 내지 L3)의 외경을 작게 하고 있기 때문에, 이 외경차를 이용하여 대형의 액츄에이터(30)를 탑재할 수 있도록 되어 있다.

이 촬상 렌즈(10)는 개구 조리개(S) 및 각 렌즈(L1, L2, L3, L4)를 광학계로 하여, 고체 촬상 소자에 대해 피사체상의 결상을 행하기 위한 것이다. 개구 조리개(S)는 촬상 렌즈 전체 시스템의 F 넘버를 결정하는 부재이다.

촬상 렌즈(10)와 이미지 센서(51) 사이에 있어서 외부통(21)의 플랜지부(21a)에 유지된 IR 커트 필터(F)는, 예를 들어 대략 직사각형이나 원 형상으로 형성된 부재이다.

또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 및 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이 사이에 차광 마스크(SM)가 배치되어 있고, 그것에 의해 고체 촬상 소자에 가까운 렌즈 유효 직경의 외측에 불필요한 광이 입사하는 것을 방지하여 고스트나 플레어의 발생을 억제할 수 있다.

본 실시 형태의 조립ㆍ조정 태양에 대해 설명한다. 지지 평판(52a)에 이미 지 센서(51)를 실장하고, IR 커트 필터(F)를 설치한 하부통(21A)을 지지 평판(52a) 상에 고정하고, 또한 상부통(21B)을 고정한다. 이러한 상태에서, 유지 부재(22e)를 소정의 지그(도시하지 않음)로 지지하면서 서로 끼워 맞추게 한 렌즈(L1 내지 L4)를 IR 커트 필터(F) 상에 배치한다. 그 후, 검사광을 렌즈(L1 내지 L4)를 거쳐서 입사시키고, 이미지 센서(51)로부터의 신호를 측정함으로써 최적의 초점 위치가 되도록 이미지 센서(51)와 렌즈(L1 내지 L4)의 간격을 조정한다. 그 간격을 유지한 상태로 이동통(22)을 렌즈(L1 내지 L3)에 끼워 맞추게 하고, 접착제(B)에 의해 고정한다. 그 후, 액츄에이터(30)를 조립 부착함으로써 촬상 장치(50)가 완성된다.

상술한 촬상 장치(50)의 사용 형태에 대해 설명한다. 도3은 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 상태를 도시하는 도면이다. 또한, 도4는 휴대 전화기(100)의 제어 블럭도이다.

촬상 장치(50)는, 예를 들어 촬상 렌즈에 있어서의 외부통(21)의 물체측 단부면이 휴대 전화기(100)의 배면(액정 표시부측을 정면으로 함)에 설치되고, 액정 표시부의 하방에 상당하는 위치가 되도록 배치된다.

촬상 장치(50)의 외부 접속용 단자(54)는 휴대 전화기(100)의 제어부(101)와 접속되고, 휘도 신호나 색차 신호 등의 화상 신호를 제어부(101)측에 출력한다.

한편, 휴대 전화기(100)는, 도4에 도시하는 바와 같이 각 부를 통괄적으로 제어하는 동시에, 각 처리에 따른 프로그램을 실행하는 제어부(CPU)(101)와, 번호 등을 키에 의해 지지 입력하기 위한 입력부(60)와, 소정의 데이터 외에 촬상한 화 상이나 영상 등을 표시하는 표시부(70)와, 외부 서버와의 사이의 각종 정보 통신을 실현하기 위한 무선 통신부(80)와, 휴대 전화기(100)의 시스템 프로그램이나 각종 처리 프로그램 및 단말 ID 등의 필요한 여러 데이터를 기억하고 있는 기억부(ROM)(91)와, 제어부(101)에 의해 실행되는 각종 처리 프로그램이나 데이터, 혹은 처리 데이터, 혹은 촬상 장치(50)에 의해 촬상 데이터 등을 일시적으로 저장하는 작업 영역으로서 이용되는 일시 기억부(RAM)(92)를 구비하고 있다.

휴대 전화기(100)를 파지하는 촬영자가 피사체에 대해 촬상 장치(50)의 촬상 렌즈(10)의 광축을 향하면 이미지 센서(51)에 화상 신호가 도입되지만, 예를 들어 상면(像面) AF 처리 등을 행함으로써 핀트 어긋남을 검출할 수 있다. 제어부(101)는 이 핀트 어긋남을 해소하는 방향에 렌즈(L1 내지 L4)를 구동하도록 액츄에이터(30)에 대해 전력을 공급하므로, 외부 접속용 단자(54)로부터 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전력이 공급된다. 이것에 의해, 발생한 자력과, 변형한 스프링 부재(27, 28)의 압박력을 균형이 잡히게 함으로써, 이동통(22)과 함께 최적의 합초 위치에 렌즈(L1 내지 L4)를 이동시키고 또한 유지할 수 있으므로, 적절한 오토 포커스 동작을 실현할 수 있다. 또한, 전력 공급의 중단에 의해 액츄에이터(30)의 구동력이 소실되면, 이동통(22)은 본래의 위치로 복귀한다.

원하는 셔터 찬스에서, 도3에 도시하는 버튼(BT)을 촬영자가 누름으로써 릴리스가 행해지고, 화상 신호가 촬상 장치(50)에 도입되게 된다. 촬상 장치(50)로부터 입력된 화상 신호는 상기 휴대 전화기(100)의 제어계에 송신되어 기억부(92)에 기억되거나, 혹은 표시부(70)에서 표시되고, 또한 무선 통신부(80)를 거쳐서 영 상 정보로서 외부에 송신되게 된다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 일체적으로 형성된 이동통(22)에 의해 렌즈(L1 내지 L3)를 유지하는 동시에, 이동통(22)에 직접 코일(33)을 접착하고 있으므로 렌즈통(22)의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 그만큼 촬상 장치(50)의 외경을 작게 억제할 수 있거나, 혹은 액츄에이터(30)의 설치 공간을 크게 확보할 수 있기 때문에 코일(33)의 권선수의 증대를 도모하여 구동력을 높임으로써, 4매의 렌즈(L1 내지 L4)를 적절하게 구동하는 것이 가능해진다. 또한, 부품 개수를 억제하여 조립 부착의 수고를 경감할 수 있다.

본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 렌즈 프레임과 이동 프레임은 이동통(22)으로서 일체적으로 성형되어 있으므로, 그 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 그것에 의해 촬상 장치의 외경을 작게 억제할 수 있거나, 혹은 액츄에이터의 설치 공간을 크게 확보할 수 있기 때문에 코일의 권선수의 증대를 도모하여 구동력을 높임으로써, 복수매의 렌즈를 가동 렌즈로 한 경우라도 적절하게 구동하는 것이 가능해진다. 또한, 부품 개수를 억제하여 조립 부착의 수고를 경감할 수 있다. 또한,「일체적으로 성형되는」이라 함은, 플라스틱 소재의 사출 성형이나, 금속 소재의 성형 가공, 기계 가공 등에 의해 단일의 부재로 되는 것을 말하고, 접착제 등으로 접착하는 경우를 포함하지 않는다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 도5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 촬상 장치를 포함하는 촬상 장치(50)의 사시도이고, 도6은 도5의 촬상 장치(50)를 Ⅱ-Ⅱ선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방 향으로 본 도면이다.

상기 촬상 장치(50)는, 광전 변환부(51a)를 갖는 고체 촬상 소자로서의 CMOS형 이미지 센서(51)와, 이 이미지 센서(51)의 광전 변환부(51a)에 피사체상을 촬상시키는 촬상 렌즈로서의 촬상 렌즈(10)와, 이미지 센서(51)와 촬상 렌즈(10) 사이에 배치된 IR 커트 필터(F)와, 이미지 센서(51)를 유지하는 동시에 그 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자(54)(도5)를 갖는 기판(52)과, 촬상 렌즈를 지지하는 조립 하우징(20)과, 포커싱 렌즈를 구동하는 액츄에이터(포커스 액츄에이터라고도 함)(30)를 구비하고, 이들이 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 본 촬상 장치(50)의 광축 방향 높이(Δ)는 10 ㎜ 이하이다.

상기 이미지 센서(51)는, 그 수광측의 평면의 중앙부에 화소(광전 변환 소자)가 2차원적으로 배치된 수광부로서의 광전 변화부(51a)가 형성되어 있고, 그 주위에는 신호 처리 회로(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이러한 신호 처리 회로는, 각 화소를 차례로 구동하여 신호 전하를 얻는 구동 회로부와, 각 신호 전하를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부와, 이 디지털 신호를 이용하여 화상 신호 출력을 형성하는 신호 처리부 등으로 구성되어 있다. 또한, 이미지 센서(51)의 수광측의 평면의 외측 모서리 근방에는 다수의 패드(도시 생략)가 배치되어 있고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 이미지 센서(51)는 광전 변환부(51a)로부터의 신호 전하를 디지털 YUV 신호 등의 화상 신호 등으로 변환하고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52) 상의 소정의 회로에 출력한다. 여기서, Y는 휘도 신호, U(＝ R - Y)는 적색과 휘도 신호와의 색차 신호, V(＝ B - Y)는 청색과 휘도 신호 와의 색차 신호이다. 또한, 촬상 소자는 상기 CMOS형의 이미지 센서로 한정되는 것은 아니고, CCD 등의 다른 것을 사용해도 좋다.

기판(52)은, 그 일평면 상에서 상기 이미지 센서(51) 및 외부통(21)을 지지하는 지지 평판(52a)과, 지지 평판(52a)에 일단부가 접속된 가요성 기판(52b)(도5)을 구비하고 있다.

지지 평판(52a)은 표면에 설치된 다수의 신호 전달용 패드를 갖고 있고, 이것이 전술한 이미지 센서(51)로부터의 와이어(W)와 접속되고, 또한 가요성 기판(52b)과 접속되어 있다.

가요성 기판(52b)은, 상기한 바와 같이 그 일단부가 지지 평판(52a)과 접속되고, 그 타단부에 설치된 외부 접속용 단자(54)를 거쳐서 지지 평판(52a)과 외부 회로(예를 들어 촬상 장치를 실장한 상위 장치가 갖는 제어 회로)를 접속하고, 외부 회로로부터 이미지 센서(51)를 구동하기 위한 전압이나 클럭 신호의 공급을 받거나, 또한 디지털 YUV 신호를 외부 회로로 출력하는 것을 가능하게 한다. 또한, 가요성 기판(52b)의 길이 방향의 중간부가 가요성 또는 변형 용이성을 구비하고, 그 변형에 의해, 지지 평판(52a)에 대해 외부 출력 단자의 방향이나 배치에 자유도를 부여하고 있다.

차광성 부재로 이루어지는 조립 하우징(20)은, 이미지 센서(51)를 둘러싸도록 하여 배치되고 기판(52)에 대해 접착제(B)를 이용하여 하단부가 접착되어 이루어지는 하부통(21A)과, 하부통(21A)의 상부에 설치된 단원통형 상부통(21B)으로 이루어지는 외부통(21)을 포함한다.

도6에 있어서, 하부통(21A)의 내주로부터 광축 직교 방향으로 연장하는 플랜지부(21a)에는 IR 커트 필터(F)가 설치되어 있다. 또한, 플랜지부(21a)의 상면에는 유지 부재(22e)에 접촉하는 스토퍼(SP)가 배치되어 있다.

조립 하우징(20)에 대해 이동 가능하게 배치된 이동통(22)은, 대원통부(22a)와, 그 상단부에 연결된 소원통부(22b)와, 그 상단부에 형성된 소플랜지부(22c)와, 대원통부(22a)의 하단부로부터 반경 방향으로 연장하는 대플랜지부(22d)와, 대원통부(22a)를 폐색하도록 하여 설치되는 유지 부재(22e)를 갖고, 물체측으로부터 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4)의 순서로 이들을 고정적으로 내포 유지하고 있다. 소플랜지부(22c)의 중앙 개구가 개구 조리개(S)로 되어 있다.

제1 렌즈(L1)의 플랜지부(L1f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 상부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한, 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 하부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 외경은 제3 렌즈(L3)의 외경보다 약간 작아져 있다. 따라서, 제1 렌즈(L1)를 소플랜지부(22c)에 충돌하게 하도록 하여, 렌즈(L1 내지 L3)를 소원통부(22b) 내에 조립 부착했을 때, 이동통(22)에 대한 렌즈의 광축은 소원통부(22b)의 내주면과 제3 렌즈(L3)의 외경의 끼워 맞춤에 의해 정밀도 좋게 위치 결정되고, 또한 플랜지부끼리의 끼워 맞춤에 의해 제3 렌즈(L3)의 광축과, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 광축이 정밀도 좋게 위치 결정되게 된다.

한편, 후술하는 바와 같이, 최상측 렌즈인 제4 렌즈(L4)의 외주측에 설치된 접촉면(L4p)에 제3 렌즈(L3)의 다리부(L3g)가 접촉하고 있으므로, 그것에 의해 이동통(22)에 대한 제4 렌즈(L4)의 광축의 위치 결정을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 유지 부재(22e)는 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)의 하면에 설치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)는 광축 주위에 회전 대칭인 단면을 갖지만, 제3 렌즈(L3) 및 제4 렌즈(L4)는 광축 주위에 회전 비대칭인 단면을 갖는다.

도7a는 제4 렌즈(L4)를 피사체측으로부터 본 도면이고, 도7b는 도7a의 제4 렌즈(L4)를 ⅢB-ⅢB선으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다. 제4 렌즈(L4)는 피사체측의 면에 있어서, 광축의 주위에 대략 직사각형의 광학면(L4s)을 형성하고, 그 광학면(L4s)의 주위에 접촉면(L4p)을 형성하고 있다. 따라서, 접촉면(L4p)의 내주는 직사각형 통형이고, 그 외주는 원통형으로 되어 있고, 그로 인해, 제4 렌즈(L4)는 광축 주위에 회전 비대칭인 단면을 갖는다. 또한, 접촉면(L4p)에는 그 직사각형 통형 내주면에 연결되도록 하여, 대향하는 2군데[도7a에서 상하면]에 절결부(L4c, L4c)가 형성되어 있다.

도7a에 있어서 점선으로 나타내는 바와 같이, 광학면(L4s)에는 이미지 센서(51)의 직사각 형상의 광전 변환부(수광면라고도 함)(51a)에 수광되는 유효 광속(EL)이 입사한다. 광전 변환부(51a) 이외에 결상하는 광학상은 불필요한 광으로 되므로, 유효 광속(EL)은 광축 직교 방향 단면에 있어서 짧은 변과 긴 변을 갖는 대략 직사각 형상으로 이루어진다. 접촉면(L4p)을 통과하여 광축에 직교하는 가상면 상에 있어서, 광축으로부터 유효 광속(EL)의 외측 모서리까지의 최대치(최대 거 리라 함)를 D1로 하고, 광축으로부터 유효 광속(EL)의 외측 모서리까지의 최소치(최소 거리라 함)를 D2로 한다.

도8a는 제3 렌즈(L3)를 상측(像側)으로부터 본 도면이고, 도8b는 도8a의 제3 렌즈(L3)를 ⅣB-ⅣB선으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다. 제3 렌즈(L3)는, 상측의 면에 있어서 광학면(L3s)의 주위에 4개의 다리부(L3g)를 형성하고 있다. 또한, 대향하는 2군데[도8a에서 상하]의 다리부(L3g)의 중앙에는 원통형의 보스(L3b, L3b)가 돌출하여 형성되어 있다.

제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4)를 조합했을 때, 4개의 다리부(L3g)가 접촉면(L4p)에 접촉하지만, 이때 제3 렌즈(L3)의 보스(L3b, L3b)가 제4 렌즈(L4)의 절결부(L4c, L4c)에 결합하고, 그것에 의해 렌즈(L3, L4)의 광축 주위의 회전 방지가 도모된다. 여기서, 다리부(L3g)와 접촉면(L4p)의 접촉 영역 A, C를 도7a에 해칭으로 나타내고 있다. 도7a로부터 명백한 바와 같이, 유효 광속(EL)이 짧은 변 방향[도7a에서 상하 방향]의 접촉 영역 A는 접촉면(L4p) 상에 있어서 광축의 부근까지 연장하고 있는 데 반해, 유효 광속(EL)의 긴 변 방향[도7a에서 좌우측 방향]의 접촉 영역 C는 광축으로부터 이격된 부분에서 도중에서 끊기고 있다. 이것을 바꾸어 말하면, 접촉 영역 A의 일부는 광축으로부터 최대 거리(D1)의 위치에 대해 광축 직교 방향 내측에 배치되고, 또한 광축으로부터 최소 거리(D2)의 위치에 대해 광축 직교 방향 외측에 배치되어 있게 된다. 즉, 제4 렌즈(L4)와, 그것보다도 피사체측의 제3 렌즈(L3)와의 접촉 영역 A의 일부가, 광축으로부터 최대 거리(D1)의 위치에 대해 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있으므로, 그것에 의해 렌즈 외경을 작게 억 제할 수 있다. 또한, 접촉 영역 A의 일부가, 광축으로부터 최소 거리(D2)의 위치에 대해 광축 직교 방향 외측에 배치되어 있으므로, 광전 변환부(51a)로 입사하는 광속을 저해하지 않고 고화질의 화상을 형성할 수 있다. 또한, 다리부(L3g)의 개수나 형상은 이상으로 한정되는 것은 아니고, 유효 광속(EL)을 저해하지 않는 범위에서 임의로 결정할 수 있다.

이동통(22)의 소원통부(22b)의 광축 직교 방향 외측에는 원통형의 액츄에이터(30)가 배치되어 있다. 액츄에이터(30)는 이동통(22)의 대플랜지부(22d)에 설치되어 광축 방향으로 연장하고, 광축을 중심으로 하여 원주 방향으로 권취하여 구성된 원통형 코일(33)과, 상부통(21B)의 상방에 있어서 코일(33)을 내포하도록 원통형에 배치된 자석(32)과, 자석(32)을 지지하는 동시에, 상방으로부터 코일(33)의 내주까지를 덮도록 하고, 상부통(21B)에 하단부가 설치된 원통형의 요크(31)로 이루어져 있다. 또한, 자석(32)을 이동통(22)에 설치하고, 코일(33)을 상부통(21B)에 설치해도 좋다.

직경이 다른 도넛 원판끼리를 연결 위치의 위상을 옮겨 연결한 형상의 스프링 부재(27)는, 그 외주측을 상부통부(21B)의 하단부 근방에 고정하고, 그 내주측을 유지 부재(22e)의 하면에 고정하고 있다. 한편, 스프링 부재(27)에 유사한 형상을 갖는 스프링 부재(28)는, 그 외주측을 요크(31)의 상면에 고정하고, 그 내주측을 이동통(22)의 상단부에 고정하고 있다. 스프링 부재(27, 28)는 이동통(22)이 광축 방향으로 이동하는 것에 따라서 압박력을 발생하도록 되어 있다.

액츄에이터(30)의 코일(33)의 플러스 단자는 이동통(22)의 대플랜지부(22d) 를 통과하여 유지 부재(22e)의 외벽을 연장하는 배선(H1+)을 거쳐서 스프링 부재(27)에 접속되어 있다. 또한, 스프링 부재(27)는 상부통(21B)의 외벽을 관통하여 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2+를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(33)의 마이너스 단자는 이동통(22)의 소원통부(22b)의 외벽을 연장하는 배선(H1-)를 거쳐서 스프링 부재(28)에 접속되어 있다. 스프링 부재(28)는 요크(31), 상부통(21B), 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2-를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 보이스 코일 모터의 구동 원리는 잘 알려져 있으므로 생략하지만, 외부로부터 스프링 부재(27, 28), 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전력을 공급함으로써 발생하는 자력에 의해, 자석(32)에 대해 코일(33)을 공급된 전력에 따라서 변위시킬 수 있는 것이다.

촬상 렌즈(10)는 물체측으로부터 차례로 개구 조리개(S), 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(L1), 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 갖고 있다. 본 제2 실시예에서는 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 포커싱 렌즈(가동 렌즈라고도 함)를 구성하지만, 렌즈(L4)에 비해 렌즈(L1 내지 L3)의 외경을 작게 하고 있기 때문에, 이 외경차를 이용하여 대형의 액츄에이터(30)를 탑재할 수 있도록 되어 있다.

이 촬상 렌즈(10)는 개구 조리개(S) 및 각 렌즈(L1, L2, L3, L4)를 광학계로 하여, 고체 촬상 소자에 대해 피사진체상의 결상을 행하기 위한 것이다. 개구 조리개(S)는 촬상 렌즈 전체 시스템의 F 넘버를 결정하는 부재이다.

촬상 렌즈(10)와 이미지 센서(51) 사이에 있어서 외부통(21)의 플랜지부(21a)에 유지된 IR 커트 필터(F)는, 예를 들어 대략 직사각 형상이나 원 형상으로 형성된 부재이다.

또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이 및 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이에 차광 마스크를 배치해도 좋고, 그것에 의해 고체 촬상 소자에 가까운 렌즈(L3, L4) 유효 직경의 외측에 불필요한 광이 입사하는 것을 방지하여 고스트나 플레어의 발생을 억제할 수 있다.

본 제2 실시 형태에 따르면, 제4 렌즈(L4)는 액츄에이터(30)의 요크(33)의 최소 내경보다도 큰 외경을 가지므로, 그 유효 직경을 충분한 광학 특성을 확보할 수 있는 정도로 확대할 수 있다. 또한, 제4 렌즈(L4) 이외의 렌즈(L1 내지 L3)는 요크(33)의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있으므로, 제4 렌즈(L4)와, 렌즈(L1 내지 L3)와의 외경의 차를 이용하여 액츄에이터(30)를 배치할 수 있으므로 코일(33)의 권선수의 증대나 길이의 증대를 도모할 수 있고, 구동력을 높일 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태에 따르면, 상기 최상측 렌즈는 상기 액츄에이터의 요크의 내경보다도 큰 외경을 가지므로, 그 유효 직경을 충분한 광학 특성을 확보할 수 있는 정도로 확대할 수 있다. 또한, 상기 최상측 렌즈 이외의 상기 가동 렌즈는 상기 내경의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있으므로, 상기 최상측 렌즈와, 그것 이외의 상기 가동 렌즈와의 외경의 차를 이용하여 상기 액츄에이터를 배치할 수 있으므로 코일의 권선수의 증대나 길이의 증대를 도모할 수 있고, 구동력을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 형태에 따르면, 상기 고체 촬상 소자의 수광면이 직사각 형상인 것에 비추어, 상기 수광면으로 입사하는 유효 광속을 저해하지 않는 범위에서, 가능한 한 광축 직교 방향 내측에 상기 최상측 렌즈와, 그것보다도 피사체측의 렌즈와의 접촉부를 위치시키고 있다. 보다 구체적으로 서술하면, 상기 최상측 렌즈와, 그것보다도 피사체측의 렌즈와의 접촉부의 적어도 일부는, 상기 접촉부를 통과하여 광축에 직교하는 면에 있어서, 광축으로부터 상기 고체 촬상 소자의 수광면으로 입사하는 상기 촬상 렌즈의 유효 광속의 외측 모서리까지의 최대치보다 광축 직교 방향 내측에 위치하도록 하고 있으므로, 그것에 의해 렌즈 외경을 작게 억제할 수 있다. 또한, 상기 접촉부의 적어도 일부는, 상기 접촉부를 통과하여 광축에 직교하는 면에 있어서, 광축으로부터 상기 고체 촬상 소자의 수광면으로 입사하는 상기 촬상 렌즈의 유효 광속의 외측 모서리까지의 최소치보다 광축 직교 방향 외측에 위치하도록 하고 있으므로, 수광면으로 입사하는 광속을 저해하지 않고 고화질의 화상을 형성할 수 있다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 제3 실시 형태에 관한 촬상 장치의 사시도는 제1 실시 형태와 공통되므로, 도1을 이용하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 도9는 제3 실시 형태에 관한 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다.

도9에 있어서, 하부통(21A)의 내주로부터 광축 직교 방향으로 연장하는 플랜지부(21a)에는 IR 커트 필터(F)가 설치되어 있다.

조립 하우징(20)의 광축 직교 방향 내측에는, 가동 렌즈로서 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4)가 물체측으로부터 이 순서로 배치되어 있다.

제1 렌즈(L1)의 플랜지부(L1f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 상부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한, 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)의 상부는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 하부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)의 하부는 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 이와 같이, 렌즈(L1 내지 L4)를 서로 연결함으로써 거울 프레임을 이용하지 않고 광축 어긋남을 방지할 수 있는 동시에, 렌즈간 거리를 정밀도 좋게 설정하고 있다.

제1 렌즈의 플랜지부(L1f)에는, 개구 조리개(S)를 규정하는 중앙 개구를 갖는 플랜지 부재(22c)가 설치되어 있다. 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)에는 제1 유지 부재(22d)가 설치되어 있다. 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)의 하면에는 제2 유지 부재(22e)가 설치되어 있다. 도2로부터 명백한 바와 같이, 플랜지 부재(22c), 제1 유지 부재(22d), 제2 유지 부재(22e)는 강적(剛的)으로 연결되어 있지 않고, 거울 프레임의 기능을 갖지 않고 있다. 또한, 플랜지 부재(22c)와 제1 유지 부재(22d) 사이에는 얇은 원통형의 차광 시트(23)가 설치되고, 외부로부터 불필요한 광이 입사하는 것을 억제하고 있다.

렌즈(L1 내지 L3)의 광축 직교 외측에는 원통형의 액츄에이터(30)가 배치되어 있다. 액츄에이터(30)는 제1 유지 부재(22d)에 설치되어 광축 방향으로 연장하 는 코일(33)과, 상부통(21B)의 상방에 있어서 코일(33)을 내포하도록 배치된 자석(32)과, 자석(32)을 지지하는 동시에 상방으로부터 코일(33)의 내주까지를 덮도록 하고, 상부통(21B)에 하단부가 설치된 요크(31)로 이루어져 있다. 요크(31)의 내주는 차광 시트(23)를 거쳐서 렌즈(L1 내지 L3)의 외주에 대치하고 있다. 또한, 자석(32)을 제1 유지 부재(22d)에 설치하여 코일(33)을 상부통(21B)에 설치해도 좋다.

직경이 다른 도넛 원판끼리를 연결 위치의 위상을 옮겨 연결한 형상의 스프링 부재(27)는 그 외주측을 상부통(21B)의 하단부 근방에 고정하고, 그 내주측을 제2 유지 부재(22e)의 하면에 고정하고 있다. 한편, 스프링 부재(27)와 유사한 형상을 갖는 스프링 부재(28)는 그 외주측을 요크(31)의 상면에 고정하고, 그 내주측을 플랜지 부재(22c)의 상면에 고정하고 있다. 스프링 부재(27, 28)는 렌즈(L1 내지 L4)가 광축 방향에 일체적으로 이동하는 것에 따라서 압박력을 발생하도록 되어 있다.

액츄에이터(30)의 코일(33)의 플러스 단자는, 제1 유지 부재(22d)를 통과하여 제2 유지 부재(22e)의 외벽을 연장하는 배선(H1+)을 거쳐서 스프링 부재(27)에 접속되어 있다. 또한, 스프링 부재(27)는 상부통(21B)의 외벽을 관통하여 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2+를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(33)의 마이너스 단자는 차광 시트(23)의 외주를 연장하는 배선(H1-)을 거쳐서 스프링 부재(28)에 접속되어 있다. 스프링 부재(28)는 요크(31), 상부통(21B), 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2-를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 보이스 코 일 모터의 구동 원리는 잘 알려져 있으므로 생략하지만, 외부로부터 스프링 부재(27, 28), 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전력을 공급함으로써 발생하는 자력에 의해, 자석(32)에 대해 코일(33)을 공급된 전력에 따라서 변위시킬 수 있는 것이다.

촬상 렌즈(10)는 물체측으로부터 차례로 개구 조리개(S), 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(L1), 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 갖고 있다. 본 실시예에서는, 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 포커싱 렌즈(가동 렌즈라고도 함)를 구성하지만, 렌즈(L3, L4)에 비해 렌즈(L1, L2)의 외경을 작게 하고 있기 때문에, 이 외경차를 이용하여 대형의 액츄에이터(30)를 탑재할 수 있도록 되어 있다.

또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이, 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이에 차광 마스크(SM)가 배치되어 있고, 그것에 의해 고체 촬상 소자에 가까운 렌즈(L4) 유효 직경의 외측에 불필요한 광이 입 사하는 것을 방지하여 고스트나 플레어의 발생을 억제할 수 있다.

본 제3 실시 형태에 따르면, 가동 렌즈를 구성하는 4개의 렌즈(L1 내지 L4)는 서로 연결되어 있기 때문에, 이들 렌즈(L1 내지 L4)를 내포 유지하는 거울 프레임을 설치할 필요가 없어지고, 그것에 의해 렌즈(L1 내지 L4)의 광축 직교 방향 외측의 공간의 유효 이용을 도모할 수 있을 수 있고, 이러한 공간에 액츄에이터(30)를 배치함으로써 그 코일(33)의 권선수의 증대나 길이의 증대를 도모할 수 있고, 구동력을 높일 수 있다. 또한, 연결되는 렌즈는 적어도 2매 이상이면 충분하다.

또한, 제3 실시 형태에 있어서, 상기 연결된 렌즈는 플랜지부끼리를 충돌하여 끼워 맞추고 있으므로, 상기 연결된 렌즈의 광축 어긋남을 억제하고, 렌즈간 거리를 정밀도 좋게 설정할 수 있다.

또한, 제3 실시 형태에 있어서는, 상기 연결된 렌즈와 상기 액츄에이터 사이에는 차광 시트가 배치되어 있으므로 외부의 불필요한 광이 렌즈 내로 입사하는 것을 억제할 수 있다.

제3 실시 형태가 있어서는, 또한 상기 가동 렌즈는 4매의 렌즈로 이루어지고, 가장 상측의 렌즈를 제외한 3매의 렌즈의 광축 직교 방향 외측에 상기 액츄에이터의 적어도 일부가 배치되어 있으므로, 광학 특성을 확보하면서 상기 연결된 렌즈의 주위에 있어서의 공간을 널리 확보할 수 있지만, 상기 가동 렌즈는 3매 혹은 5매 이상의 렌즈를 사용해도 좋다.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 제4 실시 형태에 관한 촬상 장치의 사시도는 제1 실시 형태와 공통되므로, 도1을 이용하 여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태와 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 도10은 도1의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다.

도10에 있어서, 하부통(21A)의 내주로부터 광축 직교 방향으로 연장하는 플랜지부(21a)에는 IR 커트 필터(F)가 설치되어 있다.

제1 렌즈(L1)의 플랜지부(L1f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 상부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한, 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 하부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 외경은 제3 렌즈(L3)의 외경보다 약간 작아져 있다. 따라서, 제1 렌즈(L1)를 소플랜지부(22c)에 충돌하게 하도록 하고, 렌즈(L1 내지 L3)를 소원통부(22b) 내에 조립 부착할 때, 이동통(22)에 대한 렌즈의 광축은 소원통부(22b)의 내주면과 제3 렌즈(L3)의 외경과의 끼워 맞춤에 의해 정밀도 좋게 위치 결정되고, 또한 플랜지부끼리의 끼워 맞춤에 의해 제3 렌즈(L3)의 광 축과 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 광축이 정밀도 좋게 위치 결정되게 된다.

한편, 최상측 렌즈인 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)는 대원통부(22a)의 내주에 충돌하여 끼워 맞추고 있으므로, 그것에 의해 이동통(22)에 대한 제4 렌즈(L4)의 광축의 위치 결정을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 유지 부재(22e)는 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)의 하면에 설치되어 있다.

이동통(22)의 소원통부(22b)의 광축 직교 방향 외측에는 원통형의 액츄에이터(30)가 배치되어 있다. 액츄에이터(30)는 이동통(22)의 대플랜지부(22d)에 설치되어 광축 방향으로 연장하고, 광축을 중심으로 하여 원주 방향으로 권취하여 구성된 원통형 코일(33)과, 상부통(21B)의 상방에 있어서 코일(33)을 내포하도록 원통형으로 배치된 자석(32)과, 자석(32)을 지지하는 동시에 상방으로부터 코일(33)의 내주까지를 덮도록 하고, 상부통(21B)에 하단부가 설치된 원통형의 요크(31)로 이루어져 있다. 또한, 자석(32)을 이동통(22)에 설치하여 코일(33)을 상부통(21B)에 설치해도 좋다.

직경이 다른 도넛 원판끼리를 연결 위치의 위상을 옮겨 연결한 형상의 스프링 부재(27)는, 그 외주측을 상부통부(21B)의 하단부 근방에 고정하고, 그 내주측을 유지 부재(22e)의 하면에 고정하고 있다. 한편, 스프링 부재(27)에 유사한 형상을 갖는 스프링 부재(28)는 그 외주측을 요크(31)의 상면에 고정하고, 그 내주측을 이동통(22)의 상단부에 고정하고 있다. 스프링 부재(27, 28)는 이동통(22)이 광축 방향으로 이동하는 것에 따라서 압박력을 발생하도록 되어 있다.

액츄에이터(30)의 코일(33)의 플러스 단자는, 이동통(22)의 대플랜지부(22d) 를 통과하여 유지 부재(22e)의 외벽을 연장하는 배선(H1+)을 거쳐서 스프링 부재(27)에 접속되어 있다. 또한, 스프링 부재(27)는 상부통(21B)의 외벽을 관통하여 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2+를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(33)의 마이너스 단자는 이동통(22)의 소원통부(22b)의 외벽을 연장하는 배선(H1-)을 거쳐서 스프링 부재(28)에 접속되어 있다. 스프링 부재(28)는 요크(31), 상부통(21B), 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2-를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 보이스 코일 모터의 구동 원리는 잘 알려져 있으므로 생략하지만, 외부로부터 스프링 부재(27, 28), 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전력을 공급함으로써 발생하는 자력에 의해, 자석(32)에 대해 코일(33)을 공급된 전력에 따라서 변위시킬 수 있는 것이다.

촬상 렌즈(10)는 물체측으로부터 차례로 개구 조리개(S), 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(L1), 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(L4)를 갖고 있다. 본 실시의 형태에서는, 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 포커싱 렌즈(가동 렌즈라고도 함)를 구성하지만, 렌즈(L4)에 비해 렌즈(L1 내지 L3)의 외경을 작게 하고 있기 때문에, 이 외경차를 이용하여 대형의 액츄에이터(30)를 탑재할 수 있도록 되어 있다.

또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이 및 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이에 차광 마스크(SM)가 배치되어 있고, 그것에 의해 고체 촬상 소자에 가까운 렌즈(L3, L4) 유효 직경의 외측에 불필요한 광이 입사하는 것을 방지하여 고스트나 플레어의 발생을 억제할 수 있다.

본 제4 실시 형태에 따르면, 제4 렌즈(L4)는 액츄에이터(30)의 요크(33)의 최소 내경보다도 큰 외경을 가지므로, 그 유효 직경을 충분한 광학 특성을 확보할 수 있는 정도로 확대할 수 있다. 또한, 제4 렌즈(L4) 이외의 렌즈(L1 내지 L3)는 요크(33)의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있으므로, 제4 렌즈(L4)와, 렌즈(L1 내지 L3)와의 외경의 차를 이용하여 액츄에이터(30)를 배치할 수 있으므로 코일(33)의 권선수의 증대나 길이의 증대를 도모할 수 있고, 구동력을 높일 수 있다.

도11은 본 제4 실시 형태의 변형예에 관한 이동통 및 가동 렌즈의 단면도이다. 본 변형예에 있어서는, 렌즈(L1' 내지 L3')의 플랜지부는 서로 끼워 맞추고 있지 않다. 그 대신에, 이동통(22')의 소원통부(22b')의 내경이 상방(상측)을 향함에 따라서 단계적으로 작아지고 있다. 즉, 소원통부(22b')는 소플랜지부(22c')에 가까운 쪽으로부터 내경(d1), 내경(d2), 내경(d3)의 순으로 커지는 형상을 갖고 있다. 또한, 렌즈(L1')의 외경(d1), 렌즈(L2')의 외경(d2), 렌즈(L3')의 외경(d3)의 순으로 커지고 있다.

이와 같이 직경을 맞춤으로써, 소원통부(22b') 내에 렌즈(L1' 내지 L3')를 조립 부착했을 때에 각각 덜걱거림 없이 끼워 맞출 수 있으므로, 이동통(22')에 대한 렌즈(L1' 내지 L3')의 광축을 정밀도 좋게 위치 결정할 수 있다. 또한, 렌즈(L1' 내지 L3')는 각각 소원통부(22b')의 대응하는 내경에 대해 일부만(즉 광축 방향 외측으로 돌출하도록 하여) 끼워 맞추면 바람직하다. 제4 렌즈(L4)를 포함시키고, 그것 이외의 구성에 대해서는 상술한 제4 실시 형태와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

다음에, 본 발명의 제5 실시 형태를 도면을 기초로 하여 설명한다. 도12는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 촬상 장치를 포함하는 촬상 장치(50)의 사시도이고, 도13은 도12의 촬상 장치(50)를 I-I선을 포함하는 면으로 절단하여 화살표 방향으로 본 도면이다. 도14는 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 상태를 도시하는 도면이다. 도15a는 촬상 렌즈의 유효 직경을 설명하기 위한 도면이고, 도15b는 조건식 (1), (2)의 값을 설명하기 위한 도면이다.

제5 실시 형태에 관한 촬상 장치는,

하우징과,

상기 가동 렌즈를 지지하는 렌즈 프레임과,

상기 가동 렌즈를 이동시키기 위한 액츄에이터와,

상기 액츄에이터의 가동 요소에 연결된 이동 프레임과,

고체 촬상 소자와,

상기 고체 촬상 소자가 실장되는 동시에 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자를 갖는 기판과,

상기 고체 촬상 소자와 상기 촬상 렌즈의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 고정된 차광 부재로 이루어지는 하우징을 갖고,

상기 렌즈 프레임과 상기 이동 프레임은 일체로 성형되어 있고,

상기 촬상 장치는, 상기 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 긴 변 방향에 있어서의 상기 촬상 장치의 크기를 X, 상기 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 짧은 변 방향에 있어서의 상기 촬상 장치의 크기를 Y, 상기 고체 촬상 소자의 상기 직사각형 실효 화소 영역의 대각선 길이를 DL로 했을 때,

1.5 ＜ X/DL ＜ 2.0 (1)

1.5 ＜ Y/DL ＜ 2.0 (2)를 만족하고,

상기 촬상 렌즈는, 가장 상측에 위치하는 최상측 렌즈의 유효 직경이 다른 렌즈의 유효 직경보다도 크고, 유효 직경이 가장 작은 최소 유효 직경 렌즈의 외경과 상기 최촬상측 렌즈의 외경과의 외경차에 의해 상기 최소 유효 직경 렌즈의 주위에 생기는 공간에, 포커싱시에 이동하는 포커싱용 렌즈군을 구동하기 위한 액츄에이터의 적어도 일부를 배치하고, 상기 액츄에이터의 구동 전류의 최대치를 50 ㎃ 이상, 200 ㎃ 이하로 하는 촬상 장치이다.

또한, 값(X/DL) 및 값(Y/DL)이 조건식 (1) 및 (2)의 상한을 하회함으로써, 포커싱 기구를 갖지 않는 고정 초점 타입의 촬상 장치의 콤팩트화를 실현할 수 있 고, 그것에 의해 휴대 전화기와 같은 콤팩트한 장치에 오토 포커스 기구를 갖는 촬상 조치를 조립하는 것이 가능해진다. 또한, 값(X/DL) 및 값(Y/DL)이 조건식 (1) 및 (2)의 하한을 상회함으로써, 고체 촬상 소자의 설치시에 있어서 주위의 와이어 본딩이나 하우징과 기판의 접착을 위한 공간 확보가 용이해진다. 본 발명은 포커싱 기능을 갖는 촬상 장치이면서도, 조건식 (1), (2)를 충족시키는 소형 사이즈를 실현하기 때문에, 포커싱 렌즈군을 구동하기 위한 액츄에이터를 가장 외경이 작은 렌즈의 주변부에 배치하고 있다.

포커싱 렌즈군이 촬상 렌즈의 일부의 렌즈의 경우에는, 촬상 렌즈 전체를 이동시키는 경우에 비해 포커싱 렌즈군의 중량을 가볍게 할 수 있고, 구동에 필요로 하는 소비 전력을 작게 억제할 수 있다. 또한, 포커싱 렌즈군이 촬상 렌즈 전체의 경우에는, 렌즈의 일부를 이동시키는 구성과는 달리, 포커싱시의 포커싱 렌즈군의 기울기 오차나 광축 직교 방향의 시프트 오차에 대한 성능 열화가 작고, 포커싱 렌즈군의 직진을 가이드하기 위한 구조를 간이하게 할 수 있다.

그런데, 조건식 (1), (2)를 만족하는 소형의 촬상 장치를 얻기 위해서는, 상기 액츄에이터로서 소형인 것을 이용할 필요가 있다. 여기서, 상기 액츄에이터의 구동 전류의 최대치를 적절한 범위로서 50 ㎃를 하한치로 한 것은, 그것이 소형의 액츄에이터에 있어서 포커싱용 렌즈를 AF를 위한 구동력을 얻는 데 필요한 전류치이기 때문이다. 일반적으로, 소형의 액츄에이터는 공급한 전류에 대한 구동력이 작기 때문에 필요한 구동력을 얻기 위해서는, 통상의 액츄에이터보다도 구동 전류를 증가시킬 필요가 있다. 즉, 구동 전류의 최대치가 50 ㎃를 하회하는 구동 전류 에서는, 포커싱용 렌즈를 구동하는 데 필요한 구동력을 얻을 수 없거나(예를 들어 보이스 코일 모터의 경우에는 필요한 구동 스트로크가 얻어지지 않음), 혹은 구동할 수 있어도 움직임이 늦어져 셔터 찬스를 놓치는 등의 문제점을 발생할 우려가 있다.

한편, 전류치를 증가시키면, 그것에 따라서 액츄에이터에 있어서의 발열도 많아지는 경향이 있다. 특히, 조건 (1), (2)를 충족시키는 촬상 장치에 있어서는, 그 용적이 작은 때문에 촬상 장치 내의 온도가 상승하기 쉽고, 또한 수지제의 렌즈를 사용한 경우에는 열에 의해 렌즈 성능이 열화되는 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 상기 액츄에이터의 구동 전류의 최대치의 적절한 범위로서 200 ㎃를 상한치로 한 것은, 그것이 열에 의해 발생하는 렌즈 성능의 열화를 촬영에 영향을 미치지 않을 정도로 억제한 상태에서 액츄에이터를 구동할 수 있는 최대의 전류치이기 때문이다. 또한, 단시간이면 최대 200 ㎃의 전류를 공급해도 특별히 문제는 없지만, 장시간에 걸쳐 전류를 공급하는 경우 그 상한치는 100 ㎃로 하는 것이 바람직하다.

여기서, 최소 유효 직경 렌즈라 함은, 각 렌즈의 물체측면 및 상측면의 유효 직경(광축으로부터 그 면을 통과하는 결상에 기여하는 광속의 최대 주변 광선까지의 거리를 유효 반경이라 부르고, 그 2배를 유효 직경이라 부름)이 큰 쪽의 직경에서 각각의 렌즈의 유효 직경을 비교한 경우에, 가장 작은 유효 직경을 갖는 렌즈를 말한다. 예를 들어 도15a에 나타내는 촬상 렌즈의 예에 있어서는, 제1 렌즈(L1)가 최소 유효 직경 렌즈이고, 제4 렌즈(L4)가 최대 유효 직경 렌즈이다. 또한, 렌즈 외경이라 함은 유효 직경의 주위의 플랜지부를 포함한 외경을 말한다.

도15b에 도시하는 바와 같이, 촬상 장치를 촬상 소자가 실장된 기판을 향해 투영했을 때에, 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 긴 변 방향에 있어서의 촬상 장치의 크기를 X로 하고, 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 짧은 변 방향에 있어서의 촬상 장치의 크기를 Y로 하여 조건식 (1), (2)를 규정한다. 여기서, X, Y에 대해서는, 각각의 방향에 있어서의 촬상 장치의 최대치로 하지만, 촬상 장치에 접속되는 가요성 기판이나, 촬상 장치의 외벽에 형성된 조립 공정에서 이용하는 미소한 볼록부(A), 외벽에 고정된 부가적인 부품(B) 등은 크기를 규정한 후 촬상 장치에 포함하지 않는 것으로 한다. 고체 촬상 소자의 실효 화소 영역이 직사각형이 아닌 경우에는 직사각형에 근사하여 X, Y를 결정하는 것으로 한다.

상기 촬상 장치(50)는, 광전 변환부(51a)를 갖는 고체 촬상 소자로서의 CMOS형 이미지 센서(51)와, 이 이미지 센서(51)의 광전 변환부(51a)에 피사체상을 결상 시키는 촬상 렌즈(10)와, 이미지 센서(51)와 촬상 렌즈(10) 사이에 배치된 IR 커트 필터(F)와, 표면에 이미지 센서(51)를 유지하는 동시에, 이면에 그 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자(52a)를 갖는 기판(52)과, 촬상 렌즈를 지지하는 조립 하우징(20)과, 포커싱 렌즈군을 구동하는 보이스 코일 모터로 이루어지는 액츄에이터(포커스 액츄에이터라고도 함)(30)를 구비하고, 이들이 일체적으로 형성되어 있다. 또한, 본 촬상 장치(50)의 광축 방향 높이(Δ)는 10 ㎜ 이하이다.

상기 이미지 센서(51)는, 그 수광측의 평면의 중앙부에, 화소(광전 변환 소자)가 2차원적으로 배치된 수광부로서의 광전 변환부(51a)가 형성되어 있고, 그 주위에는 로직부가(도시하지 않음) 형성되어 있다. 이러한 로직부는, 원하는 화상 포맷의 신호(예를 들어, YUV 신호나 RGB 신호)를 출력하기 위한 신호 처리 회로 등으로 구성되어 있다. 또한, 이미지 센서(51)의 수광측의 평면의 외측 모서리 근방에는 다수의 패드(도시 생략)가 배치되어 있고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 이미지 센서(51)는 광전 변환부(51a)로부터의 신호 전하를 원하는 화상 신호로 변환하고, 와이어(W)를 거쳐서 기판(52) 상의 소정의 회로에 출력한다. 또한, 촬상 소자는 상기 CMOS형의 이미지 센서로 한정되는 것은 아니고 CCD 등의 다른 것을 사용해도 좋다.

기판(52)은 표면에 설치된 다수의 신호 전달용 패드를 갖고 있고, 이것이 전술한 이미지 센서(51)로부터의 와이어(W)와 접속되고, 또한 외부 접속용 단자(52a)와 접속되어 있다.

기판(52)은 외부 접속용 단자(52a)를 거쳐서 외부 회로(예를 들어 촬상 장치를 실장한 상위 장치가 갖는 제어 회로)를 접속하고, 외부 회로로부터 이미지 센서(51)를 구동하기 위한 전압이나 클럭 신호의 공급을 받거나, 또한 원하는 화상 포맷의 신호를 외부 회로에 출력하는 것을 가능하게 한다.

차광성 부재로 이루어져 촬상 렌즈(10)의 주위에 배치된 조립 하우징(20)은, 이미지 센서(51)를 둘러싸도록 하여 배치되어 기판(52)에 대해 접착제(B)를 이용하여 하단부가 접착되어 이루어지는 하부통(21A)과, 하부통(21A)의 상부에 설치된 단원통형 상부통(21B)으로 이루어지는 외부통(21)을 포함한다.

도13에 있어서, 하부통(21A)의 내주로부터 광축 직교 방향으로 연장하는 플랜지부(21a)에는 IR 커트 필터(F)가 설치되어 있다.

조립 하우징(20)에 대해 이동 가능하게 배치된 이동통(22)은, 대원통부(22a)와, 그 상단부에 연결된 소원통부(22b)와, 그 상단부에 형성된 소플랜지부(22c)와, 대원통부(22a)의 하단부로부터 반경 방향으로 연장하는 대플랜지부(22d)와, 대원통부(22a)를 폐색하도록 접착제(B)로 접착된 유지 부재(22e)를 갖고, 물체측으로부터 제1 렌즈(L1), 제2 렌즈(L2), 제3 렌즈(L3), 제4 렌즈(L4)의 순서로 이것들을 고정적으로 내포 유지하고 있다. 소플랜지부(22c)의 중앙 개구가 개구 조리개(S)로 되어 있다.

제1 렌즈(L1)의 플랜지부(L1f)는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 상부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한, 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)의 상부는 제2 렌즈(L2)의 플랜지부(L2f)의 하부를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 또한 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)의 하부는 제4 렌즈(L4)의 플랜지부(L4f)를 내포하도록 하여 충돌하여 끼워 맞추고 있다. 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 외경은 제3 렌즈(L3)의 외경보다 약간 작아져 있다. 따라서, 제1 렌즈(L1)를 소플랜지부(22c)에 충돌하게 하도록 하고, 렌즈(L1 내지 L3)를 소원통부(22b) 내에 조립 부착했을 때, 이동통(22)에 대한 렌즈의 광축은 소원통부(22b)의 내주면과 제3 렌즈(L3)의 플랜지부(L3f)의 외경과의 끼워 맞춤에 의해 정밀도 좋게 위치 결정되고, 또한 플랜지부끼리의 끼워 맞춤에 의해 제3 렌즈(L3)의 광축과, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 광축이 정밀도 좋게 위치 결정되게 된다. 제4 렌즈(L4)의 광축은 플랜지부끼리의 끼워 맞춤에 의해 제3 렌즈(L3)의 광축과 정밀도 좋게 위치 결정된다.

이동통(22)의 소원통부(22b)의 광축 직교 방향 외측에는 원통형의 액츄에이터(30)가 배치되어 있다. 액츄에이터(30)는 이동통(22)의 대원통부(22a)에 설치되어 광축 방향으로 연장하는 코일(33)과, 상부통(21B)의 상방에 있어서 코일(33)을 내포하도록 배치된 자석(32)과, 자석(32)을 지지하는 동시에 상방으로부터 코일(33)의 내주까지를 덮도록 하고, 상부통(21B)에 하단부가 설치된 요크(31)로 이루어져 있다. 또한, 자석(32)을 이동통(22)에 설치하고, 코일(33)을 상부통(21B)에 설치해도 좋다.

액츄에이터(30)의 코일(33)의 플러스 단자는, 이동통(22)의 대원통부(22a)를 통과하여 유지 부재(22e)의 외벽을 연장하는 배선(H1+)을 거쳐서 스프링 부재(27)에 접속되어 있다. 또한 스프링 부재(27)는 상부통(21B)의 외벽을 관통하여 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2+를 거쳐서 기판(52)에 접속되어 있다. 또한, 코일(33)의 마이너스 단자는 이동통(22)의 소원통부(22b)의 외벽을 연장하는 배선(H1-)을 거쳐서 스프링 부재(28)에 접속되어 있다. 스프링 부재(28)는 요크(31), 상부통(21B), 하부통(21A)의 외벽을 연장하는 H2-를 거쳐서 기판(52)에 접 속되어 있다. 보이스 코일 모터의 구동 원리는 잘 알려져 있으므로 생략하지만, 외부로부터 스프링 부재(27, 28), 배선(H1+, H2+, H1-, H2-)을 거쳐서 코일(33)에 전류를 공급함으로써 발생하는 자력에 의해, 자석(32)에 대해 코일(33)을 공급된 전력에 따라서 변위시킬 수 있는 것이다. 이때, 코일(33)에 흐르는 구동 전류의 최대치는 50 ㎃ 이상 200 ㎃ 이하의 범위 내로 설정되어 있다.

촬상 렌즈(10)는 물체측으로부터 차례로 개구 조리개(S), 플러스의 굴절력을 갖고 물체측에 볼록면을 향한 제1 렌즈(최소 유효 직경 렌즈)(L1), 마이너스의 굴절력을 갖는 제2 렌즈(L2), 플러스의 굴절력을 갖는 제3 렌즈(L3), 마이너스의 굴절력을 갖는 제4 렌즈(최대 유효 직경 렌즈)(L4)를 갖고 있다. 본 실시 형태에서는, 렌즈(L1, L2, L3, L4)가 포커싱 렌즈군(가동 렌즈라고도 함)을 구성하지만, 렌즈(L4)에 비해 렌즈(L1 내지 L2)의 외경을 작게 하고 있기 때문에, 이 외경차를 이용하여 대형의 액츄에이터(30)를 탑재할 수 있도록 되어 있다.

제5 실시 형태에 따르면, 액츄에이터(30)의 요크(31)가 제1 렌즈(L1) 및 제2 렌즈(L2)와 제4 렌즈(L4)와의 외경차에 의해 생긴 공간에 배치되어 있으므로 코일(33)의 권선수의 증대나 길이의 증대를 도모할 수 있고, 구동력을 높일 수 있다.

상술한 촬상 장치(50)의 사용 형태에 대해 설명한다. 도14는 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 상태를 도시하는 도면이다. 도14의 부호 50으로 나타내는 바와 같이 촬상 장치(50)의 구성에 대해서는, 도1에 있어서의 가요성 기판(52b)과 외부 접속용 단자의 구성만이 제1 실시 형태와 다르기 때문에 공통하는 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 그리고, 또한 휴대 전화기(100)의 제어 블럭도에 대해서도 제1 실시 형태와 구성이 공통되어 있으므로 설명을 생략한다.

촬상 장치(50)의 외부 접속용 단자(52a)는 휴대 전화기(100)의 제어부(101)와 접속되고, 휘도 신호나 색차 신호 등의 화상 신호를 제어부(101)측에 출력한다.

제5 실시 형태에 있어서,「최소 유효 직경 렌즈의 외경과 최대 유효 직경 렌즈의 외경의 차에 의해 최소 유효 직경 렌즈 주위에 생기는 공간」이라 함은,「최소 유효 직경 렌즈의 외경과 최대 유효 직경 렌즈의 외경의 차에 의해 결과적으로 최소 유효 직경 렌즈 주위에 생기는 공간」을 포함하고, 예를 들어 최소 유효 직경 렌즈, 최대 유효 직경 렌즈가 함께 유지 부재에 유지되어 있는 경우에는, 그 유지 부재의 외경의 차에 의해 최소 유효 직경 렌즈의 주위에 생기는 공간이,「최소 유효 직경 렌즈의 외경과 최대 유효 직경 렌즈의 외경의 차에 의해 최소 유효 직경 렌즈 주위에 생기는 공간」에 상당한다.

제5 실시 형태에 따르면, 코일(33)에 부여하는 구동 전류의 최대치를 50 ㎃ 이상 200 ㎃ 이하의 범위로 한정하고 있으므로, 렌즈(L1 내지 L4)를 신속히 구동하는 데 필요한 구동력을 얻을 수 있는 동시에, 렌즈(L1 내지 L4)의 광학 성능의 열화를 초래하는 열의 발생을 억제할 수 있다.

또한 렌즈(L1 내지 L4)는 유리 혹은 플라스틱 재료로 형성할 수 있다. 여기서, 플라스틱 재료는 온도 변화시의 굴절률 변화가 유리 재료에 비해 크기 때문에, 모두 플라스틱 렌즈로 구성하면 온도 변화가 비교적 작아도 촬상 렌즈에 있어서의 렌즈 전체 시스템의 상점 위치가 변동된다는 문제가 생긴다. 단, 본 발명의 촬상 장치는 AF 기구를 갖기 때문에 통상의 사용시에는 문제로 되지 않지만, 상점 위치의 변동분을 포커싱 렌즈 이동량으로 예상해 둘 필요가 있으므로 모듈 높이의 약간의 증대에 연결되어 버린다.

이 상점 위치 변동을 작게 억제하기 위해서는, 일부 또는 전부의 렌즈를 유리 재료로 형성되는 렌즈(예를 들어 글래스 몰드 렌즈)로 하면 좋다. 글래스 몰드 렌즈를 이용하는 경우에는, 성형 금형의 소모를 가능한 한 방지하기 위해 유리 전이점(Tg)이 400 ℃ 이하의 유리 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한 최근에는, 플라스틱 재료 중에 무기 미립자를 혼합시켜 플라스틱 재료의 굴절률의 온도 변화를 작게 억제할 수 있는 것이 알려져 왔다. 상세하게 설명하면, 일반적으로 투명한 플라스틱 재료로 미립자를 혼합시키면 광의 산란이 생겨 투과율이 저하하기 때문에 광학 재료로서 사용하는 것은 곤란했지만, 미립자의 크기를 투과 광속의 파장보다 작게 함으로써 산란이 실질적으로 발생하지 않도록 할 수 있다. 플라스틱 재료는 온도가 상승함으로써 굴절률이 저하하게 되지만, 무기 입자는 온도가 상승하면 굴절률이 상승한다. 그래서, 이들의 온도 의존성을 이용하여 서로 상쇄하도록 작용시킴으로써 굴절률 변화가 거의 생기지 않도록 할 수 있다. 구체적으로는, 모재가 되는 플라스틱 재료에 최대 길이가 20 나노미터 이하의 무기 입자를 분산시킴으로써 굴절률의 온도 의존성이 매우 낮은 플라스틱 재료로 이루어진다. 예를 들어, 아크릴에 산화니오븀(Nb₂O₅)의 미립자를 분산시킴으로써 온도 변화에 의한 굴절률 변화를 작게 할 수 있다. 본 발명에 있어서도, 촬상 렌즈의 일부 또는 전부의 렌즈를, 이 무기 입자를 분산시킨 플라스틱 재료에 의해 형성함으로써, 촬상 렌즈 전체 시스템의 온도 변화시의 상점 위치 변동을 작게 억제하는 것이 가능해진다.

이상, 제1 내지 제5 실시 형태에 대해 설명했지만, 제2 내지 제4 실시 형태에 있어서의, 촬상 장치(50)를 휴대 단말로서의 휴대 전화기(100)에 장비한 경우의 설명은 제1 실시 형태에 있어서의 설명과 마찬가지이므로 생략하고 있다.

이상, 본 발명을 실시 형태를 참조하여 설명해 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정하여 해석되어야만 하는 것은 아니고 적절하게 변경 및 개량이 가능한 것은 물론이다. 예를 들어, 가동 렌즈는 렌즈(L1 내지 L4) 중 1매 이상이면 좋고, 또한 렌즈 총수는 4매로 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 복수의 가동 렌즈를 연결하는 수단으로서 플랜지부를 충돌하여 끼워 맞추는 방식을 채용하고 있지만, 예를 들어 일본 특허 공개 2005-37865호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 경통(鏡胴)(12)의 내측에 렌즈(14a, 14b)를 삽입하고, 위치 고정 부재(14d)에 의해 고정하는 방식이라도 좋다.

본 발명에 따르면, 콤팩트한 구성을 갖고 부품 개수를 억제하여 저비용으로 제조할 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다.

Claims

하우징과,

상기 하우징에 대해 광축 방향으로 이동 가능한 가동 렌즈를 적어도 1개 포함하는 촬상 렌즈와,

상기 가동 렌즈를 지지하는 렌즈 프레임과,

상기 가동 렌즈를 이동시키기 위한 액츄에이터와,

상기 액츄에이터의 가동 요소에 연결된 이동 프레임을 갖고,

상기 렌즈 프레임과 상기 이동 프레임은 일체적으로 성형되어 있는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 코일과, 자석과, 요크를 갖는 보이스 코일 모터이고, 상기 가동 요소는 코일 또는 자석인 촬상 장치.
제1항에 있어서, 또한 수광면을 갖는 고체 촬상 소자를 갖고,

상기 액츄에이터는 상기 가동 렌즈를 광축 방향으로 구동하는 원통형의 액츄에이터이고,

상기 가동 렌즈에 있어서 가장 상측의 최상측 렌즈는 상기 액츄에이터의 내경보다도 큰 외경을 갖고, 상기 최상측 렌즈 이외의 상기 가동 렌즈는 상기 내경의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있고,

상기 최상측 렌즈와, 그것보다도 피사체측의 렌즈와의 접촉부의 적어도 일부는, 상기 접촉부를 통과하여 광축에 직교하는 면에 있어서의 광축으로부터, 상기 고체 촬상 소자의 수광면으로 입사하는 상기 촬상 렌즈의 유효 광속의 외측 모서리까지의 최대치보다 광축 직교 방향 내측이며, 또한 광축으로부터 상기 고체 촬상 소자의 수광면으로 입사하는 상기 촬상 렌즈의 유효 광속의 외측 모서리까지의 최소치보다 광축 직교 방향 외측에 위치하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 가동 렌즈를 광축 방향으로 구동하고,

상기 가동 렌즈에 있어서 적어도 2개의 렌즈는 서로 연결되어 있고, 상기 연결된 렌즈의 광축 직교 방향 외측에 상기 액츄에이터의 적어도 일부가 배치되어 있는 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 연결된 렌즈는 플랜지부끼리를 충돌하여 끼워 맞추고 있는 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 연결된 렌즈와 상기 액츄에이터 사이에는 차광 시트가 배치되어 있는 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 액츄에이터는 원통형이고, 상기 가동 렌즈에 있어서 가장 상측의 최상측 렌즈는 상기 액츄에이터의 내경보다도 큰 외경을 갖고, 상기 최상측 렌즈 이외의 상기 가동 렌즈 중 적어도 2개의 렌즈는 상기 내경의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있는 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 액츄에이터는 코일과, 자석과, 요크를 갖는 보이스 코일 모터인 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 가동 렌즈는 4매의 렌즈로 이루어지고, 가장 상측의 렌즈를 제외한 3매의 렌즈의 광축 직교 방향 외측에 상기 액츄에이터의 적어도 일부가 배치되는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 액츄에이터는 상기 가동 렌즈를 광축 방향으로 구동하는 원통형의 액츄에이터이고,

상기 가동 렌즈에 있어서의 가장 상측의 최상측 렌즈는 상기 액츄에이터의 내경보다도 큰 외경을 갖고, 상기 최상측 렌즈 이외의 상기 가동 렌즈는 상기 내경의 광축 직교 방향 내측에 배치되어 있는 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 액츄에이터는 코일과, 자석과, 요크를 갖는 보이스 코일 모터인 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 가동 렌즈는 4매의 렌즈로 이루어지는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 또한

고체 촬상 소자와,

상기 고체 촬상 소자가 실장되는 동시에 전기 신호의 송수신을 행하는 외부 접속용 단자를 갖는 기판과,

상기 고체 촬상 소자와 상기 촬상 렌즈의 주위를 둘러싸도록 상기 기판에 고정된 차광 부재로 이루어지는 하우징을 구비하고,

상기 촬상 장치는, 상기 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 긴 변 방향에 있어서의 상기 촬상 장치의 크기를 X, 상기 촬상 소자 직사각형 실효 화소 영역의 짧은 변 방향에 있어서의 상기 촬상 장치의 크기를 Y, 상기 고체 촬상 소자의 상기 직사각형 실효 화소 영역의 대각선 길이를 DL로 했을 때,

1.5 ＜ X/DL ＜ 2.0 (1)

1.5 ＜ Y/DL ＜ 2.0 (2)를 만족시키고,

상기 촬상 렌즈는 가장 상측에 위치하는 최상측 렌즈의 유효 직경이 다른 렌즈의 유효 직경보다도 크고, 유효 직경이 가장 작은 최소 유효 직경 렌즈의 외경과 상기 최촬상측 렌즈의 외경과의 외경차에 의해 상기 최소 유효 직경 렌즈의 주위에 생기는 공간에, 포커싱시에 이동하는 포커싱용 렌즈군을 구동하기 위한 액츄에이터의 적어도 일부를 배치하고, 상기 액츄에이터의 구동 전류의 최대치를 50 ㎃ 이상, 200 ㎃ 이하로 하는 촬상 장치.
제13항에 있어서, 상기 액츄에이터의 구동 전류의 최대치는 50 ㎃ 이상 100 ㎃ 이하인 촬상 장치.
제13항에 있어서, 상기 액츄에이터는 보이스 코일 모터인 촬상 장치.