WO2006080443A1 - 撮像装置及び電子機器 - Google Patents

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WO2006080443A1
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lens
cam
region
optical axis
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English (en)
French (fr)
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Takeshi Uesaka
Hiroyuki Horiuchi
Masanao Majima
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Konica Minolta Opto Inc
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Konica Minolta Opto Inc
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    • H04M2250/00—Details of telephonic subscriber devices
    • H04M2250/52—Details of telephonic subscriber devices including functional features of a camera

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device that can be mounted on an electronic device such as a mobile phone or a mobile computer, and an electronic device incorporating the imaging device.
  • a small and high-performance imaging device that can be mounted on an electronic device such as a mobile phone or a personal computer.
  • an imaging lens that forms an optical image of a subject
  • an imaging lens There is an image sensor such as a CMOS type image sensor that converts an optical image formed by the method into an electrical signal.
  • an imaging device there is known an imaging device that can adjust the focus by moving the imaging lens in the optical axis direction (see, for example, Patent Document 1).
  • the imaging lens has moved.
  • An auto focus (AF) processing function has been developed that automatically adjusts the focus by automatically performing the control under the control of the CPU!
  • a cam member that supports an imaging lens from the lower side and has a horizontal surface and a cam surface having an AF area that is continuous with the horizontal region
  • the cam lens is driven in a predetermined direction so that the imaging lens can be moved in the optical axis direction. More specifically, by driving the cam member so that the predetermined contact portion of the imaging lens is in contact with the upper side of the AF region of the cam member, the focus can be adjusted from the closer range side, By bringing the abutment part of the imaging lens into contact with the lower side of the AF area, the focal point can be adjusted to the far side.
  • the cam member is provided with a starting point portion that becomes the starting point of the cam, and when the imaging lens is appropriately moved to the close range or the infinity range, the overfocus position force is close to the start point portion as a reference. It is necessary to store the number of stepping motor pulse signals up to infinity and infinity in the memory.
  • Patent Document 1 JP-A-10-170809
  • the cam starting point is detected by detecting whether or not the predetermined contact portion of the imaging lens reaches the starting point during the movement of the cam member.
  • An error in the detection position occurs due to individual differences. Therefore, conventionally, since the error of the detection position is stored in the memory in advance and control for correcting the error of the detection position is performed, there is a problem that it is complicated and increases the cost. .
  • an object of the present invention is to provide an imaging device that can easily and inexpensively eliminate the influence of variation in the detection position caused by the individual difference of the imaging device, and an electronic apparatus including the imaging device It is to be.
  • an imaging lens that forms an optical image of a subject, an imaging element that converts the optical image formed by the imaging lens into an electrical signal, A holding member that holds the imaging lens, a supporting member that supports the holding member, and provided on any one of the holding member and the supporting member, and the imaging lens is displaced in the optical axis direction with respect to the imaging element.
  • a cam section for driving, a driving means for rotating any one of the holding member and the supporting member, and controlling the driving of the driving means at the time of imaging of the subject to position the imaging lens on the optical axis.
  • an autofocus processing means for performing autofocus processing for automatically adjusting the in-focus position of the imaging lens by moving in the direction
  • the cam portion includes the holding member and the support portion.
  • a cam surface is formed on which the abutting portion formed on the other part where the cam portion is not provided is abutted, and the cam surface moves the imaging lens to the optical axis in the autofocus process.
  • the error range of the detection position by the detection means caused by individual differences of the imaging device means that each of the detection means detects that the contact portion is in contact with the starting point portion. Between the imaging devices, the detection position caused by individual differences such as cam member detection means varies. This means a range of variation in detection position between these imaging devices.
  • the contact portion is in contact with the cam surface of the cam portion, and when the contact portion reaches the starting point portion on the cam surface, the detection means detects the contact portion. . Then, the lengths of the two horizontal portions on the cam surface starting from the starting point are longer than the error range length of the detection position by the detecting means caused by the individual difference of the imaging device.
  • the length of the horizontal portion is longer than the error range length, so the contact portion is reliably positioned on the horizontal portion on the cam surface. Can be placed.
  • FIG. 1 is a plan view showing an imaging apparatus exemplified as an embodiment to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a partially omitted cross-sectional view of the imaging apparatus taken along the line AA in FIG.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a main part configuration of the imaging apparatus in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a cam member provided in the imaging apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 (a) is a diagram schematically showing a cam surface and a pulse signal of the cam member of FIG. (b) is a partially enlarged view of (a) for explaining the error range ⁇ .
  • FIG. 6 is a partially omitted cross-sectional view of the imaging apparatus taken along line AA in FIG.
  • FIG. 7 is a front view and a rear view showing an example of a mobile phone equipped with an imaging apparatus according to the present invention.
  • An imaging lens that forms an optical image of a subject, an imaging element that converts an optical image formed by the imaging lens into an electrical signal, a holding member that holds the imaging lens, and a support member that supports the holding member A supporting member, a cam portion that is provided on any one of the holding member and the supporting member, and that displaces the imaging lens in the optical axis direction with respect to the imaging element, and any of the holding member and the supporting member A driving means for rotating one of them, and when the subject is imaged, the driving of the driving means is controlled to move the imaging lens in the optical axis direction to automatically adjust the in-focus position of the imaging lens.
  • An autofocus processing means for performing autofocus processing wherein the cam portion includes Of the holding member and the support member, the cam portion is provided, and a cam surface is formed on which the abutting portion formed on a part of the other is abutted, and the cam surface is the autofocus.
  • the error range of the detection position by the detection means caused by individual differences of the imaging device means that each of the detection means detects that the contact portion is in contact with the starting point portion.
  • Variations in detection positions caused by individual differences such as cam members and detection means between the imaging devices mean a range of variations in detection positions between these imaging devices.
  • the two horizontal portions configure a far region and a close region that are arranged with the hyperfocal position interposed therebetween.
  • the horizontal portion configuring the far region is an infinite far region.
  • the cam surface of the cam unit may have a position in the optical axis direction of the imaging lens as a far region in addition to the two horizontal units. It has a horizontal reference position (reference area) that is positioned between the closest area.
  • the reference position portion is not formed in the middle of the inclined portion.
  • the reference position is equal to or longer than an error range length of a detection position detected by the detection unit, which is caused by an individual difference of the imaging device.
  • the cam surface is configured in the order of the reference position portion, the far region, the AF region, and the close region.
  • the imaging lens is used as the holding member in a state where the contact portion is in contact with the reference position portion and the imaging lens is positioned.
  • the cam portion and the contact portion rotate relatively around an axis in the optical axis direction.
  • the holding member or the support member is held at a plurality of three or more points so as to have substantially equal intervals.
  • FIG. 1 is a plan view showing an imaging apparatus 100 exemplified as an embodiment to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a partially omitted sectional view of the imaging apparatus 100 taken along the line AA in FIG. is there.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the main configuration of the control system of the imaging apparatus 100.
  • FIG. 1 the illustration of the upper lid la of the device case 1 is omitted.
  • the imaging apparatus 100 of the present embodiment is configured to be able to execute autofocus processing for automatically adjusting the in-focus position of the lens unit 4, and specifically, as shown in Figs. , Device case 1, substrate 2 disposed on the lower side of device case 1, image sensor 3 attached to the light source side (upper) surface of substrate 2, and lens for focusing on image sensor 3 Part 4, an outer cylinder part 5 as a holding member for holding the lens part 4, and a cam that supports the outer cylinder part 5 and displaces the outer cylinder part 5 relative to the image sensor 3 in the optical axis direction.
  • a driving motor 7 as a driving means for moving the lens portion 4 in the optical axis direction via the member 6 and the cam member 6; and a driving force for transmitting the driving force of the driving motor 7 to the cam member 6.
  • Photointerrupter 9 as detection means for detecting the position of the transmission member 8 and the lens unit 4 in the optical axis direction And a control unit 10.
  • the substrate 2 also has, for example, a ceramic substrate and the like, and the device case 1 is attached with the lower end in contact with the surface on the light source side.
  • a flexible substrate F is connected to a part of the substrate 2.
  • the flexible substrate F is electrically connected to the image sensor 3 via predetermined wiring (not shown).
  • the image sensor 3 is a photoelectric conversion unit 3a that converts an optical image of a subject formed by the lens unit 4 on the light source side at a predetermined position (for example, the left side in FIG. 2) of the substrate 2 into an electrical signal. It is attached to be arranged.
  • the image sensor 3 is, for example, a CMOS type image.
  • the outer shape of the sensor, CCD type image sensor, etc. is formed in a substantially rectangular thin plate.
  • the light source side of the image sensor 3 has a function as a filter that cuts off infrared rays or the like, for example, and covers the image sensor 3 so that dust or the like can be prevented from adhering to the image sensor 3.
  • One member 31 is provided. On the light source side of the cover member 31, a lens unit 4 for forming an optical image of the subject on the photoelectric conversion unit 3a of the image sensor 3 is disposed.
  • the lens unit 4 includes a first lens 41, a second lens 42, and a third lens 43, which are arranged in order from the light source side as imaging lenses, and the first lens 41, the second lens 42, and the first lens 43.
  • the three lenses 43 are fixed to an inner peripheral portion of a lens fixing frame portion 44 whose outer shape is formed in a cylindrical shape.
  • a diaphragm plate 45 for adjusting the amount of light is disposed between the first lens 41 and the second lens 42, and the second lens 42 and the third lens 43
  • An interval regulating member 46 for regulating the interval between the second lens 42 and the third lens 43 is disposed between them.
  • the lens fixing frame portion 44 includes a male screw portion 44a on its outer peripheral portion, and the lens portion 4 has a male screw portion of the lens fixing frame portion 44 on a female screw portion 5la formed on the inner peripheral portion of the outer cylinder portion 5. By screwing 44a, it is arranged inside the outer cylinder 5! /
  • the lens unit 4 can be moved in the optical axis direction by rotating the lens unit 4 around the axis in the optical axis direction with respect to the outer cylinder unit 5, and thus the lens.
  • An in-focus state adjustment mechanism that adjusts the in-focus state of part 4 is configured. More specifically, in a state where the contact portion 53a of the outer cylinder portion 5 is in contact with a reference area (described later) of the cam member 6 and is positioned in the optical axis direction, the lens portion 4 is used using a predetermined chart. The focusing state of the lens unit 4 is adjusted by screwing the lens unit 4 and moving it in the optical axis direction according to the evaluation state. In this way, the focus state of the lens unit 4 at the reference imaging position is adjusted.
  • the outer cylinder portion 5 is a member whose outer shape is formed in a substantially cylindrical shape, for example, and is connected to the upper annular portion 51 having an inner thread portion 5la formed on the inner peripheral portion, and the upper annular portion 51.
  • the pressed portion 52 is pressed against the substrate 2 by the pressing member 11 such as a panel, and is formed continuously to the pressed portion 52, and is in contact with the cam surface 611 of the cam member 6 at the lower end.
  • the abutting portion 53a is formed so that three lower surface forces of the lower annular portion 53 protrude toward the image sensor 3 side at an interval of approximately 120 °. Further, the protruding length of the contact portion 53a is substantially equal to the height difference of the upper surface of the cam surface 611 of the cam member 6, or is longer than the height difference.
  • the upper end portion of the pressing member 11 is in contact with, for example, the lower surface of the upper lid portion la of the device case 1, so that the outer cylindrical portion 5 is moved toward the substrate 2 by the pressing member 11. It is always energized.
  • a detection wing member 54 for detecting the position of the lens unit 4 in the optical axis direction by the photo interrupter 9 is disposed at a predetermined position of the outer cylinder unit 5.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the cam member 6, and FIGS. 5A and 5B are views schematically showing the cam surface 611 of the cam member 6.
  • the cam member 6 is, for example, a member formed in a substantially annular shape. Specifically, the abutting portion 53a is abutted on the upper surface and the outer cylinder portion 5 is placed on the lower side. Force The upper cam portion 61 as a cam portion having a cam surface 611 to be supported, and the lower force of the upper cam portion 61 project outward, and a gear is formed on the outer peripheral portion. And a lower disk part (pedestal) 62 that is a support member for supporting the corresponding part 5.
  • the cam surface 611 of the upper cam portion 61 has a reference area 6 la having a horizontal plane extending in a direction substantially orthogonal to the optical axis direction, and is more than the reference area 61a.
  • AF area 61e with a wide inclined surface, and a large step area 61f that continuously connects the near area 61d and the reference area 61a. Are formed at approximately 120 ° intervals.
  • the difference in height of the large step region 61f is, for example, at least a parameter output from the photo interrupter 9.
  • the level of the pulse signal is high enough to be switched by the detection wing member 54. That is, for example, when the cam member 6 rotates so that the cam surface 611 moves in the left direction in FIG. 5A, the contact portion 53a moves the large step region 61f downward as well.
  • the pulse signal output from the photo interrupter 9 is switched from the low level (L level) to the high level (H level) based on the relative height difference between the detection blade member 54 and the photo interrupter 9. It ’s like that.
  • the powerful step area 61f forms the starting point.
  • the reference area 61a is an area for fixing the position of the lens unit 4 in the optical axis direction when power is turned on or when imaging is performed with a fixed focus which is a normal imaging state.
  • the lens unit 4 is positioned in the optical axis direction so that it is focused at the hyperfocal position!
  • the focusing state of the lens unit 4 can be adjusted easily and appropriately without the need for a collimator or the like, so that the subject can be imaged more appropriately at a fixed focus. it can.
  • the reference area 6 la has a plane portion located before and after the AF area 6 le as an over-infinite area 6 lb and a close-in area 61d.
  • the lens unit 4 serves as a reference position for positioning the lens unit 4 with respect to the image sensor 3 in the optical axis direction so that the lens unit 4 is focused. That is, the adjustment of the focusing state of the lens unit 4 so that an optical image is formed on the photoelectric conversion unit 3a of the image sensor 3 with the contact portion 53a of the outer cylinder unit 5 in contact with the reference region 61a.
  • the optical image of the lens unit 4 is formed by the photoelectric conversion unit 3a of the image sensor 3 even when the lens unit 4 is moved to the far infinity position and the closest position during autofocus processing.
  • the Rukoto is a reference position for positioning the lens unit 4 with respect to the image sensor 3 in the optical axis direction so that the lens unit 4 is focused. That is, the adjustment of the focusing state of the lens unit 4 so that an optical image is formed on
  • the AF area 61e is an area for displacing the lens unit 4 in the optical axis direction by autofocus processing (described later), and constitutes an inclined surface part.
  • the lower side is the far side and the upper side is the near side 61d. That is, the contact portion 53a slides along the AF area 61e, so that the distance in the optical axis direction of the lens unit 4 with respect to the photoelectric conversion unit 3a of the imaging device 3 can be changed.
  • the cam member 6 is driven so that the abutting portion 53a abuts on the upper side of the AF area 61e, so that the focus can be adjusted from the near area 6 Id side.
  • the abutting part 53a of the lens part 4 is brought into contact with the lower side. Therefore, the focal point can be adjusted with the far side force.
  • the lower area of the AF area 61e is an area for positioning the lens unit 4 in the optical axis direction so as to focus in the distance.
  • the far region is a region that also has a positional force to focus on a subject farther than the hyperfocal point, and is a region that includes a far infinite region.
  • the far infinity region 61b is a far infinity lens fixed position for positioning in the optical axis direction so that the lens unit 4 is focused at the far infinity position. Constitutes one of these.
  • the hyper-infinity position is specifically an area where the photographing magnification is positive, which is on the opposite side of the infinite distance area 61d from the infinite distance area, and the focal point of the lens unit 4 is infinite. It can be adjusted from the far side more infinitely than the far side.
  • the refractive index of the predetermined grease constituting the first lens 41, the second lens 42, and the third lens 43 of the lens unit 4 may vary depending on environmental conditions such as temperature and humidity. It becomes impossible to focus at infinity. Therefore, even if the refractive index of the resin changes and it becomes impossible to focus at infinity in the normal state, it is possible to shift the in-focus position to the opposite side from the closest region 61d by the far infinity region 61b. Thus, the focal point can be adjusted to the proper side force at infinity.
  • the close-up area 61d is an area for positioning the lens unit 4 in the optical axis direction so as to focus at the close-up imaging position, and constitutes the other of the two horizontal parts.
  • the lens portion 4 is extended to the most object side (see FIG. 6).
  • the distance between the subject and the lens unit 4 is, for example, about 5 to 30 (cm), and the image of the document can be imaged over the entire imaging region (photoelectric conversion unit 3a) of the image sensor 3, or the present invention can be applied.
  • the imaging apparatus 100 is mounted on such a cellular phone (described later), the imaging apparatus 100 can be used as a barcode reader.
  • the gear of the lower disk portion 62 is meshed with a spur gear portion (not shown) formed on the lower outer peripheral portion of the driving force transmission member 8.
  • the driving force transmission member 8 is provided with teeth (not shown) concentrically with the spur gear portion and above the spur gear portion. Mounted and fixed to the output shaft Combined with the warm 71!
  • the rotational direction of the driving force transmission member 8 is such that when the lens unit 4 is moved from the distant imaging position to the closest imaging position, the driving force transmission member 8 is engaged with the worm 71 and the tooth.
  • the direction is such that it is biased toward the substrate 2 side. That is, since the lens unit 4 is urged from the light source side to the substrate 2 side by the pressing member 11, when the lens unit 4 is moved in the optical axis direction in the AF area 61e, the driving force transmission member 8 In order to improve the positioning accuracy of the lens unit 4 in the optical axis direction, it is preferable to rotate the lens unit 4 so that the lens unit 4 is biased toward the substrate 2 side.
  • the driving force transmission member 8 is urged toward the substrate 2 by extending the lens unit 4. If a helical tooth is provided and autofocus processing is executed when the lens unit 4 is retracted, the helical force is applied so that the driving force transmitting member 8 is biased toward the substrate 2 by retracting the lens unit 4. It is preferable to set up.
  • the drive motor 7 is a pulse motor such as a stepping motor, for example, and is configured to step-drive the rotor by a predetermined angle based on the pulse output and input from the CPU10a force. As a result, the cam member 6 is rotated in the predetermined direction around the optical axis direction via the worm 71 and the driving force transmission member 8.
  • the photo interrupter 9 is configured to have a function of detecting the detection wing member 54 as detection means and converting the detected information into a pulse signal that can be transmitted to the control unit 10.
  • a projector including an infrared diode that emits infrared light, and a light receiver that receives the emitted infrared light and changes a pulse signal output to the control unit according to the light reception result.
  • a projector including an infrared diode that emits infrared light, and a light receiver that receives the emitted infrared light and changes a pulse signal output to the control unit according to the light reception result.
  • the photo interrupter 9 outputs an L level pulse signal to the control unit 10.
  • the infrared ray is irradiated in a state where the detection wing member 54 is not positioned in the infrared optical path
  • the irradiated infrared ray is received by the light receiver, and the photo interrupter 9 transmits the H level pulse signal to the control unit. Output to 10.
  • the photo interrupter 9 changes to a state where the detection wing member 54 is positioned in the infrared optical path and the state force is also positioned. As a result, an H level pulse signal is output to the control unit 10 as a detection signal.
  • the control unit 10 uses the pulse signal of the H level pulse signal output when the contact portion 53a reaches the large step region 61f as the reference pulse signal, and the pulse signal of the motor having the reference pulse signal generation force.
  • the position of the contact portion 53a is determined by counting the number of pulses (number of pulses).
  • the detection position is relative to the photo interrupter 9 and the detection blade member 54. Varies depending on height difference.
  • the reference noise signal is output between the individual imaging devices 100, because it differs for each imaging device 100 due to, for example, the dimensional error of each member such as the detection wing member 54 and the assembly accuracy.
  • An error range ⁇ force is generated at the detected position.
  • the “error range ⁇ ” is a variation in detection position that occurs between individuals of the imaging device when the photo interrupter 9 detects that the contact portion 53a has reached the large step region 61f. Means range.
  • the detection blade 53a is detected so that the contact portion 53a is detected in a state where the contact portion 53a is in contact with the position (center position) P1 of the large step region 61f in the longitudinal direction.
  • the case where the dimensions and assembly of the member 54 and the photo interrupter 9 are adjusted will be described as an example.
  • the "error range ⁇ " is at least the detection position P2 and the center where the contact portion 53a is detected in a state where the contact portion 53a is in contact with the boundary between the large step region 61f and the closest region 61d.
  • Detection error ⁇ 1 which is an error from position P1
  • detection position P3 where contact part 53a is detected with contact part 53a in contact with both large step area 61f and reference area 61a
  • the error of This means the length of the range consisting of the detection error ⁇ 2.
  • detection errors ⁇ 3 and ⁇ 4 occur due to the characteristics of each imaging device, it means the length of the range including the detection errors ⁇ 3 and ⁇ 4. Therefore, an error range ⁇ 5 is generated as the maximum error range generated between the individual imaging devices.
  • the length of each area constituting the cam surface 611 is approximately equal to the length of 6 lb of the infinitely far region and the length of the closest region 6 Id. It has approximately twice the length of lb, the AF area 61e has approximately three times the length of the infinitely far area 61b, and the length of the small step area 61c is shorter than the length of any area. Further, the lengths of the infinitely far region 61b and the closest region 61d are configured to have a length longer than the length of the error range ⁇ 5.
  • the control unit 10 is for controlling the autofocus process, and specifically includes a CPU10a, a RAM10b, and a storage unit 10c as shown in FIG.
  • the control unit 10, the image sensor 3, the drive motor 7, and the photo interrupter 9 are electrically connected via the bus B.
  • the CPU (Central Processing Unit) 10a controls and controls each part of the imaging apparatus 100, reads a predetermined program stored in the storage unit 10c, and expands it in the RAMlOb work area. Then, various processes are executed according to the program.
  • the CPU Central Processing Unit
  • a RAM (Random Access Memory) 10b constitutes a storage area and a work area for programs and data read from the storage unit 10c under the control of the CPU 10a.
  • the storage unit 10c includes, for example, a ROM (Read Only Memory), an EEPROM (Electronic Erasable Programmable ROM), and the like, and is used for various programs executed under the control of the CPU10a and the processing of each program. This data is stored. Specifically, the storage unit 10c stores, for example, an autofocus processing program.
  • the autofocus processing program is used as an autofocus processing means for CPU10a.
  • the auto focus is automatically adjusted by moving the outer cylinder part 5 holding the lens part 4 in the optical axis direction by controlling the drive of the drive motor 7 and moving the outer cylinder part 5 in the optical axis direction. It is a program that realizes a function for performing processing.
  • the autofocus process is performed, for example, by rotating the cam member 6 in a predetermined direction and sliding the contact portion 53a of the outer cylinder portion 5 on the cam surface 611 under the control of the CPU10a.
  • the image data is acquired by capturing the subject while moving the lens section 4 between the distant image capturing position and the close image capturing position.
  • CPUlOa sequentially stores the frequency analysis data acquired by performing specific frequency analysis of the acquired image data at a plurality of focus adjustment positions in RAMlOb. Further, CPUlOa evaluates the focus state of the optical image of the subject at the focus adjustment position of the image data based on the frequency analysis data stored in RAMlOb, and focuses the imaging position with the best evaluation value. The position is specified.
  • the CPU 10a rotates the drive motor 7 forward to move the lens unit 4 from the far imaging position to a predetermined position of the closest imaging position, finds the imaging position with the best evaluation value, and then drives By rotating the motor 7 in the reverse direction, the cam member 6 is rotated in the reverse direction to move the lens unit 4 to the far-field imaging position. Then, again, the drive motor 7 is rotated forward so that the lens unit 4 is moved to the imaging position with the best evaluation value.
  • the backlash caused by the reverse rotation of the drive motor 7 is taken into account and the backlash is returned to a larger amount.
  • the CPU 10a moves the lens unit 4 to the closest region 6 Id without executing the autofocus process.
  • the lens unit 4 is moved in one direction from the far imaging position force to the closest imaging position, and one AF area 6 le provided on the cam surface 611 of the cam member 6 is reduced.
  • a guide for an imaging position with a good evaluation value is searched for in one AF area 61e, and the number of pulses from the reference area 61a up to the imaging position that is the target is stored, and based on the number of pulses.
  • the starting point can be detected by rotating the cam portion in one direction. Therefore, the starting point can be detected regardless of the state at the end of the previous drive. It can be started with simple control. Further, since the cam portion has a rotational shape having no end point, even if an error occurs because the photo interrupter 9 does not detect the starting point portion, the structure of the cam portion is not damaged.
  • an electronic apparatus equipped with the imaging device 100 of the present invention taking the imaging device 100 as an example, will be described.
  • the electronic device is, for example, a foldable mobile phone T, and includes an upper housing 12a as a case with a display screen D and a lower housing with an operation button P. 12b is linked via Hinge 12c.
  • the imaging device 100 is built below the display screen D on the inner surface side (the side having the display screen D) of the upper housing 12a, and the imaging device 100 can capture the outer surface force light of the upper housing 12a. It is supposed to be.
  • the mobile phone T incorporates the imaging device 100, an increase in the size of the mobile phone T can be suppressed, and the subject can be captured according to the distance from the subject, the imaging environment, and the like. Therefore, the mobile phone T with high added value can be obtained.
  • the contact portion 53a provided in the outer cylinder portion 5 is in contact with the cam surface 611 of the cam member 6, and the cam surface 611
  • the large step region 61f at the point reaches the contact portion 53a, it is detected by the photo interrupter 9.
  • the length force of the far infinity region 6 lb and the closest region 6 Id on the cam surface 611 starting from the large step region 6 If exceeds the error range length of the detection position by the photo interrupter 9 caused by individual differences of the imaging device It becomes length.
  • the contact portion 53a is camped. It can be reliably located in the far-infinite region 61b and the closest region 61d on the surface 611.
  • the extra-infinity region 61b and the close region 61d are longer than the length of the error range. Since the abutment portion 53a that does not perform software processing can be reliably positioned in the far infinity region 61b and the closest region 61d, the autofocus processing can be performed more suitably.
  • the imaging apparatus 100 includes an autofocus processing unit that performs autofocus processing for automatically adjusting the in-focus position of the lens unit 4 when imaging a subject, and the lens unit 4 is connected to the imaging element 3.
  • the cam surface 611 of the cam member 6 that is displaced in the optical axis direction fixes the position of the lens unit 4 in the optical axis direction when the subject is imaged at a fixed focal point, and the lens during autofocus processing.
  • An AF area 61e is provided for displacement.
  • the cam member 6 is rotated so that the reference portion 61a of the cam surface 611 contacts the contact portion 53a of the outer cylinder portion 5 holding the imaging lens.
  • the position of the lens unit 4 in the optical axis direction with respect to the image sensor 3 can be fixed.
  • the lens unit 4 is positioned at a predetermined position between the close range 61d side and the far-infinite range 61b side of the AF area 61e, and compared with a configuration in which imaging is performed.
  • the control related to the positioning of the lens unit 4 can be simplified, and the power consumption can be reduced.
  • the lens unit 4 is positioned so that the lens unit 4 is properly focused at the far position and the close position during autofocus processing.
  • the optical image formed by the lens unit 4 is in focus on the image sensor 3 while being in contact with the AF area 61e of the cam surface 611.
  • the lens portion 4 can be displaced in the optical axis direction while the portion 53a is brought into contact therewith.
  • the lens portion 4 is moved in the optical axis direction with respect to the outer cylinder portion 5, and the lens Since the in-focus state adjusting mechanism for adjusting the in-focus state of the unit 4 is provided, the in-focus state of the lens unit 4 can be easily and appropriately adjusted by the in-focus state adjusting mechanism.
  • the cam member 6 supports the outer cylinder portion 5 at a plurality of points with three-point force so as to be spaced at substantially equal intervals, adjustment of the in-focus state of the lens portion 4 by the in-focus state adjusting mechanism is performed. At this time, the lens unit 4 can be properly supported. In other words, the lens part 4 is prevented from tilting. For example, a member such as a guide is not required, and the center of gravity of the lens part 4 is held at multiple points so that the structure is strong against impact. Can do.
  • the imaging device 100 in the mobile phone T, it is possible to easily and inexpensively eliminate the influence due to the variation in the detection position caused by the individual difference of the imaging device 100.
  • the structure other than the components related to the AF process that is, the assembly of the lens unit 4
  • the lens structure 4 and the focusing state adjustment mechanism at the reference imaging position of the lens unit 4 are shared with the imaging device 100 of the above embodiment, so that the lens unit 4 can be assembled and the focusing state of the lens unit 4 can be adjusted. Operations such as adjustment can be performed easily in a similar manner.
  • the lower annular portion 53 of the outer cylindrical portion 5 is provided with three contact portions 53a, ..., and these contact portions 53a are contacted with the cam surface 611 of the cam member 6.
  • the force by which the outer cylinder part 5 is supported at three points by the cam member 6 The support of the outer cylinder part 5 is not limited to this.
  • the force that provides the cam surface 611 with the 6 lb over-infinite region is not limited to this.
  • the force that forms the 6 lb over-infinite region can be changed as appropriate. It has been.
  • the photo interrupter 9 detects the detection wing member 54, thereby detecting that the contact portion 53a has reached the large step area 61f.
  • the method of detecting that 53a has reached the large step region 61f is not limited to this.
  • a reflecting member is disposed at a predetermined position on the side surface of the upper cam portion 61 constituting the cam member 6.
  • a sensor such as a photo reflector may be provided at a position facing the side surface of the upper cam portion 61. In this case, when the photoreflector receives the reflected light that is irradiated by the photoreflector and reflected by the reflecting member, it is detected that the contact part 53a has reached the large step area 61f.
  • the driving means is not limited to the driving motor, and for example, a piezoelectric element, a shape memory alloy, or the like can be used.

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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

明 細 書
撮像装置及び電子機器
技術分野
[0001] 本発明は、携帯電話機ゃ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。
背景技術
[0002] 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。
[0003] 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!ヽる。
[0004] 力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力も合わせることができるようになつている。
[0005] 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 力 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。
特許文献 1 :特開平 10— 170809号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0006] し力しながら、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力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。
[0007] 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。
課題を解決するための手段
[0008] 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。
[0009] 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、カム部材ゃ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。
発明の効果
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。 図面の簡単な説明
[0013] [図 1]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 2]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 3]図 1の撮像装置の要部構成を示すブロック図である。
[図 4]図 1の撮像装置に備わるカム部材を示す斜視図である。
[図 5] (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 6]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 7]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
[0014] 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）
6 Id 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）
発明を実施するための最良の形態
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 、な 、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。
[0016] 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、カム部材ゃ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。
[0017] (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。
[0018] (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。
[0019] (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。
[0020] (5)前記 (4)に記載の撮像装置にぉ 、て、前記基準位置部は、前記傾斜部の途中 に構成されない。
[0021] (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。
[0022] (7)前記 (4)に記載の撮像装置にぉ 、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。
[0023] (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。
[0024] (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。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] なお、図 1にあっては、装置ケース 1の上蓋部 laの図示を省略している。
[0028] 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 オ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。
[0029] 基板 2は、例えばセラミック基板等力もなり、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。
[0030] 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。
[0031] 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力 なり、外形が略矩形薄板状に形成されている。
[0032] 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 一部材 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。
[0033] 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。
[0034] 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
[0035] 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 5 la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！/、る。
[0036] 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 、る。
[0037] 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 5 la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、パネ等の押 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。 [0038] 当接部 53aは、略 120° 間隔を空けて下環状部 53の下面力も撮像素子 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 、か、若しくは高低差よりも長くなつて 、る。
[0039] 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 laの下面に当接さ れており、これによつて、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。
[0040] 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。
[0041] 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。
[0042] 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を下側力 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の下側力も外方に突設され、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 、る。
[0043] 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 6 la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。
[0044] 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 つて当接部 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 、る。
[0045] 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つ 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を上力も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つている。力かる大段差域 61fは、起点部を 構成する。
[0046] 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!/、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。
[0047] また、基準域 6 laは、 AF域 6 leの前後に位置する平面部を、過無限遠域 6 lb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。
[0048] 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つている。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 6 Id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力も合わせることができるようになつている。
[0049] 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 、る。
[0050] 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力もなる域であり、 過無限遠域を含む域である。
[0051] 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。
[0052] 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つている。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を構成する所定の榭脂は、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、榭脂の屈折率が変動して通常状態における無限遠域 力 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、焦点を無限遠域側力も適正に合 わせることができるよう〖こなる。
[0053] 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 61 d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。
[0054] 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）に嚙合されている。
[0055] 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に嚙合されて!/、る。
[0056] 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とはす歯との嚙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。
[0057] 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 、。
[0058] 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、 CPUlOa力 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 ようになつている。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 、る。
[0059] 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。
[0060] 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つ 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、フォトィ 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。
[0061] 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 つて当接部 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。
[0062] 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 オトインタラプタ 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。
[0063] 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 、る状態力も位置して 、な 、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。
[0064] 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レべ ルのパルス信号を基準ノ ルス信号として、基準パルス信号発生力 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。
[0065] 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。
[0066] 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、基準ノ ルス信号が 出力される検出位置に誤差範囲 σ力生じることとなる。
[0067] 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。
[0068] 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。
[0069] 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 σ 1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 σ 2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 σ 3、 σ 4が生じる場合には、当該検出誤差 σ 3及び σ 4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 σ 5が生じることとなる。
[0070] ここで、カム面 611を構成する各域の長さは、過無限遠域 6 lb及び至近域 6 Idの長 さは略等しぐまた、基準域 6 laは過無限遠域 6 lb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 σ 5の長さ以 上の長さを備えて構成される。
[0071] 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、 CPUlOaと、 RAMlObと、記憶部 10cとを備えている。なお、制御部 1 0、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。
[0072] 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 RAMlOb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。
[0073] RAM (Random Access Memory) 10bは、 CPUlOa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。
[0074] 記憶部 10cは、例えば ROM (Read Only Memory)や EEPROM (Electronic Erasab le Programmable ROM)等から構成されており、 CPUlOa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。
[0075] オートフォーカス処理プログラムは、 CPUlOa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 一カス処理を行う機能を実現させるプログラムである。
[0076] ここで、オートフォーカス処理は、例えば、 CPUlOa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、 CPUlOa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 RAMlOb内に順次格納していく。さらに、 CPUlOaは、 RAMlOb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。
[0077] この場合、 CPUlOa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 像位置力も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 、。
[0078] また、「マクロモード」が設定されている場合には、 CPUlOaはオートフォーカス処 理を実行せず、至近域 6 Idへレンズ部 4を移動させる。
[0079] なお、オートフォーカス処理にぉ 、ては、レンズ部 4を遠方撮像位置力 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 6 le 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力べ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。
[0080] 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。 [0081] 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。
[0082] 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 12 aの外表面力 光を取り込めるものとされて 、る。
[0083] 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。
[0084] 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。
[0085] 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 6 Ifを起点とするカム面 611における過無限遠域 6 lb及び至近域 6 Idの長さ力 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。
[0086] 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。
[0087] 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。
[0088] 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。
[0089] 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 フトウェア的な処理をすることなぐ当接部 53aを過無限遠域 61b及び至近域 61d〖こ 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 とがでさる。
[0090] 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 とがでさる。
[0091] 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 一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。
[0092] 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。
[0093] また、カム面 611に設けられた基準域 6 la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 6 leの所定位置から至近域 6 Idや過無限遠域 6 lb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。 [0094] 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 とがでさる。
[0095] 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。
[0096] その上、カム部材 6は、略等間隔を空けるようにして三点力 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 、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。
[0097] 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つても、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。
[0098] なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなぐ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。
[0099] 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 ヽ撮像装 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。
[0100] 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力 これに限られるものではなぐ外筒部 5の 支持は少なくとも一点で行われて ヽれば良 ヽ。 [0101] また、上記実施形態では、カム面 611に過無限遠域 6 lbを設けるようにした力 これ に限られるものではなぐ過無限遠域 6 lbを形成する力否かは適宜変更可能となつ ている。
[0102] 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 のではなぐ例えば、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 61 fに当接部 53aが到達したことを検出する。
[0103] 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

請求の範囲
[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 、な 、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 オ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 、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。
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