(57)【要約】【課題】安価な製造コストで組み立てが容易で、且つ、設計を簡素化にするうえで有利で、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させる。【解決手段】本発明に係わる撮像装置５１は、第一レンズユニット５６の第一固定筒５４は、第一レンズ群３２を保持した第一レンズ枠５３を光軸方向に進退自在に保持し、第二レンズユニット６１の第二固定筒５９は、第二レンズ群３３を保持した第二レンズ枠５８を光軸方向に進退自在に保持する構成で、第一固定筒５４と光軸方向に直列に固定される。本発明によれば、第一、第二レンズユニット５６、６１を、光軸方向に直列に組み立てが容易に行うことができるので、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく、第一、二レンズ群３２、３３を別々に光軸方向に進退させることができる。【選択図】        図４
2006091263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一レンズ群を保持した第一レンズ枠を光軸方向に進退自在に保持する第一固定筒と、
この第一固定筒に組み込まれ、第一レンズ移動信号の入力に応答して前記第一レンズ枠を光軸方向に移動させる第一駆動手段を内蔵した第一レンズユニットと、
第二レンズ群を保持した第二レンズ枠を光軸方向に進退自在に保持するとともに前記第一固定筒と光軸方向に直列に固定された第二固定筒と、この第二の固定筒に組み込まれ、第二レンズ移動信号の入力に応答して前記第二レンズ枠を光軸方向に移動させる第二駆動手段とを内蔵した第二レンズユニットと、
前記第一レンズ移動信号及び第二レンズ移動信号をそれぞれ前記第一、第二駆動手段に入力するレンズ制御手段を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記第一駆動手段は、前記第一固定筒内に磁場を形成する円筒形状の第一ステータと、前記第一ステータと同軸の円筒形状を有し、前記第一ステータによって形成された磁場によって前記第一ステータに対して回転駆動する第一ロータと、前記第一ロータの更に内側に位置し、前記第一レンズ群を保持し、前記第一レンズ群の光軸が前記ロータの軸に沿うように保持する前記第一レンズ枠と、前記第一ロータの回転駆動による力の方向を前記第一レンズ群の光軸に沿う方向へ変換して前記第一レンズ枠に伝達する第一変換機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記第二駆動手段は、前記第二の固定筒内に磁場を形成する円筒形状の第二ステータと、前記第二ステータと同軸の円筒形状を有し、前記第二ステータによって形成された磁場によって前記第二ステータに対して回転駆動する第二ロータと、前記第二ロータの更に内側に位置し、前記第二レンズ群を保持し、前記第二レンズ群の光軸が前記円筒形状の軸に沿うように保持する前記第二レンズ枠と、前記第二ロータの回転駆動による力の方向を前記第二レンズ群の光軸に沿う方向へ変換して前記第二レンズ枠に伝達する第二変換機構とを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項２のいずれかに記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記第一レンズユニットは、前記第一固定筒の後ろ側に形成された前記第二レンズユニットに連結するための第一連結部を備え、
前記第二レンズユニットは、前記第二固定筒の前側に形成された前記第一レンズユニットに連結されるための第二連結部を備え、
前記第一、二レンズユニットは、前記第一、第二連結部を介して前記光軸方向に直列に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記第一、二レンズユニットは、前記第一、第二連結部で互いにねじの螺合により固定されていることを特徴とする請求項４に記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記第一レンズユニットは、更に、前記第一レンズ枠が光軸方向に進退する際に連動して前記第一レンズ枠が回転しないように前記第一レンズ枠に設けられた前記第一レンズ群が前記光軸方向に直進するための第一直進溝と、前記第一直進溝内を案内する第一ガイド突起を備えることを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記第二レンズユニットは、更に、前記第二レンズ枠が光軸方向に進退する際に連動して前記第二レンズ枠が回転しないように前記第二レンズ枠に設けられた前記第二レンズ群が前記光軸方向に直進するための第二直進溝と、前記第二直進溝内を案内する第二ガイド突起を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項３のいずれかに記載のレンズ装置。
【請求項８】
少なくとも前記第一固定筒の後ろ側の径幅と、前記第二固定筒の前側の径幅がほぼ同一の径幅で構成することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか記載のレンズ装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレンズ装置を備えたことを特徴とする投影装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のレンズ装置と、
固体撮像素子を備えた撮像ユニットとを備え、
前記第二固定筒と前記撮像ユニットは、第二固定筒の後ろ側と前記固体撮像素子の受光面側とが対面するように直列に固定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の撮像装置を備えたことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズを光軸に沿う方向に駆動するレンズ装置、銀塩カメラやインスタントカメラなどの撮影装置、及び画像データを取得する撮像装置、カメラ付き携帯電話に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、カメラのコンパクト化を達成するため、ズーム鏡胴を２段あるいは３段繰り出し機構とし、不使用時にはこれを沈胴させて光軸方向の寸法を最小にするデジタルカメラが知られている。しかし、携帯電話などといった小型機器に内蔵される撮像装置は、通常のデジタルカメラと比較してかなり小型なために、レンズ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）などの構成要素の大きさや、それら構成要素を収納するスペースが大幅に制限される。このため、これらの小型機器は、デジタルカメラの代替機器として用いるには撮影機能や撮影画像の画質等が不十分であり、メモ替わりに画像を得る場合や、携帯電話等の待ち受け画面用の画像を得る場合などのように、画質を要求されない撮影用に用途が限定される場合が多い。
【０００３】
これらの点に関して、近年では、高画素の小型ＣＣＤや、小型レンズなどが開発されてきており、携帯電話やＰＤＡなどといった小型機器を使って撮影される撮影画像の高画質化が急速に進んでいる。残る課題である撮影機能の充実においては、特に、通常のデジタルカメラには標準的に搭載されているオートフォーカス機能やズーム機能をこれらの小型機器に搭載することが望まれている。最近のカメラ付き携帯電話では、光学２倍ズーム機能と、オートフォーカス機能両方備えた端末機（商品名：ボーダフォン端末V602SH）がある。
【０００４】
カメラのオートフォーカス機能やズーム機能は、撮像装置内で複数のレンズを光軸に沿う方向に移動させることによって実現される。デジタルカメラやデジタルビデオカメラでは、レンズ駆動方法として、ＤＣモータやステッピングモータなどの回転を利用する方法や、圧電素子の圧縮伸長を利用する方法などが知られている。これらの方法を携帯電話のような小型機器に適用する場合は、装置の小型化、およびレンズの移動制御の精度などの点から、レンズが保持されたレンズ鏡胴の外周を取り囲む円筒形状の中空ロータを、その中空ロータの外周を取り囲むステータにパルス電流を与えてレンズを駆動させる中空ステッピングモータ用いる方法が好ましいと考えられている。この中空ステッピングモータを適用したレンズ駆動方法として、例えば、レンズユニット（固定筒）の中でレンズ群を光軸方向に進退させる方法（例えば、特許文献１）が提案されている。
【特許文献１】特開昭５６−１４７１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、小型機器用カメラにズーム機能やオートフォーカス機能を搭載すると部品点数が多くなる等の理由でカメラユニットとして組み立てが難しく、製造コストが高くなるという問題があった。また、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群の光軸を合うように調整することが難しいという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記背景を考慮してなされたもので、特許文献１等の従来技術に記載の固定筒タイプのレンズ装置を改良したものであり、安価な製造コストで組み立てが容易で、且つ、設計を簡素化にするうえで有利であり、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させるレンズ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するにあたり、本発明のレンズ装置は、第一レンズ群を保持した第一レンズ枠を光軸方向に進退自在に保持する第一固定筒と、この第一固定筒に組み込まれ、第一レンズ移動信号の入力に応答して前記第一レンズ枠を光軸方向に移動させる第一駆動手段を内蔵した第一レンズユニットと、第二レンズ群を保持した第二レンズ枠を光軸方向に進退自在に保持するとともに第一固定筒と光軸方向に直列に固定された第二固定筒と、この第二の固定筒に組み込まれ、第二レンズ移動信号の入力に応答して第二レンズ枠を光軸方向に移動させる第二駆動手段とを内蔵した第二レンズユニットと、第一レンズ移動信号及び第二レンズ移動信号をそれぞれ前記第一、第二駆動手段に入力するレンズ制御手段で構成される。
【０００８】
本発明のレンズ装置によると、第一、第二レンズユニットを別々に組み立てた後に、第一、第二レンズユニットを光軸方向に直列に連結することで、複数のレンズ群と各々のレンズ群の駆動手段を備えたレンズ装置を簡単に組み立てが行える。また、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができる。引いては、レンズ装置の製造コストを抑えることが可能となる。
【０００９】
また、本発明のレンズ装置は、第一駆動手段が、第一固定筒内に磁場を形成する円筒形状の第一ステータと、第一ステータと同軸の円筒形状を有し、第一ステータによって形成された磁場によって前記第一ステータに対して回転駆動する第一ロータと、第一ロータの更に内側に位置し、第一レンズ群を保持し、第一レンズ群の光軸が前記ロータの軸に沿うように保持する第一レンズ枠と、第一ロータの回転駆動による力の方向を第一レンズ群の光軸に沿う方向へ変換して第一レンズ枠に伝達する第一変換機構からなるものが好適である。同様に、第二駆動手段は、第二の固定筒内に磁場を形成する円筒形状の第二ステータと、第二ステータと同軸の円筒形状を有し、第二ステータによって形成された磁場によって第二ステータに対して回転駆動する第二ロータと、第二ロータの更に内側に位置し、第二レンズ群を保持し、第二レンズ群の光軸が円筒形状の軸に沿うように保持する第二レンズ枠と、第二ロータの回転駆動による力の方向を第二レンズ群の光軸に沿う方向へ変換して第二レンズ枠に伝達する第二変換機構からなるものが好適である。
【００１０】
本発明のレンズ装置によると、携帯電話などといった小型機器に搭載される場合であっても、第一レンズユニットに中空ステッピングモータを用いるので、第一、第二レンズユニットを光軸方向に直列に連結しやすい。また、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができる。
【００１１】
また、本発明のレンズ装置は、第一レンズユニットが、第一固定筒の後ろ側に形成された第二レンズユニットに連結するための第一連結部を備え、第二レンズユニットは、第二固定筒の前側に形成された第一レンズユニットに連結されるための第二連結部を備え、第一、二レンズユニットは、第一、第二連結部を介して光軸方向に直列に固定されている構成からなるものが好適であり、携帯電話などといった小型機器に搭載される場合であっても、第一、第二レンズユニットを複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させ、且つ、第一、第二レンズユニットを光軸方向に直列に連結することができる。
【００１２】
第一、二レンズユニットは、第一、第二連結部で互いにねじの螺合によって固定するのが好適である。これによれば、第一、第二レンズユニットを嵌合して光軸方向に連結しているので、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができる。
【００１３】
また、第一レンズユニットは、更に、第一レンズ枠が光軸方向に進退する際に連動して第一レンズ枠が回転しないように第一レンズ枠に設けられた第一レンズ群が光軸方向に直進するための第一直進溝と、第一直進溝内を案内する第一ガイド突起を備える構成からなるものが好適である。同様に、第二レンズユニットは、第二レンズ枠が光軸方向に進退する際に連動して第二レンズ枠が回転しないように第二レンズ枠に設けられた第二レンズ群が光軸方向に直進するための第二直進溝と、第二直進溝内を案内する第二ガイド突起を備える構成からなるものが好適である。本発明のレンズ装置によると、第一レンズ群の回転留め機構を設けることができるので、第一レンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よくレンズ駆動することができる。
【００１４】
さらに、本発明のレンズ装置は、すくなくとも第一固定筒の後ろ側の径幅と、前記第二固定筒の前側の径幅がほぼ同一の径幅で構成することが好適である。これによれば、第一、第二レンズユニットを別々に組み立てた後に、容易に第一、第二レンズユニットを光軸方向に直列に連結することができ、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができる。
【００１５】
また、上記のレンズ装置は、撮影装置に組み合わせて用いることができ、インスタントカメラ、銀塩カメラやデジタルカメラなどの撮影装置も発明の対象となる。
【００１６】
また、上記のレンズ装置は、光学装置に組み合わせて用いることができ、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどで使用するピックアップレンズ装置、プロジェクタ、デジタルカメラなどの光学装置も発明の対象となる。
【００１７】
また、上記のレンズ装置は、投影装置に組み合わせて用いることができ、プロジェクタなどの投影装置も発明の対象となる。
【００１８】
また、上記のレンズ装置は、撮像装置に組み合わせて用いることができ、固体撮像素子を備えた撮像装置も発明の対象となる。すなわち、本発明の撮像装置は、上記のレンズ装置と固体撮像素子を備えた撮像ユニットとを備え、第二固定筒と撮像ユニットは、第二固定筒の後ろ側と固体撮像素子の受光面側とが対面するように直列に固定されている構成からなるものが好適である。これによれば、本発明の撮像装置が、小型機器などに設けられる場合であっても、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができ、その小型機器にオートフォーカス機能やズーム機能などを搭載することができる。
【００１９】
また、上記の撮像装置は、携帯電話に組み合わせて用いることができ、カメラ付き携帯電話も発明の対象となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、安価な製造コストで組み立てが容易で、且つ、設計を簡素化にするうえで有利であり、複数のレンズ群の位置ずれ等を抑えて精度よく複数のレンズ群を別々に光軸方向に進退させることができるレンズユニット、撮影装置、撮像装置及びカメラ付き携帯電話を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るカメラ付き携帯電話の実施形態を以下に詳述する。本発明にかかわる実施形態のカメラ付き携帯電話は、図１、図２に示すように縦長の箱状の筐体からなる電話本体１で構成される。図１、図２に示すように、電話本体１の正面の中央部上方に通信情報や画像を表示する液晶ディスプレイ（表示手段）２が配置される。電話本体１の背面の上方には、デジタルカメラ３０の一部を構成する撮影レンズ３が配置される。また、電話本体１は、電池パックを取り出しするための取り出し蓋１１を備えている。撮影レンズ３の内部の詳細は図４〜６を参照して後述するが、２つのレンズ群３２、３３と、これらのレンズ群３２、３３各々を光軸方向に進退可能とするレンズ駆動手段（第一、第二駆動手段）を備えている。更に、撮影レンズ３内部後方にＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３６が配置されている。このＣＣＤイメージセンサ３６で撮像された被写体の映像が液晶ディスプレイ２に表示される。
【００２２】
電話本体１には、液晶ディスプレイ２の下方に電話番号、文字、画像データの指定・選択を実行するボタン群４と電話番号を直接入力するテンキーボタン群４が配置されている。テンキーボタンの下方には、電話の受話器の一部を構成するマイク５が配置されている。また、液晶ディスプレイの下方の右側のボタン１０は、撮影モード機能の起動および停止を入力する撮影モードボタン１０である。
【００２３】
撮影モードボタン１０により、撮影モードが起動されると、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３６で撮像された被写体の映像が液晶ディスプレイ２に表示される。撮影モード中は、液晶ディスプレイ２の下方中央の十字キー８の左右のボタンが、ズーム倍率（光学ズーム、電子ズーム含む）を変更するボタンとして機能する。十字キー８の右ボタンを押すことにより、ズーム倍率を上げ、十字キー８の左ボタンを押すことによりズーム倍率を下げることができる。また、液晶ディスプレイ２の下方中央の十字キー８の中央に配置されているボタンは、撮影モード中、デジタルカメラで被写体を撮影するためのレリーズボタン９となる。
【００２４】
また、液晶ディスプレイ２の上方には、電話の受話器の一部を構成するスピーカ６が配置されている。さらに、電話本体１の上面には、公衆回線と無線通信するためのアンテナ７が設けられている。なお、液晶ディスプレイ２は、撮影モード下で、ビューファインダとして使用され、ＣＣＤイメージセンサ３６からの撮像信号に基づいて被写体確認用のスルー画像を表示する。
【００２５】
このカメラ付き携帯電話１を使用して被写体を撮影するに際しては、電話本体１の背面に設けられた撮影レンズ３を被写体に向けることにより、ＣＣＤイメージセンサ３６で撮像された被写体の映像が液晶ディスプレイ２に表示され、その液晶ディスプレイ２に表示された映像を確認した上で、電話本体１の側面に設けられたレリーズボタン９を押すことにより被写体を撮影することができる。さらに、電話本体１は、撮影を行う撮影モード以外に撮影済みの画像を再生表示する再生モードを備える。
【００２６】
また、電話本体１は、外部のメモリーカード１３を差し込める挿入部１２を備え、メモリーカード１３が電話本体１と接続され、再生モード下において、メモリーカード１３に記録された撮影画像データを再生画像として液晶ディスプレイ２に表示することができる。
【００２７】
次に、本発明に係るデジタルカメラの電気的構成について図３を用いて説明する。図３に示すＣＰＵ３１は、レリーズボタン９から入力される操作信号に応じて、デジタルカメラ３０の各部を制御する。ＲＯＭ３１ａには、ＣＰＵ３１によって実行される制御プログラムが格納されており、この制御プログラムには、動作モードの切り替えを行うモード制御プログラムが含まれている。ＲＡＭ３１ｂは、ＣＰＵ３１が制御プログラムを実行する際の作業用メモリである。
【００２８】
本発明に係る撮影レンズ３の内部の詳細は、図４〜図６で後述するが、ズーム用レンズ群３２とフォーカス用レンズ群３３とから構成され、これら各レンズ群３２、３３は、中空ステッピングモータからなるズーム用モータ３４とフォーカス用モータ３５によって光軸方向に沿って移動可能である。図示のように、レンズ群３２、３３は複数枚のレンズで構成されるが、レンズ群３２、３３は単レンズであってもよい。
【００２９】
撮影レンズ３は、ＣＰＵ３１からのレンズ移動信号の入力に応答してズーム用レンズ群３２を光軸方向に移動させるズーム用モータ３４を内蔵した第一レンズユニット（後述する）と、ＣＰＵ３１からのレンズ移動信号の入力に応答してフォーカス用レンズ群３３を光軸方向に移動させるフォーカス用モータ３５を内蔵した第二レンズユニット（後述する）で構成されている。また、ズーム用レンズ移動信号及びフォーカス用レンズ移動信号をそれぞれズーム用モータ３４、フォーカス用モータ３５に入力するモータ制御回路５０（レンズ制御手段）を備えている。
【００３０】
フォーカス用レンズ群３３の背後には、固体撮像素子であるＣＣＤイメージセンサ３６が配置されている。ＣＣＤイメージセンサ３６は、撮影レンズ３を通過してその受光面に結像された被写体光を撮像し、アナログの撮像信号を出力する。ＣＣＤイメージセンサ３６には、レリーズボタン９の操作に応じてシャッタレリーズ動作を行なう電子シャッタ機能が備えられている。この電子シャッタ機能は、タイミングジェネレータ３７から入力されるタイミング信号（クロックパルス）に基づいて制御される。
【００３１】
ＣＣＤイメージセンサ３６から出力されたアナログの撮像信号は、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路３８に入力される。ＣＤＳ／ＡＭＰ回路３８は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）と、増幅器（ＡＭＰ）とからなる。ＣＤＳは、ＣＣＤイメージセンサ３６からのアナログ信号からＲ、 Ｇ、 Ｂの画像データを生成し、ＡＭＰは、ＣＤＳによって生成されたＲ、 Ｇ、 Ｂの画像データを増幅する。この後にＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）３９によってアナログのＲ、Ｇ、Ｂの画像データがデジタルのＲ、Ｇ、Ｂの画像データに変換される。画像入力コントローラ４０は、バス４１を介してＣＰＵ３１に接続され、ＣＰＵ３１の制御命令に応じてＣＣＤイメージセンサ３６、ＣＤＳ／ＡＭＰ回路３８、Ａ／Ｄ変換器３９を制御する。
【００３２】
画像信号処理回路４２は、デジタルのＲ、Ｇ、Ｂの画像データに対して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理と、ＹＣ変換処理とを施す。撮影モード下で撮影処理が実行される前には、画像信号処理回路４２に入力された画像データは、簡易な画像処理とＹＣ変換処理とが施されてＶＲＡＭ４３に一時的に書き込まれる。ビデオエンコーダ４９は、ＶＲＡＭ４３に書き込まれた画像データをコンポジット信号に変換し、液晶ディスプレイ２にスルー画像として表示する。一方、撮影処理が実行されたときには、画像信号処理回路４２に入力された画像データは、本格的な画像処理とＹＣ変換処理とが施され、ＳＤＲＡＭ４５に撮影画像データとして記録される。
【００３３】
圧縮伸張回路４４は、撮影モード下でＳＤＲＡＭ４５に記録された撮影画像データを所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で圧縮して画像ファイルを生成する。この圧縮された画像ファイルがメディアコントローラ４６によってメモリーカード１３に記録される。また、圧縮伸長回路５８は、再生モード下で、メディアコントローラ４６によってメモリーカード１３から読み出された画像ファイルを伸張処理し、液晶ディスプレイ２に再生画像として表示する。
【００３４】
バス４１には、画像データの輝度から露出値とホワイトバランス値とを算出するＡＥ／ＡＷＢ検出回路４７と、画像データのコントラストからフォーカス用レンズ群３３のピント位置を算出するＡＦ検出回路４８とが接続されている。各検出回路６１、６２は、撮影モード下でレリーズボタン９が半押し操作されたことに応答し、バス４１を介してＣＰＵ３１に検出結果を入力する。ＣＰＵ３１は、各検出回路４７、４８から入力された検出結果に基づいて、自動露出設定（ＡＥ制御）、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ制御）、ピント合わせ（ＡＦ制御）の各処理を実行する。
【００３５】
デジタルカメラ３０は、この半押し操作に引き続きレリーズボタン９が全押し操作されたことに応答して撮影処理を実行する。すなわち、レリーズボタン９が全押しされると、これに応答してＣＣＤイメージセンサ３６からの撮像信号から得られた撮影画像データを予備記憶手段としてのＳＤＲＡＭ４５に記憶する撮影処理を実行する。この撮影処理の後にＳＤＲＡＭ４５に記録された撮影画像データをプレビュー再生画像として液晶ディスプレイ２に表示する。撮影処理では、ＣＣＤイメージセンサ３６からの撮像信号から得られた撮影画像データをメモリーカード１３に記録する。
【００３６】
次に、図４、図５を用いて本件発明に係わる撮像装置５１を説明する。 図４、図５に示すように本発明の撮像装置５１は、第一レンズユニット５６、第二レンズユニット６１及び撮像ユニット６３で構成されている。
【００３７】
第一レンズユニット５６は、第一固定筒５４を備え、この第一固定筒５４は、第一レンズ群３２を保持した第一レンズ枠５３を光軸方向に進退自在に保持する。また、この第一固定筒５４は、図３に示すＣＰＵ３１からのレンズ移動信号の入力に応答して第一レンズ枠５３を光軸方向に移動させる中空ステッピングモータ（第一駆動手段）３４（後述する）を内蔵している。また、第二レンズユニット６１は、第二固定筒５９を備え、この第二固定筒５９は、第二レンズ群３３を保持した第二レンズ枠５８を光軸方向に進退自在に保持する。また、第二の固定筒５９は、図３に示すＣＰＵ３１からの第二レンズ移動信号の入力に応答して前記第二レンズ枠５８を光軸方向に移動させる中空ステッピングモータ（第二駆動手段）３５（後述する）を内蔵している。
【００３８】
さらに、図３に示すＣＰＵ３１からの第一レンズ移動信号及び第二レンズ移動信号を前記中空ステッピングモータ３４（第一駆動手段）、３５（第二駆動手段）それぞれに入力する図３に示すモータ制御回路（レンズ制御手段）５０を備えている。また、撮像装置５１は、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３６を備えた撮像ユニット６３を備えている。第二固定筒５９と撮像ユニット６３は、第二固定筒５９の後ろ側とＣＣＤイメージセンサ３６の受光面側とが対面するように直列に固定されている。第一レンズ群３２、第二レンズ群３３を通ってきた被写体光は、撮像ユニット６３に取り付けられたローパスフィルタ７６を通ってＣＣＤイメージセンサ３６に受光される。ローパスフィルタ７６を介すことによって、擬色やモアレなどといった不具合を軽減させることができる。
【００３９】
次に、中空ステッピングモータ（第一駆動手段）３４の構成について説明する。中空ステッピングモータ３４は、プラスチック材料からなる第一固定筒５４内に磁場を形成する円筒形状の第一ステータ６４と、この第一ステータ６４と同軸の円筒形状を有し、第一ステータ６４によって形成された磁場によって第一ステータ６４に対して回転駆動する第一ロータ６５とを備える。また、第一ロータ６５の内側には、第一レンズ群３２の光軸が第一ロータ６５の軸に沿うように保持する第一レンズ枠５３を備える。
【００４０】
第一レンズ枠５３は、第一レンズ群３２を保持する。また、第一レンズ枠５３の一部と第一ロータ６５の一部は、接着剤にて固着されている。なお、第一ロータ６５と第一ステータ６４と対面しないところで、第一レンズ枠５３と第一ロータ６５が固着されていることが好ましい。また、第一レンズ枠５３は、第一レンズ枠５３の外側に雄ヘリコイド５３ａを備えている。第一ヘリコイド筒（第一変換機構）６６は、第一ロータ６５の回転駆動による力の方向を第一レンズ群３２の光軸に沿う方向へ変換するための機構であり、第一固定筒５４に固定されている。また、第一ヘリコイド筒６６は、雄ヘリコイド６６ａが内周に形成される。この雄ヘリコイド６６ａは、第一レンズ枠５３の雄ヘリコイド５３ａと噛み合う螺旋溝である。
【００４１】
この第一ロータ６５の回転によって第一レンズ枠５３も第一ロータ６５と一体に回転し、この回転が第一レンズ枠５３の雄ヘリコイド５３ａを介して第一ヘリコイド筒６６の雄ヘリコイド６６ａに伝達され、第一レンズ枠５３を回転させながら光軸方向に移動することができる。すなわち、この変換機構６６は、第一ロータ６５の回転により第一レンズ群３２を光軸方向に進退する機構となっている。
【００４２】
次に、中空ステッピングモータ（第二駆動手段）３５の構成について説明する。中空ステッピングモータ３５は、中空ステッピングモータ３４と同様な構成を備えている。中空ステッピングモータ３５は、プラスチック材料からなる第二固定筒５９内に磁場を形成する円筒形状の第二ステータ６７と、この第二ステータ６７と同軸の円筒形状を有し、第二ステータ６７によって形成された磁場によって第二ステータ６７に対して回転駆動する第二ロータ６８とを備える。また、第二ロータ６８の内側には、第二レンズ群３３の光軸が第二ロータ６８の軸に沿うように保持する第二レンズ枠５８を備えている。また、この第二レンズ枠５８は、第二レンズ群３３を保持するとともに第二ロータ６８と連結されている。
【００４３】
また、第二レンズ枠５８の一部と第二ロータ６８一部とは、接着剤にて固着されている。なお、第二ロータ６８と第一ステータ６７と対面しないところで、第二レンズ枠５８と第二ロータ６８が固着されていることが好ましい。
【００４４】
第二レンズ枠５８は、第二レンズ枠５８の外側に雄ヘリコイド５８ａを備えている。第二ヘリコイド筒（第二変換機構）６９は、第二ロータ６８の回転駆動による力の方向を第二レンズ群３３の光軸に沿う方向へ変換するための機構であり、第二固定筒５９に固定されている。また、第二ヘリコイド筒６９は、雄ヘリコイド６９ａが内周に形成される。この雄ヘリコイド６９ａは、第二レンズ枠５８の雄ヘリコイド５３ａと噛み合う螺旋溝である。この第二ロータ６８の回転によって第二レンズ枠５８も第二ロータ６８と一体に回転し、この回転が第二レンズ枠５８の雄ヘリコイド５８ａを介して第二ヘリコイド筒６９の雄ヘリコイド６９ａに伝達され、第二レンズ枠５８を回転させながら光軸方向に移動することができる。すなわち、この変換機構６９は、第二ロータ６８の回転により第二レンズ群３３を光軸方向に進退する機構となっている。
【００４５】
第一固定筒５４の後端側にはねじ条が形成され、このネジ条が第二レンズユニット６１に第一レンズユニット５６を第二レンズユニット６１に連結するための第一連結部７０となる。また、第二固定筒５４の前端側にもねじ条が形成され、第一レンズユニット５６に連結するための第二連結部７１を構成している。第一、二レンズユニット５６、６１は、第一、第二連結部７０、７１で互いにねじの螺合により固定され、嵌合して光軸方向に直列に連結される。撮像装置５１の光学性能を良好に保つには、第一，第二レンズユニット５６，６１を連結したときに光軸方向の相対位置を一定にすることが必要であるが、第一，第二連結部７０，７１のねじ条の本数を正しく管理しておくことによって、両者を連結したときに第一，第二レンズ群３２，３３のレンズ間隔がばらつくことを防ぎ、光学性能を良好に維持することができる。
【００４６】
図１〜図５を用いて本発明の撮像装置５１の動作について説明する。本発明に係るカメラ付き携帯電話１自体の電源をＯＮにした状態で、撮影モードボタン１０を押し撮影モードを起動させる。撮影モードが起動されると、ＣＣＤイメージセンサ３６で撮像された被写体の映像が液晶ディスプレイ２に表示される。
【００４７】
撮影モード下で、十字キー８の右ボタン又は左ボタンの一方のボタンが押されると、ＣＰＵ３１は、それに応答して、光学ズーム倍率を可変する信号をモータ制御回路５０へ送信する。なお、本発明の撮像装置では、第一，第二レンズ群３２，３３を別々に移動して光学ズームの倍率を変えることになるが、これらのレンズ群３２，３３の移動量データは予めメモリに用意されている。
【００４８】
例えば、十字キー８の右ボタンを押すと、ＣＰＵ３１から光学ズームの倍率を上げる信号がモータ制御回路５０へ送られ、モータ制御回路５０は、ＣＰＵ３１からの命令に応じて駆動信号をズーム用モータ３４とフォーカス用モータ３５へ送信する。これにより、変倍用の第一レンズ群３２とフォーカス用の第二レンズ群３３を別々に光軸方向に進退させ、光学レンズの倍率を上げることができる。また、十字キー８の左ボタンを押すと、ＣＰＵ３１から光学ズームの倍率を下げる信号がモータ制御回路５０へ送られ、モータ制御回路５０は、ＣＰＵ３１からの命令に応じて駆動信号をズーム用モータ３４とフォーカス用モータ３５に送信する。これにより、第一，第二レンズ群３２，３３を別々に光軸方向に進退させ、光学レンズの倍率を下げることができる。
【００４９】
光学ズームの倍率が決定後、被写体を撮影するためのレリーズボタン９を半押し操作すると、それに応答して、自動露出設定（ＡＥ制御）、自動ホワイトバランス調整（ＡＷＢ制御）、ピント合わせ（ＡＦ制御）の各処理が実行される。レリーズボタン９の半押し操作に伴い、ＣＰＵ３１からＡＦ検出回路４８に応答信号が送られ、ＡＦ検出回路４８は、コントラストＡＦ制御を行なうようにＣＰＵ３１に応答信号を送る。ＣＰＵ３１は、その応答信号に従ってモータ制御回路５０に応答信号を送信する。この応答信号に従ってモータ制御回路５０は、フォーカス用モータ３５を駆動させフォーカス用の第二レンズ群３３を進退させる。フォーカス用レンズ群３３を進退させてＣＣＤイメージセンサ３６のコントラスト信号が一番高いところをサーチし、一番コントラストが高いところに、フォーカス用レンズ群３３を移動させてピント合わせが完了する。
【００５０】
この半押し操作に引き続きレリーズボタン９を全押しすると、それに応答して撮影処理を実行する。すなわち、レリーズボタン９が全押しされると、これに応答してＣＣＤイメージセンサ３６からの撮像信号から得られた撮影画像データを予備記憶手段としてのＳＤＲＡＭ４５に記憶する撮影処理を実行する。この撮影処理の後にＳＤＲＡＭ４５に記録された撮影画像データをプレビュー再生画像として液晶ディスプレイ２に表示される。撮影処理では、ＣＣＤイメージセンサ３６からの撮像信号から得られた撮影画像データをメモリーカード１３に記録される。
【００５１】
次に、図６を用いて本件発明に係わる他の実施形態である撮像装置８１を説明する。図６に示すように、本発明の撮像装置８１は、第一レンズユニット５６、第二レンズユニット６１及び撮像ユニット６３で構成されている。なお、先の実施形態と機能的に均等な部材については共通の符号を付してある。
【００５２】
第一レンズユニット５６は、第一固定筒５４を備えている。この第一固定筒５４は、複数のレンズからなる第一レンズ群３２を保持した第一レンズ枠５３を光軸方向に進退自在に保持する。また、この第一固定筒５４は、図３に示すＣＰＵ３１からのレンズ移動信号の入力に応答して第一レンズ枠５３を光軸方向に移動させる中空ステッピングモータ（第一駆動手段）３４（後述する）を内蔵している。
【００５３】
第二レンズユニット６１は、第二固定筒５９を備えている。この第二固定筒５９は、複数のレンズからなる第二レンズ群３３を保持した第二レンズ枠５８を光軸方向に進退自在に保持する。また、第一、第二固定筒５４、５９は、光軸方向に直列に固定されている。また、第二の固定筒５９は、図３に示すＣＰＵ３１からの第二レンズ移動信号の入力に応答して第二レンズ枠５８を光軸方向に移動させる中空ステッピングモータ（第二駆動手段）３５（後述する）を内蔵している。
【００５４】
さらに、図３に示すＣＰＵ３１からの第一レンズ移動信号及び第二レンズ移動信号を前記中空ステッピングモータ３４（第一駆動手段）、３５（第二駆動手段）それぞれに入力する図３に示すモータ制御回路（レンズ制御手段）５０を備えている。また、撮像装置８１は、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３６を備えた撮像ユニット６３を備えている。第二固定筒５９と撮像ユニット６３は、第二固定筒５９の後ろ側とＣＣＤイメージセンサ３６の受光面側とが対面するように直列に固定されている。
【００５５】
第一レンズ群３２、第二レンズ群３３を通ってきた被写体光は、撮像ユニット６３に取り付けられたローパスフィルタ７６を通ってＣＣＤイメージセンサ３６に受光される。ローパスフィルタ７６を介すことによって、擬色やモアレなどといった不具合を軽減させることができる。
【００５６】
次に、中空ステッピングモータ（第一駆動手段）３４の構成について説明する。中空ステッピングモータ３４は、プラスチック材料からなる第一固定筒５４内に磁場を形成する円筒形状の第一ステータ６４と、この第一ステータ６４と同軸の円筒形状を有し、第一ステータ６４によって形成された磁場によって第一ステータ６４に対して回転駆動する第一ロータ６５とを備える。また、第一ロータ６５の内側には、第一レンズ群３２の光軸が第一ロータ６５の軸に沿うように保持する第一レンズ枠５３を備える。この第一レンズ枠５３は、第一レンズ群３２を保持する。
【００５７】
第一ロータ６５と内側（内周側）と第一ヘリコイド筒（第一変換機構）６６の外側（外周側）は、接着剤にて固着されている。また、第一ヘリコイド筒６６は、第一ロータ６５の回転駆動による力の方向を第一レンズ群３２の光軸に沿う方向へ変換するための雄ヘリコイド６６ａを備えている。この雄ヘリコイド６６ａが第一レンズ枠５３の外周に設けられた雄ヘリコイド５３ａと噛み合っている。さらに、第一レンズ枠５３は、第一レンズ群３２が光軸方向に直進するための第一直進溝７２を備える。第一固定筒５４は、この第一直進溝７２内を案内する第一ガイド突起７３を備えている。
【００５８】
第一ヘリコイド筒６６は、この第一ロータ６５と一体に回転する。この第一ヘリコイド筒６６の回転が雄ヘリコイド６６ａを介して第一レンズ枠５３の雄ヘリコイド５３ａに伝達され、第一レンズ枠５３が光軸方向に移動することができる。また、第一直進溝７２が第一ガイド突起７３を案内することにより、第一レンズ枠５３が移動する際に、第一レンズ枠５３が回転しないで第一レンズ枠５３を移動することができる。
【００５９】
次に、中空ステッピングモータ（第二駆動手段）３５の構成について説明する。中空ステッピングモータ３５は、中空ステッピングモータ３４と同様な構成を備えている。中空ステッピングモータ３５は、プラスチック材料からなる第二固定筒５９内に磁場を形成する円筒形状の第二ステータ６７と、この第二ステータ６７と同軸の円筒形状を有し、第二ステータ６７によって形成された磁場によって第二ステータ６７に対して回転駆動する第二ロータ６８とを備える。また、第二ロータ６８の内側には、複数のレンズからなる第二レンズ群３３の光軸が第二ロータ６８の軸に沿うように保持する第二レンズ枠５８を備えている。この第二レンズ枠５８は、第二レンズ群３３を保持する。
【００６０】
第二ロータ６８と内側（内周側）と第二ヘリコイド筒（第二変換機構）６９の外側（外周側）は、接着剤にて固着されている。第二ヘリコイド筒６９は、第二ロータ６８の回転駆動による力の方向を第二レンズ群３３の光軸に沿う方向へ変換するための雄ヘリコイド６９ａを備えている。この雄ヘリコイド６９ａが第二レンズ枠５８の外周に設けられた雄ヘリコイド５８ａと螺合している。さらに、第二レンズ枠５８は、第二レンズ群３３が光軸方向に直進するための第二直進溝７４を備える。また、第二固定筒５９は、この第二直進溝７４内を案内する第二ガイド突起７５を備えている。
【００６１】
第二ヘリコイド筒６９は、この第二ロータ６８と一体に回転する。この第二ヘリコイド筒６９の回転が雄ヘリコイド６９ａを介して第二レンズ枠５８の雄ヘリコイド５８ａに伝達され、第二レンズ枠５８が光軸方向に移動することができる。また、第二直進溝７４が第二ガイド突起７５を案内することにより、第二レンズ枠５８が移動する際に、第二レンズ枠５８が回転しないで第二レンズ枠５８を移動することができる。
【００６２】
また、先の実施形態と同様、第一固定筒５４の後端側にはねじ条からなる第一連結部７０が形成され、第二固定筒５９の前端側にはねじ条からなる第二連結部７１が形成されている。これらの第一，第二連結部７０，７１を互いのねじ条の螺合により連結することによって、第一，第二レンズユニット５６，６１が光軸方向に直列に連結される。なお、この実施形態の動作も先に説明した撮像装置５１の動作と同様であるので、ここでは割愛する。
【００６３】
さらに、上述した本発明に係る撮像装置５１、８１は、第一固定筒５４の後ろ側の径幅と、第二固定筒５９の前側の径幅がほぼ同一の径幅で構成することにより、第一固定筒５４と第二固定筒５９を連結しやすい。第一固定筒５４の径幅と、第二固定筒５９の径幅がほぼ同一の径幅であれば、第一、第二レンズユニット５６、６１とを光軸方向に直列に固定（組み立て）しやすい。また、第一，第二レンズユニット５６，６１をそれぞれ単独で組み立て、最後にこれらを連結するだけでよいから組み立て作業が簡単になる。
【００６４】
次に、上述した本発明に係わる撮像装置５１、８１の中空ステッピングモータのロータとステータについて図５を用いて具体的に説明する。本発明の中空ステッピングモータ３４、３５は、クローポール式の中空ステッピングモータである。
【００６５】
以下には第一駆動手段３４のみ説明するが、中空ステッピングモータの原理は、図４〜図６に記載の第一、第二駆動手段３４、３５に同様に適用される。中空ステッピングモータ（第一駆動手段）３４は、ステータ６４とマグネットからなるロータ６５により構成されている。ステータ６４は、上コイル部６４ａと下コイル６４ｂとの２層のコイル部で構成され、上コイル部６４ａと下コイル部６４ｂとでは同様な構成をしている。ここでは、下コイル部６４ｂの構成については、具体的な説明を省き、上コイル部６４ａの構成について説明する。
【００６６】
上コイル部６４ａは、巻き回した環状コイルをインナーピースとアウタピースによって包含して構成されている。この上コイル部６４ａは、このインナーピースとアウタピース各々の先端部に形成した櫛歯状磁歯６４Ｘ、６４Ｙを交互にロータ６５の永久磁石の内周面と所定幅のエアギャップを設けるように、第一固定筒５４に配置されている。このステータ６４の櫛歯状磁歯６４Ｘ、６４Ｙは、櫛歯同士が離間して配置されている。
【００６７】
上コイル部６４ａの櫛歯状磁歯６４Ｘ（６４Ｙ）と下コイル部６４ｂの櫛歯状磁歯６４Ｃ（６４Ｄ）のコイルには、交互にパルス電流が通電される。パルス電流が通電されると、櫛歯状磁歯６４X（６４C）と櫛歯状磁歯６４Y（６４D） の離間領域で、磁力線が発生する。櫛歯状磁歯６４Ｘ、６４Ｙ（６４Ｃ、６４Ｄ）の一方が、Ｎ極（例えば、６４Ｘ、６４Ｃ）、他方がＳ極（例えば、６４Ｙと６４Ｄ）となるように、パルス電流を通電させる。これにより、ステータ６４の円筒形状の内周に沿ってＮ極、Ｓ極の磁場が交互に形成される。
【００６８】
ロータ６５は、円筒形状の外周に沿ってＮ極、Ｓ極交互に磁極化された永久磁石である。ロータ６５は、ステータ６４によって形成された磁場との反発力および吸引力によってステータ６４に対して回転する。ロータ６５は、４８極に磁極化されており、ステータ６４の櫛歯状磁歯６４Ｘ、及び櫛歯状磁歯６４Ｙは、それぞれ４８個ずつ設けられている。また、上コイル部６４ａの櫛歯状磁歯（例えば６４Ｙ）の位置と、下コイル部６４ｂの櫛歯状磁歯（例えば、６４Ｃ）の位置とでは、半個分（半ピッチ）ずつずれている。ステータ６４にパルス電流が通電されると、ロータ６５は、１極分を１ステップとして回転し、４８ステップで１周回転する。
【００６９】
ロータ６５を順方向に回転させるときには、ステータの上コイル部６４ａの順方向、下コイル部６４ｂの順方向、上コイル部６４ａの逆方向、下コイル部６４ｂの逆方向という順番で通電を繰り返すことによってロータ６５を順方向に確実に回転させることができる。また、上コイル部６４ａの順方向、下コイル部６４ｂの逆方向、上コイル部６４ａの逆方向、下コイル部６４ｂの順方向という順番で通電を繰り返すことによって、ロータ６５を逆方向に回転させることができる。
【００７０】
なお、上述した本発明の第一、第二レンズユニット５６、６１は、銀塩カメラ、インスタントカメラなどの銀塩フィルムを用いたカメラ（撮影装置）などにも適用可能である。また、撮像装置５１、８１ではクローポール式の中空ステッピングモータ３４、３５を用いて説明したが、本発明に係る第一、第二駆動手段３４、３５には、その他のステッピングモータ、ＤＣモータなどの回転を利用したアクチュエータや、圧電素子の圧縮伸長を利用する駆動手段を適用することも可能である。なお、ＤＣモータとは、固定子に永久磁石を使い、回転子（電機子）にコイルを使って構成されたもので、電機子に流れる電流の向きを切り替えることで磁力の反発、吸引の力で回転力を生成させるものである。
【００７１】
また、上述した本発明に係る撮像装置５１、８１では、第一、第二駆動手段３４、３５の両方に、中空ステッピングモータを適用して本発明を説明したが、上述した異なるアクチュエータ（圧電素子アクチュエータ、ステッピングモータ、ＤＣモータ）を適宜に組み合わせて用いてもよい。例えば、第一駆動手段３４は、中空ステッピングモータを適用し、第二駆動手段３５は、圧電素子アクチュエータを適用してもよい。
【００７２】
また、上述した本発明に係る撮像装置５１、８１では、雄ヘリコイドを用いて光軸方向へレンズ群を進退させたが、カム溝とカムピンなどを用いてレンズ群を光軸方向へ移動させる機構であってもよい。また、本発明は、ＣＣＤイメージセンサ３６を用いて説明したが、ＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子であってもよい。
【００７３】
なお、上述した本発明に係る撮像装置５１、８１では、第一レンズユニット５６の第一連結部７０が凸形状で、第二レンズユニット６１の第二連結部７１が凹形状であったが、第一連結部７０が凹形状で、第二連結部７１が凸形状であってもよい。また、それ以外の連結方法で、第一、第二レンズユニット５６、６１が光軸方向に直列に連結されていてもよい。例えば、第一、第二レンズユニット５６、６１と向かい合う面を連結する方法として、ネジ止めや、接着剤による固着であってもよい。
【００７４】
なお、上述した本発明の係る第一、第二レンズユニット５６、６１を含むレンズ装置を光学装置に組み合わせて用いることができ、ＤＶＤやＣＤ−ＲＯＭなどで使用するピックアップレンズ装置、プロジェクタ、デジタルカメラなどの光学装置にも適用可能である。また、上述した本発明の係る第一、第二レンズユニット５６、６１を含むレンズ装置を投影装置に組み合わせて用いることもでき、プロジェクタなどの投影装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係るカメラ付き携帯電話の実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係るカメラ付き携帯電話の実施形態を示す背面図である。
【図３】本発明に係るデジタルカメラの電気構成を示すブロック図である。
【図４】本件発明に係わる撮像装置の断面図である。
【図５】本件発明に係わる撮像装置の分解図である。
【図６】本件発明に係わる他の実施形態である撮像装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
３２  第一レンズ群
３３  第二レンズ群
５１  撮像装置
５３  第一レンズ枠
５４  第一固定筒
５６  第一レンズユニット
５８  第二レンズ枠
５９  第二固定筒
６１  第二レンズユニット
【図１】
2006091263.tif 000003
【図２】
2006091263.tif 000004
【図３】
2006091263.tif 000005
【図４】
2006091263.tif 000006
【図５】
2006091263.tif 000007
【図６】
2006091263.tif 000008