(57)【要約】【課題】本発明は、構成上、極めてシンプルなものでありながら、固定のレンズ群に対し撮像装置の焦点位置の調節を確実に行って信頼性の向上を得られるとともに、小型化を推進できる撮像装置を提供する。【解決手段】一端部が開口する箱体からなるカメラ本体１と、このカメラ本体の開口部に取付けられ内部にレンズ群４を備えた鏡筒２と、カメラ本体内部に収容されレンズ群の光軸上に取付けられる撮像素子３とを具備し、カメラ本体に取付け固定され撮像素子が実装される弾性変形自在な基板６ａ，６ｂと、この基板における撮像素子の近傍に設けられる巻線コイル部７と、カメラ本体に設けられ巻線コイル部との間に電磁場を発生させることで基板を弾性変形させながら巻線コイル部を移動させ、レンズ群に対する撮像素子の焦点位置を調節するマグネット８とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部が開口する箱体からなるカメラ本体と、このカメラ本体の上記開口部に取付けられ内部にレンズ群を備えた鏡筒と、上記カメラ本体内部に収容され上記レンズ群の光軸上に取付けられる撮像素子とを具備する撮像装置において、
上記カメラ本体に取付け固定され、上記撮像素子が実装される弾性変形自在な基板と、
この基板における、上記撮像素子の近傍に設けられる第１の電磁発生手段と、
上記カメラ本体に設けられ、第１の電磁発生手段との間に電磁場を発生させることで、上記基板を弾性変形させながら第１の電磁発生手段を移動させ、上記レンズ群に対する上記撮像素子の焦点位置を調節する第２の電磁発生手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記カメラ本体と鏡筒との間に、上記基板を介して上記撮像素子を上記レンズ群の光軸に沿って平行にガイドする平行ガイド手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記カメラ本体と基板との間に、上記基板を介して撮像素子の位置を保持する保持手段を備えたことを特徴とする請求項１および請求項２のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるデジカメと呼ばれる電気的光学撮像装置に係り、特にレンズ群に対する撮像素子の焦点位置を調節するための焦点調節機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるデジカメと呼ばれる電気的光学撮像装置は、レンズ群を備えた鏡筒部と、この鏡筒部が取付けられる開口部を備えた箱体からなるカメラ本体とから構成される。カメラ本体側には、電源ボタンとシャッタボタンが露出して設けられ、内部にはシャッタ機構と、レンズ群を介して取り込まれる被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、この電気信号を映像信号に変換する映像処理部および、これらの制御を行う制御部等が収容される。  
この種の撮像装置においても、従来の銀塩フィルム式一眼レフカメラと同様に、１台のカメラ本体に対して複数の交換レンズを利用可能としているとともに、交換レンズのそれぞれにフォーカスモータを設けて進退可能な構造にする必要があった。
【０００３】
すなわち、上記撮像素子に対するレンズ群の焦点位置を調節するために、重量の重いレンズ群を進退移動させなければならず、大きな駆動力を持った駆動機構を備えることになる。必然的に、上記駆動機構が頑丈となって大型化し、撮像装置自体の小型化促進の障害となっている。  
そこで、たとえば［特許文献１］もしくは［特許文献２］に開示されるように、レンズ群の位置を固定し、撮像素子側をレンズ群の光軸に対して進退自在として、レンズ群に対する撮像素子の焦点位置を調節する機構を備えた撮像装置が提供されるようになった。
【特許文献１】特開昭６２−２７６９６７号公報
【特許文献２】特開平  ５−２０３８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
具体的には、［特許文献１］はレンズの光軸と直交する方向に固体撮像素子を配し、この撮像素子を振動素子で支持している。そして、固体撮像素子をレンズ光軸方向に振動させ、駆動回路基板とフレキシブルプリント基板をレンズ光軸と直角な方向で、光軸から所定距離だけ離れた位置に固定する撮像素子振動装置である。  
また、［特許文献２］は、レンズ交換が可能な撮像装置において、装着されるレンズの焦点距離に応じて撮像素子の移動範囲を制限することを特徴としている。そして、撮像素子の移動をガイドするガイド部材の有効ガイド長を、装着されるレンズの全てに対応し得る長さとしたことを特徴としている。
【０００５】
ところで［特許文献１］は、フォーカス状態を正弦波で微少に変化させたときの高周波成分の出力変化から合焦点の判定をなすために、固体撮像素子を振動素子によって光軸方向に振動させている。そして、フレキシブルプリント基板を固定することにより、この基板の振動素子に対する応力を無くし、振動素子を充分に機能させている。  
このように、［特許文献１］の技術は、固体撮像素子が合焦点位置にあるか否かを判断する装置であって、固体撮像素子は振動装置によって振動される。したがって、レンズに対して固体撮像素子の位置を焦点位置に合わせ、かつその位置を保持する技術とは相違して参考になり難い。
【０００６】
［特許文献２］の技術は、外装体に固定される撮像部本体内に、撮像部を構成する要素が収容保持される。すなわち、撮像部本体内部には撮像素子を保持する撮像素子ホルダが、ガイド部材である送り軸とガイド軸に摺動自在に支持された状態で、光軸に沿って移動可能となっている。  
そして、撮像素子ホルダの駆動機構は、上記送り軸に、ステッピングモータである駆動モータの出力ギヤが噛合する駆動ギヤが固着される。また、送り軸の軸部外周に送りネジ部が切られており、撮像素子ホルダの一端部に設けられたガイド孔が送り軸の軸部外周に回転、摺動自在に嵌入している。
【０００７】
このように、［特許文献２］の技術は、箱体である撮像部本体内に、撮像素子ホルダや送り軸、ガイド軸およびギヤ機構を収容しなければならず、構成が複雑であって組立て作業が面倒なものとなる。しかも、撮像部本体外面には駆動モータを取付けなければならず、これらを収容する外装体、すなわち撮像装置の小型化は望めない。
【０００８】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、構成上、極めてシンプルなものでありながら、固定のレンズ群に対し撮像素子の焦点位置の調節を確実に行って信頼性の向上を得られるとともに、小型化を推進できる撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明の撮像装置は、一端部が開口する箱体からなるカメラ本体と、このカメラ本体の上記開口部に取付けられ内部にレンズ群を備えた鏡筒と、カメラ本体内部に収容されレンズ群の光軸上に取付けられる撮像素子とを具備し、カメラ本体に取付け固定され撮像素子が実装される弾性変形自在な基板と、この基板における撮像素子の近傍に設けられる第１の電磁発生手段と、カメラ本体に設けられ第１の電磁発生手段との間に電磁場を発生させることで基板を弾性変形させながら第１の電磁発生手段を移動させ、レンズ群に対する撮像素子の焦点位置を調節する第２の電磁発生手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シンプルな構成でありながら、固定のレンズ群に対し撮像素子の焦点位置の調節を確実に行って信頼性の向上を得られるとともに、小型化を推進できる等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。  
図１は、本発明における第１の実施の形態を示す、いわゆるデジカメである電気的光学撮像装置（カメラモジュールとも呼ばれる）の概略の断面図である。図では、撮像装置単体のものとして描いているが、いわゆる携帯電話に組み込まれるものであってもよい。  
この電気的光学撮像装置は、一端部が開口する箱体からなるカメラ本体１と、このカメラ本体１の開口端部に取付けられる鏡筒２とから構成される。カメラ本体１に対する鏡筒２の取付け部位は、特に完全な防水処理および防塵処理が施されている。
【００１２】
上記カメラ本体１側には、電源ボタンおよびシャッタボタンが露出して設けられ、内部にはシャッタ機構と、撮像素子３と、上記電気信号を映像信号に変換する映像処理部および、これらの制御を行う制御部（撮像素子３を除いて図示しない）が収容される。  
上記鏡筒２の内部には複数のレンズからなるレンズ群４が備えられていて、これらのレンズ群４を介して取り込まれる被写体像を撮像素子３は電気信号に変換できる。したがって、固定されたレンズ群４の光軸上に撮像素子３が配置され、かつ撮像素子は後述するようにレンズ群４の光軸上に沿って移動自在に取付けられ、焦点位置に合うよう調節可能となっている。
【００１３】
上記撮像素子３は、カメラ本体１に設けられる支持機構５を介して支持される。上記支持機構５として、上記カメラ本体１に取付け固定され、上記撮像素子３が実装される弾性変形自在な複数枚（２枚）の基板であるフレキシブル基板６ａ，６ｂと、撮像素子３近傍に設けられる巻線コイル部（第１の電磁発生手段）７と、上記カメラ本体１における上記巻線コイル部７との対向部位に設けられるマグネット（第２の電磁発生手段）８とから構成される。
【００１４】
なお説明すると、上記フレキシブル基板６ａ，６ｂは、その面方向がレンズ群４の光軸とは直交する方向に向けられ、周端部はカメラ本体１に密に取付け固定される。フレキシブル基板６ａ，６ｂは、図の上下方向に２枚重ね状態になっていて、一方（ここでは下面側）のフレキシブル基板６ｂの中央部が開口される。上記撮像素子３は、このフレキシブル基板６ａで、かつ上記開口部に対向して実装されていて、図示しない制御部と電気的に接続され制御信号を受けるようになっている。
【００１５】
他方（上面側）のフレキシブル基板６ｂ上で、かつ一方のフレキシブル基板６ａの開口部を介して撮像素子３と対向する部位にはカラーフィルタ９が取付けられる。このカラーフィルタ９は、撮像素子３にとっての有害光線等を吸収除去する。  
上記巻線コイル部７は、カラーフィルタ９の外周縁と所定間隔を存して環状に形成されていて、上面側のフレキシブル基板６ａに取付け固定される。すなわち、巻線コイル部７は撮像素子３の近傍部位に配置されていて、図示しない制御部と電気的に接続され制御信号を受けるようになっている。
【００１６】
上記マグネット８は、カメラ本体１周壁に埋設状態にあり、環状に形成されるとともに、この内周面はカメラ本体１内周面と同一面をなすよう露出している。そして、マグネット８の内周面は、上記巻線コイル部７の外周面と所定の間隙を存していて、巻線コイル部７に通電され電流が流れた状態で、巻線コイル部７との間に電磁場が発生するようになっている。
【００１７】
このようにして構成される撮像装置であり、撮像にあたってカメラ本体１に設けられる電源ボタンを押し、被写体にレンズ群４を向けることで、巻線コイル部７に通電されマグネット８との間に電磁場が発生する。  
マグネット８がカメラ本体１に取付けられてその位置が固定される一方で、巻線コイル部７がフレキシブル基板６ａに取付けられるので、フレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性変形にともなって、巻線コイル部７の位置がレンズ群４の光軸に沿って移動自在である。
【００１８】
巻線コイル部７に対する通電量に応じて、マグネット８との間に形成される電磁場の強さが変化し、巻線コイル部７のレンズ群４の光軸に沿う移動量が設定される。巻線コイル部７が移動すれば、当然、フレキシブル基板６ａ，６ｂが弾性変形し、ここに取付けられる撮像素子３の位置が調整される。すなわち、レンズ群４に対する撮像素子３の焦点位置が正確に得られる。
【００１９】
ついで、シャッタボタンを押してシャッタ機構を作動させれば、レンズ群４を介して被写体像が撮像素子３に取り込まれ、ここで被写体像が電気信号に変換される。この電気信号は映像処理部へ送られ、映像信号に変換されて映像化される。  
このように本発明の撮像装置は、画像素子３をフレキシブル基板６ａ，６ｂに取付け、この画像素子３の近傍部位に巻線コイル部７を取付け、カメラ本体１には巻線コイル部７との間に電磁場を形成するマグネット８を取付けるという、極めてシンプルな構成でありながら、消費電力を抑制した状態で、固定のレンズ群４に対し撮像素子３の焦点位置の調節を確実に行って信頼性の向上を得られ、撮像装置自体の小型化を推進できる。
【００２０】
図２は、本発明における第２の実施の形態を示す、電気的光学撮像装置の概略の断面図である。  
この電気的光学撮像装置は、基本構成は先に説明したものと同一である。すなわち、カメラ本体１と、鏡筒２とから構成され、カメラ本体１内部には撮像素子３等が収容され、上記鏡筒２の内部には複数のレンズからなるレンズ群４が備えられることは変りがない。  
上記撮像素子３をカメラ本体１に支持する支持機構５は、カメラ本体１に取付け固定され撮像素子３を支持するフレキシブル基板６ａ，６ｂと、撮像素子３の周囲に設けられる巻線コイル部（第１の電磁発生手段）７と、カメラ本体１における巻線コイル部７との対向部位に設けられるマグネット（第２の電磁発生手段）８および平行ガイド機構（平行ガイド機構）１０とから構成される。
【００２１】
上記フレキシブル基板６ａ，６ｂと、巻線コイル部７およびマグネット８の構成は、先に図１で説明したものと全く同一でよいので、同図を適用して新たな説明は省略する。したがって、ここでは平行ガイド機構１０について詳述する。  
上記巻線コイル部７の外形部に複数の剛体からなる補助片部１１が一体に突設される。この補助片部１１は巻線コイル部７の外形に沿って環状に形成されたものでもよいが、重量増大の影響を避けるためにも、少なくともレンズ群４の光軸を中心とした対称位置に一対だけ設けるか、好ましくはレンズ群４の光軸を中心とした円周上で等間隔に３点設けるとよい。
【００２２】
それぞれの補助片部１１には板厚方向にネジ孔が設けられていて、このネジ孔にボールネジ１２が螺合される。すなわち、ボールネジ１２は補助片部１１と、上記フレキシブル基板６ａ，６ｂに設けられる透孔を貫通する。ボールネジ１２の一端部は、上記鏡筒２の端面に設けられる軸受け部ａに支持され、他端部はカメラ本体１の内底部に設けられる軸受け部ｂに支持される。  
このようにして構成される撮像装置であり、撮像にあたってカメラ本体１に設けられる電源ボタンを押して被写体にレンズ群４を向けることで、巻線コイル部７に通電されマグネット８との間に電磁場が発生する。
【００２３】
巻線コイル部７に対する通電量に応じて、マグネット８との間に形成される電磁場の強さが変化し、巻線コイル部７の移動量とともにフレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性変形量が調整される。そして、巻線コイル部７に一体に設けられる補助片部１１がボールネジ１２に螺合しているので、フレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性変形にともなって補助片部１１が移動し、ボールネジ１２が一斉に回転する。  
したがって、ボールネジ１２がフレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性力の偏りを規制して、フレキシブル基板６ａ，６ｂと撮像素子３および巻線コイル部７がボールネジ１２に案内され、傾くことなくレンズ群３の光軸と平行に移動する。すなわち、先に説明した第１の実施の形態での効果に加えて、撮像素子３において歪みのない正確な結像が得られることになる。
【００２４】
なお、平行ガイド機構１０を構成するボールネジ１２を複数本配置し、個々に回転するようにしたが、これに限定されるものではなく、たとえばボールネジ１２相互を一斉に、かつ同期させて回転付勢する手段を備えることにより、さらに正確に撮像素子３の平行度を保持できる。  
また、上記ボールネジ１２に代って、単なる円柱状のガイド棒と、このガイド棒が挿通する孔部を備えた補助片部１１との組合せであってもよい。このときは、ガイド棒が回転しないので、上記した軸受けａ，ｂは不要となる。ボールネジ１２に代って、ラックアンドピニオンの組合せであってもよく、板ばねを補助片部１１もしくは巻線コイル部７に弾性的に押付けてフレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性力の偏りを規制するようにしてもよい。
【００２５】
図３は、本発明における第３の実施の形態を示す、電気的光学撮像装置の概略の断面図である。  
この電気的光学撮像装置は、基本構成は先に説明したものと同一である。すなわち、カメラ本体１と、鏡筒２とから構成され、カメラ本体１内部には撮像素子３等が収容され、鏡筒の内部には複数のレンズからなるレンズ群４が備えられることは変りがない。  
上記撮像素子３をカメラ本体１に支持する支持機構５は、フレキシブル基板６ａ，６ｂと、巻線コイル部（第１の電磁発生手段）７と、マグネット（第２の電磁発生手段）８と、平行ガイド機構（平行ガイド手段）１０および保持機構（保持手段）１５とから構成される。
【００２６】
上記保持機構１５を除く、フレキシブル基板６ａ，６ｂ、巻線コイル部７、マグネット８および平行ガイド機構１０の構成は、先に図２で説明したものと全く同一でよいので、同図を適用して新たな説明は省略する。したがって、ここでは保持機構１５について詳述する。  
上記保持機構１５は、下面側フレキシブル基板６ｂに設けられる複数（少なくとも２本）の保持ピン１６と、カメラ本体１の内底部に設けられ、保持ピン１６と同数の電磁クランプ体１７とから構成される。
【００２７】
上記保持ピン１６は、フレキシブル基板６ａ，６ｂを介して巻線コイル部７と対向する部位を選択して突設されていて、フレキシブル基板６ａ，６ｂがレンズ群４の軸方向に沿って移動するとき、フレキシブル基板６ａ，６ｂとともに移動可能となっている。  
上記電磁クランプ体１７は、開閉自在な開口部を備えていて、一旦通電されることにより開口部が閉じ、断電したあともその状態が保持される。上記開口部を再び開放するには、再び通電すればよく、このあと断電しても開口部の開放状態は保持される。それぞれの保持ピン１６は、電磁クランプ体１７の開口部内に挿入された状態でセットされ、後述するように保持ピン１６が移動してもカメラ本体１内底部には当接しない範囲内に長さの設定がなされている。
【００２８】
このようにして構成される撮像装置であり、撮像にあたってカメラ本体１に設けられる図示しない電源ボタンを押して被写体にレンズ群４を向けることで、巻線コイル部７に通電されマグネット８との間に電磁場が発生する。  
巻線コイル部７に対する通電量に応じて、マグネット８との間に形成される電磁場の強さが変化し、巻線コイル部７の移動量と、それにともなうフレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性変形量が調整される。  
上記巻線コイル部７に一体に設けられる補助片部１１がボールネジ１２に螺合しているので、フレキシブル基板６ａ，６ｂの弾性変形にともなって補助片部１１が移動し、ボールネジ１２が一斉に回転する。このことにより、平行ガイド機構１０は先に第２の実施の形態で説明したように作動し、撮像素子３で歪みのない正確な結像が得られる。
【００２９】
そして、撮像素子３が正規の焦点位置に変位したあとのタイミングをとって、保持機構１５に通電される。電磁クランプ体１７は一旦通電されることにより開口部が閉じて、保持ピン１６をクランプする。そのあと巻線コイル部７および電磁クランプ体８を断電するように設定されていて、撮像素子３のレンズ群４に対する焦点位置が確保される。  
すなわち、撮像素子３のレンズ群４に対する焦点位置を設定した直後に撮像を完了すれば、その状態で撮像素子３の位置を保持する必要はないから、巻線コイル部７に対して断電すればよい。
【００３０】
しかしながら、必ずしも焦点位置を設定した直後に撮像が完了するとは限らず、時間がかかる場合もある。本来であれば、その間にも巻線コイル部７に対して通電を継続する必要があり、電源が早期に消耗する虞れがある。  
これに対して、上述した実施の形態のような保持機構１５を備えることにより、焦点位置を設定したあと、どのように時間がかかっても電源に対する悪影響がなく使い勝手の向上化を得られる。
【００３１】
なお、以上説明した第１の実施の形態ないし第３の実施の形態において、巻線コイル部（第１の電磁発生手段）７を撮像素子３近傍のフレキシブル基板６ａ，６ｂに取付けて移動可能とし、マグネット（第２の電磁発生手段）８をカメラ本体１に取付け固定としたが、これに限定されるものではなく、巻線コイル部７をカメラ本体１に取付け、マグネット８を撮像素子３近傍のフレキシブル基板６ａ，６ｂに取付けるようにしてもよい。  
また、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明における第１の実施の形態に係る、撮像装置の概略の断面図。
【図２】本発明における第２の実施の形態に係る、撮像装置の概略の断面図。
【図３】本発明における第３の実施の形態に係る、撮像装置の概略の断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１…カメラ本体、４…レンズ群、２…鏡筒、３…撮像素子、６ａ，６ｂ…フレキシブル基板、７…巻線コイル部（第１の電磁発生手段）、８…マグネット（第２の電磁発生手段）、１０…平行ガイド機構（平行ガイド手段）、１５…保持機構（保持手段）。 
【図１】
2006153970.tif 000003
【図２】
2006153970.tif 000004
【図３】
2006153970.tif 000005