(57)【要約】      （修正有）【課題】撮影レンズの位置を精度良く検出するレンズ装置を提供する。【解決手段】撮影レンズ６を保持するレンズ枠２０は、駆動軸２１と連結部２８で連結されており、駆動軸２１に沿って移動自在である。ガイド部２９は、光軸Ｌを中心として連結部２８から略１８０度回転させたレンズ枠２０の下部に設けられ、ガイド棒２４に沿って移動自在に嵌合されている。発光部３０は、被写体光の入射方向から見て、光軸Ｌを中心にして連結部２８から右回りに略９０度回転したレンズ枠２０の側面に設けられている。発光部３０のＬＥＤからの光は、集光レンズによって発光部３０と対向しているラインセンサ２３の受光部に照射される。ラインセンサ２３は、受光部から出力される受光信号をレンズ位置制御部４４に送り、レンズ位置制御部４４は受光信号に基づいて撮影レンズ６の位置情報を取得する。これにより、撮影レンズ６の位置が精度良く検出できる。【選択図】図２
2006119570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズ枠と、
前記レンズの光軸と平行に配された軸部材と、
前記レンズ枠を光軸方向に移動させるための駆動力を前記軸部材に与える駆動手段と、
前記軸部材と前記レンズ枠を連結し、前記駆動力を前記レンズ枠に伝達する連結部と、
前記光軸と平行に配され、前記レンズ枠の光軸方向への移動を案内するガイド部材と、
前記光軸を中心にして、前記連結部とのなす角度が略９０度となる位置に対応した前記レンズ枠の側面に設けられた検出手段または被検出手段のどちらか一方と、
前記レンズ枠の側面と対向し、かつ前記光軸方向に沿って配された前記検出手段または前記被検出手段の他方と、
前記検出手段が前記被検出手段を検出するによって出力された検出信号に基づいて、前記レンズの位置情報を取得するレンズ位置制御手段とを備たことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記レンズ枠を目標位置に移動させる処理の前に、前記レンズ位置制御手段よって取得されたレンズの位置情報が予め設定された前記レンズの原点位置であるか否かを判定する原点位置判定手段を備え、
前記原点位置判定手段によって前記取得されたレンズの位置情報が原点位置ではないと判定された際に、前記レンズ枠を原点位置に移動させた後、前記目標位置に移動させることを特徴とする請求項１または２記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、駆動パルスを印加することによって伸縮する圧電素子であって、
前記軸部材は前記圧電素子に一端が固定されており、前記圧電素子の伸縮に伴って前記光軸方向に往復運動を行い、前記連結部は前記軸部材に摩擦結合しており、
前記印加する駆動パルスによって前記圧電素子の伸長と収縮の速度を異ならせ、前記連結部が前記軸部材との摩擦結合により前記軸部材とともに実質的に移動する状態と、前記連結部が前記軸部材との摩擦結合に打ち勝って実質的に移動しない状態とによって、前記レンズ枠を光軸方向に移動させることを特徴とした請求項１ないし３いずれか記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記被検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた光源であり、
前記検出手段は、前記光軸方向に沿って配されたラインセンサであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記光源と対向する前記ラインセンサに対して、前記光源からの光を集光させる集光手段を備えたことを特徴とする請求項４記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられ、光を投光する投光部及びこの投光部からの光を受光する受光部を有した透過型または反射型の光電センサであり、
前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配され、前記光軸方向に沿って所定間隔でスリットが形成されたエンコード板であり、
前記レンズ位置制御手段は、前記投光部からの光を前記受光部が受光した際に出力される検出信号と前記駆動手段を駆動させる駆動信号とに基づいて前記レンズの位置情報を取得することを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のレンズ装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた磁気センサであり、
前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配され、前記光軸方向に沿って連続的に変化する磁界強度分布を有する磁気部材であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のレンズ装置。
【請求項８】
前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた導電性の摺動子であり、
前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配され、前記摺動子が摺動する導電性のパターンを有した基板であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載のレンズ装置。
【請求項９】
前記摺動子は、付勢部材で形成されており、前記摺動子が前記パターンに当接することで、前記摺動子の付勢力により前記レンズ枠が前記ガイド部材に押し付けられることを特徴とする請求項８記載のレンズ装置。
【請求項１０】
前記請求項１ないし９いずれか記載のレンズ装置と、前記レンズ装置によって結像された被写体像を撮像信号に変換して出力する固体撮像素子と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型の写真カメラやデジタルカメラに好適なレンズ装置、及びこれを用いた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯型カメラのコンパクト化及び軽量化が進み、特に携帯電話機やＰＤＡ(Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ)に組み込まれたデジタルカメラでは、撮像素子として用いられているＣＣＤ型あるいはＭＯＳ型のイメージセンサや撮影レンズの小型化に伴って、デジタルカメラ自体の小型化が急速に進んでいる。小型化されたデジタルカメラにも、撮影レンズを光軸方向に移動させ、自動的にピント調整を行うオートフォーカス機能が付加されているものがある。特許文献１では、撮影レンズを光軸方向に移動させる駆動装置に、圧電素子を用いることでデジタルカメラの小型化、軽量化を図ることが記載されている。
【０００３】
オートフォーカス機能によってピント調整を行う際には、撮影レンズの位置を精度良く検出することが重要である。そのため、例えば、特許文献２に記載のカメラでは、撮影レンズを保持したレンズ枠の上端部に嵌合されたボールネジと、レンズ枠の下端部に設けられた反射板と、この反射板と対向し、光軸方向に沿って配置されたラインセンサが設けられており、ラインセンサに設けられた発光部から発光した光を反射板で反射させ、この反射光をラインセンサの受光部で受光することにより撮影レンズの位置を検出している。また、レンズ枠を光軸方向に移動させる際に、レンズ枠の移動を案内する棒状のガイド部材が光軸方向に沿って配置されている。
【特許文献１】特開平４−６９０７０号公報
【特許文献２】特開２００３−３１５６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載されているように、レンズ枠を光軸方向に移動させた際に、ガイド部材とレンズ枠の摺動によって発生する摩擦でレンズ枠が傾くことがある。この時に、特許文献２のように、レンズ枠の下端部に反射板が設けられていると、レンズ枠の傾きに伴って反射板の反射面も傾く。従って、発光部からの光を反射板で反射させた際に、ラインセンサで反射光を受光する受光位置がずれてしまう。そのため、撮影レンズの位置が正確に検出できないという問題があった。さらに、ラインセンサに設けられた投光部からレンズに向かって光を投光すると、結像に寄与しない余分な光が結像面に達し、像のコントラスト低下やカラー写真の色の濁りを生じさせるフレアなどを発生させる原因となる。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、レンズの位置を正確に検出することができるレンズ装置、及びこれを用いた撮像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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明のレンズ装置は、レンズを保持するレンズ枠と、前記レンズの光軸と平行に配された軸部材と、前記レンズ枠を光軸方向に移動させるための駆動力を前記軸部材に与える駆動手段と、前記軸部材と前記レンズ枠を連結し、前記駆動力を前記レンズ枠に伝達する連結部と、前記光軸と平行に配され、前記レンズ枠の光軸方向への移動を案内するガイド部材と、前記光軸を中心にして、前記連結部とのなす角度が略９０度となる位置に対応した前記レンズ枠の側面に設けられた検出手段または被検出手段のどちらか一方と、前記レンズ枠の側面と対向し、かつ前記光軸方向に沿って配された前記検出手段または前記被検出手段の他方と、前記検出手段が前記被検出手段を検出することによって出力された検出信号に基づいて、前記レンズの位置情報を取得するレンズ位置制御手段とを備たことを特徴とするものである。
【０００７】
また、前記レンズ枠を目標位置に移動させる処理の前に、前記レンズ位置制御手段よって取得されたレンズの位置情報が予め設定された前記レンズの原点位置であるか否かを判定する原点位置判定手段を備え、前記原点位置判定手段によって前記取得されたレンズの位置情報が原点位置ではないと判定された際に、前記レンズ枠を原点位置に移動させた後、前記目標位置に移動させることが好ましい。
【０００８】
また、前記駆動手段は、駆動パルスを印加することによって伸縮する圧電素子であって、前記軸部材は前記圧電素子に一端が固定されており、前記圧電素子の伸縮に伴って前記光軸方向に往復運動を行い、前記連結部は前記軸部材に摩擦結合しており、前記印加する駆動パルスによって前記圧電素子の伸長と収縮の速度を異ならせ、前記連結部が前記軸部材との摩擦結合により前記軸部材とともに実質的に移動する状態と、前記連結部が前記軸部材との摩擦結合に打ち勝って実質的に移動しない状態とによって、前記レンズ枠を光軸方向に移動させるようにしてもよい。
【０００９】
また、前記被検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた光源であり、前記検出手段は、前記光軸方向に沿って配されたラインセンサでもよい。また、前記光源と対向する前記ラインセンサに対して、前記光源からの光を集光させる集光手段を備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられ、光を投光する投光部及びこの投光部からの光を受光する受光部を有した透過型または反射型の光電センサであり、前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配置されており、前記光軸方向に沿って所定間隔でスリットが形成されたエンコード板であって、前記レンズ位置制御手段は、前記投光部からの光を前記受光部が受光した際に出力される検出信号と前記駆動手段を駆動させる駆動信号とに基づいて前記レンズの位置情報を取得するものである。
【００１１】
また、前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた磁気センサであり、前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配されており、前記光軸方向に沿って連続的に変化する磁界強度分布を有する磁気部材であってもよい。
【００１２】
また、前記検出手段は、前記レンズ枠の側面に設けられた導電性の摺動子であり、前記被検出手段は、前記光軸方向に沿って配され、前記摺動子が摺動する導電性のパターンを有した基板であってもよい。また、前記摺動子は、付勢部材で形成されており、前記摺動子が前記パターンに当接することで、前記摺動子の付勢力により前記レンズ枠が前記ガイド部材に押し付けられるようにしてもよい。
【００１３】
また、本発明の撮像装置では、上記記載のレンズ装置と、このレンズ装置によって結像された被写体像を撮像信号に変換して出力する固体撮像素子とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のレンズ装置によれば、レンズを保持するレンズ枠と、レンズの光軸と平行に配された軸部材と、レンズ枠を光軸方向に移動させるための駆動力を軸部材に与える駆動手段と、軸部材とレンズ枠を連結し、駆動力をレンズ枠に伝達する連結部と、光軸と平行に配され、レンズ枠の光軸方向への移動を案内するガイド部材と、前記光軸を中心にして、前記連結部とのなす角度が略９０度となる位置に対応した前記レンズ枠の側面に設けられた検出手段または被検出手段のどちらか一方と、前記レンズ枠の側面と対向し、かつ前記光軸方向に沿って配された前記検出手段または前記被検出手段の他方と、前記検出手段が前記被検出手段を検出することによって出力された検出信号に基づいて、前記レンズの位置情報を取得するレンズ位置制御手段とを備えたので、レンズ枠の下端部に反射板を備え、この反射板からの反射光をラインセンサによって検出する場合に比べて、レンズの位置を精度良く検出することができる。また、光源からの光を集光レンズで光電センサに集光させているので、光電センサに投光する光が原因でフレアやゴーストが発生することはなく、良好な画像が撮影できる。
【００１５】
また、レンズ枠を目標位置に移動させる処理の前に、レンズ位置制御手段よって取得されたレンズの位置情報が予め設定されたレンズの原点位置であるか否かを判定する原点位置判定手段を備え、原点位置判定手段によって取得されたレンズの位置情報が原点位置ではないと判定された際に、レンズ枠を原点位置に移動させた後、目標位置に移動させるので、精度の良いピント調節ができる。
【００１６】
また、駆動手段は、駆動パルスを印加することによって伸縮する圧電素子であって、軸部材は前記圧電素子に一端が固定されており、圧電素子の伸縮に伴って光軸方向に往復運動を行い、連結部は軸部材に摩擦結合しており、印加する駆動パルスによって圧電素子の伸長と収縮の速度を異ならせ、連結部が軸部材との摩擦結合により軸部材とともに実質的に移動する状態と、連結部が前記軸部材との摩擦結合に打ち勝って実質的に移動しない状態とによって、レンズ枠を光軸方向に移動させるようにしたので、ステッピングモータやＤＣモータなどに比べてレンズ装置を小型化することができる。
【００１７】
また、被検出手段は、レンズ枠の側面に設けられた光源であり、検出手段は光軸方向に沿って配されたラインセンサであり、光源と対向するラインセンサに対して、光源からの光を集光させる集光手段を備えたので、レンズの位置を精度良く検出することができる。
【００１８】
また、検出手段は、レンズ枠の側面に設けられ、光を投光する投光部及びこの投光部からの光を受光する受光部を有した透過型または反射型の光電センサであり、被検出手段は光軸方向に沿って配置されており、光軸方向に沿って所定間隔でスリットが形成されたエンコード板であって、レンズ位置制御手段は、投光部からの光を受光部が受光した際に出力される検出信号と駆動手段を駆動させる駆動信号とに基づいてレンズの位置情報を取得するので、レンズの位置を精度良く検出することができる。
【００１９】
また、検出手段は、レンズ枠の側面に設けられた磁気センサであり、被検出手段は光軸方向に沿って配されており、光軸方向に沿って連続的に変化する磁界強度分布を有する磁気部材であるので、レンズの位置を精度良く検出することができる。
【００２０】
また、検出手段は、レンズ枠の側面に設けられた導電性の摺動子であり、被検出手段は光軸方向に沿って配され、摺動子が摺動する導電性のパターンを有した基板であって、付勢部材で形成された前記摺動子は、摺動子がパターンに当接することで、摺動子の付勢力によりレンズ枠がガイド部材に押し付けるので、レンズ枠が移動する際に、レンズ枠の振動を防止でき、レンズの位置を精度良く検出することができる。さらに、構造が簡単になり、小型化，低コスト化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１にカメラ付き携帯電話機の外観を示す。このカメラ付き携帯電話機は、ヒンジ部２により折り畳み自在に連結された受話器ユニット３と送話器ユニット４とからなる。受話器ユニット３には撮像装置であるカメラユニット５が内蔵され、撮影レンズ６が受話器ユニット３の外面に露出している。受話器ユニット３の外面には、さらに液晶表示（ＬＣＤ）パネル７、暗い被写体を撮影するときに補助照明を放射するフラッシュ窓８が設けられている。
【００２２】
送話器ユニット４の内面側には送話マイク１０のほか、送話時のダイヤル操作を行うためのダイヤルボタンや各種の設定ボタンや撮影時に操作されるシャッタボタンなどからなる操作部１２が設けられている。送話器ユニット４の一方の側面にメモリカード１３を装填したときには、カメラユニット５で撮影し、内蔵メモリに保存しておいた画像データをメモリカード１３に転送して保存することができる。
【００２３】
図２〜図４を用いて、カメラユニット５に設けられたレンズ装置１５の構成を示す。レンズ装置１５は、撮影レンズ６、レンズ枠２０、軸部材である駆動軸２１、駆動手段である圧電素子２２、検出手段であるラインセンサ２３、ガイド棒２４などから構成されている。
【００２４】
撮影レンズ６は被写体光の入射側から順に並べられた第１レンズ２５〜第３レンズ２７によって構成されており、レンズ枠２０に一体に保持されている。レンズ枠２０の側面には、連結部２８、ガイド部２９、発光部３０がそれぞれ突出して設けられている。
【００２５】
図４にも示すように、連結部２８はレンズ枠２０の上部に設けられている。連結部２８には、駆動軸２１を嵌め合わせる凹部３３、Ｖ字金具３４、略Ｕ字形状の板バネ３５が設けられており、光軸Ｌ方向に沿って配置された駆動軸２１が凹部３３に嵌合され、この駆動軸２１の上方からＶ字金具３４を当接する。板バネ３５は、一方の端部を連結部２８に形成された切り込み２８ａに挿入し、他方の端部を開くようにしてＶ字金具３４の上方に配置する。これにより、板バネ３５の端部同士が近づく方向に付勢力が働くので、Ｖ字金具３４は駆動軸２１を凹部３３に適度な力で押し付けている。これにより、レンズ枠２０は連結部２８によって駆動軸２１に沿って移動自在に連結されている。
【００２６】
ガイド部２９は、光軸Ｌを中心として連結部２８から略１８０度回転させたレンズ枠２０の下部に設けられている。ガイド部２９は、光軸Ｌと平行に配置されたガイド棒２４に沿って移動自在に嵌合されており、レンズ枠２０が光軸Ｌ方向に移動する際にレンズ枠２０を案内する。なお、ガイド棒２４の両端部は、図示しないカメラユニット５のケーシングに固定されている。
【００２７】
発光部３０は、被写体光の入射方向から見て、光軸Ｌを中心にして連結部２８から右回りに略９０度回転したレンズ枠２０の側面に設けられている。つまり、発光部３０は、レンズ枠２０に保持された撮影レンズ６の光軸Ｌとほぼ同じ高さに設けられている。発光部３０は、レンズ枠２０の側面から突出して設けられたカバー４１内に、光源であるＬＥＤ４２と、このＬＥＤ４２からの光を集光する集光手段である集光レンズ４３が設けられている（図４参照）。
【００２８】
駆動軸２１は、撮影レンズ６の光軸Ｌと平行に配置されている。そして、駆動軸２１の一方の端部は、カメラユニット５内に設けられた支持壁４５の穴に光軸Ｌ方向に摺動自在に挿入されており、他方の端部は、圧電素子２２に固定されている。支持壁４５の穴に挿入された駆動軸２１は、圧電素子２２の伸縮によって光軸Ｌ方向に移動自在である。なお、駆動軸２１は、軽量で高剛性であることが好ましく、例えばカーボンやベリリウムなどの部材で形成されている。また、高剛性を保ったまま軽量化を図るように、駆動軸２１は中空の棒状部材であってもよい。
【００２９】
圧電素子２２の一方の端面には、駆動軸２１の端部が固定されており、この端面と反対側の端面は、カメラユニット５に設けられた固定壁４６に固定されている。詳しくは後述するが、圧電素子２２は、駆動パルスの印加によって光軸Ｌ方向に変位する。このとき、圧電素子２２の他方の端部は、固定壁４６に固定されているので、圧電素子２２は固定壁４６方向に伸長できないため、駆動軸２１が固定されている支持壁４５方向に伸長する。
【００３０】
ラインセンサ２３は、ＣＣＤ素子をライン状に配列した複数の受光部２３ａを備えており、レンズ枠２０の移動範囲とほぼ同じ長さを有している。ラインセンサ２３は、レンズ枠２０が駆動軸２１に沿って移動した際に、複数の受光部２３ａのいずれかがＬＥＤ４２と正対するように配置されており、ＬＥＤ４２と正対した受光部２３ａには集光レンズ４３によって集光された光が照射される。ＬＥＤ４２からの光を受光した受光部２３ａは受光信号を後述するレンズ位置制御部４４に出力する。なお、ラインセンサ２３の設置位置としては、発光部３０からの光がカメラユニット５内に漏れないように、投光部３０と受光部２３ａの間の隙間ｔができるだけ小さくなるようにラインセンサ２３を設置することが好ましい。
【００３１】
詳しくは後述するが、レンズ位置制御部４４は、図示しない回路基板に設けられており、ラインセンサ２３からの受光信号に基づいて、撮影レンズ６の位置情報を取得し、システムコントローラ（図６参照）に撮影レンズ６の位置情報を送信する。
【００３２】
次に、圧電素子２２の動作について説明する。図５に示すグラフの縦軸は電圧、横軸は時間を示している。また、以後、レンズ枠２０が駆動軸２１に沿って支持壁４５の方向に移動することを前方向とし、レンズ枠２０が駆動軸２１に沿って圧電素子２２の方向に移動することを後方向とする。
【００３３】
レンズ枠２０を前方向に移動させるには、駆動パルス発生回路６５（図６参照）から、図５（Ａ）に示すような穏やかな立ち上がり部Ｐ１と、これに続く急速な立ち下がり部Ｐ２からなる波形の駆動パルスを圧電素子２２に印加する。Ｐ１が印加されると、圧電素子２２は緩やかに前方向に伸び変位が生じる。これにより、駆動軸２１も緩やかに前方向に移動する。このとき、駆動軸２１と凹部３３の摩擦力、及び駆動軸２１とＶ字金具３４の摩擦力が、駆動軸２１を移動させる際に圧電素子２２が加えた力以上であれば、レンズ枠２０は駆動軸２１と摩擦結合した状態で、駆動軸２１と一緒に前方向に移動する。
【００３４】
一方、圧電素子２２にＰ２が印加されると、圧電素子２２には急速に後方向に縮み変位が生じる。よって、圧電素子２２は駆動軸２１を後方向に急速に移動させる。このとき、レンズ枠２０の慣性力は、駆動軸２１と凹部３３の摩擦力、及び駆動軸２１とＶ字金具３４の摩擦力に打ち勝つので、駆動軸２１だけが後方向に移動し、レンズ枠２０は移動せずにその位置に留まる。従って、図５（Ａ）に示すような形状の駆動パルスを連続して印加すると、レンズ枠２０は駆動軸２１上を徐々に前方向に移動する。
【００３５】
また、前方向に移動したレンズ枠２０を、後方向に移動させる場合には、図５（Ｂ）に示すような急速な立ち上がり部Ｐ３と、これに続く穏やかな立ち下がり部Ｐ４からなる波形の駆動パルスを圧電素子２２に印加する。Ｐ３が印加されると、圧電素子２２には前方向に急速な伸び変位が生じる。このとき、レンズ枠２０の慣性力は、駆動軸２１と凹部３３の摩擦力、及び駆動軸２１とＶ字金具３４の摩擦力に打ち勝つので、レンズ枠２０はその位置に留まり、駆動軸２１だけが前方向に移動してレンズ枠２０は移動しない。次に、Ｐ４が印加されると、圧電素子２２は緩やかに後方向に縮み変位し、駆動軸２１は後方向に緩やかに移動する。このとき、駆動軸２１と凹部３３の摩擦力、及び駆動軸２１とＶ字金具３４の摩擦力が、圧電素子２２が駆動軸２１を移動させる際に加えた力以上なので、レンズ枠２０は駆動軸２１と摩擦結合した状態で、一緒に後方向に移動する。このように、図５（Ｂ）に示す形状の駆動パルスを連続して印加すると、レンズ枠２０は駆動軸２１上を徐々に後方向に移動する。
【００３６】
図６にカメラユニット５の電気的構成を示す。システムコントローラ５０は操作部１２の各種ボタンからの入力操作に応答してカメラユニット５の各部を制御する。携帯電話機を撮影モードに切り替えると、システムコントローラ５０は、データバス６６を介してＲＯＭ５１に格納されている各種プログラムを読み出し、これらのプログラムに従ってカメラユニット５の各部を駆動し、固体撮像素子であるＣＣＤ５２から撮像信号が出力される。
【００３７】
ＣＣＤ５２から順次に出力されてくる撮像信号は、利得可変型のプリアンプ５３で適切なレベルに増幅され、Ａ／Ｄコンバータ５４によりデジタル化された画像データに変換される。こうして得られた画像データは、画像データ処理回路５５によって周知の画像処理を施された後、一画面ごとの画像データとして画像データメモリ５６に順次に書き込まれる。画像データメモリ５６に書き込まれた画像データは、システムコントローラ５０によって読み出され、画像データ処理回路５５によるそれぞれの画像処理が加えられた後、ＬＣＤドライバ６０を介してＬＣＤパネル７での画像表示に用いられ、あるいはメディアコントローラ６１を介してメモリカード１３に書き込まれる。
【００３８】
ＬＥＤドライバ６３は、発光部３０のＬＥＤ４２を制御する。操作部１２の選択ボタンが操作されて撮影モードが選択されると、システムコントローラ５０からＬＥＤドライバ６３に点灯信号が送られる。ＬＥＤドライバ６３は、この点灯信号を受けて発光部３０のＬＥＤ４２を点灯させる。また、撮影モードが終了すると、システムコントローラ５０は消灯信号をＬＥＤドライバ６３に送り、ＬＥＤドライバ６３はＬＥＤ４２を消灯させる。
【００３９】
ラインセンサ２３は、センサドライバ６７を介してシステムコントローラ５０に制御される。ラインセンサ２３は、ＬＥＤ４２と正対している受光部２３ａで光を受光すると、この光を受光した受光部２３ａから出力される信号レベルが高くなる。その反対に光を受光していない受光部２３ａから出力される信号レベルは低い。これにより、光を受光した受光部２３ａから出力される受光信号を検出信号としてレンズ位置制御部４４に送信する。
【００４０】
また、ラインセンサ２３の複数の受光部２３ａのうち、前方向の一番端の受光部２３ａで光を受光した場合、つまり、撮影レンズ６が前方向の一番前まで移動した位置には、撮影レンズ６の位置を制御するための原点位置が設定されている。
【００４１】
レンズ位置制御部４４は、ラインセンサ２３からの受光信号に基づいて撮影レンズ６の位置情報を取得し、位置情報をシステムコントローラ５０に送信する。これにより、撮影レンズ６の位置を検出することができる。また、原点位置判定手段でもあるレンズ位置制御部４４は、撮影レンズ６がラインセンサ２３の一番前の受光部２３ａで検出され、この受光部２３ａからの受光信号を受信すると、この受光信号に基づいて撮影レンズ６が原点位置に配置されたことを判定し、位置情報とともに原点検出信号をシステムコントローラ５０に送信する。また、撮影レンズ６が原点位置に配置されていないと判定された場合には、レンズ位置制御部４４は位置情報だけをシステムコントローラ５０に送信する。なお、撮影レンズ６の原点位置をラインセンサ２３の前方向の一番端に設定したが、これに限るものではない。
【００４２】
ＡＦ回路６２は、画像データ処理回路５５によって生成された一画面分の画像データのコントラストからＡＦ評価値を算出する。一般に、画像のコントラストは被写体像がピント合致状態となったときが最も高くなり、このときにＡＦ評価値も最も高くなる。ＡＦ評価値はシステムコントローラ５０にＡＦ評価値信号として入力される。システムコントローラ５０は、逐次に入力されるＡＦ評価値信号を常に監視しながら駆動パルス発生回路６５の制御を行い、撮影レンズ６をピント合致位置に移動させる。
【００４３】
駆動パルス発生回路６５は、システムコントローラ５０から送られてくる駆動信号に基づいて、圧電素子２２に印加する駆動パルスの種類及び個数が決定され、この決定された駆動パルスを圧電素子２２に印加する。そして、圧電素子２２は駆動パルスの種類及び個数に応じた伸縮を行い、レンズ枠２０はこの伸縮に伴って前後方向に移動する。また、システムコントローラ５０は、駆動パルス発生回路６５によって発生させた駆動パルスの数をカウンタ６７にカウントする。
【００４４】
なお、レンズ装置１５は、図２に示す撮影レンズ６、圧電素子２２などの構成部材に加えて、図６に示すレンズ位置制御部４４、ＬＥＤドライバ６３、駆動パルス発生回路６５、センサドライバ６７を備えている。
【００４５】
次に、本発明のカメラ付き携帯電話機の撮影処理を、図７のフローチャートを用いて説明する。カメラ付き携帯電話機を用いて撮影を行う時には、先ず折り畳まれている受話器ユニット３と送話器ユニット４を展開状態にするとともに、操作部１２の選択ボタンを操作して撮影モードを選択する。撮影モードが選択されると、発光部３０のＬＥＤ４２が点灯、ラインセンサ２３やＣＣＤ５２など、カメラユニット５の各部が起動状態となる処理が行われる。そして、この処理が終了すると、撮影レンズ６の原点位置セット処理が行われる。
【００４６】
原点位置セット処理は、ラインセンサ２３の受光部２３ａからの受光信号に基づいて、レンズ位置制御部４４は撮影レンズ６の位置情報と取得するとともに、撮影レンズ６が原点位置に配置されたか否かの判定を行う。レンズ位置制御部４４によって、撮影レンズ６が原点位置に配置さたと判定されると、レンズ位置制御部４４は、撮影レンズ６の位置情報とともに、原点検出信号をシステムコントローラ５０に送信する。システムコントローラ５０は、受信した位置情報と原点検出信号に基づいてカウンタ６７をリセットするとともに、原点位置セット処理を終了する。
【００４７】
レンズ位置制御部４４によって、原点位置と撮影レンズ６の位置が一致していないと判定された場合には、システムコントローラ５０には位置情報だけが送信される。システムコントローラ５０は、この位置情報に基づいて駆動パルス発生回路６５を制御し、撮影レンズ６を原点位置に移動させる。この時、撮影レンズ６の位置はラインセンサ２３及びレンズ位置制御部４４によって繰り返し取得するとともに、レンズ位置制御部４４では撮影レンズ６が原点位置に移動したか否かも繰り返し判定する。そして、撮影レンズ６が原点位置に配置したことが判定されると、レンズ位置制御部４４はシステムコントローラ５０に位置情報とともに原点検出信号を送信する。システムコントローラ５０は、位置情報と原点検出信号に基づいてカウンタ６７のリセットを行うとともに、原点位置セット処理を終了する。
【００４８】
本実施形態で用いている圧電素子２２によってレンズ枠２０と移動させると、圧電素子２２に印加する駆動パルスに対するレンズ枠２０の移動量が、振動やガイド棒２４とガイド部２９の摩擦抵抗などによって一致しない場合がある。そのため、システムコントローラ５０は、カウンタ６７による駆動パルスのカウント値と、ラインセンサ２３及びレンズ位置制御部４４によって取得される撮影レンズ６の位置情報に基づいて撮影レンズ６の移動を制御する。
【００４９】
原点位置セット処理が終了すると、撮影レンズ６のピント位置セット処理が行われる。ピント位置セット処理では、システムコントローラ５０は、駆動パルス発生回路６５を制御して撮影レンズ６を駆動軸２１に沿って前後方向に移動させながら、ＡＦ回路６２からＡＦ評価値信号を取得する。システムコントローラ５０は、順次に取得するＡＦ評価値が最も高くなるようにカウンタ６７のカウント値、ラインセンサ２３及びレンズ位置制御部４４によって取得される撮影レンズ６の位置情報に基づいて、駆動パルス発生回路６５を制御して撮影レンズ６をピント合致位置に移動させる。
【００５０】
システムコントローラ５０は操作部１２のシャッタボタンが半押しされたか否かを判定する。シャッタボタンが半押しされてないと判定された場合には、シャッタボタンが半押しされるまで撮影レンズ６のピント位置セット処理を繰り返し行う。シャッタボタンが半押しされたと判定された場合には、撮影レンズ６がピント合致位置に固定されてフォーカスロックされる。
【００５１】
その後、システムコントローラ５０は、シャッタボタンが全押しされたか否かの判定を行う。全押しされずにシャッタボタンが離された場合、フォーカスロックが解除されて、システムコントローラ５０によって再びシャッタボタンが半押しされたと判定される場合に備えてフォーカスロックの準備状態となる。また、全押しされた場合、システムコントローラ５０は、メディアコントローラ６１を制御して画像データをメモリカード１３に記憶させる。
【００５２】
シャッタボタンが全押しされて撮影によって画像データがメモリカード１３に記録された後で、継続して撮影を行う場合は、引き続きピント位置セット処理が行われる。なお、原点位置セット処理を撮影モードが実行された際に行ったが、これに限らず、例えばシャッタボタンの全押しが行われ、撮影した画像データをメモリカード１３に記憶した後で原点位置検出処理を行ってもよい。
【００５３】
以上のように、光軸Ｌを中心にして、連結部２８となす角度が略９０度となるようレンズ枠２０の側面に、発光部３０を設けて、この発光部３０からの光をラインセンサ２３の受光部２３ａで受光して、撮影レンズ６の位置を検出しているので、レンズ枠２０が傾いても撮影レンズ６の位置を精度良く検出することができる。また、集光レンズ４３によって受光部２３ａにＬＥＤ４２からの光を集光させているので、ＬＥＤ４２の光が原因でフレアやゴーストが発生するとこを防止できる。
【００５４】
また、第１レンズ２５〜第３レンズ２７を一体に保持しているレンズ枠２０に発光部３０を設けたが、第１〜第３レンズ２５〜２７を別々に保持するレンズ枠や、ズームレンズを保持するレンズ枠を設けて、各レンズ枠に発光部３０を備え、ラインセンサ２２によって各レンズの位置を検出するようにしてもよい。
【００５５】
なお、本実施形態では、被写体光の入射方向から見て、レンズ枠２０の右側に発光部３０を設けたが、これに限らず、光軸Ｌを中心にして、連結部２８となす角度が略９０度となるようにして、レンズ枠２０の左側に発光部３０を設けてもよい。
【００５６】
また、光源からの光を受光し、撮影レンズ６の位置を検出するのにラインセンサ２３を設けたが、これに代えて、位置検出素子（ＰＳＤ）を発光部３０と対向するように、光軸方向に沿って設けてもよい。
【００５７】
次に、図８を参照して本発明の第２実施形態について説明する。以後、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略する。この第２実施形態のレンズ装置７０には、検出手段として透過型の光電センサ７１と、被検出手段として帯状のエンコード板７２を備えている。光電センサ７１は、光軸Ｌを中心にして連結部２８とのなす角度が略９０度となる位置に対応したレンズ枠２０の側面に設けられている。そして、エンコード板７２は、レンズ枠２０の移動範囲とほぼ同じ長さをしており、その長手方向を光軸Ｌと平行にし、光電センサ７１の投光部７５と受光部７６の間に配置されている。エンコード板７２の検出面７２ａには、長手方向に沿って所定間隔で複数のスリット７７が設けられている。
【００５８】
光電センサ７２の投光部７５は、発光ダイオードが用いられ、受光部７６はフォトトランジスタが用いられている。レンズ枠２０が移動すると、投光部７５から投射された赤外線光はエンコード板７２のスリット７７を介して受光部７６で受光される。これにより、光電センサ７１は、レンズ位置制御部７９（図９参照）に検出信号を送信する。
【００５９】
図９に示すように、光電センサ７１はレンズ位置制御部７９と接続されている。レンズ枠２０を移動させる際には、システムコントローラ５０から駆動信号が駆動パルス発生回路６５とレンズ位置制御部７９に送信される。そして、この駆動信号に基づいて圧電素子２２が伸縮を行い、レンズ枠２０を駆動軸２１に沿って移動させると、レンズ位置制御部７９には、光電センサ７１から検出信号が送信される。レンズ位置制御部７９は、入力された駆動信号に基づいてレンズ枠２０の進行方向（前後方向）を検出し、検出信号をカウントすることによってレンズ枠２０の移動距離を検出して撮影レンズ６の位置情報を取得する。
【００６０】
このように、レンズ位置制御部７９は、光電センサ７１から送信される検出信号とシステムコントローラ５０から送信される駆動信号に基づいて、撮影レンズ６の位置情報を取得し、この取得された位置情報をシステムコントローラ５０に送信する。また、レンズ位置制御部７９は、撮影レンズ６の原点位置の検出も行っている。レンズ位置制御部７９は、光電センサ７１からの検出信号とシステムコントローラ５０からの駆動信号に基づいて取得した撮影レンズ６の位置情報が、エンコード板７２の一番前（圧電素子２２側）にあるか否かを判定する。撮影レンズ６がエンコード板７２の一番前にあると判定された場合には、撮影レンズ６が原点位置にあると判定して、システムコントローラ５０に位置情報とともに原点検出信号を送信する。このように、光電センサ７１を、光軸Ｌを中心にして、連結部２８とのなす角度が略９０度となる位置に対応したレンズ枠２０の側面に設け、光電センサと対向し、かつ光軸方向に沿ってエンコード板７２を配置したので、撮影レンズ６の位置を精度良く検出することができる。
【００６１】
なお、第２実施形態では透過型の光電センサを用いたが、これに代えて、反射型の光電センサを用いてもよい。この場合、図１０に示すように反射型の光電センサ８０は、光軸Ｌを中心にして、連結部２８とのなす角度が略９０度となるレンズ枠２０の側面に設けられている。そして、エンコード板７２は、反射型の光電センサ８０の投光部８１及び受光部８２と検出面７２ａが対面するように配置する。
【００６２】
レンズ枠２０が駆動軸２１に沿って移動すると、光電センサ８０の投光部８１から投写された赤外線光は、スリット７７間の検出面７２ａで反射して受光部８２で受光される。これにより、光電センサ８０は、レンズ位置制御部７９に検出信号を送信する。また、赤外線光がスリット７７に投写されると、赤外線光の大部分が透過するため受光部８２に反射される赤外線光は少なくなるので、光電センサ８０からレンズ位置制御部７９に検出信号は送信されない。レンズ位置制御部７９では、反射型の光電センサ８０から送信された検出信号と、システムコントローラ５０から送信された駆動信号に基づいて撮影レンズ６の位置情報を取得するとともに、撮影レンズ６の原点位置の検出を行う。これにより、撮影レンズ６の位置が精度良く検出できる。
【００６３】
次に、図１１を参照して本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態のレンズ装置８５は、検出手段として磁気センサ８６と、被検出手段としてレンズ枠２０の移動範囲とほぼ同じ長さの磁気部材である磁気テープ８７を備えている。磁気センサ８６は、光軸Lと中心にして連結部２８とのなす角度が略９０度となるレンズ枠２０の側面に設けられている。磁気センサ８６は、例えばＭＲ素子とアンプが内設されて構成されており、外部磁界の強さに比例してＭＲ素子から電圧信号が出力され、アンプで増幅される。アンプで増幅された電圧信号は、検出信号としてレンズ位置制御部７９に送信される。磁気テープ８７は、その長手方向を光軸Ｌと平行に、磁気センサ８６と対向するように配置されている。磁気テープ８７には、図中の点線より下方の領域に予め磁気が着磁されており、略三角形状の着磁領域９０が形成されている。
【００６４】
これにより、磁気テープ８７と対向している磁気センサ８６は、駆動軸２１に沿って前方から後方に向かって移動すると、着磁領域９０が大きくなるために検出する磁界が強くなる。そして、磁気センサ８６は、磁界の強さに比例した電圧信号を検出信号としてレンズ位置制御部７９に送信する。レンズ位置制御部７９は、この電圧信号に基づいて撮影レンズ６の位置情報を取得するとともに、予め設定された電圧信号と比較することで撮影レンズ６の原点位置の検出も行っている。このように、光軸Ｌを中心として、連結部２８とのなす角度が略９０度となる位置に対応したレンズ枠２０に磁気センサ８６を設け、この磁気センサ８６と対向し、かつ光軸方向に沿って磁気テープ８７を設けたので、撮影レンズ６の位置が精度良く検出される。さらに、磁気センサ８６を用いているので、影画像にフレアやゴーストが発生することがなく、良好な画像が撮影できる。なお、磁気センサ８６にＭＲ素子を用いたが、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子やホール素子を用いてもよい。
【００６５】
次に、図１２を参照して本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態のレンズ装置９１では、検出手段として金属製の摺動子９２、９３と、被検出手段として導電性のパターンを有した帯状の基板９４を備えている。摺動子９２、９３は、光軸Ｌを中心として、連結部２８とのなす角度が略９０度となるレンズ枠２０の側面に設けられた取付ベース９５にその一端が固定されている。基板９４は、一方の表面に抵抗体パターン９６と導体パターン９７が形成されている。各パターン９６、９７は、所定の間隔をあけて、基板９４の長手方向に沿って設けられており、摺動子９２、９３の他方の端部が抵抗体パターン９６と導体パターン９７にそれぞれ当接している。
【００６６】
また、摺動子９２、９３は付勢部材で形成されている。摺動子９２、９３の端部が基板９４の各パターン９６、９７に当接すると、図１３に示すように摺動子９２、９３の付勢力によって、レンズ枠２０が図中矢印の方向に片寄せされるので、ガイド部２９の内側面の一部がガイド棒２４と当接する。これにより、レンズ枠２０が駆動軸２８に沿って移動する際には、ガイド棒２４とガイド部２９のクリアランスによってレンズ枠２０が振動することを防止することができる。
【００６７】
そして、圧電素子２２の伸縮により、レンズ枠２０が駆動軸２１に沿って移動すると、摺動子９２、９３の端部は各パターン９６、９７上を摺動することで抵抗値が検出される。これにより、検出された抵抗値を検出信号としてレンズ位置制御部７９に送信する。レンズ位置制御部７９は、この抵抗値から撮影レンズ６の位置情報を取得するとともに、原点位置検出も行う。取得された撮影レンズ６の位置情報や原点位置信号はシステムコントローラ５０に送信される。このように、光軸Ｌを中心として、連結部２８とのなす角度が略９０度となる位置に対応したレンズ枠２０の側面に摺動子９２、９３が設けられ、摺動子９２、９３と対向し、かつ光軸方向に沿って抵抗体パターン９６及び導体パターン９６、９７を有した基板９４を設けたので、撮影レンズ６の位置が精度よく検出される。さらに、構造が簡単になり、小型化，低コスト化が図れる。
【００６８】
なお、本実施形態では、レンズ枠２０を光軸Ｌ方向に沿って移動させる駆動手段として、圧電素子２２を用いたが、これに限らず、ステッピングモータやＤＣモータなどを用いてもよい。この場合は、軸部材に送りねじを用いて、モータの回転力によって送りねじを回転させ、レンズ枠を光軸方向に移動させることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明を備えたカメラ付き携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】レンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図３】レンズ枠の移動範囲を示す要部断面図である。
【図４】レンズ枠の構成を示す断面図である。
【図５】圧電素子に印加する電圧の形状を示す説明図である。
【図６】カメラユニットの電気的構成を示すブロック図である。
【図７】撮影処理の流れを説明するフローチャートである。
【図８】透過型の光電センサとエンコード板を用いたレンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図９】レンズ装置に透過型の光電センサを用いたカメラユニットの電気的ブロック図である。
【図１０】反射型の光電センサとエンコード板を用いたレンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図１１】磁気センサと磁気テープを用いたレンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】摺動子と導電のパターンを有した基板を用いたレンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図１３】摺動子と導電のパターンを有した基板を用いたレンズ装置の正面図である。
【符号の説明】
【００７０】
５  カメラユニット
６  撮影レンズ
１５  レンズ装置
２０  レンズ枠
２１  駆動軸
２２  圧電素子
２３  ラインセンサ
２４  ガイド棒
２８  連結部
３０  発光部
４２  ＬＥＤ
４３  集光レンズ
４４  レンズ位置制御部
５０  システムコントローラ
７１  透過型の光電センサ
７２  エンコード板
８０  反射型の光電センサ
８６  磁気センサ
８７  磁気テープ
９２，９３  摺動子
９２  基板
【図１】
2006119570.tif 000003
【図２】
2006119570.tif 000004
【図３】
2006119570.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006119570.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006119570.tif 000009
【図８】
2006119570.tif 000010
【図９】
2006119570.tif 000011
【図１０】
2006119570.tif 000012
【図１１】
2006119570.tif 000013
【図１２】
2006119570.tif 000014
【図１３】
2006119570.tif 000015