(57)【要約】【課題】携帯電話機用のカメラモジュールや小型デジタルカメラ等に適したオートフォーカス機能付きの撮像装置を小型化する。【解決手段】レンズ１を収納した鏡筒２と、該レンズ１と対向する位置で基板１０の面上に載置された撮像素子５と、被写体７とレンズ１の間の距離に応じて鏡筒２を基板１０の面に直交する方向に移動させるオートフォーカス機構２０を備えた撮像装置において、鏡筒２は、基板１０側の端部に撮像素子５への不要外部光を遮断するためのスカート部２ａが一体的に設けられている。また、レンズ１と撮像素子５の間の最小距離を所定の距離に設定するためのスペーサ４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを収納した鏡筒と、上記レンズと対向する位置で基板面上に載置された撮像素子と、被写体と上記レンズの間の距離に応じて上記鏡筒を上記基板面に直交する方向に移動させるオートフォーカス機構を備えた撮像装置において、
上記鏡筒は、上記基板側の端部に上記撮像素子への不要外部光を遮断するためのスカート部が一体的に設けられていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記レンズと上記撮像素子の間の最小距離を所定の距離に設定するためのスペーサを設けていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
上記スペーサは、上記レンズを上記鏡筒の内壁に取り付けるためのレンズ支持部に取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
上記スペーサは、上記鏡筒の上記基板側の端部において、上記撮像素子と対向して取付けられていることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡筒内に組み付けられたレンズを介して撮像素子で被写体の画像を入力する撮像装置に関すものである。
【背景技術】
【０００２】
図８は、例えば、特許文献１（特開２００２−２７３１１号公報）に開示された従来の撮像装置の概略構成を示す断面図である。
図８に示すように、特許文献１には、レンズ１が内部に組み付けられている鏡筒２と、撮像素子５を実装（載置）する基板１０と、鏡筒２を基板１０に取り付けるためのホルダー３０とを備えた撮像装置において、基板１０と撮像素子５の間に、レンズ１と撮像素子との間の距離を設定する距離設定部４０を備えたことを特徴とする撮像装置が開示されている。そして、特許文献１には、基板１０に実装された撮像素子５を囲む状態にホルダー３０を取り付け、このホルダー３０にレンズ１が組み付けられた鏡筒２をねじ込み式で取り付けること、撮像素子５に対するレンズ１の位置の微調整が必要な場合には鏡筒２を僅かに回転させること、設計変更等でレンズ１を他のレンズに変更するなどの光学系の変更があった場合には光学系の焦点位置に合わせて撮像素子５の厚さｈを調整することなどが記載されている。
【０００３】
上述した特許文献１に開示された従来の撮像装置は、手動によって光学系の焦点距離を調整するものであるが、これに対してオートフォーカス機能を追加した場合の従来の撮像装置としては、図９に示した構成のものが考えられる。
即ち、図９は、図８の構成の撮像装置において、ホルダー３０に更にオートフォーカス機能を追加した場合の構成を概念的に示した断面図である。
図において、１はレンズ、２は鏡筒、５は撮像素子、７は被写体、１０は基板、１２は調整リングである。
また、１３はヨーク、１４は磁石、１５はコイル、２０はオートフォーカス機構であって、オートフォーカス機構２０は、ヨーク１３、磁石１４およびコイル１５などで構成されている。
また、ｌ（スモールエル）はレンズ１と撮像装置５との間の距離である。
【０００４】
１２は調整リングであって、調整リング１２は、図に示すように鏡筒２の中心軸（図示なし）を中心として所定の間隙（隙間）１２ａを有して同心円状に配置され、基板１０側の端部で一体化されている２つの円筒状部材で構成されている。
この調整リング１２の下端はホルダー１６に接していると共に、調整リング１２の内周面に鏡筒２がねじ込み式で取り付けられている。
また、調整リング１２が基板１０と直交する方向に移動自在の状態で、ヨーク１３の一端１３ａは該２つの円筒状部材の間隙１２ａに挿入されている。
なお、レンズ１は、２枚構成のものを示しているが、１枚構成のレンズであってもよいことは言うまでもない。
また、ｌ（スモールエル）はレンズ１と撮像装置５との間の距離である。
【０００５】
ここで、オートフォーカス機構２０の動作について、簡単に説明しておく。
略円筒状のヨーク１３の内周面に配置された磁石１４と略円筒状の調整リング１２の外周面に配置されたコイル１５は、互いに対向して配置されており、磁石１４とヨーク１３によりコイル１５を横切るように磁力線が発生する。
コイル１５に電流を流すとフレミングの左手の法則に従って、コイル１５に力がかかる。
例えば、左のコイル１５には紙面手前方向に、右のコイル１５には紙面奥手方向に電流を流すと、コイル１５は上方向（基板１０より上の方向）に力がかかる。
コイル１５は調整リング１２に固定されており、鏡筒２は調整リング１２にねじ込み式で取り付けられているので、コイル１５にかかる力によって鏡筒２の中に収納されているレンズ１は上方向（ｚ方向）へ移動する。
従って、被写体７の位置までの距離に応じてコイルに流れる電流値を調整することにより、フォーカス調整（オートフォーカス調整）を行うことができる。
【０００６】
ところで、図９に示した従来の撮像装置において、調整リング１２を設けている理由について説明する。
オートフォーカス機能付きの小型のカメラモジュールの場合は、レンズ１の上方向（即ち、撮像素子５を載置した基板１０の面に直交する方向）の動作を小さくするためには、オートフォーカス調整を行う初期位置においてピントが合うまで手動でピント調整を行う必要がある。
さもなければ、レンズ１が初期位置を維持するために、常時コイル１５に電流を流し続ける必要があり、バッテリー容量の小さいカメラ搭載の携帯電話機や小型デジタルカメラなどでは、バッテリーの残存容量がすぐに低下し、動作できる時間が短くなってしまう。
調整リング１２は、コイル１５に電流を長さなくても、ピントが合っている初期位置に機械的に調整するためのものであり、鏡筒２を調整リング１２にねじ込むことによって、レンズ１の位置を所定の初期位置に調整できるようになっている。
【特許文献１】特開２００２−０２７３１１号公報（図１、段落０００９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のオートフォーカス機能付き撮像装置は、上述したように、レンズ１の位置を所定の初期位置に調整するためのねじ込み式の調整リング１２や該調整リング１２を支持して固定すると共に外部からの光を遮断するためのホルダー１６などを必要とするので、小型化を図るのが困難であった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、携帯電話機用のカメラモジュールや小型デジタルカメラなどに適した小型化されたオートフォーカス機能付きの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】
【０００８】
本発明に係る撮像装置は、レンズを収納した鏡筒と、上記レンズと対向する位置で基板面上に載置された撮像素子と、被写体と上記レンズの間の距離に応じて上記鏡筒を上記基板面に直交する方向に移動させるオートフォーカス機構を備えた撮像装置において、上記鏡筒は、上記基板側の端部に上記撮像素子への不要外部光を遮断するためのスカート部が一体的に設けられているものである。
【０００９】
また、本発明に係る撮像装置は、上記レンズと上記撮像素子の間の最小距離を所定の距離に設定するためのスペーサを設けているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る撮像装置によれば、鏡筒は基板側の端部に撮像素子への不要外部光を遮断するためのスカート部が一体的に設けられているので、鏡筒を支持するとともに、撮像素子への外部光を遮断するための別部材としてのホルダーが不要となり、装置の小型化が図れる。
【００１１】
また、本発明に係る撮像装置によれば、スペーサによってコイル電流が０のときの初期位置を設定することができるので、従来装置における調整リングも不要となり、
さらに装置の小型化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図間において、同一符合は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、１は単数あるいは複数枚で構成されるレンズ、２はレンズ１が内部に組み付けられている鏡筒、５は撮像素子、７は被写体、１０は撮像素子５を実装（載置）する基板、２０はレンズ１が組み付けられている鏡筒２を基板１０に対して直交する方向に移動させて、オートフォーカス調整を行うためのオートフォーカス機構２０である。
【００１３】
また、４は、レンズ１の最下面（即ち、撮像素子５と対向する面）に固定され、オートフォーカス機構２０によってレンズ１が基板１０側に接近した時に、レンズ１と撮像素子５との間が所定の距離以下にならないように規制するためのスペーサである。
即ち、スペーサ４は、レンズ１と撮像素子５の間の最小距離を所定の距離（後述する初期位置におけるレンズ１と撮像素子５の間の距離）に設定するための部材である。
また、３は、スペーサ４を鏡筒２の内壁に取り付けて支持するためのレンズ支持部であり、スペーサ４はレンズ支持部３に取り付けられている。
なお、レンズ１とレンズ支持部３は一体的に形成されていてもよい。
【００１４】
図に示すように、鏡筒２は、レンズ１を収納する第一の円筒部（符合は付さず）と、この第一の円筒部の中心軸（図示せず）を中心として同心円状に配置された第二の円筒部（符合は付さず）を有しており、第二の円筒部は、第一の円筒部の基板１０側の端部において第一の円筒部と一体的に形成されている。
そして、鏡筒２の外周部に配置される第二の円筒部は、その下端側（基板１０側）において撮像素子５の側面を覆ように形成された円筒状のスカート部２ａと、該スカート部２ａの基板１０と反対側に延在させて鏡筒２の外周部に形成された外周円筒部２ｂとが一体的に形成されている。
即ち、第二の円筒部は、スカート部２ａと外周円筒部２ｂとで構成されている。
第二の円筒部を構成するスカート部２ａと外周円筒部２ｂは、鏡筒２の中心軸（図示せず）と同心円状に形成されており、更に、鏡筒２の第一の円筒部の外周面と外周円筒部２ｂの内周面の間には所定の間隙２ｃが設けられている。
【００１５】
なお、上述の説明ではスカート部２ａの形状は円筒状としているが、スカート部２ａの形状は、四角形状の撮像素子５の側面を覆ように形成された四角の筒状であってもよい。
撮像素子５の外形は、通常は四角形状であるので、スカート部２ａの形状を撮像素子５の外形形状に合わせた四角の筒状とする方が、装置の小型化に有利である。
また、１３はヨーク、１４はヨーク１３の内周面に配置された磁石、１５は鏡筒２の外周円筒部２ｂの外周面に配置されたコイル、２０はオートフォーカス機構であり、オートフォーカス機構２０は、ヨーク１３、磁石１４およびコイル１５などで構成されている。
ヨーク１３は略円筒形状をしており、基板１０側の端部は基板１０に固定されている。
また、ヨーク１３の他端側の端部１３ａは、鏡筒２が、基板１０と直交する方向に移動自在の状態で、鏡筒２の第一の円筒部の外周面と第二の円筒部の一部である外周円筒部２ｂの内周面との間の間隙２ｃに挿入されている。
【００１６】
ここで、オートフォーカス機構２０の概略動作について、説明しておく。
略円筒状のヨーク１３の内周面に固定された磁石１４と鏡筒２の外周円筒部２ｂの外周面に固定されたコイル１５は対向して配置されており、磁石１４とヨーク１３によって、コイル１５を横切るように磁力線が発生する。
コイル１５に電流が流れると、フレミングの左手の法則に従って、コイル１５に力がかかる。
例えば、左のコイル１５には紙面手前方向に、右のコイル１５には紙面奥手方向に電流を流すと、コイル１５は上方向（基板１０より上の方向）に力がかかる。
コイル１５は鏡筒２の外周円筒部２ｂの外周面に固定されているので、コイル１５にかかる力によって鏡筒２の中のレンズ１は上方向（ｚ方向）へ移動する。従って、被写体７の位置までの距離に応じてコイルに流れる電流値を調整することにより、フォーカス調整を行うことができる。
【００１７】
図２は本実施の形態による撮像装置のオーフォーカス動作を説明するための動作フロー図である。
図３は、コイル１５に電流が流れて鏡筒２が上方向へ移動し、オートフォーカス動作が行われている時の撮像装置の状態を示す図である。
図４はコイル電流と鏡筒２の移動距離の関係を示す図であり、コイル１５に流れる電流Ｉが大きいほど鏡筒２の移動距離が大きくなることを示している。
図５は、鏡筒２の移動距離と被写体距離（即ち、鏡筒２の最上面と被写体７との距離）との関係を示す図であり、ピントを合わせるためには、被写体距離が小さいほど鏡筒２の必要とする移動距離は大きくなり、コイル１５に流れる電流Ｉも大きくなることを示している。
【００１８】
図１〜図５を用いて、本実施の形態による撮像層の動作を説明する。
図１はコイル１５に流れる電流が０の時の状態を示しており、鏡筒２内のレンズ１は、スペーサ４で規制される最下部に位置し、撮像素子５に一番近くなっている。
即ち、オートフォーカス動作が行われておらず、コイル１５に流れる電流が０の時は、鏡筒２内のレンズ１の最下面と撮像素子５の上面の間の距離は、スペーサ４によって所定の初期位置に設定される。
なお、図中のｌ（スモールエル）は、初期位置におけるレンズ１の最下面と撮像素子５の上面との間の距離（最小距離）を示している。
【００１９】
図２に示すように、オートフォーカス動作を開始する前は、カメラ（即ち、撮像装置）はＯＮ（オン）しているが、コイル１５に流れる電流は０であり、鏡筒２はスペーサ４によって規制される所定の初期位置に設定されている。（ステップＳ１）
このように、初期位置ではカメラ（撮像装置）はＯＮしているが、消費電力を抑制するために、コイル１５に流れる電流は０にする。
つまり、初期位置とは、カメラ（撮像装置）はＯＮしているが、被写体７を撮影してはおらず、未だオートフォーカス動作が行われていない時の鏡筒２の位置のことである。
【００２０】
次に、目標とする被写体７を撮影するために、被写体７へカメラ（撮像装置）を向け、オートフォーカス機構２０を動作させて、鏡筒２をピントが合うピント位置へ移動させる。（ステップＳ２）
この時のコイル１５に流れる電流をＩとすると、コイル１５に流れる電流Ｉは被写体距離によって差が有り、被写体距離によりバレルの初期位置からの移動距離が決まり、バレルの初期位置からの移動距離と電流に相関がある。
次に、オートフォーカス機構２０によってカメラのピントが合った状態に適したコイル電流Ｉpがコイル１５に流れると、鏡筒２はピント位置に移動し、被写体７が撮影される。（ステップＳ３）
そして、撮影完了後、鏡筒２は初期位置に戻り、コイル１５に流れる電流は０になる。（ステップＳ４）
【００２１】
前述したように、図１は、鏡筒２が撮像素子５に一番近づいているときの状態を示しており、レンズ１の最下部と撮像素子５と間の距離ｌ（スモールエル）は、レンズ１の端部から伸びているスペーサ４が撮像素子５の表面に接触して決められている。
この時、コイル１５を流れる電流は０であり、カメラ（撮像装置）もオートフォーカス動作もしていないが、例えば、液晶モニターで画像をモニターできるなら、無限大の距離にピントが合っているのが望ましい。
その理由は、比較的大きい距離の被写体７が低位のボケで写るからである。
なお、ベストの被写体距離以外は、多かれ少なかれボケは発生するが、ボケのレベルが各被写体距離により小さくなるコイル電流０の時の状態に発生するボケを「低位のボケ」と称している。
【００２２】
撮像素子５の側面の周りを鏡筒２の下端部から伸びたスカート部２ａが囲むように覆っており、スカート部２ａは、鏡筒２に収納されているレンズ１を通して撮像素子５に到着する光以外を遮断する。
図３は、コイル１５に電流が流れて鏡筒２が上方向へ移動し、オートフォーカス動作が行われている時の撮像装置の状態を示す図であり、鏡筒２は被写体７の方向へ移動しており、スペーサ４と撮像素子５の表面は接触していない。
このとき、オートフォーカス機構２０のコイル１５には電流Ｉが流れており、その推力によりオートフォーカス機構２０が動作し、鏡筒２は最適位置へ移動中あるいは最適位置にある。
このときでも、スカート部２ａの基板１０側の端部は、撮像素子５の上面より低い位置にあり、鏡筒２に収納されているレンズ１を通して撮像素子５に到達する光以外の不要な光を遮断している。
【００２３】
以上説明したように、本実施の形態による撮像装置は、レンズ１を収納した鏡筒２と、レンズ１と対向する位置で基板１０の面上に載置された撮像素子５と、被写体７とレンズ１の間の距離に応じて鏡筒２を基板１０の面に直交する方向に移動させるオートフォーカス機構２０を備えた撮像装置において、鏡筒２は、基板１０側の端部に撮像素子への不要外部光を遮断するためのスカート部２ａが一体的に設けられている。
従って、本発明に係る撮像装置によれば、鏡筒は基板側の端部に撮像素子への不要外部光を遮断するためのスカート部が一体的に設けられているので、鏡筒を支持するとともに、撮像素子への外部光を遮断するための別部材としてのホルダーが不要となり、装置の小型化・低価格化が図れる。
【００２４】
また、本実施の形態による撮像装置は、レンズ１と撮像素子５の間の最小距離を所定の距離に設定するためのスペーサ４を設けているので、スペーサ４によりコイル電流が０のときの初期位置を設定することが可能となり、従来装置における調整リングも不要となり、さらに装置の小型化が図れる。
【００２５】
また、本実施の形態による撮像装置のスペーサ４は、レンズ１を２鏡筒の内壁に取り付けるためのレンズ支持部３に取付けられているので、コイル電流が０のときの初期位置の公差を小さくすることができ、低位のボケを少なくすることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る撮像装置の概略の構成を示す断面図である。
また、図７は、コイルに電流が流れて鏡筒が上方向へ移動し、オートフォーカス動作が行われている時の実施の形態２による撮像装置の状態を示す図である。
図６および図７において、９は本実施の形態による撮像装置に用いられるスペーサ（実施の形態１におけるスペーサ４に相当）である。
図６および図７に示すように、スペーサの形状および取り付け位置を除いて、本実施の形態による撮像装置の構成と前述の実施の形態１による撮像装置の構成とは、基本的には同じであるが、本実施の形態による撮像装置においては、レンズ１と撮像素子５との間が所定の距離以下にならないように規制するためのスペーサ９は、鏡筒２の基板１０側の端部において、撮像素子５と対向して取付けられていることを特徴とする。
【００２７】
本実施の形態による撮像装置では、図６に示すように、鏡筒２の底部（端部）から基板１０側に伸びたスペーサ９が撮像素子５の表面と接触して、レンズ１と撮像素子５の距離ｌ（スモールエル）が決められている。
スペーサ９は、鏡筒２と一体的に形成されている。
図７は、電流Ｉがコイル１５に流され、鏡筒２が被写体７の方向へ移動しているときの状態を示している。
実施の形態１の場合と同様に、撮像素子５の側面の周りを鏡筒２の下端部から伸びたスカート部２ａが囲むように覆っており、スカート部２ａは、鏡筒２に収納されているレンズ１を通して撮像素子５に到着する光以外を遮断する。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態による撮像装置のスペーサ９は、鏡筒２の基板１０側の端部において撮像素子５と対向して取付けられているので、装置の小型化・低価格化と低位のボケを少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
この発明は、形態電話機や小型デジタルカメラなどへの適用に好適な小型化された撮像装置の実現に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施の形態１による撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態１による撮像装置のオーフォーカス動作を説明するための動作フロー図である。
【図３】実施の形態１による撮像装置がオートフォーカス動作を行っているときの撮像装置の状態を示す断面図である。
【図４】コイル電流と鏡筒の移動距離の関係を示す図である。
【図５】鏡筒の移動距離と被写体距離との関係を示す図である。
【図６】実施の形態２による撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】実施の形態２による撮像装置がオートフォーカス動作を行っているときの撮像装置の状態を示す断面図である。
【図８】オートフォーカス機構を有しない従来の撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】オートフォーカス機構を有している従来の撮像装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  レンズ              ２  鏡筒
２ａ  スカート部        ２ｂ  外周円筒部          ２ｃ  間隙
３  レンズ支持部        ４  スペーサ              ５  撮像素子
７  被写体              ９  スペーサ              １０  基板
１３  ヨーク            １４  磁石                １５  コイル
２０  オートフォーカス機構
【図１】
2006243351.tif 000003
【図２】
2006243351.tif 000004
【図３】
2006243351.tif 000005
【図４】
2006243351.tif 000006
【図５】
2006243351.tif 000007
【図６】
2006243351.tif 000008
【図７】
2006243351.tif 000009
【図８】
2006243351.tif 000010
【図９】
2006243351.tif 000011