(57)【要約】【課題】駆動部を有するにも拘わらず小型の撮像装置を提供する。【解決手段】光学像を電気信号に変換する光電変換部８を有する撮像ユニット２と、被写体の光学像を光電変換部８上に形成する光学ユニット４と、該光学ユニット４の少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部５とからなる。駆動部５は、光学ユニット２の光軸と直交する駆動軸を有するモータ２５と、該モータ２４の駆動軸に設けられた駆動ギヤ２５とを有する。モータ２４と駆動ギヤ２５を含む駆動部５の光軸に直角方向の大きさは、撮像ユニット２の幅と略同一である。【選択図】  図１
2006113607.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部は、
前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、
該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤとを有し、
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸に直角方向の大きさは、前記撮像ユニットの幅と略同一であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸方向の大きさは、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有するカムギヤを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学ユニットは、
レンズを保持する玉枠と、
該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは、
レンズを保持する内胴と、
該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなることを特徴とする請求項１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、携帯電話、ＰＨＳ（簡易型携帯電話）、ＰＤＡ（携帯情報端末）、モバイルパソコン等の携帯機器や、監視カメラ等に装着される撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラを搭載した携帯電話等が普及している。携帯電話に搭載されるカメラの撮像素子は、高画素化の傾向にあり、現在では３１万画素が普通になっており、１００万画素も実用化されている。これらの高画素の撮像素子を含む撮像ユニットは、１辺１０ｍｍ以下（矩形状）の大きさのものが開発されている。一方、カメラのレンズも、撮像ユニットと同等以下のサイズに小型化されている。
【０００３】
特許文献１には、撮像ユニットとレンズ部とからな携帯電話に適した小型の撮像装置が提案されている。この撮像装置では、レンズ部に２つのレンズを用いることで収差補正の自由度を増している。また、第１レンズを一体に形成した角管状の第１支持部材を撮像ユニットに位置決めし、第２レンズを取り付けた第２支持部材を第１支持部材に位置決めすることで、２つのレンズの合焦調整を不要としている。
【０００４】
しかし、撮像素子が高画素化されると、焦点合わせが必要であり、このためにレンズを光軸方向に移動させる駆動部を設けなければならなくなる。しかし、駆動部を設けると、カメラユニットが大きくなり、携帯電話等への搭載が困難となる。特に、１辺が１０ｍｍ以下の撮像ユニットを有する撮像装置の場合には、非常に小型の撮像装置であるため、駆動部の配置が、撮像装置の大きさ、すなわち、光軸方向の投影面積や光軸方向の厚みに大きく影響する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３９６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、駆動部を有するにも拘わらず小型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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部の大きさは前記撮像ユニットの幅と略同一である撮像装置を提供する。
【０００８】
また、本発明は、
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部の大きさは撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一である撮像装置を提供する。
【０００９】
前記光学ユニットの光軸方向の位置を検出する検出部をさらに有し、
前記検出部は前記駆動部に近接して配置され、
前記検出部の出力端子と前記駆動部の給電端子とが同じ方向に突出していることが好ましい。これにより、検出部からの出力信号線や駆動部の給電線等の配線が容易になり、これらの端子を共通の基板に直接接続することも可能である。
【００１０】
前記光学ユニットは、レンズを保持する玉枠と、該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有し、前記光学ユニットの光軸と平行な軸部を有するカムギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。なお、駆動ギヤは、ウォーム、かさ歯車を含む。
【００１１】
前記光学ユニットは、レンズを保持する内胴と、該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と平行な駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤと、該駆動ギヤに噛合するとともに、前記光学ユニットの外胴の外周面に形成されたギヤと噛合する中間ギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。
【００１２】
前記光学ユニットは、レンズを保持する内胴と、該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなり、前記駆動部は、前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、該モータの駆動軸に設けられ、前記光学ユニットの外胴の外周面に形成されたギヤに噛合する駆動ギヤとからなるものを使用することができる。この場合、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の長さが、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。また、前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の大きさが、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることが好ましい。なお、駆動ギヤは、ウォーム、かさ歯車を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動部の大きさが撮像ユニットの幅と略同一またはそれ以下であるので、駆動部を有するにも拘わらず、小型化され、形態電話等への搭載が容易となる。
また、前記駆動部の大きさが撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一またはそれ以下であるので、駆動部を有するにも拘わらず、小型化され、形態電話等への搭載が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１−３は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａを示す。この撮像装置１Ａは、撮像ユニット２、シャーシ３、光学ユニット４、駆動部５、検出部６およびカバー７からなっている。
【００１６】
撮像ユニット２は、矩形形状を有し、その中央にＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサからなる光電変換部８を含む。撮像ユニット２は図示しない制御基板に実装される。撮像ユニット２は、１辺が約１０ｍｍ程度の大きさである。撮像ユニット２の形状は、本実施形態のような矩形に限らず、円形その他の形状のものも使用可能である。
【００１７】
シャーシ３は、撮像装置１Ａの各ユニットを取り付けるためのベースであり、一辺が撮像ユニット２とほぼ同じで、他辺が撮像ユニット２よりも長い長方形を有している。シャーシ３の背面には、撮像ユニット２が取り付けられている。シャーシ３には、開口部９が形成され、該開口部９の中心を通りシャーシ３の面に直角な方向（以下、光軸方向またはｘ方向という。）に、撮像ユニット２の光電変換部８の中心が位置している。
【００１８】
開口部９の中心を通りシャーシ３の短辺に平行な方向（以下、ｙ方向という。）であって開口部９の両側には、先端に爪１０を有する１対の弾性片１１が突設されている。開口部９の中心を通りシャーシ３の長辺に平行な方向（以下、ｚ方向という。）であって開口部９の両側には、円柱状のつり軸１２と矩形柱状のガイド１３がそれぞれ突設されている。開口部９の中心を通る一方の対角線上の角部には、カバー７を支持する１対の支柱１４が突設されている。支柱１４の先端にはピン１５が突設されている。開口部９の中心を通る他方の対角線上の角部には、駆動部５のカムギヤ２６と検出部６がそれぞれ取り付けられているが、これらについては後述する。
【００１９】
前記シャーシ３上の１対の弾性片１１、つり軸１２、ガイド１３、１対の支柱１４および検出部６は、全て、図１中斜線で示された、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。また、カムギヤ２６の一部（この実施形態では、半分）も、同様に、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。さらに、モータ２４とウォームギヤ２５を含めた駆動部５のｙ方向の長さは、図２に示すように、撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、モータ２４を含む駆動部５の光軸方向の厚みは、図３に示すように、撮像装置１Ａ全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
【００２０】
光学ユニット４は、レンズ１６を支持する玉枠１７からなっている。玉枠１７の外周面のＺ方向の一端には、９０°屈曲する突部１８が一体に設けられ、該突部１８につり軸孔１９が光軸に平行に形成されている。玉枠１７は、つり軸孔１９に前記シャーシ３のつり軸１２が光軸方向に摺動可能に嵌合することにより、ばね２０により撮像ユニット２に近づく方向に付勢されている。突部１８の先端には、突片状のカムフォロワ２１が形成されている。また、玉枠１７の外周面には、前記突部１８と反対側に、前記シャーシ３のガイド１３が嵌入する１対のガイド片２２が設けられている。さらに、玉枠１７の外周面には、前記シャーシ３の検出部６で検出される被検出片２３が設けられている。
【００２１】
駆動部５は、モータ２４と、該モータ２４の駆動軸に固着された駆動ギヤとしてのウォームギヤ２５と、前記カムギヤ２６からなっている。モータ２４は、その駆動軸が光軸に直交するようにシャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、前記ウォームギヤ２５に噛合し、その軸部２７が前記モータ２４の駆動軸に直交するように、シャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、その軸部２７に対して傾斜したカム面２８を有している。このカム面２８に前記玉枠１７のカムフォロア２１が摺動可能に圧接している。
【００２２】
検出部６は、玉枠１７に面し、光軸に平行なスロット２９を有し、該スロット２９の対向壁に図示しない発光素子と受光素子が設けられている。検出部６のスロット２９には、前記玉枠１７の被検出片２３が嵌入している。そして、玉枠１７が光軸方向に移動すると、その移動範囲のほぼ中間点で発光素子からの光が被検出片２３で遮断されることにより、玉枠１７の光軸方向の位置が検出されるようになっている。
【００２３】
カバー７は、前記シャーシ３の正面を覆うもので、前記シャーシ３とほぼ同じ長方形を有する。カバー７には、前記玉枠１７を臨む開口部３０を有している。また、開口部３０の両側には、前記シャーシ３の１対の弾性片１１の爪１０が係止する切欠き部３１が形成されている。さらに、開口部３０の中心を通る対角線上に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合するピン孔３２が形成されている。カバー７は、ピン孔３２に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合した後、該ピン１５を溶着することで、取り付けられる。
【００２４】
次に、以上の構成からなる撮像装置の動作を説明する。
【００２５】
撮像装置１Ａは、図示しない制御基板とともに携帯電話等の携帯機器に搭載され、カメラとして機能する。玉枠１７のレンズ１６を被写体に向けると、レンズ１６に入射する被写体の光は撮像ユニット２の光電変換部８に結像する。光電変換部８は、被写体の像を電気信号に変化し、図示しない液晶ディスプレイに出力する。これにより、ディスプレイに被写体の画像が表示される。この画像は、シャッタが押されると、メモリに記録される。
【００２６】
この撮像装置１Ａでは、以下に説明するように、被写体の遠近に応じて光学ユニット４を光軸方向に移動させて合焦調整すなわちフォーカシングを行なうことができる。駆動部５のモータ２４を正転駆動してウォームギヤ２５を回転させると、カムギヤ２６が回転する。カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に押圧される結果、光学ユニット４はばね２０の付勢力に抗して、被写体側に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ２４を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシング（マクロモード）が終了する。
【００２７】
続いて、モータ２４を逆転駆動すると、カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に追随して、ばね２０の付勢力により、撮像ユニット２に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ２４を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシング（標準モード）が終了する。
【００２８】
なお、カム面２８を多段にし、検出部６のセンサを複数設けることで、標準モードとマクロモード以外に２値以上の多値のフォーカシングを行なうこともできる。このような構成では、フォーカシングによる画像コントラストの変化を、撮像素子の画像信号から検出し、オートフォーカスを行なうこともできる。また、複数のレンズ群（玉枠）からなる光学ユニットを用いると、同様の機構により、１つのレンズ群（玉枠）を移動させてフォーカシングを行なう、あるいは複数のレンズ群を移動させてズーミングを行なうこともできる。
【００２９】
この撮像装置１Ａでは、前述したように、駆動部５であるカムギヤ２６の一部、つり軸１２、ガイド１３、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、および検出部６は、全て、図中斜線で示された撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。このため、撮像装置１Ａは、撮像ユニット２とほぼ同じ大きさとなり、駆動部５を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部５のｙ方向の長さは撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、駆動部５の光軸方向の厚みは撮像装置１Ａ全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット２の小型化に伴い、撮像装置１Ａ全体も小型化される。
【００３０】
図４は、第１実施形態の変形例による撮像装置１Ａ’を示す。この撮像装置１Ａ’では、つり軸１２が、矩形の投影領域Ａの角部、すなわち、カムギヤ２６と玉枠１７の光学中心を結ぶ線上に配置されて、角部の広いスペースが有効に活用されている。また、検出部６は、光軸を挟んで、つり軸１２の反対側の投影領域Ａの角部に配置されている。
【００３１】
図５は、第１実施形態の他の変形例による撮像装置１Ａ"を示す。この撮像装置１Ａ"では、モータ２４は、端子３３が被写体側から見て左側に位置するように、第１実施形態とは逆向きに配置されている。これに伴い、カムギヤ２６も、第１実施形態と異なり、被写体側から見て右側に配置されている。検出部６は、モータ２４に隣接し、かつ、端子３４がモータ２４と同じ側に突出するように、配置されている。このように、モータ２４と検出部６の端子３３，３４が同一方向になっているので、配線が容易であり、例えば基板３７を直接取り付けることができる。また、ガイド１３は、玉枠１７の両側に一対設けられている。さらに、撮像ユニット２を左右（図５においてｙ方向）に二分する線上につり軸１２が配置され、二分線を挟んで反対側にそれぞれ、検出部６とカムギヤ２６が配置されている。
【００３２】
以下の実施形態では、前記第１実施形態との相違部分のみを説明し、実質的に同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
【００３３】
＜第２実施形態＞
図６−８は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂを示す。この第２実施形態では、撮像ユニット２の光電変換部８は、ＣＭＯＳ型であり、Ａ／Ｄ変換器、タイミングジェネレータ、信号処理回路等を含むため、撮像ユニット２の中心からオフセットした位置にある。
【００３４】
シャーシ３は、開口部９が前記光電変換部８に合わせてオフセットしている。開口部９の周囲には、環状の段部３６が形成され、開口部９の縁にガイド突起３７が形成されている。また、シャーシ３には、第１実施形態と同様に、１対の弾性片１１と１対の支柱１４が形成され、検出部６と中間ギヤ４６が取り付けられている。これらの、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、検出部６および中間ギヤ４６は、全て、図６中斜線で示された、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。また、モータ４４と駆動ギヤ４５を含めた駆動部５のｙ方向の長さは、図７に示すように、撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、その光軸方向の厚みは、図８に示すように、撮像装置１Ｂ全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
【００３５】
光学ユニット４は、レンズ３８を保持する内胴３９と、該内胴３９の外側にヘリコイドねじを介して結合した外胴４０とからなっている。内胴３９には、長手方向にスリット４０が形成されている。スリット４０に前記シャーシ３のガイド突起３７が嵌入し、これにより内胴３９は光軸回りの回転が拘束され、光軸方向に移動可能になっている。外胴４１は、前記シャーシ３の環状の段部３６に支持されて、光軸方向の移動が拘束されるとともに、光軸の回りに回動可能になっている。外胴４１の外周にはギヤ４２が形成されている。また、外胴４１の一部には、検出部６によって検出される被検出片４３が突設されている。
【００３６】
駆動部５は、駆動軸が光軸に平行になるように配置され両側に磁石を配置したステッピングモータ４４と、該モータ４４の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤ４５と、該駆動ギヤ４５に噛合しかつ前記光学ユニット４の外胴４１のギヤ４５に噛合する中間ギヤ４６とからなっている。
【００３７】
検出部６のスロット２９は、前記第１実施形態と異なり、シャーシ３に平行に形成され、該スロット２９に前記光学ユニット４の被検出片４３が嵌入するようになっている。
【００３８】
次に、以上の構成からなる撮像装置１Ｂの動作を説明する。なお、第１実施形態とは異なる動作のみ説明する。
【００３９】
駆動部５のモータ４４を正転駆動して駆動ギヤ４５を回転させると、中間ギヤ４６が回転し、光学ユニット４の外胴４１が回転する。これにより、内胴３９が被写体側に向かって光軸方向に移動する。そして、外胴４１の被検出片４３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ４４を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシングが終了する。
【００４０】
続いて、モータ４４を逆転駆動すると、駆動ギヤ４５および中間ギヤ４６を介して、外胴４１が逆方向に回転する。これにより、内胴３９が撮像ユニット２側に向かって光軸方向に移動する。この時、外胴４１の被検出片４３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ４４を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシングが終了する。
【００４１】
なお、標準とマクロの２値より多い多値にすることもできるし、光学ユニット４にズームレンズを用いて同様の機構によりズーミングを行なうこともできる。
【００４２】
この撮像装置１Ｂでは、前述したように、駆動部５の中間ギヤ３６、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、および検出部６は、全て、図６中斜線で示された撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。このため、撮像装置１Ｂは、撮像ユニット２とほぼ同じ大きさとなり、駆動部５を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部５のｙ方向の長さは撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、駆動部５の光軸方向の厚みは撮像装置１Ｂ全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット２の小型化に伴い、撮像装置１Ｂ全体も小型化される。
【００４３】
＜第３実施形態＞
図９−１１は、本発明の第３実施形態に係る撮像装置１Ｃを示す。この第３実施形態は、第２実施形態と同様に、ヘリコイド型の光学ユニット４が使用されている。撮像ユニット２の光電変換部８は、被写体側から見て右下にオフセットされている。シャーシ３は、撮像ユニット２とほぼ同じ矩形であり、開口部９が前記光電変換部８に合わせてオフセットしている。駆動部５は、駆動軸が光軸に直交するように配置された超小型モータ４７と、該モータ４７の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤとしてのウォームギヤ４８とからなっている。ウォームギヤ４８は、光学ユニット４の外胴４１のギヤ４２と噛合している。この駆動部５は、開口部９のオフセットにより空いたシャーシ３上のスペース、すなわち、被写体側から見て左上に配設されている。
【００４４】
この第３実施形態の動作は、第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の分解斜視図。
【図２】図１の撮像装置の正面図。
【図３】図２の一部断面右側面図
【図４】図２の撮像装置の変形例を示す正面図。
【図５】図２の撮像装置の他の変形例を示す正面図。
【図６】本発明の第２実施形態による撮像装置の分解斜視図。
【図７】図６の撮像装置の正面図。
【図８】図７の一部断面右側面図。
【図９】本発明の第３実施形態による撮像装置の分解斜視図。
【図１０】図９の撮像装置の正面図。
【図１１】図１０の撮像装置の一部断面右側面図
【符号の説明】
【００４６】
１  撮像装置
２  撮像ユニット
４  光学ユニット
５  駆動部
６  検出部
８  光電変換部
１０  つり軸
１７  玉枠
２４  モータ
２５  ウォームギヤ（駆動ギヤ）
２６  カムギヤ
２８  カム面
３９  内胴
４１  外胴
４４  ステッピングモータ
４５  駆動ギヤ
４６  中間ギヤ
４７  モータ
４８  ウォームギヤ（駆動ギヤ）
【図１】
2006113607.tif 000003
【図２】
2006113607.tif 000004
【図３】
2006113607.tif 000005
【図４】
2006113607.tif 000006
【図５】
2006113607.tif 000007
【図６】
2006113607.tif 000008
【図７】
2006113607.tif 000009
【図８】
2006113607.tif 000010
【図９】
2006113607.tif 000011
【図１０】
2006113607.tif 000012
【図１１】
2006113607.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年12月27日(2005.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部は、
前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、
該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤとを有し、
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸に直角方向の大きさは、前記撮像ユニットの幅と略同一であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸方向の大きさは、撮像装置全体の光軸方向の厚さと略同一であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動部は、前記駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有するカムギヤを含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記光学ユニットは、
レンズを保持する玉枠と、
該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学ユニットは、
レンズを保持する内胴と、
該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、ＰＨＳ（簡易型携帯電話）、ＰＤＡ（携帯情報端末）、モバイルパソコン等の携帯機器や、監視カメラ等に装着される撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラを搭載した携帯電話等が普及している。携帯電話に搭載されるカメラの撮像素子は、高画素化の傾向にあり、現在では３１万画素が普通になっており、１００万画素も実用化されている。これらの高画素の撮像素子を含む撮像ユニットは、１辺１０ｍｍ以下（矩形状）の大きさのものが開発されている。一方、カメラのレンズも、撮像ユニットと同等以下のサイズに小型化されている。
【０００３】
特許文献１には、撮像ユニットとレンズ部とからな携帯電話に適した小型の撮像装置が提案されている。この撮像装置では、レンズ部に２つのレンズを用いることで収差補正の自由度を増している。また、第１レンズを一体に形成した角管状の第１支持部材を撮像ユニットに位置決めし、第２レンズを取り付けた第２支持部材を第１支持部材に位置決めすることで、２つのレンズの合焦調整を不要としている。
【０００４】
しかし、撮像素子が高画素化されると、焦点合わせが必要であり、このためにレンズを光軸方向に移動させる駆動部を設けなければならなくなる。しかし、駆動部を設けると、カメラユニットが大きくなり、携帯電話等への搭載が困難となる。特に、１辺が１０ｍｍ以下の撮像ユニットを有する撮像装置の場合には、非常に小型の撮像装置であるため、駆動部の配置が、撮像装置の大きさ、すなわち、光軸方向の投影面積や光軸方向の厚みに大きく影響する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３９６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、駆動部を有するにも拘わらず小型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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明は、
光学像を電気信号に変換する光電変換部を有する撮像ユニットと、
被写体の光学像を前記光電変換部上に形成する光学ユニットと、
該光学ユニットの少なくとも一部を光軸方向に駆動する駆動部とからなり、
前記駆動部は、
前記光学ユニットの光軸と直交する駆動軸を有するモータと、
該モータの駆動軸に設けられた駆動ギヤとを有し、
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸に直角方向の大きさは、前記撮像ユニットの幅と略同一である撮像装置を提供する。なお、駆動ギヤは、ウォーム、かさ歯車を含む。
【０００８】
前記モータと駆動ギヤを含む駆動部の光軸に直角方向の大きさは、前記撮像ユニットの幅と略同一であることが好ましい。
【０００９】
（削除）
【００１０】
前記駆動部は、前記駆動ギヤに噛合し、前記光学ユニットの延設部に形成されたカムフォロワが圧接するカム面を有するカムギヤを含むことが好ましい。
【００１１】
前記光学ユニットは、レンズを保持する玉枠と、該玉枠を光軸方向に移動可能に支持するつり軸とからなることが好ましい。
【００１２】
前記光学ユニットは、レンズを保持する内胴と、該内胴の外側にヘリコイドねじを介して噛合する外胴とからなることが好ましい。
前記光学ユニットの光軸方向の位置を検出する検出部をさらに有し、
前記検出部は前記駆動部に近接して配置され、
前記検出部の出力端子と前記駆動部の給電端子とが同じ方向に突出していることが好ましい。これにより、検出部からの出力信号線や駆動部の給電線等の配線が容易になり、これらの端子を共通の基板に直接接続することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、駆動部を有するにも拘わらず、小型化され、携帯電話等への搭載が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
図１−３は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａを示す。この撮像装置１Ａは、撮像ユニット２、シャーシ３、光学ユニット４、駆動部５、検出部６およびカバー７からなっている。
【００１６】
撮像ユニット２は、矩形形状を有し、その中央にＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサからなる光電変換部８を含む。撮像ユニット２は図示しない制御基板に実装される。撮像ユニット２は、１辺が約１０ｍｍ程度の大きさである。撮像ユニット２の形状は、本実施形態のような矩形に限らず、円形その他の形状のものも使用可能である。
【００１７】
シャーシ３は、撮像装置１Ａの各ユニットを取り付けるためのベースであり、一辺が撮像ユニット２とほぼ同じで、他辺が撮像ユニット２よりも長い長方形を有している。シャーシ３の背面には、撮像ユニット２が取り付けられている。シャーシ３には、開口部９が形成され、該開口部９の中心を通りシャーシ３の面に直角な方向（以下、光軸方向またはｘ方向という。）に、撮像ユニット２の光電変換部８の中心が位置している。
【００１８】
開口部９の中心を通りシャーシ３の短辺に平行な方向（以下、ｙ方向という。）であって開口部９の両側には、先端に爪１０を有する１対の弾性片１１が突設されている。開口部９の中心を通りシャーシ３の長辺に平行な方向（以下、ｚ方向という。）であって開口部９の両側には、円柱状のつり軸１２と矩形柱状のガイド１３がそれぞれ突設されている。開口部９の中心を通る一方の対角線上の角部には、カバー７を支持する１対の支柱１４が突設されている。支柱１４の先端にはピン１５が突設されている。開口部９の中心を通る他方の対角線上の角部には、駆動部５のカムギヤ２６と検出部６がそれぞれ取り付けられているが、これらについては後述する。
【００１９】
前記シャーシ３上の１対の弾性片１１、つり軸１２、ガイド１３、１対の支柱１４および検出部６は、全て、図１中斜線で示された、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。また、カムギヤ２６の一部（この実施形態では、半分）も、同様に、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。さらに、モータ２４とウォームギヤ２５を含めた駆動部５のｙ方向の長さは、図２に示すように、撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、モータ２４を含む駆動部５の光軸方向の厚みは、図３に示すように、撮像装置１Ａ全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
【００２０】
光学ユニット４は、レンズ１６を支持する玉枠１７からなっている。玉枠１７の外周面のＺ方向の一端には、９０°屈曲する突部１８が一体に設けられ、該突部１８につり軸孔１９が光軸に平行に形成されている。玉枠１７は、つり軸孔１９に前記シャーシ３のつり軸１２が光軸方向に摺動可能に嵌合することにより、ばね２０により撮像ユニット２に近づく方向に付勢されている。突部１８の先端には、突片状のカムフォロワ２１が形成されている。また、玉枠１７の外周面には、前記突部１８と反対側に、前記シャーシ３のガイド１３が嵌入する１対のガイド片２２が設けられている。さらに、玉枠１７の外周面には、前記シャーシ３の検出部６で検出される被検出片２３が設けられている。
【００２１】
駆動部５は、モータ２４と、該モータ２４の駆動軸に固着された駆動ギヤとしてのウォームギヤ２５と、前記カムギヤ２６からなっている。モータ２４は、その駆動軸が光軸に直交するようにシャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、前記ウォームギヤ２５に噛合し、その軸部２７が前記モータ２４の駆動軸に直交するように、シャーシ３に取り付けられている。カムギヤ２６は、その軸部２７に対して傾斜したカム面２８を有している。このカム面２８に前記玉枠１７のカムフォロア２１が摺動可能に圧接している。
【００２２】
検出部６は、玉枠１７に面し、光軸に平行なスロット２９を有し、該スロット２９の対向壁に図示しない発光素子と受光素子が設けられている。検出部６のスロット２９には、前記玉枠１７の被検出片２３が嵌入している。そして、玉枠１７が光軸方向に移動すると、その移動範囲のほぼ中間点で発光素子からの光が被検出片２３で遮断されることにより、玉枠１７の光軸方向の位置が検出されるようになっている。
【００２３】
カバー７は、前記シャーシ３の正面を覆うもので、前記シャーシ３とほぼ同じ長方形を有する。カバー７には、前記玉枠１７を臨む開口部３０を有している。また、開口部３０の両側には、前記シャーシ３の１対の弾性片１１の爪１０が係止する切欠き部３１が形成されている。さらに、開口部３０の中心を通る対角線上に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合するピン孔３２が形成されている。カバー７は、ピン孔３２に前記シャーシ３の支柱１４の先端のピン１５が嵌合した後、該ピン１５を溶着することで、取り付けられる。
【００２４】
次に、以上の構成からなる撮像装置の動作を説明する。
【００２５】
撮像装置１Ａは、図示しない制御基板とともに携帯電話等の携帯機器に搭載され、カメラとして機能する。玉枠１７のレンズ１６を被写体に向けると、レンズ１６に入射する被写体の光は撮像ユニット２の光電変換部８に結像する。光電変換部８は、被写体の像を電気信号に変化し、図示しない液晶ディスプレイに出力する。これにより、ディスプレイに被写体の画像が表示される。この画像は、シャッタが押されると、メモリに記録される。
【００２６】
この撮像装置１Ａでは、以下に説明するように、被写体の遠近に応じて光学ユニット４を光軸方向に移動させて合焦調整すなわちフォーカシングを行なうことができる。駆動部５のモータ２４を正転駆動してウォームギヤ２５を回転させると、カムギヤ２６が回転する。カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に押圧される結果、光学ユニット４はばね２０の付勢力に抗して、被写体側に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ２４を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシング（マクロモード）が終了する。
【００２７】
続いて、モータ２４を逆転駆動すると、カムギヤ２６のカム面２８に圧接している玉枠１７のカムフォロワ２１は、カム面２８に追随して、ばね２０の付勢力により、撮像ユニット２に向かって光軸方向に移動する。この時、玉枠１７の被検出片２３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ２４を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシング（標準モード）が終了する。
【００２８】
なお、カム面２８を多段にし、検出部６のセンサを複数設けることで、標準モードとマクロモード以外に２値以上の多値のフォーカシングを行なうこともできる。このような構成では、フォーカシングによる画像コントラストの変化を、撮像素子の画像信号から検出し、オートフォーカスを行なうこともできる。また、複数のレンズ群（玉枠）からなる光学ユニットを用いると、同様の機構により、１つのレンズ群（玉枠）を移動させてフォーカシングを行なう、あるいは複数のレンズ群を移動させてズーミングを行なうこともできる。
【００２９】
この撮像装置１Ａでは、前述したように、駆動部５であるカムギヤ２６の一部、つり軸１２、ガイド１３、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、および検出部６は、全て、図中斜線で示された撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。このため、撮像装置１Ａは、撮像ユニット２とほぼ同じ大きさとなり、駆動部５を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部５のｙ方向の長さは撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、駆動部５の光軸方向の厚みは撮像装置１Ａ全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット２の小型化に伴い、撮像装置１Ａ全体も小型化される。
【００３０】
図４は、第１実施形態の変形例による撮像装置１Ａ’を示す。この撮像装置１Ａ’では、つり軸１２が、矩形の投影領域Ａの角部、すなわち、カムギヤ２６と玉枠１７の光学中心を結ぶ線上に配置されて、角部の広いスペースが有効に活用されている。また、検出部６は、光軸を挟んで、つり軸１２の反対側の投影領域Ａの角部に配置されている。
【００３１】
図５は、第１実施形態の他の変形例による撮像装置１Ａ"を示す。この撮像装置１Ａ"では、モータ２４は、端子３３が被写体側から見て左側に位置するように、第１実施形態とは逆向きに配置されている。これに伴い、カムギヤ２６も、第１実施形態と異なり、被写体側から見て右側に配置されている。検出部６は、モータ２４に隣接し、かつ、端子３４がモータ２４と同じ側に突出するように、配置されている。このように、モータ２４と検出部６の端子３３，３４が同一方向になっているので、配線が容易であり、例えば基板３７を直接取り付けることができる。また、ガイド１３は、玉枠１７の両側に一対設けられている。さらに、撮像ユニット２を左右（図５においてｙ方向）に二分する線上につり軸１２が配置され、二分線を挟んで反対側にそれぞれ、検出部６とカムギヤ２６が配置されている。
【００３２】
以下の実施形態では、前記第１実施形態との相違部分のみを説明し、実質的に同一部分には同一符号を附して説明を省略する。
【００３３】
＜参考例＞
図６−８は、参考例に係る撮像装置１Ｂを示す。この参考例では、撮像ユニット２の光電変換部８は、ＣＭＯＳ型であり、Ａ／Ｄ変換器、タイミングジェネレータ、信号処理回路等を含むため、撮像ユニット２の中心からオフセットした位置にある。
【００３４】
シャーシ３は、開口部９が前記光電変換部８に合わせてオフセットしている。開口部９の周囲には、環状の段部３６が形成され、開口部９の縁にガイド突起３７が形成されている。また、シャーシ３には、第１実施形態と同様に、１対の弾性片１１と１対の支柱１４が形成され、検出部６と中間ギヤ４６が取り付けられている。これらの、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、検出部６および中間ギヤ４６は、全て、図６中斜線で示された、撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。また、モータ４４と駆動ギヤ４５を含めた駆動部５のｙ方向の長さは、図７に示すように、撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、その光軸方向の厚みは、図８に示すように、撮像装置１Ｂ全体の光軸方向の厚みと略同一になっている。
【００３５】
光学ユニット４は、レンズ３８を保持する内胴３９と、該内胴３９の外側にヘリコイドねじを介して結合した外胴４０とからなっている。内胴３９には、長手方向にスリット４０が形成されている。スリット４０に前記シャーシ３のガイド突起３７が嵌入し、これにより内胴３９は光軸回りの回転が拘束され、光軸方向に移動可能になっている。外胴４１は、前記シャーシ３の環状の段部３６に支持されて、光軸方向の移動が拘束されるとともに、光軸の回りに回動可能になっている。外胴４１の外周にはギヤ４２が形成されている。また、外胴４１の一部には、検出部６によって検出される被検出片４３が突設されている。
【００３６】
駆動部５は、駆動軸が光軸に平行になるように配置され両側に磁石を配置したステッピングモータ４４と、該モータ４４の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤ４５と、該駆動ギヤ４５に噛合しかつ前記光学ユニット４の外胴４１のギヤ４５に噛合する中間ギヤ４６とからなっている。
【００３７】
検出部６のスロット２９は、前記第１実施形態と異なり、シャーシ３に平行に形成され、該スロット２９に前記光学ユニット４の被検出片４３が嵌入するようになっている。
【００３８】
次に、以上の構成からなる撮像装置１Ｂの動作を説明する。なお、第１実施形態とは異なる動作のみ説明する。
【００３９】
駆動部５のモータ４４を正転駆動して駆動ギヤ４５を回転させると、中間ギヤ４６が回転し、光学ユニット４の外胴４１が回転する。これにより、内胴３９が被写体側に向かって光軸方向に移動する。そして、外胴４１の被検出片４３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光を遮断すると、モータ４４を停止する。これにより、近距離の被写体に対するフォーカシングが終了する。
【００４０】
続いて、モータ４４を逆転駆動すると、駆動ギヤ４５および中間ギヤ４６を介して、外胴４１が逆方向に回転する。これにより、内胴３９が撮像ユニット２側に向かって光軸方向に移動する。この時、外胴４１の被検出片４３が検出部６の発光素子から受光素子に向かう光の光路から離れると、モータ４４を停止する。これにより、標準の被写体に対するフォーカシングが終了する。
【００４１】
なお、標準とマクロの２値より多い多値にすることもできるし、光学ユニット４にズームレンズを用いて同様の機構によりズーミングを行なうこともできる。
【００４２】
この撮像装置１Ｂでは、前述したように、駆動部５の中間ギヤ３６、１対の弾性片１１、１対の支柱１４、および検出部６は、全て、図６中斜線で示された撮像ユニット２の光軸方向の投影領域Ａ内に配置されている。このため、撮像装置１Ｂは、撮像ユニット２とほぼ同じ大きさとなり、駆動部５を有するにも拘わらず小型化される。また、駆動部５のｙ方向の長さは撮像ユニット２のｙ方向の幅と略同一であり、駆動部５の光軸方向の厚みは撮像装置１Ｂ全体の光軸方向の厚みと略同一になっているので、撮像ユニット２の小型化に伴い、撮像装置１Ｂ全体も小型化される。
【００４３】
＜第２実施形態＞
図９−１１は、本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｃを示す。この第２実施形態は、参考例と同様に、ヘリコイド型の光学ユニット４が使用されている。撮像ユニット２の光電変換部８は、被写体側から見て右下にオフセットされている。シャーシ３は、撮像ユニット２とほぼ同じ矩形であり、開口部９が前記光電変換部８に合わせてオフセットしている。駆動部５は、駆動軸が光軸に直交するように配置された超小型モータ４７と、該モータ４７の駆動軸に取り付けられた駆動ギヤとしてのウォームギヤ４８とからなっている。ウォームギヤ４８は、光学ユニット４の外胴４１のギヤ４２と噛合している。この駆動部５は、開口部９のオフセットにより空いたシャーシ３上のスペース、すなわち、被写体側から見て左上に配設されている。
【００４４】
この第２実施形態の動作は、参考例と同様であるので、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態による撮像装置の分解斜視図。
【図２】図１の撮像装置の正面図。
【図３】図２の一部断面右側面図
【図４】図２の撮像装置の変形例を示す正面図。
【図５】図２の撮像装置の他の変形例を示す正面図。
【図６】参考例による撮像装置の分解斜視図。
【図７】図６の撮像装置の正面図。
【図８】図７の一部断面右側面図。
【図９】本発明の第２実施形態による撮像装置の分解斜視図。
【図１０】図９の撮像装置の正面図。
【図１１】図１０の撮像装置の一部断面右側面図
【符号の説明】
【００４６】
１  撮像装置
２  撮像ユニット
４  光学ユニット
５  駆動部
６  検出部
８  光電変換部
１０  つり軸
１７  玉枠
２４  モータ
２５  ウォームギヤ（駆動ギヤ）
２６  カムギヤ
２８  カム面
３９  内胴
４１  外胴
４７  モータ
４８  ウォームギヤ（駆動ギヤ）