(57)【要約】【課題】小型化でき、しかも外力に対して高い耐衝撃性を有する撮像装置を提供する。【解決手段】バレル３は、支持体４に収容されて、支持体４に支持されている。駆動部５は支持体４を筺体７に対して光軸方向に移動させる。撮像素子６はレンズ２ｃにより結像された像を表す電気信号を出力する。筺体７はレンズ２ｃ、バレル３、支持体４、駆動部５および撮像素子６を収容する。レンズ２ｃは弾性部材８を介してバレル３に固定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレンズと、
上記第１のレンズが固定されるバレルと、
上記バレルを収容して、上記バレルを支持する支持体と、
上記支持体を光軸方向に移動させる駆動部と、
上記第１のレンズにより結像された像を表す電気信号を出力する撮像素子と、
上記第１のレンズ、バレル、支持体、駆動部および撮像素子を収容する筐体と
を備え、
上記第１のレンズは、弾性部材を介して上記バレルに固定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記第１のレンズの光軸方向の前側に設けられた前側バネと、
上記第１のレンズの光軸方向の後側に設けられた後側バネと
を備え、
上記支持体は上記前側バネと上記後側バネとで挟持されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
上記前側バネおよび後側バネはそれぞれ環状であり、
上記前側バネの内周側端部は上記支持体の光軸方向の前端に固定され、
上記後側バネの内周側端部は上記支持体の光軸方向の後端に固定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記バレルの内面に直接固定された第２のレンズを備えていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
上記第２のレンズは、上記バレルの内面に融着されている、または、上記バレル内に圧入されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記第１のレンズは上記弾性部材のみに接していることを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記第１のレンズの固定位置は、上記第１のレンズの光軸に対して、上記第１のレンズの有効径の１％の公差を持つことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記第１のレンズは上記バレルの光軸方向後側の端面に上記弾性部材を介して固定されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１に記載の撮像装置において、
上記支持体の固有振動数よりも上記第１のレンズの固有振動数が高い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、光学モジュール等を備えて例えばカメラに搭載される撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型カメラやカメラ付き携帯電話に搭載されている撮像装置は、レンズ、支持体、駆動部、撮像素子、これらを収容する筐体を一体にユニット化して組立てられることが一般的となってきている。ここで、上記撮像装置を搭載する機器が落下した場合、外部からの衝撃が撮像装置に加わって、撮像装置が損傷する可能性が考えられる。
【０００３】
そこで、撮像装置としては、例えば特許文献１では、支持体の光軸方向の前側端面と筐体との間に伸縮自在な緩衝部材を設けることで、支持体が筐体に当接することにより生じる衝撃を緩和して、損傷を防止するようにしたものが開示されている（特許文献１：特開２００６−５８６６２号公報）。
【０００４】
一方、近年の携帯電話に搭載される撮像装置は、高画素化、高機能化、高い耐衝撃性をさらに小型かつ軽量で実現することが求められている。
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の撮像装置では、耐衝撃性を高めるために支持体と筐体との間に緩衝材を設けているため、小型化することが困難である。
【特許文献１】特開２００６−５８６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の課題は、小型化でき、しかも外力に対して高い耐衝撃性を有する撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の撮像装置は、
第１のレンズと、
上記第１のレンズが固定されるバレルと、
上記バレルを収容して、上記バレルを支持する支持体と、
上記支持体を光軸方向に移動させる駆動部と、
上記第１のレンズにより結像された像を表す電気信号を出力する撮像素子と、
上記第１のレンズ、バレル、支持体、駆動部および撮像素子を収容する筐体と
を備え、
上記第１のレンズは、弾性部材を介して上記バレルに固定されていることを特徴としている。
【０００８】
ここで、光軸方向とは、第１のレンズを通過する光の軸と平行な方向を意味する。
【０００９】
上記構成の撮像装置によれば、上記第１のレンズは弾性部材を介してバレルに固定されているので、落下や衝突時の外力による衝撃を受けても、その衝撃が弾性部材で吸収される。
【００１０】
したがって、上記撮像装置に加わる衝撃を緩和することができるので、耐衝撃性を高めることができる。
【００１１】
また、上記支持体に収容されたバレルと第１のレンズとの間に弾性部材を設置するので、上記特許文献１のように支持体と筐体との間に緩衝材を設けなくてよく、その結果、撮像装置を小型化することができる。
【００１２】
一実施形態の撮像装置では、
上記第１のレンズの光軸方向の前側に設けられた前側バネと、
上記第１のレンズの光軸方向の後側に設けられた後側バネと
を備え、
上記支持体は上記前側バネと上記後側バネとで挟持されている。
【００１３】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記支持体が前側バネと後側バネとで挟持されていることによって、これらのバネと弾性部材とで二重に衝撃を緩和できるので、耐衝撃性をさらに高めることができる。
【００１４】
一実施形態の撮像装置では、
上記前側バネおよび後側バネはそれぞれ環状であり、
上記前側バネの内周側端部は上記支持体の光軸方向の前端に固定され、
上記後側バネの内周側端部は上記支持体の光軸方向の後端に固定されている。
【００１５】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記前側バネおよび後側バネは、それぞれ、環状であるから、前側バネおよび後側バネの設置スペースを小さくすることができる。
【００１６】
上記前側バネの内周側端部は支持体の光軸方向の前端に固定され、後側バネの内周側端部は支持体の光軸方向の後端に固定されているので、支持体の回転方向におけるずれや移動を防止することができる。
【００１７】
一実施形態の撮像装置では、
上記バレルの内面に直接固定された第２のレンズを備えている。
【００１８】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記バレルの内面に第２のレンズを直接固定するので、固定用部品が要らず、製造コストの増大を防ぐことができる。
【００１９】
一実施形態の撮像装置では、
上記第２のレンズは、上記バレルの内面に融着されている、または、上記バレル内に圧入されている。
【００２０】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記第２のレンズは、バレルの内面に融着されるか、または、バレル内に圧入されるので、バレルの内面への第２のレンズの直接固定を容易に行うことができる。
【００２１】
また、上記第２のレンズの直接固定において、ヤング率の高い接着剤を補助的に使用してもよい。上記接着剤を使用する場合、例えば、上記バレルの内面から第２のレンズの周縁部にわたって、ヤング率の高い接着剤を塗布する。
【００２２】
一実施形態の撮像装置では、
上記第１のレンズは上記弾性部材のみに接している。
【００２３】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記第１のレンズは弾性部材のみに接しているので、バレルを光軸方向に移動させることにより、バレルと共に第１のレンズを光軸方向に移動させることができる。
【００２４】
一実施形態の撮像装置では、
上記第１のレンズの固定位置は、上記第１のレンズの光軸に対して、上記第１のレンズの有効径の１％の公差を持つ。
【００２５】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記第１のレンズの固定位置は、第１のレンズの光軸に対して、第１のレンズの有効径の１％の公差を持つので、衝撃の際にもレンズ系が安定し、光軸調整が容易である。
【００２６】
一実施形態の撮像装置では、
上記第１のレンズは上記バレルの光軸方向後側の端面に上記弾性部材を介して固定されている。
【００２７】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記第１のレンズは弾性部材を介してバレルの光軸方向後側の端面に固定するので、その後側端面への第１のレンズの固定を容易に行うことができる。
【００２８】
一実施形態の撮像装置では、
上記支持体の固有振動数よりも上記第１のレンズの固有振動数が高い。
【００２９】
上記実施形態の撮像装置によれば、上記支持体の固有振動数よりも第１のレンズの固有振動数が高いので、外力による衝撃があった場合、弾性部材を介してバレルに固定した第１のレンズが衝撃に対して支持体よりも早く応答し、衝突によるエネルギーを吸収することで、支持体に発生する加速度を低減できる。
【００３０】
したがって、上記撮像装置の損傷の防止効果を高めることができる。
【００３１】
また、上記支持体を前側バネと後側バネとで挟持している場合、前側バネおよび後側バネが衝撃で塑性変形するのを防止することができる。
【００３２】
上記支持体の固有振動数よりも第１のレンズの固有振動数が高くするには、例えば、支持体および第１のレンズの質量と、弾性部材のバネ定数とを調整すればよい。
【００３３】
言うまでもないが、支持体を前側バネと後側バネとで挟持している場合は、前側バネおよび後側バネのバネ定数も調整すればよい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の撮像装置によれば、第１のレンズは弾性部材を介してバレルに固定されていることによって、落下や衝突時の外力による衝撃を受けても、その衝撃が弾性部材で吸収されるので、耐衝撃性を高めることができる。
【００３５】
また、上記支持体に収容されたバレルと第１のレンズとの間に弾性部材を設置するので、上記特許文献１のように支持体と筐体との間に緩衝材を設けなくてよく、その結果、撮像装置を小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の撮像装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態にかかる撮像装置１の断面を模式的に示す。
【００３８】
上記撮像装置１は、光学系２と、バレル３と、支持体４と、駆動部５と、撮像素子６と、前側バネ９と、後側バネ１０と、筺体７とを備えている。
【００３９】
上記光学系２はレンズ２ａ，２ｂ，２ｃを有している。なお、上記レンズ２ａ，２ｂは第２のレンズの一例であり、レンズ２ｃは第１のレンズの一例である。
【００４０】
上記バレル３は略円筒形状である。このバレル３内にはレンズ２ａ，２ｂが入っており、バレル３の内面にレンズ２ａ，２ｂを融着または圧入で直接固定している。また、上記バレル３の光軸方向の後側端面には、弾性部材８を介してレンズ２ｃが固定されている。
【００４１】
上記支持体４は、略円筒形状であり、バレル３を収容して、バレル３を支持している。また、上記支持体４はレンズ系２の光軸に沿って移動自在に駆動部５に取り付けられている。
【００４２】
上記駆動部５は、図示しないが、コイルおよび磁石を有している。このコイルに通電すると、コイルに電磁力が生じ、支持体４はバレル３と共に筺体７に対して光軸方向前側へ移動する。
【００４３】
上記撮像素子６は、レンズ系２の光軸上に配置され、レンズ系２により結像された像を表す電気信号を出力する。
【００４４】
上記筺体７は、光学系２、バレル３、支持体４、駆動部５および撮像素子６を収容している。上記筺体７の光軸方向前側の端部には、レンズ系２に対向する開口７ａが設けられている。
【００４５】
上記前側バネ９は支持体４の光軸方向前側（物体側）に配置され、後側バネ１０は支持体４の光軸方向後側（像面側）に配置されている。上記前側バネ９および後側バネ１０は、それぞれ、支持体４および駆動部５に取り付けられている。
【００４６】
図２Ａに、上記前側バネ９を斜め上方から見た図を模式的に示す。また、図２Ｂに、上記後側バネ１０を斜め上方から見た図を模式的に示す。
【００４７】
上記前側バネ９は、図２Ａに示すように、略環状の板バネであり、内周側端部９ａと外周側端部９ｂとが設けられている。上記内周側端部９ａは支持体４の先端（光軸方向前側の端）に固定し、外周側端部９ｂは駆動部５に固定している。
【００４８】
上記後側バネ１０は、図２Ｂに示すように、前側バネ９と略同一形状であり、略環状の板バネである。また、上記後側バネ１０のバネ定数は前側バネ９のバネ定数と略同一である。そして、上記後側バネ１０にも、内周側端部１０ａと外周側端部１０ｂとが設けられている。上記後側バネ１０の内周側端部１０ａは支持体４の後端（光軸方向の後側の端）に固定し、外周側端部１０ｂは駆動部５に固定している。
【００４９】
これらの前側バネ９，後側バネ１０は、レンズ２の光軸方向の前後に設けられて支持体４を挟持し、支持体４をレンズ系２の光軸方向に移動させている。
【００５０】
図３に、図１の要部の拡大図を示す。なお、図３では、弾性部材８を介してレンズ２ｃをバレル３に固定している様子を模式的に示している。
【００５１】
上記弾性部材８は、バレル３の移動方向と垂直な面の一方（バレル３の光軸方向後側の端面）に取り付けられ、その一方にレンズ２ｃを固定している。また、上記弾性部材８には、弾性および粘性を備える部材、例えばゴム製若しくはゲル製の粘弾性体、または、コイルバネ、または、板バネからなり、衝撃を十分に緩和できるようなバネ定数を持っている。
【００５２】
上記レンズ２ｃは、弾性部材８以外の部材とは接していない。つまり、上記レンズ２ｃが接しているのは弾性部材８のみである。また、上記レンズ２ｃの固定位置は、レンズ系２の光軸に対して、上記レンズ２ｃの有効径の１％の公差を持っている。これにより、上記レンズ２ｃはバレル３と共にレンズ系２の光軸方向に移動し、レンズ系２の光軸調整を容易に行うことができ、衝撃の際にもレンズ系が安定する。
【００５３】
図４に、上記弾性部材８の取付場所の平面図を示す。なお、図４においてハッチングを掛けている部材が弾性部材８である。
【００５４】
上記弾性部材８は３つあって、それぞれが円弧形状となっている。この３つの弾性部材８が周方向に所定間隔をあけて配置されている。
【００５５】
図５に示す物理モデルは、本第１実施形態における撮像装置１に相当する。この物理モデルの各パラメータは、バレル３を支持した支持体４の質量ｍ１１、弾性部材８を介してバレル３に固定されたレンズ２ｃの質量ｍ１２、前側バネ９、後側バネ１０のバネ定数ｋ１１、弾性部材８のバネ定数ｋ１２としている。このとき、上記バレル３を支持した支持体４の固有振動数ω１１と、弾性部材８を介してバレル３に固定されたレンズ２ｃの固有振動数ω１２とは、次式で計算することができる。
2008131554.tif 000003
【００５６】
上記撮像装置１では、ω１１＜ω１２の関係を満たすように、質量ｍ１１，ｍ１２およびバネ定数ｋ１１，ｋ１２を設定している。
【００５７】
その結果、上記撮像装置１においては、外力による衝撃があった場合、弾性部材８を介してバレル３に固定されたレンズ２ｃが、衝撃に対してバレル３を支持した支持体４よりも早く応答し、衝撃によるエネルギーを吸収する。
【００５８】
したがって、上記支持体４に発生する加速度を低減でき、撮像装置１の損傷を防止することができる。特に、上記支持体４は前側バネ９、後側バネ１０により支持されているので、衝撃による前側バネ９、後側バネ１０の塑性変形を防止することができる。
【００５９】
次に、本発明にかかる撮像装置１の組立、作用及び効果について説明する。
【００６０】
上記撮像装置１の組立は、レンズ２ａ，２ｂをバレル３の内面に直接固定し、バレル３の移動方向と垂直な面の一方に弾性部材８を取り付けて、弾性部材８にレンズ２ｃを固定する。その後、上記支持体４の内面にバレル３を取り付け、駆動部５に前側バネ９、後側バネ１０を介して支持体４を取り付ける。そして、上記駆動部５を撮像素子６と共に筐体７に固定する。
【００６１】
本第１実施形態によれば、弾性部材８をバレル３の移動方向と垂直な面の一方に取り付けるので、バレル３へのレンズ２ｃの取り付けが容易になり、製造が容易になる。
【００６２】
このように組立てられた撮像装置１において、支持体４は駆動部５の出力を受けて光軸方向に移動する。
【００６３】
上記バレル３に弾性部材８を介してレンズ２ｃを固定し、そのレンズ２ｃの固有振動数が、バレル３を支持した支持体４の固有振動数よりも大きくなるように設定しているので、落下、衝突など外力による衝撃があった場合に、レンズ２ｃの重みによる衝撃が吸収され、撮像装置１に加わる衝撃を緩和することができる。
【００６４】
特に、本第１実施形態では、支持体４は前側バネ９と後側バネ１０とにより支持されて光軸方向に移動しているので、外力による衝撃を緩和することで前側バネ９および後側バネ１０の塑性変形を防止できる。
【００６５】
また、上記弾性部材８は支持体４内に入っているので、撮像装置１の小型化を実現できる。
【００６６】
（第２実施形態）
図６に、本発明の第２実施形態の撮像装置２１の断面を模式的に示す。図６において、図１における構成部材と同一構成部材は、図１における参照番号と同一参照番号を付して、説明を省略し、異なる構成部材について以下に説明する。
【００６７】
上記撮像装置２１では、バレル３に弾性部材８を介してレンズ群１１を固定している。このレンズ群１１は、レンズ２ｄとレンズ２ｅとを互いに接着固定したものである。上記レンズ２ｄとレンズ２ｅとはレンズ光学系に影響を与えない端部同士が固定されている。
【００６８】
上記レンズ群１１は弾性部材８以外とは接していない。つまり、上記レンズ２ｄは弾性部材８およびレンズ２ｅのみに接し、かつ、レンズ２ｅはレンズ２ｄのみに接する。また、上記弾性部材８は、バレル３の移動方向と垂直な面の一方（バレル３の光軸方向後側の端面）に取り付けられ、その一方にレンズ群１１を固定している。また、上記レンズ群１１の固定位置は、レンズ系の光軸に対して、上記レンズ２ｃの有効径の１％の公差を持っている。なお、上記弾性部材８の取付状態は上記第１実施形態と同様である。つまり、上記弾性部材８は図４に示すように取り付けられている。
【００６９】
上記構成において、支持体４の固有振動数よりもレンズ群１１の固有振動数が高くなるように、支持体４およびレンズ群１１の質量と、前側バネ９、後側バネ１０および弾性部材８の各バネ定数とを設定している。上記レンズ群１１は２つのレンズ２ｄ，２ｅより構成されているが、上記条件を満たすようにレンズ群１１の質量を設定すれば、レンズ群１１は２つ以上のレンズから構成されてもよい。
【００７０】
上記構成の撮像装置２１によれば、レンズ２ｄ，２ｅを互いに接着固定したレンズ群１１を弾性部材８を介してバレル３に固定しているので、外力による衝撃があった場合、弾性部材８を介してバレル３に固定されたレンズ群１１が、衝撃に対してバレル３を支持した支持体４よりも早く応答し、衝撃によるエネルギーを吸収する。
【００７１】
したがって、上記支持体４に発生する加速度を低減でき、撮像装置１の損傷を防止することができる。特に、上記支持体４は前側バネ９、後側バネ１０により支持されているので、衝撃による前側バネ９、後側バネ１０の塑性変形を防止することができる。
【００７２】
また、上記弾性部材８は支持体４内に入っているので、撮像装置１の小型化を実現できる。
【００７３】
上記第１，第２実施形態では、バレル３内に入れるレンズの数は２つであったが、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００７４】
本発明の撮像装置は、携帯電話用カメラ、ＰＤＡ（携帯型情報端末）等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の撮像装置の模式断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは前側バネの模式斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは後側バネの模式斜視図である。
【図３】図３は図１の要部の拡大図である。
【図４】図４は弾性部材の取付場所の平面図である。
【図５】図５は上記第１実施形態の撮像装置の物理モデルである。
【図６】図６は本発明の第２実施形態の撮像装置の模式断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１，２１  撮像装置
２  光学系
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ  レンズ
３  バレル
４  支持体
５  駆動部
６  撮像素子
７  筐体
８  弾性部材
９  前側バネ
１０  後側バネ
１１  レンズ群
【図１】
2008131554.tif 000004
【図２Ａ】
2008131554.tif 000005
【図２Ｂ】
2008131554.tif 000006
【図３】
2008131554.tif 000007
【図４】
2008131554.tif 000008
【図５】
2008131554.tif 000009
【図６】
2008131554.tif 000010