(57)【要約】【課題】ピントの初期調整位置や可動焦点位置において光学レンズの光軸の偏心や焦点距離のずれが生じ無いようにすると共に、携帯機器に生じた過大な衝撃が加わらないようにする。【解決手段】撮像素子８を包囲するように回路基板１上に固定されたホルダ２の内周に設けた雌ねじ２ａに、光学レンズ４を保持するレンズホルダ３の外周に設けた雄ねじ３ａを螺合させ、このレンズホルダを回転してピントの初期調整を行う。レンズホルダ３は光軸方向に付勢する弾性部材１０を介して携帯機器のケース９に当接される。したがって携帯機器に生じた過大な衝撃は、弾性部材１０によって緩和される。また弾性部材１０の弾性力によって、雌ねじ２ａと雌ねじ２ａとの遊びによる光軸の偏心と光軸方向のずれを防止できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板と、
上記回路基板上に接続された撮像素子と、
上記回路基板上に固定されると共に、上記撮像素子を包囲するホルダと、
上記ホルダに光軸方向に移動可能に設けられると共に、上記撮像素子に結像する光学レンズを備えるレンズホルダと、
上記回路基板と上記撮像素子と上記ホルダと上記レンズホルダとを収納するケースとを有し、
上記レンズホルダは、このレンズホルダに対向する上記ケースに、このレンズホルダを上記光軸方向に付勢する弾性部材を介して当接している
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、上記ホルダと上記レンズホルダとは、上記光軸方向に移動可能に螺合し、
上記レンズホルダは、上記ホルダに対して上記光軸周りに回転することにより、この光軸方向に移動できる
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１において、上記ホルダと上記レンズホルダとは、上記光軸周りとこの光軸方向とに摺動可能に嵌合し、
上記レンズホルダには、上記光軸を中心としてこのレンズホルダと一体的に回転可能であると共に、上記弾性部材によってこの光軸方向に付勢される調整リングが設けられており、
上記ホルダには、上記調整リングの回転により、上記レンズホルダを第１の位置及びこの第１の位置から上記光軸方向へ移動した第２の位置に移動させるカム面が設けられている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの１つにおいて、上記弾性部材と上記レンズホルダとの間には、この弾性部材よりも摩擦係数が小さいスペーサが介在していることを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やノート型パソコン等の携帯機器に搭載される固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日では、携帯電話等の携帯機器に小型の固体撮像装置を搭載して、この固体撮像装置で撮像した画像や映像を送受信することが盛んになっている。この固体撮像装置は通常、回路基板上にＣＣＤ等の撮像素子を搭載し、この撮像素子に光学レンズで結像させる構成を採用しているが、ピントの初期調整や焦点距離の変更を可能にするために、光学レンズを保持するレンズホルダを、ねじ機構等によって光軸方向に移動可能にしているものも多い。
【０００３】
しかるにレンズホルダを、ねじ機構等によって光軸方向に移動可能にした場合には、雄ねじとこれに螺合する雌ねじとの間隙（遊び）分だけ、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じるため、これを防止する手段が提案されている（例えば特許文献１）。この手段を図７及び図８に示す。すなわちこの固体撮像装置は、レンズ支持部１６に取付けた光学レンズ１９によって、回路基板１１上に搭載された撮像素子１２に結像するものであって、このレンズ支持部は、この回路基板上に設けたホルダ１４に、ねじ１５で螺合している。したがってレンズ支持部１６を、ホルダ１４に対して回転させることによって、焦点距離の調整や変更が可能になっている。
【０００４】
そしてホルダ１４の円周の一部に開口部２４が切り欠いてあり、この開口部に圧接部材２３が挿入され、板バネ２６によってレンズ支持部１６の雄ねじ１５に圧接されている。したがってレンズ支持部１６の雄ねじ１５と、ホルダ１４の雌ねじ１５とは、圧接部材２３によって互いに圧接されるので、ねじの遊びが無くなって、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じることを防止できる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４１１６７号公報（第１−５頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の固体撮像装置には、次の問題があった。すなわち固体撮像装置の携帯機器への取付けは通常、固体撮像装置の回路基板を携帯機器側の回路基板等に取付け、レンズホルダを携帯機器のケースに設けた開口部に嵌合させて装着していた。しかるに携帯機器を持ち歩いていて、不注意に落としたり何かにぶつけたりしたときには、ケースの開口部の嵌合部分から、レンズホルダに過大な衝撃が直接伝わり、固体撮像装置自体を変形させたり破損させる恐れがある。さらにこの衝撃荷重によって、初期調整したピント位置や、変更した焦点距離位置がずれてしまう恐れもある。したがって初期調整したピント位置や、変更した焦点距離位置において、光軸の偏心や焦点距離のずれが生じ無いようにしつつ、固体撮像装置に過大な衝撃が加わらないようにすることが必要になる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、第１にピントの初期調整位置や可動焦点位置において、光学レンズの光軸の偏心や焦点距離のずれが生じ無いようにし、第２に携帯機器に生じた過大な衝撃が加わらないようにした固体撮像装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明による固体撮像装置の第１の特徴は、光学レンズを保持するレンズホルダを、光学レンズの光軸方向に付勢する弾性部材を介して携帯機器等のケースに当接させたことにある。すなわちこの固体撮像装置は、回路基板と、この回路基板上に接続された撮像素子と、この回路基板上に固定されると共に上記撮像素子を包囲するホルダと、このホルダに光軸方向に移動可能に設けられると共に上記撮像素子に結像する光学レンズを備えるレンズホルダと、上記回路基板と上記撮像素子と上記ホルダと上記レンズホルダとを収納するケースとを有している。そして上記レンズホルダは、このレンズホルダに対向する上記ケースに、このレンズホルダを上記光軸方向に付勢する弾性部材を介して当接している。
【０００９】
本発明による固体撮像装置の第２の特徴は、上記特徴１に記載したホルダとレンズホルダとは、上記光軸方向に移動可能に螺合し、このレンズホルダは、このホルダに対して上記光軸周りに回転することにより、この光軸方向に移動できること、すなわちホルダとレンズホルダとは、互いに光軸を中心とするねじで螺合する構成にしたことにある。
【００１０】
このように発明を構成することにより、ケースに衝撃が加わっても、レンズホルダは弾性部材によってケースに当接しているので、レンズホルダに伝わる衝撃が大幅に緩和され、固体撮像装置自体の変形や破損を防止できる。またレンズホルダは、光軸方向に付勢する弾性部材によってケースに当接しているので、上述した圧接部材等の他の手段を用いることなく、ねじの遊びによるずれの発生を防止することができる。さらにレンズホルダは、光軸方向に付勢する弾性部材によってケースに当接しているので、両者の摩擦力によって、レンズホルダがケースに対して相対回転することが防止でき、レンズホルダとホルダとを接着剤等で固定することなく、ピントの初期設定位置がずれることを防止できる。
【００１１】
本発明による固体撮像装置の第３の特徴は、上記特徴１に記載したホルダとレンズホルダとは、上記光軸周りとこの光軸方向とに摺動可能に嵌合し、このレンズホルダには、上記光軸を中心としてこのレンズホルダと一体的に回転可能であると共に、上記弾性部材によってこの光軸方向に付勢される調整リングが設けられている。そして上記ホルダには、上記調整リングの回転により、上記レンズホルダを第１の位置及びこの第１の位置から上記光軸方向に移動した第２の位置に移動させるカム面が設けられていることにある。
【００１２】
この発明は、例えば通常撮像位置と、近接（以下「マクロ」という。）撮像位置とに、光学レンズの焦点距離を変更可能とした固体撮像装置に関するものである。
【００１３】
すなわち調整リングは、弾性部材によってレンズホルダを介して光軸方向に付勢されているため、この調整リング又はこの調整リングと一体的なレンズホルダは、ホルダに設けたカム面に常に強制的に当接している。したがって調整リングを回転させることによって、レンズホルダを光軸方向に移動させて、第１の位置又は第２の位置に設定した場合に、カム面との遊びが生じない。またレンズホルダは、弾性部材を介して携帯機器のケースに付勢されているため、両者の摩擦力によって、このレンズホルダと一体的な調整リングの回転位置がずれるのを防止することができる。したがってレンズホルダが、第１の位置又は第２の光軸方向位置からずれることを防止することができる。
【００１４】
またレンズホルダを、弾性部材によって光軸方向に付勢することによって、調整リング又はレンズホルダを、カム面に強制的に当接させるためのバネ等の手段が不要となって、構成が複雑になることを回避できる。なお第１の位置から第２の位置までの必要な光軸方向の移動距離は、数〜数十ミクロン程度で足りるため、ケースとこのケースに対向するレンズホルダとの間隔の変化は、弾性部材の弾性変形で十分吸収することができる。
【００１５】
本発明による固体撮像装置の第４の特徴は、上記特徴１乃至３のいずれかの１つに記載した弾性部材とレンズホルダとの間には、この弾性部材よりも摩擦係数が小さいスペーサが介在していることにある。
【００１６】
このようなスペーサを介在させることにより、調整リングの回転抵抗が減って、焦点距離を第１の位置と第２の位置とに設定する操作が容易となる。また弾性部材やカム面等の摺動部の磨耗を低減させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照しつつ、本発明による固体撮像装置の構成を説明する。さて固体撮像装置は、平板状の回路基板１上に、この回路基板上に電気的に接続された例えばＣＣＤからなる撮像素子８が設けられている。回路基板１上には、ホルダ２が接着剤で固定してあり、このホルダの下部に形成した角筒部分が撮像素子８を包囲している。ホルダ２の上部は、光軸を中心とする円筒形状に形成してあり、この円筒部分の内周面に雌ねじ２ａが螺設してある。そして雌ねじ２ａに、レンズホルダ３の外周に螺設した雄ねじ３ａが螺合している。したがってレンズホルダ３を、ホルダ２に対して回転させることによって、光学レンズ４の光軸方向に移動可能にしている。レンズホルダ３の中心には、光学レンズ４が、レンズ押え５によって固定されており、撮像素子８に被写体像を結像する。またホルダ２には、光学フィルタ７が、光学レンズ４と対向するように配置されている。
【００１８】
さて回路基板１と、この回路基板に搭載した撮像素子８及びホルダ２と、このホルダと光軸方向に移動可能なレンズホルダ３とは、携帯機器のケース９に収納されている。回路基板１は、携帯機器側の配線基板（図示せず。）上に搭載され、電気的に接続されている。一方レンズホルダ３の上面は、例えばゴム材からなるリング状の弾性部材１０を介してケース９の内側面に当接し、この弾性部材によってこのレンズホルダは光軸方向、特に撮像素子８の方向に付勢されている。
【００１９】
また弾性部材１０は、ケース９の内側面に形成した円筒形状の突起部９ａの内周に嵌合して位置決めされている。またケース９の外側面には、光学レンズ４の光軸を中心とする凹部９ｂが形成され、この凹部に透明アクリル板１１が嵌合し、光学レンズ４の損傷や汚れを防止している。そして図２に示すように、弾性部材１０とレンズホルダ３との間には、この弾性部材よりも摩擦係数が小さい、例えばプラスチック材からなるスペーサ１０ａを介在させている。
【００２０】
次に固体撮像装置の作用について説明する。光学レンズ４が被写体を結像する焦点位置は、各部品の寸法公差の組合せ等によって、個々の撮像装置毎に異なる。したがって撮像素子８に正確に結像させるためには、最終組立の際にピントの初期調整が必要になる。このピントの初期調整は、上述したようにホルダ２の雌ねじ２ａに，雄ねじ３ａで螺合するレンズホルダ３を回転させることによって行う。しかるにレンズホルダ３は、弾性部材１０の弾性力によって、常に光軸方向に付勢されているため、雌ねじ２ａと雄ねじ３ａとの間隙によって生じる光軸の偏心や光軸方向のずれを防止することができる。
【００２１】
またレンズホルダ３は、弾性部材１０又はこの弾性部材との間に介在するスペーサ１０ａとの摩擦力によって、回転移動が抑制される。したがって例えば、ピント調整後に雌ねじ２ａと雄ねじ３ａとを接着剤で固定するという面倒な作業をしなくても、レンズホルダ３が回転移動してピントのずれが発生することを防止できる。
【００２２】
次に図３〜図６を参照しつつ、焦点距離を通常撮像位置（第１の位置）と、マクロ撮像位置（第２の位置）とに変更可能な固体撮像装置を説明する。なお構成部品の部品番号は、共通する部品の識別を容易にするため、上述した固体撮像装置の部品番号にそれぞれ１００を加えたものにしてある。まず図３と図４とは、被写体が例えば数メータ以上離れている通常撮像位置に設定した場合を示しており、光学レンズ１０４が撮像素子１０８に近い位置にある。また図５と図６とは、被写体に例えば数十センチ程度に接近したマクロ撮像位置に設定した場合を示しており、光学レンズ１０４が通常撮像位置よりも撮像素子１０８から遠い位置にある。
【００２３】
さて固体撮像装置は、平板状の回路基板１０１上に、この回路基板上に電気的に接続された例えばＣＣＤからなる撮像素子１０８が設けられている。回路基板１０１上には、ホルダ１０２が接着剤で固定してあり、このホルダの下部に形成した角筒部分が撮像素子１０８を包囲している。ホルダ１０２の上部は円筒形状に形成してあり、この円筒部分１０２ａにレンズホルダ１０３に形成した円筒溝１０３ａが嵌合して、このレンズホルダを光学レンズ４の光軸方向とこの光軸周りとに摺動可能にしている。レンズホルダ１０３の中心には、光学レンズ１０４が、レンズ押え１０５によって固定されており、撮像素子１０８に被写体像を結像する。またホルダ１０２には、光学フィルタ１０７が、光学レンズ１０４と対向するように配置されている。
【００２４】
レンズホルダ１０３の外周には雄ねじ１０３ｂが螺設してあり、この雄ねじに雌ねじ１０６ａを介してピントを調整する調整リング１０６が螺合している。なお雄ねじ１０３ｂと雌ねじ１０６ａとは接着剤で固定されて、光軸を中心として一体的に回転可能になっている。また調整リング１０６の外周には、この調整リングを手動で回転させるためのレバー１０６ｂが突設してある。そしてホルダ１０２の外周には、水平フランジ部１０２ｂが形成してあり、この水平フランジ部上には、光軸を中心としたカム面１０２ｃが形成してある。カム面１０２ｃは、周上３等分個所に、撮像素子１０８からの光軸方向距離が近い低面部１０２ｄと、光軸方向距離がこの低面部よりも遠い高面部１０２ｅとがそれぞれ形成してあり、この底面部と高面部とは、斜面部１０２ｆで連結されている。調整リング１０６の下面には、周上３等分個所に半球状の突起部１０６ｃがそれぞれ形成してあり、ホルダ１０２に形成したカム面１０２ｃの底面部１０２ｄまたは高面部１０２ｅのいずれか一方に対向している。
【００２５】
さて回路基板１０１と、この回路基板に搭載した撮像素子１０８及びホルダ１０２と、このホルダに摺動可能なレンズホルダ１０３と、このレンズホルダと一体的に回転可能な調整リング１０６とは、携帯機器のケース１０９に収納されている。なお調整リング１０６のレバー１０６ｂは、ケース１０９の外側に突出しており、上述したように手動で回転操作ができるようになっている。回路基板１０１は、携帯機器側の配線基板（図示せず。）上に搭載され、電気的に接続されている。一方レンズホルダ１０３の上面は、例えばゴム材からなるリング状の弾性部材１１０を介してケース１０９の内側面に当接し、このレンズホルダを光軸方向、特に撮像素子１０８の方向に付勢している。
【００２６】
また弾性部材１１０とレンズホルダ１０３との間には、この弾性部材よりも摩擦係数が小さい、例えばプラスチック材からなるスペーサ（図示せず。）を介在させている。なお弾性部材１１０は、ケース１０９の内側面に形成した円筒形状の突起部１０９ａの内周に嵌合して位置決めされている。またケース１０９の外側面には、光軸を中心とする凹部１０９ｂが形成され、この凹部に透明アクリル板１１１が嵌合し、光学レンズ１０４の損傷や汚れを防止している。
【００２７】
次に固体撮像装置の作用と機能等について説明する。上述したように図３と図４とは、固体撮像装置が、通常撮像位置に設定されている場合を示している。すなわち調整リング１０６のレバー１０６ｂは、手動によって図３に示す右横位置に設定されている。そしてこの設定位置では、調整リング１０６の３つの突起部１０６ｃは、ホルダ１０２のカム面１０２ｃに形成した３つの低面部１０２ｄに、それぞれ対向する位置にある。そしてレンズホルダ１０３は、弾性部材１１０の弾性力によって下方に付勢されているので、このレンズホルダと一体的に螺合している調整リング１０６の３つの突起部１０６ｃの先端が、それぞれカム面１０２ｃの底面部１０２ｄに押圧される。このため、例えば別途スプリング機構を設けて調整リング１０６をカム面１０２ｃに押圧させなくても、突起部１０６ｃの先端と、それぞれの底面部１０２ｄとの間に光軸方向に隙間が生じることがない。
【００２８】
次に図５と図６とは、上述したように固体撮像装置が、マクロ撮像位置に設定されている場合を示している。すなわち図３と図４とで示す通常撮像位置から、調整リング１０６のレバー１０６ｂを、手動によって図５に示す斜め右上位置まで回転させると、この調整リングに設けた３つの突起部１０６ｃが、それぞれカム面１０２ｃの低面部１０２ｄ上を反時計方向に摺動移動し、ついで斜面部１０２ｆ上を弾性部材１１０の弾性力と摩擦力とに対抗して滑り昇り、高面部１０２ｅ上に対向する位置に移動する。したがって調整リング１０６と一体的に螺合するレンズホルダ１０３が、低面部１０２ｄと高面部１０２ｅとの光軸方向距離だけ、撮像素子１０８から遠ざかることになり、被写体が近接したマクロ撮像が可能になる。
【００２９】
なおこのマクロ撮像位置においても、弾性部材１１０の弾性力によって、レンズホルダ１０３と一体的に螺合している調整リング１０６が下方に付勢されているので、突起部１０６ｃの先端と、それぞれの高面部１０２ｅとの間に光軸方向に隙間が生じることがない。また弾性部材１１０のスペーサとレンズホルダ３との間の摩擦力によって、一度設定した突起部１０６ｃが、底面部２ｄと高面部２ｅとに相互に移動してしまうことが防止できる。
【００３０】
またレンズホルダ１０３の雄ねじ１０３ｂは、調整リング１０６の雌ねじ１０６ａと螺合しているので、この調整リングを回転させることによって、ピントの初期調整が可能になる。かかる場合には、レンズホルダ１０３と調整リング１０６とが一体的に回転するように、両ねじを接着剤等で固定する必要がある。なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されず、要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できることはいうまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
レンズホルダが弾性部材によってケースに当接しているので、ケースに衝撃が加わっても、レンズホルダに伝わる衝撃が大幅に緩和され、固体撮像装置自体の変形や破損を防止できる。またレンズホルダは、光軸方向に付勢する弾性部材によってケースに当接しているので、ピントの初期調整等を行うためのねじの遊びによる光軸の偏心や光軸方向のずれが生じるのを防止することができる。さらにレンズホルダは、光軸方向に付勢する弾性部材によってケースに当接しているので、摩擦力によって、レンズホルダがケースに対して相対回転することが防止でき、レンズホルダとホルダとを接着剤等で固定することなく、ピントの初期設定位置等がずれることを防止できる。
【００３２】
通常撮像位置とマクロ撮像位置とに、焦点距離を変化できる固体撮像装置では、また弾性部材によって、調整リングをレンズホルダを介して光軸方向に付勢させることにより、この調整リング又はこの調整リングと一体的なレンズホルダを、常にホルダに設けたカム面に強制的に当接させる。したがって調整リングを回転して、レンズホルダを第１の位置又は第２の位置に設定した場合に、カム面との遊びが生じない。またレンズホルダは、弾性部材を介して携帯機器等のケースに付勢されているため、両者の摩擦力によって、このレンズホルダと一体的な調整リングの回転位置がずれるのを防止することができる。したがってレンズホルダが、第１の位置又は第２の位置からずれることを防止することができる。
【００３３】
またレンズホルダを、弾性部材によって光軸方向に付勢することにより、調整リング又はレンズホルダを、カム面に強制的に当接させるためのバネ等の手段が不要となって、構成が複雑になることを回避できる。また弾性部材とレンズホルダとの間に、この弾性部材よりも摩擦係数が小さいスペーサを介在させることにより、調整リングの回転抵抗が減って、焦点距離を通常撮像位置又はマクロ撮像位置に設定する操作が容易となる。また弾性部材やカム面等の摺動部の磨耗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された固体撮像装置の断面図である。
【図２】弾性部材とスペーサとの断面図である。
【図３】通常撮像位置（第１の位置）に設定した固体撮像装置の上面図である。
【図４】通常撮像位置（第１の位置）に設定した固体撮像装置の断面図である。
【図５】マクロ撮像位置（第２の位置）に設定した固体撮像装置の上面図である。
【図６】マクロ撮像位置（第２の位置）に設定した固体撮像装置の断面図である。
【図７】従来例による固体撮像装置の断面図である。
【図８】従来例による固体撮像装置の上面図である。
【符号の説明】
１、１０１        回路基板
１０２ａ          円筒部
１０２ｂ          水平フランジ部
１０２ｃ          カム面
１０２ｄ          低面部
１０２ｅ          高面部
１０２ｆ          斜面部
２、１０２        ホルダ
２ａ              雌ねじ
３、１０３        レンズホルダ
３ａ              雄ねじ
１０３ａ          円筒溝
１０３ｂ          雄ねじ
４、１０４        光学レンズ
５、１０５        レンズ押え
１０６            調整リング
１０６ａ          雌ねじ
１０６ｂ          レバー
１０６ｃ          突起部
７、１０７        光学フィルタ
８、１０８        ＣＣＤ（撮像素子）
９、１０９        ケース
１０、１１０        弾性部材
１１、１１１        アクリル板
【図１】
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【図２】
2004304565.tif 000004
【図３】
2004304565.tif 000005
【図４】
2004304565.tif 000006
【図５】
2004304565.tif 000007
【図６】
2004304565.tif 000008
【図７】
2004304565.tif 000009
【図８】
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