(57)【要約】【目的】レンズ位置をマクロ撮像と通常撮像の２つの焦点位置に、少ない電力で高精度に切り換える。【構成】ＣＣＤ６１を搭載した基板６に設けたホルダ１１に、レンズホルダ１２を移動自在に取り付け、このレンズホルダの外周に、円周方向に４分割した領域が交互にＮＳ極となるように磁化した永久磁石２を巻着する。永久磁石２を４分割した領域のうち軸対称となる一対の領域に所定の光軸方向の間隔を隔てて対向する第１、第２の磁性体４，５とを配置し、電磁石３でそれぞれＮＳ極に磁化する。電磁石３の電流方向を切り換えることにより、永久磁石２を瞬時に移動させ、第１または第２の磁性体４，５に当接させる。電磁石３の電流を切っても、永久磁石２自体の磁力で第１または第２の磁性体４，５に吸引保持できる。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を搭載する基板と、この基板に搭載されてこの撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するレンズユニットとを備え、
上記レンズユニットは、上記撮像素子を包囲するように上記基板に固定されるホルダと、上記レンズを保持すると共にその光軸方向へ移動自在であるレンズホルダと、このレンズホルダを第１の位置及びこの第１の位置から光軸方向へ所定距離だけ移動した第２の位置に駆動する電磁駆動手段とを有する
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、上記電磁駆動手段は、電磁石と、この電磁石への通電によって磁化される第１の磁性体と、この第１の磁性体に対して上記光軸方向に対向する第２の磁性体と、この第１の磁性体と第２の磁性体との間において上記レンズホルダに設けられた永久磁石とを備え、
上記永久磁石は、上記電磁石への通電に応じて上記第１の磁性体に吸着する上記第１の位置または上記第２の磁性体に吸着する上記第２の位置に駆動される
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項２において、上記永久磁石は、上記光軸方向と直交する方向に異なる磁極部を有し、
上記第２の磁性体は、上記電磁石への通電によって上記第１の磁性体と異なる磁極に磁化される
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、上記電磁石は、上記レンズホルダの外周に沿って上記ホルダに設けられていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項３または４のいずれかにおいて、上記永久磁石は、その一方の磁極のみが上記第１の磁性体と上記第２の磁性体との間に配置されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項２において、上記永久磁石は、上記光軸方向と直交する方向に異なる磁極部を有し、
上記第１の磁性体は、上記光軸方向と直交する方向に並設され、かつ上記電磁石への通電によって互いに異なる磁極に磁化される一対の磁性体からなり、
上記磁性体の一方は、上記永久磁石の一方の磁極部に対して光軸方向に対向して配置され、
上記磁性体の他方は、上記永久磁石の他方の磁極部に対して光軸方向に対向して配置されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、上記第１の磁性体は、円弧状であることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求項６または７のいずれかにおいて、上記ホルダは、上記第１の磁性体を位置決めする位置決め部を有していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかの１つにおいて、上記第２の磁性体は、上記光軸方向に位置調整可能に上記ホルダに係合していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項２〜９のいずれかの１つにおいて、上記第１の磁性体と第２の磁性体との少なくとも一方には、上記永久磁石が吸着する部位に突起部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１１】
請求項２〜１０のいずれかの１つにおいて、上記永久磁石は、上記レンズの光軸を中心とするリング状であって、その円周方向に沿って異なる磁極部を有していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１において、上記永久磁石は、その半径方向に異なる磁極部を有し、この永久磁石の内側には、磁性体からなるリング部材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１３】
請求項１〜１２のいずれかの１つにおいて、上記レンズホルダは、上記ホルダに上記光軸方向に移動自在に係合していることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項１３において、上記レンズホルダと上記ホルダとの少なくとも一方には、このレンズホルダの移動を案内する案内溝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１５】
請求項１〜１４のいずれかの１つにおいて、上記第１の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であり、
上記第２の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置である
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１６】
請求項１５において、上記通常撮像位置における上記レンズホルダの保持力は、上記マクロ撮像位置における当該レンズホルダの保持力よりも大きい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、撮像素子を用いて撮像する固体撮像装置に関し、特にマクロ撮像も可能な固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光学レンズによって被写体像をＣＣＤ（電荷結合デバイス）の撮像素子に結像させる、いわゆるデジタルカメラが広く使用されている。このデジタルカメラは、種々のタイプのものが提案されているが、被写体と数十センチメーター以内に近接して撮像する、いわゆるマクロ撮像が容易にできれば、利用価値が高い。マクロ撮像を行うためには、数メーター以上離れた被写体を撮像する場合と、レンズの焦点位置を変更する必要がある。
【０００３】
ところでレンズの焦点位置を変更する手段としては、従来からネジ機構を用いて、手動あるいは電動によって、レンズホルダを光軸方向に移動させるものが広く使用されている。このような手段は、機構が複雑となり、消費電力も多くかつ騒音も高いため、これに替わる手段として、電磁石を用いてレンズ位置を調整する手段が提案されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示されている手段を図１３に示す。
【０００４】
すなわちこのレンズの駆動装置は、それぞれコの字断面形状を有するリング状のレンズ枠１と、このコの字断面の凹溝に係合するヨーク２とを有しており、このレンズ枠にはコイル（電磁石）１１が配置され、このコイルに対向するように、このヨーク２には、（永久）磁石１２が固定してある。そしてコイル１１に電流を流すことによって、レンズ枠１を光軸方向へ移動可能としている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５‐３４５６２号公報（２‐３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記手段を用いてレンズ位置を通常撮像位置とマクロ撮像位置とに切り換える場合には、次の問題があった。すなわちレンズ枠１は、コイル１１に電流を流すことによって移動させるとのみ記載されており、どのようにして所定のズーム位置あるいは焦点位置に、このレンズ枠を正確に停止させるのかは不明である。また、所定のズーム位置あるいは焦点位置に、レンズ枠１を正確に保持するためには、コイル１１に電流を流したままにしておき、磁力を保持しておく必要がある。したがって上記手段では、レンズ枠１をマクロ撮像位置または通常撮像位置に正確に止めることができず、かつこれらの位置に保持するためには、コイル１１に電流を流しておく必要があり、電力の消費が大きくなる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、レンズ位置を２つの異なる焦点位置に少ない電力でかつ高精度に切り換えることができる、構造が簡単な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、撮像素子を搭載する基板と、この基板に搭載されてこの撮像素子に被写体像を結像するレンズを保持するレンズユニットとを備え、このレンズユニットは、この撮像素子を包囲するようにこの基板に固定されるホルダと、このレンズを保持すると共にその光軸方向へ移動自在であるレンズホルダと、このレンズホルダを第１の位置及びこの第１の位置から光軸方向へ所定距離だけ移動した第２の位置に駆動する電磁駆動手段とを有することにある。
【０００９】
このように発明を構成することにより、次の作用効果を得ることができる。すなわち第１に、レンズホルダを電磁駆動手段によって、基板に搭載したホルダに対して光軸方向へ移動させるだけのものであるため、構成が極めて簡単となる。第２に、電磁駆動手段によって、レンズホルダを第１の位置、及びこの第１の位置から所定の光軸方向間隔を隔てた第２の位置に駆動することによって、レンズ位置を正確かつ確実に２の異なる焦点位置に切り換えることができ、また電磁駆動手段の制御も容易となる。
【００１０】
本発明による固体撮像装置の第２の特徴は、上記特徴１に記載した電磁駆動手段は、電磁石と、この電磁石への通電によって磁化される第１の磁性体と、この第１の磁性体に対して光軸方向に対向する第２の磁性体と、この第１の磁性体と第２の磁性体との間においてレンズホルダに配置される永久磁石とを備えていることにある。この永久磁石は、電磁石への通電に応じて第１の磁性体に吸着する第１の位置、及び第２の磁性体に吸着する第２の位置に駆動される。
【００１１】
すなわち第１の磁性体が、永久磁石を駆動する駆動源と、この永久磁石を第１の位置に保持する磁性体との２の役割を兼ねるため、構成が簡略にすることができる。また永久磁石がそれ自体の磁力によって、第１の磁性体と第２の磁性体とにそれぞれ吸着保持されるため、第１の位置と上記第２とに保持するための電力が不要となり、大幅に省電力化が可能になる。
【００１２】
本発明による固体撮像装置の第３の特徴は、上記特徴２に記載した永久磁石は、光軸方向と直交する方向に異なる磁極部を有し、第２の磁性体は、電磁石への通電によって第１の磁性体と異なる磁極に磁化されることにある。また、本発明による固体撮像装置の第４の特徴は、電磁石は、レンズホルダの外周に沿ってホルダに設けられていることにある。
【００１３】
このように第１の磁性体を、第２の磁性体と異なる磁極に磁化して、永久磁石を挟んで対向させることによって、これらの磁性体の一方が永久磁石を吸引し、他方が永久磁石を反発させるので、永久磁石を駆動する磁力が増加し、より確実に永久磁石を駆動することができる。また電磁石をレンズホルダの外周に沿ってホルダに設けることにより、レンズホルダとは別の場所に設ける場合に比べて、固体撮像装置をより小型にすることができる。
【００１４】
本発明による固体撮像装置の第５の特徴は、上記特徴３または４のいずれかに記載した永久磁石は、その一方の磁極のみが第１の磁性体と、第２の磁性体との間に配置されていることにある。
【００１５】
すなわち第１の磁性体と第２の磁性体とで、永久磁石の異なる磁極部の双方を挟み込むと、これらが対向する双方の磁極部の一方は吸引されるが、他方の磁極は反発されてしまため、吸引力が減少してしまう。したがって第１の磁性体と第２の磁性体とで、永久磁石の異なる磁極部の一方だけを挟み込むように構成することにより、他方の磁極部の磁力の影響を無くすことができるので、永久磁石を確実に吸引または反発させて移動することができる。
【００１６】
本発明による固体撮像装置の第６の特徴は、上記特徴２に記載した永久磁石は、光軸方向と直交する方向に異なる磁極部を有し、第１の磁性体は、光軸方向と直交する方向に並設され、かつ電磁石への通電によって互いに異なる磁極に磁化される一対の磁性体からなることにある。そしてこの磁性体の一方は、永久磁石の一方の磁極部に対して光軸方向に対向して配置され、他方は、この永久磁石の他方の磁極部に対して光軸方向に対向して配置されている。また本発明による固体撮像装置の第７の特徴は、上記特徴６に記載した第１の磁性体は、円弧状であることにある。そして本発明による固体撮像装置の第８特徴は、上記特徴６または７のいずれかに記載したホルダは、第１の磁性体を位置決めする位置決め部を有していることにある。
【００１７】
このように永久磁石の異なる磁極部に対して、磁極の異なる一対の第１の磁性体をそれぞれ対向させることによって、永久磁石の異なる磁極部の双方に対して同時に吸引力または反発力を及ぼすことができるので、永久磁石の駆動力が増加し、より確実に永久磁石を駆動することができる。また磁極の異なる一対の第１の磁性体を円弧状にすれば、レンズホルダを挟さむ両側に一対の第１の磁性体を配置することができるので、レンズホルダを傾斜させずに安定して駆動することができる。さらにホルダに設けた位置決め部で位置決めすることによって、この第１の磁性体の固定位置がずれるのを防止することができる。
【００１８】
本発明による固体撮像装置の第９特徴は、上記特徴６〜７のいずれかの１つに記載した第２の磁性体は、光軸方向に位置調整可能にホルダに係合していることにある。
【００１９】
すなわち、構成部品の製造あるいは組立て寸法公差によっては、設定した第１あるいは第２の焦点位置が、多少ずれる場合もありうる。したがって、個々の固体撮像装置について、焦点位置を正確に調整して初期設定できるようにすれば、鮮明な撮像をすることができる。したがってこのような焦点位置の初期設定手段を設けることにより、構成部品の製造あるいは組立て寸法公差を、必要以上に厳格にする必要がなくなる。
【００２０】
本発明による固体撮像装置の第１０特徴は、上記特徴２〜９のいずれかの１つに記載した第１の磁性体と第２の磁性体との少なくとも一方には、永久磁石が吸着する部位に突起部が設けられていることにある。
【００２１】
本発明による固体撮像装置において、永久磁石が第１または第２の磁性体に吸着すると、この永久磁石の磁気の吸引力が強く、次に逆方向に吸引する時に、この永久磁石が第１または第２の磁性体から離れ難くなる場合が生じる。そこで、第１及び第２の磁性体の永久磁石が吸着する部位に、微小な突起部を設け、永久磁石をこの微小な突起部を介して第１または第２の磁性体に吸着させることによって、この永久磁石が第１及び第２の磁性体から離れ易くした。
【００２２】
本発明による固体撮像装置の第１１特徴は、上記特徴２〜１０のいずれかの１つに記載した永久磁石は、レンズの光軸を中心とするリング状であって、その円周方向に沿って異なる磁極部を有していることにある。
【００２３】
永久磁石をこのようにレンズの光軸を中心とするリング状にすることによって、永久磁石の重量バランスが優れ、かつ容易に磁力のバランスをとることができるので、レンズホルダを傾斜せずに安定して駆動できるようになる。
【００２４】
本発明による固体撮像装置の第１２特徴は、上記特徴１１に記載した永久磁石は、その半径方向に異なる磁極部を有し、この永久磁石の内側には、磁性体からなるリング部材が設けられていることにある。
【００２５】
すなわち、円周及び半径方向に異なる磁極部を有するリング形状の永久磁石の内側に、磁性体からなるリング部材を取り付けると、永久磁石の内側に閉磁路が形成され、磁束の漏れを防止できる。
【００２６】
本発明による固体撮像装置の第１３特徴は、上記特徴１〜１２のいずれかの１つに記載のレンズホルダは、ホルダに光軸方向に移動自在に係合していることにある。また本発明による固体撮像装置の第１４特徴は、上記特徴１３に記載したレンズホルダと、ホルダとの少なくとも一方には、このレンズホルダの移動を案内する案内溝が設けられていることにある。
【００２７】
このようにレンズホルダを、ホルダと光軸方向に移動自在に係合させることによって、極めて簡単な構成でレンズホルダを移動自在に配置することができる。またレンズホルダとホルダとの一方を、他方の案内溝に挿入させて移動させることによって、外部から光が進入することを、確実に防止することができる。
【００２８】
本発明による固体撮像装置の第１５の特徴は、上記特徴１〜１４のいずれかの１つに記載した第１の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であって、第２の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置であることにある。
【００２９】
本発明による固体撮像装置の第１６の特徴は、上記通常撮像位置における上記レンズホルダの保持力は、上記マクロ撮像位置における上記レンズホルダの保持力よりも大きいことにある。
【００３０】
したがって、通常撮像位置におけるレンズホルダの保持力がマクロ撮像位置におけるレンズホルダの保持力よりも大きいので、使用頻度が比較的高い通常撮像位置で被写体像を撮像する際に、レンズホルダが通常撮像位置から不用意に位置ずれすることを防止できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
図１〜図６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。固体撮像装置は、図１〜図２に示すように、ＣＣＤ６１からなる撮像素子を搭載した基板６と、この基板に搭載されてこのＣＣＤに被写体像を結像するレンズ１３を保持するレンズユニット１とを有している。レンズユニット１は、ＣＣＤ６１を包囲するように基板６に固定されるホルダ１１と、レンズ１３を保持すると共にこのホルダにこのレンズの光軸方向へ移動自在に係合するレンズホルダ１２と、このレンズホルダを、第１の位置及びこの第１の位置から光軸方向へ所定距離だけ移動した第２の位置に駆動する電磁駆動手段とを備えている。
【００３２】
なおレンズホルダ１２は、中空の略円筒形状であって、その中心軸上にレンズ１３をレンズキャップ１４によって装着している。またレンズホルダ１２の下部円筒部１２ａは、ホルダ１１に形成した円筒状の案内溝１１ａに係合し、光軸方向へ移動自在になっている。また第１の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であって、第２の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置に設定してある。
【００３３】
さて電磁駆動手段は、電磁石３と、この電磁石への通電によって磁化される第１の磁性体５と、この第１の磁性体に対して光軸方向に対向する第２の磁性体４と、この第１の磁性体と第２の磁性体との間において、レンズホルダ１２の外周に沿って設けられた永久磁石２とを備えている。なお電磁石３は、コの字断面形状のリング部材からなるボビン３１に電気コイル３２を巻設して形成してある。また第１の磁性体５と第２の磁性体４とは、図４に示すように、Ｌ字断面形状のリング部材からなり、それぞれ電磁石３の下面及び内側面と、上面及び外側面を取り巻くように配置してある。
【００３４】
永久磁石２はリング形状であって、レンズホルダ１２の外周に螺合するマグネットホルダ１５の外周に取り付けられている。また永久磁石２は、円周方向に沿って４分割した領域が、交互にＮ磁極とＳ磁極とが並ぶように着磁してある。したがって、軸対称の一対のＮ磁極およびＳ磁極の領域が、それぞれ形成される。永久磁石２は図７に示すように、リング部材９０の内側に磁性体９１を挿置し、リング部材９０の外側に４個の電磁石９２を配置して、交互にＮ磁極とＳ磁極とが並ぶように着磁する。すなわち、リング部材９０の内側に磁性体９１を挿置することなくリング部材９０を着磁すると、リング部材９０の外周側と内周側とに、それぞれ異なる磁極が生じてしまうため、リング部材９０の内側に磁性体９１を挿置し、９０度の円周領域が、それぞれ同一の磁極となるようにしている。
【００３５】
さて第１の磁性体５と第２の磁性体４との内周には、図３と図４とに示すように、永久磁石２の一対のＮ極領域２ａを、光軸方向の所定の間隔を隔てて、それぞれ下方及び上方から挟み込むように突出した一対の突出部５ａ、４ａが、それぞれ光軸対称に、すなわち１８０度の間隔を隔てて形成してある。なお突出部５ａ、４ａには、永久磁石２の下面と上面との当接部位に、小さな突起部（図示せず。）が形成してある。
【００３６】
次に上述した固体撮像装置の作用を説明する。すなわち電気コイル３２に、図３において時計方向に電流を流すと、図３〜図４に示すように、第１の磁性体５の突出部５ａはＮ極に、第２の磁性体４の突出部４ａはＳ極に磁化される。したがって、第１の磁性体５の一対の突出部５ａ、５ａと、これに対向する永久磁石２のＮ型領域２ａ、２ａとは相互に反発し合う。一方第２の磁性体４の一対の突出部４ａ、４ａと、これに対向する永久磁石２のＮ型領域２ａ、２ａとは相互に吸引し合う。したがって、この反発力と吸引力との双方の磁力によって、永久磁石２は、上方に駆動されて第２の磁性体４の突出部４ａの下面に吸着し、この位置がマクロ撮像位置となる。そしてこの状態で電気コイル３２に流す電流を止めても、永久磁石２は、それ自体の磁力によって、第２の磁性体４の突出部４ａの下面に吸着して保持される。このようにしてレンズホルダ１２が、マクロ撮像位置に駆動保持される。
【００３７】
一方図５〜図６に示すように、電気コイル３２に、図５において反時計方向に電流を流すと、第１の磁性体５の突出部５ａはＳ極に、第２の磁性体４の突出部４ａはＮ極に磁化される。したがって、上述したものとは逆の作用によって、永久磁石２は、下方に駆動されて第１の磁性体５の突出部５ａの上面に吸着し、この位置が通常撮像位置となる。そしてこの状態で電気コイル３２に流す電流を止めても、永久磁石２は、それ自体の磁力によって、第１の磁性体５の突出部５ａの上面に吸着して保持される。このようにしてレンズホルダ１２が、通常撮像位置に駆動保持される。
【００３８】
したがって、切り換えスイッチ等の切り換え手段（図示せず。）で、電気コイル３２に流す電流の方向を時計方向に変更することにより、マクロ撮像位置と通常撮像位置とに、レンズホルダ１２を正確かつ確実に駆動することができる。また、一旦レンズホルダ１２をマクロ撮像位置と通常撮像位置とに駆動すれば、電流を切っても、上述したように永久磁石２自体の磁力によって、それぞれの位置に保持されるので、大幅な省電力化が可能になる。
【００３９】
なお、本実施例では、通常撮像位置におけるレンズホルダ１２の保持力、すなわち永久磁石２と第１の磁性体５との間に作用する吸着力が、マクロ撮像位置におけるレンズホルダ１２の保持力、すなわち永久磁石２と第２の磁性体４との間に作用する吸着力よりも大きくなっている。これは、例えば永久磁石２と第１の磁性体５の突出部５ａとの接触面積を永久磁石２と第２の磁性体４の突出部４ａとの接触面積よりも広くすることで実現できる。
【００４０】
これにより、マクロ撮像位置よりも使用頻度の高い通常撮像位置で被写体像を撮像する際に、レンズホルダ１２が通常撮像位置から不用意に位置ずれして被写体像が正確に撮像できなくなることを防止できる。なお、マクロ撮像位置が通常撮像位置よりも使用頻度が高い場合には、マクロ撮像位置におけるレンズホルダ１２の保持力を通常撮像位置におけるレンズホルダ１２の保持力よりも大きくすればよい。
【００４１】
また、第１及び第２の磁性体４、５が電磁石３への通電によって互いに異なる磁極に磁化されることにより、各磁性体と永久磁石２との間にそれぞれ吸引及び反発の磁力が発生するので、この永久磁石に作用する磁力が増加し、より確実に永久磁石２を駆動できる。
【００４２】
また、電磁石３をレンズホルダ１２の外周に沿ってホルダ１１に設けているので、このレンズホルダとは別に設ける場合よりも、固体撮像装置を小型化できる。
【００４３】
また、Ｎ極領域２ａのみが突出部４ａ、５ａに挟み込まれているので、Ｎ及びＳ極領域の両方が挟み込まれる場合よりも、より容易に永久磁石２を駆動できる。
【００４４】
また、永久磁石２がレンズ３の光軸を中心とするリング形状であるので、重量バランスが良く、レンズ１３の光軸が傾くことなくレンズホルダ１２を安定して駆動できる。
【００４５】
また、ホルダ１１には円筒部１２ａに光軸方向に係合する案内溝１１ａが形成されているので、レンズホルダ１２を案内するための専用の機構を用いることなく、簡単な構成でレンズホルダ１２の光軸方向への移動を案内できる。また、この案内溝１１ａと円筒部１２ａとの係合により、外部からの不必要な光の侵入を防止できる。
【００４６】
また、マグネットホルダ１５がレンズホルダ１２にレンズ１３の光軸方向へ沿って移動可能に螺合しているので、このレンズホルダまたはマグネットホルダを回転させることにより、このレンズホルダに対する永久磁石２の光軸方向の位置、すなわち固体撮像装置のピントを調整できる。
【００４７】
なお第１の磁性体５と第２の磁性体４との突出部５ａ、４ａには、それぞれ上述した突起部が設けてあるので、永久磁石２の吸着力が過大にはならず、この永久磁石を逆方向に駆動する場合には、この突出部から容易に引き離すことができる。
【００４８】
ここで、本実施例では、一対のＮ極領域２ａを突出部５ａ及び４ａで所定間隔を隔てて挟み込む構成としたが、永久磁石２の一対のＳ極領域を挟み込むようにしても良い。また、Ｎ極及びＳ極領域の両方を挟み込む構成にすれば、第１及び第２の磁性体４及び５に対する永久磁石２の保持力が増加する。この場合、永久磁石２を円滑に駆動するために、Ｎ及びＳ極領域の挟み込まれる面積を不均等にした方が良い。
【００４９】
また、本実施例において、永久磁石として円周方向に異なる４個の磁極を有する永久磁石２を用いたが、永久磁石の磁極数はこれに限るものではなく、例えば６個や８個でも良い。また、後述する第２の実施の形態に示すような円周方向及び半径方向をそれぞれ２分した領域に異なる磁極を有する永久磁石を用いても良い。
【００５０】
次に図８〜図１０を参照しつつ、他の実施の形態を説明する。固体撮像装置は、図８〜図９に示すように、ＣＣＤ１６１からなる撮像素子を搭載した基板１０６と、この基板に搭載されてこのＣＣＤに被写体像を結像するレンズ１１３を保持するレンズユニット１０１とを有している。レンズユニット１０１は、ＣＣＤ１６１を包囲するように基板１０６に固定されるホルダ１１１と、レンズ１１３を保持すると共にこのホルダにこのレンズの光軸方向へ移動自在に係合するレンズホルダ１１２と、このレンズホルダを、第１の位置及びこの第１の位置から光軸方向へ所定距離だけ移動した第２の位置に駆動する電磁駆動手段とを備えている。
【００５１】
なおレンズホルダ１１２は、中空の略円筒形状であって、その中心軸上にレンズ１１３をレンズキャップ１１４によって装着している。またレンズホルダ１１２には、円筒状の案内溝１１２ａが形成してあって、この円周溝にホルダ１１１の上部を形成する円筒部１１１ｊが係合し、光軸方向へ移動自在になっている。また第１の位置は、通常撮像領域に位置する被写体像を撮像する通常撮像位置であって、第２の位置は、近距離撮像領域に位置する被写体像を撮像するマクロ撮像位置に設定してある。
【００５２】
さて電磁駆動手段は、電磁石１０３と、この電磁石への通電によって磁化される第１の磁性体１３３、１３４と、この第１の磁性体に対して光軸方向に対向する第２の磁性体１０４と、この第１の磁性体と第２の磁性体との間においてレンズホルダ１１２の外周に沿って設けられた永久磁石１０２とを備えている。以下説明を容易にするため、永久磁石１０２、電磁石１０３、第１の磁性体１３３、１３４及び第２の磁性体１０４の順に説明する。
【００５３】
永久磁石１０２は、その内周に巻装した磁性体からなるリング部材１２１を介してマグネットホルダ１１５に巻着されている。なおマグネットホルダ１１５は、レンズホルダ１１２の外周に螺合している。また永久磁石１０２は、その円周方向に２分割した領域がＮ極とＳ極となるように磁化してある。すなわち図１２に示すように、まず電磁石等の着磁装置１９２によって、リング部材を直径方向に磁化すると、円周方向を２分割した領域毎に、外周側と内周側とに異なる磁極が着磁される。次にこの着磁した永久磁石１０２の内側に、磁性体のリング部材１２１を装着すると、内周側に閉磁路（図示せず。）が形成され、永久磁石１０２の内側の磁束の漏れを防止できる。
【００５４】
一方電磁石１０３は、図８および図９に示すように、中空の略円筒のボビン１３１と、このボビンに巻設した電気コイル１３２とを備えており、この電気コイルは、基板１０６に設けられた端子部１３２ａを介して、切り換え手段（図示せず。）に接続されている。そしてボビン１３１の内周には、矩形断面形状の細長い一対の第１の磁性体１３３、１３４の一端部が挿入されており、それぞれの他端部は、光軸を中心とする半円弧状に延伸し、ホルダ１１１上に配置されている。
【００５５】
ところで、図１０〜図１１に示すように、ホルダ１１１の外周には、水平フランジ部１１１ａが形成されており、この水平フランジ部の上部には、光軸を中心とする一対の位置決め部１１１ｅ、１１１ｆが形成されている。そして位置決め部１１１ｅ、１１１ｆの外周には、永久磁石１０２の円周上２分割されたＮ極及びＳ極領域にそれぞれ下方から対向する位置において、溝１１１ｇ、１１１ｈが形成してある。そして溝１１１ｇ、１１１ｈには、第１の磁性体１３３、１３４が挿入されており、位置決め部１１１ｅ、１１１ｆ及びこの溝によってホルダ１１１に位置決めされる。
【００５６】
次に第２の磁性体１０４について説明する。図８に示すように、第２の磁性体１０４は、中心に開口穴を有する円板形状であって、この円板の外周には、外側に突出する３つの突起部１０４ｂが円周方向に沿って等間隔に設けてある。一方ホルダ１１１の水平フランジ部１１１ａの外周部には，円筒部１１１ｂが形成してあり、この円筒部には第１の磁性体１３３、１３４をホルダ１１１上に配置するための開口１１１ｉが形成されている。また円筒部１１１ｂの上端面１１１ｃには、円周方向に沿って等間隔の３個所において、円周方向に沿って光軸方向の高さが変化する斜面部１１１ｄがそれぞれ形成してある。そして第２の磁性体１０４は、その３つの突起部１０４ｂが、斜面部１１１ｄにそれぞれ当接するようにして、ホルダ１１１の円筒部１１１ｂに装着されている。したがって第２の磁性体１０４を、ホルダ１１１の円筒部１１１ｂに組み付ける際に、この第２の磁性体を円周方向に回転させることによって、この第２の磁性体の光軸方向の高さが変化するので、この第２の磁性体の光軸方向位置、すなわちレンズホルダ１１２のマクロ撮像位置の初期設定を行うことができる。
【００５７】
次に上述した固体撮像装置の作用を説明する。電磁石１０３に電流を流し、それぞれの一端部がボビン１３１内に挿入された一対の第１の磁性体１３３、１３４が、それぞれＮ極とＳ極とに磁化すると、この一対の第１の磁性体がそれぞれ対向する永久磁石１０２のＮ極とＳ極とが、同じ磁極である場合には、図１０に示すように、この永久磁石を上方に反発させて、第２の磁性体１０４に当接させる。そしてこの状態で電磁石１０３に流れる電流を切ると、永久磁石１０２自体の磁力によって、第２の磁性体１０４の当接面に吸着保持される。このようにして、レンズホルダ１１２がマクロ撮像位置に駆動保持される。
【００５８】
なお、本実施例においても、前記の第１の実施例と同様に、通常撮像位置におけるレンズホルダ１１２の保持力がマクロ撮像位置におけるレンズホルダ１１２の保持力よりも大きくなっている。すなわち、永久磁石１０２と一対の第１の磁性体１３３、１３４との間に作用する吸着力が、永久磁石１０２と第２の磁性体１０４との間に作用する吸着力よりも大きくなっている。これは、例えば永久磁石１０２と一対の第１の磁性体１３３、１３４との接触面積を永久磁石１０２と第２の磁性体１０４との接触面積よりも広くすることで実現できる。
【００５９】
これにより、マクロ撮像位置よりも使用頻度の高い通常撮像位置で被写体像を撮像する際に、レンズホルダ１１２が通常撮像位置から不用意に位置ずれして被写体像が正確に撮像できなくなることを防止できる。なお、マクロ撮像位置が通常撮像位置よりも使用頻度が高い場合には、マクロ撮像位置におけるレンズホルダ１１２の保持力を通常撮像位置におけるレンズホルダ１１２の保持力よりも大きくすればよい。
【００６０】
次に切り換え手段（図示せず。）により電磁石１０３の電流の方向を切り換えると、一対の第１の磁性体１３３、１３４が、それぞれ対向する永久磁石１０２のＮ極とＳ極と異なる磁極となり、この永久磁石を下方に吸引して、図１１に示すように第２の磁性体１０４から引き離して、第１の磁性体１３３、１３４に吸着させる。そしてこの状態で電磁石１０３の電流を切ると、永久磁石１０２自体の磁力によって、第２の磁性体１０４の当接面に吸着保持される。このようにして、レンズホルダ１１２が通常撮像位置に駆動保持される。
【００６１】
したがって、切り替えスイッチ等の切り替え手段（図示せず。）によって、電磁石１０３に流す電流の方向を変更することにより、マクロ撮像位置と通常撮像位置とに、レンズホルダ１１２を正確かつ確実に駆動することができる。また一旦レンズホルダ１１２をマクロ撮像位置と通常撮像位置とに駆動すれば、電流を切っても、上述したように永久磁石１０２自体の磁力によって、それぞれの位置に保持されるので、大幅な省電力化が可能になる。
【００６２】
また、電磁石３への通電によって互いに異なる磁極に磁化される１対の第１の磁性体１３３、１３４が永久磁石１０２の異なる磁極にそれぞれ光軸方向に対向しており、この永久磁石の両方の磁極に対して同時に吸引力及び反発力が発生するので、永久磁石の駆動力が増加し、より確実に永久磁石を駆動できる。
【００６３】
また、第１の磁性体１３３、１３４が円弧状であるので、リング形状の永久磁石１０２の形状にあわせて配置することにより、第１の磁性体と永久磁石との対向する面積が増加し、永久磁石の駆動力を増加できる。また、この第１の磁性体をレンズホルダ１１２及びホルダ１１１の外周に沿って配置可能となるので、固体撮像装置を小型化できる。
【００６４】
また、ホルダ１１１には第１の磁性体１３３、１３４を位置決めする位置決め部１１１ｅ、１１１ｆが形成されているので、この第１の磁性体の固定位置がずれることを防止でき、第１の磁性体の位置ずれに起因する永久磁石１０２の駆動力の低下を防止可能となる。
【００６５】
また、第２の磁性体１０４が斜面部１１１ｄに沿って回転することよってホルダ１１１に対して光軸方向へ移動可能であるので、この第２の磁性体の光軸方向位置を調整可能であり、各部品の寸法公差等によらずマクロ撮像位置を容易に修正できる。
【００６６】
また、永久磁石１０２がレンズ１１３の光軸を中心とするリング形状であるので、重量バランスが良く、レンズ１１３の光軸が傾くことなくレンズホルダ１１２を安定して駆動できる。
【００６７】
また、円周及び半径方向をそれぞれ２分した領域に異なる磁極を有する永久磁石１０２の内周に磁性体からなるリング部材１２１が設けられているので、内周側に閉磁路が形成されて、永久磁石１０２の内側での磁束の漏れを防止でき、永久磁石をより確実に駆動できる。
【００６８】
また、レンズホルダ１１２には円筒部１１１ｊに光軸方向に係合する案内溝１１２ａが形成されているので、レンズホルダを案内するための専用の機構を用いることなく、簡単な構成でレンズホルダの光軸方向への移動を案内できる。また、この案内溝と円筒部との係合により、外部からの不必要な光の侵入を防止できる。
【００６９】
また、マグネットホルダ１１５がレンズホルダ１１２に光軸方向へ沿って移動可能に螺合しているので、このレンズホルダまたはマグネットホルダを回転させることにより、このレンズホルダに対する永久磁石１０２の光軸方向の位置、すなわち固体撮像装置のピントを調整できる。
【００７０】
なお図８、図９に示すように、第２の磁性体１０４の永久磁石１０２に対向する面には、所定の高さを有する半球形状の突起部１０４ａが形成してあり、この永久磁石は、この突起部の頂部を介して、この第２の磁性体に当接する。したがって第２の磁性体１０４への吸着力が過大になることを防止でき、永久磁石１０２を反対方向に確実に引き離すことができる。なお同様な突起部を、第１の磁性体１３３、１３４の吸着面にも形成すると、永久磁石１０２を、この第１の磁性体から確実に引き離すことができるようになる。
【００７１】
なお、本実施例において、永久磁石１０２の内周に磁性体からなるリング部材１２１が設けられているが、永久磁石の内周側の磁極を相殺する手段はこれに限らず、適宜変更可能である。例えば、マグネットホルダ１１５を磁性体で形成し、永久磁石の内周に沿って配置しても良い。
【００７２】
また、本実施例において、永久磁石として円周方向及び半径方向をそれぞれ２分した領域に異なる磁極を有する永久磁石１０２を用いたが、永久磁石はこれに限るものではなく、例えば第１の実施の形態に示すような円周を４分した領域に異なる磁極を有する永久磁石を用いても良い。
【００７３】
また、本実施例において、第１の磁性体１３３、１３４を位置決めする位置決め部１１１ｅ、１１１ｆの個数を２個としたが、位置決め部の個数は２個以上でも良い。
【００７４】
なお、各実施例において、第１及び第２の位置をそれぞれ通常撮像位置及びマクロ撮像位置としたが、第１及び第２の位置はこれに限るものではない。
【００７５】
また、上述した各実施の形態において、永久磁石２及び１０２はリング形状のものに限らず、マグネットホルダ１５及び１１５の外周に、２個の磁石を同一磁極が外側に位置するように、それぞれ１８０度間隔に設ける構成であってもよい。またリング形状の代わりにＵ字形状磁石を使用することもできる。
【００７６】
また、本発明は、撮像素子６１、１６２として上述したようなＣＣＤ素子を使用する場合に限らず、例えばＣＭＯＳ素子や通常のフィルムを使用する場合にも容易に適用することができる。
【００７７】
【発明の効果】
第１に、レンズホルダに取り付けた永久磁石を、電磁石との磁気力によって、光軸方向に移動させるだけであるため、構造を極めて簡単かつ小型にすることができる。第２に、永久磁石を第１の磁性体または第２の磁性体に吸着させることにより、マクロ撮像位置と通常撮像との焦点距離を正確に設定することができる。第３に、電磁石の電流方向を切り替えるだけで、瞬時かつ低騒音で焦点距離を変化させることができる。第４に、互に磁極が異なる第１の磁性体と第２の磁性体との間に、永久磁石の一方の磁極だけを配置することによって、磁力の反発力と吸引力の双方を利用することができるため、レンズホルダをより強力に移動させることができる。
【００７８】
第４に、電流を切っても、永久磁石はそれ自体の磁力によって、第１の磁性体または第２の磁性体に吸着保持されるので、焦点距離を変化させる極短時間だけ電流を流せばよい。したがって大幅な省電力化が可能になる。第５に、第１の磁性体と第２の磁性体との吸着面に、突起部を設けることによって、永久磁石の磁気吸着力が過大になることを防止して、この永久磁石が第１および第２の磁性体の吸着面から離れ難くなることを回避できる。第６に、永久磁石または第２の磁性体を光軸方向へ位置調整することができるので、焦点位置の初期設定が正確かつ簡易にできる。第７に、通常撮像位置におけるレンズホルダの保持力がマクロ撮像位置におけるレンズホルダの保持力よりも大きいので、使用頻度が比較的高い通常撮像位置で被写体像を撮像する際に、レンズホルダが通常撮像位置から不用意に位置ずれすることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】固体撮像装置の上面図である。
【図２】固体撮像装置の断面図である。
【図３】固体撮像装置を９０度回転させた上面図である。
【図４】固体撮像装置を９０度回転させた断面図である。
【図５】固体撮像装置を９０度回転させた上面図である。
【図６】固体撮像装置を９０度回転させた断面図である。
【図７】永久磁石の着磁方法を示す説明図である。
【図８】他の固体撮像装置の上面図である。
【図９】他の固体撮像装置の断面図である。
【図１０】他の固体撮像装置を９０度回転させた断面図である。
【図１１】他の固体撮像装置を９０度回転させた断面図である。
【図１２】永久磁石の着磁方法を示す説明図である。
【図１３】従来例によるレンズの駆動装置の断面図である。
【符号の説明】
１、１０１              レンズユニット
１１、１１１            ホルダ
１２、１１２            レンズホルダ
１２１                  リング部材
１３、１１３            レンズ
２、１０２              永久磁石
３、１０３              電磁石
１３２                  電気コイル
１３３                  第１の磁性体
１３４                  第１の磁性体
４、１０４              第２の磁性体
１０４ａ                突起部
１０４ｂ                突起部
５                      第１の磁性体
６、１０６              基板
６１、１６１            ＣＣＤ（撮像素子）
【図１】
2004280039.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004280039.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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