(57)【要約】【課題】  姿勢差の問題がなく、更に検知部材を必要とせずに、撮像光学系をマクロ撮影位置に正確に位置決め可能な撮像装置を得ること。【解決手段】  被写体光を光電変換する撮像素子と、光軸方向に移動可能な光学素子を少なくとも一つ有し撮像素子の撮像領域に被写体光を導く撮像光学系と、を有する撮像装置において、光学素子の一部が撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、光学素子の一部が被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、を形成し、第一の当接部と第二の当接部を、向かい合って配置した撮像装置とする。【選択図】        図３
2005351948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を光電変換する撮像素子と、光軸方向に移動可能な光学素子を少なくとも一つ有し前記撮像素子の撮像領域に被写体光を導く撮像光学系と、を有する撮像装置において、
前記光学素子の一部が前記撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、前記光学素子の一部が被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、が形成され、
前記第一の当接部と前記第二の当接部は、向かい合って配置されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子に当接する脚部が形成された台座を有し、前記台座に前記第一の当接部と前記第二の当接部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像素子に当接する脚部が形成された第一の台座と、前記第一の台座に当接する第二の台座を有し、前記第一の台座に前記第一の当接部、前記第二の台座に前記第二の当接部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子に当接する脚部が形成された第一の台座及び第二の台座を有し、前記第一の台座に前記第一の当接部、前記第二の台座に前記第二の当接部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第二の台座を撮像素子方向に付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記光軸方向に移動可能な光学素子は、アクチュエータにより光軸方向に移動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記アクチュエータに、圧電素子を用いたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記アクチュエータに、静電アクチュエータを用いたことを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特に携帯端末への内蔵に好適な、被写体距離に応じて焦点調節可能な撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の携帯端末に搭載されるようになっており、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。これらの撮像装置に用いられる撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。
【０００３】
これら，携帯電話機やＰＤＡに搭載される撮像装置も、マクロ撮影に対応可能なものが種々提案されている。
【０００４】
この、マクロ撮影を可能とした撮像装置として、撮影レンズと筒状のホルダーに、突起と傾斜溝を相互に形成し、撮影レンズを回動させることにより撮影レンズを光軸方向に移動させ、組み立て時のピント調整をおこない、さらにこの傾斜溝を利用して近接撮影を可能とするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、ズーミングやマクロ撮影のためのレンズ群の移動に、光軸方向に伸縮する圧電素子をアクチュエータとして用いたレンズユニットが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−８２２７１号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の携帯端末に内蔵される撮像装置は、使用される撮像素子が小型化されたことに対応し、撮像光学系の焦点距離が非常に短く、またＦｎｏ．が２〜４程度の明るいものであるため、像面側での焦点深度は非常に浅くなり、撮像面に対する撮像光学系の光軸方向の移動量及び設定位置には厳しい精度が要求される。
【０００７】
これに対し、上述の特許文献１に記載の撮像装置のように、突起と傾斜溝を相対的に移動可能に構成する場合、この突起の寸法形状に対し傾斜溝は必然的にクリアランスを持った形状とせざるを得ず、撮像装置が上向きの時は、突起は傾斜溝の下方に当接し、撮像装置が下向きの時は、突起は傾斜溝の上方に当接することになり、ピントはクリアランス分だけずれるという姿勢差の問題が発生する。
【０００８】
また、上述の特許文献２に記載のレンズユニットにおいては開ループ制御で圧電素子を駆動するため簡素な構成とできる利点があるが、所定の位置へレンズが移動しているかどうかを知ろうとすると、レンズ群を検知する何らかの検知部材が必要である。
【０００９】
本発明は上記問題に鑑み、姿勢差の問題がなく、更に検知部材を必要とせずに、撮像光学系をマクロ撮影位置に正確に位置決め可能な撮像装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題は、以下の手段により解決される。
【００１１】
１）  被写体光を光電変換する撮像素子と、光軸方向に移動可能な光学素子を少なくとも一つ有し前記撮像素子の撮像領域に被写体光を導く撮像光学系と、を有する撮像装置において、前記光学素子の一部が前記撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、前記光学素子の一部が被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、が形成され、前記第一の当接部と前記第二の当接部は、向かい合って配置されていることを特徴とする撮像装置。
【００１２】
２）  前記撮像素子に当接する脚部が形成された台座を有し、前記台座に前記第一の当接部と前記第二の当接部を形成した１）の撮像装置。
【００１３】
３）  前記撮像素子に当接する脚部が形成された第一の台座と、前記第一の台座に当接する第二の台座を有し、前記第一の台座に前記第一の当接部、前記第二の台座に前記第二の当接部を形成した１）の撮像装置。
【００１４】
４）  前記撮像素子に当接する脚部が形成された第一の台座及び第二の台座を有し、前記第一の台座に前記第一の当接部、前記第二の台座に前記第二の当接部を形成した１）の撮像装置。
【００１５】
５）  前記第二の台座を撮像素子方向に付勢する付勢部材を有する３）の撮像装置。
【００１６】
６）  前記光軸方向に移動可能な光学素子は、アクチュエータにより光軸方向に移動される１）〜５）のいずれかの撮像装置。
【００１７】
７）  前記アクチュエータに、圧電素子を用いた６）の撮像装置。
【００１８】
８）  前記アクチュエータに、静電アクチュエータを用いた６）の撮像装置。
【００１９】
９）  １）〜８）のいずれかの撮像装置を備えた携帯端末。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の、光軸方向に移動可能な光学素子が、撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、を形成し、第一の当接部と第二の当接部を、向かい合って配置することにより、姿勢差の問題がなく、検知部材を必要とせずに、撮像光学系をマクロ撮影位置に正確に位置決め可能な撮像装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明に係る携帯端末の一例である携帯電話機Ｔの外観図である。
【００２３】
同図に示す携帯電話機Ｔは、一方の表示部Ｄ１を備えたケースとしての上筐体４１と、操作ボタンＰを備えた下筐体４２とがヒンジ４３を介して連結されている。撮像部である撮像装置Ｓ（以下、カメラモジュールと称する場合もある）は、上筐体４１内の他方の表示部Ｄ２の下方に内蔵されており、撮像装置Ｓが上筐体４１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。
【００２４】
この表示部Ｄ１は図示のように携帯端末が開かれた状態のとき、各種情報表示をおこない、表示部Ｄ２は少なくとも携帯端末が折りたたまれた状態のとき、情報表示をおこなうようになっている。
【００２５】
なお、この撮像装置の位置は上筐体４１内の表示部Ｄ２の上方や側方に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではない。
【００２６】
図２は、本発明に係る撮像装置１００の斜視図である。この撮像装置１００が図１に示す撮像装置Ｓの位置に内蔵される。
【００２７】
同図に示すように撮像装置１００は、撮像素子の実装されたプリント基板１１と、外枠部材１２、この外枠部材１２の上面に組み込まれ、被写体光が入射するための開口部１３を有する蓋部材１４で構成されている。また、撮像装置１００を携帯端末の他の基板に接続のためのコネクト部１７、このプリント基板１１とコネクト部１７を接続するフレキシブルプリント基板ＦＰＣが接続されている。
【００２８】
以下、撮像装置１００の内部について説明する。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同部材には同符号を付与して説明する。
【００２９】
図３は、本発明に係る撮像装置１００の断面を示す図である。同図は、撮像装置１００を図２に示すＦ−Ｆ線で切断した断面を示したものである。
【００３０】
同図において、Ｏは光軸、１は光学素子である第１レンズ、２は光学素子である第２レンズ、３は光学素子である第３レンズ、７は台座、８は撮像素子、９は光学素子である赤外光カットフィルタであり、台座７に固着されている。この台座７は赤外光を遮断する材料で撮像素子８の上面を覆うような形状で成形、或いは透光性の材料で成形し被写体光透過面に赤外光カットコートを施したものであれば、赤外光カットフィルタ９は省略しても良い。２２はガイド軸Ａ、２３は圧電素子、２４はガイド軸Ｂであり、圧電素子２３の端面に固着されている。ガイド軸Ａ２２、ガイド軸Ｂ２４は、光軸Ｏに略平行に配置されている。
【００３１】
外枠部材１２は全周囲を接着剤Ｂでプリント基板１１と接着固定されており、台座７の外周は、外枠部材１２の内面で接着剤Ｂで接着され、撮像素子８のある空間を封止している。
【００３２】
同図に示すように、予め接着等でユニット化された第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３、及び各レンズに配置された絞りで構成される撮像光学系５０の第２レンズ２には、ガイド軸Ａ２２と嵌合するガイド筒部２ｔ及びガイド軸Ｂ２４との接触面で一定の摩擦力を生じさせるように構成されたスライダ部２ｓが一体的に形成されている。なお本例では、第２レンズに一体的にガイド筒部２ｔ、スライダ部２ｓを形成した例で説明するが、第１レンズ１、第２レンズ２、第３レンズ３を鏡枠で保持し、鏡枠にガイド筒部、スライダ部を形成した構成でもよい。
【００３３】
圧電素子２３は、積層圧電セラミックス等によって構成され、電圧の印加により光軸Ｏの方向に伸縮動作を行う電動のアクチュエータとして機能し、ガイド軸Ｂ２４は、この圧電素子２３の伸縮動作に伴って光軸Ｏの方向に加振される。この加振によりスライダ部２ｓはガイド軸Ｂ２４に沿って被写体方向及び撮像素子方向に移動させられる。これにより、撮像光学系５０は、ガイド軸Ａ２２にガイドされつつ、光軸Ｏ方向に移動可能となっている。
【００３４】
台座７は、一体的に形成された脚部７ｋが撮像素子８に当接して組み込まれている。この台座７には、撮像素子８側の当接部７ｂと、被写体側の当接部７ｃが形成されている。一方、これに対応した位置の、撮像光学系５０の第３レンズ３の外周には突起部３ｔが形成されている。なお、撮像素子８側の当接部７ｂが、本発明に係る第一の当接部であり、被写体側の当接部７ｃが、本発明に係る第二の当接部に相当する。
【００３５】
このように、撮像光学系を構成する光学素子の一部が撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、が形成され、第一の当接部と第二の当接部を、向かい合って配置しておき、アクチュエータである圧電素子２３を駆動し、スライダ部２ｓを移動させることにより、撮像光学系５０を、ガイド軸Ａ２２に沿って、光軸Ｏの方向に移動させ、突起部３ｔが当接部７ｂに当接している場合と突起部３ｔが当接部７ｃに当接している場合の２種類の位置で強制的に停止させる。この突起部３ｔが当接部７ｂに当接する時の撮像光学系５０の位置を、無限遠或いは過焦点距離等の遠距離側に合焦するように設定し、突起部３ｔが当接部７ｃに当接する位置を、至近距離に合焦するように設定することで、レンズ位置を検知する検知部材を使用せずとも、撮像光学系５０を遠距離側の位置とマクロ撮影の位置に正確に位置決めできるようになる。
【００３６】
また、圧電素子２３は、スライダ部２ｓを撮像光学系５０の移動量、即ち、突起部３ｔが当接部７ｂ、７ｃ間で移動する量以上に移動させるべく駆動させられるが、撮像光学系５０は、上述のように突起部３ｔと当接部７ｂ、７ｃにより強制的に停止させられるため姿勢差が無いことに加え、複雑な駆動制御を行う必要がなく、簡単に撮像光学系５０を遠距離側の位置とマクロ撮影の位置に正確に位置決めすることができるようになる。
【００３７】
なお、上述の第一の当接部と第二の当接部を向かい合って配置するとは、被写体に対向する面側に配置された当接部と撮像素子に対向する面側に配置された当接部を有するということであり、この当接部は相互にずれて配置されていても良いものである。
【００３８】
図４は、本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置の内部を示す模式図である。
【００３９】
同図は、脚部７ｋ、当接部７ｂ、７ｃが、一体で台座７に形成されたものを示しており、台座７は外枠部材１２に接着され固定されている。
【００４０】
同図（ａ）は、第３レンズに形成された突起部３ｔが、台座７の当接部７ｂに当接し、撮像光学系５０が遠距離側に合焦する位置にある状態を示し、同図（ｂ）は、突起部３ｔが台座７の当接部７ｃに当接し、撮像光学系５０が至近距離に合焦する位置にある状態を示している。
【００４１】
このように、撮像素子８に当接する脚部７ｔ及び当接部７ｂ、７ｃを一体で形成することにより、撮像素子８と脚部７ｔの当接面から当接部７ｂまでの距離及び撮像素子８と脚部７ｔの当接面から当接部７ｃまでの距離を、部品単品で保証することが可能となり、撮像光学系５０の停止位置精度を向上させることができ、組み立てによるばらつきが生じず、製造時に撮像光学系の位置調整を不要とできる。
【００４２】
図５は、本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置の別の例の内部を示す模式図である。
【００４３】
同図は、当接部７ｂが撮像素子８に当接する脚部７ｋを有する台座７に形成され、台座７に当接する別の台座１０に当接部７ｃが形成されたものを示している。この台座１０は、台座７に接着等により固着されている。
【００４４】
同図（ａ）は、第３レンズに形成された突起部３ｔが、台座７の当接部７ｂに当接し、撮像光学系５０が遠距離側に合焦する位置にある状態を示し、同図（ｂ）は、突起部３ｔが台座１０に形成された当接部７ｃに当接し、撮像光学系５０が至近距離に合焦する位置にある状態を示している。
【００４５】
図６は、図５に示した台座７に当接する別の台座１０を弾性部材で押圧保持した構成を示す図である。
【００４６】
同図は、第３レンズに形成された突起部３ｔが、台座７の当接部７ｂに当接し、撮像光学系５０が遠距離側に合焦する位置にある状態を示している。同図に示す構成は、台座７に当接する台座１０を弾性部材２５により撮像素子８の方向に押圧して保持したものである。この場合には、図３で説明したガイド筒部及びスライダ部に繋がる腕状の部位は、台座１０の弾性部材２５による押圧部より撮像素子側に設けられる。
【００４７】
このように保持された台座１０に形成された第二の当接部７ｃに、第３レンズに形成された突起部３ｔが当接し、至近距離に合焦する位置となるのは同様である。
【００４８】
なお、この弾性部材２５は、圧縮コイルバネで図示したが、板バネ、ウレタン等の弾性部材でも適用可能である。また、台座７は上述と同様に接着固定しても良いが、台座１０への押圧力を利用して台座７も接着せずに押圧保持としてもよい。
【００４９】
図７は、本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置のその他の例の内部を示す模式図である。
【００５０】
同図は、当接部７ｂが撮像素子８に当接する脚部７ｋを有する台座７に形成され、撮像素子８に当接する脚部１０ｋを有する別の台座１０に当接部７ｃが形成されたものを示している。台座７及び台座１０は、外枠部材１２に接着等により固着されている。このような構成により、第一の当接部と第二の当接部を形成しても良い。
【００５１】
この、図５〜７に示すような構成においても、上述のように、レンズ位置を検知する検知部材を使用せずとも、撮像光学系５０を遠距離側の位置とマクロ撮影の位置に正確に位置決めできるようになる。
【００５２】
図８は、本発明に係る撮像装置２００の断面を示す図である。同図に示す撮像装置２００は、撮像光学系５０を固定子３１ａ、３１ｂと可動子３２で構成される静電アクチュエータにより光軸方向に移動させるよう構成したものである。同図については、図３に示す撮像装置１００と異なる部分についてのみ説明する。
【００５３】
同図に示すように、撮像光学系５０の第２レンズ２には、一体的に係合部２ｋが形成され、可動子３２と係合部２ｋが係合されている。可動子３２は、固定子３１ａと固定子３１ｂ間を交互に吸着されて振動しつつ、光軸Ｏ方向に移動可能と成されている。
【００５４】
この固定子３１ａ、３１ｂに形成された固定子電極、可動子３２に形成された可動子電極及びその駆動については、例えば、特開２００３−９２８９０号公報、特開平１０−２３９５７８号公報等に記載された方法が適用される。
【００５５】
同図に示す第３レンズの突起部３ｔが、台座７に形成された第一の当接部７ｂに当接した状態（遠距離に合焦した状態）から、静電アクチュエータの可動子３２を、光軸Ｏに沿って、撮像素子８から離間させる方向に移動させると、撮像光学系５０も、係合部２ｋにより撮像素子８から離間させる方向に移動し、第３レンズの突起部３ｔが、台座７に形成された第二の当接部７ｃに当接すると、撮像光学系５０はこれ以上移動できず、至近距離に合焦した状態となる。
【００５６】
以上説明したように、撮像光学系を構成する光学素子の一部が撮像素子側へ移動したとき当接する第一の当接部と、被写体側へ移動したとき当接する第二の当接部と、が形成され、第一の当接部と前記第二の当接部は、向かい合って配置され、アクチュエータにより撮像光学系を移動させ、第一、第二の当接部に当接させて撮像光学系の光軸方向の位置決めを行うことにより、検知部材を必要とせずに、撮像光学系をマクロ撮影位置に、姿勢差無く、正確に位置決め可能な撮像装置を得ることが可能となる。
【００５７】
なお、図３に示す撮像装置１００においては、ガイド軸Ａ２２を使用した例で説明したが、ガイド軸Ｂ２４のみで撮像光学系５０のティルトが発生しない場合にはガイド軸Ａ２２を廃止してもよい。また、本発明は、圧電素子、静電アクチュエータをアクチュエータとして用いたもので説明したが、ＤＣモータや形状記憶合金等を用いたものであっても良いのは勿論である。
【００５８】
また、撮像光学系の全体繰り出しにより焦点調節するものを例にとり説明したが、撮像光学系の一部のレンズの繰り出しにより焦点調節するものであってもよいのは勿論である。
【００５９】
また、上述の実施の形態では、当接部が面で構成された例で説明したが、当接部が突起等で形成され、撮像光学系を構成する光学素子の一部と点で当接するよう構成されたものも、本発明を逸脱するものでないのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る携帯端末の一例である携帯電話機Ｔの外観図である。
【図２】本発明に係る撮像装置１００の斜視図である。
【図３】本発明に係る撮像装置１００の断面を示す図である。
【図４】本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置の内部を示す模式図である。
【図５】本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置の別の例の内部を示す模式図である。
【図６】図５に示した台座に当接する別の台座を弾性部材で押圧保持した構成を示す図である。
【図７】本発明に係る、第一の当接部と第二の当接部を形成した撮像装置のその他の例の内部を示す模式図である。
【図８】本発明に係る撮像装置２００の断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  第１レンズ
２  第２レンズ
３  第３レンズ
７  台座
８  撮像素子
９  赤外光カットフィルタ
１１  プリント基板
１２  外枠部材
１４  蓋部材
２２  ガイド軸Ａ
２３  圧電素子
２４  ガイド軸Ｂ
５０  撮像光学系
１００  撮像装置
【図１】
2005351948.tif 000003
【図２】
2005351948.tif 000004
【図３】
2005351948.tif 000005
【図４】
2005351948.tif 000006
【図５】
2005351948.tif 000007
【図６】
2005351948.tif 000008
【図７】
2005351948.tif 000009
【図８】
2005351948.tif 000010