(57)【要約】【課題】更なる小型化を可能にした撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置１は、光学ズームレンズ１５を保持する第１レンズホルダ３と、光学ズームレンズ１５の光軸上に配置されたフォーカスレンズ１７を保持する第２レンズホルダ５と、第１レンズホルダ３を駆動する第１駆動機構７と、第２レンズホルダ５を駆動する第２駆動機構９と、受像素子１１を保持する受像素子ホルダ１３と、受像素子ホルダ１３を駆動する受像素子駆動機構１９を備え、受像素子駆動機構１９は、受像素子ホルダ１３に設けたコイル３９と、光軸方向に沿って配置したヨーク２７及びマグネット２９とを有し、コイル３９に通電して生じる電磁力により受像素子ホルダ１３が光軸方向に直線移動して受像素子１１をレンズの焦点位置に移動する。【選択図】図１
2007156377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズホルダと、レンズの光軸上に配置される受像素子を保持する受像素子ホルダと、レンズホルダを光軸方向に直線駆動するレンズ駆動機構と、受像素子ホルダを光軸方向に直線駆動する受像素子駆動機構とを備え、受像素子駆動機構の作動により受像素子をレンズの焦点位置に直線移動することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
受像素子駆動機構は、受像素子ホルダに設けたコイルと、レンズの光軸方向に沿って配置したマグネット及びヨークとを備え、コイルに通電して生じる電磁力により受像素子ホルダを光軸方向に直線移動す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】
光学ズームレンズを保持する第１レンズホルダと、光学ズームレンズの光軸上に配置されたフォーカスレンズを保持する第２レンズホルダと、第１レンズホルダを駆動する第１駆動機構と、第２レンズホルダを駆動する第２駆動機構と、受像素子を保持する受像素子ホルダと、受像素子ホルダを駆動する受像素子駆動機構を備え、受像素子駆動機構は、受像素子ホルダに設けたコイルと、光軸方向に沿って配置したヨーク及びマグネットとを有し、コイルに通電して生じる電磁力により受像素子ホルダがレンズの光軸方向に直線移動することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
第１駆動機構及び第２駆動機構の各々は、レンズホルダに設けたコイルと、光軸方向に設けたヨーク及びマグネットとを備え、受像素子駆動機構のヨーク及びマグネットは、第１駆動機構又は第２駆動機構のマグネット及びヨークの延長部分としていることを特徴とする請求項３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、レンズ及び受像素子を備えた小型デジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ズームレンズとフォーカスレンズとをプランジャにより光軸上を直線駆動して、筐体に固定した受像素子に焦点を合わせる構成の撮像装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、フォーカスレンズホルダをマグネットとヨークとコイルとにより構成した駆動機構により直線駆動して、固定した受像素子に焦点を合わせる構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４１３２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１７３４３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
小型カメラ等に用いられるこの種の撮像装置では、レンズホルダのみを直線移動させる構成であるから、駆動機構を小さくしてもレンズホルダ（レンズ）の移動範囲を確保するために所定の寸法が必要になり、小型化に限界があった。
【０００６】
一方、撮像装置においては、小型カメラはもとより、内視鏡等の分野においても更なる小型化の要請が高い。
【０００７】
そこで、本発明は、更なる小型化を可能にした撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、レンズを保持するレンズホルダと、レンズの光軸上に配置される受像素子を保持する受像素子ホルダと、レンズホルダを光軸方向に直線駆動するレンズ駆動機構と、受像素子ホルダを光軸方向に直線駆動する受像素子駆動機構とを備え、受像素子駆動機構の作動により受像素子をレンズの焦点位置に直線移動することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、受像素子駆動機構は、受像素子ホルダに設けたコイルと、レンズの光軸方向に沿って配置したマグネット及びヨークとを備え、コイルに通電して生じる電磁力により受像素子ホルダを光軸方向に直線移動することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、光学ズームレンズを保持する第１レンズホルダと、光学ズームレンズの光軸上に配置されたフォーカスレンズを保持する第２レンズホルダと、第１レンズホルダを駆動する第１駆動機構と、第２レンズホルダを駆動する第２駆動機構と、受像素子を保持する受像素子ホルダと、受像素子ホルダを駆動する受像素子駆動機構を備え、受像素子駆動機構は、受像素子ホルダに設けたコイルと、光軸方向に沿って配置したヨーク及びマグネットとを有し、コイルに通電して生じる電磁力により受像素子ホルダがレンズの光軸方向に直線移動することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像装置において、第１駆動機構及び第２駆動機構の各々は、レンズホルダに設けたコイルと、光軸方向に設けたヨーク及びマグネットとを備え、受像素子駆動機構のヨーク及びマグネットは、第１駆動機構又は第２駆動機構のマグネット及びヨークの延長部分としていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、レンズの移動と受像素子の移動を行う構成であるから、レンズのみを移動して焦点位置を合わせる場合に比較して、レンズの移動範囲を小さくできる。したがって、光軸方向における撮像装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
一般に、レンズの加工精度等が異なる為に、従来は受像素子に焦点が位置するように、個々の製品毎にレンズの位置調整を行っていたが、本発明によれば、受像素子が焦点位置に移動できるからレンズの位置調整が不要であり、少なくとも焦点位置の調整は受像素子を移動させることにより行うことができるので焦点位置の調整が容易である。同様に、レンズの種類が異なる場合にも、レンズを調整することなく受像素子を移動することにより、焦点位置の調整が容易にできる。
【００１４】
従来技術では、レンズにより固定の受像素子に焦点を合わせていた為に、撮像素子の画額のずれ（撮像素子の有効領域に対する結像した画像領域のずれ）が生じていたが、本発明では受像素子を移動できる構成とすることにより、画額のずれが少なくなるように調整できる。
【００１５】
レンズが外気温度や湿気等により変形して焦点位置変化（ピント移動）が生じても、撮像素子が移動できるので、レンズの焦点位置変化の影響を受けない。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を得ることができるとともに、受像素子駆動機構は、コイルに通電する電磁力で駆動する構成であるから、歯車等の機械的駆動に比較して、位置制御精度が高く且つ簡易で小型の構成で受像素子を駆動することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、光学ズームレンズとフォーカスレンズを備える撮像装置においては、特に各レンズの駆動範囲を確保する為に光軸方向に所定寸法が必要になるが、受像素子を移動させることにより、フォーカスレンズの移動範囲を少なくでき、光軸方向における装置の寸法を小さくできる。更に、受像素子駆動機構は、コイルに通電する電磁力で駆動する構成であるから、歯車等の機械的駆動に比較して、位置制御精度が高く且つ簡易で小型の構成で受像素子を駆動することができる。
【００１８】
一般に、光学ズームレンズやフォーカスレンズの加工精度等が異なる為に、従来は受像素子に焦点が位置するように、個々の製品毎に各レンズの位置調整を行っていたが、本発明によれば、撮影時に受像素子が焦点位置に移動できるから各レンズの位置調整が不要となる。また、製品の出荷時に焦点位置の位置調整をするとしても、受像素子が移動自在であるから焦点位置の調整が容易である。
【００１９】
同様に、光学ズームレンズの種類が異なる場合にも、光学ズームレンズやフォーカスレンズの焦点位置を調整する作業が必要なく、仮に調整が必要な場合にも受像素子を移動することにより、焦点位置の調整が容易にできる。
【００２０】
従来技術ではフォーカスレンズにより固定の受像素子に焦点を合わせていた為に、撮像素子の画額のずれ（撮像素子の有効領域に対する結像した画像領域のずれ）が生じていたが、本発明では受像素子を移動できる構成とすることにより、画額のずれを少なくできる。
【００２１】
光学ズームレンズが光学的ズーム（望遠）とワイド（視野拡大）との間を移動する距離や、フォーカスレンズの移動寸法と焦点位置との関係を精密に計算して、鏡枠の寸法等を設計したが、焦点位置は受像素子の移動によっても調整できるので、精密な設計が必要なく、設計の自由度が高い。
【００２２】
光学ズームレンズやフォーカスレンズが外気温度や湿気等により変形して焦点位置変化（ピント移動）が生じても、撮像素子が移動できるので、レンズの焦点位置変化の影響を受けない。
【００２３】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の作用効果を奏すると共に、受像素子駆動機構が第１駆動機構又は第２駆動機構のマグネットとヨークを利用するので、部品点数の削減ができ且つ組立て性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置の縦断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２５】
本実施の形態にかかる撮像装置１は、携帯電話に組み込まれる光学ズーム付きオートフォーカスカメラの撮像装置である。
【００２６】
この撮像装置１は、筐体２内に、光学ズームレンズ１５を保持する第１レンズホルダ３及びフォーカスレンズ１７を保持する第２レンズホルダ５と、第１レンズホルダ３を駆動する第１駆動機構７と、第２レンズホルダ５を駆動する第２駆動機構９と、受像素子（ＣＣＤ）１１を保持する受像素子ホルダ１３と、受像素子駆動機構１９とを備えている。
【００２７】
第１レンズホルダ３は、一方の案内軸２１により光軸方向にスライド自在に設けてある。一方の案内軸２１は横断面略円形を成し（図２参照）、光軸方向に沿って設けてあり、両端が筐体２に固定されている。
【００２８】
第２レンズホルダ５は、他方の案内軸２３により光軸方向にスライド自在に設けてある。他方の案内軸２３は、横断面略円形を成し（図２参照）、一方の案内軸２１と略平行に配置して筐体２に固定されている。第１レンズホルダ３の光学ズーム用レンズ１５と第２レンズホルダのフォーカス用レンズ１５とは光軸を同一にしてある。
【００２９】
第１レンズホルダ３と第２レンズホルダ５との各案内軸２１、２３との係合部３ａ、５ａは各々、横断面角形を成しており、案内軸２１、２３と線接触している。
【００３０】
第１駆動機構７と第２駆動機構９とは略同じ構成であるから、以下の説明では、主に第１駆動機構７を説明して、第２駆動機構９には同一作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略する。
【００３１】
第１駆動機構７は、リニアモータであり、ヨーク２７と、マグネット２９と、コイル３１とから構成されている。本実施の形態では、ヨーク２７は光軸方向に沿って配置して筐体２に固定してある。マグネット２９は光軸方向に沿って配置してヨーク２７に固定してあり、第１レンズホルダ３にコイル３１を取付けて、第１レンズホルダ３がコイル３１と共に光軸方向に移動するようになっている。
【００３２】
ヨーク２７は断面略矩形を成して磁界を閉じており、コイル３１の移動方向に長い一対の壁部２７ａ、２７ｂを有し、一対の壁部２７ａ、２７ｂは略平行に配置してある。一方の壁部２７ａにおいて他方の壁部２７ｂに対向する面にはマグネット１９が貼付してあり、ヨーク２７の一方の壁部２７ａと他方の壁部２７ｂとの間に磁界を形成している。
【００３３】
コイル３１は、略角筒状に形成されており、筒の内周側にヨーク２７の他方の壁部２７ｂが相対移動可能に挿通されている。
【００３４】
第１駆動機構７のヨーク２７は、筐体２の基板３３から光軸方向先端側壁（前側壁）３５の近傍に亘って延出しており、第１レンズホルダ３は光軸方向における中間領域Ｍを移動自在になっている。
【００３５】
受像素子駆動機構１９は、本実施の形態では、第１駆動機構７のヨーク２５及びマグネット２９の延長部分を利用しており、ヨーク２５及びマグネット２９の基板側の部分（領域Ｎに対応する部分）と、受像素子ホルダ１３に設けたコイル３９とにより構成されている。この受像素子駆動機構１９により、受像素子ホルダ１３は光軸方向における基板側領域Ｎを移動自在になっている。
【００３６】
また、受像素子ホルダ１３は第１レンズホルダ３と同様に一方の案内軸２１に挿通されて光軸方向の移動が案内されている。
【００３７】
受像素子ホルダ１３には、フレキシブルケーブル４１の一端が接続されており、フレキシブルケーブル４１の他端は筐体２に固定されている。受像素子１１の受像信号はフレキシブルケーブル４１を介して画像処理部４３に送信されると共に、位置制御部４５からの制御信号を受けてコイル３９に通電することにより、コイル３９と共に受像素子１１を所定位置に移動するようになっている。
【００３８】
画像処理部４３は、受像素子１１が受けた高域成分のピークを検出することにより、焦点位置を検知するようになっており、画像処理部４３が高域成分のピークを検知するまで、位置制御部４５が受像素子ホルダ１３を前進又は後退させる。
【００３９】
位置制御部４５は、第１レンズホルダ３及び第２レンズホルダ５にもフレキシブルケーブル（図示せず）を介して接続されており、第１レンズホルダ３は操作部からの操作信号（望遠又は拡大信号）を受けて位置制御部４５から第１レンズホルダ３を駆動し、第２レンズホルダ５は、第１レンズホルダ３の位置に対応して予め入力されている所定位置に移動するようになっている。所定位置は、受像素子１１が基準位置にあるときに合焦点に近い位置である。
【００４０】
次に、本発明にかかるレンズ駆動装置１の作用及び効果について説明する。
【００４１】
光学ズーム（望遠又は拡大）を用いた撮影を行う場合、位置制御部４５が光学ズームの操作信号を受けると、第１レンズホルダ３のコイル３１に通電して、コイル３１に生じる電磁力により、第１レンズホルダ３を光軸方向に前進又は後退させる。
【００４２】
位置制御部４５は、予め行って得た実験データ等から、第１レンズホルダ３の位置に対応して受像素子１１が基準位置にあるときに合焦点となる位置に近い位置に第２レンズホルダ５を移動する。次に、位置制御部４５は受像素子ホルダ１３を移動して、受像素子１１が受けた画像信号を画像処理部４３に送信し、画像処理部４３で高域成分のピークを検出することにより、焦点位置を検知する。位置制御部４５は、高位置成分のピークを検出するまで、受像素子ホルダ１３を前後に移動する。
【００４３】
本実施の形態によれば、光学ズームレンズ１５の移動に応じて、フォーカスレンズ１７の移動と受像素子１１との両方の移動を行う構成であるから、フォーカスレンズ１７のみを移動して焦点位置を合わせる場合に比較して、ファーカスレンズ１７の移動範囲Ｋを小さく設定できる。例えば、被写体の光を取り入れる入光部４７から受像素子１１が最も遠ざかった位置にあるときの寸法Ｌは、従来の受像素子１１を固定したもので１８．２ｍｍであったが、光学的に同一の機能（同じ光学ズームレンズ及びフォーカスレンズ）を持った本実施の形態では、１３．６ｍｍにすることができた。
【００４４】
したがって、光軸方向における撮像装置の小型化を図ることができた。
【００４５】
受像素子駆動機構１９は、コイル３９に通電する電磁力で駆動する構成であるから、歯車等の機械的駆動に比較して、位置制御精度が高く且つ簡易で小型の構成で受像素子１１を精密駆動することができる。
【００４６】
受像素子駆動機構１９は、第１駆動機構７のマグネット２９とヨーク２７を長くしてその一部を利用しているので、部品点数の削減ができ且つ組立て性に優れる。
【００４７】
第１レンズホルダ３及び第２レンズホルダ５の各案内軸２１、２３との係合部３ａ、５ａは、案内軸２１、２３と線接触しているので、擦れ等により生じる塵粉を間隙部分に逃すことができ、スムーズな摺動を図ることができる。
【００４８】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００４９】
例えば、フォーカスレンズ１７を駆動する第２駆動機構９のヨーク２７及びマグネット２９を長くして、受像素子ホルダ１３のコイル３９が、第２駆動機構９のヨーク２７を移動する構成としてもよい。
【００５０】
また、フォーカスレンズ１７は固定とし、光学ズームレンズ１５を保持する第１レンズホルダ３と、受像素子ホルダ１３のみを駆動して焦点を合わせるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置の縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【００５２】
１      撮像装置
３      第１レンズホルダ
５      第２レンズホルダ
７      第１駆動機構（レンズ駆動機構）
９      第２駆動機構（レンズ駆動機構）
１１    受像素子
１３    受像素子ホルダ
１５    光学ズームレンズ
１７    フォーカスレンズ
１９    受像素子駆動機構
２７    ヨーク
２９    マグネット
３９    コイル（受像素子ホルダのコイル）
【図１】
2007156377.tif 000003
【図２】
2007156377.tif 000004