(57)【要約】【課題】  形状記憶合金を用いて撮像レンズを移動させるよう構成したレンズ鏡胴において、小型に形成できて、撮像レンズを効率良く移動でき、携帯端末に内蔵するのに好適なレンズ鏡胴。【解決手段】  被写体光を結像させる撮像レンズと、該撮像レンズを保持する鏡枠とを有し、紐状に形成された形状記憶合金を用いて前記鏡枠を所定の方向に移動させるレンズ鏡胴において、前記形状記憶合金の一部を前記撮像レンズの光路内に配置し、通電によって前記形状記憶合金を収縮させることにより、前記鏡枠を移動させること。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を結像させる撮像レンズと、該撮像レンズを保持する鏡枠とを有し、紐状に形成された形状記憶合金を用いて前記鏡枠を所定の方向に移動させるレンズ鏡胴において、
前記形状記憶合金の一部を前記撮像レンズの光路内に配置し、
通電によって前記形状記憶合金を収縮させることにより、前記鏡枠を移動させることを特徴とするレンズ鏡胴。
【請求項２】
前記形状記憶合金を収縮させることにより、前記鏡枠を光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡胴。
【請求項３】
前記形状記憶合金を収縮させることにより、前記鏡枠を被写体側に移動させることを特徴とする請求項２に記載のレンズ鏡胴。
【請求項４】
前記鏡枠は結像面側に付勢されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ鏡胴。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のレンズ鏡胴を備えた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、紐状に形成された形状記憶合金を用いて撮像レンズを光軸方向に移動させるように構成したレンズ鏡胴に関し、特に携帯端末等に内蔵する小型薄型の撮像装置に好適なレンズ鏡胴に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、カメラでは撮像レンズのフォーカシングやズーミングに際し、モータ及びモータに連設されたギア列によりレンズ鏡胴を駆動して撮像レンズを移動させるのが一般的である。一方、撮像レンズの移動に関し、モータ及びモータに連設されたギア列の代わりに、形状記憶合金を用いて撮像レンズを移動させ、これによりカメラの省スペース化を図るものが提案されている。
【０００３】
この形状記憶合金を用いた駆動装置として、紐状の形状記憶合金と、被駆動体の位置を検知する検知手段を備え、検知手段の情報に基づいて形状記憶合金の駆動を制御するものや、紐状の形状記憶合金を長手方向に分割し、個々に制御することで被駆動体の位置制御を行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、紐状の形状記憶合金をくの字型にして使用し、略中央部で被駆動体と当接し、両端を固定した駆動機構が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−３０７６２８号公報
【特許文献２】特開２００２−９９０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、小型で薄型の撮像装置が携帯電話機やＰＤＡ等の小型、薄型の電子機器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。
【０００６】
これら携帯端末の普及に伴い、携帯端末に内蔵される撮像装置も、より高画質の画像を得るために、撮像レンズを移動させ、マクロ機能を有するものや、光学ズームを有したものが搭載されるようになりつつある。
【０００７】
しかし、携帯端末に内蔵される撮像装置は、例えば１ｃｍ3以下というような、非常に小型であることが要求されるものである。
【０００８】
この様な要求に対し、上記特許文献１に記載された、被駆動体の位置検知手段を有するものは被駆動体の位置制御が正確になる利点を有するが、携帯端末に内蔵する撮像装置に適用すると検知手段のスペースを必要とし大型化してしまう欠点がある。また、長手方向に分割し、個々に制御するものは、制御のための回路構成が複雑となると共に、形状記憶合金を直線的に配置しているため小さくまとめることができないという問題がある。
【０００９】
更に、上記特許文献２に記載された、紐状の形状記憶合金を、くの字型にして使用するものは、双眼鏡等の大きい機器に内蔵するにはそれほど問題とならないが、両端の固定部が被駆動体の両側に大きく張り出すことになり、携帯端末に内蔵しようと小型の撮像装置に適用するには、何らかの工夫を必要とするものである。
【００１０】
本発明は、上記問題に鑑み、形状記憶合金を用いて撮像レンズを光軸方向に移動させるよう構成したレンズ鏡胴において、小型に形成できて、撮像レンズを効率良く移動でき、携帯端末に内蔵するのに好適なレンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は下記の構成により達成される。
【００１２】
被写体光を結像させる撮像レンズと、該撮像レンズを保持する鏡枠とを有し、紐状に形成された形状記憶合金を用いて前記鏡枠を所定の方向に移動させるレンズ鏡胴において、前記形状記憶合金の一部を前記撮像レンズの光路内に配置し、通電によって前記形状記憶合金を収縮させることにより、前記鏡枠を移動させることを特徴とするレンズ鏡胴。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像レンズの光路内に配置した形状記憶合金により、撮像レンズを保持する鏡枠を移動させるので、形状記憶合金が鏡枠を効率よく移動させることができ、且つ、小型に構成することができるので、小型・薄型の携帯端末等に内蔵するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のレンズ鏡胴及び該レンズ鏡胴を備えた撮像装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。
【００１５】
先ず、撮像装置を備えた携帯端末として、携帯電話機の一例を図１の外観図に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図１（Ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。
【００１６】
図１において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＰを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。後述する撮像装置Ｓは、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されていて、上筐体７１の外表面に撮像レンズＬが露出している。
【００１７】
なお、この撮像装置Ｓの位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。
【００１８】
次に、撮像装置Ｓ及び撮像装置Ｓに内蔵したレンズ鏡胴について説明する。
【００１９】
図２は撮像装置の斜視図、図３はレンズ鏡胴の上面図、図４は図２におけるＡ−Ａ断面図であって、図４（Ａ）は通常状態の図、図４（Ｂ）は撮像レンズを繰り出した図、図５は図２におけるＢ−Ｂ断面図であって、図５（Ａ）は通常状態の図、図５（Ｂ）は撮像レンズを繰り出した図である。
【００２０】
図２に示す撮像装置Ｓにおいて、内部のレンズ鏡胴の各部材は地板１１に保持されていて、地板１１には不図示の止めネジ等により蓋部材３１が固定され、蓋部材３１によってレンズ鏡胴の上部側面及び上面が被覆されている。なお、被写体光が撮像レンズＬに通過できるように、蓋部材３１には開口部３１ａが設けられている。
【００２１】
また、地板１１の下面には撮像素子Ｃが実装されたプリント配線基板３２が固定されていて、プリント配線基板３２にはフレキシブルプリント基板３３，３４が接続されている。フレキシブルプリント基板３３には携帯端末の他の基板と接続し、電源、コントロール信号、画像信号、形状記憶合金への信号等を入力するための複数の接点部３３ａが設けられ、その裏面には補強板３５が貼着されている。
【００２２】
次に、レンズ鏡胴について説明する。
【００２３】
撮像レンズＬは単玉若しくは複数枚のレンズから構成され、被写体光を撮像素子Ｃに結像する。撮像レンズＬは第１鏡枠１２に保持され、第１鏡枠１２は第２鏡枠１３と螺合している。従って、第１鏡枠１２を回転させることにより、第１鏡枠１２、即ち、撮像レンズＬは第２鏡枠１３に対して光軸Ｏの方向に移動するので、撮像素子Ｃに対してピント調整を行うことができる。
【００２４】
なお、場合によっては第１鏡枠１２と第２鏡枠１３とが一体化されていてもよい。
【００２５】
第２鏡枠１３の側部には撮像レンズＬの光軸Ｏと平行な貫通孔を有する筒状部１３ａが一体に形成され、地板１１にはガイド軸１４が光軸Ｏと平行に植設されていて、筒状部１３ａの貫通孔がガイド軸１４に嵌合している。なお、ガイド軸１４と地板１１を一体に形成してもよい。
【００２６】
また、光軸Ｏを挟んで筒状部１３ａの反対側の位置における第２鏡枠１３の側部には、Ｕ字状の係合部１３ｂが一体に形成され、地板１１よりガイド軸１１ａが光軸Ｏと平行に立設していて、係合部１３ｂのＵ字溝がガイド軸１１ａに嵌合している。なお、ガイド軸１１ａと地板１１を別部材で形成してもよい。
【００２７】
このように、筒状部１３ａの貫通孔がガイド軸１４に嵌合し、係合部１３ｂのＵ字溝がガイド軸１１ａに嵌合しているので、第２鏡枠１３は光軸Ｏの方向に精密に直進移動可能であり、同時に第１鏡枠１２及び撮像レンズＬも光軸Ｏの方向に移動可能である。
【００２８】
また、筒状部１３ａの上部に圧縮バネ１５の下端が当接し、ガイド軸１４の先端に固定されたバネ受け板１６に圧縮バネ１５の上端が当接している。従って、圧縮バネ１５により筒状部１３ａ即ち第２鏡枠１３は撮像素子Ｃの方向（結像面側）に付勢され、図４（Ａ）に示す如く第２鏡枠１３の後端突部１３ｃが地板１１の受け面１１ｂに当接している。この結果、通常の場合は、撮像レンズＬは一定の位置に固定され、撮像素子Ｃに結像するので、撮像レンズＬを過焦点距離に合焦するようにすれば、無限遠から近距離まで撮影可能になる。
【００２９】
また、光軸Ｏを中心にガイド軸１４，１１ａに対して９０度回転させた位置であって、第２鏡枠１３における相対する側壁の外方には、同一形状の柱状部１１ｃ，１１ｄが地板１１より立設していて、光軸Ｏを挟んで対向している。そして、紐状に形成された形状記憶合金１８の両端部が各々柱状部１１ｃ，１１ｄに板部材１９によって狭着され固定されている。そして、形状記憶合金１８の両端部はフレキシブルプリント基板３４に接続されている。
【００３０】
一方、形状記憶合金１８の中央部は第２鏡枠１３の撮像素子Ｃ（結像面側）における後端部１３ｄに当接可能に配置されている。従って、中央部が撮像レンズＬの光軸Ｏを横切って撮像レンズＬの光路内に配置された状態で形状記憶合金１８は張架されている。
【００３１】
このような状態で、フレキシブルプリント基板３３、プリント配線基板３２、フレキシブルプリント基板３４、板部材１９を介して、形状記憶合金１８に通電すると、抵抗体である形状記憶合金１８は発熱して温度が上昇し、その全長が短縮する方向に収縮する。これにより、第２鏡枠１３の後端部１３ｄが押圧され、第２鏡枠１３は圧縮バネ１５の付勢力に抗してガイド軸１４，１１ａに案内されて、撮像素子Ｃとは反対側の被写体側に移動する。即ち、第２鏡枠１３を介して第１鏡枠１２により保持されている撮像レンズＬは、光軸Ｏに沿って被写体側に移動するので、より近距離の被写体が撮像素子Ｃに結像する。
【００３２】
従って、通常の撮影のときには形状記憶合金１８に通電せず、花等を近接撮影するときには形状記憶合金１８に通電するようにすればよい。
【００３３】
また、撮像装置がＡＦ機能を有していたり、手動で遠近の距離設定が可能なように構成した場合には、撮影距離に応じて形状記憶合金に入力する電力を多段階に調整すればよい。
【００３４】
このように、撮像レンズＬの光軸Ｏを横切る状態で形状記憶合金１８を配置し、第２鏡枠１３を均等に押圧するので、第２鏡枠１３は効率よく光軸Ｏの方向に移動することができる。
【００３５】
なお、上述の形状記憶合金１８の中央部とは、端部ではない部分という意味であり、両端部から等距離の中央位置を意味するものではない。
【００３６】
ここで、形状記憶合金１８は略半々の比率のチタンとニッケルから形成されていて、銅を混入することもある。
【００３７】
また、以上の構成では、形状記憶合金１８の中央部が撮像レンズＬの光路内に配置されている。従って、形状記憶合金１８によって光路の一部が遮られ、条件によっては見苦しくなる。これを解決する手段を図６に基づいて説明する。
【００３８】
図６において、図６（Ａ）は形状記憶合金１８が撮像レンズＬの光路内に配置されている図、図６（Ｂ）は形状記憶合金１８を光軸方向から見た図である。
【００３９】
先ず、撮像レンズの光路内に配置されている物体の大きさが、その物体を横切る光路の面積の３％以下ならば、撮像素子等に結像しても視認し難いということが知られている。
【００４０】
図６（Ｂ）において、形状記憶合金１８が撮像レンズＬの光路内に配置されているときの光路の直径をＤとし、形状記憶合金１８の太さをｄとすると、光路の面積はπＤ2／４、光路内の形状記憶合金１８の面積はｄ・Ｄとなる。従って、下記の条件式（１）を満足するようにすればよい。
【００４１】
ｄ・Ｄ／（πＤ2／４）＜０．０３・・・（１）
この条件式（１）は下記の如く簡易化できる。
【００４２】
ｄ／Ｄ＜０．０２・・・（２）
なお、条件式（２）を満足させるためには、形状記憶合金１８をできるだけ撮像レンズＬの最終面の近傍における光路の面積が大きい位置に配置することが望ましい。
【００４３】
しかし、撮像素子Ｃに結像した形状記憶合金１８の像を画像処理により削除するように構成するならば、必ずしも条件式（２）を満足しなくてもよい。
【００４４】
また、場合によっては形状記憶合金を、複数枚のレンズを有する撮像レンズのレンズ間に配置してもよいし、撮像レンズの被写体側に配置してもよい。
【００４５】
また、このような形状記憶合金１８を用いた撮像装置を内蔵した携帯電話機等を高温環境下で使用することもあり得る。従って、５０〜６０℃以下の温度では形状記憶合金１８が収縮しても第２鏡枠１３を繰り出さないように形状記憶合金１８を若干緩ませた状態で配置し、例えば１００℃になったときに形状記憶合金１８が収縮して後端部１３ｄに張着し、第２鏡枠１３を繰り出すように構成することが望ましい。
【００４６】
次に、異なる構成のレンズ鏡胴について、図７，８を参照して説明する。図７はダイヤフラムタイプの板バネの上面図、図８は形状記憶合金を張架した断面図であって、図８（Ａ）は通常状態の図、図８（Ｂ）は撮像レンズを繰り出した図である。
【００４７】
このレンズ鏡胴が前述のレンズ鏡胴と類似している点は、形状記憶合金１８の中央部が撮像レンズＬの光路内に配置され、両端が各々柱状部１１ｃ，１１ｄに固定されて、形状記憶合金１８が張架されている点である。一方、異なる点は、第２鏡枠１３が筒状部１３ａ及び係合部１３ｂを有せず、地板１１にガイド軸１４，１１ａが立設せず、且つ、圧縮バネ１５も設けられていない点である。
【００４８】
先ず、図７に示すダイヤフラムタイプの板バネ２５はリン青銅やステンレスから形成され、外周側の平坦部２５ａと内周側の平坦部２５ｃが中心軸方向に段差を有し、平坦部２５ａと平坦部２５ｃが傾斜部２５ｂで接続されていて、傾斜部２５ｂの変形でバネ性を有している。
【００４９】
図８に示す如く、板バネ２５は、蓋部材３１の上部裏面と第２鏡枠１３の上端部とに固定され、更に、同様の板バネ２６が、第２鏡枠１３の後端突部１３ｃと地板１１の下面１１ｅとに固定されている。そして、板バネ２５の方が板バネ２６よりバネ圧が強い。従って、図８（Ａ）に示す如く、形状記憶合金１８に通電しないときには、板バネ２５が板バネ２６に抗して第２鏡枠１３を押圧し、板バネ２６の裏面を地板１１の受け面１１ｂに当接させて、撮像レンズＬを光軸Ｏの方向に位置決めする。また、近接撮影のために形状記憶合金１８に通電したときには、形状記憶合金１８が収縮するので、板バネ２５に抗して第２鏡枠１３、即ち撮像レンズＬは所定位置まで繰り出される。
【００５０】
このようにダイヤフラムタイプの板バネ２５を用いた場合も、前述の圧縮バネ１５を用いた場合と基本的な作用は同等であるが、二つの板バネ２５，２６を用いることにより、光軸Ｏをチルトさせることなく第２鏡枠１３、第１鏡枠１２及び撮像レンズＬを保持することができるので、ガイド軸１４，１１ａが不要になって前述の構成よりレンズ鏡胴を小型化することができる。
【００５１】
なお、以上の構成で、形状記憶合金１８は必ずしも光軸Ｏを横切らなくてもよいが、できるだけ光軸Ｏの近傍を横切ることが望ましい。
【００５２】
また、形状記憶合金が撮像レンズを光軸方向に移動させる方向は必ずしも被写体側に限定されるものではなく、場合によっては結像面側に移動させるように構成してもよい。例えば、通常の撮影のときは、撮像レンズＬを近距離のみ被写界深度に入るようにし、無限遠を含めた遠距離を撮影するときは、撮像レンズを結像面側に移動させる。
【００５３】
更に、手ぶれ補正のためのレンズ移動やコンバージョンレンズの移動のために、レンズを光軸に対して直交する方向に移動させるように構成してもよい。このような構成の場合でも形状記憶合金が撮像レンズの光路内に配置されることになるが、必ずしも形状記憶合金の中央部に限られるものではなく、形状記憶合金の一部が撮像レンズの光路内に配置されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】携帯電話機の外観図である。
【図２】撮像装置の斜視図である。
【図３】レンズ鏡胴の上面図である。
【図４】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】形状記憶合金が光路を遮った場合の説明図である。
【図７】ダイヤフラムタイプの板バネの上面図である。
【図８】形状記憶合金を張架した断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｓ  撮像装置
Ｌ  撮像レンズ
Ｃ  撮像素子
Ｏ  光軸
１１  地板
１１ａ，１４  ガイド軸
１１ｃ，１１ｄ  柱状部
１２  第１鏡枠
１３  第２鏡枠
１３ａ  筒状部
１３ｂ  係合部
１５  圧縮バネ
１８  形状記憶合金
２５，２６  板バネ
３１  蓋部材
３２  プリント配線基板
３３，３４  フレキシブルプリント基板
【図１】
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【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】
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【図８】
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