(57)【要約】【課題】調整が容易で且つコンパクトな構成を有し、高画質な画像を得ることができる撮像装置を提供する。【解決手段】下筒２１Ａの上に上筒２１Ｂを載置すると、凸状の球面２１ｃに凹状の球面２１ｐが当接する。このとき、アクチュエータ３０の磁石３２は、治具Ｊの磁石Ｍｇとの間で作用する磁力により吸引されるので、他の支持部材を必要とすることなく、上筒２１Ｂは下筒２１Ａに固定吸着される。ここで作業者は、撮像装置５０をテストパターン（不図示）に向けて、モニタに表示されるテストパターン画像を観察しながら、全体的に最もピントが合う位置へと、上筒２１Ｂを光軸直交方向に押して移動させる。それにより上筒２１Ｂは、下筒２１Ａの球面２１ｃをガイドとして、撮像レンズ１０と共に球面の中心Ｐ回りに回動するので、撮像レンズ１０のチルト調整を適切に行うことができる。【選択図】図４
2007178723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子の周囲に配置された筐体と、
被写体像を前記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズと、を有し、
前記筐体は、前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた第１の支持部と、前記撮影レンズを支持する第２の支持部とを有し、
前記第１の支持部は球面を備え、前記第２の支持部は、前記球面に当接する当接部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の支持部は凹状の球面を備え、前記第２の支持部は、前記凹状の球面に係合する凸状の球面を備え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】
前記球面の中心は、前記撮像素子の結像中心の法線上にあることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮影レンズは光軸方向に移動可能な可動レンズを含み、更に前記可動レンズを移動させるアクチュエータを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
基板上に配置された撮像素子に対して、被写体像を前記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズを位置決めする位置決め方法において、
前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた筐体の一部をガイドとして、前記撮影レンズを、所定点を中心に回動させることを特徴とする撮影レンズの位置決め方法。
【請求項６】
前記筐体は、前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた第１の支持部と、前記撮影レンズを支持する第２の支持部とを有し、
前記第１の支持部は球面を備え、前記第２の支持部は、前記球面に当接する当接部を備えることを特徴とする請求項５に記載の撮影レンズの位置決め方法。
【請求項７】
前記第１の支持部は凹状の球面を備え、前記第２の支持部は、前記凹状の球面に係合する凸状の球面を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮影レンズの位置決め方法。
【請求項８】
前記所定点は、前記撮像素子の結像中心の法線上にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮影レンズの位置決め方法に関し、例えばＣＣＤ型イメージセンサあるいはＣＭＯＳ型イメージセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置及び撮影レンズの位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型あるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型の固体撮像素子を用いた撮像装置の高性能化に伴い、撮影機能を備えた撮像装置が搭載された携帯電話が普及しつつある。このような撮像装置の例を特許文献１に示す。
【特許文献１】特開２００５−１０３５２
【特許文献２】特開２００４−１６３８６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、高画質な画像を得るためには、撮影レンズと撮像素子とを、光軸方向に所定の間隔で保持するのみでは不十分である。一般的に撮像素子は基板に接着されており、接着の態様によっては基板に対して傾いて装着される場合もある。又、撮影レンズの製造誤差等により、像面が撮像素子の受光面に対して傾いてしまう、いわゆる片ボケという現象が生じる場合もある。これらの不具合を放置すると、画像の一部にぼけが生じ、高画質な画像を得ることができないという問題がある。
【０００４】
これに対し、上記特許文献２においては、撮影レンズを保持する保持筒に、撮影レンズの傾きを調整するための調整ピンを設け、これにより撮像素子に対して撮影レンズの傾きを最適なものとする技術が開示されている。しかるに、かかる調整ピンを保持筒に設けると、保持筒の構成が大型化し、例えば携帯電話等に搭載する際に障害となり得るという問題がある。又、傾き調整もしにくいという問題もある。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、調整が容易で且つコンパクトな構成を有し、高画質な画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の撮像装置は、
基板上に配置された撮像素子と、
前記撮像素子の周囲に配置された筐体と、
被写体像を前記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズと、を有し、
前記筐体は、前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた第１の支持部と、前記撮影レンズを支持する第２の支持部とを有し、
前記第１の支持部は球面を備え、前記第２の支持部は、前記球面に当接する当接部を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記第１の支持部は球面を備え、前記第２の支持部は、前記球面に当接する当接部を備えるので、前記球面に沿って前記当接部を摺動させることで、前記撮像素子に対する前記撮影レンズのチルト位置等を最適なものとすることができる。チルト位置等が最適なものとなったときに、前記第１の支持部と前記第２の支持部とを接着・溶着等することで、前記撮像素子に対して、前記撮影レンズを前記筐体を介して固定することができる。
【０００８】
請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の発明において、前記第１の支持部は凹状の球面を備え、前記第２の支持部は、前記凹状の球面に係合する凸状の球面を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の撮像装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記球面の中心は、前記撮像素子の結像中心の法線上にあることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の撮像装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記撮影レンズは光軸方向に移動可能な可動レンズを含み、更に前記可動レンズを移動させるアクチュエータを有することを特徴とするので、オートフォーカス機能やズーム機能等を実現できる。
【００１１】
請求項５に記載の撮像レンズの位置決め方法は、基板上に配置された撮像素子に対して、被写体像を前記撮像素子の受光面に結像させる撮影レンズを位置決めする位置決め方法において、
前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた筐体の一部をガイドとして、前記撮影レンズを、所定点を中心に回動させることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた筐体の一部をガイドとして、前記撮影レンズを、所定点を中心に回動させるので、前記撮像素子に対する前記撮影レンズのチルト位置等を最適なものとすることができる。
【００１３】
請求項６に記載の撮影レンズの位置決め方法は、請求項５に記載の発明において、前記筐体は、前記基板又は前記撮像素子に取り付けられた第１の支持部と、前記撮影レンズを支持する第２の支持部とを有し、前記第１の支持部は球面を備え、前記第２の支持部は、前記球面に当接する当接部を備えることを特徴とするので、前記撮影レンズのチルト位置等が最適なものとなったときに、前記第１の支持部と前記第２の支持部とを接着・溶着等することで、前記撮像素子に対して、前記撮影レンズを前記筐体を介して固定することができる。
【００１４】
請求項７に記載の撮影レンズの位置決め方法は、請求項５又は６に記載の発明において、前記第１の支持部は凹状の球面を備え、前記第２の支持部は、前記凹状の球面に係合する凸状の球面を備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の撮影レンズの位置決め方法は、請求項５〜７のいずれかに記載の発明において、前記所定点は、前記撮像素子の結像中心の法線上にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、調整が容易で且つコンパクトな構成を有し、高画質な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態にかかる撮像装置を含む撮像装置５０の斜視図であり、図２は、図１の撮像装置５０を矢印IIで示す方向に見た図である。
【００１８】
図２において、上記撮像装置５０は、光電変換部５１ａを有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ５１と、このイメージセンサ５１の光電変換部５１ａに被写体像を撮像させる撮像レンズとしての撮像レンズ１０と、イメージセンサ５１と撮像レンズ１０との間に配置されたＩＲカットフィルタＦと、イメージセンサ５１を保持すると共にその電気信号の送受を行う外部接続用端子５４（図１）を有する基板５２と、撮像レンズを支持する組立筐体２０と、フォーカシングレンズを駆動するアクチュエータ（フォーカスアクチュエータともいう）３０とを備え、これらが一体的に形成されている。尚、本撮像装置５０の光軸方向高さΔは、１０ｍｍ以下である。
【００１９】
上記イメージセンサ５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部５１ａが形成されており、その周囲には信号処理回路（不図示）が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、ワイヤＷを介して基板５２に接続されている。イメージセンサ５１は、光電変換部５１ａからの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤＷを介して基板５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。
【００２０】
基板５２は、その一平面上で上記イメージセンサ５１及び外筒２１を支持する支持平板５２ａと、支持平板５２ａに一端部が接続されたフレキシブル基板５２ｂ（図１）とを備えている。
【００２１】
支持平板５２ａは、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ５１からのワイヤＷと接続され、且つフレキシブル基板５２ｂと接続されている。
【００２２】
フレキシブル基板５２ｂは、上記の如くその一端部が支持平板５２ａと接続され、その他端部に設けられた外部接続用端子５４を介して支持平板５２ａと外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路からイメージセンサ５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板５２ｂの長手方向の中間部が可撓性又は変形容易性を備え、その変形により、支持平板５２ａに対して外部出力端子の向きや配置に自由度を与えている。
【００２３】
遮光性部材からなる組立筐体２０は、イメージセンサ５１を囲うようにして配置され支持平板５２ａに対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる光軸直交方向の断面が略矩形状の下筒（第１の支持部ともいう）２１Ａと、下筒２１Ａの上部に取り付けられた同じく矩形状の上筒（第２の支持部ともいう）２１Ｂとからなる外筒２１を含む。
【００２４】
図２に示すように、下筒２１Ａの上面（被写体側面）には、半径Ｒの凹状の球面２１ｃが形成されている。一方、上筒２１Ｂの下面（像側面）には、半径Ｒの凸状の球面（当接部ともいう）２１ｐが形成されている。球面２１ｃに対して球面２１ｐは、相対移動可能に当接している。従って、上筒２１Ｂは、半径Ｒの球面の中心Ｐに沿って揺動可能な構成となっている。なお、中心Ｐは、イメージセンサ５１の結像中心の法線上にあると好ましい。
【００２５】
下筒２１Ａの内周から光軸直交方向に延在するフランジ部２１ａには、ＩＲカットフィルタＦが取り付けられている。
【００２６】
組立筐体２０に対して移動可能に配置された移動筒２２は、大円筒部２２ａと、その上端に連結された小円筒部２２ｂと、その上端に形成された小フランジ部２２ｃと、大円筒部２２ａと小円筒部２２ｂとを連結する大フランジ部２２ｄとを有し、更に、大円筒部２２ａの下端をに対向して配置されるようにして保持部材２２ｅが配置されている。移動筒２２と保持部材２２ｅとの間には、物体側から第１レンズＬ１，第２レンズＬ２，第３レンズＬ３，第４レンズＬ４の順序で配置され、これらは移動筒２２に固定的に内包保持されている。小フランジ部２２ｃの中央開口が開口絞りＳとなっている。
【００２７】
第１レンズＬ１のフランジ部Ｌ１ｆは、第２レンズＬ２のフランジ部Ｌ２ｆの上部を内包するようにして突き当て嵌合している。又、大フランジ部２２ｃに突き当てられてなり上部と下部とで外径が異なる第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆは、その上部が第２レンズＬ２のフランジ部Ｌ２ｆの下部を内包するようにして突き当て嵌合している。第１レンズＬ１と第２のレンズＬ２の外径は、第３レンズＬ３の外径より小さくなっている。従って、第１レンズＬ１を大フランジ部２２ｄに向けるようにして、レンズＬ１〜Ｌ３を移動筒２２内に組み付けたとき、移動筒２２に対するレンズの光軸（及び光軸方向の相対位置）は、小円筒部２２ｂの内周面と第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの上部外径との突き当て嵌合により精度良く位置決めされ、且つフランジ部同士の嵌合によって、第３レンズＬ３の光軸と、第１レンズＬ１と第２のレンズＬ２の光軸が精度良く位置決めされることとなる。
【００２８】
一方、最像側レンズである第４レンズＬ４のフランジ部Ｌ４ｆは、第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆの下部に対して内包されるように突き当て嵌合しているので、それにより移動筒２２に対する第４レンズＬ４の光軸の位置決めを精度良く行える。保持部材２２ｅは、第４レンズＬ４のフランジ部Ｌ４ｆの下面に取り付けられている。なお、以上の例に限らず、レンズＬ１〜Ｌ４を外径が同一のレンズ筒内に収容し、その外方にアクチュエータを配置するようにしても良い。
【００２９】
レンズＬ１〜Ｌ３の光軸直交外方には、円筒状のアクチュエータ３０が配置されている。アクチュエータ３０は、大円筒部２２ａの上端に取り付けられ光軸方向に延在するコイル３３と、上筒２１Ｂの上方においてコイル３３を内包するように配置された磁石３２と、磁石３２を支持すると共に、コイル３３の内周までを覆うようにして、上筒２１Ｂに下端を取り付けられたヨーク３１とからなっている。なお、磁石３２を大円筒部２２ａに取り付けて、コイル３３を上筒２１Ｂに取り付けても良い。
【００３０】
径の異なるドーナツ円板同士を連結位置の位相をずらせて連結した形状のばね部材２７は、その外周側を上筒21B内周部のフランジ上部に接着等によって固定し,
その内周側を保持部材２２ｅの下面に固定している。一方、ばね部材２７に類似の形状を有するばね部材２８は、その外周側をヨーク３１の上面に固定し、その内周側をフランジ部材２２ｃの上面に固定している。ばね部材２７，２８は、レンズＬ１〜Ｌ４が光軸方向に一体的に移動することに応じて付勢力を発生するようになっている。
【００３１】
アクチュエータ３０のコイル３３のプラス端子は、ばね部材２７及び不図示の配線を介して支持平板５２ａに接続されている。一方、アクチュエータ３０のコイル３３のマイナス端子は、ばね部材２８及び不図示の配線を介して支持平板５２ａに接続されている。ボイスコイルモータの駆動原理は良く知られているので省略するが、不図示のドライバ回路より、コイル３３に電力を供給することで発生する磁力により、磁石３２に対してコイル３３を、供給された電力に応じて変位させることができるものである。
【００３２】
撮像レンズ１０は、物体側より順に、開口絞りＳ、正の屈折力を有し物体側に凸面を向けた第１レンズＬ１、負の屈折力を有する第２レンズＬ２，正の屈折力を有する第３レンズＬ３、負の屈折力を有する第４レンズＬ４とを有している。本実施の形態では、レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４がフォーカシングレンズ（可動レンズともいう）を構成するが、レンズＬ３，Ｌ４に比べ、レンズＬ１、Ｌ２の外径を小さくしているため、この外径差を利用して、大型のアクチュエータ３０を搭載できるようになっている。
【００３３】
この撮像レンズ１０は、開口絞りＳ及び各レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を光学系として、固体撮像素子に対して被写体像の結像を行うためのものである。開口絞りＳは、撮像レンズ全系のＦナンバーを決定する部材である。 
【００３４】
撮像レンズ１０とイメージセンサ５１との間において外筒２１のフランジ部２１ａに保持されたＩＲカットフィルタＦは、例えば略矩形状や円形状に形成された部材である。
【００３５】
さらに、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間、第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４との間に、遮光マスクＳＭが配置されており、それにより固体撮像素子に近いレンズＬ４有効径の外側に不要光が入射することを防止し、ゴーストやフレアの発生を抑えることができる。
【００３６】
次に、撮像レンズ１０のチルト調整方法（位置決め方法）を説明する。図３は、撮像装置５０のチルト調整時の状態を示す断面図である。まず、下筒２１Ａ側の部品と、上筒２１Ｂ側の部品とをそれぞれ組み付けてアッセンブリ状態にしておく。イメージセンサ５１からの出力信号は、不図示のモニタに入力され画像として表示されるようになっている。
【００３７】
ここで、支持平板５２ａを治具Ｊの上に載置固定する。治具Ｊは、撮像装置５０を取り付けた状態で下筒２１Ａの周囲に配置される筒状の磁石Ｍｇを有している。磁石Ｍｇは、上方（被写体側）がＳ極であり、下方（像側）がＮ極である。なお、アクチュエータ３０の磁石３２は、上方（被写体側）がＳ極であり、下方（像側）がＮ極である。
【００３８】
下筒２１Ａの上に上筒２１Ｂを載置すると、凸状の球面２１ｃに凹状の球面２１ｐが当接する。このとき、アクチュエータ３０の磁石３２は、治具Ｊの磁石Ｍｇとの間で作用する磁力により治具Ｊに向かって吸引されるので、他の支持部材を必要とすることなく、上筒２１Ｂは下筒２１Ａに固定吸着される。ここで作業者は、撮像装置５０をテストパターン（不図示）に向けることによりモニタに表示されるテストパターン画像を観察しながら、全体的に最もピントが合う位置へと、上筒２１Ｂを光軸直交方向に押して移動させる。それにより上筒２１Ｂは、下筒２１Ａの球面２１ｃをガイドとして、撮像レンズ１０と共に球面の中心Ｐ回りに回動するので、撮像レンズ１０のチルト調整を適切に行うことができる。かかる状態で、下筒２１Ａと上筒２１Ｂとの間に接着剤を塗布したり、レーザ溶着することで、下筒２１Ａと上筒２１Ｂとを一体化することができ、それにより組立筐体２０を介して、イメージセンサ５１を取り付けた支持平板５２ａに撮像レンズ１０を固定することができる。その後、治具Ｊは取り外される。
【００３９】
本実施の形態にかかる撮像レンズ１０のチルト調整方法によれば、大がかりな治具が不要となり、簡便に撮像レンズ１０の位置決めを行えるので、製造コストが低減され、低コストの撮像装置５０が提供される。
【００４０】
上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図４は、撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。また、図５は携帯電話機１００の制御ブロック図である。
【００４１】
撮像装置５０は、例えば、撮像レンズにおける外筒２１の物体側端面が携帯電話機１００の背面（液晶表示部側を正面とする）に設けられ、液晶表示部の下方に相当する位置になるよう配設される。
【００４２】
撮像装置５０の外部接続用端子５４は、携帯電話機１００の制御部１０１と接続され、輝度信号や色差信号等の画像信号を制御部１０１側に出力する。
【００４３】
一方、携帯電話機１００は、図５に示すように、各部を統括的に制御すると共に、各処理に応じたプログラムを実行する制御部（ＣＰＵ）１０１と、番号等をキーにより支持入力するための入力部６０と、所定のデータの他に撮像した画像や映像等を表示する表示部７０と、外部サーバとの間の各種清報通信を実現するための無線通信部８０と、携帯電話機１００のシステムプログラムや各種処理プログラム及び端末ＩＤ等の必要な諸データを記憶している記憶部（ＲＯＭ）９１と、制御部１０１によって実行される各種処理プログラムやデータ、若しくは処理データ、或いは撮像装置５０により撮像データ等を一時的に格納する作業領域として用いられる及び一時記憶部（ＲＡＭ）９２とを備えている。
【００４４】
携帯電話機１００を把持する撮影者が、被写体に対して撮像装置５０の撮像レンズ１０の光軸を向けると、イメージセンサ５１に画像信号が取り込まれるが、例えば像面ＡＦ処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。制御部１０１は、このピントズレを解消する方向にレンズＬ１〜Ｌ４を駆動するように、支持平板５２ａからドライバ回路に指令を送る。すると、ドライバ回路は、かかる指令に応じた電流を生成して、不図示の配線を介してコイル３３に供給する。このとき、磁石３２の周囲に配置されたヨーク３１により磁束密度が高められ、効率よく電力を磁力に変換できる。これにより発生した磁力と、変形したばね部材２７，２８の付勢力とを釣り合わせることにより、移動筒２２と共に最適な合焦位置にレンズＬ１〜Ｌ４を移動させ且つ保持することができるので、適切なオートフォーカス動作を実現できる。なお、電力供給の中断により、アクチュエータ３０の駆動力が消失すれば、移動筒２２は元の位置へと復帰する。
【００４５】
所望のシャッタチャンスで、図４に示すボタンＢＴを撮影者が押すことでレリーズが行われ、画像信号が撮像装置５０に取り込まれることとなる。撮像装置５０から入力された画像信号は、上記携帯電話機１００の制御系に送信され、記憶部９２に記憶されたり、或いは表示部７０で表示され、さらには、無線通信部８０を介して映像情報として外部に送信されることとなる。
【００４６】
次に、第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。図６は、本実施の形態にかかる駆動機構を含む撮像装置２５０の斜視図であり、図７は、図６の撮像装置２５０の上面図であり、図８は、図６の撮像装置２５０をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図であり、図９は、図６の撮像装置２５０を矢印IX方向に見た図であり、図１０は、図６の撮像装置２５０をX-X線で切断して矢印方向に見た図である。
【００４７】
撮像装置２５０は、光電変換部を有する固体撮像素子としてのＣＭＯＳ型イメージセンサ２５１と、このイメージセンサ２５１の光電変換部に被写体像を撮像させるフォーカシングレンズ（可動レンズ）としての単玉の撮影レンズ２１０と、撮影レンズ２１０を光軸方向に移動させる駆動装置２２０と、撮影レンズ２１０と駆動装置２２０を保持する筐体（固定部ともいう）２３０とから構成されている。駆動装置２２０と、筐体２３０とで駆動機構を構成する。
【００４８】
イメージセンサ２５１は、その受光側の平面の中央部に、画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての光電変換部が形成されており、その周囲には信号処理回路（不図示）が形成されている。かかる信号処理回路は、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用いて画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。また、イメージセンサ２５１の受光側の平面の外縁近傍には、多数のパッド（図示略）が配置されており、ワイヤ（不図示）を介して基板２５２に接続されている。イメージセンサ２５１は、光電変換部からの信号電荷をデジタルＹＵＶ信号等の画像信号等に変換し、ワイヤを介して基板２５２上の所定の回路に出力する。ここで、Ｙは輝度信号、Ｕ（＝Ｒ−Ｙ）は赤と輝度信号との色差信号、Ｖ（＝Ｂ−Ｙ）は青と輝度信号との色差信号である。なお、撮像素子は上記ＣＭＯＳ型のイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤ等の他のものを使用しても良い。
【００４９】
基板２５２は、その一平面上で上記イメージセンサ２５１及び筐体２３０を支持する支持平板２５２ａと、支持平板２５２ａに一端部が接続されたフレキシブル基板２５２ｂ（図６）とを備えている。
【００５０】
支持平板２５２ａは、表面に設けられた多数の信号伝達用パッドを有しており、これが前述したイメージセンサ２５１からのワイヤと接続され、且つフレキシブル基板２５２ｂと接続されている。
【００５１】
フレキシブル基板２５２ｂは、上記の如くその一端部が支持平板２５２ａと接続され、その他端部に設けられた外部接続用端子２５４を介して支持平板２５２ａと外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路からイメージセンサ２５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能とする。さらに、フレキシブル基板２５２ｂの長手方向の中間部が可撓性又は変形容易性を備え、その変形により、支持平板２５２ａに対して外部出力端子の向きや配置に自由度を与えている。
【００５２】
図１０に示すように、遮光性部材からなる筐体２３０は、イメージセンサ２５１を囲うようにして配置され支持平板２５２ａに対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる四角筒２３１と、四角筒２３１の上部に接着された蓋部材２３２とを有する。四角筒２３１は、イメージセンサ２５１を囲うようにして配置され基板２５２に対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる光軸直交方向の断面が略矩形状の下筒（第１の支持部ともいう）２３１Ａと、下筒２３１Ａの上部に取り付けられた同じく矩形状の上筒（第２の支持部ともいう）２３１Ｂとを含む。
【００５３】
下筒２３１Ａの上面（被写体側面）には、半径Ｒの凹状の球面２３１ｃが形成されている。一方、上筒２３１Ｂの下面（像側面）には、半径Ｒの凸状の球面（当接部ともいう）２３１ｐが形成されている。球面２３１ｃに対して球面２３１ｐは、相対移動可能に当接している。従って、上筒２３１Ｂは、半径Ｒの球面の中心Ｐに沿って揺動可能な構成となっている。なお、中心Ｐは、イメージセンサ２５１の結像中心の法線上にあると好ましい。
【００５４】
図７に示すように、上筒２３１Ａの一つの角部は三角形状に面積が大きくなっており、ここに開口２３１ｄが形成されている。図１０に示すように、開口２３１ｄに上端を嵌合させ且つ撮影レンズ２１０の光軸に平行に延在するようにして、円筒状のガイドシャフト２３３が四角筒２３１の底壁２３１ａ上に植設されている。又、撮影レンズ２１０を挟んで、ガイドシャフト２３３と反対側に、ガイドポール２３４が四角筒２３１の底壁２３１ａ上に一体成形されている。底壁２３１ａは、撮影レンズ２１０を透過した光がイメージセンサ２５１の光電変換部に結像することを妨げないように、中央に開口２３１ｂを有している。かかる開口２３１ｂを塞ぐようにして、ＩＲカットフィルタＦが底壁２３１ａに接着されている。
【００５５】
四角筒２３１の内方には、撮影レンズ２１０を保持し一体的に移動可能なレンズ筒２１１が設けられている。レンズ筒２１１は、撮影レンズ２１０を保持する円筒状の筒本体２１１ａと、金属製のガイドシャフト２３３に嵌合する円筒状開口を含む摺動部２１１ｂと、ガイドポール２３４に係合する二股部２１１ｃとを有している。筒本体２１１ａの被写体側には、絞りを構成する開口２１１ｄが形成されている。レンズ筒２１１の上部と、蓋部材２３２の間には、スプリングワイヤを折り曲げてなるばね部材２１２が配置され、第２の当接点Ｃ２で当接することにより、レンズ筒２１１を図１０で下方に向かって付勢している。ガイドシャフト２３３及びガイドポール２３４がガイド部を構成し、レンズ筒２１１が摺動部材を構成する。又、レンズ筒２１１と撮影レンズ２１０が被駆動体を構成する。
【００５６】
図１１は、サブアッセンブリ状態にある駆動装置２２０の上面図であり、図１２は、図１１の駆動装置２２０を矢印XII方向に見た図であり、図１３は、図１１の駆動装置２２０をXIII-XIII線で切断して矢印方向に見た図であり、図１４は、サブアッセンブリ状態にある駆動装置２２０の斜視図である。
【００５７】
図において、駆動装置２２０は、樹脂製である四角筒２３１にレーザ溶着される（図９に示す点Ｗ）ことでその側壁の一部となる同様の樹脂製であるＬ字形板状の本体２２１と、本体２２１に対して一体的に成形されたアーム部２２２と、アーム部２２２を駆動する形状記憶合金ＳＭＡとからなる。本体２２１とアーム部２２２との間には、薄肉部２２２ｃ（支点）が形成されており、ここを中心としてアーム部２２２は揺動可能となっている。加熱により変形する特性を有する形状記憶合金ＳＭＡの線径は３０〜５０μｍであると、電圧印加による自己発熱により、高レスポンスで変形が可能となる。形状記憶合金ＳＭＡは線径が細いほど一般にレスポンスは良くなるが、適切な駆動力や耐久性、量産性を確保しつつ良好なレスポンスを得るには30μm以上の線径が好ましい。
【００５８】
レンズ筒２１１とイメージセンサ２５１との間に配置されるアーム部２２２は、図１１に示すように全体的に略コ字形状の板材であって、撮影レンズ２１０により結像される光学像を遮らないように、レンズ筒２１１側の側面２２２ｄが円弧状にえぐられたような形状を有しているが、それに対向する側の側面２２２ｅは、四角筒２３１の側壁と略平行である。従って、アーム部２２２は、薄肉部２２２ｃ側が幅広となっていて、四角筒２３１とレンズ筒２１１の間の空間を有効利用することで、その剛性を極力高めている。更にアーム部２２２は、その折れ曲がった先端近傍の上面に、レンズ筒２１１の下面に対して、第１の当接点Ｃ１で当接する球面状の当接部２２２ａ（作用点）を有している。又、アーム部２２２の側面２２２ｅの中央付近には、短円筒状の突起２２２ｂが形成されている。なお、図１０に示すように、第１の当接点Ｃ１と第２の当接点Ｃ２とを結ぶ直線は、ガイドシャフト２３３の軸線にほぼ平行である。
【００５９】
図１３に示すように、本体２２１には、金属製のリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−がインサート成形されている。リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の両端は、それぞれ本体２２１から露出している。リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の上部側の端部は、２つ折りした板状の端子Ｔ１，Ｔ２となっていて、これらは形状記憶合金ＳＭＡの端部を挟んでカシメることで、形状記憶合金ＳＭＡに導通状態で連結されている。一方、リードフレームＬＲ＋、ＬＲ−の支持平板２５２ａ側の端部は、支持平板２５２ａ上の配線部にそれぞれハンダ付けされている。形状記憶合金ＳＭＡは、アーム部２２２の突起２２２ｂに中央部を引っかけられている。形状記憶合金ＳＭＡの駆動原理は良く知られているので省略するが、外部よりリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−を介して電力を供給すると、形状記憶合金ＳＭＡは記憶された形状に戻ろうとするので、ばね部材２１２の付勢力に抗してレンズ筒２１１を光軸方向に移動することができる。形状記憶合金ＳＭＡに電圧が印加されていないときは、図１０において、アーム部２２２（又はレンズ筒２１１でも良い）の下面が底壁２３１ａに当接し、ばね部材２１２の付勢力を受けることができる。このとき、形状記憶合金ＳＭＡには所定の張力が作用する。
【００６０】
被写体に対して撮像装置２５０の撮影レンズ２１０の光軸を向けると、イメージセンサ２５１に画像信号が取り込まれるが、例えば像面ＡＦ処理などを行うことで、ピントズレを検出できる。不図示の制御部は、このピントズレを解消する方向に撮影レンズ２１０を駆動すべく電力を供給するので、外部接続用端子２５４よりリードフレームＬＲ＋、ＬＲ−を介して、形状記憶合金ＳＭＡに電力が供給される。
【００６１】
ここで、自己の抵抗により発熱した形状記憶合金ＳＭＡは、ばね部材２１２の付勢力に抗して縮むように変形するが、この変形力を利用して、本体２２１に対してアーム２２２を薄肉部２２２ｃの中央を通る（支点を通過する）揺動軸線Ｏ回りに枢動させる（図１４参照）。このとき、アーム部２２２の当接部２２２ａが、ばね部材２１２の付勢力に抗して、レンズ筒２１１の下面を押し上げることができ、それによりレンズ筒２１１は、ガイドシャフト２３３及びガイドポール２３４によりガイドされながら撮影レンズ２１０と共に光軸方向へと移動するようになっている。
【００６２】
付与する電力の大きさを調整することで、形状記憶合金ＳＭＡには任意の変形量を与えることができるから、光軸方向における最適な合焦位置に、撮影レンズ２１０を移動させ且つ保持することができ、従って適切なオートフォーカス動作を実現できる。
【００６３】
次に、撮像レンズ２１０のチルト調整方法（位置決め方法）を説明する。図１５は、撮像装置２５０のチルト調整時の状態を示す断面図である。まず、下筒２３１Ａ側の部品と、上筒２３１Ｂ側の部品とをそれぞれ組み付けてアッセンブリ状態にしておく。イメージセンサ２５１からの出力信号は、不図示のモニタに入力され画像として表示されるようになっている。
【００６４】
ここで、撮像装置５０を治具Ｊにより保持する。治具Ｊは撮像装置５０の高さ方向に延びる鈎部Ｊｆを有し、更に鈎部Ｊｆの折れ曲がった先端の下面にスプリングＳＰが取り付けられている。従って、鈎部Ｊｆの内側に撮像装置５０を装着すると、スプリングＳＰの付勢力が蓋部材２３２を介して上筒２３１Ｂに伝達され、それにより上筒２３１Ｂは、治具Ｊの底面に保持された下筒２３１Ａに向かって付勢され、その状態で保持されることとなる。
【００６５】
下筒２３１Ａの上に上筒２３１Ｂを載置した状態では、凹状の球面２３１ｃに凸状の球面２３１ｐが当接している。ここで作業者は、撮像装置５０をテストパターン（不図示）に向けることによりモニタに表示されるテストパターン画像を観察しながら、全体的に最もピントが合う位置へと、上筒２３１Ｂを光軸直交方向に押して移動させる。それにより上筒２３１Ｂは、下筒２３１Ａの球面２３１ｃをガイドとして、撮像レンズ２１０と共に球面の中心Ｐ回りに回動するので、撮像レンズ２１０のチルト調整を適切に行うことができる。かかる状態で、下筒２３１Ａと上筒２３１Ｂとの間に接着剤を塗布したり、レーザ溶着することで、下筒２３１Ａと上筒２３１Ｂとを一体化することができ、それによりイメージセンサ２５１を取り付けた支持平板２５２ａに対して、撮像レンズ２１０を光軸直交方向に固定することができる。
【００６６】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、第１の支持部と第２の支持部の双方を球面にする必要はなく、図１６に示すように、一方のみ球面にし、他方は線接触又は点接触する当接部としても良い。又、第１の支持部は撮像素子上に取り付けられていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施の形態にかかる撮像装置５０の斜視図である。
【図２】図１の撮像装置５０を矢印IIで示す方向に見た図であり、撮像レンズ１０の光軸と、イメージセンサ５１の結像中心の法線が一致した状態を示す。
【図３】撮像装置５０のチルト調整時の状態を示す断面図であり、撮像レンズ１０の光軸と、イメージセンサ５１の結像中心の法線がずれた状態を示す。
【図４】撮像装置５０を携帯端末としての携帯電話機１００に装備した状態を示す図である。
【図５】携帯電話機１００の制御ブロック図である。
【図６】本実施の形態にかかる駆動機構を含む撮像装置２５０の斜視図である。
【図７】図６の撮像装置２５０の上面図である。
【図８】図６の撮像装置２５０をVIII-VIII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図９】図６の撮像装置２５０を矢印IX方向に見た図である。
【図１０】図６の撮像装置２５０をX-X線で切断して矢印方向に見た図であり、撮像レンズ２１０の光軸と、イメージセンサ２５１の結像中心の法線が一致した状態を示す。
【図１１】サブアッセンブリ状態にある駆動装置２２０の上面図である。
【図１２】図１１の駆動装置２２０を矢印XII方向に見た図である。
【図１３】図１１の駆動装置２２０をXIII-XIII線で切断して矢印方向に見た図である。
【図１４】サブアッセンブリ状態にある駆動装置２２０の斜視図である。
【図１５】撮像装置２５０のチルト調整時の状態を示す断面図であり、撮像レンズ２１０の光軸と、イメージセンサ２５１の結像中心の法線がずれた状態を示す。
【図１６】本実施の形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 撮像レンズ
２０ 組立筐体
２１ 外筒
２１Ａ 下筒
２１Ｂ 上筒
２１ａ フランジ部
２１ｃ 球面
２１ｐ 球面
２２ 移動筒
２２ａ 大円筒部
２２ｂ 小円筒部
２２ｃ 小フランジ部
２２ｄ 大フランジ部
２２ｅ 保持部材
２７ ばね部材
２８ ばね部材
３０ アクチュエータ
３１ ヨーク
３２ 磁石
３３ コイル
４０ ドライバ回路
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 基板
５２ａ 支持平板
５２ｂ フレキシブル基板
５４ 外部接続用端子
６０ 入力部
７０ 表示部
８０ 無線通信部
９２ 記憶部
１００ 携帯電話機
１０１ 制御部
２１０ 撮像レンズ
２１１ レンズ筒
２１１ａ 筒本体
２１１ｂ 摺動部
２１１ｃ 二股部
２１１ｄ 開口
２１２ ばね部材
２２０ 組立筐体
２２１ 本体
２２２ アーム部
２２２ａ 当接部
２２２ｂ 突起
２２２ｃ 薄肉部
２２２ｄ 側面
２２２ｅ 側面
２３０ 筐体
２３１ 四角筒
２３１Ａ 下筒
２３１Ｂ 上筒
２３１ａ 底壁
２３１ｃ 球面
２３１ｄ 開口
２３１ｐ 球面
２３２ 蓋部材
２３２ａ 開口
２３３ ガイドシャフト
２３４ ガイドポール
２５０ 撮像装置
２５１ イメージセンサ
２５２ 基板
２５２ａ 支持平板
２５２ｂ フレキシブル基板
２５４ 外部接続用端子
Ｂ 接着剤
ＢＴ ボタン
Ｃ１ 第１の当接点
Ｃ２ 第２の当接点
Ｆ ＩＲカットフィルタ
Ｊ 治具
Ｊｆ 鈎部
Ｌ１〜Ｌ４ レンズ
Ｌ１ｆ〜Ｌ４ｆ フランジ部
ＬＲ リードフレーム
Ｍｇ 磁石
Ｐ 中心
Ｒ 半径
Ｓ 開口絞り
ＳＭ 遮光マスク
ＳＭＡ 形状記憶合金
ＳＰ スプリング
Ｔ１，Ｔ２ 端子
Ｗ ワイヤ
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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