(57)【要約】【課題】コンパクトな構成を有し、十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した撮像装置を提供する。【解決手段】撮像レンズの中で最も外径の大きい第４レンズＬ４を、それを通過する有効光束ＥＬの短辺方向の寸法が、長辺方向の寸法より小さくなるように平行にカットしているので、第４レンズＬ４の短辺方向における外周面と、組立筐体２０との間のスペースに、アクチュエータ３０を配置することができ、それによりアクチュエータ３０の搭載の自由度を高め、スペースの有効利用を図ることで、撮像装置５０のコンパクト化を図ることができる。【選択図】図３
2007121850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
受光面を有する固体撮像素子と、
前記可動レンズを光軸方向に駆動するアクチュエータと、を有し、
前記撮像レンズの少なくとも一つのレンズの外形は、それを通過する有効光束の短辺方向に対応する寸法が、長辺方向に対応する寸法より小さくなっており、
前記少なくとも一つのレンズの短辺方向における外周面と、前記筐体との間に、前記アクチュエータを配置したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記アクチュエータのコイルは、光軸直交方向の軸回りに巻かれてい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】
前記少なくとも一つのレンズの短辺方向における外周面と、前記筐体との間に、前記可動レンズの駆動に用いる電子部品を配置したことを特徴とする請求項１又は２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などに用いられると好適な撮像装置に関する。
【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、オートフォーカス機構（以降ＡＦ機構という）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。
【０００３】
特許文献１には、そのような撮像装置に用いることができる従来例として、レンズの周囲にアクチュエータを配置して、レンズを光軸方向に駆動できるレンズ駆動装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２８００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のレンズ駆動装置は、レンズの周囲にアクチュエータを設けているので、装置外形が大きくなるという問題がある。より具体的には、固体撮像素子の受光面に入射する有効光束の外縁より大きく構成した円形のレンズと、それを包囲するようにしたコイル、磁石、ヨークからなるアクチュエータを含むので、それにより筐体のサイズが決まり、コンパクト化を図ることが困難であった。一方、固体撮像素子の受光面は、一般的には矩形状であるため、その短辺方向の外側のスペースは、比較的余裕があるという実情もある。
【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、コンパクトな構成を有し、十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した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、
筐体と、
前記筐体に対して光軸方向に移動可能な可動レンズを少なくとも１つ含む撮像レンズと、
受光面を有する固体撮像素子と、
前記可動レンズを光軸方向に駆動するアクチュエータと、を有し、
前記撮像レンズの少なくとも一つのレンズの外形は、それを通過する有効光束の短辺方向に対応する寸法が、長辺方向に対応する寸法より小さくなっており、
前記少なくとも一つのレンズの短辺方向における外周面と、前記筐体との間に、前記アクチュエータを配置したことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、前記撮像レンズの少なくとも一つのレンズの外形は、それを通過する有効光束の短辺方向に対応する寸法が、長辺方向に対応する寸法より小さくなっており、前記少なくとも一つのレンズの短辺方向における外周面と、前記筐体との間に、前記アクチュエータを配置したので、前記アクチュエータの搭載の自由度を高め、スペースの有効利用を図ることで、前記撮像装置のコンパクト化を図ることができる。
【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、前記アクチュエータのコイルは、光軸直交方向の軸回りに巻かれていることを特徴とするので、前記コイルを前記レンズの周囲に巻き回す場合に比べて、前記撮像装置の外形をより小さくできる。
【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、前記少なくとも１つのレンズの短辺方向における外周面と、前記筐体との間に、前記可動レンズの駆動に用いる電子部品を配置したことを特徴とするので、電子部品の搭載の自由度が高まる。な、可動レンズの駆動に用いる電子部品とは、前記アクチュエータの駆動回路や、可動レンズの位置検出センサなどを含むが、これらに限られることはない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コンパクトな構成を有し、十分な駆動力を発揮できるアクチュエータを搭載した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】
【００１１】
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II-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。図３は、図１の撮像装置５０をIII-III線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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基板５２に対して接着剤Ｂを用いて下端が接着されてなる下筒２１Ａと、下筒２１Ａの上部に取り付けられた短円筒状の上筒２１Ｂと、蓋部材２１Ｃとからなる角筒状の外筒２１を含む。
【００１８】
図２において、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。又、フランジ部２１ａの上面には、移動筒２２に当接するストッパＳＰが配置されている。
【００１９】
組立筐体２０に対して移動可能に配置された移動筒２２は、円筒部２２ａと、その上端に形成された小フランジ部２２ｂと、円筒部２２ａの下端から半径方向に延在する大フランジ部２２ｃと、光軸に対して平行な一対の被駆動面２２ｆ（図３参照）を有し、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、これらを固定的に内包保持している。小フランジ部２２ｃの中央開口が開口絞りＳとなっている。円筒部２２ａの下部は、Ｄカット部２２ｄとなっている。
【００２０】
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、第３レンズＬ３のフランジ部Ｌ３ｆは、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の外径より若干小さくなっている。従って、第１レンズＬ１を小フランジ部２２ｂに突き当てるようにして、レンズＬ１〜Ｌ３を小円筒部２２ｂ内に組み付けたとき、移動筒２２に対するレンズの光軸は、円筒部２２ａの内周面と第３レンズＬ３の外径との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。
【００２１】
一方、最像側レンズである第４レンズＬ４は、円筒部２２ａのＤカット部２２ｄに取り付けられ、フランジ部Ｌ４ｆの被写体側端面を移動筒２２の段部２２ｆに突き当てている。本実施の形態においては、第１レンズＬ１〜第３レンズＬ３は、光軸回りに回転対称な断面を有するが、第４レンズＬ４は、光軸回りに回転非対称な断面を有する。
【００２２】
図４（ａ）は、第４レンズＬ４を被写体側から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の第４レンズＬ４をIVB-IVB線で切断して矢印方向に見た図である。第４レンズＬ４は、被写体側の面において、光軸の周囲に略円形状の光学面Ｌ４ｓを形成し、その光学面Ｌ４ｓの周囲にフランジ部Ｌ４ｆを形成している。ここで、図４（ａ）において点線で示すように、光学面Ｌ４ｓにはイメージセンサ５１の矩形形状の光電変換部（受光面ともいう）５１ａに受光される有効光束ＥＬが入射する。光電変換部５１ａ以外に結像する光学像は不要光となるので、有効光束ＥＬは、光軸直交方向断面において短辺と長辺とを有する略矩形状となる。従って、有効光束ＥＬの短辺方向（光電変換部５１ａの短辺方向に対応する）における第４レンズＬ４の外周近傍は、撮像に用いられない領域であるから、本実施の形態では、第４レンズＬ４において、有効光束ＥＬの短辺方向の両側を平行にカットして、Ｄカット部Ｌ４ｄを形成している。この第４レンズＬ４の外形は、移動筒２２のＤカット部２２ｄに対応している。
【００２３】
図３に示すように、第４レンズＬ４のＤカット部Ｌ４ｄに平行に延在する移動筒２２の被駆動面２２ｆには、それぞれコイル３３が、光軸直交方向の軸回りに巻回された状態で取り付けられている。一方、コイル３３に対向して、それぞれ磁石３２が、上筒２１ｂとカバー部材２１Ｃとに挟まれて配置されている。各磁石３２の周囲には、ヨーク３１が配置されている。コイル３３，磁石３２，ヨーク３１によりアクチュエータ３０を構成する。
【００２４】
なお、第４レンズＬ４のＤカット部Ｌ４ｄが形成されていない一側（図３で右側）において、移動筒２２には、ホール素子用磁石Ｍｇが取り付けられ、それに対向して組立筐体２０側には、ホール素子用磁石Ｍｇの磁力を検出することで位置検出を行うホール素子ＨＥと、ホール素子ＨＥと基板５２とを接続するフレキシブルプリント基板ＦＰＣが設けられている。又、第４レンズＬ４のＤカット部Ｌ４ｄが形成されていない別な側（図３で左側）において、組立筐体２０の内周面には、アクチュエータ３０の駆動回路ＤＲと、駆動回路ＤＲと基板５２とを接続するフレキシブルプリント基板ＦＰＣが設けられている。
【００２５】
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、その外周側を上筒部２１Ｂに固定し、その内周側を移動筒２２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、その外周側をカバー部材２１Ｃの上面に固定し、その内周側を移動筒２２の上端に固定している。ばね部材２７，２８は、移動筒２２が光軸方向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。
【００２６】
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に接続されている。更に、ばね部材２７は上筒２１Ｂの外壁を貫通し下筒２１Ａの外壁を延在する配線Ｈ＋を介して基板５２に接続されている。又、コイル３３のマイナス端子は、ばね部材２８に接続されている。ばね部材２８は配線Ｈ−を介して基板５２に接続されている。外部よりばね部材２７，２８，配線Ｈ＋、Ｈ−を介してコイル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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。 
【００２９】
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。
【００３０】
さらに、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２の間及び第２レンズＬ２と第３レンズＬ３との間に、遮光マスクを配置しても良く、それにより固体撮像素子に近いレンズＬ３，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。
【００３１】
本実施の形態によれば、撮像レンズの中で最も外径の大きい第４レンズＬ４を、それを通過する有効光束ＥＬの短辺方向の寸法が、長辺方向の寸法より小さくなるように平行にカットしているので、第４レンズＬ４の短辺方向における外周面と、組立筐体２０との間のスペースに、アクチュエータ３０を配置することができ、それによりアクチュエータ３０の搭載の自由度を高め、スペースの有効利用を図ることで、撮像装置５０のコンパクト化を図ることができる。
【００３２】
上述した撮像装置５０の使用態様について説明する。図５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６は携帯電話機１００の制御ブロック図である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
一方、携帯電話機１００は、図６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。
【００３６】
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、アクチュエータ３０に対して電力を供給するので、外部接続用端子５４より配線Ｈ＋、Ｈ−を介してコイル３３に電力が供給される。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。
【００３７】
所望のシャッタチャンスで、図５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。
【００３８】
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、上述した実施の形態のようにアクチュエータ３０を光軸を挟んで２つ設けることなく、一方だけとし、他方は移動筒２２を案内するガイドシャフトを設け、余ったスペースを利用して、第４レンズＬ４の短辺方向における外周面と、組立筐体２０との間に、ホール素子用磁石Ｍｇ、ホール素子ＨＥ、駆動回路ＤＲ、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ等を設けることもできる。更に、可動レンズはレンズＬ１〜Ｌ４のいずれか１枚以上であれば良く、更にレンズ総数は４枚に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【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II-II線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。
【図３】図１の撮像装置５０をIII-III線を含む面で切断して矢印方向に見た図である。
【図４】図４（ａ）は、第４レンズＬ４を被写体側から見た図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の第４レンズＬ４をIVB-IVB線で切断して矢印方向に見た図である。
【図５】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６】携帯電話機１００の制御ブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
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
２１ｂ 凹部
２２ 移動筒
２２ａ 円筒部
２２ｂ 小フランジ部
２２ｃ 大フランジ部
２２ｆ 被駆動面
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
５０ 撮像装置
５１ イメージセンサ
５１ａ 光電変換部
５２ 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
Ｂ 接着剤
ＢＴ ボタン
Ｆ カットフィルタ
Ｈ＋、Ｈ− 配線
Ｌ１〜Ｌ４ レンズ
Ｓ 開口絞り
Ｗ ワイヤ
【図１】
2007121850.tif 000003
【図２】
2007121850.tif 000004
【図３】
2007121850.tif 000005
【図４】
2007121850.tif 000006
【図５】
2007121850.tif 000007
【図６】
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