JP2011112713A - オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話 - Google Patents

Abstract

【課題】チルト補正する場合に小さい駆動力でチルト補正でき、且つ画像センサが受ける象のゆがみやぼけを防止できるオートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話を提供する。
【解決手段】内周にレンズを支持するレンズ支持体５と、Ｚ移動部２７によりレンズ支持体５を光軸方向に移動させてレンズの焦点位置を調整すると共にチルト補正部２９によりレンズ支持体５を傾斜させるレンズ駆動制御部２５と、レンズ支持体５のレンズにより結像した画像を受ける画像センサ３１と、画像センサ３１を傾斜させる画像センサ傾斜手段３５と、カメラのチルト検知手段４７と、制御部４５とを備え、制御部４５はチルト検知手段からのチルト検知信号を受けると、検知したチルト量に応じてレンズ駆動装置２５のチルト補正部２９及び画像センサ補正部４３により、レンズ支持体５及び画像センサ３１を同じ角度傾斜させてチルト補正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、オートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話に関する。

特許文献１には、レンズ及び画像センサを一体に設けた光ディスクのピックアップ装置において、ピックアップ装置のチルト検知手段（角度センサ）がチルトを検出すると、チルト検出量に応じてピックアップ装置を傾斜し、レンズの光軸に対する傾斜（チルト）を補正することが開示されている。

一方、ピックアップ装置において、チルト検出手段がチルトを検出するとレンズ（レンズ支持体）のみを傾斜させてチルト補正することが公知である。

特開２００９−８７４６３号公報

しかし、チルト補正する場合に、レンズのみを傾斜させてチルト補正した場合には、傾斜角度（チルト量）が小さい場合、例えば、０．５度よりも小さい場合ならば画像にあまり影響はないが、それよりも大きくなった場合には、画像センサが受ける像にゆがみやボケが生じてしまうという問題がある。したがって、レンズと画像センサとは同じ角度チルト補正することが望ましい。

ところが、レンズと画像センサを一体にしたピックアップ装置を傾斜させる場合には、重量が嵩む為、傾斜に大きな駆動力が必要になるという問題がある。

特に、小型のオートフォーカスカメラにおいては、レンズを光軸方向に移動するレンズ駆動手段と画像センサとを別体にして組み付けている為、仮に、これらを筺体で一体に支持してレンズ傾斜手段で傾斜させた場合には、全体として嵩張り大型化すると共にチルト補正に大きな駆動力が必要になるという問題がある。

そこで、本発明は、チルト補正する場合に小さい駆動力でチルト補正でき、且つ画像センサが受ける象のゆがみやぼけを防止できるオートフォーカスカメラ及びカメラ付き携帯電話の提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体を光軸方向に移動させてレンズの焦点位置を調整するレンズ駆動手段と、レンズ支持体を光軸に対して傾斜させるレンズ傾斜手段と、レンズ支持体のレンズにより結像した画像を受ける画像センサと、画像センサを傾斜させる画像センサ傾斜手段と、カメラのチルト検知手段と、制御部とを備え、制御部はチルト検知手段からのチルト検知信号を受けると、検知したチルト量に応じてレンズ傾斜手段及び画像センサ傾斜手段とを駆動して、レンズ支持体及び画像センサを同じ角度傾斜させてチルト補正することを特徴とするオートフォーカスカメラである。

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、レンズ駆動手段は、レンズ支持体の外周に周方向に間隔を空けて配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体の外周に設けてレンズ支持体を移動自在に支持する筺体と、筺体に固定して且つ各環状コイルに対面して配置したマグネットとを備え、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズ支持体をチルト補正するときには対応するコイルに流す電流の電流値を異ならせることにより、レンズ駆動手段がレンズ傾斜手段を兼ねていること特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、画像センサ傾斜手段は、画像センサの一側部に連結した圧電素子を備え、圧電素子に電流を流すことで圧電素子が伸び又は縮むことにより画像センサの一側部が光軸方向に移動して、画像センサを傾斜させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話である。

請求項１に記載の発明によれば、レンズ支持体と画像センサとを各々別の傾斜手段（レンズ傾斜と画像センサ傾斜手段）により傾斜させているので、各傾斜手段に要求される駆動力を小さくできる。

レンズ支持体と画像センサとは同じ角度傾斜させてチルト補正するので、レンズ支持体のみをチルト補正した場合に画像センサに生じる像のゆがみやボケを防止できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、レンズ駆動手段がレンズ傾斜手段を兼ねる構成であるから、部品点数の削減、装置の小型化及び簡易化を図ることができる。

特に、本発明によれば、レンズ支持体に配置した複数の環状コイルのうち特定の環状コイルに流す電流値を異ならせることによりチルト補正できるので、レンズ駆動手段用の環状コイルをそのままチルト補正用のコイル（チルト補正手段）として用いることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏すると共に、画像センサ傾斜手段として圧電素子を用いることにより、簡易な構成で画像センサのチルト補正ができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の作用効果を奏するカメラ付き携帯電話を提供できる。

本発明の実施の形態に係るオートフォーカスカメラの構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るオートフォーカスカメラの断面図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置の分解斜視図である。 本実施の形態に係る画像センサの裏面側を示す平面図である。 本実施の形態に係るオートフォーカスカメラの作用を説明する側面図である。 本実施の形態に係るレンズ駆動装置の外観を示す斜視図である。 本実施の形態の変形例に係る画像センサと画像センサ傾斜手段の構成を示す図であり、（ａ）は裏面側から見た平面図、（ｂ）は側面図である。

以下に、添付図面の図１〜図６を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施の形態に係るオートフォーカスカメラ２は、携帯電話に組み込まれるオートフォーカスカメラであり、レンズ駆動装置１と画像センサ３１を備える基板３２とから構成されている。

レンズ駆動装置１は、レンズを光軸方向（Ｚ方向）に移動するレンズ駆動手段とレンズを傾斜させるレンズ傾斜手段とを兼ねており、図２及び図３に示すように、環状のヨーク３と、レンズ支持体５と、ヨーク３の光軸方向前側に配置されるフレーム（筺体）７及び前側スプリング９と、ヨーク３の後側に配置されるベース（筺体）８及び後側スプリング１１とを備えており、後側スプリング１１とヨーク３との間には後側スペーサ（絶縁体）１５が配置されている。

ヨーク３は略四角筒形状を成しており、ヨーク３の内周側の４つの各角部には、マグネット１７が固定されている。ヨーク３は外周側壁３ａと、内周側壁３ｂと、外周側壁３ａ及び内周側壁３ｂを連結する中間部３ｃとからなり、内周側壁３ｂはヨークの角部分にのみ設けてある。そして、ヨーク３の各角部では外周側壁３ａ、内周側壁３ｂ及び中間部３ｃとで断面略コ字形状を成している。尚、ヨーク３はベース８とフレーム７との間に固定されている。

マグネット１７は前側から見た平面が略三角形状を成し、内周側がレンズ支持体５の外周に沿った円弧状を成している。マグネット１７は内周側を例えばＮ極とし、外周側をＳ極としてある。

レンズ支持体５は、略円筒形状であり、その内周側にレンズ（図示せず）が固定されている。レンズ支持体５の外周面には周方向に沿って４つの環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄが周囲方向に等間隔で取付けてある。

各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、側面視長方形の環状を成し、長方形の環状コイルにおける後側辺部２３が前側辺部２１よりも、径方向内側に突設して形成されており、図２に示すように、後側辺部２３の内周側をレンズ支持体５の外周面に接着固定している。これにより、前側辺部２１はレンズ支持体５の外周面との間に隙間２０を形成して固定されている。

図２に示すように、マグネット１７は、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄの前側辺部２１のみに対面して配置されている。

各環状コイル１９ａ〜１９ｄの前側辺部２１とレンズ支持体５との間の隙間２０には、ヨーク３の内周側壁３ｂが挿入されており、内周側壁３ｂに対してレンズ支持体５が光軸方向（Ｚ方向）に移動自在になっている。

図１に示すように、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは各々レンズ駆動制御部２５に接続されており、レンズ駆動制御部２５から各々所定値の電流が通電されるようになっている。

図２に示すように、レンズ駆動装置１は、携帯電話の基盤３２に装着されており、基盤３２にレンズ駆動装置１の端子が接続されている。基盤３２には、図１に示すように、画像センサ３１が設けてあり、画像センサ３１はレンズの結像側に配置されており、レンズにより結像した画像を受けるようになっている。

画像センサ３１は、基盤３２に対して傾斜可能に設けてあり、図１及び図４に示すように、画像センサ３１の裏面には、画像センサ３１のチルト補正を行う画像センサ傾斜手段３５が設けてある。

画像センサ傾斜手段３５は、複数の圧電素子３７を直列に連結した伸縮部３９と、伸縮部３９の先端に取り付けた弾性樹脂材からなる接続部材４１とから構成されており、接続部材４１は一端を伸縮部３９の先端に固定し、他端部を画像センサ３１の裏面に固定している。この画像センサ傾斜手段３５によれば、圧電素子３７が矢印Ｔ（図１参照）に示すように伸び又は縮むことにより、画像センサ３１の裏面が圧電素子側に引っ張られて、接続部材４１の取付け部が下方に移動することで、画像センサ３１が傾斜する。本実施の形態では、各画像センサ傾斜手段３５は、図４に示すように、互い直行する位置に２ヶ所設けてあり、図１に示すように、画像センサチルト補正部４３から所定の電流を受けて圧電素子３７が伸び又は縮むようになっている。

レンズ駆動制御部２５及び画像センサチルト補正部４３は、各々メイン制御部４５に接続されており、メイン制御部４５からの制御信号に基づいて、レンズ支持体５の傾斜及び画像センサ３１の傾斜が制御されるようになっている。メイン制御部４５には、ジャイロセンサ（チルト検出手段）４７が接続されており、ジャイロセンサ４７により検出したカメラの傾斜量に基づいて、レンズ駆動制御部２５のチルト補正部２９及び画像センサチルト補正部４３に各々チルト補正信号を発する。

レンズ駆動制御部２５はそのＺ移動部（光軸方向移動部）２７が画像センサ３１に接続されており、画像センサ３１で結像された像の高域成分のピーク又はコントラストのピークを検出するように、レンズ支持体５をＺ方向（光軸方向）に移動して、合焦点位置にレンズ支持体５を駆動する。
レンズ駆動制御部２５において、Ｚ移動部２７はレンズ支持体５の移動量に応じて各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流値Ａ（図１参照）を演算し、チルト補正部２９はレンズの光軸の傾きに応じたレンズ支持体５の傾きを調整するために対応する各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電する電流値Ｂ（図１参照）を演算する。そして、レンズ駆動制御部２５ではＺ移動部２７及びチルト補正部２９で演算した値の電流Ａ＋Ｂ又は電流値Ａを、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに通電するようになっている。

図３に示すように、前側スプリング９は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部９ａと、外周側部９ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部９ｂと、外周側部９ａと内周側部９ｂとを連結する各腕部９ｃとで構成されている。

同様に、後側スプリング１１は、組み付け前の自然状態が平板状であり、平面視矩形の環状を成す外周側部１１ａと、外周側部１１ａの内周に配置され平面視円弧形状の内周側部１１ｂと、外周側部１１ａと内周側部１１ｂとを連結する各腕部１１ｃとで構成されている。

前側スプリング９の外周側部９ａはフレーム７とヨーク３との間に挟持されており、内周側部９ｂはレンズ支持体５の前端に固定されている。後側スプリング１１の外周側部１１ａはベース８と後側スペーサ１５との間に挟持されており、内周側部１１ｂはレンズ支持体５の後端に固定されている。これにより、レンズ支持体５は前側スプリング９と後側スプリング１１とにより、前後方向に移動自在に支持されている。

そして、レンズ支持体５が前方に移動すると、レンズ支持体５は、前側スプリング９及び後側スプリング１１の付勢力の合力と、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ及びマグネット１７との間で生じる電磁力とが吊り合う位置で停止する。

次に、本発明の実施の形態に係るレンズ駆動装置１の組立て、作用及び効果について説明する。

レンズ駆動装置１の組立ては、図２及び図３に示すように、ベース８に、後側スプリング１１、後側スペーサ１５、環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを外周面に固定したレンズ支持体５、４つのマグネット１７を内側角部に固定したヨーク３、前側スプリング９、フレーム７をこの順序で組み付け固定する。

環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄは、各々入力端と出力端とを制御部（電源）２５に接続し、レンズ駆動制御部２５は各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに流す直流電流を個別に制御する。

本実施の形態に係るレンズ駆動装置１のオートフォーカス駆動は、レンズ駆動制御部２５が画像センサ３１から受ける高域成分（コントラスト）のピークを比較しつつ、合焦点位置へレンズ支持体５を光軸方向に直線移動する。

レンズ支持体５の光軸方向への移動の際には、図１に示すように、制御部２５から各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄに各々同じ電流値Ａを流すことにより生じるマグネット１７との間で生じる電磁力と、前側スプリング９と後側スプリング１１との付勢力の合力とが吊り合う位置で停止する。

尚、各環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄでは、前側辺部２１と後側辺部２３とで互いに逆方向に電流が流れるが、前側辺部２１にマグネット１７を対面させているので、前側辺部２１との間に生じる電磁力により推力を得ることができる。

一方、ジャイロセンサ４７によりカメラの傾きを検知した場合、即ち、図５（ａ）に示すように、光軸Ｘ０に対する光軸の傾きＸ１が生じている場合、光軸の傾きを補正するために、レンズ支持体５を傾ける必要がある。この場合には、図１に示すように、環状コイル１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄのうちの所定の環状コイル（一つ又は、２つ、３つ）に電流値Ｂを加えた電流Ａ＋Ｂを流すことにより、レンズ支持体５の姿勢（傾き）を制御する。尚、電流値Ｂを差し引いてＡーＢの電流を流すことにより相対的に流す電流を異なるようにしてもよい。

また、レンズ支持体５の光軸の傾き補正は、レンズ支持体５を所定位置に移動後に行うものであっても良いし、レンズ支持体５を移動するときに傾きを制御したまま移動する（各環状コイルに流す電流を移動するときから傾きを制御する電流値Ａ＋Ｂとする）ものであってもよい。

さらに、メイン制御部４５は、画像センサチルト補正部４３にも制御信号を発して、画像センサ傾斜手段３５を駆動することにより、図５（ｂ）に示すように、レンズ支持体５の傾きと同じ量だけ画像センサ３１を傾ける。

本実施の形態によれば、レンズ支持体５をレンズ駆動装置（レンズ傾斜手段）１で傾けてチルト補正し、画像センサ３１を画像センサ傾斜手段３５によりレンズ支持体と同量傾けてチルト補正することにより、レンズ支持体５と画像センサ３１とを各々別の傾斜手段（レンズ傾斜と画像センサ傾斜手段）により同じ量傾斜させているから、レンズ支持体５と画像センサ３１を一つの筺体に収めて一つの駆動手段によりその筺体を傾斜させる場合に比較して、各傾斜手段１、３５に要求される駆動力を小さくできる。

レンズ支持体５と画像センサ３１とは同じ角度傾斜させてチルト補正するので、レンズ支持体のみをチルト補正した場合に画像センサ３１に生じる像のゆがみやボケを防止できる。

レンズ駆動手段１がレンズ傾斜手段を兼ねる構成であるから、部品点数の削減、装置の小型化及び簡易化を図ることができる。

特に、本実施の形態によれば、レンズ支持体５に配置した複数の環状コイル１９ａ〜１９ｄのうち特定の環状コイルに流す電流値を異ならせることによりチルト補正できるので、レンズ駆動手段用の環状コイルをそのままチルト補正用のコイルとして用いることができる。

即ち、本実施の形態によれば、レンズ支持体５の外周に周方向に等間隔に配置した環状コイル１９ａ〜１９ｄと、各環状コイルに対面するマグネット１７とで各々レンジ支持体５に推力を付与しているので、レンズ支持体５の光軸方向の移動と、レンズの光軸補正との２つの機能を兼用できる。

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。例えば、光軸の傾きＸ１（図５参照）は、ジャイロセンサ４７に限らず、加速度センサ等により検出するものであっても良い。

図７に示すように、画像センサ傾斜手段３５は、画像センサ３１の裏面に３か所設けても良いし、その数は制限されない。また、圧電素子３７を画像センサ３１の裏面に対して垂直に積み重ねるように配置しても良い。

環状コイル１９ａ〜１９ｄ及び各環状コイルに対応するマグネットは、レンズ支持体５の周囲に４つ設けることに限らず、３つでも、５つでも良く、その数は制限されない。

本実施の形態では、レンズ支持体５と環状コイル１９ａ〜１９ｄの前側辺分２１との間に隙間２０を空けてヨーク３の内周側壁３ｂを隙間２０に挿入したが（図２参照）、ヨーク３には内周側壁３ｂを設けないで、環状コイル１９ａ〜１９ｄの前側辺分２１とマグネット１７とを対面させるだけであっても良いし、環状コイル１９ａ〜１９ｄの後側辺分２３にマグネット１７を対面させても良い。

１ レンズ駆動装置（レンズ駆動手段及びレンズ傾斜手段）
５ レンズ支持体
１７ マグネット
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ 環状コイル
２５ レンズ駆動制御部
２９ チルト補正部
３１ 画像センサ
３２ 基盤
３５ 画像センサ傾斜手段
３７ 圧電素子
４１ 接続部材
４３ 画像センサチルト補正部
４５ メイン制御部（制御部）

Claims (4)

1. 内周にレンズを支持するレンズ支持体と、レンズ支持体を光軸方向に移動させてレンズの焦点位置を調整するレンズ駆動手段と、レンズ支持体を光軸に対して傾斜させるレンズ傾斜手段と、レンズ支持体のレンズにより結像した画像を受ける画像センサと、画像センサを傾斜させる画像センサ傾斜手段と、カメラのチルト検知手段と、制御部とを備え、制御部はチルト検知手段からのチルト検知信号を受けると、検知したチルト量に応じてレンズ傾斜手段及び画像センサ傾斜手段とを駆動して、レンズ支持体及び画像センサを同じ角度傾斜させてチルト補正することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
2. レンズ駆動手段は、レンズ支持体の外周に周方向に間隔を空けて配置した複数の環状コイルと、レンズ支持体の外周に設けてレンズ支持体を移動自在に支持する筺体と、筺体に固定して且つ各環状コイルに対面して配置したマグネットとを備え、レンズ支持体を光軸方向に移動するときには各環状コイルに均等な電流値の電流を流し、レンズ支持体をチルト補正するときには対応するコイルに流す電流の電流値を異ならせることにより、レンズ駆動手段がレンズ傾斜手段を兼ねていること特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスカメラ。
3. 画像センサ傾斜手段は、画像センサの一側部に連結した圧電素子を備え、圧電素子に電流を流すことで圧電素子が伸び又は縮むことにより画像センサの一側部が光軸方向に移動して、画像センサを傾斜させることを特徴とする請求項２に記載のオートフォーカスカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のオートフォーカスカメラを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。

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