撮像装置
【課題】 レンズの移動なくマクロ撮影モードへの切り替えを実現でき、撮像装置の小型化に有効であり、画質の劣化を低減させる撮像装置を提供する。
【解決手段】 被写体からの光を集光する光学系と、光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する半導体撮像素子４と、光学系と半導体撮像素子４の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、電界の電界制御に従って屈折率が切り替えられる透明部材５とを備え、透明部材５に電界が印加されて透明部材５の屈折率が変化することによって、撮影モードの切り替えが行われる。
【解決手段】 被写体からの光を集光する光学系と、光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する半導体撮像素子４と、光学系と半導体撮像素子４の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、電界の電界制御に従って屈折率が切り替えられる透明部材５とを備え、透明部材５に電界が印加されて透明部材５の屈折率が変化することによって、撮影モードの切り替えが行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に、撮影モードの切り替えを行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ付き携帯電話などには、レンズと撮像素子とを一体化した薄型・小型の撮像装置が多用されている。これらの撮像装置は、特許文献１に開示されているように、通常撮影モードとマクロ撮影モードとをレバーによって切り替えていた。例えば、レバーの回転によって、レンズ全体が光軸方向へ移動するように構成され、撮像素子とレンズ全体との物理的な距離が変更されることによって、撮影モードの切り替えが行われていた。
【０００３】
また、特許文献２には、カメラ付きの折り畳み型の携帯電話において、ＱＲコードを読み取る際に、携帯電話をほぼ直角に開くことによって、マクロ撮影できるように撮影モードを切り替えることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、カメラ付きの携帯電話において、携帯電話の側面に配置されたピント切り替えレバーを操作することで焦点の合う距離を変更する発明が開示されている。
【０００５】
このように、従来の撮像装置においては、レバーなどによって、レンズ全体を光軸方向に移動させ、通常撮影モードとマクロ撮影モードの切り替えが行われている。
【特許文献１】特開２００６−９９０７２号公報
【特許文献２】特開２００５−３００６７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２７７６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の撮像装置では、通常撮影モードとマクロ撮影モードとを切り替える場合、レバーなどを回転させることによって、レンズ全体が光軸方向へ移動するようになっており、マクロ撮影時にはレンズ全体が被写体側へと移動する。これにより、マクロ撮影時には、撮像装置全体の光軸方向の寸法が大きくなるために、同等のマクロ切り替え機能のない固定焦点の撮像装置と比較して、マクロ切り替え付きの撮像装置の小型化が阻害されていた。
【０００７】
また、従来の撮像装置では、マクロ撮影時において撮像装置の寸法が最大長となるので、撮像装置を携帯電話など携帯端末装置に実装する場合には、撮像装置の最大長を収納できるスペースが確保されなければならないことから、レンズの移動スペースによって携帯端末装置の薄型化が阻害されていた。
【０００８】
また、マクロ撮影モードへの切り替えに伴い、レバーなどを回転させてレンズ全体が移動する。この際、レバーとレンズ（レンズ鏡筒）の当接部の間、またはレンズ鏡筒とガイド部分との間において、部品同士が摺動する。この摺動により、磨耗粉や部品に付着しているゴミが移動したり、飛散したりする場合があり、これらの磨耗粉やゴミが、撮像画像を劣化させる原因となるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、撮影モードを変更する際に、レンズを移動させずに撮影モードの切り替えを実現し、撮像装置の小型化または携帯端末装置の薄型化を図ることにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、レンズを移動させる機械的な摺動部をなくすことにより、摺動による磨耗粉の発生を防止でき、画像の劣化のない撮像装置を実現できることにある。
【００１１】
更には、本発明の目的は、この撮像装置を用いて、カメラ付き携帯電話などの携帯端末装置を構成することで、携帯端末装置の小型化・薄型化を図り、画像の劣化のない優れたカメラ付き携帯端末装置を実現できることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の撮像装置は、被写体からの光を集光する光学系と、光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する撮像素子と、光学系と撮像素子の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、電界の電界制御に従って屈折率が切り替えられる透明部材とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、透明部材に電界を印加することにより屈折率が変化し、撮像光学系と半導体撮像素子との間の光学的な距離（光路長）を実質的に変更することができる。これにより、レバー回転のような機械的な動作を伴わずに、結像位置を変化させることができる。この結果、レンズ移動用のレバーなどを設ける必要がなくなり、撮像装置の小型化が可能となる。また、機械的な摺動部をなくすことにより発塵が防止できるので、撮像画質の劣化の少ない撮像装置を実現できる。
【００１４】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側の面と撮像素子側の面の両面に、電界を印加するための透明電極を備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、電極が透明部材に直接的に電界を印加することができるので、構造を簡単にできる。また、透明電極を用いるため、撮像した画像の特に色再現性についての劣化を低減できる。
【００１６】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側及び撮像素子側の何れかに、赤外光の透過を制限する赤外光制限部を備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、透明部材が赤外光をカットするフィルター機能を構成するので、別にフィルターを用いる必要がなくなり、部品点数が削減できる。これにより、撮像装置の設計自由度が増し、撮像装置の小型化・薄型化を容易に実現できる。
【００１８】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側及び撮像素子側のうち、赤外光制限部とは反対側に、光の反射を防止する反射防止部を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、光の反射を防止することにより、ゴーストの発生しにくい撮像装置を実現できる。
【００２０】
本発明の撮像装置において、透明部材は、電界が印加されると屈折率が大きくなることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、通常撮影モードの場合には透明部材に電界を印加しないようにし、マクロ撮影モードの場合には電界を印加するようにして、マクロ撮影モードの場合に光路長を実質的に長くすることができる。これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行わない場合は、透明部材に通電する必要がなくなり、撮像装置の省電力化を実現できる。
【００２２】
本発明の撮像装置は、撮影モードに応じて、電界の電界制御を行い、透明部材の屈折率を切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、透明部材の屈折率を変化させることによって、通常撮影モードからマクロ撮影モードへと切り替えることができる。これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行うレバーなどが必要なくなり、撮像装置の小型化が実現され、摺動部による磨耗粉の発生を防止することができる。
【００２４】
本発明の別の態様は、上述の撮像装置を備えた携帯端末装置である。
【００２５】
この構成によれば、透明部材の屈折率を変化させることにより合焦する撮像素子を備えることで、マクロ撮影モードへの切り替えを行うレバーなどが必要なくなり、撮像装置の小型化が実現され、摺動部による磨耗粉の発生を防止することができる。また、レバーを切り替える操作に代えて、ボタンを押すというような、より簡単な操作によって撮影モードが切り替えられるので、モード切り替えの煩雑さや切り替え忘れが解消されるため、利便性のより高いカメラ付き携帯端末装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、撮像光学系と半導体撮像素子の間に、電界を印加することで屈折率が変化する透明部材を備えることにより、透明部材に電界を印加して屈折率を変化させ、撮像光学系と半導体撮像素子との間の光学的な距離（光路長）を変更することができる。これにより、レバーの回転のような、機械的な動きを伴わずに結像位置を変化させることができ、機械的な機構を設ける必要がなくなるので、撮像装置の小型化が可能となる。また、レンズが移動することがないので、機械的な摺動部をなくすことができ、摺動による磨耗粉の発生を防止でき、画像の劣化のない撮像装置が実現される。
【００２７】
また、これらの撮像装置を携帯電話などの携帯端末装置に用いれば、小型化され且つ画質劣化の少ない優れた携帯電話装置が実現される。更には、レバーを切り替える操作に代えて、ボタンを押すというような、より簡単な操作によって撮影モードが切り替えられることから、撮影モード切り替えの煩雑さや切り替え忘れが解消されるので、利便性のより高いカメラ付き携帯端末装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す斜視図である。
【００２９】
撮像装置８は、立体基板１、レンズ２、絞り３、半導体撮像素子４、透明部材５、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）１５、接合部１６、レンズホルダー２０、及び調整リング２１を備える。
【００３０】
立体基板１は、台座部７と鏡筒部１７を備え、鏡筒部１７は、平面形状が長方形である台座部７の上部に設けられる。立体基板１の材料として、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）などが用いられ、外部からの光の透過を防ぐために黒色の材料が用いられる。
【００３１】
台座部７は、外部との接続のために設けられた端子部７ａを備える。台座部７の下部には、外部機器との間で信号の授受を行うためのＦＰＣ１５が配置される。そして、ＦＰＣ１５に形成された接続用ランド１５ａと端子部７ａが、接合部１６により接続されている。例えば、接合部１６は半田である。
【００３２】
鏡筒部１７の内側には、レンズホルダー２０に嵌め込まれた樹脂製のレンズ２が配置されている。レンズホルダー２０は、その外側に配置された調整リング２１を介して、鏡筒部１７の外側に固定されている。レンズホルダー２０には、絞り３が設けられている。台座部７と鏡筒部１７の内側には、半導体撮像素子４と、透明部材５が配置されている。
【００３３】
図２を参照して、撮像装置の構造についてより詳細に説明する。図２は、図１の撮像装置８を線Ｘ−Ｘで切断した断面図である。
【００３４】
台座部７と鏡筒部１７を構成する立体基板１の内側には、隔壁１１が形成されている。隔壁１１の中央部には、開口部１０が形成されている。開口部１０を囲む隔壁１１の上下面は、互いに平行な平面を形成している。隔壁１１の上部には透明部材５が配置され、隔壁１１の下部には半導体撮像素子４が配置されている。透明部材５は、接着剤などによって、隔壁１１の上面の所定の位置に固定されている。開口部１０は、半導体撮像素子４の撮像エリアに対応して、長方形に形成されている。これら構成部品は、すべて立体基板１に組み付けられる構造となっている。
【００３５】
図示しないが、台座部７の裏側には、無電解メッキなどにより配線パターンが形成されている。また、立体基板１の内側には、半導体撮像素子４をベア実装するための接続ランドが設けられている。接続ランドと端子部７ａは、配線パターンにより接続されている。
【００３６】
半導体撮像素子４は、例えば、約２００万画素数の１/４インチＵＸＧＡ型と呼ばれるＣＣＤまたはＣＭＯＳであって、立体基板１にフェースダウン実装され、電気的に接続されている。これは、撮像装置の薄型化を実現するために、パッケージを用いないベア実装を行うためである。フェースダウン実装は、例えば、金で形成されたバンプとその先端に付与された導電性接着剤（Ａｇペーストなどの導電材料）を用いた、ＳＢＢ（Ｓｔｕｄ Ｂｕｍｐ Ｂｏｎｄ）やＢＧＡ(Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)などと呼ばれる接続方法によって行われる。半導体撮像素子４は、フェースダウン実装を行った後に封止剤９にて封止される。
【００３７】
半導体撮像素子４及びチップ部品（図示せず）などにより得られた映像信号は、電気配線によって、外部へ出力される。また、電気配線によって、外部から制御信号が入力され、電源が供給される。これらの電気配線は、配線パターン及び図１に示すＦＰＣ１５の接続用ランド１５ａを経由するように形成されている。図２に示すように、半導体撮像素子４への裏面からの可視光・赤外光の侵入を防止するため、ＦＰＣ１５の裏面には、金属箔１４が貼られている。
【００３８】
鏡筒部１７に内蔵されたレンズ２は、光学的特性の異なる２つの非球面レンズ（以下、「レンズ」と略す）２ａと２ｂを備える。レンズ２ａ及び２ｂは、一定の位置関係を保持できるようにレンズホルダー２０に嵌め込まれている。レンズホルダー２０の外周、及びその外側に配置された調整リング２１の内周には、互いに螺合するネジ２０ａ、２１ａがそれぞれ形成され、レンズホルダー２０の光軸方向位置が調整可能になっている。
【００３９】
次に、図３により、透明部材５の構成を説明する。図３は、透明部材５の断面図である。透明部材５は、基材部５３、電極５１ａ、電極５１ｂ、赤外光制限部であるＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）膜５０、及び反射防止部であるＡＲ膜５２を備える。
【００４０】
基材部５３は、電界を印加すると屈折率が変化する材料で構成され、例えば、ニオブ酸リチウムなどを用いることができる。また、例えば、カリウム、タンタル、ニオブ、酸素からなる光学結晶（ＫＴＮ結晶）を用いることも可能である。
【００４１】
電極５１ａ、５１ｂは、基材部５３の両面にそれぞれ設けられ、基材部５３に電界を印加する。電極５１ａ、５１ｂは、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜のような透明電極により構成される。電極５１ａ、５１ｂは、ＦＰＣ１５を経由して外部のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などに電気的に接続され、電極５１ａ、５１ｂに電圧が印加されることで、基材部５３に電界が印加されるように構成されている。ＤＳＰは、切替手段として機能し、電極５１ａ、５１ｂに印加される電圧を制御することによって、基材部５３に印加される電界の電界制御を行い、撮影モードに応じて、基材部５３の屈折率を切り替えることができる。
【００４２】
ＩＲ膜５０は、電極５１ａの下部に設けられ、赤外光の透過を制限するための多層膜を備える。ＩＲ膜５０は、波長約４００ｎｍから８００ｎｍの可視光領域に対して約９３％以上の透過率を有し、それ以外の帯域に対しては透過率が充分低い特性を有する。ＩＲ膜５０は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）及び酸化チタン（ＴｉＯ2）などの多層膜を備える。
【００４３】
ＡＲ膜５２は、ＩＲ膜５０に対して基材部５３の反対側の面に設けられている。ＡＲ膜５２は、光の反射を防止する。ＡＲ膜５２は、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などの多層膜を備える。
【００４４】
ＩＲ膜５０やＡＲ膜５２の構成及び積層数については、可視光領域及び領域外の透過または反射に関する特性により適宜選択することができる。また、本実施の形態においては、ＩＲ膜５０は、透明部材５の撮像素子側に配置されているが、撮像素子側とは反対の光学系側に配置されてもよい。また、本実施の形態においては、ＡＲ膜５２は、透明部材５の光学系側に配置されているが、撮像素子側に配置されてもよい。また、本実施の形態においては、透明部材５に、電極５１ａ、電極５１ｂと共に、ＩＲ膜５０、ＡＲ膜５２を設けたが、他の基材に、ＩＲ膜５０、ＡＲ膜５２を設けることも可能である。
【００４５】
次に、上記構成を有する本実施の形態にかかる撮像装置の光学系について説明する。被写体からの光は、図２に示すレンズホルダー２０の中央に設けられた絞り３を通過して、レンズ２により集光され、透明部材５を通って半導体撮像素子４に入射・結像する。絞り３は、被写体側に向かうほど開口が広くなるように設計されている。これは、レンズ２に入射する光が絞り３の光軸方向の壁面に当たって散乱し、これによって生じる不要な光がレンズに入射するのを防止するためである。
【００４６】
レンズ２には、透過率や屈折率などの所要の光学特性を満たす樹脂が用いられている。本実施の形態においては、レンズ２には、例えば、射出成型により成型されたものを用いる。レンズ２の構成については、レンズ２ａ、２ｂの２枚で構成され、所定の距離より遠方の被写体を結像できる構成となっている。本実施の形態においては、例えば、撮像装置から約３０ｃｍより遠方での被写体に対して焦点が合う（パンフォーカス）モードのレンズが設けられる。なお、レンズの構成や特性については、適宜選定することが可能である。
【００４７】
被写体からの光は、レンズ２を通って、透明部材５に達する。そして、図３に示す透明部材５に設けられたＩＲ膜５０により、被写体からの光のうち赤外光・紫外光の透過が制限され、可視光が半導体撮像素子４に入射する。図示しないが、入射した光は、半導体撮像素子４の受光面の表面に設けられたマイクロレンズあるいはオンチップレンズと呼ばれるレンズを通って、その下部にある色素系の色フィルターを通過し、フォトダイオードによって所要の電気信号に変換される。その結果、半導体撮像素子４は、例えば、画面のアスペクト比が４：３で、毎秒３０のフレームレートの画像信号を出力する。
【００４８】
上述のように、レンズ２は、被写体との距離が約３０ｃｍより遠方での被写体に対して焦点が合うように構成されるが、より近くの被写体に対して焦点を合わせるためには、レンズ２と半導体撮像素子４の受光面の距離を長くする必要がある。これらの関係は、Ｎｅｗｔｏｎの式として知られている。つまり、被写体とレンズの距離をａ、レンズと結像位置の距離をｂ、レンズの焦点距離をｆとすると、式（１）が成立する。
（１/ａ）+（１/ｂ）＝（１/ｆ） ・・・・・（１）
【００４９】
式（１）によると、レンズ２の焦点距離ｆが一定の場合、被写体までの距離ａが短くなれば、レンズと結像位置の距離ｂが長くなる。したがって、被写体とレンズの距離が短い場合、被写体を半導体撮像素子４の受光面に結像させるためには、レンズ２と半導体撮像素子４の受光面の距離を長くする必要がある。この距離調整が、被写体に接近した位置で撮影を行うマクロ撮影モードで必要となる。
【００５０】
従来は、マクロ撮影モードの際には、切り替えレバーなどにより、半導体撮像素子からの物理的な距離が増加するように、レンズ全体を移動させていた。一方、本実施の形態では、レンズを物理的に動かさずとも、以下に説明するように、透明部材５の屈折率調整機能を利用して、レンズ２から半導体撮像素子４までの光学的な長さ（光路長）を実質的に長くし、これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行う。
【００５１】
光路長Ｌは、透過する媒体の屈折率をｎｄとし、透過する媒体の長さをｔとすると、式２で表される。
Ｌ＝ｎｄ＊ｔ ・・・・・（２）
【００５２】
式（２）によると、光路長Ｌを長くするためには、屈折率を高くすればよい。本実施の形態では、マクロ撮影モードへの切り替えに際して、レンズ２から半導体撮像素子４までの光路長を長くするために、レンズ２から半導体撮像素子４の間に配置されている透明部材５の屈折率を変化させる。この結果、レンズ２を移動させることなく、光路長を調整することで、マクロ撮影モードへの切り替えができる。
【００５３】
図４は、本実施の形態において、透明部材５に対して印加される電界と屈折率の関係を示した特性図である。電界を印加しないとき（Ｅ＝０）の屈折率は、ｎｄ1となり、電界Ｅ2を印加したときの屈折率はｎｄ2となる。ここで、印加される電界と屈折率の変化が、直線的になるものは、１次の電気光学効果（ポッケルス効果）と呼ばれ、印加される電界の二乗に屈折率変化が比例する効果を２次の電気光学効果（カー効果）と呼ばれる。本実施の形態では、屈折率変化の大きく取れるカー効果を用いている。但し、本発明は、これに限定されない。
【００５４】
図２を用いて説明したように、レンズ２と半導体撮像素子４の間に配置された透明部材５には、外部回路（図示せず）からＦＰＣ１５を通して電圧が印加され、図３に示す電極５１ａ、５１ｂを介して基材部５３に電界が印加されるようになっている。そして、図４に示すように、電界Ｅ2が透明部材５の基材部５３に印加されると、基材部５３の屈折率がｎｄ1からｎｄ2へと変化する。この場合、屈折率はｎｄ1＜ｎｄ2であるので、式（２）より、レンズ２と半導体撮像素子４の間の光路長が長くなる。この結果、機械的にレンズ２を移動させることなく光路長が変更される。
【００５５】
このように、本実施の形態にかかる撮像装置によれば、印加する電圧を変化させることによって、透明部材５の屈折率を変化させ、所要の光路長が設定される。これによって、レンズ移動用のレバーを回転させて機械的にレンズを移動させることなく光路長が変更され、電界の印加の有無によって、通常撮影モードとマクロ撮影モードを切り替えることができる。この結果、従来のようなレバーなどを設ける必要がなくなるため、撮像装置８の小型化を実現することができる。また、レンズ２全体が光軸方向へ機械的に移動する必要がなくなるため、発塵などによる画質劣化の問題も解消可能となる。
【００５６】
本実施の形態においては、通常撮影モードとマクロ撮影モードを切り替える場合を説明したが、３つ以上の撮影モードの間で、撮影モードの切り替えを行ってよい。この場合は、それぞれ異なる電圧を透明部材５に印加して、３つ以上の屈折率を生じさせることによって、３つ以上の撮影モードの切り替えが可能となる。また、本実施の形態において、合焦のシーケンスについては、いわゆる山登り法などの様々な方法を適用することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる携帯端末装置の平面図である。携帯端末装置３０は、本発明の第１の実施の形態にかかるマクロ撮影切り替え機能付の撮像装置を搭載する。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態にかかる携帯端末装置３０は、上側筐体３１及び下側筐体３２を備えた折り畳み型の携帯端末装置であり、使用時には上側筐体３１と下側筐体３２を開き、不使用時には上側筐体３１と下側筐体３２を折り畳む形態となっている。上側筐体３１と下側筐体３２がヒンジ３５を介して連結されることにより、携帯端末装置３０は折り畳み可能な構成となっている。上側筐体３１は、スピーカ３３、液晶表示画面３４、送受信用アンテナ３６、及び撮像装置３８を備える。下側筐体３２は、入力キー３７及びマイク３９を備える。入力キー３７は、撮影モード切替用入力キー３７ａを備える。
【００５９】
撮像装置３８は、第１の実施の形態にかかるマクロ撮影切り替え機能付の撮像装置を備える。この場合、撮像装置３８の撮像方向は、図５の紙面に対して垂直方向である。また、この場合、光軸が紙面に垂直方向に位置し、マクロ撮影モードへの切り替えによって撮像される被写体との距離方向も紙面に垂直の方向である。
【００６０】
撮像装置３８は、撮影モード切替用入力キー３７ａが繰り返し押されるのに応じて、通常撮影モードからマクロ撮影モードへ、そして、マクロ撮影モードから通常撮影モードへと、撮影モードが切り替わるように構成されている。また、撮像装置３８は、起動時には、通常撮影モードとなるように設定されている。
【００６１】
このように、本実施の形態では、一般的に使用頻度が多い通常撮影モードの際は、図３に示す透明部材５に電界が印加されない。この結果、携帯端末装置３０の消費電力を低く抑えることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、既に第１の実施の形態で説明した通り、従来のような切り替えレバーなどを設ける必要がないので、レバーの移動範囲を考慮する必要がなくなることから、携帯電話などの携帯端末装置３０が小型化・薄型化され、携帯端末装置３０のデザインを簡素にすることができる。更に、撮影モードを液晶表示画面３４に表示させることが容易にできるので、撮影モードを液晶表示画面３４で確認でき、撮影モードの切り替え忘れを防止できることから、携帯端末装置３０の利便性が向上する。また、透明部材５に携帯端末装置３０の回路から電圧を印加することによって撮影モードの切り替えが行われるので、レンズ２を機械的に移動させる機構を設ける必要がないことから、携帯端末装置３０の落下などに対する耐衝撃値の向上が可能となる。なお、レバーを回転させて機械的にレンズ２を移動させることがないので、発塵などによる画質劣化の問題も解消可能となる。
【００６３】
本実施の形態では、携帯端末装置として携帯電話について説明したが、本実施の形態の携帯電話はこの構成に限定されない。また、本発明にかかる撮像装置は、様々な形態の携帯情報装置に適用可能である。例えば、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）や、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータの外付け機器などの携帯情報装置などにも、本発明にかかる撮像装置を応用することができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかる撮像装置は、機械的及び物理的にレンズを移動させる機構を設けずに、撮影モードの切り替えができるので、撮像装置の小型化が可能である。また、本発明にかかる撮像装置は、レンズを移動させる機械的な摺動部をなくすことができるので、発塵を防止し、撮像装置の画質の劣化を防止できる。また、レンズの移動部分がないので、撮像装置の耐衝撃性能を向上させることができ、撮像装置の信頼性を高めることができる。また、撮影モードを液晶表示画面に表示させることにより、撮影モードの切り替え忘れを防止することができる。本発明にかかる撮像装置は、上記のような効果を有し、携帯端末装置などに搭載されるカメラ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる透明部材を示す断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる透明部材の電界と屈折率の特性を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる携帯端末装置を示す平面図
【符号の説明】
【００６７】
１ 立体基板
２、２ａ、２ｂ レンズ
３ 絞り
４ 半導体撮像素子
５ 透明部材
７ 台座部
８ 撮像装置
９ 封止剤
１０ 開口部
１１ 隔壁
１５ ＦＰＣ
１７ 鏡筒部
２０ レンズホルダー
２１ 調整リング
３０ 携帯端末装置
３１ 上側筐体
３２ 下側筐体
３３ スピーカ
３４ 液晶表示画面
３５ ヒンジ
３６ アンテナ
３７ 入力キー
３８ 撮像装置
３９ マイク
５０ ＩＲ膜
５１ 電極
５２ ＡＲ膜
５３ 基材部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特に、撮影モードの切り替えを行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラ付き携帯電話などには、レンズと撮像素子とを一体化した薄型・小型の撮像装置が多用されている。これらの撮像装置は、特許文献１に開示されているように、通常撮影モードとマクロ撮影モードとをレバーによって切り替えていた。例えば、レバーの回転によって、レンズ全体が光軸方向へ移動するように構成され、撮像素子とレンズ全体との物理的な距離が変更されることによって、撮影モードの切り替えが行われていた。
【０００３】
また、特許文献２には、カメラ付きの折り畳み型の携帯電話において、ＱＲコードを読み取る際に、携帯電話をほぼ直角に開くことによって、マクロ撮影できるように撮影モードを切り替えることが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３には、カメラ付きの携帯電話において、携帯電話の側面に配置されたピント切り替えレバーを操作することで焦点の合う距離を変更する発明が開示されている。
【０００５】
このように、従来の撮像装置においては、レバーなどによって、レンズ全体を光軸方向に移動させ、通常撮影モードとマクロ撮影モードの切り替えが行われている。
【特許文献１】特開２００６−９９０７２号公報
【特許文献２】特開２００５−３００６７１号公報
【特許文献３】特開２００５−２７７６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の撮像装置では、通常撮影モードとマクロ撮影モードとを切り替える場合、レバーなどを回転させることによって、レンズ全体が光軸方向へ移動するようになっており、マクロ撮影時にはレンズ全体が被写体側へと移動する。これにより、マクロ撮影時には、撮像装置全体の光軸方向の寸法が大きくなるために、同等のマクロ切り替え機能のない固定焦点の撮像装置と比較して、マクロ切り替え付きの撮像装置の小型化が阻害されていた。
【０００７】
また、従来の撮像装置では、マクロ撮影時において撮像装置の寸法が最大長となるので、撮像装置を携帯電話など携帯端末装置に実装する場合には、撮像装置の最大長を収納できるスペースが確保されなければならないことから、レンズの移動スペースによって携帯端末装置の薄型化が阻害されていた。
【０００８】
また、マクロ撮影モードへの切り替えに伴い、レバーなどを回転させてレンズ全体が移動する。この際、レバーとレンズ（レンズ鏡筒）の当接部の間、またはレンズ鏡筒とガイド部分との間において、部品同士が摺動する。この摺動により、磨耗粉や部品に付着しているゴミが移動したり、飛散したりする場合があり、これらの磨耗粉やゴミが、撮像画像を劣化させる原因となるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、撮影モードを変更する際に、レンズを移動させずに撮影モードの切り替えを実現し、撮像装置の小型化または携帯端末装置の薄型化を図ることにある。
【００１０】
また、本発明の目的は、レンズを移動させる機械的な摺動部をなくすことにより、摺動による磨耗粉の発生を防止でき、画像の劣化のない撮像装置を実現できることにある。
【００１１】
更には、本発明の目的は、この撮像装置を用いて、カメラ付き携帯電話などの携帯端末装置を構成することで、携帯端末装置の小型化・薄型化を図り、画像の劣化のない優れたカメラ付き携帯端末装置を実現できることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の撮像装置は、被写体からの光を集光する光学系と、光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する撮像素子と、光学系と撮像素子の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、電界の電界制御に従って屈折率が切り替えられる透明部材とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、透明部材に電界を印加することにより屈折率が変化し、撮像光学系と半導体撮像素子との間の光学的な距離（光路長）を実質的に変更することができる。これにより、レバー回転のような機械的な動作を伴わずに、結像位置を変化させることができる。この結果、レンズ移動用のレバーなどを設ける必要がなくなり、撮像装置の小型化が可能となる。また、機械的な摺動部をなくすことにより発塵が防止できるので、撮像画質の劣化の少ない撮像装置を実現できる。
【００１４】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側の面と撮像素子側の面の両面に、電界を印加するための透明電極を備えることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、電極が透明部材に直接的に電界を印加することができるので、構造を簡単にできる。また、透明電極を用いるため、撮像した画像の特に色再現性についての劣化を低減できる。
【００１６】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側及び撮像素子側の何れかに、赤外光の透過を制限する赤外光制限部を備えることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、透明部材が赤外光をカットするフィルター機能を構成するので、別にフィルターを用いる必要がなくなり、部品点数が削減できる。これにより、撮像装置の設計自由度が増し、撮像装置の小型化・薄型化を容易に実現できる。
【００１８】
本発明の撮像装置において、透明部材は、光学系側及び撮像素子側のうち、赤外光制限部とは反対側に、光の反射を防止する反射防止部を備えることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、光の反射を防止することにより、ゴーストの発生しにくい撮像装置を実現できる。
【００２０】
本発明の撮像装置において、透明部材は、電界が印加されると屈折率が大きくなることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、通常撮影モードの場合には透明部材に電界を印加しないようにし、マクロ撮影モードの場合には電界を印加するようにして、マクロ撮影モードの場合に光路長を実質的に長くすることができる。これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行わない場合は、透明部材に通電する必要がなくなり、撮像装置の省電力化を実現できる。
【００２２】
本発明の撮像装置は、撮影モードに応じて、電界の電界制御を行い、透明部材の屈折率を切り替える切替手段を備えることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、透明部材の屈折率を変化させることによって、通常撮影モードからマクロ撮影モードへと切り替えることができる。これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行うレバーなどが必要なくなり、撮像装置の小型化が実現され、摺動部による磨耗粉の発生を防止することができる。
【００２４】
本発明の別の態様は、上述の撮像装置を備えた携帯端末装置である。
【００２５】
この構成によれば、透明部材の屈折率を変化させることにより合焦する撮像素子を備えることで、マクロ撮影モードへの切り替えを行うレバーなどが必要なくなり、撮像装置の小型化が実現され、摺動部による磨耗粉の発生を防止することができる。また、レバーを切り替える操作に代えて、ボタンを押すというような、より簡単な操作によって撮影モードが切り替えられるので、モード切り替えの煩雑さや切り替え忘れが解消されるため、利便性のより高いカメラ付き携帯端末装置を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明によれば、撮像光学系と半導体撮像素子の間に、電界を印加することで屈折率が変化する透明部材を備えることにより、透明部材に電界を印加して屈折率を変化させ、撮像光学系と半導体撮像素子との間の光学的な距離（光路長）を変更することができる。これにより、レバーの回転のような、機械的な動きを伴わずに結像位置を変化させることができ、機械的な機構を設ける必要がなくなるので、撮像装置の小型化が可能となる。また、レンズが移動することがないので、機械的な摺動部をなくすことができ、摺動による磨耗粉の発生を防止でき、画像の劣化のない撮像装置が実現される。
【００２７】
また、これらの撮像装置を携帯電話などの携帯端末装置に用いれば、小型化され且つ画質劣化の少ない優れた携帯電話装置が実現される。更には、レバーを切り替える操作に代えて、ボタンを押すというような、より簡単な操作によって撮影モードが切り替えられることから、撮影モード切り替えの煩雑さや切り替え忘れが解消されるので、利便性のより高いカメラ付き携帯端末装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す斜視図である。
【００２９】
撮像装置８は、立体基板１、レンズ２、絞り３、半導体撮像素子４、透明部材５、ＦＰＣ（フレキシブルプリント回路）１５、接合部１６、レンズホルダー２０、及び調整リング２１を備える。
【００３０】
立体基板１は、台座部７と鏡筒部１７を備え、鏡筒部１７は、平面形状が長方形である台座部７の上部に設けられる。立体基板１の材料として、ガラス強化ＰＰＡ（ポリフタルアミド樹脂）などが用いられ、外部からの光の透過を防ぐために黒色の材料が用いられる。
【００３１】
台座部７は、外部との接続のために設けられた端子部７ａを備える。台座部７の下部には、外部機器との間で信号の授受を行うためのＦＰＣ１５が配置される。そして、ＦＰＣ１５に形成された接続用ランド１５ａと端子部７ａが、接合部１６により接続されている。例えば、接合部１６は半田である。
【００３２】
鏡筒部１７の内側には、レンズホルダー２０に嵌め込まれた樹脂製のレンズ２が配置されている。レンズホルダー２０は、その外側に配置された調整リング２１を介して、鏡筒部１７の外側に固定されている。レンズホルダー２０には、絞り３が設けられている。台座部７と鏡筒部１７の内側には、半導体撮像素子４と、透明部材５が配置されている。
【００３３】
図２を参照して、撮像装置の構造についてより詳細に説明する。図２は、図１の撮像装置８を線Ｘ−Ｘで切断した断面図である。
【００３４】
台座部７と鏡筒部１７を構成する立体基板１の内側には、隔壁１１が形成されている。隔壁１１の中央部には、開口部１０が形成されている。開口部１０を囲む隔壁１１の上下面は、互いに平行な平面を形成している。隔壁１１の上部には透明部材５が配置され、隔壁１１の下部には半導体撮像素子４が配置されている。透明部材５は、接着剤などによって、隔壁１１の上面の所定の位置に固定されている。開口部１０は、半導体撮像素子４の撮像エリアに対応して、長方形に形成されている。これら構成部品は、すべて立体基板１に組み付けられる構造となっている。
【００３５】
図示しないが、台座部７の裏側には、無電解メッキなどにより配線パターンが形成されている。また、立体基板１の内側には、半導体撮像素子４をベア実装するための接続ランドが設けられている。接続ランドと端子部７ａは、配線パターンにより接続されている。
【００３６】
半導体撮像素子４は、例えば、約２００万画素数の１/４インチＵＸＧＡ型と呼ばれるＣＣＤまたはＣＭＯＳであって、立体基板１にフェースダウン実装され、電気的に接続されている。これは、撮像装置の薄型化を実現するために、パッケージを用いないベア実装を行うためである。フェースダウン実装は、例えば、金で形成されたバンプとその先端に付与された導電性接着剤（Ａｇペーストなどの導電材料）を用いた、ＳＢＢ（Ｓｔｕｄ Ｂｕｍｐ Ｂｏｎｄ）やＢＧＡ(Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ)などと呼ばれる接続方法によって行われる。半導体撮像素子４は、フェースダウン実装を行った後に封止剤９にて封止される。
【００３７】
半導体撮像素子４及びチップ部品（図示せず）などにより得られた映像信号は、電気配線によって、外部へ出力される。また、電気配線によって、外部から制御信号が入力され、電源が供給される。これらの電気配線は、配線パターン及び図１に示すＦＰＣ１５の接続用ランド１５ａを経由するように形成されている。図２に示すように、半導体撮像素子４への裏面からの可視光・赤外光の侵入を防止するため、ＦＰＣ１５の裏面には、金属箔１４が貼られている。
【００３８】
鏡筒部１７に内蔵されたレンズ２は、光学的特性の異なる２つの非球面レンズ（以下、「レンズ」と略す）２ａと２ｂを備える。レンズ２ａ及び２ｂは、一定の位置関係を保持できるようにレンズホルダー２０に嵌め込まれている。レンズホルダー２０の外周、及びその外側に配置された調整リング２１の内周には、互いに螺合するネジ２０ａ、２１ａがそれぞれ形成され、レンズホルダー２０の光軸方向位置が調整可能になっている。
【００３９】
次に、図３により、透明部材５の構成を説明する。図３は、透明部材５の断面図である。透明部材５は、基材部５３、電極５１ａ、電極５１ｂ、赤外光制限部であるＩＲ（Ｉｎｆｒａ Ｒｅｄ）膜５０、及び反射防止部であるＡＲ膜５２を備える。
【００４０】
基材部５３は、電界を印加すると屈折率が変化する材料で構成され、例えば、ニオブ酸リチウムなどを用いることができる。また、例えば、カリウム、タンタル、ニオブ、酸素からなる光学結晶（ＫＴＮ結晶）を用いることも可能である。
【００４１】
電極５１ａ、５１ｂは、基材部５３の両面にそれぞれ設けられ、基材部５３に電界を印加する。電極５１ａ、５１ｂは、例えば、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）膜のような透明電極により構成される。電極５１ａ、５１ｂは、ＦＰＣ１５を経由して外部のＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などに電気的に接続され、電極５１ａ、５１ｂに電圧が印加されることで、基材部５３に電界が印加されるように構成されている。ＤＳＰは、切替手段として機能し、電極５１ａ、５１ｂに印加される電圧を制御することによって、基材部５３に印加される電界の電界制御を行い、撮影モードに応じて、基材部５３の屈折率を切り替えることができる。
【００４２】
ＩＲ膜５０は、電極５１ａの下部に設けられ、赤外光の透過を制限するための多層膜を備える。ＩＲ膜５０は、波長約４００ｎｍから８００ｎｍの可視光領域に対して約９３％以上の透過率を有し、それ以外の帯域に対しては透過率が充分低い特性を有する。ＩＲ膜５０は、例えば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）及び酸化チタン（ＴｉＯ2）などの多層膜を備える。
【００４３】
ＡＲ膜５２は、ＩＲ膜５０に対して基材部５３の反対側の面に設けられている。ＡＲ膜５２は、光の反射を防止する。ＡＲ膜５２は、例えば、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などの多層膜を備える。
【００４４】
ＩＲ膜５０やＡＲ膜５２の構成及び積層数については、可視光領域及び領域外の透過または反射に関する特性により適宜選択することができる。また、本実施の形態においては、ＩＲ膜５０は、透明部材５の撮像素子側に配置されているが、撮像素子側とは反対の光学系側に配置されてもよい。また、本実施の形態においては、ＡＲ膜５２は、透明部材５の光学系側に配置されているが、撮像素子側に配置されてもよい。また、本実施の形態においては、透明部材５に、電極５１ａ、電極５１ｂと共に、ＩＲ膜５０、ＡＲ膜５２を設けたが、他の基材に、ＩＲ膜５０、ＡＲ膜５２を設けることも可能である。
【００４５】
次に、上記構成を有する本実施の形態にかかる撮像装置の光学系について説明する。被写体からの光は、図２に示すレンズホルダー２０の中央に設けられた絞り３を通過して、レンズ２により集光され、透明部材５を通って半導体撮像素子４に入射・結像する。絞り３は、被写体側に向かうほど開口が広くなるように設計されている。これは、レンズ２に入射する光が絞り３の光軸方向の壁面に当たって散乱し、これによって生じる不要な光がレンズに入射するのを防止するためである。
【００４６】
レンズ２には、透過率や屈折率などの所要の光学特性を満たす樹脂が用いられている。本実施の形態においては、レンズ２には、例えば、射出成型により成型されたものを用いる。レンズ２の構成については、レンズ２ａ、２ｂの２枚で構成され、所定の距離より遠方の被写体を結像できる構成となっている。本実施の形態においては、例えば、撮像装置から約３０ｃｍより遠方での被写体に対して焦点が合う（パンフォーカス）モードのレンズが設けられる。なお、レンズの構成や特性については、適宜選定することが可能である。
【００４７】
被写体からの光は、レンズ２を通って、透明部材５に達する。そして、図３に示す透明部材５に設けられたＩＲ膜５０により、被写体からの光のうち赤外光・紫外光の透過が制限され、可視光が半導体撮像素子４に入射する。図示しないが、入射した光は、半導体撮像素子４の受光面の表面に設けられたマイクロレンズあるいはオンチップレンズと呼ばれるレンズを通って、その下部にある色素系の色フィルターを通過し、フォトダイオードによって所要の電気信号に変換される。その結果、半導体撮像素子４は、例えば、画面のアスペクト比が４：３で、毎秒３０のフレームレートの画像信号を出力する。
【００４８】
上述のように、レンズ２は、被写体との距離が約３０ｃｍより遠方での被写体に対して焦点が合うように構成されるが、より近くの被写体に対して焦点を合わせるためには、レンズ２と半導体撮像素子４の受光面の距離を長くする必要がある。これらの関係は、Ｎｅｗｔｏｎの式として知られている。つまり、被写体とレンズの距離をａ、レンズと結像位置の距離をｂ、レンズの焦点距離をｆとすると、式（１）が成立する。
（１/ａ）+（１/ｂ）＝（１/ｆ） ・・・・・（１）
【００４９】
式（１）によると、レンズ２の焦点距離ｆが一定の場合、被写体までの距離ａが短くなれば、レンズと結像位置の距離ｂが長くなる。したがって、被写体とレンズの距離が短い場合、被写体を半導体撮像素子４の受光面に結像させるためには、レンズ２と半導体撮像素子４の受光面の距離を長くする必要がある。この距離調整が、被写体に接近した位置で撮影を行うマクロ撮影モードで必要となる。
【００５０】
従来は、マクロ撮影モードの際には、切り替えレバーなどにより、半導体撮像素子からの物理的な距離が増加するように、レンズ全体を移動させていた。一方、本実施の形態では、レンズを物理的に動かさずとも、以下に説明するように、透明部材５の屈折率調整機能を利用して、レンズ２から半導体撮像素子４までの光学的な長さ（光路長）を実質的に長くし、これにより、マクロ撮影モードへの切り替えを行う。
【００５１】
光路長Ｌは、透過する媒体の屈折率をｎｄとし、透過する媒体の長さをｔとすると、式２で表される。
Ｌ＝ｎｄ＊ｔ ・・・・・（２）
【００５２】
式（２）によると、光路長Ｌを長くするためには、屈折率を高くすればよい。本実施の形態では、マクロ撮影モードへの切り替えに際して、レンズ２から半導体撮像素子４までの光路長を長くするために、レンズ２から半導体撮像素子４の間に配置されている透明部材５の屈折率を変化させる。この結果、レンズ２を移動させることなく、光路長を調整することで、マクロ撮影モードへの切り替えができる。
【００５３】
図４は、本実施の形態において、透明部材５に対して印加される電界と屈折率の関係を示した特性図である。電界を印加しないとき（Ｅ＝０）の屈折率は、ｎｄ1となり、電界Ｅ2を印加したときの屈折率はｎｄ2となる。ここで、印加される電界と屈折率の変化が、直線的になるものは、１次の電気光学効果（ポッケルス効果）と呼ばれ、印加される電界の二乗に屈折率変化が比例する効果を２次の電気光学効果（カー効果）と呼ばれる。本実施の形態では、屈折率変化の大きく取れるカー効果を用いている。但し、本発明は、これに限定されない。
【００５４】
図２を用いて説明したように、レンズ２と半導体撮像素子４の間に配置された透明部材５には、外部回路（図示せず）からＦＰＣ１５を通して電圧が印加され、図３に示す電極５１ａ、５１ｂを介して基材部５３に電界が印加されるようになっている。そして、図４に示すように、電界Ｅ2が透明部材５の基材部５３に印加されると、基材部５３の屈折率がｎｄ1からｎｄ2へと変化する。この場合、屈折率はｎｄ1＜ｎｄ2であるので、式（２）より、レンズ２と半導体撮像素子４の間の光路長が長くなる。この結果、機械的にレンズ２を移動させることなく光路長が変更される。
【００５５】
このように、本実施の形態にかかる撮像装置によれば、印加する電圧を変化させることによって、透明部材５の屈折率を変化させ、所要の光路長が設定される。これによって、レンズ移動用のレバーを回転させて機械的にレンズを移動させることなく光路長が変更され、電界の印加の有無によって、通常撮影モードとマクロ撮影モードを切り替えることができる。この結果、従来のようなレバーなどを設ける必要がなくなるため、撮像装置８の小型化を実現することができる。また、レンズ２全体が光軸方向へ機械的に移動する必要がなくなるため、発塵などによる画質劣化の問題も解消可能となる。
【００５６】
本実施の形態においては、通常撮影モードとマクロ撮影モードを切り替える場合を説明したが、３つ以上の撮影モードの間で、撮影モードの切り替えを行ってよい。この場合は、それぞれ異なる電圧を透明部材５に印加して、３つ以上の屈折率を生じさせることによって、３つ以上の撮影モードの切り替えが可能となる。また、本実施の形態において、合焦のシーケンスについては、いわゆる山登り法などの様々な方法を適用することができる。
【００５７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる携帯端末装置の平面図である。携帯端末装置３０は、本発明の第１の実施の形態にかかるマクロ撮影切り替え機能付の撮像装置を搭載する。
【００５８】
図５に示すように、本実施の形態にかかる携帯端末装置３０は、上側筐体３１及び下側筐体３２を備えた折り畳み型の携帯端末装置であり、使用時には上側筐体３１と下側筐体３２を開き、不使用時には上側筐体３１と下側筐体３２を折り畳む形態となっている。上側筐体３１と下側筐体３２がヒンジ３５を介して連結されることにより、携帯端末装置３０は折り畳み可能な構成となっている。上側筐体３１は、スピーカ３３、液晶表示画面３４、送受信用アンテナ３６、及び撮像装置３８を備える。下側筐体３２は、入力キー３７及びマイク３９を備える。入力キー３７は、撮影モード切替用入力キー３７ａを備える。
【００５９】
撮像装置３８は、第１の実施の形態にかかるマクロ撮影切り替え機能付の撮像装置を備える。この場合、撮像装置３８の撮像方向は、図５の紙面に対して垂直方向である。また、この場合、光軸が紙面に垂直方向に位置し、マクロ撮影モードへの切り替えによって撮像される被写体との距離方向も紙面に垂直の方向である。
【００６０】
撮像装置３８は、撮影モード切替用入力キー３７ａが繰り返し押されるのに応じて、通常撮影モードからマクロ撮影モードへ、そして、マクロ撮影モードから通常撮影モードへと、撮影モードが切り替わるように構成されている。また、撮像装置３８は、起動時には、通常撮影モードとなるように設定されている。
【００６１】
このように、本実施の形態では、一般的に使用頻度が多い通常撮影モードの際は、図３に示す透明部材５に電界が印加されない。この結果、携帯端末装置３０の消費電力を低く抑えることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、既に第１の実施の形態で説明した通り、従来のような切り替えレバーなどを設ける必要がないので、レバーの移動範囲を考慮する必要がなくなることから、携帯電話などの携帯端末装置３０が小型化・薄型化され、携帯端末装置３０のデザインを簡素にすることができる。更に、撮影モードを液晶表示画面３４に表示させることが容易にできるので、撮影モードを液晶表示画面３４で確認でき、撮影モードの切り替え忘れを防止できることから、携帯端末装置３０の利便性が向上する。また、透明部材５に携帯端末装置３０の回路から電圧を印加することによって撮影モードの切り替えが行われるので、レンズ２を機械的に移動させる機構を設ける必要がないことから、携帯端末装置３０の落下などに対する耐衝撃値の向上が可能となる。なお、レバーを回転させて機械的にレンズ２を移動させることがないので、発塵などによる画質劣化の問題も解消可能となる。
【００６３】
本実施の形態では、携帯端末装置として携帯電話について説明したが、本実施の形態の携帯電話はこの構成に限定されない。また、本発明にかかる撮像装置は、様々な形態の携帯情報装置に適用可能である。例えば、ＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタント）や、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータの外付け機器などの携帯情報装置などにも、本発明にかかる撮像装置を応用することができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかる撮像装置は、機械的及び物理的にレンズを移動させる機構を設けずに、撮影モードの切り替えができるので、撮像装置の小型化が可能である。また、本発明にかかる撮像装置は、レンズを移動させる機械的な摺動部をなくすことができるので、発塵を防止し、撮像装置の画質の劣化を防止できる。また、レンズの移動部分がないので、撮像装置の耐衝撃性能を向上させることができ、撮像装置の信頼性を高めることができる。また、撮影モードを液晶表示画面に表示させることにより、撮影モードの切り替え忘れを防止することができる。本発明にかかる撮像装置は、上記のような効果を有し、携帯端末装置などに搭載されるカメラ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置を示す断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる透明部材を示す断面図
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる透明部材の電界と屈折率の特性を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかる携帯端末装置を示す平面図
【符号の説明】
【００６７】
１ 立体基板
２、２ａ、２ｂ レンズ
３ 絞り
４ 半導体撮像素子
５ 透明部材
７ 台座部
８ 撮像装置
９ 封止剤
１０ 開口部
１１ 隔壁
１５ ＦＰＣ
１７ 鏡筒部
２０ レンズホルダー
２１ 調整リング
３０ 携帯端末装置
３１ 上側筐体
３２ 下側筐体
３３ スピーカ
３４ 液晶表示画面
３５ ヒンジ
３６ アンテナ
３７ 入力キー
３８ 撮像装置
３９ マイク
５０ ＩＲ膜
５１ 電極
５２ ＡＲ膜
５３ 基材部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、前記電界の電界制御に従って前記屈折率が切り替えられる透明部材とを
備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記透明部材は、前記光学系側の面と前記撮像素子側の面の両面に、電界を印加するための透明電極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】
前記透明部材は、前記光学系側及び前記撮像素子側の何れかに、赤外光の透過を制限する赤外光制限部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記透明部材は、前記光学系側及び前記撮像素子側のうち、前記赤外光制限部とは反対側に、光の反射を防止する反射防止部を備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記透明部材は、電界が印加されると屈折率が大きくなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮影モードに応じて、前記電界の電界制御を行い、前記透明部材の屈折率を切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の撮像装置を備えることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１】
被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系が集光した光を受光し、撮像信号を生成する撮像素子と、
前記光学系と前記撮像素子の間に設けられ、印加された電界に応じて屈折率が変化する特性を有し、前記電界の電界制御に従って前記屈折率が切り替えられる透明部材とを
備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記透明部材は、前記光学系側の面と前記撮像素子側の面の両面に、電界を印加するための透明電極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】
前記透明部材は、前記光学系側及び前記撮像素子側の何れかに、赤外光の透過を制限する赤外光制限部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記透明部材は、前記光学系側及び前記撮像素子側のうち、前記赤外光制限部とは反対側に、光の反射を防止する反射防止部を備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記透明部材は、電界が印加されると屈折率が大きくなることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。
【請求項６】
撮影モードに応じて、前記電界の電界制御を行い、前記透明部材の屈折率を切り替える切替手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の撮像装置を備えることを特徴とする携帯端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−９２３１４（Ｐ２００８−９２３１４Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７１４４３（Ｐ２００６−２７１４４３）
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月３日（２００６．１０．３）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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