JP2005257850A - 光学ユニット及び該光学ユニットを備えた撮像装置並びに該撮像装置を備えた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストで、レンズ間の光軸直交方向の位置決めと、光軸方向の位置決めを容易に精度良くおこなうことができると共に、不要光の伝搬を防止して高コントラスト画像の得られる光学ユニット及びこの光学ユニットを備えた撮像装置並びに携帯端末を得る。
【解決手段】 少なくとも２枚の光学部材と、光学部材間に配置された開口部を有する遮光部材と、を有する光学ユニットにおいて、遮光部材により、光学部材の光軸方向と光軸に直交する方向の、双方の位置決めをおこなう光学ユニットとする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複数枚の光学部材を用いた光学ユニット及びこの光学ユニットを備えた撮像装置並びにこの撮像装置を備えた携帯端末に関するものである。

従来より小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、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。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。

近年、これら携帯端末の普及の増大に伴い、より高画質の画像が得られるよう、高画素数の撮像素子を使用した撮像装置の搭載されたものが市場に供給されつつある。この撮像装置は、高画素数の撮像素子に対応して、解像度の向上を目的として複数枚のレンズを使用した光学系が用いられるようになっている。

これら複数枚のレンズを使用した、携帯端末に用いられる撮像光学系として、プラスチック材料で成形されたレンズを２枚用い、一方のレンズのフランジ部内周部と他方のレンズのフランジ部外周部とを同径で且つ光軸に平行にして係合させ、２枚のレンズの光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）をおこない、光軸方向の位置決め（レンズ間隔の設定）を絞りを挟み込むことでおこなうものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、支持部材である鏡枠の内周と２枚のレンズの外周を嵌合させ光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）をおこない、レンズ間に絞り部材を挟み込むことで光軸方向の位置決め（レンズ間隔の設定）をおこなうものや、外部から侵入した不要光によるゴーストやフレアの防止を目的として、撮像素子に当接する脚部を遮光性を有する樹脂で形成し、これに透明樹脂で形成したレンズ部を射出成形で形成して一体化した光学ユニット、或いは、像面側に配置されたレンズの上部外周の段部に、物体側に配置されるレンズに形成された脚部を押し当てて連結し、この光学系の外部に遮光性の支持部材を配置した光学ユニットが開示されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−３４１２１８号公報（図９） 特開２００２−１３９６６２号公報（図１、図１０（ａ）（ｂ））

上記の特許文献１及び特許文献２の図１０（ｂ）に記載の撮像装置は、レンズ相互で嵌合することで光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）が、容易にできる利点があるが、この相互のレンズに形成された円周状の嵌合部から像面側のレンズに形成された脚部へ、被写体光束以外の不要光が伝搬して被写体画像のコントラストを低下させる問題がある。

また、上記の特許文献２の図１に記載された撮像装置は、光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）が、別部品である支持部材とレンズ外周により決められるため、光軸直交方向の位置決め精度は、レンズ外周の製作誤差に支持部材の製作誤差が加算され、精度を維持し個体差を解消するのが困難である。

更に、上記の特許文献２の図１０（ａ）に記載された撮像装置は、不要光の伝搬は防止できる利点を有するが、光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）に対し、レンズ外周の製作誤差に支持部材の製作誤差及び射出成形による脚部とレンズ部の製作誤差が加算され、精度を維持し個体差を解消するのに多大な困難を伴うことに加え射出成形によるコスト増となる欠点を有している。

本発明は上記問題に鑑み、低コストで、レンズ間の光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）と光軸方向の位置決め（レンズ間隔の設定）を容易に精度良くおこなうことができると共に、不要光の伝搬を防止して高コントラスト画像の得られる光学ユニット及びこの光学ユニットを備えた撮像装置並びに携帯端末を得ることを目的とするものである。

上記の課題は、以下の構成で解決される。

１） 少なくとも２枚の光学部材と、該光学部材間に配置された開口部を有する遮光部材と、を有する光学ユニットにおいて、前記遮光部材により、前記光学部材の光軸方向と光軸に直交する方向の、双方の位置決めをおこなうことを特徴とする光学ユニット。

２） 前記光学部材は、前記遮光部材と個々に当接して保持され、光学部材同士は分離されている１）の光学ユニット。

３） 前記遮光部材は成形により形成され、光軸に直交する方向の位置決め部は、複数に分割される金型のうちの、一つの金型に形成されている１）又は２）の光学ユニット。

４） 前記光学部材の光学有効面以外の部位に形成されたフランジ部の内周で、前記遮光部材と嵌合し、光軸に直交する方向の位置決めがおこなわれる１）〜３）のいずれかの光学ユニット。

５） 被写体光を光電変換する撮像素子と、１）〜４）のいずれかの光学ユニットを備えたことを特徴とする撮像装置。

６） ５）の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

本発明の、２枚の光学部材間に配置された開口部を有する遮光部材により、光学部材の光軸方向と光軸に直交する方向の、双方の位置決めをおこなう光学ユニット、とすることにより、低コストで、レンズ間の光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）と光軸方向の位置決め（レンズ間隔の設定）を容易に個体バラツキなくおこなうことが可能となる。

また、この光学ユニットを構成する光学部材は、遮光部材と個々に当接して保持され、光学部材同士は分離されていることが好ましく、これにより、不要光の伝搬を防止した高コントラスト画像の得られる光学ユニットを得ることができる。

更に、この光学ユニットを構成する遮光部材は成形により形成され、光軸に直交する方向の位置決め部は、複数に分割される金型のうちの、一つの金型に形成されていることが好ましく、これにより、低コストでレンズ間の光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）の精度を容易に向上させることができる。

加えて、光学部材の光学有効面以外の部位に形成されたフランジ部の内周で、遮光部材と嵌合させることが好ましく、これにより、光学ユニットの偏心量を最少に抑えることができる。

また、被写体光を光電変換する撮像素子と、上記のいずれかの光学ユニットと、を備えた撮像装置、とすることにより、個体バラツキがなく、高コントラスト画像の得られる撮像装置を、低コストで得ることができるようになる。

更に、上記の撮像装置を備えた携帯端末、とすることにより、上記の効果を奏する携帯端末を得ることができる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明の撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機Ｔの外観図である。

同図に示す携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ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。撮像装置Ｓは、上筐体７１内の表示画面Ｄの下方に内蔵されており、撮像装置Ｓが上筐体７１の外表面側から光を取り込めるよう配置されている。

なお、この撮像装置の位置は上筐体７１内の表示画面Ｄの上方や側面に配置してもよい。また携帯電話機は折りたたみ式に限るものではないのは、勿論である。

図２は、本発明の光学ユニットを備えた撮像装置１００の斜視図である。この撮像装置１００が図１に示す撮像装置Ｓの位置に内蔵されるものである。

同図に示すように撮像装置１００の外表面は、撮像素子の実装されたプリント基板１１と、携帯端末の他の制御基板に接続のためのコネクタ１７、外枠部材１２、赤外光カットフィルタ２１、化粧板１４で構成されている。またプリント基板１１上には、図示しないが各種の抵抗、コンデンサ等の電気部品が実装されている。

図３は、本発明の光学ユニットを備えた撮像装置１００の内部構造を示す概略の断面図である。同図（ａ）は図２に示すＧ−Ｇ線で切断して、その断面を示したものであり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ部を拡大して示した詳細図である。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部品には同符号を付与し説明する。

同図（ａ）に示すように、撮像装置１００の内部は、第１レンズ１、第２レンズ２、第１レンズ１と第２レンズ２の間に配置された、本発明に係る開口部を有する遮光部材である絞り４、第２レンズ２に配置された絞り及び第１レンズ１の物体側に固着された絞りで構成され、接着等により固着され一体化された光学ユニット５０と、プリント基板１１に実装された撮像素子８が配置されている。

また、撮像装置１００の外部は、外枠部材１６、蓋部材１３、この蓋部材１３には赤外光カットフィルタ２１と化粧板１４で構成されている。外枠部材１６は、その内周（図示１６ｈで示す部位）で光学ユニット５０の第２レンズ２の光学有効面以外の部位に形成されたフランジ部と嵌合している。

この外枠部材１６は、その外周で接着剤Ｂによりプリント基板１１に接着固定されている。この接着剤Ｂは、固定するのみならず撮像装置１００内部を封止するように塗布されている。更に、蓋部材１３と赤外光カットフィルタ２１は接着剤Ｃにより、蓋部材１３と外枠部材１６は接着剤Ｄにより、それぞれ接着されると共に封止され、これにより、撮像装置１００の内部への、外部からの塵等の侵入を防いでいる。

光学ユニット５０は、弾性部材である圧縮コイルバネ９によって、第２レンズ２の光学有効面以外の部位に形成されたフランジ部を図示のごとく撮像素子８側に付勢し、第２レンズ２の光学有効面以外の部位に一体に形成された脚部２ｋが、撮像素子８の光電変換面側の光電変換面以外の領域に当接している。これにより、光学ユニット５０は、撮像素子８との光軸方向の間隔が保証され、所望の被写体距離に焦点が合うように構成されている。

以上が、本発明の光学ユニット５０を備えた撮像装置１００の内部構造概略であり、以下に、本発明の光学ユニット５０について、同図（ｂ）を用いて更に詳細に説明する。

同図（ｂ）に示すように、本発明に係る開口部を有する遮光部材である絞り４に形成された光軸と直交する面４ｓには、第１レンズ１のフランジ部の面１ｓが当接すると共に、絞り４に形成された光軸と直交する面４ｋには、第２レンズ２のフランジ部の面２ｋが当接している。

また、絞り４に形成された光軸を取り囲む円筒状の面４ｎには、第１レンズ１のフランジ部の内周の面１ｎが嵌合すると共に、絞り４に形成された光軸を取り囲む円筒状の面４ｍには、第２レンズ２のフランジ部の内周の面２ｍが嵌合している。

この、第１レンズ１、第２レンズ２、絞り４は、接着により一体的な光学ユニットとされている。

以上説明したように、第１レンズ１と第２レンズ２は、本発明に係る遮光部材である絞り４に形成された光軸と直交する面４ｓ、４ｋによって、光軸方向の位置決めがなされてレンズ間隔が決められ、絞り４の光軸を取り囲む円筒状の面４ｎ、４ｍによって、光軸直交方向の位置決めがなされて光軸合わせがなされるように構成されている。これにより、第１レンズと第２レンズは、単一の部材である絞り４のみで、光学部材の光軸方向と光軸に直交する方向の、双方の位置決めをおこなうことができると共に部品点数を最少にすることで低コスト化できる。

また、光学部材である第１レンズ１と第２レンズ２とは、図示のように、そのフランジ部においても、接触することなく分離されており、これにより、フランジ部間での不要光の伝搬を防止した光学ユニットとすることができる。

加えて、第１レンズ１と第２レンズ２の各レンズの光軸と同軸度の高いフランジ部の内周の面と、絞り４とを嵌合させて光軸直交方向の位置決めをすることで、完成した光学ユニットのレンズ間の偏心量を最少に抑えることができる。

図４は、図３に示した絞り４の斜視図及び金型構成の概略を示す断面図である。同図（ａ）は絞り４の斜視図であり、同図（ｂ）は絞り４の金型構成の概略を示す断面図である。

絞り４は、遮光性の樹脂材料を用いて、成形により形成されることが望ましく、同図（ｂ）に示すように、図の上下方向に分離する金型（Ａ）と金型（Ｂ）により、成形することができる。この時、光軸と直交する面４ｓ、光軸を取り囲む円筒状の面４ｎ、４ｍに相当する形状が一つの金型（同図においては、金型（Ａ））に形成されていることが望ましい。

このように、光軸を取り囲む円筒状の面４ｎ、４ｍに相当する形状を、複数に分割される金型のうちの一方の金型に形成することにより、低コストでレンズ間の光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）の精度を容易に向上させることができる。

図５は、本発明の開口部を有する遮光部材である、絞りの別の例を示す斜視図である。同図に示す絞り５は、第１レンズ１のフランジ部の面１ｎの嵌合面と第２レンズ２のフランジ部の面２ｍの嵌合部を３箇所に形成した突起部としたものである。

同図に示すように、絞り５には、図４の光軸を取り囲む円筒状の面４ｎに相当する面に略１２０度間隔で３箇所の突起部５ｐを形成し、この突起部５ｐの３箇所の頂点と第１レンズ１のフランジ部の面１ｎ（図３（ｂ）参照）とを嵌合させ、円筒状の面４ｍに相当する面にも略１２０度間隔で３箇所の突起部５ｑを形成し、この突起部５ｑの３箇所の頂点と第２レンズ２のフランジ部の面２ｍ（図３（ｂ）参照）とを嵌合させるようにしたものである。

なお、本例も、それぞれ３箇所の突起部５ｐ及び５ｑに相当する形状を、複数に分割される金型のうちの一方の金型に形成することができ、レンズ間の光軸直交方向の位置決め（光軸合わせ）の精度を容易に向上させることができる。また、このようにすることで、金型加工時の加工精度を要する部位を減らすことができ、金型を更に低コスト化できる。

図６は、本発明の開口部を有する遮光部材である、絞りのその他の例を示す図である。同図（ａ）は斜視図であり、同図（ｂ）、（ｃ）は同図（ａ）に示す絞りが光学ユニットに組み込まれたときの断面を示す図であり、図３に示すＡ部詳細に相当する。

同図（ａ）に示す、絞り６は、図５で示した形状に加え、３箇所の鍔部６ｔを形成したものである。同図（ａ）に示すように、３箇所に形成された鍔部６ｔは３箇所の突起部５ｑの近傍は切り欠いた形状に形成されている。

このようにすることで、鍔部６ｔを有しながら、３箇所の突起部５ｐ及び５ｑに相当する形状を、複数に分割される金型のうちの一方の金型に形成することができる。

同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す突起部５ｑの頂点と光軸を含む面で切断した断面を示している。図示のように、第２レンズ２のフランジ部の面２ｍと突起部５ｑの頂点とが嵌合して組み付けられている。

同図（ｃ）は、同図（ａ）に示す突起部５ｐの頂点と光軸を含む面で切断した断面を示している。図示のように、第１レンズ１のフランジ部の面１ｎと突起部５ｐの頂点とが嵌合して組み付けられている。この時、鍔部６ｔは、図示のごとく第１レンズ１のフランジ部と第２レンズ２のフランジ部の間で、接触しないよう隙間を持って位置するようになっている。

このように、光学部材である第１レンズ１と第２レンズ２とのフランジ部の間に、絞り６と一体で形成された鍔部６ｔを介在させることで、コストの増加無しに、不要光の伝搬を、より効果的に防止した光学ユニットとすることができる。

なお、上述の実施の形態では、光学ユニット５０の開口径を規定する開口絞りが、蓋部材１３の開口部となっている例で説明したが、本発明はこれに限るものでなく、レンズ間に配置された、本発明に係る遮光部材である絞りが開口径を規定する開口絞りとして機能するものであってもよいのは勿論である。

更に、固定焦点の撮像装置で説明したが、本発明は、これに限るものでなく、光学ユニットが光軸方向に移動可能に構成された撮像装置にも適用可能なのは言うまでもない。

本発明の撮像装置を備えた携帯端末の一例である携帯電話機の外観図である。 本発明の光学ユニットを備えた撮像装置の斜視図である。 本発明の光学ユニットを備えた撮像装置の内部構造を示す概略の断面図である。 図３に示した絞りの斜視図及び金型構成の概略を示す断面図である。 本発明の開口部を有する遮光部材である、絞りの別の例を示す斜視図である。 本発明の開口部を有する遮光部材である、絞りのその他の例を示す図である。

符号の説明

１ 第１レンズ
２ 第２レンズ
４ 絞り
８ 撮像素子
９ 圧縮コイルバネ
１１ プリント基板
１３ 蓋部材
１４ 化粧板
１６ 外枠部材
２１ 赤外光カットフィルタ
５０ 光学ユニット
１００ 撮像装置

Claims (6)

1. 少なくとも２枚の光学部材と、該光学部材間に配置された開口部を有する遮光部材と、を有する光学ユニットにおいて、
   前記遮光部材により、前記光学部材の光軸方向と光軸に直交する方向の、双方の位置決めをおこなうことを特徴とする光学ユニット。
2. 前記光学部材は、前記遮光部材と個々に当接して保持され、光学部材同士は分離されていることを特徴とする請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記遮光部材は成形により形成され、光軸に直交する方向の位置決め部は、複数に分割される金型のうちの、一方の金型に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学ユニット。
4. 前記光学部材の光学有効面以外の部位に形成されたフランジ部の内周で、前記遮光部材と嵌合し、光軸に直交する方向の位置決めがおこなわれることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学ユニット。
5. 被写体光を光電変換する撮像素子と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学ユニットを備えたことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置を備えたことを特徴とする携帯端末。

Images