JP2006098652A

JP2006098652A - 光学装置及びカメラモジュール

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Publication number: JP2006098652A
Application number: JP2004283806A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goda; 博郷田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2004-09-29
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】嵌合ガタに起因するレンズ性能劣化を防止可能な光学装置を提供する。
【解決手段】第２レンズ群１２２と、第２レンズ群１２２の側方において第２レンズ群１２２の光軸に平行に延びる第１ガイド軸１３１と、第２レンズ群１２２を保持する第１枠体１６１と、第１ガイド軸１３１に案内される第１被ガイド部１６４とを有するレンズ移動枠体１６と、レンズ移動枠体１６を第１ガイド軸１３１に直交する方向に付勢する捻りばね２０と、を備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、１または複数のレンズ群を光軸方向に進退させる光学装置及びカメラモジュールに関するものである。

レンズを保持するレンズ保持枠の側方に光軸に平行に延びるガイド軸を設け、当該ガイド軸にレンズ保持枠を案内させて、レンズを光軸方向に移動させる技術が知られている。かかる技術において、レンズ保持枠を光軸方向に付勢するばねを設けるものが提案されている（例えば、引用文献１、２）。なお、引用文献１及び２においては、レンズ移動枠は、レンズ保持枠に挿通される送りねじにより光軸方向に駆動される。
特開平４−３４２２１１号公報特開平７−１５１９４７号公報

ガイド軸とガイドの係合孔部との間には隙間、いわゆる嵌合ガタがある。嵌合ガタは、例えば、ガイド軸やガイドの製造時における加工精度のばらつきによって生じる。そして、嵌合ガタによってレンズの光軸がずれることにより、像ゆれ、視差ずれが生じる。しかし、引用文献１では、当該嵌合ガタに起因する像ゆれ等を防止する技術については開示されていない。引用文献２の技術は、嵌合ガタに起因するレンズ移動中の振動を防止することを目的としているが、光軸のずれ自体、例えば、同軸上に配置された複数のレンズ間の光軸のずれをなくすことはできない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、嵌合ガタに起因するレンズ性能劣化を防止可能な光学装置及びカメラモジュールを提供することにある。

本発明の光学装置は、レンズ群と、前記レンズ群の光軸に並列に延びるガイド軸と、前記レンズ群を保持する保持部と、前記ガイド軸に案内される被ガイド部とを有するレンズ移動体と、前記レンズ移動体を前記ガイド軸に直交する方向に付勢する付勢手段と、を備える。

好適には、前記ガイド軸に並列に設けられ、前記光軸に平行な軸を中心に回転可能な回転体と、前記回転体の外側面に螺旋状に設けられるカム部とを有するカム装置を更に備え、前記レンズ移動体は、前記カム部に係止され、前記回転体の回転に伴って前記カム部により前記光軸方向に案内される被係止部を更に有し、前記付勢手段は、前記ガイド軸に直交する方向であって、前記被係止部が前記回転体に圧接される方向に前記レンズ移動体を付勢する。

好適には、前記ガイド部は前記ガイド軸が挿通される孔部又は凹部を有し、前記被係止部は前記カム装置に向かって突出する突部である。

好適には、前記付勢手段は、線材が螺旋状に巻かれたコイル部と、前記線材の両端部からそれぞれ延びる腕部とを有する捻りばねであり、前記捻りばねは、前記コイル部に前記ガイド軸が挿通されて前記ガイド軸に摺動可能に設けられ、前記レンズ移動体は、前記両腕部と係合し、前記両腕部から前記光軸に直交する方向の付勢力を受ける係合部を備える。

好適には、前記被ガイド部は、前記ガイド軸方向に所定間隔をおいて設けられた少なくとも２つの軸受部を有し、前記コイル部は、前記２つの軸受部の間に配置されている。

好適には、前記ガイド部は、前記ガイド軸が挿通された前記コイル部の外周の一部を囲むように前記２つの軸受部間に亘って延びる外周部を有し、前記係合部は、前記外周部の縁部である。

好適には、前記レンズ群は、前記ガイド軸方向に所定間隔をおいて複数設けられ、前記レンズ移動体及び前記付勢手段は、前記複数のレンズ群に対応してそれぞれ複数設けられ、前記複数の付勢手段は、前記ガイド軸に直交する方向であって互いに同一の方向へ、前記複数のレンズ移動体をそれぞれ付勢する。

本発明のカメラモジュールは、前記レンズ群の光軸に並列に延びるガイド軸と、前記レンズ群を保持する保持部と、前記ガイド軸に案内される被ガイド部とを有するレンズ移動体と、前記レンズ移動体を前記ガイド軸に直交する方向に付勢する付勢手段と、を備える。

なお、本発明のカメラモジュールは、上述した本発明の光学装置における各種の好ましい態様を含んでいてもよい。

本発明によれば、嵌合ガタに起因するレンズ性能劣化を防止できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態を添付図面に関連付けて説明する。

図１は、本発明の光学装置及びカメラモジュールを適用したズームレンズユニットの正面側から見た外観斜視図であり、図２は、本発明に係るズームレンズユニットの背面側から見た一部省略外観斜視図であり、図３は、本発明に係るズームレンズユニットの正面図であり、図４は、本発明に係るズームレンズユニットの上面図である。

本ズームレンズユニット１０は、図に示すように、レンズ、ガイド軸、カム装置等の主要構成部を収容する固定枠体１１と、第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ１２３の３群構成を有し、固定枠体１１に第１レンズ群１２１が固定され、固定枠体１１内に第２および第３レンズ群１２２，１２３が光軸上を移動可能に配置される撮像光学系１２と、撮像光学系１２の第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３を光軸に平行な方向に案内する第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２を有するガイド部１３と、撮像光学系１２に対して固定枠体１１内において並列に配置されたカム装置１４と、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサからなる撮像素子１５１が撮像光学系１２の一部としての光軸を含むように配置されている。

なお、図１および図２において、撮像光学系１２の光軸は、図中に設定した直交座標系のＺ軸方向となるように構成されており、後で詳述するように、第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３がカム装置１４の回転に応じて光軸方向に移動（進退）する。

固定枠体１１は、たとえば図１および図２中において、前面側、背面側、および下面側が開口しており、左右両側部の下面側が基台１５に対して取り付けられる。そして、ガイド部１３の第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２の一端部が略１８０°をもって対向する位置に軸支されている。
固定枠体１１の上面部１１ａの図中左側には、撮像光学系１２の第１レンズ群１２１を固定するために光軸方向に連通する断面が円形をなす開口部１１１ａが形成された第１レンズ群固定枠１１１が設けられる。
また、第１レンズ群固定枠１１１に並列に、カム装置１４の回転体の回転軸の軸受部、や回転体に図示しないモータの回転駆動力を所定の減速比をもって伝達する歯車の輪列等が配置されるカム駆動部収納部１１２が一体的に形成されている。

図５は、図４のＡ−Ａ線矢視方向における断面図であり、図６は、図４のＢ−Ｂ線矢視方向における断面図である。
以下に、上記図１〜図４に加え、図５および図６に関連付けて、本実施形態に係る撮像光学系１２の具体的な構成例について説明する。

本実施形態に係る撮像光学系は、図５および６に示すように、物体側ＯＢＪＳから順に配置された、負の屈折力を有する１枚構成よりなる第１レンズ群１２１、正および負の屈折力を有する３枚構成よりなり全体として正の屈折力を有する第２レンズ群１２２、負の屈折力を有する１枚構成の第３レンズ群１２３、基台側に設けられた撮像部１２４、および第２レンズ群１２２の物体側（第１レンズ群１２１側）に配置された絞り部１２５により構成されている。
この撮像光学系１２において変倍を行う際には、第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ群１２３のうち、第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３が光軸上をカム装置１４の回転に応じて移動する。

このように、本実施形態においては、撮像光学系１２が、物体側ＯＢＪＳから順に配置した第１レンズ群１２１が１枚構成、第２レンズ群１２２が３枚構成、第３レンズ群１２３が１枚構成の計５枚のレンズで構成されている。

第１レンズ群１２１は、たとえば第１面に物体側を凸面とした負の屈折力を持つメニスカスレンズ１２１１により構成される。
このように、第１レンズ群１２１を負の屈折力を持つメニスカスレンズ１２１１により構成することにより、ディストーションを抑えやすくなる。

第２レンズ群１２２は、唯一の正の屈折力を持つ群となるために、諸収差補正を行うため３枚構成を採用している。さらに、この第２レンズ群１２２ガラスレンズを使用すると、小さいがために通常のレンズより高価となる。そのため、コスト低減を達成するために、第２レンズ群１２２を構成する３枚のレンズをプラスチック製レンズにより構成している。
第２レンズ群１２２を構成する３枚のプラスチック製レンズは、たとえば、第１レンズ群１２１側（物体側）から、正のメニスカスレンズ１２２１、負のメニスカスレンズ１２２２、および正の両凸レンズ１２２３により構成される。
正のメニスカスレンズ１２２１は球面収差補正を良好に行っており、３枚の中央に位置するレンズを負のメニスカスレンズ１２２２とすることで、正レンズで発生する象面湾曲の補正過剰を抑制しつつ、コマ収差発生を抑えることで、性能バランスをとっており、これらにより変倍に伴う収差変動を抑え、高性能な変倍を可能としている。

第３レンズ群１２３は、１枚構成であるために、ここで諸収差の補正が必要となり、球面収差、コマ収差、非点収差、歪曲補正を行い、さらに、広角端における射出角の補正のためにも必要である。
第３レンズ群１２３は、たとえば像面側を凹とした負のレンズ１２３１により構成される。
本実施形態において、ピント調整（フォーカス調整）は第３レンズ群１２３で行っており、無限から至近にかけて撮像面側に移動する。
第３レンズ群が正レンズの場合は物体側に移動するために、特に望遠端での第２レンズ群と第３レンズ群間の距離を確保する必要がある。
本実施形態では、像面側に移動するため、望遠端での第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３との距離を狭めることができる。
これは、変倍光学系のコンパクト化を可能ならしめる要因の一つであり、また同じ大きさであれば、無理の無いパワー配置が可能となり、高性能化および偏心感度の低下を可能ならしめている。

基台１５側に設けられる撮像部１２４は、第３レンズ群１２３側から、ガラス製の平行平面板（カバーガラス）１５２と、たとえばＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ等からなる撮像素子１５１が順に配置されている。
撮像光学系を介した被写体（物体）からの光が、撮像素子１５１の撮像面１５１ａ上に結像される。

以上の第１レンズ群１２１、第２レンズ群１２２、および第３レンズ群１２３を有する撮像光学系は、光学系全体が負、正、負のレンズ構成となっていることから、テレフォト作用を持たせるために全長短縮が可能である。

以上のような構成を有する本実施形態に係る撮像光学系１２は、携帯電話機等に搭載可能なようにコンパクト化を実現している。

そして、上述したように撮像光学系１２の第１レンズ群１２１は、第１レンズ固定枠１１１に固定され、さらに第２レンズ群１２２は第１レンズ移動枠体１６に収容固定され、第３レンズ群１２３は第２レンズ移動枠体１７に収容固定されている。
第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７が、第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２を光軸方向に案内されるように構成されている。

次に、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７の構成、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係について説明する。

図７は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を正面側から示す斜視図であり、図８は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を背面側から示す斜視図であり、図９は、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７、並びに第１ガイド軸１３１と第２ガイド軸１３２、カム装置１４との配置および係合関係を上面側から示す斜視図である。

なお、本実施形態においては、第１ガイド軸１３１は、カム装置１４の近傍で若干正面側に位置するように固定枠体１１に軸支され、第２ガイド軸１３２は、第１および第２レンズ移動枠体１６，１７を挟んで、略１８０°をもって対向し、若干背面側に位置するように固定枠体１１に軸支されている。

第１レンズ移動枠体１６は、３枚のレンズからなる第２レンズ群１２２を収容固定する関係からプラスチック等により略一体的に形成された、第１レンズ群１２１側の第１枠体１６１と第３レンズ群１２３側の第２枠体１６２の２段構成となっている。
第１レンズ移動枠体１６は、第１枠体１６１の背面側の側部から光軸に略直交する方向に延び、カム装置１４の第１カム部１４２１に係止する板状をなす第１の被係止部１６３が形成されている。
第１レンズ移動枠体１６は、第１の被係止部１６３の前面側に略一体的に、第１ガイド軸１３１に挿通されて軸受けされ、カム装置１４の回転に応じて第１ガイド軸１３１を案内される第１被ガイド部１６４が形成されている。
さらに、第１レンズ移動枠体１６は、第２枠体１６２の所定の位置、具体的には第１の被係止部１６３の形成位置と略１８０°をもって対向する位置に、第２ガイド軸１３２に軸の側部から挿入し、はさみ込む形で係合し、カム装置１４の回転に応じて第２ガイド軸１３２を案内される第３被ガイド部１６５が形成されている。

第２レンズ移動枠体１７は、１枚のレンズからなる第１レンズ群１２３を収容固定する関係からプラスチック等により１段構成で形成されている。
第２レンズ移動枠体１７は、背面側の側部から光軸に略直交する方向に延び、カム装置１４の第２カム部１４２２に係止する板状をなす第２の被係止部１７１が形成されている。
第２レンズ移動枠体１７は、第２の被係止部１７１の前面側に一体的に、第１ガイド軸１３１に挿通されて軸受けされ、カム装置１４の回転に応じて第１ガイド軸１３１を案内される第２被ガイド部１７２が形成されている。
さらに、第２レンズ移動枠体１７は、第１の被係止部１７１の形成位置と略１８０°をもって対向する位置に、第２ガイド軸１３２に軸の側部から挿入し、はさみ込む形で係合し、カム装置１４の回転に応じて第２ガイド軸１３２を案内される第４被ガイド部１７３が形成されている。

そして、本実施形態では、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７は、正面側の略第１の被係止部１６３と第２の被係止部１７１の形成位置と対向する位置において、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８が係架されている。

また、本実施形態においては、第１ガイド軸１３１を光軸方向に案内される第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４および第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２の各々は、第１ガイド軸１３１による支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えるように、複数の軸受部が所定間隔をおいて形成されている。
具体的には、第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４は、光軸方向に所定間隔をおいて形成された第１軸受部１６４１および第２軸受部１６４２を有する。
同様に、第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２は、光軸方向に所定間隔をおいて形成された第３軸受部１７２１および第４軸受部１７２２を有する。
そして、第１軸受部１６４１、第２軸受部１６４２、第３軸受部１７２１、および第４軸受部１７２２は、第１ガイド軸１３１に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、第１軸受部１６４１、第３軸受部１７２１、第２軸受部１６４２、および第４軸受部１７２２の順に挿入されている。
このように、第１軸受部１６４１、第２軸受部１６４２、第３軸受部１７２１、および第４軸受部１７２２を第１ガイド軸１３１に対して交互に挿入することにより、小型化を図った場合であっても、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２間の間隔、および第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２間の間隔を十分にとることができ、支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えることができるという効果を十分に発揮することが可能となっている。

さらに、本実施形態においては、上述したように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８を係架して、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように構成することに対応して、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状が異なるように形成されている。

すなわち、図１０、図１１、および図１２に示すような構成を有するレンズ駆動系において、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状は、たとえば図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように形成される。

具体的には、同一の第１の被ガイド部１６４に形成される第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状は次のように形成される。
すなわち、図１１のＡ点にかかわる第１軸受部１６４１は、図１３（Ａ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）にテーパ状の摺接部１６４１ａ，１６４１ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）に円弧状部１６４１ｃが形成されている。
これに対して、図１１のＣ点にかかわる第２軸受部１６４２は、図１３（Ｂ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）にテーパ状の摺接部１６４２ａ，１６４２ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）に円弧状部１６４２ｃが形成されている。
すなわち、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２は摺接部が第１ガイド軸１３１を挟んで反対側に位置するような形状に形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第１レンズ移動枠体１６を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内される。

同一の第２の被ガイド部１７２に形成される第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状は次のように形成される。
すなわち、図１１のＢ点にかかわる第３軸受部１７２１は、図１３（Ｂ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）にテーパ状の摺接部１７２１ａ，１７２１ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）に円弧状部１７２１ｃが形成されている。
これに対して、図１１のＤ点にかかわる第４軸受部１７２２は、図１３（Ｄ）に示すように、略扇状に形成され、第１ガイド軸１３１の外側（カム装置１４の配置側）にテーパ状の摺接部１７２２ａ，１７２２ｂが形成され、第１ガイド軸１３１の内側（撮像光学系１２の配置側）に円弧状部１７２２ｃが形成されている。
すなわち、第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２は摺接部が第１ガイド軸１３１を挟んで反対側に位置するような形状に形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第２レンズ移動枠体１７を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内される。

さらに、本実施形態においては、第１軸受部１６４１及び第４軸受部１７２２に、第１ガイド軸１３１に直交する方向に各軸受部を付勢する付勢手段を設けて、各軸受部と第１ガイド軸１３１との嵌合ガタに起因するレンズ群間の光軸ずれを縮小している。

具体的には、第１軸受部１６４１及び第４軸受部１７２２は次のように構成される。
図１４（ａ）は第１軸受部１６４１を拡大して示す正面図であり、図１４（ｂ）は、第１ガイド軸１３１の軸心を通り、図１４（ａ）の紙面に沿う断面を示す図であり、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）はそれぞれ、図１５（ａ）のＦ−Ｆ線、Ｇ−Ｇ線矢視方向における断面図である。ただし、これらの図においては、図１３において述べた摺接部１６４１ａ，１６４１ｂ、円弧状部１６４１ｃの形状の特徴は省略している。

第１軸受部１６４１は、第１ガイド軸１３１回りに円柱状の中空部１６４１１と、中空部１６４１１から外周方向に貫通して第１軸受部１６４１外部へ開口する矩形状の開口部１６４１２とを有し、中空部１６４１１には、捻りばね２０が収納されている。換言すれば、第１軸受部１６４１は、第１ガイド軸１３１の軸方向の両端面に、第１ガイド軸１３１を軸受けする２つの軸受端面部１６４１３を互いに所定の間隔を置いてそれぞれ有し、軸受端面部１６４１３間に、捻りばね２０の外周の一部を囲むように外周部１６４１４を有している。

捻りばね２０は、例えば金属により形成され、線材が螺旋状に巻かれたコイル部２０１と、当該線材の両端部それぞれから直線的に延びる腕部２０２とを有している。捻りばね２０は、コイル部２０１において線材が巻き回しされたことにより形成された孔部に第１ガイド軸１３１が挿通されており、第１ガイド軸１３１に沿って摺動可能である。ただし、捻りばね２０の外径は軸受端面部１６４１３の軸受のための孔部よりも大きく設定されており、第１ガイド軸１３１に沿う移動は、軸受端面部１６４１３によって規制される。また、両腕部２０２は、係合部としての外周部１６４１４の両縁部１６４１４ａにそれぞれ当接できる長さに設定されている。

捻りばね２０の腕部２０２の位置及び開口部１６４１２の幅は、コイル部２０１が巻き締められた状態で腕部２０２が縁部１６４１４ａに当接するように設定されており、コイル部２０１の巻き戻しにより、縁部１６４１４ａは腕部２０２によって付勢される。また、開口部１６４１２の幅は、第１ガイド軸１３１の直径に両腕部２０２の線材の直径を加算した長さよりも大きくなるように、すなわち、両腕部２０２の成す角が０度よりも大きくなるように設定されており、両腕部２０２からの付勢力により、第１軸受部１６４１は、第１ガイド軸１３１に対して開口部１６４１２の反対側（図１５の上方側）へ付勢される。

第１軸受部１６４１が上記のように付勢される結果、第１軸受部１６４１は、図１５（ｂ）に示すように、軸受端面部１６４１３に対して片寄せされる。従って、嵌合ガタによる像ゆれ等のレンズ性能劣化が防止される。しかも、付勢手段としてコイル状の捻りばね２０を利用することにより、捻りばね２０に第１ガイド軸１３１を挿通させる簡便な構成で、光軸に直交する方向にレンズ移動枠体１６を付勢できる。さらに、軸受端面部１６４１３間に配置することにより、簡素な構成で捻りばね２０をレンズ移動枠体１６と共に第１ガイド軸１３１に沿って移動させることができる。

なお、捻りばね２０の取り付けは、例えば、軸受端面部１６４１３の一方を他方から着脱可能に構成し、軸受端面部１６４１４の一方、捻りばね２０、軸受端面部１６４１３の他方の順に第１ガイド軸１３を挿通する等すればよい。

図１４及び図１５では、第１軸受部１６４１について説明したが、第４軸受部１７２２についても同様である。なお、捻りばね２０の付勢方向が第１軸受部１６４１と第４軸受部１７２２とで同一になるように、第１軸受部１６４１及び第４軸受部１７２２の開口部は同一方向に開口するように設定されている。これにより、第２レンズ群１２２、第３レンズ群１２３の間の光軸ずれが縮小される。

次に、本実施形態におけるカム装置１４について説明する。

図１６および図１７は、本実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を示す一部切欠斜視図であり、図１８は、本実施形態に係るカム装置の全体の断面構造を一部切欠いて示す斜視図であり、図１９は、本実施形態に係るカム装置の軸心部の断面図である。

カム装置１４は、図８等に示すように、第１ガイド軸１３１および第２ガイド軸１３２と略平行な回転軸１４１１を中心に回転可能な回転体１４１と、回転体１４１の外側面に沿って、回転体１４１の回転に応じて回転するように形成され、第１レンズ移動枠体１６の第１の被係止部１６３が係止され、回転に応じてこの第１の被係止部１６３を案内する第１カム部１４２１と、回転体１４１の外側面に沿って回転体１４１の回転に応じて回転するように形成され、第２レンズ移動枠体１７の第２の被係止部１７１が係止され、回転に応じて第２の被係止部１７１を案内する第２カム部１４２２と、を含む帯状体１４２が形成されている。
帯状体１４２は、光軸方向において互いに対向する第１面１４２ａと第２面１４２ｂとを有し、第１面１４２ａが第１カム部１４２１として機能し、第２面１４２ｂが第２カム部１４２２として機能する。

すなわち、帯状体１４２は、図８に示すように、後端部側から先端部に向かってスロープをなし、螺旋状をなすように形成されており、先端部側が第１面１４２ａ、後端部側が第２面１４２ｂを構成している。
帯状体１４２の幅は、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１との光軸方向の間隔と略等しくなるように設定されている。
このような構成を有し、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていることから、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂとを挟み込むようにして、第１面１４２ａと第２面１４２ｂ、すなわち第１カム部１４２１および第２カム部１４２２に対して安定に係止状態を保持できるような構成となっている。
したがって、第１レンズ移動体１６に形成された第１の被係止部１６３と第２レンズ移動枠体１７に形成された第２の被係止部１７１を、帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂに対してネジ等により固定する必要もなくなり、組み立て自体も簡単となっている。

スロープを形成する帯状体１４２の第１面１４２ａと第２面１４２ｂは、第１面１４２ａと第２面１４２ｂ（第１カム部または第２カム部）が案内する第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が形成された第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７においてそれぞれ収容する第２レンズ群１２２および第３レンズ群１２３の機能に応じたステップをもって形成されている。

さらに、本カム装置１４は、図１６および図１７に示すように、先端部には、図示しないモータの回転力を受けて回転する歯車１４１２が設けられている。
この歯車１４１２は、たとえば図２０に示すように、図示しないモータの回転駆動力を所定の減速比をもって伝達する歯車の輪列１９と噛合されている。

そして、カム装置１４においては、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を出すために、図１８〜図１９に示すように、回転体１４１の回転軸１４１１の先端部１４１１ａおよび後端部１４１１ｂは、それぞれ先端部軸受部１４３および後端部軸受部１４４により軸受けされており、かつ、先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされている。

本実施形態においては、回転軸１４１１の先端部１４１１ａおよび後端部１４１１ｂは、先端部軸受部１４３および後端部軸受部１４４に対して略点接触となるように形成されている。
具体的には、回転軸１４１１の中心部において、付勢手段としての片寄せ用コイルバネ１４５の一端部が回転軸１４１１の先端部１４１１ａ側の内壁に当接し、コイルバネ１４５と後端部軸受部１４４との間には、後端部軸受部１４４とで略点接触する中間体１４６が配置されている。
中間体１４６は、少なくとも後端部軸受部１４４と接触する側が、略球面形状を有し、点接触を実現するように構成される。本実施形態では、中間体１４６として球体を用いている。

このように構成を有するカム装置１４は、図示しないモータにより回転体１４１が回転駆動され、第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａおよび第２面１４２ｂを安定して案内される。
この場合、回転体１４１は、回転軸１４１１の先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされていることから、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を高く保つことが可能で、精度の高いレンズ駆動を実現している。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮像光学系が３群構成の変倍レンズとなっており、第１レンズ群１２１を１枚構成、第２レンズ群１２２を３枚構成、第３レンズ群１２３を１枚構成として、さらに、第２レンズ群１２２を３枚全てプラスチック化していることから、光学系の全長を短くでき、このことにより径最大レンズとなる第１レンズ群１２１におけるレンズの径も小型化でき、またコスト低減を図ることができる。
収差補正において、各レンズ群のパワー配置を最適化することでコンパクト化を達成しており、さらに第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３に非球面を適宜配置することで、さらにコンパクト化を実現できる。これらの条件を最適化することにより、コンパクトな変倍レンズにも関わらず高性能で、さらに歪曲を小さくすることができる利点がある。
また、本実施形態においては、ピント調整は第３レンズ群１２３で行っており、無限から至近にかけて撮像面側に移動するため、望遠端での第２レンズ群１２２と第３レンズ群１２３との距離を狭めることができる。これにより、変倍光学系のコンパクト化が可能となり、また同じ大きさであれば、無理の無いパワー配置が可能となり、高性能化および偏心感度低下を実現できる。

また、プラスチック製の第２レンズ群１２２の３枚は、正のメニスカスレンズ、負のメニスカスレンズ、正の両凸レンズ構成となっていることから、正のメニスカスレンズで球面収差補正を良好に行え、負のメニスカスレンズにおいて、正レンズで発生する像面湾曲の補正過剰を抑制でき、これと並行してコマ収差発生を押えることができる。これにより、性能バランスをとることが可能となり、変倍に伴う収差変動を抑え、高性能な変倍が可能となる利点がある。

また、各レンズ群の焦点距離（ｆｌ，ｆ２、ｆ３）と合成パワーの強くなる広角端の焦点距離ｆｗとの関係において、各レンズ群のパワーバランスをとることにより、高性能でコンパクトな変倍レンズを実現することが可能となる。

撮像素子１５１への入射角度規制に対する射出瞳位置の条件を所望の条件に規定することにより、広画角、コンパクトでありながら、射出瞳の規制緩和を行うことが可能となる。

このように小型化（コンパクト化）を実現できる撮像光学系１２を搭載するズームレンズユニット１０においては、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７は、正面側の略第１の被係止部１６３と第２の被係止部１７１の形成位置と対向する位置において、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８が係架されており、また、第１ガイド軸１３１を光軸方向に案内される第１レンズ移動枠体１６の第１の被ガイド部１６４および第２レンズ移動枠体１７の第２の被ガイド部１７２の各々には、複数の軸受部が所定間隔をおいて形成されていることから、第１ガイド軸１３１による支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えるように、第１ガイド軸１３１に対して、それぞれ所定間隔をおき、かつ、第１軸受部１６４１、第３軸受部１７２１、第２軸受部１６４２、および第４軸受部１７２２の順に挿入していることから、第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２間の間隔、および第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２間の間隔を十分にとることができ、支持点を複数にして安定に案内され、また、傾き偏心等の発生を極力抑えることができるという効果を十分に発揮することが可能である。

さらに、本実施形態においては、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７間に弾性体としてのコイルバネ１８を係架して、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７を安定に片寄せするように構成することに対応して、第１の被ガイド部１６４の第１軸受部１６４１と第２軸受部１６４２の形状、および第２の被ガイド部１７２の第３軸受部１７２１と第４軸受部１７２２の形状が異なるように形成されている。
これにより、第１レンズ移動枠体１６と第２レンズ移動枠体１７とがコイルバネ１８により片寄せされていても、第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７を第１ガイド軸１３１に対して片寄せ状態を解除し、傾かずに略軸に沿って安定に案内されることが可能である。

このように構成を有するカム装置１４は、図示しないモータにより回転体１４１が回転駆動され、第１の被係止部１６３および第２の被係止部１７１が帯状体１４２の第１面１４２ａおよび第２面１４２ｂを安定して案内され、回転体１４１は、回転軸１４１１が先端部１４１１ａが、付勢手段としてのコイルバネ１４５により所定の付勢力をもって先端部軸受部１４３に向かって付勢されて片寄せされていることから、駆動対象である第１レンズ移動枠体１６および第２レンズ移動枠体１７の位置精度を高く保つことが可能で、精度の高いレンズ駆動を実現できる利点がある。

このように、本実施形態によれば、小型化を実現できることはもとより、偏心誤差や傾き誤差が生じ難く、レンズをスムースに移動でき、安定な位置調整を実現できるズームレンズユニットを提供することができる。

（第２の実施形態）
図２１は、本発明の光学装置及びカメラモジュールを適用したファインダ装置を示す斜視図、図２２は、図２１のＨ−Ｈ線矢視方向における断面図である。
本ファインダ装置３０は、第１レンズ群３２１、第２レンズ群３２２、および第３レンズ３２３の３群構成を有し、不図示の固定枠体に第１レンズ群３２１が固定され、固定枠体に対して第２および第３レンズ群３２２，３２３が光軸上を移動可能に配置されるファインダ光学系３２と、ファインダ光学系３２の第２レンズ群３２２および第３レンズ群３２３を光軸に平行な方向に案内する第１ガイド軸３３１を有するガイド部３３と、ファインダ光学系３２に対して並列に配置されたカム装置３４とを備えている。なお、ガイド部３３は、光学系３２を挟んで第１ガイド軸３３１と対向する位置に設けられる不図示の第２ガイド軸も含む。

ファインダ光学系３２において変倍を行う際には、第１レンズ群３２１、第２レンズ群３２２、および第３レンズ群３２３のうち、第２レンズ群３２２と第３レンズ群３２３が光軸上をカム装置３４の回転に応じて移動する。なお、カム装置３４の構成は、第１の実施形態のカム装置１４と同様である。

ファインダ光学系３２の各レンズ群３２１、３２２、３２３は、それぞれ一枚のレンズにより構成されている。第２レンズ群３２２は第１レンズ移動枠体３６に収容固定され、第３レンズ群３２３は第２レンズ移動枠体３７に収容固定されている。移動枠体３６、２７は、カム装置３４の第１カム部３４２１、第２カム部３４２２に係止される被係止部３６１、３７１をそれぞれ有し、また、第１ガイド軸３３１に案内されるガイド部３６２、３７２をそれぞれ有している。これら被係止部、ガイド部等により、カム装置３４の回転体３４１の回転に伴って、レンズ移動枠体３６、３７が光軸方向に進退することは、第１の実施形態と同様である。

ガイド部３６２は、第１ガイド軸３３１回りに円柱状の中空部３６２１と、中空部３６２１から外周方向に貫通してガイド部３６２外部へ開口する矩形状の開口部３６２２とを有し、中空部３６２２には、捻りばね４０が収納されている。換言すれば、ガイド部３６２は、第１ガイド軸１３１を軸受けする第１軸受部３６２３、第２軸受部３６２４を互いに所定の間隔を置くように有し、第１軸受部３６２３及び第２軸受部３６２４の間に、捻りばね４０の外周の一部を囲むように外周部３６２５を有している。

捻りばね４０の構成、捻りばね４０と外周部３６２５との係合方法は、第１の実施形態の捻りばね２０、外周部１６４１４と同様である。

ただし、第２の実施形態では、図２２において矢印ｙ１で示すように、捻りばね４０の付勢方向は被係止部３６１が回転体３４１に圧接される方向に設定されている。

具体的には、光軸方向に見て、第１レンズ移動枠体３６は、第２レンズ群３２２の周囲を保持する保持部３６４から外周側に向かって略直線的に延びる支持部３６３を有する。支持部３６３には、支持部３６３に直交するように支持部３６３から延び、回転体３４１の回転軸に向かう被係止部３６１と、第２レンズ群３２２の周囲から被係止部３６１が突出する位置までの間に設けられたガイド部３６２とが形成される。捻りばね４０の腕部４２が係合する開口部３６２２は、回転体３４１の回転軸と、第２レンズ群３２２の光軸とを結ぶ線に略直交する方向であって、当該結ぶ線の反対側の方向（矢印ｙ１の反対方向）に開口している。つまり、開口部３６２２が回転体３４１の反対側に開口していることにより、被係止部３６１は回転体３４１に圧接される。なお、当該構成は、捻りばね４０の付勢方向を、係止部３６１が回転体３４１に圧接される方向とするための一例であり、被係止部３６１、ガイド部３６２及び開口部３６２２の形状や位置関係は適宜に設定可能である。

なお、第１レンズ移動枠体３６は、保持部３６４、第１軸受部３６２３、支持部３６３のうち保持部３６４から第１軸受部３６２３までの間の部分を含む第１の部材と、外周部３６２５、第２軸受部３６２４、支持部３６３のうち第２軸受部から端部までの間の部分、被係止部３６１を含む第２の部材とを備える。なお、第１軸受部３６２３を含む部材及び第２軸受部３６２４を含む部材のうち、いずれの部材が保持部３６４、外周部３６２５、被係止部３６１を含むかは、適宜に変更可能である。

第１レンズ移動枠体３６について説明したが、第２レンズ移動枠体３７も同様である。また、第１の実施形態同様に、第１レンズ移動枠体３６及び第２レンズ移動枠体３７に対する捻ればね４０の付勢方向は、同一方向に設定される。

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施してよい。
付勢手段は、レンズ移動体を光軸に直交する方向に付勢可能であればよく、コイル状の捻りばねに限定されない。例えば、図２３（ａ）に示すように、第１ガイド軸１３１とレンズ移動枠体５１との間に、引張りばね５２を設けて、レンズ移動枠体５１を光軸に直交する方向に付勢してもよい。さらに、この場合、回転体１４１、第１ガイド軸１３１、レンズ移動枠体５１を同軸上に配置して、被係止部５１１を回転体１４１に圧接するように、引張りばね５２によりレンズ移動枠体５１を付勢してもよい。また、上述の実施形態において、捻りばねに代えて、図２３（ｂ）に示すように板ばね５５を配置してもよい。
コイル状の捻りばねの腕部と係合する係合部は、開口部の縁部に限られない。レンズ移動体に対して固定されたものであればよい。例えば、図２４（ａ）に示すように、第１軸部３６２３と第２軸受部３６２４とを連結する柱状部５７を設け、当該柱状部に捻りコイルばね４０の腕部４０２を係合させてもよい。
コイル状の捻りばねの付勢力は、巻き戻しによる付勢力だけでなく、図２４（ｂ）に示すように、捻りばね４０が巻き戻された状態で捻りばね４０を係合部５８に係合させ、巻き締めによる付勢力を利用してもよい。

本発明に係るズームレンズユニットの正面側から見た外観斜視図である。本発明に係るズームレンズユニットの背面側から見た一部省略外観斜視図である。本発明に係るズームレンズユニットの正面図である。本発明に係るズームレンズユニットの上面図である。図４のＡ−Ａ線矢視方向における断面図である。図４のＢ−Ｂ線矢視方向における断面図である。第１の実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を正面側から示す斜視図である。第１の実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を背面側から示す斜視図である。第１の実施形態に係る第１レンズ移動枠体と第２レンズ移動枠体、並びに第１ガイド軸と第２ガイド軸、カム装置との配置および係合関係を上面側から示す斜視図である。第１の実施形態に係るレンズ駆動系を示す上面図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係るレンズ駆動系を示す側面図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係るレンズ駆動系を示す斜視図であって、第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係る第１の被係止部の第１軸受部と第２軸受部の形状、および第２の被係止部の第３軸受部と第４軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係る第１軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係る第１軸受部の形状を説明するための図である。第１の実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を上面側から示す一部切欠斜視図である。第１の実施形態に係るカム装置が固定枠体に軸されている状態を下面側から示す一部切欠斜視図である。第１の実施形態に係るカム装置の全体の断面構造を一部切欠いて示す斜視図である。第１の実施形態に係るカム装置の軸心部の断面図である。第１の実施形態に係るカム装置の軸心部および駆動部の断面図である。第２の実施形態に係るファインダ装置の斜視図。図２１のＨ−Ｈ線矢視方向における断面図である。本発明に係る光学装置又はカメラモジュールの変形例を示す図。本発明に係る光学装置又はカメラモジュールの変形例を示す図。

符号の説明

１２２…レンズ群、１３１…ガイド軸、１６１…保持部、１６４…被ガイド部、１６…レンズ移動体、２０…付勢手段、１０…光学装置。

Claims

レンズ群と、
前記レンズ群の光軸に並列に延びるガイド軸と、
前記レンズ群を保持する保持部と、前記ガイド軸に案内される被ガイド部とを有するレンズ移動体と、
前記レンズ移動体を前記ガイド軸に直交する方向に付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とする光学装置。
前記ガイド軸に並列に設けられ、前記光軸に平行な軸を中心に回転可能な回転体と、前記回転体の外側面に螺旋状に設けられるカム部とを有するカム装置を更に備え、
前記レンズ移動体は、前記カム部に係止され、前記回転体の回転に伴って前記カム部により前記光軸方向に案内される被係止部を更に有し、
前記付勢手段は、前記ガイド軸に直交する方向であって、前記被係止部が前記回転体に圧接される方向に前記レンズ移動体を付勢する
ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
前記ガイド部は前記ガイド軸が挿通される孔部又は凹部を有し、前記被係止部は前記カム装置に向かって突出する突部であることを特徴とする請求項２に記載の光学装置。
前記付勢手段は、線材が螺旋状に巻かれたコイル部と、前記線材の両端部からそれぞれ延びる腕部とを有する捻りばねであり、
前記捻りばねは、前記コイル部に前記ガイド軸が挿通されて前記ガイド軸に摺動可能に設けられ、
前記レンズ移動体は、前記両腕部と係合し、前記両腕部から前記光軸に直交する方向の付勢力を受ける係合部を備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の光学装置。
前記被ガイド部は、前記ガイド軸方向に所定間隔をおいて設けられた少なくとも２つの軸受部を有し、
前記コイル部は、前記２つの軸受部の間に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の光学装置。
前記ガイド部は、前記ガイド軸が挿通された前記コイル部の外周の一部を囲むように前記２つの軸受部間に亘って延びる外周部を有し、
前記係合部は、前記外周部の縁部である
ことを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
前記レンズ群は、前記ガイド軸方向に所定間隔をおいて複数設けられ、
前記レンズ移動体及び前記付勢手段は、前記複数のレンズ群に対応してそれぞれ複数設けられ、
前記複数の付勢手段は、前記ガイド軸に直交する方向であって互いに同一の方向へ、前記複数のレンズ移動体をそれぞれ付勢する
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載の光学装置。
レンズ群と、
前記レンズ群の光軸に並列に延びるガイド軸と、
前記レンズ群を保持する保持部と、前記ガイド軸に案内される被ガイド部とを有するレンズ移動体と、
前記レンズ移動体を前記ガイド軸に直交する方向に付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とするカメラモジュール。