JP2006178392A

JP2006178392A - ハンドヘルド電子デバイス用光学レンズアセンブリ

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Publication number: JP2006178392A
Application number: JP2005168396A
Authority: JP
Inventors: Nicolas Tirole; ニコラ・ティロール; Joel Guibelin; ジョエル・ギベラン; Songtao Yan; ヤン・ソンタオ; Wei Hu; フー・ウェイ; Guohua Huang; フアン・グオフア
Original assignee: Maxford Technology Ltd
Current assignee: Maxford Technology Ltd
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2006-07-06
Also published as: TW200700872A; EP1674911A1; KR20060071090A; JP2008122994A; US20060132640A1; KR20070100860A; KR100803491B1; CN1687812A; KR20080019668A

Abstract

【課題】携帯電話のようなハンドヘルドデバイスでの使用のための小さいサイズの光学用レンズアセンブリを製作するのは困難であった。
【解決手段】光学レンズアセンブリは、光検知部材、それぞれの光軸が互いに共通の光軸に整列された第１および第２のレンズ/レンズグループ、第１及び第２の圧電超音波リニアモータを備え、第１のモータは、第１及び第２のレンズ/レンズグループをそれらの間隔を変えるために移動でき、第２のモータは、光検知部材又はレンズ/レンズグループの少なくとも一方を、両者の間隔を変えるために移動できる。カメラ機能を持ち、光学レンズアセンブリを含む携帯電話等のハンドヘルド電気デバイスも開示される。光学システム、光検知部品、光検知部品によるイメージが合焦かを決定するオートフォーカス判定、および判定により、圧電超音波リニアモータを駆動するためのICの駆動を含む光学レンズシステムも提供される。
【選択図】図２Ｂ

Description

この発明は、例えば、モバイル電話か携帯情報端末(PDA)、特に、デジタルで撮影を可能にする、ハンドヘルド電子装置に組み込まれたようなアセンブリでの使用のための光学用レンズアセンブリの改良に関する。

現在、カメラ機能がある多くの携帯電話がある。そのような携帯電話内のレンズアセンブリに対して多くの研究開発がなされてきた。

しかしながら、そのようなほとんどの携帯電話が一般的な光学用レンズアセンブリを利用するとき、レンズアセンブリの性能を向上させること、特にそのような小さいスペース内レンズの動きを可能にすることは非常に困難である。そのような携帯電話のいくつかのカメラは固定焦点レンズを使用し、そして、或るものは可変焦点レンズを使用する。いずれにせよ、例えば、携帯電話のようなハンドヘルドデバイスでの使用のための小さいサイズの光学用レンズアセンブリを製作するのは困難である。

携帯電話のための内蔵の、および、アドオンの撮影レンズは図１で示されるように本質的には同じ原理のものである。携帯電話の既存のデジタルカメラでは、光線Lは１片の凸レンズ10によって光検知コンポーネント12に合焦される。光検知部品12は、到来光をシミュレートされた画像信号14に変換する。それは、その後、ディジタル画像信号18への変換のためのアナログ/デジタルコンバータ16に伝えられる。そのようなディジタル画像信号18は、メモリ24での格納のためにイメージプロセッサ20によってコンパクトな画像信号に処理される。

光検知コンポーネントに関して、電荷撮像素子(CCD)か相補型金属酸化膜半導体(CMOS)であってもよい。CCDは、撮影用またはイメージのスキャンでは上位コンポーネント使用のものである。CMOSに関しては、下位の製品でほとんど使用される。しかしながら、そのようなものは、それらがカメラで使用されるとき、大きな違いのあることを意味しない。技術の進歩により、CCDとCMOSを使用した時の実際的な結果の違いは大きく低減された。生産コストおよびCMOSの使用による劣化の程度がCCDのものよりやや低いので、多くのカメラメーカーがCOMSレンズを使用する。

その結果、この発明の目的は、前述の短所が緩和されるハンドヘルドの電子装置での使用のための光学用レンズアセンブリを提供するか、または少なくとも大衆に役に立つ代替手段を提供することである。また、この発明の目的は、オートフォーカスを行うための新規な構成を提供することである。

この発明の第１の態様では、光学レンズアセンブリが提供され、これは、
少なくとも１つの光検知部材;
それぞれの光軸が一般的な光軸に沿って互いに並べられている少なくとも第１および第２のレンズ/レンズグループ; および
少なくとも第１および第２の圧電超音波リニアモータを備え;
前記第１のモータは、第１および第２のレンズ/レンズグループ間の距離を変えるためにそれらレンズ/レンズグループを相対的に移動できるように動作可能であり、また、前記第２のモータは、前記光検知部材と、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループとの間の距離を変えるために、前記光検知部材または、前記第１および第２のレンズ/レンズグループの少なくとも１つを移動できるように動作可能である。

この発明の第２の態様によれば、デジタルカメラ機能を有するハンドヘルドの電子装置が提供され、これは、
少なくとも１つの光検知部材を含む光学レンズアセンブリ;
それぞれの光軸が一般的な光軸に沿って互いに並べられている少なくとも第１および第２のレンズ/レンズグループ; および
少なくとも第１および第２の圧電電気超音波リニアモータを備え;
前記第１のモータは、第１および第２のレンズ/レンズグループ間の距離を変えるためにそれらレンズ/レンズグループを相対的に移動できるように動作可能であり、また、前記第２のモータは、前記光検知部材と、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループとの間の距離を変えるために、前記光検知部材または、前記第１および第２のレンズ/レンズグループの少なくとも１つを移動できるように動作可能である。

この発明の第３の態様によれば、光学レンズアセンブリが提供され、これは、
少なくとも１つのレンズ/レンズグループ;
少なくとも１つの光検知部材;および
少なくとも１つの圧電超音波リニアモータを備え、
前記少なくとも１つのモータは、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つの光検知部材との間の距離を変えるために、ピンおよび溝の構造を通じて、前記少なくとも１つの光検知部材か、または、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループが、移動できるように動作可能である。

この発明の第４の態様によれば、ハンドヘルドの電子装置が提供され、これは、
少なくとも１つの光検知部材を含む光学レンズアセンブリ;
少なくとも１つの光検知部材;および
少なくとも１つの圧電超音波リニアモータを備え、
前記少なくとも１つのモータは、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つの光検知部材との間の距離を変えるために、ピンおよび溝の構造を通じて、前記少なくとも１つの光検知部材か、または、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループが、移動できるように動作可能である。

この発明の第５の態様によれば、光学レンズシステムが提供され、これは、
光学システム;
光検知部品;
前記光検知部品によって得られたイメージが焦点にあるかを決定するための手段;および
前記決定手段により得られた結果に応答して、圧電超音波リニアモータを駆動するための手段を備える。例として添付図面のみを参照してこの発明の都合のよい具体化を以下説明する。

前述の短所が緩和されるハンドヘルドの電子装置での使用のための光学用レンズアセンブリを提供でき、または少なくとも大衆に役に立つ代替手段を提供できる。また、オートフォーカスを行うための新規な構成を提供できる。

この発明の第１の都合のよい具体化に基づく光学レンズアセンブリは図２Ａ、２Ｂにて一般に100として示される。アセンブリ100は、外側のレンズチューブ104に関して縦方向に望遠鏡のように受け止められ、かつ、可動な内側のレンズチューブ102を含む。内側チューブ102および外側チューブ104の各々は、１片のレンズまたはレンズのグループ(図示せず)を有し、それらの内部のレンズ全の光学軸は、共通の縦方向の光学軸W-Wに整列する。レンズアセンブリ100の下端には、CCDやCMOSのような光検知部品106が取り付けられる。

レンズアセンブリ100は、２台の圧電超音波リニアモータ108、110を持つ。この発明の様々な具体化を実現するのに用いられてもよい適した圧電超音波リニアモータ(以下に、"USM"と呼部)は、自己振動タイプの直線的な超音波モータであり、それは、ドイツのPhysik Instrumente(PI) GmbH & Co. KG社による国際特許出願 No. PCT/EP2005/004236 に開示されており、参考のためにその内容を完全に取り込んでいる。USM 108は、起動とオートフォーカス機能に作用するのに使用されるが、USM 110は、ズーム(倍率)機能に作用するために使用される。レンズチューブ102、104に面する、第１の可動プレート112の主面上の平行の溝114でもって、USM 108は、その第１の可動プレート112と係合する。平行な溝114は、レンズチューブ102、104の共通の縦方向の光軸W-Wに対して45°傾斜している。その溝114は、第２の可動プレート118に対して傾斜する尾根116を受け取り、両者で相対的なスライド移動を可能にする。

第２の可動プレート118は、軸W-Wに平行な経路に沿った同時の移動のために、第３の可動プレート122と係合する水平方向の溝120を持つ。第２の可動プレート118と第３の可動プレート122の間の溝の配置のために、第２の可動プレート118は、軸W-Wと直交する矢印Bと平行な経路にそって、第３の可動プレート122と相対的にスライド移動できる。

第３の可動プレート122は、USM110の固定部分126に関して矢印Bと平行な経路に沿って同時の移動のために、USM110の可動部分124で固定される。

レンズグループ104は、相対的なスライド移動のために、第３の可動プレート122の傾斜した溝のトラック132内へ延在するピン130を持つ(図３Ａを参照)。第３の可動プレート122も、相対的なスライド移動のために、レンズグループ102の湾曲した溝のトラック136内へ延在するピン134を持つ(図３Ｄを参照)。

このような構成により、第１の可動プレート112は、USM108によって駆動され、矢印Bののみと平行な経路に沿って移動し、第２の可動プレート118は、第の１可動プレート112により可動であり、軸W-Wのみに平行に移動し、そして、第３の可動プレート122は、第２の可動プレート118により可動であり、軸W-Wと平行に移動し、そして、可動部分124を介してUSM 110により、矢印Bと平行に移動する。とにかく、レンズグループ102と104は、軸W-Wのみと平行に可動である。

図３Ａ〜３Ｅは、操作の間、レンズアセンブリ100の様々な構成を示す。図３ＡはOFF形態でのレンズアセンブリ100を示し、レンズチューブ102、104が彼らのそれぞれの最低の位置にある。携帯電話でのデジタルカメラ機能がアクティブであるときに、レンズアセンブリ100は図３Ｂに示されるようにオン形態に動くであろう。このアクティブ形態へ移動するために、USM 108は、第１の可動プレート112を矢印Bで示される方向(B方向)へ区ドアする。第２の可動プレート118の尾根116との第１の可動プレートの溝114との係合のために、第２の可動プレート118は、軸 W-Wと平行な矢印Zで示された方向で上方に移動する。水平な溝120のために、第３の可動プレート122もZ方向に移動し、その結果、レンズグループ102、104の双方を縦に並んでZ方向に移動(つまり、同じ方向でかつ、同じ距離を同時に移動)し、図３Ｂで示した位置になる。この構成では、レンズアセンブリ100がアクティブになったとき、レンズアセンブリ100の一部(特に外側のレンズチューブ104)がハンドヘルドデバイスの外側表面を超えて延在する。

ズーム機能を行うため、ユーザは、ハンドヘルドデバイス(例えば、モバイル電話)上に備えられた「ズーム +/-」ボタンを押し、これにより、USM110は、可動部分124をB方向に駆動し、その結果、第３の可動プレート122をB方向に同時に移動させる。それぞれの溝のトラック132、136とのピン130、134の係合のために、内側レンズチューブ102は、溝のトラック136の形状が設計されたことに基づく特定の変位の法則により、光軸W-Wと平行な経路に沿って上向きか下向きに移動し、例えば図３Ｃ、３Ｄで示されるような位置に移動する。倍率の特定の範囲はユーザによって選択されてもよい。

自動フォーカシング機能を実行するために、レンズアセンブリ100は、デジタルカメラ機能の起動と関連して上で議論したのと同じ動きを実行し、図３Ｅで示したような形状に至る。また、これは、デジタルカメラ機能がいったんアクティブになると、レンズアセンブリ100はオートフォーカシング機能を実行する形態に至ることを意味する。

図４Ａ〜４Ｃで示されるように、一般に、200はこの発明の第２の都合のよい具体化に基づく光学レンズアセンブリ(200で示す)は、順次配置され、かつ、それらの光学軸が互いに並べられている上下のレンズまたはレンズグループ202、204を含む。レンズグループ202、204を拘束して、共通の光軸と平行な経路に沿ってのみ移動させるために、上下のレンズまたはレンズグループ202、204を結合し、また、そのような移動の間に適切な位置調整を確実にするため、２本の直立のポール206が備えられる。プラットフォーム(そこから前記ポールが延在している)208上に、CCD や CMOSのような光検知部品210が装着される。

USM214の可動部分216は、内側に面する表面220上のプレート218と固定的に係合され、その表面220に上部および下部のくぼみのトラック222, 224が備えられる。相対的なスライド移動のために、上側のレンズグループ202に固定され、かつ、そこから延在するピン226は、上側トラック222内に受け止められる。同様に相対的なスライド移動のために、下側のレンズグループ204に固定され、かつ、そこから延在するピン228は、下側トラック224内に受け止められる。モータ214の起動のときに、USM214の可動部分216は、他のUSMに対して、双方向の矢印C-Cと平行な経路に沿って可動である。これは、同じ方向に、プレート218の対応する移動を引き起こす。対応するくぼみのトラック222、224とのピン226、228の係合のため、およびレンズグループ202、204が共通の光軸(双方向の矢印D-D)と平行な経路に沿ってのみ移動できるという事実により、レンズグループ202、204は、双方向の矢印D-Dと平行な経路に沿って互いに関して移動し、その移動の程度および様子は、ユーザの選択および要求に基づくズーム機能を達成するために、トラック222、224の形状の設計に基づく特定の変位の法則により決定される。両方のレンズグループ202、204が互いに遠のくようにトラック222、224の一端から他端へ移動すると、視角が広角になる。

オートフォーカス機能を実行するために、USM212はアクティブにされる。USM212の可動部分230は、水平方向から傾斜している多くの平行な溝が提供されるプレート232と固定的に係合する。プレート232上の溝と噛み合うように、プレート234上に対応して傾斜している尾根が備えられ、相対的なスライド移動する。プレート234は、矢印D-Dと平行な経路に沿って同時に移動するために、プレート218と噛み合う。その結果、可動部分230が、他のUSM212に対して、双方向の矢印C-Cと平行な経路に沿って移動した時、プレート234は、D-D方向の移動を呈し、結果、プレート218に同じ移動を与える。プレート218がそのように移動するので、両方のレンズグループ202、204も、D-D方向に、かつ、縦に並んで同じ移動を呈し、結果、オートフォーカス機能を達成する。この構成では、レンズアセンブリ200がアクティブにされると、レンズアセンブリ200(特に上側のレンズグループ202)の一部が、ハンドヘルドデバイスの表面を超えて延在する。

図５Ａ〜５Ｆは、この発明の第３の都合のよい具体化に基づく別のレンズアセンブリを示し、一般に300として示される。図５Ａはカバーがあるレンズアセンブリ300を示し、図５Ｂはそのカバーを取り除いたレンズアセンブリ300を示し、共に休止／非アクティブの状態である。このアセンブリ300に関する主な特徴は、USM 302、304の双方が、レンズグループ306の一方の側に互いに並べて配置され、アセンブリ300の外側レンズグループ306aおよび内側レンズグループ306bを備える。

レンズアセンブリ300がアクティブになると、USM304はアクティブにされ、それにより、その可動部分308は、USM 304の他方と相対的に、矢印Eで示された方向(E方向)に移動する。可動プレート314の対応する傾斜の尾根312との可動パート308の傾斜した溝310の係合のために、E方向への可動プレート308の移動は、可動プレート314の上方への移動をもたらし、次に、光検知部品316と相対的に、可動レンズグループ306の縦一列にして上方への移動を与え、図５Ｃおよび５Ｄに示されるような、展開状態になり、このこともまた、オートフォーカス機能を実行する。

ズーム機能を実行するため、USM302は、その可動部分318がUSM302の他方に対し、E方向に移動するように、アクティブにされる。可動部分318がブラケット320を通してプレート314に固定的に噛み合わせられるので、プレート314はE方向の同時の移動を示すであろう。内側のレンズグループ306bが、プレート314の溝322内へ延在するピンを持つので、プレート314のE方向の移動は、外側のレンズグループ306aに対して内側のレンズグループ306bを下降させ、図５Ｅと５Ｆで示された構成になる。可動プレート314はまた、相対的なスライド移動のために、外側のレンズグループ306aで上の湾曲した溝315内へ延在するピン(不図示)を持つ。その結果、また、E方向のプレート314の移動は、外側のレンズグループに、その光軸に沿った移動を引き起こすであろう。そのような構成は、その結果、ズーム機能が実査されることを可能にする。この構成では、レンズアセンブリ300がアクテタィブにされた時、レンズアセンブリ300の一部(特に上側のレンズグループ306)は、ハンドヘルドデバイスの表面を超えて延在する。

上述のすべての構成では、デジタルカメラ機能がアクティブにされると、レンズアセンブリ100、200、300はアクティブにされ、それにより、レンズグループの一部は、それぞれのハンドヘルドデバイスの外側表面を超えて延在する。しかしながら、或るものは、そのような構成が感覚的に嬉しいと考えないかもしれない。以下のさらなる構成は、デジタルカメラ機能がアクティブにされたとき、レンズアセンブリが、ハンドヘルドの電子装置から延在することなく、その装置の非常に限られたスペース内に備えられることが許容される。

図６Ａ〜６Ｃは、この発明の第４の都合のよい具体化に基づくレンズアセンブリの様々な斜視図を示して、一般に400として示される。このレンズアセンブリ400は、上側のレンズ/レンズグループ402、中央レンズ/レンズグループ404、および下側のレンズ/レンズグループ406を有し、それぞれの光軸は互いに並べられて、かつ、共通の軸F-Fと同じ空間を占める。レンズ/レンズグループ402、404、406は、軸F-Fに沿ってのみの移動のために、ポール408によって互いに結合される。ポール408は、プラットホーム410から延在しており、レンズ/レンズグループ402、404、406を通して送られた光/イメージを得るために光検知部品412が前記プラットホーム410に装着される。

上側のレンズ/レンズグループ402は、溝402b内へ延在するピン402aを持ち、その溝はプレート418の軸F-Fと直交する。この構成は、上側のレンズ/レンズグループ402が、プレート418の移動と共に、軸F-Fに沿った同じ方向への縦列移動のみを可能にする。この上側のレンズ/レンズグループ402は最も外側のレンズであり、ハンドヘルドの電子装置の外側表面と実質的に同じ面である。

先に３つのレンズアセンブリ100、200、300に関連して述べたのと同じように、USM416の可動部分416の移動は、軸F-Fと直交する経路に沿って、プレート418の対応する移動を引き起こすであろう。プレート418の上方に湾曲した溝404bとの中央レンズ/レンズグループ404のピン404aの係合のために、および、プレート418の下方に湾曲した溝406bとの中央レンズ/レンズグループ406のピン406の係合のために、軸F-Fと直交する経路に沿ったプレート418の移動は、レンズ/レンズグループ404に、軸F-Fと平行の経路に沿って、互いに対する相対的な移動を引き起こし、光検知部品412からのそれらの距離および、そこからのそれぞれの距離を変えてズーム機能を達成する。

また、先に３つのレンズアセンブリ1OO, 200, 300に関連して述べたのと同じ構成のため、およびプレート418上の溝402bとのピン402aの係合のために、USM 422の可動部分420の移動は、軸F-Fと平行な経路に沿ったプレート418の移動を引き起こし、そのことが、軸F-Fと平行の経路に沿って、レンズ/レンズグループ402, 404, 406を縦一列に移動させ、光検知部品412からのそれらの距離を変えてズーム機能を達成する。

図７Ａ〜７Ｃにて一般に500にて示されたような代替の具体化は、上側のレンズ/レンズグループ502、中央レンズ/レンズグループ504、および下側のレンズ/レンズグループ506を持ち、それらは互いにポール508により結合され、かつ、それぞれの光軸は互いに並べられる。上側のレンズ/レンズグループ502は、静止しており、すなわち、レンズアセンブリ500の残り、特に光検知部品510に対して相対的に可動しない。

中央レンズ/レンズグループ504は、相対的なスライド移動のために、プレート512の上側の湾曲した溝504b内に延在するピン504aを持つ。下側のレンズ/レンズグループ506は、相対的なスライド移動のために、プレート512の下側の湾曲した溝506b内に延在するピン506aを持つ。プレート512は、USM516の可動パート514に固定され、USM516の残りおよびレンズアセンブリ500に対して相対的に移動する。

この構成の特徴は、下側の湾曲した溝506bが、ピン506aの幅/直径より大きい高さのものであるということである。コイルスプリング518は、中央レンズ/レンズグループ504と下側のレンズ/レンズグループ506の間に備えられる。通常、下側のレンズ/レンズグループ506のピン506aは、溝506bの下側の上向きの面上でかつそれに沿った溝506bに対して相対的に移動する。USM516が起動されると、可動部分514は、レンズ/レンズグループ502、504、506の共通の光軸H-Hと直交する、双方向の矢印G-Gと平行に移動する。可動部分514に固定されているプレート512は、プレート可動部分514と同時の移動を呈するが、レンズ/レンズグループ504、506が、共通の光軸H-Hと平行に互いに相対的に移動させ、ズーム機能を達成する。

また、下側のレンズ/レンズグループ506は、プレート522に固定され、そのプレートは、USM 526の可動部分524と固定的に係合し、軸H-Hと平行に、レンズアセンブリ500の残りの箇所に対して相対的に移動する。下側の湾曲した溝506bが、下側のレンズ/レンズグループ506のピン506aの幅/直径より大きい高さのものであるので、その結果、USM526の可動部分524はアクティブにされ、スプリング518のバイアス力に抗して、軸H-Hと平行に、下側のレンズ/レンズグループ506を、中央のレンズ/レンズグループ504および光検知部品510と相対的に移動し、オートフォーカス機能を達成する。上で述べたレンズアセンブリ400の場合のように、上側のレンズ/レンズグループ502を電子装置の外表面と１つの面にして、レンズアセンブリ500のすべての部品は、ハンドヘルドの電子装置の内部スペース内に完全に囲まれてもよい。

上で述べた構成500では、唯一の下側の湾曲した溝506bが下側のレンズ/レンズグループ506のピン506aの幅/直径より大きい高さのものであるが、替わりに、またはそれに加えて、上側の湾曲した溝504bは上側のレンズ/レンズグループ504のピン504aの幅/直径より大きい高さのものであれば、同じ効果が得られることに注意されるべきである。

ハンドヘルドの電子装置の内部スペース内に完全に受け止められてもよいレンズアセンブリのさらなる具体化は図８Ａ〜８Ｃで一般に600として示されている。レンズアセンブリ600は、１片の固定レンズ602、２つの可動レンズ/レンズグループ604、606を有し、それぞれの光軸が共通の光軸 K-Kに沿って互いに一致するように、可動レンズ/レンズグループ604、606は固定レンズ602に整列される。レンズグループ604は、共通の光軸K-Kと平行に移動するようにレールガイド608、609によって閉じ込められ、そして、レンズグループ606は、共通の光軸K-Kと平行に移動するようにレールガイド608、610によって閉じ込められる。

USM614の可動部分612は、USM614の残りに対し、軸K-Kと直交する双方向の矢印L-Lと平行に相対的に可動である。相対運動のためにレンズグループ604で固定され、かつ、そこから下方に延在するピン622は、溝620内に受け止められる。同様に、相対運動のためにレンズグループ606で固定され、かつ、そこから下方に延在するピン622は、溝620内に受け止められる。したがって、USM614の起動は、レンズ/レンズグループ604、606に対し、図８Ａと８Ｂで示した形状の間で、軸 K-Kおよび、適切に整列されたそれらの光軸の双方と平行に、選択的に互いに向かう、または互いに離れる移動を引き起こし、ユーザにより所望されたズーム機能を達成するであろう。

また、光検知部品628(例えば、CCDかCMOS)が装着されたフレーム626は、ガイドレール608、609、610によって支持され、共通の光軸K-Kと平行に移動する。フレーム626と固定的に係合し、かつそこから下方に延在するピン630は、USM638の可動部分636と固定的に係合したカムプレート634の溝632内で受け止められて、同時に移動する。USM638の可動部分636は、USM638の残りに対し、双方向の矢印L-Lと平行に相対的に可動である。そして、溝632は双方向の矢印L-Lに対してわずかに傾斜する。したがって、USM638の起動時、可動部分636の移動は、軸K-Kと平行にフレーム626および、それに取り付けられた光検知部品628に移動を引き起こし、オートフォーカス機能を達成するであろう。溝632は双方向の矢印L-Lに対してわずかにだけ傾斜しているので、正確な調整がオートフォーカス機能のために作用する。

光検知部品で捕らえられる前に、例えばハンドヘルドの電子装置の特定の形と構成に迎合するように、到来光の移動方向が90°回転するように、この発明に基づくレンズアセンブリが設計されてもよい。そのような原則により設計されたレンズアセンブリは図９Ａ〜９Ｃにて一般に、700として示される。このレンズアセンブリ700は、上述しかつ図７Ａ〜７Ｃで示したレンズアセンブリ500と似ることがわかる。このレンズアセンブリ700とレンズアセンブリ500の主な違いは、レンズアセンブリ700では、光学プリズム702を上側のレンズ/レンズグループ704、中央レンズ/レンズグループ706、および下側のレンズ/レンズグループ708の上に備えられるということである。プリズム702と上側のレンズ/レンズグループ704の双方は静止しており、つまり、レンズアセンブリ700の残りに対して固定され、そして、レンズグループ704、706は双方向の矢印M-Mと平行に可動であり、この矢印M-Mは、レンズ/レンズグループ704、706、708の共通の光学軸と平行である。

プリズム702は、光検知部品710で捕らえるために入射光線の方向(矢印Nで示す)を(内部屈折により)90°変化させる(矢印Pで示す)。プリズム702は、ハンドヘルドの電子装置の外側表面と同一面となるようにアレンジされるかもしれない筒状の部分702aを持つ。

光学プリズムを使用したレンズアセンブリのさらなる具体化は図１０Ａ〜１０Ｄにて、一般に800として示される。この構成は、図８Ａ〜８Ｃにて上述したレンズアセンブリ600に似ることがわかる。アセンブリ600の片端にレンズ602の固定された１つを持つのに替えて、レンズアセンブリ800では、可動レンズ/レンズグループ802に隣接して配置されるのは、固定光学プリズム804である。別の固定されたレンズ/レンズグループ806は、プリズム804の光入射面に隣接して配置される。レンズ/レンズグループ806の表面808は、そのようなレンズアセンブリ800を備えるハンドヘルドの電子装置の外側表面が同一面となるように配置されてもよい。

光学プリズムを使用する更に別のレンズアセンブリは、図１１で一般に900として示される。光学プリズムを使用する更に別のレンズアセンブリは、図１１にて、一般に、900として示される。このレンズアセンブリ900は、オートフォーカス機能達成の能力があるUSM902の構成を除けば、レンズアセンブリ800に似る。光検知部品906が装着されるフレーム904は、下方に延在するピン908と固定的に噛み合う。そのピン908はブラケット910と固定的に係合し、そのブラケットは、次にUSM902の可動部分912と固定的に係合して同時に移動する。USM902は、可動部分912がUSM902の残りに対し、可動のレンズ/レンズグループ914,916の共通軸と平行な、双方向の矢印Q-Qと平行に相対的に移動可能である。そのような構成のため、USM902の起動時、フレーム904、および光検知部品906は、レンズ/レンズグループ914,916と相対的に共通の光軸と平行に可動であり、オートフォーカス機能を達成する。

光学プリズムを採用する更に別のレンズアセンブリは、図１２Ａにて一般に、1OOOとして示される。図１２Ａ〜１２Ｃおよび１２Ｉで示されるように、レンズアセンブリ1000は、レンズ/レンズグループ1004に接近して光学プリズム1002を持つ。レンズ/レンズグループ1004の表面1004aへの投射光は、レンズ/レンズグループ1006,1010を透過する前に、プリズム1002により、反射され、回転され、光検知部品1006、例えばCCD や CMOSに入光する。プリズム1002、レンズ/レンズグループ1004、および光検知部品1006が装着されたプレート1012は、静止していて、レンズアセンブリ1000に対して相対的に移動できない。図１１で上述したレンズアセンブリ900のように、レンズ/レンズグループ1008、1010は、それらの共通の光軸と平行に沿ってのみ、レンズアセンブリの残りに対して相対的に可動となるように閉じ込められる。

そのアセンブリ1000は２つのUSM 1014, 1016を持つ。カムプレート1018は、共通の光軸と直交する双方向の矢印R-Rと平行の同時の移動のためにUSM1014の可動部分に固定される。レンズ/レンズグループ1008に係合され、かつ、そこから下方に延在するピン1020は、カムプレート1018の溝1022内に受け止められる。レンズ/レンズグループ1010に係合され、かつ、そこから下方に延在するピン1026は、カムプレート1024の溝1028内に受け止められる。カムプレート1018とカムプレート1024は双方向の矢印R-Rと平行に同時の移動のために指1030により噛み合わせられる。溝1022、1028の向きのために、双方向の矢印R-Rに平行なカムプレート1018、1024は、互いに相対的に、および光検知部品1006と相対的に、それらの共通の光軸と平行にレンズ/レンズグループ1008、1010を移動させ、ズームおよび広角機能を達成する。レンズ/レンズグループ1008, 1010 が接近するとき、特に、図１２Ｄおよび１２Ｅで示されるように、これはズーム構成である。

図１２Ｈおよび１２Ｉでわかるように。カムプレート1018の指1310は、カムプレート1024のくぼみ内へ延在する。この構成は、カムプレートl018、1024および、それらによって運ばれるレンズ/レンズグループ1008、1010が互いに適切に配置することを支援する。ブラケット1032に固定的に係合し、かつそこから下方に延在するピンは、ブラケット1034上のスロット内に受け取られ、そのブラケット1034は、USM1016の可動部分に固定され、双方向の矢印R-Rと平行に同時に移動する。ブラケット1034上のスロットは、双方向の矢印R-Rに対してわずかに傾斜する。したがって、USM1016の起動で、ブラケット1034を双方向の矢印R-Rと平行に移動させ、その結果、レンズ/レンズグループ1008に独立して、レンズ/レンズグループ1010を共通の光軸と平行に移動して、レンズ/レンズグループ1008からの距離および光検知部品1006からの距離を変え、オートフォーカス機能を達成する。

図１３Ａ〜１３Ｃでは、レンズ構成1100の様々な斜視図を示し、起動時、少なくともハンドヘルドの電子装置の外側表面を超えて少なくとも一部が延在するレンズアセンブリのタイプ(付き出るタイプの構成)、起動時、ハンドヘルドの電子装置の外側表面から突出しないレンズアセンブリのタイプ(内部タイプの構成)、および、少なくとも１つの光学プリズムで使用されるレンズアセンブリのタイプ(プリズムタイプ)に使用される。特にそのような構成では、光検知1104が装着されたプラットフォーム1102は、USM 1108の可動部分1106と固定的に係合し、それによりレンズ/レンズグループ1110,1112の共通の光軸S-Sと平行に移動して、光検知部品1104とレンズ/レンズグループ1110,1112との間の距離を変え、従ってオートフォーカス機能を達成する。

レンズアセンブリ1100のプレート1114は、互いから湾曲して遠のく、上側の湾曲したくぼみ1116および下側の湾曲したくぼみ118を含む。上側の湾曲したくぼみ1116は、相対的なスライド移動のためにレンズ/レンズグループ1110から延在するピン1120を受け止め、そして、下側の湾曲したくぼみ1118は、相対的なスライド移動のためにレンズ/レンズグループ1112から延在するピン1122を受け止める。プレート1114は、USM1124の可動部分と固定的に噛み合って同時に移動する。USM1124の起動は、双方向の矢印T-Tと平行にプレート1114の移動を引き起こし、そのことが、レンズ/レンズグループ1110,1112に対して互いに相対的な移動および、共通の光軸S-Sと平行な移動を引き起こして、それらの間の距離および、光検知部品1104に対する距離を変え、ズーム機能を達成する。

図１４Ａ〜１４Ｃは、この発明に基づくレンズアセンブリの一部を示し、オートフォーカス機能を実行するのに関係するコンポーネントだけが示される。その構成は、光検知部品を取り付けるため開口1204がある一般的にL形状の断面のベース1202を含む。そのベース1202上にはUSM 1206が装着される。可動部品1208は、溝のトラック1212があるブラケット1210で固定される。溝のトラック1212は、水平面に対してわずかに傾斜され、そして、レンズ/レンズグループ1216から延在するピン1214を受け取り、相対的に移動する。レンズ/レンズグループ1216は、それらの光軸と平行のみに移動できるように、ポール1218によってガイドされる。

図１４Ａはベース1202に接近したレンズ/レンズグループ1216を示す。USM1206の起動時、可動部分1208は、USM1206の残りに対して相対的に移動して図１４Ｂに示された所定の位置に移動し、これにより、レンズ/レンズグループ1216は、ベース1202からの最も遠い所定の位置に上げられる。レンズ/レンズグループ1216は、その結果、残りのレンズ/レンズグループおよび光検知部品に対し、光軸と平行に移動し、オートフォーカス機能を実行する。

図１５Ａ〜１５Ｃはこの発明に基づくレンズアセンブリの一部を示し、ここでもオートフォーカス機能を実行するために関係するコンポーネントのみを示す。図１５Ａ〜１５Ｃで示されるように。レンズ/レンズグループ1302は、それの光軸と平行な移動のために二つのポール1304によって閉じ込められる。また、レンズ/レンズグループ1302は、ブラケット1306を通して、USM1310の可動部分1308に固定的に係合され、その光軸と平行に同時に移動する。USMの起動は、可動部分1308と共にレンズ/レンズグループ1302の対応する移動を引き起こし、レンズ/レンズグループ1302と光検知部品1312との間の距離を変え、オートフォーカス機能を実行する。

図１６Ａ〜１６Ｃはこの発明に基づくさらなるレンズアセンブリの一部を示し、ここでもオートフォーカス機能の性能に関連するコンポーネントだけが示される。このモジュールでは、光検知部品1404が装着されたプラットフォーム1402は、USM 1408の可動部分1406と固定的に係合し、レンズ/レンズグループ1410の光軸V-Vと平行に同時に移動して、レンズ/レンズグループ1410および光検知部品1404との間の距離を変え、その結果、オートフォーカス機能を達成する。

オートフォーカス機能を実行する従来の方法では、レンズアセンブリのレンズグループは、電気的に伝導金属の外側の層を持ち、それはプレート(そのプレートに対してレンズグループが移動する)上のコーティング抵抗に接触し、オートフォーカス機能を実行する。その結果、レンズグループとプレートの間の電気抵抗の値は、プレート上のコーティング抵抗に接触しているレンズグループの電気的に伝導金属の長さに関する関数であり、このことはまた、レンズグループとプレート間の相対的な位置の関数である。その結果、プレートおよびレンズアセンブリの残りに対するレンズグループの位置を決定するために、電気抵抗の値を使用することができる。

オートフォーカスの新しい構成は図１７で与えられ、示される。そのような構成では、光学システムへの投入光は、CCDまたはCMOSのような光検知部品15041で捕られる。そのように光検知部品1504によって得られたイメージは、ディジタル信号プロセッサ("DSP")1508にて、オートフォーカス判定1506(または、AF判定と呼ぶ)によって精査される。AF判定1506は、イメージの鋭さを、および従ってイメージが焦点内にあるかを決定するための論理回路である。キャプチャーされたイメージがAF判定150の精査を通過すると、関連データは、処理のためのDSP1508内の画像信号プロセッサ(「ISP」)151Oに送られ、次にユーザが見る液晶ディスプレイ1512("LCD")に出力されるであろう。

他方、AF判定1506は、光検知部品1504によって得られたイメージがピンぼけであることが解ると、１つ以上のレンズ/レンズグループまたは(場合によって)光検知部品1504を動かすように、オートフォーカス機能を実行するためのUSM1516を駆動するために、駆動用集積回路(IC)1514に信号を伝え、そして上述したように、光学システム1502の有効な焦点長を調節するであろう。

そのように調節された光学システム1502では、AF判定1506は、光検知部品1504によって現在得られているイメージが焦点内にあるかを再び決定し、光検知部品1504によって得られているイメージが焦点内にあることがAF判定1506により見いだされた時にその処理は終了するであろう。

USM1516の可動部分の移動が電気パルス制御されるので、USM1516の、よりわずかな許容誤差を引き起こす、より小さいパルス幅を使用することによってそのような動きの精度を確実にすることは可能である。パルス幅が十分わずかであるなら、許容誤差は無視されるべきである。例えば、パルス幅が10マイクロセカンド程度に小さいと、対応する偏差はおよそ50ナノメートルである。

上述はこの発明が実施されるかもしれない例を図示したものであり、この発明の趣旨から逸脱することなく、それについての種々の変形/変更が可能であることに理解されるべきである。

この発明のある特徴は、明確さのために、個別の実施例で開示したが、１つの実施例に結合されてもよい。逆にこの発明の種々の特徴が、簡潔のために１つの実施例の内容に開示されているが、個別にまたはいずれかの下位の結合で与えられてもよい。

従来技術のデジタルカメラの動作原理の回路図を示す。この発明の第１の実施例に基づく、光学用レンズアセンブリの平面図を示す。図２ＡにおけるA-Aラインに沿った断面図を示す。図２Ａでの休止期の形状のレンズアセンブリを示す。図２Ａでの動作時の形状のレンズアセンブリを示す。図２Ａでのズーム時の形状のレンズアセンブリを示す。図３Ｃにおいて可動部品を除去したレンズアセンブリを示す。図３Ａにおいてオートフォーカス時のレンズアセンブリを示す。この発明の第２の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第２の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第２の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第３の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの休止状態の斜視図を示す。図５Ａの光学レンズアセンブリのカバーを除去した図を示す。図５Ｂの光学レンズアセンブリのオートフォーカス時の斜視図を示す。図５Ｃの光学レンズアセンブリの別の斜視図を示す。図５Ｂの光学レンズアセンブリのズーム形態の斜視図を示す。図５Ｅの光学レンズアセンブリの別の斜視図を示す。この発明の第４の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第４の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第４の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第５の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第５の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第５の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第６の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第６の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第６の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第７の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第７の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第７の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第８の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第８の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第８の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第８の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第９の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第１０の好ましい実施例による光学レンズアセンブリのトップの斜視図を示す。この発明の第１０の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。図１２Ａの光学レンズアセンブリにおいて、可動のレンズ/レンズグループおよびガイドレールを除去した別の斜視図を示す。図１２Ａのレンズアセンブリのズーム形態を示す。図１２Ａのレンズアセンブリのズーム形態を示す。図１２Ａのレンズアセンブリの広角状態を示す。図１２Ａのレンズアセンブリのオートフォーカス状態を示す。図１２Ａのレンズアセンブリのオートフォーカス状態を示す。図１２Ａのレンズアセンブリの更に詳細を示す。この発明の第１１の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第１１の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。この発明の第１１の好ましい実施例による光学レンズアセンブリの斜視図を示す。第１の形態でのオートフォーカス機能を実施するためのモジュールの斜視図を示す。図１４Ａで示したモジュールの別の形態での斜視図を示す。図１４Ａで示したモジュールの展開図を示す。オートフォーカス機能を実施するための別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための更に別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための更に別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための更に別のモジュールの斜視図を示す。オートフォーカス機能を実施するための種々の部品の関係を示すブロック図を示す。

符号の説明

100：光学レンズアセンブリ
104：外側のレンズチューブ
102：内側のレンズチューブ
106：光検知部品
108、110：圧電超音波リニアモータ
112：第１の可動プレート
114：平行の溝
116：尾根動プレート
118：第２の可
122：第３の可動プレート
124：ピン
126：固定部分
130：可動部分

Claims

光学レンズアセンブリであり、
少なくとも１つの光検知部材;
それぞれの光軸が一般的な光軸に沿って互いに並べられている少なくとも第１および第２のレンズ/レンズグループ; および
少なくとも第１および第２の圧電電気超音波リニアモータを備え;
前記第１のモータは、第１および第２のレンズ/レンズグループ間の距離を変えるためにそれらレンズ/レンズグループを相対的に移動できるように動作可能であり、また、前記第２のモータは、前記光検知部材と、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループとの間の距離を変えるために、前記光検知部材または、前記第１および第２のレンズ/レンズグループの少なくとも１つを移動できるように動作可能であることを特徴とする光学レンズアセンブリ。
前記第２のモータは、前記光検知部材と前記レンズ/レンズグループとの間の距離を変えるために、少なくとも第１および第２のレンズ/レンズグループを移動できる請求項１記載のアセンブリ。
前記第２の可動部分は、前記第２のリニア超音波モータに対し、前記光検知部材または前記レンズ/レンズグループの移動経路に実質的に直交する経路に沿って移動できる請求項１または２に記載のアセンブリ。
前記第２の可動部分は、同時に移動するように第１のプレート部材に係合し、前記プレートの表面は、前記第２のモータの可動部分の移動方向に対して傾斜している少なくとも１つの溝を含む請求項２に記載のアセンブリ。
前記第１のプレート部材の少なくとも１つの溝は、相互のスライド移動のために、第２のプレート部材の少なくとも尾根を受け止める請求項４記載のアセンブリ。
前記第２のプレート部材は、前記共通の光軸と実質的に平行な同時の移動のために、第２のプレート部材の少なくとも尾根を受け止める請求項５記載のアセンブリ。
前記第１のモータは、同時の移動のために、主面上に少なくとも第１および第２の溝を有する第３のプレートに係合する請求項１または２に記載のアセンブリ。
前記第１のレンズ/レンズグループは、相対的なスライド移動のために、前記第１の溝内に受け止められる雄部材を含む請求項７記載のアセンブリ。
前記第１のモータは、同時の移動のために、主面上に少なくともピンを有する第３のプレートに係合する請求項１または２に記載のアセンブリ。
前記プレート部材の前記ピンは、相対的なスライド移動のために、前記第１のレンズ/レンズグループの溝内に受け止められる請求項９記載のアセンブリ。
前記第２のレンズ/レンズグループは、相対的なスライド移動のために、前記第２の溝内に受け止められる雄部材を含む請求項８記載のアセンブリ。
付勢手段が前記第１および第２のレンズ/レンズグループに関連して作用する請求項１記載のアセンブリ。
前記第２のモータの可動部分は、前記光検知部品または前記レンズ/レンズグループの移動と実質的に平行な方向に移動できる請求項１記載のアセンブリ。
入射光の進行方向を変えるようにされた光学プリズムを更に含む請求項１または２に記載のアセンブリ。
前記光学プリズムは、入射光の進行方向を実質的に９０°変えるようにされている請求項１５記載のアセンブリ。
デジタルカメラ機能を有するハンドヘルドの電子装置であり、
少なくとも１つの光検知部材を含む光学レンズアセンブリ;
それぞれの光軸が一般的な光軸に沿って互いに並べられている少なくとも第１および第２のレンズ/レンズグループ; および
少なくとも第１および第２の圧電電気超音波リニアモータを備え;
前記第１のモータは、第１および第２のレンズ/レンズグループ間の距離を変えるためにそれらレンズ/レンズグループを相対的に移動できるように動作可能であり、また、前記第２のモータは、前記光検知部材と、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループとの間の距離を変えるために、前記光検知部材または、前記第１および第２のレンズ/レンズグループの少なくとも１つを移動できるように動作可能であることを特徴とするデジタルカメラ機能を有するハンドヘルドの電子装置。
光学レンズアセンブリであり、
少なくとも１つのレンズ/レンズグループ;
少なくとも１つの光検知部材;および
少なくとも１つの圧電超音波リニアモータを備え、
前記少なくとも１つのモータは、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つの光検知部材との間の距離を変えるために、ピンおよび溝の構造を通じて、前記少なくとも１つの光検知部材か、または、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループが、移動できるように動作可能であることを特徴とする光学レンズアセンブリ。
前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループは、相対移動のために、前記少なくとも１つのリニア超音波モータの可動部分の溝部内に受け止められるピンを含む請求項１７に記載のアセンブリ。
前記可動部分の前記溝部は、リニア超音波モータの残りに対する前記可動部分の移動方向に対して傾斜する請求項１８記載のアセンブリ。
前記モータの前記可動部分は、前記レンズ/レンズグループの移動方向と実質的に直交する方向に移動できる請求項１８記載のアセンブリ。
前記モータの前記可動部分は、前記レンズ/レンズグループの移動方向と実質的に平行に移動できる請求項１８記載のアセンブリ。
前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループは、相対的な移動のために、前記少なくとも１つのモータの可動部分のピン部材を受け止める溝部を含む請求項１７記載のアセンブリ。
前記少なくとも１つのモータは、レンズ/レンズグループおよび前記少なくとも１つの光検知部材との間の距離を変えるために、複数のレンズ/レンズグループを縦一列に移動できる請求項１７記載のアセンブリ。
ハンドヘルドの電子装置であり、
少なくとも１つの光検知部材を含む光学レンズアセンブリ;
少なくとも１つの光検知部材;および
少なくとも１つの圧電超音波リニアモータを備え、
前記少なくとも１つのモータは、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループと、前記少なくとも１つの光検知部材との間の距離を変えるために、ピンおよび溝の構造を通じて、前記少なくとも１つの光検知部材か、または、前記少なくとも１つのレンズ/レンズグループが、移動できるように動作可能であることを特徴とするハンドヘルドの電子装置。
光学レンズシステムであり、
光学システム;
光検知部品;
前記光検知部品によって得られたイメージが焦点にあるかを決定するための手段;および
前記決定手段により得られた結果に応答して、圧電超音波リニアモータを駆動するための手段を備えることを特徴とする光学レンズシステム。
前記モータは、少なくとも１つのレンズ/レンズグループまたは前記光検知部品を移動して、それらの間隔を変えるよう動作する請求項２５に記載のシステム。