JP2007232756A - 光学モジュールおよびその光学モジュールを備えた携帯端末 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸方向に薄型化され、かつレンズの位置検出を正確に行うことが可能な光学モジュールおよびその光学モジュールを備えた携帯端末を提供する。
【解決手段】レンズ群２１を保持するレンズ保持体２２と、レンズ群２１の光軸に直交する方向に延びる出力軸１３ｂを有し、出力軸１３ｂを回転させるモータ１３と、出力軸１３ｂの回転を光軸方向への並進運動に変換してレンズ保持体２２に伝達する伝達機構５３とを備え、レンズ保持体２２の光軸方向の位置の検出をするための検出部としての光電センサ６１と、レンズ保持体２２の側面部(基台)２２１に形成された被検出部６２とを有する。
【選択図】図８

Description

本発明は、携帯電話機等にも搭載可能な光学モジュール、およびその光学モジュールを備えた携帯端末に関するものである。

カメラ等に含まれるレンズを光軸方向に駆動する技術として、たとえば以下の技術がある。

特許文献１では、駆動モータによって光軸に沿って駆動されるフォーカス用撮像レンズと、この撮像レンズの入射光の光量を調整する開口絞りとを備える撮像装置が開示されている。なお、特許文献１には、レンズ、絞り、モータの配置は開示されていない。

特許文献２では、モータの駆動力によって、撮像レンズを合焦位置に駆動した後シャッタの開閉駆動を行う撮像装置が開示されている。この撮像装置において、モータは、出力軸が光軸に平行になるように配置されている。

特許文献３では、レンズ群の被写体側に開口絞りが配置された前絞り２群ズームレンズが開示されている。なお、特許文献３には、モータ等の配置については開示されていない。

なお、単一の駆動源によりレンズや絞りを駆動する撮像装置、モータにより近接撮影用の光学部材を光路に出し入れする携帯端末等の技術も知られている。
特開昭６４−１７０３０号公報 特開平０３−３８６２５号公報 特開平１０−１２３４１８号公報

上述の技術では、モータは出力軸が光軸に平行になるように配置されている。したがって、光軸方向に、レンズの移動範囲、モータの出力軸の長さ、モータ本体の長さ等を積算した大きさだけ、各部の配置領域を確保する必要があり、光軸方向における薄型化が制限される。また、レンズの位置検出を正確に行うことも要求される。

本発明の目的は、光軸方向に薄型化され、かつレンズの位置検出を正確に行うことが可能な光学モジュールおよびその光学モジュールを備えた携帯端末を提供することにある。

本発明の第１の観点の光学モジュールは、結像用のレンズと、前記レンズを保持し、当該レンズの光軸方向に移動可能なレンズ保持体と、駆動力を出力する出力軸を有し、前記レンズ保持体に対して前記光軸と略垂直な方向において並列的に配置される駆動源と、前記出力軸から出力される駆動力を前記レンズ保持体に伝達する伝達機構と、前記レンズ保持体の前記光軸に略平行な面に設けられた被検出部と、前記被検出部の近傍に配置され前記被検出部を検出する検出部と、を有する位置検出手段と、を有し、前記位置検出手段の検出部は、前記レンズ保持体に光を照射する発光部と、当該照射光が前記被検出部および前記レンズ保持体のうち少なくとも前記被検出部で反射された光を受光可能な受光部と、を備え、前記位置検出手段は、前記検出部の受光結果により前記レンズ保持体の駆動を検出することで前記レンズの位置を検出する。

好適には、前記レンズ保持体は、前記被検出部の反射率が高く、それ以外の一部若しくは全部の反射率が低くなるように形成されている。

好適には、前記位置検出手段は、前記検出部の受光レベルがしきい値を越える変化があった位置を基準位置として検出する。

好適には、前記位置検出手段の検出部は、前記受光部が被写体側に位置し、前記発光部が背面側に位置するように配置され、前記受光部への被写体側からの外光の入射を遮蔽する遮光部を有する。

好適には、前記レンズ保持体にガイド軸に案内される複数の軸受部を有し、前記複数の軸受部は異なる形状を有する。

好適には、前記軸受部を２つとし、前記ガイド軸に対してそれぞれの角の向きが異なるＶ字形状とし、前記ガイド軸がそれぞれの軸受部の前記Ｖ字形状の谷部分に摺接する。

好適には、前記位置検出手段の被検出部および検出部は、前記軸受部近傍に配置されている。

本発明の第２の観点は、光学モジュールと、前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、前記光学モジュールは、レンズと、前記レンズを当該レンズの光軸方向に移動可能に保持するレンズ保持体と、駆動力を出力する出力軸を有し、前記レンズ保持体に対して前記光軸と略垂直な方向において並列的に配置される駆動源と、前記出力軸から出力される駆動力を前記レンズ保持体に伝達する伝達機構と、前記レンズにより光像が結像される撮像素子と、前記レンズ保持体の前記光軸に略平行な面に設けられた被検出部と、前記被検出部の近傍に配置され前記被検出部を検出する検出部と、を有する位置検出手段と、を有し、前記位置検出手段の検出部は、前記レンズ保持体に光を照射する発光部と、当該照射光が前記被検出部および前記レンズ保持体のうち少なくとも前記被検出部で反射された光を受光可能な受光部と、を備え、前記位置検出手段は、前記検出部の受光結果により前記レンズ保持体の駆動を検出することで前記レンズの位置を検出する。

好適には、電力供給手段を有し、前記光学モジュールは前記電力供給手段により電力の供給を受ける。

本発明によれば、光軸方向に薄型化され、かつレンズの位置検出を正確に行うことが可能な光学モジュールを提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。

図１および図２は、本発明を適用した携帯電話機の一実施形態を示す外観斜視図である。携帯電話機１はいわゆる折り畳み式の携帯電話機として構成されており、図１は開状態を、図２は閉状態を示している。

携帯電話機１は、受話筐体２と、送話筐体３とを備え、受話筐体２および送話筐体３は連結部４により開閉可能に連結されている。受話筐体２および送話筐体３は、閉状態で互いに対向する面（正面）側の正面側ケース２ｃ、３ｃと、その背面側の背面側ケース２ｄ、３ｄと、をそれぞれ備えている。これらケースは、たとえば樹脂によりそれぞれ一体成形される。

受話筐体２には、正面側に画像を表示するメイン表示部５と、その背面側に画像を表示するサブ表示部６とが、それぞれ各面に沿って設けられている。メイン表示部５およびサブ表示部６は、たとえば液晶表示ディスプレイによって構成される。また、受話筐体２には、背面側ケース２ｄに設けられた開口部２ｅから被写体を撮像するための光学モジュール７と、背面側から発光するストロボ８とが設けられている。

送話筐体３は正面側に操作部９を備えている。操作部９には、テンキーボタン９ａ等の携帯電話機１を操作するための各種ボタンが配置されている。携帯電話機１は、テンキーボタン９への入力操作に応じて、無線通信や光学モジュール７による撮像を行う。

なお、携帯電話機１の内部には、無線通信用の高周波回路やアンテナ、通話用のマイクロフォンやスピーカが設けられているが、図示は省略する。また、同様に図示は省略しているが、操作部９の反対面にはカバーを有し、カバーを開放すると電池収納があり、電池が収納されている。本発明では、本電池から光学モジュール７の駆動源に電力供給を供給することで、部品点数の削減、および携帯電話機１の小型化を実現している。

図３（ａ）は、光学モジュール７の概観斜視図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。なお、図３のｙ軸方向が光軸方向であり、図３（ａ）の紙面左下側および図３（ｂ）の紙面上方側が被写体側（図２の紙面上方側）である。

光学モジュール７は、光軸方向において、被写体側から順に、被写体側カバー１１、シャッタユニット１２、レンズユニット１４、基板カバー１５および基板１６が積層され、全体形状が光軸方向に薄い薄型直方体に概ね形成されている。

具体的には、被写体側カバー１１、レンズユニット１４（後述するレンズ用基体２３）、基体カバー１５、基板１６は、光軸方向にみて略同程度の大きさの略矩形状に形成されており、これら各部の側面は全体形状の側面を構成し、被写体側カバー１１および基板１６は全体形状の被写体側の面およびその裏面を構成している。光学モジュール７は比較的小型のモジュールとして構成されており、たとえば、光軸に直交する面の広さは２２ｍｍ×１６ｍｍ、光軸方向の厚さは６．９ｍｍである。

なお、光学モジュール７は、図３（ｂ）に示すように、レンズを光軸方向に駆動するためのモータ１３を内蔵しており、レンズの光軸方向の移動による合焦位置の調整が可能である。

図４は、光学モジュール７を被写体側からみた分解斜視図、図５は、光学モジュール７を被写体側の反対側からみた分解斜視図である。なお、図５においては、基板カバー１５および基板１６を省略して示している。

被写体側カバー１１は、全体として矩形の箱体状に形成され、被写体側の板面１１ａと、板面１１ａの外周を囲む側面１１ｂとを有している。ｘ軸方向の一端側には、被写体側カバー１１の広さの略半分の大きさの矩形状の開口部１１ｃが開口し、シャッタユニット１２の大部分が露出する。被写体側カバー１１は、たとえば金属により形成されている。なお、光学モジュール７において、被写体側カバー１１は、省略してもよい。

シャッタユニット１２は、外形が、全体としてレンズユニット１４の略半分の広さを有する薄型の略直方体状に形成されている。図５に示すように、シャッタユニット１２のレンズユニット１４側には、光路を中心とする円形の凹部１２ａが設けられており、図３（ｂ）にも示すように、凹部１２ａには後述するレンズ群２１が挿入され、凹部１２ａはレンズ群２１の移動領域の一部を規定することも可能である。

図４および図５に示すように、モータ１３は、光軸に対してシャッタユニット１２と並列に、すなわち、光軸に直交する方向においてシャッタユニット１２とモータ１３とが配列されるようにレンズユニット１４の被写体側に設けられている。また、図３（ｂ）に示すように、モータ１３は後述するレンズ群２１の径方向外側に位置する。

なお、図４および図５に示すように、モータ１３の被写体側には、シャッタユニット１２、モータ１３等を基板１６に対して電気的に接続するためのフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）３２が設けられている。

レンズユニット１４は、レンズ群２１と、レンズ群２１を保持するレンズ保持体２２と、レンズ保持体２２をレンズ群２１の光軸方向に移動可能に保持するレンズ用基体２３と、を備えている。

レンズ群２１は、図４に示すように、たとえば、３枚の光学レンズを含んで構成され、被写体側から第１レンズ２４、マスク２５、第２レンズ２６、マスク２７、第３レンズ２８の順に積層されている。第１レンズ２４、第２レンズ２６、第３レンズ２８は、被写体側から徐々に径が大きくなるように構成されている。なお、単一のレンズがレンズ保持体２２に保持されていてもよい。

レンズ保持体２２は、図３（ｂ）にも示すように、各レンズ２４、２６、２８がそれぞれ嵌合挿入されるように、階段状に縮径する円形の凹部を有している。当該凹部に第１レンズ２４、第２レンズ２６、第３レンズ２８の順に各レンズが収納されて積層され、さらにリング状のリテーナ２９が積層されるとともに、リテーナ２９がレンズ保持体２２に接着剤等の固定手段により固定されることにより、レンズ群２１はレンズ保持体２２に保持される。レンズ保持体２２は、たとえば樹脂により形成されている。
また、レンズ保持体２２には、後で詳述するように、被検出部と、この被検出部の近傍に配置され被検出部を検出する光反射型の検出部とが設けられる。

レンズ用基体２３は、図４および図５に示すように、たとえば樹脂により形成され、全体形状は概ね薄型の直方体である。レンズ用基体２３の広さは被写体側カバー１１と同程度であり、被写体側カバー１１は、シャッタユニット１２およびモータ１３の上からレンズ用基体２３に被せられ、レンズ用基体２３に嵌合する。なお、被写体側カバー１１とレンズ用基体２３との固定は、たとえば、レンズ用基体２３に設けられた複数の孔状の係止部２３ａに、被写体側カバー１１に設けられた爪部１１ｄが挿入されて係止されることにより行われる。

レンズ用基体２３の被写体側には、全体として略矩形の凹部２３ｂが設けられており、シャッタユニット１２は凹部２３ｂに嵌合挿入された状態でレンズ用基体２３に対して固定される。なお、凹部２３ｂは、光路を確保するために一部が抜け孔状に形成されている。シャッタユニット１２とレンズ用基体２３との固定は、たとえばねじ１０１がレンズ用基体２３の貫通孔に挿入されてシャッタユニット１２に螺合されることにより行われる。

また、レンズ用基体２３の被写体側には、凹部２３ｂに隣接して凹部２３ｃが設けられており、モータ１３は凹部２３ｃに収容された状態でレンズ用基体２３に対して固定される。なお、凹部２３ｃは一部が抜け孔状に形成されていてもよい。モータ１３のレンズ用基体２３への固定は、たとえばモータ１３が半田付けや溶接等によりモータ固定部材３１に固定され、モータ固定部材３１の貫通孔に挿通されたねじ１０２がレンズ用基体２３のねじ穴に螺合されることにより行われる。モータ固定部材３１は、たとえば平板状の金属により形成され、モータ１３の被写体側に配置されている。

なお、シャッタユニット１２およびモータ１３がレンズ用基体２３の凹部２３ｂ又は凹部２３ｃに収容されることにより、レンズ用基体２３の被写体側の面、シャッタユニット１２の被写体側の面、モータ固定部材３１の被写体側の面は、光軸方向の位置が略同じとなっている。

基板カバー１５は、たとえば樹脂により形成され、全体形状は概ね薄型の直方体である。基板カバー１５には、光路を確保するための開口部１５ａが設けられている。また、基板カバー１５の基板１６側には、基板１６に設けられる各種の部品を収容可能な凹部１５ｂ（図３（ｂ）参照）が複数設けられている。なお、基板カバー１５のレンズ用基体２３側にはＩＲカットフィルタ３３が設けられている。

基板１６は、図４に示すように、硬質の基板材料により剛体の基板として構成され、全体として略矩形状に形成されている。基板１６は、たとえば硬質の樹脂により形成された絶縁層に、パターン層、グランド層、電源層が積層された多層式のプリント基板である。

基板１６の被写体側の面１６ａには、レンズ群２１により光像が結像され、結像された光像に応じた信号を出力する撮像素子３５、ＦＰＣ３２のコネクタ部３２ｂと接続されるコネクタ部３６等の各種電子部品が設けられている。

一方、図３（ｂ）に示すように、基板１６の被写体とは反対側の面１６ｂには、面１６ｂに沿って延び、基板１６から延出するＦＰＣ３７が設けられているのみであり、面１６ｂ側は略平坦に形成されている。なお、ＦＰＣ３７を被写体側の面１６ａに接続し、被写体とは反対側の面１６ｂには何も実装しないようにしてもよい。

なお、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、基板１６は、光学モジュール７の全体形状における被写体側の反対側の面を構成しており、光学モジュール７が携帯電話機１に実装される際には、たとえば、基板１６の被写体側と反対側の面１６ｂが、携帯電話機１の内部に設けられた不図示の基板等の適宜な部材に当接し、携帯電話機１に保持される。ＦＰＣ３７には、携帯電話機１の内部に設けられた基板等と接続するためのコネクタ３８が設けられている。このコネクタ３８の接続により携帯電話機１の電池から電力の供給を受けることができる。

撮像素子３５は、たとえばＣＣＤであり、受光した光に応じた信号を出力する。撮像素子３５により出力された信号は、基板１６およびＦＰＣ３７を介して携帯電話機１の表示部用の基板等に設けられた画像処理部に出力されて処理される。そして光像の画像はメイン表示部５又はサブ表示部６に表示される。

図６は、シャッタユニット１２の分解斜視図であり、紙面上方が被写体側に対応する。シャッタユニット１２は、全体として箱状に形成されたシャッタ用基体４１と、シャッタ用基体４１に収容される減光フィルタ４２と、減光フィルタ４２を押さえる減光フィルタ押え板４３、シャッタ用基体４１に収容される複数のシャッタ羽根４４Ａ〜４４Ｄ、シャッタ羽根４４Ａ〜４４Ｄを押さえる押え板４５とを備えている。なお、シャッタ用基体４１と押え板４５とによりシャッタユニット１２の外形が概ね構成されている。

図４および図５において示したように、携帯電話機１では、シャッタユニット１２と、レンズユニット１４とはそれぞれ独自にシャッタ用基体４１と、レンズ用基体２３と、を有して構成されている。そして、シャッタ用基体４１とレンズ用基体２３とが結合されることにより光学モジュール７の一部が構成されている。

図６に示すように、シャッタ用基体４１の底面には、入射光をレンズユニット１４へ透過させる開口部が設けられている。開口部の形状は適宜であるが、たとえば矩形である。開口部の周囲には固定凸部４１ａおよび可動凸部４１ｂが複数設けられ、固定凸部４１ａおよび可動凸部４１ｂが減光フィルタ４２やシャッタ羽根４４Ａ〜４４Ｄに設けられた貫通孔に挿入され、可動凸部４１ｂを駆動して固定凸部４１ａ回りに減光フィルタ４２やシャッタ羽根４４Ａ〜４４Ｄを回転させることにより、減光フィルタ４２の出し入れやシャッタ羽根４４Ａ〜４４Ｄによる光路の開閉が行われる。

なお、可動凸部４１ｂを駆動させるアクチュエータ（不図示）はシャッタ用基体４１に収容されている。たとえば、凹部１２ａ（図５参照）の周囲の凸部４１ｃに収容されている。当該アクチュエータの動作は、ＦＰＣ３２、基板１６、ＦＰＣ３７を介して携帯電話機１の不図示の制御部により制御される。

図７は、レンズユニット１４を被写体とは反対側からみた斜視図であり、図８は、レンズユニット１４の内部構成を示す斜視図であり、図９（ａ）は、本実施形態に係る伝達機構のカムギアを被写体側からみた斜視図、図９（ｂ）は、カムギアを回転軸方向にみた正面図である。また、図１０は、本実施形態に係る軸受部の構成例を示す斜視図である。

レンズ保持体２２は、レンズ２１の径方向外側に突出する被案内部２２ａ、２２ｂを備えている。被案内部２２ａには貫通孔２２ｃが設けられ、当該貫通孔２２ｃにガイド軸５１が挿通されている。ガイド軸５１は光軸方向に延びてレンズ用基体２３に固定されており、被案内部２２ａを光軸方向に案内する。被案内部２２ｂは、レンズ用基体２３に設けられた凹状のレール部２３ｄに挿入されている。レール部２３ｄは光軸方向に延びるように形成されて被案内部２２ｂを光軸方向に案内する。

モータ１３は、たとえばステッピングモータにより構成され、ロータ等を含むモータ本体１３ａと、モータ本体１３ａから延出し、回転駆動される出力軸１３ｂとを有している。モータ本体１３ａはたとえば略円筒形に形成され、出力軸１３ｂは当該円筒形の端面から延出する。

図７および図８に示すように、モータ本体１３ａは、出力軸１３ｂ方向の長さが出力軸１３ｂに直交する方向の幅よりも大きい。また、モータ本体１３ａの長さと出力軸１３ｂの長さとを積算した長さは、レンズ群２１の径よりも大きく、モータ本体１３ａの出力軸１３ｂに直交する方向の幅はレンズ群２１の光軸方向の厚さよりも小さい（図３（ｂ）参照）。

モータ１３は、出力軸１３ｂが、光軸に直交する方向であってシャッタユニット１２との配列方向に対して直交する方向（ｚ軸方向、図４および図５も参照）に沿って延びるように配置されている。すなわち、モータ１３の全体形状における長手方向を光軸に直交に、短手方向を光軸に平行にして配置されている。

モータ本体１３ａのシャッタユニット１２と反対側の側面には、端子フォルダ５２が設けられており、端子フォルダ５２の端子５２ａは、ＦＰＣ３２に接続されている（図４および図５参照）。モータ１３の動作は、携帯電話機１の不図示の制御部により、ＦＰＣ３７、基板１６、ＦＰＣ３２、端子フォルダ５２を介して制御される。

図７および図８に示すように、レンズユニット１４には、モータ１３の出力軸１３ｂの回転を光軸方向の直線運動に変換してレンズ保持体２２に伝達する伝達機構５３が設けられている。

伝達機構５３は、モータ１３の出力軸１３ｂに設けられるウォーム５４と、ウォーム５４と噛合するウォームホイール５５と、ウォームホイール５５と噛合するカムギア５６とを備えている。なお、ウォーム５４、ウォームホイール５５およびカムギア５６は後述するカム部５６ｂを駆動するカム駆動部として機能する。

ウォーム５４とウォームホイール５５とはウォーム歯車装置を構成し、出力軸１３ｂの光軸に直交する軸回りの回転を光軸に平行な軸回りの回転に変換する。すなわち、ウォーム５４は光軸に直交する軸回りに回転し、ウォームホイール５５はウォーム５４により伝達された駆動力により光軸に平行な軸回りに回転する。

また、ウォームホイール５５は、ウォーム５４と噛合する大径ギア部５５ａと、大径ギア部５５ａよりも歯数が少なく、カムギア５６と噛合する小径ギア部５５ｂとを備えており、ウォーム５４から伝達された回転を所定の減速比で減速して伝達する。なお、ウォームホイール５５は、図５に示すように、レンズ用基体２３に設けられた一部が切り欠かれた円形の凹部２３ｅに挿入されるとともに、モータ保持部材３１から突出する軸部３１ｂに軸支されている。

前述したように、図９（ａ）は、カムギア５６を被写体側からみた斜視図、図９（ｂ）は、カムギア５６を回転軸方向にみた正面図である。

カムギア５６は、外周部の一部にギア部５６ａを、外周部の他の一部にカム部５６ｂを備えている。ギア部５６ａおよびカム部５６ｂは、それぞれカムギア５６の略半周に亘って形成されている。ギア部５６ａはウォームホイール５５と噛合し、カムギア５６は光軸に平行な軸回りに回転する。

カム部５６ｂは、カムギア５６の回転軸に直交する面に対して傾斜する、すなわち、光軸に直交する面に傾斜するカム面５６ｃを有している。
一方、図１０に示すように、レンズ保持体２２は、カム面５６ｃに当接する当接部２２ｄを有しており、当接部２２ｄはカムギア５６の回転に伴ってカム面５６ｃに摺動可能である。また、レンズ保持体２２は、ばね載置部２２ｋを形成し、このばね載置部２２ｋにばね５７を載置することによりカム面５６ｃへ付勢されている。したがって、カムギア５６の回転に伴ってレンズ保持体２２は光軸方向に案内される。
本実施形態では、ばね５７を円錐形状のコイルスプリングとしたことを特徴とし、レンズ保持体２２とレンズ用基体２３との間に所定の圧縮力で挟持されている。このように、円錐形状のコイルスプリングを用いることにより、圧縮された時にコイル状部分が重なることが無くなり、厚みを極力抑えることができ、レンズ保持体２２が移動してレンズ用基体２３と最短距離となった場合でも、ばね５７の厚みを考慮した距離とする必要がないために、光軸方向の薄型化を実現することができるようになる。

なお、カム面５６ｃの傾斜角は適宜に設定してよいが、たとえば、図９に示すように、両端側の端部側カム面５６ｅにおける傾斜角を、当該両端の間における中央側カム面５６ｄの傾斜角よりも緩やかに、あるいは傾斜角を０°とし、カムギア５６のオーバーランが生じた際のレンズ保持体２２の光軸方向への移動が抑制されるようにしてもよい。たとえば、中央カム面５６ｃの傾斜角を９°±２０％、すなわち７〜１１°とすることが好ましい。この範囲は、光学モジュール内に搭載するカムギア５６としての小型化を目指しながらも必要最低限の大きさ、およびレンズ保持体２２の光軸方向の移動量を考慮し、妥当な駆動分解能と駆動速度で、かつスムーズに駆動できる範囲である。具体的には、７°よりも小さいと、カムギア５６が小型であり、レンズ保持体２２の必要移動量を確保するために中央カム面５６ｃが１周分で足りない場合があり、足りるとしてもカムギア５６の回転量が多くなり、レンズ保持体２２が所定位置に到達するのに駆動時間を要してしまう。逆に１１°よりも大きいと、レンズ保持体２２を細かい刻みで保持させることができなくなり駆動分解能が落ちてしまい、かつレンズ保持体２２の重力により当接部２２ｄと中央カム面５６ｃとの間で滑りが生じやすくなってしまう。

図８に示すように、レンズユニット１４には、レンズ保持体２２の光軸方向の位置の検出をするための検出部としての光電センサ６１が設けられている。
そして、図８に示すように、筒状に形成されたレンズ保持体２２の側面部(基台)２２１には被検出部６２が形成されている。

図１１は、光電センサ(フォトリフレクタ)の動作原理を説明するための図である。

図１１に示すように、位置検出手段における検出部としての光電センサ６１は、反射型の光電センサにより構成され、発光ダイオード等により形成される発光部６１ａと、フォトトランジスタにより形成される受光部６１ｂとを備えている。
光電センサ(フォトリフレクタ)６１はレンズ保持体２２の側面部２２１に対して対向するように配置されており、発光部６１ａはレンズ保持体２２の側面部２２１に光を照射し、受光部６１ｂはレンズ保持体２２の側面部２２１により反射された光を受光し、受光した光に応じた電気信号を出力する。

図１２は、本実施形態に係るレンズユニットにおける位置検出部である光電センサと被検出部の配置関係を説明するための断面図である。

図１２に示すように、検出部としての光電センサ６１は、受光部６１ｂが被写体側ＯＢＪＳに位置し、発光部６１ａが光軸方向において、受光部６１ｂより背面側に位置するように配置されている。
そして、本実施形態においては、レンズユニット１４には、レンズ保持体２２の被写体側ＯＢＪＳに形成される開口からの外光ＥＬが、受光部６１ｂに入射し、誤検出等を回避するために、受光部６１ｂへの被写体側ＯＢＪＳからの外光ＥＬの入射を遮蔽する遮光部１２１が形成されている。
これにより、高精度な位置検出を実現している。

このような配置関係をもった光電センサ６１と被検出部６２を含む位置検出部６３は、
発光ダイオード等による発光を被検出部６２に反射させ、反射光をフォトトランジスタで受光する。
反射光の強さによって光電流の大きさが変化する。反射光が強いと光電流は大きく、反射光が弱いと光電流は小さくなる。反射光の強さは、反射面の反射率やフォトリフレクタと反射面との距離によって異なってくる。

光電センサ６１からの出力は、受光部６１ｂにより受光した光量に応じた光電流に基づいた電気信号(たとえば、電流値、電圧値、あるいは電力値）であり、これが一定の閾値を超えたか否かにより、出力する信号をオン信号とオフ信号との間で切り換える。

光電センサ６１は、レンズ保持体２２の側面部２２１と対向する側と反対側に設けられた端子６１ｃ（図８参照）にＦＰＣ３２（図４および図５参照）が接続されることにより、基板１６と接続されている。光電センサ６１の動作は、ＦＰＣ３２、基板１６、ＦＰＣ３７を介して携帯電話機１の不図示の制御部により制御される。

レンズ保持体２２の基準位置を定め、そこを基点にステッピングモータの送り量で制御を行う場合、基準点を高分解能で且つ繰り返し精度を高く検出することが非常に重要となる。そのため、被検出部６２とそうでない部分とで得られる出力信号の差（オン信号とオフ信号の差）が大きいことが望ましい。

オン信号とオフ信号の差を大きくする手段の一つとして、被検出部６２は、被検出部６２ではない部分よりも光の反射率が高く設定する方法がある。
たとえば、被検出部６２の表面に金属蒸着等による鏡面加工や色塗装(たとえば、白色塗装等）を施したり、高い反射率の部材(たとえば、ミラー）を貼付したり、逆に被検出部６２ではない部分の表面を梨地処理することなどにより、被検出部６２の反射率が被検出部６２ではない部分の反射率よりも高く設定されている。
また、オン信号とオフ信号の差を大きくする別の手段として、被検出部６２と、被検出部６２ではない部分との光電センサ６１からの検出距離を変える方法を採用可能である。

このように、位置検出手段として発光部６１ａ（発光素子）と受光部６１ｂ（受光素子）を有する光電センサ６１（光学センサ）を用い、レンズ保持体２２の側面部２２１に形成された反射体である被検出部６２を有し、光電センサ６１を側面部２２１の近傍に配置することにより、光電センサ６１との距離が短くなることで受光部６１ｂの受光量が増すために、駆動先であるレンズの位置検出を正確に行えることができる。
具体的には、光電センサ６１は検出に最適な被検出体との距離が決まっているが、被検出部６２との距離を最適な距離とし、被検出部６２との光軸方向の境界端部(エッジ部)を含むレンズ保持体２２の側面部２２１を光電センサ６１より離れた距離とすることで、図１３に示すように、エッジが強調されて光電センサ６１の出力信号に大きな差が生じるようにし、誤検出の防止や検出精度の向上を図ることができる。

被検出部６２の反射率を高めると、図１４に示すように、破線で示す通常の場合より、実線で示すように、至近端側の出力電流を増加させてダイナミックレンジを拡大することができる。
また、被検出部６２以外の側面部２２１の反射率を、梨地処理や光電センサ６１から距離を長くする等してダウンさせることにより、無限端側の出力電流を減少させてダイナミックレンジを拡大することができる。
したがって、被検出部６２の反射率を高め、かつ被検出部６２以外の側面部２２１の反射率を、梨地処理や光電センサ６１から距離を長くする等してダウンさせることにより、図１６に示すように、出力電流のダイナミックレンジを拡大することができる。

なお、本実施形態では、光電センサ６１を用いた場合について説明したが、光電センサは、発光部と受光部を有し、発光部から照射された光の反射光の変化に応じて出力信号を変化させるものであればよく、光量に応じた信号を出力するものに限定されない。たとえば、光電センサとして位置検出素子（ＰＳＤ）や２分割フォトダイオードを有する光電センサを用いてもよい。

このように、レンズ保持体２２が基準位置、あるいは基準エリアに位置している時に、被検出部６２の光軸方向におけるエッジが光電センサ６１に対向する位置に来ていることが好ましい。なお、基準位置としては、収納位置（光学レンズ系の非駆動、非ズーム位置）、予め決められたズーム位置、無限の焦点位置、至近の焦点位置、あるいは任意の焦点位置等であればよく、これらを組み合わせて複数の基準位置を設けてもよい。また、基準エリアとしては、収容エリア、ズームエリア、任意の焦点エリア等であればよく、これも組み合わせて複数の基準エリアを設けてもよい。

以上の実施形態によれば、モータ１３を、出力軸１３ｂがレンズ群２１の光軸に直交する方向に延びるように配置し、出力軸１３ｂの回転を伝達機構５３により光軸方向への並進運動に変換してレンズ保持体２２に伝達することから、レンズ群２１と、モータ本体１３ａと、モータの出力軸１３ｂとを光軸方向に直列に配置する場合に比較して薄型化を図ることが可能となる。換言すれば、従来、出力軸１３ｂを光軸に平行とする配置のみであったのに対し、出力軸１３ｂを光軸に直交させるという選択肢が増え、設計の自由度が向上する。

たとえば、モータ１３をレンズ群２１の径方向外側に設けることにより、あるいは、シャッタユニット１２（シャッタ用基体４１）と並列に配置することにより、薄型化が図られる。そして、シャッタ用基体４１、レンズ用基体２３、基板カバー１５、基板１６の順に積層した全体の形状を光軸方向に薄い薄型形状に構成できる。

基板１６は、シャッタ用基体４１、モータ１３、レンズ用基体２３および基板カバー１５と同等以上の広さを有し、基板１６の撮像素子３５が設けられる面１６ａと反対側の面１６ｂは光学モジュール９の全体形状の一面を構成し、当該反対側の面１６ｂには、面に沿って延びるＦＰＣ３７のみが設けられていることから、光学モジュール９を実装する際には、基板１６を携帯電話機１内部の平坦部、たとえばメイン基板に当接させて載置させることができる。したがって、光学モジュール９の実装が容易化され、固定も確実に行われる。このように、本発明の構成によれば、シャッタ羽根をレンズの光路を開閉可能に保持するシャッタ用基体を備えた光学モジュールに対しても薄型形状に構成することができる。

伝達機構５３に、光軸に直交する面に対して傾斜するカム面５６ｃを有するカム部５６ｂを設け、当該カム部の光軸に直交する面に沿った移動に伴ってレンズ保持体２２を光軸方向に案内することから、カム面５６ｃの傾斜角や高さの調整によりレンズ保持体２２の移動特性を設定することができ、たとえば、モータ１３の回転速度が一定であってもレンズ保持体２２の移動速度を変化させたり、モータ１３がオーバーランしてもレンズ保持体２２が光軸方向に移動しないようにすることができる。換言すれば、モータ１３の制御の容易化や制御精度の緩和が図られる。

レンズ保持体２２をカム面５６ｃへ付勢するばね５７を設けることにより、カム面５６ｃの上昇によりレンズ保持体２２を押し上げて案内するだけでなく、カム面５６ｃの下降にレンズ保持体２２を追従させて案内することができる。

光軸に平行な軸回りに回転するカムギア５６にカム部５６ｂを設けてレンズ保持体２２を案内していることから、光軸方向において薄型化が図られる。すなわち、一般にカムギアは回転軸方向に薄い薄型形状であるから、回転軸を光軸に直交させるよりも回転軸を光軸に平行にしたほうが光軸方向の配置領域が小さくなり、薄型化が図られる。

ギア部５６ａは、カムギア５６の外周部の一部に設けられ、カム部５６ｂは、カムギア５６の外周部の他の一部に設けられていることから、形状が比較的簡素であり、形状や配置領域の設定、組み立て等が比較的容易化される。また、カム部５６ｂが外周部に設けられることにより、内周側に設けられた場合に比較して回転角度に対するカム部５６ｂの長さが長くなるから、カム面５６ｃの傾斜角を緩やかにして、レンズ保持体２２を円滑に案内することができる。

なお、位置検出手段を形成する光電センサ６１と被検出部６２を、図８と異なり、図１７に示すように、ガイド軸５１を軸受けする貫通孔２２ｃ１，２２ｃ２が形成されている軸受部の近傍の側面部２２１Ａ等に配置することにより、レンズ保持体２２のガタつきによる位置精度のばらつきを最小限にとどめることが可能となり、高精度な位置検出を実現することが可能となる。

そして、本実施形態では、図１０のレンズ保持体２２の貫通孔２２ｃ近傍の拡大図に示すように、ガイド軸５１の軸受部として２つの貫通孔２２ｃ１，２２ｃ２を有し、貫通孔２２ｃ１，２２ｃ２がガイド軸５１に対してそれぞれ角の向きが異なるＶ字形状を形成し、ガイド軸５１がＶ字形状の谷の部分に摺接してレンズ保持体２２がガイドされることによりレンズ保持体２２のガタつきを排除することを特徴とする。

具体的には、被案内部２２aに形成される第１の軸受部となる貫通孔２２ｃ１は、Ｖ字形状を有する略扇状に形成され、ガイド軸５１の図面上左側（当接部２２ｄの最近傍側、ばね載置部２２ｋの最遠方側）にテーパ状の摺接部２２ｅ，２２ｆが形成され、ガイド軸５１の図面上右側（当接部２２ｄの最遠方側、ばね載置部２２ｋの最近傍側）に円弧状部２２ｇが形成されている。これに対して、第２の軸受部となる貫通孔２２ｃ２は、Ｖ字形状を有する略扇状に形成され、ガイド軸５１の図面上右側にテーパ状の摺接部２２ｈ，２２ｉが形成され、ガイド軸５１の図面上左側に円弧状部２２ｊが形成されている。すなわち、ガイド軸５１との摺接部となるＶ字形状部分がガイド軸５１を挟んで１８０°異なる方向に位置するような形状に形成されている。これにより、レンズ保持体２２のガタつきを排除することができる。このように当接部２２ｄとばね載置部２２ｋとをガイド軸５１を挟んで対向する位置に配設し、２つのＶ字形状の一方を当接部２２ｄの最近傍側に、他方をばね載置部２２ｋの最近傍側に向けることにより、ガイド軸５１と軸受部との当接がより確実なものとなり、ガタつき排除をすることができる。
なお、Ｖ字形状の角度は小さすぎるとガイド軸５１をきつく締め付けて、駆動時の負荷となってしまうために、Ｖ字の開口角度を９０°以上にして負荷を低減することが好ましい。また、本実施形態では、製造上の容易さ、かつガタつき排除の正確さからＶ字形状を有する２つの軸受部を形成し、双方のＶ字形状を１８０°異なる方向に設けた場合について説明したが、軸受部の数をいくつにしてもよく、少なくとも異なる形状の軸受部を有すればガタつき排除をすることができる。

したがって、図１７に示すように、ガイド軸５１を軸受けする貫通孔２２ｃ１，２２ｃ２が形成されている軸受部の近傍に配置することにより、レンズ保持体２２のガタつきによる位置精度のばらつきをほとんど無くすが可能となり、さらに高精度な位置検出を実現することが可能となる。

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。
本発明の光学モジュールが適用される対象は携帯電話機に限定されず、デジタルカメラ、監視カメラ等の種々の機器に適用してよい。
駆動源は、出力軸が光軸に直交する方向に配置されていれば、レンズ、シャッタ、撮像素子等に対して適宜な位置に配置してよい。
伝達機構は、駆動源の光軸に直交する軸回りの回転を、光軸方向への並進運動に変換してレンズ保持体に伝達するものであればよく、カムを用いるものに限定されない。たとえばラックとピニオンを含むスライダリンク機構により、光軸に直交する軸回りの回転を光軸方向への並進運動に変換してもよい。
また、カムにより光軸方向への並進運動を実現する場合、カムの移動によりカム面の光軸方向の高さが変化すればよく、光軸に平行な軸回りに回転するカムギアにカムを設けるものに限定されない。たとえば、光軸に直交する軸回りに回転し、回転軸から周縁部への距離が周方向の位置に応じて変化するカムにより光軸方向への並進運動に変換してもよいし、光軸に直交する面に傾斜するカム面を光軸に直交する面に沿って直線的に駆動して光軸方向への並進運動に変換してもよい。
光軸に平行な軸回りに回転するカムギアにより光軸方向への並進運動に変換する場合、カムギアがウォームに噛合してカムギアがウォームホイールを兼ねてもよい。また、ウォームホイールとカムギアとの間に他の歯車を介在させてもよい。ウォームを出力軸に設けずに、たとえば出力軸の回転が伝達される出力軸と平行な軸にウォームを設けてもよい。カム部はギア部と同心円状に設けられていればよく、たとえばカムギアの内周側に設けられてもよい。

これらの発明においては、レンズを移動させるための構成はなくてもよい。また、全体形状が薄型形状でなくてもよい。そして、当該発明においても、本願の発明と同様の各種の好ましい態様を含んでいてもよい。

本発明の実施形態の携帯電話機の外観を開状態で示す斜視図である。 図１の携帯電話機の外観を閉状態で示す斜視図である。 図１の携帯電話機の光学モジュールの外観斜視図と断面図である。 図３の光学モジュールを被写体側からみた分解斜視図である。 図３の光学モジュールを被写体側の反対側からみた分解斜視図である。 図３の光学モジュールのシャッタユニットの分解斜視図である。 図３の光学モジュールのレンズユニットの斜視図である。 本実施形態の光電センサと被検出部の配置例を示す斜視図である。 図７のレンズユニットのカムギアを示す図である。 図７のレンズユニットのレンズ保持体の貫通孔近傍を示す図である。 光電センサ(フォトリフレクタ)の動作原理を説明するための図である。 、本実施形態に係るレンズユニットにおける位置検出部である光電センサと被検出部の配置関係を説明するための断面図である。 被検出部端部のエッジ強調を説明するための図である。 被検出部の反射率をアップした場合のダイナミックレンジ拡大効果を説明するための図である。 被検出部以外の反射率をダウンまたは形状を変更した場合のダイナミックレンジ拡大効果を説明するための図である。 被検出部の反射率をアップし、被検出部以外の反射率をダウンまたは形状を変更した場合のダイナミックレンジ拡大効果を説明するための図である。 本実施形態の光電センサと被検出部の他の配置例を示す斜視図である。

符号の説明

２４、２６、２８…レンズ
２２…レンズ保持体
２２１…側面部
２３…レンズ用基体
１３…駆動源
５３…伝達機構
６１…光電センサ
６１ａ…発光部
６１ｂ…受光部
６２…被検出部

Claims (11)

1. 結像用のレンズと、
   前記レンズを保持し、当該レンズの光軸方向に移動可能なレンズ保持体と、
   駆動力を出力する出力軸を有し、前記レンズ保持体に対して前記光軸と略垂直な方向において並列的に配置される駆動源と、
   前記出力軸から出力される駆動力を前記レンズ保持体に伝達する伝達機構と、
   前記レンズ保持体の前記光軸に略平行な面に設けられた被検出部と、前記被検出部の近傍に配置され前記被検出部を検出する検出部と、を有する位置検出手段と、を有し、
   前記位置検出手段の検出部は、前記レンズ保持体に光を照射する発光部と、当該照射光が前記被検出部および前記レンズ保持体のうち少なくとも前記被検出部で反射された光を受光可能な受光部と、を備え、
   前記位置検出手段は、前記検出部の受光結果により前記レンズ保持体の駆動を検出することで前記レンズの位置を検出する
   光学モジュール。
2. 前記レンズ保持体は、前記被検出部の反射率が高く、それ以外の一部若しくは全部の反射率が低くなるように形成されている
   請求項１に記載の光学モジュール。
3. 前記位置検出手段は、前記検出部の受光レベルがしきい値を越える変化があった位置を基準位置として検出する
   請求項１または２に記載の光学モジュール。
4. 前記位置検出手段の検出部は、前記受光部が被写体側に位置し、前記発光部が背面側に位置するように配置され、
   前記受光部への被写体側からの外光の入射を遮蔽する遮光部を有する
   請求項１から３のいずれか一に記載の光学モジュール。
5. 前記レンズ保持体にガイド軸に案内される複数の軸受部を有し、
   前記複数の軸受部は異なる形状を有する
   請求項１から４のいずれか一に記載の光学モジュール。
6. 前記軸受部を２つとし、前記ガイド軸に対してそれぞれの角の向きが異なるＶ字形状とし、前記ガイド軸がそれぞれの軸受部の前記Ｖ字形状の谷部分に摺接する
   請求項５に記載の光学モジュール。
7. 前記位置検出手段の被検出部および検出部は、前記軸受部近傍に配置されている
   請求項５または６に記載の光学モジュール。
8. 前記伝達機構は、
   前記レンズ保持体との当接部と、
   前記出力軸から出力される駆動力を伝え、前記光軸に対して略直交する軸周りに回転するウォームと、
   前記ウォーム又は当該ウォームの回転を伝達する歯車と噛合するギア部および前記光軸に直交する面に対し傾斜するカム部とを有し、前記光軸に略平行な軸回りに回転するカムギアと、を備え、
   前記当接部は、前記カム部に当接し前記光軸方向に案内される
   請求項１から７のいずれか一に記載の光学モジュール。
9. シャッタ羽根と、
   前記シャッタ羽根を前記レンズの光路を開閉可能に保持するシャッタ用基体と、を備え、
   前記光軸方向に対して一方向から前記シャッタ用基体、前記レンズ保持体、前記基板の順に積層的に配置される
   請求項１から８のいずれか一に記載の光学モジュール。
10. 光学モジュールと、
    前記光学モジュールを収納する筐体と、を有し、
    前記光学モジュールは、
    レンズと、
    前記レンズを当該レンズの光軸方向に移動可能に保持するレンズ保持体と、
    駆動力を出力する出力軸を有し、前記レンズ保持体に対して前記光軸と略垂直な方向において並列的に配置される駆動源と、
    前記出力軸から出力される駆動力を前記レンズ保持体に伝達する伝達機構と、
    前記レンズにより光像が結像される撮像素子と、
    前記レンズ保持体の前記光軸に略平行な面に設けられた被検出部と、前記被検出部の近傍に配置され前記被検出部を検出する検出部と、を有する位置検出手段と、を有し、
    前記位置検出手段の検出部は、前記レンズ保持体に光を照射する発光部と、当該照射光が前記被検出部および前記レンズ保持体のうち少なくとも前記被検出部で反射された光を受光可能な受光部と、を備え、
    前記位置検出手段は、前記検出部の受光結果により前記レンズ保持体の駆動を検出することで前記レンズの位置を検出する
    携帯端末。
11. 電力供給手段を有し、
    前記光学モジュールは前記電力供給手段により電力の供給を受ける
    請求項１０記載の携帯端末。

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