JP2007256599A - 光学ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 小型かつスリムなボディ内に配設されたとしても、位置検出用のセンサがゆとりを持って配設される光学ユニットを提供する。
【解決手段】駆動軸であるリードスクリューＬＳ３とガイド軸Ｇ３とが一体的に形成された第１の軸１００と、リードスクリューＬＳ４とガイド軸Ｇ４とが一体的に形成された第２の軸１０１との双方を第２の光軸に沿って平行に、かつ端から端に渡す様に配設する。中央の組立用のスペースを不要にするとともにモータを一方の側に並べて配設することによってセンサを配設することができるようなスペースを設ける。さらにそのスペースの中の駆動軸１００と駆動軸１０１とに挟まれた位置に第１のレンズ群１２、第２のレンズ群１４のホームポジションを検出するためのセンサＳ１，センサＳ２を実装する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数のレンズ群を備え、前方に向かう光軸に沿って入射してきた被写体光を所定の結像面に結像させる光学ユニットに関する。

撮影装置には、前方に向かう第１の光軸に沿って入射してきた被写体光を第１の光軸と直交する方向に延びる第２の光軸に沿う方向に反射して撮像素子上に結像させる屈曲光学系を備えたものがある。この屈曲光学系を用いるとカメラボディの薄型化を図ることができる。

この屈曲光学系の最大のメリットを引き出して薄型化を達成するためには、第１の光軸を持つ光学部材の数を減らして、できるだけ反射光学素子であるプリズムの出射面側にレンズ群を配置することが好ましい。特に屈曲光学系がズームレンズであった場合には可動レンズ群を出射面側に配置することができると、第１の光軸に沿って可動レンズ群を配設する必要がなくなり、屈曲光学系を使うメリットが最大限に引き出される（例えば特許文献１参照）。本出願人においては、薄型化を達成する屈曲光学系の組立技術に関して特願２００５−３０２８２号等を含めて数多くの提案がなされている。

またどの程度のズーム倍率にするかを予め決めておいてそのズーム倍率を達成する可動レンズ群の移動範囲からボディの光軸方向（例えば高さ方向）の寸法を定めその寸法内に可動レンズ群および駆動部を詰め込むようにすると、薄型化に加えて光軸方向の寸法の縮小化を図ることもできる。

図１、図２は、薄型化に加えて光軸方向の寸法の縮小化が図られた屈曲光学ユニットを示す図である。

図１には、屈曲光学ユニット１０をやや斜め上方から見た斜視図が示されており、図２には図１の屈曲光学ユニット１０を正面から見た図が示されている。この図１、図２には前方に向かう第１の光軸ＯＰ１に沿って入射してきた被写体光をその第１の光軸ＯＰ１と交わる第２の光軸ＯＰ２に沿う方向に反射する反射光学素子であるプリズム１１１を含む複数のレンズ群１１〜１５を備えた屈曲光学ユニットが示されている。

この例においてはカメラボディの薄型化を図るために第１の光軸ＯＰ１側に第１レンズ群の中の対物レンズ１１０のみを配備してプリズム１１１以降に残りのレンズ群を配備する様にしている。なお、この例では、第１のレンズ群１２と第２のレンズ群１４が可動レンズ群であり、それらのレンズ群１２，１４を保持するレンズキャリア１２１,１４１には、それぞれリードスクリューＬＳ１、ＬＳ２に噛合する噛合部（不図示）とガイド軸Ｇ１１，Ｇ１２、Ｇ２１，Ｇ２２に係合するフォーク等１２１Ａ,１２１Ｂ，１４１Ａ,１４１Ｂがそれぞれ設けられている。

本例の屈曲光学ユニット１０においては、薄型化に加えて第２の光軸方向（図２では高さ方向）の寸法の縮小化も図るためにどの程度のズーム倍率にするかを予め決めておいてそのズーム倍率を達成するズームレンズの移動範囲からボディの第２の光軸方向の寸法を定めその寸法内にズームレンズおよび駆動部を詰め込むようにして第２の光軸方向の寸法の縮小化を図ろうとしている。

このため図１に示す様に第１のレンズ群１２を第２の光軸方向に沿って移動させるためのリードスクリューＬＭ１とモータＭ１とガイド軸Ｇ１とからなる第１のズーム駆動部ＺＭ１と、第２のレンズ群１４を第２の光軸に沿って移動させるためのリードスクリューＬＭ２とモータＭ２とガイド軸Ｇ２とからなる第２のズーム駆動部ＺＭ２とが組立用スペースＳＰを挟んで高密度に実装されている。

このように屈曲光学ユニット内に屈曲光学系が高密度に実装されると、カメラ付き携帯電話機の小型であってスリムなボディを持つ機器にも上記屈曲光学ユニットを用いることができるようになる。

しかし今後デジタルカメラやカメラ付き携帯電話機等の更なる小型化が進んでいくと、第２の光軸方向（図２では高さ方向）の更なる縮小化に加えて第２の光軸方向に直交する方向（図２では幅方向）の縮小化も行なってより一層の小型化を図ることが必要になってくる。

そうすると、たとえ小型化並びにスリム化されたボディ内に上記屈曲光学系を配設することができたとしても、小型であるが故に各駆動軸の始端部側にモータを高密度に配設するとともに各駆動軸の終端部側に軸合わせ用に組立用のスペースＳＰを僅かなりとも設けようとすると各レンズ群のホームポジションを検出するためのセンサを配設するスペースがなくなってしまう恐れがある。これらのセンサを設けないと、携帯電話機などの制御部（不図示）が可動レンズ群の基準位置を認識することができないため、可動レンズ群の位置制御を行なうことができなくなる可能性がある。これに対処するためにモータにアブソリュートエンコーダ等を付加してそのアブソリュートエンコーダにより原点位置を検出して原点を示す信号を出力させる構成にしても良いが、モータ軸側の原点を検出するだけではレンズのホームポジションを正確に検出することはできない。このことは屈曲光学系に限らず、通常の光学ユニットにおいても同様のことが言える。
特開２００４−１４５０１９号公報

本発明は、上記事情に鑑み、小型かつスリムなボディ内に配設されたとしても、可動レンズ群のホームポジションを検出するセンサがゆとりを持って配設される光学ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の光学ユニットは、複数のレンズ群を備え、前方に向かう光軸に沿って入射してきた被写体光を所定の結像面に結像させる光学ユニットにおいて、
上記光軸の方向に平行に延び、回転により、上記複数のレンズ群のうちの所定の第１のレンズ群を該光軸方向に移動させる第１の駆動軸と、
上記光軸と上記第１の駆動軸を互いに別の方向に見る位置に配備されてその光軸と平行に延び、回転により、上記複数のレンズ群のうちの所定の第２のレンズ群をその光軸の方向に移動させる上記第２の駆動軸と、
上記第１の駆動軸と上記第２の駆動軸とに挟まれた位置に配置された、上記第１のレンズ群および上記第２のレンズ群が各所定位置に駆動されたことをそれぞれ検出する第１のセンサおよび第２のセンサとを備えたことを特徴とする。

上記本発明の光学ユニットによれば、上記光軸に平行に延び、回転により、上記複数のレンズ群のうちの所定の第１のレンズ群をその光軸方向に移動させる第１の駆動軸と上記光軸とを互いに別の方向に見る位置に第２の駆動軸が配備される。

そうすると、例えば図１、図２で説明した様に上記第１の駆動軸、上記第２の駆動軸それぞれの終端部側に組立用のスペースを設ける必要がなくなるとともに上記第１の駆動軸、上記第２の駆動軸それぞれの始端部側に設けられていたモータの配設位置にも自由度が出てくる。このため上記第１の駆動軸および上記第２の駆動軸周辺に空きスペースが確保されるようになって上記第１の駆動軸と上記第２の駆動軸とに挟まれた位置であってしかも双方の可動レンズ群のホームポジションとなる位置に上記第１のセンサと上記第２のセンサとの双方を配設することができる様になる。この様になると、それらのセンサによって可動レンズ群それぞれの位置を正確に検出することができるようになる。

以上説明した様に小型かつスリムなボディ内に配設されたとしても、可動レンズ群のホームポジションを検出するためのセンサがゆとりを持って配設される光学ユニットが実現する。

ここで、上記第１の駆動軸が、上記第２のレンズ群が上記第２の駆動軸に駆動されて上記光軸方向に移動する際にその第２のレンズ群を案内するガイド軸を兼ねたものであり、
上記第２の駆動軸が、上記第１のレンズ群が上記第１の駆動軸に駆動されて上記光軸の方向に移動する際にその第１のレンズ群を案内するガイド軸を兼ねたものであることが好ましい。

そうすると上記第１の駆動軸と上記第２の駆動軸とがそれぞれ、互いのガイド軸を兼用するものになるので、双方の駆動軸と双方のガイド軸とが互い違いになる様に、かつ平行に配設することで駆動軸およびガイド軸それぞれの軸の精度（各軸の直線性および双方の軸の平行度）が一度に得られるという効果が生じる。

ここでこの光学ユニットが、前方から上記光軸に沿って入射してきた被写体光をその光軸と交わる第２の光軸に沿う方向に反射する反射光学素子を備えたものであって、
上記第１のレンズ群および第２のレンズ群が、上記反射光学素子よりも上記結像面側に備えられたものであり、
上記第１の軸および第２の軸が、上記第２の光軸に平行に延びるように配備されたものであっても良い。

つまり本発明の光学ユニットは、前述の図１、図２で説明した屈曲光学ユニットにも適用される。

以上、説明したように、小型かつスリムなボディ内に配設されたとしても、可動レンズ群のホームポジションを検出するためのセンサがゆとりを持って配設される光学ユニットが実現する。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図３は、本発明の一実施形態である光学ユニットを斜め上方から見た斜視図である。

図３には、光学ユニット１を斜め上方から見た斜視図が示されている。

図３には、図１と同様の屈曲光学ユニットが示されていて、図１よりも第２の光軸（高さ）方向の寸法の縮小化を行なってさらにその縮小化を行なったユニット内に可動レンズ群のホームポジションを検出するためのセンサＳ１，Ｓ２を２つ組み込んだ例が掲げられている。

図３を参照して高さ方向の寸法の縮小化をどのようにして行なったかということと、その縮小化されたユニット内にどのようにしてセンサを組み込んだかを説明する。

本実施形態においては、図１、図２に示す構成のうちの第２のレンズ群１４を駆動する駆動軸であるリードスクリューＬＳ３と第１のレンズ群１２を光軸方向に案内するガイド軸Ｇ３とを一体的に形成して一本の軸１００にするとともに、図１の構成のうちの第１のレンズ群１２を駆動する駆動軸であるリードスクリューＬＳ４と第２のレンズ群１４を光軸方向に案内するガイド軸Ｇ４とを一体的に形成して一本の軸にして部品数を低減することによりいままでであれば４本の軸が必要であったところを2本の軸で済む様にして空きスペースを設ける様にしている。さらに、それらの軸を第２の光軸に沿って平行に配設しその端部がプリズムに達する様にして、プリズムの背面にある斜面で区画されたスペースにモータを配設することができる様にしている。なお図３に示す例では、リードスクリューＬＳ３、ＬＳ４に雄ネジが形成されガイドＧ３、Ｇ４に滑面が形成された例が示されている。

この様にすると、第１の軸１００と第２の軸１０１とが、第２の光軸に沿って整然と配設される様になってそれらの軸１００，１０１それぞれを回転させるための２つのモータＭ３、Ｍ４が反射光学素子であるプリズム１１１の斜面で区画されたスペースに並べて高密度に実装される様になる。また2本の軸が平行に配設されるため、中央部分に駆動軸やガイド軸に関わる部品を配設する必要がなくなるため、その分高さ方向の寸法の縮小化を図ることができる様になる。

さらにこの様にして2本の軸を配設して余計な部品をなくして空きスペースを確保しながら高さ方向の寸法の縮小化を図ったところに（図３では駆動軸１００と駆動軸１０１とに挟まれた位置）にホームポジションを検出するためのセンサＳ１，Ｓ２を巧みに配設している。

こうして薄型化に加えて、高さ方向、幅方向の寸法の縮小化を行なうと、携帯電話機のような小型かつスリムなボディの中にもすっぽりと組み込まれる光学ユニットになる。さらに、光学ユニット内にホームポジションを検出するためのセンサＳ１，Ｓ２が組み込まれるようになるとこの光学ユニット内の可動レンズ群の位置制御をより正確に行なうことができる光学ユニットをユーザに提供することができるようになる。

以上、説明したように、小型かつスリムなボディ内に配設されたとしても、可動レンズ群のホームポジションを検出するセンサがゆとりを持って配設される光学ユニットが実現する。

なお、本実施形態では光学ユニットとして屈曲光学ユニットを例に掲げたが、本発明は複数のレンズ群を備え、前方に向かう光軸に沿って入射してきた被写体光を所定の結像面に結像させる光学ユニットであれば、どのような光学ユニットにも適用される。

従来の光学ユニットの一例として掲げた屈曲光学系の構成を示す図である。 図１に示す光学ユニットを正面から見た図である。 本発明の一実施形態である光学ユニットである屈曲光学ユニットの構成を示す図である。

符号の説明

１ １０ 光学ユニット
１１ 固定レンズ群
１１０ 対物レンズ
１１１ プリズム
１２ 第１のレンズ群（可動レンズ群）
１３ 固定レンズ群
１４ 第２のレンズ群（可動レンズ群）
１５ レンズ
１００ 第１の軸
１０１ 第２の軸
Ｍ１〜Ｍ４ モータ
ＬＳ１〜ＬＳ４ リードスクリュー
Ｇ１１ Ｇ１２ Ｇ２１ Ｇ２２ ガイド軸
Ｇ３ Ｇ４ ガイド軸
ＺＭ１ ＺＭ２ 駆動部
ＯＰ１ 第１の光軸
ＯＰ２ 第２の光軸
Ｓ１ Ｓ２ センサ

Claims (3)

1. 複数のレンズ群を備え、前方に向かう光軸に沿って入射してきた被写体光を所定の結像面に結像させる光学ユニットにおいて、
   前記光軸の方向に平行に延び、回転により、前記複数のレンズ群のうちの所定の第１のレンズ群を該光軸方向に移動させる第１の駆動軸と、
   前記光軸と前記第１の駆動軸を互いに別の方向に見る位置に配備されて該光軸と平行に延び、回転により、前記複数のレンズ群のうちの所定の第２のレンズ群を該光軸の方向に移動させる前記第２の駆動軸と、
   前記第１の駆動軸と前記第２の駆動軸とに挟まれた位置に配置された、前記第１のレンズ群および前記第２のレンズ群が各所定位置に駆動されたことをそれぞれ検出する第１のセンサおよび第２のセンサとを備えたことを特徴とする光学ユニット。
2. 前記第１の駆動軸が、前記第２のレンズ群が前記第２の駆動軸に駆動されて前記光軸の方向に移動する際に該第２のレンズ群を案内するガイド軸を兼ねたものであり、
   前記第２の駆動軸が、前記第１のレンズ群が前記第１の駆動軸に駆動されて前記光軸の方向に移動する際に該第１のレンズ群を案内するガイド軸を兼ねたものであることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
3. この光学ユニットが、前方から前記光軸に沿って入射してきた被写体光を該光軸と交わる第２の光軸に沿う方向に反射する反射光学素子を備えたものであって、
   前記第１のレンズ群および第２のレンズ群が、前記反射光学素子よりも前記結像面側に備えられたものであり、
   前記第１の軸および第２の軸が、前記第２の光軸に平行に延びるように配備されたものであることを特徴とする請求項2記載の光学ユニット。

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