JP2008003603A - レンズの調心装置及び調心方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モバイル用機器に採用されるレンズの調心装置を提供する。
【解決手段】レンズの調心装置１００は、複数のレンズが積層されて結合されるバレル１１０と、バレルの内部に装着された被調整レンズの外周面を取り囲むスペーサと、スペーサに保持される被調整レンズを光軸に対して垂直方向に水平移動させるためのチャッキング部材１２１が一側へ延びた駆動部１２０と、バレルの下部に配置された光源１３２を通じて照射された光が、透光板１３１、チャート１３３及びバレル内のレンズが形成する光軸を経るように逆投影され、チャートを経つつ得られた画像がバレルの上部に配置されたミラー１３４で反射されて、その前方のスクリーン１３５にディスプレイされる投影光学部と、を備える。これにより、レンズの調心時にレンズの損傷を最小化し、接着剤とレンズとの接触面積を縮小させて被調整レンズを再使用可能にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、モバイル機器用のレンズの調心装置に係り、さらに詳細には、バレル内に挿入される被調整レンズが、その側面を取り囲むスペーサによって保持されることによって、レンズの調心時にレンズの側面及び表面の損傷を防止した調心装置に関する。

最近、デジタル技術の発達とともに、画像の圧縮・復元技術及びマルチメディア製品の周辺機器技術が向上するにつれて、モバイル用カメラレンズは、薄型化・小型化のために絶えず研究・開発されており、これに対応するために、モバイル機器用カメラは、一般のカメラを乗り越える性能を有し、超薄型のカメラレンズ光学系を備えることによって、携帯性の向上した製品へのニーズを満足させようとしている。

このようなモバイルカメラ用光学系レンズとして、従来、主に共軸系のカメラレンズ系が使用されてきており、従来の共軸系のカメラレンズ系は、光軸方向に対して複数の回転対称形のレンズが縦方向に配置され、それにより、縦方向のレンズ系の厚さを光軸方向に縮小させることに限界があった。

特に、モバイルカメラレンズ系の全長が、イメージセンサーの対角長とほぼ同じ程度で決定されるという点で、デジタルモバイル用機器の小型化の達成に相当の困難さがあり、一般のカメラに比べて５倍〜１０倍の高い解像度を有する非球面レンズが主に使用されると共に、その積層数を減らすことにより縦方向のレンズ系の厚さを縮小させることができる。

しかし、このような非球面レンズを用いたモバイルカメラレンズ系を構成する場合には、カメラモジュールが一定の性能以上の解像度を有し、かつ薄型化及び小型化を同時に満足させることができるが、レンズの組立て時に各種の誤差に対して敏感に反応して、レンズの偏心による解像度が保証され難いので、製品の収率が低下し、かつ不良率が高くなって、低コスト化を実現し難いという問題点がある。

したがって、このような問題点を解決するために、バレル内に２つ以上のレンズ群が組立てられた光学系から発生したレンズの偏心を調整するための調心装置が多く開発されている。

図１及び図２を参照して従来の調心装置を簡略に説明すれば、下記の通りである。

まず、図１は、従来のレンズの調心装置の断面図である。図１に示すように、従来の調心装置は、調整用バレル１３、チャート８及び投影光学系２を備える光学システムを用いる。

前記バレル１３の内部に装着されたレンズ群３〜５のうち、偏心を調整する被調整レンズ７がチャッキングされるチャッキング部材１０が備えられ、前記チャッキング部材１０は、被調整レンズ７がチャッキングされた後、光軸に垂直な方向に２次元駆動され、このとき、前記被調整レンズ７を固定するための接着剤が注入されて、透光部６を介した光の照射によって被調整レンズ７がバレル１３に接合されて固定される。

前記調整用バレル１３は、被調整レンズ７が挿入された状態で側面開口部１３ａが形成され、前記チャッキング部材１０が側面開口部１３ａを介して挿入されることによって被調整レンズ７の調心が行われる。

このとき、前記被調整レンズ７が調整された後、前記バレル１３の上部に位置した第１レンズ３群を外し、接着剤を塗布して硬化させることによって被調整レンズ７を固定する。

このような構造の従来の調心装置は、前記チャッキング部材１０が挿入される側面開口部１３ａがバレル１３の側面に形成されているので、比較的に小型のモバイル用カメラレンズを装着して偏心を調整するには不適である。

また、被調整レンズ７が調心された後、前記側面開口部１３ａ上に注入された接着剤を硬化させるために、第１レンズ３を外して接着剤を硬化させる方法を採用しているので、レンズ７の調心のための複数の工程が追加されて、製品の量産時にラグタイムが長くなり、被調整レンズ７の調心の完了後に再び第１レンズ３の組立てが行われるので、本来の状態の調心が行われたレンズユニットの性能が維持され難いという問題点がある。

そして、従来の調心装置は、被調整レンズ７の側面にチャッキング部材１０が直接的に接触するので、前記チャッキング部材１０を介したレンズ７の２次元駆動時に、レンズ７の側面及び表面にスクラッチのような損傷が発生する恐れがある。

また、図２は、従来の他のレンズの調心装置の斜視図である。図２に示すように、従来の調心装置２０は、光軸方向に配列される複数のレンズの下部に撮像素子２２が配置され、前記レンズの上部にレンズの偏心が測定可能なチャート２３が設置され、前記レンズのうち最上部のレンズを被調整レンズ２１として加圧することによって調心を行う。

前記調心装置２０は、円筒形のチャッキング構造を有するチャッキング部材３０が被調整レンズ２１の側面と直接的に結合されて、レンズ２１の光軸方向の２次元駆動によって調心を行い、このとき、前記被調整レンズ２１と接する部分に予め接着剤を塗布することによって、前記接着剤の仮硬化状態で被調整レンズ２１をチャッキング部材３０によって移動させて、調心を完了させると同時に接着剤を硬化させる。

そして、前記被調整レンズ２１の画像は、調心装置と別途に連結されたモニターを通じて確認される。

このような従来の調心装置は、被調整レンズ２１と接した部分に接着剤が予め塗布されてレンズ２１の調心を行うことによって、前記レンズ２１の組立て時に不良が発生する場合、被調整レンズ２１が汚染されるため、再使用ができないという問題点がある。

また、前述の従来の調心装置と同様に、前記被調整レンズ２１に円筒形のチャッキング部材３０が直接的にチャッキングされるので、被調整レンズ２１の移動のための加圧時に被調整レンズ２１に損傷が発生する恐れがあるという問題点がある。

そして、前記チャッキング部材３０が円筒形、さらに詳細には、逆円錐形に製作されて被調整レンズ２１の外側面に結合されるので、レンズの外径の小さいモバイル用レンズをチャッキングするための小型の構造に製作し難いという問題点がある。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、バレルの内部に被調整レンズの外周面を取り囲んで保持するスペーサが装着され、その中央部の開口されたチャッキング部材を前記スペーサの外周面に密着結合させてレンズの調心を行うことによって、調心時にレンズの側面及び表面の損傷を防止したレンズの調心装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、バレルの下部にチャートが配置され、前記チャートの下部から照射される光が、前記バレル内のレンズを経てバレルの上部のミラーで反射され、反射された光によってスクリーンに映射される画像を通じてチャッキング部材を移動させることによりレンズの調心を行うレンズの調心方法を提供することを他の目的とする。

本発明は、前記目的を解決するために、複数のレンズが積層されて結合されるバレルと、前記バレルの内部に装着された被調整レンズを取り囲むスペーサと、前記スペーサに保持される被調整レンズを光軸に対して垂直方向に水平移送させる駆動部と、前記バレルの下部から照射された光が、チャートを通じて逆投影されると同時に、前記バレルを介してミラーで反射された画像がスクリーンに投影される投影光学部と、を備えるレンズの調心装置を提供する。

一実施形態によれば、前記バレルは、その内部に少なくとも一つ以上のレンズが光軸に対して垂直方向に積層されて結合され、前記各レンズの外周面がバレルの内周面に密着したままレンズ間の間隔を調節するスペーサによって相互離隔するように保持される。

このとき、一実施形態によれば、前記バレル内の最上部に装着された被調整レンズを保持するスペーサは、前記被調整レンズの側面に密着するように突出部が上側へ突出しており、前記突出部の任意の地点に複数の溝が形成される。

また、一実施形態によれば、前記駆動部は、前記バレルの上部の被調整レンズの外側に３箇所が保持されるチャッキング部材と、前記チャッキング部材を平面上で２次元駆動させるための調節ネジと、から構成される。

一実施形態によれば、前記チャッキング部材は、その中央部に開口部が形成され、下部に等間隔に複数の圧入ピンが備えられ、前記圧入ピンが前記被調整レンズを取り囲むスペーサの外側を加圧するように装着される。

一方、一実施形態によれば、前記チャッキング部材がバレルの被調整レンズに結合された状態で、前記バレルの下部に配置されたチャートの画像が逆投影されて、バレルの上部のミラーで反射され、反射された画像がミラーの前方のスクリーンに映射されることによって、前記スクリーンの画像を通じてチャッキング部材を左右に移動させて被調整レンズの調心を行う。

また、本発明は、本発明の他の目的を解決するために、被調整レンズ及び複数のレンズが、スペーサによって保持されたバレルが駆動部に装着されるステップと、前記バレル内の被調整レンズの外側にチャッキング部材が装着されるステップと、前記バレルの下部から光が逆投影されるステップと、前記駆動部の調節ネジを利用して、前記チャッキング部材を２次元駆動させることによってレンズの偏心を調節するステップと、前記スペーサの外側に接着剤が注入されて硬化されることによって被調整レンズを固定させるステップと、前記バレルを駆動部から外すステップと、を含むレンズの調心方法を提供する。

このとき、一実施形態によれば、前記バレルの下部から光が逆投影されるステップで、光がチャート及びバレル内のレンズを光軸方向に経ることによって得られたチャートの画像が、前記バレルの上部のミラーで反射されて、その前方のスクリーンに映射されるステップをさらに含む。

また、一実施形態によれば、前記スクリーンに映射された画像を通じて、駆動部の調節ネジを利用して被調整レンズを取り囲むスペーサを加圧することによって被調整レンズを水平移動させることは、前記駆動部の調節ネジの微細調整によって行われ、このとき、被調整レンズは０．５μｍずつ水平移動する。

本発明に係るレンズの調心装置及びその方法は、バレル内の最上部に積層されたレンズが、突出部が備えられたスペーサによって保持され、前記スペーサの突出部の外側に３箇所が保持されるように結合されたチャッキング部材を２次元駆動させてレンズの調心を行うことによって、レンズの調心時にレンズの損傷を最小化し、レンズを固定させるための接着剤とレンズとの接触面積を縮小させることにより被調整レンズの再使用が可能であり、比較的に小径を有するモバイル機器用レンズの調心を容易に行うことができる。

以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図３は、本発明に係るレンズの調心装置の構成図であり、図４は、本発明に係るレンズの調心装置に装着されたバレル及びチャッキング部材の断面図であり、図５は、本発明に係るレンズの調心装置に装着されたバレルからチャッキング部材が外された状態の断面図であり、図６は、本発明に係るレンズの調心装置に装着されるチャッキング部材の平面図であり、図７は、本発明に係るレンズの調心装置のバレルの上部からチャッキング部材が外された状態の斜視図である。

図示されているように、本発明のレンズの調心装置１００は、その内部に被調整レンズ１１２及び複数のレンズ１１１が積層されたバレル１１０が駆動部１２０の一側に装着され、前記バレル１１０の上部に駆動部１２０のチャッキング部材１２１が結合され、前記バレル１２０の下部から逆投影される光によって得られたチャート１３３の画像がミラー１３４で反射されてスクリーン１３５に投影されることによって、前記スクリーン１３５の画像を用いたチャッキング部材１２１の水平移動によって被調整レンズ１１２の偏心を調節する。

前記バレル１１０は、円筒形に形成され、その内部に光軸が一致するように被調整レンズ１１２及び複数の非球面レンズ１１１が積層され、前記レンズ１１１、１１２は、スペーサ１４０によって相互離隔するように保持される。

前記被調整レンズ１１２を最上部で保持するスペーサ１４０は、上側へ突出した突出部１４１が上面の周縁部に沿って形成され、前記突出部１４１の任意の地点には、等間隔に溝１４２が形成される。

このとき、前記突出部１４１の内側面には、被調整レンズ１１２の側面を取り囲みつつ密着され、前記突出部１４１の外側面とバレル１１０の内周面とは、所定間隔離隔されて形成される。

このように組立てられた前記バレル１１０は、調心装置１００の駆動部１２０の一側に装着され、その上部に駆動部１２０の一側から延びて被調整レンズ１１２を加圧するチャッキング部材１２１が結合され、前記チャッキング部材１２１は、チャッキング部材１２１の下面の周縁部から等間隔にその直下部へ延びた圧入ピン１２２が、前記スペーサ１４０の突出部１４１とバレル１１０の壁部との間の空間に圧着されることによって結合される。

一方、前記チャッキング部材１２１は、前記バレル１１０の上部に結合された状態で、駆動部１２０の作動によって平面上で２次元駆動され、前記チャッキング部材１２１の２次元駆動は、前記駆動部１２０のボディーに備えられた調節ネジ１２４の調整によって行われる。

このとき、前記チャッキング部材１２１は、下部へ延びた圧入ピン１２２が被調整レンズ１１２を取り囲むスペーサ１４０の外側に形成された隙間に挿入され、三脚状に形成された圧入ピン１２２によって前記スペーサ１４０の３箇所が保持されることが望ましい。

このようなチャッキング部材１２１は、駆動部１２０に結合された調節ネジ１２４の一方向の回転によって前記バレル１１０の上部の水平面上で駆動され、前記調節ネジ１２４のステップ別の調整によってほぼ５μｍの間隔で水平移動されることにより前記レンズ１１２の調心が行われる。

また、前記チャッキング部材１２１は、その中央部に前記バレル１１０に装着された被調整レンズ１１２の光路を遮断しないように、円形の開口部１２３を備える。

ここで、前記被調整レンズ１１２及びスペーサ１４０は、その上部にチャッキング部材１２１が結合された状態で、前記圧入ピン１２２が形成されていないチャッキング部材１２１の外周面を通じて接着剤Ｂが注入されて硬化され、前記接着剤Ｂは、突出部１４１の外側に満たされつつ、前記突出部１４１に備えられた溝１４２の内部に流れ込み、前記溝１４２を通じて被調整レンズ１１２とスペーサ１４０とが結合され、前記スペーサ１４０とバレル１１０の内周面との間に注入された接着剤Ｂによってスペーサ１４０とバレル１１０とが結合されることによって、調心の完了したレンズユニットとして組立てられる。

一方、図３に示すように、前記バレル１１０の下部には、チャート１３３、透光板１３１及び光源１３２が配置され、前記バレル１１０の上部には、ミラー１３４と、ミラー１３４で反射された画像がディスプレイされるスクリーン１３５とが配置される。

前記バレル１１０に組立てられた被調整レンズ１１２の調心は、前記透光板１３１を通じた光源１３２の逆投影によって、前記バレル１１０のレンズ１１２を経て前記スクリーン１３５にディスプレイされたチャート１３３の画像を見つつ、前記バレル１１０の上部に結合された駆動部１２０のチャッキング部材１２１を水平移動させることによって行う。

このとき、前記チャッキング部材１２１の下部へ延びた圧入ピン１２２の下端部は、前記バレル１１０内で被調整レンズ１１２を取り囲むスペーサ１４０の突出部１４１の外側面に密着されることによって、前記チャッキング部材１２１の水平移動時に被調整レンズ１１２の側面及び表面の損傷を最小化する。

前記バレル１１０の下部から逆投影される光は、前記バレル１１０の直上部に配置されたミラー１３４を通じて拡大された画像としてミラー１３４の前方のスクリーン１３５に映射され、このとき、前記ミラー１３４は、前記スクリーン１３５に投影される画像を最大限確保できるように、４５゜の角度を維持することが望ましい。

このような構造を有する本発明の調心装置は、スペーサ１４０によって被調整レンズ１１２及び複数のレンズ１１１が保持されるように結合されたバレル１１０が駆動部１２０に装着されるステップと、前記バレル１１０の最上部に位置した被調整レンズ１１２の上部にチャッキング部材１２１が装着されるステップと、前記バレル１１０の下部から光が逆投影されるステップと、前記駆動部１２０に備えられた調節ネジ１２４の回転によってチャッキング部材１２１を駆動させることにより被調整レンズ１１２の偏心を調節するステップと、前記スペーサ１４０の外側に注入された接着剤Ｂが硬化されることにより被調整レンズ１１２が固定されるステップと、前記被調整レンズ１１２の調心が完了したバレル１１０を駆動部１２０から外すステップと、を含むレンズの調心方法によって製造することができる。

前記バレル１１０の内部に積層された最上部の被調整レンズ１１２は、その外周面を取り囲む突出部１４１の備えられたスペーサ１４０によって保持され、前記駆動部１２０の一側に延設されたチャッキング部材１２１の３箇所を前記突出部１４１の外側に保持させた後、前記駆動部１２０の調節ネジ１２４を利用して、前記チャッキング部材１２１の３箇所が、バレル１１０の上部の前記被調整レンズ１１２に保持された状態で水平面上での微細調整を行う。

このとき、本発明の調心装置は、前記バレル１１０の下部に配置された光源１３２を通じて逆投影される光は、チャート１３３及びバレル１１０内のレンズ１１１、１１２を光軸方向に経由し、前記チャート１３３を経つつ投影された画像を含んだ光が、前記バレル１１０の上部のミラー１３４で反射されて前記スクリーン１３５にディスプレイされるステップをさらに含む。

そして、前記被調整レンズ１１２の調心は、前記被調整レンズ１１２を取り囲むスペーサ１４０の突出部１４１の外側にチャッキング部材１２１の圧入ピン１２２が挿入された状態で、前記調節ネジ１２４を利用して被調整レンズ１１２を０．５μｍずつ移動させつつ微細調整することによって行う。

一方、前記被調整レンズ１１２の調心が完了すれば、前記チャッキング部材１２１の外側、すなわち、前記チャッキング部材１２１の外周面に形成された圧入ピン１２２の間にＵＶ接着剤Ｂが塗布され、前記ＵＶ接着剤Ｂは、前記バレル１１０の外側に別途に備えられたＵＶ照射部（図示せず）からの照射光によって硬化される。

以上で説明した本発明の望ましい実施形態は、例示の目的のために開示されたものであり、当業者であれば、本発明の技術的な思想を逸脱しない範囲内で多様な置換、変形及び変更を行うことが可能であろうが、このような置換、変形及び変更は、特許請求の範囲に属するものと見なされなければならない。

従来のレンズの調心装置の断面図である。 従来の他のレンズの調心装置の斜視図である。 本発明に係るレンズの調心装置の構成図である。 本発明に係るレンズの調心装置に装着されたバレル及びチャッキング部材の断面図である。 本発明に係るレンズの調心装置に装着されたバレルからチャッキング部材が外された状態の断面図である。 本発明に係るレンズの調心装置に装着されるチャッキング部材の平面図である。 本発明に係るレンズの調心装置のバレルの上部からチャッキング部材が外された状態の斜視図である。

符号の説明

１１０ バレル
１１２ 被調整レンズ
１２０ 駆動部
１２１ チャッキング部材
１２２ 圧入ピン
１２３ 開口部
１２４ 調節ネジ
１３１ 透光板
１３２ 光源
１３３ チャート
１３４ ミラー
１３５ スクリーン

Claims (11)

1. 複数のレンズが積層されて結合されるバレルと、
   前記バレルの内部に装着された被調整レンズの外周面を取り囲むスペーサと、
   前記スペーサに保持される被調整レンズを光軸に対する垂直方向に水平移動させるためのチャッキング部材が一側へ延びた駆動部と、
   を備えるレンズの調心装置。
2. 前記レンズは、非球面レンズを備えて、前記バレルの最上部に被調整レンズが積層されて結合されたことを特徴とする請求項１に記載のレンズの調心装置。
3. 前記スペーサは、上面の周縁部に上側へ突出しており、その内側に被調整レンズが密着されて結合される突出部が備えられ、前記突出部の任意の地点に複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレンズの調心装置。
4. 前記駆動部は、前記バレルの上部の被調整レンズを取り囲むスペーサの外側に圧入ピンによって３箇所が保持されるチャッキング部材と、前記チャッキング部材をレンズの上部で２次元駆動させるための調節ネジと、から構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズの調心装置。
5. 前記圧入ピンは、前記チャッキング部材の周縁部から直下部に延設され、前記被調整レンズを取り囲むスペーサの突出部の外側に挿入されることを特徴とする請求項４に記載のレンズの調心装置。
6. 前記バレルの上部の内周面と前記スペーサの突出部の外周面との間の空間に接着剤が注入されて硬化されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズの調心装置。
7. 前記チャッキング部材は、前記駆動部に備えられた調節ネジのステップ別の調整によって５μｍの間隔で水平移動されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のレンズの調心装置。
8. 前記チャッキング部材は、その中央部に円形の開口部が形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンズの調心装置。
9. 前記レンズの調心装置は、前記バレルの下部に配置された光源と、前記光源を通じて照射され、前記バレルの光軸を経るように逆投影される光をして所定の画像を確保させる透光板及びチャートと、前記チャートを通じて得られた画像が反射されるミラーと、前記ミラーで反射された画像がディスプレイされるスクリーンと、からなる投影光学部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のレンズの調心装置。
10. 最上部の被調整レンズ及び複数のレンズがスペーサによって所定間隔離隔されるように積層されて結合されたバレルが駆動部に装着されるステップと、
    前記バレル内の被調整レンズの外側に前記駆動部の一側へ延びたチャッキング部材が装着されるステップと、
    前記バレルの下部から光が逆投影されるステップと、
    前記駆動部の調節ネジを利用して前記チャッキング部材を２次元駆動させることにより被調整レンズの偏心が調節されるステップと、
    前記スペーサの外側に注入された接着剤が硬化されることにより被調整レンズが固定されるステップと、
    前記バレルを前記駆動部のチャッキング部材から外すステップと、
    を含むレンズの調心方法。
11. 前記被調整レンズの偏心が調節されるステップの前に、前記バレルの下部から逆投影された光が、チャート及びバレル内のレンズを光軸方向に経由し、前記チャートを経つつ得られた画像が前記バレルの上部のミラーで反射されて、その前方のスクリーンに投影されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載のレンズの調心方法。

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