JP2008033029A - 光学ユニットおよび撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化と、衝撃などによる耐久性の向上とを両立させることができる光学ユニット、及び撮影装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被写体光が通過する光学部材と、光学部材の外周面を取り囲んで、光学部材を内部に収容する光学鏡胴とを備え、上記光学部材および上記光学鏡胴は、相互に接触する面それぞれに、相互に嵌り合う凹部と凸部とが設けられたものである。また、凸部として、パーティングラインの位置に成形されたバリを利用することにより、製造工程の増加を抑えることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光学鏡胴内に光学部材が収容された光学ユニット、および被写体を撮影する撮影装置に関する。

近年、デジタルカメラの小型化が急速に進んできたことに加えて、携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などといった小型機器に、被写体を撮影してデジタルの撮影画像を取得する撮影装置を内蔵することが広範に行われている。日ごろから常に携帯している小型機器に撮影装置が備えられることによって、デジタルカメラやビデオカメラを持ち運ぶ手間をかけずに、いつでも手軽に撮影を行うことができる。また、これらの小型機器には、無線や赤外線などを使ったデータ通信機能が予め搭載されていることが一般的であり、撮影した撮影画像をその場ですぐに他の携帯電話機やパーソナルコンピュータなどに送ることができるなどという利点もある。

しかし、デジタルカメラよりも大幅に小型の撮影装置では、使用されるレンズも大幅に小型化されるため、レンズの配置位置のずれが撮影画像の画質に大きく影響してしまうという問題がある。このため、レンズをレンズ鏡胴内の所定の位置に精度よく固定することが必要となる。

この問題に関し、特許文献１には、プラスチックレンズを成形する際にできてしまうバリによって、レンズ鏡胴内に収容したプラスチックレンズの光軸の位置がレンズ鏡胴の軸からずれてしまわないように、レンズ鏡胴内に設けられたレンズ収容溝の形状などを工夫する技術について記載されている。この特許文献１に記載された技術によると、位置ずれの影響を受けやすい小型のレンズを、レンズ鏡胴内の所定の位置に精度よく配置することができる。

また、レンズの小型化に伴って、レンズとレンズ鏡胴との接着面が減少するため、接着強度が低下してしまってレンズが外れやすくなってしまう。小型の撮影装置においては、レンズの位置を精度よく合わせるだけではなく、レンズをレンズ鏡胴に確実に固定する工夫も必要となる。

図１は、レンズ鏡胴内にレンズが収容されたレンズユニットを、光軸を通る面で切断したときの断面図である。ここでは、被写体光Ｌが入射してくる入射側（図の左側）を前側と称して説明する。

図１（Ａ）に示すレンズユニット１０Ａは、３つのレンズ１２，１３，１４が、前方に突当部１１ａが設けられたレンズ鏡胴１１Ａ内に収容されており、それら３つのレンズ１２，１３，１４は、接着剤１５によってレンズ鏡胴１１Ａの内面に固定されている。このレンズユニット１０Ａでは、前側のレンズ１２の前面が突当部１１ａに突き当てられており、さらに、そのレンズ１２が前面と外周面との２面でレンズ鏡胴１１Ａに接着されているため、落下などの衝撃によってレンズ１２，１３，１４がレンズ鏡胴１１Ａから外れてしまう不具合を確実に防止することができる。しかし、レンズ鏡胴１１Ａに突当部１１ａが設けられていることにより、レンズユニット１０Ａが光軸方向に長くなってしまい、レンズユニット１０Ａを搭載した撮影装置の厚みが増加してしまう。デジタルカメラや携帯電話機などのように、日ごろから持ち歩く小型機器においては、高さ方向や幅方向の小型化よりも、特に薄型化が求められており、レンズユニット１０Ａの、光軸方向の長さＬ１を短縮化することが求められる。

図１（Ｂ）に示すレンズユニット１０Ｂでは、３つのレンズ１２，１３，１４が収容されているレンズ鏡胴１１Ｂに、図１（Ａ）のレンズユニット１０Ａのような突出部が設けられていない。このため、レンズユニット１０Ｂの、光軸方向の長さＬ２を短縮化することができ、薄型の撮影装置にも搭載することができる。
特開２００５−３０９０００号公報

しかし、図１（Ｂ）に示すレンズユニット１０Ｂでは、前側のレンズ１２が外周面でしかレンズ鏡胴１１Ｂに接着されておらず、さらに、レンズ１２，１３，１４が前方に突き当てられていないため、レンズユニット１０Ｂが搭載された撮影装置を落としてしまった場合などに、レンズユニット１０Ｂに加わる衝撃によってレンズ１２，１３，１４の位置がずれてしまったり、前側のレンズ１２が外れてしまって、撮影することができなくなってしまう恐れがある。

本発明は、上記事情に鑑み、薄型化と、衝撃などによる耐久性の向上とを両立させることができる光学ユニット、及び撮影装置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、被写体光が通過する光学部材と、
光学部材の外周面を取り囲んで、光学部材を内部に収容する光学鏡胴とを備え、
上記光学部材および上記光学鏡胴は、相互に接触する面それぞれに、相互に嵌り合う凹部と凸部とが設けられたものであることを特徴とする。

本発明の光学ユニットによると、光学部材の被写体光が通過する面は光学鏡胴によって覆われていないため、光学ユニットの光軸方向における厚みを薄くすることができる。また、光学部材と光学鏡胴とは、接着剤による接着だけではなく、凹部と凸部とが嵌り合うことによって確実に固定されており、衝撃などによる耐久性を向上させることができる。

また、本発明の光学ユニットにおいて、上記凹部は、光学部材に設けられたものであり、
上記光学鏡胴は、光学部材の凹部と対応する位置をパーティングラインとして内部が抜き出されて成形されたものであり、
上記凸部は、光学鏡胴の、パーティングラインの位置に形成された突起であることが好ましい。

液状の材料を金型と金型の間に流し、材料が固化した後で金型を外す製造方法では、生成された製品の、金型と金型との合わせ面（パーティングライン）に相当する部分に突起（バリ）が形成されてしまうことが一般的である。光学部材の凹部と対応する位置にパーティングラインがある金型を使って光学鏡胴を成形し、その光学鏡胴の、パーティングラインの位置に形成された突起（バリ）を凸部として利用することにより、新たに製造工程を増加させずに、本発明を実現することができる。

また、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、上記光学ユニットと、
上記光学部材を通過してきた被写体光を捉えて画像信号を生成する撮像素子とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、薄型化と、耐久性の向上とを両立させることができる。

尚、本発明にいう撮影装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、本発明にいう撮影装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した光学ユニットの各形態に対応する各種の形態が含まれる。

本発明によれば、装置の薄型化と、衝撃などによる耐久性の向上とを両立させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図２は、本発明の一実施形態が適用された携帯電話機の外観斜視図である。

図２（Ａ）には、携帯電話機１００の前面図が示されている。携帯電話機１００の前面には、メニュー画面や、撮影画像などが表示される液晶パネル１０１、内部にスピーカ（図３参照）が配備され、スピーカから発せられる音声を放つための送話口１０２、基地局を介して音声やメールなどのデータを送受信するための第１アンテナ１０３ａ、各種機能の選択や、撮影を行う際のシャッタボタンとして使用される選択ボタン１０４、電話番号を入力するためのプッシュボタン１０５、内部にマイクロフォン（図３参照）が配備され、声をマイクロフォンに伝えるための受話口１０６、ユーザが入力した電話番号などを確定する確定ボタン１０７、電源ボタン１０８、および基地局を介さずに、近距離用の無線通信によって画像やアドレス情報などを送受信するための第２アンテナ１０９ａが備えられている。

図２（Ｂ）には、携帯電話機１００の背面図が示されている。携帯電話機１００の背面には、本体筐体１００ａに撮影レンズ１１０が埋め込まれている。撮影レンズ１１０は、複数のレンズによって構成されており、それらのレンズはレンズ鏡胴内に収容されている。撮影レンズ１１０およびレンズ鏡胴については、後で詳しく説明する。

携帯電話機１００を使って音声や電子メールなどを送信する際には、ユーザがプッシュボタン１０５を使って電話番号や電子メールアドレス等を入力し、確定ボタン１０７を押下すると、無線通信によってデータが指定された通信相手先に向けて発信される。携帯電話機１００から発信されたデータは、一旦、基地局で受信され、基地局から電話回線、ＬＡＮ回線、および別の基地局などを介して通信相手先に伝えられる。逆に、通信相手先から送信されてきたデータは、基地局で受信されて無線のデータに変換された後、携帯電話機１００に伝えられる。

また、携帯電話機１００を使って被写体を撮影する際には、ユーザが、図２（Ｂ）の撮影レンズ１１０を被写体に向けて選択ボタン１０４を押すと、携帯電話機１００に内蔵されたシャッタが切られて、撮影が行われる。

続いて、携帯電話機１００の内部構造について説明する。

図３は、携帯電話機１００の内部ブロック図である。

携帯電話機１００の内部には、撮影レンズ１１０、アイリス１１１、ＣＣＤ１１２、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換部１１３、マイクロフォン１２１、スピーカ１２２、インタフェース部１２０、第１送受信部１０３、入力コントローラ１３０、画像信号処理部１４０、ビデオエンコーダ１５０、画像表示装置１６０、第２送受信部１０９、メモリ１７０、ＣＰＵ１８０、メディアコントローラ１９０、各種スイッチ１８１が具備されており、さらに、記録メディア１９１が接続されている。

各種スイッチ１８１には、図２に示す選択ボタン１０４やプッシュボタン１０５などが含まれる。これら各種スイッチ１８１が押下されると、そのスイッチが入ったことがＣＰＵ１８０に伝えられる。

ＣＰＵ１８０は、図３に示す携帯電話機１００の各種要素に処理の指示を伝えて、各種要素を制御する。例えば、撮影を行う撮影モードが設定された状態で図２の選択ボタン１０４が押下されると、ＣＰＵ１８０から図３に示す各種要素に指示が与えられ、撮影が開始される。

本来、被写体を撮影する撮影装置には複数のレンズが配備されるが、この図３では、それら複数のレンズを撮影レンズ１１０として模式的に示している。また、アイリス１１１は、ＣＣＤ１１２で受光される被写体光の光量を調整する絞りである。

撮影が開始されると、ＣＣＤ１１２は、撮影レンズ１１０を通ってきた被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像をアナログ信号である被写体信号として読み取る。このＣＣＤ１１２は、本発明にいう撮像素子の一例に相当する。ＣＣＤ１１２で生成された被写体信号は、Ａ／Ｄ変換部１１５でデジタルの撮影画像データに変換される。変換後の撮影画像データは、入力コントローラ１３０を介して画像信号処理部１４０に送られる。

画像信号処理部１４０では、画像データにＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整等といった画像処理が施され、さらに、画像処理後の画像データに圧縮処理が施される。圧縮後の画像データは、一旦メモリ１７０に送られる。

メモリ１７０には、この携帯電話機１００内で実行されるプログラムが記憶されたり、中間バッファとして用いられる記録速度が高速なＳＤＲＡＭ、各種メニュー画面用のデータや、ユーザの設定内容などが記憶されたデータ保存用のメモリであるＳＲＡＭ、圧縮された画像データが記憶されるＶＲＡＭが含まれている。ＶＲＡＭは、複数領域に分割されており、画像データが複数領域に順番に記憶され、記憶された画像データはビデオエンコーダ１５０やメディアコントローラ１９０に順次に読み出される。

ビデオエンコーダ１５０は、ＣＰＵ１８０からの指示に従って、メモリ１７０から圧縮後の画像データを取得し、圧縮後の画像データを、液晶パネル１０１で表示できるデータ形式に変換する。変換後の画像データは画像表示装置１３０に送られ、画像表示装置１３０によって、画像データが表す画像が液晶パネル１０１に表示される。メディアコントローラ１９０は、メモリ１７０に記憶された圧縮後の画像データを記録メディア１９１へ記録したり、記録メディア１９１に記録された画像データを読み出すためのものである。

また、図２に示すプッシュボタン１０５を使って電話番号が入力され、確定ボタン１０７が押下されると、電話番号が設定されて相手装置との通信が開始される。このとき、携帯電話機１００の電話番号や入力された電話番号などの通信情報がＣＰＵ１８０から第１送受信部１０３に伝えられ、通信情報が電波に変換されてアンテナ１０３ａに伝えられ、アンテナ１０３ａから電波が発せられる。第１アンテナ１０３ａから発せられた電波は、建物や電柱などといった各所に設けられている共同アンテナ（図示しない）を介して基地局に伝わり、基地局で、指定された電話番号が割り当てられた相手装置との接続が確立される。

相手装置との接続が確立すると、ユーザが携帯電話機１００に向けて発した声が、図２にも示すマイクロフォン１２１で集音され、集音された声がインタフェース部１２０で音声データを表わす電波に変換されて、第１送受信部１０３の第１アンテナ１０３ａによって相手装置に送信される。また、第１アンテナ１０３ａを介して受信された音声用の電波は、インタフェース部１２０で音声データに変換され、図２にも示すスピーカ１０２から音声として発せられる。第１送受信部１０３、第１アンテナ１０３ａでは、音声データだけではなく、電話番号の代わりにメールアドレスを使ってメールを表わすメールデータも送受信される。第１アンテナ１０３ａで受信されて、第１送受信部１０３でデジタル化されたメールデータは、入力コントローラ１３０によってメモリ１７０に記憶される。

また、この携帯電話機１００には、基地局を介して他の携帯電話機などといった相手装置と通信するための通信インタフェース（第１送受信部１０３、第１アンテナ１０３ａ）とは別に、基地局を介さずに、近距離用の無線通信によって通信するための無線通信インタフェース（第２送受信部１０９、第２アンテナ１０９ａ）も備えられている。近距離無線通信用の通信インタフェースとしては、赤外線通信やブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）などを適用することができる。本実施形態では、通信インタフェースとして赤外線通信が適用されており、他の携帯電話機などから直接送信されてきた赤外線が第２アンテナ１０９ａで受信されると、その受信された赤外線に基づく電気信号が第２送受信部１０９でピックアップされて、デジタルのデータに変換される。逆に、外部装置にデータを送信するときには、第２送受信部１０９にデータが伝えられ、そのデータが第２送受信部１０９で電波に変換されて、第２アンテナ１０９ａから発せられる。

この第２アンテナ１０９ａで画像を表わす赤外線が受信されると、第２送受信部１０９では赤外線に基づく電気信号が画像データに変換される。変換された画像データは、撮影画像データと同様にして、画像表示装置１６０に送られて画像データが表わす画像が液晶パネル１０１に表示されたり、メディアコントローラ１９０を介して記録メディア１９１に記録される。

携帯電話機１００は、基本的には以上のように構成されている。

ここで、本実施形態の携帯電話機１００では、撮影レンズ１１０がレンズ鏡胴に確実に固定されることにより、ユーザが携帯電話機１００を落としてしまった場合などに撮影レンズ１１０がレンズ鏡胴から外れてしまう不具合が回避されている。以下では、撮影レンズ１１０、およびレンズ鏡胴の構成について詳しく説明する。

図４は、撮影レンズが収容されたレンズ鏡胴を、光軸を通る面で切断したときの断面図である。以下では、被写体光Ｌが入射してくる入射側（図の左側）を前側と称して説明する。

図４に示すように、撮影レンズ１１０は、３枚のレンズ１１０１，１１０２，１１０３で構成されており、それらのレンズ１１０１，１１０２，１１０３はレンズ鏡胴２００内に収容されている。レンズ１１０１，１１０２，１１０３の外周面と、レンズ鏡胴２００の内面との間には接着剤が塗布されており、レンズ１１０１，１１０２，１１０３は、それぞれ１面（外周面）のみがレンズ鏡胴２００に接着されている。

図５は、前側のレンズ１１０１の概略図である。

前側のレンズ１１０１は、２つの左右片３０１，３０２と、２つの上下片３０３，３０４とでなる組立型を使って成形される。

２つの左右片３０１，３０２、および２つの上下片３０３，３０４が組み立てられた組立型は、内面がレンズ１１０１の形状を有している。組立型に透明な液状の材料（例えば、透明なプラスチックなど）が流し込まれ、材料が固化した後で、左右片３０１，３０２が左右に外され、上下片３０３，３０４が上下に外されることにより、レンズ１１０１が成形される。

また、上下片３０３，３０４には、被写体光Ｌを取り囲む凸部が設けられており、その結果、前側のレンズ１１０１には、被写体光Ｌを取り囲む外周面に溝１１０１ａが形成される。レンズ１１０１は、本発明にいう光学部材の一例にあたり、溝１１０１ａは、本発明にいう凹部の一例に相当する。

一方、図４に示すように、レンズ鏡胴２００は、外周面に切り欠き２００ｂが設けられており、内面に前側のレンズ１１０１の溝１１０１ａと嵌り合う凸部２００ａが形成されている。レンズ鏡胴２００は、本発明にいう光学鏡胴の一例にあたり、凸部２００ａは、本発明にいう凸部および突起それぞれの一例に相当する。

レンズ鏡胴２００には、図１に示す突当部１１ａが備えられておらず、レンズ１１０１，１１０２，１１０３の前面や背面を覆っていないため、光軸方向の薄型化が図られている。

また、前側のレンズ１１０１がレンズ鏡胴２００内に押し込まれると、切り欠き２００ｂによってレンズ鏡胴２００が撓み、レンズ１１０１が最前面に取り付けられる。このとき、前側のレンズ１１０１に設けられた溝１１０１ａに、レンズ鏡胴２００の内面に形成された凸部２００ａが嵌り、レンズ１１０１，１１０２，１１０３がレンズ鏡胴２００に確実に固定されるため、レンズ１１０１，１１０２，１１０３とレンズ鏡胴２００との接着面が小さくても、レンズ１１０１，１１０２，１１０３がレンズ鏡胴２００に確実に固定される。

図６は、レンズ鏡胴２００の製造工程を説明するための図である。

本実施形態においては、レンズ鏡胴２００は、２つの外型片３１１，３１２と、２つの内型片３２１，３２２とを使って成形される。

２つの外型片３１１，３１２が組み立てられた外型３１０は、中空の筒状を有しており、外型３１０の内面は、レンズ鏡胴２００の外面の形状に形成されている。

２つの内型片３２１，３２２が組み立てられた内型３２０は、外周面がレンズ鏡胴２００の内面の形状に形成されている。また、２つの内型片３２１，３２２の合わせ面（パーティングラインＰ）は、成形されるレンズ鏡胴２００において、図５に示すレンズ１１０１の溝１１０１ａに対応する位置に設計されている。

まず、外型片３１１，３１２、および内型片３２１，３２２がそれぞれに組み立てられ、外型３１０の内側に内型３２０がセットされる。

続いて、外型３１０と内型３２０との間に、液状の材料２００´（例えば、プラスチックや金属など）が流し込まれる。

材料２００´が固化すると、外型片３１１，３１２が分解されることによって外型３１０が外され、さらに、内型片３２１，３２２が分解されることによって内型３２０が外されて、レンズ鏡胴２００が成形される。

ここで、内型片３２１，３２２の間の隙間２００ａ´には、液状の材料２００´が入り込んでしまいやすく、内型３２０を外した後に、そのパーティングラインＰの位置にバリができやすい。上述したように、内型片３２１，３２２のパーティングラインＰは、図５に示すレンズ１１０１の溝１１０１ａに対応する位置に設けられているため、成形されたレンズ鏡胴２００の、レンズ１１０１の溝１１０１ａに対応する位置にバリが形成される。本実施形態においては、このように形成されたバリが凸部２００ａとして利用される。

このように、本実施形態では、前側のレンズ１１０１に設けられた溝１１０１ａに、レンズ鏡胴２００の内面に形成された凸部（バリ）２００ａが嵌り、レンズ１１０１，１１０２，１１０３がレンズ鏡胴２００に確実に固定されるため、ユーザが携帯電話機１００を落としてしまった場合であっても、レンズ１１０１，１１０２，１１０３がずれてしまったり、レンズ鏡胴２００から外れてしまう不具合を確実に回避することができる。また、レンズ鏡胴２００を成形する際に形成されてしまうバリを、レンズ１１０１の凹部と嵌り合う凸部として利用することにより、製造工程の煩雑化を軽減することができる。

ここで、上記では、光学部材に凹部を設け、光学鏡胴に凸部を設ける例について説明したが、本発明の光学部材は、光学部材に凸部を設け、光学鏡胴に凹部を設けるものであってもよい。

また、上記では、前側の光学部材と光学鏡胴との接触面に凹部と凸部とを設ける例について説明したが、本発明の光学部材は、全ての光学部材それぞれと光学鏡胴との接触面に凹部と凸部とを設けるものであってもよい。

また、上記では、本発明にいう撮像装置の一例として携帯電話機が示されているが、本発明にいう撮像装置はデジタルカメラなどであってもよい。

また、上記では、本発明にいう撮像素子の一例としてＣＣＤが示されているが、本発明にいう撮像素子はＣＭＯＳセンサなどであってもよい。

レンズ鏡胴内にレンズが収容されたレンズユニットを、光軸を通る面で切断したときの断面図である。 本発明の一実施形態が適用された携帯電話機の外観斜視図である。 携帯電話機の内部ブロック図である。 撮影レンズが収容されたレンズ鏡胴を、光軸を通る面で切断したときの断面図である。 前側のレンズの概略図である レンズ鏡胴２００の製造工程を説明するための図である。

符号の説明

１００ 携帯電話機
１０１ 液晶パネル
１０２ 送話口
１０３ 第１送受信部
１０３ａ 第１アンテナ
１０４ 選択ボタン
１０５ プッシュボタン
１０６ 受話口
１０７ 確定ボタン
１０８ 電源ボタン
１０９ 第２送受信部
１０９ａ 第２アンテナ
１１０ 撮影レンズ
１１１ アイリス
１１２ ＣＣＤ
１１３ Ａ／Ｄ変換部
１２０ インタフェース部
１２１ マイクロフォン
１２２ スピーカ
１３０ 入力コントローラ
１４０ 画像信号処理部
１５０ ビデオエンコーダ
１６０ 画像表示装置
１７０ メモリ
１８０ ＣＰＵ
１８１ 各種スイッチ
１９０ メディアコントローラ
１１０１，１１０２，１１０３ レンズ
１０１１ａ 溝
２００ レンズ鏡胴
２００ａ 凸部
３１０ 外型
３１１，３１２ 外型片
３２０ 内型
３２１，３２２ 内型片

Claims (3)

1. 被写体光が通過する光学部材と、
   前記光学部材の外周面を取り囲んで、該光学部材を内部に収容する光学鏡胴とを備え、
   前記光学部材および前記光学鏡胴は、相互に接触する面それぞれに、相互に嵌り合う凹部と凸部とが設けられたものであることを特徴とする光学ユニット。
2. 前記凹部は、前記光学部材に設けられたものであり、
   前記光学鏡胴は、前記光学部材の凹部と対応する位置をパーティングラインとして内部が抜き出されて成形されたものであり、
   前記凸部は、前記光学鏡胴の、前記パーティングラインの位置に形成された突起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. 請求項１記載の光学ユニットと、
   前記光学部材を通過してきた被写体光を捉えて画像信号を生成する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮影装置。

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