JP2008145930A

JP2008145930A - レンズユニット、撮像装置、レンズユニットの製造方法、及び撮像装置の製造方法

Info

Publication number: JP2008145930A
Application number: JP2006335676A
Authority: JP
Inventors: Toru Kuchimaru; 亨口丸
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】撮像レンズを鏡枠に保持したレンズユニットの状態でピント調整を可能としたレンズユニット。
【解決手段】被写体側の第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化する第１のカム、若しくは第２のカム当接部を設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズを保持し、前記第１のカムが当接する第１のカム当接部、若しくは前記第２のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第２のカムを設けた鏡枠と、
を有すること。
【選択図】図２

Description

本発明は小型で高精度なレンズユニット、該レンズユニットを有する撮像装置、該レンズユニットの製造方法、及び該レンズユニットをベース部材に組み立てる撮像装置の製造方法に関する。

従来より小型で薄型の撮像装置が、携帯電話機やＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能となっている。

これらの撮像装置に使用される撮像素子としては、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）型イメージセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等の固体撮像素子が使用されている。

近年、これらの撮像装置は、より機能の充実を目指し、撮像レンズを固定して深い被写界深度を利用したパンフォーカス撮影のみならず、撮像レンズを繰り出してマクロ撮影を行うものや、撮像レンズが被写体距離に応じて自動的に合焦するオートフォーカス機構を内蔵したものが市販されるようになってきている。

撮像レンズは、レンズ性能を向上させるために２枚や３枚の複数の単レンズから構成され、また、生産性を向上させるためにプラスチックから形成されている。このために個々の単レンズの寸法等のバラツキが撮像レンズの合成焦点距離のばらつきとなる。また、撮像レンズを保持する鏡枠や撮像素子を保持するベース部材もプラスチックから形成されているので、寸法にバラツキが生ずる。このために、撮像レンズが結像面に確実に合焦するように組み立てるためには、撮像レンズをピント調整する必要がある。

ピント調整としては、撮像レンズを保持する鏡枠を、撮像素子を保持するベース部材にネジやカムにより係合させ、回転させながら光軸方向に移動するようにしたり、鏡枠をネジを螺設したシャフトに係合させてモータにより直進移動させたりする構成が採用されている。

また、構成する各部材の寸法精度を向上させ、ピント調整を不要にすることも考えられるが、原価高になる。

このようにピント調整を行う従来技術として、撮像レンズを保持する鏡枠（鏡筒）と、鏡枠と撮像素子等を保持する円筒状のベース部材（ホルダー）とを備え、鏡枠の外周より側方に突出したフランジ部の後端面とベース部材の先端面とにそれぞれ傾斜端面を設けて互いに接触させ、鏡枠を回転させることにより鏡枠が撮像レンズの光軸方向に移動するレンズ調整機構が開示されている（特許文献１参照）。

また、撮像レンズを保持する鏡枠（第１開口絞り付き押え）と、鏡枠を保持する円筒状のベース部材（ホルダー）とを備え、撮像レンズの外周より側方に突出した突起をベース部材の内周面に設けたカム溝に係合させ、鏡枠を回転させることにより鏡枠が撮像レンズの光軸方向に移動する撮影レンズ体が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００４−９４０１３号公報特開２００２−８２２７１号公報

上述の特許文献１，２においては何れも、撮像レンズを保持する鏡枠を、撮像素子等を保持する円筒状のベース部材に対して、カムを用いて光軸方向に移動させ、ピント調整を行っている。

しかし、光学部品である撮像レンズを鏡枠に組み付けてレンズユニットとする組立作業と、電気部品である撮像素子をベース部材に組み付ける組立作業は異なる工程や工場で行われることが多い。ピント調整は光学的な調整であるので、撮像レンズを組み付ける工程や工場で行われることが望ましく、撮像素子を組み付ける工程や工場ではピント調整済みのレンズユニットをベース部材に単に装着するだけで撮像装置を完成できることが望ましい。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、撮像レンズを鏡枠に保持したレンズユニットの状態でピント調整を可能としたレンズユニット、該レンズユニットを有する撮像装置、レンズユニットの製造方法及び該レンズユニットの製造方法で組み立てられたレンズユニットを用いて製造する撮像装置の製造方法を提案することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．被写体側の第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化する第１のカム、若しくは第２のカム当接部を設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズを保持し、前記第１のカムが当接する第１のカム当接部、若しくは前記第２のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第２のカムを設けた鏡枠と、
を有することを特徴とするレンズユニット。
２．前記第１のカム及び前記第２のカムは光軸方向に段階的に高さが変化するカムであることを特徴とする１に記載のレンズユニット。
３．前記第１のカム及び前記第２のカムは光軸方向に無段階に高さが変化するカムであることを特徴とする１に記載のレンズユニット。
４．前記第１のカム及び前記第２のカムは３組からなり、円周方向に等分に配置されていることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載のレンズユニット。
５．撮像素子を装着可能であり、光軸方向の位置が変化する第３のカム、若しくは第４のカム当接部を設けたベース部材と、
前記第３のカムが当接する第３のカム当接部、若しくは前記第４のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第４のカムを設けた鏡枠と、
を有することを特徴とする撮像装置。
６．前記第３のカム及び前記第４のカムは光軸方向に段階的に高さが変化するカムであることを特徴とする５に記載の撮像装置。
７．前記第３のカム及び前記第４のカムは光軸方向に無段階に高さが変化するカムであることを特徴とする５に記載の撮像装置。
８．前記第３のカム及び前記第４のカムは３組からなり、円周方向に等分に配置されていることを特徴とする５〜７の何れか１項に記載の撮像装置。
９．被写体側の第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化する第１のカム、若しくは第２のカム当接部を設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズを保持し、前記第１のカムが当接する第１のカム当接部、若しくは前記第２のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第２のカムを設けた鏡枠と、
を有し、
前記撮像レンズが結像すべき結像面に対して前記鏡枠を所定の位置に固定する工程と、
前記鏡枠に前記撮像レンズを装着して前記第１のカム当接部に前記第１のカムを当接させるか、又は前記第２のカムに前記第２のカム当接部を当接させる工程と、
前記撮像レンズを回転させ、前記撮像レンズを前記結像面に合焦させる工程と、
を有することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
１０．前記撮像レンズを前記結像面に合焦させた後、接着剤にて前記撮像レンズを前記鏡枠に接合する工程を有することを特徴とする９に記載のレンズユニットの製造方法。
１１．撮像素子を装着可能であり、光軸方向の位置が変化する第３のカム、若しくは第４のカム当接部を設けたベース部材と、
前記第３のカムが当接する第３のカム当接部、若しくは前記第４のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第４のカムを前記鏡枠に設け、９又は１０に記載のレンズユニットの製造方法により組立られたレンズユニットと、
を有し、
前記第３のカムに前記第４のカム当接部を当接させるか、又は前記第３のカム当接部に前記第４のカムを当接させ、前記撮像レンズを前記結像面に合焦させる工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
１２．前記撮像レンズを前記結像面に合焦させた後、接着剤にて前記レンズユニットを前記ベース部材に接合する工程を有することを特徴とする１１に記載の撮像装置の製造方法。

請求項１〜４に記載のレンズユニット及び請求項９，１０に記載のレンズユニットの製造方法によれば、撮像レンズを鏡枠に組み付けてレンズユニットとする工程や工場でピント調整が可能なので、撮像素子を組み付ける工程や工場ではピント調整が不要になる。従って、各工程や工場の特徴に応じて作業を分けることが可能になる。

請求項５〜８に記載の撮像装置及び請求項１１，１２に記載の撮像装置の製造方法によれば、レンズユニットと撮像素子を保持するベース部材が成型によって寸法のバラツキが生じても、このバラツキによるピント誤差を簡単に補正することができる。

本発明のレンズユニット及び該レンズユニットを有する撮像装置の実施の形態を図を参照して詳細に説明する。

先ず、撮像装置を備えた携帯端末として携帯電話機の一例を図１の外観図に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて内側から見た図であり、図１（Ｂ）は折り畳んだ携帯電話機を開いて外側から見た図である。

図１において、携帯電話機Ｔは、表示画面Ｄ１，Ｄ２を備えたケースとしての上筐体７１と、操作ボタンＢを備えた下筐体７２とがヒンジ７３を介して連結されている。後述する撮像装置Ｓは、上筐体７１内の表示画面Ｄ２の下方に内蔵されていて、上筐体７１の外表面に撮像レンズＬが露出している。

なお、この撮像装置Ｓの位置は上筐体７１内の表示画面Ｄ２の上方や側面に配置してもよい。また、携帯電話機Ｔは折り畳み式に限定されるものではない。

次に、レンズユニットについて説明する。

図２はレンズユニットの断面図、図３（Ａ）は被写体側から見た撮像レンズの正面図、図３（Ｂ）はＡ−Ａ断面図、図４は結像面側から見た鏡枠の背面図である。

図２のレンズユニットＬＵにおいて、撮像レンズＬは凸レンズである第１レンズＬ１と凹レンズである第２レンズＬ２とから構成され、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２は互いに接着剤により接合されて一体化している。そして、被写体光を結像面Ｐに結像する。

鏡枠１は円筒状に形成され、内部に撮像レンズＬを保持する。図２のレンズユニットＬＵにおいては、鏡枠１における撮像レンズＬの光軸Ｏと直交する内面に撮像レンズＬの第１レンズＬ１が当接し、鏡枠１の内周面に撮像レンズＬ２の外周面が嵌合している。

レンズユニットＬＵは後述する如く、ＣＣＤ等の撮像素子を装着するベース部材に取り付けられるが、このレンズユニットＬＵにおいては、鏡枠１に円周方向に等分に配置され同じ高さで若干突出した３個の当接面１ａがベース部材に当接して、光軸方向の位置決めがされる。

従って、レンズユニットＬＵのみで被写体光を結像面Ｐに合焦させるピント調整を行うには、当接面１ａを所定の検具に当接させて鏡枠１を固定し、この状態で撮像レンズＬを光軸Ｏの方向に進退させて調整を行えばよい。

このために本レンズユニットＬＵにおいては、撮像レンズＬにおける第１レンズＬ１の被写体側に位置する第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化するカム面Ｌｃ（第１のカム）を設けている。カム面Ｌｃは図３に示す如く、設計値より光軸Ｏの方向に高いカム面Ｌｃ（Ｈ）、設計値に相当するカム面Ｌｃ（Ｍ）、設計値より光軸Ｏの方向に低いカム面Ｌｃ（Ｌ）と円周方向に連続して３組設けられている。

なお、カム面Ｌｃ（Ｍ）に対するカム面Ｌｃ（Ｈ）及びカム面Ｌｃ（Ｌ）の段差は例えば±５μｍである。

一方、鏡枠１における撮像レンズＬの光軸Ｏと直交する内面には、円周方向に等分に配置され同じ高さで若干突出した３個の当接面（第１のカム当接部）１ｂが設けられている。そして、同じ高さの３個のカム面Ｌｃが３個の当接面１ｂに各々当接するように配置されている。

従って、撮像レンズＬを撮像面Ｐの側から回転させて、当接面１ｂにカム面Ｌｃ（Ｍ）が当接している状態からカム面Ｌｃ（Ｈ）が当接する状態にすれば、撮像レンズＬは撮像面Ｐの方向に移動する。また、撮像レンズＬを撮像面Ｐから回転させて、当接面１ｂにカム面Ｌｃ（Ｍ）が当接している状態からカム面Ｌｃ（Ｌ）が当接する状態にすれば、撮像レンズＬは被写体の方向に移動する。

依って、撮像素子を装着するベース部材にレンズユニットＬＵを取り付けなくても、レンズユニットＬＵのみでピント調整を終了させることができる。

ピント調整が終了した後は、撮像レンズＬが移動しないように、撮像面Ｐの側から撮像レンズＬと鏡枠１とを接着剤Ｓにて接合する。

接着剤としては、嫌気硬化性、プライマー硬化性、紫外線硬化型等の接着剤を用いることができる。

また、熱溶着等の各種接合方法を用いて、撮像レンズＬと鏡枠１とを接合してもよい。

なお、以上のカム面Ｌｃは３段階に光軸Ｏの方向の高さが変化するカムであったが、３段階以上に高さが変化してもよいし、段階的でなく無段階に高さが変化するカムであってもよい。

また、以上の実施の形態においては、撮像レンズＬにカム面（第１のカム）を設け、鏡枠１にカム面に当接する当接面（第１のカム当接部）を設けたが、これを逆にして、鏡枠１にカム面（第２のカム）を設け、撮像レンズＬにカム面に当接する当接面（第２のカム当接部）を設けるようにしてもよい。

以上の如くレンズユニットＬＵを組み立て、ピント調整を行った後は次工程におくる。次工程は撮像素子等をベース部材に装着する工程であるが、本レンズユニットＬＵにおいては基本的にはそのままベース部材に装着すればよい。

レンズユニットＬＵをベース部材２に装着した撮像装置の断面図を図５に示す。

ここで、撮像レンズが明るいレンズである等の理由によりピントの精度をより向上させたい場合には、これでも不充分な場合がある。

即ち、レンズユニットＬＵは鏡枠１の当接面１ａが被写体側からベース部材２に当接して装着される。一方、不図示の撮像素子は撮像面Ｐからベース部材２に装着される。従って、ベース部材２におけるレンズユニットＬＵが当接する面と撮像素子が当接する面は表裏逆の面となる。ベース部材２は樹脂成型されるので、一方の面は固定型により成型され、他方の面は可動型により成型される。従って、二つの面の間の寸法ｄは、金型のキャビティや成型ロットにより異なる場合が出てくる。

この問題を解決するために、レンズユニットＬＵをベース部材２に装着する際の当接面を変えられるようにした。これを図５に図６を加えて説明する。図６（Ａ）は被写体側から見たベース部材２の正面図、図６（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。

ベース部材２における鏡枠１の当接面１ａが当接する面として、光軸方向の位置が変化するカム面２ａ（第３のカム）が設けられている。カム面２ａは図６に示す如く、設計値より光軸Ｏの方向に高いカム面２ａ（Ｈ）、設計値に相当するカム面２ａ（Ｍ）、設計値より光軸Ｏの方向に低いカム面２ａ（Ｌ）と円周方向に連続して３組設けられている。

なお、カム面２ａ（Ｍ）に対するカム面２ａ（Ｈ）及びカム面２ａ（Ｌ）の段差は例えば±５μｍである。

一方、鏡枠１には、円周方向に等分に配置され同じ高さで若干突出した３個の当接面（第３のカム当接部）１ａが設けられている。そして、同じ高さの３個のカム面２ａが３個の当接面１ａに各々当接するように配置されている。

また、ベース部材２のカム面２ａの外側には被写体方向にリング状に突出した突出壁２ｂが設けられ、突出壁２ｂには３個の切り欠き２ｃ，２ｄ，２ｅが設けられている。そして、鏡枠１の外周部に設けられた突出部１ｃが任意の切り欠き２ｃ，２ｄ，２ｅに挿入可能である。

従って、ベース部材２が設計値通りに成型されている場合は、突出部１ｃを切り欠き２ｄに挿入しながら、レンズユニットＬＵをベース部材２に装着する。すると、当接面１ａは設計値に相当するカム面２ａ（Ｍ）に当接するので、レンズユニットＬＵ単体で調整したピント位置が保たれる。

一方、ベース部材２の面間寸法Ｄが設計値より小さめに成型されている場合は、突出部１ｃを切り欠き２ｃに挿入しながら、レンズユニットＬＵをベース部材２に装着する。すると、当接面１ａは設計値より光軸Ｏの方向に高いカム面２ａ（Ｈ）に当接するので、ベース部材２への装着によってピント位置が変化することがない。

更に、ベース部材２の面間寸法Ｄが設計値より大きめに成型されている場合は、突出部１ｃを切り欠き２ｅに挿入しながら、レンズユニットＬＵをベース部材２に装着する。すると、当接面１ａは設計値より光軸Ｏの方向に低いカム面２ａ（Ｌ）に当接するので、ベース部材２への装着によってピント位置が変化することがない。

このように、キャビティやロットによってベース部材２の寸法にバラツキが生じている場合は、キャビティＮｏやロットＮｏに応じて予め切り欠き２ｃ，２ｄ，２ｅを定めておけばよいので、組立作業者は指示された切り欠き２ｃ，２ｄ，２ｅに突出部１ｃを挿入するだけでよく、この工程ではレンズユニットＬＵの組立工程のような被写体光を撮像面に合焦させるピント調整は不要である。

レンズユニットＬＵをベース部材２に装着した後は、前述の接着剤Ｓで両者を接合する。そして、不図示の撮像素子等を装着して撮像装置を完成させる。

なお、以上のカム面２ａは３段階に光軸Ｏの方向の高さが変化するカムであったが、３段階以上で高さが変化してもよいし、段階的でなく無段階に高さが変化するカムであってもよい。

また、以上の実施の形態においては、ベース部材２にカム面（第３のカム）を設け、鏡枠１にカム面に当接する当接面（第３のカム当接部）を設けたが、これを逆にして、鏡枠１にカム面（第４のカム）を設け、ベース部材２に該カム面に当接する当接面（第４のカム当接部）を設けるようにしてもよい。

携帯電話機の外観図である。レンズユニットの断面図である。被写体側から見た撮像レンズの正面図とカムの断面図である。結像面側から見た鏡枠の背面図である。撮像装置の断面図である。被写体側から見たベース部材の正面図とカムの断面図である。

符号の説明

１鏡枠
１ａ，１ｂ当接面
２ベース部材
２ａカム面
ＬＵレンズユニット
Ｌ撮像レンズ
Ｌｃカム面
Ｐ結像面
Ｏ光軸
Ｓ接着剤

Claims

被写体側の第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化する第１のカム、若しくは第２のカム当接部を設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズを保持し、前記第１のカムが当接する第１のカム当接部、若しくは前記第２のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第２のカムを設けた鏡枠と、
を有することを特徴とするレンズユニット。
前記第１のカム及び前記第２のカムは光軸方向に段階的に高さが変化するカムであることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
前記第１のカム及び前記第２のカムは光軸方向に無段階に高さが変化するカムであることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
前記第１のカム及び前記第２のカムは３組からなり、円周方向に等分に配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のレンズユニット。
撮像素子を装着可能であり、光軸方向の位置が変化する第３のカム、若しくは第４のカム当接部を設けたベース部材と、
前記第３のカムが当接する第３のカム当接部、若しくは前記第４のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第４のカムを設けた鏡枠と、
を有することを特徴とする撮像装置。
前記第３のカム及び前記第４のカムは光軸方向に段階的に高さが変化するカムであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記第３のカム及び前記第４のカムは光軸方向に無段階に高さが変化するカムであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記第３のカム及び前記第４のカムは３組からなり、円周方向に等分に配置されていることを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の撮像装置。
被写体側の第１レンズ面の周囲に、光軸方向の位置が変化する第１のカム、若しくは第２のカム当接部を設けた撮像レンズと、
前記撮像レンズを保持し、前記第１のカムが当接する第１のカム当接部、若しくは前記第２のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第２のカムを設けた鏡枠と、
を有し、
前記撮像レンズが結像すべき結像面に対して前記鏡枠を所定の位置に固定する工程と、
前記鏡枠に前記撮像レンズを装着して前記第１のカム当接部に前記第１のカムを当接させるか、又は前記第２のカムに前記第２のカム当接部を当接させる工程と、
前記撮像レンズを回転させ、前記撮像レンズを前記結像面に合焦させる工程と、
を有することを特徴とするレンズユニットの製造方法。
前記撮像レンズを前記結像面に合焦させた後、接着剤にて前記撮像レンズを前記鏡枠に接合する工程を有することを特徴とする請求項９に記載のレンズユニットの製造方法。
撮像素子を装着可能であり、光軸方向の位置が変化する第３のカム、若しくは第４のカム当接部を設けたベース部材と、
前記第３のカムが当接する第３のカム当接部、若しくは前記第４のカム当接部が当接し光軸方向の位置が変化する第４のカムを前記鏡枠に設け、請求項９又は請求項１０に記載のレンズユニットの製造方法により組立られたレンズユニットと、
を有し、
前記第３のカムに前記第４のカム当接部を当接させるか、又は前記第３のカム当接部に前記第４のカムを当接させ、前記撮像レンズを前記結像面に合焦させる工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
前記撮像レンズを前記結像面に合焦させた後、接着剤にて前記レンズユニットを前記ベース部材に接合する工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置の製造方法。