JP3185211U - アッタチメントレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】スマートホンの様な携帯情報端末に内蔵されているカメラに、外部より付加し、被写体をマクロモードで撮像する際に、ピント合わせ時間を短縮し、光学系を保持し易くしたアタッチメントレンズを提供する。
【解決手段】外部より付加したマクロレンズ９の焦点距離ｆと同等な距離を、スペースバー１１とマクロレンズホルダ１０にて被写体との間に保つ手段と、マクロレンズ９と携帯情報端末に内蔵されたカメラの移動レンズ７の光軸位置が略一致するように、マクロレンズ９とマクロレンズホルダ１０からなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本考案は、マクロレンズの様な近距離撮影用のアッタチメントレンズに関するもので、特にスマートホンの様なカメラ機能を持った携帯情報端末のカメラ部分に付けるアタッチメントレンズに関する。

スマートホンの様な携帯情報端末（以下便宜上スマートホンと称する）に付加されているカメラで撮像する場合、スマートホンのカメラ（以下カメラと称する）は無限遠の被写体から、近接の被写体までをカバーする必要が有り、近接部分は、カメラのレンズ系で決まる被写体距離までしかカバー出来ない。 この距離は一般的には１０ｃｍ程度であり、画像を拡大（マクロモード）するには、電子ズーム機能で、画質を劣化させて撮像する（少ない画素数領域での撮像）。他の方法のマクロモードとしては、ゴムのベルトが付いたマクロレンズをスマートホンに取り付け、カメラを保持しながらピント合わせをする方法を採用していた。

前述のようなマクロレンズを用いて、スマートホンで画像拡大する場合、カメラを保持する必要が有る。これは微小コードを読み取る場合や、顕微鏡の様に被写体を拡大して使う場合には、手振れの影響が出て、鮮明な画像が撮れない。

また、ピント合わせの為にスマートホンのカメラの一部のレンズが移動するが、こうした手ぶれがあると、ピント合わせが困難になり、ピントが合うまでの時間が長くかかる。したがって、ピント合わせ時間の短縮化、保持のしやすさが望まれている。

本考案の解決すべき課題は、マクロレンズを、スマートホンのカメラで画像を撮像する場合、スマートホンの保持のしやすさを改善することにある。

本考案の別の解決すべき課題は、マクロレンズを、スマートホンのカメラに付加し、画像を撮像する場合、ピント合わせ時間を短縮化することにある。

課題を解決するための手段を説明するために、まず、スマートホン内部に有るカメラの構造及び、本考案のアタッチメントレンズとスマートホンとの相対関係に付き図１に示す。

図１はスマートホンの厚さ方向の断面構造を示す。スマートホンの筐体１の内部にカメラ２が入っている。カメラ２の底部にはイメージセンサ３が実装され、ワイヤボンディング４で電気的に接続されている。固定レンズ５はカメラ２の側壁内部に保持されている。オートフォーカスの為の移動レンズ６が格納された移動レンズホルダ７は、カメラ２の鏡筒内を移動し、イメージセンサ３上にピントを合わせる。通常、カメラ２は無限遠に最初の状態が設定されている。即ち、無限遠から来る平行光の入射光線がイメージセンサ３上に結像する。

本考案のアタッチメントレンズ８は、近距離撮影用のマクロレンズ９と、マクロレンズ９が内部に格納されたマクロレンズホルダ１０と、マクロレンズホルダ１０より伸長したスペースバー１１とから構成された構造体である。アタッチメントレンズ８のマクロレンズ９の光軸中心は、スマートホン筐体１の表面に露出された、カメラ２の移動レンズ６の光軸中心とほぼ一致している。

スペースバー１１の先端部分からマクロレンズまでの距離が、マクロレンズ９の焦点距離ｆと同じに設定されている。これが本考案のアタッチメントレンズ８の特徴である。この為、スペースバー先端に有る被写体の一点から出た光線は、マクロレンズ９を出た後に平行光線となる。図１に示す無限遠に最初の状態が設定されているスマートホンのカメラでは、平行光の入射光線はセンサ上に結像する。即ち、図３に示す光学系では、移動レンズ６が移動することなく、最初の段階でスペースバー１１の先端部分の被写体の合焦点画像がイメージセンサ３に結像される。

図３に於いて、マクロレンズ９から出射された光線は平行光であり、マクロレンズ９とカメラ２の最初のレンズ（図３では移動レンズ７）までの間（図中で距離ｇで示す）は、平行光線で進む。従ってマクロレンズとスマートホンとの間にスマートホンのカバーケースの肉厚相当の隙間が空いても、この間は平行光線の為、カメラ２内での光線軌跡は変化しない。

本願のマクロレンズのスマートホンへの具体的な取り付け方法に付き図２に示す。図２では、マクロレンズ９のマクロレンズホルダ１０の底部には、例えば凹凸テープの凸テープ１２が、対応するスマートホン表面にも凹テープ１３が貼り付いている。

図２に示す、マクロレンズホルダ１０の底部の凸テープ１２と、対応するスマートホン表面に凹テープ１３を接合させ、マクロレンズをスマートホンに具体的に取り付けた実施例を図３に示す。凹凸テープ１２，１３の組みを使っている為に、アタッチメントレンズ８のスマートホンの筐体１への着脱が容易である。

本願のマクロレンズのスマートホンへの具体的な取り付け方法の別の実施例に付き図４に示す。図４では、マクロレンズ９のマクロレンズホルダ１０の一部に磁石１４が埋め込まれ、対応するスマートホン表面には磁石１４に吸引される金属（例えば鉄片１５）が、接着部材（例えば両面テープ１６）でスマートホン表面に貼り付いている。マクロレンズホルダ１０の磁石１４の設置部とは反対部分には、空洞部１７が形成されている。

図４に示すマクロレンズホルダ１０の底部の空洞部１７には、スマートホン表面に形成された鉄片１５がはめ込まれ、マクロレンズホルダ１０の空洞部１７の対向部にある磁石１４と鉄片が磁力により吸引される。

マクロレンズをスマートホンに磁力で具体的に取り付けた実施例を図５に示す。空洞部１７に鉄片１５がはめ込まれ、鉄片１５の端部が空洞部１７の端部に押し付けられることで、マクロレンズホルダ１０のスマートホンのカメラに対する位置精度が決まる。

マクロレンズホルダ１０の空洞部１７に、両面テープ１６のカバー（図示せず）を外した状態で鉄片１５をセットし、マクロレンズ９越しに、スマートホンのカメラの移動レンズ７を見ながら位置決めして、マクロレンズホルダ１０をスマートホンに押し付けることにより。鉄片１５をスマートホンの所定位置に容易に貼り付けることが出来る。

図６はマクロレンズホルダ１０のスマートホンへの格納方法を示す図面である。図６に於いてスマートホンのイヤホンジャック穴１８部分に、マクロレンズホルダ１０に付いているスペースバー１１を挿入する。通常イヤホンジャック穴１８部分にはイヤホンジャックが抜けないように、ロックピン（図示せず）が設置されている。

通常イヤホンジャックの形状としては、先端部分に逆テーパが付いており、ロックピンが掛り、抜けないようになっている。スペースバー１１の形状として、通常のイヤホンジャックと同様に先端部分に逆テーパを付けても良いが、スペースバー１１の先端部の径を同じにして、テーパを付けないストレート形状にしても、イヤホンジャックの保持能力が逆テーパと遜色ないことを確認した。逆テーパでないストレート形状のスペースバー１１では、マクロレンズホルダ１０とスペースバー１１の成形の為の金型が簡単になるメリットがある。

上記の説明では、マクロレンズ９の焦点距離ｆが、イヤホンジャックの穴の深さから決まるスペースバー１１の長さより長い場合に付いて議論してきたが、マクロモードの拡大率を更に上げる場合には、イヤホンジャックの穴の深さから決まるスペースバー１１よりも短いスペースバー１１‘が必要となる。これを図７に示す。この場合、図５に於けるスペースバー１１よりも短いスペースバー１１’の先端部分の被写体の合焦点画像がイメージセンサ３に結像される。

図８に示すマクロレンズはスペースバー１１‘の長さは短く、イヤホンジャックの穴に挿入しても、ロックピンが掛らず容易にイヤホンジャックの穴から抜け落ちてしまう。

図８に示すマクロレンズに於いて、イヤホンジャック穴に挿入する際に、ロックピンが掛る長さのスペースバー１１にした場合を図９に示す。イヤホンジャックの穴に挿入する場合には、図１１の様に長いスペースバー１１を立て、短いスペースバー１１‘は図１１中の破線で示す様にマクロレンズホルダ１０内に格納する。
一方、図８で示す様に、短いスペースバー１１‘を立てた場合には、長いスペースバー１１は図８中の破線で示す様に、マクロレンズホルダ１０内に格納する。

図８，９を実現するための、スペースバー１１，１１‘の形状を図１０にて説明する。お互い９０度で直行したスペースバーが回転軸１９と直交方向に形成されている。回転軸１９は図１１のマクロレンズホルダ１０内に格納され、スペースバー１１，１１’が交互に立つような機構になっている（詳細構造は図示せず）。

本願のマクロレンズのスマートホンへの具体的な取り付け方法の更に別の実施例に付き図１１に示す。図１１では、スマートホンの筐体１はカバーケース２０で覆われており、カバーケース２０には、スマートホン１のカメラ２への入射光を取り込む開口部２１と、マクロレンズ９とが組み込まれ形成されている。合焦点機能が付いたメインカメラ２は通常、スマートホンの液晶画面の表面（図１１では下側）とは反対側に設置されており、カバーケース２０は図１１で示す様に、液晶画面側は大きく開口しているものの、マクロレンズ側（図１１では上側）では、覆っている部分が多く、マクロレンズ９をカバーケース２０に付ける部分は十分確保できる。

図１１に示す実施例のマクロレンズ９のスマートホンへの取り付け方法を図１２に示す。図１２では、マクロレンズ９を上にし、カバーケース２０を被写体上に被せるようにして乗せる。カバーケース２０の周辺の壁の先端部分からマクロレンズまでの距離は、マクロレンズ９の焦点距離ｆと同じに設定されている。この為、被写体の一点から出た光線は、マクロレンズ９を出た後に平行光線となる。マクロレンズ９から出た光線が、スマートホン１のカメラ２のレンズに入射するような位置に、スマートホン１をカバーケース２０上に搭載させる。

図１２に示す実施例のマクロレンズ９のスマートホンへの取り付け方法の別の実施例を図１３に示す。図１３では、マクロレンズ９を上にし、カバーケース２０を被写体上に被せるようにして乗せる所までは図１２と同じであるが、マクロレンズ９の焦点距離ｆが、カバーケース２０の周辺の壁の先端部分からマクロレンズまでの距離より長い場合について示している。この場合よりカバーケース２０の周辺の壁の先端部分から、焦点距離ｆからの不足分に相当した長さのスペーサバー２２が伸長する。この様にすると、被写体の一点から出た光線は、マクロレンズ９を出た後に平行光線となる。マクロレンズ９から出た光線が、スマートホン１のカメラ２のレンズに入射するような位置に、スマートホン１をカバーケース２０上に搭載させることは、図１２と同じである。

図１３中には図示していないが、カバーケース２０の異なる位置に、異なる焦点距離のマクロレンズ９を複数配置することが可能である。スマートホンの筐体１のカメラ２のレンズを、カバーケース２０の異なる焦点距離のマクロレンズ９に対応する位置に搭載することで、それぞれのマクロレンズ９の焦点距離に対応した倍率の異なる画像取得が可能となる。この際、マクロレンズ９の焦点距離ｆに応じ、カバーケース２０の周辺の壁の先端部分から伸長するスペーサバー２２の長さを変える。

図３、図５、図７、図１２で示す様に、マクロレンズ９を介し、被写体をスマートホンのカメラ２で撮像する際に、照度が不足する場合に、カメラ２の近傍に存在する補助光が点灯し被写体を照らす。この補助光をアタッチメントレンズ８が覆ってしまうと、照明光が不足する場合が有る。その際には、アタッチメントレンズ８を構成するマクロレンズホルダ１０、スペースバー１１の一部ないし、全部を光透過性の材質に変えることで、補助光を活用できようにしても良い。

カメラが内蔵されているスマートホンの厚さ方向の断面構造図と、カメラとアタッチメントレンズとの相対関係と両者の光学系を説明する図。 アタッチメントレンズをスマートホンに固定する方法として、凹凸テープを用い、それぞれの対応する箇所に配置したことを説明する図。 凹凸テープを使ってアタッチメントレンズを固定する方法を説明する図。 アタッチメントレンズをスマートホンに固定する方法として、磁力を用い、それぞれの対応する箇所に部品を配置したことを説明する図。 磁力を用いてアタッチメントレンズを固定する方法を説明する図。 イヤホンジャックの穴を用いアタッチメントレンズの格納方法を説明する図。 アタッチメントレンズの焦点距離が短いケースでの、光路を説明する図。 焦点距離が短いケースでの、長いスペースバーの格納方法を説明する図。 焦点距離が短いケースでの、短いスペースバーの格納方法を説明する図。 スペースバーと長いスペースバーの実際の構造を説明する図。 カバーケースにアタッチメントレンズを格納する方法を説明する図。 スマートホンのカバーケースに格納されたアタッチメントレンズを、スマートホンのカメラ位置に配置し被写体を撮像する方法を説明する図。 スマートホンのカバーケースに格納されたアタッチメントレンズの焦点距離が、カバーケースの高さよりも長いケースで、スマートホンのカメラ位置に配置し、被写体を撮像する方法を説明する図。

１ スマートホンの筐体
２ カメラ
３ イメージセンサ
４ ワイヤボンディング
５ 固定レンズ
６ 固定レンズホルダ
７ 移動レンズ
８ 移動レンズホルダ
９ マクロレンズ
１０ マクロレンズホルダ
１１ （長い）スペースバー
１１‘ （短い）スペースバー
１２ 凸テープ
１３ 凹テープ
１４ 磁石
１５ 鉄片
１６ 両面テープ
１７ 空洞部
１８ イヤホンジャック穴
１９ 回転軸
２０ カバーケース
２１ 開口部
２２ スペースバー

Claims (9)

1. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、付加したレンズの焦点距離と同等な距離を被写体との間に保つ保持手段と、該付加レンズを携帯情報端末の内蔵カメラ部分に保持する手段とを有することを特徴とするアタッチメントレンズ。
2. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、被写体から出射された光線がアタッチメントレンズを通過後、平行を保ち、携帯情報端末の内蔵カメラに入射されることを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
3. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、該付加レンズを携帯情報端末の内蔵カメラ部分に保持する手段として、携帯情報端末の該当個所と、アタッチメントレンズの該当箇所に凹凸テープを貼り付け、両者を結合し保持する手段としたことを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
4. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、該付加レンズを携帯情報端末の内蔵カメラ部分に保持する手段として、携帯情報端末の該当個所と、アタッチメントレンズの該当箇所に鉄片と磁石を貼り付け、両者を結合し保持する手段としたことを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
5. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、該付加レンズを携帯情報端末の内蔵カメラ部分に保持する手段として、携帯情報端末のカバーケースの該当個所に付加したレンズをはめ込み、携帯情報端末の厚さに相当するカバーケースの土手部分に、付加したレンズの焦点距離と同等な距離になるような、長さ調整機能を付加し、カバーケースの付加レンズ箇所に、携帯情報端末のカメラ部分が配置され、重力にて保持される手段を有することを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
6. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、付加したレンズの焦点距離と同等な距離を被写体との間に保つ保持手段が、付加レンズを保持するホルダーの一部である所定長さのスペーサ―バーであり、かつスペーサバーの形状が、携帯情報端末のイヤホンジャック穴にはまり込み、イヤホンジャックのロックピンで保持される形状を有することを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
7. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、付加したレンズの焦点距離と同等な距離を被写体との間に保つ保持手段の、所定長さのスペーサ―バーと、携帯情報端末のイヤホンジャック穴にはまり込み、イヤホンジャックのロックピンで保持される別の長さのスペーサバーとを、付加レンズを保持するホルダー内に共に有することを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。
8. イヤホンジャック穴にはまり込み、イヤホンジャックのロックピンで保持される部分に該当するスペーサ―バーの先端部分の形状が、逆テーパでなくストレートタイプであることを特徴とする請求項６ないし、請求項７に記載のアタッチメントレンズ。
9. 外部よりレンズを付加し、カメラ機能を持った携帯情報端末に内蔵されたカメラにて被写体を撮像する光学系に於いて、アタッチメントレンズの一部ないし全部を光透過性の材質に変えた、携帯情報端末に内蔵されたカメラに近傍に有る補助照明光を活用したことを特徴とする請求項１記載のアタッチメントレンズ。