JP4667627B2 - 携帯情報端末機用光学ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機あるいは携帯型パーソナルコンピュータ等に用いられる携帯情報端末機用光学ユニット（以下、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ等を総称して携帯情報端末機と称する）に関し、特に、操作者あるいは周辺の風景等を変倍撮影可能な携帯情報端末機用光学ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、広帯域符号分割多重アクセス（Ｗ−ＣＤＭＡ）等の無線通信システムが開発され、この通信環境によりデータの転送速度が向上するのに伴なって、画像信号を送受信できる携帯電話機あるいは携帯型パーソナルコンピュータ等の携帯情報端末機（ＰＤＡ）が開発されている。画像信号を送信するために用いられるカメラとしては、後付け式又は固定式の単焦点光学ユニットをもったカメラ（所謂、モバイルカメラ）が知られている。
一方、ズームレンズ式の光学ユニットを搭載した銀塩式あるいはデジタルカメラにおいては、レンズを支える鏡胴が突出した状態で外部から衝撃を受けた際の破損等の防止対策として、鏡胴及び駆動機構の肉厚を厚くし、又、剛性の高い材料を使用して、全体として強度を高める手法が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記携帯情報端末機に使用される従来の光学ユニットにおいては、固定式の場合、常に所定の位置に備え付けて固定されるため小型化の障害となり、一方、後付け式の場合、撮影したいときに直に撮影可能状態にできない等の不都合があった。また、単焦点の光学ユニットでは、被写体の撮影範囲を調整するのに一々撮影距離を変える必要があり、取り扱い上不便である等の不都合があった。
さらに、外部からの衝撃による破損等の防止対策として、従来の光学ユニットのように部材の肉厚を厚くし、剛性の高い材料を用いる手法では、重量が増加し又寸法が大きくなり、装置の重量化及び大型化を招くという不都合があった。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、装置の小型化、軽量化、簡略化等を図りつつ、撮影距離を変えることなく広角及び望遠の撮影が行なえ、かつ、外部から衝撃等に対しても破損等を防止できる携帯情報端末機用光学ユニットを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の携帯情報端末機用光学ユニットは、情報を表示し得る表示部を少なくとも備えた携帯情報端末機に用いられて、被写体を撮像素子に対して撮影する携帯情報端末機用光学ユニットであって、上記光学ユニットは、撮像素子に対する合焦動作及び変倍動作を行なうための複数のレンズと、複数のレンズを保持する保持部材と、保持部材を光軸方向に移動させて複数のレンズに相対的な移動を行なわせる駆動機構と、駆動機構の一部に形成されて外部からの衝撃力を緩和する緩衝手段とを含み、上記駆動機構は、保持部材に形成された連結部と、連結部をカム作用により案内する案内路を有するカム板とを有し、上記緩衝手段は、カム板において、案内路の周りの一部に形成された肉抜き部からなる、ことを特徴としている。
この構成によれば、保持部材（例えば、鏡胴）が携帯情報端末機の本体あるいは光学ユニットに設けられた筐体から突出した状態で、落下等により外部から衝撃力が加わった場合、駆動機構の一部に形成された緩衝手段がこの衝撃力を吸収して緩和するため、光学ユニットの破損等を防止でき、所期の機能を確保することができる。
特に、緩衝手段がカム板に形成された肉抜き部であるため、構造の簡略化、軽量化等が行なえる。ここで、肉抜き部とは、完全に貫通した貫通孔の他に、その部分だけカム板の厚さを薄くするような有底溝のような構成も含める概念である。また、案内路とは、連結部が凸状に形成された構成の場合に溝あるいは貫通孔等の凹状に形成された構成、又、連結部が凹状に形成された構成の場合に凸状に形成された構成も含める概念である。
【０００７】
上記構成において、連結部は円柱状のピンであり、案内路はピンを摺動自在に受け入れる有底状のカム溝であり、肉抜き部はカム溝の周りにおいて貫通して形成された貫通長孔からなり、貫通長孔を画定する対向面は、お互いが接触した際にカム溝をピン側に押し付けるべくくさび作用をなす傾斜面に形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、保持部材に対して外部から衝撃力が加わった場合、貫通長孔の領域が変形して衝撃力を吸収し緩和することになるが、この変形過程において、対向する傾斜面が接触してお互いにくさび作用をなすことにより、カム溝はピンに向けて押し付けられる。これにより、ピンがカム溝から抜け落ちるのをより確実に防止できる。
【０００８】
上記構成において、保持部材は、被写体側に位置する第１保持部材と、撮像素子側に位置する第２保持部材とを有し、案内路は、第１保持部材の連結部を案内する第１案内路と、第２保持部材の連結部を案内する第２案内路とを有し、肉抜き部は、第１保持部材が最も突出した状態のときに第１保持部材の連結部が位置する近傍の一部の領域を除いた第１案内路の周りに少なくとも形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、すなわち、外部からの衝撃力を直接受ける第１保持部材を支持する第１案内路において少なくとも肉抜き部を形成し、又、この肉抜き部を形成する場所が、この時に第１保持部材の連結部（例えば、ピン）が位置する近傍の一部の領域を除いた他の領域としているため、衝撃力が直接加わる連結部の近傍は、ある程度剛性を高めて過度の変形を防止し、他の領域の適度な変形により衝撃力を吸収し緩和することにより、連結部の脱落を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１ないし図７は、本発明に係る光学ユニットを搭載した携帯情報端末機（ここでは携帯電話機）の一実施形態を示すものであり、図１は概略を示す外観平面図及び外観側面図、図２光学ユニットを後方から観た断面図、図３はカム板の平面図、図４ないし図６は光学ユニットが沈胴した初期位置、望遠側撮影位置、広角側撮影位置にある状態を示す断面図、図７は光学ユニットが広角側撮影位置にあるときのカム板とピンとの位置関係を示す平面図である。
【００１０】
この携帯電話機は、図１に示すように、外輪郭を画定する本体１０と、本体１０の表面に設けられ種々の送受信に関する情報を表示し得る表示部（液晶モニター）１１と、アンテナ１２と、種々の操作釦１３と、被写体を撮影するための変倍可能なカメラ部２０と、本体１０の内部に配され種々の信号処理を行なう信号送受信部（不図示）等を、その基本構成として備えている。
【００１１】
カメラ部２０は、図２ないし図４に示すように、筐体２１に支持された光学ユニット３０、水晶フィルタ２２、フェースプレート２３、撮像素子としてのＣＣＤ２４、回路基板２５等により構成されている。
光学ユニット３０は、図２ないし図４に示すように、筐体２１内にて固定され光軸Ｘ方向に伸長する３本のガイド軸３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、図４に示すようにガイド軸３１ａ〜３１ｃにより案内されると共に凹レンズ３２を保持する第１保持部材３３並びに凸レンズ３４及び口径板３５を保持する第２保持部材３６と、第１保持部材３３及び第２保持部材３６を光軸Ｘ方向に駆動するための駆動機構の一部をなすカム板４０等により構成されている。
【００１２】
第１保持部材３３は、図４に示すように、凹レンズ３２を保持する鏡胴部３３ａを有し、鏡胴部３３ａには図２に示すように第１連結部３３ｂ及び第２連結部３３ｃが一体的に形成されており、第１連結部３３ｂがガイド軸３１ａに摺動自在に連結され、第２連結部３３ｃがガイド軸３１ｃに摺動自在に連結されている。また、第１連結部３３ｂの部分には、カム板４０に摺動自在に連結される連結部としての円柱状のピン３３ｄが一体的に形成されている。
第２保持部材３６は、図４に示すように、凸レンズ３４を保持する鏡胴部３６ａを有し、鏡胴部３６ａには図２に示すように第１連結部３６ｂ及び第２連結部３６ｃが一体的に形成されており、第１連結部３６ｂがガイド軸３１ｂに摺動自在に連結され、第２連結部３６ｃがガイド軸３１ｃに摺動自在に連結されている。また、第１連結部３６ｂの部分には、カム板４０に摺動自在に連結される連結部としての円柱状のピン３６ｄが一体的に形成されている。
尚、第１連結部３３ｂ，３６ｂは、ガイド軸３１ａ，３１ｂに対して密接して摺動自在に外嵌され、又、第２連結部３３ｃ，３６ｃは、図２に示すように、ガイド軸３１ｃを挟み込むようにして支持されており、第１保持部材３３及び第２保持部材３６は、ガイド軸３１ａ〜３１ｃに沿って、がたつくことなくスムーズに光軸Ｘ方向に案内されるようになっている。
【００１３】
カム板４０は、図２及び図３に示すように、矩形形状の平板からなり、筐体２１に形成された上下の矩形孔２１ａ，２１ｂにより上下方向（Ｖ方向）に往復動自在に案内されている。カム板４０は、その側面において、傾斜して直線状に形成されてピン３３ｄを摺動自在に受け入れる第１案内路としての有底状の第１カム溝４１と、略くの字状に形成されてピン３６ｄを摺動自在に受け入れる第２案内路としての有底状の第２カム溝４２と、手動操作用の操作部４３とを有している。
そして、操作者が操作部４３を掴んで上下方向（矢印Ｖ方向）に動かすことで、一体となってカム板４０も上下移動し、第１カム溝４１及び第２カム溝４２が第１保持部材３３及び第２保持部材３６に対してカム作用を及ぼし、第１保持部材３３（凹レンズ３２）と第２保持部材３６（凸レンズ３４）とが、光軸Ｘ方向において相対的に移動することにより、ＣＣＤ２４に対して被写体の倍率を可変にすると共に合焦動作を行なうようになっている。
【００１４】
図３に示すように、第１カム溝４１の周りには、左下端部近傍に位置する結合部４４を残して、略環状に伸長する肉抜き部（緩衝手段）としての貫通長孔４５が形成されている。また、第２カム溝４２の周りには、下端部近傍に位置する結合部４６を残して、略環状に伸長する肉抜き部（緩衝手段）としての貫通長孔４７が形成されている。
【００１５】
貫通長孔４５及び貫通長穴４７は、第１保持部材３３及び第２保持部材３６が外部から衝撃力等を受けた場合に、ピン３３ｄ，３６ｄを介して伝達される衝撃力により第１カム溝４１及び第２カム溝４２が移動するのを許容するためのものである。この第１カム溝４１及び第２カム溝４２の移動により、衝撃力が吸収されて緩和される。すなわち、この緩衝作用により、第１保持部材３３のピン３３ｄ及び第２保持部材３６のピン３６ｄが、第１カム溝４１及び第２カム溝４２から抜け落ちるのを防止できる。
【００１６】
ここで、図３に示すように、第１カム溝４１及び第２カム溝４２に対して、ピン３３ｄがＡの位置にかつピン３６ｄがＡ´の位置にあるとき、第１保持部材３３及び第２保持部材３６は図４に示すように本体１０の表面から没入した沈胴位置にあり、ピン３３ｄがＢの位置にかつピン３６ｄがＢ´の位置にあるとき、第１保持部材３３及び第２保持部材３６は図５に示すように本体１０の表面から僅かに突出した望遠側撮影位置にあり、ピン３３ｄがＣの位置にかつピン３６ｄがＣ´の位置にあるとき、第１保持部材３３及び第２保持部材３６は図６に示すように本体１０の表面から最も突出した広角側撮影位置にある。
【００１７】
したがって、第１保持部材３３が最も突出した広角側撮影位置にあるとき、外部からの衝撃力を最も受け易い。それ故に、第１カム溝４１の周りにおいては、第１保持部材３３が本体１０から最も突出した状態のときにピン３３ｄが位置する近傍の領域に結合部４４が設けられ、その他の領域に貫通長孔４５が形成されている。これにより、外部からの衝撃力が直接加わるピン３３ｄの近傍は、ある程度剛性を高めて過度の変形を防止し、他の領域の適度な変形により衝撃力を吸収し緩和することで、ピン３３ｄが第１カム溝４１から脱落するのを防止するようになっている。
【００１８】
上記の構成においては、カム板４０の第１カム溝４１及び第２カム溝４２、第１保持部材３３のピン３３ｄ、第２保持部材３６のピン３６ｄ等により、保持部材を光軸Ｘ方向に移動させて複数のレンズ３２，３４に相対的な移動を行なわせる駆動機構が形成されている。また、第１カム溝４１の周りに形成された貫通長孔４５及び第２カム溝４２の周りに形成された貫通長孔４７により、外部からの衝撃力を緩和する緩衝手段が形成されている。
【００１９】
ところで、緩衝手段としての肉抜き部は、上記のように完全に肉抜きを行なった貫通孔に限らず、第１カム溝４１及び第２カム溝４２の周りの剛性を下げて弾性変形を容易にする構成であれば、有底状の溝として形成されたものでもよく、又、環状に連続的に形成せず不連続的に複数の貫通孔を設ける構成でもよい。
特に、第１案内路及び第２案内路を、有底状の溝ではなく、貫通した長孔として形成する場合は、肉抜き部を、上述のような有底状の溝あるいは複数の不連続な貫通長孔として形成するのが好ましい。
【００２０】
次に、この実施形態に係る光学ユニットの動作について説明する。
先ず、非操作の状態において、図１に示すように、操作部４３は下方端に位置し、光学ユニット３０（第１保持部材３３）は、図４に示すように、本体１０の表面から没入した沈胴状態（初期位置）にある。このとき、カム板４０はＶ方向下向きの移動端に位置しており、ピン３３ｄ，３６ｄは、図７に示すＡ，Ａ´の位置にそれぞれ位置している。
この状態において、携帯情報端末機を落として外部から衝撃力が加わると、光学ユニット３０（第１保持部材３３）が直接衝突することは極力避けられるが、落下した際の慣性力により第１保持部材３３及び第２保持部材３６とカム板４０との間に相対的な移動を生じる場合が考えられる。このとき、貫通長孔４５，４７の作用により第１カム溝４１及び第２カム溝４２が移動することで、衝撃力を吸収し緩和する。これにより、ピン３３ｄ，３６ｄの脱落が防止される。
【００２１】
次に、操作者が操作部４３を図１の二点鎖線で示す位置（操作部４３´）まで移動させると、カム板４０が最下端から所定距離だけ上昇し、光学ユニット３０（第１保持部材３３）は、図５に示すように、本体１０の表面から僅かに突出した望遠側端部の撮影位置に位置付けられる。このとき、ピン３３ｄ，３６ｄは、図７に示すＢ，Ｂ´の位置にそれぞれ位置している。
この状態において、携帯情報端末機を落として第１保持部材３３が衝突し、外部から第１保持部材３３を押し込むような衝撃力が加わると、貫通長孔４５の作用により特に第１カム溝４１が図７において右向きに移動し、又、貫通長孔４７の作用により第２カム溝４２が移動することで、衝突による衝撃力及び慣性力による衝撃力あるいは第２保持部材３６が第１保持部材３３に押されることによる衝撃力をそれぞれ吸収し緩和する。これにより、ピン３３ｄ，３６ｄの脱落が防止される。
【００２２】
さらに、操作者が操作部４３を図１の二点鎖線で示す位置（操作部４３´´）まで移動させると、図７に示すように、カム板４０は最上端に位置し、光学ユニット３０（第１保持部材３３）は、図６に示すように、本体１０の表面から最も突出した広角側端部の撮影位置に位置付けられる。このとき、ピン３３ｄ，３６ｄは、図７に示すＣ，Ｃ´の位置にそれぞれ位置している。
この状態において、携帯情報端末機を落とした場合、第１保持部材３３を押し込むような外部からの衝撃力を最も受け易く、又、その衝撃力も大きくなる傾向にある。このとき、結合部４４が衝撃力による過度の変形を抑制しつつ、他の領域に形成された貫通長孔４５の作用により、第１カム溝４１が図７において右向きに適度に移動し、又、貫通長孔４７の作用により第２カム溝４２が移動することで、衝突による比較的大きな衝撃力及び慣性力による衝撃力をそれぞれ吸収し緩和する。これにより、ピン３３ｄ，３６ｄの脱落が防止される。
【００２３】
また、上記光学ユニット３０においては、操作部４３の移動量を適宜調整するだけで、撮影範囲を変える際に一々撮影距離を変えることなく、望遠撮影〜広角撮影を連続的に切り換えることができ、光学ユニット３０が何れの撮影位置にあっても、上述の緩衝作用が得られる。
【００２４】
図８は、緩衝手段としての貫通長孔の他の実施形態を示すものである。この実施形態においては、第１カム溝４１の周りに形成された貫通長孔４５´を画定する二つの対向面４５ａ´，４５ｂ´及び４５ａ´´，４５ｂ´´が、所定の傾斜角度をもつ傾斜面として形成されている。すなわち、外部からの衝撃力により、ピン３３ｄ及び第１カム溝４１が、図８の二点鎖線で示すように右向きに移動して、対向面４５ａ´が対向面４５ｂ´に接触すると、両者のくさび作用により、第１カム溝４１がピン３３ｄ側に向けて押し付けられることになる。
一方、慣性力等の衝撃力により、ピン３３ｄ及び第１カム溝４１が、図８において左向きに移動して、対向面４５ａ´´が対向面４５ｂ´´に接触した場合も、両者のくさび作用により、同様に第１カム溝４１がピン３３ｄ側に向けて押し付けられることになる。
このように、対向面４５ａ´，４５ｂ´及び４５ａ´´，４５ｂ´´のくさび作用により、外部からの衝撃力に対して、ピン３３ｄの脱落がより確実に防止される。
尚、ここでは、第１カム溝４１及びピン３３ｄの関係についてのみ示したが、勿論のこと、第２カム溝４２及びピン３６ｄの関係にも適用できるものである。
【００２５】
図９は、本発明を携帯型パーソナルコンピュータに適用した実施形態を示すものである。図示するように、携帯型パーソナルコンピュータは、外輪郭を画定する本体１００と、本体１００の表面に設けられ種々の情報を表示し得る表示部（液晶モニター）１１０と、種々の操作釦１２０と、被写体を撮影するためのカメラ部２０と、本体１００の内部に配され種々の情報信号の処理を行なう情報信号処理部（不図示）等を、その基本構成として備えている。
カメラ部２０には、上述の光学ユニット３０、カム板４０、緩衝手段としての貫通長孔４５，４７等が設けられており、上述同様の変倍動作及び緩衝作用が行なわれる。
【００２６】
以上述べた実施形態においては、光学ユニット３０の倍率を可変とする駆動機構として、カム板４０のカム作用を採用したが、これに限定されるものではなく、その他の機構を採用することができ、そして、この他の機構に対応する他の緩衝手段を採用することができる。
また、光学ユニット３０（カメラ部２０）としては、最初から携帯情報端末機に一体的に組み込まれた例を示したが、光学ユニット（カメラ部）が別体として形成され、携帯情報端末機に対して着脱自在とされたものについても、同様に本発明を適用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の携帯情報端末機用光学ユニットによれば、光学ユニットとして、変倍可能な光学系を採用し、この光学系を駆動する駆動機構の一部に外部からの衝撃力を緩和する緩衝手段を形成したことにより、撮影距離を変えることなく望遠〜広角の撮影が行なえるのは勿論のこと、特に、光学系が突出した状態で、落下等により外部から衝撃力が加わった場合でも、緩衝手段によりこの衝撃力を吸収して緩和することができるため、光学ユニットの破損等を防止でき、所期の機能を確保することができる。
また、特に、駆動機構としてカム溝をもつカム板を採用し、緩衝手段としてカム溝の周りに肉抜き部（例えば貫通長孔）を形成することにより、構造の簡略化、小型化、軽量化等を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学ユニットを備えた携帯電話機の外観を示すものであり、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部側面図である。
【図２】光学ユニットの内部構造を後方から見た断面図である。
【図３】駆動機構の一部をなすカム板を示す平面図である。
【図４】光学ユニットの内部構造を示すものであり、光学ユニットが沈胴した状態を示す断面図である。
【図５】光学ユニットの内部構造を示すものであり、光学ユニットが突出して望遠側端部の撮影位置にある状態を示す断面図である。
【図６】光学ユニットの内部構造を示すものであり、光学ユニットが最も突出して広角側端部の撮影位置にある状態を示す断面図である。
【図７】カム板と保持部材及びピンとの位置関係を示す平面図である。
【図８】緩衝手段としての肉抜き部の他の実施形態を示すものであり、（ａ）は一部側断面図、（ｂ）はＳ−Ｓ部における断面図である。
【図９】本発明を携帯型パーソナルコンピュータに適用した外観斜視図である。
【符号の説明】
１０，１００ 本体
１１，１１０ 表示部
２０ カメラ部
２１ 筐体
２４ ＣＣＤ（撮像素子）
３０ 光学ユニット
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ ガイド軸
３２ 凹レンズ
３３ 第１保持部材
３３ｄ ピン（連結部、駆動機構）
３４ 凸レンズ
３６ 第２保持部材
３６ｄ ピン（連結部、駆動機構）
４０ カム板（駆動機構）
４１ 第１カム溝（第１案内路）
４２ 第２カム溝（第２案内路）
４３ 操作部
４４，４６ 結合部
４５，４５´，４７ 貫通長孔（肉抜き部、緩衝手段）
４５ａ´，４５ａ´´，４５ｂ´，４５ｂ´´ 対向面

Claims (3)

1. 情報を表示し得る表示部を少なくとも備えた携帯情報端末機に用いられて、被写体を撮像素子に対して撮影する携帯情報端末機用光学ユニットであって、
   前記光学ユニットは、前記撮像素子に対する合焦動作及び変倍動作を行なうための複数のレンズと、前記複数のレンズを保持する保持部材と、前記保持部材を光軸方向に移動させて前記複数のレンズに相対的な移動を行なわせる駆動機構と、前記駆動機構の一部に形成されて外部からの衝撃力を緩和する緩衝手段とを含み、
   前記駆動機構は、前記保持部材に形成された連結部と、前記連結部をカム作用により案内する案内路を有するカム板とを有し、
   前記緩衝手段は、前記カム板において、前記案内路の周りの一部に形成された肉抜き部からなる、
   ことを特徴とする携帯情報端末機用光学ユニット。
2. 前記連結部は、円柱状のピンであり、
   前記案内路は、前記ピンを摺動自在に受け入れる有底状のカム溝であり、
   前記肉抜き部は、前記カム溝の周りにおいて貫通して形成された貫通長孔からなり、
   前記貫通長孔を画定する対向面は、お互いが接触した際に、前記カム溝を前記ピン側に押し付けるべく、くさび作用をなす傾斜面に形成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の携帯情報端末機用光学ユニット。
3. 前記保持部材は、被写体側に位置する第１保持部材と、前記撮像素子側に位置する第２保持部材と、を有し、
   前記案内路は、前記第１保持部材の連結部を案内する第１案内路と、前記第２保持部材の連結部を案内する第２案内路と、を有し、
   前記肉抜き部は、前記第１保持部材が最も突出した状態のときに前記第１保持部材の連結部が位置する近傍の一部の領域を除いた前記第１案内路の周りに少なくとも形成されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の携帯情報端末機用光学ユニット。

Images