WO2005040888A1 - 光学モジュール - Google Patents

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WO2005040888A1
WO2005040888A1 PCT/JP2004/015016 JP2004015016W WO2005040888A1 WO 2005040888 A1 WO2005040888 A1 WO 2005040888A1 JP 2004015016 W JP2004015016 W JP 2004015016W WO 2005040888 A1 WO2005040888 A1 WO 2005040888A1
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WO
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lens
lens holder
cam
cylindrical cam
optical module
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/015016
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Toshihiko Nakagawara
Original Assignee
Seiko Precision Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Precision Inc. filed Critical Seiko Precision Inc.
Publication of WO2005040888A1 publication Critical patent/WO2005040888A1/ja

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification
    • G02B7/10Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens
    • G02B7/102Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification by relative axial movement of several lenses, e.g. of varifocal objective lens controlled by a microcomputer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/001Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00Optical objectives with means for varying the magnification
    • G02B15/14Optical objectives with means for varying the magnification by axial movement of one or more lenses or groups of lenses relative to the image plane for continuously varying the equivalent focal length of the objective
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/026Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses using retaining rings or springs
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B17/00Details of cameras or camera bodies; Accessories therefor
    • G03B17/56Accessories
    • G03B17/561Support related camera accessories

Definitions

  • the present invention relates to an optical module included in a small camera or the like using an image sensor such as a CCD.
  • Patent Document 1 discloses a lens driving device 300 that uses a plate cam 310 to reduce the number of sensors and signal processing devices to reduce the size and simplify the configuration. ing.
  • the lens position in the optical module is moved.
  • the lens position is changed by the rotation of the plate cam 310 about the rotation shaft 311. More specifically, pins 307 and 308 as cam followers are provided on the ball frames (lens holders) 305 and 306, respectively. These pins 307 and 308 are engaged with cam grooves 312 and 313 formed on the cam 310.
  • the lens holders 305 and 306 are moved to predetermined positions. Can be set to
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-189165
  • the shape (cam curve) of the cam grooves 312 and 313 is defined in consideration of this point.
  • the cam curve adjusts the distance between the lens and the CCD to the optimum distance.
  • the optical module is manufactured with a predetermined dimensional accuracy. However, in the actual manufacturing process, the relative position in the optical axis direction of the imaging device arranged on the substrate may slightly change, or the lens position or posture may slightly change.
  • a plate cam 310 is arranged on one side of the lens holders 305, 306. Is moved in the optical axis direction.
  • a load is applied only to the lens holder via the pins 307 and 308, and the optical axis of the lens holder is deviated.
  • the optical axis on the lens side is inclined, which causes a problem that the captured image is deteriorated.
  • the object is to provide a first lens holder, a second lens holder located on the object side with respect to the first lens holder, and a circumscribed circumscriber of the first lens holder.
  • An optical module comprising: a lens barrel slidably held in an optical axis direction; and a cylindrical cam disposed on an outer periphery of the lens barrel and configured to change a position of the first lens holder, wherein the first lens is provided.
  • a projection member that also extends the side force of the holder; a through hole is formed in the lens barrel to allow the projection member to move in the optical axis direction; and the projection member is formed on an inner wall of the cylindrical cam.
  • a cam surface for guiding to a predetermined position is formed, the second lens holder is fixed to an upper end of the lens barrel, and has a sliding surface for positioning the cylindrical cam in the optical axis direction. Urging the second lens holder toward the sliding surface. It can be achieved by an optical module in which the elastic member is disposed.
  • the cylindrical cam that moves the first lens holder is brought into contact with the second lens holder by the elastic member. Since the second lens holder is fixed to the upper part of the lens barrel, the cylindrical cam can be positioned at a desired position in the optical axis direction. Therefore, since the lens included in the optical system can be arranged at a desired position, the back focus can be accurately set.
  • the second lens holder has a structure in which the second lens holder is screwed to the upper end of the lens barrel so as to be movable in the optical axis direction.
  • the back focus can be easily corrected by moving the second lens holder in the optical axis direction.
  • a ring-shaped conical coil panel or a bamboo shoot panel disposed below the cylindrical cam can be employed as the elastic member.
  • the installation space can be reduced, and the size of the optical module can be reduced.
  • the first lens holder includes a plurality of the protrusion members.
  • the provision of the plurality of protrusion members suppresses the inclination of the optical axis of the lens with respect to the optical axis of the substrate. it can . Further, since the lens holder is held by the plurality of projection members, the structure has excellent impact resistance. Note that a plurality of the first lens holders can be provided in the lens barrel.
  • the protrusion members are arranged on the side surface of the first lens holder so that the directions are different from each other.
  • one lens holder is opposite in a straight line
  • the projections are arranged so that the straight lines intersect between different lens holders.
  • an optical module having a lens moving mechanism it is possible to provide an optical module that can easily adjust the focus of the lens on the light receiving surface of the light receiving element.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the inside of an optical module according to an embodiment so that it can be confirmed.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a third lens holder and a second lens holder shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the optical module in a state where the components shown in FIG. 1 are assembled.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a state where the cylindrical cam shown in FIG. 3 is divided into two components.
  • FIG. 5 is a development view showing a cam groove formed on an inner wall of the cylindrical cam so that the cam groove can be more clearly confirmed.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a modified example of a cylindrical cam formed by a plurality of cam parts.
  • FIGS. 7 (A) and (B) are diagrams showing cam curves (profiles) preferable for defining a cam groove formed on the inner wall of a cylindrical cam.
  • FIG. 8 is a diagram showing a driving unit for driving the optical system unit and a cover set on the optical system unit.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical module in a completed state in which an optical system unit and a motor are assembled so that a cross-sectional configuration can be confirmed.
  • FIG. 10 is a view showing a lens driving device of a conventional small camera.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the inside of the optical module according to the embodiment so that the inside can be confirmed.
  • filters, diaphragms, and the like intervening are not shown so that the characteristic configuration can be easily understood.
  • a CCD 2 serving as an image sensor is fixed on a substrate 1 on which a predetermined wiring pattern is formed.
  • the substrate for example, a flexible wiring substrate (FPC substrate) can be adopted.
  • the optical system unit 3 is arranged so that a photographed image is formed on the CCD 2 arranged on the substrate 1.
  • the optical module referred to in the present specification may be a lens and an optical system unit 3 for driving the lens in the optical axis direction LD of the CCD! /, A CCD 2, a substrate 1, and a lens described later. It may be understood that the structure includes an actuator that drives the holder. In the following, the structure included in the optical system unit, preferred for use in the present optical system unit, preferred for manufacturing the cylindrical cam and the optical module! /, And the positioning structure will be described in order.
  • the optical system unit 3 includes, from the substrate 1 side, a lens barrel 11, a ring-shaped conical coil spring 12 as an elastic member, a third lens holder 13, a third lens 14, a cylindrical cam 15, a second lens holder 16, and a second lens holder. It includes a lens 17, a first lens 18, and a first lens holder 19.
  • the lens barrel 11 has a bottom plate 110 on the bottom side.
  • the lens barrel 11 has a substantially cylindrical shape, and is arranged so as to surround the CCD 2 fixed to the substrate 1 as a center.
  • An opening (not shown) having a shape corresponding to the shape of the CCD 2 is formed in the bottom plate 110.
  • the CCD 2 is fitted into the opening of the bottom plate 110.
  • the bottom plate 110 is formed in a disk shape larger than the cylindrical portion of the main body of the lens barrel 11, and its outer peripheral portion projects outward to form a flange portion 115.
  • the coil panel 12 is mounted on the flange 115 as described later.
  • a plurality of guide grooves 11A-11H are formed on the side wall of the lens barrel 11.
  • four guide grooves 11A, 11B, 11E, and 11F are formed as grooves that extend in the optical axis direction LD by partially notching the side wall of the lens barrel 11.
  • Other guide grooves are formed on the inner surface of the side wall.
  • the four guide grooves 11A, 11C, 11E, and 11G are formed to guide the third lens holder 13.
  • the other four guide grooves 11B, 11D, 11F, and 11H are formed to guide the second lens holder 16.
  • the coil panel 12 is formed in a ring shape and has a conical shape in which a winding radius is increased toward a lower portion.
  • the coil panel 12 is fitted on the outer periphery of the main body cylindrical portion of the lens barrel 11, and is mounted on the flange 115 as described above.
  • the focus position (back focus) of the lens will also deviate from the light receiving surface power of the CCD2. Clear images cannot be obtained.
  • the cylindrical cam 15 for guiding the lens is urged to the first lens holder 19 so that the focal position is adjusted to the light receiving surface of the CCD 2 by adjusting the lens position, and the force of the first lens holder is also reduced.
  • the structure which can adjust a position is adopted. Specifically, the bottom of the cylindrical cam 15 is supported by the coil panel 12 and urged toward the first lens holder 19 located above. With such a structure, the lens position in the optical axis direction LD of the cylindrical cam 15 is stabilized.
  • the structure in which the upper surface of the cylindrical cam 15 is in contact with the lower surface of the first lens holder 19 as described above to stabilize the lens position will be described in more detail.
  • the upper surface of the cylindrical cam 15 is formed flat as shown in FIG.
  • the lower surface of the first lens holder 19 with which the upper surface of the cylindrical cam 15 abuts is also formed flat. Since the cylindrical cam 15 rotates as will be described later, the lower surface of the first lens holder 19 with which the upper surface of the cylindrical cam 15 contacts is a sliding surface.
  • the first lens holder 19 is fixed to the upper part of the lens barrel 11 when the present optical module is assembled. More specifically, a female screw portion (not shown) that is screwed to a male screw portion 117 formed on the outer periphery of the upper part of the lens barrel 11 is formed on the inner wall of the first lens holder 19.
  • the lens barrel 11 is set on the substrate 1.
  • the first lens holder 19 is fixed to the top of the lens barrel 11. Therefore, the position of the first lens holder 19 in the optical axis direction LD can be kept constant from the substrate 1.
  • the position of the cylindrical cam 15 in the optical axis direction LD can be stabilized.
  • lens holders 13 and 16 that hold lenses 14 and 17 are engaged with the cylindrical cam 15 and control the movement of these lenses. Therefore, by keeping the position of the cylindrical cam 15 stable, The positions of the plurality of lenses 14 and 17 in the optical axis direction are held at desired positions via the cylindrical cam 15.
  • the height position of the cylindrical cam 15 can be simplified by rotating the first lens holder 19. Can be changed to Therefore, even if the back focus shifts due to an error in assembling the CCD 2 to the substrate, the back force can be easily corrected by rotating the first lens holder 19.
  • the optical system unit 3 by rotating the first lens holder 19 on the upper part of the lens barrel 11, errors in parts and assembly can be easily eliminated.
  • the present optical module performs accurate positioning with respect to the first lens holder 19 serving as a reference, with a simple idea of disposing the coil panel 12 under the cylindrical cam 15. As a result, it is possible to realize a lens moving mechanism in which the focus is surely focused on the CCD 2 disposed on the substrate without changing the cam curve as in the related art.
  • the coil panel 12 since the coil panel 12 is formed in a conical shape, the coil panel 12 comes into wide contact with the bottom of the cylindrical cam 15 and urges it upward. Since the coil panel 12 has a conical shape, no coil exists immediately below the coil, and the coil panel 12 has an arrangement configuration, so that the contact height during compression can be reduced. That is, the coil panel 12 has a shape that can be arranged in a small space. Then, when a load is applied to the coil panel 12, the raised portion sinks down and deforms so as to flatten it, so that it can be further lowered during operation. Therefore, the coil panel 12 has a feature that it can withstand a relatively large load with a small volume.
  • a power plate panel employing a conical coil panel 12 may be spirally wound V, and a so-called bamboo shoot panel may be similarly employed.
  • the cylindrical cam 15 is disposed so as to surround the outer periphery of the lens barrel 11.
  • a plurality of cam grooves (cam surfaces) 151 are formed on the inner wall of the cylindrical cam 15.
  • An engagement pin is provided on the third lens holder 13 and the second lens holder 16 as a projection member that engages with the cam groove 151.
  • the third lens holder 13 includes two engagement pins 131-1 and 131-2 that protrude in the radial direction.
  • the second lens holder 16 includes the engagement pin 161-1 that protrudes in the radial direction. , 161-2.
  • the shape of the cam groove 151 is defined so that these engagement pins are used as cam followers and move on a predetermined trajectory. Cam groove 151 of cylindrical cam 15 and engaging pin 13 The relationship between 1-1, 131-2 and the engaging pins 161-1, 161-2 will be described later in detail.
  • a rack 159 indicated by reference numeral 159 is formed on the outer periphery of the cylindrical cam 15.
  • the rack portion 159 is engaged with a driving gear not shown in FIG.
  • the cylindrical force 15 rotates around the optical axis direction LD.
  • the third lens holder 13 and the second lens holder 16 are moved along the optical axis direction LD.
  • the third lens 14 is a correction lens disposed closest to the substrate 1, and is held by the third lens holder 13.
  • the second lens 17 is a variable power lens disposed in the middle, and is held by the second lens holder 16.
  • the first lens 18 is an objective lens located on the object side, and is held by a first lens holder 19.
  • the third lens holder 13 and the second lens 17 are moved to desired positions on the LD in the optical axis direction by a cam groove 151 formed on the inner wall of the cylindrical cam 15 while being housed in the lens barrel 11.
  • the distance between the third lens 14 and the substrate 1 and the distance between the lenses 14, 17, and 18 are changed, so that the image can be captured with the focal length changed from wide (WIDE) to tele (TELE). It is possible.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the third lens holder 13 and the second lens holder 16 shown in FIG.
  • the two lens holders are set in the lens barrel 11 in a state where the vertical forces are close to each other and overlap as shown.
  • the two engaging pins 131-1 and 131-2 projecting radially from the third lens holder 13 are provided with guide grooves (through holes) 11A and 11E formed in the lens barrel 11 so that the force protrudes outward and the cylindrical cam 15 Engage with cam groove 151.
  • the two engaging pins 161-1 and 161-2 projecting radially from the second lens holder 16 project outward from the guide grooves 11C and 1IF (through holes) formed in the lens barrel 11 and have a cylindrical shape. Engage with the cam groove 151 of the cam 15.
  • the third lens holder 13 and the second lens holder 16 will be described in order based on FIG. 2 with reference to FIG.
  • Four guide rods 132-1-132-4 are formed at substantially equal intervals around the third lens holder 13. These guide rods 132-1 and 132-4 are formed to be in sliding contact with the guide grooves 11 A, 11 C, 11 E, and 11 G formed inside the lens barrel 11. From the two guide rods 132-1 and 132-3, the engagement pins 131-1 and 131-2 are radially oriented. It protrudes in the direction. Further, four receiving grooves 133-1-133 4 are formed in the peripheral portion of the third lens holder 13 so as to be located between the guide rods 132. These receiving grooves 133-1 to 133-4 are formed so as to receive the guide rods 162-1 to 164-2 of the second lens holder 16 having the same structure!
  • the second lens holder 16 has a structure similar to that of the third lens holder 13. That is, four guide rods 162-1-162-4 are formed around the second lens holder 16. These guide rods 162-1—162-4 are formed so as to be in sliding contact with the remaining guide grooves 11B, 11D, 11F, and 11H formed inside the lens barrel 11. Pins 161-1 and 161-2 protrude radially from two of the guide rods 162-1 and 162-1.
  • a receiving groove 163-1-1-163-4 is formed in the peripheral portion of the second lens holder 16. These receiving grooves 163-1-1-163-4 are formed so as to receive the guide rods 132-1-132-4 of the third lens holder 13.
  • the third lens holder 13 and the second lens holder 16 form a mutually slidable state by engaging the guide rod and the receiving groove of each other. Then, the guide rods (132 and 162) of the lens holders 13 and 16 in this state are engaged with the guide grooves 11A-11H formed on the inner surface of the lens barrel 11, and are slidably housed. That is, in this optical module, the guide rods (132 and 162) of the lens holders 13 and 16 are the first guide member, and the guide grooves 11A-11H formed on the sliding surface of the lens barrel 11 are the second guide part.
  • a guide structure for slidably holding the lens holders 13 and 16 within the lens barrel 11 is realized. Therefore, the second lens holder 16 and the third lens holder 13 can move relative to each other in the optical axis direction without interfering with each other.
  • the engagement pins 161-1 and 161-2 projecting from the second lens holder 16 are arranged in the opposite direction on the straight line 16L.
  • the third lens holder 13 disposed below the second lens holder 16 has the same structure.
  • Engagement pins 131-1, 131-2 from the third lens holder 13 are also arranged in the opposite direction on the straight line 13L.
  • the straight line 16L and the straight line 13L cross each other. It is set to be inserted.
  • the second lens holder 16 and the third lens holder 13 form a four-point support state by engaging the guide rod and the receiving groove with each other. Therefore, the inclination of the optical axis of the lens held by both lens holders with respect to the optical axis direction LD on the substrate side can be suppressed more reliably.
  • the lens holder is supported by the plurality of engagement pins as described above, a structure is provided in which stress can be dispersed and impact resistance when dropped is provided.
  • the lens rods 13 and 16 have a guide rod and a receiving groove, they can be brought closer to each other. In addition, since one lens holder does not interfere with the guide rod extending, the guide rod can be set longer.
  • the second lens holder 16 and the third lens holder 13 does not tilt with respect to the optical axis direction LD.
  • the guide rods 132 and 162 it is possible to block light that enters the lens barrel from a guide groove (11A or the like) provided on the lens barrel 11 side. These also provide dustproof properties for preventing dust from entering the lens barrel 11.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional configuration of the optical module in a state where the components shown in FIG. 1 are assembled.
  • FIG. 3 illustrates a cover 40 that covers the outer peripheral portion of the optical system unit 3. The cover 40 will be described later.
  • FIG. 3 the structure in which the above-described cylindrical cam 15 is urged upward can be more clearly confirmed. That is, a male screw part 117 formed on the upper part of the lens barrel 11 and a female screw part 197 formed on the inner wall of the first lens holder 19 corresponding thereto are shown.
  • the uppermost first lens holder 19 is disposed above the lens barrel 11, and the cylindrical cam 15 is brought into contact with the first lens holder 19 by the urging force of the coil panel 12. Is determined. Therefore, the position of the third lens 14 can be set by the position of the first lens holder 19. Then, by rotating the first lens holder 19 with respect to the lens barrel 11, the knock focus position can be positioned so as to match the light receiving surface of the CCD 2.
  • FIG. 3 shows an engagement pin 131 projecting radially from the third lens holder 13 and an engagement pin 161 projecting radially from the second lens holder 16.
  • each of the lens holders 13 and 16 has two engagement pins, and FIG. 3 shows one of them.
  • the engaging pins 131 and 161 engage with the cam grooves 151 formed on the inner wall of the cylindrical cam 15 disposed outside the lens barrel 11. Since the cylindrical cam 15 is urged upward by the coil panel 12 arranged at the lower part, the lens holders 13 and 16 move accordingly, and the position of the first lens holder 19 is used as a reference in the optical axis direction LD. Position is determined accurately.
  • the second lens holder 16 and the third lens holder 13 correspond to a first lens holder
  • the first lens holder 19 corresponds to a second lens holder.
  • the cylindrical cam 15 employed in the optical system unit 3 exemplified in the present embodiment has a configuration in which a cam groove formed in the inner wall thereof is characteristic. Further, this point will be described.
  • FIG. 3 shows a more detailed configuration of the cylindrical cam 15.
  • the cylindrical cam 15 incorporated in the optical system unit 3 is formed by two cam parts, an upper cam 15U and a lower cam 15L.
  • the cylindrical cam 15 also needs to be downsized.
  • a cam groove 151 for accurately guiding the third lens holder 13 and the second lens holder 16 in the optical axis direction LD must be formed on the inner wall of the cylindrical cam 15. It is extremely difficult to accurately form a narrow groove on the inner wall of an extremely small tubular member. Therefore, the optical system unit 3 is manufactured by combining cam parts obtained by dividing the cylindrical cam 15.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a state where the cylindrical cam 15 shown in FIG. 3 is divided into two components, an upper cam 15U and a lower cam 15L.
  • the cylindrical cam 15 is vertically divided at a cam groove 151 formed in the inner wall.
  • the engaging pin 131 of the third lens holder 13 and the engaging pin 161 of the second lens holder 16 engage with the cam groove 151.
  • a cam groove 151 is formed based on a cam curve (profile) for guiding these engaging pins.
  • a dividing line 152 between the upper cam 15U and the lower cam 15L is set so that the shape of the force curve appears at the end.
  • the cam groove 151 is formed at a portion where the upper and lower cams 15U and 15L are connected.
  • the upper cam 15U and the lower cam 15L are manufactured using two molds, respectively.
  • the cylindrical cam 15 can be manufactured by combining them. Therefore, even if the cam groove 151 is a thin groove, the cylindrical cam 15 can be manufactured relatively easily. In this way, the cylindrical cam 15 can be made thin and small by plastic injection molding or the like using a mold. Further, since a process such as undercut is not required, a simple mold structure can be obtained.
  • the heads of the engaging pins 131 and 161 have a substantially triangular cross section, and this portion serves as a cam follower and engages with the cam groove 151.
  • the cam groove 151 has a V-shaped cross section corresponding to the shape of the engagement pin.
  • the shape of the cam groove 151 is also shown in FIG. 4, and the cam groove 151 is formed to include the short vertical portion 153 at the center and the inclined portions 154 provided above and below the vertical portion.
  • the engaging pins 131 and 161 are inclined cams having an inclined head force.
  • a cam groove 151 is formed to guide the engagement pin as a cam follower!
  • the inclined cam is used for the head of the engagement pin as described above, the diameter of the cylindrical cam 15 can be reduced while securing the wall thickness.
  • a flat cam having a rectangular cross section may be employed at the head of the engaging pin. In this case, the position accuracy during the zoom operation can be increased.
  • a recess 158 is formed from the upper surface of the upper cam 15U to the cam groove 151.
  • the recess 158 is a guide groove for guiding the engagement pin 161 of the second lens holder 16 to the cam groove 151 in the cylindrical cam. Since the engaging pins 161 are arranged in the opposite direction on a straight line, two concave portions 158 are formed in the upper cam 15U. However, when the third lens holder 13 and the second lens holder 16 are set on the lower cam 15L and then assembled so as to cover the upper cam 15U, it is not necessary to form the recess 158. Absent. FIG.
  • FIG. 4 shows that the cam groove corresponding to the second lens holder and the cam groove corresponding to the third lens holder are connected by a guide groove for guiding the lens holder.
  • the third lens holder is guided from the recess 158 to the cam groove for guiding the second lens holder, and further passes through the connected guide groove to reach the cam groove for guiding the third lens holder.
  • the second lens holder is guided from the recess 158 and set in the corresponding cam groove.
  • the upper cam 15U has a downward projection 156
  • the lower cam 15L has a receiving portion 157 for receiving the projection. These concavities and convexities are similarly formed at the opposite positions.
  • the cylindrical cam 15 has upper and lower cams 15U with these uneven portions 156 and 157 as reference positions. 15L is connected and made. Therefore, the cylindrical cam 15 can be assembled with high accuracy, and the cam groove can be arranged on the inner surface with high positional accuracy.
  • the upper cam 15U and the lower cam 15L have a structure that can be driven integrally by fitting, they can be formed integrally by an adhesive, laser welding, or the like.
  • FIG. 5 is a developed view showing the shape of the cam groove 151 formed on the inner wall of the cylindrical cam 15 so that the shape can be confirmed. According to FIG. 5, the state of the cam groove 151 formed on the inner wall of the cylindrical cam 15 can be more clearly confirmed.
  • the cam groove 151 includes a cam groove 151-1 and a cam groove 151-2 defined by different cam curves.
  • the cam groove 151-1 regulates the operation of the zoom lens system corresponding to the second lens holder 16.
  • the cam groove 151-2 defines the lens operation of the correction system corresponding to the third lens holder 13. That is, the engaging pins 161-1 and 161-2 of the second lens holder 16 engage with the cam grooves 151-1.
  • the engagement pins 131-1 and 131-2 of the third lens holder 13 are engaged with the cam grooves 151-2.
  • the dividing line 152 between the upper cam 15U and the lower cam 15L is set to be divided along the cam grooves 151-1 and 151-2. Also, according to FIG. 5, the relationship between the vertical portion 153 and the inclined portion 154 of the cam groove 151 can be confirmed.
  • the dividing line 152 includes a parallel dividing line portion 152LD that is parallel to the optical axis direction LD. By forming the division line 152 in this way, it is possible to suppress unnecessary space in the circumferential direction of the cylindrical cam 15. However, if there is some margin in the circumferential direction, the dividing line portion 152LD may be inclined.
  • FIG. 6 is a view schematically showing a modified example of the cylindrical cam 15 formed by a plurality of cam parts.
  • the cylindrical cam 15 shown in FIGS. 4 and 5 is composed of two upper and lower cams 15U and 15L.
  • FIG. 6 shows an example in which three components are used.
  • the cylindrical cam 15 also has three cam component forces of an upper cam 15U, an intermediate cam 15M, and a lower cam 15L.
  • the upper cam 15U and the intermediate cam 15M are separated by a division line 152-1 and the lower cam 15L and the intermediate cam 15M are separated by a division line 152-2.
  • the division lines 152-1 and 152-2 are set based on different cam curves. These dividing lines also include a parallel dividing line portion 152LD that is parallel to the optical axis direction LD, thereby suppressing unnecessary space in the circumferential direction. Curved part 1 at dividing line 152-1 52—ICA is the original cam curve. Similarly, in the division line 152-2, the inclined straight portion 152-2CA is the original cam curve.
  • the intermediate cam 15M is formed thinner than the upper and lower cams 15U and 15L, and when these are set, cam surfaces are formed at the upper end and the lower end of the intermediate cam 15M.
  • the engagement pin from the lens holder of the correction system is set so as to contact the curved portion 152-1CA. Similarly, the engagement pin from the lens holder of the variable power system is set to abut on the curved portion 152-2CA.
  • the upper cam surface and the lower cam surface may also be V-shaped in cross section, and the projection of the lens holder may be guided to arrange the lens holder on the cam surface.
  • a concave portion (groove portion) for guiding the lens holder is provided at the optical axis end of the cam 15 via a cam surface on which the other lens holder is disposed or a concave portion for guiding the other lens holder. It is also possible to guide the lens holder.
  • FIG. 6 shows an example in which a cylindrical cam is constituted by three cam parts, it may be constituted by more divided parts.
  • the degree of freedom of the lens holder is limited, so that the angle of the lens holder with respect to the optical axis direction is stabilized. Have. For this reason, the number of guide grooves can be reduced.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cam curve (profile) preferable for defining a cam groove formed on the inner wall of the cylindrical cam 15.
  • FIG. 7 (A) shows a cam curve 151-1CA that defines a cam groove 151-1 for a variable power lens!
  • (B) shows a cam curve 151-2CA defining a cam groove 151-2 for the correction system lens. That is, the second lens holder 16 is moved in the optical axis direction based on the cam curve 151-1CA. The third lens holder 13 is moved in the optical axis direction based on the other cam curve 151-2CA.
  • the engagement pins 161 — 1 and 161 — 2 force protruding in the radial direction of the second lens holder 16 are formed in the optical axis direction by the cam groove 151 — 1 defined by the cam curve 151 — 1 CA. It is moved in the direction.
  • the engagement pins 131-1, 131-2 projecting in the radial direction of the third lens holder 13 are moved in the optical axis direction by the cam groove 151-2 defined by the cam curve 151-2CA.
  • FIG. 7 illustrates a cam curve when a macro function is added to the telephoto side in addition to the zoom function.
  • the present optical module is miniaturized so that it can be mounted on a mobile phone or the like.
  • a zoom function is provided as described above, it is important to accurately move each lens holder to a desired position.
  • a method of arranging a position detecting member for confirming that the lens holder is at a wide-angle position or a telephoto position is conventionally generally employed.
  • the position detecting member is separately provided as described above, the size of the optical module becomes large, which contradicts the demand for miniaturization.
  • the optical module used for a mobile phone or the like has a circumference that is short with respect to the circumferential angle of the extremely small cylindrical cam.
  • the cam curves shown in FIG. 7 can achieve desired characteristics without position detection at the wide-angle end and the telephoto end by providing flat portions in the cam curves of the variable power system and the correction system.
  • a rack 159 is fixed to the outer periphery of the cylindrical cam 15, and the driving force of the actuator is transmitted by a gear that matches the rack 159. Even if a gear with high dimensional accuracy is adopted, it is difficult to eliminate the effect of backlash. There is also the effect of other components and assembly errors. In the present optical unit 3, the position of the rotating cam cannot be detected with high accuracy because there is no position detecting member. When the cylindrical cam 15 is rotated between the wide-angle end and the telephoto end in the zoom operation, despite the fact that the cylindrical cam 15 is rotated by a predetermined angle with the actuator, the desired wide-angle end or There is a possibility that the cylindrical cam will rotate to the position at the telephoto end.
  • both ends of the curved portion (zoom portion) for zooming the lens that is, the wide-angle end (wide end) and the telephoto end (tele end)
  • a cam curve with a flat part of a predetermined length orthogonal to the LD is adopted. That is, in the present embodiment, a cam curve having such a flat portion is adopted as a cam curve of the variable power system and the correction system of the cylindrical cam 15.
  • the actuator is driven in consideration of the distance of the flat part, so that even if the imaging distance is shifted, it moves to the flat part at the telephoto end By doing so, the performance at the telephoto end can be maintained. Therefore, it is possible to eliminate the influence of the butt lash and the assembly error, and to stably achieve the predetermined performance at the wide-angle and telephoto positions.
  • a 550-pulse drive pulse should be added to the position on the flat part of 25 pulses from the telephoto end to move to the telephoto end. If it moves within 25 pulses before and after the target value, it means that the cylindrical cam has been driven to rotate at the telephoto end, and the desired movement has been achieved.
  • the cam curve illustrated in FIG. 7 has a macro shooting curve and a flat portion added to the telephoto side. In this case, too, the force enters the macro state via the flat part at the telephoto end, so focusing is performed with high accuracy. Further, since a predetermined function can be achieved in the flat portion, stable operation is possible.
  • the macro function can be stably achieved on the macro side by absorbing the positional deviation of the cylindrical cam. Can be used.
  • the macro function is It is not essential, so it doesn't include the curve part for the macro.
  • the present optical module also has excellent features regarding the assembly structure.
  • the cylindrical cam 15 is driven by the actuator, and the third lens holder 13 and the second lens holder 16 move in the optical axis direction.
  • the lens barrel 11 is precisely positioned with respect to the CCD 2 on the substrate, and the cylindrical cam 15 is arranged around the outer periphery of the lens barrel 11.
  • the actuator is so arranged that the driving force is efficiently transmitted to the cylindrical cam 15. Need to be placed.
  • the optical system unit 3 and the actuator shown in FIG. 1 are individually configured, and these are combined on a substrate to form one module.
  • a form is conceivable.
  • a method of providing positioning holes or pins on the substrate 1 side or positioning guide pins for positioning the actuator is adopted.
  • the position of the lens barrel 11 fixed first to the substrate 1 is a reference.
  • the lens barrel 11 is positioned with respect to the optical axis (optical center) of the CCD 2.
  • the lens barrel 11 is arranged so as to focus on the CCD 2 on the substrate.
  • a mounting error of the CCD 2 or the lens barrel 11 occurs with respect to the design position. If the error exceeds the allowable range, the position of the lens barrel 11 is adjusted to match the optical center of the CCD 2 or the lens barrel 11 is positioned based on the outer shape of the CCD 2 and the error is corrected. Needs to be resolved.
  • the lens barrel 11 is arranged at a predetermined position on the substrate 1.
  • the arrangement of the actuator on the substrate is determined.
  • the position of the lens barrel 11 shifts during actual assembly.
  • the position of the cylindrical cam 15 set on the outer periphery also shifts. If the position of the cylindrical cam is displaced, the relative position with respect to the actuator will be out of the designed range, and the predetermined performance as the optical module cannot be maintained.
  • the optical system fuse is provided via a cover that covers the optical system unit 3.
  • a configuration for positioning the unit 3 and the actuator is adopted. With such a configuration, even if the position of the lens barrel 11 is shifted, the position of the actuator moves while maintaining the relative positional relationship with the lens barrel 11. It is an easy configuration to achieve performance.
  • the cover for the optical system unit 3 and the cover for the actuator can be integrated, so that space can be saved.
  • FIG. 8 is a diagram showing a drive unit for driving the optical system unit 3 and a cover set on the optical system unit 3.
  • FIG. 8 shows the first lens 18 and the first lens holder 19 located at the top so that the relationship with the optical system unit 3 can be confirmed.
  • FIG. 9 is a diagram showing an optical module in a completed state in which the optical system unit 3 and the motor 30 as an actuator are assembled so that the sectional configuration can be confirmed.
  • FIG. 8 shows the components of the motor 30 in an exploded state.
  • the motor 30 is assembled using a cover 40 and a substrate 31, and the cover 40 is set on the substrate 1 of the optical system unit 3.
  • the motor 30 includes a pair of coils 32 and a stator 33, and has a rotor 35 at the center.
  • a shaft 41 fixed to a predetermined position of the cover 40 and a shaft for the rotor 35 are coaxially arranged, and the rotor 35 is set to rotate about the shaft 41.
  • the shaft 41 is set in a hole 51 formed in the cover 40.
  • a gear 36 that rotates integrally with the rotor 35 is provided.
  • a shaft 42 is fixed to another position of the cover 40.
  • the shaft 42 is provided with a gear 43 that engages with the gear 36 and a gear 44 that rotates integrally with the gear 43.
  • a rack 159 formed on the outer periphery of the cylindrical cam 15 is engaged with the gear 44.
  • the shaft 42 is set in a hole 52 formed in the cover 40.
  • FIG. 9 shows a state in which the components shown in FIG. 8 are assembled.
  • the first lens holder 19 is fitted in an opening 45 formed in the cover 40. Therefore, the lens barrel 11 and the cylindrical cam 15 are positioned with respect to the cover 40 via the first lens holder 19. Further, the shafts 41 and 42 are positioned at predetermined positions of the cover 40.
  • the motor 30 is positioned with respect to the axis 41. In this structure, the cover 40 Thus, the positional relationship between the lens barrel 11 and the cylindrical cam 15 side and the motor 30 side is determined. Therefore, even if the set position of the lens barrel 11 is shifted, the position of the motor 30 via the cover 40 also moves in accordance with the position of the optical system unit 3. That is, the relative positional relationship between the cylindrical cam 15 and the motor 30 is maintained, and no displacement occurs.
  • this optical module can transmit the driving force of the motor efficiently as designed.

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Abstract

第1のレンズホルダ13,16と、これより対物側に位置する第2のレンズホルダ19と、第1のレンズホルダに外接し光軸方向に摺動自在に保持する鏡筒11と、その外周に配置され第1のレンズホルダの位置を変更する円筒カム15とを含む光学モジュール3である。第1のレンズホルダ13,16は側面から延在させた突起部材131,161を備える。鏡筒には突起部材の光軸方向LDでの移動を許容する貫通穴11A、11Bが形成され、円筒カムの内壁には突起部材を案内するカム面151が形成される。第2のレンズホルダは鏡筒の上端部に固定されると共に円筒カムを位置決めする摺動面を有する。円筒カムを第2のレンズホルダの摺動面へ向け付勢する弾性部材12が配置されている。  

Description

明 細 書
光学モジュール
技術分野
[0001] 本発明は、 CCD等の撮像素子を用いた小型カメラ等に含まれる光学モジュールに 関する。
背景技術
[0002] 近年、微小なカメラを搭載した携帯電話やノート型パソコン等の電子機器が広く提 供されるようになっている。これらの電子機器は小型化及び軽量ィ匕の要請が大きぐ これらに内蔵するカメラをより小型軽量ィ匕することが求められる。よって、カメラの光学 系部品である光学モジュールについてもより一層の小型軽量ィ匕を図る必要がある。
[0003] その一方で、小型化された光学モジュールで鮮明な画像を得るためには特に光軸 方向での寸法精度が要求される。小型化された光学モジュールでは撮像素子の受 光面とレンズ系の合焦位置 (バックフォーカス)のずれが僅かでも有ると画像が劣化し てしまう。また、最近では複数のレンズを内蔵して、小型であってもズーム機能を備え た小型の光学モジュールが提供されるようになって!/、る。このような光学モジュールの 場合、基板側に配置した撮像素子の光軸に対してレンズ側の光軸が僅かでも傾くと 、撮影画像が劣化するのでレンズ側の光軸が傾くことがな 、ように組付けることが重 要となる。
[0004] 複数のレンズを備えた小型カメラのレンズ駆動装置に関しては、例えば特許文献 1 に開示がある。この特許文献 1では、図 10に示すように、板カム 310を用いることによ りセンサ類や信号処理装置を削減して小型化および構成の簡素化を図ったレンズ駆 動装置 300を開示している。マクロ撮影やズーム撮影の際には光学モジュール内の レンズ位置が移動される。特許文献 1で開示するレンズ駆動装置 300の場合には、 板カム 310が回動軸 311周り回動することでレンズ位置が変更される。具体的には、 玉枠(レンズホルダ) 305、 306各々にはカムフォロアとしてのピン 307、 308が設けら れて ヽる。これらのピン 307、 308ίま板カム 310に形成した、カム溝 312、 313に係合 している。この板カム 310を回動することにより、レンズホルダ 305、 306を所定位置 に設定できる。
[0005] 特許文献 1 :特開 2002-189165号 公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 上記のようにレンズを移動する際には、ピントや倍率も合わせる必要がある。図 10 で開示するレンズ駆動装置 300ではこの点を考慮してカム溝 312、 313の形状 (カム 曲線)が規定される。このカム曲線により、レンズと CCDとが最適距離となるように調 整されている。光学モジュールは所定の寸法精度を持って作製されている。しかしな がら、実際の製造工程では基板上に配置する撮像素子の光軸方向での相対位置が 微妙に変化する場合や、レンズ位置や姿勢が微妙に変化する場合がある。
[0007] このように撮像素子とレンズとの相対位置が予定位置力もずれた場合には、ノック フォーカスが一致するように位置調整を行う必要がある。しかし特許文献 1で示す装 置の様に板カムを用いていると、カム溝 312、 313のカム曲線を変更する、或いは回 動軸 311の位置を変更する等の対処が必要となる。実際の製造工程を考えると、回 動軸を変更して対処するというのは現実的ではない。よって、カム曲線の異なる板力 ム 310を複数準備しておき、板カムを適宜変更してピントを合わせる作業を行うことに なる。しかし、このような作業は煩雑である。
[0008] また、特許文献 1で開示するレンズ駆動装置 300は、図 10で示すように、レンズホ ルダ 305、 306の片側に板カム 310が配置され、この板カム 310を回動することにより これらのレンズホルダが光軸方向に移動される。し力し、このような構造ではピン 307 、 308を介してレンズホルダの側のみに負荷が掛かるので、レンズホルダの光軸がぶ れてしまう。その結果、前述したようにレンズ側の光軸が傾くという事態になるので撮 影画像が劣化するという問題を招来する。
[0009] 本発明は、上記課題を解決し、光軸方向でのレンズホルダの位置ずれが無く精度 良くバックフォーカスを設定できる光学モジュールを提供することを目的とする。また、 レンズホルダを光軸方向に沿って確実に移動させる構造を備え、光軸の傾きを確実 に抑制できる光学モジュールを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 [0010] 上記目的は、第 1のレンズホルダと、前記第 1のレンズホルダより対物側に位置する 第 2のレンズホルダと、前記第 1のレンズホルダに外接し、前記第 1のレンズホルダを 光軸方向に摺動自在に保持する鏡筒と、前記鏡筒の外周に配置され、前記第 1のレ ンズホルダの位置を変更する円筒カムとを含む光学モジュールであって、前記第 1の レンズホルダの側面力も延在させた突起部材を備え、前記鏡筒には前記突起部材 の光軸方向での移動を許容する貫通穴が形成され、前記円筒カムの内壁には、前 記突起部材を所定位置に案内するカム面が形成され、前記第 2のレンズホルダは、 前記鏡筒の上端部に固定され、前記円筒カムを光軸方向に位置決めする摺動面を 有し、前記円筒カムを前記第 2のレンズホルダの前記摺動面へ向けて付勢する弾性 部材が配置されている光学モジュールにより達成できる。
[0011] 本発明によると、第 1のレンズホルダを移動する円筒カムが弾性部材によって第 2の レンズホルダへ当接される。第 2レンズホルダは鏡筒の上部に固定されているので、 円筒カムを光軸方向で所望位置に位置決めできる。よって、光学系に含むレンズを 所望位置に配置できるのでバックフォーカスを精度良く設定できる。
[0012] そして、前記第 2のレンズホルダは、前記鏡筒の上端部に対して前記光軸方向へ の移動が可能となるように螺合されている構造であることが好ましい。このような構造 であれば、部品や組付けによって光軸方向での位置誤差が発生した場合でも、第 2 のレンズホルダを光軸方向に移動させて簡単にバックフォーカスを補正できる。
[0013] また、前記弾性部材は、前記円筒カムの下に配置したリング状の円錐コイルパネ又 は竹の子パネを採用することができる。このようなパネを採用すると組み込みスペース を小さくできるので、光学モジュールの小型化を図ることができる。
[0014] また、前記第 1のレンズホルダは、前記突起部材を複数備えて 、ることが好ま 、。
第 1のレンズホルダが円筒カムのカム溝に沿って移動するときに、このように複数の突 起部材を備えていると基板側の光軸に対してレンズ側の光軸が傾くことを抑制できる 。また、複数の突起部材によりレンズホルダを保持するので耐衝撃性にも優れた構造 となる。なお、前記第 1のレンズホルダは鏡筒内に複数設けることができる。
[0015] 前記突起部材は互いに向きが異なるように、前記第 1のレンズホルダの側面に配置 されていることが望ましい。例えば、 1つのレンズホルダが直線上で逆向きに 2個の前 記突起部材を備え、異なるレンズホルダ間では前記直線が交差するように前記突起 部が配置されている構造を採用することができる。このような構造であれば、レンズ側 の光軸が傾く事態をより確実に防止できる。そして、上述したような光学モジュールを 含んだ携帯用電子機器は、小型で鮮明な画像を得ることができる。
発明の効果
[0016] 本発明によると、レンズの移動機構を有する光学モジュールにおいて、受光素子の 受光面にレンズの焦点を合わせる調整が容易に実施できる光学モジュールを提供で きる。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]実施形態に係る光学モジュールの内部が確認できるように示した分解斜視図で ある。
[図 2]図 1に示した第 3レンズホルダ及び第 2レンズホルダを拡大して示した図である。
[図 3]図 1で示した各部を組付けた状態の光学モジュールの断面構成を示した図であ る。
[図 4]図 3に示した円筒カムを 2つの構成部品に分割した状態を示した拡大図である
[図 5]円筒カムの内壁に形成したカム溝をより明確に確認できるように示した展開図で ある。
[図 6]複数のカム部品により形成される円筒カムの変形例を模式的に示した図である
[図 7] (A)および (B)は、円筒カムの内壁に形成するカム溝を規定するのに好ましい カム曲線 (プロファイル)を示した図である。
[図 8]光学系ユニットを駆動する駆動部及び光学系ユニット上にセットされるカバーに ついて示した図である。
[図 9]光学系ユニット及びモータを組付けた完成状態の光学モジュールを断面構成 が確認できるように示した図である。
[図 10]従来の小型カメラのレンズ駆動装置について示した図である。
発明を実施するための最良の形態 [0018] 以下、本発明に係る一実施形態を図面を参照して説明する。図 1は、実施形態に 係る光学モジュールの内部が確認できるように示した分解斜視図である。なお、図 1 では特徴的な構成が理解し易くなるように途中に介在するフィルタや絞り等を省略し て示している。所定の配線パターンが形成された基板 1上に撮像素子となる CCD2 が固定されている。基板 1としては、例えばフレキシブル配線基板 (FPC基板)を採用 することができる。この基板 1に配置された CCD2上に撮影画像が結像するように光 学系ユニット 3が配置される。なお、本明細書でいう光学モジュールとは、レンズ及び これを CCDの光軸方向 LDに駆動する光学系ユニット 3であってもよ!/、し、 CCD2や 基板 1、更には後述されるレンズホルダを駆動するァクチユエ一タをも含んだ構造と 理解してもよい。以下、光学系ユニットに含まれる構造、本光学系ユニットで採用する のに好ま U、円筒カム、また光学モジュールを作製するのに好まし!/、位置決め構造 を順に説明する。
[0019] (光学系ユニットの構造)
光学系ユニット 3は、基板 1側から、鏡筒 11、弾性部材としてのリング状の円錐コィ ルバネ 12、第 3レンズホルダ 13、第 3レンズ 14、円筒カム 15、第 2レンズホルダ 16、 第 2レンズ 17、第 1レンズ 18及び第 1レンズホルダ 19を含んでいる。
[0020] 鏡筒 11は、底部側に底板 110を備えている。鏡筒 11は略円筒形状を成し、基板 1 に固定された CCD2を中心にして囲むように配置される。底板 110には CCD2の形 状に対応した形状の開口(図示せず)が形成されている。基板 1上に鏡筒 11をセット したときには、底板 110の開口に CCD2が嵌合した状態となる。また、底板 110は鏡 筒 11の本体筒状部分より大きな円盤状に形成され、その外周部分が外方へ突出し てフランジ部 115となって!/、る。後述するようにこのフランジ部 115上にコイルパネ 12 が載置される。
[0021] 鏡筒 11の側壁には複数のガイド溝 11A— 11Hが形成されている。これらガイド溝 中で 4つのガイド溝 11A、 11B、 11E及び 11Fは、鏡筒 11の側壁を一部切欠いて光 軸方向 LDに延びる長 、溝部として形成されて 、る。これら以外のガイド溝は側壁の 内面に形成されている。これらガイド溝 11A— 11Fについては後に詳述する力 4つ のガイド溝 11A、 11C、 11E、 11Gは第 3レンズホルダ 13を案内するために形成され 、他の 4つのガイド溝 11B、 11D、 11F、 11Hは第 2レンズホルダ 16を案内するため に形成されている。
[0022] コイルパネ 12は、リング状で下部に向うに従って巻き半径を拡大させた円錐型とな るように形成されて ヽる。このコイルパネ 12は鏡筒 11の本体円筒部分の外周に嵌め られ、前述したようにフランジ部 115上に載置される。先に課題として指摘したように、 製造工程において基板 1上に配置される CCD2とレンズとの相対的な位置関係がず れるとレンズの合焦位置 (バックフォーカス)が CCD2の受光面力もずれるため鮮明な 画像が得られなくなる。そこで、レンズ位置を調整して焦点位置が CCD2の受光面に 合うように、本光学モジュールでは、レンズを案内する円筒カム 15を第 1レンズホルダ 19に付勢し、し力も第 1レンズホルダの位置を調整できる構造が採用されている。具 体的には、円筒カム 15の底部をコイルパネ 12で支持して、上方に位置している第 1 レンズホルダ 19へ向けて付勢する。このような構造とすることで、円筒カム 15の光軸 方向 LDでのレンズ位置を安定化させて!/、る。
[0023] 上記のように円筒カム 15の上面を第 1レンズホルダ 19の下面に当接させ、レンズ位 置を安定ィ匕させている構造についてより詳細に説明する。上記円筒カム 15の上面は 、図 1に示すように平坦に形成されている。円筒カム 15の上面が当接する第 1のレン ズホルダ 19の下面も平坦に形成されている。なお、後述するように円筒カム 15は回 転するので、この円筒カム 15の上面が当接する第 1レンズホルダ 19の下面は摺動面 となる。一方、第 1のレンズホルダ 19は、本光学モジュールが組立てられたときには 鏡筒 11の上部に固定される。より具体的には、鏡筒 11の上部外周に形成された雄 螺子部 117に螺合する雌螺子部(図示せず)が第 1のレンズホルダ 19の内壁に形成 されている。
[0024] 鏡筒 11は基板 1に設置される。この鏡筒 11の頂部に第 1レンズホルダ 19が固定さ れる。よって、第 1レンズホルダ 19の光軸方向 LDの位置は、基板 1から一定に保つこ とができる。この第 1のレンズホルダ 19に対して、コイルパネ 12を用いて円筒カム 15 を押付けることで、その光軸方向 LDでの円筒カム 15の位置を安定ィ匕できる。後述す るように、この円筒カム 15にはレンズ 14、 17を保持するレンズホルダ 13、 16が係合 しており、これらの移動を制御する。よって、円筒カム 15の位置を安定に保つことで、 複数のレンズ 14、 17の光軸方向での位置は円筒カム 15を介して所期位置に保持さ れる。
[0025] 特に、本実施形態では第 1レンズホルダ 19を鏡筒 11の上部にネジにより螺合して いるので、第 1のレンズホルダ 19を回転することにより円筒カム 15の高さ位置を簡単 に変更できる。よって、仮に CCD2の基板への組付け誤差によりバックフォーカスが ずれた場合でも、第 1のレンズホルダ 19を回転させることにより簡単にバックフォー力 スを補正することができる。本光学系ユニット 3では、鏡筒 11上部の第 1レンズホルダ 19を回転することにより、部品や組付け時の誤差を簡単に解消できる。
[0026] 上記のように、本光学モジュールは円筒カム 15の下にコイルパネ 12を配置すると いう簡単な工夫で、基準となる第 1レンズホルダ 19に対して精度良く位置決めを行い 。これにより従来のようにカム曲線の変更等を行うことなぐ基板に配置した CCD2上 に確実に焦点が合うようにしたレンズ移動機構を実現できる。
[0027] また、上記コイルパネ 12は円錐状に形成されていることで、円筒カム 15の底部に 広く接して上方へ付勢する。このコイルパネ 12は円錐状であるので、コイル直下にコ ィルが存在しな 、配置構成となるため圧縮時の密着高さを低くすることができる。す なわち、コイルパネ 12は狭いスペースでの配置が可能な形状となっている。そして、 このコイルパネ 12に負荷が加わったときに盛り上がり部分が下に沈んで平坦ィ匕する ように変形するので、稼動時には更に低く変形させることができる。よって、このコイル パネ 12は、小さい容積で比較的大きな荷重に耐えられるという特徴をもっている。な お、本実施形態では円錐状のコイルパネ 12を採用している力 板パネを螺旋状に卷 V、た 、わゆる竹の子パネを同様に採用することができる。
[0028] 上記円筒カム 15は鏡筒 11の外周を囲むように配置される。円筒カム 15の内壁に は複数のカム溝 (カム面) 151が形成されている。第 3レンズホルダ 13及び第 2レンズ ホルダ 16には、このカム溝 151に係合する突起部材として係合ピンが設けられて!/ヽ る。具体的には、第 3レンズホルダ 13は半径方向に突出する 2つの係合ピン 131— 1 、 131— 2を備え、同様に第 2レンズホルダ 16は半径方向に突出する係合ピン 161— 1、 161— 2を備えている。これら係合ピンをカムフォロアとして、所定軌跡で移動する ようにカム溝 151の形状が規定されている。円筒カム 15のカム溝 151と、係合ピン 13 1—1、 131— 2及び係合ピン 161— 1、 161— 2との関係については後に詳しく説明す る。
[0029] なお、円筒カム 15の外周には符号 159で示すラック部 159が形成されている。この ラック部 159は、図 1では図示していない駆動側のギアに嚙合する。これにより円筒力 ム 15が光軸方向 LDを中心に回動する。この動作に基づいて、第 3レンズホルダ 13 及び第 2レンズホルダ 16が光軸方向 LDに沿って移動されることになる。
[0030] 次に、光学系ユニット 3に含まれるレンズ及びこれらを保持するレンズホルダについ て説明する。第 3レンズ 14は基板 1に最も近 、位置に配置された補正系のレンズで あり、第 3レンズホルダ 13により保持されている。第 2レンズ 17は中間に配置された変 倍系のレンズであり、第 2レンズホルダ 16により保持されている。第 1レンズ 18は被写 体側に位置する対物レンズであり、第 1レンズホルダ 19により保持されている。第 3レ ンズホルダ 13及び第 2レンズ 17は、鏡筒 11内に収納された状態で円筒カム 15の内 壁に形成したカム溝 151により光軸方向 LD上の所望位置へ移動される。これにより 、第 3レンズ 14と基板 1との距離や各レンズ 14, 17, 18間の距離が変更されるので、 ワイド (WIDE)からテレ (TELE)まで焦点距離を変化させて撮像することが可能とな る。
[0031] 図 2は、図 1に示した第 3レンズホルダ 13及び第 2レンズホルダ 16を拡大して示した 図である。この 2つのレンズホルダは、図示するように互いに上下力も接近して重なる 状態で鏡筒 11内にセットされる。第 3レンズホルダ 13から半径方向に突出する 2つの 係合ピン 131— 1、 131— 2は鏡筒 11に形成したガイド溝 (貫通穴) 11 A、 11E力も外 側に突出して円筒カム 15のカム溝 151と係合する。同様に、第 2レンズホルダ 16から 半径方向に突出する 2つの係合ピン 161— 1、 161— 2は鏡筒 11に形成したガイド溝 1 1C、 1 IF (貫通穴)から外側に突出して円筒カム 15のカム溝 151と係合する。
[0032] 図 1も参照して図 2に基づいて、第 3レンズホルダ 13及び第 2レンズホルダ 16を順 に説明する。第 3レンズホルダ 13の周部には、 4つのガイド棒 132— 1— 132— 4がほ ぼ等間隔で形成されている。これらガイド棒 132— 1一 132— 4は、鏡筒 11の内部に形 成したガイド溝 11 A、 11C、 11E、 11Gと摺接するように形成されている。この内の 2 つのガイド棒 132— 1と 132— 3からは、前述した係合ピン 131—1, 131— 2が半径方 向に突出している。さらに、第 3レンズホルダ 13の周部には 4つの受溝 133— 1— 133 4が、上記ガイド棒 132の間に位置するように形成されている。これら受溝 133— 1— 133— 4は、同様の構造を有する第 2レンズホルダ 16のガイド棒 162—1— 162— 4を 受入れるように形成されて!、る。
[0033] 第 2レンズホルダ 16は、上記第 3レンズホルダ 13と同様の構造を有している。すな わち、第 2レンズホルダ 16の周部には、 4つのガイド棒 162— 1— 162— 4が形成され ている。これらガイド棒 162-1— 162-4は、鏡筒 11の内部に形成した残りのガイド 溝 11B、 11D、 11F、 11Hと摺接するように形成されている。この内の 2つのガイド棒 162-1、 162— 3からはピン 161— 1, 161— 2が半径方向に突出している。また、第 2 レンズホルダ 16の周部には受溝 163— 1— 163— 4が形成されている。これら受溝 16 3—1— 163— 4は、第 3レンズホルダ 13のガイド棒 132— 1— 132— 4を受入れるように 形成されている。
[0034] 上記第 3レンズホルダ 13と第 2レンズホルダ 16とは、互いのガイド棒と受溝とを係合 させることで、相互にスライド可能な状態を形成する。そして、この状態のレンズホル ダ 13、 16の各ガイド棒(132と 162)力 鏡筒 11の内面に形成したガイド溝 11 A— 1 1Hに係合することで、摺動自在に収納される。すなわち、本光学モジュールでは、レ ンズホルダ 13、 16の各ガイド棒(132と 162)が第 1のガイド部材、鏡筒 11の摺動面 に形成したガイド溝 11 A— 11Hが第 2のガイド部となり、これらレンズホルダ 13、 16を 鏡筒 11内で摺動自在に保持するガイド構造を実現する。よって、第 2レンズホルダ 1 6と第 3レンズホルダ 13とは、お互いに干渉することなく光軸方向への相対移動が可 能である。
[0035] さらに、図 2に示した第 2レンズホルダ 16及び第 3レンズホルダ 13の特徴的な構造 について説明する。第 2レンズホルダ 16から突出する係合ピン 161— 1、 161— 2は直 線 16L上で反対向きに配置されている。まず、このように異なる向きとなる係合ピンを 複数配置することで、第 2レンズホルダ 16の位置が光軸方向 LDに対して傾くことが 抑制されている。そして、この第 2レンズホルダ 16の下に配置した第 3レンズホルダ 1 3も同様の構造を備えている。第 3レンズホルダ 13からも係合ピン 131— 1、 131-2が 直線 13L上で反対向きに配置されている。し力も、直線 16Lと直線 13Lとは互いに交 差するように設定されている。
[0036] よって、第 2レンズホルダ 16及び第 3レンズホルダ 13は、互いにガイド棒と受溝とを 係合させることで 4点支持の状態を形成する。そのため、両レンズホルダで保持する レンズの光軸が、基板側の光軸方向 LDに対し傾くことをより確実に抑制できる。また 、上記のようにレンズホルダを複数の係合ピンで支持したので、応力を分散でき落下 時の耐衝撃性を備えた構造となる。また、各レンズホルダ 13、 16〖こはガイド棒と受溝 とが形成されているので、これらを互いに接近させることができる。また、一方のレンズ ホルダ力 延びるガイド棒に干渉しな 、ので、ガイド棒を長めに設定することが可能 である。
[0037] 例えば、互いのガイド棒 132、 162の長さを、第 2レンズホルダ 16及び第 3レンズホ ルダ 13が移動する範囲に設定しておくことで、第 2レンズホルダ 16及び第 3レンズホ ルダ 13が光軸方向 LDに対して傾くことがなくなる。また、ガイド棒 132、 162を長め に設定することで、鏡筒 11側に設けたガイド溝( 11 A等)から鏡筒内に進入する光を 遮光することができる。また、これらにより鏡筒 11内へのチリの進入を防ぐ防塵性をも 得ることができる。
[0038] 図 3は、図 1で示した各部を組付けた状態の光学モジュールの断面構成を示した図 である。この図 3では光学系ユニット 3の外周部を覆うカバー 40が図示されている。こ のカバー 40については後述する。この図 3により、前述した円筒カム 15を上方へ付 勢した構造をより明確に確認できる。すなわち、鏡筒 11の上部に形成した雄螺子部 117と、これに嚙合する第 1レンズホルダ 19の内壁に形成した雌螺子部 197が示さ れている。このように最上部の第 1レンズホルダ 19が鏡筒 11の上部に配置され、この 第 1レンズホルダ 19に円筒カム 15がコイルパネ 12の付勢力によって当接されるので 光軸方向 LDのレンズ位置が決定する。よって、第 3レンズ 14の位置を第 1レンズホ ルダ 19の位置により設定できる。そして、第 1レンズホルダ 19を鏡筒 11に対して回転 させることで、ノ ックフォーカス位置を CCD2の受光面に合わせるように位置決めでき る。
[0039] また、この図 3では、第 3レンズホルダ 13から半径方向に突出した係合ピン 131及 び第 2レンズホルダ 16から半径方向に突出した係合ピン 161を確認できるよう示して いる。前述したように、各レンズホルダ 13, 16はそれぞれ 2個ずつの係合ピンを有し ているが、図 3ではその 1つずつを図示している。この図 3によると、係合ピン 131及 び係合ピン 161が鏡筒 11の外側に配置した円筒カム 15の内壁に形成したカム溝 15 1に係合する様子が確認できる。この円筒カム 15が下部に配置したコイルパネ 12に より上方へ付勢されているので、レンズホルダ 13, 16がこれに伴って移動し第 1レン ズホルダ 19の位置を基準にして光軸方向 LDでの位置が正確に定まる。なお、特許 請求の範囲との関係では、上記第 2レンズホルダ 16及び第 3レンズホルダ 13が第 1 のレンズホルダに相当し、第 1レンズホルダ 19が第 2のレンズホルダに相当する。
[0040] (円筒カム)
本実施形態で例示する光学系ユニット 3で採用する円筒カム 15は、その内壁に形 成するカム溝が特徴的な構成を有している。更にこの点について説明する。上記図 3 では、円筒カム 15のより詳細な構成が示されている。本光学系ユニット 3に組み込ま れている円筒カム 15は、上カム 15Uと下カム 15Lとの 2個のカム部品によって形成さ れている。光学モジュールが小型化されると、円筒カム 15もより小型にする必要があ る。し力し、この円筒カム 15の内壁には上記のように、第 3レンズホルダ 13及び第 2レ ンズホルダ 16を光軸方向 LDに精度良く案内するためのカム溝 151を形成しなけれ ばならない。極めて微小な管状部材の内壁に、細い溝を精度良く形成することは極 めて困難である。そこで、本光学系ユニット 3では円筒カム 15を分割したカム部品を 組合せることにより作製している。
[0041] 図 4は、図 3に示した円筒カム 15を 2つの構成部品、上カム 15Uと下カム 15Lとに 分割した状態を示した拡大図である。円筒カム 15は内壁に形成したカム溝 151の部 分で上下に分割されている。このカム溝 151には、前述したように、第 3レンズホルダ 13の係合ピン 131と第 2レンズホルダ 16の係合ピン 161が係合する。これらの係合ピ ンを案内するカム曲線 (プロファイル)に基づいて、カム溝 151が形成されている。力 ム曲線の形状が端部に現れるように、上カム 15Uと下カム 15Lとの分割ライン 152が 設定されている。
[0042] よって、上下のカム 15U, 15Lが接続される部分にカム溝 151が形成される。このよ うな構成であれば、 2つの金型を用いて上カム 15U及び下カム 15Lをそれぞれ作製 し、これを合わせることで円筒カム 15を作製できる。したがって、カム溝 151が細い溝 であっても円筒カム 15を比較的容易に作製できる。このように本円筒カム 15は、金 型を用いたプラスチック射出成型等により、薄ぐ小型のものを作製できる。また、アン ダーカット等の処理が不要となるので、簡単な金型構成とすることができる。
[0043] また、図 3に示すように係合ピン 131, 161の頭部は、横断面が略三角形状であり、 この部分がカムフォロアとなってカム溝 151に係合する。カム溝 151は、この係合ピン の形状に対応するように横断面が「V字」状に形成されて!、る。このカム溝 151の形 状は図 4でも確認できるように示され、中央部の短い垂直部 153と、この上下に設け た傾斜部 154とを含んでカム溝 151が形成されて!、る。
[0044] 上記のように係合ピン 131、 161は頭部力 傾斜した傾斜カムとなっている。この係 合ピンをカムフォロアとして案内するようにカム搆 151が形成されて!、る。このように係 合ピンの頭部に傾斜カムを採用した場合には、円筒カム 15の肉厚を確保しながら小 径ィ匕を図ることができる。また、係合ピンの頭部に断面が矩形となる平面カムを採用し てもよい。この場合にはズーム動作中の位置制度を高めることができる。
[0045] なお、上カム 15Uの上面からカム溝 151まで凹部 158が形成されている。図 4では 上カム 15Uの凹部 158のみが確認できる。この凹部 158は第 2レンズホルダ 16の係 合ピン 161を円筒カム内のカム溝 151へ誘導するための案内溝である。係合ピン 16 1は直線上で逆向きに配置されているので、 2個の凹部 158が上カム 15Uに形成さ れている。ただし、第 3レンズホルダ 13及び第 2レンズホルダ 16を下カム 15L上にセ ットしてから、上カム 15Uを被せるようにして組付けを行う場合には、この凹部 158を 形成する必要はない。図 4は、第 2レンズホルダに対応するカム溝と第 3レンズホルダ に対応するカム溝は、レンズホルダを誘導する案内溝で連結されている。第 3レンズ ホルダを凹部 158から第 2レンズホルダを案内するカム溝に誘導し、さらに連結され ている案内溝を通過して第 3レンズホルダを案内するカム溝に到達する。次に、第 2 レンズホルダを凹部 158から誘導して対応するカム溝に設定する。
[0046] また、上カム 15Uには下向きの凸部 156が形成され、一方の下カム 15Lにはこれを 受ける受け部 157が形成されている。これらの凹凸は反対位置にも同様に形成され ている。円筒カム 15は、これらの凹凸部 156, 157を基準位置にして上下カム 15U、 15Lが接続されて、作製される。よって、円筒カム 15は精度良く組上げることができ、 内面には位置精度よくカム溝を配置できる。上カム 15U及び下カム 15Lは、嵌合に より一体に駆動可能な構造となっているが、接着剤あるいは、レーザ溶着等により一 体に形成することも可能である。
[0047] 図 5は、円筒カム 15の内壁に形成したカム溝 151の形状を確認できるように示した 展開図である。この図 5によると、円筒カム 15の内壁に形成したカム溝 151の状態を より明確に確認できる。カム溝 151は異なるカム曲線によって規定されるカム溝 151— 1とカム溝 151—2とを含んでいる。カム溝 151— 1は、第 2レンズホルダ 16に対応した 変倍系のレンズ動作を規定している。カム溝 151— 2は、第 3レンズホルダ 13に対応 した補正系のレンズ動作を規定している。すなわち、第 2レンズホルダ 16の係合ピン 161— 1、 161— 2がカム溝 151— 1に係合する。第 3レンズホルダ 13の係合ピン 131— 1、 131— 2がカム溝 151—2に係合する。
[0048] この図 5により、上カム 15Uと下カム 15Lとの分割ライン 152力 上記カム溝 151— 1 、 151— 2に沿ってを分割するように設定されていることが確認できる。また、この図 5 によると、カム溝 151の垂直部 153と傾斜部 154との関係も確認できる。また、分割ラ イン 152には光軸方向 LDと平行となる平行分割線部分 152LDを含んでいる。この ように分割ライン 152を形成することで円筒カム 15の周方向での無駄なスペースを抑 制できる。ただし、周方向に幾分かの余裕がある場合には、この分割線部分 152LD を斜めにしてもよい。
[0049] 図 6は、複数のカム部品により形成される円筒カム 15の変形例を模式的に示した図 である。図 4, 5で示した円筒カム 15は上下 2個のカム 15U、 15Lで構成されていた 力 図 6は構成部品を 3個とした場合の例を示している。この円筒カム 15は上カム 15 U、中間カム 15M、下カム 15Lの 3個のカム部品力も構成されている。上カム 15Uと 中間カム 15Mとは分割ライン 152— 1により分離され、下カム 15Lと中間カム 15Mと は分割ライン 152-2により分離される。
[0050] 上記分割ライン 152-1、分割ライン 152-2は、異なるカム曲線に基づいて設定さ れている。これらの分割ラインも光軸方向 LDと平行となる平行分割線部分 152LDを 含んで周方向での無駄なスペースを抑制している。分割ライン 152-1では曲線部 1 52— ICAが本来のカム曲線である。同様に分割ライン 152— 2では傾斜した直線部 1 52— 2CAが本来のカム曲線である。中間カム 15Mは、上下のカム 15U, 15Lより肉 薄に形成され、これらをセットすると中間カム 15Mの上端と下端にカム面が形成され る。この図 6に示す円筒カム 15の場合は、補正系のレンズホルダからの係合ピンが曲 線部 152— 1CAに当接するように設定される。同様に変倍系のレンズホルダからの係 合ピンが曲線部 152-2CAに当接するよう設定される。
[0051] また、上カム面および下カム面も断面 V字形状として、レンズホルダの突起部を誘 導してカム面上にレンズホルダを配置することもできる。この場合には、カム 15の光 軸側端部にはレンズホルダを誘導する凹部 (溝部)、他方のレンズホルダが配置され るカム面あるいは他方のレンズホルダを誘導するための凹部を経由して当該レンズホ ルダを誘導することも可能である。
[0052] 図 6で示した円筒カム 15の場合には、高さ方向に重ねて異なるカム溝を形成できる 。よって、図 5で示した 1つの円周上に異なる形状のカム溝を同時に配置していた場 合と比較すると 1種類のカム溝を余裕をもって周方向に配置することができる。よって 、カムの回転角を大きく設定できるので、ァクチユエータのトルクを小さくできる。この 図 6では 3個のカム部品から円筒カムを構成する例を示したが、さらに多くの分割部 品から構成するようにしてもよい。この図 6に示した円筒カム 15では、カム曲線を 3組 同一面上に配置したものであるので、レンズホルダの自由度が制限されるためレンズ ホルダの光軸方向に対する角度が安定する利点を有する。このためガイド溝の数を 減らすことも可能である。
[0053] 図 7は、上記円筒カム 15の内壁に形成するカム溝を規定するのに好ましいカム曲 線 (プロファイル)を示した図である。図 7 (A)は変倍系レンズ用のカム溝 151— 1を規 定するカム曲線 151— 1CAを示して!/、る。同(B)は補正系レンズ用のカム溝 151—2 を規定するカム曲線 151— 2CAを示している。すなわち、カム曲線 151— 1CAに基づ いて、第 2レンズホルダ 16が光軸方向に移動される。他方のカム曲線 151— 2CAに 基づ 、て、第 3レンズホルダ 13が光軸方向に移動される。
[0054] より具体的に説明すると、第 2レンズホルダ 16の半径方向へ突出した係合ピン 161 —1、 161— 2力 カム曲線 151— 1CAによって規定されたカム溝 151— 1により光軸方 向へ移動される。第 3レンズホルダ 13の半径方向へ突出した係合ピン 131— 1、 131 —2が、カム曲線 151— 2CAによって規定されたカム溝 151— 2により光軸方向へ移動 される。なお、この図 7ではズーム機能に加えて望遠側にマクロ機能を付加した場合 のカム曲線を例示して ヽる。
[0055] 本光学モジュールは携帯電話等にも搭載できるように小型化される。上記のように ズーム機能を備えた場合には、各レンズホルダを精度良く所期位置へ移動させること が重要である。そのために、従来においてレンズホルダが広角位置や望遠位置にあ ることを確認するための位置検出部材を配置するという手法が一般的に採用される。 しかし、このように位置検出部材を別途に設けると、光学モジュールが大型化してしま うので小型化の要請に反することになる。また、携帯電話等に用いる光学モジュール は極めて小さぐ円筒カムの円周角に対して周長が短い。よって、回転角度に対する レンズホルダの光軸方向の位置検出には高い精度が必要となる。しかし、位置検出 部材を設けることが困難である。図 7で示すカム曲線は、変倍系および補正系のカム 曲線に平坦部を設けることで、広角端および望遠端において、位置検出なしで所望 の特性を達成可能とする。
[0056] 本光学系ユニット 3では、円筒カム 15の外周にはラック部 159が固着されており、ァ クチユエータの駆動力はこのラック部 159に嚙合するギアにより伝達される。寸法精 度の高いギアを採用してもバックラシュの影響を除くことは困難である。また、他部品 や組付け誤差の影響もある。本光学ユニット 3では、位置検出部材がないために、高 い精度で回転カムの位置検出はできない。ズーム動作で円筒カム 15を広角端と望 遠端の間で回転したときに、所定角度分ァクチユエータで回転させたにもかかわらず 、初期位置のずれやバックラッシュの影響で、所望の広角端あるいは望遠端の位置 に円筒カムが回転して ヽな ヽと 、う可能性がある。
[0057] そこで、本実施形態では図 7に示したように、レンズをズーム移動させる曲線部分( ズーム部)の両端、すなわち広角端 (ワイド端)及び望遠端 (テレ端)に、光軸方向 LD に直交する所定長の平坦部を備えたカム曲線を採用する。すなわち、本実施形態で は円筒カム 15の変倍系および補正系のカム曲線として、このような平坦部を備えた カム曲線を採用する。これにより、位置検出部材で高精度の位置検出を行わなくても 、平坦部にレンズホルダがあれば、広角端或いは望遠端の性能を達成することがで きる。レンズホルダの位置を考えると、広角端の平坦部にレンズホルダがあるときに、 平坦部の距離を考慮してァクチユエータを駆動することで、結像距離がずれても望遠 端の平坦部に移動させることで望遠端での性能を維持することができる。よって、バッ タラシュや組付け誤差等による影響を解消し、広角及び望遠位置で所定の性能を安 定して達成することができる。
[0058] 広角端から望遠端へ移動させる場合を例として説明する。本光学系では、初期位 置を検出するために、広角端側に円筒カムを移動させて、円筒カムの回転限界で円 筒カムが停止した位置から、所定のパルス数だけァクチユエータに駆動パルスを与え て望遠側に回転カムを戻した平坦部上の位置を初期位置と設定している。従って、 初期位置は位置誤差を有していることが予想される。例えば、広角端から望遠端まで の回転角度を 500パルス、平坦部の回転角度を 50パルスあるものとする。初期位置 が広角端から 25パルスの位置とする場合、望遠端に移動させるため、望遠端から 25 パルスの平坦部上の位置を目標として、 550パルス駆動パルスをカ卩えることとする。さ すれば、目標値の前後 25パルス以内に移動すれば、望遠端に円筒カムを回転駆動 したこととなり、所望の移動は達成されたこととなる。
[0059] さらに、図 7で例示するカム曲線は望遠側にマクロ撮影用の曲線と平坦部が付加さ れている。この場合も、望遠端の平坦部を経て力もマクロ状態に入るので精度良く合 焦する。さらに、平坦部で所定の機能を達成できるため、安定した動作が可能となる
[0060] 上記のようにカム曲線の所定位置に、所定長さの平坦部を付加するという改良で広 角位置、望遠位置及びマクロ位置でのレンズ位置のずれを抑制できる。本構成では 、広角位置、望遠位置及びマクロ位置にレンズがあることを確認するための位置検出 部材を新たに設ける必要がない。よって、小型化及び低コストィ匕を図った簡単な構成 で、広角及び望遠で安定してズーム機能またはマクロ機能を使った撮影が可能な光 学モジュールを提供できる。なお、図 7に示すように望遠側の平坦部に連続してマク 口用のカム曲線を形成すると、マクロ側につ 、ても円筒カムの位置ズレを吸収するこ とにより安定してマクロ機能を利用できる。ただし、マクロ機能は本光学モジュールに 必須のものではな 、ので、マクロ用の曲線部分を含まな 、カム曲線としてもよ!/、。
[0061] (位置決め構造)
更に、本光学モジュールは組付け構造に関しても優れた特徴を備えている。以下 では、この点ついて説明する。本光学モジュールでは円筒カム 15がァクチユエータ により駆動されて、第 3レンズホルダ 13と第 2レンズホルダ 16とが光軸方向に移動す る。光学モジュールでは、基板上の CCD2に対して鏡筒 11を精度良く位置決めして 力もその外周に円筒カム 15を配置すること、また、この円筒カム 15に効率良く駆動力 が伝達されるようにァクチユエータを配置することが必要となる。
[0062] ァクチユエータの配置の仕方としては、図 1に示した光学系ユニット 3とァクチユエ一 タとを個別に構成し、これを基板上で合体させて 1個のモジュールに形成するという 組付けの形態が考えられる。この形態を採用する場合は、ァクチユエータを位置決め するため基板 1側に位置決め用の穴やピンを設ける、或いは位置決め用のガイドピ ンを立設するという手法が取られる。
[0063] 一方、光学系ユニット 3については基板 1に最初に固定される鏡筒 11の位置が基 準となる。鏡筒 11は CCD2の光軸 (光学中心)に対して位置決めされる。具体的には 、基板上の CCD2に焦点が合うように鏡筒 11が配置される。ところが、実際の組付け 作業では、設計位置に対して、 CCD2や鏡筒 11の取付誤差が発生する。そして、こ の誤差が許容範囲を越えて 、る場合には、 CCD2の光学中心に合うように鏡筒 11の 位置を調整したり、 CCD2の外形を基準に鏡筒 11の位置決めをして誤差を解消する ことが必要である。
[0064] また、光学系ユニット 3とァクチユエ一タとを個別に構成して基板に組付ける形態を 採用した場合には、鏡筒 11が基板 1上の所定位置に配置されていることを前提とし て、基板上のァクチユエータの配置が決定されている。しかし、上記のように実際の 組付時に鏡筒 11の位置がずれてしまう場合が多 、。このように鏡筒 11の位置がずれ ると、その外周にセットされる円筒カム 15の位置もずれる。円筒カムの位置がずれる とァクチユエータとの相対位置が設計した範囲力 外れることになり、光学モジュール としての所定の性能が維持できな 、と 、う事態になる。
[0065] そこで、本光学モジュールでは光学系ユニット 3を覆うカバーを介して、光学系ュ- ット 3及びァクチユエータを位置決めする構成を採用する。このような構成を採用する と、鏡筒 11の位置がずれた場合でも、これに伴ってァクチユエータの位置は鏡筒 11 との相対位置関係を維持して移動するので、駆動系に関して所期の性能を実現する ために容易な構成となる。また、この構成を採用すると光学系ユニット 3用のカバーと ァクチユエータ用のカバーとを一体化できるので省スペース化を図ることもできる。
[0066] 図 8及び図 9を参照して、本光学モジュールで採用しているカバー 40を利用した位 置決め構造を説明する。図 8は、光学系ユニット 3を駆動する駆動部及び光学系ュニ ット 3の上にセットされるカバーについて示した図である。この図 8は、前述した光学系 ユニット 3との関係が確認できるように上部に位置する第 1レンズ 18及び第 1レンズホ ルダ 19を示している。図 9は、光学系ユニット 3及びァクチユエータとしてのモータ 30 を組付けた完成状態の光学モジュールを断面構成が確認できるように示した図であ る。
[0067] 本光学モジュールでは、モータ 30によって円筒カム 15が駆動される。図 8ではモー タ 30の各要素を分解状態で示している。モータ 30はカバー 40と基板 31を用いて組 立てられ、このカバー 40が光学系ユニット 3の基板 1上にセットされる。このモータ 30 は、 1対のコイル 32、ステータ 33を備え、中央部にはロータ 35を有している。
[0068] カバー 40の所定位置に固定される軸 41とロータ 35用の軸とが同軸に配置され、軸 41を中心としてロータ 35が回転するように設定されている。軸 41はカバー 40に形成 した穴 51にセットされている。また、ロータ 35と一体に回転するギア 36が配設されて いる。また、カバー 40の他の位置に軸 42が固定されており、この軸 42には前記ギア 36と嚙合するギア 43及びこのギア 43と一体に回転するギア 44が設けられている。こ のギア 44に円筒カム 15の外周に形成したラック部 159が嚙合する。軸 42はカバー 4 0に形成した穴 52にセットされる。
[0069] 図 8に示した各部が組付けられた状態を示したのが図 9である。図 9で示すように、 第 1レンズホルダ 19はカバー 40に形成した開口 45に嵌合した状態となる。よって、 第 1レンズホルダ 19を介して、カバー 40に対して鏡筒 11及び円筒カム 15が位置決 めされる。また、軸 41, 42はカバー 40の所定位置に位置決めされている。図 8に示 したように、モータ 30は軸 41を基準に位置決めされる。この構造ではカバー 40を介 して、鏡筒 11及び円筒カム 15側とモータ 30側との位置関係が確定されている。よつ て、仮に鏡筒 11の設定位置がずれた場合でも、カバー 40を介してモータ 30側の位 置も光学系ユニット 3の位置に対応して移動する。つまり、円筒カム 15とモータ 30と の相対位置関係は維持されズレが発生しな 、。
[0070] 以上のように、本光学モジュールではカバー 40を介して、光学系ユニット 3側と駆動 部側との位置決めを行うので、円筒カム 15の外周に設けたラック部 159とモータ 30 の駆動力を伝達するギア 36、 43, 44との間に位置ずれが発生することがない。よつ て、本構造を採用したことでモータの駆動力を設計通り効率的に伝達できる本光学 モジュールとなる。
[0071] 以上本発明の好ましい一実施形態について詳述した力 本発明は係る特定の実 施形態に限定されるものではなぐ特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範 囲内において、種々の変形 ·変更が可能である。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1のレンズホルダと、前記第 1のレンズホルダより対物側に位置する第 2のレンズホ ルダと、前記第 1のレンズホルダに外接し、前記第 1のレンズホルダを光軸方向に摺 動自在に保持する鏡筒と、前記鏡筒の外周に配置され、前記第 1のレンズホルダの 位置を変更する円筒カムとを含む光学モジュールであって、
前記第 1のレンズホルダの側面力 延在させた突起部材を備え、
前記鏡筒には前記突起部材の光軸方向での移動を許容する貫通穴が形成され、 前記円筒カムの内壁には、前記突起部材を所定位置に案内するカム面が形成され 前記第 2のレンズホルダは、前記鏡筒の上端部に固定され、前記円筒カムを光軸 方向に位置決めする摺動面を有し、
前記円筒カムを前記第 2のレンズホルダの前記摺動面へ向けて付勢する弾性部材 が配置されて 、ることを特徴とする光学モジュール。
[2] 前記第 2のレンズホルダは、前記鏡筒の上端部に対して前記光軸方向への移動が 可能となるように螺合されていることを特徴とする請求項 1に記載の光学モジュール。
[3] 前記弾性部材は、前記円筒カムの下に配置したリング状の円錐コイルパネ又は竹の 子パネであることを特徴とする請求項 1または 2に記載の光学モジュール。
[4] 前記第 1のレンズホルダは、前記突起部材を複数備えていることを特徴とする請求項
1乃至 3のいずれかに記載の光学モジュール。
[5] 前記第 1のレンズホルダは複数設けられていることを特徴とする請求項 1乃至 4のい ずれかに記載の光学モジュール。
[6] 請求項 1乃至 5のいずれかに記載の光学モジュールを含むことを特徴とする携帯用 電子機器。
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