(57)【要約】【課題】  モジュール筐体へのレンズ保持構造を工夫することで、モジュール全体の小型化を図る。【解決手段】  光源または受光部を収容する筐体１０と、筐体１０に保持され、光源からの光を外部に照射する、または外光を受光部に導く断面円形のレンズユニット２０とを備える。筐体１０のレンズ保持側の面１１ａは矩形とされ、その面１１ａには、レンズ光軸方向に見たときにレンズユニット１０と重ならない箇所にレンズ保持柱１２ａ〜１２ｄが突設され、これらレンズ保持柱１２ａ〜１２ｄにレンズユニット２０が保持されている。投影レンズ２０およびレンズ保持柱１２ａ〜１２ｃにはねじが刻設され、投影レンズ２０をレンズ保持柱にねじ込んで保持させる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源または受光部を収容する筐体と、
該筐体に保持され、前記光源からの光を外部に照射する、または外光を前記受光部に導く断面円形のレンズユニットとを備え、
前記筐体のレンズ保持側の面は矩形とされ、該面には、レンズ光軸方向に見たときに前記レンズユニットと重ならない少なくとも２箇所にレンズ保持柱が突設され、これらレンズ保持柱に前記レンズユニットが保持されていることを特徴とする光学モジュール。
【請求項２】
前記筐体のレンズ保持側の面は、一辺が前記レンズの径と略同一寸法の正方形とされ、該面の少なくとも対角方向の２角部に前記レンズ保持柱が突設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。
【請求項３】
前記レンズ保持側の面の４角部に前記レンズ保持柱が突設されていることを特徴とする請求項２に記載の光学モジュール。
【請求項４】
前記レンズユニットの周面には雄ねじが刻設されるとともに、前記レンズ保持柱には、前記雄ねじと螺合して前記レンズユニットを保持するための雌ねじが刻設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項５】
前記レンズユニットは単体の透明レンズから成り、該レンズの周面に前記雄ねじが直接刻設されていることを特徴とする請求項４に記載の光学モジュール。
【請求項６】
少なくとも１個のレンズ保持柱には、前記レンズユニットの当接部に当接して該レンズユニットの光軸方向の移動を規制するストッパが形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項７】
前記ストッパと前記当接部とが当接しない範囲で前記レンズユニットが前記筐体に対して光軸方向に進退可能に構成したことを特徴とする請求項６に記載の光学モジュール。
【請求項８】
前記ストッパが形成されるレンズ保持柱は、他のレンズ保持柱よりも弾性変形し易い形状とされることを特徴とする請求項６または７に記載の光学モジュール。
【請求項９】
前記筐体内には透過型の画像生成部が設けられ、前記光源からの光が前記画像生成部および前記レンズユニットを順に透過して外部に投影されるよう構成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学モジュール。
【請求項１０】
前記筐体内には前記受光素子としての撮像素子が設けられ、前記レンズユニットを透過した被写体光束が前記撮像素子に受光されるよう構成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光学モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電子機器などに搭載される光学モジュールに関し、レンズの保持構造を工夫して小型化を図ったものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、携帯電話機に組み込まれる小型のプロジェクタモジュールが開示されている。プロジェクタモジュールは、光源からの光を液晶パネル等の画像生成部に向けて照射し、その透過光を投影レンズにより外部に投影する。プロジェクタユニットを予め部組化する場合は、光源や画像生成部を筐体に収容し、その筐体に投影レンズを保持させる。
【０００３】
特許文献２には、携帯電話機に搭載されるカメラモジュールが開示されている。カメラモジュールは、撮影レンズの透過光束を撮像素子に受光させ、その光電変換出力を処理して画像データを生成し、記録する。部組化する場合は、撮像素子を筐体に収容し、その筐体に撮影レンズを保持させる。
特許文献３にはレンズの保持構造が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２１９９２号公報
【特許文献２】特開２００４−１７９７３６号公報
【特許文献３】特開昭６３−４５５６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したプロジェクタモジュールやカメラモジュールは、携帯機器へ組み込みという性質上、小型化が要求される。光源、画像生成部、撮像素子などは比較的小型化が容易であるため、これらを収容する筐体も最小限に小型化が可能である。画像生成部や撮像素子が矩形であるため、必然的に筐体のレンズ保持側の面は矩形となる。一方、レンズは断面円形であるから、これを保持する保持部は円筒状となり、矩形の筐体面に円筒状のレンズ保持部を一体成型するか取り付けることになる。図９はその一例を示し、１０１が筐体、１０２がレンズ、１０３がレンズ保持部である。筐体１０１のレンズ保持側の面はＡ×Ａの矩形（正方形）であり、ここに直径Ａのレンズ１０２を保持させるのであるが、レンズ保持部１０３の外径Ｂは、必然的にその厚みの分だけＡよりも長くなるから、その厚み分だけレンズ保持部１０３が筐体１０１からはみ出てしまい、モジュール全体の小型化を阻害する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光学モジュールは、光源または受光部を収容する筐体と、筐体に保持され、光源からの光を外部に照射する、または外光を受光部に導く断面円形のレンズユニットとを備える。筐体のレンズ保持側の面は矩形とされ、その面には、レンズ光軸方向に見たときにレンズユニットと重ならない少なくとも２箇所にレンズ保持柱が突設され、これらレンズ保持柱にレンズユニットが保持されている。
請求項２の発明では、筐体のレンズ保持側の面が一辺がレンズの径と略同一寸法の正方形とされ、この面の少なくとも対角方向の２角部にレンズ保持柱が突設されている。
請求項３の発明では、レンズ保持側の面の４角部にレンズ保持柱が突設されている。
請求項４の発明では、レンズユニットの周面に雄ねじが刻設されるとともに、レンズ保持柱には、雄ねじと螺合してレンズユニットを保持するための雌ねじが刻設されている。
請求項５の発明では、レンズユニットが単体の透明レンズから成り、そのレンズの周面に雄ねじが直接刻設されている。
請求項６の発明では、少なくとも１個のレンズ保持柱に、レンズユニットの当接部に当接してレンズユニットの光軸方向の移動を規制するストッパが形成されている。
請求項７の発明では、ストッパと当接部とが当接しない範囲でレンズユニットが筐体に対して光軸方向に進退可能である。
請求項８の発明では、ストッパが形成されるレンズ保持柱が、他のレンズ保持柱よりも弾性変形し易い形状とされる。
請求項９の発明は、プロジェクタモジュールに適用したものである。
請求項１０の発明は、カメラモジュールに適用したものである。
ここで、特許請求の範囲でいう「レンズユニット」は、単体のレンズの他に、鏡筒や枠体に単一または複数のレンズを支持して成るユニットをも含む概念である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、筐体のレンズ保持側の面（矩形）のうち、レンズユニットと重ならない少なくとも２箇所にレンズ保持柱を突設し、これらレンズ保持柱にレンズユニットを保持するようにしたので、レンズ保持柱がレンズ保持側の面から外方にはみ出すことなくレンズを保持し、以てモジュール全体の小型化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１〜図４により本発明を液晶プロジェクタモジュールに適用した場合の第１の実施形態を説明する。
図１〜図３に示すように、液晶プロジェクタモジュールは、光源としての高輝度白色ＬＥＤ３１と、カラーフィルタ型のＱＶＧＡ（Quarter Video Graphics Array）サイズ（３２０×２４０ドット）の液晶パネル３２と、これらＬＥＤ３１，液晶パネル３２を収容する筐体１０と、筐体１０に保持される投影レンズ２０とを有する。 
【０００９】
このプロジェクタモジュールは、例えば携帯電話機などの携帯機器に組み込まれるもので、液晶パネル３２には、例えば不図示のカメラモジュールで撮影した画像や、外部から取り込んだ画像をカラー表示することができる。液晶駆動信号は、フレキシブルプリント基板３３を介して携帯機器本体の制御回路からパネル３２に入力される。画像表示に同期してＬＥＤ３１を点灯すると、ＬＥＤ光は液晶パネル３２を透過した後、投影レンズ２０を介して外部に用意したスクリーン等に拡大投影される。したがって、例えば画像を複数人で観賞したい場合に非常に便利である。
【００１０】
次に、上記筐体１０、投影レンズ２０およびその保持構造について詳述する。
投影レンズ２０は、単体の円柱状の透明部材（例えば、ガラス製）から成り、その外径は１０ｍｍとされる。投影レンズ２０の外周面には直接雄ねじが刻設され、そのねじ部２１の先端側には溝２２が全周に渡って形成されている。一方、筐体１０は例えば樹脂製とされ、ＬＥＤ３１や液晶パネル３２等を収容する略直方体の収容部１１と、４本のレンズ保持柱１２ａ〜１２ｄとが一体成型されて成る。収容部１１のレンズ保持側の端面（以下、レンズ保持面）１１ａは、一辺がレンズ径と同じ１０ｍｍの正方形とされ、その中心部には、液晶パネル３２の透過光を投影レンズ２０に導くための円形の開口１１ｂが形成されている。
【００１１】
投影レンズ２０は、図１の正面図に示すように、その光軸が筐体１０の中心と一致するように保持され、これによりＬＥＤ３１，液晶パネル３２，開口１１ｂおよび投影レンズ２０が同軸で並ぶ。この配置によると、筐体１０をレンズ前方から見たときに、レンズ保持面１１ａのうち投影レンズ２０と重ならない部分は４つの角部ということになり、これらの角部分をそのまま前方に延長することでレンズ保持柱１２ａ〜１２ｄがそれぞれ形成される。レンズ保持柱１２ａ〜１２ｄの内面（光軸を向く面）は、いずれも投影レンズ２０の周面と同一曲率の円弧面とされ、しかも４つの円弧面が同一円の円周を構成するごとく位置している。３つのレンズ保持柱１２ａ〜１２ｃの円弧面には雌ねじが形成され、これらの雌ねじに投影レンズ２０のねじ部２１をねじ込むことができる。レンズ保持柱１２ｄだけは他と異なり、角部を落とすことで薄型化されるとともに、その円弧面にはねじの代わりにストッパとして機能する突起１３（図３）が形成されている。レンズ保持柱１２ｄを薄型化するのは、弾性変形し易くするためである。
【００１２】
投影レンズ２０は、そのねじ部２１を前方から３つのレンズ保持柱１２ａ〜１２ｃにねじ込むことで保持される。ねじ込み当初は、レンズ保持柱１２ｄを外側に弾性変形させることで突起１３を浮かせておき、溝２２が突起１３の位置に来たら変形を解除する。これにより突起１３が溝２２に入り込み（図４参照）、レンズ保持が完了する。この保持構造によれば、４本のレンズ保持柱１２ａ〜１２ｄは、光軸前方から見たときにいずれもレンズ保持面１１ａの外側にはみ出しておらず、また投影レンズ自体もレンズ保持面１１ａ内にぎりぎり収まるので、図９の例と同一条件（レンズ径とレンズ保持面の一辺長が等しい）であっても、本実施形態の方がモジュール全体を小型化することが可能となる。
【００１３】
ところで、上記突起１３と溝２２との係合により投影レンズ２０の抜けが防止されるが、図４から分かるように、溝２２の幅はレンズストッパ１３よりＬだけ長いので、投影レンズ２０はＬの範囲内で光軸方向に移動可能である。すなわち投影レンズ２０の先端側を持って回転させることで、ねじ作用によりレンズ２０は光軸方向に進退し、これによりフォーカシングが行える。また、本実施形態では投影レンズ２０が全周に渡って保持されるのではなく、レンズ保持柱の間の部分はレンズ周面が露出しているので、この部分が外部に露出されるように携帯機器に組み込めば、レンズ周面に触れて回転操作することもできる。
【００１４】
以下に他の実施形態を説明する。筐体１０の収容部１１の形状や大きさ、および収容される部材は各実施形態で共通（第１の実施形態と同一）とする。
【００１５】
図５は第２の実施形態を示し、本実施形態では、投影レンズ２０Ａにもレンズ保持柱１４ａ〜１４ｄにもねじを形成しておらず、投影レンズ２０Ａをレンズ保持柱１４ａ〜１４ｄの間に嵌合することで保持する。フォーカシングの必要がなければ、このような嵌合方式でも問題はなく、むしろ組立が楽になるという利点がある。レンズ保持柱１４ａ〜１４ｄの位置、およびそれらの内面が投影レンズ２０Ａと同じ曲率の円弧面であることは先の実施形態と同様である。また、レンズ保持柱１４ａ〜１４ｄのいずれかを弾性変形し易い形状とし、ここに上記ストッパ用の突起を形成してもよい。ただし、本例では投影レンズ２０Ａの光軸方向の移動を許容する必要はないので、レンズ側の溝の幅は突起と同等でよい。
【００１６】
図６は第３の実施形態を示し、これは２本のレンズ保持柱１５ａ，１５ｂで投影レンズ２０を保持する例である。レンズ保持柱１５ａ，１５ｂは、レンズ保持面１１ａの互いに対角する２つの角部に設けられ、各々の内面にねじが形成されている。したがって、第１の実施形態と同様に投影レンズ２０をねじ込み式により保持させることができる。投影レンズ２０に大きな力が作用しない条件であれば、２本のレンズ保持柱でも保持は可能である。この場合、レンズ周面の露出面積が第１の実施形態よりも大きくなるので、周面に触れてのフォーカシング操作が行い易くなる。
【００１７】
図７は第４の実施形態を示している。本実施形態では、投影レンズが単一の透明レンズではなく、複数枚のレンズ５１ａ〜５１ｄを鏡筒５２に保持して成る投影レンズユニットＵＮが用いられる。鏡筒５２は外径１０ｍｍの円柱状とされ、その外周面には上記投影レンズ２０と同様に雄ねじ５２ａおよび溝５２ｂが形成されている。したがって、第１の実施形態と全く同様の保持方法が可能である。
【００１８】
以上の第２〜第４の実施形態においても、第１の実施形態と同様に投影レンズ２０およびその保持柱１２ａ〜１２ｄがいずれも筐体１０のレンズ保持面からはみ出さないため、モジュール全体の大きさを最小限に抑えることができる。
【００１９】
以上ではプロジェクタモジュールについて説明したが、携帯機器などに搭載される小型のデジタルカメラモジュールにも本発明を適用できる。デジタルカメラモジュールの場合は、図８に示すように筐体１０の収容部１１内にＣＣＤ等の撮像素子５１が収容され、また筐体１０に撮影レンズ５２が保持される。撮影レンズ５２の透過光束は撮像素子５１に受光され、その光電変換出力から画像データが生成される。撮影レンズ５２を筐体１０に保持するにあたり、上述したと同様の保持構造を用いることができる。
【００２０】
なお、レンズ保持面１１ａの一辺の長さおよびレンズ径は１０ｍｍに限定されない。また、レンズ保持面の一辺長およびレンズ径は必ずしも等しくなくてもよい。レンズ径の方が多少大きくてもレンズ保持面の角部にレンズ保持柱を設けることができ、上記と同様のレンズ保持構造が実現可能である。この場合、レンズの一部が保持面から多少はみ出すことになるが、レンズ保持部がはみ出すことはないので、モジュール全体の大きさを最小限に抑えることができる。
【００２１】
さらに、プロジェクタモジュールおよびカメラモジュールにて説明したが、光源または受光部を筐体内に収容し、光源からの光を外部に照射する、または外光を受光部に導くレンズユニットを筐体に保持させる構造の他の光学モジュールにも本発明を適用できる。また光学モジュールが組み込まれる機器および組み込み方法も特に制約を受けない。例えばレンズの前面のみが露出するように組み込んでもよいし、筐体部分がある程度露出するような組み込み方でもよく、いずれの場合もモジュールを小型化できるメリットは大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施形態における液晶プロジェクタモジュールの正面図、側面図および背面図。
【図２】図１（ａ）のII−II線断面図。
【図３】液晶プロジェクタモジュールの分解斜視図。
【図４】図１（ａ）のIV−IV線断面図。
【図５】第２の実施形態における液晶プロジェクタモジュールの分解斜視図。
【図６】第３の実施形態における液晶プロジェクタモジュールの分解斜視図。
【図７】第４の実施形態における液晶プロジェクタモジュールの正面図およびｂ−ｂ線断面図。
【図８】本発明をデジタルカメラモジュールに適用した場合の断面図。
【図９】円筒状のレンズ保持部を設けた場合の問題点を説明する図。
【符号の説明】
【００２３】
１０  筐体
１１  収容部
１１ａ  レンズ保持面
１２ａ〜１２ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１５ａ〜１５ｄ  レンズ保持柱
１３  突起
２０，２０Ａ  投影レンズ
２１  ねじ部
２２  溝
３１  ＬＥＤ
３２  液晶パネル
３３  フレキシブルプリント基板
５１  撮像素子
５２  撮影レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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