(57)【要約】    【課題】  簡単かつ低コストで実現可能な焦点位置可変装置を提供する。    【解決手段】  焦点位置可変光モジュール１６は、筐体２０、レンズアセンブリ１８、突起くぼみ構造２８、３０、３２を備える。レンズアセンブリ１８は、筐体２０に対して移動でき、操作可能に配置される。突起くぼみ構造は、筐体およびレンズアセンブリのうち、１つの上に配置された少なくとも１つの突起２８と、レンズアセンブリおよび筐体のうち、突起と対向する方の中に配置された少なくとも１つのくぼみ３０、３２とを備える。少なくとも１つの突起は少なくとも１つのくぼみと動作して係合し、筐体に対して非連続的なステップでレンズアセンブリの光軸方向の動きを制御する。    【選択図】    図２
2006079081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に対して移動でき、操作可能に配置されたレンズアセンブリと、
突起くぼみ構造とを備え、前記突起くぼみ構造が、
前記筐体および前記レンズアセンブリのうち、一方の上に配置された少なくとも１つの突起と、
前記レンズアセンブリおよび前記筐体のうち、前記突起と対向する方の中に配置された少なくとも１つのくぼみとを備え、
前記少なくとも１つの突起は前記少なくとも１つのくぼみと動作可能に係合し、前記筐体に対して非連続的なステップで前記レンズアセンブリの光軸方向の動きを制御するように構成されることを特徴とする焦点位置可変光モジュール。
【請求項２】
前記筐体は内面を有し、前記少なくとも１つのくぼみは前記筐体の内面の中に形成され、
前記レンズアセンブリは外面を有し、前記少なくとも１つの突起は前記レンズアセンブリの外面上に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記レンズアセンブリは、バレルと、前記バレル内に固定されたレンズとを備え、
前記レンズアセンブリの外面は、前記バレルの外面上に位置することを特徴とする請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記少なくとも１つのくぼみは、くぼんだリング状部を含み、前記少なくとも１つの突起は隆起した帯状部を含むことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記少なくとも１つのくぼみの各々はディンプルであり、前記少なくとも１つの突起の各々はこぶ状の小突起であることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項６】
前記レンズアセンブリは、前記レンズアセンブリを所望の位置に移動するために係合するように構成された操作可能な突起を備えることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項７】
前記少なくとも１つのくぼみは、前記筐体内に形成されたガイドトラックを有し、前記ガイドトラックは前記光軸の延在方向に沿うように設けられるらせん状部分を有し、
前記突起のうち少なくとも１つは前記ガイドトラック内に向かって延在することを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記ガイドトラックはさらに、前記光軸の延在方向に沿うように縦方向に形成された部分を備えることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記ガイドトラックの少なくとも１つの壁は波形に形成された部分を有し、
前記ガイドトラック内に向かって延在する前記少なくとも１つの突起は、前記レンズアセンブリが回転すると前記ガイドトラックの波形に形成された部分と係合することを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【請求項１０】
前記レンズアセンブリと相互作用し、前記レンズアセンブリを前記筐体に対して回転させる回転駆動装置をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節の可能な焦点位置可変モジュールおよび光学システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどの光学システムはレンズと画像入力部を含む。レンズの焦点距離と、レンズと画像入力部との間の距離によって、画像入力部において焦点の合った被写体の像を再生するためにユーザが被写体に対してレンズを配置しなければならない距離が決まってしまう。
【０００３】
一部の光学システムでは、レンズと画像入力部の間の距離は固定されている。他の光学システムでは、レンズと画像入力部の間の距離を変えることができ、これによって光学システムに焦点位置可変システムを提供することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、簡単かつ低コストで実現可能な焦点位置可変手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１実施形態では、焦点位置可変光モジュールは、筐体、レンズアセンブリ、突起くぼみ構造を備える。レンズアセンブリは、筐体に対して移動でき、操作可能に配置される。突起くぼみ構造は、筐体およびレンズアセンブリのうち、１つの上に配置された少なくとも１つの突起と、レンズアセンブリおよび筐体のうち、突起と対向する方の中に配置された少なくとも１つのくぼみとを備える。少なくとも１つの突起は少なくとも１つのくぼみと動作して係合し、筐体に対して非連続的なステップでレンズアセンブリの光軸方向の動きを制御する。
【０００６】
他の実施形態も開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の例であり、現在好ましい実施形態を図面に示す。
【０００８】
図１は、レンズ１２と画像入力部１４とを備える光学システム１０を示す。例として、画像入力部１４は、電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、フィルムいずれかの形式をとることができる。使用に際しては、第１の画像のポイントＡから反射された光はレンズ１２を介して屈折し、ポイントＢで集光する。ポイントＢは画像入力部１４の面と一致するので、ポイントＡが一部を形成する画像は画像入力部１４において焦点が合った像で再生される。対照的に、第２の画像のポイントＡ’から反射された光はレンズ１２を介して屈折し、ポイントＢ’で集光する。ポイントＢ’は画像入力部１４の面と一致しないので、ポイントＡ’が一部を形成する画像は画像入力部１４において焦点が合わない像で再生される。
【０００９】
光学システム１０に焦点位置可変システムが備えられていれば、ポイントＡ’が一部を形成する画像は、レンズ１２と画像入力部１４の間の距離を減少させることによって焦点を合わせることができる。一般に、画像入力部１４において画像の焦点を合わせるために、画像とレンズの１２の間の距離ｕ、およびレンズ１２と画像入力部１４の間の距離ｖは次の等式で規定される。
【００１０】
１／ｕ＋１／ｖ＝１／Ｆ
【００１１】
上式でＦは、レンズ１２の焦点距離と等しい定数である。
【００１２】
画像入力部１４に対してレンズ１２を動かす種々の機構を図２から図８に示す。
【００１３】
図２は、レンズアセンブリ１８と筐体２０とを備える光モジュール１６を示す。使用に際しては、筐体２０は、画像入力部１４を筐体２０に対して固定位置に維持する光学システム１０（またはその一部）に付着させてもよい。
【００１４】
レンズアセンブリ１８は種々の形態をとることができる。図２では、レンズアセンブリは、レンズ１２が中に装着されるバレル２２を含む。オプションとしては、保護カバー２４と赤外線（ＩＲ）フィルタ２６も、バレル２２の中に装着することができる。
【００１５】
組立てられると、レンズアセンブリ１８は筐体２０に対して動作可能な関係に移動できるように配置される。例えば、図２に示すように、レンズアセンブリ１８は、実質的に筐体２０の中に配置してもよい。
【００１６】
光モジュール１６はさらに、突起くぼみ構造を含む。図２に示す突起くぼみ構造は、バレル２２の外面上に形成された隆起した帯状部２８（すなわち突起）と、筐体２０の内面に形成された複数のくぼんだリング状部３０、３２とを備える（図３Ａと図３Ｂを参照のこと）。別法としては、隆起した帯状部を筐体２０の内面に形成し、くぼんだリング状部をバレル２２の外面上に形成することもできる。レンズアセンブリ１８が筐体２０に対して軸方向に移動すると、隆起した帯状部２８はくぼんだリング状部３０、３２と交互に係合する。この方法で、突起くぼみ構造は、筐体２０に対するレンズアセンブリ１８の軸方向の動きを非連続的なステップで制御し、これによって、レンズ１２と画像入力部１４の間の２つの固定関係のうち１つを選択することができる焦点位置可変システムが提供される。
【００１７】
光モジュール１６の代替の実施形態では、突起くぼみ構造は、筐体２０またはレンズアセンブリ１８の上に配置された少なくとも１つの突起と、レンズアセンブリ１８と筐体２０のうち別の１つの上に配置された少なくとも１つのくぼみとを備える、いくつかの形態のうち任意の形態をとることができる。たとえば、突起くぼみ構造は、レンズアセンブリ１８が筐体に対して動くことができるが１つのデフォルトの位置だけで安定するような、１つの帯状部とこれに対する１つのくぼみとを備えていてもよい。別の実施形態では、突起くぼみ構造は１つまたは複数のディンプルと、これに対する「こぶ」状の小突起とを備えていてもよい（すなわち、構造のどの部分にもリング状部が形成されない）。
【００１８】
レンズアセンブリ１８はさらに、レンズアセンブリ１８を所望の位置のうち１つに動かすために係合するように構成された、操作可能な突起３４を備えていてもよい。図２、図３Ｃ、図３Ｄに示すように、操作可能な突起は筐体２０内に形成された縦スロット３６のところから筐体の外部に突出してもよい。
【００１９】
図４は代替の光モジュール３８を示す。光モジュール１６と同様に、光モジュール３８はレンズアセンブリ４０と筐体４２を含む。しかし、光モジュール１６とは対照的に、光モジュール３８の突起くぼみ構造は、筐体４２の中に形成されたガイドトラック４４（すなわちくぼみ）と、レンズアセンブリ４０の上でガイドトラック４４内に向かって伸びる突起４６とを備える。ガイドトラック４４には、レンズアセンブリ４０が回転して軸方向に（レンズアセンブリ４０の光軸方向に沿って）動くことができるように、この軸方向に沿ってらせんが形成された部分４８が少なくともひとつ備えられている。この方法で、突起くぼみ構造は筐体２０（４２）に対するレンズアセンブリ１８（４０）の軸方向の動きを制御し、これによって焦点位置可変システムを提供する。
【００２０】
さらにガイドトラック４４は、レンズアセンブリ４０が並進（回転を伴わずにレンズアセンブリ４０の光軸方向に移動）できるように構成される、縦方向（光軸の延在方向に沿う方向）に沿って形成された部分５０を備えていてもよい。
【００２１】
操作可能な突起またはハンドル５６をレンズアセンブリ４０の上に備え、回転操作する際に容易につまめるようにしてもよい。
【００２２】
一部の実施形態（図６を参照）では、ガイドトラック４４の１つまたは両方の壁に、波形部分（５２および／または５４）を備えていてもよい。この方法で、ガイドトラック４４内に向かって伸びる突起４６は、レンズアセンブリ４０が回転すると、ガイドトラック４４の波形部分（複数可）５２、５４と係合し、不連続な（段階的な）焦点位置を提供する。
【００２３】
図７と図８は、光モジュールのさらに別の実施形態を示す。光モジュール５８は、光モジュール３８と同様であるが、光モジュール５８のレンズアセンブリ６０は回転駆動デバイス６２と相互作用するという点が異なる。この方法で、動力デバイス６２は筐体４２に対するレンズアセンブリ６０の自動的な回転を制御することができる。図示するように、駆動デバイス６２とレンズアセンブリ６０との間の係合は、１）駆動デバイス６２のスピンドル６６に接着された駆動ギア６４と、２）レンズアセンブリ６０に接着された（たとえばレンズアセンブリ６０と共に形成されるか、レンズアセンブリ６０上に圧入された）被駆動ギア６８とを備えていてもよい。ついで、ギア６４、６８は互いに噛合し合うように配置される。オプションとしては、ギア６４、６８は全体として形成する必要はない（たとえば、ガイドトラック４４が筐体４２の周囲の４分の１回転にわたってらせん状に刻設される場合、動力デバイス６２およびレンズアセンブリ６０は４分の１のギア、すなわち、周囲（外周）の４分の１だけカバーする歯を有するディスクを備えていればよい）。なお、ギヤ６４、６８は焦点調節時に噛み合いが維持されるように構成することが望ましく、例えば歯幅を適宜増すことが望ましい。
【００２４】
１実施形態では、駆動デバイス６２は不連続な（段階的な）フォーカシングステップを提供するステッパモータである。
【００２５】
上述の光モジュール１６、３８、５８は、たとえばフィルムおよびデジタルカメラを含む種々の光学システムに結合する（またはその一部として形成する）ことができる。一部の実施形態では、開示した光モジュール１６、３８、５８を携帯電話のカメラに含め、携帯電話のカメラに簡単で低コストの焦点位置可変手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】レンズから被写体、像までの相対的な距離を示す概略図である。
【図２】第１の焦点位置可変光モジュールの分解斜視図である。
【図３Ａ】図２に示す光モジュールの断面図である。
【図３Ｂ】図２に示す光モジュールの断面を部分的に示す図である。
【図３Ｃ】図２に示す光モジュールの立面図である。
【図３Ｄ】図２に示す光モジュールの平面図である。
【図４】代替の焦点位置可変光モジュールの分解斜視図である。
【図５】図４に示す光モジュールの断面図である。
【図６】図４に示すガイドトラックの代替実施形態を示す図である。
【図７】別の代替の焦点位置可変光モジュールの分解斜視図である。
【図８】図７に示す光モジュールの平面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  光学システム
１２  レンズ
１４  画像入力部
１６  光モジュール
１８  レンズアセンブリ
２０  筐体
２２  バレル
２４  保護カバー
２６  赤外線フィルタ
２８  隆起した帯状部
３０  くぼんだリング状部
３２  くぼんだリング状部
３４  操作可能な突起
３６  縦スロット
３８  光モジュール
４０  レンズアセンブリ
４２  筐体
４４  ガイドトラック
４６  突起
４８  らせんが形成された部分
５０  縦の部分
５２  波形部分
５４  波形部分
５６  操作可能な突起
５８  光モジュール
６０  レンズアセンブリ
６２  回転駆動デバイス
６４  駆動ギア
６６  スピンドル
６８  被駆動ギア
【図１】
2006079081.tif 000003
【図２】
2006079081.tif 000004
【図３Ａ】
2006079081.tif 000005
【図３Ｂ】
2006079081.tif 000006
【図３Ｃ】
2006079081.tif 000007
【図３Ｄ】
2006079081.tif 000008
【図４】
2006079081.tif 000009
【図５】
2006079081.tif 000010
【図６】
2006079081.tif 000011
【図７】
2006079081.tif 000012
【図８】
2006079081.tif 000013