(57)【要約】【課題】全長を短く抑えながらも、落下等によって衝撃力が付与された場合にも、レンズ群の変形や損傷を抑制できるレンズユニットを提供する。【解決手段】レンズユニット１０を落下させた場合、地上Ｅに衝突した瞬間、第２の枠部材１２が慣性に従って第１の枠部材１１に接近すると同時に、第１の枠部材１１も慣性に従い第２の枠部材１２と同方向の下方に移動する。これによりレンズＬ２とレンズＬ３が当接することを回避できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の枠部材に保持された第１のレンズ群と、
第２の枠部材に保持された第２のレンズ群と、
前記第１の枠部材と前記第２の枠部材とを内包する鏡筒と、を有し、
前記第２の枠部材は、前記第１の枠部材に対して光軸方向に移動可能に前記鏡筒に保持されており、
前記第１の枠部材は、弾性部材の弾性力により前記鏡筒に対して前記第２の枠部材側に付勢された状態で保持されており、
前記鏡筒に衝撃力が付与されて、前記第２の枠部材が前記第１の枠部材に接近したときに、前記第１の枠部材は前記弾性部材の弾性力に抗して、前記第２の枠部材の移動方向と同方向に移動するようになっていることを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記第１の枠部材が、前記弾性部材の弾性力に抗して所定の距離Ｂ（ｍｍ）だけ相対移動したときに、第１のストッパにより係止されるようになっており、前記第２の枠部材における前記鏡筒に当接する部位の光軸直交方向最小寸法をＡ（ｍｍ）とし、前記第２のレンズ群と前記第２の枠部材の総重量をＷ（ｇ）とすると、以下の式が成立することを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
Ａ×Ｗ／１５≦Ｂ      （１）
【請求項３】
前記第２の枠部材が、前記第１の枠部材に接近する方向に移動したときに、第２のストッパにより係止されるようになっており、
前記第１の枠部材は、第１の受け面を有し、前記第２の枠部材は、前記第１の受け面に対向する第２の受け面を有し、静的に前記第１の受け面と前記第２の受け面とを当接させた状態で、前記第２のストッパに当接するまでの前記第２の枠部材の移動可能距離をＣ（ｍｍ）とし、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との光軸方向最小距離をＤ（ｍｍ）とすると、以下の式が成立することを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
Ｃ＜Ｄ      （２）
Ｃ＜Ｂ      （３）
【請求項４】
前記第１の枠部材が、前記鏡筒から光軸方向に延在する突出部と嵌合することにより、前記第１のレンズ群の光軸方向の位置決めを行うようになっ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レンズユニット。
【請求項５】
前記弾性部材は、前記突出部の周囲に配置されたコイルバネであることを特徴とする請求項４に記載のレンズユニット。
【請求項６】
前記突出部は、前記第２の枠部材の移動を案内するガイド部材を兼用していることを特徴とする請求項４又は５に記載のレンズユニット。
【請求項７】
前記第１の枠部材は、前記第１のレンズ群の光軸に対して直交方向に移動可能に保持されており、前記鏡枠と前記第１の枠部材との間にボールが配置され、前記弾性部材は前記第１の枠部材を、前記ボールを介して前記鏡筒に向かって付勢するようになっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項８】
前記第１のレンズ群の前記第２レンズ群と対向する面は凸状であり、前記第２のレンズ群の前記第１レンズ群と対向する面は凸状であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記第１のレンズ群の前記第２レンズ群と対向する面と、前記第２のレンズ群の前記第１レンズ群と対向する面のうち、一方の面は凹状であって、他方の面は凸状であり、前記凸状の面の曲率半径は前記凹状の面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記第１の枠部材の一部が前記弾性部材を構成することを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
前記第１の枠部材は、前記鏡筒から片持ち状に延在しており、前記弾性部材は前記鏡筒の一部であることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレンズ群を有し、少なくとも１つのレンズ群が光軸方向に移動可能となっているレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を撮影するカメラ用のレンズユニットが従来から知られている。このようなカメラにおいて耐衝撃性を確保するために、例えば地上６０ｃｍから落下させた際の衝撃力で、部品同士が衝接して損傷することを回避する設計が通常行われてきた。これに対し近年では、レンズユニットを備えた小型の撮像装置が開発され、携帯電話やスマートフォンなどの携帯端末に搭載されるようになってきた。携帯端末に搭載される撮像装置のレンズユニットは、携帯端末の薄形化を図るため、より全長を短くしたいという強い要求があり、また少なくとも１つのレンズ群を光軸方向に移動可能としてフォーカシングやズームを可能とし、種々のシーンの撮像に対応させたいという要求もある。一方で、このような携帯端末は薄形であり把持しにくいことから、例えば電話するために携帯端末をユーザの耳に当てた際に，誤って手から滑り落ちて地上に衝突するなどの恐れがある。そこで、従来の基準より高い，例えば地上１５０ｃｍから落下させた際の衝撃力でも、部品同士が衝接して損傷することを回避する設計が望まれている。
【０００３】
しかるに、落下させた際の衝撃力による影響が大きい部品として、レンズなどの光学素子が考えられる。少なくとも１つの可動レンズ群を光軸方向に移動可能としたレンズユニットの場合、衝撃力を付与された際に、可動レンズ群と、それ以外の固定レンズ群との衝接を回避するには、固定レンズ群から離れた位置に可動レンズ群の過剰な移動を阻止するストッパを設ければ良い。ところが、固定レンズ群から離れた位置にストッパを設けると、レンズユニットの全長が長くなり過ぎて、携帯端末等に搭載した場合に薄型化が図れない恐れがある。
【０００４】
これに対し特許文献１には、固定レンズの出射面と押え環との間隔をＡ、固定レンズの出射面とズームレンズの入射面との光軸上の間隔をＢとしたときに、Ａ＜Ｂとなるように設定したレンズ保持構造の設計例が開示されている。このような構造において、落下による大きな衝撃等が加わると、ズームレンズが固定レンズに接近するが、固定レンズの出射面に押え環が面当り又は線当りすることで、固定レンズの出射面とズームレンズの入射面とが直接衝接しないようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-17930号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の構成では、落下による大きな衝撃等が加わると、固定レンズの出射面に押え環が面当り又は線当りするので、本来的に固定レンズの変形や損傷を招く恐れがあり好ましくない。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、全長を短く抑えながらも、落下等によって衝撃力が付与された場合にも、レンズ群の変形や損傷を抑制できるレンズユニット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】
【０００８】
請求項１に記載のレンズユニットは、
第１の枠部材に保持された第１のレンズ群と、
第２の枠部材に保持された第２のレンズ群と、
前記第１の枠部材と前記第２の枠部材とを内包する鏡筒と、を有し、
前記第２の枠部材は、前記第１の枠部材に対して前記第２のレンズ群の光軸方向に移動可能に前記鏡筒に保持されており、
前記第１の枠部材は、弾性部材の弾性力により前記鏡筒に対して前記第２の枠部材側に付勢された状態で保持されており、
前記鏡筒に衝撃力が付与されて、前記第２の枠部材が前記第１の枠部材に接近したときに、前記第１の枠部材は前記弾性部材の弾性力に抗して、前記第２の枠部材の移動方向に相対移動するようになっていることを特徴とする。
【０００９】
前記鏡筒に衝撃力が付与されて、慣性により前記第２の枠部材が前記第１の枠部材に接近すると同時に、前記第１の枠部材が前記弾性部材の弾性力に抗して、前記第２の枠部材の移動方向と同方向に移動するようになっているので、衝撃力の付与時に前記第１の枠部材が前記第２の枠部材から逃げることができ、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群とが衝接する恐れを少なくできる。レンズ群の衝接の恐れを少なくできたので、その分、前記第２の枠部材のストローク端を前記第１の枠部材に極力近づけることができるから、前記レンズユニットの全長を短く抑えることができるのである。
【００１０】
請求項２に記載のレンズユニットは、請求項１に記載の発明において、前記第１の枠部材が、前記弾性部材の弾性力に抗して所定の距離Ｂ（ｍｍ）だけ相対移動したときに、第１のストッパにより係止されるようになっており、前記第２の枠部材における前記鏡筒に当接する部位の光軸直交方向最小寸法をＡ（ｍｍ）とし、前記第２のレンズ群と前記第２の枠部材の総重量をＷ（ｇ）とすると、以下の式が成立することを特徴とする。
Ａ×Ｗ／１５≦Ｂ      （１）
【００１１】
（１）式を満たすように距離Ｂを定めることで、コンパクトな構成でありながら、前記第１の枠部材の移動可能距離を長く確保でき、大きな衝撃力の付与にも対応できる。
【００１２】
請求項３に記載のレンズユニットは、請求項２に記載の発明において、前記第２の枠部材が、前記第１の枠部材に接近する方向に移動したときに、第２のストッパにより係止されるようになっており、
前記第１の枠部材は、第１の受け面を有し、前記第２の枠部材は、前記第１の受け面に対向する第２の受け面を有し、静的に前記第１の受け面と前記第２の受け面とを当接させた状態で、前記第２のストッパに当接するまでの前記第２の枠部材の移動距離をＣ（ｍｍ）とし、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との光軸方向最小距離をＤ（ｍｍ）とすると、以下の式が成立することを特徴とする。
Ｃ＜Ｄ      （２）
Ｃ＜Ｂ      （３）
【００１３】
（２）式を満たすことで、静的な状態で、前記第２の枠部材を前記第１の枠部材に接近させた場合でも、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との当接を回避することができる。又、前記衝撃力を受けた後、リバウンドにより逆方向に移動する前記第１の枠部材が前記第２の枠部材を追いかけた場合でも、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との当接を回避することができる。更に、（３）式を満たすことで、衝撃が付与されたときに、前記第２の枠部材が前記第２のストッパに当接した後に、同方向に移動した前記第１の枠部材が前記第１のストッパに当接するので、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群との当接を回避することができる。尚、「静的」な状態とは、第１の枠部材が弾性部材の付勢力により鏡筒に対して押しつけられて静止した状態をいう。
【００１４】
請求項４に記載のレンズユニットは、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記第１の枠部材が、前記鏡筒から光軸方向に延在する突出部と嵌合することにより、前記第１のレンズ群の光軸方向の位置決めを行うようになっていることを特徴とする。
【００１５】
前記突出部を設けることで、前記第１のレンズ群の光軸直交方向の位置決めを行える。
【００１６】
請求項５に記載のレンズユニットは、請求項４に記載の発明において、前記弾性部材は、前記突出部の周囲に配置されたコイルバネであることを特徴とする。
【００１７】
これにより前記コイルバネの不用意な落下を抑制できる。
【００１８】
請求項６に記載のレンズユニットは、請求項４又は５に記載の発明において、前記突出部は、前記第２の枠部材の移動を案内するガイド部材を兼用していることを特徴とする。
【００１９】
これにより部品点数を減らすことができるから、前記レンズユニットの小型化と低コスト化を図ることができる。
【００２０】
請求項７に記載のレンズユニットは、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記第１の枠部材は、前記第１のレンズ群の光軸に対して直交方向に移動可能に保持されており、前記鏡枠と前記第１の枠部材との間にボールが配置され、前記弾性部材は前記第１の枠部材を、前記ボールを介して前記鏡筒に向かって付勢するようになっていることを特徴とする。
【００２１】
手ぶれ補正を行うために、少なくとも１つのレンズ群を光軸直交方向に移動させる手ぶれ補正機構が知られている。このような手ぶれ補正機構は、レンズ群を保持する枠部材を光軸直交方向にスムーズに移動させるために、鏡筒に対してボールを介して枠部材を保持する場合がある。このような構成の場合、枠部材の光軸方向の位置決めのため、枠部材を、このボールを介して鏡筒に付勢する弾性部材を設けることが多い。そこで、本発明では、例えば手ぶれ補正機構に用いる弾性部材を、衝撃力が付与された際に前記第１の枠部材を逃がすための弾性部材と兼用することで、前記レンズユニットの小型化と低コスト化を図ることができるようにしている。
【００２２】
請求項８に記載のレンズユニットは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１のレンズ群の前記第２レンズ群と対向する面は凸状であり、前記第２のレンズ群の前記第１レンズ群と対向する面は凸状であることを特徴とする。
【００２３】
前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群が、互いに対向して凸状であると、衝撃力を付与されたときに衝接しやすいが、本発明により衝接を有効に抑制できる。
【００２４】
請求項９に記載のレンズユニットは、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記第１のレンズ群の前記第２レンズ群と対向する面と、前記第２のレンズ群の前記第１レンズ群と対向する面のうち、一方の面は凹状であって、他方の面は凸状であり、前記凸状の面の曲率半径は前記凹状の面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする。
【００２５】
互いに対向する前記一方の面が凹状であって、前記他方の面が凸状であり、前記凸状の面の曲率半径が前記凹状の面の曲率半径よりも小さいときは、衝撃力を付与されたときに衝接しやすいが、本発明により衝接を有効に抑制できる。
【００２６】
請求項１０に記載のレンズユニットは、請求項１に記載の発明において、前記第１の枠部材の一部が前記弾性部材を構成することを特徴とする。
【００２７】
これにより前記レンズユニットの部品点数を削減して、コスト低減を図れる。
【００２８】
請求項１１に記載のレンズユニットは、請求項１に記載の発明において、前記第１の枠部材は、前記鏡筒から片持ち状に延在しており、前記弾性部材は前記鏡筒の一部であることを特徴とする。
【００２９】
前記鏡筒に衝撃力が付与されて、前記第２の枠部材が前記第１の枠部材に接近したときに、片持ち状の前記第１の枠部材は、前記第２の枠部材から逃げるようにたわむので、前記第１のレンズ群の前記第２レンズ群との衝接を有効に抑制できる。一方、前記衝撃力が消失した後は、前記第２の枠部材が前記鏡筒自身の弾性力により元に戻るので、通常の撮像を行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、全長を短く抑えながらも、落下等によって衝撃力が付与された場合にも、レンズ群の変形や損傷を抑制できるレンズユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施の形態に係る第１の枠部材１１と、第２の枠部材１２とを分解した状態で示す図である。
【図２】本実施の形態にかかるレンズユニット１０の光軸方向断面図である。
【図３】本実施の形態にかかるレンズユニット１０の各部寸法を示す図である。
【図４】比較例にかかるレンズユニット１０’の断面図であって、（ａ）は静止時、（ｂ）、（ｃ）は衝突時である。
【図５】本実施の形態のレンズユニット１０の断面図であって、（ａ）は静止時、（ｂ））は衝突時，（ｃ）はリバウンド時である。
【図６】（１）式の意義を説明するために用いた図であり、（ａ）の実形状に対して、（ｂ）、（ｃ）のようにモデル化している。
【図７】第２の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ａの光軸方向断面図である。
【図８】第３の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｂの光軸方向断面図である。
【図９】第４の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｃの光軸方向断面図である。
【図１０】第５の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｄの光軸方向断面図である。
【図１１】第６の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｅの光軸方向断面図である。
【図１２】レンズユニット１０Ｅを正面から光軸方向から見た図である。
【図１３】図１２に構成をXIII-XIII線で切断して矢印方向に見た図であり、（a）は静止時、（ｂ）は衝突時を示している。
【図１４】比較例の筐体部を示す図である。
【図１５】本実施形態の筐体部を示す図である。
【図１６】変形例にかかるレンズユニット１０の光軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施の形態に係る第１の枠部材１１と、第２の枠部材１２とを分解した状態で示す図である。図２は、本実施の形態にかかるレンズユニット１０の光軸方向断面図である。
【００３３】
図２において、レンズユニット１０は、第１の枠部材１１と、第２の枠部材１２と、筒状の鏡筒１３とを有している。図１に示すように、第１の枠部材１１は、第１レンズＬ１と第２レンズＬ２を保持する筒部１１ａと、筒部１１ａの外周から半径方向両側に延在してなる一対のアーム部１１ｂとを有する。各アーム部１１ｂには、光軸に平行な軸線を持つ円形の貫通孔１１ｃが形成されている。第１レンズＬ１と第２レンズＬ２により第１のレンズ群を構成する。
【００３４】
第２の枠部材１２は、第３レンズＬ３と第４レンズＬ４を保持する筒部１２ａと、筒部１２ａの外周から半径方向に延在してなる一対のアーム部１２ｂと、短い方のアーム部１２ｂに連結された筐体１２ｃとを有する。長い方のアーム部１２ｂには、光軸に平行な軸線を持つ円形の貫通孔１２ｄが形成されている。一方、筐体１２ｃには、光軸方向に離れて２つの円形の貫通孔１２ｅが形成されている。第３レンズＬ３と第４レンズＬ４により第２のレンズ群を構成する。第２レンズＬ２と第３レンズＬ３は、互いに向かって凸状である。
【００３５】
図２において、鏡筒１３は、筒部１３ａと、筒部１３ａの端部から内方に延在する壁部１３ｂとを有する。壁部１３ｂは中央に開口１３ｃを有する。組み付けた状態で、第１の枠部材１１の筒部１１ａは、開口１３ｃを介して外部（物体側）に突出するようになっている。壁部１３ｂには、２本の円筒状のガイド軸１４、１５が植設され、光軸と平行に筒部１３ａ内を延在している。又、第１の枠部材１１の一対のアーム部１１ｂと、第２の枠材１２のアーム部１２ｂ及び筐体１２ｃとの間において、筒部１３ａの内周から突出するようにして、一対の突起１３ｄを形成している。
【００３６】
一方のガイド軸１４は、第１の枠部材１１の貫通孔１１ｃに嵌合し、且つ第２の枠部材１２の貫通孔１２ｅに嵌合しているが、それぞれ相対移動可能である。他方のガイド軸１５は、第１の枠部材１１の貫通孔１１ｃに嵌合し、且つ第２の枠部材１２の貫通孔１２ｄに嵌合しているが、それぞれ相対移動可能である。突出部であるガイド軸１４，１５は、第１の枠部材１１の貫通孔１１ｃと第２の枠部材１２の貫通孔１２ｄ、１２ｅに嵌合して、光軸直交方向の位置決め（レンズの芯合わせ）を行っている。第２の枠部材１２は、不図示のアクチュエータにより駆動され、ガイド部材として機能するガイド軸１４，１５に沿って光軸方向に所定範囲で移動可能となっている。
【００３７】
ガイド軸１４、１５の周囲において、壁部１３ｂと第１の枠部材１１のアーム部１１ｂとの間には、弾性部材であるコイルバネ１６，１７が配置されており、アーム部１１ｂを突起１３ｄ側に向かって付勢している。
【００３８】
撮像時には、被写体光がレンズＬ１〜Ｌ４を介して、図２の右方に配置された不図示の撮像素子の撮像面に結像し、画像信号を出力するようになっている。レンズＬ１，Ｌ２に対して、レンズＬ３，Ｌ４は、フォーカシング又はズーム動作のためにガイド軸１４，１５に沿って移動する。
【００３９】
レンズユニット１０の好ましい寸法関係について，図３を参照して説明する。図３（ａ）において、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して所定の距離Ｂ（ｍｍ）だけ相対移動したときに、壁部１３ｂに形成された厚肉部１３ｅ（第１のストッパ）により係止されるようになっており、又、第２の枠部材１２における鏡筒１３の突起１３ｄに当接する部位の最小光軸直交方向距離をＡ（ｍｍ）とし、レンズＬ３，Ｌ４と第２の枠部材１２の総重量をＷ（ｇ）とすると、以下の式が成立する。
Ａ×Ｗ／１５≦Ｂ      （１）
【００４０】
又、第２の枠部材１２が、第１の枠部材１１に接近する方向に移動したときに、突起１３ｄ（第２のストッパ）により係止されるようになっている。第１の枠部材１１の筒部１１ａにおける第２の枠部材１２側の端面は、第１の受け面１１ｆとなっており、第２の枠部材の筒部１２ａにおける第１の枠部材１１側の端面は、第２の受け面１２ｆとなっている。図３（ｂ）に示すように、静的に第１の受け面１１ｆと第２の受け面１２ｆとを当接させた状態で、突起１３ｄに当接するまでの第２の枠部材１２の移動可能距離をＣ（ｍｍ）とし、第２レンズ群Ｌ２と第３レンズＬ３との光軸方向最小距離をＤ（ｍｍ）とすると、以下の式が成立する。
Ｃ＜Ｄ      （２）
Ｃ＜Ｂ      （３）
【００４１】
次に、比較例と比較して、本実施の形態の効果について説明する。図４は、比較例にかかるレンズユニット１０’の断面図であり、図５は、本実施の形態のレンズユニット１０の断面図であって、地上Ｅに落下させた状態を経時的に示している。比較例のレンズユニット１０’は、第１の枠部材１１のアーム部１１ｂがガイド軸１４，１５に嵌合する代わりに，ねじＢＳにより鏡筒１３に固定されており、よってコイルバネは設けられていない。それ以外は、本実施の形態と同様である。尚、いずれにおいても、鏡筒１３はカバーＣＶによって覆われているものとする。
【００４２】
まず、比較例の場合、図４（ａ）に示すように、第１の枠部材１１が鏡筒１３に固定されているので、レンズユニット１０’を落下させたとき、地上Ｅとの衝突による衝撃力を付与された場合でも、図４（ｂ）に示すように第１の枠部材１１は鏡筒１３に固定されたままである。地上Ｅに衝突した瞬間、第２の枠部材１２が慣性に従って第２のガイド軸１４，１５に沿って第１の枠部材１１に接近し、第２の受け面１２ｆが第１の受け面１１ｆに当接する。このとき、第２の枠部材１２からの大荷重を，小さな面積の受け面１１ｆ、１２ｆで受けるため、面圧が過大となり筒部１１ａ、１２ａの端部がつぶれて変形し、レンズＬ２とレンズＬ３が当接する恐れがある。
【００４３】
これに対し本実施の形態の場合、図５（ａ）に示す状態から、レンズユニット１０を落下させた場合、図５（ｂ）に示すように、地上Ｅに衝突した瞬間、第２の枠部材１２が慣性に従って第１の枠部材１１に接近すると同時に、第１の枠部材１１も慣性に従い第２の枠部材１２と同方向の下方に移動する。これにより接近するレンズＬ３からレンズＬ２が逃げるように移動するので、両者の当接を回避できる。
【００４４】
このとき、第１の枠部材１１のアーム部１１ｂは、コイルバネ１６，１７の付勢力に抗して鏡筒１３の突起１３ｄから離間するが、短い距離だけ移動した後、下方側で対向する壁部１３ｂの厚肉部１３ｅに当接してリバウンドする。リバウンド直後の状態を図５（ｃ）に示す。
【００４５】
リバウンドした第１の枠部材１１は、上方に向かって移動するが、リバウンド時に衝撃力の多くが吸収されてしまうとともに、第２の枠部材１２はガイド軸１４，１５に固定されていないことから、たとえリバウンド後に第１の受け面１１ｆが第２の受け面１２ｆに当接したとしても、第１の枠部材１１の撓み量は非常に小さく、レンズＬ２とレンズＬ３が当接する恐れはない。尚、レンズユニット１０を静止させると、第１の枠部材１１は、コイルバネ１６，１７の付勢力により、再び突起１３ｄに付勢されて初期位置に戻るので、その後の撮像に支障は生じない。
【００４６】
次に、（１）式の意義について説明する。まず、落下衝撃を受けた際に、慣性により移動した第２の枠部材１２が突起１３ｄに当接して撓むことを想定する。その撓み量以上に、第１の枠部材１１が同方向に移動すれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群とは当接しないこととなる。第２の枠部材１２のたわみ量を求める上で、図６（ａ）の実形状を、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように単純化してモデル化を行った。具体的には、第２の枠部材１２を，断面がＵ字状の単純梁ＢＭに置き換え、突起１３ｄに当接した際に２点ＳＰで支持されるものとした。
【００４７】
衝撃力としては、レンズユニットを用いた撮像素子を搭載した携帯端末を、地上１５０ｃｍからコンクリート上に落下させた場合、レンズユニットが受ける衝撃加速度の平均値として５０００Ｇ、最大値として１１０００Ｇ程度と想定される。ここで第２の枠部材１２の素材として、ガラス繊維を３０重量％混入させたポリカーボネートを採用し、レンズはガラスを採用し、第２のレンズ群と第２の枠部材１２の総重量Ｗは０．３５ｇまたは０．５ｇとした。
【００４８】
ガラス繊維を３０重量％混入させたポリカーボネートの比重は１．４３ｇ／ｃｍ3であり、ヤング率は３７５０Ｎ／ｍｍ2である。落下時の衝撃により第２の枠部材１２が受ける荷重は、衝撃加速度×第２のレンズ群及び第２の枠部材１２の総重量で表せる。具体的には、Ｗ＝０．３５ｇのとき、平均荷重は、５０００Ｇ×（０．３５×９．８／１０００）＝１７．５Ｎであり、最大荷重は、１１０００Ｇ×（０．３５×９．８／１０００）＝３７．７３Ｎである。一方、Ｗ＝０．５ｇのとき、平均荷重は、５０００Ｇ×（０．５×９．８／１０００）＝２４．５Ｎであり、最大荷重は、１１０００Ｇ×（０．５×９．８／１０００）＝５３．９Ｎである。かかる荷重が、梁ＢＭの中央に付与されたときの撓み量δを、材料力学の撓みの計算より求める。
【００４９】
［１］第２のレンズ群と第２の枠部材１２の総重量Ｗ＝０．３５ｇの場合
（モデル１）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．０７ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．１４ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝０．７ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．３５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．２３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．１７５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／２０）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５０】
（モデル２）
図６において、梁寸法Ａ＝１２ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１１ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．２５ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝０．８４ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．４２ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．２８ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．２１ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５１】
（モデル３）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝１．７ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１１ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．２３ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝０．７ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．３５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．２３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．１７５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５２】
（モデル４）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．４ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．４ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．２１ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝０．７ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．３５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．２３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．１７５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５３】
［２］第２のレンズ群と第２の枠部材１２の総重量Ｗ＝０．５ｇの場合
（モデル１）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．０９ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．２０ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝１ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．３３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．２５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／２０）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５４】
（モデル２）
図６において、梁寸法Ａ＝１２ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１６ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．３５ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝１．２ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．６ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．４ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．３ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５５】
（モデル３）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．７ｍｍ、ｄ＝１．７ｍｍ、ｅ＝０．７ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１５ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．３３ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝１ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．３３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．２５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５６】
（モデル４）
図６において、梁寸法Ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝４ｍｍ、ｃ＝０．４ｍｍ、ｄ＝２ｍｍ、ｅ＝０．４ｍｍとすると、最大の撓みは梁ＢＭの中央で得られ、平均荷重を受けた際の撓み量δは、０．１４ｍｍであり、最大荷重を受けた際の撓み量δは、０．３ｍｍである。ここで、Ａ×Ｗ／５＝１ｍｍ、Ａ×Ｗ／１０＝０．５ｍｍであり、Ａ×Ｗ／１５＝０．３３ｍｍであり、Ａ×Ｗ／２０＝０．２５ｍｍである。よって、第１の枠部材１１が、コイルバネ１６，１７の弾性力に抗して、距離Ｂ（＝Ａ×Ｗ／５乃至はＡ×Ｗ／１５）移動可能となっていれば、第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を抑制できる。
【００５７】
（まとめ）
Ｗ＝０．３５ｇ、０．５ｇのいずれにおいても、Ｂの値を、例えばＡ×Ｗ／５より大きくすると、衝撃力が付与された際に、第１レンズ群と第２レンズ群との衝接を回避しやすくなる代わりに、第１の枠部材１１の移動量が増大し、レンズユニット１０の大型化を招く。一方、Ｂの値を、例えばＡ×Ｗ／２０より小さくすると、第１の枠部材１１の移動量が抑制され、レンズユニット１０の小型化に貢献するが、衝撃力が付与された際に、モデル３のように撓み量が大きいと、第１レンズ群と第２レンズ群との衝接を招く恐れがある。そこで、以下の式が成立するようにするのが望ましい。
Ａ×Ｗ／１５≦Ｂ      （１）
【００５８】
又、より好ましくは以下の式を満たすことである。
Ｂ≦Ａ×Ｗ／５      （１’）
【００５９】
図７は、第２の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ａの光軸方向断面図である。本実施の形態では、第１の枠部材１１は、最も物体側に，レンズの代わりにプリズムＰＲを配置している。レンズユニット１０Ａは、プリズムに入射した光線を折り曲げて、レンズＬ２〜Ｌ４を介して不図示の撮像素子に結像させる、いわゆる屈曲型のレンズユニットである。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。
【００６０】
図８は、第３の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｂの光軸方向断面図である。本実施の形態においては、第１の枠部材１１のアーム部１１ｂがガイド軸１４，１５に嵌合する代わりに，ねじＢＳにより鏡筒１３の突起部１３ｄに固定されており、よってコイルバネは設けられていない。しかしながら、アーム部１１ｂの肉厚が薄く，すなわち剛性が低くなっており、衝撃力を受けたときに変形可能となっている。つまり、アーム部１１ｂが弾性部材を兼ねる。ガイド軸１４，１５は、突起１３ｄに植設されている。それ以外は、上述した実施の形態と同様である。
【００６１】
レンズユニット１０Ｂは，図８（ａ）に示すように組み付けた状態で、アーム部１１ｂと鏡筒１３の壁部１３ｂとの間隔はＢ（ｍｍ）となっている。ここで、レンズユニット１０Ｂを、矢印に示す方向に落下させたとき、地上Ｅに衝突した瞬間、第２の枠部材１２が慣性に従って第１の枠部材１１に接近すると同時に、図８（ｂ）に示すようにアーム部１１ｂが弾性変形して、第１の枠部材１１も第２の枠部材１２と同方向に移動する。これによりレンズＬ２とレンズＬ３が当接することを回避できる。第１の枠部材１１のアーム部１１ｂが第１のストッパとしての壁部１３ｂに当接することで、それ以上の移動が制限され、第２の枠部材１２のアーム部１２ｂ、筐体１２ｃが突起１３ｄに当接することで、それ以上の移動が制限される。尚、レンズユニット１０Ｂを静止させると、アーム部１１ｂは、自身の弾性力により再び初期位置（図８（ａ）に示す位置）に戻るので、その後の撮像に支障は生じない。
【００６２】
図９は、第４の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｃの光軸方向断面図である。本実施の形態においては、レンズＬ１からなるレンズ群と、レンズＬ４からなるレンズ群（第１のレンズ群）を固定し、レンズＬ２，Ｌ３からなるレンズ群と、レンズ５，６からなるレンズ群（第２のレンズ群）を光軸方向に可動とした点が異なる。レンズＬ１は鏡筒１３に固定し、レンズＬ２，Ｌ３はガイド軸１４，１５に対して可動な、第２の枠部材１２に類似した枠部材１８により保持し、レンズＬ４は第１の枠部材１１により保持し、レンズＬ５，Ｌ６は第２の枠部材１２により保持している。第１の保持枠１１と第２の保持枠１２は、上述した実施の形態と同様な構成を有し、よって同様に作用する。
【００６３】
図１０は、第５の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｄの光軸方向断面図である。レンズユニット１０Ｄは，手ぶれ補正機構を有する。具体的に手ぶれ補正機構を説明する。第１の保持枠１１のアーム部１１ｂにおける、鏡筒１３の突起１３ｄに対向する面に複数の凹部１１ｇを形成しており、また突起１３ｄにおける、アーム部１１ｂに対向する面に、凹部１１ｇに対向するようにして凹部１３ｆを形成している。凹部１１ｇと凹部１３ｆとの間には、ボールＢＬが配置されている。
【００６４】
更に、第１の保持枠１１のアーム部１１ｂにおける、鏡筒１３の壁部１３ｂに対向する側に複数の磁石ＭＧを配置しており、また壁部１３ｂにおける、アーム部１１ｂに対向する側に、磁石ＭＧに対向するようにしてコイルＣＬを配置している。更に、壁部１３ｂとアーム部１１ｂとの間にはコイルバネ１６，１７が設けられ、壁部１３ｂに対してアーム部１１ｂを離間する方向に付勢している。従って、アーム部１１ｂは、コイルバネ１６，１７の付勢力により、ボールＢＬを介して突起１３ｄに押しつけられており、光軸方向に位置決めされつつ、光軸直交方向にスムーズに移動可能となっている。
【００６５】
不図示の加速度センサからの信号に応じて，手ぶれが生じると判断されたとき、不図示の駆動回路からの信号に応じてコイルＣＬが励起され、磁石ＭＧとの関係で発生した磁力により、第１の枠部材１１は所定の光軸直交方向に相対変位させられ、これにより手ぶれ補正を行えるようになっている。
【００６６】
本実施の形態では、手ぶれ補正機構において、第１の枠部材１１を光軸方向に位置決めするためのコイルバネ１６，１７を、衝撃を受けた際の第１のレンズ群と第２のレンズ群との衝接を回避するための弾性部材として兼用している。第１の保持枠１１と第２の保持枠１２は、上述した実施の形態と同様な構成を有し、よって同様に作用する。本実施の形態により、部品点数の削減と低コスト化を図れる。
【００６７】
図１１〜１３は、第６の実施の形態にかかるレンズユニット１０Ｅを示す図である。本実施の形態にかかる鏡筒２３は、樹脂材から形成され、図に示すように筐体状である。より具体的には、鏡筒２３は、筐体部２３ａと、板状の下蓋部２３ｂとからなる。筐体部２３ａは、矩形板状の上板２３ｃと、互いに直交する４つの側板２３ｄ、２３ｅ、２３ｆ、２３ｇとから一体的に形成されてなる。側板２３ｄの中央には、板部と環状部からなるレンズ枠（第１の枠部材）２３ｈが形成されており、環状部の内側に第１のレンズ群を構成するレンズＬ１，Ｌ２が保持されている。レンズ枠２３ｈは、上板２３ｃに対して上端のみが連結されており、すなわち片持ち状に保持されている。又、レンズ枠２３ｈの両側において、側板２３ｄの下端から上方に向かって延在する一対のスリット部２３ｉが形成されている。側板２３ｄと、それに対向する側板２３ｆとの間にはガイド軸１４，１５が平行に張設されている。第２のレンズ群を構成するレンズＬ３，Ｌ４を保持する第２の枠部材１２が、ガイド軸１４，１５に沿って移動可能に配置されている。
【００６８】
一方、下蓋部２３ｂは、矩形板状の下板２３ｊと、下板２３ｊにおける１つの辺から延在する断面Ｌ字状の係止部（第１のストッパ）２３ｋと、係止部２３ｋの近傍に立設された一対の突起２３ｍとを有する。突起２３ｍは、２つの角柱をずらせて結合したような形状を有する。外側の角柱２３ｎは、スリット部２３ｉに対応した位置に形成されており、筐体部２３ａと下蓋部２３ｂとを組み付けた際に、外側の角柱２３ｎはスリット部２３ｉに隙間なく係合し、内部を密閉空間とできる。このとき、突起２３ｍの他方の角柱２３ｐは、レンズ枠２３ｈの背面に密着するように配置される。尚、角柱２３ｐは、第２のストッパを構成する。
【００６９】
レンズユニット１０Ｅにおいて，図１３（ａ）に示すように組み付けた状態で、レンズ枠２３ｈの先端と係止部２３ｋとの間隔はＢ（ｍｍ）となっている。ここで、レンズユニット１０Ｅを、図１３（ｂ）の矢印に示す方向に落下させたとき、地上に衝突した瞬間、第２の枠部材１２が慣性に従ってレンズ枠２３ｈに接近すると同時に、片持ち状のレンズ枠２３ｈは、上板２３ｃとの結合部Ｈを中心に枢動し、第２の枠部材１２から逃げるように変位するので、これによりレンズＬ２とレンズＬ３が当接することを回避できる。衝突後、レンズ枠２３ｈが係止部２３ｋに当接することで、それ以上の移動が制限されるから、塑性変形が生じてレンズ枠２３ｈが元に戻らないような不具合を回避できる。一方、第２の枠部材１２のアーム部１２ｂは角柱２３ｐに当接することで、それ以上の移動が制限される。尚、レンズユニット１０Ｅを静止させると、レンズ枠２３ｈは、自身の弾性力により再び初期位置に戻るので、その後の撮像に支障は生じない。
【００７０】
尚、筐体部２３ａにスリット部２３ｉを設けることで、以下のような利点もある。図１４は、スリット部を設けない筐体部２３ａ’を、天地を逆にして示している。筐体部２３ａ’を、金型を用いて熱可塑性樹脂から成形した後で、硬化の際に樹脂材の収縮が生じると、長い方の側板２３ｅと２３ｇとが接近するように変形が生じることがある。このとき、短い方の側板２３ｄ、２３ｆは押し出されるように外側に倒れてしまう。従ってレンズ枠２３ｈの位置精度が悪化する恐れがある。
【００７１】
これに対し、図１５に示すように、筐体部２３ａにスリット部２３ｉを設けると、成形後の収縮が生じた場合でも、変形がスリット部２３ｉで分断され、レンズ枠２３ｈに伝達され得ることがなく、これによりレンズ枠２３ｈの位置決め精度を高めることができる。
【００７２】
図１６は、図２の実施の形態にかかる変形例を示す断面図である。図１６（ａ）に示すレンズユニット１０は、第２レンズＬ２の像側面が曲率半径Ｒ２の凸状であり、これに対向する第３レンズＬ３の物体側面が曲率半径Ｒ３の凹状である。ここで、Ｒ２＜Ｒ３である。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７３】
図１６（ｂ）に示すレンズユニット１０は、第２レンズＬ２の像側面が曲率半径Ｒ２’の凹状であり、これに対向する第３レンズＬ３の物体側面が曲率半径Ｒ３’の凸状である。ここで、Ｒ２’＞Ｒ３’である。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７４】
本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。
【符号の説明】
【００７５】
１０            レンズユニット
１０Ａ            レンズユニット
１０Ｂ            レンズユニット
１０Ｃ            レンズユニット
１０Ｄ            レンズユニット
１０Ｅ            レンズユニット
１１            第１の枠部材
１１ａ            筒部
１１ｂ            アーム部
１１ｃ            貫通孔
１１ｆ            受け面
１１ｇ            凹部
１２            第２の枠部材
１２ａ            筒部
１２ｂ            アーム部
１２ｃ            筐体
１２ｄ            貫通孔
１２ｅ            貫通孔
１２ｆ            受け面
１３            鏡筒
１３ａ            筒部
１３ｂ            壁部
１３ｃ            開口
１３ｄ            突起
１３ｅ            厚肉部
１３ｆ            凹部
１４            ガイド軸
１５            ガイド軸
１６，１７        コイルバネ
１８            枠部材
２３            鏡筒
２３ａ            筐体部
２３ｂ            下蓋部
２３ｃ            上板
２３ｄ            側板
２３ｅ            側板
２３ｆ            側板
２３ｇ            側板
２３ｈ            レンズ枠
２３ｉ            スリット部
２３ｊ            下板
２３ｋ            係止部
２３ｍ            突起
２３ｎ            角柱
２３ｐ            角柱
ＢＬ            ボール
ＣＬ            コイル
ＣＶ            カバー
Ｅ            地上
Ｌ１〜Ｌ６        レンズ
ＭＧ            磁石
ＰＲ            プリズム
【図１】
2015022039.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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