(57)【要約】【目的】可変焦点式の撮像光学系を簡便でかつローコストで組み込む。【構成】第１及び第２カム枠２６，３１を第１及び第２レンズ保持枠２４，２５の両外側に配し、また、バネ２９を第１及び第２レンズ保持枠２４，２５の間に配す。バネ２９は、第１及び第２レンズ保持枠２４，２５に設けたカムピン３３，３５を第１及び第２カム枠２６，３１に設けた第１及び第２カム面３４，３６にそれぞれ当接する方向に第１及び第２レンズ保持枠２４，２５を付勢する。第１及び第２レンズ保持枠２８，３０は、外周にリング状の永久磁石３７，３８が設けられており、回転筒３２に設けた磁石３９の引き合いにより同期して回転して第１及び第２カム面３４，３６の変位に応じて移動する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを構成するうちの少なくとも２つのレンズ群を互いの間隔が異なるように移動して焦点距離を変更する可変焦点式の撮影光学系を組み込んだカメラ付き電子機器において、
前記レンズ群をそれぞれ保持する第１及び第２レンズ保持部材と、前記第１及び第２レンズ保持部材を光軸方向に移動自在に、かつ光軸を中心とする回転方向に回転自在に保持する保持部材と、前記第１及び第２レンズ保持部材にそれぞれ設けられた第１及び第２カムピンと、前記第１及び第２カムピンに光軸方向からそれぞれ当接する第１及び第２カム面を持つ固定の第１及び第２カム部材と、前記第１及び第２レンズ保持枠を同期して回転させる同期回転手段とを備えたことを特徴とするカメラ付き電子機器。
【請求項２】
前記第１及び第２レンズ保持枠は付勢手段により光軸方向に付勢されており、前記カムピンは前記付勢手段の付勢方向に配されたカム面に当接することを特徴とする請求項１記載のカメラ付き電子機器。
【請求項３】
前記同期回転手段は、前記第１及び第２レンズ保持部材にそれぞれ設けられた一対の従動側磁石と、前記一対の従動側磁石のそれぞれに引き合う磁極をもつ主動側磁石と、前記主動側磁石を回転させる回転手段とで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のカメラ付き電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話、携帯情報端末などの電子機器に電子カメラを内蔵したカメラ付き電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話、携帯情報端末などの携帯用の電子機器に小型の電子カメラを内蔵したものが提案されている（特許文献１）。電子カメラは、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子と撮像光学系とで構成されており、撮像光学系により結像する被写体像を固体撮像素子で撮像する。撮像した画像は、電子機器に設けた液晶モニタで確認することが可能であり、また公衆回線などを通じて別の電子機器に撮像画像を送信することが可能である。しかし、撮像光学系は、一般的に単焦点レンズを用いたパンフォーカスタイプとなっている。そこで、焦点距離を変更することができる撮像光学系を組み込むことが望まれている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２２３９２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焦点距離を変更するには、撮影レンズのうちの一部のレンズを光軸方向に移動する機構が必要になる。従来写真用カメラなどでは、モータの駆動を用いてカム筒などを回転してカムの回転に対する光軸方向の変位によりレンズを予め決められた位置に移動している。しかし、このようなカム機構に用いる筒は、プラスチック材料を用いて射出成型によりカム溝やカム開口を作るため、筒の製作が容易ではなく、コストが高くついてしまう欠点があった。しかも、精度が必要になるとともに、小型の電子機器に用いる撮影光学系では筒のサイズが小さいため、組立のときに困難極まる作業となる欠点があった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、可変焦点式の撮像機構をコンパクトにして簡便に組み込むことができるように工夫した電子機器をローコストで提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載のカメラ付き電子機器では、撮影レンズを構成する少なくとも２つのレンズ群をそれぞれ保持する第１及び第２レンズ保持部材と、前記第１及び第２レンズ保持部材を光軸方向に移動自在に、かつ光軸を中心とする回転方向に回転自在に保持する保持部材と、前記第１及び第２レンズ保持部材にそれぞれ設けられた第１及び第２カムピンと、前記第１及び第２カムピンに光軸方向からそれぞれ当接する第１及び第２カム面を持つ固定の第１及び第２カム部材と、前記第１及び第２レンズ保持枠を同期して回転させる同期回転手段とを備えたものである。
【０００７】
例えば隣り合う２個のレンズ群を移動して焦点距離を変更する場合には、隣り合う一対のレンズ保持部材の間に１個の付勢手段を、また一対のレンズ保持部材の両外側に第１及び第２カム部材をそれぞれ配し、前記付勢手段で第１及び第２レンズ保持部材を第１及び第２カム部材に向けてそれぞれ相反する方向に付勢するようにすると、第１及び第２カムピンが第１及び第２カム面に確実に当接する。
【０００８】
同期回転手段としては、モータなどの駆動手段の駆動を利用して光軸を中心とする周方向に回転する回転部材と、回転部材の回転を一対のレンズ保持部材に同期して伝達する伝達手段とを備える。伝達手段としては、第１及び第２レンズ保持部材の外周に設けた駆動ピンを回転部材に連係して直接的に回転させてもよい。また、他の構成としては、第１及び第２レンズ保持部材に設けた一対の従動側磁石と、前記回転部材に設けられ、前記従動側磁石のそれぞれに引き合う磁極をもつ主動側磁石とで構成してもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
携帯電話１０は、図１及び図２に示すように、本体部１１と折畳部１２とで構成されており、本体部１１に対して折畳部１２を起伏することができる。本体部１１には、操作部１３、シャッターボタン１４、ズームボタン１５などが露呈して設けられている。操作部１３は、電話やメールの操作を行うための多数の操作ボタンからなる。ズームボタン１５は、テレ端又はワイド端に向けてズームするための２つのボタンで構成されている。このズームボタン１５やシャッターボタン１４は本体部１１の側面に設けられており、倒伏時でも操作することができる。折畳部１２の裏面には、撮像した画像を表示する液晶表示部１６が設けられている。倒伏時に露呈される折畳部の表面には撮影窓１７が露呈して設けられており、撮影窓１７の奥にはカメラ部が配されている。
【００１０】
カメラ部は、図３に示すように、撮像光学系２０と固体撮像素子２１とで構成されている。撮像光学系２０は、撮影レンズを構成する第１及び第２レンズ群２２，２３とからなり、互いの間隔を変更することでテレ位置とワイド位置との間で焦点距離を連続的に変更することができるズーム式の光学系となっている。
【００１１】
第１及び第２レンズ群２２，２３は、それぞれ第１及び第２レンズ保持枠２４，２５に保持されている。撮像光学系２０は鏡筒に保持され、鏡筒は、図４にも示すように、第１カム枠２６、固定筒２７、第１レンズ保持枠２８、コイルバネ２９、第２レンズ保持枠３０、第２カム枠３１、及び回転筒３２で構成されている。
【００１２】
第１及び第２レンズ保持枠２８，３０は、固定筒２７の内面に光軸を中心とする周方向に回転自在で、かつ光軸方向に移動自在に組み込まれている。
【００１３】
第１レンズ保持枠２８、コイルバネ２９、第２レンズ保持枠３０は、固定筒２７の内面に順に挿入される。第１カム枠２６は固定筒２７の前端に回転止めした状態で固定され、また第２カム枠３１は固定筒２７の後端に回転止めした状態で嵌め込まれて固定される。コイルバネ２９は、第１レンズ保持枠２８と第２レンズ保持枠３０との間に配され、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０を互いが離れる方向に向けてそれぞれ付勢する。なお、コイルバネ２９は、被写体光路を遮らない内径で作成された圧縮コイルバネである。
【００１４】
第１レンズ保持枠２８の前端には、光軸方向の前方に向けて突出したカムピン３３が設けられている。カムピン３３は、第１カム枠２６の後端に設けたカム面３４に当接する。第２レンズ保持枠３０の後端にも光軸方向の後方に向けて突出したカムピン３５が設けられている。カムピン３５は第２カム枠３１の前端に設けたカム面３６に当接する。これらカム面３４，３６は、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０を予め決められた変倍軌跡上に沿ってそれぞれ光軸方向に移動させる。なお、カムピン３３，３５及びカム面３４，３６は、光軸を中心とする回転方向の３分割位置に３個ずつ設けられている。また、カムピン３３，３５としては、カム面に当たる形状であればどのような形状でもよい。
【００１５】
第１及び第２レンズ保持枠２８，３０には、外周に第１及び第２従動用磁石３７，３８がそれぞれ取り付けられている。第１及び第２従動用磁石３７，３８は、磁極の向きが同じとなるように外側がＳ極、内側がＮ極となっているリング形状の永久磁石である。
【００１６】
固定筒２７の外周には回転筒３２が回転自在に配されている。回転筒３２には、内周に主動用磁石３９が嵌め込まれている。主動用磁石３９は、第１及び第２従動用磁石３７，３８をそれぞれ引き合う磁極となるように外側がＳ極、内側がＮ極となっているリング形状の永久磁石であり、光軸方向の長さが第１及び第２従動用磁石３７，３８を覆う長さとなっている。なお、永久磁石の磁性を利用して同期回転することができる構造であれば、例えば、磁極の配列が異なるように、外側がＮ極、内側がＳ極となった第１及び第２従動用磁石３７，３８と、外側がＮ極、内側がＳ極となった主動用磁石３９とで構成してもよいし、主動用と従動用のリング形状の永久磁石としては共に同じ極数で二分割や多分割したものを用いても良い。
【００１７】
回転筒３２の後端外周には、ギヤ歯列４０が形成されている。ギヤ歯列４０には、減速用のギヤ列４１を介してモータ４２の駆動が伝達される。回転筒３２が回転すると、主動用磁石３９に従動用磁石３７，３８が引き合って第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の互いが同期して回転する。なお、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の同期を確実にするために、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０との間に回転方向で係合する係合手段を設けても良い。
【００１８】
制御手段４３は、携帯電話１０の各部を統括的に制御するもので、ズームボタン１５の操作に応じてドライバ４４を介してモータ４２の駆動を制御する。
【００１９】
固体撮像素子２１は折畳部１２の内部に設けた基板４６に取り付けられている。基板４６は、保持部材４７を介して撮影光学系２０の結像面が固体撮像素子２１の撮像面に一致するように固定筒２７の後端に取り付けられている。
【００２０】
なお、本実施形態では光軸を中心とする３分割位置に同じ変位のカム面３４，３６を３個ずつ設け、各々のカム面３４，３６に当接するようにカムピン３３，３５も３個ずつ設けている。このため、ズーム時には第１及び第２レンズ保持枠２８，３０が１２０度の角度内で回転するようにモータ４２の回転量が制御される。
【００２１】
上記構成の作用を簡単に説明する。撮影光学系２０の初期状態は、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の互いが接近するワイド位置の状態となっている。
【００２２】
撮影するときには、操作部１３で操作して携帯電話１０をカメラモードにする。これにより固体撮像素子２１が駆動して撮影光学系２０で結像した被写体像の画像が液晶表示部１６に表示される。このモードで折畳部１２の表面を被写体に向けてフレーミングした後にシャッターボタン１４を押すと、その時点で撮像している被写体画像がメモリに記憶される。この撮影光学系２０は、前景から後景まで明快にピントが合うパンフォーカスとなっている。
【００２３】
撮像光学系２０をワイド位置からテレ位置に向けてズーミングする場合には、ズームボタン１５を操作する。この操作に応答して制御手段４３がドライバ４４を介してモータ４２を駆動する。モータ４２の駆動は、ギヤ列４１を介して回転筒３２に伝達されて回転筒３２が固定筒２７に対して回転する。回転筒３２が回転すると、主動用磁石３９に従動用磁石３７，３８が引き合って第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の互いが第１及び第２カム枠２６，３１に対して回転する。第１及び第２レンズ保持枠２８，３０が回転すると、カムピン３３，３５がカム面３４，３６に摺動する。これにより第１及び第２レンズ保持枠２８，３０が回転量に対するカム面３４，３６の光軸方向に沿う変位に応じて光軸方向に移動する。このとき第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の互いの回転が同期するため、予め決められた変倍軌跡に沿って第１及び第２レンズ保持枠２８，３０をそれぞれ移動させることができる。これにより撮影光学系２０の焦点距離が変更される。
【００２４】
上記実施形態では、同期回転手段として、永久磁石３７〜３９の引き合いを利用して第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の互いを同期して回転させる構成としているが、本発明ではこれに限らず、磁石３７〜３９を省略して代わりに、図５に示すように、第１及び第２レンズ保持枠２８，３０に駆動ピン５０，５１をそれぞれ設け、駆動ピン５０，５１を回転筒３２に連係させて回転筒３２の回転を第１及び第２レンズ保持枠２８，３０に直接的に伝達する構成でもよい。この場合には、駆動ピン５０，５１を挿通させるための一対の挿通開口５２，５３を固定筒２７に、また回転筒３２には自身の回転を駆動ピン５０，５１に伝達するための駆動用溝又は開口５４，５５を設ける必要がある。
【００２５】
各挿通開口５２，５３は、光軸方向に沿う長さが第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の光軸方向への移動長を超える長さで、かつ周方向の長さが第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の最大回転量に応じた長さを超える長さのサイズで作る必要がある。駆動用溝又は開口５４，５５は、周方向の幅が駆動ピン５０，５１を挟み込む幅で、かつ光軸方向に沿う長さが第１及び第２レンズ保持枠２８，３０の光軸方向への最大移動長さを超える長さのサイズで作る。なお、挿通開口５２，５３及び駆動用溝又は開口５４，５５をそれぞれ繋げて１個にしてもよい。
【００２６】
上記実施形態では、隣接する２つのレンズ群２２，２３で構成した撮影光学系としているが、本発明ではこれに限らず、３個以上のレンズ群で構成され、そのうちの少なくとも２つのレンズ群の間隔を変えることで焦点距離を変更することができる撮影光学系でも本発明を採用することができるのはいうまでもない。
【００２７】
また、上記実施形態では、本発明を用いたカメラを携帯電話に内蔵しているが、ＰＤＡ（Personal Digital(Data) Assistants ）〔携帯情報端末〕などの電子機器に内蔵する構成としてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明では、第１及び第２レンズ保持部材に設けたカムピンに光軸方向から当接する第１及び第２カム面をもつ固定の第１及び第２カム部材を設け、第１及び第２レンズ保持部材を同期して回転させることで第１及び第２カム面の変位に応じて第１及び第２レンズ保持枠を光軸方向にそれぞれ移動して焦点距離を連続的に変更するように構成したから、従来技術で説明したように外周にカム面を作る筒と比較して、製造・組立が簡便で、ローコストで作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた携帯電話を示す斜視図であり、倒伏状態を示している。
【図２】起立状態の携帯電話を示す斜視図である。
【図３】携帯電話に内蔵される鏡筒を示す断面図である。
【図４】撮像光学系を示す分解斜視図である。
【図５】駆動ピンで第１及び第２レンズ保持枠を直接に同期回転させる別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  携帯電話
２１  固体撮像素子
２２  第１レンズ
２３  第２レンズ
２７  固定筒
２８  第１レンズ保持枠
２９  コイルバネ
３０  第２レンズ保持枠
３２  回転筒
３３，３５  カムピン
３４，３６  カム面
５０，５１  駆動ピン
【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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