レンズ移送装置
【課題】構造が簡単で小型化が可能で電力消費が少ないレンズ移送装置を提供する。
【解決手段】レンズ移送装置は、第１レンズ、第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置において第２レンズに対して微細移送されるよう第１レンズの移送を案内する第１案内部と、第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上で固定された位置を維持するよう第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び移送案内部材を回転させるアクチュエータ、を含み、変倍の場合には第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つのアクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とする。
【解決手段】レンズ移送装置は、第１レンズ、第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置において第２レンズに対して微細移送されるよう第１レンズの移送を案内する第１案内部と、第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上で固定された位置を維持するよう第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び移送案内部材を回転させるアクチュエータ、を含み、変倍の場合には第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つのアクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラモジュールのレンズ移送装置に関することとして、より詳細には一つのアクチュエータを利用し変倍と自動焦点調節を遂行することが可能なレンズ移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、キャムコーダー、コンパクトズームカメラ、監視カメラ、マイクロ飛行体など様々な光学機器には光学的ズーム(ｚｏｏｍ)(以下、'変倍'とする)機能を遂行するためレンズが移送される構造を有する。
【０００３】
このような変倍機能を遂行するためレンズを移送させる多様な構造が開発されつつあり、主としてカム構造駆動方式が利用されている。このような、カム構造駆動方式は電子機モータ等のアクチュエータにより回動するレンズバーレルを具備し、上記レンズバーレルの外周面に位置するカム形状の溝を沿って各レンズが移送されレンズの相対距離が変化されるに連れ変倍が遂行される方式である。
【０００４】
また、移動通信端末機やＰＤＡ等のように小型のカメラモジュールに適用するため予め定められた変倍比率に対してのみ変倍が成されるようにする方式が使用されることもある。
【０００５】
図１と図２はレンズが予め定められた位置に位置するようにし変倍を遂行する方式を図示する。
【０００６】
図１ａ及び図２ａに図示された通り変倍を遂行するためには一般的に２つのレンズＭＬ１、ＭＬ２の相対位置を変化させ、光学的性能を高めるため追加で固定されたレンズＦＬ１、ＦＬ２を具備することもある。
【０００７】
この際、変倍を遂行するためには移送レンズＭＬ１、ＭＬ２は最初位置Ｐ１、Ｐ４から一定な変倍比率における変倍位置に移送される。例えば、図１ｂのように２倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ３、Ｐ６に移送されるか、図２ｂのように２倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ２、Ｐ５、３倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ３、Ｐ６に移送される。このようなレンズの移送のため一般的にレンズバーレルの周囲面に図１ｂ及び図２ｂに図示された形状のカム溝を設置することになり、上記レンズバーレルの回転に伴いレンズが上記カム溝を沿って移送される。
【０００８】
このように、定められた変倍比率に該当する変倍位置に移送レンズＭＬ１、ＭＬ２を移送することにより、移送レンズＭＬ１、ＭＬ２の相対距離が変化され変倍が成されるようになる。
【０００９】
しかし、このように変倍のみを遂行する場合には物体の焦点距離を調節することが不可能なため光学的特性が低下され、高解像度、高画質などを具現することが不可能になる問題がある。
【００１０】
このような問題を解決するため、変倍と自動焦点調節(ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ)の機能が全て要求されるが、変倍と自動焦点調節の機能を全て遂行するためには必然的に多くの機械装置と制御回路を随伴するようになりその構造が複雑になる。
【００１１】
特に、光学的変倍と自動焦点調節機能を実現するためには２つの駆動機を使用すべきであるため、体積及び重量が大きくなり消費電力が多くなるため移動通信端末機やＰＤＡ等のようなカメラモジュールには適用し難い問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決するためのこととして、一つのアクチュエータを通じ変倍と自動焦点調節を遂行することが可能なレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、小型化、軽量化が可能で構造が単純であり、製造費用と電力消費が少ないレンズ移送装置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】
【００１４】
上記のような目的を達成するための一側面として本発明は、レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、上記第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、を含み、変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置を提供する。
【００１５】
好ましくは、上記第１案内部は上記第１レンズが変倍の場合に２以上の予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう上記第１レンズを案内し、上記第２案内部は上記第２レンズが変倍の場合に予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置において固定された状態を維持するよう上記第２レンズを案内する。
【００１６】
この際、上記第２案内部は変倍の場合各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置から上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することが可能である。
【００１７】
本発明によるレンズ移送装置は上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、をさらに含むことが可能である。
【００１８】
また、本発明によるレンズ移送装置は上記第１レンズが装着される第１レンズホルダー、及び上記第２レンズが装着される第２レンズホルダー、をさらに含むことが可能で、この際上記移送案内部材は上記第１レンズホルダー及び第２レンズホルダーの移送を案内する。
【００１９】
他の側面として本発明は、レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、上記第１レンズが変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、を含み、変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置を提供する。
【００２０】
好ましくは、上記移送案内部材は上記アクチュエータの駆動により回転するレンズバーレルからなり、上記第１案内部及び第２案内部は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、上記第１レンズ及び第２レンズは上記カム溝を沿って移送される。
【００２１】
より好ましくは、上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、一つのアクチュエータを通じ変倍と自動焦点調節が遂行可能になり各変倍比率において光学的特性が優秀になるという効果がある。また、一つのアクチュエータのみ具備するためレンズ移送装置の小型化、軽量化が可能で、その構造が単純で製造費用と電力消費が少ないという有利な効果を得ることが可能である。
【００２３】
さらに、一つのレンズのみ相対運動させ焦点調節が成されるため自動焦点調節のための制御が簡単という効果を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照し本発明の実施例をより詳細に説明する。
図３及び図４は本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして各々変倍比率が２倍、３倍の場合を図示する。
【００２５】
図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄ及び図５ｅは本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置を図示した斜視図で、図６ａ、図６ｂ、図６ｃ及び図６ｄは本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置を図示する。
【００２６】
図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄに図示された通り、本発明によるレンズ移送装置５００は変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズＭＬ１と、変倍の場合に上記第１レンズＭＬ１と独立的に移送される第２レンズＭＬ２と、回転に伴い上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を移送させる移送案内部材１００、４００と、上記移送案内部材１００、４００を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ２００を含み、一つのアクチュエータ２００の駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とする。すなわち、変倍の場合には上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が移送され、変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第２レンズＭＬ２は光軸上において固定された位置を維持し上記第１レンズＭＬ１のみ微細移送されるよう案内する移送案内部材１００、４００を具備することにより、一つのアクチュエータ２００により変倍と自動焦点調節が全て遂行されることを特徴とする。
【００２７】
ここで、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２はズームレンズシステムに具備されるレンズ中変倍時移送されるレンズを意味し、アクチュエータ２００の駆動及び移送案内部材１００、４００の回転に伴い相違な経路に移送される。すなわち、上記第２レンズＭＬ２は第１レンズＭＬ１の移送とは独立的に移送される。一方、本発明によるレンズ移送装置５００が使用されるズームレンズシステムにおいては光学的特性を改善するため上記第１レンズＭＬ１及び/または第２レンズＭＬ２を複数枚数のレンズで構成することが可能で、変倍または自動焦点調節が遂行される間に固定された位置を維持する多数のレンズが具備されることもあり得る。
【００２８】
上記移送案内部材１００、４００は図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄに図示された通り、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送を各々案内するよう第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０を具備し、アクチュエータ２００から伝達された駆動力により回転し第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を移送させる。
【００２９】
この際、上記第１案内部１１０、４１０は上記移送案内部材１００、４００の回転に伴い上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合には定められた経路を沿って移送され自動焦点調節の場合には上記第２レンズＭＬ２に対し微細移送されるよう上記第１レンズＭＬ１の移送を案内する。
【００３０】
また、上記第２案内部１２０、４２０は上記移送案内部材１００、４００の回転に伴い上記第２レンズＭＬ２が変倍の場合には定められた経路を沿って移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズＭＬ２の移送を案内する。
【００３１】
このように第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を案内するため、上記案内部１１０、１２０、４１０、４２０は図３または図４に図示された経路を沿って第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を案内するよう形成される。
【００３２】
すなわち、図３のように、上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合Ｐ１位置かたＰ３位置に(またはその反対方向に)移送されるよう案内する第１案内部１１０、４１０が形成され、上記第２レンズＭＬ２がＰ４位置からＰ６位置に(またはその反対方向に)移送されるよう案内する第２案内部１２０、４２０が形成される。また、上記案内部は変倍のための移送が成された後に自動焦点調節のため、上記第２レンズＭＬ２が光軸上において固定された位置を維持するようＰ６ａとＰ６ｂの間に位置し、上記第１レンズＭＬ１がＰ３ａとＰ３ｂの間で微細に移送されながら自動焦点調節を遂行するよう案内する。
【００３３】
すなわち、上記第２レンズＭＬ２は光軸上において一定な位置を維持するようにし、上記第１レンズＭＬ１は固定された第２レンズＭＬ２に対し微細に移送されながら自動焦点調節が遂行される。このように、一例として図３の経路を有するよう第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０を形成することにより、一つのアクチュエータだけで上記移送案内部材１００、４００を回転させ変倍と自動焦点調節の機能を全て遂行することが可能となる。
【００３４】
このように上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３または図４の経路に案内するためには、後述する通り、図５ｅの展開図のようにレンズバーレルの回転に伴い図３または図４の経路に対応する直線移送が成されるようレンズバーレルの周囲面にカム溝を形成することが可能で、図６ｃのようにリードスクリューの回転に伴い図３または図４の経路に対応する直線移送が成されるようねじ山を形成することも可能である。
【００３５】
一方、第１レンズＭＬ１の微細移送はアクチュエータ２００に駆動による移送案内部材１００、４００の回転量を減らすことにより具現されることが可能で、Ｐ１ａとＰ１ｂの間またはＰ３ａとＰ３ｂの間の傾斜を緩慢にすることにより具現されることが可能である。
【００３６】
このような、レンズの移送経路は設計仕様により多様な方式に具現することが可能である。例えば、図３及び図４のレンズの移送経路はインナーズーム方式、リアズーム方式、フロントズーム方式など変倍のため移送されるレンズの位置により変更されることが可能で、予め設定された変倍比率及び変倍位置により変更可能である。また、レンズの屈折力によりレンズの移送経路は異なることが可能で、例えば、変倍時上記第１レンズと第２レンズの相対位置が減少する方向にレンズの移送が成されることも可能である。
【００３７】
好ましくは、図３、図４、図５ｅのように上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０は上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を２以上の予め設定された変倍比率に対応する変倍位置に移送されるようにすることが可能である。例えば、図３のように上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を１倍と２倍の変倍比率を有する位置に移送させることも可能で、図４のように、１倍、２倍、３倍の変倍比率に対応する変倍位置に移送させることも可能である。予め設定された変倍比率はこれに限定されることではなく設計仕様によって変化され得る。例えば、変倍比率の間隔を稠密に構成すると、連続的な変倍とほぼ同一に変倍機能の遂行が可能である。
【００３８】
この際、第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合には予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され変倍が成された後遂行される自動焦点調節の場合には上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう案内し、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置において固定された状態を維持するよう案内する。
【００３９】
すなわち、図３のように、変倍の場合に第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１を１倍の変倍位置Ｐ１から２倍の変倍位置Ｐ３に移送させ、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２を１倍の変倍位置Ｐ４から２倍の変倍位置Ｐ６に移送させる。また、自動焦点調節の場合には第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１がＰ１ａとＰ１ｂとの間及びＰ３ａとＰ３ｂとの間で微細に移送されるようにし、この際第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が同一な光軸上の位置であるＰ４ａとＰ４ｂとの間及びＰ６ａとＰ６ｂとの間で固定された位置を維持するようにすることが可能である。
【００４０】
また、図４のように、３種類の変倍比率に該当する位置において、第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が移送されるよう構成することも可能である。すなわち、変倍の場合第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１を１倍の変倍位置Ｐ１から２倍の変倍位置Ｐ２(またはその反対方向に)または２倍の変倍位置Ｐ２から３倍の変倍位置Ｐ３に(またはその反対方向に)移送させ、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２を１倍の変倍位置Ｐ４から２倍の変倍位置Ｐ５(またはその反対方向に)、２倍の変倍位置Ｐ５から３倍の変倍位置Ｐ６に(またはその反対方向に)または、１倍の変倍位置Ｐ４から３倍の変倍位置Ｐ６に(またはその反対方向に)移送させる。また、変倍が成された後遂行される自動焦点調節の場合には第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１がＰ１ａとＰ１ｂとの間、Ｐ２ａとＰ２ｂとの間またはＰ３ａとＰ３ｂとの間で微細に移送されるようにし、この際第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が同一な光軸上の位置であるＰ４ａとＰ４ｂとの間、Ｐ５ａとＰ５ｂとの間またはＰ６ａとＰ６ｂとの間で固定された位置を維持するようにすることが可能である。
【００４１】
このように、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３または図４の経路に案内するためには、上記案内部１１０、１２０、４１０、４２０を移送案内部材１００、４００の回転に伴い図３または図４の経路に対応するよう光軸上の直線移送が成されるようにすれば良い。
【００４２】
このように、一つのアクチュエータ２００による回動する移送案内部材１００、４００の回転に伴い、変倍と自動焦点調節の場合に第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が相違な経路で移送されるようにすることにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節を全て遂行することが可能となる。
【００４３】
これは移送案内部材１００、４００の第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０が第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３及び図４と同じ経路で移送されるよう案内することにより具現することが可能である。
【００４４】
特に、自動焦点調節の場合、上記移送案内部材１００、４００の回転にもかかわらず上記第２レンズＭＬ２が光軸上において固定された位置を維持するよう第２案内部１２０、４２０を形成することにより一つのアクチュエータによる変倍と自動焦点調節が可能となる。
【００４５】
好ましくは、上記移送案内部材は図５ａないし図５ｅのように上記アクチュエータ２００の駆動により回転するレンズバーレル１００からなることが可能である。
【００４６】
この際、上記第１案内部１１０及び第２案内部１２０は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、上記第１及び第２レンズＭＬ１、ＭＬ２は上記カム溝を沿って移送される。
【００４７】
図５ｅは図５ｄに図示されたレンズバーレル１００の展開図として、図３のレンズ経路と同じ形状のカム溝が形成されている。このように、第１案内部１１０と第２案内部１２０を図３及び図４のような形式で形成することにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節を同時に遂行することが可能となる。
【００４８】
好ましくは、上記第２案内部１２０は図５ｅのように変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズＭＬ２の移送を案内する傾斜案内部１２２と、自動焦点調節が成される場合に上記第２レンズＭＬ２の移送を制限するよう各々の変倍位置において上記レンズバーレル１００の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部１２１、１２３を具備することが可能である。このような傾斜案内部１２２は図３のＰ４ｂとＰ６ａとの間の経路に該当し、移送制限案内部１２１、１２３は図３のＰ４ａとＰ４ｂとの間またはＰ６ａとＰ６ｂとの間の経路に該当し、前記の通りこのような案内部の形状は設計仕様によって多様に変更されることが可能である。
【００４９】
また、上記第１案内部１１０は変倍の場合、各々の変倍位置に上記第１レンズＭＬ１の移送を案内する傾斜案内部１１２と、自動焦点調節が成される場合に上記第１レンズＭＬ１が微細に移送されるよう案内する微細案内部１１１、１１３を具備することが可能である。ここで、上記傾斜案内部１１２は図３のＰ１ｂとＰ３ａの間の経路に該当し、微細案内部１１１、１１３は図３のＰ１ａとＰ１ｂとの間またはＰ３ａとＰ３ｂとの間の経路に該当し、前記の通りこのような案内部の形状は設計仕様によって多様に変更され得る。
【００５０】
上記微細案内部１１１、１１３は自動焦点調節の場合に上記第２レンズＭＬ２が固定された状態で第１レンズＭＬ１の微細な移動を案内することとして、自動焦点調節の遂行は公知の自動焦点調節装置のような原理からなる。特に、このような微細移送のためには前記の通り、アクチュエータ２００の駆動を微細に調節することも可能で、上記微細案内部１１１、１１３の傾斜を緩慢にすることも可能である。
【００５１】
また、上記移送案内部材は図６ａないし図６ｄのように上記アクチュエータ２００の駆動により回転するリードスクリュー４００からなることが可能で、この際、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２の移送を案内するよう２つのリードスクリュー４００が具備される。この際、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２は上記リードスクリュー４００の回転に伴いそのねじ山により案内され、第１案内部４１０と第２案内部４２０は各々のリードスクリューに対応する。
【００５２】
一方、上記リードスクリュー４００は図３または図４に図示されたレンズ位置の経路のような形態のねじ山を有することも可能であるが、ピッチが変わるねじ山の製作が難しいという点から、図６ｃ及び図６ｄのように第２案内部４２０は予め定められた変倍位置のみに(両終端のみに)直線部４２１、４２３を有するよう加工することも可能である。この際、第１案内部４１０は同一ピッチのねじ山に形成するが両先端４１１、４１３においてリードスクリュー４００の回転量を制御することにより図３のような経路を有するレンズ位置の具現が可能である。
【００５３】
一方、上記２つのリードスクリュー４００は図５ａのように、上記アクチュエータ２００の駆動により同時回転するよう同一軸上において上下に結合されることも可能であるが、図５ｂのように相違な軸を基準に回転するよう構成することも可能である。
【００５４】
また、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が上記リードスクリュー４００の回転に伴い案内されるよう上記レンズホルダー３３０、３４０には公知された通りリードナットが具備されリードスクリュー４１０、４２０のねじ山と噛み合わせるよう構成することも可能であるが、図６ａ及び図６ｂに図示された通りねじ山の間に挟まれる突起部を具備するよう構成することも可能である。
【００５５】
一方、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送のためには図５ａないし図５ｃ及び図６ａと図６ｂに図示された通り上記第１レンズＭＬ１が装着された第１レンズホルダー３３０と上記第２レンズＭＬ２が装着された第２レンズホルダー３４０の突出部を各々上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０と接触するよう構成することも可能であるが、レンズ自体に突出部を形成し上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０と接触するよう構成することも可能である。
【００５６】
上記アクチュエータ２００は上記レンズ移送部材１００、４００を回転させ、変倍と自動焦点調節の場合全てに必要な駆動力を提供する。この際、上記アクチュエータ２００は図５ａ、図６ａ、図６ｂに図示された通り、回転駆動力を提供する本体部２１０、駆動軸２２０及び上記駆動軸２２０に連結された回転部材２３０からなる。
【００５７】
上記アクチュエータ２００の回転部材２３０はギア等公知の回転力伝達手段が利用されることが可能で、レンズバーレル１００またはリードスクリュー４００の従動回転部材１３０に回転力を伝達しレンズの移送に必要な駆動力を提供することになる。
【００５８】
また、上記アクチュエータ２００はレンズ移送部材１００、４００に回転力を伝達することとして圧電駆動機、ステッピングモータ、超音波モータ等レンズの移送のため使用される公知のモータが利用され得る。
【００５９】
好ましくは、本発明によるレンズ移送装置５００は図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄのように上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が光軸方向に移送されるよう上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２の移送を案内する光軸ガイド部３２０をさらに含むことが可能である。
【００６０】
上記光軸ガイド部３２０はイメージセンサー等が装着されたベースプレート３１０に固定される。
【００６１】
この際、上記光軸ガイド部３２０は、図５ａないし図５ｅのようにレンズホルダー３３０、３４０の突出部３３１、３４１を案内する溝３２１を具備する構造に形成されることが可能で、図６ａないし図６ｄのようにレンズホルダー３３０、３４０のガイド溝３３１、３４１を案内するガイドピン３２１を具備する構造に形成されることも可能である。さらに、公知のレンズ移送装置に使用されるように、光軸方向に溝が形成され固定された円筒形状の固定鏡筒を使用することも可能であろう。
【００６２】
上記のような構成を有する本発明の作用に対し図３及び図５ａないし図５ｅを参照し説明する。
【００６３】
まず、変倍を遂行するためアクチュエータ２００が駆動されると駆動軸２３０に連結された移送案内部材１００の従動回転部材１３０が回転することになり、これによって移送案内部材１００が回転することになる。これにより、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２は移送案内部材１００に形成された第１案内部１１０の傾斜案内部１１２及び第２案内部１２０の傾斜案内部１２２により案内され各々図３のＰ１、Ｐ４位置からＰ３、Ｐ６位置に移送される。
【００６４】
このように、変倍が遂行された場合、自動焦点調節のため再びアクチュエータ２００が微細に駆動されると、移送案内部材１００が正方向または逆方向に微細に回転することになる。これにより、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２は第１案内部１１０の微細案内部１１３及び第２案内部１２０の移送制限案内部１２３により案内され各々図３のＰ３ａとＰ３ｂとの間、Ｐ６ａとＰ６ｂとの間で前後に微細に移送される。
【００６５】
すなわち、上記第２レンズＭＬ２は光軸上同一な位置を維持するよう形成された移送制限案内部１２３により案内され移送案内部材１００の回転にもかかわらず同一位置を維持する反面、上記第１レンズＭＬ１は微細案内部１１３により案内され微細に前後に移送され上記第２レンズＭＬ２との相対距離が変化される。このように、変倍遂行後に第１レンズＭＬ１のみを微細に移送させることにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節の遂行が可能となる。
【００６６】
このような過程を通じ一つのアクチュエータ２００だけで変倍と自動焦点調節が具現される。
【００６７】
一方、図４のように、３つ以上の変倍比率を有する場合には変倍のため該当変倍位置までレンズが移送されるよう連続的にアクチュエータを駆動すれば良い。例えば、使用者の指示に従い１倍の変倍位置Ｐ１、Ｐ４から３倍の変倍位置Ｐ３、Ｐ６に第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が移送されその位置において前記の通り自動焦点調節が成されるようにすることが可能である。
【実施例】
【００６８】
以下、具体的な数値実施例を通じ本発明の作用に対し説明する。後述の数値実施例は本発明によるレンズ駆動装置が適用された一例に過ぎず、本発明は多様な形式のズームレンズシステムに適用されることが可能である。
【００６９】
[数値実施例]
図７ａは本発明の数値実施例によるズームレンズシステムの広角端におけるレンズ配置を示すレンズ構成図で、図７ｂは望遠端におけるレンズ配置を示すレンズ構成図である。
【００７０】
図７のように、本実施例においてレンズ駆動装置に使用されるズームレンズシステムは物体側から順番に、陰の屈折力を有し固定された第１レンズ群ＬＧ１、陽の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時上記第１レンズ群ＬＧ１との間隔が減少するよう移送されつつ変倍を遂行する第２レンズ群ＬＧ２、陰の屈折力を有し上記第２レンズ群ＬＧ２の移送による変倍に伴い像面の位置を補正するよう移送される第３レンズ群ＬＧ３及び陽の屈折力を有し固定された第４レンズ群ＬＧ４を具備する。
【００７１】
また、上記第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２との間に開口絞りＳを具備し、上記第４レンズ群ＬＧ４の後方に像面に対応するイメージセンサーＩＳが配置される。
【００７２】
具体的に、第１レンズ群ＬＧ１は物体側に膨らんだ副メニスカスレンズ(Ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｌｅｎｓ)である第１レンズＬ１と両面凹レンズの第２レンズＬ２からなり、第２レンズ群ＬＧ２は両面凸レンズの第３レンズＬ３と物体側に膨らんだ正メニスカスレンズである第４レンズＬ４からなり、第３レンズ群ＬＧ３は両面凹レンズの第５レンズＬ５のみで成され、第４レンズ群ＬＧ４は陽の屈折力を有する第６レンズＬ６のみで成される。
【００７３】
本数値実施例の場合、広角端においてレンズシステム全体の有効焦点距離(ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ)(ｆＷ)は８．５ｍｍで、望遠端においてレンズシステム全体の有効焦点距離(ｆＴ)は１７．０ｍｍで、第１レンズ群ＬＧ１の有効焦点距離(ｆＩ)は−７．４５ｍｍで、第２レンズ群ＬＧ２の有効焦点距離(ｆII)は３．３６ｍｍで、第３レンズ群ＬＧ３の有効焦点距離(ｆIII)は−１．７９ｍｍで、第４レンズ群ＬＧ４の有効焦点距離(ｆIV)は８．６６ｍｍである。
【００７４】
また、Ｆナンバー(ＦＮｏ)は広角端において２．８、望遠端において４．３であり、レンズの全画角(２ω)は広角端において６２°、望遠端において３４°であり、第１レンズ群ＬＧ１の一番目レンズＬ１から像面までの距離(ｔｏｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ)(ＴＬ)は２５．０ｍｍである。
【００７５】
下記の表１は本数値実施例のレンズ構成を示したこととして、物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合を示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１において※は変倍時面間間隔が変わる屈折面を示し、物体距離が各々７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合、広角端と望遠端における面間間隔は次の表２の通りである。
【００７８】
【表２】
【００７９】
また、表１において*は非球面を示し、非球面は公知の数学式１から得られる。この際、円錐(Ｃｏｎｉｃ)定数(Ｋ)及び非球面係数(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)に使用される'Ｅ及びこれに引き続く数字'は１０の累乗を示す。例えば、Ｅ＋１２は１０１２を、Ｅ−０４は１０−０４を示す。
【００８０】
【数１】
Ｚ:レンズの頂点から光軸方向への距離
Ｙ:光軸に垂直な方向への距離
ｒ:レンズの頂点における曲率半径
Ｋ:円錐(Ｃｏｎｉｃ)定数
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ:非球面係数
【００８１】
式１による円錐定数(Ｋ)及び非球面係数(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)の値は次の表３の通りである。
【００８２】
【表３】
【００８３】
図８ないし図９は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合の収差度を示すこととして、図８ａないし図８ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図９ａないし図９ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。この際、非点収差度面で示される"Ｓ"はサジタル(ｓａｇｉｔｔａｌ)、"Ｔ"はタンジェンシャル(ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ)を示す。
【００８４】
一般的に、変倍が遂行される場合には予め定められた一定な物体距離に対し焦点が設定されており、本実施例は変倍された位置において物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節されている場合を図示する。
【００８５】
このように、物体が予め設定された位置にある場合には図８及び図９に図示された通り諸収差特性が良好であることを確認することが可能である。
【００８６】
しかし、変倍が遂行された場合に物体が予め定められた位置にあることではないため、万が一４００ｍｍの位置に物体がある場合には焦点が合わなくなる。しかし、本発明は変倍が遂行された後自動焦点調節を遂行することになり、このような変倍及び自動焦点調節を一つのアクチュエータとして具現することに特徴がある。
【００８７】
例えば、図７のレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの状態で焦点調節が成される場合には、表２の物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節が成される場合に対比し第１０面１０と第１１面１１との距離は次の表４のように変わる。
【００８８】
【表４】
【００８９】
図１０ないし図１２は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの状態で焦点調節された場合の収差度及びＭＴＦ鮮度を示したこととして、図１０ａないし図１０ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１１ａないし図１１ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１２ａ及び図１２ｂは各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ特性を示すグラフである。
【００９０】
ここで、ＭＴＦ(Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)はミリメートル当りサイクルの空間周波数に依存し、光の最大強度(Ｍａｘ)と最小強度(Ｍｉｎ)の間で次の数学式２により定義される値である。
【００９１】
【数２】
【００９２】
すなわち、ＭＴＦが１の場合最も理想的でＭＴＦ値が減少するほど解像度が落ちる。
このように、本発明によると変倍後に自動焦点調節が成されるため諸収差及びＭＴＦ特性が優秀な光学系を具現することが可能という利点があり、このため一つのアクチュエータのみ使用することになるため小型化が可能という利点を得ることが可能である。
【００９３】
[比較例]
万が一、図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離に対応し焦点調節が成されない場合には後述する通り収差とＭＴＦ特性が大きく悪化される。
【００９４】
図１３ないし図１５は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の収差度及びＭＴＦ曲線を示すこととして、図１３ａないし図１３ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１４ａないし図１４ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１５ａ及び図１５ｂは各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ曲線を図示する。
【００９５】
表４のように、広角端と望遠端においてレンズを微細に駆動し物体距離に対応する焦点調節が成された場合には図８ないし図１２に図示された通り、諸収差特性が良好で、ＭＴＦ特性が優秀なズームレンズシステムを得ることが可能である。
【００９６】
しかし、物体距離に対応し微細な焦点調節をせず単純にズーム機能のみを遂行する場合には、図１３及び図１４に図示された通り収差特性が大きく悪化され、特に図１５に図示された通りＭＴＦ特性が大きく低下されることを確認することが可能である。
【００９７】
従って、本発明によるレンズ駆動装置を利用しズーム機能及び自動焦点調節機能を遂行した場合には光学的特性が優秀なズームレンズシステムを具現することが可能となり、これを一つのアクチュエータを通じ具現することにより小型化、軽量化が可能という利点がある。
【００９８】
本発明は特定の実施例に関して図示し説明しているが、当業界において通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが可能であるを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来のレンズ移送装置による変倍時変倍比率が２の場合レンズの位置を図示したこととして、(ａ)はレンズの位置関係を図示したレンズ構成図で、(ｂ)は変倍比率によるレンズの位置を図示したグラフである。
【図２】従来のレンズ移送装置による変倍時変倍比率が３の場合レンズの位置を図示したこととして、(ａ)はレンズの位置関係を図示したレンズ構成図で、(ｂ)は変倍比率によるレンズの位置を図示したグラフである。
【図３】本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして変倍比率が２倍の場合を図示する。
【図４】本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして変倍比率が３倍の場合を図示する。
【図５ａ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置の全体斜視図である。
【図５ｂ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のバーレルホルダーが装着されたレンズバーレルの斜視図である。
【図５ｃ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のバーレルホルダーと光軸ガイド部が連結された状態を図示する斜視図である。
【図５ｄ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のレンズバーレルの斜視図である。
【図５ｅ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置の図４ｄのレンズバーレルの展開図である。
【図６ａ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが連結された場合の全体斜視図である。
【図６ｂ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが分離された場合の全体斜視図である。
【図６ｃ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが連結された場合の正面図である。
【図６ｄ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが分離された場合の正面図である。
【図７】本発明によるレンズ移送装置が適用されたズームレンズシステムのレンズ構成図を図示したこととして、(ａ)は広角端におけるレンズ構成図で、(ｂ)は望遠端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの時、焦点調節された場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図９】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの時、焦点調節された場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１０】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１１】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１２】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合のＭＴＦ特性を図示したこととして、各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ鮮度を図示する。
【図１３】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１４】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１５】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合のＭＴＦ特性を図示したこととして、各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ鮮度を図示する。
【符号の説明】
【０１００】
ＭＬ１ 第１レンズ ＭＬ２ 第２レンズ
１００ レンズバーレル １１０、４１０ 第１案内部
１２０、４２０ 第２案内部 ２００ アクチュエータ
３１０ ベースプレート ３２０ 光軸ガイド部
３３０ 第１レンズホルダー ３４０ 第２レンズホルダー
４００ リードスクリュー ５００ レンズ移送装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はカメラモジュールのレンズ移送装置に関することとして、より詳細には一つのアクチュエータを利用し変倍と自動焦点調節を遂行することが可能なレンズ移送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ、キャムコーダー、コンパクトズームカメラ、監視カメラ、マイクロ飛行体など様々な光学機器には光学的ズーム(ｚｏｏｍ)(以下、'変倍'とする)機能を遂行するためレンズが移送される構造を有する。
【０００３】
このような変倍機能を遂行するためレンズを移送させる多様な構造が開発されつつあり、主としてカム構造駆動方式が利用されている。このような、カム構造駆動方式は電子機モータ等のアクチュエータにより回動するレンズバーレルを具備し、上記レンズバーレルの外周面に位置するカム形状の溝を沿って各レンズが移送されレンズの相対距離が変化されるに連れ変倍が遂行される方式である。
【０００４】
また、移動通信端末機やＰＤＡ等のように小型のカメラモジュールに適用するため予め定められた変倍比率に対してのみ変倍が成されるようにする方式が使用されることもある。
【０００５】
図１と図２はレンズが予め定められた位置に位置するようにし変倍を遂行する方式を図示する。
【０００６】
図１ａ及び図２ａに図示された通り変倍を遂行するためには一般的に２つのレンズＭＬ１、ＭＬ２の相対位置を変化させ、光学的性能を高めるため追加で固定されたレンズＦＬ１、ＦＬ２を具備することもある。
【０００７】
この際、変倍を遂行するためには移送レンズＭＬ１、ＭＬ２は最初位置Ｐ１、Ｐ４から一定な変倍比率における変倍位置に移送される。例えば、図１ｂのように２倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ３、Ｐ６に移送されるか、図２ｂのように２倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ２、Ｐ５、３倍の変倍比率を有する変倍位置Ｐ３、Ｐ６に移送される。このようなレンズの移送のため一般的にレンズバーレルの周囲面に図１ｂ及び図２ｂに図示された形状のカム溝を設置することになり、上記レンズバーレルの回転に伴いレンズが上記カム溝を沿って移送される。
【０００８】
このように、定められた変倍比率に該当する変倍位置に移送レンズＭＬ１、ＭＬ２を移送することにより、移送レンズＭＬ１、ＭＬ２の相対距離が変化され変倍が成されるようになる。
【０００９】
しかし、このように変倍のみを遂行する場合には物体の焦点距離を調節することが不可能なため光学的特性が低下され、高解像度、高画質などを具現することが不可能になる問題がある。
【００１０】
このような問題を解決するため、変倍と自動焦点調節(ａｕｔｏ ｆｏｃｕｓｉｎｇ)の機能が全て要求されるが、変倍と自動焦点調節の機能を全て遂行するためには必然的に多くの機械装置と制御回路を随伴するようになりその構造が複雑になる。
【００１１】
特に、光学的変倍と自動焦点調節機能を実現するためには２つの駆動機を使用すべきであるため、体積及び重量が大きくなり消費電力が多くなるため移動通信端末機やＰＤＡ等のようなカメラモジュールには適用し難い問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記のような問題を解決するためのこととして、一つのアクチュエータを通じ変倍と自動焦点調節を遂行することが可能なレンズ移送装置を提供することを目的とする。
【００１３】
また、小型化、軽量化が可能で構造が単純であり、製造費用と電力消費が少ないレンズ移送装置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】
【００１４】
上記のような目的を達成するための一側面として本発明は、レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、上記第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、を含み、変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置を提供する。
【００１５】
好ましくは、上記第１案内部は上記第１レンズが変倍の場合に２以上の予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう上記第１レンズを案内し、上記第２案内部は上記第２レンズが変倍の場合に予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置において固定された状態を維持するよう上記第２レンズを案内する。
【００１６】
この際、上記第２案内部は変倍の場合各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置から上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することが可能である。
【００１７】
本発明によるレンズ移送装置は上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、をさらに含むことが可能である。
【００１８】
また、本発明によるレンズ移送装置は上記第１レンズが装着される第１レンズホルダー、及び上記第２レンズが装着される第２レンズホルダー、をさらに含むことが可能で、この際上記移送案内部材は上記第１レンズホルダー及び第２レンズホルダーの移送を案内する。
【００１９】
他の側面として本発明は、レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、上記第１レンズが変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、を含み、変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置を提供する。
【００２０】
好ましくは、上記移送案内部材は上記アクチュエータの駆動により回転するレンズバーレルからなり、上記第１案内部及び第２案内部は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、上記第１レンズ及び第２レンズは上記カム溝を沿って移送される。
【００２１】
より好ましくは、上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、一つのアクチュエータを通じ変倍と自動焦点調節が遂行可能になり各変倍比率において光学的特性が優秀になるという効果がある。また、一つのアクチュエータのみ具備するためレンズ移送装置の小型化、軽量化が可能で、その構造が単純で製造費用と電力消費が少ないという有利な効果を得ることが可能である。
【００２３】
さらに、一つのレンズのみ相対運動させ焦点調節が成されるため自動焦点調節のための制御が簡単という効果を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付の図面を参照し本発明の実施例をより詳細に説明する。
図３及び図４は本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして各々変倍比率が２倍、３倍の場合を図示する。
【００２５】
図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄ及び図５ｅは本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置を図示した斜視図で、図６ａ、図６ｂ、図６ｃ及び図６ｄは本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置を図示する。
【００２６】
図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄに図示された通り、本発明によるレンズ移送装置５００は変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズＭＬ１と、変倍の場合に上記第１レンズＭＬ１と独立的に移送される第２レンズＭＬ２と、回転に伴い上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を移送させる移送案内部材１００、４００と、上記移送案内部材１００、４００を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ２００を含み、一つのアクチュエータ２００の駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とする。すなわち、変倍の場合には上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が移送され、変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第２レンズＭＬ２は光軸上において固定された位置を維持し上記第１レンズＭＬ１のみ微細移送されるよう案内する移送案内部材１００、４００を具備することにより、一つのアクチュエータ２００により変倍と自動焦点調節が全て遂行されることを特徴とする。
【００２７】
ここで、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２はズームレンズシステムに具備されるレンズ中変倍時移送されるレンズを意味し、アクチュエータ２００の駆動及び移送案内部材１００、４００の回転に伴い相違な経路に移送される。すなわち、上記第２レンズＭＬ２は第１レンズＭＬ１の移送とは独立的に移送される。一方、本発明によるレンズ移送装置５００が使用されるズームレンズシステムにおいては光学的特性を改善するため上記第１レンズＭＬ１及び/または第２レンズＭＬ２を複数枚数のレンズで構成することが可能で、変倍または自動焦点調節が遂行される間に固定された位置を維持する多数のレンズが具備されることもあり得る。
【００２８】
上記移送案内部材１００、４００は図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄに図示された通り、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送を各々案内するよう第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０を具備し、アクチュエータ２００から伝達された駆動力により回転し第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を移送させる。
【００２９】
この際、上記第１案内部１１０、４１０は上記移送案内部材１００、４００の回転に伴い上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合には定められた経路を沿って移送され自動焦点調節の場合には上記第２レンズＭＬ２に対し微細移送されるよう上記第１レンズＭＬ１の移送を案内する。
【００３０】
また、上記第２案内部１２０、４２０は上記移送案内部材１００、４００の回転に伴い上記第２レンズＭＬ２が変倍の場合には定められた経路を沿って移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズＭＬ２の移送を案内する。
【００３１】
このように第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を案内するため、上記案内部１１０、１２０、４１０、４２０は図３または図４に図示された経路を沿って第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を案内するよう形成される。
【００３２】
すなわち、図３のように、上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合Ｐ１位置かたＰ３位置に(またはその反対方向に)移送されるよう案内する第１案内部１１０、４１０が形成され、上記第２レンズＭＬ２がＰ４位置からＰ６位置に(またはその反対方向に)移送されるよう案内する第２案内部１２０、４２０が形成される。また、上記案内部は変倍のための移送が成された後に自動焦点調節のため、上記第２レンズＭＬ２が光軸上において固定された位置を維持するようＰ６ａとＰ６ｂの間に位置し、上記第１レンズＭＬ１がＰ３ａとＰ３ｂの間で微細に移送されながら自動焦点調節を遂行するよう案内する。
【００３３】
すなわち、上記第２レンズＭＬ２は光軸上において一定な位置を維持するようにし、上記第１レンズＭＬ１は固定された第２レンズＭＬ２に対し微細に移送されながら自動焦点調節が遂行される。このように、一例として図３の経路を有するよう第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０を形成することにより、一つのアクチュエータだけで上記移送案内部材１００、４００を回転させ変倍と自動焦点調節の機能を全て遂行することが可能となる。
【００３４】
このように上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３または図４の経路に案内するためには、後述する通り、図５ｅの展開図のようにレンズバーレルの回転に伴い図３または図４の経路に対応する直線移送が成されるようレンズバーレルの周囲面にカム溝を形成することが可能で、図６ｃのようにリードスクリューの回転に伴い図３または図４の経路に対応する直線移送が成されるようねじ山を形成することも可能である。
【００３５】
一方、第１レンズＭＬ１の微細移送はアクチュエータ２００に駆動による移送案内部材１００、４００の回転量を減らすことにより具現されることが可能で、Ｐ１ａとＰ１ｂの間またはＰ３ａとＰ３ｂの間の傾斜を緩慢にすることにより具現されることが可能である。
【００３６】
このような、レンズの移送経路は設計仕様により多様な方式に具現することが可能である。例えば、図３及び図４のレンズの移送経路はインナーズーム方式、リアズーム方式、フロントズーム方式など変倍のため移送されるレンズの位置により変更されることが可能で、予め設定された変倍比率及び変倍位置により変更可能である。また、レンズの屈折力によりレンズの移送経路は異なることが可能で、例えば、変倍時上記第１レンズと第２レンズの相対位置が減少する方向にレンズの移送が成されることも可能である。
【００３７】
好ましくは、図３、図４、図５ｅのように上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０は上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を２以上の予め設定された変倍比率に対応する変倍位置に移送されるようにすることが可能である。例えば、図３のように上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を１倍と２倍の変倍比率を有する位置に移送させることも可能で、図４のように、１倍、２倍、３倍の変倍比率に対応する変倍位置に移送させることも可能である。予め設定された変倍比率はこれに限定されることではなく設計仕様によって変化され得る。例えば、変倍比率の間隔を稠密に構成すると、連続的な変倍とほぼ同一に変倍機能の遂行が可能である。
【００３８】
この際、第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１が変倍の場合には予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され変倍が成された後遂行される自動焦点調節の場合には上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう案内し、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置において固定された状態を維持するよう案内する。
【００３９】
すなわち、図３のように、変倍の場合に第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１を１倍の変倍位置Ｐ１から２倍の変倍位置Ｐ３に移送させ、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２を１倍の変倍位置Ｐ４から２倍の変倍位置Ｐ６に移送させる。また、自動焦点調節の場合には第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１がＰ１ａとＰ１ｂとの間及びＰ３ａとＰ３ｂとの間で微細に移送されるようにし、この際第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が同一な光軸上の位置であるＰ４ａとＰ４ｂとの間及びＰ６ａとＰ６ｂとの間で固定された位置を維持するようにすることが可能である。
【００４０】
また、図４のように、３種類の変倍比率に該当する位置において、第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が移送されるよう構成することも可能である。すなわち、変倍の場合第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１を１倍の変倍位置Ｐ１から２倍の変倍位置Ｐ２(またはその反対方向に)または２倍の変倍位置Ｐ２から３倍の変倍位置Ｐ３に(またはその反対方向に)移送させ、第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２を１倍の変倍位置Ｐ４から２倍の変倍位置Ｐ５(またはその反対方向に)、２倍の変倍位置Ｐ５から３倍の変倍位置Ｐ６に(またはその反対方向に)または、１倍の変倍位置Ｐ４から３倍の変倍位置Ｐ６に(またはその反対方向に)移送させる。また、変倍が成された後遂行される自動焦点調節の場合には第１案内部１１０、４１０は上記第１レンズＭＬ１がＰ１ａとＰ１ｂとの間、Ｐ２ａとＰ２ｂとの間またはＰ３ａとＰ３ｂとの間で微細に移送されるようにし、この際第２案内部１２０、４２０は上記第２レンズＭＬ２が同一な光軸上の位置であるＰ４ａとＰ４ｂとの間、Ｐ５ａとＰ５ｂとの間またはＰ６ａとＰ６ｂとの間で固定された位置を維持するようにすることが可能である。
【００４１】
このように、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３または図４の経路に案内するためには、上記案内部１１０、１２０、４１０、４２０を移送案内部材１００、４００の回転に伴い図３または図４の経路に対応するよう光軸上の直線移送が成されるようにすれば良い。
【００４２】
このように、一つのアクチュエータ２００による回動する移送案内部材１００、４００の回転に伴い、変倍と自動焦点調節の場合に第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が相違な経路で移送されるようにすることにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節を全て遂行することが可能となる。
【００４３】
これは移送案内部材１００、４００の第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０が第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２を図３及び図４と同じ経路で移送されるよう案内することにより具現することが可能である。
【００４４】
特に、自動焦点調節の場合、上記移送案内部材１００、４００の回転にもかかわらず上記第２レンズＭＬ２が光軸上において固定された位置を維持するよう第２案内部１２０、４２０を形成することにより一つのアクチュエータによる変倍と自動焦点調節が可能となる。
【００４５】
好ましくは、上記移送案内部材は図５ａないし図５ｅのように上記アクチュエータ２００の駆動により回転するレンズバーレル１００からなることが可能である。
【００４６】
この際、上記第１案内部１１０及び第２案内部１２０は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、上記第１及び第２レンズＭＬ１、ＭＬ２は上記カム溝を沿って移送される。
【００４７】
図５ｅは図５ｄに図示されたレンズバーレル１００の展開図として、図３のレンズ経路と同じ形状のカム溝が形成されている。このように、第１案内部１１０と第２案内部１２０を図３及び図４のような形式で形成することにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節を同時に遂行することが可能となる。
【００４８】
好ましくは、上記第２案内部１２０は図５ｅのように変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズＭＬ２の移送を案内する傾斜案内部１２２と、自動焦点調節が成される場合に上記第２レンズＭＬ２の移送を制限するよう各々の変倍位置において上記レンズバーレル１００の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部１２１、１２３を具備することが可能である。このような傾斜案内部１２２は図３のＰ４ｂとＰ６ａとの間の経路に該当し、移送制限案内部１２１、１２３は図３のＰ４ａとＰ４ｂとの間またはＰ６ａとＰ６ｂとの間の経路に該当し、前記の通りこのような案内部の形状は設計仕様によって多様に変更されることが可能である。
【００４９】
また、上記第１案内部１１０は変倍の場合、各々の変倍位置に上記第１レンズＭＬ１の移送を案内する傾斜案内部１１２と、自動焦点調節が成される場合に上記第１レンズＭＬ１が微細に移送されるよう案内する微細案内部１１１、１１３を具備することが可能である。ここで、上記傾斜案内部１１２は図３のＰ１ｂとＰ３ａの間の経路に該当し、微細案内部１１１、１１３は図３のＰ１ａとＰ１ｂとの間またはＰ３ａとＰ３ｂとの間の経路に該当し、前記の通りこのような案内部の形状は設計仕様によって多様に変更され得る。
【００５０】
上記微細案内部１１１、１１３は自動焦点調節の場合に上記第２レンズＭＬ２が固定された状態で第１レンズＭＬ１の微細な移動を案内することとして、自動焦点調節の遂行は公知の自動焦点調節装置のような原理からなる。特に、このような微細移送のためには前記の通り、アクチュエータ２００の駆動を微細に調節することも可能で、上記微細案内部１１１、１１３の傾斜を緩慢にすることも可能である。
【００５１】
また、上記移送案内部材は図６ａないし図６ｄのように上記アクチュエータ２００の駆動により回転するリードスクリュー４００からなることが可能で、この際、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２の移送を案内するよう２つのリードスクリュー４００が具備される。この際、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２は上記リードスクリュー４００の回転に伴いそのねじ山により案内され、第１案内部４１０と第２案内部４２０は各々のリードスクリューに対応する。
【００５２】
一方、上記リードスクリュー４００は図３または図４に図示されたレンズ位置の経路のような形態のねじ山を有することも可能であるが、ピッチが変わるねじ山の製作が難しいという点から、図６ｃ及び図６ｄのように第２案内部４２０は予め定められた変倍位置のみに(両終端のみに)直線部４２１、４２３を有するよう加工することも可能である。この際、第１案内部４１０は同一ピッチのねじ山に形成するが両先端４１１、４１３においてリードスクリュー４００の回転量を制御することにより図３のような経路を有するレンズ位置の具現が可能である。
【００５３】
一方、上記２つのリードスクリュー４００は図５ａのように、上記アクチュエータ２００の駆動により同時回転するよう同一軸上において上下に結合されることも可能であるが、図５ｂのように相違な軸を基準に回転するよう構成することも可能である。
【００５４】
また、上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が上記リードスクリュー４００の回転に伴い案内されるよう上記レンズホルダー３３０、３４０には公知された通りリードナットが具備されリードスクリュー４１０、４２０のねじ山と噛み合わせるよう構成することも可能であるが、図６ａ及び図６ｂに図示された通りねじ山の間に挟まれる突起部を具備するよう構成することも可能である。
【００５５】
一方、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２の移送のためには図５ａないし図５ｃ及び図６ａと図６ｂに図示された通り上記第１レンズＭＬ１が装着された第１レンズホルダー３３０と上記第２レンズＭＬ２が装着された第２レンズホルダー３４０の突出部を各々上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０と接触するよう構成することも可能であるが、レンズ自体に突出部を形成し上記第１案内部１１０、４１０と第２案内部１２０、４２０と接触するよう構成することも可能である。
【００５６】
上記アクチュエータ２００は上記レンズ移送部材１００、４００を回転させ、変倍と自動焦点調節の場合全てに必要な駆動力を提供する。この際、上記アクチュエータ２００は図５ａ、図６ａ、図６ｂに図示された通り、回転駆動力を提供する本体部２１０、駆動軸２２０及び上記駆動軸２２０に連結された回転部材２３０からなる。
【００５７】
上記アクチュエータ２００の回転部材２３０はギア等公知の回転力伝達手段が利用されることが可能で、レンズバーレル１００またはリードスクリュー４００の従動回転部材１３０に回転力を伝達しレンズの移送に必要な駆動力を提供することになる。
【００５８】
また、上記アクチュエータ２００はレンズ移送部材１００、４００に回転力を伝達することとして圧電駆動機、ステッピングモータ、超音波モータ等レンズの移送のため使用される公知のモータが利用され得る。
【００５９】
好ましくは、本発明によるレンズ移送装置５００は図５ａないし図５ｅ及び図６ａないし図６ｄのように上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２が光軸方向に移送されるよう上記第１レンズＭＬ１及び第２レンズＭＬ２の移送を案内する光軸ガイド部３２０をさらに含むことが可能である。
【００６０】
上記光軸ガイド部３２０はイメージセンサー等が装着されたベースプレート３１０に固定される。
【００６１】
この際、上記光軸ガイド部３２０は、図５ａないし図５ｅのようにレンズホルダー３３０、３４０の突出部３３１、３４１を案内する溝３２１を具備する構造に形成されることが可能で、図６ａないし図６ｄのようにレンズホルダー３３０、３４０のガイド溝３３１、３４１を案内するガイドピン３２１を具備する構造に形成されることも可能である。さらに、公知のレンズ移送装置に使用されるように、光軸方向に溝が形成され固定された円筒形状の固定鏡筒を使用することも可能であろう。
【００６２】
上記のような構成を有する本発明の作用に対し図３及び図５ａないし図５ｅを参照し説明する。
【００６３】
まず、変倍を遂行するためアクチュエータ２００が駆動されると駆動軸２３０に連結された移送案内部材１００の従動回転部材１３０が回転することになり、これによって移送案内部材１００が回転することになる。これにより、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２は移送案内部材１００に形成された第１案内部１１０の傾斜案内部１１２及び第２案内部１２０の傾斜案内部１２２により案内され各々図３のＰ１、Ｐ４位置からＰ３、Ｐ６位置に移送される。
【００６４】
このように、変倍が遂行された場合、自動焦点調節のため再びアクチュエータ２００が微細に駆動されると、移送案内部材１００が正方向または逆方向に微細に回転することになる。これにより、上記第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２は第１案内部１１０の微細案内部１１３及び第２案内部１２０の移送制限案内部１２３により案内され各々図３のＰ３ａとＰ３ｂとの間、Ｐ６ａとＰ６ｂとの間で前後に微細に移送される。
【００６５】
すなわち、上記第２レンズＭＬ２は光軸上同一な位置を維持するよう形成された移送制限案内部１２３により案内され移送案内部材１００の回転にもかかわらず同一位置を維持する反面、上記第１レンズＭＬ１は微細案内部１１３により案内され微細に前後に移送され上記第２レンズＭＬ２との相対距離が変化される。このように、変倍遂行後に第１レンズＭＬ１のみを微細に移送させることにより一つのアクチュエータだけで変倍と自動焦点調節の遂行が可能となる。
【００６６】
このような過程を通じ一つのアクチュエータ２００だけで変倍と自動焦点調節が具現される。
【００６７】
一方、図４のように、３つ以上の変倍比率を有する場合には変倍のため該当変倍位置までレンズが移送されるよう連続的にアクチュエータを駆動すれば良い。例えば、使用者の指示に従い１倍の変倍位置Ｐ１、Ｐ４から３倍の変倍位置Ｐ３、Ｐ６に第１レンズＭＬ１と第２レンズＭＬ２が移送されその位置において前記の通り自動焦点調節が成されるようにすることが可能である。
【実施例】
【００６８】
以下、具体的な数値実施例を通じ本発明の作用に対し説明する。後述の数値実施例は本発明によるレンズ駆動装置が適用された一例に過ぎず、本発明は多様な形式のズームレンズシステムに適用されることが可能である。
【００６９】
[数値実施例]
図７ａは本発明の数値実施例によるズームレンズシステムの広角端におけるレンズ配置を示すレンズ構成図で、図７ｂは望遠端におけるレンズ配置を示すレンズ構成図である。
【００７０】
図７のように、本実施例においてレンズ駆動装置に使用されるズームレンズシステムは物体側から順番に、陰の屈折力を有し固定された第１レンズ群ＬＧ１、陽の屈折力を有し広角端から望遠端への変倍時上記第１レンズ群ＬＧ１との間隔が減少するよう移送されつつ変倍を遂行する第２レンズ群ＬＧ２、陰の屈折力を有し上記第２レンズ群ＬＧ２の移送による変倍に伴い像面の位置を補正するよう移送される第３レンズ群ＬＧ３及び陽の屈折力を有し固定された第４レンズ群ＬＧ４を具備する。
【００７１】
また、上記第１レンズ群ＬＧ１と第２レンズ群ＬＧ２との間に開口絞りＳを具備し、上記第４レンズ群ＬＧ４の後方に像面に対応するイメージセンサーＩＳが配置される。
【００７２】
具体的に、第１レンズ群ＬＧ１は物体側に膨らんだ副メニスカスレンズ(Ｍｅｎｉｓｃｕｓ ｌｅｎｓ)である第１レンズＬ１と両面凹レンズの第２レンズＬ２からなり、第２レンズ群ＬＧ２は両面凸レンズの第３レンズＬ３と物体側に膨らんだ正メニスカスレンズである第４レンズＬ４からなり、第３レンズ群ＬＧ３は両面凹レンズの第５レンズＬ５のみで成され、第４レンズ群ＬＧ４は陽の屈折力を有する第６レンズＬ６のみで成される。
【００７３】
本数値実施例の場合、広角端においてレンズシステム全体の有効焦点距離(ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ)(ｆＷ)は８．５ｍｍで、望遠端においてレンズシステム全体の有効焦点距離(ｆＴ)は１７．０ｍｍで、第１レンズ群ＬＧ１の有効焦点距離(ｆＩ)は−７．４５ｍｍで、第２レンズ群ＬＧ２の有効焦点距離(ｆII)は３．３６ｍｍで、第３レンズ群ＬＧ３の有効焦点距離(ｆIII)は−１．７９ｍｍで、第４レンズ群ＬＧ４の有効焦点距離(ｆIV)は８．６６ｍｍである。
【００７４】
また、Ｆナンバー(ＦＮｏ)は広角端において２．８、望遠端において４．３であり、レンズの全画角(２ω)は広角端において６２°、望遠端において３４°であり、第１レンズ群ＬＧ１の一番目レンズＬ１から像面までの距離(ｔｏｔａｌ ｌｅｎｇｔｈ)(ＴＬ)は２５．０ｍｍである。
【００７５】
下記の表１は本数値実施例のレンズ構成を示したこととして、物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合を示す。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１において※は変倍時面間間隔が変わる屈折面を示し、物体距離が各々７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合、広角端と望遠端における面間間隔は次の表２の通りである。
【００７８】
【表２】
【００７９】
また、表１において*は非球面を示し、非球面は公知の数学式１から得られる。この際、円錐(Ｃｏｎｉｃ)定数(Ｋ)及び非球面係数(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)に使用される'Ｅ及びこれに引き続く数字'は１０の累乗を示す。例えば、Ｅ＋１２は１０１２を、Ｅ−０４は１０−０４を示す。
【００８０】
【数１】
Ｚ:レンズの頂点から光軸方向への距離
Ｙ:光軸に垂直な方向への距離
ｒ:レンズの頂点における曲率半径
Ｋ:円錐(Ｃｏｎｉｃ)定数
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ:非球面係数
【００８１】
式１による円錐定数(Ｋ)及び非球面係数(Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ)の値は次の表３の通りである。
【００８２】
【表３】
【００８３】
図８ないし図９は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節された場合の収差度を示すこととして、図８ａないし図８ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図９ａないし図９ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。この際、非点収差度面で示される"Ｓ"はサジタル(ｓａｇｉｔｔａｌ)、"Ｔ"はタンジェンシャル(ｔａｎｇｅｎｔｉａｌ)を示す。
【００８４】
一般的に、変倍が遂行される場合には予め定められた一定な物体距離に対し焦点が設定されており、本実施例は変倍された位置において物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節されている場合を図示する。
【００８５】
このように、物体が予め設定された位置にある場合には図８及び図９に図示された通り諸収差特性が良好であることを確認することが可能である。
【００８６】
しかし、変倍が遂行された場合に物体が予め定められた位置にあることではないため、万が一４００ｍｍの位置に物体がある場合には焦点が合わなくなる。しかし、本発明は変倍が遂行された後自動焦点調節を遂行することになり、このような変倍及び自動焦点調節を一つのアクチュエータとして具現することに特徴がある。
【００８７】
例えば、図７のレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの状態で焦点調節が成される場合には、表２の物体距離が７７７ｍｍの状態で焦点調節が成される場合に対比し第１０面１０と第１１面１１との距離は次の表４のように変わる。
【００８８】
【表４】
【００８９】
図１０ないし図１２は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの状態で焦点調節された場合の収差度及びＭＴＦ鮮度を示したこととして、図１０ａないし図１０ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１１ａないし図１１ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１２ａ及び図１２ｂは各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ特性を示すグラフである。
【００９０】
ここで、ＭＴＦ(Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ)はミリメートル当りサイクルの空間周波数に依存し、光の最大強度(Ｍａｘ)と最小強度(Ｍｉｎ)の間で次の数学式２により定義される値である。
【００９１】
【数２】
【００９２】
すなわち、ＭＴＦが１の場合最も理想的でＭＴＦ値が減少するほど解像度が落ちる。
このように、本発明によると変倍後に自動焦点調節が成されるため諸収差及びＭＴＦ特性が優秀な光学系を具現することが可能という利点があり、このため一つのアクチュエータのみ使用することになるため小型化が可能という利点を得ることが可能である。
【００９３】
[比較例]
万が一、図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離に対応し焦点調節が成されない場合には後述する通り収差とＭＴＦ特性が大きく悪化される。
【００９４】
図１３ないし図１５は図７に図示されたレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の収差度及びＭＴＦ曲線を示すこととして、図１３ａないし図１３ｃは広角端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示し、図１４ａないし図１４ｃは望遠端における球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。また、図１５ａ及び図１５ｂは各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ曲線を図示する。
【００９５】
表４のように、広角端と望遠端においてレンズを微細に駆動し物体距離に対応する焦点調節が成された場合には図８ないし図１２に図示された通り、諸収差特性が良好で、ＭＴＦ特性が優秀なズームレンズシステムを得ることが可能である。
【００９６】
しかし、物体距離に対応し微細な焦点調節をせず単純にズーム機能のみを遂行する場合には、図１３及び図１４に図示された通り収差特性が大きく悪化され、特に図１５に図示された通りＭＴＦ特性が大きく低下されることを確認することが可能である。
【００９７】
従って、本発明によるレンズ駆動装置を利用しズーム機能及び自動焦点調節機能を遂行した場合には光学的特性が優秀なズームレンズシステムを具現することが可能となり、これを一つのアクチュエータを通じ具現することにより小型化、軽量化が可能という利点がある。
【００９８】
本発明は特定の実施例に関して図示し説明しているが、当業界において通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが可能であるを明らかにする。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】従来のレンズ移送装置による変倍時変倍比率が２の場合レンズの位置を図示したこととして、(ａ)はレンズの位置関係を図示したレンズ構成図で、(ｂ)は変倍比率によるレンズの位置を図示したグラフである。
【図２】従来のレンズ移送装置による変倍時変倍比率が３の場合レンズの位置を図示したこととして、(ａ)はレンズの位置関係を図示したレンズ構成図で、(ｂ)は変倍比率によるレンズの位置を図示したグラフである。
【図３】本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして変倍比率が２倍の場合を図示する。
【図４】本発明に伴うレンズ移送装置による変倍時レンズの位置を図示したグラフとして変倍比率が３倍の場合を図示する。
【図５ａ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置の全体斜視図である。
【図５ｂ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のバーレルホルダーが装着されたレンズバーレルの斜視図である。
【図５ｃ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のバーレルホルダーと光軸ガイド部が連結された状態を図示する斜視図である。
【図５ｄ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置のレンズバーレルの斜視図である。
【図５ｅ】本発明によるレンズバーレルを具備するレンズ移送装置の図４ｄのレンズバーレルの展開図である。
【図６ａ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが連結された場合の全体斜視図である。
【図６ｂ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが分離された場合の全体斜視図である。
【図６ｃ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが連結された場合の正面図である。
【図６ｄ】本発明によるリードスクリューを具備するレンズ移送装置の２つのリードスクリューが分離された場合の正面図である。
【図７】本発明によるレンズ移送装置が適用されたズームレンズシステムのレンズ構成図を図示したこととして、(ａ)は広角端におけるレンズ構成図で、(ｂ)は望遠端におけるレンズ構成図である。
【図８】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの時、焦点調節された場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図９】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの時、焦点調節された場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１０】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１１】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１２】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が４００ｍｍの時、焦点調節された場合のＭＴＦ特性を図示したこととして、各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ鮮度を図示する。
【図１３】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の広角端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１４】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合の望遠端における収差度を示すこととして、各々球面収差、非点収差、歪曲収差を示す。
【図１５】図７のズームレンズシステムにおいて物体距離が７７７ｍｍの状態に焦点調節された状態で物体の距離を４００ｍｍに変化させた場合のＭＴＦ特性を図示したこととして、各々広角端と望遠端におけるＭＴＦ鮮度を図示する。
【符号の説明】
【０１００】
ＭＬ１ 第１レンズ ＭＬ２ 第２レンズ
１００ レンズバーレル １１０、４１０ 第１案内部
１２０、４２０ 第２案内部 ２００ アクチュエータ
３１０ ベースプレート ３２０ 光軸ガイド部
３３０ 第１レンズホルダー ３４０ 第２レンズホルダー
４００ リードスクリュー ５００ レンズ移送装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、
変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、
変倍の場合上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、
上記第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び
上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、
を含み、
変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置。
【請求項２】
上記第１案内部は上記第１レンズが変倍の場合に２以上の予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう上記第１レンズを案内し、
上記第２案内部は上記第２レンズが変倍の場合に予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置に固定された状態を維持するよう上記第２レンズを案内することを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項３】
上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することを特徴とする請求項２に記載のレンズ移送装置。
【請求項４】
上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項５】
上記第１レンズまたは第２レンズは複数枚数のレンズからなることを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項６】
上記第１レンズが装着される第１レンズホルダー、及び
上記第２レンズが装着される第２レンズホルダー、をさらに含み、
上記移送案内部材は上記第１レンズホルダー及び第２レンズホルダーの移送を案内することを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項７】
レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、
変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、
変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、
上記第１レンズが変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置に固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び
上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、
を含み、
変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置。
【請求項８】
上記移送案内部材は上記アクチュエータの駆動により回転するレンズバーレルからなり、
上記第１案内部及び第２案内部は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、
上記第１レンズ及び第２レンズは上記カム溝を沿って移送されることを特徴とする請求項７に記載のレンズ移送装置。
【請求項９】
上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することを特徴とする請求項８に記載のレンズ移送装置。
【請求項１０】
上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のレンズ移送装置。
【請求項１】
レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、
変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、
変倍の場合上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、
上記第１レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には移送され自動焦点調節の場合には光軸上において固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び
上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、
を含み、
変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置。
【請求項２】
上記第１案内部は上記第１レンズが変倍の場合に２以上の予め設定された変倍比率に対応する各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置から微細に移送されるよう上記第１レンズを案内し、
上記第２案内部は上記第２レンズが変倍の場合に予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合に上記各々の変倍位置に固定された状態を維持するよう上記第２レンズを案内することを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項３】
上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合に各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することを特徴とする請求項２に記載のレンズ移送装置。
【請求項４】
上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項５】
上記第１レンズまたは第２レンズは複数枚数のレンズからなることを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項６】
上記第１レンズが装着される第１レンズホルダー、及び
上記第２レンズが装着される第２レンズホルダー、をさらに含み、
上記移送案内部材は上記第１レンズホルダー及び第２レンズホルダーの移送を案内することを特徴とする請求項１に記載のレンズ移送装置。
【請求項７】
レンズを移送させ変倍と自動焦点調節を遂行するレンズ移送装置において、
変倍及び自動焦点調節の場合に移送される第１レンズ、
変倍の場合に上記第１レンズと独立的に移送される第２レンズ、
上記第１レンズが変倍の場合には予め設定された各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置から上記第２レンズに対して微細移送されるよう上記第１レンズの移送を案内する第１案内部と、上記第２レンズが変倍の場合には各々の変倍位置に移送され自動焦点調節の場合には各々の変倍位置に固定された位置を維持するよう上記第２レンズの移送を案内する第２案内部を具備し、その回転に伴い上記第１レンズ及び第２レンズを移送させる移送案内部材、及び
上記移送案内部材を回転させ、変倍及び自動焦点調節の場合に上記第１レンズと第２レンズの移送に必要な駆動力を提供するアクチュエータ、
を含み、
変倍の場合には上記第１レンズ及び第２レンズが移送され変倍後に遂行される自動焦点調節の場合には上記第１レンズのみ微細移送されるようにし、一つの上記アクチュエータの駆動により変倍及び自動焦点調節が成されることを特徴とするレンズ移送装置。
【請求項８】
上記移送案内部材は上記アクチュエータの駆動により回転するレンズバーレルからなり、
上記第１案内部及び第２案内部は上記レンズバーレルの外周面に貫通形成されたカム溝からなり、
上記第１レンズ及び第２レンズは上記カム溝を沿って移送されることを特徴とする請求項７に記載のレンズ移送装置。
【請求項９】
上記第２案内部は変倍の場合に各々の変倍位置に上記第２レンズの移送を案内する傾斜案内部と、自動焦点調節の場合各々の変倍位置において上記第２レンズの移送を制限するよう上記移送案内部材の回転軸に垂直な面上に形成された移送制限案内部を具備することを特徴とする請求項８に記載のレンズ移送装置。
【請求項１０】
上記第１レンズ及び第２レンズが光軸方向に移送されるよう上記第１レンズ及び第２レンズの移送を案内する光軸ガイド部、
をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のレンズ移送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５ａ】
【図５ｂ】
【図５ｃ】
【図５ｄ】
【図５ｅ】
【図６ａ】
【図６ｂ】
【図６ｃ】
【図６ｄ】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２５９６９６（Ｐ２００６−２５９６９６Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９５１０（Ｐ２００６−９５１０）
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１８日（２００６．１．１８）
【出願人】（５９４０２３７２２）サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． (1,585)
【Ｆターム（参考）】
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