专利名称：光学零部件组件及照相机组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够使收装的光学零部件沿光轴方向移动的光学零部件组件、以及包含那样的光学零部件组件及摄像元件的照相机组件。
背景技术：
以往以来，在小型照相机及数码照相机等中，装有预先将光学零部件及摄像元件组装的照相机组件。照相机组件不仅适应高达几百万像素的像素数，而且设置自动调焦及变倍率机构，形成能够进行广角及望远的变焦拍摄的结构等，功能正在不断增强。
一般，照相机组件包括具有多个透镜的光学系统、以及装有摄像元件的基板。再有，在增强功能的照相机组件中，通过改变分别保持多个透镜的透镜支架的相对位置，能够进行广角及望远的拍摄。
另一方面，为了适应装置的小而薄的要求，对于照相机组件实现小、薄、轻的要求不断提高。对于这样的要求可以这样进行，例如缩小照相机组件的光学系统中使用的透镜系统，或者减薄照相机组件壳体的壁厚等。其结果，产生的问题是，本体的加工精度不够，或者在装置掉下时对照相机组件产生冲击，而照相机组件本身损坏等。
例如，作为光学零部件，透镜是代表性的光学零部件。在包含透镜作为光学零部件的透镜单元中，采用箱型透镜单元，该箱型透镜单元相对于透镜光轴，在上方具有一个开口部分，从该开口部分组装透镜等光学零部件(例如，参照特开2002-14270号公报(图1))。利用塑料成形加工，形成该透镜单元的具有开口部分的本体。
由于光学零部件装在本体内，所以因本体的加工精度不够会使整个透镜单元的光学性能变差，对于这样的问题，可通过高精度的本体来力图提高光学性能。更具体来说，在箱型透镜单元内的内壁彼此相交部分，形成沿光轴方向延伸的凹槽。这样的凹槽是为了减少本体的变形而设置的，预计将减少成形后的本体外侧与内侧的冷却速度之差而引起的变形。
另外，还揭示了一种照相机组件，该照相机组件在光学系统的光轴的一端设置保持透镜、同时成为整个组件的基座的罩壳，从罩壳起与光轴平行、竖立设置相邻的两个侧面及轴，采用这样的结构以力图小型化(例如，参照特开2005-195669号公报(图4))。即，特开2005-195669号公报中揭示的照相机组件，为了使组件小型化，壳体中仅形成装有前透镜的面、以及与通过该面和透镜中心的光轴平行的两个侧面。与侧面相邻设置两根轴，轴引导保持动透镜的透镜支架进行滑动。
在特开2002-14270号公报所揭示的结构中存在的问题是，必须对凹槽的宽度、深度、形状等结构进行优化。另外还存在的问题是，若力图减薄壳体的壁厚，则凹槽部分的强度降低。另外，在凹槽的附近，可设置引导动透镜组沿光轴平行移动的导向轴。
在特开2005-195669号公报所揭示的结构中，虽然不会因壳体的变形而使光学性能降低，但是轴的仅仅一边固定在壳体上。由此存在的问题是，在透镜支架滑动时轴产生振动，或者形成偏离光轴的位置关系，或者透镜支架从轴的未固定的另一方脱落等，有可能使光学性能恶化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光学零部件组件及照相机组件，该光学零部件组件及照相机组件即使因照相机组件实现小、薄、轻而使壳体强度降低，但对于因装有照相机组件的装置掉下等而从外部加上的冲击，也能够防止照相机组件、特别是光学零部件组件损坏。
本发明是光学零部件组件，包含至少收装一个可沿光轴方向移动的光学零部件、并具有沿光轴的开口部分的壳体；以及引导光学零部件沿该光轴方向移动、并设置在该开口部分的轴。
根据本发明，光学零部件组件包含壳体及轴。由于壳体至少收装一个可沿光轴方向移动的光学零部件，并具有沿光轴的开口部分，因此能够从开口部分进行将光学零部件收装壳体内的组装作业等。由于轴引导光学零部件沿光轴方向移动，同时设置在该开口部分，因此能够提高开口部分的刚性，弥补因开口部分导致壳体的强度下降。即使因包含光学零部件组件的照相机组件等实现小、薄、轻而使壳体强度降低，但对于因装有光学零部件组件的装置掉下等而从外部加上的冲击，也能够防止光学零部件组件损坏。
另外，在本发明中，前述壳体实质上形成为沿前述光轴方向延伸的柱状体，前述开口部分设置在该柱状体的壳体的侧面。
根据本发明，由于壳体形成为沿光学零部件的光轴方向延伸的柱状体，开口部分设置在柱状体的壳体的侧面，因此能够从开口部分将可沿光轴方向移动的光学零部件装入壳体内。
另外，在本发明中，前述壳体实质上形成为棱柱状，前述开口部分设置在至少两个相邻的侧面。
根据本发明，由于实质上为棱柱状的至少两个相邻的侧面形成开口，因此作为设置在一个侧面的开口部分来说，没有相邻的某一个侧面，在从该开口部分将光学零部件装入壳体内部时，不受到来自两侧的侧面的阻挡，容易进行组装调整。
另外，在本发明中，前述轴设置在前述两个相邻的侧面的边界部分。
根据本发明，通过在边界部分设置轴，能够弥补因在相邻的两个侧面设置开口部分而导致的强度下降。
另外，在本发明中前述轴设置多根。
根据本发明，利用多根轴，能够以更高精度沿光轴方向引导在壳体内移动的光学零部件，而且力图增加壳体强度。
另外，在本发明中，前述壳体由单一构件形成。
根据本发明，是用单一构件形成壳体，不需要组装作业，能够收装及保持光学零部件，力图实现小而轻。
另外，在本发明中，前述壳体由柔性材料制成。
根据本发明，由于壳体由柔性材料制成，因此在装入光学零部件时等情况下，即使根据需要而产生变形，也能够不容易损坏。作为光学零部件组件，由于利用轴来增加强度，因此能够保持加工精度。
再有，本发明的照相机组件，包含前述任一项所述的光学零部件组件、以及摄像元件。
根据本发明，由于包含前述那样的光学零部件组件，因此即使因实现小、薄、轻而使壳体强度降低，但对于因装有照相机组件的装置掉下等而从外部加上的冲击，也能够防止照相机组件损坏。
根据本发明，壳体至少收装一个可沿光轴方向移动的光学零部件，并具有沿光轴的开口部分，能够利用在开口部分设置的轴来提高刚性，增加该壳体的强度。对于因装有包含光学零部件组件的照相机组件等的装置掉下等而从外部加上的冲击，也能够防止光学零部件组件损坏。
根据本发明，由于壳体形成为沿光学零部件的光轴方向延伸的柱状体，开口部分设置在柱状体的壳体的侧面，因此能够从开口部分将可沿光轴方向移动的光学零部件装入壳体内。
根据本发明，即使壳体小型化，在从开口部分将光学零部件装入壳体内部时，也不受到来自两侧的侧面的阻挡，容易进行组装调整。
根据本发明，通过在边界部分设置轴，能够弥补因在相邻的两个侧面设置开口部分而导致的强度下降。
根据本发明，利用多根轴，能够以高精度沿光轴方向引导光学零部件，而且力图增加壳体强度。
根据本发明，不需要壳体的组装作业，能够收装及保持光学零部件，力图实现小而轻。
根据本发明，在装入光学零部件时等情况下，能够根据需要使壳体变形。作为光学零部件组件，由于利用轴来增加强度，因此能够保持加工精度。
根据本发明，由于包含一种光学零部件组件，该光学零部件组件在与壳体的开口部分重叠的区域，设置使光学零部件沿光轴方向移动的轴，因此能够形成可防止壳体变形、同时刚性好的照相机组件。
关于本发明的目的、特色及优点，根据下述的详细说明及附图将更加清楚。
图1A及图1B所示为本发明实施形态的照相机组件的外形结构立体图、以及光学系统的简要构成剖视图。
图2A及图2B所示为对于图1A及图1B的壳体结构、对有无轴进行比较的简要立体图。
图3A及图3B所示为对于图1A及图1B的壳体结构、对有无轴进行比较的简要剖视图。
具体实施例方式
以下，参考附图详细说明本发明的理想实施形态。
以下，根据图1A及图1B来说明实施本发明用的最佳形态。图1A及图1B所示为本发明的照相机组件1的整个结构。图1A所示为照相机组件1的简化外形结构，图1B所示为照相机组件1的光学系统的简要剖面结构。
如图1A所示，该照相机组件1包含内部具有图1B所示的光学系统的光学零部件组件2、以及检测用该光学零部件组件2处理过的光的摄像元件3。光学零部件组件2具有图1A所示的壳体4。壳体4由单一均构件形成，具有实质上柱状体的形状，使得光学零部件组件2的光轴2a，通过摄像元件3。壳体4由柔性材料、例如具有柔性的树脂材料制成。在图1B所示的光学零部件组件2中，具有在光轴2a上的前方配置由多个透镜5、6、7组成的透镜组的结构。另外，在这里为了简单起见，虽然分别用一个透镜表示各透镜5、6、7，但是也有的情况下，分别用多个透镜构成。透镜组中，设配置在光轴2a的前方的透镜5及配置在摄像元件3跟前的透镜7，是利用壳体4保持的固定透镜。对于至少一个透镜6，具有可沿光轴2a的方向移动的结构。通过透镜6沿光轴2a的方向移动，能够根据广角及望远等的变焦调整，得到光学系统的透镜5、6、7的相对位置为最佳的结构。在作为照相机组件1装在数码照相机或手机中时，能够分别使用广角及望远，以大范围及近距离特写等，在不同焦距的条件下，进行风景等的拍摄。
下面，说明构成照相机组件1的构件。照相机组件1的光学零部件组件2及摄像元件3的大小，受到装有照相机组件1的电子装置的大小的限制。另外，光学零部件组件2中设置的光学系统是这样构成，它利用光学设计，对于摄像元件3成为最佳的结构。
作为摄像元件3，是使用CCD图像传感器或CMOS图像传感器等、接受光用的像素排列成一维的线状或二维的面状的传感器。作为光学零部件组件3，不仅可以使用摄像元件3，也可以使用光电二极管或光电晶体管等受光元件。再有，也可以使用发光二极管(LED)或激光二极管等发光元件，使光轴2a上的光的前进方向反过来，从透镜5射出光。
透镜5、6、7由玻璃或塑料等光学透明材料制成。玻璃透镜主要通过刮面进行加工。塑料透镜是通过使用金属模具的铸模成形加工成透镜。另外，其形状是通过设计使用多个透镜5、6、7而形成的光学系统时的光学设计进行优化。各透镜5、6、7形成为球面透镜或非球面透镜，根据需要可形成薄片，分别收装透镜支架8、9、10加以保持。
在将光学零部件组件2形成能够进行变焦操作及自动调焦的光学系统时，将成为变焦及自动调焦的对象的单个或多个透镜6装在透镜支架9上而构成。对装在透镜支架9上的各透镜进行组装调整，以抑制偏心量，然后用粘结剂与透镜支架9固定。
另外，为了使透镜支架9沿光学零部件组件2的光轴2a滑动，利用包含步进电动机及凸轮等的驱动机构进行驱动，但驱动机构的图示省略。透镜支架9沿轴(主轴11、副轴12)等进行导向和滑动。透镜支架9使用ABS、聚碳酸酯或液晶聚合物等树脂作为材料，通过铸模成形或切削等加工形成。作为这时使用的材料，最好使用具有刚性的材料，使得对于掉下冲击不产生形状变形或损坏。主轴11及副轴12使用包含不锈钢等的铁系金属、铝系金属、包含黄铜等的铜系金属等作为材料形成。不仅可以使用实心的棒状材料，也可以使用空心的管状材料。
壳体4使用ABS、聚碳酸酯或液晶聚合物等树脂作为材料，通过进行成形或切削等加工而形成，将以上的光学系统装入这样形成的壳体4，构成光学零部件组件2。将这样的光学零部件组件2与摄像元件3进行组合，构成照相机组件1。
图2A及图2B所示为图1A所示的壳体4的结构。图2A所示为仅设置一根主轴11的壳体4的结构，图2B所示为没有设置轴的壳体4的结构。壳体4的结构是采用下述的结构，它实质上形成为沿光轴2a方向延伸的柱状体，将垂直于光轴2a的端面用作为固定光学系统中的不驱动的透镜5、7的透镜支架8、10。
另外，壳体4是采用下述的结构，它更详细来说是四棱柱状，在平行于光轴2a的四个侧面中，剩下相邻的两个侧面13和14，在其它侧面设置开口部分15和16。另外，开口部分15和16也可以不是整个侧面，而是一部分。随着照相机组件1的小型化及高性能化，若开口部分仅仅是一面，则在将光学系统装入壳体4的内部时，开口部分的左右侧面会妨碍动作，产生难以进行组装调整的问题，以及产生难以操作光学零部件的问题。但是，若是没有与开口部分相邻的两个面的结构，则能够得到进行光学系统组装调整的空间，同时能够形成高精度的照相机组件1的光学系统。另外，在这里说明的是除去两个侧面的结构，但也可以除去相邻的三个侧面，分别形成开口部分。
为了对这样的壳体4进行加工，如前所述，可以举出有成形加工或切削加工的方法。特别是在利用成形加工形成壳体4时，一般采用的方法是，可以沿光轴2a用垂直面将金属模具分开，将两侧的金属模具组合，在对内部模腔充填树脂材料之后，分开并去掉金属模具。在利用这样的方法成形时，无论什么情况都像图2B所示那样，往往透镜支架8、10等的没有平行于光轴2a的面的壳体4的一部分区域产生变形。在发生这样的变形的情况下，若用透镜支架8、10分别保持透镜5、7，则各透镜5、7相对于光轴2a分别产生倾斜，将导致照相机组件1的光学性能降低。
例如试考虑下述的情况，即沿光轴2a依次规定为透镜5、6、7，安装第1透镜5及第3透镜7的透镜支架8、10如图2B所示，出现向壳体4的内部一侧倾斜的问题。如前所述，由于壳体4的透镜支架8、10上安装的第1透镜5及第3透镜7相对于光轴2a产生倾斜，因此光学系统的光学性能降低。另外，由于在光轴2a方向中的第1透镜5与第3透镜7的相对位置关系变化，因此为了得到与摄像元件3的最佳关系，必须通过移动透镜支架9，重新进行优化，同时也有可能即使移动，也不能得到最佳的位置关系。
例如，设光学零部件组件2的壳体4的大小为30mm见方的大小，若假定壳体4的一端的透镜支架8倾斜了5分角度左右，则第1透镜5沿光轴2a方向产生20μm左右的位移。另外，入射透镜中心的光线在倾斜的第1透镜5的光轴上前进，在壳体4的另一端的透镜支架10的位置处，通过偏离光轴2a约40μm左右的位置。随着照相机组件1的小型化，这样的几十μm的变化，与制造误差和组装调整的误差合起来，将对光学性能产生很大的影响。
再有，考虑到壳体4的一端的透镜支架8的倾斜有可能使得轴11穿过的轴孔17也同样倾斜，因此轴11相对于光轴2a倾斜固定。其结果，由于第2透镜6保持在将轴11作为导向轴进行移动的透镜支架9上，该第2透镜6也在相对于光轴2a倾斜的状态下进行移动，因此更进一步成膜室光学性能降低的原因。
作为抑制光学性能降低的方法，只要采用下述的措施即可，例如考虑到加工引起的壳体4的变形，来决定一端的透镜支架8及另一端的透镜支架10等的壳体4的形状，或者采用在壳体4变形后使轴孔17平行于光轴2a那样的形状等。但是，这样的措施由于是通过几次试验得到的经验规律，也取决于加工时的条件有很大的影响，因此存在制造误差大的问题。
另外，不仅仅是上述对于光学性能降低的问题，而且若进一步采用这样侧面开口的结构，则壳体4的刚性减弱，在作为照相机组件1时，还产生因电子装置掉下而容易损伤的问题。
因此，采用图2A所示的结构，即在没有侧面13、14的区域，将轴11设置在正好侧面彼此之间重叠的边界区域(拐角部分)。在轴11的固定方法中，有一种方法是，设置轴孔17，从该轴孔17压入轴11，仅压入所必需的长度，然后用热铆接等固定。另外由于壳体4由具有柔性的树脂材料形成，因此还有的方法是，利用壳体4的变形，从开口的侧面插入轴11。按照这样设置轴11的结构，通过使轴11的长度与壳体4的侧面相同，由于能够抑制壳体4的轴2a方向两端的透镜支架8、10的结构变形，同时第1透镜5及第3透镜7能够与光轴2a形成垂直关系，因此能够防止光学系统的性能降低。这里，作为轴11，是成为对移动的透镜支架9进行导向的基准轴的主轴11，但也可以是图1B所示那样的副轴12。
图3A及图3B所示为利用轴11能够提高没有壳体4的区域的刚性的效果。图3A所示为没有设置轴11的结构，图3B所示为设置轴11的结构。即使壳体4的轴线2a方向两端的透镜支架8、10等有足够的刚性，但若如图3A所示没有设置轴11，则连接透镜支架8、10之间的壳体4的侧面13、14的部分产生变形，与图2B所示的透镜支架8、10的变形同样导致光学性能降低。
如上所述，利用轴11、12增加光学零部件组件2的强度，从而能够得到不受电子装置掉下冲击影响的照相机组件1。再有，由于光学系统不容易产生倾斜，因此在使用组合透镜作为光学零部件、以力图改善彗差及像散等情况下，也能够防止因壳体4的变形而像差增大的现象。另外，作为壳体4的形状，不仅仅是四棱柱的形状，即使棱柱数不同，或者侧面的一部分是曲面，但若是设置开口部分的形状，则能够采用本发明，用轴来增加开口部分的强度。
本发明可以不脱离其精神或主要特征，而以其它的各种形态实施。因而，前述的实施形态的所有内容不过仅仅是表示举例，本发明的范围是权利要求所示的范围，不受说明书正文的任何限制。再有，属于权利要求范围内的变形或变更全部是在本发明的范围内。
权利要求
1.一种光学零部件组件(2)，其特征在于，包含至少收装一个可沿光轴(2a)方向移动的光学零部件(6)、并具有沿光轴(2a)的开口部分(15、16)的壳体(4)；以及引导光学零部件(6)沿该光轴(2a)方向移动、并设置在该开口部分(15、16)的轴(11)。
2.如权利要求1所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述壳体(4)实质上形成为沿所述光轴(2a)方向延伸的柱状体，所述开口部分(15、16)设置在该柱状体的壳体的侧面。
3.如权利要求1所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述壳体(4)实质上形成为棱柱状，所述开口部分(15、16)设置在至少两个相邻的侧面。
4.如权利要求3所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述轴(11)设置在所述两个相邻的侧面的边界部分。
5.如权利要求1所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述轴(11)设置多根。
6.如权利要求1所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述壳体(4)由单一构件形成。
7.如权利要求6所述的光学零部件组件(2)，其特征在于，所述壳体(4)由柔性材料制成。
8.一种照相机组件(1)，其特征在于，包含权利要求1所述的光学零部件组件(2)；以及摄像元件(3)。
全文摘要
本发明揭示一种光学零部件组件及照相机组件，该光学零部件组件及照相机组件即使因照相机组件实现小、薄、轻而使壳体强度降低，但对于因装有照相机组件的装置掉下等而从外部加上的冲击，也能够防止照相机组件、特别是光学零部件组件损坏。在光学零部件组件2中，在具有开口部分(15、16)的壳体(4)的内部，设置可沿光轴(2a)方向移动的至少一个光学零部件即透镜(6)，在开口部分(15、16)设置引导透镜(6)沿光轴(2a)方向移动的主轴(11)。通过设置主轴(11)，形成能够抑制壳体(4)的变形的结构。若对光学零部件组件(2)安装摄像元件，则能够形成照相机组件。
文档编号G02B7/04GK1949016SQ20061013601
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月16日 优先权日2005年10月14日
发明者岩井敬文, 藤田英明, 西川昌之 申请人:夏普株式会社