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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024027601
(43)【公開日】2024-03-01
(54)【発明の名称】光学系及びカメラモジュール
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20240222BHJP
G03B 5/00 20210101ALI20240222BHJP
G03B 30/00 20210101ALI20240222BHJP
G03B 17/17 20210101ALI20240222BHJP
G02B 13/18 20060101ALN20240222BHJP
【ＦＩ】
G02B13/00
G03B5/00 J
G03B30/00
G03B17/17
G02B13/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022130518
(22)【出願日】2022-08-18
(71)【出願人】
【識別番号】321009166
【氏名又は名称】シャープセンシングテクノロジー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002848
【氏名又は名称】弁理士法人ＮＩＰ＆ＳＢＰＪ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】飯田 晃弘
【テーマコード（参考）】
2H087
2H101
2K005
【Ｆターム（参考）】
2H087KA01
2H087LA01
2H087MA07
2H087NA07
2H087PA04
2H087PA17
2H087PB04
2H087QA02
2H087QA05
2H087QA14
2H087QA22
2H087QA26
2H087QA33
2H087QA42
2H087QA46
2H087RA05
2H087RA12
2H087RA13
2H087RA34
2H087RA41
2H087RA43
2H087RA44
2H101FF00
2K005CA02
2K005CA04
2K005CA22
2K005CA23
2K005CA24
(57)【要約】
【課題】光学系及びカメラモジュールを小さく薄くする。
【解決手段】光学系は、第１レンズ群と、前記第１レンズ群より後段に配置される第２レンズ群と、前記第２レンズ群より後段に配置配置される第３レンズ群と、を備え、ｆ：実焦点距離、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、ｉｈ：最大像高、ＴＴＬ：最も物体側に配置されるレンズの物体側の面から結像面までの距離、Fｎｏ：Ｆナンバー、ｄ－ＯＩＳ：光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動距離の絶対値及びＩｍｓ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動によって生じる、像面上での前記光軸に垂直な方向への像の移動量の絶対値とした場合に、－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０、ｉｈ／ｆ＜０．４、０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０、１．６＜Ｆｎｏ＜７．０及びＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５を満足する。
【選択図】図１
【解決手段】光学系は、第１レンズ群と、前記第１レンズ群より後段に配置される第２レンズ群と、前記第２レンズ群より後段に配置配置される第３レンズ群と、を備え、ｆ：実焦点距離、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、ｉｈ：最大像高、ＴＴＬ：最も物体側に配置されるレンズの物体側の面から結像面までの距離、Fｎｏ：Ｆナンバー、ｄ－ＯＩＳ：光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動距離の絶対値及びＩｍｓ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動によって生じる、像面上での前記光軸に垂直な方向への像の移動量の絶対値とした場合に、－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０、ｉｈ／ｆ＜０．４、０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０、１．６＜Ｆｎｏ＜７．０及びＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５を満足する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学系であって、
２枚以上のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、物体光を透過させる第１レンズ群と、
第１の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として負のパワーを有し、前記第１レンズ群より後段に配置され、前記物体光を透過させる第２レンズ群と、
第２の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、前記第２レンズ群より後段に配置され、前記物体光を撮像部に集光する第３レンズ群と、
前記光学系の光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群を駆動するレンズ駆動装置と、
を備え、
前記物体光を発する近距離物体へのフォーカシングにおいて、前記光軸に沿う方向における前記第３レンズ群と前記撮像部との間の距離が変化せず、
前記光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群が駆動された場合に、前記光学系の像面上で前記光軸に垂直な方向に像が移動し、
ｆ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の実焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、
ｉｈ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の最大像高、
ＴＴＬ：前記２枚以上のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズの物体側の面から結像面までの距離、
Fｎｏ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体のＦナンバー、
ｄ－ＯＩＳ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動距離の絶対値及び
Ｉｍｓ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動によって生じる、前記像面上での前記光軸に垂直な方向への前記像の移動量の絶対値
とした場合に、
－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０、
ｉｈ／ｆ＜０．４、
０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０、
１．６＜Ｆｎｏ＜７．０及び
ＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５
を満足する光学系。
２枚以上のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、物体光を透過させる第１レンズ群と、
第１の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として負のパワーを有し、前記第１レンズ群より後段に配置され、前記物体光を透過させる第２レンズ群と、
第２の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、前記第２レンズ群より後段に配置され、前記物体光を撮像部に集光する第３レンズ群と、
前記光学系の光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群を駆動するレンズ駆動装置と、
を備え、
前記物体光を発する近距離物体へのフォーカシングにおいて、前記光軸に沿う方向における前記第３レンズ群と前記撮像部との間の距離が変化せず、
前記光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群が駆動された場合に、前記光学系の像面上で前記光軸に垂直な方向に像が移動し、
ｆ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の実焦点距離、
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、
ｉｈ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の最大像高、
ＴＴＬ：前記２枚以上のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズの物体側の面から結像面までの距離、
Fｎｏ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体のＦナンバー、
ｄ－ＯＩＳ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動距離の絶対値及び
Ｉｍｓ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動によって生じる、前記像面上での前記光軸に垂直な方向への前記像の移動量の絶対値
とした場合に、
－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０、
ｉｈ／ｆ＜０．４、
０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０、
１．６＜Ｆｎｏ＜７．０及び
ＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５
を満足する光学系。
【請求項2】
前記２枚以上のレンズは、正のパワーを有する第１レンズと、負のパワーを有する第２レンズと、を含み、
前記第１の少なくとも１枚のレンズは、負のパワーを有する第３レンズを含み、
前記第２の少なくとも１枚のレンズは、正のパワーを有する第４レンズを含む
請求項１に記載の光学系。
前記第１の少なくとも１枚のレンズは、負のパワーを有する第３レンズを含み、
前記第２の少なくとも１枚のレンズは、正のパワーを有する第４レンズを含む
請求項１に記載の光学系。
【請求項3】
ａ：前記第１レンズ群及び前記第２レンズ群の全体の主点から前記近距離物体までの距離、及び
ｄ－ＡＦ：無限遠から前記近距離物体へのフォーカシングのために必要な前記第２レンズ群の駆動距離
とした場合に、前記距離ａが５０ｍｍと３０００ｍｍとの間である場合に、
ａ×ｄ－ＡＦ／ｆ２＜０．３（５０＜ａ＜３０００）
を満足する請求項１又は２に記載の光学系。
ｄ－ＡＦ：無限遠から前記近距離物体へのフォーカシングのために必要な前記第２レンズ群の駆動距離
とした場合に、前記距離ａが５０ｍｍと３０００ｍｍとの間である場合に、
ａ×ｄ－ＡＦ／ｆ２＜０．３（５０＜ａ＜３０００）
を満足する請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項4】
前記レンズ駆動装置は、ボイスコイルモータにより生成された駆動力により前記第２レンズ群を駆動する
請求項１又は２に記載の光学系。
請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項5】
前記レンズ駆動装置は、前記光軸と平行な方向に前記第２レンズ群を駆動し、
前記フォーカシングにおいて、前記光軸に沿う方向における前記第１レンズ群と前記撮像部との間の距離が変化しない
請求項１又は２に記載の光学系。
前記フォーカシングにおいて、前記光軸に沿う方向における前記第１レンズ群と前記撮像部との間の距離が変化しない
請求項１又は２に記載の光学系。
【請求項6】
請求項１又は２に記載の光学系と、
前記撮像部と、
を備え、
前記撮像部は、前記物体光が集光される結像面を有し、前記物体光を光電変換する
カメラモジュール。
前記撮像部と、
を備え、
前記撮像部は、前記物体光が集光される結像面を有し、前記物体光を光電変換する
カメラモジュール。
【請求項7】
前記第１レンズ群より前段に配置され、第１光軸に沿って進む物体光を反射して第２光軸に沿って進む物体光を生成する反射素子を備え、
前記光学系は、前記第２光軸に沿って進む物体光を前記結像面に集光する
請求項６に記載のカメラモジュール。
前記光学系は、前記第２光軸に沿って進む物体光を前記結像面に集光する
請求項６に記載のカメラモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光学系及びカメラモジュールに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１は、カメラモジュールを開示する。当該カメラモジュールは、複数の撮像レンズ、レンズバレル及びレンズ駆動装置を備える。複数の撮像レンズは、被写体像を形成する。レンズバレルは、複数の撮像レンズを保持する。レンズ駆動装置は、複数の撮像レンズ及びレンズバレルにより構成される光学部を光軸方向に駆動する。これにより、カメラモジュールは、オートフォーカス機能を発揮する（段落００５２，００５４及び００５５）。したがって、当該カメラモジュールのフォーカシングは、複数の撮像レンズの一式を保持するレンズバレルを繰り出す全群繰り出し方式により行われる。
【0003】
特許文献２は、カメラモジュールを開示する。当該カメラモジュールは、撮像レンズ、レンズバレル及びレンズ駆動装置を備える。レンズバレルは、撮像レンズを収納する。レンズ駆動装置は、光軸に垂直な２軸方向に撮像レンズ及びレンズバレルを一体的に駆動する。これにより、当該カメラモジュールは、手振れ補正機能を実現する（段落００２１，００２２，００２６）。したがって、当該カメラモジュールは、光学式手振れ補正（ＯＩＳ；Optical Image Stabilization）機能を有する。当該カメラモジュールにおいては、光軸に垂直な方向に撮像レンズ及びレンズバレルを一体的に駆動することにより、像面上に形成される被写体像も光軸に垂直な方向に移動させることができる。このため、当該カメラモジュールにおいては、手振れに追随するように被写体像の位置を制御することにより、ＯＩＳ機能を実現することができる。
【0004】
特許文献３は、低背折り畳み式カメラモジュールを開示する。当該低背折り畳みカメラモジュールは、レンズモジュール及びレンズアクチュエーションサブアセンブリを備える。レンズモジュールは、複数のレンズ素子を備える。複数のレンズ素子は、レンズモジュールの内部で保持される。レンズアクチュエーションサブアセンブリは、光軸に平行なＺ軸に沿ってレンズモジュールを移動させる。これにより、ＡＦ機能が達成される。したがって、当該低背折り畳み式カメラモジュールのフォーカシングは、複数のレンズ素子を内部で保持するレンズモジュールを繰り出す全群繰り出し方式により行われる。レンズアクチュエーションサブアセンブリは、ＯＩＳのためのＹモーションも生成する。これにより、ＯＩＳ性能が可能になる（段落００２１，００７０，００７１，０１００及び０１０１）。当該低背折り畳みカメラモジュールは、反射素子を備える。反射素子は、ミラー又はプリズムである。反射素子は、光を第１光路からレンズモジュールの光軸に収束する第２光路に反射する。当該低背折り畳みカメラモジュールがスマートフォンに含まれる場合は、反射素子は、光の伝搬方向をスマートフォンの裏面の垂直な方向から当該裏面に平行な方向に傾ける。これにより、スマートフォンの厚さを小さくすることができる（段落０００５，００１１，００６９，００７１及び００７５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５６１１５３３号公報
【特許文献2】特許第５３２９６２９号公報
【特許文献3】米国特許第１０３７１９２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に開示されたカメラモジュールにおいては、レンズ駆動装置が全群繰り出し方式による繰り出しにおける繰り出し量だけレンズバレルを光軸方向に移動するための隙間が必要である。このため、カメラモジュールが大きくなり、カメラモジュールを小さく薄くすることが困難である。この問題は、カメラモジュールが大きな焦点距離を有する望遠レンズを備え大きな繰り出し量を有する場合に特に顕著になる。
【0007】
この問題を解決するために、特許文献３に開示された低背折り畳み式カメラモジュールと同様に、全群繰り出し方式によりフォーカシングを行うカメラモジュールに反射素子が備えられた場合は、撮像装置と反射素子との間に上述した隙間が必要になる。当該隙間においては、光線が広がる。光線の広がりは、カメラモジュールの画角に応じた大きさを有する。このため、反射素子が大きくなる。このため、カメラモジュールが大きくなり、カメラモジュールを小さく薄くすることが困難である。
【0008】
また、特許文献２に開示されたカメラモジュールにおいては、光軸に垂直な方向に撮像レンズを駆動する必要がある。カメラモジュールが大きな焦点距離を有する望遠レンズを備える場合は、光軸に垂直な方向への撮像レンズの駆動量を大きくすることが必要になる。このため、カメラモジュールが大きくなり、カメラモジュールを小さく薄くすることが困難である。
【0009】
本開示は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、光学系及びカメラモジュールを小さく薄くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本開示の一態様の光学系は、２枚以上のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、物体光を透過させる第１レンズ群と、第１の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として負のパワーを有し、前記第１レンズ群より後段に配置され、前記物体光を透過させる第２レンズ群と、第２の少なくとも１枚のレンズを備え、全体として正のパワーを有し、前記第２レンズ群より後段に配置され、前記物体光を撮像部に集光する第３レンズ群と、前記光学系の光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群を駆動するレンズ駆動装置と、を備え、前記物体光を発する近距離物体へのフォーカシングにおいて、前記光軸に沿う方向における前記第３レンズ群と前記撮像部との間の距離が変化せず、前記光軸に垂直な方向に前記第２レンズ群が駆動された場合に、前記光学系の像面上で前記光軸に垂直な方向に像が移動し、ｆ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の実焦点距離、ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離、ｉｈ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体の最大像高、ＴＴＬ：前記２枚以上のレンズのうちの最も物体側に配置されるレンズの物体側の面から結像面までの距離、Fｎｏ：前記第１レンズ群、前記第２レンズ群及び前記第３レンズ群の全体のＦナンバー、ｄ－ＯＩＳ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動距離の絶対値及びＩｍｓ：前記光軸に垂直な方向への前記第２レンズ群の駆動によって生じる、前記像面上での前記光軸に垂直な方向への前記像の移動量の絶対値とした場合に、－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０、ｉｈ／ｆ＜０．４、０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０、１．６＜Ｆｎｏ＜７．０及びＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５を満足する。
【0011】
本開示の他の一態様のカメラモジュールは、本開示の一態様の光学系と、前記撮像部と、を備え、前記撮像部は、前記物体光が集光される結像面を有し、前記物体光を光電変換する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】実施形態１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
【図3】実施形態１のカメラモジュールに備えられる制御系のブロック図である。
【図4A】実施形態１のカメラモジュールに備えられる光学系の無限遠焦点時の構成図である。
【図4B】実施形態１のカメラモジュールに備えられる光学系の５００ｍｍフォーカシング時の構成図である。
【図5A】実施形態１のカメラモジュールに備えられる正位置時の光学系の構成図である。
【図5B】実施形態１のカメラモジュールに備えられる光学系の手振れ補正時の構成図である。
【図6A】実施形態２のカメラモジュールに備えられる光学系の無限遠焦点時の構成図である。
【図6B】実施形態２のカメラモジュールに備えられる光学系の５００ｍｍフォーカシング時の構成図である。
【図7A】実施形態２のカメラモジュールに備えられる光学系の正位置時の構成図である。
【図7B】実施形態２のカメラモジュールに備えられる光学系の手振れ補正時の構成図である。
【図8A】実施形態３のカメラモジュールに備えられる光学系の無限遠焦点時の構成図である。
【図8B】実施形態３のカメラモジュールに備えられる光学系の５００ｍｍフォーカシング時の構成図である。
【図9A】実施形態３のカメラモジュールに備えられる光学系の正位置時の構成図である。
【図9B】実施形態３のカメラモジュールに備えられる光学系の手振れ補正時の構成図である。
【図10】実施形態４のカメラモジュールに備えられる制御系のブロック図である。
【図11】比較例１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
【図13】比較例２のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【0014】
１ 実施形態１
１．１ カメラモジュール
図１は、実施形態１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。図２は、実施形態１のカメラモジュールを模式的に図示する断面図である。図２は、図１に描かれた切断線Ａ－Ａの位置における断面を図示する。図２は、実施形態１のカメラモジュールの中央部を当該カメラモジュールの光軸方向に切断することにより得られる断面を図示する。
１．１ カメラモジュール
図１は、実施形態１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。図２は、実施形態１のカメラモジュールを模式的に図示する断面図である。図２は、図１に描かれた切断線Ａ－Ａの位置における断面を図示する。図２は、実施形態１のカメラモジュールの中央部を当該カメラモジュールの光軸方向に切断することにより得られる断面を図示する。
【0015】
図１及び図２に図示される実施形態１のカメラモジュール１は、物体により発せられる物体光を受け、受けた物体光に応じた電気信号を出力する。カメラモジュール１は、折り曲げ光学系を備える折り曲げ型カメラモジュールである。カメラモジュール１は、インナーフォーカス方式により物体へのフォーカシングを行う。カメラモジュール１は、光学式手振れ補正（ＯＩＳ；Optical Image Stabilization）を行う。
【0016】
【0017】
反射素子１０１は、最も物体側に配置される。反射素子１０１は、物体により発せられ第１光軸１１１に沿って進む物体光を反射して第２光軸１１２に沿って進む物体光を生成する。反射素子１０１は、生成した第２光軸１１２に沿って進む物体光を光学系１０２に向かわせる。したがって、反射素子１０１は、物体光を構成する光線の光路を折り曲げる。反射素子１０１が光線を折り曲げる角度、すなわち、第１光軸１１１と第２光軸１１２とがなす角度は、望ましくは、９０°である。しかし、当該角度が９０°以外の角度であってもよい。反射素子１０１は、望ましくは、高い加工精度を有するプリズムである。ただし、反射素子１０１が、プリズム以外の反射部材であってもよい。例えば、反射素子１０１が、反射板であってもよい。反射板は、鏡、ミラー等とも呼ばれる。
【0018】
反射素子１０１を備えるカメラモジュール１がスマートフォンに搭載された場合は、光軸方向を当該スマートフォンの裏面に垂直な方向から当該裏面に平行な方向に傾けることができる。このため、当該スマートフォンを薄くすることができる。
【0019】
光学系１０２は、反射素子１０１より後段に配置され、第２光軸１１２に沿って進む物体光を撮像部１０４の結像面１０４ａに集光する。これにより、当該物体光が結像されて物体の像が結像面１０４ａに形成される。
【0020】
赤外線カットフィルタ１０３は、光学系１０２より後段に配置され、撮像部１０４の結像面１０４ａに集光される物体光から赤外線成分をカットする。赤外線カットフィルタ１０３は、結像面１０４ａより前方に配置される。これにより、ゴミ等の異物が結像面１０４ａに直接的に付着することを抑制することができる。これにより、結像面１０４ａに集光される物体光が異物に遮られることを抑制することができる。これにより、カメラモジュール１から出力される画像信号についての画像が異物により劣化することを抑制することができる。
【0021】
撮像部１０４は、光学系１０２を経由した物体光が集光される結像面１０４ａを有する。撮像部１０４は、集光された物体光を光電変換して物体光に応じた電気信号を出力するセンサである。出力される電気信号は、ソフトウェア処理されて画像に変換される。撮像部１０４は、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ；Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、電荷結合素子（ＣＣＤ；Charge Coupled Device）イメージセンサ等である。
【0022】
筐体１０５は、反射素子１０１、光学系１０２、赤外線カットフィルタ１０３及び撮像部１０４を直接的又は間接的に支持する。
【0023】
１．２ 光学系
図２に図示されるように、光学系１０２は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、開口絞りＳｔ及びレンズ駆動装置１２１を備える。
図２に図示されるように、光学系１０２は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２、第３レンズ群Ｇ３、開口絞りＳｔ及びレンズ駆動装置１２１を備える。
【0024】
第１レンズ群Ｇ１は、物体光を受け、受けた物体光を透過させる。第１レンズ群Ｇ１は、２枚以上のレンズ１３１を備える。第１レンズ群Ｇ１は、全体として正のパワーを有する。
【0025】
第１レンズ群Ｇ１より前段には、反射素子１０１が配置される。このため、光学系１０２に伝達され第１レンズ群Ｇ１により受けられる物体光は、反射素子１０１により反射され第２光軸１１２に沿って進む物体光である。
【0026】
第２レンズ群Ｇ２は、第１レンズ群Ｇ１より後段に配置され、第１レンズ群Ｇ１を透過した物体光を透過させる。第２レンズ群Ｇ２は、第１の少なくとも１枚のレンズ１３２を備える。第２レンズ群Ｇ２は、全体として負のパワーを有する。
【0027】
第３レンズ群Ｇ３は、第２レンズ群Ｇ２より後段に配置され、第２レンズ群Ｇ２を透過した物体光を透過させ、透過させた物体光を撮像部１０４に集光する。第３レンズ群Ｇ３は、第２の少なくとも１枚のレンズ１３３を備える。第３レンズ群Ｇ３は、全体として正のパワーを有する。
【0028】
第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３は、光学系１０２、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の光軸が第２光軸１１２に一致するように筐体１０５に直接的又は間接的に支持される。
【0029】
光学系１０２は、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３からなる３群のレンズ群を備える。光学系１０２が、４群以上のレンズ群を備えてもよい。
【0030】
開口絞りＳｔは、光学系１０２に内包され、光学系１０２を透過する物体光の光線束を制限する。
【0031】
レンズ駆動装置１２１は、第２光軸１１２に平行な方向及び第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動する。レンズ駆動装置１２１は、ステッピングモータ、圧電素子、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等により発生させられた駆動力により第２レンズ群Ｇ２を駆動し、望ましくは、小型であり大きな駆動力を発生することができ低価格であるＶＣＭにより発生させられた駆動力により第２レンズ群Ｇ２を駆動する。レンズ駆動装置１２１は、筐体１０５と第２レンズ群Ｇ２との間に配置される。
【0032】
第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３及び撮像部１０４は、筐体１０５に固定される。このため、無限遠より近い距離に位置し第１レンズ群Ｇ１により受けられる物体光を発する近距離物体へのフォーカシングにおいて、第２光軸１１２に沿う方向における第１レンズ群Ｇ１と撮像部１０４との間の距離及び第２光軸１１２に沿う方向における第３レンズ群Ｇ３と撮像部１０４との間の距離は変化しない。
【0033】
第２光軸１１２に平行な方向に第２レンズ群Ｇ２が駆動された場合は、第２光軸１１２に平行な方向にピント位置が移動する。このため、第２光軸１１２に平行な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動することにより、フォーカシングを行うことができる。また、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２が駆動された場合は、光学系１０２の像面上で第２光軸１１２に垂直な方向に物体の像が移動する。このため、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動することにより、ＯＩＳを行うことができる。したがって、第２レンズ群Ｇ２のみを駆動することにより、フォーカシング及びＯＩＳを行うことができる。これにより、光学系１０２及びカメラモジュール１を小さく薄くすることができる。
【0034】
１．３ 光学系が満足すべき条件式
ｆ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体の実焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
ｉｈ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体の最大像高、
ＴＴＬ：２枚以上のレンズ１３１のうちの最も物体側に配置されるレンズ１４１の物体側の面１４１ａから結像面１０４ａまでの距離、
Fｎｏ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体のＦナンバー、
ｄ－ＯＩＳ：第２光軸１１２に垂直な方向への第２レンズ群Ｇ２の駆動距離の絶対値及び
Ｉｍｓ：第２光軸１１２に垂直な方向への第２レンズ群Ｇ２の駆動によって生じる、光学系１０２の像面上での第２光軸１１２に垂直な方向への像の移動量の絶対値
とした場合に、光学系１０２は、下記の条件式（１１）から（１５）までを満足する。
ｆ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体の実焦点距離、
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離、
ｉｈ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体の最大像高、
ＴＴＬ：２枚以上のレンズ１３１のうちの最も物体側に配置されるレンズ１４１の物体側の面１４１ａから結像面１０４ａまでの距離、
Fｎｏ：第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体のＦナンバー、
ｄ－ＯＩＳ：第２光軸１１２に垂直な方向への第２レンズ群Ｇ２の駆動距離の絶対値及び
Ｉｍｓ：第２光軸１１２に垂直な方向への第２レンズ群Ｇ２の駆動によって生じる、光学系１０２の像面上での第２光軸１１２に垂直な方向への像の移動量の絶対値
とした場合に、光学系１０２は、下記の条件式（１１）から（１５）までを満足する。
【0035】
－６．０＜ｆ／ｆ２＜－２．０ （１１）
ｉｈ／ｆ＜０．４ （１２）
０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０ （１３）
１．６＜Ｆｎｏ＜７．０ （１４）
ＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５ （１５）
ｉｈ／ｆ＜０．４ （１２）
０．７＜ＴＴＬ／ｆ＜１．０ （１３）
１．６＜Ｆｎｏ＜７．０ （１４）
ＩｍＳ／ｄ－ＯＩＳ＞１．５ （１５）
【0036】
条件式（１１）は、第２レンズ群Ｇ２の焦点距離ｆ２に対する光学系１０２の焦点距離ｆの比の望ましい範囲を規定する。当該比が下限値の－６．０以下である場合は、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が大きくなる。このため、近距離物体へのフォーカシング時の光学系１０２の収差の変動が大きくなる。特に、光学系１０２の像面湾曲及びコマ収差の変動が大きくなる。一方、当該比が上限値の－２．０以上である場合は、第２レンズ群Ｇ２の屈折力が小さくなる。このため、近距離物体へのフォーカシング時の第２レンズ群Ｇ２の移動量が大きくなる。これらのため、当該比が下限値の－６．０以下又は－２．０以上であることは、望ましくない。
【0037】
条件式（１２）は、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離を決める、光学系１０２の焦点距離ｆに対する最大像高ｉｈの比の望ましい範囲を規定する。当該比が０．４より小さい場合は、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が５０ｍｍ以上となる。このため、カメラモジュール１を備えるカメラが例えば３５ｍｍ換算焦点距離が２５ｍｍのカメラと組み合わされることにより、２倍以上のズーム比率を実現することができる。
【0038】
条件式（１３）は、光学系１０２のテレフォト比の望ましい範囲を規定する。当該テレフォト比が下限値の０．７以下である場合は、光学系１０２が小さくなる。しかし、光学系１０２の収差が大きくなる。また、近距離物体へのフォーカシング時の光学系１０２の収差の変動が大きくなる。特に、光学系１０２の像面湾曲の変動が大きくなる。一方、当該テレフォト比が上限値の１．０である場合は、光学系１０２が大きくなる。これらのため、当該テレフォト比が０．７以下又は１．０以上であることは、望ましくない。
【0039】
条件式（１４）は、光学系１０２のＦナンバーＦｎｏを規定する。ＦナンバーＦｎｏが下限値の１．６以下である場合は、光学系１０２の厚さが大きくなる。また、光学系１０２の球面収差及びコマ収差が大きくなる。一方、ＦナンバーＦｎｏが上限値の７．０以上である場合は、光学系１０２が受けることができる光の光量が小さくなる。また、回折限界により光学系１０２の解像性能が低くなる。これらのことから、ＦナンバーＦｎｏが１．６以下又は７．０以上であることは、望ましくない。
【0040】
条件式（１５）は、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動することにより実現される光学系１０２のＯＩＳの性能を決める、第２レンズ群Ｇ２の駆動距離の絶対値ｄ－ＯＩＳに対する像の移動量の絶対値ＩｍＳの比の望ましい範囲を規定する。当該比が１．５より大きい場合は、第２レンズ群Ｇ２のみを駆動する場合に像を移動させるために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量が、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体を駆動する場合に像を同じだけ移動させるために必要な第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３の全体の駆動量より小さくなる。このため、ＯＩＳを効率的に行うことができる。また、レンズ駆動装置１２１を小さくすることができる。
【0041】
したがって、光学系１０２が条件式（１１）から（１５）までを満足することにより、望ましい光学性能を有する光学系１０２及びカメラモジュール１を小さく薄くすることができる。
【0042】
１．４ レンズ群に備えられるレンズ
第１レンズ群Ｇ１に備えられる２枚以上のレンズ１３１は、正のパワーを有する第１レンズＬ１及び負のパワーを有する第２レンズＬ２を含む。第１レンズＬ１は、２枚以上のレンズ１３１において最も反射素子１０１の近傍に位置するレンズである。
第１レンズ群Ｇ１に備えられる２枚以上のレンズ１３１は、正のパワーを有する第１レンズＬ１及び負のパワーを有する第２レンズＬ２を含む。第１レンズＬ１は、２枚以上のレンズ１３１において最も反射素子１０１の近傍に位置するレンズである。
【0043】
第２レンズ群Ｇ２に備えられる第１の少なくとも１枚のレンズ１３２は、負のパワーを有する第３レンズＬ３を含む。
【0044】
第３レンズ群Ｇ３に備えられる第２の少なくとも１枚のレンズ１３３は、正のパワーを有する第４レンズＬ４を含む。
【0045】
これらにより、光学系１０２及びカメラモジュール１を小さく薄くすることができる。
【0046】
光学系１０２の光学性能は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３及び第４レンズＬ４の各レンズの構成により調整することができる。
【0047】
１．５ 第１レンズ群及び第２レンズ群が満たすべき条件式
ａ：第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の全体の主点から近距離物体までの距離、
ｄ－ＡＦ：無限遠から近距離物体へのフォーカシングのために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動距離、及び
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
とした場合に、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２は、距離ａが５０ｍｍと３０００ｍｍとの間である場合に、下記の条件式（１６）を満足する。
ａ：第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２の全体の主点から近距離物体までの距離、
ｄ－ＡＦ：無限遠から近距離物体へのフォーカシングのために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動距離、及び
ｆ２：第２レンズ群Ｇ２の焦点距離
とした場合に、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２は、距離ａが５０ｍｍと３０００ｍｍとの間である場合に、下記の条件式（１６）を満足する。
【0048】
ａ×ｄ－ＡＦ／ｆ２＜０．３（５０＜ａ＜３０００） （１６）
【0049】
条件式（１６）は、フォーカシングを行うために必要となる第２レンズ群Ｇ２の駆動量を規定する。そして、第１レンズ群Ｇ１及び第２レンズ群Ｇ２が条件式（１６）を満足することにより、第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。これにより、第２レンズ群Ｇ２を駆動するレンズ駆動装置１２１を簡素化することができる。
【0050】
１．６ 光学式手振れ補正
図３は、実施形態１のカメラモジュールに備えられる制御系のブロック図である。
図３は、実施形態１のカメラモジュールに備えられる制御系のブロック図である。
【0051】
図３に図示されるように、カメラモジュール１は、検出部１５１及びコントローラ１５２を備える。
【0052】
検出部１５１は、手振れの状態を検出し、検出した手振れの状態に応じた信号を出力する。検出部１５１は、角速度センサ、加速度センサ等である。
【0053】
コントローラ１５２は、出力された信号に基づいて、レンズ駆動装置１２１を制御する。コントローラ１５２は、ＯＩＳを行うために、出力された信号に基づいて、レンズ駆動装置１２１に、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動させる。ＯＩＳを行うためのレンズ駆動装置１２１の制御には、既に知られている制御を採用することができる。
【0054】
また、コントローラ１５２は、フォーカシングを行うために、レンズ駆動装置１２１に、第２光軸１１２に平行な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動させる。
【0055】
第２レンズ群Ｇ２を駆動することに加えて第２レンズ群Ｇ２以外の要素を駆動することによりＯＩＳが行われてもよい。例えば、第２レンズ群Ｇ２を駆動することに加えて反射素子１０１、光学系１０２及び撮像部１０４の全部又は一部を駆動することによりＯＩＳが行われてもよい。
【0056】
反射素子１０１を駆動することによりＯＩＳが行われる場合は、例えば、任意の軸を回転軸として反射素子１０１を回動させることによりＯＩＳが行われる。この場合は、カメラモジュール１は、駆動部及び保持部材を備える。駆動部は、反射素子１０１を回動させるための駆動力を発生する。保持部材は、反射素子１０１を保持し、発生させられた駆動力を反射素子１０１に伝えて反射素子１０１を回動させる。駆動部は、例えば、反射素子１０１と筐体１０５との間に配置される。
【0057】
光学系１０２を駆動することによりＯＩＳが行われる場合は、例えば、任意の軸に平行に光学系１０２を移動させることによりＯＩＳが行われる。この場合は、この場合は、カメラモジュール１は、駆動部及び保持部材を備える。駆動部は、光学系１０２を移動させるための駆動力を発生する。保持部材は、光学系１０２を保持し、発生させられた駆動力を光学系１０２に伝えて光学系１０２を移動させる。
【0058】
撮像部１０４を駆動することによりＯＩＳが行われる場合は、例えば、任意の軸に平行に撮像部１０４を移動させることによりＯＩＳが行われる。この場合は、カメラモジュール１は、駆動部及び保持部材を備える。駆動部は、撮像部１０４を移動させるための駆動力を発生する。保持部材は、撮像部１０４を保持し、発生させられた駆動力を撮像部１０４に伝えて撮像部１０４を移動させる。駆動部は、例えば、撮像部１０４と筐体１０５との間に配置される。
【0059】
反射素子１０１、光学系１０２、撮像部１０４及び第２レンズ群Ｇ２のいずれの要素が駆動される場合でも、光学系１０２の像面上で第２光軸１１２に垂直な方向に物体の像を移動させることによりＯＩＳが行われる。このため、互いに異なる複数の駆動方向に複数の要素をそれぞれ回動又は移動させることによっても、ＯＩＳを行うことができる。例えば、１軸を中心軸として反射素子１０１を回動させ、別の１軸に平行に第２レンズ群Ｇ２を移動させることによっても、ＯＩＳを行うことができる。
【0060】
第２レンズ群Ｇ２を駆動することに加えて第２レンズ群Ｇ２以外の要素を駆動することによりＯＩＳが行われる場合は、第２レンズ群Ｇ２のみを駆動することによりＯＩＳが行われる場合と比較して、カメラモジュール１の構造が複雑になり、コントローラ１５２による制御が複雑になる可能性がある。このため、カメラモジュール１の生産コストが高くなる可能性がある。しかし、第２レンズ群Ｇ２を駆動することに加えて第２レンズ群Ｇ２以外の要素を駆動することによりＯＩＳが行われる場合は、カメラモジュール１を小さくすることができる可能性がある。例えば、１軸を中心軸として反射素子１０１を回動させ、別の１軸に平行に第２レンズ群Ｇ２を移動させることによりＯＩＳが行われる場合は、カメラモジュール１の厚さ方向についてのＯＩＳを、反射素子１０１を回動させることにより行うことができる。このため、カメラモジュール１の厚さ方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動するのに必要なスペースを減らすることができる。このため、カメラモジュール１を小さくすることができる。
【0061】
１．７ 構成図及びレンズデータ
図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態１のカメラモジュールに備えられる光学系の構成図である。図４Ａは、無限遠焦点時の構成図である。図４Ｂは、５００ｍｍフォーカシング時の構成図である。
図４Ａ及び図４Ｂは、実施形態１のカメラモジュールに備えられる光学系の構成図である。図４Ａは、無限遠焦点時の構成図である。図４Ｂは、５００ｍｍフォーカシング時の構成図である。
【0062】
【0063】
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに図示されるように、光学系１０２は、開口絞りＳｔ、全体として正のパワーを有する第１レンズ群Ｇ１、全体として負のパワーを有する第２レンズ群Ｇ２及び全体として正のパワーを有する第３レンズ群Ｇ３からなる。光学系１０２においては、物体側から順に、開口絞りＳｔ、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３が配列される。第１レンズ群Ｇ１は、正のパワーを有する第１レンズＬ１及び負のパワーを有する第２レンズＬ２からなる。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを有する第３レンズＬ３からなる。第３レンズ群Ｇ３は、正のパワーを有する第４レンズＬ４からなる。
【0064】
図５Ａに図示されるように、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２が駆動されて第２レンズ群Ｇ２が０．２６ｍｍ移動した場合は、光学系１０２の像面上で第２光軸１１２に垂直な方向に物体の像が０．４ｍｍ移動する。
【0065】
表１は、実施形態１のカメラモジュール１に備えられる光学系１０２のレンズデータを示す。
【0066】
【表1】
【0067】
表１においては、ｆは、光学系１０２の全系の焦点距離を示し、Ｆｎｏは、光学系１０２の全系のＦナンバーを示し、ωは、光学系１０２の全系の半画角（度）を示し、ｉｈは、光学系１０２の全系の最大像高を示し、ＴＴＬは、第１レンズ群Ｇ１に備えられる２枚以上のレンズ１３１のうちの最も反射素子１０１の近傍に位置するレンズ１４１の物体側の面１４１ａから撮像部１０４までの距離を示す。また、ｉは、レンズ面の、物体側から数えた面番号を示し、ｒは、レンズ面の曲率半径を示し、ｔは、第２光軸１１２上のレンズ面間距離を示し、Ｎｄは、ｄ線に対する屈折率を示し、νｄは、ｄ線に対するアッベ数を示す。表１においては、非球面のレンズ面の面番号の後には、＊（アスタリスク）が付加されている。
【0068】
非球面のレンズ面が有する非球面形状は、光軸方向の位置をｚとし、光軸に直交する方向の高さをｈとし、円錐形数をｋとし、非球面係数をＡ４，Ａ６，Ａ８，Ａ１０及びＡ１２とした場合に、式（１）により表される。この点については、下述する表２から表５までにおいても同様である。
【0069】
【数1】
【0070】
光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、光学系１０２の実焦点距離ｆが、２３．０ｍｍである。また、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が、約２４０ｍｍである。このため、二眼カメラの望遠側のカメラがカメラモジュール１を備え、二眼カメラの広角側のカメラが３５ｍｍ換算焦点距離が２４ｍｍである光学系を備えるカメラモジュールを備える場合は、二眼カメラのズーム比率を約１０倍にすることができる。
【0071】
光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、実焦点距離ｆが、２３ｍｍである。また、焦点距離ｆ２が、－５．８７ｍｍである。また、最大像高ｉｈが、２．０５ｍｍである。また、距離ＴＴＬが、２０．６ｍｍである。また、ＦナンバーＦｎｏが、４．４である。また、駆動距離の絶対値ｄ－ＯＩＳが０．２６ｍｍである場合に、移動量の絶対値Ｉｍｓが０．４０ｍｍである。
【0072】
このため、光学系１０２は、上述した条件式（１１）から（１５）までを満足する。
【0073】
光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を像側に駆動することにより、無限遠撮影から近距離撮影までフォーカシングを行うことができる。光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量は、０．２６ｍｍである。この駆動量は、全群繰り出し方式により至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要なレンズ繰り出し量である１．１ｍｍより小さい。
【0074】
また、光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を第２光軸１１２に垂直な方向に駆動することにより、像を移動させてＯＩＳを行うことができる。撮像部１０４が１／４．４型センサであり、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が２４０ｍｍである場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量は、０．４０ｍｍである。光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量０．４０ｍｍを実現するためには、第２レンズ群Ｇ２を０．２６ｍｍ駆動すれば足りる。
【0075】
したがって、実施形態１においては、フォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。また、ＯＩＳを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。
【0076】
２ 実施形態２
以下では、実施形態２が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が実施形態２においても採用される。
以下では、実施形態２が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が実施形態２においても採用される。
【0077】
【0078】
【0079】
表２は、実施形態２のカメラモジュール１に備えられる光学系１０２のレンズデータを示す。
【0080】
【表2】
【0081】
光学系１０２が表２に示されるレンズデータを有する場合は、光学系１０２の実焦点距離ｆが、３８．１ｍｍである。また、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が、約４００ｍｍである。このため、二眼カメラの望遠側のカメラがカメラモジュール１を備え、二眼カメラの広角側のカメラが３５ｍｍ換算焦点距離が２４ｍｍである光学系を備えるカメラモジュールを備える場合は、二眼カメラのズーム比率を約１６．７倍にすることができる。
【0082】
光学系１０２が表２に示されるレンズデータを有する場合は、実焦点距離ｆが、３８．１ｍｍである。また、焦点距離ｆ２が、－６．６１ｍｍである。また、最大像高ｉｈが、２．０５ｍｍである。また、距離ＴＴＬが、３１．６ｍｍである。また、ＦナンバーＦｎｏが、４．９である。また、駆動距離の絶対値ｄ－ＯＩＳが０．３３ｍｍである場合に、移動量の絶対値Ｉｍｓが０．６５ｍｍである。
【0083】
このため、光学系１０２は、上述した条件式（１１）から（１５）までを満足する。
【0084】
光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を像側に駆動することにより、無限遠撮影から近距離撮影までフォーカシングを行うことができる。光学系１０２が表２に示されるレンズデータを有する場合は、至近１ｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量は、０．２４ｍｍである。この駆動量は、全群繰り出し方式により至近１ｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要なレンズ繰り出し量である１．３ｍｍより小さい。
【0085】
また、光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を第２光軸１１２に垂直な方向に駆動することにより、像を移動させてＯＩＳを行うことができる。撮像部１０４が１／４．４型センサであり、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が４００ｍｍである場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量は、０．６５ｍｍである。光学系１０２が表２に示されるレンズデータを有する場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量０．６５ｍｍを実現するためには、第２レンズ群Ｇ２を０．３３ｍｍ駆動すれば足りる。
【0086】
したがって、実施形態１と同様に、実施形態２においても、フォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。また、ＯＩＳを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。
【0087】
３ 実施形態３
以下では、実施形態３が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が実施形態３においても採用される。
以下では、実施形態３が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が実施形態３においても採用される。
【0088】
【0089】
【0090】
表３は、実施形態３のカメラモジュール１に備えられる光学系１０２のレンズデータを示す。
【0091】
【表3】
【0092】
光学系１０２が表３に示されるレンズデータを有する場合は、光学系１０２の実焦点距離ｆが、２３．０ｍｍである。また、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が、約２４０ｍｍである。このため、二眼カメラの望遠側のカメラがカメラモジュール１を備え、二眼カメラの広角側のカメラが３５ｍｍ換算焦点距離が２４ｍｍである光学系を備えるカメラモジュールを備える場合は、二眼カメラのズーム比率を約１０倍にすることができる。
【0093】
光学系１０２が表３に示されるレンズデータを有する場合は、実焦点距離ｆが、２３．０ｍｍである。また、焦点距離ｆ２が、－７．１２ｍｍである。また、最大像高ｉｈが、２．０５ｍｍである。また、距離ＴＴＬが、２０．１ｍｍである。また、ＦナンバーＦｎｏが、４．３である。また、駆動距離の絶対値ｄ－ＯＩＳが０．２６ｍｍである場合に、像の移動量の絶対値Ｉｍｓが０．４０ｍｍである。
【0094】
このため、光学系１０２は、上述した条件式（１１）から（１５）までを満足する。
【0095】
光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を像側に駆動することにより、無限遠撮影から近距離撮影までフォーカシングを行うことができる。光学系１０２が表３に示されるレンズデータを有する場合は、至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量は、０．２ｍｍである。この駆動量は、全群繰り出し方式により至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要なレンズ繰り出し量である１．１ｍｍより小さい。
【0096】
また、光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を第２光軸１１２に垂直な方向に駆動することにより、像を移動させてＯＩＳを行うことができる。撮像部１０４が１／４．４型センサであり、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が２４０ｍｍである場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量は、０．４０ｍｍである。光学系１０２が表３に示されるレンズデータを有する場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量０．４０ｍｍを実現するためには、第２レンズ群Ｇ２を０．２６ｍｍ駆動すれば足りる。
【0097】
したがって、実施形態１と同様に、実施形態３においても、フォーカシングを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。また、ＯＩＳを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。
【0098】
４ 実施形態４
以下では、実施形態４が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が第４実施形態においても採用される。
以下では、実施形態４が実施形態１と相違する点が説明される。説明されない点については、実施形態１において採用される構成と同様の構成が第４実施形態においても採用される。
【0099】
実施形態１においては、第２レンズ群Ｇ２を像側に駆動することにより、第２レンズ群Ｇ２を第１レンズ群Ｇ１に対して相対移動させて第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを離間させ、無限遠撮影から近距離撮影までフォーカシングを行う。しかし、第２レンズ群Ｇ２を駆動することなく、第１レンズ群Ｇ１を第２レンズ群Ｇ２に対して相対移動させて第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを離間させ、フォーカシングを行ってもよい。そこで、実施形態４においては、第１レンズ群Ｇ１を物体側に駆動することにより、第２レンズ群Ｇ２を第１レンズ群Ｇ１に対して相対移動させて第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２とを離間させ、フォーカシングを行う。
【0100】
図１０は、実施形態４のカメラモジュールに備えられる制御系のブロック図である。
【0101】
図Ｂに図示されるように、実施形態４においては、光学系１０２は、レンズ駆動装置１２１に加えて、レンズ駆動装置１２２を備える。
【0102】
レンズ駆動装置１２１は、第２光軸１１２に垂直な方向のみに第２レンズ群Ｇ２を駆動する。レンズ駆動装置１２２は、第２光軸１１２に平行な方向のみに第１レンズ群Ｇ１を駆動する。以下では、前者のレンズ駆動装置１２１を第１レンズ駆動装置と呼び、後者のレンズ駆動装置１２２を第２レンズ駆動装置と呼ぶ。
【0103】
第２レンズ駆動装置１２２は、ステッピングモータ、圧電素子、ＶＣＭ等により発生させられた駆動力により第１レンズ群Ｇ１を駆動し、望ましくは、ＶＣＭにより発生させられた駆動力により第１レンズ群Ｇ１を駆動する。
【0104】
第２光軸１１２に平行な方向に第１レンズ群Ｇ１が駆動された場合は、第２光軸１１２に平行な方向にピント位置が移動する。このため、第２光軸１１２に平行な方向に第１レンズ群Ｇ１を駆動することにより、フォーカシングを行うことができる。また、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２が駆動された場合は、光学系１０２の像面上で第２光軸１１２に垂直な方向に物体の像が移動する。このため、第２光軸１１２に垂直な方向に第２レンズ群Ｇ２を駆動することにより、ＯＩＳを行うことができる。
【0105】
近距離物体へのフォーカシングにおいて、第２光軸１１２に沿う方向における第２レンズ群Ｇ２と撮像部１０４との間の距離及び第２光軸１１２に沿う方向における第３レンズ群Ｇ３と撮像部１０４との間の距離は変化しない。
【0106】
第１レンズ群Ｇ１は、正のパワーを有する第１レンズＬ１及び負のパワーを有する第２レンズＬ２からなる。第２レンズ群Ｇ２は、負のパワーを有する第３レンズＬ３からなる。第３レンズ群Ｇ３は、正のパワーを有する第４レンズＬ４からなる。これにより、第１レンズ群Ｇ１、第２レンズ群Ｇ２及び第３レンズ群Ｇ３を備える光学系１０２及びカメラモジュール１を小さく薄くすることができる。
【0107】
上述した表１は、実施形態４のカメラモジュールに備えられる光学系のレンズデータも示す。
【0108】
光学系１０２においては、第１レンズ群Ｇ１を物体側に駆動することにより、無限遠撮影から近距離撮影までフォーカシングを行うことができる。光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要な第１レンズ群Ｇ１の駆動量は、０．２５ｍｍである。この駆動量は、全群繰り出し方式により至近５０ｃｍの撮影距離へのフォーカシングを行うために必要なレンズ繰り出し量である１．１ｍｍより小さい。
【0109】
また、光学系１０２においては、第２レンズ群Ｇ２を第２光軸１１２に垂直な方向に駆動することにより、像を移動させてＯＩＳを行うことができる。実施形態１と同様に、撮像部１０４が１／４．４型センサであり、光学系１０２の３５ｍｍ換算焦点距離が２４０ｍｍである場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量は、０．４０ｍｍである。光学系１０２が表１に示されるレンズデータを有する場合は、振れ角１度の振れを補正するために必要な像の移動量０．４０ｍｍを実現するためには、第２レンズ群Ｇ２を０．２６ｍｍ駆動すれば足りる。
【0110】
したがって、実施形態１と同様に、実施形態４においても、フォーカシングを行うために必要な第１レンズ群Ｇ１の駆動量を小さくすることができる。また、ＯＩＳを行うために必要な第２レンズ群Ｇ２の駆動量を小さくすることができる。
【0111】
第２レンズ駆動装置１２２に第１レンズ群Ｇ１を駆動させることに加えて、又は第２レンズ駆動装置１２２に第１レンズ群Ｇ１を駆動させることに代えて、第１レンズ群Ｇ１より前段に配置される可変焦点レンズの焦点距離を変化させることにより、フォーカシングが行われてもよい。これにより、さらなる近接撮影が可能になる。可変焦点レンズは、液体レンズ、ポリマーレンズ等である。
【0112】
実施形態４においては、光学系１０２は、表１に示されるレンズデータを有する。しかし、光学系１０２が、表２又は表３に示されるレンズデータを有してもよい。
【0113】
５ 比較例１
図１１は、比較例１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
図１１は、比較例１のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
【0114】
図１１に図示される比較例１のカメラモジュール８は、ストレート光学系を備えるストレート型カメラモジュールである。カメラモジュール８は、全群繰り出し方式により物体へのフォーカシングを行う。
【0115】
図１１に図示されるように、カメラモジュール８は、光学部８０１、レンズ駆動装置８０２及び撮像部８０３を備える。
【0116】
光学部８０１は、撮像光学系である。このため、光学部８０１は、被写体からの光を撮像部８０３へ導いて被写体像を形成する。光学部８０１は、レンズ駆動装置８０２の内部に保持される。
【0117】
レンズ駆動装置８０２は、光学部８０１を駆動する。
【0118】
撮像部８０３は、導かれてきた光を光電変換する。
【0119】
図１１に図示されるように、撮像部８０３は、センサ部８１１及び基板８１２を備える。
【0120】
センサ部８１１は、基板８１２に実装される。基板８１２上には、センサ部８１１及びレンズ駆動装置８０２が記載された順序で光軸方向に積層される。以下では、光学部８０１側を上方という。また、撮像部８０３側を下方という。
【0121】
図１２は、図１１に描かれた切断線Ｂ－Ｂの位置における比較例１のカメラモジュールの断面を模式的に図示する断面図である。図１２は、比較例１のカメラモジュールの中央部を当該カメラモジュールの光軸方向に切断することにより得られる断面を図示する。
【0122】
【0123】
レンズバレル８２２は、撮像レンズ８２１を保持する。レンズバレル８２２は、レンズ駆動装置８０２に固定される。撮像レンズ８２１の光軸は、レンズバレル８２２の軸心と一致する。
【0124】
レンズ駆動装置８０２は、ＶＣＭタイプの駆動装置である。このため、レンズ駆動装置８０２は、電磁力により光学部８０１を光軸方向に駆動する。これにより、レンズ駆動装置８０２は、光学部８０１を無限遠端からマクロ端までの区間内で撮像レンズ８２１を上下動させる。これにより、カメラモジュール８は、オートフォーカス機能を発揮する。カメラモジュール８においては、撮像レンズ８２１の一式を保持するレンズバレル８２２が繰り出される。このため、カメラモジュール８は、全群繰り出し方式により物体へのフォーカシングを行う。
【0125】
図１２に図示されるように、レンズ駆動装置８０２は、可動部８３１及び固定部８３２を備える。
【0126】
可動部８３１は、撮像レンズ８２１が駆動される際に光軸方向に移動して撮像レンズ８２１を備える光学部８０１を光軸方向に移動させる。可動部８３１は、固定部８３２の内部に収容される。
【0127】
固定部８３２は、撮像レンズ８２１が駆動される際に移動しない。したがって、固定部８３２の位置は、撮像レンズ８２１が駆動される際に変動しない。
【0128】
図１２に図示されるように、可動部８３１は、レンズホルダ８４１及びコイル８４２を備える。また、固定部８３２は、ヨーク８５１、永久磁石８５２、カバー８５３及びベース８５４を備える。
【0129】
コイル８４２は、レンズホルダ８４１の外周端部（フランジ部）に固定される。コイル８４２は、レンズホルダ８４１の外周端部から光入射側（開口８５３ａ側）に延設される。
【0130】
ベース８５４は、レンズ駆動装置８０２の底部を構成する。ベース８５４の裏面上には、センサ部８１１が配置される。ベース８５４の中央部には、開口８５４ａが形成される。開口８５４ａは、光路を確保するために形成される。
【0131】
ヨーク８５１は、筒状の部材である。ヨーク８５１は、レンズ駆動装置８０２の側面部を構成する。ヨーク８５１の内部には、可動部８３１が収容される。ヨーク８５１は、ベース８５４上に固定される。ヨーク８５１の上方には、カバー８５３が配置される。カバー８５３は、レンズ駆動装置８０２の上部を構成する。このため、カバー８５３は、レンズ駆動装置８０２の上部が持つ天面を有する。
【0132】
ヨーク８５１の内側面上には、永久磁石８５２からなる磁気回路が配置される。磁気回路は、コイル８４２と対向する。
【0133】
レンズ駆動装置８０２は、コイル８４２及び永久磁石８５２により発生させた電磁力により、撮像レンズ８２１を光軸方向に駆動する。レンズ駆動装置８０２は、永久磁石８５２により形成される磁場中にあるコイル８４２に電流を流すことにより発生する力により、撮像レンズ８２１及びレンズホルダ８４１を光軸方向に駆動する。
【0134】
図１２に図示されるように、レンズ駆動装置８０２は、板バネ８６１及び板バネ８６２を備える。
【0135】
板バネ８６１及び板バネ８６２は、レンズホルダ８４１の上面（天面）及び下面（底面）上にそれぞれ配置される。板バネ８６１及び板バネ８６２は、レンズホルダ８４１を光軸方向に押圧する。板バネ８６１及び板バネ８６２は、弾性力により、レンズホルダ８４１が光軸方向に可動となるようにレンズホルダ８４１を補助的に支持する。板バネ８６１及び板バネ８６２の各板ばねは、渦巻き状の平面形状を有する。各板ばねの一端は、可動部８３１に固定される。各板ばねの他端は、固定部８３２に固定される。
【0136】
カメラモジュール８が組み立てられた状態においては、レンズホルダ８４１の底面に形成された突起８７１が、ベース８５４に当接する。また、板バネ８６１及び板バネ８６２の弾性力により、レンズホルダ８４１が下方向に付勢される。
【0137】
ストレート型カメラモジュールであるカメラモジュール８の厚さは、撮像レンズ８２１の先端からセンサ部８１１に備えられる撮像素子８８１の撮像素子面までの光学長と、撮像素子８８１、基板８１２等の厚さと、フォーカシングのための撮像レンズ８２１の全群繰り出し量と、により決まる。当該光学長に当該全群繰り出し量を加えた値は、光学全長と呼ばれる。
【0138】
一般的に、光学長は、光学部８０１の焦点距離に比例する。また、全群繰り出し量は、下記の式に示されるように、当該焦点距離の二乗に概ね比例する。
【0139】
１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ⇒ｂ＝ａｆ／（ａ－ｆ）
ｄ＝ｂ－ｆ＝ｆ２／（ａ－ｆ）≒ｆ２／ａ（ただし、ｆ≪ａ）
ｄ＝ｂ－ｆ＝ｆ２／（ａ－ｆ）≒ｆ２／ａ（ただし、ｆ≪ａ）
【0140】
ここで、ａは、光学部８０１の主点から被写体までの距離である。また、ｂは、当該主点から結像面までの距離である。また、ｆは、光学部８０１の焦点距離である。ｄは、無限遠から、当該主点から距離ａの位置へのフォーカシングのために必要な光学部８０１の全群繰り出し量である。
【0141】
ストレート型カメラモジュールであるカメラモジュール８には、主に、広角レンズが採用される。例えば、３５ｍｍ換算焦点距離が約２５ｍｍである広角レンズが採用される。カメラモジュール８に３５ｍｍ換算焦点距離が約２５ｍｍである広角レンズが採用され、撮像素子が１／２型センサである場合は、光学長は、５ｍｍとなる。また、１０ｃｍの距離へのフォーカシングを行うために必要な全群繰り出し量は、上記の式によれば、約０．２ｍｍである。
【0142】
近年においては、複数のカメラモジュールを備えるスマートフォン等の電子機器が登場している。電子機器が複数のカメラモジュールを備えることは、多眼レンズ搭載、多眼カメラ搭載等と呼ばれる。当該電子機器には、例えば、広角レンズを備えるカメラモジュールに加えて超広角レンズ又は望遠レンズを備えるカメラモジュールが搭載される。当該電子機器は、複数のカメラにより得られる画像にデジタル補正を行うことにより、電子機器がズームカメラを備えているような使い勝手を使用者に提供する。
【0143】
２眼カメラにおいてズーム比率を４倍とする場合は、広角側のカメラモジュールに備えられる広角レンズの３５ｍｍ換算焦点距離を２５ｍｍとしたときに、望遠側のカメラモジュールに備えられる望遠レンズの３５ｍｍ換算焦点距離を１００ｍｍとしなければならない。望遠側のカメラモジュールに備えられる撮像素子が１／２型センサである場合は、望遠レンズの３５ｍｍ換算焦点距離を１００ｍｍとするためには、光学長が１９ｍｍとなる。また、全群繰り出し量が約４．２ｍｍとなる。このため、望遠側のカメラモジュールは、同様に１／２型センサを備える広角側のカメラモジュールの厚さの約４倍以上の厚さを有する。この問題は、望遠側のカメラモジュールの厚さを小さくするために望遠側のカメラモジュールに備えられる撮像素子のサイズが小さくされても解消しない場合がある。例えば、望遠側のカメラモジュールに備えられる撮像素子が１／４型センサである場合でも、光学長が１０ｍｍとなる。また、全群繰り出し量が約１．２ｍｍとなる。このため、望遠側のカメラモジュールは、１／２型センサを備える広角側のカメラモジュールの厚さの約２倍以上の厚さを有する。
【0144】
６ 比較例２
図１３は、比較例２のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
図１３は、比較例２のカメラモジュールを模式的に図示する斜視図である。
【0145】
図１３に図示される比較例２のカメラモジュール９は、折り曲げ光学系を備える折り曲げ型カメラモジュールである。カメラモジュール９が折り曲げ型カメラモジュールであることにより、カメラモジュール９が望遠レンズを備える場合であっても、カメラモジュール９の厚さを小さくすることができる。
【0146】
図１３に図示されるように、カメラモジュール９は、反射素子９０１を備える。反射素子９０１は、プリズム、ミラー等である。カメラモジュール９においては、反射素子９０１により、光軸方向を、カメラモジュール９を備えるスマートフォンの裏面に垂直な方向９１１から当該裏面に平行な方向９１２に傾けることができる。
【0147】
しかし、折り曲げ型カメラモジュールであるカメラモジュール９が全群繰り出し方式によりフォーカシングを行う場合は、レンズバレル９０２と反射素子９０１との間に、レンズ駆動装置によるレンズバレル９０２の全群繰り出し量以上の大きさを有する隙間が必要である。当該隙間においては、光線が広がる。光線の広がりは、カメラモジュール９の画角に応じた大きさを有する。このため、反射素子９０１が大きくなる。このため、カメラモジュール９が大きくなり、カメラモジュール９を小さく薄くすることが困難である。
【0148】
また、カメラモジュール９が大きな全群繰り出し量を有するレンズ駆動装置を備える場合は、カメラモジュール９が大きくなる。このことからも、カメラモジュール９を小さく薄くすることが困難である。
【0149】
また、レンズ駆動装置が大きな全群繰り出し量を有するようにするためにレンズ駆動装置が大きくなった場合は、レンズ駆動装置の消費電力が大きくなる。このため、カメラモジュール９を搭載する電子機器の電池持続期間が短くなり、当該電子機器を小さくすることが困難になり、当該電子機器に搭載される電池のコストにも影響を与える。
【0150】
ＶＣＭタイプのレンズ駆動装置においては、当該レンズ駆動装置を備えるカメラモジュールがストレート型及び折り曲げ型のいずれの場合でも、当該レンズ駆動装置に備えられる可動部がばねにより支持されることが多い。当該ばねの反発力は、当該カメラモジュールに備えられる撮像光学系の焦点距離及び全群繰り出し量が大きくなるほど大きくしなければならない。このため、当該レンズ駆動装置が発生しなければならない推力も、当該撮像光学系の焦点距離及び全群繰り出し量が大きくなるほど大きくしなければならない。また、当該撮像光学系の焦点距離及び全群繰り出し量が大きくなるほど、ばねの変形量が大きくなり、ばねに与えられる歪が大きくなる。ばねに与えられる歪が大きくなった場合は、光軸に対するレンズ駆動装置の動作軸の傾きが誘発され、誘発された傾きにより撮像される画像の画質が低下する。
【0151】
７ 比較例１及び２のカメラモジュールに対する実施形態１－３のカメラモジュールの優位性
実施例１－３のカメラモジュール１に備える光学系１０２が上述した構成を備えることにより、カメラモジュール１及びそれに備えられる光学系１０２を小さく薄くすることができ、比較例１のカメラモジュール８及び比較例２のカメラモジュール９が有する上記の問題を解決することができる。
実施例１－３のカメラモジュール１に備える光学系１０２が上述した構成を備えることにより、カメラモジュール１及びそれに備えられる光学系１０２を小さく薄くすることができ、比較例１のカメラモジュール８及び比較例２のカメラモジュール９が有する上記の問題を解決することができる。
【0152】
本開示は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。
【符号の説明】
【0153】
１ カメラモジュール、８ カメラモジュール、９ カメラモジュール、１０１ 反射素子、１０２ 光学系、１０３ 赤外線カットフィルタ、１０４ 撮像部、１０４ａ 結像面、１０５ 筐体、１１１ 第１光軸、１１２ 第２光軸、Ｇ１ 第１レンズ群、Ｇ２ 第２レンズ群、Ｇ３ 第３レンズ群、Ｓｔ 開口絞り、１２１ レンズ駆動装置、１３１ ２枚以上のレンズ、１３２ 第１の少なくとも１枚のレンズ、１３３ 第２の少なくとも１枚のレンズ、１４１ 最も物体側に配置されるレンズ、１４１ａ 面、Ｌ１ 第１レンズ、Ｌ２ 第２レンズ、Ｌ３ 第３レンズ、Ｌ４ 第４レンズ、１２１ レンズ駆動装置、１２２ レンズ駆動装置、１５１ 検出部、１５２ コントローラ、８０１ 光学部、８０２ レンズ駆動装置、８０３ 撮像部、８１１ センサ部、８１２ 基板、８２１ 撮像レンズ、８２２ レンズバレル、８３１ 可動部、８３２ 固定部、８４１ レンズホルダ、８４２ コイル、８５１ ヨーク、８５２ 永久磁石、８５３ カバー、８５３ａ 開口、８５４ ベース、８５４ａ 開口、８６１ 板バネ、８６２ 板バネ、８７１ 突起、９０１ 反射素子、９０２ レンズバレル、９１１ 裏面に垂直な方向、９１２ 裏面に平行な方向。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
