JP2005148317A - レンズ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高性能化、特に小型化を容易に図ることのできるレンズ装置を提供する。
【解決手段】 光軸Ｌに沿って配置された複数のレンズホルダ２と、これらのレンズホルダ２の少なくとも一部を光軸Ｌに沿って移動可能なレンズホルダ駆動機構３を設けるとともに、複数のレンズホルダ２のそれぞれを光軸Ｌに沿って移動可能に配設し、レンズホルダ駆動機構３を、複数のレンズホルダ２のそれぞれに配設された電磁石７と、各電磁石７と同心に固定配置された共通永久磁石１４とにより形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数のレンズを光軸に沿って移動するのに好適なレンズ装置に関する。

一般に、ズーム機能やオートフォーカス機能を備えたビデオカメラ、コンパクトカメラ、デジタルカメラなどに搭載されるレンズ装置には、ズーム用の可動レンズであるズームレンズやフォーカス用の可動レンズであるフォーカスレンズを光軸方向に移動させてズーム制御やフォーカス制御を行うため、レンズを保持するレンズホルダを光軸に沿って移動させることのできるレンズホルダ駆動機構が設けられている。

このようなレンズ装置として、電磁石と永久磁石との相互間の磁気作用を利用した電磁駆動型のレンズホルダ駆動機構を用いたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、レンズ装置として、モータの駆動力によりレンズホルダを光軸に沿って移動させるとともに、不使用時にはレンズをカメラ本体内に収納できるように沈胴式としたレンズホルダ駆動機構も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２３４０９２号公報 特開２００１−２６４６１６号公報

ところで、近年においては各種装置の高性能化が求められており、各種装置の高性能化の一つとして、レンズ装置においても高性能化が求められている。

しかしながら、前述した従来のレンズ装置においては、近年の高品質化の要求に応えることができないという問題点があった。

例えば、従来の電磁駆動型のレンズホルダ駆動機構を用いたレンズ装置においては、沈胴させることができず、小型化を図ることができないという問題点があった。

また、従来のモータの駆動力によりレンズホルダを光軸に沿って移動させる沈胴可能なレンズホルダ駆動機構を用いたレンズ装置においては、沈胴、すなわち収納させることはできるものの、大きなモータの設置スペースを必要とし、全体として小型化を図ることができないという問題点があった。

そこで、近年の携帯電話に代表される携帯用情報端末などに搭載することのできるより小型のレンズ装置が求められている。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、高性能化、特に小型化を容易に図ることのできるレンズ装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明のレンズ装置の特徴は、光軸に沿って配置された複数のレンズホルダと、これらのレンズホルダの少なくとも一部を光軸に沿って移動可能なレンズホルダ駆動機構を有するレンズ装置であって、前記複数のレンズホルダのそれぞれが光軸に沿って移動可能に配設されており、前記レンズホルダ駆動機構が、前記複数のレンズホルダのそれぞれに配設された電磁石と、前記各電磁石と同心に固定配置された共通永久磁石とを有している点にある。

本発明のレンズ装置においては、前記各電磁石が、円筒状のコイルの外側に円筒状のヨークを配置することにより形成されていることが好ましい。

また、本発明のレンズ装置においては、前記各電磁石が、前記共通永久磁石の内側と外側に分けて配置されていることが好ましい。

さらに、本発明のレンズ装置においては、共通永久磁石の内側に配置されている電磁石が複数であり、これらの電磁石が光軸に沿って同軸上に配列されていることが好ましい。

さらにまた、本発明のレンズ装置においては、前記複数のレンズホルダが、光軸方向の最も前方に配置されるレンズホルダの内部に残りのレンズホルダが収納可能に形成されていることが好ましい。

本発明に係るレンズ装置によれば、高性能化、特に小型化を容易に図ることができるなどの極めて優れた効果を奏する。

以下、本発明を図面に示す実施形態により説明する。

図１から図３は本発明に係るレンズ装置の実施形態を示すものであり、図１は切断斜視図、図２は縦断面図、図３は図２の３−３線に沿った横断面図である。

本実施形態のレンズ装置は、携帯電話に搭載するＣＣＤカメラのズーム制御およびフォーカス制御に用いるものを例示している。

図１から図３に示すように、本実施形態のレンズ装置１は、光軸Ｌに沿って配置された複数、本実施形態においては３つのレンズホルダ（鏡筒）２と、これらのレンズホルダ２を光軸Ｌに沿って移動するためのレンズホルダ駆動機構３とを有している。このレンズ装置１は、図１および図２の上下方向が、光軸方向とされており、図１および図２の下方が図示しない撮像デバイスとしてのＣＣＤなどが配置される基部側ＢＳとされている。また、図１および図２の上方が撮影時における目標とする被写体が存在する前側ＦＳとされている。

前記３つのレンズホルダ２は、光軸Ｌに沿って前側ＦＳから基部側ＢＳに向かって順に第１レンズホルダ２Ａ、第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃとされている。

なお、レンズホルダ２（符号２は、第１レンズホルダ２Ａ、第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃを総称する）の数は、設計コンセプトなどの必要に応じて増減することができる。

前記第１レンズホルダ２Ａは、例えばズーム制御に用いる光軸Ｌの最も前方に配置される第１群レンズ４を保持するためのものであり、第１群レンズ４が保持される第１群レンズ用保持内孔５ａを有する環状の第１群レンズ用保持部５と、この第１群レンズ用保持部５の外周縁から基部側ＢＳに向かって光軸Ｌに沿って軸方向に延出形成された円筒状の胴部６とを具備している。そして、胴部６の基部側ＢＳの外周には、レンズホルダ駆動機構３の一部を構成する第１レンズホルダ用電磁石７が配設されている。この第１レンズホルダ用電磁石７は、円筒状のコイル８Ａの径方向外側に、磁性体により形成された円筒状のヨーク９Ａを配置することにより形成されている。

前記第１レンズホルダ２Ａは、取付基板１０の上面に固定配置された磁石ホルダ１１の外周に光軸Ｌに沿って移動自在に配設されている。

前記取付基板１０は、光軸Ｌに対して直交する平面がほぼ四角枠状に形成されており、その中央部には、平面矩形状の開口１２が形成されている。この開口１２は、その中心が光軸上に位置するように形成されている。そして、取付基板１０の上面には、ガイド部材としての円柱状に形成された２本のガイドシャフト１３が光軸Ｌに沿った長手方向を上下方向にとするように立設されている。これらのガイドシャフト１３は、取付基板１０の上面に、開口１２を間において光軸Ｌを中心とする同心円上に対向配置されている。また、取付基板１０の下面側には、図示しない撮像デバイスとしてのＣＣＤが、開口１２を介して通過する光を受光することができるように取着されるようになっている。

なお、ガイドシャフト１３の断面形状は、円形に限定されるものではなく、環形、四角形、多角形などの各種の形状から選択使用することができる。

前記磁石ホルダ１１は、後に詳しく説明する共通永久磁石１４を保持するためのものであり、光軸Ｌに沿った軸方向を長手方向とする全体として円筒状に形成された本体部１５と、この本体部１５の上端に径方向内側に向かって延出形成された環状のフランジ部１６とを具備している。そして、フランジ部１６の径方向に沿った幅寸法は、各ガイドシャフト１３の径寸法より大きく形成されており、各ガイドシャフト１３の上端が、その上端面をフランジ部１６の上面と面一となるようにフランジ部１６の内周側に固定されている。

すなわち、磁石ホルダ１１は、その軸心を光軸上に位置させることができるように取付基板１０の上面に固定配置されている。

したがって、磁石ホルダ１１の外周に光軸Ｌに沿って移動自在に配設されている第１レンズホルダ２Ａの軸心を光軸上に位置させることが容易にできるようになっている。

また、第１レンズホルダ２Ａに配設された第１レンズホルダ用電磁石７は、共通永久磁石１４の外側に配置されている。

なお、第１レンズホルダ２Ａと磁石ホルダ１１との相互間には、図示しない回転・脱落防止体が配設されており、第１レンズホルダ２Ａが磁石ホルダ１１の外周を中心として周方向に回転するのを防止することができるとともに、第１レンズホルダ２Ａが磁石ホルダ１１の外周を光軸Ｌに沿って前側ＦＳに移動した際に、磁石ホルダ１１から抜けて脱落するのを防止することができるようになっている。

前記磁石ホルダ１１の本体部１５の内面には、磁性体により形成された共通永久磁石１４が配設されている。本実施形態における共通永久磁石１４は、光軸Ｌを中心として対向配置された２つの小磁石１４ａ（図３に一方のみ図示）に分割されており、これらの小磁石１４ａは、各ガイドシャフト１３を間においてほぼ光軸Ｌを中心とする仮想円筒をなすように配置されている。そして、これらの小磁石１４ａの外周面を、磁石ホルダ１１の本体部１５の内面に当接させるとともに、各小磁石１４ａの上下方向に示す軸方向の両端を、磁石ホルダ１１のフランジ部１６の下面と取付基板１０の上面とで挟持することで、各小磁石１４ａは、光軸Ｌを中心とする同心円上に固定配置されている。また、これらの小磁石１４ａは、それぞれ径方向内側に位置する凹面とされた内面側が例えばＳ極、径方向外側に位置する凸面とされた外面側がＮ極となるように径方向に着磁されている。なお、共通永久磁石１４の周方向に沿った分割数を３以上としてもよい。

前記第２レンズホルダ２Ｂは、例えばズーム制御に用いる光軸Ｌの前方から２番目に配置される第２群レンズ１７を保持するためのものであり、第２群レンズ１７が保持される第２群レンズ用保持内孔１８ａを有する筒状の第２群レンズ用保持部１８と、この第２群レンズ用保持部１８の上端から径方向内側に向かって延出形成された第２群レンズ１７の位置決めに用いる環状位置決め部１９とを具備している。そして、第２群レンズ用保持部１８の基部側ＢＳの外周には、径方向外側に向かって延出形成された円筒状の第２レンズホルダ用電磁石取付部２０が形成されている。この第２レンズホルダ用電磁石取付部２０の軸方向に沿った長さ寸法は、第２群レンズ用保持部１８の軸方向に沿った長さより短く形成されている。

また、第２レンズホルダ用電磁石取付部２０の上面には、円環状の第２レンズホルダ用電磁石取付溝２１が凹設されており、この第２レンズホルダ用電磁石取付溝２１の内部には、円筒状のコイル８Ｂの径方向外側に、磁性体により形成された円筒状のヨーク９Ｂを配置することにより形成された第２レンズホルダ用電磁石２２が取り付けられている。さらに、第２レンズホルダ用電磁石取付部２０の外周には、径方向外側に向かって延出形成された一対の第２レンズホルダ用シャフト取付部２３が軸心、すなわち光軸Ｌを中心として対向配置されている。

また、各第２レンズホルダ用シャフト取付部２３には、軸方向、すなわち光軸方向に沿って厚さ方向に貫通するように形成されたシャフト挿通孔２３ａが光軸Ｌを中心とする同心円上にそれぞれ形成されており、これらのシャフト挿通孔２３ａを各ガイドシャフト１３の上端側に挿通することで、第２レンズホルダ２Ｂが、各ガイドシャフト１３に沿って、すなわち光軸Ｌに沿って移動可能に支持されているとともに、第２レンズホルダ用電磁石２２が共通永久磁石１４と同心に配置され、かつ第２レンズホルダ用電磁石２２が共通永久磁石１４の内側に配置されるようになっている。

前記第３レンズホルダ２Ｃは、例えばフォーカス制御に用いる光軸Ｌの最も基部側ＢＳに配置される第３群レンズ２４を保持するためのものであり、第３群レンズ２４が保持される第３群レンズ用保持内孔２５ａを有する筒状の第３群レンズ用保持部２５と、この第３群レンズ用保持部２５の上端から径方向内側に向かって延出形成された第３群レンズ２４の位置決めに用いる環状位置決め部２６とを具備している。そして、第３群レンズ用保持部２５の基部側ＢＳの外周には、径方向外側に向かって延出形成された円筒状の第３レンズホルダ用電磁石取付部２７が形成されている。この第３レンズホルダ用電磁石取付部２７の軸方向に沿った長さ寸法は、第３群レンズ用保持部２５の軸方向に沿った長さより短く形成されている。

また、第３レンズホルダ用電磁石取付部２７の下面には、円環状の第３レンズホルダ用電磁石取付溝２８が凹設されており、この第３レンズホルダ用電磁石取付溝２８の内部には、円筒状のコイル８Ｃの径方向外側に、磁性体により形成された円筒状のヨーク９Ｃを配置することにより形成された第３レンズホルダ用電磁石２９が取り付けられている。さらに、第３レンズホルダ用電磁石取付部２７の外周には、径方向外側に向かって延出形成された一対の第３レンズホルダ用シャフト取付部３０が軸心、すなわち光軸Ｌを中心として対向配置されている。

また、各第３レンズホルダ用シャフト取付部３０には、軸方向に沿って厚さ方向に貫通するように形成されたシャフト挿通孔３０ａが光軸Ｌを中心とする同心円上にそれぞれ形成されており、これらのシャフト挿通孔３０ａを各ガイドシャフト１３の下端側に挿通することで、第３レンズホルダ２Ｃが、各ガイドシャフト１３に沿って、すなわち光軸Ｌに沿って移動可能に支持されているとともに、第３レンズホルダ用電磁石２９が共通永久磁石１４と同心に配置され、かつ第３レンズホルダ用電磁石２９が共通永久磁石１４の内側に、第２レンズホルダ用電磁石２２と同軸上に配置されるようになっている。

したがって、本実施形態のレンズ装置１においては、第１レンズホルダ用電磁石７が共通永久磁石１４の外側に配置され、第２レンズホルダ用電磁石２２および第３レンズホルダ用電磁石２９が共通永久磁石１４の内側に配置され、かつ第２レンズホルダ用電磁石２２と第３レンズホルダ用電磁石２９とがガイドシャフト１３に沿って、すなわち光軸Ｌに沿って同軸上に配列されている。

前記第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃは、後に述べる収納状態において、第１レンズホルダ２Ａの内部に収納可能に形成されている。

前記第１レンズホルダ用電磁石７、第２レンズホルダ用電磁石２２、第３レンズホルダ用電磁石２９および共通永久磁石１４により、本実施形態の複数のレンズホルダ２を光軸に沿って移動可能なレンズホルダ駆動機構３が構成されている。

すなわち、本実施形態のレンズホルダ駆動機構３は、複数のレンズホルダ２のそれぞれに配設された電磁石７，２２，２９と、各電磁石７，２２，２９と同心に固定配置された共通永久磁石１４とを有する構成とされている。

さらに、各電磁石７，２２，２９は、それぞれ円筒状のコイル８（符号８は、コイル８Ａ、コイル８Ｂおよびコイル８Ｃを総称する）の外側に円筒状のヨーク９（符号９は、ヨーク９Ａ、ヨーク９Ｂおよびヨーク９Ｃを総称する）を配置する構成とされている。

なお、各電磁石７，２２，２９のコイル８は、その端子が図示しない電源に接続されているとともに、ＣＰＵおよびメモリなどにより形成された図示しない適宜な制御部から送出される制御指令によって各ヨーク９に形成される磁極の極性、磁力などが制御されるようになっている。

また、各ヨーク９および共通永久磁石１４以外の部分は、樹脂などの非磁性体により形成されている。

つぎに、前述した構成からなる本実施形態の作用について説明する。

図１から図３は本発明に係るレンズ装置１の実施形態における被写体を最大拡大したズームイン状態を示しており、図４はレンズの収納状態を示す図１と同様の図、図５はレンズの収納状態を示す図２と同様の図である。

本実施形態のレンズ装置１によれば、各電磁石７，２２，２９のそれぞれのヨークＣに形成される磁極の極性と、各電磁石７，２２，２９と共通永久磁石１４とのそれぞれの相互間に働く磁力を制御することで、各レンズホルダ２、すなわち各群レンズ４，１７，２４の位置を光軸Ｌに沿って個別に移動させるとともに、それぞれの位置の制御を容易に行うことができる。

その結果、本実施形態のレンズ装置１によれば、各群レンズ４，１７，２４の位置を図１および図２に示す被写体を最大拡大したズームイン状態と、図４および図５に示す収納状態との間の任意の位置に配置することができる。

このように、本実施形態のレンズ装置１によれば、複数のレンズホルダ２のそれぞれを光軸Ｌに沿って個別に移動することができるので、第１レンズホルダ２Ａの移動量を大きくすることができる。この第１レンズホルダ２Ａの移動量を大きくできるということは、収納状態における各レンズホルダ２の全体としての光軸方向の長さを短くすることができることになる。

また、本実施形態のレンズ装置１によれば、レンズホルダ駆動機構３が、複数のレンズホルダ２のそれぞれに配設された電磁石７，２２，２９と、各電磁石７，２２，２９と同心に固定配置された共通永久磁石１４とにより構成されているので、レンズホルダ駆動機構３の構成を、簡単で、しかも小型なものとすることが容易にできるとともに、各レンズホルダ２の移動位置を高速で細かく制御することができる。その結果、レンズホルダ２の高速移動を容易かつ確実に行うことができるとともに、ズームの倍率の細分化による分解能の向上を容易かつ確実に行うことができる。さらに、省スペース化をも図ることができる。

したがって、本実施形態のレンズ装置１によれば、高性能化、特に小型化を容易に図ることができる。

また、本実施形態のレンズ装置１によれば、各電磁石７，２２，２９が、円筒状のコイル８の外側に円筒状のヨーク９を配置することにより形成されているので、各電磁石７，２２，２９と共通永久磁石１４とのそれぞれの相互間に、各レンズホルダ２を移動させるのに必要な駆動力を得るための磁気回路を簡単な構成で容易に形成することができる。

さらに、本実施形態のレンズ装置１によれば、複数のレンズホルダ２が、共通永久磁石１４の内側と外側に分けて配置されているので、外側に配置される第１レンズホルダ２Ａの内部に、残りの第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃを容易に収納する構成を確実かつ容易に得ることができるので、より小型化を容易に図ることができる。

さらにまた、本実施形態のレンズ装置１によれば、共通永久磁石１４の内側に配置されているレンズホルダ２が複数、すなわち第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃの２つであり、これら２つのレンズホルダ２Ｂ，２Ｃが光軸Ｌに沿って同軸上に配列されているので、設置スペースを少なくすることができる。

また、本実施形態のレンズ装置１の収納状態においては、図４および図５に示すように、第２レンズホルダ２Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃを第１レンズホルダ２Ａの内部に収納させることができるので、小型化を容易に図ることができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。

本発明に係るレンズ装置の実施形態における被写体を最大拡大したズームイン状態を示す切断斜視図 本発明に係るレンズ装置の実施形態における被写体を最大拡大したズームイン状態を示す縦断面図 図２の３−３線に沿った横断面図 本発明に係るレンズ装置の実施形態におけるレンズの収納状態を示す図１と同様の図 本発明に係るレンズ装置の実施形態におけるレンズの収納状態を示す図２と同様の図

符号の説明

１ レンズ装置
２ レンズホルダ
２Ａ 第１レンズホルダ
２Ｂ 第２レンズホルダ
２Ｃ 第３レンズホルダ
３ レンズホルダ駆動機構
４ 第１群レンズ
７ 第１レンズホルダ用電磁石
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ コイル
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ ヨーク
１０ 取付基板
１１ 磁石ホルダ
１３ ガイドシャフト
１４ 共通永久磁石
１７ 第２群レンズ
２２ 第２レンズホルダ用電磁石
２４ 第３群レンズ
２９ 第３レンズホルダ用電磁石
Ｌ 光軸
ＢＳ 基部側
ＦＳ 前側

Claims (5)

1. 光軸に沿って配置された複数のレンズホルダと、これらのレンズホルダの少なくとも一部を光軸に沿って移動可能なレンズホルダ駆動機構を有するレンズ装置であって、
   前記複数のレンズホルダのそれぞれが光軸に沿って移動可能に配設されており、
   前記レンズホルダ駆動機構が、前記複数のレンズホルダのそれぞれに配設された電磁石と、前記各電磁石と同心に固定配置された共通永久磁石とを有していること特徴とするレンズ装置。
2. 前記各電磁石が、円筒状のコイルの外側に円筒状のヨークを配置することにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記各電磁石が、前記共通永久磁石の内側と外側に分けて配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレンズ装置。
4. 前記共通永久磁石の内側に配置されている電磁石が複数であり、これらの電磁石が光軸に沿って同軸上に配列されていることを特徴とする請求項３に記載のレンズ装置。
5. 前記複数のレンズホルダが、光軸方向の最も前方に配置されるレンズホルダの内部に残りのレンズホルダが収納可能に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のレンズ装置。