JP2005164621A - 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を有し、レンズホルダ駆動機構３は、径方向に着磁された筒状の永久磁石により形成されその長手方向が光軸Ｌに沿って配設されたガイド部材１１と、各レンズホルダ２のそれぞれに配設されガイド部材１１に移動自在に装着される駆動用リング６とを有し、駆動用リング６には、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た電磁石７を配設する。
【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ともに、部品点数が多く組み立てに多大な労力と時間とを要し低コスト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ともに、部品点数が多く組み立てに多大な労力と時間とを要し低コスト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簡単な構造で、省スペース化を容易に図ることができ、しかも組立性に優れた小型化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、前記レンズホルダ駆動機構が、径方向に着磁された筒状の永久磁石により形成され、その長手方向が光軸に沿って配設されたガイド部材と、前記各レンズホルダのそれぞれに配設され、前記ガイド部材に移動自在に装着される駆動用リングとを有し、前記駆動用リングには、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た電磁石が配設されている点にある。そして、このような構成を採用したことにより、各電磁石のそれぞれのヨークに形成される磁極の極性と、各電磁石と永久磁石からなるガイド部材とのそれぞれの相互間に働く磁力を制御することで、各レンズホルダの位置をガイド部材の長手方向、すなわち光軸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。さらに、レンズホルダ駆動機構を、部品点数が少ないコンパクトな構造とすることができる。

本発明のレンズ装置においては、前記ガイド部材が、複数であることが好ましい。そして、このような構成を採用したことにより、各レンズホルダが光軸を中心として周方向へ移動するのを容易に防止することができる。

また、本発明のレンズ装置においては、前記コイルが、前記駆動用リングに一体に形成されていることが好ましい。そして、このような構成を採用したことにより、組み立てに供する部品点数をより少なくすることができる。

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は要部の一部切断斜視図、図２は第１駆動用リングの拡大横断面図、図３は第２駆動用リングの構成を示す拡大横断面図、図４は第３駆動用リングの構成を示す拡大横断面図である。

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。

本実施形態のレンズ装置１は、図１の上下方向が、光軸方向とされており、図１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図示しない第１群レンズを保持するためのものであり、第１群レンズが保持される第１レンズ保持内孔４ａを有する環状の第１レンズ保持部４と、この第１レンズ保持部４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５とを具備している。そして、胴部５の内孔５ａの基部側ＢＳには、２つの第１駆動用リング６Ａが第１レンズホルダ２Ａの軸心を中心として同心上に対向配置されている。これらの第１駆動用リング６Ａは、全体として長さの短い円筒状に形成されている。また、各第１駆動用リング６Ａは、それぞれの径方向外側の一部が胴部５の内孔５ａに接続されている。

前記第１レンズホルダ２Ａの第１レンズ保持部４、胴部５および第１駆動用リング６Ａは、非磁性体、例えば図示しない成型金型を用いて樹脂を成型した成形品によって一体に形成されている。

前記各第１駆動用リング６Ａには、図２に示すように、電磁石７Ａがそれぞれ配設されている。これらの電磁石７Ａは、円筒状のコイル８Ａの径方向外側に、円筒状のヨーク９Ａを配置することにより形成された電磁石７Ａが配設されている。この電磁石７Ａのコイル８Ａは、第１駆動用リング６Ａに一体に形成されている。例えば、成型金型を用いて第１レンズホルダ２Ａを成型する際に、コイル８Ａをインサート成型することにより、コイル８Ａの内孔が、第１駆動用リング６Ａの内孔の一部を構成するように一体形成されている。

前記第１レンズホルダ２Ａおよび第１駆動用リング６Ａは、非磁性体、例えば図示しない成型金型を用いて樹脂を成型した成形品によって一体に形成されている。

すなわち、本実施形態においては、第１レンズホルダ２Ａに、第１駆動用リング６Ａおよびコイル８Ａが一体に形成されて全体として１つの部品とされている。

また、ヨーク９Ａは、磁性体、例えば冷延圧延鋼板などにより形成されており、第１駆動用リング６Ａの外側、詳しくは第１駆動リング６Ａの外周に固着されている。

図１に戻って、前記第１レンズホルダ２Ａの第１駆動用リング６Ａは、取付基板１０の上面に立設されたガイド部材としての２本のガイドシャフト１１の上端側に装着、詳しくは第１駆動用リング６Ａの内孔のそれぞれが２本のガイドシャフト１１の外周面に外挿されており、各ガイドシャフト１１の軸方向である長手方向に沿って移動可能に保持されている。

前記取付基板１０は、板状に形成されており、その中央部には、厚さ方向に貫通する平面矩形状などの適宜な形状の図示しない開口が形成されている。この開口は、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の下面側には、図示しない撮像デバイス、例えばＣＣＤが、開口を介して前側ＦＳから基部側ＢＳに向かって通過する光を受光することができるように取着されており、取付基板１０の上面、すなわち、前側ＦＳに配置された光軸Ｌに対して直交する表面には、２本のガイドシャフト１１が立設されている。

前記２本のガイドシャフト１１は、取付基板１０の上面に、光軸Ｌに沿った長手方向を上下方向にとするとともに、開口を間において光軸Ｌを中心とする同心円上に対向配置されている。これにより、前記第１レンズホルダ２Ａが光軸Ｌに沿って移動可能に支持されている。また、各ガイドシャフト１１は、第１レンズホルダ２Ａの胴部５の内孔５ａより光軸側である軸心側に配置されている。

本実施形態の各ガイドシャフト１１は、磁性体により円筒状に形成された永久磁石により形成されているとともに、例えば径方向外側に位置する外周面側がＮ極、径方向内側に位置する内周面側がＳ極となるように径方向に着磁されている。

なお、ガイドシャフト１１の断面形状は、円筒形状に限定されるものではなく、径方向に着磁可能な形状、例えば角筒形状などの各種の形状から選択使用することができる。

また、ガイドシャフト１１の数としては、単数あるいは３以上の複数としてもよいが、構造が簡単で、組み立てに用いる部品点数が少なく、第１レンズホルダ２Ａが周方向に回転するのを容易に防止することができるという意味で２本とすることが好ましい。

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番目に配置される図示しない第２群レンズを保持するためのものであり、第２群レンズが保持される第２レンズ保持内孔１２ａを有する長さの短い円筒状の第２レンズ保持部１２と、この第２レンズ保持部１２の外周に一体に形成された２つの第２駆動用リング６Ｂとを具備している。そして、各第２駆動用リング６Ｂは、第２レンズホルダ２Ｂの軸心を中心として同心上に対向配置されており、各第２駆動用リング６Ｂの径方向外側の一部が第２レンズ保持部１２の外周に接続されている。さらに、各第２駆動用リング６Ｂは、第２レンズホルダ２Ｂの軸心を中心として各第２駆動用リング６Ｂの径方向外側部位を結ぶ仮想円の直径寸法が、前記第１レンズホルダ２Ａの胴部５の外径寸法より若干小さく形成されている。

また、各第２駆動用リング６Ｂは、各ガイドシャフト１１に装着された各第１駆動用リング６Ａより基部側ＢＳに位置するように、各ガイドシャフト１１の下端側に装着されており、各ガイドシャフト１１の軸方向である長手方向、すなわち光軸Ｌに沿って移動可能に保持されている。

前記第２レンズホルダ２Ｂは、第１レンズホルダ２Ａと同様に、非磁性体、例えば図示しない成型金型を用いて樹脂を成型した成形品によって第２レンズ保持部１２および第２駆動用リング６Ｂが一体に形成されている。

前記各第２駆動用リング６Ｂには、図３に示すように、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａと同様に、電磁石７Ｂがそれぞれ配設されている。これらの電磁石７Ｂは、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａと同様に、円筒状のコイル８Ｂの径方向外側に、円筒状のヨーク９Ｂを配置することにより形成されている。また、コイル８Ｂは、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａのコイル８Ａと同様に、例えば、成型金型を用いて第２レンズホルダ２Ａを成型する際に、コイル８Ｂをインサート成型することにより、コイル８Ｂの内孔が、第２駆動用リング６Ｂの内孔の一部を構成するように一体形成されている。すなわち、本実施形態においては、第２レンズホルダ２Ｂに、第２駆動用リング６Ｂおよびコイル８Ｂが一体形成されて全体として１つの部品とされている。

また、ヨーク９Ｂは、第１駆動用リング６Ａのヨーク９Ａと同様に、磁性体、例えば冷延圧延鋼板などにより形成されており、第２駆動用リング６Ｂの外側に、詳しくは第２駆動リング６Ｂの外周に固着されている。

なお、第２駆動用リング６Ｂのコイル８Ｂおよびヨーク９Ｂは、第１駆動用リング６Ａのコイル８Ａおよびヨーク９Ａと共通部品化されている。

図１に戻って、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に配置される図示しない第３群レンズを保持するためのものであり、第２レンズホルダ２Ｂと同様に、第３群レンズが保持される第３レンズ保持内孔１３ａを有する長さの短い円筒状の第３レンズ保持部１３と、この第３レンズ保持部１２の外周に一体形成された２つの駆動用リング６Ｃとを具備している。そして、２つの駆動用リング６Ｃは、第３レンズホルダ２Ｃの軸心を中心として同心上に対向配置されている。さらに、各第３駆動用リング６Ｃは、第３レンズホルダ２Ｃの軸心を中心として各第３駆動用リング６Ｃの径方向外側部位を結ぶ仮想円の直径寸法が、前記第１レンズホルダ２Ａの胴部５の外径寸法より若干小さく形成されている。

また、各第３駆動用リング６Ｃは、各ガイドシャフト１１の最も基端部ＢＳ側に位置するように、各ガイドシャフト１１の最も下端側に装着されており、各ガイドシャフト１１の軸方向である長手方向、すなわち光軸Ｌに沿って移動可能に保持されている。

前記第３レンズホルダ２Ｃは、第２レンズホルダ２Ｂと同様に、非磁性体、例えば図示しない成型金型を用いて樹脂を成型した成形品によって第３レンズ保持部１３および第３駆動用リング６Ｃが一体に形成されている。

前記各第３駆動用リング６Ｃには、図４に示すように、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａと同様に、電磁石７Ｃがそれぞれ配設されている。これらの電磁石７Ｃは、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａと同様に、円筒状のコイル８Ｃの径方向外側に、円筒状のヨーク９Ｃを配置することにより形成されている。また、コイル８Ｃは、第１駆動用リング６Ａの電磁石７Ａのコイル８Ａと同様に、例えば、成型金型を用いて第３レンズホルダ２Ｃを成型する際に、コイル８Ｃをインサート成型することにより、コイル８Ｃの内孔が、第３駆動用リング６Ｃの内孔の一部を構成するように一体形成されている。すなわち、本実施形態においては、第３レンズホルダ２Ｃに、第３駆動用リング６Ｃおよびコイル８Ｃが一体形成されて全体として１つの部品とされている。

また、ヨーク９Ｃは、第１駆動用リング６Ａのヨーク９Ａと同様に、磁性体、例えば冷延圧延鋼板などにより形成されており、第３駆動用リング６Ｃの外側、詳しくは第３駆動リング６Ｃの外周に固着されている。

なお、第３駆動用リング６Ｃのコイル８Ｃおよびヨーク９Ｃは、第２駆動用リング６Ｂのコイル８Ｂおよびヨーク９Ｂと同様に、第１駆動用リング６Ａのコイル８Ａおよびヨーク９Ａと共通部品化されている。

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２Ａの各第１駆動用リング６Ａ、第２レンズホルダ２Ｂの各第２駆動用リング６Ｂおよび第３レンズホルダ２Ｃの各第３駆動用リング６Ｃが、２本のガイドシャフト１１上において前側ＦＳから基部側ＢＳに向かってこの順に配置、すなわち光軸Ｌに沿って同軸上に配列されている。

前記ガイド部材としての２本のガイドシャフト１１、各レンズホルダ２のそれぞれに配設された駆動用リング６（符号６は、第１駆動用リング６Ａ、第２駆動用リング６Ｂおよび第３駆動用リング６Ｃを総称する）および各駆動用リング６に設けられた電磁石７（符号７は、電磁石７Ａ、電磁石７Ｂおよび電磁石７Ｃを総称する）により、本実施形態の複数のレンズホルダ２を光軸Ｌ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。

なお、各電磁石７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）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（符号９は、ヨーク９Ａ、ヨーク９Ｂおよびヨーク９Ｃを総称する）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およびガイドシャフト１１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。

さらに、取付基板１０の上面には、収納状態におけるレンズホルダ２の保護を主たる目的とした胴部が四角筒状とされたカバー１４が取着されている。

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は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しており、図５はレンズの収納状態を示す図１と同様の図、図６はレンズの収納状態を示す一部切断正面図である。

本実施形態のレンズ装置１によれば、各電磁石７のヨーク９に形成される磁極のそれぞれの極性と、各電磁石７とガイドシャフト１１を構成する永久磁石との相互間に働くそれぞれの磁力を制御することで、各レンズホルダ２、すなわち図示しない各群レンズの位置を、光軸Ｌに沿って個別に移動させることができるとともに、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、各レンズホルダ２に保持されている群レンズの位置を図１に示す被写体を最大拡大したズームイン状態と、図５および図６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、電磁石７と永久磁石との相互間の磁気作用を用いて、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、各レンズホルダ２の移動量を大きくすることが容易にできる。その結果、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ので、コンパクト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、レンズホルダ駆動機構３が、径方向に着磁された筒状の永久磁石により形成され、その長手方向が光軸Ｌに沿って配設されたガイド部材としての各ガイドシャフト１１と、各レンズホルダ２のそれぞれに配設され、各ガイドシャフト１１に移動自在に装着される駆動用リング６とを有し、駆動用リング６には、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た電磁石７を配設した構成とされているので、レンズホルダ駆動機構３の構成を、簡単で、組立性に優れ、かつ省スペースで、しかも小型なものとすることができるとともに、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。

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と各ガイドシャフト１１を構成する永久磁石との相互間のそれぞれに、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。その結果、レンズホルダ駆動機構３を、より簡単な構成で簡単で、しかも小型なものとすることができるとともに、部品点数が少ないコンパクトな構造とすることができる。

さらに、本実施形態のレンズ装置１によれば、２本のガイドシャフト１１上に３つのレンズホルダ２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によれば、組み立てに供する部品点数が少ないとともに、各レンズホルダ２の駆動用リング６、詳しくは駆動用リング６の内孔を、光軸Ｌの基端部側に配置されるものから順に、２本のガイドシャフト１１に外挿するという簡単な作業により、レンズホルダ２をガイドシャフト１１に簡単に装着することができるので、組み立てに要する労力と時間とを低減することが容易にできる。その結果、生産効率が向上し、低コスト化を図ることが容易にできる。

また、本実施形態のレンズ装置１によれば、ガイド部材としてのガイドシャフト１１が２本であるので、各レンズホルダ２がその軸心である光軸Ｌを中心として周方向へ移動するのを容易に防止することができる。

また、本実施形態のレンズ装置１によれば、コイル８が、駆動用リング６に一体に形成されているので、組み立てに供する部品点数をより少なくすることができる。その結果、生産効率がより向上し、より低コスト化を図ることが容易にできる。

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一部切断斜視図 図１の第１駆動用リングの拡大横断面図 図１の第２駆動用リングの拡大横断面図 図１の第３駆動用リングの拡大横断面図 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一部切断正面図

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
６ 駆動用リング
６Ａ 第１駆動用リング
６Ｂ 第２駆動用リング
６Ｃ 第３駆動用リング
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 電磁石
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ コイル
９、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ ヨーク
１０ 取付基板
１１ ガイドシャフト
Ｌ 光軸
ＢＳ 基部側
ＦＳ 前側

Claims (3)

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、
   前記レンズホルダ駆動機構が、
   径方向に着磁された筒状の永久磁石により形成され、その長手方向が光軸に沿って配設されたガイド部材と、
   前記各レンズホルダのそれぞれに配設され、前記ガイド部材に移動自在に装着される駆動用リングとを有し、
   前記駆動用リングには、前記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た電磁石が配設されていることを特徴とするレンズ装置。
2. 前記ガイド部材が、複数であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
3. 前記コイルが、前記駆動用リングに一体に形成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。