JP2007025418A

JP2007025418A - レンズ移動機構及び撮像装置

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Publication number: JP2007025418A
Application number: JP2005209526A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Suemori; 良一末守; Ryosuke Tsuru; 亮介津留
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01
Also published as: KR20070011139A; US20070019307A1; CN1912670A; TWI309749B; US7233449B2; TW200710549A; CN100454071C

Abstract

【課題】消費電力の低減及びレンズホルダーの移動時におけるガタツキの防止を図る。
【解決手段】レンズ鏡筒２の内部において可動レンズ７を保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダー８と、該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸２１、２１と、レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネット１８と、少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイル２３と、レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体２２とを設けた。
【選択図】図４

Description

本発明はレンズ移動機構及び撮像装置についての技術分野に関する。詳しくは、レンズホルダーに取り付けられる駆動用マグネットを引き寄せる磁性体を設けて消費電力の低減及びレンズホルダーの移動時におけるガタツキの防止を図る技術分野に関する。

ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置には、レンズ鏡筒内にズーム用又はフォーカス用の可動レンズを有し、該可動レンズがレンズホルダーに保持されているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載された撮像装置にあっては、光軸方向に延びる一対のガイド軸に移動自在に支持されたレンズホルダーに駆動用コイルが取り付けられ、レンズ鏡筒内にヨークが固定され、該ヨークに駆動用コイルに対向した状態で駆動用マグネットが固定されている。

このような撮像装置においては、駆動用コイルに通電が行われると、駆動用マグネットと駆動用コイルとによって通電方向に応じた方向へのレンズホルダーに対する推進力が付与され、この推進力によってレンズホルダーと可動レンズがガイド軸に案内されて光軸方向へ移動される。従って、可動レンズの光軸方向への移動により、フォーカシング調整又はズーミング調整が行われる。

特開２００２−１６９０７３号公報

ところで、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮像装置にあっては、使用者が撮像装置を把持した状態で撮影が行われることが多いが、このとき使用者の把持状態や撮影角度によっては、撮像装置が上下左右へ傾いた状態とされることがある。撮像装置の傾き方向によっては可動レンズの光軸方向が水平方向に対して傾いてしまうが、このとき、例えば、光軸方向が上下方向となってしまった場合やそれに近い方向となってしまった場合等には、レンズホルダーと可動レンズの自重により該レンズホルダーと可動レンズが光軸方向（下方）へ移動してしまい、フォーカシング調整やズーミング調整に支障を来たしてしまう。

従って、撮影時における上記のような光軸方向の傾きが生じた場合においては、可動レンズを保持するレンズホルダーの光軸方向における移動を規制してレンズホルダーを保持する必要があるが、従来の撮像装置にあっては、レンズホルダーの保持を、常時、駆動用コイルに通電することにより行っており、その分、消費電力が大きいという問題があった。

一方、ガイド軸と該ガイド軸に摺動自在に支持されるレンズホルダーの軸受部との間には、レンズホルダーの円滑な移動を確保するためのクリアランスが存在するため、このクリアランス分、レンズホルダーが光軸に直交する方向へ移動し、レンズホルダーのガイド軸に対するガタツキが発生するおそれがある。

レンズホルダーのガタツキが発生すると、撮影画像が揺れる所謂像揺れ現象が発生してしまう。例えば、２１インチモニター上では、レンズホルダーのガタ量が数ミクロンである場合に、５ｍｍ乃至１０ｍｍの像揺れが生じる可能性がある。

そこで、本発明レンズ移動機構及び撮像装置は、上記した問題点を克服し、消費電力の低減及びレンズホルダーの移動時におけるガタツキの防止を図ることを課題とする。

本発明レンズ移動機構は、上記した課題を解決するために、ズーム用又はフォーカス用の可動レンズと、レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを設けたものである。

本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、内部にズーム用又はフォーカス用の可動レンズが位置されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを設けたものである。

従って、本発明レンズ移動機構及び撮像装置にあっては、磁性体によって駆動用マグネットが引き寄せられてレンズホルダーが光軸方向と直交する方向においてガイド軸に押し付けられる。

本発明レンズ移動機構は、ズーム用又はフォーカス用の可動レンズと、レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを備えたことを特徴とする。

従って、可動レンズの光軸方向が水平方向に対して傾斜した場合に駆動用コイルに通電しない状態においても、自重により可動レンズを保持するレンズホルダーが光軸方向へ移動することがなく、駆動用コイルへの通電を行うことなくレンズホルダーを所望の位置に保持することができ、消費電力の低減を図ることができる。

また、レンズホルダーの光軸方向への移動時に該レンズホルダーがガイド軸に押し付けられた状態とされるため、レンズホルダーのガイド軸に対するガタツキが生じ難く、像揺れの発生を防止することができる。

請求項２に記載した発明にあっては、磁性体をレンズホルダーの移動方向に延び該移動方向に直交する方向に離隔して配置される複数の磁性部材によって構成したので、磁性部材の数を増減することにより駆動用マグネットに対する磁性体の吸引力を調整してガイド軸に対するレンズホルダーの押付力を所望の大きさに設定することができ、レンズホルダーの光軸方向における移動の円滑化を図ることができる。

本発明撮像装置は、内部にズーム用又はフォーカス用の可動レンズが位置されたレンズ鏡筒と、該レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを備えたことを特徴とする。

以下に、本発明レンズ移動機構及び撮像装置を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。以下に示す最良の形態は、本発明撮像装置をビデオカメラに適用し、本発明レンズ移動機構を、このビデオカメラに設けられたレンズ移動機構に適用したものである。尚、本発明の適用範囲はビデオカメラ又はこれに設けられたレンズ移動機構に限られることはなく、本発明は、スチルカメラの他、動画撮影又は静止画撮影の機能を有する各種の撮像装置又はこれらに設けられるレンズ移動機構に広く適用することができる。

撮像装置１は、外筐として設けられたレンズ鏡筒２に所要の各部が配置されて成る（図１参照）。レンズ鏡筒２には、前端部に位置する対物レンズ３と、後端部に位置する固体撮像素子等の撮像手段４と、ズーム用又はフォーカス用のレンズ移動機構５、５と、該レンズ移動機構５、５間に配置されたアイリス又はシャッターを構成する可動機構６とが配置されている。

レンズ移動機構５、５はそれぞれ可動レンズ７、７を保持したレンズホルダー８、８と該レンズホルダー８、８を可動レンズ７、７の光軸方向へ移動させる駆動手段９、９とを有している。

可動機構６は可動レンズ７、７の光軸方向に直交する方向へ移動される可動部材１０、１０と該可動部材１０、１０を移動させる駆動モーター１１とを有している。駆動モーター１１の駆動力によって可動部材１０、１０が互いに離接する方向へ移動されることにより光学系の光路が開閉される。

被写体から対物レンズ３を通った光は、順にズーム用の可動レンズ７、可動部材１０、１０の移動によって開放された光路及びフォーカス用の可動レンズ７を介して撮像手段４に入射される。

撮像手段４によって得られた画像出力は画像処理部１２に送出されて所定の処理が行われる。画像処理部１２は、制御等に必要な情報を演算処理部１３に送出したり、撮影画像をビユーファインダーやモニター等に送って表示させ、あるいはユーザーの操作指示に従って画像情報等を記録媒体に記録させる。マイクロコンピュータ等を有する演算処理部１３は、制御部１４に制御指令信号を送出し、該制御部１４から可動機構６の駆動モーター１１及びレンズ移動機構５、５の駆動手段９、９等に制御信号が入力されることによって各部が制御される。

レンズホルダー８は、図２及び図３に示すように、可動レンズ７を保持するレンズ保持部１５と該レンズ保持部１５から突出されたスリーブ部１６とレンズ保持部１５から突出された突部１７とを有し、スリーブ部１６及び突部１７は光軸方向に延びるように設けられている。スリーブ部１６と突部１７は、レンズ保持部１５の可動レンズ７を挟んで互いに反対側に位置する側縁から突出され、突部１７の先端部には被支持溝部１７ａが形成されている。

レンズホルダー８のスリーブ部１６側の端部（下端部）には、駆動用マグネット１８が取り付けられている。駆動用マグネット１８は、例えば、光軸方向においてＮ極とＳ極に着磁されている。

駆動用マグネット１８の一方の面（上面）には駆動用マグネット１８と同様の大きさ及び形状に形成された接地ヨーク１９が取り付けられている。

レンズホルダー８のスリーブ部１６の一方の側面には位置検出用マグネット２０が取り付けられている。位置検出用マグネット２０は光軸方向に長く形成され、光軸方向において磁極が交互に多数形成されている。

レンズ鏡筒２内には光軸方向に延びるガイド軸２１、２１、・・・が配置されている（図１参照）。ガイド軸２１、２１、・・・は、可動機構６を挟んで光軸方向における互いに反対側に２つずつが配置され、ズーム用のレンズホルダー８とフォーカス用のレンズホルダー８がそれぞれ２つずつのガイド軸２１、２１、・・・に光軸方向へ移動自在に支持されている。レンズホルダー８、８のそれぞれにおいて、図２及び図３に示すように、一方のガイド軸２１がスリーブ部１６に挿入され、他方のガイド軸２１が被支持溝部１７ａに挿入され、レンズホルダー８がガイド軸２１、２１に摺動自在に支持される。

レンズ鏡筒２内には、駆動用マグネット１８の下面に対向する位置に磁性体２２が固定された状態で配置されている。磁性体２２は、例えば、鉄等の磁性金属材料によって矩形の板状に形成され、駆動用マグネット１８と同様の大きさ及び形状に形成されている。

レンズ鏡筒２内には、略矩形の枠状に巻回されて形成された駆動用コイル２３が固定された状態で配置されている。駆動用コイル２３は駆動用マグネット１８と磁性体２２との間に両者と所定の間隔を有した状態で配置され、軸方向が駆動用マグネット１８と磁性体２２を結ぶ方向となる向きで配置されている（図２乃至図４参照）。

レンズ鏡筒２内には、位置検出用マグネット２０に対向する位置に、磁気抵抗素子２４が配置されている。

以上のように構成された撮像装置１において、駆動用コイル２３に駆動電流が供給されると、供給された電流の方向と駆動用マグネット１８の磁極との関係において駆動電流の方向に応じた推進力がレンズホルダー８に付与され、該レンズホルダー８がガイド軸２１、２１に案内されて光軸方向へ移動される。従って、可動レンズ７がレンズホルダー８に伴って光軸方向へ移動されズーム機能又はフォーカス機能が発揮される。このときレンズホルダー８に取り付けられた位置検出用マグネット２０に対向する磁気抵抗素子２４における抵抗値が、位置検出用マグネット２０の移動に基づく磁界の変化に伴って変化することにより、レンズホルダー８の光軸方向における位置が検出される。

上記したレンズホルダー８の光軸方向における移動時には、駆動用マグネット１８からレンズホルダー８の移動には無関係な磁束である所謂漏れ磁束Ｆ、Ｆ、・・・が発生する（図４参照）。この漏れ磁束Ｆ、Ｆ、・・・は、駆動用コイル２３を挟んで対向した位置に固定されている磁性体２２に達し、該磁性体２２によって駆動用マグネット１８が引き寄せられる。従って、駆動用マグネット１８が取り付けられたレンズホルダー８が磁性体２２側に引き寄せられ、スリーブ部１６の内面が一方のガイド軸２１に押し付けられた状態でレンズホルダー８が光軸方向へ移動される。

また、漏れ磁束Ｆ、Ｆ、・・・は駆動用コイル２３に対する通電とは無関係に発生するため、レンズホルダー８は駆動用コイル２３に対する通電状態に拘わらず、常時、磁性体２２側に引き寄せられる。

以上に記載した通り、撮像装置１にあっては、駆動用コイル２３を挟んで駆動用マグネット１８の反対側において、該駆動用マグネット１８を常に引き寄せる磁性体２２が設けられているため、撮像装置１の使用時に光軸方向が水平方向に対して傾斜した場合に駆動用コイル２３に通電しない状態においても、自重により可動レンズ７を保持するレンズホルダー８が光軸方向へ移動することがない。従って、駆動用コイル２３への通電を行うことなくレンズホルダー８を所望の位置に保持することができるため、撮像装置１の消費電力の低減を図ることができる。

また、レンズホルダー８の光軸方向への移動時にスリーブ部１６の内面が一方のガイド軸２１に押し付けられた状態とされるため、レンズホルダー８のガイド軸２１に対するガタツキが生じ難く、像揺れの発生を防止することができる。

尚、上記には、レンズホルダー８の光軸方向における位置検出を行う手段として、位置検出用マグネット２０と磁気抵抗素子２４を用いた例を示したが、レンズホルダー８の光軸方向における位置検出を行う手段は位置検出用マグネット２０と磁気抵抗素子２４に限られることはなく、これ以外の他の磁気的な検出手段やホール素子等の光検出による検出手段等を広く用いることが可能である。

上記には、磁性体２２が駆動用コイル２３の全体を挟んで駆動用マグネット１８の反対側に配置された例を示したが、例えば、図５に示すように、軸方向が光軸方向に一致するように配置された駆動用コイル２３Ａを用い、該駆動用コイル２３Ａを挿通させた状態で磁性体２２を配置する構成を有するレンズ移動機構５Ａを用いることも可能である。従って、レンズ移動機構５Ａにあっては、駆動用コイル２３Ａの一部を挟んで駆動用マグネット１８と磁性体２２が対向して位置される。

また、図６に示すように、複数の棒状の磁性材料２２ａ、２２ａ、・・・によって構成された磁性体２２Ｂを用いてレンズ移動機構５Ｂを構成することも可能である。磁性体２２Ｂとして複数の磁性材料２２ａ、２２ａ、・・・を用い、その数を増減することにより、駆動用マグネット１８に対する磁性体２２Ｂの吸引力を調整してガイド軸２１に対するレンズホルダー８の押付力を所望の大きさに設定し、レンズホルダー８の光軸方向における移動の円滑化を図ることができる。尚、図６には断面が矩形状の磁性材料２２ａ、２２ａ、・・・を用いた例を示したが、磁性材料の断面形状及び断面積の大きさは任意であり、例えば、断面形状として円形状、楕円形状、三角形状等の任意の形状を用いることができる。

また、レンズ移動機構５Ｂにおいても、レンズ移動機構５Ａと同様に、軸方向が光軸方向に一致するように配置された駆動用コイル２３Ａを用い、該駆動用コイル２３Ａに磁性部材２２ａ、２２ａ、・・・を挿通させた状態とすることも可能である。

尚、レンズ移動機構５、５Ａ、５Ｂの何れの場合においても、磁性体２２、２２Ｂの厚み、大きさ、形状を任意に設定して駆動用マグネット１８に対する磁性体２２、２２Ｂの吸引力を調整してガイド軸２１に対するレンズホルダー８の押付力を所望の大きさに設定することが可能である。特に、駆動用マグネット１８に対する磁性体２２、２２Ｂの吸引力の調整を磁性体２２、２２Ｂの厚みの変更により行うことは容易である。

上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

図２乃至図６と共に本発明レンズ移動機構及び撮像装置の最良の形態を示すものであり、本図は、撮像装置の基本構成を示す概念図である。レンズ移動機構を示す拡大斜視図である。レンズ移動機構を示す拡大正面図である。磁束の状態を示す概念図である。別のレンズ移動機構を示す拡大斜視図である。また別のレンズ移動機構を示す拡大斜視図である。

符号の説明

１…撮像装置、２…レンズ鏡筒、５…レンズ移動機構、７…可動レンズ、８…レンズホルダー、１８…駆動用マグネット、２１…ガイド軸、２２…磁性体、２３…駆動用コイル、５Ａ…レンズ移動機構、２３Ａ…駆動用コイル、５Ｂ…レンズ移動機構、２２Ｂ…磁性体、２２ａ…磁性部材

Claims

ズーム用又はフォーカス用の可動レンズと、
レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、
レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、
レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、
少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、
レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを備えた
ことを特徴とするレンズ移動機構。
上記磁性体をレンズホルダーの移動方向に延び該移動方向に直交する方向に離隔して配置される複数の磁性部材によって構成した
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ移動機構。
内部にズーム用又はフォーカス用の可動レンズが位置されたレンズ鏡筒と、
該レンズ鏡筒の内部において上記可動レンズを保持すると共に該可動レンズの光軸方向へ移動自在に支持されたレンズホルダーと、
レンズホルダーの移動時に該レンズホルダーを可動レンズの光軸方向へ案内するガイド軸と、
レンズホルダーに取り付けられた駆動用マグネットと、
少なくとも一部が駆動用マグネットに対向した状態でレンズ鏡筒に固定されると共に通電されることによりレンズホルダーに光軸方向への推進力を付与する駆動用コイルと、
レンズ鏡筒に固定され駆動用コイルの少なくとも一部を挟んで駆動用マグネットの反対側において該駆動用マグネットに対向して位置されると共に駆動用マグネットを引き寄せる磁性体とを備えた
ことを特徴とする撮像装置。