JP2008139601A - 光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置におけるマクロ機能切替え時の操作性を向上させるとともに、装置全体を薄型化・小型化することを目的とする。
【解決手段】回動カム筒４８のレバー部４８ａと、マグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ及びヨーク４３ａ，４４ｂ一体型の可動枠４２を噛み合わせた状態において、その外側に配設されたコア３１ａ，３１ｂ付きコイル３２ａ，３２ｂの通電を切り替えることで、電気的に回動カム筒４８の内側に配置された沈胴部５０の位置を光路に対して上下させ、マクロ機能のオン／オフを切り替える。そして、電気的にマクロ機能のオン／オフを切り替える自動切替え可能な構成とすることにより、撮像装置外筐の外側に利用者の指を掛けて操作するためのレバー等を出すスペースを不要とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、磁力を用いて光学部材を光路に対して出し入れする光学装置のアクチュエータ装置、及びそのアクチュエータ装置を備えた撮像装置に係わる。

従来、カメラ付き携帯機器として、例えば、カメラ付き携帯電話端末が知られている。その一例として、筐体にマクロ切り替え用のレバーが取り付けられ、利用者がレバーを摘まんで操作することで、マクロ機能のオン／オフ、すなわちマクロモードと通常モードを切り替えられるカメラ付き携帯電話端末が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００３−３４８３９６号公報

ところで、特許文献１に記載された、従来のマクロ切り替え機構は、利用者がマニュアルでレバー等によりマクロ機能のオン／オフを切り替える構造であったため、利用者の使い勝手という点で問題があった。また、装置外筐の外側に利用者の指を掛けて操作するためのレバー等を出す必要があるため、余分なスペースを割くこととなり、特にカメラ付き携帯電話端末など、薄型化・小型化が求められる撮像装置の薄型化・小型化の阻害要因になっていた。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、撮像装置におけるマクロ機能切替え時の操作性を向上させるとともに、装置全体を薄型化・小型化することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の光学装置のアクチュエータ装置は、円筒部外周面にレバー部が突設されるとともに、２つの係止領域を有する複数のカム溝が円筒部に貫通形成された回動カム筒と、その回動カム筒の内側に配設され、円筒部外周面に光軸方向へ複数の直進溝が形成された直進用カム筒と、その直進用カム筒の内側に配設され、撮影光学系を保持可能な構造とされるとともに、円筒部外周面に放射方向へ複数のカムピンが形成された沈胴部と、回動カム筒の外側に光軸を中心として回動可能に配設され、円筒部の一部に開放部が形成された可動枠と、その可動枠の外側に装置筐体に対して固定した状態に設けられるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、可動枠の外周面に設けられるマグネットより構成され、可動枠を所望方向に回転させる磁気回路部と、を備えて構成されている。回動カム筒のレバー部が可動枠の開放部に挿入されるとともに、沈胴部の各カムピンが直進用カム筒の各溝に貫通して先端が回動カム筒の各カム溝に挿入された状態で、回動カム筒のレバー部と可動枠の開放部とが係合し、コイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した可動枠の回転に応動して回動カム筒が回転し、沈胴部の各カムピンが回動カム筒の対応するカム溝の２つの係止領域間を相対的に移動するとともに、直進用カム筒の各直進溝を光軸方向に上下動する構成としたことを最も主要な特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、レンズ鏡筒の内部に保持されるとともに被写体からの像を撮像素子に導く撮影光学系と、その撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置である。アクチュエータ装置は、円筒部外周面にレバー部が突設されるとともに、２つの係止領域を有する複数のカム溝が円筒部に貫通形成された回動カム筒と、その回動カム筒の内側に配設され、円筒部外周面に光軸方向へ複数の直進溝が形成された直進用カム筒と、その直進用カム筒の内側に配設され、撮影光学系を保持可能な構造とされるとともに、円筒部外周面に放射方向へ複数のカムピンが形成された沈胴部と、回動カム筒の外側に光軸を中心として回動可能に配設され、円筒部の一部に開放部が形成された可動枠と、その可動枠の外側に装置筐体に対して固定した状態に設けられるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、可動枠の外周面に設けられるマグネットより構成され、可動枠を所望方向に回転させる磁気回路部と、を備えて構成されている。回動カム筒のレバー部が可動枠の開放部に挿入されるとともに、沈胴部の各カムピンが直進用カム筒の各溝に貫通して先端が回動カム筒の各カム溝に挿入された状態で、回動カム筒のレバー部と可動枠の開放部とが係合し、コイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した可動枠の回転に応動して回動カム筒が回転し、沈胴部の各カムピンが回動カム筒の対応するカム溝の２つの係止領域間を相対的に移動するとともに、直進用カム筒の各直進溝を光軸方向に上下動する構成として、回動枠の回動に基づき回動される回動カム筒の回動により光学部材を光路に対して出し入れさせることを特徴とする。

上記構成の光学装置のアクチュエータ装置によれば、回動カム筒のレバー部と、マグネット及びヨーク一体型の可動枠を噛み合わせた状態において、その外側に配設されたコア３１付きコイルへの通電を切り替えることにより、電気的にマクロ機能のオン／オフを切り替えられる。それにより、撮影光学系を保持する沈胴部の光路に対する位置を自動で切り替えることができる。そのため、このアクチュエータ装置を使用する撮像装置は、装置外筐の外側に利用者の指を掛けて手動で操作するためのレバー等を出す必要がなくなるので、そのための余分なスペースが不要となる。

本発明の光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置によれば、コア付きコイルへの通電を切り替えることにより、撮影光学系が保持された沈胴部の位置を電気的に切り替えられるので、操作性を向上させることができる。そのため、手動で操作するためのレバー等が不要となるので、このアクチュエータ装置を使用する光学装置全体の小型化を図り、更に、その光学装置を用いた撮像装置の薄型化、小型化及び軽量化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態の例について、添付図面を参照して説明する。

図１〜図１２は、本発明の第１実施形態を説明するものである。図１は、本発明の撮像装置が適用される携帯電話端末の一例の斜視図であり、Ａは上下筐体を全開した状態、Ｂは上下筐体を半開した状態の斜視図である。図２は、携帯電話端末における撮像系統のブロック構成図である。図３は光学装置のアクチュエータ装置の分解斜視図、図４は上面図、図５Ａは図４のＡ−Ａ線断面図、図５Ｂは図４のＢ−Ｂ線断面図である。図６は、図３に示した光学装置のアクチュエータ装置の固定枠の説明に供するものであり、Ａは上面図、Ｂは底面図である。図７は、図３に示したアクチュエータ装置の可動枠の説明に供するものであり、Ａは上面図、ＢはＣ−Ｃ線断面図である。図８は、図３に示したアクチュエータ装置のスプリングの説明に供するものであり、Ａは上面図、ＢはＤ−Ｄ線断面図である。

図９は、図３に示したアクチュエータ装置に係るレンズ鏡筒の上面図である。図１０は、アクチュエータ装置のコアとマグネット（標準位置）の平面図である。図１１は、アクチュエータ装置のコアとマグネット（マクロ位置）の平面図である。図１２は、図９に示したレンズ鏡筒の説明図であり、Ａは通常位置におけるＥ−Ｅ線断面図、Ｂは側面図である。図１３は、図９に示したレンズ鏡筒の説明図であり、Ａはマクロ位置におけるＥ−Ｅ線断面図、Ｂは側面図である。

また、図１４は、本発明による光学装置のアクチュエータ装置の第２実施形態を示すものである。図１５は、本発明による光学装置のアクチュエータ装置の第３実施形態を示すものである。

図１に示す撮像装置１は、後述する本発明のアクチュエータ装置を備えた撮像装置の第１実施形態を示すものであり、カメラ付き携帯電話端末に適用された例となっている。撮像装置１は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録し、あるいは液晶ディスプレイ等の表示装置である表示パネル５に表示できるようにしたものである。この撮像装置１は、携帯電話端末として機能するためのスピーカ、マイクロフォン、アンテナ部等を備えているが、以下では、特に撮影機能について説明する。

図１Ａ，Ｂに示すように、本発明の撮像装置が適用されたカメラ付携帯電話端末としての撮像装置１は、上部筐体２と下部筐体３がヒンジ４を介して開閉自在に構成されている。上部筐体２は、被写体の像を光として取り込んで撮像素子に導くレンズ鏡筒（レンズホルダ）６と、カメラ（撮像手段）によって撮影した画像を表示する表示パネル５と、シャッタボタン７等を備えている。表示パネル５は、使用者が表示面に触れることにより操作が可能なタッチ操作機能を備えている。レンズ鏡筒６は、１又は２以上のレンズを保持して駆動させるものであり、例えば上部筐体２の表示パネル５上方に設けられた設置スペース６ａに埋設されている。上部筐体２のレンズ鏡筒６の前面は、ガラス又は透明樹脂等よりなる保護カバーで覆われており、埃や傷などからレンズを保護する。

下部筐体３は、各種の操作スイッチ（操作部）８が配列されている。操作スイッチ８としては、例えば、機能モード（静止画、動画、再生等）を選択するモード切替スイッチ、ズーム操作を実行する光学ズーム操作ボタンと、各種メニューを選択するメニューボタンと、画面表示を切り替える表示切替ボタン等を挙げることができる。その他にも表示パネルに表示されたメニューを選択するカーソル等を移動させる方向キー、画面サイズを切り替えたり画面削除を行ったりする画面ボタン等を設けることも可能である。

このような構成を有する撮像装置１の内部に、レンズ鏡筒６や表示パネル５等を駆動制御する制御装置が内蔵されている。制御装置は、例えば、配線基板上に所定のマイクロコンピュータ、抵抗やコンデンサその他の電子部品等を搭載することによって構成される。

上記の撮像装置１は、いわゆる折り畳み式携帯電話端末であり、ヒンジ４を支軸として、上部筐体２と下部筺体３が合致するように折り畳むことで、持ち運びに都合のよいコンパクトなサイズにすることができる。なお、本例では、折り畳み式携帯電話端末を例に挙げて説明したが、本発明に係る光学装置のアクチュエータ装置は、スティック型やスライド式など、種々のカメラ付き携帯電話端末に利用できることは勿論である。

図２は、本発明のアクチュエータ装置を備えた撮像装置１における撮像系統のブロック構成図である。レンズ装置１は、レンズ鏡筒６と、制御装置の中心的役割を果す映像記録／再生回路部１１と、その映像記録／再生回路部１１を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する内蔵メモリ１２と、撮影された映像等を所定の信号に処理する映像信号処理部１３と、撮影された映像等を表示する表示パネル５と、記憶容量を拡大する外部メモリ１４と、レンズ鏡筒６を駆動制御するレンズ鏡筒制御部１５等を備えて構成されている。

映像記録／再生回路部１１は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路等を備えて構成されている。この映像記録／再生回路部１１に、内蔵メモリ１２と映像信号処理部１３とレンズ鏡筒制御部１５とモニタ駆動部１６と増幅器２１と２つのインタフェース（Ｉ／Ｆ）１８，１９が接続されている。映像信号処理部１３は、レンズ鏡筒６に取り付けられた撮像素子１０に増幅器２１を介して接続されている。映像信号処理部１３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部１１に入力される。

表示パネル５は、モニタ駆動部１６を介して映像記録／再生回路部１１に接続されている。第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１８にはコネクタ２２が接続されており、このコネクタ２２に外部メモリ１４が着脱自在に接続可能とされている。また、第２のインタフェース（Ｉ／Ｆ）１９には、撮像装置１の筐体に設けられた接続端子２３が接続されている。そして、レンズ鏡筒制御部１５には、レンズ鏡筒６を駆動制御するレンズ駆動部２４と、レンズ鏡筒６の回動量や光軸方向への移動量等を検出する位置センサ２５が接続されている。

かくして、被写体の像がレンズ鏡筒６のレンズ群（撮影光学系）９に入力されて撮像素子１０の結像面に結像されると、その画像信号が増幅器２１を介して映像信号処理部１３に入力される。この映像信号処理部１３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部１１に入力される。これにより、映像記録／再生回路部１１から被写体の像に対応した信号がモニタ駆動部１６、内蔵メモリ１２若しくは外部メモリ１４に出力される。その結果、モニタ駆動部１６を介して表示パネル５に被写体の像に対応した画像が表示され、或いは、必要により情報信号として内蔵メモリ１２若しくは外部メモリ１４に記録される。

次に、まず、アクチュエータ装置の概略を説明し、その後に、アクチュエータ装置の構成及び作用を詳細に説明する。本実施形態のアクチュエータ装置１００は、図３〜図５に示すように、ベース３０ａ，３０ｂに固定される固定枠４６と、該固定枠４６の外周側において光軸を中心に回動する可動枠４２と、回動カム筒４８、該回動カム筒４８の内側の直進用カム筒４９及びレンズ群９を保持し光軸方向に直進する沈胴部５０より構成されるレンズ鏡筒６とを備えている。上記の各部は、ポリカーボネート等の樹脂より形成されている。なお、図４，図５Ａ，Ｂにおいて、レンズ鏡筒内部の記載を省略している。

上記ベース３０ａ，３０ｂは、アクチュエータ装置１００の外側の対称な位置に正対して配設され、撮像装置１の筐体に対して固定、もしくは一体に構成される。これらベース３０ａ，３０ｂは、それぞれ光軸Ｌ（回動中心）について対称な位置に、かつ、その光軸Ｌ（回動中心）に向かって延在するコア３１ａ，３１ｂが設けられ、コア３１ａ，３１ｂにはそれぞれコイル３２ａ，３２ｂが巻回される。なお、本実施形態のベース３０ａ，３０ｂは、それぞれ板状の部材に凸部３３ａ，３３ｂが上方に突出して形成された形状であるが、この例に限るものではないことは勿論である。例えば、ベース３０ａとベース３０ｂを一体に構成してもよい。

上記固定枠４６は、略筒状でありその円筒部分の外周面の一部が開放されて形成された開放部４６ａを有する。また、図６Ｂに示すように、固定枠４６の下端部４６ｒは、対向する溝４６ｅ，４６ｅが形成されており、ベース３０ａ，３０ｂにそれぞれ形成された凸部３３ａ，３３ｂと嵌合する。そして、固定枠４６とベース３０ａ，３０ｂの嵌合部分に接着剤等が用いられ固設される。これにより固定枠４６は、前後動及び回動移動することなくベース３０ａ，３０ｂに取り付けられ、固定される。

さらに、固定枠４６の下端部４６ｒには、一周をおおよそ４等分する４箇所の溝４６ｄ，４６ｄ，４６ｄ，４６ｄが形成されており、略正方形の固定板４１の四隅とそれぞれ嵌合する。固定枠４１は板状であり、その中心部にレンズにより取り込まれた光を通す開口部４１ａを有する。また、固定枠４６は、図４，図５Ｂ，図６Ａに示すように、その外周面の周方向に、３箇所の溝４６ｃ１，４６ｃ２，４６ｃ３が形成されている。この固定枠４６の各溝部４６ｃ１，４６ｃ２，４６ｃ３と、後述する可動枠４２の内周面の溝４２ｂとの間に、ボール４７ａ，４７ｂ，４７ｃを狭持している。本実施形態では、一つの溝につき３個のボールが保持される。ボールの材料は、ステンレス鋼などの金属が用いられる。

上記固定枠４６の内側には、光軸Ｌを回動中心として回動する回動カム筒４８が挿入される。回動カム筒４８外周面には、レバー部４８ａが放射方向に突設されており、このレバー部４８ａが上記固定枠４６の開放部４６ａに挿入される。回動カム筒４８の回動運動は、レバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ１又は開放端部４６ｂ２に当接することで回動カム筒４８の回動運動が制止される。すなわち、可動範囲は固定枠４６の開放端部４６ｂ１と開放端部４６ｂ２の間に規制される。さらに、回動カム筒４８の外周面の３箇所には、カム溝４８ｂ１，４８ｂ２，４８ｂ３が形成されている。回動カム筒４８の材質としては、例えば、ＡＢＳやＰＣ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。

回動カム筒４８の内側には、直進用カム筒４９が挿入され、さらにその直進用カム筒４９の内側には、レンズ群９を保持する沈胴部５０が挿入される。直進用カム筒４９は、円筒面（外周面）の３箇所に該円筒面の一部から被写体側の端部４９ａにかけて光軸方向に伸び、かつ、内周から外周にかけて貫通した直進用溝４９ａ１，４９ａ２，４９ａ３が形成されている。また回動カム筒４８の下端近傍は、該回動カム筒４８の上面形状が環状かつ断面形状が突状となるような環状凸部４９ｂが形成されている。

一方、沈胴部５０の外周面は、その３箇所にカムフォロワーとして機能する突起状のカムピン５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３（図９参照）が形成されている。沈胴部５０は、カムピン５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３がそれぞれ直進用カム筒４９の各直進用溝４９ａ１，４９ａ２，４９ａ３に挿通され、かつ回動カム筒４８の各カム溝４８ｂ１，４８ｂ２，４８ｂ３に挿入された状態で配設される。この直進用カム筒４９は固定板４１等に固定され、回動カム筒４８とは光軸方向に対して相対的に固定された状態に設置されている。

上記の回動カム筒４８と直進用カム筒４９との間には、回動カム筒４８に対して光軸方向に与圧をかけるためのスプリング５１が設けられている。このスプリング５１は、図３，図８Ａ，Ｂに示すように、上面形状は環状形状であり、かつ、側面形状は複数のうねりを持つように形成された板バネである。スプリング５１のうねりは、山となる上端部５１ａを３箇所、谷となる下端部５１ｂを３箇所ずつ備え、上端部５１ａと下端部５１ｂが一つ置きに形成されている。これら各上端部５１ａ及び下端部５１ｂは、光軸に対して直交する平面が形成されている。このような形状をしたスプリング５１が、下端部５１ｂ，５１ｂ，５１ｂが直進用カム筒４９の環状凸部４９の上面に、上端部５１ａ，５１ａ，５１ａが回動カム筒４８の下端に当接された状態に設けられる。

スプリング５１の各上端部５１ａ及び各下端部５１ｂに平坦面が形成されていることにより、回動カム筒４８と直進用カム筒４９との間において、スプリング５１の安定的な配置及び動作が図られる。なお、本例のスプリング５１は環状形状の板バネであるが、回動カム筒４８に対して光軸方向に与圧をかけられる機能を備えるものであれば他の種類あるいは他の形状の弾性体でもよい。

上記回転カム筒４８が内挿された固定枠４６の外側には、可動枠４２が光軸Ｌを中心として回動自在に設けられる。可動枠４２は、外周面部分の一部が開放された開放部４２ａが形成されている。この開放部４２ａは、回動カム筒４８のレバー部４８ａが通る程度の開放幅を持つよう設計されている。回動カム筒４８のレバー部４８ａが開放部４２ａに挿通され、可動枠４２の開放部４２ａと回転カム筒４８のレバー部４８ａが係合することにより、可動枠４２の回動動作に応じて回動カム筒４８が、固定枠４６の開放部４６ａを回動運動する。

可動枠４２の内周面には、図７Ａ，Ｂに示すように、周方向に沿って溝４２ｂが形成されている。この可動枠４２の溝４２ｂと上記固定枠４６の溝４６ｃ１，４６ｃ２，４６ｃ３との間にボール４７ａ，４７ｂ，４７ｃがそれぞれ狭持される（図５Ｂ参照）。このように、可動枠４２が、固定枠４６に対して溝に保持されたボール４７ａ，４７ｂ，４７ｃを介して回動する構成とすることにより、可動枠４２が固定枠４６の周囲を滑らかに回転することができるので、摺動ロスの低減が図られる。なお、この例では、固定枠４６に形成される溝の数を３箇所、及び、その溝の一つで保持されるボールの個数を３個としているが、これに限定されるものではない。

上記可動枠４６の外周面には、断面が円弧状のヨーク（バックヨーク）と、そのヨークと一体型で径方向に２極着磁された４個のマグネットが所定の配置に設けられている。具体的には、光軸を挟んで対称をなす外周面の２箇所にヨーク４３ａ，４３ｂ、及びマグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂがそれぞれ固着される。可動枠４６のヨーク４３ａ，４３ｂ、マグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ、及びベース３０ａ，３０ｂのコイル３０ａ，３０ｂは磁気回路部を構成し、沈胴部５０を光軸方向に移動させる駆動機構として機能する。

可動枠４２の外周面に固設されるヨーク４３ａ，４３ｂは、図４に示すように、可動枠４２の外周に対応するように光軸を中心として断面が円弧状に延在されている。ヨーク４３ａ，４３ｂは周方向に所定の長さを有する。ヨーク４３ａの外周側には、マグネット４４ａ，４４ｂが密着して設けられている。同様に、光軸を挟んで対称に配置されるヨーク４３ｂの外周側には、それぞれマグネット４５ａ，４５ｂが密着して設けられている。マグネット４４ａ及びマグネット４４ｂを組み合わせた形状は、ヨーク４３の曲面形状に対応した円弧形状に構成されている。マグネット４５ａ及びマグネット４５ｂの組合せ形状についても同様である。

上記各マグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ及びマグネット４５ｂは、それぞれ２極のマグネットの組合せからなり、直径方向に対してＮ極とＳ極の２極が着磁されている。すなわち、図４に示すように、マグネット４４ａは、内側（ヨーク側）にＳ極のマグネット４４ａＳ、その外側にＮ極のマグネット４４ａＮが配置されている。隣接するマグネット４４ｂは、マグネット４４ａと極性が逆になっており、内側（ヨーク側）にＮ極のマグネット４４ｂＮ、その外側にＳ極のマグネット４４ｂＳが配置されている。マグネット４４ａ，４４ｂと光軸を挟んで対称に配置されるマグネット４５ａ，４５ｂの関係も上記と同様の関係である。つまり、マグネット４５ａは、内側（ヨーク側）にＳ極のマグネット４５ａＳ、その外側にＮ極のマグネット４５ａＮが配置され、隣接するマグネット４５ｂは、内側（ヨーク側）にＮ極のマグネット４５ｂＮ、その外側にＳ極のマグネット４５ｂＳが配置されている。

上記マグネット４４ａ，４４ｂの連結部（ニュートラルゾーン）４４ｃ、マグネット４５ａ，４５ｂの連結部（ニュートラルゾーン）４５ｃは、レバー部４８ａが可動角の中心（Ｘ軸）に位置しているとき、それぞれコイル３２ａ，３２ａの中心（コイルセンター；Ｙ軸）と一致するように構成されている（図４参照）。

上述のマグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂは、一例として焼結加工によって形成されている（焼結マグネット）。これらのマグネットの材料としては、例えば、ネオジムを主原料として、これに鉄等を加えたネオジム化合物や、サマリウムを主原料として、これにコバルト等を加えたサマリウム化合物が好適である。

次に、アクチュエータ装置１００において上下動する沈胴部５０の動作について、図９〜図１３を参照して説明する。

図９に示すように、回動カム筒４８は、光軸Ｌと直交する面内において該光軸Ｌを中心として所定角度、例えばＸ軸に対して±１５度の角度で回動できるように構成されている。つまり、光軸Ｌとコア３１ａ，３１ｂが延在する方向の双方に対して垂直な方向をニュートラル（Ｘ軸）とするとき、ＣＣＷ（反時計回り）の場合、ニュートラルから回動カム筒４８のレバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ１に当接するまでの角度が＋１５度である。また、ＣＷ（時計回り）の場合、ニュートラルから回動カム筒４８のレバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ２に当接するまでの角度が−１５度である。

実際には、回動カム筒４８のレバー部４８ａが図４に示したようなニュートラル位置にあることはなく、磁気の作用によって通常撮影時に用いられる標準位置又はマクロ撮影時に用いられるマクロ位置のいずれかの位置で保持される。すなわち、レバー部４８は、非通電時においても、その角度位置が必ず＋１５度若しくは−１５度のいずれかに保持されるように構成されている。更に、コイルへの通電方向の＋と−を切り替えることにより、元いたポジションから反対側のポジションへ回動変位する。

図１０において、コイル３２ａ，３２ｂのコイル線にある方向の電流を流すことにより、コア３１ａ，３１ｂの各マグネット側のコア端がＳ極になり、他方のコア端がＮ極になるとする。以下、単にコア端というときはマグネット側を指すとする。このとき、コア３１ａのコア端とマグネット４４ａＮの極が異なるとともに、コア３１ｂのコア端とマグネット４５ａＮの極が異なる。したがって、マグネット４４ａＮがコア３１ａのコア端に引きつけられるとともに、マグネット４５ａＮがコア３１ｂのコア端に引きつけられる。この状態がレバー部４８ａの標準位置、すなわちレンズ鏡筒６（レンズ群９）の標準位置である。

回動カム筒４８のレバー部４８ａが標準位置にあるときの沈胴部５０の状態を、図１２に示す。図１２において、Ａは図９のＥ−Ｅ線断面図、Ｂはカムピン５０ａ２の方向からの側面図である。上述のように沈胴部５０の外周面にはカムピン５０ａ２の他、カムピン５０ａ１，５０ａ３の３つが均等な間隔に形成されている（図９参照）。また同様に、回動カム筒４８の円筒面は、カム溝４８ｂ２の他、カム溝４８ｂ１，４８ｂ３が上記３箇所のカムピン５０ａ１，５０ａ１，５０ａ３と対応する位置に形成されている（図３参照）。

以下、図１２，図１３を用いてカムピン５０ａ２及びカム溝４８ｂ２の動きについて説明するが、カム溝４８ｂ１，４８ｂ３及びカムピン５０ａ１，５０ａ３についても同様であるので、ここでは説明を省略する。沈胴部５０の円筒面に、光軸Ｌを中心として均等な３箇所にカムピン５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３が設けられているので、各カムピン５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３に対し均等に力が作用し、レンズ群９を保持する沈胴部５０が光軸に沿って滑らかに上下動できる。

回動カム筒４８の外周面に形成されているカム溝４８ｂ２は、周方向に延在する２つの溝が傾斜部４８ｃで連設されてなる段差を有する貫通溝である。この段差を持つ２つの溝のうち、低い位置の溝はレンズ群９の標準位置の保持に用いられる第１係止領域（標準位置領域）あり、高い位置の溝はレンズ群９のマクロ位置の保持に用いられる第２係止領域（マクロ位置領域）である。カムピン５０ａ２は、回動カム筒４８の回動方向に応じてカム溝５０ａ２の段差を上ったり下ったりして移動する。回動カム筒４８は、上述したようにスプリング５１によって光軸方向に付勢されており、外周面の周方向に延在する溝によって、光軸方向の位置が固定される。

回転カム筒４８のレバー部４８ａが標準位置にあるとき、すなわちレバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ１に当接しているとき（図１０参照）、図１２Ｂに示すように、沈胴部５０のカムピン５０ａ２はカム溝４８ｂ２の下段側に位置する。

ここで、コイル３２ａ，３２ｂのコイル線に標準位置における方向と逆方向の電流を流すことにより、コア３１ａ，３１ｂの各マグネット側のコア端がＮ極になり、他方のコア端がＳ極になる。以下、単にコア端というときはマグネット側を指すとする。このとき、コア３１ａのコア端とマグネット４４ａＮの極が一致するとともに、コア３１ｂのコア端とマグネット４５ａＮの極が一致する。一方、コア３１ａのコア端とマグネット４４ｂＳの極が異なるとともに、コア３１ｂのコア端とマグネット４５ｂＳの極が異なる。したがって、マグネット４４ｂＳがコア３１ａのコア端に引きつけられるとともに、マグネット４５ｂＳがコア３１ｂのコア端に引きつけられる。それにより回転カム筒４８が時計回り（ＣＷ）に回転し、図１１に示すように、レバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ２に当接した状態となる。このとき、レンズ９を保持している沈胴部５０の上端が被写体側に移動して回動カム筒４８の上端より上方に位置する。この状態が、レバー部４８ａのマクロ位置、すなわちレンズ鏡筒６（レンズ群９）のマクロ位置である。

回動カム筒４８のレバー部４８ａがマクロ位置にあるときの沈胴部５０の状態を、図１３に示す。図１３において、Ａは図９のＥ−Ｅ線断面図、Ｂはカムピン５０ａ２の方向からの側面図である。

回動カム筒４８が時計回り（図１２Ｂの矢印方向）に回転してレバー部４８ａが標準位置からマクロ位置に移動（レバー部４８ａが固定枠４６の開放端部４６ｂ２に当接）すると、カムピン５０ａ２はスプリング５１によって上方に付勢されているため、カム溝４８ｂ２の下段にあったカムピン５０ａ２が傾斜部４８ｃを上昇して上段側に移動する。それにより、カムピン５０ａ２と一体に構成された沈胴部５０が光軸に沿って上方（被写体側）に移動する。その結果、図１３Ａ，Ｂに示すように、沈胴部５０とともにレンズ群９がマクロ撮影位置となる。

コイル３２ａ，３２ｂのコイル線に流す電流の向きを切り替えることで、レンズ鏡筒６（レンズ群９）をマクロ撮影位置から標準撮影位置に戻すことができる。

上述したように、回動カム筒４８のレバー部４８ａと可動枠４６の開放部４６ａとが係合し、可動枠４６の回転に応動して回動カム筒４８が回転し、沈胴部５０のカムピン５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３が回動カム筒４８の各カム溝４８ｂ１，４８ｂ２，４８ｂ３に形成された２つの係止領域間を相対的に移動する。そして、２つの係止領域間を移動する際、直進用カム筒４９の各直進用溝４９ａ１，４９ａ２，４９ａ３を光軸方向に移動する。

本実施形態では、マグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂと、コア３１ａ，３１ｂにより磁気バネが発生する構造としてあるので、例えば回動カム筒４８のレバー部４８ａが固定枠４６の開放部４６ａを遷移中に各コイルへの通電が断たれても、その磁気バネにより、レバー部４８ａが開放端部４６ｂ１，４６ｂ２（メカ端）のどちらか片方に自然に動くようになっている。このメカ端は、回動カム筒４８の各カム溝４８ｂ１，４８ｂ２，４８ｂ３とレバー部４８ａにより、メカニカルに決まるように構成されている。

上記のレンズ群９の通常位置とマクロ位置の切替え、すなわちコイル３２ａ，３２ｂに流す電流の切替えは、撮像装置１の表示パネル５（図２参照）に表示されたメニュー画面上で行うことができる。一般に、マクロ撮影のソフトキーは花の絵のアイコンで表示され、このアイコン表示されたマクロ撮影のソフトキー上にカーソル又はポインタを移動させ、操作スイッチ８の決定キーを押下するなどして、マクロ撮影モードと通常撮影モードが切り替えられる。

操作スイッチ８の操作内容はＩ／Ｆ１９を介して映像記録／再生回路部１１に入力される。映像記録／再生回路部１１は、撮影モードに応じた指示をレンズ鏡筒制御部１５に送る。そして、レンズ鏡筒制御部１５は、その指示に応じた制御信号をレンズ駆動部２４に送信し、レンズ駆動部２４からコイル３２ａ，３２ｂに対して上記制御信号に基づく所定方向の駆動電流が送られる。レンズ鏡筒６は、供給された駆動電流に従いレンズ群９が保持された沈胴部５０の標準位置及びマクロ位置を切り替える。ソフトキーによらず、装置外筐に設けられたマクロ切替えキーを操作することでマクロ機能の切替えを行うような構成としてもよいことは勿論である。

上述の第１実施形態の構成によると、回動カム筒４８のレバー部４８ａと、マグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ及びヨーク４３ａ，４４ｂ一体型の可動枠４２を噛み合わせた状態において、その外側に配設されたコア３１ａ，３１ｂ付きコイル３２ａ，３２ｂの通電を切り替えることで、電気的にマクロ機能のオン／オフを切り替えられる。このような構成としたことにより、レバー等により手動で光路に対するレンズ鏡筒６（レンズ群９）の位置を移動させることなく、自動切替えが可能となり、利用者の使い勝手が向上する。

また、電気的にマクロ機能のオン／オフを切り替える自動切替えが可能となったことにより、撮像装置外筐の外側に利用者の指を掛けて操作するためのレバー等を出す必要がなくなるので、そのための余分なスペースを設けなくてよい。したがって、薄型化・小型化が求められる携帯電話端末等の撮像装置１の薄型化・小型化が促進される。例えば、撮像装置１に設けられるアクチュエータ装置１００を、薄型かつ小型に構成できるので、該レンズ鏡筒６が取り付けられる携帯電話端末の上部筐体２の厚みが抑えられるとともに設計余裕度が向上する。その結果、上部筐体２と下部筺体３を折り畳んだ状態の装置全体の厚さを薄くでき、携帯電話端末の小型化、薄型化が図られる。

次に、アクチュエータ装置の第２実施形態の例を説明する。
図１４は、アクチュエータ装置の第２実施形態の例を示す上面図である。このアクチュエータ装置２００が上記アクチュエータ装置１００と異なる点は、ヨーク６１とマグネット６２Ｎ，６２Ｓ，６３Ｎ，６３Ｓの形状にある。そこで、ヨーク６１とマグネット６２Ｎ，６２Ｓ，６３Ｎ，６３Ｓの形状を重点的に説明し、同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

アクチュエータ装置２００のヨーク６１は円筒（環状）形状であり、可動枠４２の外周面全面にわたって設けられる。そして、ヨーク６１の周囲に半円状の２極着磁されたマグネット６２Ｎ，６２Ｓと、同じく半円形状の２極着磁されたマグネット６３Ｓ，６３Ｎが結合して構成される円筒形状のマグネットを設ける。

なお、図１４に示すアクチュエータ装置２００において、円筒形のヨーク６１に替えて、図４に示す円弧形状のヨーク４３ａ，４３ｂを適用する構成としてもよい。このとき、それぞれのコイル３２ａ，３２ｂと磁気的にオーバーラップする（磁界の影響を受ける）部分のマグネットのみ２極着磁構成とするようにしてもよい。

上述の第２実施形態の構成によれば、磁気回路としては、第１実施形態における円弧状のヨーク４３ａ，４３ｂ及びマグネット４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂを含む磁気回路（図４参照）よりも、本実施形態の円筒形状のヨーク６１及びマグネット６３Ｓ，６３Ｎよりなる磁気回路の方が有利である。また、ヨーク及びマグネットを地続きの円筒形とすることで、構造上の不均衡（アンバランス）が少なくなり、耐衝撃に対して良好な構造とすることができる。ただし、設置スペースを抑制するという点では、図４に示した円弧形状の方が有利である。その他について、本実施形態は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

次に、アクチュエータ装置の第３実施形態の例を説明する。
図１５は、アクチュエータ装置の第３実施形態の例を示した概略断面図である。このアクチュエータ装置３００が上記アクチュエータ装置１００と異なる点は、コイル７２ａ，７２ｂが、マグネット７４Ｎ，７４Ｓ及びヨーク７３の内側に構成されていることである。図４のアクチュエータ装置１００と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

本実施形態では、コイル７２ａ，７２ｂが可動枠４２と一体に設けられるとともに、固定板４１に固定されたベース７０ａ，７０ｂに円筒形状のマグネット７４Ｎ，７４Ｓと円筒形状のヨーク７３が設けられる。それにより、コイル７２ａ，７２ｂが、当該コイルへの通電の方向に基づいて可動枠４２と一体に可動する構成となっている。本実施形態の磁気回路における動作原理は、上記第１実施形態の例と同様の原理であるので詳細な説明は省略する。この第２実施形態の構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、上記ヨーク７３及びマグネット７４Ｎ，７４Ｓは、円筒（環状）形状又は円弧形状の他、それぞれのコイル３２ａ，３２ｂと磁気的にオーバーラップする（磁界の影響を受ける）部分のマグネットのみ２極着磁構成とするようにしてもよい。

また、上述した第１〜第３の実施形態に係るアクチュエータ装置は、撮像装置のマクロ切替え機構に適用されると説明したが、オートフォーカス機構やズーム機構、あるいはアイリス機構として用いることができることは勿論である。

また、上記第１〜第３の実施形態の例において、コイル３２ａ，３２ｂ（７１ａ，７１ｂ）をレンズ鏡筒６の回動中心について対称に配置したが、２個のコイルは直列に連結しても、あるいは並列でもよい。

さらに、以上の説明で挙げた使用材料及びその量、処理時間及び寸法などの数値的条件は好適例に過ぎず、説明に用いた各図における寸法形状及び配置関係も概略的なものである。すなわち、本発明は、これらの実施形態の例に限られるものではない。

本発明の撮像装置の第１実施形態の例を示す携帯電話端末の斜視図であり、Ａは上下筐体を全開した状態、Ｂは上下筐体を半開した状態の斜視図である。 本発明の撮像装置の第１実施形態の例を示す携帯電話端末における撮像系統のブロック構成図である。 本発明のアクチュエータ装置の第１実施形態に係る分解斜視図である。 本発明のアクチュエータ装置の第１実施形態を示す上面図である。 図４に示したアクチュエータ装置の断面図を示すものであり、ＡはＡ−Ａ線断面図、ＢはＢ−Ｂ線断面図である。 図３に示したアクチュエータ装置に係る固定枠の説明に供するものであり、Ａは上面図、Ｂは底面図である。 図３に示したアクチュエータ装置に係る可動枠の説明に供するものであり、Ａは上面図、ＢはＣ−Ｃ線断面図である。 図３に示したアクチュエータ装置に係るスプリングの説明に供するものであり、Ａは上面図、ＢはＤ−Ｄ線断面図である。 図３に示したアクチュエータ装置に係るレンズ鏡筒の説明に供する図である。 アクチュエータ装置のコアとマグネット（標準位置）の平面図である。 アクチュエータ装置のコアとマグネット（マクロ位置）の平面図である。 レンズ鏡筒の説明図であり、Ａは通常位置におけるＥ−Ｅ線断面図、Ｂは側面図である。 レンズ鏡筒の説明図であり、Ａはマクロ位置におけるＥ−Ｅ線断面図、Ｂは側面図である。 本発明による光学装置のアクチュエータ装置の第２実施形態の上面図である。 本発明による光学装置のアクチュエータ装置の第３実施形態の断面図である。

符号の説明

１…撮像装置、２…上部筐体、３…下部筐体、４…ヒンジ、５…表示パネル、６…レンズ鏡筒、６ａ…設置スペース、７…シャッタボタン、８…操作スイッチ、９…レンズ群、１０…撮像素子、３０ａ，３０ｂ…ベース、３１ａ，３１ｂ…コア、３２ａ，３２ｂ…コイル、３３ａ，３３ｂ…凸部、４１…固定板、４１ａ…開口部、４２…可動枠、４２ａ…開放部、４２ｂ…溝、４３…ヨーク、４４ａＳ，４４ａＮ，４４ｂＳ，４４ｂＮ，４５ａＳ，４５ａＮ，４５ｂＳ，４４ｂＮ…マグネット、４４ｃ，４５ｃ…接続部、４６…固定枠、４６ａ…開放部、４６ｂ１，４６ｂ２…開放端部、４６ｃ１，４６ｃ２，４６ｃ３…溝、４６ｄ…溝、４６ｅ…溝、４６ｒ…下端部、４７ａ，４７ｂ，４７ｃ…ボール、４８…回動カム筒、４８ａ…レバー部、４８ｂ１，４８ｂ２，４８ｂ３…カム溝、４８ｃ・・・傾斜部、４９…直進用カム筒、４９ａ…端部、４９ａ１，４９ａ２，４９ａ３…直進用溝、４９ｂ…環状凸部、５０…沈胴部、５０ａ１，５０ａ２，５０ａ３…カムピン、５１…スプリング、５１ａ…上端部、５１ｂ…下端部、６１…コイル、６２Ｎ，６２Ｓ，６３Ｎ，６３Ｓ…マグネット、７１ａ，７１ｂ…コア、７２ａ，７２ｂ…コイル、７３…ヨーク、７４Ｎ，７４Ｓ…マグネット、１００，２００，３００…アクチュエータ装置

Claims (13)

1. 円筒部外周面にレバー部が突設されるとともに、２つの係止領域を有する複数のカム溝が円筒部に貫通形成された回動カム筒と、
   前記回動カム筒の内側に配設され、円筒部外周面に光軸方向へ複数の直進溝が形成された直進用カム筒と、
   前記直進用カム筒の内側に配設され、撮影光学系を保持可能な構造とされるとともに、円筒部外周面に放射方向へ複数のカムピンが形成された沈胴部と、
   前記回動カム筒の外側に光軸を中心として回動可能に配設され、円筒部の一部に開放部が形成された可動枠と、
   前記可動枠の外側に装置筐体に対して固定した状態に設けられるコアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記可動枠の外周面に設けられるマグネットより構成され、前記可動枠を所望方向に回転させる磁気回路部と、を備え、
   前記回動カム筒のレバー部が前記可動枠の開放部に挿入されるとともに、前記沈胴部の各カムピンが前記直進用カム筒の各溝に貫通して先端が前記回動カム筒の各カム溝に挿入され、
   前記回動カム筒のレバー部と前記可動枠の開放部とが係合し、前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した前記可動枠の回転に応動して前記回動カム筒が回転し、前記沈胴部の各カムピンが前記回動カム筒の対応するカム溝の前記２つの係止領域間を相対的に移動するとともに、前記直進用カム筒の各直進溝を光軸方向に上下動する
   ことを特徴とする光学装置のアクチュエータ装置。
2. 前記マグネットは、前記可動部の外周面に径方向へ２極着磁された第１マグネットと、前記第１マグネットと極性が逆の状態で外周面に２極着磁された第２マグネットを備え、
   前記第１マグネットと前記第２マグネットは、前記回動カム筒が当該回動カム筒回動範囲中心に位置する状態において、当該第１のマグネットと第２マグネットの接続部が前記コイル中心と対向するように前記可動枠の外周面の円周方向に並設されてなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
3. 前記マグネットは、前記可動枠の外周面に固着されたヨークと一体に設けられる
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
4. 前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、前記コイルからの磁界の影響を受ける部分を２極着磁されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
5. 前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、少なくとも磁性材料を有する焼結素材で焼結により形成されてなる
   ことを特徴とする請求項２に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
6. 前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、ネオジム化合物又はサマリウム化合物を主原料として形成されてなる
   ことを特徴とする請求項５に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
7. 前記回動カム筒のカム溝は、円筒部の円周方向に形成された第１係止領域と、該第１係止領域と光軸方向の位置が異なる第２係止領域が形成され、前記第１係止領域と前記第２係止領域が傾斜部により接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
8. 前記回動カム筒の前記第２係止領域は、前記第１係止領域より被写体側に形成されており、前記第１係止領域は通常撮影時に用いられ、前記第２係止領域はマクロ撮影時に用いられる
   ことを特徴とする請求項７に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
9. 円筒部外周面の周方向に溝が形成されており、装置筐体に対して固定した状態に設けられる固定枠を備え、
   前記可動枠は前記固定枠の溝と当該可動枠の円筒部内周面の周方向に形成された溝との間に保持されたボールを介して前記固定枠の周囲を回転する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
10. 前記固定枠の円筒部の一部に開放部が形成され、前記回動カム筒のレバー部が前記固定枠の当該開放部に挿入され、前記固定枠の開放端部により前記回動カム筒の回転が係止される
    ことを特徴とする請求項９に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
11. 前記直進用カム筒の円筒部の下端近傍に断面形状が凸形状かつ上面形状が環状形状の環状凸部が形成され、前記直進用カム筒の環状凸部と前記回動カム筒の下端との間に、光軸方向への弾性を持つ弾性部材が配設されてなる
    ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
12. 前記磁気回路部は、前記可動枠の外周面に設けられるコアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記コイルの外側に装置筐体に対して固定した状態に配置されるマグネットより構成される
    ことを特徴とする請求項１に記載の光学装置のアクチュエータ装置。
13. レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、
    前記レンズ鏡筒の内部に保持されるとともに被写体からの像を前記撮像素子に導く撮影光学系と、
    前記撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置であって、
    前記アクチュエータ装置は、
    円筒部外周面にレバー部が突設されるとともに、２つの係止領域を有する複数のカム溝が円筒部に貫通形成された回動カム筒と、
    前記回動カム筒の内側に配設され、円筒部外周面に光軸方向へ複数の直進溝が形成された直進用カム筒と、
    前記直進用カム筒の内側に配設され、撮影光学系を保持可能な構造とされるとともに、円筒部外周面に放射方向へ複数のカムピンが形成された沈胴部と、
    前記回動カム筒の外側に光軸を中心として回動可能に配設され、円筒部の一部に開放部が形成された可動枠と、
    前記可動枠の外側に装置筐体に対して固定した状態に設けられるコアと、前記コアに巻回されるコイルと、前記可動枠の外周面に設けられるマグネットより構成され、前記可動枠を所望方向に回転させる磁気回路部と、を備え、
    前記回動カム筒のレバー部が前記可動枠の開放部に挿入されるとともに、前記沈胴部の各カムピンが前記直進用カム筒の各溝に貫通して先端が前記回動カム筒の各カム溝に挿入され、
    前記回動カム筒のレバー部と前記可動枠の開放部とが係合し、前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した前記可動枠の回転に応動して前記回動カム筒が回転し、前記沈胴部の各カムピンが前記回動カム筒の対応するカム溝の前記２つの係止領域間を相対的に移動するとともに、前記直進用カム筒の各直進溝を光軸方向に上下動する構成として、
    前記回動枠の回動に基づき回動される前記回動カム筒の回動により前記光学部材を前記光路に対して出し入れさせる
    ことを特徴とする撮像装置。

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