JP2010282028A

JP2010282028A - Lens unit and imaging device

Info

Publication number: JP2010282028A
Application number: JP2009135474A
Authority: JP
Inventors: Norio Nakahira; 法生中平; Toshihisa Tanaka; 稔久田中; Yoichi Yamamoto; 洋一山本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-06-04
Filing date: 2009-06-04
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2029-06-04
Also published as: JP5573007B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lens unit including an actuator having a stop position self-holding function. <P>SOLUTION: The lens unit includes: a holding frame for holding a lens; the actuator for moving the holding frame connected to a movable member moving linearly with respect to a stator; a braking part which presses the movable member and the stator against each other for braking the movable member to the stator when the actuator for moving does not generate a drive force; and an actuator for the braking part which cancels the pressing force of the movable member and the stator when the actuator for moving generates the drive force. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関する。 The present invention relates to a lens unit and an imaging apparatus.

撮像装置の光学系において光学部品を移動させる駆動源のひとつとしてリニアアクチュエータが用いられる。リニアアクチュエータは、コイルおよび永久磁石の一方を固定子に線状に配列して、コイルおよび永久磁石の他方を、固定子に沿って移動する移動子に搭載して形成される（特許文献１参照）。 A linear actuator is used as one of driving sources for moving optical components in the optical system of the imaging apparatus. The linear actuator is formed by linearly arranging one of a coil and a permanent magnet on a stator and mounting the other of the coil and the permanent magnet on a moving element that moves along the stator (see Patent Document 1). ).

特開２００４−１９１４５３号公報JP 2004-191453 A

リニアアクチュエータにおいて、移動子は円滑に移動する構造を有する。このため、移動子が停止した場合には、移動子の位置に基づく帰還制御等により移動子の停止位置を維持しなければならず、移動子が停止している場合にも電力消費が生じる。また、電源が遮断された場合は、リニアアクチュエータは移動子の位置を維持できない。 In the linear actuator, the moving element has a structure that moves smoothly. For this reason, when the mover stops, the stop position of the mover must be maintained by feedback control based on the position of the mover, and power consumption occurs even when the mover is stopped. Further, when the power is cut off, the linear actuator cannot maintain the position of the moving element.

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、レンズを保持する保持枠と、固定子に対して直線的に移動する可動子に連結された保持枠を移動させる移動用アクチュエータと、移動用アクチュエータが駆動力を発生していない場合に、可動子および固定子を相互に押し付けて、可動子を固定子に対して制動する制動部と、移動用アクチュエータが駆動力を発生した場合に、可動子および固定子の押し付け力を打ち消す制動部用アクチュエータとを備えるレンズユニットが提供される。 Therefore, in order to solve the above problems, as a first aspect of the present invention, a holding frame that holds a lens, and a moving actuator that moves a holding frame that is connected to a mover that moves linearly with respect to the stator; When the moving actuator does not generate a driving force, the moving part and the stator are pressed against each other to brake the moving element against the stator, and the moving actuator generates a driving force. Further, there is provided a lens unit including a brake part actuator that cancels the pressing force of the mover and the stator.

また、本発明の第二態様として、上記レンズユニットを備えた撮像装置が提供される。 In addition, as a second aspect of the present invention, an imaging device including the lens unit is provided.

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。 The above summary of the present invention does not enumerate all necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can be an invention.

撮像装置９９全体の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the imaging device 99 whole. 直動駆動部３００の斜視図である。3 is a perspective view of a linear motion drive unit 300. FIG. 直動駆動部３００の断面図である。4 is a cross-sectional view of a linear motion drive unit 300. FIG. 動作中の直動駆動部３００の断面図である。It is sectional drawing of the linear drive part 300 in operation | movement. 主に固定子１２０の構造を示す斜視図である。It is a perspective view mainly showing the structure of the stator 120. 直動駆動部３００の電気的構造を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an electrical structure of a linear motion drive unit 300. 直動駆動部３００の制御系３０１を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system 301 of the linear motion drive unit 300. レンズユニット１００の他の構造を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the lens unit. レンズユニット１００のまた他の構造を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the lens unit.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図１は、撮像装置９９全体の構造を示す模式的な断面図である。撮像装置９９は、レンズユニット１００と撮像部２００とを組み合わせて形成される。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall structure of the image pickup apparatus 99. The imaging device 99 is formed by combining the lens unit 100 and the imaging unit 200.

レンズユニット１００は、鏡筒１１０、固定子１２０、可動子１３０、案内軸１４０、被案内部１５０、保持枠１６０、絞り装置１７０および複数のレンズ群１０２、１０４、１０６を備える。レンズ群１０２、１０４、１０６は、共通の光軸Ｃに沿って配列され、光学系１０１を形成する。 The lens unit 100 includes a lens barrel 110, a stator 120, a mover 130, a guide shaft 140, a guided portion 150, a holding frame 160, a diaphragm device 170, and a plurality of lens groups 102, 104, and 106. The lens groups 102, 104, and 106 are arranged along a common optical axis C to form the optical system 101.

鏡筒１１０は、後述する撮像部２００のマウント部２６０に結合されて撮像部２００と一体になる。鏡筒１１０の内側には、軸状の固定子１２０および案内軸１４０が、鏡筒１１０の長手方向に、互いに並行に固定される。 The lens barrel 110 is coupled to a mount unit 260 of the imaging unit 200 described later and is integrated with the imaging unit 200. Inside the lens barrel 110, the shaft-shaped stator 120 and the guide shaft 140 are fixed in parallel to each other in the longitudinal direction of the lens barrel 110.

一方、複数のレンズ群１０２、１０４、１０６のそれぞれは、保持枠１６０に個別に保持される。また、ひとつのレンズ群１０４は、絞り装置１７０と共に保持枠１６０に保持される。 On the other hand, each of the plurality of lens groups 102, 104, and 106 is individually held by the holding frame 160. One lens group 104 is held by the holding frame 160 together with the diaphragm device 170.

保持枠１６０の一部または全部は、可動子１３０、制動部用アクチュエータ１３６および被案内部１５０を介して、固定子１２０および案内軸１４０から、鏡筒１１０の長手方向に移動可能に支持される。レンズ群１０２、１０４、１０６の移動により、光学系１０１の焦点距離および焦点位置が調整される。なお、制動部用アクチュエータ１３６については、図３および図４を参照して後述する。 Part or all of the holding frame 160 is supported so as to be movable in the longitudinal direction of the lens barrel 110 from the stator 120 and the guide shaft 140 via the mover 130, the brake portion actuator 136, and the guided portion 150. . The focal length and focal position of the optical system 101 are adjusted by the movement of the lens groups 102, 104, and 106. The braking portion actuator 136 will be described later with reference to FIGS. 3 and 4.

撮像部２００は、主鏡２４０、副鏡２４２、ペンタプリズム２７０、接眼光学系２９０を含む光学系と、焦点検出部２３０、主制御部２５０、測光部２８０等を含む制御系とを備える。主鏡２４０は、レンズユニット１００の光学系１０１を介して入射した入射光の光路上に位置する待機位置と、当該入射光を避けて上昇する撮影位置（図中に点線で示す）との間を移動する。 The imaging unit 200 includes an optical system including a primary mirror 240, a secondary mirror 242, a pentaprism 270, and an eyepiece optical system 290, and a control system including a focus detection unit 230, a main control unit 250, a photometry unit 280, and the like. The primary mirror 240 is between a standby position located on the optical path of incident light incident through the optical system 101 of the lens unit 100 and an imaging position (indicated by a dotted line in the figure) that rises while avoiding the incident light. To move.

待機位置にある主鏡２４０の裏面には、副鏡２４２が配置される。副鏡２４２は、主鏡２４０を透過した入射光の一部を、下方に配置された焦点検出部２３０に導く。これにより、主鏡２４０が待機位置にある場合は、焦点検出部２３０が光学系１０１の合焦状態を検出する。なお、主鏡２４０が撮影位置に移動した場合は、副鏡２４２も入射光の光路から退避する。 A secondary mirror 242 is disposed on the back surface of the primary mirror 240 at the standby position. The secondary mirror 242 guides part of the incident light transmitted through the primary mirror 240 to the focus detection unit 230 disposed below. Thereby, when the primary mirror 240 is in the standby position, the focus detection unit 230 detects the in-focus state of the optical system 101. When the primary mirror 240 is moved to the photographing position, the secondary mirror 242 is also retracted from the optical path of the incident light.

また、待機位置にある主鏡２４０は、入射光に対して傾斜して配され、入射光の殆どを、上方に配置されたフォーカシングスクリーン２７２に導く。フォーカシングスクリーン２７２は、光学系１０１の合焦位置に配され、光学系１０１により結ばれた像を結像させる。 Further, the primary mirror 240 at the standby position is inclined with respect to the incident light and guides most of the incident light to the focusing screen 272 disposed above. The focusing screen 272 is disposed at a focus position of the optical system 101 and forms an image formed by the optical system 101.

フォーカシングスクリーン２７２に映し出された画像は、ペンタプリズム２７０を介して接眼光学系２９０から観察される。これにより、接眼光学系２９０からは、フォーカシングスクリーン２７２上の画像を正像として見ることができる。 The image displayed on the focusing screen 272 is observed from the eyepiece optical system 290 via the pentaprism 270. As a result, the image on the focusing screen 272 can be viewed as a normal image from the eyepiece optical system 290.

ペンタプリズム２７０および接眼光学系２９０の間には、ファインダＬＣＤ２９４に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーン２７２の映像に重畳させるハーフミラー２９２が配置される。これにより、接眼光学系２９０の出射端においては、フォーカシングスクリーン２７２の映像と、ファインダＬＣＤ２９４の映像とを併せて見ることができる。なお、ファインダＬＣＤ２９４には、撮像装置９９の撮影条件、設定条件、閃光装置のレディライト等の情報が表示される。 Between the pentaprism 270 and the eyepiece optical system 290, a half mirror 292 that superimposes the display image formed on the finder LCD 294 on the image of the focusing screen 272 is disposed. Thereby, at the exit end of the eyepiece optical system 290, the image on the focusing screen 272 and the image on the finder LCD 294 can be seen together. The finder LCD 294 displays information such as shooting conditions and setting conditions of the imaging device 99 and ready light of the flash device.

また、ペンタプリズム２７０の出射光の一部は、測光部２８０に導かれる。測光部２８０は、入射光の強度およびその分布等を測定して、撮影条件を決定する場合に測定結果を参照させる。 A part of the light emitted from the pentaprism 270 is guided to the photometry unit 280. The photometry unit 280 measures the intensity of incident light, its distribution, and the like, and refers to the measurement result when determining imaging conditions.

撮像部２００において、レンズユニット１００からの入射光に対して主鏡２４０の後方には、シャッタ２２０、光学フィルタ２１２および撮像素子２１０が光軸Ｃに沿って配される。撮像部２００のレリーズスイッチが押された場合は、まず、主鏡２４０が撮影位置に移動して、入射光の光路から退避する。これにより、入射光はシャッタ２２０に向かって入射する。更に、シャッタ２２０が開放されると、入射光は直進して撮像素子２１０に入射される。これにより、光学系１０１を形成した画像が、撮像素子２１０において電気信号に変換される。 In the imaging unit 200, a shutter 220, an optical filter 212, and an imaging element 210 are arranged along the optical axis C behind the main mirror 240 with respect to the incident light from the lens unit 100. When the release switch of the imaging unit 200 is pressed, first, the primary mirror 240 moves to the imaging position and retracts from the optical path of the incident light. Thereby, the incident light enters toward the shutter 220. Further, when the shutter 220 is opened, the incident light goes straight and enters the image sensor 210. As a result, the image on which the optical system 101 is formed is converted into an electrical signal in the image sensor 210.

なお、撮像部２００は、レンズユニット１００に対して背面に、外部に面して配されたメインＬＣＤ２９６を備える。メインＬＣＤ２９６は、撮像部２００に対する各種の設定情報を表示する他、主鏡２４０が撮影位置に移動している場合に撮像素子２１０に形成された画像を表示することもできる。また、撮像素子２１０により撮像された画像を再生する場合にも用いられる。 Note that the imaging unit 200 includes a main LCD 296 arranged on the back surface of the lens unit 100 so as to face the outside. The main LCD 296 can display various setting information for the image capturing unit 200 and can display an image formed on the image sensor 210 when the primary mirror 240 is moved to the photographing position. It is also used when reproducing an image captured by the image sensor 210.

主制御部２５０は、上記のような動作を総合的に制御する。また、撮像部２００側の焦点検出部２３０が検出した被写体までの距離の情報を参照して、レンズユニット１００を駆動するオートフォーカス機構を制御する。 The main controller 250 comprehensively controls the above operation. In addition, the autofocus mechanism that drives the lens unit 100 is controlled with reference to the distance information to the subject detected by the focus detection unit 230 on the imaging unit 200 side.

図２は、レンズユニット１００における直動駆動部３００の斜視図である。図２は、ひとつのレンズ群１０６と、レンズ群１０６を保持した保持枠１６０を駆動する部材を抜き出して示す。図２において、図１と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。 FIG. 2 is a perspective view of the linear motion drive unit 300 in the lens unit 100. FIG. 2 shows one lens group 106 and a member that drives a holding frame 160 that holds the lens group 106. In FIG. 2, the same elements as those in FIG.

直動駆動部３００において、レンズ群１０６を保持する保持枠１６０は、略円形の枠の対称な位置に一体的に配された可動子１３０および被案内部１５０に支持される。可動子１３０は、保持枠１６０に対して、制動部用アクチュエータ１３６を介して結合される。また、可動子１３０は、固定子１２０を挿通され、固定子１２０の延在方向に沿って移動する。被案内部１５０も、案内軸１４０を挿通されて、案内軸１４０に沿って移動する。 In the linear motion drive unit 300, the holding frame 160 that holds the lens group 106 is supported by the mover 130 and the guided unit 150 that are integrally disposed at symmetrical positions of a substantially circular frame. The mover 130 is coupled to the holding frame 160 via a brake portion actuator 136. The mover 130 is inserted through the stator 120 and moves along the extending direction of the stator 120. The guided portion 150 is also inserted through the guide shaft 140 and moves along the guide shaft 140.

なお、後述するように、保持枠１６０を移動させる駆動力は、固定子１２０および可動子１３０の間で発生される。このため、固定子１２０には、電力を供給するケーブル１２１が結合される。 As will be described later, a driving force for moving the holding frame 160 is generated between the stator 120 and the mover 130. For this reason, a cable 121 that supplies power is coupled to the stator 120.

保持枠１６０および被案内部１５０は、可動子１３０に連れ従って移動する。固定子１２０および案内軸１４０は、光学系１０１の光軸Ｃと平行に配されるので、保持枠１６０に保持されたレンズ群１０６は光軸Ｃに沿って移動する。 The holding frame 160 and the guided portion 150 move according to the mover 130. Since the stator 120 and the guide shaft 140 are arranged in parallel with the optical axis C of the optical system 101, the lens group 106 held by the holding frame 160 moves along the optical axis C.

図３は、直動駆動部３００の断面図である。なお、図３は、直動駆動部３００が可動子１３０を駆動していない状態を示す。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the linear motion drive unit 300. FIG. 3 shows a state in which the linear motion drive unit 300 is not driving the mover 130.

固定子１２０は、外筒１２２およびコア１２８と、複数のコイル１２４とを有する。可動子１３０は、可動子本体１３８と、可動子本体１３８に対して取り付けられた軸受部１３２、永久磁石１３４および制動部用アクチュエータ１３６を有する。 The stator 120 includes an outer cylinder 122 and a core 128, and a plurality of coils 124. The mover 130 includes a mover main body 138, a bearing portion 132 attached to the mover main body 138, a permanent magnet 134, and a braking portion actuator 136.

固定子１２０において、外筒１２２およびコア１２８は、互いに同軸に配される。複数のコイル１２４の各々は、外筒１２２の内側において、コア１２８の回りに巻かれ、固定子１２０の長手方向に配列される。なお、直動駆動部３００の制御性を向上させるという観点から、外筒１２２およびコア１２８は非磁性体であることが好ましい。 In the stator 120, the outer cylinder 122 and the core 128 are arranged coaxially with each other. Each of the plurality of coils 124 is wound around the core 128 inside the outer cylinder 122 and arranged in the longitudinal direction of the stator 120. In addition, from the viewpoint of improving the controllability of the linear motion drive unit 300, the outer cylinder 122 and the core 128 are preferably non-magnetic.

可動子１３０において、可動子本体１３８は、固定子１２０の外径よりも大きな内径を有する。可動子１３０内面の図中の下側は、軸受部１３２を有するが、図示の状態では、固定子１２０から離間する。一方、可動子１３０内面の上側は、制動面１３７として、固定子１２０の上面に接している。これにより、可動子１３０は、固定子１２０に対して制動される。 In the mover 130, the mover main body 138 has an inner diameter larger than the outer diameter of the stator 120. The lower side of the inner surface of the mover 130 in the figure has a bearing portion 132, but is separated from the stator 120 in the illustrated state. On the other hand, the upper side of the inner surface of the mover 130 is in contact with the upper surface of the stator 120 as a braking surface 137. Thereby, the mover 130 is braked with respect to the stator 120.

被案内部１５０も、案内軸１４０の外径よりも大きな内径を有して、被案内部１５０の内面は、案内軸１４０の表面から離間する。被案内部１５０の内側両端には一対の軸受部１５２が配され、被案内部１５０は、軸受部１５２を介して案内軸１４０から支持される。これにより、被案内部１５０は、案内軸１４０に沿って円滑に移動する状態にある。 The guided portion 150 also has an inner diameter larger than the outer diameter of the guide shaft 140, and the inner surface of the guided portion 150 is separated from the surface of the guide shaft 140. A pair of bearing portions 152 are disposed at both inner ends of the guided portion 150, and the guided portion 150 is supported from the guide shaft 140 via the bearing portion 152. Thereby, the guided portion 150 is in a state of moving smoothly along the guide shaft 140.

永久磁石１３４は、可動子本体１３８の中程において固定子１２０を包囲する環状の形状を有する。また、永久磁石１３４は、固定子１２０の長手方向の両端において極性が反転するように着磁される。ただし、永久磁石１３４の向きに特に制限はなく、固定子１２０の長手方向について、図示の方向と反対に極性が配列されていてもよい。 The permanent magnet 134 has an annular shape that surrounds the stator 120 in the middle of the movable body 138. Further, the permanent magnet 134 is magnetized so that the polarity is reversed at both ends of the stator 120 in the longitudinal direction. However, the direction of the permanent magnet 134 is not particularly limited, and the polarity of the longitudinal direction of the stator 120 may be arranged opposite to the illustrated direction.

制動部用アクチュエータ１３６は、上面を可動子本体１３８の下面に結合され、下面を保持枠１６０に結合される。これにより、保持枠１６０は、可動子本体１３８に連結される。制動部用アクチュエータ１３６は、外部から駆動電圧を印加されて動作した場合に、その厚さを増すが、その状態については図４に示す。 The braking portion actuator 136 has an upper surface coupled to the lower surface of the movable body 138 and a lower surface coupled to the holding frame 160. As a result, the holding frame 160 is coupled to the mover main body 138. The brake portion actuator 136 increases its thickness when operated with an external drive voltage applied. This state is shown in FIG.

このように、制動部用アクチュエータ１３６が動作していない場合、可動子本体１３８は固定子１２０に接して、可動子１３０の位置を保持する。従って、保持枠１６０とそれに保持されたレンズ群１０６も、固定子１２０に対する位置を保持する。 In this manner, when the brake section actuator 136 is not operating, the mover main body 138 is in contact with the stator 120 and holds the position of the mover 130. Therefore, the holding frame 160 and the lens group 106 held by the holding frame 160 also hold the position with respect to the stator 120.

制動部用アクチュエータ１３６は、電圧を印加された場合に厚さを変化させる圧電素子により形成される。即ち、圧電素子を用いて、駆動電圧を印加した場合に制動部用アクチュエータ１３６が厚さを減じるように形成することができる。これにより、直動駆動部３００が可動子１３０を駆動していない場合は、図示の状態が維持される。 The brake portion actuator 136 is formed of a piezoelectric element that changes its thickness when a voltage is applied. That is, the piezoelectric element can be formed such that the braking portion actuator 136 reduces the thickness when a driving voltage is applied. Thereby, when the linear drive part 300 is not driving the needle | mover 130, the state of illustration is maintained.

図４は、動作中の直動駆動部３００の断面図である。直動駆動部３００が動作する場合は、制動部用アクチュエータ１３６に対しても駆動電圧が印加される。これにより、制動部用アクチュエータ１３６はその厚さ（高さ）を増し、可動子本体１３８を、図中の上方に持ち上げる。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the linear drive unit 300 during operation. When the linear drive unit 300 operates, a drive voltage is also applied to the brake unit actuator 136. As a result, the braking portion actuator 136 increases its thickness (height), and lifts the mover body 138 upward in the drawing.

これにより、図示のように、可動子本体１３８の制動面１３７は、固定子１２０の表面から離間する。また、可動子本体１３８の軸受部１３２が、固定子１２０に接する。軸受部１３２は、可動子本体１３８および固定子１２０の間の摺動抵抗を低減するので、可動子１３０は、固定子１２０に対して円滑に移動できる状態になる。固定子１２０に対する可動子１３０の駆動については、図５から図７までを参照して後述する。 As a result, as shown in the figure, the braking surface 137 of the mover main body 138 is separated from the surface of the stator 120. Further, the bearing portion 132 of the mover main body 138 is in contact with the stator 120. Since the bearing part 132 reduces the sliding resistance between the needle | mover main body 138 and the stator 120, the needle | mover 130 will be in the state which can move smoothly with respect to the stator 120. FIG. The driving of the movable element 130 with respect to the stator 120 will be described later with reference to FIGS.

なお、上記のような動作をする制動部用アクチュエータ１３６は、加熱された場合に形状を変化させるバイメタルでも形成できる。更に、回復温度まで加熱されて記憶形状を回復する形状記憶合金を用いても、制動部用アクチュエータ１３６を形成できる。 The brake section actuator 136 that operates as described above can be formed of a bimetal that changes its shape when heated. Furthermore, even when a shape memory alloy that is heated to the recovery temperature and recovers the memory shape is used, the brake portion actuator 136 can be formed.

バイメタルまたは形状記憶合金は、ヒータ等を併設して供給電力のオンオフにより動作を制御できる。また、固定子１２０に配されたコイルが発生する熱を制動部用アクチュエータ１３６に伝播させることにより、直動駆動部３００が動作している場合に、制動部用アクチュエータ１３６による可動子１３０の制動が同時に解除される制御を自律的に実行させることもできる。 The operation of the bimetal or shape memory alloy can be controlled by turning on and off the supplied power by providing a heater or the like. Further, when the linear drive unit 300 is operating by propagating the heat generated by the coils arranged in the stator 120 to the brake unit actuator 136, the brake 130 is braked by the brake unit actuator 136. It is also possible to autonomously execute the control for simultaneously canceling.

また、上記の例では、保持枠１６０の一端を可動子１３０により駆動して、他端を可動子１３０に従動する被案内部１５０とした。しかしながら、一対の可動子１３０を配して保持枠１６０を両端で同時に駆動してもよい。その場合は、案内軸１４０に替えて固定子１２０を配すべきことはいうまでもない。 In the above example, one end of the holding frame 160 is driven by the movable element 130, and the other end is the guided portion 150 that is driven by the movable element 130. However, a pair of movers 130 may be provided to drive the holding frame 160 at both ends simultaneously. In that case, it goes without saying that the stator 120 should be arranged in place of the guide shaft 140.

図５は、直動駆動部３００の斜視図であり、固定子１２０および可動子１３０の内部構造を露出させて示す。図１から図３までと共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。 FIG. 5 is a perspective view of the linear motion drive unit 300 and shows the internal structures of the stator 120 and the mover 130 exposed. Elements common to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

固定子１２０は、コア１２８に沿って配列された複数のコイル１２４を有する。コイル１２４の各々は、駆動電流を供給された場合に個別に磁界を発生する。可動子１３０において、永久磁石１３４は、外筒１２２の外側から、コイル１２４を包囲する。また、可動子１３０において、制動部用アクチュエータ１３６は、固定子１２０および可動子１３０の径方向について、可動子１３０の外側に配される。 The stator 120 has a plurality of coils 124 arranged along a core 128. Each of the coils 124 individually generates a magnetic field when supplied with a drive current. In the mover 130, the permanent magnet 134 surrounds the coil 124 from the outside of the outer cylinder 122. Further, in the mover 130, the braking portion actuator 136 is disposed outside the mover 130 in the radial direction of the stator 120 and the mover 130.

図６は、直動駆動部３００の電気的構造を示す模式図である。なお、他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an electrical structure of the linear motion drive unit 300. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same element as another figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

コイル１２４はコア１２８の回りに個別に巻かれ、図中に点線で結んで示すように、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相に結線される。図示の例では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相が３組示されるが、三相あるいは３組に限られないことはいうまでもなく、可動子１３０に求められる移動距離に応じて配される。また、コイル１２４の結線も三相結線に限られるわけではなく、三相結線以上または２相結線でもよい。 The coil 124 is individually wound around the core 128, and is connected to three phases of the U phase, the V phase, and the W phase as shown by dotted lines in the drawing. In the illustrated example, three sets of three phases of U phase, V phase, and W phase are shown, but it is needless to say that it is not limited to three phases or three sets, depending on the moving distance required for the mover 130. Arranged. Further, the connection of the coil 124 is not limited to the three-phase connection, and may be a three-phase connection or more or a two-phase connection.

図７は、直動駆動部３００の制御系３０１を示すブロック図である。制御系３０１は、位置算出部３２０、駆動回路３３０およびスイッチ制御部３４０を含む。なお、制御系３０１は、撮像部２００の制御部２５０に含まれる。 FIG. 7 is a block diagram showing the control system 301 of the linear motion drive unit 300. The control system 301 includes a position calculation unit 320, a drive circuit 330, and a switch control unit 340. The control system 301 is included in the control unit 250 of the imaging unit 200.

位置算出部３２０は、直動駆動部３００に配されたエンコーダ３１０が検出した可動子１３０の位置を参照して、可動子１３０を移動させる場合に駆動回路３３０をオンにする。駆動回路３３０は、三相指令発生部３３２および直流電圧発生部３３４を含む。三相指令発生部３３２は、コイル１２４に供給する駆動電流を発生する。直流電圧発生部３３４は、制動部用アクチュエータ１３６に印加する駆動電圧を発生する。更に、スイッチ制御部３４０は、位置算出部３２０の指示に応じて、三相指令発生部３３２および直流電圧発生部３３４を、コイル１２４または制動部用アクチュエータ１３６に結合する。 The position calculation unit 320 refers to the position of the mover 130 detected by the encoder 310 arranged in the linear drive unit 300 and turns on the drive circuit 330 when moving the mover 130. Drive circuit 330 includes a three-phase command generator 332 and a DC voltage generator 334. Three-phase command generator 332 generates a drive current to be supplied to coil 124. The DC voltage generation unit 334 generates a drive voltage to be applied to the brake unit actuator 136. Further, the switch control unit 340 couples the three-phase command generation unit 332 and the DC voltage generation unit 334 to the coil 124 or the braking unit actuator 136 in accordance with an instruction from the position calculation unit 320.

スイッチＳＷ０が閉じた場合、制動部用アクチュエータ１３６の駆動電圧は、増幅器３５０を介して制動部用アクチュエータ１３６に印加される。これにより、制動部用アクチュエータ１３６の厚さが増加して、可動子本体１３８が、固定子１２０の径方向に変位する。これにより、制動面１３７が固定子１２０から離間すると共に、可動子本体１３８は軸受部１３２を介して固定子１２０に接する。従って、可動子１３０は、固定子１２０に対して円滑に移動し得る状態になる。 When the switch SW0 is closed, the drive voltage of the brake actuator 136 is applied to the brake actuator 136 via the amplifier 350. As a result, the thickness of the brake portion actuator 136 increases, and the movable body 138 is displaced in the radial direction of the stator 120. Accordingly, the braking surface 137 is separated from the stator 120, and the movable body main body 138 is in contact with the stator 120 through the bearing portion 132. Therefore, the mover 130 can move smoothly with respect to the stator 120.

コイル１２４に対して供給される駆動電流は、制御部２５０が可動子１３０の目標位置を示すと、位置算出部３２０は、エンコーダ３１０を参照して、目標位置までの距離と方向とに応じた直動駆動部３００の駆動量を算出する。三相指令発生部３３２は、算出結果に応じて、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のそれぞれについて駆動電流を発生して、対応する電流増幅器に三相指令値を与える。 When the control unit 250 indicates the target position of the mover 130, the position calculation unit 320 refers to the encoder 310 and the drive current supplied to the coil 124 depends on the distance and direction to the target position. The drive amount of the linear motion drive unit 300 is calculated. The three-phase command generation unit 332 generates a drive current for each of the U phase, the V phase, and the W phase according to the calculation result, and gives a three-phase command value to the corresponding current amplifier.

スイッチ制御部３４０は、位置算出部の算出結果に応じて、スイッチ部Ｓの複数のスイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ９をオンオフ制御する。これにより、コイル１２４のいずれかに電流Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗを通電させて、直動駆動部３００を動作させる。なお、電流増幅器には、過電流保護のために過電流をセンスする直列抵抗を配置してもよい。 The switch control unit 340 controls on / off of the plurality of switches SW1 to SW9 of the switch unit S according to the calculation result of the position calculation unit. Thereby, the current Iu, Iv, Iw is energized to any one of the coils 124, and the linear drive unit 300 is operated. The current amplifier may be provided with a series resistor that senses overcurrent for overcurrent protection.

コイル１２４に対する駆動電流の供給スケジュールを下記の表１示す。表１において、列方向にはコイル１２４に対応するスイッチＳＷ１〜ＳＷ９までのスイッチ番号を、行方向には移動子の目標位置までの距離Ｌａ（単位ｍｍ）を記載する。また、表中の○はコイルへ通電状態を、×は非通電状態をそれぞれ示す。また、マグネット位置の数値は、可動子１３０の移動方向に係るひとつのコイル１２４の長さをミリ単位で示す。なお、個々のコイル１２４の長さは１０ミリとする。 The schedule for supplying drive current to the coil 124 is shown in Table 1 below. In Table 1, the switch numbers from the switches SW1 to SW9 corresponding to the coils 124 are described in the column direction, and the distance La (unit: mm) to the target position of the slider is described in the row direction. In the table, ◯ indicates the energized state of the coil, and x indicates the non-energized state. The numerical value of the magnet position indicates the length of one coil 124 in the moving direction of the mover 130 in millimeters. The length of each coil 124 is 10 mm.

このように、複数のコイル１２４に、駆動電流を順次供給することにより、永久磁石１３４を搭載した可動子１３０を移動させることができる。また、駆動電流を供給するコイル１２４の順番を反転させることにより、可動子１３０の移動方向を反転させることもできる。 In this way, by sequentially supplying the drive current to the plurality of coils 124, the mover 130 on which the permanent magnet 134 is mounted can be moved. In addition, the moving direction of the mover 130 can be reversed by reversing the order of the coils 124 that supply the drive current.

更に、いずれかのコイル１２４に駆動電流が供給されている間、制動部用アクチュエータ１３６による可動子１３０の制動が解除されている。これにより、駆動力を受けた可動子１３０は円滑に移動して、保持枠１６０を移動させる。 Furthermore, while the drive current is supplied to any one of the coils 124, the braking of the mover 130 by the braking section actuator 136 is released. Accordingly, the mover 130 that has received the driving force moves smoothly and moves the holding frame 160.

コイル１２４のすべてに駆動電流の供給が絶たれた場合、スイッチ制御部３４０は、スイッチＳＷ０を除く全てのスイッチＳＷ１〜ＳＷ９を導通状態にする。これにより、直動駆動部３００はコイルショートモードとなり、永久磁石１３４およびコイル１２４の相対的移動により発生する逆起電流で停止する。 When the supply of the drive current to all of the coils 124 is interrupted, the switch control unit 340 brings all the switches SW1 to SW9 except the switch SW0 into a conductive state. As a result, the linear drive unit 300 enters the coil short mode and stops at the back electromotive force generated by the relative movement of the permanent magnet 134 and the coil 124.

更に、コイル１２４のいずれにも駆動電流が供給されていない場合は、制動部用アクチュエータ１３６に対する駆動電圧も供給されない。これにより、制動部用アクチュエータ１３６は、可動子本体１３８を変位させ、軸受部１３２を固定子１２０から離間させると共に、制動面１３７を固定子１２０に当接させ、可動子１３０を固定子１２０に対して制動させる。 Furthermore, when no drive current is supplied to any of the coils 124, no drive voltage is supplied to the brake section actuator 136. As a result, the brake section actuator 136 displaces the mover main body 138 to move the bearing section 132 away from the stator 120, bring the braking surface 137 into contact with the stator 120, and move the mover 130 to the stator 120. Brake against

この制動は、外部から駆動電力を受けることなく維持されるので、可動子１３０の停止位置は、電源等のオンオフにかかわらず維持される。また、可動子１３０を制止することにより、電力が消費されることもない。 Since this braking is maintained without receiving drive power from the outside, the stop position of the mover 130 is maintained regardless of whether the power source or the like is on or off. In addition, power is not consumed by stopping the mover 130.

図８は、レンズユニット１００の他の構造を示す図である。他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、以下に説明する部分を除くと、このレンズユニット１００は、図１から図７までに示した実施形態と共通の構造を有する。 FIG. 8 is a diagram illustrating another structure of the lens unit 100. Elements that are the same as those in the other drawings are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. Except for the parts described below, the lens unit 100 has the same structure as the embodiment shown in FIGS.

レンズユニット１００において、可動子本体１３８および被案内部１５０は、それぞれヒンジ部１３５を介して保持枠１６０から支持される。ヒンジ部１３５の一端は、保持枠１６０外周と一体となり、ヒンジ部１３５の他端は、可動子本体１３８または被案内部１５０と一体となる。 In the lens unit 100, the mover main body 138 and the guided part 150 are supported from the holding frame 160 via the hinge part 135, respectively. One end of the hinge part 135 is integrated with the outer periphery of the holding frame 160, and the other end of the hinge part 135 is integrated with the mover main body 138 or the guided part 150.

また、ヒンジ部１３５は、可動子本体１３８および被案内部１５０のそれぞれを、レンズ群１０６の光軸Ｃに向かって近づける方向に付勢する。これにより、可動子本体１３８の制動面１３７は、固定子１２０に押し付けられ、制動力を発生する。被案内部１５０の内面にも制動面１３７が配され、案内軸１４０に当接する。これにより、制動力は更に大きくなり、レンズ群１０６の位置が安定に保持される。 In addition, the hinge part 135 urges each of the movable element main body 138 and the guided part 150 in a direction to approach the optical axis C of the lens group 106. As a result, the braking surface 137 of the mover main body 138 is pressed against the stator 120 to generate a braking force. A braking surface 137 is also disposed on the inner surface of the guided portion 150 and abuts on the guide shaft 140. As a result, the braking force is further increased, and the position of the lens group 106 is stably maintained.

一対の制動部用アクチュエータ１３６は、保持枠１６０と、可動子本体１３８または被案内部１５０との間に配される。制動部用アクチュエータ１３６は、動作した場合に、可動子本体１３８および被案内部１５０を、レンズ群１０６の光軸から遠ざける方向に移動させる。従って、制動部用アクチュエータ１３６が動作した場合、可動子本体１３８および被案内部１５０の制動面１３７の各々は、固定子１２０および案内軸１４０から離間して、制動面１３７による制動は解除される。 The pair of brake unit actuators 136 are disposed between the holding frame 160 and the movable body 138 or the guided unit 150. When operated, the brake section actuator 136 moves the mover body 138 and the guided section 150 in a direction away from the optical axis of the lens group 106. Accordingly, when the brake portion actuator 136 is operated, the movable body 138 and the braking surface 137 of the guided portion 150 are separated from the stator 120 and the guide shaft 140, and the braking by the braking surface 137 is released. .

これにより、可動子本体１３８および被案内部１５０は、固定子１２０および案内軸１４０に対して円滑に移動できる状態になる。なお、上記のような動作に鑑みて、被案内部１５０の内面においても、光軸Ｃから遠い側の面では軸受部１５２が省かれる。このような構造では、可動子本体１３８および被案内部１５０は、ヒンジ部１３５により保持枠１６０に対して位置決めされるので、制動部用アクチュエータ１３６の変形の如何にかかわらず位置決めが安定する。 As a result, the mover main body 138 and the guided portion 150 are in a state in which they can move smoothly relative to the stator 120 and the guide shaft 140. In view of the above operation, the bearing portion 152 is omitted on the inner surface of the guided portion 150 on the surface far from the optical axis C. In such a structure, the movable body 138 and the guided portion 150 are positioned with respect to the holding frame 160 by the hinge portion 135, so that the positioning is stabilized regardless of the deformation of the brake portion actuator 136.

また、ヒンジ部１３５は、レンズ群１０６の光軸Ｃに対して対称に配される。更に、制動部用アクチュエータ１３６が動作した場合のヒンジ部１３５の変位も、光軸Ｃに対して対称になる。これにより、制動部用アクチュエータ１３６の動作状態の如何に関わらず光軸Ｃが変位することがなく、レンズユニット１００の光学性能を保つことができる。 Further, the hinge part 135 is arranged symmetrically with respect to the optical axis C of the lens group 106. Further, the displacement of the hinge part 135 when the brake part actuator 136 is operated is also symmetric with respect to the optical axis C. As a result, the optical axis C is not displaced regardless of the operating state of the brake section actuator 136, and the optical performance of the lens unit 100 can be maintained.

図９は、レンズユニット１００のまた他の構造を示す断面図である。図９は、光軸Ｃに直交する断面を示す。また、図９において、他の実施形態と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。このレンズユニット１００は、制動部用アクチュエータ１３６が、可動子本体１３８とレンズユニット１００の鏡筒１１０との間に配されている点に独特の構造を有する。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another structure of the lens unit 100. FIG. 9 shows a cross section orthogonal to the optical axis C. In FIG. 9, the same reference numerals are assigned to elements common to the other embodiments, and redundant description is omitted. This lens unit 100 has a unique structure in that the braking portion actuator 136 is disposed between the movable body 138 and the lens barrel 110 of the lens unit 100.

制動部用アクチュエータ１３６は、図３を参照して説明したものと変わらず、外部から駆動電圧を供給されていない場合は、一方の面を可動子本体１３８に固定され、他方の面を鏡筒１１０の内面に押し付けている。これにより、可動子本体１３８が押し下げられ、制動面１３７が固定子１２０に押し付けられる。従って、可動子１３０は、固定子１２０に対して制動される。 The brake section actuator 136 is the same as that described with reference to FIG. 3. When the driving voltage is not supplied from the outside, one surface is fixed to the movable body 138 and the other surface is the lens barrel. It is pressed against the inner surface of 110. As a result, the mover main body 138 is pushed down, and the braking surface 137 is pressed against the stator 120. Therefore, the mover 130 is braked with respect to the stator 120.

可動子１３０が固定子１２０に対して移動する場合は、制動部用アクチュエータ１３６が駆動されて、鏡筒１１０の径方向について制動部用アクチュエータ１３６の厚さが減少する。これにより、可動子１３０は、鏡筒１１０に対する制動を解除され、固定子１２０または案内軸１４０に沿って円滑に移動する。 When the mover 130 moves relative to the stator 120, the brake actuator 136 is driven, and the thickness of the brake actuator 136 decreases in the radial direction of the lens barrel 110. As a result, the movable element 130 is released from braking on the lens barrel 110 and moves smoothly along the stator 120 or the guide shaft 140.

なお、制動部用アクチュエータ１３６として、圧電素子、バイメタル、形状記憶合金等を用い得ることは、他の実施形態と変わらない。また、制動部用アクチュエータ１３６の配置を除けば、固定子１２０および可動子１３０の構造も変わらない。 Note that the piezoelectric element, bimetal, shape memory alloy, or the like can be used as the brake section actuator 136 as in the other embodiments. In addition, the structure of the stator 120 and the mover 130 is not changed except for the arrangement of the brake section actuator 136.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process may be realized in any order unless used in a subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

９９撮像装置、１００レンズユニット、１０１光学系、１０２、１０４、１０６レンズ群、１１０鏡筒、１２０固定子、１２１ケーブル、１２２外筒、１２４コイル、１２８コア、１３０可動子、１３２、１５２軸受部、１３４永久磁石、１３５ヒンジ部、１３６制動部用アクチュエータ、１３７制動面、１３８可動子本体、１４０案内軸、１５０被案内部、１６０保持枠、１７０絞り装置、２００撮像部、２１０撮像素子、２１２光学フィルタ、２２０シャッタ、２３０焦点検出部、２４０主鏡、２４２副鏡、２５０制御部、２６０マウント部、２７０ペンタプリズム、２７２フォーカシングスクリーン、２８０測光部、２９０接眼光学系、２９２ハーフミラー、２９４ファインダＬＣＤ、２９６メインＬＣＤ、３００直動駆動部、３０１制御系、３１０エンコーダ、３２０位置算出部、３３０駆動回路、３３２三相指令発生部、３３４直流電圧発生部、３４０スイッチ制御部、３５０増幅器 99 imaging device, 100 lens unit, 101 optical system, 102, 104, 106 lens group, 110 lens barrel, 120 stator, 121 cable, 122 outer cylinder, 124 coil, 128 core, 130 mover, 132, 152 bearing part , 134 Permanent magnet, 135 Hinge part, 136 Actuator for braking part, 137 Braking surface, 138 Movable body, 140 Guide shaft, 150 Guided part, 160 Holding frame, 170 Aperture device, 200 Imaging part, 210 Imaging element, 212 Optical filter, 220 shutter, 230 focus detection unit, 240 primary mirror, 242 secondary mirror, 250 control unit, 260 mount unit, 270 pentaprism, 272 focusing screen, 280 photometry unit, 290 eyepiece optical system, 292 half mirror, 294 viewfinder LC , 296 main LCD, 300 linear drive unit, 301 control system 310 encoder, 320 position calculating unit, 330 drive circuit, 332 a three-phase command generating unit, 334 a DC voltage generating unit, 340 switch controller, 350 an amplifier

Claims

A holding frame for holding the lens;
A moving actuator that moves the holding frame connected to a mover that moves linearly with respect to the stator;
A braking unit that presses the mover and the stator against each other to brake the mover against the stator when the moving actuator does not generate a driving force;
A lens unit comprising: a braking unit actuator that cancels the pressing force of the mover and the stator when the moving actuator generates a driving force.

The lens unit according to claim 1, wherein the braking unit presses the movable element against the stator by an urging force generated by an elastic member.

The lens unit according to claim 1, wherein the actuator for the braking unit includes a piezoelectric element that expands or contracts when a voltage is applied.

The lens unit according to claim 3, wherein the braking section actuator is operated by electric power supplied in parallel with the moving actuator.

The lens unit according to claim 1, wherein the brake section actuator includes a bimetal that is deformed when heated.

The lens unit according to claim 1, wherein the brake unit actuator includes a shape memory alloy that is heated to a recovery temperature to recover a memory shape.

The lens unit according to claim 5, wherein the braking portion actuator is operated by heat propagated from the moving actuator.

7. The lens unit according to claim 5, wherein the brake unit actuator is operated by a heater that raises the temperature with electric power supplied in parallel with the moving actuator. 8.

An imaging device comprising the lens unit according to any one of claims 1 to 8.