JP2011075726A - 光学機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学機器は、レンズL3を保持し、ベース部材10に対して光軸方向に移動可能なレンズ保持部材22と、該レンズ保持部材により保持されたコイル24とベース部材により保持されたマグネット29およびヨーク28とにより構成され、コイルへの通電によってレンズ保持部材を光軸方向に移動させるアクチュエータとを有する。ヨークは、その内側にマグネットを収容する収容空間28eを形成する形状を有し、かつ該収容空間の光軸方向両端に、コイルを収容空間に挿入するための開口部28hを有するとともに、該両端の開口部の間に延びてレンズ保持部材のうちコイルを保持する部分22aが挿入されるスリット部28bを有する。
【選択図】図7
Description
一方、レンズホルダにはコイルがマグネットと所定の空隙を有するように固定されており、コイルに電流を流すことでレンズホルダが光軸方向に移動する。
この光学機器では、マグネットが固定されたメインヨークに対して、コイルが固定されたレンズホルダが組み込まれた後、サイドヨークがメインヨークに取り付けられる。
また、特許文献2に開示された光学機器では、レンズを保持するレンズ保持枠が、該レンズ保持枠を光軸方向にガイドするガイド軸に係合するとともに、第2のガイドバーに係合して該レンズ保持枠の回転を阻止する。そして、レンズ保持枠を光軸方向に移動させるアクチュエータを構成するマグネット、内側ヨークおよび外側ヨークにより構成された磁気回路が鏡筒に設けられている。内側ヨークと外側ヨークにより閉じた磁気回路が構成される。
一方、レンズ保持枠には、コイルがマグネットと所定の空隙を有するように固定されており、コイルに電流を流すことでレンズ保持枠が光軸方向に移動する。
この光学機器では、内側ヨークに対して、コイルが固定されたレンズ保持枠が組み込まれた後、鏡筒の外部からマグネットが固定された外側ヨークが組み付けられる。
さらに、特許文献2にて開示された光学機器では、内側ヨークにレンズ保持枠が組み込まれた後、マグネットが固定された外側ヨークが組み付けられるため、マグネットの吸着力により、外側ヨークが内側ヨークに引き付けられる。このため、外側ヨークの組み付け作業が困難である。しかも、レンズホルダを取り外す際には、内側ヨークから外側ヨークを取り外す必要があるが、マグネットの吸着力によって内側ヨークに引き付けられた外側ヨークの取り外しが困難であり、レンズホルダを取り外しにくい。
本発明は、レンズ保持部材および磁気回路を含むアクチュエータを有しながらも、組立性および分解性が良好である光学機器を提供する。
第1の鏡筒1は、第1のレンズユニット(図示せず)およびレンズバリア2を保持する。第1の鏡筒1の外周面における周方向3箇所には、カムフォロワ1aが取り付けられている。3つのカムフォロワ1aはそれぞれ、直進筒5に形成された光軸方向に延びる3本の直進溝5aを貫通し、回転筒6の内周面に形成された3本のカム溝6aに係合している。
固定筒7および固定地板10により、鏡筒ユニットのベース部材が構成される。また、固定地板10は、非磁性体により形成されている。
モータ13は、2本の固定ビス15により固定地板10に固定されている。モータ13の先端部には、減速ギア14が圧入されている。減速ギア16〜21は、それぞれ固定地板10に回転可能に支持されるとともに、固定筒7により保持されている。また、減速ギア21は回転筒6のギア6dと噛み合っている。
次に、フォーカス駆動機構11について説明する。図3はフォーカス駆動機構の構成を分解して示している。図4は後述するレンズ保持枠のスリーブ部とコイルを固定(保持)する部分の関係を示す。図5はコイルが組み込まれた状態のレンズ保持枠を示す。図6はマグネットが組み込まれた状態のヨークを示す。図7はレンズ保持枠の組み込み状態を分解して示している。図8はヨークの組み込み状態を分解して示している。図9はフォーカス駆動機構11の組み込み状態を示している。図10は固定筒が組み込まれた状態のフォーカス駆動機構11を示している。図11は各部材が組み込まれた状態のフォーカス駆動機構11を示している。
図12はマグネットに対するコイルの移動状態を示す。図12において、(A)はレンズ保持枠22が非撮影位置にある状態を示す。(B)はレンズ保持枠22の撮影待機位置からの移動途中でコイルの駆動力発生部が移る直前の状態を示す。(C)はレンズ保持枠の移動途中でコイルの駆動力発生部が移っている状態を示す。(D)はレンズ保持枠の移動途中でコイルの駆動力発生部が移った状態を示す。(E)はレンズ保持枠が最大繰り出し位置にある状態を示す。
図13は非撮影状態にある鏡筒ユニットの要部を示す。図14は撮影待機状態にある鏡筒ユニットの要部を示す。図15はレンズ保持枠が最大繰り出し位置にあるときの鏡筒ユニットの要部を示す。
また、スリーブ部22aには、後述するエンコーダマグネット26を固定するエンコータ保持部22eが形成されている。
コイル24は、駆動力が発生する光軸方向に平行に巻回され、第1の駆動力発生部24bおよび第2の駆動力発生部24cを有する。また、コイル24は、レンズ保持枠22と一体で光軸方向に進退移動する。
コイル24とマグネット29とヨーク28により、リニアアクチュエータであるボイスコイルモータが構成される。
コイル24の第1の駆動力発生部24bは、収納位置において、固定地板10に形成された凹部10b内に入り込む(図12(a)および図13参照)。このとき、第1の駆動力発生部24bはマグネット29aとは対向しない。すなわち、この位置では、ヨーク28の対向ヨーク28cとマグネット29a,29bの間を通る磁束によってコイル24の第1の駆動力発生部24bに光軸方向に平行な推力が発生しないようになっている。
フレキシブル基板25は、コイル24と不図示の基板とを接続する。フレキシブル基板25は、レンズ保持枠22に固定され、レンズ保持枠22と一体で光軸方向に進退移動する。
エンコーダマグネット(スケール)26は、光軸方向に延び(図3参照)、レンズ保持枠22のエンコーダ保持部22eに固定されてレンズ保持枠22と一体で光軸方向に進退移動する。エンコーダマグネット26上には、不図示の位置検出用パターンが所定ピッチで形成されている。エンコーダマグネット26(位置検出用パターン)と対向する位置には、固定地板10に固定された磁気センサとしてのMRセンサ27が配置されている。
レンズ保持枠22とともにエンコーダマグネット26(位置検出用パターン)がMRセンサ27に対して移動することにより、MRセンサ27に作用する磁気が変化し、MRセンサ27から出力される信号も変化する。これにより、MRセンサ27からは位置検出用パターンに対応する正弦波形の信号が出力される。
CPU(図示せず)は、レンズ保持枠22が所定の基準位置に移動させた後にMRセンサ27の信号の変化の回数をカウントすることで、レンズ保持枠22の位置を検出する。CPUは、MRセンサ27を用いて検出されたレンズ保持枠22の位置情報を参照しながら、コイル24に通電する電流を制御し、第3のレンズユニットL3を目標位置に移動させる。
ヨーク28は、光軸方向に平行に延びる角筒形状を有し、固定地板10に固定されている。ヨーク28は、固定ヨーク28aと、固定ヨーク28aと対向する位置に配置され、中央部に光軸方向に延びるスリット部28bが形成された対向ヨーク28cとが結合部28dにより一体化されたものである。該ヨーク28は、その内側に収容空間28eを有する(収容空間28eを囲む)形状に形成されている。
ヨーク28の収容空間28eの光軸方向両端部には、マグネット29a,29bをヨーク28の収容空間28e内に挿入するための開口部28h,28iが形成されている。これら開口部28h,28iの間に、上述したスリット部28bが延びている。ヨーク28の開口部28hは、ヨーク28とマグネット29a,29bで構成される磁気回路が組み込まれたフォーカス駆動機構11に対して、レンズ保持枠22の組み込みおよび取り外しを行う際に利用される(図7参照)。
また、ヨーク28の開口部28iは、レンズ保持枠22が組み込まれたフォーカス駆動機構11に対して、ヨーク28とマグネット29a,29bで構成される磁気回路の組み込みおよび取り外しを行う際に利用される(図8参照)。
ヨーク28の開口部28hは、固定筒7の保護部7eにより覆われ、ヨーク28の開口部28iは固定地板10により覆われている。
マグネット29は、それぞれ平板形状を有し、光軸方向に平行に配置された一対のマグネット29a,29bにより構成されている。一対のマグネット29a,29bはそれぞれの表面および裏面の極性が互いに異なるように着磁されている。マグネット29a,29bは、所定の間隔(以下、この間隔の領域をニュートラルゾーンNZという)を空けてヨーク28の収容空間28e内に配置され(図6参照)、ヨーク28の固定ヨーク28aに固定されている。
ニュートラルゾーンNZは、コイル24が像面側(右側)に位置する場合(図12(A)参照)に、コイル24の第2の駆動力発生部24cによる光軸方向に平行な推力を発生させないように設定されている。また、ニュートラルゾーンNZは、コイル24が被写体側(左側)に位置する場合(図12(E)参照)、コイル24の第1の駆動力発生部24bによる光軸方向に平行な推力を発生させないように設定されている。
スプリング(弾性部材)30は、ガイド軸23の周囲を囲むように配置されている。また、スプリング30は、固定地板10とレンズ保持枠22のスリーブ部22aとの間に配置されている。
スプリング30の一端は、固定地板10の支持部10cに固定されている。この固定により、レンズ保持枠22が図14および図15に示すように収納位置から被写体側に移動して、スリーブ部22aがスプリング30の他端から離れた状態において、スプリング30の自由な移動が阻止される。
また、レンズ保持枠22は収納位置に位置するとき、スプリング30はレンズ保持枠22のスリーブ部22aによって圧縮され、レンズ保持枠22を繰り出し方向(被写体側)に付勢する(図13参照)。この付勢力は、レンズ保持枠22のアーム部22cを直進筒(鏡筒部材)5のフランジ部5cに押し付ける(当接させる)。これにより、レンズ保持枠22は収納位置にて位置決めされ、レンズ保持枠22の収納位置からの繰り出し方向への移動が阻止される。
次に、ヨーク28とマグネット29(29a,29b)とで構成される磁気回路が組み込まれたフォーカス駆動機構11にレンズ保持枠22を組み込む方法と、レンズ保持枠22をフォーカス駆動機構11から取り外す方法について説明する。
コイル固定部22cにコイル24が固定されたレンズ保持枠22の組み込みは、図7に示すように、コイル24をヨーク28の開口部28hに挿入するとともに、スリーブ部22aをヨーク28のスリット部28bに挿入することで行う。さらにこのとき、スリーブ部22aをガイド軸23に係合させる。また、レンズ保持枠22の回転阻止部22bを固定地板10の回転阻止軸10aに係合させる(図7参照)。その後、レンズ保持枠22を組み込み方向に移動させる。
この移動に伴い、コイル24がヨーク28の収容空間28e内に収容され、レンズ保持枠22をフォーカス駆動機構11に組み込むことができる(図9参照)。その後、第1の鏡筒1と第2の鏡筒3が組み込まれた固定筒7を組み込むことで、ヨーク28の開口部28hは固定筒7の保護部7eにより覆われる。また、ヨーク28の開口部28iは固定地板10により覆われる(図10参照)。
このように、ヨーク28に形成された開口部28hおよびスリット部28bを利用した組み込みを行うことで、レンズ保持枠22を組み込んだ後に磁気回路を構成する部品の組み込みを行う必要がなく、組立性を向上させることができる。また、ヨーク28の開口部28h,28iはそれぞれ、固定筒7の保護部7eと固定地板10とによって直接覆われるので、収納空間28e内へのゴミ等の異物の侵入を防止することができる。
レンズ保持枠22の取り外しは、図10に示す状態から固定筒7を取り外し、ヨーク28の開口部28hおよびスリット部28bを開放することで可能となる(図9参照)。この開放に伴い、レンズ保持枠22の繰り出し方向の移動阻止がなくなり、レンズ保持枠22を開放前の状態よりもさらに繰り出し方向に移動させることができる。
そして、開放されたヨーク28の開口部28hを通してコイル24をヨーク28の収容空間28e内から取り出し、開放されたスリット部28bからレンズ保持枠22のスリーブ部22aを取り出す。これにより、レンズ保持枠22をフォーカス駆動機構11から取り外すことができる(図7参照)。
このように、ヨーク28に形成された開口部28hおよびスリット部28bを利用してレンズ保持枠22を取り外すことにより、該取り外しに際して磁気回路を分解する必要がなく、鏡筒ユニットの分解性を向上させることができる。
次に、レンズ保持枠22が組み込まれたフォーカス駆動機構11にヨーク28とマグネット29(29a,29b)で構成される磁気回路を組み込む方法と、フォーカス駆動機構11から磁気回路を取り外す方法について説明する。
磁気回路の組み込みは、図8に示すように、ヨーク28を、その開口部28iをコイル24が通り、かつスリット部28bをレンズ保持枠22のスリーブ部22aが通るようにして、コイル24の周囲に配置することで行われる。その後、磁気回路を組み込み方向に移動させる。これにより、磁気回路をフォーカス駆動機構11に組み込むことができる(図9参照)。その後、固定筒7を組み込むことでヨーク28の開口部28hは固定筒7の保護部7eにより覆われる。ヨーク28の開口部28iは固定地板10により覆われる(図10参照)。
このように、ヨーク28に形成された開口部28hおよびスリット部28bを利用することで、レンズ保持枠22が組み込まれたフォーカス駆動機構11に磁気回路を容易に組み込むことができるので、組立性を向上させることができる。また、ヨーク28の開口部28h,28iはそれぞれ、固定筒7の保護部7eと固定地板10とによって直接覆われるので、収納空間28e内へのゴミ等の異物の侵入を防止することができる。
磁気回路の取り外しは、図10に示す状態から固定筒7を取り外し、図9に示す状態から、ヨーク28に形成された開口部28hおよびスリット部28bを利用して磁気回路を繰り出し方向に移動させることで行う。この移動に伴い、磁気回路をフォーカス駆動機構11から取り出すことができる(図7参照)。
このように、ヨーク28に形成された開口部28hおよびスリット部28bを利用することで、磁気回路を分解せずにフォーカス駆動機構11から取り外すことができ、鏡筒ユニットの分解性を向上させることができる。
次に、レンズ保持枠22をフォーカス駆動するときのコイル24の駆動力発生部24b,24cとマグネット29のニュートラルゾーンNZとの位置関係について説明する。
レンズ保持枠22が収納位置および撮影待機位置にある状態において、コイル24の第1の駆動力発生部24bの全体がマグネット29aと対向する(図12(A)、図13、図14参照)。このとき、コイル24の第2の駆動力発生部24cの全体は、ニュートラルゾーンNZにある。すなわち、レンズ保持枠22が移動する範囲に、第2の駆動力発生部24cがマグネット29a,29bとは対向しなくなる領域が存在する。この領域では、ヨーク28の対向ヨーク28cとマグネット29aの間を通る磁束によりコイル24の第1の駆動力発生部24bに光軸方向に平行な推力(電磁力)が発生する。この推力によってレンズ保持枠22は光軸方向に移動する。
以上説明したように、本実施例では、ヨーク28の開口部28h,28iとスリット部28bを利用して、ヨーク28とマグネット29で構成される磁気回路をフォーカス駆動機構11に組み込んだ状態で、レンズ保持枠22の組み込みと取り外しを容易に行える。磁気回路を分解することなくレンズ保持枠22を取り外すことができるので、レンズ保持枠22の取り外しに伴う磁気回路の分解および再組み立てを必要とせず、再組み立てによる磁気回路(つまりはアクチュエータ)の性能変動を回避することができる。すなわち、カメラの品質を安定化することができる。
また、レンズ保持枠22をフォーカス駆動機構11に組み込んだ状態で、磁気回路の組み込みと取り外しを容易に行える。この場合も、磁気回路を分解する必要がないので、上記と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施例では、レンズ一体型デジタルカメラについて説明したが、本発明は、交換レンズ等の他の光学機器にも適用することができる。
以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。
22a スリーブ部
24 コイル
28 ヨーク
28b スリット部
28h,28i 開口部
28e 収容空間
29 マグネット
Claims (2)
- レンズを保持し、ベース部材に対して光軸方向に移動可能なレンズ保持部材と、
該レンズ保持部材により保持されたコイルと、前記ベース部材により保持されたマグネットおよびヨークとにより構成され、前記コイルへの通電によって前記レンズ保持部材を光軸方向に移動させるアクチュエータとを有し、
前記ヨークは、その内側に前記マグネットを収容する収容空間を形成する形状を有し、かつ該収容空間の光軸方向両端に、前記コイルを前記収容空間に挿入するための開口部を有するとともに、該両端の開口部の間に延びて前記レンズ保持部材のうち前記コイルを保持する部分が挿入されるスリット部を有することを特徴とする光学機器。 - 前記ヨークの前記開口部が、前記ベース部材によって覆われていることを特徴とする請求項1に記載の光学機器。
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