JP2017003931A - Drive unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタルカメラ等の光学機器に設けられ、光学要素を駆動するための駆動装置に適用して好適な駆動装置、好ましくはレンズ鏡筒内のレンズを駆動するための駆動装置として適用することが可能な駆動装置に関するものである。 The present invention is provided in an optical apparatus such as a digital camera, and is preferably applied to a driving device for driving an optical element, preferably a driving device for driving a lens in a lens barrel. The present invention relates to a drive device that can
デジタルカメラ等の光学機器のレンズ鏡筒では、ズーミングやフォーカシングを行うために、レンズ鏡筒内においてレンズを光軸方向に移動するための駆動装置が設けられる。この種の駆動装置の駆動源として、直流モータや超音波モータが用いられているが、近年では、軽量・小型に構成できるボイスコイルモータ(VCM)が用いられている。このVCMは、磁界内においたコイルに通電する電流を制御することにより発生するローレンツ力(フレミングの左手の法則によりコイルに発生する駆動力)を利用したものである。 A lens barrel of an optical device such as a digital camera is provided with a driving device for moving the lens in the optical axis direction in the lens barrel in order to perform zooming and focusing. As a drive source of this type of drive device, a direct current motor or an ultrasonic motor is used, but in recent years, a voice coil motor (VCM) that can be configured to be light and small is used. This VCM utilizes Lorentz force (driving force generated in the coil by Fleming's left-hand rule) generated by controlling the current supplied to the coil in the magnetic field.
しかし、このVCMを用いた駆動装置では、コイルへの通電を停止したときには、ローレンツ力が無くなってコイルの移動を規制することができなくなり、コイルに支持されているレンズを所定の位置に固定状態に保持することができなくなる。そのため、通電の停止時には、レンズ鏡筒に加えられる振動や衝撃等の外力によって、レンズがレンズ鏡筒内で移動されてしまい、その移動方向端においてレンズがレンズ鏡筒の鏡筒固定部に衝突する等してダメージを受けることがある。 However, in this driving device using the VCM, when the energization to the coil is stopped, the Lorentz force is lost and the movement of the coil cannot be restricted, and the lens supported by the coil is fixed at a predetermined position. Can not be held in. For this reason, when energization is stopped, the lens is moved in the lens barrel due to external forces such as vibration and impact applied to the lens barrel, and the lens collides with the lens barrel fixing portion of the lens barrel at the moving direction end. Doing so may cause damage.
このようなレンズに対するダメージを防止するために、機械的なロック機構を設けることが考えられるが、構造が複雑で光学機器の小型化に不利になる。そこで、コイルに生じる回生力(コイルの自己誘導作用により生じる移動方向と反対方向の駆動力)を利用してレンズの移動を制動することが考えられている。例えば、特許文献1は、ステッピングモータを用いてエレベータを上下に移動するようにしたチェンジャ機構において、モータへの通電が遮断されたときにモータコイルを短絡し、当該モータコイルに生じる回生力を利用してエレベータを制動する技術である。また、特許文献2は、VCMを駆動源とするディスクドライブ装置において、リトラクト時にボイスコイルを短絡し、そのときに生じる回生力を利用してヘッドの退避位置方向の制動を行うようにした技術である。特許文献1,2の回生力の技術をレンズ鏡筒におけるVCMに適用することで、レンズの衝突によるダメージを防止することが可能になる。
In order to prevent such damage to the lens, it is conceivable to provide a mechanical locking mechanism, but the structure is complicated, which is disadvantageous for downsizing of the optical apparatus. Therefore, it is considered to brake the movement of the lens by using a regenerative force generated in the coil (a driving force in a direction opposite to the moving direction caused by the self-inducing action of the coil). For example,
本発明者において、このような回生力の技術をレンズ鏡筒に用いられているVCMに適用したところ、実際にはVCMのコイルにおいてレンズを有効に制動するために有効な回生力を得ることが難しいことが判明した。すなわち、通常ではVCMの自己インダクタンスは、レンズ駆動に好適な駆動力を得るのに適正な値となるように設計している。このようにして設計されるコイルでは、自己インダクタンスの値は必ずしも大きい値でなく、そのためコイルによって得られる回生力は小さく、レンズの移動方向端での衝突を有効に防止するには必ずしも十分ではない。 In the present inventor, when such regenerative force technology is applied to the VCM used in the lens barrel, it is actually possible to obtain an effective regenerative force in order to effectively brake the lens in the coil of the VCM. It turned out to be difficult. That is, normally, the self-inductance of the VCM is designed to be an appropriate value for obtaining a driving force suitable for driving the lens. In a coil designed in this way, the value of the self-inductance is not necessarily a large value, so that the regenerative force obtained by the coil is small and not always sufficient to effectively prevent a collision at the end of the moving direction of the lens. .
レンズの衝突を防止するのに必要な制動力を得るために、回生力の大きなコイルを設計すると、コイルの自己インダクタンスが大きくなり、これに伴ってVCMを駆動する際の消費電力が大きくなるという問題がある。また、同時にVCMの駆動力も大きくなるため、VCMを電流制御する際に、微細な電流変化でもレンズが高速に移動されるようになり、レンズを所望の速度でかつ微細に移動制御するための電流制御が難しく、レンズ鏡筒におけるレンズ制御が困難になる。 If a coil with a large regenerative force is designed to obtain the braking force necessary to prevent the lens from colliding, the self-inductance of the coil increases, and accordingly, the power consumption when driving the VCM increases. There's a problem. At the same time, the driving force of the VCM also increases, so that when controlling the current of the VCM, the lens can be moved at high speed even with a minute current change, and the current for finely controlling the movement of the lens at a desired speed. Control is difficult, and lens control in the lens barrel becomes difficult.
本発明の目的は、VCMの電流制御を容易にする一方で、VCMへの通電を停止したときにコイルに生じる回生力を大きくし、外力による駆動装置へのダメージ、例えば、レンズ鏡筒におけるレンズの衝突によるダメージを回避することを可能にした駆動装置を提供するものである。 The object of the present invention is to facilitate the current control of the VCM, while increasing the regenerative force generated in the coil when the power supply to the VCM is stopped, and to damage the driving device due to an external force, for example, a lens in a lens barrel. It is an object of the present invention to provide a drive device that can avoid damage caused by a collision.
本発明の駆動装置は、駆動装置の駆動源としてのVCMを備えており、VCMの可動部を構成するコイル体は一体化された複数のコイルで構成され、VCMの駆動時に少なくとも1つのコイルに駆動制御部での通電を可能とし、VCMへの通電停止時に複数のコイルを短絡状態に切り替えるコイル切替手段を備えることを特徴としている。コイル切替手段は、複数のコイルを直列接続又は並列接続の状態に切り替えることが可能とされる。 The drive device of the present invention includes a VCM as a drive source of the drive device, and the coil body constituting the movable portion of the VCM is configured by a plurality of integrated coils, and at least one coil is provided when the VCM is driven. It is characterized by comprising a coil switching means that enables energization in the drive control unit and switches a plurality of coils to a short-circuit state when energization to the VCM is stopped. The coil switching means can switch a plurality of coils to a state of serial connection or parallel connection.
本発明の好ましい形態として、コイル体は、駆動コイルとしての第1コイルと、制動コイルとしての第2コイルを備え、コイル切替手段は、VCMの駆動時に第1コイルへの通電を可能とし、VCMへの通電停止時に第1コイルと前記第2コイルを直列接続又は並列接続して閉ループを構成する構成とする。あるいは、VCMの駆動時に第1コイルと第2コイルへの通電を可能にする構成としてもよい。 As a preferred embodiment of the present invention, the coil body includes a first coil as a drive coil and a second coil as a braking coil, and the coil switching means enables energization of the first coil when the VCM is driven. The first coil and the second coil are connected in series or in parallel when the power supply to the power supply is stopped to form a closed loop. Or it is good also as a structure which enables electricity supply to a 1st coil and a 2nd coil at the time of the drive of VCM.
例えば、第1コイルは両端が駆動制御部に接続されるとともに、その一端が第2コイルの一端に接続されており、コイル切替手段は、第1コイルの一端と他端との間に介装された第1スイッチと、第2コイルの一端と他端との間に介装された第2スイッチを備える。この場合、第1コイルの一端と駆動制御部との間に介装された第3スイッチを備えてもよい。 For example, both ends of the first coil are connected to the drive controller and one end thereof is connected to one end of the second coil, and the coil switching means is interposed between one end and the other end of the first coil. And a second switch interposed between one end and the other end of the second coil. In this case, a third switch interposed between one end of the first coil and the drive control unit may be provided.
あるいは、第1コイルと第2コイルは並列接続されて駆動制御部に共通接続されるようにした上で、第1コイルと第2コイルに並列に第1スイッチが接続され、第2コイルと直列に第2スイッチが接続される構成とする。 Alternatively, the first coil and the second coil are connected in parallel and commonly connected to the drive control unit, and then the first switch is connected in parallel to the first coil and the second coil, and is connected in series with the second coil. And a second switch is connected.
本発明によれば、第1コイルにおいてVCMの駆動力が好適な駆動力となるように設計しても、制度時には第1コイルと第2コイルで得られる回生力を制動力として得ることができる。これにより、駆動力に比して大きな制動力を得ることでき、VCMの電流制御を容易にする一方で、VCMへの通電を停止したときの回生力を大きくした駆動装置を得ることができる。 According to the present invention, even if the first coil is designed so that the driving force of the VCM is a suitable driving force, the regenerative force obtained by the first coil and the second coil can be obtained as a braking force during the system. . As a result, a braking force greater than the driving force can be obtained, and a driving device with a large regenerative force when energization to the VCM is stopped can be obtained while facilitating the current control of the VCM.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明をスチルカメラやムービーカメラ(ビデオカメラ)のレンズ鏡筒に適用した実施形態1の概略図であり、本発明における駆動装置の一例として、レンズ鏡筒LLに内装されて被写体のフォーカシング(ピント合わせ)を自動的に行うフォーカスレンズのレンズ駆動装置1に適用した実施形態の図である。図1(a)は光軸方向に沿った概略断面図であり、前記レンズ鏡筒LLには、第1レンズ群L1、第2レンズ群L2、第3レンズ群L3が内蔵されており、ここでは第2レンズ群L2が前記レンズ駆動装置1で駆動する光学要素としてのフォーカスレンズとして構成されている。このフォーカスレンズ(第2レンズ群)L2は、当該レンズ駆動装置1によってレンズ鏡筒LLの光軸方向に移動され、当該レンズ鏡筒LLが装着されるカメラボディCBに内装されている撮像素子ISに対してフォーカシングを行うようになっている。前記した第1レンズ群L1と第3レンズ群L3については、前記レンズ駆動装置1により駆動される構成にはなっていないので詳細な説明は省略する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a first embodiment in which the present invention is applied to a lens barrel of a still camera or a movie camera (video camera). As an example of a driving device according to the present invention, the lens barrel LL is installed in a lens barrel. It is a figure of embodiment applied to the
図1(b)は前記フォーカスレンズ(第2レンズ群)L2と前記レンズ駆動装置1を抜き出した図であり、図1(a)のB1−B1線に沿った断面図である。また、図2はその要部の一部を分解した概略斜視図である。図1〜図2に示すように、フォーカスレンズL2はレンズ枠2に固定支持されており、このレンズ枠2には径方向の左右位置において、それぞれ光軸方向に延長された一対のガイドロッド3が遊挿されている。これらのガイドロッド3は、レンズ鏡筒LLの鏡筒固定部31に固定的に支持されており、前記レンズ枠2はこれらガイドロッド3に沿って光軸方向に移動可能とされている。
FIG. 1B is a diagram in which the focus lens (second lens group) L2 and the
前記レンズ駆動装置1は、前記レンズ枠2の上側領域において、当該レンズ枠2の光軸方向の移動領域にわたって配設されたリニア(直線)型ボイスコイルモータ(VCM)を主体に構成されている。このVCMは、光軸方向に沿って延長配置された長板状をしたマグネット11と、このマグネット11を支持している透磁性材料からなるヨーク12とを備えており、これらマグネット11とヨーク12でVCMのモータ固定部(ステータ)10が構成されている。
The
前記ヨーク12は光軸方向に延長配置された横U字ヨーク13と、この横U字ヨーク13の開放端を連結するI型ヨーク14とで無端状に形成されており、前記横U字ヨーク13の対をなす両側片部13o,13iがレンズ鏡筒LLの径方向に向けられた状態で当該レンズ鏡筒LL内に固定支持されている。また、この横U字ヨーク13および前記マグネット11の光軸方向の長さは、前記フォーカスレンズL2の光軸方向の移動距離に対応した長さに設計されている。
The
前記マグネット11は、図3の拡大断面図に示すように、S極とN極の一方の磁極、ここではN極が内径方向に向けられており、外径方向に向けられた他方の磁極(S極)が前記横U字ヨーク13の外径側の側片部13oの内面に固着されている。これにより、マグネット11とヨーク12とで、レンズ鏡筒LL内の所要の長さ領域にわたって径方向に向けられた磁力線で構成される磁界Hが形成されることになる。
As shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 3, the
前記VCMのモータ可動部(ロータ)15は角筒型の空芯コイルからなるコイル体16で構成されており、このコイル体16は前記レンズ枠2の径方向の一部に一体的に支持されるとともに、その空芯部が前記横U字ヨーク13の内径側の側片部13iを内挿ように配設されている。このコイル体16は前記磁界H内で移動する際、すなわち前記横U字ヨーク13の側片部13iとマグネット11との間隙内で光軸方向に移動する際に、これらとの間で摩擦抵抗が生じないように、互いに接触しないように配設されることが好ましい。また、このコイル体16には、可撓性のある帯状をした薄いフレキシブルプリント回路基板(FPC)19が接続されており、コイル体16はこのFPC19を介して後述するレンズ駆動制御部4に電気接続されている。このFPC19は前記レンズ枠2の光軸方向の移動、すなわちコイル体16の光軸方向の移動に追従して板厚方向に弾性変形されるので、当該コイル体16の光軸方向の移動にかかわらず電気接続状態が保持される。
The motor movable portion (rotor) 15 of the VCM is composed of a
前記コイル体16は、図2に示したように、からも分かるように、ほぼ同じ形状をした第1コイル17と第2コイル18とで構成されている。これら第1コイル17と第2コイル18は、ここではほぼ同じ外形寸法をした角筒状の空芯コイルとして構成されており、両コイル17,18はそれぞれ前記レンズ枠2に固定支持されることで互いに一体化されている。前記第1コイル17と第2コイル18はそれぞれの芯(コイル軸)を同一方向に向けて光軸方向に配列され、かつ第1コイル17と第2コイル18の巻線方向は同じ方向に向けられている。
As shown in FIG. 2, the
その一方で、第1コイル17の巻数と第2コイル18の巻数は適切に設計されている。すなわち、後述するように、第1コイル17は前記フォーカスレンズL2を駆動するための駆動コイルとして構成されており、その巻数は電流制御して好適なレンズ駆動力を得るのに好適な自己インダクタンスのコイルとなるように設計されている。また、第2コイル18は制動コイルとして構成されており、その巻数は後述するように好適な制動力が得られる自己インダクタンスのコイルとなるように設計される。
On the other hand, the number of turns of the
図4は、前記レンズ駆動装置1のブロック回路図である。前記第1コイル17と前記第2コイル18、すなわち駆動コイル17と制動コイル18は、レンズ駆動制御部4に電気接続されている。この実施形態1では、前記駆動コイル17と前記制動コイル18は各一端が互いに接続されて直列状態に接続されており、その上で前記駆動コイル17の一端と他端は前記レンズ駆動制御部4に接続され、このレンズ駆動制御部4からVCMを駆動するための駆動電流が通電されるようになっている。
FIG. 4 is a block circuit diagram of the
前記レンズ駆動制御部4は、カメラ制御部5から出力されるフォーカシング信号に基づいて前記駆動コイル17に対して駆動電流を通電する。このカメラ制御部5については、詳細な説明は省略するが、カメラボディBD(図1参照)に設けられているレリーズボタン(図示せず)が半押しされたときに測距センサ(AFセンサ)SSの測距信号に基づいて測距を行い、得られた測距信号に基づいてフォーカシング信号を生成する。また、カメラのメインスイッチSWが操作されて電源(バッテリ)BATがオン/オフされたときに、電源オン/オフ信号を前記レンズ駆動制御部4に出力する。
The lens
また、前記レンズ駆動装置1は、前記駆動コイル17と制動コイル18の接続状態を切り替えるコイル切替手段6が設けられている。このコイル切替手段6は、第1および第2のスイッチS1,S2と、これらスイッチをオン/オフ制御するコイル切替部61で構成されている。この実施形態1では、前記駆動コイル17の一端と他端との間に第1スイッチS1が接続されており、前記制動コイル18の一端と他端との間に第2スイッチS2が接続されている。
The
前記第1スイッチS1と第2スイッチS2はリレースイッチで構成されており、当該リレースイッチのリレーコイルRELへの通電が制御されることにより、スイッチ接点SCのオン/オフが切り替えられる。ここでは、第1スイッチS1と第2スイッチS2は、いずれもリレーコイルRELが励磁されていないときにスイッチ接点SCをオン状態とする常閉スイッチで構成されている。なお、スイッチする電流が小電流の場合には、第1スイッチS1と第2スイッチS2はトランジスタやMOS等による電子スイッチで構成してもよい。 The first switch S1 and the second switch S2 are constituted by relay switches, and the on / off of the switch contact SC is switched by controlling energization to the relay coil REL of the relay switch. Here, each of the first switch S1 and the second switch S2 is a normally closed switch that turns on the switch contact SC when the relay coil REL is not excited. When the current to be switched is a small current, the first switch S1 and the second switch S2 may be constituted by electronic switches such as transistors or MOSs.
前記コイル切替部61は、前記レンズ駆動制御部4での制御状態に応じて前記第1スイッチS1と前記第2スイッチS2をシーケンス的に切替制御する。すなわち、前記レンズ駆動制御部4がVCMを駆動してフォーカシング制御を行っているときには、コイル切替部61は第1スイッチS1と第2スイッチS2をそれぞれオフ(開)とする。また、フォーカシングが行われないとき、あるいは電源がオフされたときには、コイル切替部61は第1スイッチS1と第2スイッチS2をそれぞれオン(閉)とする。図4はフォーカシングを行なうために各スイッチS1,S2がオフされた状態を示している。
The
以上の構成の実施形態1のレンズ駆動装置1の動作を説明する。図4に示したように、カメラのメインスイッチSWにより電源BATがオンされると、レンズ駆動制御部4は入力された電源オン信号に基づいてコイル切替部61を制御し、コイル切替部61は第1スイッチS1と第2スイッチS2をオフとする。これにより、図5(a)に示すように、駆動コイル17は両端がレンズ駆動制御部4に接続された状態とされ、制動コイル18は開放状態とされる。
The operation of the
したがって、カメラのレリーズボタンが半押しされると、AFセンサSSでの測距が行われ、カメラ制御部5は得られた測距信号に基づいてフォーカスレンズL2の適正な光軸位置、すなわち合焦位置を演算してフォーカシング信号を生成し、レンズ駆動制御部4に出力する。レンズ駆動制御部4は入力されたフォーカシング信号に基づいて、駆動コイル17に通流する電流を制御する。これにより、駆動コイル17は通電された電流に応じてモータ固定部10、すなわちマグネット11およびヨーク12に対する光軸方向位置が制御されてVCMが駆動状態となり、当該駆動コイル17を一体に支持しているレンズ枠2、換言すればフォーカスレンズL2の光軸位置が制御され、フォーカシングが実行される。
Therefore, when the release button of the camera is half-pressed, the AF sensor SS performs distance measurement, and the camera control unit 5 performs an appropriate optical axis position of the focus lens L2 based on the obtained distance measurement signal. The focus position is calculated to generate a focusing signal and output to the lens
このとき、駆動コイル17の自己インダクタンスを適切に設計しておくことにより、駆動コイル17に通流する電流によって生じる駆動コイル17自身の駆動力を制御し、フォーカスレンズL2を光軸方向に移動し、その移動位置を好適に制御することができ、レンズ制御が容易になる。このとき、駆動コイル17に発生する駆動力が過大であるとフォーカスレンズL2の移動速度が高速になって所望の光軸位置に正確に移動させることが難しくなる。反対に駆動力が小さすぎるとフォーカスレンズL2を迅速に所望の光軸位置に移動制御することが難しくなる。
At this time, by appropriately designing the self-inductance of the
一方、カメラの非使用時のように、メインスイッチSWにより電源BATがオフされると、レンズ駆動制御部4は入力された電源オフ信号に基づいてコイル切替部61を制御し、図5(b)に示すように、コイル切替部は第1スイッチS1と第2スイッチS2をオンとする。これにより、駆動コイル17と制動コイル18はそれぞれの両端が短絡され、両コイル17,18はそれぞれ閉ループ状態となる。また、駆動コイル17はレンズ駆動制御部4からの電流の通電が停止されるため、VCMとしての動作は停止される。これにより、駆動コイル17および制動コイル18、すなわちコイル体16は、マグネット11およびヨーク12からなるモータ固定部10に対して自由に移動される状態となり、結果としてコイル体16と一体のレンズ枠2、すなわちフォーカスレンズL2はレンズ鏡筒LL内において外力に応じて節度なく移動されてしまう状態となる。
On the other hand, when the power supply BAT is turned off by the main switch SW as in the case of not using the camera, the lens
そのため、このような電源オフの状態において、レンズ鏡筒LLに振動や衝撃等の外力が加えられると、フォーカスレンズL2は光軸方向に移動される。しかし、このフォーカスレンズL2の移動、すなわちレンズ枠2と一体化されているコイル体16の移動により、駆動コイル17と制動コイル18にはそれぞれ起電力(ローレンツ力:フレミングの左手の法則により発生する電流を打ち消す方向の電流による電磁力)が発生し、この起電力に対する自己誘導作用によって生じる力、すなわち回生力が発生する。この回生力はコイル体16の移動方向に対する制動力として作用する。
Therefore, in such a power-off state, when an external force such as vibration or impact is applied to the lens barrel LL, the focus lens L2 is moved in the optical axis direction. However, due to the movement of the focus lens L2, that is, the movement of the
このとき、この実施形態では、駆動コイル17と制動コイル18は巻線方向が同一方向であるので、各コイル17,18において回生力は同一方向に発生し、両コイル17,18の回生力が加算された大きな制動力が得られることになる。これにより、フォーカスレンズL2の外力による移動が制動され、その移動方向端においてフォーカスレンズL2がレンズ鏡筒LLの鏡筒固定部に衝突してダメージを受けることが抑制ないし防止される。
At this time, in this embodiment, since the winding direction of the
したがって、フォーカシング時におけるVCMの駆動力を適切に設定することを優先して、駆動コイル17の自己インダクタンスを大きく設計することが難しい場合でも、制動コイル18を備えることによって電源オフ時におけるコイル体16の全体のインダクタンス、すなわち駆動コイル17と制動コイル18の合成インダクタンスを駆動コイル17単体の自己インダクタンス以上にすることができ、コイル体16による回生力を増大することができ、フォーカスレンズL2に対するダメージを有効に抑制ないし防止することが可能になる。なお、このコイル体16において得られる回生力は、フォーカスレンズL2がレンズ鏡筒LL内においていずれの光軸方向に移動された場合でも同様であり、光軸方向の両端位置においてフォーカスレンズL2がレンズ鏡筒LLの鏡筒固定部に衝突する際のダメージを抑制ないし防止することができる。
Accordingly, even when it is difficult to design the self-inductance of the
図6は本発明における駆動装置を変形した実施形態2の回路構成図である。この実施形態2では、図6(a)にレンズ駆動装置の回路の主要部のみを示すように、駆動コイル17と制動コイル18の互いに接続した一端とレンズ駆動制御部4との間に第3スイッチS3を介装し、この第3スイッチS3をコイル切替部61(図4参照)においてオン/オフするように構成している。その他の構成は実施形態1と同じであるので、同一符号を付して説明は省略する。
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of
この実施形態2では、レンズ制御時には、図6(a)のように、コイル切替部61は第1スイッチS1と第2イッチS“をオフし、第3スイッチS3をオンに切り替えた状態とする。これにより、駆動コイル17のみがレンズ駆動制御部4に接続され、駆動コイル17に制御電流が通電される。これは、実施形態1のレンズ制御時と同じであり、コイル体16は駆動コイル17のみがVCMの駆動コイルとして構成され、当該VCMによるレンズ制御が実現できる。
In the second embodiment, at the time of lens control, as shown in FIG. 6A, the
また、レンズ制御時には、図6(b)のように、コイル切替部61は第1スイッチS1と第3スイッチをオフし、第2スイッチS2をオンに切り替えてもよい。これにより、駆動コイル17と制動コイ18ルは直列に接続されるとともに、両コイル17,18は直列状態でレンズ駆動制御部4に接続され、両コイル17,18を通じて制御電流が通電される。すなわち、駆動コイル17と制動コイル18が一体化されてVCMの駆動コイルとして構成されることになり、VCMの駆動コイルとしての巻数が増加され、自己インダクタンスが増加される。したがって、レンズ制御時にコイル体16に通電される電流に対するVCMの駆動力が増大されることになり、フォーカスレンズL2を光軸方向に移動する際の移動速度を増大し、迅速なレンズ制御が実現できる。
Moreover, at the time of lens control, as shown in FIG. 6B, the
一方、電源のオフ時には、実施形態2では、コイル切替部61は図6(c)のように、第1スイッチS1と第2スイッチS2をオンし、第3スイッチS3をオフに切り替える。これにより、駆動コイル17と制動コイル18は直列に接続されるとともに、両コイル17,18は両端が短絡された1つの閉ループ構成のコイル体16として構成される。したがって、フォーカスレンズL2が光軸方向に移動されたときに、これと一体に移動されるコイル体16には駆動コイル17と制動コイル18の合成インダクタンスに基づく回生力が発生し、駆動コイル単体の場合よりも大きな制動力が得られることになる。
On the other hand, when the power is turned off, in
実施形態1,2では、コイル体16を構成している駆動コイル17と制動コイル18を光軸方向に配列した例を示したが、図7(a)のように、駆動コイル17の外周位置に制動コイル18を同軸状態に配置して、両コイル17,18を径方向に配列したコイル体16Aとして構成してもよい。あるいは、図7(b)のように、2本の導線でコイルを同芯状態に二重巻きし、各導線で駆動コイル17と制動コイル18を構成したコイル体16Bとして構成するようにしてもよい。いずれの場合でも、駆動コイル17と制動コイル18は独立したコイルとして構成されているので、実施形態1,2と同様にレンズ制御が実現できる。また、このようにすることで、コイル体16A,16Bの光軸方向の寸法を実施形態1のコイル体16よりも低減でき、コイル体16A,16Bが移動するのに必要とされる光軸方向の長さを満たすためのマグネット11やヨーク12からなるモータ固定部10の光軸方向の寸法を低減でき、レンズ鏡筒LLの筒長を短縮する場合に有効となる。
In the first and second embodiments, an example in which the
本発明において、コイル体を構成するコイルは、必ずしも実施形態1,2のように、第1コイルと第2コイルで構成されるとは限らない。例えば、第3コイルを付設し、レンズ制御時にレンズ駆動制御部に接続するコイル数を適宜に制御することで、VCMを所望の駆動力に設定し、フォーカスレンズの移動速度を所望の速度に設定することができる。また、電源オフ時に短絡するコイル数も適宜に制御することで、得られる制動力を任意に設定することができる。 In the present invention, the coil constituting the coil body is not necessarily composed of the first coil and the second coil as in the first and second embodiments. For example, by attaching a third coil and appropriately controlling the number of coils connected to the lens drive control unit during lens control, the VCM is set to a desired driving force and the moving speed of the focus lens is set to a desired speed. can do. Moreover, the braking force obtained can be arbitrarily set by appropriately controlling the number of coils that are short-circuited when the power is turned off.
本発明のコイル体は駆動コイルと制動コイルが並列接続されていてもよい。例えば、図8A(a)はその一例を示す実施形態3の回路図である。コイル体16を構成している駆動コイル17と制動コイル18は並列接続され、各両端がレンズ駆動制御部4に共通接続される。その一方で、これら駆動コイル17と制動コイル18の一端にはレンズ駆動制御部4との間に第1スイッチS1が介装されている。また、制動コイル18の一端は第2スイッチS2を介して駆動コイル17の一端に接続されている。なお、この実施形態3においても、図4に示したカメラ制御部5やコイル切替部61を備えていることは言うまでもない。
In the coil body of the present invention, the driving coil and the braking coil may be connected in parallel. For example, FIG. 8A (a) is a circuit diagram of the third embodiment showing an example thereof. The
レンズ駆動制御部4は入力された電源オン信号に基づいてコイル切替部61を制御し、図8A(b)のように、第1スイッチS1をオンし、第2スイッチS2をオフとする。これにより、駆動コイル17は両端がレンズ駆動制御部4に接続された状態とされ、制動コイル18は開放状態とされる。したがって、レンズ駆動制御部4は入力されたフォーカシング信号に基づいて、駆動コイル17に通流する電流を制御し、駆動コイル17は通電された電流に応じてVCMを駆動状態とし、駆動コイル17によるフォーカシング動作が行なわれる。
The lens
電源がオフされたときには、レンズ駆動制御部4はコイル切替部61を制御し、図8B(a)のように、第1スイッチS1をオフし、第2スイッチS2をオンする。これにより、駆動コイル17と制動コイル18は短絡状態、すなわち直列接続された状態とされる。したがって、フォーカスレンズL2のレンズ枠2(図1参照)と一体化されているコイル体16の移動により、駆動コイル17と制動コイル18にはそれぞれ起電力が発生し、この起電力に対する自己誘導作用によってコイル体16の移動方向に対する回生力が発生し、これが制動力として作用する。これにより、両コイル17,18の回生力が加算された大きな制動力が得られることになり、フォーカスレンズL2の外力による移動が制動され、その移動方向端においてフォーカスレンズL2がレンズ鏡筒LLの鏡筒固定部に衝突してダメージを受けることが抑制ないし防止される
When the power is turned off, the lens
また、この実施形態4では、図8B(b)のように、レンズ駆動制御部4はフォーカシング動作時にコイル切替部61を制御して第1スイッチS1と第2スイッチS2を共にオンにしてもよい。このようにすることで、駆動コイル17と制動コイル18はレンズ駆動制御部4に並列接続される。レンズ駆動制御部4が駆動コイル17の電流を制御してVCMを駆動させると、これと同時に制動コイル18に対して電流を制御することにより、制動コイル18は駆動コイルとして機能されることになる。これにより、駆動コイル17と制動コイル18の駆動力を加算した大きな駆動力を得ることができる。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8B (b), the lens
図9(a),(b)は実施形態4のレンズ駆動装置を光軸方向から見た正面図と、そのB2−B2線の断面図である。なお、実施形態1と等価な部分には同一符号を付しており、これらの詳細な説明は省略する。この実施形態3は、VCMのモータ固定部10を構成するマグネット11とヨーク12がフォーカスレンズL2のレンズ枠2を光軸回り方向に囲む円周方向の4箇所にそれぞれ配設されている。また、モータ可動部15を構成するコイル体16は前記レンズ枠2を光軸回り方向に囲むように円周方向に沿って巻線された多角形状の空芯コイルとして構成されている。
FIGS. 9A and 9B are a front view of the lens driving device according to the fourth embodiment viewed from the optical axis direction and a cross-sectional view taken along line B2-B2. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part equivalent to
前記4つのモータ固定部10は光軸に対して点対称な構成であり、各マグネット11は、それぞれS又はNの一方の磁極が内径方向に向けられており、各ヨーク12は各マグネット11による磁界が径方向に形成されるように構成されている。また、前記コイル体16は実施形態1と同様に、駆動コイル17と制動コイル18で構成されており、両コイル17,18は光軸方向に配列されてレンズ枠2に一体化されている。これら駆動コイル17と制動コイル18は、図4に示したように、レンズ駆動制御部4、コイル切替部61、第1スイッチS1と第2スイッチS2、ないしは第3スイッチS3に接続されていることは実施形態1又は2と同じである。
The four
この実施形態4によれば、VCMを駆動したときには駆動コイル17の周方向の4箇所、すなわち4つのモータ固定部10が配設された箇所においてそれぞれ駆動力が発生するので、これらの駆動力を加算した大きな駆動力を得ることができる。したがって、大型あるいは重量の大きなレンズを駆動するレンズ駆動装置に適用することが可能である。また、電源オフ時にコイル体16、すなわち駆動コイル17および制動コイル18に発生する回生力も周方向の4箇所において発生するので、これらの回生力を加算した大きな回生力を得ることも可能である。さらに、これらの駆動力と回生力は光軸回りの4箇所において均等に発生するので、レンズ枠2の倒れ、すなわちフォーカスレンズL2が光軸と直交する面に対して傾斜することを防止する上でも有効である。
According to the fourth embodiment, when the VCM is driven, driving forces are generated at four locations in the circumferential direction of the
以上の実施形態では、本発明を光学要素としてのレンズ鏡筒に設けたフォーカスレンズを駆動するためのレンズ駆動装置に適用しているが、例えば、レンズ鏡筒内に設けられてズーミングを行うズームレンズのレンズ駆動装置として適用することも可能である。また、レンズ駆動装置に限らず、カメラ等を含む光学機器に内装されている各種光学要素を駆動するための駆動源にVCMを適用した光学機器の駆動装置として構成することが可能である。また、光学機器以外の機器において移動要素の移動を抑制することが可能な駆動装置に適用できることは言うまでもない。 In the above embodiments, the present invention is applied to a lens driving device for driving a focus lens provided in a lens barrel as an optical element. For example, a zoom provided in a lens barrel for zooming is performed. It can also be applied as a lens driving device for a lens. Further, the present invention is not limited to a lens driving device, and can be configured as a driving device for an optical device in which VCM is applied as a driving source for driving various optical elements built in an optical device including a camera. Further, it goes without saying that the present invention can be applied to a drive device capable of suppressing the movement of the moving element in devices other than optical devices.
また、以上の実施形態では、本発明にかかるVCMは直線移動するリニア型CVMとして構成しているが、機器に内装された移動要素を曲線移動、特に所定の位置を中心にした円軌道上で円弧移動させる場合には、VCMをロータリ(回転)型VCMとして構成してもよい。この場合においても駆動コイルに対して制動コイルを一体化したコイル体を構成し、これらのコイルの接続状態をコイル切替部によって切り替えることで、当該移動要素の移動を抑制するための制動効果を得ることができる。 In the above embodiment, the VCM according to the present invention is configured as a linear CVM that moves linearly. However, the moving element built in the device moves in a curved line, particularly on a circular orbit centered on a predetermined position. When the arc is moved, the VCM may be configured as a rotary (rotary) type VCM. Even in this case, a coil body in which the braking coil is integrated with the driving coil is configured, and the connection state of these coils is switched by the coil switching unit, thereby obtaining a braking effect for suppressing the movement of the moving element. be able to.
1 レンズ駆動装置(駆動装置:ボイスコイルモータ(VCM))
2 レンズ枠(光学要素)
3 ガイドロッド
4 レンズ駆動制御部(駆動制御部)
5 カメラ制御部
6 コイル切替手段
10 モータ固定部
11 マグネット
12 ヨーク
15 モータ可動部
16 コイル体
17 駆動コイル(第1コイル)
18 制動コイル(第2コイル)
19 フレキシブルプリント回路基板
61 コイル切替部
LL レンズ鏡筒
L2 フォーカスレンズ(移動要素)
S1〜S3 第1〜第3スイッチ
1 Lens drive device (Drive device: Voice coil motor (VCM))
2 Lens frame (optical element)
3
5
18 Braking coil (second coil)
19 Flexible printed
S1 to S3 1st to 3rd switch
Claims (17)
A driving device configured in a lens barrel having a lens that is moved in an optical axis direction with respect to a lens barrel fixing portion of the lens barrel, the motor fixing comprising a magnet and a yoke supported by the lens barrel fixing portion And a voice coil motor composed of a motor movable part including a coil body composed of a first coil and a second coil integrally supported by the lens frame of the lens, and driving the voice coil motor by energizing the coil body And a lens switching control unit that switches a connection state between the first coil and the second coil, and the coil switching unit controls at least the first coil when the voice coil motor is driven. A drive unit that is connected to the first part and switches the first coil and the second coil to a short-circuited state when energization of the voice coil motor is stopped.
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US20210311284A1 (en) * | 2018-07-27 | 2021-10-07 | Datalogic IP Tech, S.r.l. | Device and method for focusing a light beam |
-
2015
- 2015-06-16 JP JP2015120895A patent/JP2017003931A/en active Pending
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