JP3671675B2 - フレキシブルプリントケーブルの固定装置およびリニアアクチュエータ並びにレンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における撮影レンズを駆動するリニアアクチュエータおよびレンズ鏡筒に関し、特に通電用のフレキシブルプリントケーブルの固定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、ビデオカメラ等の技術の進歩は目覚ましく、デジタル記録、小型軽量化、長時間撮影化、高速、高倍率ズーム等多方面に渡って多くの性能向上が図られている。撮像部であるレンズ鏡筒においては、フォーカスレンズ群を光軸方向に移動して、焦点調整を行う必要があり、これを自動的に行うオートフォーカス機能を備えたレンズ鏡筒が用いられている。特に、高速応答性が要求されるカメラ、ビデオカメラにおいては、フォーカスレンズ群の駆動手段として、リニアアクチュエータを用いたものが知られている。この種のリニアアクチュエータとしては、例えば特開平８−２４８２９３号公報に開示されており、図１６、図１７にその側面断面図を示す。
【０００３】
光軸方向（Ｚ軸方向）前方を開口した後部レンズ鏡筒１０３には、固定レンズ群であるところの補正用レンズ群１２１を保持した固定レンズ枠１２２が取付けられ、さらに、図示しないズーム用レンズ群と前部レンズ鏡筒が、光軸方向に順に配置される。
この後部レンズ鏡筒１０３の内部には、フォーカスレンズ１０２が、レンズ枠１０１に保持されている。このレンズ枠１０１は、両端を後部レンズ鏡筒１０３と固定レンズ枠１２２に固定されたガイドシャフト１０４に沿って光軸方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に支持されている。
【０００４】
このレンズ枠１０１を光軸方向に駆動するリニアアクチュエータは、可動部材であるところのレンズ枠１０１に接着したコイル１０９と、固定部材であるところの後部レンズ鏡筒１０３側に設けたヨーク１０６、およびこのヨークに取り付けた駆動用マグネット１０５とから構成している。
制御部からの制御出力によってコイル１０９に駆動電流が供給されると、ヨーク１０６と駆動用マグネット１０５で形成する磁気回路の中にあるコイル１０９に、光軸方向に向かう磁気的推進力が生じる。推進力の正負の方向は、コイル１０９に供給する駆動電流の向きによって決まり、レンズ枠１０１が光軸方向に移動動作する。これによって、フォーカスレンズ群が光軸方向に移動し、焦点調整が行われる。
【０００５】
このようなリニアアクチュエータの動作を実施するためには、コイル１０９に外部から駆動電流を供給する必要がある。このためにレンズ枠１０１には、フレキシブルプリントケーブル１０８が備えられている。一方、後部レンズ鏡筒１０３には、フレキシブルプリントケーブル１０８を光軸方向と直角な方向に引き出すケーブル引出部１３１を、光軸方向前方の開口部の外縁部に設けている。またレンズ枠１０１には、フレキシブルプリントケーブル１０８を接続するための端子接続部１３２を、光軸方向の後方面部に設けている。この端子接続部１３２に接続したフレキシブルプリントケーブル１０８は、やはり光軸方向と直角な方向に、レンズ枠１０１から引き出されることになる。そしてコイル１０９の両端は、このレンズ枠１０１の端子接続部１３２において、フレキシブルプリントケーブル１０８に半田付けされている。
【０００６】
このようにして、フレキシブルプリントケーブル１０８を介して、コイル１０９に外部から駆動電流を供給すると、レンズ枠１０１がガイド軸に沿って光軸方向に移動する。図１６はレンズ枠１０１が光軸方向後方に位置している時の状態を示しており、図１７はレンズ枠１０１が光軸方向前方に位置している時の状態を示している。このように、レンズ枠１０１の移動に応じて、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲状態が変化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のリニアアクチュエータにおいては、可動部材であるところのレンズ枠１０１が光軸方向に移動する際に、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の移動量が大きくなるという問題があった。図１６における頂点Ａの位置に対して、図１７の状態では頂点Ａの位置がＹ軸方向に移動して、高くなっていることがわかる。これは、以下のような理由による。フレキシブルプリントケーブル１０８は、ケーブル引出部１３１と、端子接続部１３２において固定されている。
【０００８】
一方、レンズ枠１０１が図１６の状態から左側に動くと、ケーブル引出部１３１と、端子接続部１３２の光軸方向（Ｚ軸方向）の距離が短くなる。両者の間のフレキシブルプリントケーブル１０８の長さは常に一定であるので、Ｚ軸方向の距離が短くなった分だけ、Ｙ軸方向に突き出るように変形し、湾曲部頂点Ａの位置がＹ軸方向に移動するのである。
【０００９】
したがって、上記のような構成のリニアアクチュエータを用いた場合には、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲部頂点ＡがＹ軸方向に移動する範囲をスペースとして用意する必要があり、装置の大型化を招くことになる。具体的には、このリニアアクチュエータを用いたレンズ鏡筒においては、後部レンズ鏡筒１０３の高さ方向（Ｙ軸方向）のサイズが大きくなるという欠点があった。特に、湾曲部頂点Ａの移動量はレンズ枠１０１の移動量に比例するので、レンズ枠１０１のストロークが大きい場合に顕著となる。
【００１０】
また、フレキシブルプリントケーブル１０８が一方向に曲げられているので、曲げに対する反力がレンズ枠１０１に加わり、リニアアクチュエータがレンズ枠１０１を駆動する際の負荷が大きくなるという問題もあった。このような負荷の増大に対処するためには、リニアアクチュエータの駆動力を増やす必要がある。すなわち、コイル１０９の巻き数を増やしたり、駆動用マグネット１０５をさらに大形のものとすることが考えられるが、レンズ鏡筒の外形がさらに大きくなるとともに、重量が大きくなるといった欠点があった。
【００１１】
さらに、レンズ枠１０１に加わる反力の大きさは、曲げ半径の逆数に比例する。最も曲げ半径が小さくなるのは、湾曲部頂点Ａ近傍である。図１６と図１７を比較するとわかるように、レンズ枠１０１の移動と共に、曲げ半径も変化していることがわかる。このため、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲状態が変化するにつれて、負荷の大きさが変化する。この負荷変動を正確に見積もることは困難なため、レンズ枠１０１の移動状態を精密に制御することが困難になるという欠点もあった。
【００１２】
一方、コイル１０９の両端は、レンズ枠１０１の端子接続部１３２において、フレキシブルプリントケーブル１０８に半田付けしなくてはならない。すなわち、コイル１０９をレンズ枠１０１に接着した後、端子接続部１３２にフレキシブルプリントケーブル１０８を接続し、コイルの両端を引き出して、レンズ枠１０１の上で半田付け作業を実施する必要がある。
【００１３】
このような状態で半田付け作業を行うと、熱の流入によってレンズ枠１０１が変形したり、半田やフラックス等の光学性能に有害な物質がフォーカスレンズ１０２へ飛散したりする可能性があり、作業性・生産性を著しく低下させるという問題があった。
本発明は、可動部材が移動した際に、フレキシブルプリントケーブルの湾曲部頂点の高さ方向の移動量を小さくするなどのために、フレキシブルプリントケーブルを作業性よく、かつ浮き上がることなく固定するのに適した固定装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可動部材に設けたコイルにフレキシブルプリントケーブルにより通電するリニアアクチュエータであって、前記可動部材の平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記可動部材の平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを可動部材に固定したリニアアクチュエータである。
また、本発明は、上記において、可動部材はレンズを保持するレンズ保持手段であるレンズ鏡筒である。
さらに、本発明は、フレキシブルプリントケーブルを固定する固定平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記固定平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを固定平面に固定したことを特徴とするフレキシブルプリントケーブルの固定装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒の実施の形態を、図１〜図１３に基づいて説明する。図１と図２はレンズ鏡筒の分解斜視図、図３一部断面を含むレンズ鏡筒を示す斜視図、図４と図５はコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図、図６と図７はコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図、図８はレンズ枠の拡大側面図、図９、図１０、図１１、図１２はフレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図、図１３と図１４はレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図である。
【００１８】
図１、図２に示すように、後部レンズ鏡筒２３の光軸方向前方の開放面４０には、固定レンズ群であるところの補正用レンズ群４１を保持した固定レンズ枠４２が取付けられ、さらに、図示しないズーム用レンズ群と前部レンズ鏡筒が、光軸方向に順に配置される。また光軸方向後方には、ＣＣＤユニット２が取り付けられ、各レンズ群によって結像した像を映像信号として出力する。
【００１９】
固定部材であるところの後部レンズ鏡筒２３の内部には、移動レンズ群であるところのフォーカスレンズ２２が、可動部材もしくはレンズ保持手段としてのレンズ枠２１に保持されている。このレンズ枠２１は、両端を後部レンズ鏡筒２３と固定レンズ枠４２に固定したガイドシャフト２４ａ、２４ｂに沿って光軸方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に支持されている。レンズ枠２１が光軸方向に移動する際、フォーカスレンズ２２が傾くと所望の光学性能が得られなくなるため、レンズ枠２１には光軸方向に突き出た形状の軸受け部９が設けられ、その両端でガイドシャフト２４ａと摺動するように構成している。
【００２０】
このレンズ枠２１を光軸方向に駆動する駆動手段としてのリニアアクチュエータは、固定子として駆動方向（Ｚ軸方向）と垂直に磁化した駆動用マグネット２５と、コの字型のメインヨーク２６および板状のサイドヨーク２７とを後部レンズ鏡筒２３に設けている。一方、可動子としてコイル２９を駆動用マグネット２５と所定の空隙を有するようにレンズ枠２１に固定してており、フレキシブルプリントケーブル２８を用いて、駆動用マグネット２５の発生する磁束と直交する様にコイル２９に電流を流すことで、レンズ枠２１を光軸方向に駆動するしくみになっている。
【００２１】
また後部レンズ鏡筒２３を切断して示した図３からわかるように、後部レンズ鏡筒２３に取り付けたホルダ１は、図１のＺ軸方向に向かう磁場の変化を検出する磁気抵抗素子を備えており、レンズ枠２１の軸受け部９に沿って設けた磁気スケール３０と向かい合わせて設置し、その位置検出に利用する。すなわち、磁気抵抗素子の出力からレンズ枠２１の位置を検出し、制御回路がコイル２９に電流を通電する際にクローズド・ループを形成して、レンズ枠２１の高精度な位置決めを可能としている。
【００２２】
次に、フレキシブルプリントケーブルに設けた第１の固定部と、固定部材に備えた第１の固定手段の構成について説明する。コイル２９の両端が接続したフレキシブルプリントケーブル２８は、レンズ枠２１のＣＣＤ側から引き出し、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に湾曲させる。そして、曲線部１４を有するフレキシブルプリントケーブル２８を、後部レンズ鏡筒２３の開放面４０から外部に引き出す構成とした。
【００２３】
後部レンズ鏡筒２３の開放面４０には、図１に示すようにフレキシブルプリントケーブル２８の幅よりもわずかに広い幅の引き出し溝３を設ており、フレキシブルプリントケーブル２８を収納できるように構成している。そして図２に示す固定レンズ枠４２に設けたケーブル支持突起４３との間に、フレキシブルプリントケーブル２８を挟み込み固定する構造となっている。さらに、フレキシブルプリントケーブル２８の位置決め突起１３ａ、１３ｂにより、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）の位置決めを行う。
【００２４】
また図２に示すように、固定レンズ枠４２には、ケーブル支持突起４３の下方（Ｙ軸の負の方向）にケーブル押え４４を設けている。ケーブル押え４４は、水平面（Ｚ−Ｘ平面）に対してＸ軸回りにわずかに傾いた傾斜面４５を有しており、後部レンズ鏡筒２３から下方（Ｙ軸の負の方向）に引き出したフレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げて、光軸方向（Ｚ軸の負の方向）に導くように構成している。
【００２５】
次に、コイル２９とフレキシブルプリントケーブル２８の組立方法について、図４、図５を用いて説明する。図４に示すようにフレキシブルプリントケーブル２８の一端は、補強板１０によって裏打ちされており、補強板１０に設けたカット部１１から、フレキシブルプリントケーブル２８が、Ｚ軸方向に伸長するように構成している。そして、Ｚ軸方向からＹ軸方向に伸長方向を変えた後、所定の距離を置いて、第２の固定部であるところの長穴１２を設けており、さらにＹ軸方向に伸長している。ここで長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）とほぼ平行になるように構成している。
【００２６】
このフレキシブルプリントケーブル２８を図４に示すようにコイル２９と対峙させ、補強板１０の表面に接着剤を塗布して、図５のように接着する。その後、コイル２９の両端を、フレキシブルプリントケーブル２８の端子に半田付けする。したがって、半田付け作業時には、レンズ枠２１への熱の流入や、フォーカスレンズ２２への光学性能に有害な物質の飛散といった問題は起きない。
【００２７】
以上のようにしてフレキシブルプリントケーブル２８と接続したコイル２９を、レンズ枠２１に組み付ける方法について、図６、図７を用いて説明する。図６に示すようにレンズ枠２１には、コイル２９のＺ軸方向の位置決めを行うためのコイル当接面１７を、Ｚ軸と垂直な方向に設けている。そして、コイル当接面１７からＺ軸方向に向かってコイル保持突起７が突き出ており、コイル２９のＸ軸、Ｙ軸方向の位置決めを行う。また、コイル保持突起７には、円弧状の接着溝８ａ、８ｂを設けており、コイル２９を接着する際に接着強度を高めることができる。
【００２８】
またレンズ枠２１には、光軸方向と直角な固定平面であるところのケーブル取付け面１６が、コイル当接面１７よりもＺ軸方向に一段高い位置（Ｚ軸の負の方向）に設けている。ただし、コイル保持突起７の先端は、ケーブル取付け面１６よりもさらに高い位置になるように構成する。
さらにレンズ枠２１には、ケーブル取付け面１６から円錐状にへこんだ凹部１５を、フォーカスレンズ２２の左側に設けると共に、ケーブル取付け面１６に垂直な方向（Ｚ軸方向）に、凹部１５の中央付近から直立した第２の固定手段であるところの圧入ピン４を設けた。圧入ピン４の先端は、ケーブル取付け面１６よりも高く、Ｚ軸の負の方向に直立している。
【００２９】
加えて、圧入ピン４からフレキシブルプリントケーブル２８が伸長する方向（Ｙ軸の正の方向）には、拘束手段であるところのガイド曲面６を有する立ち上げ突起５を設けている。ガイド曲面６はＸ軸に平行な中心軸を有する円筒面で、先端部の接平面がほぼ光軸方向（Ｚ軸方向）と平行になる構成となっている。一方、立ち上げ突起５の根元においては、ガイド曲面６の端がケーブル取付け面１６と交差する構成であれば良い。
【００３０】
以上のような構造のレンズ枠２１を、図６に示すように、フレキシブルプリントケーブル２８を接着したコイル２９と対峙させ、コイル２９をコイル保持突起７に沿ってＺ軸の正の方向に挿入する。コイル２９がコイル当接面１７と接触してＺ軸方向の位置決めを行った後、コイル２９をＸ軸の負の方向に押し当てながら、接着溝８ａ、８ｂに接着剤を充填し、コイル２９の接着を完了する。
【００３１】
このようにしてコイル２９を接着する際のフレキシブルプリントケーブル２８の挙動について、引き続き説明を加える。フレキシブルプリントケーブル２８は、補強板１０に設けたカット部１１から、コイル２９をコイル保持突起７に挿入する方向（Ｚ軸方向）に伸長するように構成している。一方、レンズ枠２１にはケーブル取付け面１６を、コイル当接面１７よりも挿入方向手前側（Ｚ軸の負の方向）に設けている。このため、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入し始めると、コイル２９がコイル当接面１７と接触する前に、フレキシブルプリントケーブル２８がケーブル取付け面１６と接触することになる。さらにコイル２９の挿入を続けると、フレキシブルプリントケーブル２８が折れ曲がって、徐々にケーブル取付け面１６に沿うように変形する。
【００３２】
この際、カット部１１から挿入方向に伸長したフレキシブルプリントケーブル２８の根元が、最も曲げ強度が低いため、補強板１０に沿ってフレキシブルプリントケーブル２８が曲がることになる。しかも、強度の高い補強板１０でフレキシブルプリントケーブル２８を補強しているので、ケーブル取付け面１６と接触している部分は、Ｘ軸の正の方向に逃げやすい。すなわち、折れ曲がり方向を常に一定の方向に保つことができる。そして、コイル２９がコイル当接面１７と接触してＺ軸方向の位置決めが完了した時には、ほぼ９０°近くまで曲げられ、図７に示すようにケーブル取付け面１６に沿った状態になる。このように、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入するだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げ、ケーブル取付け面１６に沿わせることができるのである。
【００３３】
コイル２９を接着した後、フレキシブルプリントケーブル２８の長穴１２を圧入ピン４に差し込む。ここで、長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成しており、圧入ピン４に差し込むと長穴１２の周囲のフレキシブルプリントケーブル２８が弾性変形して、長穴１２の側面が圧入ピン４に圧接し、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定できる。ここで長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）とほぼ平行になるように構成している。
【００３４】
このため、長穴１２を圧入ピン４に差し込む際に、フレキシブルプリントケーブル２８の弛みを吸収することができ、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないようになっている。このように、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定することができるのである。
【００３５】
一方、圧入ピン４のフレキシブルプリントケーブル２８の長手方向近傍には、立ち上げ突起５を設けている。このため、長穴１２を圧入ピン４に差し込んでいくと、立ち上げ突起５と接触したフレキシブルプリントケーブル２８が変形して、ガイド曲面６に沿うようになる。
図８はレンズ枠２１の圧入ピン４周囲を拡大して表示した側面図である。同図からわかるように、ガイド曲面６は、圧入ピン４から立ち上げ突起５に向かう方向に直交した（Ｘ軸）方向の中心軸を有する円筒面であるので、フレキシブルプリントケーブル２８はガイド曲面６に沿って曲げられ、ねじれることはない。しかも、ガイド曲面６先端部の接平面は、ほぼ光軸方向（Ｚ軸方向）と平行になっているので、フレキシブルプリントケーブル２８が９０°近く曲がって、レンズ枠２１から光軸方向（Ｚ軸方向）に平行な方向に引き出すことができるのである。
【００３６】
次に、圧入ピン４が中央に直立する凹部１５について、図９〜図１２を用いて説明を続ける。図９は長穴１２を圧入ピン４に挿入する直前の様子を示している。この状態からフレキシブルプリントケーブル２８がＺ軸方向に移動して、長穴１２を圧入ピン４に挿入する。上記のように長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成している。例えば、圧入ピン４の直径に対して、長穴１２の幅を９０％に設定すると、良好な結果が得られる。
【００３７】
ところが、圧入ピン４の直径にしても、長穴１２の幅にしても、加工精度の限界からばらつきを生じる。このため、両者の組み合わせ方法によって、圧入ピン４の直径に対する長穴１２の幅の比率が変動することになる。この比率が小さくなって、例えば８０％になったとすると、フレキシブルプリントケーブル２８の弾性変形量が増加することになる。このため図１２に示すように、凹部１５を設けていない場合には、スプリングバック現象により長穴１２周囲のフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がることになる。
【００３８】
このような状態では、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がりやすくなる。加工精度を上げれば、ばらつきは減るので比率の変動も小さくなり、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に安定して固定できる。あるいは、圧入ピン４と長穴１２を選択して組み合わせれば、同様の効果が得られる。しかしながら、どちらの方法にしても製造コストが上昇することとなる。
【００３９】
これに対して圧入ピン４が中央に直立する凹部１５を設けた本発明の実施の形態においては、長穴１２を圧入ピン４に挿入した際に、ケーブル取付け面１６よりもへこんだ凹部１５の底まで、フレキシブルプリントケーブル２８を押し付けることができるので、スプリングバック現象によりフレキシブルプリントケーブル２８が戻っても、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がることはない。すなわち、圧入ピン４の直径に対する長穴１２の幅の比率の変動に対して、図１０もしくは図１１に示すような形状で、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に安定して固定できる。
【００４０】
以上のようにして、コイル２９を接着した後、フレキシブルプリントケーブル２８の長穴１２を圧入ピン４に差し込むと、レンズ枠２１に関する組立は完了する。図７はこの時の外観図である。このようにして組み立てたフォーカスレンズ・ユニットを、レンズ鏡筒に組み付ける方法について、引き続き説明を加える。
初めに、後部レンズ鏡筒２３に、ガイドシャフト２４ａ、２４ｂを挿入し、さらに駆動用マグネット２５を接着したメインヨーク２６を、接着・圧入・ネジ止め等の方法により固定する。次に、ガイドシャフト２４ａ、２４ｂに沿うように、フォーカスレンズ・ユニットを挿入する。
【００４１】
この際、拘束手段であるところの立ち上げ突起５によって、フレキシブルプリントケーブル２８は、レンズ枠２１のＣＣＤ側から光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）に引き出している。そこで、拘束手段であるところの立ち上げ突起５による曲げ方向と逆方向に１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に湾曲させる。さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導きつつ、フォーカスレンズ・ユニットを挿入する。そして、後部レンズ鏡筒２３の開放面４０に設けた引き出し溝３にフレキシブルプリントケーブル２８を収納する。
【００４２】
この際、フレキシブルプリントケーブル２８には、引き出し溝３よりも幅が広くなった位置決め突起１３ａ、１３ｂを設けているので、引き出し溝３にフレキシブルプリントケーブル２８を収納した後、長手方向（Ｙ軸方向）に引っ張ることにより、その方向の位置決めを行うことができる。そして、サイドヨーク２７をメインヨーク２６に取り付けて、駆動用マグネット２５による磁気回路を閉じる。
【００４３】
なお、フレキシブルプリントケーブル２８は立ち上げ突起５によってレンズ枠２１から引き出している。フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向に対して直角な方向に、フォーカスレンズ２２から距離を置いて、立ち上げ突起５を配置しているので、上記のようにフレキシブルプリントケーブル２８を湾曲させても、フォーカスレンズ２２を通る光束をさえぎることはない。また、フレキシブルプリントケーブル２８には、曲線部１４を設けているので、図３に示すように軸受け部９とフレキシブルプリントケーブル２８は干渉しない。すなわち、レンズ枠２１が固定レンズ枠４２の方に移動しても、フレキシブルプリントケーブル２８が軸受け部９と接触しないように構成している。
【００４４】
この後、固定レンズ枠４２を光軸方向（Ｚ軸方向）前方から開放面４０に、ネジ止め等によって密着して取り付ける。すると、固定レンズ枠４２に設けたケーブル支持突起４３が、引き出し溝３との間にフレキシブルプリントケーブル２８を挟み込み固定する。同時に、ケーブル支持突起４３の下方（Ｙ軸の負の方向）に設けたケーブル押え４４により、フレキシブルプリントケーブル２８がさらに折り曲げられ、光軸方向（Ｚ軸の負の方向）に導かれる。これによって、フレキシブルプリントケーブル２８を後部レンズ鏡筒２３に沿わせることができるので、組立完了後のレンズ鏡筒の取り扱いが容易になる。また、レンズ鏡筒を装置に組み込む際に余分なスペースが不要となり、装置の小型化が可能となる。しかも、ケーブル押え４４は水平面（Ｚ−Ｘ平面）に対してＸ軸回りにわずかに傾いた傾斜面４５を有しているので、固定レンズ枠４２を光軸方向（Ｚ軸方向）前方からネジ止め等によって密着して取り付けるだけで、フレキシブルプリントケーブル２８が自動的に折り曲げられる。この際、フレキシブルプリントケーブル２８をその長手方向に引っ張る力が発生するので、位置決め突起１３ａ、１３ｂが後部レンズ鏡筒２３に接触する位置までフレキシブルプリントケーブル２８が引き出され、その方向の位置決めも自動的に行われる。
【００４５】
以上のようにして組み立てたレンズ鏡筒の動作について、さらに説明を続ける。図１３と図１４は、レンズ鏡筒を側面から見た図で、レンズ枠２１、固定レンズ枠４２については、ガイドシャフト２４ａの中心軸を通る平面で切断した時の断面図として表示している。図１３はレンズ枠２１がＣＣＤユニット２に最も近づいた時の状態を示しており、図１４はレンズ枠２１が固定レンズ枠４２に最も近づいた時の状態を示している。
【００４６】
コイル２９は、駆動用マグネット２５とメインヨーク２６およびサイドヨーク２７からなる閉磁気回路の中にあるので、制御回路からの制御出力によってコイル２９に駆動電流が供給されると、光軸方向に磁気的推進力が生じる。推進力の正負の方向は、コイル２９に供給する駆動電流の向きによって決まり、レンズ枠２１が光軸方向に移動動作する。そして、ホルダ１の磁気抵抗素子の出力からレンズ枠２１の位置を検出し、制御回路がコイル２９に電流を通電する際にクローズド・ループを形成して、レンズ枠２１の高精度な位置決めが可能となる。
【００４７】
図１３の状態において、レンズ枠２１のＣＣＤ側から光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）に引き出されたフレキシブルプリントケーブル２８は、１８０°以上に渡って屈曲し、可動部材であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返され、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に滑らかに湾曲している。ここで、フレキシブルプリントケーブル２８のＹ軸正方向に最も突き出た位置を湾曲部頂点Ａ、Ｚ軸負方向に最も突き出た位置を湾曲部頂点Ｂと呼ぶことにする。
【００４８】
次に、フレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点Ａに注目して、図１３と図１４を比較すると、湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の位置は、ほとんど変化していないことがわかる。これは、以下のような理由による。フレキシブルプリントケーブル２８は、第１の固定手段であるところの引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定されている。可動部材であるところのレンズ枠２１が図１３の状態から左側に動くと、第１の固定手段と可動部材との光軸方向（Ｚ軸方向）の距離が短くなる。両者の間のフレキシブルプリントケーブル２８の長さは常に一定であるので、Ｚ軸方向の距離が短くなった分だけ、フレキシブルプリントケーブル２８が、何れかの方向に突き出る必要がある。
【００４９】
本実施の形態においては、可動部材としてのレンズ枠２１から、光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）にフレキシブルプリントケーブル２８を引き出しているので、光軸方向（Ｚ軸の負方向）に突き出るようにフレキシブルプリントケーブル２８が変形する。すなわち、湾曲部頂点Ｂがレンズ枠２１に対して相対的にＺ軸方向に移動し、レンズ枠２１と湾曲部頂点ＢとのＺ軸方向の距離が図１４のように広がるだけで、湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の位置は変化しないのである。湾曲部頂点ＢのＺ軸方向への相体移動量は、可動部材であるところのレンズ枠２１の移動量の約１／２となる。
【００５０】
従って、レンズ枠２１が図１３の状態から左側に動いて、レンズ枠２１と湾曲部頂点ＢとのＺ軸方向の距離が広がっても、既に図１３の状態で確保しているスペース内に、フレキシブルプリントケーブル２８を必ず収めることができる。
次に、フレキシブルプリントケーブル２８が、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１に及ぼす反力について説明を続ける。フレキシブルプリントケーブル２８が及ぼす反力の大きさは、これを曲げる角度に比例し、曲げ半径の逆数に比例する。図１３および図１４に示すように、湾曲部頂点Ａ近傍と、湾曲部頂点Ｂ近傍において、曲げ半径が小さくなっており、曲げ角度は合計で２７０°程度になる。しかしながらレンズ枠２１には、第２の固定手段であるところの圧入ピン４を設けて、フレキシブルプリントケーブル２８を、固定平面であるところのケーブル取付け面１６に固定すると共に、拘束手段であるところの立ち上げ突起５を設けているので、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍とは逆方向に、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げている。しかも拘束手段であるところの立ち上げ突起５は、第２の固定手段であるところの圧入ピン４の近傍に設けているので、曲げ半径はさらに小さくなる。
【００５１】
このため、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍での曲げによる反力と、立ち上げ突起５における曲げによる反力がキャンセルしあって、レンズ枠２１に及ぼす反力を極めて小さくすることができる。
上述のように、レンズ枠２１を図１３の状態から左側に移動させた場合、フレキシブルプリントケーブル２８は、より光軸方向（Ｚ軸の負方向）に突き出るように変形しようとする。このため、図１３と図１４を比較するとわかるように、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍における曲げ半径は、レンズ枠２１の位置によらず、ほぼ一定の状態を保つことができる。
【００５２】
一方、立ち上げ突起５における曲げについては、第２の固定手段としての圧入ピン４と、拘束手段としての立ち上げ突起５の位置関係だけで曲げ半径が決まるので、レンズ枠２１の位置には依存しない。したがって、レンズ枠２１が移動しても、フレキシブルプリントケーブル２８の曲げ半径の小さな部分、換言すればレンズ枠２１及ぼす反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるのである。これにより、レンズ枠２１に加わる反力の変動を極めて小さくすることができる。
【００５３】
図１５は、本実施の形態のレンズ鏡筒において、レンズ枠２１を駆動した際に、これに加わる負荷を測定した結果を示している。この測定では、自重１．２ｇのフォーカスレンズ・ユニットを、３ｍｍ／秒の一定速度で、ストローク４．５ｍｍの間を往復移動させた際に、コイル２９に流れる電流値の変化から、負荷の変動を測定したものである。横軸は、図１３の状態（レンズ枠２１がＣＣＤユニット２に最も近づいた時の状態）を原点として、そこからレンズ枠２１が移動した距離である。縦軸は、レンズ枠２１に加わる負荷の大きさを示しており、軸方向反力５１と摺動抵抗５２に分けて測定結果を表示している。
【００５４】
軸方向反力５１は、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力のうち、光軸方向に平行な成分である。図１５を見ると、軸方向反力５１は最大でも０．０５ｇｆであり、可動部材の自重１．２ｇに対して十分に小さいことがわかる。すなわち、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍での曲げによる反力と、立ち上げ突起５における曲げによる反力がキャンセルしあって、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力が極めて小さくなっているのである。
【００５５】
一方、摺動抵抗５２は摩擦力等によりレンズ枠２１の移動方向と反対方向に加わる負荷である。通常、摩擦力は自重と摩擦係数にのみ依存する。ただし、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力のうち、光軸方向と直角な方向の成分が存在すると、見かけ上、自重が変化することになる。このため、反力の大きさと向きに応じて、摩擦力も変化することになる。しかし、図１５に示すように本実施の形態のレンズ鏡筒においては、約０．２ｇｆで一定値を保っていることがわかる。すなわち、フレキシブルプリントケーブル２８において、反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるので、レンズ枠２１に加わる反力の変動が極めて小さくできるのである。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態のリニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒においては、レンズ枠２１から光軸方向に平行な方向に引き出したフレキシブルプリントケーブル２８を、１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導き、引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定しているので、フレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点Ａの高さ方向の移動量が極めて小さいという特徴を有している。すなわち、従来例のようにフレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点ＡがＹ軸方向に移動する範囲をスペースとして用意する必要がなく、リニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒の小型化が可能になるという効果がある。
また、レンズ枠２１に圧入ピン４を設けて、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定すると共に、圧入ピン４の近傍に設けた立ち上げ突起５により、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げて、光軸方向に平行な方向に引き出している。そして、立ち上げ突起５による曲げ方向と逆方向に、１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導き、引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定している。このように曲げの方向を逆にすることにより、反力を相互にキャンセルすることができるので、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力を極めて小さくすることができる。
【００５７】
その結果、リニアアクチュエータがレンズ枠２１を駆動する際の負荷も小さくできるので、リニアアクチュエータの小型化が可能となり、レンズ鏡筒の小型化・軽量化が可能になるという効果がある。加えて、フレキシブルプリントケーブル２８において、反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるので、レンズ枠２１に加わる反力の変動も小さくすることができ、レンズ枠２１の移動状態を容易かつ精密に制御することが可能になるという効果もある。
【００５８】
また、長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成しているので、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定することができる。さらに、圧入ピン４の近傍に立ち上げ突起５を設けると共に、中心軸が圧入ピン４から立ち上げ突起５に向かう方向にほぼ直交し、一端の接平面がほぼ光軸方向と平行になるガイド曲面６を立ち上げ突起５に設けたので、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げて、レンズ枠２１から光軸方向に平行な方向に引き出すことができる。
【００５９】
すなわち、長穴１２を圧入ピン４に差し込むという極めて簡単な作業だけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定する作業と、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げる作業とを、同時に完了することができ、組立作業時間を大幅に短縮することができ、製造コストの低減が可能になるという顕著な効果がある。
【００６０】
さらに、長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向とほぼ平行になるように構成しているので、長穴１２を圧入ピン４に差し込む際に、フレキシブルプリントケーブル２８の弛みを吸収することができ、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないように組み立てることができる。
【００６１】
加えて、ケーブル取付け面１６から円錐状にへこんだ凹部１５を設けたので、スプリングバック現象により長穴１２周辺のフレキシブルプリントケーブル２８が戻っても、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないように組み立てることができる。すなわち、これらの構成によりフレキシブルプリントケーブル２８のケーブル取付け面１６への固定を確実に行うことができるので、不良率が低減でき、安価なレンズ鏡筒の製造が可能になるという効果がある。
【００６２】
また、レンズ枠２１に、コイル２９の挿入方向（Ｚ軸方向）の位置決めを行うためのコイル当接面１７と、挿入方向に直角な２方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の位置決めを行うコイル保持突起７を設けるているので、フレキシブルプリントケーブル２８を接着したコイル２９を、コイル保持突起７に沿って挿入するだけで位置決めが行え、容易かつ正確に接着することができる。これによって、コイル２９をレンズ枠２１に接着する前に、コイル２９の両端を、フレキシブルプリントケーブル２８の端子に半田付けすることができる。したがって、半田付け作業時には、レンズ枠２１への熱の流入や、フォーカスレンズ２２への光学性能に有害な物質の飛散といった問題は起きず、作業性・生産性を大幅に向上できるという効果もある。
【００６３】
また、フレキシブルプリントケーブル２８は、補強板１０に設けたカット部１１から、コイル２９をコイル保持突起７に挿入する方向（Ｚ軸方向）に伸長するように構成している。さらに、レンズ枠２１にはケーブル取付け面１６を、コイル当接面１７よりも挿入方向手前側に設けている。このため、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入するだけで、光軸方向と直角な固定平面であるケーブル取付け面１６に沿った状態になるまで、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げることができる。したがって、コイル２９の接着工程の前に、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げる工程を実施する必要がなく、製造コストを低減できるという効果がある。
【００６４】
また、ケーブル支持突起４３の下方に、水平面に対してわずかに傾いた傾斜面４５を有するケーブル押え４４を設けたので、固定レンズ枠４２を後部レンズ鏡筒２３に光軸方向前方から取り付けるだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を自動的に折り曲げることができる。したがって、フレキシブルプリントケーブル２８を前もって曲げる工程を実施する必要がなく、製造コストを低減できるという効果がある。
【００６５】
さらに、フレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げると同時に、長手方向に引っ張る力が発生する。フレキシブルプリントケーブル２８には、位置決め突起１３ａ、１３ｂを設けているので、これらが後部レンズ鏡筒２３に接触する位置までフレキシブルプリントケーブル２８が引き出され、その方向の位置決めも自動的に行うことができる。すなわち、容易かつ短時間にフレキシブルプリントケーブル２８の折り曲げ作業と位置決め作業が完了でき、製造コストをさらに低減できるという効果がある。
【００６６】
なお本発明は上記実施の形態を用いて説明したビデオカメラの移動レンズ群を駆動するリニアアクチュエータに限るものではなく、ハードディスクや光磁気ディスクなどの記録再生機器、プロッターやプリンタなどの印刷機器、ロボットなど産業機器の分野で用いられるリニアアクチュエータにも適用でき、これと同様の効果を上げることが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、フレキシブルプリントケーブルの固定平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、フレキシブルプリントケーブルには前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記固定平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを固定するようにしたため、スプリングバック現象によりフレキシブルプリントケーブルが戻ってもこれが前記固定平面から浮き上がるようなことがなくなり、安定に固定することができる。
また、フレキシブルプリントケーブルに設けた穴は長穴であるためにこれをピンに差し込む際に、フレキシブルプリントケーブルの弛みを吸収し、フレキシブルプリントケーブルの浮き上がりがこの長穴によっても防止されるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を示す分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒の内部構造を説明するための、一部断面を含むレンズ鏡筒を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態におけるコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態におけるコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態におけるコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態におけるコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図
【図８】本発明の実施の形態におけるフレキシブルプリントケーブルの曲げ方法を示すレンズ枠の拡大側面図
【図９】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１０】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１１】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１２】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１４】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１５】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒について負荷を実測した結果を示す図
【図１６】従来例のレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１７】従来例のレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【符号の説明】
１ ・・・・・・・ ホルダ
２ ・・・・・・・ ＣＣＤユニット
３ ・・・・・・・ 引き出し溝
４ ・・・・・・・ 圧入ピン
５ ・・・・・・・ 立ち上げ突起
６ ・・・・・・・ ガイド曲面
７ ・・・・・・・ コイル保持突起
８ａ、８ｂ ・・・・・・・ 接着溝
９ ・・・・・・・ 軸受け部
１０ ・・・・・・・ 補強板
１１ ・・・・・・・ カット部
１２ ・・・・・・・ 長穴
１３ａ、１３ｂ ・・・・・・・ 位置決め突起
１４ ・・・・・・・ 曲線部
１５ ・・・・・・・ 凹部
１６ ・・・・・・・ ケーブル取付け面
１７ ・・・・・・・ コイル当接面
２１ ・・・・・・・ レンズ枠
２２ ・・・・・・・ フォーカスレンズ
２３ ・・・・・・・ 後部レンズ鏡筒
２４ａ、２４ｂ ・・・・・・・ ガイドシャフト
２５ ・・・・・・・ 駆動用マグネット
２６ ・・・・・・・ メインヨーク
２７ ・・・・・・・ サイドヨーク
２８ ・・・・・・・ フレキシブルプリントケーブル
２９ ・・・・・・・ コイル
３０ ・・・・・・・ 磁気スケール
４０ ・・・・・・・ 開放面
４１ ・・・・・・・ 補正用レンズ群
４２ ・・・・・・・ 固定レンズ枠
４３ ・・・・・・・ ケーブル支持突起
４４ ・・・・・・・ ケーブル押え
４５ ・・・・・・・ 傾斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における撮影レンズを駆動するリニアアクチュエータおよびレンズ鏡筒に関し、特に通電用のフレキシブルプリントケーブルの固定に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カメラ、ビデオカメラ等の技術の進歩は目覚ましく、デジタル記録、小型軽量化、長時間撮影化、高速、高倍率ズーム等多方面に渡って多くの性能向上が図られている。撮像部であるレンズ鏡筒においては、フォーカスレンズ群を光軸方向に移動して、焦点調整を行う必要があり、これを自動的に行うオートフォーカス機能を備えたレンズ鏡筒が用いられている。特に、高速応答性が要求されるカメラ、ビデオカメラにおいては、フォーカスレンズ群の駆動手段として、リニアアクチュエータを用いたものが知られている。この種のリニアアクチュエータとしては、例えば特開平８−２４８２９３号公報に開示されており、図１６、図１７にその側面断面図を示す。
【０００３】
光軸方向（Ｚ軸方向）前方を開口した後部レンズ鏡筒１０３には、固定レンズ群であるところの補正用レンズ群１２１を保持した固定レンズ枠１２２が取付けられ、さらに、図示しないズーム用レンズ群と前部レンズ鏡筒が、光軸方向に順に配置される。
この後部レンズ鏡筒１０３の内部には、フォーカスレンズ１０２が、レンズ枠１０１に保持されている。このレンズ枠１０１は、両端を後部レンズ鏡筒１０３と固定レンズ枠１２２に固定されたガイドシャフト１０４に沿って光軸方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に支持されている。
【０００４】
このレンズ枠１０１を光軸方向に駆動するリニアアクチュエータは、可動部材であるところのレンズ枠１０１に接着したコイル１０９と、固定部材であるところの後部レンズ鏡筒１０３側に設けたヨーク１０６、およびこのヨークに取り付けた駆動用マグネット１０５とから構成している。
制御部からの制御出力によってコイル１０９に駆動電流が供給されると、ヨーク１０６と駆動用マグネット１０５で形成する磁気回路の中にあるコイル１０９に、光軸方向に向かう磁気的推進力が生じる。推進力の正負の方向は、コイル１０９に供給する駆動電流の向きによって決まり、レンズ枠１０１が光軸方向に移動動作する。これによって、フォーカスレンズ群が光軸方向に移動し、焦点調整が行われる。
【０００５】
このようなリニアアクチュエータの動作を実施するためには、コイル１０９に外部から駆動電流を供給する必要がある。このためにレンズ枠１０１には、フレキシブルプリントケーブル１０８が備えられている。一方、後部レンズ鏡筒１０３には、フレキシブルプリントケーブル１０８を光軸方向と直角な方向に引き出すケーブル引出部１３１を、光軸方向前方の開口部の外縁部に設けている。またレンズ枠１０１には、フレキシブルプリントケーブル１０８を接続するための端子接続部１３２を、光軸方向の後方面部に設けている。この端子接続部１３２に接続したフレキシブルプリントケーブル１０８は、やはり光軸方向と直角な方向に、レンズ枠１０１から引き出されることになる。そしてコイル１０９の両端は、このレンズ枠１０１の端子接続部１３２において、フレキシブルプリントケーブル１０８に半田付けされている。
【０００６】
このようにして、フレキシブルプリントケーブル１０８を介して、コイル１０９に外部から駆動電流を供給すると、レンズ枠１０１がガイド軸に沿って光軸方向に移動する。図１６はレンズ枠１０１が光軸方向後方に位置している時の状態を示しており、図１７はレンズ枠１０１が光軸方向前方に位置している時の状態を示している。このように、レンズ枠１０１の移動に応じて、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲状態が変化する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のリニアアクチュエータにおいては、可動部材であるところのレンズ枠１０１が光軸方向に移動する際に、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の移動量が大きくなるという問題があった。図１６における頂点Ａの位置に対して、図１７の状態では頂点Ａの位置がＹ軸方向に移動して、高くなっていることがわかる。これは、以下のような理由による。フレキシブルプリントケーブル１０８は、ケーブル引出部１３１と、端子接続部１３２において固定されている。
【０００８】
一方、レンズ枠１０１が図１６の状態から左側に動くと、ケーブル引出部１３１と、端子接続部１３２の光軸方向（Ｚ軸方向）の距離が短くなる。両者の間のフレキシブルプリントケーブル１０８の長さは常に一定であるので、Ｚ軸方向の距離が短くなった分だけ、Ｙ軸方向に突き出るように変形し、湾曲部頂点Ａの位置がＹ軸方向に移動するのである。
【０００９】
したがって、上記のような構成のリニアアクチュエータを用いた場合には、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲部頂点ＡがＹ軸方向に移動する範囲をスペースとして用意する必要があり、装置の大型化を招くことになる。具体的には、このリニアアクチュエータを用いたレンズ鏡筒においては、後部レンズ鏡筒１０３の高さ方向（Ｙ軸方向）のサイズが大きくなるという欠点があった。特に、湾曲部頂点Ａの移動量はレンズ枠１０１の移動量に比例するので、レンズ枠１０１のストロークが大きい場合に顕著となる。
【００１０】
また、フレキシブルプリントケーブル１０８が一方向に曲げられているので、曲げに対する反力がレンズ枠１０１に加わり、リニアアクチュエータがレンズ枠１０１を駆動する際の負荷が大きくなるという問題もあった。このような負荷の増大に対処するためには、リニアアクチュエータの駆動力を増やす必要がある。すなわち、コイル１０９の巻き数を増やしたり、駆動用マグネット１０５をさらに大形のものとすることが考えられるが、レンズ鏡筒の外形がさらに大きくなるとともに、重量が大きくなるといった欠点があった。
【００１１】
さらに、レンズ枠１０１に加わる反力の大きさは、曲げ半径の逆数に比例する。最も曲げ半径が小さくなるのは、湾曲部頂点Ａ近傍である。図１６と図１７を比較するとわかるように、レンズ枠１０１の移動と共に、曲げ半径も変化していることがわかる。このため、フレキシブルプリントケーブル１０８の湾曲状態が変化するにつれて、負荷の大きさが変化する。この負荷変動を正確に見積もることは困難なため、レンズ枠１０１の移動状態を精密に制御することが困難になるという欠点もあった。
【００１２】
一方、コイル１０９の両端は、レンズ枠１０１の端子接続部１３２において、フレキシブルプリントケーブル１０８に半田付けしなくてはならない。すなわち、コイル１０９をレンズ枠１０１に接着した後、端子接続部１３２にフレキシブルプリントケーブル１０８を接続し、コイルの両端を引き出して、レンズ枠１０１の上で半田付け作業を実施する必要がある。
【００１３】
このような状態で半田付け作業を行うと、熱の流入によってレンズ枠１０１が変形したり、半田やフラックス等の光学性能に有害な物質がフォーカスレンズ１０２へ飛散したりする可能性があり、作業性・生産性を著しく低下させるという問題があった。
本発明は、可動部材が移動した際に、フレキシブルプリントケーブルの湾曲部頂点の高さ方向の移動量を小さくするなどのために、フレキシブルプリントケーブルを作業性よく、かつ浮き上がることなく固定するのに適した固定装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可動部材に設けたコイルにフレキシブルプリントケーブルにより通電するリニアアクチュエータであって、前記可動部材の平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記可動部材の平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを可動部材に固定したリニアアクチュエータである。
また、本発明は、上記において、可動部材はレンズを保持するレンズ保持手段であるレンズ鏡筒である。
さらに、本発明は、フレキシブルプリントケーブルを固定する固定平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記固定平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを固定平面に固定したことを特徴とするフレキシブルプリントケーブルの固定装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のリニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒の実施の形態を、図１〜図１３に基づいて説明する。図１と図２はレンズ鏡筒の分解斜視図、図３一部断面を含むレンズ鏡筒を示す斜視図、図４と図５はコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図、図６と図７はコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図、図８はレンズ枠の拡大側面図、図９、図１０、図１１、図１２はフレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図、図１３と図１４はレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図である。
【００１８】
図１、図２に示すように、後部レンズ鏡筒２３の光軸方向前方の開放面４０には、固定レンズ群であるところの補正用レンズ群４１を保持した固定レンズ枠４２が取付けられ、さらに、図示しないズーム用レンズ群と前部レンズ鏡筒が、光軸方向に順に配置される。また光軸方向後方には、ＣＣＤユニット２が取り付けられ、各レンズ群によって結像した像を映像信号として出力する。
【００１９】
固定部材であるところの後部レンズ鏡筒２３の内部には、移動レンズ群であるところのフォーカスレンズ２２が、可動部材もしくはレンズ保持手段としてのレンズ枠２１に保持されている。このレンズ枠２１は、両端を後部レンズ鏡筒２３と固定レンズ枠４２に固定したガイドシャフト２４ａ、２４ｂに沿って光軸方向（Ｚ軸方向）に摺動自在に支持されている。レンズ枠２１が光軸方向に移動する際、フォーカスレンズ２２が傾くと所望の光学性能が得られなくなるため、レンズ枠２１には光軸方向に突き出た形状の軸受け部９が設けられ、その両端でガイドシャフト２４ａと摺動するように構成している。
【００２０】
このレンズ枠２１を光軸方向に駆動する駆動手段としてのリニアアクチュエータは、固定子として駆動方向（Ｚ軸方向）と垂直に磁化した駆動用マグネット２５と、コの字型のメインヨーク２６および板状のサイドヨーク２７とを後部レンズ鏡筒２３に設けている。一方、可動子としてコイル２９を駆動用マグネット２５と所定の空隙を有するようにレンズ枠２１に固定してており、フレキシブルプリントケーブル２８を用いて、駆動用マグネット２５の発生する磁束と直交する様にコイル２９に電流を流すことで、レンズ枠２１を光軸方向に駆動するしくみになっている。
【００２１】
また後部レンズ鏡筒２３を切断して示した図３からわかるように、後部レンズ鏡筒２３に取り付けたホルダ１は、図１のＺ軸方向に向かう磁場の変化を検出する磁気抵抗素子を備えており、レンズ枠２１の軸受け部９に沿って設けた磁気スケール３０と向かい合わせて設置し、その位置検出に利用する。すなわち、磁気抵抗素子の出力からレンズ枠２１の位置を検出し、制御回路がコイル２９に電流を通電する際にクローズド・ループを形成して、レンズ枠２１の高精度な位置決めを可能としている。
【００２２】
次に、フレキシブルプリントケーブルに設けた第１の固定部と、固定部材に備えた第１の固定手段の構成について説明する。コイル２９の両端が接続したフレキシブルプリントケーブル２８は、レンズ枠２１のＣＣＤ側から引き出し、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に湾曲させる。そして、曲線部１４を有するフレキシブルプリントケーブル２８を、後部レンズ鏡筒２３の開放面４０から外部に引き出す構成とした。
【００２３】
後部レンズ鏡筒２３の開放面４０には、図１に示すようにフレキシブルプリントケーブル２８の幅よりもわずかに広い幅の引き出し溝３を設ており、フレキシブルプリントケーブル２８を収納できるように構成している。そして図２に示す固定レンズ枠４２に設けたケーブル支持突起４３との間に、フレキシブルプリントケーブル２８を挟み込み固定する構造となっている。さらに、フレキシブルプリントケーブル２８の位置決め突起１３ａ、１３ｂにより、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）の位置決めを行う。
【００２４】
また図２に示すように、固定レンズ枠４２には、ケーブル支持突起４３の下方（Ｙ軸の負の方向）にケーブル押え４４を設けている。ケーブル押え４４は、水平面（Ｚ−Ｘ平面）に対してＸ軸回りにわずかに傾いた傾斜面４５を有しており、後部レンズ鏡筒２３から下方（Ｙ軸の負の方向）に引き出したフレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げて、光軸方向（Ｚ軸の負の方向）に導くように構成している。
【００２５】
次に、コイル２９とフレキシブルプリントケーブル２８の組立方法について、図４、図５を用いて説明する。図４に示すようにフレキシブルプリントケーブル２８の一端は、補強板１０によって裏打ちされており、補強板１０に設けたカット部１１から、フレキシブルプリントケーブル２８が、Ｚ軸方向に伸長するように構成している。そして、Ｚ軸方向からＹ軸方向に伸長方向を変えた後、所定の距離を置いて、第２の固定部であるところの長穴１２を設けており、さらにＹ軸方向に伸長している。ここで長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）とほぼ平行になるように構成している。
【００２６】
このフレキシブルプリントケーブル２８を図４に示すようにコイル２９と対峙させ、補強板１０の表面に接着剤を塗布して、図５のように接着する。その後、コイル２９の両端を、フレキシブルプリントケーブル２８の端子に半田付けする。したがって、半田付け作業時には、レンズ枠２１への熱の流入や、フォーカスレンズ２２への光学性能に有害な物質の飛散といった問題は起きない。
【００２７】
以上のようにしてフレキシブルプリントケーブル２８と接続したコイル２９を、レンズ枠２１に組み付ける方法について、図６、図７を用いて説明する。図６に示すようにレンズ枠２１には、コイル２９のＺ軸方向の位置決めを行うためのコイル当接面１７を、Ｚ軸と垂直な方向に設けている。そして、コイル当接面１７からＺ軸方向に向かってコイル保持突起７が突き出ており、コイル２９のＸ軸、Ｙ軸方向の位置決めを行う。また、コイル保持突起７には、円弧状の接着溝８ａ、８ｂを設けており、コイル２９を接着する際に接着強度を高めることができる。
【００２８】
またレンズ枠２１には、光軸方向と直角な固定平面であるところのケーブル取付け面１６が、コイル当接面１７よりもＺ軸方向に一段高い位置（Ｚ軸の負の方向）に設けている。ただし、コイル保持突起７の先端は、ケーブル取付け面１６よりもさらに高い位置になるように構成する。
さらにレンズ枠２１には、ケーブル取付け面１６から円錐状にへこんだ凹部１５を、フォーカスレンズ２２の左側に設けると共に、ケーブル取付け面１６に垂直な方向（Ｚ軸方向）に、凹部１５の中央付近から直立した第２の固定手段であるところの圧入ピン４を設けた。圧入ピン４の先端は、ケーブル取付け面１６よりも高く、Ｚ軸の負の方向に直立している。
【００２９】
加えて、圧入ピン４からフレキシブルプリントケーブル２８が伸長する方向（Ｙ軸の正の方向）には、拘束手段であるところのガイド曲面６を有する立ち上げ突起５を設けている。ガイド曲面６はＸ軸に平行な中心軸を有する円筒面で、先端部の接平面がほぼ光軸方向（Ｚ軸方向）と平行になる構成となっている。一方、立ち上げ突起５の根元においては、ガイド曲面６の端がケーブル取付け面１６と交差する構成であれば良い。
【００３０】
以上のような構造のレンズ枠２１を、図６に示すように、フレキシブルプリントケーブル２８を接着したコイル２９と対峙させ、コイル２９をコイル保持突起７に沿ってＺ軸の正の方向に挿入する。コイル２９がコイル当接面１７と接触してＺ軸方向の位置決めを行った後、コイル２９をＸ軸の負の方向に押し当てながら、接着溝８ａ、８ｂに接着剤を充填し、コイル２９の接着を完了する。
【００３１】
このようにしてコイル２９を接着する際のフレキシブルプリントケーブル２８の挙動について、引き続き説明を加える。フレキシブルプリントケーブル２８は、補強板１０に設けたカット部１１から、コイル２９をコイル保持突起７に挿入する方向（Ｚ軸方向）に伸長するように構成している。一方、レンズ枠２１にはケーブル取付け面１６を、コイル当接面１７よりも挿入方向手前側（Ｚ軸の負の方向）に設けている。このため、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入し始めると、コイル２９がコイル当接面１７と接触する前に、フレキシブルプリントケーブル２８がケーブル取付け面１６と接触することになる。さらにコイル２９の挿入を続けると、フレキシブルプリントケーブル２８が折れ曲がって、徐々にケーブル取付け面１６に沿うように変形する。
【００３２】
この際、カット部１１から挿入方向に伸長したフレキシブルプリントケーブル２８の根元が、最も曲げ強度が低いため、補強板１０に沿ってフレキシブルプリントケーブル２８が曲がることになる。しかも、強度の高い補強板１０でフレキシブルプリントケーブル２８を補強しているので、ケーブル取付け面１６と接触している部分は、Ｘ軸の正の方向に逃げやすい。すなわち、折れ曲がり方向を常に一定の方向に保つことができる。そして、コイル２９がコイル当接面１７と接触してＺ軸方向の位置決めが完了した時には、ほぼ９０°近くまで曲げられ、図７に示すようにケーブル取付け面１６に沿った状態になる。このように、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入するだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げ、ケーブル取付け面１６に沿わせることができるのである。
【００３３】
コイル２９を接着した後、フレキシブルプリントケーブル２８の長穴１２を圧入ピン４に差し込む。ここで、長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成しており、圧入ピン４に差し込むと長穴１２の周囲のフレキシブルプリントケーブル２８が弾性変形して、長穴１２の側面が圧入ピン４に圧接し、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定できる。ここで長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向（Ｙ軸方向）とほぼ平行になるように構成している。
【００３４】
このため、長穴１２を圧入ピン４に差し込む際に、フレキシブルプリントケーブル２８の弛みを吸収することができ、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないようになっている。このように、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定することができるのである。
【００３５】
一方、圧入ピン４のフレキシブルプリントケーブル２８の長手方向近傍には、立ち上げ突起５を設けている。このため、長穴１２を圧入ピン４に差し込んでいくと、立ち上げ突起５と接触したフレキシブルプリントケーブル２８が変形して、ガイド曲面６に沿うようになる。
図８はレンズ枠２１の圧入ピン４周囲を拡大して表示した側面図である。同図からわかるように、ガイド曲面６は、圧入ピン４から立ち上げ突起５に向かう方向に直交した（Ｘ軸）方向の中心軸を有する円筒面であるので、フレキシブルプリントケーブル２８はガイド曲面６に沿って曲げられ、ねじれることはない。しかも、ガイド曲面６先端部の接平面は、ほぼ光軸方向（Ｚ軸方向）と平行になっているので、フレキシブルプリントケーブル２８が９０°近く曲がって、レンズ枠２１から光軸方向（Ｚ軸方向）に平行な方向に引き出すことができるのである。
【００３６】
次に、圧入ピン４が中央に直立する凹部１５について、図９〜図１２を用いて説明を続ける。図９は長穴１２を圧入ピン４に挿入する直前の様子を示している。この状態からフレキシブルプリントケーブル２８がＺ軸方向に移動して、長穴１２を圧入ピン４に挿入する。上記のように長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成している。例えば、圧入ピン４の直径に対して、長穴１２の幅を９０％に設定すると、良好な結果が得られる。
【００３７】
ところが、圧入ピン４の直径にしても、長穴１２の幅にしても、加工精度の限界からばらつきを生じる。このため、両者の組み合わせ方法によって、圧入ピン４の直径に対する長穴１２の幅の比率が変動することになる。この比率が小さくなって、例えば８０％になったとすると、フレキシブルプリントケーブル２８の弾性変形量が増加することになる。このため図１２に示すように、凹部１５を設けていない場合には、スプリングバック現象により長穴１２周囲のフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がることになる。
【００３８】
このような状態では、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がりやすくなる。加工精度を上げれば、ばらつきは減るので比率の変動も小さくなり、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に安定して固定できる。あるいは、圧入ピン４と長穴１２を選択して組み合わせれば、同様の効果が得られる。しかしながら、どちらの方法にしても製造コストが上昇することとなる。
【００３９】
これに対して圧入ピン４が中央に直立する凹部１５を設けた本発明の実施の形態においては、長穴１２を圧入ピン４に挿入した際に、ケーブル取付け面１６よりもへこんだ凹部１５の底まで、フレキシブルプリントケーブル２８を押し付けることができるので、スプリングバック現象によりフレキシブルプリントケーブル２８が戻っても、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がることはない。すなわち、圧入ピン４の直径に対する長穴１２の幅の比率の変動に対して、図１０もしくは図１１に示すような形状で、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に安定して固定できる。
【００４０】
以上のようにして、コイル２９を接着した後、フレキシブルプリントケーブル２８の長穴１２を圧入ピン４に差し込むと、レンズ枠２１に関する組立は完了する。図７はこの時の外観図である。このようにして組み立てたフォーカスレンズ・ユニットを、レンズ鏡筒に組み付ける方法について、引き続き説明を加える。
初めに、後部レンズ鏡筒２３に、ガイドシャフト２４ａ、２４ｂを挿入し、さらに駆動用マグネット２５を接着したメインヨーク２６を、接着・圧入・ネジ止め等の方法により固定する。次に、ガイドシャフト２４ａ、２４ｂに沿うように、フォーカスレンズ・ユニットを挿入する。
【００４１】
この際、拘束手段であるところの立ち上げ突起５によって、フレキシブルプリントケーブル２８は、レンズ枠２１のＣＣＤ側から光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）に引き出している。そこで、拘束手段であるところの立ち上げ突起５による曲げ方向と逆方向に１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に湾曲させる。さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導きつつ、フォーカスレンズ・ユニットを挿入する。そして、後部レンズ鏡筒２３の開放面４０に設けた引き出し溝３にフレキシブルプリントケーブル２８を収納する。
【００４２】
この際、フレキシブルプリントケーブル２８には、引き出し溝３よりも幅が広くなった位置決め突起１３ａ、１３ｂを設けているので、引き出し溝３にフレキシブルプリントケーブル２８を収納した後、長手方向（Ｙ軸方向）に引っ張ることにより、その方向の位置決めを行うことができる。そして、サイドヨーク２７をメインヨーク２６に取り付けて、駆動用マグネット２５による磁気回路を閉じる。
【００４３】
なお、フレキシブルプリントケーブル２８は立ち上げ突起５によってレンズ枠２１から引き出している。フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向に対して直角な方向に、フォーカスレンズ２２から距離を置いて、立ち上げ突起５を配置しているので、上記のようにフレキシブルプリントケーブル２８を湾曲させても、フォーカスレンズ２２を通る光束をさえぎることはない。また、フレキシブルプリントケーブル２８には、曲線部１４を設けているので、図３に示すように軸受け部９とフレキシブルプリントケーブル２８は干渉しない。すなわち、レンズ枠２１が固定レンズ枠４２の方に移動しても、フレキシブルプリントケーブル２８が軸受け部９と接触しないように構成している。
【００４４】
この後、固定レンズ枠４２を光軸方向（Ｚ軸方向）前方から開放面４０に、ネジ止め等によって密着して取り付ける。すると、固定レンズ枠４２に設けたケーブル支持突起４３が、引き出し溝３との間にフレキシブルプリントケーブル２８を挟み込み固定する。同時に、ケーブル支持突起４３の下方（Ｙ軸の負の方向）に設けたケーブル押え４４により、フレキシブルプリントケーブル２８がさらに折り曲げられ、光軸方向（Ｚ軸の負の方向）に導かれる。これによって、フレキシブルプリントケーブル２８を後部レンズ鏡筒２３に沿わせることができるので、組立完了後のレンズ鏡筒の取り扱いが容易になる。また、レンズ鏡筒を装置に組み込む際に余分なスペースが不要となり、装置の小型化が可能となる。しかも、ケーブル押え４４は水平面（Ｚ−Ｘ平面）に対してＸ軸回りにわずかに傾いた傾斜面４５を有しているので、固定レンズ枠４２を光軸方向（Ｚ軸方向）前方からネジ止め等によって密着して取り付けるだけで、フレキシブルプリントケーブル２８が自動的に折り曲げられる。この際、フレキシブルプリントケーブル２８をその長手方向に引っ張る力が発生するので、位置決め突起１３ａ、１３ｂが後部レンズ鏡筒２３に接触する位置までフレキシブルプリントケーブル２８が引き出され、その方向の位置決めも自動的に行われる。
【００４５】
以上のようにして組み立てたレンズ鏡筒の動作について、さらに説明を続ける。図１３と図１４は、レンズ鏡筒を側面から見た図で、レンズ枠２１、固定レンズ枠４２については、ガイドシャフト２４ａの中心軸を通る平面で切断した時の断面図として表示している。図１３はレンズ枠２１がＣＣＤユニット２に最も近づいた時の状態を示しており、図１４はレンズ枠２１が固定レンズ枠４２に最も近づいた時の状態を示している。
【００４６】
コイル２９は、駆動用マグネット２５とメインヨーク２６およびサイドヨーク２７からなる閉磁気回路の中にあるので、制御回路からの制御出力によってコイル２９に駆動電流が供給されると、光軸方向に磁気的推進力が生じる。推進力の正負の方向は、コイル２９に供給する駆動電流の向きによって決まり、レンズ枠２１が光軸方向に移動動作する。そして、ホルダ１の磁気抵抗素子の出力からレンズ枠２１の位置を検出し、制御回路がコイル２９に電流を通電する際にクローズド・ループを形成して、レンズ枠２１の高精度な位置決めが可能となる。
【００４７】
図１３の状態において、レンズ枠２１のＣＣＤ側から光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）に引き出されたフレキシブルプリントケーブル２８は、１８０°以上に渡って屈曲し、可動部材であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返され、レンズ枠２１の上側（Ｙ軸の正の方向）を超えて、固定レンズ枠４２側の方に滑らかに湾曲している。ここで、フレキシブルプリントケーブル２８のＹ軸正方向に最も突き出た位置を湾曲部頂点Ａ、Ｚ軸負方向に最も突き出た位置を湾曲部頂点Ｂと呼ぶことにする。
【００４８】
次に、フレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点Ａに注目して、図１３と図１４を比較すると、湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の位置は、ほとんど変化していないことがわかる。これは、以下のような理由による。フレキシブルプリントケーブル２８は、第１の固定手段であるところの引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定されている。可動部材であるところのレンズ枠２１が図１３の状態から左側に動くと、第１の固定手段と可動部材との光軸方向（Ｚ軸方向）の距離が短くなる。両者の間のフレキシブルプリントケーブル２８の長さは常に一定であるので、Ｚ軸方向の距離が短くなった分だけ、フレキシブルプリントケーブル２８が、何れかの方向に突き出る必要がある。
【００４９】
本実施の形態においては、可動部材としてのレンズ枠２１から、光軸方向に平行な方向（Ｚ軸の負の方向）にフレキシブルプリントケーブル２８を引き出しているので、光軸方向（Ｚ軸の負方向）に突き出るようにフレキシブルプリントケーブル２８が変形する。すなわち、湾曲部頂点Ｂがレンズ枠２１に対して相対的にＺ軸方向に移動し、レンズ枠２１と湾曲部頂点ＢとのＺ軸方向の距離が図１４のように広がるだけで、湾曲部頂点Ａの高さ方向（Ｙ軸方向）の位置は変化しないのである。湾曲部頂点ＢのＺ軸方向への相体移動量は、可動部材であるところのレンズ枠２１の移動量の約１／２となる。
【００５０】
従って、レンズ枠２１が図１３の状態から左側に動いて、レンズ枠２１と湾曲部頂点ＢとのＺ軸方向の距離が広がっても、既に図１３の状態で確保しているスペース内に、フレキシブルプリントケーブル２８を必ず収めることができる。
次に、フレキシブルプリントケーブル２８が、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１に及ぼす反力について説明を続ける。フレキシブルプリントケーブル２８が及ぼす反力の大きさは、これを曲げる角度に比例し、曲げ半径の逆数に比例する。図１３および図１４に示すように、湾曲部頂点Ａ近傍と、湾曲部頂点Ｂ近傍において、曲げ半径が小さくなっており、曲げ角度は合計で２７０°程度になる。しかしながらレンズ枠２１には、第２の固定手段であるところの圧入ピン４を設けて、フレキシブルプリントケーブル２８を、固定平面であるところのケーブル取付け面１６に固定すると共に、拘束手段であるところの立ち上げ突起５を設けているので、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍とは逆方向に、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げている。しかも拘束手段であるところの立ち上げ突起５は、第２の固定手段であるところの圧入ピン４の近傍に設けているので、曲げ半径はさらに小さくなる。
【００５１】
このため、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍での曲げによる反力と、立ち上げ突起５における曲げによる反力がキャンセルしあって、レンズ枠２１に及ぼす反力を極めて小さくすることができる。
上述のように、レンズ枠２１を図１３の状態から左側に移動させた場合、フレキシブルプリントケーブル２８は、より光軸方向（Ｚ軸の負方向）に突き出るように変形しようとする。このため、図１３と図１４を比較するとわかるように、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍における曲げ半径は、レンズ枠２１の位置によらず、ほぼ一定の状態を保つことができる。
【００５２】
一方、立ち上げ突起５における曲げについては、第２の固定手段としての圧入ピン４と、拘束手段としての立ち上げ突起５の位置関係だけで曲げ半径が決まるので、レンズ枠２１の位置には依存しない。したがって、レンズ枠２１が移動しても、フレキシブルプリントケーブル２８の曲げ半径の小さな部分、換言すればレンズ枠２１及ぼす反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるのである。これにより、レンズ枠２１に加わる反力の変動を極めて小さくすることができる。
【００５３】
図１５は、本実施の形態のレンズ鏡筒において、レンズ枠２１を駆動した際に、これに加わる負荷を測定した結果を示している。この測定では、自重１．２ｇのフォーカスレンズ・ユニットを、３ｍｍ／秒の一定速度で、ストローク４．５ｍｍの間を往復移動させた際に、コイル２９に流れる電流値の変化から、負荷の変動を測定したものである。横軸は、図１３の状態（レンズ枠２１がＣＣＤユニット２に最も近づいた時の状態）を原点として、そこからレンズ枠２１が移動した距離である。縦軸は、レンズ枠２１に加わる負荷の大きさを示しており、軸方向反力５１と摺動抵抗５２に分けて測定結果を表示している。
【００５４】
軸方向反力５１は、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力のうち、光軸方向に平行な成分である。図１５を見ると、軸方向反力５１は最大でも０．０５ｇｆであり、可動部材の自重１．２ｇに対して十分に小さいことがわかる。すなわち、湾曲部頂点ＡおよびＢ近傍での曲げによる反力と、立ち上げ突起５における曲げによる反力がキャンセルしあって、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力が極めて小さくなっているのである。
【００５５】
一方、摺動抵抗５２は摩擦力等によりレンズ枠２１の移動方向と反対方向に加わる負荷である。通常、摩擦力は自重と摩擦係数にのみ依存する。ただし、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力のうち、光軸方向と直角な方向の成分が存在すると、見かけ上、自重が変化することになる。このため、反力の大きさと向きに応じて、摩擦力も変化することになる。しかし、図１５に示すように本実施の形態のレンズ鏡筒においては、約０．２ｇｆで一定値を保っていることがわかる。すなわち、フレキシブルプリントケーブル２８において、反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるので、レンズ枠２１に加わる反力の変動が極めて小さくできるのである。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態のリニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒においては、レンズ枠２１から光軸方向に平行な方向に引き出したフレキシブルプリントケーブル２８を、１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導き、引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定しているので、フレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点Ａの高さ方向の移動量が極めて小さいという特徴を有している。すなわち、従来例のようにフレキシブルプリントケーブル２８の湾曲部頂点ＡがＹ軸方向に移動する範囲をスペースとして用意する必要がなく、リニアアクチュエータおよびこれを用いたレンズ鏡筒の小型化が可能になるという効果がある。
また、レンズ枠２１に圧入ピン４を設けて、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定すると共に、圧入ピン４の近傍に設けた立ち上げ突起５により、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げて、光軸方向に平行な方向に引き出している。そして、立ち上げ突起５による曲げ方向と逆方向に、１８０°以上に渡って屈曲させ、レンズ保持手段であるところのレンズ枠２１を挟んで光軸方向について反対側に折り返し、さらに光軸方向とほぼ直角な方向にまでフレキシブルプリントケーブル２８を導き、引き出し溝３とケーブル支持突起４３により、後部レンズ鏡筒２３に固定している。このように曲げの方向を逆にすることにより、反力を相互にキャンセルすることができるので、フレキシブルプリントケーブル２８がレンズ枠２１に及ぼす反力を極めて小さくすることができる。
【００５７】
その結果、リニアアクチュエータがレンズ枠２１を駆動する際の負荷も小さくできるので、リニアアクチュエータの小型化が可能となり、レンズ鏡筒の小型化・軽量化が可能になるという効果がある。加えて、フレキシブルプリントケーブル２８において、反力の主要発生部分を、ほぼ一定の曲げ半径に保つことができるので、レンズ枠２１に加わる反力の変動も小さくすることができ、レンズ枠２１の移動状態を容易かつ精密に制御することが可能になるという効果もある。
【００５８】
また、長穴１２の幅は圧入ピン４の直径よりも狭く構成しているので、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定することができる。さらに、圧入ピン４の近傍に立ち上げ突起５を設けると共に、中心軸が圧入ピン４から立ち上げ突起５に向かう方向にほぼ直交し、一端の接平面がほぼ光軸方向と平行になるガイド曲面６を立ち上げ突起５に設けたので、長穴１２を圧入ピン４に差し込むだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を９０°近く曲げて、レンズ枠２１から光軸方向に平行な方向に引き出すことができる。
【００５９】
すなわち、長穴１２を圧入ピン４に差し込むという極めて簡単な作業だけで、フレキシブルプリントケーブル２８をケーブル取付け面１６に固定する作業と、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げる作業とを、同時に完了することができ、組立作業時間を大幅に短縮することができ、製造コストの低減が可能になるという顕著な効果がある。
【００６０】
さらに、長穴１２の長辺の方向は、フレキシブルプリントケーブル２８の長手方向とほぼ平行になるように構成しているので、長穴１２を圧入ピン４に差し込む際に、フレキシブルプリントケーブル２８の弛みを吸収することができ、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないように組み立てることができる。
【００６１】
加えて、ケーブル取付け面１６から円錐状にへこんだ凹部１５を設けたので、スプリングバック現象により長穴１２周辺のフレキシブルプリントケーブル２８が戻っても、ケーブル取付け面１６からフレキシブルプリントケーブル２８が浮き上がらないように組み立てることができる。すなわち、これらの構成によりフレキシブルプリントケーブル２８のケーブル取付け面１６への固定を確実に行うことができるので、不良率が低減でき、安価なレンズ鏡筒の製造が可能になるという効果がある。
【００６２】
また、レンズ枠２１に、コイル２９の挿入方向（Ｚ軸方向）の位置決めを行うためのコイル当接面１７と、挿入方向に直角な２方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）の位置決めを行うコイル保持突起７を設けるているので、フレキシブルプリントケーブル２８を接着したコイル２９を、コイル保持突起７に沿って挿入するだけで位置決めが行え、容易かつ正確に接着することができる。これによって、コイル２９をレンズ枠２１に接着する前に、コイル２９の両端を、フレキシブルプリントケーブル２８の端子に半田付けすることができる。したがって、半田付け作業時には、レンズ枠２１への熱の流入や、フォーカスレンズ２２への光学性能に有害な物質の飛散といった問題は起きず、作業性・生産性を大幅に向上できるという効果もある。
【００６３】
また、フレキシブルプリントケーブル２８は、補強板１０に設けたカット部１１から、コイル２９をコイル保持突起７に挿入する方向（Ｚ軸方向）に伸長するように構成している。さらに、レンズ枠２１にはケーブル取付け面１６を、コイル当接面１７よりも挿入方向手前側に設けている。このため、コイル２９をコイル保持突起７に沿って挿入するだけで、光軸方向と直角な固定平面であるケーブル取付け面１６に沿った状態になるまで、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げることができる。したがって、コイル２９の接着工程の前に、フレキシブルプリントケーブル２８を曲げる工程を実施する必要がなく、製造コストを低減できるという効果がある。
【００６４】
また、ケーブル支持突起４３の下方に、水平面に対してわずかに傾いた傾斜面４５を有するケーブル押え４４を設けたので、固定レンズ枠４２を後部レンズ鏡筒２３に光軸方向前方から取り付けるだけで、フレキシブルプリントケーブル２８を自動的に折り曲げることができる。したがって、フレキシブルプリントケーブル２８を前もって曲げる工程を実施する必要がなく、製造コストを低減できるという効果がある。
【００６５】
さらに、フレキシブルプリントケーブル２８を折り曲げると同時に、長手方向に引っ張る力が発生する。フレキシブルプリントケーブル２８には、位置決め突起１３ａ、１３ｂを設けているので、これらが後部レンズ鏡筒２３に接触する位置までフレキシブルプリントケーブル２８が引き出され、その方向の位置決めも自動的に行うことができる。すなわち、容易かつ短時間にフレキシブルプリントケーブル２８の折り曲げ作業と位置決め作業が完了でき、製造コストをさらに低減できるという効果がある。
【００６６】
なお本発明は上記実施の形態を用いて説明したビデオカメラの移動レンズ群を駆動するリニアアクチュエータに限るものではなく、ハードディスクや光磁気ディスクなどの記録再生機器、プロッターやプリンタなどの印刷機器、ロボットなど産業機器の分野で用いられるリニアアクチュエータにも適用でき、これと同様の効果を上げることが可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、フレキシブルプリントケーブルの固定平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、フレキシブルプリントケーブルには前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記固定平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを固定するようにしたため、スプリングバック現象によりフレキシブルプリントケーブルが戻ってもこれが前記固定平面から浮き上がるようなことがなくなり、安定に固定することができる。
また、フレキシブルプリントケーブルに設けた穴は長穴であるためにこれをピンに差し込む際に、フレキシブルプリントケーブルの弛みを吸収し、フレキシブルプリントケーブルの浮き上がりがこの長穴によっても防止されるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を示す分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を示す分解斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒の内部構造を説明するための、一部断面を含むレンズ鏡筒を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態におけるコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図
【図５】本発明の実施の形態におけるコイルとフレキシブルプリントケーブルの組立方法を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態におけるコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図
【図７】本発明の実施の形態におけるコイルとレンズ枠の組立方法を示す斜視図
【図８】本発明の実施の形態におけるフレキシブルプリントケーブルの曲げ方法を示すレンズ枠の拡大側面図
【図９】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１０】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１１】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１２】フレキシブルプリントケーブルの固定方法を示す断面図
【図１３】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１４】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１５】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒について負荷を実測した結果を示す図
【図１６】従来例のレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【図１７】従来例のレンズ鏡筒を側面から見た一部断面図
【符号の説明】
１ ・・・・・・・ ホルダ
２ ・・・・・・・ ＣＣＤユニット
３ ・・・・・・・ 引き出し溝
４ ・・・・・・・ 圧入ピン
５ ・・・・・・・ 立ち上げ突起
６ ・・・・・・・ ガイド曲面
７ ・・・・・・・ コイル保持突起
８ａ、８ｂ ・・・・・・・ 接着溝
９ ・・・・・・・ 軸受け部
１０ ・・・・・・・ 補強板
１１ ・・・・・・・ カット部
１２ ・・・・・・・ 長穴
１３ａ、１３ｂ ・・・・・・・ 位置決め突起
１４ ・・・・・・・ 曲線部
１５ ・・・・・・・ 凹部
１６ ・・・・・・・ ケーブル取付け面
１７ ・・・・・・・ コイル当接面
２１ ・・・・・・・ レンズ枠
２２ ・・・・・・・ フォーカスレンズ
２３ ・・・・・・・ 後部レンズ鏡筒
２４ａ、２４ｂ ・・・・・・・ ガイドシャフト
２５ ・・・・・・・ 駆動用マグネット
２６ ・・・・・・・ メインヨーク
２７ ・・・・・・・ サイドヨーク
２８ ・・・・・・・ フレキシブルプリントケーブル
２９ ・・・・・・・ コイル
３０ ・・・・・・・ 磁気スケール
４０ ・・・・・・・ 開放面
４１ ・・・・・・・ 補正用レンズ群
４２ ・・・・・・・ 固定レンズ枠
４３ ・・・・・・・ ケーブル支持突起
４４ ・・・・・・・ ケーブル押え
４５ ・・・・・・・ 傾斜面
Claims (3)
- 可動部材に設けたコイルにフレキシブルプリントケーブルにより通電するリニアアクチュエータであって、前記可動部材の平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記可動部材の平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを可動部材に固定したことを特徴とするリニアアクチュエータ。
- ヨークとマグネットからなる固定子と、ガイドに沿って光軸方向に移動自在のレンズ保持手段と、前記レンズ保持手段に設けたコイルからなる可動子と、前記レンズ保持手段を光軸方向に駆動するために前記コイルに電流を通電するフレキシブルプリントケーブルを備え、前記レンズ保持手段のケーブル取付け面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルには前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記ケーブル取付け面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルをレンズ保持手段に固定したことを特徴とするレンズ鏡筒。
- フレキシブルプリントケーブルを固定する固定平面に凹部を設けるとともにその凹部の中央から直立したピンを設け、前記フレキシブルプリントケーブルに前記ピンの直径に対して幅を８０％から９０％に設定した長穴をその長辺の方向がフレキシブルプリントケーブルの長手方向になるように設け、前記フレキシブルプリントケーブルの長穴を前記ピンに挿入し、かつそのフレキシブルプリントケーブルを前記固定平面よりもへこんだ凹部内に押しつけてその長穴周囲のフレキシブルプリントケーブルの弾性変形によるピンへの圧接によりフレキシブルプリントケーブルを固定平面に固定したことを特徴とするフレキシブルプリントケーブルの固定装置。
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