JP3762723B2 - 光学素子駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学素子駆動装置、詳しくは、光学素子保持部材を電磁アクチュエータにより進退駆動する光学素子駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等の電磁アクチュエータを駆動源とし、光学素子であるレンズ、または、撮像素子等を進退駆動する光学素子駆動装置を内蔵するレンズ鏡胴が各種提案されている。例えば、特開平４−８６７１４号公報に開示のレンズ鏡胴は、レンズの駆動を鏡胴内に設けられた固定部と、レンズ保持枠の一部である可動部を有し、磁気材料で形成されたヨーク部分と、コイル部とからなるＶＣＭをその駆動源としている。また、レンズ位置検出用の位置検出センサも内蔵している。
【０００３】
また、別の従来例として、撮像素子を光軸方向に進退せしめることにより合焦を行うレンズ鏡筒もすでに提案されている。この鏡筒においては、軸に撮像素子保持枠のスリーブ部を嵌入させ、該保持枠を摺動自在に保持するものである。また、本レンズ鏡筒の撮像素子を駆動するための可動側への電気接続としては、フレキシブル回路基板（以下、ＦＰＣと記載する）を適用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の光学素子駆動装置等においては、推力発生源となるマグネットが光軸を中心としてほぼ上下左右対称にマグネットを配設しているので、作用点となる駆動推力の中心は、あくまでレンズ光軸中心にある。しかし、レンズ保持部材はガイド軸に嵌入しているスリーブが支点となって駆動されるために、上記作用点と支点の距離が大きく、支点部でこじり現象が発生する。
【０００５】
また、軸とスリーブにガタがある場合、ＶＣＭの推力によって保持部材の可動枠に軸を中心にした傾きが生じる。この傾きによるｆｃ（ピント調整）方向のずれ量が光軸中心と位置検出センサ部とで異なり、駆動特性のヒステリシスの原因となっていた。
【０００６】
また、従来の撮像素子を光軸方向に進退せしめることにより合焦を行うレンズ鏡筒において、軸とスリーブのガタにより撮像素子保持枠に傾きが生じた場合、この傾きによって発生する撮像素子の結像面の偏心は、直接画像の揺れとなって現れてしまう。
【０００７】
また、上記従来例において、ＦＰＣによって撮像素子と電気接続を行う場合、ＦＰＣの屈曲によって発生する力によりスムーズな撮像素子の駆動が妨げられ、特に、進退方向によってその力の作用する方向が異なり、進退位置精度を低下させていた。
【０００８】
本発明は、上述の不具合を解決するためになされたものであって、１つの目的は、電磁アクチュエータにより進退駆動されるような光学素子駆動装置の駆動推進力に対する抵抗力を極力減少させることが可能な装置を提供することである。
【００１０】
また、本発明の更に他の目的は、光学素子駆動装置の撮像素子の結像面の揺れを極力減らすことを可能とする装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の更に他の目的は、光学素子駆動装置の撮像素子の進退時に作用するＦＰＣの屈曲による負荷の変動が少ない構造を有する装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光学素子駆動装置は、撮像素子保持部材と、前記撮像素子保持部材を光軸方向に摺動可能に支持するガイド部材と、前記撮像素子保持部材に一端部が支持され、前記撮像素子保持部材の摺動の向きによって前記撮像素子保持部材にかかる負荷が変動しないよう光軸と略直交する方向に引き出された後、光軸に向かう付勢力が発生するよう曲げられて所定箇所が固定鏡枠に支持された、撮像素子と所定の電気回路との信号の授受を行うためのフレキシブル回路基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第２の光学素子駆動装置は、撮像素子保持部材と、前記撮像素子保持部材を光軸方向に摺動可能に支持するガイド部材と、発生する推力の中心が光軸からガイド部材に近づく方向にずれるように調整され、光学素子保持部材を電磁駆動により摺動させるための電磁アクチュエータと、前記撮像素子保持部材に一端部が支持され、撮像素子保持部材の摺動の向きによって撮像素子保持部材にかかる負荷が変動しないよう光軸と略直交する方向に引き出された後、光軸に向かう付勢力が発生するよう曲げられて所定箇所が固定鏡枠に支持された、撮像素子と所定の電気回路との信号の授受を行うためのフレキシブル回路基板と、を具備したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図４は、本発明の第１実施形態の撮像装置に適用されるレンズ鏡筒の分解斜視図である。また、図５は、上記レンズ鏡筒の縦断面図である。
【００１７】
本実施形態の撮像装置のレンズ鏡筒は、４群構成のズームレンズ鏡筒であって、ズーミングは、ステッパ（ステッピングモータ）を駆動源としてカム環３を回動することによって各レンズ群保持枠を進退させて行う。また、フォーカシングは、撮像素子であるＣＣＤを保持するＣＣＤホルダ１４自体を電磁アクチュエータであるＶＣＭ（ボイスコイルモータ）により進退駆動させることによって行う。
【００１８】
そして、本レンズ鏡筒は、上記の斜視図，断面図等に示すように、主に後述する各固定枠を介してカメラ本体に固着される外固定枠１と、１群レンズ４１を保持し、３つのカムフォロワ２２ａを介してカム環３のカム溝３ａにより進退自在な、所謂、３本吊り構造を有するレンズ保持枠の１つである１群枠２と、各保持枠を駆動するためのカム溝３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが配設されている回動自在なカム環３と、カム環付勢用の波形ワッシャ４と、上記外固定枠１に固着される内固定枠５とを有している。
【００１９】
更に、上記レンズ鏡筒は、１群枠２以外の各鏡枠およびＣＣＤホルダ１４を進退自在に支持するガイド軸７，８と、２群レンズ４２を保持し、上記ガイド軸７，８で支持される進退自在なレンズ保持枠である２群枠９と、３群レンズ４３を保持し、上記ガイド軸７，８で支持される進退自在なレンズ保持枠である３群枠１０と、４群レンズ４４を保持し、上記ガイド軸７，８で支持される進退自在なレンズ保持枠である４群枠１１と、ＣＣＤ駆動用の電磁アクチュエータであるＶＣＭを構成するヨーク１２と、上記ガイド軸７，８、上記ヨーク１２を支持する後固定枠１３と、上記ガイド軸７，８で摺動自在に支持され、ＣＣＤ５５とＬＰＦ５４を保持し、進退位置検出用の発光素子であるＬＥＤ６１が取付けられ、また、自己を進退駆動するＶＣＭを構成する駆動コイル１４ｂが巻回されているＣＣＤホルダ１４と、上記ＬＰＦ５４と、上記ＣＣＤ５５と、上記ガイド軸７，８の軸方向の規制を行う後カバ−１５と、上記カム環の回動駆動用であって、ステッパ５１を駆動源とするカム環駆動部と、上記ＣＣＤホルダ１４の進退位置を検出する位置検出手段であって、後固定枠１３側に支持され、前記ＬＥＤ６１からの光を受光し、位置を検出するＰＳＤ６２とを有している。
【００２０】
上記外固定枠１と内固定枠５と後固定枠１３は、以下に説明する各構成部材を組み込んだ状態でそれぞれの取り付け穴１ａと５ａ′，５ａと１３ａを介しビスにより一体的に固着されるものとする。なお、該固着時での上記各枠１，１３の回転方向の相対位置決めは、位置決めピン１ｂ，１３ｂを内固定枠５の位置決め穴５ｂに嵌入することによって行う。
【００２１】
そして、上記外固定枠１には、上記１群枠２が回動が規制された状態で進退自在に挿入されるが、該回動規制は、外固定枠１の内周部に配設される直進案内溝１ｊに１群枠２のピン２２に同軸的に設けられたボス２３が嵌入して、その回動が規制される。ここで、ボス２３の代わりにピン２２にローラを支持し、これを直進案内溝１ｊに嵌入するようにしてもよい。なお、１群枠２のズーミング時の進退駆動は、後述するカム環３の回動によって行われる。
【００２２】
また、外固定枠１の内周部には、進退方向に沿って下方に線状の基準案内部となる凸部１ｄ，１ｅが、また、上方に線状の凸部１ｆ，１ｇがそれぞれ設けられている。更に、上方の中央部の開口１ｉには、付勢部材である板バネ２１が取り付け部１ｈにネジ止めされている。上記１群枠２が凸部１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇに対して機構上、または、部品精度上必要とされる嵌合ガタのある状態で嵌入されたとしても、該１群枠２が下方に付勢され、その外周が上記凸部１ｄ，１ｅ側に当接した状態になる。ズーミング動作中は、この状態で１群枠２は進退移動し、また、通常の撮影状態では、必ずこの当接状態が保持され、１群レンズ４１の鏡筒光軸Ｏに対する傾きの発生が皆無になる。
【００２３】
また、１群枠２に上方向の外力が作用した場合、１群枠２の外周が凸部１ｆ，１ｇに当接するまで僅かに動くのみである。
【００２４】
前記カム環３は、上記１群枠２の内周部に回動自在に嵌入され、更に、カム環３の内周部に内固定枠５が嵌入される。但し、上記内固定枠５の外周には波形ワッシャ４が挿入されており、該波形ワッシャ４はカム環３のフランジ部３ｈを外固定枠１のフランジ部１ｃに当接するように押圧する。この押圧付勢により上記１群枠２が内外固定枠５，１に対してその光軸方向の位置決めがなされる。また、上記波形ワッシャ４は、その内周に設けられた溝４ａが内固定枠５の凸部５ｅに嵌入した状態で挿入されるので、その回転は規制される。
【００２５】
上記カム環３のフランジ部外周に沿ってギヤー部３ｉが設けられているが、このギヤー部３ｉには後述するカム環駆動部の駆動ギヤー３４ａが固定枠１の溝１ｍを通して噛合しており、該駆動部によりカム環３がワイド位置からテレ位置まで回動される。
【００２６】
該ワイド位置は、フランジ部に設けられた遮閉リーフ部３ｊがその回動軌跡上の上記ワイド位置に対応した回動位置に配設されているＰＩ（フォトインタラプタ）５３により検出される。このワイド位置を基準として各ズーミング位置の位置出しが行われる。
【００２７】
カム環３のフランジ部に配設されている突起状のストッパ３ｋは、外固定枠１のフランジ部１ｃに配設される溝部１ｋに挿入されており、カム環３のワイド端、または、テレ端の回動ストッパとして作用する。
【００２８】
カム環３の外周部に設けられている１群枠用カム溝３ａは３ヶ所あり、それぞれに前記１群枠２のカムフォロワ２２ａが摺動自在に嵌入する。該１群枠２は、その回動が規制されており、該カム環３が回動すると光軸Ｏ方向に進退移動することになる。
【００２９】
更に、カム環３の内周部には２，３，４群枠用カム溝３ｂ，３ｃ，３ｄが設けられており、それぞれに前記２，３，４群枠９，１０，１１に固着されているカムフォロワ９ｃ，１０ｃ，１１ｃが摺動自在に嵌入する。該カム環３が回動すると上記各保持枠は、光軸Ｏ方向に進退移動することになる。
【００３０】
前記カム環駆動部は、ステッパ５１を駆動源とするが、その出力ギヤーの回転は、ギヤー列を介して駆動ギヤー３４ａに伝達され、更に、前記カム環３のギヤー部３ｉに伝達される。
【００３１】
前記ガイド軸７，８の支持構造としては、上記内固定枠５に該ガイド軸７，８の前方（被写体側）の端部を支持する支持穴５ｆ，５ｇが設けられており、そこにガイド軸７，８の端部が挿入され、ラジアル方向が位置決めされ、更に、被写体側方向の光軸方向の規制がなされる。
【００３２】
そして、該ガイド軸７，８の略中間部位は、後固定枠１３の軸穴１３ｆ，１３ｇによりラジアル方向の位置決めがなされた状態で支持される。上記軸穴１３ｆと軸穴１３ｇの光軸方向の配設位置は、後述するようにレンズ保持枠やＣＣＤホルダの支持構造上、都合がよいようにずらして配設し、軸穴１３ｇの方を前方、即ち、被写体側に位置している。そして、ＣＣＤホルダ１４を挿入後、該ガイド軸７，８の後方（ＣＣＤ側）の端部は、該後固定枠１３に固着される後カバ−１５の有底穴１５ｆ，１５ｇにて光軸方向の規制され、押さえられている。
【００３３】
上記ガイド軸７，８は、内固定枠５と後固定枠１３との間で２群枠９，３群枠１０，４群枠１１を摺動自在に支持している。即ち、ガイド軸７には２群枠９の２又部９ｆ，３群枠１０，４群枠１１の軸穴部１０ｆ，１１ｆが嵌入する。ガイド軸８には２群枠９の軸穴部９ｇ，３群枠１０，４群枠１１の２又部１０ｇ，１１ｇが嵌入し、該枠９，１０，１１が上記内固定枠５の内部に収納した状態で摺動自在に支持される。
【００３４】
そして、前述したように２，３，４群枠９，１０，１１に固着されているカムフォロワ９ｃ，１０ｃ，１１ｃを内固定枠５の後述する開口部５ｃ，５ｄを貫通してカム環３のカム溝３ｂ，３ｃ，３ｄに摺動自在に嵌入させる。そのフォロワ９ｃ，１０ｃ，１１ｃの逃げ、また、上記ガイド軸７，８と２，３，４群枠９，１０，１１の軸穴や２又部の逃げのために、上記内固定枠５には光軸Ｏに沿って上記開口部５ｃ，５ｄが設けられている
また、該ＣＣＤホルダ１４は、後固定枠１３の軸穴１３ｆ，１３ｇで支持されているガイド軸７，８に反被写体側、即ち、ＣＣＤ側から挿入されて摺動自在に嵌入される。その嵌入状態では、上記駆動コイル１４ｂは、開口部１３ｈから前方に挿通され、前記ヨーク１２の内周部１２ｂと磁石１６とで囲われる部分に位置する。その後、後固定枠１３の後方に後カバ−１５を取り付け、上記ガイド軸７，８は、該後カバ−１５により、光軸方向の位置規制がなされた状態になる。
【００３５】
一方、前述したように後固定枠１３の被写体側、即ち、前方側には前述した４群枠１１が装着されており、ガイド軸７側に４群枠１１の光軸方向の長さが比較的長い軸穴１１ｆを、また、ガイド軸８側に４群枠１１の光軸方向の長さが比較的短い２又部１１ｇをそれぞれ嵌入している。また、後固定枠１３の軸穴１３ｆ，１３ｇの配設位置は、前述したようにガイド軸７が挿入される軸穴１３ｆの方をガイド軸８が挿入される軸穴１３ｇよりも光軸方向に沿って後方に位置している。
【００３６】
上記ＣＣＤホルダ１４のガイド軸７，８への取り付け状態では、該ホルダ１４の光軸方向の長さが保持精度上比較的短くてもよい二又部１４ｆを軸穴１３ｆで支持されるガイド軸７側に、また、光軸方向の長さが保持精度上比較的長い必要がある軸穴１４ｇを軸穴１３ｇで支持されるガイド軸８側にそれぞれ挿通している。
【００３７】
前記ＶＣＭを構成するヨーク１２は、磁性材料で形成され、その取り付け穴１２ａを通して上記後固定枠１３の被写体側に取り付け穴１３ｃ，１３ｄにて固着される。
【００３８】
図６のヨーク部まわりの断面図であり、（Ａ）は光軸と直交する断面図で、（Ｂ）はそのＣ−Ｃ断面図である。本図に示すようにヨーク１２は、ヨーク内周部１２ｂを有し、該内周部１２ｂに対向して上下左右に４つの磁石１６が装着されている。それらの磁石１６の幅はヨーク内周部１２ｂの１辺の３／５程度の寸法とするが、特にこの寸法に限らず、種々の条件を満足するような適切な寸法を採用してよい。
【００３９】
上記磁石１６のうち上下に配設されるものは、ＣＣＤ５５の水平走査方向に沿って取り付けられ、また、磁石１６のうち左右に配設されるものは、ＣＣＤ５５の垂直走査方向に沿って取り付けられている。更に、水平方向に配設される磁石１６は光軸Ｏに対して右寄りに、垂直方向に配設される磁石１６は光軸Ｏに対して下方寄りにそれぞれ取り付けられている。また、本実施形態では、上記４つの磁石１６はヨーク１２の内周部１２ｂの光軸Ｏを通る略対角線Ｌｃに対して対称状態に配置される。このような磁石１６の配設状態は、後述するようにホルダ１４の軸穴１４ｇ部，二又部１４ｆ部の位置に関連して定められる。従って、上記４つの磁石１６の配置は必ずしも上述の配置に限られるものではない。
【００４０】
前記ＣＣＤホルダ１４には、図５等に示すように後方、即ち、ＣＣＤ側からＬＰＦ（ローパスフィルタ）５４とＣＣＤ５５が装着されている。更に、該ＣＣＤホルダ１４のＬＰＦ５４装着部の外側の筒部外周には、ＬＰＦ５４を取り囲むように駆動コイル１４ｂがＣＣＤホルダ１４のボビン部に巻回されている。
【００４１】
また、上記図６の（Ａ）のヨーク部まわりの断面図には、ＣＣＤ側からみたヨーク１２とガイド軸８，７の相対配設位置関係が示される。本図に示すようにホルダ１４のガイド軸８用嵌入軸穴１４ｇ部とガイド軸７支持用の二又部１４ｆ部とは、上記磁石１６配設位置の隙間に位置し、ヨーク１２部の光軸Ｏを通る略対角線Ｌｃ上の右下位置と左上位置にある。従って、ガイド軸８，７を結ぶ中心線とヨーク内周の対角線Ｌｃとは略一致することになる。
【００４２】
ＣＣＤ５５の進退位置検出部（位置検出手段）を構成する発光素子のＬＥＤ６１と受光素子のＰＳＤ（光位置検出素子）６２の配設状態は、図７，８に示すように、ガイド軸７，８を結ぶ中心線Ｌｃの側方に配設されるが、詳しくは後で説明する。
【００４３】
また、上記ＣＣＤホルダ１４とＣＣＤ５５の光軸方向の関係位置としては、図１０のＣＣＤホルダの倒れ状態を示す作用図と、図１１のＣＣＤホルダまわりの光軸方向断面図に示すように、ＣＣＤホルダ１４のガイド軸用軸穴１４ｇ部のスリーブ１４ｈ長さの中心点１４ｉを通る垂直線上に、略、ＣＣＤ５５の結像面５５ａが位置するように配設されている。
【００４４】
更に、上記図１１の断面図に示すように上記ＣＣＤ５５に一端部が固着されている電気信号接続用ＦＰＣ５６は、光軸Ｏと略直交する方向に延出して取り付けられ、後固定枠１３の開口部１３ｉから外部に導出されて、開口部１３ｉの近傍で固定される。そのとき、ＦＰＣ５６を撓ませた状態としてＣＣＤホルダ１４を、常時、光軸方向に押圧する押圧力ＦＦを与えておく。
【００４５】
以上のように構成された本実施形態のレンズ鏡筒のうち、特に光学素子駆動装置部について、更に、その構成、並びに、作用等について詳しく説明する。
【００４６】
まず、ＣＣＤホルダ１４への推力の作用する状態について説明すると、該ＣＣＤホルダ１４は、上述のようにガイド軸７，８に進退自在に支持されているので、上記ＶＣＭを構成する駆動コイル１４ｂに流す電流により、ＣＣＤホルダ１４に光軸方向に推力Ｆ（図６の（Ｂ）参照）が発生する。その推力Ｆにより、ＣＣＤホルダ１４、従って、ＣＣＤ５５の進退駆動を行うことができる。
【００４７】
上記ＣＣＤホルダ１４に作用する駆動力の合力となる推力Ｆの作用する点Ｐ1 は、磁石１６が図６の（Ａ）にて説明したように光軸Ｏに対して、右下方向に片寄って配設される。しかも、対角線Ｌｃに対して線対称に配設されていることから、上記略対角線Ｌｃ上であって、光軸Ｏからガイド軸８用嵌入軸穴１４ｇ寄りに上記作用点Ｐ1 が位置することになる。
【００４８】
ここで、上記ＶＣＭの駆動推力Ｆの作用点Ｐ1 を具体的に求める。従来の一般的な例として、図１３に示すように、ヨーク内周１２ａ部の周囲に光軸Ｏを中心にして１辺長ａの磁石１６Ａを対称に配設する場合を考えると、４方向の推力は、図中、作用点Ｑ0 （距離ｂ）に働く。その４つの推力の合力は、光軸Ｏと一致する。その座標を（０，０）とする。そのときの各ｂ点で作用する推力をｆ／４とすると、推力の合力はｆとなる。
【００４９】
一方、上記本実施形態のＣＤＤホルダ１４におけるＶＣＭに作用する推力の合力Ｆの作用点Ｐ1 について検討してみると、図１４の磁石配置図に示すように、各磁石１６の幅をヨーク内周１２ａの幅をａとして、ａ×３／５とすると、４方向の推力は、図中、作用点Ｑ1 に働き、その距離はｂ、または、ａ／５で与えられる。
【００５０】
光軸Ｏの座標を（０，０）とし、各推力の合力の中心位置Ｐ1 を座標（ｘ，ｙ）として、この点の基準にして各磁石１６と対向するヨークとで発生するモーメントの釣合を考えると、次式が成立する。即ち、ｘ方向に関して、
（ｆ／４）×（３／５）×（（ａ／３）−ｘ）
＋（ｆ／４）×（３／５）×（ｂ−ｘ）
＋（ｆ／４）×（３／５）×（（ａ／５）−ｘ）
＝（ｆ／４）×（３／５）×（ｂ＋ｘ）
が成立する。従って、上記ｘの値は、ｘ＝ａ／１０となる。
【００５１】
また、ｙ方向に関して、
（ｆ／４）×（３／５）×（ｙ＋ｂ）
＝（ｆ／４）×（３／５）×（（ａ／５）−ｙ）
＋（ｆ／４）×（３／５）×（ｂ−ｙ）
＋（ｆ／４）×（３／５）×（ａ／５−ｙ）
が成立する。従って、上記ｙの値も同様に、ｙ＝ａ／１０となる。
【００５２】
よって、光軸Ｏからガイド軸８方向への推力Ｆの作用点のずれ量ＯＰ1 は、寸法ａ＝１０ｍｍ，ｂ＝６．８ｍｍとして、ずれ量ＯＰ1 ＝１．６ｍｍとなる。
【００５３】
このように推力Ｆが嵌入軸穴１４ｇ部寄りに位置することから、前記図１３のように光軸Ｏに対して片寄らない磁石１６Ａの配設構造に比較して、ＣＣＤホルダ１３の支点となる軸穴１４ｇ部に作用する回転モーメントがより小さくなる。このようにＣＣＤホルダ１４に作用する回転モーメントが小さければ、該ガイド軸８とホルダ１４の軸穴１４ｇとに発生する「こじり」現象が起きにくくなり、小さい推力でスムーズな進退駆動が可能となる。
【００５４】
次に、本実施形態のＣＣＤ５５の進退位置検出部（位置検出手段）を構成する発光素子６１とＰＳＤ６２の配設状態と作用について詳細に説明する。
【００５５】
図７は、ＣＣＤホルダ１４と進退位置検出部の配設状態を示す斜視図であり、図８は、上記ＣＣＤホルダ１４と進退位置検出部まわりをＣＣＤ側から見た図である。本図に示すように、ＰＳＤ６２は、その受光面６２ａは、光軸０を通り、ガイド軸７，８の中心を結ぶ線Ｌｃに直交する線上に位置決めされた状態で後固定枠１３に支持されている。ＣＣＤホルダ１４には、必ずしも一体で成形される必要はないが、本実施形態では一体で形成されているスリット１４ｉが上記ＰＳＤ６２に対向した位置に設けられており、更に、該スリット１４ｉの端部にはＬＥＤ６１がＣＣＤホルダ１４に支持されて配設されている。
【００５６】
上述の実施形態のように位置検出部を配置することによって、ＣＣＤホルダ１４が光軸Ｏに沿って上記推力Ｆで進退移動するとき、該ＣＣＤホルダ１４は、図９に示すようにガイド軸穴１４ｇの隙間分だけ中心線Ｌｃに沿って光軸方向に倒れたとしても、その倒れによるＣＣＤ５５の光軸中心の光軸方向移動量Ｄ0 は、ＰＳＤ６２によって同一移動量として検出される。従って、ＣＣＤホルダ１４の倒れによる移動量を含む光軸中心の進退移動量そのものをＰＳＤ６２によって精度よく検出できる。
【００５７】
もし、図１８に示すように、位置検出部のＰＳＤ６２ＡとＬＥＤ６１ＡをＣＣＤホルダ１４の上部に配設したとすると、図１９の断面図に示すようにＣＣＤホルダ１４が上記推力Ｆによりガイド軸用軸穴１４ｇ部のガタ分だけ倒れた場合、ＣＣＤの結像面光軸中心５５ａが移動量Ｄ0 だけ変動するが、位置検出部のＰＳＤ６２Ａの位置では、増幅された量Ｄ1 の変動があったものとして検出され、位置検出精度が低下することになる。
【００５８】
なお、本実施形態の構造では、前述したようにガイド軸を結ぶ中心線Ｌｃに対して磁石１６が略対称に配設され、駆動推力Ｆが該中心線Ｌｃ上に作用することから、ＣＣＤホルダ１４が該線Ｌｃまわりの方向に傾くことが少ないと考えられる。従って、ＣＣＤホルダ１４の倒れの方向は、中心線Ｌｃに沿って光軸方向に倒れる可能性が高く、上述のように位置検出部を配置することによって精度の高い検出が行われる。なお、ＣＣＤホルダ１４に駆動推力Ｆ以外の力が作用することを考慮した位置検出部の適正配設位置については、後で変形例として説明する。
【００５９】
また、本実施形態のＣＣＤホルダ１４においては、図１０，１１に示すように、ガイド軸８の軸穴１４ｇのスリーブ部１４ｈの長さ方向の中心１４ｉを通り、軸心と直交する延長線上にＣＣＤ５５の結像面中心５５ａを位置させている。上記軸穴１４ｇの軸との隙間をｄとして、スリーブ部１４ｈがその隙間分だけ駆動推力Ｆによりガタついた場合、ＣＣＤ５５の結像面中心５５ａと撮影レンズ系の光軸Ｏとのずれ量δ0 は、最大で値ｄ／２となって、原理上最小となる。この光軸Ｏとのずれ量δ0 は、撮像画面のゆれに大きく影響するものであって、本実施形態ではその撮像画面のゆれが抑えられることになる。
【００６０】
もし、図２０の状態図に示すようにＣＣＤ５５の結像面中心５５ａをスリーブ部１４ｈの中心１４ｉからずれた位置に配設した場合、結像面中心５５ａと撮影レンズ系の光軸Ｏとのずれ量δは、一方向に傾いたときは、図２０の（Ｃ）のずれ量δ2 に示すように小さくなるが、他方向に傾いたときは、図２０の（Ｂ）に示すように、かなり大きいずれ量δ1 を与え、像揺れが大きくなってしまう。更に、図２０の（Ｄ）に示すように、ＣＣＤ５５の結像面中心５５ａをスリーブ部１４ｈの中心１４ｉから大きくずらした場合、上記ずれ量δ3 は、更に大きくなってしまう。
【００６１】
以上の光学素子保持部材の支持構造は、撮影素子保持部材において、特に有効である。これは、レンズ保持の場合、光軸との傾き量そのものによりコマ収差の悪影響がでるため、スリーブ部の長さを少しでも長くしたいという事情があるのに対して、撮影素子保持の場合は、そのような収差の発生がなく、画面ゆれ対策を最優先で考えてよいからである。
【００６２】
また、本実施形態のように、駆動時、保持部材が光軸に対して傾き易い場合は、更に、有効である。
【００６３】
また、本実施形態においては、ＣＣＤ５５に固着されている電気信号接続用ＦＰＣ５６を図１１に示すように光軸と直交する上方向に延出して配設し、更に、該ＦＰＣ５６を介して、延出方向に沿って押圧力ＦＦをＣＣＤホルダ１４に与えているために、ＣＣＤホルダ１４の軸穴１４ｇ部は、図１２に示すようにその上面が一方的にガイド軸８に当接した状態を保つ。従って、ＣＣＤ５５の光軸方向の進退に伴うホルダ１４に与える力のヒステリシスを少なくすることができる。また、図１２のように軸穴１４ｇ部が当接することからＣＣＤ５５の結像面の光軸Ｏ方向に対する傾きが生じにくいことになる。
【００６４】
もし、図２１に示す従来の接続構造のように、ＣＣＤ５５に固着されている電気信号接続用ＦＰＣ５６ＡがＵ字状に折り返されて装着されて、後カバ−１５に固着されるような取付構造が取られたならば、ＣＣＤホルダ１４に常にＦＰＣ５６Ａを介して、前方向への押圧力が作用する。そして、ＣＣＤホルダ１４の軸穴１４ｇは、図２２に示すように傾いて保持され、ＣＣＤ５５の結像面の光軸Ｏに対する傾き精度を劣化させることになってしまう。
【００６５】
以上の説明したような光学素子駆動装置を内蔵する本レンズ鏡筒の駆動動作について説明する。
【００６６】
まず、パワースイッチ（図示せず）がオンになると、ステッパ５１が駆動され、カム環３がリセット位置であるワイド端位置まで回動し、１，２，３，４群枠２，９，１０，１１をそれぞれワイド端位置まで移動させる。ズーミングを行う場合、上記の状態からステッパ５１を駆動し、カム環３を回動し、１，２，３，４群枠２，９，１０，１１をそれぞれズーミングに伴って移動させる。そして、電磁アクチュエータであるＶＣＭの駆動コイル１４ｂの電流を制御することによって、ＣＣＤホルダ１４に支持されたＣＣＤ５５を上記ズーミング位置に対応した合焦位置であるズームトラッキング位置まで追従して移動させる。即ち、合焦状態を保つためにズーミング動作に応じてＣＣＤ５５が時時刻刻移動する。
【００６７】
また、フォーカシングを行う場合、ＶＣＭによりＣＣＤホルダ１４を進退駆動し、ＣＣＤ５５を合焦位置まで移動させる。
【００６８】
そして、本実施形態のレンズ鏡筒においては、ＶＣＭの駆動推力Ｆの作用点をガイド軸８に近づけることによって、該軸８とホルダ１４の軸穴１４ｇとに発生するＣＣＤホルダ１４のこじれによる抵抗力を減らし、駆動推力Ｆを有効に作用させることができる。
【００６９】
また、ＣＣＤホルダ１４が進退時に僅かに倒れた状態になったとしても、その倒れた状態を含めた進退位置を位置検出部で検出可能とし、精度の高いＣＣＤ駆動を可能とする。
【００７０】
更に、ＣＣＤホルダ１４のガイド軸用軸穴１４ｇ部ガタつきによるＣＣＤ５５の結像面の揺れを極力減らすことができる。
【００７１】
また、ＣＣＤ５５の進退時に作用するＦＰＣ５６の屈曲による負荷の変動が少なく、安定してＣＣＤホルダ１４がガイド軸８に支持されるように構成した。
【００７２】
次に、本実施形態のレンズ鏡筒に組み込まれる前記光学素子駆動装置のＶＣＭにおける駆動推力Ｆの作用点を前記実施形態のものよりも更にガイド軸８側に寄せることが可能な第１の変形例について説明する。
【００７３】
図１５は、上記第１の変形例のＶＣＭにおけるヨーク部まわりの光軸と直交する断面の断面図である。本図に示すようにヨーク内周部１２ｂに対向して下側，右側に２つの磁石１６Ｂが装着されている。それらの磁石１６の幅はヨーク内周部１２ｂ幅と等しい寸法とする。また、上記２つの磁石１６Ｂはヨーク１２の内周部１２ｂの光軸Ｏを通る略対角線Ｌｃに対して、必ずしも対称に配置される必要はないが、本実施形態では対称状態に配置される。他の構造は前記実施形態のものと同様とする。
【００７４】
上述のように構成されたＶＣＭにおいては、その駆動推力の作用点Ｐ2 は前記実施形態の場合よりも更にガイド軸８寄りに位置するので、ＣＣＤホルダ１４の進退駆動時のこじりによる摺動抵抗の増大が少なく、スムーズな進退駆動がなされる。
【００７５】
次に説明する別のＶＣＭの第２の変形例は、前記駆動推力の作用点Ｐ3 をガイド軸８の中心に位置させるように、２つの磁石１６Ｃと、該磁石１６Ｃとは逆方向に着磁された２つの磁石１６Ｄをヨーク１２に配設したものである。
【００７６】
図１６は、上記変形例のＶＣＭにおけるヨーク部まわりの光軸と直交する断面の断面図である。また、図１７は、上記図１６を対角線Ｌｃに沿った面からみた推力の作用図である。上記２つの磁石１６Ｃは、前記第１の変形例で適用した磁石１６Ｂに対して寸法，着磁方向，取り付け位置共に同一とするが、他の２つの磁石１６Ｄは、幅寸法が狭く、上述のように着磁方向が上記磁石１６Ｃのものと逆向きとする。また、その装着位置も１つは、図１６にて上方の左よりに装着され、他の１つは左側の上寄りに装着される。
【００７７】
従って、それぞれ磁石１６Ｃ，１６Ｄによって発生する推力Ｆ1 ，Ｆ2 は、図１７に示すように、ガイド軸８から距離Ｌ1 、また、該Ｌ1 より長い距離Ｌ2 の点で、しかも、互い違いの方向に作用させる。そして、推力Ｆ1 と推力Ｆ2 によるモーメントがガイド軸８上で釣り合うように、上記距離Ｌ1 とＬ2 ，推力Ｆ1 とＦ2 が設定される。即ち、
Ｆ1 ×Ｌ1 ＝Ｆ2 ×Ｌ2
が成立するように上記距離と推力が設定される。この場合にＣＣＤ１４に働く推力Ｆは、
Ｆ＝Ｆ1 −Ｆ2
で示される。
【００７８】
この変形例によると、ＶＣＭに発生する推力Ｆ1 ，Ｆ2 により生じる、ＣＣＤホルダ１４をガイド軸８まわりに倒そうとするモーメントが０となるので、ＣＣＤホルダ１４の軸支持部であるスリーブ１４ｈでの「こじれ」が発生せず、更に摺動抵抗の少ない状態でのスムーズな進退駆動が可能となる。
【００７９】
次に、本実施形態の光学系素子駆動装置のＣＣＤ進退位置検出部（位置検出手段）の変形例について説明する。
【００８０】
前記実施形態においては、ＶＣＭの駆動推力Ｆのみがガイド軸中心線Ｌｃ上に作用し、ＣＣＤホルダ１４が該中心線Ｌｃに沿って光軸方向に倒れるものとしたが、実際には、前記ＦＰＣ５６の屈曲力やＣＣＤホルダ１４の軸スリーブ部１４ｈの摩擦力、あるいは、嵌入ガタ等によって、必ずしも該中心線Ｌｃに沿って倒れるとは限定できない。
【００８１】
そこで、本変形例の進退位置検出部は、上述のようなＣＣＤホルダ１４の倒れ方を考慮し、ＣＣＤ５５の光軸方向の位置がガイド軸に沿った方向にずれた場合に、該ずれ量と略同一のずれ量を与えるＣＣＤホルダ１４上の位置に対向した部分に光位置検出素子であるＰＳＤを配設するものである。この場合、上記ＰＳＤの配設位置は、前記実施形態のように光軸Ｏを通るが、必ずしも中心線Ｌｃに直交する延長線上に位置させるとは限らない。
【００８２】
この変形例によるとＣＣＤ５５の光軸中心の光軸方向移動量は、ホルダ１４の倒れによる影響が少ない状態でＰＳＤによって更に精度よく検出される。
【００８３】
【発明の効果】
上述のように本発明の光学素子駆動装置は、電磁アクチュエータにより光学素子を進退駆動する装置であって、ガイド部材の摺動可能に支持される光学素子保持部材が摺動抵抗の少ない状態でスムーズに進退駆動され、電磁アクチュエータの必要推力も少なく抑えることが可能なものであり、また、光学素子進退位置検出手段を適切な位置に配設することにより、光学素子の正確な進退位置を検出し、精度の高い進退駆動を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す光学素子駆動装置を内蔵したレンズ鏡筒の分解斜視図の一部。
【図２】上記図１のレンズ鏡筒の分解斜視図の一部。
【図３】上記図１のレンズ鏡筒の分解斜視図の一部。
【図４】上記図１のレンズ鏡筒の分解斜視図の一部。
【図５】上記図１のレンズ鏡筒の光軸に沿った縦断面図。
【図６】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＶＣＭのヨークまわりの断面図であって、（Ａ）は光軸と直交する面の断面図であり、（Ｂ）は光軸に沿った断面図である。
【図７】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置の位置検出部の斜視図。
【図８】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置の位置検出部をＣＣＤ側からみた図。
【図９】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＣＣＤホルダがガタ分だけ倒れたときのＣＣＤ変位と位置検出部ＰＳＤの位置検出状態を示す図。
【図１０】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＣＣＤホルダが倒れたときのＣＣＤの結像面の変位を示す図。
【図１１】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＣＣＤホルダまわりの断面図。
【図１２】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＣＣＤホルダのガイド軸支持部の動作状態を示す断面図。
【図１３】一般の光学素子駆動装置のＶＣＭにおける磁石のヨークへの装着状態を示す図。
【図１４】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＶＣＭの磁石のヨークへの装着状態を示す図。
【図１５】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＶＣＭの変形例を示す磁石とガイド軸との相対位置関係を示す図。
【図１６】上記図１のレンズ鏡筒の光学素子駆動装置のＶＣＭの別の変形例を示す磁石とガイド軸との相対位置関係を示す図。
【図１７】上記図１６の変形例のＶＣＭの推力の作用状態を示す図。
【図１８】従来の光学素子駆動装置における位置検出部の光軸方向からの矢視図。
【図１９】上記図１８の光学素子駆動装置でのＣＣＤホルダがガタ分だけ倒れたときのＣＣＤの変位量と位置検出部の検出量の差を示す図。
【図２０】従来の光学素子駆動装置でのＣＣＤホルダがガタ分だけ倒れたときのＣＣＤ撮像面揺れ状態を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示す。
【図２１】従来の光学素子駆動装置でのＣＣＤホルダの縦断面図。
【図２２】上記光学素子駆動装置のＣＣＤホルダのガタ分だけ倒れた状態でのガイド軸支持部の状態を示す図。
【符号の説明】
８ …………………ガイド軸（ガイド部材）
１２…………………ヨーク（電磁アクチュエータ）
１３…………………後固定枠（固定鏡枠）
１４…………………ＣＣＤホルダ（光学素子保持部材）
１６…………………磁石（電磁アクチュエータ）
１６Ｂ………………磁石（電磁アクチュエータ）
１６Ｃ………………磁石（電磁アクチュエータ）
５５…………………ＣＣＤ（光学素子）
５６…………………ＦＰＣ（フレキシブル回路基板）
６１…………………ＬＥＤ（発光素子，位置検出手段）
６２…………………ＰＳＤ（受光素子，位置検出手段）

Claims (2)

1. 撮像素子保持部材と、
   前記撮像素子保持部材を光軸方向に摺動可能に支持するガイド部材と、
   前記撮像素子保持部材に一端部が支持され、前記撮像素子保持部材の摺動の向きによって前記撮像素子保持部材にかかる負荷が変動しないよう光軸と略直交する方向に引き出された後、光軸に向かう付勢力が発生するよう曲げられて所定箇所が固定鏡枠に支持された、撮像素子と所定の電気回路との信号の授受を行うためのフレキシブル回路基板と、
   を具備したことを特徴とする光学素子駆動装置。
2. 撮像素子保持部材と、
   前記撮像素子保持部材を光軸方向に摺動可能に支持するガイド部材と、
   発生する推力の中心が光軸からガイド部材に近づく方向にずれるように調整され、光学素子保持部材を電磁駆動により摺動させるための電磁アクチュエータと、
   前記撮像素子保持部材に一端部が支持され、撮像素子保持部材の摺動の向きによって撮像素子保持部材にかかる負荷が変動しないよう光軸と略直交する方向に引き出された後、光軸に向かう付勢力が発生するよう曲げられて所定箇所が固定鏡枠に支持された、撮像素子と所定の電気回路との信号の授受を行うためのフレキシブル回路基板と、
   を具備したことを特徴とする光学素子駆動装置。

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