JP4603896B2

JP4603896B2 - 駆動装置、レンズ鏡筒及び光学機器

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Publication number: JP4603896B2
Application number: JP2005003151A
Authority: JP
Inventors: 雅彦都築
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2025-01-07
Also published as: JP2006189732A

Description

本発明は、光学機器に組み込まれるレンズなどの駆動装置の構造に関する。

従来、ビデオカメラ等の光学機器に用いられるレンズユニットにおいて、光軸方向に移動するレンズユニットを駆動する手段として、上記移動レンズユニットに固定されたコイルおよび、ヨークとマグネットから構成される磁気回路によって駆動する、いわゆるリニアアクチュエータが提案されている。

上記リニアアクチュエータとして、図９に示すように、略Ｕ字状のヨーク２０１と、それに接着固定されたマグネット２０２と、ヨーク２０３により磁気回路が構成され、移動レンズ保持枠２０４に固定されたコイル２０５が、ヨーク２０１とマグネット２０２との間に配置される構成が一般的である。

コイル２０５に通電することにより、移動レンズ保持枠２０４は、光軸方向に駆動される。

ヨーク２０１は凸部２０１ａを有しており、鏡筒部材２０６に設けられた溝部２０６ａに凸部２０１ａが圧入され、鏡筒２０６に固定保持される。また、ヨーク２０１には不図示の位置決め穴部が設けられており、鏡筒部材２０６に設けられた位置決めピン２０６ｂにヨーク２０１の該位置決め穴部が位置決めされている。
特開２０００−１４７３５０号公報（第６図など）

しかしながら、上記従来例のマグネット２０２は、鏡筒組立ての前作業として、Ｕ字状のヨーク２０１に位置決めの後、接着剤による固定が必要であり、組立てコストおよび組立て時間に多大な影響があった。

また、マグネット２０２は、強力なネオジマグネット等が使用されるため、ヨークへの位置決めの際、その磁力により組み立て作業が困難であった。

また、マグネット２０２が固定されたＵ字状ヨーク２０１を鏡筒２０６に固定する手段として、鏡筒への圧入やビス止め等が必要となるが、この作業によりモールド部品である鏡筒の削れカスが発生し、光学性能および移動レンズの動きなどに影響を及ぼすおそれがあった。

上記課題を解決するために、本願発明の駆動装置は、一つの観点として、固定鏡筒に対してレンズを光軸方向に駆動する駆動装置であって、前記レンズ側に固定されたコイルと、前記固定鏡筒側に互いに対向して取り付けられたマグネットおよびヨークと、を有し、前記固定鏡筒は、前記ヨークのうち前記マグネットに対向する面に当接する第１の当接面と前記マグネットのうち前記ヨークに対向する面が当接する第２の当接面とを有し、前記マグネットが前記第２の当接面に当接し前記マグネットの磁力によって発生する前記ヨークとの間の吸引力により前記ヨークを前記第１の当接面に当接させ、前記ヨークおよび前記マグネットを前記固定鏡筒に対して固定することを特徴とする。

本願発明によれば、マグネットの磁力によって、ヨーク及びマグネットを固定鏡筒に当接させることができるため、ヨーク及びマグネットの接着工程を省くことができる。これにより、組み立てコストの削減及び組み立て性の向上をはかることができる。さらに、従来例のように、組み立て時に、鏡筒の削れカスが発生するのを阻止できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は、本実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図であり、図２は、該レンズ鏡筒の平面図であり、図３は、該レンズ鏡筒の光軸方向断面図であり、図４は、本実施例のレンズ用アクチュエータの部分断面図であり、図５は、本実施例のビデオカメラ（光学機器）の外観斜視図である。

図１において、１はビデオカメラ用のフォーカスレンズ１ｃを保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１には、光軸方向に延びるスリーブ部１ａとＵ字溝部１ｂとが形成されている。

スリーブ部１ａ及びＵ字溝部１ｂはそれぞれ、ホルダー鏡筒２（固定鏡筒）に光軸方向に沿って設けられたガイドバー３，４に移動可能に係合している。上述の構成によれば、後述するアクチュエータにより、レンズ保持枠１を、ガイドバー３，４に沿って略光軸方向に移動させることができる。

レンズ保持枠１には、略角筒状の空芯のコイル５とコイル５に通電する為のフレキシブルプリント基板９が固定されている。コイル５は、レンズ保持枠１のガイドバー３を挿通するスリーブ部１ａ側に配置される事で、スムーズに駆動力を伝達している。このようにレンズ保持枠１であるレンズ側にコイル５が固定されている。

固定鏡筒としてのホルダー鏡筒２は、不図示の撮像素子であるＣＣＤと赤外カットおよびローパスフィルターを固定保持している。

また、ホルダー鏡筒２には、ヨーク６，７およびマグネット８が固定保持されるが、詳細については後述する。ヨーク６はコの字形状とされ、光軸に沿う方向に延びた構成とされ、その内側にマグネット８が保持されている。ヨーク６には上記のコイル５の空芯部分が挿通されており、コイル５とヨーク６、マグネット８とは所定の間隔を空けてホルダー鏡筒２である固定鏡筒側に配置されている。

マグネット８は、第１の方向である光軸方向に延びており、光軸に直交する方向に磁化されている。ヨーク６の光軸方向における開口部には、ヨーク７が保持されている。コイル５、ヨーク６，７およびマグネット８によりレンズ駆動用のアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（リニアアクチュエータ）が構成される。

そして、フレキシブルプリント基板９を介して、コイル５に通電すると、ホルダー鏡筒２により固定保持されたヨーク６，７およびマグネット８にて構成される磁気回路の作用により、レンズ保持枠１が光軸方向に駆動される。

また、レンズ保持枠１には、ガイドバー３を挿通するスリーブ部１ａの側面近傍に、光軸方向に所定ピッチで形成された凹凸が形成された光学スケール１０が押え板１１によりガタ無く取り付けられている。光学スケール１０に対向する位置には、ホルダー鏡筒２に保持された光学センサ１２が設けられている。

光学センサ１２は発光部と光学スケールによる反射光量を測定するセンサとを有している。光学スケール１０と光学センサ１２とは、光学スケール１０の反射光量を検出するために必要な間隔をおいて配置されている。

ここで、レンズ保持枠１の初期位置は、レンズ保持枠１がホルダー鏡筒２の像面側（ＣＣＤ側）に突き当たった位置に配置されており、レンズ保持枠１の位置検出および駆動制御は、レンズ保持枠１に位置決め保持された光学スケール１０が、光学センサ１２に対して移動することによって生じる光学センサ１２の出力信号に基づいて行われる。

次に、本発明の実施例であるレンズ駆動用のアクチュエータの構成について、詳細に説明する。

図１及び図２において、ヨーク６には、凹部６ａが形成されており、この凹部６ａには、ホルダー鏡筒２に設けられた凸部２ａ(位置決め部)が係合している。これにより、ヨーク６を第１の方向である光軸方向および光軸に直交する第２の方向であるＸ軸方向において位置決めすることができる。

また、光軸方向に並んで配置される凹部６ａの間には、リブ部６ｂが設けられており、このリブ部６ｂは、後述するマグネット８の磁力によって、ホルダー鏡筒２の平面部２ｂ（当接部）に当接している。これにより、ヨーク６を光軸に直交するＹ軸方向にて位置決めすることができる。

上述のように、ホルダー鏡筒２に対しヨーク６が光軸方向、光軸に直交するＸ軸方向及び光軸に直交するＹ軸方向にて位置決めされた状態で、マグネット８をヨーク６の中に組み込むと、マグネット８は、ホルダー鏡筒２に設けられた凸部２ａの平面部２ｃ（当接部）に当接し、マグネット８の磁力によって、ヨーク６との間に吸引力が発生し、Ｙ軸方向にて位置決めされる。

また、マグネット８は、ホルダー鏡筒２の壁面２ｄ（位置決め部）に係合することにより、Ｘ軸方向にて位置決めされる。

さらに、マグネット８は、ヨーク６に設けられた光軸方向一端面である凸部６ｃ（第１のマグネット位置決め部）およびホルダー鏡筒２に設けられた光軸方向他端面であるリブ部２ｅ(位置決め部、第２のマグネット位置決め部)によって光軸方向にて位置決めされる。

この時、ホルダー鏡筒２のヨーク６を受ける平面部２ｂ（第１の当接面）とマグネット８を受ける平面部２ｃ（第２の当接面）との間隔をｔとすると、図４に示すように、
ｔ ≧ ０
なる条件を満足するのが好ましい（つまり、第１の当接面と第２の当接面とが同一の面、あるいは、第２の当接面が第１の当接面より光軸側に位置することが好ましい）。

ｔ＜０の場合、ヨーク６及びマグネット８が、磁力によって密着し、これらが一体となって、位置ずれを起こすおそれがあるからである。

ヨーク６およびヨーク７には、それぞれリブ部６ｄ、７ａが設けてあり、衝撃によりアクチュエータの中で最も重いヨーク６に衝撃が加わった場合でも、ホルダー鏡筒２の内壁に干渉し、位置決めされた位置から外れるのを防止できる。

また、図５のビデオカメラ１００の外観斜視図に図示するように、本実施例のヨーク６は、その一部がホルダー鏡筒２の外側に露出している。これにより、光線漏れを防止するとともに、外部からの異物の進入を阻止し、外光の進入を防止することができる。さらに、ヨーク６を外側に露出させることにより、ホルダー鏡筒を主として径方向に小型化することができる。

尚、本実施例では、レンズ保持枠１の位置を測定するセンサに光学スケールおよび光学センサを用いているが、例えば、磁気エンコーダであるＭＲセンサを用いた手段としてもよい。

さらに、本願発明は、ズームレンズを駆動するアクチュエータにも、適用できる。

図６は、本実施例のレンズ鏡筒の分解斜視図であり、コイルの構成、マグネットの着磁方向などが実施例１のアクチュエータと異なる。図７は、本実施例のレンズ鏡筒の平面図である。

同図において、１０１は焦点調節を行うフォーカスレンズユニットを固定保持するレンズ保持枠である。レンズ保持枠１０１には、光軸方向に延びるスリーブ部１０１ａとＵ字溝部１０１ｂが形成されている。スリーブ部１０１ａ及びＵ字溝部１０１ｂはそれぞれ、ホルダー鏡筒（固定鏡筒）１０２において光軸方向に沿って設けられたガイドバー１０３，１０４に移動可能に係合している。上述の構成によれば、後述するアクチュエータにより、レンズ保持枠１０１を、ガイドバー１０３，１０４に沿って略光軸方向に移動させることができる。

レンズ保持枠１０１には、略角筒状の空芯のコイル１０５とコイル１０５に通電する為のフレキシブルプリント基板１０９が固定されている。コイル１０５は、レンズ保持枠１０１のガイドバー１０３を挿通するスリーブ部１０１ａ側に配置される事で、スムーズに駆動力を伝達している。

ホルダー鏡筒１０２には、ヨーク１０６およびマグネット１０８が固定保持されるが、詳細については後述する。ヨーク１０６は、光軸方向に延びる板形状に構成されている。

コイル１０５、ヨーク１０６及びマグネット１０８は、光軸直交方向において所定の間隔を空けて配置されている。マグネット１０８は、光軸方向に２極磁化されており、光軸方向に延びるような形状をしている。

コイル１０５、ヨーク１０６およびマグネット１０８によりレンズ駆動用のアクチュエータとしてのボイスコイルモータ（リニアアクチュエータ）が構成される。そして、フレキシブルプリント基板１０９を介してコイル１０５に通電すると、ホルダー鏡筒１０２により固定保持されたヨーク１０６およびマグネット１０８にて構成される磁気回路の作用によって、レンズ保持枠１０１が光軸方向に駆動される。

図６及び図７において、ヨーク１０６には、凹部１０６ａが形成されており、この凹部１０６aには、ホルダー鏡筒１０２に設けられた凸部１０２ａ（位置決め部）が係合している。これにより、ヨーク１０６を、光軸方向および光軸に直交するＸ軸方向にて位置決めすることができる。

また、光軸方向に並んで配置される凹部１０６aの間には、リブ部１０６ｂが設けられており、このリブ部１０６ｂは、ホルダー鏡筒１０２の平面部１０２ｂ（当接部）に当接している。これにより、ヨーク１０６を光軸に直交するＹ方向にて位置決めすることができる。

上述のように、ホルダー鏡筒１０２に対しヨーク１０６が光軸方向、光軸に直交するＸ軸方向、光軸に直交するＹ軸方向にて位置決めされた状態で、マグネット１０８を組み込むと、マグネット１０８はホルダー鏡筒１０２に設けられた凸部１０２ａの平面部１０２ｃ（当接部）に突き当たり、マグネット１０８の磁力によって、ヨーク１０６との間に吸引力が発生し、Ｙ軸方向にて位置決めされる。

また、マグネット１０８は、ホルダー鏡筒１０２の壁面１０２ｄ（第２の位置決め部）に係合することにより、光軸に直交するＸ軸方向にて位置決めされる。

さらに、マグネット１０８は、ホルダー鏡筒１０２に設けられた凸部１０２ｆおよびリブ部１０２ｅ（第２の位置決め部）によって光軸方向にて位置決めされ、マグネット１０８、ヨーク１０６およびホルダー鏡筒１０２がマグネット１０８の磁力によって、一体化された状態となる。

この時、ホルダー鏡筒１０２のヨーク１０６を受ける平面部１０２ｂとマグネット１０８を受ける平面部１０２ｃとの間隔をｔとすると、図８に示すように、
ｔ ≧ ０
なる条件を満足するのが好ましい。

ｔ＜０の場合、ヨーク１０６及びマグネット１０８が、磁力によって密着し、これらが一体となって、位置ずれを起こすおそれがあるからである。

なお、実施例１と同様に、本実施例のヨーク１０６も、その一部がホルダー鏡筒１０２の外側に露出しており、異物の侵入などを阻止できる。

実施例１のレンズ鏡筒の分解斜視図実施例１のレンズ鏡筒の平面図実施例１のレンズ鏡筒の光軸方向断面図実施例１のレンズ用アクチュエータの部分断面図実施例１のビデオカメラの外観斜視図実施例２のレンズ鏡筒の分解斜視図実施例２のレンズ鏡筒の平面図実施例２のレンズ用アクチュエータの部分断面図従来例のレンズ鏡筒の分解斜視図

符号の説明

１、１０１スレンズ保持枠
２、１０２ホルダー鏡筒
３、４、１０３、１０４ガイドバー
５、１０５コイル
６、７、１０６ヨーク
８、１０８マグネット
９，１０９フレキシブルプリント基板
１０光学スケール
１１押さえ板金
１２光学センサ

Claims

固定鏡筒に対してレンズを光軸方向に駆動する駆動装置であって、
前記レンズ側に固定されたコイルと、
前記固定鏡筒側に互いに対向して取り付けられたマグネットおよびヨークと、を有し、
前記固定鏡筒は、前記ヨークのうち前記マグネットに対向する面に当接する第１の当接面と前記マグネットのうち前記ヨークに対向する面が当接する第２の当接面とを有し、前記マグネットが前記第２の当接面に当接し前記マグネットの磁力によって発生する前記ヨークとの間の吸引力により前記ヨークを前記第１の当接面に当接させ、前記ヨークおよび前記マグネットを前記固定鏡筒に対して固定することを特徴とする駆動装置。
前記ヨークが第１の当接面に当接し、前記マグネットが前記第２の当接面に当接することで、前記ヨークおよび前記マグネットに対する前記マグネットの磁力方向に平行な方向の位置決めがされることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記マグネットの磁力方向に対して直交する方向を第１の方向とし、該磁力方向および前記第１の方向に直交する方向を第２の方向とするとき、
前記固定鏡筒は、前記第１および第２の方向において、前記ヨークおよび前記マグネットに当接する位置決め部を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記ヨークには、前記マグネットの光軸方向一端面に当接する第１のマグネット位置決め部が設けられ、前記位置決め部は、前記マグネットの光軸方向他端面に当接する第２のマグネット位置決め部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の駆動装置。
前記固定鏡筒は、前記ヨークに当接して前記ヨークの光軸方向と前記光軸方向および前記磁力方向に直交する方向の位置決めをする凸部と、前記マグネットの光軸方向一端面に当接するリブ部と、を有し、
前記ヨークは、前記マグネットの光軸方向他端面に当接する凸部を有し、
前記リブ部と前記ヨークに設けられた前記凸部とによって前記マグネットの光軸方向の位置決めをすることを特徴とする請求項１または２に記載の駆動装置。
前記ヨークは、前記固定鏡筒に設けられた前記凸部に係合する凹部を有し、前記凸部と前記凹部とが係合することで前記ヨークの光軸方向と前記光軸方向および前記磁力方向に直交する方向の位置決めがされることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
前記マグネットの磁力によって発生する前記ヨークとの間の吸引力により前記ヨークを前記第１の当接面に当接させて前記ヨークの前記マグネットの磁力方向に平行な方向の位置決めをしたときに、前記マグネットと前記ヨークとの間には隙間が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の駆動装置。
前記ヨークは、前記固定鏡筒の外側に露出していることを特徴とする請求項１から７のいずれか一つに記載の駆動装置。
請求項１から８のいずれか一つに記載の駆動装置を含むことを特徴とする光学機器。
請求項１から８のいずれか一つに記載の駆動装置を含むことを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１０に記載のレンズ鏡筒を含むことを特徴とする光学機器。