JP4702612B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
本発明は撮像装置についての技術分野に関する。詳しくは、リニアアクチュエーターの駆動用マグネットの磁力がシャッター羽根を開閉する動作用マグネットの移動方向における推進力として作用するようにしてシャッター羽根の動作速度の向上を図る技術分野に関する。
鏡筒に可動レンズ等の撮像光学系が配置されて成るレンズユニットは、ビデオカメラやスチルカメラの他、携帯電話等の各種の撮像装置に組み込まれており、撮像装置には、ズーム用又はフォーカス用の可動レンズを有する可動部を備え、該可動部がリニアアクチュエーターによって光軸方向へ移動可能とされたものがある。
このような撮像装置には、機械的なシャッター開閉機構を有し、該シャッター開閉機構によってシャッター羽根を動作させるようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。
シャッター羽根を開閉する機械的なシャッター開閉機構を用いることにより、シャッター羽根を閉じることによって明るさに応じて撮影時における露光量を調節することができるため、鮮明な画像を生成することが可能となる。
近年、撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device)に代えてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)が用いられることも多いが、このCMOSは各画素に蓄積された画像信号を順に読み出していくため、露光時間が長いと各画素間において読出時の時間的なズレが大きくなり、鮮明な画像の生成に支障を来たすおそれがある。
従って、撮像素子としてCMOSを用いた撮像装置において、露光量を調節して全画素について略同じ時間露光できる機械的なシャッター開閉機構を用いることは特に有用である。尚、CMOSを用いた場合には、撮影者がシャッター釦を操作した瞬間にCMOSに蓄積された電荷量をゼロにし、シャッター羽根を閉じることにより全画素について略同じ露光時間を確保することができる。
また、ストロボ撮影を行う場合においても、機械的なシャッター開閉機構を用いることにより、撮影時にストロボが発光された瞬間に露光を止めて全画素について略同じ時間露光できるため、鮮明な画像を生成することが可能となる。
特許文献1に記載された撮像装置にあっては、動作用マグネット(特許文献1にあってはムービングマグネット)を回転させることによりシャッター羽根の開閉動作が行われるようにされている。
ところで、機械的なシャッター開閉機構を用いた撮像装置にあっては、露光量の調節速度の向上を図るためにシャッター羽根の動作速度を向上させる必要がある。
また、シャッター羽根の動作速度の向上は、コストの高騰を来たすことなく確保することが望ましい。
そこで、本発明は、上記した問題点を克服し、シャッター羽根の動作速度の向上を図ることを課題とする。
本発明撮像装置は、上記した課題を解決するために、可動レンズを有し鏡筒に対して光軸方向へ移動される可動部と、該可動部を光軸方向へ移動させるリニアアクチュエーターと、撮像素子に取り込む光量を制御するシャッターユニットとを設け、リニアアクチュエーターは駆動用コイルと駆動用マグネットを有し、シャッターユニットは光量を取り込むための露光用開口を開放する開放位置と該露光用開口を閉塞する閉塞位置との間で移動されるシャッター羽根と該シャッター羽根を開閉動作させるシャッター開閉機構とを有し、該シャッター開閉機構は動作用コイルと該動作用コイルに対する通電方向に応じた方向へ移動されてシャッター羽根を動作させる動作用マグネットとを有し、上記駆動用マグネットの磁力が動作用マグネットの移動方向における一方向への推進力として作用する位置に駆動用マグネットと動作用マグネットとをそれぞれ配置したものである。
従って、本発明撮像装置にあっては、動作用コイルへの通電及び駆動用コイルの磁力が作用して動作用マグネットの移動方向における一方向への推進力が得られる。
本発明レンズユニットは、鏡筒に撮像光学系が配置されて成るレンズユニットと撮像素子とを備えた撮像装置であって、可動レンズを有し鏡筒に対して光軸方向へ移動される可動部と、該可動部を光軸方向へ移動させるリニアアクチュエーターと、撮像素子に取り込む光量を制御するシャッターユニットとを備え、リニアアクチュエーターは駆動用コイルと駆動用マグネットを有し、シャッターユニットは光量を取り込むための露光用開口を開放する開放位置と該露光用開口を閉塞する閉塞位置との間で移動されるシャッター羽根と該シャッター羽根を開閉動作させるシャッター開閉機構とを有し、該シャッター開閉機構は動作用コイルと該動作用コイルに対する通電方向に応じた方向へ移動されてシャッター羽根を動作させる動作用マグネットとを有し、上記駆動用マグネットの磁力が動作用マグネットの移動方向における一方向への推進力として作用する位置に駆動用マグネットと動作用マグネットとをそれぞれ配置したことを特徴とする。
従って、可動部を移動させるためのリニアアクチュエーターの構成要素である駆動用マグネットの磁力による推進力が動作用マグネットに付与されるようにしているため、コストの高騰を来たすことなくシャッター羽根の動作速度の向上を図ることができる。
請求項2に記載した発明にあっては、駆動用マグネットの上記磁力が、シャッター羽根を閉塞位置へ向けて移動させるときの動作用マグネットの推進力として作用するようにしたので、露光時間を短くすることができ、撮像装置によって撮影される画像の画質の向上を図ることができる。
請求項3に記載した発明にあっては、上記駆動用マグネットを円環状に形成し外周側と内周側で異なる磁極に着磁し、動作用マグネットを円板状に形成し各半円部で異なる磁極に着磁し、動作用マグネットを動作用コイルに対する通電方向に応じた方向へ周方向に回転動作させるようにしたので、構成が簡単であり、撮像装置の機構の簡素化を図ることができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に従って説明する。本発明は、携帯電話、ビデオカメラ、スチルカメラ等の動画撮影又は静止画撮影の機能を有する各種の撮像装置に適用することができる。
撮像装置1としては、例えば、図1に示すような携帯電話がある。撮像装置1は、第1の筐体2と第2の筐体3とがヒンジ部4を介して折り畳み自在に結合されている。
第1の筐体2にはスピーカー5、表示部6及びアンテナ7が設けられ、該アンテナ7は伸縮自在に構成されている。
第2の筐体3には押しボタンや回転式ダイヤルを含む各種の操作部8、8、・・・及びマイクロフォン9が設けられている。
ヒンジ部4には撮像ユニット10及び後述するシャッターユニットが組み込まれている。操作部8、8、・・・のうち所定の押しボタンは画像を撮影するための操作部8として機能し、この操作部8を押圧操作することにより撮像ユニット10及びシャッターユニットが動作されて画像の撮影を行うことができる。
撮像装置1は、識別を目的とする各種の表示、例えば、1次元バーコードや2次元バーコード1000、2000(図2参照)等の情報を読み取って識別する機能をも有している。撮像ユニット10によってこれらのバーコードの撮影が行われると、そのコードパターンが認識され、認識されたコードパターンに基づいた情報が読み取られる。
次に、撮像ユニット10の構成例について説明する。尚、以下には、便宜上、光軸方向(図3に示すS)を前後方向とし、被写体側を前方として説明を行う。
撮像ユニット10は鏡筒11に所要の各部が配置されて成り、レンズユニット10aと後述する撮像素子を有する撮像部とによって構成され、鏡筒11は第1の部材12と第2の部材13とが前後で結合されて成る(図3乃至図6参照)。第1の部材12及び第2の部材13は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料によって形成されている。
第1の部材12は、図7及び図8に示すように、前後方向を向き略矩形状に形成されたベース面部14と、該ベース面部14の4隅の位置からそれぞれ後方へ突出された突出部15、15、・・・と、2つの突出部15、15からそれぞれ外方(側方)へ突出されたバネ折曲部16、16と、突出部15、15、・・・の後端寄りの位置から互いに近付くようにそれぞれ上方又は下方へ突出された固定用片17、17、・・・とが一体に形成されて成る。
ベース面部14の中央部には前後に貫通された透過孔18が形成されている。
ベース面部14の後面14aには、透過孔18の周囲の位置に僅かに後方へ突出された規制面部19、19、・・・が設けられている(図8参照)。規制面部19、19、・・・は後述する可動部が前方へ移動されたときに該可動部が接触可能とされ、可動部の前方への移動を規制する機能を有する。可動部が規制面部19、19、・・・に接触した位置がフォーカス駆動におけるマクロ端とされる。
ベース面部14の後面14aの4隅の位置には、それぞれ位置決め穴20、20、・・・が形成されている。
尚、撮像装置1にあっては、後述するように、駆動用コイルに対する通電によるリニアアクチュエーターの駆動によって可動部が無限遠側からマクロ端側へ移動されるが、通電量を制御することにより可動部を規制面部19、19、・・・に接触する位置の手前側まで移動可能とし、この手前側の位置を可動部の前方側の移動端であるマクロ端として設定してもよい。
第1の部材12の突出部15、15、・・・にはそれぞれ前後に延びる被案内溝21、21、・・・が形成されている。
突出部15、15、・・・の後端面にはそれぞれ逃げ凹部22、22、・・・が形成されている。
ベース面部14の後面14aのうち位置決め穴20、20、・・・の周囲の部分は、それぞれ4つのバネ挟持面14b、14b、・・・として形成されている(図8参照)。
第1の部材12の固定用片17、17、・・・には、それぞれ外側の面に、後方へ行くに従って内方へ変位する傾斜面17a、17a、・・・が形成されている(図8参照)。固定用片17、17、・・・には、それぞれ前方を向く対向面17b、17b、・・・が形成されている。従って、固定用片17、17、・・・には、それぞれ後方側に傾斜面17a、17a、・・・が形成され、前端面が対向面17b、17b、・・・として形成されている。
第2の部材13は、図7及び図9に示すように、前後方向を向くベース面部23と、該ベース面部23の上下両側縁からそれぞれ前方へ突出された突出部24、24と、ベース面部23の左右両側縁からそれぞれ前方へ突出された固定用片25、25、・・・とが一体に形成されて成る。固定用片25、25、・・・は、ベース面部23の左右両側縁にそれぞれ上下に離隔して2つずつが設けられている。
ベース面部23の後面23aには矩形状の浅い配置凹部26が形成されている(図9参照)。ベース面部23の中央部には前後に貫通された光透過孔27が形成されている。ベース面部23の後面23aには、その4隅にそれぞれ後方へ突出された位置決め用突部28、28、・・・が設けられている。
ベース面部23の前面23bには、光透過孔27の周囲の位置に、例えば、6つの規制面部29、29、・・・が設けられている(図7及び図10参照)。規制面部29、29、・・・は周方向における等間隔の位置に、僅かに前方へ突出されて設けられている。
規制面部29、29、・・・は可動部が後方へ移動されたときに該可動部が接触され、可動部の後方への移動を規制する機能を有する。可動部が規制面部29、29、・・・に接触した位置がフォーカス駆動における無限遠とされる。
尚、撮像装置1にあっては、上記したマクロ端の場合と同様に、駆動用コイルに対する通電量を制御することにより可動部を規制面部29、29、・・・に接触する位置の手前側まで移動可能とし、この手前側の位置を可動部の前方側の移動端である無限遠として設定してもよい。
ベース面部23の前面23bには、その4隅の位置にそれぞれ加締めピン30、30、・・・が設けられている(図7及び図10参照)。
前方から見て、ベース面部23の右端部には、上下に離隔して側方へ突出されたバネ受部31、31が設けられている。
第2の部材13の突出部24、24の先端面には、それぞれ左右両端部に位置決めピン32、32、・・・が設けられ、突出部24、24の先端面における位置決めピン32、32、・・・の周囲の部分は、それぞれバネ挟持面24a、24a、・・・として形成されている。突出部24、24の左右両端部には、それぞれ前後に延びる案内突部33、33、・・・が設けられている。
固定用片25、25、・・・は横倒しL字状に形成され、それぞれ前端部の外側の面に、前方へ行くに従って外方へ変位する傾斜面25a、25a、・・・が形成されている。固定用片25、25、・・・には、それぞれ後方を向く対向面25b、25b、・・・が形成されている。従って、固定用片25、25、・・・には、それぞれ前方側に傾斜面25a、25a、・・・が形成され、後端面が対向面25b、25b、・・・として形成されている。
鏡筒11には第1の付勢用板バネ34が取り付けられる(図3及び図4参照)。
第1の付勢用板バネ34は弾力性に富む金属材料、例えば、ベリリウム銅等によって形成され、厚み方向が前後方向、即ち、光軸方向に一致されている。第1の付勢用板バネ34は、図11に示すように、保持部35と4つのバネ部36、36、・・・と4つの被取付部37、37、・・・と連結部38、38とが一体に形成されて成る。
保持部35は円環状に形成されている。
バネ部36、36、・・・は横倒しの略S字状に形成され、一端が保持部35の周方向における等間隔の位置に連続されている。バネ部36は、保持部35から放射方向へ短く突出された傾斜部36aと、上下に延びる平行な3つの直線部36b、36b、36bと、隣り合う直線部36b、36b、36b間を連結する半円弧状の屈曲部36c、36cとから成り、最も内側に位置する直線部36bの一端が傾斜部36aの他端に連続されている。
被取付部37、37、・・・は左右に長く延び、それぞれ外端が最も外側に位置する直線部36b、36b、・・・の一端に連続されている。
連結部38、38は左右に延びる水平部38a、38aと一端が水平部38a、38aの左右両端部にそれぞれ連続し上下に短く延びる垂直部38b、38b、・・・とから成り、該垂直部38b、38b、・・・の他端がそれぞれ被取付部37、37、・・・の内側の端部に連続されている。連結部38、38は水平部38a、38aが被取付部37、37、・・・より保持部35側に寄って位置されている。
被取付部37、37、・・・にはそれぞれ被取付孔37a、37a、・・・が形成されている。
第1の付勢用板バネ34は、バネ部36、36、・・・の上下位置が線対称とされると共にバネ部36、36、・・・の左右位置も線対称とされているため、各バネ部36、36、・・・が同一のバネ力を発揮するように構成されている。
第1の付勢用板バネ34にあっては、バネ部36、36、・・・が前後に撓む方向へ弾性変形されることにより保持部35が被取付部37、37、・・・に対して前後方向(光軸方向)へ移動されるが、このとき光軸に直交する面内に生じる力は直線部36b、36b、・・・及び屈曲部36c、36c、・・・によって抑制され、保持部35は光軸方向へのみ移動される。
第1の付勢用板バネ34は、被取付孔37a、37a、・・・にそれぞれ第2の部材13の位置決めピン32、32、・・・が挿入され、被取付部37、37、・・・が、それぞれ第1の部材12のバネ挟持面14b、14b、・・・と第2の部材13のバネ挟持面24a、24a、・・・とによって狭持された状態で鏡筒11に取り付けられる。位置決めピン32、32、・・・はそれぞれ第1の部材12の位置決め穴20、20、・・・に挿入され、第1の部材12と第2の部材13の位置決めが行われる。
鏡筒11には第2の付勢用板バネ39が取り付けられる(図3及び図4参照)。
第2の付勢用板バネ39は弾力性に富む金属材料、例えば、ベリリウム銅等によって形成され、厚み方向が前後方向、即ち、光軸方向に一致されている。第2の付勢用板バネ39は上下方向において線対称の形状とされた2つのバネ部材40、40によって構成されている。
バネ部材40は、図12に示すように、保持部41と2つのバネ部42、42と2つの被取付部43、43と折り目部44と接続端子部45とコイル接続部46とが一体に形成されて成る。
保持部41は略円弧状に形成されている。
バネ部42、42、・・・は略S字状に形成され、各一端が保持部41の周方向に離隔した部分に連続されている。バネ部42は、保持部41から放射方向へ短く突出された傾斜部42aと、保持部41の略接線方向に延び平行な第1の直線部42b、42bと、保持部41の略接線方向に延び平行な第2の直線部42c、42cと、外側に位置する第1の直線部42bの一端と内側に位置する第2の直線部42cの一端とを連結する繋ぎ部42dと、隣り合う第1の直線部42b、42b間及び隣り合う第2の直線部42c、42c間をそれぞれ連結する半円弧状の屈曲部42e、42eとから成り、内側に位置する第1の直線部42bの一端が傾斜部42aの他端に連続されている。
被取付部43、43はそれぞれ一端が外側に位置する第2の直線部42c、42cの一端に連続されている。被取付部43、43にはそれぞれ位置決め孔43a、43bが形成されている。位置決め孔43aは円形状に形成され、位置決め孔43bは上下に長く形成されている。
接続端子部45は折り目部44を介して一方の被取付部43に連続されている。
被取付部43、折り目部44及び接続端子部45は左右に長く形成され、折り目部44の上下幅は被取付部43及び接続端子部45の上下幅より小さくされている。
コイル接続部46は保持部41の周方向における中央部から放射方向へ突出されており、保持部41とバネ部42、42との各連続部間の中央部に設けられている。
第2の付勢用板バネ39は、バネ部42、42、・・・の上下位置が線対称とされると共にバネ部42、42、・・・の左右位置も線対称とされているため、各バネ部42、42、・・・が同一のバネ力を発揮するように構成されている。
また、第2の付勢用板バネ39は、上下方向において対称に配置されているため、可動レンズを有する後述する可動部の光軸方向における移動時に、良好なバランスを確保した状態で可動部を光軸方向へ付勢することができる。
第2の付勢用板バネ39にあっては、バネ部42、42、・・・が前方に撓む方向へ弾性変形されることにより保持部41、41が被取付部43、43、・・・に対して前方(光軸方向)へ移動されるが、このとき光軸に直交する面内に生じる力は第1の直線部42b、42b、・・・、第2の直線部42c、42c、・・・、繋ぎ部42d、42d、・・・及び屈曲部42e、42e、・・・によって抑制され、保持部41、41は光軸方向へのみ移動される。
第2の付勢用板バネ39は厚みが第1の付勢用板バネ34の厚みより薄くされており、第1の付勢用板バネ34のバネ力が第2の付勢用板バネ39のバネ力より大きくされている。
第2の付勢用板バネ39は、被取付部43、43、・・・に形成された位置決め孔43a、43b、・・・にそれぞれ第2の部材13の加締めピン30、30、・・・が挿通される(図13参照)。位置決め孔43a、43b、・・・にそれぞれ加締めピン30、30、・・・が挿通された状態において、該加締めピン30、30、・・・について熱加締めや超音波加締めが行われ(図14参照)、第2の付勢用板バネ39が第2の部材13に取り付られる。
尚、加締めピン30、30、・・・の加締め作業を行うときには、加締めピン30、30と上下に長い位置決め孔43b、43bとの隙間分、第2の付勢用板バネ39が第2の部材13に対して位置ずれすることがないようにするために、第2の付勢用板バネ39と第2の部材13を治具により位置決めして固定した状態で保持する。
また、上記には、第2の部材13に加締めピン30、30、・・・を設けて第2の付勢用板バネ39を第2の部材13に加締めにより固定する例を示したが、第2の付勢用板バネ39の第2の部材13への固定手段は加締めに限られることはなく、例えば、ネジ止めや接着等の他の固定手段を用いることも可能である。
鏡筒11の内部にはヨーク47が配置される(図3、図4及び図6参照)。ヨーク47は磁性金属材料によって形成され、円環状に形成された基部47aと該基部47aの外周縁から後方へ突出された外周部47bと基部47aの内周縁から後方へ突出された内周部47cとから成る。
ヨーク47の内部には駆動用マグネット48が配置される。駆動用マグネット48は外周側の半部と内周側の半部とがそれぞれ異なる磁極48a、48bに着磁されており、例えば、外周側の磁極48aがN極とされ内周側の磁極48bがS極とされている。駆動用マグネット48は基部47a及び外周部47bに接した状態でヨーク47に取り付けられる(図6参照)。
鏡筒11の内部には可動部49が光軸方向へ移動可能な状態で配置される。可動部49はレンズホルダー50、駆動用コイル51、コイルホルダー52及びレンズホルダー50に保持されたレンズブロック53によって構成されている(図3及び図4参照)。
レンズホルダー50は、図15に示すように、軸方向が光軸方向となる略円筒状に形成され、前端部に位置決め用円環部50aが設けられている。レンズホルダー50の前端寄りの位置には、周方向に等間隔に離隔して僅かに前方へ突出された保持リブ50b、50b、・・・が設けられている。レンズホルダー50には、保持リブ50b、50b、・・・の後側の位置に、周方向に等間隔に離隔して被規制リブ50c、50c、・・・が設けられ、その前面がそれぞれ被規制面部50d、50d、・・・として形成されている。
レンズホルダー50の後端部には周方向に離隔して嵌合用突部50e、50e、・・・が設けられている。レンズホルダー50の後面の外周部には、図16に示すように、周方向に離隔して4つの位置決め用突部50f、50f、・・・が設けられている。
レンズホルダー50の後面には、それぞれ周方向に離隔して後方へ僅かに突出された3つの第1の被規制面部50g、50g、50gと3つの第2の被規制面部50h、50h、50hとが設けられている。第1の被規制面部50g、50g、50gと第2の被規制面部50h、50h、50hは、それぞれ周方向において等間隔の位置に設けられ、第1の被規制面部50g、50g、50g間にそれぞれ第2の被規制面部50h、50h、50hが位置されている。
第1の被規制面部50g、50g、50gの後方への突出量は第2の被規制面部50h、50h、50hの後方への突出量より僅かに大きくされ、両者の突出量の差は、例えば、0.02mm程度とされている。
レンズホルダー50の内部には、フォーカスレンズとして機能する複数の可動レンズや固定絞り等を有するレンズブロック53が取り付けられる(図3及び図6参照)。
駆動用コイル51は円環状に巻回されて形成され、外径が駆動用マグネット48の外径より小さくされている(図3、図4及び図6参照)。
コイルホルダー52は厚みの薄い略円環状に形成されたベース部54と該ベース部54の内周縁から前方へ突出された保持突部55、55、・・・とを有している(図15参照)。
ベース部54には、その内周面に周方向に離隔して嵌合用凹部54a、54a、・・・が形成されている。ベース部54の上下両端部にはそれぞれ上方及び下方へ突出されたコイル巻回用突部54b、54bが設けられている。ベース部54には周方向に離隔して接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・が形成され、該接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・は前後及び外方に開口されている。
ベース部54の前面は駆動用コイル51が取り付けられる第1の取付面56として形成されている。第1の取付面56には周方向に離隔して浅い接着用凹部56a、56a、・・・が形成され、該接着用凹部56a、56a、・・・はそれぞれ一部を除いて接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・に対応した位置に形成されている。
保持突部55、55、・・・はそれぞれ接着用凹部56a、56a、・・・に対応した位置に設けられている。保持突部55、55、・・・の外面は駆動用コイル51が取り付けられる第2の取付面57として形成されている。第2の取付面57には浅い接着用凹部57a、57a、・・・が形成され、該接着用凹部57a、57a、・・・はそれぞれベース部54に形成された接着用凹部56a、56aに連続して形成されている。
可動部49は、コイルホルダー52に駆動用コイル51とレンズブロック53が取り付けられたレンズホルダー50とが取り付けられることにより構成される(図3参照)。
駆動用コイル51はコイルホルダー52の第1の取付面56及び第2の取付面57に接着によって取り付けられる。駆動用コイル51のコイルホルダー52への取付は、以下のようにして行われる(図17乃至図19参照)。
先ず、駆動用コイル51の軸方向における一端面51aをコイルホルダー52の第1の取付面56に突き当てて駆動用コイル51をコイルホルダー52に結合する(図17参照)。駆動用コイル51の一端面51aを第1の取付面56に突き当てた状態においては、駆動用コイル51の内周面51bが保持突部55、55、・・・の外周面に接する。この状態において、図18に示すように、第1の取付面56に形成された接着用凹部56a、56a、・・・によって駆動用コイル51の一端面51aとベース部54との間に隙間58、58、・・・が形成され、第2の取付面57に形成された接着用凹部57a、57a、・・・によって駆動用コイル51の内周面51bと保持突部55、55、・・・との間に隙間59、59、・・・が形成される。このとき駆動用コイル51の一端面51aの一部はコイルホルダー52の接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・に面した位置にある。
次に、コイルホルダー52の接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・に、それぞれ接着剤60を充填する(図19参照)。
接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・に充填された接着剤60、60、・・・は、隙間58、58、・・・、59、59、・・・に浸透され、駆動用コイル51の一端面51a及び内周面51bに付着される。隙間58、58、・・・を浸透された接着剤60、60、・・・は、さらに駆動用コイル51の外周面51c側まで回り込み、該外周面51cに付着される。
次いで、接着剤60、60、・・・が硬化されることにより、駆動用コイル51がコイルホルダー52に固定される。
接着剤60、60、・・・として、例えば、熱硬化型の接着剤を用いた場合には、駆動用コイル51とコイルホルダー52を熱処理炉に入れ、所定時間、例えば、30分程度加熱して接着剤60、60、・・・を硬化させる。
熱硬化型の接着剤は、一般に、浸透性が高いため、接着剤60、60、・・・として熱硬化型の接着剤を用いた場合には、接着剤60、60、・・・が駆動コイル51の内周面51b及び外周面51cに回り込み易いという利点がある。
また、接着剤60、60、・・・として、例えば、紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、紫外線を所定時間照射して接着剤60、60、・・・を硬化させる。
紫外線硬化型の接着剤は、一般に、紫外線を照射することにより短時間、例えば、5秒乃至30秒程度で硬化するため、接着剤60、60、・・・として紫外線硬化型の接着剤を用いた場合には、硬化時間の短縮化によるレンズユニット10aを含む撮像ユニット10の組立工程に要する時間の大幅な短縮化を図ることができる。
上記したように、撮像装置1にあっては、コイルホルダー52の角度の異なる第1の取付面56と第2の取付面57にそれぞれ駆動用コイル51の一端面51aと内周面51bの2つの面を接着によって取り付けるようにしているため、接着強度が高く、コイルホルダー52に対する駆動用コイル51の取付強度が向上し、落下等による大きな衝撃が生じた場合においても、駆動用コイル51のコイルホルダー52からの脱落を防止することができる。
また、駆動用コイル51の一端面51a及び内周面51bに加え、外周面51cも接着剤60、60、・・・によってコイルホルダー52に接着されるため、コイルホルダー52に対する駆動用コイル51の取付強度の向上を図ることができる。
尚、上記には、コイルホルダー52のベース部54の内周縁から突出された保持突部55、55、・・・を設けてコイルホルダー52に駆動用コイル51を接着する例を示したが、逆に、コイルホルダー52のベース部54の外周縁から突出された保持突部を設けてコイルホルダー52に駆動用コイル51を接着してもよく、また、コイルホルダー52のベース部54の内周縁及び外周縁の双方から突出された保持突部を設けてコイルホルダー52に駆動用コイル51を接着してもよい。
また、コイルホルダー52の第1の取付面56と第2の取付面57にそれぞれ接着剤60、60、・・・を浸透させる隙間58、58、・・・、59、59、・・・を形成しているため、接着剤60、60、・・・が駆動用コイル51の一端面51a及び内周面51bに確実に回り込んで付着され、駆動用コイル51のコイルホルダー52に対する接着における信頼性の向上を図ることができる。
さらに、コイルホルダー52に接着剤60、60、・・・の充填を行うための接着剤塗布用切欠54c、54c、・・・を形成しているため、接着作業を容易に行うことができる。
可動部49は第1の付勢用板バネ34の保持部35と第2の付勢用板バネ39の保持部41、41とによって保持される(図20乃至図22参照)。
第1の付勢用板バネ34の保持部35は、図20に示すように、位置決め用円環部50aに外嵌され保持リブ50b、50b、・・・の前面に当接されることによりレンズホルダー50に取り付けられる。第2の付勢用板バネ39の保持部41、41は、図21及び図22に示すように、それぞれレンズホルダー50の後面の上側又は下側の位置決め用突部50f、50f、・・・間に配置されることによりコイルホルダー52に取り付けられる。
第2の付勢用板バネ39がレンズホルダー50に取り付けられた状態においては、第2の付勢用板バネ39のコイル接続部46、46がそれぞれコイルホルダー52のコイル巻回用突部54b、54bと隣接して位置され、該コイル巻回用突部54b、54bに巻回された駆動用コイル51の各端部とコイル接続部46、46とがそれぞれ半田61、61によって接続される。
第2の部材13には遮光シート62及び撮像部63が取り付けられる(図3及び図4参照)。
遮光シート62は中央部に透孔62aを有し、第2の部材13の後面23aに形成された配置凹部26に配置されて取り付けられる(図6参照)。
撮像部63は撮像筐体64と制御回路基板65と撮像素子66とカバー67とから成る。
撮像筐体64には前方に開口された浅い凹部64aが形成され、該凹部64aに撮像素子66が配置されている。撮像素子66としては、例えば、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)が用いられている。
制御回路基板65は撮像素子66の制御や駆動用コイル51への電力供給を行うための回路基板であり、右端部に上下に離隔して前方へ突出された接続部65a、65aが設けられている(図3及び図4参照)。制御回路基板65は撮像筐体64の後面に取り付けられ、制御回路基板65が撮像筐体64に取り付けられるときに、第2の部材13に設けられた位置決め用突部28、28、・・・によって制御回路基板65の第2の部材13に対する位置決めが行われる。
カバー67は撮像筐体64の前面に取り付けられ、撮像素子66を保護している。
撮像部63は遮光シート62が配置された状態で第2の部材13の後面23aに取り付けられる。
以下に、撮像ユニット10の組立手順について説明する。
先ず、第2の部材13に第2の付勢用板バネ39を組み付ける。第2の付勢用板バネ39の第2の部材13への組付は、上記したように、各バネ部材40、40の被取付部43、43、・・・に形成された位置決め孔43a、43a、43b、43bにそれぞれ第2の部材13の加締めピン30、30、・・・を挿通し、該加締めピン30、30、・・・を加締めることにより行う。このとき第2の付勢用板バネ39の折り目部44、44の一部及び接続端子部45、45がそれぞれ第2の部材13のバネ受部31、31から側方へ突出された状態とされる。
次に、可動部49を第2の付勢用板バネ39に組み付ける。可動部49が第2の付勢用板バネ39に組み付けられた状態においては、上記したように、第2の付勢用板バネ39の保持部41、41によって可動部49が保持される。
次いで、駆動用マグネット48が取り付けられたヨーク47を第2の部材13に組み付ける。ヨーク47は第2の部材13の内側に嵌め込まれるようにして組み付けられる。ヨーク47は、その後端面が第2の部材13の内面の所定の部分に突き当てられた状態で配置される(図6参照)。ヨーク47が第2の部材13に組み付けられた状態においては、駆動用コイル51がヨーク47の内周部47cと駆動用マグネット48との間に位置される。
このようにヨーク47の内周部47cと駆動用マグネット48との間に駆動用コイル51が配置されることにより、ヨーク47、駆動用マグネット48及び駆動用コイル51によってリニアアクチュエーター68が構成される(図6参照)。
続いて、第1の付勢用板バネ34を可動部49に組み付ける。第1の付勢用板バネ34の可動部49への組付は、上記したように、保持部35を位置決め用円環部50aに外嵌することにより行う。第1の付勢用板バネ34が可動部49に組み付けられた状態においては、第1の付勢用板バネ34の被取付部37、37、・・・の被取付孔37a、37a、・・・にそれぞれ第2の部材13の位置決めピン32、32、・・・が挿入される。
次いで、第1の部材12を第2の部材13に組み付けて第1の部材12と第2の部材13を結合する。第1の部材12の第2の部材13への組付は、第1の部材12を第2の部材13に対して後方へスライドさせることにより行う。このとき第1の部材12の突出部15、15、・・・に形成された被案内溝21、21、・・・が、それぞれ第2の部材13の突出部24、24、・・・に設けられた案内突部33、33、・・・に案内されるため、両者の円滑かつ確実な結合を行うことができる。
第1の部材12が第2の部材13に対してスライドされるときには、スライド途中で第1の部材12の固定用片17、17、・・・の傾斜面17a、17a、・・・と第2の部材13の固定用片25、25、・・・の傾斜面25a、25a、・・・とが接する(図24参照)。
第1の部材12が第2の部材13に対してさらにスライドされると、図25に示すように、固定用片17、17、・・・と固定用片25、25、・・・が摺接されて傾斜面17a、17a、・・・にそれぞれ傾斜面25a、25a、・・・が乗り上げていき、固定用片25、25、・・・が弾性変形されて外方へ撓んでいく。
さらに第1の部材12が第2の部材13に対してスライドされると、図26に示すように、固定用片17、17、・・・と固定用片25、25、・・・の摺接状態が解除され、外方へ撓んでいた固定用片25、25、・・・が弾性復帰して元の状態に戻る。
第1の部材12が第2の部材13に対してさらにスライドされると、図27に示すように、第1の部材12のバネ折曲部16、16によってそれぞれ第2の付勢用板バネ39の接続端子部45、45が後方へ押圧され、一部が第2の部材13のバネ受部31、31に受けられている折り目部44、44が屈曲されて接続端子部45、45が略直角に折り曲げられる。
このとき第2の付勢用板バネ39は位置決め孔43b、43bがそれぞれ接続端子部45、45の折り曲げ方向(図23に示すA方向)に対して直交する方向(図23に示すB方向)へ長く形成されている(図23の拡大図参照)。従って、位置決め孔43b、43bがそれぞれ接続端子部45、45の折り曲げ方向と同じ方向に長く形成されていないため、接続端子部45、45の折曲時に、この折り曲げに伴って第2の部材13に位置決めされている第2の付勢用板バネ39が左右方向へ移動するようにずれてしまうようなことがなく、第2の付勢用板バネ39の第2の部材13に対する位置ずれを防止することができる。
接続端子部45、45が略直角に折り曲げられた状態においては、折り目部44、44の屈曲された部分が稍丸みを帯びた状態とされており(図27の拡大図参照)、折り目部44、44が折れて切断しないようにされている。
第1の部材12の第2の部材13に対するスライドは、図27に示すように、第2の部材13の突出部24、24に形成されたバネ挟持面24a、24a、・・・が可動部49に取り付けられている第1の付勢用板バネ34の後面に突き当てられ該第1の付勢用板バネ34の前面が第1の部材12のベース面部14に形成されたバネ挟持面14b、14b、・・・に突き当てられることにより終了する。
このとき第2の部材13の位置決めピン32、32、・・・はそれぞれ第1の付勢用板バネ34の被取付孔37a、37a、・・・に挿入され、さらに第1の部材12の位置決め穴20、20、・・・に挿入される。
第1の付勢用板バネ34は被取付部37、37、・・・が、それぞれ第1の部材12のバネ挟持面14b、14b、・・・と第2の部材13のバネ挟持面24a、24a、・・・とによって挟持され、鏡筒11に取り付けられる。
このように第1の付勢用板バネ34の被取付部37、37、・・・がバネ挟持面14b、14b、・・・とバネ挟持面24a、24a、・・・とによって挟持されて鏡筒11に固定されるため、別に、第1の付勢用板バネ34を鏡筒11に固定するための接着等の工程が必要なく、レンズユニット10aを含む撮像ユニット10の組立工程における作業性の向上を図ることができる。
第1の付勢用板バネ34及び第2の付勢用板バネ39の鏡筒11への固定を、例えば、第1の部材12と第2の部材13が結合した状態において第1の付勢用板バネ34及び第2の付勢用板バネ39を第1の部材12の各部と第2の部材13の各部によって同時に挟持して行うことも考慮されるが、この場合には、第1の部材12と第2の部材13の加工上の寸法誤差や両者の組付誤差によって第1の付勢用板バネ34又は第2の付勢用板バネ39に対する固定状態が不安定になるおそれがある。
従って、上記したように、第1の付勢用板バネ34の被取付部37、37、・・・をバネ挟持面14b、14b、・・・とバネ挟持面24a、24a、・・・とによって挟持して鏡筒11に固定し、第2の付勢用板バネ39を加締めピン30、30、・・・を加締めて鏡筒11に固定することにより、第1の部材12と第2の部材13の加工上の寸法誤差や両者の組付誤差に拘わらず第1の付勢用板バネ34及び第2の付勢用板バネ39の鏡筒11に対する固定状態の安定化を図ることができる。
上記のように第1の部材12と第2の部材13が結合されて鏡筒11が構成された状態においては、図27に示すように、第1の部材12の突出部15、15、・・・の先端面がそれぞれ第2の付勢用板バネ39の被取付部43、43、・・・に近接して位置され、加締められた加締めピン30、30、・・・は、それぞれ突出部15、15、・・・の先端部に形成された逃げ凹部22、22、・・・内に位置される。従って、加締めピン30、30、・・・と突出部15、15、・・・との干渉が回避される。
尚、上記には、第2の部材13に加締めピン30、30、・・・を設けて第2の付勢用板バネ39を第2の部材13に固定し、第1の部材12と第2の部材13にそれぞれバネ挟持面14b、14b、・・・とバネ挟持面24a、24a、・・・とを形成して第1の付勢用板バネ34を固定する例を示したが、逆に、第1の部材12に加締めピンを設けて第1の付勢用板バネ34を第1の部材12に固定し、第1の部材12と第2の部材13にそれぞれバネ挟持面を形成して第2の付勢用板バネ39を固定するようにしてもよい。
次に、第2の部材13に遮光シート62及び撮像部63を取り付ける。第2の部材13に撮像部63を取り付けた状態においては、制御回路基板65の接続部65a、65aの先端部がそれぞれ第2の付勢用板バネ39の接続端子部45、45に接触又は近接して位置される。
上記のように、撮像装置1にあっては、第1の部材12と第2の部材13の結合時に接続端子部45、45をそれぞれ接続部65a、65aに近付く方向へ折り曲げるためのバネ折曲部16、16とバネ受部31、31を設けているので、第1の部材12と第2の部材13の結合作業の他に、接続端子部45、45をそれぞれ接続部65a、65aに近付く方向へ折り曲げるための折曲作業を必要とせず、撮像装置1の組立作業における作業性の向上を図ることができる。
また、折り目部44、44の幅が隣り合う被取付部43、43と接続端子部45、45の幅より小さくされているため、折り目部44、44が屈曲し易く、第1の部材12と第2の部材13の結合時に折り目部44、44を小さな力で確実に屈曲させて接続端子部45、45を折り曲げることができる。
さらに、折り目部44、44を被取付部43、43と接続端子部45、45とが連結される方向に延び一定の幅を有する直線状に形成しているため、屈曲時に屈曲部分に応力集中が生じ難く、折り目部44、44の切断を防止することができる。
次いで、第2の部材13に取り付けられている撮像部63の接続部65a、65aと第2の付勢用板バネ39の接続端子部45、45とをそれぞれ半田69、69によって接続する。
上記のように第1の部材12が第2の部材13に対してスライドされ両者が結合された状態においては、図5及び図28に示すように、第1の部材12の固定用片17、17、・・・が第2の部材13の固定用片25、25、・・・の後方に位置され、固定用片17、17、・・・の前端に形成された対向面17b、17b、・・・と固定用片25、25、・・・の後端に形成された対向面25b、25b、・・・とがそれぞれ対向して位置される。
第1の部材12の固定用片17、17、・・・と第2の部材13の固定用片25、25、・・・との間には、図27に示すように、第1の固定用空間70、70、・・・が形成され、上下に位置する固定用片25、25、・・・間には第2の固定用空間71、71が形成されている。第2の固定用空間71、71に対応する位置にはヨーク47の外周部47bが位置される(図6参照)。
また、第1の部材12と第2の部材13が結合された状態においては、第1の部材12のベース面部14の後面14aとヨーク47の基部47aとの間に一定の隙間72、72が形成され、該隙間72、72は第2の固定用空間71、71と連通される(図6参照)。
鏡筒11に形成された第1の固定用空間70、70、・・・にはそれぞれ固定手段として、例えば、接着剤73、73、・・・が充填される。接着剤73、73、・・・は第1の部材12と第2の部材13を固定する固定手段としての役割を果たす。接着剤73、73、・・・は、例えば、紫外線硬化型の接着剤である。
鏡筒11に形成された第2の固定用空間71、71にはそれぞれ接着剤74、74が充填される。接着剤74、74は、例えば、紫外線硬化型の接着剤である。
第1の固定用空間70、70、・・・に充填された接着剤73、73、・・・が硬化されることにより、第1の部材12と第2の部材13とが固定される。
第2の固定用空間71、71に充填された接着剤74、74は、第2の固定用空間71、71からベース面部14の後面14aとヨーク47の基部47aとの間に形成された隙間72、72にも浸透する。接着剤74、74が第2の固定用空間71、71において硬化されることにより、第1の部材12と第2の部材13とヨーク47の3者間が接着されて固定される(図6参照)。また、隙間72、72において接着剤74、74が硬化されることにより第1の部材12とヨーク47が接着されて固定される。
上記のように、レンズユニット10aにあっては、第1の固定用空間70、70、・・・に塗布した接着剤73、73、・・・によって第1の部材12と第2の部材13を接着するようにしている。このとき第1の部材12と第2の部材13の結合が解除される方向は、後方に位置する固定用片17、17、・・・が前方へ移動される方向であると共に前方に位置する固定用片25、25、・・・が後方へ移動される方向であるため、接着剤73、73、・・・が固定用片17、17、・・・と固定用片25、25、・・・によって圧縮される方向となる。
従って、例えば、撮像装置1の落下等により大きな衝撃が発生した場合でも、接着剤73、73、・・・が固定用片17、17、・・・、25、25、・・・から剥離し難く、第1の部材12と第2の部材13の結合状態が安定化し、耐振動性及び耐落下衝撃性の向上を図ることができる。
また、固定用片17、17、・・・、25、25、・・・の各接着面が第1の部材12と第2の部材13の結合が解除される方向において対向する対向面17b、17b、・・・、25b、25b、・・・であるため、第1の部材12と第2の部材13が分離しようとするときに両者に付与される力の方向と固定用片17、17、・・・と固定用片25、25、・・・から接着剤73、73、・・・に対して付与される圧縮力の方向とが一致され、第1の部材12と第2の部材13との間の固定強度の向上を図ることができる。
尚、上記には、第1の固定用空間70、70、・・・に接着剤73、73、・・・を充填して第1の部材12と第2の部材13を固定する例を示したが、第1の固定用空間70、70、・・・に充填する固定手段は接着剤73、73、・・・に限られることはなく、第1の部材12と第2の部材13の結合が解除される方向に力が生じて圧縮力が付与されたときに、その圧縮力によって変形が生じ難いものであれば任意のものを用いることが可能である。例えば、樹脂材料や金属材料によって形成された部材(固定手段)等を第1の固定用空間70、70、・・・に嵌合状に挿入することが考えられる。
但し、上記のように、固定手段として接着剤73、73、・・・を用いた場合には、第1の固定用空間70、70、・・・が密閉されるため、鏡筒11内への塵埃の侵入を防止することができ、また、固定作業の容易化を図ることができると言う効果を奏する。
また、接着剤73、73、・・・として用いた紫外線硬化型の接着剤は、一般に、硬化後の収縮率が小さいことが知られており、上記のように、接着剤73、73、・・・として紫外線硬化型の接着剤を用いることにより、第1の部材12と第2の部材13の固定を確実に行うことができる。
さらに、レンズユニット10aにあっては、第2の固定用空間71、71に充填した接着剤74、74によって第1の部材12と第2の部材13とヨーク47の3者間を接着すると共に隙間72、72に浸透した接着剤74、74によって第1の部材12とヨーク47を接着するようにしている。従って、第1の部材12、第2の部材13及びヨーク47間の接着強度が高く、耐振動性及び耐落下衝撃性の向上を図ることができる。
尚、接着剤73、73、・・・としては、例えば、エポキシ系樹脂接着剤を用いることも可能であるが、エポキシ系樹脂接着剤を用いた場合には、2液性では硬化速度が速いが管理が面倒であるという欠点があり、1液性では管理が容易であるが硬化速度が遅いという欠点がある。従って、上記のように、接着剤73、73、・・・及び接着剤74、74として紫外線硬化型の接着剤を用いることにより、接着剤の管理の容易化及び接着工程の短縮化を図ることができる。特に、エポキシ系樹脂接着剤を用いた場合には30分以上の硬化時間が必要であるが、紫外線硬化型の接着剤を用いた場合の硬化時間は5秒乃至30秒であり、レンズユニット10aを含む撮像ユニット10の組立工程に要する時間の大幅な短縮化が図られる。
また、1液性の熱硬化型のエポキシ系樹脂接着剤を用いた場合には、硬化時間が長くなることに加え、専用の熱処理炉を必要とし製造コストの高騰を生じたり熱処理によるレンズの偏心等の不具合を生じるおそれがあるが、接着剤73、73、・・・及び接着剤74、74として紫外線硬化型の接着剤を用いることにより、これらの不具合の発生を回避することもできる。
さらに、一般に、紫外線硬化型の接着剤は、樹脂に対する接着強度に比較して金属に対する接着強度は劣ることが知られているが、上記のように、接着剤74、74によって金属材料によって形成されたヨーク47と樹脂材料によって形成された第1の部材12、第2の部材13間の接着に加え、ともに樹脂材料によって形成された第1の部材12と第2の部材13間を接着しているため、ヨーク47の鏡筒11に対する強固な固定状態を確保することができる。
以上のように、第1の部材12と第2の部材13を結合して固定することにより、撮像ユニット10の組立を完了する。
上記のように撮像ユニット10の組立は、順に、第2の付勢用板バネ39、可動部49、駆動用マグネット48が取り付けられたヨーク47、第1の付勢用板バネ34及び第1の部材12を第2の部材13に組み付けることにより行うことができる。従って、レンズユニット10aを含む撮像ユニット10の組立作業が簡単であり作業時間の短縮化を図ることができる。
上記のようにして組み立てられた撮像ユニット10にあっては、光軸方向から投影した外形状は、鏡筒11が略矩形状を為し、可動部49が略円形状を為している(図29及び図30参照)。この状態において、第1の付勢用板バネ34のバネ部36、36、・・・及び第2の付勢用板バネ39のバネ部42、42、・・・は鏡筒11内における4隅に位置される。
従って、バネ部36、36、・・・、42、42、・・・の配置スペースが最小限で済み、レンズユニット10aを含む撮像ユニット10の小型化を図ることができる。
上記のように組み立てられた撮像ユニット10においては、上記したように、第1の付勢用板バネ34のバネ力が第2の付勢用板バネ39のバネ力より大きくされている。従って、駆動用コイル51に対して通電が行われていないリニアアクチュエーター68の非駆動時においては、図31に示すように、可動部49が第1の付勢用板バネ34の付勢力によって光軸方向における撮像部63側(後側)へ付勢され、レンズホルダー50が第2の部材13の規制面部29、29、・・・に接触されてフォーカス駆動における無限遠に保持されている。
一般に、撮像装置1のユーザーは、可動部49がマクロ端にある状態よりも無限遠にある状態で使用する場合の方が多い。従って、上記のように、リニアアクチュエーター68の非駆動時において、第1の付勢用板バネ34の付勢力によって常に可動部49を無限遠の状態で保持することにより、使用頻度の高い状態において消費電力が不要となり、消費電力を最小限に抑えることができる。
尚、マクロ端での使用頻度が無限遠での使用頻度より高いことが想定される場合には、第2の付勢用板バネ39のバネ力を第1の付勢用板バネ34のバネ力より大きくし、リニアアクチュエーター68の非駆動時において、第2の付勢用板バネ39の付勢力によって常に可動部49をマクロ端で保持することにより、使用頻度の高い状態において消費電力を不要とする構成としてもよい。
撮像装置1のマクロ端での使用例としては、1次元バーコードや図2に示した2次元バーコード1000、2000等の識別を目的とする各種の表示の情報の読取時等がある。
撮像装置1を携帯用の装置として使用する場合には、撮像装置1を使用する向きによって可動部49に姿勢差が生じ得るが、上記のように、使用頻度の高い無限遠の状態においては可動部49が第1の付勢用板バネ34の付勢力によって第2の部材13に押し付けられて保持されているため、可動部49の姿勢差が生じ難く、画像の品質の向上を図ることができる。
可動部49が無限遠にある状態においては、第1の付勢用板バネ34は保持部35が被取付部37、37、・・・に対して前側に位置され、第2の付勢用板バネ39は保持部41、41、バネ部42、42、・・・及び被取付部43、43、・・・がともに同一平面上に位置されている。
従って、第2の付勢用板バネ39は、無限遠の状態においては、保持部41、41、バネ部42、42、・・・及び被取付部43、43、・・・がともに同一平面上に位置され、可動部49の光軸方向における移動時において、常に、保持部41、41が被取付部43、43、・・・に対して前方に位置される状態とされる。
このように、撮像ユニット10にあっては、第2の付勢用板バネ39は、無限遠の状態においては、保持部41、41、バネ部42、42、・・・及び被取付部43、43、・・・がともに同一平面上に位置され可動部49の移動時において、常に、保持部41、41が被取付部43、43、・・・に対して前方に位置されるため、可動部49の移動時において変形されるバネ部42、42、・・・を光軸方向において可動部49に重ね合う位置に配置することができる。
従って、その分、光軸方向に直交する方向における第2の付勢用板バネ39の配置スペースを小さくすることができ、撮像ユニット10の小型化を図ることができる。
また、撮像ユニット10にあっては、第2の付勢用板バネ39の第1の直線部42b、42b、・・・及び第2の直線部42c、42c、・・・を保持部41の略接線方向に延び保持部41に沿うように形成しているため、その分、第2の付勢用板バネ39の配置スペースを小さくすることができ、撮像ユニット10の小型化を図ることができる。
リニアアクチュエーター68の駆動時には、駆動用コイル51に対して通電が行われる。この通電は、撮像部63の制御回路基板65及び第2の付勢用板バネ39を介して行われる。従って、第2の付勢用板バネ39は、可動部49を付勢する役割に加え通電手段としても用いられるため、レンズユニット10aにおいては駆動用コイル51に通電するために別に専用の手段が必要なく、部品点数の削減を図ることができる。
また、撮像ユニット10にあっては、第2の付勢用板バネ39を2つのバネ部材40、40に分割することなく、第1の付勢用板バネ34を駆動用コイル51の一端部に接続すると共に第2の付勢用板バネ39を駆動用コイル51の他端部に接続して駆動用コイル51への通電用の経路を確保する構成とすることも可能である。
しかしながら、このうように通電用の経路の確保を第1の付勢用板バネ34と第2の付勢用板バネ39を用いて行った場合には、撮像ユニット10が、駆動用マグネット48とヨーク47が駆動用コイル51を第1の付勢用板バネ34側から覆った構成とされているため、配線作業や駆動用コイル51の第1の付勢用板バネ34、第2の付勢用板バネ39に対する接続作業が困難となるおそれがある。
従って、上記のように、第2の付勢用板バネ39を2つのバネ部材40、40に分割して駆動用コイル51への通電用の経路を確保することにより、配線作業や接続作業における作業性の向上を図ることができる。
駆動用コイル51に対して所定の一方向への通電が行われると、リニアアクチュエーター68の駆動により電圧の大きさに応じた位置まで可動部49が光軸方向において被写体側(前方)へ移動され(図32参照)、レンズホルダー50の被規制面部50d、50d、・・・が第1の部材12の規制面部19、19、・・・に接触するマクロ端まで移動可能とされる。
駆動用コイル51に対する通電が停止されると、第1の付勢用板バネ34の付勢力によって可動部49が後方へ移動され、無限遠の状態(図31参照)まで移動可能とされる。
可動部49が無限遠の状態まで移動されたときには、レンズホルダー50に形成された第1の被規制面部50g、50g、50gがそれぞれ第2の部材13に形成された規制面部29、29、29に接触される(図33参照)。このとき可動部49に後方へ向けての大きな荷重が付与された場合には、第1の被規制面部50g、50g、50gが僅かに押し潰された後、該第1の被規制面部50g、50g、50gより僅かに前側の位置にある第2の被規制面部50h、50h、50hもそれぞれ規制面部29、29、29に接触される(図34参照)。
従って、可動部49に大きな荷重が付与された場合であっても、第1の被規制面部50g、50g、50gのみに大きな負荷が付与されることがなく、レンズホルダー50や第2の部材13の破損や摩耗等を防止することができる。
また、撮像ユニット10にあっては、第1の部材12の規制面部19、19、・・・、第2の部材13の規制面部29、29、・・・及びレンズホルダー50の被規制面部50d、50d、・・・、50g、50g、・・・、50h、50h、・・・をそれぞれ周方向において等間隔に形成しているため、可動部49が移動端に達したときのレンズホルダー50と第1の部材12又は第2の部材13との接触によって発生する衝撃を効率的に吸収することができると共に可動部49の姿勢の安定化を図ることができる。
さらに、被規制面部50d、50d、・・・、50g、50g、・・・、50h、50h、・・・を何れもレンズブロック53を保持するレンズホルダー50に形成しているので、レンズブロック53の光軸方向における位置精度の向上及びレンズブロック53の姿勢の安定化を図ることができる。
尚、上記には、光軸に直交する面内において同一平面上に位置された規制面部29、29、・・・と光軸方向における位置が異なる第1の被規制面部50g、50g、・・・、第2の被規制面部50h、50h、・・・とを接触させる例を示したが、規制面部と被規制面部との組み合わせはこのような例に限られることはなく、例えば、図35に示すように、規制面部29、29、・・・を光軸方向における位置が異なる第1の規制面部29a、29a、・・・と第2の規制面部29b、29b、・・・によって構成すると共に被規制面部を光軸方向における位置が異なる第1の被規制面部50g、50g、・・・と第2の被規制面部50h、50h、・・・とによって構成してもよく、また、規制面部29、29、・・・を光軸方向における位置が異なる第1の規制面部29a、29a、・・・と第2の規制面部29b、29b、・・・によって構成すると共に被規制面部を光軸に直交する面内において同一平面上に位置される2つの被規制面部によって構成してもよい。
また、上記には、2つの被規制面部50g、50g、・・・、50h、50h、・・・等を形成して無限遠の状態においてレンズホルダー50の鏡筒11に対する接触位置を異ならせるようにした例を示したが、レンズホルダー50の鏡筒11に対する接触位置を異ならせることは、無限遠の状態に限られることはなく、マクロ端の状態においても行うようにすることが可能である。この場合には、レンズホルダー50の前端側の被規制面部や第1の部材12の規制面部を光軸方向において位置が異なる2つの部分によって構成すればよい。
上記したように、撮像装置1にあっては、駆動用コイル51に通電することにより可動部49を光軸方向における被写体側(前方)へ移動させると共に駆動用コイル51への通電を停止することにより可動部49を光軸方向における撮像部63側(後方)へ移動させるようにしているため、駆動用コイル51に対する通電の方向が一方向で済み、フォーカス駆動時における制御の容易化及び省電力化を図ることができる。
尚、上記には、同一の材料によって形成した第1の付勢用板バネ34と第2の付勢用板バネ39の厚みを異ならせることにより、第1の付勢用板バネ34のバネ力を第2の付勢用板バネ39のバネ力より大きくした例を示したが、第1の付勢用板バネ34のバネ力を第2の付勢用板バネ39のバネ力より大きくする方法としては両者を同一の材料によって形成し厚みを異ならせる方法に限られることはなく、例えば、両者の形成材料を異ならせる方法、各バネ部の形状や幅を異ならせる方法等の各種の方法を用いることができる。
次に、シャッターユニット75について説明する。
シャッターユニット75は撮像ユニット10の前側に配置され(図3及び図4参照)、ベース板76と該ベース板76の背面に配置された所要の各部とから成る。
ベース板76は横長の略矩形状に形成され、露光用開口76aを有している。
ベース板76には一対のシャッター羽根77、77が露光用開口76aを開放する開放位置(図36参照)と露光用開口76aを閉塞する閉塞位置(図37参照)との間で移動自在に支持されている。シャッター羽根77、77は、それぞれその一端部に設けられた回動支点部77a、77aを支点としてベース板76に回動自在に支持されている。シャッター羽根77、77にはそれぞれ係合長孔77b、77bが形成されている。
シャッター羽根77、77はシャッター開閉機構78によって開閉動作される(図38及び図39参照)。
シャッター開閉機構78は動作用マグネット79とヨーク80と動作用コイル81とを有している。
動作用マグネット79は円板状に形成され、一方の半円部と他方の半円部が異なる磁極79a、79bに着磁されている。例えば、磁極79aはN極に着磁され、磁極79bはS極に着磁されている。動作用マグネット79には放射方向へ突出されたアーム78が設けられ、該アーム78の先端部に係合突部78aが設けられている。
動作用マグネット79は周方向に回動可能とされ、アーム78は動作用マグネット79と一体となって回動される。アーム78の係合突部78aはシャッター羽根77、77の係合長孔77b、77bに摺動自在に係合されている。従って、動作用マグネット79とアーム78が一体となって図38及び図39に示すR1方向へ回動されると、シャッター羽根77、77が回動支点部77a、77aを支点として閉塞位置へ向けて回動される。一方、動作用マグネット79とアーム78が一体となって図38及び図39に示すR2方向へ回動されると、シャッター羽根77、77が回動支点部77a、77aを支点として開放位置へ向けて回動される。
ヨーク80は略逆U字状に形成され、下端部がそれぞれ円弧状に形成された作動部80a、80bとして設けられている。作動部80a、80bは動作用マグネット79に沿って、その外側に配置されている。
動作用コイル81はヨーク80に外嵌状に配置されている。
ベース板76の露光用開口76aの中心は光軸上にあり、光軸方向から見た状態において、上記リニアアクチュエーター68の駆動用マグネット48と動作用マグネット79とが左右に位置する関係にある。
動作用コイル81に一方向への通電が行われると、例えば、ヨーク80の作動部80aがS極に着磁され、ヨーク80の作動部80bがN極に着磁される(図39参照)。従って、磁極79aが作動部80aに引き寄せられ磁極79bが作動部80bに引き寄せられる方向であるR1方向へ動作用マグネット79が回動され、シャッター羽根77、77が閉塞位置へ向けて回動される。このとき駆動用マグネット48は外周側の磁極48aがN極に着磁されているため、駆動用マグネット48の磁力(漏れ磁束)の影響を受け、動作用マグネット79には磁極48aに引き寄せられる方向への推進力が付与される。
従って、動作用マグネット79には、ヨーク80の吸着力による推進力に加え、駆動用マグネット48の磁力による同じ方向への推進力が付与され、その分、シャッター羽根77、77が閉塞位置へ向けて高速で回動され、露光量の調節速度の向上を図ることができる。
尚、動作用マグネット79に付与される駆動用マグネット48の磁極48aに引き寄せられる方向への力は、動作用コイル81に通電されたときに動作用マグネット79に対するヨーク80の吸着力より小さい。
一方、動作用コイル81に反対方向への通電が行われると、例えば、ヨーク80の作動部80aがN極に着磁され、ヨーク80の作動部80bがS極に着磁される(図38参照)。従って、磁極79aが作動部80bに引き寄せられ磁極79bが作動部80aに引き寄せられる方向であるR2方向へ動作用マグネット79が回動され、シャッター羽根77、77が開放位置へ向けて回動される。
尚、上記には、シャッター羽根77、77の閉塞位置へ向けての動作速度を高速化する例を示したが、逆に、駆動用マグネット48や動作用マグネット79の着磁パターンや駆動用コイル81への通電方向等を適宜に変更することにより、必要に応じて、シャッター羽根77、77の開放位置へ向けての動作速度を高速化することも可能である。
また、上記には、シャッターユニット75がレンズユニット10aの前方に配置されている例を示したが、シャッターユニット75の位置はレンズユニット10aの前方に限られることはなく、例えば、シャッターユニット75はレンズユニット10aと撮像部63との間に配置されていてもよい。
さらに、上記には、シャッターユニット75に2つのシャッター羽根77、77を設けた例を説明したが、シャッター羽根の数は2つに限られることはなく、1つのシャッター羽根で露光用開口76aを開閉するものであってもよく、また、3つ又は4つ等の複数のシャッター羽根で露光用開口76aを開閉するものであってもよく、シャッター羽根の数については任意である。
さらにまた、上記には、動作用マグネット79の例として円板状に形成されたものについて説明したが、動作用マグネットの形状は円板状に限られることはなく、他の形状、例えば、筒状等に形成されているものであってもよい。
上記したように、撮像装置1にあっては、可動部49を移動させるためのリニアアクチュエーター68の構成要素である駆動用マグネット48の磁力による推進力が動作用マグネット79に付与されるようにしているため、コストの高騰を来たすことなくシャッター羽根77、77の動作速度の向上を図ることができる。
また、駆動用マグネット48の磁力が、シャッター羽根77、77を閉塞位置へ向けて移動させるときの動作用マグネット79の推進力として作用するようにしているため、露光時間を短くすることができ、撮像装置1によって撮影される画像の画質の向上を図ることができる。
さらに、動作用マグネット79の動作速度の向上を図るために、駆動用マグネット48を円環状に形成し各磁極48a、48bを異なる磁極に着磁し、動作用マグネット79を円板状に形成し各半円部で異なる磁極79a、79bに着磁し、動作用マグネット79を動作用コイル81に対する通電方向に応じた方向へ回転させるようにしているため、構成が簡単であり、撮像装置1の機構の簡素化を図ることができる。
上記には、レンズユニット10aをフォーカス駆動を行うものに適用した例として示したが、レンズユニット10aはズーム駆動を行うものにも適用することが可能である。
また、図40に示すように、フォーカス駆動とズーム駆動を行う撮像装置1Aに用いることも可能である。このような撮像装置1Aの例を以下に説明する。
撮像装置1Aは、外側鏡筒79の内部に配置されたレンズユニット10a、10aを有している。前方側に配置されたレンズユニット10aはズーム用であり、後方側に配置されたレンズユニット10aはフォーカス用である。撮像部63は外側鏡筒79の後端部に配置されている。
外側鏡筒79の前端部には第1群レンズとして第1のレンズ80が取り付けられ、外側鏡筒79の内部には第3群レンズとして第2のレンズ81が取り付けられている。第2のレンズ81はレンズユニット10a、10a間に配置されている。従って、前方側のレンズユニット10aの可動部49の各可動レンズは第2群レンズとして機能し、後方側のレンズユニット10aの可動部49の各可動レンズは第4群レンズとして機能する。
以上のように構成された撮像装置1Aにおいて、前方側のレンズユニット10aのリニアアクチュエーター68の駆動により、第1の付勢用板バネ34と第2の付勢用板バネ39によって保持された状態で可動部49が光軸方向へ移動されてズーミングが行われ、後方側のレンズユニット10aのリニアアクチュエーター68の駆動により、第1の付勢用板バネ34と第2の付勢用板バネ39によって保持された状態で可動部49が光軸方向へ移動されてフォーカシングが行われる。
尚、上記に示した上下前後の方向は説明の便宜上のものであり、これらの方向に限定されることはない。
上記した最良の形態において示した各部の具体的な形状及び構造は、何れも本発明を実施する際の具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
1…撮像装置、10a…レンズユニット、11…鏡筒、48…駆動用マグネット、48a…磁極、48b…磁極、49…可動部、51…駆動用コイル、66…撮像素子、68…リニアアクチュエーター、75…シャッターユニット、76a…露光用開口、77…シャッター羽根、78…シャッター開閉機構、79…動作用マグネット、79a…磁極、79b…磁極、81…動作用コイル
Claims (3)
- 鏡筒に撮像光学系が配置されて成るレンズユニットと撮像素子とを備えた撮像装置であって、
可動レンズを有し鏡筒に対して光軸方向へ移動される可動部と、
該可動部を光軸方向へ移動させるリニアアクチュエーターと、
撮像素子に取り込む光量を制御するシャッターユニットとを備え、
リニアアクチュエーターは駆動用コイルと駆動用マグネットを有し、
シャッターユニットは光量を取り込むための露光用開口を開放する開放位置と該露光用開口を閉塞する閉塞位置との間で移動されるシャッター羽根と該シャッター羽根を開閉動作させるシャッター開閉機構とを有し、
該シャッター開閉機構は動作用コイルと該動作用コイルに対する通電方向に応じた方向へ移動されてシャッター羽根を動作させる動作用マグネットとを有し、
上記駆動用マグネットの磁力が動作用マグネットの移動方向における一方向への推進力として作用する位置に駆動用マグネットと動作用マグネットとをそれぞれ配置した
ことを特徴とする撮像装置。 - 駆動用マグネットの上記磁力が、シャッター羽根を閉塞位置へ向けて移動させるときの動作用マグネットの推進力として作用するようにした
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 上記駆動用マグネットを円環状に形成し外周側と内周側で異なる磁極に着磁し、
動作用マグネットを円板状に形成し各半円部で異なる磁極に着磁し、
動作用マグネットを動作用コイルに対する通電方向に応じた方向へ周方向に回転動作させるようにした
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
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