JP5031666B2 - レンズ鏡筒及びそれを有する撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はレンズ鏡筒に関し、例えばレンズ鏡筒内の光軸方向に移動する可動レンズ枠を精度良く駆動させることができるビデオカメラ、デジタルカメラ等の撮像装置に好適なものである。

一般にオートフォーカス機能や電動ズーム機能を備えたビデオカメラ等の撮像装置のレンズ鏡筒には、フォーカシング用やズーミング用の可動レンズ枠を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動装置が設けられている。

従来より、このときの駆動手段として、例えばコイル及びマグネットを有する電磁駆動方式のアクチュエータ、即ち電磁駆動装置を利用したレンズ駆動装置が知られている（特許文献１）。

図６は特許文献１に開示されたフォーカスレンズを光軸方向に駆動するための電磁駆動装置の分解斜視図である。

図６の電磁駆動装置は、不図示の固定外筒部材に対して固定指示されるマグネット１０２と、光軸方向に摺動自在に駆動する可動レンズ枠１０４と、可動レンズ枠１０４に固定支持されるコイル（可動コイル）１０３から構成されている。

ここでマグネット１０２を構成する領域１０２Ａ、１０２Ｂは、磁極が並行に逆着磁されている。図６の電磁駆動装置の構成では磁性体からなる第一ヨーク１０１と第二ヨーク１０５によってマグネット１０２から発生する領域１０２Ａ、１０２Ｂの逆方向磁束を引き寄せる働きを持っており、コイル１０３に対して垂直な磁場を供給することが可能となっている。

ここでコイル１０３とマグネット１０２で構成される電磁駆動の仕組みは、次のとおりである。

マグネット１０２は領域１０２Ａと１０２Ｂの並行に逆着磁された磁束密度を持っており、他方、コイル１０３は電流印加方向に応じて磁界を発生する。

ここでコイル１０３を通るマグネット１０２の磁束は光軸方向に対して略垂直であることが望ましい。

コイル１０３に電流印加した結果で発生する磁界とマグネット１０２から発生する磁界の影響によって光軸方向に駆動する推力が生まれる（フレミングの左手の法則）。

このときの推力でコイル１０３と一体化された可能レンズ枠１０４は光軸方向に移動する。

尚、図６において１０４Ａは被駆動体１０４に設けられたスリーブである。１０４Ｃは被駆動体１０４の下側に設けられた２股フック状のアーム部である。
特開２００２−１６９０７３号公報

図６の構成を持つ電磁駆動装置は駆動する際の特性面で非常に優れている。図６において第二ヨーク１０５は、その果たすべき役割からマグネット１０２に対してコイル１０３を挟み込む位置に対向配置されている。

このため、図６に示すようにコイル１０３を可動レンズ枠１０４に対して光軸と垂直方向に大きく隙間を空け、この隙間に第二ヨーク１０５を通す構成としている。図６の構成では、第二ヨーク１０５を用いているため電磁駆動装置全体がやや大型化する傾向があった。

図７は、図６に示す電磁駆動装置において第２ヨーク１０５を省略した場合の電磁駆動装置の駆動特性の説明図である。

図７の電磁駆動装置は、マグネット１０２から発生する磁束を引き寄せる役割を持つ第二ヨーク１０５が存在しない。このためコイル１０３を通る磁束は図７に示すように垂直磁界で無くなることから、コイル１０３に流れる電流方向に応じて矢印ＭＯで示す光軸以外の方向に推進力が発生する。

光軸以外の方向に発生する推進力は可動レンズ枠１０４の光軸方向の駆動を妨げる原因となる。その他にも駆動方向を逆転した時に可動レンズ枠１０４を浮き上がらせることがある。そうすると撮像した像が揺れたり、異常音が発生する場合がある。

本発明は、第二ヨークを用いなくても、光軸以外の方向に発生する推進力を抑制し、装置全体の小型化を図りつつ、レンズ保持枠を光軸方向に精度良く駆動させることができるレンズ鏡筒及びそれを有する撮像装置の提供を目的とする。

本発明のレンズ鏡筒は、レンズを保持し、光軸方向に移動可能で、鏡筒内部に案内支持されたレンズ保持部材と、
光軸と平行な面内に投影した場合、巻き回しされた形状であり且つ前記レンズ保持部材に固定されたコイルと、前記鏡筒内部に固定され且つ光軸直交方向において前記コイルと対向して配置されたマグネットと、を有するレンズ鏡筒において、
前記マグネットは、光軸に平行で互いに逆方向に着磁された２つの領域とが隣接配置してなる平板形状より成り、
前記コイルの下面と対向する前記マグネットの面を上面と定義した場合、前記コイルの側面は、前記マグネットの側面と対向するように配置されており、
前記マグネットの上面及び側面は、光軸と平行な面であり、
前記マグネットと前記コイルにより開磁界を形成していることを特徴としている。

本発明によれば、第二ヨークを用いなくても、光軸以外の方向に発生する推進力を抑制し、装置全体の小型化を図りつつ、レンズ保持枠を光軸方向に精度良く駆動させることができるレンズ鏡筒及びそれを有する撮像装置が得られる。

本発明のレンズ鏡筒は、ズーミング用又はフォーカス用のレンズを保持し、光軸方向に移動可能で、鏡筒内部に案内支持された被駆動体（レンズ保持部材）を有している。

更に光軸方向に対して少なくとも２つの辺が平行（並行）となるように巻き回され、即ち光軸と平行な面内に投影した場合、巻き回しされた形状であり、被駆動体の一部に取着（固定）され一体駆動する可動コイルを有している。

更に光軸方向に平行で可動コイルに対向して並行配置され、異なる磁極が並行着磁されて鏡筒内部の一部に設けたマグネットを有している。

可動コイルは、２つの辺のうち少なくとも１つの辺は変形されており、又、可動コイルの２つの辺以外の１つの辺がレンズ鏡筒内に収納保持されたときマグネットを構成する互いに異なった面と対向するような形状より成っている。

特に可動コイルはマグネットに並行に配置された異なる磁極面に対し、少なくとも２箇所の辺が並行に配置されている。そして、残る少なくとも１箇所の辺が並行配置以外のマグネットの面に近接配置されている。

これによって、マグネットから発生する磁束を垂直磁界にするための第二のヨークを用いることなく、良好なレンズ鏡筒を達成している。
［実施例］

次に本発明のレンズ鏡筒をデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置内に搭載されているインナーフォーカスユニットのフォーカスレンズを駆動させるためのレンズ鏡筒（電磁駆動装置）に適用した実施例を説明する。

図１、図２は実施例１のレンズ鏡筒の要部分解斜視図と正面概略図である。

フォーカス用のレンズＦＬを保持する被駆動体（レンズ保持部材）２０４はスリーブ部２０４Ａを有し、スリーブ部２０４Ａに貫挿されたバー２０９によって光軸Ｌａ方向にガタ付くことなく鏡筒内部に案内支持される。又、スリーブ部２０４Ａと反対側の凹部に貫挿されたバー（不図示）によって回り止めされて光軸が定まるように構成されている。

被駆動体２０４は光軸Ｌａに対し、使用状態において下側（図１、図２では上側となっている）となる領域に可動コイル２０３を保持している。即ち双方は一体に構成されている。

可動コイル２０３は光軸Ｌａ方向に移動可能となっており、コイルが巻き回された構成より成っている。

２０３Ｂ１、２０３Ｂ２は可動コイル２０３の一部の辺（側面）であって、光軸方向に対して平行となっている。

２０１は第一ヨークであり、マグネット２０２の下面側に磁気保持されている。

第一ヨーク２０１と可動コイル２０３とでマグネット２０２を狭持するようにしている。

マグネット２０２は光軸方向に平行で互いに逆方向に着磁された２つの領域２０２Ａと２０２Ｂとが隣接配置してなる平板形状より成り、鏡筒内部の一部であって、光軸直交方向において可動コイル２０３と対向するように設けられている。

上記の構成において、可動コイル２０３に電流が流れるとマグネット２０２が発生する磁束との干渉によって可動コイル２０３自体には光軸Ｌａ方向に沿って移動する駆動力が発生し、この駆動力により被駆動体２０４が一体的に移動される。

被駆動体２０４のスリーブ２０４Ａの一部には位置検出用マグネット（不図示）が設けられている。又、磁気抵抗効果素子（不図示）は位置検出用マグネットが移動する光軸方向の範囲内においてレンズ鏡筒（不図示）の一部に設けられている。

被駆動体２０４の光軸Ｌａ方向の位置は、位置検出用マグネットと磁気抵抗効果素子によって検出される。

可動コイル２０３はマグネット２０２に対して異なる面（光軸方向に平行な側面）２０２Ｃ１、２０２Ｃ２の少なくとも１つと向き合う形状に少なくとも一部が変形されて配置されている。可動コイル２０３内の光軸前後方向の２つの領域（下面）２０３Ａ１、２０３Ａ２（２０３Ａ）は、マグネット２０２の光軸前後方向の領域２０２Ａ、２０２Ｂの双方に跨る位置に配置されている。可動コイル２０３に電流を流すことで可動コイル２０３を光軸方向に移動させる主となる駆動推力を担う役割を持つ。

他方、可動コイル２０３内の２つの領域２０３Ｂ１、２０３Ｂ２（２０３Ｂ）は、マグネット２０２の側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２（２０２Ｃ）に対向するように配置されている。ここで可動コイル２０３の下面２０３Ａと対向するマグネット２０２の面２０２ｄを上面と定義する。

図３はマグネット２０２と可動コイル２０３との位置関係を示す説明図である。図３に示すように可動コイル２０３の巻き回しされた形状のうち、少なくとも１箇所を変形している。そして可動コイル２０３はマグネット２０２の複数の面のうち少なくとも２つの面（例えば面２０２Ｃ１、２０２ｄ又は面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２）と対向するような形状となっている。

図３では可動コイル２０３はマグネット２０２の３つの面（側面２０２Ｃ１、側面２０２Ｃ２、上面２０２ｄ）と対向する３つの辺２０３Ｂ１、２０３Ｂ２、２０３Ｃを有する形状より成っている。

図３に示す通り、マグネット２０２の側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２（２０２Ｃ）からは放射状に磁界が発生しており、可動コイル２０３内の領域２０３Ｂ１、２０３Ｂ２（２０３Ｂ）は本放射状の磁界内に位置している。

図４は可動コイル２０３に正方向の電流を流した時に発生する推進力の説明図である。

可動コイル２０３内の領域２０３Ａ１、２０３Ａ２（２０３Ａ）は図４に示す通り、マグネット２０２から発生する放射状の磁界と可動コイル２０３にながした正方向の電流によって発生する磁界によって引き合う。この磁界の引き合いにより、図手前上側の矢印Ｍ１に示す方向に駆動する推進力を発生する。

他方、可動コイル２０３内の領域２０３Ｂ１、２０３Ｂ２（２０３Ｂ）は図４に示す通り、マグネット２０２の側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２（２０２Ｃ）から発生する放射状の磁界と可動コイル２０３に流した正方向の電流によって発生する磁界によって引き合う。このときの磁界の引き合いにより図面左下方向の矢印Ｍ２に示す方向に駆動する推進力を発生する。この結果、可動コイル２０３は矢印Ｍ１２方向に移動する。

図５は可動コイル２０３に図４とは逆方向の電流を流した時に発生する推進力の説明図である。

可動コイル２０３内の領域２０３Ａ１、２０３Ａ２（２０３Ａ）は図５に示す通り、マグネット２０２から発生する放射状の磁界と可動コイル２０３にながした逆方向の電流によって発生する磁界によって引き合う。このときの磁界の引き合いにより、図奥下側の矢印Ｍ３に示す方向に駆動する推進力を発生する。

他方、可動コイル２０３内の領域２０３Ｂ１、２０３Ｂ２（２０３Ｂ）は図５に示す通り、マグネット２０２の側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２（２０２Ｃ）から発生する放射状の磁界と可動コイル２０３に流した逆方向の電流によって発生する磁界によって引き合う。このときの磁界の引き合いにより図面右上方向の矢印Ｍ４に示す方向に駆動する推進力を発生する。この結果、可動コイル２０３は矢印Ｍ３４方向に移動する。

上記に示す通り、可動コイル２０３に発生する磁界の向きと、マグネット２０２に発生する磁界の向きは領域毎２０３Ａ、２０３Ｂに異なる方向性を持っている。そして、コイル２０３の断面がコの字形状の少なくとも１つの領域２０３Ｂをマグネット２０２の側面２０２Ｃに対向配置することで、電流印加方向に寄らず常に互いに発生した駆動方向以外の方向性を持つ推進力を分散させる効果を発生する。

これらの推進力の分散現象によって、課題で述べた可動レンズを保持する被駆動体（レンズ保持枠）２０４の駆動の阻害や、駆動方向を逆転した時に可動レンズを保持する被駆動体２０４浮き上がらせることで撮像した像が揺れるのを抑制している。

又、そのとき異常音が発生することを効果的に抑制することが出来る。このように、本実施例では、特許文献１に比べて第二ヨークを配置しないで良好なる駆動が行えるレンズ駆動装置（磁気駆動装置）を達成している。

尚、図３に示すようにマグネット２０２は少なくとも３面に磁性体からなるヨーク部材を有しない開磁界を形成している。

以上のように本実施例のレンズ駆動装置はレンズＦＬを保持し、光軸方向に移動可能で、鏡筒内部に案内支持された被駆動体２０４と光軸方向に対して少なくとも２つの辺２０３Ｂ１、２０３Ｂ２が平行となるように巻き回されている。そして、被駆動体２０４の一部に取着された可動コイル２０３とを有している。

更に光軸方向に平行で互いに逆方向に着磁され、隣接配置した２つの領域２０２Ａ、２０２Ｂを有し、可動コイル２０３に対向して配置され、鏡筒内部の一部に設けたマグネット２０２を有している。そしてマグネット２０２と対向し、マグネット２０２を可動コイル２０３とで狭持するように配置したヨーク２０１とを有している。

そして可動コイル２０３は、２つの辺２０３Ｂ１、２０３Ｂ２のうち少なくとも１辺がマグネット２０２の光軸Ｌａ方向に平行な側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２のうちの１つと対向している。又、可動コイル２０３の２つの辺２０３Ｂ１、２０３Ｂ２以外の１つの辺２０３Ｃがマグネット２０２の側面２０２Ｃ１、２０２Ｃ２とは異なり、光軸方向に平行な面２０２ｄと対向するような形状より成っている。

このように本発明のレンズ鏡筒は可動レンズ枠２０４に取り付けた可動コイル２０３の少なくとも一部をマグネット２０２の側面２０２Ｃに一致又は略一致させるよう変形させている。そして可動コイル２０３をマグネット２０２の少なくとも二つの面に近接配置している。

これによって第二ヨークを用いない場合においても、光軸以外の方向に発生する推進力によって生じるレンズ保持枠２０４の駆動の妨げを回避し、小型化で高精度にレンズ保持枠２０４を駆動させている。

又、本発明はデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に搭載されているレンズ鏡筒に適用すればフォーカシング用の可動レンズやズーミング用の可動レンズ枠を高精度に駆動することができる。

本発明の実施例１の要部分解斜視図 本発明の実施例１の要部正面図 本発明の実施例１の磁界の発生の説明図 本発明の実施例１の推進力の説明図 本発明の実施例１の推進力の説明図 従来のレンズ駆動装置の要部分解斜視図 図６の一部分の説明図

１０１ ：第一ヨーク
１０２ ：マグネット
１０３ ：コイル
１０４ ：被駆動体（レンズ保持枠）
１０５ ：第二ヨーク
２０１ ：第一ヨーク
２０２ ：マグネット
２０３ ：コイル（可動コイル）
２０４ ：被駆動体
２０２Ａ、２０２Ｂ ：領域
２０２Ａ１、２０２Ａ２ ：側面
２０３Ｂ１、２０３Ｂ２ ：辺
ＦＬ ：可動レンズ

Claims (5)

1. レンズを保持し、光軸方向に移動可能で、鏡筒内部に案内支持されたレンズ保持部材と、
   光軸と平行な面内に投影した場合、巻き回しされた形状であり且つ前記レンズ保持部材に固定されたコイルと、前記鏡筒内部に固定され且つ光軸直交方向において前記コイルと対向して配置されたマグネットと、を有するレンズ鏡筒において、
   前記マグネットは、光軸に平行で互いに逆方向に着磁された２つの領域とが隣接配置してなる平板形状より成り、
   前記コイルの下面と対向する前記マグネットの面を上面と定義した場合、前記コイルの側面は、前記マグネットの側面と対向するように配置されており、
   前記マグネットの上面及び側面は、光軸と平行な面であり、
   前記マグネットと前記コイルにより開磁界を形成していることを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 光軸直交方向において、前記マグネットの上面と対向しない前記コイルの下面側に磁性体からなるヨークを有さないことを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記コイルの側面は、前記マグネットの上面と隣接する２つの側面と対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
4. 光軸直交方向において、前記マグネットの下面側にヨークが対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のレンズ鏡筒を有することを特徴とする撮像装置。