JP5901173B2 - 光学素子駆動装置および光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、スチルカメラ、ビデオカメラおよび交換レンズ等の光学機器においてレンズ等の光学素子をボイスコイルモータによって移動させる光学素子駆動装置に関する。

ボイスコイルモータは、上記のような光学機器におけるフォーカスレンズその他の光学素子の駆動源として多く用いられている。特許文献１には、ボイスコイルモータを用いてフォーカスレンズの位置制御を行う光学機器が開示されている。

この特許文献１にて開示されたボイスコイルモータには、ボイスコイルモータを構成する駆動用マグネットとは別に設けられた位置検出用マグネットとＭＲ素子とで構成される位置検出器が設けられている。そして、位置検出器からの信号に基づいたフィードバック制御による光学素子の位置制御を行う。

特許第３７５０２５１号公報

しかしながら、特許文献１にて開示された光学機器のように、ボイスコイルモータの駆動用マグネットとは別に位置検出用マグネットを設けて位置検出器を構成すると、ボイスコイルモータ回りの構造の大型化につながる。この結果、これを内部に収容する光学機器の小型化を妨げる。

本発明は、小型で部品点数が少なく、良好な位置検出精度が得られる光学素子駆動装置および光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学素子駆動装置は、第１の方向に移動可能な光学素子と、第１の方向に延びるヨーク、該ヨークに沿って延びるように該ヨークに取り付けられた永久磁石および該永久磁石に対して第１の方向に直交する第２の方向にて対向する位置に配置されたコイルを含み、該コイルへの通電により光学素子を第１の方向に移動させるボイスコイルモータと、光学素子の第１の方向での位置を検出する位置検出手段とを有する。永久磁石は、第１の方向から、第１および第２の方向に直交する第３の方向への傾きを有して延びている。位置検出手段は、光学素子の第１の方向の移動範囲全域において、第２の方向について永久磁石とコイルの間に位置しないように設けられている。そして、位置検出手段は、永久磁石における第３の方向での端面に対向する磁気検出素子を用いて光学素子の位置を検出することを特徴とする。

なお、上記光学素子駆動装置を備えた光学機器も、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、ボイスコイルモータを構成する永久磁石を利用して光学素子の位置を検出するので、小型で部品点数が少ない光学素子駆動装置および光学機器を実現することができる。しかも、磁気検出素子が永久磁石とコイルとの間に配置されていないので、磁気検出素子がコイルからの磁束の影響を大きく受けて位置検出精度が低下したり、ボイスコイルモータの駆動効率が低下したりする等の弊害が生じることも回避することができる。すなわち、ボイスコイルモータの駆動に影響を与えることなく、良好な精度で光学素子の位置を検出することができる。

本発明の実施例１である光学素子駆動装置を備えた光学機器の一部の構成を示す断面図、平面図およびブロック図。 本発明の実施例２である光学素子駆動装置を備えた光学機器の一部の構成を示す断面図、平面図およびブロック図。 実施例１と比較例における磁気検出素子からの出力を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である光学素子駆動装置１０を搭載したデジタルスチルカメラ又はビデオカメラ等の撮像装置（光学機器）の一部の構成を示している。なお、本実施例では撮像装置について説明するが、本発明の光学素子駆動装置は、交換レンズ等の多の光学機器にも用いることができる。図１の上側には、撮像装置を側面から見たときの断面を示している。また、図１の下側には、上側の図中に示したＡ−Ａ線での断面を矢印Ａの方向から見て示している。

図１において、１１は撮影光軸であり、１２は光学素子としてのフォーカスレンズである。１３はフォーカスレンズ１２を保持するレンズ保持枠であり、１４はレンズ保持枠１３を撮影光軸１１が延びる方向（第１の方向：以下、光軸方向という）に移動可能に支持するガイド軸である。ガイド軸１５は、その両端の支持部１５ａ，１５ｂが撮像装置１の鏡筒部に固定されている。

１３１は鏡筒部に固定されたヨークであり、光軸方向に延びる上ヨーク１３１ａと、該上ヨーク１３１ａに間隔をあけて対向し、光軸方向に延びる下ヨーク１３１ｂとを有する。１７は上ヨーク１３１ａに沿って延びるように、上ヨーク１３１ａにおける下ヨーク側の面に吸着された永久磁石である。永久磁石１７は、矢印１７ａで示す方向（光軸方向に対して直交する第２の方向：以下、着磁方向という）にＮ極とＳ極が形成されるように着磁されている。１９は永久磁石１７に対して着磁方向１７ａにて間隔をあけて対向する位置に配置されたコイルであり、該コイル１９はレンズ保持枠１３に固定されている。ヨーク１３１と永久磁石１７とコイル１９とによりボイスコイルモータが構成される。１３２ａ，１３２ｂは、ヨーク１３１、永久磁石１７およびコイル１９間での磁束の流れを示している。

１１０はフォーカスレンズ１２を含む不図示の撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する撮像素子であり、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子により構成されている。１１１は撮像装置１の様々な動作を制御するＣＰＵである。ＣＰＵ１１１内には、コイル１９への通電指示を行う駆動指示部１１１ａと、撮像素子１１０から出力された撮像信号から、被写体像のコントラスト状態を示すコントラスト評価値を算出する評価値算出部１１１ｂとが設けられている。また、ＣＰＵ１１１内には、駆動指示部１１１ａと評価値算出部１１１ｂの出力とを関連付ける関連付け部１１１ｃも設けられている。さらに、ＣＰＵ１１１内には、関連付け部１１１ｃの出力および評価値算出部１１１ｂからのコントラスト評価値に基づいて駆動指示部１１１ａを制御するＡＦ制御部１１１ｄも設けられている。

１１２は駆動指示部１１１ａからの指令出力に応じてコイル１９に駆動電流を印加する（通電する）駆動部である。１３４ａ，１３４ｂは、コイル１９およびレンズ保持枠１３（以下、これらをまとめてコイル１９ともいう）と一体化された位置検出基板である。１３３ａ，１３３ｂはそれぞれ、位置検出基板１３４ａ，１３４ｂに取り付けられたホール素子等の２つの磁気検出素子である。ＡＦ制御部１１１ｄおよび駆動指示部１１１ａは、該２つの磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂとともに位置検出器（位置検出手段）を構成する。

図１の下側の図に示す１７ａは、光軸方向（１１）および着磁方向１７ａに直交する幅方向（第１および第２の方向に直交する第３の方向）を示す。この図に示すように、永久磁石１７は、光軸方向（１１）から、幅方向に傾きを有して延びている。永久磁石１７の光軸方向での長さは、フォーカスレンズ１２およびコイル１９の移動範囲に対応して設定されている。

２つの磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂは、永久磁石１７の幅方向の両端面（両側面）にそれぞれ対向するように配置されている。このため、コイル１９が光軸方向に移動すると、磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂと永久磁石１７の両側面との間の間隔が変化（一方との間隔が増加、他方との間隔が減少）し、これに応じて磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂの出力も変化する。すなわち、磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂのうち一方の出力が増加し、他方の出力が減少する。そして、これら磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂの出力の差を差動アンプ１３５から出力させ、該差動アンプ１３５からの出力を駆動指示部１１１に入力する。これにより、駆動指示部１１１は、コイル１９（フォーカスレンズ１２）の光軸方向での位置を検出することができる。

駆動指示部１１１ａは、検出した位置とＡＦ制御部１１１ｄから入力される目標位置とを比較し、これらの差が小さくなるようにコイル１９に流す電流を制御する。こうして、フォーカスレンズ１２の位置のフィードバック制御を行うことができる。

本実施例によれば、ボイスコイルモータを構成する駆動用の永久磁石１７を利用してフォーカスレンズ１２の位置を検出するので、永久磁石１７とは別の位置検出用の永久磁石を用いる場合に比べて、小型で部品点数が少ない光学素子駆動装置を実現できる。したがって、該光学素子駆動装置を搭載した撮像装置の小型化に寄与することができる。

図３（ａ）には、本実施例における磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂの出力（差動アンプ１３５の出力）としての位置検出出力を示している。横軸はフォーカスレンズ１２（コイル１９）の光軸方向での位置であり、縦軸は位置検出出力である。位置検出出力は、フォーカスレンズ１２の移動範囲全域において、フォーカスレンズ１２の移動に伴って概ねリニアに、かつ緩やかに変化する。このような位置検出出力の変化によれば、フォーカスレンズ１２の移動範囲全域においてフォーカスレンズ１２の位置を精度良く検出することができる。

ここで、図３（ｃ）には、比較例としてのボイスコイルモータを示している。永久磁石１７およびコイル１９（レンズ保持枠１３）の配置は図１に示した本実施例と同じである。ただし、比較例では、磁気検出素子２３３（図３（ｃ）では１つの磁気検出素子）を、レンズ保持枠１３上におけるコイル１９と永久磁石１７との間に配置している。

そして、図３（ｂ）には、比較例におけるフォーカスレンズ１２（コイル１９）の光軸方向での位置（横軸）と磁気検出素子２３３の出力である位置検出出力（縦軸）との関係を示している。この図で示すように、フォーカスレンズ１２の移動に対して位置検出出力があまり変化しない領域と急激に変化する領域とが現れる。このため、フォーカスレンズ１２の移動範囲全域においてフォーカスレンズ１２の位置を良好な精度で検出することが難しい。これは、コイル１９と永久磁石１７との間に配置された磁気検出素子２３３がコイル１９からの磁束の影響を大きく受けるのが原因の１つと考えられる。

しかも、磁気検出素子２３３が永久磁石１７とコイル１９との間に配置されることで、ボイスコイルモータの駆動効率が低下する可能性も考えられる。

これに対し、本実施例によれば、磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂが永久磁石１７とコイル１９との間に配置されていないので、ボイスコイルモータの駆動に影響を与えることなく、良好な精度でフォーカスレンズ１２の位置を検出することができる。

図２には、本発明の実施例２である光学素子駆動装置を搭載した撮像装置の一部の構成を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付して説明に代える。

実施例１では、２つの磁気検出素子１３３ａ，１３３ｂの出力の差を用いてフォーカスレンズ１２の位置を検出する場合について説明したが、本実施例では、１つの磁気検出素子１３３を用いている。磁気検出素子１３３は、永久磁石１７の幅方向の両端面（両側面）のうち一方に対向するように配置されている。

磁気検出素子１３３からの出力は、アンプ１４１によって増幅されて、駆動指示部１１１ａに入力される。本実施例によれば、実施例１に比べてさらなる小型化を図ることができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

フォーカスレンズ等の光学素子を駆動するとともに、該光学素子の高精度な位置検出も行える光学機器を提供できる。

１２ フォーカスレンズ
１７ 永久磁石
１９ コイル
１３１ ヨーク
１３３ａ，１３３ｂ，１３３ 磁気検出素子

Claims (3)

1. 第１の方向に移動可能な光学素子と、
   前記第１の方向に延びるヨーク、該ヨークに沿って延びるように該ヨークに取り付けられた永久磁石および該永久磁石に対して前記第１の方向に直交する第２の方向にて対向する位置に配置されたコイルを含み、該コイルへの通電により前記光学素子を前記第１の方向に移動させるボイスコイルモータと、
   前記光学素子の前記第１の方向での位置を検出する位置検出手段とを有し、
   前記永久磁石は、前記第１の方向から、前記第１および第２の方向に直交する第３の方向への傾きを有して延びており、
   前記位置検出手段は、前記光学素子の第１の方向の移動範囲全域において、前記第２の方向について前記永久磁石と前記コイルの間に位置しないように設けられており、
   前記位置検出手段は、前記永久磁石における前記第３の方向での端面に対向する磁気検出素子を用いて前記光学素子の位置を検出することを特徴とする光学素子駆動装置。
2. 前記位置検出手段は、前記永久磁石における前記第３の方向での両端面に対向する２つの磁気検出素子を有し、該２つの磁気検出素子からの出力の差を用いて前記光学素子の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の光学素子駆動装置。
3. 請求項１又は２に記載の光学素子駆動装置を備えたことを特徴とする光学機器。