JP6053650B2 - Position detecting device, lens device, and imaging device for movable optical element for imaging - Google Patents
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Description
本発明は、撮像用可動光学素子の位置検出装置及びこれを備えるレンズ装置及び撮像装置に関する。 The present invention relates to a position detection device for an imaging movable optical element, a lens device including the same, and an imaging device.
近年、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の固体撮像素子の高解像度化に伴い、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話機(スマートフォン含む)、PDA(Personal Digital Assistant,携帯情報端末)等の撮像モジュールを有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像モジュールを有する情報機器を撮像装置と称する。 In recent years, with the increase in resolution of solid-state imaging devices such as CCD (Charge Coupled Device) image sensors and CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensors, digital still cameras, digital video cameras, mobile phones (including smartphones), PDAs (Personal). The demand for information devices having an imaging module such as a digital assistant (mobile information terminal) is rapidly increasing. Note that an information device having the imaging module as described above is referred to as an imaging device.
撮像装置の撮像モジュールには、可動レンズ等の可動光学素子の位置を検出するために磁気式の位置検出器(エンコーダ)が使用される。 In the imaging module of the imaging apparatus, a magnetic position detector (encoder) is used to detect the position of a movable optical element such as a movable lens.
エンコーダは、インクリメンタル型エンコーダとアブソリュート型エンコーダとに大別される。インクリメンタル型エンコーダは、撮像モジュールの電源がONしたときの可動光学素子の位置から、その可動光学素子がどれだけ移動したのかを高い分解能で検出することができる。しかし、電源ON時における可動光学素子の絶対的な位置を検出することはできない。一方、アブソリュート型エンコーダは、可動光学素子の絶対的な位置を検出することはできるが、検出分解能は低い。 Encoders are roughly classified into incremental type encoders and absolute type encoders. The incremental encoder can detect with high resolution how much the movable optical element has moved from the position of the movable optical element when the imaging module is powered on. However, the absolute position of the movable optical element when the power is turned on cannot be detected. On the other hand, the absolute encoder can detect the absolute position of the movable optical element, but has a low detection resolution.
これまで、インクリメンタル型エンコーダとアブソリュート型エンコーダを組み合わせたエンコーダが提案されており(特許文献1参照)、このようなエンコーダを撮像モジュールに適用すれば、可動光学素子の位置を高速かつ高精度に検出することができる。特に、放送用レンズや映画用レンズ等の業務用のレンズ装置においては、可動光学素子の位置を高速かつ高精度に検出できることが望まれる。 Until now, an encoder combining an incremental encoder and an absolute encoder has been proposed (see Patent Document 1). If such an encoder is applied to an imaging module, the position of the movable optical element can be detected at high speed and with high accuracy. can do. In particular, in a commercial lens device such as a broadcast lens or a movie lens, it is desired that the position of the movable optical element can be detected at high speed and with high accuracy.
撮像装置に搭載されるエンコーダは、小型化が要求されるため、インクリメンタル用の着磁がなされた回転体とアブソリュート用の着磁がなされた回転体は、それぞれ、その回転軸方向における幅を小さくする必要がある。このため、特許文献1に記載のように、細い回転軸に対して幅の狭い回転体を2つ嵌合させる構成では、回転体を回転軸に対して垂直に正確に組み付けることが難しい。回転体が回転軸に対して垂直になっていないと、回転体から検出される磁気信号に誤差が生じることになり、可動光学素子の位置検出精度が低下してしまう。
Since the encoder mounted on the imaging device is required to be downsized, the width of the rotating body that is magnetized for incremental and the rotating body that is magnetized for absolute is reduced in the rotation axis direction. There is a need to. For this reason, as described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像用可動光学素子の位置検出を高精度に行うことのできる撮像用可動光学素子の位置検出装置とこの位置検出装置を有する撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and includes a position detection device for an imaging movable optical element capable of detecting the position of the imaging movable optical element with high accuracy and an imaging apparatus having the position detection device. The purpose is to provide.
本発明の撮像用可動光学素子の位置検出装置は、撮像用可動光学素子の動きに連動して回転するギヤに固定される回転軸と、上記回転軸に固定される筒状の回転体と、上記回転体において上記回転軸の伸びる軸方向における一端面に設けられる第一の着磁部と、上記第一の着磁部に対向する第一の磁気検出素子と、上記回転体の側面に、上記回転体の円周方向に沿って設けられる第二の着磁部と、上記第二の着磁部に対向する第二の磁気検出素子と、を備え、上記回転体は、上記回転軸に嵌合される第一の回転体と、上記第一の回転体に嵌合される第二の回転体とにより構成され、上記第一の回転体又は上記第二の回転体に上記第一の着磁部が設けられ、上記第二の回転体又は上記第一の回転体に上記第二の着磁部が設けられ、上記第一の回転体は、上記回転軸が挿通される円筒状の第一の回転部と、上記第一の回転部の上記軸方向の端面から上記軸方向に突出しかつ上記回転軸が挿通される筒状の第二の回転部とを含み、上記第二の回転部を上記軸方向からみたときの面積は、上記第一の回転部を上記軸方向からみたときの面積よりも小さく、上記第二の回転体は上記第一の回転体の上記第二の回転部に嵌合されるものであり、上記軸方向における上記第一の回転体と上記第二の回転体の間と、上記第一の回転体と上記第二の回転体のうち上記第一の着磁部が設けられる方の回転体の回転方向に沿う側面とに設けられる磁気シールドを備えるものである。 An imaging movable optical element position detection apparatus according to the present invention includes a rotating shaft fixed to a gear that rotates in conjunction with the movement of the imaging movable optical element, a cylindrical rotating body fixed to the rotating shaft, In the rotating body, a first magnetized portion provided on one end surface in the axial direction in which the rotating shaft extends, a first magnetic detection element facing the first magnetized portion, and a side surface of the rotating body, A second magnetizing portion provided along a circumferential direction of the rotating body, and a second magnetic detection element facing the second magnetizing portion, and the rotating body is disposed on the rotating shaft. The first rotating body to be fitted and the second rotating body to be fitted to the first rotating body, and the first rotating body or the second rotating body has the first rotating body. A magnetized portion is provided, and the second magnetized portion is provided on the second rotating body or the first rotating body, and the first rotating body is provided. The body has a cylindrical first rotating part through which the rotating shaft is inserted, and a cylindrical first rotating part protruding from the axial end surface of the first rotating part in the axial direction and through which the rotating shaft is inserted. An area when the second rotating part is viewed from the axial direction is smaller than an area when the first rotating part is viewed from the axial direction, and the second rotating body is Is fitted to the second rotating part of the first rotating body, between the first rotating body and the second rotating body in the axial direction, and the first rotating body. And a magnetic shield provided on a side surface along the rotation direction of the rotating body on which the first magnetized portion is provided in the second rotating body.
本発明のレンズ装置は、上記撮像用可動光学素子の位置検出装置と、上記撮像用可動光学素子としてのフォーカスレンズ又はズームレンズと、を備えるものである。 The lens device of the present invention includes the position detection device for the imaging movable optical element and a focus lens or a zoom lens as the imaging movable optical element.
本発明の撮像装置は、上記レンズ装置と、上記撮像用可動光学素子を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備えるものである。 An imaging device of the present invention includes the lens device and an imaging device that images a subject through the imaging movable optical element.
本発明によれば、撮像用可動光学素子の位置検出を高精度に行うことのできる撮像用可動光学素子の位置検出装置とこの位置検出装置を有する撮像装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position detection apparatus of the movable optical element for imaging which can perform the position detection of the movable optical element for imaging with high precision, and the imaging apparatus which has this position detection apparatus can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態である撮像用可動光学素子の位置検出装置100の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a
位置検出装置100は、焦点距離変更のためのズームレンズ、焦点位置変更のためのフォーカスレンズ、及び光量調整のための絞り等の撮像用の可動光学素子を含むレンズ装置としてのレンズユニットを有する又はこのレンズユニットを着脱可能な撮像装置に搭載される。撮像装置は、このレンズユニットにおける可動光学素子を通して被写体を撮像する撮像素子を含む。
The
位置検出装置100は、レンズユニットに搭載される可動光学素子の動きに連動して回転する可動部と、可動光学素子の動きとは関係なく位置が固定の固定部と、を備える。
The
可動部は、可動光学素子の動きに連動して回転するギヤ4に固定される回転軸3と、回転軸3に固定される回転体8と、を備える。
The movable part includes a
固定部は、基板12と、基板12に固定されたドーム状の保護ケース1と、保護ケース1に固定される軸受け2と、保護ケース1内に設けられる磁気検出素子9,10及び基板11と、を備える。
Fixing unit includes a
回転軸3は、同軸上に並ぶ円柱状の大径部3a及び小径部3bにより構成される。大径部3aは、回転軸3の伸びる方向(以下、軸方向という)からみたときの外径が小径部3bよりも大きい、いわゆる段付構造となっている。回転軸3は例えば金属により構成される。
The rotating
ギヤ4は、保護ケース1の外側において回転軸3と固定されており、図示しない可動光学素子の動きに連動して回転することで、回転軸3を回転させる。ギヤ4は、筒状であり、図1の例では、ギヤ4の中空部に回転軸3の大径部3aが嵌合されることで、ギヤ4と回転軸3が固定されている。
The
軸受け2は、ギヤ4と回転体8との間において回転軸3を回転自在に支持するものであり、例えばオイレスメタルにより構成される。
The
軸受け2は、保護ケース1に設けられた軸受け孔に外縁部が嵌合されて保護ケース1に固定されている。軸受け2の中空部には回転軸3の小径部3bが挿通されており、軸受け2は、この中空部において回転軸3の小径部3bを回転自在に支持する。図1の例では、軸受け2の軸方向におけるギヤ4側の端面は回転軸3の大径部3aに当接している。なお、回転軸3と軸受け2は、互いに擦れた場合に磨耗の少ない材料を選択しておく。
回転体8は、回転軸3の小径部3bに嵌合される回転体5と、回転体5に嵌合される回転体6と、磁気シールド7とにより構成される。
The rotating
回転体5は、回転軸3の小径部3bが挿通される円筒状の大径部5b(第一の回転部)と、大径部5bの軸方向における端面から軸方向(軸受け2側とは反対側)に突出しかつ回転軸3の小径部3bが挿通される円筒状の小径部5c(第二の回転部)とを含む。
The rotating
大径部5bの軸方向からみたときの外径は、小径部5cの軸方向からみたときの外径よりも大きくなっている。つまり、小径部5cを軸方向からみたときの面積は、大径部5bを軸方向からみたときの面積よりも小さくなっている。なお、小径部5cを軸方向からみたときの面積が、大径部5bを軸方向からみたときの面積よりも小さくなっていれば、小径部5cは、円筒ではなく角筒及び楕円筒等の別の筒状であってもよい。
The outer diameter when viewed from the axial direction of the
回転体5の大径部5bの軸方向における軸受け2側の端面には凹部5dが形成されており、この凹部5dに軸受け2の端部が食い込んでいる。回転体5及び軸受け2は、双方の間で磨耗が生じにくい材料によって構成される。図1では、軸方向において、軸受け2と回転体5の大径部5bとの間に、例えば0.1mm程度のごく僅かな隙間があるものとしているが、この隙間は完全になくしてもよい。
A
回転体6は、円筒状であり、その中空部に回転体5の小径部5cが嵌合されている。
The rotating
回転体5の大径部5bの側面には、磁気が記録された着磁部5aが大径部5bの円周方向に沿って設けられている。また、回転体6の軸方向(軸受け2側とは反対側)における端面には、磁気が記録された着磁部6aが設けられている。
On the side surface of the large-
図2は、図1に示す着磁部5aと着磁部6aを説明するための図である。図2(a)は、大径部5bの側面に形成された着磁部5aを円周方向に展開した図である。図2(b)は、回転体8を軸方向からみたときの正面図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the
図2(a)に示すように、着磁部5aは、S極(図中“S”を付したエリア)と、N極(図中“N”を付したエリア)とが交互に多数個(例えば100個)、所定の着磁ピッチで並べられた構成である。
As shown in FIG. 2 (a), the
図2(b)に示すように、着磁部6aは、回転体6の端面を回転体6の回転方向に2つの領域に分け、一方の領域にS極(図中“S”を付したエリア)が形成され、他方の領域にN極(図中“N”を付したエリア)が形成された構成である。着磁部6aは、回転体6の回転方向における着磁ピッチが、着磁部5aの着磁ピッチよりも十分に大きい。
As shown in FIG. 2 (b), the
図1の説明に戻り、保護ケース1が固定される基板12には、回転体5に設けられる着磁部5aと対向する位置に第二の磁気検出素子である磁気検出素子9が設けられる。
Returning to the description of FIG. 1, the
また、保護ケース1の軸方向における両端部のうち、軸受け孔が設けられる端部とは反対側の端部1bの内周面には基板11が形成される。この基板11上には、回転体6に設けられた着磁部6aに対向させて第一の磁気検出素子である磁気検出素子10が設けられる。
Moreover, the board |
なお、保護ケース1において、端部1bとそれ以外の部分1aとは別体であり、部分1aに端部1bが貼り付けられた状態で保護ケース1が完成される。
In the
磁気検出素子9,10は、それぞれ、印加磁界に応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子を2つ含み、この電気抵抗に応じた電圧信号を検出信号として出力する。磁気検出素子9,10は、それぞれ、位相のずれた2つの電圧信号を出力するように構成されている。
Each of the
回転体8が、可動光学素子の移動可能距離に応じた角度(例えば360°)回転する間に、磁気検出素子10からは、正弦波状に変化する第一のパルスと、第一のパルスに対して例えば90°位相のずれた第二のパルスとが出力される。任意の時点における第一のパルスと第二のパルスのレベル比と、回転体8の回転角度との関係は既知である。このため、磁気検出素子10の検出信号に基づいて、回転体8の回転角度、すなわち、可動光学素子の絶対位置を検出することができる。
While the
また、回転体8が、着磁部5aの着磁ピッチに応じた角度回転する間に、磁気検出素子9からは、正弦波状に変化する第三のパルスと、第三のパルスに対して例えば90°位相のずれた第四のパルスとが出力される。これら第三のパルスと第四のパルスの比較によって、回転体8の回転方向が正転か逆転かを検知することができる。また、第三のパルス又は第四のパルスの数をカウントすることで、回転体8が撮像装置の電源ONの位置からどの程度回転したか、すなわち、可動光学素子が撮像装置の電源ONの位置からどれだけ移動したのかを検出することができる。
Further, while the
したがって、磁気検出素子10の検出信号に基づいて、おおまかな精度で電源ON時の可動光学素子の絶対位置を検出し、この絶対位置から、どの方向にどれだけ可動光学素子が移動したのかを、磁気検出素子9の検出信号に基づいて高い分解能で検出することで、可動光学素子の位置を高い精度で検出することができる。
Therefore, based on the detection signal of the
位置検出装置100は、磁気検出素子10の検出信号と磁気検出素子9の検出信号に基づいて可動光学素子の位置を検出する位置検出部(不図示)を備えており、この位置検出部は保護ケース1外の基板12上に設けられる。
The
回転体5及び磁気検出素子9は、いわゆるインクリメンタル型エンコーダのハード構成と同じであり、回転体6及び磁気検出素子10は、いわゆるアブソリュート型エンコーダのハード構成と同じである。
The
回転体5における着磁部5a及び磁気検出素子9の構成は、周知のインクリメンタル型エンコーダと同様のハード構成を採用することができ、上述したものには限らない。また、回転体6における着磁部6a及び磁気検出素子10の構成は、周知のアブソリュート型エンコーダと同様のハード構成を採用することができ、上述したものには限らない。
The configurations of the
磁気シールド7は、回転体6の回転方向に沿う側面と、回転体6の軸方向における両端面のうち、着磁部6aが設けられている端面とは反対側の端面とに設けられる。
The
一般的に、アブソリュート型エンコーダにはネオジム磁石等の磁力の強い磁石が利用される。また、インクリメンタル型エンコーダにはフェライト磁石等の磁力の弱い磁石が利用される。位置検出装置100においても、着磁部6aからは強い磁力が発せられ、着磁部5aからは弱い磁力が発せられる。このため、磁気検出素子9が、着磁部6aからの強磁界の影響を受けるのを防ぐために、磁気シールド7は設けられている。
Generally, a magnet having a strong magnetic force such as a neodymium magnet is used for an absolute encoder. Incremental encoders use weak magnets such as ferrite magnets. Also in the
磁気シールド7は、磁界を通さない又は磁界を弱めることのできる部材で構成されていればよく、例えば回転軸3と同じ金属等を用いることができる。
The
以上のように構成される位置検出装置100は次のようにして製造される。
The
まず、磁気検出素子9が形成された基板12に保護ケース1の部分1aを固定し、この部分1aの軸受け孔に軸受け2を圧入して、部分1aに軸受け2を固定する。
First, the
次に、側面及び端面に磁気シールド7を組みつけた回転体6を準備し、回転体5の小径部5cを回転体6の中空部に圧入して、回転体8を得る。
Next, a
次に、回転軸3の小径部3bを保護ケース外側から軸受け2に挿通する。そして、回転軸3の大径部3aを軸受け2の端面に押し当てた状態で、回転軸3の小径部3bを回転体5の中空部に圧入する。
Next, the
次に、磁気検出素子9を実装した基板12を、磁気検出素子9の出力波形を見ながら回転体5に近づけて適正位置で保護ケース1に接着固定する。次に、基板11及び磁気検出素子10を形成した端部1bを、磁気検出素子10の出力波形を見ながら回転体6に近づけて適正位置で保護ケース1に接着する。
Next, the
このようにして得られる位置検出装置100は、レンズユニットの組み立て工程において、回転軸3の大径部3aがギヤ4の中空部に圧入される。
In the
以上説明した位置検出装置100によれば、位置検出装置100を組み込んだ撮像装置が激しく動いた場合でも、回転軸3の大径部3aによって、回転軸3と軸受け2は、軸受け2と回転体5との間の隙間分しか相対移動することができない。つまり、回転軸3の大径部3aは、回転軸3と軸受け2の軸方向への相対移動を規制する規制部として機能する。
According to the
このため、軸受け2と回転体5との間の隙間を、この隙間が変動した場合でも磁気検出素子10の出力に影響がない程度の微小な値としておくことで、軸受け2と回転軸3が相対移動し、磁気検出素子10の出力が変動することによる絶対位置の検出精度低下を防ぐことができる。この構成により、磁気検出素子10の出力調整が不要となるため、位置検出装置100の製造コストを削減することができる。
For this reason, by setting the gap between the
また、位置検出装置100によれば、磁気検出素子10の出力変動が抑制されることで、磁気検出素子10として分解能の高いものを用いることが可能になり、可動光学素子の位置検出精度を高めることができる。
Moreover, according to the
また、位置検出装置100によれば、ギヤ4に回転軸3の大径部3aが嵌合された構成であるため、細い軸をギヤ4に嵌合する構成と比較して、ギヤ4を回転軸3に安定して組み付けることができる。この結果、装置の信頼性を高めることができる。
In addition, according to the
撮像装置に搭載される位置検出装置100では、小型化のために、軸方向における軸受け2と回転体5との距離、軸方向におけるギヤ4と軸受け2との距離を極力小さくすることが求められる。回転軸3が段付構造ではない場合、つまり、図1において、大径部3aの直径が小径部3bと同じである場合、ギヤ4と軸受け2との距離を小さくしてしまうと、回転軸3と軸受け2が軸方向に相対移動したときに、ギヤ4と軸受け2が当接し、ギヤ4が磨耗してしまい、位置検出装置の信頼性低下につながる。
In the
位置検出装置100によれば、ギヤ4と軸受け2の距離をこれらが当接しない程度まで小さくしても、回転軸3と軸受け2が軸方向に相対移動したときには、回転軸3の大径部3aが障壁となってギヤ4と軸受け2が当接することはない。したがって、ギヤ4の磨耗を防いで装置の信頼性低下を防ぐことができる。
According to the
なお、軸受け2と回転体5の間に隙間を設ける場合、回転軸3と軸受け2が軸方向に相対移動すると、軸受け2と回転体5が接触する。しかし、軸受け2と回転体5の素材として、双方が擦れても磨耗しにくいものを選択することで、装置の信頼性低下は防ぐことができる。一方、ギヤ4は、撮像装置の機種毎にどのようなものを使用するかが決まっており、通常は摩擦によって磨耗しやすい材料が用いられる。このため、ギヤ4の材料を軸受け2との接触によって磨耗が生じにくいものに変更することは難しい。このため、位置検出装置100において、規制部として機能する大径部3aを設けることが有効となる。
In addition, when providing a clearance gap between the
また、位置検出装置100では、小型化のため、回転体8の軸方向における長さを大きくすることは難しい。そのため、インクリメンタル用の着磁部を設ける回転体と、アブソリュート用の着磁部を設ける回転体を、それぞれ個別に回転軸3に嵌合させる構成では、それぞれの回転体の軸方向の長さを小さくする必要があり、それぞれの回転体を回転軸3に安定して嵌合させることが難しい。
Further, in the
位置検出装置100によれば、インクリメンタル用の着磁部5aを設ける回転体5と、アブソリュート用の着磁部6aを設ける回転体6を、それぞれ個別に回転軸3に嵌合させるのではなく、回転体5だけ回転軸3に嵌合させ、回転体6は回転体5に嵌合させている。
According to the
このため、回転体5における回転軸3との嵌合部分の長さを大きくすることができ、回転軸3の細い部分に対しても回転体5を安定して嵌合させることができる。また、回転軸3よりも直径の大きな小径部5cに回転体6が嵌合されるため、軸方向における長さが小さい回転体6を回転軸3に直接嵌合させる場合と比較して、回転体6を安定して回転体5に嵌合させることができる。
For this reason, the length of the fitting part with the
この結果、回転体5に設ける着磁部5aと磁気検出素子9との位置関係、及び、回転体6に設ける着磁部6aと磁気検出素子10との位置関係を設計通りにすることができ、可動光学素子の位置検出精度低下を防ぐことができる。
As a result, the positional relationship between the
また、位置検出装置100は、回転体5の端面に凹部5dが設けられ、この凹部5dに軸受け2の一部が食い込む構成である。このため、この凹部5dを設けない場合と比較して、位置検出装置100の軸方向の長さを小さくすることができ、小型化が可能となる。
Further, the
なお、インクリメンタル用の着磁部を設ける回転体と、アブソリュート用の着磁部を設ける回転体を、それぞれ個別に回転軸3に嵌合させる構成では、インクリメンタル用の着磁部を設ける回転体の軸方向における長さが小さくなる。このため、この回転体に凹部5dを設けてしまうと、この回転体の取り付け精度が低下する。位置検出装置100によれば、回転体5の回転軸3との嵌合部分の長さが大きくなっているため、凹部5dを設けても、回転体5の取り付け精度の低下を防ぐことができ、小型化と位置検出精度の低下防止とを両立させることができる。
In the configuration in which the rotating body provided with the incremental magnetizing portion and the rotating body provided with the absolute magnetizing portion are individually fitted to the
通常、ギヤ4と回転軸3は別材料により構成されるが、軸受け2として転がり軸受けを利用する場合は、回転軸3をギヤ4と同じ材料によって構成することができる。
Normally, the
転がり軸受けは、回転自在の内周部(中空部含む)と、内周部の外側に設けれる外周部と、内周部と外周部の間にある転動部とにより構成される。軸受け2を転がり軸受けにする場合は、外周部が保護ケース1に固定され、内周部は回転自在となる。このため、回転軸3の大径部3aの直径を、転がり軸受けの内周部における中空部の直径より大きく、かつ、内周部の直径以下とすれば、回転軸3がギヤ4と同じ材料で構成されていても、回転軸3と軸受け2とは共に回転するため、回転軸3の磨耗を防ぐことができる。
The rolling bearing includes a rotatable inner peripheral part (including a hollow part), an outer peripheral part provided outside the inner peripheral part, and a rolling part between the inner peripheral part and the outer peripheral part. When the
また、位置検出装置100の回転体8において、回転体5の小径部5cの直径は、回転軸3の小径部3bの直径よりも大きければよいが、回転体8の軸方向に直交する方向の長さが大きくなるのを防ぐために、回転体6の直径の半分以下にしておくのが好ましい。
In the
また、位置検出装置100において、回転軸3の大径部3aの直径は、軸受け2の外周部の直径よりも小さくしておくのがよい。これにより、回転軸3の大径部3aと嵌合するギヤ4の直径が大きくなるのを防ぐことができる。
In the
以上の説明では、回転軸3の大径部3aを円柱状としたが、回転軸3の回転中心が全体としてギヤ4の回転中心と同じになっていればよく、大径部3aは、角柱及び楕円柱等も含めた柱状であればよい。大径部3aを柱状とした場合、大径部3aの軸方向に直交する一方向における長さが、軸受け2の回転軸3を支持する部分(中空部分)の上記一方向における長さよりも大きくなっていれば、この大径部3aを規制部として機能させることができる。また、大径部3aの上記一方向における長さは、軸受け2の外周部の上記一方向における長さよりも小さくすることで、ギヤ4の直径が大きくなるのを防ぐことができる。
In the above description, the large-
以下、位置検出装置100の変形例を説明する。
Hereinafter, modifications of the
図3は、位置検出装置100の変形例である位置検出装置200の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
位置検出装置200は、回転軸3を回転軸3Aに変更し、規制部13を追加した点を除いては、位置検出装置100と同じ構成である。
The
回転軸3Aは、軸方向において直径が一定の軸である。
The
規制部13は、回転軸3Aに固定されるギヤ4と、回転軸3Aが挿通される軸受け2との間において、回転軸3Aに固定される。規制部13は、筒状部材であり、中空部に回転軸3Aが嵌合されることで、回転軸3Aに固定されている。規制部13は、ギヤ4及び軸受け2に当接しており、回転軸3Aと軸受け2の軸方向への相対移動を規制する機能を果たす。
The restricting
また、規制部13は、ギヤ4とは異なる材質により構成される。規制部13の材質としては、軸受け2と擦れても磨耗しないものを選択すればよい。
The restricting
以上のように、位置検出装置200によれば、回転軸3Aとは別体で設けられる規制部13によって、回転体8と磁気検出素子10との距離変動を抑制することができるため、可動光学素子の位置検出精度低下を防ぐことができる。
As described above, according to the
なお、位置検出装置200においても、軸受け2として転がり軸受けを用いれば、規制部13はギヤ4と同じ材料を選択することができる。
Even in the
また、位置検出装置200において、規制部13と回転軸3Aの材料を同じする場合は、規制部13と回転軸3Aを一体化してもよい。
Moreover, in the
また、規制部13は、図1の大径部3aと同様に、軸方向に直交する一方向における長さが、軸受け2の中空部分の上記一方向における長さよりも大きくなっていればよい。
Further, similarly to the large-
図4は、位置検出装置100の変形例である位置検出装置300の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
位置検出装置300は、回転体8を回転体8Aに変更した点を除いては、図1の位置検出装置100と同じ構成である。回転体8Aは、回転体5を回転体5Aとし、回転体6を回転体6Aとした点を除いては、位置検出装置100と同じ構成である。
The
回転体5Aは、回転体5における小径部5cを、その突出方向にテーパー状にした小径部5cAに変更したものである。回転体6Aは、回転体6の中空部を、小径部5cAに対応する形状に変更したものである。
The
この構成によれば、回転体5Aと回転体6Aの嵌合が容易となり、装置の製造効率を上げることができる。また、回転体5Aと回転体6Aの組み付け精度も向上させることができる。
According to this configuration, the
図5は、位置検出装置100の変形例である位置検出装置400の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
位置検出装置400は、回転体8を回転体8Bに変更した点を除いては、位置検出装置100と同じ構成である。
The
回転体8Bは、回転軸3のうち、軸受け2に対してギヤ4とは反対側にある小径部3bに嵌合される回転体6Bと、回転体6Bに嵌合される回転体5Bと、磁気シールド7とにより構成される。
The
回転体6Bは、回転軸3の小径部3bが挿通される円筒状の大径部6b(第一の回転部)と、大径部6bの軸方向における端面から軸方向(軸受け2側)に突出しかつ回転軸3の小径部3bが挿通される円筒状の小径部6c(第二の回転部)とを含む。
The
大径部6bの軸方向からみたときの外径は、小径部6cの軸方向からみたときの外径よりも大きくなっている。つまり、小径部6cを軸方向からみたときの面積は、大径部6bを軸方向からみたときの面積よりも小さくなっている。なお、小径部6cを軸方向からみたときの面積が、大径部6bを軸方向からみたときの面積よりも小さくなっていれば、小径部6cは、円筒ではなく角筒及び楕円筒等の別の筒状であってもよい。
The outer diameter when viewed from the axial direction of the
回転体6Bの小径部6cの軸方向における軸受け2側の端面には凹部6dが形成されており、この凹部6dに軸受け2の端部が食い込んでいる。回転体6B及び軸受け2は、双方の間で磨耗が生じにくい材料によって構成される。図5では、軸方向において、軸受け2と回転体6Bの小径部6cとの間に、例えば0.1mm程度のごく僅かな隙間があるものとしているが、この隙間は完全になくしてもよい。
A
回転体5Bは、円筒状であり、その中空部に、回転体6Bの小径部6cが嵌合されている。
The
回転体5Bの側面には、着磁部5aが回転体5Bの円周方向に沿って設けられている。また、回転体6Bの軸方向(軸受け2側とは反対側)における端面には着磁部6aが設けられている。
A
磁気シールド7は、回転体6Bの側面と、回転体6Bの軸方向における両端面のうち、着磁部6aが設けられている端面とは反対側の端面とに設けられる。
The
以上のように、着磁部6aが設けられる回転体6Bを回転軸3に直接嵌合させ、この回転体6Bに回転体5Bを勘合させる構成としても、位置検出装置100と同様に、回転軸3に対して回転体8Bを安定的に組み付けることができる。
As described above, the
また、図5の位置検出装置400によれば、装置のサイズを変えることなく、回転体6Bの小径部6cの軸方向に直交する方向の長さを、図1の位置検出装置100における小径部5cよりも大きくすることが可能である(後述の図7参照)。このため、回転体5Bを回転体6Bに対して嵌合する際の組み立て誤差をより減らすことが可能である。
Further, according to the
図6は、位置検出装置100の変形例である位置検出装置500の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
位置検出装置500は、回転体5Bをその形状を変更して回転体5Cとし、回転体6Bをその形状を変更して回転体6Cとした点を除いては、図5の位置検出装置400と同じ構成である。
The
回転体6Cは、回転体6Bにおける小径部6cを、その突出方向にテーパー状とした小径部6cAに変更したものである。回転体5Cは、回転体5Bの中空部を、小径部6cAに対応する形状に変更したものである。
The rotating body 6C is obtained by changing the
この構成によれば、回転体5Cと回転体6Cの嵌合が容易となり、装置の製造効率を上げることができる。また、回転体5Cと回転体6Cの組み付け精度を向上させることができる。 According to this configuration, the rotating body 5C and the rotating body 6C can be easily fitted, and the manufacturing efficiency of the apparatus can be increased. Moreover, the assembly accuracy of the rotating body 5C and the rotating body 6C can be improved.
図7は、位置検出装置100の変形例である位置検出装置600の概略構成を示す断面模式図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a
位置検出装置600は、回転体6Bを回転体6Dに変更し、磁気シールド7を磁気シールド7Aに変更した点を除いては、図5に示す位置検出装置400と同じ構成である。
The
回転体6Dは、図5の回転体6Bの直径を軸方向で一定としたものである。磁気シールド7Aは、回転体5Bの端面と、回転体6Dの側面のうち回転体5Bとの非接触面とに設けられる。
The
このように、回転軸3に直接嵌合する回転体が段付構造になっていなくても、回転体8Dを構成する2つの回転体が回転軸に対して傾いてしまうのを防ぐことができる。
Thus, even if the rotating body that is directly fitted to the
なお、図1において、回転体5の直径を軸方向で一定とし、この回転体5の一部に回転体6を嵌合させる構成としてもよい。ただし、この構成では、回転体6の直径を大きくする必要があるため、小型化の観点から言えば、図7に示す構成が望ましい。
In FIG. 1, the diameter of the
以上、図4〜図7に示した位置検出装置は、図3に示した回転軸3A及び規制部13の構成を適用することも可能である。
As described above, the position detection device shown in FIGS. 4 to 7 can also apply the configuration of the
ここまでは、位置検出装置に、回転軸3として大径部3aを有するものや、規制部13を設けるものを説明した。しかし、例えば、図3において規制部13を削除した図8に示す構成であっても、回転軸への回転体の組み付け精度を高めるという効果は得ることができる。
Up to this point, the position detection device having the large-
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。 As described above, the following items are disclosed in this specification.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、撮像用可動光学素子の動きに連動して回転するギヤに固定される回転軸と、上記回転軸に固定される筒状の回転体と、上記回転体において上記回転軸の伸びる軸方向における一端面に設けられる第一の着磁部と、上記第一の着磁部に対向する第一の磁気検出素子と、上記回転体の側面に、上記回転体の円周方向に沿って設けられる第二の着磁部と、上記第二の着磁部に対向する第二の磁気検出素子と、を備え、上記回転体は、上記回転軸に嵌合される第一の回転体と、上記第一の回転体に嵌合される第二の回転体とにより構成され、上記第一の回転体又は上記第二の回転体に上記第一の着磁部が設けられ、上記第二の回転体又は上記第一の回転体に上記第二の着磁部が設けられ、上記第一の回転体は、上記回転軸が挿通される円筒状の第一の回転部と、上記第一の回転部の上記軸方向の端面から上記軸方向に突出しかつ上記回転軸が挿通される筒状の第二の回転部とを含み、上記第二の回転部を上記軸方向からみたときの面積は、上記第一の回転部を上記軸方向からみたときの面積よりも小さく、上記第二の回転体は上記第一の回転体の上記第二の回転部に嵌合されるものであり、上記軸方向における上記第一の回転体と上記第二の回転体の間と、上記第一の回転体と上記第二の回転体のうち上記第一の着磁部が設けられる方の回転体の回転方向に沿う側面とに設けられる磁気シールドを備えるものである。 The disclosed position detecting device for the imaging movable optical element includes a rotating shaft fixed to a gear that rotates in conjunction with the movement of the imaging movable optical element, a cylindrical rotating body fixed to the rotating shaft, In the rotating body, a first magnetized portion provided on one end surface in the axial direction in which the rotating shaft extends, a first magnetic detection element facing the first magnetized portion, and a side surface of the rotating body, A second magnetizing portion provided along a circumferential direction of the rotating body, and a second magnetic detection element facing the second magnetizing portion, and the rotating body is disposed on the rotating shaft. The first rotating body to be fitted and the second rotating body to be fitted to the first rotating body, and the first rotating body or the second rotating body has the first rotating body. A magnetized part is provided, and the second magnetized part is provided on the second rotating body or the first rotating body, and the first The rolling element has a cylindrical first rotating portion through which the rotating shaft is inserted, and a cylindrical shape that protrudes in the axial direction from the axial end surface of the first rotating portion and through which the rotating shaft is inserted. And an area when the second rotating part is viewed from the axial direction is smaller than an area when the first rotating part is viewed from the axial direction. The body is fitted to the second rotating part of the first rotating body, and between the first rotating body and the second rotating body in the axial direction, and the first rotating body. And a magnetic shield provided on a side surface along the rotation direction of the rotating body on which the first magnetized portion is provided, of the second rotating body.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記第二の回転部は、上記第一の回転部からの突出方向に向かってテーパー状となっているものである。 In the disclosed position detection device for an imaging movable optical element, the second rotating portion is tapered in a protruding direction from the first rotating portion.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記第一の回転体の上記軸方向における上記軸受け側の端面には凹部が形成され、上記軸受けの端部が上記凹部に食い込んでいるものである。 In the disclosed position detecting device for the movable optical element for imaging, a concave portion is formed on the end surface on the bearing side in the axial direction of the first rotating body, and the end portion of the bearing bites into the concave portion. It is.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記第一の回転体に上記第一の着磁部が設けられ、上記第二の回転体に上記第二の着磁部が設けられるものである。 In the disclosed position detection device for a movable optical element for imaging, the first rotating body is provided with the first magnetized portion, and the second rotating body is provided with the second magnetized portion. It is.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記ギヤと上記回転体との間において上記回転軸を回転自在に支持する軸受けと、上記ギヤと上記軸受けの間に設けられ、上記回転軸と上記軸受けの上記軸方向における相対移動を規制するための規制部と、を備えるものである。 The disclosed position detection device for an imaging movable optical element includes a bearing that rotatably supports the rotating shaft between the gear and the rotating body, and is provided between the gear and the bearing. And a restricting portion for restricting relative movement of the bearing in the axial direction.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記回転軸が、上記ギヤと上記軸受けとの間において、上記軸方向に直交する一方向における長さが上記軸受けの上記回転軸を支持する部分の上記一方向における長さよりも大きい太軸部分を有し、上記規制部は、上記回転軸の上記太軸部分により構成されるものである。 In the disclosed position detecting device for an imaging movable optical element, the rotation shaft supports the rotation shaft of the bearing with a length in one direction orthogonal to the axial direction between the gear and the bearing. The portion has a thick shaft portion larger than the length in the one direction, and the restricting portion is constituted by the thick shaft portion of the rotating shaft.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記回転軸は上記ギヤに嵌合して固定されるものであり、上記回転軸において上記ギヤが嵌合される部分の上記一方向の長さは、上記規制部の上記一方向の長さと同じであるものを含む。 In the disclosed position detecting device for a movable optical element for imaging, the rotation shaft is fitted and fixed to the gear, and the length of the portion of the rotation shaft where the gear is fitted is unidirectional. The length includes the same length as that of the restricting portion in the one direction.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記規制部の上記一方向の長さが、上記軸受けの外周部の上記一方向における長さよりも小さいものである。 In the disclosed position detecting device for a movable optical element for imaging, the length of the restricting portion in the one direction is smaller than the length of the outer peripheral portion of the bearing in the one direction.
開示された撮像用可動光学素子の位置検出装置は、上記規制部が、上記ギヤとは異なる材料により構成されるものである。 In the disclosed position detecting device for the movable optical element for imaging, the restriction portion is made of a material different from that of the gear.
開示されたレンズ装置は、上記撮像用可動光学素子の位置検出装置と、上記撮像用可動光学素子としてのフォーカスレンズ又はズームレンズと、を備えるものである。 The disclosed lens device includes the position detecting device for the imaging movable optical element and a focus lens or a zoom lens as the imaging movable optical element.
開示された撮像装置は、上記レンズ装置と、上記撮像用可動光学素子を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備えるものである。 The disclosed imaging device includes the lens device and an imaging element that images a subject through the imaging movable optical element.
本発明は、特にカメラ付の携帯電話機やデジタルカメラ等の撮像装置、業務用のレンズ装置に適用して利便性が高く、有効である。 The present invention is particularly convenient and effective when applied to an imaging device such as a mobile phone with a camera or a digital camera, and a business lens device.
100 位置検出装置
1 保護ケース
2 軸受け
3 回転軸
3a 大径部(太軸部分)
3b 小径部
4 ギヤ
5 回転体
6 回転体
5a,6a 着磁部
9,10 磁気検出素子
100
3b
Claims (11)
前記回転軸に固定される筒状の回転体と、
前記回転体において前記回転軸の伸びる軸方向における一端面に設けられる第一の着磁部と、
前記第一の着磁部に対向する第一の磁気検出素子と、
前記回転体の側面に、前記回転体の円周方向に沿って設けられる第二の着磁部と、
前記第二の着磁部に対向する第二の磁気検出素子と、を備え、
前記回転体は、前記回転軸に嵌合される第一の回転体と、前記第一の回転体に嵌合される第二の回転体とにより構成され、
前記第一の回転体又は前記第二の回転体に前記第一の着磁部が設けられ、
前記第二の回転体又は前記第一の回転体に前記第二の着磁部が設けられ、
前記第一の回転体は、前記回転軸が挿通される円筒状の第一の回転部と、前記第一の回転部の前記軸方向の端面から前記軸方向に突出しかつ前記回転軸が挿通される筒状の第二の回転部とを含み、
前記第二の回転部を前記軸方向からみたときの面積は、前記第一の回転部を前記軸方向からみたときの面積よりも小さく、
前記第二の回転体は前記第一の回転体の前記第二の回転部に嵌合され、
前記軸方向における前記第一の回転体と前記第二の回転体の間と、前記第一の回転体と前記第二の回転体のうち前記第一の着磁部が設けられる方の回転体の回転方向に沿う側面とに設けられる磁気シールドを備える撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A rotating shaft fixed to a gear that rotates in conjunction with the movement of the imaging movable optical element;
A cylindrical rotating body fixed to the rotating shaft;
A first magnetized portion provided on one end surface of the rotating body in the axial direction of the rotating shaft;
A first magnetic sensing element facing the first magnetized portion;
A second magnetized portion provided on a side surface of the rotating body along a circumferential direction of the rotating body;
A second magnetic sensing element facing the second magnetized portion,
The rotating body includes a first rotating body fitted to the rotating shaft and a second rotating body fitted to the first rotating body,
The first magnetized portion is provided on the first rotating body or the second rotating body,
The second magnetized portion is provided on the second rotating body or the first rotating body,
The first rotating body protrudes in the axial direction from a cylindrical first rotating portion through which the rotating shaft is inserted, and an end surface in the axial direction of the first rotating portion, and the rotating shaft is inserted through the first rotating body. A cylindrical second rotating part,
The area when the second rotating part is viewed from the axial direction is smaller than the area when the first rotating part is viewed from the axial direction,
The second rotating body is fitted to the second rotating portion of the first rotating body,
Between the first rotating body and the second rotating body in the axial direction and between the first rotating body and the second rotating body, the rotating body provided with the first magnetized portion. The position detection apparatus of the movable optical element for imaging provided with the magnetic shield provided in the side surface along the rotation direction.
前記第二の回転部は、前記第一の回転部からの突出方向に向かってテーパー状となっている撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A position detecting device for an imaging movable optical element according to claim 1,
The position detecting device for a movable optical element for imaging, wherein the second rotating unit is tapered toward a protruding direction from the first rotating unit.
前記第一の回転体の前記軸方向における、前記ギヤと前記回転体との間において前記回転軸を回転自在に支持する軸受け側の端面には凹部が形成され、
前記軸受けの端部が前記凹部に食い込んでいる撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A position detecting device for an imaging movable optical element according to claim 1 or 2,
In the axial direction of the first rotating body, a recess is formed on an end surface on the bearing side that rotatably supports the rotating shaft between the gear and the rotating body ,
An apparatus for detecting a position of a movable optical element for imaging, wherein an end of the bearing bites into the recess.
前記第一の回転体に前記第一の着磁部が設けられ、
前記第二の回転体に前記第二の着磁部が設けられる撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A position detecting device for an imaging movable optical element according to any one of claims 1 to 3,
The first magnetized portion is provided on the first rotating body,
An apparatus for detecting a position of a movable optical element for imaging, wherein the second magnet is provided on the second rotating body.
前記ギヤと前記回転体との間において前記回転軸を回転自在に支持する軸受けと、
前記ギヤと前記軸受けの間に設けられ、前記回転軸と前記軸受けの前記軸方向における相対移動を規制するための規制部と、を備える撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A position detecting device for an imaging movable optical element according to any one of claims 1 to 4,
A bearing that rotatably supports the rotating shaft between the gear and the rotating body;
An apparatus for detecting a position of a movable optical element for imaging, comprising: a restricting portion that is provided between the gear and the bearing and restricts relative movement of the rotating shaft and the bearing in the axial direction.
前記回転軸は、前記ギヤと前記軸受けとの間において、前記軸方向に直交する一方向における長さが前記軸受けの前記回転軸を支持する部分の前記一方向における長さよりも大きい太軸部分を有し、
前記規制部は、前記回転軸の前記太軸部分により構成される撮像用可動光学素子の位置検出装置。 The position detecting device for a movable optical element for imaging according to claim 5,
The rotating shaft has a thick shaft portion between the gear and the bearing in which the length in one direction orthogonal to the axial direction is larger than the length in the one direction of the portion supporting the rotating shaft of the bearing. Have
The restricting unit is a position detecting device for an imaging movable optical element configured by the thick shaft portion of the rotation shaft.
前記回転軸は前記ギヤに嵌合して固定されるものであり、
前記回転軸において前記ギヤが嵌合される部分の前記一方向の長さは、前記規制部の前記一方向の長さと同じである撮像用可動光学素子の位置検出装置。 The position detecting device for an imaging movable optical element according to claim 6,
The rotating shaft is fitted and fixed to the gear,
The position detecting device of the movable optical element for imaging, wherein a length in the one direction of the portion where the gear is fitted on the rotation shaft is the same as a length in the one direction of the restricting portion.
前記規制部の前記一方向の長さは、前記軸受けの外周部の前記一方向における長さよりも小さい撮像用可動光学素子の位置検出装置。 The position detecting device of the movable optical element for imaging according to claim 7,
The position detecting device of the movable optical element for imaging, wherein the length of the restricting portion in the one direction is smaller than the length of the outer peripheral portion of the bearing in the one direction.
前記規制部は、前記ギヤとは異なる材料により構成される撮像用可動光学素子の位置検出装置。 A position detecting device for an imaging movable optical element according to any one of claims 5 to 8,
The restricting unit is a position detection device for an imaging movable optical element made of a material different from that of the gear.
前記撮像用可動光学素子としてのフォーカスレンズ又はズームレンズと、を備えるレンズ装置。 The position detecting device for an imaging movable optical element according to any one of claims 1 to 9,
A lens apparatus comprising: a focus lens or a zoom lens as the imaging movable optical element.
前記撮像用可動光学素子を通して被写体を撮像する撮像素子と、を備える撮像装置。 A lens device according to claim 10;
An imaging device comprising: an imaging element that images a subject through the imaging movable optical element.
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