JP6074199B2 - レンズ鏡筒およびそれを備えた撮像装置 - Google Patents

Description

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るレンズ鏡筒およびそれを備えた撮像装置を備える撮像装置に関する。

従来、撮像装置のレンズ鏡筒として、複数のレンズ群を移動してズーム動作やフォーカス動作を行う撮影状態と、レンズ間隔や撮像素子との間隔を所定間隔に狭くした格納状態とで全長を可変とする沈胴型のレンズ鏡筒が多く用いられている。

また、近年、撮像装置の高機能化、高画素化に伴い、高速、静音なレンズ駆動および高停止精度のレンズ駆動が要求されている。このため、ＤＣモータやステッピングモータに代わって、マグネットやヨークからなる磁気回路中にコイルを配設した、いわゆるボイルコイルモータを用い、レンズ群を光軸方向に駆動する機構が提案されている。（特許文献１）

特開２０１１−７５６７４号公報

従来のボイスコイルモータ（図４）のアクチュエータは、第１のヨーク６１の厚み、第２のヨーク６２の厚み、コイルの高さ、移動レンズ群の移動量からアクチュエータの全長が決定される。しかしながら、コイルへの通電量が同量であれば、第１のヨーク６１の厚みＨ１、第２のヨーク６２の厚みＨ２、コイルの高さのいずれかを短縮すると磁気回路に発生する推力が低下する。

また、第１のヨーク６１と第２のヨーク６２はそれぞれを位置規制するための嵌合部を有している。ヨークを成型する際に生じるマッチング、抜きダレ等により第１のヨーク６１と第２のヨーク６２との間の嵌合部や当接面に空隙が生じると、磁気回路中に磁気損失が生じてしまいボイスコイルモータの発生推力が低下する。このため、推力低下を補填するためにアクチュエータのマグネット６３が大きくなるという問題があった。

上述した課題を解決するために、本発明のレンズ鏡筒は、レンズを保持するレンズ保持枠と、
前記レンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に駆動するボイスコイルモータと、前記ボイスコイルモータを保持する第１の固定部材と、前記第１の固定部材を固定保持する第２の固定部材と、を備えたレンズ鏡筒であって、
前記ボイスコイルモータは、
略Ｕ字形状を有する第１のヨークと、
前記第１のヨークの前記略Ｕ字形状の内部に配置されるマグネットと、
四角形状を有し、前記第１のヨークと嵌合することなく前記第１のヨークの開放端を覆うように配置される第２のヨークと、を有し、
前記第２のヨークは、前記マグネットに吸着された状態で前記第１の固定部材および前記第２の固定部材によって位置を規制され、
前記光軸方向から見た場合、前記第２のヨークの当接面は、前記第１のヨークの当接面を内包した状態で前記マグネットに吸着しており、
前記光軸直交方向について、前記第１のヨークの当接面と当接する前記第２のヨークの当接面が前記第１のヨークの当接面より突出する量は、前記第１の固定部材および前記第２の固定部材と前記第２のヨークの当接面とのクリアランスよりも大きいことを特徴としている。

本発明によれば、ボイスコイルモータの発生推力を減少させることなく、アクチュエータを小型化することが可能なレンズ鏡筒およびそれを備えた撮像装置を提供することができる。

本実施形態に係る撮像装置のレンズ鏡筒の分解斜視図である。 図１に示すレンズ鏡筒の磁気回路の斜視図である。 第２のヨークと４群鏡筒、撮像素子地板とのレイアウトを説明するための断面図である。 従来のレンズ鏡筒の磁気回路の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。

図１は本発明の実施の形態の一例であるレンズ鏡筒のレンズ鏡筒を説明する分解斜視図であり、特にボイスコイルモータアクチュエータ（ＶＣＭアクチュエータ）を搭載したフォーカス駆動装置を示している。

レンズ鏡筒は、光軸方向Ｈに移動するフォーカスレンズＬ４を保持した４群保持枠１０（レンズ保持枠）と、４群保持枠１０を光軸方向Ｈに駆動させるＶＣＭアクチュエータとを有する。

４群保持枠１０は、スリーブ部１０ａと振れ止め部１０ｂとを有する。スリーブ部１０ａと振れ止め部１０ｂはそれぞれ、４群鏡筒１１（第１の固定部材）と撮像素子地板１２（第２の固定部材）に支持されているガイドバー１３、１４に係合している。撮像素子地板１２は、不図示の撮像素子と赤外カット、ローパスフィルタなどの光学素子を固定保持し、また、不図示のビスにより、４群鏡筒１１を固定保持している。

ＶＣＭアクチュエータは、第１のヨーク１５と、光軸方向Ｈに垂直に配置された第２のヨーク１６と、光軸方向Ｈに延在されたマグネット１７と、マグネット１７と離れて配置された四角柱形状の空芯コイルであるコイル１９と、を有する。コイル１９に通電すると磁気回路１８の作用により、４群保持枠１０が光軸方向Ｈに駆動する。

コイル１９は、４群保持枠１０に固定され、コイル１９の中心軸は光軸方向Ｈに平行に延び、コイル１９にはフレキシブル基板４２が接続されている。

図２は、第１のヨーク１５、第２のヨーク１６、マグネット１７で構成される磁気回路１８の斜視図であり、磁気回路１８は４群鏡筒１１に固定されている。

第１のヨーク１５は断面Ｕ字形状をしており光軸方向Ｈに平行に延びる部分を有した磁性材料であり、Ｕ字内部にマグネット１７を保持されている。第１のヨーク１５にはコイル１９が挿通され、コイル１９と、第１のヨーク１５、マグネット１７とは離れて配置されている。マグネット１７は光軸方向Ｈに直交する方向に磁化されて光軸方向Ｈに平行に延びている。第１のヨーク１５のＵ字形状の開放側の一端には四角形状の第２のヨーク１６がマグネット１７の磁力の吸着力により保持されている。この第２のヨーク１６の大きさは、第１のヨーク１５のＵ字形状の開放側の一端の外形とほぼ同じとなっている。

４群保持枠１０には、光軸方向に沿うスケール２０が接着材等により保持されている。４群保持枠１０に保持されたスケール２０には、所定のピッチで溝部が形成されている。スケール２０に対向する位置には、４群鏡筒１１に固定された光学センサ２１が配置されている。

光学センサ２１には発光素子と受光素子が実装されており、発光素子から発光される光束がスケール２０の溝部に反射して、その反射光束を受光素子により受光する事で出力信号を得る。固定の光学センサ２１に対し、スケール２０を保持した４群保持枠１０が移動すると、光学センサ２１から９０ｄｅｇの位相差を有する正弦波信号が出力される。これらの２相の出力により、スケール２０の移動力と移動方向を判定する事ができる。なお、光学センサ２１の出力は３相以上でも構わない。また、位相角も９０ｄｅｇ以外の角度でも構わない。

次に、ＶＣＭアクチュエータを構成する磁気回路１８とその保持方法について説明する。

上述したように、マグネット１７を内部に保持したＵ字形状の第１のヨーク１５の開放側の一端には、四角形状の第２のヨーク１６が保持されている。

第２のヨーク１６の第１のヨーク１５との当接部分には、第１のヨーク１５から磁束が流れ込む。第１のヨーク１５と第２のヨーク１６との間に隙間が生じた場合、磁気回路中の磁気損失を引き起こしてしまい、ＶＣＭアクチュエータの発生推力の低下を招いてしまう。また、第１のヨーク１５、第２のヨーク１６の間に隙間が発生する原因としては、ヨーク１５、１６を成型する際に生じるマッチング、抜きダレや互いの嵌合ガタ等が挙げられる。そのため、本実施の形態では、第２のヨーク１６をマグネット１７の磁力の吸着力のみで第１のヨーク１５に保持している。こうすることで、図４のように、第２のヨークを位置規制するために設けていた第１のヨークの凸形状と第２のヨークの凹形状を無くす事が可能となり、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６の形状を最大限簡略化している。

この結果、ヨーク１５、１６を成型する際に生じていたマッチングや抜きダレを極力少なくすることができ、第１のヨーク１５と第２のヨーク１６との嵌合部や当接面の空隙が少なくなる。そして、アクチュエータの発生推力を増加させることが可能となる。

また、本実施形態の第２のヨーク１６は、マグネット１７の磁力の吸着力のみで保持されているため、光軸方向Ｈと垂直な方向には位置規制がされていない。このため、第２のヨーク１６は振動や落下等の衝撃を受けると第１のヨーク１５に対して位置がずれる可能性がある。第２のヨーク１６の位置がずれてしまうと、第１のヨーク１５との当接面積が減少し磁気回路中の磁気損失が増加するため、ＶＣＭアクチュエータの発生推力を低下させてしまう。

このため本実施の形態では、図３に示すように、磁気回路１８が固定された４群鏡筒１１を撮像素子地板１２に固定すると、第２のヨーク１６は、４群鏡筒１１および撮像素子地板１２によって位置を規制されている。具体的には、第２のヨーク１６は、４群鏡筒１１の内壁１１ａと撮像素子地板１２のＬ字形状の規制壁１２ａによって所定のクリアランスを確保して囲まれる構造としている。このため、振動や落下等の衝撃を受けても第２のヨーク１６は第１のヨーク１５に対して保持位置がずれることを規制されている。

本実施例では、第１のヨーク１５の開放側の一端の当接部に対して第２のヨーク１６の四角形状を上記のクリアランスを加味した大きさとしている。これにより、衝撃を受けて第２のヨーク１６が上記のクリアランス分ずれた場合でも、第１のヨーク１５との当接面積が減ることはなく発生推力が減少することはない。また、第２のヨーク１６は光軸方向Ｈにもクリアランスを設けているが、仮に、第２のヨーク１６が第１のヨーク１５から外れてもマグネット１７の吸着力により復帰するため、発生推力は減少しない。

なお、第２のヨーク１６は規制部に対して全周を囲われている必要はなく、実施例の様に光軸方向Ｈと垂直な平面方向への位置が規制される構造であればよい。

以上により、ＶＣＭアクチュエータの構成部品を増やすことなく、また、アクチュエータを大きくすることなくボイスコイルモータの発生推力を増加させることが可能となる。

なお、上述の実施例は、ＶＣＭを使用した駆動装置としてフォーカスレンズの移動機構について説明したが、これに限定するものではなく、他の移動レンズ群の移動機構に適用してもよい。

１０ レンズ保持枠
１１ ４群鏡筒
１１ａ 内壁
１２ 撮像素子地板
１２ａ 規制壁
１５ 第１のヨーク
１６ 第２のヨーク
１７ マグネット

Claims (4)

1. レンズを保持するレンズ保持枠と、
   前記レンズ保持枠を前記レンズの光軸方向に駆動するボイスコイルモータと、前記ボイスコイルモータを保持する第１の固定部材と、前記第１の固定部材を固定保持する第２の固定部材と、を備えたレンズ鏡筒であって、
   前記ボイスコイルモータは、
   略Ｕ字形状を有する第１のヨークと、
   前記第１のヨークの前記略Ｕ字形状の内部に配置されるマグネットと、
   四角形状を有し、前記第１のヨークと嵌合することなく前記第１のヨークの開放端を覆うように配置される第２のヨークと、を有し、
   前記第２のヨークは、前記マグネットに吸着された状態で前記第１の固定部材および前記第２の固定部材によって位置を規制され、
   前記光軸方向から見た場合、前記第２のヨークの当接面は、前記第１のヨークの当接面を内包した状態で前記マグネットに吸着しており、
   前記光軸直交方向について、前記第１のヨークの当接面と当接する前記第２のヨークの当接面が前記第１のヨークの当接面より突出する量は、前記第１の固定部材および前記第２の固定部材と前記第２のヨークの当接面とのクリアランスよりも大きいことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記第２のヨークは、前記第１の固定部材の内壁および前記第２の固定部材の規制壁によって、位置を規制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。
3. 前記レンズ保持枠は、コイルを有することを特徴とする請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 請求項１ないし３の何れか１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。

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