JP6537268B2 - レンズ駆動装置、及び光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置を含む光学機器のレンズ駆動装置等に用いられるボイスコイルモータの改良に関する。

デジタルカメラ等の光学機器では、機器に対する高性能化の要求に応えるため、ズームレンズやフォーカスレンズを駆動するレンズ駆動装置として、平板磁石と駆動コイルとを組み合わせて直線運動を行うボイスコイルモータを用いたものがある（特許文献１）。

特開平７−３９１２９号公報

上記特許文献１では、ボイスコイルモータをレンズ駆動装置に採用することで、レンズを減速機構等を介することなく駆動することができるため、高速、低騒音かつ低消費電力でレンズを駆動することが可能となる。

しかし、近年のカメラの高倍率化及び撮像素子の大型化に伴い、レンズの径や重量が大きくなる一方、カメラの小型化が求められている。このため、ボイスコイルモータの小型化を確保しつつボイスコイルモータのモータ効率を高めて高出力化を図る必要がある。

そこで、本発明は、ボイスコイルモータの小型化を確保しつつボイスコイルモータのモータ効率を高めて高出力化を図ることができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に延びる２つのガイドバーに沿って移動可能に支持されるレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向に駆動するボイスコイルモータと、を備えるレンズ駆動装置であって、前記ボイスコイルモータは、第１ヨークと、前記第１ヨークと平行に配置された第２ヨークと、前記第１ヨークの前記第２ヨークに対向する面に固定された永久磁石と、前記前記第２ヨークに沿って移動可能に設けられ、通電されることで、前記永久磁石から前記第２ヨークに向かう磁力線に対して直交する方向である前記第２ヨークに沿う方向に推進力を受ける駆動コイルと、を備えるボイスコイルモータであって、前記第２ヨークに対向する前記永久磁石の幅寸法は、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの幅寸法より大きく、且つ、前記駆動コイルの外形の幅寸法と等しく、前記永久磁石と前記第２ヨークの間に存在する前記駆動コイルの一辺の内側の幅寸法の全てに亘り、前記磁力線と前記駆動コイルが直交し、前記永久磁石から前記第２ヨークに向かう前記磁力線と前記駆動コイルが直交している領域が、前記レンズ保持部材を支持するために設けられている前記２つのガイドバーの間において前記２つのガイドバーを結ぶ直線に沿って配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、ボイスコイルモータの小型化を確保しつつボイスコイルモータのモータ効率を高めて高出力化を図ることができる。

本発明の光学機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側から見た斜視図である。 フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動装置を光軸方向から見た図である。 ボイスコイルモータを光軸方向から見た図である。 図３に示すボイスコイルモータの上面図である。 従来のボイスコイルモータを光軸方向から見た図である。 （ａ）は本発明例のボイスコイルモータの永久磁石の表面から第２ヨーク等に向かう磁力線の様子を示す図、（ｂ）は従来例のボイスコイルモータの永久磁石の表面から第２ヨーク等に向かう磁力線の様子を示す図である。 レンズ駆動装置の変形例を光軸方向から見た図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の一例を説明する。

図１は、本発明の光学機器の実施形態の一例であるデジタルカメラを正面側から見た斜視図である。

本実施形態のデジタルカメラは、図１に示すように、カメラ本体１１の正面側に、レンズ鏡筒１２が設けられ、カメラ本体１１の正面側には、レリーズボタン１４やポップアップ式のストロボ部１３等が設けられている。レンズ鏡筒１２の撮影光学系を通過した被写体光束は、カメラ本体１１の内部に設けられた不図示の撮像素子に結像して光電変換され、撮像素子から出力された画像信号は、不図示の画像処理部にて所定の画像処理が施される。レンズ鏡筒１２の撮影光学系を構成するズームレンズやフォーカスレンズ等は、それぞれレンズ駆動装置により光軸方向に駆動される。

図２は、フォーカスレンズ１６を駆動するレンズ駆動装置２０を光軸方向から見た図である。図２に示すように、レンズ駆動装置２０は、フォーカスレンズ１６を保持するレンズ保持部材１５と、レンズ保持部材１５を光軸方向に駆動するボイスコイルモータ１０とを有する。レンズ保持部材１５は、光軸方向に延びる２つのガイドバー９に移動可能に支持されている。また、レンズ保持部材１５には、後述するボイスコイルモータ１０の駆動コイル６が接着等により固定されている。

図３は、ボイスコイルモータ１０を光軸方向から見た図である。図４は、図３に示すボイスコイルモータ１０の上面図である。なお、図２及び図３では、図４に示すサブヨーク５の図示を省略している。

図３及び図４に示すように、ボイスコイルモータ１０は、互いに平行配置された第１ヨーク３及び第２ヨーク４を有するＵ字形ヨーク２を備える。第１ヨーク３の第２ヨーク４に対向する面には、永久磁石１が第１ヨーク３の長手方向に沿って設けられ、永久磁石１は、第１ヨーク３に接着等により固定されている。

第２ヨーク４には、筒状に巻回された駆動コイル６が隙間を有して外挿され、駆動コイル６は、永久磁石１に対して隙間を有して対向配置されている。駆動コイル６は、本実施形態では、前述したように、レンズ保持部材１５に接着等により固定され、かかる固定状態においては、第１ヨーク３及び第２ヨーク４は、レンズ保持部材１５に保持されたフォーカスレンズ１６の光軸と平行に配置される。

第１ヨーク３の第２ヨーク４と反対側の面には、位置決めピン７が設けられ、位置決めピン７は、不図示の鏡筒部材に設けられた位置決め穴部に嵌合されて鏡筒部材に対するボイスコイルモータ１０の位置決めが行われる。ボイスコイルモータ１０の位置決め後、Ｕ字形ヨーク２が鏡筒部材にネジ等により固定される。また、第１ヨーク３及び第２ヨーク４の各先端には、Ｕ字形ヨーク２の両端の磁路を閉じるために、平板状のサブヨーク５が着脱自在に取り付けられている。

そして、駆動コイル６に通電すると、フレミングの左手の法則により、永久磁石１の表面から第２ヨーク４に向かう磁力線８に対して直交する方向である図４のＺ方向に推進力を受ける。これにより、駆動コイル６が第２ヨーク４に沿って移動し、駆動コイル６に固定されたレンズ保持部材１５が光軸方向に駆動される。

ここで、本実施形態のボイスコイルモータ１０は、図３に示すように、第２ヨーク４に対向する永久磁石１の幅寸法Ｈ１は、第２ヨークの幅寸法Ｈ２より大きくなるように設定されている。

次に、図６を参照して、図２に示す本発明例のボイスコイルモータ１０と図５に示す従来例のボイスコイルモータ１００との比較について説明する。従来例のボイスコイルモータ１００は、本発明例のボイスコイルモータ１０に対して第２ヨーク４に対向する永久磁石１の幅寸法Ｈ１が第２ヨークの幅寸法Ｈ２より小さくなるように設定されている点を除いて同一構成とする。

図６（ａ）は本発明例のボイスコイルモータ１０の永久磁石１の表面から第２ヨーク４等に向かう磁力線８の様子を示す図、図６（ｂ）は従来例のボイスコイルモータ１００の永久磁石１の表面から第２ヨーク４等に向かう磁力線８の様子を示す図である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、永久磁石１の表面から第２ヨーク４に向かう磁力線８と駆動コイル６が直交している破線で囲まれた領域Ａ，Ｂは、図４のＺ方向に電磁力を発生し推進力が得られる。

一方、その他の領域は、破線で囲まれた領域Ａ，Ｂの磁力線８とは向きが１８０°反対方向、即ち、第２ヨーク４から駆動コイル６の向きに磁力線が発生する。このため、その他の領域では、破線で囲まれた領域で発生する電磁力と反対方向に電磁力が発生する。この反対方向に発生する電磁力は、図４のＺ方向の電磁力に対して電磁力ロスとなるため、その他の領域で発生する電磁力を小さくすることで、ボイスコイルモータの高効率化が可能となる。

ここで、図６（ｂ）に示す従来例のボイスコイルモータ１００では、永久磁石１の幅寸法Ｈ１が第２ヨークの幅寸法Ｈ２より小さく設定されているため、破線で囲まれた領域Ｂで発生する磁力線８は、駆動コイル６の一辺の中央部のみの領域となる。

これに対し、図６（ａ）に示す本発明例のボイスコイルモータ１０では、永久磁石１の幅寸法Ｈ１が第２ヨークの幅寸法Ｈ２より大きく設定されているため、破線で囲まれた領域Ａで発生する磁力線８は、駆動コイル６の一辺の全領域となる。

このため、本発明例のボイスコイルモータ１０は、従来例のボイスコイルモータ１００に比べてその他の領域で発生する電磁力が小さくなり、図４のＺ方向に大きな推進力を発生させることができる。また、本発明例のボイスコイルモータ１０は、駆動コイル６の可動領域を永久磁石１に投影した面積が従来例のボイスコイルモータ１００と同面積であるため、大型化を招くことなく、モータの高効率化が可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、ボイスコイルモータ１０の小型化を確保しつつボイスコイルモータ１０のモータ効率を高めて高出力化を図ることができる。このため、カメラの高倍率化や撮像素子の大型化に伴ってレンズの径や重量が大きくなっても、レンズ鏡筒やカメラの大型化を回避しつつ、高速、低騒音かつ低消費電力で高精度なレンズ駆動が可能となる。

なお、本発明の構成は、上記実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上記実施形態では、上記領域Ａを２つのガイドバー９を結ぶ直線に対して傾斜配置しているが、これに代えて、図７に示すように、上記領域Ａをガイドバー９を結ぶ直線に沿って配置してもよい。このようにすると、２つのガイドバー９を結ぶ直線を軸にしたレンズ保持部材１５に対する回転モーメントの発生を防止することができるため、レンズ保持部材１５の傾きを減らすことができ、より効率良くレンズを駆動することが可能となる。

１ 永久磁石
２ Ｕ字形ヨーク
３ 第１ヨーク
４ 第２ヨーク
５ サブヨーク
６ 駆動コイル
７ 位置決めピン
８ 磁力線
９ ガイドバー
１０ ボイスコイルモータ
１１ カメラ本体
１２ レンズ鏡筒
１５ レンズ保持部材
２０ レンズ駆動装置

Claims (2)

1. 光軸方向に延びる２つのガイドバーに沿って移動可能に支持されるレンズ保持部材と、前記レンズ保持部材を光軸方向に駆動するボイスコイルモータと、を備えるレンズ駆動装置であって、
   前記ボイスコイルモータは、
   第１ヨークと、
   前記第１ヨークと平行に配置された第２ヨークと、
   前記第１ヨークの前記第２ヨークに対向する面に固定された永久磁石と、
   前記前記第２ヨークに沿って移動可能に設けられ、通電されることで、前記永久磁石から前記第２ヨークに向かう磁力線に対して直交する方向である前記第２ヨークに沿う方向に推進力を受ける駆動コイルと、を備えるボイスコイルモータであって、
   前記第２ヨークに対向する前記永久磁石の幅寸法は、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークの幅寸法より大きく、且つ、前記駆動コイルの外形の幅寸法と等しく、
   前記永久磁石と前記第２ヨークの間に存在する前記駆動コイルの一辺の内側の幅寸法の全てに亘り、前記磁力線と前記駆動コイルが直交し、
   前記永久磁石から前記第２ヨークに向かう前記磁力線と前記駆動コイルが直交している領域が、前記レンズ保持部材を支持するために設けられている前記２つのガイドバーの間において前記２つのガイドバーを結ぶ直線に沿って配置されていることを特徴とするレンズ駆動装置。
2. 請求項１に記載のレンズ駆動装置を備えることを特徴とする光学機器。