JPH0886948A

JPH0886948A - 光学機器

Info

Publication number: JPH0886948A
Application number: JP6224960A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ogura; 栄夫小倉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-20
Filing date: 1994-09-20
Publication date: 1996-04-02

Abstract

(57)【要約】【目的】レンズ移動中にレンズが揺動しない安定した
レンズの移動が可能であって、良好な撮影画像を得るこ
とができる小型で、かつ簡単な構成の光学機器を提供す
る。【構成】光学部材を保持するとともに、複数の磁極が
形成される磁気部を有する移動可能な光学保持部材と、
通電されることで磁界を発生させ、該磁気部との間に磁
気的に作用する該光学保持部材に対して固定のコイル
と、少なくとも該磁気部に形成された磁極の磁路を形成
する磁路形成部材と、該光学保持部材を移動可能に支持
する固定の支持部材とから構成され、該支持部材は該磁
気部と該磁路形成部材との間に設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学部材を駆動する光
学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、メモリ、マイコン等半導体チップ
の進歩により、携帯型の情報機器は、小型化、高性能化
の一途をたどり、その普及が期待されている。この携帯
型情報機器は、顧客の管理等のため上着のポケットに入
れて持ち歩くものであるから、携帯性に優れるような小
型であること、その中でも特に薄いことが必要条件にな
っている。またこのような情報機器には被写体像を撮像
する機能が含まれるものがあり、その場合、薄型化する
ためには撮像光学系、駆動機構系を含めた撮像系全体を
薄くしなければならない。

【０００３】図８に従来の撮像系であるズームレンズ機
構を示す。１０１ａは第１レンズ群、１０１ｂは第２レ
ンズ群、１０１ｃは第３レンズ群、１０１ｄは第４レン
ズ群である。その中で第２レンズ群１０１ｂがズーミン
グのために、第４レンズ群１０１ｄが焦点調節のために
所定範囲光軸方向に可動となっている。１０２は光学ロ
ーパスフィルタ、１０３はＣＣＤ等の撮像素子である。
１０４は第１レンズ群１ａ、第３レンズ群１０１ｃ、撮
像素子１０３等を保持している筐体である。１０５は第
２レンズ群の光学保持部材、１０６は第２レンズ群１０
１ｂの光軸方向作動を案内するガイドピンである。１０
７は第２レンズ群１０１ｂの光学保持部材１０５と係合
し第２レンズ群１０１ｂを光軸方向に搬送するねじ部材
であって、片寄せばね１０８を介した片寄せ部材１０９
によって光学保持部材１０５との間のガタ取りを行って
いる。第２レンズ群１０１ｂは、ガイドピン１０６とね
じ部材１０７とによって軸支されている。１１０はステ
ップモータであって、ギヤ群１１１、ねじ部材１０７を
介して第２レンズ群１０１ｂを保持する光学保持部材１
０５を駆動する。第４レンズ群１０１ｄについても同様
に保持されていて、この場合ステップモータ１１２に直
結したねじ部材１１３との係合によって第４レンズ群が
光軸方向に搬送される。１１４は絞り手段であってモー
タ等の動力源１１５によって絞りの開口径が変化する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例にお
いて、レンズの小型化に伴いレンズの敏感度を上げると
レンズの位置精度も向上させる必要があり、微小なレン
ズ位置変化が撮影画像に与える影響が大きくなってしま
う問題があった。特にビデオカメラでは、レンズ移動中
レンズが揺動することによって撮影画像がゆらゆらと揺
れるいわゆる“像ゆれ”の発生が問題になってきてい
る。またスチルカメラでは、微小なレンズ位置変化によ
ってピントが大きくずれたり、ズームの倍率が変化した
りする。これは、レンズの作動を案内するガイドピン
と、レンズを保持する光学保持部材との接触が不安定で
あるために発生する問題である。この問題に対して例え
ば特開平４−５６０７号公報では、固定筒と可動筒がそ
れぞれ各筒に設けられた案内溝に配したボールベアリン
グにガイドされ、反対側からは超音波モータの振動体に
よって押圧されつつガタなく超音波モータによって可動
筒が光軸方向に駆動する機構が公開されている。しかし
この超音波モータは被駆動体との界面に進行波を発生し
て駆動するため、表面荒さ等、界面の摩擦状態が駆動特
性に大きく影響を及ぼし、品質の管理が難しい。さらに
固定筒と可動筒の組み込みは光軸方向、アクチュエータ
としての超音波モータの組み込みは光軸と垂直方向と互
いに異なっていたり、固定筒に可動筒をボールベアリン
グを介しながら挿入するため、組立時には複雑な動作が
必要であった。

【０００５】本発明の目的は、レンズ移動中にレンズが
揺動しない安定したレンズの移動が可能であって、良好
な撮影画像を得ることができる小型で、かつ簡単な構成
の光学機器を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学部材を保
持するとともに、複数の磁極が形成される磁気部を有す
る移動可能な光学保持部材と、通電されることで磁界を
発生させ、磁気部との間に磁気的に作用する該光学保持
部材に対して固定のコイルと、少なくとも磁気部に形成
された磁極の磁路を形成する磁路形成部材と、光学保持
部材を移動可能に支持する固定の支持部材とから構成さ
れ、支持部材は磁気部と磁路形成部材との間に設けられ
ることによって、磁気部と磁路形成部材との間に磁力が
生じるので、光学保持部材は支持部材に対して特別な付
勢手段を用いることなく付勢力を与えられ、安定的に支
持される。

【０００７】

【実施例】図１は、本発明の特徴を最もよく表す第１の
実施例である。同図において１はレンズ等の光学部材を
保持する光学保持部材であって図中下面にＶ溝部１ａ、
１ｂと平面溝部１ｃおよび後述の永久磁石２が取り付け
られる取付部１ｅが形成されている。ｋは光学系の光軸
を表している。２は磁気部である、例えば永久磁石など
の磁気部材であって光軸方向に着磁され、光学保持部材
１の取付部１ｅに接着剤等により固着している。３は通
電されることで磁界を発生させるコイル、４は回転部材
としてのボール、５は光学保持部材１を移動可能に支持
する支持部材である。コイル３は支持部材５のコイル取
付部５ｅに接着剤等により固着される。支持部材５には
光学保持部材１の移動規制する３つのＶ溝部５ａ、５
ｂ、５ｃが形成されていて、支持部材５の各Ｖ溝部５
ａ、５ｂ、５ｃと光学保持部材１のＶ溝部１ａ、１ｂと
平らな面の溝１ｃとの間にボール４がそれぞれ挾持され
ている。ここで光学保持部材１のＶ溝部１ａ、１ｂと支
持部材５のＶ溝部５ａ、５ｂの溝方向はレンズの光軸方
向であって、この２組のＶ溝部およびボール４と、残る
１つの平面溝部１ｃと支持部材５のＶ溝部５ｃと光学保
持部材１の平面溝部１ｃと支持部材５のＶ溝部５ｃ間に
挟まれているボール４とによって支持部材５に対する光
学保持部材１の三次元方向の姿勢が決まり、ボール４の
転がりによって光学保持部材１がレンズ光軸方向に移動
する。６ａ、６ｂは光学保持部材１の位置を検出する位
置センサで、一方が光学保持部材１の保持部１ｄに、他
方が支持部材５の保持部５ｄにそれぞれ保持され、光学
保持部材１の位置を磁気的、あるいは光学的な手段等で
検出する。例えば磁気的に検出する場合、６ａが永久磁
石、６ｂがホール素子の組み合わせであったり、光学的
に検出する場合、６ａが規則正しい凹凸を持ったスケー
ル、６ｂがレーザの発光部と受光部を持った半導体素子
の組み合わせ等である。これらの検出手段は特開平５−
３４４４０４号公報、特開平５−２２４１１２号公報等
で公開されているためここでは詳述しない。尚、以降の
説明では、便宜上、磁気的に検出するものとし、６ａを
磁石、６ｂをホール素子とする。７は電気実装基板であ
ってコイル３が結線され、支持部材５の外形に嵌合する
ような穴部７ａが設けられているので支持部材５に対し
嵌合して位置決めされる。８は高透磁率の物性を持った
軟鉄等で出来た磁路形成部材としてのヨークであり、穴
部８ａ、８ｂに支持部材５の一部が嵌合することによっ
て支持部材５に対する位置が決められ、永久磁石２との
間で磁気回路を形成している。したがって永久磁石２と
ヨーク８の間は磁力によって吸引力が働いていて、それ
ぞれに固設している光学保持部材１と支持部材５はボー
ル４を挾持する方向に力を加えている。このため光学保
持部材１が移動中であっても光学保持部材１と支持部材
５とボール４の関係は常にガタが生じることなく極めて
安定である。なお光学保持部材１をプラスチックマグネ
ットで作ることによって永久磁石２を一体で作製するこ
とも出来る。

【０００８】次にその組立法を述べる。１．支持部材５に対して、コイル３、ホール素子６ｂ、
電気実装基板７、ヨーク８が上述のようにそれぞれ位置
決めされ、積み重ねるようにして接着剤等により固着す
る。２．電気実装基板７に対してコイル３と位置センサ６ｂ
の配線を行う。３．ボール４をそれぞれガイド上のＶ溝５ａ、５ｂ、５
ｃに乗せる。４．レンズ系を含む光学保持部材１の所定の位置に永久
磁石２、６ａを接着剤等で固着する。５．所定の溝間にボール４が挟まれるように光学保持部
材１を支持部材５に乗せる。

【０００９】このように光学保持部材１を光軸方向に駆
動するコイル３、永久磁石２、ヨーク８から成るアクチ
ュエータ、位置センサ、光学保持部材１と支持部材５間
のボール支持部が一方向の積み重ねによって容易に組み
立てられるので例えばロボット等による大量生産によっ
てコストを低減することが出来る。

【００１０】図２に光軸と垂直方向の断面図を示す。図
１と同一のものには同じ番号が付加してある。２１、２
２はそれぞれＶ溝１ａ、溝１ｃとボール４との接触点す
なわち支持部である。永久磁石２、コイル３、ヨーク８
によって構成されたアクチュエータにおいてコイル３に
電流を流すと後述する磁気回路と電流との相互作用によ
り駆動力が発生し光学保持部材１が光軸方向（紙面と垂
直方向）に移動する。このとき永久磁石２は光学保持部
材１に固着されており、レンズを保持しているときの光
学保持部材１に対して永久磁石２が十分重いとすると、
可動部としての重心は光軸に対して図中下方、すなわち
永久磁石２の近辺となる。光軸と垂直平面内において図
のようにＸ軸、Ｙ軸を定め、右上の象限から時計回りに
第１、第２、第３、第４象限とすると、第２また第３象
限に前記重心が存在し、連続した第２、第３象限内に支
持部材５および永久磁石２、コイル３、ヨーク８から成
るアクチュエータが配置されている。このように可動部
としての重心が光軸から外れている場合、重心が存在す
る同一象限内あるいは連続した２象限内に駆動力を発生
させる部分もしくは駆動力が作用する部分と可動部が支
えられる支持部が配置されている、つまり駆動力が作用
する永久磁石２近傍が光学保持部材１を含む可動部の重
心であって、その重心に対して近傍位置であって重心位
置の両側に設けた支持部２１、２２で光学保持部材１を
支持しているから、光学保持部材１が駆動中でも安定し
た状態を保つことが出来る。

【００１１】本図において光学保持部材１のＹ軸を通る
断面とボール４を通りＹ軸と平行な断面をそれぞれ断面
Ａ−Ａ、断面Ｂ−Ｂとして図３に示し、光学保持部材１
が光軸方向に駆動する様子を説明する。

【００１２】図３の断面Ａ−Ａ（ａ）、（ｂ）、（ｃ）
および断面Ｂ−Ｂにおける（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、
光学保持部材１が同一位置でのそれぞれの断面を示す。
断面Ａ−Ａ（ｂ）において永久磁石２とヨーク８の間で
図中点線で示す磁路が形成されている。永久磁石２とヨ
ーク８の間の磁路中に存在するコイル３に電流を流す
と、磁力と電流の相互作用により発生する駆動力によっ
て光学保持部材１は光軸方向に移動する。電流の方向を
変化させることによって移動する方向が変化する。断面
Ｂ−Ｂ（Ｂ）はボール４が光学保持部材１を支持してい
る様子を表したものである。前述したように断面Ａ−Ａ
において永久磁石２とヨーク８の間は磁力によって吸引
力が働いているため光学保持部材１と支持部材５はボー
ル４を介してガタなく密着しており、光学保持部材１が
図中方向すなわち（Ａ）方向に移動する際はボール４は
左回転しながら、また（Ｃ）方向に移動する際は右回転
をしながらやはり光学保持部材１と支持部材５はボール
４を介してガタなく安定に光学保持部材１の姿勢を移動
中も保持することができる。

【００１３】また光学保持部材１と支持部材５間のボー
ル４が転がりながら光学保持部材１が移動するので、ボ
ール４に対して光学保持部材１および支持部材５との間
に働く転がり摩擦は、従来例で記載したガイドピンとレ
ンズの保持部材の接触部に働くすべり摩擦に比べると、
無視できるほど小さく、摩擦によるレンズ移送時の負荷
を低減できる。

【００１４】図４に第２の実施例として磁路をよりコイ
ル３に集中させて駆動力および磁路の安定化を図った例
を示す。４１、４２は永久磁石でそれぞれ光軸と垂直方
向に着磁されている。４３は永久磁石４１、４２に固着
しているバックヨークである。このような構成において
磁路は最も空間的ギャップが少ない永久磁石４１、４２
の下面とヨーク８の間に集中する。

【００１５】次に図５、図６において絞り装置について
説明する。図５は絞り装置を光軸と垂直方向の断面図、
図６は図５のＣ−Ｃ断面である。５１、５２は絞り羽根
であってそれぞれ図中矢印方向に駆動し、絞り開口部５
３の開口を制御するようになっている。アクチュエータ
としての構成は図１の永久磁石２、コイル３、ヨーク８
から成る光学保持部材１のアクチュエータとまったく同
様であって、図５ではそれぞれ永久磁石５４ａ、５４
ｂ、コイル５５ａ、５５ｂ、ヨーク８に対応している。
レンズ保持手段が光軸方向に駆動していたのに対し、絞
り羽根は光軸と直角方向に駆動するため、前記永久磁石
５４ａ、５４ｂ、コイル５５ａ、５５ｂ、支持部材５６
等の駆動および支持手段を光軸と直角方向に配置するこ
とによってその目的が達成される。７は電気実装基板、
８はヨークであり、上記永久磁石５４との間で磁気回路
を形成している。両絞り羽根５１、５２の駆動および支
持手段についてはいままで説明してきたものとまったく
同様のことが言えるため、ここでは説明しない。

【００１６】以上説明した本発明による駆動および支持
手段を従来の撮影光学系に適用した例を図７に模式的に
示す。駆動の対象になるのは、第２レンズ群１０１ｂ、
第４レンズ群１０１ｄ、および絞り手段１１４である。
これらはそれぞれ支持手段７０、７１、７２によって基
板７に対して支持され、基板７上の駆動手段７３、７
４、７５によってそれぞれ所定の方向に駆動される。コ
イル等の電気部品は基板７に実装されている。ｔは駆動
部第２レンズ群１０１ｂ、第４レンズ群１０１ｄ、およ
び絞り手段１１４周辺の筐体の光軸と直交する方向の外
形寸法である。レンズの両側のガイドピンによりレンズ
枠が軸支された従来のものに対して撮像光学系の寸法を
小型化することが出来る。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、光学部材を保持す
るとともに、複数の磁極が形成される磁気部を有する移
動可能な光学保持部材と、通電されることで磁界を発生
させ、磁気部との間に磁気的に作用する該光学保持部材
に対して固定のコイルと、少なくとも磁気部に形成され
た磁極の磁路を形成する磁路形成部材と、光学保持部材
を移動可能に支持する固定の支持部材とから構成され、
支持部材は磁気部と磁路形成部材との間に設けられるこ
とによって、磁気部と磁路形成部材との間に常に磁力が
生じるので、光学保持部材は支持部材に対して特別な付
勢手段を用いることなく付勢力を与えられ、移動可能に
支持されていたとしても安定的に支持されるから、例え
ば従来の問題点であった機構上にガタによる像揺れが防
止できるとともに、簡単な構成で、小型化することが可
能になる。

【００１８】また、磁気部、コイル、磁路形成部材およ
び支持部材は光学部材の光軸に直交する方向に重なり合
って配置されていることによって、磁気効率を向上で
き、コイルに流れる電流が少なくても十分な駆動力を得
ることができる。

【００１９】さらに、光学保持部材は回転部材を介して
支持部材に支持されることによって、摩擦による駆動力
の低下を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る光学装置の組み立
て構成図

【図２】本発明に係る光学装置の光軸と垂直方向の断面
図

【図３】本発明に係る光学装置の光軸方向の断面図

【図４】第２の実施例に係る光学装置の図

【図５】本発明に係る絞り装置の正面図

【図６】本発明に係る絞り装置の断面図

【図７】本発明に係る光学装置の模式図

【図８】従来例に係る光学装置の断面図

【符号の説明】

１光学保持部材２永久磁石３コイル４ボール５支持部材６ａ、６ｂ位置センサ７電気実装基板８ヨーク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学部材を保持するとともに、複数の磁
極が形成される磁気部を有する移動可能な光学保持部材
と、通電されることで磁界を発生させ、該磁気部との間に磁
気的に作用する該光学保持部材に対して固定のコイル
と、少なくとも該磁気部に形成された磁極の磁路を形成する
磁路形成部材と、該光学保持部材を移動可能に支持する固定の支持部材と
から構成され、該支持部材は該磁気部と該磁路形成部材との間に設けら
れることを特徴とする光学機器。
【請求項２】前記磁気部、前記コイル、前記磁路形成
部材および前記支持部材は前記光学部材の光軸に直交す
る方向に重なり合って配置されていることを特徴とする
請求項１記載の光学機器。
【請求項３】前記支持部材は前記光学保持部材の光軸
方向の移動範囲を規制する規制部を有することを特徴と
する請求項１もしくは２記載の光学機器。
【請求項４】前記磁路形成部材は前記支持部材の位置
を位置決めする位置決め部を有することを特徴とする請
求項１、２もしくは３記載の光学機器。
【請求項５】前記支持部材は前記コイルの位置の位置
を位置決めする位置決め部を有することを特徴とする請
求項１、２、３もしくは４記載の光学機器。
【請求項６】前記磁気部は前記光学保持部材に取り付
けられた永久磁石部材であることを特徴とする請求項
１、２、３、４もしくは５記載の光学機器。
【請求項７】前記光学保持部材は回転部材を介して前
記支持部材に支持されることを特徴とする請求項１、
２、３、４、５もしくは６記載の光学機器。