WO2022138573A1 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

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WO2022138573A1
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yoke
coil
optical axis
axis direction
lens
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PCT/JP2021/047060
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English (en)
French (fr)
Inventor
武藤梓
臼井一利
Original Assignee
株式会社ニコン
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/02Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses
    • G02B7/04Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for lenses with mechanism for focusing or varying magnification

Definitions

  • Patent Document 1 As a lens driving device, a lens barrel using a voice coil motor has been proposed (for example, Patent Document 1). It is desired to reduce the size of the voice coil motor.
  • the lens barrel has a first yoke and a second yoke having a length in the optical axis direction, and the first yoke and the second yoke having a length in the optical axis direction.
  • a coil that can move in the optical axis direction by the magnetic force of the second magnet and a lens holding frame that holds the lens and can move in the optical axis direction integrally with the coil are provided. It has a groove along the optical axis direction.
  • the image pickup apparatus includes the lens barrel.
  • the configuration of the embodiment described later may be appropriately improved, or at least a part thereof may be replaced with another configuration. Further, the configuration requirements without particular limitation on the arrangement are not limited to the arrangement disclosed in the embodiment, and can be arranged at a position where the function can be achieved.
  • FIG. 1 is a diagram showing a camera including a lens barrel according to an embodiment and a camera body.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the configuration of the voice coil motor
  • FIG. 2B is a view of the voice coil motor as viewed from the direction of arrow AR1 in FIG. 2A.
  • 3A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1
  • FIG. 3B is a diagram in which the coil is not shown in FIG. 3A.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (A).
  • 5 (A) and 5 (B) are diagrams for explaining the configuration of the lens holding frame according to the comparative example.
  • 6 (A) and 6 (B) are diagrams for explaining the movable range of the coil.
  • FIG. 7A is a perspective view showing the configuration of the voice coil motor according to the first modification
  • FIG. 7B is a view of the voice coil motor as viewed from the direction of arrow AR11 in FIG. 7A. be.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a movable range of the coil in the voice coil motor according to the first modification.
  • FIG. 9 is a front view showing a schematic configuration of the voice coil motor according to the modified example 2.
  • lens barrel 100 according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, some elements may be omitted for ease of understanding.
  • FIG. 1 is a diagram showing a camera 1 including a lens barrel 100 and a camera body 101 according to the present embodiment.
  • the lens barrel 100 is removable from the camera body 101, but the present invention is not limited to this, and the lens barrel 100 and the camera body 101 may be integrated.
  • the camera body 101 includes an image sensor 111, a control unit 112, and the like inside.
  • the image pickup device 111 is composed of a photoelectric conversion element such as a CCD (Charge Coupled Device), and converts a subject image imaged by an imaging optical system (lens barrel 100 mounted on the camera body 101) into an electric signal. do.
  • CCD Charge Coupled Device
  • the control unit 112 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and collectively controls the operation of the entire camera 1 related to shooting including focusing drive in the camera body 101 and the mounted lens barrel 100.
  • CPU Central Processing Unit
  • the lens barrel 100 includes a first fixed cylinder 10 and a second fixed cylinder 20 arranged on the inner peripheral side of the first fixed cylinder 10.
  • the first fixed cylinder 10 is composed of a plurality of parts, but may be composed of one part.
  • a lens mount LM that allows the lens barrel 100 to be attached to and detached from the camera body 101 is fixed to the first fixed cylinder 10.
  • the lens barrel 100 includes a plurality of lenses L1 to L4 sequentially arranged along a common optical axis OA.
  • the lens L3 is held by the lens holding frame F3, and the other lenses are held by the second fixed cylinder 20.
  • Each of the lenses L1 to L4 may be composed of a plurality of lenses.
  • the lens L3 is a focus lens and is moved in the optical axis direction to adjust the focus.
  • the lens L3 is provided so as to be moved in the optical axis direction by a voice coil motor (VCM: Voice Coil Motor) 30 arranged inside the lens barrel 100.
  • VCM Voice Coil Motor
  • the lens holding frame F3 includes an engaging portion 116 projecting in a direction intersecting the optical axis OA.
  • the engaging portion 116 engages with the straight groove 22 of the second fixed cylinder 20.
  • the straight groove 22 extends in the optical axis direction, whereby the rotation of the lens holding frame F3 about the optical axis OA is restricted, and the lens holding frame F3 is guided by the straight groove 22 to the optical axis. Move straight in the direction.
  • the lens holding frame F3 may be guided in the optical axis direction by a guide bar extending in the optical axis direction instead of the straight groove 22.
  • the VCM 30 is driven by the drive device 113.
  • the drive device 113 controls the focusing drive of the lens L3 under the control of the control unit 112 of the camera body 101.
  • the drive device 113 is the position information of the lens L3 input from a position detection mechanism (not shown) such as an optical encoder or a magnetic encoder, and the lens L3 input from the control unit 112 of the camera body 101.
  • a drive signal of the VCM 30 is generated based on the target position information and output to the VCM 30.
  • the VCM30 drives the lens L3 in a straight line in the optical axis direction by a drive signal.
  • the lens holding frame F3 is connected to the coil 35 included in the VCM 30.
  • the coil 35 of the VCM 30 does not have a holding force to maintain the position, and therefore moves freely. Therefore, when the lens barrel 100 is turned upward or downward, the coil 35 moves due to the weight of the lens holding frame F3 and the lens L3, the lens holding frame F3 collides with the second fixed cylinder 20, and an impact sound is generated. There is a risk. Therefore, as shown in FIG. 1, a cushion material 40 is provided at a portion of the second fixed cylinder 20 that overlaps with the lens holding frame F3 in the optical axis direction. As a result, the lens holding frame F3 collides with the cushion material 40, so that the impact is alleviated and the impact sound is suppressed.
  • the control unit 112 in the camera body 101 is driven.
  • the focusing drive of the lens barrel 100 is controlled via the device 113.
  • the image sensor 111 converts the subject image light imaged by the lens barrel 100 into an electric signal, and records (that is, shoots) the image data in a memory (that is, not shown) included in the camera body 101.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the configuration of the VCM30
  • FIG. 2B is a view of the VCM30 as viewed from the direction of arrow AR1 in FIG. 2A
  • 3 (A) is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1
  • FIG. 3 (B) is a diagram in which the coil 35 is not shown in FIG. 3 (A).
  • the VCM 30 has a first side yoke 31a and a second side yoke 31b having a length in the optical axis direction and a length in the optical axis direction.
  • the center yoke 32 is provided between the first side yoke 31a and the second side yoke 31b.
  • the center yoke 32 has a groove 322 along the optical axis direction.
  • the center yoke 32 has a groove 322 on the side where the lens 3 is arranged. In other words, the groove 322 opens toward the lens L3.
  • the VCM 30 has an upper yoke 34a connecting one ends of the first side yoke 31a, the second side yoke 31b, and the center yoke 32 in the optical axis direction, a first side yoke 31a, a second side yoke 31b, and a center yoke.
  • a lower yoke 34b connecting the other end of the 32 in the optical axis direction is provided. As a result, a closed magnetic path is formed.
  • the first magnet 33a is arranged on the side surface of the first side yoke 31a on the center yoke 32 side
  • the second magnet 33b is arranged on the side surface of the second side yoke 31b on the center yoke 32 side.
  • the first magnet 33a is arranged so that the center yoke 32 side is the north pole
  • the second magnet 33b is also arranged so that the center yoke 32 side is the north pole.
  • the magnetic flux enters the center yoke 32 from the north pole of the first magnet 33a and the second magnet 33b, passes through the upper yoke 34a and the lower yoke 34b, the first side yoke 31a and the second side yoke 31b, and then the first magnet.
  • a magnetic path is formed to return to the S poles of 33a and the second magnet 33b, respectively.
  • the VCM 30 includes a coil 35 penetrated through the center yoke 32.
  • the coil 35 of the VCM 30 in the present embodiment has a substantially D shape.
  • the winding start SP of the coil 35 faces the groove 322 of the center yoke 32.
  • the conductive wire extending from the winding start SP of the coil 35 can be pulled out to the outside of the coil 35 without being sandwiched between the coil 35 and the center yoke 32.
  • the conductive wire drawn from the coil 35 (the conductive wire extending from the start of winding and the conductive wire extending from the end of winding) is connected to a substrate (for example, FPC (Flexible Printed Circuits)) attached to the lens holding frame F3.
  • the holding frame F3 and the coil 35 move integrally.
  • the conductive wire drawn from the coil 35 is steadily moved as the coil 35 moves. It is possible to prevent the conductive wire from being cut due to a load applied to the conductive wire due to being pulled or pulled.
  • a drive signal (current) is input to the coil 35 from the drive device 113 (see FIG. 1) provided in the lens barrel 100.
  • the coil 35 moves in the optical axis direction due to the magnetic force of the first magnet 33a and the second magnet 33b. More specifically, the coil 35 moves in the optical axis direction due to the electromagnetic interaction between the coil 35 through which the current flows and the first magnet 33a and the second magnet 33b.
  • the direction of the current flowing through the coil 35 By changing the direction of the current flowing through the coil 35, the moving direction of the coil 35 can be switched between the subject side and the camera body 101 side. Further, by changing the value of the current flowing through the coil 35, the driving force and the moving speed of the coil 35 can be changed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3 (A).
  • the lens holding frame F3 has a first portion 51 located inside the coil 35 and a first portion 51 located outside the coil 35. It is provided with a second portion 52 that sandwiches the coil 35 between the and.
  • the first portion 51 is arranged in the groove 322 of the center yoke 32 and is movable in the optical axis direction. Since the center yoke 32 has the groove 322, even if the first portion 51 is arranged inside the coil 35, the first portion 51 can move without mechanically interfering with the center yoke 32.
  • the first portion 51 is in contact with the inner peripheral surface of the coil 35. Since the coil 35 generally starts winding from the inside, the outside bulges. Therefore, if the outer peripheral surface of the coil 35 and the lens holding frame F3 are positioned so as to be in contact with each other during assembly, the coil 35 and the lens holding frame F3 may not be accurately positioned. On the other hand, the inner peripheral surface of the coil 35 is less likely to swell than the outer peripheral surface, and has high accuracy. Therefore, in the present embodiment, the first portion 51 located inside the coil 35 is brought into contact with the inner peripheral surface of the coil 35.
  • the positional relationship between the coil 35 and the lens holding frame F3 can be accurately arranged as compared with the case where the outer peripheral surface of the coil 35 is used.
  • the lens holding frame F3 and the coil 35 have a gap G (see FIG. 4) between the second portion 52 and the coil 35 in a state where the first portion 51 is in contact with the inner peripheral surface of the coil 35. It can be connected by filling it with an adhesive.
  • the first portion 51 and the second portion 52 are connected by a connecting portion 53.
  • the connecting portion 53 connecting the first portion 51 and the second portion 52 is located on one end side of the lens holding frame F3 in the optical axis direction. As a result, the movable range of the coil 35 in the optical axis direction can be lengthened. This point will be further described.
  • FIG. 5 (A) and 5 (B) are cross-sectional views showing a lens holding frame F3'according to a comparative example.
  • connecting portions 53a and 53b connecting the first portion 51'and the second portion 52 are provided at both ends of the lens holding frame F3'in the optical axis direction.
  • FIG. 5B the first portion 51a and the second portion 52 are connected by the connecting portion 53a on one end side of the lens holding frame F3'in the optical axis direction, and the first portion 51b and the second portion are connected on the other end side.
  • the portion 52 is connected to the connecting portion 53b.
  • the coil 35 moves between the upper yoke 34a and the lower yoke 34b in the optical axis direction, but in the comparative example, the coil 35 is connected before the end surface of the coil 35 in the optical axis direction contacts the upper yoke 34a or the lower yoke 34b.
  • the portions 53a and 53b come into contact with each other. Therefore, in the comparative example, as shown in FIG. 6A, the movable range of the coil 35 is the optical axis direction of the connecting portions 53a and 53b from the distance between the upper yoke 34a and the lower yoke 34b in the optical axis direction. It is a range excluding the thickness t of.
  • connection portion 53 is provided on one end side of the lens holding frame F3 in the optical axis direction, and is not provided on the other end side. Therefore, as shown in FIG. 6B, the movable range of the coil 35 can be made longer by the thickness of the connecting portion 53a in the optical axis direction than in the comparative example in which the connecting portions 53a and 53b are provided at both ends.
  • the length L11 of the first portion 51 in the optical axis direction is substantially the same as the length of the coil 35 in the optical axis direction.
  • the length L11 of the first portion 51 in the optical axis direction is shorter than the length of the coil 35 in the optical axis direction. That is, the first portion 51 does not protrude from the coil 35 in the optical axis direction. This prevents the first portion 51 from coming into contact with the upper yoke 34a or the lower yoke 34b before the coil 35, so that the movable range of the coil 35 can be prevented from being narrowed.
  • the lens barrel 100 has a length in the optical axis direction with the first side yoke 31a and the second side yoke 31b having a length in the optical axis direction.
  • a center yoke 32 arranged between the first side yoke 31a and the second side yoke 31b, a first magnet 33a arranged on the first side yoke 31a, and a second magnet arranged on the second side yoke 31b.
  • the center yoke 32 It holds the two magnets 33b, the coil 35 that is penetrated through the center yoke 32 and can move in the optical axis direction by the magnetic force of the first magnet 33a and the second magnet 33b, and the lens L3, and is integrated with the coil 35 in the optical axis direction.
  • a movable lens holding frame F3 is provided, and the center yoke 32 has a groove 322 along the optical axis direction. Since the groove 322 is provided, even if the first portion 51 for connecting the coil 35 and the lens holding frame F3 is arranged inside the coil 35, the first portion 51 does not mechanically interfere with the center yoke 32.
  • the center yoke 32 has a groove 322 on the side where the lens L3 is arranged.
  • the first portion 51 for connecting the coil 35 and the lens holding frame F3 can be arranged near the lens holding frame F3, so that the lens holding frame F3 can be stably connected to the coil 35.
  • the lens holding frame F3 is located between the first portion 51 located inside the coil 35 and the second portion 52 located outside the coil 35 and sandwiching the coil 35 between the first portion 51.
  • the first portion 51 is arranged in the groove 322 and is movable in the optical axis direction along the groove 322. Since the first portion 51 for connecting the coil 35 and the lens holding frame F3 is arranged in the groove 322, the distance between the center yoke 32 and the lens L3 in the radial direction of the lens L3 can be shortened, and the lens barrel.
  • the diameter of 100 can be reduced. As a result, the lens barrel 100 can be miniaturized.
  • the first portion 51 abuts on the inner peripheral surface of the coil 35. Since the coil 35 winds the winding from the inside, the winding overlaps on the outside and the coil 35 swells. Therefore, the coil 35 can be accurately installed at the designated position by bringing the first portion 51 into contact with the highly accurate inner peripheral surface of the coil 35.
  • the lens holding frame F3 has a connecting portion 53 connecting the first portion 51 and the second portion 52, and the connecting portion 53 is located at one end side of the lens holding frame F3 in the optical axis direction. To position. Further, the other end side of the lens holding frame F3 in the optical axis direction does not have the connecting portion 53. As a result, the movable range of the coil 35 in the optical axis direction can be lengthened as compared with the case where the connection portion 53 is located at both ends of the lens holding frame F3 in the optical axis direction. That is, the amount of movement of the lens L3 moved by the VCM 30 in the optical axis direction can be lengthened.
  • the length of the first portion 51 in the optical axis direction is shorter than the length of the coil 35 in the optical axis direction. This prevents the first portion 51 from coming into contact with the upper yoke 34a or the lower yoke 34b before the coil 35, so that the length of the first portion 51 in the optical axis direction is longer than that of the coil 35. Therefore, the movable range of the coil 35 in the optical axis direction can be lengthened.
  • the winding start SP of the coil 35 faces the groove 322.
  • the conductive wire extending from the winding start SP of the coil 35 can be pulled out to the outside of the coil 35 without being sandwiched between the coil 35 and the center yoke 32.
  • the conductive wire drawn from the coil 35 is connected to the substrate attached to the lens holding frame F3. As a result, it is possible to prevent the conductive wire (wiring) from being loosened or pulled due to the movement of the coil 35, and the conductive wire is loaded and cut.
  • the center yoke 32 has a groove 322 on the side where the lens L3 is arranged, but the groove 322 may be provided at another position.
  • the center yoke 32 may have a groove 322 on the side where the first fixed cylinder 10 is arranged, or on the side where the first side yoke 31a or the second side yoke 31b is arranged. You may.
  • the connecting portion 53 may be an annular shape surrounding the periphery of the center yoke 32.
  • FIG. 7 (A) is a perspective view of the VCM 30A according to the first modification
  • FIG. 7 (B) is a view of the VCM 30A seen from the direction of arrow AR11 in FIG. 7 (A).
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the movable range of the coil 35 in the VCM 30A according to the first modification.
  • the upper yoke 34a has a recess 342a continuous with the groove 322 of the center yoke 32
  • the lower yoke 34b has a recess 342b continuous with the groove 322 of the center yoke 32.
  • the length of the first portion 51 of the lens holding frame F3 in the optical axis direction is made longer than that of the coil 35, and the first portion 51 is above the coil 35. It protrudes toward the yoke 34a. Since other configurations are the same as those of the VCM 30 according to the embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the upper yoke 34a has a recess 342a continuous with the groove 322
  • contact between the first portion 51 and the upper yoke 34a is avoided, and until the end surface of the coil 35 on the upper yoke 34a side contacts the upper yoke 34a.
  • the coil 35 is movable along the center yoke 32.
  • the lower yoke 34b has a recess 342b continuous with the groove 322 of the center yoke 32, contact between the connection portion 53 and the lower yoke 34b is avoided, and the end surface of the coil 35 on the lower yoke 34b side contacts the lower yoke 34b.
  • the movable range of the coil 35 can be lengthened.
  • the upper yoke 34a and the lower yoke 34b have recesses 342a and 342b, respectively, but at least one of the yokes may have a recess continuous with the groove 322. If the recesses 342a and 342b can prevent the first portion 51 and the connecting portion 53 from coming into contact with the upper yoke 34a or the lower yoke 34b before the coil 35, the upper yoke 34a and the lower yoke 34b may be formed in the optical axis direction. It does not have to penetrate.
  • FIG. 9 is a front view showing the configuration of the VCM 30B according to the modified example 2.
  • grooves 322 are not formed at both ends of the center yoke 32B in the optical axis direction. Since other configurations are the same as those of VCM30, detailed description thereof will be omitted.
  • the magnetic flux from the first and second magnets 33a and 33b arranged in the first and second side yokes 31a and 31b is generated. Concentrate on one center yoke 32B. In this case, the magnetic flux density becomes high at both ends of the center yoke 32B in the optical axis direction, and there may be a portion where the magnetic flux becomes difficult to flow, so that a desired driving force may not be obtained.
  • the grooves 322 are not formed at both ends of the center yoke 32B in the optical axis direction.
  • the cross-sectional area of the end portion of the center yoke 32B in the optical axis direction becomes larger than the cross-sectional area of the central portion in the optical axis direction.
  • the magnetic flux easily flows at both ends of the center yoke 32B in the optical axis direction, and the groove 322 is also formed at both ends in the optical axis direction.
  • the driving force of the VCM 30B can be increased.
  • the coil 35 has a substantially D shape in the above-described embodiment and modification, the coil 35 is not limited to this.
  • the coil 35 may have a circular shape.
  • the center yokes 32 and 32B may be a cylinder having a groove 322 along the optical axis direction.
  • the material of the center yoke 32 is different from the material of the first side yoke 31a and the second side yoke 31b, but may be the same as the material of the first side yoke 31a and the second side yoke 31b. And may be different.
  • the material of the center yoke 32 is preferably a material having a higher saturation magnetic flux density than the materials of the first side yoke 31a and the second side yoke 31b. As a result, the flow of magnetic flux in the center yoke 32 can be improved, and the driving force of the VCM 30 can be improved.
  • the second fixed cylinder 20 for accommodating the lens holding frame F3 may be a moving cylinder capable of moving straight in the optical axis direction.
  • the lens barrel 100 may be a single focus lens or a zoom lens.
  • VCM30, 30A and 30B may be used in addition to the lens barrel.

Abstract

ボイスコイルモータで動かすレンズの移動量を長くするため、レンズ鏡筒は、光軸方向に長さを有する第1ヨーク及び第2ヨークと、前記光軸方向に長さを有し、前記第1ヨーク及び前記第2ヨークの間に配置される第3ヨークと、前記第1ヨークに配置される第1磁石と、前記第2ヨークに配置される第2磁石と、前記第3ヨークに貫通され、前記第1磁石および前記第2磁石との間の電磁相互作用により前記光軸方向に移動可能なコイルと、レンズを保持し、前記コイルと一体で前記光軸方向に移動可能なレンズ保持枠と、を備え、前記第3ヨークは、前記光軸方向に沿った溝を有する。

Description

レンズ鏡筒および撮像装置
 レンズ鏡筒および撮像装置に関する。
 レンズの駆動装置として、ボイスコイルモータを採用したレンズ鏡筒が提案されている(例えば、特許文献1)。ボイスコイルモータの小型化が望まれている。
特開2015-49334号公報
 第1の態様によれば、レンズ鏡筒は、光軸方向に長さを有する第1ヨーク及び第2ヨークと、前記光軸方向に長さを有し、前記第1ヨーク及び前記第2ヨークの間に配置される第3ヨークと、前記第1ヨークに配置される第1磁石と、前記第2ヨークに配置される第2磁石と、前記第3ヨークに貫通され、前記第1磁石および前記第2磁石の磁力により前記光軸方向に移動可能なコイルと、レンズを保持し、前記コイルと一体で前記光軸方向に移動可能なレンズ保持枠と、を備え、前記第3ヨークは、前記光軸方向に沿った溝を有する。
 第2の態様によれば、撮像装置は、上記レンズ鏡筒を備える。
 なお、後述の実施形態の構成を適宜改良しても良く、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させても良い。更に、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。
図1は、一実施形態に係るレンズ鏡筒と、カメラ本体と、を備えるカメラを示す図である。 図2(A)は、ボイスコイルモータの構成を示す斜視図であり、図2(B)は、ボイスコイルモータを図2(A)の矢印AR1の方向から見た図である。 図3(A)は、図1のA-A線断面図であり、図3(B)は、図3(A)においてコイルの図示を省略した図である。 図4は、図3(A)のB-B線断面図である。 図5(A)及び図5(B)は、比較例に係るレンズ保持枠の構成について説明するための図である。 図6(A)及び図6(B)は、コイルの移動可能範囲について説明するための図である。 図7(A)は、変形例1に係るボイスコイルモータの構成を示す斜視図であり、図7(B)は、ボイスコイルモータを図7(A)の矢印AR11の方向から見た図である。 図8は、変形例1に係るボイスコイルモータにおけるコイルの移動可能範囲について説明するための図である。 図9は、変形例2に係るボイスコイルモータの概略構成を示す正面図である。
 以下、一実施形態に係るレンズ鏡筒100について、図面を参照し、詳細に説明する。なお、各図において、理解を容易にするため、一部の要素の図示を省略している場合がある。
 図1は、本実施形態に係るレンズ鏡筒100と、カメラ本体101と、を備えるカメラ1を示す図である。なお、本実施形態において、レンズ鏡筒100は、カメラ本体101に対して着脱可能であるが、これに限定されず、レンズ鏡筒100とカメラ本体101とは一体であってもよい。
 カメラ本体101は、内部に撮像素子111および制御部112等を備えている。撮像素子111は、たとえばCCD(Charge Coupled Device)等の光電変換素子によって構成され、結像光学系(カメラ本体101に装着されたレンズ鏡筒100)によって結像された被写体像を電気信号に変換する。
 制御部112は、CPU(Central Processing Unit)等を備え、カメラ本体101および装着されたレンズ鏡筒100における合焦駆動を含む撮影に係る当該カメラ1全体の動作を統括制御する。
 図1に示すように、本実施形態に係るレンズ鏡筒100は、第1固定筒10と、第1固定筒10よりも内周側に配置された第2固定筒20と、を備える。本実施形態において、第1固定筒10は複数の部品から構成されているが、1つの部品により構成されてもよい。図1に示すように、第1固定筒10には、レンズ鏡筒100をカメラ本体101に着脱可能とするレンズマウントLMが固定されている。
 また、レンズ鏡筒100は、共通の光軸OAに沿って順次配列された複数のレンズL1~L4を備える。レンズL3はレンズ保持枠F3に保持され、他のレンズは、第2固定筒20に保持されている。レンズL1~L4は、それぞれ、複数のレンズで構成されていてもよい。
 本実施形態において、レンズL3は、フォーカスレンズであって、光軸方向に移動されて、焦点調節を行う。レンズL3は、レンズ鏡筒100の内部に配設されたボイスコイルモータ(VCM:Voice Coil Motor)30によって光軸方向に移動されるように設けられている。
 レンズ保持枠F3は、光軸OAと交差する方向に突出する係合部116を備える。係合部116は、第2固定筒20が有する直進溝22と係合する。直進溝22は、光軸方向に延伸しており、これにより、光軸OAを中心とするレンズ保持枠F3の回転が規制され、レンズ保持枠F3は、直進溝22に案内されて、光軸方向に直進移動する。なお、直進溝22ではなく、光軸方向に延伸するガイドバーによりレンズ保持枠F3を光軸方向に案内してもよい。
 VCM30は駆動装置113によって駆動される。駆動装置113は、カメラ本体101の制御部112による制御下で、レンズL3の合焦駆動を制御する。具体的には、駆動装置113は、光学式エンコーダや磁気エンコーダ等の位置検出機構(不図示)から入力されるレンズL3の位置情報と、カメラ本体101の制御部112から入力されたレンズL3の目標位置情報とに基づいて、VCM30の駆動信号を生成し、VCM30に出力する。
 VCM30は駆動信号によって、レンズL3を光軸方向に直進駆動する。詳細は後述するが、図1に示すように、VCM30が備えるコイル35には、レンズ保持枠F3が連結されている。これにより、コイル35が光軸方向に直進駆動すると、レンズ保持枠F3が光軸方向に直進駆動され、レンズL3の光軸方向における位置が変化する。
 なお、VCM30の駆動信号がOFFになっている場合、VCM30のコイル35はその位置を保つ保持力を有さないため、自由に移動する。そのため、レンズ鏡筒100を上向きまたは下向きにした場合、レンズ保持枠F3及びレンズL3の自重でコイル35が移動して、レンズ保持枠F3が第2固定筒20に衝突し、衝撃音が発生するおそれがある。そこで、図1に示すように、光軸方向において、第2固定筒20のレンズ保持枠F3と重なる部分には、クッション材40が設けられている。これにより、レンズ保持枠F3がクッション材40に衝突するようになるため、衝撃が緩和されるとともに、衝撃音が抑制される。
 上記のようにカメラ本体101とレンズ鏡筒100とにより構成されたカメラ1は、図示しないシャッターボタンが押圧操作(レリーズ操作又は合焦操作)されると、カメラ本体101における制御部112が、駆動装置113を介してレンズ鏡筒100の合焦駆動等の制御を行う。また、レンズ鏡筒100によって結像された被写体像光を撮像素子111が電気信号に変換し、その画像データをカメラ本体101が備える図示しないメモリに記録(すなわち撮影)する。
 次に、レンズL3を駆動するVCM30の構成について説明する。図2(A)は、VCM30の構成を示す斜視図であり、図2(B)は、VCM30を図2(A)の矢印AR1の方向から見た図である。図3(A)は、図1のA-A線断面図であり、図3(B)は、図3(A)において、コイル35の図示を省略した図である。
 本実施形態に係るVCM30は、図2(A)及び図2(B)に示すように、光軸方向に長さを有する第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bと、光軸方向に長さを有し、第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bの間に配置されるセンターヨーク32と、を備える。
 図2(B)に示すように、センターヨーク32は、光軸方向に沿った溝322を有する。本実施形態において、センターヨーク32は、図3(A)に示すように、レンズ3が配置される側に溝322を有する。言い換えると、溝322は、レンズL3に向かって開口している。
 また、VCM30は、第1サイドヨーク31a、第2サイドヨーク31b、およびセンターヨーク32の光軸方向における一端を接続する上ヨーク34aと、第1サイドヨーク31a、第2サイドヨーク31b、およびセンターヨーク32の光軸方向における他端を接続する下ヨーク34bとを備える。これにより、閉磁路が形成される。
 第1サイドヨーク31aのセンターヨーク32側の側面には第1磁石33aが配置され、第2サイドヨーク31bのセンターヨーク32側の側面には第2磁石33bが配置されている。
 第1磁石33aは、例えば、センターヨーク32側がN極となるように配置されており、第2磁石33bも、センターヨーク32側がN極となるように配置されている。これにより、磁束が、第1磁石33aおよび第2磁石33bのN極からセンターヨーク32に入り、上ヨーク34aおよび下ヨーク34b並びに第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bを経て、第1磁石33aおよび第2磁石33bのS極にそれぞれ戻る磁路を形成している。
 また、VCM30は、センターヨーク32に貫通されるコイル35を備える。本実施形態におけるVCM30のコイル35は、図3(A)に示すように、略D形状を有する。コイル35の巻き始めSPは、センターヨーク32の溝322と対向する。これにより、コイル35の巻き始めSPから延びる導電線を、コイル35とセンターヨーク32との間に挟むことなく、コイル35の外側に引き出すことができる。
 またコイル35から引き出された導電線(巻き始めから延びる導電線および巻き終わりから延びる導電線)は、レンズ保持枠F3に取り付けられた基板(例えば、FPC(Flexible Printed Circuits)に接続される。レンズ保持枠F3とコイル35とは一体に移動する。レンズ保持枠F3上の基板にコイル35から引き出された導電線を接続することで、コイル35の移動に伴って、導電線(配線)がたゆんだり、引っ張られたりして導電線に負荷がかかり、切断されてしまうことを防止することができる。
 コイル35には、レンズ鏡筒100内に設けられた駆動装置113(図1参照)から駆動信号(電流)が入力される。コイル35に電流が流れると、第1磁石33aおよび第2磁石33bの磁力によりコイル35は光軸方向に移動する。より詳細には、電流が流れるコイル35と第1磁石33aおよび第2磁石33bとの間の電磁相互作用によりコイル35は光軸方向に移動する。コイル35に流す電流の向きを変更することで、コイル35の移動方向を被写体側とカメラ本体101側との間で切り替えることができる。また、コイル35に流す電流値を変更することで、コイル35の駆動力や移動速度を変更することができる。
 次に、レンズ保持枠F3とコイル35との連結について説明する。図4は、図3(A)のB-B線断面図である。
 図3(A)、図3(B)及び図4に示すように、レンズ保持枠F3は、コイル35の内側に位置する第1部分51と、コイル35の外側に位置し、第1部分51との間でコイル35を挟む第2部分52とを備える。第1部分51は、センターヨーク32が有する溝322の中に配置され、光軸方向に移動可能である。センターヨーク32が溝322を有するため、第1部分51をコイル35の内側に配置しても、第1部分51は、センターヨーク32と機械的に干渉せず、移動することができる。
 また、図3(A)及び図4に示すように、第1部分51は、コイル35の内周面と当接している。コイル35は、一般的に、内側から巻き始めるので、外側が膨らむ。そのため、組立時に、コイル35の外周面とレンズ保持枠F3とが当接するように位置決めすると、コイル35とレンズ保持枠F3との位置決めが正確にできないおそれがある。一方、コイル35の内周面は、外周面と比較して膨らむことが少なく、高い精度を有する。そこで、本実施形態では、コイル35の内側に位置する第1部分51をコイル35の内周面と当接させている。これにより、コイル35の外周面を利用する場合と比較して、コイル35とレンズ保持枠F3との位置関係を正確に配置することができる。なお、レンズ保持枠F3とコイル35とは、第1部分51をコイル35の内周面と当接させた状態で、第2部分52とコイル35との間の隙間G(図4参照)を接着剤で満たすことで連結できる。
 図4に示すように、第1部分51と第2部分52とは接続部53によって接続されている。第1部分51と第2部分52とを接続する接続部53は、レンズ保持枠F3の、光軸方向における一端側に位置する。これにより、コイル35の光軸方向における移動可能範囲を長くすることができる。この点について、さらに説明する。
 図5(A)及び図5(B)は、比較例に係るレンズ保持枠F3´を示す断面図である。図5(A)では、レンズ保持枠F3´の光軸方向における両端に、第1部分51´と第2部分52とを接続する接続部53a,53bが設けられている。図5(B)では、レンズ保持枠F3´の光軸方向の一端側で、第1部分51aと第2部分52とが接続部53aにより接続され、他端側で第1部分51bと第2部分52とが接続部53bにより接続されている。
 コイル35は、光軸方向において、上ヨーク34aおよび下ヨーク34bの間を移動するが、比較例では、コイル35の光軸方向における端面が上ヨーク34aまたは下ヨーク34bに接触する前に、接続部53a,53bが接触する。したがって、比較例では、コイル35の移動可能範囲は、図6(A)に示すように、光軸方向における上ヨーク34aと下ヨーク34bとの間の距離から接続部53aおよび53bの光軸方向の厚みtを除いた範囲となる。
 一方、本実施形態では、接続部53がレンズ保持枠F3の光軸方向における一端側に設けられ、他端側には設けられていない。したがって、図6(B)に示すように、両端に接続部53a,53bを設ける比較例よりも、接続部53aの光軸方向の厚み分、コイル35の移動可能範囲を長くすることができる。
 また、図4に示すように、本実施形態において第1部分51の光軸方向における長さL11は、コイル35の光軸方向における長さと略同じ長さとなっている。又は、第1部分51の光軸方向における長さL11は、コイル35の光軸方向における長さより短い。すなわち、第1部分51はコイル35から光軸方向に突出しない。これにより、第1部分51がコイル35よりも先に上ヨーク34aまたは下ヨーク34bに接触することを防げるため、コイル35の移動可能範囲が狭まるのを防ぐことができる。
 以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、レンズ鏡筒100は、光軸方向に長さを有する第1サイドヨーク31a及び第2サイドヨーク31bと、光軸方向に長さを有し、第1サイドヨーク31a及び第2サイドヨーク31bの間に配置されるセンターヨーク32と、第1サイドヨーク31aに配置される第1磁石33aと、第2サイドヨーク31bに配置される第2磁石33bと、センターヨーク32に貫通され、第1磁石33aおよび第2磁石33bの磁力により光軸方向に移動可能なコイル35と、レンズL3を保持し、コイル35と一体で光軸方向に移動可能なレンズ保持枠F3と、を備え、センターヨーク32は、光軸方向に沿った溝322を有する。溝322を有するため、コイル35とレンズ保持枠F3とを連結するための第1部分51をコイル35の内側に配置しても、第1部分51は、センターヨーク32と機械的に干渉しない。したがって、コイル35とセンターヨーク32との間に、第1部分51を配置するために余分な隙間を確保する必要がなく、レンズL3の径方向におけるセンターヨーク32とレンズL3との間の距離を短くできる。したがって、レンズ鏡筒100の径を小さくすることができ、レンズ鏡筒100を小型化できる。また、センターヨーク32は、溝322を有さないセンターヨークよりも軽くなるため、VCM30ひいてはレンズ鏡筒100を軽量化できる。
 また、本実施形態において、センターヨーク32は、レンズL3が配置される側に溝322を有する。これにより、コイル35とレンズ保持枠F3とを連結するための第1部分51をレンズ保持枠F3の近くに配置できるため、レンズ保持枠F3を安定してコイル35に連結することができる。
 また、本実施形態において、レンズ保持枠F3は、コイル35の内側に位置する第1部分51と、コイル35の外側に位置し、第1部分51との間でコイル35を挟む第2部分52とを備え、第1部分51は、溝322の中に配置され、溝322に沿って光軸方向に移動可能である。コイル35とレンズ保持枠F3とを連結するための第1部分51を溝322内に配置するため、レンズL3の径方向におけるセンターヨーク32とレンズL3との間の距離を短くでき、レンズ鏡筒100の径を小さくすることができる。これにより、レンズ鏡筒100を小型化できる。
 また、本実施形態において、第1部分51は、コイル35の内周面と当接する。コイル35は、巻線を内側から巻いていくため、外側は巻線が重なりコイル35が膨らむ。従って、コイル35の精度が高い内周面に第1部分51を当接させることで、コイル35を指定位置に正確に設置することができる。
 また、本実施形態において、レンズ保持枠F3は、第1部分51と第2部分52とを接続する接続部53を有し、接続部53は、レンズ保持枠F3の光軸方向における一端側に位置する。また、レンズ保持枠F3の光軸方向における他端側は、接続部53を有さない。これにより、接続部53がレンズ保持枠F3の光軸方向における両端に位置する場合と比較して、コイル35の光軸方向の移動可能範囲を長くすることができる。すなわち、VCM30で動かすレンズL3の光軸方向の移動量を長くすることができる。
 また、本実施形態において、第1部分51の光軸方向における長さは、コイル35の光軸方向における長さより短い。これにより、第1部分51がコイル35よりも先に上ヨーク34aまたは下ヨーク34bに接触することを防げるので、第1部分51の光軸方向における長さが、コイル35よりも長い場合と比較して、コイル35の光軸方向の移動可能範囲を長くすることができる。
 また、本実施形態において、コイル35の巻き始めSP(図3(A)参照)は、溝322と対向する。これにより、コイル35の巻き始めSPから延びる導電線を、コイル35とセンターヨーク32との間に挟むことなく、コイル35の外側に引き出すことができる。
 また、本実施形態において、コイル35から引き出された導電線は、レンズ保持枠F3に取り付けられた基板に接続される。これにより、コイル35の移動に伴って、導電線(配線)がたゆんだり、引っ張られたりして導電線に負荷がかかり、切断されてしまうことを防止することができる。
 上記実施形態において、センターヨーク32は、レンズL3が配置される側に溝322を有していたが、溝322を他の位置に有していても良い。例えば、センターヨーク32は、溝322を、第1固定筒10が配置される側に有していてもよいし、第1サイドヨーク31aまたは第2サイドヨーク31bが配置される側に有していてもよい。この場合、第1部分51を溝322内に配置するため、接続部53は、センターヨーク32の周囲を取り囲む環状であってもよい。
(変形例1)
 図7(A)は、変形例1に係るVCM30Aの斜視図であり、図7(B)は、図7(A)において矢印AR11の方向からVCM30Aを見た図である。図8は、変形例1に係るVCM30Aにおけるコイル35の移動可能範囲を説明するための図である。
 変形例1に係るVCM30Aでは、上ヨーク34aは、センターヨーク32の溝322と連続する凹部342aを有し、下ヨーク34bは、センターヨーク32の溝322と連続する凹部342bを有する。また、図8に示すように、剛性を確保するために、レンズ保持枠F3の第1部分51の光軸方向における長さをコイル35よりも長くし、第1部分51がコイル35よりも上ヨーク34a側に突出している。その他の構成は、実施形態に係るVCM30と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
 VCM30Aでは、上ヨーク34aが溝322と連続する凹部342aを有するため、第1部分51と上ヨーク34aとの接触が回避され、コイル35の上ヨーク34a側の端面が上ヨーク34aに接触するまでコイル35はセンターヨーク32に沿って移動可能である。また、下ヨーク34bがセンターヨーク32の溝322と連続する凹部342bを有するため、接続部53と下ヨーク34bの接触が回避され、コイル35の下ヨーク34b側の端面が下ヨーク34bに接触するまでコイル35はセンターヨーク32に沿って移動可能である。つまり、上ヨーク34aと下ヨーク34bとの間の光軸方向における全距離が、コイル35の移動可能範囲となる。このように、変形例1に係るVCM30Aによれば、コイル35の移動可能範囲を長くすることができる。
 なお、変形例1では、上ヨーク34aおよび下ヨーク34bはそれぞれ凹部342a,342bを有していたが、少なくとも一方のヨークが溝322と連続する凹部を有していればよい。なお、凹部342a,342bは、コイル35よりも先に第1部分51や接続部53が上ヨーク34aまたは下ヨーク34bに接触することを回避できれば、光軸方向に上ヨーク34aおよび下ヨーク34bを貫通していなくともよい。
(変形例2)
 図9は、変形例2に係るVCM30Bの構成を示す正面図である。VCM30Bでは、センターヨーク32Bの光軸方向における両端部には、溝322が形成されていない。その他の構成は、VCM30と同様であるため、詳細な説明を省略する。
 第1および第2サイドヨーク31a,31bの間にセンターヨーク32Bが配置された構成では、第1および第2サイドヨーク31a,31bに配置された第1および第2磁石33a,33bからの磁束が1つのセンターヨーク32Bに集中する。この場合、センターヨーク32Bの光軸方向の両端部に磁束密度が高くなり、磁束が流れにくくなってしまう箇所が発生してしまい、所望の駆動力が得られないおそれがある。
 変形例2では、センターヨーク32Bの光軸方向における両端部には、溝322が形成されていない。その結果、センターヨーク32Bの光軸方向における端部の断面積が、光軸方向における中央部の断面積よりも大きくなる。これにより、センターヨーク32Bの光軸方向の両端部において磁束が流れやすくなり、光軸方向の両端部にも溝322が形成されている実施形態および変形例1のセンターヨーク32を使用する場合と比較して、VCM30Bの駆動力を大きくすることができる。
 なお、上記実施形態および変形例において、コイル35は略D形状を有していたが、これに限られるものではない。コイル35は、円形状を有していてもよい。この場合、センターヨーク32,32Bを、光軸方向に沿った溝322を有する円柱とすればよい。
 また、上記実施形態において、センターヨーク32の材料は、第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bの材料と異なっていたが、第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bの材料と同じでもよいし、異なっていてもよい。ただし、センターヨーク32の材料は、第1サイドヨーク31aおよび第2サイドヨーク31bの材料よりも高い飽和磁束密度を有する材料であることが好ましい。これにより、センターヨーク32での磁束の流れを改善することができ、VCM30の駆動力を向上させることができる。
 なお、上記実施形態において、レンズ保持枠F3を収納する第2固定筒20は、光軸方向に直進移動が可能な移動筒であってもよい。また、上記実施形態およびその変形例において、レンズ鏡筒100は単焦点レンズであってもよいし、ズームレンズであってもよい。また、VCM30,30A,30Bは、レンズ鏡筒以外に用いてもよい。
 上述した実施形態は好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能であり、任意の構成要件を組み合わせてもよい。
1 カメラ
30,30A,30B ボイスコイルモータ
31a 第1サイドヨーク
31b 第2サイドヨーク
32,32B センターヨーク
33a 第1磁石
33b 第2磁石
34a 上ヨーク
34b 下ヨーク
35 コイル
51 第1部分
52 第2部分
53 接続部
100 レンズ鏡筒
101 カメラ本体
322 溝
342a,342b 凹部
L3 レンズ
F3 レンズ保持枠
 
 

Claims (12)

  1.  光軸方向に長さを有する第1ヨーク及び第2ヨークと、
     前記光軸方向に長さを有し、前記第1ヨーク及び前記第2ヨークの間に配置される第3ヨークと、
     前記第1ヨークに配置される第1磁石と、
     前記第2ヨークに配置される第2磁石と、
     前記第3ヨークに貫通され、前記第1磁石および前記第2磁石の磁力により前記光軸方向に移動可能なコイルと、
     レンズを保持し、前記コイルと一体で前記光軸方向に移動可能なレンズ保持枠と、
    を備え、
     前記第3ヨークは、前記光軸方向に沿った溝を有する、
    レンズ鏡筒。
  2.  前記第3ヨークは、前記レンズが配置される側に前記溝を有する、
    請求項1に記載のレンズ鏡筒。
  3.  前記レンズ保持枠は、前記コイルの内側に位置する第1部分と、前記コイルの外側に位置し、前記第1部分との間で前記コイルを挟む第2部分とを備え、
     前記第1部分は、前記溝の中に配置され、前記溝に沿って前記光軸方向に移動可能である、
    請求項1または請求項2に記載のレンズ鏡筒。
  4.  前記第1部分は、前記コイルの内周面と当接する、
    請求項3に記載のレンズ鏡筒。
  5.  前記レンズ保持枠は、前記第1部分と前記第2部分とを接続する接続部を有し、
     前記接続部は、前記レンズ保持枠の前記光軸方向における一端側に位置する、
    請求項3または請求項4に記載のレンズ鏡筒。
  6.  前記レンズ保持枠の前記光軸方向における他端側は、前記接続部を有さない、
    請求項5に記載のレンズ鏡筒。
  7.  前記第1部分の前記光軸方向における長さは、前記コイルの前記光軸方向における長さより短い、
    請求項3から請求項6のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。
  8.  前記コイルの巻き始めは、前記溝と対向する、
    請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。
  9.  前記コイルから引き出された導電線は、前記レンズ保持枠に取り付けられた基板に接続される、
    請求項1から請求項8のいずれか1項記載のレンズ鏡筒。
  10.  前記第3ヨークは、前記光軸方向における両端部には、前記溝を有さない、
    請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のレンズ鏡筒。
  11.  前記第1ヨーク、前記第2ヨーク、および前記第3ヨークの前記光軸方向における一端を接続する第4ヨークと、
     前記第1ヨーク、前記第2ヨーク、および前記第3ヨークの前記光軸方向における他端を接続する第5ヨークと、
    を備え、
     前記第4ヨークおよび前記第5ヨークの少なくとも一方は、前記溝と連続する凹部を備える、
    請求項1から請求項9のいずれか1項記載のレンズ鏡筒。
  12.  請求項1から請求項11のいずれか1項記載のレンズ鏡筒を備える撮像装置。
     
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