(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本実施形態の駆動ユニットについて説明する。
【0010】
図1は、第1実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。
図2は、第1実施形態の駆動ユニットを示す断面図である。
図2(a)は、
図1のA−A断面図、
図2(b)は、
図1のB−B断面図である。
図3は、第1実施形態の駆動ユニットの固定部を示す図である。
図4は、第1実施形態の駆動ユニットの可動部を示す図である。なお、
図1の断面図は、第1ボイスコイルモータ10aが配設された位置の断面である。
【0011】
本実施形態の駆動ユニット1は、
図2に示すように、固定部2と、固定部2に対して移動可能な可動部3と、固定部2に対して可動部3を移動させる駆動力を発生するボイスコイルモータ10と、を備える。
【0012】
固定部2は、
図3に示すように、所定の軸Cに対して筒形状の部材からなる。第1実施形態の固定部2は、筒部21と、筒部21の外周側の一部に形成された平面部22と、を有する。なお、平面部22の内周側は筒状のシリンドリカル面でよい。平面部22の一部には、肉抜き部2aが形成される。第1実施形態では、筒部21の軸Cを中心として90°毎に径方向に対して直交する4つの平面部22が形成され、各平面部22のうち、軸方向の両端部を残して肉抜き部としての孔2aが形成される。なお、孔2aは、少なくとも平面部22の一部に形成されればよく、筒部21の一部にはみ出すように形成されてもよい。
【0013】
可動部3は、
図4に示すように、所定の軸Cに対して筒形状の部材からなる。第1実施形態の可動部3は、筒部31と、筒部31の軸C方向の両端部に形成され、筒部31よりも外周の径が大きい突縁部32と、突縁部32の外周側の一部に形成された平面部33と、軸C方向で両端の平面部33の間で筒部31よりも内周側に形成される段差部34と、軸方向の一方で筒部31の内周面よりも内径が小さく形成される小内径部35と、を有する。可動部3の筒部31と突縁部32は、別体の部材を組み立てる構成でもよい。
【0014】
段差部34の一部には、孔3aが形成される。小内径部35の軸C方向外側の端面には、凹部3bが形成される。第1実施形態では、筒部31の軸Cを中心として90°毎に4つの段差部34が形成され、各段差部34の一部に孔3aが形成される。各段差部34は、軸Cの中心に対して90°毎に、径方向に対して直交する4つの平面を形成する。
【0015】
図2に示すように、ボイスコイルモータ10は、固定部2に配置されたコイル11と、コイル11に対向するように可動部3に配置された磁石12と、を有する。
【0016】
図2(a)に示すように、第1実施形態のコイル11は、固定部2の外周に巻かれる第1コイル11aと、第1コイル11aの軸C方向に並んで、固定部2の外周に巻かれる第2コイル11bと、を有する。軸C方向に隣り合う第1コイル11aと第2コイル11bは、リード線が逆方向に巻かれ、直列に接続されることが好ましい。第1コイル11aと第2コイル11bは、それぞれ固定部2の孔2aに対応する平面11ap,11bpを有する。すなわち、第1コイル11aと第2コイル11bは、それぞれ周方向に平面部11ap,11bpと円筒部11at,11btとが交互に配置される。
【0017】
図2(a)に示すように、磁石12は、第1コイル11aと第2コイル11bの平面部11pに対向するように、軸中心に対して90°毎に、可動部3の段差部34に第1磁石12aと第2磁石12bがそれぞれ軸方向に並べて配置される。そのため、第1磁石12aと第2磁石12bを安定して設置することができ、安定した磁界が形成され、固定部2に対して移動する可動部3のブレを抑制することが可能となる。
【0018】
軸方向に隣り合う第1磁石12aと第2磁石12bは、径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであることが好ましい。例えば、第1磁石12aの第1コイル11a側をS極、その反対側をN極とし、第2磁石12bの第2コイル11a側をN極、その反対側をS極のようにすればよい。
【0019】
第1実施形態の駆動ユニット1は、第1コイル11a及び第2コイル11bの巻かれた固定部2の内周側に、それぞれ第1コイル11a及び第2コイル11bに対向して第1磁石12a及び第2磁石12bを設置した可動部3が配置される。したがって、第1コイル11a及び第2コイル11bの平面部11ap,11bpは、それぞれ第1磁石12a及び第2磁石12bの径方向の外側の面121a,121bに直交する方向の磁界の中に存在する。したがって、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。また、第1磁石12a及び第2磁石12bの径方向の外側の面121a,121bを平面で形成することで、駆動ユニット1を容易に組み立てることが可能となる。
【0020】
第1コイル11aと第2コイル11bの軸方向の幅の合計は、第1磁石12aと第2磁石12bの軸方向の幅よりも長くし、可動部3の移動範囲内で第1磁石12aと第2磁石12bが常に第1コイル11aと第2コイル11bの軸方向の幅内にそれぞれ存在するように設定することが好ましい。
【0021】
図1及び
図2に示すように、可動部3に第1磁石12a及び第2磁石12bを設置した状態では、第1磁石12a及び第2磁石12bの径方向の外側の面121a,121bが固定部2の孔2a内に配置される。すなわち、それぞれ軸Cから第1磁石12a及び第2磁石12bの径方向の外側の面121a,121bまでの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0022】
また、
図2(b)に示すように、可動部3の突縁部32の外周面は、固定部2の内周面23に接触する摺動面32aを構成する。固定部2の内周面23と可動部3の摺動面32aを接触させることで、固定部2に対して可動部3を常に接触した状態で移動させることができ、固定部2に対する可動部3の傾斜を抑制することができ、可動部3を的確に移動させることが可能となる。
【0023】
さらに、駆動ユニット1は、軸Cに対して対称に形成されることが好ましい。固定部2の内周面23と可動部3の摺動面32aを接触させる構造に加えて、駆動ユニット1全体を軸Cに対して対称に形成することで、重心を軸C上に配置することができ、固定部2に対する可動部3の傾斜をさらに抑制することが可能となる。
【0024】
なお、第1実施形態では、軸Cを中心として90°毎に磁石12を設置したが、90°に限らず、他の角度で複数設置されてもよい。
【0025】
図5は、第1実施形態の駆動ユニットの作動状態を示す図である。
図5(a)は可動部3が紙面左に移動している状態、
図5(b)は可動部3が紙面右に移動している状態を示す。
【0026】
このような構造の駆動ユニット1のコイル11に電流を流すと、磁石12の磁界の影響によって、可動部3に軸方向の力が発生し、固定部2に対して可動部3が軸Cの方向に移動する。例えば、第1コイル11a及び第2コイル11bに流す電流を制御することによって、可動部3は、固定部2に対して、
図5(a)に示す位置から
図5(b)に示す位置まで移動することが可能となる。なお、可動部3が移動している状態でも磁石12の径方向の外側の面は、固定部2の孔2a内に配置される。
【0027】
このように、本実施形態の駆動ユニット1は、小型で軽量に形成することができ、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に作動させることが可能となる。また、作動中も固定部2の内周面23と可動部3の摺動面32aが接触することで、固定部2に対する可動部3の傾斜を抑制することができ、可動部3を的確に移動させることが可能となる。
【0028】
図6は、第2実施形態の駆動ユニットを示す図である。
図6(a)は、軸方向の断面図、
図6(b)は、
図6(a)のd−d断面図である。なお、第2実施形態以降の説明では、第1コイル11aと第2コイル11bを区別する必要がない場合、両者をコイル11とまとめて説明し、第1磁石12aと第2磁石12bを区別する必要がない場合、両者を磁石12とまとめて説明する。
【0029】
第2実施形態の駆動ユニット1は、第1実施形態の固定部2に形成された孔2aを凹部2bに代えた構造を有する。
【0030】
第2実施形態の駆動ユニット1では、固定部2は、
図6に示すように、筒形状の部材からなる。第2実施形態の固定部2は、筒部21の内周面23の一部に肉抜き部としての凹部2bが形成される。第2実施形態では、筒部21の内周面23に、軸Cを中心として90°毎に4つの凹部2bが形成される。凹部2bの形状は磁石12の径方向の外側の面121の形状と対応させることが好ましい。
【0031】
図6に示すように、可動部3に磁石12を設置した状態では、磁石12の一部が固定部2の凹部2b内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0032】
また、第1実施形態の固定部2の孔2aと比較して、第2実施形態のように固定部2に凹部2bを形成することによって、径方向で可動部3が外部に露出することがなくなり、外部からの埃や塵等の侵入が低減され、駆動ユニット1を的確に作動させることが可能となる。
【0033】
図7は、第3実施形態の駆動ユニットの可動部3を示す図である。
図7(a)は、第3実施形態の駆動ユニットの可動部3の斜視図、
図7(b)は、可動部3の軸Cに直交する方向の断面図である。
【0034】
第3実施形態の駆動ユニット1では、第1実施形態の可動部3に形成された孔3aを設けず、すべて段差部34に代えた構造を有する。
【0035】
第3実施形態の駆動ユニット1では、可動部3は、
図7に示すように、筒形状の部材からなる。第3実施形態の可動部3は、筒部31と、筒部31の軸方向の両端に形成され、筒部31よりも外周の径が大きい突縁部32と、突縁部32の外周側の一部に形成された平面部33と、を有する。筒部31には、段差部34が形成される。第3実施形態では、筒部31の軸Cを中心として90°毎に4つの段差部34が形成される。各段差部34は、軸中心に対して90°毎に、径方向に対して直交する4つの平面を形成する。
【0036】
段差部34には、図示しない磁石12が第1及び第2実施形態と同じように配置される。可動部3に磁石12を設置した状態では、
図1及び
図6に示したように、磁石12の一部が固定部2の孔2a又は凹部2b等の肉抜き部内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0037】
また、
図4に記載された孔3aに代えて、段差部34を形成することで、孔3aを形成する工程を省略することができ、短時間で容易に形成することが可能となる。さらに、軸Cを中心に筒部31と一体に段差部23を形成するので、可動部3の強度を向上させることが可能となる。
【0038】
図8は、第4実施形態の駆動ユニットの可動部3を示す図である。
図8(a)は、第4実施形態の駆動ユニットの可動部3の斜視図、
図8(b)は、可動部3の軸Cに直交する方向の断面図である。
【0039】
第4実施形態の駆動ユニット1では、第1実施形態の可動部3に磁石12を配置する段差部34の数を代えた構造を有し、その他の構成は、第1実施形態の駆動ユニット1と同様の構成をしているので、説明は省略する。
【0040】
第4実施形態の駆動ユニット1では、可動部3は、
図8に示すように、筒形状の部材からなる。第4実施形態の可動部3は、筒部31と、筒部31の軸方向の両端部に形成され、筒部31よりも外周の径が大きい突縁部32と、突縁部32の外周側の一部に形成された平面部33と、筒部31のうち、軸方向で両端の平面部33の間に形成される段差部34と、軸方向の一方で内径が小さく形成される小内径部35と、を有する。段差部34の一部には、孔3aが形成される。第4実施形態では、筒部31の軸Cを中心として120°毎に3つの段差部34が形成され、各段差部34の一部に孔3aが形成される。各段差部34は、軸中心に対して120°毎に、径方向に対して直交する3つの平面を形成する。
【0041】
段差部34には、図示しない磁石12が第1及び第2実施形態と同じように配置される。可動部3に磁石12を設置した状態では、
図1及び
図6に示したように、磁石12の一部が固定部2の孔2a又は凹部2b等の肉抜き部内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0042】
また、
図1に記載された4つの段差部34に代えて、3つの段差部34を形成することで、段差部34を形成する工程及び磁石12を設置する工程を短縮することができ、短時間で容易に形成することが可能となる。さらに、使用する磁石12の数が減るので、低コストに作成することが可能となる。
【0043】
図9は、第5実施形態の駆動ユニットで使用する磁石12を示す図である。
図10は、第5実施形態の駆動ユニット1を示す軸に直交する断面図である。
【0044】
第5実施形態の駆動ユニット1では、
図9に示すように、磁石12の径方向の外側の面121をシリンドリカル形状とする。なお、径方向の内側の面は、平面である。
【0045】
第5実施形態の磁石12は、
図10に示すように、各段差部34に配置される。可動部3に磁石12を設置した状態では、磁石12の一部が固定部2の肉抜き部としての孔2a内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0046】
また、磁石12の径方向の外側の面121をシリンドリカル面とすることで、円筒状のコイル11の内周面23に沿った形状になり、駆動力を向上させることが可能となる。また、磁石12の径方向の外側の面121と、磁石12の径方向の外側の面121と対向するコイル11の内周面23とを、面の曲率をあわせた相似な形状として設置することができ、駆動力を向上させることが可能となる。
【0047】
図11は、第6実施形態の駆動ユニットで使用する磁石12を示す図である。
図12は、第6実施形態の駆動ユニット1を示す図である。
図12(a)は第6実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図12(b)は
図12(a)のe−e断面図である。
【0048】
第6実施形態の駆動ユニット1では、
図11に示すように、磁石12は、連結部122を有し、環状に形成される。第6実施形態の径方向に着磁された磁石12は、軸に対して90°毎に配置され、これらの磁石12を連結する連結部122が形成される。なお、内周側は円筒状でよい。磁石12と連結部122は、元々一体に形成してもよいし、磁石12とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。
【0049】
磁石12は、
図12に示すように、可動部3の筒部31の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面121は、対向するコイル11の内周面23と相似な形状とすればよく、第6実施形態では、
図1で示した第1実施形態と同様に、平面となっている。可動部3に磁石12を設置した状態では、磁石12の一部が固定部2の孔部2a内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0050】
図13は、第7実施形態の駆動ユニットで使用する磁石12を示す図である。
図14は、第7実施形態の駆動ユニット1を示す図である。
図14(a)は第7実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図14(b)は
図14(a)のf−f断面図である。
【0051】
第7実施形態の駆動ユニット1では、
図13に示すように、磁石12は、連結部122を有し、環状に形成される。第7実施形態の径方向に着磁された磁石12は、軸に対して90°毎に配置され、これらの磁石12を連結する連結部122が形成される。磁石12と連結部122は、元々一体に形成してもよいし、磁石12とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。第7実施形態の磁石12の連結部122は、外周側が平面で形成される。したがって、中間部分が薄肉となり、軽量化が図れる。なお、内周側は円筒状でよい。
【0052】
磁石12は、
図14に示すように、可動部3の筒部31の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面121は、対向するコイル11の内周面23と相似な形状とすればよく、第7実施形態では、
図10で示した第5実施形態と同様にシリンドリカル面となっている。可動部3に磁石12を設置した状態では、磁石12の一部が固定部2の孔部2a内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0053】
図15は、第8実施形態の駆動ユニットで使用する磁石12を示す図である。
図16は、第8実施形態の駆動ユニット1を示す図である。
図16(a)は第8実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図16(b)は
図16(a)のg−g断面図である。
【0054】
第8実施形態の駆動ユニット1では、
図15に示すように、磁石12は、連結部122を有し、環状に形成される。第8実施形態の径方向に着磁された磁石12は、軸に対して90°毎に配置され、これらの磁石12を連結する連結部122が形成される。磁石12と連結部122は、元々一体に形成してもよいし、磁石12とは異なる材料で別体に形成したものを接合してもよい。第8実施形態の磁石12の連結部122は、外周側が磁石12の径方向の外側の面121に連なる平面で形成される。したがって、中間部分が薄肉となり、軽量化が図れることに加えて、外周を容易に加工することが可能となる。なお、内周側は円筒状でよい。
【0055】
磁石12は、
図16に示すように、可動部3の筒部31の外周に設置される。磁石の径方向の外側の面121は、対向するコイル11の内周面23と相似な形状とすればよく、第8実施形態では、
図10で示した第5実施形態と同様にシリンドリカル面となっている。可動部3に磁石12を設置した状態では、磁石12の一部が固定部2の孔部2a内に配置される。すなわち、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長い。第1の距離L1を第2の距離L2よりも長くすることで、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0056】
図17は、第9実施形態の駆動ユニット1を示す斜視図である。
図18は、第9実施形態の駆動ユニット1を示す断面図である。
図18(a)は第9実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図18(b)は
図18(a)のh−h断面図である。
【0057】
第9実施形態の駆動ユニット1では、4つのコイル11が軸に対して90°毎に配置される。コイル11は、軸方向に配置された1組の磁石12に対して1つ配置される。したがって、コイル11が4つ、磁石12が8つ配置される。また、磁石12の径方向の外側の面121と磁石12の径方向の外側の面121に対向するコイル11とは、平面で形成される。
【0058】
このような構造の駆動ユニット1によれば、単純な形状のコイル11を載置するだけで組み立てることができ、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。
【0059】
図19は、第10実施形態の駆動ユニット1を示す斜視図である。
図20は、第10実施形態の駆動ユニット1を示す断面図である。
図20(a)は第10実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図20(b)は
図20(a)のi−i断面図である。
【0060】
第10実施形態の駆動ユニット1では、4つのコイル11が軸に対して90°毎に配置される。コイル11は、軸方向に配置された1組の磁石12に対して1つ配置される。したがって、コイル11が4つ、磁石12が8つ配置される。また、磁石12の径方向の外側の面121と磁石12の径方向の外側の面121に対向するコイル11とは、平面で形成される。コイル11は、固定部2の平面部22から両側に隣り合う筒部21にかけて配置され、筒部21の外周側に沿って配置される部分は、シリンドリカル形状に形成される。
【0061】
第10実施形態の駆動ユニット1では、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。また、第10実施形態の駆動ユニット1では、第9実施形態と比較してコイル11が大きくなるので、駆動力を大きくすることが可能となる。
【0062】
図21は、第11実施形態の駆動ユニット1を示す斜視図である。
図22は、第11実施形態の駆動ユニット1を示す断面図である。
図22(a)は第11実施形態の駆動ユニット1の軸を含む断面図、
図22(b)は
図22(a)のj−j断面図である。
【0063】
第11実施形態の駆動ユニット1では、1つのコイル11が固定部2の外周に沿って折り曲げられて配置される。すなわち、コイル11は、磁石12の径方向の外側の面121に対向する部分が平面で形成され、筒部21に沿って配置される部分がシリンドリカル形状に形成される。
【0064】
第10実施形態の駆動ユニット1では、1つのコイル11を配置すればよいので、生産性が向上し、容易に組み立てることができ、組み立て時間を短縮することが可能となる。
【0065】
図23は、本実施形態の光学ユニット70及び撮像装置80を示す図である。
【0066】
光学ユニット70は、第1実施形態と同様の駆動ユニット1と、駆動ユニット1の小内径部35に取り付けられた可動レンズ群Gvと、を有する。可動レンズLvの中心軸Oは、駆動ユニット1の軸Cと同一であることが好ましい。
【0067】
光学ユニット70は、可動レンズ群Gvに可動レンズLvを取り付けた状態で、固定部2に対して可動部3が軸C方向に移動可能な状態となっている。固定部2に対して可動部3を移動させることによって、光学ユニット70の焦点位置を移動させることが可能となる。
【0068】
撮像装置80は、光学ユニット70と、光学ユニット70の物体側で固定部2に取り付けられる前レンズ群Gfと、光学ユニット70の像側で固定部2に取り付けられる後レンズ群Gbと、像面に受光部が配置される撮像素子ISと、を有する。
【0069】
本実施形態の前レンズ群Gfは、固定部2に圧入又は接着等によって取り付けられる前群枠4に保持される第1前レンズLf1、第2前レンズLf2、及び第3前レンズLf3を有する。本実施形態の後レンズ群Gbは、固定部2に圧入又は接着等によって取り付けられる後群枠5に保持される第1後レンズLb1及び第2後レンズLb2を有する。本実施形態の撮像素子ISは、CCD又はCMOS等の各種形式のイメージセンサからなり、撮像素子枠6に保持される。撮像素子ISの物体側には、フィルター又はカバーガラス等の光学素子ODが隣接して配置される。
【0070】
なお、前レンズ群Lf、後レンズ群Lb及び可動レンズ群Gvのレンズ構成は、本実施形態に限らず、適宜変更してもよい。また、本実施形態では、上述のように固定部2に対して前群枠4および後群枠5が接着され、また後群枠5に撮像素子枠6が保持されている構成としたが、固定部2に対するこれらの枠のうち1つまたは複数をまとめて固定部と見なすこともできる。この場合、それぞれ軸Cから第1磁石12a及び第2磁石12bの径方向の外側の面までの第1の距離は、軸Cから固定部が備える最大外径に対する内周面までの第2の距離よりも長いように構成される。
【0071】
本実施形態の撮像装置80では、可動部3が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に撮影倍率が最も高く、可動部3が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に撮影倍率が最も低い。言い換えると、可動部3が移動可能範囲の最も像側に位置している場合に焦点距離が最も長く、視野が狭いテレ端の状態であり、可動部3が移動可能範囲の最も物体側に位置している場合に焦点距離が最も短く、視野が広いワイド端の状態である。
【0072】
このように、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することで、撮像装置80を小型化及び軽量化することが可能となる。また、固定部2に対して可動部3を移動させることによって、撮像装置80のズーム変更を迅速に行うことが可能となる。
【0073】
さて、以上のような本実施形態の撮像装置80は、電子撮影装置、とりわけデジタルカメラやビデオカメラ等に用いることができる。以下に、その実施形態を例示する。
【0074】
図24は、本実施形態の撮像装置80を備えたデジタルカメラ81の一例を示す図である。
【0075】
撮像装置80は、デジタルカメラ81、デジタルビデオカメラ、又は携帯電話等の製品に用いることが可能である。本実施形態の撮像装置80は、デジタルカメラ81に用いた場合について説明する。
【0076】
本実施形態のデジタルカメラ81は、
図24に示すように、カメラ本体82及び交換レンズとしてのレンズ鏡筒83を有する。なお、カメラ本体82とレンズ鏡筒83とは、脱着可能な構成を有してもよいし、一体に形成されてもよい。
【0077】
カメラ本体82には、撮像素子ISが配設されており、被写体像を電子的に撮像し記録する。撮像素子ISの受光部には、入射する光に応じた電気信号を所定のタイミングで出力する複数の素子が面状に配列されている。レンズ鏡筒83には、光軸CLの方向に沿って複数の対物レンズ86が設けられ、
図23に示した光学ユニット70が含まれている。すなわち、カメラ本体82とレンズ鏡筒83の一部が、撮像装置80を構成する。なお、レンズ鏡筒83に
図23に示した前レンズ群Gfを配設し、カメラ本体82に
図23に示した光学ユニット70及び後レンズ群Gbを配設してもよい。
【0078】
カメラ本体82の上部には、撮影者が撮像動作の指示を入力するためのレリーズスイッチ84及び撮影者がカメラ本体82の電源オン及び電源オフの指示を入力するための電源スイッチ85が配設されている。
【0079】
本実施形態では、レリーズスイッチ84は、押しボタン型のスイッチである。レリーズスイッチ84を全押下量の途中まで押下する半押し操作を行うと、撮像装置80がオートフォーカス等の動作を行う。レリーズスイッチ84を半押し操作からさらに押下し、全押し操作すると、撮像動作を行い、画像を記録する。なお、レリーズスイッチ84は、押しボタン型に限らず、タッチセンサ等の他の形態のスイッチでもよい。
【0080】
図示しないカメラの背面には、画像表示部及び撮像装置80のズーム動作を指示するズーム操作部等が配設されている。また、カメラ本体82には、電力を供給するための一次電池又は二次電池を収容する電池収容部及び画像を記録するためのフラッシュメモリを収容する記録媒体収容部が配設されている。
【0081】
図25は、本実施形態のデジタルカメラ80の主要部の内部回路を示すブロック図である。なお、以下の説明では、処理手段は、例えば、CDS/ADC部124、一時記憶メモリ117、画像処理部118等で構成され、記憶手段は、記憶媒体部等で構成される。
【0082】
図25に示されるように、デジタルカメラ81は、操作部112と、この操作部112に接続された制御部113と、この制御部113の制御信号出力ポートにバス114及び115を介して接続された撮像駆動回路116並びに一時記憶メモリ117、画像処理部118、記憶媒体部119、表示部120、及び設定情報記憶メモリ部121を備えている。
【0083】
上記の一時記憶メモリ117、画像処理部118、記憶媒体部119、表示部120、及び設定情報記憶メモリ部121は、バス122を介して相互にデータの入力、出力が可能とされている。また、撮像駆動回路116には、撮像素子ISとCDS/ADC部124が接続されている。
【0084】
操作部112は、各種の入力ボタンやスイッチを備え、これらを介して外部(カメラ使用者)から入力されるイベント情報を制御部113に通知する。制御部113は、例えばCPUなどからなる中央演算処理装置であって、不図示のプログラムメモリを内蔵し、プログラムメモリに格納されているプログラムに従って、デジタルカメラ81全体を制御する。
【0085】
CCD等の撮像素子ISは、撮像駆動回路116により駆動制御され、光学ユニット70を介して形成された物体像の画素ごとの光量を電気信号に変換し、CDS/ADC部124に出力する撮像素子である。
【0086】
CDS/ADC部124は、撮像素子ISから入力される電気信号を増幅し、かつ、アナログ/デジタル変換を行って、この増幅とデジタル変換を行っただけの映像生データ(ベイヤーデータ、以下RAWデータという。)を一時記憶メモリ117に出力する回路である。
【0087】
一時記憶メモリ117は、例えばSDRAM等からなるバッファであり、CDS/ADC部124から出力されるRAWデータを一時的に記憶するメモリ装置である。画像処理部118は、一時記憶メモリ117に記憶されたRAWデータ又は記憶媒体部119に記憶されているRAWデータを読み出して、制御部113にて指定された画質パラメータに基づいて歪曲収差補正を含む各種画像処理を電気的に行う回路である。
【0088】
記憶媒体部119は、例えばフラッシュメモリ等からなるカード型又はスティック型の記憶媒体を着脱自在に装着して、これらのフラッシュメモリに、一時記憶メモリ117から転送されるRAWデータや画像処理部118で画像処理された画像データを記録して保持する。
【0089】
表示部120は、液晶表示モニターなどにて構成され、撮影したRAWデータ、画像データや操作メニューなどを表示する。設定情報記憶メモリ部121には、予め各種の画質パラメータが格納されているROM部と、操作部112の入力操作によってROM部から読み出された画質パラメータを記憶するRAM部が備えられている。
【0090】
このように構成されたデジタルカメラ81は、本実施形態の光学ユニット70を採用することで、小型で動画撮像に適した撮像装置80とすることが可能となる。
【0091】
図26は、本実施形態の撮像装置80を備えた内視鏡90の一例を示す図である。
【0092】
本実施形態の内視鏡90は、人体等の被検体内に導入可能であって、被検体内の所定の観察部位を光学的に撮像する。なお、内視鏡90が導入される被検体は、人体に限らず、他の生体でもよく、機械、建造物等の人工物でもよい。
【0093】
内視鏡90は、被検体の内部に導入される挿入部91と、挿入部91の基端に位置する操作部92と、操作部92から延出される複合ケーブルとしてのユニバーサルケーブル93と、を備える。
【0094】
挿入部91は、先端に配設される先端部91a、先端部91aの基端側に配設される湾曲自在な湾曲部91b、及び湾曲部91bの基端側に配設されて操作部92の先端側に接続され可撓性を有する可撓管部91cを有する。先端部91aには、
図23に示した撮像装置80が内蔵されている。なお、内視鏡90は、挿入部91に可撓管部91cを有しない硬性内視鏡でもよい。
【0095】
操作部92は、湾曲部91bの湾曲状態を操作するアングル操作部92aと、
図23に示したボイスコイルモータ10の動作を指示し、撮像装置80のズーム動作を行うズーム操作部92bと、を有する。アングル操作部92aはノブ形状で形成され、ズーム操作部92bはレバー形状で形成されているが、それぞれボリュームスイッチ、プッシュスイッチ等の他の形式であってもよい。
【0096】
ユニバーサルコード93は、操作部92と外部装置94とを接続する部材である。外部装置94とは、コネクタ93aを介して接続される。外部装置94は、湾曲部91bの湾曲状態を制御する駆動制御部94a、撮像装置80を制御する画像制御部94b、及び図示しない光源部及び光源部を制御する光源制御部94c等を有する。
【0097】
挿入部91、操作部92、及びユニバーサルコード93には、ワイヤ、電気線及び光ファイバ等のケーブル95が挿通される。ワイヤは、外部装置94に配設された駆動制御部94aと操作部92及び湾曲部91bとを接続する。電気線は、撮像装置80と操作部92及び画像制御部94bとを電気的に接続する。光ファイバは、光源と操作部92及び光源制御部94cとを光学的に接続する。
【0098】
駆動制御部94aは、アクチュエータ等からなり、ワイヤを進退させることで湾曲部91bの湾曲状態を制御する。画像制御部94bは、
図23に示した撮像装置80に内蔵するボイスコイルモータ10の駆動制御及び撮像素子ISが撮像した画像の処理を行う。画像制御部94bが処理した画像は、画像表示部96に表示される。光源制御部94cは、先端部91aから照射される光源の明るさ等を制御する。
【0099】
なお、操作部92及び外部装置94は、挿入部91と別体で形成され、遠隔操作によって挿入部91を操作及び制御してもよい。
【0100】
このように構成された内視鏡90は、本実施形態の撮像装置80を採用することで、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。
【0101】
このように本実施形態の駆動ユニット1によれば、所定の軸Cを中心とした筒形状の固定部2と、固定部2の内側に配置され軸Cを中心とした筒形状の可動部3と、
固定部2に配置されたコイル11と、可動部3に配置された磁石12と、によって、可動部3を固定部2に対して、軸C方向に相対移動させることが可能なボイスコイルモータ10と、を備え、可動部3に磁石12を設置した状態では、軸Cから磁石12の径方向の外側の面121までの第1の距離L1は、軸Cから固定部2の内周面23までの第2の距離L2よりも長いので、固定部2の径を小さくすることができ、駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。その結果、駆動ユニット1は、駆動効率が向上し、可動部3を迅速に移動させることが可能となる。
【0102】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、固定部2は、磁石12の径方向の外側の面121に対応する位置に肉抜き部2a,3aが形成されているので、簡単な構造で駆動ユニット1を小型化及び軽量化することが可能となる。
【0103】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、可動部3の外周面に、径方向に対して直交する平面からなる段差部34が形成され、磁石12は、段差部34に配置されるので、磁石12を安定して設置することができ、安定した磁界が形成され、固定部2に対して可動部3を的確に移動させることが可能となる。
【0104】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、可動部3は、固定部2の内周面23に当接する摺動面32aを有するので、固定部2に対して可動部3を常に接触した状態で移動させることができ、固定部2に対する可動部3の傾斜を抑制することができ、可動部3を的確に移動させることが可能となる。
【0105】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、磁石12の径方向の外側の面121と、磁石12の径方向の外側の面121に対向するコイル11の内周面とを、相似な形状とするので、駆動力を向上させることが可能となる。
【0106】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、コイル11は、固定部2の外周面に沿って巻かれ、磁石12の径方向の外側の面121に対応する部分を磁石の径方向の外側の面121に沿った形状とするので、駆動力を向上させることが可能となる。
【0107】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、磁石の径方向の外側の面は平面であるので、容易に組み立てることが可能となる。
【0108】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、磁石12は、可動部3の外周面に沿った環状部122を有するので、容易に組み立てることが可能となると共に、磁石の設置がより安定し、安定した磁界が形成され、固定部2に対して可動部3を的確に移動させることが可能となる。
【0109】
また、本実施形態の駆動ユニット1によれば、磁石12は、軸方向に隣り合う第1磁石12aと第2磁石12bを有し、第1磁石12aと第2磁石12bは、径方向に着磁され、磁極が互いに逆向きであり、コイル11は、第1磁石12aに対向する第1コイル11aと、第2磁石12bに対向する第2コイル11bと、を有するので、駆動力を増加させることが可能となる。
【0110】
また、本実施形態の光学ユニット70によれば、可動部3は、光学部材Lvを備えるので、固定部2に対して可動部3を移動させることによって、光学ユニット70の焦点位置を移動させることが可能となる。
【0111】
また、本実施形態の撮像装置80によれば、光学部材を通過した光が入射する撮像素子ISと、前記光学ユニット70と、を備えるので、撮像装置80を小型化及び軽量化することが可能となる。また、固定部2に対して可動部3を移動させることによって、撮像装置80のズーム変更を迅速に行うことが可能となる。
【0112】
また、本実施形態の内視鏡90によれば、体内に挿入される挿入部91と、挿入部91に設置される前記撮像装置80と、を備えるので、小型で迅速にズーム変更することができ、動画撮像に適したものとすることが可能となる。
【0113】
なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えないことは理解できよう。従って、本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。