(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023115059
(43)【公開日】2023-08-18
(54)【発明の名称】レンズ鏡筒
(51)【国際特許分類】
G02B 7/04 20210101AFI20230810BHJP
H02K 33/18 20060101ALI20230810BHJP
【FI】
G02B7/04 E
H02K33/18 B
【審査請求】有
【請求項の数】3
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023096834
(22)【出願日】2023-06-13
(62)【分割の表示】P 2019160415の分割
【原出願日】2019-09-03
(31)【優先権主張番号】P 2018193169
(32)【優先日】2018-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックIPマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】藤中 広康
(57)【要約】
【課題】同一サイズのレンズ鏡筒においてより大きなサイズのアクチュエータを搭載し、より質量の大きなレンズを駆動可能なレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒は、フォーカスレンズユニットの外周面よりも外周側に配置されており、2個の永久磁石、ヨーク、コイル409を有するリニアアクチュエータと、フォーカスレンズを保持し光軸方向に沿って前後に駆動されるフォーカスレンズユニットとを備える。永久磁石は、同じ極を向かい合わせに略平行に間隔をあけて配置される。ヨークは、センターヨーク部412、バックヨーク、センターヨーク部412とバックヨークとを磁気的に接合する継鉄部材407を有する。コイル409は、センターヨーク部412に巻回される。ヨークは、薄板の鉄板を複数枚積み重ねて構成され、センターヨーク部412、バックヨーク部、継鉄部材407に相当する部分をE型ヨーク406として一体化される。
【選択図】
図17
【特許請求の範囲】
【請求項1】
レンズを光軸方向に沿って前後に駆動するアクチュエータと、
前記レンズを保持するとともに、前記アクチュエータによって前記レンズとともに前記光軸方向に沿って前後に駆動されるレンズ枠と、
を備え、
前記アクチュエータは、前記レンズ枠の外周面よりも外周側に配置されており、
同じ極を向かい合わせに略平行に間隔を空けて配置された2個の永久磁石と、
前記2個の永久磁石を向かい合わせに配置した間に設けられたセンターヨーク部と、前記永久磁石の向かい合わせにした極と反対側の面に接する位置に設けられたバックヨーク部と、前記センターヨーク部と前記バックヨーク部とを磁気的に接合する継鉄部と、を有するヨークと、
前記センターヨーク部を囲うように巻回されたコイルと、
を有しており、
前記ヨークは、薄板の鉄板を複数枚積み重ねて構成されており、センターヨーク部、バックヨーク部、継鉄部に相当する部分を、E型ヨークとして一体化して構成されている、
レンズ鏡筒。
【請求項2】
前記E型ヨークは、薄板の鉄板を半径方向に複数枚積み重ねて構成されている、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。
【請求項3】
前記E型ヨークは、E型の鉄板と、前記E型の鉄板のセンターヨーク部の部分の形状を削除した鉄板と、を複数枚積み重ねることにより、前記センターヨーク部の積層方向の厚みが、その他の部分の積層方向の厚みより薄くなる様に構成される、
請求項1に記載のレンズ鏡筒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レンズを光軸方向に沿って前後に駆動するアクチュエータを備えたレンズ鏡筒に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、レンズ鏡筒のレンズ枠体を光軸方向に移動させるために、高速応答が可能なリニアモータが使用されている。(例えば、特許文献1)。
近年、撮像装置に用いられる撮像素子は、高画素化、ダイナミックレンジの向上等を目的としてサイズの大型化が進んでいる。
撮像素子が大型化すると、必然的に、レンズ鏡筒に使用されるレンズも大型化し、レンズの質量も大きくなる。よって、大型化したレンズを駆動するアクチュエータには、従来よりも推力が高いものが要求される。
【0003】
例えば、特許文献1には、1つのコイルに対して複数の界磁部を設けることで、推力向上を図った構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、推力向上には限界がある。
本開示は、同一サイズのレンズ鏡筒においてより大きなサイズのアクチュエータを搭載して、より質量の大きなレンズを駆動することが可能なレンズ鏡筒を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係るレンズ鏡筒は、レンズを光軸方向に沿って前後に駆動するアクチュエータと、レンズを保持するとともにアクチュエータによってレンズとともに光軸方向に沿って前後に駆動されるレンズ枠と、を備えている。アクチュエータは、レンズ枠の外周面よりも外周側に配置されており、2個の永久磁石と、ヨークと、コイルとを有している。2個の永久磁石は、同じ極を向かい合わせに略平行に間隔を空けて配置されている。ヨークは、2個の永久磁石を向かい合わせに配置した間に設けられたセンターヨーク部と、永久磁石の向かい合わせにした極と反対側の面に接する位置に設けられたバックヨーク部と、センターヨーク部とバックヨーク部とを磁気的に接合する継鉄部と、を有する。コイルは、センターヨーク部を囲うように巻回されている。ヨークは、薄板の鉄板を複数枚積み重ねて構成されており、センターヨーク部、バックヨーク部、継鉄部に相当する部分を、E型ヨークとして一体化して構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】
図1は、実施の形態1に係るカメラを示す斜視図である。
【
図2】
図2は、実施の形態1に係るレンズ鏡筒を示す斜視図である。
【
図3】
図3は、実施の形態1に係るレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【
図4】
図4は、実施の形態1に係る3-4群ユニットの斜視図である。
【
図5】
図5は、実施の形態1に係る3-4群ユニットの分解斜視図である。
【
図6A】
図6Aは、実施の形態1に係るリニアアクチュエータを示す斜視図である。
【
図6B】
図6Bは、実施の形態1に係るリニアアクチュエータを示す4面図である。
【
図7】
図7は、実施の形態1に係るリニアアクチュエータを示す断面図である。
【
図8】
図8は、実施の形態1に係るレンズ鏡筒内におけるリニアアクチュエータ配置を示した模式図である。
【
図9】
図9は、コイルをオフセットしない比較例1のレンズ鏡筒内におけるリニアアクチュエータ配置を示した模式図である。
【
図10】
図10は、リニアアクチュエータのサイズを縮小した比較例2のレンズ鏡筒内でのリニアアクチュエータ配置を示した模式図である。
【
図11】
図11は、コイルオフセット量とリニアアクチュエータの性能の関係を示す図である。
【
図12】
図12は、コイルオフセット量とリニアアクチュエータの性能の関係を示すグラフである。
【
図16A】比較例のアクチュエータの構成を示す上面図である。
【
図16B】比較例のアクチュエータの構成を示す正面図である。
【
図16C】比較例のアクチュエータの構成を示す底面図である。
【
図16E】比較例のアクチュエータの構成を示す側面図である。
【
図17】実施の形態2のアクチュエータの斜視図である。
【
図18A】実施の形態2のアクチュエータの構成を示す上面図である。
【
図18B】実施の形態2のアクチュエータの構成を示す正面図である。
【
図18C】実施の形態2のアクチュエータの構成を示す底面図である。
【
図18E】実施の形態2のアクチュエータの構成を示す側面図である。
【
図19A】実施の形態2のE型ヨークの形状を示す正面図である。
【
図19B】実施の形態2のE型ヨークの形状を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。また、以下の実施の形態の説明において、平行、垂直、直交などの、相対的な方向または姿勢を示す表現が用いられるが、これらの表現は、厳密には、その方向または姿勢ではない場合も含む。例えば、平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数%程度の差異を含むことも意味する。
【0009】
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施形態1)
(1)レンズ鏡筒の構成概要
以下、図面を参照しつつ、実施の形態に係るレンズ鏡筒100の構成を説明する。
図1は、実施の形態に係るカメラ1を示す斜視図である。
図2は、実施の形態に係るレンズ鏡筒100の構成概要を示す斜視図である。
図3は、実施の形態に係るレンズ鏡筒100の分解斜視図である。
【0010】
図1および
図2に示すように、レンズ鏡筒100は、カメラ1の本体に対して着脱自在に取り付けられた沈胴式のレンズ鏡筒である。
図2に示すように、レンズ鏡筒100は、1群ユニット101、2群ユニット102、3-4群ユニット103、5群ユニット104、固定枠105、カム枠106および外装ユニット107を備えている。
レンズ鏡筒100は、各部品を次の順に組み立てることで完成される。まず、カム枠106に対して、固定枠105、5群ユニット104、3-4群ユニット103、2群ユニット102が順に組み付けられる。その後、各部品が組み付けられたカム枠106は、1群ユニット101に組み付けられる。この手順で各部品を組み付けることで、レンズ鏡筒100は完成する。
【0011】
そして、レンズ鏡筒100は、基板ユニット108とともに後枠ユニット109に組み付けられた状態で、レンズマウント110および遮光枠111を介して、カメラ1の本体に取り付けられる。
基板ユニット108は、レンズ鏡筒100を駆動するためユニットであり、電気部品や電気接点部等が実装されたプリント基板を備えている。後枠ユニット109は、外装ユニット107におけるカメラ1の本体側の端部外周を覆う部材である。レンズマウント110は、レンズ鏡筒100および後枠ユニット109をカメラ1の本体に接続固定するための接続用構成部材である。遮光枠111は、レンズマウント110とカメラ1の本体との間に配置されて、不要光を遮蔽する部材である。
【0012】
レンズ鏡筒100は、外装ユニット107に設けられたズームリングが回転されると、ズームリングの回転に従ってカム枠106が回転するように構成されている。レンズ鏡筒100は、カム枠106が回転すると、1群ユニット101、2群ユニット102、3-4群ユニット103および5群ユニット104が、光軸Lの方向において前後に駆動される。
【0013】
各ユニットは、カム枠106に形成されたカム溝に対して係合するカムピンを有している。また、各ユニットは、固定枠105に形成される溝部に対して係合する直進キーを有している。これにより、各ユニットは、固定枠105およびカム枠106に対して、相対的に光軸Lの方向において前後に駆動される。
また、3-4群ユニット103は、フォーカス調整のための機構を備えている。そして、撮像時において、フォーカスレンズが、これらの機構によって駆動される。
【0014】
(2)3-4群ユニット
次に、3-4群ユニット103について詳細に説明する。
(2-1)全体構成
まず、実施の形態に係る3-4群ユニット103の全体的な構成について説明する。
図5は、実施の形態に係る3-4群ユニット103の分解斜視図である。
図5に示すように、3-4群ユニット103は、被写体側から像面側に向かって、ベース枠280、3群レンズユニット210、フォーカスレンズユニット220(4群レンズユニット)、主軸保持枠260および副軸保持枠270を備えている。
【0015】
フォーカスレンズユニット220は、後述するリニアアクチュエータ(レンズ鏡筒用アクチュエータ)310によって光軸Lの方向において前後に駆動されるオートフォーカス用のレンズユニットであって、フォーカスレンズ221を保持する。
3群レンズユニット210は、ズームレンズ211を保持し、ベース枠280に対する位置を調整した上で、ベース枠280に固定される。
【0016】
ベース枠280と主軸保持枠260との間には、主軸261が渡されている。また、ベース枠280と副軸保持枠270との間には、副軸271が渡されている。
これにより、フォーカスレンズユニット220は、主軸261および副軸271にガイドされながら、光軸Lの方向において前後に駆動される。
より詳細には、フォーカスレンズユニット220は、主軸261に沿って、かつ、主軸261回りの回動を副軸271によって規制されながら、光軸Lの方向において駆動される。
【0017】
つまり、フォーカスレンズユニット220は、光軸Lの方向に沿って移動可能な状態で保持されている。
なお、主軸261および副軸271は、それぞれ、光軸Lの方向におけるフォーカスレンズユニット220の移動をガイドする軸体の一例である。
ベース枠280には、MR(Magneto Resistive)素子281(位置検出センサの一例)が固定されている。また、フォーカスレンズユニット220には、MRマグネット223(位置検出部材の一例)が固定されている。
【0018】
図5に示されるように、MRマグネット223は、組み付けられた状態においてMR素子281の近傍に配置されるように、フォーカスレンズユニット220に設けられている。このため、MRマグネット223を含むフォーカスレンズユニット220が光軸Lの方向において前後に移動することで、MR素子281に対するMRマグネット223の相対位置の変化によって生じる磁界の変化をMR素子281において検出する。
【0019】
これにより、MR素子281の出力を検出することで、ベース枠280に対するフォーカスレンズユニット220のシフト位置を検出することができる。
なお、本実施の形態では、位置検出センサの一例としてMR素子を用いているが、例えば、フォトカプラ等の他の位置検出センサを用いてもよい。
また、本実施の形態では、位置検出部材の一例としてMRマグネットを用いているが、例えば、反射ミラー等の他の位置検出部材を用いてもよい。
【0020】
(2-2)リニアアクチュエータ310の構成
次に、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ(レンズ鏡筒用アクチュエータ)310について説明する。
リニアアクチュエータ310は、光軸Lの方向においてフォーカスレンズユニット220を前後に駆動する装置である。
【0021】
リニアアクチュエータ310は、
図5等に示すように、略U字型のヨークA(第1ヨーク)311、ヨークA311とミラー対称な形状を有するヨークB(第2ヨーク)312、ヨークA311およびヨークB312の内周側に固定された1対の永久磁石313、ヨークA311およびヨークB312の開放部に蓋をするサブヨーク(第3ヨーク)314、およびコイル315を有している。
【0022】
本実施の形態では、
図5においてヨークA311およびヨークB312は、主軸保持枠260に固定されている。そして、サブヨーク314は、ベース枠280側に保持されている。また、コイル315は、フォーカスレンズユニット220に固定されている。
本実施の形態では、1つリニアアクチュエータ310によってフォーカスレンズユニット220が駆動される。
【0023】
以下では、説明の便宜上、
図5の構成からリニアアクチュエータ310の構成のみを取り出して説明する。
図6Aは、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ310の構成を示す斜視図である。
図6Bは、本実施の形態に係るリニアアクチュエータの構成を示す4面図である。
図7は、本実施の形態に係るリニアアクチュエータ310の構成を示す断面図である。
【0024】
図6A、
図6Bおよび
図7において、ヨークA311、ヨークB312、およびサブヨーク314は、鉄製の板金をプレス加工で成型して作成されている。
永久磁石313は、Nd系の焼結磁石であり、ヨークに接する面がS極、反対側の面がN極になる様に着磁され、ヨークA311およびヨークB312に固定されている。
ヨークA311およびヨークB312は、永久磁石313が固定されていない側の外壁同士が当接する様に固定されている。
【0025】
コイル315は、ヨークA311とヨークB312とが互いに当接し永久磁石313が固定されていない側の部分に巻回されている。
ヨークA311およびヨークB312の略U字型の開放部には、サブヨーク314が固定されている。そして、サブヨーク314は、ヨークA311およびヨークB312の開放部を塞ぐと共に、ヨークA311とヨークB312とを磁気的に結合する役割を果たしている。
【0026】
ここで、コイル315に電流を通電すると、コイル315は、ローレンツ力を受け、光軸Lの方向において駆動される。
より詳細には、ベース枠280側に永久磁石313、フォーカスレンズユニット220側にコイル315がそれぞれ固定されているため、コイル315に通電することにより、フォーカスレンズユニット220が、ベース枠280に対して光軸Lの方向において駆動される。
【0027】
ここで、本実施の形態のリニアアクチュエータ310では、
図7に示すように、コイル315の中心Ocが、2個の永久磁石313の中心Omに対して、オフセットして設けられている。
すなわち、本実施の形態のリニアアクチュエータ310は、
図6A、
図6Bおよび
図7に示すように、2個の永久磁石313と、ヨークA311,B312、サブヨーク314と、コイル315とを備えている。
【0028】
2個の永久磁石313は、同じ極を向かい合わせに略平行に間隔を空けて配置されている。なお、2個の永久磁石313は、互いに略平行に配置されていなくてもよい。
ヨークA311,B312およびサブヨーク314は、2個の永久磁石313を向かい合わせに配置した間に設けられたセンターヨーク部316と、永久磁石313の向かい合わせにした極と反対側の面に接する位置に設けられたバックヨーク部317と、センターヨーク部316とバックヨーク部317とを磁気的に接合する継鉄部318とを有する。
【0029】
コイル315は、センターヨーク部316を囲うように巻回され、その中心が2個の永久磁石313の中心からフォーカスレンズ221の光軸中心に対して外周側にオフセットした位置に設けられている。
以下は、上記の様にコイル315の中心Ocが、2個の永久磁石313の中心Omに対してオフセットして設けられている理由について詳しく説明する。
【0030】
図8、
図9、
図10は、レンズ鏡筒100内におけるリニアアクチュエータ310の配置を示した模式図である。
図8は、本実施の形態のリニアアクチュエータ310を示す。
図8において、破線部は、レンズ鏡筒100内におけるリニアアクチュエータ310の設置が可能な範囲を示している。
【0031】
破線部の内周側の円は、レンズによって、リニアアクチュエータ310の設置が規制される範囲を示している。レンズの外形が、通常、円形であるため、破線部の内周側の円よりも外周側にリニアアクチュエータ310を配置する必要がある。
なお、本実施の形態では、
図8に示す内周側の破線は、フォーカスレンズユニット220の略円筒状の部分における外周面の輪郭線に対応するものとする。
【0032】
一方、破線部の外周側の円は、レンズ鏡筒100の機構や外装によって、リニアアクチュエータ310の設置が規制される範囲を示している。
なお、本実施の形態では、カム機構がレンズ鏡筒100内において、3-4群ユニット103の外周側に配置されているため、アクチュエータ310の配置は、固定枠105の内径によって制限される。このため、以下では、
図8に示す外周側の破線は、固定枠105の内周面の輪郭線に対応するものとする。
【0033】
ただし、カム機構がない、あるいはカム機構を有していてもカム機構が3-4群ユニット103と重ならない範囲に設けられたレンズ鏡筒では、外装ユニット107の内周面等によって制限される。したがって、
図8に示す外周側の破線は、本実施の形態のような固定枠105の内周面の輪郭線に限定されるものではない。
レンズ鏡筒100には、ズームするためのカム機構、あるいはレンズ鏡筒100を操作するための操作リング等が配置されるのが一般的である。そして、上記カム機構あるいは操作リングは、略円筒状の形状を有している。
【0034】
このため、リニアアクチュエータ310は、それらの部材の内周側に配置されるため、破線部の外周側の円の内周側に配置される必要がある。
つまり、リニアアクチュエータ310は、
図8に破線で示した2つの同心円の間に形成される円筒状のスペースに収まるように配置する必要がある。
本実施の形態の構成では、
図8に示すように、破線で示した2つの円の間に形成される幅r1のドーナツ状の円筒の範囲の中で最大限の大きさのリニアアクチュエータ310が配置されている。
【0035】
そして、上述したとおり、本実施の形態のリニアアクチュエータ310は、コイル315の中心Ocが、2個の永久磁石313の中心Omに対して、オフセットして設けられており、かつ、コイル315がレンズの光軸Lを中心とする円の外周側にオフセットされる様に設置されている。
ここで、
図8に示すリニアアクチュエータ310は、ヨークA311,B312および永久磁石313の幅(図中の高さ方向)をd1とする。
【0036】
図9は、ヨークA311,B312、コイル315、永久磁石313のサイズ等は同じであって、コイル315の中心Ocが2個の永久磁石313の中心Omと一致する様に設計された比較例1の構成を示している。
比較例1の構成では、
図9から明らかな様に、ヨークA311およびヨークB312および永久磁石313の幅d2が、
図8のヨークA311,B312および永久磁石313の幅d1と同等である場合には、破線で示した2つの円の間に形成される幅r2(=r1)の円筒状の範囲から外周側にはみ出してしまっていることが分かる。
【0037】
図10は、
図9に示す比較例1の構成に対して、リニアアクチュエータ310が破線部で示した円筒状の範囲からはみ出さないように、永久磁石313の幅およびコイル315の半径方向における幅を縮小した比較例2の構成を示している。
すなわち、
図10の比較例2では、ヨークA311およびヨークB312および永久磁石313の幅d3が、
図8および
図9のヨークA311,B312および永久磁石313の幅d1,d2よりも小さくなるように構成されている。
【0038】
そして、
図10は、コイル315の中心Ocが2個の永久磁石313の中心Omと一致する様に設計されており、かつ、リニアアクチュエータ310が破線で示した2つの円の間に形成される幅r3(=r1,r2)の円筒状の範囲からはみ出さないように、永久磁石313の幅(図中上下方向の寸法)およびコイル315の半径方向における幅d3を縮小した構成を示している。
【0039】
ここで、本実施の形態の構成(
図8)と比較例2(
図10)とを比較すると、
図8に示すように、コイル315の中心Ocを2個の永久磁石313の中心Omからオフセットさせて配置することにより、比較例2の構成よりも一回り大きな永久磁石313、コイル315を使用できることが分かる。
換言すれば、
図8~
図10に示す構成を比較した結果、
図8に示すように、2個の永久磁石313の中心Omに対して、コイル315の中心Ocをレンズの光軸Lを中心とする円の外周側に配置することで、
図10に示すように、永久磁石313の幅(図中上下方向の寸法)およびコイル315の半径方向における幅を縮小した比較例2よりも大きな永久磁石313およびコイル315を用いることができる。
【0040】
よって、同じサイズのリニアアクチュエータ310であれば、より大きいサイズの永久磁石313およびコイル315を用いることができるため、大型化されたレンズを駆動するための充分な推力を得ることができる。
図11および
図12は、コイル315の中心Ocを永久磁石313の中心Omからオフセットして配置した場合に、リニアアクチュエータ310の性能がどう変化するか磁界解析によるシミュレーションで求めた例を示す。
【0041】
図11および
図12において、コイル315の中心Ocのオフセット量Xは、磁石の幅Wmを100%とした場合に、コイル315の中心Ocが永久磁石313の中心Omからどれだけオフセットされているかを示している。
図11に示すとおり、コイル315をオフセットした場合のリニアアクチュエータの性能ダウン(推力低下)は、コイルオフセット量10%の場合で0.7%、コイルオフセット量20%の場合で3.0%、コイルオフセット量25%の場合で4.8%となっている。よって、コイルオフセット量を20%以下に抑えれば、推力の低下は3%以下と非常に小さくすることができることが分かった。
【0042】
以上のことから、コイルオフセット量X(%)は、以下の関係式(1)を満たすことが好ましい。
0<X≦20(%)・・・・・(1)
図8に示す本実施の形態の構成では、コイルオフセット量は10%であり、コイル315の中心Ocを永久磁石313の中心Omに対してオフセットしていない
図9に示す比較例1と比較して、推力低下は0.7%に留まっている。
【0043】
一方、図示しないが、
図10に示すリニアアクチュエータ310のサイズを縮小した比較例2において、同様に磁界解析によるシミュレーションを行うと、推力は0.288Nとなり、
図9に示すコイル315の中心Ocを永久磁石313の中心Omに対してオフセットしていない比較例1と比較して、推力は7.9%低下した。
ここで、
図8に示す本実施の形態の構成と、
図10に示すリニアアクチュエータ310のサイズを縮小した比較例2とを比較すると、本実施の形態の構成の方が、7.2%推力が高いことが分かった。
【0044】
本実施の形態のリニアアクチュエータ310では、以上に示すように、コイル315の中心Ocが、2個の永久磁石の中心Omに対してオフセットするように配置され、かつ、コイル315がレンズの光軸中心から外周側にオフセットする様に設置されている。
これにより、より大きなサイズのリニアアクチュエータ310を配置することができるため、リニアアクチュエータ310の駆動力を向上させる等、性能を向上させることができる。
【0045】
なお、本実施の形態では、上述したように、リニアアクチュエータ310の駆動力向上等の性能向上を優先して、リニアアクチュエータ310のサイズを大きくした構成について説明した。
しかし、本開示の構成によれば、従来の構成と同等性能、つまり、略同じ大きさの永久磁石313およびコイル315を有するリニアアクチュエータ310として構成する場合には、コイル315の中心Ocが2個の永久磁石の中心Omに対してオフセットするように配置されている。
【0046】
これにより、リニアアクチュエータ310がレンズ鏡筒100内に収まり易くなるため、レンズ鏡筒100の外径を縮小することができる。
また、本実施の形態では、1つのレンズユニットに対し1つのリニアアクチュエータ310を設けた構成について説明した。しかし、本開示の構成では、1つのレンズユニットに対して複数のリニアアクチュエータを設けた構成であってもよい。この構成によれば、より大きな質量のレンズを駆動することができる。
【0047】
なお、2つのリニアアクチュエータ310を含むレンズ鏡筒100を構成する場合には、カメラ1で横向きの写真を撮影する時における姿勢において、レンズ鏡筒100の円筒状の筐体部(固定枠105)の上下に形成される上部空間および下部空間にリニアアクチュエータ310がそれぞれ配置されていることが望ましい。
レンズ鏡筒100内にリニアアクチュエータ310を配置した場合、リニアアクチュエータ310で反射した光が写真に写りこむ場合がある。ここで、カメラ1の本体側に設けられた撮像素子は、通常、横長の形状を有している。このため、筐体部内の上部空間および下部空間にリニアアクチュエータ310を配置した場合には、リニアアクチュエータ310を左右の空間や対角部分に配置した構成よりも、光路から遠い位置に配置されるため、反射した光が写真に写りこみ難いという利点がある。
【0048】
さらに、上記実施の形態では、リニアアクチュエータのヨーク部は、プレス成型したU字型のヨーク(ヨークA311およびヨークB312)2個と、平板状のサブヨーク314とを組み合わせて構成されている。しかし、本開示のリニアアクチュエータは、
図13Aおよび
図13Bに示す様に、E型ヨーク(第4ヨーク)321を1個と平板状のサブヨーク(第5ヨーク)322とを組み合わせて構成されていてもよい。
【0049】
あるいは、本開示のリニアアクチュエータは、
図14Aおよび
図14Bに示す様に、四角型ヨーク(第6ヨーク)323の中央に、センターヨーク部を構成するI字型のセンターヨーク(第7ヨーク)324を固定して構成されていてもよい。
いずれの場合も、ヨークは2個の永久磁石を向かい合わせに配置した間に設けられたセンターヨーク部と、永久磁石の向かい合わせにした面と反対側の面に接するバックヨーク部と、センターヨーク部とバックヨーク部とを磁気的に接合する継鉄部とを有する形状とすることで、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0050】
本実施形態1では、上述したように、アクチュエータの構成を工夫することにより、レンズ鏡筒100内の略円筒状の空間内に収まり易く、同一空間に対して従来よりも大きなアクチュエータを設置することができる。
(比較例との比較)
ここで、レンズ鏡筒の略円筒状の空間内に収まり易い構成のアクチュエータとしては、別の構成として、例えば、
図15および
図16A~
図16Eに示すようなアクチュエータが考えられる。
【0051】
図15は、比較例のアクチュエータの斜視図を示す。
図16A~
図16Eは、比較例のアクチュエータの構成を示す。
図15および
図16A~
図16Eにおいて、比較例のアクチュエータの構成では、略中心位置に配置されたセンターヨーク401は、円柱形状を有している。また、2個の永久磁石402は、それぞれ磁極がセンターヨーク401に正対する様に配置されている。永久磁石402のセンターヨーク401に対向する面とは反対側の面には、バックヨーク403が配置されている。
【0052】
バックヨーク403およびセンターヨーク401は、
図16Bに示すように、その両端がそれぞれ継鉄部404によって結合されている。
ここで、本比較例のアクチュエータでは、レンズ鏡筒の略円筒状の空間内に納まり易くするために、2個の永久磁石402が、
図16Dに示すように、センターヨーク401の中心軸を中心とする略円弧状の位置に沿って配置されている。
【0053】
この構成により、レンズ鏡筒の略円筒状の空間を形成する内周面に沿ってアクチュエータを収納することができるため、同一のレンズ鏡筒内により大きなサイズのアクチュエータを搭載して、アクチュエータの性能を向上させることができる。
ここで、上記実施形態1のアクチュエータと、
図15および
図16A~
図16Eに示す比較例のアクチュエータとを比較すると、上記実施形態1のアクチュエータでは、2個の永久磁石313が互いに略平行に設置されているのに対して、比較例では、2個の永久磁石402が互いに平行ではなく、
図16Dに示すように、互いに交差する向きで配置されている点で異なる。
【0054】
すなわち、これらの永久磁石313,402に固定されるヨークは、上記実施形態1では、センターヨーク部316およびバックヨーク部317が、互いに略平行な面で構成されている。これに対して、比較例では、
図16Dに示すように、2つのバックヨーク403のそれぞれの面が互いに略平行ではなく互いに交差する向きで配置されている、あるいは曲面によって構成されている。
【0055】
上記実施形態1のアクチュエータでは、ヨーク部が、3つの部品(1つのセンターヨーク部316および2つのバックヨーク部317)に分けて構成されている。一方、比較例のアクチュエータでは、ヨーク形状は、3つの部品に分割しようとすると部品の形状が複雑になってしまうため、5つの部品(センターヨーク401、2つのバックヨーク403、2つの継鉄部404)に分けて構成されている。
【0056】
このように、上記実施形態1の構成は、比較例と比較して、ヨークの形状が作成し易く、ヨークの分割数を少なくできるという効果が得られる。
また、ヨークを複数の部品に分割した場合、それぞれの部品の寸法バラツキがあった場合でも組み立てできるようにする必要がある。このため、各部品の接合部には、隙間が必要となり、部品接合部の磁気抵抗によってアクチュエータの性能が低下するおそれがある。一方、上記実施形態1の構成では、ヨークの分割数を少なくすることができるため、ヨークの接合部の磁気抵抗による性能低下を最小限に抑制することができる。
【0057】
(実施形態2)
以下、本実施形態2は、ヨークの構成方法についてより詳細に説明する。
図17は、実施形態2に係るアクチュエータの斜視図を示す。
図18A~
図18Eは、実施形態2に係るアクチュエータの構成を示す。
図17および
図18A~
図18Eに示す構成では、センターヨーク部、バックヨーク部、および下側の継鉄部に相当する部分が、E型ヨーク406として一体化されている。そして、E型ヨーク406の端部(図中上端部)に対して、平板状の継鉄部材407が2枚重ねて取り付けられることで、上側の継鉄部が構成される。
【0058】
図19Aおよび
図19Bは、本実施形態2に係るアクチュエータに含まれるE型ヨーク406の形状を示す図である。
図19Aおよび
図19Bに示すE型ヨーク406は、
図19Bに示すように、薄板の鉄板を複数枚積み重ねて構成されている。
E型ヨーク406を構成する複数の鉄板には、半抜き加工されたダボ部410が形成されている。そして、ダボ部410の凸側が、互いに重ね合わされる隣の鉄板のダボ部410の凹側に圧入固定されることにより、複数枚の鉄板が一体化される。
【0059】
この様な加工法は、積層プレス工法と呼ばれ、半抜き加工されたダボ部410を有する複数の鉄板を積層してE型ヨーク406を構成することで、生産性の向上を図ることができるとともに、寸法精度を向上させることができる。
図20A~
図20Cは、本実施形態2に係るアクチュエータに含まれるE型ヨーク406の3箇所の断面形状を示す。
【0060】
図20Aは、
図19Bに示すE型ヨーク406のA-A線矢視断面図、
図20Bは、B-B線矢視断面図、
図20Cは、C-C線矢視断面図を示す。
図20Bに示すE型ヨーク406の形状は、
図20AのE型ヨーク406の形状から、4箇所の突起形状411が削除されており、
図20Cに示すE型ヨーク406の形状は、
図20BのE型ヨーク406の形状から、さらにセンターヨーク部412が削除されている。
【0061】
これらの断面によって異なる形状を有する各鉄板は、別々の金型で作成される訳ではなく、1台の順送金型を用いて作成される。
例えば、積層プレス工法で使用される順送金型およびプレス装置では、プレス装置のステージを部分的に動かしたり止めたり、ステージ部分の動きが制御される。
具体的には、
図20Aに示す4箇所の突起形状411およびセンターヨーク部412形状を抜き落とすステージを動作させて
図20Bに示すE型ヨーク406の断面形状を形成することができる。
【0062】
これにより、1台の順送金型を用いて形状を抜き分け、この様な動作を規則的に繰り返すことにより、位置によって断面形状が異なるE型ヨーク406を高速で連続的かつ高精度に大量生産することができる。
一方、
図15および
図16A~
図16Eに示す比較例のヨーク形状は、E型ヨークとして一体化しようとしても、それぞれの面が斜めを向いているため、積層プレス工法で一体化することは困難である。このため、各部品を複数に分割して作成し、組み合わせて構成する必要がある。
【0063】
そして、このように複数の部品を組み合わせて使用する場合は、それぞれの部品の寸法バラツキがあった場合でも組み立てられる様にする必要がある。このため、各部品の接合部には、隙間が必要となり、部品接合部の磁気抵抗によってアクチュエータの特性が低下するおそれがある。
一方、本実施形態2の構成では、ヨークはE型ヨーク406と、継鉄部材407の2つに分割するだけでよい。これにより、接合部の磁気抵抗によるアクチュエータの特性低下を最小限に抑制することができる。
【0064】
なお、積層プレス工法を適用するためには、ヨークが、互いに略平行な面を含むように構成されている必要がある。換言すると、ヨークに固定されている2個の永久磁石が、互いに略平行に設置されている必要がある。
上記は、積層プレス工法を採用してヨークの生産性を向上させた例を示したが、ヨークに固定されている2つの永久磁石が、互いに略平行に設置されていることは、焼結、切削等の他の工法でヨークを作成する場合にも、ヨークの一体化が容易になり、ヨークの生産性を向上させることができるとともに、ヨークの接合部の磁気抵抗による特性低下も最小限に抑制されるという点で特に好ましい。
【0065】
例えば、切削加工でヨークを生産する場合には、
図15および
図16A~
図16Eに示す比較例のヨークの形状の場合、互いに斜めになる面加工する必要がある。このため、被切削部材の複数の方向から工具を挿入して加工する必要がある。これに対して、本実施形態2のE型ヨークは、一方向のみから加工が可能であるため、加工が容易である。
なお、本実施形態2は、ヨークがE型ヨーク406と平板状の継鉄部材407とに分割されている場合について説明した。しかしながら、
図14に示した角型ヨークとI型ヨークを組み合わせた構成であってもよい。この場合でも、同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0066】
本開示は、被写体を撮像する撮像装置のレンズ鏡筒に搭載されるリニアアクチュエータに対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【0067】
1 カメラ
100 レンズ鏡筒
101 1群ユニット
102 2群ユニット
103 3-4群ユニット
104 5群ユニット
105 固定枠(筐体部)
106 カム枠
107 外装ユニット
108 基板ユニット
109 後枠ユニット
110 レンズマウント
111 遮光枠
210 3群レンズユニット
211 ズームレンズ
220 フォーカスレンズユニット(4群レンズユニット)
221 フォーカスレンズ
223 MRマグネット(位置検出部材)
260 主軸保持枠
261 主軸
270 副軸保持枠
271 副軸
280 ベース枠
281 MR素子(位置検出センサ)
310 リニアアクチュエータ(レンズ鏡筒用アクチュエータ)
311 ヨークA(第1ヨーク)
312 ヨークB(第2ヨーク)
313 永久磁石
314 サブヨーク(第3ヨーク)
315 コイル
316 センターヨーク部
317 バックヨーク部
318 継鉄部
321 E型ヨーク(第4ヨーク)
322 サブヨーク(第5ヨーク)
323 四角型ヨーク(第6ヨーク)
324 センターヨーク(第7ヨーク)
401 センターヨーク
402 永久磁石
403 バックヨーク
404 継鉄部
405 コイル
406 E型ヨーク
407 継鉄部材
408 永久磁石
409 コイル
410 ダボ部
411 突起形状
412 センターヨーク部
L 光軸
Oc 中心
Om 中心
r1,r2,r3 幅
X コイルオフセット量