JP2006133311A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 騒音を抑制し、消費電力を低減させつつ、更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を提供すること。
【解決手段】 自転運動を行う自転ロータ15と、自転ロータの外側に所定のギャップを設けて配設されたヨーク18およびヨーク18に固着された磁石23、24を有し、磁石23、24に磁気力を作用させることによって公転運動を可能とされた公転ロータ17と、公転ロータ17の磁石23、24に磁気力を作用させる励磁手段25、26とを備え、自転ロータ15の少なくとも一部が磁性体からなり、自転ロータ15が、公転ロータ17の公転運動の際に磁石23、24によって作用される磁気力によって自転運動を可能とされていること。
【選択図】 図1
【解決手段】 自転運動を行う自転ロータ15と、自転ロータの外側に所定のギャップを設けて配設されたヨーク18およびヨーク18に固着された磁石23、24を有し、磁石23、24に磁気力を作用させることによって公転運動を可能とされた公転ロータ17と、公転ロータ17の磁石23、24に磁気力を作用させる励磁手段25、26とを備え、自転ロータ15の少なくとも一部が磁性体からなり、自転ロータ15が、公転ロータ17の公転運動の際に磁石23、24によって作用される磁気力によって自転運動を可能とされていること。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光学装置に係り、特に、携帯電話等のカメラにおけるオートフォーカス機構等に用いられ、光学素子を光軸方向へ移動させるのに好適な光学装置に関する。
従来から、携帯電話のカメラ等の小型の光学装置においては、光学素子としてのレンズを光軸方向に移動させて焦点を最適な位置に調整するオートフォーカス機構が用いられている。
近年、この種の光学装置は、小型化および低コスト化の要請が高まっており、これにともなって、そのような光学装置に用いられるオートフォーカス機構についても、今後、さらに小型でかつ安価に生産することが重要となる。
現状においては、小型化および低コスト化に適したオートフォーカス機構として、いわゆるボイスコイルモータ方式のオートフォーカス機構が主流とされている。
また、最近においては、いわゆるワブルモータと称される公転および自転を行うロータを備えたモータによってレンズを光軸方向に駆動する技術が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
しかしながら、ボイスコイルモータ方式のオートフォーカス機構は、レンズを所定のフォーカス位置に移動させた後も、フォーカス位置を保持するために電力を供給し続ける必要があり、消費電力が大きいといった問題点を有していた。
さらに、ステッピングモータおよびこれに係合するウォームギアやギアあるいはカム等を用いてオートフォーカス機構を安価に構成することは可能であるが、この場合には、機構部分が大きくなり過ぎるため、従前からの小型化の要請に反する上に、携帯電話等の小型の光学装置内への配置の際における自由度が低下し、デザインを制約する結果となってしまう。
また、特許文献1〜3に示すワブルモータは、歯車同士の噛み合いやロータと他の構成部との接触をともないながらロータが自転および公転を行う構成であるため、騒音を生じる虞があった。
そこで、本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、騒音および消費電力を抑えつつ、更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を提供することを目的とするものである。
前述した目的を達成するため、本発明の請求項1に係る光学装置の特徴は、光軸方向に移動可能とされた光学素子と、この光学素子を前記光軸方向に移動させるための回転運動機構とを備えた光学装置において、前記回転運動機構が、自転運動を行う自転ロータと、この自転ロータに対して所定のギャップを設けて配設されたヨークおよびこのヨークに固着された磁石を有し、前記磁石に磁気力を作用させることによって前記自転ロータの自転軸を中心とした公転運動を可能とされた公転ロータと、前記公転ロータの磁石に磁気力を作用させる励磁手段とを備え、前記自転ロータの少なくとも一部が磁性体からなるとともに、前記自転ロータが、前記公転ロータの公転運動の際に前記公転ロータの磁石から磁気力を作用させられることによって前記自転運動を可能とされ、かつ、前記回転運動機構における前記自転ロータの自転運動を前記光学素子の前記光軸方向への移動運動に変換する変換機構を備えた点にある。
そして、このような構成によれば、まず、励磁手段によって公転ロータの磁石に磁気力を作用させることにより、公転ロータを公転させることができ、次いで、公転ロータの公転運動の際に、公転ロータの磁石によって自転ロータに磁気力を作用させることにより、自転ロータを自転運動させることができ、最後に、自転ロータの自転運動を変換機構によって光学素子の移動運動に変換させることにより、光学素子を光軸方向に移動させることが可能となる。
請求項2に係る光学装置の特徴は、請求項1において、前記公転ロータの公転半径を規制する公転半径規制機構を備えた点にある。
そして、このような構成によれば、更に、必要以上に公転半径を大きくすることがないため、装置のさらなる小型化が可能となり、さらに、コイルと公転ロータとの間のギャップを適正に確保しつつ円滑な公転を行わせることができ、静音性をさらに向上することが可能となる。
請求項3に係る光学装置の特徴は、請求項2において、前記公転半径規制機構が、前記ヨークに形成された円形状のヨーク側凹部と、装置本体における前記ヨーク側凹部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凹部の中心からずれるように前記ヨーク側凹部と同径の円形状に形成された本体側凹部と、前記ヨーク側凹部と前記本体側凹部との間に配設されたガイドローラとを備えている点にある。
そして、このような構成によれば、更に、ヨーク側凹部、本体側凹部およびガイドローラからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することが可能となる。
請求項4に係る光学装置の特徴は、請求項2において、前記公転半径規制機構が、前記ヨークに形成された円柱形状のヨーク側凸部と、装置本体における前記ヨーク側凸部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凸部の中心からずれるように前記ヨーク側凸部と同径の円柱形状に形成された本体側凸部と、前記ヨーク側凸部と前記本体側凸部との外周に周設されたガイドスリーブとを備えている点にある。
そして、このような構成によれば、更に、ヨーク側凸部、本体側凸部およびガイドスリーブからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することが可能となる。
請求項5に係る光学装置の特徴は、請求項2において、前記公転半径規制機構が、前記ヨークに形成された円形状のヨーク側凹部と、装置本体における前記ヨーク側凹部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凹部の中心からずれるように前記ヨーク側凹部と同径の円形状に形成された本体側凹部と、前記ヨーク側凹部と前記本体側凹部との間に配設されたガイドボールとを備えている点にある。
そして、このような構成によれば、更に、ヨーク側凹部、本体側凹部およびガイドボールからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することが可能となる。
請求項6に係る光学装置の特徴は、請求項1〜5のいずれか1項において、前記公転ロータにおける前記ヨークの内周面に、周方向に所定の間隔を設けて複数の公転ロータ側突極部が形成され、前記自転ロータの外周面における前記公転ロータ側突極部に臨む位置に、周方向に所定の間隔を設けて前記公転ロータ側突極部よりも個数が少ない複数の自転ロータ側突極部が形成されている点にある。
そして、このような構成によれば、更に、公転ロータ側突極部および自転ロータ側突極部によって公転ロータから自転ロータに対して局所的に大きな磁気力を作用させることができるため、自転ロータをさらに効率よく回転させることが可能となる。
請求項7に係る光学装置の特徴は、請求項1〜6のいずれか1項において、前記公転ロータの磁石が、前記ヨークに沿った円環状の磁石とされるとともに、2つの円弧状に等分する方向および軸方向に等分する方向に4極着磁されてなり、かつ、このように4極着磁された前記公転ロータの磁石が軸方向に2個並設され、さらに、前記2個の磁石は、前記2つの円弧状に等分する仮想等分線が互いに直交するような位置関係にある点にある。
そして、このような構成によれば、更に、簡易な構成によって、公転ロータによる公転運動を効率的に行わせることが可能となる。
請求項8に係る光学装置の特徴は、請求項1〜6のいずれか1項において、前記公転ロータの磁石が、前記ヨークに沿った円環状の磁石とされるとともに、2つの円弧状に等分する方向および半径方向に等分する方向に4極着磁されてなり、かつ、このように4極着磁された前記公転ロータの磁石が軸方向に2個並設され、さらに、前記2個の磁石は、前記2つの円弧状に等分する仮想等分線が互いに直交するような位置関係にある点にある。
そして、このような構成によれば、更に、簡易な構成によって、公転ロータによる公転運動を効率的に行わせることが可能となる。
請求項9に係る光学装置の特徴は、請求項7または8において、前記励磁手段は、前記2つの公転ロータの磁石に作用する磁気力の合力が、前記自転ロータの半径方向を向き、かつ、この合力が前記自転ロータの自転軸を中心に周方向に回転変位するように前記2つの公転ロータの磁石の各々に順次磁気力を作用させる2個の励磁コイルを有する点にある。
そして、このような構成によれば、更に、2個の励磁コイルからなる簡易な構成によって公転ロータをさらに効率的に公転させることが可能となる。
請求項10に係る光学装置の特徴は、請求項1〜9のいずれか1項において、前記公転ロータの自転を抑制する自転抑制機構を備えた点にある。
そして、このような構成によれば、更に、自転抑制機構によって公転ロータの自転を抑制して公転運動のみを行わせることができるため、さらに効率よく公転ロータを回転させることが可能となる。
請求項11に係る光学装置の特徴は、請求項10において、前記自転抑制機構が、前記ヨークの半径方向の外側位置に前記ヨークを包囲するように所定の間隔を設けて配設され、前記ヨークをその直径に沿った一の方向のみの揺動を許容した状態に保持する自転抑制リングを有し、かつ、この自転抑制リングが、前記一の方向に直交する他の方向のみの揺動を許容された状態に保持されてなる点にある。
そして、このような構成によれば、更に、自転抑制リングによって、公転ロータの自転を確実に抑制することが可能となる。
本発明の請求項1に係る光学装置によれば、まず、励磁手段によって公転ロータの磁石に磁気力を作用させることにより、公転ロータを公転させることができ、次いで、公転ロータの公転運動の際に、公転ロータの磁石によって自転ロータに磁気力を作用させることにより、自転ロータを自転運動させることができ、最後に、自転ロータの自転運動を変換機構によって光学素子の移動運動に変換させることにより、光学素子を所定の方向に移動させることができる結果、騒音および消費電力を抑えつつ、更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を実現することができる。
請求項2に係る光学装置によれば、更に、公転半径規制機構によって公転ロータの公転半径を自転ロータとの衝突を回避し得る限度内に規制することができる結果、請求項1に係る光学装置の効果に加えて、さらに、騒音を抑制することができるとともに、光学素子を適切に移動させることができる更に小型の光学装置を実現することができる。
請求項3に係る光学装置によれば、更に、ヨーク側凹部、本体側凹部およびガイドローラからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することができる結果、請求項2に係る光学装置の効果に加えて、さらに、部品点数を削減して更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を実現することができる。
請求項4に係る光学装置によれば、更に、ヨーク側凸部、本体側凸部およびガイドスリーブからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することができる結果、請求項2に係る光学装置の効果に加えて、さらに、部品点数を削減して更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を実現することができる。
請求項5に係る光学装置によれば、更に、ヨーク側凹部、本体側凹部およびガイドボールからなる簡易な構成によって公転半径規制機構を形成することができる結果、請求項2に係る光学装置の効果に加えて、さらに、部品点数を削減して更なる小型化および低コスト化を図ることができる光学装置を実現することができる。
請求項6に係る光学装置によれば、更に、公転ロータ側突極部および自転ロータ側突極部によって公転ロータから自転ロータに対して局所的に主たる磁気力を作用させることができる結果、請求項1〜5に係る光学装置の効果に加えて、さらに自転ロータを効率的に自転運動させることができ、光学素子を効率的に移動させることができる光学装置を実現することができる。
請求項7に係る光学装置によれば、更に、簡易な構成によって、公転ロータによる公転運動を効率的に行わせることができる結果、請求項1〜6に係る光学装置の効果に加えて、さらに、小型で安価な光学装置を実現することができる。
請求項8に係る光学装置によれば、更に、簡易な構成によって、公転ロータによる公転運動を効率的に行わせることができる結果、請求項1〜6に係る光学装置の効果に加えて、さらに、小型で安価な光学装置を実現することができる。
請求項9に係る光学装置によれば、更に、2個の励磁コイルからなる簡易な構成によって公転ロータをさらに効率的に公転させることができる結果、請求項7または8に係る光学装置の効果に加えて、さらに、より小型で安価な光学装置を実現することができる。
請求項10に係る光学装置によれば、更に、自転抑制機構によって公転ロータの自転を抑制して公転運動のみを行わせることができる結果、請求項1〜9に係る光学装置の効果に加えて、さらに高精度に光学素子を移動させることができる光学装置を実現することができる。
請求項11に係る光学装置によれば、更に、簡易な構成によって、公転ロータの自転を確実に抑制することができる結果、請求項10に係る光学装置の効果に加えて、さらに、小型で安価な光学装置を実現することができる。
以下、本発明に係る光学装置の第1実施形態について、図1乃至図15を参照して説明する。
図1に示すように、本実施形態における光学装置1は、光学素子として物体側から固体撮像素子2のセンサ面側(像面側)に向かって順に、第1レンズ3、第2レンズ4および第3レンズ5の3枚のレンズ3、4、5を有しており、各レンズ3、4、5は、光軸7を互いに一致させるようにして筒状のバレル8内に保持されている。
また、第1レンズ3と第2レンズ4との間には絞り9が、第2レンズ4と第3レンズ5との間にはスペーサ10が、第3レンズ5の像面側にはストッパ11がそれぞれ配設されている。
さらに、バレル8の外側には、装置本体としてのケース12が、バレル8を包囲するように配設されており、このケース12には、レンズ3、4、5をバレル8とともに光軸7方向に移動させるための回転運動を行う回転運動機構としての電磁駆動機構14が配設されている。
すなわち、図1乃至図3に示すように、ケース12におけるバレル8の外周面に臨む位置には、電磁駆動機構14の一部を構成する自転ロータ15が配設されており、この自転ロータ15は、前記回転運動として、レンズ3、4、5の光軸7を自転軸とした自転運動を行うようになっている。
そして、自転ロータ15とバレル8との間には、自転ロータ15の自転運動をバレル8の光軸7方向への直進運動に変換するための変換機構が配設されている。
本実施形態において、前記変換機構は、自転ロータ15の内周面とバレル8の外周面とに形成された互いに螺合するねじ構造16を有している。
さらに、前記変換機構は、バレル8上端部の互いに対向する2箇所に径方向外方に向けて形成された突設部8a、8aがケース12の内周上端部に形成された2箇所の凹部12a、12aに、光軸7方向に移動可能に、かつ、光軸7を中心にした回転方向には回転しないように嵌合された回り止め構造13を有している。
そして、これらねじ構造16および回り止め構造13を有する変換機構によって、自転ロータ15の自転運動にともなって、レンズ3、4、5を保持しているバレル8をレンズ3、4、5とともに光軸7方向に移動させることが可能となる。
さらに、本実施形態において、電磁駆動機構14は、図1、図4および図5に示すように、自転ロータ15の半径方向の外側位置に、公転ロータ17を有している。
この公転ロータ17は、自転ロータ15の半径方向の外側位置に、自転ロータ15を包囲するように所定のギャップを設けて配設された円環状のヨーク18を有している。
ヨーク18は、軸方向(図5における上下方向)に所定の間隔を設けて配設された第1ヨーク板19、第2ヨーク板20および第3ヨーク板21の3枚のヨーク板19、20、21を有している。
そして、第1ヨーク板19と第2ヨーク板20との間および第2ヨーク板20と第3ヨーク板21との間には、それぞれ第1磁石23および第2磁石24が接着等の手法によって固着されている。
図6に示すように、第1磁石23は、一対のセグメント磁石からなる円弧状の半部23a、23bを、ヨーク18の中心点を挟んで互いに対向させることによって円環状を呈している。
また、図7に示すように、第2磁石24は、一対のセグメント磁石からなる円弧状の半部24a、24bを、ヨーク18の中心点を挟んで互いに対向させることによって円環状を呈している。
なお、このような第1磁石23および第2磁石24の形状は、厳密には、間欠した円環状であるが、本願発明においては、このような完全な円環状ではないものも、広義の円環状として扱うものとする。
そして、このような円環状の第1磁石23および第2磁石24は、2個の円弧状に等分する方向および半径方向に等分する方向に4極着磁されている。
具体的には、第1磁石23は、図6における円弧状の右半部23bのうちの半径方向内側部位がN極に、半径方向外側部位がS極に、円弧状の左半部23aのうちの半径方向内側部位がS極に、半径方向外側部位がN極にそれぞれ着磁されている。
また、第2磁石24は、図7における円弧状の上半部24aのうちの半径方向内側部位がN極に、半径方向外側部位がS極に、円弧状の下半部24bのうちの半径方向内側部位がS極に、半径方向外側部位がN極にそれぞれ着磁されている。
さらに、図6および図7に示すように、第1磁石23と第2磁石24とは、前記2個の円弧状に等分する仮想等分線L、L’が互いに直交するような位置関係にある。
さらに、図1に示すように、電磁駆動機構14は、第1磁石23に臨む図1における上方位置および第2磁石24に臨む図1における下方位置に、それぞれ励磁手段としての円環状の励磁コイルである第1コイル25および第2コイル26を有している。
第1コイル25および第2コイル26は、外部電源(図示せず)から電力を供給されることによって、磁界を発生させるようになっている。
そして、これら第1コイル25および第2コイル26から発生した磁界は、それぞれ、第1磁石23、第2磁石24に磁気力を作用させるようになっている。
これにより、第1磁石23および第2磁石24が固着された公転ロータ17は、第1コイル25および第2コイル26の磁界に基づく磁気力によって、自転ロータ15の自転軸を中心とした公転運動を可能とされている。
また、本実施形態において、第1コイル25および第2コイル26は、第1磁石23および第2磁石24に作用する磁気力の合力が、自転ロータ15の半径方向を向き、かつ、それらの合力が自転ロータ15の自転軸を中心に周方向に回転変位するように各磁石23、24に磁気力を作用させるようになっている。
これにより、公転ロータ17を、自転ロータ15の自転軸を中心としてさらに適切に公転させることが可能となる。
さらに、本実施形態において、自転ロータ15は、少なくとも、公転ロータ17に臨む外周面が磁性体(より好ましくは強磁性体)によって形成されている。
そして、自転ロータ15には、公転ロータ17の公転運動の際に、第1磁石23および第2磁石24から磁気力が作用するようになっており、この磁気力によって、自転ロータ15が前記自転運動を可能とされている。
上記の構成によれば、まず、第1コイル25および第2コイル26によって公転ロータ17の第1磁石23および第2磁石24に磁気力を作用させることにより、公転ロータ17を公転させることができる。次いで、公転ロータ17の公転運動の際に、第1磁石23および第2磁石24によって自転ロータ15に磁気力を作用させることにより、自転ロータ15を自転運動させることができる。最後に、自転ロータ15の自転運動をねじ構造16及び回り止め構造13によって直進運動に変換させて、レンズ3、4、5を光軸7方向に移動させることができる。
図8および図9に示すように、本実施形態において、電磁駆動機構14は、公転ロータ17の公転半径を規制する公転半径規制機構27を有している。
この公転半径規制機構27は、第2ヨーク板20に形成された平面円形状のヨーク側凹部29を有している。
また、公転半径規制機構27は、ケース12におけるヨーク側凹部29に臨む位置に、その中心がヨーク側凹部29の中心からずれるようにヨーク側凹部29と同径の平面円形状に形成された本体側凹部としてのケース側凹部30を有している。
さらに、公転半径規制機構27は、ヨーク側凹部29とケース側凹部30との間に配設され、互いの凹部に係合する円柱形状のガイドローラ31を有している。
これにより、更に、公転ロータ17の公転半径を必要以上に大きくすることがないため、装置のさらなる小型化が可能となる。また、第1コイル25と公転ロータ17との間のギャップおよび第2コイル26と公転ロータ17との間のギャップをそれぞれ適正に確保させつつ公転ロータ17に円滑な公転を行わせることができる結果、静音性をさらに向上することが可能となる。さらに、ヨーク側凹部29、ケース側凹部30およびガイドローラ31からなる簡易な構成によって公転半径規制機構27を小型にかつ安価に形成することが可能となる。
なお、公転半径規制機構は、上記の構成に限らず、例えば、図10に示すように形成してもよい。すなわち、図10における公転半径規制機構32は、第2ヨーク板20に形成された円柱形状のヨーク側凸部33を有している。また、公転半径規制機構32は、ケース12におけるヨーク側凸部33に臨む位置に、その中心がヨーク側凸部33の中心からずれるようにヨーク側凸部33と同径の円柱形状に形成されたケース側凸部34を有している。さらに、公転半径規制機構32は、ヨーク側凸部33とケース側凸部34との外周に周設された円筒形状のガイドスリーブ35を有している。
この他にも、例えば、図11に示すように、図9におけるガイドローラ31に代わり、球形のガイドボール37をヨーク側凹部29とケース側凹部30との間に配設することによって、公転半径規制機構38を形成するようにしてもよい。
図10、図11の場合においても、公転半径規制機構32、38を簡易に形成することができ、公転ロータ17の公転半径を確実に好適な範囲内に規制することが可能となる。
図2および図5に戻って、本実施形態において、公転ロータ17における第1〜第3ヨーク板19、20、21の内周面には、周方向に所定の間隔を設けて複数の公転ロータ側突極部39が切り欠き形成されている。
なお、公転ロータ側突極部39の周方向における形成位置および形成間隔は、3つのヨーク板19、20、21の間で完全に揃っている。
さらに、自転ロータ15の外周面における公転ロータ側突極部39に臨む位置には、周方向に所定の間隔を設けて複数の自転ロータ側突極部40が形成されている(図2参照)。この自転ロータ側突極部40は、公転ロータ側突極部39よりも個数が少なくなっている。
これにより、更に、公転ロータ側突極部39および自転ロータ側突極部40によって、公転ロータ17から自転ロータ15に対して局所的に自転ロータ15の自転運動に寄与する大きな磁気力を作用させることが可能となる。
すなわち、公転ロータ17の公転の際に、自転ロータ15には、第1磁石23および第2磁石24からの磁気力が、ヨーク18およびヨーク18−自転ロータ15間のギャップを介して伝達される。
このとき、ヨーク18の透磁率は空気の透磁率よりも大きいため、ヨーク18における公転ロータ側突極部39が形成された部位に磁束を集中させることにより、効率よく自転ロータ15に磁気力を伝達させることができる。
また、自転ロータ15に伝達される磁気力は、ヨーク18−自転ロータ15間のギャップが小さいほど大きくなる。
つまり、公転ロータ19の公転の際には、ヨーク18−自転ロータ15間のギャップが最小となる位置が存在するが、この位置において、最も接近し合った公転ロータ側突極部39と自転ロータ側突極部40との間に、大きな磁気力が局所的に作用することになる。
そして、この大きな磁気力が作用する部位は、公転ロータ17の公転にともなって周方向に変位するため、自転ロータ15には、周方向に変位するように大きな磁気力が連続的に作用することになる。
この結果、自転ロータ15に対して自転運動のために必要な磁気力を効率的に作用させることができる。
なお、自転ロータ15に作用する磁気力は、吸引力であってもよいし、反発力であってもよい。
さらに、図12および図13に示すように、本実施形態における光学装置1は、公転ロータ17の自転を抑制する自転抑制機構42を備えている。
すなわち、第2ヨーク板20の半径方向の外側位置には、円環状の自転抑制リング43が、第2ヨーク板20を包囲するようにして半径方向に所定の間隔を設けて配設されている。
また、自転抑制リング43の内周面における自転抑制リング43の中心点Oを通る同一の仮想線分(図示せず)上の2箇所の位置であって、中心点Oを挟んで互いに対向する位置には、それぞれ中心側に向かって2つの内側突起部45が突出形成されている。
さらに、第2ヨーク板20の外周面における内側突起部45に臨む2箇所の位置には、中心側に向かって2つのヨーク側溝部46がそれぞれ凹入形成されている。
そして、各ヨーク側溝部46には、それぞれに対応する内側突起部45が、半径方向に遊びをもった状態で遊挿されており、これにより、ヨーク18が、前記2つの内側突起部45を結ぶ仮想線分の方向のみの揺動を許容されるようになっている。
また、自転抑制リング43の外周面における前述した2つの内側突起部45を結ぶ仮想線分に直交する仮想線分(図示せず)上の2箇所の位置であって、中心点Oを挟んで互いに対向する位置には、それぞれ半径方向における外側方向に向かって2つの外側突起部47が突出形成されている。
さらに、ケース12における外側突起部47に臨む位置には、2つのケース側溝部48が、中心点Oから離間する側に向かって貫通するように形成されており、このケース側溝部48には、それぞれに対応する外側突起部47が、半径方向に遊びをもった状態で遊挿されている。
これにより、自転抑制リング43が、前記2つの外側突起部47を結ぶ仮想線分の方向のみの揺動を許容されるようになっている。
このように構成された自転抑制機構42によれば、自転抑制リング43によって公転ロータ17の自転を確実に抑制することができ、公転ロータ17を簡易な構成によって適切に公転させることが可能となる。
次に、本実施形態の作用について説明する。
本実施形態においては、まず、図6(b)に示すように、外部電源によって第1コイル25に駆動電圧を印加して電力を供給することにより、第1コイル25における第1磁石23に近傍する側の部位がS極に、これに相対する側の部位がN極に相当するような磁界を発生させる。
これにより、第1磁石23における図6(a)の右半部23bには、第1コイル25から磁気力として同図左方向への吸引力が作用し、左半部23aには、第1コイル25から磁気力として同図左方向への反発力が作用する。
これにより、第1磁石23には、全体として図6における左方向への磁気力が作用する。
また、このとき、外部電源によって第2コイル26に駆動電圧を印加して電力を供給することにより、図7(b)に示すように、第2コイル26における第2磁石24に近傍する側の部位がS極に、これに相対する側の部位がN極に相当するような磁界を発生させる。
これにより、第2磁石24における図8の上半部24aには、第2コイル26から磁気力として同図下方向への吸引力が作用し、下半部24bには、第2コイル26によって磁気力として同図下方向への反発力が作用する。
これにより、第2磁石24には、全体として図8における下方向への磁気力が作用する。
この結果、第1磁石23と第2磁石24とが固着された公転ロータ17には、各磁石23、24に作用する磁気力の合力として、自転ロータ15の半径方向を向いた合力が作用する。
そして、図14に示すように、第1コイル25と第2コイル26とに印加する駆動電圧を、(a)〜(h)等の各段階において、両駆動電圧の波形の位相が互いにずれるように調整する。
これによって、第1磁石23に作用する磁気力と第2磁石24に作用する磁気力との合力が、図14における時計回りに回転する。
そして、公転ロータ17は、磁気力の合力の回転に追従して自転ロータ15の自転軸を中心として図14中時計回りへの公転運動を行う。
このとき、公転半径規制機構27によって、真円軌道を有する公転運動の実現により、騒音を確実に抑制することができる。
次いで、公転ロータ17の公転運動にともなって、公転ロータ17のヨーク18と自転ロータ15との間には、ギャップが最小となる位置が生じるが、この最小のギャップ間において、公転ロータ17における第1磁石23および第2磁石24から、自転ロータ15に対して大きな磁気力が作用する。
そして、この自転ロータ15における大きな磁気力が作用する部位は、公転ロータ17の公転運動にともなって自転ロータ15の自転軸を中心に図15における時計回りに回転するため、自転ロータ15は、この磁気力を受けて図15における反時計回りに自転運動を行うことができる。
そして、自転ロータ15の自転運動は、ねじ構造16及び回り止め構造13によってバレル8による光軸7方向への直進運動に変換される。
これによって、バレル8に保持されたレンズ3、4、5を光軸7方向へ移動させることができ、この結果、レンズ3、4、5のフォーカス位置を第1のフォーカス位置から第2のフォーカス位置へ調整することができる。
また、このとき、レンズ3、4、5のフォーカス位置が定まった後は、駆動電圧の印加を停止すれば、バレル8の移動を停止させてレンズ3、4、5を第2のフォーカス位置に保持させることができる。
これにより、バレル8を第2のフォーカス位置に保持するために第1コイル25および第2コイル26に駆動電圧を印加し続けることを要しないため、電力を無駄に消費しなくて済む。
次に、本発明に係る光学装置の第2実施形態について、図16乃至図20を参照して説明する。なお、第1実施形態と同一の構造には同一の符号を付し、説明を省略する。
図16に示すように、第2実施形態の光学装置50は、主として、第1コイル53ならびに第2コイル54の配置および第1磁石51ならびに第2磁石52の着時方向が、第1実施形態とは異なっている。
すなわち、本実施形態においては、円環状の第1磁石51および第2磁石52の外周面に臨む外側位置に、円環状の第1コイル53および第2コイル54が、それぞれ各磁石51、52を包囲するように配設されている。
また、図17および図18に示すように、第1磁石51および第2磁石52は、2つの円弧状に等分する方向および軸方向に等分する方向に4極着磁されている。
第1磁石51は、図17(a)における円弧状の右半部51bのうちの軸方向上側(紙面手前側)の部位がS極に、軸方向下側(紙面奥側)の部位がN極に、円弧状の左半部51aのうちの軸方向上側の部位がN極に、軸方向下側の部位がS極にそれぞれ着磁されている。
また、第2磁石52は、図18(a)における円弧状の上半部52aのうちの軸方向上側(紙面手前側)の部位がS極に、軸方向下側(紙面奥側)の部位がN極に、円弧状の下半部52bのうちの軸方向上側の部位がN極に、軸方向下側の部位がS極にそれぞれ着磁されている。
そして、このような第1磁石51、第2磁石52が、図19および図20に示すように、第1ヨーク板19と第2ヨーク板20との間、第2ヨーク板20と第3ヨーク板21との間にそれぞれ固着されている。なお、図19においては、第1ヨーク板19が省略され、図20においては第2ヨーク板20が省略されている。
さらに、本実施形態の光学装置50は、レンズの枚数が第1レンズ3および第2レンズ4の2枚とされ、また、公転半径規制機構におけるヨーク側凹部29が第1ヨーク板19の上面に形成されている点で第1実施形態とは異なっている。
このように構成された第2実施形態の光学装置50を駆動するには、まず、図17(b)に示すように、第1コイル53の軸方向下側の部位がN極に、軸方向上側の部位がS極に相当するような磁界を発生させるように第1コイル53に駆動電圧を印加する。
これにより、第1磁石51の右半部51bに図17(b)における左方向への反発力が、左半部51aに左方向への吸引力が作用し、全体として、第1磁石51には図17(b)における左方向への磁気力が作用する。
また、このとき、図18(b)に示すように、第2コイル54の軸方向下側(図18(b)において右側)の部位がN極に、軸方向上側(左側)の部位がS極に相当するような磁界を発生させるように第2コイル54に駆動電圧を印加する。
これにより、第2磁石52の上半部52aに図18(a)における下方向への反発力が、下半部52bに下方向への吸引力が作用し、全体として、第2磁石52には図18(a)における下方向への磁気力が作用する。
そして、第1磁石51に作用する磁気力と第2磁石52に作用する磁気力との合力によって、公転ロータ17が自転ロータ15の自転軸を中心に公転運動を行う。
そして、公転ロータ17の公転運動の際に、自転ロータ15には第1磁石51および第2磁石52から磁気力が作用し、この磁気力によって、自転ロータ15がレンズ3、4を光軸7方向に移動させるための自転運動を行うことができる。
したがって、第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、騒音を抑制し、消費電力を低減させつつ、更なる小型化および低コスト化を図ることができるといった優れた効果を奏することができる。
更に、付加的な効果としては、第1コイル53および第2コイル54を第1磁石51および第2磁石52の外周に配設したことによって、光学装置50の光軸7方向の厚みを薄くすることができる。
次に、本発明に係る光学装置の第3実施形態について、図21を参照して説明する。なお、第1実施形態および第2実施形態と同一の構造には同一の符号を付し、説明を省略する。
図21に示すように、第3実施形態の光学装置58は、コイルの配置や磁石の着磁方向については第2実施形態と同様であるが、変換機構の構成が大きく異なっている。
すなわち、本実施形態における変換機構は、自転ロータ15の下端部から光軸7側に向かって延出された螺旋状カム59を有しており、この螺旋状カム59の上面には、バレル8の下端部が接触している。
また、バレル8上端部における互いに対向する2箇所の位置は、径方向外方に向けてそれぞれ2個の突設部8b、8bが形成されており、各突設部8b、8bと、ケース12上面における各突設部8b、8bに径方向の外方においてそれぞれ対応する2箇所の対応部位との間には、2個の板ばね60、60がそれぞれ配設されている。
各板ばね60、60は、その先端側の部位が、それぞれが対応する突設部8b、8bに固着され、その基端側の部位が、それぞれが対応するケース12上面の対応部位に固着されており、これらの板ばね60、60によって、バレル8が下方向に付勢されている。
さらに、各突設部8b、8bにおける板ばね60、60の固着位置には、図21における紙面垂直方向の寸法が板ばね60よりもわずかに大きく形成された2個の凹部61がそれぞれ形成されている。
そして、各凹部61に、それぞれが対応する板ばね60の先端側の部位が挿入された状態で固着されていることによって、バレル8の光軸7を中心とした回転方向への移動を防止し、光軸7方向への移動のみを許容する回り止め構造62が形成されている。
なお、板ばね60は、必ずしも凹部61に固着されている必要はなく、バレル8を図21における下方へ付勢するものであれば、凹部61に嵌合されているだけであってもよい。この場合にも、バレル8の回転方向への移動を有効に防止することができる。
このような螺旋状カム59および回り止め構造62を有する変換機構を備えた第3実施形態の光学装置58においては、第1コイル53および第2コイル54に駆動電圧を印加することによって自転ロータ15を自転運動させると、この自転運動にともなって、自転ロータ15に形成された螺旋状カム59が、自転ロータ15と一体的に自転運動を行う。
そして、螺旋状カム59の上面に下端部を接触させているバレル8は、螺旋状カム59の上面に摺接することによって、板ばね60の付勢力に抗するように光軸7方向における上方向へ移動する。
このとき、回り止め構造62によって、バレル8の回転を防止することができるため、自転ロータ15の自転運動を、バレル8の光軸7方向への移動運動に適正に変換することができる。
これにより、バレル8に保持されたレンズ3、4、5を所望のフォーカス位置まで移動させることができる。
そして、レンズ3、4、5をフォーカス位置に移動した後は、第1コイル53および第2コイル54への駆動電圧の印加を停止することによって、バレル8をフォーカス位置に保持することができる。
したがって、第3実施形態においても、第1および第2実施形態と同様に、騒音を抑制し、消費電力を低減させつつ、更なる小型化および低コスト化を図ることができるといった優れた効果を奏することができる。
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
例えば、前記各実施形態においては、第1磁石23、51、第2磁石24、52が、それぞれ、一対の円弧状のセグメント磁石(半部)を対向させることによって円環状を呈するようになっていたが、これに限る必要はなく、完全な円環状のリングマグネットを、円弧状に等分する方向および半径方向に等分する方向に4極着磁してもよいし、あるいは、リングマグネットを、円弧状に等分する方向および軸方向に等分する方向に4極着磁してもよい。
また、前記各実施形態においては、回り止め構造13、62を構成する突極部8a、8bと、これに係合する凹部12aまたは板ばね60とが、光軸7を挟んで互いに対向する位置に2対ずつ配設されているが、これに限る必要はなく、バレル8の回転を適正に防止し得るものであれば、突極部8a、8bと、凹部12aまたは板ばね60とを、一対だけ配設するようにしてもよい。そのようにすれば、更にコストを削減することが可能となる。
一方、これとは逆に、3個以上の突極部8a、8bを、周方向に等間隔で配設するとともに、ケース12における各突極部8a、8bに対応する位置に、3個以上の凹部12aまたは板ばね60を配設するようにしてもよい。そのようにすれば、さらに高精度にバレル8の回転を防止することが可能となる。
1、50、58 光学装置
3 第1レンズ
4 第2レンズ
5 第3レンズ
7 光軸
12 ケース
13、62 回り止め構造
14 電磁駆動機構(回転運動機構)
15 自転ロータ
16 ねじ構造
17 公転ロータ
18 ヨーク
23、51 第1磁石
24、52 第2磁石
25 第1コイル
26 第2コイル
27、32、38 公転半径規制機構
29 ヨーク側凹部
30 ケース側凹部
31 ガイドローラ
33 ヨーク側凸部
34 ケース側凸部
35 ガイドスリーブ
37 ガイドボール
39 公転ロータ側突極部
40 自転ロータ側突極部
42 自転抑制機構
43 自転抑制リング
59 螺旋状カム
60 板ばね
3 第1レンズ
4 第2レンズ
5 第3レンズ
7 光軸
12 ケース
13、62 回り止め構造
14 電磁駆動機構(回転運動機構)
15 自転ロータ
16 ねじ構造
17 公転ロータ
18 ヨーク
23、51 第1磁石
24、52 第2磁石
25 第1コイル
26 第2コイル
27、32、38 公転半径規制機構
29 ヨーク側凹部
30 ケース側凹部
31 ガイドローラ
33 ヨーク側凸部
34 ケース側凸部
35 ガイドスリーブ
37 ガイドボール
39 公転ロータ側突極部
40 自転ロータ側突極部
42 自転抑制機構
43 自転抑制リング
59 螺旋状カム
60 板ばね
Claims (11)
- 光軸方向に移動可能とされた光学素子と、
この光学素子を前記光軸方向に移動させるための回転運動機構とを備えた光学装置において、
前記回転運動機構が、
自転運動を行う自転ロータと、
この自転ロータに対して所定のギャップを設けて配設されたヨークおよびこのヨークに固着された磁石を有し、前記磁石に磁気力を作用させることによって前記自転ロータの自転軸を中心とした公転運動を可能とされた公転ロータと、
前記公転ロータの磁石に磁気力を作用させる励磁手段とを備え、
前記自転ロータの少なくとも一部が磁性体からなるとともに、前記自転ロータが、前記公転ロータの公転運動の際に前記公転ロータの磁石から磁気力を作用させられることによって前記自転運動を可能とされ、
かつ、
前記回転運動機構における前記自転ロータの自転運動を前記光学素子の前記光軸方向への移動運動に変換する変換機構を備えたこと
を特徴とする光学装置。 - 前記公転ロータの公転半径を規制する公転半径規制機構を備えたことを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
- 前記公転半径規制機構は、
前記ヨークに形成された円形状のヨーク側凹部と、
装置本体における前記ヨーク側凹部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凹部の中心からずれるように前記ヨーク側凹部と同径の円形状に形成された本体側凹部と、
前記ヨーク側凹部と前記本体側凹部との間に配設されたガイドローラと
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 - 前記公転半径規制機構は、
前記ヨークに形成された円柱形状のヨーク側凸部と、
装置本体における前記ヨーク側凸部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凸部の中心からずれるように前記ヨーク側凸部と同径の円柱形状に形成された本体側凸部と、
前記ヨーク側凸部と前記本体側凸部との外周に周設されたガイドスリーブと
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 - 前記公転半径規制機構は、
前記ヨークに形成された円形状のヨーク側凹部と、
装置本体における前記ヨーク側凹部に臨む位置に、その中心が前記ヨーク側凹部の中心からずれるように前記ヨーク側凹部と同径の円形状に形成された本体側凹部と、
前記ヨーク側凹部と前記本体側凹部との間に配設されたガイドボールと
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の光学装置。 - 前記公転ロータにおける前記ヨークの内周面に、周方向に所定の間隔を設けて複数の公転ロータ側突極部が形成され、前記自転ロータの外周面における前記公転ロータ側突極部に臨む位置に、周方向に所定の間隔を設けて前記公転ロータ側突極部よりも個数が少ない複数の自転ロータ側突極部が形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記公転ロータの磁石が、前記ヨークに沿った円環状の磁石とされるとともに、2つの円弧状に等分する方向および軸方向に等分する方向に4極着磁されてなり、
かつ、このように4極着磁された前記公転ロータの磁石が軸方向に2個並設され、
さらに、前記2個の磁石は、前記2つの円弧状に等分する仮想等分線が互いに直交するような位置関係にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記公転ロータの磁石が、前記ヨークに沿った円環状の磁石とされるとともに、2つの円弧状に等分する方向および半径方向に等分する方向に4極着磁されてなり、
かつ、このように4極着磁された前記公転ロータの磁石が軸方向に2個並設され、
さらに、前記2個の磁石は、前記2つの円弧状に等分する仮想等分線が互いに直交するような位置関係にあることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光学装置。 - 前記励磁手段は、前記2つの公転ロータの磁石に作用する磁気力の合力が、前記自転ロータの半径方向を向き、かつ、この合力が前記自転ロータの自転軸を中心に周方向に回転変位するように前記2つの公転ロータの磁石の各々に順次磁気力を作用させる2個の励磁コイルを有することを特徴とする請求項7または8に記載の光学装置。
- 前記公転ロータの自転運動を抑制する自転抑制機構を備えたことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記自転抑制機構は、
前記ヨークの半径方向の外側位置に前記ヨークを包囲するように所定の間隔を設けて配設され、前記ヨークをその直径に沿った一の方向のみの揺動を許容した状態に保持する自転抑制リングを有し、
かつ、
この自転抑制リングが、前記一の方向に直交する他の方向のみの揺動を許容された状態に保持されてなること
を特徴とする請求項10に記載の光学装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004319527A JP2006133311A (ja) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004319527A JP2006133311A (ja) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | 光学装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006133311A true JP2006133311A (ja) | 2006-05-25 |
Family
ID=36726941
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004319527A Pending JP2006133311A (ja) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | 光学装置 |
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JP (1) | JP2006133311A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100782793B1 (ko) | 2006-08-24 | 2007-12-05 | 삼성전기주식회사 | Vcm 방식 렌즈 이송장치 |
WO2019199055A1 (ko) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 |
-
2004
- 2004-11-02 JP JP2004319527A patent/JP2006133311A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100782793B1 (ko) | 2006-08-24 | 2007-12-05 | 삼성전기주식회사 | Vcm 방식 렌즈 이송장치 |
WO2019199055A1 (ko) * | 2018-04-10 | 2019-10-17 | 엘지이노텍 주식회사 | 렌즈 구동 장치 및 이를 포함하는 카메라 모듈 |
US12007620B2 (en) | 2018-04-10 | 2024-06-11 | Lg Innotek Co., Ltd. | Lens drive device and camera module comprising same |
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