JP2006271052A - 駆動装置及びこの駆動装置を用いた光路変更装置及びこの光路変更装置を用いた画像投影装置、前記駆動装置を用いた光学機器移動装置及びこの光学機器移動装置を用いたフォーカス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造で、被駆動物を精度よく微小量だけ駆動することができる駆動装置及びこの駆動装置を用いた応用装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 駆動軸１５が支持された可動板１６を、支持板１４に形成された弾性片１３にかしめ固定する。この可動板１６を、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂの双方から微小間隔をあけて、双方のコイルの間に配置する。このようにすると、駆動装置１０の構造を簡単にすることができる。また、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂに流す電流量を変化させるだけで、駆動軸１５を精度よく微小量だけ駆動することができ、制御機構も簡単にすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被駆動物を精度よく微小量だけ駆動することができる駆動装置、これを用いた光路変更装置、映し出される画像の解像度を向上させることができる画像投影装置、レンズ組立体を精度よく微小量だけ駆動することができる光学機器移動装置、および精度よくフォーカスすることができるフォーカス装置に関する。

下記の特許文献１には、画像表示装置からの光の光路を変更する光路変更手段および前記光路変更手段を駆動する駆動装置が開示されている。

図１２は前記光路変更手段の動作を説明する図である。ＬＣＤ表示装置４００は、接眼レンズ４０１の光軸方向に直交する上方（図示Ｚ１方向）に配設され、ＬＣＤ表示面４００ａは下方（図示Ｚ２方向）を向いている。ＬＣＤ表示面４００ａから出射した光Ｌは、反射鏡４０２により接眼レンズ４０１の光軸方向に曲げられる。

反射鏡４０２は、ＬＣＤ表示面４００ａに平行な方向に延長される支持棒４０３により回転自在に支持される。反射鏡４０２は、ボイスコイル４０４により上下方向に往復駆動される駆動片４０５に、フレキシブル蝶番４０６を介して、連結されている。ボイスコイル４０４は、ドライブ回路４０７により駆動される。

ボイスコイル４０４により駆動片４０５が、例えば上方に移動すると、反射鏡４０２は支持棒４０３を回転軸として図示矢印方向に回転角Δθだけ回転する。すると、ＬＣＤ表示面４００ａからの出射光Ｌの光路ｒが点線方向から実線方向に変更され、光学的画素シフトが行なわれる。
特開平６−３２４３２０号公報

前記特許文献１に記載の発明では、駆動片４０５が上下に往復運動させられる構造が明確には記載されていない。

また、前記特許文献１の駆動片４０５のような被駆動物を微小な距離だけ駆動するための駆動装置として、一般的な直流モータやステッピングモータを利用すると、これらのモータの回転運動を、微小な距離の直線運動に変換するための複数のギアなどの機構が必要となり、駆動装置の機構が複雑になる。そして、精度よく、微小な距離だけ駆動することが困難となる問題が生じやすい。

また、このような駆動装置を用いた光路変更装置は、構造が複雑となり、精度よく光路を変更することができないといった問題が生じる。

また、上記のような光路変更装置を用いて画像投影装置を構成すると、画像投影装置を構成する画像表示装置からの光の光路変更の精度が悪く、その結果、画像表示装置からの画像の解像度を向上させることが困難となる。

あるいは、前記駆動装置を用いて、レンズ組立体などの光学機器を移動させる光学機器移動装置を構成すると、前記光学機器を微少量だけ移動させるときの精度が悪くなる。

また、前記光学機器移動装置を用いたフォーカス装置は、構造が複雑となり、精度よくフォーカスすることができず、かつ前記光学機器移動装置がギアなどを介して駆動されるため、駆動時に大きな駆動音が発生してしまうといった問題がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、簡単な構造で、被駆動物を精度よく微小量だけ駆動することができる駆動装置、及び簡単な構造で、精度よく光路を変更することができる、前記駆動装置を用いた光路変更装置、及び映し出される画像の解像度を向上させることができる前記光路変更装置を用いた画像投影装置、簡単な構造で、レンズ組立体を精度よく微小量だけ駆動することができる、前記駆動装置を用いた光学機器移動装置、及び簡単な構造で、精度よくフォーカスすることができ、かつ駆動時の音を小さくすることができる、前記光学機器移動装置を用いたフォーカス装置を提供することを目的としている。

本発明の駆動装置は、筐体と、磁界を発生する上部コイル及び下部コイルと、磁性材料からなる可動板と、非磁性材料からなる支持板とを有し、前記支持板には弾性片が設けられ、前記可動板は前記弾性片に固定されており、前記可動板が、前記上部コイルとの間および前記下部コイルとの間に微小な間隔をあけて、前記上部コイル側および前記下部コイル側に移動可能に設けられていることを特徴とする。

本発明の駆動装置では、可動板を上下方向に微小量だけ駆動する構造が、上記のように、上部コイルおよび下部コイルを設け、双方のコイルの間に微小間隔をあけて、可動板を設けるといった構造である。このため、一般的な直流モータやステッピングモータを利用する場合と比べて、構造を簡単にすることができる。また、上部コイルおよび下部コイルに流す電流量を変化させるだけで、可動板を精度よく微小量だけ駆動することができ、制御機構も簡単にすることができる。

本発明の光路変更装置は、固定装置に、上記駆動装置と、回動可能に支持されたミラーとが設けられ、前記駆動装置に設けられた前記駆動軸が、前記ミラーの回動軸からずれた位置に連結されているものである。

本発明の光路変更装置は、簡単な構造である前記駆動装置を用いた上記のような構造であるため、構造が簡単となる。そして、ミラーが、上部コイルおよび下部コイルに流す電流量を変化させるだけで制御されるため、ミラーの揺動角度を精度よく、微小量だけ変化させることができ、その結果、精度よく光路を変更することができる。

本発明の画像投影装置は、前記光路変更装置と画像表示装置とを有する。
このような画像投影装置では、前記光路変更装置を用いているため、精度よく光路が変更され、画像表示装置によって映し出される画像の解像度を確実に向上させることができる。

本発明の光学機器移動装置では、前記駆動装置において、前記可動板にレンズ組立体が支持される。

本発明の光学機器移動装置における、レンズ組立体を上下方向に微小量だけ駆動する構造は、上部コイルおよび下部コイルを設け、双方のコイルの間に微小間隔をあけて、レンズ組立体を支持する可動板を設けるといった構造である。このため、従来のように、一般的な直流モータやステッピングモータを利用する場合と比べて、構造を簡単にすることができる。

また、レンズ組立体の移動量の制御も、前記光路変更装置における駆動軸の移動量の制御と同様に、上部コイルおよび下部コイルに流す電流量を変化させることで行われる。このため、上部コイルおよび下部コイルに流す電流量を変化させるだけで、レンズ組立体を精度よく微小量だけ駆動することができ、制御機構も簡単にすることができる。

本発明のフォーカス装置は、前記光学機器移動装置と、対象物の画像を映し出す撮像素子と、前記撮像素子に映しだされた画像のコントラストを検出する検出回路とを有する。

本発明のフォーカス装置は、簡単な構造である前記光学機器移動装置を用いた上記のような構造であるため、構造が簡単となる。また、前記光学機器移動装置は、従来のステッピングモータを用いた場合のように、ギアなどを介して駆動されるものではないため、駆動時の駆動音を小さくすることができる。そして、レンズ組立体の移動量が前記制御方法によって制御されるため、レンズ組立体の移動量を、精度よく、微小量だけ変化させることができ、その結果、フォーカス移動を精度よく行うことができる。

本発明の駆動装置では、簡単な構造で、被駆動物を精度よく微小量だけ駆動することができる。

また、本発明の駆動装置を用いた光路変更装置では、簡単な構造で、精度よく光路を変更することができる。

また、本発明の光路変更装置を用いた画像投影装置では、映しだされる画像の解像度を確実に向上させることができる。

あるいは、本発明の光学機器移動装置では、レンズ組立体を精度よく微小量だけ駆動することができる。

また、本発明の光学機器移動装置を用いたフォーカス装置では、簡単な構造で、精度よくフォーカスすることができ、かつ駆動時の音を小さくすることができる。

図１は本発明の駆動装置を示す斜視図、図２は図１に示す駆動装置の分解斜視図、図３は図１の３−３線での矢視部分断面図である。なお、図３においては、駆動装置の内部は駆動軸を中心として対称であるため、一方の側の部材等にのみ符号を付している。

本発明の駆動装置１０では、図１ないし図３に示すように、その内部下方（図示Ｚ２方向）に上部コイル１１Ａが設けられた筐体１２に、複数の板ばねなどの弾性片１３が形成された支持板１４と、その中央部で駆動軸１５を支持する可動板１６とが組み込まれている。支持板１４と可動板１６とが組み込まれた筐体１２に、蓋板１７および下部コイル１１Ｂが設けられた底板１８が、ネジ１９等によって取り付けられている。蓋板１７の中央部には挿通穴１７ａが形成されており、駆動軸１５は、この挿通穴１７ａに挿入され、図１に示すように、蓋板１７よりも上方（図示Ｚ１方向）へ突出している。

弾性片１３は、図２に示すように、所定の円周状に等ピッチで複数形成されており、上下方向に弾性変形可能である。弾性片１３は、ステンレスなどの非磁性材料からなる支持板１４を切り起こして形成されていてもよいし、あるいは、支持板１４に、ステンレスなどの非磁性材料からなる弾性片１３が支持板１４とは別個に設けられていてもよい。

可動板１６は鉄などの磁性材料から形成され、略円形であり、その中央部には、図２および図３に示すように、支持穴１６ａが形成されている。駆動軸１５は略円柱形状であり、その下方の外周には嵌合溝１５ａが形成されており、嵌合溝１５ａが支持穴１６ａに嵌合されることによって、駆動軸１５は支持穴１６ａから挟み込まれて可動板１６に支持されている。可動板１６の外周のうち、弾性片１３の突出部１３ａに対応する位置に、取り付け片１６ｂが可動板１６と一体で形成されている。なお、取り付け片１６ｂは可動板１６とは別個に設けられていてもよい。各取り付け片１６ｂは、対応する突出部１３ａにかしめ固定されている。

上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂはともに、図２および図３に示すように、円盤形状から中央部がくりぬかれたドーナツ形状に巻回されており、所定の幅（図示Ｙ１−Ｙ２方向の長さ）Ｗ１および厚さ（図示Ｚ１−Ｚ２方向の長さ）Ｈ１を有している。

上部コイル１１Ａには、その内周に沿って、磁性材料からなり、その上方が幅方向に折り曲げられて略Ｌ字形状となっている上部内側ヨーク２０Ａ１が設けられており、その外周に沿って、磁性材料からなり、その上方が幅方向に折り曲げられて略Ｌ字形状となっている上部外側ヨーク２０Ａ２が設けられている。対向する、上部内側ヨーク２０Ａ１の折り曲げ部２０Ａ１０と上部外側ヨーク２０Ａ２の折り曲げ部２０Ａ２０との間隔Ｗ２は、上部コイル１１Ａの幅Ｗ１よりも小さくなっている。上部内側ヨーク２０Ａ１の垂直部２０Ａ１１の下面２０Ａ１２および上部外側ヨーク２０Ａ２の垂直部２０Ａ２１の下面２０Ａ２２はともに、上部コイル１１Ａの下面１１Ａ１よりも下方にある。

上部内側ヨーク２０Ａ１の折り曲げ部２０Ａ１０および上部外側ヨーク２０Ａ２の折り曲げ部２０Ａ２０と、上部コイル１１Ａとの間には、所定の厚さを有し、幅がほぼ上部コイル１１Ａの幅Ｗ１と同じである上部ヨーク２０ａが、上部コイル１１Ａの上面１１Ａ２に沿って設けられている。すなわち、図３に示すように、上部ヨーク２０ａは上部コイル１１Ａの上面１１Ａ２に載置され、上部ヨーク２０ａの上面２０ａ１と折り曲げ部２０Ａ１０および２０Ａ２０とが当接しており、上部ヨーク２０ａが固定されている。

下部コイル１１Ｂの内周および外周にも、上部コイル１１Ａの場合と同様に、磁性材料からなり、その上方が幅方向に折り曲げられて略Ｌ字形状となっている下部内側ヨーク２０Ｂ１と下部外側ヨーク２０Ｂ２が設けられており、対向する、下部内側ヨーク２０Ｂ１の折り曲げ部２０Ｂ１０と下部外側ヨーク２０Ｂ２の折り曲げ部２０Ｂ２０との間隔Ｗ２は、下部コイル１１Ｂの幅Ｗ１よりも小さくなっている。下部内側ヨーク２０Ｂ１の垂直部２０Ｂ１１の上面２０Ｂ１２および下部外側ヨーク２０Ｂ２の垂直部２０Ｂ２１の上面２０Ｂ２２はともに、下部コイル１１Ｂの上面１１Ｂ１よりも上方にある。

下部内側ヨーク２０Ｂ１の折り曲げ部２０Ｂ１０および下部外側ヨーク２０Ｂ２の折り曲げ部２０Ｂ２０と、下部コイル１１Ｂとの間には、所定の厚さを有し、幅がほぼ下部コイル１１Ｂの幅Ｗ１と同じである下部ヨーク２０ｂが、下部コイル１１Ｂの下面１１Ｂ２に沿って設けられている。すなわち、図３に示すように、下部ヨーク２０ｂは下部コイル１１Ｂの下面１１Ｂ２に設けられ、下部ヨーク２０ｂの下面２０ｂ１と折り曲げ部２０Ｂ１０および２０Ｂ２０とが当接しており、下部ヨーク２０ｂが固定されている。

支持板１４は筐体１２の内部の所定の位置に固定され、可動板１６が、図３に示すように、上部内側ヨーク２０Ａ１の垂直部２０Ａ１１の下面２０Ａ１２および上部外側ヨーク２０Ａ２の垂直部２０Ａ２１の下面２０Ａ２２と微小間隔ｈａ離れた位置であり、かつ下部内側ヨーク２０Ｂ１の垂直部２０Ｂ１１の上面２０Ｂ１２および下部外側ヨーク２０Ｂ２の垂直部２０Ｂ２１の上面２０Ｂ２２と微小間隔ｈｂ離れた位置に配置される。そして、駆動軸１５は、対向する上部内側ヨーク２０Ａ１，２０Ａ１の間に所定の間隔をあけて配置され、後述する駆動原理によって、可動板１６とともに上下方向に移動する。

次に、本発明の駆動装置１０の駆動動作について説明する。
図４は本発明の駆動装置の駆動原理及び駆動動作を説明する、図３と同様の断面図である。なお、図４においては、各ヨークにはハッチングは施していない。

図４において、図３と同様の部材等には同一の符号を付し、説明を省略する。
まず、上部コイル１１Ａにも下部コイル１１Ｂにも電流が流されていない初期状態では、可動板１６が、図３に示すような、上部内側ヨーク２０Ａ１の垂直部２０Ａ１１の下面２０Ａ１２および上部外側ヨーク２０Ａ２の垂直部２０Ａ２１の下面２０Ａ２２と微小間隔ｈａ離れた位置にあり、かつ下部内側ヨーク２０Ｂ１の垂直部２０Ｂ１１の上面２０Ｂ１２および下部外側ヨーク２０Ｂ２の垂直部２０Ｂ２１の上面２０Ｂ２２と微小間隔ｈｂ離れた位置にある。

この初期状態から、上部コイル１１Ａにのみ図４に示す方向に電流Ｉａを流すと、磁束密度Ｂを有する上部磁界Ｇａが発生し、上部磁界Ｇａは、上部内側ヨーク２０Ａ１中を下方から上方に通過し、上部ヨーク２０ａ中を幅方向に通過し、上部外側ヨーク２０Ａ２中を上方から下方に通過する。すなわち、図４で示されている図示Ｙ１側の断面においては、上部磁界Ｇａは、矢印で示すように、各ヨーク中を反時計回り方向に通過し、図示Ｙ２側の断面においては、時計回り方向に通過する。ここで、上部ヨーク２０ａの上面２０ａ１と上部内側ヨーク２０Ａ１の折り曲げ部２０Ａ１０および上部外側ヨーク２０Ａ２の折り曲げ部２０Ａ２０とが当接しているため、上方側においては上部磁界Ｇａの磁路は閉じられている。これに対して、上部内側ヨーク２０Ａ１の垂直部２０Ａ１１の下面２０Ａ１２および上部外側ヨーク２０Ａ２の垂直部２０Ａ２１の下面２０Ａ２２と、可動板１６との間には微小間隔ｈａがあけられているため、この部分においては上部磁界Ｇａの磁路は閉じられておらず、微小間隔ｈａの部分から上部磁界Ｇａが漏れている。上部内側ヨーク２０Ａ１，上部外側ヨーク２０Ａ２および可動板１６は全て磁性材料で形成されており、上部内側ヨーク２０Ａ１および上部外側ヨーク２０Ａ２は筐体１２の内部に固定されているため、可動板１６のうち、下面２０Ａ１２および２０Ａ２２と対向している部分に、上方向に、磁束密度Ｂの２乗に比例する磁気力ｆ１が作用する。

他方、可動板１６は、その取り付け片１６ｂを介して、弾性片１３の突出部１３ａにかしめ固定されているため、下向きの付勢力ｆ２によって下方に付勢されている。よって、可動板１６には磁気力ｆ１と付勢力ｆ２の合力Ｆが上向きに作用する。すると、可動板１６は上方に向けて、すなわち、電流Ｉａを流した上部コイル１１Ａの側に移動し、この可動板１６とともに駆動軸１５も上方へ移動する。

磁気力ｆ１は磁束密度Ｂの２乗に比例し、磁束密度Ｂは電流Ｉａの電流値に比例する。よって、電流Ｉａの電流値を変化させると、可動板１６に作用させる磁気力ｆ１を変化させることができる。これにより、合力Ｆを変化させることができ、可動板１６の上方への移動量ｓ１、すなわち駆動軸１５の上方への移動量ｓ１を変化させることができる。つまり、上部コイル１１Ａに流す電流Ｉａの電流値を制御することによって、駆動軸１５の上方への移動量ｓ１を精度よく制御することができる。なお、電流Ｉａを流す向きは、図４に示す向きと逆向きであってもよい。

次に、上部コイル１１Ａに電流Ｉａを流すことを止め、下部コイル１１Ｂにのみ図４に示す方向に電流Ｉｂを流す。すると、上部コイル１１Ａに電流Ｉａを流した場合と同様に、下部磁界Ｇｂ（図示せず）が発生する。そして、下部内側ヨーク２０Ｂ１の垂直部２０Ｂ１１の上面２０Ｂ１２および下部外側ヨーク２０Ｂ２の垂直部２０Ｂ２１の上面２０Ｂ２２と、可動板１６との間には微小間隔ｈｂがあけられているため、上部コイル１１Ａに電流Ｉａを流した場合と同様の原理によって、可動板１６は、下方に向けて、すなわち、電流Ｉｂを流した下部コイル１１Ｂの側に移動し、この可動板１６とともに駆動軸１５も下方へ移動する。駆動軸１５の下方への移動量ｓ２も、下部コイル１１Ｂに流す電流Ｉｂの電流値を制御することによって精度よく制御される。なお、電流Ｉｂを流す向きは、図４に示す向きと逆向きであってもよい。

以上の、上部コイル１１Ａに電流Ｉａを流すことと、下部コイル１１Ｂに電流Ｉｂを流すこととを、制御部（図示せず）によって切り換えることによって、駆動軸１５を微小間隔ｈａおよびｈｂの間で上方または下方に移動させることができる。

本発明の駆動装置では、駆動軸１５を上下方向に微小量だけ駆動する構造が、上記のように、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂを設け、双方のコイルの間に微小間隔ｈａ，ｈｂをあけて、駆動軸１５を支持する可動板１６を設けるといった構造である。このため、一般的な直流モータやステッピングモータを利用する場合と比べて、構造を簡単にすることができる。また、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂに流す電流量を変化させるだけで、駆動軸１５を精度よく微小量だけ駆動することができ、制御機構も簡単にすることができる。

図５は本発明の駆動装置を用いた光路変更装置を示す斜視図、図６は図５に示す光反射装置の動作を説明する、図示Ｙ２側からみた部分断面図、図７は図５に示す光反射装置の動作を説明する、図示Ｘ１側からみた部分断面図である。図５ないし図７においては、駆動軸の形状を模式的に示しており、太さを一定で示している。なお、図６においては、磁石およびホール素子にはハッチングは施していない。

なお、図５においては、図１ないし図３と同様の部材等には同一の符号を付し、説明を省略する。

光路変更装置１００は、ＬＣＤ（液晶表示装置）などの画像表示装置Ｋから発せられる光ＬをミラーＭで反射させて、所定の位置に画像Ｋ０を映し出すものである。そして、ミラーＭを微小な角度揺動させることによって、光Ｌの光路ｒ、特に反射光路をわずかに変更し、映し出される画像Ｋ０の画素の位置を見掛け上わずかに移動させ、見掛け上の画素数を増加させて、画像Ｋ０の解像度を向上させる。

光路変更装置１００は固定装置１０１を有しており、固定装置１０１の底板１０１ａの中央よりも図示Ｘ１側でかつ図示Ｙ１側に、図１に示す駆動装置１０が載置される。固定装置１０１の内部の上方には、所定の厚さと所定の面積を有するミラーＭが、固定装置１０１の図示Ｙ１側の側壁１０１ｂに設けられた支持部材１０２ａ、および固定装置１０１の図示Ｙ２側の側壁１０１ｃに設けられた支持部材１０２ｂによって、支持部材１０２ａと１０２ｂとを通る軸を回動軸ｍ１として図示α１方向及びα２方向、すなわち、図示Ｙ２側からみて時計方向および反時計方向に揺動可能に支持されている。また、ミラーＭは、固定装置１０１の図示Ｘ１側の側壁１０１ｅに設けられた支持部（図示せず）によっても支持されている。ミラーＭは、例えばミラーＭと前記支持部とが凹凸嵌合させられることなどによって前記支持部に支持されている。そして、支持部材１０２ａ，１０２ｂは、上下に移動可能に設けられており、上方への移動量を規制するために、上部から、弾性変形可能な押圧部材１０３，１０３によって下方に押圧されている。ミラーＭは、固定装置１０１の図示Ｘ１側の側壁１０１ｅに設けられた前記支持部によって支持されており、支持部材１０２ａ，１０２ｂが上下に移動可能であるため、ミラーＭは、前記支持部を通り、図示Ｘ１―Ｘ２方向に延びる軸を回動軸ｍ２として図示β１方向及びβ２方向、すなわち、図示Ｘ１側からみて時計方向および反時計方向にも揺動可能となっている。そして、ミラーＭの下面は駆動軸１５の上面と接合手段によって接合されている。

図６に示すように、ミラーＭの図示Ｘ２側の端部、すなわち、駆動軸１５と接合されている部分とは反対側の端部には、ミラーＭの上面にＮ極に着磁された磁石１０３ａが設けられ、ミラーＭの下面にＳ極に着磁された磁石１０３ｂが設けられている。なお、ミラーＭの上面にＳ極に着磁された磁石が設けられ、ミラーＭの下面にＮ極に着磁された磁石が設けられていてもよい。

固定装置１０１の図示Ｘ２側の側壁１０１ｄの内側で、磁石１０３ａの高さ位置と磁石１０３ｂの高さ位置との間にホール素子１０４が設けられている。

次に、光路変更装置１００の動作について説明する。
駆動軸１５が移動していない前記初期状態では、図６の実線で示すように、ミラーＭは、ＸＹ平面に平行、すなわち水平となっている。このとき、光Ｌは、図６の実線で示すような光路ｒ０を進み、所定の位置に画像Ｋ０が映し出される。以下では、光Ｌが光路変更装置１００のさらに図示Ｘ１側の斜め上方から入射し、ミラーＭによって図示Ｘ２方向に反射され、画像Ｋ０が、光路変更装置１００のさらに図示Ｘ２側に設けられたスクリーンＳｃに映し出される場合を例にとって説明する。

前記初期状態から、例えば駆動装置１０の上部コイル１１Ａにのみ電流Ｉａを流すと、上記駆動原理によって、駆動軸１５は上方に移動する。すると、図６に示すように、駆動装置１０、すなわち駆動軸１５がミラーＭの回動軸ｍ１よりも図示Ｘ１側でミラーＭと接合されているため、ミラーＭが、支持部材１０２ａ，１０２ｂを支点として図示α１方向に揺動する。このとき、光Ｌの光路ｒは、光路ｒ０から、図６の点線で示す光路ｒ１に変更させられる。そして、この光路変更によって、画像Ｋ０の画素の位置が、図６に矢印で示すように、駆動装置１０が前記初期状態にあるときの初期位置からわずかに下方へ移動する。また、図７に示すように、駆動軸１５がミラーＭの回動軸ｍ２よりも図示Ｙ１側でミラーＭと接合されているため、ミラーＭは、支持部材１０２ａの上方への移動および支持部材１０２ｂの下方への移動を介して、図示β１方向にも揺動する。このとき、光Ｌの光路ｒは、光路ｒ０から図示Ｙ２側（右方向）に変更させられる。そして、この光路変更によって、画像Ｋ０の画素の位置が、初期位置からわずかに右方向へ移動する。よって、駆動軸１５が上方に移動すると、画像Ｋ０の画素の位置が、初期位置からわずかに下方および右方向に移動する。このため、画像Ｋ０の見掛け上の画素数が増加し、画像Ｋ０の解像度が向上する。

駆動軸１５を下方に移動させた場合には、ミラーＭが図示α２方向および図示β２方向に揺動し、これにしたがって光Ｌの光路ｒも変更され、画像Ｋ０の画素の位置が、初期位置よりもわずかに上方および左方向へ移動する。この場合にも、画像Ｋ０の見掛け上の画素数が増加し、画像Ｋ０の解像度が向上する。

ミラーＭの、図示α方向の揺動角度θαおよび図示β方向の揺動角度θβ、すなわち、駆動軸１５の上方への移動量ｓ１または下方への移動量ｓ２は、磁石１０３ａ，１０３ｂ、およびホール素子１０４によって制御されている。ミラーＭが図示α１方向またはα２方向に揺動すると、磁石１０３ａ，１０３ｂも図示α１方向またはα２方向に揺動し、ミラーＭが図示β１方向またはβ２方向に揺動すると、磁石１０３ａ，１０３ｂも図示β１方向またはβ２方向に揺動する。すると、ホール素子１０４を通過する磁束密度Ｂｈが、駆動装置１０が前記初期状態にあるときの磁束密度Ｂｈ０から変化する。ホール素子１０４は、この磁束密度Ｂｈの変化を電圧の変化として検出し、その電圧の変化によってミラーＭの揺動角度θα，θβを検出し、ミラーＭの位置を検知し、その検知信号を前記制御部に送る。前記制御部は、送られてきた前記検知信号に基づいて、所望の揺動角度θα，θβとなるように、すなわち、駆動軸１５を所望の移動量ｓ１またはｓ２だけ移動させるように、上部コイル１１Ａに流す電流Ｉａまたは下部コイル１１Ｂに流す電流Ｉｂの電流量を制御する。この制御方法により、駆動軸１５を精度よく、微小量だけ移動させることができ、ミラーＭの揺動角度θα，θβを精度よく、微小量だけ変化させることができる。

なお、上記とは逆に、ホール素子１０４がミラーＭの図示Ｘ２側の端部の上面または下面に設けられ、磁石１０３ａ，１０３ｂが、固定装置１０１の図示Ｘ２側の側壁１０１ｄの内側で、磁石１０３ａ，１０３ｂの高さ位置の間にホール素子１０４がくるように設けられていてもよい。

また、上記においては、駆動軸１５は、ミラーＭの回動軸ｍ１よりも図示Ｘ１側かつ回動軸ｍ２よりも図示Ｙ１側でミラーＭと接合されているが、これには限定されず、駆動軸１５によってミラーＭを、図示α１方向またはα２方向、および図示β１方向またはβ２方向に揺動させることができれば、駆動装置１０が、固定装置１０１の底板１０１ａの中央よりも図示Ｘ１側でかつ図示Ｙ２側に、または図示Ｘ２側でかつ図示Ｙ１側に、あるいは図示Ｘ２側でかつ図示Ｙ２側に載置され、駆動軸１５が、ミラーＭの回動軸ｍ１よりも図示Ｘ１側でかつ回動軸ｍ２よりも図示Ｙ２側に、または回動軸ｍ１よりも図示Ｘ２側でかつ回動軸ｍ２よりも図示Ｙ１側に、あるいは回動軸ｍ１よりも図示Ｘ２側でかつ回動軸ｍ２よりも図示Ｙ２側でミラーＭと接合されていてもよい。すなわち、駆動軸１５は、ミラーＭの回動軸ｍ１およびｍ２からずれた位置にミラーＭと接合されていればよい。

本発明の光路変更装置１００は、簡単な構造である駆動装置１０を用いた上記のような構造であるため、構造が簡単となる。そして、ミラーＭが前記制御方法によって制御されるため、ミラーＭの揺動角度θα，θβを精度よく、微小量だけ変化させることができ、その結果、精度よく光路ｒを変更することができる。

また、光路変更装置１００は、画像表示装置Ｋとともに、画像Ｋ０を所定の位置に投影する画像投影装置Ｔにも組み込むことができる。画像投影装置Ｔでは、光路変更装置１００を用いているため、精度よく光路が変更され、画像Ｋ０の解像度を確実に向上させることができる。

図８は本発明の光学機器移動装置を示す斜視図、図９は図８に示す光学機器移動装置の分解斜視図、図１０は図８の１−１線での矢視断面図である。なお、図１０においては、駆動装置の内部はレンズモジュールを中心として対称であるため、一方の側の部材等にのみ符号を付している。

図８ないし図１０において、図１ないし図３と同様の部材等には同一の符号を付し、説明を省略する。

光学機器移動装置２００は、図１ないし図３に示す駆動装置１０と異なり、可動板１６の中央部には、レンズ２１を有するレンズモジュール（レンズ組立体）２２が支持されている。蓋板１７は磁性材料から形成されており、その中央部には貫通穴１７ｂが形成されており、蓋板１７の下面１７Ａのうち貫通穴１７ｂに対応する位置には、貫通穴１７ｂの半径よりも大きな半径を有する、円柱形状のガイド筒１７ｃが設けられている。上部内側ヨーク２０Ａ１および上部外側ヨーク２０Ａ２は蓋板１７と一体に形成されており、上部内側ヨーク２０Ａ１と上部外側ヨーク２０Ａ２は上方で、蓋板１７の一部である連結部２０Ａ３によって連結されて一体となっている。同様に、下部内側ヨーク２０Ｂ１および下部外側ヨーク２０Ｂ２は、磁性材料からなる底板１８と一体に形成されており、下部内側ヨーク２０Ｂ１と上部外側ヨーク２０Ｂ２は下方で、底板１８の一部である連結部２０Ｂ３によって連結されて一体となっている。これらの点が駆動装置１０と異なる部分であり、他の部材等は、形状が異なるものもあるが、駆動装置１０の部材等と同様である。なお、レンズモジュール２２には複数枚のレンズが組み込まれていてもよい。

光学機器移動装置２００の駆動動作は、上記した駆動装置１０の駆動原理と同じ駆動原理によって行われ、可動板１６の移動とともにレンズモジュール２２が上下方向に移動される。

光学機器移動装置２００における、レンズモジュール２２を上下方向に微小量だけ駆動する構造は、上記のように、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂを設け、双方のコイルの間に微小間隔ｈａ，ｈｂをあけて、レンズモジュール２１を支持する可動板１６を設けるといった構造である。このため、従来のように、一般的な直流モータやステッピングモータを利用する場合と比べて、構造を簡単にすることができる。

また、レンズモジュール２２の移動量の制御も、駆動装置１０の駆動軸１５の移動量の制御と同様に、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂに流す電流量を変化させることで行われる。このため、上部コイル１１Ａおよび下部コイル１１Ｂに流す電流量を変化させるだけで、レンズモジュール２２を精度よく微小量だけ駆動することができ、制御機構も簡単にすることができる。

図１１は、図８に示す光学機器移動装置を用いたフォーカス装置を示す斜視図である。
フォーカス装置３００は、光学機器移動装置２００、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の撮像素子３０１、および撮像素子３０１に映し出される画像のコントラストのデータを検出する検出回路（図示せず）から構成されており、例えば、携帯電話に搭載される小型カメラや一般のデジタルカメラの、いわゆるオートフォーカス用のフォーカス装置として用いられる。

フォーカス装置３００では、上部コイル１１Ａにも下部コイル１１Ｂにも電流が流されていない初期状態の位置（初期位置）から、光学機器移動装置２００の上記駆動原理によって、レンズモジュール２２を、まず上方に移動させて最上方の位置に移動させ、最上方の位置から下方へ移動させて最下方の位置に移動させ、最下方の位置から上方へ移動させて初期位置に戻す。すなわち、レンズモジュール２２のレンズ２１と撮像素子３０１との距離を変化させる。そして、この一連の移動中に、レンズモジュール２２が所定の位置にあるとき、すなわち、レンズ２１と撮像素子３０１との間が所定の距離の場合の、撮像素子３０１に映し出される被写体（対象物）のコントラストを前記検出回路によって検出する。その後、被写体のコントラストの値が最も高かった位置に、レンズモジュール２２を上記駆動原理によって移動させる。そして、被写体を前記カメラによって撮影する。なお、レンズモジュール２２の移動のさせ方は、上記とは逆に、初期位置から、まず下方へ移動させて最下方の位置に移動させ、最下方の位置から上方へ移動させて最上方の位置に移動させ、最上方の位置から下方へ移動させて初期位置に戻してもよい。

本発明のフォーカス装置３００は、簡単な構造である光学機器移動装置２００を用いた上記のような構造であるため、構造が簡単となる。また、光学機器移動装置２００は、従来のステッピングモータを用いた場合のように、ギアなどを介して駆動されるものではないため、駆動時の駆動音を小さくすることができる。そして、レンズモジュール２２の移動量が前記制御方法によって制御されるため、レンズモジュール２２の移動量を、精度よく、微小量だけ変化させることができ、その結果、前記カメラのフォーカス移動を精度よく行うことができる。

本発明の駆動装置を示す斜視図、 図１に示す駆動装置の分解斜視図、 図１の３−３線での矢視部分断面図、 本発明の駆動装置の駆動原理及び駆動動作を説明する、図３と同様の断面図、 本発明の駆動装置を用いた光路変更装置を示す斜視図、 図５に示す光反射装置の動作を説明する、図示Ｙ２側からみた部分断面図、 図５に示す光反射装置の動作を説明する、図示Ｘ１側からみた部分断面図、 本発明の光学機器移動装置を示す斜視図、 図８に示す光学機器移動装置の分解斜視図、 図８の１−１線での矢視断面図、 図８に示す光学機器移動装置を用いたフォーカス装置を示す斜視図、 従来の光路変更手段の動作を説明する図

符号の説明

１０ 駆動装置
１１Ａ 上部コイル
１１Ｂ 下部コイル
１２ 筐体
１３ 弾性片
１４ 支持板
１５ 駆動軸
１６ 可動板
２２ レンズモジュール
１００ 光路変更装置
１０３ａ，１０３ｂ 磁石
１０４ ホール素子
２００ 光学機器移動装置
３００ フォーカス装置
３０１ 撮像素子
Ｋ 画像表示装置
Ｍ ミラー
Ｔ 画像投影装置
ｆ１ 磁気力
ｈａ，ｈｂ 微小間隔

Claims (5)

1. 筐体と、磁界を発生する上部コイル及び下部コイルと、磁性材料からなる可動板と、非磁性材料からなる支持板とを有し、前記支持板には弾性片が設けられ、前記可動板は前記弾性片に固定されており、前記可動板が、前記上部コイルとの間および前記下部コイルとの間に微小な間隔をあけて、前記上部コイル側および前記下部コイル側に移動可能に設けられていることを特徴とする駆動装置。
2. 固定装置に、請求項１記載の駆動装置と、回動可能に支持されたミラーとが設けられ、前記駆動装置に設けられた前記駆動軸が、前記ミラーの回動軸からずれた位置に連結されている光路変更装置。
3. 請求項２記載の光路変更装置と画像表示装置とを有する画像投影装置。
4. 請求項１記載の駆動装置において、前記可動板にレンズ組立体が支持される光学機器移動装置。
5. 請求項４記載の光学機器移動装置と、対象物の画像を映し出す撮像素子と、前記撮像素子に映し出された画像のコントラストを検出する検出回路とを有するフォーカス装置。

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