(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを保持するレンズ枠と、
前記レンズの光軸に平行な第１方向を向けて前記レンズ枠に配される第１案内部材と、
前記第１案内部材に接触して移動する第１転動体と、
前記第１案内部材と平行に且つ前記第１転動体とは反対側に前記第１案内部材に近接して前記レンズ枠に配される第２案内部材と、
前記第２案内部材に接触して移動する第２転動体と、
前記第２転動体を前記第１方向に移動可能に支持し、且つ前記第２案内部材と平行な第３案内部材と、
前記第１転動体を前記第１方向に移動可能に支持し、且つ前記第１案内部材と平行な第４案内部材と、
前記第１転動体及び前記第２転動体の一方を、前記第１転動体及び前記第２転動体の他方へ向けて付勢する付勢機構と
を有し、
前記第１案内部材、前記第２案内部材、前記第３案内部材、及び前記第４案内部材の少なくとも１つは、平板状案内部材又はガイド溝付き案内部材であり、他の案内部材は２本の平行なガイド軸であり、
前記第１転動体は少なくとも１個の球であり、前記第２転動体は前記第１方向に離間して配される２個の球であり、
前記第１転動体の前記第１案内部材における一定範囲を超える移動を規制する第１規制突起と、
前記２個の球の間に配されて、前記第２転動体の前記第２案内部材における一定範囲を超える移動を規制する第２規制突起と
を有するレンズ案内装置であって、
前記付勢機構及び前記第３案内部材が配され、前記レンズ枠を内部に保持する保持筒と、
前記保持筒に前記第１方向に配されるガイド棒と、
前記レンズ枠に配され、前記ガイド棒に摺動自在に接触し、前記レンズ枠を前記第１方向に移動自在に案内するガイド溝と 
を備えるレンズ案内装置。
【請求項２】
前記第１転動体は前記第２転動体に対し、前記ガイド棒の側又は前記ガイド棒とは反対側に、偏心して配される請求項１記載のレンズ案内装置。
【請求項３】
前記付勢機構及び前記第３案内部材が配され、前記レンズ枠を内部に保持する保持筒と、 
前記レンズ枠に前記第１方向に配される第５案内部材と、
前記第５案内部材に接触して前記第１方向に移動する第３転動体と、 
前記第３転動体を前記第１方向に移動可能に支持し、且つ前記第５案内部材と平行であり、前記保持筒に配される支持部材と
を備える請求項１記載のレンズ案内装置。 
【請求項４】
前記第１転動体は前記第２転動体に対し、前記第５案内部材の側又は前記第５案内部材とは反対側に、偏心して配される請求項３記載のレンズ案内装置。 
【請求項５】
請求項１から４いずれか１項記載のレンズ案内装置と、
前記保持筒に配され、前記レンズ枠を光軸方向に移動するレンズ駆動機構と
を有するレンズ移動装置。 
【請求項６】
前記レンズ駆動機構は、ボイスコイルモータ、又は前記レンズ枠に螺合するネジ棒を有するステッピングモータである請求項５記載のレンズ移動装置。
【請求項７】
前記レンズ駆動機構は、前記レンズ枠を前記一定範囲の一端側である基準位置に戻す初期化を行う請求項６記載のレンズ移動装置。
【請求項８】
撮像部と、
前記撮像部に被写体像を結像させる請求項５から７いずれか1項記載のレンズ移動装置と、
を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ案内装置、レンズ移動装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等の撮像装置やレンズ鏡筒等の光学装置では、変倍動作や合焦動作の際にレンズ群を移動させるレンズ移動装置が搭載されている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００３】
特許文献１に記載のレンズ移動装置では、図１６に示すように、レンズ枠１０１を１対の平行な第１ガイド部材１０２、第２ガイド部材１０３により保持している。そして、これらガイド部材１０２，１０３の長手方向にレンズ枠１０１を移動させて、レンズ１０６の光軸方向での位置を変更し、変倍動作や合焦動作を行う。この時に、ガイド部材１０２，１０３でレンズ枠１０１がガタつかないように、例えば図示しないコイルバネにより、レンズ枠１０１を一方の例えば第２ガイド部材１０３に向けて付勢している。【０００４】
特許文献２に記載の光学機器では、ボールによる転動を利用して光学保持部材を光軸方向に移動し、移動中のレンズの揺動を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２１０４０９号公報
【特許文献２】特開平８−８６９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１６（Ａ）に示すように、従来のレンズ枠１０１はガイド筒１０５を有する。ガイド筒１０５は、ガイド孔１０５Ａを有し、ガイド孔１０５Ａには第１ガイド部材１０２が挿通される。レンズ枠１０１を第１ガイド部材１０２にて円滑に移動させるために、ガイド孔１０５Ａと第１ガイド部材１０２との間に隙間Ｇ１が形成されている。【０００７】
隙間Ｇ１はレンズ枠１０１の円滑な移動を担保することができる反面、この隙間Ｇ１の範囲内でレンズ枠１０１は傾く。このため、図１６（Ｂ）に示すように、レンズ枠１０１の位置を検出するセンサの検出信号に基づき、移動中のレンズ枠１０１を停止させる時に、保持しているレンズ１０６の光軸方向での位置がずれるという問題がある。例えば、（Ｂ）に示す移動停止直後状態とその後の停止状態（Ａ）とでは、レンズ枠１０１の隙間Ｇ１によって、レンズ枠１０１の傾きが異なる。この傾きによって、保持しているレンズ１０６の光軸方向での位置がずれ量ＰＳ分だけ、ずれてしまう。【０００８】
特許文献１に記載のレンズ移動装置では、コイルバネを用いてレンズ枠１０１をガイド部材１０２，１０３に直交する方向に付勢し、ガタを無くしている。しかし、その分だけレンズ枠１０１の移動時の摺動抵抗が増加する。このため、レンズ枠１０１を移動させるための駆動力が大きくなり、レンズ駆動装置が大型化してしまうという問題がある。また、コイルバネでレンズ枠１０１を付勢しても、レンズ枠１０１の移動時と停止時との傾きを完全に無くすことはできない。このため、レンズの光軸方向での位置ずれが残るという問題がある。【０００９】
特許文献２に記載の光学装置では、レンズ枠とガイド部材との間にボールを設け、ボールの転動によってレンズ枠を移動自在に保持している。これにより、レンズ枠の移動時及び停止時の傾きが無くなる。しかし、光軸を挟むようにボールを配置するため、ボールを用いたガイド機構が大型化してしまい、全体をコンパクトにまとめることが困難になる。また、レンズとボールの位置が上下逆になると、転動による効果が得られなくなり、案内をスムーズに行うことができない。従って、撮影装置の向きを変えた各種の態様で撮影される場合に、姿勢差によって円滑な移動が不可能になるという問題がある。【００１０】
本発明は、撮影向き等の姿勢が変わっても移動時及び停止時のレンズ枠の傾きを無くして、レンズ枠を精度よく位置決めできるレンズ案内装置、レンズ移動装置及び撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のレンズ案内装置は、レンズを保持するレンズ枠と、第１案内部材と、第１転動体と、第２案内部材と、第２転動体と、第３案内部材と、第４案内部材と、付勢機構とを有し、第１案内部材、第２案内部材、第３案内部材、及び第４案内部材の少なくとも１つは、平板状案内部材又はガイド溝付き案内部材であり、他の案内部材は２本の平行なガイド軸であり、第１転動体は少なくとも１個の球であり、第２転動体は前記第１方向に離間して配される２個の球であり、第１規制突起と、第２規制突起とを有するレンズ案内装置であって、保持筒と、ガイド棒と、ガイド溝とを備える。第１案内部材は、レンズの光軸に平行な第１方向を向けてレンズ枠に配される。第１転動体は、第１案内部材に接触して移動する。第２案内部材は、第１案内部材と平行に且つ第１転動体とは反対側に第１案内部材に近接してレンズ枠に配される。第２転動体は、第２案内部材に接触して移動する。第３案内部材は、第２転動体を第１方向に移動可能に支持し、且つ第２案内部材と平行に配される。第４案内部材は、第１転動体を第１方向に移動可能に支持し、且つ第１案内部材と平行に配される。付勢機構は、第１転動体及び第２転動体の一方を、第１転動体及び第２転動体の他方へ向けて付勢する。第１規制突起は、第１転動体の第１案内部材における一定範囲を超える移動を規制する。第２規制突起は、２個の球の間に配されて、第２転動体の第２案内部材における一定範囲を超える移動を規制する。保持筒は、付勢機構及び第３案内部材が配され、レンズ枠を内部に保持すると、ガイド棒は、保持筒に第１方向に配される。ガイド溝は、レンズ枠に配され、ガイド棒に摺動自在に接触し、レンズ枠を第１方向に移動自在に案内する。
【００１６】
第１転動体は、第２転動体に対し、ガイド棒の側又はガイド棒とは反対側に、偏心して配されることが好ましい。【００１７】
レンズ案内機構は、更に保持筒と第５案内部材と第３転動体と支持部材とを備えることが好ましい。保持筒は、付勢機構及び第３案内部材が配され、レンズ枠を内部に保持する。第５案内部材は、レンズ枠に第１方向に配される。第３転動体は、第５案内部材に接触して第１方向に移動する。支持部材は、第３転動体を第１方向に移動可能に支持し、且つ第５案内部材と平行であり、保持筒に配される。また、第１転動体は、第２転動体に対し、第５案内部材の側又は第５案内部材とは反対側に、偏心して配されることが好ましい。【００１８】
本発明のレンズ移動装置は、上記のレンズ案内装置とレンズ駆動機構を有する。レンズ駆動機構は、保持筒に配され、レンズ枠を光軸方向に移動する。なお、レンズ駆動機構は、ボイスコイルモータ、又はレンズ枠に螺合するネジ棒を有するステッピングモータであることが好ましい。また、レンズ駆動機構は、レンズ枠を一定範囲の一端側である基準位置に戻す初期化を行うことが好ましい。【００１９】
本発明の撮像装置は、撮像部と、撮像部に被写体像を結像させる上記のレンズ移動装置とを有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮影向き等の姿勢が変わっても移動時及び停止時のレンズ枠の傾きを無くして、レンズ枠を精度よく位置決めできる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の撮像装置の模式的な構成を示す横断面図である。
【図２】本発明のレンズ移動装置を細かく分解して示す斜視図である。
【図３】本発明のレンズ移動装置を粗く分解して示す斜視図である。
【図４】本発明のレンズ案内装置を鉛直方向に分解して示す斜視図である。
【図５】レンズ案内装置を示す断面図である。
【図６】図５におけるVI−VI線に沿う断面図である。
【図７】付勢機構を鉛直方向に分解して上下を逆にして示す斜視図である。
【図８】第２規制突起を示す斜視図である。
【図９】ＶＣＭを示す斜視図である。
【図１０】ＶＣＭを示す側面図である。
【図１１】付勢板に代えてガイドレールを用いた付勢機構の変形例１を示す断面図である。
【図１２】第１実施形態の付勢板と第１レールとを上下逆に配した付勢機構の変形例２を示す断面図である。
【図１３】ＶＣＭに代えてステッピングモータを用いた第２実施形態のレンズ移動装置を示す断面図である。
【図１４】第１転動体を第２転動体に対してガイド棒側に偏心して配置した第３実施形態のレンズ移動装置を示す図５におけるVI−VI線相当の断面図である。
【図１５】ガイド棒に代えて第３転動体を有する第２ガイド機構を用いた第３実施形態の変形例３を示す正面図である。
【図１６】従来のレンズ案内装置の嵌合ガタによるレンズの位置ずれを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１に示すように、本発明のレンズ案内装置１０及びレンズ移動装置１１，１２を用いた撮像装置１４は、レンズユニット１５と、撮像部としてのカメラ本体１６とを有する。レンズユニット１５は交換レンズユニットとして構成されており、カメラ本体１６内の撮像素子１７に、被写体像を結像させる。このレンズユニット１５は、カメラ本体１６に対して着脱自在なコネクタ１８を有する。なお、レンズユニット１５は、カメラ本体１６と一体に構成してもよい。
【００２３】
レンズユニット１５は、光学系１９を鏡筒部材２０内に備える。光学系１９は、光軸Ａｘに沿って被写体側から順に配される例えば第１レンズ２１〜第５レンズ２５を有する。なお、第１レンズ２１〜第５レンズ２５はそれぞれ１枚のレンズとして模式的に示しているが、これらは複数枚のレンズ群であってもよい。
【００２４】
カメラ本体１６は、光学系１９を通して得られる被写体の光学像を撮像する撮像素子１７を備える。制御部３０は、撮像素子１７に撮像タイミング等の各種撮像条件の情報を入力し、撮像素子１７から出力される撮像された画像信号を取り込む。そして、取り込んだ画像信号に対してアナログ処理及びデジタル処理を施し、出力用の撮像画像データを生成する。
【００２５】
鏡筒部材２０内には、被写体側から順に第１合焦機構としての第１レンズ移動装置１１と、絞り機構３３と、防振機構３４と、第２合焦機構としての第２レンズ移動装置１２とが配される。
【００２６】
鏡筒部材２０の外周には合焦リング３８が回転自在に取り付けられている。手動で合焦を行う場合には、合焦リング３８を回転させると、この回転に応じて、例えば第２レンズとしての第１合焦レンズ２２及び第４レンズとしての第２合焦レンズ２４が光軸Ａｘに平行な第１方向にそれぞれ個別に移動する。この移動により、撮影距離に応じた所定の光軸位置に、第１合焦レンズ２２、第２合焦レンズ２４が配されて、合焦が完了する。
【００２７】
第１レンズ２１及び第５レンズ２５は鏡筒部材２０に取り付けられている。第１レンズ２１は鏡筒部材２０の前端側（被写体側）に固定されている。また、第５レンズ２５は鏡筒部材２０の後端側（撮像素子側）に固定されている。第２レンズとしての第１合焦レンズ２２、第３レンズとしてのブレ補正レンズ２３、及び第４レンズとしての第２合焦レンズ２４は可動レンズである。
【００２８】
第１合焦レンズ２２は第１レンズ移動装置１１により駆動され、光軸Ａｘの方向（光軸方向）に移動する。第２合焦レンズ２４は第２レンズ移動装置１２により駆動され光軸方向に移動する。
【００２９】
図２及び図３に示すように、第１レンズ移動装置１１は、レンズ案内装置１０とレンズ駆動機構４２とを備える。レンズ案内装置１０は、円筒状の保持筒４３と、レンズ枠４４と、ガイド機構４５と、ベース板４６と、取付ネジ４１とを有している。レンズ駆動機構４２は、１対のＶＣＭ（Voice Coil Motor）４７と合焦用位置センサ４８とを有している。
【００３０】
レンズ枠４４には第１合焦レンズ２２が取り付けられている。レンズ枠４４はガイド機構４５によって、保持筒４３の内部に保持される。ガイド機構４５は、レンズ枠４４を第１合焦レンズ２２の光軸方向に移動自在に案内する。なお、説明の便宜上、図２に示すように、光軸方向に直交する面を光軸方向から見て、例えば水平方向をＸ方向とし、鉛直方向をＹ方向としている。また、光軸方向に直交する面をＸＹ面としている。
【００３１】
ガイド機構４５は、転動体４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃ、ガイド枠５０、第１案内部材としての第１レール５１、第２案内部材としての第２レール５２、第３案内部材としての第３レール５３、第４案内部材としての付勢板６７を含む付勢機構５４、及びガイド棒５６を備えている。転動体４９Ａ〜４９Ｃは、金属又はセラミック製の球から構成されている。
【００３２】
図２に示すように、レンズ枠４４を光軸方向でベース板４６側から見て、レンズ枠４４の左側にはガイド枠５０が、レンズ枠４４の右側にはガイド溝４４Ｄが形成されている。ガイド溝４４Ｄにはガイド棒５６が挿通する。ガイド棒５６は、保持筒４３の端面とベース板４６との間で光軸Ａｘに平行に配されている。ガイド溝４４Ｄは、ガイド棒５６に摺動自在に接触し、レンズ枠４４を第１方向に移動自在に案内する。
【００３３】
図３に示すように、ガイド枠５０は、光軸Ａｘを中心として光軸Ａｘに直交する直径方向で、ガイド棒５６とは反対側に配されている。ガイド枠５０は略直方体状に形成されており、光軸Ａｘ方向に長く形成されている。
【００３４】
図４〜図６に示すように、レンズ枠４４を光軸方向でベース板４６（図２参照）側から見て、ガイド枠５０の上部には第１レール５１が光軸方向に平行に収納され、ガイド枠５０の下部には第２レール５２が光軸方向に平行に収納されている。第１レール５１上には第１転動体４９Ａが載せられる。第１転動体４９Ａは金属又はセラミック製の１個の球から構成され、第１レール５１に沿って転動する。第２レール５２は、第１レール５１と平行に且つ第１転動体４９Ａとは反対側で第１レール５１に近接してレンズ枠４４に配される。
【００３５】
第１転動体４９Ａの上方には、付勢機構５４が第１レール５１と平行に配される。付勢機構５４は保持筒４３内にネジ止めされて、第１転動体４９Ａを第１方向に移動可能に支持し、且つ第１転動体４９Ａを第１レール５１に向けた第２方向に付勢する。第２方向とは、第１方向に直交し且つ第１レール５１及び第２レール５２を並べた鉛直方向である。
【００３６】
図７に示すように、付勢機構５４は、付勢枠６３と、取付枠６４と、１対のコイルバネ６５と、取付軸６６と、取付ネジ６８とを有する。付勢機構５４は、第４案内部材としての付勢板（平板状案内部材）６７を第１転動体４９に向けて付勢する。付勢枠６３は、取付軸６６を介して取付枠６４に鉛直方向で移動自在に保持される。取付軸６６は、付勢枠６３の取付片６３Ａに設けられる取付穴６３Ｂに挿入される。取付枠６４には、鉛直方向に長い長穴６４Ａが形成されている。この長穴６４Ａには取付軸６６が挿入される。
【００３７】
付勢枠６３の下面（図７は付勢機構５４を底から見た状態であり、上下が逆に図示されている）６３Ｃには、第１転動体４９Ａの収納溝６３Ｄが形成されている。収納溝６３Ｄは矩形であり、第１レール５１（図２参照）に対応して第１方向に長く形成されている。収納溝６３Ｄ内には金属製の付勢板６７が配される。付勢板６７は第１転動体４９Ａに接触する。
【００３８】
付勢枠６３を下方に付勢するために、取付枠６４には１対のバネ収納穴６４Ｂが形成されている。バネ収納穴６４Ｂ内にはガイド軸６４Ｃが設けられている。バネ収納穴６４Ｂにはコイルバネ６５が収納され、且つガイド軸６４Ｃがコイルバネ６５を挿通する。ガイド軸６４Ｃの先端は付勢枠６３のガイド穴６３Ｅに嵌合する。
【００３９】
図４に示すように、第２レール５２の下側には第２転動体４９Ｂ，４９Ｃが接触する。第２転動体４９Ｂ，４９Ｃは、第３レール５３上に載せられて、第３レール５３上を転動する。
【００４０】
第１レール５１は、金属製の２本のガイド軸５１Ａ，５１Ｂを水平方向に並べて構成されている。同様にして、第２レール５２及び第３レール５３も、金属製の２本のガイド軸５２Ａ，５２Ｂ及び５３Ａ，５３Ｂを水平方向に並べて構成されている。これら１対のガイド軸５１Ａ，５１Ｂ、５２Ａ，５２Ｂ、及び５３Ａ，５３Ｂは、第１及び第２転動体４９Ａ，４９Ｂ，４９Ｃが脱落することがない間隔を持って離されている。
【００４１】
図２及び図３に示すように、ガイド枠５０の第１方向の両端部には、金属製の止め金具６０が嵌着される。止め金具６０はＵ字形に折り曲げられており、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃのガイド枠５０からの脱落を防止する。
【００４２】
図３〜図５に示すように、第１レール５１の各ガイド軸５１Ａ，５１Ｂの間からは、１対の第１規制突起６１が上方に向けて突出して形成されている。第１規制突起６１は、第１転動体４９Ａの第１レール５１における一定範囲を超える転動を規制する。
【００４３】
図８は、第２レール５２における第２転動体４９Ｂ，４９Ｃと第２規制突起６２とを示す底面から見た斜視図である。第２レール５２の各ガイド軸５２Ａ，５２Ｂの間からは、１個の第２規制突起６２が上方（実際には下方）に向けて突出して形成されている。第２規制突起６２は第２レール５２の第１方向中央部に位置する。第２規制突起６２は、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの第２レール５２における一定範囲を超える転動を規制する。
【００４４】
第１規制突起６１及び第２規制突起６２は、各転動体４９Ａ〜４９Ｃを基準位置に戻す。例えば、落下やその他の衝撃などによって、第１レール５１での第１転動体４９Ａ、第２レール５２での第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの転動位置がずれてしまうことがある。この場合に、図５に矢印Ａ１で示すように、レンズ枠４４が基準位置（例えば被写体側に寄った第１端）に復帰する時に、一方の第１規制突起６１が第１転動体４９Ａを押して、第１転動体４９Ａを基準位置に戻す。また、レンズ枠４４が基準位置に戻る時に、第２規制突起６２が第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの一方を押して、第２転動体４９Ｂを基準位置に戻す。同様にして、レンズ枠４４が基準位置に戻る時に、ガイド枠５０の止め金具６０の突出端部６０Ａが第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの他方を押して、同様にして基準位置に戻す。突出端部６０Ａも規制突起として機能する。レンズ枠４４の移動量をＳとしたとき、第１転動体４９Ａが転動しながら移動する距離は下記式１から算出することができる。
S[1/{1+cos(θ1/2)}]（式１）
同様に、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの移動距離は、下記式２から算出することができる。
S[cos(θ3/2)/{cos(θ3/2)+cos(θ2/2)}]（式２）
ここで、光軸方向から見て、第１転動体４９Ａ及びガイド軸５１Ａの接点と第１転動体４９Ａの中心とを通る直線と、第１転動体４９Ａ及びガイド軸５１Ｂの接点と第１転動体４９Ａの中心とを通る直線との成す角度をθ1とする。また、光軸方向から見て、第２転動体４９Ｂ及びガイド軸５２Ａの接点と第２転動体４９Ｂの中心とを通る直線と、第２転動体４９Ｂ及びガイド軸５２Ｂの接点と第２転動体４９Ｂの中心とを通る直線との成す角度をθ2とする。また、光軸方向から見て、第２転動体４９Ｂ及びガイド軸５３Ａの接点と第２転動体４９Ｂの中心とを通る直線と、第２転動体４９Ｂ及びガイド軸５３Ｂの接点と第２転動体４９Ｂの中心とを通る直線との成す角度をθ3 とする 。
なお、実際には部品の製造誤差なども考慮する必要があるため、上記の式１又は式２で求めた略値が上記一定範囲となる。 なお、一定範囲を必要以上に大きくすると、規制突起が転動体を基準位置に戻す機能を果たさなくなる。 
【００４５】
図２に示すように、レンズ枠４４を光軸方向でベース板４６側から見て、レンズ枠４４の上部及び下部には、ＶＣＭ４７を取り付ける開口４４Ａ，４４Ｂが形成されている。
【００４６】
ＶＣＭ４７は、ヨーク７１、マグネット７２、及びコイル７３を備える。ヨーク７１は鉄等の磁性体からなり、図９及び図１０に示すように、ヨーク本体７５及び連結板７６を有する。ヨーク本体７５は、外側ヨーク７５Ａと内側ヨーク７５Ｂとを隙間を設けて平行状態で対向させ、連結部７５Ｃで連結し、側面から見てＵ形に形成されている。図２に示すように、連結板７６の上辺部及び下辺部の中央には、嵌合溝７６Ａが形成されている。この嵌合溝７６Ａに、ヨーク本体７５の嵌合突片７５Ｄが嵌合することにより、ヨーク本体７５と連結板７６とが連結される。外側ヨーク７５Ａ及び内側ヨーク７５Ｂが、連結部７５Ｃ及び連結板７６により連結されることによって、閉ループの磁気回路が構成される。閉ループの磁気回路により、コイル７３を横切る磁束を増やすことができる。
【００４７】
外側ヨーク７５Ａはマグネット保持部として機能し、内側ヨーク７５Ｂはコイル挿通部として機能する。外側ヨーク７５Ａの内側面には、マグネット７２が固定される。また、内側ヨーク７５Ｂにはコイル７３が移動自在に挿通される。外側ヨーク７５Ａ及び内側ヨーク７５Ｂは、重量軽減用の開口７７を有する。
【００４８】
図９に示すように、コイル７３は、銅線等の素線を巻いて形成される空芯コイルである。コイル７３は、内側ヨーク７５Ｂを囲むように台形に形成されている。
【００４９】
図１０に示すように、コイル７３は、マグネット７２が発生する磁界内で、通電によって内側ヨーク７５Ｂに沿って移動する。実線で示されるコイル７３の位置が移動方向始端（基準位置）であり、二点鎖線で示されるコイル７３の位置が移動方向終端である。
【００５０】
ヨーク本体７５のコイル移動方向の中央部に開口７７を形成することにより、コイル移動方向における推力分布を両端部（始端及び終端）と略同じにして、コイル移動方向で略一定にすることができる。このように必要以上の推力を抑えるように、外側ヨーク７５Ａ及び内側ヨーク７５Ｂに開口７７を形成しているため、比重の高い鉄等の材質で構成されるヨーク７１の容積を減少させることができ、ＶＣＭ４７を軽くすることができる。しかも、必要な推力を確保することができる。外側ヨーク７５Ａは、保持筒４３の内周面に、図示省略の取付ネジによって固定される。
【００５１】
図８に示すように、レンズ枠４４は開口４４Ａ，４４Ｂの周囲にコイル収納部４４Ｅが形成されている。図３に示すように、開口４４Ａ，４４Ｂには内側ヨーク７５Ｂが入れられる。コイル収納部４４Ｅにはコイル７３が収納される。開口４４Ａ，４４Ｂに内側ヨーク７５Ｂが入れられた後に、連結板７６の嵌合溝７６Ａに、外側ヨーク７５Ａ及び内側ヨーク７５Ｂの嵌合突片７５Ｄが嵌合されて、外側ヨーク７５Ａ，内側ヨーク７５Ｂ及び連結板７６が一体化される。
【００５２】
コイル７３が通電されると、図１０に示すように、コイル７３が内側ヨーク７５Ｂに沿って移動する。コイル７３の移動により、コイル７３を保持するレンズ枠４４が移動する。この移動により、第１合焦レンズ２２が光軸方向の所定位置にセットされて合焦される。
【００５３】
図３に示すように、合焦用位置センサ４８は、レンズ枠４４の光軸方向における位置を検出する。合焦用位置センサ４８は、棒状の位置検出用マグネット４８Ａと磁気センサ４８Ｂとを有している。位置検出用マグネット４８Ａは、レンズ枠４４のガイド枠５０に取り付けられている。磁気センサ４８Ｂは、例えば巨大磁気抵抗効果（GMR：Giant Magneto Resistive effect）を利用したＧＭＲ素子が用いられる。磁気センサ４８Ｂは、保持筒４３に取り付けられている。これにより、位置検出用マグネット４８Ａの磁気を検出して、磁気の強さに応じた検出信号を出力する。
【００５４】
磁気センサ４８Ｂの出力信号は、フレキシブル基板４８Ｃ（図２参照）等を介してカメラ本体１６の制御部３０に送られる。制御部３０では、合焦用位置センサ４８の信号に基づきレンズ枠４４の光軸方向における位置を検出し、第１合焦レンズ２２を第１レンズ移動装置１１により所望の位置に移動して合焦を行う。
【００５５】
図１に示すように、第２レンズ移動装置１２は、レンズ枠４４に第１合焦レンズ２２に代えて第２合焦レンズ２４が取り付けられている以外は、第１レンズ移動装置１１と同一に構成されている。このため、同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。なお、第２レンズ移動装置１２は、取り付け方向を第１レンズ移動装置１１とは前後で逆向きにしているが、これは同じ向きにしてもよい。
【００５６】
第１レンズ移動装置１１と第２レンズ移動装置１２との間には、絞り機構３３及び防振機構３４が取り付けられている。絞り機構３３は、光軸Ａｘに配された絞り羽根３３Ａを有している。この絞り羽根３３Ａにより形成される絞り開口の径を増減することにより、カメラ本体１６に入射する撮影光の光量が調整される。
【００５７】
防振機構３４は、図示を省略したＸ方向ＶＣＭ及びＹ方向ＶＣＭを用いて、画像のブレを打ち消す方向にブレ補正レンズ２３をＸＹ面上で変位させる。これにより、画像ブレを補正する。
【００５８】
次に、本実施形態の撮像装置１４の作用を説明する。レリーズ操作により撮影が開始されると、第１レンズ移動装置１１及び第２レンズ移動装置１２が作動して、第１合焦レンズ２２及び第２合焦レンズ２４が光軸方向に移動して、合焦制御が行われる。このように複数の合焦レンズ２２，２４を第１レンズ移動装置１１及び第２レンズ移動装置１２を用いて合焦制御を行うことにより、レンズ移動量が分散されるため、迅速な合焦が可能になる。特に、複数の合焦レンズ２２，２４を移動させるため、マクロ撮影において迅速且つ精度の良い合焦が可能になる。また、撮像装置１４のブレを検出すると、防振機構３４が作動して、ブレ補正レンズ２３をＸＹ面で移動させ、画像ブレが補正される。
【００５９】
ＶＣＭ４７が駆動されると、コイル７３を介してレンズ枠４４が光軸方向に移動する。この移動は、レンズ枠４４に配される第１レール５１及び第２レール５２に、転動体４９Ａ〜４９Ｃを接触させて行われる。且つ転動体４９Ａ〜４９Ｃは付勢機構５４と第３レール５３とによって、第１レール５１及び第２レール５２に接触するように付勢される。これにより、第１転動体４９Ａと第２転動体４９Ｂ，４９Ｃとによって、第１レール５１及び第２レール５２が上下方向から挟持される。従って、レンズ枠４４を案内する第１レール５１及び第２レール５２と第１及び第２転動体４９Ａ〜４９Ｃとの間に、摺動用の隙間を設ける必要がなくなる。これにより、レンズ枠４４がガタつくことなく光軸方向にスムーズに移動可能になる。
【００６０】
また、図１６（Ｂ）に示す従来例のように、レンズ枠１０１の移動時の傾きに起因するレンズ停止位置のずれ量ＰＳが発生することがないため、移動停止直後状態及びその後の停止状態で、光軸上で第１合焦レンズ２２の位置がずれることがない。従って、第１合焦レンズ２２を目標位置に精度よく停止させることができる。これにより、精度良く合焦することができる。
【００６１】
第１規制突起６１及び第２規制突起６２により、鉛直方向から見て第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの間に第１転動体４９Ａを位置させることができ、３個の転動体４９Ａ〜４９Ｃを用いて効率よくレンズ枠４４を光軸方向に案内することができる。
【００６２】
レンズ駆動機構４２により、レンズ枠４４を一定範囲の一端側である基準位置に戻す初期化を行うことにより、初期化によって第１転動体４９Ａを第１規制突起６１に係止させ、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃを第２規制突起６２に係止させることができる。転動体４９Ａ〜４９Ｃは各レール５１〜５３及び付勢板６７上で転動するため、本来は各レール５１〜５３及び付勢板６７における各転動体４９Ａ〜４９Ｃの相対位置は変動することがない。しかし、落下やその他の衝撃によってレール５１〜５３及び付勢板６７での各転動体４９Ａ〜４９Ｃの位置がずれてしまった場合にも、初期化によって各転動体４９Ａ〜４９Ｃを基準位置に確実に戻すことができる。
【００６３】
転動体は、金属製又はセラミック製を用いたが、この他に硬質合成樹脂製や合成樹脂の球面を硬質メッキしたもの等を用いることができる。セラミック製の球は、軽量であり、磁力の影響を受けないといった利点があり、より好ましく用いられる。また、金属製の球の場合で、磁力に感応する磁性体の場合には、マグネットの磁界の影響を受けて駆動性能が低下する懸念がある。このため、非磁性のステンレス（ＳＵＳ）製の球を用いる。磁性体の球では、マグネットと球の距離を十分離し、磁界の影響を無くすか又は少なくして用いる。また、転動体以外のその他の金属製の付勢板６７、ガイド軸５１Ａ，５１Ｂ、５２Ａ，５２Ｂ、５３Ａ，５３Ｂ、止め金具６０等も、非磁性のステンレス（ＳＵＳ）、硬質合成樹脂、又は表面を硬質メッキ処理した合成樹脂等で構成することが好ましい。
【００６４】
なお、２個のレンズ移動装置１１，１２を用いて合焦制御しているが、１個のレンズ移動装置１１を用いて合焦制御してもよい。
【００６５】
［変形例１］
図６に示すように第１実施形態では、平板からなる付勢板６７と第１レール５１により第１転動体４９Ａを挟むように保持している。一方、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃは、第２レール５２及び第３レール５３により挟持される。このため、第１転動体４９Ａと第２転動体４９Ｂ，４９Ｃとは直径が同じであるものの、接触位置が異なるため、転動直径が異なる。従って、例えば第１転動体４９Ａは転動の他に滑りが発生する。これを避けるために、図１１に示す変形例１では、付勢板６７に代えて１対のガイド軸７９Ａ，７９Ｂからなるガイドレール７９を配した付勢機構７８を用いている。
【００６６】
この変形例１では、第１転動体４９Ａと第２転動体４９Ｂ，４９Ｃとの転動直径が同じになり、例えば第１転動体４９Ａの滑りを抑えて、レンズ枠４４をより滑らかに移動させることができる。なお、各変形例や各実施形態の説明において、第１実施形態と同一構成部材には同一符号を付して重複した説明を省略している。また、変形例やその他の実施形態において、第１転動体４９Ａは１個の他に、２個用いてもよい。この場合には、第１レール５１の間又はガイドレール７９の間で、第１方向中間位置に第２規制突起６２を設け、各転動体４９Ａ〜４９Ｃの初期位置復帰を行うことが好ましい。なお、第１転動体４９Ａを２個用いた場合、２個の第１転動体４９Ａは、必ずしも２個の第２転動体４９Ｂ、４９Ｃの間に配されるとは限らない。
【００６７】
［変形例２］
図６に示すように第１実施形態では、第１レール５１と平板からなる付勢板６７とにより第１転動体４９Ａを挟むように保持している。これに対して、図１２に示す変形例２では、第１実施形態の第１レール５１と付勢板６７（共に図６参照）を上下逆に配して、付勢板９０を第１案内部材とし、第１レール９１を第４案内部材としている。第１レール９１は、２本の平行なガイド軸９１Ａ，９１Ｂから構成されている。第１レール９１は、付勢機構９２によって下方に向けて付勢されている。付勢機構９２は第１実施形態の付勢機構５４と略同様に構成されている。この場合にも、第１実施形態と同様に、レンズ枠４４がガタつくことなく光軸方向にスムーズに移動可能になる。従って、第１合焦レンズ２２を目標位置に精度よく停止させることができ、精度良く合焦が可能になる。
【００６８】
なお、第１実施形態及び変形例１，２では、第１転動体４９Ａを第２転動体４９Ｂ，４９Ｃに向けて第１の付勢機構５４，７８で付勢したが、これに代えて又は加えて第２転動体４９Ｂ，４９Ｃを第１転動体４９Ａに向けて第２の付勢機構で付勢してもよい。第２の付勢機構は、図示は省略したが、第１の付勢機構５４，７８と同様に構成する。また、付勢機構５４，７８は保持筒４３に設けたが、これに代えてガイド枠５０内に設けてもよい。平板状案内部材としての付勢板６７，９０に代えて、図示は省略したが、ガイド溝付き案内部材を用いてもよい。ガイド溝付き案内部材は、直方体状の案内ブロックのガイド面に、断面がＶ字形のガイド溝を第１方向に有する。ガイド溝には転動体が移動自在に入れられる。
【００６９】
［第２実施形態］
上記第１実施形態では、ＶＣＭ４７を用いてレンズ駆動機構４２を構成したが、これに代えて、図１３に示す第２実施形態のレンズ移動装置８０のように、雌ネジ部８１、ネジ棒８２、及びステッピングモータ８３を用いて、レンズ駆動機構８４を構成してもよい。この場合には、第１実施形態のガイド溝４４Ｄ（図２参照）に代えて雌ネジ部８１をレンズ枠４４に設ける。また、ガイド棒５６（図２参照）に代えてネジ棒８２を用い、このネジ棒８２を雌ネジ部８１に螺合させる。更に、ネジ棒８２をステッピングモータ８３により回転する。ネジ棒８２が正転又は逆転することにより、雌ネジ部８１を有するレンズ枠４４を光軸方向の所定位置に精度良く位置決めすることができる。
【００７０】
［第３実施形態］
図１４に示す第３実施形態では、第１転動体４９Ｃ、第１レール５１及び付勢機構５４をガイド棒５６（図２参照）の側に偏心して設ける。例えば、光軸方向から見て、第２レール５２と第３レール５３とに挟持される第２転動体４９Ｂ，４９Ｃを通る鉛直線に対して、第１レール５１、付勢機構５４、及び第１転動体４９Ａを、ガイド棒５６側に偏心量ＯＳとして偏心して配置する。これにより、図８に示すように、第２転動体４９Ｂ，４９Ｃの中心を通る線を回転中心として、偏心量ＯＳの分だけガイド棒５６側に、付勢機構５４による付勢力に応じた回転力を付与することができる。この回転力の付与によって、ガイド溝４４Ｄ内でのガイド棒５６の嵌合ガタ内でガイド棒５６をガイド溝４４Ｄの一方に密着させ、嵌合ガタによるがたつきを無くすことができる。従って、嵌合ガタによるＸＹ面内での第１合焦レンズ２２の位置ずれを無くすことができる。
【００７１】
なお、付勢機構５４による第１転動体４９Ａへの偏心付勢は、図１４とは逆に、ガイド棒５６側とは反対側の左側で行ってもよい。この場合にも、偏心付勢により嵌合ガタを無くすことができ、第１合焦レンズ２２の位置ずれを無くすことができる。
【００７２】
上記各実施形態では、図２に示すように、ガイド溝４４Ｄとガイド棒５６との係合によって光軸方向と直交するＸＹ面内でレンズ枠４４が回転することを防止している。図１５に示す第３実施形態の変形例（変形例３）では、第３転動体８５を用いた第２ガイド機構８６により、レンズ枠４４のＸＹ面内での回転を規制している。この場合には、第３転動体８５による転動でレンズ枠４４が光軸方向に案内されるため、ガイド棒５６に対するガイド溝４４Ｄの摺動よりも移動抵抗が少なくなり、より一層滑らかにレンズ枠４４を案内することができる。
【００７３】
第２ガイド機構８６は、レンズ枠４４のガイド溝４４Ｄ（図２参照）に代えて設けられるもので、第３転動体８５と、第５案内部材としての第５レール８７と、支持部材としてのガイド板８８とを有する。第５レール８７は、第２レール５２と同様に、１対のガイド軸８７Ａ，８７Ｂを備える。ガイド板８８は、保持筒４３に設けられる。なお、ガイド板８８に代えて支持部材として、第３レール５３と同様に、１対のガイド軸からなるレールを用いてもよい。
【００７４】
本発明のレンズ移動装置１１，１２及びレンズ案内装置１０は合焦制御に用いられる他に、ズーム装置やその他の各種光学機器のレンズの移動に用いられる。
【符号の説明】
【００７５】
１０    レンズ案内装置
１１    第１レンズ移動装置
１２    第２レンズ移動装置
１４    撮像装置
１５    レンズユニット
１６    カメラ本体
１７    撮像素子
１８    コネクタ
１９    光学系
２０    鏡筒部材
２１    第１レンズ
２２    第１合焦レンズ
２３    ブレ補正レンズ
２４    第２合焦レンズ
２５    第５レンズ
３０    制御部
３３    絞り機構
３３Ａ  絞り羽根
３４    防振機構
３８    合焦リング
４１    取付ネジ
４２    レンズ駆動機構
４３    保持筒
４４    レンズ枠
４４Ａ  開口
４４Ｂ  開口
４４Ｄ  ガイド溝
４４Ｅ  コイル収納部
４５    ガイド機構
４６    ベース板
４７    ＶＣＭ
４８    合焦用位置センサ
４８Ａ  位置検出用マグネット
４８Ｂ  磁気センサ
４８Ｃ  フレキシブル基板
４９Ａ  第１転動体
４９Ｂ，４９Ｃ  第２転動体
５０    ガイド枠
５１    第１レール
５１Ａ，５１Ｂ  ガイド軸
５２    第２レール
５２Ａ，５２Ｂ  ガイド軸
５３    第３レール
５３Ａ，５３Ｂ  ガイド軸
５４    付勢機構
５６    ガイド棒
６０    止め金具
６１    第１規制突起
６２    第２規制突起
６３    付勢枠
６３Ａ  取付片
６３Ｂ  取付穴
６３Ｄ  収納溝
６３Ｅ  ガイド穴
６４    取付枠
６４Ａ  長穴
６４Ｂ  バネ収納穴
６４Ｃ  ガイド軸
６５    コイルバネ
６６    取付軸
６７    付勢板
６８    取付ネジ
７１    ヨーク
７２    マグネット
７３    コイル
７５    ヨーク本体
７５Ａ  外側ヨーク
７５Ｂ  内側ヨーク
７５Ｃ  連結部
７５Ｄ  嵌合突片
７６    連結板
７６Ａ  嵌合溝
７７    開口
７８    付勢機構
７９    ガイドレール
７９Ａ，７９Ｂ  ガイド軸
８０    レンズ移動装置
８１    雌ネジ部
８２    ネジ棒
８３    ステッピングモータ
８４    レンズ駆動機構
８５    第３転動体
８６    第２ガイド機構
８７    第５レール
８７Ａ，８７Ｂ  ガイド軸
８８    ガイド板
９０    付勢板
９１    第１レール
９１Ａ，９１Ｂ  ：ガイド軸
１０１  レンズ枠
Ａ１    矢印
Ａｘ    光軸
ＯＳ    偏心量
ＰＳ    ずれ量
【図１】
0006606297.tif 000002
【図２】
0006606297.tif 000003
【図３】
0006606297.tif 000004
【図４】
0006606297.tif 000005
【図５】
0006606297.tif 000006
【図６】
0006606297.tif 000007
【図７】
0006606297.tif 000008
【図８】
0006606297.tif 000009
【図９】
0006606297.tif 000010
【図１０】
0006606297.tif 000011
【図１１】
0006606297.tif 000012
【図１２】
0006606297.tif 000013
【図１３】
0006606297.tif 000014
【図１４】
0006606297.tif 000015
【図１５】
0006606297.tif 000016
【図１６】
0006606297.tif 000017