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JP5573008B2 - Lens unit and imaging device - Google Patents
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Description

本発明は、レンズユニットおよび撮像装置に関する。   The present invention relates to a lens unit and an imaging apparatus.

撮像装置の光学系において光学部品を移動させる駆動源のひとつとしてリニアアクチュエータが用いられる。リニアアクチュエータは、コイルおよび永久磁石の一方を固定子に線状に配列して、コイルおよび永久磁石の他方を、固定子に沿って移動する移動子に搭載して形成される(特許文献1参照)。   A linear actuator is used as one of driving sources for moving optical components in the optical system of the imaging apparatus. The linear actuator is formed by linearly arranging one of a coil and a permanent magnet on a stator and mounting the other of the coil and the permanent magnet on a moving element that moves along the stator (see Patent Document 1). ).

特開2004−191453号公報JP 2004-191453 A

リニアアクチュエータにおいて、移動子は円滑に移動する構造を有する。このため、移動子が停止した場合には、移動子の位置に基づく帰還制御等により移動子の停止位置を維持しなければならず、移動子が停止している場合にも電力消費が生じる。また、電源が遮断された場合は、リニアアクチュエータは移動子の位置を維持できない。   In the linear actuator, the moving element has a structure that moves smoothly. For this reason, when the mover stops, the stop position of the mover must be maintained by feedback control based on the position of the mover, and power consumption occurs even when the mover is stopped. Further, when the power is cut off, the linear actuator cannot maintain the position of the moving element.

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第一態様として、レンズを保持する保持枠と、固定子に対して直線的に移動する可動子に連結された保持枠を移動させる移動用アクチュエータと、移動用アクチュエータが駆動力を発生していない場合に、可動子および固定子の両方に接して、可動子を固定子に対して制動する制動部と、移動用アクチュエータが駆動力を発生した場合に、可動子および固定子のいずれかから制動部を離間させる制動部用アクチュエータとを備えるレンズユニットが提供される。   Therefore, in order to solve the above problems, as a first aspect of the present invention, a holding frame that holds a lens, and a moving actuator that moves a holding frame that is connected to a mover that moves linearly with respect to the stator; When the moving actuator does not generate a driving force, when the moving actuator generates a driving force and a braking unit that contacts both the moving element and the stator and brakes the moving element against the stator Further, a lens unit is provided that includes a braking unit actuator that separates the braking unit from either the mover or the stator.

また、本発明の第二態様として、上記レンズユニットを備えた撮像装置が提供される。   In addition, as a second aspect of the present invention, an imaging device including the lens unit is provided.

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。   The above summary of the present invention does not enumerate all necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can be an invention.

撮像装置99全体の構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the imaging device 99 whole. 直動駆動部300の斜視図である。3 is a perspective view of a linear motion drive unit 300. FIG. 直動駆動部300の断面図である。4 is a cross-sectional view of a linear motion drive unit 300. FIG. 主に固定子120の構造を示す斜視図である。It is a perspective view mainly showing the structure of the stator 120. 直動駆動部300の電気的構造を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an electrical structure of a linear motion drive unit 300. 直動駆動部300の制御系301を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control system 301 of the linear motion drive unit 300. レンズユニット100の他の構造を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the lens unit.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、撮像装置99全体の構造を示す模式的な断面図である。撮像装置99は、レンズユニット100と撮像部200とを組み合わせて形成される。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the overall structure of the image pickup apparatus 99. The imaging device 99 is formed by combining the lens unit 100 and the imaging unit 200.

レンズユニット100は、鏡筒110、固定子120、可動子130、案内軸140、被案内部150、保持枠160、絞り装置170および複数のレンズ群102、104、106を備える。レンズ群102、104、106は、共通の光軸Cに沿って配列され、光学系101を形成する。   The lens unit 100 includes a lens barrel 110, a stator 120, a mover 130, a guide shaft 140, a guided portion 150, a holding frame 160, a diaphragm device 170, and a plurality of lens groups 102, 104, and 106. The lens groups 102, 104, and 106 are arranged along a common optical axis C to form the optical system 101.

鏡筒110は、後述する撮像部200のマウント部260に結合されて撮像部200と一体になる。鏡筒110の内側には、軸状の固定子120および案内軸140が、鏡筒110の長手方向に、互いに並行に固定される。   The lens barrel 110 is coupled to a mount unit 260 of the imaging unit 200 described later and is integrated with the imaging unit 200. Inside the lens barrel 110, the shaft-shaped stator 120 and the guide shaft 140 are fixed in parallel to each other in the longitudinal direction of the lens barrel 110.

一方、複数のレンズ群102、104、106のそれぞれは、保持枠160に個別に保持される。また、ひとつのレンズ群104は、絞り装置170と共に保持枠160に保持される。保持枠160の一部または全部は、可動子130または被案内部150を介して、固定子120および案内軸140から、鏡筒110の長手方向に移動可能に支持される。レンズ群102、104、106の移動により、光学系101の焦点距離および焦点位置が調整される。   On the other hand, each of the plurality of lens groups 102, 104, and 106 is individually held by the holding frame 160. One lens group 104 is held by the holding frame 160 together with the diaphragm device 170. Part or all of the holding frame 160 is supported by the movable element 130 or the guided portion 150 so as to be movable from the stator 120 and the guide shaft 140 in the longitudinal direction of the lens barrel 110. The focal length and focal position of the optical system 101 are adjusted by the movement of the lens groups 102, 104, and 106.

撮像部200は、主鏡240、副鏡242、ペンタプリズム270、接眼光学系290を含む光学系と、焦点検出部230、主制御部250、測光部280等を含む制御系とを備える。主鏡240は、レンズユニット100の光学系101を介して入射した入射光の光路上に位置する待機位置と、当該入射光を避けて上昇する撮影位置(図中に点線で示す)との間を移動する。   The imaging unit 200 includes an optical system including a primary mirror 240, a secondary mirror 242, a pentaprism 270, and an eyepiece optical system 290, and a control system including a focus detection unit 230, a main control unit 250, a photometry unit 280, and the like. The primary mirror 240 is between a standby position located on the optical path of incident light incident through the optical system 101 of the lens unit 100 and an imaging position (indicated by a dotted line in the figure) that rises while avoiding the incident light. To move.

待機位置にある主鏡240の裏面には、副鏡242が配置される。副鏡242は、主鏡240を透過した入射光の一部を、下方に配置された焦点検出部230に導く。これにより、主鏡240が待機位置にある場合は、焦点検出部230が光学系101の合焦状態を検出する。なお、主鏡240が撮影位置に移動した場合は、副鏡242も入射光の光路から退避する。   A secondary mirror 242 is disposed on the back surface of the primary mirror 240 at the standby position. The secondary mirror 242 guides part of the incident light transmitted through the primary mirror 240 to the focus detection unit 230 disposed below. Thereby, when the primary mirror 240 is in the standby position, the focus detection unit 230 detects the in-focus state of the optical system 101. When the primary mirror 240 is moved to the photographing position, the secondary mirror 242 is also retracted from the optical path of the incident light.

また、待機位置にある主鏡240は、入射光に対して傾斜して配され、入射光の殆どを、上方に配置されたフォーカシングスクリーン272に導く。フォーカシングスクリーン272は、光学系101の合焦位置に配され、光学系101により結ばれた像を結像させる。   Further, the primary mirror 240 at the standby position is inclined with respect to the incident light and guides most of the incident light to the focusing screen 272 disposed above. The focusing screen 272 is disposed at a focus position of the optical system 101 and forms an image formed by the optical system 101.

フォーカシングスクリーン272に映し出された画像は、ペンタプリズム270を介して接眼光学系290から観察される。これにより、接眼光学系290からは、フォーカシングスクリーン272上の画像を正像として見ることができる。   The image displayed on the focusing screen 272 is observed from the eyepiece optical system 290 via the pentaprism 270. As a result, the image on the focusing screen 272 can be viewed as a normal image from the eyepiece optical system 290.

ペンタプリズム270および接眼光学系290の間には、ファインダLCD294に形成された表示画像を、フォーカシングスクリーン272の映像に重畳させるハーフミラー292が配置される。これにより、接眼光学系290の出射端においては、フォーカシングスクリーン272の映像と、ファインダLCD294の映像とを併せて見ることができる。なお、ファインダLCD294には、撮像装置99の撮影条件、設定条件、閃光装置のレディライト等の情報が表示される。   Between the pentaprism 270 and the eyepiece optical system 290, a half mirror 292 that superimposes the display image formed on the finder LCD 294 on the image of the focusing screen 272 is disposed. Thereby, at the exit end of the eyepiece optical system 290, the image on the focusing screen 272 and the image on the finder LCD 294 can be seen together. The finder LCD 294 displays information such as shooting conditions and setting conditions of the imaging device 99 and ready light of the flash device.

また、ペンタプリズム270の出射光の一部は、測光部280に導かれる。測光部280は、入射光の強度およびその分布等を測定して、撮影条件を決定する場合に測定結果を参照させる。   A part of the light emitted from the pentaprism 270 is guided to the photometry unit 280. The photometry unit 280 measures the intensity of incident light, its distribution, and the like, and refers to the measurement result when determining imaging conditions.

撮像部200において、レンズユニット100からの入射光に対して主鏡240の後方には、シャッタ220、光学フィルタ212および撮像素子210が光軸Cに沿って配される。撮像部200のレリーズスイッチが押された場合は、まず、主鏡240が撮影位置に移動して、入射光の光路から退避する。これにより、入射光はシャッタ220に向かって入射する。更に、シャッタ220が開放されると、入射光は直進して撮像素子210に入射される。これにより、光学系101を形成した画像が、撮像素子210において電気信号に変換される。   In the imaging unit 200, a shutter 220, an optical filter 212, and an imaging element 210 are arranged along the optical axis C behind the main mirror 240 with respect to the incident light from the lens unit 100. When the release switch of the imaging unit 200 is pressed, first, the primary mirror 240 moves to the imaging position and retracts from the optical path of the incident light. Thereby, the incident light enters toward the shutter 220. Further, when the shutter 220 is opened, the incident light goes straight and enters the image sensor 210. As a result, the image on which the optical system 101 is formed is converted into an electrical signal in the image sensor 210.

なお、撮像部200は、レンズユニット100に対して背面に、外部に面して配されたメインLCD296を備える。メインLCD296は、撮像部200に対する各種の設定情報を表示する他、主鏡240が撮影位置に移動している場合に撮像素子210に形成された画像を表示することもできる。また、撮像素子210により撮像された画像を再生する場合にも用いられる。   Note that the imaging unit 200 includes a main LCD 296 arranged on the back surface of the lens unit 100 so as to face the outside. The main LCD 296 can display various setting information for the image capturing unit 200 and can display an image formed on the image sensor 210 when the primary mirror 240 is moved to the photographing position. It is also used when reproducing an image captured by the image sensor 210.

主制御部250は、上記のような動作を総合的に制御する。また、撮像部200側の焦点検出部230が検出した被写体までの距離の情報を参照して、レンズユニット100を駆動するオートフォーカス機構を制御する。   The main controller 250 comprehensively controls the above operation. In addition, the autofocus mechanism that drives the lens unit 100 is controlled with reference to the distance information to the subject detected by the focus detection unit 230 on the imaging unit 200 side.

図2は、レンズユニット100における直動駆動部300の斜視図である。図2は、ひとつのレンズ群106と、レンズ群106を保持した保持枠160を駆動する部材を抜き出して示す。図2において、図1と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。   FIG. 2 is a perspective view of the linear motion drive unit 300 in the lens unit 100. FIG. 2 shows one lens group 106 and a member that drives a holding frame 160 that holds the lens group 106. In FIG. 2, the same elements as those in FIG.

直動駆動部300において、レンズ群106を保持する保持枠160は、略円形の枠の対称な位置に一体的に配された可動子130および被案内部150に支持される。可動子130は、固定子120を挿通され、固定子120の延在方向に沿って移動する。被案内部150も、案内軸140を挿通されて、案内軸140に沿って移動する。   In the linear motion drive unit 300, the holding frame 160 that holds the lens group 106 is supported by the mover 130 and the guided unit 150 that are integrally disposed at symmetrical positions of a substantially circular frame. The mover 130 is inserted through the stator 120 and moves along the extending direction of the stator 120. The guided portion 150 is also inserted through the guide shaft 140 and moves along the guide shaft 140.

なお、後述するように、保持枠160を移動させる駆動力は、固定子120および可動子130の間で発生される。このため、固定子120には、電力を供給するケーブル121が結合される。   As will be described later, a driving force for moving the holding frame 160 is generated between the stator 120 and the mover 130. For this reason, a cable 121 that supplies power is coupled to the stator 120.

保持枠160および被案内部150は、可動子130に連れ従って移動する。固定子120および案内軸140は、光学系101の光軸Cと平行に配されるので、保持枠160に保持されたレンズ群106は光軸Cに沿って移動する。   The holding frame 160 and the guided portion 150 move according to the mover 130. Since the stator 120 and the guide shaft 140 are arranged in parallel with the optical axis C of the optical system 101, the lens group 106 held by the holding frame 160 moves along the optical axis C.

図3は、直動駆動部300の断面図である。固定子120は、外筒122およびコア128と、複数のコイル124とを有する。可動子130は、可動子本体138と、可動子本体138に対して取り付けられた軸受部132、永久磁石134および制動部用アクチュエータ136を有する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the linear motion drive unit 300. The stator 120 includes an outer cylinder 122 and a core 128, and a plurality of coils 124. The mover 130 includes a mover main body 138, a bearing portion 132 attached to the mover main body 138, a permanent magnet 134, and a braking portion actuator 136.

固定子120において、外筒122およびコア128は、互いに同軸に配される。複数のコイル124の各々は、外筒122の内側において、コア128の回りに巻かれ、固定子120の長手方向に配列される。なお、直動駆動部300の制御性を向上させるという観点から、外筒122およびコア128は非磁性体であることが好ましい。   In the stator 120, the outer cylinder 122 and the core 128 are arranged coaxially with each other. Each of the plurality of coils 124 is wound around the core 128 inside the outer cylinder 122 and arranged in the longitudinal direction of the stator 120. In addition, from the viewpoint of improving the controllability of the linear motion drive unit 300, the outer cylinder 122 and the core 128 are preferably non-magnetic.

可動子130において、可動子本体138は、固定子120の外径よりも大きな内径を有して、可動子130の内面は固定子120から離間する。可動子130の内側両端には一対の軸受部132が配され、可動子130は、軸受部132を介して固定子120から支持される。これにより、可動子130は、固定子120に沿って円滑に移動する。   In the mover 130, the mover main body 138 has an inner diameter larger than the outer diameter of the stator 120, and the inner surface of the mover 130 is separated from the stator 120. A pair of bearing portions 132 are arranged at both inner ends of the mover 130, and the mover 130 is supported from the stator 120 via the bearing portion 132. Thereby, the mover 130 moves smoothly along the stator 120.

被案内部150も、案内軸140の外径よりも大きな内径を有して、被案内部150の内面は、案内軸140の表面から離間する。被案内部150の内側両端には一対の軸受部152が配され、被案内部150は、軸受部152を介して案内軸140から支持される。これにより、被案内部150は、案内軸140に沿って円滑に移動する。   The guided portion 150 also has an inner diameter larger than the outer diameter of the guide shaft 140, and the inner surface of the guided portion 150 is separated from the surface of the guide shaft 140. A pair of bearing portions 152 are disposed at both inner ends of the guided portion 150, and the guided portion 150 is supported from the guide shaft 140 via the bearing portion 152. Thereby, the guided part 150 moves smoothly along the guide shaft 140.

永久磁石134は、可動子本体138の中程において固定子120を包囲する環状の形状を有する。また、永久磁石134は、固定子120の長手方向の両端において極性が反転するように着磁される。ただし、永久磁石134の向きに特に制限はなく、固定子120の長手方向について、図示の方向と反対に極性が配列されていてもよい。   The permanent magnet 134 has an annular shape that surrounds the stator 120 in the middle of the movable body 138. Further, the permanent magnet 134 is magnetized so that the polarity is reversed at both ends of the stator 120 in the longitudinal direction. However, the direction of the permanent magnet 134 is not particularly limited, and the polarity of the longitudinal direction of the stator 120 may be arranged opposite to the illustrated direction.

一対の制動部用アクチュエータ136は、上面を可動子本体138に固定され、下面を固定子120の外面に接する。これにより、制動部用アクチュエータ136の表面が制動部となり、可動子130は固定子120に対して固定される。   The pair of brake unit actuators 136 are fixed on the upper surface of the movable element main body 138 and on the lower surface of the pair of brake section actuators 136 with the outer surface of the stator 120. As a result, the surface of the braking portion actuator 136 becomes a braking portion, and the mover 130 is fixed to the stator 120.

また、制動部用アクチュエータ136は、外部から制御されて動作して厚さを減じる。これにより、制動部用アクチュエータ136の一方の面は固定子120の表面から離間して、可動子130が固定子120に沿って移動することを妨げなくなる。   Further, the brake portion actuator 136 is controlled from the outside and operates to reduce the thickness. Accordingly, one surface of the braking portion actuator 136 is separated from the surface of the stator 120 and does not prevent the mover 130 from moving along the stator 120.

このように、制動部用アクチュエータ136は、直動駆動部300において可動子130が固定子120に対して移動している期間は、可動子130の固定子120に対する制動を解除する。また、直動駆動部300における可動子の固定子120に対する移動が停止した場合には、可動子130を固定子120に対して固定する。これにより、可動子130が停止した場合は、その位置が保持される。   As described above, the brake unit actuator 136 releases the brake of the mover 130 with respect to the stator 120 during the period in which the mover 130 moves with respect to the stator 120 in the linear drive unit 300. When the movement of the mover relative to the stator 120 in the linear drive unit 300 stops, the mover 130 is fixed to the stator 120. Thereby, when the needle | mover 130 stops, the position is hold | maintained.

制動部用アクチュエータ136は、例えば、電圧を印加された場合に厚さを変化させる圧電素子をアクチュエータとして形成できる。即ち、圧電素子を用いて、駆動電圧を印加した場合に制動部用アクチュエータ136が厚さを減じるように形成することができる。これにより、直動駆動部300が可動子130を駆動していない場合は、制動部用アクチュエータ136が制動部として可動子130の位置を保持する。   For example, the brake unit actuator 136 can be formed as a piezoelectric element that changes its thickness when a voltage is applied. That is, the piezoelectric element can be formed such that the braking portion actuator 136 reduces the thickness when a driving voltage is applied. Thereby, when the linear motion drive unit 300 is not driving the mover 130, the brake unit actuator 136 holds the position of the mover 130 as a brake unit.

これにより、直動駆動部300においてが可動子130を移動させていない場合は、電力等を供給することなく、可動子130は、自律的にその停止位置を保持する。また、直動駆動部300において可動子130が駆動されている場合は、制動部用アクチュエータ136に並列的に駆動電圧を印加して、制動部用アクチュエータ136による可動子130の制動が解除されるので、可動子130は円滑に移動する。   Thereby, when the mover 130 is not moved in the linear drive unit 300, the mover 130 autonomously holds the stop position without supplying electric power or the like. When the mover 130 is driven in the linear drive unit 300, a driving voltage is applied in parallel to the brake unit actuator 136, and the brake of the mover 130 by the brake unit actuator 136 is released. Therefore, the mover 130 moves smoothly.

なお、上記のような動作をする制動部用アクチュエータ136は、加熱された場合に形状を変化させるバイメタルでも形成できる。更に、回復温度まで加熱されて記憶形状を回復する形状記憶合金を用いても、制動部用アクチュエータ136を形成できる。   The brake section actuator 136 that operates as described above can be formed of a bimetal that changes its shape when heated. Furthermore, even when a shape memory alloy that is heated to the recovery temperature and recovers the memory shape is used, the brake portion actuator 136 can be formed.

バイメタルまたは形状記憶合金は、ヒータ等を併設して供給電力のオンオフにより制御できる。また、固定子120に配されたコイルが発生する熱により動作させることにより、直動駆動部300が動作している場合に、制動部用アクチュエータ136による可動子130の制動が同時に解除される制御を自律的に実行させることもできる。   Bimetal or shape memory alloy can be controlled by turning on and off the power supply with a heater or the like. In addition, when the linear motion drive unit 300 is operating by operating it with the heat generated by the coils disposed in the stator 120, the brake 130 is controlled to be released simultaneously by the braking unit actuator 136. Can be executed autonomously.

なお、上記の例では、保持枠160の一端を可動子130により駆動して、他端を可動子130に従動する被案内部150としたが、一対の可動子130を配して保持枠160を駆動してもよい。その場合に、案内軸140に替えて固定子120を配すべきことはいうまでもない。   In the above example, one end of the holding frame 160 is driven by the movable element 130 and the other end is the guided portion 150 driven by the movable element 130. However, a pair of movable elements 130 are arranged and the holding frame 160 is arranged. May be driven. In that case, it goes without saying that the stator 120 should be arranged in place of the guide shaft 140.

図4は、直動駆動部300の斜視図であり、固定子120および可動子130の内部構造を露出させて示す。図1から図3までと共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。   FIG. 4 is a perspective view of the linear drive unit 300 and shows the internal structures of the stator 120 and the mover 130 exposed. Elements common to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

固定子120は、コア128に沿って配列された複数のコイル124を有する。コイル124の各々は、駆動電流を供給された場合に個別に磁界を発生する。可動子130において、永久磁石134は、外筒122の外側から、コイル124を包囲する。また、可動子130において、制動部用アクチュエータ136は、可動子130の移動方向について永久磁石134の前後に配される。   The stator 120 has a plurality of coils 124 arranged along a core 128. Each of the coils 124 individually generates a magnetic field when supplied with a drive current. In the mover 130, the permanent magnet 134 surrounds the coil 124 from the outside of the outer cylinder 122. Further, in the mover 130, the braking portion actuator 136 is disposed before and after the permanent magnet 134 in the moving direction of the mover 130.

図5は、直動駆動部300の電気的構造を示す模式図である。なお、他の図と共通の要素には同じ参照番号を付して、重複する説明を省く。   FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the electrical structure of the linear motion drive unit 300. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same element as another figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

コイル124はコア128の回りに個別に巻かれ、図中に点線で結んで示すように、U相、V相およびW相の三相に結線される。図示の例では、U相、V相およびW相の三相が3組示されるが、三相あるいは3組に限られないことはいうまでもなく、可動子130に求められる移動距離に応じて配される。また、コイル124の結線も三相結線に限られるわけではなく、三相結線以上または2相結線でもよい。   The coil 124 is individually wound around the core 128, and is connected to three phases of the U phase, the V phase, and the W phase as shown by dotted lines in the drawing. In the illustrated example, three sets of three phases of U phase, V phase, and W phase are shown, but it is needless to say that it is not limited to three phases or three sets, depending on the moving distance required for the mover 130. Arranged. Further, the connection of the coil 124 is not limited to the three-phase connection, and may be a three-phase connection or more or a two-phase connection.

図6は、直動駆動部300の制御系301を示すブロック図である。制御系301は、位置算出部320、駆動回路330およびスイッチ制御部340を含む。なお、制御系301は、撮像部200の制御部250に含まれる。   FIG. 6 is a block diagram showing the control system 301 of the linear motion drive unit 300. The control system 301 includes a position calculation unit 320, a drive circuit 330, and a switch control unit 340. The control system 301 is included in the control unit 250 of the imaging unit 200.

位置算出部320は、直動駆動部300に配されたエンコーダ310が検出した可動子130の位置を参照して、可動子130を移動させる場合に駆動回路330をオンにする。駆動回路330は、三相指令発生部332および直流電圧発生部334を含む。三相指令発生部332は、コイル124に供給する駆動電流を発生する。直流電圧発生部334は、制動部用アクチュエータ136に印加する駆動電圧を発生する。更に、スイッチ制御部340は、位置算出部320の指示に応じて、三相指令発生部332および直流電圧発生部334を、コイル124または制動部用アクチュエータ136に結合する。   The position calculation unit 320 refers to the position of the mover 130 detected by the encoder 310 arranged in the linear drive unit 300 and turns on the drive circuit 330 when moving the mover 130. Drive circuit 330 includes a three-phase command generator 332 and a DC voltage generator 334. Three-phase command generator 332 generates a drive current to be supplied to coil 124. The DC voltage generation unit 334 generates a drive voltage to be applied to the brake unit actuator 136. Further, the switch control unit 340 couples the three-phase command generation unit 332 and the DC voltage generation unit 334 to the coil 124 or the braking unit actuator 136 in accordance with an instruction from the position calculation unit 320.

スイッチSW0が閉じた場合、制動部用アクチュエータ136の駆動電圧は、反転増幅器350により極性を反転された上で制動部用アクチュエータ136に印加される。これにより、制動部用アクチュエータ136の厚さが減少して、制動部用アクチュエータ136の一方の面から、固定子120の表面から離間する。これにより、後述するコイル124のいずれかに駆動電流が供給されている期間は、可動子130が円滑に移動し得る状態になる。   When the switch SW0 is closed, the driving voltage of the braking section actuator 136 is applied to the braking section actuator 136 after the polarity is inverted by the inverting amplifier 350. As a result, the thickness of the braking portion actuator 136 decreases, and the braking portion actuator 136 is separated from the surface of the stator 120 from one surface of the braking portion actuator 136. As a result, the movable element 130 can move smoothly during a period in which the drive current is supplied to any of the coils 124 described later.

コイル124に対して供給される駆動電流は、制御部250が可動子130の目標位置を示すと、位置算出部320は、エンコーダ310を参照して、目標位置までの距離と方向とに応じた直動駆動部300の駆動量を算出する。三相指令発生部332は、算出結果に応じて、U相、V相およびW相のそれぞれについて駆動電流を発生して、対応する電流増幅器に三相指令値を与える。   When the control unit 250 indicates the target position of the mover 130, the position calculation unit 320 refers to the encoder 310 and the drive current supplied to the coil 124 depends on the distance and direction to the target position. The drive amount of the linear motion drive unit 300 is calculated. The three-phase command generation unit 332 generates a drive current for each of the U phase, the V phase, and the W phase according to the calculation result, and gives a three-phase command value to the corresponding current amplifier.

スイッチ制御部340は、位置算出部の算出結果に応じて、スイッチ部Sの複数のスイッチSW1〜スイッチSW9をオンオフ制御する。これにより、コイル124のいずれかに電流Iu、Iv、Iwを通電させて、直動駆動部300を動作させる。なお、電流増幅器には、過電流保護のために過電流をセンスする直列抵抗を配置してもよい。   The switch control unit 340 controls on / off of the plurality of switches SW1 to SW9 of the switch unit S according to the calculation result of the position calculation unit. Thereby, the current Iu, Iv, Iw is energized to any one of the coils 124, and the linear drive unit 300 is operated. The current amplifier may be provided with a series resistor that senses overcurrent for overcurrent protection.

コイル124に対する駆動電流の供給スケジュールを下記の表1示す。表1において、列方向にはコイル124に対応するスイッチSW1〜SW9までのスイッチ番号を、行方向には移動子の目標位置までの距離La(単位mm)を記載する。また、表中の○はコイルへ通電状態を、×は非通電状態をそれぞれ示す。また、マグネット位置の数値は、可動子130の移動方向に係るひとつのコイル124の長さをミリ単位で示す。なお、個々のコイル124の長さは10ミリとする。   The schedule for supplying drive current to the coil 124 is shown in Table 1 below. In Table 1, the switch numbers from the switches SW1 to SW9 corresponding to the coils 124 are described in the column direction, and the distance La (unit: mm) to the target position of the slider is described in the row direction. In the table, ◯ indicates the energized state of the coil, and x indicates the non-energized state. The numerical value of the magnet position indicates the length of one coil 124 in the moving direction of the mover 130 in millimeters. The length of each coil 124 is 10 mm.

Figure 0005573008
Figure 0005573008

このように、複数のコイル124に、駆動電流を順次供給することにより、永久磁石134を搭載した可動子130を移動させることができる。また、駆動電流を供給するコイル124の順番を反転させることにより、可動子130の移動方向を反転させることもできる。   In this way, by sequentially supplying the drive current to the plurality of coils 124, the mover 130 on which the permanent magnet 134 is mounted can be moved. In addition, the moving direction of the mover 130 can be reversed by reversing the order of the coils 124 that supply the drive current.

更に、いずれかのコイル124に駆動電流が供給されている間、制動部用アクチュエータ136による可動子130の制動が解除されている。これにより、駆動力を受けた可動子130は円滑に移動して、保持枠160を移動させる。   Furthermore, while the drive current is supplied to any one of the coils 124, the braking of the mover 130 by the braking section actuator 136 is released. Accordingly, the mover 130 that has received the driving force moves smoothly and moves the holding frame 160.

コイル124のすべてに駆動電流の供給が絶たれた場合、スイッチ制御部340は、スイッチSW0を除く全てのスイッチSW1〜SW9を導通状態にする。これにより、直動駆動部300はコイルショートモードとなり、永久磁石134およびコイル124の相対的移動により発生する逆起電流で停止する。   When the supply of the drive current to all of the coils 124 is interrupted, the switch control unit 340 brings all the switches SW1 to SW9 except the switch SW0 into a conductive state. As a result, the linear drive unit 300 enters the coil short mode and stops at the back electromotive force generated by the relative movement of the permanent magnet 134 and the coil 124.

更に、コイル124のいずれにも駆動電流が供給されていない場合は、制動部用アクチュエータ136を開放している駆動電圧も供給されない。これにより、制動部用アクチュエータ136は、可動子130および固定子120の双方に接して、可動子130を制動する。この制動は、外部から駆動電力を受けることなく維持されるので、可動子130の停止位置は、電源等のオンオフにかかわらず維持される。また、可動子130を制止することにより、電力を消費することもない。   Further, when the drive current is not supplied to any of the coils 124, the drive voltage for opening the brake section actuator 136 is not supplied. As a result, the brake portion actuator 136 contacts both the mover 130 and the stator 120 to brake the mover 130. Since this braking is maintained without receiving drive power from the outside, the stop position of the mover 130 is maintained regardless of whether the power source or the like is on or off. Further, by stopping the mover 130, power is not consumed.

図7は、レンズユニット100の他の構造を示す断面図である。図7は、光軸Cに直交する断面を示す。また、図7において、他の実施形態と共通の要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。このレンズユニット100は、可動子130の制動部用アクチュエータ136が、可動子本体138と、鏡筒110との間に配されている点に独特の構造を有する。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing another structure of the lens unit 100. FIG. 7 shows a cross section orthogonal to the optical axis C. In FIG. 7, the same reference numerals are assigned to elements common to the other embodiments, and redundant description is omitted. This lens unit 100 has a unique structure in that the brake part actuator 136 of the mover 130 is disposed between the mover main body 138 and the lens barrel 110.

制動部用アクチュエータ136自体の構造は、図3を参照して説明したものと変わらず、外部から駆動されていない場合は、一方の面を可動子本体138に固定され、他方の面を鏡筒110の内面に押し付けている。これにより、可動子130および被案内部150は、それぞれ鏡筒110の内面に対し広い面積で制動されて移動しない。   The structure of the brake section actuator 136 itself is the same as that described with reference to FIG. 3, and when not driven from the outside, one surface is fixed to the mover body 138 and the other surface is the lens barrel. It is pressed against the inner surface of 110. Thereby, the mover 130 and the guided portion 150 are braked over a large area with respect to the inner surface of the lens barrel 110 and do not move.

また、可動子130が固定子120に対して移動する場合は、制動部用アクチュエータ136が駆動されて、鏡筒110の径方向について制動部用アクチュエータ136の厚さが減少される。これにより、可動子130および被案内部150は、鏡筒110に対する制動を解除され、固定子120または案内軸140に沿って円滑に移動する。   When the mover 130 moves relative to the stator 120, the braking portion actuator 136 is driven, and the thickness of the braking portion actuator 136 is reduced in the radial direction of the lens barrel 110. As a result, the movable element 130 and the guided portion 150 are released from braking on the lens barrel 110 and smoothly move along the stator 120 or the guide shaft 140.

なお、制動部用アクチュエータ136として、圧電素子、バイメタル、形状記憶合金等を用い得ることは、他の実施形態と変わらない。また、制動部用アクチュエータ136の配置を除けば、固定子120および可動子130の構造も変わらない。   Note that the piezoelectric element, bimetal, shape memory alloy, or the like can be used as the brake section actuator 136 as in the other embodiments. In addition, the structure of the stator 120 and the mover 130 is not changed except for the arrangement of the brake section actuator 136.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を、後の処理で用いる場合でない限り、任意の順序で実現しうることに留意されたい。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output of the previous process may be realized in any order unless used in a subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

99 撮像装置、100 レンズユニット、101 光学系、102、104、106 レンズ群、110 鏡筒、120 固定子、121 ケーブル、122 外筒、124 コイル、128 コア、130 可動子、132、152 軸受部、134 永久磁石、136 制動部用アクチュエータ、138 可動子本体、140 案内軸、150 被案内部、160 保持枠、170 絞り装置、200 撮像部、210 撮像素子、212 光学フィルタ、220 シャッタ、230 焦点検出部、240 主鏡、242 副鏡、250 制御部、260 マウント部、270 ペンタプリズム、272 フォーカシングスクリーン、280 測光部、290 接眼光学系、292 ハーフミラー、294 ファインダLCD、296 メインLCD、300 直動駆動部、301 制御系、310 エンコーダ、320 位置算出部、330 駆動回路、332 三相指令発生部、334 直流電圧発生部、340 スイッチ制御部、350 反転増幅器 99 imaging device, 100 lens unit, 101 optical system, 102, 104, 106 lens group, 110 lens barrel, 120 stator, 121 cable, 122 outer cylinder, 124 coil, 128 core, 130 mover, 132, 152 bearing part , 134 Permanent magnet, 136 Actuator for brake part, 138 Movable body, 140 Guide shaft, 150 Guided part, 160 Holding frame, 170 Aperture device, 200 Imaging part, 210 Imaging element, 212 Optical filter, 220 Shutter, 230 Focus Detection unit, 240 primary mirror, 242 secondary mirror, 250 control unit, 260 mount unit, 270 pentaprism, 272 focusing screen, 280 photometry unit, 290 eyepiece optical system, 292 half mirror, 294 finder LCD, 296 main LCD, 300 Dynamic drive unit, 301 control system 310 encoder, 320 position calculating unit, 330 drive circuit, 332 a three-phase command generating unit, 334 a DC voltage generating unit, 340 switch controller, 350 inverting amplifier

Claims (9)

レンズを保持する保持枠と、
軸状の固定子が挿通され前記固定子の外径よりも大きな内径を有する挿通部を備え、前記保持枠に連結され、かつ、前記軸方向に沿って直線的に移動可能に設けられ、前記軸方向において前記固定子よりも短い長さを有する可動子と、
前記挿通部内に設けられ、永久磁石とコイルとの作用により、前記固定子に対して前記可動子を移動させる駆動力を前記固定子および前記可動子の間で発生する移動用アクチュエータと、
前記挿通部の内面に設けられ、伸長または収縮する制動部用アクチュエータと
を備え、
前記移動用アクチュエータが駆動力を発生していない場合に、前記制動部用アクチュエータが前記固定子の外面に接することにより前記可動子を前記固定子に対して制動させ、前記移動用アクチュエータが前記駆動力を発生した場合に、前記制動部用アクチュエータが厚さを減じることにより前記固定子の外面から離間して、前記可動子が前記固定子に沿って移動することを妨げないレンズユニット。
A holding frame for holding the lens;
The shaft-shaped stator is inserted and includes an insertion portion having an inner diameter larger than the outer diameter of the stator , connected to the holding frame, and provided so as to be linearly movable along the axial direction, A mover having a length shorter than the stator in the axial direction ;
A moving actuator that is provided in the insertion portion and generates a driving force between the stator and the mover to move the mover relative to the stator by the action of a permanent magnet and a coil ;
An actuator for a braking portion provided on an inner surface of the insertion portion and extending or contracting;
With
When the actuator for movement does not generate a driving force, the actuator for braking unit contacts the outer surface of the stator to brake the movable element with respect to the stator, and the actuator for movement in the event of a force, spaced apart from the outer surface of the stator by subtracting the brake actuator thickness prevents a put lens unit that the mover moves along the stator.
前記制動部用アクチュエータは、電圧を印加されて伸張または収縮する圧電素子を含む請求項1に記載のレンズユニット。   The lens unit according to claim 1, wherein the brake unit actuator includes a piezoelectric element that expands or contracts when a voltage is applied thereto. 前記制動部用アクチュエータは、前記固定子の外面から離間するときに前記電圧が印加される請求項2に記載のレンズユニット。   The lens unit according to claim 2, wherein the voltage is applied to the brake unit actuator when the actuator is separated from the outer surface of the stator. 前記制動部用アクチュエータは、前記移動用アクチュエータと並列に供給された電力により動作する請求項2または請求項3に記載のレンズユニット。   4. The lens unit according to claim 2, wherein the braking section actuator is operated by electric power supplied in parallel with the moving actuator. 5. 前記制動部用アクチュエータは、加熱されて変形するバイメタルを含む請求項1に記載のレンズユニット。   The lens unit according to claim 1, wherein the braking portion actuator includes a bimetal that is deformed when heated. 前記制動部用アクチュエータは、回復温度に加熱されて記憶形状を回復する形状記憶合金を含む請求項1に記載のレンズユニット。   The lens unit according to claim 1, wherein the braking section actuator includes a shape memory alloy that is heated to a recovery temperature to recover a memory shape. 前記制動部用アクチュエータは、前記移動用アクチュエータから伝播した熱により動作する請求項5または請求項6記載のレンズユニット。   The lens unit according to claim 5, wherein the braking portion actuator is operated by heat propagated from the moving actuator. 前記制動部用アクチュエータは、前記移動用アクチュエータと並列に供給された電力で昇温するヒータにより動作する請求項5または請求項6に記載のレンズユニット。   7. The lens unit according to claim 5, wherein the brake unit actuator is operated by a heater that raises the temperature with electric power supplied in parallel with the moving actuator. 8. 請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載のレンズユニットを備える撮像装置。   An imaging device comprising the lens unit according to any one of claims 1 to 8.
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