光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置
【課題】光学装置のアクチュエータ装置の回動マグネットとして外径が４ｍｍ以下という小さいものである場合には、回動マグネットの内面を用いて圧入等の締結手段で締結することができなかった。
【解決手段】回動マグネットと一体に回動される回動アーム１０２と、その回動アームに設けられた駆動ピン１０３と、回動マグネットを回動可能に支持するベース部材７２と、を備えた構成とし、回動アーム１０２に、回動マグネット１０１の軸方向の一端が嵌合される嵌合穴１６５を設け、ベース部材７２に支持軸１０４を設け、支持軸と回動アームの支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成とした。
【解決手段】回動マグネットと一体に回動される回動アーム１０２と、その回動アームに設けられた駆動ピン１０３と、回動マグネットを回動可能に支持するベース部材７２と、を備えた構成とし、回動アーム１０２に、回動マグネット１０１の軸方向の一端が嵌合される嵌合穴１６５を設け、ベース部材７２に支持軸１０４を設け、支持軸と回動アームの支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力を用いて光学部材を光路に対して出し入れする光学装置のアクチュエータ装置及び、そのアクチュエータ装置を備えた撮像装置に関し、特に、アクチュエータ装置の主要な構成要素をなす円筒形の回動マグネットを精度良く保持することができる光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、この種の光学装置のアクチュエータ装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、電磁力により駆動力を発生する電磁アクチュエータであって、カメラのシャッタ羽根等を駆動する際に適用される電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用シャッタ装置に関するものが記載されている。この特許文献１に記載された電磁アクチュエータは、「周方向に分割され交互に異なる磁極に着磁された外周面を有すると共に前記外周面から突出して形成された駆動ピンを有するロータと、励磁用のコイルと、前記ロータの外周面に対向する円弧面を有しかつ前記コイルへの通電によりお互いに異なる磁極が発生する第１磁極部及び第２磁極部を有するヨークとを備え、所定の角度範囲を回動して前記駆動ピンから駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、前記ロータは、前記外周面から径方向外側に突出しかつその外周面と同一の磁極に着磁されると共に、前記第１磁極部及び前記第２磁極部に対向し得るように形成された突出部を有する」ことを特徴としている。
【０００３】
このような構成を有する特許文献１に記載された電磁アクチュエータによれば、「ロータの外周面から径方向外側に突出しかつその外周面と同一の磁極に着磁され、ヨークの第１磁極部及び第２磁極部に対向し得るように形成された突出部を設けたことにより、ロータ全体としてヨークに対向する面が増加する。これにより、小型化を図りつつも、所望の保持力及び駆動トルクを発生する電磁アクチュエータを提供することができる」（明細書の段落［００３７］）という効果が期待される。
【特許文献１】特開２００４−１９４４０３号公報
【０００４】
従来、光学装置のシャッタや固定絞り等の光学部材を動かすために、マグネットの磁力を用いたアクチュエータ装置が提供されている。このアクチュエータ装置のためのマグネットとしては、例えば、プラスチックの中に磁性粉を混入したプラスチック磁石が一般的に用いられている。このプラスチック磁石は、プラスチックを主原料とするため成形性には優れているが、発生する磁力が弱いという不十分な点がある。
そのため、従来の光学装置では、磁力を所定の値まで強くするためにプラスチック磁石の径を大きくする必要があった。その結果、光学装置の全体が大型化されており、その光学装置を用いた撮像装置も大型になっていた。
【０００５】
一方、磁石の材料として、近年、小型でありながら強力な磁力を発生することができるネオジム化合物やサマリウム化合物を用いた永久磁石が開発され、用いられている。
この場合、ネオジム化合物やサマリウム化合物を用いた永久磁石は、焼結によって形成されている。そのため、焼結により製造される永久磁石（以下「焼結マグネット」という。）は、成形性の点から考えると、単純な形状とすることが好ましい。この場合の単純な形状は円柱や円筒であり、円柱や円筒であれば焼結によっても比較的容易に製造することができる。
【０００６】
このように、焼結マグネットを円筒形に形成し、光学装置のアクチュエータ装置として用いる場合には、次のような問題点が生じるおそれがある。図１７は、この種のアクチュエータ装置に使用可能な円筒形の回動マグネット２００を断面して示す図である。この回動マグネット２００は、一般に、直径の小さな円筒体（例えば、外径φＡが４ｍｍ以下）として形成されている。この回動マグネット２００の外径φＡが４ｍｍ程度の場合には、外周面の研磨加工が可能であるため、その外面の精度をある程度出すことができ、例えば、±０．０３ｍｍ程度の公差は可能である。そのため、精度の高い外面を有する回動マグネットであれば、その外面を用いて圧入等の締結手段により十分に強力に締結することができる。
【０００７】
ところが、回動マグネット２００の内径φＢの場合には、研磨加工が不可能であるため、その内面の精度を出すことができず、その公差としては、±０．０８ｍｍ程度が精一杯であった。これは、回動マグネット２００の軸方向穴２０１の内面が、焼結時における焼きっぱなしの、極めて硬い状態となるためである。そのため、精度の低い内面を有する回動マグネットでは、その内面を用いて圧入等の締結手段で締結することができないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、光学装置のアクチュエータ装置に用いられる回動マグネットとして円筒形のものを使用する場合、特に、回動マグネットの外径が４ｍｍ以下という小さいものである場合には、回動マグネットの内面を用いて圧入等の締結手段で締結することができず、精度の高い外面を用いる場合には、圧入等の締結手段で締結することができる、という点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光学装置のアクチュエータ装置は、光学装置の光路の外側に配置されるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、そのコイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、その回動マグネットと一体に回動される回動アームと、その回動アームに設けられた駆動ピンと、コアを固定して支持すると共に回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を備えて構成されている。回動マグネットの回動に基づき回動される駆動ピンの回動により光学部材を光路に対して出し入れさせるアクチュエータ装置であって、回動アームに、回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに、軸方向穴を貫通する支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成としたことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
また、本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、レンズ鏡筒の内部に保持されると共に被写体からの像を撮像素子に導く撮影光学系と、その撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置である。アクチュエータ装置は、光学装置の光路の外側に配置されるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、そのコイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、その回動マグネットと一体に回動される回動アームと、その回動アームに設けられた駆動ピンと、コアを固定して支持すると共に回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を有している。回動アームに、回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに、軸方向穴を貫通する支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成として、回動マグネットの回動に基づき回動される駆動ピンの回動により光学部材を光路に対して出し入れさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置によれば、アクチュエータ装置に用いられる円筒形の回動マグネットを比較的容易に製造することができる。特に、回動マグネットの主原料としてネオジム化合物又はサマリウム化合物を用いることにより、小型でありながら磁力が強い回動マグネットを有するアクチュエータ装置を得ることができる。そのため、このアクチュエータ装置を使用する光学装置全体の小型化を図り、更に、その光学装置を用いた撮像装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
回動マグネットを円筒形に形成すると共に、回動アームに嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と回動マグネットの軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触することがなく、小さい回動マグネットでありながら大きな磁力を発生することができ、装置全体の小型化、軽量化に寄与し得る光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置を、簡単な構成によって実現した。
【００１３】
例えば、回動マグネットの外径を基準として、内径の公差が問題とならないクリアランスをあけて、回動マグネットを回動アームに一体的に固定する。そして、地板であるベース部材に設けた支持軸と回動アームの軸受穴とで摺動させ、支持軸が回動マグネットの内面に接触しないようにする。また、回動マグネットの内面がベース部材に設けた支持軸に当たらないよう十分に大きなクリアランスをあけて、回動マグネットを回動アームに一体的に固定する。そして、支持軸と回動アームの軸受穴及び軸受蓋の軸受穴とで摺動させ、支持軸が回動マグネットの内面に接触しないようにする。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１〜図１７は、本発明の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図１は本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒収納状態の斜視図、図２は同じくレンズ鏡筒繰出し状態の斜視図、図３はデジタルスチルカメラの背面図、図４はレンズ鏡筒の縦断面図、図５はデジタルスチルカメラの概略構成を示すブロック説明図、図６は本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示す斜視図、図７はコア体に回動マグネットが配置された状態の説明図、図８はアクチュエータ装置のベース部材の平面図、図９は回動マグネットの第１の実施の例を示す斜視図、図１０はアクチュエータ装置の断面図、図１１は同じく分解斜視図、図１２はコアとコイルの斜視図、図１３はコアとコイルの平面図である。図１４はコアとコイルの第２の実施の例を示す平面図、図１５は回動アーム及び支持軸等の第２の実施の例を示す断面図、図１６は回動アーム及び支持軸等の第３の実施の例を示す断面図、図１７は円筒形の回動マグネットを説明する図である。
【００１５】
まず、本発明の撮像装置に係るデジタルスチルカメラ１について説明する。図１〜図４に示すデジタルスチルカメラ１は、後述する本発明の光学装置のアクチュエータ装置を備えた本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すものである。このデジタルスチルカメラ１は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置である平面表示パネル４に表示できるようにしたものである。
【００１６】
このデジタルスチルカメラ１は、被写体の像を光として取り込んで撮像素子に導くレンズ鏡筒３と、そのレンズ鏡筒３その他の装置、機器等が内蔵されるカメラケース２と、撮像素子から出力される映像信号に基づいて画像を表示する液晶ディスプレイ等からなる表示装置である平面表示パネル４と、レンズ鏡筒３の動作や平面表示パネル４の表示等を制御する制御装置と、図示しないバッテリー電源等を備えて構成されている。
【００１７】
カメラケース２は、横長とされた偏平の容器からなり、前後方向に重ね合わされたフロントケース５及びリアケース６と、このフロントケース５とリアケース６の間に介在された略長方形の枠体からなるセンタケース７等によって構成されている。フロントケース５の前面の、中央より一側に少し偏倚した位置には、リング状をなす化粧リング８が取り付けられており、その化粧リング８の中央穴８ａにレンズ鏡筒３の正面側の１群環等が進退可能に臨んでいる。
【００１８】
図１は、レンズ鏡筒３の非撮影状態（鏡筒収納状態）を示すもので、レンズ鏡筒３の前面の略全体が、フロントケース５の前面と略同一平面となるように構成されている。また、図２は、レンズ鏡筒３の撮影状態（繰出し状態）を示すもので、１群環を包む化粧環１０と、直進環を包む化粧環１１が入れ子状態で繰出されている。
【００１９】
フロントケース５のレンズ鏡筒３の斜め上部には、フラッシュ装置の発光部１２と、オートフォーカス機構の発光・受光部１３が設けられている。また、センタケース７の上面には、電源ボタン１４やシャッタボタン１５、マイクロホン等の集音装置の集音用穴１６等が設けられている。更に、センタケース７の一方の側面部には、電源であるバッテリーが着脱可能に収納されるバッテリー収納部が設けられており、そのバッテリー収納部にはバッテリー蓋１７が着脱可能に係合されている。そして、センタケース７のバッテリー蓋１７と反対側の側面部には、スピーカ装置のためのスピーカ用孔１８が設けられている。
【００２０】
リアケース６には表示窓２１が大きく開口されており、その表示窓２１に平面表示パネル４が装着されている。平面表示パネル４は、使用者が表示面に触れることにより操作が可能なタッチ操作機能を備えている。また、リアケース６の平面表示パネル４の一側には、各種の操作スイッチが設けられている。操作スイッチとしては、例えば、機能モード（静止画、動画、再生等）を選択するモード切替スイッチ２２と、ズーム操作を実行する光学ズーム操作ボタン２３と、各種メニューを選択するメニューボタン２４と、画面表示を切り替える表示切替ボタン２５等を挙げることができるが、その他にもメニューを選択するカーソル等を移動させる方向キー、画面サイズを切り換えたり画面削除を行う画面ボタン等を設けることも可能である。
【００２１】
このような構成を有するカメラケース２の内部に、レンズ鏡筒３や平面表示パネル４等を駆動制御する制御装置が内蔵されている。制御装置は、例えば、配線基板上に所定のマイクロコンピュータ、抵抗やコンデンサその他の電子部品等を搭載することによって構成される。
【００２２】
図４は、沈胴状態にあるレンズ鏡筒３を縦方向に断面して示す説明図である。このレンズ鏡筒３は、カメラケース２の内部においてそのカメラケース２に固定される固定環３１と、この固定環３１に回動可能に支持される可動環３２と、これらによって保持された撮影光学系３３等を備えて構成されている。このレンズ鏡筒３の後部に、撮影光学系３３によって結像された被写体像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等で構成された撮像素子２８が配設されている。この撮像素子２８から出力される撮像信号に基づいて画像データが生成され、その画像データがデジタルスチルカメラ１の各部に供給される。
【００２３】
レンズ鏡筒３の撮影光学系３３は、光学的には３群レンズ構成であり、被写体側から順に配置されている複数のレンズの組合せからなる１群レンズ３４と、同じく複数のレンズの組合せからなる２群レンズ３５と、１又は２以上のレンズの組合せからなる３群レンズ３６と、図示しないローパスフィルタ等から構成されている。１群レンズ３４は１群レンズ枠３７によって保持され、２群レンズ３５は２群レンズ枠３８によって保持され、３群レンズ３６は３群レンズ枠３９によって保持されている。そして、２群レンズ枠３８に、本発明に係るアクチュエータ装置６０が取り付けられている。
【００２４】
この撮影光学系３３では、１群レンズ３４と２群レンズ３５によってズーミング機能が発揮され、この１群レンズ３４及び２群レンズ３５を光軸方向に所定量移動することにより、光学系のズーミング動作を実行することができる。また、３群レンズ３６によってフォーカシング機能が発揮され、３群レンズ３６を光軸方向に所定量移動することにより、光学系のフォーカシング動作を実行することができる。
【００２５】
図５は、レンズ鏡筒３を備えたデジタルスチルカメラ１の概略構成の第１の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ１は、レンズ鏡筒３と、制御装置の中心的役割を果す映像記録／再生回路部４１と、その映像記録／再生回路部４１を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する内蔵メモリ４２と、撮影された映像等を所定の信号に処理する映像信号処理部４３と、撮影された映像等を表示する平面表示パネル４と、記憶容量を拡大する外部メモリ４４と、レンズ鏡筒３を駆動制御するレンズ鏡筒制御部４５等を備えて構成されている。
【００２６】
映像記録／再生回路部４１は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路等を備えて構成されている。この映像記録／再生回路部４１に、内蔵メモリ４２と映像信号処理部４３とレンズ鏡筒制御部４５とモニタ駆動部４６と増幅器５１と２つのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４８，４９が接続されている。映像信号処理部４３は、レンズ鏡筒３に取り付けられた撮像素子２８に増幅器５１を介して接続されている。映像信号処理部４３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部４１に入力される。
【００２７】
平面表示パネル４は、モニタ駆動部４６を介して映像記録／再生回路部４１に接続されている。第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４８にはコネクタ５２が接続されており、このコネクタ５２に外部メモリ４４が着脱自在に接続可能とされている。また、第２のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４９には、カメラケース２に設けられた接続端子５３が接続されている。そして、レンズ鏡筒制御部４５には、レンズ鏡筒３を駆動制御するレンズ駆動部５４と、レンズ鏡筒３の回動量や光軸方向への移動量等を検出する位置センサ５５が接続されている。
【００２８】
かくして、被写体の像がレンズ鏡筒３の撮影光学系３３に入力されて撮像素子２８の結像面に結像されると、その画像信号が増幅器５１を介して映像信号処理部４３に入力される。この映像信号処理部４３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部４１に入力される。これにより、映像記録／再生回路部４１から被写体の像に対応した信号がモニタ駆動部４６、内蔵メモリ４２若しくは外部メモリ４４に出力される。その結果、モニタ駆動部４６を介して平面表示パネル４に被写体の像に対応した画像が表示され、或いは、必要により情報信号として内蔵メモリ４２若しくは外部メモリ４４に記録される。
【００２９】
次に、まず、アクチュエータ装置６０の概略を説明し、その後に、アクチュエータ装置６０の構成及び作用を詳細に説明する。レンズ鏡筒３の２群レンズ枠３８に取り付けられているアクチュエータ装置６０は、図６に示すように、第１のアクチュエータ６１と第２のアクチュエータ６２と第３のアクチュエータ６３との３つのアクチュエータを備えて構成されている。
【００３０】
第１〜第３の３つのアクチュエータ６１〜６３は、光学部材を撮影光学系３３の光路ＳＬに対して出し入れするように構成されている。この実施例では、第１のアクチュエータ６１は、固定絞り６５を光路ＳＬに対して出し入れする。第２のアクチュエータ６２は、ＮＤフィルタ６６を光路ＳＬに対して出し入れする。また、第３のアクチュエータ６３は、シャッタ羽根６７を光路ＳＬに対して出し入れする。これにより、固定絞り６５とＮＤフィルタ６６によって光路ＳＬの光量調整が行われ、シャッタ羽根６７によって光路ＳＬの開閉が行われる。
【００３１】
第１〜第３の３つのアクチュエータ６１〜６３は、それぞれヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃと、コイル６９と、回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃと、ベース部材７２等を含んで構成されている。３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、周方向に所定の間隔をあけて連続して形成され、１個のヨーク体６８として一体に構成されている。図７に示すように、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、光路ＳＬの周囲に沿って延在する内側部分７４と、その内側部分７４よりも光路ＳＬから離れた外側に位置し且つ内側部分７４と対向して延在する外側部分７５と、それら内側部分７４と外側部分７５の延在方向の一方の端部を接続する接続部分７６とを有している。そして、隣り合う内側部分７４と内側部分７４が、それぞれ連結部分７７によって連結されている。
【００３２】
更に、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、磁性を有する１又は２以上の薄板材が積層されて構成されている。この薄板材の枚数は、それぞれが回動させる光学部材に応じて、それぞれの光学部材を光路ＳＬ中に出没させるに足る強度の磁力によって決定される。このヨーク６８の材料としては、例えば、珪素鋼板、電磁鋼板、純鉄板、鋼板等を使用することができる。このヨーク体６８は、図８に示すように、ベース部材７２に取り付けられている。ベース部材７２は、中央に光が通過する丸穴７３を有するリング状の部材として形成されている。ベース部材７２には、３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃが丸穴７３を囲むように周方向へ等間隔に配置されて設けられている。
【００３３】
３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃには、３つの回動マグネット７１がそれぞれ回動自在に嵌合されている。３つの回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの接続部分７６と反対側において内側部分７４の端部と外側部分７５の端部との間に配置されている。各回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、中心に軸受孔７１ａが貫通された円筒形状とされている。この回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、直径方向へ２分割するようにＮ極とＳ極にそれぞれ着磁されており、内側部分７４と外側部分７５の極性に応じて所定角度を回動するように構成されている。そして、回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃの外周面と対向する面積を広くするように、内側部分７４には凹状の湾曲面７９ａがそれぞれ設けられ、外側部分７５には凹状の湾曲面７９ｂがそれぞれ設けられている。
【００３４】
また、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの内側部分７４には、それぞれコイル８１が装着されている。このコイル８１は、各ヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの外側部分７５に装着する構成としてもよい。コイル８１は、ボビンに巻線を巻回することによって形成されるものでもよく、また、ボビンを有さずに電線を巻回して接着剤等で固定することによって形成されるものであってもよい。このコイル８１に通電される電流の方向を変えることにより、内側部分７４を＋（プラス）極として外側部分７５を−（マイナス）極としたり、これとは逆に、内側部分７４を−極として外側部分７５を＋極に変更する切り換え操作を行うことができる。
【００３５】
図６に示すように、３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃによって回動可能に支持された３つの回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃのうち、第１のヨーク６８Ａに対向された第１の回動マグネット７１Ａには固定絞り６５のアーム部６５ａの一端が固定されている。この第１の回動マグネット７１Ａを回動することにより固定絞り６５を、光路ＳＬの中心に一致する第１の位置と、その光路ＳＬから半径方向外側に離れた第２の位置とに選択的に移動させることができる。第２のヨーク６８Ｂに対向された第２の回動マグネット７１ＢにはＮＤフィルタ６６のアーム部６６ａの一端が固定されている。この第２の回動マグネット７１Ｂを回動することによりＮＤフィルタ６６を、光路ＳＬの中心に一致する第１の位置と、その光路ＳＬから半径方向外側に離れた第２の位置とに選択的に移動させることができる。
【００３６】
また、第３のヨーク６８Ｃに対向された第３の回動マグネット７１Ｃにはシャッタ羽根６７の一端が固定されている。シャッタ羽根６７は、光路ＳＬを開閉可能な２枚の羽根体６７ａ，６７ｂの組み合わせからなり、第３の支軸７８Ｃによって回動可能に支持されている。各羽根体６７ａ，６７ｂにはカム溝８３が設けられており、それらのカム溝８３にはカムピン８４が摺動可能に係合されている。このカムピン８４を図示しない羽根開閉機構によって移動させることにより、２つの羽根体６７ａ，６７ｂを近づけて光路ＳＬを閉鎖する第１の位置と、２つの羽根体６７ａ，６７ｂを遠ざけて光路ＳＬを開放する第２の位置とに選択的に移動させることができるようになっている。
【００３７】
次に、アクチュエータ装置６０の詳細を、図９〜図１６を参照して説明する。図９〜図１３は、本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例の具体的構成を示すもので、このアクチュエータ装置１００は、回動マグネット１０１と回動アーム１０２と駆動ピン１０３と支持軸１０４とコア１０５とコイル１０６等を備えて構成されている。
【００３８】
図９〜図１１に示すように、回動マグネット１０１は、横断面形状が円形をなし且つ軸心部分を軸方向に貫通する軸方向穴１１１を有するパイプ状の中空軸体からなる。この回動マグネット１０１は、焼結加工によって形成されている（焼結マグネット）。この回動マグネット１０１の材料としては、例えば、ネオジムを主原料として、これに鉄等を加えたネオジム化合物や、サマリウムを主原料として、これにコバルト等を加えたサマリウム化合物が好適である。
【００３９】
この回動マグネット１０１の外径は、例えば、４ｍｍ程度と比較的大である。この場合には、回動マグネット１０１の外周面の研磨加工が可能である。そのため、所定の外径寸法に対して所定の公差（例えば、±０．０３ｍｍ）が得られるように、回動マグネット１０１の外周面に研磨加工を加える。その一方、回動マグネット１０１の内径は、例えば、１ｍｍ程度と小さいため、研磨加工を施すことができない。そのため、回動マグネット１０１の内面は、焼結加工を施したままの焼結面である。この場合、回動マグネット１０１の内面の公差は、例えば、±０．１ｍｍ程度である。
【００４０】
このマグネット１０１は、ある直径方向に対してＮ極とＳ極に２極着磁されていて、図１３において、例えば、２つのコア片１０５ａ，１０５ｂが延在する方向と直交するＸ軸に対して、±１５度の角度で回動できるように構成されている。そして、コア１０５との間に生ずる磁気ばねにより、非通電時においても、必ず＋１５度若しくは−１５度の角度位置に保持されるように構成している。更に、コイルへの通電方向の＋−を切り替えることにより、元いたポジションから反対側のポジションへ回動変位するようにしている。
【００４１】
回動アーム１０２は、カップ状に形成された軸受部１６１と、この軸受部１６１の外周面から半径方向外側へ突出するように形成されたアーム部１６２と、軸受部１６１の一面の中央から軸方向へ突出するように形成された枢軸１６３とを有している。軸受部１６１は円盤状をなしており、その一方の面の中央に、軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴１６４を有する枢軸１６３が一体に設けられている。更に、軸受部１６１の一面には、周方向に連続する環状溝が設けられており、この環状溝によって回動マグネット１０１の軸方向の一端を固定するための嵌合穴１６５が形成されている。
【００４２】
そして、回動アーム１０２のアーム部１６２の先端部であって枢軸１６３が突出する側と反対側の面に、枢軸１６３と反対側に突出する駆動ピン１０３が設けられている。回動マグネット１０１と回動アーム１０２は、回動マグネット１０１の軸方向の一端を軸受部１６１の嵌合穴１６５に嵌め込むことによって一体的に構成されている。回動マグネット１０１と回動アーム１０２の結合手段は、嵌合穴１６５に回動マグネット１０１の軸方向の一端を圧入することによって固定してもよく、また、嵌合穴１６５に接着剤を塗布して接着剤で接合することによって固定してもよい。回動アーム１０２の材質としては、例えば、ＡＢＳやＰＣ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【００４３】
この回動アーム１０２を回動自在に支持するため、ベース部材７２には支持軸１０４が設けられている。支持軸１０４の基部には、回動マグネット１０１の外径と同程度の直径を有する座部１６６が設けられている。回動アーム１０２は、この座部１６６に接触して回動される。いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、枢軸１６３の外径及び内径をＳ１，Ｓ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｓ１＞Ｓ２＞Ｄという関係がある。この場合、枢軸１６３の内径Ｓ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と枢軸１６３の外径Ｓ１との間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００４４】
コア１０５は、平面形状がコ字状をなすように形成されており、２つの対向するコア片１０５ａ，１０５ｂが互いに平行に延在されている。このコア１０５の材料としては、例えば、珪素鋼板、電磁鋼板、純鉄板、鋼板等を用いることができる。一方のコア片１０５ａには、コイル１０６が装着されている。
【００４５】
コイル１０６は、断面形状が四角形の枠体をなすボビン１１３と、このボビン１１３に所定巻数だけ巻回されたコイル線１１４とを有している。図１２に示すように、ボビン１１３の中央穴にコア１０５の一方のコア片１０５ａが挿入され、コア１０５に対してボビン１１３が固定されて移動不能とされている。図１３に示すように、コア１０５の２つのコア片１０５ａ，１０５ｂの間に回動マグネット１０１が介在されている。
【００４６】
回動マグネット１０１は、図１０に示すように、その軸方向穴１１を貫通する支持軸１０４によって、ベース部材（地板）７２の平面方向と直交する垂直方向へ軸方向穴１１を向けた状態で当該ベース部材７２に回動自在に支持されている。ベース部材７２には、回動マグネット１０１と一体の駆動ピン１０３が挿通される長穴１１６が設けられている。この長穴１１６は、支持軸１０４を中心として円弧状に延在されており、その曲率半径は、支持軸１０４から駆動ピン１０３までの長さと等しくなるように構成されている。
【００４７】
支持軸１０４の先端は、ベース部材（地板）７２の一部をなす軸受ブラケット１２１によって回動自在に支持されている。軸受ブラケット１２１は、短冊状をなす板材の長手方向の２箇所を９０度に折り曲げたようなクランク形状をなしている。この軸受ブラケット１２１の一方の平面部１２１ａには軸受穴１２２が設けられている。この軸受穴１２２に支持軸１０４の先端部が嵌合され、回動自在に支持されている。また、軸受ブラケット１２１の他方の平面部１２１ｂには、この軸受ブラケット１２１をベース部材７２にねじ止めするための挿通孔１２３と、軸受ブラケット１２１をベース部材７２の所定位置に位置決めするための位置決め孔１２４とが設けられている。
【００４８】
この軸受ブラケット１２１の挿通孔１２３に対応してベース部材７２にはねじ孔１１７が設けられている。そして、軸受ブラケット１２１の位置決め孔１２４に対応してベース部材７２には位置決め突起１１８が設けられている。この位置決め突起１１８に位置決め孔１２４を嵌合すると共に、固定ねじ１２５の軸部を挿通孔１２３に挿通し、ねじ孔１１７にねじ軸を螺合して締め込む。これにより、軸受ブラケット１２１がベース部材７２に締め付けられて固定される。
【００４９】
また、ベース部材７２には、コア１０５を所定位置に位置決めして固定支持するための支持部１３１が設けられている。支持部１３１の上面には、コア１０５の中間部を係合して支持する支持溝１３２が設けられている。この支持溝１３２にコア１０５の中間部を係合支持することにより、図１３に示すように、コア１０５の２つのコア片１０５ａ，１０５ｂ間に回動マグネット１０１が介在されるように構成されている。ベース部材７２及び軸受ブラケット１２１の材料としては、例えば、ＡＢＳやＰＣ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【００５０】
かくして、図１３に示す状態において、コイル１０６のコイル線１１４にある方向へ向けて（例えば、一端１１４ａから他端１１４ｂに向けて）電流を流すことにより、コア１０５の一方のコア片１０５ａがＮ極になり他方のコア片１０５ｂがＳ極になると、それらの極に対向する回動マグネット１０１の極と一致することになる。これにより、対向する極間において互いに反発力が生じ、回動マグネット１０１が時計方向（又は反時計方向）に回動する。その結果、回動マグネット１０１と一体化された回動アーム１０２に設けた駆動ピン１０３が、回動マグネット１０１と同じ角度を回動する。この駆動ピン１０３の回動により、所望の光学部材、例えば、前述した固定絞りやＮＤフィルタを回動させて光路ＳＬ中に出し入れさせたり、シャッタ羽根を開閉させたり等することができる。
【００５１】
図１４は、前述したコア１０５の変形実施例を示すものである。このコア１３５は、回動マグネット１０１に対向する２つのコア片１３５ａ，１３５ｂの内面に湾曲面１３６ａ，１３６ｂを設け、回動マグネット１０１に対向する面積を大きくして発生する磁力の強度を高めるようにしたものである。
【００５２】
図１５は、アクチュエータ装置の第２の実施の例を示すものである。このアクチュエータ装置１７０が前記アクチュエータ装置１００と異なるところは、回動アーム１７１が異なる点と、回動マグネット１０１の軸方向の一端に軸受蓋１７２を設けた点である。そのため、ここでは回動アーム１７１が回動アーム１０２と異なる点と軸受蓋１７２について重点的に説明し、同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５３】
回動アーム１７１が回動アーム１０２と異なる点は、枢軸１６３を取り除いたところである。回動アーム１７１は、軸受部１６１と同様の軸受部１７３とアーム部１７４を有している。回動アーム１７１の軸受部１７３の一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１７５が設けられている。そして、軸受部１７３の中央には、枢軸１６３の軸方向穴１６４と同様の軸受穴１７６が設けられている。更に、アーム部１７４の先部に、一面側に突出する駆動ピン１０３が設けられている。
【００５４】
軸受蓋１７２は、軸受部１７３と略同様の構成を有しており、その一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１７５が設けられている。そして、軸受蓋１７２の中央には、軸受穴１７６と同様の軸受穴１７８が同一軸心線上に設けられている。この軸受蓋１７２が、回動マグネット１０１の軸方向の一端に嵌合されて一体的に固定されている。この回動マグネット１０１に対する軸受蓋１７２の固定手段は、回動アーム１０２と同様であり、圧入してもよく、また、接着剤を用いて接合するようにしてもよい。その他の構成は、前記実施例と同様である。
【００５５】
いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、回動アーム１７１の軸受部１７３の軸受穴１７６及び軸受蓋１７２の軸受穴１７８の直径をＳ２，Ｓ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｓ２＞Ｄという関係がある。この場合、軸受穴１７８の直径Ｓ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００５６】
図１６は、アクチュエータ装置の第３の実施の例を示すものである。このアクチュエータ装置１８０が前記アクチュエータ装置１００と異なるところは、回動アーム１８１の構造と、この回動アーム１８１をベース部材７２に支持する支持構造である。そのため、ここでは、これらの異なる点について重点的に説明し、同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、回動マグネット１０１は、前述した実施例のものと同一である。
【００５７】
回動アーム１８１は、支持軸１８２と軸受部１８３とアーム部１８４を有している。回動アーム１８１の軸受部１８３の一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１８５が設けられている。そして、軸受部１８３の中央には、アーム部１８４が延びる方向と直交する方向に延在する支持軸１８２が設けられている。支持軸１８２は、軸受部１８３の一面から第１の方向へ突出する第１の軸部１８２ａと、軸受部１８３の他面から第１の方向と反対側の第２の方向へ突出する第２の軸部１８２ｂとを有している。この支持軸１８２の両端を回動自在に支持するため、軸受ブラケット１２１には第１のボス部１９１が設けられ、ベース部材７２には第２のボス部１９２が設けられている。２つのボス部１９１，１９２は、同一軸心線上に位置するように対向されている。
【００５８】
いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｄという関係がある。この場合、ボス部１９１，１９２に設けた軸受穴の直径Ｓ２と支持軸１８２の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００５９】
図１５及び図１６に示すような構成とすることによっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。因みに、従来のこの種のアクチュエータ装置においては、回動マグネットに使用されるマグネットの直径は３ｍｍ程度が限度であったが、本発明においては、マグネットの直径を０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ程度にまで小さくすることが可能になった。これの主な要因は、（１）マグネットの原料にネオジム化合物やサマリウム化合物を使用すること、（２）軸部を別部材で形成して、その後に接合すること、等があると考えられる。また、一般的に、焼結マグネット（ネオジムマグネット若しくはサマリウムマグネット）は、異形に成形することが困難であり、円柱状に加工することが、コスト的（経済性）にも精度や信頼性等の点からも好ましい。
【００６０】
前述したような構成を備えたデジタルスチルカメラ１は、例えば、次のようにして使用することができる。図１は、レンズ鏡筒３におけるレンズバリアユニットの開閉ばねを閉じて光学レンズ系を閉じた状態、即ち、非撮影状態を示している。この場合には、デジタルスチルカメラ１の電源はオフの状態となる。また、図２は、レンズバリアユニットの開閉ばねを開いて光学レンズ系を開放した状態、即ち、撮影可能状態を示している。この撮影可能状態は、電源ボタン１４を操作して電源をオンとすることによって自動的に実行される。その結果、デジタルスチルカメラ１が、図１に示す形態から図２に示す形態に変化することになる。
【００６１】
その後、デジタルスチルカメラ１の撮影可能状態において、被写体に撮影レンズを向けてシャッタボタン１５を押すことにより、その被写体を撮影してその画像を取り込むことができる。この際、光学ズーム操作ボタン２３を操作することにより、像点の位置を変えることなく、その操作方向に応じて焦点距離を連続的に変化させて、ワイド（広角）画面又はテレ（望遠）画面を得ることができる。
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、光学装置のアクチュエータ装置において、従来装置よりも小型化が可能であって、高トルクを発生することができる。そのため、シャッタスピードの高速化を図ることができると共に、固定絞りやＮＤフィルタ等の光学部品の光路に対する出し入れを高速で行うことができる。
【００６３】
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを適用した例について説明したが、デジタルビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、カメラ付き携帯電話その他の撮像装置にも適用できるものである。更に、光学レンズとして３群レンズを用いた例について説明したが、４群レンズ以上であってもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒収納状態の斜視図である。
【図２】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒繰出し状態の斜視図である。
【図３】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラを背面から見た斜視図である。
【図４】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラに用いて好適なレンズ鏡筒の縦断面図である。
【図５】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラの概略構成を表したブロック説明図である。
【図６】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示す斜視図である。
【図７】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すもので、コア体に回動マグネットが配置された状態の説明図である。
【図８】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すもので、アクチュエータ装置のベース部材の平面図である。
【図９】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動マグネットの第１の実施の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すアクチュエータ装置の断面図である。
【図１１】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すアクチュエータ装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係るコアとコイルの斜視図である。
【図１３】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係るコアとコイルの平面図である。
【図１４】本発明のアクチュエータ装置の第２の実施の例に係るコアとコイルの平面図である。
【図１５】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動アームの第２の実施の例を示す断面図である。
【図１６】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動アームの第３の実施の例を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明のアクチュエータ装置に係る円筒形の回動マグネットを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、 ２…カメラケース、 ３…レンズ鏡筒、 ２８…撮像素子、 ３３…撮影光学系、 ６０，１００，１７０，１８０…アクチュエータ装置、 ６５…固定絞り（光学部材）、 ６６…ＮＤフィルタ（光学部材）、 ６７…シャッタ羽根（光学部材）、 ７２…ベース部材（地板）、 １０１…回動マグネット、 １０２，１７１，１８１…回動アーム、 １０３…駆動ピン、 １０４，１８２…支持軸、 １０５，１３５…コア、 １０６…コイル、 １１１…軸方向穴、 １２１…軸受ブラケット、 １２２，１７６，１７８…軸受穴、 １６１，１７３，１８３…軸受部、 １６２，１７４，１８４…アーム部、 １６５，１７５，１７７，１８５…嵌合穴、 １７２…軸受蓋、 １９１，１９２…ボス部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁力を用いて光学部材を光路に対して出し入れする光学装置のアクチュエータ装置及び、そのアクチュエータ装置を備えた撮像装置に関し、特に、アクチュエータ装置の主要な構成要素をなす円筒形の回動マグネットを精度良く保持することができる光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、この種の光学装置のアクチュエータ装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがある。特許文献１には、電磁力により駆動力を発生する電磁アクチュエータであって、カメラのシャッタ羽根等を駆動する際に適用される電磁アクチュエータ及びこれを用いたカメラ用シャッタ装置に関するものが記載されている。この特許文献１に記載された電磁アクチュエータは、「周方向に分割され交互に異なる磁極に着磁された外周面を有すると共に前記外周面から突出して形成された駆動ピンを有するロータと、励磁用のコイルと、前記ロータの外周面に対向する円弧面を有しかつ前記コイルへの通電によりお互いに異なる磁極が発生する第１磁極部及び第２磁極部を有するヨークとを備え、所定の角度範囲を回動して前記駆動ピンから駆動力を出力する電磁アクチュエータであって、前記ロータは、前記外周面から径方向外側に突出しかつその外周面と同一の磁極に着磁されると共に、前記第１磁極部及び前記第２磁極部に対向し得るように形成された突出部を有する」ことを特徴としている。
【０００３】
このような構成を有する特許文献１に記載された電磁アクチュエータによれば、「ロータの外周面から径方向外側に突出しかつその外周面と同一の磁極に着磁され、ヨークの第１磁極部及び第２磁極部に対向し得るように形成された突出部を設けたことにより、ロータ全体としてヨークに対向する面が増加する。これにより、小型化を図りつつも、所望の保持力及び駆動トルクを発生する電磁アクチュエータを提供することができる」（明細書の段落［００３７］）という効果が期待される。
【特許文献１】特開２００４−１９４４０３号公報
【０００４】
従来、光学装置のシャッタや固定絞り等の光学部材を動かすために、マグネットの磁力を用いたアクチュエータ装置が提供されている。このアクチュエータ装置のためのマグネットとしては、例えば、プラスチックの中に磁性粉を混入したプラスチック磁石が一般的に用いられている。このプラスチック磁石は、プラスチックを主原料とするため成形性には優れているが、発生する磁力が弱いという不十分な点がある。
そのため、従来の光学装置では、磁力を所定の値まで強くするためにプラスチック磁石の径を大きくする必要があった。その結果、光学装置の全体が大型化されており、その光学装置を用いた撮像装置も大型になっていた。
【０００５】
一方、磁石の材料として、近年、小型でありながら強力な磁力を発生することができるネオジム化合物やサマリウム化合物を用いた永久磁石が開発され、用いられている。
この場合、ネオジム化合物やサマリウム化合物を用いた永久磁石は、焼結によって形成されている。そのため、焼結により製造される永久磁石（以下「焼結マグネット」という。）は、成形性の点から考えると、単純な形状とすることが好ましい。この場合の単純な形状は円柱や円筒であり、円柱や円筒であれば焼結によっても比較的容易に製造することができる。
【０００６】
このように、焼結マグネットを円筒形に形成し、光学装置のアクチュエータ装置として用いる場合には、次のような問題点が生じるおそれがある。図１７は、この種のアクチュエータ装置に使用可能な円筒形の回動マグネット２００を断面して示す図である。この回動マグネット２００は、一般に、直径の小さな円筒体（例えば、外径φＡが４ｍｍ以下）として形成されている。この回動マグネット２００の外径φＡが４ｍｍ程度の場合には、外周面の研磨加工が可能であるため、その外面の精度をある程度出すことができ、例えば、±０．０３ｍｍ程度の公差は可能である。そのため、精度の高い外面を有する回動マグネットであれば、その外面を用いて圧入等の締結手段により十分に強力に締結することができる。
【０００７】
ところが、回動マグネット２００の内径φＢの場合には、研磨加工が不可能であるため、その内面の精度を出すことができず、その公差としては、±０．０８ｍｍ程度が精一杯であった。これは、回動マグネット２００の軸方向穴２０１の内面が、焼結時における焼きっぱなしの、極めて硬い状態となるためである。そのため、精度の低い内面を有する回動マグネットでは、その内面を用いて圧入等の締結手段で締結することができないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、光学装置のアクチュエータ装置に用いられる回動マグネットとして円筒形のものを使用する場合、特に、回動マグネットの外径が４ｍｍ以下という小さいものである場合には、回動マグネットの内面を用いて圧入等の締結手段で締結することができず、精度の高い外面を用いる場合には、圧入等の締結手段で締結することができる、という点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光学装置のアクチュエータ装置は、光学装置の光路の外側に配置されるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、そのコイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、その回動マグネットと一体に回動される回動アームと、その回動アームに設けられた駆動ピンと、コアを固定して支持すると共に回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を備えて構成されている。回動マグネットの回動に基づき回動される駆動ピンの回動により光学部材を光路に対して出し入れさせるアクチュエータ装置であって、回動アームに、回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに、軸方向穴を貫通する支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成としたことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
また、本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、レンズ鏡筒の内部に保持されると共に被写体からの像を撮像素子に導く撮影光学系と、その撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置である。アクチュエータ装置は、光学装置の光路の外側に配置されるコアと、そのコアに巻回されるコイルと、そのコイルへの通電によりコアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、その回動マグネットと一体に回動される回動アームと、その回動アームに設けられた駆動ピンと、コアを固定して支持すると共に回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を有している。回動アームに、回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに、軸方向穴を貫通する支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触しない構成として、回動マグネットの回動に基づき回動される駆動ピンの回動により光学部材を光路に対して出し入れさせることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置によれば、アクチュエータ装置に用いられる円筒形の回動マグネットを比較的容易に製造することができる。特に、回動マグネットの主原料としてネオジム化合物又はサマリウム化合物を用いることにより、小型でありながら磁力が強い回動マグネットを有するアクチュエータ装置を得ることができる。そのため、このアクチュエータ装置を使用する光学装置全体の小型化を図り、更に、その光学装置を用いた撮像装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
回動マグネットを円筒形に形成すると共に、回動アームに嵌合穴を設け、ベース部材又は回動アームに支持軸を設け、支持軸とその支持軸を支持する回動アームの支持穴又はベース部材の支持穴との間の隙間を支持軸と回動マグネットの軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、回動マグネットの回動時、支持軸が軸方向穴に接触することがなく、小さい回動マグネットでありながら大きな磁力を発生することができ、装置全体の小型化、軽量化に寄与し得る光学装置のアクチュエータ装置及び撮像装置を、簡単な構成によって実現した。
【００１３】
例えば、回動マグネットの外径を基準として、内径の公差が問題とならないクリアランスをあけて、回動マグネットを回動アームに一体的に固定する。そして、地板であるベース部材に設けた支持軸と回動アームの軸受穴とで摺動させ、支持軸が回動マグネットの内面に接触しないようにする。また、回動マグネットの内面がベース部材に設けた支持軸に当たらないよう十分に大きなクリアランスをあけて、回動マグネットを回動アームに一体的に固定する。そして、支持軸と回動アームの軸受穴及び軸受蓋の軸受穴とで摺動させ、支持軸が回動マグネットの内面に接触しないようにする。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１〜図１７は、本発明の実施の形態の例を説明するものである。即ち、図１は本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒収納状態の斜視図、図２は同じくレンズ鏡筒繰出し状態の斜視図、図３はデジタルスチルカメラの背面図、図４はレンズ鏡筒の縦断面図、図５はデジタルスチルカメラの概略構成を示すブロック説明図、図６は本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示す斜視図、図７はコア体に回動マグネットが配置された状態の説明図、図８はアクチュエータ装置のベース部材の平面図、図９は回動マグネットの第１の実施の例を示す斜視図、図１０はアクチュエータ装置の断面図、図１１は同じく分解斜視図、図１２はコアとコイルの斜視図、図１３はコアとコイルの平面図である。図１４はコアとコイルの第２の実施の例を示す平面図、図１５は回動アーム及び支持軸等の第２の実施の例を示す断面図、図１６は回動アーム及び支持軸等の第３の実施の例を示す断面図、図１７は円筒形の回動マグネットを説明する図である。
【００１５】
まず、本発明の撮像装置に係るデジタルスチルカメラ１について説明する。図１〜図４に示すデジタルスチルカメラ１は、後述する本発明の光学装置のアクチュエータ装置を備えた本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すものである。このデジタルスチルカメラ１は、情報記録媒体として半導体記録メディアを使用し、被写体からの光学的な画像をＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子で電気的な信号に変換して、半導体記録メディアに記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置である平面表示パネル４に表示できるようにしたものである。
【００１６】
このデジタルスチルカメラ１は、被写体の像を光として取り込んで撮像素子に導くレンズ鏡筒３と、そのレンズ鏡筒３その他の装置、機器等が内蔵されるカメラケース２と、撮像素子から出力される映像信号に基づいて画像を表示する液晶ディスプレイ等からなる表示装置である平面表示パネル４と、レンズ鏡筒３の動作や平面表示パネル４の表示等を制御する制御装置と、図示しないバッテリー電源等を備えて構成されている。
【００１７】
カメラケース２は、横長とされた偏平の容器からなり、前後方向に重ね合わされたフロントケース５及びリアケース６と、このフロントケース５とリアケース６の間に介在された略長方形の枠体からなるセンタケース７等によって構成されている。フロントケース５の前面の、中央より一側に少し偏倚した位置には、リング状をなす化粧リング８が取り付けられており、その化粧リング８の中央穴８ａにレンズ鏡筒３の正面側の１群環等が進退可能に臨んでいる。
【００１８】
図１は、レンズ鏡筒３の非撮影状態（鏡筒収納状態）を示すもので、レンズ鏡筒３の前面の略全体が、フロントケース５の前面と略同一平面となるように構成されている。また、図２は、レンズ鏡筒３の撮影状態（繰出し状態）を示すもので、１群環を包む化粧環１０と、直進環を包む化粧環１１が入れ子状態で繰出されている。
【００１９】
フロントケース５のレンズ鏡筒３の斜め上部には、フラッシュ装置の発光部１２と、オートフォーカス機構の発光・受光部１３が設けられている。また、センタケース７の上面には、電源ボタン１４やシャッタボタン１５、マイクロホン等の集音装置の集音用穴１６等が設けられている。更に、センタケース７の一方の側面部には、電源であるバッテリーが着脱可能に収納されるバッテリー収納部が設けられており、そのバッテリー収納部にはバッテリー蓋１７が着脱可能に係合されている。そして、センタケース７のバッテリー蓋１７と反対側の側面部には、スピーカ装置のためのスピーカ用孔１８が設けられている。
【００２０】
リアケース６には表示窓２１が大きく開口されており、その表示窓２１に平面表示パネル４が装着されている。平面表示パネル４は、使用者が表示面に触れることにより操作が可能なタッチ操作機能を備えている。また、リアケース６の平面表示パネル４の一側には、各種の操作スイッチが設けられている。操作スイッチとしては、例えば、機能モード（静止画、動画、再生等）を選択するモード切替スイッチ２２と、ズーム操作を実行する光学ズーム操作ボタン２３と、各種メニューを選択するメニューボタン２４と、画面表示を切り替える表示切替ボタン２５等を挙げることができるが、その他にもメニューを選択するカーソル等を移動させる方向キー、画面サイズを切り換えたり画面削除を行う画面ボタン等を設けることも可能である。
【００２１】
このような構成を有するカメラケース２の内部に、レンズ鏡筒３や平面表示パネル４等を駆動制御する制御装置が内蔵されている。制御装置は、例えば、配線基板上に所定のマイクロコンピュータ、抵抗やコンデンサその他の電子部品等を搭載することによって構成される。
【００２２】
図４は、沈胴状態にあるレンズ鏡筒３を縦方向に断面して示す説明図である。このレンズ鏡筒３は、カメラケース２の内部においてそのカメラケース２に固定される固定環３１と、この固定環３１に回動可能に支持される可動環３２と、これらによって保持された撮影光学系３３等を備えて構成されている。このレンズ鏡筒３の後部に、撮影光学系３３によって結像された被写体像を撮像するＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等で構成された撮像素子２８が配設されている。この撮像素子２８から出力される撮像信号に基づいて画像データが生成され、その画像データがデジタルスチルカメラ１の各部に供給される。
【００２３】
レンズ鏡筒３の撮影光学系３３は、光学的には３群レンズ構成であり、被写体側から順に配置されている複数のレンズの組合せからなる１群レンズ３４と、同じく複数のレンズの組合せからなる２群レンズ３５と、１又は２以上のレンズの組合せからなる３群レンズ３６と、図示しないローパスフィルタ等から構成されている。１群レンズ３４は１群レンズ枠３７によって保持され、２群レンズ３５は２群レンズ枠３８によって保持され、３群レンズ３６は３群レンズ枠３９によって保持されている。そして、２群レンズ枠３８に、本発明に係るアクチュエータ装置６０が取り付けられている。
【００２４】
この撮影光学系３３では、１群レンズ３４と２群レンズ３５によってズーミング機能が発揮され、この１群レンズ３４及び２群レンズ３５を光軸方向に所定量移動することにより、光学系のズーミング動作を実行することができる。また、３群レンズ３６によってフォーカシング機能が発揮され、３群レンズ３６を光軸方向に所定量移動することにより、光学系のフォーカシング動作を実行することができる。
【００２５】
図５は、レンズ鏡筒３を備えたデジタルスチルカメラ１の概略構成の第１の実施の例を示すブロック図である。このデジタルスチルカメラ１は、レンズ鏡筒３と、制御装置の中心的役割を果す映像記録／再生回路部４１と、その映像記録／再生回路部４１を駆動するためのプログラムメモリやデータメモリその他のＲＡＭやＲＯＭ等を有する内蔵メモリ４２と、撮影された映像等を所定の信号に処理する映像信号処理部４３と、撮影された映像等を表示する平面表示パネル４と、記憶容量を拡大する外部メモリ４４と、レンズ鏡筒３を駆動制御するレンズ鏡筒制御部４５等を備えて構成されている。
【００２６】
映像記録／再生回路部４１は、例えば、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を有する演算回路等を備えて構成されている。この映像記録／再生回路部４１に、内蔵メモリ４２と映像信号処理部４３とレンズ鏡筒制御部４５とモニタ駆動部４６と増幅器５１と２つのインタフェース（Ｉ／Ｆ）４８，４９が接続されている。映像信号処理部４３は、レンズ鏡筒３に取り付けられた撮像素子２８に増幅器５１を介して接続されている。映像信号処理部４３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部４１に入力される。
【００２７】
平面表示パネル４は、モニタ駆動部４６を介して映像記録／再生回路部４１に接続されている。第１のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４８にはコネクタ５２が接続されており、このコネクタ５２に外部メモリ４４が着脱自在に接続可能とされている。また、第２のインタフェース（Ｉ／Ｆ）４９には、カメラケース２に設けられた接続端子５３が接続されている。そして、レンズ鏡筒制御部４５には、レンズ鏡筒３を駆動制御するレンズ駆動部５４と、レンズ鏡筒３の回動量や光軸方向への移動量等を検出する位置センサ５５が接続されている。
【００２８】
かくして、被写体の像がレンズ鏡筒３の撮影光学系３３に入力されて撮像素子２８の結像面に結像されると、その画像信号が増幅器５１を介して映像信号処理部４３に入力される。この映像信号処理部４３で所定の映像信号に処理された信号が映像記録／再生回路部４１に入力される。これにより、映像記録／再生回路部４１から被写体の像に対応した信号がモニタ駆動部４６、内蔵メモリ４２若しくは外部メモリ４４に出力される。その結果、モニタ駆動部４６を介して平面表示パネル４に被写体の像に対応した画像が表示され、或いは、必要により情報信号として内蔵メモリ４２若しくは外部メモリ４４に記録される。
【００２９】
次に、まず、アクチュエータ装置６０の概略を説明し、その後に、アクチュエータ装置６０の構成及び作用を詳細に説明する。レンズ鏡筒３の２群レンズ枠３８に取り付けられているアクチュエータ装置６０は、図６に示すように、第１のアクチュエータ６１と第２のアクチュエータ６２と第３のアクチュエータ６３との３つのアクチュエータを備えて構成されている。
【００３０】
第１〜第３の３つのアクチュエータ６１〜６３は、光学部材を撮影光学系３３の光路ＳＬに対して出し入れするように構成されている。この実施例では、第１のアクチュエータ６１は、固定絞り６５を光路ＳＬに対して出し入れする。第２のアクチュエータ６２は、ＮＤフィルタ６６を光路ＳＬに対して出し入れする。また、第３のアクチュエータ６３は、シャッタ羽根６７を光路ＳＬに対して出し入れする。これにより、固定絞り６５とＮＤフィルタ６６によって光路ＳＬの光量調整が行われ、シャッタ羽根６７によって光路ＳＬの開閉が行われる。
【００３１】
第１〜第３の３つのアクチュエータ６１〜６３は、それぞれヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃと、コイル６９と、回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃと、ベース部材７２等を含んで構成されている。３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、周方向に所定の間隔をあけて連続して形成され、１個のヨーク体６８として一体に構成されている。図７に示すように、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、光路ＳＬの周囲に沿って延在する内側部分７４と、その内側部分７４よりも光路ＳＬから離れた外側に位置し且つ内側部分７４と対向して延在する外側部分７５と、それら内側部分７４と外側部分７５の延在方向の一方の端部を接続する接続部分７６とを有している。そして、隣り合う内側部分７４と内側部分７４が、それぞれ連結部分７７によって連結されている。
【００３２】
更に、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃは、磁性を有する１又は２以上の薄板材が積層されて構成されている。この薄板材の枚数は、それぞれが回動させる光学部材に応じて、それぞれの光学部材を光路ＳＬ中に出没させるに足る強度の磁力によって決定される。このヨーク６８の材料としては、例えば、珪素鋼板、電磁鋼板、純鉄板、鋼板等を使用することができる。このヨーク体６８は、図８に示すように、ベース部材７２に取り付けられている。ベース部材７２は、中央に光が通過する丸穴７３を有するリング状の部材として形成されている。ベース部材７２には、３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃが丸穴７３を囲むように周方向へ等間隔に配置されて設けられている。
【００３３】
３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃには、３つの回動マグネット７１がそれぞれ回動自在に嵌合されている。３つの回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの接続部分７６と反対側において内側部分７４の端部と外側部分７５の端部との間に配置されている。各回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、中心に軸受孔７１ａが貫通された円筒形状とされている。この回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃは、直径方向へ２分割するようにＮ極とＳ極にそれぞれ着磁されており、内側部分７４と外側部分７５の極性に応じて所定角度を回動するように構成されている。そして、回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃの外周面と対向する面積を広くするように、内側部分７４には凹状の湾曲面７９ａがそれぞれ設けられ、外側部分７５には凹状の湾曲面７９ｂがそれぞれ設けられている。
【００３４】
また、３つのヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの内側部分７４には、それぞれコイル８１が装着されている。このコイル８１は、各ヨーク６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃの外側部分７５に装着する構成としてもよい。コイル８１は、ボビンに巻線を巻回することによって形成されるものでもよく、また、ボビンを有さずに電線を巻回して接着剤等で固定することによって形成されるものであってもよい。このコイル８１に通電される電流の方向を変えることにより、内側部分７４を＋（プラス）極として外側部分７５を−（マイナス）極としたり、これとは逆に、内側部分７４を−極として外側部分７５を＋極に変更する切り換え操作を行うことができる。
【００３５】
図６に示すように、３本の支軸７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃによって回動可能に支持された３つの回動マグネット７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃのうち、第１のヨーク６８Ａに対向された第１の回動マグネット７１Ａには固定絞り６５のアーム部６５ａの一端が固定されている。この第１の回動マグネット７１Ａを回動することにより固定絞り６５を、光路ＳＬの中心に一致する第１の位置と、その光路ＳＬから半径方向外側に離れた第２の位置とに選択的に移動させることができる。第２のヨーク６８Ｂに対向された第２の回動マグネット７１ＢにはＮＤフィルタ６６のアーム部６６ａの一端が固定されている。この第２の回動マグネット７１Ｂを回動することによりＮＤフィルタ６６を、光路ＳＬの中心に一致する第１の位置と、その光路ＳＬから半径方向外側に離れた第２の位置とに選択的に移動させることができる。
【００３６】
また、第３のヨーク６８Ｃに対向された第３の回動マグネット７１Ｃにはシャッタ羽根６７の一端が固定されている。シャッタ羽根６７は、光路ＳＬを開閉可能な２枚の羽根体６７ａ，６７ｂの組み合わせからなり、第３の支軸７８Ｃによって回動可能に支持されている。各羽根体６７ａ，６７ｂにはカム溝８３が設けられており、それらのカム溝８３にはカムピン８４が摺動可能に係合されている。このカムピン８４を図示しない羽根開閉機構によって移動させることにより、２つの羽根体６７ａ，６７ｂを近づけて光路ＳＬを閉鎖する第１の位置と、２つの羽根体６７ａ，６７ｂを遠ざけて光路ＳＬを開放する第２の位置とに選択的に移動させることができるようになっている。
【００３７】
次に、アクチュエータ装置６０の詳細を、図９〜図１６を参照して説明する。図９〜図１３は、本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例の具体的構成を示すもので、このアクチュエータ装置１００は、回動マグネット１０１と回動アーム１０２と駆動ピン１０３と支持軸１０４とコア１０５とコイル１０６等を備えて構成されている。
【００３８】
図９〜図１１に示すように、回動マグネット１０１は、横断面形状が円形をなし且つ軸心部分を軸方向に貫通する軸方向穴１１１を有するパイプ状の中空軸体からなる。この回動マグネット１０１は、焼結加工によって形成されている（焼結マグネット）。この回動マグネット１０１の材料としては、例えば、ネオジムを主原料として、これに鉄等を加えたネオジム化合物や、サマリウムを主原料として、これにコバルト等を加えたサマリウム化合物が好適である。
【００３９】
この回動マグネット１０１の外径は、例えば、４ｍｍ程度と比較的大である。この場合には、回動マグネット１０１の外周面の研磨加工が可能である。そのため、所定の外径寸法に対して所定の公差（例えば、±０．０３ｍｍ）が得られるように、回動マグネット１０１の外周面に研磨加工を加える。その一方、回動マグネット１０１の内径は、例えば、１ｍｍ程度と小さいため、研磨加工を施すことができない。そのため、回動マグネット１０１の内面は、焼結加工を施したままの焼結面である。この場合、回動マグネット１０１の内面の公差は、例えば、±０．１ｍｍ程度である。
【００４０】
このマグネット１０１は、ある直径方向に対してＮ極とＳ極に２極着磁されていて、図１３において、例えば、２つのコア片１０５ａ，１０５ｂが延在する方向と直交するＸ軸に対して、±１５度の角度で回動できるように構成されている。そして、コア１０５との間に生ずる磁気ばねにより、非通電時においても、必ず＋１５度若しくは−１５度の角度位置に保持されるように構成している。更に、コイルへの通電方向の＋−を切り替えることにより、元いたポジションから反対側のポジションへ回動変位するようにしている。
【００４１】
回動アーム１０２は、カップ状に形成された軸受部１６１と、この軸受部１６１の外周面から半径方向外側へ突出するように形成されたアーム部１６２と、軸受部１６１の一面の中央から軸方向へ突出するように形成された枢軸１６３とを有している。軸受部１６１は円盤状をなしており、その一方の面の中央に、軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴１６４を有する枢軸１６３が一体に設けられている。更に、軸受部１６１の一面には、周方向に連続する環状溝が設けられており、この環状溝によって回動マグネット１０１の軸方向の一端を固定するための嵌合穴１６５が形成されている。
【００４２】
そして、回動アーム１０２のアーム部１６２の先端部であって枢軸１６３が突出する側と反対側の面に、枢軸１６３と反対側に突出する駆動ピン１０３が設けられている。回動マグネット１０１と回動アーム１０２は、回動マグネット１０１の軸方向の一端を軸受部１６１の嵌合穴１６５に嵌め込むことによって一体的に構成されている。回動マグネット１０１と回動アーム１０２の結合手段は、嵌合穴１６５に回動マグネット１０１の軸方向の一端を圧入することによって固定してもよく、また、嵌合穴１６５に接着剤を塗布して接着剤で接合することによって固定してもよい。回動アーム１０２の材質としては、例えば、ＡＢＳやＰＣ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【００４３】
この回動アーム１０２を回動自在に支持するため、ベース部材７２には支持軸１０４が設けられている。支持軸１０４の基部には、回動マグネット１０１の外径と同程度の直径を有する座部１６６が設けられている。回動アーム１０２は、この座部１６６に接触して回動される。いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、枢軸１６３の外径及び内径をＳ１，Ｓ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｓ１＞Ｓ２＞Ｄという関係がある。この場合、枢軸１６３の内径Ｓ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と枢軸１６３の外径Ｓ１との間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００４４】
コア１０５は、平面形状がコ字状をなすように形成されており、２つの対向するコア片１０５ａ，１０５ｂが互いに平行に延在されている。このコア１０５の材料としては、例えば、珪素鋼板、電磁鋼板、純鉄板、鋼板等を用いることができる。一方のコア片１０５ａには、コイル１０６が装着されている。
【００４５】
コイル１０６は、断面形状が四角形の枠体をなすボビン１１３と、このボビン１１３に所定巻数だけ巻回されたコイル線１１４とを有している。図１２に示すように、ボビン１１３の中央穴にコア１０５の一方のコア片１０５ａが挿入され、コア１０５に対してボビン１１３が固定されて移動不能とされている。図１３に示すように、コア１０５の２つのコア片１０５ａ，１０５ｂの間に回動マグネット１０１が介在されている。
【００４６】
回動マグネット１０１は、図１０に示すように、その軸方向穴１１を貫通する支持軸１０４によって、ベース部材（地板）７２の平面方向と直交する垂直方向へ軸方向穴１１を向けた状態で当該ベース部材７２に回動自在に支持されている。ベース部材７２には、回動マグネット１０１と一体の駆動ピン１０３が挿通される長穴１１６が設けられている。この長穴１１６は、支持軸１０４を中心として円弧状に延在されており、その曲率半径は、支持軸１０４から駆動ピン１０３までの長さと等しくなるように構成されている。
【００４７】
支持軸１０４の先端は、ベース部材（地板）７２の一部をなす軸受ブラケット１２１によって回動自在に支持されている。軸受ブラケット１２１は、短冊状をなす板材の長手方向の２箇所を９０度に折り曲げたようなクランク形状をなしている。この軸受ブラケット１２１の一方の平面部１２１ａには軸受穴１２２が設けられている。この軸受穴１２２に支持軸１０４の先端部が嵌合され、回動自在に支持されている。また、軸受ブラケット１２１の他方の平面部１２１ｂには、この軸受ブラケット１２１をベース部材７２にねじ止めするための挿通孔１２３と、軸受ブラケット１２１をベース部材７２の所定位置に位置決めするための位置決め孔１２４とが設けられている。
【００４８】
この軸受ブラケット１２１の挿通孔１２３に対応してベース部材７２にはねじ孔１１７が設けられている。そして、軸受ブラケット１２１の位置決め孔１２４に対応してベース部材７２には位置決め突起１１８が設けられている。この位置決め突起１１８に位置決め孔１２４を嵌合すると共に、固定ねじ１２５の軸部を挿通孔１２３に挿通し、ねじ孔１１７にねじ軸を螺合して締め込む。これにより、軸受ブラケット１２１がベース部材７２に締め付けられて固定される。
【００４９】
また、ベース部材７２には、コア１０５を所定位置に位置決めして固定支持するための支持部１３１が設けられている。支持部１３１の上面には、コア１０５の中間部を係合して支持する支持溝１３２が設けられている。この支持溝１３２にコア１０５の中間部を係合支持することにより、図１３に示すように、コア１０５の２つのコア片１０５ａ，１０５ｂ間に回動マグネット１０１が介在されるように構成されている。ベース部材７２及び軸受ブラケット１２１の材料としては、例えば、ＡＢＳやＰＣ等のエンジニアリングプラスチックが好適である。
【００５０】
かくして、図１３に示す状態において、コイル１０６のコイル線１１４にある方向へ向けて（例えば、一端１１４ａから他端１１４ｂに向けて）電流を流すことにより、コア１０５の一方のコア片１０５ａがＮ極になり他方のコア片１０５ｂがＳ極になると、それらの極に対向する回動マグネット１０１の極と一致することになる。これにより、対向する極間において互いに反発力が生じ、回動マグネット１０１が時計方向（又は反時計方向）に回動する。その結果、回動マグネット１０１と一体化された回動アーム１０２に設けた駆動ピン１０３が、回動マグネット１０１と同じ角度を回動する。この駆動ピン１０３の回動により、所望の光学部材、例えば、前述した固定絞りやＮＤフィルタを回動させて光路ＳＬ中に出し入れさせたり、シャッタ羽根を開閉させたり等することができる。
【００５１】
図１４は、前述したコア１０５の変形実施例を示すものである。このコア１３５は、回動マグネット１０１に対向する２つのコア片１３５ａ，１３５ｂの内面に湾曲面１３６ａ，１３６ｂを設け、回動マグネット１０１に対向する面積を大きくして発生する磁力の強度を高めるようにしたものである。
【００５２】
図１５は、アクチュエータ装置の第２の実施の例を示すものである。このアクチュエータ装置１７０が前記アクチュエータ装置１００と異なるところは、回動アーム１７１が異なる点と、回動マグネット１０１の軸方向の一端に軸受蓋１７２を設けた点である。そのため、ここでは回動アーム１７１が回動アーム１０２と異なる点と軸受蓋１７２について重点的に説明し、同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５３】
回動アーム１７１が回動アーム１０２と異なる点は、枢軸１６３を取り除いたところである。回動アーム１７１は、軸受部１６１と同様の軸受部１７３とアーム部１７４を有している。回動アーム１７１の軸受部１７３の一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１７５が設けられている。そして、軸受部１７３の中央には、枢軸１６３の軸方向穴１６４と同様の軸受穴１７６が設けられている。更に、アーム部１７４の先部に、一面側に突出する駆動ピン１０３が設けられている。
【００５４】
軸受蓋１７２は、軸受部１７３と略同様の構成を有しており、その一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１７５が設けられている。そして、軸受蓋１７２の中央には、軸受穴１７６と同様の軸受穴１７８が同一軸心線上に設けられている。この軸受蓋１７２が、回動マグネット１０１の軸方向の一端に嵌合されて一体的に固定されている。この回動マグネット１０１に対する軸受蓋１７２の固定手段は、回動アーム１０２と同様であり、圧入してもよく、また、接着剤を用いて接合するようにしてもよい。その他の構成は、前記実施例と同様である。
【００５５】
いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、回動アーム１７１の軸受部１７３の軸受穴１７６及び軸受蓋１７２の軸受穴１７８の直径をＳ２，Ｓ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｓ２＞Ｄという関係がある。この場合、軸受穴１７８の直径Ｓ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００５６】
図１６は、アクチュエータ装置の第３の実施の例を示すものである。このアクチュエータ装置１８０が前記アクチュエータ装置１００と異なるところは、回動アーム１８１の構造と、この回動アーム１８１をベース部材７２に支持する支持構造である。そのため、ここでは、これらの異なる点について重点的に説明し、同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。なお、回動マグネット１０１は、前述した実施例のものと同一である。
【００５７】
回動アーム１８１は、支持軸１８２と軸受部１８３とアーム部１８４を有している。回動アーム１８１の軸受部１８３の一面には、周方向に連続する環状溝からなる嵌合穴１８５が設けられている。そして、軸受部１８３の中央には、アーム部１８４が延びる方向と直交する方向に延在する支持軸１８２が設けられている。支持軸１８２は、軸受部１８３の一面から第１の方向へ突出する第１の軸部１８２ａと、軸受部１８３の他面から第１の方向と反対側の第２の方向へ突出する第２の軸部１８２ｂとを有している。この支持軸１８２の両端を回動自在に支持するため、軸受ブラケット１２１には第１のボス部１９１が設けられ、ベース部材７２には第２のボス部１９２が設けられている。２つのボス部１９１，１９２は、同一軸心線上に位置するように対向されている。
【００５８】
いま、回動マグネット１０１の外径及び内径をＭ１，Ｍ２、支持軸１０４の直径をＤとすると、これらの間には、Ｍ１＞Ｍ２＞Ｄという関係がある。この場合、ボス部１９１，１９２に設けた軸受穴の直径Ｓ２と支持軸１８２の直径Ｄとの間の隙間Ｚ２は、回動マグネット１０１の内径Ｍ２と支持軸１０４の直径Ｄとの間の隙間Ｚ１よりも十分に小さい値となるようにする。このとき、回動マグネット１０１の内径Ｍ２には±０．１程度のバラツキが生じることを考慮して、隙間Ｚ１は、適当な大きさのクリアランスが空くよう十分に逃げておく。
【００５９】
図１５及び図１６に示すような構成とすることによっても、前記実施例と同様の効果を得ることができる。因みに、従来のこの種のアクチュエータ装置においては、回動マグネットに使用されるマグネットの直径は３ｍｍ程度が限度であったが、本発明においては、マグネットの直径を０．６ｍｍ〜１．０ｍｍ程度にまで小さくすることが可能になった。これの主な要因は、（１）マグネットの原料にネオジム化合物やサマリウム化合物を使用すること、（２）軸部を別部材で形成して、その後に接合すること、等があると考えられる。また、一般的に、焼結マグネット（ネオジムマグネット若しくはサマリウムマグネット）は、異形に成形することが困難であり、円柱状に加工することが、コスト的（経済性）にも精度や信頼性等の点からも好ましい。
【００６０】
前述したような構成を備えたデジタルスチルカメラ１は、例えば、次のようにして使用することができる。図１は、レンズ鏡筒３におけるレンズバリアユニットの開閉ばねを閉じて光学レンズ系を閉じた状態、即ち、非撮影状態を示している。この場合には、デジタルスチルカメラ１の電源はオフの状態となる。また、図２は、レンズバリアユニットの開閉ばねを開いて光学レンズ系を開放した状態、即ち、撮影可能状態を示している。この撮影可能状態は、電源ボタン１４を操作して電源をオンとすることによって自動的に実行される。その結果、デジタルスチルカメラ１が、図１に示す形態から図２に示す形態に変化することになる。
【００６１】
その後、デジタルスチルカメラ１の撮影可能状態において、被写体に撮影レンズを向けてシャッタボタン１５を押すことにより、その被写体を撮影してその画像を取り込むことができる。この際、光学ズーム操作ボタン２３を操作することにより、像点の位置を変えることなく、その操作方向に応じて焦点距離を連続的に変化させて、ワイド（広角）画面又はテレ（望遠）画面を得ることができる。
【００６２】
以上説明したように、本発明によれば、光学装置のアクチュエータ装置において、従来装置よりも小型化が可能であって、高トルクを発生することができる。そのため、シャッタスピードの高速化を図ることができると共に、固定絞りやＮＤフィルタ等の光学部品の光路に対する出し入れを高速で行うことができる。
【００６３】
本発明は、前述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを適用した例について説明したが、デジタルビデオカメラ、カメラ付きパーソナルコンピュータ、カメラ付き携帯電話その他の撮像装置にも適用できるものである。更に、光学レンズとして３群レンズを用いた例について説明したが、４群レンズ以上であってもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒収納状態の斜視図である。
【図２】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒繰出し状態の斜視図である。
【図３】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラを背面から見た斜視図である。
【図４】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラに用いて好適なレンズ鏡筒の縦断面図である。
【図５】本発明の撮像装置の第１の実施の例を示すデジタルスチルカメラの概略構成を表したブロック説明図である。
【図６】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示す斜視図である。
【図７】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すもので、コア体に回動マグネットが配置された状態の説明図である。
【図８】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すもので、アクチュエータ装置のベース部材の平面図である。
【図９】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動マグネットの第１の実施の例を示す斜視図である。
【図１０】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すアクチュエータ装置の断面図である。
【図１１】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例を示すアクチュエータ装置の分解斜視図である。
【図１２】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係るコアとコイルの斜視図である。
【図１３】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係るコアとコイルの平面図である。
【図１４】本発明のアクチュエータ装置の第２の実施の例に係るコアとコイルの平面図である。
【図１５】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動アームの第２の実施の例を示す断面図である。
【図１６】本発明のアクチュエータ装置の第１の実施の例に係る回動アームの第３の実施の例を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明のアクチュエータ装置に係る円筒形の回動マグネットを説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…デジタルスチルカメラ（撮像装置）、 ２…カメラケース、 ３…レンズ鏡筒、 ２８…撮像素子、 ３３…撮影光学系、 ６０，１００，１７０，１８０…アクチュエータ装置、 ６５…固定絞り（光学部材）、 ６６…ＮＤフィルタ（光学部材）、 ６７…シャッタ羽根（光学部材）、 ７２…ベース部材（地板）、 １０１…回動マグネット、 １０２，１７１，１８１…回動アーム、 １０３…駆動ピン、 １０４，１８２…支持軸、 １０５，１３５…コア、 １０６…コイル、 １１１…軸方向穴、 １２１…軸受ブラケット、 １２２，１７６，１７８…軸受穴、 １６１，１７３，１８３…軸受部、 １６２，１７４，１８４…アーム部、 １６５，１７５，１７７，１８５…嵌合穴、 １７２…軸受蓋、 １９１，１９２…ボス部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学装置の光路の外側に配置されるコアと、
前記コアに巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、
前記回動マグネットと一体に回動される回動アームと、
前記回動アームに設けられた駆動ピンと、
前記コアを固定して支持すると共に前記回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を備え、
前記回動マグネットの回動に基づき回動される前記駆動ピンの回動により光学部材を前記光路に対して出し入れさせるアクチュエータ装置であって、
前記回動アームに、前記回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、
前記ベース部材又は前記回動アームに、前記軸方向穴を貫通する支持軸を設け、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記回動アームの支持穴又は前記ベース部材の支持穴との間の隙間を前記支持軸と前記軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、前記回動マグネットの回動時、前記支持軸が前記軸方向穴に接触しない構成とした
ことを特徴とする光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記支持軸は、前記ベース部材に設け、
前記支持穴は、前記回動アームの前記嵌合穴と同心に設けた円筒形の枢軸の軸方向穴からなる
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記支持軸は、前記ベース部材に設け、
前記支持穴は、前記回動アームの前記嵌合穴と同心に設けた第１の軸受穴と、前記回動マグネットの軸方向の一端に固定された軸受蓋に設けた第２の軸受穴とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記支持軸は、前記回動アームに設け、当該支持軸の軸方向の両端を前記ベース部材で回動自在に支持した
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記回動マグネットは、少なくとも磁性材料を有する焼結素材で焼結により形成した
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記回動マグネットは、ネオジム化合物又はサマリウム化合物を主原料として形成したことを特徴とする請求項５記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項７】
レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、
前記レンズ鏡筒の内部に保持されると共に被写体からの像を前記撮像素子に導く撮影光学系と、
前記撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置であって、
前記アクチュエータ装置は、
光学装置の光路の外側に配置されるコアと、
前記コアに巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、
前記回動マグネットと一体に回動される回動アームと、
前記回動アームに設けられた駆動ピンと、
前記コアを固定して支持すると共に前記回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を有し、
前記回動アームに、前記回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、
前記ベース部材又は前記回動アームに、前記軸方向穴を貫通する支持軸を設け、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記回動アームの支持穴又は前記ベース部材の支持穴との間の隙間を前記支持軸と前記軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、前記回動マグネットの回動時、前記支持軸が前記軸方向穴に接触しない構成として、
前記回動マグネットの回動に基づき回動される前記駆動ピンの回動により光学部材を前記光路に対して出し入れさせる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
光学装置の光路の外側に配置されるコアと、
前記コアに巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、
前記回動マグネットと一体に回動される回動アームと、
前記回動アームに設けられた駆動ピンと、
前記コアを固定して支持すると共に前記回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を備え、
前記回動マグネットの回動に基づき回動される前記駆動ピンの回動により光学部材を前記光路に対して出し入れさせるアクチュエータ装置であって、
前記回動アームに、前記回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、
前記ベース部材又は前記回動アームに、前記軸方向穴を貫通する支持軸を設け、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記回動アームの支持穴又は前記ベース部材の支持穴との間の隙間を前記支持軸と前記軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、前記回動マグネットの回動時、前記支持軸が前記軸方向穴に接触しない構成とした
ことを特徴とする光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項２】
前記支持軸は、前記ベース部材に設け、
前記支持穴は、前記回動アームの前記嵌合穴と同心に設けた円筒形の枢軸の軸方向穴からなる
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項３】
前記支持軸は、前記ベース部材に設け、
前記支持穴は、前記回動アームの前記嵌合穴と同心に設けた第１の軸受穴と、前記回動マグネットの軸方向の一端に固定された軸受蓋に設けた第２の軸受穴とからなる
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項４】
前記支持軸は、前記回動アームに設け、当該支持軸の軸方向の両端を前記ベース部材で回動自在に支持した
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項５】
前記回動マグネットは、少なくとも磁性材料を有する焼結素材で焼結により形成した
ことを特徴とする請求項１記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項６】
前記回動マグネットは、ネオジム化合物又はサマリウム化合物を主原料として形成したことを特徴とする請求項５記載の光学装置のアクチュエータ装置。
【請求項７】
レンズ鏡筒に取り付けられる撮像素子と、
前記レンズ鏡筒の内部に保持されると共に被写体からの像を前記撮像素子に導く撮影光学系と、
前記撮影光学系の光路に対して光学部材を出し入れさせるアクチュエータ装置と、を備えた撮像装置であって、
前記アクチュエータ装置は、
光学装置の光路の外側に配置されるコアと、
前記コアに巻回されるコイルと、
前記コイルへの通電により前記コアから出力される磁界の向きに対応した方向に回動され且つ軸心部分に軸方向に貫通する軸方向穴を有する円筒形の回動マグネットと、
前記回動マグネットと一体に回動される回動アームと、
前記回動アームに設けられた駆動ピンと、
前記コアを固定して支持すると共に前記回動マグネットを回動可能に支持するベース部材と、を有し、
前記回動アームに、前記回動マグネットの軸方向の一端が嵌合される嵌合穴を設け、
前記ベース部材又は前記回動アームに、前記軸方向穴を貫通する支持軸を設け、
前記支持軸と当該支持軸を支持する前記回動アームの支持穴又は前記ベース部材の支持穴との間の隙間を前記支持軸と前記軸方向穴との間の隙間よりも小さくし、前記回動マグネットの回動時、前記支持軸が前記軸方向穴に接触しない構成として、
前記回動マグネットの回動に基づき回動される前記駆動ピンの回動により光学部材を前記光路に対して出し入れさせる
ことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００８−９２７４２（Ｐ２００８−９２７４２Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７３２５５（Ｐ２００６−２７３２５５）
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月４日（２００６．１０．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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