JP2000295831A - ムービングコイルユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化が可能で、さらにコイルの位置決め精
度および外乱振動に対する保持精度を向上させることの
できるムービングコイルユニットを提供することを目的
とする。 【解決手段】 本ユニット１は、平面視８の字状に巻回
された励磁コイル６と、この励磁コイル６に対向配置さ
れ、平面視０の字状に巻回された検出コイル７と、励磁
コイル６に交流を印加する交流印加手段８と、この交流
印加手段８により励磁コイル６に交流が印加されたとき
に検出コイル７に発生する起電力を検出する起電力検出
手段９とを備えるとともに、ムービングコイル４の中央
に検出コイル７を取り付け、磁石２、３の中間に励磁コ
イル６を取り付けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ムービングコイル
ユニットに関し、例えばカメラのＡＦ機構に使用される
ムービングコイルユニットに好適である。

【０００２】

【従来の技術】ムービングコイルユニットは、小型機械
等のアクチュエータとして使用されるもので、例えば図
１７に示すように、一端を固定したばね１０１の他端に
連結され且つ電源に接続された円環状のムービングコイ
ル１０２と、ムービングコイル１０２に磁界を作用させ
る２個の磁石１０３、１０４と、これらの磁石１０３、
１０４のＮ極とＳ極を磁気的及び構造的に連結する上側
ヨーク１０５、下側ヨーク１０６等から構成されている
（図中の矢印Ｐは磁石１０３、１０４の各Ｎ、Ｓ極配置
に対応する磁力線の方向を示している）。

【０００３】このようなムービングコイル１０２に上記
電源から図中のＱ方向に電流を流すと、ムービングコイ
ル１０２にはフレミングの左手の法則による電磁力が働
き、ムービングコイル１０２はばね１０１の弾性力に抗
して図中のＲ方向に動き出す。一方、ムービングコイル
１０２に流す電流の方向を上記Ｑ方向と逆の方向とする
と、ムービングコイル１０２は上記Ｒ方向と逆の方向に
動き出す。そして、いずれの場合にも、外乱がなけれ
ば、この電磁力とばね１０１の弾性力とのつりあったと
ころにムービングコイル１０２は静止する。したがっ
て、ムービングコイル１０２の位置は、ムービングコイ
ル１０２に流す電流で決まる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記ムービングコイル
ユニットでは、ばね１０１のばね定数のばらつき、ばね
１０１のヒステリシスおよび組み付け誤差により接触し
た部材間の摩擦力の変化等により、ムービングコイル１
０２の位置決め誤差が生じ易い。このことは、ばねの代
わりに又はばねとともに空気ダンパを設けた場合、ある
いは、部材間の摩擦力のみが作用する場合にも当てはま
る。

【０００５】また自己保持機構を有さないムービングコ
イルユニットの場合、外乱振動が加わるとムービングコ
イル１０２が振動し、ムービングコイル１０２の保持精
度が低下するという問題がある。例えばムービングコイ
ル１０２をカメラの自動焦点合わせ（ＡＦ）機構に搭載
した場合、ムービングコイル１０２の位置決めはＡＦア
ルゴリズムにより行うことができるが、保持精度の低下
はピントのずれにつながる。

【０００６】一方、機械的な自己保持機構を有するムー
ビングコイルユニットの場合、ユニットの寸法が大きく
なるという問題がある。また、フォトインタラプタ等の
位置検出手段を用いて位置情報をフィードバックする方
法も考えられるが、位置検出手段をユニット外部に配置
しなければならないので、この場合も寸法上の問題があ
る。例えば直径２０ｍｍの球体内にＡＦ機構を搭載した
光学系を配置する場合を想定してみれば、アクチュエー
タであるムービングコイルユニットはできるだけ小型で
あることが望ましいことが容易に理解できる。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、外部に新たな装置を配置することなく、ムービング
コイルの位置決め精度および外乱振動に対する保持精度
を向上させることのできるムービングコイルユニットを
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、環状
に巻回され且つ電源に接続されたムービングコイルと、
上記ムービングコイルに対向配置されて該ムービングコ
イルに磁界を作用させる磁石とからなるユニット本体を
具備したムービングコイルユニットにおいて、上記磁石
に対するムービングコイルの移動位置を電磁誘導作用を
利用して検出する位置検出部を上記ユニット本体内に配
設したことを特徴とするムービングコイルユニットとし
て構成されている。

【０００９】このような構成によれば、ムービングコイ
ルの移動位置を電磁誘導作用を利用して検出する位置検
出部がユニット本体内に配設されるので、ムービングコ
イルユニット外部に位置検出部を配置する必要がなくな
り、ムービングコイルユニットを小型化できる。またム
ービングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付け
る必要もないため、この点でもムービングコイルユニッ
トを小型化できる。

【００１０】例えば上記位置検出部が、環状に巻回され
た励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状
に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに
交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電
力を検出するものであるか（請求項２）、あるいは、上
記位置検出部が、第１、第２のループとして上記ムービ
ングコイルの移動方向に並設され、互いに逆極性に励磁
電源に接続された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向
配置され、環状に巻回された検出コイルとからなり、上
記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイル
に発生する起電力を検出するものであるとしてもよい
（請求項３）。

【００１１】さらに、上記検出コイルと上記励磁コイル
のうちのいずれか一方を上記ムービングコイル側に取り
付け、かつ他方を上記磁石側に取り付けてもよい（請求
項４）。このように、ムービングコイルユニットにおけ
る位置検出部の組み込みの自由性がある。

【００１２】さらに、上記ムービングコイルが、上記励
磁コイルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ム
ービングコイルの中央に配置したものであるとするか
（請求項５）、又は／及び、上記磁石が同一平面内に平
行配置された２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上
記検出コイルのうちの他方を該２個の磁石の中間に配置
したものであるとしてもよい（請求項６）。このよう
に、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組
み込みの自由性がある。

【００１３】さらに、上記検出された起電力に基づいて
上記ムービングコイルに流す電流を制御する電流制御手
段を具備すれば（請求項７）、ムービングコイルの位置
情報がフィードバックされるので、ムービングコイルの
位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。
例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービ
ングコイルの保持精度を向上させることにより、ピント
のずれを抑えることができる。

【００１４】さらに、上記検出された起電力中の位相情
報を検波処理によって抽出する位相検波器を具備すれば
（請求項８）、検出信号から直流成分を除去されたムー
ビングコイルの位置情報が得られるので、ムービングコ
イルの位置決め精度及び保持精度を一層向上させること
ができる。

【００１５】さらに、上記電流制御手段が、上記位相検
波器により抽出された位置情報を比例動作としてフィー
ドバック処理するものであるとするか（請求項９）、又
は／及び、上記電流制御手段が、上記位相検波器により
抽出された位置情報を微分動作としてフィードバック処
理するものであるとすれば（請求項１０）、適正な制御
特性が得られるので、ムービングコイルの位置決め精度
及び保持精度を一層向上させることができる。

【００１６】その結果、外部に新たな装置を配置するこ
となく、ムービングコイルの位置決め精度および外乱振
動に対する保持精度を向上させることのできるムービン
グコイルユニットを得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
のいくつかの実施形態について説明し、本発明の理解に
供する。なお、以下の実施形態は本発明を具体化したも
の一例であって、本発明の技術的範囲を限定するもので
はない。

【００１８】（実施形態１）図１は本発明の実施形態１
にかかるムービングコイルユニットの概略構成図であ
る。同図１に示すように、本発明の実施形態１にかかる
ムービングコイルユニット（以下、「本ユニット」とい
う。）１は、同一平面内に平行配置された２個の永久磁
石２、３と、磁石２、３に対向配置され、円環状に巻回
されたムービングコイル４と、ムービングコイル４に流
す電源電流を制御する電流制御手段５とを具備している
点で従来例と共通する。しかし、本ユニット１は、第
１、第２ループをなすように平面視８の字状に巻回され
た励磁コイル６と、励磁コイル６に対向配置され、平面
視０の字状に巻回された検出コイル７と、励磁コイル６
の両ループに互いに逆極性に接続された交流印加手段
（励磁電源に相当）８と、交流印加手段８により励磁コ
イル６の両ループにそれぞれ交流が印加されたときに検
出コイル７に発生する起電力を検出する起電力検出手段
９とを備えるとともに、励磁コイル６の縦方向と平行に
検出コイル７が励磁コイル６に対して相対的に移動可能
となるように検出コイル７をムービングコイル４内側に
取り付け、かつ励磁コイル６を磁石２、３側に取り付け
た点で従来例と異なっている。なお、ここでは励磁コイ
ル６の両ループは、平面視で略等しい面積の２つの空間
領域を有しており、これら２つの空間領域が線対称に形
成されている。また、励磁コイル６と検出コイル７と
で、ムービングコイル４の位置を検出する位置検出部１
０を構成しているが、この構成については、上記した８
の字状コイルと０の字状コイルとの組み合わせの他にも
種々のものがある。

【００１９】以下、本ユニット１をカメラの自動焦点合
わせ（ＡＦ）機構に搭載したときの詳細構成について図
２〜図５を参照して説明する。図２〜図５は実施形態１
のムービングコイルユニットを搭載したカメラのＡＦ機
構の構造を示す図で、図２は正面図、図３は側面図、図
４は上面図及び図５は側断面図である。図中には、直径
約２０ｍｍの球体２０内に本ユニット１を搭載したＡＦ
機構が配置されている。球体２０にはこの他にも図示し
ないアクチュエータが配置されており、寸法的余裕はな
い。

【００２０】ＡＦ機構は、ピント検出部、演算制御部お
よびレンズ駆動部からなる。このうちピント検出部は、
いわゆるＡＦモジュールと呼ばれる要素で、図２〜図５
に示すように、検出光学系（ＡＦレンズ）２１と検出素
子（ＣＣＤ）２２で構成されている。演算制御部は、Ｃ
ＣＤ２２からの像情報およびＡＦレンズ２１からのレン
ズ情報を所定のＡＦアルゴリズムにしたがって高速演算
するものである。レンズ駆動部は、演算制御部の演算結
果に基づいてＡＦレンズ２１の進退、フォーカシングを
駆動する機構で、本ユニット１は、そのようなレンズ駆
動部のアクチュエータとして使用される。

【００２１】本ユニット１を搭載したＡＦ機構では、Ａ
Ｆレンズ２１を内部配置した鏡胴２３をカメラ本体２４
上に弾性的に支持する板状のばね２５、２６を備えてお
り、本ユニット１のムービングコイル４はこれらのばね
２５、２６の弾性力に抗して鏡胴２３を前後方向に駆動
するようになっている。磁石２、３は上側ヨーク１１の
下面に取り付けられており、さらに下方に配置された下
側ヨーク１２との間に有意な隙間ｄを形成している。こ
の隙間ｄにムービングコイル４が移動可能に挿入されて
いる。上側ヨーク１１と下側ヨーク１２は、接続部２７
を介してカメラ本体２４にビス止め等の適当な方法にて
しっかりと固定されている。そして、磁石２、３のＮ極
とＳ極を磁気的及び構造的に連結する役割を果たし、磁
石２、３の磁界による磁束分布を所望の形に近づける。
ムービングコイル４はこの磁束中に配置されている（上
記図１７参照）。

【００２２】一方、ばね２５、２６は円筒形の鏡胴２３
をその前後（すなわちＡＦレンズ２１の進退方向）で挟
み込むように配置され、両者で平行ばねを形成してい
る。したがって、ばね２５、２６はＡＦレンズ２１の進
退方向にのみたわませることができる。ムービングコイ
ル４は円環状に巻回されることによって、コイルだけで
移動子をなすものであり、鏡胴２３を跨ぐようにコイル
両端部から接続部２８、２９がそれぞれ下方に延設さ
れ、鏡胴２２の両側面に固定されている。したがって、
ムービングコイル４は鏡胴２３の前後に配置されたばね
２５、２６を介してカメラ本体２４に弾性的に連結さ
れ、いわゆる自己保持機構を有さない。

【００２３】ムービングコイル４に電源からの電流を図
中のＡＡ方向に流すと、ムービングコイル４にはフレミ
ングの左手の法則による電磁力が働いてムービングコイ
ル４は図中のＢＢ方向に動き出す。一方、ムービングコ
イル４に上記ＡＡ方向と逆の方向に電流を流すと、ムー
ビングコイル４は上記ＢＢ方向と逆の方向であるＣＣ方
向に動き出す。いずれの場合にも、外乱がなければ、こ
の電磁力とばね２５、２６の弾性力とのつりあったとこ
ろにムービングコイル４は静止する。したがって、ムー
ビングコイル４の位置は、ムービングコイル４に流す電
流で決まる。この点については、従来例で説明した通り
である。しかし、本実施形態１では、カメラ本体２４に
上側ヨーク１１等を介して取り付けられた磁石２、３に
対するムービングコイル４の移動量を、電磁誘導作用を
利用して、検出する位置検出部１０をユニット本体内に
備えたので、従来例のような不具合を解消することがで
きる。以下、本ユニット１の位置検出部１０について詳
述する。

【００２４】（１）位置検出部の構成 図１においては、励磁コイル６は上側ヨーク１１または
磁石２、３間に接着材等の適当な方法にて振動時にも脱
落しないようにしっかりと固定されている。一方、検出
コイル７はムービングコイル４の円環内に上記と同様の
方法にて固定されている。励磁コイル６、検出コイル
７、上側ヨーク１１、下側ヨーク１２、ムービングコイ
ル４より位置検出部１０が構成され、各構成要素の中心
１３は、ムービングコイル４に電流を流す前である初期
状態では一致するように調整されている。この初期状態
における励磁コイル６と検出コイル７との位置関係は、
平面視では、図６に示すようになっており、検出コイル
７は、図中の矢印ＸＸで示す移動方向においては励磁コ
イル６の長さよりも検出コイル７の前後移動ストローク
分（すなわちムービングコイル４の前後移動ストローク
分）Ｓ、Ｓだけ短いか、または、それ以上短くなってい
る。また、移動方向ＸＸと直角の矢印ＹＹで示す非移動
方向においては励磁コイル６の長さと等しいか、また
は、それ以下の長さとなっている。したがって、検出コ
イル７は、そのループの内側に励磁コイル６の外形に対
して平面視で少なくともその移動ストローク分だけ小さ
い面積の空間領域を有することになる。以下、このよう
な構成を有する位置検出部１０の動作原理等について説
明する。

【００２５】（２）位置検出部の動作原理等 図７〜図９に検出原理を示す。励磁コイル６に交流を入
力すると、８の字状コイルの各空間領域に交流磁界が発
生する。いま、図７（ａ）に示すように、励磁コイル６
の図面上で左側のコイルには反時計回りに電流が流れて
いるとすると、この左側のコイル内側の領域Ｉには一定
の密度分布で上向きの磁束３０が発生する。また、これ
と同時に励磁コイル６の図面上で右側のコイルには時計
回りに電流が流れているとすると、この右側のコイル内
側の領域ＩＩには一定の密度分布で下向きの磁束３１が
発生する。検出コイル７が励磁コイル６の中心にある初
期状態では、検出コイル６内側の図面上で左側の領域Ｉ
ＩＩａを通る上向きの磁束３０の量と、図面上で右側の
領域ＩＩＩｂを通る下向きの磁束３１の量はほぼ等しい
ので、磁気的バランスが保たれて検出コイル７には起電
力が生じない。

【００２６】図７（ｂ）はこのときに検出コイル７に発
生する起電力の大きさと位相とをそれぞれを示してい
る。励磁コイル６の領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイ
ル部分に印加される交流はその大きさが同一で逆位相と
なっているため、領域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向き
の磁束が同量づつ発生している。ここで検出コイル７は
領域Ｉ、ＩＩに均等にかかっているので、領域ＩＩＩ
ａ、ＩＩＩｂにも上向きの磁束と下向きの磁束が同量づ
つ通過することになり、大きさが同一で逆位相の起電力
が発生する。これらの起電力が時間軸で変化する様子を
図中の上段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）に
それぞれ示している。よって、検出コイル全体の領域
（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下
向きの磁束量は等しくなる。その結果、検出コイル７に
は起電力が生ぜず、検出コイル７の出力は０となる。そ
の様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に示し
ている。

【００２７】次に、図８（ａ）に示すように、検出コイ
ル７が励磁コイル６に対して図面上で左側にずれた場
合、磁気的なバランスがくずれて検出コイル７を通る上
向きの磁束量と下向きの磁束量とに差が生じる。する
と、電磁誘導によって生じる起電力の向きは、その誘導
電流のつくる磁束がもとの磁束の増減を妨げる方向に生
じるというレンツの法則にしたがい、この磁束量の差に
より検出コイル７には起電力が生じる。図８（ｂ）はこ
のときに検出コイル７に発生する起電力の大きさと位相
とを示している。上記初期状態と同様、励磁コイル６の
領域Ｉ、ＩＩ周りのそれぞれのコイル部分に印加される
交流はその大きさが同一で逆位相となっているため、領
域Ｉ、ＩＩで上向きの磁束と下向きの磁束が同量づつ発
生している。しかし、ここでは検出コイル７の領域ＩＩ
Ｉａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかかり、検
出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域ＩＩの
方により少なくかかっているので、検出コイル全体を通
過する上向きの磁束量と下向きの磁束量は等しくなくな
る。これらの起電力が時間軸で変化する様子を図中の上
段（領域ＩＩＩａ）と中段（領域ＩＩＩｂ）にそれぞれ
示している。よって、検出コイル全体の領域（ＩＩＩａ
＋ＩＩＩｂ）を通過する上向きの磁束量と下向きの磁束
量は等しくなくなる。その結果、検出コイル７には起電
力が発生する。その様子を図中の下段（領域ＩＩＩａ＋
ＩＩＩｂ）に示している。

【００２８】ここで、図９（ａ）は検出コイル７の移動
量を変化させたときの検出コイル７の領域ＩＩＩａを通
る上向きの磁束量と検出コイル７の領域ＩＩＩｂを通る
下向きの磁束量の差が変化する様子を示したものであ
る。図９（ｂ）はこのときに検出コイル７の全体領域
（ＩＩＩａ＋ＩＩＩｂ）に発生する起電力の大きさと位
相とを示している。図９（ａ）より、検出コイル７の領
域ＩＩＩａは励磁コイル６の領域Ｉの方により多くかか
り、検出コイル７の領域ＩＩＩｂは励磁コイル６の領域
ＩＩの方により少なくかかっているが、そのかかり具合
の程度が同図中の符号ａ、ｂ、ｃのように変化するの
で、検出コイル全体を通過する上向きの磁束量と下向き
の磁束量の差も変化する。これと対応して、図９（ｂ）
に示すように、検出コイル７に発生する起電力も符号
ａ、ｂ、ｃのように変化し、検出コイル７の出力は検出
コイル７の移動量に応じたものとなることが分かる。検
出コイル７が励磁コイル６に対して図面上で右側にずれ
た場合も同様である。

【００２９】すなわち、検出コイル７の起電力の大きさ
は検出コイル７の移動量に相当する。また、交流の励磁
信号と起電力の検出信号の位相差（同相であるかまたは
逆相であるか）が移動方向に相当する。この位相差（同
相であるかまたは逆相であるか）は、位相検波後は正信
号と負信号に変換される。このようにして、検出コイル
７に生じる起電力によりムービングコイル４の位置（固
定側の励磁コイル６に対する移動側の検出コイル７の相
対的な位置）を検出することができる。

【００３０】このようにして、本ユニット１では、ユニ
ット本体の内側に位置検出部１０である励磁コイル６と
検出コイル７を組み込んでいるので、ユニット本体の外
部にあらためて位置検出部を配置する必要がなくなり、
ムービングコイルユニットを小型化できる。またムービ
ングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付ける必
要もないため、この点でもムービングコイルユニットを
小型化できる。

【００３１】（３）本ユニットの電気回路構成及び動作 上記のような位置検出部１０を備えた本ユニット１は以
下のような電気回路構成とすることができる。図１０は
位置検出部の電気回路構成を示すブロック図、図１１、
図１２は位相検波の原理を示す説明図である。

【００３２】図１０に示すように、本ユニット１の電気
回路は上記交流印加手段８に相当する励磁信号発生部４
０と、上記起電力検出手段９に相当する信号処理部５０
とからなっている。このうち励磁信号発生部４０は、さ
らにクロック４１と、分周回路４２と、バンドパスフィ
ルタ４３と、第１アンプ４４とからなり、信号処理部５
０は、さらに第２アンプ５１と、位相検波器５２と、ロ
ーパスフィルタ５３（又は二重積分型Ａ／Ｄ変換器５
４）とからなる。すなわち、上記電流制御手段５は、ア
ナログ制御とデジタル制御のいずれかを適用可能であ
り、アナログ制御時には、ローパスフィルタ５３を構成
要素とし、デジタル制御時には、二重積分型Ａ／Ｄ変換
器５４を使用するものとする。いずれの制御を適用する
かは、制御対象の特性によるが、ローパスフィルタ５３
を用いたアナログ制御は後述するように信号処理精度の
点で、二重積分型Ａ／Ｄ変換器５４を用いたデジタル制
御に劣る。

【００３３】以下、このような構成を有する電気回路の
動作について説明する。なお、説明の便宜上、図中には
各処理段階での信号波形を併記している。

【００３４】励磁信号発生部４０では、まずクロック４
１からのクロック信号を分周回路４２により適当な周波
数に分周して方形波状の励磁信号となす。この励磁信号
をバンドパスフィルタ４３による所定バンド域でのフィ
ルタリング処理をして、もとの励磁信号と同一周波数の
正弦波信号を生成する。この正弦波信号を第１アンプ４
４により増幅して、励磁コイル６に入力する。したがっ
て、この増幅後の正弦波信号が上記交流に相当する。第
１アンプ４４としては定電圧回路または定電流回路を使
用できる。

【００３５】信号処理部５０では、まず検出コイル７の
起電力出力である検出信号を第２アンプ５１により増幅
する。第２アンプ５１としては差動増幅回路が使用でき
る。位相検波器５２は先に分周回路４２により分周され
た励磁信号を取り込み、ここで第２アンプ５１により増
幅された検出信号を上記励磁信号の周期で位相検波す
る。これにより、検出コイル７の位置情報（信号成分）
を抽出する。そして、上記電流制御手段５によりムービ
ングコイル４をアナログ制御するときは、位相検波後の
信号をローパスフィルタ３６に通して用いる。またデジ
タル制御するときは、位相検波後の信号を二重積分型Ａ
／Ｄ変換器３７に通して用いる。二重積分型Ａ／Ｄ変換
器では、入力電圧の積分時間と基準電圧の積分時間の比
で、出力デジタル量が決定されるため、積分回路の時定
数の影響を受けず、信号処理上は、この二重積分型Ａ／
Ｄ変換器を用いた方が精度はよい。

【００３６】ここで位相検波の原理を示す。磁石２、３
による磁界とムービングコイル４への通電時に発生する
磁界は、励磁信号および検出信号に対しては直流成分と
して影響することが考えられる。しかし図１１のよう
に、位相検波器５２で励磁信号と検出信号を乗算し、こ
の出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の
場合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制
御の場合）をして位置情報を得るので、検出信号に重畳
した直流成分を殆どなくすことができる。具体的には図
１２は、磁石２、３の磁界が直流成分として検出信号に
のった場合を示すが、ここでは上記したような位相検波
後の信号にも直流成分の影響が見られる。しかし、この
出力をさらにローパスフィルタ処理（アナログ制御の場
合）あるいは二重積分型Ａ／Ｄ変換処理（デジタル制御
の場合）をして積分することにより位置情報を得る過程
で直流成分がキャンセルされる。このようにして直流成
分は位相検波により取り除かれるので、位置情報におい
てノイズとして影響しなくなる。

【００３７】また励磁コイル６、検出コイル７の製作誤
差および組み付け誤差により、ムービングコイル４のホ
ームポジション（初期状態）において磁気的バランスが
くずれることが考えられる。この問題は、ホームポジシ
ョンでの検出値をオフセット値として扱うことにより解
決できる。つまり、オフセットを補正するアルゴリズム
もしくは回路を付加すればよい。このようにして、得ら
れた位置情報においてはオフセットの影響もなくなる。
このことは、初期状態として、励磁コイル６と検出コイ
ル７の各中心を必ずしも一致させておく必要はないこと
を意味する。したがって、ここに製作上のメリットがあ
る。

【００３８】このような電気回路では、上記電流制御手
段５が、信号処理部５０により得られた位置情報に基づ
いてムービングコイル４に流す電流を制御するものとす
れば、好適なフィードバック制御がなされるので、ムー
ビングコイル４の位置決め精度及び保持精度を向上させ
ることができる。例えばＡＦ用アクチュエータとして用
いる場合、ムービングコイル４の保持精度を向上させる
ことにより、ピントのずれを抑えることができる。

【００３９】さらに、信号処理部５０の検出信号中の位
相情報を検波処理によって抽出すれば、検出信号からの
ノイズとしての直流成分を除去できるので、一層ムービ
ングコイル４の位置決め精度及び保持精度を向上させる
ことができる。

【００４０】（実施形態２）上記実施形態１の電気回路
では、フィードバック制御を行うこととしているが、例
えば以下のような単一ループによる回路構成とすること
ができる。図１３はそのような位置決め制御系のブロッ
ク図である。ここでは上記実施形態１と共通する要素に
は同一符号を付してその説明を省略することとした。

【００４１】図１３に示すように、本実施形態２にかか
る位置決め制御系（以下、「本位置決め制御系」とい
う。）はムービングコイル４と、検出コイル７と、信号
処理部５０と、上記電流制御手段５に相当するコントロ
ーラ６０と、第３アンプとからなる。コントローラ６０
は比例ゲインＫｐと、微分時間Ｔｄにラプラス演算子Ｓ
を乗じたＴｄＳとからなるＰＤコントローラであり、各
ゲインを調整することによって比例動作、微分動作を適
宜実行可能である。なお、比例ゲインＫｐのみからなる
Ｐコントローラや、上記ＰＤコントローラに積分動作を
加えたＰＩＤコントローラ等を使用してもよいのは勿論
である。このような構成を有する本位置決め制御系は以
下のように動作する。

【００４２】図１３において、ムービングコイル４の位
置情報は、検出コイル７により検出され、この検出信号
から信号処理部５０によって位置現在値が出力され、こ
の位置現在値が位置目標値と比較される。偏差ｅはコン
トローラ６０内で比例動作又は微分動作として作用させ
る。または比例動作と微分動作をともに作用させる。通
常は、比例動作で十分と考えるが、制御対象により外乱
に対し特に速い応答性を要する場合等には上記微分動作
を使用することができる。これらの動作は、コントロー
ラ６０において、微分時間Ｔｄと比例ゲインＫｐを適当
に設定することにより、簡単に切り替えることができ
る。このコントローラ出力を第３アンプ６１により増幅
してムービングコイル４の駆動電流をつくる。なお、位
置の目標値まではあるゲインで位置決め制御し、目標値
に到達後はゲインを変えることにより、最適な制御を行
うことも考えられる。

【００４３】以上のようにして、上記電流制御手段５
が、位相検波器５２により抽出された位置情報を比例動
作又は微分動作としてフィードバック処理するか、ある
いは、比例動作と微分動作の両方としてフィードバック
処理するものとすれば、適正な制御特性が得られ、ムー
ビングコイルの位置決め精度及び保持精度を一層向上さ
せることができる。

【００４４】（実施形態３）上記実施形態２では、電気
回路として単一ループによる回路構成を例示したが、さ
らに二重ループによる回路構成としてもよい。図１４に
そのようなＡＦ制御系のブロック線図を示す。上記図２
〜図５に示したカメラのＡＦ機構においてはこの制御系
が使用されている。ここでは上記実施形態１、２と共通
する要素には同一符号を付してその説明を省略すること
とした。

【００４５】図１４に示すように、本実施形態３にかか
るＡＦ制御系（以下、「本ＡＦ制御系」という。）は、
上記位置決め制御系を基本構成とした二重ループのフィ
ードバック制御系で構成されており、この外側ループ
は、ＣＣＤ２２と、論理回路７１と、サンプルアンドホ
ールド回路７２とからなっている。このうち、論理回路
７１は所定のＡＦアルゴリズムを実行するためのもの
で、例えばマイクロコンピュータ等を使用できる。ま
た、サンプルアンドホールド回路７２はサンプル（デジ
タル）制御を行うためのもので、例えば仮想サンプラと
０次ホールドから構成される。なお、この０次ホールド
の代わりに１次、２次等の高次ホールド、あるいは、三
角ホールド等を使用してもよい。このような構成を有す
る本ＡＦ制御系は以下のように動作する。

【００４６】図１４において、ＡＦの位置決めは、ＡＦ
アルゴリズムによる外側ループで制御する。この外側ル
ープでは、ＣＣＤ２２によりムービングコイル４の動作
位置での撮像を行い、このＣＣＤ出力を論理回路７１が
ＡＦアルゴリズムに従って所定の処理を行う。この処理
結果である出力信号をサンプルアンドホールド回路７２
によりサンプリング処理して位置目標値となす。なお、
サンプリング周期としては、論理回路７１の出力信号の
最高周波数成分の少なくとも２倍をとるか、あるいは、
閉回路伝達関数のゲインに基づいて決定してもよい。内
側ループは上記位置決め制御系のループと同様のもので
あるが、ここでは、上記外側ループとの双方の働きによ
り保持精度を上げるための制御を行う。

【００４７】ただし、保持精度を上げるだけならば、位
置情報はダンパとして作用させるのみなので、位置検出
部の検出精度は高くなくてもよい。つまり、精度を要す
るものは位置決め用、比較的精度の落ちるものは保持精
度用として、位置検出部を使い分けることができる。

【００４８】なお、上記実施形態１では、励磁コイル６
を固定側とし、検出コイル７を移動側としたが、逆に励
磁コイル６を移動側とし、検出コイル７を固定側として
もよい。要は励磁コイル６に対して検出コイル７が相対
的に移動するものとすればよい。

【００４９】また、上記実施形態１では、励磁コイル６
は１本の電線（銅線）を平面視で８の字状に巻回してい
るが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば図
１５に示すように、２個の０の字状のコイルＡ、Ｂから
なり、これらのコイルＡ、Ｂをそれぞれ独立に交流を印
加可能なものとしてもよい。その場合には、コイルＡ、
Ｂにて発生する交流磁界をそれぞれ独立に調節できるの
で、コイル間でコイル径等の仕様が異なっていてもかま
わないこととなり、ムービングコイルユニット１内での
配置の制約が少なくなる。あるいは、例えば図１６に示
すように、励磁コイル６を検出コイル７と同様に０の字
状のコイルからなるものとしてもよい。その場合には、
形状が最も簡単となるので、本ユニット１のさらなる小
型化を図ることができる。この他にも各コイルの形態と
しては種々のバリエーションが考えられるが、いずれに
せよ本ユニット１内に組み込むためには、全体の厚さが
磁石２、３あるいはムービングコイル４の厚さを越えな
い範囲に限られることはいうまでもない。

【００５０】また、上記実施形態１では、ムービングコ
イル４等を円環状としたが、必ずしも平面視でラウンド
にする必要はなく、環状であれば直線的な形状の組み合
わせであって角部があるものでもよい。また、上記実施
形態１では、磁石２，３をムービングコイル４の上面に
配置しているが、逆にその下面にのみ、あるいは、上下
両面に配置してもよい。また磁石の数は２個に限らず１
個、あるいは、３個以上としてもよい。要は、上記図１
７に示したような磁力線（磁界）が得られればよい。ま
た磁石は電磁石であってもよい。

【００５１】さらに上記実施形態１〜３は、ムービング
コイルユニットをカメラのＡＦモジュールに組み込んだ
ものを例示したが、本発明の適用範囲はこれに限られ
ず、例えばカメラの絞り機構やその他カメラ以外でもム
ービングコイルを使用可能なあらゆる分野に応用できる
ことはいうまでもない。

【００５２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ムービングコ
イルの移動位置を電磁誘導作用を利用して検出する位置
検出部がユニット本体内に配設されるので、ムービング
コイルユニット外部に位置検出部を配置する必要がなく
なり、ムービングコイルユニットを小型化できる。また
ムービングコイル外部に機械的な自己保持機構を取り付
ける必要もないため、この点でもムービングコイルユニ
ットを小型化できる。

【００５３】例えば上記位置検出部が、環状に巻回され
た励磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状
に巻回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに
交流が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電
力を検出するものであるか（請求項２）、あるいは、上
記位置検出部が、第１、第２のループとして上記ムービ
ングコイルの移動方向に並設され、互いに逆極性に励磁
電源に接続された励磁コイルと、上記励磁コイルに対向
配置され、環状に巻回された検出コイルとからなり、上
記励磁コイルに交流が印加されたときに上記検出コイル
に発生する起電力を検出するものであるとしてもよい
（請求項３）。

【００５４】さらに、上記検出コイルと上記励磁コイル
のうちのいずれか一方を上記ムービングコイル側に取り
付け、かつ他方を上記磁石側に取り付けてもよい（請求
項４）。このように、ムービングコイルユニットにおけ
る位置検出部の組み込みの自由性がある。

【００５５】さらに、上記ムービングコイルが、上記励
磁コイルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ム
ービングコイルの中央に配置したものであるとするか
（請求項５）、又は／及び、上記磁石が同一平面内に平
行配置された２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上
記検出コイルのうちの他方を該２個の磁石の中間に配置
したものであるとしてもよい（請求項６）。このよう
に、ムービングコイルユニットにおける位置検出部の組
み込みの自由性がある。

【００５６】さらに、上記検出された起電力に基づいて
上記ムービングコイルに流す電流を制御する電流制御手
段を具備すれば（請求項７）、ムービングコイルの位置
情報がフィードバックされるので、ムービングコイルの
位置決め精度及び保持精度を向上させることができる。
例えばＡＦ用アクチュエータとして用いる場合、ムービ
ングコイルの保持精度を向上させることにより、ピント
のずれを抑えることができる。

【００５７】さらに、上記検出された起電力中の位相情
報を検波処理によって抽出する位相検波器を具備すれば
（請求項８）、ムービングコイルの位置情報から直流成
分を除去できるので、ムービングコイルの位置決め精度
及び保持精度を一層向上させることができる。

【００５８】さらに、上記電流制御手段が、上記位相検
波器により抽出された位置情報を比例動作としてフィー
ドバック処理するものであるとするか（請求項９）、又
は／及び、上記電流制御手段が、上記位相検波器により
抽出された位置情報を微分動作としてフィードバック処
理するものであるとすれば（請求項１０）、適正な制御
特性が得られるので、ムービングコイルの位置決め精度
及び保持精度を一層向上させることができる。

【００５９】その結果、外部に新たな装置を配置するこ
となく、ムービングコイルの位置決め精度および外乱振
動に対する保持精度を向上させることのできるムービン
グコイルユニットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１にかかるムービングコイル
ユニットの概略構成図である。

【図２】実施形態１のムービングコイルユニットを搭載
したカメラのＡＦ機構の構造を示す正面図である。

【図３】実施形態１のムービングコイルユニットを搭載
したカメラのＡＦ機構の構造を示す側面図である。

【図４】実施形態１のムービングコイルユニットを搭載
したカメラのＡＦ機構の構造を示す上面図である。

【図５】実施形態１のムービングコイルユニットを搭載
したカメラのＡＦ機構の構造を示す側断面図である。

【図６】実施形態１のムービングコイルユニットにおけ
る励磁コイルと検出コイルとの位置関係を示す説明図で
ある。

【図７】検出原理の説明図である。

【図８】検出原理を示す説明図である。

【図９】検出原理の説明図である。

【図１０】位置検出部回路のブロック図である。

【図１１】位相検波の原理を示す説明図である。

【図１２】位相検波の原理を示す説明図である。

【図１３】位置決め制御系のブロック線図である。

【図１４】ＡＦ制御系のブロック線図である。

【図１５】本ユニットの変形例を示す説明図である。

【図１６】本ユニットの変形例を示す説明図である。

【図１７】基本的なムービングコイルユニットの概略構
成図である。

【符号の説明】

１ ムービングコイルユニット ２、３ 磁石 ４ ムービングコイル ５ 電流制御手段 ６ 励磁コイル ７ 検出コイル ８ 交流印加手段 ９ 起電力検出手段 １０ 位置検出部 １１ 上側ヨーク １２ 下側ヨーク １３ 中心 ２１ ＡＦレンズ ２２ ＣＣＤ ２３ 鏡胴 ２４ カメラ本体 ２５、２６ ばね ２７〜２９ 接続部 ３０、３１ 磁束 ４０ 励磁信号発生部 ４１ クロック ４２ 分周回路 ４３ バンドパスフィルタ ４４ 第１アンプ ５０ 信号処理部 ５１ 第２アンプ ５２ 位相検波器 ５３ ローパスフィルタ ５４ 二重積分型Ａ／Ｄ変換器 ６０ コントローラ ６１ 第３アンプ ７１ 論理回路 ７２ サンプルアンドホールド回路

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状に巻回され且つ電源に接続されたム
   ービングコイルと、上記ムービングコイルに対向配置さ
   れて該ムービングコイルに磁界を作用させる磁石とから
   なるユニット本体を具備したムービングコイルユニット
   において、上記磁石に対するムービングコイルの移動位
   置を電磁誘導作用を利用して検出する位置検出部を上記
   ユニット本体内に配設したことを特徴とするムービング
   コイルユニット。
2. 【請求項２】 上記位置検出部が、環状に巻回された励
   磁コイルと、上記励磁コイルに対向配置され、環状に巻
   回された検出コイルとを具備し、上記励磁コイルに交流
   が印加されたときに上記検出コイルに発生する起電力を
   検出するものである請求項１記載のムービングコイルユ
   ニット。
3. 【請求項３】 上記位置検出部が、第１、第２のループ
   として上記ムービングコイルの移動方向に並設され、互
   いに逆極性に励磁電源に接続された励磁コイルと、上記
   励磁コイルに対向配置され、環状に巻回された検出コイ
   ルとからなり、上記励磁コイルに交流が印加されたとき
   に上記検出コイルに発生する起電力を検出するものであ
   る請求項１記載のムービングコイルユニット。
4. 【請求項４】 上記検出コイルと上記励磁コイルのうち
   のいずれか一方を上記ムービングコイル側に取り付け、
   かつ他方を上記磁石側に取り付けたことを特徴とする請
   求項２又は３記載のムービングコイルユニット。
5. 【請求項５】 上記ムービングコイルが、上記励磁コイ
   ルと上記検出コイルのうちのいずれか一方を該ムービン
   グコイルの中央に配置したものであることを特徴とする
   請求項４記載のムービングコイルユニット。
6. 【請求項６】 上記磁石が同一平面内に平行配置された
   ２個の磁石からなり、上記励磁コイルと上記検出コイル
   のうちの他方を該２個の磁石の中間に配置したものであ
   ることを特徴とする請求項４又は５記載のムービングコ
   イルユニット。
7. 【請求項７】 上記検出された起電力に基づいて上記ム
   ービングコイルに流す電流を制御する電流制御手段を具
   備したことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記
   載のムービングコイルユニット。
8. 【請求項８】 上記検出された起電力中の位相情報を検
   波処理によって抽出する位相検波器を具備したことを特
   徴とする請求項２乃至７のいずれかに記載のムービング
   コイルユニット。
9. 【請求項９】 上記電流制御手段が、上記位相検波器に
   より抽出された位置情報を比例動作としてフィードバッ
   ク処理するものであることを特徴とする請求項８記載の
   ムービングコイルユニット。
10. 【請求項１０】 上記電流制御手段が、上記位相検波器
    により抽出された位置情報を微分動作としてフィードバ
    ック処理するものであることを特徴とする請求項８又は
    ９記載のムービングコイルユニット。