JP2002169073A - 電磁駆動装置及び電磁駆動装置を用いたレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無駄なスペースをなくして小型化が図れ、磁
気効率を上げて小型で十分な駆動力が得られる電磁駆動
装置を提供する。 【解決手段】 光軸方向に移動可能となるように鏡筒内
部に案内支持され、光軸方向に対して平行に巻回された
コイル１０３と、コイル１０３を挟持させるように対向
配置した第１ヨーク１０１と第２ヨーク１０５とを有す
る被駆動体１０４を備え、被駆動体１０４には、前記コ
イル１０３を内側から抱くように保持させる２股フック
状のアーム部１０４Ｃを有し、第１ヨーク１０３または
第２ヨーク１０５はそのアーム部１０４Ｃに保持された
コイル１０３の内側を挿通保持させて前記コイル１０３
を磁界内に位置させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な電磁駆動装
置及び電磁駆動装置を用いたレンズ駆動機構に係り、特
にビデオカメラ等に搭載されているレンズ鏡筒内のフォ
ーカシング用の可動レンズやズーミング用の可動レンズ
を駆動するレンズ駆動機構として用いることが可能な電
磁駆動装置及び電磁駆動装置を用いたレンズ鏡筒を提供
しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オートフォーカス機能や電動ズ
ーム機能を備えたビデオカメラ等のレンズ鏡筒には、フ
ォーカシング用の可動レンズやズーミング用の可動レン
ズをその光軸方向に移動させるための駆動手段が設けら
れている。この種の駆動手段としては、例えばコイル及
びマグネットを有する電磁駆動方式のアクチュエータ、
即ち電磁駆動装置が比較的多く用いられている。

【０００３】図７乃至図９は特開平７−２３９４３７号
公報に開示されたフォーカスレンズを駆動するための電
磁駆動装置ａの一例を示すものである。

【０００４】電磁駆動装置ａは、角筒状の外筐ｂ内に配
設された固定部材ｃと、該固定部材ｃに対して非接触な
状態でかつ上記外筐ｂに対して軸方向に摺動自在に支持
された可動部材ｄとから成り、上記外筐ｂにはその内部
において互いに対向する角部に外筐ｂの中心軸に対して
平行に延びる２本の支持軸ｅ、ｅが固着されている。

【０００５】固定部材ｃは磁性体から成るヨーク枠体ｆ
と該ヨーク枠体ｆに固着されたマグネットｇ、ｇ、とか
ら構成されている。

【０００６】ヨーク枠体ｆは外筐ｂよりも小さい角筒状
の内側ヨークｈと該内側ヨークｈの一端縁から外方に突
設されたフランジ状の連結板ｉと該連結板ｉの４つの外
側端縁から内側ヨークｈと同じ側に突出された外側ヨー
クｊ、ｊとが一体に形成されて成り、上記マグネット
ｇ、ｇは外側ヨークｊ、ｊの内側ヨークｈに対向する側
の面に固着され、これにより、マグネットｇ、ｇと内側
ヨークｈとの間に磁界ｋが形成される。

【０００７】可動部材ｄは、正面形状が略矩形で中央部
に比較的大きな円形孔が形成された金属製の枠体ｌと該
枠体ｌの円形孔の周縁から前方に突設された円筒状のレ
ンズホルダｍと該レンズホルダｍに支持されたフォーカ
スレンズｎと上記枠体ｌの外周縁部から後方に突設され
た角筒状のコイルボビンｏ等から成る。

【０００８】コイルボビンｏはその横断面形状の大きさ
が上記内側ヨークｈの横断面形状の大きさより稍大きく
かつ４つのマグネットｇ、ｇの内側先端縁を結んで形づ
くられる矩形の大きさよりも稍小さく形成されている。

【０００９】また、コイルボビンｏはその後部の外周面
には軸回り方向に延びる巻回溝が形成されたボビン部ｐ
と該ボビン部ｐと上記枠体ｌとを連結するため連結部ｑ
とから成り、ボビン部ｐにはその軸回り方向にコイルｒ
が巻回されている。

【００１０】ｓ、ｓ（図では一方のみ示す）は上記レン
ズホルダｍの側面から右斜め上方及び左斜め下方に放射
方向に向かって突設された被支持片であり、該被支持片
ｓ、ｓの先端部は上記枠体ｌよりも外側に突出するよう
に位置されており、その枠体ｌよりも外側に突出した部
分であって上記支持軸ｅ、ｅに対応する箇所には軸受部
ｔ、ｔが形成されている。

【００１１】しかし、可動部材ｄはその被支持片ｓ、ｓ
に形成された軸受部ｔ、ｔが外筐ｂの支持軸ｅ、ｅに外
嵌されて外筐ｂに対して光軸方向に摺動自在に支持され
ると共に、そのコイルボビンｏ及びコイルｒが内側ヨー
クｈとマグネットｇ、ｇとの間、即ち、磁界ｋ内に位置
される。

【００１２】そして、コイルｒに駆動電流を供給する
と、その駆動電流の方向に応じた方向の駆動力が発生
し、これにより可動部材ｄは光軸方向に移動することに
なる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の構成による電磁駆動装置は被駆動体を取り
囲むように、コイル、マグネット、ヨークが配置されて
おり、レンズユニットとして大型化してしまうという問
題があった。

【００１４】それを解決するためには、被駆動体のある
一部分にコイルを保持させる構成が考えられているが、
コイルの巻回方向がレンズ移動方向と垂直なため、コイ
ルにおいて実際にマグネットからの磁界の影響を受け、
推力を発生する部分は限られてしまい、体積効率が悪く
なり、しかも磁気効率向上の妨げともなっていた。

【００１５】本発明の目的は、ビデオカメラ等に搭載さ
れているレンズ鏡筒内のフォーカシング用の可動レンズ
やズーミング用の可動レンズを駆動する駆動機構に用い
るのに好適であって、スペース的な無駄をなくして小型
化を図ると共に、磁気効率を上げて小型でありながら十
分な駆動力を得ることができる新規な電磁駆動装置及び
電磁駆動装置を用いたレンズ駆動機構を提供しようとす
るものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、光軸方向
に移動可能に鏡筒内部に案内支持された被駆動体と、光
軸方向に対して平行に巻回された前記被駆動体に取り付
けられたコイルと、前記コイルを挟持するように対向配
置した第１ヨーク及び第２ヨークと、前記第１ヨークま
たは前記第２ヨークのいずれかに設けられたマグネット
とを備えた電磁駆動装置であって、前記被駆動体は、前
記コイルを内側から抱くように保持する一対のアーム部
を有し、前記第１ヨークまたは前記第２ヨークは前記一
対のアーム部に保持されたコイルの内側を挿通して前記
コイルを前記磁界内に位置させたことを特徴とする。

【００１７】第２の発明は、上記第１の発明で、前記被
駆動体に設けられ、前記被駆動体の移動方向に沿って磁
極が交互に異なるように着磁された位置検出用マグネッ
トと、前記位置検出用マグネットが移動する範囲に対向
して被固定部材に固定されている磁気の変化に応じて抵
抗値が変化する磁気抵抗効果素子を有することを特徴と
する。

【００１８】第３の発明は、被写体側から順に固定の
凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群か
ら構成され、第１のレンズ群と第１ヨークと第２ヨーク
との間に磁界を形成するマグネットとを固定し、光軸と
平行に延びる支持軸を有した鏡筒と、第２のレンズ群と
前記第２のレンズ群を固定し、適宜な位置に軸受け部を
有し、光軸方向に移動可能とされ、第１の移動枠と前記
第１の移動枠を駆動するようリードスクリューと連結さ
れたステップモータと、風車で２枚の羽根を可動させる
絞りユニットと、第３のレンズ群を固定する第２のレン
ズ枠と、適宜な位置に設けられた軸受部と、前記光軸に
対して平行に巻回されたコイルと第４のレンズ群を固定
した可動部材とを備えた電磁駆動装置、を少なくとも有
するレンズ鏡筒であって、前記軸受部を支持軸に支持さ
せて前記可動部材を鏡筒に摺動自在に支持したことを特
徴とする。

【００１９】第４の発明は、上記第３の発明において、
前記絞りユニットはガルバノメーターと連結された風車
で２枚の羽根を可動させる事を特徴とする。

【００２０】第５の発明は、上記第３の発明において、
前記絞りユニットはステッピングモーターと連結された
風車で２枚の羽根を可動させる事を特徴とする。

【００２１】上記した第１の発明によれば、コイル、ヨ
ーク、マグネットの占める部分を小さくでき、さらに、
コイルの体積効率を向上させる事ができる。

【００２２】上記した第２の発明によれば、被駆動体の
位置を正確に検出する事ができる。

【００２３】上記した第３、第４、第５の発明によれ
ば、レンズ鏡筒を小型化できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本実施の形
態はビデオカメラ等のレンズ鏡筒内に搭載されているイ
ンナーフォーカスユニットのフォーカスレンズの電磁駆
動装置に適用したものである。

【００２５】図１、図２は本実施の形態における電磁駆
動装置の分解斜視図と正面図を示したものである。

【００２６】被駆動体１０４は一側にスリーブ部１０４
Ａを有し、スリーブ部１０４Ａに貫挿されたバー１０９
によって光軸方向にガタ付くことなく案内され、スリー
ブ部１０４Ａと反対側の凹部に貫挿されたバー１０８に
よって回り止めされて光軸が定まるものとしている。

【００２７】被駆動体１０４は下側に２股フック状のア
ーム部１０４Ｃを有し、アーム部１０４Ｃによって矩形
環状の可動コイル１０３を内側から抱くようにして保持
している。

【００２８】可動コイル１０３は光軸方向に移動可能と
され、光軸方向に平行に巻回されている。

【００２９】１０１は第１ヨーク、１０５は第２ヨーク
であり、第２ヨーク１０５は、被駆動体１０４と可動コ
イル１０３の間隙を貫通している。

【００３０】１０２は互いに逆方向に着磁された領域１
０２Ａと領域１０２Ｂとが隣接配置してなる平板状のマ
グネットである。

【００３１】上記の構成において、第２ヨーク１０５と
マグネット１０２との間隙を通る磁束を横切って、可動
コイル１０３に電流が流れると可動コイル１０３自体に
は光軸方向に沿って移動する駆動力が発生し、この駆動
力により被駆動体１０４が一体的に移動される。

【００３２】被駆動体１０４の位置は、位置検出用マグ
ネット１０６（以下、「ＭＲマグネット」という）と磁
気抵抗効果素子１０７（以下、「ＭＲセンサ」という）
により検出される。

【００３３】ＭＲマグネット１０６は被駆動体１０４の
スリーブ部１０４Ａ側に形成されたコ字枠型の軸受ブロ
ック１０４Ｂに取着されており、所定の間隔をもって交
互に着磁されている。

【００３４】ＭＲセンサ１０７は前記ＭＲマグネット１
０６が移動する範囲に対向する不図示の鏡筒の内周面に
取着されている。

【００３５】ＭＲマグネット１０６はその長手方向に沿
って磁極が交互に異なるように着磁され、被駆動体１０
４の移動に伴なってＭＲマグネット１０６が移動する
と、ＭＲセンサ１０７に及ぶ磁束密度が変化してＭＲセ
ンサ１０７の示す抵抗値が変化するので、この変化をカ
ウントすることにより被駆動体１０４の現在の位置を検
出することができる。

【００３６】尚、このような位置検出手段は、例えば、
傾斜マグネットとホール素子とから成る既知の位置検出
手段でも良い。

【００３７】（第２の実施の形態）図３、図４は本発明
の第２の実施の形態におけるズームレンユニットの構成
を示す図であり、それぞれ、斜視図、断面図を示してい
る。

【００３８】同図において、Ｌ１は前玉となる固定の第
１レンズ群、Ｌ２はバリエーターレンズ群、Ｌ３は固定
のアフォーカルレンズ群、Ｌ４はフォーカシングレンズ
群を示す。

【００３９】第２レンズ群の駆動機構は、レンズ保持枠
３０２、ステップモータ本体部３０６、フォトインタラ
プタ３０７、軸ビス３０８、めねじラック３０９からな
り、レンズ保持枠３０２は第２レンズ群Ｌ１を保持す
る。

【００４０】レンズ保持枠３０２は光軸を挟んで片側に
スリーブ部３０２Ａを有し、スリーブ部３０２Ａに貫挿
されたバー３０４によって光軸方向にガタ付くことなく
案内され、スリーブ部３０２Ａと反対側の孔部に貫挿さ
れたバー３０５によって回り止めされて光軸が定まるも
のとしている。

【００４１】３０６はステップモータ本体部、３０６Ａ
はおねじを設けたステップモータの出力軸であり、その
出力軸３０６Ａはめねじラック３０９とかみ合ってお
り、そのめねじラック３０９は軸ビス３０８によってレ
ンズ保持枠３０２に固定されている。そのため、第２レ
ンズ群のレンズ保持枠３０２はめねじラック３０９を介
して出力軸により光軸方向に可動となる。

【００４２】また、このレンズ保持枠３０２の位置はフ
ォトインタラプタ３０７によって、０点が決定された
後、ステッピングモーター本体部３０６に入力するパル
ス信号によって制御する。ただし、この第２レンズ群の
駆動機構については、本発明の実施においてステッピン
グモーターが不可欠な要素とは限らず、例えばマグネッ
トとコイルを用いたリニアアクチュエーターを用いても
よい。

【００４３】絞りユニットは、図３に示すように、駆動
手段付の支持部材３１４と押え部材３１０との間に、羽
根３１１，３１２と風車３１３を配置したもので、風車
３１３には２つの長穴のカム溝部が設けられ、その２つ
のカム溝部は２枚の構成からなる羽根３１１、３１２の
凸部であるピンと嵌合して羽根３１１、３１２を回動可
能にさせ、その羽根３１１、３１２の回転中心は、羽根
３１１、３１２の支軸ピンが嵌合する押え部材３１０の
嵌合孔部で定められる。

【００４４】３１５は第３レンズ群のレンズ保持枠であ
り、第３レンズ群は固定であるので、鏡筒３０１に対し
て固定させている。

【００４５】第４レンズ群のレンズ保持枠３１９は一側
にスリーブ部３１９Ａを有し、スリーブ部３１９Ａに貫
挿されたバー３０４によって光軸方向にガタ付くことな
く案内され、スリーブ部３１９Ａと反対側の凹部に貫挿
されたバー３０５によって回り止めされて光軸が定まる
ものとしている。

【００４６】レンズ保持枠３１９は下側に２股フック状
のアーム部３１９Ｃを有し、アーム部３１９Ｃによって
矩形環状の可動コイル３１８を内側から抱くようにして
保持している。

【００４７】可動コイル３１８は光軸方向に移動可能と
され、光軸方向に平行に巻回されている。

【００４８】３２０、３１６はヨークであり、ヨーク３
２０は、レンズ保持枠３１９と可動コイル３１８の隙間
を貫通している。

【００４９】３１７は互いに逆方向に着磁された領域３
１７Ａと領域３１７Ｂとが隣接配置されている平板状の
マグネットである。

【００５０】上記の構成において、ヨーク３２０とマグ
ネット３１７の間隙の磁束を横切って可動コイル３１８
に電流が流れると、可動コイル３１８自体は光軸方向に
沿って移動する推力を得る。

【００５１】移動するレンズ保持枠３１９の位置は、位
置検出用マグネット３２１とＭＲ素子３２２により検出
し、所望の位置をとるように、可動コイル３１８を駆動
制御する。

【００５２】上記すべてのレンズ群及び絞りユニット
は、鏡筒３０１と鏡筒カバー３２３によって覆われ、固
定の第１レンズ群は３０１Ａ部分に固定されている。

【００５３】レンズ鏡筒を図のような構成にすることに
よって、鏡筒３０１に遮光線３０１Ｂを穿設することが
可能で、かつレンズユニットを小型化できるという特徴
を有する。

【００５４】絞りユニットは駆動モーターとしてガルバ
ノメーターを用いる構成とステップモータを用いる構成
の２種類が考えられるので、これらの構成について図５
及び図６により説明する。

【００５５】図５において、ガルバノメーター４０６は
出力軸４０６Ａを有し、この出力軸は風車４０４の長穴
部４０４Ａと嵌合しており、従って、ガルバノメーター
４０６の出力軸４０６Ａが回転すると風車４０４が光軸
周りに回動することとなる。

【００５６】風車４０４には、もう２つの長穴部４０４
Ｂ、４０４Ｃが設けられており、その２つの長穴は２枚
の構成からなる羽根４０２、４０３の凸部であるピン４
０２Ａ、４０３Ａと嵌合し、羽根４０２、４０３を回動
させる。

【００５７】その羽根４０２、４０３の回転中心はピン
４０２Ｂ、４０３Ｂと絞りユニットの押え部材４０１で
定められる。

【００５８】図６に示す絞りユニットは、ステップモー
タ５０７を駆動源とする。ステップモータ５０７は出力
軸５０７Ａを有し、この出力軸５０７Ａに固定された多
段ギア５０６は風車部品５０４と嵌合しており、従っ
て、ステップモータ５０７の出力軸５０７Ａが回転する
と風車５０４が光軸周りに回動することとなる。

【００５９】この多段ギア５０６の設定によっては減速
比を変化させることが出来る為、絞りの分解能を高める
ことが出来るという特徴を有する。

【００６０】風車５０４には長穴部５０４Ａ、５０４Ｂ
が設けられており、それら２つの長穴は２枚の構成から
なる羽根５０２、５０３の凸部であるピン５０２Ａ、５
０３Ｂと嵌合し、羽根５０２、５０３を回動させる。

【００６１】その羽根５０２、５０３の回転中心はピン
５０２Ｂ、５０３Ｂと押え部材５０１の穴部５０１Ａ、
５０２Ｂで定められる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イル、ヨーク、マグネットの占める部分を小さくでき、
しかもコイルの体積効率を向上させる事ができる。ま
た、被駆動体の位置を正確に検出する事ができる。総じ
てレンズ鏡筒を小型化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態における電磁駆
動装置をフォーカスレンズの電磁駆動装置に適用した分
解斜視図

【図２】図１の正面図

【図３】本発明に係る第２の実施の形態における電磁駆
動装置をレンズ鏡筒に適用した分解斜視図

【図４】図３の断面図

【図５】本発明に係る第２の実施の形態におけるレンズ
鏡筒のアイリスユニットのアクチュエータとしてステッ
プモータを適用した場合のアイリスユニット部の分解斜
視図

【図６】本発明に係る第２の実施の形態におけるレンズ
鏡筒のアイリスユニットのアクチュエータとしてガルバ
ノメーターを適用した場合のアイリスユニット部の分解
斜視図

【図７】従来の電磁駆動装置における分解斜視図

【図８】従来の電磁駆動装置における断面図

【図９】従来の電磁駆動装置における断面図

【符号の説明】

１０１…第１ヨーク １０２…マグネット １０３…コイル １０４…被駆動体 １０５…第２ヨーク １０６…ＭＲマグネット １０７…ＭＲセンサ １０８…第１バー １０９…第２バー ３０１…鏡筒 ３０２…レンズ保持枠 ３０４…バー ３０５…バー ３０６…ステップモータ ３０７…フォトインタラプタ ３０８…軸ビス ３０９…ラック ３１０…押え部材 ３１５…アフォーカルレンズ群保持枠 ３２３…鏡筒カバー ４０１…押え部材 ４０２…羽根１ ４０３…羽根２ ４０４…風車 ４０６…ガルバノメーター ５０６…ギア ５０７…ステップモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 7/06 Ｈ０２Ｋ 33/18 Ｂ 33/18 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｅ Ｄ Ｆターム(参考） 2H044 BD11 BE02 BE06 BE10 BE18 EF02 EF04 EF10 2H080 AA20 AA38 AA64 AA66 AA69 5H607 AA00 BB10 BB26 DD03 DD19 EE54 5H633 BB09 GG03 GG05 GG09 GG16 HH02 HH05 HH09 HH10 JA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸方向に移動可能に鏡筒内部に案内支
   持された被駆動体と、光軸方向に対して平行に巻回され
   た前記被駆動体に取り付けられたコイルと、前記コイル
   を挟持するように対向配置した第１ヨーク及び第２ヨー
   クと、前記第１ヨークまたは前記第２ヨークのいずれか
   に設けられたマグネットとを備えた電磁駆動装置であっ
   て、 前記被駆動体は、前記コイルを内側から抱くように保持
   する一対のアーム部を有し、前記第１ヨークまたは前記
   第２ヨークは前記一対のアーム部に保持されたコイルの
   内側を挿通して前記コイルを前記磁界内に位置させたこ
   とを特徴とする電磁駆動装置。
2. 【請求項２】 前記被駆動体に設けられ、前記被駆動体
   の移動方向に沿って磁極が交互に異なるように着磁され
   た位置検出用マグネットと、前記位置検出用マグネット
   が移動する範囲に対向して被固定部材に固定されている
   磁気の変化に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子
   を有することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装
   置。
3. 【請求項３】 被写体側から順に固定の凸、可動の凹、
   固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群から構成され、 第１のレンズ群と第１ヨークと第２ヨークとの間に磁界
   を形成するマグネットとを固定し、光軸と平行に延びる
   支持軸を有した鏡筒と、 第２のレンズ群と前記第２のレンズ群を固定し、適宜な
   位置に軸受け部を有し、光軸方向に移動可能とされ、第
   １の移動枠と前記第１の移動枠を駆動するようリードス
   クリューと連結されたステップモータと、 風車で２枚の羽根を可動させる絞りユニットと、 第３のレンズ群を固定する第２のレンズ枠と、 適宜な位置に設けられた軸受部と、 前記光軸に対して平行に巻回されたコイルと第４のレン
   ズ群を固定した可動部材とを備えた電磁駆動装置、 を少なくとも有するレンズ鏡筒であって、 前記軸受部を支持軸に支持させて前記可動部材を鏡筒に
   摺動自在に支持したことを特徴とする電磁駆動装置を用
   いたレンズ鏡筒。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記絞りユニットは
   ガルバノメーターと連結された風車で２枚の羽根を可動
   させる事を特徴とするレンズ鏡筒。
5. 【請求項５】 請求項３において、前記絞りユニットは
   ステッピングモーターと連結された風車で２枚の羽根を
   可動させる事を特徴とするレンズ鏡筒。