JP2006129653A

JP2006129653A - 電磁モータならびに電磁モータを備えたレンズ鏡筒および撮像装置

Info

Publication number: JP2006129653A
Application number: JP2004317188A
Authority: JP
Inventors: Hironori Honjo; 弘典本庄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】位置決め精度のよく、コンパクトな電磁モータを備えたレンズ鏡筒および撮像装置を提供する。
【解決手段】外部から供給される駆動電流により駆動される電磁モータであって、固定体と、移動体と、それぞれ複数のコイルを含むコイルシートが複数積層してなるコイルシート積層体と、複数の磁極を含むマグネットとを備え、マグネットがコイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、コイルシート積層体およびマグネットのいずれか一方が固定体に固定され、他方が移動体に固定されており、コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、第１のコイルが設けられたコイルシートよりマグネットから離れた位置に積層されているコイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、第１のコイルの起磁力が第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えることにより、位置決め精度をよくすることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、複数層重ねられた多相コイルからなる電磁モータならびに電磁モータを備えたレンズ鏡筒および撮像装置に関し、より特定的には、円筒状に形成された２相コイルシートを有する電磁ステップモータをレンズ鏡筒と一体的に構成した撮像装置に関する。

ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像センサ及び信号処理回路の集積度が向上し、かつ安価に提供できるようになったため、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ（以下、単にデジタルカメラという）が急速に普及している。

また、近年ではデジタルカメラを搭載した携帯電話端末や個人情報端末（ＰＤＡ；ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｔ）等が人気を博している。さらに、今後は、監視カメラや車載カメラなどの分野でも、デジタルカメラのさらなる普及が予想されている。

このようなデジタルカメラは、撮像装置を備えている。一般に、撮像装置は、光学系と、光学系を保持する鏡筒と、撮像センサとを含む。

近年のデジタルカメラは、電動によりズーミングやフォーカシングを行うものが主流である。電動によるズーミングやフォーカシングは、光学系に含まれる所定のレンズ素子の保持機構を、モータを用いて駆動しレンズ素子を光軸に平行な方向に移動させることにより行われる。

しかしながら、汎用のブラシレスモータを用いて保持機構を駆動すると、鏡筒にモータを配置するスペースを設けなければならず、鏡筒が大型化するという問題があった。また、モータの回転を伝達するギアなどの伝達機構が必要であり、鏡筒が大型化するとともに、騒音が発生するという問題もあった。

そこで、レンズ素子の光軸を中心軸とする円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状のロータとを含む電磁モータを用いて保持機構を駆動する技術が提案されている（特許文献１又は特許文献２）。

円筒状のロータを含む電磁モータを用いると、モータの配置スペースが不要であり、しかもモータの回転を伝達するギアなどを含む伝達機構を簡略に構成できる。したがって、鏡筒を光軸と垂直な方向に小型化でき、駆動の際の騒音を低減できる。

また、コイルが取り付けられたフレキシブルプリント配線板を円筒状に形成し、これらをラジアル方向に多数重ねたコイルが提案されている（特許文献３）。

多数のコイルシートにより形成されたコイルをモータに用いると、モータを回転軸と垂直な方向に小型化・薄型化でき、軽量化を図ることができる。
特開２０００−１３１５８６号公報特許第３２３２５１７号公報特開平６−１０５４９３号公報

一般に電磁モータの駆動は、回転位置制御が容易で、回転位置検出センサを必要としないという点から、ステップ駆動方式を用いることが多い。特許文献３に記載されたコアレスコイルを電磁モータに用いた場合、ロータとなるマグネットと各層のコイルまでの距離は、外側のコイルシートに向かうにつれて増大するため、マグネットによる起磁力は各層のコイル位置において差が生じることになる。すなわち、外側のコイルシートの起磁力は、内側のコイルシートの起磁力と比べて小さくなるため、各コイルシートのコイルに等しい起磁力を発生させた場合、ロータに働く回転トルクは差が生じる。これにより、各駆動パターンによりステップ角度に、ばらつきが生じ、回転精度が悪化するという問題があった。

そこで本発明の目的は、ステップ角度にばらつきの生じない、位置決め精度を向上させた電磁モータを提供することにある。

また本発明の目的は、小型で騒音の少ない電磁モータを備えた鏡筒および撮像装置を提供することにある。

本発明の目的は、以下の構成を備えた電磁モータにより達成される。外部から供給される駆動電流により駆動される電磁モータであって、固定体と、固定体に対して移動可能に保持される移動体と、それぞれ複数のコイルを含むコイルシートが複数積層してなるコイルシート積層体と、複数のコイルのそれぞれに対応する複数の磁極を含むマグネットとを備え、マグネットがコイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、コイルシート積層体およびマグネットのいずれか一方が固定体に固定され、他方が移動体に固定されており、コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、第１のコイルが設けられたコイルシートよりマグネットから離れた位置に積層されているコイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、駆動電流の供給により生じる第１のコイルの起磁力が駆動電流の供給により生じる第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えている。

以上の構成により、マグネットから離れた位置に積層されているために鎖交する磁束密度が小さいコイルシートのコイルであっても、マグネットの磁極との間に作用する電磁力は、マグネットから近い位置に積層されているコイルシートのコイルによるマグネットにおける電磁力と等しくすることができる。したがって、ロータの位置決め精度を向上させることができる。

一例として、起磁力調整手段は、第２のコイルの巻き数が第１のコイルの巻き数に対して多いことを特徴としている。

この構成により、駆動電流の供給により生じる第１のコイルの起磁力が駆動電流の供給により生じる第２のコイルの起磁力に対して小さくすることができ、第１および第２のコイルのマグネットにおけるマグネットの磁極との間に作用する電磁力は等しくすることができる。したがって、ロータの位置決め精度を向上させることができる。

また、一例として、起磁力調整手段は、第２のコイルに供給される駆動電流値が第１のコイルに供給される駆動電流値に対して大きいことを特徴としている。

上記の具体例として、第１および第２のコイルにそれぞれに供給される駆動電流値を制御するための制御回路を備えている。

また、他の具体例として、第１のコイルが設けられたコイルシートおよび第２のコイルが設けられたコイルシートのそれぞれに印加される電圧を定電圧制御するための制御回路を備え、第１のコイルが設けられたコイルシートは、第１のコイルに接続された抵抗を含み、駆動電流値は抵抗により調整される。

他の具体例として、第１および第２コイルのそれぞれに供給される電流値を定電流制御するための制御回路を備え、第１のコイルが設けられたコイルシートは、第１のコイルに接続された抵抗を含み、駆動電流値は抵抗により調整される。

また、本発明の目的は、以下の構成を備えたレンズ鏡筒によって達成される。レンズ群を保持するレンズ鏡筒であって、レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、外部から供給される駆動電流によって駆動される電磁モータであって、円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状であってステータに対して中心軸まわりにステップ駆動するロータと、複数のコイルを含むコイルシートを複数積層してなるコイルシート積層体と、複数のコイルのそれぞれに対応する複数の磁極を含むマグネットとを備えた電磁モータと、ロータの回転運動を、保持機構によりレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構とを備え、電磁モータは、マグネットがコイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、コイルシート積層体およびマグネットのいずれか一方がステータに固定され、他方がロータに固定されており、コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、第１のコイルが設けられたコイルシートよりマグネットから離れた位置に積層されているコイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、駆動電流の供給により生じる第１のコイルの起磁力が駆動電流の供給により生じる第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えている。

以上の構成により、マグネットから離れた位置に積層されているために鎖交する磁束密度が小さいコイルシートのコイルであっても、マグネットの磁極との間に作用する電磁力は、マグネットから近い位置に積層されているコイルシートのコイルによるマグネットにおける電磁力と等しくすることができ、ロータの位置決め精度を向上させることができる。したがって、レンズ群を精度よく移動させることができる。

また、本発明の目的は、以下の構成を備えた撮像装置によって達成される。被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、レンズ群を含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサと、レンズ群を保持する鏡筒とを備え、鏡筒は、外部から供給される駆動電流によって駆動される電磁モータであって、円筒状のステータと、ステータと同軸の円筒状であってステータに対して中心軸まわりにステップ駆動するロータと、複数のコイルを含むコイルシートを複数積層してなるコイルシート積層体と、複数のコイルにそれぞれ対応する複数の磁極を含むマグネットとを備えた電磁モータと、ロータの回転運動を、保持機構によりレンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構とを備え、電磁モータは、マグネットがコイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、コイルシート積層体およびマグネットのいずれか一方がステータに固定され、他方がロータに固定されており、コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、第１のコイルが設けられたコイルシートよりマグネットから離れた位置に積層されているコイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、駆動電流の供給により生じる第１のコイルの起磁力が駆動電流の供給により生じる第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えている。

以上の構成により、レンズ群を精度よく移動させることができ、コンパクトな撮像装置を実現できる。

以上のように、本発明の電磁モータによれば、マグネットから離れた位置に積層されたコイルシートであっても均等な駆動力を発生させることが可能となり、ステップ角度にばらつきが生じず、ロータの回転位置決め精度を向上させることができる。

また、本発明の電磁モータをレンズ鏡筒に用いることにより、レンズ群を精度よく移動でき、小型で騒音の少ないレンズ鏡筒および撮像装置を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における撮像装置の縦断面図である。図１において、撮像装置１００は、光学系１１０と、撮像センサ１２０と、鏡筒１３０と、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０とを備えている。

光学系１１０は、光軸１０１に沿って被写体側（図１中、左側）から像側（図１中、右側）へ向けて順に、第１ズームレンズ群１１１と、第２ズームレンズ群１１２と、フォーカスレンズ群１１３と、ローパスフィルタ１１４とを含む。光学系１１０は、撮像センサ１２０上に被写体の光学的な像を形成する。

第１ズームレンズ群１１１および第２ズームレンズ群１１２は、光軸に沿って互いの間隔を変化させながら移動することにより、被写体の光学的な像の倍率を変化させるズーミングを行う。

第１ズームレンズ群１１１は、レンズ素子１１１Ａおよびレンズ素子１１１Ｂを有する。第２ズームレンズ群１１２は、レンズ素子１１２Ａと、レンズ素子１１２Ｂと、レンズ素子１１２Ｃとを有する。

フォーカスレンズ群１１３は、光軸に沿って移動することにより、被写体の光学的な像の合焦状態を調整するフォーカシングを行う。フォーカスレンズ群１１３は、１枚のレンズ素子１１３Ａを含む。

ローパスフィルタ１１４は、被写体の光学的な像から所定の空間周波数成分をカットする光学特性を持つ。ローパスフィルタ１１４は、光学特性に基づき被写体の光学的な像の擬色およびモアレを軽減する。

撮像センサ１２０は、ＣＣＤである。撮像センサ１２０は、光学系１１０により形成された光学的な像を、電気的な画像信号に変換して出力する。なお、撮像センサ１２０は、ＣＭＯＳでもよい。

鏡筒１３０は、基盤１３１を中心に構成される。鏡筒１３０は、第１レンズ枠１３２と、第２レンズ枠１３３と、第３レンズ枠１３４と、２本のガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂと、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅとを含む。２本のガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂは、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接する外接円内に配置される。また、鏡筒１３０は、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接する外接円の外側に、ズームカム筒１３６と、フォーカスカム筒１３７と、ズームモータ１４０と、フォーカスモータ１５０と、フロントカバー１４７とを含む。

ズームモータ１４０は、中心軸１０２とする円筒状のステータ１４１と、その内部に配置される中心軸１０２とする円筒状のロータ１４２とを含む。ステータ１４１は、ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１４４とを有する。ステータコイル１４４は、Ａ相コイルシート１４４Ａと、Ｂ相コイルシート１４４Ｂとの２層からなるコイルシート積層体を有する。Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂには、渦巻き状に巻かれた小コイルが複数形成されている。ロータ１４２は、ロータマグネット１４２Ａと、ロータヨーク１４２Ｂと、反発用マグネット１４２Ｃとを有する。

フォーカスモータ１５０は、中心軸１０２とする円筒状のステータ１５１と、その内部に配置される中心軸１０２とする円筒状のロータ１５２とを含む。ステータ１５１は、ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３と、ステータコイル１５５とを有する。ステータコイル１５５は、Ａ相コイルシート１５５Ａと、Ｂ相コイルシート１５５Ｂとの２層からなるコイルシート積層体を有する。Ａ相コイルシート１５５ＡおよびＢ相コイルシート１５５Ｂには、渦巻き状に巻かれた小コイルが複数形成されている。ロータ１５２は、ロータマグネット１５２Ａと、ロータヨーク１５２Ｂと、反発用マグネット１５２Ｃとを有する。

ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３およびステータコイル１４４を含むステータ１４１と、ロータマグネット１４２Ａおよびロータヨーク１４２Ｂとは、ズームモータ１４０の磁気回路を形成する。ズームモータ１４０は、外部からＡ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ端子間に所定のタイミングで定電圧を印加することで、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ各小コイルには等しい電流が流れる。これにより、磁気回路が駆動し、ロータマグネット１４２Ａおよびロータヨーク１４２Ｂが回転し、電磁モータとして機能する。

ズームモータ１４０と同様に、フォーカスモータ１５０は、磁気回路が駆動することにより、ロータマグネット１５２Ａおよびロータヨーク１５２Ｂが回転し、電磁モータとして機能する。なお、ズームモータ１４０およびフォーカスモータ１５０の詳細な構成については後述する。

鏡胴体１４３は、電磁鋼板などからなる強磁性体であり、光軸の方向に延びた円筒状を有する。鏡胴体１４３の被写体側の端部は、フロントカバー１４７によって支持される。また、鏡胴体１４３の像側の端部は、基盤１３１のフランジ部によって支持される。

フロントカバー１４７は、光軸１０１に垂直な円板形状を持つ。フロントカバー１４７は、撮像装置１００の最も被写体側に固定される。

次に、鏡筒１３０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る撮像装置の基盤１３１の斜視図である。図２において、２本のガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂと、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅとは、基盤１３１により支持されている。２本のガイドシャフトおよび３本のシャフトは、光軸１０１に平行な方向に延びたステンレスを材料とする軸状体である。２本のガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂは、第１レンズ枠１３２と、第２レンズ枠１３３と、第３レンズ枠１３４とを支持する。

基盤１３１の３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接する外接円の中心軸１０２は、光軸１０１とは異なる構成になっている。

第１レンズ枠１３２は、第１ズームレンズ群１１１を保持する、第２レンズ枠１３３は、第２ズームレンズ群１１２を保持する。第３レンズ枠１３４は、フォーカスレンズ群１１３を保持する。

第１レンズ枠１３２は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３２Ｃを有する。第２レンズ枠１３３は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３３Ｃを有する。第３レンズ枠１３４は、外周面に光軸１０１に平行な方向の貫通孔１３４Ｃを有する。ガイドシャフト１３５Ａは、貫通孔１３２Ｃと、貫通孔１３３Ｃと、貫通孔１３４Ｃとを貫いて配置される。これにより、各レンズ枠の光軸１０１に垂直な面内のガイドシャフト１３５Ａまわりの回転自由度が規制される。

図３は、実施の形態１に係る撮像装置の第１レンズ枠の断面図である。図３において、第１レンズ枠１３２は、ピン１３２Ａと、ガイドシャフト１３５Ａの貫通孔１３２Ｃと、ガイドシャフト１３５Ｂの貫通孔１３２Ｂと、３本のシャフトの貫通孔とを有する。貫通孔１３２Ｂは、貫通孔１３２Ｃと干渉しない位置に形成され、中心軸１０２に対する貫通孔１３２Ｂの位置と貫通孔１３２Ｃの位置とのなす中心角はθ₁である。また、ピン１３２Ａは、貫通孔１３２Ｃおよび貫通孔１３２Ｂと干渉しない所定の位置に形成されている。第２レンズ枠１３３は、ピン１３３Ａと、ガイドシャフト１３５Ａの貫通孔１３３Ｃと、ガイドシャフト１３５Ｂの貫通孔１３３Ｂと、３本のシャフトの貫通孔とを有する。貫通孔１３３Ｂは、貫通孔１３３Ｃと干渉しない位置に形成され、中心軸１０２に対する貫通孔１３３Ｂの位置と貫通孔１３３Ｃの位置とのなす中心角はθ₁である。また、ピン１３３Ａは、貫通孔１３３Ｃおよび貫通孔１３３Ｂと干渉しない所定の位置に形成されている。第３レンズ枠１３４は、ピン１３４Ａと、ガイドシャフト１３５Ａの貫通孔１３４Ｃと、ガイドシャフト１３５Ｂの貫通孔１３４Ｂと、３本のシャフトの貫通孔とを有する。貫通孔１３４Ｂは、貫通孔１３４Ｃと干渉しない位置に形成され、中心軸１０２に対する貫通孔１３４Ｂの位置と貫通孔１３４Ｃの位置とのなす中心角はθ₁である。また、ピン１３４Ａは、貫通孔１３４Ｃおよび貫通孔１３４Ｂと干渉しない所定の位置に形成されている。

ズームカム筒１３６およびフォーカスカム筒１３７は、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接する外接円と、ズームカム筒１３６およびフォーカスカム筒１３７の内周面とが一致するように構成される。図４は、実施の形態１に係る撮像装置のズームカム筒およびフォーカスカム筒の斜視図である。

ズームカム筒１３６は、所定の形状のカム溝１３６Ａおよびカム溝１３６Ｂを有する。カム溝１３６Ａおよびカム溝１３６Ｂは、ともにズームカム筒１３６の外周面を貫通している。カム溝１３６Ａは、ズームカム筒１３６の光軸に平行な方向の一方の端面に形成されたカム挿入口１３６Ｄに繋がっている。カム溝１３６Ｂは、光軸に平行な方向の一方の端面であってカム挿入口１３６Ｄと干渉しない位置に形成されたカム挿入口１３６Ｅに繋がっている。

フォーカスカム筒１３７は、所定の形状のカム溝１３７Ａを有する。カム溝１３７Ａは、フォーカスカム筒１３７の外周面を貫通している。カム溝１３７Ａは、フォーカスカム筒１３７の一方の端面に形成されたカム挿入口１３７Ｃに繋がっている。

図５は、実施の形態１に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤と各カム筒との結合状態の斜視図である。図４および５において、ピン１３２Ａは、カム溝１３６Ａと結合する。この結合により、第１レンズ枠１３２は、ズームカム筒１３６と連結される。ピン１３３Ａは、カム溝１３６Ｂと結合する。この結合により、第２レンズ枠１３３は、ズームカム筒１３６と連結される。ピン１３４Ａは、カム溝１３７Ａと結合する。この結合により、第３レンズ枠１３４は、フォーカスカム筒１３７と連結される。

なお、ズームカム筒１３６の内周面と、基盤１３１により支持される３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接する外接円とは一致しているため、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅは、光軸まわりに回転する各カム筒に対して軸受けとしての機能をもつ。また、ガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂは、外接円よりも光軸側に配置されている。

図６は、実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒に含まれるロータの断面図である。鏡胴体１４３が、フロントカバー１４７と基盤１３１とによって支持されることにより、ステータコイル１４４とロータマグネット１４２Ａとの間の間隔およびステータコイル１５５とロータマグネット１５２Ａとの間の間隔は適切に保持される。

ロータ１４２は、ロータマグネット１４２Ａの像側の端部に、ロータマグネット１４２Ａとは別体に設けられた円環状の反発用マグネット１４２Ｃを備えている。反発用マグネット１４２Ｃは、ロータマグネット１４２Ａとは異なり、光軸に平行な像側にすべてＮ極を向けて配置された永久磁石である。

ロータ１５２は、ロータマグネット１５２Ａの像側の端部に、ロータマグネット１５２Ａとは別体に設けられた円環状の反発用マグネット１５２Ｃを備えている。反発用マグネット１５２Ｃは、ロータマグネット１５２Ａとは異なり、光軸に平行な被写体側にすべてＮ極を向けて配置された永久磁石である。

以上の構成により、反発用マグネット１４２Ｃと、反発用マグネット１５２Ｃとの間には、磁気的な斥力が作用する。この斥力は、ロータ１４２を光軸に平行な被写体へ付勢する。また、この斥力は、ロータ１５２を光軸に平行な像側へ付勢する。したがって、反発用マグネット１４２Ｃと、反発用マグネット１５２Ｃとは、付勢手段を構成する。

この構成により、ロータ１４２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１４２をステータ１４１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１４２は、位置決めの精度が高い。

この構成により、ロータ１５２を光軸に平行な被写体側へ付勢する付勢手段を含んでいるので、光軸に平行な方向の軸受けの長さが短いにもかかわらず、ロータ１５２をステータ１５１に対してガタなく安定した姿勢に保つことができる。したがって、ロータ１５２は、位置決めの精度が高い。

特に、付勢手段を構成する反発用マグネット１４２Ｃおよび反発用マグネット１５２Ｃは円環状を有しているので、各ロータ光軸まわりの全周にわたって光軸に平行な方向に均一に付勢する。このため、ロータ１４２をステータ１４１に、ロータ１５２をステータ１５１に対して、それぞれガタなく安定した姿勢に保つことができる。

さらに、本実施の形態１に係る撮像装置１００の鏡筒１３０は、ロータ１４２に対する付勢手段とロータ１５２に対する付勢手段とが、ロータ同士を互いに離間させる方向に付勢する構成としているので、各ロータを独立に安定させることができる。

以上の構成において、ズーミングを行う場合、外部からズームモータ１４０のステータコイル１４４のＡ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂの端子間に所定のタイミングで電圧を印加することで、Ａ相およびＢ相コイルシートのそれぞれ各小コイルには電流が流れる。これにより、磁気回路が駆動し、ロータ１４２が中心軸まわりに回転する。ロータ１４２は、付勢手段の付勢力により、常に被写体側へ付勢されながら中心軸１０２まわりに回転する。

ロータ１４２が中心軸まわりに回転することにより、ズームカム筒１３６が中心軸まわりに回転する。ズームカム筒１３６が中心軸まわりに回転すると、第１レンズ枠１３２に設けられたピン１３２Ａが結合しているカム溝１３６Ａに沿って案内される。また、ズームカム筒１３６が中心軸まわりに回転すると、第２レンズ枠１３３に設けられたピン１３３Ａが結合しているカム溝１３６Ｂに沿って案内される。

第１レンズ枠１３２は、シャフト１３５Ｂが貫通孔１３２Ｂを貫いて配置されているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転の自由度が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第１レンズ枠１３２はカム溝１３６Ａの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。

また、同様に第２レンズ枠１３３は、シャフト１３５Ｂが貫通孔１３３Ｂを貫いて配置されているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転の自由度が規制されている。したがって、ズームカム筒１３６が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第２レンズ枠１３３はカム溝１３６Ｂの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。

このように、鏡筒１３０は、第１ズームレンズ群１１１を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、第１レンズ枠１３２と、ガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂとを有する。

また、鏡筒１３０は、ロータ１４２の回転運動を、保持機構により第１ズームレンズ群１１１が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第１レンズ枠１３２に設けられたピン１３２Ａとを含んでいる。

また、鏡筒１３０は、第２ズームレンズ群１１２を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、第２レンズ枠１３３と、ガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂとを有する。

さらに、鏡筒１３０は、ロータ１４２の回転運動を、保持機構により第２ズームレンズ群１１２が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第２レンズ枠１３３に設けられたピン１３３Ａとを含んでいる。

第１レンズ枠１３２及び第２レンズ枠１３３が移動することにより、第１ズームレンズ群１１１及び第２ズームレンズ群１１２が互いの間隔を変化させながら光軸に平行な方向の所定位置に移動する。この結果、撮像装置１００は、ズーミングを行うことができる。

フォーカシングを行う場合、外部からフォーカスモータ１５０のステータコイル１５５のＡ相コイルシート１５５ＡおよびＢ相コイルシート１５５Ｂの端子間に所定のタイミングで電圧を印加することで、Ａ相およびＢ相コイルシートのそれぞれ各小コイルには電流が流れる。これにより、磁気回路が駆動し、ロータ１５２が中心軸まわりに回転する。ロータ１５２は、付勢手段の付勢力により、常に被写体側へ付勢されながら中心軸１０２まわりに回転する。

ロータ１５２が中心軸１０２まわりに回転することにより、フォーカスカム筒１３７も中心軸１０２まわりに回転する。フォーカスカム筒１３７が中心軸１０２まわりに回転すると、第３レンズ枠１３４に設けられたピン１３４Ａが結合しているカム溝１３７Ａに沿って案内される。

第３レンズ枠１３４は、シャフト１３５Ｂが貫通孔１３４Ｂを貫いて配置されているので、光軸１０１に垂直な面内でのガイドシャフト１３５Ａまわりの回転の自由度が規制されている。したがって、フォーカスカム筒１３７が光軸まわりに回転すると回転運動が直進運動へ変換され、第３レンズ枠１３４はカム溝１３７Ａの位相に従って光軸に平行な方向に移動する。

このように、鏡筒１３０は、第２ズームレンズ群１１２を光軸１０１に平行な方向に移動可能に保持する保持機構を含んでいる。この保持機構は、第２レンズ枠１３３と、ガイドシャフト１３５Ａ、１３５Ｂとを有する。

さらに、鏡筒１３０は、ロータ１５２の回転運動を、保持機構によりフォーカスレンズ群１１３が光軸１０１に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構を含んでいる。この変換機構は、ズームカム筒１３６と、第３レンズ枠１３４に設けられたピン１３４Ａとを含んでいる。

第３レンズ枠１３４が移動することにより、フォーカスレンズ群１１３が光軸に平行な方向の所定位置に移動する。これにより、撮像装置１００はフォーカシングを行う。

ズームモータ１４０及びフォーカスモータ１５０は、それぞれ独立に駆動可能であるため、さまざまな制御が可能である。通常は、ズームモータ１４０が駆動されズーミングが行われた後、撮像センサ１２０から出力される画像信号を解析し、画像信号中の画像のコントラストが最も高くなる位置にフォーカスレンズ群１１３を移動してフォーカシングが行われる。

フォーカシングが行われた後は、所定の時間間隔で撮像センサ１２０から出力される画像信号を解析し、逐次フォーカシングを行う、いわゆるコンティニュアスＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓｉｎｇ）制御を行ってもよい。また、所定のタイミング以外は、フォーカシングを行わない、いわゆるワンショットＡＦ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓｉｎｇ）制御を行ってもよい。

以上説明した鏡筒１３０は、次のように組み立てられる。

（１）カム筒の組立
はじめに、ズームカム筒１３６の外周部に、ロータヨーク１４２Ｂを固定し、続いてロータヨーク１４２Ｂ上にロータマグネット１４２Ａを固定する。ロータマグネット１４２Ａの像側の端部には、反発用マグネット１４２Ｃを固定する。また、フォーカスカム筒１３７の外周部も同様に、ロータヨーク１５２Ｂを固定し、続いてロータヨーク１５２Ｂ上にロータマグネット１５２Ａを固定する。ロータマグネット１５２Ａの被写体側の端部には、反発用マグネット１５２Ｃを固定する。

（２）フォーカスカム筒と第３レンズ枠の結合
次に、組み立てられたフォーカスカム筒１３７を、あらかじめガイドシャフトおよびシャフトが取り付けられた基盤１３１の３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接するように取り付ける。次に、あらかじめフォーカスレンズ群１１３が取り付けられた第３レンズ枠１３４を、シャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅの内周側に挿入する。

このとき、第３レンズ枠１３４の貫通孔１３４Ｂにシャフト１３５Ｂを貫通させ、かつ、貫通孔１３４Ｃにガイドシャフト１３５Ａを貫通させて、被写体側から第３レンズ枠１３４を基盤１３１に取り付ける。第３レンズ枠１３４のピン１３４Ａが、フォーカスカム筒１３７に到達したら、ピン１３４Ａをカム挿入口１３７Ｃからカム溝１３７Ａに連結させる。

（３）ズームカム筒と第１レンズ枠および第２レンズ枠の結合
さらに、組み立てられたズームカム筒１３６を、基盤１３１の３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅを共通に外接するように取り付ける。次に、あらかじめ第２ズームレンズ群１１２が取り付けられた第２レンズ枠１３３を、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅの内周側に挿入する。このとき、第２レンズ枠１３３の貫通孔１３３Ｂにシャフト１３５Ｂを貫通させ、かつ、貫通孔１３３Ｃにガイドシャフト１３５Ａを貫通させて、被写体側から第２レンズ枠１３３を３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅのうち周側に挿入する。第２レンズ枠１３３のピン１３３Ａが、ズームカム筒１３６に到達したら、ピン１３３Ａをカム挿入口１３６Ｄからカム溝１３６Ｂに連結させる。

あらかじめ第１ズームレンズ群１１１が取り付けられた第１レンズ枠１３２についても同様に組み立てられ、ピン１３２Ａをカム挿入口１３６Ｅからカム溝１３６Ａに連結させて、第１レンズ枠１３２を、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅの内周側に挿入する。

（４）鏡胴体およびフロントカバーの組み込み
次に、ステータコイル１４４のＢ相コイルシート１４４Ｂを円筒形状に変形させる。円筒形状に変形されたＢ相コイルシート１４４Ｂは、位置決め孔１４４Ｇおよび１４４Ｈを介して、鏡胴体１４３の内周面に位置決めされたあと、接着固定される。また、Ａ相コイルシート１４４Ａについても同様に、円筒形状に変形させたあと、位置決め孔１４４Ｅおよび１４４Ｆを介して、Ａ相コイルシート１４４Ａの内周面に位置決めされたあと、接着固定される。この際、Ａ相コイルシート１４４Ａは、Ｂ相コイルシート１４４Ｂに対して、円周方向にＰ／２位相ずらした位置に接着される。ステータコイル１５５についても、ステータコイル１４４と同様に、Ａ相コイルシート１５５ＡおよびＢ相コイルシート１５５Ｂは、鏡胴体１４３の内周面に接着固定される。

次に、ステータコイル１４４およびステータコイル１５５が内周面に接着された鏡胴体１４３を挿入して、基盤１３１のフランジ部の所定位置に接着する。さらに、フロントカバー１４７に、基盤１３１のガイドシャフト１３５Ａと、シャフト１３５Ｂと、３本のシャフト１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅと、鏡胴体１４３とを接着する。以上の組み立て方法により、鏡筒１３０が組み立てられる。

次に、ズームモータおよびフォーカスモータの詳細な構成について、図７から図９を用いて説明する。図７は、実施の形態１に係る撮像装置のズームモータ１４０の斜視図である。図１および図７において、ステータコイル１４４は、鏡胴体１４３の内周面に固定される。また、ステータコイル１４４は、複数の小コイルが形成されたＡ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂからなり、鏡胴体１４３の内周面に沿って所定のピッチで配置されている。

図８は、実施の形態１に係る撮像装置のステータコイル１４４の平面図である。図８（ａ）は、Ａ相コイルシート１４４Ａを示し、図８（ｂ）は、Ｂ相コイルシート１４４Ｂを示す。

図８（ａ）において、Ａ相コイルシート１４４Ａは、端子１４４Ｓ₁と、端子１４４Ｓ₂と、小コイル１４４Ａ₁〜１４４Ａ₄₀と、スルーホール１４４Ｃ₁〜１４４Ｃ₂₀と、可撓性絶縁シート１４５と、チップ抵抗１４４Ｒと、位置決め孔１４４Ｅ、１４４Ｆとを有する。

渦巻き状に巻かれた小コイルは、Ａ相コイルシート１４４Ａの表裏の両面に複数個形成されている。Ａ相コイルシート１４４Ａの表面に形成された小コイル１４４Ａ₁は、スルーホール１４４Ｃ₁を介して、Ａ相コイルシート１４４Ａの裏面に形成された小コイル１４４Ａ₂と繋がっている。Ａ相コイルシート１４４Ａの裏面において、小コイル１４４Ａ₂と繋がっている小コイル１４４Ａ₃は、隣接する小コイル１４４Ａ₂の巻き方向とは逆に巻かれて形成される。小コイル１４４Ａ₃は、スルーホール１４４Ｃ₂を介して、Ａ相コイルシート１４４Ａの表面に形成された１４４Ａ₄と繋がっている。Ａ相コイルシート１４４Ａの表面において、小コイル１４４Ａ₄と繋がっている小コイル１４４Ａ₅は、隣接する小コイル１４４Ａ₄の巻き方向とは逆に巻かれて形成される。順次このようにして、Ａ相コイルシート１４４Ａの両面は、それぞれ２０個の小コイルが形成される。すなわち、磁極数が２０極となるように形成される。

このように、小コイル１４４Ａ₁〜１４４Ａ₄₀は、端子１４４Ｓ₁から端子１４４Ｓ₂まで直列回路を構成することになる。また、Ａ相コイルシート１４４Ａの同一面において、隣接する小コイルの巻き方向は、互いに逆方向となる。

図８（ｂ）において、Ｂ相コイルシート１４４Ｂは、端子１４４Ｔ₁と、端子１４４Ｔ₂と、小コイル１４４Ｂ₁〜１４４Ｂ₄₀と、スルーホール１４４Ｄ₁〜１４４Ｄ₂₀と、可撓性絶縁シート１４６と、位置決め孔１４４Ｇ、１４４Ｈとを有する。Ｂ相コイルシート１４４Ｂは、Ａ相コイルシート１４４Ａよりもステータ１４１の外周側に設置される。したがって、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの全長Ｌｂは、Ａ相コイルシート１４４Ａの全長Ｌａよりも長くなっている。

渦巻き状に巻かれた小コイルは、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの表裏の両面に複数個形成されている。Ｂ相コイルシート１４４Ｂの表面に形成された小コイル１４４Ｂ₁は、スルーホール１４４Ｄ₁を介して、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの裏面に形成された小コイル１４４Ｂ₂と繋がっている。Ｂ相コイルシート１４４Ｂの裏面において、小コイル１４４Ｂ₂と繋がっている小コイル１４４Ｂ₃は、隣接する小コイル１４４Ｂ₂の巻き方向とは逆に巻かれて形成される。小コイル１４４Ｂ₃は、スルーホール１４４Ｄ₂を介して、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの表面に設置された１４４Ｂ₄と繋がっている。Ｂ相コイルシート１４４Ｂの表面において、小コイル１４４Ｂ₄と繋がっている小コイル１４４Ｂ₅は、隣接する小コイル１４４Ｂ₄の巻き方向とは逆に巻かれて形成される。順次このようにして、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの両面は、それぞれ２０個の小コイルが形成される。すなわち、磁極数が２０極となるように形成される。

このように、小コイル１４４Ｂ₁〜１４４Ｂ₄₀は、端子１４４Ｔ₁から端子１４４Ｔ₂まで直列回路で構成されることになる。また、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの同一面において、隣接する小コイルの巻き方向は、互いに逆方向となる。

Ａ相コイル相１４４Ａ表裏に複数形成された小コイルの総巻き数が、表裏両面でそれぞれ２０ターンとなるように、各小コイルはそれぞれ所定のターン数で巻かれている。一方、Ｂ相コイルシート１４４Ｂ表裏各面に複数形成された小コイルの総巻き数が、表裏両面でそれぞれ２２ターンとなるように、各小コイルはそれぞれ所定のターン数で巻かれている。したがって、Ｂ相コイルシート１４４Ｂに形成された各小コイルの１個あたりの巻き数は、Ａ相コイルシート１４４Ａに形成された各小コイルの１個あたりの巻き数と比べて多くなる。

図９は、実施の形態１に係る撮像装置の鏡胴体１４３の断面図である。（ａ）は、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂ、ロータマグネット１４２Ａを組み込んだ状態の断面図、（ｂ）は、要部拡大図である。

図９において、円筒形状に変形されたＡ相コイルシート１４４Ａは、ロータマグネット１４２Ａに対して０．２ｍｍの隙間を介した外周面に沿って取り付けられる。さらに、Ｂ相コイルシート１４４Ｂは、円筒形状に変形され、Ａ相コイルシート１４４Ａの外側に取り付けられる。

ロータマグネット１４２Ａは、２０磁極の永久磁石を有する。２０磁極の磁極数は、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂの小コイル数と等しい。永久磁石は、ロータヨーク１４２Ｂの外周面に沿って取り付けられ、Ｎ極およびＳ極の磁極が、交互に配置されている。

ロータヨーク１４２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなり、ロータマグネット１４２Ａの内周面に接着される。ロータヨーク１４２Ｂは、ズームカム筒１３６の外周面に接着される。Ｂ相コイルシート１４４Ｂは、Ａ相コイルシート１４４Ａよりもロータマグネット１４２Ａから外周側に離れた位置にある。すなわち、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの全長Ｌｂは、Ａ相コイルシート１４４Ａの全長Ｌａよりも長くなる。したがって、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの各小コイル１４４Ｂ₁〜１４４Ｂ₄₀の１個あたりの巻き数は、Ａ相コイルシートの各小コイル１４４Ａ₁〜１４４Ａ₄₀の１個あたりの巻き数に対して増やすことが容易となる。なお、巻き数の違いによって生じるコイル抵抗の差は、図９（ａ）におけるチップ抵抗１４４Ｒを設置することにより、補完することができる。したがって、チップ抵抗１４４Ｒを調整することにより、Ａ相コイルシート１４４Ａの端子１４４Ｓ₁、１４４Ｓ₂間の抵抗値は、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの端子１４４Ｔ₁、１４４Ｔ₂間の抵抗値と、ほぼ等しくすることができる。

ロータマグネット１４２Ａに作用する回転トルクは、小コイルに鎖交する磁束密度Ｂと、ステータコイル１４４へ通電することにより発生する起磁力ＡＴとの積にほぼ比例する。起磁力ＡＴは、小コイルに流れる電流Ｉと、各小コイルの１個あたりの巻き数Ｎとを乗じたものである。

Ｂ相コイルシート１４４Ｂに鎖交する磁束密度は、Ａ相コイルシート１４４Ａよりも、ロータマグネット１４２Ａから外周側に離れた位置にあるため、Ａ相コイルシート１４４Ａに鎖交する磁束密度よりも小さい。すなわち、Ｂ相コイルシート１４４Ｂによるロータマグネット１４２Ａへの回転トルクは、Ａ相コイルシート１４４Ａによる回転トルクと比べて小さくなる。Ｂ相コイルシート１４４Ｂの回転トルクの低下は、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの各小コイルの巻き数を増やし、発生する起磁力を大きくすることにより、防ぐことができる。

図９（ｂ）において、１４４Ｋ、１４４Ｌ、１４４Ｍは、絶縁性接着剤であり、小コイル１４４Ａ₁〜１４４Ａ₄₀および小コイル１４４Ｂ₁〜１４４Ｂ₄₀を覆っている。Ａ相コイルシート１４４Ａにおける隣接する小コイル間の距離ピッチＰａは、Ｂ相コイルシート１４４ＢにおけるピッチＰｂと等しく構成されている。また、Ａ相コイルシート１４４ＡとＢ相コイルシート１４４Ｂの位相差は、Ｐ／２である。ここでＰ／２は、電気角で９０度に相当する。

ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３およびステータコイル１４４を含むステータ１４１と、ロータマグネット１４２Ａおよびロータヨーク１４２Ｂとは、ズームモータ１４０の磁気回路を形成する。ズームモータ１４０は、外部からＡ相コイルシート１４４Ａの端子１４４Ｓ₁、１４４Ｓ₂間およびＢ相コイルシート１４４Ｂの端子１４４Ｔ₁、１４４Ｔ₂間に所定のタイミングで定電圧を印加することで、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ各小コイルには等しい電流が流れる。これにより、磁気回路が駆動し、ロータマグネット１４２Ａおよびロータヨーク１４２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。

図７では、ズームモータ１４０の構成を示したが、フォーカスモータ１５０も、ズームモータ１４０とほぼ等しい構成を備えている。

すなわち、ステータコイル１５５は、鏡胴体１４３の内周面に固定される。ステータコイル１５５は、複数の小コイルが鏡胴体１４３の内周面に沿って、ステータコイル１４４と同様に２０極が所定のピッチで配置されている。ロータヨーク１５２Ｂは、フォーカスカム筒１３７の外周面に接着される。ロータヨーク１５２Ｂは、電磁鋼板などの強磁性体からなる。ステータコイル１５５は、ステータコイル１４４と同様に、２層の２相コイルから構成されている。

ロータマグネット１５２Ａは、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に接着される。ロータマグネット１５２Ａは、２０磁極の永久磁石を有する。２０磁極の磁極数は、Ａ相コイルシート１５５ＡおよびＢ相コイルシート１５５Ｂの小コイル数と等しい。永久磁石は、ロータヨーク１５２Ｂの外周面に沿って取り付けられ、Ｎ極およびＳ極の磁極が、交互に配置されている。

ステータヨークとして機能する鏡胴体１４３およびステータコイル１５５を含むステータ１５１と、ロータマグネット１５２Ａおよびロータヨーク１５２Ｂとは、フォーカスモータ１５０の磁気回路を構成する。フォーカスモータ１５０は、外部からＡ相コイルシート１５５Ａの端子間およびＢ相コイルシート１５５Ｂの端子間に所定のタイミングで定電圧を印加することで、Ａ相コイルシート１５５ＡおよびＢ相コイルシート１５５Ｂのそれぞれ各小コイルには電流が流れる。これにより、磁気回路が駆動され、ロータマグネット１５２Ａおよびロータヨーク１５２Ｂが回転し電磁モータとして機能する。

次に、実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒に含まれる電磁ステップモータの駆動制御について、図１０から図１２を用いて説明する。図１０は、電磁ステップモータのドライバＩＣとステータコイルとの関係図である。図１０において、ズームモータ１４０は、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂと、定電流制御を行うドライバＩＣ１６０とを含む。ドライバＩＣ１６０は、制御回路１６１と、トランジスタ回路１６２、１６３とを有し、ズームモータ１４０の駆動制御を行う。制御回路１６１の指令により、設定電流値に応じた駆動電流１６４ａは、トランジスタ回路１６２からズームモータ１４０のＡ相コイルシート１４４Ａの各小コイルに流れる。また、制御回路１６１による反転指令により、駆動電流１６５ａは、トランジスタ回路１６２を介して、Ａ相コイルシート１４４Ａの各小コイルに流れる。また、Ｂ相コイルシート１４４Ｂについても同様に、駆動電流１６４ｂ、１６５ｂは、トランジスタ回路１６３を介して、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの各小コイルに流れる。このように、ドライバＩＣ１６０は、ズームモータ１４０のＡ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ各小コイルに所定のタイミングで定電流を流すことができる。

図１１は、実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒に含まれる電磁ステップモータへの１−２相励磁駆動電流パターンを示す。図１１において、１周期は、８つの電流パターンで構成される。励磁電流は、正および負の２方向であり、パルス信号に応じて、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ各小コイルに同時に流れる。これにより、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂのそれぞれ各小コイルにおいて所定の磁界が、コイルの形成された平面と垂直な方向に発生する。なお、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂにおいて、隣接する小コイルで発生する磁界の向きは、それぞれ逆方向になる。

図１２は、図１１で示した励磁位置番号におけるＡ相コイルシート１４４Ａ、Ｂ相コイルシート１４４Ｂと、マグネット１４２Ａの位置関係を表した図である。図１２に示す（ａ）励磁位置番号０において、電流は、Ａ相コイルシート１４４Ａの各小コイルに正のパルス信号に応じて、正方向に流れる。それに伴い、Ａ相コイルシート１４４Ａには、小コイルごと交互にＮ極およびＳ極の磁界が発生する。

（ｂ）励磁位置番号１において、電流は、Ａ相コイルシート１４４Ａの各小コイルに正方向に、Ｂ相コイルシート１４４Ｂの各小コイルに正方向にそれぞれ流れる。それに伴い、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂには、小コイルごと交互にＮ極およびＳ極の磁界が発生する。これにより、ロータマグネット１４２Ａの磁極とＡ相およびＢ相コイルシートとの間で、同極では反発力、異極では吸引力が作用し、ロータマグネットは、所定量だけ矢印方向に回転する。この場合の所定量とは、Ａ相コイルシート１４４ＡとＢ相コイルシート１４４Ｂの位相差である、Ｐ／２となる。その後、（ｃ）励磁位置番号２〜（ｈ）励磁位置番号７まで、Ａ相およびＢ相コイルシートには、パルス信号に応じて磁極が発生し、ロータ１４２は、Ｐ／２のステップで回転する。

実施の形態１において、光軸から外周側にあるＢ相コイルシート１４４Ｂの小コイルの巻き数は、Ａ相コイルシート１４４Ａの小コイルの巻き数よりも大きいため、Ｂ相コイルシート１４４Ｂにおける起磁力は、Ａ相コイルシート１４４Ａにおける起磁力と比べて大きくすることができる。したがって、ステータコイル１４４は、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂによるロータ１４２の回転トルクが均一となるように構成されているため、安定したステップ角度の駆動を行うことができる。ロータ１５５についても同様に、安定したステップ駆動を行うことができる。

また、Ａ相コイルシート１４４Ａにチップ抵抗１４４Ｒを付加することにより、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂに流れる電流値は、ドライバＩＣ１６０が定電圧制御を行う場合においても容易に等しくすることができる。したがって、Ｂ相コイルシート１４４Ｂにより発生する起磁力を大きくすることができ、安定したステップ駆動を行うことができる。

また、フォーカスモータ１５０についても同様に、安定したステップ駆動を行うことができる。この際、フォーカスモータ１５０を駆動制御するために、ズームモータ１４０のドライバＩＣ１６０を共通に用いてもよく、また、フォーカスモータ用ドライバＩＣを別途備えてもよい。

以上のように、実施の形態１に係る鏡筒１３０によれば、光軸から外周側に位置する層のコイルシートによる起磁力は、各小コイルの巻き数を多くすることにより、大きくすることができる。これにより、複数のコイルシートによるロータの回転トルクは、ばらつきが発生せず、均一にすることができる。したがって、位置決め精度の高い電磁ステップモータを備えたコンパクトな鏡筒を提供することができる。

また、実施の形態１に係る撮像装置１００によれば、上記の鏡筒を備えたコンパクトな撮像装置を提供することができる。

（実施の形態２）
図１３は、ドライバＩＣ１６０により出力される駆動電流パターンを示す。本実施の形態に係る撮像装置は、実施の形態１に係る撮像装置１００とほぼ等しい構成を持つ。したがって、実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成を持つ部分のみ説明する。

１周期は、８つの電流パターンで構成され、１−２相励磁駆動電流パターンとしている。トランジスタ回路１６２からＡ相およびＢ相コイルシートのそれぞれ各小コイルに出力される駆動電流の大きさは、制御回路１６１により設定される。この際、制御回路１６１は、Ａ相コイルシート１４４Ａに出力される駆動電流１６４ａおよび１６４ｂが、Ｂ相コイルシート１４４Ｂに出力される駆動電流１６５ａおよび１６５ｂよりも小さくなるように、設定されている。すなわち、Ａ相コイルシート１４４Ａより外周側にあるＢ相コイルシート１４４Ｂの小コイルに流れる電流の大きさは、Ａ相コイルシート１４４Ａの小コイルに流れる電流よりも大きく、したがって、起磁力は大きくなる。これにより、Ａ相コイルシート１４４ＡおよびＢ相コイルシート１４４Ｂによるロータ１４２の回転トルクは、均一にすることができる。

以上のように、実施の形態２に係る鏡筒の電磁ステップモータを用いることにより、ロータ１４２の回転トルクを均一にステップ駆動することができ、位置決め精度がよい電磁ステップモータを備えたコンパクトな撮像装置を提供することができる。

（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３に係る鏡筒に含まれるステータコイルの斜視図である。本実施の形態に係る撮像装置は、実施の形態１に係る撮像装置１００と等しい構成を持つ。したがって、実施の形態３では、実施の形態１と異なるステータコイルについてのみ説明する。

図１４において、ズームモータ１４０用のステータコイル１７０は、Ａ相コイルシート１７０Ａと、Ｂ相コイルシート１７０Ｂとを備える。Ａ相コイルシート１７０Ａは、２０極の渦巻き状小コイル１７１Ａと、可撓性絶縁シート１７２Ａとを含む。渦巻き状小コイル１７１Ａは、線径約６０μｍの絶縁膜に覆われた一本の銅線からなり、可撓性絶縁シート１７２Ａ上に接着固定される。同様に、Ｂ相コイルシート１７０Ｂは、２０極の渦巻き状小コイル１７１Ｂと、可撓性絶縁シート１７２Ｂとを含む。渦巻き状小コイル１７１Ｂは、線径約６０μｍの絶縁膜に覆われた一本の銅線からなり、可撓性絶縁シート１７２Ｂ上に接着固定される。この際、Ｂ相コイルシート１７０Ｂは、Ａ相コイルシート１７０Ａに対して、９０度の電気角位相分ずらされて接着固定される。その後、ステータコイル１７０は、円筒形状に変形され、鏡胴体１４３の内周面に接着固定される。

このように、ステータコイルを１本の銅線で形成することにより、エッチングなどの処理工程が不要となり、低コスト化が図られたステータコイルを備えたコンパクトな撮像装置を提供することができる。

なお、実施の形態１ないし３において、コイルシート積層体は２層としたが、３層以上の積層体としてもよい。

なお、実施の形態１ないし３において、ロータは光軸に近い内周面に設置される構成であったが、これに限られない。ステータを光軸に近い内周面に設置し、ステータに対向する外周面にロータを設置する構成としてもよい。

なお、実施の形態１ないし３において、鏡筒の中心軸と光軸とは、異なる構成としたが、鏡筒の中心軸と光軸とは同一としてもよい。

なお、実施の形態１ないし３の鏡筒の電磁ステップモータは、ステータがステータコイルを含み、ロータがロータマグネットを含む構成であったが、これに限られない。電磁ステップモータとして、ステータがステータマグネットを含み、ロータがロータコイルを含み、ロータ側に電流を供給する構成としてもよい。

このように電磁ステップモータを構成することにより、ロータの慣性モーメントを小さくして、位置決め等の回転制御特性を制御することができる。ただし、実施の形態１ないし３の構成と比較すると、ロータコイルに駆動電流を接続する構成が複雑になる。したがって、所望の特性に応じていずれかを選択するかを決定すればよい。

なお、実施の形態１ないし３において、円筒状の回転型モータである電磁ステップモータに用いた例を示したが、これに限られない。例えば、図１５に示すように、リニアモータなどに用いてもよい。図１５において、リニアモータ１８０は、Ａ相コイルシート１８１およびＢ相コイルシート１８２の各小コイルに発生する電磁力と、マグネット１８３との反発力もしくは吸引力により、スライダ１８４に対し、直線的な運動を与えることができる。ここで、特許請求の範囲に示す固定体はマグネット１８３に相当し、移動体はスライダ１８４に相当する。

本発明の鏡筒ならびに撮像装置は、小型化と高機能化が要望されている、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ機能付きの携帯電話端末およびＰＤＡなどに好適である。

実施の形態１における撮像装置の縦断面図実施の形態１に係る撮像装置の基盤の斜視図実施の形態１係る撮像装置の第１レンズ枠の断面図実施の形態１に係る撮像装置のズームカム筒およびフォーカスカム筒の斜視図実施の形態１に係る撮像装置の各レンズ枠と基盤と各カム筒との結合状態の斜視図実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒に含まれるロータの断面図実施の形態１に係る撮像装置のズームモータ１４０の斜視図実施の形態１に係る撮像装置のステータコイルの平面図実施の形態１に係る撮像装置の鏡胴体の断面図実施の形態１に係る電磁ステップモータのドライバとステータコイルとの関係図実施の形態１に係る撮像装置の鏡筒に含まれる電磁ステップモータの１−２相励磁駆動電流パターン実施の形態１に係るコイルとマグネットの位置関係実施の形態２に係るドライバにより出力される駆動電流パターン実施の形態３に係る鏡筒に含まれるステータコイルの斜視図リニアモータの斜視図

符号の説明

１００撮像装置
１０１光軸
１０２中心軸
１１０光学系
１２０撮像センサ
１３０鏡筒
１３１基盤
１３２第１レンズ枠
１３２Ｂ、１３２Ｃ、１３３Ｂ、１３３Ｃ、１３４Ｂ、１３４Ｃ貫通孔
１３３第２レンズ枠
１３４第３レンズ枠
１３５Ａ、１３５Ｂガイドシャフト
１３５Ｃ、１３５Ｄ、１３５Ｅシャフト
１３６ズームカム筒
１３７フォーカスカム筒
１４０ズームモータ
１４１ステータ
１４２Ａロータマグネット
１４２Ｂロータヨーク
１４２Ｃ反発用マグネット
１４３鏡胴体
１４４ステータコイル
１４４ＡＡ相コイルシート
１４４ＢＢ相コイルシート
１４４Ｃ、１４４Ｄスルーホール
１４４Ｅ、１４４Ｆ、１４４Ｇ、１４４Ｈ位置決め孔
１４４Ｋ、１４４Ｌ、１４４Ｍ絶縁性接着剤
１４４Ｓ、１４４Ｔ端子
１４４Ｒチップ抵抗
１４５、１４６可撓性絶縁シート
１４７フロントカバー
１５０フォーカスモータ
１５２ロータ
１５２Ａロータマグネット
１５２Ｂロータヨーク
１５２Ｃ反発用マグネット
１５５ステータコイル
１５５ＡＡ相コイルシート
１５５ＢＢ相コイルシート
１６０ドライバＩＣ
１６１制御回路
１６２、１６３トランジスタ回路
１６４、１６５駆動電流
１７０ステータコイル
１７０ＡＡ相コイルシート
１７０ＢＢ相コイルシート
１７１Ａ、１７１Ｂ渦巻き状小コイル
１７２Ａ、１７２Ｂ可撓性絶縁シート
１８０リニアモータ
１８１Ａ相コイルシート
１８２Ｂ相コイルシート
１８３マグネット
１８４スライダ

Claims

外部から供給される駆動電流により駆動される電磁モータであって、固定体と、前記固定体に対して移動可能に保持される移動体と、それぞれ複数のコイルを含むコイルシートが複数積層してなるコイルシート積層体と、前記複数のコイルのそれぞれに対応する複数の磁極を含むマグネットとを備え、前記マグネットが前記コイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、前記コイルシート積層体および前記マグネットのいずれか一方が前記固定体に固定され、他方が前記移動体に固定されており、前記コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートより前記マグネットから離れた位置に積層されている前記コイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、前記駆動電流の供給により生じる前記第１のコイルの起磁力が前記駆動電流の供給により生じる前記第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えたことを特徴とする、電磁モータ。
前記起磁力調整手段は、前記第２のコイルの巻き数が前記第１のコイルの巻き数に対して多いことを特徴とする、請求項１記載の電磁モータ。
前記起磁力調整手段は、前記第２のコイルに供給される駆動電流値が前記第１のコイルに供給される駆動電流値に対して大きいことを特徴とする、請求項１記載の電磁モータ。
前記第１および第２のコイルにそれぞれに供給される前記駆動電流値を制御するための制御回路を備えたことを特徴とする、請求項３記載の電磁モータ。
前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートおよび前記第２のコイルが設けられた前記コイルシートのそれぞれに印加される電圧を定電圧制御するための制御回路を備え、前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートは、前記第１のコイルに接続された抵抗を含み、前記駆動電流値は前記抵抗により調整されることを特徴とする、請求項３記載の電磁モータ。
前記第１および第２コイルのそれぞれに供給される電流値を定電流制御するための制御回路を備え、前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートは、前記第１のコイルに接続された抵抗を含み、前記駆動電流値は前記抵抗により調整されることを特徴とする、請求項３記載の電磁モータ。
レンズ群を保持するレンズ鏡筒であって、前記レンズ群を光軸に平行な方向に移動可能に保持する保持機構と、外部から供給される駆動電流によって駆動される電磁モータであって、円筒状のステータと、前記ステータと同軸の円筒状であって前記ステータに対して中心軸まわりにステップ駆動するロータと、複数のコイルを含むコイルシートを複数積層してなるコイルシート積層体と、前記複数のコイルのそれぞれに対応する複数の磁極を含むマグネットとを備えた電磁モータと、前記ロータの回転運動を、前記保持機構により前記レンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構とを備え、前記電磁モータは、前記マグネットが前記コイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、前記コイルシート積層体および前記マグネットのいずれか一方が前記ステータに固定され、他方が前記ロータに固定されており、前記コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートより前記マグネットから離れた位置に積層されている前記コイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、前記駆動電流の供給により生じる前記第１のコイルの起磁力が前記駆動電流の供給により生じる前記第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えたことを特徴とする、レンズ鏡筒。
被写体の光学的な像を電気的な画像信号として出力する撮像装置であって、レンズ群を含み、被写体の光学像を形成する撮像光学系と、撮像光学系によって形成された光学的な像を受光し、光学的な像を電気的な画像信号に変換する撮像センサと、前記レンズ群を保持する鏡筒とを備え、前記鏡筒は、外部から供給される駆動電流によって駆動される電磁モータであって、円筒状のステータと、前記ステータと同軸の円筒状であって前記ステータに対して中心軸まわりにステップ駆動するロータと、複数のコイルを含むコイルシートを複数積層してなるコイルシート積層体と、前記複数のコイルにそれぞれ対応する複数の磁極を含むマグネットとを備えた電磁モータと、前記ロータの回転運動を、前記保持機構により前記レンズ群が光軸に平行な方向へ移動するための直進運動に変換する変換機構とを備え、前記電磁モータは、前記マグネットが前記コイルシート積層体の積層方向に沿って配置されるように、前記コイルシート積層体および前記マグネットのいずれか一方が前記ステータに固定され、他方が前記ロータに固定されており、前記コイルシートのうち一つに設けられたコイルを第１のコイルとし、前記第１のコイルが設けられた前記コイルシートより前記マグネットから離れた位置に積層されている前記コイルシートに設けられたコイルを第２のコイルとしたとき、前記駆動電流の供給により生じる前記第１のコイルの起磁力が前記駆動電流の供給により生じる前記第２のコイルの起磁力に対して小さくする起磁力調整手段を備えたことを特徴とする、撮像装置。