JP2007101620A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアモータを搭載したレンズ鏡筒の小型化を図る。
【解決手段】レンズ鏡筒５０は、該レンズ群を固定する固定枠５と、該固定枠５に対して光軸方向へ移動可能に設けられた可動枠８と、固定枠５に設けられ光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネット１及び光軸方向と垂直な方向にマグネット１と対向するように配置されたメインヨーク２およびサイドヨーク３と、可動枠８に設けられマグネット１およびメインヨーク２の間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイル４と、可動枠８に設けられた磁気スケール６と、固定枠５に設けられ光軸方向と垂直な方向に磁気スケール６と対向するように配置された磁気センサ７とを備えている。サイドヨーク３は、マグネット１の着磁方向のＮ極側へ突出する第１磁界調整部１１ａを有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等に用いられるレンズ鏡筒に関するものである。

ＣＣＤなどの撮像素子を用いて、動画や静止画を記録するビデオカメラやデジタルスチルカメラのレンズ鏡筒では、複数のレンズ群を光軸方向に駆動してズームやフォーカス動作を行っている。このようなレンズ鏡筒の一例として、図１６および図１７に示すようなビデオカメラなどに用いられるレンズ鏡筒のレンズ構成が知られている。
図１６および図１７に示すように、レンズ鏡筒は、第１レンズ群１７、第２レンズ群１８、第３レンズ群１９、および第４レンズ群１３を光軸１５上に一直線に並べた構成となっている。図１６および図１７においては、光軸方向をＸ軸方向、光軸方向と垂直な方向をＹ軸方向としている。具体的には、第１レンズ群１７および第３レンズ群１９は光軸１５の方向に固定されており、第２レンズ群１８が光軸方向に移動して、ズーム動作が行われる。すなわち、第２レンズ群１８が第１レンズ群１７に接近した図１６は、撮影画角が最も広角な場合であり、第２レンズ群１８が第３レンズ群１９に接近した図１７は、撮影画角が最も望遠である場合を示している。
またこのレンズ鏡筒は、第４レンズ群１３が光軸方向に移動して、フォーカス動作が行われる。すなわち、被写体までの撮像距離の増減と、第２レンズ群１８の位置（すなわちズーム倍率）に応じて、第３レンズ群１９と撮像素子１６間の最適な位置に第４レンズ群１３が移動することにより、撮像素子１６上に正しく光学像を結像させる。

以上に述べたように、ズーム動作およびフォーカス動作をさせるためにレンズ群を光軸方向へ移動させる必要がある。このようにレンズ群を光軸方向に駆動する手段の一つとして、従来からステッピングモータが多用されている。ステッピングモータは所定のパルス数に対応した角度だけ回転体を回転させ、所定位置に停止可能な構成となっている。しかしステッピングモータでは、駆動制御方式がオープンループであるため停止位置精度が悪く、ヒステリシス特性があると共に、回転数が比較的低い等の問題がある。このため、駆動するレンズ群の移動速度、すなわちズーム速度やフォーカス速度が遅くなり、ユーザーの操作感を著しく損なう。加えて、フォーカス動作を行う第４レンズ群１３の移動速度が十分に早くないと、撮影画像がぼけるという問題もある。第２レンズ群１８が移動するのに応じて、第４レンズ群１３を所定の位置に移動する必要があるため、この問題はズーム速度を早くすればするほど顕著となる。ユーザーのズーム操作感を改善するために第２レンズ群１８の移動速度を早くすると、第４レンズ群１３が適切な位置に移動するまでのタイムラグが大きくなり、ズーム動作中に画像がぼけるという問題が発生する。
そこでレンズ群の移動応答性を高めるために、レンズの駆動装置としてボイスコイル型のリニアモータが用いられている（例えば、特許文献１〜３参照。）。図１８〜図２０を用いて、リニアモータを用いたレンズ鏡筒について説明する。図１８はレンズ鏡筒の斜視図、図１９はレンズ鏡筒を撮像素子側から見た平面概略図、図２０はレンズ鏡筒を横から見た側面概略図である。いずれの図においても、リニアモータを構成する部分のみを描いている。また図２０においては、可動枠８が最も撮像素子１６に近づいた状態を描いている。図１８〜２０においては、光軸方向をＸ軸方向、マグネットの着磁方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸方向としている。

第３レンズ群１９は、３群枠２９に接着または熱カシメにより固定されており、３群枠２９を固定枠５に取り付けることにより、第３レンズ群１９が光軸１５上に正しく位置決めされる。３群枠２９は光軸方向には移動しない。
マグネット１は、コの字形をしたメインヨーク２に取り付けられている。メインヨーク２は、圧入用突起１２により固定枠５に固定されている。メインヨーク２の一部は第４レンズ群１３を搭載した可動枠８に接着固定したコイル４を貫通している。またメインヨーク２の開放端はサイドヨーク３により閉じられており、メインヨーク２およびサイドヨーク３により磁気回路が構成されている。そして、コイル４に流す電流を増減することにより、コイル４に光軸方向への適切な駆動力を発生させ、第４レンズ群１３を光軸方向に移動させる構成となっている。図示しない制御回路は磁気センサ７の出力を読み取り、コイル４に流す電流を増減することにより、第４レンズ群１３の光軸方向の位置を高精度に制御することが可能となる。
磁気センサ７は磁気スケール６の発するＸ軸方向の磁界の変化を検出するため、磁気センサ７へ流入する外乱磁場の影響を抑える必要がある。このため従来のレンズ鏡筒では、磁気センサ７がメインヨーク２から発生する磁束の影響を受けないように、光軸方向の磁束分布の中心付近に配置されている。例えば、図２０に示すようにマグネット１の中心と磁気センサ７の中心とをマグネット１の着磁方向へほぼ一直線上に配置する場合がある。なお、磁気センサ７の中心は、図２０の位置に限らず、磁束分布の中心付近に配置されていればよい（例えば、特許文献４を参照。）。

一方、デジタルスチルカメラが爆発的に普及しているため、撮像素子１６の画素数が急激に増加し、より高い光学性能、すなわちより解像度の高いレンズ鏡筒が求められてきている。このような要求に対して、図１６、図１７に示した光学系を改良設計して対応しようとすると、レンズ鏡筒が大型化すると共に、高価な硝材が必要になってコストアップにつながる。なぜなら、図１６、図１７に示したレンズ構成では、第１レンズ群１７と第３レンズ群１９とが固定位置にあり、ズーム動作が第２レンズ群１８の移動のみによって行われるためである。
そこで、第１レンズ群１７、第２レンズ群１８および第３レンズ群１９が協調動作することによって、ズーム動作を行うレンズ鏡筒が提案されている。図２１、図２２にこのようなレンズ鏡筒のレンズ構成例を示す。
図２１は、第１レンズ群が撮像素子１６に最も近づき（Ｘ軸方向負側へ移動し）、第３レンズ群１９が第２レンズ群１８から最も離れたレンズの配置、すなわち撮影画角が最も広角な場合を示している。また図２２は、第１レンズ群が撮像素子１６から最も離れた位置に移動し（Ｘ軸方向正側へ移動し）、第３レンズ群１９が第２レンズ群１８に最も接近したレンズの配置、すなわち撮影画角が最も望遠である場合を示している。図２１、２２から明らかなように、このレンズ鏡筒では第１、第２および第３レンズ群が協調動作することによりズーム動作が行われる。したがって、レンズ鏡筒を大型化することなく、より高い光学性能のレンズ鏡筒を提供できる。
特開平１１−１５０９７２号公報 特開平１１−２１５７９５号公報 特開２０００−２４１６９４号公報 特開２０００−２６６９８４号公報

図２１、図２２に示すレンズ鏡筒のフォーカス動作については、図１６、図１７のレンズ鏡筒と同様に、第４レンズ群１３が光軸方向に移動することにより行われる。図１６、図１７のレンズ鏡筒では、第３レンズ群１９が固定であったため、第４レンズ群１３の光軸方向移動量２０は比較的小さい。これに対して図２１、図２２のレンズ鏡筒では、第３レンズ群１９がズーム動作によって移動するため、第４レンズ群１３の光軸方向移動量２０は図１６、図１７に示すレンズ鏡筒に比べて２〜４倍大きくなる。すなわち、図２１、図２２のレンズ鏡筒では、従来構成の図１６、図１７のレンズ鏡筒に比べて第４レンズ群１３を高速で動作させる必要がある。したがって、図２１、図２２のレンズ鏡筒においても、高速動作が可能なリニアモータが用いられている。
しかし、図１８〜図２０に示した従来の構成のリニアモータをそのまま利用できるように設計を行うと、図２３に示すようにマグネット１およびメインヨーク２の光軸方向の長さを延長する必要がある。そうすると、図２３から明らかなように、可動枠８が撮像素子１６に最も近づいた時、磁気スケール６が光軸方向（図２３のＸ軸方向）の撮像素子１６側に大きく突き出るため、固定枠５の一部に突出部２１を設けなければならない。この結果、図２１、図２２のレンズ構成を採用してレンズ鏡筒の大型化を回避するつもりが、逆に突出部２１が突き出た分だけレンズ鏡筒の軸方向寸法が大きくなってしまう。

本発明の課題は、リニアモータを搭載したレンズ鏡筒の小型化を図ることにある。

請求項１に記載のレンズ鏡筒は、撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、固定部材と、レンズが固定され固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向にマグネットと対向するように配置されたヨークと、移動部材に設けられマグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、移動部材に設けられた磁気スケールと、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向に磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備えている。ヨークは、ヨーク本体と、ヨーク本体からマグネットの着磁方向のＮ極側へ突出する第１磁界調整部とを有している。
このレンズ鏡筒では、ヨークがマグネットの着磁方向のＮ極側へ突出する第１磁界調整部を有しているため、マグネットおよびヨークから磁気センサ側へ流出する磁束の一部が第１磁界調整部に引き寄せられる。すなわち、磁気センサ側の磁束の中心を光軸方向第１磁界調整部側へ移動させることができる。この結果、磁気センサを従来よりも光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができ、磁気スケールも同様に光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができる。これにより、磁気スケールが移動部材から光軸方向第１磁界調整部と反対側へ突出するのを防止することができ、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。

請求項２に記載のレンズ鏡筒は、請求項１において、第１磁界調整部がヨーク本体から光軸方向と垂直な方向であってマグネットの着磁方向と垂直な方向へさらに突出している。
このレンズ鏡筒では、第１磁界調整部がマグネットの着磁方向と垂直な方向へも突出しているため、第１磁界調整部の光軸方向と垂直な面の面積が大きくなる。この面積が大きくなるにしたがって、磁束の中心を光軸方向へ移動させる効果も大きくなる。したがって、このレンズ鏡筒では、マグネットおよびヨークから磁気センサ側へ流出する磁束の一部が第１磁界調整部により引き寄せられ、磁気センサをより光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができる。
請求項３に記載のレンズ鏡筒は、請求項１または２において、第１磁界調整部が少なくとも１つの板状の部材である。第１磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と同一である。
このレンズ鏡筒では、第１磁界調整部の板厚方向が光軸方向と同一であるため、光軸方向と垂直な面の面積を大きくとることができる。これにより、磁束の中心をより確実に光軸方向第１磁界調整部側へ移動させることができる。
請求項４に記載のレンズ鏡筒は、撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、固定部材と、レンズが固定され固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向にマグネットと対向するように配置されたヨークと、移動部材に設けられマグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、移動部材に設けられた磁気スケールと、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向に磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備えている。ヨークは、ヨーク本体と、ヨーク本体から光軸方向と垂直な方向であってマグネットの着磁方向と垂直な方向の少なくとも一方へ突出する第１磁界調整部とを有している。第１磁界調整部は、少なくとも１つの板状の部材である。第１磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と同一である。

このレンズ鏡筒では、ヨークが第１磁界調整部を有しているため、マグネットおよびヨークから磁気センサ側へ流出する磁束の一部が第１磁界調整部に引き寄せられる。すなわち、磁気センサ側の磁束の中心を光軸方向第１磁界調整部側へ移動させることができる。そして、第１磁界調整部の板厚方向が光軸方向と同一であるため、光軸方向と垂直な面の面積を大きくとることができる。この結果、磁気センサを従来よりも光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができ、磁気スケールも同様に光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができる。これにより、磁気スケールが移動部材から光軸方向第１磁界調整部と反対側へ突出するのを防止することができ、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。
請求項５に記載のレンズ鏡筒は、請求項１から４のいずれかにおいて、磁気センサがマグネットに対して第１磁界調整部の突出する方向に配置されている。
このレンズ鏡筒では、磁束の中心が光軸方向へ大きく移動する範囲に磁気センサを配置することができる。すなわち、第１磁界調整部の効果を最大限に生かすことができる。これにより、磁気センサをより光軸方向第１磁界調整部側へ配置することができる。
請求項６に記載のレンズ鏡筒は、請求項１から５のいずれかにおいて、第１磁界調整部がヨーク本体の光軸方向の端部に配置されている。

このレンズ鏡筒では、第１磁界調整部がヨーク本体の光軸方向の端部に配置されているため、磁束の中心を確実に光軸方向へ移動させることができる。
請求項７に記載のレンズ鏡筒は、請求項１から６のいずれかにおいて、ヨーク本体からマグネットの着磁方向のＳ極側へ突出する第２磁気調整部をさらに有している。
このレンズ鏡筒では、ヨークが第２磁気調整部をさらに有しているため、磁束の中心を光軸方向へ移動させることができる。この場合、磁束の中心の移動量は、第１および第２磁界調整部による移動量の総和にほぼ等しくなる。
請求項８に記載のレンズ鏡筒は、撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、固定部材と、レンズが固定され固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向にマグネットと対向するように配置されたヨークと、移動部材に設けられマグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、移動部材に設けられた磁気スケールと、固定部材に設けられ光軸方向と垂直な方向に磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備えている。ヨークは、ヨーク本体と、ヨーク本体からマグネットの着磁方向のＳ極側へ突出する第２磁界調整部とを有している。

このレンズ鏡筒では、第２磁界調整部により磁束の中心を光軸方向第２磁界調整部と反対側へ移動させることができる。この結果、従来よりも磁気センサおよび磁気スケールを光軸方向第２磁界調整部側と反対側へ配置することができる。これにより、磁気スケールが移動部材から光軸方向へ突出するのを防止することができ、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。
請求項９に記載のレンズ鏡筒は、請求項８において、第２磁界調整部がヨーク本体の光軸方向の端部に配置されている。
このレンズ鏡筒では、第２磁界調整部がヨーク本体の光軸方向の端部に配置されているため、磁束の中心を確実に光軸方向へ移動させることができる。
請求項１０に記載のレンズ鏡筒は、請求項７から９のいずれかにおいて、第２磁界調整部が少なくとも１つの板状の部材である。第２磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と垂直である。
このレンズ鏡筒では、第２磁界調整部の板厚方向が光軸方向と垂直であるため、光軸方向と垂直な面の面積を大きくとることができる。これにより、磁束の中心をより確実に光軸方向第１磁界調整部側へ移動させることができる。また、ヨーク本体からマグネットの着磁方向へ突出する部分の寸法が小さいため、周辺部材との干渉を防止することができる。

本発明に係るレンズ鏡筒では、磁性体が第１および第２磁気調整部を有しているため、着磁方向磁気センサ側の磁界の中心を軸方向へ移動させることができ、磁気センサおよび磁気スケールの配置を軸方向へ移動させることができる。これにより、磁気スケールが移動部材から軸方向へ突出するのを防止することができ、レンズ鏡筒の小型化を図ることができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
１．第１実施形態
図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態としてのレンズ鏡筒５０について説明する。図１に本発明の第１実施形態としてのレンズ鏡筒５０の側面概略図、図２に本発明の第２実施形態としてのレンズ鏡筒５０の平面概略図、図３にリニアモータ６０を構成する主要部品の概略斜視図、図４にメインヨーク２の幅方向（Ｚ軸方向）中央におけるＸＹ平面内での磁場解析結果の可視化図を示す。図１〜４においては、光軸方向をＸ軸方向、マグネット１の着磁方向をＹ軸方向、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸方向としている。またＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図中矢印の方向を正側、逆の方向を負側としている。マグネット１の着磁方向のＮ極側はＹ軸方向正側となり、Ｓ極側はＹ軸方向負側となる。なお図１〜図４において、図１２〜図２３に示すレンズ鏡筒５０と同じ構成については同じ符号を用いている。
図１〜図３に示すように、レンズ鏡筒５０は、固定枠５（固定部材）と、可動枠８（移動部材）と、マグネット１と、メインヨーク２（磁性体）と、サイドヨーク３（磁性体）と、コイル４と、磁気スケール６と、磁気センサ７とを備えている。

固定枠５は、光軸方向の一方が開放された箱形の部材であり、各部材を内部に収容している。可動枠８は、第４レンズ群１３が固定された部材であり、固定枠５に対して光軸方向へ移動可能に設けられている。具体的には、可動枠８は、軸受部１０ａ、１０ｂを有しており、固定枠５に設けられ軸受部１０ａ、１０ｂを貫通する２本のガイドポール９ａ、９ｂにより光軸方向に移動可能に支持されている。
マグネット１、メインヨーク２およびサイドヨーク３は、磁気回路を構成するためのものであり、固定枠５に取り付けられている。具体的には、メインヨーク２はコの字形状を有した磁性材料であり、Ｚ軸方向に突出した１対の圧入用突起１２により固定枠５の内部に固定されている。メインヨーク２の内部には、マグネット１が吸着または接着剤等により固定されている。マグネット１は、Ｙ軸方向に着磁されており、メインヨーク２の一部とＹ軸方向に対向して配置されている。サイドヨーク３は、メインヨーク２の開放端に固定されている。コイル４は可動枠８に対して接着剤により固定されており、メインヨーク２の一部がコイル４をＸ軸方向に貫通している。コイル４は、マグネット１およびメインヨーク２の間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されている。また、コイル４とマグネット１およびメインヨーク２とは、Ｘ軸方向に移動可能となっている。

さらに図１に示すように、サイドヨーク３はＹ軸方向磁気センサ７側（Ｙ軸方向正側）へ突出する第１磁界調整部１１ａを有している。第１磁界調整部１１ａは、メインヨーク２のＹ軸方向正側の端面（上面）からさらにＹ軸方向正側へ延びる板状の部材である。第１磁界調整部１１ａの板厚方向は、Ｘ軸方向と同一である。すなわち、第１磁界調整部１１ａのＸ軸方向と垂直な面が広い。本実施形態においては、第１磁界調整部１１ａは従来のサイドヨークをＹ軸方向正側へ延長して形成されている。第１磁界調整部１１ａは、メインヨーク２およびサイドヨーク３のＺ軸方向の幅と同一の幅を有しているが、たとえばメインヨーク２およびサイドヨーク３の幅よりも大きい幅を有していてもよい。
磁気スケール６および磁気センサ７は、可動枠８のＸ軸方向の変位を検出するためのものである。具体的には、磁気スケール６はＸ軸方向に延びるように可動枠８に対して接着剤等により固定されている。磁気センサ７は、磁気スケール６と着磁方向に対向するように固定枠５に固定されている。磁気スケール６の磁気センサ７と対向する側の面には、図１のＸ軸方向に沿って所定のピッチでＳ極とＮ極とが交互に着磁されており、磁気センサ７はこのＸ軸方向の磁界の変化を検出する。
一般に、磁気スケール６の着磁ピッチは２００〜３００μm程度と極めて狭く、磁気センサ７が検出すべき磁界の変化も極めて小さい。このため、微小な磁界の変化を精度よく検出するために、磁気センサ７としては磁界の変化により抵抗値が変化する特性を持つＮｉＦｅやＮｉＣｏ等の強磁性薄膜を材料としたＭＲ素子（磁性薄膜磁気抵抗素子）が用いられる。ＭＲ素子は、わずかな磁界の変化を検出できるとともに、磁気スケール６の出力が正弦波場に得られるため、磁気スケール６の移動範囲が長くなっても、同一精度で位置検出を行うことができる。

磁気センサ７により磁気スケール６のＸ軸方向の磁界の変化を検出できれば、磁気スケール６と一体になって移動する可動枠８および第４レンズ群１３のＸ軸方向の位置を検出することができる。そして、磁気センサ７の出力に基づいて図示しない制御手段によりコイル４に流す電流を増減することで、第４レンズ群１３のＸ軸方向の位置を高精度に制御することが可能となる。
しかし、このような高精度の制御を可能とするためには、磁気センサ７へ飛び込む外乱磁場の影響を抑える必要がある。外乱磁場の影響を抑えるためには、磁気センサ７を磁気中心位置（ヨークから飛び出す磁束のＸ軸方向分布の中心位置）に配置する必要がある。ここでは、本発明のレンズ鏡筒５０における磁気中心位置について説明する。
図４にメインヨーク２の幅方向（Ｚ軸方向）中央におけるＸＹ平面内での磁場解析結果の可視化図を示す。図４において、多数表示している矢印は磁束の方向を示している。また、磁束のＸ軸方向成分Ｂｘの分布状態を曲線１４、１４ａ、１４ｂとして示している。曲線１４は、Ｘ軸方向成分Ｂｘがゼロとなる位置、すなわち、磁気中心位置を示している。曲線１４ａは磁気センサ７が許容できる外部磁界Ｂｘの正の許容限度に相当する位置を示し、曲線１４ｂは負の許容限度に相当する位置を示している。

矢印の向きと曲線１４、１４ａ、１４ｂの状態を従来例の図２５と比較すると、メインヨーク２の上面から飛び出た磁束が、第１磁界調整部１１ａの方向に引き寄せられていることがわかる。これは、サイドヨーク３がメインヨーク２の上面よりもＹ軸方向正側に突き出す第１磁界調整部１１ａを有しているためであり、また第１磁界調整部１１ａのＸ軸方向に垂直な面が広いためである。すなわち、第１磁界調整部１１ａによって、メインヨーク２から磁気センサ７に向かう磁束の分布状態を図４のＸ軸方向、すなわちＸ軸方向に非対称にすることができる。この場合、磁気センサ７の配置をＸ軸方向の第１磁界調整部１１ａ側（正側）へ移動させることができる。この結果、磁気センサ７を可動枠８に対してＸ軸方向の第１磁界調整部１１ａ側へ配置することができる。
さらに、図４の曲線１４ａと曲線１４ｂのＸ軸方向の間隔は、従来例（図２５）のそれと比べて大幅に広がっていることがわかる。これは、マグネット１から磁気センサ７に向かう方向に第１磁界調整部１１ａを突き出しているので、磁気センサ７の比較的近傍で、メインヨーク２の上面から飛び出た磁束が第１磁界調整部１１ａに引き寄せられた結果、磁気中心位置近傍における光軸方向の磁束の変化量が小さくなったためである。磁気センサ７は、許容限度を示す曲線１４ａと曲線１４ｂとのＸ軸方向間であれば、任意の位置に設けることができる。したがって、図４に示すように磁気センサ７を磁気中心位置を示す曲線１４よりさらにＸ軸方向正側にずらして配置できる。この結果、図１に示すようにマグネット１に対する磁気スケール６の位置もＸ軸方向へ移動させることができるため、磁気スケール６がＸ軸方向負側に突き出ることはなく、固定枠５の一部に図１９に示すような突出部２１を設ける必要もない。以上より、第１磁界調整部１１ａを設けることにより、レンズ鏡筒５０の光軸方向の寸法を短縮することができ、レンズ鏡筒５０の小型化を図ることができる。

さらに、第１磁界調整部１１ａはサイドヨーク３をマグネット１から磁気センサ７に向かう方向に延長すればよいため、部品点数が増えることもなく、組立工数が増えることもない。加えて、サイドヨーク３を製造する際に用いる材料としては、比較的安価な鉄板（ＳＥＣＣ材、ＳＰＣＣ材）などが用いられるので、部品コストもほとんど変わらずに、上記のような効果を得ることができる。
なお、磁気中心位置（曲線１４）のずれ量や磁束の変化量（曲線１４ａと曲線１４ｂの間隔）は、第１磁界調整部１１ａのＹ軸方向への突き出し量を変えることによって調整することができるため、レンズ鏡筒の構成に応じた設計が可能である。また、サイドヨーク３にＹ軸方向負側に突き出た第１磁界調整部１１ａを設けた場合には、磁気中心はＸ軸方向負側にずれることになる。また、第１実施形態においては第１磁界調整部１１ａをサイドヨーク３の一部に設けたが、メインヨーク２に一体的に設けてもよいし、別部品を追加してもよい。この場合には、第１磁界調整部１１ａのＸ軸方向の位置に応じて磁気中心位置や磁束の変化量が変わるので、第１磁界調整部１１ａの寸法等を調整することによりレンズ鏡筒の構成に応じた設計が可能である。
また図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、第１磁界調整部１１ａの幅は、ヨーク幅に合致させる必要はなく、この幅を増減することによっても、磁気中心位置のずれ量や磁束の変化量を調整できる。第１磁界調整部１１ａのＹ軸方向正側への突き出し量が同じであれば、第１磁界調整部１１ａの幅が広くなるほど、磁気中心をさらにＸ軸方向正側にずらすことができる。また、Ｙ軸方向に見て磁気センサ７に近い位置における第１磁界調整部１１ａの面積を増減させると、磁気中心位置のずれ量や磁束の変化量により大きくなる。図５（Ａ）および（Ｂ）のように第１磁界調整部１１ａのＺ軸方向の幅をメインヨーク２の幅より広くする場合でも、できるだけＹ軸方向正側の面積を増加させるほうがよい。したがって、第１磁界調整部１１ａの幅がＹ軸方向正側に向かって徐々に広がる形状を採用しても、好ましい結果が得られる。

このような第１磁界調整部１１ａの形状および面積と、磁気中心位置や磁束変化量との関係は、有限要素法などの磁場解析やガウスメータと呼ばれる市販の磁力測定器を用いて簡単に評価できる。図６にガウスメータによるメインヨーク２の幅方向（Ｚ軸方向）中央におけるＸ軸方向磁束成分Ｂｘの測定結果を示す。▲マーク３１は図１９、図２４に示した従来例についての実測結果であり、●マーク３２は図１〜図３に示した第１実施形態のレンズ鏡筒５０における実測結果である。また、点線３３は図２５の磁場解析結果、実線３４は図４の磁場解析結果を表示したものである。
図６に示すように、実測結果と磁場解析結果とは非常によく一致していることがわかる。図６における実線３４のＸ切片が第１実施形態としての磁気中心位置であり、図６の左側、すなわちＸ軸方向正側にずれていることがわかる。また、実線３４の傾きは点線３３の傾きよりも小さくなっており、Ｘ軸方向磁束成分Ｂｘの変化量が小さくなっていることもわかる。このように、市販の磁力測定器を用いるだけでＸ軸方向磁束成分Ｂｘの分布状態は測定できるので、第１磁界調整部１１ａの形状を変えて、磁気中心位置や磁束変化量を最適な状態にすることができる。
また、本実施形態の変形例として、図７から図９に示すような場合も考えられる。図７に本発明の第１実施形態の変形例としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図、図８に本発明の第１実施形態の変形例としてのレンズ鏡筒を撮像素子側から見た平面概略図、図９に本発明の第１実施形態の変形例としてのリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図をそれぞれ示す。

この変形例では、図７から図９に示すように、マグネット１と、メインヨーク２（磁性体）と、サイドヨーク３（磁性体）と、コイル４とが光軸（Ｘ軸）回りに９０度回転した状態で配置されている。この場合、サイドヨーク３にメインヨーク２の側面よりもＹ軸方向正側に突出した第１磁界調整部１１ａを設けることにより、マグネット１およびメインヨーク２から磁気センサ７に向かう磁束の分布状態をＸ軸方向に非対称にすることができる。この結果、図７に示すように、磁気センサ７の配置をＸ軸方向の第１磁界調整部１１ａ側（正側）へ移動させることができる。これにより、磁気センサ７を可動枠８に対してＸ軸方向の第１磁界調整部１１ａ側へ配置することができる。
以上に述べたように、第１磁界調整部１１ａの主たる働きは、マグネット１から飛び出す磁束を光軸方向に引き寄せることにある。そして、Ｘ軸に直角な面（すなわち光軸方向およびリニアモータ６０の駆動方向に直角な面）の面積が広い方が、より磁束を引き寄せる効果が高くなる。すなわち、第１磁界調整部１１ａの形状は、光軸方向と垂直な方向（より具体的にはマグネット１の着磁方向のＮ極側、およびマグネット１の着磁方向と垂直な方向）へ突出すること、そして第１磁界調整部１１ａの板厚方向と光軸方向とが同一であることがポイントとなる。したがって、例えば図１０（Ａ）に示すようにマグネット１の着磁方向のＮ極側および着磁方向と垂直な方向へ突出している場合や、あるいは図１０（Ｂ）に示すようにマグネット１の着磁方向のＮ極側へは突出していないがマグネット１の着磁方向と垂直な方向の一方へ突出している場合等であっても、同様の効果を得ることができる。また、第１磁界調整部１１ａがマグネットの着磁方向と垂直な方向の一方ではなく両方へ突出している場合は、一方の場合に比べて磁束を引き寄せる効果がより高くなる。さらに、図３、図５、図９および図１０に示す第１磁界調整部１１ａを組み合わせることで、磁束の中心を引き寄せる効果をより高めることができる。

２．第２実施形態
図１１、図１２および図１３を用いて、本発明の第２実施形態としてのレンズ鏡筒５０について説明する。図１１に第２実施形態としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図、図１２にリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図、図１３にメインヨーク２の幅方向（Ｚ軸方向）中央におけるＸＹ平面内での磁場解析結果の可視化図を示す。以下の第２実施形態の説明では、第１実施形態と同一構成については同じ符号を用いるとともにその説明を省略する。
図１１、図１２に示すように、第２実施形態におけるレンズ鏡筒５０は、サイドヨーク３が従来例と同じ形状である。そしてメインヨーク２は、下面に第２磁界調整部１１ｂを有している。第２磁界調整部１１ｂは、メインヨーク２からマグネット１の着磁方向のＳ極側、すなわちＹ軸方向負側に突出したＸ軸方向に延びる板状の部材である。第２磁界調整部１１ｂの板厚方向は、Ｙ軸方向を向いており光軸方向と垂直である。第２磁界調整部１１ｂにより、メインヨーク２の下面へ流入する磁束の分布状態は図１３に示すようにＸ軸方向負側へ偏る。このように、メインヨーク２の下面において磁気中心位置がＹ軸方向負側へ移動するため、その反作用によりメインヨーク２の上面から磁気センサ７に向かう磁束の磁気中心位置もＹ軸方向正側へ移動する。すなわち、第１磁界調整部１１ａに代えて第２磁界調整部１１ｂを設けても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２磁界調整部１１ｂはＸ軸方向へ延びる板状の部材であり、第２磁界調整部１１ｂの板厚方向が光軸方向と垂直であるため、メインヨーク２からＹ軸方向へ突出する部分の寸法が小さく、周辺部材との干渉を防止することができる。

なお、第２磁界調整部１１ｂは、メインヨーク２と一体的に製造しても良いし、別部品として製作した後、メインヨーク２に取り付けても良い。別部品とする場合の第２磁界調整部１１ｂは、メインヨーク２やサイドヨーク３と同一材料とすればよく、鉄板（ＳＥＣＣ材、ＳＰＣＣ材）などの材料を使えば製造コストは比較的安価に抑えることができる。また、メインヨーク２やサイドヨーク３とは異なる材料としてもよく、透磁率の高いパーマロイ（鉄ニッケル合金）や、飽和磁束密度の高い電磁軟鉄やパーメンジュールなどを用いれば、第２磁界調整部１１ｂの占める面積を小さくできる。
また、第２磁界調整部１１ｂは、メインヨーク２にマグネット１を固定した後、マグネット１の磁力によりメインヨーク２に吸着させて固定する。その後、メインヨーク２を圧入用突起１２を使って固定枠５に固定すれば、図１１に示すように外部磁界調整部１１を固定枠５が囲む構造になっているため、接着剤等により固定する必要がない。なお、接着剤などにより第２磁界調整部１１ｂをメインヨーク２もしくは固定枠５に固定してもよい。
３．第３実施形態
図１４、図１５を用いて、本発明の第３実施形態としてのレンズ鏡筒５０について説明する。図１４に第３実施形態としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図、図１５にメインヨーク２の幅方向（Ｚ軸方向）中央におけるＸＹ平面内での磁場解析結果の可視化図を示す。以下の第３実施形態の説明では、第１及び第２実施形態と同一構成については同じ符号を用いるとともにその説明を省略する。

第３実施形態のレンズ鏡筒５０は、第１磁界調整部１１ａおよび第２磁界調整部１１ｂの両方を有している。第１磁界調整部１１ａおよび第２磁界調整部１１ｂを設けることにより、各々を単独で設けた場合に比べて、磁気中心位置をより大きく移動させることができる。これは、図１５の磁束分布の状態から明らかである。
ここで、前述の特許文献３においてもヨークの一部を突出させることで磁気中心位置を移動させる点が記載されている。そこで本発明に係るレンズ鏡筒と特許文献３に記載のレンズ鏡筒とを比較する。
まず特許文献３の突起３６ａはヨーク３６からＺ軸方向へ突出しているのに対して、レンズ鏡筒５０の第１磁界調整部１１ａおよび第２磁界調整部１１ｂはＹ軸方向へ突出している。すなわち、両突起は突出している方向が全く異なっている。また、特許文献３の突起３６ａに比べて少なくとも第１磁界調整部１１ａは磁気中心位置を移動させる効果は大きいと考えられる。なぜなら、図４と図１３とを比較してもわかるように、Ｙ軸方向磁気センサ側に配置されている第１磁界調整部１１ａの方がその反対側に配置されている第２磁界調整部１１ｂに比べて磁気中心位置を移動させる効果が大きいためである。これは、突出している方向と突起の配置が関係している。そしてさらに、本実施形態から明らかなように、第１磁界調整部１１ａおよび第２磁界調整部１１ｂを両方設けることで、それぞれを単独で設けた場合に比べて磁気中心位置をより大きく移動させることができる。以上より、特許文献３に記載のレンズ鏡筒に比べて、本発明に係るレンズ鏡筒は突起が突出している方向およびその配置が全く異なるとともに、磁気中心位置をより大きく移動させるという有利な効果を有しているといえる。

これにより、図１４に示すようにマグネット１に対する磁気スケール６の位置も光軸方向にさらに大きく移動させることができるため、磁気スケール６がＸ軸方向負側に突き出ることはない。そして逆に、固定枠５の一部に凹部２３を設けることができるため、レンズ鏡筒５０の軸方向寸法をさらに短縮することができ、レンズ鏡筒５０をさらに小型化することができる。

本発明にかかるレンズ鏡筒は、ヨークに第１磁界調整部や第２磁界調整部を設けるだけで、磁気中心位置をマグネットの中心からずらすことができ、磁気スケールが光軸方向に突出する量を減らすことができる。これにより、レンズ鏡筒の光軸方向の寸法を短縮することができる。すなわち、本発明に係るレンズ鏡筒はビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の光学機器全般において有用である。

本発明の第１実施形態としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 本発明の第１実施形態としてのレンズ鏡筒を撮像素子側から見た平面概略図。 本発明の第１実施形態としてのリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 本発明の第１実施形態としてのレンズ鏡筒における磁場解析結果の可視化図。 本発明の第１実施形態としての他の適用例を示すリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 本発明の第１実施形態としての光軸方向磁束成分の実測結果と磁場解析結果の比較図。 本発明の第１実施形態の変形例としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 本発明の第１実施形態の変形例としてのレンズ鏡筒を撮像素子側から見た平面概略図。 本発明の第１実施形態の変形例としてのリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 本発明の第１実施形態の変形例としてのリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 本発明の第２実施形態としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 本発明の第２実施形態としてのリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 本発明の第２実施形態としてのレンズ鏡筒における磁場解析結果の可視化図。 本発明の第３実施形態としてのレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 本発明の第３実施形態としてのレンズ鏡筒における磁場解析結果の可視化図。 従来のレンズ鏡筒のレンズ構成を示す側面概略図。 従来のレンズ鏡筒のレンズ構成を示す側面概略図。 従来のレンズ鏡筒のリニアモータ周辺部の分解斜視図。 従来のレンズ鏡筒を撮像素子側から見た平面概略図。 従来のレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 従来のレンズ鏡筒のレンズ構成を示す側面概略図。 従来のレンズ鏡筒のレンズ構成を示す側面概略図。 従来のレンズ鏡筒を横から見た側面概略図。 従来のリニアモータを構成する主要部品の概略斜視図。 従来のレンズ鏡筒における磁場解析結果の可視化図。

符号の説明

１ マグネット
２ メインヨーク
３ サイドヨーク
４ コイル
５ 固定枠
６ 磁気スケール
７ 磁気センサ
８ 可動枠
１１ａ 第１磁界調整部
１１ｂ 第２磁界調整部
１３ 第４レンズ群
５０ レンズ鏡筒

Claims (10)

1. 撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、
   固定部材と、
   前記レンズが固定され、前記固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記マグネットと対向するように配置されたヨークと、
   前記移動部材に設けられ、前記マグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、
   前記移動部材に設けられた磁気スケールと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備え、
   前記ヨークは、ヨーク本体と、前記ヨーク本体から前記マグネットの着磁方向のＮ極側へ突出する第１磁界調整部とを有している、
   レンズ鏡筒。
2. 前記第１磁界調整部は、前記ヨーク本体から光軸方向と垂直な方向であって前記マグネットの着磁方向と垂直な方向の少なくとも一方へさらに突出している、
   請求項１に記載のレンズ鏡筒。
3. 前記第１磁界調整部は、少なくとも１つの板状の部材であり、
   前記第１磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と同一である、
   請求項１または２に記載のレンズ鏡筒。
4. 撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、
   固定部材と、
   前記レンズが固定され、前記固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記マグネットと対向するように配置されたヨークと、
   前記移動部材に設けられ、前記マグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、
   前記移動部材に設けられた磁気スケールと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備え、
   前記ヨークは、ヨーク本体と、前記ヨーク本体から光軸方向と垂直な方向であって前記マグネットの着磁方向と垂直な方向の少なくとも一方へ突出する第１磁界調整部とを有し、
   前記第１磁界調整部は、少なくとも１つの板状の部材であり、
   前記第１磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と同一である、
   レンズ鏡筒。
5. 前記磁気センサは、前記マグネットに対して前記第１磁界調整部の突出する方向に配置されている、
   請求項１から４のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
6. 前記第１磁界調整部は、前記ヨーク本体の光軸方向の端部に配置されている、
   請求項１から５のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
7. 前記ヨークは、前記ヨーク本体から前記マグネットの着磁方向のＳ極側へ突出する第２磁気調整部をさらに有している、
   請求項１から６のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
8. 撮像光学系の少なくとも一部を構成する少なくとも１つのレンズと、
   固定部材と、
   前記レンズが固定され、前記固定部材に対して光軸方向へ移動可能に設けられた移動部材と、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に着磁されたマグネットと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記マグネットと対向するように配置されたヨークと、
   前記移動部材に設けられ、前記マグネットおよびヨークの間に発生する磁束と垂直な方向に電流が流れるように配置されたコイルと、
   前記移動部材に設けられた磁気スケールと、
   前記固定部材に設けられ、光軸方向と垂直な方向に前記磁気スケールと対向するように配置された磁気センサとを備え、
   前記ヨークは、ヨーク本体と、前記ヨーク本体から前記マグネットの着磁方向のＳ極側へ突出する第２磁界調整部とを有している、
   レンズ鏡筒。
9. 前記第２磁界調整部は、前記ヨーク本体の光軸方向の端部に配置されている、
   請求項８に記載のレンズ鏡筒。
10. 前記第２磁界調整部は、少なくとも１つの板状の部材であり、
    前記第２磁界調整部の板厚方向は、光軸方向と垂直である、
    請求項７から９のいずれかに記載のレンズ鏡筒。
    

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