JP2011053501A

JP2011053501A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JP2011053501A
Application number: JP2009203282A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Abe; 泰典阿部; Kyohei Aimuta; 京平相牟田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】
従来の磁気式エンコーダを用いたレンズ駆動装置では、レンズを内部に保持した回転筒
のレンズの光軸方向の絶対位置を検出することができなかった。レンズの絶対位置を検出
するには新たに位置センサを設ける必要があったが、精度良く位置検出をすることはでき
なかった。
【解決手段】
回転筒の回転が伝達されて回転する永久磁石を設け、永久磁石からの漏洩磁界の変化を
回転角センサで検出することで、回転筒の回転量とレンズの絶対位置とを精度良く制御す
ることが可能になる。

【選択図】図１

Description

本願発明は、レンズ鏡筒を構成する回転筒の回転量および絶対回転角度を、回転角セン
サを用いて検出し、回転量に係る出力から回転筒のモータ駆動量を帰還制御してレンズの
フォーカス制御を行い、絶対回転角度に係る出力からレンズの光軸方向の絶対位置を算出
して手ブレ補正等の帰還制御を行うことが可能な、レンズ駆動装置に関するものである。

可動部材の変位や速度を精密に検出して帰還制御を行う機械装置は多く、その一例とし
て、オートフォーカスカメラ用のレンズ鏡筒がある。レンズ鏡筒内には、電動モータや超
音波モータ等でフォーカスレンズを進退させるフォーカス機構が設けられている。フォー
カス機構を構成する回転筒の回転量を検出し、フォーカスレンズの進退を帰還制御するに
は、例えば、特許文献１に示されるような磁気式エンコーダが用いられる。

図８に、特許文献１の回転筒の模式図を示す。図において、駆動モータ３の回転は回転
筒２の外周上の一部に設けられた歯車１１に伝達され、回転筒２が回転してレンズは進退
する。磁気式エンコーダ６０を用いる方法では、多極に着磁されて曲率を有する磁気媒体
６２が回転筒２の外周上に設けられ、回転筒２の回転に伴う磁気媒体６２からの漏洩磁界
の変化を、磁気媒体６２に対向して配置された磁気センサ６１が検出し、磁気センサ６１
の出力から駆動モータ３の駆動量を帰還制御してレンズの進退制御を行う。

特開２０００−２０５８０８号公報特開平６−８２８７０号公報特開２００８−５８８４７号公報特表平１１−５００８２８号公報

特許文献２には、検出したフォーカスレンズの絶対位置から撮影距離を算出し、手ブレ
補正の帰還制御を行う例が示されているものの、特許文献１の磁気式エンコーダは、回転
筒のモータ駆動量を帰還制御するだけで、フォーカスレンズの絶対位置を検出することは
できない。従って、フォーカスレンズの絶対位置を検出するには、たとえば、特許文献３
に示されているような、スライダー電気抵抗値と対応させて回転筒の絶対位置を検出する
位置センサ等を新たに設ける必要がある。しかし、本方法ではフォーカスレンズの絶対位
置を精度良く検出し、手ブレ補正等の帰還制御を精度良く行うのは困難である。

一方、特許文献４には、小径歯車と隣り合う大径歯車の回転角度を測定する方法が示さ
れている。本方法は、小径歯車に設けた永久磁石の漏洩磁界の変化を回転角センサで検出
して、小径歯車の回転角度から大径歯車の回転角度を算出するものである。本方法によれ
ば、回転角センサの分解能に二つの歯車の歯数比を乗じた精度で、大径歯車の回転角度を
測定することができる。

本願発明は、特許文献１に示されるような磁気式エンコーダだけではフォーカスレンズ
の絶対位置を検出することができず、フォーカスレンズの絶対位置を検出するには特許文
献３に示されるような位置センサが新たに必要になるものの、絶対位置を精度良く検出す
ることは困難であるという課題を解決するものである。レンズ鏡筒を構成する回転筒にお
いて、フォーカスを合わせるための回転筒の回転量制御と、手ブレ補正等の帰還制御に用
いることができるフォーカスレンズの絶対位置検出とを、同時に精度良く行うことが可能
なレンズ駆動装置を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本願発明のレンズ駆動装置は、内部に保持したレンズの
光軸を中心に回転することでレンズの光軸方向に進退可能な回転筒と、回転筒を回転駆動
させるモータと、回転筒の回転が伝達されて回転する永久磁石と、永久磁石の漏洩磁界の
変化を検出する回転角センサとを備えることを特徴としている。

また、本願発明のレンズ駆動装置は、回転筒の外周上の一部に歯車が設けられ、その歯
車の回転が伝達されて回転する他の歯車上に永久磁石が配されるという構成にしても良い
ものである。

また、本願発明のレンズ駆動装置は、回転筒の内周上の一部に歯車が設けられ、その歯
車の回転が伝達されて回転する他の歯車上に永久磁石が配されるという構成にしても良い
。

さらに、本願発明のレンズ駆動装置は、回転筒の回転を永久磁石が配された歯車に伝達
するのに、同じ回転軸に径が異なる２つの歯車を備えた、複合歯車を用いても良いもので
ある。

本願発明のレンズ駆動装置では、内部にレンズを保持した回転筒の回転を、回転筒の回
転が伝達されて回転する永久磁石の漏洩磁界の変化として回転角センサで検出する。回転
角センサを用いることで、回転筒の回転量制御とレンズの絶対位置検出とを同時に行うこ
とができる。従来の技術では、回転筒の回転量検出とレンズの絶対位置検出には別々のセ
ンサが必要だったが、本願発明であるレンズ駆動装置の構成にすることで、センサは回転
角センサ一つで済み、回転筒の回転量とレンズの絶対位置とを精度良く制御することがで
きる。

実施例１のレンズ駆動装置を説明する模式図である。実施例１のレンズ駆動装置を用いたオートフォーカスと手ブレ補正の制御フローの一例を示す図である。実施例１のレンズ駆動装置を用いたオートフォーカスと手ブレ補正の信号処理フローの一例を示す図である。実施例１のレンズ駆動装置の特性を、磁気式エンコーダを用いた場合と比較した図である。実施例２のレンズ駆動装置を説明する模式図である。実施例３のレンズ駆動装置を説明する模式図である。実施例４のレンズ駆動装置を説明する模式図である。従来のレンズ駆動装置を説明する模式図である。

以下、本願発明のレンズ駆動装置について図面を参照しながら詳細に説明する。

（実施例１）
本願発明であるレンズ駆動装置の第１の実施例を、図１を用いて説明する。図１の（ａ
）は、レンズ１を保持する回転筒２を、回転筒２の進退方向、すなわちレンズ１の光軸方
向から見た模式図である。図１の（ｂ）は、回転筒２の外周上の一部に設けた歯車の部分
を光軸と垂直な方向から見た模式図である。なお、本実施例は、レンズ１が光軸方向に進
退してフォーカスを合わせるフォーカスレンズの駆動装置を説明するものである。

本実施例のレンズ駆動装置１００では、レンズ１を保持する回転筒２の外周上の一部に
歯車１１が設けられる。フォーカスを合わせるために駆動モータ３が必要量駆動すると、
駆動モータ３の回転は歯車２１、２２を介して歯車１１に伝達され、回転筒２は回転して
レンズ１の光軸方向に進退する。なお、回転筒２が回転してレンズ光軸方向に進退する仕
組みについては、詳細が特許文献３等に示されているので、説明と駆動機構の図示は省略
する。また、歯車１１の回転が伝達される歯車３１には永久磁石４が配され、回転筒２が
回転すると永久磁石４が回転する。永久磁石４に近接して配された回転角センサ５は、永
久磁石４の漏洩磁界の変化を検出して歯車３１の回転情報を出力する。この出力信号から
回転筒２の回転量制御、すなわちフォーカス制御を行うとともに、レンズ１の光軸方向の
絶対位置を算出し、手ブレ補正等の帰還制御を行う。

本実施例のレンズ駆動装置を用いた制御フローの一例を、従来技術のフローの一例と共
に図２に示す。（ａ）は、従来の磁気式エンコーダを用いたレンズ駆動装置のオートフォ
ーカス（ＡＦ）制御フローの一例である。カメラ本体のＡＦセンサで、フォーカスレンズ
進退方向と進退距離が算出され、従来の磁気式エンコーダのインクリメントパルスをカウ
ントしながらレンズを駆動させて位置を制御する。（ｂ）は本実施例のレンズ駆動装置を
用いたＡＦ制御と手ブレ補正制御フローの一例である。フォーカス制御フローは従来と同
じであるが、フォーカス制御が終了した後、フォーカスレンズの絶対位置を検出すること
で焦点距離を算出し、ジャイロセンサー等で検出した手ブレ補正量を調整して手ブレを補
正する。本実施例のレンズ駆動装置に用いる回転角センサ出力からＡＦ制御と手ブレ補正
制御を行うには、例えば図３に示されるような信号処理フローを用いることができる。

回転角センサを用いた本実施例のレンズ駆動装置の特性と、磁気式エンコーダを用いた
従来のレンズ駆動装置の特性とを、図４を用いて比較説明する。

図８に示される従来のレンズ駆動装置には、磁気センサ６１と磁気媒体６２からなる磁
気式エンコーダ６０が用いられており、多極に着磁されて曲率を有する磁気媒体６２が回
転筒２の外周上に設けられ、回転筒２の回転に伴う磁気媒体６２からの漏洩磁界の変化を
磁気媒体に対向して配置された磁気センサ６１が検出することで回転筒２の回転が検出さ
れる。この場合、回転筒２の回転量検出に係る角度分解能は、磁気式エンコーダ６０の分
解能と回転筒２の外周長とにより算出することができ、図４に示される磁気式エンコーダ
を用いた例では、０．００７ｄｅｇ〜０．０４６ｄｅｇの角度分解能になる。

次に、回転角センサを用いた本実施例のレンズ駆動装置の角度分解能を算出する。本実
施例のレンズ駆動装置では、磁気抵抗効果薄膜をパターニング形成して作製した小型の回
転角センサを用い、回転角センサの角度分解能は０．００５ｄｅｇとした。

本実施例のレンズ駆動装置では、磁気式エンコーダと測定可能角度範囲を合わせる為に
、永久磁石が配される歯車３１の大きさを、磁気式エンコーダを用いたときの磁気媒体の
有効長を外周長とする歯車の大きさとした。歯車３１の外周長と回転角センサの角度分解
能から、歯車３１の位置分解能が算出できる。歯車３１の位置分解能は、磁気式エンコー
ダの分解能に相当するものであり、本実施例の角度分解能は、０．００１ｄｅｇ〜０．０
０３ｄｅｇになった。この角度分解能の値は、磁気式エンコーダを用いたときの約１／２
〜１／１５であり、従来の磁気式エンコーダを用いるレンズ駆動装置と比較して、本実施
例のレンズ駆動装置のほうが角度分解能に優れることがわかる。角度分解能に優れている
ということは回転筒を精度良く回転制御できるということであり、本実施例のレンズ駆動
装置を用いることで、精度良くＡＦ制御を行うことが可能になる。

また、本実施例のレンズ駆動装置は、回転角センサの出力から永久磁石が配された歯車
３１の絶対回転角度を検出することができるので、レンズの光軸方向の絶対位置を算出す
ることもできる。本実施例では、磁気抵抗効果薄膜をパターニング形成して作製した小型
の回転角センサを用い、回転角センサの角度精度を０．２５ｄｅｇとした。回転筒２の回
転位置に係る絶対角度精度は、回転角センサ自身の角度精度に歯車３１と歯車１１との歯
数比（直径比）を乗じることで算出でき、０．０６３ｄｅｇ〜０．１７１ｄｅｇとなった
。この角度精度からレンズの絶対位置精度を算出すると、レンズ光軸方向の絶対位置検出
範囲に対して０．０７％の精度でレンズの絶対位置を検出できることになる。本実施例の
レンズ駆動装置を用いることで、レンズの絶対位置の出力から制御を行う機能、例えば手
ブレ補正等の制御を精度良く行うことが可能になる。

また、回転筒２のレンズ光軸方向の絶対位置検出範囲は、歯車３１が１回転したときの
歯車１１の回転量に相当する回転筒２のレンズ光軸方向の進退量になる。絶対位置検出範
囲を広くするには歯車３１を大きくするように設計すればよい。ただし、絶対位置検出範
囲の広さと絶対位置精度はトレードオフの関係にあり、歯車３１を大きくすると絶対位置
精度が劣化するので設計上注意する必要がある。

（実施例２）
本願発明であるレンズ駆動装置の第２の実施例を、図５を用いて説明する。図はレンズ
１を保持する回転筒２を、回転筒２の進退方向、すなわちレンズ１の光軸方向から見た模
式図である。

本実施例のレンズ駆動装置１０１を構成するレンズ１、回転筒２、モータ３（図示せず
）、永久磁石４、回転角センサ５、歯車１１、２１、２２、３１、は実施例１と同じであ
るが、歯車１１の回転は歯車３２を介して歯車３１に伝達され、歯車３２は、同じ回転軸
に大径の歯車３２ａと小径の歯車３２ｂとを備えた複合歯車になる。ここで、歯車３２ａ
の半径をＲａ、歯車３２ｂの半径をＲｂとすると、本実施例の歯車３１が１回転するとき
の歯車１１の回転量は、実施例１に比較して（Ｒａ／Ｒｂ）倍になる。そして、Ｒａ＞Ｒ
ｂであることから、実施例１と比較して本実施例のほうが、歯車３１が１回転するときの
歯車１１の回転量は多くなり、回転筒２のレンズ光軸方向の絶対位置検出範囲を広くする
ことができる。

実施例１の構成では、回転筒２のレンズ光軸方向の絶対位置検出範囲を広くするには歯
車３１を大きくする必要があった。しかし、本実施例の構成にすることで歯車３１を大き
くする必要は無くなり、回転筒２のレンズ光軸方向における絶対位置検出範囲を広くする
ことができる。本実施例は、歯車３１を大径の歯車３２ａと小径の歯車３２ｂの組合せに
して、回転筒２のレンズ光軸方向の絶対位置検出範囲を広くするものである。カメラ筐体
中では歯車の収納スペースがとりにくいので、歯車３１が小さくて済む本実施例の構成は
好ましいものである。

（実施例３）
本願発明であるレンズ駆動装置の第３の実施例を、図６を用いて説明する。図はレンズ
１を保持する回転筒２を、回転筒２の進退方向、すなわちレンズ１の光軸方向から見た模
式図である。

本実施例のレンズ駆動装置を構成するレンズ１、回転筒２、駆動モータ３（図示せず）
、歯車１１、２１、２２は実施例１と同じであるが、回転角センサ５に近接する永久磁石
４は、モータ３の回転を歯車１１に伝達する歯車２２上に配されている。

歯車２１、２２は従来のレンズ駆動装置でも用いられている歯車である。本実施例の構
成にすれば、歯車１１の回転の検出するために特別の歯車を設ける必要はない。カメラ筐
体中では歯車の収納スペースがとりにくいので、歯車が少なくて済む本実施例の構成は好
ましいものである。

（実施例４）
本願発明であるレンズ駆動装置の第４の実施例を、図７を用いて説明する。図はレンズ
１を保持する回転筒２を、回転筒２の進退方向、すなわちレンズ１の光軸方向から見た模
式図である。

本実施例のレンズ駆動装置を構成するレンズ１、回転筒２、は実施例１と同じであるが
、歯車１１が回転筒２の内周上の一部に設けられている。そして、歯車２１、２２は回転
筒２の内側に配されて、駆動モータ３（図示せず）の回転が歯車１１に伝達される。さら
に、歯車３１も回転筒２の内側に配されて、歯車１１の回転が歯車３１に伝達される。回
転角センサ５は、歯車３１に配された永久磁石４に近接して配される。

本実施例の構成にすれば、駆動モータ３の回転を伝達するのに必要な歯車、および回転
筒２の回転を検出するのに必要な歯車を回転筒２のスペース内に納めることができる。カ
メラ筐体中では歯車の収納スペースがとりにくいので、カメラ筐体中に歯車を収納する必
要の無い本実施例の構成は好ましいものである。

以上、本願発明であるレンズ駆動装置の実施例を示してきたが、本願発明は上記実施例
に限定されるものではない。例えば、駆動モータ３の回転を回転筒２に伝達する歯車の数
および大きさ、回転筒２の回転を回転角センサ５に伝達する歯車の数および大きさは、必
要とする特性に応じて自由に選択することができる。また、本実施例では回転の伝達に歯
車を用いたが、回転を伝達できるもの、例えばベルトのように歯を持たないものを用いる
ことが可能なのは言うまでもない。

１レンズ、
２回転筒、
３駆動モータ
１１，２１，２２，３１，３１ａ，３１ｂ歯車
４永久磁石、
５回転角センサ、
６０磁気式エンコーダ、
６１磁気センサ、
６２磁気媒体、
１００レンズ駆動装置。

Claims

内部に保持したレンズの光軸を中心に回転することで前記レンズの光軸方向に進退可能
な回転筒と、前記回転筒を回転駆動させるモータと、前記回転筒の回転が伝達されて回転
する永久磁石と、前記永久磁石の漏洩磁界の変化を検出する回転角センサとを備えること
を特徴とするレンズ駆動装置。
前記回転筒の外周上の一部に歯車が設けられ、前記歯車の回転が伝達されて回転する他
の歯車上に前記永久磁石が配されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記回転筒の内周上の一部に歯車が設けられ、前記歯車の回転が伝達されて回転する他
の歯車上に前記永久磁石が配されることを特徴とする請求項１に記載のレンズ駆動装置。
前記回転筒の回転を前記永久磁石が配された歯車に伝達するのに、同じ回転軸に径が異
なる２つの歯車を備えた複合歯車を用いることを特徴とする請求項２または請求項３に記
載のレンズ駆動装置。