JP2013011748A - レンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光学系を移動させるアクチュエータを効率的に構成したレンズ鏡筒を提供する。
【解決手段】
光軸方向に移動可能な第１保持枠（７１）に保持される第１光学系（４８）と、前記光軸方向に移動可能な第２保持枠（８１）に保持される第２光学系（４９）を含み、撮影光を透過させる撮影光学系（４４）と、前記撮影光学系を収納する筐体（９４）と、前記第１保持枠に固定される第１コイル（７８）を含み、前記第１光学系を前記光軸方向に移動させる第１電磁アクチュエータ（７６，７６ａ，７７）と、前記第２保持枠に固定される第２コイル（８８）を含み、前記第２光学系を前記光軸方向に移動させる第２電磁アクチュエータ（８６，８６ａ，８７）と、を有し、前記第１電磁アクチュエータと前記第２電磁アクチュエータは、磁気回路（９１，９１ａ，９１ｂ）を共用するレンズ鏡筒。
【選択図】図３

Description

本発明は、レンズ鏡筒に関する。

レンズ鏡筒の中には、モータ等によって独立に駆動される複数のレンズ群を有するものが存在する。例えば、最も対物側にあるレンズ群を固定し、中間にあるレンズ群を移動させる内焦式のオートフォーカス機構を採用するレンズ鏡筒は、焦点距離を一定に保ちながらオートフォーカスを行うために、２以上のレンズ群を独立に駆動することが求められる。

ここで、レンズ群を光軸方向に移動させる機構としては、カム機構や、送りねじと回転型モータを用いるもの（特許文献１等参照）や、ボイスコイルモータのような電磁アクチュエータを用いるものが知られている。しかし、カム機構や、送りねじを用いる駆動機構は、回転力を直進力に変換するために機構効率が悪く、また駆動伝達部にガタが存在するため、高速かつ高精度にレンズ群を駆動しようとする場合には問題を生じる。さらに、フォーカス機構として、撮像センサから得られる撮影像のコントラスト情報をもとに合焦位置を算出する山登りＡＦを採用するレンズ鏡筒が存在する。このようなレンズ鏡筒では、フォーカス群を振動的に駆動する必要があるため、カム機構や送りネジを用いる駆動機構では、位置精度、応答速度に問題があり、また、騒音の問題も発生する。

特開２００６−９８５７６号公報

一方、ボイスコイルモータのような電磁アクチュエータは、応答速度や静粛性に優れており、上述した山登りＡＦを行うレンズ鏡筒等に好適に用いることができる。しかしながら、２以上のレンズ群を独立に駆動するレンズ鏡筒では、アクチュエータもそれぞれのレンズ群に対応して必要となる。そのため、部品点数の抑制などの観点から、レンズ鏡筒に含まれる複数のアクチュエータを、効率的に構成することが求められる。

本発明に係るレンズ鏡筒は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の光学系を移動させるアクチュエータを効率的に構成したレンズ鏡筒を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係るレンズ鏡筒（４０）は、
光軸方向に移動可能な第１保持枠（７１）に保持される第１光学系（４８）と、前記光軸方向に移動可能な第２保持枠（８１）に保持される第２光学系（４９）を含み、撮影光を透過させる撮影光学系（４４）と、
前記撮影光学系を収納する筐体（９４）と、
前記第１保持枠に固定される第１コイル（７８）を含み、前記第１光学系を前記光軸方向に移動させる第１電磁アクチュエータ（７６，７６ａ，７７）と、
前記第２保持枠に固定される第２コイル（８８）を含み、前記第２光学系を前記光軸方向に移動させる第２電磁アクチュエータ（８６，８６ａ，８７）と、を有し、
前記第１電磁アクチュエータと前記第２電磁アクチュエータは、磁気回路（９１，９１ａ，９１ｂ）を共用することを特徴とする。

また、例えば、前記第１電磁アクチュエータと前記第２電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられるヨーク（９２）を共用しても良い。

また、例えば、前記第１電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられる第１永久磁石（８０）を含んでも良く、
前記第２電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられ前記第１永久磁石とは磁極の向きが逆方向である第２永久磁石（９０）を含んでも良い。

また、例えば、本発明に係るレンズ鏡筒において、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石の間には隙間が形成されても良い。

また、例えば、本発明に係るレンズ鏡筒において、前記第１永久磁石と前記第２永久磁石の間には、前記磁気回路を形成するために用いられ、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石に対して磁極の向きが略直交する第３永久磁石（９３）が設けられていても良い。

また、例えば、前記光軸方向に延在し、両端部が前記筐体に固定されるガイドバー（１００，１１０）を有しても良く、
前記第１保持枠は、前記ガイドバーによって挿通される第１挿通部（７２，７４）を有し、前記第２保持枠は、前記ガイドバーによって挿通される第２挿通部（８２）を有しても良い。

また、例えば、前記第１光学系は、前記撮影光学系の焦点調整を行う焦点調整部であっても良く、
前記第２光学系は、前記撮影光学系の変倍を目的とした変倍部であっても良い。

また、例えば、本発明に係るレンズ鏡筒は、前記第１電磁アクチュエータを、振動的に駆動する第１モータドライバ（５２）と、
前記第２電磁アクチュエータを、前記第１光学系の振動的な移動に伴う画角変動を抑制するように、前記第１モータドライバと同期して駆動する第２モータドライバ（６２）と、を有しても良い。

また、例えば、本発明に係るレンズ鏡筒は、前記第１電磁アクチュエータを、第１駆動周波数によってＰＷＭ駆動する第１モータドライバ（５２）と、
前記第２電磁アクチュエータを、前記第１駆動周波数とは異なる第２駆動周波数によってＰＷＭ駆動する第２モータドライバ（６２）と、を有しても良い。

なお上述の説明では、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明は、これに限定されるものでない。後述の実施形態の構成を適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。さらに、その配置について特に限定のない構成要件は、実施形態で開示した配置に限らず、その機能を達成できる位置に配置することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒を含むカメラシステムの概略ブロック図である。 図２は、図１に示すレンズ鏡筒に含まれる第４レンズ群の周辺を表す斜視図である。 図３は、第１実施形態に係る第１電磁アクチュエータ及び第２電磁アクチュエータの概略構造及び空隙磁束密度の分布を表す概念図である。 図４は、焦点調整時における第４レンズ群及び第５レンズ群の位置変化を説明したグラフである。 図５は、第１モータドライバ及び第２モータドライバによるＰＷＭ駆動波形を説明した概念図である。 図６は、第２実施形態に係る第１電磁アクチュエータ及び第２電磁アクチュエータの概略構造及び空隙磁束密度の分布を表す概念図である。 図７は、変形例に係る磁気回路の構造及び空隙磁束密度の分布を表す概念図である。

第１実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ鏡筒４０を含むカメラシステムの概略ブロック図である。図１では、カメラボディ２０に対して着脱可能に接続され、カメラシステムの一部として用いられるレンズ鏡筒４０を例に説明を行うが、本発明に係るレンズ鏡筒としては、これに限定されない。また、レンズ鏡筒４０を取り付けるカメラボディ２０の構成は特に限定されず、レンズ鏡筒４０とカメラボディ２０は一体であっても良い。また、レンズ鏡筒４０は、スチールカメラ、ビデオカメラ、カメラ付き携帯電話などの撮像装置に適用されてもよく、望遠鏡、双眼鏡などに適用されても良い。

レンズ鏡筒４０は、撮影光を透過させてカメラボディ２０へ導く撮影光学系４４を有する。これに対して、カメラボディ２０は、撮影光学系４４を透過した撮影光を受光し、電気的な画像信号に変換する撮像素子２１を有する。撮像素子２１としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いることができるが、特に限定されない。

カメラボディ２０は、撮像素子２１の他に、フレームレート制御器２２、ＡＦＥ回路２３、ボディ側Ａ／Ｄ変換器２４、画像処理演算部２５等を有する。フレームレート制御器２２は、撮像素子２１による画像信号取得のタイミングを制御する。フレームレート制御器２２は、例えば１／３０〜１／６０ｓｅｃの周期（フレームレート３０〜６０ｆｐｓ）で画像信号を取得するように、撮像素子２１の信号取得タイミングを制御することができる。

撮像素子２１で取得された画像信号は、ＡＦＥ回路２３及びボディ側Ａ／Ｄ変換器２４を経て画像処理演算部２５に入力される。ＡＦＥ回路２３は、撮像素子２１で得られた画像信号に対するノイズ除去や増幅等を行う。ボディ側Ａ／Ｄ変換器２４は、アナログ信号である画像信号を、デジタル信号である画像データに変換する。

画像処理演算部２５は、画像データに対して各種の演算処理を行う。また、カメラボディ２０には、バッファメモリ２８，２９、画像生成部３０、記憶部３１及び表示部３２が備えられており、画像処理演算部２５に入力された画像データは、これらの部分に出力される。バッファメモリ２８，２９は、画像データを一時的に格納し、所定のタイミングで画像生成部３０に出力する。画像生成部３０は、フレームレートに同期した動画像を生成し、表示部３２及び記憶部３１に出力する。

記憶部３１は、メモリカードのような不揮発性メモリ等によって構成され、画像生成部３０によって生成された動画像を記憶する。なお、画像生成部３０で生成され、記憶部３１によって記憶される画像は、動画像に限定されず、静止画像であっても良い。表示部３２は、液晶ディスプレイ等によって構成され、画像生成部３０によって生成された動画像等を表示することができる。

画像処理演算部２５は、評価値演算部２６及び駆動形態演算部２７を有する。評価値演算部２６及び駆動形態演算部２７は、レンズ鏡筒４０で行われるオートフォーカス動作に関する演算を行う。後述するように、レンズ鏡筒４０では、撮影画像のコントラスト情報から、焦点調整部である第４レンズ群４８の合焦位置を決定する山登りＡＦを行う。評価値演算部２６及び駆動形態演算部２７は、山登りＡＦに必要な情報を、画像データから算出する。

評価値演算部２６は、画像データのコントラストを調査し、合焦させるべき領域のコントラスト状態を算出する。算出された画像データのコントラスト状態は、駆動形態演算部２７に出力される。駆動形態演算部２７は、画像データのコントラスト状態等から、山登りＡＦにおけるウォブリング（振動的な駆動）に必要な情報を算出する。駆動形態演算部２７で算出される情報には、例えば焦点調整部が、合焦位置に対して対物側又は像面側のいずれの方向に、どの程度ずれているのかという情報が含まれる。画像処理演算部２５で算出された山登りＡＦに関する情報は、レンズ鏡筒４０のレンズ演算部４１に出力される。

レンズ鏡筒４０とカメラボディ２０は、双方のマウント部を接合することによって締結される。また、マウント部には、レンズ鏡筒４０とカメラボディ２０の間の電力供給やデータ通信を可能とする電気接点部３３が設けられている。

レンズ鏡筒４０の撮影光学系４４は、第１レンズ群４５、第２レンズ群４６、第３レンズ群４７、第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９を含む。撮影光学系４４を構成する各レンズ群４５〜４９は、外形状が筒状である筐体９４（図３参照）の内部に収納されている。

第１レンズ群４５は、５つのレンズ群のなかで最も対物側に配置されており、凸のパワーを有する。第１レンズ群４５は、レンズ鏡筒４０の筐体９４に固定された固定群であり、焦点調整、変倍動作（ズーミング）又は手振れ補正のいずれの動作時にも移動しない。

第２レンズ群４６は、対物側から数えて２番目の位置に配置されており、凹のパワーを有する。第２レンズ群４６は、レンズ鏡筒４０の筐体９４に対して相対移動可能に取り付けられた移動群であり、変倍動作時において光軸Ｚ方向に移動する。第２レンズ群４６は、ワイド時には対物側に、テレ時には像面側に移動する。なお、変倍動作時には、第２レンズ群４６の他に、後述する第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９も移動する。すなわち、レンズ鏡筒４０は、凹のパワーを有する第２レンズ群４６及び第４レンズ群４８と、凸のパワーを有する第５レンズ群４９を用いて、変倍動作を行う。

第２レンズ群４６は、変倍動作時において、不図示の駆動機構によって駆動される。第２レンズ群４６を駆動する駆動機構としては、特に限定されないが、例えばステッピングモータと送りネジを組み合わせた駆動機構を採用することができる。なお、第２レンズ群４６については、第４及び第５レンズ群４８，４９のようなウォブリングは行われない。

第３レンズ群４７は、対物側から数えて３番目の位置に配置されており、凸のパワーを有する。第３レンズ群４７は、像振れ補正レンズ群であり、手振れ補正時において、光軸Ｚに対して略直交する方向へ移動する。第３レンズ群４７は、焦点調整及び変倍には影響しない。

第３レンズ群４７は、不図示の駆動機構によって駆動される。第３レンズ群４７を駆動する駆動機構としては、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）等を使用することができる。なお、第３レンズ群４７と第４レンズ群４８の間には、光量及び撮影深度の調整を行う絞り（不図示）が設置されている。

第４レンズ群４８は、対物側から数えて４番目の位置に配置されており、凹のパワーを有する。第４レンズ群４８は、レンズ鏡筒４０の筐体９４に対して相対移動可能に取り付けられた移動群であり、焦点調整時及び変倍動作時において、光軸Ｚ方向に移動する。第４レンズ群４８は、第２レンズ群４６と同様に、変倍動作において、ワイド時には対物側に、テレ時には像面側に移動する。

焦点調整時において、第４レンズ群４８は、対物側に移動することにより、撮影光学系４４の合焦対象を、至近側の被写体に変えることができる。また、第４レンズ群４８は、像面側に移動することにより、撮影光学系４４の合焦対象を、遠方（無限遠方向）の被写体に変えることができる。後述するように、焦点調整時には、第４レンズ群４８だけでなく、第５レンズ群４９も移動する。しかし、焦点調整時における第５レンズ群４９の移動は、第４レンズ群４８の移動に伴う画角変動を抑制するための動作である。したがって、撮影光学系４４の焦点調整を行う焦点調整部は、第４レンズ群４８である。

図２は、第４レンズ群４８の周辺部分を表す斜視図である。第４レンズ群４８は、光軸方向に移動可能な第１保持枠７１に保持されている。第１保持枠７１は、第１主挿通部７２を有しており、第１主挿通部７２には、主ガイドバー１００によって挿通される貫通孔７３が形成されている。また、第１保持枠７１は、第１従挿通部７４を有しており、第１従挿通部７４には、従ガイドバー１１０に挿通される貫通孔７５が形成されている。

図２には表示していないが、主ガイドバー１００及び従ガイドバー１１０の両端部は、レンズ鏡筒４０の筐体９４に固定されている。主ガイドバー１００及び従ガイドバー１１０は、光軸Ｚ方向に延在し、いずれも光軸Ｚに略並行である。第１保持枠７１及び第４レンズ群４８は、主ガイドバー１００及び従ガイドバー１１０によって、光軸Ｚ方向に移動可能であって、かつその他の方向への自由度は規制された状態で、支持されている。

図１に示すように、レンズ鏡筒４０は、第４レンズ群４８を光軸Ｚ方向に移動させる第１電磁アクチュエータ７６，７７を有する。第１電磁アクチュエータ７６は、第１保持枠７１に固定される第１コイル７８（図２参照）と、レンズ鏡筒４０の筐体９４に固定されるヨーク及び永久磁石を含む。本実施形態に係る第１電磁アクチュエータ７６は、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）であるが、第１電磁アクチュエータとしてはこれに限定されず、他の電磁リニアモータを用いても良い。第１電磁アクチュエータ７６については、後ほど詳述する。第４レンズ群４８を移動させる他方の第１電磁アクチュエータ７７は、第１電磁アクチュエータ７６と同様に、第１保持枠７１に固定される第１コイル７９（図２参照）と、ヨーク及び永久磁石を含む。ただし、第１電磁アクチュエータ７７は、第１電磁アクチュエータ７６と同様の構成であるため、第１電磁アクチュエータ７７についての詳細な説明は省略する。

図１に示すように、レンズ鏡筒４０は、第１電磁アクチュエータ７６，７７の駆動及び制御を行う機構を備えており、第１レンズ移動量演算部４２、第１制御器５１、第１モータドライバ５２、第１レンズ位置検出センサ５３及び第１Ａ／Ｄ変換器５４を有する。第１レンズ移動量演算部４２は、画像処理演算部２５で算出されたコントラスト状態に基づく情報と、撮影光学系４４の光学的特性に基づき、焦点を合わせるために必要な第４レンズ群４８の目標移動量及びウォブリングの振幅を演算する。

第１制御器５１は、第１レンズ移動量演算部４２の算出結果と、第１レンズ位置検出センサ５３を介して得られる第４レンズ群４８の位置情報から、第４レンズ群４８の制御量を算出する。第１制御器５１が第１モータドライバ５２に制御量を出力する制御周期は、特に限定されないが、撮像素子２１による画像信号の取得周期（フレームレート）より小さいことが一般的であり、例えば１〜０．２５ｍｓｅｃの周期（１〜４Ｈｚ）とすることができる。

第１モータドライバ５２は、第１制御器５１において算出された制御量に基づき、第１電磁アクチュエータ７６，７７の第１コイル７８（図２参照）に電力を供給し、第１電磁アクチュエータ７６，７７を駆動する。焦点調整時において、第１モータドライバ５２は、第１電磁アクチュエータ７６，７７を振動的に駆動し、山登りＡＦを実施する。第１モータドライバ５２による第１電磁アクチュエータ７６，７７の駆動方式は特に限定されないが、例えば第１モータドライバ５２は、第１電磁アクチュエータ７６，７７をＰＷＭ（Pulse Width Modulation （パルス幅変調））駆動するものであっても良い。第１モータドライバ５２が第１電磁アクチュエータ７６，７７をＰＷＭ駆動する場合、その駆動周波数である第１駆動周波数は、例えば２０ｋＨｚ程度とすることができるが、特に限定されない。

第１レンズ位置検出センサ５３は、第４レンズ群４８の光軸Ｚ方向の位置を検出する。本実施形態では、図２に示すように、第１レンズ位置検出センサ５３として、第１保持枠７１及び第４レンズ群４８の移動に伴う磁気変化から、第４レンズ群４８の位置を検出するＧＭＲセンサを用いている。しかし、第１レンズ位置検出センサ５３としてはこれに限定されず、間接又は直接的に第４レンズ群４８の位置を検出できるものであればどのようなものでも良い。

図１に示すように、第１レンズ位置検出センサ５３による検出出力は、第１Ａ／Ｄ変換器５４によってデジタル信号に変換され、第１制御器５１による制御量の算出に用いられる。

第５レンズ群４９は、対物側から数えて５番目の位置に配置されており、凸のパワーを有する。第５レンズ群４９は、レンズ鏡筒４０の筐体９４に対して相対移動可能に取り付けられた移動群であり、焦点調整時及び変倍動作時において、光軸Ｚ方向に移動する。第５レンズ群４９は、第２レンズ群４６及び第４レンズ群４８と同様に、変倍動作において、ワイド時には対物側に、テレ時には像面側に移動する。

第５レンズ群４９は、焦点調整時において、第４レンズ群４８の振動的な移動に伴う画角変動を抑制または打ち消すように移動する。例えば、第４レンズ群４８が対物側（ワイド側）に動いた場合、これと同時に第５レンズ群４９が像面側（テレ側）に動くことによって、レンズ鏡筒４０は、撮影光学系４４の焦点距離を維持しつつ、焦点調整を行うことができる。このように、焦点調整時における第５レンズ群４９の移動は、補正のための従属的な動作である。したがって、第５レンズ群４９は、撮影光学系４４の変倍を目的とした変倍部に含まれる。

第５レンズ群４９は、光軸方向に移動可能な第２保持枠８１によって保持されている。第２保持枠８１の構造は、図２に示す第１保持枠７１の構造と同様であるため、詳細な説明は省略する。図３に示すように、第２保持枠８１は、第１保持枠７１と共通の主ガイドバー１００及び従ガイドバー１１０によって、光軸方向の動きをガイドされる。すなわち、第２保持枠８１は、第２主挿通部８２を有しており、第２主挿通部８２には、主ガイドバー１００によって挿通される貫通孔８３が形成されている。

図１に示すように、レンズ鏡筒４０は、第５レンズ群４９を光軸Ｚ方向に移動させる第２電磁アクチュエータ８６，８７を有する。図３に示すように、第２電磁アクチュエータ８６は、第１電磁アクチュエータ７６と同様に、第２保持枠８１に固定される第２コイル８８と、レンズ鏡筒４０の筐体９４に固定されるヨーク及び永久磁石を含む。第２電磁アクチュエータ８６の構造については、第１電磁アクチュエータ７６と合わせて後ほど詳述する。ただし、第２電磁アクチュエータ８７は、第２電磁アクチュエータ８６と同様の構成であるため、第２電磁アクチュエータ８７についての詳細な説明は省略する。

図１に示すように、レンズ鏡筒４０は、第２電磁アクチュエータ８６，８７の駆動及び制御を行う機構を備えており、第２レンズ移動量演算部４３、第２制御器６１、第２モータドライバ６２、第２レンズ位置検出センサ６３及び第２Ａ／Ｄ変換器６４を有する。第２レンズ移動量演算部４３は、コントラスト状態に基づく情報と、撮影光学系４４の光学的特性に基づき、第４レンズ群４８の移動に伴う画角変動を補正するために必要な第５レンズ群４９の目標移動量及びウォブリングの振幅を演算する。

第２制御器６１は、第２レンズ移動量演算部４３の算出結果と、第２レンズ位置検出センサ６３を介して得られる第５レンズ群４９の位置情報から、第５レンズ群４９の制御量を算出する。第２制御器６１の制御周期は、第１制御器５１の制御周期と同様とすることができる。

第２モータドライバ６２は、第２制御器６１において算出された制御量に基づき、第２電磁アクチュエータ８６，８７のコイル（第２コイル８８等（図３参照））に電力を供給し、第２電磁アクチュエータ８６，８７を駆動する。焦点調整時において、第２モータドライバ６２は、第２電磁アクチュエータ８６，８７を振動的に駆動し、山登りＡＦに伴う画角変動を抑制する。第２モータドライバ６２による第２電磁アクチュエータ８６，８７の駆動方式は特に限定されないが、第１モータドライバ５２と同様に、ＰＷＭ駆動とすることができる。第２モータドライバ６２が第２電磁アクチュエータ８６，８７をＰＷＭ駆動する場合、その駆動周波数である第２駆動周波数は、例えば２０ｋＨｚ程度とすることができるが、特に限定されない。なお、第２駆動周波数は、第１駆動周波数とは異なる周波数とすることが、共通のガイドバーである主ガイドバー１００及び従ガイドバー１１０の振動を抑制する観点から好ましい。

第２レンズ位置検出センサ６３は、第５レンズ群４９の光軸Ｚ方向の位置を検出する。第２レンズ位置検出センサ６３の構造は、図２に示す第１レンズ位置検出センサ５３と同様である。第２レンズ位置検出センサ６３による検出出力は、第２Ａ／Ｄ変換器６４によってデジタル信号に変換され、第２制御器６１による制御量の算出に用いられる。

図３は、第１電磁アクチュエータ７６及び第２電磁アクチュエータ８６の概略構造及び空隙磁束密度Φの分布を表す概念図である。図３の上部は、第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９の周辺部分の断面を模式的に表したものである。図３の上部に示すように、第４レンズ群４８と第５レンズ群４９は光軸Ｚ方向に沿って隣接するように配置されている。主ガイドバー１００は、第１保持枠７１の第１主挿通部７２と、第２保持枠８１の第２主挿通部８２とを挿通しており、両方の保持枠７１，８１を支持している。

第４レンズ群４８を移動させる第１電磁アクチュエータ７６は、第１保持枠７１に固定される第１コイル７８と、第２電磁アクチュエータ８６との共用であるヨーク９２、ヨーク９２に固定される第１永久磁石８０とによって構成される。また、第５レンズ群４９を移動させる第２電磁アクチュエータ８６は、第２保持枠８１に固定される第２コイル８８と、第１電磁アクチュエータ７６との共用であるヨーク９２と、ヨーク９２に固定される第２永久磁石９０とによって構成される。

共用のヨーク９２は、光軸Ｚ方向に引き延ばされた四角筒形状を有しており、一方の長側面９２ａが筐体９４に固定されている。また、ヨーク９２の他方の長側面９２ｂは、第１電磁アクチュエータ７６の第１コイル７８と第２電磁アクチュエータ８６の第２コイル８８を挿通している。第１電磁アクチュエータ７６の第１永久磁石８０は、第１コイル７８に対向するように、ヨーク９２の内側面に固定されている。また、第２電磁アクチュエータ８６の第２永久磁石９０は、第２コイル８８に対向するように、ヨーク９２の内側面に固定されている。

ヨーク９２、第１永久磁石８０及び第２永久磁石９０は、第１電磁アクチュエータ７６と第２電磁アクチュエータ８６の共用に係る磁気回路９１を形成するために用いられている。すなわち、ヨーク９２、第１永久磁石８０及び第２永久磁石９０によって形成される磁気回路９１は、第１コイル７８及び第２コイル８８の両方を通過している。

本実施形態に係るレンズ鏡筒４０において、第１永久磁石８０は、そのＮ極が第１コイル７８と対向しており、Ｓ極がヨーク９２に接触するように配置されている。また、第２永久磁石９０は、そのＳ極が第２コイル８８と対向しており、Ｎ極がヨーク９２に接触するように配置されている。すなわち、矢印１６６で示す第２永久磁石９０の磁極の向きは、矢印１６５で示す第１永久磁石８０の磁極の向きとは逆方向である。このように、第２永久磁石９０の磁極の向きを、第１永久磁石８０の磁極の向きとは逆方向とすることによって、駆動に必要な領域の磁束密度を強く、かつ平坦な分布とすることができる。

例えば、図７に示す磁気回路９１ｂは、図３の磁気回路９１と同様のヨーク９２と、磁極の向きが光軸方向に沿って変化しない共用永久磁石９６によって形成されている。図７の下部に示すグラフの曲線１３９は、コイル７８，８８が通過するヨーク９２内部における磁気回路９１ｂの空隙磁束密度Φを表している。なお、グラフの横軸の位置は、上部の断面図と揃えてある。共用永久磁石９６を用いた磁気回路９１ｂでは、共用永久磁石９６の中央部分において空隙磁束密度が強く、第１コイル７８の移動領域である領域１３５や、第２コイルの移動領域である領域１３６において、空隙磁束密度が弱くなる。また、領域１３５及び領域１３６における空隙磁束密度が平坦とならない。

図３の下部に示すグラフの曲線１３７は、図７と同様に、コイル７８，８８が通過するヨーク９２内部における磁気回路９１の空隙磁束密度を表している。第１永久磁石８０と第２永久磁石９０の磁極の向きを逆方向とした磁気回路９１では、図７の磁気回路９１ｂと比較して、第１コイル７８の移動領域である領域１３５や、第２コイル８８の移動領域である領域１３６における空隙磁束密度が強い。また、図７の磁気回路９１ｂと比較して、領域１３５及び領域１３６における空隙磁束密度が平坦化されている。これにより、第１電磁アクチュエータ７６及び第２電磁アクチュエータ８６は、高精度な位置制御を容易に実現することができ、また消費電力を抑制することができる。

また、第１永久磁石８０と第２永久磁石９０の間には隙間が形成されており、このような配置は、領域１３５及び領域１３６における空隙磁束密度の平坦化に寄与している。また、隙間を形成することにより、共用に係る磁気回路９１を形成するために用いられる永久磁石の体積を低減することが可能であるため、このような構成は、軽量化に適しており、コスト抑制効果も期待できる。

さらに、図３に示す第２永久磁石９０及び第１永久磁石８０は、図７に示す共用永久磁石９６より光軸方向の長さが短いため、パーミアン係数が小さく、熱減磁に対して強い。また、第２永久磁石９０及び第１永久磁石８０は、光軸方向の長さが短いため機械的強度が大きく、レンズ鏡筒４０の組立時における取扱いが容易である。

図４は、焦点調整時における第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９の位置変化を説明したグラフである。図４の縦軸は光軸Ｚ方向の変位を表しており、グラフ上方に行くほど、各レンズ群４８，４９が対物側に位置していることを意味する。グラフ上方の軌跡１５５は、時間経過に伴う第４レンズ群４８の変位を表しており、グラフ下方の軌跡１５６は、時間経過に伴う第５レンズ群４９の変位を表している。

第４レンズ群４８の軌跡１５５の中央を通っている点線１５７は、第４レンズ群４８の目標位置（目標移動量）を表している。第４レンズ群４８の目標移動量は、評価値取得タイミングにおいてカメラボディ２０で取得されたコントラスト状態に基づき、レンズ鏡筒４０の第１レンズ移動量演算部４２で算出される（図１参照）。図４の、軌跡１５５の形状から分かるように、第４レンズ群４８は振幅ａ１でウォブリングされている。第４レンズ群４８のウォブリングの振幅ａ１についても、目標移動量と同様に、レンズ鏡筒４０の第１レンズ移動量演算部４２で算出される（図１参照）。

先に述べたように、第１レンズ移動量演算部４２は、撮影光学系４４を合焦させるように第４レンズ群４８の目標移動量を算出しているので、第４レンズ群４８は、合焦位置の変化に対して、振動しながら追従する。

第５レンズ群４９の軌跡１５６の中央を通っている点線１５８は、第４レンズ群４８の目標位置（目標移動量）を表している。また、軌跡１５６の形状から分かるように、第５レンズ群４９は振幅ａ２でウォブリングされている。先に述べたように、レンズ鏡筒４０の第２レンズ移動量演算部４３は、第４レンズ群４８の移動に伴う画角変動を抑制するように、第５レンズ群４９の目標移動量及び振幅ａ２を算出している。したがって、第５レンズ群４９は、第４レンズ群４８のウォブリングに同期しながら、ウォブリングされる。

また、第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９は、変倍動作において、いずれもワイド時には対物側に移動し、テレ時には像面側に移動するレンズである。したがって、焦点調整時において第５レンズ群４９が第４レンズ群４８による画角変動を打ち消す場合、第５レンズ群４９は、第４レンズ群４８とは逆方向に移動する。このような動作により、第５レンズ群４９のウォブリングは、第４レンズ群４８の画角変動を抑制するだけでなく、第４レンズ群４８のウォブリングによる振動を抑制する効果を奏する。また、振動をより効果的に抑制する観点から、第１電磁アクチュエータ７６，７７によって動かされる移動体（第４レンズ群４８及び第１保持枠７１等を含む）の質量と振幅ａ１の積が、第２電磁アクチュエータ８６，８７によって動かされる移動体（第５レンズ群４９及び第２保持枠８１等を含む）の質量と振幅ａ２の積に対して、略等しくなるように調整されてもよい。

図５は、図１に示す第１モータドライバ５２が第１電磁アクチュエータ７６，７７を駆動する駆動信号１６９と、第２モータドライバ６２が第２電磁アクチュエータ８６，８７を駆動する駆動信号１７０を表している。第１モータドライバ５２は、第１駆動周波数１／ｔ１で第１電磁アクチュエータ７６，７７をＰＷＭ駆動しており、第２モータドライバ６２は、第２駆動周波数１／ｔ２で第２電磁アクチュエータ８６，８７をＰＷＭ駆動している。図５に示すように、第２駆動周波数１／ｔ２は、第１駆動周波数１／ｔ１とは異なる周波数である。

図３に示すように、主ガイドバー１００は、第１電磁アクチュエータ７６の移動対象である第１保持枠７１と、第２電磁アクチュエータ８６の移動対象である第２保持枠８１の両方を支持している。したがって、第１モータドライバ５２による第１電磁アクチュエータ７６のＰＷＭ駆動と、第２モータドライバ６２による第２電磁アクチュエータ８６のＰＷＭ駆動とが互いに同期している場合、主ガイドバー１００の振動が大きくなるおそれがある。しかし、図５に示すように、第１駆動周波数１／ｔ１と第２駆動周波数１／ｔ２とを互いに異なる周波数とすることによって、主ガイドバー１００の振動を抑制することができる。また、第１駆動周波数１／ｔ１と第２駆動周波数１／ｔ２が同一の周波数であっても、駆動の位相をずらすことによって同様の効果を得られる。

なお、図５に示すようにＰＷＭ駆動の駆動周波数をずらしても、ＰＷＭ駆動の駆動周期は、制御器５１，６１による制御周期及びフレーム間隔に比べて十分に小さい。したがって、このようなＰＷＭ駆動を行った場合でも、第１モータドライバ５２と第２モータドライバ６２は、図４に示すような第５レンズ群４９と第４レンズ群４８が同期しているウォブリングを実現できる。

第２実施形態
図６は、第２実施形態に係るレンズ鏡筒に含まれる第１電磁アクチュエータ７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６ａの概略構造及び空隙磁束密度の分布を表す概念図である。第１電磁アクチュエータ７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６ａは、第１永久磁石８０と第２永久磁石９０の間に第３永久磁石９３が配置されていることを除き、図３に示す第１電磁アクチュエータ７６及び第２電磁アクチュエータ８６と同様である。また、第２実施形態に係るレンズ鏡筒は、第３永久磁石９３以外の構成については、第１実施形態に係るレンズ鏡筒４０と同様であるため、重複部分については説明を省略する。

第３永久磁石９３は、光軸Ｚ方向の両側を第１永久磁石８０と第２永久磁石９０に挟まれるように配置されている。第３永久磁石９３は、第１永久磁石８０及び第２永久磁石９０と同様に、共用のヨーク９２の内側面に固定されている。

第３永久磁石９３は、ヨーク９２、第１永久磁石８０及び第２永久磁石９０とともに、第１電磁アクチュエータ７６ａと第２電磁アクチュエータ８６ａの共用に係る磁気回路９１ａを形成するために用いられている。第３永久磁石９３は、Ｎ極が第１永久磁石８０に近接し、Ｓ極が第２永久磁石９０に近接するように配置されている。すなわち、矢印１６７で示す第３永久磁石９３の磁極の向きは、光軸Ｚ方向と略平行であり、第１永久磁石８０及び第２永久磁石９０の磁極の向きに対して略直交する。第３永久磁石９３を配置したことにより、磁気回路９１ａには、新たな磁束ループが追加されている。

図６の下部に示すグラフの曲線１３８は、図３と同様に、磁気回路９１ａの空隙磁束密度を表している。磁気回路９１ａでは、第３永久磁石９３が追加されたことにより、第１コイル７８の移動領域である領域１３５及び第２コイルの移動領域である領域１３６における空隙磁束密度が、図３に示す第１実施形態より強くなっている。このように、第１永久磁石８０と第２永久磁石９０の間に、これらの磁石とは磁極の向きが略直交する第３永久磁石９３を配置することにより、駆動に使用される領域の磁束密度をさらに強くし、平坦化することができる。

第１及び第２実施形態に係るレンズ鏡筒４０は、第１電磁アクチュエータ７６，７６ａと第２電磁アクチュエータ８６，８６ａが、磁気回路を共用しているため、部品数が少なく組立が容易であるとともに、小型化に適している。また、レンズ鏡筒４０は、磁気回路を共用させることにより、第１電磁アクチュエータ７６，７６ａと第２電磁アクチュエータ８６，８６ａを効率的に構成し、第１光学系としての第４レンズ群４８及び第２光学系としての第５レンズ群４９を、精度良く高速に移動させることができる。

また、永久磁石８０，９０，９３を図３又は図６のように配置することにより、第１電磁アクチュエータ７６，７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６，８６ａは、コイル７８，８８の移動領域１３５，１３６における空隙磁束密度を高め、かつ平坦化することができる。例えば、受光面積の広い撮像素子２１に対応可能なレンズ鏡筒４０は、第４レンズ群４８及び第５レンズ群４９の重量が大きくなる傾向があるが、このような場合にも、第１電磁アクチュエータ７６，７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６，８６ａは、好適な焦点調整を行うことができる。

また、磁気回路９１，９１ａを共用する第１電磁アクチュエータ７６，７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６，８６ａは、山登りＡＦを行う第４レンズ群４８と、第４レンズ群４８の移動に伴う画角補正を行う第５レンズ群４９を駆動するアクチュエータとして特に好適である。なぜなら、第４レンズ群４８と第５レンズ群４９とは、図４に示すようなシンクロしたウォブリングを行うため、第１電磁アクチュエータ７６，７６ａ及び第２電磁アクチュエータ８６，８６ａとしては、互いに類似した特性を有するものが適しているからである。さらに、第４レンズ群４８と第５レンズ群４９とを共用のガイドバー１００，１１０によって支持することにより、第４レンズ群４８と第５レンズ群４９の光軸を、精度良く一致させることができる。

１０…カメラシステム
２０…カメラボディ
２１…撮像素子
２２…フレームレート制御器
２３…ＡＦＥ回路
２４…ボディ側Ａ／Ｄ変換器
２５…画像処理演算部
２６…評価値演算部
２７…駆動形態演算部
２８，２９…バッファメモリ
３０…画像生成部
３１…記憶部
３２…表示部
３３…電気接点部
４０…レンズ鏡筒
４１…レンズ演算部
４２…第１レンズ移動量演算部
４３…第２レンズ移動量演算部
５１…第１制御器
５２…第１モータドライバ
５３…第１レンズ位置検出センサ
５４…第１Ａ／Ｄ変換器
６１…第２制御器
６２…第２モータドライバ
６３…第２レンズ位置検出センサ
６４…第２Ａ／Ｄ変換器
４４…撮影光学系
４５…第１レンズ群
４６…第２レンズ群
４７…第３レンズ群
４８…第４レンズ群
４９…第５レンズ群
７１…第１保持枠
７２…第１主挿通部
７３，８３…貫通孔
７４…第１従挿通部
８１…第２保持枠
８２…第２主挿通部
７６，７６ａ，７７…第１電磁アクチュエータ
７８，７９…第１コイル
８０…第１永久磁石
８６，８６ａ，８７…第２電磁アクチュエータ
８８…第２コイル
９０…第２永久磁石
９１，９１ａ，９１ｂ…磁気回路
９２…ヨーク
９３…第３永久磁石
９６…共用永久磁石
９４…筐体
１００…主ガイドバー
１１０…従ガイドバー

Claims (9)

1. 光軸方向に移動可能な第１保持枠に保持される第１光学系と、前記光軸方向に移動可能な第２保持枠に保持される第２光学系を含み、撮影光を透過させる撮影光学系と、
   前記撮影光学系を収納する筐体と、
   前記第１保持枠に固定される第１コイルを含み、前記第１光学系を前記光軸方向に移動させる第１電磁アクチュエータと、
   前記第２保持枠に固定される第２コイルを含み、前記第２光学系を前記光軸方向に移動させる第２電磁アクチュエータと、を有し、
   前記第１電磁アクチュエータと前記第２電磁アクチュエータは、磁気回路を共用することを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 請求項１に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１電磁アクチュエータと前記第２電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられるヨークを共用することを特徴とするレンズ鏡筒。
3. 請求項１又は請求項２に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられる第１永久磁石を含み、
   前記第２電磁アクチュエータは、前記磁気回路を形成するために用いられ前記第１永久磁石とは磁極の向きが逆方向である第２永久磁石を含むことを特徴とするレンズ鏡筒。
4. 請求項３に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１永久磁石と前記第２永久磁石の間には隙間が形成されていることを特徴とするレンズ鏡筒。
5. 請求項３に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１永久磁石と前記第２永久磁石の間には、前記磁気回路を形成するために用いられ、前記第１永久磁石及び前記第２永久磁石に対して磁極の向きが略直交する第３永久磁石が設けられていることを特徴とするレンズ鏡筒。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記光軸方向に延在し、両端部が前記筐体に固定されるガイドバーを有し、
   前記第１保持枠は、前記ガイドバーによって挿通される第１挿通部を有し、前記第２保持枠は、前記ガイドバーによって挿通される第２挿通部を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１光学系は、前記撮影光学系の焦点調整を行う焦点調整部であり、
   前記第２光学系は、前記撮影光学系の変倍を目的とした変倍部であることを特徴とするレンズ鏡筒。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１電磁アクチュエータを、振動的に駆動する第１モータドライバと、
   前記第２電磁アクチュエータを、前記第１光学系の振動的な移動に伴う画角変動を抑制するように、前記第１モータドライバと同期して駆動する第２モータドライバと、を有することを特徴とするレンズ鏡筒。
9. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載されたレンズ鏡筒であって、
   前記第１電磁アクチュエータを、第１駆動周波数によってＰＷＭ駆動する第１モータドライバと、
   前記第２電磁アクチュエータを、前記第１駆動周波数とは異なる第２駆動周波数によってＰＷＭ駆動する第２モータドライバと、を有するレンズ鏡筒。

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