JP3382325B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラなどに用
いられる撮影レンズ等の光学機器に係わり、特に焦点調
節レンズや変倍レンズを駆動するレンズ駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近のビデオカメラにおいては、小型軽
量化を目的として、従来のカム環により変倍レンズとフ
ォーカスレンズを連動させるズームレンズにかわって、
カム環を廃止し、変倍レンズとフォーカスレンズを、そ
れぞれ独立したモーターで、所定の関係を保つように駆
動するいわゆる電子カム方式のズームレンズが用いられ
るようになった。

【０００３】このようなシステムを有するビデオカメラ
に使用するのに好適なレンズが本出願人によって特願平
４−１０８６３３号に提案されている。

【０００４】これは、変倍レンズ及び焦点調節レンズを
駆動するために円筒形のＰＭ型ステッピングモーターを
使用している。

【０００５】そして、ステッピングモーターはレンズ鏡
筒の一方向に配置されている。

【０００６】また前記ステッピングモーターは、実開昭
６３−７７４７１に記載されている様な円筒形のモータ
ー部を有し、その出力軸にはリードスクリューが一体に
設けられ、該リードスクリューが設けられたモーターの
回転軸は、金属板をプレス加工してつくられたアングル
に取り付けられた軸受けによって軸支されており、アン
グルはステッピングモーターに固定されている。

【０００７】一方、レンズ駆動装置に用いるのに好適な
ステッピングモーターが特開平１−１０１５２４号や特
願平１−２７６２６２号により本出願人により提案され
ている。

【０００８】特開平１−１０１５２４号に開示される露
光量調節装置に用いられるステッピングモーターは、複
数極に着磁された永久磁石を有するローターと、永久磁
石の着磁幅に略等しく、ローターの回転軸にほぼ平行な
複数の磁極とローターの回転軸にほぼ平行な軸を中心に
巻回されたコイルを有する第１相及び第２相のステータ
ーによって構成されており、略円弧状のスペースに配置
されている。

【０００９】また、特願平１−２７６２６２号に記載さ
れているステッピングモーターは、略コの字形状の第１
相及び第２相のステーターにより構成されたものであ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述の特願平４−１０
８６３３号に開示されたレンズにおいては、円筒形状の
ステッピングモーターを使用するため、モーターの外径
が小さいものでも１０ｍｍ程度となりその部分が円筒形
状のレンズ鏡筒から出張り、結果としてレンズの最大外
径が大きくなり、ビデオカメラを大型化してしまい、ビ
デオカメラの携帯性を悪化させてしまうという欠点があ
った。

【００１１】また、前述の従来のレンズにおいては、ス
テッピングモーターの出力軸を軸支するとともに、ステ
ッピングモーターをレンズ鏡筒に固定するために金属板
をプレス加工してつくられたアングルをステッピングモ
ーターの部品として有しているが、プレス加工の性質上
アングルに設けられた軸受け固定用の穴の同軸度を高い
精度で出そうとすると、軸受けを固定する立ち曲げ部を
平面から曲げなければならず、そのため鏡筒への取付面
は平面にしなければならず、そのために、アングルの角
部が円筒形状のレンズ鏡筒から突出することとなり、そ
の結果レンズの最大外径が大きくなり、ビデオカメラを
大型化してしまい、ビデオカメラの携帯性を悪化させて
しまうという欠点があった。

【００１２】さらに、前記アングルは金属板をプレス加
工して作られているため重量が重く、そのためビデオカ
メラの重量を増加させビデオカメラの携行性を悪化させ
るという欠点があった。

【００１３】また、前述の特開平１−１０１５２４号や
特願平１−２７６２６２号を動力源として応用すればモ
ーター部分が出張る問題はほぼ解決できるが、アングル
に起因する問題を解決することはできなかった。

【００１４】さらに、ビデオカメラ用のレンズに用いら
れるステッピングモーターにおいては、レンズを駆動す
る際の振動が騒音として録音されてしまう事を防ぐため
に、円滑な回転が求められ、そのためには各ステーター
が高い精度で所定の位置に位置することが求められる
が、特開平１−１０１５２４号に開示されたステップモ
ーターをこの種の装置に応用しようとすると、数多くの
部品を介して、ステーターとローターの回転軸の関係が
決定されるため、必要な精度が得られないという問題が
あった。

【００１５】本発明の目的とするところは、上述の従来
の問題点を解決し、小型で軽量なレンズを提供し、ビデ
オカメラ等の携行性を向上させることにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光軸を有する
固定鏡筒と、前記固定鏡筒に収容され前記光軸方向に移
動自在に設けられた移動鏡筒と、前記移動鏡筒を前記光
軸方向に移動させるモータユニットとを備えた光学機器
において、前記モータユニットは、ロータと、該ロータ
を間に挟み込むようにして略円弧形状に形成された複数
のステータと、該ロータの中心軸を光軸方向に延長して
設けられ、前記固定鏡筒の内側に配置されたリードスク
リューと、前記ロータと前記ステータとを収容し、該ロ
ータを軸受する軸受部を有するとともに、前記固定鏡筒
への取り付けのための位置決め部を有するハウジング
と、前記ロータを前記リードスクリュー側に向けて光軸
方向に付勢するバネと、を有し、前記移動鏡筒は、前記
固定鏡筒の内側に配置された前記リードスクリューと噛
み合い、該リードスクリューの回転によって移動する噛
み合い部材を有し、前記固定鏡筒は、前記リードスクリ
ューの先端を軸受する軸受部と、前記ハウジングの前記
位置決め部を嵌合する位置決め穴とを有する、ことを特
徴とする。

【００１７】

【実施例】本発明の第１実施例を図１，図２に従って説
明する。

【００１８】図１は、本実施例によるレンズ駆動装置を
用いたビデオレンズの分解斜視図であり、図２は本実施
例によるレンズ駆動装置の駆動源であるステッピングモ
ーター部分の分解斜視図である。

【００１９】図１において、１は第１の固定鏡筒、２は
第１の移動鏡筒、３は第２の固定鏡筒、４は第２の移動
鏡筒、５は第３の固定鏡筒である。図１ではレンズ光学
系は図示していないが、第１の移動鏡筒２には変倍レン
ズが、第２の移動鏡筒４にはフォーカスコンペンセータ
レンズが夫々熱力シメ等の周知の手段により固定されて
いる。６，７は第１，第２のガイドバー、８は第１のラ
ック、９は第１のステッピングモーター、１０は第１の
リセットセンサー、１１は絞り羽根押え板、１２は第１
の絞り羽根、１３は第２の絞り羽根、１４は絞り装置の
駆動源であるメーター部、１５，１６は第３，第４のガ
イドバー、１７は第２のラック、１８は第２のステッピ
ングモーター、１９は第２のリセットセンサー、２０は
第１のカバー、２１は第２のカバーである。

【００２０】図１において、絞り機構に関する部分は本
発明とは関係がないので説明を省略する。

【００２１】図１において、第１，第２のガイドバー
６，７は、光軸平行に設けられそれぞれ一端部が第１の
固定鏡筒１に固定され、それぞれの他端は第２の固定鏡
筒３に固定される。第１のガイドバー６は、第１の移動
鏡筒２のスリーブ２ｄと嵌合し、第２のガイドバー７は
第１の移動鏡筒２のＵ溝２ｅと嵌合しており、第１，第
２のガイドバー６，７により第１の移動鏡筒２は光軸方
向に移動自在に支持される。

【００２２】第１の移動鏡筒２にはラック８が取り付け
られている。

【００２３】第１のステッピングモーター９は、略円弧
形状をなすステーター部９ａと、光軸と平行な出力軸９
ｂを有するローター部とを有し、出力軸９ｂの先端部９
ｃは、球状に形成されている。出力軸９ｂには、所定の
リードのネジが直接切られており、出力軸の先端部９ｃ
は、第１の固定鏡筒に固定された第１の軸受部材２２の
軸受穴と嵌合し、ステーター部９ａは、第２の固定鏡筒
３に不図示のビスにより固定されている。第１の移動鏡
筒２に取り付けられたラック８は、第１のステッピング
モーター９の出力軸９ｂとかみ合い、第１のステッピン
グモーターの回転に伴い第１の移動鏡筒２は、光軸方向
に移動させる。

【００２４】第３，第４のガイドバー１５，１６は光軸
と平行に設けられ、夫々の一端部が第２の固定鏡筒３に
固定され、夫々の他端は、第３の固定鏡筒５に固定され
る。第３のガイドバー１５は第２の移動鏡筒４のスリー
ブ４ｄと嵌合し、第４のガイドバー１６は第２の移動鏡
筒４のＵ溝４ｅと嵌合しており、第３，第４のガイドバ
ー１５，１６により第２の移動鏡筒４は光軸方向に移動
自在に支持される。

【００２５】第２の移動鏡筒４にはラック１７が取り付
けられている。

【００２６】第２のステッピングモーター１８は略円弧
形状をなすステーター部１８ａと光軸と平行な出力軸１
８ｂを有するローター部を有し、出力軸１８ｂの先端部
には球状部１８ｃが設けられている。出力軸１８ｂには
所定のリードのネジが直接切られており、出力軸の先端
の球状部１８ｃは、第２の固定鏡筒に固定された第２の
軸受部材２３の軸受穴と嵌合し、ステーター部１８ａ
は、第３の固定鏡筒５に不図示のビスにより固定され
る。第２の移動鏡筒４に取り付けられたラック１７は、
第２のステッピングモーター１８の出力軸１８ｂとかみ
合い、第２のステッピングモーター１８の回転に伴い、
第２の移動鏡筒４は、光軸方向に移動される。

【００２７】次に本発明によるレンズ駆動装置の動力源
となるステッピングモーター部について図２，図３によ
り説明する。図２は前述の図１における第１のステッピ
ングモーター９の分解斜視図である。図２において、２
２は軸受部材、９ｅはシャフト、２４は永久磁石、２５
は略円弧形状の押え板、２６は第１のステーター、２７
は第２のステーター、２８は第１のボビン、２９は第３
のステーター、３０は第４のステーター、３１は第２の
ボビン、３２は軸受、３３はハウジング、３４はバネで
ある。

【００２８】軸受部材２２は例えばポリアセタール樹脂
の様な摺動性にすぐれた材質のプラスチックを成型して
作られ、図４に示す様に中心部には目くら穴２２ａが設
けられ、シャフト９ｅのスラスト方向、ラジアル方向の
力を受けられるようになっている。

【００２９】シャフト９ｅは例えばステンレスで形成さ
れ、先端部には球状部９ｃが設けられ、出力軸部９ｂに
は所定のリードのネジが転造等の周知の手段によって一
体に形成されている。さらにシャフト９ｅには、接着用
の溝９ｄが形成され、永久磁石２４が接着剤により固定
されている。

【００３０】永久磁石２４は例えばサマリウムコバルト
系やネオジウム−鉄−ボロン系のプラスチック永久磁石
材料で作られ、外周に等間隔で所定の例えば１０極の着
磁がなされている。

【００３１】押え板２５は例えばステンレス鋼板をプレ
ス加工して形成されており、前述の永久磁石２４より大
きな径の第１の穴２５ａと、第１，第２のバネ部２５
ｂ，２５ｃと、第１，第２，第３，第４の位置決め穴２
５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇと第５の位置決め穴２５
ｈと長穴２５ｉが設けられている。ここで第２，第４の
位置決め穴２５ｅ、２５ｇは、ロータに近い第１、第３
の位置決め穴２５ｄ、２５ｆの位置を優先してステータ
の位置決めを行い、且つ部品の寸法公差を吸収するため
に長穴にすることが望ましい。

【００３２】第１のステーター２６は例えば電磁軟鉄を
プレス加工して形成され、コア部２６ａと、第１の対向
部２６ｂと第２の対向部２６ｃと、第１，第２の位置決
め穴２６ｄ，２６ｅが設けられている。第１，第２の対
向部の幅は永久磁石の１極よりやや狭く、ピッチは２極
分に等しい。第２の位置決め穴２６ｅはボビン２８の位
置決めピンに対してステータの位置決めをロータに近い
第１の位置決め穴を優先して行い、部品の寸法公差を吸
収するために長穴にすることが望しい。

【００３３】第２〜第４のステーター２７，２９，３０
も前述の第１のステーターと同じ構造である。

【００３４】第１のボビン２８は、例えば液晶ポリマー
を成形して作られ、中空の芯部と第１，第２のつば部を
有し、第１のつば部には、第１，第２の位置決めピン２
８ａ，２８ｂが形成され、第２のつば部には第３，第４
の位置決めピン（不図示）２８ｃ，２８ｄが形成され、
さらに第１の端子ピン２８ｅと第２の端子ピン２８ｆが
圧入により固定される端子座２８ｇが設けられており、
芯部にはコイルが捲回されており、該コイルは第１及び
第２の端子ピン２８ｅ，２８ｆと電気的に接合されてい
る。第２のボビン３１は、前述の第１のボビンと同一の
構成であり説明を省略する。

【００３５】軸受３２は例えば銅系の焼結含油メタルで
あり、内径は、ハウジング３３の不図示の圧入穴に圧入
された状態で、前述のシャフトと、所定のクリアランス
を有する様な寸法となっている。

【００３６】ハウジング３３は略円弧形状をなし、例え
ばポリカーボネート樹脂を成形して作られ、第１，第２
の取り付け穴３３ａ，３３ｂと、第１，第２，第３，第
４の位置決め穴３３ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈ，第１
の位置決めピン３３ｉ、第２の位置決めピン３３ｊと、
第１，第２，第３，第４のフック３３ｋ，３３ｌ，３３
ｍ，３３ｎと、第１〜第４の突起３３ｏ，３３ｐ，３３
ｑ，３３ｒ（３３ｑ，３３ｒは不図示）が設けられてい
る。第１及び第２の取り付け穴３３ａ，３３ｂの外径部
は、鏡筒との位置決め部３３ｃ，３３ｄとなっている。

【００３７】バネ３４は略コの字形状を成し、例えばス
テンレス鋼板をプレス加工して作られている。

【００３８】バネ３４の第１の伸長部の先端には第１及
び第２の爪３４ａ，３４ｂが設けられ、第２の伸長部の
先端には第３及び第４の爪３４ｃ，３４ｄが設けられて
いる。バネ３４の基部にはバネ部３４ｅが設けられてい
る。

【００３９】次にステッピングモーターの組立状態につ
いて図２，図３により説明する。

【００４０】第１のボビン２８の第１，第２の位置決め
ピン２８ａ，２８ｂは、第１のステータ２６の第１，第
２の位置決め穴２６ｄ，２６ｅと嵌合するとともに、押
え板２５の第１，第２の位置決め穴２５ｄ，２５ｅとも
嵌合する。

【００４１】第１のボビン２８の第３，第４の位置決め
ピン２８ｃ，２８ｄ（不図示）は、第２のステーター２
７の第１，第２の位置決め穴と嵌合するとともにハウジ
ング３３の第１，第２の位置決め穴３３ｅ，３３ｆと嵌
合する。

【００４２】第２のボビン３１の第１，第２の位置決め
ピン３１ａ，３１ｂは、第３のステーター２９の第１，
第２の位置決め穴２９ｄ，２９ｅと嵌合するとともに、
押え板２５の第３，第４の位置決め穴２５ｆ，２５ｇと
も嵌合する。

【００４３】第２のボビン３１の第３，第４の位置決め
ピン３１ｃ，３１ｄ（不図示）は、第４のステーター３
０の第１，第２の位置決め穴と嵌合するとともに、ハウ
ジング３３の第３，第４の位置決め穴３３ｇ，３３ｈと
嵌合する。

【００４４】押え板２５の第５の位置決め穴２５ｈと、
長穴２５ｉは、ハウジング３３の第１，第２の位置決め
ピン３３ｉ，３３ｊと嵌合し、おさえ板２５とハウジン
グ３３の出力軸と垂直な面上の位置決めがなされ、押え
板２５がハウジング３３の第１〜第４のフックに引っか
かる事により、出力軸と平行な方向の位置が決まる。こ
の時押え板の第１，第２のバネ部２５ｂ，２５ｃは、第
１及び第３のステーター２６，２９を押圧する。

【００４５】図３は組立状態での図２の矢視図Ｘ−Ｘを
示している。

【００４６】組立状態において、第１，第２のステータ
ー２６，２７は第１のボビン２８により相対的な位置決
めがなされ、その時第１のステーター２６の第１，第２
の対向部と、第２のステーター２７の第１，第２の対向
部は、永久磁石の１極分ズレた位置で、永久磁石と対向
する。

【００４７】また、第３，第４のステーターと同様であ
りかつ第１，第２のステーターと第３，第４のステータ
ーはその位相が永久磁石の着磁の１／２ピッチ分だけズ
レた位置となる様になっている。

【００４８】図３より明らかな様に、組立状態において
は、第１のステーター２６と第２のステーター２７の夫
々のコア部が対向し、磁路を結ぶ。また同様に第３のス
テーター２９と、第４のステーター３０も、それぞれの
コア部が対向することで磁路を結ぶ。

【００４９】軸受３２はハウジング３３の取り付け穴
（不図示）に圧入され、前述の軸受部材２２と共にシャ
フト９ｅの両端を軸支する。バネ３４は、第１，第２，
第３，第４の爪がハウジング３３に設けられた第１〜第
４の突起に引っかかることでハウジング３３に固定さ
れ、その状態でバネ部３４ｅがシャフト９ｅをスラスト
方向に押し、ガタ取りを行う。ハウジング３３の位置決
め部３３ｃ，３３ｄは、レンズ鏡筒に設けた段付の位置
決め穴の径の大きな部分（図１中３ａ，３ｂ，５ａ）と
嵌合し、ステッピングモーターのシャフトが光軸と平行
になる様に位置決めされ、取り付け穴にビス止めをする
ことでレンズ鏡筒に固定される。

【００５０】本実施例においては、１つの相のステータ
ーが複数の組の対向部を有するタイプのモーターを用い
ているため、永久磁石の磁力を有効に使用でき、高いト
ルクを得ることができる。

【００５１】図５に本発明によるレンズ駆動装置の第２
の実施例を示す。図５は、ステーターの構造を平面状に
配置したものであり、図２の共通の部分には同一の符号
を付けている。

【００５２】１００は第１のステーターであり、略コの
字状の第１の磁極部材１０１とボビンに巻回されたコイ
ル１０２を有し、第１の磁極部材１０１には第１，第２
の位置決め穴１０１ａ，１０１ｂが設けられている。

【００５３】第２のステーター１０３も同様の構造であ
り夫々のステーターはハウジング３３に設けられた位置
決めピンが各ステーターの位置決め穴と嵌合し、ハウジ
ング３３に設けたフックが第１，第２のステーターを引
っかけることにより位置決め固定が成される。

【００５４】本実施例によるレンズ駆動装置はステータ
−の位置決めがしやすいため、高いレンズ送り精度を得
ることができる。（請求項１、２に記載の構成要件と実施例における部材
との対応） なお、請求項１、２に記載の構成要件と実施例における
部材との対応は、前記第１の固定鏡筒１と前記第２の固
定鏡筒３との組み合わせ、または前記第２の固定鏡筒３
と前記第３の固定鏡筒５との組み合わせが請求項１、２
に記載の固定鏡筒に対応し、 前記第１の移動鏡筒２、ま
たは前記第２の移動鏡筒４が請求項１、２に記載の移動
鏡筒に対応し、 さらに、前記第２の固定鏡筒３にステー
ター部９ａが固定される前記第１のステッピングモータ
ー９、または前記第３の固定鏡筒５にステーター部１８
ａが固定される前記第２のステッピングモーター１８が
請求項１、２に記載のモータユニットに対応する。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、光軸を有する固定鏡筒
と、前記固定鏡筒に収容され前記光軸方向に移動自在に
設けられた移動鏡筒と、前記移動鏡筒を前記光軸方向に
移動させるモータユニットとを備えた光学機器におい
て、前記モータユニットは、ロータと、該ロータを間に
挟み込むようにして略円弧形状に形成された複数のステ
ータと、該ロータの中心軸を光軸方向に延長して設けら
れ、前記固定鏡筒の内側に配置されたリードスクリュー
と、前記ロータと前記ステータとを収容し、該ロータを
軸受する軸受部を有するとともに、前記固定鏡筒への取
り付けのための位置決め部を有するハウジングと、前記
ロータを前記リードスクリュー側に向けて光軸方向に付
勢するバネと、を有し、前記移動鏡筒は、前記固定鏡筒
の内側に配置された前記リードスクリューと噛み合い、
該リードスクリューの回転によって移動する噛み合い部
材を有し、前記固定鏡筒は、前記リードスクリューの先
端を軸受する軸受部と、前記ハウジングの前記位置決め
部を嵌合する位置決め穴とを有するので、光学機器の小
型化、およびモータユニットの配置位置の自由度を向上
させることができる。

【００５６】また、前記複数のステータは励磁用コイル
を支持し、該コイルを支持した状態で該ステータはモー
タユニットの円弧状のハウジングに取付けられることに
よって、組立が容易となり、生産性が向上し、かつモー
タユニットの小型化を可能とし、ひいては光学機器の小
型化を可能とする。

【００５７】さらに、前記モータユニットのハウジング
にはロータを軸受けする軸受部を設けことによって、ロ
ータとステータの位置精度を向上させ、高い駆動効率を
得ることができる。

【００５８】そのうえ、前記モータユニットのハウジン
グには前記リードスクリューを軸方向に付勢するバネを
設けたことにより、安定した付勢力を得ることができ
る。

【００５９】また、前記モータユニットのハウジングに
は前記固定鏡筒への取り付けのための位置決め部を設
け、前記リードスクリュー先端部が軸支される軸受部が
設けられた固定鏡筒に対して前記ハウジングを直接的に
位置決めしたことによって、リードスクリューの倒れを
少なくすることができ、それによってステータとロータ
の位置精度も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すレンズ鏡筒の分解斜
視図。

【図２】図１のステッピングモーターの分解斜視図。

【図３】図２のモーターの要部断面図。

【図４】図１の軸受の断面図。

【図５】本発明の第２実施例を示すステッピングモータ
ーの分解斜視図。

【符号の説明】

１，３，５…固定鏡筒 ２，４…移動鏡
筒 ９，１８…ステッピングモーター ２２，２３…軸
受 ９ｅ…シャフト ２４…永久磁石 ２６，２７，２９，３０…ステータ ２８，３１…ボ
ビン ３３…ハウジング ３４…バネ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 7/02 - 7/105

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸を有する固定鏡筒と、 前記固定鏡筒に収容され前記光軸方向に移動自在に設け
   られた移動鏡筒と、 前記移動鏡筒を前記光軸方向に移動させるモータユニッ
   トとを備えた光学機器において、 前記モータユニットは、 ロータと、 該ロータを間に挟み込むようにして略円弧形状に形成さ
   れた複数のステータと、 該ロータの中心軸を光軸方向に延長して設けられ、前記
   固定鏡筒の内側に配置されたリードスクリューと、 前記ロータと前記ステータとを収容し、該ロータを軸受
   する軸受部を有するとともに、前記固定鏡筒への取り付
   けのための位置決め部を有するハウジングと、 前記ロータを前記リードスクリュー側に向けて光軸方向
   に付勢するバネと、 を有し、 前記移動鏡筒は、前記固定鏡筒の内側に配置された前記
   リードスクリューと噛み合い、該リードスクリューの回
   転によって移動する噛み合い部材を有し、 前記固定鏡筒は、前記リードスクリューの先端を軸受す
   る軸受部と、 前記ハウジングの前記位置決め部を嵌合する位置決め穴
   とを有する、 ことを特徴とする光学機器。
2. 【請求項２】 前記複数のステータは励磁用コイルを支
   持し、該コイルを支持した状態で該ステータは前記モー
   タユニットの円弧状の前記ハウジングに取付けられるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の光学機器。