JP4630467B2 - 光学装置および撮影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカスレンズやズームレンズ等の光学素子をいわゆるリニアアクチュエータによって光軸方向に駆動する光学装置およびこれを備えた撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ用のズームレンズとしては、例えば被写体側から順に固定の凸、可動の凹、固定の凸、可動の凸の４つのレンズ群から構成されるものがある。
【０００３】
また、デジタルスチルカメラ用のレンズとしては、上記ビデオで一般的な光学タイプにこだわらず、種々のものが知られている。特にデジタルスチルカメラ用のレンズでは、撮影を行わないときには沈胴動作により全長が短縮される構成が採られる場合もある。
【０００４】
ここでは、上述のビデオカメラで一般的な光学タイプを有するズームレンズに関して説明する。図３（Ａ），（Ｂ）には、一般的な４群レンズ構成のズームレンズの鏡筒構造を示している。なお、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面を示している。
【０００５】
このズームレンズを構成する４つのレンズ群２０１ａ〜２０１ｄは、固定された前玉レンズ２０１ａ、光軸に沿って移動することで変倍動作を行うバリエーターレンズ群２０１ｂ、固定されたアフォーカルレンズ２０１ｃ、および光軸に沿って移動することで変倍時の焦点面維持と焦点合わせを行うフォーカシングレンズ群２０１ｄからなる。
【０００６】
ガイドバー２０３，２０４ａ，２０４ｂは光軸２０５と平行に配置され、移動するレンズ群の案内および回り止めを行う。ＤＣモーター２０６はバリエーターレンズ群２０１ｂを移動させる駆動源となる。
【０００７】
前玉レンズ２０１ａは前玉鏡筒２０２に保持され、バリエーターレンズ群２０１ｂはＶ移動環２１１に保持されている。また、アフォーカルレンズ２０１ｃは中間枠２１５に、フォーカシングレンズ群２０１ｄはＲＲ移動環２１４に保持されている。
【０００８】
前玉鏡筒２０２は、後部鏡筒２１６に位置決め固定されており、両鏡筒２０２，２１６によってガイドバー２０３が位置決め支持されているとともに、ガイドスクリュウ軸２０８が回転可能に支持されている。このガイドスクリュウ軸２０８は、ＤＣモータ２０６の出力軸２０６ａの回転がギア列２０７を介して伝達されることにより回転駆動される。
【０００９】
バリエーターレンズ群２０１ｂを保持するＶ移動環２１１は、押圧ばね２０９とこの押圧ばね２０９の力でガイドスクリュウ軸２０８に形成されたスクリュー溝２０８ａに係合するボール２１０とを有しており、ＤＣモータ２０６によってガイドスクリュー軸２０８が回転駆動されることにより、ガイドバー２０３にガイドおよび回転規制されながら光軸方向に進退移動する。
【００１０】
後部鏡筒２１６とこの後部鏡筒２１６に位置決めされた中間枠２１５にはガイドバー２０４ａ，２０４ｂが嵌合支持されている。ＲＲ移動環２１４は、これらガイドバー２０４ａ，２０４ｂによってガイドおよび回転規制されながら光軸方向に進退可能である。
【００１１】
フォーカシングレンズ群２０１ｄを保持するＲＲ移動環２１４には、ガイドバー２０４ａ，２０４ｂにスライド可能に嵌合するスリーブ部が形成されており、またラック２１３が光軸方向についてＲＲ移動環２１４と一体的となるように組み付けられている。
【００１２】
ステッピングモータ２１２は、その出力軸に一体形成されたリードスクリュー２１２ａを回転駆動する。リードスクリュー２１２ａにはＲＲ移動環２１４に組み付けられたラック２１３が係合しており、リードスクリュー２１２ａが回転することによって、ＲＲ移動環２１４がガイドバー２０４ａ，２０４ｂによりガイドされながら光軸方向に移動する。
【００１３】
なお、バリエーターレンズ群の駆動源として、フォーカシングレンズ群の駆動源と同様にステッピングモータを用いてもよい。
【００１４】
そして、前玉鏡筒２０２、中間枠２１５および後部鏡筒２１６により、レンズ等を略密閉収容するレンズ鏡筒本体が形成される。
【００１５】
また、このようなステッピングモータを用いてレンズ群保持枠を移動させる場合には、フォトインタラプタ等を用いて保持枠が光軸方向の１つの基準位置に位置することを検出した後に、ステッピングモータに与える駆動パルスの数を連続的にカウントすることにより、保持枠の絶対位置を検出する。
【００１６】
２３５はＶ移動環２１１と中間枠２１５との間に配置される絞り機構を駆動して光量調節を行う絞りユニットである。
【００１７】
ところで、上述のようにレンズ群の移動にＤＣモータやステッピングモータを用いる以外に、リニアモータもしくＶＣＭと呼ばれるリニアアクチュエータを用いる場合もある。
【００１８】
図５には、図３にて説明した第４群レンズ（フォーカシングレンズ群）の駆動源としてリニアモータを用いた場合の構成を光軸方向から見て示している。また、図６は、上記リニアモータの斜視図である。なお、図３中の構成要素と同様の構成要素には図３中と同一符号を付している。
【００１９】
リニアモータの場合、可動側にコイルを配置する「ムービングコイルタイプ」と、可動側にマグネットを配置する「ムービングマグネットタイプ」とがあるが、ここではムービングコイルタイプを例として説明する。
【００２０】
可動側であるフォーカシングレンズ群２０１ｄを保持する保持枠２１４には、一体的にコイル３０１が接着などの方法で固定されている。一方、固定側である不図示の鏡筒本体（例えば、後部鏡筒２１６）には、駆動マグネット３０２とヨーク３０３とが固定されている。
【００２１】
そして、これらのコイル３０１、マグネット３０２およびヨーク３０３によってリニアモータが構成され、コイル３０１に電流を流すことによって保持枠２１４を光軸方向に駆動する推力が発生する。
【００２２】
なお、図３に示したように、駆動源が例えばステッピングモータである場合には、レンズ群を所定の基準位置に位置させた後、そこからのステッピングモータの駆動パルス数をカウントすることによって、レンズ群の光軸方向の絶対位置を把握することができるが、リニアモータの場合はそのようないわゆるエンコーダ機能を有さないため、何らかの位置検出手段が必要となる。
【００２３】
位置検出手段としては、上述のようなボリュームを用いることも考えられるが、ボリュームは摩擦負荷を発生するため、より大きな推力を発生するリニアモータを使用しなければならず、モータの大型化を招く。
【００２４】
そこで、従来は、これらのリニアモータをレンズ駆動源として用いる場合に、ＭＲ（磁気感知式）センサなどの非接触タイプの位置検出手段を設けるのが一般的となっている。
【００２５】
ＭＲセンサの詳細はここでは説明しないが、図５において、鏡筒本体にＭＲセンサ３０５を保持させ、可動側の保持枠２１４にセンサマグネット３０４を設けることにより保持枠２１４の位置検出手段が構成される。センサマグネット３０４は光軸方向に長く延びており、保持枠２１４が可動範囲のどの位置にあっても、必ずＭＲセンサ３０５と対向する。センサマグネット３０４は光軸方向に多極着磁されており、保持枠２１４とともにセンサマグネット３０４がＭＲセンサ３０５に対して移動する際の磁気変化に応じてＭＲセンサ３０５から出力される電気信号を検出することで、インクリメンタルエンコーダが構成される。
【００２６】
このため、電源を投入した段階でリニアモータに通電し、保持枠２１４を光軸方向前端もしくは後端に当接させ、ここを基準位置としてＭＲセンサ３０５からの出力信号を連続的にカウントすることで、フォーカシングレンズ群２０１ｄの光軸方向絶対位置を検出することができる。
【００２７】
さらに、図７には、別のリニアモータの構成例を示している。このリニアモータでは、コイル３０１′を保持枠２１４′の外周を囲むように配置し、この矩形枠状のコイルのうち互いに対向する２つの辺部分にマグネット３０２を対向させて推力を発生させる。
【００２８】
図４には、従来の撮像装置におけるカメラ本体の電気的構成を示している。この図において、図３にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図３と同符号を付す。
【００２９】
２２１はＣＣＤ等の固体撮像素子、２２２はバリエーターレンズ群２０１ｂの駆動源であり、モータ２０６（又はステッピングモータ）、ギア列２０７およびガイドスクリュー軸２０８等を含む。
【００３０】
２２３はフォーカシングレンズ群２０１ｄの駆動源であり、ステッピングモータ２１２、リードスクリュー軸２１２ａおよびラック２１３等を含む。
【００３１】
２２４はバリエーターレンズ群２０１ｂとアフォーカルレンズ２０１ｃとの間に配置された絞り装置２３５の駆動源である。
【００３２】
２２５はズームエンコーダー、２２７はフォーカスエンコーダーである。これらのエンコーダーはそれぞれ、バリエーターレンズ群２０１ｂおよびフォーカシングレンズ群２０１ｄの光軸方向の絶対位置を検出する。なお、図３に示すようにバリエーター駆動源としてＤＣモータを用いる場合には、ボリューム等の絶対位置エンコーダーを用いたり、磁気式のものを用いたりする。
【００３３】
また、駆動源としてステッピングモータを用いる場合には、前述したような基準位置に保持枠を配置してから、ステッピングモータに入力する動作パルス数を連続してカウントする方法を用いるのが一般的である。
【００３４】
２２６は絞りエンコーダーであり、モータ等の絞り駆動源２２４の内部にホール素子を配置し、ローターとステーターの回転位置関係を検出する方式のものなどが用いられる。
【００３５】
２３２は本カメラの制御を司るＣＰＵである。２２８はカメラ信号処理回路であり、固体撮像素子２２１の出力に対して所定の増幅やガンマ補正などを施す。これらの所定の処理を受けた映像信号のコントラスト信号は、ＡＥゲート２２９およびＡＦゲート２３０を通過する。即ち、露出決定およびピント合わせのために最適な信号の取り出し範囲が全画面内のうちこのゲートで設定される。このゲートの大きさは可変であったり、複数設けられたりする場合がある。
【００３６】
２３１はＡＦ（オートフォーカス）のためのＡＦ信号を処理するＡＦ信号処理回路であり、映像信号の高周波成分に関する１つもしくは複数の出力を生成する。２３３はズームスイッチ、２３４はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ２３４は、変倍に際して被写体距離とバリエーターレンズ位置に応じてセットすべきフォーカシングレンズ位置の情報を記憶する。なお、ズームトラッキングメモリとしてＣＰＵ２３２内のメモリを使用してもよい。
【００３７】
例えば、撮影者によりズームスイッチ２３３が操作されると、ＣＰＵ２３２は、ズームトラッキングメモリ２３４の情報をもとに算出したバリエーターレンズとフォーカシングレンズの所定の位置関係が保たれるように、ズームエンコーダー２２５の検出結果となる現在のバリエーターレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたバリエーターレンズのセットすべき位置、およびフォーカスエンコーダー２２７の検出結果となる現在のフォーカスレンズの光軸方向の絶対位置と算出されたフォーカスレンズのセットすべき位置がそれぞれ一致するように、ズーム駆動源２２２とフォーカスシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００３８】
また、オートフォーカス動作ではＡＦ信号処理回路２３１の出力がピークを示すように、ＣＰＵ２３２は、フォーカシング駆動源２２３を駆動制御する。
【００３９】
さらに、適正露出を得るために、ＣＰＵ２３２は、ＡＥゲート２２９を通過したＹ信号の出力の平均値を所定値として、絞りエンコーダー２２６の出力がこの所定値となるように絞り駆動源２２４を駆動制御して、開口径をコントロールする。
【００４０】
次に、ビデオカメラやデジタルスチルカメラに用いられるＣＣＤ等の固体撮像素子について説明する。民生用ビデオカメラでは、１／３インチ型、１／４インチ型と称される、対角寸法が６ｍｍや４ｍｍ程度といったＣＣＤが主流となってきている。この大きさの中に、例えば３１万個の画素を有している。
【００４１】
また、デジタルスチルカメラでは、１／２インチ型（対角８ｍｍ）程度のＣＣＤで、２００〜３００万個の画素を有するものも使われている。
【００４２】
このような高画素のＣＣＤを用いたデジタルカメラによれば、よく普及している小型のプリントサイズでは、従来のフィルムカメラで撮影した写真と、条件がそろえば遜色のない画質が確保できるようになってきている。
【００４３】
上記のようなビデオカメラにおいて、許容錯乱円径は１２〜１５μｍ程度、またデジタルスチルカメラでは７〜８μｍ程度と、従来の１３５フイルムフォーマットの許容錯乱円３３〜３５μｍと比較するとはるかに小さな数字となる。
【００４４】
これは画面対角寸法が、上述のように１３５フイルムフォーマットの４３ｍｍに比べるとはるかに小さいためである。また、この数字はＣＣＤの画素サイズが更に小さくなると、更に小さな数字となると予想される。
【００４５】
また、別の観点から考えると、同じ画角を得るための焦点距離は、１３５フィルムカメラとＣＣＤを用いるカメラとで比較すると、イメージサイズが小さいことで、短くなる。
【００４６】
例えば、１３５フイルムカメラで４０ｍｍの標準焦点距離で得られる画角は、１／４インチのＣＣＤを用いた撮像装置では４ｍｍとなる。このため、同じＦ値で撮影しているときの被写界深度は、フイルムカメラと比較すると、これらのＣＣＤを用いた撮像装置ではきわめて深くなる。
【００４７】
一方、焦点深度は、よく知られているように、片側で、許容錯乱円径×Ｆ値（絞り値）で求められるので、例えばＦ２のときには、１３５フィルムカメラの焦点深度（片側）は０．０３５×２＝０．０７ｍｍであるのに対し、１／２インチ型のカメラでは０．００７×２＝０．０１４ｍｍと狭くなる。
【００４８】
上述のように対角寸法が同じ、例えば６ｍｍの１／３インチ型のＣＣＤでも、１００万画素からさらに２００万３００万と画素数を多くして、解像感を上げる目的としたものから、一方では画素の大きさをむやみに小さくはせず、ダイナミックレンジや感度を重視したものなど、ＣＣＤ撮像素子にも種々の仕様のものがある。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、撮像素子の画素数が増え、焦点深度が狭くなると、フォーカスレンズやズームレンズをステッピングモータで動かす場合の１パルス当たりのレンズ駆動量を数ミクロンに設定しなければならない。
【００５０】
このためには、ステッピングモータの１パルス当たりの回転角度を小さくするか、出力軸のネジのリードを小さくするなどの方法がある。
【００５１】
しかしながら、これらの方法によると、ステッピングモータが大型化したり、モータ出力軸のネジ山が低くなって衝撃によって保持枠の位置がずれ易くなったりするなどの問題が生ずる。
【００５２】
そこで、上述したリニアモータを移動レンズ群の駆動源として採用する場合が増えてきている。
【００５３】
しかしながら、リニアモータで保持枠を駆動する場合において、図５に示すように、保持枠等の可動部の重心位置３０６とリニアモータの推力の作用点とが大きく異なっていると、保持枠およびこれに一体となったレンズ、コイル、センサマグネット等からなる可動部の重量がある程度重い場合に、保持枠に重心位置回りのモーメントが発生し、これによりガイドバーとスリーブ部との間に発生する摩擦力が変動してしまう。
【００５４】
そして、この摩擦力の変動により、レンズ群を駆動する際の目標位置と現在位置との偏差の量などによって摩擦成分が可変となってしまい、安定に制御を行うことが困難となる。また、スリーブ部とガイドバーとのガタ成分の片寄せ状況が駆動方向などによって異なり、ＭＲセンサの出力が同じでもレンズ群としての実際位置がばらつくことなどが懸念される。
【００５５】
また、従来、これらの対策として、カウンターウェイトを用いて重心位置を調整する方法があるが、保持枠の重量が増加してしまうとともにモータの大型化を伴う。
【００５６】
また、図７に示すように、保持枠２１４′の外周に設けたコイル３０１′の複数の位置にマグネット３０２を設けることにより、重心位置３０６と推力の合力作用点とをほぼ光軸Ｌの位置に一致させることもできるが、この構成だと、コイル３０１′のうち推力発生に寄与しない長さが長く無駄となっている。また、重心位置が、ガイドバーから離れており、安定した駆動に不利となっている。
【００５７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本願第１の発明では、光学素子を保持する保持部材に一体的に設けられたコイルと、前記コイルに対向して装置本体に固定されたマグネットと、をそれぞれ有し、前記コイルへの通電により前記保持部材を光軸方向に駆動するための推力を発生する第１のリニア推力発生部及び第２のリニア推力発生部と、前記保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、を備えた光学装置であって、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の大きさが略等しく、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、光軸に対して互いに直交する方向に配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、前記ガイド部材を間に挟む位置に配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点が、前記保持部材、前記光学素子および複数のコイルを含む可動部の重心位置に一致する位置となるように配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記光軸との距離をＲ１とし、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記ガイド部材との距離をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満足することを特徴とする。
【００５８】
また、本願第２の発明では、光学素子を保持する保持部材に一体的に設けられたマグネットと、前記マグネットに対向して装置本体に固定されたコイルと、をそれぞれ有し、前記コイルへの通電により前記保持部材を光軸方向に駆動するための推力を発生する第１のリニア推力発生部及び第２のリニア推力発生部と、前記保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、を備えた光学装置であって、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の大きさが略等しく、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、光軸に対して互いに直交する方向に配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、前記ガイド部材を間に挟む位置に配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点が、前記保持部材、前記光学素子および複数のマグネットを含む可動部の重心位置に一致する位置となるように配置され、且つ、光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記光軸との距離をＲ１とし、前記推力作用点と前記ガイド部材との距離をＲ２としたときに、Ｒ１＞Ｒ２の関係を満足することを特徴とする。
【００５９】
これら第１および第２の発明により、コンパクトかつ軽量の構成でありながら保持部材の安定した駆動を行えるとともに、各コイルの長さを必要最小限に抑えて無駄をなくすることが可能となる。
【００６０】
なお、保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材を有する場合に、複数のリニア推力発生部を、ガイド部材の近傍に配置することによって、保持部材（つまりは光学素子）の倒れや偏心が生じにくくなり、保持部材のより安定した駆動と良好な光学性能とを得ることが可能となる。
【００６１】
具体的には、例えば、複数のリニア推力発生部を、その推力作用点と光軸との距離が略等距離Ｒ1 となり、かつ推力作用点とガイド部材との距離が略等距離Ｒ2 （特に、Ｒ2 ＜Ｒ1 とするとよい）となる位置に配置するとともに、複数の推力発生部にて発生する推力の大きさを略等しくするのが理想的である。
【００６２】
但し、このような理想的配置ができず、複数の推力発生部を、光軸およびガイド部材のうち少なくとも一方から互いに異なる距離の位置に配置した場合でも、複数のリニア推力発生部にて発生する推力の大きさを互いに異ならせるようにすれば、推力の合力の作用点を可動部の重心位置に略一致させたり又は近傍配置したりすることが可能となる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１には、本発明の第１実施形態であるズームレンズ鏡筒（光学装置）内におけるフォーカスレンズ保持枠の周辺構造を示している。なお、本実施形態のズームレンズ鏡筒は、フォーカスレンズ保持枠をリニアモータで駆動すること以外は図３に示したズームレンズ鏡筒と同様の構成を有しており、同様の機能を有する構成要素には図３中と同符号を付す。
【００６４】
２１４はフォーカスレンズ群を保持する保持枠であり、この保持枠２１４の左上部分に設けられたスリーブ部２１４ａは、ガイドバー２０４ｂに光軸方向に移動可能に嵌合している。なお、スリーブ部２１４ａはガイドバー２０４ｂと最小のガタを持ってスムースに移動可能に嵌合している。
【００６５】
また、保持枠２１４における光軸Ｌを挟んでスリーブ部２１４ａとは反対側にはＵ溝部が形成されており、このＵ溝部は他のガイドバー２０４ａに係合している。これにより、保持枠２１４がガイドバー２０４ｂ回りで回転することが防止され、フォーカスレンズ群の光軸Ｌの位置が確保される。
【００６６】
この保持枠２１４上における上端部と左側部（光軸直交面内にて互いに直交する２方向（第１の方向および第２の方向）の端部）には、接着などの方法で２つのコイル１０１，１０１′が一体的に固定されている。
【００６７】
また、装置本体としての鏡筒本体（例えば、図３中の後部鏡筒２１６）におけるコイル１０１，１０１′に対向する位置には、駆動マグネット１０２，１０２′とヨーク１０３，１０３′とが固定されている。これらマグネット１０２およびヨーク１０３は、保持枠２１４の可動範囲に対応して光軸方向に延びている。
【００６８】
そして、コイル１０１、マグネット１０２およびヨーク１０３によって１つのリニア推力発生部が構成され、コイル１０１′、マグネット１０２′およびヨーク１０３′によってもう１つのリニア推力発生部が構成される。これらリニア推力発生部は、コイル１０１，１０１′に電流を流すことによってそれぞれ保持枠２１４を光軸方向に駆動するための光軸方向推力を発生する。
【００６９】
すなわち、本実施形態では、保持枠２１４を駆動するリニアモータとして、個々にコイルとマグネット（およびヨーク）とを備えた２つの推力発生部を有するものが用いられている。なお、２つのコイル１０１，１０１′は直列又は並列に接続されて互いに電気的に連結されており、制御系上、１つのリニアモータとして扱われる。
【００７０】
また、２つの推力発生部はガイドバー２０４ｂおよびスリーブ部２１４ａの近傍に、これらガイドバー２０４ｂおよびスリーブ部２１４ａを間に挟むようこれらの両側に配置されている。
【００７１】
さらに、本実施形態では、２つのリニア推力発生部において推力が発生する位置（推力作用点）は、磁界中に電流が流れている部位であるので、点１０７，１０８となるが、これら２つの推力作用点は、光軸Ｌから略等距離Ｒ1 であって、かつガイドバー２０４ｂから略等距離Ｒ2 となる位置に配置されている。
【００７２】
なお、Ｒ1 ，Ｒ2 は、Ｒ1 ＞Ｒ2の関係を満足しており、２つの推力発生部は、光軸Ｌよりもガイドバー２０４ｂに近い位置に配置されている。
【００７３】
そして、各リニア推力発生部を構成するコイル、マグネットおよびヨークはいずれも同一部品が用いられており、両リニア推力発生部が発生する推力の大きさは互いに略等しい。
【００７４】
ここで、保持枠２１４とこれに固定されているフォーカスレンズ群およびコイル１０１，１０１′等を含めた可動部全体としての重心位置は、保持枠２１４の形状や材質にもよるが、例えば、図１中に１０６で示した位置となる。
【００７５】
そして、２つのリニア推力発生部で発生する推力の合力の作用点は、重心位置１０６に一致している。
【００７６】
このように、２つのリニア推力発生部にて発生される推力の合力の作用点と可動部全体の重心位置１０６とが一致することにより、保持枠２１４（もしくは可動部）には重心位置回りのモーメントがほとんど発生せず、ガイドバー２０４ｂとスリーブ部２１４ａとの間に発生する摩擦力が変動することを防止することができる。したがって、保持枠２１４（つまりはフォーカスレンズ群）の光軸方向駆動および駆動制御を安定して行うことができる。
【００７７】
さらに、２つのリニア推力発生部をガイドバー２０４ｂおよびスリーブ部２１４ａに接近させることによって、移動に伴う保持枠２１４（フォーカスレンズ群）の倒れや偏心を発生しにくくすることができるとともに、レンズ鏡筒の光学性能を良好に維持することができる。
【００７８】
また、本実施形態の保持枠２１４のスリーブ部２１４ａには光軸方向に延びるセンサマグネット１０４が固定保持されており、鏡筒本体には、ＭＲセンサ１０５がセンサマグネット１０４に対向するように配置されているが、本実施形態では、上述した２つのリニア推力発生部とガイドバー２０４ｂの配置を採用することによってガイドバー２０４ｂとスリーブ部２１４ａとのガタ成分の片寄せ状況が駆動方向などによって異なることが少なく、ＭＲセンサ１０５を通じて正確なフォーカスレンズ群の位置を検出することができる。
【００７９】
ところで、本実施形態では、保持枠２１４のスリーブ部２１４ｃとガイドバー２０４ｂとのガタは最小設定されている。但し、このガタの範囲で、フォーカスレンズ群の光軸保持精度が変化し、フォーカスレンズ群の光軸偏心や倒れが起きると、いわゆる片ボケや解像力不足などの問題の発生が懸念される。
【００８０】
このため、ガイドバー２０４ｂとスリーブ部２１４ｃとの間隙はグリスで埋めるなどの方法により、このガタに対する対策をとるのが望ましい。
【００８１】
なお、本実施形態では、２つのリニア推力発生部を、その推力作用点が光軸Ｌから等距離であってガイドバーからも等距離となる位置に配置した場合について説明したが、実際の設計においては他の制約からこの理想的な配置を行えない場合もある。この場合には、できるだけ上記の理想的配置に近づけることによっても、上記効果を十分に達成することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、２つのリニア推力発生部にて発生する推力の合力の作用点が可動部の重心位置１０６に一致する場合について説明したが、これら２つの点は必ずしも一致しなくともよく、互いに近接させることによって、図５に示した従来のものに比べて大幅な改善が図られる。
【００８３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、リニアモータにおける２つのリニア推力発生部を構成するコイル、マグネットおよびヨークに同一部品を用い、２つのリニア推力発生部が発生する推力を略等しく設定した場合について説明したが、上述したように、他の制約から第１実施形態にて説明したような配置をとることができない場合を想定したものが本実施形態である。
【００８４】
図２には、本実施形態での本発明の第１実施形態であるズームレンズ鏡筒（光学装置）内におけるフォーカスレンズ保持枠の周辺構造を示している。なお、本実施形態のズームレンズ鏡筒は、第１実施形態と基本構造が同じものであり、同様の機能を有する構成要素には第１実施形態と同符号を付す。
【００８５】
図２において、リニアモータの２つのリニア推力発生部は光軸Ｌおよびガイドバー２０４ｂから略等距離の位置には配置されていない。ここでは、左側部の推力発生部が図１の場合よりも下方向に配置されている。
【００８６】
このため、可動部の重心位置１０６′は、第１実施形態の場合よりも、光軸Ｌ寄りの下方向に位置する。この重心位置１０６′に、２つのリニア推力発生部で発生する推力の合力の作用点をできるだけ近づける又は一致させるために、本実施形態では、左側部のリニア推力発生部のマグネット１０２′およびヨーク１０３′の形状を、上端部のリニア推力発生部のマグネット１０２およびヨーク１０３の形状と異ならせて、両リニア推力発生部で発生する推力を互いに異ならせている。そしてこれにより、推力の合力の作用点の位置を調整し、重心位置１０６′に対して推力の合力の作用点を近接又は一致させている。
【００８７】
本実施形態では、左側部のリニア推力発生部のマグネット１０２′およびヨーク１０３′の幅を、上端部のリニア推力発生部のマグネット１０２およびヨーク１０３の幅よりも小さくし、左側部のリニア推力発生部から得られる推力を、上端部のリニア推力発生部から得られる推力より小さくしている。
【００８８】
ここで、左側部のコイル１０１′の位置が第１実施形態の場合よりも下がっている場合、上述のように可動部の重心位置１０６′は、図１よりやや下方向にずれ、このとき２つのリニア推力発生部の推力が同じであれば、推力の合力の作用点は１９１で示す位置となる。
【００８９】
これに対し、上述したように左側部のリニア推力発生部から得られる推力を上端部のリニア推力発生部から得られる推力より小さくして、両推力をアンバランス化することで、推力の合力の作用点を１９２で示す位置まで移動させ、重心位置１０３′と推力の合力の作用点１９２とを近接又は一致させることができる。
【００９０】
なお、保持枠の形状などによって重心位置が上述した位置にくるとは限らないが、例えば本実施形態のように、２つのリニア推力発生部から得られる推力を互いに異ならせることによって、トータルの推力の合力作用点を重心位置に接近又は一致させることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、コイル１０１，１０１′は同一部品を用い、マグネット１０２，１０２′およびヨーク１０３，１０３′の形状（幅）を変更した場合について説明したが、その他に、コイル−マグネット間のギャップを異ならせたり、マグネット材質を異ならせたり、コイル仕様を異ならせたりするなど、様々な方法を採ることができる。
【００９２】
（第３実施形態）
上述した第１および第２実施形態では、２つのリニア推力発生部を有する場合について説明したが、さらにリニア推力発生部の数を増やして、推力の作用点を増し、その合力の位置を重心位置に一致させ易く構成してもよい。
【００９３】
なお、上記各実施形態では、全てムービングコイルタイプのリニアモータを用いた場合について説明したが、保持枠にマグネットを一体的に設け、鏡筒本体にコイルを固定したムービングマグネットタイプのリニアモータを用いてもよい。
【００９４】
また、上記各実施形態では、フォーカスレンズ群の保持枠をリニアモータによる駆動対象とした場合について説明したが、本発明はフォーカスレンズ群の保持枠に限らず、移動するレンズ群の保持枠であれば、どの保持枠を駆動対象とする場合でも適用することができる。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１および第２の発明によれば、それぞれコイルとマグネットとを有して構成される複数のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点が、保持部材、光学素子および複数のコイルを含む可動部の重心位置に一致する位置、又は近接する位置となるので、コンパクトかつ軽量の構成でありながら保持部材の安定した駆動を行うことができるとともに、各コイルの長さを必要最小限に抑えて無駄をなくすることができる。
【００９６】
なお、保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材を有する場合に、複数のリニア推力発生部を、ガイド部材の近傍に配置すれば、保持部材（つまりは光学素子）の倒れや偏心が生じにくくなり、保持部材のより安定した駆動と良好な光学性能とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるズームレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の周辺構造を示す正面図である。
【図２】本発明の第２実施形態であるズームレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の周辺構造を示す正面図である。
【図３】従来のズームレンズ鏡筒の構成を示す断面図である。
【図４】従来のズームレンズ鏡筒の制御回路を示すブロック図である。
【図５】従来のズームレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の周辺構造を示す正面図である。
【図６】リニアモータの斜視図である。
【図７】従来のズームレンズ鏡筒におけるフォーカスレンズ群の周辺構造を示す正面図である。
【符号の説明】
１０１，１０１′，３０１，３０１′ コイル
１０２，１０２′，３０２ マグネット
１０３，１０３′，３０３ ヨーク
２１４ 保持枠
２１４ａ スリーブ部
２０４ｂ ガイドバー
１０４，３０４ センサマグネット
１０５，３０５ ＭＲセンサ
１０７，１０８ 推力作用点
１０６，１０６′，３０６ 可動部の重心位置

Claims (6)

1. 光学素子を保持する保持部材に一体的に設けられたコイルと、前記コイルに対向して装置本体に固定されたマグネットと、をそれぞれ有し、前記コイルへの通電により前記保持部材を光軸方向に駆動するための推力を発生する第１のリニア推力発生部及び第２のリニア推力発生部と、前記保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、を備えた光学装置であって、
   前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の大きさが略等しく、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、光軸に対して互いに直交する方向に配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、前記ガイド部材を間に挟む位置に配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点が、前記保持部材、前記光学素子および複数のコイルを含む可動部の重心位置に一致する位置となるように配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記光軸との距離をＲ１とし、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記ガイド部材との距離をＲ２としたときに、
   Ｒ１＞Ｒ２
   の関係を満足することを特徴とする光学装置。
2. 光学素子を保持する保持部材に一体的に設けられたマグネットと、前記マグネットに対向して装置本体に固定されたコイルと、をそれぞれ有し、前記コイルへの通電により前記保持部材を光軸方向に駆動するための推力を発生する第１のリニア推力発生部及び第２のリニア推力発生部と、前記保持部材を光軸方向にガイドするガイド部材と、を備えた光学装置であって、
   前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の大きさが略等しく、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、光軸に対して互いに直交する方向に配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部は、前記ガイド部材を間に挟む位置に配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点が、前記保持部材、前記光学素子および複数のマグネットを含む可動部の重心位置に一致する位置となるように配置され、且つ、
   光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにおける推力作用点と前記光軸との距離をＲ１とし、前記推力作用点と前記ガイド部材との距離をＲ２としたときに、
   Ｒ１＞Ｒ２
   の関係を満足することを特徴とする光学装置。
3. 光軸直交面内において、前記重心位置と前記ガイド部材との距離が前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれの推力作用点と前記光軸との距離より短いことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 光軸直交面内において、前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれの推力作用点と前記光軸との距離が等距離となり、かつ前記推力作用点と前記ガイド部材との距離が等距離となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置。
5. 光軸直交面内において、前記重心位置と前記ガイド部材との距離が前記第１のリニア推力発生部及び前記第２のリニア推力発生部のそれぞれにて発生する推力の合力の作用点と前記光軸との距離より短いことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光学装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一項に記載の光学装置を備えたことを特徴とする撮影装置。