JPH05344404A

JPH05344404A - レンズ駆動機構

Info

Publication number: JPH05344404A
Application number: JP4153253A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Obata; 茂雄小幡; Tomokazu Tokunaga; 知一徳永; Keizo Ishiguro; 敬三石黒; Yosuke Yamane; 洋介山根
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-06-12
Filing date: 1992-06-12
Publication date: 1993-12-24

Abstract

(57)【要約】【目的】直接駆動方式のレンズ移動枠において、軸受
部のガタによるエンコーダ誤差を抑え、安定なサーボを
行わしめることを目的とする。【構成】１）第一軸受部１０ａ，１０ｂの軸方向に延
伸した位置にスリット板５０を配設する。２）２個の第
一軸受部１０ａ，１０ｂの間にスリット板５０を配設す
る。３）レンズ移動枠３２とレンズ３０と駆動コイル７
とスリット板５０とを含めてなる可動部の重心Ｗと、２
本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含んでなる平面Ｇとの距
離をＬｙとし、重心Ｗを平面Ｇ上に投影した点とアクチ
ュエータの推力重心Ｆｇとの距離をＬｘとし、スリット
５１と平面Ｇとの距離をＥｙとし、スリット５１を平面
Ｇ上に投影した点とガイド軸２０ａとの距離をＥｘとし
たとき、Ｌｘ＞Ｌｙなる時は、Ｅｘ＜Ｅｙとし、Ｌｘ＜
Ｌｙなる時は、Ｅｘ＞Ｅｙとする。上記のうち図１には
１）の構成を示す。

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，スチル
カメラ等に用いられるレンズ駆動機構に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年カメラは小型化と共に高機能化／高
性能化が強く要求されてきている。特にズーム速度，オ
ートフォーカス速度／精度，静音化，低消費電力化のニ
ーズはビデオカメラにおいて特に強い。こういったニー
ズに対してカメラのレンズ駆動機構は応えていく必要が
ある。

【０００３】従来よりレンズ駆動機構としては、ステッ
ピングモータまたはＤＣモータを用いて、ギヤ減速し、
さらにモータの回転運動を直線運動に変えてズームレン
ズ，フォーカスレンズを光軸方向に移動させる手法が広
く採用されている。

【０００４】一方ＣＤ等のディスク装置においては、従
来から高速トラッキングを行うために、平板磁石と可動
コイルとを組み合わせて直線運動を発生する直接駆動方
式が提案されている。

【０００５】図１９に直接駆動方式を適用した例におけ
るレンズ駆動機構の正面図を、また図２０にその平断面
図を、図２１にその平面図を、また図２２にアクチュエ
ータ部断面図を示す。なお鏡筒部材は省略してある。

【０００６】光軸３１上にレンズ３０を一体的に構成し
てなるレンズ移動枠３２は、光軸３１を挟んで左右に配
置した２本のガイド軸２０ａ，２０ｂに第一軸受部１０
ａ，１０ｂと第二軸受部１１を介して、光軸３１方向、
すなわちガイド軸２０ａ，２０ｂの軸方向に摺動自在に
支承してある。この第一軸受部１０ａ，１０ｂはガイド
軸２０ａに所定の隙間を介して嵌合する２つの円筒形状
の滑り軸受である。また第二軸受部１１は図１９に示す
ようにレンズ移動枠３２がガイド軸２０ａ，２０ｂに垂
直な平面内での回動を規制することを兼ねた滑り軸受で
ある。なおこの両軸受部は摩擦抵抗を低減し、かつ温度
変化の影響を避けるために、ＰＴＦＥや二硫化モリブデ
ン等による固体潤滑がなされている。

【０００７】またこのレンズ移動枠３２には駆動コイル
７が接着等により固着されている。さらにこの駆動コイ
ル７の周囲には永久磁石１ａ，１ｂが鏡筒部材（図示せ
ず）上に配設したバックヨーク４ａ，４ｂに固着してあ
る。このバックヨーク４ａ，４ｂは図２２に示すように
断面コ字形状をなし、メインヨーク部３ａ，３ｂと一体
形状をなす。このメインヨーク部３ａ，３ｂは、永久磁
石１ａ，１ｂとは所定の空隙を介して対向している。駆
動コイル７はこのメインヨーク部３ａ，３ｂと永久磁石
１ａ，１ｂとでなす空隙に嵌装されている。さらにメイ
ンヨーク部３ａ，３ｂとバックヨーク４ａ，４ｂの磁路
をショートする平板状の磁気ショート部材６ａ，６ｂが
着脱自在に取り付けられている。永久磁石１ａ，１ｂ
は、駆動コイル７に対して面対称な位置で、その磁極面
がこの駆動コイル７の発電線素と平行であるように配置
されており、かつその磁極面は同一極性が互いに向き合
うようにして静磁場を形成している。

【０００８】またレンズ移動枠３２には薄板製の金属製
のスリット板５０が２本のビス６０によって一体的に固
着されている。このスリット板５０上には図２３に示す
ように、エッチングによって一定ピッチＰの微細なスリ
ット５１を多数形成している。ここで図１９に示すよう
にＬＥＤ５５とＰＤ５６とを結ぶ直線とスリット板５０
との交点が、２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含んでな
る平面ＧからＥｙだけ離れた所に配設してある。なおス
リット５１はこの交点上を移動する。またスリット板５
０上のスリット５１を平面Ｇに投影した点は、第一軸受
部１０ａ，１０ｂの軸芯からＥｘだけ離れている。

【０００９】更に鏡筒部材（図示せず）には、スリット
板５０を挟むように平行光線の発光源であるＬＥＤ５５
と、このＬＥＤ５５からスリット５１を透過して漏れる
光を受光するフォトダイオード（以下ＰＤと略記する）
５６を配設している。このＰＤ５６上には図２４に示す
ように、スリット５１と同一ピッチＰのスリットを有す
るＰＤマスク５７を受光エリア上に配設してあるので、
スリット板５０の光軸３１方向への移動にともなってＰ
Ｄ５６の受光する光量は近似正弦波状に変化する。従っ
てＰＤ５６は受光光量にほぼ比例した信号電圧を発生す
るので、この出力波形をモニターすれば、レンズ枠３２
の光軸方向位置を検出することができる。すなわち上記
スリット板５０はレンズ移動枠３２の光軸方向位置検出
用エンコーダの可動子に対応し、また前記ＬＥＤ５５，
ＰＤ５６は光軸方向位置検出用エンコーダの固定子に対
応して、両者で光軸方向位置検出用エンコーダの機能を
有することができる。サーボ回路（図示せず）はこのＰ
Ｄ５６の出力を基に駆動コイル７に印加する電圧を制御
して、最終的にレンズ移動枠３２の位置制御を行う。

【００１０】上述のごとく構成した従来例のレンズ駆動
機構の動作について説明する。レンズ移動枠３２に固着
した駆動コイル７に通電すると、フレミングの左手の法
則により、永久磁石１ａ，１ｂとの間で光軸３１方向に
移動しようとする推進力を受ける。このように本構成は
直接駆動することが可能であり、減速機構等を介してい
ないために、レンズ移動枠３２は低騒音で、かつ低消費
電力でもって高速駆動をすることが可能になる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き構成においては、次のような課題が挙げられる。

【００１２】まずステッピングモータやＤＣモータのよ
うな回転型のモータを採用する場合において、レンズ移
動速度を向上させるためにはモータの回転数を大幅に向
上させなくてはならず、限られた電源電圧の下ではモー
タの体積を増大させないと対応ができない。しかしモー
タの回転速度を速めるとモータ騒音、消費電力も増大
し、またフォーカスレンズのように高周波数で微小振動
を行うものにおいてはモータの慣性モーメントが災い
し、応答性が悪くなり、また位置決め精度も劣化すると
いう課題がある。

【００１３】一方図１９〜２２に示す例においては、高
速駆動が可能で、低騒音化と共に、低消費電力を図るこ
とができるというメリットがあるが、第一軸受部１０
ａ，１０ｂとガイド軸２０ａとの隙間δが大きく、また
図１９に示すように駆動コイル７，スリット板５０，レ
ンズ移動枠３２によって構成される可動子の重心Ｗと推
力重心Ｆｇの距離が離れている場合は、図２５，２６に
示すようにガタによってレンズ移動枠３２は光軸３１に
対して傾いてしまうことになる。しかも、レンズの移動
方向によって傾き方向は逐次変化してしまう。ここで図
２５はレンズ移動枠３２の傾斜時の平断面図である。ま
た図２６はレンズ移動枠３２の傾斜時の横断面図であ
る。両図においてスリット板５０のみ傾斜する以前の状
態を一点鎖線で示している。

【００１４】ここで図１９に示すように第一軸受部１０
ａ，１０ｂとスリット板５０の距離がＥｘ，Ｅｙだけ離
れていると、レンズ枠３２がＸ，Ｙ軸回りにそれぞれΔ
θｘ，Δθｙだけ傾くと第一軸受部１０ａ，１０ｂがガ
イド軸２０ａに対して相対的に光軸３１方向に移動して
いないにもかかわらず、スリット板５０は式（１）で示
されるΔＥだけずれてしまい、エンコーダは位置検出誤
差ΔＥを発生してしまうことになる。

【００１５】 ΔＥ＝Δθｘ・Ｅｙ＋Δθｙ・Ｅｘ（１）ここでΔθｘ，Δθｙの最大値は第一軸受部１０ａ，１
０ｂとガイド軸２０ａとの隙間δと同軸受スパンＳｐに
よって式（２）で表される。

【００１６】 Δθｘｍａｘ＝Δθｙｍａｘ＝δ／Ｓｐ（２）第一軸受部１０ａ，１０ｂの真円度，同軸度およびガイ
ド軸２０ａの真円度，真直度が零であるならば、上記Δ
Ｅの最大値ΔＥｍａｘは ΔＥｍａｘ²＝（Δ／Ｓｐ）²・（Ｅｙ²＋Ｅｘ²）（３）と書き直すことができる。なお第二軸受部１１とガイド
軸２０ｂとの隙間があったとしても、この隙間はレンズ
枠３２がガイド軸２０ａ回りに回転するだけであって、
エンコーダの位置検出誤差δＥには関与しない。

【００１７】またこの位置検出誤差ΔＥの単位時間δｔ
（サーボ回路のサンプリング周期）当りの変化量ｄ（Δ
Ｅ）／ｄｔ・δｔはガイド軸２０ａ，２０ｂと第一軸受
部１０ａ，１０ｂ，第二軸受部１１との摩擦を無視する
と、次のように求めることができる。まずレンズ枠３２
の重心Ｗと推力重心Ｆｇとが光軸方向から見てずれてい
るときの、レンズ枠３２のＸ，Ｙ軸回りの回転に関する
運動方程式を考える。

【００１８】ｄ²（Δθｘ）／ｄｔ²＝Ｌｙ・Ｆ／Ｉｘ（４）ｄ²（Δθｙ）／ｄｔ²＝Ｌｘ・Ｆ／Ｉｙ（５）ここでＦは推力、Ｌｘ，Ｌｙは重心Ｗと推力重心Ｆｇと
のＸ，Ｙ軸方向の距離、Ｉｘ，Ｉｙはそれぞれ重心を通
りかつＸ，Ｙ軸に平行な軸回りの慣性モーメントであ
る。従ってｄ（Δθｘ）／ｄｔ＝Ｌｙ・Ｆ／Ｉｘ・ｔ＋Ｃｘ（６）ｄ（Δθｙ）／ｄｔ＝Ｌｘ・Ｆ／Ｉｙ・ｔ＋Ｃｙ（７）となる。ここでＣｘ，Ｃｙは初期条件である。従って位
置検出誤差ΔＥの単位時間δｔ（サーボ回路のサンプリ
ング周期）当りの変化量ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔはｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔ＝｛ｄ（Δθｘ）／ｄｔ・Ｅｙ＋ｄ（Δθｙ）／ｄｔ・Ｅｘ｝・δｔ＝｛（Ｌｙ・Ｆ／Ｉｘ・ｔ＋Ｃｘ）・Ｅｙ＋（Ｌｘ・Ｆ／Ｉｙ・ｔ＋Ｃｙ）・Ｅｘ｝・δｔ（８）と表される。

【００１９】ここで位置検出誤差ΔＥが発生すると、レ
ンズ３０を正確に合焦位置に移動させることが困難にな
り、映像にボケが生じてしまうことになる。

【００２０】また上記ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔはサーボ
回路（図示せず）が位置制御を行っていることから分解
能（ここではスリット５１のピッチＰに等しい）以上の
値になることは一般に許されない。もし分解能以上であ
ると、合焦点付近でレンズ枠３２を光軸３１方向に微小
振動させた時に、駆動コイル７に流れる電流がハンチン
グを生じてしまい、騒音の原因にもなる。従ってこのよ
うな場合にはスリット５１のピッチＰを大きくせざるを
得なくなり、高精度な位置決めが不可能になる。特に図
１９に示す例においては式（８）の｛｝中、第２項が非
常に大きくなり、推力Ｆが大きい場合には容易にｄ（Δ
Ｅ）／ｄｔ・δｔが分解能以上の値になってしまう。

【００２１】このようなレンズ枠３２の傾きが発生しな
いようにレンズ枠３２と一体的に構成された可動子の重
心と、アクチュエータの推力重心とを一致させることが
従来より提案されている。これはＬｘ・Ｆ，Ｌｙ・Ｆな
るモーメントトルクをほぼ零にすることで、レンズ枠３
２の傾斜を低減しようとするものである。しかしこのよ
うに推力重心Ｆｇと重心Ｗとを一致させるのは、機器を
小型化しつつ設計する上においては困難であることが多
い。またあえて小型化するために、比重の大きい金属部
材をカウンターバランサーとしてレンズ枠３２に付加す
る方法も考えられるが、レンズ枠３２の重量が著しく大
きくなってしまうというデメリットが発生する。またカ
メラ本体の姿勢を変えた場合には、軸受部の摩擦などの
影響で、カウンターバランサーの役割が十分発揮できな
くなる可能性もある。

【００２２】また、レンズ枠３２の重量／寸法を大きく
することでレンズ枠の３２の慣性モーメントを大きく
し、たとえ上記モーメントトルクが印加されても、レン
ズ枠３２の回転角加速度を小さくして、位置検出誤差Δ
Ｅの単位時間δｔ当りの変化量ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔ
を小さくすることで、サーボ系への影響を小さくするこ
とも考えられるが、従来例のごとき構成では重量／寸法
を著しく大きくする必要が出るために、小型化軽量化の
点から得策ではない。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を鑑み
てなされたものであり、以下の手段により上記課題を解
決するものである。

【００２４】１）第一の発明の技術的な手段は、レンズ
移動枠上に一体的に、かつ第一軸受部の軸方向に延伸し
た位置に光軸方向位置検出用エンコーダ可動子を配設
し、この光軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配
置して光軸方向位置検出用エンコーダ固定子を配設した
ことによる。

【００２５】２）第二の発明の技術的な手段は、レンズ
移動枠上に一体的に、かつ２個の第一の軸受部の間に光
軸方向位置検出用エンコーダ可動子を配設し、この光軸
方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配置して光軸方
向位置検出用エンコーダ固定子を配設したことによる。

【００２６】３）第三の発明の技術的な手段は、２本の
ガイド軸の一方のガイド軸に嵌合する第一の軸受部と、
前記２本のガイド軸の他方のガイド軸に係合し、前記光
軸に垂直な第一の平面内での回動規制を兼ねた第二の軸
受部とを具備し、レンズ移動枠とレンズとアクチュエー
タ可動子とエンコーダ可動子とを含めてなる可動部の重
心と、前記２本のガイド軸を含んでなる平面との距離を
Ｌｙとし、前記重心を前記平面上に投影した点と前記ア
クチュエータの光軸方向の推力重心との距離をＬｘと
し、光軸方向位置検出用エンコーダ可動子の検出点と前
記平面との距離をＥｙとし、前記光軸方向位置検出用エ
ンコーダ可動子の検出点を前記平面上に投影した点と前
記第一の軸受部を支承する前記ガイド軸の中心軸との距
離をＥｘとしたとき、Ｌｘ＞Ｌｙなる時は、Ｅｘ＜Ｅｙ
とし、Ｌｘ＜Ｌｙなる時は、Ｅｘ＞Ｅｙとしたことによ
る。

【００２７】

【作用】前記第一の発明の技術的手段による作用は次の
ようになる。すなわち、上記のごとく、レンズ移動枠上
に一体的に、かつ第一軸受部の軸方向に延伸した位置に
光軸方向位置検出用エンコーダ可動子を配設し、この光
軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配置して光軸
方向位置検出用エンコーダ固定子を配設したことによ
り、第一軸受部とエンコーダ可動子との距離を小さく設
定することが可能になり、軸受部のガタによってレンズ
枠が傾いてもエンコーダの検出誤差を著しく小さく設定
することが可能になる。従って、レンズを正確に合焦位
置に移動させることが可能になり、映像にボケが生ずる
ことはない。また位置検出誤差がきわめて小さいため、
駆動コイルに流れる電流がハンチングを生じることもな
く、低騒音化が可能になる。またレンズ移動枠を減速機
構を介さずに直接駆動することが可能であり、低消費電
力でもって高速駆動をすることが可能になる。

【００２８】前記第二の発明の技術的手段による作用は
次のようになる。すなわち、上記のごとく、レンズ移動
枠上に一体的に、かつ２個の第一軸受部の間に光軸方向
位置検出用エンコーダ可動子を配設し、この光軸方向位
置検出用エンコーダ可動子に対向配置して光軸方向位置
検出用エンコーダ固定子を配設したことにより、第一軸
受部とエンコーダ可動子との距離を小さく設定すること
が可能になり、軸受部のガタによってレンズ枠が傾いて
もエンコーダの検出誤差を著しく小さく設定することが
可能になる。従って、レンズを正確に合焦位置に移動さ
せることが可能になり、映像にボケが生ずることはな
い。また位置検出誤差がきわめて小さいため、駆動コイ
ルに流れる電流がハンチングを生じることもなく、低騒
音化が可能になる。またレンズ移動枠を減速機構を介さ
ずに直接駆動することが可能であり、低消費電力でもっ
て高速駆動をすることが可能になる。さらにレンズ系の
小型化も可能になる。

【００２９】前記第三の発明の技術的手段による作用は
次のようになる。すなわち、上記のごとく、Ｌｘ＞Ｌｙ
なる時は、Ｅｘ＜Ｅｙとし、Ｌｘ＜Ｌｙなる時は、Ｅｘ
＞Ｅｙとしたことにより、推力重心と重心とが合致しな
いときに発生するモーメントトルクのエンコーダ検出誤
差の影響を小さくすることが可能になり、位置検出誤差
Ｅの単位時間当りの変化量を抑制することが可能にな
り、レンズを正確に合焦位置に移動させることが可能に
なり、映像にボケが生ずることはない。また位置検出誤
差がきわめて小さいため、駆動コイルに流れる電流がハ
ンチングを生じることもなく、低騒音化が可能になる。
またレンズ移動枠を減速機構を介さずに直接駆動するこ
とが可能であり、低消費電力でもって高速駆動をするこ
とが可能になる。さらにレンズ系の小型化も可能にな
る。

【００３０】

【実施例】以下図面を参照しながら第一の発明の第一の
実施例を説明する。なお従来の実施例と同一である点の
詳細な説明は省略する。

【００３１】図１に本実施例におけるレンズ駆動機構の
平断面図を、また図２にその正面図を、更に図３にその
横断面図を示す。図１に示すように、レンズ移動枠３２
には第一軸受部１０ａ，１０ｂの軸方向延伸部にスリッ
ト板５０が２本のビス６０によって一体的に固着されて
いる。このスリット板５０上には図４に示すように、エ
ッチングによって一定ピッチＰの微細なスリット５１を
多数形成している。

【００３２】更に鏡筒部材（図示せず）には、図２に示
すように、スリット板５０を挟むように発光源であるＬ
ＥＤ５５と、このＬＥＤ５５からスリット５１を透過し
て漏れる光を受光するＰＤ５６を配設している。

【００３３】ここで図２に示すようにスリット板５０
は、２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含んでなる平面Ｇ
からＥｙだけ離れた所に配設してある。またスリット板
５０上のスリット５１を平面Ｇに投影した点は、第一軸
受部１０ａ，１０ｂの軸芯からＥｘだけ離れている。

【００３４】なお駆動コイル７はレンズ３０の周囲に配
設してあり、永久磁石１ａ，１ｂ及びバックヨーク４
ａ，４ｂは駆動コイル７に対して対称な位置に配設さ
れ、その推力重心Ｆｇは前記平面Ｇ上に設定してある。

【００３５】上記のごとく構成された本実施例のレンズ
駆動機構の動作，作用について以下説明する。図２に示
すように本実施例におけるエンコーダ可動子の検出点す
なわちスリット５１と、ガイド軸２０ａとの距離Ｅｘ，
Ｅｙは従来例に比較すると著しく小さな値に設定可能で
ある。図５，６にレンズ枠３２が第一軸受部１０ａ，１
０ｂのガタによって傾斜したときの状態を示す。両図に
おいてスリット板５０のみ傾斜する以前の状態を一点鎖
線で示している。図に示すように傾斜によってスリット
板５０はその位置を変化させるが、スリット板５０上の
スリット５１はその光軸方向位置をほとんど変化させて
いないことがわかる。従って式（１）（３）で表される
エンコーダ検出誤差ΔＥ，ΔＥｍａｘ及び式（８）で表
される位置検出誤差ΔＥの単位時間δｔ当りの変化量ｄ
（ΔＥ）／ｄｔ・δｔも従来例に比較して極めて小さな
値になる。

【００３６】このエンコーダ検出誤差ΔＥが小さくなる
ことによって、レンズ３０を正確に合焦位置に移動させ
ることが可能になり、映像にボケが生ずることが無くな
る。また位置検出誤差の単位時間当り変化量ｄ（ΔＥ）
／ｄｔ・δｔがきわめて小さいため、駆動コイル７に流
れる電流がハンチングを生じることもなく、低騒音化が
可能になる。またレンズ移動枠３２を減速機構を介さず
に直接駆動することが可能であり、低消費電力でもって
高速駆動をすることが可能になる。

【００３７】次に第一の発明の第二の実施例について説
明する。なお従来の実施例と同一である点の詳細な説明
は省略する。

【００３８】図７に本実施例におけるレンズ駆動機構の
正面図を、また図８に図７におけるＫ−Ｋ断面図を示
す。但し図８においてＬＥＤ５５，ＰＤ５６は省略して
ある。本実施例においては、図８に示すようにスリット
５１は２回折り曲げてある。従って図７，図８に示すよ
うにスリット５１と第一軸受部１０ａ，１０ｂからの
Ｘ，Ｙ軸方向距離Ｅｘ，Ｅｙはほとんど零に設定してあ
る。従って式（１），（３）で表されるエンコーダ検出
誤差ΔＥ，ΔＥｍａｘ及び式（８）で表される位置検出
誤差ΔＥの単位時間δｔ当りの変化量ｄ（ΔＥ）／ｄｔ
・δｔもほとんど零にすることが可能になる。

【００３９】このエンコーダ検出誤差ΔＥが小さくなる
ことによって、レンズ３０を正確に合焦位置に移動させ
ることが可能になり、映像にボケが生ずることが無くな
る。また位置検出誤差の単位時間当り変化量ｄ（ΔＥ）
／ｄｔ・δｔがほとんど零であることから、駆動コイル
７に流れる電流がハンチングを生じることもなく、低騒
音化が可能になる。またレンズ移動枠３２を減速機構を
介さずに直接駆動することが可能であり、低消費電力で
もって高速駆動をすることが可能になる。

【００４０】なお上記第一，第二の実施例においては第
一軸受部１０ａ，１０ｂは２つの円筒形状をなす軸受部
としたが、これに限定されるものではなく、軸方向距離
の長い１つの円筒形状軸受としても良い。

【００４１】次に第二の発明の一実施例について説明す
る。なお従来の実施例と同一である点の詳細な説明は省
略する。

【００４２】図９に本実施例におけるレンズ駆動機構の
平断面図を、また図１０にその正面図を示す。図９に示
すように、レンズ移動枠３２にはスリット板５０が２本
のビス６０によって一体的に固着されている。このスリ
ット板５０上には図１１に示すように、エッチングによ
って一定ピッチＰの微細なスリット５１を多数形成して
いる。

【００４３】更に鏡筒部材（図示せず）には、図１０に
示すように、スリット板５０を挟むように発光源である
ＬＥＤ５５と、このＬＥＤ５５からスリット５１を透過
して漏れる光を受光するＰＤ５６を配設している。

【００４４】ここで図１０に示すようにスリット板５０
は、２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含んでなる平面Ｇ
からＥｙだけ離れた所に配設してある。またスリット板
５０上のスリット５１を平面Ｇに投影した点は、第一軸
受部１０ａ，１０ｂの軸芯からＥｘだけ離れている。

【００４５】上記のごとく構成された本実施例のレンズ
駆動機構の動作，作用について以下説明する。図１０に
示すように本実施例におけるエンコーダ可動子の検出点
すなわちスリット５１と、ガイド軸２０ａとの距離Ｅ
ｘ，Ｅｙは従来例に比較すると著しく小さな値に設定可
能である。従って次式で表されるエンコーダ検出誤差Δ
Ｅも従来例に比較して極めて小さな値になる。図９，図
１２にレンズ枠３２が第一軸受部１０ａ，１０ｂのガタ
によって傾斜したときの状態を示す。両図においてスリ
ット板５０のみ傾斜する以前の状態を一点鎖線で示して
いる。図に示すように傾斜によってスリット板５０はそ
の位置を変化させるが、スリット板５０上のスリット５
１はその光軸方向位置をほとんど変化させていないこと
がわかる。従って式（１）（３）で表されるエンコーダ
検出誤差ΔＥ，ΔＥｍａｘ及び式（８）で表される位置
検出誤差ΔＥの単位時間δｔ当りの変化量ｄ（ΔＥ）／
ｄｔ・δｔも従来例に比較して極めて小さな値になる。

【００４６】このエンコーダ検出誤差ΔＥが小さくなる
ことによって、レンズ３０を正確に合焦位置に移動させ
ることが可能になり、映像にボケが生ずることが無くな
る。また位置検出誤差の単位時間当り変化量ｄ（ΔＥ）
／ｄｔ・δｔがきわめて小さいため、駆動コイル７に流
れる電流がハンチングを生じることもなく、低騒音化が
可能になる。またレンズ移動枠３２を減速機構を介さず
に直接駆動することが可能であり、低消費電力でもって
高速駆動をすることが可能になる。

【００４７】また第一の発明においては、スリット５１
の配設位置は第一軸受部１０ａ，１０ｂの軸方向延伸部
に設定しているために、レンズ系の構成上軸方向長さが
若干長くなる可能性があったが、本発明においてはガイ
ド軸２０ａ，２０ｂに直交する方向に設定されているの
で、レンズ系をコンパクトに、かつ組立性のよい設計を
することが可能になるというメリットも生じる。

【００４８】次に第三の発明の第一の実施例について説
明する。なお従来の実施例と同一である点の詳細な説明
は省略する。

【００４９】図１３に本実施例におけるレンズ駆動機構
の正面図を、また図１４にその平断面図を示す。図１４
に示すように、レンズ移動枠３２にはスリット板５０が
２本のビス６０によって一体的に固着されている。この
スリット板５０上には図１１に示すように、エッチング
によって一定ピッチＰの微細なスリット５１を多数形成
している。

【００５０】更に鏡筒部材（図示せず）には、図１３に
示すように、スリット板５０を挟むように発光源である
ＬＥＤ５５と、このＬＥＤ５５からスリット５１を透過
して漏れる光を受光するＰＤ５６を配設している。

【００５１】ここで図１３に示すように、スリット板５
０は２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含んでなる平面Ｇ
からＥｙだけ離れた所に配設してある。またスリット板
５０上のスリット５１を平面Ｇに投影した点は、第一軸
受部１０ａ，１０ｂの軸芯からＥｘだけ離れている。

【００５２】ここで２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含
んでなる平面を平面Ｇとする。なおレンズ移動枠３２と
レンズ３０及び駆動コイル７とを含めてなる可動部の重
心Ｗと平面Ｇとの距離はＬｙであり、この重心Ｗを平面
Ｇ上に投影した点とアクチュエータの光軸方向推力重心
Ｆｇとの距離はＬｘである。

【００５３】本実施例において、上記Ｌｘ，Ｌｙ，Ｅ
ｘ，Ｅｙの関係は次のように設定してある。すなわちＬ
ｘ＞Ｌｙとし、Ｅｘ＜Ｅｙとしてある。

【００５４】上記のごとく構成された本実施例のレンズ
駆動機構の動作，作用について以下説明する。

【００５５】ここでエンコーダの位置検出誤差ΔＥの単
位時間δｔ（サーボ回路のサンプリング周期）当りの変
化量ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔは式（８）の初期条件Ｃ
ｘ，Ｃｙを無視すると式（９）で表される。

【００５６】ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔ＝Ｆ・（Ｌｙ・Ｅｙ／Ｉｘ＋Ｌｙ・Ｅｙ・／Ｉｘ）・ｔ・δｔ（９）ここで上記ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔはサーボ回路（図示
せず）が位置制御を行っていることから分解能（ここで
はスリット５１のピッチＰに等しい）以上の値になるこ
とは一般に許されない。もし分解能以上であると、合焦
点付近でレンズ枠３２を光軸３１方向に微小振動させた
時に、駆動コイル７に流れる電流がハンチングを生じて
しまい、騒音の原因にもなる。しかしながら本実施例に
おいてはＬｘ＜Ｌｙとし、Ｅｘ＞Ｅｙとしてあるので式
（９）中、（）内の値は従来例に比較すると小さく設定
することが可能になる。従って通常の撮影時のように小
さな推力Ｆで事足りる場合はｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔが
分解能以上の値になることはきわめて稀であり、実用上
なんら差し支えないといえる。従って駆動コイル７に流
れる電流がハンチングを生じることもなく、低騒音化が
可能になる。またエンコーダ検出誤差ΔＥが小さくなる
ことによって、レンズ３０を正確に合焦位置に移動させ
ることが可能になり、映像にボケが生ずることが無くな
る。またレンズ移動枠３２を減速機構を介さずに直接駆
動することが可能であり、低消費電力でもって高速駆動
をすることが可能になる。

【００５７】また第一の発明においては、スリット５１
の配設位置は第一軸受部１０ａ，１０ｂの軸方向延伸部
に設定しているために、レンズ系の構成上軸方向長さが
若干長くなる可能性があったが、本発明においてはガイ
ド軸２０ａ，２０ｂに直交する方向に設定されているの
で、レンズ系をコンパクトに、かつ組立性のよい設計を
することが可能になるというメリットも生じる。

【００５８】次に第三の発明の第二の実施例について説
明する。なお従来の実施例と同一である点の詳細な説明
は省略する。

【００５９】図１５に本実施例におけるレンズ駆動機構
の正面図を、また図１６にその横断面図を示す。図１５
に示すように、レンズ移動枠３２にはスリット板５０が
ビス６０によって一体的に固着されている。このスリッ
ト板５０上には図１１に示すように、エッチングによっ
て一定ピッチＰの微細なスリット５１を多数形成してい
る。

【００６０】更に鏡筒部材（図示せず）には、スリット
板５０を挟むように発光源であるＬＥＤ５５と、このＬ
ＥＤ５５からスリット５１を透過して漏れる光を受光す
るＰＤ５６を配設している。

【００６１】ここで図１３に示すように、スリット板５
０上のスリット５１は２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを
含んでなる平面ＧからＥｙだけ離れた所に配設してあ
る。またスリット板５０は、第一軸受部１０ａ，１０ｂ
の軸芯からＥｘだけ離れている。

【００６２】ここで２本のガイド軸２０ａ，２０ｂを含
んでなる平面を平面Ｇとする。なおレンズ移動枠３２と
レンズ３０及び駆動コイル７とを含めてなる可動部の重
心Ｗと平面Ｇとの距離はＬｙであり、この重心Ｗを平面
Ｇ上に投影した点とアクチュエータの光軸方向推力重心
Ｆｇとの距離はＬｘである。

【００６３】本実施例において、上記Ｌｘ，Ｌｙ，Ｅ
ｘ，Ｅｙの関係は次のように設定してある。すなわちＬ
ｘ＜Ｌｙとし、Ｅｘ＞Ｅｙとしてある。

【００６４】上記のごとく構成された本実施例のレンズ
駆動機構の動作，作用について以下説明する。

【００６５】ここでエンコーダの位置検出誤差ΔＥの単
位時間δｔ当りの変化量ｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔは式
（９）で表されるが、本実施例においてはＬｘ＞Ｌｙと
し、Ｅｘ＜Ｅｙとしてあるので式（９）中、（）内の値
は従来例に比較すると小さく設定することが可能にな
る。また本発明の第一の実施例に比較しても（）無いの
値は小さい。従って通常の撮影時のように小さな推力Ｆ
で事足りる場合はｄ（ΔＥ）／ｄｔ・δｔが分解能以上
の値になることはきわめて稀であり、実用上なんら差し
支えないといえる。従って駆動コイル７に流れる電流が
ハンチングを生じることもなく、低騒音化が可能にな
る。またエンコーダ検出誤差ΔＥが小さくなることによ
って、レンズ３０を正確に合焦位置に移動させることが
可能になり、映像にボケが生ずることが無くなる。また
レンズ移動枠３２を減速機構を介さずに直接駆動するこ
とが可能であり、低消費電力でもって高速駆動をするこ
とが可能になる。

【００６６】また第一の発明においては、スリット５１
の配設位置は第一軸受部１０ａ，１０ｂの軸方向延伸部
に設定しているために、レンズ系の構成上軸方向長さが
若干長くなる可能性があったが、本発明においてはガイ
ド軸２０ａ，２０ｂに直交する方向に設定されているの
で、レンズ系をコンパクトに、かつ組立性のよい設計を
することが可能になるというメリットも生じる。

【００６７】なお前記第一〜第三の発明の各実施例にお
いて、第一軸受部１０ａ，１０ｂと第二軸受部１１はレ
ンズ枠３２と一体の樹脂成形品としたが、各発明はこれ
に限定されるものではなく、それぞれ別ピースとしても
良いことは自明である。

【００６８】またアクチュエータ構成としては前記実施
例のように矩形型の永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃをコ字型
のバックヨーク４ａ，４ｂに固着したものを鏡筒部材に
固定し、駆動コイル７をレンズ移動枠３２に固着した構
成としたが、上記各発明はこれに限定されるものではな
く、例えば駆動コイル７をレンズ枠３２に固着したもの
であってもよい。また永久磁石１ａ，１ｂの形状を円弧
型としたものとし、駆動コイル７を円柱形状としたもの
であってもよい。更にはアクチュエータを表面波モータ
（超音波モータ）としたものであってもよい。

【００６９】さらに、前記各実施例においてエンコーダ
構成はＬＥＤ５５，ＰＤ５６，スリット板５０を用いた
構成としたが、本発明はこれに限定されるものではな
く、他のあらゆる原理に基づくエンコーダ形態にも適応
が可能であることは明白である。例えば図１７に示すよ
うに、エンコーダ可動子を樹脂磁石性の可動磁石７２に
微細な多極着磁を施して微小磁極７５を形成したものと
し、エンコーダ固定子にはＭＲ素子（磁気抵抗素子）７
０を用いてこれに充ててもよい。さらにこのＭＲ素子７
０の代わりに、ホール素子、リングヘッドなどを採用し
たものであってもよい。また図１８に示すように、光学
式コンパクトディスクの原理を応用し、レーザ発振器８
０を用いて、可動子には表面を研磨した可動スケール８
１に微細なピット８２を一定間隔で設け、このピット８
２における反射光を対物レンズ８５，ハーフミラー８４
を経由して受光素子８３にて検出することで位置検出信
号とするものであってもよい。

【００７０】

【発明の効果】上述のごとく前記第一の発明になるレン
ズ駆動機構によれば、レンズ移動枠上に一体的に、かつ
第一軸受部の軸方向に延伸した位置に光軸方向位置検出
用エンコーダ可動子を配設し、この光軸方向位置検出用
エンコーダ可動子に対向配置して光軸方向位置検出用エ
ンコーダ固定子を配設したことにより、第一軸受部とエ
ンコーダ可動子との距離を小さく設定することが可能に
なり、軸受部のガタによってレンズ枠が傾いてもエンコ
ーダの検出誤差を著しく小さく設定することが可能にな
る。従って、レンズを正確に合焦位置に移動させること
が可能になり、映像にボケが生ずることはない。また位
置検出誤差がきわめて小さいため、駆動コイルに流れる
電流がハンチングを生じることもなく、低騒音化が可能
になる。またレンズ移動枠を減速機構を介さずに直接駆
動することが可能であり、低消費電力でもって高速駆動
をすることが可能になる。

【００７１】また前記第二の発明になるレンズ駆動機構
によれば、レンズ移動枠上に一体的に、かつ２個の第一
の軸受部の間に光軸方向位置検出用エンコーダ可動子を
配設し、この光軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対
向配置して光軸方向位置検出用エンコーダ固定子を配設
したことにより、第一軸受部とエンコーダ可動子との距
離を小さく設定することが可能になり、軸受部のガタに
よってレンズ枠が傾いてもエンコーダの検出誤差を著し
く小さく設定することが可能になる。従って、レンズを
正確に合焦位置に移動させることが可能になり、映像に
ボケが生ずることはない。また位置検出誤差がきわめて
小さいため、駆動コイルに流れる電流がハンチングを生
じることもなく、低騒音化が可能になる。またレンズ移
動枠を減速機構を介さずに直接駆動することが可能であ
り、低消費電力でもって高速駆動をすることが可能にな
る。さらにレンズ系の小型化も可能になる。

【００７２】前記第三の発明になるレンズ駆動機構によ
れば、２本のガイド軸の一方のガイド軸に嵌合する第一
の軸受部と、前記２本のガイド軸の他方のガイド軸に係
合し、前記光軸に垂直な第一の平面内での回動規制を兼
ねた第二の軸受部とを具備し、レンズ移動枠とレンズと
アクチュエータ可動子とエンコーダ可動子とを含めてな
る可動部の重心と、前記２本のガイド軸を含んでなる平
面との距離をＬｙとし、前記重心を前記平面上に投影し
た点と前記アクチュエータの光軸方向の推力重心との距
離をＬｘとし、光軸方向位置検出用エンコーダ可動子の
検出点と前記平面との距離をＥｙとし、前記光軸方向位
置検出用エンコーダ可動子の検出点を前記平面上に投影
した点と前記第一の軸受部を支承する前記ガイド軸の中
心軸との距離をＥｘとしたとき、Ｌｘ＞Ｌｙなる時は、
Ｅｘ＜Ｅｙとし、Ｌｘ＜Ｌｙなる時は、Ｅｘ＞Ｅｙとし
たことにより、推力重心と重心とが合致しないときに発
生するモーメントトルクのエンコーダ検出誤差への影響
を小さくすることが可能になり、また位置検出誤差ΔＥ
の単位時間当りの変化量を抑制することが可能になり、
レンズを正確に合焦位置に移動させることが可能にな
り、映像にボケが生ずることはない。また位置検出誤差
がきわめて小さいため、駆動コイルに流れる電流がハン
チングを生じることもなく、低騒音化が可能になる。ま
たレンズ移動枠を減速機構を介さずに直接駆動すること
が可能であり、低消費電力でもって高速駆動をすること
が可能になる。さらにレンズ系の小型化も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の発明の第一の実施例におけるレンズ駆動
機構の平断面図

【図２】同実施例におけるレンズ駆動機構の正面図

【図３】同実施例におけるレンズ駆動機構の横断面図

【図４】同実施例におけるスリット板の平面図

【図５】同実施例におけるレンズ移動枠の傾斜時の平断
面図

【図６】同実施例におけるレンズ移動枠の傾斜時の横断
面図

【図７】第一の発明の第二の実施例におけるレンズ駆動
機構の正面図

【図８】同実施例におけるレンズ移動枠の傾斜時の横断
面図

【図９】第二の発明の一実施例におけるレンズ駆動機構
の平断面図

【図１０】同実施例におけるレンズ駆動機構の正面図

【図１１】第二の発明の一実施例及び第３の発明の第
一，第二の実施例におけるスリット板の平面図

【図１２】第二の発明の一実施例におけるレンズ移動枠
の傾斜時の横断面図

【図１３】第三の発明の第一の実施例におけるレンズ駆
動機構の正面図

【図１４】同実施例におけるレンズ駆動機構の平断面図

【図１５】第三の発明の第二の実施例におけるレンズ駆
動機構の正面図

【図１６】同実施例におけるレンズ駆動機構の平断面図

【図１７】ＭＲ素子使用のエンコーダ部構成図

【図１８】レーザ発振器使用のエンコーダ部構成図

【図１９】従来例におけるレンズ駆動機構の正面図

【図２０】従来例におけるレンズ駆動機構の平断面図

【図２１】従来例におけるレンズ駆動機構の横断面図

【図２２】従来例におけるアクチュエータ部断面図

【図２３】従来例におけるスリット板の平面図

【図２４】ＰＤの平面図

【図２５】従来例におけるレンズ移動枠の傾斜時の平断
面図

【図２６】同実施例におけるレンズ移動枠の傾斜時の横
断面図

【符号の説明】

１０ａ，１０ｂ第一軸受部１１第二軸受部３０レンズ３１光軸３２レンズ移動枠５０スリット板５５ＬＥＤ５６ＰＤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山根洋介大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光軸上に配置されたレンズと、このレンズを挟んで、かつ前記光軸に平行に配置した２
本のガイド軸と、この一方のガイド軸に嵌合する第一の軸受部と、前記２本のガイド軸の他方のガイド軸に係合し、前記ガ
イド軸に垂直な平面内での回動規制を兼ねた第二の軸受
部と、前記レンズと一体的に構成され、前記第一，第二の軸受
部によって、前記２本のガイド軸の軸方向に摺動自在に
支承したレンズ移動枠と、このレンズ移動枠上に一体的に、かつ前記第一の軸受部
の軸方向に延伸した位置に配設した光軸方向位置検出用
エンコーダ可動子と、この光軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配置し
て配設した光軸方向位置検出用エンコーダ固定子とを具
備したことを特徴とするレンズ駆動機構。
【請求項２】光軸上に配置されたレンズと、このレンズを挟んで、かつ前記光軸に平行に配置した２
本のガイド軸と、この一方のガイド軸に嵌合する２個の第一の軸受部と、前記２本のガイド軸の他方のガイド軸に係合し、前記ガ
イド軸に垂直な平面内での回動規制を兼ねた第二の軸受
部と、前記レンズと一体的に構成され、前記第一，第二の軸受
部によって、前記２本のガイド軸の軸方向に摺動自在に
支承したレンズ移動枠と、このレンズ移動枠上に一体的に、かつ前記２個の第一の
軸受部の間に配設した光軸方向位置検出用エンコーダ可
動子と、この光軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配置し
て配設した光軸方向位置検出用エンコーダ固定子とを具
備したことを特徴とするレンズ駆動機構。
【請求項３】光軸上に配置されたレンズと、このレンズを挟んで、かつ前記光軸に平行に配置した２
本のガイド軸と、この一方のガイド軸に嵌合する第一の軸受部と、前記２本のガイド軸の他方のガイド軸に係合し、前記光
軸に垂直な第一の平面内での回動規制を兼ねた第二の軸
受部と、前記レンズに対して前記光軸方向に推力を発生する、可
動子と固定子とからなるアクチュエータと、このアクチュエータの前記可動子と、前記レンズとを一
体的に構成し、前記第一，第二の軸受部によって、前記
光軸方向に摺動自在に支承したレンズ移動枠と、このレンズ移動枠上に一体的に配設した光軸方向位置検
出用エンコーダ可動子と、この光軸方向位置検出用エンコーダ可動子に対向配置し
て配設した光軸方向位置検出用エンコーダ固定子とを具
備してなり、前記２本のガイド軸を含んでなる第二の平
面と、前記レンズ移動枠と前記レンズと前記アクチュエ
ータ可動子と前記光軸方向位置検出用エンコーダ可動子
とを含めてなる可動部の重心との距離をＬｙとし、前記
重心を前記第二の平面上に投影した点と前記推力重心と
の距離をＬｘとし、前記光軸方向位置検出用エンコーダ
可動子の検出点と前記第二の平面との距離をＥｙとし、
前記光軸方向位置検出用エンコーダ可動子の検出点を前
記第二の平面上に投影した点と前記第一の軸受部を支承
する前記ガイド軸の中心軸との距離をＥｘとしたとき、
Ｌｘ＞Ｌｙなる時は、Ｅｘ＜Ｅｙとし、Ｌｘ＜Ｌｙなる
時は、Ｅｘ＞Ｅｙとしたことを特徴とするレンズ駆動機
構。