JPH0894904A - レンズ駆動装置、光学装置およびカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズ群をボイスコイルモータで駆動するレ
ンズ駆動装置において、電気効率の向上を図り、バック
フォーカスの長さに制限を与えないようにすること。 【構成】 レンズ群２と、このレンズ群を保持するレン
ズ保持枠３および該レンズ保持外径よりも大きな内径で
巻回し該レンズ保持枠に突設した連結部に固定されたコ
イル５とからなり、光軸方向に移動可能な移動部と、ヨ
ーク６と、このヨークに固定されたマグネット７とから
なり、前記移動部のレンズ保持枠３とコイル５の間に前
記ヨーク６の一部が位置するように前記レンズ保持枠の
外周に配置された固定部とを備え、前記マグネット７の
光軸方法長さを前記コイル５の巻幅と前記移動部の移動
量との和とし、前記レンズ群を前記コイル５の巻幅内に
固定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンズ群を駆動するレン
ズ駆動装置、光学装置およびカメラに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ、ビデオカメラ、あるいは
ビデオプロジェクター等の撮影及び投影レンズのレンズ
駆動用アクチュエーターとしては、ＤＣモーターやステ
ッピングモーターが多く用いられている。

【０００３】図３は従来のビデオカメラ用ズームレンズ
のレンズ鏡筒を示すもので、図３（ａ）は縦断面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う縦断面図
である。図３（ａ）（ｂ）において、１０１ａ〜１０１
ｄは固定筒１０２内に収納した撮影レンズ、１０３、１
０４ａ、１０４ｂは固定筒１０２内に光軸１０５と平行
に配設した案内棒、１０６は駆動源としてのＤＣモータ
ーであり、画角変化を行なわせるためのバリエーターレ
ンズ群である前述の撮影レンズ１０１ｂを保持するレン
ズ保持枠１１１を、出力軸１０６ａ、ギア列１０７、ス
クリュー溝１０８ａを有するスクリュー棒１０８、押圧
バネ１０９の押圧力でスクリュー溝１０８ａに押圧係合
させたボール１１０を介して、上記案内棒１０３に沿っ
て光軸方向に移動させる。

【０００４】１１２は駆動源としてのステッピングモー
ターであり、画角変化にともなうピント位置変化と合焦
のための上記撮影レンズ１０１ｄを保持し、スリーブ部
１１４ａに上記ネジ部材１１３を一体的に組付けたレン
ズ保持枠１１４を、出力軸１１２ａのネジ部に螺合する
ネジ部材１１３を介して、上記案内棒１０４ａ、１０４
ｂに沿って光軸方向に移動させる。１１８は絞りユニッ
トを駆動するＩＧメータである。１２０は上記レンズ鏡
筒を装着した光学装置本体およびカメラ本体である。

【０００５】近年カメラ、ビデオカメラにおいては、ズ
ーム時間の短縮、あるいは静粛性等の高性能化、高品位
化が求められ、これに対応できるレンズ駆動アクチュエ
ーターが求められている。このための一手段として、マ
グネット、コイルの一方をレンズ群を保持する保持枠の
外周部に他方を鏡筒に固定し、ボイスコイルモーター
（以下、ＶＣＭと略称する）を構成してレンズ群を駆動
するシステムが、特願平２−２０６５９３号公報によっ
て開示されている。このシステムでは、ＶＣＭ中心軸と
光軸を略一致させることにより、コンパクトなレンズ駆
動アクチュエーターを実現している。

【０００６】図４はＶＣＭを適用した従来の他の構成例
を示すもので、前記図３と同一部分には同一符号を付し
て重複説明を省略する。

【０００７】図４において、レンズ１０１ｂ１〜１０１
ｂ３を保持するレンズ保持枠１１１の外周部には、半径
方向に着磁したマグネット１１５が接着され、その外周
マグネット１１５と適当な空隙を設けてヨーク１１７
ａ、１１７ｂの内周に内周方向に巻かれたコイル１１６
が接着されている。レンズ保持枠１１１は２本の案内棒
１０３ａ、１０３ｂで光軸方向に移動可能に保持されて
おり、コイル１１６に流す電流により、レンズ保持枠１
１１は光軸方向への移動力を受けて移動する。

【０００８】図５は上記ＶＣＭの駆動回路を示すブロッ
ク図である。図５において、１３０は外部からの目標信
号ａとセンサー出力信号ｂを入力する差動増幅器、１３
１は位相補償フィルター、１３２はゲイン（Ｋ）の増幅
器、１３３はドライバー、１３４はコイル抵抗（Ｒ）コ
イルを横切る磁束密度（Ｂ）、コイル有効長（Ｌ）のＶ
ＣＭであり、これらは上記差動増幅器１３０の出力側に
順次直列に接続されている。

【０００９】１３５はボイスコイルモータにより駆動さ
れるレンズの位置を検出するエンコーダー（センサー）
であり、上記差動増幅器１３０の入力側にセンサー出力
信号ｂを供給する。このエンコーダー１３５はリニアタ
イプのボリュームやグレーコードパターンが形成された
電極をブラシでなぞるものや、ｉＲＥＤ等の発光素子と
ＰＳＤ等の光電変換素子をレンズ保持枠と固定筒に配置
したものや、所定のピッチで移動方向に多極着磁したマ
グネットをその磁気変化に感応するたとえばＭＲ素子を
レンズ保持枠と固定筒に配置したもの等が考えられる。

【００１０】次にＶＣＭによるレンズ位置制御動作を説
明する。いま、外部よりレンズが位置すべき目標位置
（目標信号ａ）が与えられると、この目標信号ａと現在
のレンズ位置信号（センサー出力信号）が差動増幅器１
３０により比較され、その差分（偏差信号ｃ）を出力す
る。この偏差信号ｃは位相補償フィルター１３１を通
り、増幅器１３２でＫ倍され、ドライバー１３３を介し
てＶＣＭ１３４に駆動電圧が印加される。この駆動電圧
は１／Ｒによって電流Ｉに変換され、磁束密度Ｂとコイ
ル有効長ＬによってＶＣＭ１３４の駆動推力Ｆ（Ｆ＝Ｂ
・Ｉ・Ｌ）に変換される。この駆動推力Ｆはレンズの偏
差が小さくなる方向に働き、レンズを目標位置に位置決
めすることができる。

【００１１】図６はＶＣＭをフォーカスレンズ駆動に適
用した別の適用例を示すもので、図６（ａ）は縦断面、
図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う横断面図であ
る。図４に示したＶＣＭは、マグネット１１５がレンズ
保持枠１１１に、コイル１１６がその外周固定ヨーク１
１７ａ、１１７ｂに固定され、固定コイル１１６に対し
マグネット１１５がレンズ保持枠１１１と一体で移動す
るのに対し、図６に示したＶＣＭは固定マグネット１４
４に対しコイル１４３がレンズ保持枠１４３と一体に移
動する。

【００１２】図６において、フォーカスレンズ群１４１
はレンズ保持枠１４２に固定され、レンズ保持枠１４２
は、軸対称位置に突設した支持腕１４２ａ、１４２ｂに
通した２本の案内棒１４７ａ、１４７ｂに沿って、光軸
１４０の方向に移動可能となっている。また、レンズ保
持枠１４２にはボビン１４２ｃが光軸１４０と平行に固
定されており、そのボビン１４２ｃの外表面にはコイル
１４３が巻かれている。

【００１３】ヨーク１４５は図７に示すように、中央に
横断面正方形の角筒部１４５ａと、この角筒部１４５ａ
の各辺との間にコイル１４３とマグネット１４４を挿入
する隙間をあけて４つの略コの字型片１４５ｂ−１〜１
４５ｂ−４を一体成形している。このヨーク１４５は鏡
筒１４６に固定され、図中、Ｍで示した方向に着磁した
マグネット１４４がコの字型片１４５ｂ−１〜１４５ｂ
−４にコイル１４３と対向して固定されている。従っ
て、コイル１４３への電流量を制御する事により、レン
ズ１４１を光軸方向に駆動制御することができる。１５
０は鏡筒１４６を装着した光学装置本体およびカメラ本
体である。

【００１４】

【発明が解決しょうとしている課題】しかしながら、レ
ンズ外周にＶＣＭを適用するにあたり、図４に示した従
来例では磁気回路が閉磁路となっていないため、閉磁路
の磁気回路と比較して磁気的効率が悪い。このため、所
望の磁束密度Ｂを得るにはマグネットの着磁方向の厚み
Ｔｍを大きくしなければならない。従って、レンズを含
めた移動部の重量Ｍは磁束密度Ｂを大きくするほど大き
くなる。

【００１５】また、ＶＣＭの有効ストロークを長くする
と電気的効率が悪くなる。以下、これを簡単に説明す
る。マグネット１１５の光軸方向長さをＨｍとし、ＶＣ
Ｍの有効ストロークをＨｓとすると、コイル１１６の光
軸方向巻幅Ｈｃは、 Ｈｃ＝Ｈｍ＋Ｈｓ となる。また、ＶＣＭの推力に有効となるコイル１１６
の長さＬｙはマグネット１１５から発生した磁束が通過
する部分であるから、コイル全長をＬｃとすると、 Ｌｙ＝Ｌｃ・Ｈｍ／Ｈｃ＝Ｌｃ・Ｈｍ／（Ｈｍ＋Ｈｓ） となる。ＶＣＭの発生推力Ｆは、コイル電流をＩ、コイ
ル１１６を通過する磁束密度をＢとすると、

【００１６】

【数１】 となる。この式より明らかなように、所定の光軸方向長
さＨｍで有効ストロークＨｓが大きくなると、電気的効
率は悪くなる。

【００１７】また、レンズ駆動を高速で行なうために
は、レンズを含んだ移動部の重量Ｍと推力Ｆとの比Ａ
（＝Ｆ／Ｍ）を大きくとることが重要である。図４に示
した従来例のＶＣＭは前述の説明から、長いストローク
で所望の比Ａを得るようとすると、電気的効率がきわめ
て悪くなってしまうという問題点がある。

【００１８】一方、図６に示した従来例では、磁気回路
は閉磁路となっているため、図４に示した従来例よりは
磁気的効率が良い。しかし電気的効率は図４に示した従
来例と同様で、有効ストロークＨｓが長くなるほど悪く
なる。また、図６中に示した構成では、レンズ部１４１
・１４２は点線で示した位置までヨーク１４５から繰り
出すことになり、鏡筒１４６に占めるＶＣＭのスペース
（スペース効率）は大きくなる。さらに有効ストローク
Ｈｓが大きくなると、このスペース効率がさらに大きく
なることは言うまでもない。

【００１９】またこの従来例は、バックフォーカスｂｆ
を長くしなければならないが、これはレンズ設計にさま
ざまな制限を与えることになる。図６に示すとおり、フ
ォーカスレンズ群１４１がＣＣＤ１４７側に最も近づい
た位置からＣＣＤ結像面までの距離つまり、バックフォ
ーカスｂｆは、少なくともヨーク１４５の光軸方向長さ
Ｈｙより長くなる。よって、有効ストロークＨｓが長く
なるほどヨーク１４５の光軸方向長さＨｙは長くなり、
バックフォーカスｂｆも長くなってしまうという問題点
があった。

【００２０】本出願に係る第１の発明の目的は電気的効
率のよい等のレンズ駆動装置を得ることである。

【００２１】本出願に係る第２の発明の目的は電気的効
率のよい等の光学装置を得ることである。

【００２２】本出願に係る第３の発明の目的は電気的効
率のよいカメラを得ることである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本出願に係る第１の発明は、レンズ群と、このレン
ズ群を保持するレンズ保持枠および該レンズ保持枠外径
よりも大きな内径で巻回し該レンズ保持枠に突設した連
結部に固定されたコイルとからなり、光軸方向に移動可
能な移動部と、ヨークと、このヨークに固定されたマグ
ネットとからなり、前記移動部のレンズ保持枠とコイル
の間に前記ヨークの一部が位置するように前記レンズ保
持枠の外周に配置された固定部とを備え、前記マグネッ
トの光軸方向長さを前記コイルの巻幅と前記移動部の移
動量との和とし、前記レンズ群を前記コイルの巻幅内に
固定したことにより、電気的効率が良く、バックフォー
カスに制限を与えず、コンパクトなレンズ駆動装置とす
ることができる。

【００２４】本出願に係る第２の発明は第１の発明のレ
ンズ駆動装置を適用したことにより、電気的効率のよい
等の光学装置とすることができる。

【００２５】本出願に係る第３の発明は第１の発明のレ
ンズ駆動装置を適用したことにより、電気的効率のよい
等のカメラとすることができる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の特徴を最もよく表した実施例
であり、図１（ａ）はフォーカスレンズの駆動にＶＣＭ
を用いたレンズ鏡筒のフォーカスレンズ部縦断面図、図
１（ｂ）は図１（ａ）中のａ−ａ線に沿う横断面図であ
る。

【００２７】図１（ａ）、（ｂ）において、１は光軸、
２はフォーカスレンズ群、３はレンズ保持枠であり、こ
のレンズ保持枠３は軸対称位置の連結部３ａ、３ｂの嵌
合穴に嵌合した案内棒４ａ、４ｂに沿って光軸方向に移
動可能となっている。５は空芯コイルあるいは不図示の
ボビンに円周方向に巻かれたコイルである。このコイル
５は保持枠３の連結部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに接着あ
るいは嵌合により固定されている。

【００２８】６はヨークであり、このヨーク６はサイド
ヨーク部６ａ、内ヨーク部６ｂ、外ヨーク部６ｃからな
り、内ヨーク部６ｂは各々所定の間隔を隔ててレンズ保
持枠３を取り囲むようにサイドヨーク部６ａに配置され
ている。また外ヨーク部６ｃは内ヨーク部６ｂに対し所
定の間隔で略平行に配置されている。

【００２９】７はマグネットであり、このマグネット７
は図中矢印Ｍの方向に着磁されており、外ヨーク部６ｃ
の内面に接着あるいは吸着力により固定されている。上
記のヨーク６とマグネット７からなる固定部は鏡筒８に
固定され、レンズ２と保持枠３とコイル５からなる移動
部が図１（ａ）、（ｂ）に示すように配置されている。
前記保持枠３の連結部３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは各内ヨ
ーク部６ｂの間に位置し、コイル５はマグネット７と内
ヨーク部６ｂの間に位置する。９は上記レンズ鏡筒を装
着した光学装置本体およびカメラ本体、１０はＣＣＤで
ある。

【００３０】次に、前記各部材の光軸方向位置関係につ
いて説明する。コイル５の光軸方向巻幅Ｈｃはフォーカ
スレンズ群２の光軸方向厚みＨｇよりも長くし、フォー
カスレンズ群２はコイル５の光軸方向巻幅内においてレ
ンズ保持枠３に固定する。また、コイル５の光軸方向巻
幅Ｈｃはマグネット７の光軸方向長さＨｍと移動部の移
動量Ｘに対し、 Ｈｃ＜Ｈｍ−Ｘ とする。これにより、レンズ位置は固定部の光軸方向位
置Ｈｋ内から外れることがなく所定の移動量Ｘを得るこ
とができる。

【００３１】本実施例の構成により、ＶＣＭをコンパク
トに鏡筒８内に配置することができ、コイル５は常にマ
グネット７の光軸方向位置内に位置しているので、電気
的効率は良好となる。また、移動部を固定部の光軸方向
位置内で光軸方向移動可能に配置したので、バックフォ
ーカスｂｆの長さに制限を与えない。

【００３２】本実施例においては、フォーカスレンズ群
の駆動にＶＣＭを用いた例を示したが、光学装置および
カメラの変倍のためのバリエーターレンズ群、その他の
可動レンズ群、あるいは絞りユニットの光軸方向駆動に
ＶＣＭを用いても、上記と同様の作用効果が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る第１
の発明によれば、ＶＣＭを構成するマグネットの光軸方
向長さをコイルの巻幅と移動部の移動量との和とし、レ
ンズ群をコイルの巻幅内に固定する構成としたので、Ｖ
ＣＭをコンパクトに鏡筒内に配置することができ、コイ
ルは常にマグネット光軸方向位置内に位置して電気的効
率は良好となる。また、移動部は固定部の光軸方向位置
内で光軸方向移動可能であり、バックフォーカスｂｆの
長さに制限を与えないという効果がある。

【００３４】本出願に係る第２の発明によれば、第１の
発明のレンズ駆動装置を適用したので、電気的効率のよ
い、バックフォーカスの長さに制限を与えない、コンパ
クトな光学装置が得られるという効果がある。

【００３５】本出願に係る第３の発明によれば、第１の
発明のレンズ駆動装置を適用したので、電気的効率のよ
い、バックフォーカスの長さに制限を与えない、コンパ
クトなカメラが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すレンズ鏡筒のフォーカ
スレンズ部縦断面図。

【図２】上記実施例のヨーク斜視図。

【図３】従来のレンズ鏡筒縦断面図。

【図４】ムービングマグネット型のＶＣＭ斜視図。

【図５】ＶＣＭ駆動回路を示すブロック線図。

【図６】従来のＶＣＭを適用したレンズ鏡筒のフォーカ
スレンズ部縦断面図。

【図７】そのＶＣＭのヨーク斜視図。

【符号の説明】

２ フォーカスレンズ群（レンズ群） ３ レンズ保持枠 ５ コイル ６ ヨーク ７ マグネット ８ 鏡筒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンズ群と、このレンズ群を保持するレ
   ンズ保持枠および該レンズ保持枠外径よりも大きな内径
   で巻回し該レンズ保持枠に突設した連結部に固定された
   コイルとからなり、光軸方向に移動可能な移動部と、 ヨークと、このヨークに固定されたマグネットとからな
   り、前記移動部のレンズ保持枠とコイルの間に前記ヨー
   クの一部が位置するように前記レンズ保持枠の外周に配
   置された固定部とを備え、 前記マグネットの光軸方向長さを前記コイルの巻幅と前
   記移動部の移動量との和とし、前記レンズ群を前記コイ
   ルの巻幅内に固定したことを特徴とするレンズ駆動装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレンズ駆動装置を備えた
   光学装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のレンズ駆動装置を備えた
   カメラ。