JPH09106314A - 駆動装置およびそれを用いた光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被駆動体を駆動するためには、大きな駆動力
を必要とするために、大型の動力源を必要とし、装置全
体が大型化する。また、高速駆動とすると騒音が発生す
るという課題があった。 【解決手段】 被駆動体８のある方向への移動を案内す
る案内手段９、１０と、回転軸を有する動力手段と、前
記回転軸の回転を前記被駆動体の前記方向への動きに変
換する変換手段１５と、前記被駆動体の位置を検出する
位置検出手段２０〜２３と、前記被駆動体の移動速度を
検出する速度検出手段１２、１３と、前記被駆動体が目
標位置で停止するように前記位置検出手段の出力と前記
速度検出手段の出力とに基づいて前記動力手段を制御す
る制御手段１４とを備えた駆動装置であり、この駆動装
置を用いて光学素子を駆動する光学機器である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被駆動体をある方
向へ移動させ、目標位置で停止させる駆動装置およびそ
れを用いた光学機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の駆動装置、例えば、ビデオカメ
ラのオートフォーカス時やズーム操作時のレンズ駆動に
用いられるような駆動装置においては、その条件とし
て、高速駆動が可能であること、大きな推力を得られる
こと、振動や騒音が少ないこと、制御精度が高いことが
必要とされている。

【０００３】そこで、従来は、例えば、ステッピングモ
ーターの出力軸にリードスクリューを設けるとともに、
被駆動体であるフォーカスレンズ鏡筒や変倍レンズ鏡筒
にラックネジを設け、前記リードスクリューと前記ラッ
クネジをかみ合わせることにより、ステッピングモータ
ーの回転を被駆動体であるフォーカスレンズ鏡筒や変倍
レンズ鏡筒の光軸方向の動きに変換し、該フォーカスレ
ンズ鏡筒や変倍レンズ鏡筒をステッピングモーターの歩
進ステップ数をカウントすることによって、必要な量だ
け光軸方向に動かすことが行われている。

【０００４】また、モーターの駆動力を減速機構で増幅
して、そのトルクでカムやヘリコイドネジを設けたレン
ズ鏡筒を回転させて該レンズ鏡筒を移動させるようにし
ている。この場合、被駆動体であるレンズ鏡筒の移動量
は、例えばレンズ鏡筒に連動して作動するパルスエンコ
ーダーの出力パルスをカウントすることによって行われ
ている。

【０００５】この他、いわゆるボイスコイルモーターを
用いて、被駆動体であるレンズ鏡筒を動かし、磁気抵抗
効果素子によりレンズ位置の検出を行っている。また、
複数極に着磁された永久磁石のつくる磁場中にコイルを
設け、該コイルに通電をすることにより、被駆動体を直
線方向に駆動するとともに、着磁の境界部の磁束をホー
ル素子により検出し、被駆動体の移動に対するホール素
子出力が実質的に直線とみなせる範囲で、被駆動体を駆
動するという駆動装置が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとしている課題】ところが、ステッ
ピングモーターを駆動動力源とした駆動装置において
は、早い速度で被駆動体であるレンズ鏡筒を駆動しよう
とすると、ステッピングモーターが脱調して、入力パル
スに対するレンズ鏡筒の位置が定まらなくなり、制御不
能の状態になる。このため早い速度で被駆動体であるレ
ンズ鏡筒を駆動するには、大きな電力を必要としたり、
大型で強力なモーターが必要になり、結局、装置全体が
大型化するといった課題があった。また、レンズ鏡筒を
ステップ動作により駆動するために振動が生じ、ビデオ
カメラの場合、その振動が直接マイクロフォンを振動さ
せたり、騒音となってマイクロフォンを介してビデオカ
メラに録音されてしまうという課題があった。

【０００７】また、モーターの駆動力を減速機構で増幅
して、そのトルクでカムやヘリコイドネジを設けたレン
ズ鏡筒を回転させ該レンズ鏡筒を移動させるようにした
駆動装置においては、高速で被駆動体であるレンズ鏡筒
を駆動しようとすると、減速機構を用いているため、駆
動源であるモーターの回転数を上げなければならなくな
り、結局、騒音が生じて、その騒音がマイクロフォンを
介してビデオカメラに録音されてしまうという課題があ
った。

【０００８】一方、ボイスコイルモーターを用いて、被
駆動体であるレンズ鏡筒を動かし、磁気抵抗効果素子に
よりレンズ鏡筒の位置を検出するレンズ駆動装置におい
ては、ダイレクト駆動であるために、騒音の課題は解決
されるものの、移動重量には被駆動体であるレンズ鏡筒
の重量のほかに、ボイスコイルモーターの可動部分の重
量も加算されるために、レンズ鏡筒を動かすのに必要な
推力と較べて、より強力な推力が必要となる。このため
ボイスコイルモーターは大型のものにしなければならな
かったり、大きな電力が必要になるという課題があっ
た。

【０００９】本発明は上記のような課題を解消するため
になされたもので、被駆動体の位置制御を小さな駆動力
で正確、かつ迅速、円滑そして静かに行うことのできる
駆動装置及びそれを用いた光学機器を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る駆動装置
は、被駆動体のある方向への移動を案内する案内手段
と、回転軸を有する動力手段と、前記回転軸の回転を前
記被駆動体の前記方向への動きに変換する変換手段と、
前記被駆動体の位置を検出する位置検出手段と、前記被
駆動体の移動速度を検出する速度検出手段と、前記被駆
動体が目標位置で停止するように前記位置検出手段の出
力と前記速度検出手段の出力とに基づいて前記動力手段
を制御する手段とを有するものである。

【００１１】前記動力手段は、前記回転軸と連結される
か又は前記回転軸自身であるローターと、前記ローター
を回転させステーターとを備え、前記ステーターに供給
した弾性波により前記ローターを回転させる。また、前
記動力手段は、複数極に着磁された永久磁石を備え且つ
前記回転軸と連結されるか又は前記回転軸自身であるロ
ーターと、コイルを有し該コイルへの通電により前記ロ
ーターを回転させるステーターとを備えている。

【００１２】前記位置検出手段はインクリメンタルエン
コーダーとリセットセンサーとを有し、前記エンコーダ
ーは位相が９０度ずれた２個の正弦波信号を出力する。
また、前記位置検出手段はアブソリュート型エンコーダ
ーを有し、前記エンコーダーは光学式エンコーダー、磁
気式エンコーダー、リニアエンコーダーである。前記エ
ンコーダーのリニアスケールを前記被駆動体に連結し、
前記エンコーダーの読み取りセンサを前記被駆動体に連
結している。

【００１３】前記速度検出手段は、前記回転軸の回転を
検出する回転検出器と該回転検出器の出力を微分するこ
とにより速度信号を形成する速度信号形成手段とを有す
る。また、前記動力手段は、複数極に着磁された永久磁
石を備え且つ前記回転軸と連結されるか又は前記回転軸
自身であるローターと、コイルと、該コイルへの通電に
より前記ローターを回転させるステーターとを備え、前
記回転検出器は、前記ローターの回転を検出する磁気セ
ンサを備えている。

【００１４】前記磁気センサはホール素子である。ま
た、前記磁気センサは前記ローターの回転に伴い電流が
流れるコイルを有する。前記永久磁石は、前記ローター
が回転した時の前記磁気センサの出力がほぼ正弦波状に
なるように着磁され、前記速度検出手段は、前記位置検
出手段のセンサの出力を微分する手段である。前記動力
手段は、複数極に着磁された永久磁石を備え且つ前記回
転軸と連結されるか又は前記回転軸自身であるローター
と、コイルを有し該コイルへの通電により前記ローター
を回転させるステーターとを備え、前記センサは、該ロ
ーターの回転を検出する検出器であり、前記永久磁石
は、前記ローターが回転した時の前記磁気センサの出力
がほぼ正弦波状になるように着磁されている。

【００１５】また、この発明に係る駆動装置は、被駆動
体のある方向への移動を案内する案内手段と、複数極に
着磁された永久磁石を備えるローターと、コイルを有し
該コイルへの通電により前記ローターを回転させるステ
ーターと、前記ローターの回転を前記被駆動体の前記方
向への動きに変換する変換手段と、前記被駆動体の位置
を検出する位置検出器と、前記ローターの回転を検出す
る磁気センサとを有し、前記永久磁石を前記ローターが
回転した時の前記磁気センサの出力がほぼ正弦波状にな
るように着磁し、前記磁気センサの出力を微分する微分
手段を設け、前記位置検出器の出力と前記微分手段の出
力とに基づいて前記コイルへの通電を制御する手段とを
有する。

【００１６】前記磁気センサはホール素子である。ま
た、前記磁気センサは前記ローターの回転に伴い電流が
流れるコイルを有する。

【００１７】この発明に係る光学機器は、前記駆動装置
を用いて光学素子を駆動し、前記光学素子がレンズであ
り、該レンズを光軸方向に駆動すること。ズームレンズ
を有し、前記レンズが該ズームレンズの焦点合わせのた
めのレンズであり、前記ズームレンズがリアーフォーカ
スタイプのレンズ系である。

【００１８】

【発明の実施の形態】

実施の形態例１ 図１乃至図５は実施の形態例１を示す図であり、図１は
ビデオカメラ等に使用されるズームレンズに応用した要
部を説明する図である。

【００１９】図１において、１は永久磁石、２は第１の
ステーター、３は第２のステーター、４はコイル、５は
変換手段であるアーム、６は回転軸、７は摺動軸、８は
被駆動体であるレンズ鏡筒、９、１０はガイド手段であ
る第１、第２のガイドバー、１１はレンズ鏡筒８に組付
けた撮影レンズ、１２は速度検出手段であるホール素
子、１３は検出回路、１４はマイクロコンピューター、
１５はドライブ回路、１６は第１、第２のガイドバー
９、１０の両端部を保持する固定レンズ鏡筒、１７はバ
ネ、１８は上記第１のステーター２、第２のステーター
３、コイル４、ローター１９を構成要素とするモーター
である。２０は光学スケール、２１は光学スケールより
なるマスク、２２、２３は第１、第２フォトインターラ
プターである。

【００２０】永久磁石１は、例えば、ネオジウム系のプ
ラスチック永久磁石を円筒形状に成形して作られ、外径
部が２極に着磁されており、その着磁波形はほぼ正弦波
状になっている。この２極の正弦波状の着磁波形は、永
久磁石の外径に対して、内径を小さくして、平行磁場中
で着磁することにより得ることができる。

【００２１】第１のステーター２は、例えば、ケイ素鋼
板をプレス加工で打ち抜き積層して作られ、前記永久磁
石１と対向する磁極部２ａと伸長部２ｂを有する。第２
のステーター３は、例えば、ケイ素鋼板をプレス加工で
打ち抜き積層して作られ、前記永久磁石１と対向する磁
極部３ａを有する。コイル４は、中空のボビン（不図
示）に銅線を捲回して作られ、第１のステーター２の伸
長部２ｂに貫装されている。

【００２２】変換手段としてのアーム５は、例えば、ポ
リカーボネート樹脂を成形して作られ、その一端には回
転軸６を介して永久磁石１が固定され、他端には摺動軸
７が一体に設けられている。上記回転軸６は、アーム５
と一体に作られ、不図示のケースの軸受けにより、回動
自在に軸支されている。

【００２３】レンズ鏡筒８は、例えばポリカーボネート
樹脂を成形したもので、第１の摺動溝８ａ、摺動穴８
ｂ、第２の摺動溝８ｃ、バネ係止部８ｄが設けられ、撮
影レンズ１１が組付け固定されている。レンズ鏡筒８の
第１の摺動溝８ａには、前述のアーム５と一体に作られ
た摺動軸７が嵌合している。このレンズ鏡筒８のバネ係
止部８ｄには、例えば、りん青銅をプレス加工して作ら
れたバネ１７が固定されており、このバネ１７は、摺動
軸７をレンズ鏡筒８の摺動溝８ａの側面に付勢してい
る。

【００２４】第１のガイドバー９は、例えばステンレス
鋼で作られており、撮影レンズ１１の光軸方向に平行に
配置され、その両端は、固定レンズ鏡筒１６に圧入等の
周知の手段により固定されている。この第１のガイドバ
ー９は、レンズ鏡筒８の摺動穴８ｂと嵌合し、レンズ鏡
筒８を第１のガイドバーの長さ方向に移動自在に支持し
ている。

【００２５】第２のガイドバー１０は、例えばステンレ
ス鋼で作られており、撮影レンズ１１の光軸方向に平行
に配置され、その両端は固定レンズ鏡筒１６に圧入等の
周知の手段により固定されている。この第２のガイドバ
ー１０は、レンズ鏡筒８の摺動溝８ｃと嵌合し、レンズ
鏡筒８を第２のガイドバーの長さ方向に移動自在に支持
している。

【００２６】ホール素子１２は、永久磁石１を有するロ
ーター１９の外周部とわずかな空隙を介して対向する位
置となるように不図示のケースに固定され、永久磁石１
の磁束密度に比例した出力信号を出力する。

【００２７】検出回路１３は、その入力端子１３ａがホ
ール素子１２の出力端子と電気的に接続され、ホール素
子１２の出力信号の変化に対応する信号を増幅し、それ
を微分して出力する。また、検出回路１３には、ホール
素子１２にバイアス電力を供給する回路も含まれてい
る。

【００２８】制御手段としてのマイクロコンピューター
１４は、入力端子１４ａ、第１のアナログ入力端子１４
ｂ、第２のアナログ入力端子１４ｃ、第３のアナログ入
力端子１４ｄ、アナログ出力端子１４ｅを有し、上記入
力端子１４ａは、例えば不図示のビデオカメラのフォー
カス制御回路に電気的に接続されている。この入力端子
１４ａには、移動体である撮影レンズ１１の目標位置が
制御指令信号として入力される。第１のアナログ入力端
子１４ｂは、検出回路１３の出力端子１３ｂに電気的に
接続され、この第１のアナログ入力端子１４ｂには、ホ
ール素子１２で検出された移動体である撮影レンズ１１
の現在の速度が電圧値として入力される。

【００２９】マイクロコンピューター１４の第２、第３
のアナログ入力端子１４ｃ、１４ｄは、第１、第２のフ
ォトインターラプター２２、２３のそれぞれの出力端子
に接続されている。第１、第２のフォトインターラプタ
ー２２、２３は、光学スケール２０、マスク２１ととも
に、被駆動体であるレンズ鏡筒８の位置を検出する位置
検出手段としてのインクリメンタルエンコーダーを構成
している。また、エンコーダーとしては、アブソリュー
ト型エンコーダー、光学式エンコーダー、磁気式エンコ
ーダー、リニアエンコーダーを用いることもできる。

【００３０】ここで、上記により構成される、インクリ
メンタルエンコーダーについて、図１、図２（ａ）、図
２（ｂ）について説明する。

【００３１】光学スケール２０は、透明な材料でつくら
れ、図１に示すように被駆動体であるレンズ鏡筒８に固
定されており、表面には図２（ａ）に示すような凹凸が
周期的に設けられている。第１、第２のフォトインター
ラプター２２、２３、マスク２１は、固定鏡筒１６に固
定されており、被駆動体であるレンズ鏡筒８の移動に伴
い、光学スケール２０はマスク２１とわずかな空隙を介
して、相対的に移動する。

【００３２】マスク２１の表面には図２（ａ）に示すよ
うな２相の凹凸が設けられており、第１相の凹凸の範囲
には第１のフォトインターラプター２２がその発光部２
２ａと受光部２２ｂの間に光学スケール２０とマスク２
１が位置するように設けられている。また、マスク２１
の第２相の凹凸の範囲には第２のフォトインターラプタ
ー２３がその発光部２３ａと受光部２３ｂの間に光学ス
ケール２０とマスク２１が位置するように設けられてい
る。

【００３３】このような構成にすることにより、第１、
第２のフォトインターラプター２２、２３の発光部２２
ａ、２３ａを出た光は、被駆動体であるレンズ鏡筒８の
移動に伴い、透過状態と、遮光状態を繰り返す。図２
（ａ）において、第１のフォトインターラプター２２は
透過状態にあり、第２のフォトインターラプター２３は
遮光状態にある。

【００３４】図２（ａ）のマスク２１は説明のために第
１相が透過、第２相が遮光状態になるようにしており、
位相差は１８０度であるが、本発明の実施の形態例１の
マスク２１は、被駆動体であるレンズ鏡筒８の移動に伴
い、図２（ｂ）に示すような位相差９０度の正弦波状の
信号が得られるようになっている。

【００３５】マイクロコンピューター１４は、例えば電
源投入時に、被駆動体であるレンズ鏡筒８を可動範囲の
所定の端に当接させ、内部のカウンターをリセットし
て、そこからインクリメンタルエンコーダーの出力信号
をカウントすることにより、被駆動体であるレンズ鏡筒
８の位置を認識する。また、この際、周知の信号内挿回
路を用いることにより、前述の光学マスク２０上の凹凸
のピッチよりもはるかに細かい精度でレンズ鏡筒８の位
置を認識することも可能である。

【００３６】ドライブ回路１５は、入力端子１５ａと、
第１、第２の出力端子１５ｂ、１５ｃを有し、入力端子
はマイクロコンピューター１４の出力端子１４ｅと電気
的に接続され、第１、第２の出力端子１５ｂ、１５ｃ
は、それぞれコイル４と電気的に接続されている。

【００３７】ドライブ回路１５は、入力端子１５ａに印
加される電圧値が、所定の電圧よりも高いときには、第
１の出力端子１５ｂに出力する電圧が第２の出力端子１
５ｃに出力する電圧よりも高くなるように、かつ、前記
所定の電圧と、入力端子１５ａに入力される電圧値の差
の絶対値に比例した電圧を、第１、第２の出力端子１５
ｂ、１５ｃを介してコイル４に印加する。

【００３８】また、ドライブ回路１５は、入力端子１５
ａに印加される電圧値が、所定の電圧よりも低いときに
は、第１の出力端子１５ｂに出力する電圧が、第２の出
力端子１５ｃに出力する電圧よりも低くなるように、か
つ、前記所定の電圧と、入力端子に入力される電圧値の
差の絶対値に比例した電圧を、第１、第２の出力端子１
５ｂ、１５ｃを介してコイル４に印加する。

【００３９】次に実施の形態例１により位置制御する際
の説明をする。レンズ鏡筒８を迅速、かつ高精度に位置
制御するには、被駆動体であるレンズ鏡筒８の移動速度
に対して線形性を有する速度信号を得ることが必要であ
る。しかるに、本実施の形態例１においては、永久磁石
１にほぼ正弦波状の着磁を施し、アーム５とホール素子
１２の取り付け角度を工夫することによって、レンズ鏡
筒８の位置とホール素子１２の出力電圧に線形性を持た
せ、それを微分してレンズ鏡筒８の移動速度に比例した
速度信号を得るので、レンズ鏡筒８の位置制御を迅速、
かつ高精度に容易に行うことができる。

【００４０】次に、レンズ鏡筒８の位置とホール素子１
２の出力電圧に線形性を持たせるための、永久磁石１と
アーム５と、ホール素子１２の取り付け角度について図
１、図３により説明する。

【００４１】図１に図示した実施の形態例１において、
アーム５を取り付けた方向は、永久磁石１の磁極の境界
ｚに一致している。また、ホール素子１２は、アーム５
が第１、第２のガイドバー９、１０の長さ方向と直角な
位置をなす角度にある際に、永久磁石１の磁極の境界ｚ
と対向する位置に配置されている。

【００４２】次に、ホール素子１２の出力信号とロータ
ー１９の回転角度とレンズ鏡筒８の位置について図３に
より説明する。図３において、θは、ローター１９の回
転角度を表し、アーム５が第１、第２のガイドバー９、
１０の長さ方向と直角な方向にある位置を０として表し
ている。また、ｅout は、ホール素子１２の出力信号を
表し、ｘは、レンズ鏡筒８の位置を表し、アーム５が第
１、第２のガイドバー９、１０の長さ方向と直角な方向
にある位置を０として表している。

【００４３】永久磁石１には正弦波状の着磁が施されて
いるために、ローター１９の回転角度θに対するホール
素子１２の出力電圧ｅout は、第３（ａ）に示すように
正弦波状になる。また、ローター１９の回転角度θに対
するレンズ鏡筒８の位置ｘは、図１により説明した構成
により、図３（ｂ）に示すように正弦波状になる。

【００４４】上記ローター１９の回転角度θに対して、
ホール素子１２の出力電圧ｅout とレンズ鏡筒８の位置
ｘがそれぞれ正弦波状になることにより、レンズ鏡筒８
の位置ｘに対するホール素子１２の出力電圧ｅout は、
図３（ｃ）に示すように直線になる。このため、ホール
素子１２の出力電圧ｅout を微分回路を含む検出回路１
３に入力することで、レンズ鏡筒８の速度を検出回路１
３の出力信号として検出することができる。

【００４５】次に、図４により、実施の形態例１の駆動
回路について説明する。図４において、図１で説明した
構成要素と同一の要素には、同一の符号を付してある。

【００４６】図４において、１２は図１により説明した
ホール素子、１３は検出回路、１４はマイクロコンピュ
ーター、１５はドライブ回路、４はコイル、２２、２３
はフォトインターラプター、２４乃至４６は抵抗、４７
はコンデンサー、４８乃至５１はオペアンプである。

【００４７】抵抗２４はホール素子１２の第１の入力端
子と電源に接続され該ホール素子のバイアス電流を決定
する。ホール素子１２のバイアス電流は該ホール素子の
ゲインを決定する要因であるため、ホール素子１２のゲ
インは抵抗２４によって決定される。抵抗２５、２６、
２７、２８、２９、３０とオペアンプ４８は周知の差動
増幅器２１０を構成し、該差動増幅器２１０の第１、第
２の入力端子には、ホール素子１２の第１、第２の出力
端子が接続されている。

【００４８】抵抗３１、３２、３３、３４、コンデンサ
４７、オペアンプ４９は速度信号増幅回路２２０を構成
し、該速度信号増幅回路２２０の入力端子は、前記ホー
ル素子の出力信号を増幅するオペアンプ４８を含む差動
増幅器２１０の出力端子に接続されている。そして、こ
の速度信号増幅回路２２０は、ローター１９の回転速度
を表すホール素子１２の出力信号の変化を増幅する。

【００４９】検出回路１３は、上記オペアンプ４８を含
む差動増幅器２１０とオペアンプ４９を含む速度信号増
幅回路２２０によって構成されており、この検出回路１
３の出力端子はマイクロコンピューター１４の第１のア
ナログ入力端子１４ｂに接続されている。

【００５０】抵抗３５、３６、３７、３８は第１、第２
のフォトインターラプター２２、２３に接続されてお
り、それぞれの発光ダイオード２２ａ、２３ａの発光量
とフォトトランジスター２２ｂ、２３ｂのバイアス電流
を決めている。また、第１のフォトインターラプター２
２の出力端子はマイクロコンピューター１４の第２のア
ナログ入力端子１４ｃに接続されており、第２のフォト
インターラプター２３の出力端子はマイクロコンピュー
ター１４の第３のアナログ入力端子１４ｄに接続されて
いる。

【００５１】抵抗３９、４０、４１、４２、４３、オペ
アンプ５０は周知の増幅器２３０を構成し、その入力端
子１５ａはマイクロコンピューター１４の第１の出力端
子１４ｅに接続されている。このオペアンプ５０を含む
増幅回路２３０は、マイクロコンピューター１４が出力
する指令信号を増幅し、抵抗４１、４２によって決まる
基準電圧に対する電圧を出力する。抵抗４４、４５、４
６、オペアンプ５１は、周知の反転増幅器２４０を構成
し、その第１の入力端子は、オペアンプ５０を含む増幅
器２３０の出力端子に接続され、基準電圧に対して、オ
ペアンプ５０を含む増幅器２３０の出力電圧を反転した
電圧を出力する。

【００５２】上記オペアンプ５０を含む増幅回路２３０
の出力端子は、ドライブ回路１５の第１の出力端子１５
ｂであり、コイル４の第１の端子に接続されている。オ
ペアンプ５１を含む反転増幅器２４０の出力端子は、ド
ライブ回路１５の第２の出力端子１５ｃであり、コイル
４の第２の端子に接続されている。

【００５３】マイクロコンピューター１４は、入力端子
１４ａに入力される目標位置に対応する信号と、第１の
アナログ入力端子１４ｂに入力される被駆動体であるレ
ンズ鏡筒８の移動速度に対応する信号と、第２、第３の
アナログ入力端子１４ｃ、１４ｄに入力されるインクリ
メンタルエンコーダーの出力信号とによって検出される
被駆動体であるレンズ鏡筒８の現在位置を演算し、目標
位置と現在位置の差および、現在のレンズ鏡筒８の移動
速度に見合った駆動信号を、アナログ出力端子１４ｅを
介してドライブ回路１５に出力する。

【００５４】このような構成の実施の形態例１は、マイ
クロコンピューター１４の入力端子１４ａに、被駆動体
であるレンズ鏡筒８の目標位置に相当する指令信号が入
力されると、マイクロコンピューター１４は、第２、第
３のアナログ入力端子１４ｃ、１４ｄに入力される第
１、第２のフォトインターラプター２２、２３の出力信
号を内部のカウンターでカウントすることによって被駆
動体であるレンズ鏡筒８の現在位置と目標位置の差を求
めて、その差を０にする電圧を出力端子１４ｅからドラ
イブ回路１５に出力する。

【００５５】ドライブ回路１５は、入力電圧に応じた電
圧をモーター１８のコイル４に印加し、それに伴ってモ
ーター１８のローター１９が、マイクロコンピューター
１４の内部カウンターの値が指令信号に対応する値にな
る位置まで回転する。この際、マイクロコンピューター
１４は、ホール素子１２の出力信号の変化に対応する信
号、すなわち、ローター１９の回転速度に応じた電圧を
検出回路１３から入力し、ローター１９の回転速度すな
わち被駆動体であるレンズ鏡筒８の移動速度が早くなり
すぎないように、上記電圧を加減して出力端子１４ｅか
らドライブ回路１５に出力する。これにより、ドライブ
回路１５はレンズ鏡筒８を目標位置に正確に停止させる
駆動力で該レンズ鏡筒を駆動させる。

【００５６】このようにマイクロコンピュータ１４はレ
ンズ鏡筒の現在位置および現在の移動速度に応じた所定
の駆動力を得ることのできる電圧値をドライブ回路に出
力する。ドライブ回路１５は入力された上記電圧に応じ
た電流をコイル４へ流し、ローター１９を回転させる。
ローター１９の回転はアーム５を介してレンズ鏡筒８に
伝達され、レンズ鏡筒８をその位置に適する速度で移動
させる。この結果、レンズ鏡筒８をオーバラン等の不都
合を生じさせることなく、迅速かつ正確に目標位置に移
動停止させることができる。

【００５７】このように、レンズ鏡筒８を駆動する場合
には、撮影レンズを焦点上で許容錯乱内径の半分以下だ
け動かした際に、レンズ鏡筒８の重量等による負荷を駆
動し得るだけの電流がモーター１８のコイル４に流れる
ように設定するのが望ましく、そうすることにより、ピ
ントのぼけのない映像を得ることができる。

【００５８】図５は、ビデオカメラに用いられるズーム
レンズに本発明を応用した際のレンズ鏡筒の分解斜視図
であり、前記図１に説明した部分と同一部分には同一の
符号を付している。図５において、５５は、第１の固定
鏡筒であり、第１の固定レンズ群が固定されている。５
６は、第１の移動レンズ鏡筒であり、変倍レンズが固定
されている。５７は、第２の固定レンズ鏡筒であり、第
２の固定レンズ群が固定されている。５８、５９は、変
倍レンズ用の第１、第２のガイドバーであり、第１及び
第２の固定レンズ鏡筒に固定され、第１の移動レンズ鏡
筒５６に設けた摺動穴及び摺動溝と嵌合し、第１の移動
レンズ鏡筒５６を光軸方向に移動自在に支持している。

【００５９】６１は、ステッピングモーターであり、出
力軸上にネジ軸６１ａが設けられている。６０は、ラッ
ク部材で、第１の移動レンズ鏡筒５６に設けられた取付
穴５６ａ、５６ｂに取り付けられるとともに、ラックネ
ジ部がステッピングモーターのネジ軸６１ａとかみ合っ
ている。また、６２は、第１の移動レンズ鏡筒５６の位
置をリセットするリセットセンサーである。このような
構成により、変倍レンズは、ステッピングモーター６１
の回転に伴い光軸方向に移動する。６３、６４は絞り羽
根であり、６５は、絞り羽根の位置を規制する押さえ板
である。６６は、絞り駆動用のメーターであり、その回
転に応じて、絞りばね６３、６４が開閉する。１６は、
第３の固定レンズ鏡筒であり、８は、フォーカスコンペ
レンズが固定された被駆動体としての第２の移動レンズ
鏡筒である。

【００６０】第２の移動レンズ鏡筒８には、光学スケー
ル２０が固定されている。また、第３の固定レンズ鏡筒
１６には、マスク２１と第１、第２のフォトインターラ
プター２２、２３が固定されており、光学スケール２
０、マスク２１、第１、第２のフォトインターラプター
２２、２３はインクリメンタルエンコーダーを形成して
いる。

【００６１】９、１０は、第１、第２のフォーカスコン
ペレンズ用ガイドバーであり、第２の固定レンズ鏡筒５
７と、第３の固定レンズ鏡筒１６に固定されるととも
に、第２の移動レンズ鏡筒８の摺動穴８ｂ及び第２の摺
動溝８ｃと嵌合して、第２の移動レンズ鏡筒８を光軸方
向に移動自在に支持している。１８は第３の固定レンズ
鏡筒１６に固定されたモーターであり、その出力軸７
は、第２の移動レンズ鏡筒８の第１の摺動溝８ａと嵌合
する軸を有する不図示のアーム等の変換手段に連動して
いる。このため、モーター１８の回転により第２の移動
レンズ鏡筒８は光軸方向に駆動される。

【００６２】このような構成とすることにより、第２の
移動レンズ鏡筒８を小さな駆動力で迅速、かつ正確、そ
して静かに目標位置に移動停止させることができる。

【００６３】実施の形態例２ 前記実施の形態例１においては、位置検出手段として、
光学スケール２０と、マスク２１と、第１、第２のフォ
トインターラプター２２、２３によりインクリメンタル
エンコーダーを構成するとともに、ホール素子によりモ
ーター１８のローター回転位置を検出し、その回転位置
信号を微分処理することによって被駆動体の移動速度を
検出しているが、位置検出手段、速度検出手段とも別な
手段を用いることもできる。

【００６４】図６は実施の形態例２を説明する構成図で
あり、前記図１に示す実施の形態例１と同一の構成には
同一の符号を付して重複説明を省略する。

【００６５】図６において、９０は永久磁石にＮ極、Ｓ
極を所定の間隔で繰り返し着磁したマグネットスケール
であり、１５０は周知の２相式磁気抵抗効果素子、１１
０は永久磁石、１２０は第１の駆動用ステーター、１３
０は第２の駆動用ステーター、１４０は速度検出用ステ
ーター、１００は速度検出用コイル、１６０は速度信号
増幅回路である。

【００６６】マグネットスケール９０は被駆動体である
レンズ鏡筒８に固定されており、磁気抵抗効果素子１５
０は、マグネットスケール９０とわずかな空隙を介して
対向するように固定レンズ鏡筒１６に固定されている。
このような構成により、マグネットスケール９０と磁気
抵抗効果素子１５０は、レンズ鏡筒８が移動するとマグ
ネットスケール９０が移動し、それにより磁気抵抗効果
素子１５０の電気抵抗が変化し、２相信号として検出で
きるインクリメンタルエンコーダーになっている。

【００６７】永久磁石１１０は、例えば、ネオジウム系
のプラスチック永久磁石を円筒形状に成形して作られ、
外径部が４極に着磁されており、その着磁波形は、ほぼ
正弦波状になっている。

【００６８】第１の駆動用ステーター１２０は、例え
ば、ケイ素鋼板をプレス加工で打ち抜き積層して作ら
れ、前記、永久磁石と対向する磁極部１２０ａと伸長部
１２０ｂを有する。第１の駆動用ステーター１２０の磁
極部１２０ａは略９０度の開角でわずかな空隙を介し
て、永久磁石１１０と対向しており、伸長部１２０ｂに
は駆動用コイル４が巻装されている。

【００６９】第２の駆動用ステーター１３０は、例え
ば、ケイ素鋼板をプレス加工で打ち抜き積層して作ら
れ、前記、永久磁石と対向する磁極部１３０ａを有す
る。第２の駆動用ステーター１３０の磁極部１３０ａは
略９０度の開角でわずかな空隙を介して、永久磁石１１
０と対向している。

【００７０】速度検出用ステーター１４０は、例えば、
ケイ素鋼板をプレス加工で打ち抜き積層して作られ、第
１、第２の磁極部１４０ａ、１４０ｂとそれぞれの磁極
部を連結する略コ字状の連結部を有し、連結部には速度
検出用のコイル１００が巻装されている。また、速度検
出用ステーター１４０の第１、第２の磁極部１４０ａ，
１４０ｂは、それぞれ略９０度の開角でわずかな空隙を
介して、永久磁石１１０と対向している。

【００７１】永久磁石１１０とアーム５は、永久磁石１
１０の着磁の磁極の境界がそれぞれステーターの磁極の
中心と一致する位置において、アーム５とガイドバー９
の方向が略直角になるように固定されている。

【００７２】速度検出用コイル１００は、速度信号増幅
回路１６０に接続されており、速度信号増幅回路１６０
は、永久磁石１１０が回転することにより、該永久磁石
１１０の回転速度に比例して速度検出用コイル１００に
発生する逆起電圧を増幅して、速度信号としてマイクロ
コンピューター１４に出力する。

【００７３】従って、マイクロコンピューター１４及び
ドライブ回路１５を、すでに説明した実施の形態例１と
同じ構成、機能にしておけば、レンズ鏡筒８を小さな駆
動力で迅速、かつ正確、そして静かに目標位置に移動停
止させることができる。

【００７４】特に、実施の形態例２においては、速度検
出手段として、温度特性がきわめて良い温度による変動
が少ないコイルによって被駆動体の速度を検出している
ので、使用される温度範囲が広い装置に適用するのが有
効である。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被駆動
体の現在位置および移動速度により決定した駆動力で該
被駆動体を移動制御するように構成したので、被駆動体
の重量を増すことなく、しかも、小さな駆動力で迅速、
かつ正確、そして静かに被駆動体をオーバーラン等の不
都合を生じさせることなく、目標位置に移動停止させる
ことができるという優れた効果を有する。

【００７６】また、本発明によれば、インクリメンタル
エンコーダー等によって被駆動体の位置を検出すること
ができるので、周知の信号内挿回路を容易に適用可能で
あり、被駆動体の位置をきわめて正確に制御できるとい
う優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による駆動装置の実施の形態例１の構成
を示す説明図

【図２】実施の形態例１における位置検出器と出力信号
の説明図

【図３】実施の形態例１における速度検出器であるホー
ル素子の出力信号と被駆動体の位置の説明図

【図４】実施の形態例１における駆動回路図

【図５】実施の形態例１を応用したレンズ鏡筒の分解斜
視図

【図６】本発明による駆動装置の実施の形態例２の説明
図

【符号の説明】

５ アーム（変換手段） ６ 回転軸 ８ レンズ鏡筒（被駆動体） ９、１０ ガイド手段 １２ ホール素子（速度検出手段） １３ 検出回路（速度検出手段） １４ マイクロコンピューター（制御手段） １５ ドライブ回路（駆動手段） １８ モーター（駆動手段） ２０ 光学スケース（位置検出手段） ２１ マスク（位置検出手段） ２２ フォトインターラプター（位置検出手段） ２３ フォトインターラプター（位置検出手段） １００ コイル（速度検出手段）

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動体のある方向への移動を案内する
   案内手段と、回転軸を有する動力手段と、前記回転軸の
   回転を前記被駆動体の前記方向への動きに変換する変換
   手段と、前記被駆動体の位置を検出する位置検出手段
   と、前記被駆動体の移動速度を検出する速度検出手段
   と、前記被駆動体が目標位置で停止するように前記位置
   検出手段の出力と前記速度検出手段の出力とに基づいて
   前記動力手段を制御する制御手段とを有することを特徴
   とする駆動装置。
2. 【請求項２】 前記動力手段は、前記回転軸と連結され
   るか又は前記回転軸自身であるローターと、前記ロータ
   ーを回転させステーターとを備えたことを特徴とする請
   求項１記載の駆動装置。
3. 【請求項３】 前記ステーターに供給した弾性波により
   前記ローターを回転させることを特徴とする請求項２記
   載の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記動力手段は、複数極に着磁された永
   久磁石を備え且つ前記回転軸と連結されるか又は前記回
   転軸自身であるローターと、コイルを有し該コイルへの
   通電により前記ローターを回転させるステーターとを備
   えたことを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記位置検出手段はインクリメンタルエ
   ンコーダーとリセットセンサーとを有することを特徴と
   する請求項１記載の駆動装置。
6. 【請求項６】 前記エンコーダーは位相が９０度ずれた
   ２個の正弦波信号を出力することを特徴とする請求項５
   記載の駆動装置。
7. 【請求項７】 前記位置検出手段はアブソリュート型エ
   ンコーダーを有することを特徴とする請求項１記載の駆
   動装置。
8. 【請求項８】 前記エンコーダーは光学式エンコーダー
   であることを特徴とする請求項６、７記載の駆動装置。
9. 【請求項９】 前記エンコーダーは磁気式エンコーダー
   であることを特徴とする請求項６、７記載の駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記エンコーダーはリニアエンコーダ
    ーであることを特徴とする請求項６、７記載の駆動装
    置。
11. 【請求項１１】 前記エンコーダーのリニアスケールを
    前記被駆動体に連結していることを特徴とする請求項１
    ０記載の駆動装置。
12. 【請求項１２】 前記エンコーダーの読み取りセンサを
    前記被駆動体に連結していることを特徴とする請求項１
    ０記載の駆動装置。
13. 【請求項１３】 前記速度検出手段は、前記回転軸の回
    転を検出する回転検出器と該回転検出器の出力を微分す
    ることにより速度信号を形成する速度信号形成手段とを
    有することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
14. 【請求項１４】 前記動力手段は、複数極に着磁された
    永久磁石を備え且つ前記回転軸と連結されるか又は前記
    回転軸自身であるローターと、コイルと、該コイルへの
    通電により前記ローターを回転させるステーターとを備
    え、前記回転検出器は、前記ローターの回転を検出する
    磁気センサを備えることを特徴とする請求項１３記載の
    駆動装置。
15. 【請求項１５】 前記磁気センサはホール素子であるこ
    とを特徴とする請求項１４記載の駆動装置。
16. 【請求項１６】 前記磁気センサは前記ローターの回転
    に伴い電流が流れるコイルを有することを特徴とする請
    求項１４記載の駆動装置。
17. 【請求項１７】 前記永久磁石は、前記ローターが回転
    した時の前記磁気センサの出力がほぼ正弦波状になるよ
    うに着磁されていることを特徴とする請求項１４〜１６
    記載の駆動装置。
18. 【請求項１８】 前記速度検出手段は、前記位置検出手
    段のセンサの出力を微分する手段であることを特徴とす
    る請求項１記載の駆動装置。
19. 【請求項１９】 前記動力手段は、複数極に着磁された
    永久磁石を備え且つ前記回転軸と連結されるか又は前記
    回転軸自身であるローターと、コイルを有し該コイルへ
    の通電により前記ローターを回転させるステーターとを
    備え、前記センサは、該ローターの回転を検出する検出
    器であり、前記永久磁石は、前記ローターが回転した時
    の前記磁気センサの出力がほぼ正弦波状になるように着
    磁されていることを特徴とする請求項１７記載の駆動装
    置。
20. 【請求項２０】 被駆動体のある方向への移動を案内す
    る案内手段と、複数極に着磁された永久磁石を備えるロ
    ーターと、コイルを有し該コイルへの通電により前記ロ
    ーターを回転させるステーターと、前記ローターの回転
    を前記被駆動体の前記方向への動きに変換する変換手段
    と、前記被駆動体の位置を検出する位置検出器と、前記
    ローターの回転を検出する磁気センサとを有し、前記永
    久磁石を前記ローターが回転した時の前記磁気センサの
    出力がほぼ正弦波状になるように着磁し、前記磁気セン
    サの出力を微分する微分手段を設け、前記位置検出器の
    出力と前記微分手段の出力とに基づいて前記コイルへの
    通電を制御する手段とを有することを特徴とする駆動装
    置。
21. 【請求項２１】 前記磁気センサはホール素子であるこ
    とを特徴とする請求項２０記載の駆動装置。
22. 【請求項２２】 前記磁気センサは前記ローターの回転
    に伴い電流が流れるコイルを有することを特徴とする請
    求項２０記載の駆動装置。
23. 【請求項２３】 請求項２１乃至請求項２２に記載のい
    ずれかの前記駆動装置を用いて光学素子を駆動すること
    を特徴とする光学機器。
24. 【請求項２４】 前記光学素子がレンズであり、該レン
    ズを光軸方向に駆動することを特徴とする請求項２３記
    載の光学機器。
25. 【請求項２５】 ズームレンズを有し、前記レンズが該
    ズームレンズの焦点合わせのためのレンズであることを
    特徴とする請求項２４記載の光学機器。
26. 【請求項２６】 前記ズームレンズがリアーフォーカス
    タイプのレンズ系であることを特徴とする請求項２５記
    載の光学機器。