JPH11150972A - リニアアクチュエータとこれを用いたレンズ鏡筒 - Google Patents

リニアアクチュエータとこれを用いたレンズ鏡筒

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JPH11150972A
JPH11150972A JP9311765A JP31176597A JPH11150972A JP H11150972 A JPH11150972 A JP H11150972A JP 9311765 A JP9311765 A JP 9311765A JP 31176597 A JP31176597 A JP 31176597A JP H11150972 A JPH11150972 A JP H11150972A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気センサーが駆動用磁気回路からの漏洩磁
束の影響を受け難く、かつレンズ鏡筒の幅方向のサイズ
が大きくならない小型のレンズ鏡筒を、簡素な構成で安
価に提供すること。 【解決手段】 可動部側のレンズホルダー１にコイル９
を設け、固定側のレンズ鏡筒３に駆動方向（Ｘ方向）か
ら見て略左右対称に構成された駆動用磁気回路８を設け
た駆動手段と、レンスホルダー１側に磁気スケール１１
を、レンズ鏡筒３にＭＲ素子を搭載した磁気センサー１
０を設けた位置検出手段を、磁気回路８の略対称中央位
置に設ける。ここでＭＲ素子の電流を流す方向が駆動用
磁気回路８のマグネットの磁化方向（Ｙ方向）と略垂直
になるように配置している。さらに、上記駆動手段及び
位置検出手段を、それぞれ光軸方向から見て、移動レン
ズ群を中心としたレンズ鏡筒３の４隅に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリニアアクチュエー
タ、特にカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における撮
影レンズを駆動するリニアアクチュエータ、光学機器及
びレンズ鏡筒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ビデオカメラの技術の進歩は目覚
ましく、デジタル記録、小型軽量化、長時間撮影化、高
速、高倍率ズーム等多方面に渡って多くの性能向上が図
られている。
【０００３】撮像部であるレンズ鏡筒においては、ズー
ムレンズ群より後方のフォーカスレンズ群を光軸方向に
位置可変することで焦点調整を行う、いわゆる「インナ
ーフォーカス方式」が、小型化で有利なため、現在では
多く用いられており、一般的にはマイコンに記憶された
被写体距離毎の移動軌跡データを基に、フォーカスレン
ズ群が、ズームレンズ群の位置変化に従って光軸方向に
移動して、レンズ鏡筒後部の撮像素子の結像面上に物体
像を形成する構成になっている。
【０００４】ここで望遠側でのピント面の移動量が大き
いという移動軌跡データの特性上から、フォーカスレン
ズ群をズームレンズ群に追随させて動かすには、ズーム
レンズ群よりもフォーカスレンズ群を速く移動させる必
要があり、前記の性能向上の項目の中の高速ズーム及び
長時間撮影を実現するために、このフォーカスレンズ群
の駆動部分に、従来のステッピングモータに代わって、
ズームレンズ群の位置変化に追随できる高速応答性と、
低消費電力化に優れたボイスコイル型のリニアアクチュ
エータが採用されている。
【０００５】このフォーカスレンズを駆動する従来のレ
ンズ駆動装置の構成を図８〜図１０に基づいて説明す
る。図８は従来のレンズ鏡筒におけるレンズの駆動装置
の内部斜視図、図９はそのレンズ駆動装置の横断面図、
図１０はそのレンズ駆動装置の縦断面図である。
【０００６】レンズホルダー５１はフォーカスレンズ５
２を保持すると共に、光軸に平行に配され、両端をレン
ズ鏡筒５３に固定されたガイドシャフト５４ａ、５４ｂ
に沿って光軸方向（Ｘ方向）に摺動自在に構成されてい
る。
【０００７】このレンズホルダー５１を光軸方向に駆動
させるリニアアクチュエータの固定子として、駆動方向
（Ｘ方向）と垂直に磁化されたマグネット５５ａと、コ
の字型のメインヨーク５６ａ及び板状のサイドヨーク５
７ａを、駆動方向（Ｘ方向）に略左右対称に成るよう構
成した磁気回路５８ａと、この磁気回路５８ａと対向す
る様、相対する位置に略対称に配置したマグネット５５
ｂとメインヨーク５６ｂ及びサイドヨーク５７ｂとから
成る磁気回路５８ｂの固定子がレンズ鏡筒５３に設けら
れており、一方、可動子としてコイル５９がマグネット
５５ａ、５５ｂと所定の空隙を有するようにレンズホル
ダー５１に固定されており、マグネット５５ａ、５５ｂ
の発生する磁束と直交する様コイル５９に電流を流すこ
とで、レンズホルダー５１が光軸方向に駆動するしくみ
になっている。
【０００８】またこのレンズホルダー５１を位置制御を
するために、位置検出手段として固定側のレンズ鏡筒５
３には、磁気センサー６０が磁気回路５８ａ、５８ｂの
駆動方向（Ｘ方向）の対称中心かつ、この一対の磁気回
路５８ａ、５８ｂ間の対称中心位置に設けられている。
一方、可動側のレンズホルダー５１には、フェライト等
の強磁性材を磁気ヘッドに対して一定速度で移動させる
ことにより駆動方向に沿って所定のピッチでＳ極とＮ極
を交互に着磁した磁気スケール６１が、磁気センサー６
０の検出面に対して所定の距離をもって対向するように
取り付けられている。磁気センサー６０は磁界により抵
抗値が変化する特性を持つＮｉＦｅやＮｉＣｏ等の強磁
性薄膜を材料としたＭＲ素子６２ａ、６２ｂから構成さ
れた２相式の磁気抵抗型センサーで、このＭＲ素子６２
ａ、６２ｂは磁気スケール６１のＳ極とＮ極までの着磁
ピッチの１／４間隔で、駆動方向に設けられており、こ
のＭＲ素子６２ａ、６２ｂに流す電流の向きがマグネッ
ト６５ａ、６５ｂの磁化方向と平行になる方向に磁気セ
ンサー６０と磁気スケール６１はそれぞれ配置されてい
る。
【０００９】ここで図６はＭＲ素子５２ａ、５２ｂの磁
気抵抗変化率特性を示す図、図７は位置検出手段の概略
斜視図である。
【００１０】図６に示す磁気抵抗変化の方向性として、
ＭＲ素子５２ａ、５２ｂの電流方向に対して垂直かつ検
出面に垂直な方向（Ｙ方向）の磁界に対しては、抵抗値
はほとんど変化しないが、ＭＲ素子５２ａ、５２ｂの電
流方向に対して垂直かつ検出面に平行な方向（Ｘ方向）
の磁界に対しては抵抗値が大きく変化し、さらにＭＲ素
子５２ａ、５２ｂの電流方向に対して平行な方向（Ｚ方
向）の磁界に対しては抵抗値が若干変化するという特性
をもつ。
【００１１】この特性から、図７に示す着磁パターンを
もつ磁気スケールが磁気センサー５０に対して位置変化
することにより、Ｘ方向に発生する正弦波状の磁界強度
変化パターンに対応してＭＲ素子５２ａ、５２ｂの抵抗
値が変化する。ここでＹ方向にもＸ方向と位相が１８０
°異なる正弦波状の磁界強度変化パターンが発生する
が、上記特性によりＭＲ素子５２ａ、５２ｂの抵抗値は
ほとんど変化しない。よってこのＭＲ素子５２ａ、５２
ｂに印加した電圧を出力信号とすると、出力信号は位相
が９０°異なる２つの正弦波状の波形となり、この２つ
の信号波形を信号処理回路（図示せず）で変調内挿処理
することで、レンズホルダー５１の位置や駆動方向が検
出され、このデータに基づき制御回路（図示せず）によ
りレンズ５２の位置を高精度に制御することができる。
【００１２】ここでＸ方向、Ｚ方向に外乱磁場が有る
と、Ｘ方向では、正弦波状の磁界強度変化パターンの信
号に外乱磁場が重畳することで、信号波形がオフセット
するため、出力信号の波形が歪み、位置検出の誤差が増
加する。またＺ方向は、磁気抵抗変化の感度が少ないも
のの、磁気抵抗変化率が減少し、ＭＲ素子の感度が落ち
るという問題が発生する。
【００１３】この従来のレンズ駆動装置において、磁気
回路５８ａ、５８ｂからの漏洩磁束が、磁気センサー６
０のＭＲ素子６２ａ、６２ｂに与える影響について図１
１及び図１２を用いて説明する。図１１はこのリニアア
クチュエータの横断面の磁束の流れを示す図で、図１２
は同縦断面の磁束の流れを示す図である。
【００１４】ＭＲ素子６２ａ、６２ｂはＸ方向及びＺ方
向に磁気抵抗が変化するという特性を持つが、磁気セン
サー６０を一対の磁気回路５８ａ、５８ｂの駆動方向
（Ｘ方向）の対称中心かつ、この一対の磁気回路５８
ａ、５８ｂ間の対称中心位置に設けたことによって、図
１１に示すようにＭＲ素子位置でのＸ方向の漏洩磁束は
微少な値になり、一方、図１２に示すようにＺ方向の漏
洩磁束も互いに打ち消し合うことにより微少な値にな
る。
【００１５】よって上記構成により、駆動用の磁気回路
５８ａ、５８ｂからの漏洩磁束の影響を磁気センサー６
０に与えない、Ｓ／Ｎ比の優れたレンズ駆動装置を実現
している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
リニアアクチュエータを用いたレンズ鏡筒においては位
置検出手段として、磁気スケールとＭＲセンサとからな
る磁気式エンコーダを、１対の磁気回路の漏れ磁束の影
響を受けないよう、相対する一対の磁気回路の側面中央
かつ、駆動用コイルの外側に設ける必要があるため、磁
気式エンコーダの厚み分だけ、幅方向のレンズ鏡筒のサ
イズが大きくなり、レンズ鏡筒の小型化が図れないとい
う欠点を有していた。
【００１７】上記の問題に鑑み本発明の目的は、磁気セ
ンサーを位置検出手段としたリニアアクチュエータを用
いたレンズ駆動装置において、この磁気センサーが駆動
用磁気回路からの漏洩磁束の影響を受け難く、かつレン
ズ鏡筒の幅方向のサイズが大きくならない小型のレンズ
鏡筒を、簡素な構成で安価に提供しようとするものであ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、駆動方向と垂直に磁化されたマグネットと
ヨークとを備え、駆動方向から見て略左右対称に構成さ
れた磁気回路を固定子とし、前記マグネットと所定の空
隙を有し、前記マグネットの発生する磁束と直交する様
に電流を通電することにより、駆動方向に可動自在なコ
イルを可動子としたリニアアクチュエータにおいて、前
記可動子側に磁気スケールを設け、前記固定子側には前
記磁気回路の駆動方向から見て略対称中心位置に磁気セ
ンサーを配置した位置検出手段を有するものである。
【００１９】また、本発明は、駆動方向と垂直に磁化さ
れたマグネットとヨークとを備え、駆動方向から見て略
左右対称に構成された磁気回路を固定子とし、前記マグ
ネットと所定の空隙を有し、前記マグネットの発生する
磁束と直交する様に電流を通電することにより、駆動方
向に可動自在なコイルを可動子としたリニアアクチュエ
ータにおいて、前記固定子側に磁気スケールを設け、前
記可動子側には前記磁気回路の駆動方向から見て略対称
中心位置に磁気センサーを配置した位置検出手段を有す
るものである。
【００２０】また、本発明は、前記磁気センサーをＭＲ
素子を用いた磁気抵抗型センサーとし、このＭＲ素子に
流れる電流の方向が、前記マグネットの磁化方向と略垂
直になるように前記磁気センサーを配置したことを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の構成を有するもので
ある。
【００２１】また、本発明は、移動レンズ群を含む光学
系により結像面上に物体像を形成する光学機器におい
て、この移動レンズ群を駆動する手段として請求項１又
は、請求項２又は、請求項３記載のリニアアクチュエー
タを用いた構成を有するものである。
【００２２】また、本発明は、光軸方向に可動する移動
レンズ群と、この移動レンズ群を保持しガイドに沿って
光軸方向に摺動自在のレンズ保持手段と、このレンズ保
持手段を駆動する駆動手段及び位置検出手段を、それぞ
れ光軸方向から見て、移動レンズ群を中心としたレンズ
鏡筒の４隅に設けた請求項１又は、請求項２又は、請求
項３記載のリニアアクチュエータを用いた構成を有する
ものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明のリニアアクチュエ
ータを用いたレンズ鏡筒の実施の形態を、図面に基づい
て説明する。図１は本発明の実施の形態におけるリニア
アクチュエータを用いたレンズ駆動装置の内部斜視図、
図２は本発明の実施の形態におけるリニアアクチュエー
タを用いたレンズ駆動装置の横断面図、図３は本発明の
実施の形態におけるリニアアクチュエータを用いたレン
ズ駆動装置の縦断面図、図４は本発明の実施の形態にお
けるリニアアクチュエータの横断面の磁束の流れを示す
図、図５は本発明の実施の形態におけるリニアアクチュ
エータの縦断面の磁束の流れを示す図である。
【００２４】まず本発明の実施の形態におけるリニアア
クチュエータについて図１〜図３を用いて説明する。図
１〜図３において、レンズホルダー１はレンズ２を保持
すると共に、光軸に平行に配され、両端をレンズ鏡筒３
に固定されたガイドシャフト４ａ、４ｂに沿って光軸方
向（Ｘ方向）に摺動自在に構成されている。
【００２５】このレンズホルダー１を光軸方向に駆動さ
せるリニアアクチュエータの固定子として、駆動方向
（Ｘ方向）と垂直に磁化されたマグネット５と、コの字
型のメインヨーク６及び板状のサイドヨーク７とを、駆
動方向から見て左右対称で、駆動方向（Ｘ方向）にも略
左右対称に成るよう構成した磁気回路８の固定子がレン
ズ鏡筒３に設けられており、一方また可動子としてコイ
ル９がマグネット５と所定の空隙を有するようにレンズ
ホルダー１に固定されており、マグネット５の発生する
磁束と直交する様コイル９に電流を流すことで、レンズ
ホルダー１が光軸方向に駆動するしくみになっている。
【００２６】またこのレンズホルダー１を位置制御をす
るため、位置検出手段として固定側のレンズ鏡筒３に
は、磁気センサー１０が磁気回路８の駆動方向（Ｘ方
向）の対称中心かつ、駆動方向から見た磁気回路８の対
称中心位置に設けられており、一方、可動側のレンズホ
ルダー１には、Ｓ極とＮ極を交互に着磁した磁気スケー
ル１１が、磁気センサー１０の検出面に対して所定の距
離をもって対向するように取り付けられている。
【００２７】また磁気回路８とコイル９の駆動部と、磁
気センサー１０と磁気スケール１１の位置検出部は、そ
れぞれ光軸（駆動）方向から見て、レンズ２を中心とし
たレンズ鏡筒３の４隅に設けられている。
【００２８】磁気センサー１０は従来の技術の形態と同
様に、強磁性薄膜を材料としたＭＲ素子１２ａ、１２ｂ
から構成された２相式の磁気抵抗型センサーで、このＭ
Ｒ素子１２ａ、１２ｂは、磁気スケール１１のＳ極とＮ
極までの着磁ピッチの１／４間隔で駆動方向に設けられ
ており、このＭＲ素子１２ａ、１２ｂに流す電流の向き
が、マグネット５の磁化方向と垂直になる方向に磁気セ
ンサー１０と磁気スケール１１はそれぞれ配置されてい
る。
【００２９】この本発明の実施の形態のレンズ駆動装置
において、磁気回路８からの漏洩磁束が、磁気センサー
１０のＭＲ素子１２ａ、１２ｂに与える影響について図
４及び図５を用いて説明する。ＭＲ素子１２ａ、１２ｂ
はＸ方向及びＺ方向に磁気抵抗が変化するという特性を
持つことから、本実施の形態のように磁気回路８を駆動
方向から見て左右対称に構成したことによって、図４に
示すように、その対称中心に位置する磁気センサー１０
でのＹ方向の漏洩磁束の値は０になる。ここで磁気回路
８が略対称形状であっても、また磁気センサー１０がそ
の対称中心位置付近にある場合でも、Ｚ方向の漏洩磁束
は微少な量となりその効果を失うものではない。
【００３０】また磁気回路８は駆動方向（Ｘ方向）にお
およそ対称に構成されていることから、図５に示すよう
に、その対称中心に位置する磁気センサー１０のＸ方向
の漏洩磁束は微少な値になる。
【００３１】本発明の実施の形態ではＭＲ素子１２ａ、
１２ｂに流す電流の向きをマグネット５の磁化方向（Ｙ
方向）と垂直になるように磁気センサー１０を配置して
いることから、ＭＲ素子１２ａ、１２ｂの感度低下を防
ぐことができるが、ＭＲ素子１２ａ、１２ｂに流す電流
の向きがマグネット５の磁化方向（Ｙ方向）と略垂直で
あってもその効果を失うものではない。
【００３２】また本発明の実施の形態では、ＭＲ素子を
用いた磁気抵抗型の磁気センサー用いているが、磁力の
強さに対応した出力信号を出すものであればその種類を
問わず、センサーが磁気外乱を受け易い方向をＺ方向に
一致させるようセンサーを取り付けることで本発明はあ
らゆる種類の磁気センサーに適用できる。
【００３３】尚、本実施の形態では固定側のレンズ鏡筒
３に磁気センサー１０を、可動側のレンズホルダー１に
磁気スケール１１を設けたが、反対に固定側のレンズ鏡
筒３に磁気スケール１１を、可動側のレンズホルダー１
に磁気センサー１０を設けても、上記と同様にＺ方向の
漏洩磁束を微少な値にすることができる。
【００３４】さらに本発明の実施の形態では、駆動部で
ある磁気回路８及びコイル９と、位置検出部である磁気
センサー１０及び磁気スケール１１をそれぞれレンズ鏡
筒３の４隅に配置したことで、従来のレンズ駆動装置の
ように、位置検出部を、レンズ外側に配置した駆動用コ
イルの外側に設ける必要が無いため、レンズ鏡筒の幅方
向のサイズが小さくなり、レンズ鏡筒３を小型化するこ
とができる。
【００３５】なお本発明は上記実施の形態を用いて説明
したビデオカメラの移動レンズ群を駆動するリニアアク
チュエータに限るものではなく、ハードディスクや光磁
気ディスクなどの記録再生機器、プロッターやプリンタ
などの印刷機器、ロボットなど産業機器の分野で用いら
れるリニアアクチュエータにも適用でき、これと同様の
効果を上げることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上のような構成とすることにより、本
発明のリニアアクチュエータは、駆動方向から見て略左
右対称に構成された磁気回路において、対称中心位置付
近に磁気センサーを配置した位置検出手段を設けること
により、磁気センサーに飛び込む駆動方向の漏洩磁束を
低減することができる。
【００３７】さらに、磁気センサーをＭＲ素子を用いた
磁気抵抗型センサーとし、このＭＲ素子に流れる電流の
方向がマグネットの磁化方向と略垂直になるように磁気
センサーを対称中心位置付近に設けることによって、磁
気外乱によるＭＲ素子の感度の劣化を防ぐという効果が
得られる。
【００３８】さらに、このリニアアクチュエータを用い
たレンズ鏡筒は、駆動手段及び位置検出手段を、それぞ
れ光軸方向から見て、移動レンズ群を中心としたレンズ
鏡筒の４隅に設けたことにより、磁気に対する磁気回路
からの漏れ磁束による悪影響を最小限にしつつ、レンズ
鏡筒の４隅の空きスペースを有効に使うことで、レンズ
鏡筒の幅方向のサイズを小さくでき、レンズ鏡筒の小型
化を実現することができる。また駆動手段である磁気回
路を１つにした、１極のリニアアクチュエータによって
構成することにより、マグネットとヨークの部品点数を
削減でき、その結果、簡素な構成のレンズ駆動装置を安
価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるリニアアクチュエ
ータを用いたレンズ駆動装置の内部斜視図
【図２】同横断面図
【図３】同縦断面図
【図４】本発明の実施の形態におけるリニアアクチュエ
ータの横断面の磁束の流れを示す図
【図５】同縦断面の磁束の流れを示す図
【図６】ＭＲ素子の磁気抵抗変化率特性を示す図
【図７】位置検出手段の概略斜視図
【図８】従来のレンズ鏡筒におけるリニアアクチュエー
タを用いたレンズ駆動装置の内部斜視図
【図９】同横断面図
【図１０】同縦断面図
【図１１】従来のレンズ鏡筒におけるリニアアクチュエ
ータの横断面の磁束の流れを示す図
【図１２】同縦断面の磁束の流れを示す図
【符号の説明】
１ −−−レンズホルダー ２ −−−レンズ ３ −−−レンズ鏡筒 ４ａ、４ｂ −−−ガイドシャフト ５ −−−マグネット ６ −−−メインヨーク ７ −−−サイドヨーク ８ −−−磁気回路 ９ −−−コイル １０−−−磁気センサー １１−−−磁気スケール

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】駆動方向と垂直に磁化されたマグネットと
    ヨークとを備え、駆動方向から見て略左右対称に構成さ
    れた磁気回路を固定子とし、 前記マグネットと所定の空隙を有し、前記マグネットの
    発生する磁束と直交する様に電流を通電することによ
    り、駆動方向に可動自在なコイルを可動子としたリニア
    アクチュエータにおいて、 前記可動子側に磁気スケールを設け、前記固定子側には
    前記磁気回路の駆動方向から見て略対称中心位置に磁気
    センサーを配置した位置検出手段を有することを特徴と
    するリニアアクチュエータ。
  2. 【請求項２】駆動方向と垂直に磁化されたマグネットと
    ヨークとを備え、駆動方向から見て略左右対称に構成さ
    れた磁気回路を固定子とし、 前記マグネットと所定の空隙を有し、前記マグネットの
    発生する磁束と直交する様に電流を通電することによ
    り、駆動方向に可動自在なコイルを可動子としたリニア
    アクチュエータにおいて、 前記固定子側に磁気スケールを設け、前記可動子側には
    前記磁気回路の駆動方向から見て略対称中心位置に磁気
    センサーを配置した位置検出手段を有することを特徴と
    するリニアアクチュエータ。
  3. 【請求項３】前記磁気センサーをＭＲ素子を用いた磁気
    抵抗型センサーとし、このＭＲ素子に流れる電流の方向
    が、前記マグネットの磁化方向と略垂直になるように前
    記磁気センサーを配置したことを特徴とする請求項１又
    は請求項２記載のリニアアクチュエータ。
  4. 【請求項４】移動レンズ群を含む光学系により結像面上
    に物体像を形成する光学機器において、この移動レンズ
    群を駆動する手段として請求項１又は、請求項２又は、
    請求項３記載のリニアアクチュエータを用いたことを特
    徴とするレンズ駆動装置。
  5. 【請求項５】光軸方向に可動する移動レンズ群と、この
    移動レンズ群を保持しガイドに沿って光軸方向に摺動自
    在のレンズ保持手段と、このレンズ保持手段を駆動する
    駆動手段及び位置検出手段を、それぞれ光軸方向から見
    て、移動レンズ群を中心としたレンズ鏡筒の４隅に設け
    た請求項１又は、請求項２又は、請求項３記載のリニア
    アクチュエータを用いたことを特徴とするレンズ鏡筒。
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