JPH1123941A - 可動コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２個の可動コイルの推力の均一化を図った可
動コイル型リニアアクチュエータ付きのレンズ鏡筒を安
価に生産可能とする。 【解決手段】 リニアアクチュエータ１０は、２つの平
板部２１，２２を有し、平板部２１に永久磁石２５を固
定した直線界磁体３０と、平板部２２を周回するように
それぞれ巻線されかつ移動自在な２つの可動コイル３
１，３２とを有し、コイル３１，３２のコイル長をそれ
ぞれＬａ，Ｌｂとし、コイル３１，３２の可動有効範囲
Ｓａ，Ｓｂにそれぞれ対応する永久磁石の磁極を互いに
異極とし、各磁極の磁極長をＭａ，Ｍｂとしたとき、Ｌ
ｂ／Ｌａ＝ｋ（Ｓｂ／Ｓａ）、但し、ｋは０．８〜１．
２となり、かつＭｂ／Ｍａ＝ｈ（Ｓｂ／Ｓａ）、但し、
ｈは０．８〜１．２となるように設定し、コイル３１を
レンズ系の１つに連結するとともに、コイル３２を他の
１つに連結する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のレンズ系
を、２個の可動コイルを持つ可動コイル型リニアアクチ
ュエータの可動コイルにそれぞれ連結し、該可動コイル
への通電により、当該可動コイル及びレンズ系を直線移
動させることが可能な可動コイル型リニアアクチュエー
タ付きレンズ鏡筒に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラの光学系において、
複数のレンズ系（１枚又は複数枚のレンズを有する構造
体）を個別に動作させる場合、アクチュエータを各レン
ズ系に対応させて複数設けるのが基本的な構成である。
しかし、レンズ鏡筒内にアクチュエータを複数個並べる
場合、各アクチュエータのレンズ取付部の相互干渉を避
けるために、レンズ鏡筒の外形が大型化する場合があっ
た。

【０００３】また、特開平８−９４９０５号に提案され
たレンズ鏡筒は、リニアモータにより移動自在にされた
複数の可動部材を有していて、２つのリニアモータのヨ
ークを共通部品としたものをレンズ系と一体構造として
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに、ビデオカメラの光学系において、複数のレンズ系
に対応させてアクチュエータを複数設ける構成は、レン
ズ鏡筒の大型化、構成の複雑化を招くので好ましくな
い。

【０００５】また、レンズ駆動用の２つの可動部材に対
し２つのリニアモータのヨークを共通部品とする構成
は、レンズとリニアモータ側の可動部材が一体に組み付
けられており、各構成部分に分離して組立作業を行う
（例えば、リニアモータ部分のみを組み立てておく等）
ことができず、生産性の面で問題がある。また、各レン
ズ系を駆動する推力の均一化を図る上で、磁気回路の構
成に関して更なる配慮が必要である。

【０００６】本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、
可動コイル型リニアアクチュエータの磁気回路を工夫す
ることで２個の可動コイルの推力の均一化を図った可動
コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒を提供す
ることにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、可動コイル型リニ
アアクチュエータの各可動コイルとレンズ系とをジョイ
ント構造とすることで、安価で生産性の良好な可動コイ
ル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒を提供するこ
とにある。

【０００８】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数のレンズ系を可動コイル型リニアア
クチュエータで駆動する可動コイル型リニアアクチュエ
ータ付きレンズ鏡筒において、前記可動コイル型リニア
アクチュエータは、閉磁路を成し互いに平行な第１及び
第２の平板部を有する軟磁性体ヨークの前記第１の平板
部の内面に永久磁石を固定した直線界磁体と、前記第２
の平板部を周回するようにそれぞれ巻線されかつ移動自
在な第１及び第２の可動コイルとを有し、該第１及び第
２の可動コイルのコイル長をそれぞれＬａ，Ｌｂとし、
前記第１及び第２の可動コイルの前記直線界磁体に対す
る可動有効範囲Ｓａ，Ｓｂにそれぞれ対応する前記永久
磁石の第１及び第２の磁極を互いに異極とし、かつ前記
第１及び第２の磁極の磁極長をＭａ，Ｍｂとしたとき、
前記コイル長と前記可動有効範囲との関係がＬｂ／Ｌａ
＝ｋ（Ｓｂ／Ｓａ）、但し、ｋは０．８〜１．２とな
り、かつ前記磁極長と前記可動有効範囲との関係がＭｂ
／Ｍａ＝ｈ（Ｓｂ／Ｓａ）、但し、ｈは０．８〜１．２
となるように設定し、前記第１の可動コイルを前記複数
のレンズ系のうちの１つに連結するとともに、前記第２
の可動コイルを前記複数のレンズ系のうちの他の１つに
連結する構成としている。

【００１０】前記可動コイル型リニアアクチュエータ付
きレンズ鏡筒において、前記可動コイルに軸受構造を持
つホルダーを一体化して可動コイル体を構成し、前記軸
受構造が摺動自在に嵌合する少なくとも１本以上のガイ
ド軸を前記直線界磁体で平行に支持し、前記ガイド軸で
前記可動コイル体を摺動自在に支持する構成としてもよ
い。

【００１１】また、前記可動コイルにジョイント構造を
設けたホルダーを一体化し、前記レンズ系と該ホルダー
とを、該ジョイント構造部分にて推力方向以外は回転自
在又は自由可動となるように連結する構成としてもよ
い。

【００１２】さらに、前記軟磁性体ヨークが前記第１の
平板部から延長した側面部を有し、前記第１及び第２の
可動コイルに通電する電力供給線が前記側面部と前記第
２の平板部と間のスペースに配設されるようにしてもよ
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可動コイル型
リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒の実施の形態を図
面に従って説明する。

【００１４】図１乃至図３で本発明の第１の実施の形態
を説明する。これらの図において、１は光学部品を収納
したケーシングであり、２は固定レンズ系（１枚のレン
ズ又はレンズ群を持つ）であって、ケーシング１の前部
に固定保持されている。３，４は可動レンズ系（１枚の
レンズ又はレンズ群を持つ）であり、可動レンズ系３，
４のレンズ３ａ，４ａを保持した保持枠３ｂ，４ｂは軸
受構造を持ち一対のガイド軸５で移動可能なように支持
されている。すなわち、図２の如く保持枠３ｂ，４ｂの
一方の側にガイド軸５が摺動自在に貫通する軸受穴６
が、他方の側にガイド軸５が摺動自在に嵌合する軸受溝
７がそれぞれは形成されている。

【００１５】可動レンズ系３，４を駆動するために可動
コイル型リニアアクチュエータ１０がケーシング１内に
固定されている。この可動コイル型リニアアクチュエー
タ１０は、閉磁路を成し互いに平行な第１及び第２の平
板部２１，２２を有する軟磁性体ヨーク２０の前記第１
の平板部２１の内面に永久磁石２５を固定した直線界磁
体３０と、前記第２の平板部２２を周回するようにそれ
ぞれ巻線されかつ移動自在な第１及び第２の可動コイル
３１，３２とを有している。ここで、永久磁石２５は第
１の平板部２１の長手方向に沿って長い平板状であり、
片面２極着磁である。図１の例では、永久磁石２５の長
さをＭ、第１の可動コイル３１の動く領域に対面させて
Ｎ極（磁極長Ｍａ）を、第２の可動コイル３２の動く領
域に対面させてＳ極（磁極長Ｍｂ）を配している（磁極
長Ｍａの磁極と隣接する磁極長Ｍｂの磁極とが異極とな
っている。）。

【００１６】第１及び第２の可動コイル３１，３２は、
通電時に直線界磁体３０側の磁力との間でフレミング力
（電磁力）を発生するものである。ここで、第１及び第
２の可動コイル３１，３２のコイル長をそれぞれＬａ，
Ｌｂとすると、それぞれの可動有効範囲Ｓａ，Ｓｂは、
Ｓａ＝Ｓａ１＋Ｓａ２、Ｓｂ＝Ｓｂ１＋Ｓｂ２（但し、
Ｓａ＋Ｌａ＝Ｍａ、Ｓｂ＋Ｌｂ＝Ｍｂ）と表せる。

【００１７】前記第１及び第２の可動コイル３１，３２
にはジョイント構造を設けたホルダー４１ａ，４２ａが
それぞれ一体化されて第１及び第２の可動コイル体４
１，４２を構成しており、ホルダー４１ａ，４２ａに一
体のジョイントアーム４１ｂ，４２ｂの前後面にそれぞ
れ形成された半球状凸部４３が前記可動レンズ系３，４
の保持枠３ｂ，４ｂ側ジョイント部の凹部（又は溝）４
４にそれぞれ嵌合（係合）することで連結、固定されて
いる。この場合、図２に示すように、可動レンズ系３，
４とホルダー４１ａ，４２ａの左右両側に、ジョイント
構造部分が設けられており、第１及び第２の可動コイル
３１，３２はそれぞれ第１及び第２の可動レンズ系３，
４に連結状態にて一体的に推力方向（前後方向）に移動
する。

【００１８】図３の可動コイル型リニアアクチュエータ
１０の平面図のように、２個の可動コイル３１，３２に
通電する電力供給線には、ＦＰＣ等のフレキシブル・ケ
ーブル５０を用いている。このフレキシブル・ケーブル
５０は両方の可動コイル用の電力供給線を一体化したも
のであり、先端部分を２股に分岐して可動コイル３１，
３２にそれぞれ接続している。そして、フレキシブル・
ケーブル５０は、軟磁性体ヨーク２０における前記第１
の平板部２１から垂直をなして延長した側面部２３と第
２の平板部２２と間のスペースに配設されて、直線界磁
体３０の端面に絶縁固定された電力供給端子２４に接続
されている。

【００１９】この第１の実施の形態において、２個の可
動コイル３１，３２の電流を個別に制御することで、各
可動コイル体４１，４２と連結、固着された各可動レン
ズ系３，４をそれぞれ独立して駆動制御することが可能
である。このとき、２個の可動コイル３１，３２に同一
電力を供給したときの推力（以下、同一電力時推力とい
う）が均一であることが望ましいが、そのためには、下
記の条件を満足することが必要であることを、本発明者
は見いだした。つまり、可動コイル３１，３２のコイル
長Ｌａ，Ｌｂと可動有効範囲Ｓａ，Ｓｂとの関係が Ｌｂ／Ｌａ＝ｋ（Ｓｂ／Ｓａ） …(1) （但し、ｋは０．８〜１．２） であり、かつ永久磁石２５の各磁極長Ｍａ，Ｍｂと可動
有効範囲Ｓａ，Ｓｂとの関係が Ｍｂ／Ｍａ＝ｈ（Ｓｂ／Ｓａ） …(2) （但し、ｈは０．８〜１．２） となっていることが、２個の可動コイル３１，３２の同
一電力時推力を均一化する上で必要である。

【００２０】例えば、前記(1),(2)式のｋ，ｈの値が、
０．８より小さいときは、第２の可動コイル３２側のア
クチュエータ部分の推力は図４の（ハ）のカーブのよう
になり、ストロークは取れるが、推力は減少する。この
とき、第１の可動コイル３１側のアクチュエータ部分の
推力は（ニ）のカーブのようになり、推力は取れるが、
ストロークは減少することになり、２個の可動コイル３
１，３２の推力バランスが崩れ、有効なリニアアクチュ
エータとならない。

【００２１】逆に、ｋ，ｈの値が、１．２より大きいと
きは、第２の可動コイル３２側のアクチュエータ部分の
推力は（イ）のカーブ、第１の可動コイル３１側のアク
チュエータ部分の推力は（ヘ）のカーブのようになり、
やはり推力バランスが崩れ、有効なリニアアクチュエー
タとならない。

【００２２】前記(1),(2)式のｋ，ｈの値が０．８以上
で１．２以下の範囲内であれは、第２の可動コイル３２
側のアクチュエータ部分の推力は（ロ）のカーブ、第１
の可動コイル３１側のアクチュエータ部分の推力は
（ホ）のカーブのようになり、同一電力時推力が均一と
なり、有効なリニアアクチュエータとして機能する。

【００２３】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００２４】(1) １個の直線界磁体３０を２個の可動
コイル３１，３２で共通に利用する構造であり、小型、
省スペース、低コスト化が可能である。

【００２５】(2) 直線界磁体３０の永久磁石２５は２
個の可動コイル３１，３２の各々の可動範囲に対応する
磁極が異極となっているから、永久磁石２５が長い場合
でも中央部での磁力の低下がなく安定した推力が得られ
る。

【００２６】(3) 前記(1),(2)式を満足するように、永
久磁石２５の２個の磁極の磁極長Ｍａ，Ｍｂ、可動コイ
ル３１，３２のコイル長Ｌａ，Ｌｂ及び有効可動範囲Ｓ
ａ，Ｓｂを規定することで、２個の可動コイル３１，３
２の同一電力時推力をバランスさせ、均一化できる。こ
のため、２個のレンズ系３，４を確実に駆動、制御する
動作が可能である。

【００２７】(4) 可動コイル３１，３２にジョイント
構造を設けたホルダー４１ａ，４２ａを一体化して可動
コイル体４１，４２を構成し、可動レンズ系３，４とホ
ルダー４１ａ，４２ａとを、該ジョイント構造部分にて
連結、固着することができ、可動レンズ系３，４部分の
組立と可動コイル型リニアアクチュエータ１０部分の組
立をそれぞれ独立して実施後、後で組み合わせる製造手
順を採用でき、生産性の向上を図ることができる。

【００２８】(5) 軟磁性体ヨーク２０は第１の平板部
２１から垂直をなして延長した側面部２３を有し、第１
及び第２の可動コイル３１，３２に通電する電力供給線
としてのフレキシブル・ケーブル５０が側面部２３と第
２の平板部２２と間のスペースに配設されているから、
可動コイル型リニアアクチュエータ１０の外側にフレキ
シブル・ケーブル５０の配置スペースを確保する必要が
なく、フレキシブル・ケーブル５０が軟磁性体ヨーク２
０の内側で電磁シールドされるため、他の回路部分から
の悪影響を受けることもない。

【００２９】図５乃至図７で第２の実施の形態を説明す
る。この場合、可動コイル型リニアアクチュエータ６０
は、第１及び第２の可動コイル３１，３２にそれぞれホ
ルダー６１ａ，６２ａを一体化して第１及び第２の可動
コイル体６１，６２を構成している。ホルダー６１ａ，
６２ａはそれぞれ１箇所の軸受構造６５を持ち、直線界
磁体３０で第２の平板部２２に対して平行に支持された
１本のガイド軸２６に摺動自在に嵌合して移動できるよ
うになっている。

【００３０】前記ホルダー６１ａ，６２ａはそれぞれジ
ョイント構造を有し、ホルダー６１ａ，６２ａに一体の
ジョイントアーム６１ｂ，６２ｂの前後面にそれぞれ形
成された半球状凸部６３が前記可動レンズ系３，４の保
持枠３ｃ，４ｃ側ジョイント部の凹部（又は上下方向の
溝）６４にそれぞれ係合することでいわゆるフリージョ
イントを構成し、可動レンズ系３，４とホルダー６１
ａ，６２ａとを、該ジョイント構造部分にて推力方向
（前後方向）以外は自由可動となるように連結してい
る。但し、第１及び第２の可動コイル３１，３２の横振
れ防止のためにジョイント構造の横方向の遊びは無いこ
とが望ましい。

【００３１】なお、その他の構成は、前述した第１の実
施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を
付して説明を省略する。

【００３２】この第２の実施の形態では、第１及び第２
の可動コイル３１，３２とホルダー６１ａ，６２ａとを
一体化した第１及び第２の可動コイル体６１，６２を軟
磁性体ヨーク２０側にて固定、支持したガイド軸２６で
摺動自在に案内でき、第１及び第２の可動コイル３１，
３２の直線移動動作が円滑、かつ正確になる利点があ
る。その他の作用効果は前述した第１の実施の形態と同
様である。

【００３３】図８乃至図１０で第３の実施の形態を説明
する。この場合、可動コイル型リニアアクチュエータ７
０は第１及び第２の可動コイル３１，３２にそれぞれ複
数箇所の軸受構造を持つホルダー７１ａ，７２ａを一体
化して第１及び第２の可動コイル体７１，７２を構成し
ている。また、図９及び図１０の如く複数本のガイド軸
２６が直線界磁体３０で第２の平板部２２に対して平行
に支持され、ホルダー７１ａ，７２ａはそれぞれ複数箇
所の軸受構造７５，７６が、各ガイド軸２６に摺動自在
に嵌合又は係合することで移動できるようになってい
る。

【００３４】なお、その他の構成は、前述した第２の実
施の形態と同様であり、同一又は相当部分に同一符号を
付して説明を省略する。

【００３５】この第３の実施の形態では、第１及び第２
の可動コイル体７１，７２のホルダー７１ａ，７２ａは
複数本のガイド軸２６で支えられているから、いっそう
がたつきのない可動コイル３１，３２の移動ができ、可
動コイル３１，３２の直線移動動作がより円滑、かつ正
確になる。その他の作用効果は前述した第２の実施の形
態と同様である。

【００３６】図１１及び図１２で第４の実施の形態を説
明する。この場合、可動レンズ系３，４を駆動するため
の可動コイル型リニアアクチュエータ１０を両側に設け
て、推力を向上させた構成となっており、両方の可動コ
イル型リニアアクチュエータ１０の第１の可動コイル３
１が可動レンズ系３にそれぞれ連結され、第２の可動コ
イル３２が可動レンズ系４にそれぞれ連結されている。
細部の構造は前述した第１の実施の形態と同様であり、
同一又は相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

【００３７】この第４の実施の形態では、可動レンズ系
３，４の重量が大きい場合等でも高速駆動が可能であ
る。

【００３８】なお、上記各実施の形態では、片面２極着
磁の永久磁石２５を用いたが、２個の永久磁石片を互い
に反対極性となるように連結した組み合わせ構造の永久
磁石であってもよい。

【００３９】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る可動
コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒によれ
ば、１個の直線界磁体を２個の可動コイルで共通に利用
する構造であり、小型、省スペース、低コスト化が可能
である。また、直線界磁体の永久磁石は２個の可動コイ
ルの各々の可動範囲に対応する磁極が異極となっている
から、永久磁石が長い場合でも中央部での磁力の低下が
なく安定した推力が得られる。前述した(1),(2)式を満
足するように、永久磁石の２個の磁極の磁極長Ｍａ，Ｍ
ｂ、可動コイルのコイル長Ｌａ，Ｌｂ及び有効可動範囲
Ｓａ，Ｓｂを規定することで、２個の可動コイルの同一
電力時推力をバランスさせ、均一化できるから、２個の
可動レンズ系を確実に駆動、制御する動作が可能となる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る可動コイル型リニアアクチュエー
タ付きレンズ鏡筒の第１の実施の形態の正断面図であ
る。

【図２】同側断面図である。

【図３】第１の実施の形態で用いる可動コイル型リニア
アクチュエータの平面図である。

【図４】第１の実施の形態において、可動コイル型リニ
アアクチュエータの第１及び第２の可動コイルに対応し
た部分の推力とストロークとの関係を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の第２の実施の形態の正断面図である。

【図６】同側断面図である。

【図７】第２の実施の形態で用いる可動コイル型リニア
アクチュエータの平面図である。

【図８】本発明の第３の実施の形態の正断面図である。

【図９】同側断面図である。

【図１０】第３の実施の形態で用いる可動コイル型リニ
アアクチュエータの平面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の正断面図であ
る。

【図１２】同側断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２ 固定レンズ系 ３，４ 可動レンズ系 ５，２６ ガイド軸 ６ 軸受穴 ７ 軸受溝 １０，６０，７０ 可動コイル型リニアアクチュエータ ２０ 軟磁性体ヨーク ２１ 第１の平板部 ２２ 第２の平板部 ２３ 側面部 ２４ 電力供給端子 ２５ 永久磁石 ３０ 直線界磁体 ３１，３２ 可動コイル ４１，４２，６１，６２，７１，７２ 可動コイル体 ４１ａ，４２ａ，６１ａ，６２ａ，７１ａ，７２ａ ホ
ルダー ４３ 半球状凸部 ４４ 凹部 ５０ フレキシブル・ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレンズ系を可動コイル型リニアア
   クチュエータで駆動する可動コイル型リニアアクチュエ
   ータ付きレンズ鏡筒において、 前記可動コイル型リニアアクチュエータは、閉磁路を成
   し互いに平行な第１及び第２の平板部を有する軟磁性体
   ヨークの前記第１の平板部の内面に永久磁石を固定した
   直線界磁体と、前記第２の平板部を周回するようにそれ
   ぞれ巻線されかつ移動自在な第１及び第２の可動コイル
   とを有し、該第１及び第２の可動コイルのコイル長をそ
   れぞれＬａ，Ｌｂとし、前記第１及び第２の可動コイル
   の前記直線界磁体に対する可動有効範囲Ｓａ，Ｓｂにそ
   れぞれ対応する前記永久磁石の第１及び第２の磁極を互
   いに異極とし、かつ前記第１及び第２の磁極の磁極長を
   Ｍａ，Ｍｂとしたとき、前記コイル長と前記可動有効範
   囲との関係がＬｂ／Ｌａ＝ｋ（Ｓｂ／Ｓａ）、但し、ｋ
   は０．８〜１．２となり、かつ前記磁極長と前記可動有
   効範囲との関係がＭｂ／Ｍａ＝ｈ（Ｓｂ／Ｓａ）、但
   し、ｈは０．８〜１．２となるように設定し、前記第１
   の可動コイルを前記複数のレンズ系のうちの１つに連結
   するとともに、前記第２の可動コイルを前記複数のレン
   ズ系のうちの他の１つに連結することを特徴とする可動
   コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒。
2. 【請求項２】 前記可動コイルに軸受構造を持つホルダ
   ーを一体化して可動コイル体を構成し、前記軸受構造部
   分が摺動自在に嵌合する少なくとも１本以上のガイド軸
   を前記直線界磁体で平行に支持し、前記ガイド軸で前記
   可動コイル体を摺動自在に支持した請求項１記載の可動
   コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒。
3. 【請求項３】 前記可動コイルにジョイント構造を設け
   たホルダーを一体化し、前記レンズ系と該ホルダーと
   を、該ジョイント構造部分にて推力方向以外は回転自在
   又は自由可動となるように連結した請求項１記載の可動
   コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ鏡筒。
4. 【請求項４】 前記軟磁性体ヨークは前記第１の平板部
   から延長した側面部を有し、前記第１及び第２の可動コ
   イルに通電する電力供給線が前記側面部と前記第２の平
   板部と間のスペースに配設されている請求項１，２又は
   ３記載の可動コイル型リニアアクチュエータ付きレンズ
   鏡筒。