JPH07336939A

JPH07336939A - 直線送り装置

Info

Publication number: JPH07336939A
Application number: JP7091688A
Authority: JP
Inventors: Akihito Nakayama; 明仁中山; Satoshi Sakamoto; 敏坂本; Eiji Oshima; 英司大嶋; Kazuhiro Tanaka; 和洋田中; Shuji Moro; 修司茂呂
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 1995-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単且つ小型の構成により、低コストで、Ｄ
Ｃモータを使用して、高速度で且つ高精度の送りが行な
われるようにした、直線送り装置を提供すること。【構成】ブラシ付きＤＣモータ１１と、このＤＣモー
タの回転軸１１ａに一体的に備えられたリードスクリュ
ー１２と、このリードスクリューに螺合されたナット部
材１３とを含んでいる、直線送り装置１０において、上
記ＤＣモータの回転軸に取り付けられ且つ周方向に交互
にＮ極，Ｓ極が着磁されたマグネット１４と、このマグ
ネットに対向して固定配置されたＭＲセンサ１５とを備
えるように、直線送り装置１０を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばビデオカメラ用
レンズ鏡筒のズームレンズ送り装置等に使用される直線
送り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような直線送り装置は、例え
ばブラシ付きのＤＣモータや、ステッピングモータ等を
駆動源として使用している。

【０００３】上記直線送り装置には、駆動源の外側に光
学式エンコーダを結合させて、この駆動源の回転を高精
度で制御するようにしたシステムもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな直線送り装置においては、以下のような問題があ
る。即ち、駆動源として上記ブラシ付きＤＣモータを用
いる場合には、ＤＣモータを高速回転させて、ギヤによ
り回転速度を落とす方式が採用されている。このような
方式においては、ギヤによるバックラッシュが発生する
ことにより、送り精度が低下してしまうと共に、ギヤに
よるノイズが比較的大きくなってしまう等の問題があっ
た。

【０００５】また、駆動源としてＤＣモータ用い、光学
式エンコーダにより制御する方式では、外付けのエンコ
ーダであることから、結合部に精度が要求され、部品コ
スト及び組立コストが高くなってしまうという問題があ
る。また、小型のＤＣモータでは、トルクが小さいこと
から、外付けのエンコーダを直接結合させて駆動するこ
とが困難であるという問題もあった。

【０００６】さらに、駆動源としてステッピングモータ
を用いる場合は、駆動制御がオープンループであるため
に、停止位置精度が悪い等の問題がある。また、ステッ
ピングモータでは、脱調した際にそれが検出されず、性
能不良を起こすという問題があった。特にステッピング
モータによりマイクロステップを行う場合には、１ステ
ップの間、被駆動部がどの位置にあるのかがわからず、
正確な位置決めが困難であった。

【０００７】本発明は、以上の点に鑑み、簡単且つ小型
の構成により、低コストで且つ高精度の送りが行われる
ようにした、直線送り装置を提供することを目的として
いる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、駆動源と、この駆動源の回転軸に一体的に備えら
れたリードスクリューと、このリードスクリューに螺合
されたナット部材とを含んでいることを特徴とする、直
線送り装置において、上記駆動源の回転軸に取り付けら
れ且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁されたマグネッ
トと、このマグネットに対向して固定配置された磁気抵
抗効果型センサとを備えている、直線送り装置により、
達成される。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、駆動源の回転軸に取り付け
られた円筒状，円柱状または円板状のマグネットの周囲
に交互に着磁されたＮ極，Ｓ極の磁界が、これに対向し
て配設された磁気抵抗効果型センサに作用することによ
り、この駆動源の回転の方向及び速度が検出される。こ
の場合、マグネットの各磁極のピッチに対応した高精度
の位置検出が行われることになる。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図
２４を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べ
る実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的
に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。

【００１１】図１は、本発明による直線送り装置の一実
施例を示している。即ち、図１において、直線送り装置
１０は、ブラシ付きＤＣモータ１１と、このＤＣモータ
１１の回転軸１１ａに一体的に備えられたリードスクリ
ュー１２と、このリードスクリュー１２に螺合されたナ
ット部材１３と、上記ＤＣモータ１１の回転軸１１ａに
取り付けられ且つ周方向に交互にＮ極，Ｓ極が着磁され
たマグネット１４と、このマグネット１４に対向して固
定配置された角度検出用の磁気抵抗効果型センサ１５
と、リードスクリュー１２の、ＤＣモータ１１に対して
反対側の端部近傍に、ナット部材１３が図１上、リード
スクリュー１２の左端部に到達したか否かを検出する端
点センサ１６とを有している。本実施例では、端点セン
サ１６の出力は、ナット部材１３がこの端点センサ１６
に接触することにより立ち下がる。

【００１２】上記ブラシ付きＤＣモータ１１は、公知の
構成であり、外部から直流電流を供給することにより、
回転軸１１ａが回転駆動されるようになっている。

【００１３】上記リードスクリュー１２は、図示の場
合、回転軸１１ａに直接にネジを形成することによっ
て、構成されているが、例えば回転軸１１ａに圧入，螺
着等によって取り付けられていてもよい。

【００１４】上記ナット部材１３は、このリードスクリ
ュー１２に螺合していることから、このリードスクリュ
ー１２の回転によって、矢印で示す方向に直線移動され
るようになっていると共に、図示しない移動対象物に連
結されている。これにより、このナット部材１３の矢印
方向への直線移動に伴って、上記移動対象物が矢印方向
に移動されるようになっている。ここで、上記移動対象
物は、例えばビデオカメラ用レンズ鏡筒のズームレンズ
支持枠やフォーカス用レンズ支持枠、あるいは光学ピッ
クアップ支持部材である。

【００１５】上記マグネット１４は、図２に示すよう
に、ＤＣモータ１１の回転軸１１ａに対して同軸上に取
り付けられたマグネットであって、例えば射出成形によ
り、一体成形されている。図示の場合、マグネット１４
は、円板状であるが、円筒状または円柱状のマグネット
であってもよい。円周方向に沿って多極着磁できるもの
であれば、他の態様でも利用が可能である。

【００１６】さらに、上記マグネット１４は、図３に示
すように、周方向に沿って、交互にＮ極，Ｓ極に着磁さ
れている。

【００１７】上記磁気抵抗効果型センサ１５は、このマ
グネット１４の半径方向外側にて、このマグネット１４
の外周面に対向するように固定配置されている。ここ
で、この磁気抵抗効果型センサ１５は、強磁性薄膜素子
と呼ばれるもので、例えばＮｉＦｅ，ＣｏＮｉ等の強磁
性体の薄膜に、磁界を作用させると、その抵抗値が変化
することを利用して、磁界の変化を計測するものであ
り、例えばＶＴＲのキャプスタンモータの角速度検出等
のために一般に使用されている。

【００１８】上記磁気抵抗効果型センサ１５の動作原理
を、以下に説明する。磁気抵抗効果型センサ１５は、図
４の上部に示すように、磁極幅λでＮ極，Ｓ極が交互に
並ぶマグネットに対向して、幅λ／２のパターンを形成
することにより構成されている。このパターンの両端に
それぞれ定電圧ＶｃｃとアースＧＮＤが接続され、この
パターンの中点電位Ｖｓが出力として取り出される（図
６参照）。

【００１９】上記マグネット１４が矢印方向に移動した
とき、このマグネット１４に対する相対位置に基づい
て、磁気抵抗効果型センサ１５からは、中点電位Ｖｓと
して、図４の下部のグラフに示すように、Ｖｃｃ／２を
中心とし、１磁極幅λに対して１周期のサイン波または
擬似サイン波が得られるようになっている。

【００２０】磁気抵抗効果型センサ１５が、互いにλ／
４だけずれた位置に二つのパターンを有する場合には、
磁気抵抗効果型センサ１５の各パターンの出力は、図５
の上段に示すように、Ｖｃｃ／２を中心とするサイン波
及びコサイン波になり、

【００２１】

【数１】

【数２】で表わされる。

【００２２】この場合、磁気抵抗効果型センサ１５は、
図６に示すように構成されている。図６において、磁気
抵抗効果型センサ１５は、Ｖｃｃ側パターンとＧＮＤ側
パターンが、１磁極幅λに対して、夫々λ／２だけ離れ
ていると共に、隣合う二つのパターンが、互いにλ／４
だけ離れている。このパターンにより、磁気抵抗効果型
センサ１５は、図７に示す等価回路を有することにな
る。各抵抗のうち、Ｒ１とＲ２，Ｒ３とＲ４，Ｒ５とＲ
６は、それぞれ同じ抵抗値を有している。

【００２３】この抵抗のうち、抵抗Ｒ１とＲ２，Ｒ３と
Ｒ４は、図４のマグネット１４の位置により作用する磁
界の強さが変化すると抵抗値がする。従って、出力端子
Ａ及びＢの出力は、マグネット１４の位置に基づいて、
図５の上段のグラフに示すように、それぞれＶｃｃ／２
を中心とするＡｓｉｎθ，Ａｃｏｓθとなる。

【００２４】これに対して、抵抗Ｒ５，Ｒ６は、磁界の
影響を受けない位置に配設されているので、マグネット
１４の位置に関係無く、出力端子Ｓ０は、常にＶｃｃ／
２の一定電圧を出力することになる。

【００２５】図８は、図１の直線送り装置の電気的構成
を示している。図８において、直線送り装置１０は、磁
気抵抗効果型センサ１５の出力端子Ａ，Ｓ０がそれぞれ
反転入力，非反転入力に接続された第一のコンパレータ
２１と、磁気抵抗効果型センサ１５の出力端子Ｂ，Ｓ０
がそれぞれ反転入力，非反転入力に接続された第二のコ
ンパレータ２２と、各コンパレータ２１，２２の出力が
入力される位相弁別回路２３と、端点センサ１６からの
出力信号が入力される立ち下がり検出回路２８と、位相
弁別回路２３からの信号と立ち下がり検出回路２８から
の信号とが入力されるアップダウンカウンタ２４と、立
ち下がり検出回路２８からの信号が入力されるラッチ回
路２４ａとを有している。

【００２６】そして、このアップダウンカウンタ２４と
ラッチ回路２４ａからの信号はＣＰＵ２５に入力され、
このＣＰＵ２５によりＤ／Ａコンバータ２６を介してド
ライバ２７が制御されるようになっている。

【００２７】上記磁気抵抗効果型センサ１５は、回転軸
１１ａの回転方向及び回転速度により決まる上記ナット
部材１３の移動方向及び移動速度を、マグネット１４の
回転方向及び回転速度により検出する。

【００２８】上記コンパレータ２１，２２は、それぞれ
ＭＲセンサ１５の出力端子Ａ，ＢのＡｓｉｎθ，Ａｃｏ
ｓθと出力端子Ｓ０のＶｃｃ／２とを比較して、図５の
中段及び下段に示すデジタル信号ＰＡ，ＰＢを出力す
る。

【００２９】上記位相弁別回路２３は、コンパレータ２
１，２２からのデジタル信号ＰＡ，ＰＢに基づいて、回
転軸１１ａの回転方向及び信号のエッジを検出し、一方
向である場合には、アップパルスを、また他方向である
場合には、ダウンパルスを、アップダウンカウンタ２４
に出力する。この場合、アップパルスは、例えばデジタ
ル信号ＰＡまたはＰＢに同期している。

【００３０】上記アップダウンカウンタ２４は、位相弁
別回路２３からのアップパルスまたはダウンパルスをカ
ウントすることにより、ＤＣモータ１の回転軸１１ａの
角度を検出する。

【００３１】上記ＣＰＵ２５は、アップダウンカウンタ
２４から出力されるカウンタ値に基づいて、回転軸１１
ａの角度情報（現在値）を算出し、この角度情報と、移
動対象物の所望の移動位置に対応する回転軸１１ａの角
度（目標値）との差から、ドライブ指令値を出力する。

【００３２】この場合、ＣＰＵ２５は、図９に示すよう
に、外側の位置ループにて、アップダウンカウンタ２４
からのカウンタ値に基づいて、移動対象物の所望の移動
位置（目標値）と現在位置（現在値）とを比較して、そ
の差分に位置比例ゲインｋｐを掛けて、比例制御を行な
う。また、このＣＰＵ１５は、内側の速度ループにて、
カウンタ値の微分情報から速度を求め、その速度情報と
位置ループの結果を比較して、その差分に対して、比例
−積分制御するようになっている。かくして、ＣＰＵ２
５は、上記比例制御及び比例−積分制御の結果を、Ｄ／
Ａコンバータ２６によりアナログ信号に変換して、ドラ
イバ回路２７に出力する。これにより、このドライブ回
路２７は、このアナログ信号をバッファし、モータ１１
に電流を供給する。

【００３３】そして、図示の場合には、ｋｐ：位置比例
ゲイン，ｋ１：速度積分ゲイン，ｋ２：速度比例ゲイ
ン，ｓ：ラプラス演算子，ｋｔ：モータトルク定数，
Ｊ：モータイナーシャ，Ｄ：粘性項として、

【数３】の演算が行なわれる。これにより、ドライバ２７により
駆動制御されるＤＣモータ１１においては、

【数４】となる。かくして、

【数５】により、移動後のカウンタ値が得られることになる。

【００３４】立下り検出回路２８は、端点センサ１６の
出力立下りを検出したとき、信号を出力する。この出力
により、アップダウンカウンタ２４のカウント値はクリ
アされて、絶対位置化され、且つラッチ回路２４ａによ
って、ＣＰＵ２５が初期化されるようになっている。

【００３５】本実施例による直線送り装置１０は、以上
のように構成されており、ＤＣモータ１１は、ＣＰＵ２
５からＤ／Ａコンバータ２６を介してドライバ２７によ
り駆動制御されることにより、回転される。これによ
り、回転軸１１ａが回転され、この回転軸１１ａのリー
ドスクリュー１２に螺合するナット部材１３がこの回転
軸１１ａの軸方向に沿って移動される。

【００３６】図１０は、本発明による直線送り装置の第
二の実施例を示している。図において、直線送り装置４
０は、駆動源としてのステッピングモータ４１と、この
ステッピングモータ４１の回転軸４１ａに一体的に備え
られたリードスクリュー４２と、このリードスクリュー
４２に螺合されたナット部材４３と、上記ステッピング
モータ４１の回転軸４１ａに取りつけられ且つ周方向に
交互にＮ極、Ｓ極が着磁されたマグネット４４と、この
マグネット４４に対向して固定配置された角度検出用の
磁気抵抗効果型センサ４５と、リードスクリュー４２
の、ステッピングモータ４１に対して反対側の端部近傍
に、ナット部材４３が図１０上、リードスクリュー４２
の左端部に到達したか否かを検出する端点センサ４６と
を有している。

【００３７】上記ステッピングモータ４１は以下のよう
に構成されている。図１０において、ステッピングモー
タ４１の支持枠体５６は、当該モータの回転軸の軸方向
に延出されており、その軸方向断面は、図示されている
ように上方が開放されたフレーム状になっている。この
支持枠体５６に一端部には、ケース体５１が固定されて
いる。ケース体５１内には、円筒体状を呈するヨークア
センブリ５２（ステータ）が収納されている。このヨー
クアセンブリ５２は例えば、４組の極歯ヨークを樹脂に
より一体成形して形成されている。そして、このヨーク
アセンブリ５２に例えば、２個のコイル５３ａ、５３ｂ
が形成され、その外周は上記ケース体５１により覆われ
ている。

【００３８】さらに、このヨークアセンブリ５２内に
は、回転軸４１ａにマグネット５４が取りつけられて成
るロータ５５が配設されている。マグネット５４の周囲
には、上記ヨークアセンブリ５２の内周面との間に所定
のギャップＧが設けられている。従って、上記コイル５
３ａ、５３ｂに流す電流を順番に切り換えることによっ
て発生する回転磁界により上記回転軸４１ａが回転され
ることになる。

【００３９】この実施例の構成は、駆動源１１がステッ
ピングモータであることを除き、第一の実施例と同様で
ある。ただし、ステッピングモータはオープンループ制
御であるため、図８に示される、駆動源としてＤＣモー
タを使用した場合の電気的構成におけるＤ／Ａコンバー
タ２６は、ＣＰＵからの送り指令をマイクロステップ信
号としてドライバに入力するプリドライバとなる。

【００４０】次に、駆動源をステッピングモータとして
利用した直線送り装置の変形例について、その要部を示
す図１１乃至図２３を参照して説明する。図１１の直線
送り装置６０では、モータの回転軸６１が、支持枠体６
３の内側で延びている一端側に対して、マグネット６７
を取付けた構造を示している。この図１１の例ではマグ
ネット６７は、支持枠体６３内であって、リードスクリ
ュー６２とモータケース６４の間に配置されている。

【００４１】磁気抵抗効果型センサ６５は、支持枠体６
３の内側に対して、取付け部材６６を介して、取付けら
れており、しかも、マグネット６７に対向する位置に固
定されている。これにより、支持枠体６３を予め適宜に
設計することで、合成樹脂による成形品を用いれば、支
持枠体６３の長手方向に沿った中心と、回転軸６１の軸
中心Ｏとを正確に位置決めできる。したがって、この支
持枠体６３に対して、所定の厚みに調整した取付け部材
６６を介して図示のように磁気抵抗効果型センサ６５を
固定することにより、マグネット６７の周面上の着磁面
と、磁気抵抗効果型センサ６５との間に適切な間隔を形
成することができる。これにより、マグネット６７の着
磁状態に応じて、適切な磁束密度となる位置に磁気抵抗
効果型センサ６５を、容易に配置することができる。

【００４２】図１２の直線送り装置７０では、支持枠体
７３を大きく形成し、この支持枠体７３内にステッピン
グモータのモータケース７４を収容した構成を示してい
る。この直線送り装置７０にあっても、磁気抵抗効果型
センサ７５は、取付け部材７６を介して支持枠体７３の
内側に取付けられている。このため、磁気抵抗効果型セ
ンサ７５は、図１１の場合と同様に、支持枠体７３を基
準として固定されることになり、マグネット６７との間
に適切な距離を設定することができる。

【００４３】図１３の直線送り装置８０は、マグネット
８７が、支持枠体８３の内側にて、図１１の場合と異な
り、回転軸８１の他端側に固定されている。したがっ
て、このマグネット８７と対向する位置を選んで、図１
３のように、支持枠体８３の内側に磁気抵抗効果型セン
サ８５を固定すれば、図１１の場合と同様の効果を得る
ことができる。

【００４４】ところで、この種の直線送り装置では、そ
の組立工程において、回転軸を図において左側から、支
持枠体に通して、モータケース内に嵌入させる必要があ
る。ところが、図１１乃至図１３の直線送り装置では、
マグネットがモータケースより図において左側に配置さ
れる。このため、組立工程において、上記回転軸の組み
込みの際に、回転軸を支持枠体内に挿通させながら、マ
グネットを所定位置に保持して、さらにこのマグネット
に挿通させた上で、モータケース内に通さなければなら
ない。

【００４５】そこで、図１４及び図１５では、マグネッ
ト９７，１１７は、回転軸９１，１１１の先端側に挿通
して固定するようにしている。これにより、各回転軸９
１，１１は、支持枠体９３，１１３及びモータケース９
４，１１４に先に通し、最後にマグネット９７，１１７
に通されるため、組立がより簡単になる。尚、図１４，
図１５の直線送り装置では、支持枠体９３，１１３が、
中間付近を折り返すことにより構成されている。これら
の直線送り装置９０，１１０では、支持枠体９３，１１
３の図面にてマグネット９７，１１７が収容された箇所
に、磁気抵抗効果型センサ９５，１１５が図１１の場合
と同じように固定されている。したがって、図１１の直
線送り装置６０と同様の効果を有する。

【００４６】図１６においては、直線送り装置１２０の
回転軸１２１の左端側にマグネット１２７を固定するよ
うにしているため、図１４，１５の場合と同様に組立が
簡単となる。また、図１７の直線送り装置１３０では、
回転軸１３１の右端部側にマグネットを固定しているた
め、図１６の直線送り装置１２０と、同様の効果があ
る。尚、図１６の場合、磁気抵抗効果型センサ１２５
は、支持枠体１２３に対して、断面が略アングル状の固
定部材１２８を設けて、これに取付け部材１２６を固定
し、この取付け部材１２６を介して固定されている。ま
た、図１７の場合磁気抵抗効果型センサ１３５は、モー
タケース１３４に対して、断面が略アングル状の固定部
材１３８を設けて、これに取付け部材１３６を固定し、
この取付け部材１３６を介して固定されている。

【００４７】図１８は、直線送り装置のさらに他の変形
例を示している。図において、この直線送り装置１４０
は、支持枠体１４３及びリードスクリュー１４２側と、
モータケース１４４側とを別に構成し、回転軸１４１の
先端をジョイント部１４１ｂにて、例えば溶接等により
結合している。これにより、例えばピッチの異なるリー
ドスクリュー１４２を適宜選定して、モータ本体側に取
付けることができ、汎用性に優れている。尚、この場
合、磁気抵抗効果型センサ１４５は、モータケース１４
４に取付けられた固定部材１４８に、取付け部材１４６
を設け、これに固定するようになっている。

【００４８】図１９の直線送り装置１５０では、図にお
いて、左側にリードスクリュー１５２、支持枠体１５
３、モータケース１５４を配し、その回転軸１５１の先
端にジョイント部１５１ｂを介して他の回転軸１５１ａ
を接続している。この他の回転軸１５１ａには、マグネ
ット１５７が固定されている。この他の回転軸１５１ａ
は、別体の固定部材１５８に挿通されている。この固定
部材１５８の下面には、取付け部材１５６を介して、磁
気効抵抗効果型センサ１５５がマグネット１５７と対向
するように固定されている。したがって、この直線送り
装置１５０においても、図１８の場合と同様に他の大き
さのマグネット等と適宜組み合わせることができ、汎用
性に優れている。

【００４９】尚、図１１乃至図１９の直線送り装置の回
転軸では、その一部にネジを形成してリードスクリュー
としているが、全長にわたってリードスクリューとして
もよい。

【００５０】図２０は、磁気抵抗効果型センサとマグネ
ットとの間隔の調整構造の例を示している。図２０
（ａ）はその要部の正面図、図２０（ｂ）は底面図、図
２０（ｃ）は側面図である。この間隔調整構造は、例え
ば図１４に示した磁気抵抗効果型センサの取付け構造に
適用される。図２０（ａ），図２０（ｃ）は、説明の便
宜のため図１４とは上下を反対にして示している。図に
おいて、取付け部材１６１は、支持枠体９３に対して固
定される水平部１６１ａと、この水平部１６１ａの一端
から垂直にのびる垂直部１６１ｂとから構成されてい
る。垂直部１６１ｂのマグネット９７側の側面には、磁
気抵抗効果型センサ９５が固定されている。水平部１６
１ａの下面には突起１６３が形成され、予め支持枠体９
３に形成された取付け孔に挿入されている。水平部１６
１ａの上記突起１６３と反対側の端部には、図２０
（ｂ）に示すように、略Ｒ形状でなる長孔１６４が設け
られている。この長孔１６４には、支持枠体９３の上面
に形成された突起９３ａがはめ込まれるようになってい
る。

【００５１】これにより、長孔１６４内で突起９３ａを
相対的に移動させることで、取付け部材９６を、突起１
６３を中心として矢印方向に回動させることができる。
このため、取付け部材９６に固定された磁気抵抗効果型
センサ９５が、マグネット９７に対して接近，離間す
る。このようにして、磁気抵抗効果型センサ９５とマグ
ネット９７の間隔を調整でき、適切な磁束密度の箇所を
選んで、取付け部材９６の水平部１６１ａを、支持枠体
９３に対して接着等により、固定することができる。

【００５２】図２１は、磁気抵抗効果型センサとマグネ
ットとの間隔の調整構造の別の例を示している。この例
では、マグネット９７と磁気抵抗効果型センサ９５との
方向が図２１と異なるが、その他の構造は図２１のもの
と同じである。

【００５３】図２２は、磁気抵抗効果型センサとマグネ
ットとの間隔の調整構造のさらに別の例を示している。
図２２は、図１１の支持枠体６３に磁気抵抗効果型セン
サ６５を取り付ける場合の要部を示しており、例えば取
付け部材６６は、第一の取付け部材６６ａと第二の取付
け部材６６ｂとでなっている。第一の取付け部材６６ａ
の上面は傾斜面６６ｃとされており、この傾斜面６６ｃ
の上に第二の取付け部材６６ｂが載置され、この第二の
取付け部材６６ｂの上に磁気抵抗効果型センサ６５が固
定されている。

【００５４】第二の取付け部材６６ｂを傾斜面６６ｃ上
で矢印の方向に移動させると、磁気抵抗効果型センサ６
５とマグネット６７との間隔が接近，離間する。これに
より、マグネット６７の適切な磁束密度の位置に、これ
と対向する磁気抵抗効果型センサ６５を合わせ、第一の
取付け部材６６ａに対して第二の取付け部材６６ｂを接
着等により固定することができる。

【００５５】図２３は、図１０のステッピングモータの
要部につき表しており、マグネットの形成方法が異な
る。この実施例では、ロータマグネット２４５と、移動
検出用のマグネット２４４は、一体に形成している。即
ち、ロータマグネット２４５は、コイル５３ａ，５３ｂ
に対応して、周方向に沿ってＳ極，Ｎ極が交互に着磁さ
れている。移動検出用のマグネット２４４は、上記ロー
タマグネット２４５をさらに延長して、くびれ部２４２
を介してロータマグネットと一体に形成されている。こ
の移動検出用マグネット２４４は、ロータマグネット２
４５より大きな径に形成されている。移動検出用マグネ
ット２４４には、周方向に沿ってＳ極，Ｎ極がロータマ
グネット２４５とは異なるピッチにて交互に着磁されて
いる。したがって、本実施例では、ロータマグネット２
４５と移動検出用のマグネット２４４とを一体に構成し
たので、両者を回転軸２４１ａに同時に挿入固定するこ
とができ、組立が容易となる。しかもロータマグネット
２４５と移動検出用のマグネット２４４との間にはくび
れ部２４２を設けているから、両マグネットの着磁状態
が異なっていても、これらの互いに異なる磁界が相互に
影響しにくくなっている。

【００５６】図２４は、本実施例による直線送り装置を
ズームレンズ送り機構として組み込んだビデオカメラ用
レンズ鏡筒を示している。即ち、図２４において、ビデ
オカメラ用レンズ鏡筒３０は、順次にそれぞれレンズを
支持する対物レンズ枠３１，第二レンズ枠３２，絞り枠
３３，第三レンズ枠３４及び第四レンズ枠３５と、これ
らレンズ枠及び絞り枠が取り付けられるフレーム３６と
から構成されている。

【００５７】上記対物レンズ枠３１は、第二レンズ枠３
２，絞り枠３３，第三レンズ枠３４及び第四レンズ枠３
５と共に一体的にレンズ群を構成している。第四レンズ
枠３５はムービングコイル３５ａを具え、その周りに固
定配置されたマグネット３５ｂ内に嵌挿されている。こ
のムービングコイル３５ａが通電されると、このムービ
ングコイル３５ａとマグネット３５ｂが所謂リニアモー
タとして作用して、全体に光軸方向に移動されるように
なっている。

【００５８】また、第二レンズ枠３２は、図１または図
１０に示される直線送り装置と同様に磁気抵抗効果型セ
ンサ付き直線送り装置３７により、対物レンズ枠３１に
対して、光軸方向に沿って移動可能に支持されている。
この場合、磁気抵抗効果型センサ３７ａは、フレーム３
６に固定保持されていると共に、この直線送り装置３７
のナット部材３７ａが、第二レンズ枠３２に連結されて
いる。これにより、この直線送り装置３７の駆動源に通
電することで、第二レンズ枠３２が対物レンズ３１，第
三レンズ枠３４，第四レンズ枠３５に対して、相対的に
移動されるようになっている。

【００５９】このように構成されたビデオカメラ用レン
ズ鏡筒３０によれば、ムービングコイル３５ａに適宜に
通電することにより、対物レンズ枠３１，第二レンズ枠
３２，第三レンズ枠３４，第四レンズ枠３５が一体的に
光軸方向に移動され、フォーカシングが行われる。ま
た、直線送り装置３７の駆動源に適宜に通電することに
より、第二レンズ枠３２が、対物レンズ枠３１，第三レ
ンズ枠３４，第四レンズ枠３５に対して相対的に光軸方
向に移動され、ズーミングが行われる。

【００６０】例えば駆動源としてＤＣモータを使用した
直線送り装置３７において、ＤＣモータの直径を１０ｍ
ｍφとし、磁気抵抗効果型センサ用マグネットの直径８
ｍｍφ，着磁ピッチλを２００μｍ，リードスクリュー
のピッチを０．５ｍｍとすると、１λ当たり４パルスの
磁気抵抗効果型センサ出力が得られる。従って、１パル
ス当たりの位置分解能は、

【数５】により、１μｍとなる。これに対して、例えば
従来の磁気抵抗効果型センサを備えていない、ステッピ
ングモータを使用した送り装置の場合には、極数１０の
場合、１回転２０パルスであるから、１パルス当たりの
分解能は２５μｍとなる。かくして、本発明による直線
送り機構３７を使用することによって、従来のステッピ
ングモータに比較して、２５倍の分解能が実現される。
従って、より高精度の送りが可能となる。

【００６１】かくして、直線送り装置３７を使用するこ
とにより、ズーミングの際の第二レンズ枠３２の移動に
関する分解能が、一桁程度改善されることになり、合焦
性能が改善される。

【００６２】このように、上述の実施例によれば、駆動
源の回転軸に取り付けられた円筒状，円柱状または円板
状のマグネットの周囲に交互に着磁されたＮ極，Ｓ極の
磁界が、これに対向して配設された磁気抵抗効果型セン
サに作用することにより、この駆動源の回転の方向及び
速度が、高精度で検出される。かくして、ナット部材の
所望位置への移動が高精度で行われる。

【００６３】さらに、駆動源の回転軸に取り付けられた
マグネット及びこのマグネットに対向して配設された磁
気抵抗効果型センサそしてこの磁気抵抗効果型センサの
出力信号の処理回路という簡単な構成によって、回転軸
の回転方向及び回転速度が検出される。従って、部品コ
ストや組立コストが低減されると共に、小型に構成され
ることになる。上記マグネットが、射出成形により、一
体成形されている場合には、このマグネットが容易に且
つ高精度で形成されるので、さらにコストが低減される
ことになる。

【００６４】また、上記磁気抵抗効果型センサが、マグ
ネットのＮ極またはＳ極の１磁極幅にて、１周期の擬似
サイン波及び擬似コサイン波から成る出力と中点電位を
発生するパターン構造を有している場合には、磁気抵抗
効果型センサの出力と中点電位との差分を取ることによ
り、駆動源の回転の検出が容易に行われることになる。
上記磁気抵抗効果型センサが、互いにマグネットのＮ極
またはＳ極の１磁極幅の１／４だけずれた二つのパター
ンを有している場合には、駆動源の回転軸の回転方向が
容易に判別されることになる。

【００６５】さらに、上記磁気抵抗効果型センサの出力
と中点電位とを比較するコンパレータと、このコンパレ
ータの出力に基づいて、駆動源の回転の方向及び角度を
検出する制御回路とを備えている場合には、このコンパ
レータからの出力信号のパルスエッジを検出することに
よって、駆動源の回転の検出が容易に行われると共に、
この駆動源の駆動制御が容易に行われることになる。

【００６６】レンズ送り機構を有するビデオカメラ用レ
ンズ鏡筒において、レンズ送り機構として、上述した直
線送り装置が備えられている場合には、レンズ送りが、
高精度で且つ高速度で、而も低コストで行われることに
なる。ズームレンズ送り機構及びフォーカス用レンズ送
り機構を有するビデオカメラ用レンズ鏡筒において、ズ
ームレンズ送り機構として、上述した直線送り装置が備
えられている場合には、ズーミングが、高精度で且つ高
速度で、而も低コストで行われることになる。

【００６７】尚、上述した実施例において、フォーカシ
ング送り装置にも、このような直線送り装置を組み込む
ことが可能である。これにより、フォーカシングの速度
及び性能が共に改善されることになる。さらに、図２４
の実施例においては、ズーミング用のモータとしてリニ
アモータが使用されているので、本発明による直線送り
装置をズーミングに利用することによって、従来のステ
ッピングモータを使用する場合に比較して、約１０倍程
度の高速化が行われる。

【００６８】また、上記実施例においては、本発明によ
る直線送り装置をビデオカメラ用レンズ鏡筒３０に適用
した場合について説明したが、これに限らず、軸送り機
構により光学ディスクの半径方向に移動される光学ピッ
クアップを有する光学ピックアップシステムにおいて、
光学ピックアップの軸送り機構として、本発明による直
線送り装置を適用することも可能である。この場合に
は、光学ピックアップの光学ディスクに対する所望位置
へのアクセスが、高速且つ高精度で行なわれ、アクセス
時間が大幅に短縮されると共に、コストが低減され、而
も小型化が可能である。

【００６９】さらに、本発明による直線送り装置は、プ
リンタにおけるプリンタヘッドの送り機構に適用するこ
とも可能である。この場合、プリンタヘッドの移動が、
高速度且つ高精度で行われることになり、印字速度及び
印字精度が向上されることになる。

【００７０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単且つ小型の構成により、低コストで且つ高精度の送り
が行われるようにした、直線送り装置が提供されること
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による直線送り装置の一実施例を示す側
面図である。

【図２】図１の直線送り装置における回転軸とマグネッ
トを示す側面図である。

【図３】図１の直線送り装置におけるマグネットと磁気
抵抗効果型センサとの関係を示す部分拡大斜視図であ
る。

【図４】マグネットの各磁極と磁気抵抗効果型センサの
出力の関係を示す概略図である。

【図５】図１の直線送り装置における磁気抵抗効果型セ
ンサの各出力を示すグラフである。

【図６】図１の直線送り装置における磁気抵抗効果型セ
ンサのパターン構成を示す拡大平面図である。

【図７】図６の磁気抵抗効果型センサの等価回路図であ
る。

【図８】図１の直線送り装置の電気的構成を示すブロッ
ク図である。

【図９】図８のカウンタによるカウンタ値に基づく制御
を示すブロック図である。

【図１０】本発明による直線送り装置の他の実施例を示
す側面図である。

【図１１】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１２】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１３】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１４】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１５】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１６】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１７】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１８】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図１９】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの取付け構造の一例
を示す概略図である。

【図２０】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの間隔調整構造の一
例を示す概略図である。

【図２１】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの間隔調整構造の一
例を示す概略図である。

【図２２】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットと磁気抵抗効果型センサの間隔調整構造の一
例を示す概略図である。

【図２３】本発明の好適な実施例に係る直線送り装置の
マグネットの形成例を説明するための概略図である。

【図２４】本発明の実施例による直線送り装置を組み込
んだビデオカメラ用レンズ鏡筒のズームレンズ送り機構
の一実施例を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１０直線送り装置１１ブラシ付きＤＣモータ１１ａ回転軸１２リードスクリュー１３ナット部材１４マグネット１５磁気抵抗効果型センサ１６端点センサ２１コンパレータ２２コンパレータ２３位相弁別回路２４アップダウンカウンタ２４ａラッチ回路２５ＣＰＵ２６Ｄ／Ａコンバータ２７ドライバ２８立下り検出回路３０ビデオカメラ用レンズ鏡筒３１対物レンズ枠３２第二レンズ枠３３絞り枠３４第三レンズ枠３５第四レンズ枠３６フレーム３７直線送り装置３７ａ磁気抵抗効果型センサ

【数６】

【数７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中和洋東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者茂呂修司東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源と、この駆動源の回転軸に一体的に備えられたリードスクリ
ューと、このリードスクリューに螺合されたナット部材とを含ん
でいる直線送り装置において、前記駆動源の回転軸に取り付けられ且つ周方向に交互に
Ｎ極，Ｓ極が着磁されたマグネットと、このマグネットに対向して固定配置された磁気抵抗効果
型センサとを備えていることを特徴とする直線送り装
置。
【請求項２】前記駆動源が、ＤＣモータであることを
特徴とする請求項１に記載の直線送り装置。
【請求項３】前記駆動源が、ステッピングモータであ
ることを特徴とする請求項１に記載の直線送り装置。
【請求項４】前記マグネットが、円筒状，円柱状また
は円板状であることを特徴とする請求項１から３の何れ
かに記載の直線送り装置。
【請求項５】前記マグネットが、射出成形により、一
体成形されていることを特徴とする請求項１から４の何
れかに記載の直線送り装置。
【請求項６】前記磁気抵抗効果型センサが、マグネッ
トのＮ極またはＳ極の１磁極幅にて、１周期の擬似サイ
ン波及び擬似コサイン波から成る出力と中点電位を発生
するパターン構造を有していることを特徴とする請求項
１から５の何れかに記載の直線送り装置。
【請求項７】前記磁気抵抗効果型センサが、互いにマ
グネットのＮ極またはＳ極の１磁極幅の１／４だけずれ
た二つのパターンを有していることを特徴とする請求項
６に記載の直線送り装置。
【請求項８】前記磁気抵抗効果型センサの出力と中点
電位とを比較するコンパレータと、このコンパレータの
出力に基づいて、駆動源の回転の方向及び角度を検出す
る制御回路とを備えていることを特徴とする請求項６に
記載の直線送り装置。
【請求項９】駆動源と、この駆動源の回転軸に一体的に備えられたリードスクリ
ューと、このリードスクリューに螺合されたナット部材とを含ん
でいる直線送り装置において、上記駆動源の回転軸に取り付けられ且つ周方向に交互に
Ｎ極，Ｓ極が着磁された円筒状，円柱状または円板状の
マグネットと、このマグネットに対向して固定配置され且つマグネット
のＮ極またはＳ極の１磁極幅にて、１周期の擬似サイン
波及び擬似コサイン波から成る出力と中点電位とを発生
するパターン構造を有している磁気抵抗効果型センサ
と、上記磁気抵抗効果型センサの出力と中点電位とを比較す
るコンパレータと、このコンパレータの出力に基づいて、駆動源の回転の方
向及び角度を検出する制御回路とを備えていることを特
徴とする直線送り装置。
【請求項１０】レンズ送り機構を有するビデオカメラ
用レンズ鏡筒において、レンズ送り機構として、請求項
１から８の何れかに記載の直線送り装置が備えられてい
ることを特徴とするビデオカメラ用レンズ鏡筒。
【請求項１１】ズームレンズ送り機構及びフォーカス
用レンズ送り機構を有するビデオカメラ用レンズ鏡筒に
おいて、ズームレンズ送り機構として、請求項１から８の何れか
に記載の直線送り装置が備えられていることを特徴とす
るビデオカメラ用レンズ鏡筒。
【請求項１２】軸送り機構により光学ディスクの半径
方向に移動される光学ピックアップを有する光学ピック
アップシステムにおいて、光学ピックアップの軸送り機構として、請求項１から８
の何れかに記載の直線送り装置が備えられていることを
特徴とする光学ピックアップシステム。