JPH11289743A - リニアアクチュエータとこれを用いたレンズ駆動装置及びレンズ鏡筒 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動特性が優れ、レンズ鏡筒を大きくせず
に、可動レンズ群の重量に差があるような広範囲のレン
ズ仕様に対応して、駆動部品の共用化を図ることができ
るレンズ駆動装置を提供すること。 【解決手段】 マグネットとヨークとから構成した略左
右対称形状の磁気回路３３を、マグネットの磁化方向が
可動レンズに相対する向きに設け、光軸方向に平行なガ
イド軸に沿って摺動自在なスリーブ９を一体に形成した
フォーカスレンズホルダ１に、コイル８を設ける。ま
た、磁気センサ１０を、レンズ鏡筒３ｂ上に、マグネッ
ト側面から所定の距離の位置に横設する。さらに磁気ス
ケール１１を磁気センサ１０の検出面に対向してフォー
カスレンズホルダ１に設け、スリーブ９をコイル８と磁
気スケール１１それぞれに近接して配設し、可動部の重
心がコイル８の駆動中心点１２の近傍となるよう配置す
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レンズ駆動装置、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。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ようにしたいわゆる
「インナーフォーカス方式」が、小型化、軽量化で有利
なため、現在では多く用いられており、ピント面がズー
ム倍率によって移動するという特性上、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。

【０００３】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、望遠側
付近で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で、
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。

【０００４】このリニアアクチュエータを用いた一例と
して、特開平９−６１６９２号公報及び特開平９−１２
７３９７号公報記載のレンズ駆動装置では、両端がヨー
クで光軸方向に支持されている棒状の磁性体とマグネッ
トからなる棒磁石と、この棒磁石に沿って摺動するボビ
ンに巻かれた可動コイルと、このボビンと、移動レンズ
を保持しガイド手段に沿って可動自在なレンズホルダを
結合する連結手段とから構成されたレンズ駆動装置が考
案されている。

【０００５】また別の一例として、特開平８−２４８２
９０号公報記載のレンズ駆動装置では、フォーカスレン
ズを保持し、ガイド軸に沿って光軸方向に摺動自在なレ
ンズホルダの周囲に設けられたボイスコイルと、このボ
イスコイルを挟んだ両側のレンズ鏡筒側に配設された一
対のヨークとこれらヨークに接合固定されたマグネット
から構成された一対の磁気回路を備えたフォーカスレン
ズ駆動手段が考案されている。

【０００６】しかしながら、特開平９−６１６９２号公
報及び特開平９−１２７３９７号公報記載のレンズ駆動
装置を用いたレンズ鏡筒においては、リニアアクチュエ
ータをレンズ鏡筒と別体で構成できるため、ズーム倍率
や光学性能の異なるレンズ鏡筒でも同一のリニアアクチ
ュエータで対応可能である、つまり駆動手段の部品の共
有化が図れるという利点がある反面、リニアアクチュエ
ータとレンズホルダを連結部材で結合していることか
ら、機械的なガタが生じレンズホルダを高速に駆動でき
ないという課題と、レンズ鏡筒内に連結部材のスペース
が必要となり、レンズ鏡筒を小型化できないという課題
があった。

【０００７】また特開平８−２４８２９０号公報記載の
レンズ駆動装置では、レンズホルダの周囲にボイスコイ
ルを直接取り付けているためガタは発生せず、レンズホ
ルダを高速に駆動することが可能であるが、フォーカス
レンズの大きさが変わるとボイスコイルの大きさを変え
る必要があり、ズーム倍率や光学性能の異なるレンズ鏡
筒に対応したリニアアクチュエータを設ける必要があ
る、つまり駆動手段の部品の共有化が図れないという課
題があった。さらに、ボイスコイルの外側にガイド軸と
嵌合するスリーブと、レンズホルダの位置検出手段であ
るレンズ鏡筒に設けられた磁気センサと相対する磁気ス
ケールを設ける必要があるため、レンズ鏡筒の小型化が
図りにくいという欠点も有していた。

【０００８】そこで、これら上記のレンズ鏡筒の課題を
解決するために、特願平０９−３１４９５４号記載のレ
ンズ駆動装置およびレンズ鏡筒が考案されている。この
特願平０９−３１４９５４号記載のレンズ駆動装置およ
びレンズ鏡筒は、駆動手段としてレンズ鏡筒内にマグネ
ットとヨークとからなる、駆動方向から見て略左右対称
形状の１つの磁気回路を設け、可動レンズ群を保持する
レンズホルダが、ガイドシャフトに沿って光軸方向に摺
動自在となるよう、ガイドシャフトと嵌合するスリーブ
をレンズホルダに一体に形成すると共に、コイルをスリ
ーブ近傍かつ可動レンズ群から離れた位置に配設してい
る。

【０００９】また位置検出手段として、磁気センサを特
願平０９−３１１７６５号記載のリニアアクチュエータ
に示した技術を用いて、磁気回路からの漏れ磁束の影響
が最小限になるよう、磁気回路の略対称中心位置でか
つ、ＭＲ素子の電流方向がマグネットの磁化方向と略垂
直になる向きにして、レンズ鏡筒に配設すると共に、磁
気センサと対向する磁気スケールを、スリーブに最も近
い位置のレンズホルダに配設している。従って、マグネ
ットの磁化方向にコイルとスリーブと磁気スケール及び
磁気センサが直線上に並んだ構成となっている。

【００１０】さらに移動レンズ群とレンズホルダとコイ
ルと磁気スケールとから構成されたレンズ駆動体の重心
位置がコイル近傍になるよう構成されている。このよう
に、特願平０９−３１４９５４号記載のレンズ駆動装置
およびレンズ鏡筒は、駆動手段のリニアアクチュエータ
を、可動レンズと横設するようレンズ鏡筒に内蔵し、ダ
イレクトにレンズホルダを駆動すると共に、制御応答性
の向上のため駆動中心点、位置検出点、スリーブ、重心
点の各距離を小さく構成し、また駆動磁気回路に対し
て、位置検出手段の磁気センサを最適配置することで、
高速かつ高精度なレンズ駆動と、レンズ鏡筒の小型化及
び、駆動部品の共用化に対応できるという、従来に比べ
て優れた特徴を有している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特願平０９−３１４９５４号記載のレンズ駆動装置およ
びレンズ鏡筒は、レンズホルダが磁気回路と干渉しない
よう、レンズホルダのスリーブと可動レンズ群の間を一
部切り欠く必要があるため、レンズホルダの剛性が低く
なり、低周波数域で共振が発生し易くなることから、レ
ンズホルダの増肉やリブ追加等の剛性を考慮した設計が
必要不可欠になってくる。

【００１２】また、可動レンズ群を構成するレンズの枚
数が違う、つまり可動レンズ群の重量に大きな差がある
ような２種類のレンズ鏡筒について、磁気回路とコイル
の部品の共用化を図る場合、重い方の可動レンズ群に応
じた推力を発生させるよう、磁気回路とコイルの横幅を
広げる必要があるが、磁気回路とコイルの横幅増加は、
可動レンズ群が磁気回路とコイルに横設した構成上、レ
ンズ鏡筒の高さ方向のサイズ増加に直結することから、
可動レンズ群が１枚のレンズ鏡筒では不必要にサイズが
増加することになる。従って、レンズ鏡筒サイズを大き
くせずに、広範囲のレンズ仕様に対応して、駆動部品の
共用化を図るのが難しい。

【００１３】上記の問題に鑑み本発明の目的は、特願平
０９−３１４９５４号記載のレンズ駆動装置およびレン
ズ鏡筒の長所を損なうことなく、さらに振動特性が優
れ、レンズ鏡筒サイズを大きくせずに、可動レンズ群の
重量に差があるような、広範囲のレンズ仕様に対応し
て、駆動部品の共用化を図ることができるレンズ駆動装
置を簡素な構成で提供するものである。

【００１４】

【課題を解決する手段】上記課題を解決するために本発
明のリニアアクチュエータは、駆動方向から見て略左右
対称に構成されたマグネットとヨークとからなる１つの
磁気回路において、磁気センサを、駆動方向から見て、
マグネット側面から所定の距離を離して横設することに
より、駆動方向から見て磁気センサに飛び込むマグネッ
トの磁化方向と垂直の漏洩磁束を低減することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
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
する第１の駆動手段を有するリニアアクチュエータにお
いて、前記可動子側と固定子側のいずれか一方に磁気セ
ンサを、駆動方向から見て、マグネット側面から所定の
距離を離して横設し、また他方に、磁気スケールを前記
磁気センサの検出面に対向するよう配置した第１の位置
検出手段を有するものである。

【００１６】また、本発明の請求項２記載の発明は、前
記磁気センサをＭＲ素子を用いた磁気抵抗型センサと
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ものである。また、本発明の
請求項３記載の発明は、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レンズ駆動装置におい
て、この移動レンズ群を駆動する手段として、前記マグ
ネットの着磁面を、前記移動レンズ群に相対する向きに
配設した請求項１又は、請求項２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ものである。

【００１７】また、本発明の請求項４記載の発明は、前
記移動レンズ群を光軸方向に移動するのを案内するガイ
ド手段と、前記移動レンズ群を保持し、前記ガイド手段
と嵌合するスリーブを備えたレンズ保持手段とを有する
レンズ駆動装置において、光軸方向から見て、前記スリ
ーブを前記第１の駆動手段と前記第１の位置検出手段に
近接して配置したことを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の請求項５記載の発明は、光
軸方向から見て、前記スリーブと前記第１の駆動手段の
駆動点を結ぶ直線と、前記スリーブと前記第１の位置検
出手段の検出点を結ぶ直線とが略直角に交わることを特
徴とするものである。また、本発明の請求項６記載の発
明は、光軸方向から見て、前記移動レンズ群と、前記レ
ンズ保持手段と、前記第１の駆動手段と、前記第１の位
置検出手段とから構成するレンズ駆動体の重心位置を、
前記第１の駆動手段付近に配置したことを特徴とするも
のである。

【００１９】また、本発明の請求項７記載の発明は、前
記移動レンズ群を光軸方向に移動するのを案内する前記
ガイド手段と、前記移動レンズ群を保持し、前記ガイド
手段と嵌合する前記スリーブを備えた前記レンズ保持手
段とを有するレンズ駆動装置において、光軸方向から見
て、前記スリーブを第２の駆動手段と第２の位置検出手
段に横設すると共に、前記スリーブと前記第２の駆動手
段の駆動点とを結ぶ直線と、前記スリーブと前記第２の
位置検出手段の検出点とを結ぶ直線とが略直角に交わる
ことを特徴とするものである。

【００２０】また、本発明の請求項８記載の発明は、光
軸方向から見て、前記移動レンズ群のレンズ中心と前記
スリーブと、前記第２の位置検出手段の検出点とを略一
直線上に配置したことを特徴とするものである。以下、
本発明のリニアアクチュエータを用いたレンズ駆動装置
及びレンズ鏡筒の実施の形態を、図面に基づいて説明す
る。

【００２１】図１は本発明の形態におけるリニアアクチ
ュエータを用いたレンズ鏡筒の後部鏡筒部分を縦断面し
て前方側を示した縦断面図、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鏡筒の内
部構成を示す要部縦断面図、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鏡筒のフ
ォーカスレンズ駆動部分の内部斜視図、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を用いたレン
ズ鏡筒のフォーカスレンズ駆動部分の縦断面の磁束の流
れを示す図、図５は本発明の実施の形態におけるリニア
アクチュエータを用いたレンズ鏡筒のフォーカスレンズ
駆動部分の横断面の磁束の流れを示す図、図６はＭＲ素
子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。

【００２２】本発明の実施の形態のリニアアクチュエー
タを用いたレンズ鏡筒は、倍率変更を行う電動ズーム機
構と、被写体を適正な露出で再現する自動絞り装置と、
自動的に被写体に対する焦点合わせを行うオートフォー
カス機構を備えるインナーフォーカス方式の一般的なビ
デオカメラ用のレンズ鏡筒としている。よってこのレン
ズ鏡筒は、被写体側の１群固定レンズとレンズ鏡筒内の
３群固定レンズの２つの固定レンズ群と、ズームなど変
倍用のバリエータレンズ群と焦点調整用のフォーカスレ
ンズ群の２つの移動レンズ群及び絞り装置とから構成さ
れている。

【００２３】まず本発明の実施の形態におけるリニアア
クチュエータを用いたレンズ鏡筒について、図１〜図２
を用いて説明する。図１および図２において３ａはレン
ズ鏡筒の前部、３ｂはレンズ鏡筒の後部、２３はレンズ
鏡筒３ａの被写体側に固定された１群固定レンズ群、２
２はズームなど変倍用のバリエータレンズ群、２は焦点
調整用のフォーカスレンズ群、２７はバリエータレンズ
群２２とフォーカスレンズ群２との間に位置し、レンズ
鏡筒３ａと３ｂの間に固定された３群固定レンズ群、２
４は３群固定レンズ群２７の手前に設けられた絞り本体
部、３０はＣＣＤ等の固体撮像素子、３１は固体撮像素
子３０をレンズ鏡筒３ｂの後方部に取り付けるためのＣ
ＣＤ取付板、２９は固体撮像素子３０の手前に置かれ、
水晶等で構成された光学フィルタである。

【００２４】バリエータレンズ群２２とフォーカスレン
ズ群２はそれぞれバリエータレンズホルダ２１、とフォ
ーカスレンズホルダ１で保持され、光軸に平行に配さ
れ、両端をレンズ鏡筒３ａ、３ｂに固定されたガイドシ
ャフト４ａ、４ｂに沿ってそれぞれ光軸方向に独立して
摺動自在に構成されている。バリエータレンズ群２２
は、望遠側端から広角側までの広い範囲をフォーカスレ
ンズと連動して移動しなければならないため、バリエー
タレンズホルダ２１を駆動する駆動源としては、制御性
が高く、入力パルス数をカウントすることによりエンコ
ーダの機能を併せ持つステッピングモータがズームモー
タ１５として一般に用いられている。

【００２５】バリエータレンズ駆動手段は、駆動源であ
るズームモータ１５と、このズームモータ１５が組み付
けられたブラケット１６と、ズームモータ１５の出力軸
に形成され、ブラケット１６に回転自在に支架されると
ともにバリエータレンズの移動範囲の長さ寸法を有する
送りねじ１８と、この送りねじと係合して回転運動を直
線運動に変換するラック１９によって構成されており、
ズームモータ１５はブラケット１６を介してレンズ鏡筒
３ａに、ラック１９はバリエータレンズホルダ２１にそ
れぞれ固定されている。よってこの構成によってズーム
モータ１５のステップ数に応じて、バリエータレンズホ
ルダ２１を任意に移動することができる。

【００２６】また、バリエータレンズ２２の基準位置検
出にはＬＥＤ等の発光素子（図示せず）とフォトトラン
ジスタ等の受光素子（図示せず）から構成されたフォト
インタラプタ２８と、その間を通過し遮光するバリエー
タレンスホルダ２１に一体に形成された位置検出片（図
示せず）とが設けられており、電源投入時にバリエータ
レンズ群２２をフォトインタラプタ２８まで移動させ、
この場所を基準位置とし、ここからの移動量をズームモ
ータ１５のステップ数として管理するという起算位置出
しを行っている。

【００２７】絞りユニットは、被写体を適正な露出で再
現するために、映像信号出力の平均値或いはピーク値を
抽出して、適正な露出が得られるように複数の絞り羽片
（図示せず）を駆動してレンズ鏡筒の光学口径を自動調
整するいわゆるオートアイリスによって構成され、複数
の絞り羽片（図示せず）を収納した絞り本体部２４と、
これら複数の絞り羽片（図示せず）を駆動するアクチュ
エータ（図示せず）や制御部（図示せず）を内蔵した絞
り駆動制御部２５とから構成されている。絞り本体部２
４は、最大光学口径の場合でも複数の絞り羽片（図示せ
ず）を収納する必要があるため、レンズ鏡筒３ａの最外
形とほぼ等しい外形寸法を有しており、レンズ鏡筒３ａ
に絞りユニットを取り付けた場合は、絞り駆動制御部２
５が突出する。

【００２８】次に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鏡筒のフォーカスレンズ駆
動手段について図１、図３を用いて説明する。図１、図
３において、フォーカスレンズホルダ１はフォーカスレ
ンズ群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３ａ、３ｂに固定されたガイドシャフト４
ａと嵌合するスリーブ９と、ガイド４ｂに嵌合する回り
止めを備え、ガイドシャフト４ａ、４ｂに沿って光軸方
向に摺動自在に構成されている。

【００２９】このレンズホルダ１を光軸方向に駆動させ
るために、駆動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とから構成された、光軸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３３が、マグネット５の着磁面が可動レンズに相対
する向きで、レンズ鏡筒３ｂに設けられている。

【００３０】一方フォーカスレンズホルダ１にはコイル
８がマグネット５と所定の空隙を有して、フォーカスレ
ンズ群２に横設されており、マグネット５の発生する磁
束と直交する向きにコイル８に電流を流すことで、フォ
ーカスレンズホルダ１が光軸方向に駆動するしくみにな
っている。また、このフォーカスレンズホルダ１の位置
検出手段として、レンズ鏡筒３ｂには磁気センサ１０
が、磁気回路３３の光軸方向（Ｘ方向）の対称中心か
つ、光軸方向から見てマグネット５側面から所定の距離
の位置に横設されており、一方フォーカスレンズホルダ
１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１１
が、磁気センサ１０の検出面に対して対向するように取
り付けられている。

【００３１】磁気センサ１０は、図７に示す磁界により
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３２ａ、３２ｂから構
成された２相式の磁気抵抗型センサで、このＭＲ素子３
２ａ、３２ｂ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（Ｘ方向）に設けら
れており、ＭＲ素子３２ａ、３２ｂ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向きに磁気センサ
１０及び磁気スケール１１は配置されている。

【００３２】図６は磁界が加わることで抵抗値が減少す
るというＭＲ素子３２ａ、３２ｂの磁気抵抗変化率特性
を示したものであり、その方向性はＭＲ素子３２ａ、３
２ｂ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３２ａ、３２ｂ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３２ａ、３２ｂ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。

【００３３】この特性から、フォーカスレンズホルダ１
が移動し、磁気スケール１１が磁気センサ１０に対して
位置変化すると、Ｘ方向に発生する正弦波状の磁界強度
変化に対応してＭＲ素子３２ａ、３２ｂ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３２ａ、３２ｂの抵抗値はほとんど変
化しない。よってＭＲ素子３３ａ、３３ｂに印加した電
圧の出力信号は、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、フォーカスレンズホ
ルダ１の位置や駆動方向を検出し、制御回路（図示せ
ず）により、あらかじめマイコン（図示せず）に記憶さ
れた被写体距離毎の移動軌跡データに基づいてフォーカ
スレンズ群２が、バリエータレンズ群２２の位置変化に
従って光軸方向に移動することによって、レンズ鏡筒３
ｂ後部に設けられた撮像素子３０の結像面上に物体像を
形成する。

【００３４】また、スリーブ９は光軸方向から見て、コ
イル８と磁気スケール１１に近接して配置されている、
つまり駆動中心点１２（図１）と位置検出点１３（図
１）とがスリーブ９付近に位置すると同時に、スリーブ
９とコイル８の駆動中心点１２を結ぶ直線と、スリーブ
９と磁気スケール１１の位置検出点１３を結ぶ直線とが
略直角に交わるように構成されている。さらに、フォー
カスレンズ群２とフォーカスレンズホルダ１とコイル８
と磁気スケール１１とから構成されたフォーカスレンズ
駆動体の重心位置１４（図１）がコイル８近傍に配置さ
れている。

【００３５】また、絞りユニットの絞り駆動制御部２５
を、フォーカスレンズ駆動手段前方の被写体側の空きス
ペースに配置し、絞り本体部２４をガイドシャフト４
ａ、４ｂと干渉しないよう、レンズ鏡筒の鉛直方向に対
して角度を斜めに振って、ガイドシャフト４ａ、４ｂの
内側に配置している。さらに、ズームモータ１５を絞り
本体部２４と干渉しないよう光軸を挟んで、絞り駆動制
御部２５と相対する位置に構成し、ブラケット１６をレ
ンズ鏡筒３ａに取り付けている。

【００３６】上記に示した本発明の実施の形態のレンズ
駆動装置、およびレンズ鏡筒について、その効果を説明
する。まず、コイル８及びマグネット５とメインヨーク
６、サイドヨーク７からなる磁気回路３３は、フォーカ
スレンズ群２のサイズの制約を受けることがないため、
ズーム倍率や光学性能の異なるレンズ鏡筒に対しても、
同一の駆動部品で対応可能になる上、光軸方向から見
て、レンズ鏡筒３ｂの高さ方向に、フォーカスレンズ群
２とコイル８の横幅の長尺方向が配置される構成の特願
平０９−３１４９５４記載のレンズ鏡筒と比べて、本発
明の実施の形態のレンズ鏡筒は、レンズ鏡筒３ｂの幅方
向に、コイル８の横幅の長尺方向とスリーブ９あるいは
磁気スケール１が配置される構成上、コイル８の横幅の
長尺方向は余裕があり、フォーカスレンズ群２が３枚構
成で重い場合でも、磁気回路３３及びコイル８の横幅を
増加することで、レンズ鏡筒３ｂのサイズを大きくせず
に、フォーカスレンズ群２の重量に見合った駆動力を増
加させることができる。従って、フォーカスレンズ群２
の重量に大きな差があるような２種類のレンズ鏡筒につ
いて、磁気回路３３とコイル８の部品の共用化を図る場
合、重い方のフォーカスレンズレンズ群２に応じた推力
を発生させるよう、磁気回路３３とコイル８の横幅を決
めても、レンズ鏡筒３ｂのサイズは大きくならないこと
から、広範囲のレンズ鏡筒の仕様に対応して柔軟に駆動
部品の共有化を図ることができる。

【００３７】また、フォーカスレンズホルダ１が磁気回
路３３と干渉しないよう、フォーカスレンズホルダ１の
スリーブ９とフォーカスレンズ群２の間を一部切り欠く
必要があるが、本発明の実施の形態のレンズ鏡筒は、レ
ンズ鏡筒３ｂの幅方向に、コイル８の横幅の長尺方向と
スリーブ９が配置される構成上、特願平０９−３１４９
５４記載のレンズ鏡筒と比べて、切り欠き形状を小さく
でき、フォーカスレンズホルダ１の剛性を向上させるこ
とで、フォーカスレンズ駆動体の共振周波数を上げるこ
とができる。従って、フォーカスレンズホルダ１の増肉
やリブ追加等を行わなくても、フォーカスレンズ駆動体
の振動特性を容易に向上させることが可能である。

【００３８】次に、磁気回路３３からの漏洩磁束が磁気
センサ１０に与える影響について図４と図５を用いて説
明する。磁気外乱によりＭＲ素子３２ａ、３２ｂはＸ方
向及びＺ方向に磁気抵抗が変化するという特性上、Ｘ方
向については磁気抵抗変化の感度が大きく、磁気スケー
ルから発生する正弦波状の磁界強度変化パターンの信号
に磁気外乱が重畳することで、信号波形がオフセット
し、ＭＲ素子の出力信号の波形歪み等を引き起こし、位
置検出の誤差を増加させるという問題が発生する。また
Ｚ方向は磁気抵抗変化の感度が少ないものの、Ｚ方向の
磁気外乱により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。

【００３９】本発明の実施の形態では、磁気回路３３が
光軸方向（Ｘ方向）に略対称に構成されていることか
ら、その対称中心に位置する磁気センサ１０位置でのＸ
方向の漏洩磁束は微少な値になる。 また磁気回路３３
が光軸方向から見てマグネット側面から所定の距離の位
置に横設されていることから、磁気センサ１０位置での
Ｚ方向の漏洩磁束の値は微少な値になる。

【００４０】またＭＲ素子３２ａ、３２ｂ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１０を配置していることから、ＭＲ素
子３２ａ、３２ｂの感度低下を防ぐことができるが、Ｍ
Ｒ素子３２ａ、３２ｂ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。

【００４１】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に適用できる。尚、本発明の実施の
形態では、レンズ鏡筒３ｂに磁気センサ１０を、レンズ
ホルダ１に磁気スケール１１を設けたが、反対にレンズ
鏡筒３ｂに磁気スケール１１を、レンズホルダ１に磁気
センサ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。

【００４２】また、スリーブ９とガイドシャフト４ａと
の嵌合部には微少な隙間が有るため、駆動時に回転モー
メントが発生すると、フォーカスレンズホルダ１は微少
回転を伴い光軸方向に摺動することから、駆動中心点１
２と位置検出点１３の位相ずれが発生し制御応答性が劣
化する、また最悪時には発振状態になることから、分解
能や応答速度を低くしなければならない、またフォーカ
スレンズ群２の微少回転により、レンズ偏差を生じると
いった課題が生じる。

【００４３】これに対して、本発明の実施の形態では、
まず光軸方向から見て駆動中心点１２と、位置検出点１
３が、スリーブ９に近接し、重心点１４も駆動中心点１
２付近に構成されていることから、起動時、駆動中どち
らにおいても発生する回転モーメントは小さくなる上、
駆動中心点１２と位置検出点１３からスリーブ９までの
距離が小さいため、位相ずれ量つまり制御誤差は小さく
なる。

【００４４】さらに光軸方向から見て、スリーブ９と駆
動中心点１２を結ぶ直線と、スリーブ９と位置検出点１
３を結ぶ直線とが直角に交わるように構成されているこ
とから、Ｚ軸回りの回転モーメントは最小になる上、駆
動中心点１２のＺ軸回りの回転による位相ずれ量は最小
になる、また位置検出点１３のＹ軸回りの回転による位
相ずれ量は最小になる。よって駆動中心点１２とスリー
ブ９と位置検出点１３が直線上に並んだ構成となってい
る特願平０９−３１４９５４記載のレンズ鏡筒と比べ
て、より制御応答性が向上し、高精度の駆動制御を図る
ことができる。さらに光軸方向から見て、フォーカスレ
ンズ群２のレンズ中心を、スリーブ９と、位置検出点１
３とを結ぶ直線上に配置することで、フォーカスレンズ
群２のＹ軸回りの回転によるレンズ偏差は最小になる。

【００４５】尚、スリーブ９と駆動中心点１２を結ぶ直
線と、スリーブ９と位置検出点１３を結ぶ直線とが略直
角に交わるように構成されていても、またフォーカスレ
ンズ群２のレンズ中心と、スリーブ９と、位置検出点１
３とが略１直線上に配置されていても、その効果を失う
ものではない。また、上記した制御応答性を向上させる
スリーブ９と駆動中心点１２と位置検出点１３と、フォ
ーカスレンズ群２のレンズ中心との幾何学的位置関係に
関しては、駆動手段に、ボイスコイル型のリニアアクチ
ュエータだけでなく、超音波モータや、ＤＣモータ、ス
テッピングモータ等を用いても、また位置検出手段に、
ＭＲ素子や、ホール素子等の磁気式センサだけでなく、
光学式のＬＥＤ等の発光素子とフォトトランジスタ等の
受光素子とからなる光センサと、透光部と遮光部を細か
いピッチで交互に形成した光スケールを組み合わせたも
の、あるいはｉＲＥＤ等の発光素子とＰＳＤ等の光電変
換素子を組み合わせたもの等、あらゆる種類の位置検出
センサを用いたとしても、その効果を妨げるものではな
い。

【００４６】最後に、本発明の実施の形態は、ビデオカ
メラに搭載され被写体に対する焦点合わせを自動的に行
うオートフォーカス機構や、倍率変更を行う電動ズーム
機構を備えるレンズ鏡筒としたが、本発明はかかるビデ
オカメラ用レンズ鏡筒に限定されるものではなく、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や、ガイド
手段によって可動レンズ構体を鏡筒内に移動自在に支持
すると共に、この可動レンズ構体を移動させるリニアア
クチュエータを備えた各種のレンズ鏡筒、例えばスチル
カメラ用のレンズ鏡筒等にも適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、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マ
グネットとヨークとからなる１つの磁気回路において、
磁気センサを、駆動方向から見て、マグネット側面から
所定の距離を離して横設することにより、駆動方向から
見て磁気センサに飛び込むマグネットの磁化方向と垂直
の漏洩磁束を低減することができる。

【００４８】また、磁気センサをＭＲ素子を用いた磁気
抵抗型センサとし、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
サを、駆動方向から見て、マグネット側面から所定の距
離を離して横設することにより、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。また、マ
グネットとヨークとからなる１つの磁気回路とコイルと
から構成された駆動手段と、駆動方向から見て、マグネ
ット側面から所定の距離を離して横設された磁気センサ
と磁気スケールとから構成された位置検出手段を、マグ
ネットの磁化方向を移動レンズ群に相対する向きに配設
することにより、移動レンズ群の重量に応じた推力を発
生させるよう、磁気回路とコイルの横幅を決めても、レ
ンズ鏡筒のサイズは大きくならないことから、可動レン
ズ群の重量に差があるような、より広範囲のレンズ鏡筒
の仕様に対応して柔軟に駆動部品の共有化を図ることが
できる。さらに、レンズホルダの磁気回路との干渉を避
けるための切り欠き形状をさらに小さくし、レンズホル
ダの剛性向上が可能であることから、共振周波数が高い
優れた振動特性をもつレンズ駆動装置を、併せて実現す
ることができる。

【００４９】また、光軸方向即ち駆動方向から見て、ス
リーブを駆動手段と位置検出手段に横設すると共に、ス
リーブと駆動手段の駆動点とを結ぶ直線と、スリーブと
位置検出手段の検出点とを結ぶ直線とが略直角に交わる
構成にしたことにより、スリーブと駆動手段の駆動点と
を結ぶ直線を軸とした回転モーメントは最小かつ駆動点
の位相ずれは最小になる上、スリーブと位置検出手段の
検出点とを結ぶ直線を軸とした検出点の位相ずれは最小
になることから、より制御応答性の優れたレンズ駆動装
置を簡素な構成で安価に実現することができる。

【００５０】また、光軸方向すなはち駆動方向から見
て、移動レンズ群の光軸中心とスリーブと、位置検出手
段の検出点とを略一直線上に配置したことにより、この
直線を軸としたレンズ偏差が最小となる、高精度のレン
ズ駆動装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態におけるレンズ鏡筒の後部
鏡筒部分を縦断面して前方側を示した縦断面図

【図２】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鏡筒の内部構成を示す要部縦断面図

【図３】同フォーカスレンズ駆動部分の内部斜視図

【図４】同フォーカスレンズ駆動部分の縦断面の磁束の
流れを示す図

【図５】同フォーカスレンズ駆動部分の横断面の磁束の
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

【符号の説明】

１ −−−フォーカスレンズホルダ ２ −−−フォーカスレンズ群 ３ａ、３ｂ −−−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 −−−コイル ９ −−−スリーブ １０−−−磁気センサ １１−−−磁気スケール １２−−−駆動中心点 １３−−−位置検出点 １４−−−重心点 １５−−−ズームモータ １６−−−スームモータ用ブラケット ２４−−−絞り本体部 ２５−−−絞り駆動制御部 ３３−−−磁気回路

Claims (9)

【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する第１の
   駆動手段を有するリニアアクチュエータにおいて、 前記可動子側と固定子側のいずれか一方に磁気センサ
   を、駆動方向から見て、 マグネット側面から所定の距離を離して横設し、また他
   方に、磁気スケールを前記磁気センサの検出面に対向す
   るよう配置した第１の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】前記磁気センサをＭＲ素子を用いた磁気抵
   抗型センサとし、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
   気センサを配置したことを特徴とする請求項１記載のリ
   ニアアクチュエータ。
3. 【請求項３】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レンズ駆動装置において、この移動
   レンズ群を駆動する手段として、前記マグネットの磁化
   方向を、前記移動レンズ群に相対する向きに配設した請
   求項１又は、請求項２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。
4. 【請求項４】前記移動レンズ群を光軸方向に移動するの
   を案内するガイド手段と、 前記移動レンズ群を保持し、前記ガイド手段と嵌合する
   スリーブを備えたレンズ保持手段とを有するレンズ駆動
   装置において、 光軸方向から見て、前記スリーブを前記第１の駆動手段
   と前記第１の位置検出手段に近接して配置したことを特
   徴とする請求項３記載のレンズ駆動装置。
5. 【請求項５】光軸方向から見て、前記スリーブと前記第
   １の駆動手段の駆動点を結ぶ直線と、前記スリーブと前
   記第１の位置検出手段の検出点を結ぶ直線とが略直角に
   交わることを特徴とする請求項４記載のレンズ駆動装
   置。
6. 【請求項６】光軸方向から見て、前記移動レンズ群と、
   前記レンズ保持手段と、前記第１の駆動手段と、前記第
   １の位置検出手段とから構成するレンズ駆動体の重心位
   置を、前記第１の駆動手段付近に配置したことを特徴と
   する請求項４又は請求項５記載のレンズ駆動装置。
7. 【請求項７】前記移動レンズ群を光軸方向に移動するの
   を案内する前記ガイド手段と、 前記移動レンズ群を保持し、前記ガイド手段と嵌合する
   前記スリーブを備えた前記レンズ保持手段とを有するレ
   ンズ駆動装置において、 光軸方向から見て、前記スリーブを第２の駆動手段と第
   ２の位置検出手段に横設すると共に、前記スリーブと前
   記第２の駆動手段の駆動点とを結ぶ直線と、前記スリー
   ブと前記第２の位置検出手段の検出点とを結ぶ直線とが
   略直角に交わることを特徴とするレンズ駆動装置。
8. 【請求項８】光軸方向から見て、前記移動レンズ群の光
   軸中心と前記スリーブと、前記第２の位置検出手段の検
   出点とを略一直線上に配置したことを特徴とする請求項
   ７記載のレンズ駆動装置。
9. 【請求項９】撮像レンズの駆動手段として、請求項３、
   又は請求項４又は、請求項５、請求項６、又は請求項７
   記載のレンズ駆動装置を用いたことを特徴とするレンズ
   鏡筒。