JPH01206861A

JPH01206861A - リニアモータ装置

Info

Publication number: JPH01206861A
Application number: JP2714488A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Soya; 征矢　明彦; Norikazu Yamaguchi; 山口　典一; Shinji Iwanami; 岩波　新二
Original assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Current assignee: Kodak Digital Product Center Japan Ltd
Priority date: 1988-02-08
Filing date: 1988-02-08
Publication date: 1989-08-21
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JP2673195B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、カメラにおけるレンズの焦点調節装置等に用
いられるボイスコイル形のリニアモータ装置に関する。

（従来の技術）カメラのレンズ焦点調節装置におけるレンズ駆動源とし
て、特開昭５８−１０７０６号公報、特開昭５９−１９
１００５号公報等で示されるように、リニアモータが用
いられている。これらのものではリニアステップモータ
が用いられているが、リニアステップモータでは連続し
た変位制御を行なうことができない。これに対し、ボイ
スコイル形のリニアモータによれば連続した変位制御を
行なうことができる。しかし、ボイスコイル形では、応
答性を向上させるために駆動回路のゲインを上げるとハ
ンチングを生じてしまう問題がある。

このような問題を解決するために、特開昭５８−１８２
４７０号公報に示されるように、可動子に対する速度セ
ンサを設け、可動子の移動速度を表わす速度信号により
可動子をダンピングし、高い応答性を得るようにした提
案がある。この提案では、正確な速度信号を得るために
、駆動用のコイルと、センサ用のコイルとを２組設け、
そのうちの１組を実際の変位駆動源として用いている。

また、残りの１組は可動部を固定して、電磁結合より生
じる偽信号の相殺用としてＩぜいている。

すなわら、変位駆動源として用いられる一方の組の駆動
コイルに電流を流し、可動子が変位すると速度検出用の
センサコイルには可動子の変位速度に対応した速度信号
が生じるが、このほかに駆動コイルの電磁誘導作用によ
る誘起電圧、すなわち偽信号が発生し、重畳されて出力
されてしまう。そこで、残りの１組では可動子を固定し
、そのセンサコイルには、対応する駆動コイルの電磁誘
導による誘起電圧すなわち偽信号のみを生じさせる。そ
して、前記変位駆動源として用いられた一方のセンサコ
イルの出力信号（偽信号と速度信号）と、他方のけンサ
コイルの出力信号（偽信号のみ）との差をとる、すなわ
ち、偽信号を相殺することにより、真のセンサ出力であ
る速度信号のみを検出する。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、可動子の速度信号を得るために、駆動コ
イルとセンサコイルとを２組設けるのは現実的ではなく
、種々の制約を伴うため、製品への適用は困難である。

本発明の目的は、駆動コイルとセンサコイルを２組設け
ることなく、可動子の真の速度信号のみを得られるよう
にしたリニアモータ装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、真の速度信号により可動子をダン
ピングし、ハンチングを生じることなく応答性を向上さ
せたリニアモータ装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、駆動コイルやセンサコイル
等の組立性を改善したハウジングを有するリニアモータ
装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、可動子の始動時または停止
時の変形によるセンサコイルへの影響を防止することに
より、大きな負荷に対しても確実なダンピングを行なう
ことができるリニアモータ装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明によるリニアモータ装置は、円筒状の永久磁石、
この永久磁石の一端に接合されたポールピースおよびこ
の永久磁石の他端に接合されかつ上記永久磁石およびポ
ールピースの外面と空間を保って対向するように形成さ
れたヨークからなる固定子を有する。この固定子に対し
ては、その軸方向に沿ってスライド可能に構成され上記
ポールピースとヨークとのなす上記空間内で進退可能な
駆動コイルを有する可軌子を設ける。また、上記ヨーク
の外側でポールピース側の端部より長さ方向内側に、セ
ンサコイルとしての空芯コイルを設ける。この空芯コイ
ルは上記固定子の軸方向に沿って延在するように設ける
。この空芯コイルに対しては、上記可動子に取付けられ
その変位に伴って上記空芯コイル内で変位する永久磁石
を設けている。

また、本発明による′リニアモータ装置は、可動子に対
する位置指令電圧およびこの可動子の位置検出電圧をそ
れぞれ入力しこれらの差入力成分に対応したサーボ信号
を駆動コイルに出力するための差動増幅器を設け、この
差動増幅器の入力端子間に、空芯コイルをその出力電圧
が上記差入力成分を減少させる方向で接続している。

また、本発明によるリニアモータ装置は、固定子を構成
するヨークを内壁面に取付けるとともに、可動子をスラ
イド可能に支持し、また空芯コイルを外部から装着可能
な筒部を設け、この筒部内に空芯］イルの位置決め用の
係止部を設けたハウジングを持つ。

さらに、本発明によるリニアモータ装置は、可動子の永
久磁石取付部近くに、この可動子から外方に突出するよ
うに負荷との連結部を設けている。

（作用）本発明では、駆動コイルによる空芯コイルへの電１誘導
作用はこれらの間に位置するヨークによって磁気的にし
ゃ閉されるので、空芯コイルには可動子の変位に連動す
る永久磁石の変位速度に応じた起電力、すなわち速度信
号のみが生じる。

また、空芯コイルの出力である速度信号を、可動子に対
する位置指令電圧とこの可動子の位置検出電圧とを入力
する差動増幅器に一対して、その差入力成分を減少させ
る方向に加えるので、可動子に対してダンピングがかか
り、ハンチングを生じることなく応答性を向上させるこ
とができる。

また、ハウジングは、固定子や可動子を所定の関係゛に
取付は支持するとともに、空芯コイルは単に外部から嵌
入するだけで所定の位置関係で正確に組立てることがで
きる。

また、可動子の負荷との連結部を、空芯コイル内で移動
する永久磁石の近くに配置することにより、大きな負荷
を連結した場合に、始動時や停止時に連結部が変形して
も、負荷の動きと永久磁石の動きとが逆位相になること
はなく、常に同位相になるので、逆位相になった場合に
生じるダンピング不良を確実に防止できる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はリニアモータ１１を示すもので、ハウジング１
２に固定子１３が設けられている。この固定子１３は、
ハウジング１２の内側に取付けた円筒状の永久磁石１４
、この永久磁石１４の一端面に接合された円環状のポー
ルピース１５、および永久磁石１４の他端面に接合され
てハウジング１２の内壁面に取付けられ上記永久磁石１
４およびポールピース１５の外面と空間を保って対向す
るように形成された円筒状のヨーク１６からなっている
。

上記ハウジング１２の両端部に貫通孔１７ａ。

１７ｂが形成され、この両端の貫通孔１７ａ　、　１７
ｂにリニアボール軸受１８が配設固定されている。この
リニアボール軸受１８は、円筒状の外筒１９と、この外
筒１９内の円周方向に複数列にかつ等間隔に配列された
複数個のボール２０と、この各ボール２０を上記配列位
置に遊嵌した孔２１を有する円筒形の保持枠２２とから
なっており、外筒１９内で各ボール２０は保持枠２２と
ともに所定範囲軸方向移動自在に保持されている。そし
て、図示左方のリニアボール軸受１８は、その外１１９
の外端部がキャップ２３ａに一体的に結合され、このキ
ャップ２３ａを貫通孔１７ａの外端に螺着することによ
り貫通孔１７ａ内に挿入固定されている。また、図示右
方のリニアボール軸受１８は、キャップ２３ｂ内に固定
され、このキ１？ツブ２３ｂを上記ハウジング１２の壁
面に複数個の調整ねじ２４で取付けることにより貫通孔
１７ｂに対し固定されている。

上記両端部のリニアボール軸受１８に円柱状の出力軸２
６の両端が軸方向スライド自在に支持され、この出力軸
２６の中央部に可動子２７が一体的に設番プられている
。この可動子２７は、出力軸２６に一体に固定したボビ
ン２８の外周辺部に駆動コイル２９が巻回され、この駆
動コイル２９が上記ポールピース１５とヨーク１６との
間の上記空間内に軸方向進退移動自在に挿入されている
。

また、第１図および第２図に示すように、上記ハウジン
グ１２の外側に筒部３１が一体に形成され、この筒部３
１内にセンサ５イルとして用いられる空芯コイル３２が
設けられている。この空芯コイル３２は、中心のボビン
３３にコイル３４が巻回され、このコイル３４の外側に
ヨークとして機能する鉄板製の外筒３５が設けられてい
る。そして、空芯コイル３２は上記筒部３１内に外側か
ら嵌入嵌着され、かつ、空芯コイル３２の内端部が上記
筒部３１の内側に一体に突設した円環状の係止部３６に
当接して所定の位置関係で位置決めされている。すなわ
ち、空芯コイル３２は、上記固定子１３を構成するヨー
ク１６の外側で、ポールピース１５側の端部（第１図の
右端）より長さ方向の内側（第１図の左側）に位置する
ように係止部３６によって位置決めされ、固定子１３の
軸方向（第１図の水平方向）に沿って延在している。な
お、空芯コイル３２の軸方向寸法はヨーク１６の軸方向
寸法より短くなっている。

上記可動子２７を構成するボビン２８の外側に突出部３
７が突出形成され、この突出部３７に保持杆３８を介し
て棒状の永久磁石３９が一体的に取付けられ、この永久
磁石３９が上記空芯コイル３２内に軸方向移動自在に挿
入されている。

次に、第３図は、上記リニアモータ１１をレンズ鏡筒の
マスターレンズの駆動用に用いた例を示している。

第３図において、４１は円筒状の基筒で、この基筒４１
の後部にカメラ本体にアダプタ等を介して接続する支持
部４２が設けられているとともに、基＠４２の前部に円
筒状の固定筒４３が設けられ、この固定筒４３内の前部
にレンズ枠４４を介して固定レンズ４５が設けられてい
る。また、上記基筒４１内に可動レン′ズ筒４６が軸方
向進退可能に設（プられ、この可動レンズ筒４６に可動
レンズ（マスターレンズ）４７が取付けられている。す
なわち、可動レンズ筒４６は、上記基筒４１内に設けた
ガイド軸４８に進退自在に支持されているとともに、可
動レンズ筒４６の後端上部に連結部４９が突設されてい
る。また、上記基ｍ４１の上部に位置するように固定筒
４３上の取付座４９に上記リニアモータ１１が取付けら
れ、このリニアモータ１１の可動子２７のボビン２８の
後端面に、負荷としての上記可動レンズ筒４６の連結部
４９が接合されて数個のねじ５０で′連結されている。

すなわち、負荷としての可動レンズ筒４６に対する連結
部４９は、第２図および第３図に示すように、上記棒状
の永久磁石３９の取付部である突出部３７近くから外方
に突出されている。

そして、リニアモータ１１を駆動してその出力軸２６を
進退し、連結部４９を介して可動レンズ筒４６をガイド
軸４８に沿って軸方向に進退し、可動レンズ４７を進退
するようになっている。

なお１．上記固定筒４３の前部にズームレンズ鏡筒５２
が設けられている。このズームレンズ鏡筒５２は、円筒
状の鏡筒本体５３内に第１群固定レンズ５４、第２群可
動レンズ５５、第３群可動レンズ５６および第４群固定
レンズ５７が設けられている。

また、上記基筒４１の固定筒４３と可動レンズ筒４６と
の間に結像レンズ位置、すなわち、負荷としての可動レ
ンズ筒４６の位置を検出する静電容量式の位置センサ６
１が設けられている。この結像レンズ位置を示す位置セ
ンサ６１は、固定筒４３の内周の軸方向に円環状の一対
の固定電極６２．６３が互いに隣接して絶縁状態で取付
けられているとともに、上記可動レンズ筒４６の前部の
外周に可動レンズ筒４６の移動量以上の幅を有する円環
状の可動電極６４が取付けられ、上記固定電極６２．　
［３３と可ｖＪ電極６４とは少許の間隙を介して対設し
て、２個の可変コンデンサを構成している。

そうして、被写体の影像は、各レンズ５４．５５゜５６
、５７．４５．４７を経てカメラ本体のフィルム面また
は撮像素子面上に結像される。

撮影にあたっては、リニアモータ１１を作動して可動レ
ンズ筒２６を進退し、結像レンズ系の可動レンズ４７を
進退して焦点合わせを行なう。

この際、マニュアルまたはオートフォーカス機能により
設定された撮影距離に対応する信号が後述する位置指令
回路から出力され、この信号に基づいてリニアモータ１
１が作動する。

これとともに、結像レンズ位置を示す位置センサ６１が
作動する。すなわち、結像レンズが変位の中心位置にあ
る場合は、可動レンズ筒４６の可動電極６４に対する一
対の固定電極６２．６３の対向面積が等しく、一対の可
変５ンデンサの静電容量がそれぞれ等しい。そして、可
動レンズ筒４６とともに可動電極６４を進退することに
より一対の固定電極６２．６３の対向面積がそれぞれ変
化し、たとえば、撮影距離が短くて、可動レンズ４７を
動作前の位置より前方位置にすると、一方の可変コンデ
ンサの静電容量が増加するとともに、他方の可変コンデ
ンサの静電容量が減少し、反対に、撮影距離が遠く、可
動レンズ４１を動作前の位置より後方位置にすると、一
方の可変コンデンサの静電容量が減少するとともに、他
方の可変コンデンサの静電容量が増加し、このように、
可動レンズ４７の変位に連動して一対の可変コンデンサ
の静電容量が変化し、これを可動レンズ４７の位置とし
て出力する。この結像レンズの位置を示す位置センサ６
１からの出力により可動レンズ４７の位置を検出する。

上述した位置指令回路および位置センサ６１によりリニ
アモータ１１を作動させる制御回路を第４図により説明
する。

第４図において、７１は位置指令回路で、マニュアルま
たはオートフォーカス機能により設定されたＶａ影距離
に対応する位置指令電圧を出力する。

寸なちり、設定された撮影距離がＮ（近距＠）寄りであ
る程、出力される位置指令電圧は上界し、ｏｏ（無限大
）寄りである程、位置指令電圧は低下する。

７２は差動増幅器で、この反転入力端（へ）には上記位
置指令回路７１から出力された位置指令電圧が抵抗Ｒ１
を介して印加される。また、非反転入力端（ト）には、
前記位置センサ６１から積分回路７３および抵抗Ｒ２を
介して位置検出電圧が印加される。

すなわち、この差動増幅器７２は、設定された撮影距離
に対応する位置指令電圧と、可動レンズ（マスターレン
ズ）４７の位置検出電圧とを入力し、その差入力成分に
対応する大きさおよび極性方向のサーボ信号を出力する
。このサーボ信号は定電流回路７４を介してリニアモー
タ１１の駆動コイル２９に供給され、リニアモータ１１
を作動させる。

前記空芯コイル（センサコイル）３２は、調整抵抗Ｒ３
を介して差動増幅器７２の入力端間に）３続する。また
、その接続力′向は、第１図における可動子２７側の永
久磁石３９の変位に伴って誘起される電圧が、差動増幅
器７２の差入力成分を減少させる極性方向とする。

上記構成において、撮影距離がマニュアルまたはオート
フォーカス機能により設定され位置指令回路７１の位置
指令電圧が上昇する（　Ｎｅａｒ指令）と、位置センサ
６１からの位置検出電圧との関係によって差動増幅器７
２の出力が低下する。すなわち、このサーボ信号により
、定電流回路７４を介してリニアモータ１１の駆動コイ
ル２９には、可動子２７に連結する負荷（可動レンズ筒
）４６をＮｅａｒ側に駆動する方向の電流が流れる。こ
の駆動コイル２９への通電により、これによって生じる
磁束と、固定子１３側の永久磁石１４の磁束との相互作
用で可動子２７が軸方向に変位し、これに連結する負荷
４６をＮｅａｒ側に変化させる。

このようにして、可動子２７が変位を始めると、これと
一体の永久磁石３９も空芯コイル３２内で変位するので
、空芯コイル３２には、永久磁石３９の変位速度に応じ
た電圧が第４図で示す極性で発生する。

このため、差動増幅器７２の差入力成分が減少し、リニ
アモータ１１にダンピングがかかる。したがって、上述
した駆動回路のゲインを上げて応答性を向上させても、
従来のようにハンチングを生じることはない。

このようにして、可動レンズ筒４６が変位すると、位置
センサ６１の出力信号電圧も徐々に上昇する。そして、
最終的には差動増幅器７２の差入力成分が零となること
により、リニアモータ１１を含むサーボシステムは停止
する。

すなわち、位置指令回路７１からの位置指令電圧と、位
置センサ６１からの位置検出電圧と、可動子２７の変位
速度とにより駆動コイル２９への通電量が制御されるの
で、ハンチングを生じることなく、位置指令電圧と位置
検出電圧とが等しくなるまで、迅速に変位駆動され、応
答性が向上する。

ここで、空芯コイル３２は、固定子１３のヨーク１６の
外側に設けられ、駆動コイル２９とはこのヨーク１６に
より磁気しヤ閉されているので、駆動コイル２９の雷ｍ
誘導作用により偽信号が誘起されることはなく、可動子
２７側の変位速度に対応した信号のみが生じる。したが
って、従来のように、駆動コイルとセンサコイルとを２
組設ける必要はなく、コンパクトに構成できる。

また、この空芯コイル３２を、差動増幅器７２の入力端
間に接続するだけの構成により、ハンチングを生じるこ
となく駆動回路の応答性を向上させることができる。

さらに、空芯コイル３２は、組立に当って、ハウジング
１２に形成した筒部３１内に外部から挿入するだけで、
所定の位置関係に位置決めされるので、組立性が大幅に
向上する。

また、負荷としての可動レンズ筒４６の連結部４９を、
可動子２７を構成するボビン２８の、前記永久磁石３９
の取付部近くに連結しているので、負荷４６が大きく始
動時や終了時に、この連結部４９が慣性によって変形し
ても、安定に制御することができる。すなわち、可動子
２７の変位開始時および終了時には、負荷４６による慣
性により、ボビン２８と連結部４９とが第５図の破線の
ように変形することがある。このような変形が生じた場
合、空芯コイル３２および永久磁石３９が、仮に中心軸
に対し、負荷４６の反対側（図示上方）に配置されていると、負荷４６と逆位
相の状態になってしまう。したがって、１４図で示した
制御回路に加わる電圧が正帰還になってしまい、発振し
てしまう。

しかし、本発明では、負荷４６の連結部４９が、永久磁
石３２の取付部、すなわち、第２図の突出部３７近くに
位置するため、第５図のような変形が生じても、負荷４
６との関係は常に同位相となる。したがって、前述した
ような正帰還の状態が少なくとも生じることはなく、安
定したダンピング効果を得ることができる。

さらに、負荷４６の連結部４９は、ボビン２８と別体で
あり、両者間はねじ止めにより連結しているので、負荷
４Ｇの慣性によるポビン２８自体の変形を防止でき、セ
ンサコイルである空芯コイル３２に慣性が及ぼす影響を
排除できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、従来のように駆動コイル
とセンサコイルを２組設けたりすることなく、ダンピン
グをかけることができ、ハンチングを生じることなく応
答性に優れたリニアモータ装置が得られる。

また、組立性にも優れ、さらに、負荷の慣性による悪影
響を受けることなく、安定したダンピング効果を得るこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリニアモータ装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図の分解斜視図、第３図は第１
図で示したリニアモータ装置のレンズｖｉ筒への取付は
状態を示す断面図、第４図は本発明に用いる制御回路の
構成例を示す回路図、第５図は負荷の慣性による連結部
の変形状態を示す説明図である。。１１・・リニアモータ、１２・・ハウジング、１３・・
固定子、１４・・永久磁石、１５・・ポールピース、１
６・・ヨーク、２７・・可動子、２９・・駆動コイル、
３１・・筒部、３２・・空芯コイル、３６・・係止部、
３９・・永久磁石、４６・・負荷としての可動レンズ筒
、４９・・連結部、６１・・位置センサ、７１・・位置
指令回路、７２・・差動増幅器。昭和６３年２月８日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状の永久磁石、この永久磁石の一端に接合さ
れたポールピースおよびこの永久磁石の他端に接合され
かつ上記永久磁石およびポールピースの外面と空間を保
って対向するように形成されたヨークからなる固定子と
、この固定子の軸方向に沿つてスライド可能に構成され上
記ポールピースとヨークとのなす上記空間内で進退可能
な駆動コイルを有する可動子と、上記固定子のヨークの
外側でポールピース側の端部より長さ方向内側に設けら
れかつ上記固定子の軸方向に沿つて延在する空芯コイル
と、上記可動子に取付けられその変位に伴って上記空芯
コイル内で変位する永久磁石と、を備えたことを特徴とするリニアモータ装置。
（２）可動子に対する位置指令電圧およびこの可動子の
位置検出電圧をそれぞれ入力しこれらの差入力成分に対
応したサーボ信号を駆動コイルに出力するための差動増
幅器を設け、この差動増幅器の入力端子間に、空芯コイ
ルをその出力電圧が上記差入力成分を減少させる方向で
接続したことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ
装置。
（３）固定子を構成するヨークを内壁面に取付けるとと
もに、可動子をスライド可能に支持し、また空芯コイル
を外部から装着可能な筒部を設け、この筒部内に空芯コ
イルの位置決め用の係止部を設けたハウジングを有する
ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ装置。
（４）可動子の永久磁石取付部近くに、この可動子から
外方に突出するように負荷との連結部を設けたことを特
徴とする請求項１記載のリニアモータ装置。