JPH0415608A

JPH0415608A - レンズ駆動装置

Info

Publication number: JPH0415608A
Application number: JP2119426A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Tokunaga; 知一徳永
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1992-01-21

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】産業上の利用分野本発明は電磁力によりズームレンズ等の撮影装置のレン
ズを直線的に駆動し、合焦操作等を実現するレンズ駆動
装置に関するものである。

従来の技術近年、ビデオカメラやスチルカメラ等の撮影装置は市場
のニーズによってオートフォーカスの応答性や静音化と
いった性能を維持・向上させつつ小形・軽量化が図られ
ている。

従来のレンズ駆動装置としてはモータを駆動源に使用す
る方式のものが主流であったが、歯車減速機構や回転運
動を直線運動に変換する機構などを付与する必要があり
、従って小形軽量化しつつある最近の撮影装置に組み込
むことが困難になってきた。さらに、特にビデオカメラ
においてレンズを高速で駆動すると歯車の噛み合い音や
モータ自体から発生する音等のマイクへの飛び込みが大
きくなるのでオートフォーカスの応答性を向上させるこ
とに限界があった。このようなモータを駆動源に使用す
る方式の課題を解決する方法に電磁力を駆動源に使用す
る方式が考えられる。この方式を用いたレンズ駆動装置
としては、例えば特公平１−５７８８８号公報に示され
ている。

以下に、従来のレンズ駆動装置について説明する。

第６図はこの従来のレンズ駆動装置の要部断面図、第７
図はコイルパターンを示す第１可動コイル部材と第２可
動コイル部材の関係図である。レンズ鏡ｗ１の内面には
、溝部２ａが設けられた円筒状バックヨーク２が固着さ
れている。円筒状バックヨーク２の溝部２ａ内に一定の
間隔を介して嵌着した内外２個の保持ｆＩ５ａ、Ｅ！ａ
にそれぞれ円筒状に固定永久磁石５，６が配設されてい
る。

この固定永久磁石５，６の対向面は互いに極性奄異にし
ている。レンズ後群９　ａｌ　　９　ｂの鏡枠１０は前
記円筒状バックヨーク２の内径面に設けたフランジ部２
ａ゛に配置したボールベアリング１１を介して光軸方向
に摺動自在に設けられ、常態ではスプリング１３によっ
て前方に押圧付勢されている。第１可動フィル部材７は
鏡枠１０を駆動するためのもの、第２可動コイル部材８
は前記第１可動コイル部材７の可動量を制御するための
ものである。そのため、これらのコイルパターンは第７
図に示すように第１可動コイル部材７のコイル７ａは円
周方向に沿って巻かれ、第２可動コイル部材８のコイル
８ａは渦巻状に巻かれている。第１可動コイル部材７の
外端部に設けた突当てカム１５は第２可動フィル部材８
の他端部に設けた突子１６に係合している。

以上のように構成されたレンズ駆動装置について、以下
その動作について説明する。

マス、カメラを被写体に向けてレリーズボタン（図示せ
ず）を押すと、測距回路（図示せず）等によりレンズユ
ニット２９の光学系の合焦位置が常焦点にあるか、それ
より至近距離にあるか遠距離にあるかが判断される。レ
ンズ位置が決定されると、まず第２可動コイル部材８の
コイル８ａに通電すべき電流方向が求められ、必要な信
号が第２可動コイル８のコイル８ａに入力され、初期位
置をそのまま維持するか、初期位置より右または左に回
動する。この可動コイル部材８が初期位置にあるか、そ
れより右または左にあるかによりその突子１６は第１可
動コイル部材７の突当てカム１５の中点１５ａまたは深
い溝１５ｂ１　浅い溝１５ｃのいずれかに対応すること
になる。続いて第１可動コイル部材７のコイル７ａに通
電され、スプリング１３の付勢力に抗して図上右方に移
動し、突当てカム１５のいずれかの段部と第２可動コイ
ル部材８の突子１６と係合する位置で停止し、レンズの
位置が決定される。

発明が解決しようとする課題しかしながら上記の従来の構成では、レンズの回りに磁
性材料製のバックヨークと固定永久磁石を配置する必要
があるので、アクチュエータの大きさはレンズより小さ
くならず、従来のモータに比較して格段に重くなるとい
う課題を有していた。

また、レンズの位置決めは機械的な停止部材で構成され
ているが、経時変化、温度特性等の影響により、停止位
置が変化し易いので高精度なレンズ位置決めは期待でき
ない。さらに、機械的な停止部材とレンズ枠との接触音
が原理的に発生するので、ビデオカメラのような高音質
化を志向するレンズ移動装置に使用することは実質的に
困難であった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、小形軽量化
を図ると共に、レンズの応答性、静音化といった性能の
向上を実現するレンズ駆動装置を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段この目的を達成するために本発明のレンズ駆動装置は、
レンズを保持するレンズ枠とこのレンズ枠を光軸方向に
移動可能に支持するガイド軸と表、面と裏面が着磁され
、かつ前記ガイド軸と光軸を含む面と前記ガイド軸とに
略々直交する方向に配置された複数個の固定永久磁石と
、この固定永久磁石の表面と密着し、裏面と空隙を介し
て配した磁性材料製のバックヨークと、前記ガイド軸回
りに配置され、かつ前記固定永久磁石の裏面と前記バッ
クヨークの間の空隙部に配置し、かつ前記レンズ枠と一
体的に光軸方向に移動可能な巻線とを具備するものであ
る。

作用本発明は、上記した構成により、レンズ枠を光軸方向に
移動可能に支持するガイド軸の回りにとのガイド軸と光
軸を含む面とガイド軸とに略々直交する方向に複数個の
永久磁石を用いた磁気回路を形成し、この磁気回路の磁
束を横切る位置にガイド軸回りに駆動フィルを配置する
ことによって、ガイド軸とレンズの光軸との距離は磁気
回路の厚み相当分短く構成することが可能となり、また
駆動時の摩擦力等によるこしのモーメントの影響を低く
押さえることができるので、駆動力の小さな小形のアク
チュエータを使用することによって小形で軽量なレンズ
駆動装置を実現することができまた、レンズ枠を光軸方
向に移動可能に支持するガイド軸の回りに馬蹄形の永久
磁石を用いた磁気回路を形成し、この磁気回路の磁束を
横切る位置にガイド軸回りに駆動コイルを配置すること
によって、ガイド軸とレンズの光軸との距離は磁気回路
の厚み相当分短く構成することが可能となり、小形で軽
量なレンズ駆動装置を実現することができる。

また、磁気回路は永久磁石とバックヨークから成り、し
かも固定されているので、光軸方向に移動するレンズ枠
は基本的に磁性材料で構成する必要はない。したがって
、磁気回路の吸着力を受けることなく低負荷で駆動する
ことができる。

実施例以下本発明の一実施例について図面を参照しなズ駆動装
置の平面図、第３図は同側面図のＡ−Ｂ部の断面図であ
る。

撮影レンズ３０は、物体側より順に正の屈折力を持つ第
１のレンズ群３１、光軸上を移動することにより変倍作
用を有する第２のレンズ群３２、集光作用を有する第３
のレンズ群３３、上記第２のレンズ群３２の移動、およ
び物体の移動によって変動する像面を基準面から一定の
位置に保つように光軸上を移動する第４のレンズ群３４
から成る。

固定枠３５と水晶枠３６に位置決め支持されたガイドポ
ール３７には第４のレンズ群３４を保持するレンズ枠３
８の軸受３９が光軸方向に移動可能に挿入されている。

またガイドポール４０にはレンズ枠３８に設けた切欠溝
部３８ａが係合し、レンズ枠３８を光軸上に保持してい
る。

アクチユエータ４１はガイドポール３７の左右に対称に
設けられたリニア直流アクチエエータとして構成されて
いる。すなわち、永久磁石４２．４３は単極着磁された
面４４．４５に鉄などの強磁性体から成る第１のヨーク
４６．４７がそれぞれ吸着している。また第１のヨーク
４８．４７は固定枠３５に固着された第２のヨーク４８
．４９に永久磁石４２．４３自身の磁場によりそれぞれ
吸着されている。このような構成にすることにより、永
久磁石４２の単極着磁面５０から第２のヨーク４８に飛
び込んだ磁束が第１のヨーク４６に流れ永久磁石４２に
帰っていく閉じた磁路が形成されることになる。同様に
永久磁石４３の単極着磁面５１から第２のヨーク４９に
飛び込んだ磁束が第１のヨーク４７に流れ永久磁石４３
に帰っていく閉じた磁路が形成される。レンズ枠３８に
固定されたボビン５２にはコイル５３が巻かれている。

第３図に示すようにボビン５２をレンズ枠３８に固着し
た時、貫通する空間５４．５５が生じ、ここに第１のヨ
ーク４６．４７を貫通して設けることにより、コイル５
３は永久磁石４２．４３の磁束と鎖交している常態にな
っており、コイル５３に電流が流れた場合、フレミング
の左手の法則により光軸方向に推力が発生することにな
る。

次に磁気回路の組立について説明するまず第１のヨーク４６．４７を固定枠３５に取り付ける
。コイル５３を巻き付けたボビン５２はあらかじめレン
ズ枠３８に固着されており、この持主じた空間５４．５
５に第１のヨーク４６，４７を貫通させ、ガイド軸によ
って光軸方向に移動可能にレンズ枠３８を取り付ける。

最後に永久磁石を吸着した第２のヨーク４８．４９を第
１のヨーク４６．４７にそれぞれ吸着させて組立が完了
する。

以上のようにきわめて簡単にアクチュエータの組立が可
能となる。

ズームエンコーダ６８とフォーカスエンコーダ６９はそ
れぞれ第２のレンズ群３２、第４のレンズ群３４の位置
を検出するもので、抵抗素子上を端子が摺動し、印加電
圧が端子位置に比例して分圧されることを利用したポテ
ンショメータ等で構成される。

マイコン７２は測距手段７１で計測された被写体距離情
報を持つ出力信号Ｈｔと、ズームエンコーダ６８の出力
信号２１と比較することによって、像面を定位置に保つ
第４のレンズ群３４の光軸上の位置を決定し、この位置
に対応する焦点信号Ｍｔを算出する。駆動回路７３はマ
イコン７２の指令によりコイル５３に電流を供給しアク
チユエータ４１を駆動するもので、マイコン７２の焦点
信号Ｍｔとフォーカスエンコーダ６９の出力信号Ｆｔが
一致するまでマイコン７２により駆動される。

このように構成されたレンズ駆動装置の動作を説明する
。

実施例で説明したレンズ構成においては、第２のレンズ
群３２の位置や被写体距離が変化すると像面が光軸上を
移動しピントがぼけるので、常に第２のレンズ群３２の
位置や被写体距離を検出し、像面が移動しない第４レン
ズ群３４の位置を算出し、第４レンズ群３４をその位置
に保たねばならない。そのために通常の撮影常態におい
て、第２のレンズ群３２を光軸方向に移動させズーミン
グを行うと、ズームエンコーダ６８の信号Ｚｔが変化す
る。また被写体距離は常に測距手段７１で計測している
ので被写体距離が変化するとその距離に応じた信号Ｈｔ
が算出される。これらの出力信号Ｚｔ１　Ｈｔはマイコ
ン７２に入力され、マイコン７２で像面を定位置に保つ
第４のレンズ群３４の位置が算出される。また、この位
置に対応した焦点信号Ｍｔが算出される。さらに、マイ
コン７２にフォーカスエンコーダθ９の出力信号Ｆｔが
常に入力されているので第４のレンズ群３４の現在位置
を常に監視することができる。この第４のレンズ群３４
の現在位置を示す出力信号Ｆｔと焦点信号Ｍｔを比較し
、これらの信号が一致するまでマイコン７２は駆動回路
７３を制御し、第４のレンズ群３４を所定の位置に駆動
する。

コイル５３に電流が通電されると、コイル５３の永久磁
石４２．４３と対向した有効コイル部５３ａ、５３ｂは
常に磁束と鎖交している状態になっている。したがって
、コイル５３に電流が流れた場合、フレミング左手の法
則により有効コイル部５３　ａ、　　５３　ｂには光軸
方向に推力が発生することになる。この際推力の合力は
ガイドポール３７上に発生する。したがって、推力によ
るこしのモーメントが発生しないので、少ない推力でレ
ンズ枠を光軸方向に移動させることができる。

以上のように本実施例によれば、光軸方向に移動するレ
ンズ枠の軸受部の回りにコイルを固着し、その左右に固
定の磁気回路を配置することによって、ガイド軸とレン
ズの光軸との距離を磁気回路の厚み相当分短くすること
が可能となるので、小形で軽量のレンズ駆動装置となる
。また推力の合力はガイド軸上に発生するので推力によ
るこしのモーメントが原理的に発生せず、少ないパワー
でレンズ枠を駆動することが可能であるので、駆動効率
が高く、アクチュエータの小型軽量化に適し、組立の容
易なレンズ駆動装置となる。

また、移動する部材は磁性材料ではなくフィルだけなの
でマグネットの吸着力を受けない。したがって１　駆動
時の負荷がきわめて低い構成となる。

なお、本実施例ではコイルをボビンに巻いて説明したが
、ボビンを用いずに自己融着型皮膜を有した空芯コイル
を用いてもよい。

また、本実施例ではガイドポールの左右に配置された第
１のヨーク、及び第２のヨークをそれぞれ別部材で説明
したが、同一部材で構成しても同等問題ない。

の断面図である。

馬蹄形の永久磁石５６は単極着磁された面５７に鉄など
の強磁性体から成る第１のヨーク５７が吸着している。

また第１のヨーク５８は固定枠３５にビスｅｅ、ｅ７で
固着された第２のヨーク５９に馬蹄形永久磁石５６自身
の磁場により吸着されている。磁気回路６４は馬蹄形永
久磁石５６、第１のヨーク５８、第２のヨーク５θによ
って構成される。すなわち馬蹄形永久磁石５６の単極着
磁面６０から第２のヨーク５９に飛び込んだ磁束が第１
のヨーク５８に流れ馬蹄形永久磁石５６に帰っていく閉
じた磁路が形成されることになる。

レンズ枠３８には空芯コイル８１が固着されている。第
４図に示すように、空芯コイル６１とレンズ枠３８は固
着したとき、空・間６２が生じ、ここに第２のヨーク５
９が貫通して配置されている。

以上のようにアクチュエータ６５は磁気回路８４と空芯
フィル６１によって構成される。

このように構成されたレンズ駆動装置の動作を説明する
。

空芯コイル６１の馬蹄形永久磁石５６との対向した有効
コイル部６ｔ１ａは常に磁束と鎖交している状態になっ
ている。したがって、空芯コイル６１に電流が流れた場
合、フレミング左手の法則により有効コイル部６１ａに
は光軸方向に推力が発生することになる。

以上のように本実施例によれば、光軸方向に移動するレ
ンズ枠の軸受部の回りに円筒状の空芯コイルを固着し、
その回りに固定の磁気回路を配置することによって、推
力に寄与する有効コイル部を長くとることができるので
電気エネルギーを機械エネルギーに効率良く変換するこ
とができる。

発明の効果以上のように本発明は、光軸方向に移動するレンズ枠の
軸承部の回りにフィルを固着し、その左右に固定の磁気
回路を配置することによってガイド軸とレンズの光軸と
の距離を磁気回路の厚みで相当分短くすることができる
構成としたので、小型、軽量で組立性のよいレンズ駆動
装置を得ることができる。

また、光軸方向に移動するレンズ枠の軸受部の回りに円
筒状の空芯コイルを固着し、その回りに固定の磁気回路
を配置することによって、推力に寄与する有効コイル部
を長くとることができるので、空気エネルギーを機械エ
ネルギーに効率よく変換でき、小型で性能が向上したレ
ンズ駆動装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

ル部材の関係図である。３０・・・ズームレンズ、　　３５・・・固定枠、３６
・・・水晶枠、　　３８・・・レンズ枠、　　４１．６
５・・・アクチュエータ、　　４２．４３・・・永久磁
石、５６・・・馬蹄形永久磁石、　　４６．４７．５８
・・・第１のヨーク、　　４８，４９．５９・・・第２
のヨーク、５３．６１・・・コイル、　　６８・・・ズ
ームレンフーダ、６９・・・フォーカスエンコーダ、　
　７１・・・測距手段、７２・・・マイコン、　　７３
・・・駆動回路。代理人の氏名　弁理士　粟野　重孝　はか１８平面図、
第３図は同側面図のＡ−Ｂ部の断面図、断面図、第６図
はこの従来のレンズ駆動装置の要部断面図、第７図は同
レンズ駆動装置のコイルパターンを示す第１可動コイル
部材と第２可動コイχ あ４２．４４．４７補、４９卯定幹事　＆　枠しンプ幹永１ｍ石Ｍ＋のヨーク＄１ｌ１２のヨークコイル脂ＩＺ４３仏４７４．４９しシブ伜アクテコエータ永ス礒石第１のヨーク第２のヨークコイルレシズ枠為酔形永グ硫石顎１のヨークｗ／４２のヨークコイルアクチコニ−９第図（αＪ７θ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠を光
軸方向に移動可能に支持するガイド軸と、表面と裏面が
着磁され、かつ前記ガイド軸と光軸を含む面と前記ガイ
ド軸とに略々直交する方向に配置された複数個の固定永
久磁石と、この固定永久磁石の表面と密着し、裏面と空
隙を介して配した磁性材料製のバックヨークと、前記ガ
イド軸回りに配置され、かつ前記固定永久磁石の裏面と
前記バックヨークの間の空隙部に配置し、かつ前記レン
ズ枠と一体的に光軸方向に移動可能な巻線とを具備した
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
（２）レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠を光
軸方向に移動可能に支持するガイド軸と、内面及び外面
が着磁された馬蹄形の固定永久磁石と、この固定永久磁
石の外面と密着し、内面と空隙を介して配した磁性材料
製のバックヨークと、前記ガイド軸周りに配置され、か
つ前記固定永久磁石の内面と前記バックヨークの間に配
置し、かつ前記レンズ枠と一体的に光軸方向に移動可能
な巻線とを具備したことを特徴とするレンズ駆動装置。