JPH06324244A

JPH06324244A - 駆動装置

Info

Publication number: JPH06324244A
Application number: JP10930893A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Aoshima; 力青島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-11
Filing date: 1993-05-11
Publication date: 1994-11-25

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の駆動装置は、ステータのヨークが固定
リングの外側に突出しているので外径が大きく、磁束の
漏れが多い。また、ロータとしての回転リングに渦電流
が生じるため、駆動力や速度の増大を図ることがむずか
しい。本発明の目的は、前記問題点を解決した駆動装置
を提供することである。【構成】本発明の装置では、固定リング１４をヨーク
として構成し、該リング１４の軸心に対して放射線と一
致する中心線を有したコイル１６〜２３を該リングの内
周面に沿って配置し、該リング１４の内周面には該コイ
ルの中心穴に挿入される磁極１４ａ〜１４ｈを設けると
ともに該コイル間には磁極１４ｉ〜１４ｑを設けた。ま
た、回転リング１を複数の薄肉リングを積層した積層体
で構成して該リング上に生じる渦電流を抑制した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレンズ鏡筒などの光学機
器に搭載するのに好適な円筒形の駆動装置（駆動力発生
装置）に関する。

【０００２】

【従来の技術】レンズ鏡筒内にモータを内蔵させた一眼
レフカメラ用レンズ鏡筒は公知のものである。旧来のも
のはモータ及び減速機構がレンズ鏡筒の外面に突出して
しまうため、外観が悪いという欠点があった。そこで、
本出願人は円弧形のステップモータ及び該モータを搭載
したレンズ鏡筒を開発し、該レンズ鏡筒を既に数年前か
ら継続的に製造且つ販売している。この円弧形モータを
搭載したレンズ鏡筒は鏡筒外面に不恰好な突出部がない
ため外観デザインはすぐれているが、該ステップモータ
の出力は微弱であるため減速機構を必要とし、従って、
必要部品数や製造コスト等の面では更に改善を必要とし
ている。

【０００３】そこで、本出願人は減速機構を要しない回
転型駆動装置について特願平４−２３１２００号におい
て提案を行っている。

【０００４】以下には、前述した本出願人による先行出
願に開示された回転型駆動装置の先行技術について、図
５乃至図９を参照しつつ、説明する。

【０００５】図５及び図６において、１は軟磁性材料か
らできている回転リング、２は固定リングである。回転
リング１の外径寸法はΦＤ₁ 、固定リング２の内径寸法
はφＤ₂ であり（φＤ₂ ＞φＤ₁ ）、固定リング２内に
回転リング１が所定のクリアランスを以て配置されてい
る。３，５，７，９は固定リング２に固定されたヨーク
で、固定リング２の円周上にほぼ等間隔で配置されてい
る。４，６，８，１０はヨーク３，５，７，９を励磁す
るためのコイルである。

【０００６】ヨーク３，５，７，９は磁極部３ａ，３
ｂ，５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂを回転リング
１に対向させている。

【０００７】ヨーク３とコイル４とで第１の付勢手段Ａ
を構成し、ヨーク５とコイル６とで第２の付勢手段Ｂを
構成し、ヨーク７とコイル８とで第３の付勢手段Ｃを構
成し、ヨーク９とコイル１０とで第４の付勢手段Ｄを構
成している。１１は撮影レンズで、図５に示すように前
記回転リング１は中空形状となっているため撮影レンズ
１１の光路をさえぎらない。１２は撮影レンズ１１を保
持する保持筒であり、外周部にヘリコイド１２ａを有す
る。

【０００８】また、軸方向溝１２ｂが形成されており該
溝１２ｂと回転リング１のピン１ａとは半径方向及び軸
方向に相対摺動可能に嵌合しているので回転リング１と
保持筒１２とは光軸まわりの回転に関し一体的に回転す
るようになっている。

【０００９】１３は内径部にヘリコイド１３ａを有し固
定リング２に固着された固定地板（レンズ鏡筒の固定
筒）である。

【００１０】固定地板１３のヘリコイド１３ａは前述の
保持筒１２のヘリコイド１２ａとヘリコイド結合してい
る。なお、固定リング２と固定地板１３とは同一部材か
ら形成されていてもよい。

【００１１】上記の構成によれば固定リング１の光軸ま
わりの回転により撮影レンズ１１及び保持筒１２は光軸
方向へ移動されることになる。

【００１２】次に回転リング１の回転動作の説明を行
う。図５におけるａ−ａ断面を図６に示す。図６の状態
からコイル４に通電を行うと回転リングは第１の付勢手
段Ａにより吸引され、回転リング１は図７に示すように
固定リング２の内径部に当接した位置にくる。

【００１３】次に図７の状態からさらにコイル６に通電
を行うと回転リング１は第１の付勢手段Ａと第２の付勢
手段Ｂにより吸引され、固定リング２の内周面を転動し
て図８に示す位置に来る。（なお、回転リング１の外周
面と固定リング２の内周面とは滑りを生じないように構
成されている。）次にコイル４の通電を断つと、回転リ
ング１は第２の付勢手段Ｂのみにより吸引されるので固
定リング２の内周面をころがって図９の位置にくる。

【００１４】この後、同様に、（コイル６通電）→（コ
イル６及び７通電）→（コイル７通電）→（コイル７及
び８通電）→（コイル８通電）→（コイル８及び４通
電）→（コイル４通電）→（コイル４及び６通電）→
（コイル６通電）、というように通電を行なえば回転リ
ング１は固定リング２の内周面をころがりながら光軸ま
わりに回転していく。回転リング１がすべりなく回転し
ていくとすると図７の位置から図９の位置に回転リング
１が到達するまでの回転量は（Ｄ₂ −Ｄ₁ ）／Ｄ₁×９
０°で表わされる。

【００１５】なお、回転リング１１の逆回転は上記の通
電順序を逆にすればよい。

【００１６】Ｄ₂ −Ｄ₁ の値を変えることにより回転リ
ング１の回転の割り出し量を任意に設定でき、また、付
勢手段によるわずかな付勢力により大きな回転駆動力を
取り出すことが可能であるのでレンズ１１及び保持筒１
２の駆動のために他の減速機構が不要であり、コンパク
トなレンズ鏡筒とすることができる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
先行技術においてはコイル４，６，８，１０からヨーク
の磁極部３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ，９ａ，
９ｂまでの距離があるため、磁束が漏れてしまい効率的
に回転リング１に磁束が向かわず、アクチェータの出力
としては大きくならない欠点があった。また、出力を増
大させるためにコイルの巻数を増やし、且つ磁極部との
距離を縮めようとすると図６におけるＬ₁寸法が増すた
め、鏡筒の直径方向の小型化が至難となってしまう欠点
があった。

【００１８】また、軟磁性材料からなる回転リング１を
磁力によって吸引する際、高周波数で駆動すればするほ
ど渦電流が回転リング上に発生し、高周波数での駆動が
困難であった。図１０は回転リング１上に発生する渦電
流を示したものであり、磁極部から回転リング１に向っ
て磁束が矢印の方向へ流れると右ねじの法則により渦電
流が回転リング１上に発生し、この渦電流は磁束が矢印
方向に増加することを抑制する反作用を生じる。従っ
て、出力を高くすることができなくなり、渦電流損とし
てのエネルギーロスが生じ、且つ発熱を生ずる、という
欠点があった。

【００１９】また、回転リングは金属体であるため、固
定リング内を転動する時に騒音を発生するという欠点が
あった。

【００２０】本発明の目的は、前述の先行技術における
欠点を排除し、改善された駆動装置を提供することであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前述の先行技術の欠点を
排除するために、本発明では次のような基本構想による
構成を採用した。

【００２２】（ｉ）コイル及びヨークが固定筒の外側へ
突出しないようにして磁束の漏れをなくす。

【００２３】（ii）コイルの巻数が多くなっても全体の
外径の著しい増加がないようにするために、コイルの軸
線が固定筒の軸心に対して放射方向に向くようにコイル
配置を変更する。

【００２４】（iii)固定筒それ自身をヨークとして構成
するか、もしくは固定筒内に嵌合した筒体をヨークと
し、この円筒状ヨークの内周面に磁極を突設することに
より、固定筒へのヨーク及びコイルの取付け工程を簡略
化するとともに、ヨークと固定筒とを一体化し、更に、
コイルも該固定筒と一体加工できる可能性を準備する。

【００２５】（iv) 回転リングに生じる渦電流による反
作用を減少させるために、回転リングを複数のリングの
積層体として構成し、渦電流を小さくする。

【００２６】（ｖ）回転リングと固定リング及び磁極部
との衝突音や振動を減少させるために、前記複数のリン
グどうしの間に衝突音を柔らげるための防音防振材料を
設ける。

【００２７】

【作用】前記の如き基本構想を達成する構成を採用した
本発明の駆動装置によれば、コイルの軸線（中心線）
が固定筒の軸心に向いている（つまり、コイルの中心線
が固定筒の軸心に対する放射線に一致するようにコイル
が配置されている）ので、コイルの巻数が多くなっても
（該駆動装置を大出力化しても）外径が大きくならず、
小型で大出力の駆動装置を実現できる、コイルが固定
筒の内側に配置されるので磁束の漏れが著しく減少し、
エネルギー効率が著しくよくなり、且つ出力増大も達成
できる。また、省エネルギー化も可能となり、発熱も減
少する、回転リングを複数のリングの積層体として構
成したので該回転リング表面の渦電流が著しく減少し、
従って出力増大とエネルギー効率向上が達成できる、
回転リングに防振防音材を設けたので該回転リングが回
転する時の音や振動が減少する、等の効果を得ることが
できる。

【００２８】

【実施例】以下に本発明の実施例について説明する。

【００２９】〈実施例１〉図１及び図２を参照して本発
明の第一実施例について説明する。

【００３０】図１及び図２において、１４は軟磁性材料
から成る固定リングであり、本実施例の駆動装置では該
固定リング１４自身が付勢手段としての磁力発生手段の
ヨーク（すなわち磁気回路構成要素）となっている。

【００３１】該リング１４の内周面にはコイル１６〜２
３がそれぞれの軸線を固定リング１４の軸心に対する放
射線と一致するように配置されており、また、該コイル
１６〜２３のそれぞれの中心穴に挿入される第一の磁極
部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，…１４ｈが該リング１４の
内周面に突設されるとともに、各コイル間の位置には各
コイルを互いに隔てる第二の磁極部１４ｉ，１４ｊ，１
４ｋ，１４ｌ，１４ｍ，１４ｎ，１４ｐ，１４ｑ，が突
設されている。各磁極部１４ａ〜１４ｑの先端は固定リ
ング１４の軸心に向けられており、該磁極部１４ａ〜１
４ｑの先端面を通る内接円は固定リング１４の軸線（す
なわちレンズ鏡筒の光軸）を中心とする直径ΦＤ１の円
となっている。

【００３２】固定リング１４の前方側の（図２におい
て、左側を前方、右側を後方、と定義しておくことにす
る）端面に固着される固定筒体１３（レンズ鏡筒の静止
鏡筒）の後端面には固定リング１４の中に入り込む環状
の突部１３ｂが設けられている。固定筒体１３の内周面
にはヘリコイド１３ａが形成され、このヘリコイド１３
ａに噛み合うヘリコイド１２ａを外周面に有したレンズ
保持筒１２が該固定筒体１３の中に軸方向移動可能及び
回転可能に収容されている。レンズ保持筒１２の後端面
には軸線方向溝１２ｂが開口しており、該溝１２ｂには
回転リング１（コイル１６〜２３と固定リング１４とで
構成される磁力発生手段により回転駆動される被回転リ
ング）の前端面から突出したピン１ａが該溝１２ｂ内で
該リング１の半径方向に相対摺動可能に挿入されてい
る。回転リング１は固定リング１４の各磁極１４ａ〜１
４ｑのそれぞれの先端を通る内接円の直径ΦＤ１よりも
わずかに小さい外径ΦＤ２を有しており、従って固定リ
ング１４内で半径方向に動くことができる。また、固定
筒体１３の後端面に突設された環状の突部１３ｂの内径
は少なくともΦＤ１以上の寸法になっている。従って該
突部１３ｂの内周面１３ｃと回転リング１の外周面との
間にもわずかの隙間が設けられている。また、回転リン
グ１の前端面は固定筒体１３の環状突部１３ｂの内側の
後端面１３ｄで規制されている。固定リング１４の後端
面に面して押さえリング１５が配置され、該リング１５
はそれ自身の前端面の外周部に形成された環状突部１５
ａにおいて固定リング１４の後端面に固定されている。
押さえリング１５ａの環状突部１５ａの内周面１５ｂの
直径はΦＤ１以上の寸法になっている。押さえリング１
５の突部１５ａの内側の端面１５ｃは回転リング１の軸
方向の位置規制をし、かつ前述の固定筒体１３の後端面
１３ｄとの距離は回転リング１の軸方向の寸法よりやや
長くなっており、回転リングは軸方向に関しても隙間を
持って組み込まれていることになり回動可能となってい
る。

【００３３】以上に説明したように、本実施例の駆動装
置は電磁型駆動装置であり、固定リング１４と該リング
１４内に配置した多数のコイルとによりステータが形成
され、ロータとしての回転リング１が該ステータの構成
要素であるヨーク（すなわち固定リング１４）の中に回
転可能に収容されている。

【００３４】次に図を参照しつつ該駆動装置の動作を説
明する。

【００３５】コイル１６に通電を行うと図１中に矢印で
示す様に磁束は磁極部１４ａ→回転リング→磁極部１４
ｉ及び１４ｑ→磁極部１４ａへと通り、回転リングを磁
極部１４ａの先端部及び固定筒体１３の環状突部１３ｂ
の内周面１３ｃ、押さえリング１５の環状突部１５ａの
内周面１５ｂに向かって吸引する。その後、コイル１７
への通電、コイル１６への通電停止、を行ない、このよ
うに、各コイルへの通電を順々に行なっていくことで回
転リング１を固定リング１４内で転動させていくことは
前述した先行技術と同じである。

【００３６】〈実施例２〉本発明の第２実施例の駆動装
置においては、ステータ構造は図１及び図２に示したも
のと同じであるが、ロータとしての回転リングの構造が
第１実施例のものとは異なっている。

【００３７】本実施例で使用される回転リング１Ａは図
３に示されるように軟磁性材から成る薄板の複数のリン
グ１ｂ〜１ｊを積層して構成され、各リング１ｂ〜１ｊ
のそれぞれの間には絶縁体が挟まれ、また、各リングの
表面も表面酸化膜が形成されて絶縁されており、各リン
グは接着剤やスポット溶接などによって相互に結合され
ている。

【００３８】本実施例の回転リング１Ａは、表面（外周
面）が電気的に軸方向に寸断されているので駆動時にお
いて渦電流が大きくならず、従って、従来の駆動装置よ
りも大出力化することができるとともにエネルギーロス
や発熱も減少させることができる。

【００３９】〈実施例３〉本発明の第３実施例の駆動装
置においては、ステータ構造は図１及び図２に示したも
のと同じであるが、ロータとしての回転リングが異って
いるだけであるので、ロータとしての回転リングの構造
のみを図４に示す。

【００４０】本実施例の回転リング１Ｂは、同図に示す
ように複数の軟磁性材製薄板リング１ｂ〜１ｅ…を積層
するとともに各薄板リング間にはゴムもしくはゴム系接
着剤等から成る防振層２４を挟み込んだものである。な
お、各薄板リング１ｂ，１ｃ，１ｄ…は前記実施例で使
用されているものと同じである。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による改良
された駆動装置では、被回転リングの外側に配置された
固定リングをステータのヨークとし、該固定リングの軸
心に対する放射線と一致する中心線を有するコイルを該
固定リングの内周面に沿って所定間隔毎に配置し、該固
定リングの内周面に突設した磁極を該コイルの中心孔及
び該コイル間に設けたので、コイル巻数が多くても該固
定リングの大径化を防止することができるため、従来装
置よりも小型で出力の大きい駆動装置を実現できる。ま
た、本発明の駆動装置では、ロータとしての該被回転リ
ングが多数の薄肉リングを互いに絶縁して積層すること
により構成されているので、該被回転リングの表面に渦
電流が殆ど生じないため、エネルギー効率がよく、発熱
も少ない駆動装置が実現する。更に、本発明の駆動装置
では、該回転リングに防振及び防音構造が採用されてい
るので、従来装置よりも静粛な運転ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動装置の要部横断面図で、図２のｂ
−ｂ矢視断面図。

【図２】本発明の駆動装置を有するレンズ鏡筒の縦断面
図。

【図３】本発明の第二実施例の駆動装置における被回転
リングの斜視図。

【図４】本発明の第三実施例の駆動装置における被回転
リングの要部縦断面図。

【図５】本出願人の先行出願に開示された駆動装置の縦
断面図。

【図６】図５のａ−ａ矢視横断面図。

【図７】図６に示した先行技術の駆動装置の状態変化を
示した図。

【図８】図６に示した先行技術の駆動装置の状態変化を
示した図。

【図９】図６に示した先行技術の駆動装置の状態変化を
示した図。

【図１０】図５に示した先行技術の駆動装置において生
じていた問題点の一つを説明するための図。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ…被回転リング２，１４…固定リング３，５，７，９…ヨーク４，６，８，１０，１６〜２３…コイル３ａ，３ｂ，５ａ，５ｂ，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ，１
４ａ〜１４ｑ…磁極部１２…レンズ保持筒１３…固定地板（固定筒体）１１…レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される被回転リングと、該被回
転リングの外周面に対して所定間隙を以て該被回転リン
グの周囲を包囲するように配置された固定リングと、該
被回転リングを該固定リングの半径方向外向きに付勢す
る第一の状態と該付勢を解除する第二の状態とに切換え
可能であって該固定リングの内周面上で円周方向に沿っ
てほぼ等間隔に配置された少なくとも三個の付勢手段
と、を有して成る駆動装置において、該被回転リングは、軟磁性材料から成る複数のリング状
部材を円筒形状に積層して構成されており、該付勢手段
は磁気回路を形成するヨークと該ヨークに磁束を流すた
めのコイルとから成る磁力発生手段として構成されてい
ることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】軟磁性材料から成る複数のリング状部材
を円筒形状に積層して構成された被回転リングと、該被
回転リングの外周面に対して所定間隙を以て該被回転リ
ングの周囲を包囲するように配置された固定リングと、
該被回転リングを該固定リングの半径方向外向きに付勢
する第一状態と該付勢を解除する第二状態とに切換え可
能であって該固定リングの内周面上で円周方向に沿って
ほぼ等間隔に配置された少なくとも三個の付勢手段と、
を有し、該付勢手段は磁気回路を形成するヨークと該ヨ
ークに磁束を流すためのコイルとから構成されており、
該ヨークは該固定リングにより構成され、該コイルはそ
れ自身の中心軸線が該固定リングの半径方向放射線と一
致するように該固定リングの内周面に配置され、該固定
リングの内周面には該各コイルの中心穴に挿入される第
一の磁極部と、各コイルの間の位置に配置された第二の
磁極部とが突設されており、該コイルに流される電流に
よって生じた磁束が該固定リングの該第一及び第二の磁
極部と該被回転リングとを通って流れる磁気回路を構成
するようになっていることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】該被回転リングを構成している各リング
状部材間には防振材料が設けられていることを特徴とす
る請求項１及び２の駆動装置。
【請求項４】該駆動装置が光学機器用駆動装置として
構成されており、該被回転リングの内側の空間には該被
回転リングと回転方向に関して一体になって回転できる
レンズ保持筒が収容され、該レンズ保持筒がヘリコイド
係合により光学機器の固定地板に回転及び軸方向移動可
能に支持されている請求項１及び２の駆動装置。