(57)【要約】【課題】センサ付きステッピングモータを搭載したレンズ鏡筒において、レンズ鏡筒、ならびに撮像装置の小型化を実現する。【解決手段】センサ付きステッピングモータ３は、アクチュエータ部４とセンサ部６とからなり、センサ部６を分離して、レンズ鏡筒１の前側に配置する。その結果、センサ部６と他のアクチュエータとの距離が遠くなるため、センサ部６が受ける外乱磁場の影響が少なくなり、センサ付きステッピングモータ３の性能劣化を抑えることができるので、レンズ鏡筒１を大きくすることなく、ズーム速度の高速化、ズーム音の低騒音化を実現することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ部と、円筒状あるいは円柱状であり、円周方向に多極着磁され、前記アクチュエータ部に同軸に回転可能に取り付けられたセンサマグネットと、前記センサマグネットの周縁に対向して配設された磁気センサとからなるセンサ部とにより構成されたセンサ付きステッピングモータを備え、レンズ群を保持するレンズ保持枠と、前記レンズ保持枠を光軸方向に駆動し、前記レンズ保持枠との連結部を中央部に、その両側に前記アクチュエータ部と前記センサ部とを分離して配置したことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記センサ付きステッピングモータが設けられている位置の光軸像面側の場所に、一部を切り欠いた切り欠き部を備え、前記切り欠き部に、撮像装置の一部分を重ねて配置したことを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒を用いた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にビデオカメラ用のレンズ鏡筒は、４つのレンズ群で構成されており、そのうちズームやフォーカスのための移動レンズ群を、ガイドポールで案内して光軸方向に移動させている。この中で特に、ズームのレンズ群を高速に駆動する方式として、ステッピングモータにセンサを取り付け、クローズドループ制御を行い、回転角、トルクを制御することにより、高速応答性、低消費電力化、低騒音化を達成するシステムが提案されている。
【０００３】
図９（ａ），（ｂ）に従来のレンズ鏡筒の分解斜視図を示す。（例えば、特許文献１参照）。センサ付きステッピングモータ５０は、アクチュエータ５１と、このアクチュエータ５１の回転軸に一体的に設けられたリードスクリュー部５２と、上記アクチュエータ５１の回転軸に取り付けられ、周方向に交互にＮ、Ｓ極が着磁されたセンサマグネット５３と、このセンサマグネット５３に対向して固定配置された角度検出用の磁気センサ５４とにより構成されている。なお図９では、センサマグネット５３と磁気センサ５４は、磁気センサ５４を固定するカバー５５にて覆われている。リードスクリュー部５２には、ズームレンズ群Ｌ２を保持したズームレンズ移動枠５６に係合されたネジ部材５７が、螺合される構成となっている。したがって、このリードスクリュー部５２の回転によって、Ｘ軸方向にズームレンズ群Ｌ２が直線移動されるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２２７６１４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のレンズ鏡筒においては、次のような問題点があった。
【０００６】
（１）センサ付きステッピングモータ５０の磁気センサ５４は、外乱磁場の影響を受けると、磁気センサ５４の出力ひずみが発生し、アクチュエータ性能が劣化する。この対策を行うため、特許文献１にて示されているように、他のアクチュエータ５８のマグネット５９からの外乱磁場の影響を受けにくい位置、あるいは外乱磁場をキャンセルできる位置に磁気センサ５４を配設する構成をとる必要があるが、レンズ鏡筒が益々小型化になる昨今では、この制約条件を達成することが困難となってきている。
【０００７】
（２）センサ付きステッピングモータ５０は、アクチュエータ５１と、センサマグネット５３及び磁気センサ５２とを並べて配置するため、通常のステッピングモータに比べてＸ軸方向の長さが長くなるという欠点を有している。また、ビデオカメラ本体の小型化を達成するために、レンズ鏡筒の一部分を切り欠き、その切り欠いた部分に磁気テープに記録再生を行うメカニズム部、回路、あるいはバッテリーなどを近接させて配置したいという要望が高まっている。したがって、センサ部とアクチュエータ部とが隣合わせで配置されている現行の構成では、特に、Ｘ軸方向におけるレンズ鏡筒の小型化に対して不利である。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の課題を解決するものであり、センサ付きステッピングモータを搭載したレンズ鏡筒において、さらなる小型化を実現しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の第１のレンズ鏡筒は、アクチュエータ部と、円筒状あるいは円柱状であり円周方向に多極着磁され、アクチュエータ部に同軸に回転可能に取り付けられたセンサマグネットと、センサマグネットの周縁に対向して配設された磁気センサからなるセンサ部により構成されたセンサ付きステッピングモータを備え、レンズ群を保持するレンズ保持枠と、レンズ保持枠を光軸方向に駆動し、レンズ保持枠との連結部を中央部に、その両側にアクチュエータ部とセンサ部を分離して配置したことを特徴とする。
【００１０】
上記第１のレンズ鏡筒によれば、磁気センサが受ける他のアクチュエータからの外乱磁場の影響を少なくすることができることにより、レンズ鏡筒を大きくすることなく、センサ付きステッピングモータ搭載による高性能なズーム駆動を実現することが可能となる。
【００１１】
次に、本発明の第２のレンズ鏡筒を用いた撮像装置は、センサ付きステッピングモータが設けられている位置の光軸像面側の場所に、一部を切り欠いた切り欠き部を備え、その切り欠き部に、撮像装置の一部分を重ねて配置したことを特徴とする。
【００１２】
上記第２のレンズ鏡筒を用いた撮像装置によれば、レンズ鏡筒の一部分を切り欠き、その切り欠き部分に撮像装置の一部を重ねて配置したことにより、撮像装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるレンズ鏡筒について、図１〜図６を用いて説明する。図１（ａ），（ｂ）は実施の形態１におけるセンサ付きステッピングモータを搭載したレンズ鏡筒の分解斜視図、図２はセンサ付きステッピングモータの断面図、図３はＭＲ素子を用いた位置検出手段の概略斜視図、図４はＭＲ素子の磁気抵抗変化率特性を示す図、図５は像ぶれ補正装置の分解斜視図、図６はズームレンズ用移動枠とセンサ付きステッピングモータの位置関係を示す概略図である。
【００１４】
最初に、レンズ鏡筒１の構成要素であり、ズーム倍率を変化させるズームレンズ群Ｌ２を光軸方向（Ｘ軸方向）に移動するためのセンサ付きステッピングモータ３について説明する。センサ付きステッピングモータ３は、アクチュエータ部４、リードスクリュー部５、及びセンサ部６から構成される。リードスクリュー部５は、アクチュエータ部の回転軸７に一体的に設けられている。またセンサ部６は、センサマグネット８と磁気センサ９とからなる。センサマグネット８は、円筒状、あるいは円柱状であって、回転軸７に同軸上に取り付けられ、周方向に交互にＮ、Ｓ極が着磁されている。またセンサマグネット８の対向部には、角度検出用の磁気センサ９が固定配置されている。アングル１０は、アクチュエータ部４とセンサ部６とを連結し、回転軸７を回転自在に支持する軸受け部１１ａ，１１ｂが設けられている。さらに、回転軸７の両端は、スラスト受け部材１２ａ，１２ｂにより支持されている。よって、アクチュエータ部４が回転すると、その回転量、回転方向を、磁気センサ９により検出できる構成となっている。
【００１５】
ズームレンズ群Ｌ２はズームレンズ移動枠１５に保持されている。レンズ移動枠１５のスリーブ部１５ａには、ネジ部材１６が係合されており、このネジ部材１６はセンサ付きステッピングモータ３のリードスクリュー部５に螺合されている。したがって、このリードスクリュー部５の回転によって、ズームレンズ移動枠１５をガイドポール１７ａ、１７ｂに沿って、Ｘ軸方向にズームレンズ群Ｌ２が直線移動されるようになっている。センサ付きステッピングモータシステムの図示せぬＣＰＵは、磁気センサ９により出力された角度及び電気位相のカウンタ値に基づいて、回転軸の角度情報及び電気位相角情報を算出する。そしてこのＣＰＵは、この角度情報及び電気位相角情報により、ドライブ指令値を計算し、ドライバで駆動電流を流すことにより、センサ付きステッピングモータ３を制御する。
【００１６】
次に図３を用いて、磁気センサ９による検出方法について説明する。この磁気センサ９は、強磁性薄膜を材料としたＭＲ素子９ａ、９ｂから構成された２相式の磁気抵抗効果型センサで、このＭＲ素子９ａ、９ｂは、センサマグネット８のＮ極とＳ極までの着磁ピッチの１／４間隔で駆動方向に設けられており、このＭＲ素子９ａ、９ｂに流す電流の向きが、センサマグネット８の磁化方向と垂直になる方向に、センサマグネット８と磁気センサ９はそれぞれ配置されている。この図においては、わかり易く説明するために、センサマグネット８については、円柱状形状のものを、平板に展開して図示している。
【００１７】
次に図４を用いて、磁気センサ９を用いた位置検出方法について説明する。磁気抵抗変化の方向性として、ＭＲ素子９ａ、９ｂの電流方向に対して垂直かつ検出面に垂直な方向（ｙ１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９ａ、９ｂの電流方向に対して垂直かつ検出面に平行な方向（ｘ１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９ａ、９ｂの電流方向に対して平行な方向（ｚ１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持つ。この特性から、図３に示す着磁パターンをもつセンサマグネット８が磁気センサ９に対して位置変化（回転）することにより、ｘ１方向に発生する正弦波状の磁界強度変化パターンに対応してＭＲ素子９ａ、９ｂの抵抗値が変化する。ここでｙ１方向にもｘ１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９ａ、９ｂの抵抗値はほとんど変化しない。よってこのＭＲ素子９ａ、９ｂに印加した電圧を出力信号とすると、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、センサ付きステッピングモータ３の回転量、回転方向が検出され、このデータに基づき制御回路（図示せず）によりズームレンズ群Ｌ２の位置を高精度に制御することができる。
【００１８】
次に、レンズ鏡筒１の別の構成要素であり、ピント調整を行うフォーカスレンズ群Ｌ４を駆動するリニアアクチュエータ２０について説明する。フォーカスレンズ移動枠２１はフォーカスレンズ群Ｌ４を保持すると共に、光軸と平行に配設され、両端をレンズ鏡筒（不図示）に固定されたガイドポール１７ａ、１７ｃに沿って光軸方向（Ｘ方向）に摺動自在に構成されている。このフォーカスレンズ移動枠２１を光軸方向に駆動させるリニアアクチュエータ２０の固定子２２は、駆動方向（Ｘ方向）と垂直に磁化されたメインマグネット２３と、コの字型のメインヨーク２４及び板状のサイドヨーク２５とにより構成され、レンズ鏡筒１に設けられている。一方、リニアアクチュエータ２０の可動子２６の構成部品であるコイル２７は、メインマグネット２３と所定の空隙を有するようにフォーカスレンズ移動枠２１に固定されており、メインマグネット２３の発生する磁束と直交するようコイル２７に電流を流すことにより、フォーカスレンズ移動枠２１が光軸方向に駆動する仕組みになっている。
【００１９】
一方、可動側のフォーカスレンズ移動枠２１には、Ｎ極とＳ極とを交互に着磁した磁気スケール２８が、磁気センサ２９の検出面に対して所定の距離をもって対向するように取り付けられている。この磁気センサ２９は、センサ付きステッピングモータ３に使用したＭＲ素子と同一である。次に図５を用いて、撮影時の像ぶれを補正する像ぶれ補正装置について説明する。撮影時に像ぶれを補正するレンズ群Ｌ３は、Ｚ方向に移動可能なピッチング移動枠３０に固定されている。このピッチング移動枠３０は、軸受け３０ａとその反対側に回り止め３０ｂを設けることにより、２本のピッチングシャフト３１ａ，３１ｂを介して摺動可能な構成になっている。またピッチング移動枠３０の下側には、電磁アクチュエータ３２ｐが配置されている。この電磁アクチュエータ３２ｐは、ピッチング移動枠３０に取り付けられたコイル３３ｐと、後述する固定枠３６に取り付けられるマグネット３４ｐ及びヨーク３５ｐにより構成されている。またマグネット３４ｐは片側に２極着磁がされており、片側解放のコの字型のヨーク３５ｐに固定されている。
【００２０】
ピッチング移動枠３０の光軸像面側には、像ぶれを補正するレンズ群Ｌ３を、Ｙ方向に移動させるヨーイング移動枠３７が取り付けられている。ヨーイング移動枠３７の光軸物体側には、先ほど述べたピッチング移動枠３０をＺ方向に摺動させるための２本のピッチングシャフト３１ａ，３１ｂの両端を固定する固定部３８ｃ，３８ｄが設けられている。同様に、ヨーイング移動枠３７は、軸受け３８ａとその反対側に回り止め３６ｂを設けることにより、２本のヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂを介して摺動可能な構成になっている。この２本のヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂは、ヨーイング移動枠３７の光軸像面側に設けられた固定枠３６の固定部３６ｃ，３６ｄに固定される。またヨーイング移動枠３７の左側には、電磁アクチュエータ３２ｙが配置されている。この電磁アクチュエータ３２ｙは、ヨーイング移動枠３７に取り付けられたコイル３３ｙと、固定枠３６に取り付けられるマグネット３４ｙ及びヨーク３５ｙにより構成されている。またマグネット３４ｙは片側に２極着磁がされており、片側解放のコの字型のヨーク３５ｙに固定されている。
【００２１】
したがって、ピッチング移動枠３０のコイル３３ｐに電流が流されると、マグネット３４ｐとヨーク３５ｐとによりＺ軸方向に電磁力が発生する。これと同様に、ヨーイング移動枠３７のコイル３３ｙに電流が流されると、マグネット３４ｙとヨーク３５ｙとによりＹ軸方向に電磁力が発生する。このように、２つの電磁アクチュエータ３２ｐ，３２ｙにより、像ぶれを補正するレンズ群Ｌ３は、光軸に略垂直な２方向に駆動される。
【００２２】
次に像ぶれ補正装置の位置検出部について説明する。Ｚ方向に移動するピッチング移動枠３０の検出部４０ｐは、発光素子４１ｐ（例えばＬＥＤ）、スリット４２ｐ及びＰＳＤ基板４３に取り付けられた受光素子４４ｐ（ＰＳＤ）により構成される。同様に、Ｙ方向のヨーイング移動枠３７の検出部４０ｙは、発光素子４１ｙ、スリット４２ｙ及びＰＳＤ基板４３に取り付けられた受光素子４４ｙにより構成される。発光素子４１ｐ，４１ｙは、スリット４２ｐ，４２ｙを通して投光し、スリット４２ｐ，４２ｙを通過した光は、受光素子４４ｐ，４４ｙに入射する。したがって、像ぶれ補正レンズ群Ｌ３の動きは、受光素子４４ｐ，４４ｙに入射する光の動きとなる。受光素子４４ｐ，４４ｙは、その受光面上に入射した光の位置情報を２つの電流値として出力し、その出力値が演算され、位置が検出される。以上、これらの構成部品により、像ぶれ補正ユニット４５を構成している。
【００２３】
次に、センサ付きステッピングモータ３において、本発明の要点であるアクチュエータ部４とセンサ部６とを分離する利点について説明する。
【００２４】
センサ付きステッピングモータ３を高精度に駆動するためには、磁気センサ９に対して、外乱磁場の影響を与えないことが重要である。すなわち、他のアクチュエータのマグネット、本実施の形態においては、リニアアクチュエータ２０のメインマグネット２３、あるいは像ぶれ補正ユニット４５のマグネット３４ｐ，３４ｙから、悪影響を受けない構成とするためには、磁気センサ９を、レンズ鏡筒１内で一番遠い位置、すなわち図６（ａ）に示すように、レンズ鏡筒１の一番前側（図の左側）のＬ１レンズ群付近に配置することが効果的である。
【００２５】
次に、センサ付きステッピングモータ３と、ズームレンズ移動枠１５、ネジ部材１６の関係を説明する。ズームレンズ移動枠１５と連結されたネジ部材１６は、前述したように、センサ付きステッピングモータ３のリードスクリュー部４と螺合されており、センサ付きステッピングモータ３の回転により、ズームレンズ移動枠１５に設けられたネジ部材１６は、図のｂの範囲内で移動可能である。このｂは、所定のズーム倍率を達成するために、あらかじめ光学スペックにより決められた値である。
【００２６】
逆に図の（ｂ）に示すように、センサ部６と一緒に、アクチュエータ部４もレンズ鏡筒１の前側に移動させた場合には、センサ付きステッピングモータ３のＸ軸方向の長さは同一であるが、リードスクリュー部４とネジ部材１６との螺合の関係により、ズームレンズ移動枠１５のネジ部材１６の移動範囲ｂを右側にシフトする必要がある。そのため、ズームレンズ移動枠１５のスリーブ部１５ａの長さａ‘が長くなり、その結果としてレンズ鏡筒１の長さも長くなり、レンズ鏡筒１の小型化に相反する構成となる。
【００２７】
以上の観点より、センサ付きステッピングモータ３のアクチュエータ部４とセンサ部６を分離し、センサ部６のみ、レンズ鏡筒１の前側に配置することにより、レンズ鏡筒１の小型化を図ることができる。
【００２８】
このように構成されたレンズ鏡筒１について、以下、その動作を説明する。
【００２９】
実際に撮影を行う場合には、ズーム倍率に応じて、ズームレンズ群Ｌ２をセンサ付きステッピングモータ３により駆動する。またピント合わせについては、フォーカスレンズ群Ｌ４をリニアアクチュエータ２０により駆動する。さらに、撮像装置に内蔵された検出センサにより、手ぶれを検出し、その手ぶれを打ち消すように、補正レンズ群Ｌ３を駆動することにより、手ぶれにより発生した像ぶれを補正することが可能となる。
【００３０】
以上のように、本発明によれば、センサ付きステッピングモータのアクチュエータ部とセンサ部とを分離したことにより、３つの高機能なアクチュエータを搭載したレンズ鏡筒であっても、磁気センサが受ける他のアクチュエータからの外乱磁場の影響を少なくすることができる。よって、レンズ鏡筒を大きくすることなく、センサ付きステッピングモータ搭載による高性能なズーム駆動、つまり高速応答性、低消費電力、低騒音化を実現することが可能となる。さらには、リニアアクチュエータによる優れたフォーカス機能、そして像ぶれ補正ユニットによる手ぶれを抑えた良好な画像を撮影するという機能を達成することが可能となる。
【００３１】
なお本発明の実施の形態では、ＭＲ素子を用いた磁気抵抗効果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、あらゆる磁気センサに適用できる。
【００３２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２におけるレンズ鏡筒、ならびにそれを用いた撮像装置について、図７〜図８を用いて説明する。図７は実施の形態２におけるレンズ鏡筒の切り欠き部分に撮像装置の一部を配置した斜視図、図８はレンズ鏡筒と撮像装置の位置関係を説明する概略図である。なお、これまで説明したものについては同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３３】
図７に示すレンズ鏡筒１において、センサ付きステッピングモータ３のアクチュエータ部４の後ろ側（−Ｘ方向）に切り欠き部１ａを有している。この切り欠き部１ａは、センサ付きステッピングモータ３のセンサ部６を、レンズ鏡筒１の前側に配置することにより、空いているスペースである。図においては、この切り欠き部１ａに、撮像装置４６の構成部品の一部、例えばメカニズム４７を重ねて配置している。その結果、図８に示すように、レンズ鏡筒１の切り欠き部１ａにメカニズムを重ねて配置することにより、（ａ）に示す撮像装置４５のＡ方向の幅、あるいは（ｂ）に示す撮像装置４５のＢ方向の長さを短縮することができる。
【００３４】
以上のように、実施の形態２によれば、センサ付きステッピングモータのアクチュエータ部とセンサ部とを分離し、本来であれば、センサ部の配置されているレンズ鏡筒の一部分を切り欠き、その切り欠き部分に撮像装置の一部を重ねて配置したことにより、その一部を切り欠かないレンズ鏡筒を用いた撮像装置に比べて、撮像装置の小型化を図ることができる。
【００３５】
なお本発明の実施の形態では、レンズ鏡筒の切り欠き部に撮像装置のメカニズムを配置したが、それに限るものではなく、例えば、回路、バッテリーなど、撮像装置の一部であれば同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明のレンズ鏡筒によれば、センサ付きステッピングモータのアクチュエータ部とセンサ部とを分離したことにより、磁気センサが受ける外乱磁場の影響を小さくすることができるので、レンズ鏡筒を大きくすることなく、センサ付きステッピングモータの高精度化を図ることができるという顕著な効果が得られる。また本発明によれば、レンズ鏡筒において、センサ付きステッピングモータの後ろ側の部分を切り欠き、その切り欠き部分に撮像装置の一部を重ねて配置したことにより、撮像装置の小型化を図ることができるという顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態１におけるセンサ付きステッピングモータを搭載したレンズ鏡筒の分解斜視図
【図２】同実施の形態におけるセンサ付きステッピングモータの断面図
【図３】同実施の形態におけるＭＲ素子を用いた位置検出手段の概略斜視図
【図４】同実施の形態におけるＭＲ素子の磁気抵抗変化率特性を示す図
【図５】同実施の形態における像ぶれ補正装置の分解斜視図
【図６】同実施の形態におけるズームレンズ用移動枠とセンサ付きステッピングモータの位置関係を示す図
【図７】本発明の実施の形態２におけるレンズ鏡筒の切り欠き部分に撮像装置の一部を配置した斜視図
【図８】同実施の形態におけるレンズ鏡筒と撮像装置の位置関係を説明する概略図
【図９】（ａ），（ｂ）は従来のレンズ鏡筒の分解斜視図
【符号の説明】
１  レンズ鏡筒
１ａ  切り欠き部
３  センサ付きステッピングモータ
４  アクチュエータ部
５  リードスクリュー部
６  センサ部
７  回転軸
８  センサマグネット
９  磁気センサ
１５  ズームレンズ移動枠
１６  ネジ部材
２０  リニアアクチュエータ
４５  像ぶれ補正ユニット
４６  撮像装置
４７  メカニズム
Ｌ２  ズームレンズ群
【図１】
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【図２】
2004334099.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004334099.tif 000008
【図７】
2004334099.tif 000009
【図８】
2004334099.tif 000010
【図９】
2004334099.tif 000011