(57)【要約】本発明は、ズームレンズ駆動装置及びこれを備えたズームレンズを提供する。前記ズームレンズ駆動装置は、第１フォーカスレンズ群及び第１ズームレンズ群をそれぞれ光軸方向に移動させるためのフォーカスモータ（４０２、５０２、６０２）とズームモータ（４０３、５０３、６０３）とを備えている。前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方は、固定子及び動子が中空構造を有するディスク形電磁モータである。中空構造を有するディスク形電磁モータをレンズ駆動モータとして使用することにより、加工が容易になり、別の１組のモータ（例えば、もう１つのディスク形電磁モータ、ボイスコイルモータ又は超音波モータ）と協働してコンパクトな構造を形成し易く、小型から大型までのズームレンズのニーズを満たすことができる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フォーカスレンズ群（４１１、５１１、６１１）を光軸方向に移動させるためのフォーカスモータ（４０２、５０２、６０２）と、
第１ズームレンズ群（４１４、５１４、６１４）を前記光軸方向に移動させるためのズームモータ（４０３、５０３、６０３）とを備えるズームレンズの駆動装置において、
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方は、ディスク形電磁モータであり、前記ディスク形電磁モータの固定子及び動子が中空構造を有し、前記ディスク形電磁モータの前記動子の回転軸が前記第１フォーカスレンズ群の光軸及び前記第１ズームレンズ群の光軸と一致していることを特徴とするズームレンズ駆動装置。
【請求項２】
前記ズームモータは、前記フォーカスモータの外部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項３】
前記第１フォーカスレンズ群及び前記第１ズームレンズ群のうち駆動されるレンズ群は、対応するレンズ支持部材に固定され、前記レンズ支持部材は、径方向に固定され、
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方の動子が螺旋又は円周運動軌道を有し、前記動子及び前記動子により駆動される前記レンズ支持部材の一方の端面には、前記光軸方向に延在する支持ピンが固定され、他方の端面は、凹凸エッジを有し、前記支持ピンの自由端と前記凹凸エッジとの接触が保たれることにより、前記レンズ支持部材が前記動子の螺旋又は円周運動を介して前記光軸方向に移動し、或いは、
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方の動子が螺旋又は円周運動軌道を有し、前記動子及び前記動子により駆動される前記レンズ支持部材の一方には、前記光軸方向に延在する接続ロッドが固定され、他方の側壁は、曲線状のスライド溝を有し、前記接続ロッドの自由端が前記スライド溝内に嵌め込まることにより、前記レンズ支持部材が前記動子の螺旋又は円周運動を介して前記光軸方向に移動し、或いは、
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方の動子が螺旋又は直線運動軌道を有し、前記動子の端面と前記動子により駆動される前記レンズ支持部材の一端との接触が保たれることにより、前記動子が前記レンズ支持部材を前記光軸方向に直接に移動させることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項４】
前記ズームモータは、前記支持ピン又は前記接続ロッドの伝動方式を採用したものであり、前記凹凸エッジ又は前記スライド溝の形状は、前記第１ズームレンズ群の伸縮運動及びズーム運動にそれぞれ対応する２セクションの曲線を含むことを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項５】
前記ズームモータは、前記支持ピン又は前記接続ロッドの伝動方式により第３ズームレンズ群（４１６、６１６）を前記光軸方向に移動させるためにさらに用いられることを特徴とする請求項４に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項６】
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方の動子と前記動子により駆動される前記レンズ支持部材とは、ばね弾力又は磁力を介して接触を保っていることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項７】
前記レンズ支持部材には、前記光軸方向に延在する位置決め滑り棒（４１８，、５１８、  ６１８）が配置され、これにより、前記レンズ支持部材は、前記光軸方向にのみ移動可能であることを特徴とする請求項３に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項８】
前記ディスク形電磁モータは、ステッピング制御方式を採用したものであることを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項９】
ホール磁石リング（４１２）及びホール感知デバイス（４１３）をさらに備え、前記ホール磁石リングと前記ホール感知デバイスのうち、一方が前記ズームモータの動子に対して固定され、他方が前記ズームモータの固定子に対して固定され、前記ホール感知デバイスは、前記ホール磁石リングが前記ホール感知デバイスに対する回転角度を表示するための測定信号を出力することを特徴とする請求項１に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項１０】
前記ズームモータは、ディスク形電磁モータであり、前記フォーカスモータは、ボイスコイルモータであり、前記ボイスコイルモータの固定子及び動子は、中空構造を有し、且つ弾性部材を介して接続されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項１１】
通電されていない状況において、前記ボイスコイルモータの前記弾性部材は、自身の弾力及び逆方向の予め存在した磁力の作用により、応力平衡位置に平衡し、前記応力平衡位置は、前記弾性部材の作動区間の２つの端点のうちの１つ又は２つの端点の間に位置することを特徴とする請求項１０にズームレンズ駆動装置。
【請求項１２】
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方の固定子巻線は、プリント回路基板又はフレキシブルプリント回路基板に形成されたプリント回路から構成され、前記プリント回路基板又はフレキシブルプリント回路基板は、１層又は２層以上の電気回路から構成され、かつ／又は、前記ズームレンズの基板として用いられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項１３】
前記ズームモータは、ディスク形電磁モータであり、前記フォーカスモータは、超音波モータであり、前記超音波モータの固定子及び動子は、中空構造を有し、前記超音波モータの動子の回転軸と前記ディスク形電磁モータの動子の回転軸とは、一致していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項１４】
前記超音波モータの動子は、前記超音波モータの固定子の外側に設けられ、前記動子の内壁と前記固定子の外壁とは、ネジ式で協働し、前記固定子の内壁は、各面に圧電材料（６０９）が固定されている多面体であることを特徴とする請求項１３に記載のズームレンズ駆動装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のズームレンズ駆動装置と、対応するレンズ支持部材に取り付けられ、移動する必要があるレンズ群とを備えることを特徴とするズームレンズ。
【請求項１６】
前記フォーカスモータの固定子に対して固定され、前記第１フォーカスレンズ群の光軸と一致する光軸を有する第２フォーカスレンズ群（５２５、６２５）、及び、前記ズームモータの固定子に対して固定され、前記第１ズームレンズ群の光軸と一致する光軸を有する第２ズームレンズ群（４２１、５２１）の少なくともいずれか一方をさらに備えたことを特徴とする請求項１５に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
前記第２フォーカスレンズ群又は前記第２ズームレンズ群の上面又は下面には、シャッタ及び絞り制御器（４２２、５２２及び６２２）の少なくともいずれか一方がさらに配置されていることを特徴とする請求項１６に記載のズームレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学の技術分野に関し、特にズームレンズ駆動装置及びこれを備えたズームレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルイメージング技術の普及に伴い、光学画像形成装置は、例えば携帯型及び小型の多種多様な機器に幅広く適用され、特に小型ズームレンズのような小型の光学画像形成装置が広く求められている。
【０００３】
ズームレンズは、一般的にズーム（Ｚｏｏｍ）運動過程及びオートフォーカス（Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）運動過程という２つの独立した運動過程を有する。通常、この２つの運動過程は、それぞれ２つの独立したモータによって実現される。
【０００４】
画像形成装置が小型化される状況において精確な焦点距離調整機能を有するために、ネジ式で駆動される超音波モータ（ＵＳＭ：Ｕｌｔｒａ  Ｓｏｎｉｃ  Ｍｏｔｏｒ）を採用して焦点距離の調整（特許文献１参照）及びズーム調整（特許文献２参照）を行うことが開示されている。しかしながら、ズーム及びオートフォーカスの両方において超音波モータを採用する場合は、加工の難度が高く、多くの精密な加工設備が必要であり、しかも一致性及び良品率が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１８４１８号
【特許文献２】中国特許出願公告第１０２５９０９７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、携帯電話用マイクロレンズの分野において、最も広く使用されているフォーカスモータは、コストが低く、構造が簡単で且つオートフォーカスの速度が速いボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ  Ｃｏｉｌ  Ｍｏｔｏｒ）である。しかしながら、ボイスコイルモータは、消費電力が大きく且つ距離が短いため、ズームに用いることが困難である。一方、ズームの運動に関して、現在、主流となるモータ駆動の解決手段はまだない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１フォーカスレンズ群及び第１ズームレンズ群をそれぞれ光軸方向に移動させるためのフォーカスモータとズームモータとを備えたズームレンズ駆動装置を提供する。前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくとも一方がディスク形電磁モータである。前記ディスク形電磁モータの固定子及び動子は、中空構造を有する。前記ディスク形電磁モータの前記動子の回転軸は、前記第１フォーカスレンズ群の光軸及び前記第１ズームレンズ群の光軸と一致している。
【０００８】
本発明の別の観点において、前記ズームレンズ駆動装置と、対応するレンズ支持部材に取り付けられ、移動する必要があるレンズ群とを備えたズームレンズを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るズームレンズは、中空構造を有するディスク形電磁モータをレンズ駆動モータとして、特にズームモータとして用いることにより、加工が容易になり、別の１組のモータと協働してコンパクトな構造を形成し易く、小型から大型までのズームレンズのニーズを満たすことができる。
【００１０】
以下、図面と併せて、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。本明細書に記載の"第１"、"第２"等の標記は、相互に区別するために用いられ、順番又は付加の技術意味を有しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に用いられるディスク形電磁モータの構成概略図である。
【図２】本発明に用いられるボイスコイルモータの構成概略図である。
【図３】本発明に用いられる１つの４層プリント回路の巻線方式の概略図である。
【図４】本発明に用いられるもう１つの４層プリント回路の巻線方式の概略図である。
【図５】本発明に用いられる超音波モータの構成概略図である。
【図６】本発明に用いられる１つの動子の伝動構成の概略図である。
【図７】本発明に用いられるもう１つの動子の伝動構成の概略図である。
【図８】実施形態１に係るズームレンズの構成概略図である。
【図９】実施形態１における２つの好ましい固定子巻線の実現方式概略図である。
【図１０】実施形態２に係るズームレンズの構成概略図である。
【図１１】実施形態３に係るズームレンズの構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るズームレンズ駆動装置は、第１フォーカスレンズ群を光軸方向に移動させるためのフォーカスモータと、第１ズームレンズ群を光軸方向に移動させるためのズームモータとを備えている。本明細書では、モータにおける運動する部材を動子（例えば、直線式モータにおける動子又は回転式モータにおける回転子）と言い、モータにおける相対的に固定されている部材を固定子という。フォーカスモータ及びズームモータの少なくとも一方がディスク形電磁モータである。
【００１３】
本発明に用いられるディスク形電磁モータとして、中国特許出願公告第２０１３１０６７７０７４．４号明細書（発明の名称「電磁モータ」）に記載の原理及び構造を採用してよく、１つの構成概略図として、図１を参考されたい。図１のディスク形電磁モータは、両方とも中空構造を有する固定子１０１及び動子１０２を備えている。動子の回転軸は、第１フォーカスレンズ群の光軸及び第１ズームレンズ群の光軸と一致している。具体的には、固定子１０１は、中空の位置決めスリーブ構成であり、基板１０４に固定されている。基板１０４には、少なくとも２つの固定子巻線１０５（図１には、４つのみ示され、うちの１つは、固定子スリーブに隠されている。）が取り付けられ、少なくとも１組の磁極１０７が動子の底部に取り付けられている。図１において、動子は、固定子の外側に設けられ、且つ固定子の周囲において回転可能である。他の実施形態において、動子は、固定子の内側に設けられてもよい。この場合、２組のモータが１つの固定子を共用することが可能になる。
【００１４】
ディスク形電磁モータの動子は、純鉄であってよい。この場合、動子の磁極を鉄心内に容易に嵌めることができる。動子は、プラスチック等の非磁性材料から構成されてもよい。この場合、動子の磁極は、非磁性材料の表面に取り付けられ、又は、非磁性材料内に嵌め込まれる。動子は、２つの部分から構成されてもよい。動子の底部は、磁極リング（磁極が嵌められた磁性又は非磁性材料から作られたリング）であり、動子の上部は、磁性材料又は磁化材料から構成されたスリーブであってよい。磁極が端面から突出する必要はなく、１つのカバーを追加し、磁極が、カバーの端面の高さと同じか、カバーの端面から若干後退した位置にあってよい。一定の規則に沿って固定子巻線に交流又は直流の電流を供給すると、固定子巻線と動子の磁極との間に回転磁界が生成される。当該磁界は、磁極を介して動子を回転させる。このようなディスク形電磁モータは、中空であるため、レンズの取付に用いることが可能であり、これにより、優れたフォーカス構造及びズーム構造が実現される。本発明に用いられるディスク形電磁モータには、ステッピング制御方式を採用することが好ましい。これにより、動子の移動を測定しなくとも精確な変位制御を実現することができる。
【００１５】
ディスク形電磁モータは、ズームモータとして用いられることが好ましい。対応するフォーカスモータは、もう１つのディスク形電磁モータ、ボイスコイルモータ又は超音波モータであってよい。ズームモータは、フォーカスモータの外部に設けられていることが好ましい。これにより、より大きな口径を有するズームレンズを用いることができ、広角レンズの取付に適する一方、内側から外側へ次第に増大するレンズ構造の取付にも便利であり、取付の難度が軽減される。
【００１６】
本発明に用いられるボイスコイルモータとして、中国特許出願公告第２０１３１０７４８５９２．０号明細書（発明の名称「駆動装置及びその製造方法」）に記載の原理及び構造を採用してよく、１つの構成概略図として、図２を参照されたい。図２のボイスコイルモータは、中空構造を有する固定子２０１と動子２０２とを備えている。固定子２０１及び動子２０２は、弾性部材２０８を介して接続されている。具体的には、固定子２０１は、中空の位置決めスリーブ構成であり、基板２０４に固定されている。基板２０４には、固定子巻線２０５が配置されている。動子２０２には、永久磁石が配置されている。固定子巻線に通電した後に、動子は、固定子の磁界作用により直線運動する。逆方向への運動は、逆電流を印加する又は弾性部材の復帰力を利用することにより実現してよい。図２に示されている弾性部材は、立体螺旋状のばねである。具体的に実施する際には、実際のニーズに応じて様々な異なる形式の弾性部材（例えば、金属エッチング工程を用いて製作された平面ばね片等）を採用してよい。ばねを弾性部材として採用する場合、ばねを駆動コイルとしても用いてよい。これにより、固定子巻線が省略される。ばね及び固定子巻線を用いて駆動コイルを形成してもよい。この場合、ばねは、良好な導電能力を有する必要があり、例えば、表面が銅メッキ処理され且つ絶縁材料が被覆された鋼ばねを採用してよい。
【００１７】
消費電力を効果的に低減するために、図２に示されているボイスコイルモータとして、好ましい設計が採用されている。即ち、通電されていない状況において、ボイスコイルモータの弾性部材２０８は、自身の弾力Ｆ１及び逆方向の予め存在した磁力Ｆ２の作用により、応力平衡位置ｘ０に平衡する。ここで、ｘが変形接続部材の変形量が０である位置を原点とした位置変量を示す（変形量をも表す）場合には、Ｆ１及びＦ２は、Ｆ１＝ｋ１＊ｘ、Ｆ２＝Ｆ０＋ｋ２＊ｘと簡略化してよい。Ｆ０は、弾性部材が変形量＝０の位置において受けたＦ２の大きさである。ｋ１及びｋ２は、それぞれ弾力の変化係数及び磁力の変化係数であり、符号が同じであるが、方向は逆であり、定数又は変数であってよい。位置ｘ０では、Ｆ１＝Ｆ２であるため、ｘ０＝Ｆ０／（ｋ１−ｋ２）であると推察できる。従って、ボイスコイルモータが応力平衡位置ｘ０付近で動作する際に、コイル駆動力が克服しなければならない弾性部材の等価変化係数は、（ｋ１−ｋ２）だけであり、Ｆ２が印加されていないときの変化係数ｋ１より小さい。従って、エネルギー消費を低減することができる。
【００１８】
好ましくは、応力平衡位置ｘ０は、弾性部材の作動区間の２つの端点のうちの１つ又は間に位置する。これにより、対応する作動状態の消費電力ゼロを維持することができる。
【００１９】
Ｆ２は、２つの磁性体から提供されてよい。例えば、第１磁性体は、動子に配置された永久磁石であり、第２磁性体は、永久磁石又は磁化材料から構成された位置決めスリーブである。構造を簡素化するために、鋼質ばねを第２磁性体としてもよい。最も簡素化する場合には、表面が銅メッキ処理され且つ絶縁材料が被覆された鋼ばねを、弾性部材、駆動コイル及び第２磁性体とすることができる。
【００２０】
１つの好ましい実現方法として、本発明に用いられるフォーカスモータ及び／又はズームモータの固定子巻線は、プリント回路から構成されている。例えば、ディスク形電磁モータ及びボイスコイルモータの固定子巻線として、プリント回路を採用してよい。プリント回路は、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ）のような硬板で形成されてもよく、例えばフレキシブルプリント回路基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉ  ｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）のような軟性板で形成されてもよい。ＰＣＢ又はＦＰＣは、単層回路を有してもよく、多層回路（２層以上の回路。例えば、２層、４層、６層、８層、１０層又は１２層等の回路）から構成されてもよい。プリント回路を採用して固定子巻線を構成することで、繊細な小型モータの巻線作業の困難さが根本的に解消されると共に、巻線がプリントされたＰＣＢ又はＦＰＣをズームレンズの基板とし、感光チップ及び制御回路等を基板に配置することができ、これによりレンズの構造がよりコンパクトになる。
【００２１】
成熟したプリント回路の製作技術に基づいて、所定のコイル構成に従ってプリント回路の構造に対して配列し、全体（１枚のＰＣＢ又はＦＰＣ）又は複数枚を取り付ける（端部に接続が必要な回線を溶接する。）方式で必要な巻線を実現することができる。図３及び図４は、２つの典型的なプリント回路の配列方式を示す。図中の矢印は、電流方向の例であり、コイルに必要な構造に基づいてプリント回路の配列及び／又は取付方式を対応するように設計してよいことは、当業者であれば容易に理解できるであろう。図３は、光軸方向に多層重なる平面螺旋巻線の方式を示す。まず、単層において螺旋巻線を行い、その後、穿孔を介して別の層に入り、螺旋巻線を行い続ける。各層の螺旋回路は、１枚の単層のＰＣＢ又はＦＰＣであってもよいし、層間が導電貫通孔を介して接続された複数層のＰＣＢ又はＦＰＣのうちの１層であってもよい（以下同様）。図４は、径方向に多層設けられた立体螺旋巻線の方式を示す。まず、異なる層間において螺旋巻線を行い、次に、内部から外部へ（又は外部から内部へ）立体螺旋巻線を行う。このような方式は、直径が異なる複数の縦式コイルのネスティングと見なされてよい。
【００２２】
本発明に用いられる超音波モータとして、中国特許出願公開第１８７３４５５号明細書（発明の名称「一体化された光学装置のフォーカス／ズームシステム」）に記載の原理及び構造を採用してよく、１つの構成概略図として、図５を参考されたい。図５の超音波モータは、中空構造を有する固定子３０１及び動子３０２を備えている。超音波モータの動子の回転軸と、ディスク形電磁モータの動子の回転軸とは、一致している。具体的には、超音波モータの固定子又は動子には、圧電材料３０９が取り付けられている。ＦＰＣを採用して、各圧電材料に金属導線を接着又は溶接（不図示）してよく、これにより、圧電材料を励起するための電気信号が伝送される。これらの圧電材料は、電気信号の励起により固定子又は動子を振動させて進行波を生成する。これにより、固定子と動子とが協働（例えば、ネジ式の協働又は円周面摩擦による協働）し、動子を回転させる。図５は、多面体の超音波モータを示す。即ち、固定子又は動子に取り付けられた圧電材料の表面は多面体であり、多面体の各面に圧電材料が固定されている。用いられる圧電材料は、例えば、圧電セラミックスであってよい。図５において、固定子は、動子の外側に設けられている。固定子の内壁と動子の外壁とは、ネジ式で協働する。固定子の外壁は、多面体である。これとは逆の配置を採用してもよい。即ち、動子が固定子の外側に設けられ、動子の内壁と固定子の外壁とがネジ式で協働し、固定子の内壁が多面体であってもよい。圧電材料を取り付けるための固定子として、例えば、銅又はアルミニウムのような金属材質を採用してよい。一方、ネジ式で駆動される動子としては、例えば、プラスチック又は金属、任意の材質を採用してよい。多面体の超音波モータには、進行波による駆動方式を採用することが好ましい。
【００２３】
本発明に用いられるフォーカスモータとズームモータとの動子として、様々な適切な伝動構造を採用してレンズ群を光軸方向に移動させてよい。通常、レンズ群は、例えば鏡筒のような対応するレンズ支持部材に固定される。動子は、レンズ支持部材を伝動することによりレンズ群を運動させる。レンズ支持部材が径方向に固定されていることにより、レンズ群は、光軸方向にのみ移動することができる。レンズ支持部材に光軸方向に沿った位置制限機構（例えば、光軸方向に延在する位置決め滑り棒）を配置して、レンズ支持部材の径方向の固定を実現してもよい。位置決め滑り棒がレンズ支持部材の側壁を貫通することにより、レンズ支持部材は、滑り棒に沿って光軸方向にスライドすることができる。或いは、レンズ支持部材の側壁に光軸方向に延在する凹溝又は突起を設け、レンズ支持部材と対応する固定部材とが協働することにより、レンズ支持部材が光軸方向にのみ移動するように制限することができる。動子が螺旋又は直線運動軌道を有する場合には、レンズ群は、動子に直接に固定されてもよい。
【００２４】
ズームモータの動子の位置を精確に測定するために、ホール磁石リング及びホール感知デバイスをさらに配置してよい。ホール磁石リング及びホール感知デバイスの一方がズームモータ（例えば、ディスク形電磁モータ）の動子に固定され、他方がズームモータの固定子に対して固定されている。ホール感知デバイスが出力する測定信号は、ホール磁石リングがホール感知デバイスに対する回転角度を表示するために用いられる。動子の回転と動子により駆動されるレンズ支持部材の光軸方向の移動とは、対応関係を有する。従って、動子の回転を測定することにより、レンズ支持部材の位置を確定することができる。当該測定データは、ホスト機に提供されて、関連する光学計算及び／又はレンズ群の移動を制御するために用いられてよい。ディスク形電磁モータは、ステッピング制御方式で精確な移動を実現するのに適している。そのため、ステッピング制御方式が用いられたディスク形電磁モータをズームモータとして使用する際には、ホール位置測定システムを省いてもよい。
【００２５】
動子と動子により駆動されるレンズ支持部材とは、設定圧力を印加することにより接触が保たれている。設定圧力の提供については、様々な実現可能な方式を採用してよい。１つの実施形態において、ばね弾性力を採用してよい。例えば、ばねを用いてレンズ支持部材と動子とが接触していない一端に圧力を印加する。もう１つの実施形態において、磁力を採用してよい。例えば、動子とレンズ支持部材とが接触している一端に磁石リングを接着し、また、少なくとも一部が磁性材料又は磁化材料からなるレンズ支持部材を採用し、磁気吸引力により動子とレンズ支持部材との接触が保たれる。
【００２６】
以下、動子がレンズ支持部材を駆動するいくつかの方式を挙例する。具体的な実施形態において、フォーカスモータ及びズームモータには、動子の運動方式に基づいて、互いに同じ伝動構造を採用してもよく、実際の状況に応じて互いに異なる伝動構造を採用してもよい。
【００２７】
（１）支持ピンと凹凸エッジとが協働する伝動方式
このような伝動方式において、動子（例えば、ディスク形電磁モータ又は超音波モータの動子）は、螺旋又は円周運動軌道を有する。動子及び動子により駆動されるレンズ支持部材の一方の端面には、光軸方向に延在する支持ピンが固定され、他方の端面は、凹凸エッジを有する。支持ピンの自由端と凹凸エッジとは、接触が保たれている。これにより、レンズ支持部材は、動子の螺旋又は円周運動を介して光軸方向に移動する。このような伝動方式によれば、レンズ支持部材の凹凸エッジの形状を設計することによって、レンズの運動曲線要求が満たされ、且つ支持ピンの回転範囲が制限される。例えば、回転範囲における２つの端点に突起を配置することにより、支持ピンの移動が停止される。
【００２８】
１つの例として、図６を参照されたい。レンズ支持部材としての鏡筒Ｓ２１の端面は、光学設計に基づいて２セクションの曲線から構成された凹凸エッジを有する。ここで、Ｓ２２は、鏡筒の収縮終点であり、Ｓ２３は、ズームの起点であり、Ｓ２４は、ズームの終点である。図６における曲線形状は概略を示すものにすぎず、具体的には光学設計に基づいて確定すればよい。鏡筒の内壁には、鏡筒を光軸方向にのみ移動するように制限するための位置決め滑り棒Ｓ２９がさらに配置されている。これにより、動子の回転運動が鏡筒の光軸方向への直線運動に変換される。動子Ｓ２５には、２つの対称な支持ピンＳ２６が固定されている。これと対応するように、鏡筒の支持ピンＳ２６と接触する凹凸エッジも、対称に設計されている。これによって、構造全体がより安定する。また、鏡筒の移動を測定するために、動子の表面にホール磁石リングＳ２７が粘着され、鏡筒にホール感知デバイスＳ２８が対応するように固定されている。ここで、ホール磁石リングは、鏡筒（鋼質）と動子との磁気接続を提供するためにも用いられる。加工を容易にするために、鏡筒を２つの部分に分けて製作し、製作後に２つの部分を組み合わせてもよい。例えば、凹凸エッジを有する部分として、プラスチック材料を採用し、円筒状の部分として、磁性材料又は磁化材料を採用してよい。
【００２９】
（２）接続ロッドと曲線状のスライド溝とが協働する伝動方式
このような伝動方式において、動子は、螺旋又は円周運動軌道を有する。動子及び動子により駆動されるレンズ支持部材の一方には、光軸方向に延在する接続ロッドが固定され、他方の側壁は、曲線状のスライド溝を有する。接続ロッドの自由端が当該スライド溝内に嵌め込まれることにより、レンズ支持部材は、動子の螺旋又は円周運動を介して光軸方向に移動する。
【００３０】
１つの例として、図７を参照されたい。レンズ支持部材としての鏡筒Ｓ３１の外壁（又は内壁）は、光学設計に基づく曲線状のスライド溝を有する。ここで、Ｓ３２は、伸縮セクションであり、Ｓ３３は、ズームセクションである。図７における曲線形状は、概略を示すものにすぎず、Ｓ３３の末端が上方に反ることは、当該レンズの光学設計が変曲点を有することを示す。具体的な曲線形状は、光学設計に基づいて確定してよい。鏡筒の内壁には、鏡筒を光軸方向にのみ移動するように制限するための位置決め滑り棒Ｓ３５がさらに配置されている。動子（不図示）に固定された接続ロッドの自由端Ｓ３４は、スライド溝内に嵌め込まれている。このような伝動方式によれば、スライド溝の起点及び終点を簡単に設けることで接続ロッドの回転範囲を限定することができるため、動子又は鏡筒の位置決め機構を追加的に配置する必要がない。他の実施形態において、２つの接続ロッド及び２つのスライド溝を対称に設けて、より安定した構造を実現してもよい。
【００３１】
図６及び図７は、ズームモータの動子がレンズ支持部材を駆動する２つの好ましい方式を示す。ここで、凹凸エッジ又はスライド溝の形状は、ズームレンズ群の伸縮運動及びズーム運動にそれぞれ対応する２セクションの曲線を含む。これにより、レンズの伸縮過程及びズーム過程を一体的に実現することができる。
【００３２】
（３）直接接触伝動方式
このような伝動方式において、動子は螺旋又は直線運動軌道を有する。例えば、ディスク形電磁モータ又は超音波モータの動子は、固定子とのネジ式での協働により、螺旋軌道を生成することができる。ボイスコイルモータの動子は、直線運動軌道を有し、動子の端面と動子により駆動されるレンズ支持部材の一端との接触が保たれることにより、レンズ支持部材を光軸方向に直接に移動させる。
【００３３】
ズームモータの動子が２つ以上のレンズ支持部材（例えば、２つ以上の相互入れ子となっているズームレンズ鏡筒）を同時に伝動する必要がある場合、当該動子は、同様の伝動方式を同時に使用したものであってもよく、異なる伝動方式を混合したものであってもよい。例えば、動子は、直接の接触を介して１つの鏡筒を伝動し、同時に、接続ロッドを介して当該鏡筒の外にスリーブされたもう１つの鏡筒を伝動する。或いは、動子は、動子のそれぞれの異なる径方向において、支持ピン（又は凹凸エッジ）を配置し、それぞれ口径が支持ピンの位置に相応する鏡筒を伝動する。或いは、動子は、支持ピンを介して１つの鏡筒を伝動し、同時に、接続ロッドを介して当該鏡筒の外にスリーブされたもう１つの鏡筒を伝動する。或いは、動子は、異なる接続ロッドを介して、入れ子となっている２つの鏡筒をそれぞれ同時に伝動する。
【００３４】
本発明に係るズームレンズは、上記のズームレンズ駆動装置に基づいて（例えば、対応するレンズ支持部材に取り付けられ、移動する必要があるレンズ群を、動子の伝動構造に基づいて、ズームレンズ駆動装置に取り付けることにより）実現される。光学設計のニーズに応じて、固定のフォーカスレンズ群及び／又はズームレンズ群をさらに配置してもよい。固定のレンズ群の光軸も、同様に、移動するレンズ群の光軸と一致してよい。また、ニーズに応じて、他のレンズ部材をさらに配置してもよい。例えば、固定のレンズ群の上面又は下面にシャッタ及び／又は絞り制御器等を配置してよい。
【００３５】
以下、具体的な実施形態を介して、本発明に係るズームレンズについて説明する。なお、例えば、モータの具体的な構造、動子がレンズ支持部材に対する伝動方式等、既に詳細に説明した上記内容について、説明を省略する。
【００３６】
＜実施形態１＞
本発明に係るズームレンズの１つの実施形態は、図８を参照されたい。図８では、フォーカスモータとして、ボイスコイルモータを採用し、ズームモータとして、ディスク形電磁モータを採用している。ディスク形電磁モータは、ボイスコイルモータの外部に設けられている。２つのモータは、固定子を共用している。
【００３７】
実施形態１において、固定子としての第１位置決めスリーブ４１０は、ＰＣＢ又はＦＰＣ基板（以下、"基板"と略称）４０４に固定されている。ボイスコイルモータの動子４０２及びばね４０８は、第１位置決めスリーブの内側に配置されている。動子４０２は、中空構造の磁石リングを有し、第１フォーカスレンズ群４１１は、磁石リングの中に配置されている。
【００３８】
ディスク形電磁モータの動子４０３は、第１位置決めスリーブの外側に配置されている。動子４０３の底部には、ホール磁石リング４１２が固定されている。ホール感知デバイス４１３は、動子４０３の外周の基板に固定されている。第１ズームレンズ群４１４は、第１ズームレンズ鏡筒４１５に取り付けられている。第３ズームレンズ群４１６は、第２ズームレンズ鏡筒４１７に取り付けられている。第２ズームレンズ鏡筒４１７は、第１ズームレンズ鏡筒４１５の外側に設けられている。２つのズームレンズ鏡筒４１５，４１７には、それぞれ光軸方向に延在する位置決め滑り棒４１８が配置されている。これにより、２つのズームレンズ鏡筒４１５，４１７は、光軸方向にのみ移動する。位置決め滑り棒４１８は、ズームレンズ鏡筒４１５，４１７と共に伸縮しやすいように複数段設けられてよい。動子４０３は、凹凸エッジ４１９を介して第１ズームレンズ鏡筒を駆動し、同時に、接続ロッド４２０を介して第２ズームレンズ鏡筒を駆動する。他の実施形態において、ディスク形電磁モータは、２つの接続ロッドを介して第１ズームレンズ鏡筒及び第２ズームレンズ鏡筒をそれぞれ駆動してもよい。簡単なズームレンズに関しては、第３ズームレンズ群を省略してもよい。実施形態１において、凹凸エッジ及び接続ロッドは、セクションに分かれた曲線運動を介して伸縮運動及びズーム運動を一体的に実現する。これにより、レンズは、収縮状態においてコンパクトな寸法を有する。
【００３９】
第２ズームレンズ群４２１は、第１位置決めスリーブに固定され、第１ズームレンズ群と第１フォーカスレンズ群との間に位置し、第２ズームレンズ群４２１の上面には、シャッタ及び／又は絞り制御器４２２が配置されてよい。感光チップ４２３は、光軸を真正面に基板に配置され、且つ基板において必要な回線及び素子が対応するように配置されてよい。これにより、１つの完成したズームレンズが実現される。
【００４０】
実施形態１において、ボイスコイルモータは、予め存在する磁力（例えば、磁石リング４０２と鋼質ばね４０８及び鋼質の第１位置決めスリーブ４１０との間の磁力）とばね４０８の弾力との応力平衡位置の付近で作動する。これにより、ボイスコイルモータに必要な駆動電流が減少する。ばね４０８として、通電しない鋼線を採用してもよく、表面に絶縁層が被覆された通電する鋼線ばねを採用してもよい。
【００４１】
実施形態に１において、２つの好ましいディスク形電磁モータとボイスコイルモータとの固定子巻線の実現方式は、図９を参考されたい。図９において、内層に位置するボイスコイルモータの固定子巻線４０５及び外層に位置するディスク形電磁モータの固定子巻線（磁極コイル）４０６は、両方ともプリント回路の形式であり、基板４０４において一体的に形成されている。感光チップ４２３は、固定子巻線４０５内に位置する。図９（ａ）において、内層のボイスコイルモータの固定子巻線は、単一の同心の螺旋状リングコイルである。図９（ｂ）において、内層のボイスコイルモータの固定子巻線は、より好ましい多環式チェーンコイルである。多環式チェーンコイルは、複数の小さい螺旋コイルを組み合わせたものである。このような構成のコイルは、比較的小さい電流でより大きな電磁力を生成することができ、これによりボイスコイルモータの消費電力が低減される。多環式チェーンコイル内の各コイルは、並列接続又は直列接続されてもよいし、グループごとに並列接続又は直列接続されてもよい。各コイルの切替制御は、個別に行ってもよいし、或いは、各コイルに対して大きさが異なるひいては方向が異なる電流を流すことで、電圧の分圧精度に頼らずに精確な制御を行うことができる。
【００４２】
図９（ｂ）におけるコイル構成は、２つの入れ子構造であるディスク形電磁モータの固定子巻線を実現するのに用いられてもよい。ディスク形電磁モータの固定子巻線及びボイスコイルモータの多環式チェーンコイルは、互いに同じプリント回路構成を有してよいが、互いに異なる通電制御方式を有する。ディスク形電磁モータは、精確なステッピング制御を実現することができ、一方、ボイスコイルモータは、複数の小さいコイルの串、並列接続及び電圧調整により動子の精確な位置決めを実現することができる。
【００４３】
＜実施形態２＞
本発明に係るズームレンズの１つの実施形態は、図１０を参照されたい。図１０では、２つの入れ子構造であるディスク形電磁モータをフォーカスモータ及ズームモータとして採用しており、２つのディスク形電磁モータは、固定子を共用している。
【００４４】
実施形態２において、固定子としての第１位置決めスリーブ５１０は、基板５０４に固定されている。フォーカス用ディスク形電磁モータの動子５０２は、第１位置決めスリーブの内側に密接している。動子５０２は、スリーブ状の磁極リングであり、凹凸エッジ５１９を介して磁化材料（例えば鉄や鋼等）から製作されたレンズ支持リング５２４を駆動する。レンズ支持リング５２４には、光軸方向に延在する位置決め滑り棒５１８（複数段あってよい）が配置されている。第１フォーカスレンズ群５１１は、レンズ支持リング５２４に取り付けられている。レンズ支持リング５２４は、磁極リング５０２との間の磁力を介して磁極リング５０２との接触が保たれている。
【００４５】
静止状態の第２フォーカスレンズ群５２５は、第１フォーカスレンズ群の下方に取り付けられている（例えば、第２位置決めスリーブ５２８に固定されている。）。第２位置決めスリーブ５２８は、動子５０２の内側に位置し、且つ基板に固定されている。第２フォーカスレンズ群の上面（又は下面）には、シャッタ及び／又は絞り制御器５２２がさらに配置されてよい。
【００４６】
ズーム用ディスク形電磁モータの動子５０３は、第１位置決めスリーブの外側に密接している。動子５０３は、底部が磁極リング５２６であり、上部のスリーブが磁性材料又は磁化材料から形成されており、凹凸エッジ（又は接続ロッド）５２７を介して第１ズームレンズ鏡筒５１５を駆動する。第１ズームレンズ鏡筒５１５には、光軸方向に延在する位置決め滑り棒５１８が同様に配置されている。第１ズームレンズ群５１４は、第１ズームレンズ鏡筒５１５に取り付けられている。第１ズームレンズ鏡筒５１５の凹凸エッジは、少なくとも一部が磁性材料又は磁化材料から形成され、磁極リング５２６との間の磁力を介して動子５０３との接触が保たれている。
【００４７】
第２ズームレンズ群５２１は、第１位置決めスリーブに固定され、且つ第１ズームレンズ群と第１フォーカスレンズ群との間に位置する。感光チップ５２３は、光軸を真正面に基板に配置され、且つ基板において必要な回線及び素子が対応するように配置されてよい。これにより、１つの完成したズームレンズが実現される。
【００４８】
実施形態２において、２つの入れ子構造であるディスク形電磁モータの固定子巻線として、図９（ｂ）に示されているプリント回路を採用し、２つのディスク形電磁モータにステッピング制御方式を採用してよい。これにより、位置測定システムを使用しなくても精確な位置決めを実現することができる。２つのモータにステッピング制御方式を採用する場合、制御回路を統一することができ、これにより制御システムが簡素化される。
【００４９】
また、実施形態２では、可動なズームレンズ群が１組しかないが、他の実施形態では、第１ズームレンズ群以外に、可動な第３ズームレンズ群を追加してもよく、ズームモータの動子が接続ロッドを介して駆動する（実施形態１を参照）ことにより、レンズのズーム倍率が拡大される。
【００５０】
＜実施形態３＞
本発明に係るズームレンズの１つの実施形態は、図１１を参照されたい。図１１では、フォーカスモータとして、多面体超音波モータを採用し、ズームモータとして、ディスク形電磁モータを採用している。ディスク形電磁モータは、超音波モータの外部に設けられている。これら２つのモータは、固定子を共用している。
【００５１】
実施形態３において、固定子としての第１位置決めスリーブ６１０は、基板６０４に固定されている。超音波モータの動子６０２は、第１位置決めスリーブ６１０の外側に設けられている。動子６０２の内壁と第１位置決めスリーブの外壁とは、ネジ式で協働する。第１位置決めスリーブ６１０の内壁は、各面に圧電セラミックス６０９及び対応する給電回線（不図示）が固定されている多面体である。動子６０２は、直接接触の方式により永久磁性材料で形成されたレンズ支持リング６２４を駆動する。動子６０２が合理的な範囲内でフォーカスを行うことを保障するために、動子６０２の回転に対する位置決め機構（不図示）を配置してよい。レンズ支持リング６２４には、動子６０２の螺旋運動を光軸方向運動に変換させるための光軸方向に延在する位置決め滑り棒６１８（複数段あってよい）が配置されている。第１フォーカスレンズ群６１１は、レンズ支持リング６２４に取り付けられている。超音波モータの動子６０２として、磁化材料を採用してよい。レンズ支持リング６２４と動子６０２とは、円周方向に沿って相対的にスライド可能であるが、磁力の作用により接触が保たれている。
【００５２】
静止状態の第２フォーカスレンズ群６２５は、第１位置決めスリーブに取り付けられ、且つ第１フォーカスレンズ群の下方に位置している。第２フォーカスレンズ群６２５の上面には、シャッタ及び／又は絞り制御器（６２２）がさらに配置されてよい。
【００５３】
ディスク形電磁モータの動子６０３は、超音波モータの動子６０２の外側に配置されている。動子６０２の外壁は、滑らかな円筒面であり、動子６０３の内壁に密接している。２つの動子は、第１位置決めスリーブを固定子として共用している。動子６０３は、底部が磁極リング６２６であり、上部のスリーブが磁性材料又は磁化材料から形成されており、凹凸エッジ（又は接続ロッド）６１９を介して永久磁性材料から構成されたレンズ支持リング６１５を駆動する。レンズ支持リング６１５には、光軸方向に延在する位置決め滑り棒６１８が同様に配置されている。第１ズームレンズ群６１４は、レンズ支持リング６１５に取り付けられている。レンズ支持リング６１５は、磁極リング６２６との間の磁力を介して動子６０３との接触が保たれている。動子６０３は、また、接続ロッド６２０を介して第２ズームレンズ鏡筒６１７を駆動する。第２ズームレンズ鏡筒６１７には、光軸方向に延在する位置決め滑り棒６１８が同様に配置されている。第３ズームレンズ群６１６は、第２ズームレンズ鏡筒に取り付けられている。
【００５４】
感光チップ６２３は、光軸を真正面に基板に配置され、且つ基板において必要な回線及び素子が対応するように配置されてよい。これにより、１つの完成したズームレンズが実現される。
【００５５】
実施形態３において、２つのズームレンズ群は、両方とも可動レンズ群である。ディスク形電磁モータの動子は、円周運動軌道を有してもよいし、螺旋運動軌道を有してもよい。例えば、ディスク形電磁モータの動子の内壁にネジ山を設け、超音波モータの動子の外壁にマッチするネジ山を設ければ、ディスク形電磁モータの動子は、第１ズームレンズ群が取り付けられたレンズ支持部材を直接に駆動することができる。
【００５６】
また、実施形態３では、ディスク形電磁モータの動子と超音波モータの動子とが密接している。運動時に相互の干渉問題が発生する恐れがある場合は、好ましい制御方式で解決すればよい。超音波モータには、ネジ式の駆動方式を採用している。そのため、ディスク形電磁モータの動子の運動が超音波モータに影響を与えることはない。ディスク形電磁モータには、ステッピング制御方式を採用することが好ましい。ステッピングモータは、磁極を介して位置決めを行うことができるため、ステッピング制御方式を採用したディスク形電磁モータは、超音波モータによる影響を回避することもできる。さらに、ディスク形電磁モータの動子と超音波モータの動子との接触面間に潤滑油を追加してよい。これにより、２つのモータ間の相互影響がより効果的に解消される。
【００５７】
上述した３つの実施形態において、主に４つのレンズ群が使用されているが、構造をさらに簡素化にしたい場合は、１つの静止状態のレンズ群（例えば、１つの静止状態のフォーカスレンズ群又はズームレンズ群）を省略してよい。より多くのレンズ群を必要とする場合は、接続ロッド及び連動機構を追加するか、上記の実施形態におけるズーム／フォーカス駆動の解決手段を組み合わせて使用すれば容易に実現することができる。
【００５８】
以上、具体的な例を用いて本発明の原理及び実施形態について詳述したが、上記の実施形態は、本発明の理解を深めるためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の思想に基づいて、上記の具体的な実施形態を変更することができる。
【図１】
2017502356.tif 000003
【図２】
2017502356.tif 000004
【図３】
2017502356.tif 000005
【図４】
2017502356.tif 000006
【図５】
2017502356.tif 000007
【図６】
2017502356.tif 000008
【図７】
2017502356.tif 000009
【図８】
2017502356.tif 000010
【図９】
2017502356.tif 000011
【図１０】
2017502356.tif 000012
【図１１】
2017502356.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月29日(2016.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
第１フォーカスレンズ群（４１１、５１１、６１１）を光軸方向に移動させるためのフォーカスモータ（４０２、５０２、６０２）と、
第１ズームレンズ群（４１４、５１４、６１４）を前記光軸方向に移動させるためのズームモータ（４０３、５０３、６０３）とを備えるズームレンズの駆動装置において、
前記フォーカスモータ及び前記ズームモータの少なくともいずれか一方は、ディスク形電磁モータであり、前記ディスク形電磁モータの固定子及び動子が中空構造を有し、前記ディスク形電磁モータの前記動子の回転軸が前記第１フォーカスレンズ群の光軸及び前記第１ズームレンズ群の光軸と一致し、
少なくとも１組の磁極（１０７）は、前記動子の底部に取り付けられていることを特徴とするズームレンズ駆動装置。
【国際調査報告】
2017502356.tif 000014
2017502356.tif 000015
2017502356.tif 000016
2017502356.tif 000017