(57)【要約】【課題】レンズ鏡胴内の可動要素を軸方向に位置決めするためのメインテナンスフリーで騒音の少ない駆動部を創作する。該駆動部は、モータ回転数を焦点合わせ運動へ変換するためのモータギヤを伴わずに利用可能である。また電気的な運動エネルギーを機械的な運動エネルギーへ変換する際により良い効率を有する駆動システムを提供する。【解決手段】外側の枠体（２）と、外側の枠体（２）内で内側の枠体（３０）内に保持された光学要素（３）とを有するレンズ（１）であって、内側の枠体（３０）は、外側の枠体（２）内で直線的に案内され、カム支持体（１４）において軸方向に摺動可能に支持されており、カム支持体（１４）は、電動式に駆動可能であるというレンズ（１）であり、カム支持体（１４）のための駆動部として、中空シャフト駆動部（５）が設けられており、中空シャフト駆動部（５）は、カム支持体（１４）と結合されたロータ（９）と、外側の枠体（２）と結合されたステータ（６）とから構成され、ロータ（９）は、周回する溝部（１０）を構成しており且つ少なくとも一方の内壁面部（１２）に永久磁石要素（１３、１３’、１３”）が配設された円筒要素（１１）として構成されており、ステータ（６）は、円筒形状のコイル（７）から構成され、コイル（７）は、永久磁石要素（１３、１３’、１３”）との電磁相互作用のために、カム支持体（１４）の回転軸線と同軸で溝部（１０）内へ入り込んでいる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側の枠体（２）と、該外側の枠体（２）内で内側の枠体（３０）内に保持された光学要素（３）とを有するレンズ（１）であって、
前記内側の枠体（３０）は、前記外側の枠体（２）内で直線的に案内され、カム支持体（１４）において軸方向に摺動可能に支持されており、前記カム支持体（１４）は、電動式に駆動可能であるというレンズ（１）であり、
前記カム支持体（１４）のための駆動部として、中空シャフト駆動部（５）が設けられており、該中空シャフト駆動部（５）は、前記カム支持体（１４）と結合されたロータ（９）と、前記外側の枠体（２）と結合されたステータ（６）とから構成され、
前記ロータ（９）は、周回する溝部（１０）を構成しており且つ少なくとも一方の内壁面部（１２）に永久磁石要素（１３、１３’、１３”）が配設された円筒要素（１１）として構成されており、
前記ステータ（６）は、円筒形状のコイル（７）から構成され、該コイル（７）は、前記永久磁石要素（１３、１３’、１３”）との電磁相互作用のために、前記カム支持体（１４）の回転軸線と同軸で前記溝部（１０）内へ入り込んでいること
を特徴とするレンズ。
【請求項２】
前記カム支持体（１４）の前記回転軸線は、前記レンズ（１）の光軸線（４）と一致しており、前記光学要素（３）の運動は、前記光軸線（４）に沿って直線的に双方向において行われること
を特徴とする、請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記カム支持体（１４）は、前記ロータ（９）の端面部（２２）と結合されていること
を特徴とする、請求項１又は２に記載のレンズ。
【請求項４】
前記カム支持体（１４）は、交換可能に前記ロータ（９）の端面部（２２）と結合されていること
を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項５】
前記円筒要素（１１）の外側の周面部、又は前記カム支持体（１４）の外面部は、前記外側の枠体（２）内において回転可能に支持されていること
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項６】
前記円筒要素（１１）の外側の底面部（２７）は、前記中空シャフト駆動部（５）の軸方向の方向付けのために前記外側の枠体（２）における突出部（２８’）に載置されており、前記ステータ（６）は、前記溝部（１０）の開放側を覆っていること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項７】
前記カム支持体（１４）には、又は前記円筒要素（１１）の外側の周面部（１９）には、対応するよう前記外側の枠体（２）に作り込まれており前記光軸線（４）に対して直角に延在する少なくとも１つの円周カム部（３２）内へ前記カム支持体（１４）及び／又は前記ロータ（９）の軸方向の支持のために係合するガイド要素（３１）が配設されていること
を特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項８】
前記溝部（１０）内には、前記円筒要素（１１）の前記内壁面部（１２）において両側で、交互の極性（Ｎ／Ｓ）を有する磁石（１３、１３’、１３”）が、これらの間において前記ステータ（６）の円筒形状の前記コイル（７）を受容するための空隙が構成されているように配設されていること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項９】
軸方向において前記光学要素（３）の終端ポジションを検知するためにアブソリュート型で測定する終端位置センサ（１００）と、前記カム支持体（１４）の軸方向の中間ポジションを一義的に検知するためにインクリメンタル型又はアブソリュート型で測定するセンサ（３４）とが、前記外側の枠体（２）内か又は前記枠体（２）に接して設けられていること
を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項１０】
前記中空シャフト駆動部（５）と、軸方向に摺動すべき前記光学要素（３）との間の力及び運動の伝達機構が、直接駆動部として、増速又は減速ギヤを伴わずに構成されていること
を特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載のレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載した、光軸線に沿って光学要素を位置調節するための電動式駆動部を備えたレンズ（ないし対物レンズ Objektiv）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式駆動部は、写真レンズの焦点合わせや焦点距離調節のための様々な実施形態において知られている。この際、主として、小型に構成されてコンパクトであり、ギヤユニット（伝動ユニット）を備えた、ＤＣモータ、超音波モータ、ステップモータなどが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】EP 1 166 424 B1
【特許文献２】EP 1 841 048 A2
【特許文献３】US 2007/0200452 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
同様に駆動部として、リングモータとして構成されてレンズの枠体の周部に配設されている超音波モータが知られている。リングモータは、多くの場合、ギヤ伝動部を用い、軸方向の位置調節のために設けられた焦点合わせ及び焦点距離調節要素を軸方向において駆動する。またリングモータは、高い電圧を用いた複雑な電子制御を必要とする。ステータとロータの間の機械的な摩擦は、レンズ鏡胴の内部に汚染物を発生させ、光学要素への付着により結像能力を損なわせる。
【０００５】
本発明の課題は、レンズ鏡胴内の可動要素を軸方向に位置決めするためのメインテナンスフリーで騒音の少ない駆動部を創作することであり、該駆動部は、モータ回転数を焦点合わせ運動へ変換するためのモータギヤ（伝動ユニット）を伴わずに利用可能である。また本発明の更なる課題は、従来技術の駆動部の欠点を回避し、電気的な運動エネルギーを機械的な運動エネルギーへ変換する際により良い効率を有する駆動システムを提供することである。つまり大容積と大質量が減少されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、請求項１の特徴に従った、枠体と駆動部とを備えたレンズにより解決される。有利な他の構成と展開構成は、下位請求項の対象である。
【０００７】
有利には、電動式ブラシレス中空シャフト駆動部として駆動部が構成されている。このようにして騒音の少ないモータが実現されており、該モータは、同時にコンパクトに構成されている。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明を実施するための形態について説明する。
【０００９】
本質的な認識は、例えば、レンズ（ないし対物レンズ）、接眼レンズ、単眼又は双眼の遠距離光学機器のような光学システムにおける電動式位置調節のためにそのような中空シャフト駆動部を使用することに適していることである。本発明は、中空シャフトモータの貫通開口内径が該中空シャフトモータ内で可動に支持されている光学要素のために利用可能であるという認識を利用する。
【００１０】
従来の中空シャフトモータにおけるエネルギー密度は、有利には、例えばＮｄＦｅＢ材料から製造されるネオジム磁石のような、ロータの部材として強力な永久磁石により高められる。モータは、ステータとして極めて薄壁状の（円筒の壁部の厚さは開口直径の１０％よりも小さい値を有する）円筒コイルの使用に基づき、極めてスリムに構成されている。中空シャフトの内側で動かされる光学要素のための構成空間は、有利には、大きなレンズ直径のために利用することができる。円筒コイルは、システム内で固定されており、ステータとして作用する。このようにして、コイルへ電気エネルギーを伝送するための滑り接触の使用を排除することができる。この措置は、騒音の少ないモータを保証する。
【００１１】
コイルは、例えば、円筒状に形成された２つの金属板から構成可能であり、この際、これらの金属板には、例えば銅合金から成り且つレーザ法又はエッチング法により生成される導体路構造が作り込まれる。これらの円筒は、所謂「コンポジットステータ」を構成するために、追加的な電気絶縁中間層を介して互いに差し込まれる。内側の円筒と外側の円筒との間の貫通コンタクト部（貫通ビア Durchkontaktierung）により巻線が生成される。引き続き、不安定な部分コイルから構成された円筒体を、機械的な安定性（強度）を向上させるために支持材料を用いて鋳固めることが可能である。
【００１２】
代替的に、電線から成るコイル要素を円筒状の補助体に巻き付けることも可能である。引き続きそれらのコイルを例えばエポキシ樹脂又は繊維強化ファイバグラスのような支持材料を用いて鋳固めることが可能である。
【００１３】
このようにして円筒体の内部に３つ又はそれよりも多くのコイル要素を実現することができる。例えば、貫通コンタクト部は、ずらされた各３番目の巻線が互いに接続されるという３重にずらされた回路パターンにより設けることが可能である。このようにして３つの別個の相ないしコイルが、形状的に安定したスリムな円筒体ボディ内に構成される。
【００１４】
この方法により、極めてスリムで形状的に安定しており、個々のコイル要素から構成された、薄いパイプ形状のコイル装置が設けられ、該コイル装置は、その端面部において制御電流を供給するための複数のコンタクト部（コンタクト端子）を有する。
【００１５】
個々のコイル要素は、規則的な間隔をもって円筒の周部上に分配されており、このようにして１つの円筒コイルを構成する。
【００１６】
この際、円筒コイルは、別々に制御可能な個別巻線から構成されるか、又は複数のグループにまとめられたグループコイルとして構成され、この際、個別巻線又はグループコイルは、移動する電磁場を発生させるために、既知の方式により、詳細には説明しない電気制御部から、位相のずらされた交互の制御電流を用いて制御される。
【００１７】
グループコイルの数は、ロータの周部において極性を交互にして配設された複数の磁石、並びにトルクの要求精度に対して適合させることが可能である。
【００１８】
つまりブラシレスの回転位置決め可能な永久磁石励磁式の直流モータを実現することが可能である。
【００１９】
例えば、３つのコイルグループにおいて、位相のずらされた交互に切り替えられる３つの直流を用いることにより、磁石を装備したロータが追従する回転磁界を発生させることが可能である。この際、これらの３つのコイルグループは、ロータにおいて交互に且つその周部に亘って均等に分配された複数の磁石に対して適合させることが可能である。
【００２０】
円筒コイルは、例えば上記特許文献１の欧州特許に基づいて構成し、製造することができる。そこで記載された円筒コイルの稼働方式と制御方式は、同様に上記特許文献１において開示されている。そのような薄壁状の円筒コイルの他の一実施形態を上記特許文献２から読み取れることができ、これは本発明の実施可能性のための使用例と言える。これらの特許文献に記載された内容は、本明細書に組み込み記載されているものとする。
【００２１】
ステータとして既述の肉薄のコイルの要素と、永久磁石を装備したロータとから成るブラシレスモータは、上記特許文献３に記載されている。ステータにおける三相制御信号の時間的制御を改善するために、ステータにおいてホール効果センサの固定配設が考慮されている。
【００２２】
例えば焦点合わせ要素のような摺動可能な光学要素を軸方向において位置決めするために、インクリメンタル型又はアブソリュート型の測定システムが、枠体内か又は枠体に接して設けられている。
【００２３】
終端ポジションを検知するためには、終端位置センサが使用される。
【００２４】
終端位置センサは、軸方向における終端位置を検知するためのセンサとして理解され、この際、ライトバリア、誘導型又は容量型の接近センサ、又は機械的なプッシュボタンが使用可能である。これらのセンサは、全ての可動の機械部材において適切な結合部により固定可能である。
【００２５】
インクリメンタル型の測定システムとしては、例えば、レンズ枠体に位置固定的に配設されたセンサと、焦点合わせ要素の周部に装着されたタイミングスケール（Taktlineal）とを使用することが可能である。
【００２６】
本発明の実施例を模式的な図面に基づいて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１ａ】一レンズを横断面図として示す図である。
【図１ｂ】図１ａによるレンズの一部分の拡大図である。
【図１ｃ】図１ｂによる一部分を更に大きくした拡大図である。
【図２ａ】図１によるレンズの一変形例を横断面図として示す図である。
【図２ｂ】図２ａによるレンズの一部分の拡大図である。
【図２ｃ】永久磁石要素を用いた配設構成を示す図である。
【図３】中空シャフト駆動部の領域における他の一変形例を示す図である。
【図４】直線ガイド部を示す図である。
【図５】タイミングスケールを備えたカム支持体を示す図である。
【図６】タイミングスケールを備えたカム支持体の斜視図である。
【図７】図２による変形例の内側の枠体の斜視図である。
【図８】図２による変形例の外側の枠体を示す図である。
【図９】レンズのカム支持体を横から見た図である。
【図１０】レンズの原理図を横断面図として示す図である。
【実施例】
【００２８】
図１ａは、枠体（外側の枠体）２を有するレンズ（組みレンズないし対物レンズ Objektiv）１を示しており、該枠体２内では、光学要素３が光軸線（光学軸）４に沿って電動式に軸方向に摺動可能に支持されている。光学要素３の位置調節のために、光軸線４をリング状に取り囲む中空シャフト駆動部５が設けられている。
【００２９】
中空シャフト駆動部５は、枠体２に位置固定的に結合されており円筒形状で薄壁状（薄肉状）のコイル７を備えたステータ（固定子）６と、回転可能に支持された中空シャフト８として形成されたロータ（回転子）９とから構成されている。
【００３０】
中空シャフト８の外壁部には、周回する溝部１０を構成しており軟磁性材料から成る円筒要素１１が形成されている。図１ｃでより正確に図示された円筒要素１１の内壁面部１２には、溝部１０内において、コイル７との電磁相互作用のための永久磁石１３が配設されている。永久磁石１３とコイル７を備えた円筒要素１１により磁気回路が構成される。コイル７は、中空シャフト８の回転軸線と同軸で溝部１０内へ入り込んでおり、即ち挿入されている。中空シャフト８の回転軸線は、光軸線４と一致している。中空シャフト駆動部５は、カム支持体（溝カム機構を有する支持体 Kurventraeger）１４を有する。
【００３１】
カム支持体１４には、周部において軸方向で上り勾配（即ち昇りラセン状）になるようにカム輪郭部（ラセン状カム部）１５が作り込まれ、即ち開けられており、該カム輪郭部１５内へ、光学要素３と結合されたガイド要素１６が係合している。同時に光学要素３は、直線ガイド要素１８により、光軸線４と平行に配設された（枠体２の）直線ガイド部１７と作用結合状態にあり、光軸線４の周りの光学要素３の回転が阻止されている。カム支持体１４の回転時には、このようにして光学要素３が回転運動を伴うことなく軸方向において光軸線４に沿って摺動される。
【００３２】
図１ｂは、図１ａの中空シャフト駆動部５の一部分の拡大図を示している。
【００３３】
枠体２内において円筒要素１１の外側の周面部１９が回転可能に支持されている。そのために枠体２は、その内面部（内周部）において、形成されたスライド領域２０を有する。カム支持体１４は、カム支持体１４が中空シャフト８の内面部２３と結合されている図１ａの構成と異なり、ここではアダプタ結合部２１を介し、交換可能に中空シャフト８の端面部２２と結合されている。中空シャフト８の（半径方向の）回転支持は、カム支持体１４のために枠体２の内面部に配設されたもう一つのスライド面部２４を介しても行うことが可能である。この実施例においてカム支持体１４の外面部２５は、枠体２のスライド面部２４において回転可能に支持され、また軸方向の遊びに抗して確実に支持されている。
【００３４】
図１ｃは、図１ａ及び図１ｂの更なる部分拡大図を示している。中空シャフト駆動部５の領域における構造が明確に示されている。この際、溝部１０内の円筒要素１１の内壁面部１２には、磁石１３が配設されている。極性の指向性は、ＳとＮで図示されており、半径方向に延在し、即ち内側から外側へ延在している。内壁面部１２と磁石１３との間の間隙は、内壁面部１２と磁石１３との間の結合を確立する接着剤で満たされている。磁石１３と、中空シャフト８の外壁面部２６との間の間隙（ギャップ）内には、コイル７が入り込んでおり、即ち挿入されている。コイル７は、溝部１０を覆うステータ６と結合されており、該ステータ６は、枠体２へねじ込み固定されている。
【００３５】
軸方向において円筒要素１１は、その外側の底面部（段差部）２７を用いて（枠体２の）突出部（リング状肩部）２８’において支持されている。追加的に又は選択的に軸方向の支持は、カム支持体１４の端面部２９に対応する（枠体２の）突出部２８”においても行うことが可能である。これに対する対向の支持は、円筒要素１１とステータ６との間において行われる。
【００３６】
図２ａは、本発明による中空シャフト駆動部５の一変形例を示している。この実施例において、周回する溝部１０を構成する円筒要素１１は、別個の構成部材として実施されており、カム支持体１４において一方の端面部２９とは反対側のカム支持体１４の端部に形成されたカム支持体溝部へ固定されている。図１ｂに記載されたアダプタ結合部２１の機能を担うこの箇所において、様々なカム支持体１４の交換を簡単に行うことが可能である。図２ａにおいて、円筒要素１１とカム支持体１４から構成されるロータ９の軸方向の支持は、図１におけるように枠体２の突出部２８’及び突出部２８”において行われるわけではない。この実施例において、軸方向の支持は、ガイド要素３１を介して行われ、該ガイド要素３１は、枠体２へ作り込まれた即ち開けられた（光軸線に対して直角方向に延在する）円周カム部３２と係合状態にある。好ましくは、例えば円筒ローラとして実施された３つのガイド要素３１がカム支持体１４の周部において１２０°ずつずらされて設けられている。
【００３７】
ロータ９の軸方向の支持のこの形式は、図１による実施例においても使用することが可能であり、その際、ガイド要素３１は、好ましくはカム支持体１４の端面部２９の領域（近傍）に設けられている。
【００３８】
図２ｂは、磁石１３’、１３”の位置決め状態を明確にするための更なる部分拡大図を示している。これらの磁石の極性は、磁束の方向を明確にするために、磁石１３’のＮ１とＳ１、並びに磁石１３”のＮ２とＳ２を用いて図示されている。光学要素３の枠体（内側の枠体）３０は、双方向矢印の方向において摺動可能に支持されている。光学要素３の軸方向の摺動の終端位置を検知するために、枠体３０に割り当てられた終端位置センサ１００が模式的に図示されている。
【００３９】
溝部１０の周部に配設された磁石１３’、１３”の極性の代替的な配設構成が、図２ｃにおいて模式的に図示されている。
【００４０】
図示の様々な実施例は、本発明が図１ａによる実施例の中空シャフト駆動部５に限定されないことを示しており、図１ａによる実施例においては、ロータ９が、円筒要素１１、中空シャフト８、カム支持体１４のような機能的に特徴付けられた複数の部分領域から一体的に構成可能であり、また図１ｂによる実施例においては、カム支持体１４（もはや中空シャフト８に形成された部分ではない）がアダプタ結合部２１を介して中空シャフト８から取外し可能となっている。この実施例において円筒要素１１の内周部は、カム支持体１４が固定可能である中空シャフト８を機能的に構成している。回転運動される質量体が好ましくは減少されている、本発明の他の実施例が、図３に示されている。
【００４１】
この実施例において、円筒要素１１の内周部（図１、図２）を構成する円筒部材３３は、円筒要素１１とは別個（別体）であり、コイル７と共にステータ６に固定され、従ってもはや回転不能に固定されている。この変形例において、図１、図２の実施例において定義された中空シャフト８の領域は、機能的にカム支持体１４と一致している。中空シャフト８／カム支持体１４の領域は、回転可能に支持された円筒要素１１に固定されるか又は形成されており、このようにしてロータ９を構成している。円筒部材３３と円筒要素１１は、共同で前述の溝部１０を構成している。
【００４２】
図４は、枠体（外側の枠体）２を模式的に図示している。光学要素３のための直線ガイド要素１８は、直線ガイド部（スリット部）１７において軸方向に摺動可能に支持されている。
【００４３】
図５は、インクリメンタル型又はアブソリュート型で測定するセンサ３４を模式的に図示しており、該センサ３４は、この図５では非図示の枠体２に固定されている。センサ３４は、円筒要素１１の周部に配設されたタイミングスケール（目盛要素）３５と協働し、円筒要素１１の回転位置を決定するための信号を発生させる。カム支持体１４におけるカム輪郭部（ラセン状カム部）１５の傾斜と共に、ここでは非図示の光学要素３の軸方向のポジションを決定することが可能である。光学要素３は、カム輪郭部１５内へ係合するガイド要素１６を介し、カム支持体１４の回転により軸方向に摺動される。センサ３４の信号は、光学要素３の軸方向の位置決め装置である中空シャフト駆動部５のためのここでは非図示の電子制御装置（開ループ制御及び／又は閉ループ制御を行う）と共に利用することが可能である。
【００４４】
図６には、円筒要素１１の斜視図が図示されており、円筒要素１１の外側の周面部１９には、タイミングスケール３５が配設されている。（内側の枠体３０の）ガイド要素１６は（内側の枠体３０の）内部に支持された光学要素３を軸方向に摺動させるために（カム支持体１４の）カム輪郭部１５に沿って走行する。（内側の枠体３０の）直線ガイド要素１８は、ここでは非図示の（外側の枠体２の）直線ガイド部１７と協働する。終端位置センサ１００は、マイクロプッシュボタンや、フォークトライトバリア３６の光遮断器として実施されている。
【００４５】
図７は、開口した中空円筒である光学要素３の枠体（内側の枠体）３０を示している。各々の端面部の領域には、カム支持体１４のカム輪郭部１５内へ係合するためのガイド要素１６と、枠体（外側の枠体）２の直線ガイド部１７内へ係合するための直線ガイド要素１８とが図示されている。
【００４６】
図８は、円周カム部（Umfangskurve）３２においてここでは非図示のロータの軸方向の支持を行う、図２による構造変形例の枠体（外側の枠体）２が図示されている。枠体２には、ロータの回転ポジションを検知するためのインクリメンタル型センサ機構のセンサ３４が取り付けられている。枠体２には、円周カム部３２の３つの区画が作り込まれ、即ち開けられている。円周カム部３２内には、ここでは非図示のカム支持体１４と結合されたガイド要素３１が軸方向の支持のために案内されている。円周カム部３２は、枠体２において、光軸線４に対して直角に周部において作り込まれ、即ち開けられており、それに対し、直線ガイド部１７は、円周カム部３２に対して直角に且つ光軸線４と平行に延在している。直線ガイド部１７には、（内側の枠体３０の）直線ガイド要素１８が備えられている。枠体２の下部領域には、非図示のカメラへ結合するためのバヨネット３７が固定されている。
【００４７】
図９は、タイミングスケール３５を備えた円筒要素１１と、ここでは非図示の枠体（外側の枠体）２に固定されたセンサ３４とを示している。カム支持体１４には、カム輪郭部（ラセン状カム部）１５が作り込まれ、即ち開けられている。これらのカム輪郭部１５内には、枠体（内側の枠体）３０に固定されているガイド要素１６が案内されている。カム支持体１４には、ガイド要素３１が固定されており、これらのガイド要素３１は、枠体２のここでは非図示の円周カム部３２内へ係合する。カム支持体１４には、終端位置センサ１００が固定されている。光学要素３の枠体（内側の枠体）３０は、直線ガイド要素１８を有し、これらの直線ガイド要素１８は、ここでは非図示の（外側の枠体２の）直線ガイド部１７内へ係合する。
【００４８】
図１０は、機能的に必要な部材の全てを備えたレンズ１の原理図を横断面図として示している。レンズ１の外側の枠体２内には、内側の枠体３０内に複数の光学要素３が保持されている。内側の枠体３０は、外側の枠体２に設けられた直線ガイド部１７に沿って直線的に案内されており、カム支持体１４のカム輪郭部１５に沿ってガイド要素１６を介して軸方向に摺動可能に支持されている。カム支持体１４は、回転のために電動式に駆動可能である。
【００４９】
カム支持体１４のための駆動部として、中空シャフト駆動部５が設けらている。
【００５０】
中空シャフト駆動部５のロータ９は、カム支持体１４と結合されている。中空シャフト駆動部５のステータ６は、外側の枠体２と位置固定的に結合されている。ロータ９は、周回する溝部１０の形式の円筒要素１１として構成されている。円筒要素１１の少なくとも一方の内壁面部１２には、複数の永久磁石１３が配設されている。
【００５１】
中空シャフト駆動部５のステータ６は、薄壁状の円筒形状のコイル７から成り、該コイル７は、磁石要素１３との電磁相互作用のために、カム支持体１４の回転軸線と一致する光軸線４と同軸で溝部１０内へ入り込んでおり、即ち挿入されている。
【００５２】
ここで紹介されて説明された複数のバリエーションが最も汎用的に使用可能ではあるが、ここで図示された複数の実施例だけが保護対象として請求されるわけではない。電気的な接続配線が中空シャフト駆動部の非可動部材、即ちステータに装着されているので、カム機構（カム部）や他の機械的なストッパが回転運動を人工的に制限しないのであれば、基本的に３６０°よりも大きな回転運動が可能である。適切な伝動部及び周回カム部を用い、長い焦点合わせストローク又は位置調節が問題なく可能である。また詳細には説明しなかった実施形態においては、電気配線が可動部材に接続されていることも考慮可能である。この場合には、磁石が枠体に固定され、ステータの一部とコイルが周回する溝部内へ入り込むであろうが、モータの可動部材に固定されるものとなり、従ってロータの一部を構成するものとなるであろう。この中空シャフトモータの可能な回転角度は、制御信号供給のための電気的な接続線の長さと柔軟性により制限される。
【符号の説明】
【００５３】
１    レンズ（対物レンズ）
２    レンズの枠体（外側の枠体）
３    光学要素
４    光軸線（光学軸）
５    中空シャフト駆動部
６    ステータ（固定子）
７    コイル
８    中空シャフト
９    ロータ（回転子）
１０    溝部
１１    円筒要素
１２    内壁面部
１３    永久磁石
１３’  永久磁石
１３”  永久磁石
１４    カム支持体
１５    カム輪郭部（ラセン状カム部）
１６    ガイド要素
１７    直線ガイド部
１８    直線ガイド要素
１９    外側の周面部
２０    スライド領域
２１    アダプタ結合部
２２    中空シャフトの端面部
２３    内面部
２４    スライド面部
２５    外面部
２６    外壁面部
２７    外側の底面部
２８’  突出部
２８”  突出部
２９    カム支持体の端面部
３０    光学要素の枠体（内側の枠体）
３１    ガイド要素
３２    円周カム部
３３    円筒部材
３４    センサ
３５    タイミングスケール
３６    フォークトライトバリア
３７    バヨネット
１００    終端位置センサ
【図１ａ】
2016537690.tif 000003
【図１ｂ】
2016537690.tif 000004
【図１ｃ】
2016537690.tif 000005
【図２ａ】
2016537690.tif 000006
【図２ｂ】
2016537690.tif 000007
【図２ｃ】
2016537690.tif 000008
【図３】
2016537690.tif 000009
【図４】
2016537690.tif 000010
【図５】
2016537690.tif 000011
【図６】
2016537690.tif 000012
【図７】
2016537690.tif 000013
【図８】
2016537690.tif 000014
【図９】
2016537690.tif 000015
【図１０】
2016537690.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月24日(2016.5.24)
【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】
外側の枠体（２）と、該外側の枠体（２）内で内側の枠体（３０）内に保持された光学要素（３）とを有するレンズ（１）であって、
前記内側の枠体（３０）は、前記外側の枠体（２）内で直線的に案内され、カム支持体（１４）において軸方向に摺動可能に支持されており、前記カム支持体（１４）は、電動式に駆動可能であるというレンズ（１）であり、
前記カム支持体（１４）のための駆動部として、中空シャフト駆動部（５）が設けられており、該中空シャフト駆動部（５）は、前記カム支持体（１４）と結合されたロータ（９）と、前記外側の枠体（２）と結合されたステータ（６）とから構成され、
前記ロータ（９）は、周回する溝部（１０）を構成しており且つ少なくとも一方の内壁面部（１２）に永久磁石要素（１３、１３’、１３”）が配設された円筒要素（１１）として構成されており、
前記ステータ（６）は、円筒形状のコイル（７）から構成され、該コイル（７）は、前記永久磁石要素（１３、１３’、１３”）との電磁相互作用のために、前記カム支持体（１４）の回転軸線と同軸で軸方向において位置固定的に前記溝部（１０）内へ挿入されていること
を特徴とするレンズ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記溝部（１０）内には、前記円筒要素（１１）の両方の前記内壁面部において、交互の極性（Ｎ／Ｓ）を有する磁石（１３’、１３”）が、これらの間において前記ステータ（６）の円筒形状の前記コイル（７）を受容するための空隙が構成されているように配設されていること
を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のレンズ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【特許文献１】EP 1 166 424 B1
【特許文献２】EP 1 841 048 A2
【特許文献３】US 2007/0200452 A1
【特許文献４】DE 197 18 189 A1
【特許文献５】EP 1 884 813 A1
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
前記課題は、請求項１の特徴に従った、枠体と駆動部とを備えたレンズにより解決される。
即ち本発明の一視点により、外側の枠体と、該外側の枠体内で内側の枠体内に保持された光学要素とを有するレンズであって、前記内側の枠体は、前記外側の枠体内で直線的に案内され、カム支持体において軸方向に摺動可能に支持されており、前記カム支持体は、電動式に駆動可能であるというレンズであり、前記カム支持体のための駆動部として、中空シャフト駆動部が設けられており、該中空シャフト駆動部は、前記カム支持体と結合されたロータと、前記外側の枠体と結合されたステータとから構成され、前記ロータは、周回する溝部を構成しており且つ少なくとも一方の内壁面部に永久磁石要素が配設された円筒要素として構成されており、前記ステータは、円筒形状のコイルから構成され、該コイルは、前記永久磁石要素との電磁相互作用のために、前記カム支持体の回転軸線と同軸で軸方向において位置固定的に前記溝部内へ挿入されていることを特徴とするレンズが提供される。
有利な他の構成と展開構成は、下位請求項の対象である。尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）外側の枠体と、該外側の枠体内で内側の枠体内に保持された光学要素とを有するレンズであって、前記内側の枠体は、前記外側の枠体内で直線的に案内され、カム支持体において軸方向に摺動可能に支持されており、前記カム支持体は、電動式に駆動可能であるというレンズであり、前記カム支持体のための駆動部として、中空シャフト駆動部が設けられており、該中空シャフト駆動部は、前記カム支持体と結合されたロータと、前記外側の枠体と結合されたステータとから構成され、前記ロータは、周回する溝部を構成しており且つ少なくとも一方の内壁面部に永久磁石要素が配設された円筒要素として構成されており、前記ステータは、円筒形状のコイルから構成され、該コイルは、前記永久磁石要素との電磁相互作用のために、前記カム支持体の回転軸線と同軸で前記溝部内へ入り込んでいること。
（形態２）前記カム支持体の前記回転軸線は、前記レンズの光軸線と一致しており、前記光学要素の運動は、前記光軸線に沿って直線的に双方向において行われることが好ましい。
（形態３）前記カム支持体は、前記ロータの端面部と結合されていることが好ましい。
（形態４）前記カム支持体は、交換可能に前記ロータの端面部と結合されていることが好ましい。
（形態５）前記円筒要素の外側の周面部、又は前記カム支持体の外面部は、前記外側の枠体内において回転可能に支持されていることが好ましい。
（形態６）前記円筒要素の外側の底面部は、前記中空シャフト駆動部の軸方向の方向付けのために前記外側の枠体における突出部に載置されており、前記ステータは、前記溝部の開放側を覆っていることが好ましい。
（形態７）前記カム支持体には、又は前記円筒要素の外側の周面部には、対応するよう前記外側の枠体に作り込まれており前記光軸線に対して直角に延在する少なくとも１つの円周カム部内へ前記カム支持体及び／又は前記ロータの軸方向の支持のために係合するガイド要素が配設されていることが好ましい。
（形態８）前記溝部内には、前記円筒要素の前記内壁面部において両側で、交互の極性を有する磁石が、これらの間において前記ステータの円筒形状の前記コイルを受容するための空隙が構成されているように配設されていることが好ましい。
（形態９）軸方向において前記光学要素の終端ポジションを検知するためにアブソリュート型で測定する終端位置センサと、前記カム支持体の軸方向の中間ポジションを一義的に検知するためにインクリメンタル型又はアブソリュート型で測定するセンサとが、前記外側の枠体内か又は前記枠体に接して設けられていることが好ましい。
（形態１０）前記中空シャフト駆動部と、軸方向に摺動すべき前記光学要素との間の力及び運動の伝達機構が、直接駆動部として、増速又は減速ギヤを伴わずに構成されていることが好ましい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
図２ａは、本発明による中空シャフト駆動部５の一変形例を示している。この実施例において、周回する溝部１０を構成する円筒要素１１は、別個の構成部材として実施されており、カム支持体１４において一方の端面部２９とは反対側のカム支持体１４の端部に形成されたカム支持体溝部３８へ固定されている。図１ｂに記載されたアダプタ結合部２１の機能を担うこの箇所において、様々なカム支持体１４の交換を簡単に行うことが可能である。図２ａにおいて、円筒要素１１とカム支持体１４から構成されるロータ９の軸方向の支持は、図１におけるように枠体２の突出部２８’及び突出部２８”において行われるわけではない。この実施例において、軸方向の支持は、ガイド要素３１を介して行われ、該ガイド要素３１は、枠体２へ作り込まれた即ち開けられた（光軸線に対して直角方向に延在する）円周カム部３２と係合状態にある。好ましくは、例えば円筒ローラとして実施された３つのガイド要素３１がカム支持体１４の周部において１２０°ずつずらされて設けられている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
１    レンズ（対物レンズ）
２    レンズの枠体（外側の枠体）
３    光学要素
４    光軸線（光学軸）
５    中空シャフト駆動部
６    ステータ（固定子）
７    コイル
８    中空シャフト
９    ロータ（回転子）
１０    溝部
１１    円筒要素
１２    内壁面部
１３    永久磁石
１３’  永久磁石
１３”  永久磁石
１４    カム支持体
１５    カム輪郭部（ラセン状カム部）
１６    ガイド要素
１７    直線ガイド部
１８    直線ガイド要素
１９    外側の周面部
２０    スライド領域
２１    アダプタ結合部
２２    中空シャフトの端面部
２３    内面部
２４    スライド面部
２５    外面部
２６    外壁面部
２７    外側の底面部
２８’  突出部
２８”  突出部
２９    カム支持体の端面部
３０    光学要素の枠体（内側の枠体）
３１    ガイド要素
３２    円周カム部
３３    円筒部材
３４    センサ
３５    タイミングスケール
３６    フォークトライトバリア
３７    バヨネット
３８ カム支持体溝部
１００    終端位置センサ
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２ａ】
2016537690.tif 000017
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2016537690.tif 000018
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2016537690.tif 000019
【国際調査報告】
2016537690.tif 000020
2016537690.tif 000021
2016537690.tif 000022
2016537690.tif 000023