JP2013097028A - 電磁駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で可動部材を可動部材の軸線方向に移動させるとともに、可動部材を軸線方向に垂直な軸周りに回転移動させることのできる電磁駆動装置を提供する。
【解決手段】Ｚ軸に垂直な軸周りに巻き回されてＺ軸回りに均等な角度で配置される偶数個の駆動用コイル１４１〜１４４と、それぞれの磁極面が各駆動用コイル１４１〜１４４とのＺ軸と直交する方向に延長する辺１４ｕ（または、辺１４ｄ）にそれぞれ向き合うように配置され、かつ、互いに隣接する駆動用磁石の極性が互いに異なっている駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ（または、１５１Ｄ〜１５４Ｄ）とを備えた電磁駆動手段を用いて、可動部材であるレンズホルダー１２を固定部材であるケースに対して、Ｚ軸方向に移動させたり、Ｚ軸に垂直な軸周りに回転させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、撮影用光学機器などに用いられる手振れ抑制装置や手振れ抑制機能付レンズ駆動装置に適用可能な電磁駆動装置に関するものである。

近年、携帯電話等に搭載されるカメラはイメージセンサーの画素数が増大されて撮影画像の高品質化が進んでいる。これに伴って、搭載されるレンズ系についても、従来の固定焦点のレンズ駆動装置から可動焦点のレンズ駆動装置へと移行しつつある。これは、固定焦点のレンズ駆動装置では、焦点ボケが生じて、高画素数イメージセンサーの分解能に対応することができないためである。
可動焦点のレンズ駆動装置におけるレンズ系の駆動方式としては、図１４に示すような、ボイスコイルモータ型のレンズ駆動装置が多く用いられている（例えば、特許文献１参照）。
レンズ駆動装置５０は、ケース５１に、レンズホルダー５２の軸線に対して放射方向に着磁された円筒状の磁石から成る駆動用磁石５３を配置するとともに、レンズ５４の光軸周りに巻き回された駆動用コイル５５をレンズホルダー５２に装着し、駆動用コイル５５に通電することで、同図の矢印で示す駆動用コイル５５に被写体方向へ向けたローレンツ力を発生させ、レンズホルダー５２を前後の板バネ５６Ａ，５６Ｂの復元力と釣り合った位置に移動させることにより、レンズ５４を所定の位置に移動させる。なお、図１４において、符号５７は、駆動用磁石５３の発生する磁界を駆動用コイル５５に導くために設けられた断面がＵ字状の磁気ヨークである。

特開２００４−２８００３１号公報

しかしながら、従来のレンズ駆動装置５０では、可動部材であるレンズホルダー５２をレンズ５４の光軸方向に移動させることはできるものの、レンズ光軸と直交する軸周りに回転移動させる必要がある場合には、別途、可動部材であるレンズホルダー５２を固定部材であるケース５１に対して揺動させる機構を付加する必要があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で可動部材を当該可動部材の軸線方向に移動させることができるとともに、可動部材を当該可動部材の軸線方向に垂直な軸周りに回転移動させることのできる電磁駆動装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、固定部材と、柱状もしくは筒状の可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に揺動可能に懸架する懸架手段と、前記可動部材を前記固定部材に対して揺動させる電磁駆動手段とを備えた電磁駆動装置であって、前記可動部材の軸線方向をＺ軸方向としたときに、前記電磁駆動手段が、Ｚ軸方向に直交する磁極面を有しＺ軸周りに均等な角度で配置される偶数個の駆動用磁石と、前記駆動用磁石に空隙を隔てて対向して配置される駆動用コイルとを備え、前記駆動用磁石のうちの互いに隣接する駆動用磁石の極性が互いに異なっており、前記駆動用コイルと前記駆動用磁石のいずれか一方が前記可動部材に装着され、他方が前記固定部材に装着され、前記駆動用コイルの、Ｚ軸及び前記駆動用磁石の磁極面に垂直な方向に延長する辺の通電方向が当該辺に対応する駆動用磁石の極性に応じて異なっていることを特徴とする。
このような構成を採ることにより、可動部材をＺ軸に平行な方向に駆動したり、Ｚ軸に垂直な軸周りに回転駆動することができるので、例えば、構造が簡単な手振れ抑制機能付レンズ駆動装置を得ることができる。また、本発明による電磁駆動装置では、駆動用磁石が駆動用コイルのＺ軸と直交する方向に延長する辺に空隙を隔てて向き合うように配置されるので、駆動用コイルに有効に磁界を印加できる。したがって、駆動効率の高い電磁駆動装置を得ることができる。また、本発明の電磁駆動装置は、手振れ抑制装置としてのみ用いることも可能である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁駆動装置であって、前記駆動用コイルが、Ｚ軸に垂直な軸周りに巻き回されるＺ軸及び前記駆動用磁石の磁極面に垂直な方向に延長する辺を有する偶数個のコイルから成ることを特徴とする。
このように、駆動用コイルをＺ軸に垂直な軸周りに巻き回される複数のコイルから構成すれば、駆動用コイルのＺ軸と直交する方向に延長する辺と駆動用磁石とを容易に向き合うようにできるので、駆動用コイルを有効に駆動するための磁界を確実に印加できる。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の電磁駆動装置であって、前記駆動用コイルが、Ｚ軸周りに巻き回される少なくとも１対のコイル対を備え、前記コイル対を構成する２つのコイルのＺ軸方向の位置が当該コイル対に対向する駆動用磁石の極性に応じて入れ替わることを特徴とする。
駆動用コイルをこのような１対のコイル対から構成することにより、少ないコイル数で駆動用コイルに向き合うＺ軸と直交する方向に延長する辺を構築できるので、駆動効率を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電磁駆動装置であって、前記各コイルのＺ軸と直交する方向に延長する辺であって、前記駆動用磁石が向き合っている辺とは異なる辺と向き合うように配置された第２の磁石を更に備え、前記第２の磁石の前記異なる辺に対向する面である磁極面の極性が前記駆動用磁石の極性と異なっていることを特徴とする。
これにより、駆動用コイルの各コイルのＺ軸方向前方に位置する辺とＺ軸方向後方に位置する辺の両方に駆動力（ローレンツ力）を発生させることができるので、駆動効率が一層向上する。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電磁駆動装置であって、前記各コイルをそれぞれ独立に通電制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする。
このように、駆動用コイルの各コイルをそれぞれ独立に通電制御すれば、可動部材をＺ軸に垂直な軸周りに効率よく回転駆動することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電磁駆動装置であって、前記駆動用磁石、もしくは、前記駆動用磁石と前記第２の磁石の前記駆動用コイル前記駆動用磁石、もしくは、前記駆動用磁石と前記第２の磁石の前記駆動用コイルに対向する面とは反対側の面側に磁気ヨークが配設されていることを特徴とする。
これにより、駆動用コイルに印加される磁束の法線方向密度を増加させることができるので、可動部材を効率よく駆動することができる。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

本発明の実施の形態に係る手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の構成を示す縦断面図及び平面図である。 手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の分解斜視図である。 手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の要部斜視図である。 駆動用磁石の作る磁界の一例を示す図である（直方体磁石）。 駆動用コイルの位置と駆動用コイルに作用する磁束の法線方向密度との関係を示す図である（直方体磁石）。 前側駆動用磁石のみを有する手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。 本発明による手振れ抑制装置の構成を示す図である。 三角柱状磁石から成る駆動用磁石を用いた手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の構成を示す図である。 駆動用磁石の作る磁界の一例を示す図である（三角柱磁石）。 駆動用コイルの位置と駆動用コイルに作用する磁束の法線方向密度との関係を示す図である（三角柱磁石）。 本発明による手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の駆動部の他の構成を示す斜視図である。 本発明による手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の駆動用コイルの他の構成を示す図である。 本発明による手振れ抑制機能付きレンズ駆動装置の駆動用コイルの他の構成を示す図である。 従来のレンズ駆動装置の構成を示す斜視図である。

以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１〜図３は、本発明の実施の形態を示す図で、図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ電磁駆動装置としての手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０の構成を示す縦断面図と平面図、図２は分解斜視図、図３は要部斜視図である。
手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０は、固定部材としてのケース１１と、可動部材としてのレンズホルダー１２と、レンズホルダー１２をケース１１に揺動可能に懸架する懸架手段としての前側及び後側バネ部材１３Ａ，１３Ｂと、レンズホルダー１２の外周側に装着された４個の駆動用コイル１４１〜１４４と、それぞれの磁極面が前記各駆動用コイル１４１〜１４４のＺ軸と直交する方向に延長する前側及び後側の辺１４ｕ，１４ｄにそれぞれ向き合うように前記各駆動用コイル１４１〜１４４と空隙を隔てて配置される駆動用磁石としての前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び第２の磁石としての後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄと、前側及び後側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ，１５１Ｄ〜１５４Ｄの駆動用コイル１４１〜１４４とは反対側に設けられた磁気ヨーク１６と、電流制御手段１７とを備える。
前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄは、磁気ヨーク１６を介して、ケース１１の内周側に取付けられる。

レンズホルダー１２は、内側に対物レンズや接眼レンズの組み合わせから成るレンズ１８を保持する平面視正方形の筒状の部材で、以下、図１（ａ）の矢印で示す、レンズホルダー１２の軸線方向をＺ軸、Ｚ軸に直交する２方向をそれぞれＸ軸及びＹ軸とする。
また、レンズホルダー１２にレンズ１８を搭載したときの被写体方向をＺ軸前方とする。本例では、レンズホルダー１２を、互いに対向する２つの側面１２１，１２２がＸ軸に垂直になるように配置した。すなわち、レンズホルダー１２は、Ｘ軸前方に位置する側面１２１と、Ｘ軸後方に位置する側面１２２と、Ｙ軸前方に位置する側面１２３と、Ｙ軸後方に位置する側面１２４とを備える。

ケース１１は、上ケース１１Ａと下ケース１１Ｂとを備える。
上ケース１１Ａは、Ｚ軸前方に開口部を有しＺ軸後方が開放されている四角筒状の部材で、下ケース１１Ｂは、中心に開口部１１ｈが形成された正方形板状の台座１１ａと、この台座１１ａの４隅にＺ軸前方に突出するように設けられた支持柱１１ｂと、開口部１１ｈの外縁部からＺ軸前方に突出してレンズホルダー１２の後端に当接する係止部１１ｃと、後側バネ部材１３Ｂの外枠１３ａの外縁部の位置を規制する規制部１１ｄとを備える。下ケース１１Ｂは上ケース１１ＡのＺ軸後方に配置される。下ケース１１Ｂの４本の支持柱１１ｂの開口部１１ｈ側には、それぞれ、磁気ヨーク１６を取付けるための取付用段差部１１ｋが形成されている。

前側及び後側バネ部材１３Ａ，１３Ｂは、図２に示すように、それぞれ、矩形板状の外枠１３ａ及び内枠１３ｂと、外枠１３ａと内枠１３ｂとを連結する４本の直線状の腕部１３ｃと、各腕部１３ｃの両端部において、腕部１３ｃと外枠１３ａ、もしくは、腕部１３ｃと内枠１３ｂとを連結する連結片１３ｄとを備える。なお、後側バネ部材１３Ｂの外枠１３ａは、下ケース１１Ｂに設けられた支持柱１１ｂを避けて取付けるため、外周の４隅に切欠き部１３ｋが設けられている。
前側バネ部材１３Ａの外枠１３ａは上ケース１１ＡのＺ軸後方の外縁部に固定され、内枠１３ｂはレンズホルダー１２のＺ軸前方の外縁部に固定される。
一方、後側バネ部材１３Ｂの外枠１３ａは下ケース１１Ｂの台座１１ａの開口部１１ｈと支持柱１１ｂと規制部１１ｄとの間に固定され、内枠１３ｂはレンズホルダー１２のＺ軸後方の外縁部に固定される。
４本の腕部１３ｃがレンズホルダー１２をケース１１にＺ軸方向に可動自在に懸架支持するバネとして機能する。
本例では、下ケース１１Ｂにレンズホルダー１２の後端に当接する係止部１１ｃを設けて前側及び後側バネ部材１３Ａ，１３Ｂのそれぞれにオフセットを加えることで、レンズホルダー１２を常にＺ軸後方に付勢するようにしている。

駆動用コイル１４１〜１４４は、被覆導線をＸ軸周りまたはＹ軸周りに巻き回して形成される。詳細には、駆動用コイル１４１〜１４４は、Ｚ軸と直交する方向に延長しＺ軸方向前方に位置する前側の辺１４ｕと、辺１４ｕに平行な方向に延長しＺ軸方向後方に位置する後側の辺１４ｄと、Ｚ軸と平行な方向に延長する右側及び左側の辺１４ｒ，１４ｌとを備え、それぞれ、レンズホルダー１２の側面１２１〜１２４に配置される。すなわち、駆動用コイル１４１〜１４４は、それぞれＺ軸に垂直な軸周りに巻き回され、レンズホルダー１２の側面１２１〜１２４に、当該レンズホルダー１２の中心軸であるＺ軸を中心として等間隔（９０°間隔）で配置される。

前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄは、それぞれレンズホルダー１２側の面１５ａが磁極面である直方体状の永久磁石で、ケース１１の内周面のＺ軸前方に前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕが、Ｚ軸後方に後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄが、それぞれ、磁気ヨーク１６を介して配置される。
前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕの磁極面は、それぞれ駆動用コイル１４１〜１４４の前側の辺１４ｕに空隙を隔てて対向するように配置され、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄの磁極面は、それぞれ駆動用コイル１４１〜１４４の後側の辺１４ｄに空隙を隔てて対向するように配置される。すなわち、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄは、それぞれ、駆動用コイル１４１〜１４４と同様に、レンズホルダー１２の中心軸を中心としてＺ軸を中心として等間隔（９０°間隔）で配置される。
本例では、Ｚ軸周り、及び、Ｚ軸方向に互いに隣接する駆動用磁石の極性を互いに異なる極性になるよう前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄを配置している。
具体的には、前側駆動用磁石１５１Ｕの駆動用コイル１４１側の極性をＮ極とすると、前側駆動用磁石１５２Ｕの駆動用コイル１４２側の極性はＮ極で、前側駆動用磁石１５３Ｕの駆動用コイル１４３側の極性と前側駆動用磁石１５４Ｕの駆動用コイル１４４側の極性とがＳ極となるように前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕを配置する。一方、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄは、後側駆動用磁石１５１Ｄの駆動用コイル１４１側の極性と後側駆動用磁石１５２Ｄの駆動用コイル１４２側の極性がＳ極で、後側駆動用磁石１５３Ｄの駆動用コイル１４３側の極性と後側駆動用磁石１５４Ｄの駆動用コイル１４４側の極性とがＮ極となるように配置する。

磁気ヨーク１６は軟磁性体から成る四角筒状の部材で、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄの駆動用コイル１４１〜１４４とは反対側の面に当接するように配置される。
電流制御手段１７は、それぞれ、駆動用コイル１４１〜１４４に電気的に接続されて、各駆動用コイル１４１〜１４４に通電する電流値の大きさを独立に制御する。

次に、駆動用コイル１４１〜１４４に印加される磁界について説明する。
図４（ａ），（ｂ）は、ＸＹ平面内に幅ａ＝５ｍｍ、長さｂ＝０．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの４個の直方体状の永久磁石１４ａ〜１４ｄを正方形状に配置したときの永久磁石１４ａ〜１４ｄの作る磁界の一例を示す図で、対向する永久磁石１４ａ，１４ｃ及び永久磁石１４ｂ，１４ｄ間の距離はともに７ｍｍである。
（ａ）図は永久磁石１４ａ〜１４ｄの極性が全て永久磁石１４ａ〜１４ｄの作る正方形の内側を向くように配置した例、（ｂ）図は本例の手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０と同様に、永久磁石１４ａ〜１４ｄを、Ｚ軸周りに隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性になるように配置した例である。
（ａ）図及び（ｂ）図の一点鎖線で示す正方形ＡＢＣＤは、永久磁石１４ａ〜１４ｄの内周側の辺に平行な４つの直線で囲まれた正方形の内側（例えば、０．２ｍｍ内側）であって、駆動用コイル１４１〜１４４が配設される位置を含む正方形である。この正方形ＡＢＣＤの辺ＡＢ上の磁界を比較すると、（ａ）図では、辺ＡＢに叉交する磁束密度が低いだけでなく、辺ＡＢに直交する磁界成分が小さいのに対し、（ｂ）図では、辺ＡＢに叉交する磁束密度が高く、かつ、磁力線がほぼ辺ＡＢに直交していることが分かる。辺ＢＣ，辺ＣＤ，辺ＤＡについても同様である。

図５は、正方形ＡＢＣＤの辺ＡＢ及び辺ＢＣに叉交する磁界の大きさを示す図で、横軸は折れ線ＡＢＣ上の位置［ｍｍ］、縦軸は磁束の法線方向密度［Ｔ］である。同図の実線が隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性になるように永久磁石１４ａ〜１４ｄを配置したときの磁束の法線方向密度で、破線が永久磁石１４ａ〜１４ｄの極性が全て内側を向くように配置したときの磁束の法線方向密度である。なお、折れ線ＣＤＡ上における磁界の方向と大きさは折れ線ＡＢＣ上における磁界の方向と大きさと同じであるので、折れ線ＣＤＡ上の位置［ｍｍ］と磁束の法線方向密度［Ｔ］との関係は、図５と同じである。
図４（ａ），（ｂ）及び図５から明らかなように、永久磁石１４ａ〜１４ｄの極性が全て内側を向くように配置した場合には、磁束の法線方向密度の磁束密度そのものが低いだけでなく、磁束流が反転する領域（反転磁界領域）が広いことが分かる。反転磁界領域が広いと、駆動用コイル１４１〜１４４に有効に磁界を印加できない。これに対して、隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性である場合には、磁束の法線方向密度の磁束密度も高く、かつ、反転磁界領域が狭い。
したがって、本例の手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０のように、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄを、隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性になるように配置すれば、駆動用コイル１４１〜１４４の前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとに、当該辺１４ｕ，１４ｄの延長方向とＺ軸とに直交する方向の磁界を有効に印加することができることが確認された。

次に、手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０の動作について説明する。
まず、レンズホルダー１２を被写体方向（Ｚ軸方向）に移動させる、いわゆる自動焦点駆動する場合について、図３を参照して説明する。
具体的には、電流制御手段１７により、レンズホルダー１２の側面１２１に装着された駆動用コイル１４１に同図の矢印に示すようなＸ軸方向反時計回りの電流Ｉを流すと、駆動用コイル１４１の前側の辺１４ｕには前側駆動用磁石１５１Ｕからの−Ｘ軸方向の磁界が作用しているので、前側の辺１４ｕには同図の上向きの矢印で示す＋Ｚ方向を向いたローレンツ力Ｆが発生する。後側の辺１４ｄに流れる電流の方向は前側の辺１４ｕとは逆方向（−Ｙ軸方向）で、かつ、後側の辺１４ｄには後側駆動用磁石１５１Ｄからの＋Ｘ軸方向の磁界が作用しているので、後側の辺１４ｄにも＋Ｚ方向を向いたローレンツ力Ｆが発生する。左右の辺１４ｒ，１４ｌに作用する磁界は電流の向きに直交する成分が殆どほとんどないのでローレンツ力は発生しない。
したがって、駆動用コイル１４１にＸ軸方向反時計回りの電流Ｉを流すと、駆動用コイル１４１には当該駆動用コイル１４１を＋Ｚ方向に移動させようとする力が作用する。
また、側面１２１とは反対側の側面１２２に装着された駆動用コイル１４２に駆動用コイル１４１とは逆方向の電流（Ｘ軸方向時計回りの電流）Ｉを流すと、図示しない駆動用コイル１４２の前側の辺１４ｕには前側駆動用磁石１５２Ｕからの＋Ｘ軸方向の磁界が作用し、後側の辺１４ｄには後側駆動用磁石１５２Ｄからの−Ｘ軸方向の磁界が作用しているので、前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとにはそれぞれ＋Ｚ方向を向いたローレンツ力Ｆが発生する。なお、駆動用コイル１４１の場合と同様に、左右の辺１４ｒ，１４ｌにはローレンツ力は発生しない。
したがって、電流制御手段１７により、駆動用コイル１４１にＸ軸方向反時計回りの電流Ｉを流すとともに、駆動用コイル１４２に駆動用コイル１４１に流す電流と同じ大きさの電流ＩをＸ軸方向時計回りに流すようにすれば、レンズホルダー１２を＋Ｚ側に移動させることができる。レンズホルダー１２は、前記ローレンツ力とバネ部材１３Ａ，１３Ｂの復元力とが釣り合った位置まで移動する。
レンズホルダー１２を−Ｚ側に移動させようとする場合には、駆動用コイル１４１にＸ軸方向時計回りの電流Ｉを流し、駆動用コイル１４２にＸ軸方向反時計回りの電流Ｉを流せばよい。なお、この場合も、駆動用コイル１４１に流す電流の大きさと駆動用コイル１４２に流す電流の大きさとを同じにすることはいうまでもない。

同様に、レンズホルダー１２の側面１２３に装着された図示しない駆動用コイル１４３にＹ軸方向時計回りの電流Ｉを流すと、駆動用コイル１４３の前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとにはそれぞれ＋Ｚ方向を向いたローレンツ力Ｆが発生し、側面１２３とは反対側の側面１２４に装着された駆動用コイル１４４に駆動用コイル１４３とは逆方向の電流（Ｙ軸方向反時計回りの電流）Ｉを流すと、駆動用コイル１４４の前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとにはそれぞれ＋Ｚ方向を向いたローレンツ力Ｆが発生する。
したがって、電流制御手段１７により、駆動用コイル１４３にＹ軸方向時計回りの電流Ｉを流すとともに、駆動用コイル１４４にＹ軸方向反時計回りの電流Ｉを流すようにすれば、レンズホルダー１２を＋Ｚ側に移動させることができる。なお、レンズホルダー１２は、ローレンツ力とバネ部材１３Ａ，１３Ｂの復元力とが釣り合った位置まで移動する。
レンズホルダー１２を−Ｚ側に移動させようとする場合には、駆動用コイル１４３にＹ軸方向反時計回りの電流Ｉを流し、駆動用コイル１４４にＹ軸方向時計回りの電流Ｉを流すようにすればよい。
したがって、全ての駆動用コイル１４１〜１４４のそれぞれに前述した方向でかつ大きさの等しい電流を流せば、レンズホルダー１２をＺ軸方向に移動させることができる。

次に、手振れを抑制する場合について説明する。
まず、レンズ１８に手振れが生じたか否かを、例えば、レンズホルダー１２に装着された図示しない角速度センサーにて検出する。手振れが生じている場合には、角速度センサーで検出した手振れの大きさと方向とを電流制御手段１７に送る。電流制御手段１７では、検出された手振れの大きさと方向に応じて、駆動用コイル１４１〜１４４に通電する電流量と通電方向とを制御して、レンズホルダー１２を揺動させて前記手振れを抑制する。
例えば、レンズ１８を保持するレンズホルダー１２をＹ軸周りに右回転させるような手振れが生じた場合には、駆動用コイル１４１にＸ軸方向反時計回りの電流Ｉ₁を流し駆動用コイル１４２にＸ軸方向時計回りの電流Ｉ₂を流すとともに、前記電流Ｉ₁の大きさを前記電流Ｉ₂の大きさよりもより大きくすればよい（｜Ｉ₁｜＞｜Ｉ₂｜）。
駆動用コイル１４１〜１４４に流す電流の方向と駆動用コイル１４１〜１４４に作用するローレンツ力との関係は、前述した自動焦点駆動の場合と同じなので、駆動用コイル１４１に作用する＋Ｚ方向のローレンツ力Ｆ₁の方が、駆動用コイル１４２に作用する＋Ｚ方向のローレンツ力Ｆ₂よりも大きい。これにより、レンズホルダー１２を＋Ｚ側に移動させつつＹ軸周りに左回転させることができるので、レンズホルダー１２をＹ軸周りに右回転させるような手振れを抑制することができる。
レンズホルダー１２を−Ｚ側に移動させつつＹ軸周りに左回転させるには、駆動用コイル１４１にＸ軸方向時計回りの電流Ｉ’₁を流し、駆動用コイル１４２に大きさが前記電流Ｉ’₁の大きさよりもより大きなＸ軸方向反時計回りの電流Ｉ’₂を流せばよい。
なお、レンズホルダー１２を、Ｚ軸方向に移動させつつＹ軸周りに左回転させるような手振れが生じた場合には、駆動用コイル１４１，１４２に流す電流Ｉ₁及び電流Ｉ₂の大きさを逆にすることで、レンズホルダー１２をＹ軸周りに右回転させるようにすればよい。
また、レンズホルダー１２をＺ軸方向に移動させずにＹ軸周りに左回転させるには、駆動用コイル１４１と駆動用コイル１４２とにＸ軸方向反時計回りの電流を流し、Ｙ軸周りに右回転させるには、駆動用コイル１４１と駆動用コイル１４２とにＸ軸方向時計回りの電流を流せばよい。

また、レンズホルダー１２をＸ軸周りに右回転させるような手振れが生じた場合には、駆動用コイル１４３にＹ軸方向時計回りの電流Ｉ₃を流し駆動用コイル１４４にＹ軸方向反時計回りの電流Ｉ₄を流すとともに、前記電流Ｉ₃の大きさを前記電流Ｉ₄の大きさよりもより小さくすればよい（｜Ｉ₃｜＜｜Ｉ₄｜）。これにより、レンズホルダー１２を＋Ｚ側に移動しつつＸ軸周りに左回転させることができるので、レンズホルダー１２をＸ軸周りに右回転させるような手振れを抑制することができる。
また、レンズホルダー１２を−Ｚ側に移動させつつＸ軸周りに左回転させるには、駆動用コイル１４３にＹ軸方向反時計回りの電流Ｉ’₃を流し、駆動用コイル１４４に大きさが前記電流Ｉ’₃の大きさよりもより小さなＹ軸方向時計回りの電流Ｉ’₄を流せばよい。
なお、レンズホルダー１２を、Ｚ軸方向に移動させつつＸ軸周りに左回転させるような手振れが生じた場合には、駆動用コイル１４３，１４４に流す電流Ｉ₃及び電流Ｉ₄の大きさを逆にすればよい。
また、レンズホルダー１２をＺ軸方向に移動させずにＸ軸周りに左回転させるには、駆動用コイル１４３と駆動用コイル１４４とにＹ軸方向反時計回りの電流を流し、Ｘ軸周りに右回転させるには、駆動用コイル１４３と駆動用コイル１４４とにＹ軸方向時計回りの電流を流せばよい。
また、前記Ｘ軸周りの回転とＹ軸周りの回転とを合成すれば、レンズホルダー１２を、Ｚ軸方向に駆動しつつ、もしくは、Ｚ軸方向に移動させずにＺ軸と垂直な任意の軸周りに回転させることができるので、レンズ１８に生じたＺ軸と垂直な任意の軸周りの手振れを抑制することができる。

なお、前記実施の形態では、Ｚ軸方向前方とＺ軸方向後方とにそれぞれ前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄを配置したが、図６に示すように、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕのみを配置するか、もしくは、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄのみを配置してもよい。この場合、前記実施の形態に比較して駆動力は小さくなるが、部品点数を少なくできるという利点がある。
なお、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕのみを配置する場合には、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕのそれぞれを駆動用コイル１４１〜１４４の前側の辺１４ｕに対向させるように配置し、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄのみを配置する場合には、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄのそれぞれを駆動用コイル１４１〜１４４の後側の辺１４ｄに対向させるように配置することが肝要で、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕもしくは前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕを、辺１４ｕと辺１４ｄの中間に配置した場合には、辺１４ｕや辺１４ｄに印加される駆動用コイル１４１〜１４４の面に垂直な磁界成分が大幅に低下するので、本実施の形態のように、レンズホルダー１２を移動もしくは回転させることは困難である。

また、前記例では、電磁駆動装置を手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０としたが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、可動体であるレンズホルダー１２を回転機能を有しないレンズ駆動装置２０に置き換えるとともに、固定部材としてのケース１１をレンズ駆動装置を保持する固定体３１に置き換えれば、レンズ駆動装置２０の手振れを抑制する手振れ抑制装置４０を構成することができる。
すなわち、レンズ駆動装置２０を固定体３１に前側及び後側バネ部材１３Ａ，１３Ｂにより揺動自在に懸架するとともに、レンズ駆動装置２０の外周側に駆動用コイル１４１〜１４４を装着し、固定体３１の内周側に、それぞれの磁極面が前記各駆動用コイル１４１〜１４４のＺ軸と直交する方向に延長する前側及び後側の辺１４ｕ，１４ｄにそれぞれ向き合うように前記各駆動用コイル１４１〜１４４と空隙を隔てて前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕと後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄとを配置すればよい。なお、この場合には、前側及び後側バネ部材１３Ａ，１３Ｂにはオフセットを付ける必要がないので、下ケース１１Ｂの係止部１１ｃを省略したものと同構成の下部固定体３１Ｂを用いる。また、上部固定体３１Ａとしては前側バネ部材１３Ａの外枠１３ａを固定可能な筒状の部材を用いればよい。あるいは、上部固定体３１Ａを省略して下部固定体３１Ｂの図示しない支持柱のＺ軸前側の端部に取付けてもよい。
手振れを抑制する際には、例えば、レンズ駆動装置２０に取付けられた図示しない角速度センサーで検出した手振れの大きさと方向とに応じて駆動用コイル１４１〜１４４に通電する電流量と通電方向とを制御して、レンズ駆動装置２０をＺ軸と垂直な任意の軸周りに検出された手振れとは逆方向に回転させるようにすればよい。
なお、手振れの抑制方法については、前述した手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０における手振れ抑制の場合と同様であるので説明を省略する。

また、前記例では、駆動用コイル１４１〜１４４を可動部材であるレンズホルダー１２側に装着し、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄを固定部材であるケース１１側に取付けたが、駆動用コイル１４１〜１４４をケース１１側に装着し、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄをレンズホルダー１２側に取付けても、同様の効果を得ることができる。
また、前記例では、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４ＤをＺ軸の周りに４個配置したが、駆動用磁石の数はこれに限るものではなく、２個、６個、あるいは、８個など偶数個であればよい。但し、２個の場合には、自動焦点駆動については問題ないが、回転は１つの軸周りしかできないので、駆動用磁石の数としては４個以上の偶数個とすることが好ましい。また、駆動用磁石をＺ軸方向の前方と後方とに配置する場合には、Ｚ軸方向前方に配置する駆動用磁石の数とＺ軸方向前後方に配置する駆動用磁石の数とを同じにすることが制御上好ましい。

また、前記例では、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄの形状を直方体状としたが、図８に示すように、三角柱状にするとともに、レンズホルダー１２の形状を八角柱状とすれば、手振れ抑制機能付レンズ駆動装置１０を小型化することができる。なお、駆動用コイル１４１〜１４４の前側の辺１４ｕの大部分と後側の辺１４ｄの大部分とは、八角柱状のレンズホルダー１２の側面のうち、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄに対向する側面に配置する必要があることはいうまでもない。

図９（ａ），（ｂ）は、ＸＹ平面の８ｍｍ×８ｍｍの枠内に、縦２．５ｍｍ、横２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍの４個の三角柱状の永久磁石１４ｐ〜１４ｓを配置したときの永久磁石１４ｐ〜１４ｓの作る磁界の一例を示す図である。
（ａ）図は永久磁石１４ｐ〜１４ｓの極性が全て枠の内側を向くように配置した例、（ｂ）図は永久磁石１４ｐ〜１４ｓを、Ｚ軸周りに隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性になるように配置した例である。
（ａ）図及び（ｂ）図の一点鎖線で示す折れ線ＤＥＦＧＨＩは、永久磁石１４ｐ〜１４ｓの斜面の内側（例えば、０．２ｍｍ内側）の駆動用コイル１４１，１４３が配設される位置に位置する線分ＥＦ及び線分ＧＨを含む折れ線で、始点Ｄは永久磁石１４ｓと永久磁石１４ｐの中点、終点Ｉは永久磁石１４ｑと永久磁石１４ｒの中点である。線分ＥＦ及び線分ＧＨ上の磁界を比較すると、（ａ）図では線分ＥＦ及び線分ＧＨに直交する磁界成分が小さいのに対し、（ｂ）図では磁力線がほぼ線分ＥＦ及び線分ＧＨに直交していることが分かる。

図１０は、折れ線ＤＥＦＧＨＩに叉交する磁界の大きさを示す図で、横軸は折れ線ＤＥＦＧＨＩの位置［ｍｍ］、縦軸は磁束の法線方向密度の磁束密度［Ｔ］である。同図の実線が隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性になるように永久磁石１４ｐ〜１４ｓを配置したときの磁束密度で、破線が永久磁石１４ｐ〜１４ｓの極性が全て内側を向くように配置したときの磁束密度である。
図９（ａ），（ｂ）及び図１０から明らかなように、永久磁石１４ｐ〜１４ｓの極性が全て内側を向くように配置した場合には、磁束の法線方向密度の磁束密度そのものが低いだけでなく、磁束流が反転する領域（反転磁界領域）が広いが、隣接する永久磁石の極性が互いに異なる極性である場合には、磁束の法線方向密度の磁束密度が高く、かつ、反転磁界領域は狭いことが分かる。
したがって、三角柱状の永久磁石１４ｐ〜１４ｓを用いた場合も、線分ＥＦ及び線分ＧＨに駆動用コイル１４１，１４３を配置すれば、駆動用コイル１４１，１４３の前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとに、当該辺１４ｕ，１４ｄの延長方向とＺ軸とに直交する磁界を有効に印加することができることが確認された。
また、三角柱状の永久磁石１４ｐ〜１４ｓの作る磁界は図９（ａ），（ｂ）の上半分と下半分とで同じなので、駆動用コイル１４２，１４４の前側の辺１４ｕと後側の辺１４ｄとにも、当該辺１４ｕ，１４ｄの延長方向とＺ軸とに直交する磁界を有効に印加することができることはいうまでもない。

また、前記例では、レンズホルダー１２の形状を平面視正方形の筒状の部材としたが、これに限るものではなく、図１１に示すように八角柱状としてもよい。この場合も、図８の場合と同様に、駆動用コイル１４１〜１４４の前側の辺１４ｕの大部分と後側の辺１４ｄの大部分とは、八角柱状のレンズホルダー１２の側面のうち、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄに対向する側面に配置する。
あるいは、図１２に示すように、レンズホルダー１２の形状を円筒状にしてもよい。この場合には、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄをそれぞれ円弧柱状の永久磁石とすることが好ましい。

また、前記例では、前側及び後側のバネ部材１３Ａ，１３Ｂを用いてレンズホルダー１２をケース１１に懸架支持したが、レンズホルダー１２に、レンズホルダー１２の軸方向に延長してレンズホルダー１２を貫通するガイド孔を設けるとともに、ケース１１の台座１１ａに前記ガイド孔を貫通するガイドピンを立設して、レンズホルダー１２をガイドピンに沿ってＺ軸方向に移動させるなど、他の支持手段を用いてレンズホルダー１２をケース１１に移動可能に支持してもよい。

また、前記例では、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄの駆動用コイル１４とは反対側の面に磁気ヨーク１６を設けたが、磁気ヨーク１６を駆動用コイル１４１〜１４４の内周側に配置してもよい。あるいは、磁気ヨーク１６を、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄの駆動用コイル１４とは反対側の面と駆動用コイル１４１〜１４４の内周側の両方に設けてもよい。なお、磁気ヨーク１６は本発明の必須の要素ではないのでこれを省略してもよいが、磁気ヨーク１６を設けることで、駆動用コイル１４１〜１４４に作用する前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕ及び後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄからの磁束の法線方向密度が増加するので、本例のように、磁気ヨーク１６を設けることが好ましい。

また、前記例では、被覆導線をＸ軸周りまたはＹ軸周りに巻き回して形成し駆動用コイル１４１〜１４４を用いたが、図１３（ａ）に示すような、Ｚ軸周りに巻き回した２本の駆動用コイル１４６，１４７を用いてもよい。この場合には、図１３（ｂ）の展開図に示すように、駆動用コイル１４６と駆動用コイル１４７とを、９０°毎にＺ軸方向の位置が前方側と後方側とが入れ替わるように巻き回すとともに、前側駆動用磁石１５１Ｕ〜１５４Ｕを駆動用コイル１４６，１４７の辺のうちのＺ軸前方に位置する辺に対向するように配置し、後側駆動用磁石１５１Ｄ〜１５４Ｄを駆動用コイル１４６，１４７の辺のうちのＺ軸後方に位置する辺に対向するように配置する。そして、駆動用コイル１４６，１４７の通電方向を逆にすれば、駆動用コイル１４６，１４７の各辺には全てＺ軸前方に向いたローレンツ力、もしくは、全てＺ軸後方に向いたローレンツ力が作用するので、レンズホルダー１２をＺ軸に沿って移動させることができる。

なお、前記実施の形態でも、駆動用コイル１４１の前側の辺１４ｕは駆動用磁石１５１Ｕの磁極面であるＮ極に対向し、後側の辺１４ｄは駆動用磁石１５１Ｄの磁極面であるＳ極に対向しているが、Ｚ軸周りに隣接する駆動用コイル１４３の前側の辺１４ｕは駆動用磁石１５３Ｕの磁極面であるＳ極に対向し、後側の辺１４ｄは駆動用磁石１５３Ｄの磁極面であるＮ極に対向している。そして、図３に示すように、駆動用コイル１４１の前側の辺１４ｕの通電方向がＺ軸方向時計回りで後側の辺１４ｄの通電方向がＺ軸方向反時計回りであるに対し、駆動用コイル１４３の前側の辺１４ｕの通電方向がＺ軸方向反時計回りで後側の辺１４ｄの通電方向がＺ軸方向時計回りである。Ｚ軸周りに隣接する駆動用コイル１４３と駆動用コイル１４２、駆動用コイル１４２と駆動用コイル１４４、及び、駆動用コイル１４４と駆動用コイル１４１についても同様である。
したがって、前記実施の形態においても、図１３（ａ），（ｂ）と同様に、駆動用コイルの辺のうち、Ｚ軸及び駆動用磁石の磁極面に垂直な方向に延長する辺の通電方向が当該辺に対応する駆動用磁石の極性に応じて異なっており、同じ通電方向の辺がＺ軸方向の位置が９０°毎に前方側と後方側とで入れ替わっている。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１０ 手振れ抑制機能付レンズ駆動装置、１１ ケース、１１Ａ 上ケース、
１１Ｂ 下ケース、１２ レンズホルダー、１２１〜１２４ レンズホルダーの側面、
１３Ａ，１３Ｂ バネ部材、１４１〜１４４ 駆動用コイル、
１５１Ｕ〜１５４Ｕ 前側駆動用磁石、１５１Ｄ〜１５４Ｄ 後側駆動用磁石、
１６ 磁気ヨーク、１７ 電流制御手段、１８ レンズ。

Claims (6)

1. 固定部材と、柱状もしくは筒状の可動部材と、前記可動部材を前記固定部材に揺動可能に懸架する懸架手段と、前記可動部材を前記固定部材に対して揺動させる電磁駆動手段とを備えた電磁駆動装置であって、
   前記可動部材の軸線方向をＺ軸方向としたときに、
   前記電磁駆動手段が、Ｚ軸方向に直交する磁極面を有しＺ軸周りに均等な角度で配置される偶数個の駆動用磁石と、前記駆動用磁石に空隙を隔てて対向して配置される駆動用コイルとを備え、
   前記駆動用磁石のうちの互いに隣接する駆動用磁石の極性が互いに異なっており、
   前記駆動用コイルと前記駆動用磁石のいずれか一方が前記可動部材に装着され、他方が前記固定部材に装着され、
   前記駆動用コイルの、Ｚ軸及び前記駆動用磁石の磁極面に垂直な方向に延長する辺の通電方向が当該辺に対応する駆動用磁石の極性に応じて異なっていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 前記駆動用コイルが、Ｚ軸に垂直な軸周りに巻き回されるＺ軸及び前記駆動用磁石の磁極面に垂直な方向に延長する辺を有する偶数個のコイルから成ることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
3. 前記駆動用コイルが、Ｚ軸周りに巻き回される少なくとも１対のコイル対を備え、前記コイル対を構成する２つのコイルのＺ軸方向の位置が当該コイル対に対向する駆動用磁石の極性に応じて入れ替わることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動装置。
4. 前記各コイルのＺ軸と直交する方向に延長する辺であって、前記駆動用磁石が向き合っている辺とは異なる辺と向き合うように配置された第２の磁石を更に備え、前記第２の磁石の前記異なる辺に対向する面である磁極面の極性が前記駆動用磁石の極性と異なっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電磁駆動装置。
5. 前記各コイルをそれぞれ独立に通電制御する電流制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電磁駆動装置。
6. 前記駆動用磁石、もしくは、前記駆動用磁石と前記第２の磁石の前記駆動用コイルに対向する面とは反対側の面側に磁気ヨークが配設されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電磁駆動装置。

Images