JP2014183644A - 電磁アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】光学素子が設置される密閉空間の気密性をより容易に高めることのできる電磁アクチュエータを提供する。
【解決手段】移動可能な光学素子と、光学素子に機械的に連結された磁石と、磁石を覆う位置に固定して設置されるコイルと、光学素子とコイルの間において光学素子の移動方向に沿って延びた非磁性部材とを有し、非磁性部材により、移動方向に沿った密閉空間が形成され、密閉空間内に光学素子と磁石が設置され、密閉空間外にコイルが設置され、磁石からの磁束が形成する磁気回路が、密閉空間の内と外の境界、及びコイルを貫いている。
【選択図】図1
【解決手段】移動可能な光学素子と、光学素子に機械的に連結された磁石と、磁石を覆う位置に固定して設置されるコイルと、光学素子とコイルの間において光学素子の移動方向に沿って延びた非磁性部材とを有し、非磁性部材により、移動方向に沿った密閉空間が形成され、密閉空間内に光学素子と磁石が設置され、密閉空間外にコイルが設置され、磁石からの磁束が形成する磁気回路が、密閉空間の内と外の境界、及びコイルを貫いている。
【選択図】図1
Description
本発明は、電磁アクチュエータに関するものである。
磁場中のコイルに電流を流すことによってコイルに働くローレンツ力を利用してコイルを動かす電磁アクチュエータが一般的に知られている。このような電磁アクチュエータとしては、例えば、VCM(ボイスコイルモータ)が挙げられる。また、上述のローレンツ力に対して磁石に働く反作用を用いてレンズを動かす電磁アクチュエータも存在する。このような電磁アクチュエータとして、例えば特許文献1に開示されたアクチュエータがある。
特許文献1記載のアクチュエータは、固定枠により光軸方向に移動可能に支持されると共に、光学素子であるレンズを支持する支持枠と、この支持枠に設けられた磁石と、固定枠に設けられ磁石に対向するコイルとを備える。このアクチュエータにおいては、磁石から発生する磁束内にコイルを設けているため、コイルに電流を流すと、コイルはフレミングの左手の法則により光軸方向に力が働くとともに、コイルに働く力の反作用が磁石に働く。コイルは固定枠に固定されて移動しないが、磁石は光軸方向に移動可能であるため、コイルに電流を流すことにより磁石とともにレンズは移動する。
しかしながら、特許文献1に記載されたアクチュエータの構成では、光学素子が配置される空間の気密性が低い。したがって、光学素子が塵・埃の影響を受けやすく、また湿度の影響も受けやすい。したがって、例えば、内視鏡など気密性が必要な分野では好ましくない。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光学素子が設置される密閉空間の気密性をより容易に高めることのできる電磁アクチュエータを提供することを目的としている。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電磁アクチュエータは、移動可能な光学素子と、光学素子に機械的に連結された磁石と、磁石を覆う位置に固定して設置されるコイルと、光学素子とコイルの間において光学素子の移動方向に沿って延びた非磁性部材とを有し、非磁性部材により、移動方向に沿った密閉空間が形成され、密閉空間内に光学素子と磁石が設置され、密閉空間外にコイルが設置され、磁石からの磁束が形成する磁気回路が、密閉空間の内と外の境界、及びコイルを貫いていることを特徴としている。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、コイルを覆う位置に磁性部材が固定設置され、磁性部材が磁気回路を形成する一部になっていることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、磁石が移動方向に分極されていることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、コイルが複数のコイルであることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、コイルが巻き方向が反対となる領域が存在することが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、光学素子の移動を規制する制止部材が非磁性部材に機械的に連結されていることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、光学素子が移動可能な範囲において、磁束を発生する磁石の一端が、コイル中の電流の向きが同じ部位に対向していることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、磁性部材の少なくとも一部が磁石であることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、磁性部材の少なくとも一部が磁石であり、磁性部材の分極方向が、光学素子に機械的に連結された磁石の分極方向に対して反対であることが好ましい。
本発明に係る電磁アクチュエータは、密閉空間内に光学素子を配置するとともに、配線が接続されたコイルを密閉空間の外に配置し、さらにアクチュエータとしての駆動を促す磁気回路を密閉空間の内と外を貫いて形成させることによって、光学素子が設置される密閉空間の気密性をより容易に高めることができる、という効果を奏する。
以下に、本発明に係る電磁アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電磁アクチュエータ100の構成を示す断面図である。図1は、光学素子としてのレンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
図1に示すように、電磁アクチュエータ100は、光学素子としてのレンズ110、磁石120、コイル130、支持部材140、非磁性部材150、及び、2つの封止部材161、162を備える。
なお、光学素子は、レンズのほか、例えば、プリズム、フィルター、絞り、撮像素子としてもよく、いずれの光学素子においても以下に述べるのと同様の効果を得ることが出来る。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る電磁アクチュエータ100の構成を示す断面図である。図1は、光学素子としてのレンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
図1に示すように、電磁アクチュエータ100は、光学素子としてのレンズ110、磁石120、コイル130、支持部材140、非磁性部材150、及び、2つの封止部材161、162を備える。
なお、光学素子は、レンズのほか、例えば、プリズム、フィルター、絞り、撮像素子としてもよく、いずれの光学素子においても以下に述べるのと同様の効果を得ることが出来る。
レンズ110は、その光軸AXに直交する断面が略円形であり、その外周には、略円筒形の支持部材140を介して、略円筒形の磁石120が機械的に連結されている。レンズ110と支持部材140、及び、支持部材140と磁石120は、それぞれ、例えば接着によって互いに固定されている。レンズ110、支持部材140、及び磁石120は、移動部を構成し、一体となってレンズ110の光軸AXの方向に沿って移動可能である。磁石120は、レンズ110の光軸AXの方向に沿ってN極とS極に分極されている。
ここで、磁石120は、支持部材140の周囲に固定配置されていれば、略円筒形のような連続的な形状に限定されない。
ここで、磁石120は、支持部材140の周囲に固定配置されていれば、略円筒形のような連続的な形状に限定されない。
レンズ110、支持部材140、及び磁石120は、非磁性部材150、及び、2つの封止部材161、162によって形成された密閉空間ES内に移動可能に設置されている。非磁性部材150は、レンズ110の移動方向、すなわちレンズ110の光軸AXに沿った方向に延びた略円筒形であり、非磁性部材150の長手方向両端を2つの封止部材161、162でそれぞれ閉じることにより、レンズ110の移動方向に沿って延在する密閉空間ESが形成される。封止部材161、162は、密閉空間ESを形成できれば、樹脂材料を用いるほか、レンズを非磁性部材150の端部に固着する形態でもよい。
非磁性部材150の外周には、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、磁石120を外側から覆う位置にコイル130が固定して設置されている。コイル130は、レンズ110の光軸AXを中心にして巻き回されている。別言すると、非磁性部材150は、光学素子としてのレンズ110とコイル130の間においてレンズ110の移動方向に沿って延在するように配置されている。
以上の構成において、密閉空間ES内には、レンズ110、支持部材140、及び磁石120が設置され、密閉空間ES外には、電流印加のための配線が接続されたコイル130が設置される。これにより、アクチュエータとしての駆動を促す磁気回路として、磁石120からの磁束が形成した磁気回路B1(図1の破線)が、密閉空間ESの内外の境界としての非磁性部材150とコイル130を貫く。磁気回路B1は、磁石120のN極からS極に向かうものであって、その途中において、密閉空間ESの非磁性部材150及びコイル130を略垂直に貫通する。
磁石120からの磁束によって形成される磁気回路B1中にあるコイル130に電流I1を流すと、フレミングの左手の法則にしたがって、コイル130にレンズ110の光軸AXに沿った方向の力F1が働き、磁石120にはコイル130に働く力と逆向きの力Fm1が働く。このように磁石120に働く力Fm1によって、移動部は、レンズ110の光軸AXに沿った方向(図1の左方向)に移動するように駆動される。これに対して、コイル130に流す電流I1の向きを逆にすると、移動部は逆方向に移動する(図1の右方向)。また、コイル130にパルス電流を加えることによって、移動部をステップ駆動させることができる。
以上述べたように、電磁アクチュエータ100においては、配線のあるコイル130は密閉空間ESの外側にあり、密閉空間ESの内側には配線のない移動部が設置された構成となっているため、配線の引き回しなどのために密閉空間ESの内外で通気する必要がない。これにより、移動部としての、レンズ110、支持部材140、及び磁石120を完全に密閉した空間内に設置することが可能となる。別言すると、このような簡単な構成により、レンズ110が設置される密閉空間ESの気密性をより容易に高めることができる。
また、密閉空間ES内で移動する、レンズ110、支持部材140、及び磁石120に配線がないため、アクチュエータとして駆動の安定性が向上し、長期間にわたって安定した駆動を確保することが出来る。
さらに、磁石120がレンズ110の移動方向に沿って分極されていることにより、磁石120から発生する磁束の磁気回路が効率よくコイル130を通る構成となる。また、磁石120は、単一の磁石に対して分極を施したものでもよいが、複数の磁石、又は、磁石と磁性体によって構成したものに対して、全体でレンズ110の移動方向に分極した部材でも良い。このような構成により、コイル130を貫かない磁束を減少させることができる。
また、非磁性部材150によって、磁石120とコイル130が隔てられているため、磁石120の移動によるコイル130の摩擦・摩耗を抑えてコイル130を保護することができる。
(第2実施形態)
図2は、第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200の構成を示す断面図である。図2は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200においては、コイル130の外側に磁性部材170を追加している点が第1実施形態に係る100と異なる。磁性部材170は、例えば円筒形の形状であって、その内周面がコイル130の外周に接触するように固定設置される。その他の構成は第1実施形態に係る100と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
図2は、第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200の構成を示す断面図である。図2は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200においては、コイル130の外側に磁性部材170を追加している点が第1実施形態に係る100と異なる。磁性部材170は、例えば円筒形の形状であって、その内周面がコイル130の外周に接触するように固定設置される。その他の構成は第1実施形態に係る100と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
電磁アクチュエータ200においては、磁石120からの磁束によって形成される磁気回路B2中にあるコイル130に電流I2を流すと、フレミングの左手の法則にしたがって、コイル130にレンズ110の光軸AXに沿った方向の力F2が働き、磁石120にはコイル130に働く力とは逆向きの力Fm2が働く。このように磁石120に働く力Fm2によって、移動部は、レンズ110の光軸AXに沿った方向に駆動される。
電磁アクチュエータ200においては、磁石120から発生する磁束が磁性部材170を介して磁気回路B2を形成するため、磁気回路B2の漏れ磁束が減少し、コイル130を貫く磁束量も大きくなる。従って、移動部の駆動力が増加する。
また、コイル130に電流を流していないときも、磁石120と磁性部材170の間に互いに引き合う力が働いている。よって、駆動のための電流I2をコイル130に流していないとき、移動部の位置を保持する力が働く効果を持つ。
さらにまた、コイル130の外側に磁性部材170が配置されているため、コイル130を保護する効果も持っている。
なお、磁性部材170は、コイル130の外周を囲むように配置した複数の部材であってもよい。
また、その他の構成、変形例、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
また、コイル130に電流を流していないときも、磁石120と磁性部材170の間に互いに引き合う力が働いている。よって、駆動のための電流I2をコイル130に流していないとき、移動部の位置を保持する力が働く効果を持つ。
さらにまた、コイル130の外側に磁性部材170が配置されているため、コイル130を保護する効果も持っている。
なお、磁性部材170は、コイル130の外周を囲むように配置した複数の部材であってもよい。
また、その他の構成、変形例、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
(第3実施形態)
図3は、第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300の構成を示す断面図である。図3は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。図4は、本発明の第3実施形態に係る電磁アクチュエータの駆動原理を示す断面図である。
第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300においては、コイル130に代えて2つのコイル131、132を配置した点が第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200と異なる。その他の構成は第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
図3は、第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300の構成を示す断面図である。図3は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。図4は、本発明の第3実施形態に係る電磁アクチュエータの駆動原理を示す断面図である。
第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300においては、コイル130に代えて2つのコイル131、132を配置した点が第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200と異なる。その他の構成は第2実施形態に係る電磁アクチュエータ200と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用してその詳細な説明は省略する。
2つのコイル131、132は、レンズ110の光軸AXを中心にして巻き回された、互いに同一の巻き数のコイルであって、非磁性部材150の外周において、レンズ110の光軸AXに沿った方向に並んで固定設置されている。コイル131、132は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、磁石120を覆う位置に設置されている。コイル131は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、磁石120のS極側に配置され、コイル132はN極側に配置されている。このため、磁石120からの磁束が形成した磁気回路B3中にあるコイル131、132には、互いに逆向きの磁束が貫いている。
図4に示すように、コイル131、132にそれぞれ流す電流I31、I32が互いに逆向きであり、コイル131、132を貫く磁束の向きが逆であるため、磁石120から発生する磁束によって、フレミングの左手の法則にしたがってコイル131、132にそれぞれ働く力F31、F32は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、互いに同じ向きとなる。したがって、磁石120に働く力Fm3は、コイルが1個のときと比べて2倍の力を得ることが出来るため、移動部の駆動力は第2実施形態の電磁アクチュエータ200と比べて約2倍となる効果を持つ。
このように、コイルを2つにし、それぞれに流す電流の向きを逆にすると、効率よく磁石120に力を働かせることができる。
このように、コイルを2つにし、それぞれに流す電流の向きを逆にすると、効率よく磁石120に力を働かせることができる。
なお、コイル131、132については、別個のコイルである必要はない。例えば、1つのコイルの線巻き方向を途中で逆にしてコイル131とコイル132を1つのコイルで構成しても良い。その場合、コイルの個数を減らすことが出来るため、配線の数を減らす効果を得る。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第2実施形態と同様である。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第2実施形態と同様である。
(第4実施形態)
図5は、第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400の構成を示す断面図であって、レンズ110が第1の制止位置にある状態を示す図である。図6は、電磁アクチュエータ400の構成を示す断面図であって、レンズ110が第2の制止位置にある状態を示す図である。図5及び図6は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400においては、非磁性部材150の内周面に制止部材181、182を設けた点が第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と異なる。その他の構成は第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
図5は、第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400の構成を示す断面図であって、レンズ110が第1の制止位置にある状態を示す図である。図6は、電磁アクチュエータ400の構成を示す断面図であって、レンズ110が第2の制止位置にある状態を示す図である。図5及び図6は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400においては、非磁性部材150の内周面に制止部材181、182を設けた点が第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と異なる。その他の構成は第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
制止部材181、182は、略円筒形の形状であり、レンズ110の光軸AXに沿った方向の2つの位置において、非磁性部材150の内周面に固定して設けられ、支持部材140と当接することにより、移動部の移動を規制して制止させる。より具体的には、図5に示すように、左方向に移動した移動部は、支持部材140が制止部材181に当接することによって、第1の制止位置で制止される。また、右方向に移動した移動部は、支持部材140が制止部材182に当接することによって、第2の制止位置で制止される。
第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400の駆動原理は、第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と同様であって、コイル131、132にパルス電流を流すことにより、移動部はステップ駆動される。これに対し、電磁アクチュエータ400では、制止部材181、182を設けることにより、毎駆動時に、より精確な位置に移動部を制止させることが可能となる。
また、磁束の発生元である磁石120の少なくとも一端が、常にコイル131、132と対向した位置になるように、制止部材181、182の位置を設定している。これにより、コイル131、132に電流を流したときに、コイル131、132に働く力と逆向きとなる所望の方向の力が磁石120に対して必ず働くようになっている。
なお、第4実施形態の電磁アクチュエータ400では、制止部材181、182と支持部材140を互いに当接させて移動部を制止する構成としているが、これに代えて、又は、これに加えて、制止部材181、182と磁石120を当接させたり、制止部材181、182とレンズ110を当接させても同様の効果を得ることができる。
また、制止部材181、182を設けずに、レンズ110の光軸AXに沿った方向における支持部材140の長さを調整して制止部材の機能を持たせても良い。この場合、移動部の移動方向に応じて、支持部材140が封止部材161、162の一方に当接し、これによって移動部を所望の位置に制止させる。
さらにまた、非磁性部材150に固定設置した制止部材181、182に代えて、移動部側に制止部材を設けても良い。この場合、移動部の移動方向に応じて、制止部材が封止部材161、162の一方に当接し、これによって移動部を所望の位置に制止させる。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第3実施形態と同様である。
また、制止部材181、182を設けずに、レンズ110の光軸AXに沿った方向における支持部材140の長さを調整して制止部材の機能を持たせても良い。この場合、移動部の移動方向に応じて、支持部材140が封止部材161、162の一方に当接し、これによって移動部を所望の位置に制止させる。
さらにまた、非磁性部材150に固定設置した制止部材181、182に代えて、移動部側に制止部材を設けても良い。この場合、移動部の移動方向に応じて、制止部材が封止部材161、162の一方に当接し、これによって移動部を所望の位置に制止させる。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第3実施形態と同様である。
(第5実施形態)
図7は、第5実施形態に係る電磁アクチュエータ500の構成を示す断面図である。図7は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第5実施形態に係る電磁アクチュエータ500においては、磁性部材170に代えて磁石190を設けている点が第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と異なる。その他の構成は第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
図7は、第5実施形態に係る電磁アクチュエータ500の構成を示す断面図である。図7は、レンズ110の光軸AXを通る縦断面図である。
第5実施形態に係る電磁アクチュエータ500においては、磁性部材170に代えて磁石190を設けている点が第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と異なる。その他の構成は第3実施形態に係る電磁アクチュエータ300と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、その詳細な説明は省略する。
磁石190は、例えば円筒形の形状であって、その内周面がコイル131、132の外周に接触するように固定設置される。磁石190は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、磁石120とは逆向きに分極されている。また、磁石190は、径方向において、磁石120のS極にN極が対応し、磁石120のN極にS極が対応するように、設置されている。
電磁アクチュエータ500において、電磁アクチュエータ400と同様に、駆動時にコイル131、132にそれぞれ流す電流I51、I52は、互いに逆向きである。コイル131は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、磁石120のS極側に配置され、コイル132はN極側に配置されている。このため、磁石120からの磁束が形成した磁気回路B5中にあるコイル131、132には、互いに逆向きの磁束が貫いている。このため、磁石120から発生する磁束によって、フレミングの左手の法則にしたがってコイル131、132にそれぞれ働く力F51、F52は、レンズ110の光軸AXに沿った方向において、互いに同じ方向となる。したがって、磁石120には力Fm5が働く。
電磁アクチュエータ500においては、磁石190を磁石120を覆うように外側に配置することにより、コイル131、132を貫く磁束量が増加するため、駆動力を増加させることができる。
なお、磁石190は、単一の磁石に対して分極を施したものでもよいが、複数の磁石、又は、磁石と磁性体によって構成したものに対して、全体でレンズ110の移動方向に分極した部材でも良い。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第3実施形態と同様である。
なお、磁石190は、単一の磁石に対して分極を施したものでもよいが、複数の磁石、又は、磁石と磁性体によって構成したものに対して、全体でレンズ110の移動方向に分極した部材でも良い。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第3実施形態と同様である。
(第6実施形態)
図8は、第6実施形態に係る電磁アクチュエータ600の構成を示す断面図である。図8は、レンズ611、612の光軸AXを通る縦断面図である。
第6実施形態に係る電磁アクチュエータ600は、第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400をレンズ110の光軸AXに沿った方向に直列に2つ並べたのと同様の構成であり、1つの密閉空間ES6内に2つの移動部及び4つの制止部材681、682、683、684が配置され、密閉空間ES6の外部に1つの磁性部材670が配置されている。
図8は、第6実施形態に係る電磁アクチュエータ600の構成を示す断面図である。図8は、レンズ611、612の光軸AXを通る縦断面図である。
第6実施形態に係る電磁アクチュエータ600は、第4実施形態に係る電磁アクチュエータ400をレンズ110の光軸AXに沿った方向に直列に2つ並べたのと同様の構成であり、1つの密閉空間ES6内に2つの移動部及び4つの制止部材681、682、683、684が配置され、密閉空間ES6の外部に1つの磁性部材670が配置されている。
図8に示すように、電磁アクチュエータ600は、光学素子としてのレンズ611、612、磁石621、622、コイル631、632、633、634、支持部材641、642、非磁性部材650、2つの封止部材661、662、磁性部材670、及び制止部材681、682、683、684を備える。
レンズ611、612は、共通の光軸AXに直交する断面が略円形であり、その外周には、略円筒形の支持部材641、642を介して、略円筒形の磁石621、622がそれぞれ機械的に連結されている。レンズ611、支持部材641、及び磁石621、並びに、レンズ612、支持部材642、及び磁石622は、それぞれ、例えば接着によって互いに固定されており、それぞれ移動部を構成している。これらの移動部は、それぞれが一体となってレンズ611、612の光軸AXの方向に沿って移動可能である。磁石621、622は、レンズ611、612の光軸AXの方向に沿って、それぞれN極とS極に分極されており、分極方向は同じである。
レンズ611、612、支持部材641、642、及び磁石621、622は、非磁性部材650、及び、2つの封止部材661、662によって形成された密閉空間ES6内に移動可能に設置されている。非磁性部材650は、レンズ611、612の移動方向、すなわちレンズ611、612の光軸AXに沿った方向に延びた略円筒形であり、非磁性部材650の長手方向両端を2つの封止部材661、662でそれぞれ閉じることにより、レンズ611、612の移動方向に沿って延在する密閉空間ES6が形成される。
非磁性部材650の外周には、レンズ611、612の光軸AXに沿った方向において、磁石621を外側から覆う位置にはコイル631、632が、磁石622を外側から覆う位置にはコイル633、634が、それぞれ固定して設置されている。コイル631、632、633、634は、レンズ611、612の光軸AXを中心にして巻き回されている。別言すると、非磁性部材650は、光学素子としてのレンズ611、612とコイル631、632、633、634の間においてレンズ611、612の移動方向に沿って延在するように配置されている。
また、コイル631、632、633、634の外側には、磁性部材670が配置されている。この磁性部材670は、例えば円筒形の形状であって、その内周面がコイル631、632、633、634の外周に接触するように固定設置されている。
制止部材681、682、683、684は、略円筒形の形状であり、レンズ611、612の光軸AXに沿った方向の4つの位置において、非磁性部材650の内周面に固定して設けられている。制止部材681、682は、支持部材641と当接することにより、レンズ611を含む移動部の移動を規制して制止させる。制止部材683、684は、支持部材642と当接することにより、レンズ612を含む移動部の移動を規制して制止させる。より具体的には、レンズ611を含む移動部については、支持部材641が制止部材681に当接することによって、第1の制止位置で制止され、支持部材641が制止部材682に当接することによって、第2の制止位置で制止される。レンズ612を含む移動部については、支持部材642が制止部材683に当接することによって、第3の制止位置で制止され、支持部材642が制止部材684に当接することによって、第4の制止位置で制止される。
以上のように、共通の密閉空間ES6内に2つの移動部を直列に配置し、非磁性部材650と封止部材661、662で密閉した構成により、複数の光学素子を光軸方向に移動することが可能となる。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第4実施形態と同様である。
なお、その他の構成、変形例、作用、効果については、第4実施形態と同様である。
以上のように、本発明に係る電磁アクチュエータは、気密性が必要な機器に用いる光学素子に有用である。
100 電磁アクチュエータ
110 レンズ(光学素子、移動部)
120 磁石(移動部)
130、131、132 コイル
140 支持部材(移動部)
150 非磁性部材
161、162 封止部材
170 磁性部材
181、182 制止部材
190 磁石
200、300、400、500、600 電磁アクチュエータ
611、612 レンズ(光学素子)
621、622 磁石
631、632、633、634 コイル
641、642 支持部材
650 非磁性部材
661、662 封止部材
670 磁性部材
681、682、683、684 制止部材
AX 光軸
B1、B2、B3、B5 磁気回路
ES、ES6 密閉空間
F1、F2、F31、F32、F51、F52 コイルに働く力
Fm1、Fm2、Fm3、Fm5 磁石に働く力
110 レンズ(光学素子、移動部)
120 磁石(移動部)
130、131、132 コイル
140 支持部材(移動部)
150 非磁性部材
161、162 封止部材
170 磁性部材
181、182 制止部材
190 磁石
200、300、400、500、600 電磁アクチュエータ
611、612 レンズ(光学素子)
621、622 磁石
631、632、633、634 コイル
641、642 支持部材
650 非磁性部材
661、662 封止部材
670 磁性部材
681、682、683、684 制止部材
AX 光軸
B1、B2、B3、B5 磁気回路
ES、ES6 密閉空間
F1、F2、F31、F32、F51、F52 コイルに働く力
Fm1、Fm2、Fm3、Fm5 磁石に働く力
Claims (9)
- 移動可能な光学素子と、
前記光学素子に機械的に連結された磁石と、
前記磁石を覆う位置に固定して設置されるコイルと、
前記光学素子と前記コイルの間において前記光学素子の移動方向に沿って延びた非磁性部材と
を有し、
前記非磁性部材により、前記移動方向に沿った密閉空間が形成され、
前記密閉空間内に前記光学素子と前記磁石が設置され、
前記密閉空間外に前記コイルが設置され、
前記磁石からの磁束が形成する磁気回路が、前記密閉空間の内と外の境界、及び前記コイルを貫いていることを特徴とする電磁アクチュエータ。 - 前記コイルを覆う位置に磁性部材が固定設置され、
前記磁性部材が前記磁気回路を形成する一部になっていることを特徴とする請求項1に記載の電磁アクチュエータ。 - 前記磁石が前記移動方向に分極されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記コイルが複数のコイルであることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記コイルが巻き方向が反対となる領域が存在することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記光学素子の移動を規制する制止部材が前記非磁性部材に機械的に連結されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記光学素子が移動可能な範囲において、磁束を発生する前記磁石の一端が、前記コイル中の電流の向きが同じ部位に対向していることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記磁性部材の少なくとも一部が磁石であることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電磁アクチュエータ。
- 前記磁性部材の少なくとも一部が磁石であり、前記磁性部材の分極方向が、前記光学素子に機械的に連結された前記磁石の分極方向に対して反対であることを特徴とする請求項8に記載の電磁アクチュエータ。
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