JP6415805B2 - 電磁アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電磁アクチュエータに関するものである。

従来の電磁アクチュエータとして、例えば特許文献１に記載のカメラ用レンズ駆動装置が提案されている。
このカメラ用レンズ駆動装置は、断面コ字形状で円筒形を成すヨークと、ヨークが装着されるベースと、ヨークのコ字の内部に配置されたマグネットとコイルと、ヨークの内周側に配置され且つ外周に前記コイルが固定されたレンズ支持体と、内周側端部をレンズ支持体に取り付け外周側端部をヨークに取り付けた前側スプリングと後側スプリングとを備え、前側スプリングと後側スプリングは、レンズの光軸方向の前後でそれぞれレンズ支持体に取り付けてあり、コイルに通電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸方向に移動する。ここで、前側スプリングと後側スプリングは、それぞれ略環状の板ばねであり、環状の外周側端部と環状の内周側端部とを複数の腕部で連結してあり、各腕部は周方向の異なる位置に設けてあり、コイルに通電していない状態においてレンズ支持体をベースに向けて付勢力を付与して、レンズ支持体をベースに押圧している。
この構成によれば、カメラの携帯時における揺れや衝撃が生じた場合にもレンズ支持体に揺れやガタツキが生じ難く、耐衝撃性にすぐれた、カメラ用レンズ駆動装置を提供することができる。

特許３９５０１０３号公報

しかしながら、従来の電磁アクチュエータでは、少なくとも３点の離散的な位置に対象物を精確に停止させるには、ホール素子その他の外部センサが必要となるため、アクチュエータ全体の小型化が困難になるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化可能な簡易な構成で、３点以上の離散的な位置に対象物を精確に停止させ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、固定部と、固定部に固定されたコイルと、コイルの内側に配置され、固定部に対し相対的に移動する移動部と、固定部に固定され、移動部が第１方向に沿って移動することを規制することで移動部を第１の停止位置に停止させる第１規制部材と、固定部に固定され、移動部が第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制することで移動部を第２の停止位置に停止させる第２規制部材と、第１規制部材によって規制される位置と第２規制部材によって規制される位置の間の位置において移動部の移動を規制することで移動部を第３の停止位置に停止させる第３規制部材と、を有し、移動部は、コイルへの通電に応じて移動部が移動する力を移動部に付与する磁石を備え、第３規制部材は、移動部から、移動部の移動方向に沿った方向に所定以上の力を受けることにより変形する弾性部材であり、移動部を第１の停止位置に保持する第１保持部と、移動部を第２の停止位置に保持する第２保持部と、移動部を第３の停止位置に保持する第３保持部と、を有し、変形した第３規制部材と移動部を、第１保持部によって第１の停止位置に保持したとき、第１保持部と第３保持部は、移動部の移動方向で重ならないように配置され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、第３規制部材は、固定部及び移動部のどちらにも固定されない、又は、固定部及び移動部の一方にのみ固定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、移動部は、第１規制部材によって規制された第１停止位置、第２規制部材によって規制された第２停止位置、及び第３規制部材によって規制された第３停止位置の少なくとも一つの停止位置に保持されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータは、移動部を第１停止位置に保持する第１保持部と、移動部を第２停止位置に保持する第２保持部と、移動部を第３停止位置に保持する第３保持部と、を有し、変形した第３規制部材と移動部を、第１保持部によって第１停止位置に保持したとき、第１保持部と第３保持部は、移動部の移動方向で重ならないように配置されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、移動部は、磁性材により保持されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、移動部は、磁石により保持されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、第１規制部材、第２規制部材、及び第３規制部材の少なくとも１つが非磁性材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、第１規制部材、第２規制部材、及び第３規制部材の少なくとも１つが磁性材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、第１規制部材、第２規制部材、及び第３規制部材の少なくとも１つ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、移動部は、粘着材により保持されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、移動部は、機械的接触により保持されることが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータにおいて、移動部の移動を規制し、移動部の移動に伴い変形する、第１規制部材、第２規制部材、及び第３規制部材とは別の規制部材を複数有することが好ましい。

本発明に係る電磁アクチュエータは、小型化可能な簡易な構成で、３点以上の離散的な位置に対象物を精確に停止させることができるという効果を奏する。

（ａ）は第１実施形態における第３規制部材の構成を示す、光軸方向から見た平面図、（ｂ）は第１実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す、光軸を含む断面図である。 第２実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す、光軸を含む断面図である。 （ａ）は第１規制部材と第１保持部の関係を示す、図２のＩＩＩＡの方向から見た平面図、（ｂ）は第３規制部材と第３保持部の関係を示す、図２のＩＩＩＢの方向から見た平面図である。 第２実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示す、光軸を含む断面図である。 第３実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示す、光軸を含む断面図である。 第４実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示す、光軸を含む断面図である。 第５実施形態に係る電磁アクチュエータの動作を示す、光軸を含む断面図である。

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）
まず、第１実施形態に係る電磁アクチュエータについて、図１を参照しつつ説明する。
図１（ａ）は第１実施形態における第３規制部材５３の構成を示す平面図である。図１（ｂ）は第１実施形態に係る電磁アクチュエータ１０の構成を示す断面図である。図１（ａ）は、レンズ３０の光軸３０Ａからみた平面図、（ｂ）はレンズ３０の光軸３０Ａを含む断面図である。

図１（ｂ）に示すように、電磁アクチュエータ１０は、固定部１１と、コイル２０と、磁石４０及びレンズ３０を備えた移動部３５と、第１規制部材５１と、第２規制部材５２と、第３規制部材５３と、を有する。
固定部１１は、例えば円筒形状であって、その内周面１１Ｓに沿うように略円筒状のコイル２０が同心状に固定されている。コイル２０の内側には、略円筒状の磁石４０が、コイル２０に対して同心状に配置されている。磁石４０は、コイル２０への通電に応じ、移動部３５が固定部１１に対して相対的に移動する力を移動部３５へ付与する。磁石４０の移動方向は、レンズ３０の光軸３０Ａに沿っており、かつ、互いに反対向きの第１方向Ｆ又は第２方向Ｓであり、コイル２０への電流の通電方向に応じて変更される。
なお、固定部１１、コイル２０、及び磁石４０の形状は、固定部１１に対して移動部３５が相対的に移動可能であれば、円筒形状に限定されない。
また、図１においては、コイル２０と磁石４０の隙間を明示しているが、コイル２０と磁石４０の間隔は、磁石４０の移動を制限せず、かつ、移動部３５が光軸３０Ａに沿って移動するように設定されている。

磁石４０の内周面には、素子としてのレンズ３０が固定されており、磁石４０とともに光軸３０Ａに沿った、第１方向Ｆ又は第２方向Ｓに移動する。
ここで、素子としては、図１に示す形状以外のレンズ、撮像素子、フィルタその他の光学素子などを適用できる。

第１規制部材５１は、固定部１１の内周面１１Ｓに固定された略円板状部材であって、第１方向Ｆにおける磁石４０の移動軌道上に配置することによって、移動部３５が第１方向Ｆに沿って移動することを規制する。第２規制部材５２は、固定部１１の内周面１１Ｓに固定された略円板状部材であって、第２方向Ｓに沿って移動してきた移動部３５と当接することによって、移動部３５が第２方向Ｓに沿って移動することを規制する。

第３規制部材５３は、図１（ａ）に示すような、光軸３０Ａを中心とする渦巻状又は螺旋状のバネからなる弾性部材であり、固定部１１の内周面１１Ｓに対して、光軸３０Ａの方向において第１規制部材５１を設けた位置と第３規制部材５３を設けた位置の間の位置に外周面が固定されている。第３規制部材５３は、第１方向Ｆに沿って移動してきた移動部３５と当接することによって、移動部３５が第１方向Ｆに沿って移動することを規制する。第３規制部材５３は、移動部３５から、その移動方向に沿った方向に所定以上の力を受けることにより変形し、受ける力に応じた複数の位置で、移動部３５の移動を規制する。別言すると、第３規制部材５３は、移動部３５の運動エネルギー量により変形量が異なり、例えば、変形を保持する位置と、変形が復元された位置の２箇所以上の位置で移動部３５を規制して停止させる。このように第３規制部材５３を構成・配置したことにより、第３規制部材５３が、固定部１１と移動部３５の両方に拘束されず、設計自由度を高めることができる。

ここで、第１規制部材５１、第２規制部材５２、及び第３規制部材５３は、磁性材又は磁石で構成すると、移動部３５を規制した位置で磁石４０を吸着保持することが可能となる。
また、第１規制部材５１、第２規制部材５２、及び第３規制部材５３は、レンズ３０に対する光の入射・射出を可能とするために、所定の大きさの開口５１ａ、５２ａ、５３ａをそれぞれ有している。
さらに、第３規制部材５３は、第１方向Ｆに沿って変形し、複数の位置で移動部３５の移動を規制可能であれば、バネ以外の弾性部材（例えばゴム）で構成してもよい。

次に、電磁アクチュエータ１０の動作について説明する。
＜第２停止位置＞
移動部３５が第２方向Ｓに沿って移動するような向きの電流をコイル２０に通電すると、移動部３５は、第２規制部材５２に突き当たるまで移動し、第２規制部材５２によって移動を規制されて、その位置（第２停止位置）で停止する。
＜第３停止位置、第１停止位置＞
移動部３５が第１方向Ｆに沿って移動するような向きの電流を、所定量・所定時間コイル２０に通電すると、移動部３５は第３規制部材５３に突き当たるまで移動し、第３規制部材５３によって移動を規制されて、その位置（第３停止位置）で停止する。
これに対して、移動部３５を第３停止位置で停止させる場合に比べて、コイル２０への電流の印加時間を長く、又は、印加電流量を増やすと、移動部３５は第３規制部材５３を変形させつつ第１方向Ｆに沿ってさらに移動する。このとき、移動部３５は、第３規制部材５３を介して第１規制部材５１に突き当たるまで移動し、変形した第３規制部材５３及び第１規制部材５１によって移動を規制されて、その位置（第１停止位置）で停止する。
ここで、第１方向Ｆにおける第３規制部材５３の変形量は、移動部３５が第１停止位置にあるときより第３停止位置にあるときの方が小さい。
以上の構成及び動作によって、電磁アクチュエータ１０は、第１停止位置、第２停止位置、及び第３停止位置の離散的な３つの位置に移動部３５を精確に停止させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る電磁アクチュエータについて、図２〜図４を参照して説明する。
図２は、第２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って、レンズ１３０の光軸１３０Ａを含む断面図である。図３（ａ）は第１規制部材１５１と第１保持部１６１の関係を示す、図２のＩＩＩＡの方向から見た平面図、（ｂ）は第３規制部材１５３と第３保持部１６３の関係を示す、図２のＩＩＩＢの方向から見た平面図である。図３に示す水平面１００Ｈは、光軸１３０Ａが通る面であって、図２において紙面に垂直な面である。

図２に示す電磁アクチュエータ１００は、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３を備える点が、図１に示す電磁アクチュエータ１０と異なる。
図１に示す電磁アクチュエータ１０における、固定部１１と、コイル２０と、レンズ３０と、磁石４０と、第１規制部材５１と、第２規制部材５２と、第３規制部材５３とは、図２に示す電磁アクチュエータ１００における、固定部１１０と、コイル１２０と、レンズ１３０と、磁石１４０と、第１規制部材１５１と、第２規制部材１５２と、第３規制部材１５３とにそれぞれ対応するため、これらの詳細な説明は省略する。
光軸１３０Ａを有するレンズ１３０と磁石１４０とで移動部１３５を構成する点も、図１に示す電磁アクチュエータ１０と同様である。また、第１実施形態における第３規制部材５３と同様に、固定部１１０と移動部１３５の両方に拘束されず、設計の自由度を高めることができる。

第１保持部１６１は、第１規制部材１５１のコイル１２０に近い側面に固定されている。第１保持部１６１は、第１規制部材１５１によって第１方向Ｆに沿った移動が規制された、移動部１３５及び変形した第３規制部材１５３を、その位置（第１停止位置Ｉ（図４（ａ）））に保持する。
第２保持部１６２は、第２規制部材１５２のコイル１２０から遠い側面に固定されている。第２保持部１６２は、第２規制部材１５２に突き当たることによって第２方向Ｓに沿った移動が規制された移動部１３５を、その位置（第２停止位置ＩＩ（図４（ｂ）））に保持する。
第３保持部１６３は、第３規制部材１５３の第１規制部材１５１に近い側面に固定されている。第３保持部１６３は、第３規制部材１５３に突き当たることによって第１方向Ｆに沿った移動が規制された移動部１３５を、その位置（第３停止位置ＩＩＩ（図４（ｃ）））に保持する。この状態において、第３規制部材１５３は変形していない。
ここで、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３は、その少なくとも１つを、磁性材又は磁石で構成すると、磁力によって磁石１４０と互いに吸着しあうため移動部１３５を確実に保持できる。

図３に示すように、第１保持部１６１と第３保持部１６３は、水平面１００Ｈに関して互いに反対側に配置されている。第１保持部１６１と第３保持部１６３は、第３規制部材１５３が変形した状態でもこの関係を維持するように配置されている。別言すると、第１保持部１６１と第３保持部１６３は、変形した第３規制部材１５３と移動部１３５を、第１保持部１６１によって第１停止位置に保持したとき、移動部１３５の移動方向に直交する平面上で重ならないように配置されている。さらに、少なくとも第３規制部材１５３が変形した状態において、第１保持部１６１及び第３保持部１６３のそれぞれと移動部１３５との距離が同じになるように各部材を配置している。
第１保持部１６１及び第３保持部１６３をこのように配置することにより、第１保持部１６１と第３保持部１６３が移動部１３５を保持する力を個別に調整できる。また、第１保持部１６１と移動部１３５の間に第３保持部１６３が存在する構成にした場合、移動部１３５に対する第１保持部１６１の保持力が弱くなるが、上述のように移動方向に直交する平面上で重ならないように配置しているため、第１保持部１６１によって移動部１３５を保持する力を確保することができる。

なお、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３の少なくとも１つを粘着材で構成し、その粘着力によって移動部１３５を脱離可能に保持する構成としてもよい。この場合、第３保持部１６３としての粘着材は、第３規制部材１５３のコイル１２０に近い側面に配置することが好ましい。また、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３の少なくとも１つを、機械的接触によって移動部１３５を保持する部材で構成してもよい。このような部材としては、例えば面ファスナを挙げることができる。
さらにまた、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３は、磁性材と、磁石と、粘着材と、機械的接触によって移動部１３５を保持する部材と、を組み合わせて構成してもよい。
ここで、第１規制部材１５１、第２規制部材１５２、及び第３規制部材１５３は、その少なくとも１つを、非磁性の部材で構成することができる。非磁性の部材で構成すると、移動部１３５の駆動力を得やすくなる。

つづいて、図４を参照して、電磁アクチュエータ１００の動作について説明する。図４は、電磁アクチュエータ１００の動作を示す断面図であって、レンズ１３０の光軸１３０Ａを含む断面図である。図４（ａ）は、移動部１３５が第１停止位置Ｉで保持されている状態を示す図、（ｂ）は、移動部１３５が第２停止位置ＩＩで保持されている状態を示す図、（ｃ）は、移動部１３５が第３停止位置ＩＩＩで保持されている状態を示す図である。
ここでは、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３が磁性材料で構成されている場合について説明する。

＜第２停止位置＞
移動部１３５が第２方向Ｓに沿って移動するような向きの電流をコイル１２０に通電すると、移動部１３５は、第２規制部材１５２に突き当たるまで移動し、第２規制部材１５２によって移動を規制されて、その位置（第２停止位置ＩＩ（図４（ｂ）））で停止する。移動部１３５が第２停止位置ＩＩにあるとき、磁石１４０と、磁性材料からなる第２保持部１６２とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル１２０に電流を印加しない無通電状態で移動部１３５を第２停止位置ＩＩに保持することができる。

＜第３停止位置、第１停止位置＞
移動部１３５が第１方向Ｆに沿って移動するような向きの電流を、所定量・所定時間コイル１２０に通電すると、移動部１３５は第３規制部材１５３に突き当たるまで移動し、第３規制部材１５３によって移動を規制されて、その位置（第３停止位置ＩＩＩ（図４（ｃ）））で停止する。移動部１３５が第３停止位置ＩＩＩにあるとき、磁石１４０と、磁性材料からなる第３保持部１６３とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル１２０に電流を印加しない無通電状態で移動部１３５を第３停止位置ＩＩＩに保持することができる。

移動部１３５を第３停止位置で停止させる場合に比べて、コイル１２０への電流の印加時間を長く、又は、印加電流量を増やすと、移動部１３５は第３規制部材１５３を変形させつつ第１方向Ｆに沿ってさらに移動する。このとき移動部１３５は、第３規制部材１５３を介して第１規制部材１５１に突き当たるまで移動し、変形した第３規制部材１５３及び第１規制部材１５１によって移動を規制されて、その位置（第１停止位置Ｉ（図４（ａ）））で停止する。移動部１３５が第１停止位置Ｉにあるとき、磁石１４０と、磁性材料からなる第１保持部１６１とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル１２０に電流を印加しない無通電状態で移動部１３５を第１停止位置Ｉに保持することができる。
ここで、第１方向Ｆにおける第３規制部材１５３の変形量は、移動部１３５が第１停止位置Ｉにあるときより第３停止位置ＩＩＩにあるときの方が小さい。
以上の構成及び動作によって、電磁アクチュエータ１００は、第１停止位置Ｉ、第２停止位置ＩＩ、及び第３停止位置ＩＩＩの離散的な３つの位置に移動部１３５を精確に停止させることができる。

従来の一般的なＶＣＭ（ボイスコイルモータ）は、常時通電することによって位置を制御しているため、電力消費・発熱・外乱ノイズによる制御不良の点で問題がある。それに対し、第２実施形態に係る電磁アクチュエータ１００では、第１保持部１６１、第２保持部１６２、及び第３保持部１６３を設けたことにより、無通電で移動部１３５の保持が可能となり、これにより、電力消費及び発熱を抑えることができ、また、常時制御が不要となることから外乱ノイズへの耐性が高まる。

また、従来の一般的なＶＣＭにおいて、無通電で離散的な位置に移動部１３５を保持しようとした場合、その保持位置は、１つの移動方向について１点に限定されており、さらに任意の点に移動部１３５を停止させるには、位置センサと保持機構が必要となっていた。つまり、従来の一般的なＶＣＭの構成では、離散的なあらかじめ決められた３点以上の保持位置を、位置センサを用いず実現することは困難であった。これに対して、第２実施形態に係る電磁アクチュエータ１００によれば、位置センサを用いない簡単かつ小型の構成により、無通電で離散的な３点以上の位置で移動部１３５を規制保持することが可能である。

（第３実施形態）
図５を参照して、第３実施形態に係る電磁アクチュエータについて説明する。図５は、第３実施形態に係る電磁アクチュエータ２００の動作を示す断面図であり、レンズ２３０の光軸２３０Ａを含む断面図である。図５（ａ）は、移動部２３５が第１停止位置Ｉで保持されている状態を示す図、（ｂ）は、移動部２３５が第２停止位置ＩＩで保持されている状態を示す図、（ｃ）は、移動部２３５が第３停止位置ＩＩＩで保持されている状態を示す図である。

第３実施形態に係る電磁アクチュエータ２００においては、（１）第３規制部材１５３に代えて第３規制部材２５３を用いている点、並びに、（２）第１保持部１６１及び第３保持部１６３に代えて円板状の第１保持部２６１を用いている点が第２実施形態に係る電磁アクチュエータ１００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１００と同様であって、固定部２１０と、コイル２２０と、レンズ２３０と、磁石２４０と、第１規制部材２５１と、第２規制部材２５２と、第２保持部２６２とは、第２実施形態に係る電磁アクチュエータ１００における、固定部１１０と、コイル１２０と、レンズ１３０と、磁石１４０と、第１規制部材１５１と、第２規制部材１５２と、第２保持部１６２とにそれぞれ対応するため、これらの詳細な説明は省略する。

第３規制部材２５３は、光軸２３０Ａに中心軸を一致させるように配置した円筒型のコイルばねであって、その中心軸に沿った方向の一端が移動部２３５の軸方向の一端面に固定され、レンズ２３０の光軸２３０Ａに沿った方向に伸縮可能である。第３規制部材２５３は移動部２３５に固定されているため、移動部２３５とともに第１方向Ｆ又は第２方向Ｓに移動する。
第１保持部２６１は、第１規制部材２５１のコイル２２０に近い側面に固定されている。第１保持部２６１は、第１規制部材２５１によって第１方向Ｆに沿った移動が規制された、移動部２３５及び変形した第３規制部材２５３を、その位置（第１停止位置Ｉ（図５））に保持する。

図５を参照して、電磁アクチュエータ２００の動作について説明する。ここでは、第１保持部２６１及び第２保持部２６２が磁性材料で構成されている場合について説明する。
＜第２停止位置＞
移動部２３５が第２方向Ｓに沿って移動するような向きの電流をコイル２２０に通電すると、移動部２３５は、第２規制部材２５２に移動部２３５が突き当たるまで移動し、第２規制部材２５２によって移動を規制されて、その位置（第２停止位置ＩＩ（図５（ｂ）））で停止する。移動部２３５が第２停止位置ＩＩにあるとき、磁石２４０と、磁性材料からなる第２保持部２６２とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル２２０に電流を印加しない無通電状態で移動部２３５を第２停止位置ＩＩに保持することができる。

＜第３停止位置、第１停止位置＞
移動部２３５が第１方向Ｆに沿って移動するような向きの電流を、所定量・所定時間コイル２２０に通電すると、移動部２３５は第３規制部材２５３とともに移動する。第３規制部材２５３が第１保持部２６１に突き当たるまで移動すると、移動部２３５は、第１保持部２６１を介して第１規制部材２５１によって移動を規制されて、その位置（第３停止位置ＩＩＩ）（図５（ｃ））で停止する。移動部２３５が第３停止位置ＩＩＩにあるとき、磁石２４０と、磁性材料からなる第１保持部２６１とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル２２０に電流を印加しない無通電状態で移動部２３５を第３停止位置ＩＩＩに保持することができる。

移動部２３５を第３停止位置ＩＩＩで停止させる場合に比べて、コイル２２０への電流の印加時間を長く、又は、印加電流量を増やすと、移動部２３５は、第１保持部２６１に当接した第３規制部材２５３を変形させつつ第１方向Ｆに沿ってさらに移動する。このとき移動部２３５は、コイル２２０への印加電流に応じて、第３規制部材２５３を収縮変形させつつ移動し、第３規制部材２５３の弾性力に対応した第１停止位置Ｉ（図５（ａ））で移動を規制されて停止する。移動部２３５が第１停止位置Ｉにあるとき、磁石２４０と、磁性材料からなる第１保持部２６１とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル２２０に電流を印加しない無通電状態で移動部２３５を第１停止位置Ｉに保持することができる。
ここで、第１方向Ｆにおける第３規制部材２５３の変形量は、移動部２３５が第１停止位置Ｉにあるときより第３停止位置ＩＩＩにあるときの方が小さい。
以上の動作によって、電磁アクチュエータ２００は、第１停止位置Ｉ、第２停止位置ＩＩ、及び第３停止位置ＩＩＩの離散的な３つの位置に移動部２３５を精確に停止させることができる。
なお、その他の構成、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６を参照して、第４実施形態に係る電磁アクチュエータについて説明する。図６は、第４実施形態に係る電磁アクチュエータ３００の動作を示す断面図であり、レンズ３３０の光軸３３０Ａを含む断面図である。図６（ａ）は、移動部３３５が第１停止位置Ｉで保持されている状態を示す図、（ｂ）は、移動部３３５が第２停止位置ＩＩで保持されている状態を示す図、（ｃ）は、移動部３３５が第３停止位置ＩＩＩで保持されている状態を示す図である。

第４実施形態に係る電磁アクチュエータ３００においては、第３規制部材２５３に代えて第３規制部材３５３を用いている点が第３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３実施形態に係る電磁アクチュエータ２００と同様であって、固定部３１０と、コイル３２０と、レンズ３３０と、磁石３４０と、第１規制部材３５１と、第２規制部材３５２と、第１保持部３６１と、第２保持部３６２とは、電磁アクチュエータ２００における、固定部２１０と、コイル２２０と、レンズ２３０と、磁石２４０と、第１規制部材２５１と、第２規制部材２５２と、第１保持部２６１と、第２保持部２６２とにそれぞれ対応するため、これらの詳細な説明は省略する。

第３規制部材３５３は、円錐コイルばねであって、その中心軸に沿った方向の端部のうち、平均径が大きい方の端部が固定部３１０の内周面３１０Ｓに対して、径方向の一定の圧力で接触するように配置される。これにより、第３規制部材３５３は、光軸３３０Ａに中心軸を一致させた状態で光軸３３０Ａに沿って移動及び伸縮が可能になっている。また、第３規制部材３５３の中心軸に沿った方向の端部のうち、平均径が小さい方の端部は、径方向において、移動部３３５の端面に接触可能な位置に配置されている。したがって、第３規制部材３５３は、固定部３１０及び移動部３３５のいずれにも固定されていない。第３規制部材３５３が固定されていないため設計の自由度が高まる。

図６を参照して、電磁アクチュエータ３００の動作について説明する。ここでは、第１保持部３６１及び第２保持部３６２が磁性材料で構成されている場合について説明する。
＜第２停止位置＞
移動部３３５が第２方向Ｓに沿って移動するような向きの電流をコイル３２０に通電すると、移動部３３５は、第２規制部材３５２に突き当たるまで移動し、第２規制部材３５２によって移動を規制されて、その位置（第２停止位置ＩＩ（図６（ｂ）））で停止する。移動部３３５が第２停止位置ＩＩにあるとき、磁石３４０と、磁性材料からなる第２保持部３６２とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル３２０に電流を印加しない無通電状態で移動部３３５を第２停止位置ＩＩに保持することができる。

＜第３停止位置、第１停止位置＞
移動部３３５が第１方向Ｆに沿って移動するような向きの電流を、所定量・所定時間コイル３２０に通電すると、移動部３３５は第３規制部材３５３に当接した後は第３規制部材３５３とともに移動する。第３規制部材３５３が第１規制部材３５１に突き当たるまで移動すると、移動部３３５は、第１規制部材３５１によって移動を規制されて、その位置（第３停止位置ＩＩＩ（図６（ｃ）））で停止する。この場合、第３規制部材３５３は、変形を起こしていない。移動部３３５が第３停止位置ＩＩＩにあるとき、磁石３４０と、磁性材料からなる第１保持部３６１とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル３２０に電流を印加しない無通電状態で移動部３３５を第３停止位置ＩＩＩに保持することができる。

移動部３３５を第３停止位置ＩＩＩで停止させる場合に比べて、コイル３２０への電流の印加時間を長く、又は、印加電流量を増やすと、移動部３３５は、第１規制部材３５１に当接した第３規制部材３５３を変形させつつ第１方向Ｆに沿ってさらに移動する。このとき移動部３３５は、コイル３２０への印加電流に応じて第３規制部材３５３を収縮変形させつつ移動し、第３規制部材３５３の弾性力に対応した第１停止位置Ｉ（図６（ａ））で移動を規制されて停止する。移動部３３５が第１停止位置Ｉにあるとき、磁石３４０と、磁性材料からなる第１保持部３６１とが磁力によって互いに引きつけあうため、コイル３２０に電流を印加しない無通電状態で移動部３３５を第１停止位置Ｉに保持することができる。
ここで、第１方向Ｆにおける第３規制部材３５３の変形量は、移動部３３５が第１停止位置Ｉにあるときより第３停止位置ＩＩＩにあるときの方が小さい。
以上の動作によって、電磁アクチュエータ３００は、第１停止位置Ｉ、第２停止位置ＩＩ、及び第３停止位置ＩＩＩの離散的な３つの位置に移動部３３５を精確に停止させることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、第３実施形態と同様である。
また、第３規制部材としては、第３実施形態の第３規制部材２５３及び第４実施形態の第３規制部材３５３以外の形状のバネ、例えば、樽型や鼓型のバネを用いることもできる。

（第５実施形態）
図７を参照して、第５実施形態に係る電磁アクチュエータについて説明する。図７は、第５実施形態に係る電磁アクチュエータ４００の動作を示す断面図であり、レンズ４３０の光軸４３０Ａを含む断面図である。図７（ａ）は、移動部４３５が第２停止位置ＩＩで保持されている状態を示す図、（ｂ）は、移動部４３５が第４停止位置ＩＶで保持されている状態を示す図である。

第５実施形態に係る電磁アクチュエータ４００においては、（１）第４規制部材４５４を設けている点、（２）第２保持部４６２を第２規制部材４５２のコイル４２０に近い側面に設けている点、及び、（３）第４保持部４６４を設けている点が第２実施形態に係る電磁アクチュエータ１００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１００と同様であって、固定部４１０と、コイル４２０と、レンズ４３０と、磁石４４０と、第１規制部材４５１と、第２規制部材４５２と、第３規制部材４５３と、第１保持部４６１と、第３保持部４６３とは、電磁アクチュエータ１００における、固定部１１０と、コイル１２０と、レンズ１３０と、磁石１４０と、第１規制部材１５１と、第２規制部材１５２と、第３規制部材１５３と、第１保持部１６１と、第３保持部１６３とにそれぞれ対応するため、これらの詳細な説明は省略する。

第４規制部材４５４は、第３規制部材４５３と同様に、光軸４３０Ａを中心とする渦巻状又は螺旋状のバネからなる弾性部材であり、固定部４１０の内周面４１０Ｓに対して、光軸４３０Ａの方向において第２規制部材４５２を設けた位置と第３規制部材４５３を設けた位置の間の位置に外周面が固定されている。第４規制部材４５４は、第２方向Ｓに沿って移動してきた磁石４４０と当接することによって、移動部４３５が第２方向Ｓに沿って移動することを規制する。第４規制部材４５４は、移動部４３５から、その移動方向に沿った方向に所定以上の力を受けることにより変形し、受ける力に応じた複数の位置で、移動部４３５の移動を規制する。別言すると、第４規制部材４５４は、移動部４３５の運動エネルギー量により変形量が異なり、例えば、変形を保持する位置と、変形が復元された位置の２箇所以上の位置で移動部４３５を規制して停止させる。

第２保持部４６２は、第２規制部材４５２のコイル４２０に近い側面に固定されている。第２保持部４６２は、第２規制部材４５２に突き当たることによって第２方向Ｓに沿った移動が規制された、移動部４３５及び変形した第４規制部材４５４を、その位置（第２停止位置ＩＩ（図７（ａ）））に保持する。
第４保持部４６４は、第４規制部材４５４の第２規制部材４５２に近い側面に固定されている。第４保持部４６４は、第４規制部材４５４に突き当たることによって第２方向Ｓに沿った移動が規制された移動部４３５を、その位置（第４停止位置ＩＶ（図７（ｂ）））に保持する。
ここで、第２保持部４６２及び第４保持部４６４は、磁性材又は磁石で構成すると、磁力によって磁石４４０と互いに吸着しあうため移動部４３５を確実に保持できる。

また、第２保持部４６２と第４保持部４６４は、第２実施形態の第１保持部１６１と第３保持部１６３の位置関係と同様に、光軸４３０Ａが通る水平面（図７の紙面に垂直な面）に関して互いに反対側に配置されている。第２保持部４６２と第４保持部４６４は、第４規制部材４５４が変形した状態でもこの関係を維持するように配置されている。

第１停止位置Ｉと第３停止位置ＩＩＩについては、図示しないが、第２実施形態（図４（ａ）、（ｃ））と同様である。より具体的には次のとおりである。
第１保持部４６１は、第１規制部材４５１によって第１方向Ｆに沿った移動が規制された、移動部４３５及び変形した第３規制部材４５３を、その位置（第１停止位置Ｉ（図４（ａ）参照））に保持する。また、第３保持部４６３は、第３規制部材４５３に突き当たることによって第１方向Ｆに沿った移動が規制された移動部４３５を、その位置（第３停止位置ＩＩＩ（図４（ｃ）参照））に保持する。
以上の構成及び動作によって、電磁アクチュエータ４００は、第１停止位置Ｉ、第２停止位置ＩＩ、第３停止位置ＩＩＩ、第４停止位置ＩＶの離散的な４つの位置に移動部４３５を精確に停止させることができる。
ここで、第１方向Ｆにおける第３規制部材４５３の変形量は、移動部４３５が第１停止位置Ｉにあるときより第３停止位置ＩＩＩにあるときの方が小さい。また、第２方向Ｓにおける第４規制部材４５４の変形量は、移動部４３５が第２停止位置ＩＩにあるときより第４停止位置ＩＶにあるときの方が小さい。
なお、その他の構成、作用、効果については、第２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、小型化可能な簡易な構成で３点以上の離散的な位置に対象物を精確に停止させる点で有用である。

１０、１００、２００、３００、４００ 電磁アクチュエータ
１１、１１０、２１０、３１０、４１０ 固定部
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ コイル
３０、１３０、２３０、３３０、４３０ レンズ（素子）
３０Ａ、１３０Ａ、２３０Ａ、３３０Ａ、４３０Ａ 光軸
３５、１３５、２３５、３３５、４３５ 移動部
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 磁石
５１、１５１、２５１、３５１、４５１ 第１規制部材
５２、１５２、２５２、３５２、４５２ 第２規制部材
５３、１５３、２５３、３５３、４５３ 第３規制部材
４５４ 第４規制部材
１６１、２６１、３６１、４６１ 第１保持部
１６２、２６２、３６２、４６２ 第２保持部
１６３、４６３ 第３保持部
４６４ 第４保持部
Ｉ 第１停止位置
ＩＩ 第２停止位置
ＩＩＩ 第３停止位置
ＩＶ 第４停止位置
Ｆ 第１方向（移動方向）
Ｓ 第２方向（移動方向）

Claims (11)

1. 固定部と、
   前記固定部に固定されたコイルと、
   前記コイルの内側に配置され、前記固定部に対し相対的に移動する移動部と、
   前記固定部に固定され、前記移動部が第１方向に沿って移動することを規制することで前記移動部を第１の停止位置に停止させる第１規制部材と、
   前記固定部に固定され、前記移動部が前記第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制することで前記移動部を第２の停止位置に停止させる第２規制部材と、
   前記第１規制部材によって規制される位置と前記第２規制部材によって規制される位置の間の位置において前記移動部の移動を規制することで前記移動部を第３の停止位置に停止させる第３規制部材と、
   を有し、
   前記移動部は、前記コイルへの通電に応じて前記移動部が移動する力を前記移動部に付与する磁石を備え、
   前記第３規制部材は、前記移動部から、前記移動部の移動方向に沿った方向に所定以上の力を受けることにより変形する弾性部材であり、
   前記移動部を前記第１の停止位置に保持する第１保持部と、
   前記移動部を前記第２の停止位置に保持する第２保持部と、
   前記移動部を前記第３の停止位置に保持する第３保持部と、
   を有し、
   変形した前記第３規制部材と前記移動部を、前記第１保持部によって前記第１の停止位置に保持したとき、前記第１保持部と前記第３保持部は、前記移動部の移動方向で重ならないように配置されることを特徴とする電磁アクチュエータ。
2. 前記第３規制部材は、前記固定部及び前記移動部のどちらにも固定されない、又は、前記固定部及び前記移動部の一方にのみ固定された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。
3. 前記移動部は、前記第１規制部材によって規制された第１の停止位置、前記第２規制部材によって規制された第２の停止位置、及び前記第３規制部材によって規制された第３の停止位置の少なくとも一つの停止位置に保持され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。
4. 前記移動部は、磁性材により保持されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
5. 前記移動部は、磁石により保持されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
6. 前記第１規制部材、前記第２規制部材、及び前記第３規制部材の少なくとも１つが非磁性材であ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。
7. 前記第１規制部材、前記第２規制部材、及び前記第３規制部材の少なくとも１つが磁性材であ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。
8. 前記第１規制部材、前記第２規制部材、及び前記第３規制部材の少なくとも１つが磁石であ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。
9. 前記移動部は、粘着剤により保持されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
10. 前記移動部は、機械的接触により保持されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
11. 前記移動部の移動を規制し、前記移動部の移動に伴い変形する、前記第１規制部材、前記第２規制部材、及び前記第３規制部材とは別の規制部材を複数有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。

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