JP2001352743A - ２軸駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型に構成した場合でも撮像手段を駆動する
ために必要なトルクを十分得ることができる２軸駆動装
置を提供する。 【解決手段】 第１アクチュエータ１５を、円弧状に形
成されたコア２４にコイル２５を巻装してなるステータ
部材２６を２組備えるステータ２３と、軸１６方向に対
して垂直方向に延設される取付け部材２１の先端部に配
置されるマグネット２０を備え、回動自在に支持されて
なるロータ２２とで構成し、ステータ２６のコイルとロ
ータ２２のマグネット２０とを、駆動軸１６方向におい
て重なるように配置した。具体的には、ステータ部材２
６を所定の間隔を有して平行に２つ配置し、ロータ２２
のマグネット２０を、それら２つのステータ部材２６の
間に配置する。第２アクチュエータ２９についても、第
１アクチュエータ１５と略同様に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２つのアクチュエ
ータを備え、回転軸に取り付けられている撮像装置を２
軸方向に回動するように構成される２軸駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】２軸駆動装置の従来構成例を図６に示す
（但し、１軸分のみ）。リング状のハウジング１の内周
部には、やはりリング状に形成されてなるステータコア
２が配置されている。そのステータコア２の上方側及び
下方側には、コイル３が巻装されている。ハウジング１
内周の中心部には、図示しない軸受けによって回転可能
に支持されているシャフト４が貫通しており、シャフト
４の外周部には、マグネット５Ｎ，５Ｓが互いに１８０
度異なる位置に取り付けられ、コイル３と対向するよう
になっている。尚、マグネット５Ｎは、コイル３側がＮ
極を示すように配置されており、コイル５Ｓは、コイル
３側がＳ極を示すように配置されている。

【０００３】そして、シャフト４の先端部には、図示し
ないカメラが取り付けられており、ステータのコイル３
に通電を行うことによってカメラはシャフト４と共に回
動されるようになっている。また、略同一に構成された
駆動装置が、ハウジング１自体を駆動対象とするように
配置されており、カメラをシャフト４と直交するもう１
つの軸方向に回動させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】斯様に構成された従来
の２軸駆動装置では、アクチュエータの外形寸法半径Ｒ
に対して発生トルクに寄与する有効半径ｒが小さくなっ
ている。そのため、小形化を図ろうとするとカメラを駆
動するために必要なトルクを得ることができなくなると
いう問題があった。本発明は上記事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、小型に構成した場合でも撮像
手段を駆動するために必要なトルクを十分得ることがで
きる２軸駆動装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の２軸駆動装置は、２つのアクチュエ
ータを備え、駆動軸に取り付けられている撮像装置を２
軸方向に回動するように構成されるものにおいて、前記
２つのアクチュエータの少なくとも一方は、夫々がロー
タ及びステータの何れかを構成するコアに巻装されたコ
イル及びマグネットについて、駆動軸方向において重な
るように配置されていることを特徴とする。

【０００６】即ち、従来のアクチュエータは、ステータ
の内周側にロータのマグネットが位置する構成であるた
め、発生トルクに寄与する有効半径がアクチュエータの
外形寸法半径よりも小さくならざるを得ない。これに対
して、請求項１のように構成すれば、コイルとマグネッ
トとが駆動軸方向において重なるように配置されること
で、前記有効半径がアクチュエータの外形寸法半径に略
等しくなるように構成することが可能となる。従って、
全体を小形化する場合でも、従来構成に比較してより大
きなトルクが得られるようになる。

【０００７】この場合、請求項２に記載したように、ス
テータを、磁性材料によって円弧状に形成されたコアに
コイルを巻装して構成し、ロータを、軸方向に対して垂
直となる方向に延設される取り付け部材の先端部に配置
されるマグネットを有する構成にすると良い。

【０００８】斯様に構成すれば、ステータ側にコイルを
配置し、ロータ側にマグネットを配置することで、コイ
ルに対する給電は固定側で行えば良いので、配線の引き
回しなどが容易となる。

【０００９】また、請求項３に記載したように、ステー
タを、所定の間隔を有して平行に２つ配置し、ロータの
マグネットを、前記２つのステータの間に配置すると良
い。斯様に構成すれば、ロータのマグネットが発生する
磁束を両側に配置された２つのステータに作用させるこ
とができるので、ロータの駆動が安定した状態で行われ
るようになる。

【００１０】また、請求項４に記載したように、コイル
を、コアの中央部分に、該コアの周長の略１／２の範囲
で巻装するのが好ましい。例えば、ロータのマグネット
が、ステータのコイル巻装範囲の中央に位置していると
すると、マグネットから発生した磁束は、コイル巻装範
囲の中央側を通過した後巻装範囲の両端側を経由してリ
ターンする。このため、巻装範囲の中央側と両端側とで
は磁束の方向が反対になることから、巻装範囲の両端側
で発生するトルクは、同中央側で発生するトルクを打ち
消すように作用する。即ち、コイルの巻装範囲を広くし
たとしても、大きなトルクを発生させることはできな
い。従って、請求項４に記載したように、コイルを比較
的狭い範囲に集中させて巻装することによって、巻装範
囲の両端側で発生するトルクの相殺成分を低下させるこ
とができる。

【００１１】更に、請求項５に記載したように、コイル
を、巻装範囲の中央部分が相対的に厚くなるように、且
つ、巻装範囲の両端部分が相対的に薄くなるように巻装
すると良い。斯様に構成すれば、マグネットから発生し
た磁束は、中央側のより厚く巻かれたコイル部分を通過
した後、両端側の薄く巻かれたコイル部分を経由してリ
ターンするので、巻装範囲の中央部分で発生するトルク
を相対的に大きく、且つ、巻装範囲の両端部分で発生す
るトルクを相対的に小さくすることができる。従って、
その両端部分において発生するトルクの相殺成分を低下
させ、結果としてより大きなトルクが得られるようにな
る。

【００１２】また、請求項６に記載したように、コイル
は、ロータの回動変位角度の４５度に相当する範囲に、
マグネットの駆動方向寸法を加えた範囲まで巻装すると
良い。斯様に構成すれば、実用的に有効なトルクが得ら
れる範囲でロータが駆動される。

【００１３】更にまた、請求項７に記載したように、コ
アを、４５％パーマロイで構成するのが好ましい。斯様
に構成すれば、高透磁率材料でコアを形成することで、
磁束密度を高めてより大きなトルクを発生させることが
できる。

【００１４】加えて、請求項８に記載したように、マグ
ネットを、Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ系希土類によって構成するの
が好適である。斯様に構成すれば、マグネットより強い
磁力（磁界）を発生させることで、トルクを一層向上さ
せることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例につい
て、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、２軸駆
動装置の外観構成を示す斜視図であり、図２（ａ）は同
平面図，図２（ｂ）は同正面図である。基台１１上に
は、２本の支持体１２，１２が立設されている。中空半
球状の駆動体１３は、球の極に当たる部位に駆動軸１
４，１４が設けられており、それらの駆動軸１４，１４
が２本の支持体１２，１２によって回動可能に支持され
ている。

【００１６】駆動体１３の内部には、第１アクチュエー
タ１５が配設されている。図３（ａ）は、第１アクチュ
エータ１５の一部を透視した側面図，図３（ｂ）は、図
３（ａ）におけるＡ−Ａ′の断面図である。駆動体１３
の内底部には、第１アクチュエータ１５の駆動軸１６を
下端側で回転自在に支持する軸受け１７が取り付けられ
ている。また、駆動体１３の内側部上端側には、中心方
向に延設されて駆動軸１６を上端側で回転自在に支持す
る軸受け１８が取り付けられている。

【００１７】駆動軸１６の軸受け１７，１８の間に位置
する部分には、上方の円盤部１９ａと円柱の一部を軸方
向に切除した形状をなす柱部１９ｂとからなる軸体１９
が配置されている。２つのマグネット２０Ｎ，２０Ｓの
取付け部材２１は、略Ｕ字型の両端にフランジ部を有し
た形状をなしており、そのＵ字の外底部にはヨーク５０
がねじ止めにより取り付けられており、ヨーク５０の上
下にマグネット２０Ｎ，２０Ｓが接着などによって夫々
取り付けられている。

【００１８】マグネット２０Ｎ，２０Ｓは、Ｎｅ・Ｆｅ
・Ｂ系希土類を材料として構成されており、マグネット
２０Ｎは軸先端方向がＮ極となるように、マグネット２
０Ｓは軸後端方向がＳ極となるように配置されている。
そして、取付け部材２１は、そのフランジ部が柱部１９
ｂの一側面にねじ止めによって固定されている。尚、駆
動軸１６，軸体１９，マグネット２０及び取付け部材２
１は、ロータ２２を構成している。

【００１９】一方、ステータ２３は、駆動体１３の内壁
に沿うように円弧状に形成されたコア２４にコイル２５
を巻装したステータ部材２６を２組備えて構成されてい
る。これらのステータ部材２６は、駆動体１３の内壁に
配置された取付け部材５１によって支持されている。コ
ア２４は、４５％パーマロイを材料として構成されてお
り、コイル２５は、コア２４の中央部分に、該コア２４
の周長Ｌの略１／２の範囲で巻装されている。また、そ
れと同時に、コイル２５は、ロータ２２の回動変位角度
の４５度に相当する範囲にマグネット２０の幅寸法Ｗを
加えた範囲まで巻装されるよう、コア２４の弧長と共に
調整されている。そして、２つのステータ部材２６は、
ハウジング２７により、ロータ２２のマグネット２０
Ｎ，２０Ｓを上下から挟むようにして駆動体１３の内壁
に取付け部材５１を介して固定されている。以上が第１
アクチュエータ１５を構成している。また、第１アクチ
ュエータ１５の駆動軸１６の先端には、視線が図１の正
面を向く方向でＣＣＤカメラ（撮像装置）２８が取付け
固定されている。

【００２０】また、駆動体１３の外底部と基台１１との
間には、第２アクチュエータ２９のロータ３０及びステ
ータ３１が、第１アクチュエータ１５のロータ２２及び
ステータ２３と略同様に構成されている。即ち、駆動体
１３の外底部には、２つのマグネット３２Ｎ，３２Ｓの
取付け部材３３が取付けられてロータ３０を構成してい
る。

【００２１】一方、基台１１上には、駆動体１３の外壁
に沿って円弧状に形成されたコア３４にコイル３５を巻
装した２組のステータ部材３６が、ロータ３０のマグネ
ット３２Ｎ，３２Ｓを上下から挟むようにしてハウジン
グ３７により取付け固定されている。以上が第２アクチ
ュエータ２９を構成している。

【００２２】次に、本実施例の作用について説明する。
例えば図３（ｂ）において、マグネット２０Ｎ，２０Ｓ
より発生する磁束Ｂは、上方のコイル２５の下面側，下
方のコイル２５の上面側を他の部位よりも多く貫いてい
る。従って、第１アクチュエータ１５のコイル２５に矢
印で示す方向の電流Ｉを流すと、ロータ２２は、紙面の
奥側方向に変位するように駆動される。この場合、第１
アクチュエータ１５の駆動軸１６は反時計回りに回動す
るので、ＣＣＤカメラ２８も、図１中のＡ軸（駆動軸１
６）を中心として反時計回りに回動される。そして、コ
イル２５の通電方向を逆にすれば、ＣＣＤカメラ２８は
Ａ軸を中心として時計回りに回動される。また、電流Ｉ
の大きさによってトルクを調整することができる。

【００２３】一方、図２（ｂ）において、第２アクチュ
エータ２９のコイル３５に矢印方向に通電すれば、上述
した場合と同様にして、ロータ３０は紙面の奥側方向に
変位するように駆動されるので、第２アクチュエータ２
９の駆動軸１３は反時計回りに回動し、ＣＣＤカメラ２
８も、図１中のＢ軸（駆動軸１４）を中心として俯角方
向に回動される。そして、コイル３５の通電方向を逆に
すれば、ＣＣＤカメラ２８はＢ軸を中心として仰角方向
に回動される。

【００２４】以上のように本実施例によれば、第１アク
チュエータ１５を、円弧状に形成されたコア２４にコイ
ル２５を巻装してなるステータ部材２６を２組備えるス
テータ２３と、軸１６方向に対して垂直方向に延設され
る取付け部材２１の先端部に配置されるマグネット２０
を備え、回動自在に支持されてなるロータ２２とで構成
し、ステータ２６のコイルとロータ２２のマグネット２
０とを、駆動軸１６方向において重なるように配置し
た。具体的には、ステータ部材２６を所定の間隔を有し
て平行に２つ配置し、ロータ２２のマグネット２０を、
それら２つのステータ部材２６の間に配置した。そし
て、第２アクチュエータ２９についても、第１アクチュ
エータ１５と略同様に構成した。

【００２５】即ち、従来のアクチュエータは、ステータ
コア２の内周側にロータのマグネット５が位置する構成
であるため、発生トルクに寄与する有効半径がアクチュ
エータの外形寸法半径よりも小さくならざるを得ない。
これに対して、本実施例の構成では、発生トルクに寄与
する有効半径がアクチュエータ１５，２９の外形寸法半
径に略等しくなるので、全体を小形化する場合でも、従
来構成に比較してより大きなトルクを得ることができ
る。また、ステータ２３，３１側におけるコイル２５，
３５の巻装範囲を調整することで、ロータ２２，３０の
駆動範囲が容易に調整できる。

【００２６】更に、本実施例によれば、ステータ２３，
３１のコイル２５，３５を、コア２４，３４の中央部分
に、該コア２４，３４の周長Ｌの略１／２の範囲で巻装
した。例えば、ロータ２２のマグネット２０が、ステー
タ２３のコイル２５が巻装されている範囲の中央に位置
しているとすると、マグネット２０から発生した磁束
は、コイル２５巻装範囲の中央側を通過した後巻装範囲
の両端側を経由してリターンする。

【００２７】このため、巻装範囲の中央側と両端側とで
は磁束の方向が反対になることから、巻装範囲の両端側
で発生するトルクは、同中央側で発生するトルクを打ち
消すように作用する。即ち、コイルの巻装範囲を広くし
たとしても、大きなトルクを発生させることはできな
い。従って、本実施例のように、コイル２５，３５を比
較的狭い範囲に集中させて巻装することによって、巻装
範囲の両端側で発生するトルクの相殺成分を低下させ
て、より大きなトルクを得ることができる。

【００２８】また、コイル２５，３５を、ロータ２２，
３０の回動変位角度の４５度に相当する範囲にマグネッ
ト２０，３２の幅寸法Ｗを加えた範囲まで巻装したの
で、実用的に有効なトルクが得られる範囲でロータ２
２，３０を駆動することができる。

【００２９】更にまた、コア２４，３４を、４５％パー
マロイで構成したので、高透磁率材料でコア２４，３４
を形成することで、磁束密度を高めてより大きなトルク
を発生させることができる。加えて、マグネット２０，
３２を、Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ系希土類によって構成したの
で、より強い磁力（磁界）を発生させてトルクを一層向
上させることができる。

【００３０】図４は本発明の第２実施例を示すものであ
り、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を
省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実
施例のステータ部材３８は、例えば、第１実施例のステ
ータ部材２６と略同様なコア２４とコイル３９とで構成
されるが、そのコイル３９の巻装方式が異なっている。
即ち、第１実施例におけるコイル２５は、その巻装範囲
にわたって巻厚が略均一となるように巻装されている
が、コイル３９は、範囲の中央部３９ａが比較的厚く、
両端部３９ｂが比較的薄くなるように巻装されている。

【００３１】以上のように構成された第２実施例によれ
ば、マグネット２０から発生した磁束は、より厚く巻か
れた中央部３９ａを通過した後、薄く巻かれた両端部３
９ｂを経由してリターンするので、中央部３９ａで発生
するトルクを相対的に大きく、且つ、両端部３９ｂで発
生するトルクを相対的に小さくすることができる。従っ
て、両端部３９ｂにおいて発生するトルクの相殺成分を
低下させ、結果としてより大きなトルクを発生させるこ
とができる。

【００３２】図５は本発明の第３実施例を示すものであ
り、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を
省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第１実
施例では、ロータ２２のマグネットを２０Ｎ，２０Ｓの
２個で構成したが、第３実施例では、１つのマグネット
４０で構成したものである。即ち、第１実施例のように
ヨーク５０は使用せず、マグネット４０を取付け部材２
１に直接取付けるようにしている。以上のように構成さ
れた第３実施例によれば、ロータの構成がより容易とな
る。

【００３３】本発明は上記し且つ図面に記載した実施例
にのみ限定されるものではなく、次のような変形または
拡張が可能である。ロータの可動範囲は４５度に限ら
ず、設計に応じて適宜変更すれば良い。コイルの巻装範
囲は、コアの周長Ｌの約１／２に限ることなく、ロータ
の可動範囲の設定や、負荷たる撮像装置の重量及びそれ
に伴って必要なトルク等を考慮して適宜設定すれば良
い。ステータ側にマグネットを配置し、ロータ側にコイ
ルを配置しても良い。全体が中空半球状をなす駆動体１
３に代えて、中空円筒に中空半球状の底部を取付けた構
成の駆動体を用いても良い。コアやマグネットの材料
は、実施例中のものに限らず、磁性材料であれば何でも
良い。

【００３４】

【発明の効果】本発明の２軸駆動装置によれば、コイル
とマグネットとが駆動軸方向において重なるように配置
するので、発生トルクに寄与する有効半径がアクチュエ
ータの外形寸法半径に略等しくなる。従って、全体を小
形化する場合でも、従来構成に比較してより大きなトル
クを得ることができる。そして、ステータを、磁性材料
によって円弧状に形成されたコアにコイルを巻装して構
成し、ロータを、軸方向に対して垂直となる方向に延設
される取り付け部材の先端部に配置されるマグネットを
有して構成するので、コイルに対する給電を固定側で行
うことができ、配線の引き回しなどを容易にすることが
できる。

【００３５】また、ステータを、所定の間隔を有して平
行に２つ配置し、ロータのマグネットをそれら２つのス
テータの間に配置するので、ロータのマグネットが発生
する磁束を両側に配置された２つのステータに作用させ
ることができ、ロータの駆動を安定した状態で行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例であり、２軸駆動装置の外
観構成を示す斜視図

【図２】（ａ）は２軸駆動装置の平面図，（ｂ）は同正
面図

【図３】（ａ）は第１アクチュエータの一部を透視した
側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′の断面図

【図４】本発明の第２実施例であり、ステータ部材の構
成を示す図

【図５】本発明の第３実施例であり、（ａ）はロータの
マグネットの平面図、（ｂ）は同側面図

【図６】従来技術を示す、２軸駆動装置を構成するアク
チュエータ（１軸分）の構成を示す図

【符号の説明】

１４は駆動軸、１５は第１アクチュエータ、１６は駆動
軸、２０Ｎ，２０Ｓはマグネット、２１は取付け部材、
２２はロータ、２３はステータ、２４はコア、２５はコ
イル、２６はステータ部材、２８はＣＣＤカメラ（撮像
装置）、２９は第２アクチュエータ、３０はロータ、３
１はステータ、３２Ｎ，３２Ｓはマグネット、３３は取
付け部材、３６はステータ部材、３８はステータ部材、
３９はコイル、４０はマグネットを示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのアクチュエータを備え、駆動軸に
   取り付けられている撮像装置を２軸方向に回動するよう
   に構成される２軸駆動装置において、 前記２つのアクチュエータの少なくとも一方は、夫々が
   ロータ及びステータの何れかを構成するコアに巻装され
   たコイル及びマグネットについて、駆動軸方向において
   重なるように配置されていることを特徴とする２軸駆動
   装置。
2. 【請求項２】 ステータは、磁性材料によって円弧状に
   形成されたコアにコイルを巻装して構成され、 ロータは、軸方向に対して垂直となる方向に延設される
   取付け部材の先端部に配置されるマグネットを有して構
   成されることを特徴とする請求項１記載の２軸駆動装
   置。
3. 【請求項３】 ステータは、所定の間隔を有して平行に
   ２つ配置され、 ロータのマグネットは、前記２つのステータの間に配置
   されることを特徴とする請求項２記載の２軸駆動装置。
4. 【請求項４】 コイルは、コアの中央部分に、該コアの
   周長の略１／２の範囲で巻装されていることを特徴とす
   る請求項１乃至３の何れか１項に記載の２軸駆動装置。
5. 【請求項５】 コイルは、巻装範囲の中央部分が相対的
   に厚くなるように、且つ、巻装範囲の両端部分が相対的
   に薄くなるように巻装されていることを特徴とする請求
   項１乃至４の何れか１項に記載の２軸駆動装置。
6. 【請求項６】 コイルは、ロータの回動変位角度の４５
   度に相当する範囲に、マグネットの駆動方向寸法を加え
   た範囲まで巻装されていることを特徴とする請求項１乃
   至５の何れか１項に記載の２軸駆動装置。
7. 【請求項７】 ステータのコアは、４５％パーマロイに
   よって構成されていることを特徴とする請求項１乃至６
   の何れか１項に記載の２軸駆動装置。
8. 【請求項８】 ロータのマグネットは、Ｎｅ・Ｆｅ・Ｂ
   系希土類によって構成されていることを特徴とする請求
   項１乃至７の何れか１項に記載の２軸駆動装置。