JP2007252166A

JP2007252166A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2007252166A
Application number: JP2006076321A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tachihata; 直樹立畠
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-27

Abstract

【課題】各種電子機器に搭載され、機器の可動機構部を構成するためのアクチュエータに関し、ボイスコイルを用いない構成のものを提供する。
【解決手段】略三つ又状に形成され、中央棒状部２４が、前方位置でさらに二股に分岐形成され、その二股先端部２５の各々が、対応する各側辺部２３に対して近接状態で配置された本体部２１を用い、その本体部２１の各側辺部２３に少なくともコイル３１を固定状態で配すると共に、上記二股先端部２５の前端を、永久磁石４２を付設した可動体４１に当接させた構成とし、コイル３１に通電して発生する二股先端部２５の微少動作に伴い上記可動体４１が移動されるものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器に搭載され、機器の可動機構部を構成するためのアクチュエータに関するものである。

近年、カメラ付き携帯電話などが普及し、レンズモジュールを含み各種構成部分への小型化ならびに高機能化の要望が高い。

この種の従来のレンズモジュールとしては、スプリングとボイスコイル等を組み合わせた構成のものが汎用的に用いられ、その従来のレンズモジュールの構成を図７に示す。

従来のレンズモジュールは、図７の断面図に示すように、マグネット２とヨーク３からなるギャップ部内に、下端位置に配されたボイスコイル４が位置するようにレンズ６を固定している支持枠５が配されると共に、その支持枠５とヨーク３との間にスプリング７が介装されてレンズモジュール１として構成されたものとなっている。

そして、その動作としては、ボイスコイル４に上方向の電磁力が働くように電流を流して、その電磁力とスプリング７の復元力が釣り合う位置に、支持枠５つまりレンズ６を移動させることができるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−２０７７０８号公報

しかしながら、上記従来のレンズモジュールにおいては、そのアクチュエータ構造としてなる部分が、マグネット２、ヨーク３およびボイスコイル４で構成され、かつその配置位置としても、筒状の外周全周で配置されるものであるため、全体形状が大きくなり、これを搭載する側の機器側においても取付面積として広い面積が必要となるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ボイスコイルを用いることなくコンパクトに構成されたアクチュエータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、三つの個々の棒状部を後方で繋げて構成された略三つ又状で、その中央位置に配された中央棒状部が、前方側でさらに二股に分かれて、その二股先端部の各々が、対応する側辺それぞれの棒状部に対して近接状態で配置された本体部と、その側辺の二つの棒状部にそれぞれ配されたコイルと、その二股先端部の前方側に当接状態で配された磁気を通す可動体とからなり、上記コイルに通電することによって上記可動体に当接した上記二股先端部の微小動作が発生し、それに伴い上記可動体が移動されるアクチュエータにおいて、上記可動体に永久磁石を付設し、その永久磁石の磁力によって上記可動体と上記本体部とが吸引状態で維持されるようにしたアクチュエータとしたものである。

この構成であれば、従来のようにボイスコイルを用いずにコンパクトな構成にでき、しかもコイルへの通電を停止した際にも可動体と本体部とは永久磁石の磁力により吸着された保持状態が維持されるものにできるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、永久磁石が、二股先端部が可動体に当接する二つの当接箇所を繋ぐ仮想的な線分に沿ってそのＮ極とＳ極が配置されるよう上記可動体の当接箇所間の位置に配されたものであり、永久磁石からの磁束が、中央棒状部の二股先端部およびその二股先端部が当接する可動体の二つの当接箇所間によって構成される閉ループ内を効率よく通るものにできるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、可動体が、一端がＮ極で他端がＳ極の棒状の永久磁石と、上記永久磁石のＮ極に直列に端面が結合された上方板状部と、上記永久磁石のＳ極に直列に端面が結合された下方板状部とからなる略直線状のものに構成されたものであり、当該可動体の構成とすると、永久磁石からの磁束方向と各板状部の配置位置が整合するものにでき、これにより上記永久磁石からの磁束が最も大きく板状部にも作用するものにできるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、ボイスコイルを用いないコンパクトな構成のもので、かつコイルへの通電をしていない状態時を含めて可動体の位置が本体部に対して維持されるアクチュエータを提供できるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるアクチュエータの側面図、図２は同要部である可動体の側面図、図３は同要部である可動体の外観斜視図である。

同図において、２１は、所謂略三つ又状に形成されている本体部であり、後方側の底辺部２２は、移動しないように図示しない固定部材で固定されている。そして、底辺部２２の両端からそれぞれ前方に向かって直線棒状に突出形成された側辺部２３は平行関係で配され、かつ上記底辺部２２の中央位置に前方に向かって配された中央棒状部２４も上記各側辺部２３に平行に前方側に突出している。

そして、その中央棒状部２４は、前方位置でさらに二股に分岐形成されており、その二股先端部２５の各々は、対応する上記各側辺部２３に対し近接状態で配置されている。

このとき二股先端部２５の各々の前端位置は、各側辺部２３の前端位置よりも若干前方側に突出しており、かつその前端形状としては、先細り形状に加工形成してある。

上記本体部２１は、鉄などの磁気を通す材質で構成されている。なお、上記の各部位が個々に形成され上記形状に結合されたものであってもよい。

そして、各側辺部２３と中央棒状部２４の直線部の各々には、コイル３１と中央コイル３２が固定状態で配設されている。

一方、４１は、本体部２１における各側辺部２３および中央棒状部２４が並ぶ長手方向側（図１中に記載した矢印方向）にスライド移動可能なように、本体部２１の前方側に配された可動体である。

その可動体４１は、図２および図３にも示すように、短寸棒状で一端がＮ極で他端がＳ極の永久磁石４２と、そのＮ極４２Ａに直列に端面が結合された板状部４３（上方板状部４３Ｂ）と、Ｓ極４２Ｂに直列に端面が結合された板状部４３（下方板状部４３Ａ）とからなる略直線状のものとして構成されている。なお、板状部４３としては鉄などの磁気を通す材質のものを用いている。

そして、上記可動体４１は、図１に示すように、上述した本体部２１の前方側に配され、下方板状部４３Ａおよび上方板状部４３Ｂの表面に二股先端部２５が接触している。

つまり、当該構成のものにおいては、二股先端部２５が可動体４１に当接する二つの当接箇所を繋ぐ仮想的な線分に沿ってそのＮ極４２ＡとＳ極４２Ｂが配置されるように上記可動体４１の当接箇所間の位置に永久磁石４２を付設したものとしている。

そして、当該構成であれば、永久磁石４２からの磁束方向と各板状部４３の配置位置が整合していることもあって、永久磁石４２からの磁束は、図４に示すように、Ｎ極４２Ａの側端面から上方板状部４３Ｂ、二股先端部２５、下方板状部４３Ａを介してＳ極４２Ｂの側端面に到達する閉ループ内を効率よく通るものにでき、この磁力によって可動体４１は本体部２１に吸着保持され、二股先端部２５の各前端が各板状部４３に所定の圧接状態で接しているものにできる。なお、この可動体４１を本体部２１側にばねや弾性体などでさらに付勢した構成としてもよい。

なお、側辺部２３の各前端は、可動体４１の表面に対して若干の隙間を持って対向している。

以上のように、当該アクチュエータ５１は構成されている。

次に当該アクチュエータ５１の動作について説明する。なお、以下では、図１に示す下方位置の側辺部２３ならびにそれに装着されたコイル３１を、それぞれ下辺部２３Ａならびに下コイル３１Ａと表記し、同様に、図１に示す上方位置の側辺部２３ならびにそれに装着されたコイル３１を、それぞれ上辺部２３Ｂならびに上コイル３１Ｂと表記して説明する。また、中央棒状部２４の二股先端部２５の下方側を二股下方部２５Ａ、その上方側を二股上方部２５Ｂと表記して説明する。

まず、下コイル３１Ａと中央コイル３２に所定電流を流して、下辺部２３Ａと中央棒状部２４とを磁化させ、下辺部２３Ａ、底辺部２２、中央棒状部２４、二股下方部２５Ａ、可動体４１の下方板状部４３Ａ、下辺部２３Ａとなるループ状に磁気を発生させると、下方板状部４３Ａが二股下方部２５Ａと下辺部２３Ａに引き寄せられ二股下方部２５Ａに下方側への微小な傾倒動作が発生して、可動体４１に図１における下方側に向かう力の成分が加わり、可動体４１は同図に実線矢印で示す下方側への微小移動をなし、その通電を停止させると、二股下方部２５Ａは元の状態に戻り可動体４１は二股下方部２５Ａに対し滑り当初位置より下方に所定量移動した状態となる。そして、可動体４１は、上記永久磁石４２からの磁力の作用により本体部２１に吸着保持されて上記移動後の位置で維持される。

そして、上記通電および停止を所定の短時間で繰り返し行うことにより、可動体４１が順次下方に移動されていくものにできる。

また、それと同様に、上コイル３１Ｂと中央コイル３２に所定電流を流して、上辺部２３Ｂと中央棒状部２４とを磁化させ、上辺部２３Ｂ、底辺部２２、中央棒状部２４、二股上方部２５Ｂ、可動体４１の下方板状部４３Ｂ、上辺部２３Ｂとなるループ状に磁気を発生させると、上方板状部４３Ｂが二股上方部２５Ｂと上辺部２３Ｂに引き寄せられ二股上方部２５Ｂに上方側への微小な傾倒動作が発生して、可動体４１に図１における上方側に向かう力の成分が加わり、可動体４１は同図に点線矢印で示す上方側への微小移動をなし、その通電を停止させると、二股上方部２５Ｂは元の状態に戻り可動体４１は二股上方部２５Ｂに対し滑り当初位置より上方に所定量移動した状態となる。このときにも、可動体４１は、上記永久磁石４２からの磁力の作用により本体部２１に吸着保持されて上記移動後の位置で維持される。

そして、上記通電および停止を所定の短時間で繰り返し行うことにより、可動体４１が順次上方に移動されていくものにできる。

なお、上記永久磁石４２からの磁束は上記動作時を含めて常に作用し続けているため、上記に説明した可動体４１の上下方向への移動動作時に、上記永久磁石４２からの磁束を加味して各コイル３１Ａ，３１Ｂ，３２に対する印加電流の制御をすることが重要である。

以上のように、本発明によるアクチュエータ５１は、可動体４１を上下方向などの対向方向側にそれぞれ移動させることができるものである。その構成は、ボイスコイルを使用していない構成のものであるため、従来のものよりも外形の小型化が図られたものにできる。そして、可動体４１に永久磁石４２を付設したものとしたことにより、可動体４１と本体部２１とは永久磁石４２からの磁力で吸着されて保持され、その動作後なども含めて可動体４１の位置が確実に維持されるものとして実現できる。

なお、上述したように中央コイル３２が付加されたものにおいては、中央コイル３２を含めて通電し、本体部２１での磁気を高めて可動体４１の移動量を大きくさせたり、または磁気を打ち消しあうように通電したりすることなどもでき、それらを組み合わせて可動体４１の移動制御が幅広くできるようになり好ましいが、中央コイル３２をなくした構成としてもよい。

そして、本体部２１も、上記形状に限定されることはなく、例えば、側辺部２３と中央棒状部２４を個々の棒状部として固定部材に固定し、その固定部材を介して電磁石の磁気がループ状としてなる構成や、各側辺部２３ごとに対応する二つの中央棒状部を独立状態で配設したものなどとしてもよい。

そして、上記に説明した当該構成のものは、可動体４１に付設した永久磁石４２からの磁束が効率よく活用できることから、永久磁石４２としても磁力の小さい安価なものですみ好ましい。なお、永久磁石４２の付設方法などは特に限定されることはない。

また、上記可動体４１とは異なる構成の永久磁石付きの可動体としてもよいが、二股先端部２５がその可動体に当接する二つの当接箇所を繋ぐ仮想的な線分に沿って上記永久磁石のＮ極とＳ極が配置されるよう上記可動体の当接箇所間の位置に配されたものとすると同様の効果が期待できる。

そして、以上に説明した当該アクチュエータ５１は、従来の項で事例としたレンズモジュールなどの可動機構部を構成する際等に用いることができる。

その構成事例を、図５の断面図、図６の外観斜視図を用いて以下に説明する。

同図に示すように、当該レンズユニット７１としては、レンズ７２を備えた内筒部７３が外筒部７４内に固定され、その外筒部７４が、筐体７０の筒状部７０Ｂ内に軸線方向に移動可能に保持されている。なお、外筒部７４は、回転しないように規制されている。また、筒状部７０Ｂは、永久磁石４２付きの可動体４１の配置位置となる部分が軸線方向で切り欠かれている。そして、上記配置状態で、レンズ７２の下方位置に応じた筐体７０内の位置にはイメージセンサなどの撮像素子が配されているが図示は省略する。

そして、上記外筒部７４の外面には、所定幅に形成された可動体４１が軸線方向に沿って固着されている。なお、可動体４１の外面は、筒状部７０Ｂに設けられた上記切り欠き部分を介して露出状態になっている。

そして、その可動体４１に対応させて上記に説明した本体部２１が配設され、本体部２１の後方側の底辺部２２は、固定部材としてなる筐体７０の固定用突起７０Ａで位置決め固定されている。

なお、当該アクチュエータ５１は、ボイスコイルなどを用いていないコンパクトな構成のもののため、その配設時に必要な取付面積としても、外筒部７４の外側面部の一部のみに集約して配置できることから、レンズモジュール７５の小型・軽量化などに寄与できる。

当該レンズモジュール７５は、以上のように構成され、その動作としては、当該アクチュエータ５１のコイル３１などに上述したように通電して可動体４１を軸線方向に所定量移動させ、それにより外筒部７４を軸線方向で移動させて内筒部７３内のレンズ７２と撮像素子間の距離を変え焦点などを合わせ込むものである。

そして、上記アクチュエータ５１を用いて構成された当該レンズモジュール７５は、例えば、図５の状態から外筒部７４つまりレンズユニット７１を上方側に移動させると、外筒部７４は上記移動された位置で停止状態に維持され、その位置から続いて外筒部７４の軸線方向への移動がなされるものにでき、初期位置からの移動時よりも効率よくレンズ７２の位置調整が図れるものにできる。

なお、当該アクチュエータ５１は、様々な電子機器や電子部品における各種可動機構部に活用でき、その用途は、レンズモジュールのみに限定されるものではない。

本発明によるアクチュエータは、ボイスコイルを用いないコンパクトな構成のもので、かつコイルへの通電をしていない状態時を含めて可動体の位置が本体部に対して維持されるものにできるという特徴を有し、各種電子機器の可動機構部を構成する際等に有用である。

本発明の一実施の形態によるアクチュエータの側面図同要部である可動体の側面図同要部である可動体の外観斜視図同可動体に配された永久磁石からの磁束の流れを示す図同アクチュエータを用いて構成した可動機構部を備えたレンズモジュールの断面図同レンズモジュールの外観斜視図従来のレンズモジュールの断面図

符号の説明

２１本体部
２２底辺部
２３側辺部
２３Ａ下辺部
２３Ｂ上辺部
２４中央棒状部
２５二股先端部
２５Ａ二股下方部
２５Ｂ二股上方部
３１コイル
３１Ａ下コイル
３１Ｂ上コイル
３２中央コイル
４１可動体
４２永久磁石
４２ＡＮ極
４２ＢＳ極
４３板状部
４３Ａ下方板状部
４３Ｂ上方板状部
５１アクチュエータ
７０筐体
７０Ａ固定用突起
７０Ｂ筒状部
７１レンズユニット
７２レンズ
７３内筒部
７４外筒部
７５レンズモジュール

Claims

三つの個々の棒状部を後方で繋げて構成された略三つ又状で、その中央位置に配された中央棒状部が、前方側でさらに二股に分かれて、その二股先端部の各々が、対応する側辺それぞれの棒状部に対して近接状態で配置された本体部と、その側辺の二つの棒状部にそれぞれ配されたコイルと、その二股先端部の前方側に当接状態で配された磁気を通す可動体とからなり、上記コイルに通電することによって上記可動体に当接した上記二股先端部の微小動作が発生し、それに伴い上記可動体が移動されるアクチュエータにおいて、上記可動体に永久磁石を付設し、その永久磁石の磁力によって上記可動体と上記本体部とが吸引状態で維持されるようにしたアクチュエータ。
永久磁石が、二股先端部が可動体に当接する二つの当接箇所を繋ぐ仮想的な線分に沿ってそのＮ極とＳ極が配置されるよう上記可動体の当接箇所間の位置に配された請求項１記載のアクチュエータ。
可動体が、一端がＮ極で他端がＳ極の棒状の永久磁石と、上記永久磁石のＮ極に直列に端面が結合された上方板状部と、上記永久磁石のＳ極に直列に端面が結合された下方板状部とからなる略直線状のものに構成された請求項２記載のアクチュエータ。