JP2011078149A - Linear drive device and optical element drive device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固定体に対して可動体を直線的に移動させる直線駆動装置、および当該直線駆動装置を備えた光学素子駆動装置に関するものである。 The present invention relates to a linear drive device that linearly moves a movable body relative to a fixed body, and an optical element drive device that includes the linear drive device.
ズームレンズやコリメータレンズ等の光学素子を保持した可動体を直線的に往復動作させる光学素子駆動装置等に用いられる直線駆動装置(リニアモータ)としてはステッピングモータを利用したものを挙げることができる(特許文献1参照)。 As a linear drive device (linear motor) used in an optical element drive device or the like for linearly reciprocating a movable body holding an optical element such as a zoom lens or a collimator lens, one using a stepping motor can be cited ( Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に記載のステッピングモータを用いた直線駆動装置(光学素子駆動装置)では、小型化が困難であるという問題点がある。
However, the linear drive device (optical element drive device) using the stepping motor described in
ここに本発明者は、可動体および固定体のうちの一方に設けた磁石と、他方に設けたコイルとを対向させた磁気駆動機構によって可動体を駆動する方式を提案するものである。しかしながら、かかる方式の場合、固定体上での磁石の取り付け位置に高い精度が要求される。すなわち、固定体上に磁石が斜めに取り付けられた場合や磁石と駆動コイルとの隙間が大きすぎると、推力が低下してしまう。また、磁石の取り付け位置精度が低くて可動体が移動した際の磁石と駆動コイルとが接触すると、コイル線と磁石とが擦れてコイル線の被覆が剥がれしまい、短絡するという問題点がある。 Here, the inventor proposes a method of driving the movable body by a magnetic drive mechanism in which a magnet provided on one of the movable body and the fixed body and a coil provided on the other face each other. However, in the case of such a method, high accuracy is required for the attachment position of the magnet on the fixed body. That is, when the magnet is mounted obliquely on the fixed body or when the gap between the magnet and the drive coil is too large, the thrust is reduced. In addition, when the magnet is mounted at a low accuracy and the movable body moves and the drive coil comes into contact, the coil wire and the magnet rub against each other, causing the coil wire to peel off and causing a short circuit.
また、可動体が移動した際、駆動コイルと固定体とが接触した場合もコイル線の被覆が剥がれてしまい、短絡するという問題点がある。 Further, when the movable body moves, the coil wire is peeled off even when the drive coil and the fixed body come into contact with each other, and there is a problem that a short circuit occurs.
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、固定体上に磁石を精度よく取り付けることができるとともに、駆動コイルが他の部材と接触することを防止することのできる直線駆動装置、および当該直線駆動装置を備えた光学素子駆動装置を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a linear drive device capable of accurately attaching a magnet on a fixed body and preventing the drive coil from contacting other members, and An object of the present invention is to provide an optical element driving device including a linear driving device.
上記課題を解決するために、本発明は、被駆動部材を保持する部材保持部を備えた可動体を固定体に対して直線的に移動させる直線駆動装置であって、前記固定体側に保持された永久磁石体と、該永久磁石体との間に隙間を隔てるように前記可動体側に保持された駆動コイルと、を有する磁気駆動機構が構成され、前記永久磁石体は、前記可動体の移動方向に沿って多極に着磁され、前記固定体は、前記永久磁石体を位置決めする1乃至複数の位置決め用突出部を備え、当該1乃至複数の位置決め用突出部のうちの少なくとも1つは、前記可動体において前記駆動コイルを避けた箇所に対して前記移動方向で対向して当該可動体の可動範囲を規定するストッパ部を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a linear drive device that linearly moves a movable body having a member holding portion that holds a driven member with respect to the fixed body, and is held on the fixed body side. A permanent magnet body and a drive coil held on the movable body side so as to have a gap between the permanent magnet body, and the permanent magnet body moves the movable body. The fixed body includes one or more positioning protrusions for positioning the permanent magnet body, and at least one of the one or more positioning protrusions is magnetized in a multipolar manner along a direction. The movable body is provided with a stopper portion that opposes the position where the drive coil is avoided in the moving direction and defines a movable range of the movable body.
本発明では、固定体に対して可動体を直線的に往復動作させるにあたって、固定体側に保持された永久磁石体と可動体側に保持された駆動コイルとを備えた磁気駆動機構を利用するため、直線駆動装置の小型化を図ることができる。また、固定体は、永久磁石体の位置決めを行なう1乃至複数の位置決め用突出部を備えているため、固定体上に永久磁石体を高い位置精度をもって固定することができる。また、1乃至複数の位置決め用突出部のうちの少なくとも1つは、可動体において前記駆動コイルを避けた箇所に対して移動方向で対向して可動体の可動範囲を規定するストッパ部を備えているため、位置決め用突出部を利用して可動体の可動範囲を規定することができる。しかも、ストッパ部は、可動体において駆動コイルを避けた箇所に対して移動方向で対向しているため、可動体とストッパ部とが当接したときでも、ストッパ部は、駆動コイルに当接しない。従って、駆動コイルとストッパ部とが当接することが原因でコイル線の被覆が剥がれて短絡する等の駆動コイルの損傷を防止することができる。 In the present invention, in order to linearly reciprocate the movable body with respect to the fixed body, in order to use a magnetic drive mechanism including a permanent magnet body held on the fixed body side and a drive coil held on the movable body side, The linear drive device can be reduced in size. In addition, since the fixed body includes one or more positioning protrusions for positioning the permanent magnet body, the permanent magnet body can be fixed on the fixed body with high positional accuracy. In addition, at least one of the one or more positioning protrusions includes a stopper portion that defines a movable range of the movable body so as to be opposed to a position where the drive coil is avoided in the movable body in the moving direction. Therefore, the movable range of the movable body can be defined using the positioning protrusions. In addition, since the stopper portion is opposed to the location where the drive coil is avoided in the movable body in the moving direction, the stopper portion does not contact the drive coil even when the movable body and the stopper portion abut. . Therefore, it is possible to prevent damage to the drive coil, such as a short circuit caused by peeling of the coil wire covering due to the contact between the drive coil and the stopper portion.
本発明において、前記固定体はヨークを備え、前記位置決め用突出部は、前記ヨークに形成されていることが好ましい。ヨークであれば、永久磁石体の近傍に配置されることから、比較的小さな位置決め用突出部で永久磁石体の位置決めを行うことができる。 In the present invention, it is preferable that the fixed body includes a yoke, and the positioning protrusion is formed on the yoke. Since the yoke is disposed in the vicinity of the permanent magnet body, the permanent magnet body can be positioned with a relatively small positioning protrusion.
本発明において、前記位置決め用突出部は、前記ヨークの一部を折り曲げ加工してなることが好ましい。かかる構成によれば、新たな部材を追加しなくても永久磁石体の位置決めを行なう位置決め用突出部を設けることができる。 In the present invention, the positioning protrusion is preferably formed by bending a part of the yoke. According to such a configuration, it is possible to provide a positioning protrusion for positioning the permanent magnet body without adding a new member.
本発明において、前記ヨークは、前記永久磁石体および前記駆動コイルを前記永久磁石体の厚さ方向の少なくとも一方側で覆っており、前記ヨーク、前記永久磁石体および前記駆動コイルを平面視したとき、前記ヨークのサイズは、前記永久磁石体のサイズおよび前記駆動コイルのサイズよりも大きいことが好ましい。かかる構成によれば、永久磁石体および駆動コイルの周りに磁路を適正に構成することができる。また、ヨークのサイズが大きいため、永久磁石体の周りの最適な箇所に、永久磁石体の位置決めを行なう位置決め用突出部を設けることができる。 In the present invention, the yoke covers the permanent magnet body and the drive coil on at least one side in the thickness direction of the permanent magnet body, and the yoke, the permanent magnet body, and the drive coil are viewed in plan view. The size of the yoke is preferably larger than the size of the permanent magnet body and the size of the drive coil. According to this configuration, the magnetic path can be appropriately configured around the permanent magnet body and the drive coil. Further, since the size of the yoke is large, it is possible to provide a positioning protrusion for positioning the permanent magnet body at an optimum location around the permanent magnet body.
本発明において、前記駆動コイルは、前記移動方向に開口部を向けて前記永久磁石体の周りに巻回された筒状コイルであることが好ましい。このように構成すると、永久磁石体が形成する磁界を有効かつ最大限に利用することができるので、大きな推力を得ることができる。 In the present invention, it is preferable that the drive coil is a cylindrical coil wound around the permanent magnet body with an opening portion in the moving direction. If comprised in this way, since the magnetic field which a permanent magnet body forms can be utilized effectively and maximally, a big thrust can be obtained.
本発明において、前記永久磁石体は、前記移動方向に対して直交する方向を厚さ方向とする薄型の直方体形状を備え、前記駆動コイルは、前記移動方向に対して直交する方向の面で切断したときに長辺および短辺を備えた断面形状をもって前記永久磁石体の周りを囲む角筒形状を有していることが好ましい。このように構成すると、直線駆動装置の薄型化を図ることができる。 In the present invention, the permanent magnet body has a thin rectangular parallelepiped shape whose thickness direction is a direction perpendicular to the moving direction, and the drive coil is cut along a plane perpendicular to the moving direction. It is preferable to have a rectangular tube shape surrounding the permanent magnet body with a cross-sectional shape having a long side and a short side. If comprised in this way, thickness reduction of a linear drive device can be achieved.
本発明において、前記可動体は、前記駆動コイルの内周面のうち、前記短辺に相当する内壁に沿って前記移動方向に延在して当該駆動コイルの端部から突出する補強部材を備え、前記補強部材において前記駆動コイルの端部で突出する部分が前記ストッパ部に当接することにより前記可動範囲が規定されていることが好ましい。このように構成すると、駆動コイルがストッパ部と当接することを確実に防止することができる。また、駆動コイルの内周面に補強部材を設けると、補強部材を設けた場所では、駆動コイルと永久磁石体との隙間を広くすることになるが、本発明において、補強部材は、駆動コイルの内周面のうち、短辺に相当する内壁に沿って設けられてため、駆動コイルと永久磁石体との間に補強部材を設けても、推力の低下を最小限に止めることができる。 In the present invention, the movable body includes a reinforcing member that extends in the moving direction along an inner wall corresponding to the short side of the inner peripheral surface of the drive coil and protrudes from an end of the drive coil. It is preferable that the movable range is defined by a portion of the reinforcing member that protrudes at an end of the drive coil coming into contact with the stopper portion. If comprised in this way, it can prevent reliably that a drive coil contacts a stopper part. In addition, when the reinforcing member is provided on the inner peripheral surface of the drive coil, the gap between the drive coil and the permanent magnet body is widened in the place where the reinforcing member is provided. In the inner peripheral surface of the inner peripheral surface, the inner wall is provided along the inner wall corresponding to the short side. Therefore, even if a reinforcing member is provided between the drive coil and the permanent magnet body, a reduction in thrust can be minimized.
本発明において、前記固定体は、前記移動方向に延在して前記可動体を移動方向にガイドするガイド軸を備え、前記可動体は、前記駆動コイルの外周面に重ねて配置されて前記ガイド軸と係合する軸受部材を備え、前記補強部材において前記駆動コイルの端部で突出する部分は、外側に屈曲して前記軸受部材の端部と重なっていることが好ましい。このように構成すると、補強部材において駆動コイルの端部で突出する部分がストッパ部に当接しても、その際の衝撃は軸受部材に伝わり、駆動コイルに直接、伝わることがない。それ故、可動体とストッパ部とが当接した際に駆動コイルが損傷する等の不具合の発生を防止することができる。 In the present invention, the fixed body includes a guide shaft that extends in the moving direction and guides the movable body in the moving direction, and the movable body is disposed so as to overlap an outer peripheral surface of the drive coil. A bearing member that engages with the shaft is provided, and a portion of the reinforcing member that protrudes at the end of the drive coil is preferably bent outward and overlapped with the end of the bearing member. If comprised in this way, even if the part which protrudes in the edge part of a drive coil in a reinforcement member will contact | abut to a stopper part, the impact in that case will be transmitted to a bearing member, and will not be transmitted directly to a drive coil. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as damage to the drive coil when the movable body and the stopper portion come into contact with each other.
本発明において、前記固定体は、前記部材保持部に対して前記移動方向に直交する方向の片側で互いに並列した状態で前記移動方向に延在して前記可動体を移動方向にガイドする第1ガイド軸および第2ガイド軸を備え、前記第1ガイド軸および前記第2ガイド軸のうち、前記部材保持部に近い側のガイド軸は、前記可動体の貫通穴を貫通する主軸であり、前記部材保持部から遠い側のガイド軸は、前記可動体の溝状部を貫通する副軸であることが好ましい。このように構成すると、主軸の側では、可動体のブレ等が小さいので、可動体が移動した際に部材保持部がブレることを抑制することができる。 In the present invention, the fixed body extends in the movement direction in a state of being parallel to each other on one side in a direction orthogonal to the movement direction with respect to the member holding portion, and guides the movable body in the movement direction. A guide shaft that includes a guide shaft and a second guide shaft, and of the first guide shaft and the second guide shaft, a guide shaft closer to the member holding portion is a main shaft that penetrates a through hole of the movable body, It is preferable that the guide shaft on the side far from the member holding portion is a secondary shaft that penetrates the groove-shaped portion of the movable body. If comprised in this way, since the blurring etc. of a movable body are small on the main shaft side, it can control that a member holding part blurs when a movable body moves.
本発明を適用した直線駆動装置は、光学素子駆動装置に用いることができ、この場合、前記可動体には光学素子が保持されている構成となる。 The linear drive device to which the present invention is applied can be used for an optical element drive device. In this case, the movable body is configured to hold an optical element.
本発明では、固定体に対して可動体を直線的に往復動作させるにあたって、固定体側に保持された永久磁石体と可動体側に保持された駆動コイルとを備えた磁気駆動機構を利用するため、直線駆動装置の小型化を図ることができる。また、固定体には、永久磁石体の位置決めを行なう1乃至複数の位置決め用突出部を備えているため、固定体上に永久磁石体を高い位置精度をもって固定することができる。また、1乃至複数の位置決め用突出部のうちの少なくとも1つは、可動体において前記駆動コイルを避けた箇所に対して移動方向で対向して可動体の可動範囲を規定するストッパ部を備えているため、位置決め用突出部を利用して可動体の可動範囲を規定することができる。しかも、ストッパ部は、可動体において駆動コイルを避けた箇所に対して移動方向で対向しているため、可動体とストッパ部とが当接したときでも、ストッパ部は、駆動コイルに当接しない。従って、駆動コイルとストッパ部とが当接することが原因でコイル線の被覆が剥がれて短絡する等の駆動コイルの損傷を防止することができる。 In the present invention, in order to linearly reciprocate the movable body with respect to the fixed body, in order to use a magnetic drive mechanism including a permanent magnet body held on the fixed body side and a drive coil held on the movable body side, The linear drive device can be reduced in size. In addition, since the fixed body includes one or more positioning protrusions that position the permanent magnet body, the permanent magnet body can be fixed on the fixed body with high positional accuracy. In addition, at least one of the one or more positioning protrusions includes a stopper portion that defines a movable range of the movable body so as to be opposed to a position where the drive coil is avoided in the movable body in the moving direction. Therefore, the movable range of the movable body can be defined using the positioning protrusions. In addition, since the stopper portion is opposed to the location where the drive coil is avoided in the movable body in the moving direction, the stopper portion does not contact the drive coil even when the movable body and the stopper portion abut. . Therefore, it is possible to prevent damage to the drive coil, such as a short circuit caused by peeling of the coil wire covering due to the contact between the drive coil and the stopper portion.
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、本発明を適用した直線駆動装置を光学素子駆動装置に用いた場合を中心に説明する。また、以下の説明では、互いに直交する3方向をX軸方向、Y軸方向、Z軸方向とし、X軸方向を可動体の移動方向として説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the case where the linear drive device to which the present invention is applied is used for an optical element drive device will be mainly described. In the following description, three directions orthogonal to each other will be described as an X-axis direction, a Y-axis direction, and a Z-axis direction, and the X-axis direction will be described as a moving direction of the movable body.
(光学素子駆動装置の全体構成)
図1は、本発明を適用した光学素子駆動装置の全体構成を示す説明図であり、図1(a)、(b)は各々、本発明を適用した光学素子駆動装置の斜視図、および光学素子駆動装置からカバーを外した状態の斜視図である。
(Overall configuration of optical element driving device)
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of an optical element driving apparatus to which the present invention is applied. FIGS. 1A and 1B are a perspective view of an optical element driving apparatus to which the present invention is applied, and an optical device, respectively. It is a perspective view of the state which removed the cover from the element drive device.
図1に示す光学素子駆動装置200は、固定体2に対して可動体5をX軸方向(移動方向L)に沿って直線的に往復動作させる直線駆動装置100を備えており、可動体5には光学素子1(被駆動部材)が保持されている。かかる光学素子駆動装置200においては、直線駆動装置100において可動体5を直線駆動すると、可動体5とともに光学素子1が直線駆動されることになる。光学素子1は、光学素子駆動装置200を搭載した光学ユニットにおいて光学系を構成するレンズや偏向ミラー等であり、X軸方向に光軸を向けている。ここで、光学素子1が光学ユニットの光学特性を補正する機能を担う場合、直線駆動装置100および光学素子駆動装置200は、光学素子1を光軸方向の所定位置に停止した状態を確実に保持する必要がある。
The optical
直線駆動装置100において、固定体2は、薄板を所定形状に折り曲げたベース20(ヨーク)と、ベース20に対してX軸方向に延在するように保持されたガイド軸と、板状のカバー30とを備えている。本形態では、ガイド軸として3本のガイド軸(第1ガイド軸41、第2ガイド軸42、第3ガイド軸43)が用いられている。ベース20は、底板部21と、底板部21から上方(Y軸方向)に起立する4枚の側板部22、23、24、25とを備えており、側板部22、23、24、25の上端部にカバー30が固定されている。
In the
(固定体2の詳細構成)
図2は、本発明を適用した光学素子駆動装置を固定体と可動体とに分離した状態を示す分解斜視図である。
(Detailed configuration of fixed body 2)
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where the optical element driving device to which the present invention is applied is separated into a fixed body and a movable body.
図1および図2に示すように、ベース20において、Z軸方向の一方側でX軸方向で対向する一対の側板部22、23は、後述するバネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)を受ける固定体側バネ受け部として構成されている。側板部22には、Z軸方向に離間する位置に2つの穴22a、22bが形成されており、側板部23にも、Z軸方向に離間する位置に2つの穴23a、23bが形成されている。穴22aと穴23aとはX軸方向で対向しており、第1ガイド軸41の軸端部分が穴22a、23aに嵌ることにより、第1ガイド軸41の両端部が側板部22、23に保持されている。また、穴22bと穴23bとはX軸方向で対向しており、第2ガイド軸42の軸端部分が穴22b、23bに嵌ることにより、第2ガイド軸42の両端部が側板部22、23に保持されている。さらに、Z軸方向の他方側でX軸方向で対向する一対の側板部24、25にも、互いに対向する位置に穴24a、25aが形成されており、第3ガイド軸43の軸端部分が穴24a、25aに嵌ることにより、第3ガイド軸43の両端部が側板部22、23、24、25に保持されている。このようにして本形態では、Z軸方向の一方側から他方側に向かって、第1ガイド軸41、第2ガイド軸42および第3ガイド軸43が平行に配列されており、第1ガイド軸41、第2ガイド軸42および第3ガイド軸43は、ベース20の底板部21から同一の高さ位置にある。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
(可動体5の詳細構成)
図3は、本発明を適用した光学素子駆動装置において可動体を構成する部材の説明図であり、図3(a)、(b)は各々、本発明を適用した光学素子駆動装置において可動体から駆動コイルを外した状態の分解斜視図、および可動体をさらに細かく分解した様子を示す分解斜視図である。
(Detailed configuration of movable body 5)
FIG. 3 is an explanatory diagram of members constituting the movable body in the optical element driving apparatus to which the present invention is applied. FIGS. 3A and 3B are respectively movable bodies in the optical element driving apparatus to which the present invention is applied. FIG. 2 is an exploded perspective view showing a state where a drive coil is removed from the motor, and an exploded perspective view showing a state in which a movable body is further finely disassembled.
図1、図2および図3に示すように、可動体5の側には、後述する角筒状の駆動コイル80が保持されており、かかる駆動コイル80を、移動方向Lに対して直交する方向で切断すると、Z軸方向で対向する一対の短辺80a、80bと、Y軸方向で対向する一対の長辺80c、80dを備えた断面形状を有している。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a rectangular
可動体5では、駆動コイル80の外側において、Z軸方向の一方側には第1ホルダ部材51(軸受部材)が設けられ、Z軸方向の他方側には、第1ホルダ部材51にZ軸方向で対向する第2ホルダ部材52(軸受部材)が設けられている。第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52は、樹脂等といった非磁性の材料からなる。第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52は、駆動コイル80の外周面のうち、短辺80a、80bに相当する壁面に沿って移動方向に延在している。
In the
第1ホルダ部材51は、X軸方向に延在する板状部511と、この板状部511のX軸方向の略中央位置からZ軸方向の一方側(外側)に突出する第1軸受部512を備えている。第1軸受部512は、X軸方向で貫通する溝状部512aと、第1軸受部512のZ軸方向の一方側(外側)から溝状部512aに到るスリット部が形成されており、U字溝状に形成されている。かかる溝状部512aには、副軸としての第1ガイド軸41がX軸方向に貫通している。本形態において、第1軸受部512のX軸方向の両側には、後に説明するバネ部材(第1バネ部材91と第2バネ部材92)が配置されており、第1軸受部512は、バネ部材を受ける可動体側バネ受け部を構成している。
The
第2ホルダ部材52は、X軸方向に延在する板状部521と、この板状部521のX軸方向の一方側端部からZ軸方向の一方側(内側/第1ホルダ部材51が位置する側)に突出する第2軸受部522と、板状部521において第2軸受部522からX軸方向で離間する他方側端部からZ軸方向の一方側に突出する第3軸受部523とを備えており、第2軸受部522と第3軸受部523とは、所定の距離を隔ててX軸方向で対向している。第1軸受部522および第3軸受部523にはX軸方向からみたときに重なる位置にX軸方向に貫通する貫通穴522a、523aが形成されており、かかる貫通穴522a、523aを主軸としての第2ガイド軸42が貫通している。
The
第2ホルダ部材52は、第3軸受部523の先端側に棒状の素子保持部524を備えている。素子保持部524において、Z軸方向の略中央部分には、X軸方向に貫通する素子保持用凹部525(部材保持部)が形成されており、かかる素子保持用凹部525の内部に光学素子1が保持されている。素子保持部524の先端部には、X軸方向に貫通する穴からなる貫通穴524aが形成されており、かかる貫通穴524aを第3ガイド軸43が貫通している。
The
可動体5は、X軸方向(移動方向L)に開口部を備えた略角筒状である。可動体5は、駆動コイル80の内側のうち、Z軸方向の一方側に第1補強部材61を備え、Z軸方向の他方側には、第1補強部材61にZ軸方向で対向する第2補強部材62を備えている。第1補強部材61および第2補強部材62は、駆動コイル80の内周面のうち、短辺80a、80bに相当する壁面に沿って移動方向Lに延在している。第1補強部材61および第2補強部材62は、樹脂等といった非磁性の材料からなる。
The
第1補強部材61のX軸方向の両側の端部611、612は各々、駆動コイル80の両端部から移動方向Lに突出している。また、端部611、612は、第1ホルダ部材51の板状部511のX軸方向の両端部に重なるようにZ軸方向の外側に屈曲して、板状部511のX軸方向の両端部に接着されている。このため、駆動コイル80に第1ホルダ部材51および第1補強部材61を接着しなくても、駆動コイル80の短辺80aに相当する部分を間に挟んだ状態で第1ホルダ部材51の板状部511と第1補強部材61とが連結された状態になっている。
同様に、第2補強部材62のX軸方向の両側の端部621、622は、駆動コイル80の両端部から移動方向Lに突出している。また、端部621、622は、第2ホルダ部材52の板状部521のX軸方向の両端部に重なるようにZ軸方向の外側に屈曲して、板状部521のX軸方向の両端部に接着されている。このため、駆動コイル80に第2ホルダ部材52および第2補強部材62を接着しなくても、駆動コイル80の短辺80bに相当する部分を間に挟んだ状態で第2ホルダ部材52の板状部521と第2補強部材62とが連結された状態になっている。
Similarly, end
(磁気駆動機構の構成)
図4は、本発明を適用した光学素子駆動装置の内部構成を示す断面図であり、図4(a)、(b)は各々、本発明を適用した光学素子駆動装置を図1(a)のX1−X1′で示す位置で切断したときの断面図、および図1(a)のZ1−Z1′で示す位置で切断したときの断面図である。
(Configuration of magnetic drive mechanism)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an internal configuration of an optical element driving apparatus to which the present invention is applied. FIGS. 4A and 4B show an optical element driving apparatus to which the present invention is applied, respectively. It is sectional drawing when cut | disconnecting in the position shown by X1-X1 ', and sectional drawing when cut | disconnecting in the position shown by Z1-Z1' of Fig.1 (a).
本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100において、可動体5をX軸方向(光軸方向)に駆動するにあたって、本形態では、図1〜図4を参照して以下に説明するように、固定体2と可動体5との間には、固定体2側に保持された永久磁石体70と、この永久磁石体70との間に隙間を隔てるように可動体5側に保持された駆動コイル80とを備えた磁気駆動機構7が構成されている。
In driving the
かかる磁気駆動機構7において、永久磁石体70は、図2および図4(a)に示すように、Y軸方向(厚さ方向)で薄い直方体形状(矩形板形状)を有しており、X軸方向の両端部が固定体2に用いたベース20の側板部22、23に固定されている。この状態で、永久磁石体70は、ベース20の底板部21からY軸方向に浮いた状態にあり、永久磁石体70とベース20の底板部21との間には隙間が介在する。また、永久磁石体70とカバー30との間にも隙間が介在する。
In the
ここで、永久磁石体70は、X軸方向(可動体5の移動方向L)に沿って多極に着磁されている。また、永久磁石体70は、X軸方向に沿って配列された複数の磁石片を備えており、複数の磁石片は、隣り合う磁石片同士が同一極を相手側の磁石片に向けて配置されている。より具体的には、永久磁石体70は、2つの磁石片(第1磁石片71および第2磁石片72)からなり、第1磁石片71および第2磁石片72は、同一極(例えば、N極)を相手側に向けている。また、第1磁石片71と第2磁石片72との間には薄い磁性板75が配置されている。磁性板75のサイズは、第1磁石片71および第2磁石片72のYZ平面におけるサイズと同一である。このため、永久磁石体70は、第1磁石片71、磁性板75および第2磁石片72からなるが、全体として一体の直方体形状になっている。
Here, the
かかる構成の永久磁石体70では、第1磁石片71および第2磁石片72の端面に磁性板75が重ねて配置されているため、第1磁石片71および第2磁石片72から磁性板75が位置する側に集中して磁力線が発生する。また、第1磁石片71および第2磁石片72が、同一極(例えば、N極)を相手側に向けているため、磁性板75から周辺(Y軸方向およびZ軸方向)に向けて効率よく磁力線が発生する。
In the
図1〜図4に示すように、磁気駆動機構7に用いた駆動コイル80は、移動方向L(X軸方向)に開口部を向けた角筒状のボイスコイルであり、駆動コイル80の内側に永久磁石体70が配置されている。このため、駆動コイル80は、永久磁石体70とベース20の底板部21との間に介在する隙間、および永久磁石体70とカバー30との間に介在する隙間を通って永久磁石体70の周りを巻回しており、駆動コイル80においてX軸方向に向く開口部から外側には、永久磁石体70のX軸方向の両端部が突出している。
As shown in FIGS. 1 to 4, the
この状態で、ベース20およびカバー30は、駆動コイル80に対して永久磁石体70とは反対側で駆動コイル80を覆っている。本形態では、ベース20およびカバー30を磁性板により構成し、ベース20およびカバー30については、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100の筐体として用いるとともに、ヨークとしても利用している。本形態では、ベース20およびカバー30をヨークとして用いるにあたって、ベース20およびカバー30のZ軸方向の寸法は、永久磁石体70のZ軸方向の寸法より大きく、ベース20、カバー30および永久磁石体70を平面視したとき、ベース20およびカバー30は、永久磁石体70よりZ軸方向の両側から張り出している。このため、ベース20およびカバー30は、ヨークとしての機能に優れている分、ベース20およびカバー30の板厚を薄くすることができる。また、ベース20の側板部22、23において、永久磁石体70よりZ軸方向の両側から張り出している部分を利用して第1ガイド軸41および第2ガイド軸42の両軸端部を支持している。このため、第1ガイド軸41および第2ガイド軸42を支持するための部材を別途、追加する必要がないという利点がある。
In this state, the
本形態において、駆動コイル80は、可動体5において第1補強部材61および第2補強部材62の周りに巻回されている。ここで、駆動コイル80は、第1補強部材61および第2補強部材62をコイルボビンとして巻回されてなる。このため、駆動コイル80は、第1補強部材61の両端部においてZ軸方向で屈曲した端部611と端部612とによって挟まれた部分、および第2補強部材62の両端部においてZ軸方向で屈曲した端部621と端部622とによって挟まれた部分に巻回されている。この状態で、第1補強部材61および第2補強部材62は、駆動コイル80の内側に位置し、駆動コイル80においてZ軸方向に位置する短辺80a、80bに相当する部分は、第1補強部材61および第2補強部材62によって補強された状態にある。
In this embodiment, the
駆動コイル80と永久磁石体70との間のうち、Z軸方向に位置する間には、隙間が介在しているとともに、かかる隙間内には、第1補強部材61または第2補強部材62が位置する。これに対して、駆動コイル80と永久磁石体70との間のうち、Y軸方向に位置する間には狭い隙間のみが存在し、第1補強部材61および第2補強部材62が介在していない。このため、Y軸方向では、駆動コイル80と永久磁石体70とを接近させることができる分、駆動コイル80を鎖交する磁束密度を高めることができる。
A gap is interposed between the
本形態では、駆動コイル80を形成する際、可動体5をコイルボビンとして利用する。すなわち、治具によって第1補強部材61および第2補強部材62を所定の間隔を介して対向するように保持した状態で、第1補強部材61において端部611、612によって挟まれた部分、および第2補強部材62において端部621、622によって挟まれた部分にコイル線を巻回し、駆動コイル80を形成する。
In this embodiment, when the
しかる後に、第1補強部材61の端部611、612に対して第1ホルダ部材51を固定し、第2補強部材62の端部621、622に対して第2ホルダ部材52を固定すれば、可動体5を組み立てることができる。かかる可動体5においては、可動体5のZ軸方向の一方側に軸受け用の第1軸受部512を設けるにあたって、第1補強部材61の端部611、612を介して駆動コイル80のZ軸方向の一方側の側面に第1ホルダ部材51を取り付けた構造を採用している。また、本形態では、可動体5のZ軸方向の他方側に第1軸受部522および第3軸受部523を設けるにあたって、第2補強部材62の端部621、622を介して駆動コイル80のZ軸方向の他方側の側面に第2ホルダ部材52を取り付けた構造を採用している。
After that, if the
(永久磁石体70の位置決め構造およびストッパ部の構成)
図5は、本発明を適用した光学素子駆動装置および直線駆動装置の固定体に形成した位置決め用突出部の説明図であり、図5(a)、(b)は、ベース20に形成した永久磁石体位置決め用の位置決め用突出部の説明図、および位置決め用突出部を拡大して示す説明図である。図6は、図5に示す位置決め用突出部に設けたストッパ部の説明図であり、図6(a)、(b)は、ストッパ部の平面的構成を示す説明図、および位置決め用突出部を素子保持部側からみたときの説明図である。
(Positioning structure of
FIG. 5 is an explanatory view of a positioning protrusion formed on a fixed body of an optical element driving device and a linear driving device to which the present invention is applied. FIGS. 5A and 5B are permanent views formed on a
図5(a)、(b)および図6(a)、(b)に示すように、本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100では、固定体2に用いたベース20の側板部22においてZ軸方向の略中央部分には、側板部22の一部を側板部23に向けて切り起こした位置決め用突出部221が形成されており、側板部23においてZ軸方向の略中央部分には、側板部23の一部を側板部22に向けて切り起こした位置決め用突出部231が形成されている。ここで、位置決め用突出部221、231は各々、底板部21から所定の高さ位置に水平板部221a、231aを備えており、かかる水平板部221a、231aの上に永久磁石体70のX軸方向の端部が位置決めされ、接着されている。このため、永久磁石体70は、底板部21から所定の寸法だけ浮いた状態にある。
As shown in FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B, in the optical
また、ベース20の側板部22においてZ軸方向の一方側には、側板部22の一部を側板部23に向けてL字形状に切り起こした位置決め用突出部222が形成されており、側板部23においてZ軸方向の一方側には、側板部23の一部を側板部22に向けてL字形状に切り起こした位置決め用突出部232が形成されている。ここで、位置決め用突出部222、232は各々、底板部21から所定の高さ位置にZ軸方向に向いた垂直板部222a、232aを備えており、かかる垂直板部222a、232aに永久磁石体70のZ軸方向の端面が位置決めされ、接着されている。このため、永久磁石体70は、位置決め用突出部222、232の垂直板部222a、232aによってZ軸方向の位置が規定されている。
In addition, on one side of the
ここで、位置決め用突出部222、232は各々、移動方向Lで対向する垂直板部からなるストッパ部222b、232bを備えている。ストッパ部222b、232bのうち、ストッパ部222bは可動体5の第2補強部材62の一方の端部621と移動方向Lで対向し、ストッパ部232bは可動体5の第2補強部材62の他方の端部622と移動方向Lで対向している。このため、可動体5が側板部22の側に移動した際、ストッパ部222bは、第2補強部材62の端部621(可動体5において駆動コイル80を避けた箇所)と当接して可動体5のこれ以上の移動を阻止する。また、可動体5が側板部23の側に移動した際、ストッパ部232bは、第2補強部材62の端部622(可動体5において駆動コイル80を避けた箇所)と当接して可動体5のこれ以上の移動を阻止する。このようにして、本形態では、ベース20に設けた複数の位置決め用突出部221、222、231、232のうち、位置決め用突出部222、232に設けたストッパ部222b、232bによって、可動体5の可動範囲を規定している。
Here, the positioning
(バネ部材の構成)
図1および図2に示すように、本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100では、可動体5をX軸方向(光軸方向)に駆動するにあたって磁気駆動機構7を用いるとともに、可動体5を所定位置に保持するために、磁気駆動機構7による推力と、バネ部材の付勢力を利用する。また、外部から衝撃に加わった際に可動体5が大きく変位することを防止するためにバネ部材を利用する。具体的には、固定体2と可動体5との間には、以下に説明するバネ部材が配置されている。
(Structure of spring member)
As shown in FIGS. 1 and 2, in the optical
より具体的には、本形態では、第1ガイド軸41において側板部22と可動体5の第1軸受部512の間に位置する部分の周りに、コイルバネからなる第1バネ部材91(バネ部材)を圧縮された状態で配置するとともに、第1ガイド軸41において側板部23と可動体5の第1軸受部512との間に位置する部分の周りに、コイルバネからなる第2バネ部材92(バネ部材)を圧縮された状態で配置する。この状態で、第1バネ部材91の両端部は、側板部22および第1軸受部512に当接し、第2バネ部材92の両端部は、側板部23および第1軸受部512に当接する。
More specifically, in this embodiment, a first spring member 91 (spring member) made of a coil spring is provided around a portion of the
かかる構成によれば、駆動コイル80への通電を行なわない状態では、可動体5および光学素子1は、第1バネ部材91のバネ力、および第2バネ部材92のバネ力が釣り合った位置、すなわち、原点位置に保持されている。本形態において、原点位置は、駆動コイル80のX軸方向の中央位置と、永久磁石体70のX軸方向の中央位置とがZ軸方向で重なった位置である。
According to such a configuration, in a state where the
この状態から、駆動コイル80に通電し、磁気駆動機構7により可動体5がX軸方向(移動方向L)の一方側(第1バネ部材91が圧縮する方向)に変位すると、第1バネ部材91が抗力を発生させる。その際、第2バネ部材92は、可動体5をX軸方向(移動方向L)の一方側に付勢する。その結果、可動体5および光学素子1は、磁気駆動機構7による推力、第1バネ部材91の抗力、および第2バネ部材92の付勢力が釣り合った位置で停止する。また、駆動コイル80に逆方向に通電すると、磁気駆動機構7により可動体5がX軸方向(移動方向L)の他方側(第2バネ部材92が圧縮する方向)に変位する。その結果、第2バネ部材92が抗力を発生させるとともに、第1バネ部材91は、可動体5をX軸方向(移動方向L)の他方側に付勢する。それ故、可動体5および光学素子1は、磁気駆動機構7による推力、第1バネ部材91の抗力、および第2バネ部材92の付勢力が釣り合った位置で停止する。また、駆動コイル80への通電を停止すると、可動体5および光学素子1は、第1バネ部材91のバネ力、および第2バネ部材92のバネ力が釣り合った位置、すなわち、原点位置に戻り、そこに保持される。
From this state, when the
ここで、可動体5の駆動に磁気駆動機構7を採用すると、可動体5に振動や外部からの衝撃等の外力が加わった際、可動体7がX軸方向に大きく変位しようとする。本形態では、固定体2と可動体5との間には、可動体5がX軸方向に変位した際に抗力を発生させる第1バネ部材91および第2バネ部材92が設けられている。このため、振動や外部からの衝撃等の外力に起因する可動体7のX軸方向の変位は、第1バネ部材91のバネ力、および第2バネ部材92のバネ力によって抑制される。
Here, when the
また、磁気駆動機構7により可動体5をX軸方向に駆動する際、駆動コイル80には、第1バネ部材91および第2バネ部材92の抗力に打ち勝つ推力を発生させる電流を供給する。その際、可動体7に外部からの衝撃が加わると、可動体5がベース20の側板部22、23に当接することがある。かかる場合でも、本形態では、図5および図6を参照して説明したストッパ部222b、232bが第2補強部材62の端部621、622(可動体5において駆動コイル80を避けた箇所)に当接する。従って、駆動コイル80がベース20の側板部22、23に当接することがないので、駆動コイル80の断線を防止することができる。また、駆動コイル80は、第1補強部材61の端部611、612によって挟まれた部分、および第2補強部材62の端部621、622によって挟まれた部分に巻回されているため、駆動コイル80に多少の衝撃等の外力が加わっても、巻きズレしない。
Further, when the
(駆動コイル80への給電)
図7は、本発明を適用した光学素子駆動装置において駆動コイルへの給電のための構成を示す説明図であり、図7(a)、(b)は各々、本発明を適用した光学素子駆動装置における駆動コイルとバネ部材との接続関係を示す説明図、および第1ホルダ部材にランドを形成した場合の説明図である。
(Power supply to the drive coil 80)
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a configuration for feeding power to the drive coil in the optical element driving apparatus to which the present invention is applied. FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating optical element driving to which the present invention is applied. It is explanatory drawing which shows the connection relation of the drive coil and spring member in an apparatus, and explanatory drawing at the time of forming a land in a 1st holder member.
本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100では、駆動コイル80に給電するにあたって、金属製のコイルバネからなる第1バネ部材91および第2バネ部材92を給電部材として利用する。
In the optical
より具体的には、図7(a)に示すように、駆動コイル80の巻き始めの端部81を第1バネ部材91に電気的に接続し、駆動コイル80の巻き終わりの端部82を第2バネ部材92に電気的に接続する。かかる電気的な接続を行なうにあたって、本形態では、第1バネ部材91の両端のうち、第1軸受部512側に位置する端部に駆動コイル80の巻き始めの端部81を電気的に接続し、側板部22側に位置する端部に外部からの配線86を電気的に接続する。また、第2バネ部材92についても、第1バネ部材91と同様、両端のうち、第1軸受部512側に位置する端部に駆動コイル80の巻き終わりの端部82を電気的に接続し、側板部23側に位置する端部に外部からの配線87を電気的に接続する。
More specifically, as shown in FIG. 7A, the winding start end 81 of the
かかる構成によれば、可動体5がX軸方向に変位した際、駆動コイル80の巻き始めの端部81および巻き終わりの端部82は、可動体5とともにX軸方向に変位するため、駆動コイル80の巻き始めの端部81および巻き終わりの端部82に不要な力が加わらない。また、可動体5がX軸方向に変位した際でも、外部からの配線86、87が変位しないため、配線に不要な力が加わらない。
According to this configuration, when the
また、駆動コイル80を第1バネ部材91および第2バネ部材92に電気的に接続するにあたっては、駆動コイル80の巻き始めの端部81を第1コイル部材に直接、ハンダ付けし、駆動コイル80の巻き終わりの端部82を第2コイル部材に直接、ハンダ付けした構成を採用することができる。
Further, in electrically connecting the
また、図7(b)に示すように、第1軸受部512においてX軸方向に向く両面の各々にランド512cを電気的に独立した状態で設けておき、駆動コイル80の巻き始めの端部81および巻き終わりの端部82をランド512cにハンダ付けするとともに、第1バネ部材91の端部および第2バネ部材92の端部をランド512cにハンダ付けしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7B, lands 512c are provided on both surfaces of the
なお、第1バネ部材91および第2バネ部材92を給電部材として利用する際、第1バネ部材91と第2バネ部材92が第1ガイド軸41を介して短絡することを防止する必要がある。かかる短絡を防止するにあたっては、第1ガイド軸41については絶縁材料から形成した構成や、金属製の第1ガイド軸41の周りに絶縁層を設けた構成を採用すればよい。
When the
また、第1バネ部材91および第2バネ部材92を給電部材として利用する際、第1バネ部材91と第2バネ部材92がベース20を介して短絡することを防止する必要がある。かかる短絡を防止するにあたっては、図示を省略するが、第1バネ部材91と側板部22との間、および第2バネ部材92と側板部23との間に絶縁材料を介在させた構成を採用すればよい。
Further, when the
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100では、固定体2に対して可動体5を直線的に往復移動させるにあたって、固定体2側に保持された永久磁石体70と、可動体5側に保持された駆動コイル80とを備えた磁気駆動機構7を利用するとともに、永久磁石体70については、可動体5の移動方向Lに沿って多極に着磁された構成とし、駆動コイル80については、X軸方向(移動方向L)に開口部を向けて永久磁石体70の周りを全周で囲むボイスコイルを用いる。かかる構成によれば、駆動コイル80が永久磁石体70の周りに巻回されているため、永久磁石体70が形成する磁界を有効かつ最大限に利用することができる。それ故、本形態によれば、ステッピングモータや、駆動コイル80の一辺が永久磁石体70と対向するような磁気駆動機構と比較して、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100のサイズが小さくても大きな推力を発生させることができる。
(Main effects of this form)
As described above, in the optical
また、永久磁石体70は、X軸方向(移動方向L)に沿って配列された複数の磁石片(第1磁石片71および第2磁石片72)を備え、複数の磁石片は、隣り合う磁石片同士が同一極を相手側の磁石片に向けて配置されているとともに、磁石片同士の間には磁性板75が配置されている。このため、第1磁石片71および第2磁石片72から磁性板75が位置する側に集中して磁力線が発生するとともに、磁性板75から周辺(Y軸方向およびZ軸方向)に向けて効率よく磁力線が発生する。それ故、漏れ磁束を少なくできる分、駆動コイル80に鎖交する磁束密度を高めることができるので、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100のサイズが小さくても大きな推力を発生させることができる。
The
また、磁力線が集中する磁性板75は常時、駆動コイル80の可動範囲内に位置するため、可動体5がいずれの位置に移動したときでも、永久磁石体70が形成する磁界を有効かつ最大限に利用することができる。しかも、磁性板75に磁力線を集中させるので、磁力線が集中する個所が常に駆動コイル80の可動範囲内に位置するように構成するのが容易である。よって、本形態によれば、可動体5の位置にかかわらず、大きな推力を安定して得ることができる。
Further, since the
また、永久磁石体70は、X軸方向に対して直交するY軸方向を厚さ方向とする薄型の直方体形状を備え、駆動コイル80は、永久磁石体70の周りを全周で囲む角筒形状を有しているため、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100の薄型化を図ることができる。
The
また、固定体2は、永久磁石体70および駆動コイル80を永久磁石体70の厚さ方向の両側で覆うヨーク(ベース20およびカバー30)を備えており、かかるヨーク、永久磁石体70および駆動コイル80を平面視したとき、ヨークのサイズは、永久磁石体70のサイズおよび駆動コイル80のサイズよりも大きい。このため、永久磁石体70および駆動コイル80の周りに磁路を適正に構成することができる等、ヨークとしての機能が高いので、ベース20およびカバー30の板厚を薄くすることができる。それ故、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100の厚さ寸法(Y軸方向の寸法)を小さくでき、薄型化を図ることができる。
The fixed
しかも、永久磁石体70および駆動コイル80が直方体の外形形状を備えているとともに、カバー30とベース20とがヨークとして機能する部分も直方体の外形形状を備えている。このため、永久磁石体70および駆動コイル80と、ヨークとの間に不必要に広いスペースが存在しないので、ヨークとしての機能に優れている。すなわち、ヨークが直方体の外形形状を備えているにもかかわらず、駆動コイル80が円筒状であると、ヨークの角部分に大きなデッドスペースが無駄に発生してしまうが、本形態によれば、かかる無駄なスペースを省いてある。このため、本形態の光学素子駆動装置200および直線駆動装置100は、サイズが小さくても大きな推力を発生させることができる。
In addition, the
また、本形態では、ベース20の側板部22、23を利用して位置決め用突出部221、222、231、232を形成し、かかる位置決め用突出部221、222、231、232によって永久磁石体70の位置決めを行なっている。このため、固定体2上に永久磁石体70を高い位置精度をもって固定することができる。また、位置決め用突出部221、222、231、232は、ヨークとして機能する大きなベース20に形成されている。かかるベース20(ヨーク)であれば、永久磁石体70の近傍に配置されることから、位置決め用突出部221、222、231、232を適正な個所に形成することができる。このため、比較的小さな位置決め用突出部221、222、231、232で永久磁石体70の位置決めを行うことができる。しかも、位置決め用突出部221、222、231、232は、ヨークとして機能するベース20の一部を折り曲げ加工してなるため、新たな部材を追加しなくても永久磁石体70の位置決めを行なう位置決め用突出部221、222、231、232を設けることができる。
Further, in this embodiment, the positioning
また、複数の位置決め用突出部221、222、231、232のうち、位置決め用突出部222、232には、可動体5において駆動コイル80を避けた箇所に当接して可動体5の可動範囲を規定するストッパ部222b、232bが設けられているため、位置決め用突出部222、232を利用して可動体5の可動範囲を規定することができる。しかも、ストッパ部222b、232bは、可動体5において駆動コイル80を避けた箇所に当接するため、駆動コイル80とストッパ部222b、232bとが当接することが原因でコイル線の被覆が剥がれて短絡する等の駆動コイル80の損傷を防止することができる。すなわち、可動体5においてストッパ部222b、232bが当接する部分は、駆動コイル80の内周面のうち、短辺80bに相当する内壁に沿って移動方向Lに延在して駆動コイル80の端部から突出する第2補強部材62の端部621、622である。また、端部621、622は、駆動コイル80の外周面のうち、短辺80bに相当する外壁に沿って移動方向Lに延在する第2ホルダ部材52の両端部に重なって接着されている。このため、ストッパ部222b、232bが第2補強部材62の端部621、622に当接した際、駆動コイル80には大きな衝撃が加わらない。それ故、駆動コイル80の損傷を確実に防止することができる。
Of the plurality of positioning
また、駆動コイル80の側面に第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52を別途、後付けした構造を採用するにあたって、第1補強部材61および第2補強部材62を介して駆動コイル80のZ軸方向の一方側の側面に第1ホルダ部材51を取り付け、第1補強部材61および第2補強部材62を介して駆動コイル80のZ軸方向の他方側の側面に第2ホルダ部材52を取り付けた構造を採用している。このため、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52を駆動コイル80の外面に接着剤等により直接、固定する必要がない。また、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52が駆動コイル80から離間した状態とすることができる。また、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52が駆動コイル80に接している場合でも、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52は駆動コイル80に緩く接している状態とすることができる。従って、駆動コイル80に大きな負荷が加わらないので、駆動コイル80が損傷しない。また、駆動コイル80の外面にコイル線に起因する凹凸が存在している場合でも、第1ホルダ部材51、第2ホルダ部材52および駆動コイル80を確実に一体化させることができる。特に、本形態では、かかる構成を採用することにより、レンズ等の光学素子1を保持する第2ホルダ部材52が傾くことを防止できるので、光軸のずれ等を防止することができる。
Further, when adopting a structure in which the
また、駆動コイル80の内側に第1補強部材61および第2補強部材62を設けると、第1補強部材61および第2補強部材62を設けた場所では、駆動コイル80と永久磁石体70との隙間を広くすることになるが、第1補強部材61および第2補強部材62は、駆動コイル80の内周面のうち、短辺80a、80bに相当する内壁に沿って設けられている。このため、第1補強部材61および第2補強部材62を駆動コイル80の長辺80c、80dに相当する内壁に沿って設けた場合と違って、推力の低下を最小限に止めることができる。すなわち、駆動コイル80と永久磁石体70との間のうち、駆動コイル80の長辺80c、80dに相当する部分(Y軸方向に位置する部分)には第1補強部材61および第2補強部材62が介在せず、狭い隙間のみが存在する。このため、Y軸方向では、駆動コイル80と永久磁石体70とを接近させることができる。従って、駆動コイル80を鎖交する磁束密度を高めることができるので、可動体5に対して大きな推力を印加することができる。
In addition, when the first reinforcing
また、本形態では、Z軸方向で対向する2枚の板材(第1補強部材61および第2補強部材62)をボビンとして用いたため、筒形状のボビンに駆動コイル80を巻回した構成と比較して、可動体5の軽量化を図ることができる。
Further, in this embodiment, since two plate members (the first reinforcing
また、固定体2と可動体5との間には、磁気駆動機構7により可動体5が変位した際に抗力を発生させるバネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)が設けられているため、駆動コイル80に通電する電流値と、バネ部材のバネ定数とを制御することにより、可動体5を所定位置に停止させることができる。しかも、本形態では、バネ部材として、磁気駆動機構7により可動体5が移動方向Lの一方側に変位した際に抗力を発生させる第1バネ部材91と、磁気駆動機構7により可動体5が移動方向Lの他方側に変位した際に抗力を発生させる第2バネ部材92とが設けられている。このため、可動体5は、駆動コイル80への給電が停止している期間、第1バネ部材91の付勢力と第2バネ部材92の付勢力とによって原点位置に保持される。従って、駆動コイル80への給電を停止した状態でも可動体5を所定位置(原点位置/永久磁石体70のX軸方向の中央位置)に保持することができる。また、駆動コイル80に通電して可動体5を所定位置に保持した状態で駆動コイル80への通電を停止すると、第1バネ部材91の付勢力と第2バネ部材92の付勢力とによって、可動体5を原点位置に確実に戻すことができる。
In addition, spring members (
また、本形態では、固定体2に対して可動体5を直線的に往復動作させるにあたって、固定体2側に保持された永久磁石体70と可動体5側に保持された駆動コイル80とを備えた磁気駆動機構7を利用しているため、外部から衝撃が加わった際、可動体5は、X軸方向(磁気駆動機構7による駆動方向)に大きく変位しようとするが、本形態では、固定体2と可動体5との間にバネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)が設けられているため、外部からの衝撃に起因する可動体5の変位が抑制される。それ故、外部からの衝撃によって可動体5が大きく変位するという事態を回避することができる。
In this embodiment, when the
また、第1バネ部材91および第2バネ部材92は、駆動コイル80への給電部材として用いられているため、給電部材を別途設ける必要がない。それ故、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100の小型化や薄型化を図ることができる。
Further, since the
また、第1バネ部材91および第2バネ部材92は、可動体5において移動方向Lに対して直交する方向に突出した第1軸受部512と、固定体2において第1軸受部512に対して移動方向Lに対向する側板部22、23(固定体側バネ受け部)との間に配置されたコイルバネである。このため、可動体5に対して移動方向Lに位置する側にバネ部材を配置する必要がないため、バネ部材として、長いコイルバネを用いることができる。従って、第1バネ部材91および第2バネ部材92の付勢力を調整するのが容易である。
In addition, the
しかも、第1バネ部材91および第2バネ部材92は、第1ガイド軸41において第1軸受部512と側板部22、23(固定体側バネ受け部)との間に位置する部分の周りに設けられているため、第1バネ部材91および第2バネ部材92を設ける場所を別途、確保する必要がない。それ故、光学素子駆動装置200および直線駆動装置100の小型化や薄型化を図ることができる。
In addition, the
また、可動体5では、第1バネ部材91および第2バネ部材92に対してZ軸方向の反対側に光学素子1が設けられている。このため、光学素子1が設けられている側に第1軸受部512や固定体側バネ受け部(側板部22、23)を設ける必要がない。それ故、光学素子1の光路を容易に確保することができる。
In the
さらに、第1ガイド軸41および第2ガイド軸42のうち、素子保持部524に近い側の第2ガイド軸42は、可動体5の貫通穴522a、523aを貫通する主軸であり、素子保持部524から近い側の第1ガイド軸41は、可動体5の溝状部512aを貫通する副軸である。このため、ブレが少ない主軸の方が素子保持部524近くに位置するため、素子保持部524のブレおよび光学素子1のブレを抑制することができる。
Further, of the
また、ベース20の側板部22、23において、永久磁石体70よりZ軸方向の両側から張り出している部分を利用して第1ガイド軸41および第2ガイド軸42の両軸端部を支持しているため、第1ガイド軸41および第2ガイド軸42を支持するための部材を別途、追加する必要がないという利点がある。
In addition, the
さらに、可動体5においてZ軸方向の一方側には、第1ガイド軸41を受ける第1軸受部512が1つ設けられている一方、可動体5において第1軸受部512位置する側とは反対側には、移動方向Lに対して直交する方向に突出した2つの軸受部(第1軸受部522および第3軸受部523)が移動方向Lで離間した位置に設けられている。このため、可動体5は、第1バネ部材91および第2バネ部材92が配置されている側では固定体2に対して第1ガイド軸41に1点支持され、第1バネ部材91および第2バネ部材92が配置されている側とは反対側では第2ガイド軸42に2点で支持されている。従って、可動体5はいわゆる三点支持されるので、安定した姿勢で移動する。特に、可動体5において光学素子1が保持されている側が2点支持であるため、光学素子1の姿勢を好適に保持することができる。しかも、可動体5は、第1バネ部材91および第2バネ部材92が配置されている側で1点支持であるため、可動体5において第1バネ部材91および第2バネ部材92が配置されている側には、第1ガイド軸41に対する軸受部(第1軸受部512)を1箇所に設ければよく、スペース的な余裕がある。このため、第1バネ部材91および第2バネ部材92として長いコイルバネを用いることができるので、第1バネ部材91および第2バネ部材92のバネ力を調整するのが容易である。
Furthermore, on the one side in the Z-axis direction of the
[他の実施の形態]
上記実施の形態では、永久磁石体70に2つの磁石片を用いたが、3つ以上の磁石片を用いた場合に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、駆動コイル80として筒状コイルを用いたが、永久磁石体70に開口部を向けた扁平コイル等を用いてもよい。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, two magnet pieces are used for the
上記実施の形態では、第1バネ部材91および第2バネ部材92を圧縮バネとして用いたが、第1バネ部材91および第2バネ部材92を引っ張りバネとして用いてよい。また、可動体5に位置によって第1バネ部材91および第2バネ部材92が各々、圧縮バネおよび引っ張りバネとして機能するような構成を採用してもよい。
In the above embodiment, the
上記実施の形態では、バネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)を給電部材として利用したが、フレキシブル配線基板等の可撓性の配線部材にコイルの端部をハンダ付けして駆動コイル80への給電を行ってもよい。この場合、可撓性の配線部材についてはX軸方向に弛み部分を向かせれば、可動体5に余計な負荷が加わることを抑制することができる。なお、フレキシブル配線基板等の可撓性の配線部材を駆動コイル80への給電部材として用いる構成は、バネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)を設けた場合、あるいはバネ部材を設けない場合のいずれにおいても採用することができる。
In the above embodiment, the spring members (the
上記実施の形態では、バネ部材として第1バネ部材91および第2バネ部材92からなる2つのバネ部材を用いたが、1つのバネ部材を用いてもよい。この場合も、磁気駆動機構7により可動体5が変位した際にバネ部材が発生させる抗力を利用すれば、駆動コイル80に通電する電流値と、バネ部材のバネ定数とを制御することで、可動体5を所定位置に停止させることができる。上記実施の形態では、バネ部材としてコイルバネを用いたが、コイルバネ以外にも、U字形状あるいはV字形状の板バネを用いてもよい。
In the above embodiment, the two spring members including the
上記実施の形態では、可動体5にバネ部材(第1バネ部材91および第2バネ部材92)を設けたが、バネ部材を用いない構成を採用してもよい。この場合、可動体5と固定体2との間にホール素子や磁気センサー等を用いた位置検出システムを配置してクローズドループで可動体5の位置を制御する構成を採用することが好ましい。
In the above embodiment, the spring members (the
上記実施の形態では、第1補強部材61および第2補強部材62をストッパとして利用するとともに、駆動コイル80、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52を一体化するのに用いたが、第1補強部材61および第2補強部材62を用いない構成を採用してもよい。この場合、第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52の形状を変更して第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52にストッパ部222b、232bが当接する構造を採用すればよい。また、駆動コイル80に対して第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52を面接着した構成や、駆動コイル80に対して第1ホルダ部材51および第2ホルダ部材52を三次元接着した構成を採用してもよい。
In the above embodiment, the first reinforcing
1 光学素子(被駆動部材)
2 固定体
5 可動体
7 磁気駆動機構
20 ベース(ヨーク)
22、23 ベースの側板部(固定体側バネ受け部)
30 カバー(ヨーク)
41 第1ガイド軸
42 第2ガイド軸
43 第3ガイド軸
51 第1ホルダ部材
52 第2ホルダ部材
61 第1補強部材
62 第2補強部材
70 永久磁石体
71 第1磁石片
72 第2磁石片
75 磁性板
80 駆動コイル
91 第1バネ部材
92 第2バネ部材
100 直線駆動装置
200 光学素子駆動装置
221、222、231、232 位置決め用突出部
222b、232b ストッパ部
512 第1軸受部
522 第2軸受部
523 第3軸受部
524 素子保持部(部材保持部)
611、612 第1補強部材の端部
621、622 第2補強部材の端部
1 Optical element (driven member)
2 fixed
22, 23 Base side plate (fixed body side spring support)
30 Cover (Yoke)
41
611, 612
Claims (10)
前記固定体側に保持された永久磁石体と、該永久磁石体との間に隙間を隔てるように前記可動体側に保持された駆動コイルと、を有する磁気駆動機構が構成され、
前記永久磁石体は、前記可動体の移動方向に沿って多極に着磁され、
前記固定体は、前記永久磁石体を位置決めする1乃至複数の位置決め用突出部を備え、
当該1乃至複数の位置決め用突出部のうちの少なくとも1つは、前記可動体において前記駆動コイルを避けた箇所に対して前記移動方向で対向して当該可動体の可動範囲を規定するストッパ部を備えていることを特徴とする直線駆動装置。 A linear drive device that linearly moves a movable body including a member holding portion that holds a driven member with respect to a fixed body,
A magnetic drive mechanism having a permanent magnet body held on the fixed body side and a drive coil held on the movable body side so as to have a gap between the permanent magnet body;
The permanent magnet body is magnetized in multiple poles along the moving direction of the movable body,
The fixed body includes one or more positioning protrusions for positioning the permanent magnet body,
At least one of the one or more positioning protrusions is provided with a stopper portion that defines a movable range of the movable body so as to be opposed to the location where the drive coil is avoided in the movable body in the moving direction. A linear drive device comprising:
前記位置決め用突出部は、前記ヨークに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の直線駆動装置。 The fixed body includes a yoke,
The linear drive device according to claim 1, wherein the positioning protrusion is formed on the yoke.
前記ヨーク、前記永久磁石体および前記駆動コイルを平面視したとき、前記ヨークのサイズは、前記永久磁石体のサイズおよび前記駆動コイルのサイズよりも大きいことを特徴とする請求項2乃至3の何れか一項に記載の直線駆動装置。 The yoke covers the permanent magnet body and the drive coil on at least one side in the thickness direction of the permanent magnet body,
The size of the yoke is larger than the size of the permanent magnet body and the size of the drive coil when the yoke, the permanent magnet body, and the drive coil are viewed in plan. A linear drive device according to claim 1.
前記駆動コイルは、前記移動方向に対して直交する方向の面で切断したときに長辺および短辺を備えた断面形状をもって前記永久磁石体の周りを囲む角筒形状を有していることを特徴とする請求項5に記載の直線駆動装置。 The permanent magnet body has a thin rectangular parallelepiped shape whose thickness direction is a direction orthogonal to the moving direction,
The drive coil has a rectangular tube shape surrounding the permanent magnet body with a cross-sectional shape having a long side and a short side when cut in a plane perpendicular to the moving direction. The linear drive device according to claim 5, wherein
前記補強部材において前記駆動コイルの端部で突出する部分が前記ストッパ部に当接することにより前記可動範囲が規定されていることを特徴とする請求項6に記載の直線駆動装置。 The movable body includes a reinforcing member that extends in the moving direction along an inner wall corresponding to the short side of the inner peripheral surface of the drive coil and protrudes from an end of the drive coil.
The linear drive device according to claim 6, wherein the movable range is defined by a portion of the reinforcing member that protrudes at an end portion of the drive coil coming into contact with the stopper portion.
前記可動体は、前記駆動コイルの外周面に重ねて配置されて前記ガイド軸と係合する軸受部材を備え、
前記補強部材において前記駆動コイルの端部で突出する部分は、外側に屈曲して前記軸受部材の端部と重なっていることを特徴とする請求項7に記載の直線駆動装置。 The fixed body includes a guide shaft that extends in the moving direction and guides the movable body in the moving direction,
The movable body includes a bearing member that is arranged on the outer peripheral surface of the drive coil and that engages with the guide shaft,
The linear drive device according to claim 7, wherein a portion of the reinforcing member that protrudes at an end portion of the drive coil is bent outward and overlaps with the end portion of the bearing member.
前記第1ガイド軸および前記第2ガイド軸のうち、前記部材保持部に近い側のガイド軸は、前記可動体の貫通穴を貫通する主軸であり、前記部材保持部から遠い側のガイド軸は、前記可動体の溝状部を貫通する副軸であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の直線駆動装置。 The fixed body extends in the moving direction in a state of being parallel to each other on one side in a direction orthogonal to the moving direction with respect to the member holding portion, and a first guide shaft and a first guide shaft that guides the movable body in the moving direction. With two guide shafts,
Of the first guide shaft and the second guide shaft, the guide shaft closer to the member holding portion is a main shaft that penetrates the through hole of the movable body, and the guide shaft far from the member holding portion is The linear drive device according to claim 1, wherein the linear drive device is a countershaft that penetrates the groove-shaped portion of the movable body.
前記部材保持部には、前記被駆動部材として光学素子が保持されていることを特徴とする光学素子駆動装置。 An optical element driving device comprising the linear driving device according to any one of claims 1 to 9,
An optical element driving apparatus, wherein the member holding portion holds an optical element as the driven member.
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CN106067707A (en) * | 2016-06-14 | 2016-11-02 | 北京精密机电控制设备研究所 | A kind of Novel direct wire type electromechanical coupling system and assembly method |
CN106575911A (en) * | 2014-07-30 | 2017-04-19 | 日本电产科宝株式会社 | Linear vibration motor |
WO2021106741A1 (en) * | 2019-11-29 | 2021-06-03 | 株式会社村田製作所 | Linear vibration motor, and electronic instrument employing same |
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2009
- 2009-09-29 JP JP2009224168A patent/JP2011078149A/en active Pending
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