JP2016224143A - 駆動ユニット及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、低コスト化を図りつつ移動体を安定して移動すること
【解決手段】移動レンズ枠２、モータ１２、駆動力出力部２０、連結部を有するレンズ駆動ユニット１０１を提供する。連結部は、移動レンズ枠に固定された第１のボール受け板５、磁石８、バックヨーク９と、駆動力出力部に固定された第２のボール受け板６と、その間に挟まれたボール７と、を有する。第１、第２のボール受け部、ボール７、エアーギャップＡｉｒＧ１は、磁石８からの磁束が通る磁気回路を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動ユニット及び電子機器に関する。

特許文献１は、光軸方向に移動可能なレンズ枠と、モータのリードスクリューに螺合するナット体と、を磁着保持した球体を介して連結するレンズ移動機構を開示している。ナット体には磁性体が配置され、レンズ枠には永久磁石が配置され、両者の磁気吸引力により磁性体から成る球体を挟み込む。

特開２００９−１６３０１７号公報

特許文献１の連結部の構成では、磁束の通路が閉回路を構成しておらず、磁気吸引力が弱い。磁気吸引力のみによる連結では、重いレンズ枠（移動体）に対して永久磁石を大きくしたり、材質を変更したりする等の対策が必要であり、小型化、低コスト化に不利である。

本発明は、小型化、低コスト化を図りつつ移動体を安定して移動することが可能な駆動ユニットおよび電子機器を提供することを例示的な目的とする。

本発明の駆動ユニットは、移動体と、駆動源と、該駆動源によって移動される駆動力出力部と、前記移動体を前記駆動力出力部に連結する連結部と、を有する駆動ユニットであって、前記連結部は、前記移動体と前記駆動力出力部の一方に固定された第１のボール受け部材と、前記移動体と前記駆動力出力部の他方に固定された第２のボール受け部材と、前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材に挟まれたボールと、を有し、前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールのうち少なくとも一つは第１の磁石を含み、前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールは、前記第１の磁石からの磁束が通る磁気回路を形成することを特徴とする。

本発明によれば、小型化、低コスト化を図りつつ移動体を安定して移動することが可能な駆動ユニットおよび電子機器を提供することができる。

本発明に係るレンズ駆動ユニットの斜視図である。（実施例１） 図１に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例１） 図１に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例１） 図１に示すレンズ駆動ユニットの側面図である。（実施例１） 図４に示す波線部１００のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図である。（実施例１） 図４に示すＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図である。（実施例１） 図１に示すレンズ駆動ユニットの斜視図である。（実施例１） 本発明に係るレンズ駆動ユニットの斜視図である。（実施例２） 図８に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例２） 図８に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例２） 図８に示すレンズ駆動ユニットの側面図である。（実施例２） 図１１に示す波線部２００のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図である。（実施例２） 図１１に示すＤ−Ｄ線に沿った拡大断面図である。（実施例２） 本発明に係るレンズ駆動ユニットの斜視図である。（実施例３） 図１４に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例３） 図１４に示すレンズ駆動ユニットの分解斜視図である。（実施例３） 図１４に示すレンズ駆動ユニットの側面図である。（実施例３） 図１７に示す波線部３００のＥ−Ｅ線に沿った拡大拡大図である。（実施例３） 図１７に示すＦ−Ｆ線に沿った拡大断面図である。（実施例３） 図１４に示すレンズ駆動ユニット側面図である。（実施例３） 図２０に示す波線部３００のＧ−Ｇ線に沿った拡大断面図である。（実施例３） 図１７に示すＨ−Ｈ線に沿った拡大断面図である。（実施例３）

磁束（線）は磁力線の束であり、閉回路を構成する磁束の通路は磁気回路（磁路）と呼ばれる。磁束または磁力線が通る領域が限定されていれば閉回路が形成される。例えば、一つの棒磁石のＮ極からＳ極にむかう磁力線の範囲は限定されないので、磁気回路を構成しない。磁気回路は、エアーギャップを含んでもよいし、含まなくてもよい。磁気によって接触している２つの部材を引き離す力を磁気吸着力、磁気吸着する２つの部材が引き合う力を磁気吸引力と呼ぶ。

本実施形態の駆動ユニットは、移動体と、駆動源（アクチュエータ）と、駆動源によって移動される駆動力出力部と、移動体を駆動力出力部に連結する連結部と、を有し、移動体を駆動源により連結部を介して移動させる。

移動体は、後述する実施例では、光学素子の一例であるレンズを保持したレンズ保持部材（光学素子保持部材）であり、駆動ユニットは光学機器に適用されるが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、移動体はプリンタヘッドや計測部などでもよく、駆動ユニットは画像形成装置や計測装置等の電子機器に適用されてもよい。また、本実施形態の駆動ユニットは、移動体を所定の軸方向に沿って移動させてもよく、所定の軸方向の数は限定されない。

連結部は、移動体と駆動力出力部の一方に固定された第１のボール受け部材と、移動体と駆動力出力部の他方に固定された第２のボール受け部材と、第１、第２のボール受け部材に挟まれたボールと、を有する。第１、第２のボール受け部材とボールのうち少なくとも一つは磁石を含む。第１、第２のボール受け部材とボールは、磁石からの磁束が通る磁気回路を形成する。磁気回路はエアーギャップを含んでもよいし、含まなくてもよい。

かかるレンズ駆動ユニットによれば、移動体と駆動力出力部との間にはボール（球体）を介して両者を近づけようとする磁気吸引力（付勢力）が常に作用するため、駆動力出力部と駆動源にあるガタ、例えば、バックラッシュが除去又は軽減される。この結果、移動体の位置決め精度や応答精度が向上する。また、磁気回路によって磁石の磁気吸着力を有効に利用することができ、移動体が重くなっても小型化、低コスト化を維持したまま安定して移動体を移動させることができる。また、複数の磁気回路が形成されてもよい。これにより、移動体をより安定して移動させることができる。

駆動源は、ＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ、ボイスコイルモータ等、限定されない。また、連結部に用いる磁石の着磁方向や極数も、磁気回路を構成できる限り、限定されない。

移動体は案内軸に沿って移動するように構成されている場合、磁気回路が含むエアーギャップに働く磁気吸引力によって移動体を案内軸に付勢してもよい。これによって、新たな付勢手段を設けることなく移動体を安定して移動することができる。即ち、ガタつきなく移動体を移動することができるので、位置精度が向上する。また、移動時の移動体と案内軸との衝突による騒音も抑えることができるので、例えば、電子機器が録音機能を有するカメラなどである場合にノイズが録音されることを防止することができる。このエアーギャップは、第１、第２のボール受け部材の間に形成され、ボールが配置される第１、第２のボール受け部材の間ではなく、ボールから第１のボール受け部材に入った磁束が第２のボール受け部材に入るためのエアーギャップであってもよい。

以下、本発明の実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各実施例において、光軸方向をＸ軸方向に、光軸と直交する２方向にＹ軸とＺ軸と設定している。

以下、図１〜図７を参照して、本発明の実施例１によるレンズ駆動ユニット１０１について説明する。図１は、レンズ駆動ユニット１０１の斜視図である。図２は、図１と同様の方向から見たレンズ駆動ユニット１０１の分解斜視図である。図３は、図２とは異なる方向から見た分解斜視図である。図４は、レンズ駆動ユニット１０１の側面図である。図５は、図４に示す波線部１００のＡ−Ａ線に沿った拡大断面図であり、連結部の閉磁路を説明するための図である。図６は、図４に示すＢ−Ｂ線に沿った拡大断面図であり、移動レンズ枠２の付勢と、ボール７の脱落防止部２ｂについて説明するための図である。

レンズ駆動ユニット１０１は、デジタルスチルカメラ等に用いるレンズ鏡筒（光学機器）の内部に配置され、ズームレンズやフォーカスレンズ等のレンズを光軸方向に移動するレンズ駆動ユニットである。なお、ズームレンズは焦点距離を変更し、フォーカスレンズは焦点調節を行う。レンズ鏡筒は、撮像装置（光学機器）と一体であってもよい。また、本発明は、双眼鏡、顕微鏡、望遠鏡、液晶プロジェクタなど、他の光学機器にも適用することができる。これらの光学機器には、小型化の需要が特にあり、本発明を適用すると効果が特に大きい。

レンズ駆動ユニット１０１は、移動レンズ枠（移動体）２と、駆動部５０と、駆動部５０によって移動される駆動力出力部１０と、移動レンズ枠２を駆動力出力部１０に連結する連結部と、を有する。レンズ駆動ユニット１０１は、移動レンズ枠２を駆動部５０により連結部と駆動力出力部１０を介して移動させる。

移動レンズ枠２は、円筒形状の本体部と、本体部に固定されたスリーブ部２ａと、Ｕ溝部２ｂと、本体部から外側に張り出した張り出し部２５を有する。

本体部の内部で不図示のレンズを保持する。移動レンズ枠２が保持するレンズの光軸Ｏに平行かつ光軸Ｏに関して略対称に配置されたメインガイド軸３とサブガイド軸４は、移動レンズ枠２の移動を案内する案内軸として機能する。スリーブ部２ａは、メインガイド軸３を回動可能に支持し、Ｕ溝部２ｄはサブガイド軸４を摺動可能に支持する。これにより、移動レンズ枠２は、メインガイド軸３とサブガイド軸４に、光軸Ｏと平行に移動可能に支持される。張り出し部２５は、基部と、基部から延びるブロック形状のボール脱落防止部２５ｄ、２５ｅを有する。基部には、ネジ穴２５ａ、位置決めピン２５ｂ、２５ｃが設けられている。

駆動部５０は、駆動源にモータ１２を有し、モータ１２の出力軸は送りねじ１３である。コの字板金１４は、モータ１２を保持し、送りねじ１３を回転可能に支持し、不図示の固定部に固定されている。送りねじ１３には、ラック１０（駆動力出力部）のネジ部が係合し、ラック１０は、コの字板金１４に設けられたラックガイド軸１１に回動可能に支持されている。モータ１２が回転するとラック１０が、ラックガイド軸１１に沿ってＸ軸方向に直線移動する。移動レンズ枠２を移動させるために、駆動部５０の駆動力出力部であるラック１０を、連結部を用いて移動レンズ枠２に連結させる。

連結部には、磁性材料で形成された２枚の板状部材である、第１のボール受け板５と、第２のボール受け板６と、その間に配置され、磁性材料で形成されたボール７と、を有する。なお、第１のボール受け板５、第２のボール受け板６、ボール７は、後述する磁気回路が形成される部分が磁性材料から構成されていることが好ましい。

第１のボール受け板５は、ボール７と接する面と逆側に、磁石（第１の磁石）８と磁性材料で形成されたバックヨーク９を配置し、バックヨーク９はビス１５によって移動レンズ枠２に固定されている。なお、ビス１５は、バックヨーク９の穴部９ｄ_１を貫通し、移動レンズ枠２の張り出し部２５の穴部２５ａに挿入固定される。張り出し部２５の位置決めピン２５ｂ、２５ｃは、バックヨーク９の位置決め穴９ｄ_２、９ｄ_３にそれぞれ挿入される。第１のボール受け板５、磁石８およびバックヨーク９は、第１のボール受け部材として機能する。バックヨーク９は、基部からＸ軸方向に延びる曲げ部を有する。基部と曲げ部は平板形状を有し、曲げ部は、磁気回路の一部を形成する。

第２のボール受け板（第２のボール受け部材）６は、駆動力出力部であるラック１０に、ビス１６を用いて固定されている。なお、ビス１６は、第２のボール受け板6の穴部６ｂを貫通し、ラック１０の穴部１０ｂに挿入固定される。ラック１０の位置決めピン１０ａ、１０ｃは、第２のボール受け板６の位置決め穴６ａ、６ｃに挿入される。

磁石８は、厚み方向であるＸ軸方向に１極着磁されており、連結部は磁石８と磁性材料で構成され、Ｘ軸方向に接触している。磁気吸着力によって移動レンズ枠２に固定されたバックヨーク９と磁石８と第１のボール受け板５は、ボール７を介して、ラック１０に固定された第２のボール受け板６に付勢される。なお、磁石は、第１のボール受け部材と第２のボール受け部材とボールのうち少なくとも一つが含んでいればよい。

このとき、バックヨーク９を用いず、第１のボール受け板金５を移動レンズ枠２に固定しても磁気吸引力による連結は可能であるが、磁路が閉じておらず磁力が有効に活用できない。そこで、磁性材料であるバックヨーク９を磁石８に吸着させると磁路が閉じ、磁石８の厚みをバックヨーク９の厚み相当厚くした磁石と比較すると、磁力がアップするため、磁気吸引力は強力となる。

次に、連結部の磁路と、磁気吸引力の働きについて図４〜図６を用いて説明する。

図４、図５に示すように、バックヨーク９は、Ｚ軸の正方向からＸ軸の正方向に向かって曲げ部を有し、その先端部の面９ａ（第１の対向面）が、第２のボール受け板６の端面６ａ（第２の対向面）とエアーギャップＡｉｒＧ１を介して対向している。このとき、磁石８は、Ｘ軸方向に着磁されているので、図５に示すように、Ｎ極を出た磁束は、バックヨーク９の中を通り、面９ａ、エアーギャップＡｉｒＧ１および端面６ａを介して第２のボール受け板６に入る。次いで、磁束は、ボール受け板６と接触しているボール７、第１のボール受け板５を通過し、磁石８のＳ極へ戻る磁路を形成する。即ち、面９ａと面６ａがエアーギャップＡｉｒＧ１を介して対向することで、バックヨーク９と第２のボール受け板６の間に磁路が形成され、連結部内で磁石８のＮ極から出た磁束がＳ極に戻る閉磁路を形成することができる。なお、バックヨーク９を、曲げ部を有しない板状部材として構成し、第２のボール受け板６を延長してもよい。

エアーギャップＡｉｒＧ１では、面９ａと端面６ａの間に磁気吸引力Ｆ１が発生する。磁気吸引力Ｆ１は、図５、図６に示すように、ラック１０に対して、移動レンズ枠２に固定されたバックヨーク９がＺ軸方向に付勢される力であるため、移動レンズ枠２はメインガイド軸３の軸周りで矢印Ｐ１の方向に回転する。この結果、Ｕ溝部２ｄは、サブガイドバー４に力Ｆ１’で付勢される。磁気吸引力Ｆ１の強さは、エアーギャップＡｉｒＧ１の大きさや、磁石８や磁性材料の材料・形状を変更することによって、調整することができる。

力Ｆ１によって、移動レンズ枠２は常にＵ溝部２ｄがサブガイド軸４に付勢された状態でガタ付き無くスムーズにＸ軸方向に移動することができる。これにより、移動レンズ枠２の位置精度の向上だけでなく、メインガイド軸３の保持部２ａでのわずかな隙間で生じる衝突音も防止することができる。

ボール７は、磁気吸着力で保持された状態で転動可能であるため、移動レンズ枠２側の第１のボール受け板５と駆動部５０側の第２のボール受け板６との間の位置誤差を吸収することができる。第１のボール受け板５と第２のボール受け板６の間に働く磁気吸引力は非常に強力であるため、第１のボール受け板５と第２のボール受け板６の間に平行誤差が生じた場合は、磁気的に釣り合う位置にボール７が落ち着く。そして、その状態を維持したまま移動レンズ枠２はサブガイド軸４に付勢され、Ｘ軸方向に円滑に移動することができる。

衝撃等で、第１のボール受け板５と第２のボール受け板６の間に磁気吸引力を上回る力がかかった場合のボール７の脱落防止対策として、移動レンズ枠２は、張り出し部２５に、ボール脱落防止部２５ｄ、２５ｅを設けている。Ｙ軸方向・Ｚ軸方向の脱落防止には、脱落防止部２５ｄが作用し、Ｘ軸方向には脱落防止部２５ｅが第２のボール受け板６と接触することで、ボール７の脱落を防止している。また、衝撃時にバックヨーク９の先端部の面９ａと、第２のボール受け板６の端部の面６ａとが接触しないように、図５に示すように、先当たり凸部２５ｆを設けている。なお、先当たり凸部は、第２ボール受け板と移動レンズ枠２の少なくとも一方に設けられていれば足り、エアーギャップＡｉｒＧ１がなくなるようなバックヨーク９と第２のボール受け板６の変形を規制する第１の規制部として機能する。同一磁路の磁束が通っている磁性材料同士が接触してしまうと、その磁性材料間の磁気吸引力は強くなり、両者を引き離し元のエアーギャップを形成することが困難になるためである。

図７は、駆動部５０を組込む前のレンズ駆動ユニット１０１の状態を示す図である。まず、磁石８に第１のボール受け板５を磁気吸着させた状態で、工具を用いてバックヨーク９に磁石８を位置決めし、ＹＺ平面上で位置がずれないように、バックヨーク９に磁石８を接着固定する。次に、バックヨーク９を、ビス１５を用いて移動レンズ枠２に組付け、移動レンズ枠２にメインガイド軸３とサブガイド軸４を挿入し、不図示の固定部にメインガイド軸３とサブガイド軸４を組み付ける。その後、第１のボール受け板５の上にボール７を配置する。連結部は磁石と磁性材料を用いているため、ボール７は第１のボール受け板５に吸着した状態で脱落しない。この状態のまま、Ｙ軸方向に駆動部５０をスライドして組付けることで組立性良く、図１に示すように、レンズ駆動ユニット１０１を形成することができる。

以下、図８〜図１３を参照して、本発明の実施例２によるレンズ駆動ユニット２０１について説明する。レンズ駆動ユニット２０１において、レンズ駆動ユニット１０１と同一の部材には同一の参照符号を付している。

図８は、レンズ駆動ユニット２０１の斜視図である。図９は、図８と同様の方向から見たレンズ駆動ユニット２０１の分解斜視図である。図１０は、図９とは異なる方向から見た分解斜視図である。図１１は、レンズ駆動ユニット２０１の側面図である。図１２は、図１１に示す波線部２００のＣ−Ｃ線に沿った拡大断面図であり、連結部の閉磁路を説明するための図である。図１３は、図１１に示すＤ−Ｄ線に沿った拡大断面図であり、移動レンズ枠２２の付勢と、ボール７の脱落防止部２２ｂ、２２ｅについて説明するための図である。

レンズ駆動ユニット２０１は、不図示の固定部と、移動レンズ枠２２と、メインガイド軸３とサブガイド軸４と、移動レンズ枠２２を移動させる駆動部６０と、を有する。

移動レンズ枠２２のスリーブ部２２ａは、メインガイド軸３を回動可能に支持し、Ｕ溝部２２ｄはサブガイド軸４を摺動可能に支持する。これにより、移動レンズ枠２２は、メインガイド軸３とサブガイド軸４に、光軸と平行に移動可能に支持される。

駆動部６０は、駆動源として不図示のリニアモータを有し、不図示の固定部に固定されたスライダー２１に対して、駆動力出力部２０がスライダー２１に沿ってＸ軸方向に移動可能なアクチュエータである。移動レンズ枠２２を移動させるために、駆動部６０の駆動力を出力する部材である駆動力出力部２０を、連結部を用いて移動レンズ枠２２と連結させる。

連結部は、磁性材料で形成された２枚の板状部材である、第１のボール受け板５と、第２のボール受け板２６と、その間に配置され、磁性材料で形成されたボール７と、を有する。第１のボール受け板５は、ボール７と接する面と逆側に磁石８と磁性材料で形成されたバックヨーク２９を配置し、バックヨーク２９はビス１５によって移動レンズ枠２２に固定されている。第２のボール受け板２６は、駆動力出力部２０に、ビス１６を用いて固定されている。位置決めは実施例１と同様である。

連結部の概要は、レンズ駆動ユニット１０１と同様であるので説明を割愛するが、バックヨーク２９は、バックヨーク９と形状が異なるため、バックヨークが形成する磁路と、磁気吸引力について、図１１〜図１３を用いて説明する。

図１１、図１２に示すように、バックヨーク２９は、Ｚ軸方向にＵターン状の曲げ部を形成し、その先端部の面２９ａ（第１の対向面）が、第２のボール受け板２６の端面２６ａ（第２の対向面）とエアーギャップＡｉｒＧ２を介して対向している。このとき、磁石８は、Ｘ軸方向に着磁されているので、図１２に示すように、Ｎ極を出た磁束は、バックヨーク２９の中を通り、先端部の端面２９ａ、エアーギャップＡｉｒＧ２、端面２６ａを介して、第２のボール受け板２６に入る。磁束は、第２のボール受け板２６と接触しているボール７を通過し、第１のボール受け板５を貫き、磁石８のＳ極へ戻る磁路を形成する。即ち、端面２９ａと端面２６ａがエアーギャップＡｉｒＧ２を介して対向することで、バックヨーク２９と第２のボール受け板２６の間に磁路が形成され、連結部内で磁石８のＮ極から出た磁束がＳ極に戻ってくる閉磁路を形成することができる。

この磁路により、エアーギャップＡｉｒＧ２の箇所で端面２９ａと端面２６ａの間に磁気吸引力Ｆ２が発生する。磁気吸引力Ｆ２により、図１３に示すように、移動レンズ枠２２は、メインガイド軸３の軸周りで矢印Ｐ２の方向に回転し、Ｕ溝部２２ｄでサブガイドバー４に力Ｆ２’で付勢される。バックヨーク２９の方がバックヨーク９よりも、エアーギャップＡＩＲＧ２の距離を可変し易く、付勢力Ｆ２’の強さを調整しやすい。

衝撃等で、第１のボール受け板５と第２のボール受け板２６の間に働く磁気吸引力を上回る力がかかった時のボール７の脱落防止対策として、移動レンズ枠２２（の張り出し部）は、ボール脱落防止部２２ｂ、２２ｃを有している。また、駆動力出力部２０もボール脱落防止部２０ａを有している。Ｙ軸方向・Ｚ軸方向の脱落防止には、脱落防止部２０ａと２２ｂが作用し、Ｘ軸方向には脱落防止部２２ｃが第２のボール受け板２６と接触することで、ボール７の脱落を防止している。また、衝撃時にバックヨーク２９の先端部の端面２９ａと、第２のボール受け板６の端面２６ａとが接触しないように、図１２に示すように、先当たり凸部２２ｅを設けている。これにより、強い衝撃を受けた場合に、第二のボール受け板６とバックヨーク２９が接触して吸着するのを避け、常にボール７を介した連結を維持することでレンズ移動枠２２のスムーズな移動を維持している。

レンズ駆動ユニット２０１もレンズ駆動ユニット１０１と同様に、高い組立性を有する。

以下、図１４〜図２２を参照して、本発明の第３の実施例によるレンズ駆動ユニット３０１について説明する。レンズ駆動ユニット３０１は、レンズ駆動ユニット２０１と同様に、駆動源にリニアアクチュエータを用いているが、実施例１、２のように連結部にて発生する磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２とは別の力で移動レンズ枠３２を付勢する手段を有する。実施例３は、磁路を最も閉じており、連結部の第１のボール受け板３５と第２のボール受け板３６の間に働く磁気吸引力をより強力にして、より重いレンズを移動させる場合に好適である。その他の構成について、実施例１、２と同様の部分については説明を割愛する。

図１４は、レンズ駆動ユニット３０１の斜視図である。図１５は、図１４と同様の方向から見たレンズ駆動ユニット３０１の分解斜視図である。図１６は、図１５にとは異なる方向から見た分解斜視図である。図１７は、レンズ駆動ユニット３０１の側面図である。図１８は、図１７に示す波線部３００のＥ−Ｅ線に沿った拡大断面図であり、連結部の閉磁路を説明するための図である。図１９は、図１７に示すＦ−Ｆ線に沿った断面図であり、ボール７の脱落防止部３０ａと、先当たり凸部３０ｂ、３０ｃについて説明するための図である。図２０は、レンズ駆動ユニット３０１の正面図である。図２１は、図２０に示す波線部３００のＧ−Ｇ線に沿った断面図であり、連結部の第２の閉磁路を説明する図である。図２２は、図２０に示すＨ−Ｈ線に沿った拡大断面図であり、移動レンズ枠３２の付勢手段について説明するための図である。

レンズ駆動ユニット３０１は、不図示の固定部と、移動レンズ枠３２と、光軸Ｏに平行かつ光軸Ｏに関して略対象に配置されたメインガイド軸３と後述する付勢プレート３４と、移動レンズ枠３２を移動させる駆動部７０と、を有する。

移動レンズ枠３２のスリーブ部３２ａは、メインガイド軸３を回動可能に支持し、一方の先端穴部を３２ａ１、もう一方の先端穴部を３２ａ２とする。付勢プレート３４は、磁性材料で形成された板状部材であり、移動レンズ枠３２には、ベアリング４１が止めビスによって固定されている。ベアリング４１とＸ軸方向にずれた位置には、付勢用の磁石（第２の磁石）４３と、磁石４３の磁力を上げるためのバックヨーク４０を保持する保持部材が、移動レンズ枠３２に備えられている。ベアリング４１は、付勢プレート３４に接触し、回転可能に支持されており、移動レンズ枠３２は、メインガイド軸３と付勢プレート３４に、光軸と平行に移動可能に支持されている。

駆動部７０は、駆動源として不図示のリニアモータを有し、固定部に固定されたスライダー３１に対して、駆動力出力部３０がスライダー３１に沿ってＸ軸方向に移動可能なアクチュエータである。移動レンズ枠３２を移動させるために、駆動部７０の駆動力を出力する部材である駆動力出力部３０を、連結部を用いて移動レンズ枠３２と連結させる。

連結部は、磁性材料で形成された２枚の板状部材である、第１のボール受け板３５と、第２のボール受け板３６と、その間に配置され、磁性材料で形成されたボール７と、を有する。第１のボール受け板３５の裏側には磁石８と、磁性材料で形成されたバックヨーク３９を配置し、バックヨーク３９はビス１５によって移動レンズ枠３２に固定されている。第２のボール受け板３６は駆動力出力部３０に、ビス１６を用いて固定されている。

連結部の概要は、レンズ駆動ユニット１０１と同様であるので説明を割愛するが、バックヨーク３９は、曲げ形状により２つの磁路を形成しており、それらの磁路と、磁気吸引力について、図１７〜図２１を用いて説明する。

図１４〜図１６から分かるように、バックヨーク３９は第２のボール受け板３６に向かって２方向から曲げ部を伸ばし（３９ｂと３９ｃ）、ＺＸ平面上とＸＹ平面上にそれぞれ閉磁路を形成している。

ＺＸ平面に形成される（第１の）閉磁路のために、図１８に示すように、バックヨーク３９は、Ｚ軸方向にＵターン状の曲げ部３９ｂを形成し、その先端は第２のボール受け板３６の背面まで延びている。曲げ部３９ｂの内側の面３９ａ（第１の対向面）が、第２のボール受け板３６の面３６ｂ（第２の対向面）とエアーギャップＡｉｒＧ３を介して対向している。このとき、磁石８はＸ軸方向に着磁されているので、Ｎ極を出た磁束はバックヨーク３９の曲げ部３９ｂの中を通り、面３９ａからエアーギャップＡｉｒＧ３を介して面３６ｂから第２のボール受け板３６に入る。次に、磁束は、ボール受け板６と接触しているボール７を通過し、第１のボール受け板５を貫き、磁石８のＳ極へ戻る磁路を形成する。即ち、面３９ａと面３６ｂがエアーギャップＡｉｒＧ３を介して対向することで、バックヨーク３９と第２のボール受け板３６の間に磁路が形成され、連結部内で磁石８のＮ極から出た磁束がＳ極に戻ってくる、閉磁路を形成することができる。この磁路により、エアーギャップＡｉｒＧ３の箇所で面３９ａと面３６ｂの間に磁気吸引力Ｆ３ａが発生する。

ＸＹ平面上に形成される（第２の）閉磁路のために、図２１に示すように、バックヨーク３９は、Ｙ軸方向からＸ軸方向に向かって曲げ部３９ｃを形成している。曲げ部３９ｃは、曲げ部３９ｂの端面まで延び、エアーギャップＡｉｒＧ４を介して曲げ部３９ｃと曲げ部３９ｂは隣接している。このとき、磁石８はＸ軸方向に着磁されているので、図２１のＮ極を出た磁束は、バックヨーク３９の曲げ部３９ｃを通り、エアーギャップＡｉｒＧ４を介して曲げ部３９ｂに入り、エアーギャップＡｉｒＧ３を介して面３６ｂから第２のボール受け板３６に入る。次に、磁束は、第２のボール受け板６と接触しているボール７を通過し、第１のボール受け板５を貫き、磁石８のＳ極へ戻る磁路を形成する。即ち、曲げ部３９ｃと曲げ部３９ｂの間にエアーギャップＡｉｒＧ４を介して磁路が形成され、面３９ａと面３６ｂの間にエアーギャップＡｉｒＧ３を介して磁路が形成され、この結果、連結部内で磁石８のＮ極から出た磁束がＳ極に戻る閉磁路が形成される。

エアーギャップＡｉｒＧ３において、面３９ａと面３６ｂの間に磁気吸引力Ｆ３ｂが発生し、磁気吸引力Ｆ３ｂは、磁路の中にエアーギャップＡｉｒＧ４を含むため、磁気吸引力Ｆ３ａよりも小さい。バックヨーク３９の曲げの加工上、エアーギャップＡｉｒＧ４はどうしても生じてしまうが、エアーギャップＡｉｒＧ４がほとんど無く、曲げ部３９ｃと曲げ部３９ｂが接する状態でも問題はない。曲げ部３９ｃと曲げ部３９ｂが接するとエアーギャップＡｉｒＧ４は殆ど無くなり磁気吸引力Ｆ３ｂは大きくなるが、Ｆ３ａよりは小さい。

エアーギャップＡｉｒＧ３では、これら２つの閉磁路によって、バックヨーク３９の面３９ａが第２のボール受け板３６の３６ｂに、磁気吸引力Ｆ３ａとＦ３ｂの和の力で引き寄せられる。しかしながら、磁気吸引力Ｆ３ａとＦ３ｂの和は、第２のボール受け板３６がボール７を介して第１のボール受け板３５に引き付けられる吸引力と比較すると非常に小さいため、通常、面３６ｂが面３９ａと吸着することは無い。

このように、実施例３は２つの閉磁路を形成するため、第２のボール受け板３６がボール７を介して第１のボール受け板３５に引き付けられる吸引力は、内部の磁束密度の増加により更に強力となる。ゆえに、実施例１、実施例２と比較すると、レンズ駆動ユニット３０１は、さらに重いレンズを移動することにも対応可能である。なお、複数の閉磁路の数は２つに限定されず、面３９ｃと対向する面を設けて３つの閉磁路を形成してもよい。

衝撃等で、第１のボール受け板３５と第２のボール受け板３６の間に働く磁気吸引力を上回る力がかかった場合に、バックヨーク３９と第２のボール受け板３６が接触しないように、駆動力出力部３０は、先当たり凸部３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを設けている。ＹＺ平面上では、先当たり凸部３０ｂ、３０ｃが、Ｘ軸方向では先当たり凸部３０ｄが先にバックヨーク９０と接触することで、バックヨーク３９と第２のボール受け板３６の接触とそれによる両部品の吸着を防止している。

また、駆動力出力部３０はボール脱落防止部３０ａを有し、強い衝撃を受けた場合のボール７の脱落を防止している。

次に、移動レンズ枠３２の付勢手段について、図２２を用いて説明する。前述したように、移動レンズ枠３２は、バックヨーク４０を備えた磁石４３とベアリング４１を有し、メインガイド軸３をスリーブ部３２ａで回動可能に支持している。付勢プレート（磁性部材）３４は、不図示の固定部に固定され、ベアリング４１に接触し、磁石４３とは非接触である（エアーギャップを介して配置される）。なお、磁石４３は、移動体と固定部の一方に設けられ、付勢プレート４３は移動体と固定部の他方に設けられればよい。付勢手段は、磁石４３と付勢プレート３４の間に働く磁気吸引力によって移動レンズ枠３をメインガイド軸３に付勢する。

磁石４３は、磁性材料で形成された付勢プレート３４に、吸引力Ｆ４を及ぼす。付勢プレート３４は、ベアリング４１と接触部４１ａで接しているため、移動レンズ枠３２はベアリング４１の回転軸を中心にＰ４の方向に回転し、Ｘ軸方向に倒れて付勢される。このとき、メインガイド軸３を回動可能に支持するスリーブ３２ａは、先端穴部３２ａ１と、先端穴部３２ａ２の２か所でメインガイド軸３に付勢される。先端穴部３２ａ１は、略Ｙ軸の正方向に力Ｆ４’で、先端穴部３２ａ２は略Ｙ軸負に方向に力Ｆ４’’で、メインガイド軸３に付勢される。

移動レンズ枠３２は、磁石４３の磁気吸引力により付勢されている。磁石４３は、付勢プレート３４と非接触であり、ベアリング４１と付勢プレート３４の摩擦力は、ベアリング４１が回転可能であるために非常に小さい。このため、重いレンズをガイド部材にきちんと付勢しながら駆動負荷を抑えることができる。ベアリング４１の駆動摩擦は小さいので、移動レンズ枠３２が光軸方向に駆動する際の負荷はスリーブ部３２ａとメインガイド軸３との摺動部が主となるが、グリス等の潤滑油を塗布するなどによって、摩擦を軽減することが可能である。

このように、レンズ駆動ユニット３０１は、連結部にて発生する磁気吸引力Ｆ１、Ｆ２とは別の力で移動レンズ枠３２を付勢する手段を持つ。付勢手段を連結部と別に有することで、移動させるレンズ重量に見合った付勢力を付勢手段で容易に設計でき、設計の自由度が高い。なお、連結部とは別に移動レンズ枠を付勢する手段は、弾性部材による弾性力を付勢力として用いる等、実施例に限定されない。

磁石４３を保持する保持部材に先当たり凸部２ｅのような先当たり凸部を設け、衝撃を受けた場合に付勢プレート３４または固定部の他の部材と接触するようにしてもよい。かかる先当たり凸部は、磁石４３と付勢プレート３４との間のエアーギャップがなくなるような保持部材と付勢プレート３４の変形を規制する第２の規制部として機能する。

以上、実施例１〜３によれば、連結部は磁性体と磁石を用いた磁気吸着とボール転動によって位置誤差を吸収することができるため、駆動装置と移動レンズ枠との連結部にこじれが生じず、駆動ロスがない。また、レンズ保持枠はレンズ保持枠のガイド部に付勢されているため、ガタ無く移動することができ、位置精度が高く、より良い光学性能を得ることができる。また、バックヨークの曲げ形状を用いて、バックヨークに通る磁束を第２のボール受け板金へ通すことで、閉磁路を形成し、第１のボール受け板と第２のボール受け板との間の磁気吸引力を強めている。これにより、重い移動レンズ枠を移動させる場合に、磁石の材質や大きさを変更する必要が無くなり、小型化、低コスト化に有効である。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はその要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の撮像装置は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付電子機器等の用途に適用することができる。

１０１、２０１、３０１…レンズ駆動ユニット
５、３５…第１のボール受け板（第１のボール受け部材）
６、２６、３６…第２のボール受け板（第２のボール受け部材）
７…ボール
８…磁石（第１の磁石）
９、２９、３９…バックヨーク
１２…駆動源
１０、２０、３０…駆動力出力部
ＡｉｒＧ１，２，３…エアーギャップ

Claims (12)

1. 移動体と、駆動源と、該駆動源によって移動される駆動力出力部と、前記移動体を前記駆動力出力部に連結する連結部と、を有する駆動ユニットであって、
   前記連結部は、
   前記移動体と前記駆動力出力部の一方に固定された第１のボール受け部材と、
   前記移動体と前記駆動力出力部の他方に固定された第２のボール受け部材と、
   前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材に挟まれたボールと、
   を有し、
   前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールのうち少なくとも一つは第１の磁石を含み、前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールは、前記第１の磁石からの磁束が通る磁気回路を形成することを特徴とする駆動ユニット。
2. 前記磁気回路はエアーギャップを有することを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記移動体の移動を案内する案内軸を更に有し、
   前記エアーギャップに働く磁気吸引力によって前記移動体は前記案内軸に付勢されることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 前記エアーギャップは、前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材との間に形成され、前記ボールから前記第１のボール受け部材に入った前記磁束が前記第２のボール受け部材に入るためのエアーギャップであることを特徴とする請求項３に記載の駆動ユニット。
5. 前記移動体と前記第２のボール受け部材の少なくとも一方は、前記エアーギャップがなくなるような前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材の変形を規制する第１の規制部を有することを特徴とする請求項４に記載の駆動ユニット。
6. 前記第１のボール受け部材は、
   前記第１の磁石と、
   前記第２のボール受け部材との間に前記エアーギャップを形成し、前記第１の磁石が取り付けられたヨークと、を有することを特徴とする請求項４または５に記載の駆動ユニット。
7. 前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールのうち、少なくとも前記磁気回路を構成する部分であって前記第１の磁石を除く部分は磁性材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の駆動ユニット。
8. 前記第１のボール受け部材と前記第２のボール受け部材と前記ボールは、前記第１の磁石からの磁束がそれぞれ通る、複数の磁気回路を形成することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の駆動ユニット。
9. 前記移動体に固定された固定部と、前記駆動力出力部の少なくとも一方は、前記ボールの脱落を防止する脱落防止部を有することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の電子機器。
10. 前記移動体の移動を案内する案内軸と、
    前記磁束を用いないで、前記移動体を前記案内軸に付勢する付勢手段と、
    を更に有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の電子機器。
11. 前記付勢手段は、
    前記移動体と該移動体に対して固定された固定部の一方に取り付けられた第２の磁石と、
    前記移動体と前記固定部の他方に取り付けられ、前記第２の磁石との間にエアーギャップを介して配置され、磁性材料から構成された磁性部材と、を有し、
    前記第２の磁石と前記磁性部材との間に働く磁気吸引力によって前記移動体を前記案内軸に付勢し、
    前記駆動ユニットは、前記第２の磁石と前記磁性部材との間の前記エアーギャップがなくなるような前記第２の磁石を保持する保持部材と前記磁性部材の変形を規制する第２の規制部を更に有することを特徴とする請求項１０に記載の駆動ユニット。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の駆動ユニットを有することを特徴とする電子機器。