JP2017003933A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動音の抑制と移動力の安定化を図ったＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を駆動源とする駆動装置を提供する。
【解決手段】ＶＣＭ４Ｘは、磁石２３と、磁石２３との間に磁界を形成するコイル側ヨーク３とを備えるモータ固定部と、光学要素（撮像素子と可動支持体１）に一体化されて磁界内に配設され、通電されたときに所定の方向に移動される駆動コイル１３を備えるモータ可動部とで構成される。そしてコイル側ヨーク３（左右枠部３３）の駆動コイル移動方向に沿った幅寸法Ｗｙを駆動コイル１３の移動方向に沿った外形寸法Ｗｃよりも小さく設定する。
【選択図】図４

Description

本発明はデジタルカメラ等の光学機器に設けられた光学要素を移動制御する駆動装置として用いて好適な駆動装置に関し、特にボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動源とする駆動装置に関するものである。

光学機器、なかでもデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、手振れ撮像による画像品質の低下を防止するために、手振れの発生時に撮像素子あるいはレンズを光軸方向と直交する平面上で移動させる手振れ防止機構を設けたものがある。このような手振れ防止機構では、撮像素子あるいはレンズを移動制御する際の駆動源としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が用いられる。例えば、特許文献１，２，３はいずれも永久磁石とコイルとで構成されるＶＣＭによってレンズや撮像素子を光軸方向と直交する方向に移動制御する技術が提案されている。

特許文献１，２，３のうち、特許文献１のＶＣＭは、コイルを固定部とし、永久磁石を可動部とした構成である。このため、可動部の永久磁石は固定部のコイルよりも高重量となり、可動側の移動制御、すなわちレンズや撮像素子を微細かつ高速に移動制御することが難しい。これに対し特許文献２，３のＶＣＭは、永久磁石を固定部とし、コイルを可動部としているので、可動部を軽量化でき、レンズや撮像素子を微細かつ高速に移動制御する上で有利である。

特開平１０−２６７７９号公報 国際公開２０１０−８４９６５号公報 特開２０１３−５０４９９号公報

本発明者が、特許文献２，３のような永久磁石を固定部とし、コイルを可動部としたＶＣＭを作製し、これをカメラの手振れ防止装置の駆動装置に適用したところ、ＶＣＭの駆動時に可動部を移動制御したときに、移動方向の移動力（推力とも称する）の変動があり、安定した移動制御に支障があることが判明した。また、ＶＣＭの駆動時に発生する駆動音が比較的に高く、この駆動音がカメラの外部からも雑音として聴音されることが判明した。

これら駆動音と移動力の変動について種々の実験を行なったところ、固定部を構成している永久磁石およびヨークにより生成される磁界の強度が一部において不均一になり、コイルの推力がこの不均一な部位において変動されることが要因の一つであると推測した。また、コイルに生じる推力としてのローレンツ力（フレミングの左手の法則による電磁力）の一部が、コイルの移動方向に沿った平面である移動面から外れた方向に生じること、すなわちここでは面外力と称する推力も要因の一つであると推測した。

本発明の目的は、駆動音と移動力の変動が磁界の不均一により発生する面外力が要因であるとの考察に基づいて、可動部としてのコイルの移動制御を安定に行い、かつ駆動時の駆動音を抑制することを可能にしたＶＣＭを駆動源とする駆動装置を提供するものである。

本発明の駆動装置は、磁石と、この磁石との間に磁界を形成するヨークとを備えるモータ固定部と、光学要素に一体化されて磁界内に配設され、通電されたときに所定の方向に移動される駆動コイルを備えるモータ可動部とで構成されるＶＣＭで構成されており、前記移動方向に沿ったヨークの幅寸法が、駆動コイルの移動方向に沿った外形寸法よりも小さいことを特徴とする。

本発明においては、駆動コイルを挟んで磁石と反対側に配設されたヨーク（コイル側ヨーク）の幅寸法が駆動コイルの外形寸法よりも小さくされる。ここで、駆動コイルは俵型ないしは長円型に形成されており、移動方向に向けて並列された巻線部の当該移動方向に沿った外法寸法が外形寸法である。

本発明において、コイル側ヨークの幅寸法は駆動コイルの外形寸法に対して８０〜９０％程度であることが好ましい。また、コイル側ヨークは、移動方向の中央領域の厚み寸法がその両側領域の厚み寸法よりも大きくされていてもよい。この中央領域は駆動コイルの移動方向の内法寸法以下の領域である。さらに、コイル側ヨークは枠状をした板状部材で形成され、その枠部がコイル側ヨークとして構成される。あるいはコイル側ヨークは板状部材で構成されており、移動方向の少なくとも一方に当該コイル側ヨークの幅寸法を規定するための開口窓が開設される。

本発明によれば、磁石とヨークとで形成される磁界強度を、駆動コイルの移動領域にわたって均一にし、コイルの移動制御を安定なものとする。また、コイルの移動面を外れた面外力を抑制し、ＶＣＭの駆動音を低減することが可能になる。

本発明を手振れ防止装置に適用した実施形態の概念構成を示す概略斜視図。 手振れ防止装置の前面図、平面図、後面図。 手振れ防止装置を後面側から見た部分概略斜視図。 Ｘ駆動ＶＣＭの拡大平面図と拡大後面図。 ＶＣＭにおける磁界（磁力線）を説明する模式図。 ＶＣＭの移動力、移動量に対する面外力比の測定図。 ヨーク寸法に対する面外力比の測定図。 コイル側ヨークの変形例の後面図。 他の実施形態の平面図と後面図と一部の拡大断面図。 他の実施形態のＶＣＭの移動力、移動量に対する面外力比の測定図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の駆動装置をスチルカメラやムービーカメラ（ビデオカメラ）のカメラＣＡＭ内に内装される撮像素子ＩＳの手振れ防止装置ＳＲに適用した実施形態の概略斜視図である。この手振れ防止装置ＳＲは、撮像時にカメラに発生する手振れ等によってカメラが振動されたときに、この振動を相殺するように撮像素子ＩＳをカメラレンズ系のレンズ光軸Ｏｘと垂直な平面上でＸ方向とＹ方向に移動制御させる構成とされている。ここで、Ｘ方向とＹ方向はそれぞれカメラを通常の姿勢に保持したときに前面方向から見たときの水平方向と鉛直方向である。これらＸ方向とＹ方向の移動制御は、それぞれ独立して、あるいは同時に行なうことが可能であり、これらＸ方向とＹ方向の移動制御を行なうための駆動源としてＶＣＭ（ボイスコイルモータ）が適用されている。

図２（ａ）は前記手振れ防止装置ＳＲをカメラ前方から見たときの前面図であり、図２（ｂ）と（ｃ）はその平面図と後面図である。また、図３は後面側から見た部分分解概略斜視図である。前記撮像素子ＩＳは、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の半導体撮像素子で構成されており、その撮像面をカメラの前方に向け、かつレンズ光軸Ｏｘと垂直な立面方向に向けた状態で可動支持体１に支持されている。この可動支持体１は上下の各辺部がＸ方向に延長され、左右の各辺部がＹ方向に延長された矩形の平板状に形成されている。前記撮像素子ＩＳはこの可動支持体１の前面のほぼ中央に配置され、当該可動支持体１に一体化された状態に支持されている。

前記可動支持体１をレンズ光軸Ｏｘの方向に挟んだ前後位置、すなわち前記可動支持体１の前面と後面に対してそれぞれ微細な間隙をおいて対向された位置には、強磁性体材料の板材で形成された一対のヨーク２，３が配設されている。これらのヨーク２，３について、便宜的に可動支持体１の前面に対向されているヨーク２を磁石側ヨークと称し、可動支持体１の後面に対向されているヨーク３をコイル側ヨークと称する。これら磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３は、前記可動支持体１の周縁部に沿って延長された上下、左右の各枠部を有する矩形枠状に形成されており、それぞれ前記カメラＣＡＭの内部に固定支持されている。

その上で、図には表れないが、前記両ヨーク２，３にはそれぞれ前記可動支持体１に対向する側の面の複数箇所に転動ボールを配設したベアリング機構が設けられている。前記磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３の複数のベアリング機構は、それぞれ同数でかつレンズ光軸Ｏｘの方向に対向配置されている。そして、各ヨーク２，３の各ベアリング機構の各転動ボールは、前記可動支持体１をレンズ光軸Ｏｘの方向に挟持するように、当該可動支持体１の前面と後面にそれぞれ当接されている。これにより、可動支持体１は両ヨーク２，３によりレンズ光軸方向に挟持された状態で、かつ転動ボールの転動によって両ヨーク２，３に対してＹ方向およびＸ方向に移動することが可能とされている。

前記磁石側ヨーク２は前記撮像素子ＩＳの撮像面を開放する開口窓２１が開口されるとともに、その後面、すなわち前記可動支持体１に対向する側の面には、前記開口窓２１の左右と下側に４組の永久磁石対２２，２３が配設され、かつ可動支持体１に支持されている。ここでは、２組の永久磁石対２２はＹ駆動永久磁石対であり、前記磁石側ヨーク２の下枠部にＸ方向に所要の間隔で並んで配設されている。他の２組の永久磁石対２３はＸ駆動永久磁石対であり、前記磁石側ヨーク２の左右の各枠部にそれぞれ１対ずつ配設されている。

前記Ｙ駆動永久磁石対２２および前記Ｘ駆動永久磁石対２３は、それぞれ細長い矩形小片状をした永久磁石で構成されており、各永久磁石はそれぞれの長辺が互いに微小の間隔をもって並列状態に配置されている。すなわち、前記Ｙ駆動永久磁石対２２は各永久磁石の長辺がＸ方向に向けられた状態で並列配置されている。また、前記Ｘ駆動永久磁石２３は各永久磁石の長辺がＹ方向に向けられた状態で並列配置されている。

一方、前記可動支持体１には、前記４つの永久磁石対２２，２３に対してレンズ光軸Ｏｘに対向位置された駆動コイル１２，１３が配設され、当該可動支持体１に一体化されている。これら４つの駆動コイ１２，１３は前後方向の寸法（厚み寸法）が小さく、前後方向から見たときに俵形、長円形あるいは角がとれた矩形等となるように導線が巻回されたコイル、ここでは長円形のコイルで構成されており、前記可動支持体１の前記撮像素子ＩＳの下側位置と左右位置にそれぞれ貫通された開口１１内に厚み方向に埋設されるような状態で配設されている。

これら４つの駆動コイルについて、前記Ｙ駆動永久磁石対２２に対向配置された２つの駆動コイル１２をＹ駆動コイルと称し、前記Ｘ駆動永久磁石対２３に対向配置された他の２つの駆動コイル１３をＸ駆動コイルと称する。

前記Ｙ駆動コイル１２は長円形の長軸がＸ方向に向けられている。したがって、後述するようにＹ駆動コイル１２が移動されるＹ方向について見れば、Ｙ駆動コイル１２はＹ方向に離間されている２つの長辺部はそれぞれＹ駆動永久磁石対２２の各永久磁石のＹ方向の領域内に位置されている。同様に、前記Ｘ駆動コイル１３は長円形の長軸がＹ方向に向けられている。したがって、Ｘ駆動コイル１３が移動されるＸ方向について見れば、Ｘ駆動コイル１３はＸ方向に離間されている２つの長辺部はそれぞれが対向配置されているＸ駆動永久磁石対２３の各永久磁石のＸ方向の領域内に位置されている。

前記コイル側ヨーク３は前記可動支持体１の後面に微小間隔で対向配置された矩形枠状の板部材として形成されている。そして、中央の開口３１を囲む枠部のうち、下枠部３２と左右枠部３３は所定の幅寸法に形成され、これら下枠部３２と左右枠部３３は前記Ｙ駆動コイル１２と前記Ｘ駆動コイル１３に対向配置されている。前記下枠部３２のＹ方向の幅寸法と、前記左右枠部３３のＸ方向の幅寸法はそれぞれ所定の幅寸法に形成されており、ここでは下枠部３２と左右枠部３３の各幅寸法は等しい幅寸法に形成されている。

以上の構成により、Ｙ駆動永久磁石対２２と、これに対向配置されたＹ駆動コイル１２は、磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３と共にＹ方向に推力（移動力）を生成するＹ駆動ＶＣＭ４Ｙが構成される。すなわち、Ｙ駆動永久磁石対２２、磁石側ヨーク２、コイル側ヨーク３の下枠部３２はＹ駆動ＶＣＭ４Ｙの固定部として構成され、Ｙ駆動コイル１２はＹ方向に移動されるＹ駆動ＶＣＭ４Ｙの可動部として構成される。

同様に、Ｘ駆動永久磁石対２３と、これに対向配置されたＸ駆動コイル１３は、磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３と共にＸ方向に推力（移動力）を生成するＸ駆動ＶＣＭ４Ｘが構成される。すなわち、Ｘ駆動永久磁石対２３、磁石側ヨーク２、コイル側ヨーク３の左右枠部３３はＸ駆動ＶＣＭ４Ｘの固定部として構成され、Ｘ駆動コイル１３はＸ方向に移動されるＸ駆動ＶＣＭ４Ｘの可動部として構成される。

前記Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙと前記Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘの詳細を、図４を参照して説明する。図４（ａ），（ｂ）は、１つのＸ駆動ＶＣＭ４Ｘの平面構成と後面構成を拡大して模式的に示す図である。前記Ｘ駆動永久磁石対２３では、対をなす２つの永久磁石２３ａ，２３ｂの磁極面が互いに反対方向に向けられており、一方の永久磁石２３ａはＳ極が前記磁石側ヨーク２に接した状態で固定され、Ｎ極が後方に向けられている。他方の永久磁石２３ｂはＮ極が前記磁石側ヨークに接した状態で固定され、Ｓ極が前方に向けられている。

このように構成されていることにより、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘでは、永久磁石対２３の一方の永久磁石２３ａ−磁石側ヨーク２−他方の永久磁石２３ｂ−前記コイル側ヨーク３の左右枠部３３−一方の永久磁石２３ａのループの磁気回路が構成される。なお、図示は省略するが、Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙでは、Ｙ駆動永久磁石対２３の上側の永久磁石２２−磁石側ヨーク２−下側の永久磁石２２−コイル側ヨーク３の下枠部３２−上側の永久磁石２２のループの磁気回路が形成される。

したがって、各ＶＣＭでは、形成された磁気回路により、永久磁石対２２，２３とコイル側ヨーク３２，３３との微小間隔内に、レンズ光軸Ｏｘに沿った前後方向に向けられ、かつ互いに方向が異なる磁界（磁場）が形成される。すなわち、図４（ａ）のＸ駆動永久磁石対２３においては、互いに方向が反対の磁界がＸ方向に並んで形成されることになる。

さらに、図４（ａ），（ｂ）に例示しているように、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘにおいては、Ｘ駆動永久磁石対２３に対向配置されるコイル側ヨーク３の左右枠部３３の幅寸法、すなわちＸ駆動コイル１３が移動する方向であるＸ方向の幅寸法Ｗｙは、当該Ｘ駆動コイル１３のＸ方向の外法寸法である外形寸法Ｗｃよりも小さい寸法に形成されている。同様に、図示は省略するが、Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙにおいても、Ｙ駆動永久磁石対２２に対向配置されるコイル側ヨーク３の下枠部３２のＹ方向の幅寸法、すなわちＹ駆動コイル１２が移動する方向であるＹ方向の幅寸法は、当該Ｙ駆動コイル１２のＹ方向の外法寸法、すなわち外形寸法よりも小さい寸法に形成されている。

このように構成された手振れ防止装置ＳＲでは、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘにおいては、前記したようにＸ駆動永久磁石対２３は磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３の左右枠部３３との間にレンズ光軸方向の磁界を形成する。そして、この磁界内に位置されているＸ駆動コイル１３に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、当該磁界とＸ駆動コイル１３を流れる電流によるローレンツ力が発生し、Ｘ駆動コイル１３はＸ方向に移動される。Ｘ駆動コイル１３に通流する電流の向きを反転制御することにより、Ｘ駆動コイル１３は反対方向に移動される。したがって、Ｘ駆動コイル１３を支持している可動支持体１は、Ｘ駆動コイル１３と一体にＸ方向に移動制御され、これに支持されている撮像素子ＩＳがＸ方向に移動制御されることになる。

Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙにおいても同様であり、Ｙ駆動永久磁石対２２は磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３の下枠部３２との間にレンズ光軸方向の磁界を形成する。そして、この磁界内に位置されているＹ駆動コイル１２に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、当該磁界とＹ駆動コイル１２を流れる電流によるローレンツ力が発生し、Ｙ駆動コイル１２はＹ方向に移動される。Ｙ駆動コイル１２に通流する電流の向きを反転制御することにより、Ｙ駆動コイル１２は反対方向に移動される。したがって、Ｙ駆動コイル１２を支持している可動支持体１は、Ｙ駆動コイル１２と一体にＹ方向に移動制御され、支持されている撮像素子ＩＳはＹ方向に移動制御されることになる。

したがって、カメラＣＡＭでの撮像時に手振れが生じると、この手振れによる振動を検出するセンサーの出力に基づいてカメラ制御回路部（いずれも図示せず）は、当該手振れ振動を相殺する制御信号を生成し、Ｙ駆動ＶＣＭ４ＹとＸ駆動ＶＣＭ４Ｘに通流する電流を制御する。Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙでは、制御された電流をＹ駆動コイル１２に通流することで可動支持体１をＹ方向に移動制御し、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘでは、制御された電流をＸ駆動コイル１３に通流することで可動支持体１をＸ方向に移動制御する。以上により、可動支持体１は手振れ振動を相殺するＹ方向およびＸ方向に移動制御され、可動支持体１に支持されている撮像素子ＩＳもこれに追従してＹ方向およびＸ方向に移動制御され、撮像素子ＩＳで撮像する画像の手振れが防止される。

このようなＹ駆動ＶＣＭとＸ駆動ＶＣＭにおける駆動に際し、各ＶＣＭ４Ｙ，４Ｘの固定部を構成している永久磁石対２２，２３と磁石側ヨーク２とコイル側ヨーク３により生成される磁界強度が一部において不均一であると、ＶＣＭ４Ｘ，４Ｙの可動部を構成している駆動コイル１２，１３の推力に変動が生じる。また、駆動コイル１２，１３に生じる推力の一部が、駆動コイ１２，１３の移動面、ここではレンズ光軸Ｏｘに垂直な平面から外れた方向に生じる面外力が生じる。その結果、可動支持体１の移動制御の安定性が損なわれ、あるいは比較的に大きな駆動音が発生することは前記したとおりである。

図５は前記Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｙの動作を説明するための概念構成図であり、図５（ａ）は本実施形態を示し、図５（ｂ）は参照例を示している。図５（ｂ）の参照例では、コイル側ヨーク３の左右枠部３３のＸ方向の幅寸法、すなわちＸ駆動コイル１３が移動する方向のコイル側ヨークの幅寸法Ｗｙ１は、同方向に沿った駆動コイル１３の外形寸法Ｗｃよりも大きい。そのため、Ｘ駆動永久磁石対２３とコイル側ヨーク３との間に生じる磁界の磁力線は、同図に破線で示すように、大部分は両者が対向する方向であるレンズ光軸方向に向けられるが、Ｘ駆動永久磁石対２３の端部とコイル側ヨーク３の端部とを結ぶ端部領域において磁力線が集中し、磁界強度が高い状態となる。また、この端部領域では磁力線がレンズ光軸方向に対して小さな曲率半径で湾曲した状態となる。

したがって、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘが駆動されて、Ｘ駆動コイル１３がＸ方向に移動され、磁界の端部領域に接近されてくると、端部領域での湾曲した磁力線によってＸ駆動コイル１３に発生する電磁力はＸ方向に対して傾いた方向に発生する。これにより、Ｘ駆動コイル１３には電磁力のＸ方向の分力と、レンズ光軸方向の分力が作用するようになる。Ｘ方向の分力はＸ駆動コイル１３をＸ方向に移動させるのに寄与される。一方、レンズ光軸方向の分力はＸ駆動コイル１３の移動面から外れた方向に作用する面外力となり、Ｘ駆動コイル１３をレンズ光軸方向に変位させるように作用する。したがって、Ｘ駆動コイル１３を支持している可動支持体１は、当該面外力によってＸ方向の移動制御の安定性が損なわれる。また、この面外力によって可動支持体１はＸ方向の移動に伴ってレンズ光軸方向、すなわち板厚み方向に微細に振動されることになり比較的に大きな駆動音が発生することになる。

これに対して、図５（ａ）の実施形態では、コイル側ヨーク３のＸ方向の幅寸法、すなわちＸ駆動コイルが移動する方向のコイル側ヨークの幅寸法Ｗｙは、同方向に沿った駆動コイル１３の外形寸法Ｗｃよりも小さくされている。そのため、Ｘ駆動永久磁石対２３とコイル側ヨーク３との間に生じる磁界の磁力線のうち、特にＸ駆動永久磁石対２３の端部とコイル側ヨーク３の端部領域の磁界の磁力線は、同図に破線で示すように、大きな曲率半径で湾曲される磁力線となる。すなわち、端部領域での磁力線は概ねレンズ光軸に沿った方向となる。また、この端部領域ではＸ駆動永久磁石対２３とコイル側ヨーク３との間の磁力線が増加することは少なく、端部領域の磁界強度が高くなることは少ない。

したがって、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘが駆動されて、Ｘ駆動コイル１３がＸ方向に移動され、磁界の端部領域に接近されたときでも、Ｘ駆動コイル１３に発生する電磁力は殆どがＸ方向に向けられる。これにより、Ｘ駆動コイル１３に発生した電磁力におけるレンズ光軸方向の分力、すなわち面外力が生じることは極めて小さく、Ｘ駆動コイル１３をレンズ光軸方向に変位させるように作用することはない。したがって、Ｘ駆動コイル１３を支持している可動支持体１におけるＸ方向の移動制御の安定性が確保される。また、可動支持体１がＸ方向に移動されるときに板厚み方向に微細に振動されることになく、可動支持体の駆動音が発生することもない。

因みに、図６（ａ）は、コイル側ヨーク３の幅寸法ＷｙとＸ駆動コイル１３の外形寸法Ｗｃとの寸法差を相違させたＸ駆動ＶＣＭとしてｍ１〜ｍ５を形成し、それぞれにおけるＸ方向の移動力を測定したものである。ｍ１はコイル側ヨークの幅寸法がＸ駆動コイルの外形寸法よりも大きい寸法差Ｄ（図４（ｂ）における、Ｄ＝Ｗｙ−Ｗｃ）が４ｍｍ、ｍ２は寸法差Ｄが１ｍｍである。ｍ３はコイル側ヨークの幅寸法がＸ駆動コイルの外形寸法と同じで寸法差Ｄは０である。ｍ４はコイル側ヨークの幅寸法がＸ駆動コイルの外形寸法よりも小さく、寸法差Ｄは−１ｍｍであり、ｍ５は寸法差Ｄは−３ｍｍである。この図６（ａ）のように、Ｘ駆動コイルをＸ方向に移動させた場合におけるＸ方向の移動力については、ｍ１〜ｍ５において目立った差は生じていない。

一方、Ｘ方向の移動力と面外力との比（面外力／移動力：以下、面外力比と称する）を測定すると、図６（ｂ）に示すように、Ｘ駆動コイルをＸ方向に移動させたときの面外力比は、ｍ１において顕著であり、ｍ２からｍ４になるのにしたがって面外力比は低減される。しかし、ｍ５では逆に面外力比は増加に転じている。

そこで、図６（ｂ）から、Ｘ駆動コイル１３の所定のＸ方向の移動位置における面外力比のみを抽出し、これを寸法差について求めると、図７に示す特性が得られた。これから、寸法差Ｄが−１ｍｍのときに面外力比が最小になることが分かる。また、寸法差Ｄが−１ｍｍからプラス側又はマイナス側のいずれの方向に変化しても面外力比は緩やかに増加して行くが、好適な面外力比を得るためには寸法差が−１〜−２ｍｍの範囲であることが好ましいことが分かる。

この寸法差Ｄを、Ｘ駆動コイル１３の外形寸法に対比させて、当該外形寸法に対する割合として計算すると、この実施形態のＸ駆動コイル１３の外形寸法は１０ｍｍであるので、寸法差の−１〜−２ｍｍはＸ駆動コイルの外形寸法の１０〜２０％となる。したがって、コイル側ヨーク３のＸ方向の幅寸法をＸ駆動コイル１３のＸ方向の外形寸法よりも１０〜２０％程度小さくすることにより面外力比を低減できることが分かる。換言すれば、この実施形態ではコイル側ヨーク３の左右枠部３３の幅寸法をＸ駆動コイル１３の外形寸法の８０〜９０％程度の長さにすることが好ましい。

以上の説明はＸ駆動ＶＣＭ４Ｘについて説明したが、Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙについても同様である。したがって、Ｙ駆動ＶＣＭ４Ｙにおいても、コイル側ヨーク３の幅寸法、すなわち下枠部３２のＹ方向の幅寸法をＹ駆動コイル１２のＹ方向の外形寸法よりも小さくすることにより、面外力比を低減することができる。例えば、コイル側ヨーク３の下枠部３２のＹ方向の幅寸法をＹ駆動コイル１２のＹ方向の外形寸法の８０〜９０％の寸法にすることにより、面外力比を顕著に低減することができる。

ここで本発明においては、Ｘ，Ｙの各駆動ＶＣＭ４Ｘ，４Ｙにおけるコイル側ヨーク３の幅寸法を駆動コイルの外形寸法よりも小さくすれば良く、コイル側ヨーク３の全体として各駆動ＶＣＭのモータ動作に直接影響を及ぼさない領域の形状に制約を受けるものではない。したがって、図８（ａ），（ｂ）にコイル側ヨークの平面図と後面図を示すように、コイル側ヨーク３の全体を矩形の板状に形成した上で、Ｙ，Ｘの各駆動コイル１２，１３に対向配置される領域の幅寸法が駆動コイルの外形寸法よりも小さくなるような開口窓３４を開設した構成としてもよい。すなわち、コイル側ヨーク３の左右縁および下縁と、これに沿って設けた開口窓３４との間に前記実施形態の下枠部３２と左右枠部３３を形成するようにしてもよい。

このようなコイル側ヨークとすることで、図８（ｂ）のように、手振れ防止装置ＳＲを後面側から見たときに、Ｘ駆動コイル１３とＹ駆動コイル１２とがＹ方向に隣接した状態に配置された場合でも、コイル側ヨーク３のＸ方向の寸法を短くすることができる。すなわち、図２に示した前記実施形態のＹ駆動ＶＣＭ４Ｙにおいては、Ｙ駆動コイル１２のＸ方向の外側一部の領域においては、コイル側ヨーク３の下枠部３が有効に機能しないものとなっている。コイル側ヨーク３の下枠部３２がＹ駆動コイル１２のＸ方向の全長さ領域にわたって有効に機能するためには、Ｘ駆動ＶＣＭ４Ｘの配置位置を図２（ａ），（ｃ）の位置よりも外側に移動配置する必要があり、コイル側ヨーク３のＸ方向の寸法が長くなる。

これに対し、図８（ｂ）のように各駆動ＶＣＭ４Ｘ，４Ｙのコイル側ヨーク３を開口窓３４により形成することで、Ｘ駆動ＶＣＭ４ＸをＹ駆動ＶＣＭ４Ｙに隣接配置したときに、Ｙ駆動コイル１２のＸ方向の全長さ領域にわたってコイル側ヨーク３の下枠部３２を有効に機能させることができ、結果としてＸ駆動コイル１３をＸ方向の内側に移動でき、コイル側ヨーク３Ｘ方向の寸法を小さくすることができる。したがって、コイル側ヨーク３のＸ方向の寸法を短くし、小型化が可能になる。

図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の他の実施形態の手振れ防止装置の図４と同様の平面図と後面図と一部の拡大平面図である。この実施形態では、コイル側ヨーク３の幅寸法、すなわちコイル側ヨーク３の下枠部３２と左右枠部３３の幅寸法を対応する各駆動コイル１２，１３の外形寸法よりも小さくしている点は同じである。その一方で、コイル側ヨーク３の下枠部３２と左右枠部３３のそれぞれの幅方向の中央領域の厚み寸法を、同幅方向の両端部の厚み寸法よりも大きくした突起ヨーク３５を形成している。すなわち、下枠部３２ではＹ方向の中央領域の厚み寸法を大きくし、左右枠部３３ではＸ方向の中央領域の厚み寸法を大きくして突起ヨーク３５を形成している。

この突起ヨーク３５として、ここでは所定の幅寸法の板状部材をコイル側ヨーク３の後面、すなわち駆動コイル１２，１３と反対側の面に一体に貼り付けている。勿論、この突起ヨーク３５は、プレス加工等によってコイル側ヨーク３の後面に一体に加工してもよい。

この突起ヨーク３５の幅寸法、すなわち対応する駆動コイル１２，１３の移動方向に沿った寸法は、当該駆動コイル１２，１３の移動方向に沿った内法寸法以下の領域とされている。図９（ｃ）はＸ駆動ＶＣＭ４Ｘを示しているが、コイル側ヨーク３の左右枠部３３の突起ヨーク３５の幅寸法ＷａはＸ駆動コイル１３の内法寸法Ｗｂにほぼ等しくされている。

この実施形態では図９（ｃ）に破線で示すように、コイル側ヨーク３の左右枠部３３の幅寸法を小さくすることによって、端部領域においてＸ駆動永久磁石対２３とコイル側ヨーク３とで形成される磁界強度が低下されても、Ｘ駆動永久磁石対２３から突起ヨーク３５に向けての磁力線が新たに形成されることになり、端部領域における磁界強度が著しく低下することが防止される。これにより、Ｘ駆動コイル１３が移動される領域での磁界強度を均一なものとし、Ｘ駆動コイル１３のＸ方向の移動制御の安定性が確保され、かつＸ駆動コイル１３がＸ方向に移動されるときに可動支持板１が板厚み方向に微細に振動されることになく、可動支持体１での駆動音の発生が抑制される。

図１０（ａ）は、コイル側ヨーク３の左右枠部３３の幅寸法ＷｙからＸ駆動コイル１３の外形寸法Ｗｃを減算した寸法差Ｄを相違させたＸ駆動ＶＣＭとしてｎ１〜ｎ４を形成し、それぞれにおけるＸ方向の移動力を測定したものである。ｎ１はコイル側ヨークの幅寸法がＸ駆動コイルの外形寸法よりも大きい寸法差Ｄが４ｍｍ、ｎ２は寸法差Ｄが１ｍｍである。ｎ３はｎ２と同じ寸法差Ｄコイル側ヨークに幅寸法が５．６ｍｍの厚さ１ｍｍの突起ヨーク３５を一体に形成したものである。ｎ４はｎ１のコイル側ヨークにｎ３と同じ突起ヨークを一体に形成したものである。この図１０（ａ）のように、Ｘ駆動コイル１３をＸ方向に移動させた場合におけるＸ方向の移動力については、ｎ１がｎ２〜ｎ４に比較して若干低下しているが、特に目立った差は生じていない。

一方、Ｘ方向の面外力比を測定すると、図１０（ｂ）に示すように、Ｘ駆動コイル１３をＸ方向に移動させたときの面外力比はｎ１において顕著であり、ｎ４はＶＣＭ１よりも改善されている。さらに、ｎ２においても改善されているが、これに突起ヨーク３５を設けたｎ３においても面外力比は改善されている。

なお、突起ヨーク３５の幅寸法が大きくされてコイル側ヨーク３の幅寸法に近い寸法になると、コイル側ヨーク３の両端領域における磁力線が増加されて磁界強度が高められ、磁界強度の不均一が生じ、かつ面外力比が増加されるおそれがある。前記したように、突起ヨーク３５の幅寸法を駆動コイルの内法寸法以下に制限することで防止できる。なお、突起ヨーク３５の厚み寸法についても、構成するＶＣＭの規格に対応させて適切な厚み寸法に設定することが肝要である。

以上の実施形態はＹ駆動ＶＣＭとＸ駆動ＶＣＭがそれぞれ１対ずつ配設された駆動装置として構成されているが、本発明はＹ駆動ＶＣＭとＸ駆動ＶＣＭがそれぞれ１つの駆動装置についても適用可能であり、さらには１つのＶＣＭのみで構成される駆動装置についても適用可能である。

以上の実施形態は本発明の駆動装置を手振れ防止装置に適用しているが、光学機器に設けられて移動制御される他の光学要素を駆動するための駆動装置として適用することも可能である。例えば、カメラのレンズ鏡筒内に配設され、レンズ光学系を構成する一部のレンズをレンズ光軸と直交する面上でＸＹ方向に移動させる手振れ防止装置の駆動装置として構成することが可能である。光学機器以外の機器に用いられる駆動装置として構成することが可能であることは言うまでもない。

１ 可動支持体
２ 磁石側ヨーク
３ コイル側ヨーク
４Ｘ，４Ｙ 駆動ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）
１２，１３ 駆動コイル
２２，２３ 永久磁石対
３２，３３ 枠部（下枠部、左右枠部）
３４ 開口窓
３５ 突起ヨーク
ＳＲ 手振れ防止装置
ＩＳ 撮像素子
ＣＡＭ カメラ
Ｗｃ 駆動コイル外形寸法
Ｗｙ ヨーク幅寸法

Claims (13)

1. 磁石と、この磁石との間に磁界を形成するヨークとを備えるモータ固定部と、光学要素に一体化されて前記磁界内に配設され、通電されたときに所定の方向に移動される駆動コイルを備えるモータ可動部とで構成されるボイスコイルモータで構成される駆動装置であって、前記移動方向に沿った前記ヨークの幅寸法が、前記移動方向に沿った前記駆動コイルの外形寸法よりも小さいことを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動コイルを挟んで前記磁石と反対側に配設されたヨーク（コイル側ヨーク）の幅寸法が前記駆動コイルの外形寸法よりも小さくされている請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動コイルは俵形、長円形ないしは矩形に形成され、前記移動方向に向けて並列された巻線部の当該移動方向に沿った外法寸法が外形寸法である請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記コイル側ヨークの幅寸法は前記駆動コイルの外形寸法に対して８０〜９０％程度である請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記コイル側ヨークは、前記移動方向の中央領域の厚み寸法がその両側領域の厚み寸法よりも大きくされている請求項１ないし４のいずれかに記載の駆動装置。
6. 前記中央領域は前記駆動コイルの前記移動方向の内法寸法以下の領域である請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記磁石は前記駆動コイルの前記巻線部に対向配置される対をなす永久磁石で構成され、これら永久磁石は前記コイル側ヨークと前記駆動コイルを挟んで対向配置されたヨーク（磁石側ヨーク）に支持されている請求項１ないし６のいずれかに記載の駆動装置。
8. 前記コイル側ヨークは枠状をした板状部材で形成され、その枠部が前記駆動ボイスコイルモータのコイル側ヨークとして構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の駆動装置。
9. 前記コイル側ヨークは板状部材で構成されており、前記移動方向の少なくとも一方に当該コイル側ヨークの幅寸法を規定するための開口窓が開設されている請求項１ないし７のいずれかに記載の駆動装置。
10. 前記駆動コイルを光学機器の光軸と直交する面上でＸ方向とＹ方向に移動させるＸ駆動ボイスコイルモータとＹ駆動ボイスコイルモータを備えており、前記コイル側ヨークは前記Ｘ駆動ボイスコイルモータと前記Ｙ駆動ボイスコイルモータの共通したコイル側ヨークとして構成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の駆動装置。
11. 前記光学機器は撮像装置であり、前記光学要素は撮像素子又は撮像レンズであり、撮像装置の手振れ防止装置の駆動装置として構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の駆動装置。
12. 永久磁石と、この永久磁石を支持する磁石側ヨークと、前記永久磁石および前記磁石側ヨークとの間に磁界を形成するコイル側ヨークと、前記永久磁石及び前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとの間に配設された可動支持体と、前記可動支持体に支持されて、前記永久磁石及び前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとで形成される磁界内に配置される駆動コイルを備え、前記駆動コイルに通電したときに当該駆動コイルおよび前記可動支持体を前記磁界内で移動させるボイスコイルモータとして構成される光学機器の駆動装置であって、前記移動方向に沿った前記コイル側ヨークの幅寸法が、前記移動方向に沿った前記駆動コイルの外形寸法よりも小さいことを特徴とする駆動装置。
13. 前記ボイスコイルモータは、前記駆動コイルおよび前記可動支持体をＹ方向に移動させるＹ駆動ボイスコイルモータと、前記駆動コイルおよび前記可動支持体をＸ方向に移動させるＸ駆動ボイスコイルモータを備えており、前記駆動コイルおよび前記可動支持体はＹ方向およびＸ方向に独立してあるいは同時に移動制御される構成である請求項１２に記載の駆動装置。
    

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