JP2023114905A - Optical element driving device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、光学素子駆動装置に関する。 The present disclosure relates to an optical element driving device.
従来、磁石及びコイルを利用し、駆動枠に取り付けられたレンズ等の光学素子を固定部に対して移動させる駆動装置が知られている(特許文献1参照)。この駆動装置は、磁石とコイルとによって駆動枠を光軸方向に沿って移動させるように構成されている。そして、この駆動装置は、コイルに電流が供給されていない初期状態において光軸方向に沿って駆動枠を固定部に押し付けるコイルばねを有する。コイルばねは、初期状態において駆動枠が不所望に動いてしまうのを防止できる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a driving device that uses a magnet and a coil to move an optical element such as a lens attached to a driving frame with respect to a fixed portion (see Patent Document 1). This drive device is configured to move the drive frame along the optical axis direction with a magnet and a coil. This drive device has a coil spring that presses the drive frame against the fixed portion along the optical axis direction in an initial state in which no current is supplied to the coil. The coil spring can prevent the drive frame from moving undesirably in the initial state.
しかしながら、この駆動装置では、コイルばねと他の部材との繰り返しの接触によって摩耗粉等の異物が発生してしまうおそれがある。 However, in this drive device, there is a possibility that foreign matter such as abrasion powder may be generated due to repeated contact between the coil spring and other members.
そこで、異物の発生を抑制できる光学素子駆動装置を提供することが望ましい。 Therefore, it is desirable to provide an optical element driving device capable of suppressing the generation of foreign matter.
本発明の実施形態に係る光学素子駆動装置は、支持部材を含む固定側部材と、光学素子を配置可能な上下方向に貫通する貫通孔を有する光学素子保持部材と、上下方向において前記支持部材と前記光学素子保持部材との間に配置された少なくとも三つのボールと、上下方向において前記ボールを挟んで配置される前記光学素子保持部材と前記支持部材とを互いに引き付ける力を発生させる磁気吸引手段と、前記支持部材に対して前記光学素子保持部材を上下方向と直交する第1方向において移動させる駆動手段と、を備え、前記磁気吸引手段が、前記光学素子保持部材に固定された吸引用磁石と、前記吸引用磁石との間で吸引力が作用するように前記支持部材に設けられた磁性部材とを含む、光学素子駆動装置において、前記固定側部材は、別の磁性部材を有し、前記別の磁性部材は、前記吸引用磁石と前記別の磁性部材との間で磁力が作用するように、前記第1方向において前記吸引用磁石から離間して配置され、前記固定側部材には、前記第1方向において移動する前記光学素子保持部材と当接する規制部が設けられている。 An optical element driving device according to an embodiment of the present invention includes a stationary member including a support member, an optical element holding member having a through hole penetrating in the vertical direction in which an optical element can be arranged, and the support member in the vertical direction. At least three balls arranged between the optical element holding member and magnetic attraction means for generating a force to mutually attract the optical element holding member and the support member arranged with the balls interposed therebetween in the vertical direction. and driving means for moving the optical element holding member relative to the supporting member in a first direction orthogonal to the vertical direction, wherein the magnetic attraction means includes an attracting magnet fixed to the optical element holding member. and a magnetic member provided on the support member so that an attractive force acts between the magnet for attraction and the magnetic member, wherein the fixed member has another magnetic member, and the Another magnetic member is arranged apart from the attraction magnet in the first direction so that a magnetic force acts between the attraction magnet and the another magnetic member, and the stationary member includes: A restricting portion is provided that abuts on the optical element holding member that moves in the first direction.
上述の光学素子駆動装置は、異物の発生を抑制できる。 The optical element driving device described above can suppress the generation of foreign matter.
以下、本発明の実施形態に係る光学素子駆動装置100について図面を参照して説明する。図1は、光学素子駆動装置100の斜視図である。図2は、ケース4と下側部材LBとで構成される光学素子駆動装置100の分解斜視図であり、ケース4が下側部材LBから分離された状態を示す。図3は、下側部材LBの分解斜視図であり、可動側部材MBが固定側部材FBから分離された状態を示す。図4は、光学素子駆動装置100を構成している光学素子保持部材2の下面図である。図5は、固定側部材FBの分解斜視図である。
An optical
図1~図5において、X1は、三次元直交座標系を構成するX軸の一方向を表し、X2は、X軸の他方向を表す。また、Y1は、三次元直交座標系を構成するY軸の一方向を表し、Y2は、Y軸の他方向を表す。同様に、Z1は、三次元直交座標系を構成するZ軸の一方向を表し、Z2は、Z軸の他方向を表す。図1では、光学素子駆動装置100のX1側は、光学素子駆動装置100の前側(正面側)に相当し、光学素子駆動装置100のX2側は、光学素子駆動装置100の後側(背面側)に相当する。また、光学素子駆動装置100のY1側は、光学素子駆動装置100の左側に相当し、光学素子駆動装置100のY2側は、光学素子駆動装置100の右側に相当する。また、光学素子駆動装置100のZ1側は、光学素子駆動装置100の上側に相当し、光学素子駆動装置100のZ2側は、光学素子駆動装置100の下側に相当する。他の図における他の部材についても同様である。
1 to 5, X1 represents one direction of the X-axis forming the three-dimensional orthogonal coordinate system, and X2 represents the other direction of the X-axis. Y1 represents one direction of the Y-axis forming the three-dimensional orthogonal coordinate system, and Y2 represents the other direction of the Y-axis. Similarly, Z1 represents one direction of the Z-axis forming the three-dimensional orthogonal coordinate system, and Z2 represents the other direction of the Z-axis. In FIG. 1, the X1 side of the optical
光学素子駆動装置100は、XY平面に平行な仮想平面において図2に示すような光学素子OEを移動させるための装置である。図2では、明瞭化のため、光学素子OEは、略直方体形状を有するように表されているが、円柱形状等の他の形状を有していてもよい。また、図2以外の図では、明瞭化のため、光学素子OEの図示は省略されている。光学素子OEは、レンズ体、ミラー、プリズム、回折格子、発光素子、受光素子、撮像素子、又は光学フィルタ等である。レンズ体は、少なくとも1枚のレンズを備えた筒状のレンズバレルである。本実施形態では、光学素子OEはレンズ体である。そのため、以下では、光学素子駆動装置100の上側は「被写体側」と称され、光学素子駆動装置100の下側は「撮像素子側」と称される場合がある。
The optical
光学素子駆動装置100は、図1及び図2に示すように、固定側部材FBの一部であるケース4及び下側部材LBを含んで構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the optical
ケース4は、下側部材LBを覆うカバー部材である。本実施形態では、ケース4は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性金属で形成された板材に抜き加工及び絞り加工等を施して作製されている。非磁性金属で形成されているため、ケース4は、電磁力を利用する駆動手段DM(後述)等に磁気的な悪影響を及ぼすことはない。
The
ケース4は、図2に示すように、収納部4Sを定める有蓋矩形筒状の外形を有する。具体的には、ケース4は、略矩形筒状の外周壁部4Aと、外周壁部4Aの上端(Z1側の端)と連続するように設けられた略矩形環状且つ平板状の天板部4Bと、を有する。天板部4Bの中央には、略矩形の貫通孔4Kが形成されている。外周壁部4Aは、第1側板部4A1~第4側板部4A4を含む。第1側板部4A1と第3側板部4A3とは互いに対向し、第2側板部4A2と第4側板部4A4とは互いに対向している。また、第2側板部4A2及び第4側板部4A4は、第1側板部4A1及び第3側板部4A3に対して垂直に延びる。また、ケース4は、図1に示すように、接着剤によってベース部材18に接合されてベース部材18とともに筐体HSを構成する。
As shown in FIG. 2, the
下側部材LBは、図3に示すように、固定側部材FBの一部であるコイル9、磁気センサ10、磁性部材13、非磁性部材14、絶縁基板15、磁性部材17、及びベース部材18と、ボール11と、可動側部材MBと、を含む。
As shown in FIG. 3, the lower member LB includes a
ボール11は、固定側部材FBに対して、Y軸に平行な方向に可動側部材MBを移動可能に支持できるように構成されている。本実施形態では、ボール11は、樹脂、セラミック、又は金属等の硬い材料で形成された球形の転動体であり、第1ボール11A~第3ボール11Cを含む。ボール11は、ベース部材18に形成された上向き凹部としての凹部18Sと、光学素子保持部材2に形成された下向き凹部としての凹部2S(図4の上図参照)との間に配置されている。具体的には、第1ボール11Aは、第1凹部18S1と第1凹部2S1(図4の上図参照)との間に配置されている。また、第2ボール11Bは、第2凹部18S2と第2凹部2S2(図4の上図参照)との間に配置されている。また、第3ボール11Cは、第3凹部18S3と第3凹部2S3(図4の上図参照)との間に配置されている。この構成により、可動側部材MBは、ボール11によって、固定側部材FBに対してY軸に平行な方向に移動可能に支持されている。
The
コイル9は、駆動手段DMを構成する部材の一つであり、駆動手段DMを構成する別の部材である駆動用磁石5と上下方向に間隔を空けて対向するようにベース部材18に固定されている。図3に示す例では、コイル9は、巻線タイプのコイルである。但し、コイル9は、積層タイプであってもよく、フィルムタイプであってもよい。また、コイル9は、複数のコイルの組み合わせで構成されていてもよい。
The
磁性部材13は、磁気吸引手段MA(後述)を構成する部材の一つであり、磁気吸引手段MAを構成する別の部材である駆動用磁石5及び吸引用磁石8のそれぞれと上下方向に間隔を空けて対向するように、且つ、駆動用磁石5及び吸引用磁石8のそれぞれと磁気的に引き合うようにベース部材18に固定されている。図示例では、磁性部材13は、ベース部材18の上面に接着固定された第1磁性部材13A、第2磁性部材13B、及び第3磁性部材13Cを含む。なお、磁性部材13は、例えば、鉄又は磁性を有するステンレス鋼によって形成された板状の部材である。
The
非磁性部材14は、減衰手段AM(後述)を構成する部材の一つであり、減衰手段AMを構成する別の部材である吸引用磁石8のそれぞれと上下方向に間隔を空けて対向するように、且つ、吸引用磁石8のそれぞれが移動した際に渦電流が発生する渦電流誘導板として機能するようにベース部材18に固定されている。典型的には、非磁性部材14は、磁性部材13よりも導電率の高い金属で形成されており、磁性部材13の上側に設けられている。図示例では、非磁性部材14は、非磁性金属であるアルミニウムで形成された板状の部材であり、第1磁性部材13Aの上面に接着固定された第1非磁性部材14A、及び、第2磁性部材13Bの上面に接着固定された第2非磁性部材14Bを含む。なお、非磁性部材14は、銅等の他の非磁性金属で形成されていてもよく、金属以外の非磁性導体で形成されていてもよい。
The non-magnetic member 14 is one of the members constituting the damping means AM (described later), and faces the attracting magnets 8, which are separate members constituting the damping means AM, with a space therebetween in the vertical direction. Also, it is fixed to the
図示例では、第1磁性部材13Aと第1非磁性部材14Aとは、平面視で同じ形状及び同じ大きさを有する。また、第2磁性部材13Bと第2非磁性部材14Bとは、平面視で同じ形状及び同じ大きさを有する。また、第1磁性部材13Aと第2磁性部材13Bとは、平面視で同じ形状及び同じ大きさを有する。なお、第1磁性部材13Aの厚みは第1非磁性部材14Aの厚みよりも小さく、第2磁性部材13Bの厚みは第2非磁性部材14Bの厚みよりも小さい。
In the illustrated example, the first
磁性部材17は、付勢手段BM(後述)を構成する部材の一つであり、付勢手段BMを構成する別の部材である吸引用磁石8のそれぞれとY軸方向に間隔を空けて対向するように、且つ、吸引用磁石8のそれぞれと磁気的な力を及ぼし合うように配置される。図示例では、磁性部材17は、二極に着磁された直方体形状の永久磁石であり、内側(Y1側)がS極に着磁され、外側(Y2側)がN極に着磁されている。図3は、N極に着磁された部分をドットパターンで示している。駆動用磁石5及び吸引用磁石8についても同様である。具体的には、磁性部材17は、ベース部材18の上面に接着固定された第1磁性部材17A及び第2磁性部材17Bを含む。そして、吸引用磁石8及び磁性部材17は、吸引用磁石8のそれぞれのS極部分と磁性部材17のそれぞれのS極部分とが互いに対向するように配置されている。
The magnetic member 17 is one of the members constituting the biasing means BM (described later), and faces the attracting magnets 8, which are separate members constituting the biasing means BM, with a gap in the Y-axis direction. and exert magnetic forces on each of the attracting magnets 8 . In the illustrated example, the magnetic member 17 is a rectangular parallelepiped permanent magnet magnetized to two poles, the inner side (Y1 side) is magnetized to the S pole, and the outer side (Y2 side) is magnetized to the N pole. there is FIG. 3 shows the portion magnetized to the N pole by a dot pattern. The same applies to the
駆動手段DMは、ベース部材18に設けられたコイル9と、Z軸方向においてコイル9と対向するように離間して配置される駆動用磁石5と、を含む。
The driving means DM includes a
略直方体形状を有する光学素子駆動装置100は、例えば、メイン基板(図示せず。)の上に取り付けられる。そして、コイル9は、絶縁基板15及びメイン基板を介して電流供給源に接続される。コイル9に電流が流れると、駆動手段DMは、Y軸に平行な方向に沿った電磁力を発生させる。
Optical
例えば、光学素子OEがレンズ体である場合、光学素子駆動装置100は、駆動手段DMによるY軸に平行な方向に沿った電磁力を利用し、Y軸に平行な方向に沿って光学素子OEとしてのレンズ体を移動させることでシフト機能(手振れ補正機能)を実現できる。
For example, when the optical element OE is a lens body, the optical
可動側部材MBは、図3に示すように、光学素子保持部材2、駆動用磁石5、及び吸引用磁石8を含む。
The movable side member MB includes an optical
本実施形態では、駆動用磁石5は、二極に着磁された直方体形状の永久磁石であり、内側(Y2側)がS極に着磁され、外側(Y1側)がN極に着磁されている。そして、駆動用磁石5は、Z軸方向においてコイル9と対向するようにコイル9から離間して配置されている。具体的には、駆動用磁石5は、内側部分がコイル9の内側の直線状部分に対向し、且つ、外側部分がコイル9の外側の直線状部分に対向するように配置されている。なお、駆動用磁石5は、内側(Y2側)がN極に着磁され、外側(Y1側)がS極に着磁されていてもよい。或いは、駆動用磁石5は、複数の永久磁石の組み合わせで構成されていてもよい。
In this embodiment, the driving
駆動用磁石5は、光学素子OEの変位を検出するための検出用磁石としても機能する。具体的には、駆動用磁石5は、Y軸方向における光学素子OEの変位を検出するための検出用磁石として機能する。そのため、駆動用磁石5は、Z軸方向において磁気センサ10と対向するように磁気センサ10から離間して配置されている。
The
吸引用磁石8は、磁気吸引手段MAを構成する部材の一つである。図示例では、吸引用磁石8は、吸引用磁石8と磁性部材13との間で磁気的な吸引力が作用するように、上下方向において、非磁性部材14を挟んで磁性部材13と対向するように光学素子保持部材2に固定されている。具体的には、吸引用磁石8は、上下方向において第1磁性部材13Aと対向するように第1磁性部材13Aから離間して配置される第1吸引用磁石8Aと、上下方向において第2磁性部材13Bと対向するように第2磁性部材13Bから離間して配置される第2吸引用磁石8Bとを含む。
The attracting magnet 8 is one of the members constituting the magnetic attracting means MA. In the illustrated example, the attracting magnet 8 faces the
光学素子保持部材2は、光学素子OE、駆動用磁石5、及び吸引用磁石8を保持できるように構成されている。本実施形態では、光学素子保持部材2は、液晶ポリマー(LCP)等の合成樹脂を射出成形することによって形成されている。また、光学素子保持部材2は、図3に示すように、Z軸に平行に延びるように形成された貫通孔2Kを含む。光学素子OEは、貫通孔2Kの内周面に接着剤で固定される。
The optical
図4は、光学素子保持部材2の下面図である。具体的には、図4の上図は、駆動用磁石5、吸引用磁石8、及びボール11が配置されていないときの光学素子保持部材2の下面図であり、図4の下図は、駆動用磁石5、吸引用磁石8、及びボール11が配置されているときの光学素子保持部材2の下面図である。
FIG. 4 is a bottom view of the optical
具体的には、光学素子保持部材2は、略矩形環状の枠体である。枠体を構成する四つの辺部2Eは、第1辺部2E1~第4辺部2E4を含む。また、第3辺部2E3には右方(Y2方向)に張り出す張り出し部2Fが設けられている。
Specifically, the optical
光学素子保持部材2の撮像素子側である下側(Z2側)の端面には、図4の上図に示すように、Z1方向に凹んだ凹部2Pが設けられている。凹部2Pには、図4の下図に示すように、吸引用磁石8が収容される。図示例では、吸引用磁石8は、光学素子保持部材2に接着剤で固定されている。具体的には、凹部2Pは、第1吸引用磁石8Aが収容される第1凹部2P1と、第2吸引用磁石8Bが収容される第2凹部2P2とを含む。第1凹部2P1は、光学素子保持部材2の四つの角部2Cのうちの一つである第4角部2C4に設けられ、第2凹部2P2は、光学素子保持部材2の四つの角部2Cのうちの別の一つである第3角部2C3に設けられている。
A
また、第1辺部2E1の下側(Z2側)の端面には、図4の上図に示すように、Z1方向に凹んだ凹部2Rが設けられている。凹部2Rには、図4の下図に示すように、駆動用磁石5が収容される。図示例では、駆動用磁石5は、光学素子保持部材2に接着剤で固定されている。なお、凹部2Rは、下方側ばかりでなく側方側(図示例では径方向外側である左側(Y1側))にも開口している。但し、凹部2Rは、側方側(径方向外側)に開口しないように構成されていてもよい。
In addition, as shown in the upper diagram of FIG. 4, a
また、光学素子保持部材2の下側(Z2側)の端面には、図4の上図に示すように、Z1方向に凹んだ下向き凹部としての凹部2Sが設けられている。凹部2Sには、図4の下図に示すように、ボール11の上側部分が収容される。図示例では、凹部2Sは、第1ボール11Aの上側部分が収容される第1凹部2S1と、第2ボール11Bの上側部分が収容される第2凹部2S2と、第3ボール11Cの上側部分が収容される第3凹部2S3とを含む。そして、第1凹部2S1は第3辺部2E3の下側(Z2側)の端面に設けられ、第2凹部2S2は第2辺部2E2の下側(Z2側)の端面に設けられ、第3凹部2S3は第4辺部2E4の下側(Z2側)の端面に設けられている。具体的には、第1凹部2S1は、光学素子保持部材2の右側面から右方に張り出す張り出し部2Fの下側(Z2側)の端面に設けられている。
In addition, as shown in the upper diagram of FIG. 4, a
なお、第1ボール11A~第3ボール11Cのそれぞれの下側部分は、ベース部材18の上面に形成された上向き凹部としての凹部18S(図3参照)に収容される。また、凹部2P及び凹部2Rの少なくとも一つは、上下方向に光学素子保持部材2を貫通する貫通孔であってもよい。
The lower portions of the
ベース部材18は、液晶ポリマー等の合成樹脂を用いた射出成形によって形成される。本実施形態では、ベース部材18は、図5に示すように、平面視で略矩形状の輪郭を有し、中央に貫通孔18Kを有する。ベース部材18の被写体側の面(Z1側の面)である上面には、接着剤によりコイル9、磁気センサ10が実装された絶縁基板15、磁性部材13、及び非磁性部材14が固定される。貫通孔18Kは、光学素子保持部材2の貫通孔2Kに対応している。また、ベース部材18の上面には、磁性部材13を収容する凹部18Uが形成されている。凹部18Uは、第1磁性部材13Aを収容する第1凹部18U1と、第2磁性部材13Bを収容する第2凹部18U2と、第3磁性部材13Cを収容する第3凹部18U3とを含む。また、ベース部材18の上面には、コイル9が固定される凸部18Pが形成されている。凸部18Pは、コイル9のコイル孔に進入するように上方に突出している。
The
また、図3に示すように、光学素子保持部材2の左側面には左方に突出する当接部2Tが設けられ、ベース部材18の上面には上方に突出する突出部18Wが設けられている。突出部18Wは、ベース部材18に対する光学素子保持部材2のY軸方向における動きを規制する規制部として機能する。すなわち、光学素子保持部材2の当接部2Tとベース部材18の突出部18Wとはストッパ機構STを構成している。ストッパ機構STは、ベース部材18に対する光学素子保持部材2の左方への移動を制限するための機構であり、第1ストッパ機構ST1及び第2ストッパ機構ST2を含む。
As shown in FIG. 3, the left side surface of the optical
第1ストッパ機構ST1は、光学素子保持部材2の左側面に形成された第1当接部2T1と、ベース部材18の上面の左前部に形成された第1突出部18W1とで構成されている。第2ストッパ機構ST2は、光学素子保持部材2の左側面に形成された第2当接部2T2と、ベース部材18の上面の左後部に形成された第2突出部18W2とで構成されている。
The first stopper mechanism ST1 is composed of a first contact portion 2T1 formed on the left side surface of the optical
第1当接部2T1は、光学素子保持部材2が所定位置を超えて左方(Y1方向)へ移動した際にベース部材18の第1突出部18W1と当接するように設けられており、第2当接部2T2は、光学素子保持部材2が所定位置を超えて左方(Y1方向)へ移動した際にベース部材18の第2突出部18W2と当接するように設けられている。
The first contact portion 2T1 is provided so as to contact the first projecting portion 18W1 of the
磁気センサ10は、光学素子OEの位置を検出できるように構成されている。本実施形態では、磁気センサ10は、光学素子OEが固定された光学素子保持部材2のY軸方向における変位を検出できるように設けられている。図示例では、磁気センサ10は、図5に示すように、四つの端子のそれぞれが絶縁基板15に半田付けされている。そして、絶縁基板15は、ベース部材18に接着剤で固定されている。
The
図示例では、磁気センサ10は、ホール素子を含み、ホール素子が受ける駆動用磁石5からの磁界の大きさに応じて変化するホール素子の出力電圧を測定することで、駆動用磁石5を含む可動側部材MBの位置を検出できるように構成されている。但し、磁気センサ10は、巨大磁気抵抗効果(Giant Magneto Resistive effect: GMR)素子、半導体磁気抵抗(Semiconductor Magneto Resistive: SMR)素子、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magneto Resistive: AMR)素子、又はトンネル磁気抵抗(Tunnel Magneto Resistive: TMR)素子等の磁気抵抗素子を利用して光学素子OEの位置を検出するように構成されていてもよい。
In the illustrated example, the
また、ベース部材18の上面には、ボール11を収容する上向き凹部としての凹部18Sが形成されている。具体的には、ベース部材18には、三つのボール11(第1ボール11A~第3ボール11C)を収容するための三つの凹部18S(第1凹部18S1~第3凹部18S3)が形成されている。
In addition, the upper surface of the
また、ベース部材18の上面には、磁性部材17を収容する上向き凹部としての凹部18Rが形成されている。具体的には、ベース部材18には上方に突出する二つの柱状部が形成され、それら二つの柱状部には二つの磁性部材17(第1磁性部材17A及び第2磁性部材17B)を収容するための二つの凹部18R(第1凹部18R1及び第2凹部18R2)が形成されている。
In addition, a
次に、図3及び図6を参照し、磁気システムを構成している駆動用磁石5、吸引用磁石8、コイル9、磁気センサ10、磁性部材13、非磁性部材14、及び磁性部材17の位置関係について説明する。図6は、図1の光学素子駆動装置100に搭載される磁気システムの三面図(正面図、上面図、及び右側面図)である。
Next, with reference to FIGS. 3 and 6, the driving
磁気システムは、磁力を利用するシステムであり、減衰手段AM、付勢手段BM、駆動手段DM、磁気吸引手段MA、及び位置検出手段PDを含む。 A magnetic system is a system that utilizes magnetic force and includes damping means AM, biasing means BM, driving means DM, magnetic attraction means MA and position detection means PD.
駆動手段DMは、XY平面において光学素子OEを駆動するための手段である。図示例では、駆動手段DMは、Y軸方向に沿って光学素子OEを移動させることができるように構成されている。具体的には、駆動手段DMは、図3に示すように、ベース部材18に設けられたコイル9と、Z軸方向においてコイル9と対向するように離間して配置される駆動用磁石5と、を含む。駆動用磁石5とコイル9とは、図6に示すように、Z軸方向において僅かな間隔を空けて対向するように配置されている。
The driving means DM are means for driving the optical element OE in the XY plane. In the illustrated example, the drive means DM is configured to be able to move the optical element OE along the Y-axis direction. Specifically, as shown in FIG. 3, the driving means DM includes a
破線矢印AR1で示すようにコイル9に電流が流れると、光学素子保持部材2(駆動用磁石5)は、ボール11を含む後述のボール案内構造によってガイドされながら、ベース部材18に対して左方(Y1方向)に移動する。また、破線矢印AR2で示すようにコイル9に電流が流れると、光学素子保持部材2(駆動用磁石5)は、ボール案内構造によってガイドされながら、ベース部材18に対して右方(Y2方向)に移動する。ベース部材18に固定されたコイル9を構成している導電線内を移動する荷電粒子にローレンツ力が作用し、その反力によって駆動用磁石5が左方又は右方に移動させられるためである。
When a current flows through the
位置検出手段PDは、光学素子保持部材2に固定された光学素子OEのXY平面に平行な仮想平面における位置を検出するための手段である。図示例では、位置検出手段PDは、光学素子OEのY軸方向における位置を検出できるように構成されている。具体的には、位置検出手段PDは、図3に示すように、上下方向において互いに間隔を空けて配置される駆動用磁石5と磁気センサ10とを含んで構成されている。
The position detection means PD is means for detecting the position of the optical element OE fixed to the optical
磁気吸引手段MAは、二つの部材を互いに引き付ける磁力を発生させる手段である。図示例では、磁気吸引手段MAは、上下方向(Z軸方向)において光学素子保持部材2とベース部材18とを互いに引き付ける磁気的な吸引力を発生させるように構成されている。具体的には、磁気吸引手段MAは、駆動用磁石5と、吸引用磁石8と、磁性部材13とを含んで構成されている。より具体的には、磁気吸引手段MAは、図3に示すように、第1磁気吸引手段MA1、第2磁気吸引手段MA2、及び第3磁気吸引手段MA3を含む。
The magnetic attraction means MA is means for generating a magnetic force that attracts two members to each other. In the illustrated example, the magnetic attraction means MA is configured to generate a magnetic attraction force that attracts the optical
第1磁気吸引手段MA1は、上下方向において互いに間隔を空けて配置される第1吸引用磁石8Aと第1磁性部材13Aとの間で磁気的な吸引力を作用させるように構成されている。第2磁気吸引手段MA2は、上下方向において互いに間隔を空けて配置される第2吸引用磁石8Bと第2磁性部材13Bとの間で磁気的な吸引力を作用させるように構成されている。第3磁気吸引手段MA3は、上下方向において互いに間隔を空けて配置される駆動用磁石5と第3磁性部材13Cとの間で磁気的な吸引力を作用させるように構成されている。
The first magnetic attraction means MA1 is configured to exert a magnetic attraction force between the first attraction magnet 8A and the first
この構成により、磁気吸引手段MAは、光学素子保持部材2とベース部材18とを互いに引き付け合わせることができる。具体的には、光学素子保持部材2の下面に形成された凹部2Sは、ボール11の上側部分に押し付けられる。なお、ボール11の下側部分は、ベース部材18の上面に形成された凹部18Sに収容されている。そのため、磁気吸引手段MAは、光学素子保持部材2とボール11の上側部分とが接触し且つボール11の下側部分とベース部材18とが接触した状態を安定的に維持できる。
With this configuration, the magnetic attraction means MA can attract the optical
図示例では、ボール11を構成している第1ボール11A~第3ボール11Cのそれぞれは、Y軸方向に転動可能な状態で光学素子保持部材2とベース部材18との間に挟持されている。そのため、光学素子保持部材2は、X軸回りに回転(傾斜)することなく、且つ、Y軸回りに回転(傾斜)することなく、Y軸に沿って平行移動できる。
In the illustrated example, each of the
なお、光学素子駆動装置100では、Z軸方向における第1磁性部材13Aと第1吸引用磁石8Aとの間の距離、及び、Z軸方向における第2磁性部材13Bと第2吸引用磁石8Bとの間の距離は同じである。但し、それらの距離は、Z軸方向における第3磁性部材13Cと駆動用磁石5との間の距離よりも小さい。第1吸引用磁石8A及び第2吸引用磁石8Bのそれぞれの磁力が同じ大きさである一方で、駆動用磁石5の磁力が第1吸引用磁石8A及び第2吸引用磁石8Bのそれぞれの磁力よりも大きいためである。すなわち、それぞれの距離の大きさを調整することによって第1磁気吸引手段MA1、第2磁気吸引手段MA2、及び第3磁気吸引手段MA3のそれぞれが発生させる磁気的な吸引力を同程度にするためである。
In the optical
減衰手段AMは、駆動手段DMによって動かされた光学素子保持部材2の動きを減衰させる手段である。図示例では、減衰手段AMは、付勢手段BM及び駆動手段DMによってもたらされるY軸に沿った光学素子保持部材2の往復動を減衰させる力を発生させるように構成されている。具体的には、減衰手段AMは、吸引用磁石8と非磁性部材14とを含んで構成されている。より具体的には、減衰手段AMは、図3に示すように、第1減衰手段AM1及び第2減衰手段AM2を含む。
The damping means AM are means for damping the movement of the optical
第1減衰手段AM1は、上下方向において互いに間隔を空けて配置される第1吸引用磁石8Aと第1非磁性部材14Aとの間で磁気抗力を作用させるように構成されている。第2減衰手段AM2は、上下方向において互いに間隔を空けて配置される第2吸引用磁石8Bと第2非磁性部材14Bとの間で磁気抗力を作用させるように構成されている。 The first damping means AM1 is configured to apply a magnetic force between the first attracting magnet 8A and the first non-magnetic member 14A which are spaced apart from each other in the vertical direction. The second damping means AM2 is configured to apply a magnetic force between the second attracting magnet 8B and the second non-magnetic member 14B which are spaced apart from each other in the vertical direction.
この構成により、減衰手段AMは、ベース部材18に対する光学素子保持部材2の動きを減衰させることができる。
With this configuration, the damping means AM can dampen the movement of the optical
付勢手段BMは、左右方向(Y軸方向)において二つの部材の間に磁気的な力を発生させる手段である。図示例では、付勢手段BMは、左右方向(Y軸方向)においてベース部材18に対して光学素子保持部材2を押し付ける力を発生させるように構成されている。具体的には、付勢手段BMは、吸引用磁石8と磁性部材17とを含んで構成され、吸引用磁石8と磁性部材17との間に作用する反発力(斥力)を利用してベース部材18(磁性部材17)に対して光学素子保持部材2(吸引用磁石8)を左方に押し付けるように構成されている。より具体的には、付勢手段BMは、図3に示すように、第1付勢手段BM1及び第2付勢手段BM2を含む。
The biasing means BM is means for generating a magnetic force between two members in the horizontal direction (Y-axis direction). In the illustrated example, the biasing means BM is configured to generate a force that presses the optical
第1付勢手段BM1は、左右方向において互いに間隔を空けて配置される第1吸引用磁石8Aと第1磁性部材17Aとの間で磁気的な反発力を作用させるように構成されている。第2付勢手段BM2は、左右方向において互いに間隔を空けて配置される第2吸引用磁石8Bと第2磁性部材17Bとの間で磁気的な反発力を作用させるように構成されている。 The first biasing means BM1 is configured to exert a magnetic repulsive force between the first attracting magnet 8A and the first magnetic member 17A, which are spaced apart from each other in the left-right direction. The second biasing means BM2 is configured to exert a magnetic repulsive force between the second attracting magnet 8B and the second magnetic member 17B, which are spaced apart from each other in the left-right direction.
この構成により、付勢手段BMは、ベース部材18の突出部18Wの右側面(Y2側の側面)に対して光学素子保持部材2の当接部2Tの左端面(Y1側の端面)を当接させることができる。そのため、付勢手段BMは、Y軸方向において光学素子保持部材2がベース部材18に押し付けられた状態を安定的に維持できる。
With this configuration, the biasing means BM abuts the left end surface (Y1 side end surface) of the
図示例では、付勢手段BMは、光学素子駆動装置100の初期状態において、ベース部材18の突出部18Wの右側面(Y2側の側面)と光学素子保持部材2の当接部2Tの左端面(Y1側の端面)とが接触した状態を維持できるように構成されている。なお、光学素子駆動装置100の初期状態は、コイル9に電流が供給されていないときの光学素子駆動装置100の状態を意味する。また、光学素子駆動装置100が初期状態にあるときの光学素子保持部材2の位置は「初期位置」とも称される。
In the illustrated example, in the initial state of the optical
或いは、付勢手段BMは、吸引用磁石8と磁性部材17との間に作用する吸引力を利用してベース部材18(磁性部材17)に対して光学素子保持部材2(吸引用磁石8)を押し付けるように構成されていてもよい。この場合、磁性部材17は、永久磁石であってもよく、永久磁石ではない磁性体であってもよい。具体的には、付勢手段BMは、吸引用磁石8を左方に引き付けることができるように吸引用磁石8の左方において吸引用磁石8と対向するように固定側部材FB(ベース部材18)に固定された、永久磁石ではない磁性体であってもよい。 Alternatively, the biasing means BM utilizes the attraction force acting between the attraction magnet 8 and the magnetic member 17 to push the optical element holding member 2 (attraction magnet 8) against the base member 18 (magnetic member 17). may be configured to press the In this case, the magnetic member 17 may be a permanent magnet or a non-permanent magnetic material. Specifically, the urging means BM is arranged on the left side of the attraction magnet 8 so as to face the attraction magnet 8 so as to attract the attraction magnet 8 to the left. ), it may be a magnetic body that is not a permanent magnet.
次に、図7を参照し、ボール収容構造について説明する。図7は、ボール収容構造の断面図である。具体的には、図7の左図は、図4の下図における破線L1を含むXZ平面に平行な仮想平面における光学素子保持部材2、第2ボール11B、及びベース部材18の断面を示す。図7の右図は、図4の下図における破線L2を含むXZ平面に平行な仮想平面における光学素子保持部材2、第3ボール11C、及びベース部材18の断面を示す。
Next, referring to FIG. 7, the ball housing structure will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view of the ball containing structure. Specifically, the left diagram of FIG. 7 shows cross sections of the optical
ボール収容構造は、ボール11を収容する構造である。具体的には、ボール収容構造は、ボール11の移動方向を規制しない一対の幅広溝とボール11の移動方向を規制する二対の幅狭溝とで構成されている。
The ball housing structure is a structure that houses the
また、ボール11の移動方向を規制する二対の幅狭溝は、ボール案内構造を構成している。ボール案内構造は、ボール11の移動方向を案内する構造である。図示例では、ボール案内構造は、Y軸方向に沿ったボール11の移動を案内するように構成されている。
Also, the two pairs of narrow grooves that regulate the moving direction of the
具体的には、ボール収容構造における一対の幅広溝は、図7の左図に示すように、ベース部材18の上面に形成された上向きの第2凹部18S2と、光学素子保持部材2の下面に形成された下向きの第2凹部2S2との組み合わせである。 Specifically, as shown in the left diagram of FIG. It is a combination with the formed downward second concave portion 2S2.
また、ボール収容構造における一対の幅広溝では、図7の左図に示すように、第2ボール11Bは、一つの接点CP1で第2凹部2S2と接触し、且つ、一つの接点CP2で第2凹部18S2と接触しながら、第2凹部18S2と第2凹部2S2との間で挟持されている。 Moreover, in the pair of wide grooves in the ball housing structure, as shown in the left diagram of FIG. It is sandwiched between the second recess 18S2 and the second recess 2S2 while being in contact with the recess 18S2.
すなわち、ボール収容構造における一対の幅広溝では、図7の左図に示すように、X軸方向における第2凹部2S2の開口(開放端)の幅、及び、X軸方向における第2凹部18S2の開口(開放端)の幅は何れも、第2ボール11Bの径D1よりも大きくなるように形成されている。その上で、X軸方向における第2凹部2S2の底面の幅D2、及び、X軸方向における第2凹部18S2の底面の幅D3は何れも、第2ボール11Bの径D1よりも大きくなるように形成されている。 That is, in the pair of wide grooves in the ball housing structure, as shown in the left diagram of FIG. 7, the width of the opening (open end) of the second recess 2S2 in the X-axis direction The width of each opening (open end) is formed to be larger than the diameter D1 of the second ball 11B. Moreover, the width D2 of the bottom surface of the second recess 2S2 in the X-axis direction and the width D3 of the bottom surface of the second recess 18S2 in the X-axis direction are both larger than the diameter D1 of the second ball 11B. formed.
ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの一対は、図7の右図に示すように、ベース部材18の上面に形成された上向きの第3凹部18S3と、光学素子保持部材2の下面に形成された下向きの第3凹部2S3との組み合わせである。また、ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの別の一対(図7では不図示)は、ベース部材18の上面に形成された上向きの第1凹部18S1(図5参照)と、光学素子保持部材2の下面に形成された下向きの第1凹部2S1(図4の上図参照)との組み合わせである。
One pair of the two pairs of narrow grooves in the ball housing structure is, as shown in the right diagram of FIG. It is a combination with the downward third concave portion 2S3 formed in . Another pair (not shown in FIG. 7) of the two pairs of narrow grooves in the ball housing structure are formed by an upward first concave portion 18S1 (see FIG. 5) formed on the upper surface of the
また、ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの一対では、図7の右図に示すように、第3ボール11Cは、二つの接点CP11及び接点CP12で第3凹部2S3と接触し、且つ、二つの接点CP13及び接点CP14で第3凹部18S3と接触するように第3凹部18S3と第3凹部2S3との間で挟持されている。また、ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの別の一対(不図示)では、第1ボール11Aは、二つの接点で第1凹部2S1と接触し、且つ、二つの接点で第1凹部18S1と接触するように第1凹部18S1と第1凹部2S1との間で挟持されている。
Also, in one pair of the two pairs of narrow grooves in the ball housing structure, as shown in the right diagram of FIG. Moreover, it is sandwiched between the third recess 18S3 and the third recess 2S3 so that the two contacts CP13 and CP14 are in contact with the third recess 18S3. In another pair (not shown) of the two pairs of narrow grooves in the ball housing structure, the
すなわち、ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの一対では、図7の右図に示すように、X軸方向における第3凹部2S3の開口(開放端)の幅、及び、X軸方向における第3凹部18S3の開口(開放端)の幅は何れも、第3ボール11Cの径D11よりも大きくなるように形成されている。その上で、X軸方向における第3凹部2S3の底面の幅D12、及び、X軸方向における第3凹部18S3の底面の幅D13は何れも、第3ボール11Cの径D11よりも小さくなるように形成されている。換言すれば、第3凹部2S3及び第3凹部18S3は何れも、開放端(開口)に向かうにしたがい、X軸方向において対向する二つの側面間の距離が大きくなるように構成されている。ボール収容構造における二対の幅狭溝のうちの別の一対(図7では不図示)においても同様である。 That is, in one pair of the two pairs of narrow grooves in the ball housing structure, as shown in the right diagram of FIG. 7, the width of the opening (open end) of the third recess 2S3 in the X-axis direction The width of the opening (open end) of the third recess 18S3 is formed to be larger than the diameter D11 of the third ball 11C. Moreover, the width D12 of the bottom surface of the third recess 2S3 in the X-axis direction and the width D13 of the bottom surface of the third recess 18S3 in the X-axis direction are both smaller than the diameter D11 of the third ball 11C. formed. In other words, both the third recess 2S3 and the third recess 18S3 are configured such that the distance between the two side surfaces facing each other in the X-axis direction increases toward the open end (opening). The same is true for another pair of the two pairs of narrow grooves (not shown in FIG. 7) in the ball receiving structure.
このボール収容構造における二対の幅狭溝、すなわち、ボール案内構造により、ボール11は、X軸方向に沿って移動しないように規制されながら、Y軸方向に沿って移動するように案内される。
The two pairs of narrow grooves in this ball housing structure, ie, the ball guide structure, guide the
次に、図8を参照し、駆動用磁石5、吸引用磁石8、ボール11、及び磁性部材17の位置関係について説明する。図8は、光学素子駆動装置100を構成する駆動用磁石5、吸引用磁石8、ボール11、及び磁性部材17の上面図である。
Next, the positional relationship among the driving
破線で示す第1三角形TR1は、駆動用磁石5の中心と二つの吸引用磁石8(第1吸引用磁石8A及び第2吸引用磁石8B)のそれぞれの中心とを結んで形成された三角形である。各部材の中心は、例えば、各部材の重心である。以下の説明においても同様である。
A first triangle TR1 indicated by a dashed line is a triangle formed by connecting the center of the driving
破線で示す第2三角形TR2は、三つのボール11(第1ボール11A、第2ボール11B、及び第3ボール11C)のそれぞれの中心を結んで形成された三角形である。なお、第2三角形TR2は、第1三角形TR1に対して略逆向きとなっている。
A second triangle TR2 indicated by a dashed line is a triangle formed by connecting the respective centers of the three balls 11 (
図示例では、第1ボール11Aは、第1三角形TR1の外側に位置するとともに、第1三角形TR1の第3辺TR1Tと対向するように配置されている。第2ボール11Bは、第1三角形TR1の外側に位置するとともに、第1三角形TR1の第1辺TR1Fと対向するように配置されている。第3ボール11Cは、第1三角形TR1の外側に位置するとともに、第1三角形TR1の第2辺TR1Sと対向するように配置されている。
In the illustrated example, the
点CG1は第1三角形TR1の重心であり、点CG2は第2三角形TR2の重心である。図示例では、点CG1及び点CG2は何れも、第1三角形TR1と第2三角形TR2とが重なる領域内に位置している。図8では、明瞭化のため、第1三角形TR1と第2三角形TR2とが重なる領域にはクロスパターンが付されている。 The point CG1 is the center of gravity of the first triangle TR1 and the point CG2 is the center of gravity of the second triangle TR2. In the illustrated example, both the point CG1 and the point CG2 are located within the region where the first triangle TR1 and the second triangle TR2 overlap. In FIG. 8, for clarity, a cross pattern is added to the overlapping region of the first triangle TR1 and the second triangle TR2.
このような配置により、光学素子保持部材2は、三つのボール11を介し、ベース部材18上で、X軸、Y軸、及びZ軸の三軸周りに回転することなく、且つ、X軸方向及びZ軸方向に平行移動することなく、且つ、Y軸方向に平行移動できるようにバランス良く支持される。
With this arrangement, the optical
上述のような構成により、光学素子駆動装置100は、コイルばね又はシャフト等の部材を利用して光学素子保持部材(可動側部材)を初期位置に復帰させる復帰手段(付勢手段)が実現される構成に比べ、異物の発生を抑制できるという効果をもたらす。支持部材(ベース部材18)に対して光学素子保持部材2を第1方向(Y軸方向)へ移動させる付勢手段BMが磁力を利用して実現されているためである。すなわち、この構成では、コイルばね又はシャフト等の部材を利用せずに光学素子保持部材2を初期位置に復帰させるための付勢手段BMが実現されているためである。
With the configuration as described above, the optical
次に、図9~図15を参照し、光学素子駆動装置100の別の構成例である光学素子駆動装置100Aについて説明する。図9は、光学素子駆動装置100Aの斜視図であり、図1に対応している。図10は、ケース4と下側部材LBとで構成される光学素子駆動装置100Aの分解斜視図であり、ケース4が下側部材LBから分離された状態を示し、図2に対応している。図11は、下側部材LBの分解斜視図であり、可動側部材MBが固定側部材FBから分離された状態を示し、図3に対応している。図12は、光学素子駆動装置100Aを構成している光学素子保持部材2の下面図であり、図4に対応している。図13は、光学素子駆動装置100Aを構成している固定側部材FBの分解斜視図であり、図5に対応している。図14は、光学素子駆動装置100Aに搭載される磁気システムの三面図(正面図、上面図、及び右側面図)であり、図6に対応している。図15は、光学素子駆動装置100Aを構成する駆動用磁石5、吸引用磁石8、ボール11、及び磁性部材17の上面図であり、図8に対応している。
Next, an optical
光学素子駆動装置100Aは、図11に示すようにストッパ機構STが光学素子OEを挟んで駆動手段DMの反対側に配置されている点で、図3に示すようにストッパ機構STが光学素子OEに対して駆動手段DMと同じ側に配置されている光学素子駆動装置100と異なる。
In the optical
具体的には、光学素子駆動装置100Aでは、図11に示すように、ストッパ機構STは、光学素子保持部材2の第3辺部2E3に設けられた穴部2Wとベース部材18の上面に設けられた突出部18Wとで構成されている。なお、光学素子駆動装置100では、図3に示すように、ストッパ機構STは、光学素子保持部材2の第1辺部2E1に設けられた当接部2Tとベース部材18の上面に設けられた突出部18Wとで構成されている。
Specifically, in the optical
図11に示す例では、穴部2Wは、光学素子保持部材2を上下方向に貫通する略矩形の貫通孔である。但し、穴部2Wは、光学素子保持部材2の下面に形成される下向き凹部であってもよい。すなわち、穴部2Wは、光学素子保持部材2を上下方向に貫通していなくてもよい。
In the example shown in FIG. 11, the
より具体的には、光学素子駆動装置100Aでは、穴部2Wは第1穴部2W1及び第2穴部2W2を含み、突出部18Wは第1突出部18W1及び第2突出部18W2を含む。そして、ストッパ機構STは、第1穴部2W1と第1突出部18W1とで構成される第1ストッパ機構ST1、及び、第2穴部2W2と第2突出部18W2とで構成される第2ストッパ機構ST2を含む。
More specifically, in the optical
第1ストッパ機構ST1では、第1突出部18W1は、光学素子保持部材2が所定位置を超えて左方(Y1方向)へ移動した際に、その右側面(Y2側の側面)が第1穴部2W1の右側(Y2側)の内壁面に押し付けられるように構成されている。同様に、第2ストッパ機構ST2では、第2突出部18W2は、光学素子保持部材2が所定位置を超えて左方(Y1方向)へ移動した際に、その右側面(Y2側の側面)が第2穴部2W2の右側(Y2側)の内壁面に押し付けられるように構成されている。
In the first stopper mechanism ST1, when the optical
図11に示す例では、吸引用磁石8及び磁性部材17で構成される付勢手段BMは、光学素子駆動装置100Aの初期状態において、ベース部材18の突出部18Wの右側面(Y2側の側面)と光学素子保持部材2の穴部2Wの右側(Y2側)の内壁面とが接触した状態を維持できるように構成されている。なお、光学素子駆動装置100Aの初期状態は、コイル9に電流が供給されていないときの光学素子駆動装置100Aの状態を意味する。
In the example shown in FIG. 11, in the initial state of the optical
また、光学素子駆動装置100Aは、図11に示すようにコイル9が絶縁基板15に形成されている点で、コイル9(図5参照)がベース部材18の上面に取り付けられている光学素子駆動装置100と異なる。
11, the optical
具体的には、光学素子駆動装置100Aでは、図11に示すように、絶縁基板15は、コイル9を構成する渦巻き状の導電パターンが形成された複数の層が積層された多層基板である。そして、磁気センサ10は、図13に示すように、絶縁基板15の下面に実装された状態で、ベース部材18の上面に形成された凹部18B内に収容されている。なお、図13及び図14では、導電パターンで形成された絶縁基板15内のコイルを抜き出してコイル9を模式的に示している。
Specifically, in the optical
また、光学素子駆動装置100Aは、非磁性部材14(減衰手段AM)が省略されている点で、非磁性部材14(減衰手段AM)を有する光学素子駆動装置100と異なる。但し、光学素子駆動装置100Aは、非磁性部材14(減衰手段AM)を有するように構成されていてもよい。この場合、非磁性部材14は、第1磁性部材13Aの上面に接着固定される第1非磁性部材14A、及び、第2磁性部材13Bの上面に接着固定される第2非磁性部材14Bを含んでいてもよい。
Further, the optical
次に、図15を参照し、光学素子駆動装置100Aにおける駆動用磁石5、吸引用磁石8、ボール11、及び磁性部材17の位置関係について説明する。
Next, the positional relationship among the driving
破線で示す第1三角形TR11は、駆動用磁石5の中心と二つの吸引用磁石8(第1吸引用磁石8A及び第2吸引用磁石8B)のそれぞれの中心とを結んで形成された三角形である。
A first triangle TR11 indicated by a dashed line is a triangle formed by connecting the center of the driving
破線で示す第2三角形TR12は、三つのボール11(第1ボール11A、第2ボール11B、及び第3ボール11C)のそれぞれの中心を結んで形成された三角形である。
A second triangle TR12 indicated by a dashed line is a triangle formed by connecting the respective centers of the three balls 11 (
図示例では、第1ボール11Aは、第1三角形TR11の外側に位置するとともに、第1三角形TR11の一辺である第3辺TR11Tと対向するように配置されている。第2ボール11Bは、第1三角形TR11の外側に位置するとともに、第1三角形TR11の他の一辺である第1辺TR11Fと対向するように配置されている。第3ボール11Cは、第1三角形TR11の外側に位置するとともに、第1三角形TR11の残りの一辺である第2辺TR11Sと対向するように配置されている。
In the illustrated example, the
点CG11は第1三角形TR11の重心であり、点CG12は第2三角形TR12の重心である。図示例では、点CG11及び点CG12は何れも、第1三角形TR11と第2三角形TR12とが重なる領域内に位置している。図15では、明瞭化のため、第1三角形TR11と第2三角形TR12とが重なる領域にはクロスパターンが付されている。 The point CG11 is the center of gravity of the first triangle TR11, and the point CG12 is the center of gravity of the second triangle TR12. In the illustrated example, both the point CG11 and the point CG12 are located within the area where the first triangle TR11 and the second triangle TR12 overlap. In FIG. 15, for clarity, a cross pattern is given to the overlapping region of the first triangle TR11 and the second triangle TR12.
このような配置により、光学素子保持部材2は、三つのボール11を介し、ベース部材18上で、X軸、Y軸、及びZ軸の三軸周りに回転することなく、且つ、X軸方向及びZ軸方向に平行移動することなく、且つ、Y軸方向に平行移動できるようにバランス良く支持される。
With this arrangement, the optical
上述のような構成により、光学素子駆動装置100Aは、光学素子駆動装置100と同様に、コイルばね又はシャフト等の部材を利用して光学素子保持部材を初期位置に復帰させる付勢手段が実現される構成に比べ、異物の発生を抑制できるという効果をもたらす。支持部材(ベース部材18)に対して光学素子保持部材2を第1方向(Y軸方向)へ移動させる付勢手段BMが磁力を利用して実現されているためである。すなわち、この構成では、コイルばね又はシャフト等の部材を利用せずに付勢手段BMが実現されているためである。
With the configuration as described above, the optical
上述のように、本発明の実施形態に係る光学素子駆動装置100は、例えば図2及び図3に示すように、支持部材(ベース部材18)を含む固定側部材FBと、光学素子OEを配置可能な上下方向(Z軸方向)に貫通する貫通孔2Kを有する光学素子保持部材2と、支持部材(ベース部材18)と光学素子保持部材2との間に配置された少なくとも三つのボール11と、上下方向においてボール11を挟んで配置される光学素子保持部材2と支持部材(ベース部材18)とを互いに引き付ける力を発生させる磁気吸引手段MAと、支持部材(ベース部材18)に対して光学素子保持部材2を上下方向と直交する第1方向(Y軸方向)へ移動させる駆動手段DMと、を備えている。磁気吸引手段MAは、光学素子保持部材2に固定された吸引用磁石8と、吸引用磁石8との間で吸引力が作用するように支持部材(ベース部材18)に設けられた磁性部材13(第1磁性部材13A及び第2磁性部材13B)とを含む。また、固定側部材FBは、磁性部材13とは別の磁性部材17を有する。磁性部材17は、吸引用磁石8と磁性部材17との間で磁力(吸引力又は斥力)が作用するように、第1方向において吸引用磁石8から離間して配置されている。すなわち、吸引用磁石8と磁性部材17とは、第1方向においてベース部材18に対して光学素子保持部材2を移動させる力を発生させる付勢手段BMを構成している。そして、固定側部材FBには、第1方向において移動する光学素子保持部材2と当接する規制部(突出部18W)が設けられている。図10及び図11に示す光学素子駆動装置100Aについても同様である。なお、支持部材は、ケース4であってもよい。
As described above, the optical
この構成は、コイルばね又はシャフト等の部材を利用して光学素子保持部材を初期位置に復帰させる付勢手段が実現される構成に比べ、異物の発生を抑制できるという効果をもたらす。支持部材(ベース部材18)に対して光学素子保持部材2を第1方向(Y軸方向)へ移動させる付勢手段BMが磁力を利用して実現されているためである。すなわち、この構成では、コイルばね又はシャフト等の部材を利用せずに光学素子保持部材2を初期位置に復帰させるための付勢手段BMが実現されているためである。
This configuration has the effect of suppressing the generation of foreign matter, as compared with a configuration in which a member such as a coil spring or a shaft is used to return the optical element holding member to the initial position. This is because the biasing means BM for moving the optical
また、この構成は、磁気吸引手段MAを構成する吸引用磁石8が、付勢手段BMを構成する磁石としても利用されるという効果をもたらす。 In addition, this configuration brings about the effect that the attracting magnet 8 that constitutes the magnetic attracting means MA is also used as the magnet that constitutes the biasing means BM.
また、磁性部材17は磁石であってもよい。この場合、吸引用磁石8と磁性部材17との間で作用する磁力は、反発力(斥力)である。 Also, the magnetic member 17 may be a magnet. In this case, the magnetic force acting between the attracting magnet 8 and the magnetic member 17 is repulsive force (repulsive force).
この構成は、光学素子保持部材2を所望の位置に位置付ける際に発生するオーバーシュート(行き過ぎ)を小さくできるという効果をもたらす。駆動手段DMによって生成される力の向きと、付勢手段BMによって生成される力の向きとが互いに逆向きとなるためである。
This configuration has the effect of reducing overshoot that occurs when the optical
また、吸引用磁石8は、第1方向と直交する第2方向(X軸方向)に離間して二つ配置されていてもよい。この場合、磁性部材17は、二つの吸引用磁石8に対向するように第2方向に離間して二つ配置されていてもよい。図3に示す例では、吸引用磁石8は、第1吸引用磁石8Aと第2吸引用磁石8Bとを含む。そして、磁性部材17は、第1吸引用磁石8Aに対向するように第1方向に離間して配置された第1磁性部材17Aと、第2吸引用磁石8Bに対向するように第1方向に離間して配置された第2磁性部材17Bとを含む。なお、吸引用磁石8は、第2方向(X軸方向)における第1吸引用磁石8Aと第2吸引用磁石8Bとの間の距離がベース部材18における貫通孔18Kの幅(X軸方向における長さ)よりも大きくなるように配置されている。図11に示す例においても同様である。
Also, two attracting magnets 8 may be spaced apart in a second direction (X-axis direction) orthogonal to the first direction. In this case, two magnetic members 17 may be spaced apart in the second direction so as to face the two attracting magnets 8 . In the example shown in FIG. 3, the attracting magnets 8 include a first attracting magnet 8A and a second attracting magnet 8B. The magnetic member 17 includes a first magnetic member 17A that is spaced apart in the first direction so as to face the first attracting magnet 8A, and a first magnetic member 17A that is arranged in the first direction so as to face the second attracting magnet 8B. and a spaced apart second magnetic member 17B. Note that the attracting magnet 8 is such that the distance between the first attracting magnet 8A and the second attracting magnet 8B in the second direction (X-axis direction) is the width of the through
この構成は、吸引用磁石8と磁性部材17とで構成される付勢手段BMが光学素子保持部材2を安定的に初期位置に戻すことができるようになるという効果をもたらす。この構成は、付勢手段BMが第1付勢手段BM1又は第2付勢手段BM2の何れか一方のみを含む場合に比べ、光学素子保持部材2のZ軸回りにおける回転を抑制できるためである。
This configuration brings about an effect that the biasing means BM composed of the attracting magnet 8 and the magnetic member 17 can stably return the optical
また、駆動手段DMは、図3に示すように、駆動用磁石5とコイル9とを含んでいてもよい。この場合、駆動用磁石5は、光学素子保持部材2に設けられていてもよい。また、駆動用磁石5と対向するコイル9は支持部材(ベース部材18)に設けられていてもよい。また、コイル9の下方側には更に別の磁性部材(第3磁性部材13C)が配置されていてもよい。この場合、更に別の磁性部材(第3磁性部材13C)と駆動用磁石5との間には吸引力が作用している。図11に示す例においても同様である。
The driving means DM may also include a
この構成は、光学素子保持部材2とベース部材18とによってボール11が安定的に挟持されるようになるという効果をもたらす。三つの磁気吸引手段MA(第1磁気吸引手段MA1~第3磁気吸引手段MA3)により、光学素子保持部材2とベース部材18との間にボール11が挟まれた状態で、光学素子保持部材2とベース部材18とが互いに吸引されるためである。
This configuration provides an effect that the
また、支持部材(ベース部材18)と光学素子保持部材2との間にボール11が三つ配置されている場合には、上下方向に沿った平面視において、図8に示すように、三つのボール11のそれぞれは、第1三角形TR1の外側に位置するように配置されていてもよい。そして、三つのボール11のうちの一つである第2ボール11Bは、第1三角形TR1の第1辺TR1Fと対向するように配置され、三つのボール11のうちの別の一つである第3ボール11Cは、第1三角形TR1の第2辺TR1Sと対向するように配置され、三つのボール11のうちの残りの一つである第1ボール11Aは、第1三角形TR1の第3辺TR1Tと対向するように配置されていてもよい。
Further, when three
なお、第1三角形TR1は、駆動用磁石5の中心と二つの吸引用磁石8のそれぞれの中心とを結んで形成される三角形である。また、第1三角形TR1の第1辺TR1Fは、駆動用磁石5の中心と二つの吸引用磁石8のうちの一方である第2吸引用磁石8Bの中心とを結ぶ辺であり、第1三角形TR1の第2辺TR1Sは、駆動用磁石5の中心と二つの吸引用磁石8のうちの他方である第1吸引用磁石8Aの中心とを結ぶ辺であり、第1三角形TR1の第3辺TR1Tは、二つの吸引用磁石8のそれぞれの中心を結ぶ辺である。
The first triangle TR1 is a triangle formed by connecting the center of the
この構成は、三つの磁石(駆動用磁石5、第1吸引用磁石8A、及び第2吸引用磁石8B)によってボール11を光学素子保持部材2とベース部材18とで安定して挟持できるようになるという効果をもたらす。その結果、この構成は、ベース部材18に対する光学素子保持部材2の移動を安定化させることができるという効果をもたらす。図8に示すように、第1三角形TR1と、三つのボール11(第1ボール11A、第2ボール11B、及び第3ボール11C)のそれぞれの中心を結んで形成された第2三角形TR2とが略逆向きで重なり合っているためである。図15に示す例においても同様である。
This configuration allows the
また、吸引用磁石8が移動した際に渦電流が発生する非磁性部材14が磁性部材13に重ねられて設けられていてもよい。この場合、非磁性部材14は、好適には、磁性部材13よりも導電率の高い金属で形成されており、磁性部材13の上側に設けられている。図3に示す例では、非磁性部材14はアルミニウムで形成されている。なお、非磁性部材14は銅で形成されていてもよい。
A non-magnetic member 14 that generates an eddy current when the attracting magnet 8 moves may be provided so as to overlap the
この構成は、非磁性部材14が配置されない場合に比べ、ベース部材18に対する光学素子保持部材2の動きを迅速に減衰させることができるという効果をもたらす。すなわち、この構成は、減衰手段AMによる減衰効果(駆動手段DMによって動かされた光学素子保持部材2の動きを減衰させる効果)を高めることができる。
This configuration brings about the effect that the movement of the optical
また、図11に示すように、支持部材(ベース部材18)には、上方に突出する第1突出部18W1と第2突出部18W2とが第1方向と直交する第2方向に離間して設けられていてもよい。そして、光学素子保持部材2には、第1突出部18W1が挿入される第1穴部2W1と第2突出部18W2が挿入される第2穴部2W2とが設けられていてもよい。この場合、第1突出部18W1と第2突出部18W2とは、第1方向における支持部材(ベース部材18)に対する光学素子保持部材2の動きを規制する規制部を構成する。そして、第2方向における第1突出部18W1と第2突出部18W2との間には少なくとも一つのボール11(第1ボール11A)が配置されるとともに、第2方向における第1突出部18W1の外側及び第2突出部18W2の外側のそれぞれには磁性部材17(第1磁性部材17A及び第2磁性部材17B)が配置されていてもよい。そして、二つの磁性部材17に対応するように二つの吸引用磁石8(第1吸引用磁石8A及び第2吸引用磁石8B)が光学素子保持部材2に固定されていてもよい。
Further, as shown in FIG. 11, the support member (base member 18) has a first projecting portion 18W1 and a second projecting portion 18W2 that project upward and are spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction. may have been The optical
図11に示す例では、第2方向における第1突出部18W1と第2突出部18W2との間には第1ボール11Aが配置されるとともに、第2方向における第1突出部18W1の外側には第1磁性部材17Aが配置され、第2方向における第2突出部18W2の外側には第2磁性部材17Bが配置されている。そして、第1磁性部材17Aに対応するように第1吸引用磁石8Aが光学素子保持部材2に固定され、且つ、第2磁性部材17Bに対応するように第2吸引用磁石8Bが光学素子保持部材2に固定されている。
In the example shown in FIG. 11, the
この構成は、図3に示すような光学素子保持部材2の当接部2Tとベース部材18の突出部18Wとによってストッパ機構STが構成される場合に比べ、筐体HS内のデッドスペースを小さくでき、ひいては光学素子駆動装置100Aの小型化を実現できるという効果をもたらす。
This configuration reduces the dead space in the housing HS compared to the case where the stopper mechanism ST is composed of the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換等が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the invention is not limited to the embodiments described above. Various modifications and replacements may be applied to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Also, each of the features described with reference to the above-described embodiments may be combined as appropriate as long as they are not technically inconsistent.
例えば、上述した実施形態では、駆動手段DMは、一つの駆動用磁石5と一つのコイル9とによって構成されているが、Y軸方向に離間して配置された一対の駆動用磁石5と一対のコイル9とによって構成されていてもよい。
For example, in the above-described embodiment, the driving means DM is composed of one
また、上述した実施形態では、駆動手段DMは、駆動用磁石5とコイル9とで構成されているが、圧電素子又は形状記憶合金ワイヤ等で構成されていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the driving means DM is composed of the driving
2・・・光学素子保持部材 2C・・・角部 2C1・・・第1角部 2C2・・・第2角部 2C3・・・第3角部 2C4・・・第4角部 2E・・・辺部 2E1・・・第1辺部 2E2・・・第2辺部 2E3・・・第3辺部 2E4・・・第4辺部 2F・・・張り出し部 2K・・・貫通孔 2P・・・凹部 2P1・・・第1凹部 2P2・・・第2凹部 2R・・・凹部 2S・・・凹部 2S1・・・第1凹部 2S2・・・第2凹部 2S3・・・第3凹部 2T・・・当接部 2T1・・・第1当接部 2T2・・・第2当接部 2W・・・穴部 2W1・・・第1穴部 2W2・・・第2穴部 4・・・ケース 4A・・・外周壁部 4A1・・・第1側板部 4A2・・・第2側板部 4A3・・・第3側板部 4A4・・・第4側板部 4B・・・天板部 4K・・・貫通孔 4S・・・収納部 5・・・駆動用磁石 8・・・吸引用磁石 8A・・・第1吸引用磁石 8B・・・第2吸引用磁石 9・・・コイル 10・・・磁気センサ 11・・・ボール 11A・・・第1ボール 11B・・・第2ボール 11C・・・第3ボール 13・・・磁性部材 13A・・・第1磁性部材 13B・・・第2磁性部材 13C・・・第3磁性部材 14・・・非磁性部材 14A・・・第1非磁性部材 14B・・・第2非磁性部材 15・・・絶縁基板 17・・・磁性部材 17A・・・第1磁性部材 17B・・・第2磁性部材 18・・・ベース部材 18B・・・凹部 18K・・・貫通孔 18P・・・凸部 18R・・・凹部 18R1・・・第1凹部 18R2・・・第2凹部 18S・・・凹部 18S1・・・第1凹部 18S2・・・第2凹部 18S3・・・第3凹部 18U・・・凹部 18U1・・・第1凹部 18U2・・・第2凹部 18U3・・・第3凹部 18W・・・突出部 18W1・・・第1突出部 18W2・・・第2突出部 100、100A・・・光学素子駆動装置 AM・・・減衰手段 AM1・・・第1減衰手段 AM2・・・第2減衰手段 BM・・・付勢手段 BM1・・・第1付勢手段 BM2・・・第2付勢手段 CG1、CG2、CG11、CG12・・・点 CP1、CP2、CP11~CP14・・・接点 DM・・・駆動手段 FB・・・固定側部材 HS・・・筐体 LB・・・下側部材 MA・・・磁気吸引手段 MA1・・・第1磁気吸引手段 MA2・・・第2磁気吸引手段 MA3・・・第3磁気吸引手段 MB・・・可動側部材 OE・・・光学素子 PD・・・位置検出手段 ST・・・ストッパ機構 ST1・・・第1ストッパ機構 ST2・・・第2ストッパ機構 TR1、TR11・・・第1三角形 TR2、TR12・・・第2三角形 TR1F、TR11F・・・第1辺 TR1S、TR11S・・・第2辺 TR1T、TR11T・・・第3辺
2... Optical
Claims (9)
光学素子を配置可能な上下方向に貫通する貫通孔を有する光学素子保持部材と、
上下方向において前記支持部材と前記光学素子保持部材との間に配置された少なくとも三つのボールと、
上下方向において前記ボールを挟んで配置される前記光学素子保持部材と前記支持部材とを互いに引き付ける力を発生させる磁気吸引手段と、
前記支持部材に対して前記光学素子保持部材を上下方向と直交する第1方向において移動させる駆動手段と、を備え、
前記磁気吸引手段が、前記光学素子保持部材に固定された吸引用磁石と、前記吸引用磁石との間で吸引力が作用するように前記支持部材に設けられた磁性部材とを含む、光学素子駆動装置において、
前記固定側部材は、別の磁性部材を有し、
前記別の磁性部材は、前記吸引用磁石と前記別の磁性部材との間で磁力が作用するように、前記第1方向において前記吸引用磁石から離間して配置され、
前記固定側部材には、前記第1方向において移動する前記光学素子保持部材と当接する規制部が設けられていることを特徴とする光学素子駆動装置。 a stationary member including a support member;
an optical element holding member having a through hole extending vertically through which an optical element can be arranged;
at least three balls arranged between the support member and the optical element holding member in the vertical direction;
magnetic attraction means for generating a force to mutually attract the optical element holding member and the support member arranged with the ball interposed therebetween in the vertical direction;
driving means for moving the optical element holding member with respect to the support member in a first direction orthogonal to the vertical direction;
The optical element, wherein the magnetic attraction means includes an attraction magnet fixed to the optical element holding member, and a magnetic member provided on the support member so that an attraction force acts between the attraction magnet and the attraction magnet. in the drive,
The stationary member has another magnetic member,
the another magnetic member is arranged apart from the attraction magnet in the first direction so that a magnetic force acts between the attraction magnet and the another magnetic member;
The optical element driving device, wherein the fixed side member is provided with a regulating portion that abuts against the optical element holding member that moves in the first direction.
前記吸引用磁石と前記別の磁性部材との間に作用する前記磁力は反発力である、
請求項1に記載の光学素子駆動装置。 the another magnetic member is a magnet,
The magnetic force acting between the attracting magnet and the another magnetic member is a repulsive force,
The optical element driving device according to claim 1.
前記別の磁性部材は、二つの前記吸引用磁石に対向するように前記第2方向に離間して二つ配置されている、
請求項2に記載の光学素子駆動装置。 Two of the attracting magnets are spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction,
Two of the separate magnetic members are spaced apart in the second direction so as to face the two attracting magnets,
3. The optical element driving device according to claim 2.
前記駆動用磁石は、前記光学素子保持部材に設けられ、
前記駆動用磁石と対向する前記コイルは前記支持部材に設けられ、
前記コイルの下方側には更に別の磁性部材が配置されており、
前記更に別の磁性部材と前記駆動用磁石との間には吸引力が作用している、
請求項3に記載の光学素子駆動装置。 the driving means includes a driving magnet and a coil;
The driving magnet is provided on the optical element holding member,
The coil facing the driving magnet is provided on the support member,
Another magnetic member is arranged below the coil,
An attractive force acts between the further magnetic member and the driving magnet,
4. The optical element driving device according to claim 3.
三つの前記ボールのそれぞれは、上下方向に沿った平面視において、前記駆動用磁石の中心と二つの前記吸引用磁石のそれぞれの中心とを結んで形成される第1三角形の外側に位置するとともに、
三つの前記ボールのうちの一つは、上下方向に沿った平面視において、前記駆動用磁石の中心と二つの前記吸引用磁石のうちの一方の中心とを結ぶ前記第1三角形の第1辺と対向するように配置され、
三つの前記ボールのうちの別の一つは、上下方向に沿った平面視において、前記駆動用磁石の中心と二つの前記吸引用磁石のうちの他方の中心とを結ぶ前記第1三角形の第2辺と対向するように配置され、
三つの前記ボールのうちの残りの一つは、上下方向に沿った平面視において、二つの前記吸引用磁石のそれぞれの中心を結ぶ前記第1三角形の第3辺と対向するように配置される、
請求項4に記載の光学素子駆動装置。 Three balls are arranged between the support member and the optical element holding member,
Each of the three balls is positioned outside a first triangle formed by connecting the center of the drive magnet and the center of each of the two attraction magnets in a plan view along the vertical direction. ,
One of the three balls is the first side of the first triangle that connects the center of the driving magnet and the center of one of the two attracting magnets in plan view along the vertical direction. is arranged to face the
Another one of the three balls is the first triangle connecting the center of the driving magnet and the center of the other of the two attracting magnets in plan view along the vertical direction. arranged so as to face two sides,
The remaining one of the three balls is arranged to face the third side of the first triangle connecting the respective centers of the two attraction magnets in plan view along the vertical direction. ,
5. The optical element driving device according to claim 4.
請求項1乃至請求項5の何れかに記載の光学素子駆動装置。 A non-magnetic member that generates an eddy current when the attraction magnet moves is provided so as to overlap the magnetic member,
6. The optical element driving device according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の光学素子駆動装置。 The non-magnetic member is formed of a metal having a higher conductivity than the magnetic member, and is provided above the magnetic member.
7. The optical element driving device according to claim 6.
請求項7に記載の光学素子駆動装置。 The non-magnetic member is made of aluminum or copper,
The optical element driving device according to claim 7.
前記光学素子保持部材には、前記第1突出部が挿入される第1穴部と前記第2突出部が挿入される第2穴部とが設けられており、
前記第1突出部と前記第2突出部とは、前記規制部を構成し、
前記第2方向における前記第1突出部と前記第2突出部との間には少なくとも一つの前記ボールが配置されるとともに、前記第2方向における前記第1突出部の外側及び前記第2突出部の外側のそれぞれには前記別の磁性部材が配置され、
二つの前記別の磁性部材に対応するように二つの前記吸引用磁石が前記光学素子保持部材に固定されている、
請求項1に記載の光学素子駆動装置。 The supporting member has a first projecting portion and a second projecting portion which project upward and are spaced apart in a second direction orthogonal to the first direction,
The optical element holding member is provided with a first hole into which the first projection is inserted and a second hole into which the second projection is inserted,
The first projecting portion and the second projecting portion constitute the restricting portion,
At least one ball is arranged between the first protrusion and the second protrusion in the second direction, and the ball is disposed outside the first protrusion and the second protrusion in the second direction. The separate magnetic member is arranged on each of the outer sides of the
Two of the attracting magnets are fixed to the optical element holding member so as to correspond to the two different magnetic members.
The optical element driving device according to claim 1.
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