JP7837715B2 - リニアモーター、レンズ鏡筒、及び駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、リニアモーター、レンズ鏡筒、及び駆動装置に関する。

リニアモーターは、主として一方向に力を発生するモーターであり、小型ではＭＥＭＳ等の微小デバイス等から大型ではリニアモーターカーの駆動機構等まで、様々な形態で実用化されており、産業上の広い分野で活用されている。リニアモーターは専ら直線的に駆動するアプリケーションで使用されることが多く、リニアガイド機構と組み合わされて使用されることが多い。

リニアモーターは、推力の発生原理で分類すると、電磁式、圧力式、摩擦式、引張・押出式等に分類され、また、駆動範囲で分類すると、有限軌道、無限軌道等に分類される。また、いわゆるラックアンドピニオンやタイヤ等の機構を利用して、通常の回転モーターの推力を直線的な推力に変換して用いるデバイスも広義にはリニアモーター（リニアアクチュエータ）に分類されることもある。

リニアモーターの使用例として、レンズ鏡筒内のフォーカス機構がある。レンズ鏡筒においては、撮影時に所望の位置の被写体に対してピントを合わせるために、その内部にあるフォーカスレンズ群をカメラの撮像素子に対して直交する光軸上で前後に移動調整するフォーカス動作が行われる。このフォーカスレンズ群の移動調整にリニアモーターが使用される。

レンズ鏡筒内のフォーカス機構に用いられるリニアモーターに必要な条件として、レンズ鏡筒内に収まるサイズであること、フォーカスレンズ群を移動調整するのに十分な推力の最高出力や分解能を備えていること、静粛であること等がある。これらの条件を満たすため、上記の分類のうち、有限軌道の電磁式のリニアモーター、特に、永久磁石とコイルの組み合わせによりローレンツ力を発生させる、一般にボイスコイルモーター（ＶＣＭ）と呼ばれるものが使用される場合がある。

ＶＣＭは無通電時には推力を発生しないため、レンズ鏡筒内のフォーカス機構としてＶＣＭを用いる場合、使用中、常にＶＣＭに通電を行いフォーカスレンズ群を保持する必要がある。このため、撮影シーンによっては、他の摩擦式の超音波モーターをレンズ鏡筒内のフォーカス機構に使用した場合と比べて、多量の電力を消費してカメラのバッテリの消費を早めてしまう場合がある。よって、レンズ鏡筒内のフォーカス機構としてＶＣＭを用いる場合、ＶＣＭの電力効率の向上が求められる。

有限軌道のＶＣＭを外形サイズを大きくせずに電力効率を向上させるには、永久磁石とヨークで構成される磁気回路の効率（以下単に磁気効率と呼称する）、すなわちＶＣＭのコイル領域の推力の発生に寄与する磁束の密度をいかに高められるかが鍵となる。尚、ここでの磁気回路とは、空間中の磁束の流れを回路中の電流の流れに例えた表現であり、各地点における磁束密度の向きと大きさを示すが、永久磁石とヨークの組み合わせそのものも示す。また、一般的な有限軌道のＶＣＭにおいては、駆動ストロークにおける中央部に比して両端部側で相対的に磁気効率が低下することが知られており、これを抑えることも実用上重要な点となっている（例えば特許文献１参照）。

有限軌道のＶＣＭの磁気効率を高める構成例としては、レンズ鏡筒内のフォーカス機構に用いる場合と比べストローク量等が大きく異なる構成ではあるが、磁石をハルバッハ配列の概念を応用した配列とする構成が知られている（例えば特許文献２参照）。

特開２０２１－１７５２４４号公報 特開２０２０－１８５５０３号公報

しかし、特許文献１のＶＣＭでは、駆動ストロークにおける磁気効率を均一化させるべく駆動ストロークの中央部の磁気効率を低下させているため、電力効率が全体として悪くなるという課題がある。また、特許文献２の構成では別途磁石を固定するための固定手段を必要とするため、リニアモーターの外形サイズが大きくなりやすいという課題がある。

よって本発明は、外形サイズの大型化を抑制しつつ電力効率を向上させることができるリニアモーター、レンズ鏡筒、及び駆動装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るリニアモーターは、主軸方向に推力を発生させるリニアモーターであって、巻芯方向を前記主軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記主軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記主軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記主軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記主軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記主軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の一部又は全部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、前記主軸方向において、前記２つのサブ磁石の夫々の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さは、前記メイン磁石の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さよりも短い。

本発明によれば、外形サイズの大型化を抑制しつつ電力効率を向上させることができる。

実施例１に係るレンズ鏡筒と、これを装着するカメラとの組み合わせであるカメラシステムの模式図である。 レンズ鏡筒の内部にある、実施例１に係るリニアモーターを備えたフォーカス機構の分解斜投影図である。 図２のフォーカス機構を光軸上の被写体側から見た正面図である。 実施例１に係るリニアモーターの模式図である。 従来例に係るリニアモーターの模式図である。 リニアモーターにおける推力の発生原理を示す説明図である。 従来例に係るリニアモーターの推力特性と実施例１に係るリニアモーターの推力特性を示すグラフである。 実施例１に係るリニアモーターにおける各磁石に作用する力を示す説明図である。 実施例２に係るリニアモーターにおける磁石配列の第１の例を示す模式図である。 実施例２に係るリニアモーターにおける磁石配列の第２の例を示す模式図である。 実施例２に係るリニアモーターにおける磁石配列の第３の例を示す模式図である。 実施例２に係るリニアモーターにおける磁石配列の第４の例を示す模式図である。 実施例２に係るリニアモーターにおける磁石群の固定方法の説明図である。 実施例２に係るリニアモーターの磁石群の補助的な固定構成を示す模式図である。 実施例２に係るリニアモーターの磁石群をオフセットして固定する例を示す模式図である。 実施例３に係るリニアモーターの構成を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を例示して説明する。

（実施例１）
図１は、本実施例に係るレンズ鏡筒２００と、これを装着するカメラ１００との組み合わせであるカメラシステム１０の模式図である。

図１において、カメラシステム１０は、カメラ１００及びレンズ鏡筒２００を備える。また図１では、カメラシステム１０の光軸１１、カメラ１００中の撮像素子１１０、レンズ鏡筒２００中のレンズ群２１０（詳細は不図示）、及びレンズ群２１０中のフォーカスレンズ群２１１を夫々図示する。

カメラシステム１０において、カメラシステム１０の光軸１１に対して撮像素子１１０の撮像面がその中心付近で略直交する。また、カメラ１００に対してレンズ鏡筒２００を取り付けると、レンズ群２１０の光軸がカメラシステム１０の光軸１１に対して略一致する。

この状態で、フォーカスレンズ群２１１が光軸１１と平行な方向（以降、単に光軸１１方向と呼称する）に前後移動すると、ここでは不図示の被写体に対するレンズ群２１０のピントが撮像素子１１０の撮像面上に略一致させられる。これにより、撮像素子１１０の撮像面上に被写体像が結像されて、鮮明な画像が撮影できるようになる。このような鮮明な画像を得るためにフォーカスレンズ群２１１を移動させてピントを合わせる動作のことを一般にフォーカス動作と呼ぶ。

近年のカメラシステムにおいては、フォーカス動作を撮影者が目視確認と手入力を反復して行う、いわゆるマニュアルフォーカスだけでなく、電子制御によってフォーカス動作を自動で行う、いわゆるオートフォーカス（ＡＦ）が一般的である。カメラシステム１０においても、このＡＦを行う機構として、レンズ鏡筒２００の内部にフォーカスレンズ群２１１を光軸１１方向に移動させるためのモーターを備えたフォーカス機構を備える。

撮影者が快適にＡＦでピントを合わせて撮影を行うことを可能にするには、電子制御でフォーカスレンズ群２１１を精度良くかつ高速に移動させるため、フォーカス機構のモーターは十分に高い推力とその分解能を備える必要がある。また、撮影者の体感や動画撮影への影響を避けるために、フォーカス機構のモーターは静粛である必要がある。更に、レンズ鏡筒２００を必要以上に大型化させないために、フォーカス機構のモーターはできるだけ小型であることが望ましい。

尚、ＡＦの性能を向上させる手法としては、上述したフォーカス機構のモーターの性能を向上させる手法の他に、被駆動物であるフォーカスレンズ群２１１を小型軽量化するという手法もある。しかし、後者の手法は光学設計に制約を加えるものであるため、前者の手法への要望は依然として高い。

本実施例では、レンズ鏡筒２００は、上記の要望に応えるべく、リニアモーターを備えたフォーカス機構を備えている。続けて、このフォーカス機構の詳細な構成について説明する。

図２は、レンズ鏡筒２００の内部にある、本実施例に係るリニアモーター２３０，２４０を備えたフォーカス機構２２０の分解斜投影図である。

図２において、フォーカス機構２２０は、レンズホルダー２２１、固定筒２２２、蓋部品２２３、リニアモーター２３０，２４０、ガイドバー２２４ａ，２２４ｂ、及びガイド部品群２２５ａ，２２５ｂを備える。

レンズホルダー２２１は、フォーカスレンズ群２１１を光軸１１方向に前後移動可能に保持する、フォーカス機構の移動体である。

固定筒２２２及び蓋部品２２３は、レンズ鏡筒２００自体を構成する鏡筒部品であり、フォーカス機構の固定部である。

リニアモーター２３０，２４０は夫々、相対的な被駆動部であるコイル部２３０ａ，２４０ａ、及び相対的な駆動部である磁気回路部２３０ｂ，２４０ｂにより構成される。

本実施例では、レンズ鏡筒２００の内部に、１つのフォーカスレンズ群２１１、それを駆動する１つのフォーカス機構２２０、そして、その１つのフォーカス機構２２０に設けられる２つのリニアモーター２３０，２４０が配置される構成を例示している。しかし、本発明のリニアモーターは、他にもフォーカスレンズ群が２つ以上の構成（いわゆるフローティングフォーカス構成）や、フォーカス機構毎にリニアモーターを１つ又は３つ以上備える構成にも適用することができる。

本実施例のフォーカス機構２２０が２つのリニアモーター２３０，２４０を備える理由は、大きく分けて２つある。一つは、リニアモーター２３０，２４０を同時に駆動することでより大きい推力を得るためである。もう一つは、力の作用点をフォーカスレンズ群２１１を保持するレンズホルダー２２１の重心に対して略対称的に分散させることで、移動体であるレンズホルダー２２１の光軸１１方向への移動中に不要な他の方向への力の発生を軽減するためである。

ガイド部品群２２５ａ，２２５ｂは、夫々のガイドバー（２２４ａ，２２４ｂ）に係合し、ガイドバー（２２４ａ，２２４ｂ）の円筒面上で円筒軸方向に転動又はしゅう動する、詳細は不図示のベアリング車列及び付勢部材を有する部品群である。

本実施例のフォーカス機構２２０においては、ガイドバー２２４ａ，２２４ｂが共に光軸１１に対して略平行な姿勢で、互いに間隔を持った状態で固定筒２２２及び蓋部品２２３に対して固定される。また、２箇所のガイド部品群２２５ａ，２２５ｂは２本のガイドバー２２４ａ，２２４ｂに係合した状態で、レンズホルダー２２１に対して固定される。これにより、レンズホルダー２２１を光軸１１に対して略平行な１方向のみに移動可能に保持するリニアガイド機構が構成される。尚、個々のガイド係合部の詳細は本発明の要部ではないため、本発明では詳細な図示及び説明を省略する。

リニアモーター２３０，２４０は夫々、コイル部、永久磁石群、ヨーク群の組み合わせにより構成される。すなわちリニアモーター２３０，２４０は、永久磁石とコイルの組み合わせによりローレンツ力を発生して取り出して利用する、有限軌道であって、電磁式のいわゆるボイスコイルモーター（ＶＣＭ）である。

リニアモーター２３０，２４０においては、永久磁石群とヨーク群の組み合わせにより相対的な駆動部である磁気回路部２３０ｂ，２４０ｂが構成され、これに対して相対的な被駆動部であるコイル部２３０ａ，２４０ａが相対移動可能な配置となっている。フォーカス機構２２０においては、リニアモーター２３０，２４０が主な推力を発生する方向であるコイル部２３０ａ，２４０ａがその相対移動方向が光軸１１方向と揃う姿勢でフォーカス機構２２０の移動体であるレンズホルダー２２１に対して固定される。また、磁気回路部２３０ｂ，２４０ｂは、フォーカス機構２２０の固定部である固定筒２２２又は蓋部品２２３のどちらか一方又は両方に対して固定される。これにより、フォーカス機構２２０において、リニアモーター２３０，２４０によりフォーカスレンズ群２１１が光軸１１方向に駆動される構成となっている。

尚、フォーカス機構２２０はリニアモーター２３０，２４０の磁気回路部２３０ｂ，２４０ｂを固定側、コイル部２３０ａ，２４０ａを移動側とする、いわゆるムービングコイル方式をとっているが、これに限定されない。例えば、フォーカス機構２２０のリニアモーターはその逆のムービングマグネット方式をとっても構わない。

また、フォーカス機構２２０はその機能を発現するために他にも様々な部品を有する。例えばフォーカス機構２２０は不図示の位置検出機構を更に備えており、移動体に相当するレンズホルダー２２１の位置を検出しながらフィードバック制御等を行うことでフォーカスレンズ群２１１を目的の位置に移動させる制御を行う。また、フォーカス機構２２０は、リニアモーター２３０，２４０のコイル部２３０ａ，２４０ａへの給電に用いられる不図示のコイル給電用配線を更に備えており、このコイル給電用配線で移動中のコイル部２３０ａ，２４０ａに対する給電を行う。ただし、本発明では、これらの部品は要部ではないため、詳細の図示及び説明を省略する。

図３は、フォーカス機構２２０を光軸１１上の被写体側から見た正面図である。

図１と図３（ａ）に示すように、一般に円筒形状をとるレンズ鏡筒２００内のフォーカス機構２２０の断面外形は同じく円に近い形状となる。更に、その中央の領域は駆動対象であるフォーカスレンズ群２１１及びレンズホルダー２２１が占める。よって、フォーカス機構２２０において、リニアモーター２３０，２４０、リニアガイド機構、位置検出機構（不図示）、及びコイル給電用配線（不図示）等は、これらの径方向内外の限られた領域内に配置する必要がある。

本実施例に係るリニアモーター２３０，２４０は、上記の領域に効率良く配置可能な形状を有する。具体的には、図３（ｃ）に示す従来の一般的なＶＣＭは、その中央の主軸を挟むように位置する２つの磁石が略１８０°の角度間隔で対向する形状、いわゆる水平対向形状である。これに対して、図３（ｂ）に示すようにリニアモーター２３０，２４０は、主軸を挟むように位置する２つの磁石の角度間隔を片側にオフセットさせて、フォーカス機構２２０の円周形状に沿うようにした形状、いわゆるＶ型形状である。これにより、リニアモーター２３０，２４０を必要以上に小型化して効率を落とすことなく、フォーカス機構２２０内に効率良く収めることができる。

ただし、図３（ｂ）に示すリニアモーター２３０，２４０の形状は本発明の要部ではなく、図３（ｃ）のような形状としてもよい。以降の説明では、図示の便宜を鑑みて、本実施例に係るリニアモーター２３０，２４０が図３（ｃ）に示す水平対向形状を有する場合について詳細な図示及び説明を行う。

リニアモーター２３０，２４０は、永久磁石群とヨーク群の組み合わせからなる磁気回路の構成を有することで磁気効率を向上させている。続けてその詳細な構成について説明する。尚、以降の説明では本実施例の代表として片方のリニアモーター２３０についてのみ図示及び説明を行うが、もう一方のリニアモーター２４０についても構成は同様とする。

図４は、本実施例に係るリニアモーター２３０の模式図である。

図４（ｃ）は、リニアモーター２３０をフォーカス機構２２０の径方向外側からみた図（側面断面図）である。また、図４（ａ）は、図４（ｃ）に示すリニアモーター２３０を第三角法により上方から見た図（上面図）であり、図４（ｂ）は、図４（ｃ）に示すリニアモーター２３０を第三角法により左側方から見た図（正面図）である。

また、図５は、リニアモーター２３０の比較対象である、従来例のリニアモーター３３０の模式図（図４と同様の３面図）である。

従来例のリニアモーター３３０は、本実施例のリニアモーター２３０と類似の構成を有しており、サイズ互換性を有し、本実施例のフォーカス機構２２０にも交換適用可能なものである。以降の説明の便宜を図るため、本実施例のリニアモーター２３０と従来例のリニアモーター３３０との間で対応する部品の付番は、下２桁に同じ部番を付す。

先に、図５を用いて従来例のリニアモーター３３０の構成について説明する。尚、特に断りのない限り、この説明は本実施例のリニアモーター２３０の構成についても相当するものである。

図５において、従来例のリニアモーター３３０は、コイル部３３０ａ、メイン磁石３３２ａ，３３２ｄ、センターヨーク３３３ａ、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃ、及びサイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅを備える。

コイル部３３０ａは、リニアモーター３３０の相対的な被駆動部であり、リニアモーター３３０のコイル部３３０ａを除く部分がリニアモーター３３０の相対的な駆動部である、主に磁石群とヨーク群からなる磁気回路部を形成する。

メイン磁石３３２ａ，３３２ｄは夫々、磁気回路部における永久磁石群である。メイン磁石３３２ａ，３３２ｄは夫々着磁されてＮ極とＳ極とに分極しており、図５ではこれらの記号のうち、最も主要な分極について付記しており、図中のＳ極からＮ極に向かう方向を個々の磁石における主磁化方向と定義する。

センターヨーク３３３ａ、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃ、及びサイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅは夫々、磁気回路部におけるヨーク群を構成する軟磁性材等からなるヨーク部材（ヨーク群）である。また、主軸方向３３０ｃは、リニアモーター３３０の主軸の方向を示す。センターヨーク３３３ａは、リニアモーター３３０のヨーク群のうちのセンターヨーク部に相当するヨークである。更に、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃは、リニアモーター３３０のヨーク群のうちのメイン磁石３３２ａ，３３２ｄの夫々に対応するバックヨーク部に相当するヨークである。また、サイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅは、夫々リニアモーター３３０のヨーク群のうちのサイドヨーク部に相当するヨークである。

リニアモーター３３０において、主軸方向３３０ｃが主な推力を発生する方向であり、コイル部３３０ａは巻芯方向をこの方向に略一致させた姿勢で、永久磁石群とヨーク群からなる磁気回路部に対してこの方向に相対移動可能に配置される。

センターヨーク３３３ａは、リニアモーター３３０の主軸の役割を果たしており、コイル部３３０ａの内側の領域で主軸方向３３０ｃに延在するように配置される。この際、コイル部３３０ａとセンターヨーク３３３ａはクリアランスを持って勘合され、互いに接触することなく相対移動可能な配置となっている。リニアモーター３３０において、センターヨーク３３３ａに対して他のヨーク群や磁石群の部品が組み付くことで磁気回路部が構成される。このため、フォーカス機構２２０においては、このセンターヨーク３３３ａの軸方向を光軸１１方向に略一致させた姿勢で固定すればよい。

メイン磁石３３２ａ，３３２ｄは夫々、コイル部３３０ａの外側の領域で、その主磁化方向を主軸方向３３０ｃと直交方向かつセンターヨーク３３３ａに略対向する方向に向けて配置される。尚、この際、センターヨーク３３３ａに略対向する磁極面はＮ極とＳ極のどちらでもよいが、メイン磁石３３２ａ，３３２ｄ間でこの磁極の種類は揃える必要がある。これらの磁石は主としてローレンツ力の発生に寄与する方向の磁界を形成する役割を果たす。

バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃは夫々、メイン磁石３３２ａ，３３２ｄに対して、その主磁化方向でセンターヨーク３３３ａに略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置される。バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃはコイル部３３０ａと反対方向の磁束漏れを抑えることで、コイル方向の磁束密度を高め、磁気効率を高める役割を果たす。

バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃは夫々、主軸方向３３０ｃにおける長さがメイン磁石３３２ａ，３３２ｄよりも長く設定される。更に、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃの主軸方向３３０ｃにおける両端部には、後述するサイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅと係合する凹凸の組み継ぎ形状が設けられている。

サイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅは夫々、センターヨーク３３３ａの両端の取り付け部の軸に対応するはめあい穴を有しており、センターヨーク３３３ａに対して主軸方向３３０ｃの両側から挿入される。そして、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃとの間の合計４か所で凹凸の組み継ぎ形状により係合する。この状態で、バックヨーク３３３ｂ，３３３ｃ及びサイドヨーク３３３ｄ，３３３ｅには、いずれもメイン磁石３３２ａ，３３２ｄの磁力により、センターヨーク３３３ａの側に向かう力を受ける。よって、係合部は強くかみ合い、形状が安定するため、リニアモーター３３０の磁気回路部は、別途ネジ止め等をせずとも構成することができる。

次に、リニアモーター３３０における推力の発生原理を図６を用いて説明する。

図６は、リニアモーター３３０及びその磁場及びローレンツ力の向きを示す側面断面図である。

図６の矢印で示す（符号は省略する）メイン磁石３３２ａ，３３２ｄからセンターヨーク３３３ａに向かう（又はその逆の）磁場中で、コイル部３３０ａの円周方向に電流が流れると、矢印６３３に示す向きのローレンツ力が発生するため、これが推力となる。この際の推力は、コイル部３３０ａに流れる電流に比例する。また、その比例定数はこの電流が流れる領域における磁場の強さに比例する推力定数である。よって、リニアモーター３３０の電力効率を高めるためには、図６に示すコイル部３３０ａにおける磁場、すなわち有効磁界強度を強くすることが必要であり、これが磁気効率を高めることに相当する。

以上説明した従来例のリニアモーター３３０に対して、本実施例のリニアモーター２３０は、メイン磁石２３２ａ，２３２ｄの夫々主軸方向２３０ｃにおける前後に、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｅ，２３２ｆが隣接して追加される磁石群を有する。更に、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｅ，２３２ｆは夫々の主磁化方向が主軸方向２３０ｃに略一致しており、特に、メイン磁石２３２ａ，２３２ｄと隣接する面の磁極は、メイン磁石のセンターヨーク２３３ａと対向する方の面の磁極と一致している。更に、本実施例のメイン磁石と対応する２つのサブ磁石の隣接する面は、メイン磁石の主磁化方向に対してバックヨーク２３３ｂ，２３３ｃ側がメイン磁石の内側に傾斜する。続いてこれらの効果について説明する。

本発明のリニアモーター２３０におけるサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃ，２３２ｅ，２３２ｆは夫々、メイン磁石２３２ａ，２３２ｄの一方と隣接して、永久磁石のハルバッハ配列を部分的に再現するものである。すなわち、本発明のリニアモーター２３０は、磁石配列がハルバッハ配列の概念を応用した配列（以下、ハルバッハ応用配列と呼称する）であることが特徴である。

磁石配列がハルバッハ配列となっている場合、他の磁石配列となっている場合と比べて、磁石配列表面（バックヨーク側を裏面とした場合の反対側の表面）における磁場が強くなることが知られている。この簡潔な理解としては、サブ磁石がメイン磁石の磁束の表面から裏面への還流を促進するため、周囲への磁束漏れを低減し、その分の磁束が表面側に追加分として現れるためである。尚、より詳細な原理の説明については本発明では説明を省略する。このようなハルバッハ配列を部分的に再現するハルバッハ応用配列をとることにより、本実施例のリニアモーター２３０の有効磁界強度は、図６で示す、従来例のリニアモーター３３０の有効磁界強度よりも強くなるため、推力定数が向上する。

図７は、従来例に係るリニアモーター３３０の推力特性７３０と本実施例に係るリニアモーター２３０の推力特性７２０を示すグラフである。縦軸が推力定数を示し、横軸がリニアモーター２３０，３３０の夫々のストローク中心を０とした場合の正負のストローク量の絶対値を示す。一般に、有限軌道のＶＣＭにおいてはストローク端部の磁気効率は中央部と比べて落ちるため、従来例のリニアモーター３３０の推力特性７３０に示すように、ストローク端部の推力定数が低下する。これに対し、本実施例のリニアモーター２３０の推力特性７２０は、ストローク端部での推力定数が相対的に高まっている。これより、電力効率が向上する。

このようなストローク端部での電力効率の向上は、リニアモーターの最低性能を底上げするものであるため、実用性の観点で有用である。特に、本実施例のようにカメラシステム１０のフォーカス機構に用いるリニアモーター２３０では、ストローク端部は夫々無限相当距離の被写体の撮影と、至近距離の被写体の撮影で用いられる領域であるため、これらの撮影シーンでの電力効率が大きく向上する。前者の撮影シーンとしては例えば星景撮影等でカメラシステムを仰望姿勢（上向き）にして長時間保持するシーンが挙げられる。また、後者の撮影シーンとしては例えば商品撮影等でカメラシステムを俯瞰姿勢（下向き）にして長時間保持するシーンが挙げられる。これらの撮影シーンでのリニアモーター２３０の電力効率は従来より向上している、すなわちカメラシステム１０の消費電力は従来より減るため、撮影者はよりバッテリ残量や発熱を心配せずに撮影に集中することができるようになる。

ここで、図８（ｂ）のように一般的な直方体形状の磁石を本実施例と同様のハルバッハ応用配列とした場合、磁石同士を互いに反発する状態の姿勢関係となるため、図８（ｃ）のように磁石が回転してしまう。かかる回転を防止するには、別途磁石の固定手段を備える必要があり、磁気回路部が大型化してリニアモーターが大型化しやすいという課題がある。この課題に対して、本発明のリニアモーター２３０は、ハルバッハ応用配列とする各磁石の形状を図８（ａ）に示す形状に変更することで解決している。以下、具体的にこの課題及び解決方法について説明する。

図８は、本実施例のリニアモーター２３０における磁石配列、及びその比較例の磁石配列の夫々に働く主要な力を説明するための模式図である。

図８（ｂ）に示す、比較例のメイン磁石４３２ａとサブ磁石４３２ｂ，４３２ｃの形状は、図８（ａ）に示す、本実施例のメイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの形状と異なり、共に隣接面が傾斜しておらず、一般的な直方体形状を有する。

尚、比較例のリニアモーター４３０についても従来例のリニアモーター３３０と同様に、本実施例のリニアモーター２３０と類似の構成を有してサイズ互換性を有する物であり、相当する部品間には同じ下２桁の番号を付している。また、本発明のリニアモーター２３０、及び比較例のリニアモーター４３０は共に、その主軸方向（２３０ｃ，４３０ｃ）を含む中心面に対して面対称の構造を有しているため、ここでは簡略化してその片側（側面図の上半分）のみ図示している。尚、本実施例における以降の図示も同様に対称構造の片側のみ示す。

図８（ａ）は本実施例のリニアモーター２３０を示す図であり、図８（ｂ）は比較例のリニアモーター４３０を示す図である。また、図８（ｃ）は、リニアモーター４３０が図８（ｂ）の状態の直後に至る状態を示す図である。また図８（ａ）～（ｃ）では、各磁石に働く力のうち、本発明の要部に関わる力のみを矢印で示す。

ハルバッハ応用配列では、図８（ｂ）の回転力８４３ｂ１，８４３ｃ１に示すように、サブ磁石４３２ｂ，４３２ｃに対して専ら回転する方向の合力（以降、説明の便宜上単に回転力と呼称する）がかかるが、これはメイン磁石４３２ａから受ける力である。すなわち、磁石の同極面同士が反発し合い、異極面同士が引き合うため、このような回転力がかかる。このため、図８（ｂ）のような磁石配列とすると、サブ磁石４３２ｂ，４３２ｃを押圧や接着等の手法で固定しない場合、図８（ｃ）に示すように、サブ磁石４３２ｂ，４３２ｃは、すぐにサイドヨーク４３３ｄ，４３３ｅを押し広げながら回転してしまう。この結果、最終的にメイン磁石４３２ａと異極面並列状態で隣接してしまう。すなわち、サブ磁石４３２ｂ，４３２ｃを固定しない場合、ハルバッハ応用配列がすぐに崩れてしまい、さらにはサイドヨーク４３３ｄ，４３３ｅを押し広げ、磁気回路の構造を壊してしまう。

これに対して、ハルバッハ応用配列の各磁石を図８（ａ）に示す形状とした場合、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃに対する回転力８２３ｂ１，８２３ｃ１は、図８（ｂ）の回転力８４３ｂ１，８４３ｃ１と比べて低減する。更に、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃのメイン磁石２３２ａとの隣接面間で引力８２３ｂ２，８２３ｃ２が発生する。これは、メイン磁石２３２ａの主磁化方向における側面に相当する隣接面８２３ａｂ，８２３ａｃを主磁化方向に対してバックヨーク２３３ｂ側を内側に傾斜した形状としたことで、これらの面が若干の磁極面（図中ではＮ極）となるためである。

尚、補足として、実際の磁石の作成例としては、メイン磁石２３２ａを着磁前に予め図示の形状に作成した上で、主磁化方向に対して着磁すると、隣接面８２３ａｂ，８２３ａｃが若干の磁極面となる。これらの面のメイン磁石２３２ａの磁極はサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの対向面の磁極と異極同士であるため、メイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間に吸引力が発生する。サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃも同様である。より直感的な説明としては、メイン磁石２３２ａのバックヨーク２３３ｂへの吸着力の一部がサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間の吸引力に転換したと考えることもできる。更に、比較例のサブ磁石４３２ｂ，４３２ｃに対して回転力を加えていた力の一部が、本発明のサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間の吸引力に転換したとも言える。このため、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃに作用する回転力は比較例の回転力８４３ｂ１，８４３ｃ１（図８（ｂ））と場合と比べて弱まっている。この状態では、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃには回転力８２３ｂ１，８２３ｃ１は残っているものの、メイン磁石２３２ａに吸引されており、また、メイン磁石２３２ａの形状がいわゆる楔の押さえの働きをする。このため、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃは別途固定せずとも安定しており、回転してしまうことはない。

ここで、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃは夫々、矢印８２３ｂ３，８２３ｃ３に示すメイン磁石２３２ａから離れる方向の力も受けている。この力は、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの夫々がサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅを吸引する力の反作用としてこれらのサイドヨークから受ける力である。この力はサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃをメイン磁石２３２ａから離す方向に働くが、一方で、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃはメイン磁石２３２ａより引力８２３ｂ２，８２３ｃ２に示す吸引力を受けており、こちらの方が強くなるよう設定されている。このため、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃがメイン磁石２３２ａから離れることはない。尚、かかる設定にするためには、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅの間に、一定のクリアランスを設ければよい。

また、この際、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃを経由して、メイン磁石２３２ａも両側のサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅに吸引される力を受ける。しかし、メイン磁石２３２ａは主磁化方向で対向するバックヨーク２３３ｂに強く吸着しており、強い静止摩擦力で保持されている。よって、サイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅのどちらかの方にサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの一方と共にメイン磁石２３２ａが容易に移動してしまうということはない。これについては、より望ましくは磁石群（メイン磁石２３２ａ及びサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃ）を夫々バックヨーク２３３ｂ上に保持するような補助的な固定策を設けるとよいが、その構成については後の実施例で説明する。

また、サイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅは、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃにより吸引されるため、上述の組み継ぎ構造による磁気回路部の構造はより安定する方向である。すなわち、本発明の構成によって磁気回路部の安定性が損なわれるということは無いため、本発明は図５に示す従来の磁気回路構成に対して大きな改変を伴うことなく、ほぼ磁石群だけを交換して適用することが可能となっている。

以上より、本発明のリニアモーター２３０においては、磁石の配列をハルバッハ応用配列とすることで、磁気効率を向上させて、電力効率を向上させることができる。更に、本発明のリニアモーター２３０を構成する各磁石の形状を一般的な直方体形状ではなく傾斜面を有する形状とする。これにより、ハルバッハ応用配列における磁石同士の反発を解消するため、別途固定手段を追加することが不要となる。よって、リニアモーター２３０を従来のリニアモーター３３０と比べてその外形サイズを変えることなく電力効率を向上させることができる。したがって、本発明は例えばレンズ鏡筒２００のフォーカス機構に適したサイズを維持したまま、従来より高い電力効率を有するリニアモーター２３０を提供することができる。

（実施例２）
実施例１では本発明のリニアモーターの簡潔な実施形態について示したが、ここでは実用上より好ましい実施形態について列挙して示す。尚、本実施例でも実施例１のリニアモーター２３０と同じ構成には同じ符号を付して説明を行うものとする。また、図８（ａ）に示す実施例１のリニアモーター２３０と同様に、本実施例のリニアモーターについても面対称構造における片側のみを図示して説明を行う。

図９は、本実施例に係るリニアモーター２３０における磁石配列の第１の例を示す模式図である。実施例１では、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの主磁化方向は、メイン磁石２３２ａの主磁化方向について、バックヨーク２３３ｂと対向する側から、主軸方向２３０ｃに略９０°の傾斜角度で倒した方向とした。しかし、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの主磁化方向の傾斜角度は、０°より大きく且つ９０°以内であればこれに限定されない。よって、本実施例のサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの主磁化方向の傾斜角度は、図９に示すように０°より大きく且つ９０°未満となる範囲とする。

このように、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの傾斜角度を変更すると、上述したサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの役割（磁気回路部におけるメイン磁石２３２ａの磁束の還流を促進する役割）が一部、ローレンツ力の発生に寄与する磁界を作る役割に転換する。この場合でも磁石の配列はハルバッハ応用配列とみなすことができ、電力効率向上のメリットが得られる。これらのバランスを調整することで、各々のリニアモーターにおける最適な磁石配列を設計することができる。

図１０は、本実施例に係るリニアモーター２３０における磁石配列の第２の例を示す模式図である。実施例１では、メイン磁石２３２ａ、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの夫々互いに略隣接する面は、その全部を各々の磁石の内側に傾斜させた構成としたが、図１０に示すようにその一部のみを傾斜させた構成としてもよい。すなわち、図１０に示す非傾斜面１０２３ａｂ，１０２３ａｃをメイン磁石２３２ａが残し、非傾斜面１０２３ｂ，１０２３ｃをサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃが残す構成としてもよい。尚、図１０の例ではメイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃが非傾斜面を残す構成としたが、メイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの一方だけ非傾斜面を残す構成としてもよい。

このような構成を取ると、磁石体積が減る分、効率の向上幅は若干分小さくなるものの、磁石の鋭角な先端部を削減することができる結果、磁石の破損防止や、耐減磁性能の向上に寄与する。さらに、磁化不定部をなくすことができるため、量産時の個体ばらつきを小さくすることができる。このような実用上のメリットを得ることができる。

図１１は、本実施例のリニアモーター２３０における磁石配列の第３の例を示す模式図である。また、図１２は、本実施例のリニアモーター２３０における磁石配列の第４の例を示す模式図で、上に上面図、下に正面図を示している。

図１１に示すように、メイン磁石２３２ａの主磁化方向と平行な高さ方向（両矢印１１００の方向）におけるサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの高さは、メイン磁石２３２ａよりも低くするとよい。

このような構成を取ると、メイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間で、同極の磁化面（本実施例ではＳ極の磁化面）同士が端部で近接する距離を長くすることになる。このため、メイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの間の反発力に相当する回転力をより低減でき、磁石同士をより安定させることができる。また、互いに略隣接する磁石間にかかる反磁界の強さを低減するため、耐減磁性能をより向上させることができる。

また、図１２はリニアモーター２３０について、１箇所の磁石群とバックヨーク２３３ｂの組み合わせを抜き出し、メイン磁石２３２ａをセンターヨーク２３３ａから見た模式図である。図１２に示すように、主軸方向２３０ｃ及びメイン磁石２３２ａの主磁化方向の２方向と直交する幅方向（両矢印１２００の方向）におけるサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃの幅は、メイン磁石２３２ａよりも小さくするとよい。

このような構成を取ると、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃは、幅方向においてメイン磁石２３２ａにより中央に保持される収束方向の引力を受けるため、磁石同士をより安定させることができる。

尚、上述した通り、本発明のリニアモーター２３０においては、磁気回路部中の磁石群はハルバッハ応用配列においても互いに吸引し合い安定であるため、その磁石群の固定手段を不要とすることが可能である。但し、本発明のリニアモーター２３０の実用上の強度をより向上させ、例えば衝撃等により磁石群がずれないようにするために、磁石群を別途設けた固定手段により固定しても構わない。

図１３は、本実施例のリニアモーター２３０における磁石群の固定方法を示す模式図で、上に上面図、下に正面図を示している。磁石群の固定方法としては、例えば図１３に示す領域符号１３２３ａｂ，１３２３ａｃに例えば接着剤を塗布し、メイン磁石２３２ａ、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃ、及びバックヨーク２３３ｂを互いに固定するとよい。この際、図１１及び図１２で示したように、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃをメイン磁石２３２ａに対して高さ及び幅の少なくとも一方を低く（小さく）した場合、その分の空いたスペースで接着を行うとよい。これにより、リニアモーター２３０の外形には突出することなく接着を行うことができる。よって、リニアモーター２３０の外形サイズを大きくすることなく磁石群を固定することができる。

図１４は、リニアモーター２３０の磁石群の補助的な固定構成を示す模式図である。

実施例１の図８で示したように、リニアモーター２３０の磁石群は、サイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅを吸引する力の反作用として、これらのサイドヨークからの吸引力を受ける。磁石群のうちメイン磁石２３２ａがバックヨーク２３３ｂ上で強い静止摩擦力により保持されている。このため、そのままでも容易にこの力に負けて移動してしまうことはないが、補助的な固定手段を設けて、磁石群をより強固に保持すると、リニアモーター２３０の耐衝撃性を向上させることができる。

例えば図１４（ａ）では、磁石群の補助的な固定構成として、両側のサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間に圧縮支持部材１４２３ｂｄ，１４２３ｃｅが設けられる。この圧縮支持部材１４２３ｂｄ，１４２３ｃｅの復元力により、磁石群を支持することができる。ここで、サイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅはリニアモーター２３０の磁気回路部２３０ｂの構成部材であり、メイン磁石２３２ａの側に磁気的に強く吸引されている。このため、この圧縮支持部材１４２３ｂｄ，１４２３ｃｅの復元力によって磁気回路部が壊れてしまうということはなく、磁気回路部の安定性は保たれる。

または、図１４（ｂ）に示すように、圧縮支持部材１４２３ａｂ，１４２３ａｃをメイン磁石２３２ａとサブ磁石２３２ｂ，２３２ｃとの間に設けてもよい。この場合、サブ磁石２３２ｂ，２３２ｃは夫々サイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅに吸着し、メイン磁石２３２ａに吸引力を及ぼす側に回る。但し、圧縮支持部材１４２３ａｂ，１４２３ａｃがメイン磁石２３２ａを押さえるため、メイン磁石２３２ａは自身によるバックヨーク２３３ｂ上の静止摩擦力とも相まって、動いてしまうことはない。尚、図１４（ａ）と図１４（ｂ）で示した固定構成は組み合わせて使用しても構わない。

図１５は、リニアモーター２３０の磁石群をオフセットして固定する例を示す模式図である。

図１５（ａ）に示すように、リニアモーター２３０の磁石群は予めサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅのどちらか一方の側に寄せる、すなわち、主軸方向２３０ｃにおいて中心からオフセットさせて固定してもよい。この際も、リニアモーター２３０の磁石群とサイドヨーク２３３ｄ，２３３ｅの隙間に適宜圧縮支持部材を設けるとよい。図１５（ａ）ではサブ磁石２３２ｃとサイドヨーク２３３ｅの間に圧縮支持部材１５２３ｃｅを設けている。この場合、磁石群をサイドヨーク２３３ｄ側に寄せているので、図１５（ａ）に示すように予め磁石群をサイドヨーク２３３ｄに吸着させておくことで、剛性高く磁石群を支持することができる。もしくは、例えば仮に組立上等の要件により僅かなクリアランスが残る場合でも、薄くヤング率の高い圧縮支持部材でそのクリアランスを埋めることができるため、クリアランスが残っている場合と比べて磁石群を支持する際の剛性を高めやすくすることができる。

ここで、実施例１の図２で示したように、リニアモーター２３０のコイル部２３０ａは一般的に、これを固定する対象の移動体（実施例１ではレンズホルダー２２１）に対して、主軸方向における一方の端で支持されて固定されることが多い。よって、リニアモーター２３０においては、ストローク方向に相当する主軸方向２３０ｃにおいて一定のスペースを移動体の支持部が占める。このため、ストロークのどちらか一方の端部では、他方の端部と比べて、コイル部２３０ａが位置することのない相対的な非使用領域が生じることが多い。逆に言えば、他方の端部においては、コイル部２３０ａをより端部まで位置することが可能な相対的な使用領域が生じる。

よって、磁石群のオフセット配置を行う場合には、コイル部２３０ａの使用領域が生じる側（コイル部２３０ａの主軸方向２３０ｃにおける他方の端側）に磁石群をオフセットさせるとよい。例えば図１５（ｂ）に示すように、コイル部２３０ａの図面向かって右側の端に、移動体の支持部１５２１が固定されているとする。この場合、ストロークの同図向かって右側の端部の領域１５２１ｅが上記の非使用領域となり、ストロークの同図向かって左側の端部の領域１５２１ｄが使用領域となる。このような配置を取ることで、使用領域である領域１５２１ｄにおける磁気効率を最適化することができるため、リニアモーター２３０におけるストローク端部の効率低下を最小限に抑えることができる。

以上説明した構成により、本発明では実用的にも好ましいリニアモーターを提供することができる。

（実施例３）
本発明の構成は、実施例１、実施例２で示した形態に限らず、他の形態のリニアモーターにも適用することができる。ここでは、レンズ鏡筒２００にリニアモーター２３０の代わりに本実施例のリニアモーター５３０を使用した場合の例を示す。

以降の説明の便宜を図るため、本実施例のリニアモーター５３０と実施例１のリニアモーター２３０との間で対応する部品の付番は、下２桁に同じ部番を付す。

図１６は、本実施例に係るリニアモーター５３０の構成を示す模式図である。

図１６（ｃ）は、リニアモーター５３０をフォーカス機構２２０の径方向外側からみた図（側面断面図）である。また、図１６（ａ）は、図１６（ｃ）に示すリニアモーター５３０を第三角法により上方から見た図（上面図）であり、図１６（ｂ）は、図１６（ｃ）に示すリニアモーター５３０を第三角法により左側方から見た図（正面図）である。

図１６において、リニアモーター５３０は、主軸方向５３０ｃ、コイル部５３０ａ、メイン磁石５３２ａ、サブ磁石５３２ｂ，５３２ｃ、コの字形状のヨーク（以降、コの字ヨークと呼称する）５３３ａ、及びサイドヨーク５３３ｄを備える。

本実施例に係るリニアモーター５３０の特徴は、コの字ヨーク５３３ａが実施例１、実施例２におけるリニアモーター２３０のヨーク群（センターヨーク、バックヨーク、サイドヨーク）の役割を果たす一体型のヨークである点である。図１６ではコの字ヨーク５３３ａのうち、これらのヨーク群の機能を果たす部分であるセンターヨーク部５３３ａａ、バックヨーク部５３３ａｂ、サイドヨーク部５３３ａｅを大まかに点線で区切って示している。このような構成においても、図１６に示すように、磁石群が本発明の形状を有した状態でハルバッハ応用配列をとることで、磁気効率を高めてリニアモーター５３０の電力効率を高めることが可能である。

また、本発明のリニアモーターは、実施例１で示したようなセンターヨーク２３３ａに対して複数方向から複数のメイン磁石（２３２ａ，２３２ｄ）が対向する構成に限定されない。例えば、図１６に示すように、１方向から１つのメイン磁石５３２ａのみがセンターヨーク部５３３ａａに対して対向するような構成をとってもよい。また、本発明のリニアモーターのコイル部は、実施例１で示すコイル部２３０ａのような円形断面のソレノイドコイルではなく、図１６に例示するような断面形状のコイル部５３０ａの他、様々な断面形状のコイル部を用いることができる。

また、本実施例におけるコの字ヨーク５３３ａは、主軸方向５３０ｃと、メイン磁石５３２ａの主磁化方向とに直交する幅方向において、薄い電磁鋼板を多数枚積層して接合した構造により構成されている。このようなヨーク構成はモーター分野において広く用いられており、電磁気的な高周波特性に優れる他、積層鋼板の面方向における形状の自由度が高いという特徴がある。よって、この特徴を生かして、例えば図１６に示すように、バックヨーク部５３３ａｂにおける、主軸方向５３０ｃにおけるストローク端部よりも中央付近の領域において、メイン磁石５３２ａの主磁化方向における高さを低くしてもよい。すなわち、図１６（ｃ）に示すように、メイン磁石５３２ａの主軸方向５３０ｃにおける中央付近の領域が、バックヨーク部５３３ａｂに一部埋没するような形状（以下、埋没形状と呼称する）としてもよい。ここで、本発明に係るメイン磁石の側面が内側に傾斜した形状は、このような埋没形状とのマッチングがよい。すなわち、図１６に示すように、バックヨーク部５３３ａｂの高さの変化を不連続的な段差形状ではなく、連続的な斜面形状とすることができるため、磁気効率をより高めやすくなる。また、このような構成を取ることで、リニアモーター５３０のメイン磁石５３２ａの主磁化方向における高さを低くすることができ、より小型化をすることができる。

ここで、バックヨーク部５３３ａｂにおける中央付近の領域の高さを減らした影響については、この部分は磁気回路部中では相対的に磁束密度が小さい領域であるため、磁場効率への影響は小さい。よって、大きな影響なくリニアモーター５３０を小型化することができる。もしくは、逆の考え方として、リニアモーター５３０を大型化させることなく、磁気回路部中で相対的に磁束密度が高いストローク端部付近の領域においてバックヨーク部５３３ａｂの高さを増すことで、より磁気効率を高めることもできる。

以上説明したように、本発明に係るリニアモーターの構成は、その要旨の範囲内で様々変形して適用することができる。例えば、上記の実施例では、本発明に係るリニアモーターをフォーカス機構のモーターに用いた例を説明したが、レンズ鏡筒のズーム機構のモーター等、他のレンズ駆動機構のモーターに用いてもよい。また、被駆動体を直進移動させる駆動装置であれば本発明に係るリニアモーターを適用可能であり、適用可能な装置はレンズ鏡筒や撮像装置などの光学機器に限定されない。

１０ カメラシステム
１１ 光軸
１００ カメラ
２００ レンズ鏡筒
２１１ フォーカスレンズ群
２２０ フォーカス機構
２２１ レンズホルダー
２２２ 固定筒
２２３ 蓋部品
２２４ａ，２２４ｂ ガイドバー
２２５ａ，２２５ｂ ガイド部品群
２３０，２４０ リニアモーター
２３０ａ，２４０ａ コイル部
２３０ｂ，２４０ｂ 磁気回路部
２３２ａ メイン磁石
２３２ｂ，２３２ｃ サブ磁石
２３３ａ センターヨーク
２３３ｂ バックヨーク
２３３ｄ，２３３ｅ サイドヨーク

Claims (19)

1. 主軸方向に推力を発生させるリニアモーターであって、
   巻芯方向を前記主軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、
   前記コイル部の内側の領域で、前記主軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、
   前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記主軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、
   前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、
   前記主軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記主軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、
   夫々が、前記主軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
   前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の一部又は全部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
   前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
   前記主軸方向において、前記２つのサブ磁石の夫々の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さは、前記メイン磁石の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さよりも短いことを特徴とするリニアモーター。
2. 前記主軸方向において、前記２つのサブ磁石の夫々の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さの合計は、前記メイン磁石の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のリニアモーター。
3. 主軸方向に推力を発生させるリニアモーターであって、
   巻芯方向を前記主軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、
   前記コイル部の内側の領域で、前記主軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、
   前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記主軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、
   前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、
   前記主軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記主軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、
   夫々が、前記主軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
   前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の一部又は全部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
   前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、 前記メイン磁石の主磁化方向に相当する高さ方向における、前記２つのサブ磁石の夫々の高さは、前記メイン磁石の高さよりも低く、
   前記高さ方向において前記２つのサブ磁石が前記メイン磁石の高さよりも低くなった分の空いたスペースで、前記２つのサブ磁石、前記メイン磁石、及び前記バックヨーク部を互いに接着し固定することを特徴とするリニアモーター。
4. 主軸方向に推力を発生させるリニアモーターであって、
   巻芯方向を前記主軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、
   前記コイル部の内側の領域で、前記主軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、
   前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記主軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、
   前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、
   前記主軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記主軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、
   夫々が、前記主軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
   前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の一部又は全部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
   前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、 前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群を、前記主軸方向の前後に配置される前記２箇所のサイドヨーク部の一方に対してオフセット配置することを特徴とするリニアモーター。
5. 前記バックヨーク部は、前記主軸方向における長さが前記メイン磁石よりも長いことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のリニアモーター。
6. 前記主軸方向と前記メイン磁石の主磁化方向とに直交する幅方向における、前記２つのサブ磁石の夫々の幅は、前記メイン磁石の幅よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリニアモーター。
7. 前記幅方向において前記２つのサブ磁石が前記メイン磁石の幅よりも小さくなった分の空いたスペースで、前記２つのサブ磁石、前記メイン磁石、及び前記バックヨーク部を互いに接着し固定することを特徴とする請求項６記載のリニアモーター。
8. 前記２つのサブ磁石の夫々と前記２箇所のサイドヨーク部の間に配置された圧縮支持部材を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のリニアモーター。
9. 前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石の間に配置された圧縮支持部材を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のリニアモーター。
10. 前記コイル部を固定する対象である移動体と、
    前記コイル部の前記主軸方向における一方の端に固定された前記移動体の支持部とをさらに備え、
    前記磁石群を、前記コイル部の前記主軸方向における他方の端側にオフセットさせることを特徴とする請求項４記載のリニアモーター。
11. 前記コイル部は、前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群及び前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、及び前記サイドヨーク部から成るヨーク群に対して前記主軸方向に相対的に移動可能に配置されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のリニアモーター。
12. 前記バックヨーク部において、前記主軸方向における中央付近の領域において、両端部の領域よりも、前記メイン磁石の主磁化方向に相当する高さ方向の高さを低くすることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のリニアモーター。
13. 前記２つのサブ磁石のそれぞれの主磁化方向が、０°より大きく且つ９０°未満で倒した方向であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のリニアモーター。
14. レンズと、
    前記レンズを保持し前記レンズの光軸方向に移動可能なレンズホルダーと、
    前記レンズホルダーを移動可能に支持する固定部と、
    前記光軸方向に推力を発生させて前記レンズホルダーを駆動するリニアモーターと、をさらに備え、
    前記リニアモーターは、巻芯方向を前記光軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記光軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記光軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記光軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記光軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記光軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部及び前記コイル部の一方が前記固定部に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部の他方が前記レンズホルダーに固定されており、
    前記光軸方向において、前記２つのサブ磁石の夫々の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さは、前記メイン磁石の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さよりも短いことを特徴とするレンズ鏡筒。
15. レンズと、
    前記レンズを保持し前記レンズの光軸方向に移動可能なレンズホルダーと、
    前記レンズホルダーを移動可能に支持する固定部と、
    前記光軸方向に推力を発生させて前記レンズホルダーを駆動するリニアモーターと、をさらに備え、
    前記リニアモーターは、巻芯方向を前記光軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記光軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記光軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記光軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記光軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記光軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部及び前記コイル部の一方が前記固定部に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部の他方が前記レンズホルダーに固定されており、
    前記メイン磁石の主磁化方向に相当する高さ方向における、前記２つのサブ磁石の夫々の高さは、前記メイン磁石の高さよりも低く、
    前記高さ方向において前記２つのサブ磁石が前記メイン磁石の高さよりも低くなった分の空いたスペースで、前記２つのサブ磁石、前記メイン磁石、及び前記バックヨーク部を互いに接着し固定することを特徴とするレンズ鏡筒。
16. レンズと、
    前記レンズを保持し前記レンズの光軸方向に移動可能なレンズホルダーと、
    前記レンズホルダーを移動可能に支持する固定部と、
    前記光軸方向に推力を発生させて前記レンズホルダーを駆動するリニアモーターと、をさらに備え、
    前記リニアモーターは、巻芯方向を前記光軸方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記光軸方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記光軸方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記光軸方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記光軸方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記光軸方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部及び前記コイル部の一方が前記固定部に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部の他方が前記レンズホルダーに固定されており、
    前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群を、前記光軸方向の前後に配置される前記２箇所のサイドヨーク部の一方に対してオフセット配置することを特徴とするレンズ鏡筒。
17. 移動体と、
    前記移動体を所定方向に移動可能に支持する固定部と、
    前記所定方向に推力を発生させて前記移動体を駆動するリニアモーターと、を備え、
    リニアモーターは、巻芯方向を前記所定方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記所定方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記所定方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記所定方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記所定方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記所定方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部、及び前記コイル部の一方が前記移動体に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部その他方が前記固定部に固定されており、
    前記所定方向において、前記２つのサブ磁石の夫々の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さは、前記メイン磁石の前記バックヨーク部と略隣接する面の長さよりも短いことを特徴とする駆動装置。
18. 移動体と、
    前記移動体を所定方向に移動可能に支持する固定部と、
    前記所定方向に推力を発生させて前記移動体を駆動するリニアモーターと、を備え、
    リニアモーターは、巻芯方向を前記所定方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記所定方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記所定方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記所定方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記所定方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記所定方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部、及び前記コイル部の一方が前記移動体に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部その他方が前記固定部に固定されており、
    前記メイン磁石の主磁化方向に相当する高さ方向における、前記２つのサブ磁石の夫々の高さは、前記メイン磁石の高さよりも低く、
    前記高さ方向において前記２つのサブ磁石が前記メイン磁石の高さよりも低くなった分の空いたスペースで、前記２つのサブ磁石、前記メイン磁石、及び前記バックヨーク部を互いに接着し固定することを特徴とする駆動装置。
19. 移動体と、
    前記移動体を所定方向に移動可能に支持する固定部と、
    前記所定方向に推力を発生させて前記移動体を駆動するリニアモーターと、を備え、
    リニアモーターは、巻芯方向を前記所定方向に略一致させて配置されたコイル部と、前記コイル部の内側の領域で、前記所定方向に延在するように配置されたセンターヨーク部と、前記コイル部の外側の領域で前記センターヨーク部に略対向する位置に、主磁化方向を前記所定方向と直交方向に向けて配置されたメイン磁石と、前記メイン磁石に対して、前記メイン磁石の主磁化方向で前記センターヨーク部と略対向する側の磁化面の反対側の磁化面に略隣接するように配置されたバックヨーク部と、前記所定方向において前記メイン磁石に略隣接し、夫々の主磁化方向を、前記メイン磁石の主磁化方向について、前記バックヨーク部と対向する側から、前記所定方向に向けて０°より大きく且つ９０°以内で倒した方向に揃えた姿勢で配置された２つのサブ磁石と、夫々が、前記所定方向において前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群の前後の位置で、前記センターヨーク部及び前記バックヨーク部に略隣接するように配置された２箇所のサイドヨーク部と、を備え、
    前記メイン磁石は、前記２つのサブ磁石の夫々と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記バックヨーク部と対向する側において、前記メイン磁石の内側に傾斜しており、
    前記２つのサブ磁石は、前記メイン磁石と略隣接する面の少なくとも一部が、前記メイン磁石の主磁化方向における前記センターヨーク部と対向する側において、前記２つのサブ磁石の夫々の内側に傾斜しており、
    前記メイン磁石、前記２つのサブ磁石、前記センターヨーク部、前記バックヨーク部、前記サイドヨーク部から成る磁気回路部、及び前記コイル部の一方が前記移動体に固定され、前記磁気回路部及び前記コイル部その他方が前記固定部に固定されており、
    前記メイン磁石と前記２つのサブ磁石とから成る磁石群を、前記所定方向の前後に配置される前記２箇所のサイドヨーク部の一方に対してオフセット配置することを特徴とする駆動装置。