KR100719470B1 - 구동 장치, 광학 기기 및 촬상 장치 - Google Patents

Abstract

구동 대상의 구동 속도와 구동 대상의 구동시 정숙성을 향상시키고, 구동 대상을 높은 정밀도로 위치 결정하는 구동 장치가 개시된다. 중공의 원통형 자석(1)이 광축을 따라 연장되고, 복수의 자화부(1a~1j)가 자석의 외주면을 따라 나선형으로 연장된다. 제1 요크(2), 제2 요크(3), 제3 요크(7) 및 제4 요크(8)는 연자성 재료로 이루어지며, 그 각각은 자석의 대응하는 자화부중 하나에 대향하는 관계로 각각 배치된 5개의 자극치(2a-2e, 3a-3e, 7a-7e 또는 8a-8e)를 갖는다. 렌즈 홀더(12)는 구동 대상을 유지하고, 광축을 따라 이동 가능하게 자석을 지지한다. 제 1 제2 요크를 자화하기 위한 제1 및 제2 코일(5, 10)에 통전을 행하여, 자석을 소정의 축을 따른 방향으로 렌즈 홀더를 따라 이동시킴으로써 구동 대상을 구동시킨다.

구동 장치, 광학 기기, 촬상 장치, 자화부, 구동 대상, 자극치

Description

구동 장치, 광학 기기 및 촬상 장치{DRIVING DEVICE, OPTICAL APPARATUS AND IMAGE PICKUP APPARATUS}

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도,

도 2는 구동 장치의 측면도,

도 3은 구동 장치의 주요부의 종단면도,

도 4는 도 3의 C-C 선에 따르는 단면도,

도 5는 요크와 자석의 관계를 나타내는 전개 평면도,

도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도,

도 7은 구동 장치의 주요부의 횡단면도,

도 8은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도,

도 9는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 구동 장치의 실시예로서의 렌즈 구동 장치의 구성을 도시하는 분해 사시도,

도 10은 도 9의 렌즈 구동 장치가 조립된 상태를 도시하는 측면도,

도 11은 렌즈 구동 장치의 제1 고정자 유닛을 구성하는 부품을 도시하는 분해 사시도,

도 12는 도 11의 제1 고정자 유닛이 조립된 상태를 도시하는 사시도,

도 13은 렌즈 구동 장치의 제2 고정자 유닛을 구성하는 부품을 도시하는 분해 사시도,

도 14는 도 13의 제2 고정자 유닛이 조립된 상태를 도시하는 사시도,

도 15는 제1 및 제2 고정자 유닛의 제1 및 제2 요크와 자석의 관계를 도시하는 전개 평면도,

도 16은 비교 대상례의 렌즈 구동 장치의 구성을 도시하는 단면도,

도 17은 다른 비교 대상례의 렌즈 구동 장치의 구성을 도시하는 단면도이다.

본 발명은 구동 대상을 전자력에 의해 구동하는 구동 장치 및 그것을 구비하는 광학 기기 및 촬상 장치에 관한 것이다.

종래의 카메라에 있어서의 렌즈의 구동 장치로서는 예컨대, 일본 특허 공개 평11-190815호 공보에 표시되는 소형 원통 형상의 스테핑 모터를 렌즈에 병렬 배치하여, 리드 스크루 등에 의해 렌즈의 구동을 행하는 것이 있다.

또한, 렌즈의 구동 장치로서, 예컨대, 일본 특허 공개 평4-093807호 공보에 표시되는 보이스 코일형(voice coil) 액츄에이터를 이용한 것이 있다. 이 보이스 코일형 액츄에이터는 자석 또는 코일의 한편을 렌즈군을 유지하는 유지 프레임에, 다른쪽을 경통에 각각 고정하여 줌 렌즈를 구동하는 것이다. 이 보이스 코일형 액 츄에이터에 있어서는 코일이 1상으로 제어되어, 위치 센서로 렌즈의 위치를 검출하면서 코일로의 통전이 정상 방향 또는 역방향으로 행해진다. 이에 따라, 원하는 위치에 렌즈가 위치 결정된다.

그러나, 전자의 구동 장치에 있어서는, 리드 스크루에 맞물려 유지되는 암형 나사산 기능의 부재와 리드 스크루 표면과의 미끄럼 접촉에 의해 노이즈가 발생하여, 이 구동 장치를 비디오 카메라 등에 사용하는 경우는 상기 미끄럼 노이즈가 소음으로서 녹음될 가능성이 있다. 또한, 리드 스크루가 변형되면, 그 변형이 상기 암형 나사산 기능의 부재에 전해져, 그 부재에 의해 렌즈가 광축에 직교하는 방향으로 변위되어, 렌즈의 위치 결정의 정밀도가 저하된다.

또한, 전자의 구동 장치를 비디오 카메라의 줌 렌즈의 구동 장치로서 사용한 경우는 줌 렌즈의 구동 속도가 느려서 원하는 촛점 거리를 얻을 수 있는 위치까지 줌 렌즈를 구동하는 데 시간이 걸리며, 그 결과, 속사성(quick shooting performance)이 저하된다.

후자의 구동 장치, 즉, 보이스 코일형 액츄에이터를 사용한 구동 장치는 줌 속도, 정숙성, 렌즈의 위치 결정 정밀도의 측점에서 전자의 구동 장치보다 우수하다. 그러나, 이 구동 장치에 있어서는 사용 환경의 변화나 사용 연도 변화 등에 의해, 구동 가이드 부분의 마찰 계수가 변화된다. 또한, 상정되어 있지 않은 촬영 자세로 촬영을 할 때, 렌즈를 정확한 위치에 위치 결정할 수 없다.

또한, 상정되어 있지 않은 촬영 자세로 카메라를 사용하면, 렌즈를 정확한 위치에 제어할 수 없게 될 뿐만 아니라, 최악의 경우는 진동을 일으켜, 렌즈가 적 정한 위치에 정지되는 것을 방해한다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 렌즈 등의 구동 대상의 구동 속도의 고속화, 구동 대상의 구동시 정숙성의 향상, 구동 대상의 위치 결정의 고정밀화할 수 있는 구동 장치 및 그것을 구비하는 광학 기기 및 촬상 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1의 형태에 따르면, 구동 대상을 구동하는 구동 장치로서, 소정의 축방향으로 연장되고, 외주면을 따라서 나선형으로 연장하는 복수의 자화부(magnetized parts)를 갖는 주상의 자석과, 연자성 재료로 이루어지고, 상기 자석의 대응하는 자화부 중 하나에 대향하도록 배치된 적어도 하나의 자극치(magnetic pole tooth)를 각각 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 요크와, 상기 제1 요크 및 제2 요크를 자화하기 위한 제1 코일과, 상기 제3 요크 및 제4 요크를 자화하기 위한 제2 코일과, 상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 이동 가능하게 지지함과 동시에 구동 대상을 유지하는 유지 부재를 포함하고, 상기 제1 및 제2 코일을 통전시켜 상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 상기 유지 부재를 따라서 이동시키는 것에 의해 상기 구동 대상을 구동하는 구동 장치가 제공된다.

상기 제1 형태의 구성에 따르면, 렌즈 등의 구동 대상의 구동 속도의 고속화, 구동대상의 구동시 정숙성의 향상, 구동 대상의 위치 결정의 고정밀화를 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동 장치는 상기 자석이 상기 소정의 축방향을 중심으 로 회전하는 것을 저지하기 위한 규제 부재를 구비한다.

바람직하게는, 상기 자석은 관통 중공부를 갖는 중공 원통체 형상을 지니고, 상기 유지 부재는 상기 자석의 중공부에 삽입 관통되어 있다.

바람직하게는, 상기 자석은 상기 구동 대상에 고정되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제2 형태에 따르면, 구동 대상을 구동하기 위한 구동 장치로서, 소정의 축방향으로 연장되고, 외주면에 따라서 나선형으로 연장되는 복수의 자화부와 일단을 갖는 주상의 자석과, 상기 자석의 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치된 적어도 하나의 자극치를 각각 갖는, 연자성 재료로 이루어지는 제1, 제2, 제3 및 제4 요크와, 상기 제1 요크 및 제2 요크를 자화하기 위한 제1 코일과, 상기 제3 요크 및 제4 요크를 자화하기 위한 제2 코일과, 상기 자석의 상기 일단이 고정되어 있는 지지판과, 상기 제1, 제2,제3 및 제4 요크와 상기 제l 및 제2의 코일을 일체로 결합하는 결합 부재와, 상기 결합 부재를 상기 소정의 축방향으로 이동 가능하게 지지함과 동시에 구동 대상을 유지하는 유지 부재를 포함하며, 상기 제1 및 제2 코일을 통전시켜 상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 상기 유지 부재를 따라서 이동시키는 것에 의해, 상기 구동 대상을 구동하는 구동 장치가 제공된다.

상기 제2 형태의 구성에 따르면, 렌즈 등의 구동 대상의 구동 속도의 고속화, 구동대상의 구동시 정숙성의 향상, 구동 대상의 위치 결정의 고정밀화를 할 수 있다.

바람직하게는, 상기 구동 장치는 상기 결합 부재가 상기 소정의 축방향을 중심으로 회전하는 것을 저지하기 위한 규제 부재를 구비한다.

바람직하게는, 상기 결합 부재는 상기 구동 대상에 고정되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제3 형태에 따르면, 상술한 구동 장치중 하나를 구비하는 광학 기기가 제공된다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제4 형태에 따르면, 구동 대상을 구동하기 위한 구동 장치로서, 외주면을 따라 나선형으로 연장하는 적어도 하나의 자화부를 지니고, 구동 대상이 고정되는 자석과, 연자성 재료로 형성되고 적어도 하나의 자극치를 갖는 제1 요크와 이 제1 요크를 자화하는 제1 코일을 갖는 제1 고정자 유닛과, 연자성 재료로 형성되고 적어도 하나의 자극치를 갖는 제2 요크와 이 제2 요크를 자화하는 제2 코일을 갖는 제2 고정자 유닛을 포함하며, 상기 자석은 상기 제1 고정자 유닛과 상기 제2 고정자 유닛의 사이에 배치되며, 상기 제1 및 제2 요크의 각 자극치는 상기 자화부에 대향되게 나선형으로 연장하는 구동 장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 구동 장치는 상기 제1 코일이 권취되는 제1 보빈과, 상기 제2 코일이 권취되는 제2 보빈을 더 포함하며, 상기 제1 요크는 상기 제1 보빈에 고정되는 한 쌍의 요크로 구성되며, 상기 제2 요크는 상기 제2 보빈에 고정되는 한 쌍의 요크로 구성된다.

바람직하게는, 상기 구동 대상은 렌즈이며, 상기 구동 장치는 상기 렌즈를 유지하는 렌즈 유지 부재와, 상기 제1 및 제2 고정자 유닛을 고정하는 고정 부재와, 상기 고정 부재에 고정되어, 상기 렌즈 유지 부재를 렌즈의 광축 방향으로 슬 라이드 가능하게 안내하는 가이드 부재와, 상기 고정 부재에 고정됨과 동시에 상기 렌즈 유지 부재에 맞물려, 상기 렌즈 유지 부재의 회전을 방지하는 회전 방지 부재를 더 포함한다.

상기 제4 형태의 구성에 따르면, 상기 자석은 제1 및 제2 고정자 유닛 사이에 배치되며, 제1 및 제2 요크의 각 자극치는 자석의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하는 나선형으로 이루어진다. 또한, 구동 대상으로서 렌즈를 유지하는 렌즈 유지 부재는 광축 방향으로 슬라이드 가능하지만 회전되지 않게 구성된다. 이에 따라, 렌즈 구동시의 구동 시간의 단축, 렌즈 구동시의 정숙성의 향상, 안정되고 정확한 렌즈 위치 결정(정지 위치의 안정성)을 달성할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제5 형태에 따르면, 상술한 구동 장치중 하나를 구비한 촬상 장치가 제공된다.

본 발명의 전술하거나 기타의 목적, 특징 및 장점들은 첨부 도면을 참조로 한 하기의 상세한 설명으로부터 보다 분명해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타낸 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 관해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도, 도 2는 구동 장치의 측면도, 도 3은 구동 장치의 주요부의 종단면도, 도 4는 도 3의 C-C 선에 따르는 단면도, 도 5는 요크와 자석의 관계를 나타내는 전개 평면도이다. 하기의 설명에서, 본 실시 형태의 구동 장치는 카메라의 렌즈를 구동하기 위한 구동 장치로서 사용되고 있는 경우를 가정한다.

구동 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 중공의 원통형 자석(1), 제1 요크(2), 제2 요크(3), 제3 요크(7) 및 제4 요크(8)를 구비한다. 자석(1)은 외주면에 복수의 자화부(1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i, 1j)를 구비한다. 자화부(1a~1j)는 자석(1)의 외주면을 따라 나선형으로 상호 인접하게 배치되고 있다. 자화부(1a~1j)중 자화부(1a, 1c, 1e, 1g, 1i)는 S극으로, 자화부(1b, 1d, 1f, 1h, 1j)는 N극으로 각각 자화된다. 본 실시 형태에 있어서, 자석(1)은 10극의 자화부가 형성되어 있고, 자석(1)의 횡단면에 있어서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 10극의 자화부가 외주면에 N극과 S극으로서 교대로 배열되어 있다. 자화부(자극)의 수는 상기 개수에 한정되지 않음을 이해할 것이다.

자석(1)은 해당 자석의 축선 방향으로 형성된 중공부(1k)(가이드부)를 가지며, 중공부(1k)에는 후술하는 가이드 바아(4)가 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 있다. 이에 따라, 자석(1)은 가이드 바아(4)에 의해 안내되면서, 자석(1)의 축선 방향으로 이동 가능하다.

제1 요크(2)는 연자성 재료로 이루어지며, 나선형의 5개의 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)를 갖는다. 자석(1)의 자화된 극수를 N이라고 하면, 상기 자극치는 기계적인 각도로 4π/N(rad)의 위상 간격, 즉 전기적인 각도로 2π(rad)의 위상 간격으로 배치되고 있고, 자극치의 수는 N/2개이다. 본 실시 형태에 있어서, N= 10이므로, 자극치는 2π/5(rad)의 위상 간격으로 배치되며, 그 자극치의 수는 5가 된다. 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)는 자석(1)의 대응하는 각 자화부중 하나에 대향 하도록 배치되어 있다.

제2 요크(3)는 연자성 재료로 이루어지고, 나선형의 5개의 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)를 갖는다. 제2 요크(3)의 자극치의 수는 제1 요크(2)와 유사하게 결정할 수 있으며, 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)는 자석(1)의 대응하는 각 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)는 각 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)에 대해 기계적인 각도로 2π/N(rad)(전기적인 각도로서는 π(rad)) 만큼 위상 편이되도록 배치되어 있다.

제1 요크(2)와 제2 요크(3)와의 사이에는 제1 보빈(4)이 배치되어 있다. 제1 보빈(4)은 플라스틱과 같은 비전도성 재료로 이루어지며, 제1 보빈(4) 둘레에 리드 와이어로 이루어지는 제1 코일(5)이 권취되어 있다. 제1 코일(5)에 전류가 흐르면, 제1 요크(2)의 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)와 제2 요크(3)의 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)는 각각 소정의 극성을 갖도록 자화된다(magnetized).

제1 요크(2)와 제2 요크(3)는 제1 외부 커버(6)에 고정되어 있다. 제1 외부 커버(6)는 연자성 재료로 구성되어 있다. 제1 외부 커버(6)는 제1 보빈(4) 및 제1 코일(5)을 덮음과 동시에, 제1 요크(2) 및 제2 요크(3)를 상호 자기적으로 연결하여, 제1 요크(2) 및 제2 요크(3)에 대하여 상대적인 위치 결정을 한다.

제1 요크(2), 제2 요크(3), 제1 보빈(4), 제1 코일(5) 및 제1 외부 커버(6)는 제1 고정자부를 구성한다.

제3 요크(7)는 연자성 재료로 이루어지며, 나선형의 5개의 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)를 갖는다. 제3 요크(7)의 자극치의 수는 제1 요크(2)와 유사하게 결 정할 수 있으며, 각 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)는 자석(1)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다.

제4 요크(8)는 연자성 재료로 이루어지며, 나선형의 5개의 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)를 갖는다. 제4 요크(8)의 자극치의 수는 제1 요크(2)와 유사하게 결정할 수 있으며, 각 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)는 자석(1)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)는 각 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)에 대해 기계적인 각도로 2π/N(rad)(전기적인 각도로서는 π(rad)) 만큼 위상 편이되도록 배치되어 있다.

제3 요크(7)와 제4 요크(8)와의 사이에는 제2 보빈(9)이 배치되어 있다. 제2 보빈(9)은 플라스틱과 같은 비전도성 재료로 이루어지며, 제2 보빈(9) 둘레에는 리드 와이어로 이루어지는 제2 코일(10)이 권취되어 있다. 제2 코일(10)에 전류가 흐르면, 제3 요크(7)의 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)와 제4 요크(8)의 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)는 각각 소정의 극성을 갖도록 자화된다.

제3 요크(7)와 제4 요크(8)는 제2 외부 커버(11)에 고정되어 있다. 제2 외부 커버(11)는 연자성 재료로 이루어진다. 제2 외부 커버(11)는 제2 보빈(9) 및 제2 코일(l0)을 덮음과 동시에, 제3 요크(7) 및 제4 요크(8)를 상호 자기적으로 연결하여, 제3 요크(7) 및 제4 요크(8)에 대하여 상대적인 위치 결정을 한다.

제3 요크(7), 제4 요크(8), 제2 보빈(9), 제2 코일(10) 및 제2 외부 커버(11)는 제2 고정자부를 구성한다.

제1 요크(2), 제2 요크(3), 제3 요크(7), 제4 요크(8)와 자석(1)의 자화부 (1a~1j)의 관계를 전개하여 나타내면, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 제1 고정자부와 제2 고정자부는 자석(1)의 자화부의 자화 위상을 기준으로 하여, 기계적인 각도로 π/N(rad)(전기적인 각도로 π/2(rad)), 즉, 본 실시 형태로서는 제1 고정자부와 제2 고정자부가 각각 10개의 자극치(제1 고정자부는 자극치(2a~2e, 3a~3e)를, 또한 제2의 고정자는 자극치(7a~7e, 8a~8e)를 가짐)를 가지기 때문에, 기계적인 각도로 π/10(rad) 만큼 서로 위상 편이되도록 배치된다. 제1 고정자부와 제2 고정자부는 용접 또는 접착 등의 공지의 방법에 의해서 상호 고정되어 있다.

자석(1)에는 렌즈 홀더(12)가 부착되어 있다. 렌즈 홀더(12)는 아암부(12a) 및 홈부(12b)가 설치된다. 렌즈 홀더(12)는 아암부(12a)가 자석(1)에 고착된 상태로 자석(1)에 일체로 구성되어 있다. 렌즈 홀더(12)에는 렌즈(13)가 고정되어 있다.

자석(1)의 중공부(1k)에는 도 3에 도시한 바와 같이 가이드 바아(14)가 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 있고, 자석(1)은 가이드 바아(14)에 이동 가능하게 지지된다. 또한, 가이드 바아(14)는 자석(1)의 축방향 이동을 안내한다. 또한, 렌즈 홀더(12)의 홈부(12b)에는 자석(1)의 그 축을 중심으로 한 회전을 저지하기 위한 진동 방지 가이드 바아(15)가 미끄럼 이동가능하게 결합되어 있다. 보다 구체적으로, 상기 진동 방지 가이드 바아(15)는 렌즈 홀더(12) 및 렌즈(13)가 자석(1)의 축 주위(즉, 가이드 바아(14) 주위)로 회전하는 것을 저지한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 고정자부와 제2 고정자부는 지지판(16)에 고정되어 있다. 지지판(16)에는 렌즈(13)와 동축인 개구부(16a), 구멍(16c), 구멍(16b) 및 아암부(16d)가 설치된다. 개구부(16a)는 렌즈(13)를 통과한 빛을 카메라 본체(도시 생략)측으로 유도하기 위한 개구이다. 아암부(16d)에는 구멍(16c)과 동축상에 배치되어 있는 구멍(16e)이 형성되어 있다. 가이드 바아(14)는 구멍(16c)에 삽입 관통되어, 그 일단이 구멍(16e)에 삽입되어 고정되어 있다. 지지판(16)의 구멍(16b)에는 진동 방지 가이드 바아(15)의 일단이 삽입되어 고정되어 있다.

다음에, 구동 장치의 동작에 관해서 설명을 한다.

도 5에 도시된 상태에서, 제1 요크(2)의 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)가 S극으로, 제2 요크(3)의 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)가 N극으로 각각 자화되도록 제1 코일(5)에 통전을 행하는 것으로 가정한다. 제1 코일(5)로의 통전이 차단되는 동시에 제3 요크(7)의 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)가 N극으로, 제4 요크(8)의 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)가 S극으로 자화되도록 제2 코일(10)에 통전이 행하여지면, 자석(1)에는 도 5의 화살표(A)가 나타내는 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 화살표(A)가 나타내는 방향으로 작용하는 전자력은 자석(1)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분과 자석(1)의 축을 따라 작용하는 성분으로 나누어진다.

진동 방지 가이드 바아(15)에 의해 자석(1)에 고정되어 있는 렌즈 홀더(12)가 가이드 바아(14) 둘레로 회전하는 것이 저지되기 때문에, 화살표(A)가 나타내는 방향으로 발생하는 전자력중 자석을 회전하는 방향으로 작용하는 성분이 자석(1)에 작용하더라도, 자석(1)(렌즈 홀더(12) 및 렌즈(13))은 회전하지 않고, 자석(1)의 축을 따라 동일 방향으로 작용하는 성분에 의해 도 5의 화살표(B)가 도시하는 방향 (즉, 도 2에서는 상측)으로 가이드 바아(14)를 따라 이동된다. 그러면, 자석(1)은 자화부(1i)가 제3 요크(7)의 자극치(7a)와 대향하는 위치에서 정지한다.

그런 다음, 이 상태에서 제2 코일(10)로의 통전이 차단되는 동시에 제1 요크(2)의 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)가 N극으로, 제2 요크(3)의 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)가 S극으로 자화되도록 제l 코일(5)로 통전이 행하여지면, 재차 자석(1)에는 화살표(A)가 도시하는 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 이와 마찬가지로, 화살표(A)가 도시하는 방향으로 발생하는 전자력중 자석(1)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분이 자석(1)에 작용하더라도, 자석(1)은 회전하지 않고, 동일 방향으로 작용하는 성분에 의해 화살표(B)가 도시하는 방향(도 2에서 볼 때 상측)으로 가이드 바아(14)를 따라 이동된다. 그러면, 자석(1)은 자화부(1i)가 제1 요크(2)의 자극치(2a)와 대향하는 위치에서 정지한다.

그런 다음, 이 상태에서 제1 코일(5)로의 통전이 차단되는 동시에 제3 요크(7)의 자극치(7a, 7b, 7c, 7d, 7e)가 S극으로, 제4 요크(8)의 자극치(8a, 8b, 8c, 8d, 8e)가 N극으로 자화되도록 제2 코일(10)로 통전이 행하여지면, 재차 자석(1)에는 화살표(A)가 도시하는 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 마찬가지로, 화살표(A)가 도시하는 방향으로 발생하는 전자력중 자석(1)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분이 자석(1)에 작용하더라도, 자석(1)은 회전하지 않고, 동일 방향으로 작용하는 성분에 의해 화살표(B)가 도시하는 방향으로 가이드 바아(14)를 따라 이동된다. 그러면, 자석(1)은 자화부(1j)가 제3 요크(7)의 자극치(7a)와 대향하는 위치에서 정지한다.

그런 다음, 이 상태에서 제2 코일(10)로의 통전이 차단되는 동시에 제1 요크(2)의 자극치(2a, 2b, 2c, 2d, 2e)가 S극으로, 제2 요크(3)의 자극치(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)가 N극으로 자화되도록 제1 코일(5)로 통전이 행하여지면, 재차 자석(1)에는 화살표(A)가 도시하는 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 마찬가지로, 화살표(A)가 도시하는 방향으로 발생하는 전자력중 자석(1)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분이 자석(1)에 작용하더라도, 자석(1)은 회전하지 않고, 동일 방향으로 작용하는 성분에 의해 화살표(B)가 도시하는 방향으로 가이드 바아(14)를 따라 이동된다. 그러면, 자석(1)은 자화부(1j)가 제1 요크(2)의 자극치(2a)에 대향하는 위치에서 정지한다.

자석(1)을 화살표(B)가 도시하는 방향과 반대 방향으로 이동시키기 위해서는 코일(5, 10)에 대하여 전술한 순서의 역순으로 교대로 통전 또는 통전 해제를 행하기만 하면 된다.

이와 같이, 제1 코일(5)과 제2 코일(10)로의 통전을 순차 전환하여, 제1 요크(2)의 자극치(2a~2e), 제2 요크(3)의 자극치(3a~3e), 제3 요크(7)의 자극치(7a~7e), 제4 요크(8)의 자극치(8a~8e)의 각 극성을 전환하는 것에 따라, 자석(1)(렌즈 홀더(12) 및 렌즈(13))를 가이드 바아(14)를 따라 화살표(B)가 도시하는 방향 또는 그 역방향으로 이동시킬 수 있다.

또한, 제1 코일(5) 및 제2 코일(10)로 인가되는 전류의 크기를 제어함으로써, 제1 및 제2 코일(5,10)에 의해 발생하는 자력의 크기에 따른 위치, 예컨대, 자화부가 자극치중 각 대응하는 자극치에 정확하게 대향하지는 않는 위치에 자석(1) 을 정지시키는 마이크로-스텝 제어를 행하는 것도 가능하다. 이 방식에 따르면, 자석(1)은 2-상의 코일로 서로 끌어 당기는 위치에 안정적으로 유지되어, 종래의 1-상 코일의 보이스 코일형 액츄에이터를 사용한 방식에 비하여, 렌즈(13)를 보다 안정적이고 정확하게 위치 결정하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 제1 코일(5)과 제2 코일(10)로의 통전을 순차 전환하는 것에 의해, 전자력에 의해서 렌즈 홀더(12) 및 렌즈(13)가 광축을 따라 구동된다. 그러므로, 종래의 스테핑 모터에 의해 리드 스크루를 회전시켜 렌즈를 광축을 따라 구동하는 방식으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시 형태의 구동 장치는 미끄럼 소음의 발생 또는 렌즈의 구동 속도가 느린 등의 문제점이 없다. 또한, 본 실시 형태의 구동 장치는 종래의 1-상 코일의 보이스 코일형 액츄에이터를 사용한 방식과 같이 정숙성이 우수하고 또한 고속인 렌즈 구동이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 요크(2)와 제2 요크(3)의 조립 및 제3 요크(7)와 제4 요크(8)의 조립을 용이하게 하기 위해, 중공의 원통형 자석(1)이 사용된다. 각 요크(2,3,7,8)는 자석(1)의 외주면을 따라 나선형으로 연장하는 자극치를 가지고 있기 때문에, 제1 요크(2)와 제2 요크(3)는 자극치의 나선 형상부를 따라 두 요크를 나선형으로 회전시켜 축방향으로 이동시킴으로써 서로 조립을 행할 수 있다. 이는 제1 요크(2)와 제2 요크(3)의 조립을 용이하게 한다. 또한, 제3 요크(7)와 제4 요크(8)의 경우와 마찬가지이다.

또한, 본 실시 형태의 구동 장치를 사용하는 것에 따라, 렌즈를 안정적으로 높은 정밀도로 위치 결정할 수 있음과 동시에, 정숙성에 우수하여 또한 고속인 렌 즈 구동을 행할 수 있는 카메라의 제공이 가능하다.

본 실시 형태에 있어서는 자석(1)의 중공부(1k)가 가이드 바아(14)에 대한 가이드부로서 구성되어 있지만, 이에 한정되지 않으며, 예컨대, 자석(1)과 일체로 이동 가능한 렌즈 홀더(12)에, 가이드 바아(14)가 미끄럼 결합되는 가이드 구멍을 설치하여도 좋다.

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태를 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.

도 6은 제2 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도이고, 도 7은 구동 장치의 주요부의 횡단면도이다.

본 실시 형태는 상기 제1 실시 형태에 대하여, 사각 각기둥, 즉, 사각 횡단면 형상의 자석을 사용한다는 점에서 다르다. 본 실시 형태에 있어서, 상기 제1 실시 형태와 대응하는 부재에 관해서는 동일한 부호를 지정하고, 그 설명을 생략한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태의 구동 장치는 각기둥 형상의 자석(101),제1 요크(102), 제2 요크(103), 제3 요크(107) 및 제4 요크(108)를 구비하며, 각 요크는 사각 판형 형상이다. 자석(101)의 외주면에는 복수의 자화부(1O1a, 101b, 101c, 101d, 101e, 101f, 101g, 101h, 101i, 101j)가 형성되어 있다 상기 자화부(101a~101j)는 자석(101)의 외주면을 따라 나선형으로 상호 인접하도록 연장한다. 자화부(101a~101j)중 자화부(101a, 101c, 101e, 101g, 101i)는 S극으로, 자화부(101b, 101d, 101f, 101h, 101j)는 N극으로 각각 자화되어 있다. 본 실시 형태에서, 자석(101)은 10개의 자화부를 가지고 있으나, 자화부(극)의 수는 10개에 한정되지 않는다.

자석(101)은 해당 자석(101)의 축선 방향으로 연장되고 원형의 횡단면 형상을 갖는 중공부(101k)를 지니고, 중공부(101k)에는 가이드 바아(14)가 미끄럼 이동 가능하게 결합되어 있다. 이에 따라, 자석(101)은 가이드 바아(14)에 의해 안내되면서 그 축을 따라 이동 가능하도록 지지된다.

제1 요크(102)는 연자성 재료로 이루어지고, 나선형의 2개의 자극치(102a, 102b)를 갖는다. 자극치(102a, 102b)는 자석(101)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 자극치(102a, 102b)는 대향하는 자석의 자화부의 극성에 관해 서로 위상이 동일하게 되도록 구성되어 있다.

제2 요크(103)는 연자성 재료로 이루어지고, 나선형의 2개의 자극치(103a, 103b)를 갖는다. 자극치(103a, 103b)는 자석(101)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 자극치(103a, 103b)는 대향하는 자석의 자화부의 극성에 대한 위상이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 자극치(103a, 103b)는 자석(101)의 자화부의 자화 위상을 기준으로 각 자극치(102a, 102b)에 대해 자화 피치(pitch)(S극의 중심과 N극의 중심과의 거리), 즉, 전기적 각도로 π(rad) 만큼 위상 편이되도록 배치된다.

제1 요크(102)와 제2 요크(103)와의 사이에는 제1 보빈(104)이 배치된다. 제1 보빈(104)은 플라스틱과 같은 비전도성 재료로 이루어지며, 제1 보빈(104) 둘레로 리드 와이어로 이루어진 제1 코일(105)이 권취되어 있다. 제1 코일(105)에 전류가 흐르면, 제1 요크(102)의 자극치(102a, 102b)와 제2 요크(103)의 자극치 (103a, 103 b)는 각각 소정의 극성을 갖도록 자화된다.

제1 요크(102)와 제2 요크(103)는 제1 외부 커버(106)에 고정되어 있다. 제1 외부 커버(106)는 연자성 재료로 이루어지며, 제1 보빈(104), 제1 코일(105)을 덮음과 동시에, 제1 요크(102) 및 제2 요크(103)를 서로 자기적으로 연결하여, 제1 요크(102) 및 제2 요크(103)에 대하여 상대적인 위치 결정을 한다.

제1 요크(102), 제2 요크(l03), 제1 보빈(104), 제1 코일(105) 및 제1 외부 커버(106)는 제1 고정자부를 구성한다.

제3 요크(107)는 연자성 재료로 이루어지며, 나선형의 2개의 자극치(107a, 107b)를 갖는다. 자극치(107a, 107b)는 자석(101)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 자극치(107a, 107b)는 대향하는 자석의 자화부의 극성에 대한 위상이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있다.

제4 요크(108)는 연자성 재료로 이루어지며, 나선형의 2개의 자극치(108a, 108b)를 갖는다. 자극치(108a, 108b)는 자석(101)의 각 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 자극치(108a, 108b)는 대향하는 자석의 자화부의 극성에 대해 위상이 서로 동일하게 되도록 구성되어 있다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 자극치(108a, 108b)는 자석(101)의 각 대응하는 자화부중 하나를 기준으로 각 자극치(107a, 107b)에 대해 자화 피치(pitch)(S극의 중심과 N극의 중심과의 거리), 즉, 전기적 각도로 π(rad) 만큼 위상 편이되도록 배치된다.

제3 요크(107)와 제4 요크(108)의 사이에는 제2 보빈(109)이 배치되어 있다. 제2 보빈(109)은 플라스틱과 같은 비전도성 재료로 이루어지며, 제2 보빈(109) 둘 레로 리드 와이어로 이루어지는 제2 코일(110)이 권취되어 있다. 제2 코일(110)에 전류가 흐르면, 제3 요크(107)의 자극치(107a, 107b)와 제4 요크(108)의 자극치(108a, 108b)는 각각 소정의 극성을 갖도록 자화된다.

제3 요크(107)와 제4 요크(108)는 제2 외부 커버(111)에 고정되어 있다. 제2 외부 커버(111)는 연자성 재료로 이루어진다. 제2 외부 커버(111)는 제2 보빈(109), 제2 코일(110)을 덮음과 동시에, 제3 요크(107) 및 제4 요크(108)를 상호 자기적으로 연결하여, 제3 요크(107) 및 제4 요크(108)에 대하여 상대적인 위치 결정을 한다.

제3 요크(107), 제4 요크(108), 제2 보빈(109), 제2 코일(110) 및 제2 외부 커버(111)는 제2 고정자부를 구성한다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제2 고정자부와 제1 고정자부는 자석(101)의 자화부의 자화 위상과 관련하여 전기적 각도로 π/2(rad) 만큼 서로 위상 편이되도록 배치된다.

본 실시 형태에 있어서는 제1 실시의 형태와 마찬가지로, 제1 코일(105) 및 제2 코일(110)을 교대로 통전 및 통전 해제하여, 제1 요크(102)의 각 자극치와 제2 요크(103)의 각 자극치의 극성을 전환함으로써, 자석(101)(렌즈 홀더(12) 및 렌즈(13))을 가이드 바아(14)를 따라 이동시키는 것이 가능하다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 따르면, 도 7에 도시한 바와 같이, 사각 각기둥의 자석(101)이 사용되고 있기 때문에, D 치수(자석(101)의 렌즈(13) 직경 방향 치수)를 작게 할 수 있다. 그러므로, 본 실시 형태의 구동 장치를 예컨대, 카메라의 경통에 내장한 경우, 직경이 작은 경통을 구성하는 것이 가능하게 된다.

다음에, 본 발명의 제3 실시 형태를 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 제3 실시 형태에 따른 구동 장치의 분해 사시도이다.

도 8에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태는 상기 제1 실시 형태에 대하여, 자석(201)이 지지판(216)에 고정되고, 제1 고정자부와 제2 고정자부가 렌즈 홀더(212)에 고정되어 있는 점에서 다르다. 제1 고정자부는 제1 요크(2), 제2 요크(3), 제1 보빈(4), 제1 코일(5) 및 제1 외부 커버(6)로 구성된다. 제2 고정자부는 제3 요크(7), 제4 요크(8), 제2 보빈(9), 제2 코일(10) 및 제2 외부 커버(11)로 구성된다.

자석(201)은 광축에 평행하게 연장하는 원통형의 형상을 지니고, 그 일단은 지지판(216)에 고정되어 있다. 자석(201)의 외주면에는 복수의 자화부(201a, 201b, 201c, 201d, 201e, 201f, 201g, 201h, 201i, 201j)가 형성되어 있다. 자화부(201a~201j)는 자석(201)의 외주면을 따라 나선형으로 상호 인접하도록 연장 배치되고 있다. 자화부(201a~201j)중 자화부(201a, 201c, 201e, 201g, 201i)는 S극으로, 자화부(201b, 201d, 201f, 201h, 201j)는 N극으로 자화되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 자석(201)은 10극의 자화부가 형성되어 있지만, 자화부(극)의 수는 10극에 한정되지 않는다.

지지판(216)에는 자석(201)과 평행하게 연장하는 가이드 바아(214) 및 진동 방지 가이드 바아(215)가 고정되어 있다. 가이드 바아(214)는 후술하는 바와 같이 렌즈 홀더(212)를 광축 방향으로 이동 가능하게 지지한다. 진동 방지 가이드 바아(215)는 후술하는 바와 같이 렌즈 홀더(212)의 광축을 중심으로 한 회전을 저지하 는 것이다.

렌즈 홀더(212)에는 아암부(212a), 가이드부(212c) 및 홈부(212b)가 설치된다. 아암부(212a)에는 상기 제1 및 제2 고정자부가 고정되어 있다. 가이드부(212c)에는 지지판(216)에 고정된 가이드 바아(214)가 미끄럼 이동 가능하게 결합되며, 홈부(212b)에는 진동 방지 가이드 바아(215)가 미끄럼 이동 가능하게 결합된다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 있어서는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지로 제1 코일(5) 및 제2 코일(10)로 교대로 통전되고, 그에 따라 자석(201)과 요크(2, 3, 7, 8) 사이에 전자력이 발생하여, 자석(201)(렌즈 홀더(212) 및 렌즈(13))은 광축 방향으로 가이드 바아(214)를 따라 이동된다.

따라서, 본 실시 형태에 따르면, 상기 제1 실시 형태와 동일한 유익한 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 본 발명의 제4 실시 형태를 도 9 내지 도 17을 참조로 하여 설명한다.

도 9는 본 실시 형태에 따른 구동 장치로서의 렌즈 구동 장치의 구성을 도시하는 분해 사시도이며, 도 10은 조립 상태의 렌즈 구동 장치를 도시하는 측면도이다. 도 11은 제1 고정자 유닛을 구성하는 부품을 도시하는 분해 사시도이며, 도 12는 조립 상태의 제1 고정자 유닛을 도시하는 사시도이다. 도 13은 제2 고정자 유닛을 구성하는 부품을 도시하는 분해 사시도이며, 도 14는 조립 상태의 제2 고정자 유닛을 도시하는 사시도이다. 도 15는 제1 및 제2 고정자 유닛의 제1 및 제2 요크와 자석의 관계를 도시하는 전개 평면도이다.

도 9 내지 도 15의 렌즈 구동 장치는 자석(301)과, 제1 요크(302), 제2 요크(303), 제1 보빈(304) 및 제1 코일(305)로 이루어지는 제1 고정자 유닛과, 제3 요크(306), 제4 요크(307), 제2 보빈(308) 및 제2 코일(309)로 이루어지는 제2 고정자 유닛과, 렌즈 홀더(310) 및 지지판(314)을 포함한다.

자석(301)은 직육면체 형상을 지니고, 외주면에는 복수의 자화부(301a, 301b, 301c, 301d, 301e, 301f, 301g, 301h, 301i, 301j, 301k, 301l, 301m, 301n)가 형성되어 있다. 하기의 설명에서, 자석(301)은 자화부(301a~301n)를 갖는 것으로 설명하지만, 자화부의 개수는 14개(a~n)에 한정되지 않는다. 자화부(301a~301n)는 나선형으로 또한 서로 인접한 상태로 자석(301)의 외주면을 따라 연장 배치된다(도 15 참조). 예컨대, 자화부(301a, 301c, 301e, 301g, 301i, 301k, 301m)는 S극으로 자화되고, 자화부(301b, 301d, 301f, 301h, 301j, 3011,301n)는 N극으로 자화되어 있다. 즉, 자화부(301a~301n)은 교대로 다른 극을 갖도록 자화되어 있다.

제1 요크(302)는 연자성 재료로 형성되어 있고, 자석(301)의 외주면의 나선 형상부의 자화부(301a~301n)중 대응하는 것에 대향하는 나선형 자극치(302a)를 갖추고 있다(도 15 참조). 제1 요크(302)는 후술할 제1 보빈(304)의 공간부에 삽입되어 고정된다. 자극치(302a)는 평판형으로 되어 있고, 자석(301)의 자화부(301a~301n)가 나선형으로 형성되는 방향과 동일한 방향으로 연장한다.

제2 요크(303)는 연자성 재료로 형성되어 있고, 자석(301)의 외주면의 나선 형상부의 자화부(301a~301n)의 대응하는 것에 대향하는 나선형 자극치(303a)를 갖추고 있다(도 15 참조). 제2 요크(303)도 후술할 제1 보빈(304)의 공간부에 삽입되어 고정된다. 자극치(303a)는 평판형으로 되어 있고, 자석(301)의 자화부(301a~301n)가 나선형으로 형성되는 방향과 동일한 방향으로 연장한다.

제1 보빈(304)은 비전도성 재료(예컨대, 플라스틱)로 형성되어 있다. 제1 보빈(304)은 내측에 제1 요크(302) 및 제2 요크(303)의 평판부가 삽입 가능한 공간부를 가진다. 또한, 제1 보빈(304)은 외측에 제1 코일(305)이 권취되는 권취부를 갖는다. 제1 보빈(304)의 공간부에는 제1 요크(302) 및 제2 요크(303)가 각각 역방향으로부터 삽입되어 고정된다(도 11 및 도 12 참조).

제1 코일(305)은 제1 보빈(304)에 권취되는 리드 와이어로 구성되어 있다. 제1 코일(305)에 통전되면, 제1 요크(302)의 자극치(302a)와 제2 요크(303)의 자극치(303a)가 자화되어 각기 소정의 극성을 갖게 된다. 본 실시 형태에서, 제1 요크(302)의 자극치(302a)와 제2 요크(303)의 자극치(303a)는 도 15에 도시한 바와 같이 자석(301)의 자화 피치(P) 만큼 위상 편이되도록 배치되어 있다.

상술한 제1 요크(302), 제2 요크(303), 제1 보빈(304) 및 제1 코일(305)로부터, 제1 고정자 유닛이 구성된다.

제3 요크(306)는 연자성 재료로 형성되어 있고, 자석(301)의 외주면의 나선 형상부의 자화부(301a~301n)중 대응하는 것에 대향하는 나선형 자극치(306a)를 갖추고 있다(도 15 참조). 제3 요크(306)는 후술할 제2 보빈(308)의 공간부에 삽입되어 고정된다. 자극치(306a)는 평판형으로 되어 있고, 자석(301)의 자화부 (301a~301n)가 나선형으로 형성되는 방향과 동일한 방향으로 연장한다.

제4 요크(307)는 연자성 재료로 형성되어 있고, 자석(301)의 외주면의 나선 형상부의 자화부(301a~301n)의 대응하는 것에 대향하는 나선형 자극치(307a)를 갖추고 있다(도 15 참조). 제4 요크(307)도 후술할 제2 보빈(308)의 공간부에 삽입되어 고정된다. 자극치(307a)는 평판형으로 되어 있고, 자석(301)의 자화부(301a~301n)가 나선형으로 형성되는 방향과 동일한 방향으로 연장한다.

제2 보빈(308)은 비전도성 재료(예컨대, 플라스틱)로 형성되어 있다. 제2 보빈(308)은 내측에 제3 요크(306) 및 제4 요크(307)의 평판부가 삽입 가능한 공간부를 가진다. 또한, 제2 보빈(308)은 외측에 제2 코일(309)이 권취되는 권취부를 갖는다. 제2 보빈(308)의 공간부에는 제3 요크(306) 및 제4 요크(307)가 각각 역방향으로부터 삽입되어 고정된다(도 13 및 도 14 참조).

제2 코일(309)은 제2 보빈(308)에 권취되는 리드 와이어로 구성되어 있다. 제2 코일(309)에 통전되면, 제3 요크(306)의 자극치(306a)와 제4 요크(307)의 자극치(307a)가 자화되어 각기 소정의 극성을 갖게 된다. 본 실시 형태에서, 제3 요크(306)의 자극치(306a)와 제4 요크(307)의 자극치(307a)는 도 15에 도시한 바와 같이 자석(301)의 자화 피치(P) 만큼 위상 편이되도록 배치되어 있다.

상술한 제3 요크(306), 제4 요크(307), 제2 보빈(308) 및 제2 코일(309)로부터, 제2 고정자 유닛이 구성된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 제1 고정자 유닛과 제2 고정자 유닛은 자석(301)을 사이에 배치하고 양 고정자 유닛의 자극치(302a, 303a, 306a, 307a)가 자석 (301)에 대향하도록 지지판(314)에 고정된다. 즉, 제1 고정자 유닛과 제2 고정자 유닛의 사이에 자석(301)이 배치된다.

또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1 고정자 유닛과 제2 고정자 유닛의 자극치는 자석(301)의 자화부의 자화 위상을 기준으로서, 전기적인 각도로 90도 만큼 서로 위상 편이되고, 기계적인 위치로서는 P×(2n + 1)/2 만큼 위치 편이되도록 배치되어 있다. 여기서, P는 자화 피치, n은 임의의 정수를 나타낸다. 도 15에서, 자석(301)의 자화부(301a~301n)는 2점 쇄선으로 지시된다.

렌즈 홀더(310)는 렌즈(311)가 끼워질 수 있는 내경부를 갖는 형태로 이루어진 본체, 아암부(310a), 가이드부(310b) 및 홈부(310c)를 갖추고 있다. 아암부(310a)는 렌즈 홀더(310)의 본체부에 대하여 직경방향 외측으로 돌출되어 있다. 아암부(310a)가 자석(301)에 고정되어 있어서, 렌즈 홀더(310)는 자석(301)과 일체로 결합되어 있다. 가이드부(310b)는 렌즈 홀더(310)의 본체부에 대하여 직경 방향 외측으로 돌출되고 축방향으로 연장한다. 가이드부(310b)는 가이드 바아(312)가 미끄럼 가능하게 끼워지는 관통공(310d)을 갖추고 있다.

렌즈(311)는 렌즈 홀더(310)의 본체부의 내경부에 견고하게 끼워지며, 본 실시 형태의 렌즈 구동 장치가 탑재되는 촬상 장치(도시되지 않음)에 의해 촬영에 사용된다.

도 10에 도시된 바와 같이, 가이드 바아(312)는 렌즈 홀더(310)의 가이드부(310b)의 관통공(310d)에 대하여 축방향으로 이동 가능하게 결합됨과 동시에, 그 축방향 일단부가 후술할 지지판(314)의 아암부(314c)에 설치된 구멍(314d)에 견고하게 끼워진다. 가이드 바아(312)는 렌즈 홀더(310)를 광축과 평행한 방향으로 슬라이드 가능하게 안내하기 위한 부재이다.

진동 방지 가이드 바아(313)는 렌즈 홀더(310)의 홈부(310c)에 대하여 미끄럼 이동가능하게 결합됨과 동시에, 그 축방향 일단부가 지지판(314)의 본체부에 설치된 구멍(314b)에 견고하게 끼워진다. 진동 방지 가이드 바아(313)는 가이드 바아(312)를 중심으로 한 렌즈 홀더(310)의 회전을 방지하기 위한 부재이다.

지지판(314)은 본체부가 대략 환형으로 형성되어 있다. 또한, 지지판(314)은 개구부(314a), 구멍(314b), 아암부(314c), 구멍(314d)을 갖추고 있다. 지지판(314)은 도 10에 도시한 바와 같이 제1 고정자 유닛과 제2 고정자 유닛을 고정하고 있다. 개구부(314a)는 렌즈(311)를 투과한 빛을 통과시킨다. 개구부(314a)를 통과한 빛은 소정의 위치에 유도된다. 지지판(314)의 본체부에 설치된 구멍(314b)에는 진동 방지 가이드 바아(313)가 삽입되어 고정된다. 아암부(314c)는 지지판(314)의 본체부로부터 축방향으로 돌출되어 있으며, 렌즈 홀더(310)의 가이드부(310b)가 약간의 간극을 두고 내부에 배치될 수 있도록 하는 반원형 단면부를 갖는다. 아암부(314c)에 설치된 구멍(314d)에는 가이드 바아(312)가 삽입되어 고정된다.

상술한 바와 같이, 가이드 바아(312)는 렌즈 홀더(310)의 가이드부(310b)의 관통공(310d)에 축방향으로 이동 가능하게 결합됨과 동시에, 그 축방향 일단부가 지지판(314)의 구멍(314d)에 견고하게 끼워진다. 이는 렌즈 홀더(310)가 가이드 바아(312)를 통해 지지판(314)에 대하여 광축과 평행한 방향으로 슬라이드 될 수 있도록 한다. 또한, 진동 방지 가이드 바아(313)는 렌즈 홀더(310)의 홈부(310c)에 미끄럼 이동 가능하게 결합됨과 동시에, 그 축방향 일단부가 지지판(314)의 구멍(314b)에 견고하게 끼워진다. 이는 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)가 가이드 바아(312)를 중심으로 회전하지 않고 단지 광축을 따라 이동 가능하게 한다.

다음에, 상기 구성을 갖는 본 실시 형태의 렌즈 구동 장치의 동작에 관해서 도 9 내지 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.

상술한 바와 같이, 자석(301)의 자화부(301a~301n)중 자화부(301a, 301c, 301e, 301g, 301i, 301k, 301m)은 S극으로 자화되고, 자화부(301b, 301d, 301f, 301h, 301j, 301l,301n)은 N극으로 자화되어 있다. 우선, 제3 요크(306)의 자극치(306a)가 S극으로 자화되고, 제4 요크(307)의 자극치(307a)가 N극으로 자화되도록, 제2 코일(309)에 통전하고 있는 상태로 가정한다.

이 상태에서 제2 코일(309)로의 통전을 중지함과 동시에, 제1 요크(302)의 자극치(302a)가 N극으로 자화되고 제2 요크(303)의 자극치(303a)가 S극으로 자화되도록 제1 코일(305)로 통전이 행해진다. 그러면, 자석(301)에는 도 15에 도시한 바와 같이 화살표(A) 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 화살표(A) 방향으로 작용하는 전자력은 자석(301)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분과 자석(301)의 축을 따라 작용하는 성분으로 구성되는 것으로 생각할 수 있다.

상술한 바와 같이, 자석(301)에 고정되어 있는 렌즈 홀더(310)가 진동 방지 가이드 바아(313)에 의해서 가이드 바아(312)를 중심으로 한 회전이 저지되기 때문에, 화살표(A) 방향으로 발생하는 전자력중 자석(301)을 회전하는 방향으로 작용하 는 성분이 자석(301)에 인가되더라도, 자석(301)은 회전하지 않으며, 렌즈 홀더(310), 렌즈(311) 및 자석(301)이 도 15의 화살표(B) 방향으로 작용하는 전자력에 의해 가이드 바아(312)를 따라 이동된다. 자석(301)은 도 15에서 볼 때 상측으로, 즉, 화살표(B) 방향으로 이동되며, 자화부(301i)가 제1 요크(302)의 자극치(302a)에 대향하는 위치에서 정지된다.

그런 다음, 이 상태에서 제1 코일(305)의 통전이 정지됨과 동시에, 제3 요크(306)의 자극치(306a)가 N극으로 자화되고, 제4 요크(307)의 자극치(307a)가 S극으로 자화되도록 제2 코일(309)에 통전이 행해진다. 그러면, 자석(301)에는 다시 화살표(A) 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 이와 마찬가지로, 자석(301)은 화살표(A) 방향으로 발생하는 전자력중 자석(301)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분에 의해서는 회전하지 않으며, 자석(301), 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)는 화살표(B) 방향으로 작용하는 전자력 성분에 의해서 가이드 바아(312)를 따라 이동된다. 자석(301)은 도 15에서 볼 때 상측으로, 즉, 화살표(B) 방향으로 이동되며, 자화부(301a)가 제3 요크(306)의 자극치(306a)에 대향하는 위치에서 정지된다.

그런 다음, 이 상태에서 제2 코일(309)의 통전이 정지됨과 동시에, 제1 요크(302)의 자극치(302a)가 S극으로 자화되고, 제2 요크(303)의 자극치(303a)가 N극으로 자화되도록 제1 코일(305)에 통전이 행해진다. 그러면, 자석(301)에는 다시 화살표(A) 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 이와 마찬가지로, 자석(301)은 화살표(A) 방향으로 발생하는 전자력중 자석(301)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분에 의해서는 회전하지 않으며, 자석(301), 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)는 화살 표(B) 방향으로 작용하는 전자력 성분에 의해서 가이드 바아(312)를 따라 이동된다. 자석(301)은 도 15에서 볼 때 상측으로, 즉, 화살표(B) 방향으로 이동되며, 자화부(301h)가 제1 요크(302)의 자극치(302a)에 대향하는 위치에서 정지된다.

그런 다음, 이 상태에서 제1 코일(305)의 통전이 정지됨과 동시에, 제3 요크(306)의 자극치(306a)가 S극으로 자화되고, 제4 요크(307)의 자극치(307a)가 N극으로 자화되도록 제2 코일(309)에 통전이 행해진다. 그러면, 자석(301)에는 다시 화살표(A) 방향으로 작용하는 전자력이 발생한다. 이와 마찬가지로, 자석(301)은 화살표(A) 방향으로 발생하는 전자력중 자석(301)을 회전하는 방향으로 작용하는 성분에 의해서는 회전하지 않으며, 자석(301), 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)는 화살표(B) 방향으로 작용하는 전자력 성분에 의해서 가이드 바아(312)를 따라 이동된다. 자석(301)은 도 15에서 볼 때 상측으로, 즉, 화살표(B) 방향으로 이동되며, 자화부(301n)가 제3 요크(306)의 자극치(306a)에 대향하는 위치에서 정지된다.

자석(301), 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)를 화살표(B) 방향에 반대 방향으로 구동하기 위해서는 전술한 순서에 역순으로 제1 코일(305) 및 제2 코일(309)에 대해 교대로 통전 및 통전 해제를 행하기만 하면 된다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태로서는 제1 코일(305)과 제2 코일(309)의 통전 상태를 교대로 전환하여, 제1 요크(302)의 자극치(302a), 제2 요크(303)의 자극치(303a), 제3 요크(306)의 자극치(306a), 제4 요크(307)의 자극치(307a)의 극성을 전환함으로써, 자석(301), 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)를 화살표(B) 방향 또는 역방향으로만 구동하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 제1 코일(305)과 제2 코일(309)에 인가되는 전류의 크기를 제어하는 것에 의해, 제1 코일(305)과 제2 코일(309)에 의해 발생되는 자력의 크기에 따른 위치에 자석(301)을 정지시키는 마이크로-스텝 제어도 가능하다. 이 마이크로-스텝 제어에 따르면, 자석(301)은 2-상의 코일로 서로 끌어 당기는 위치에 안정적으로 유지되어, 종래의 1-상 코일의 보이스 코일형 액츄에이터를 사용한 방식과 비교하여, 렌즈(311)가 보다 안정적이고 높은 정밀도로 위치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 스테핑 모터에 의해 리드 스크루를 회전시켜 해당 리드 스크루에 맞물리는 암형 나사부 기능의 부재를 전후 이동시킴으로써 렌즈를 광축에 따라서 구동시키는 방식의 종래의 렌즈 구동 장치는, 리드 스크루와 암 나사부 기능의 부재와의 맞물림에 의해 미끄럼 소음이 발생되고, 또한, 리드 스크루의 피치가 작은 것에 기인하여 렌즈를 원하는 위치로 이동시키는데 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

이것에 대하여, 본 실시 형태에서는 제1 코일(305)과 제2 코일(309)에 교대로 통전 및 통전 해제하여 상태를 순차전환하여 제1 요크 내지 제4 요크(302~307)의 각 자극치(302a~307a)의 극성을 전환함으로써, 렌즈 홀더(310) 및 렌즈(311)를 광축에 따라서 이동시키도록 한다. 이 결과, 정숙성이 우수하고 렌즈(311)의 고속 구동이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서, 제1 요크(302)의 자극치(302a), 제2 요크(303)의 자극치(303a), 제3 요크(306)의 자극치(306a) 및 제4 요크(307)의 자극치(307a) 각 각은 평판형으로 되어 있고, 자석(301)의 외주면의 나선 형상부의 자화부(301a~301n)중 대응하는 것을 따라 연장한다.

여기서, 자석의 자화가 나선형이 아니라, 도 16에 도시한 바와 같이, 자석이 광축에 평행한 방향으로 S극과 N극이 교대로 배열되도록 자화되는 경우를 생각해본다. 도 16에서, 제1 요크는 402로, 제2 요크는 403으로, 상기 요크(402, 403)의 자화를 위한 코일을 405로, 제1 요크(402)의 자화부를 402a로, 제2 요크(403)의 자화부를 403a로 나타낸다. 이 경우, 자화부(402a, 403a)는 서로 이격되어 있어서 이로부터 자기 회로의 자기 저항이 증가되어, 렌즈 구동 장치의 출력이 감소된다.

다른 방안으로, 도 17에 도시한 바와 같이 자화부를 돌출 형상으로 형성하여 자화부 끼리를 가까이 하도록 한 고정자 형상으로 한 경우를 생각한다. 도 17에서, 제1 요크는 502로, 제2 요크는 503으로, 상기 요크의 자화를 위한 코일을 505로, 제1 요크(502)의 자화부를 502a로, 제2 요크(503)의 자화부를 503a로 나타낸다. 이 경우, D 치수(렌즈 구동 장치 폭)가 커져 버린다.

전술한 문제를 해결하기 위해, 본 실시 형태에서는, 자화부(301a~301n)를 나선형으로 하고, 제1 요크(302), 제2 요크(303), 제3 요크(306), 제4 요크(307)의 자극치(302a, 303a, 306a, 307a)를 평판형으로 하여 자석(301)의 외주면상의 나선형 자화부(301a~301n)중 하나의 대응하는 것을 따라 연장하도록 한다. 이로부터 치수(D; 폭)가 감소되고 출력이 증가된 렌즈 구동 장치의 구현이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 자석(301)을 제 1 및 제2 고정자 유닛 사이에 배치하여, 제1 내지 제4 요크(302~307)의 각 자극치(302a~307a)를 자 화부(301a~301n)를 따라 그에 대향하는 나선형으로 형성한다. 또한, 가이드 바아(312)를 렌즈 홀더(310)의 가이드부(310b)에 축방향으로 이동 가능하게 결합하고, 그 일단부를 지지판(314)의 구멍(314d)에 견고하게 고정한다. 진동 방지 가이드 바아(313)를 렌즈 홀더(310)의 홈부(310c)에 미끄럼 이동 가능하게 결합하고, 그 일단부를 지지판(314)의 구멍(314b)에 견고하게 고정한다.

이에 따라, 렌즈(311)의 줌 동작시 줌 동작 시간의 단축, 렌즈(311) 구동시 정숙성의 향상, 안정적이고 정밀도 높은 렌즈(311)의 위치 결정(정지 위치의 안정성)을 달성할 수 있는 렌즈 구동 장치를 제공하는 것이 가능해진다.

상기 각 실시 형태에서는 구동 장치가 렌즈 구동에 사용되는 것으로 예를 들었지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않으며, 안정적이고 정밀도가 높은 위치 결정이 필요한 부품을 구동하는 경우에도 적용 가능하다.

또한, 상기 각 실시 형태에서는 렌즈 홀더의 회전 방지용으로서 진동 방지 가이드 바아를 렌즈 홀더의 홈부에 미끄럼 이동 가능하게 결합시킨 경우를 예를 들었지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않으며, 렌즈 홀더의 회전을 방지하는 기구는 임의의 구조로 하는 것이 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 렌즈 등의 구동 대상의 구동 속도의 고속화, 구동 대상의 구동시 정숙성의 향상, 구동 대상의 위치 결정의 고정밀화할 수 있는 구동 장치 및 그것을 구비하는 광학 기기 및 촬상 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 구동 대상을 구동하는 구동 장치로서,

   소정의 축방향으로 연장되고, 외주면을 따라서 나선형으로 연장하는 복수의 자화부를 갖는 주상의 자석과;

   연자성 재료로 이루어지고, 상기 자석의 대응하는 자화부 중 하나에 대향하도록 배치된 1개 이상의 자극치를 각각 갖는 제1, 제2, 제3 및 제4 요크와;

   상기 제1 요크와 제2 요크와의 사이에 배치되고, 상기 제1 요크 및 제2 요크를 자화하기 위한 제1 코일과;

   상기 제3 요크와 제4 요크와의 사이에 배치되고, 상기 제3 요크 및 제4 요크를 자화하기 위한 제2 코일과;

   상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 이동 가능하게 지지함과 동시에 구동 대상을 유지하는 유지 부재를 포함하고;

   상기 제1 및 제2 코일을 통전시켜 상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 상기 유지 부재를 따라서 이동시키는 것에 의해 상기 구동 대상을 구동시키는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 장치는 상기 자석이 상기 소정의 축방향을 중심으로 회전하는 것을 저지하기 위한 규제 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 자석은 관통 중공부를 갖는 중공 원통체 형상을 지니고, 상기 유지 부재는 상기 자석의 중공부에 삽입 관통되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 자석은 상기 구동 대상에 고정되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
5. 구동 대상을 구동하기 위한 구동 장치로서,

   소정의 축방향으로 연장되고, 외주면에 따라서 나선형으로 연장되는 복수의 자화부와 일단을 갖는 주상의 자석과;

   상기 자석의 대응하는 자화부중 하나에 대향하도록 배치된 1개 이상의 자극치를 각각 갖는, 연자성 재료로 이루어지는 제1, 제2, 제3 및 제4 요크와;

   상기 제1 요크와 제2 요크와의 사이에 배치되고, 상기 제1 요크 및 제2 요크를 자화하기 위한 제1 코일과;

   상기 제3 요크와 제4 요크와의 사이에 배치되고, 상기 제3 요크 및 제4 요크를 자화하기 위한 제2 코일과;

   상기 자석의 상기 일단이 고정되어 있는 지지판과;

   상기 제1, 제2,제3 및 제4 요크와 상기 제l 및 제2의 코일을 일체로 결합하는 결합 부재와;

   상기 결합 부재를 상기 소정의 축방향으로 이동 가능하게 지지함과 동시에 구동 대상을 유지하는 유지 부재를 포함하며;

   상기 제1 및 제2 코일을 통전시켜 상기 자석을 상기 소정의 축방향으로 상기 유지 부재를 따라서 이동시키는 것에 의해, 상기 구동 대상을 구동시키는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 구동 장치는 상기 결합 부재가 상기 소정의 축방향을 중심으로 회전하는 것을 저지하기 위한 규제 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 결합 부재는 상기 구동 대상에 고정되는 것을 특징으로 하는 구동 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 구동 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 기기.
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