特許 5923902 ボイスコイルモータ及び光学機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5923902

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】ボイスコイルモータ及び光学機器

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/18 20060101AFI20160516BHJP

【ＦＩ】

   H02K33/18 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-198405(P2011-198405)

(22)【出願日】2011年9月12日

(65)【公開番号】特開2013-62910(P2013-62910A)

(43)【公開日】2013年4月4日

【審査請求日】2014年2月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100092576

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 久男

(72)【発明者】

【氏名】徳川 智之

【審査官】 高橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０３３９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１９７８１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対向して位置する一対のヨークと、
前記一対のヨークを一方の側縁において連結する連結部と、
前記一対のヨークの対向面の少なくとも一方に配設されたマグネットと、
前記一対のヨークの間に配置されたコイルと、
前記連結部に設けられた開口部に、前記マグネットが配設された前記ヨークの対向面に対して突設され前記マグネットの前記連結部側の面に当接する突起部を有し、前記マグネットの位置を位置決めする位置決め部とを備えること、
を特徴とするボイスコイルモータ。

【請求項2】

請求項１に記載のボイスコイルモータであって、
前記連結部は、前記開口部を挟んだ前記一対のヨークの両端側で前記一対のヨークを連結すること、
を特徴とするボイスコイルモータ。

【請求項3】

請求項１または２のいずれか１項に記載のボイスコイルモータであって、
前記突起部は、前記ヨークと一体に形成されていること、
を特徴とするボイスコイルモータ。

【請求項4】

請求項１〜３に記載のボイスコイルモータを備える光学機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイスコイルモータ及び光学機器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、カメラのブレ補正光学系やズーム光学系等、光学機器における光学要素の移動駆動源として、ボイスコイルモータが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−０３３９５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近時、光学機器等の小型化に伴って、小型で、組み立て作業性が良く、高精度に構成できるボイスコイルモータが求められている。

【0005】

本発明の課題は、小型で、組み立て作業性が良く、高精度に構成できるボイスコイルモータ及び光学機器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

【0007】

本発明の一実施形態は、対向して位置する一対のヨークと、前記一対のヨークを一方の側縁において連結する連結部と、前記一対のヨークの対向面の少なくとも一方に配設されたマグネットと、前記一対のヨークの間に配置されたコイルと、前記連結部に設けられた開口部に、前記マグネットが配設された前記ヨークの対向面に対して突設され前記マグネットの前記連結部側の面に当接する突起部を有し、前記マグネットの位置を位置決めする位置決め部とを備えること、を特徴とするボイスコイルモータである。
また、本発明の一実施形態は、上記ボイスコイルモータを備える光学機器である。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、小型で、組み立て作業性が良く、高精度に構成できるボイスコイルモータ及び光学機器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態であるボイルコイルモータが適用されたカメラの概略図である。

【図2】ボイスコイルモータの外観斜視図である。

【図3】ボイスコイルモータの投影図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は底面図である。

【図4】ボイスコイルモータの断面図であって、（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。

【図5】ボイスコイルモータにおけるヨークの展開図である。

【図6】比較例としてのボイスコイルモータを示す図である。

【図7】比較例としてのボイスコイルモータを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるボイルコイルモータ４０が適用されたカメラ１の概略図である。
なお、図１には、説明と理解を容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸ＯＡを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置（以下、正位置という）において撮影者から見て左側に向かう方向をＸ軸プラス方向、正位置において上側に向かう方向をＹ軸プラス方向、正位置において被写体に向かう方向をＺ軸プラス方向とする。

【0011】

カメラ１は、カメラ本体１０と、当該カメラ本体１０に着脱可能なレンズ鏡筒２０と、によって構成された、いわゆるデジタル一眼レフカメラである。
カメラ本体１０は、撮像素子１１と、レンズ鏡筒２０を含む当該カメラ１全体の動作を制御する図示しない制御部等を備えている。
撮像素子１１は、撮影光学系（カメラ本体１０に装着されたレンズ鏡筒２０）によって結像された被写体像を電気信号に変換する、たとえば、ＣＣＤ等によって構成されている。

【0012】

レンズ鏡筒２０は、撮像光学系を構成する複数のレンズ群Ｌ（図１では、ブレ補正レンズＶＲＬのみを図示）と、ブレ補正ユニット３０を備えている。
ブレ補正ユニット３０は、レンズ鏡筒２０に作用する２方向（Ｙ軸回りのＹａｗ、およびＸ軸回りのＰｉｔｃｈ）のブレを検出する一対のセンサ３１（３１Ｐ，３１Ｙ）と、レンズ群Ｌの１つであるブレ補正レンズ群ＶＲＬを２方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）移動駆動する一対のボイスコイルモータ４０（４０Ｘ，４０Ｙ）とを備えている。このボイスコイルモータ４０に、本発明の一実施形態が適用されている。

【0013】

そして、カメラ１は、図示しないシャッターボタンが押圧操作（レリーズ操作）されると、カメラ本体１０における制御部に制御されて、レンズ鏡筒２０の撮像光学系（レンズ群Ｌ）によって結像された被写体像を撮像素子１１が電気信号に変換し、その画像データをカメラ本体１０が備える図示しないメモリに記録（すなわち撮影）する。この撮影時において、レンズ鏡筒２０のブレ補正ユニット３０は、ブレ補正作用を行う。すなわち、センサ３１が検出したブレ情報に基づいてボイスコイルモータ４０を駆動し、撮像素子１１の結像面における像ブレを低減させるようにブレ補正レンズ群ＶＲＬを光軸ＯＡ（＝Ｚ軸）と略直交する面内で変位させる。

【0014】

つぎに、図２〜図７を参照して、ボイスコイルモータ４０について詳細に説明する。
図２は、ボイスコイルモータ４０の外観斜視図である。図３は、ボイスコイルモータ４０の投影図であって、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は底面図である。図４は、ボイスコイルモータ４０の断面図であって、（ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５は、ボイスコイルモータにおけるヨークの展開図であって、（ａ）は本実施形態に係るヨーク４３の展開図、（ｂ）は変形例の展開図である。図６は、比較例１としてのボイスコイルモータ４０′を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。図７は、比較例２としてのボイスコイルモータ４０″を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその背面図である。

【0015】

ボイスコイルモータ４０は、マグネット４１と、コイル４２と、ヨーク４３と、により構成されている。このボイスコイルモータ４０は、全体形状が略直方体状を呈しており、その長手方向（長軸方向：Ｔ）と直交する一方方向にマグネット４１とコイル４２とがヨーク４３の間に積層状態で配設され（積層方向：Ｓ）、長軸方向：Ｔおよび積層方向：Ｓと直交する方向にコイル４２が移動する（駆動方向：Ｍ）ものである。以下の説明では、図２中に示すように、長軸方向：Ｔを左右、積層方向：Ｓを上下、駆動方向：Ｍを前後とする。

【0016】

マグネット４１は、所定厚さの板状であって、平面形状は矩形に形成されている。マグネット４１は、後述するヨーク４３のマグネットヨーク４３ａに固定され、ヨーク４３を介して図示しないブレ補正ユニット３０（図１参照）の固定フレームに固定される。
コイル４２は、平面形状長円状に巻かれて所定厚さに形成されている。コイル４２は、図４（ａ）に示すように、マグネット４１に対して所定間隔：ｙ′を有して平行に位置し、図示しないが、ブレ補正ユニット３０（図１参照）の可動フレームに連結されている。

【0017】

ヨーク４３は、マグネット４１の背面側に位置するマグネットヨーク４３ａと、コイル４２の外側に位置するコイル側ヨーク４３ｂと、両者を連結する連結側板４３ｃとを備え、鉄等の磁性体材料による所定厚さの板によって形成されている。すなわち、ヨーク４３は、マグネットヨーク４３ａの一方側縁とコイル側ヨーク４３ｂの一方側縁とが、連結側板４３ｃで一体に連結されて、図４に示すように断面形状コ字状（Ｕ字状）に形成されている。これにより、マグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂの対向面間隔：Ｈを高精度に一定化でき、両者の間に配設されるマグネット４１およびコイル４２の間隔を高い精度に規定することが可能となっている。

【0018】

マグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂは、短辺がマグネット４１と略一致すると共に長辺がマグネット４１より所定量長い長方形の平面形状であって、長辺を左右方向とし、その一方の長辺が連結側板４３ｃによって連結され、所定間隔：Ｈを有して平行に位置している。

【0019】

マグネットヨーク４３ａの内面（コイル側ヨーク４３ｂと対向する面）には、マグネット４１が装着されている。マグネット４１におけるヨーク４３の開放側（連結側板４３とは反対の側）の側面は、マグネットヨーク４３ａの側面と一致している。一方、マグネット４１における連結側板４３ｃと対応する側の側面（内側面４１ａ）と、連結側板４３ｃの内面とは、所定の間隔：ｄを有している。この間隔：ｄは、磁気回路の効率の点から高い精度で一定に設定する必要があり、このため、ヨーク４３は、マグネット４１を位置決めする位置決め部５０を備えている。この位置決め部５０については、後に詳述する。

【0020】

コイル４２は、マグネットヨーク４３ａに装着されたマグネット４１の上面と、コイル側ヨーク４３ｂの下面との間に、その長軸方向を左右方向として、両者とそれぞれ所定の間隔：ｙ，ｙ′を有して非接触に配設されている。コイル４２の長軸方向における円弧状の両端は、ヨーク４３の左右両端縁よりそれぞれ外側に突出している。コイル４２の短軸方向における側面と、対向する連結側板４３ｃの内面との間には、コイル４３の移動を許容するために所定の間隔：ｘが設定されている。また、コイル４３の短軸方向における他方の側面は、コイル側ヨーク４３ｂの外側端縁より所定量内側に位置している。

【0021】

上記のように構成されたボイスコイルモータ４０は、コイル４２に通電されると、その通電方向に応じて、フレミングの左手の法則に従ってコイル４２がマグネット４１（ヨーク４３）に対して前後方向に相対移動する。これにより、コイル４２が図示しないブレ補正ユニット３０における可動フレームを移動駆動する。

【0022】

ここで、上記ボイスコイルモータ４０におけるヨーク４３は、前述したように、その連結側板４３ｃの内面とマグネット４１の内側面４１ａとの間隔：ｄを、高い精度に規定するための位置決め部５０を備えている。

【0023】

つぎに、この位置決め部５０について説明する。
位置決め部５０は、ヨーク４３の連結側板４３ｃにおける左右方向略中央部に配設されている。位置決め部５０は、連結側板４３ｃとマグネットヨーク４３ａとの連続部（屈曲部位）に開口形成された縁取り開口部５１の内側に、マグネットヨーク４３ａと面一（同一面で連続する）で所定幅の位置決め基部５２と、この位置決め基部５２の上面（マグネット４１が装着される側の面）に所定高さに突設された位置決め突起５３と、を備えている。

【0024】

このような位置決め部５０を備えるヨーク４３は、ヨーク４３の展開図である図５（ａ）に示すように、マグネットヨーク４３ａを形成するマグネットヨーク板部４３ａ′と、コイル側ヨーク４３ｂを形成するコイル側ヨーク板部４３ｂ′とが、連結側板４３ｃを形成する側板部４３ｃ′を介して繋がった一枚の原板４３′を、プレスによって屈折線：ＢＬＬ，ＢＬＵで折り曲げ加工して形成される。なお、連結側板４３ｃの幅が、マグネットヨーク板部４３ａ′およびコイル側ヨーク板部４３ｂ′に比して僅かに狭いのは、曲げ部位の側方への膨出を考慮したものである。

【0025】

位置決め部５０における位置決め基部５２は、マグネットヨーク板部４３ａ′と側板部４３ｃ′との連続部分（屈折線：ＢＬＬ部分）の左右方向中央に、凹字状の縁取り開口部５１に囲まれて所定幅で形成されている。つまり、位置決め基部５２は、マグネットヨーク板部４３ａ′と連続する部分以外の周囲が全幅：ＷＣの縁取り開口部５１に縁取られて形成されているものである。縁取り開口部５２の左右両側には、それぞれ側板部４３ｃ′が所定幅：ＷＬ，ＷＲで存在する。

【0026】

そして、図５（ａ）に示す展開状態のヨーク４３の原板４３′は、図中２点差線で示す屈折線：ＢＬＬ，ＢＬＵで、それぞれ対向する側に９０°折り曲げられる。マグネットヨーク板部４３ａ′と側板部４３ｃ′の境界（屈折線：ＢＬＬ）では、縁取り開口部５２の左右両側の部位のみが屈折される。これにより、図２および図３（ｂ）に示すように、連結側板４３ｃは、位置決め部５０の左右両側においてはそれぞれ所定幅（ＷＬ，ＷＲ）で連続する。

【0027】

位置決め突起５３は、位置決め基部５２の中央に、下面側から上面側に向けて、プレスによる板厚の略半分〜８割程度の半抜き加工によって突設されている。つまり、位置決め突起５３は、板厚の半分〜８割程度の高さに突設されている。この半抜きプレス加工は、ヨーク４３の折り曲げ加工の前工程において行われる。位置決め突起５３は、マグネット４１の内側面４１ａに当接して位置決めする前側の部位が円弧状に形成されている。

【0028】

上記のように形成された位置決め部５０は、マグネットヨーク４３ａと面一の位置決め基部５２から、位置決め突起５３が突出している。これにより、マグネット４１の内側面４１ａを位置決め突起５３に当接させることで、内側面４１ａと連結側板４３ｃの内面との間を、高い精度で間隔：ｄに設定できる。位置決め突起５３の前側の部位は円弧状に形成されており、内側面４１ａは点で当接し、高い位置決め精度が得られる。

【0029】

上記のような位置決め部５０を備えるヨーク４３では、マグネット４１をその支持面（マグネットヨーク４３ａ）に近い位置で位置決めできる。その結果、位置決め突起５３がコイル４２に干渉してその移動を規制することがなく、全体をコンパクトに構成できる。

【0030】

すなわち、図６に示す比較例１のボイスコイルモータ４０′のように、連結側板４３ｃに半抜きによって位置決め突起４４を形成した場合には、マグネット４１の上面より上側に突出する位置決め突起４４がコイル４２と干渉してその移動を規制するため、コイル４２の移動ストロークｘ′が短くなってしまうか（ｘ＞ｘ′）、または、同一ストロークを得るためには大型化を余儀なくされる。また、マグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂの間隔が小さい（連結側板４３ｃが低い）場合には、位置決め突起４４の形成自体が困難となる。本構成では、このようなことがない。なお、図６におけるボイスコイルモータ４０′の各構成要素には、基本的に本実施形態におけるボイスコイルモータ４０と同符号を付してある。

【0031】

また、本構成では、位置決め部５０は、ヨーク４３の左右方向中央に配設され、その両側に連結側板４３ｃが存在し、広い幅：Ｗでマグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂとを連結している。このため、マグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂとを高い剛性で連結でき、磁気力の作用による精度低下を抑制できる。

【0032】

すなわち、図７に示す比較例２におけるボイスコイルモータ４０″のように、位置決め部５０をヨーク４３の左右両端に配置した場合には、両側の位置決め部５０の間の狭い連結側板４３ｃ（幅：Ｗ′）でマグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂとが連結されることとなる。その結果、連結部（連結側板４３ｃ）の剛性が小さく磁気力が作用するとよじれや変形によって精度低下を来たし、性能の劣化を招来する。本構成では、このような不具合を防ぐことができる。なお、図７におけるボイスコイルモータ４０″の各構成要素には、基本的に本実施形態におけるボイスコイルモータ４０と同符号を付してある。

【0033】

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
（１）ボイスコイルモータ４０におけるヨーク４３は、マグネットヨーク４３ａと面一（同一面で連続する）で所定幅の位置決め基部５２の上面に位置決め突起５３が突設された位置決め部５０を備えている。これにより、マグネット４１をその支持面（マグネットヨーク４３ａ）に近い位置で位置決めできる。その結果、位置決め突起５３がコイル４２に干渉してその移動を規制することがなく、全体をコンパクトに構成できる。

【0034】

（２）位置決め部５０は、ヨーク４３の左右方向中央に配設され、その両側に連結側板４３ｃが存在し、広い全体幅：Ｗでマグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂとを連結している。このため、マグネットヨーク４３ａとコイル側ヨーク４３ｂとを高い剛性で連結でき、磁気力の作用による精度低下を抑制できる。

【0035】

（変形形態）
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
（１）本実施形態は、本発明をコイルが移動駆動されるムービングコイル（ＭＣ）型の片側マグネットタイプのボイスコイルモータに適用したものである。しかし、本発明は、これに限らず、両側マグネットタイプのボイスコイルモータに適用しても良い。その場合、図５（ａ）中二に点鎖線で示すように、位置決め部５０は対称に一対配置される。
また、マグネットが移動駆動されるムービングマグネット型のボイスコイルモータに、本発明を適用しても良いものである。

【0036】

（２）本実施形態における位置決め部５０は、位置決め突起５３を１つ備えたものである。しかし、これに限らず、図５（ｂ）に展開図を示すように、位置決め突起５３を２つとしても良い。
（３）上記実施形態は、本願発明をデジタルカメラにおけるレンズ鏡筒のブレ補正ユニットを駆動するボイスコイルモータに適用した例であるが、本願発明における光学機器は、これに限らず、フィルムを用いるいわゆる銀塩スチルカメラ、ビデオカメラ、撮影機能付きの携帯電話等であっても良い。

【0037】

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

【符号の説明】

【0038】

１：カメラ、１０：カメラ本体、１１：撮像素子、２０：レンズ鏡筒、３０：ブレ補正ユニット、４０：ボイスコイルモータ、４１：マグネット、４１ａ：内側面、４２：コイル、４３：ヨーク、４３ａ：マグネットヨーク、４３ｂ：コイル側ヨーク、４３ｃ：連結側板、５０：位置決め部、５１：縁取り開口部、５２：位置決め基部、５３：位置決め突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】