特許第6631046号(P6631046)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】6631046
(24)【登録日】2019年12月20日
(45)【発行日】2020年1月15日
(54)【発明の名称】駆動装置
(51)【国際特許分類】
   G03B 5/00 20060101AFI20200106BHJP
   G02B 7/04 20060101ALI20200106BHJP
   H02K 33/18 20060101ALI20200106BHJP
【FI】
   G03B5/00 J
   G02B7/04 E
   H02K33/18 B
【請求項の数】13
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2015-120898(P2015-120898)
(22)【出願日】2015年6月16日
(65)【公開番号】特開2017-3933(P2017-3933A)
(43)【公開日】2017年1月5日
【審査請求日】2018年3月2日
(73)【特許権者】
【識別番号】311015207
【氏名又は名称】リコーイメージング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100081433
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 章夫
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 栄一
【審査官】 登丸 久寿
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−145855(JP,A)
【文献】 国際公開第2014/207996(WO,A1)
【文献】 特開2013−160805(JP,A)
【文献】 特開2010−015107(JP,A)
【文献】 特開2008−281660(JP,A)
【文献】 特開平09−090190(JP,A)
【文献】 特開2008−281657(JP,A)
【文献】 特開平10−026779(JP,A)
【文献】 国際公開第2010/084965(WO,A1)
【文献】 特開2013−050499(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2011/0097061(US,A1)
【文献】 特開2014−089357(JP,A)
【文献】 特開2015−055794(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G03B 5/00
G02B 7/04
H02K 33/18
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁石と、この磁石との間に磁界を形成するヨークとを備えるモータ固定部と、光学要素に一体化されて前記磁界内に配設され、通電されたときに所定の方向に移動される駆動コイルを備えるモータ可動部とで構成されるボイスコイルモータで構成される駆動装置であって、前記移動方向に沿った前記ヨークの幅寸法が、前記移動方向に沿った前記磁石及び前記駆動コイルの外形寸法よりも小さいことを特徴とする駆動装置。
【請求項2】
前記駆動コイルを挟んで前記磁石と反対側に配設されたヨーク(コイル側ヨーク)の幅寸法が前記磁石及び前記駆動コイルの外形寸法よりも小さくされている請求項1に記載の駆動装置。
【請求項3】
前記駆動コイルは俵形、長円形ないしは矩形に形成され、前記移動方向に向けて並列された巻線部の当該移動方向に沿った外法寸法が外形寸法である請求項に記載の駆動装置。
【請求項4】
前記コイル側ヨークの幅寸法は前記駆動コイルの外形寸法に対して80〜90%程度である請求項に記載の駆動装置。
【請求項5】
前記コイル側ヨークは、前記移動方向の中央領域の厚み寸法がその両側領域の厚み寸法よりも大きくされている請求項に記載の駆動装置。
【請求項6】
前記中央領域は前記駆動コイルの前記移動方向の内法寸法以下の領域である請求項5に記載の駆動装置。
【請求項7】
前記磁石は前記駆動コイルの前記巻線部に対向配置される対をなす永久磁石で構成され、これら永久磁石は前記コイル側ヨークと前記駆動コイルを挟んで対向配置されたヨーク(磁石側ヨーク)に支持されている請求項3ないし6のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項8】
前記コイル側ヨークは枠状をした板状部材で形成され、その枠部が前記ボイスコイルモータのコイル側ヨークとして構成されている請求項2ないし7のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項9】
前記コイル側ヨークは板状部材で構成されており、前記移動方向の少なくとも一方に当該コイル側ヨークの幅寸法を規定するための開口窓が開設されている請求項2ないし7のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項10】
前記駆動コイルを光学機器の光軸と直交する面上でX方向とY方向に移動させるX駆動ボイスコイルモータとY駆動ボイスコイルモータを備えており、前記コイル側ヨークは前記X駆動ボイスコイルモータと前記Y駆動ボイスコイルモータの共通したコイル側ヨークとして構成されている請求項2ないし9のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項11】
前記光学機器は撮像装置であり、前記光学要素は撮像素子又は撮像レンズであり、撮像装置の手振れ防止装置の駆動装置として構成されている請求項10に記載の駆動装置。
【請求項12】
永久磁石と、この永久磁石を支持する磁石側ヨークと、前記永久磁石および前記磁石側ヨークとの間に磁界を形成するコイル側ヨークと、前記永久磁石及び前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとの間に配設された可動支持体と、前記可動支持体に支持されて、前記永久磁石及び前記磁石側ヨークと前記コイル側ヨークとで形成される磁界内に配置される駆動コイルを備え、前記駆動コイルに通電したときに当該駆動コイルおよび前記可動支持体を前記磁界内で移動させるボイスコイルモータとして構成される光学機器の駆動装置であって、前記移動方向に沿った前記コイル側ヨークの幅寸法が、前記移動方向に沿った前記永久磁石及び前記駆動コイルの外形寸法よりも小さいことを特徴とする駆動装置。
【請求項13】
前記ボイスコイルモータは、前記駆動コイルおよび前記可動支持体をY方向に移動させるY駆動ボイスコイルモータと、前記駆動コイルおよび前記可動支持体をX方向に移動させるX駆動ボイスコイルモータを備えており、前記駆動コイルおよび前記可動支持体はY方向およびX方向に独立してあるいは同時に移動制御される構成である請求項12に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はデジタルカメラ等の光学機器に設けられた光学要素を移動制御する駆動装置として用いて好適な駆動装置に関し、特にボイスコイルモータ(VCM)を駆動源とする駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
光学機器、なかでもデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、手振れ撮像による画像品質の低下を防止するために、手振れの発生時に撮像素子あるいはレンズを光軸方向と直交する平面上で移動させる手振れ防止機構を設けたものがある。このような手振れ防止機構では、撮像素子あるいはレンズを移動制御する際の駆動源としてボイスコイルモータ(VCM)が用いられる。例えば、特許文献1,2,3はいずれも永久磁石とコイルとで構成されるVCMによってレンズや撮像素子を光軸方向と直交する方向に移動制御する技術が提案されている。
【0003】
特許文献1,2,3のうち、特許文献1のVCMは、コイルを固定部とし、永久磁石を可動部とした構成である。このため、可動部の永久磁石は固定部のコイルよりも高重量となり、可動側の移動制御、すなわちレンズや撮像素子を微細かつ高速に移動制御することが難しい。これに対し特許文献2,3のVCMは、永久磁石を固定部とし、コイルを可動部としているので、可動部を軽量化でき、レンズや撮像素子を微細かつ高速に移動制御する上で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−26779号公報
【特許文献2】国際公開2010−84965号公報
【特許文献3】特開2013−50499号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明者が、特許文献2,3のような永久磁石を固定部とし、コイルを可動部としたVCMを作製し、これをカメラの手振れ防止装置の駆動装置に適用したところ、VCMの駆動時に可動部を移動制御したときに、移動方向の移動力(推力とも称する)の変動があり、安定した移動制御に支障があることが判明した。また、VCMの駆動時に発生する駆動音が比較的に高く、この駆動音がカメラの外部からも雑音として聴音されることが判明した。
【0006】
これら駆動音と移動力の変動について種々の実験を行なったところ、固定部を構成している永久磁石およびヨークにより生成される磁界の強度が一部において不均一になり、コイルの推力がこの不均一な部位において変動されることが要因の一つであると推測した。また、コイルに生じる推力としてのローレンツ力(フレミングの左手の法則による電磁力)の一部が、コイルの移動方向に沿った平面である移動面から外れた方向に生じること、すなわちここでは面外力と称する推力も要因の一つであると推測した。
【0007】
本発明の目的は、駆動音と移動力の変動が磁界の不均一により発生する面外力が要因であるとの考察に基づいて、可動部としてのコイルの移動制御を安定に行い、かつ駆動時の駆動音を抑制することを可能にしたVCMを駆動源とする駆動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の駆動装置は、磁石と、この磁石との間に磁界を形成するヨークとを備えるモータ固定部と、光学要素に一体化されて磁界内に配設され、通電されたときに所定の方向に移動される駆動コイルを備えるモータ可動部とで構成されるVCMで構成されており、前記移動方向に沿ったヨークの幅寸法が、磁石及び駆動コイルの移動方向に沿った外形寸法よりも小さいことを特徴とする。
【0009】
本発明においては、駆動コイルを挟んで磁石と反対側に配設されたヨーク(コイル側ヨーク)の幅寸法が駆動コイルの外形寸法よりも小さくされる。ここで、駆動コイルは俵型ないしは長円型に形成されており、移動方向に向けて並列された巻線部の当該移動方向に沿った外法寸法が外形寸法である。
【0010】
本発明において、コイル側ヨークの幅寸法は駆動コイルの外形寸法に対して80〜90%程度であることが好ましい。また、コイル側ヨークは、移動方向の中央領域の厚み寸法がその両側領域の厚み寸法よりも大きくされていてもよい。この中央領域は駆動コイルの移動方向の内法寸法以下の領域である。さらに、コイル側ヨークは枠状をした板状部材で形成され、その枠部がコイル側ヨークとして構成される。あるいはコイル側ヨークは板状部材で構成されており、移動方向の少なくとも一方に当該コイル側ヨークの幅寸法を規定するための開口窓が開設される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、磁石とヨークとで形成される磁界強度を、駆動コイルの移動領域にわたって均一にし、コイルの移動制御を安定なものとする。また、コイルの移動面を外れた面外力を抑制し、VCMの駆動音を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明を手振れ防止装置に適用した実施形態の概念構成を示す概略斜視図。
図2】手振れ防止装置の前面図、平面図、後面図。
図3】手振れ防止装置を後面側から見た部分概略斜視図。
図4】X駆動VCMの拡大平面図と拡大後面図。
図5】VCMにおける磁界(磁力線)を説明する模式図。
図6】VCMの移動力、移動量に対する面外力比の測定図。
図7】ヨーク寸法に対する面外力比の測定図。
図8】コイル側ヨークの変形例の後面図。
図9】他の実施形態の平面図と後面図と一部の拡大断面図。
図10】他の実施形態のVCMの移動力、移動量に対する面外力比の測定図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の駆動装置をスチルカメラやムービーカメラ(ビデオカメラ)のカメラCAM内に内装される撮像素子ISの手振れ防止装置SRに適用した実施形態の概略斜視図である。この手振れ防止装置SRは、撮像時にカメラに発生する手振れ等によってカメラが振動されたときに、この振動を相殺するように撮像素子ISをカメラレンズ系のレンズ光軸Oxと垂直な平面上でX方向とY方向に移動制御させる構成とされている。ここで、X方向とY方向はそれぞれカメラを通常の姿勢に保持したときに前面方向から見たときの水平方向と鉛直方向である。これらX方向とY方向の移動制御は、それぞれ独立して、あるいは同時に行なうことが可能であり、これらX方向とY方向の移動制御を行なうための駆動源としてVCM(ボイスコイルモータ)が適用されている。
【0014】
図2(a)は前記手振れ防止装置SRをカメラ前方から見たときの前面図であり、図2(b)と(c)はその平面図と後面図である。また、図3は後面側から見た部分分解概略斜視図である。前記撮像素子ISは、CCDあるいはCMOS等の半導体撮像素子で構成されており、その撮像面をカメラの前方に向け、かつレンズ光軸Oxと垂直な立面方向に向けた状態で可動支持体1に支持されている。この可動支持体1は上下の各辺部がX方向に延長され、左右の各辺部がY方向に延長された矩形の平板状に形成されている。前記撮像素子ISはこの可動支持体1の前面のほぼ中央に配置され、当該可動支持体1に一体化された状態に支持されている。
【0015】
前記可動支持体1をレンズ光軸Oxの方向に挟んだ前後位置、すなわち前記可動支持体1の前面と後面に対してそれぞれ微細な間隙をおいて対向された位置には、強磁性体材料の板材で形成された一対のヨーク2,3が配設されている。これらのヨーク2,3について、便宜的に可動支持体1の前面に対向されているヨーク2を磁石側ヨークと称し、可動支持体1の後面に対向されているヨーク3をコイル側ヨークと称する。これら磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3は、前記可動支持体1の周縁部に沿って延長された上下、左右の各枠部を有する矩形枠状に形成されており、それぞれ前記カメラCAMの内部に固定支持されている。
【0016】
その上で、図には表れないが、前記両ヨーク2,3にはそれぞれ前記可動支持体1に対向する側の面の複数箇所に転動ボールを配設したベアリング機構が設けられている。前記磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3の複数のベアリング機構は、それぞれ同数でかつレンズ光軸Oxの方向に対向配置されている。そして、各ヨーク2,3の各ベアリング機構の各転動ボールは、前記可動支持体1をレンズ光軸Oxの方向に挟持するように、当該可動支持体1の前面と後面にそれぞれ当接されている。これにより、可動支持体1は両ヨーク2,3によりレンズ光軸方向に挟持された状態で、かつ転動ボールの転動によって両ヨーク2,3に対してY方向およびX方向に移動することが可能とされている。
【0017】
前記磁石側ヨーク2は前記撮像素子ISの撮像面を開放する開口窓21が開口されるとともに、その後面、すなわち前記可動支持体1に対向する側の面には、前記開口窓21の左右と下側に4組の永久磁石対22,23が配設され、かつ可動支持体1に支持されている。ここでは、2組の永久磁石対22はY駆動永久磁石対であり、前記磁石側ヨーク2の下枠部にX方向に所要の間隔で並んで配設されている。他の2組の永久磁石対23はX駆動永久磁石対であり、前記磁石側ヨーク2の左右の各枠部にそれぞれ1対ずつ配設されている。
【0018】
前記Y駆動永久磁石対22および前記X駆動永久磁石対23は、それぞれ細長い矩形小片状をした永久磁石で構成されており、各永久磁石はそれぞれの長辺が互いに微小の間隔をもって並列状態に配置されている。すなわち、前記Y駆動永久磁石対22は各永久磁石の長辺がX方向に向けられた状態で並列配置されている。また、前記X駆動永久磁石23は各永久磁石の長辺がY方向に向けられた状態で並列配置されている。
【0019】
一方、前記可動支持体1には、前記4つの永久磁石対22,23に対してレンズ光軸Oxに対向位置された駆動コイル12,13が配設され、当該可動支持体1に一体化されている。これら4つの駆動コイ12,13は前後方向の寸法(厚み寸法)が小さく、前後方向から見たときに俵形、長円形あるいは角がとれた矩形等となるように導線が巻回されたコイル、ここでは長円形のコイルで構成されており、前記可動支持体1の前記撮像素子ISの下側位置と左右位置にそれぞれ貫通された開口11内に厚み方向に埋設されるような状態で配設されている。
【0020】
これら4つの駆動コイルについて、前記Y駆動永久磁石対22に対向配置された2つの駆動コイル12をY駆動コイルと称し、前記X駆動永久磁石対23に対向配置された他の2つの駆動コイル13をX駆動コイルと称する。
【0021】
前記Y駆動コイル12は長円形の長軸がX方向に向けられている。したがって、後述するようにY駆動コイル12が移動されるY方向について見れば、Y駆動コイル12はY方向に離間されている2つの長辺部はそれぞれY駆動永久磁石対22の各永久磁石のY方向の領域内に位置されている。同様に、前記X駆動コイル13は長円形の長軸がY方向に向けられている。したがって、X駆動コイル13が移動されるX方向について見れば、X駆動コイル13はX方向に離間されている2つの長辺部はそれぞれが対向配置されているX駆動永久磁石対23の各永久磁石のX方向の領域内に位置されている。
【0022】
前記コイル側ヨーク3は前記可動支持体1の後面に微小間隔で対向配置された矩形枠状の板部材として形成されている。そして、中央の開口31を囲む枠部のうち、下枠部32と左右枠部33は所定の幅寸法に形成され、これら下枠部32と左右枠部33は前記Y駆動コイル12と前記X駆動コイル13に対向配置されている。前記下枠部32のY方向の幅寸法と、前記左右枠部33のX方向の幅寸法はそれぞれ所定の幅寸法に形成されており、ここでは下枠部32と左右枠部33の各幅寸法は等しい幅寸法に形成されている。
【0023】
以上の構成により、Y駆動永久磁石対22と、これに対向配置されたY駆動コイル12は、磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3と共にY方向に推力(移動力)を生成するY駆動VCM4Yが構成される。すなわち、Y駆動永久磁石対22、磁石側ヨーク2、コイル側ヨーク3の下枠部32はY駆動VCM4Yの固定部として構成され、Y駆動コイル12はY方向に移動されるY駆動VCM4Yの可動部として構成される。
【0024】
同様に、X駆動永久磁石対23と、これに対向配置されたX駆動コイル13は、磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3と共にX方向に推力(移動力)を生成するX駆動VCM4Xが構成される。すなわち、X駆動永久磁石対23、磁石側ヨーク2、コイル側ヨーク3の左右枠部33はX駆動VCM4Xの固定部として構成され、X駆動コイル13はX方向に移動されるX駆動VCM4Xの可動部として構成される。
【0025】
前記Y駆動VCM4Yと前記X駆動VCM4Xの詳細を、図4を参照して説明する。図4(a),(b)は、1つのX駆動VCM4Xの平面構成と後面構成を拡大して模式的に示す図である。前記X駆動永久磁石対23では、対をなす2つの永久磁石23a,23bの磁極面が互いに反対方向に向けられており、一方の永久磁石23aはS極が前記磁石側ヨーク2に接した状態で固定され、N極が後方に向けられている。他方の永久磁石23bはN極が前記磁石側ヨークに接した状態で固定され、S極が前方に向けられている。
【0026】
このように構成されていることにより、X駆動VCM4Xでは、永久磁石対23の一方の永久磁石23a−磁石側ヨーク2−他方の永久磁石23b−前記コイル側ヨーク3の左右枠部33−一方の永久磁石23aのループの磁気回路が構成される。なお、図示は省略するが、Y駆動VCM4Yでは、Y駆動永久磁石対23の上側の永久磁石22−磁石側ヨーク2−下側の永久磁石22−コイル側ヨーク3の下枠部32−上側の永久磁石22のループの磁気回路が形成される。
【0027】
したがって、各VCMでは、形成された磁気回路により、永久磁石対22,23とコイル側ヨーク32,33との微小間隔内に、レンズ光軸Oxに沿った前後方向に向けられ、かつ互いに方向が異なる磁界(磁場)が形成される。すなわち、図4(a)のX駆動永久磁石対23においては、互いに方向が反対の磁界がX方向に並んで形成されることになる。
【0028】
さらに、図4(a),(b)に例示しているように、X駆動VCM4Xにおいては、X駆動永久磁石対23に対向配置されるコイル側ヨーク3の左右枠部33の幅寸法、すなわちX駆動コイル13が移動する方向であるX方向の幅寸法Wyは、当該X駆動コイル13のX方向の外法寸法である外形寸法Wcよりも小さい寸法に形成されている。同様に、図示は省略するが、Y駆動VCM4Yにおいても、Y駆動永久磁石対22に対向配置されるコイル側ヨーク3の下枠部32のY方向の幅寸法、すなわちY駆動コイル12が移動する方向であるY方向の幅寸法は、当該Y駆動コイル12のY方向の外法寸法、すなわち外形寸法よりも小さい寸法に形成されている。
【0029】
このように構成された手振れ防止装置SRでは、X駆動VCM4Xにおいては、前記したようにX駆動永久磁石対23は磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3の左右枠部33との間にレンズ光軸方向の磁界を形成する。そして、この磁界内に位置されているX駆動コイル13に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、当該磁界とX駆動コイル13を流れる電流によるローレンツ力が発生し、X駆動コイル13はX方向に移動される。X駆動コイル13に通流する電流の向きを反転制御することにより、X駆動コイル13は反対方向に移動される。したがって、X駆動コイル13を支持している可動支持体1は、X駆動コイル13と一体にX方向に移動制御され、これに支持されている撮像素子ISがX方向に移動制御されることになる。
【0030】
Y駆動VCM4Yにおいても同様であり、Y駆動永久磁石対22は磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3の下枠部32との間にレンズ光軸方向の磁界を形成する。そして、この磁界内に位置されているY駆動コイル12に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、当該磁界とY駆動コイル12を流れる電流によるローレンツ力が発生し、Y駆動コイル12はY方向に移動される。Y駆動コイル12に通流する電流の向きを反転制御することにより、Y駆動コイル12は反対方向に移動される。したがって、Y駆動コイル12を支持している可動支持体1は、Y駆動コイル12と一体にY方向に移動制御され、支持されている撮像素子ISはY方向に移動制御されることになる。
【0031】
したがって、カメラCAMでの撮像時に手振れが生じると、この手振れによる振動を検出するセンサーの出力に基づいてカメラ制御回路部(いずれも図示せず)は、当該手振れ振動を相殺する制御信号を生成し、Y駆動VCM4YとX駆動VCM4Xに通流する電流を制御する。Y駆動VCM4Yでは、制御された電流をY駆動コイル12に通流することで可動支持体1をY方向に移動制御し、X駆動VCM4Xでは、制御された電流をX駆動コイル13に通流することで可動支持体1をX方向に移動制御する。以上により、可動支持体1は手振れ振動を相殺するY方向およびX方向に移動制御され、可動支持体1に支持されている撮像素子ISもこれに追従してY方向およびX方向に移動制御され、撮像素子ISで撮像する画像の手振れが防止される。
【0032】
このようなY駆動VCMとX駆動VCMにおける駆動に際し、各VCM4Y,4Xの固定部を構成している永久磁石対22,23と磁石側ヨーク2とコイル側ヨーク3により生成される磁界強度が一部において不均一であると、VCM4X,4Yの可動部を構成している駆動コイル12,13の推力に変動が生じる。また、駆動コイル12,13に生じる推力の一部が、駆動コイ12,13の移動面、ここではレンズ光軸Oxに垂直な平面から外れた方向に生じる面外力が生じる。その結果、可動支持体1の移動制御の安定性が損なわれ、あるいは比較的に大きな駆動音が発生することは前記したとおりである。
【0033】
図5は前記X駆動VCM4Yの動作を説明するための概念構成図であり、図5(a)は本実施形態を示し、図5(b)は参照例を示している。図5(b)の参照例では、コイル側ヨーク3の左右枠部33のX方向の幅寸法、すなわちX駆動コイル13が移動する方向のコイル側ヨークの幅寸法Wy1は、同方向に沿った駆動コイル13の外形寸法Wcよりも大きい。そのため、X駆動永久磁石対23とコイル側ヨーク3との間に生じる磁界の磁力線は、同図に破線で示すように、大部分は両者が対向する方向であるレンズ光軸方向に向けられるが、X駆動永久磁石対23の端部とコイル側ヨーク3の端部とを結ぶ端部領域において磁力線が集中し、磁界強度が高い状態となる。また、この端部領域では磁力線がレンズ光軸方向に対して小さな曲率半径で湾曲した状態となる。
【0034】
したがって、X駆動VCM4Xが駆動されて、X駆動コイル13がX方向に移動され、磁界の端部領域に接近されてくると、端部領域での湾曲した磁力線によってX駆動コイル13に発生する電磁力はX方向に対して傾いた方向に発生する。これにより、X駆動コイル13には電磁力のX方向の分力と、レンズ光軸方向の分力が作用するようになる。X方向の分力はX駆動コイル13をX方向に移動させるのに寄与される。一方、レンズ光軸方向の分力はX駆動コイル13の移動面から外れた方向に作用する面外力となり、X駆動コイル13をレンズ光軸方向に変位させるように作用する。したがって、X駆動コイル13を支持している可動支持体1は、当該面外力によってX方向の移動制御の安定性が損なわれる。また、この面外力によって可動支持体1はX方向の移動に伴ってレンズ光軸方向、すなわち板厚み方向に微細に振動されることになり比較的に大きな駆動音が発生することになる。
【0035】
これに対して、図5(a)の実施形態では、コイル側ヨーク3のX方向の幅寸法、すなわちX駆動コイルが移動する方向のコイル側ヨークの幅寸法Wyは、同方向に沿った駆動コイル13の外形寸法Wcよりも小さくされている。そのため、X駆動永久磁石対23とコイル側ヨーク3との間に生じる磁界の磁力線のうち、特にX駆動永久磁石対23の端部とコイル側ヨーク3の端部領域の磁界の磁力線は、同図に破線で示すように、大きな曲率半径で湾曲される磁力線となる。すなわち、端部領域での磁力線は概ねレンズ光軸に沿った方向となる。また、この端部領域ではX駆動永久磁石対23とコイル側ヨーク3との間の磁力線が増加することは少なく、端部領域の磁界強度が高くなることは少ない。
【0036】
したがって、X駆動VCM4Xが駆動されて、X駆動コイル13がX方向に移動され、磁界の端部領域に接近されたときでも、X駆動コイル13に発生する電磁力は殆どがX方向に向けられる。これにより、X駆動コイル13に発生した電磁力におけるレンズ光軸方向の分力、すなわち面外力が生じることは極めて小さく、X駆動コイル13をレンズ光軸方向に変位させるように作用することはない。したがって、X駆動コイル13を支持している可動支持体1におけるX方向の移動制御の安定性が確保される。また、可動支持体1がX方向に移動されるときに板厚み方向に微細に振動されることになく、可動支持体の駆動音が発生することもない。
【0037】
因みに、図6(a)は、コイル側ヨーク3の幅寸法WyとX駆動コイル13の外形寸法Wcとの寸法差を相違させたX駆動VCMとしてm1〜m5を形成し、それぞれにおけるX方向の移動力を測定したものである。m1はコイル側ヨークの幅寸法がX駆動コイルの外形寸法よりも大きい寸法差D(図4(b)における、D=Wy−Wc)が4mm、m2は寸法差Dが1mmである。m3はコイル側ヨークの幅寸法がX駆動コイルの外形寸法と同じで寸法差Dは0である。m4はコイル側ヨークの幅寸法がX駆動コイルの外形寸法よりも小さく、寸法差Dは−1mmであり、m5は寸法差Dは−3mmである。この図6(a)のように、X駆動コイルをX方向に移動させた場合におけるX方向の移動力については、m1〜m5において目立った差は生じていない。
【0038】
一方、X方向の移動力と面外力との比(面外力/移動力:以下、面外力比と称する)を測定すると、図6(b)に示すように、X駆動コイルをX方向に移動させたときの面外力比は、m1において顕著であり、m2からm4になるのにしたがって面外力比は低減される。しかし、m5では逆に面外力比は増加に転じている。
【0039】
そこで、図6(b)から、X駆動コイル13の所定のX方向の移動位置における面外力比のみを抽出し、これを寸法差について求めると、図7に示す特性が得られた。これから、寸法差Dが−1mmのときに面外力比が最小になることが分かる。また、寸法差Dが−1mmからプラス側又はマイナス側のいずれの方向に変化しても面外力比は緩やかに増加して行くが、好適な面外力比を得るためには寸法差が−1〜−2mmの範囲であることが好ましいことが分かる。
【0040】
この寸法差Dを、X駆動コイル13の外形寸法に対比させて、当該外形寸法に対する割合として計算すると、この実施形態のX駆動コイル13の外形寸法は10mmであるので、寸法差の−1〜−2mmはX駆動コイルの外形寸法の10〜20%となる。したがって、コイル側ヨーク3のX方向の幅寸法をX駆動コイル13のX方向の外形寸法よりも10〜20%程度小さくすることにより面外力比を低減できることが分かる。換言すれば、この実施形態ではコイル側ヨーク3の左右枠部33の幅寸法をX駆動コイル13の外形寸法の80〜90%程度の長さにすることが好ましい。
【0041】
以上の説明はX駆動VCM4Xについて説明したが、Y駆動VCM4Yについても同様である。したがって、Y駆動VCM4Yにおいても、コイル側ヨーク3の幅寸法、すなわち下枠部32のY方向の幅寸法をY駆動コイル12のY方向の外形寸法よりも小さくすることにより、面外力比を低減することができる。例えば、コイル側ヨーク3の下枠部32のY方向の幅寸法をY駆動コイル12のY方向の外形寸法の80〜90%の寸法にすることにより、面外力比を顕著に低減することができる。
【0042】
ここで本発明においては、X,Yの各駆動VCM4X,4Yにおけるコイル側ヨーク3の幅寸法を駆動コイルの外形寸法よりも小さくすれば良く、コイル側ヨーク3の全体として各駆動VCMのモータ動作に直接影響を及ぼさない領域の形状に制約を受けるものではない。したがって、図8(a),(b)にコイル側ヨークの平面図と後面図を示すように、コイル側ヨーク3の全体を矩形の板状に形成した上で、Y,Xの各駆動コイル12,13に対向配置される領域の幅寸法が駆動コイルの外形寸法よりも小さくなるような開口窓34を開設した構成としてもよい。すなわち、コイル側ヨーク3の左右縁および下縁と、これに沿って設けた開口窓34との間に前記実施形態の下枠部32と左右枠部33を形成するようにしてもよい。
【0043】
このようなコイル側ヨークとすることで、図8(b)のように、手振れ防止装置SRを後面側から見たときに、X駆動コイル13とY駆動コイル12とがY方向に隣接した状態に配置された場合でも、コイル側ヨーク3のX方向の寸法を短くすることができる。すなわち、図2に示した前記実施形態のY駆動VCM4Yにおいては、Y駆動コイル12のX方向の外側一部の領域においては、コイル側ヨーク3の下枠部3が有効に機能しないものとなっている。コイル側ヨーク3の下枠部32がY駆動コイル12のX方向の全長さ領域にわたって有効に機能するためには、X駆動VCM4Xの配置位置を図2(a),(c)の位置よりも外側に移動配置する必要があり、コイル側ヨーク3のX方向の寸法が長くなる。
【0044】
これに対し、図8(b)のように各駆動VCM4X,4Yのコイル側ヨーク3を開口窓34により形成することで、X駆動VCM4XをY駆動VCM4Yに隣接配置したときに、Y駆動コイル12のX方向の全長さ領域にわたってコイル側ヨーク3の下枠部32を有効に機能させることができ、結果としてX駆動コイル13をX方向の内側に移動でき、コイル側ヨーク3X方向の寸法を小さくすることができる。したがって、コイル側ヨーク3のX方向の寸法を短くし、小型化が可能になる。
【0045】
図9(a),(b),(c)は本発明の他の実施形態の手振れ防止装置の図4と同様の平面図と後面図と一部の拡大平面図である。この実施形態では、コイル側ヨーク3の幅寸法、すなわちコイル側ヨーク3の下枠部32と左右枠部33の幅寸法を対応する各駆動コイル12,13の外形寸法よりも小さくしている点は同じである。その一方で、コイル側ヨーク3の下枠部32と左右枠部33のそれぞれの幅方向の中央領域の厚み寸法を、同幅方向の両端部の厚み寸法よりも大きくした突起ヨーク35を形成している。すなわち、下枠部32ではY方向の中央領域の厚み寸法を大きくし、左右枠部33ではX方向の中央領域の厚み寸法を大きくして突起ヨーク35を形成している。
【0046】
この突起ヨーク35として、ここでは所定の幅寸法の板状部材をコイル側ヨーク3の後面、すなわち駆動コイル12,13と反対側の面に一体に貼り付けている。勿論、この突起ヨーク35は、プレス加工等によってコイル側ヨーク3の後面に一体に加工してもよい。
【0047】
この突起ヨーク35の幅寸法、すなわち対応する駆動コイル12,13の移動方向に沿った寸法は、当該駆動コイル12,13の移動方向に沿った内法寸法以下の領域とされている。図9(c)はX駆動VCM4Xを示しているが、コイル側ヨーク3の左右枠部33の突起ヨーク35の幅寸法はX駆動コイル13の内法寸法にほぼ等しくされている。
【0048】
この実施形態では図9(c)に破線で示すように、コイル側ヨーク3の左右枠部33の幅寸法を小さくすることによって、端部領域においてX駆動永久磁石対23とコイル側ヨーク3とで形成される磁界強度が低下されても、X駆動永久磁石対23から突起ヨーク35に向けての磁力線が新たに形成されることになり、端部領域における磁界強度が著しく低下することが防止される。これにより、X駆動コイル13が移動される領域での磁界強度を均一なものとし、X駆動コイル13のX方向の移動制御の安定性が確保され、かつX駆動コイル13がX方向に移動されるときに可動支持板1が板厚み方向に微細に振動されることになく、可動支持体1での駆動音の発生が抑制される。
【0049】
図10(a)は、コイル側ヨーク3の左右枠部33の幅寸法WyからX駆動コイル13の外形寸法Wcを減算した寸法差Dを相違させたX駆動VCMとしてn1〜n4を形成し、それぞれにおけるX方向の移動力を測定したものである。n1はコイル側ヨークの幅寸法がX駆動コイルの外形寸法よりも大きい寸法差Dが4mm、n2は寸法差Dが1mmである。n3はn2と同じ寸法差Dコイル側ヨークに幅寸法が5.6mmの厚さ1mmの突起ヨーク35を一体に形成したものである。n4はn1のコイル側ヨークにn3と同じ突起ヨークを一体に形成したものである。この図10(a)のように、X駆動コイル13をX方向に移動させた場合におけるX方向の移動力については、n1がn2〜n4に比較して若干低下しているが、特に目立った差は生じていない。
【0050】
一方、X方向の面外力比を測定すると、図10(b)に示すように、X駆動コイル13をX方向に移動させたときの面外力比はn1において顕著であり、n4はVCM1よりも改善されている。さらに、n2においても改善されているが、これに突起ヨーク35を設けたn3においても面外力比は改善されている。
【0051】
なお、突起ヨーク35の幅寸法が大きくされてコイル側ヨーク3の幅寸法に近い寸法になると、コイル側ヨーク3の両端領域における磁力線が増加されて磁界強度が高められ、磁界強度の不均一が生じ、かつ面外力比が増加されるおそれがある。前記したように、突起ヨーク35の幅寸法を駆動コイルの内法寸法以下に制限することで防止できる。なお、突起ヨーク35の厚み寸法についても、構成するVCMの規格に対応させて適切な厚み寸法に設定することが肝要である。
【0052】
以上の実施形態はY駆動VCMとX駆動VCMがそれぞれ1対ずつ配設された駆動装置として構成されているが、本発明はY駆動VCMとX駆動VCMがそれぞれ1つの駆動装置についても適用可能であり、さらには1つのVCMのみで構成される駆動装置についても適用可能である。
【0053】
以上の実施形態は本発明の駆動装置を手振れ防止装置に適用しているが、光学機器に設けられて移動制御される他の光学要素を駆動するための駆動装置として適用することも可能である。例えば、カメラのレンズ鏡筒内に配設され、レンズ光学系を構成する一部のレンズをレンズ光軸と直交する面上でXY方向に移動させる手振れ防止装置の駆動装置として構成することが可能である。光学機器以外の機器に用いられる駆動装置として構成することが可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0054】
1 可動支持体
2 磁石側ヨーク
3 コイル側ヨーク
4X,4Y 駆動VCM(ボイスコイルモータ)
12,13 駆動コイル
22,23 永久磁石対
32,33 枠部(下枠部、左右枠部)
34 開口窓
35 突起ヨーク
SR 手振れ防止装置
IS 撮像素子
CAM カメラ
Wc 駆動コイル外形寸法
Wy ヨーク幅寸法

図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10