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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】6793350
(24)【登録日】2020年11月12日
(45)【発行日】2020年12月2日
(54)【発明の名称】リニアアクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ
(51)【国際特許分類】
H02K 33/18 20060101AFI20201119BHJP
G02B 7/04 20060101ALI20201119BHJP
【ＦＩ】
H02K33/18 A
G02B7/04 E
【請求項の数】20
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2016-204518(P2016-204518)
(22)【出願日】2016年10月18日
(65)【公開番号】特開2018-68010(P2018-68010A)
(43)【公開日】2018年4月26日
【審査請求日】2019年10月18日
(73)【特許権者】
【識別番号】314012076
【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100109210
【弁理士】
【氏名又は名称】新居 広守
(74)【代理人】
【識別番号】100137235
【弁理士】
【氏名又は名称】寺谷 英作
(74)【代理人】
【識別番号】100131417
【弁理士】
【氏名又は名称】道坂 伸一
(72)【発明者】
【氏名】石坂 勝司
【審査官】
池田 貴俊
(56)【参考文献】
【文献】
特開平１０−１１２９６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２４８８４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２０１３／００８３２３１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
中国特許出願公開第１０１８１９３１４（ＣＮ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−０２５０８１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０２Ｋ ３３／１８
Ｇ０２Ｂ ７／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
移動可能に設けられたコイルと、
前記コイルと一体に移動するように設けられた磁性体と、
前記コイルの外側を通って延びる第一ヨークと、
前記コイルによって周囲が囲まれ且つ前記第一ヨークと対向して延びる第二ヨークと、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの間に磁界を形成するマグネットと
を備え、
前記磁性体は、前記コイルの軸方向に延びるとともに、前記コイルを外側から内側にまたぐように延び、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、停止位置にある前記磁性体を支持し且つ磁気極性をもつ支持部として第一支持部及び第二支持部を有し、
前記磁性体は、前記第一支持部及び前記第二支持部により磁気的に保持される
リニアアクチュエータ。
前記コイルと一体に移動するように設けられた磁性体と、
前記コイルの外側を通って延びる第一ヨークと、
前記コイルによって周囲が囲まれ且つ前記第一ヨークと対向して延びる第二ヨークと、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの間に磁界を形成するマグネットと
を備え、
前記磁性体は、前記コイルの軸方向に延びるとともに、前記コイルを外側から内側にまたぐように延び、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、停止位置にある前記磁性体を支持し且つ磁気極性をもつ支持部として第一支持部及び第二支持部を有し、
前記磁性体は、前記第一支持部及び前記第二支持部により磁気的に保持される
リニアアクチュエータ。
【請求項2】
前記第一支持部及び前記第二支持部は、互いに逆の磁気極性をもち、
前記磁性体は、前記第一支持部及び前記第二支持部により保持されるとき、前記磁性体を通って前記コイルを外側から内側にまたぐ磁束、または前記磁性体を通って前記コイルを内側から外側にまたぐ磁束を形成するように構成される
請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
前記磁性体は、前記第一支持部及び前記第二支持部により保持されるとき、前記磁性体を通って前記コイルを外側から内側にまたぐ磁束、または前記磁性体を通って前記コイルを内側から外側にまたぐ磁束を形成するように構成される
請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項3】
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、前記コイルの移動方向で前記第一支持部及び前記第二支持部と反対側の位置に、前記支持部として第三支持部及び第四支持部を有し、
前記磁性体は、前記コイルの移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置で前記第一支持部及び前記第二支持部により磁気的に保持され、前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置で前記第三支持部及び前記第四支持部により磁気的に保持される
請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
前記磁性体は、前記コイルの移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置で前記第一支持部及び前記第二支持部により磁気的に保持され、前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置で前記第三支持部及び前記第四支持部により磁気的に保持される
請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項4】
前記第三支持部及び前記第四支持部は、互いに逆の磁気極性をもち、
前記磁性体は、前記第三支持部及び前記第四支持部により保持されるとき、前記磁性体
を通って前記コイルを外側から内側にまたぐ磁束、または前記磁性体を通って前記コイルを内側から外側にまたぐ磁束を形成するように構成される
請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
前記磁性体は、前記第三支持部及び前記第四支持部により保持されるとき、前記磁性体
を通って前記コイルを外側から内側にまたぐ磁束、または前記磁性体を通って前記コイルを内側から外側にまたぐ磁束を形成するように構成される
請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項5】
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークは、互いに接続されており、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークは、前記第一支持部及び前記第二支持部を有し且つ前記マグネットが配置されるメインヨークと、前記第三支持部及び前記第四支持部を有するサブヨークとによって、構成され、
前記メインヨーク及び前記サブヨークは、互いに別個の部材を形成し、互いに接続される
請求項３または４に記載のリニアアクチュエータ。
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークは、前記第一支持部及び前記第二支持部を有し且つ前記マグネットが配置されるメインヨークと、前記第三支持部及び前記第四支持部を有するサブヨークとによって、構成され、
前記メインヨーク及び前記サブヨークは、互いに別個の部材を形成し、互いに接続される
請求項３または４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項6】
前記コイル、前記磁性体、前記メインヨーク及び前記サブヨークを内側に含むカバーと、
前記メインヨークを前記カバーに固定する締結部材とをさらに備え、
前記メインヨークは、前記サブヨークに対して移動可能に設けられ、
前記カバーは、前記締結部材の軸が通る貫通孔を有し、
前記貫通孔の内面と前記締結部材の軸との間に、前記メインヨークと共に前記締結部材の移動を許容する間隙が形成される
請求項５に記載のリニアアクチュエータ。
前記メインヨークを前記カバーに固定する締結部材とをさらに備え、
前記メインヨークは、前記サブヨークに対して移動可能に設けられ、
前記カバーは、前記締結部材の軸が通る貫通孔を有し、
前記貫通孔の内面と前記締結部材の軸との間に、前記メインヨークと共に前記締結部材の移動を許容する間隙が形成される
請求項５に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項7】
前記磁性体は、前記コイルの軸方向の一方の端部で前記コイルを外側から内側にまたぐ第一磁性部と、前記コイルの軸方向の他方の端部で前記コイルを外側から内側にまたぐ第二磁性部とを含む
請求項１〜６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項8】
前記第一磁性部及び前記第二磁性部は、Ｕ字状の形状を有し、
前記第一磁性部と前記第二磁性部とは、互いに逆向きのＵ字状の形状を形成するように配置される
請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
前記第一磁性部と前記第二磁性部とは、互いに逆向きのＵ字状の形状を形成するように配置される
請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項9】
前記第一磁性部は、前記コイルの移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置で前記支持部により磁気的に保持され、
前記第二磁性部は、前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置で前記支持部により磁気的に保持される
請求項７または８に記載のリニアアクチュエータ。
前記第二磁性部は、前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置で前記支持部により磁気的に保持される
請求項７または８に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項10】
移動可能に設けられたコイルと、
前記コイルと一体に移動するように設けられた第一磁性体と、
前記コイルの外側を通って延びる第一ヨークと、
前記コイルによって周囲が囲まれ且つ前記第一ヨークと対向して延びる第二ヨークと、
前記第一ヨークから前記第二ヨークに向かう方向または前記第二ヨークから前記第一ヨークに向かう方向に磁界を形成するマグネットと
を備え、
前記第一磁性体は、互いに対向する第一脚部及び第二脚部を一体的に有するとともに、前記第一脚部から前記第二脚部に向かって前記コイルの内側を貫通し、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、前記コイルの移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置にある前記第一磁性体を支持する支持部として第一支持部及び第二支持部を有し、
前記第一の停止位置にある前記第一磁性体は、前記第一脚部及び前記第一支持部と、前記第二脚部と前記第二支持部との磁気的作用により保持される
リニアアクチュエータ。
前記コイルと一体に移動するように設けられた第一磁性体と、
前記コイルの外側を通って延びる第一ヨークと、
前記コイルによって周囲が囲まれ且つ前記第一ヨークと対向して延びる第二ヨークと、
前記第一ヨークから前記第二ヨークに向かう方向または前記第二ヨークから前記第一ヨークに向かう方向に磁界を形成するマグネットと
を備え、
前記第一磁性体は、互いに対向する第一脚部及び第二脚部を一体的に有するとともに、前記第一脚部から前記第二脚部に向かって前記コイルの内側を貫通し、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、前記コイルの移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置にある前記第一磁性体を支持する支持部として第一支持部及び第二支持部を有し、
前記第一の停止位置にある前記第一磁性体は、前記第一脚部及び前記第一支持部と、前記第二脚部と前記第二支持部との磁気的作用により保持される
リニアアクチュエータ。
【請求項11】
前記第一ヨークから前記第二ヨークに向かう方向、または前記第二ヨークから前記第一ヨークに向かう方向に見たとき、前記第一磁性体は前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの外側にある
請求項１０に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１０に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項12】
前記第一の停止位置において前記コイルに電流を流すと、前記第一脚部には前記第一支持部との、前記第二脚部には前記第二支持部との磁気作用に抗する磁束が、前記第一脚部と前記第二脚部とが互いに逆の磁気極性となるように前記第一磁性体に形成される
請求項１０または１１に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１０または１１に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項13】
前記コイルに電流を流すと、前記第一磁性体と前記支持部との間に作用する磁気反発力、及び前記マグネットによる前記磁界と前記コイルに流れる電流とによるローレンツ力によって、前記コイルはその軸方向に移動される
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項14】
前記コイルと一体に移動するように設けられ、互いに対向する第三脚部及び第四脚部を一体的に有する第二磁性体を備え、
前記第二磁性体は、前記第三脚部から前記第四脚部に向かって前記コイルの内側を貫通し、
前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置にある前記第二磁性体を支持する支持部として第三支持部及び第四支持部を有し、
前記第二の停止位置にある前記第二磁性体は、前記第三脚部及び前記第三支持部と、前記第四脚部及び前記第四支持部との磁気作用により保持される
請求項１０〜１３に記載のリニアアクチュエータ。
前記第二磁性体は、前記第三脚部から前記第四脚部に向かって前記コイルの内側を貫通し、
前記コイルの移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置にある前記第二磁性体を支持する支持部として第三支持部及び第四支持部を有し、
前記第二の停止位置にある前記第二磁性体は、前記第三脚部及び前記第三支持部と、前記第四脚部及び前記第四支持部との磁気作用により保持される
請求項１０〜１３に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項15】
前記第一ヨークから前記第二ヨークに向かう方向、または前記第二ヨークから前記第一ヨークに向かう方向に見たとき、前記第二磁性体は前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの外側にある
請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１４に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項16】
前記第二の停止位置において前記コイルに電流を流すと、前記第三脚部には前記第三支持部との、前記第四脚部には前記第四支持部との磁気作用に抗する磁束が、前記第三脚部と前記第四脚部とが互いに逆の磁気極性となるように前記第二磁性体に形成される
請求項１４または１５に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１４または１５に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項17】
前記マグネットは、前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの間で前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの少なくとも一方に配置され、
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークは、磁気的に接続される
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
前記第一ヨーク及び前記第二ヨークは、磁気的に接続される
請求項１〜１６のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項18】
前記支持部に、磁性体保持マグネットをさらに備える
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
請求項１〜１７のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項19】
少なくとも１枚のレンズを備えるレンズユニットと、
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータと、を備え、
前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる
レンズ鏡筒。
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータと、を備え、
前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる
レンズ鏡筒。
【請求項20】
少なくとも１枚のレンズを備えるレンズユニットと、
前記レンズに入射した光による像が映し出される撮像素子と、
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータと、を備え、
前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる
カメラ。
前記レンズに入射した光による像が映し出される撮像素子と、
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のリニアアクチュエータと、を備え、
前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる
カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、リニアアクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、マグネットと、マグネットとの間で磁気的な吸引力を形成する磁性体を保持するコイルとを備えるリニア駆動装置が、開示されている。コイルは、リニア駆動装置の可動子であり、コイルに流される電流とマグネットとが形成する磁界により誘起される電磁力によって、上記吸引力を受けつつ、マグネットに沿ってリニアに移動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００５−２４２０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本開示は、停止状態の可動子の保持能力を向上するリニアアクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の一態様におけるリニアアクチュエータは、移動可能に設けられたコイルと、前記コイルと一体に移動するように設けられた磁性体と、前記コイルの外側を通って延びる第一ヨークと、前記コイルによって周囲が囲まれ且つ前記第一ヨークと対向して延びる第二ヨークと、前記第一ヨーク及び前記第二ヨークの間に磁界を形成するマグネットとを備え、前記磁性体は、前記コイルの軸方向に延びるとともに、前記コイルを外側から内側にまたぐように延び、前記第一ヨーク及び前記第二ヨークはそれぞれ、停止位置にある前記磁性体を支持し且つ磁気極性をもつ支持部として、第一支持部及び第二支持部を有し、前記磁性体は、前記第一支持部及び前記第二支持部により磁気的に保持される。また、本開示の一態様におけるレンズ鏡筒は、少なくとも１枚のレンズを備えるレンズユニットと、上記リニアアクチュエータと、を備え、前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる。
また、本開示の一態様におけるカメラは、少なくとも１枚のレンズを備えるレンズユニットと、前記レンズに入射した光による像が映し出される撮像素子と、上記リニアアクチュエータと、を備え、前記リニアアクチュエータは、前記レンズユニットを移動させる。
【発明の効果】
【0006】
本開示におけるリニアアクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラによれば、停止状態の可動子の保持能力を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】実施の形態１に係るリニアアクチュエータの外観を模式的に示す斜視図である。
【図9】実施の形態２に係るリニアアクチュエータの外観を模式的に示す斜視図であり、可動子としてのコイルが第一の停止位置で保持されている状態を示す図である。
【図23】実施の形態２に係るリニアアクチュエータの１つの適用例を示す斜視図であり、小型カメラのレンズ鏡筒への適用例を示す図である。
【図28】実施の形態２の変形例に係るリニアアクチュエータの外観を模式的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、適宜図面を参照しつつ、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【0009】
［実施の形態１］［１−１．実施の形態１に係るリニアアクチュエータの構成］
以下、図面を参照しつつ、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００の構成を説明する。図１〜図４を参照すると、リニアアクチュエータ１００は、可動子としてコイル４０を備え、コイル４０を直線的に動作させる。例えば、リニアアクチュエータ１００は、コイル４０と一体に取り付けられた移動対象物を、コイル４０と共に直線的に移動させる。なお、図１は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、図１のリニアアクチュエータ１００を別の方向から見た斜視図である。図３は、図１のリニアアクチュエータ１００を背部側から見た斜視図である。図４は、図１のリニアアクチュエータ１００の分解斜視図である。図１では、可動子としてのコイルが停止位置で保持されている状態が示され、図２及び図３では、コイルが停止位置から離れている状態が示されている。
【0010】
リニアアクチュエータ１００は、互いに連結されたメインヨーク１０及びサブヨーク２０と、メインヨーク１０に固定して設けられたマグネット３０と、メインヨーク１０に対し移動可能に設けられたコイル４０と、コイル４０と一体に設けられたコイルヨーク５０とを備える。メインヨーク１０、サブヨーク２０及びコイルヨーク５０は、磁性材料から作製されている。メインヨーク１０とサブヨーク２０とは、互いから分離可能であり、リニアアクチュエータ１００の製造時に互いに接続される。
【0011】
メインヨーク１０は、板材を細長いＵ字状に曲げて形成される形状を有し、Ｕ字溝状の形状を有している。なお、メインヨーク１０の製造方法は、板材を曲げて形成する方法に限定されず、鋳造、鍛造、切削又はプレス加工等のいかなる製造方法であってもよい。メインヨーク１０は、Ｕ字の底部を構成する底部ヨーク部１３と、Ｕ字の対向する側部を構成する直線状の第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２とを一体的に含む。本実施の形態では、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２は、互いに略平行に延びる。さらに、メインヨーク１０は、第一側部ヨーク部１１の底部ヨーク部１３側の基部からＬ字のアーム状に延出する第一保持部１４と、第二側部ヨーク部１２の底部ヨーク部１３側の基部からＬ字のアーム状に延出する第二保持部１５とを、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２と一体的に備える。第一保持部１４と第二保持部１５とは、互いに接近しているが接することなく、間隔をあけて配置されている。第一保持部１４と第二保持部１５との間には、間隙が存在する。ここで、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２はそれぞれ、第一ヨーク及び第二ヨークの一例である。また、第一保持部１４及び第二保持部１５はそれぞれ、第一支持部及び第二支持部の一例である。
【0012】
第二保持部１５は、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２が並ぶ方向と垂直な方向に突出しつつ、第二側部ヨーク部１２から第一側部ヨーク部１１に向かう方向に、第一側部ヨーク部１１に対向する位置にまで延びる。第二保持部１５は、その先端に、底部ヨーク部１３と反対側への方向に突出する第二支持端部１５ａを一体的に含む。本実施の形態では、第二保持部１５及び第二支持端部１５ａは、メインヨーク１０と同一材料で作製され、メインヨーク１０と共に連続する１つの部材を形成する。
【0013】
第一保持部１４は、第二保持部１５と同様の方向に突出しつつ、第二保持部１５を外側から覆うように、第一側部ヨーク部１１から第二側部ヨーク部１２に向かう方向に延び、第二側部ヨーク部１２に対向する位置にまで至る。第一保持部１４は、その先端に、底部ヨーク部１３と反対側へ突出する第一支持端部１４ａを一体的に含む。本実施の形態では、第一保持部１４及び第一支持端部１４ａは、メインヨーク１０と同一材料で作製され、メインヨーク１０と共に連続する１つの部材を形成する。なお、第一保持部１４及び第一支持端部１４ａ、並びに、第二保持部１５及び第二支持端部１５ａは、メインヨーク１０との間で磁束が流れるように構成されれば、メインヨーク１０と別部材を構成し、メインヨーク１０と接続されるように構成されてもよい。また、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａはそれぞれ、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２が並ぶ方向と垂直な方向で、第二側部ヨーク部１２及び第一側部ヨーク部１１と対向する位置にある。
【0014】
サブヨーク２０は、矩形板状の形状を有している。サブヨーク２０は、メインヨーク１０の第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２それぞれの端部と連結される。サブヨーク２０は、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２を物理的に及び磁気的に接続する。
【0015】
ここで、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２が延びる方向にＺ軸を設定し、メインヨーク１０からサブヨーク２０に向かう方向をＺ軸正方向と定義する。さらに、第一側部ヨーク部１１から第二側部ヨーク部１２に向かう方向であり且つＺ軸に垂直な方向にＹ軸を設定し、第一側部ヨーク部１１から第二側部ヨーク部１２に向かう方向をＹ軸正方向と定義する。そして、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２から第一保持部１４及び第二保持部１５が突出する方向であり且つＹ軸及びＺ軸に垂直な方向にＸ軸をとり、上記突出方向をＸ軸正方向と定義する。以下、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を用いて、各方向を説明する場合もある。
【0016】
マグネット３０は、細長い平板状の形状を有し、第一側部ヨーク部１１における第二側部ヨーク部１２とＹ軸方向で対向する表面上に取り付けられ固定されている。マグネット３０は、リニアアクチュエータ１００の固定子を構成する。マグネット３０は、第一側部ヨーク部１１の上記表面上に形成された複数の位置決め用の突起１１ａ（特に、図３参照）によって、第一側部ヨーク部１１の長手方向であるＺ軸方向で位置決めされ、第一側部ヨーク部１１に取り付けられる。突起１１ａは、第一側部ヨーク部１１の上記表面上の底部ヨーク部１３に近い位置に配置されている。これにより、Ｚ軸方向に長いマグネット３０の配置が可能である。
【0017】
マグネット３０は、Ｎ極及びＳ極の磁極を持ち、双極性の磁場を発生する。例えば、マグネット３０は、永久磁石で構成される。マグネット３０は、第二側部ヨーク部１２の長手方向の略全体にわたって第二側部ヨーク部１２と対向する。なお、第二側部ヨーク部１２の長手方向は、第二側部ヨーク部１２がＺ軸方向に直線的に延びる方向である。本実施の形態では、マグネット３０は、第二側部ヨーク部１２と対向する平坦な表面に、Ｎ極の磁気極性を有し、Ｎ極の磁気極性を有する表面と反対側に位置し且つ第一側部ヨーク部１１と当接する表面に、Ｓ極の磁気極性を有する。第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間の間隙では、第一側部ヨーク部１１から第二側部ヨーク部１２に向かうＹ軸正方向への磁束が形成されるようにしている。また、第一保持部１４と第二保持部１５との間の間隙では、第二保持部１５から第一保持部１４に向かう磁束が形成されるようにしている。これにより、第一保持部１４の第一支持端部１４ａは、Ｓ極の磁気極性を有し、第二保持部１５の第二支持端部１５ａは、Ｎ極の磁気極性を有するようにしている。この時、サブヨーク２０にはＹ軸負方向に、底部ヨーク部１３にはＹ軸負方向に磁力線が向くようになっていると思われる。なお、マグネット３０のＺ軸側の側面は、サブヨーク２０に接するよう出来るだけ接近させるのが望ましい。
【0018】
コイル４０は、矩形筒状の外形を有している。コイル４０は、矩形筒の外周方向に沿って巻回された巻線によって形成されている。コイル４０は、矩形筒の内側に第二側部ヨーク部１２を通すように配置されており、第二側部ヨーク部１２の周りを囲む。コイル４０は、その軸方向を第二側部ヨーク部１２の長手方向と略平行にして配置され、第二側部ヨーク部１２に対して長手方向つまりＺ軸方向に移動可能である。コイル４０は、矩形筒を構成する平坦な４つの側部のうちの１つを、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間に位置させて、配置されている。なお、コイル４０の軸方向とは、矩形筒の軸心方向であり、巻線の巻回軸方向である。
【0019】
コイルヨーク５０は、Ｘ軸方向の正面方向に見たとき、Ｕ字状の外形を有している。コイルヨーク５０は、コイル４０と一体に移動するように、コイル４０の矩形筒に取り付けられている。コイルヨーク５０は、Ｘ軸正方向側で第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２と隣り合って配置される。さらに、コイルヨーク５０は、第一保持部１４及び第二保持部１５と反対側であるＺ軸正方向側で、コイル４０の内側から外側にコイル４０をまたぐように配置されている。ここで、コイルヨーク５０は、磁性体の一例である。
【0020】
具体的には、コイルヨーク５０におけるＵ字の底部を構成する底部５３は、Ｚ軸正方向側のコイル４０の端部と隣り合い、さらに本実施の形態では、Ｙ軸方向にコイル４０と交差して延在する。コイルヨーク５０におけるＵ字の対向する側部を構成する第一脚部５１及び第二脚部５２のうちの第一脚部５１は、第二側部ヨーク部１２と対向する位置に位置し、Ｌ字状の形状を有している。第一脚部５１は、底部５３からコイル４０の内側を通ってコイル４０の軸方向に延びた後、屈曲し、第一支持端部１４ａに向かってＸ軸正方向に延びる。第二脚部５２は、第一側部ヨーク部１１と対向する位置で、底部５３からコイル４０の外側を通ってコイル４０の軸方向に直線状に延びる。
【0021】
コイルヨーク５０は、コイル４０の軸方向である第二側部ヨーク部１２に沿う方向に、コイル４０と共に第一保持部１４及び第二保持部１５に向かって移動すると、第一脚部５１の端部を第一保持部１４の第一支持端部１４ａに当接し、且つ第二脚部５２の端部を第二保持部１５の第二支持端部１５ａに当接する。第一脚部５１及び第二脚部５２は、同時に第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａに当接するように構成されている。そして、Ｚ軸正方向に突出している第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａ以外で、コイルヨーク５０は、第一保持部１４及び第二保持部１５と接触しない。
【0022】
［１−２．実施の形態１に係るリニアアクチュエータの動作］以下、図５〜図８を参照しつつ、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００の動作を説明する。なお、図５は、図１のリニアアクチュエータ１００をＸ軸正方向から負方向に見た側面図であり、可動子としてのコイル４０が第一保持部１４及び第二保持部１５に保持されている状態を示す図である。図６は、図５のリニアアクチュエータ１００を、別の方向であるＹ軸正方向から負方向に見た側面図である。図７は、図５のリニアアクチュエータ１００において、コイル４０に電流が流された状態を示す側面図である。図８は、図７のリニアアクチュエータ１００を、図６と同様の方向から見た側面図である。
【0023】
図５及び図６を参照すると、リニアアクチュエータ１００では、コイル４０は、コイルヨーク５０の第一脚部５１及び第二脚部５２が同時に第一保持部１４の第一支持端部１４ａ及び第二保持部１５の第二支持端部１５ａに当接した状態で、停止する。第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａに当接することによって停止状態にあるコイルヨーク５０及びコイル４０の位置は、リニアアクチュエータ１００において設定されたコイルヨーク５０及びコイル４０の停止位置である。そして、停止位置にあるときのコイルヨーク５０は、第一保持部１４の第一支持端部１４ａ及び第二保持部１５の第二支持端部１５ａによって支持及び保持される。
【0024】
コイルヨーク５０及びコイル４０が停止位置で停止状態にあるとき、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａに存在する磁界の磁気吸引力によって、第一脚部５１及び第二脚部５２はそれぞれ、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａに吸着されて保持される。そして、コイルヨーク５０内では、図５において白抜き矢印で示されるように、第二支持端部１５ａから第二脚部５２、底部５３及び第一脚部５１を順次通って第一支持端部１４ａに至るように、コイルヨーク５０を通って循環する磁束が、形成される。この磁束は、第二支持端部１５ａ及び第一支持端部１４ａの間で、コイル４０を外から内に囲むようにコイルヨーク５０を通る。これによって、コイルヨーク５０は、強い磁気吸引力によって第一支持端部１４ａ及び第二保持部１５に吸着される。この結果、リニアアクチュエータ１００に振動、衝撃等の外力が作用した場合でも、コイルヨーク５０及びコイル４０が停止位置に保持され得る。
【0025】
図７及び図８を参照すると、停止状態のコイル４０を移動させる場合、コイル４０に、コイル４０の外周方向に沿った方向Ｄ１の電流が流される。方向Ｄ１の電流は、コイル４０において、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間の部位では、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２からコイルヨーク５０に向かうＸ軸正方向に流れ、第二側部ヨーク部１２の外側の部位では、コイルヨーク５０から第二側部ヨーク部１２に向かうＸ軸負方向に流れる。
【0026】
コイル４０には、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２間で方向Ｄ１に流れる電流と、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２間のマグネット３０による磁束との作用によって、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａから離れる方向であるＺ軸正方向のローレンツ力が作用する。さらに、コイル４０内を流れる電流が、磁界を形成し、それによって、図７においてハッチ付き矢印で示されるように、コイルヨーク５０内では、第一脚部５１から底部５３を通って第二脚部５２へ向かう磁束が形成される。この磁束は、図５において白抜き矢印で示される吸着磁束と反対向きの反発磁束である。コイルヨーク５０内の磁束は、第一脚部５１及び第二脚部５２それぞれの端部にＳ極及びＮ極の磁気極性を形成する。これにより、第一脚部５１及び第一支持端部１４ａの間と第二脚部５２及び第二支持端部１５ａの間とにそれぞれ、磁気的な反発力が生じる。よって、コイル４０は、コイルヨーク５０に作用する磁気反発力とローレンツ力とを受けて、その軸方向のＺ軸正方向に移動される。なお、２つの力を受けるコイル４０は、上述のような反発力が生じない場合と比較して、印加される電流値が低くても、移動可能である。また、コイル４０は、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａで保持されている間、電力を消費しない。
【0027】
なお、リニアアクチュエータ１００において、コイルヨーク５０が第一脚部５１のみ又は第二脚部５２のみを有し、メインヨーク１０が第一支持端部１４ａのみ又は第二支持端部１５ａのみを有する構成であっても、上述と同様の作用が生じる。つまり、コイル４０は、停止状態では磁気吸引力によって保持され、電流が流された状態ではローレンツ力及び磁気反発力によって移動する。
【0028】
［１−３．効果等］上述したように、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００は、移動可能に設けられたコイル４０と、コイル４０と一体に移動するように設けられた磁性体としてのコイルヨーク５０と、コイル４０の外側を通って延びる第一ヨークとしての第一側部ヨーク部１１と、コイル４０によって周囲が囲まれ且つ第一側部ヨーク部１１と対向して延びる第二ヨークとしての第二側部ヨーク部１２と、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間に磁界を形成するマグネット３０とを備える。さらに、コイルヨーク５０は、コイル４０の軸方向に延びる。第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の少なくとも一方は、停止位置にあるコイルヨーク５０を支持し且つ磁気極性をもつ支持部としての第一保持部１４及び／又は第二保持部１５を有する。
【0029】
上述の構成において、停止位置にあるコイルヨーク５０は、磁気極性を有する第一保持部１４及び第二保持部１５の磁気吸引力によって、第一保持部１４及び第二保持部１５に、例えば、第一支持端部１４ａ及び第二支持端部１５ａに吸着された状態で支持される。よって、停止位置で停止状態にあるコイルヨーク５０及びコイル４０は、振動、衝撃等の外力がリニアアクチュエータ１００に作用した場合でも、停止位置からの移動が抑えられる。また、コイル４０に電流が流されると、この電流と、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間の磁界との作用によって、コイル４０は、第一保持部１４及び第二保持部１５から離れる方向のローレンツ力を受け得る。さらに、コイル４０の電流は磁界を形成し、それによりコイルヨーク５０内に磁界が形成される。コイルヨーク５０の磁界と第一保持部１４及び第二保持部１５の磁界とが反発することによって、反発が生じない場合と比較して、コイル４０及びコイルヨーク５０の移動に要するローレンツ力を小さくすることができる。よって、コイル４０での消費電力を抑えることが可能になる。
【0030】
実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００では、コイルヨーク５０は、コイル４０を外側から内側にまたぐように延び、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２はそれぞれ、第一支持部としての第一保持部１４及び第二支持部としての第二保持部１５を有する。コイルヨーク５０は、第一保持部１４及び第二保持部１５と接触する。上述の構成において、コイル４０への電流の印加時、コイル４０の内外でコイルヨーク５０に磁界が発生する。これにより、コイルヨーク５０の磁界と第一保持部１４及び第二保持部１５の磁界との間に生じる磁気的な反発力を強くすることができる。
【0031】
実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００では、第一保持部１４及び第二保持部１５は、互いに逆の磁気極性をもつ。コイルヨーク５０は、第一保持部１４及び第二保持部１５と接触することによって、コイルヨーク５０を通ってコイル４０を外側から内側にまたぐ磁束を形成するように構成される。上述の構成において、第一保持部１４、コイルヨーク５０及び第二保持部１５を順次流れる磁束が、形成される。よって、コイルヨーク５０と、第一保持部１４及び第二保持部１５との間の磁気吸引力が、強くなる。また、コイル４０へ印加する電流を調節することによって、上記の磁束の流れと逆方向の流れの磁束をコイルヨーク５０内に発生させ、コイルヨーク５０の磁界と第一保持部１４及び第二保持部１５の磁界との間に、磁気的な反発力を効果的に生むことが可能になる。
【0032】
実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００では、マグネット３０は、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の間で第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２の少なくとも一方に配置され、第一側部ヨーク部１１及び第二側部ヨーク部１２は、磁気的に接続される。上述の構成において、第一側部ヨーク部１１から第二側部ヨーク部１２にわたって流れる磁束が形成される。これにより、マグネット３０の磁界が、第一保持部１４及び第二保持部１５に磁気極性を生むことができる。よって、リニアアクチュエータ１００の構造の簡易化が可能になる。
【0033】
［実施の形態２］［２−１．実施の形態２に係るリニアアクチュエータの構成］
以下、図面を参照しつつ、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の構成を説明する。実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００は、コイル４０の直線的な移動方向の一方の終端に、コイル４０を保持する第一保持部１４及び第二保持部１５を有していたが、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００は、コイル４０の直線的な移動方向の両方の終端に、コイル４０の保持部を有している。以下の実施の形態の説明において、図１〜図８における参照符号と同一の符号の構成要素は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。さらに、既出の実施の形態と同様の点に関しては説明を省略する。
【0034】
図９〜図１４を参照すると、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００が示されている。なお、図９は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の外観を模式的に示す斜視図であり、可動子としてのコイル４０が第一の停止位置で保持されている状態を示す図である。図１０は、図９のリニアアクチュエータ２００において、コイル４０が第二の停止位置で保持されている状態を示す図である。図１１は、図９のリニアアクチュエータ２００を別の方向から見た斜視図である。図１２は、図９のリニアアクチュエータ２００を背部側から見た斜視図である。図１３は、図９のリニアアクチュエータ２００を上下逆にして見た斜視図である。図１４は、図９のリニアアクチュエータ２００の分解斜視図である。
【0035】
リニアアクチュエータ２００は、可動子としてコイル４０を備え、コイル４０を直線的に動作させる。リニアアクチュエータ２００は、互いに連結されたメインヨーク２１０及びサブヨーク２２０と、メインヨーク２１０に固定して設けられたマグネット３０と、メインヨーク２１０に対し移動可能に設けられたコイル４０と、コイル４０と一体に設けられたコイルヨーク２５０とを備える。
【0036】
磁性体であるメインヨーク２１０は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００のメインヨーク１０と似た構成を有している。メインヨーク２１０は、Ｕ字溝状の形状を有している。メインヨーク２１０は、底部ヨーク部２１３と、底部ヨーク部２１３から直線状に延び且つ互いに対向する第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２とを一体的に含む。本実施の形態では、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２は、互いに略平行に延びる。
【0037】
さらに、メインヨーク２１０は、Ｌ字状の第一保持部２１４及び第二保持部２１５をそれぞれ、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２と一体的に備える。第一保持部２１４と第二保持部２１５とは、互いに接近しているが接することなく、間隔をあけて配置されている。第一保持部２１４と第二保持部２１５との間には、間隙が存在する。第二保持部２１５は、第二側部ヨーク部２１２の底部ヨーク部２１３側の基部から、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２が並ぶ方向と垂直な方向に突出するように延びた後、屈曲し、第二側部ヨーク部２１２から第一側部ヨーク部２１１に向かう方向に、第一側部ヨーク部２１１と対向する位置にまで延びる。第一保持部２１４は、第一側部ヨーク部２１１の底部ヨーク部２１３側の基部から、第二保持部２１５と同様の方向に突出するように延びた後、屈曲し、第一側部ヨーク部２１１から第二側部ヨーク部２１２に向かう方向に、第二保持部２１５を外側から覆うように延び、第二側部ヨーク部２１２と対向する位置にまで至る。第一保持部２１４及び第二保持部２１５は、それぞれの先端に、底部ヨーク部１３と反対側へ突出する第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａを一体的に含む。よって、第一保持部２１４及び第二保持部２１５は、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００の第一保持部１４及び第二保持部１５と同様の構成を有している。本実施の形態では、第一保持部２１４及び第一支持端部２１４ａ、並びに、第二保持部２１５及び第二支持端部２１５ａは、メインヨーク２１０と同一材料で作製され、メインヨーク２１０と共に連続する１つの部材を形成するが、メインヨーク２１０との間で磁束が流れるように構成されれば、メインヨーク２１０と別部材を構成し、メインヨーク２１０と接続されるように構成されてもよい。
【0038】
ここで、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２が延びる方向にＺ軸を設定し、底部ヨーク部２１３から第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２に向かう方向をＺ軸負正方向と定義する。さらに、第一側部ヨーク部２１１から第二側部ヨーク部２１２に向かう方向であり且つＺ軸に垂直な方向にＹ軸を設定し、第二側部ヨーク部２１２から第一側部ヨーク部２１１に向かう方向をＹ軸正方向と定義する。そして、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２から第一保持部２１４及び第二保持部２１５が突出する方向であり且つＹ軸及びＺ軸に垂直な方向にＸ軸をとり、上記突出方向をＸ軸正方向と定義する。以下、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を用いて、各方向を説明する場合もある。
【0039】
磁性体であるサブヨーク２２０は、板状の形状を有し、メインヨーク２１０の第一側部ヨーク部２１１の端部と第二側部ヨーク部２１２の端部とを連結する。サブヨーク２２０は、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２を物理的に及び磁気的に接続する。サブヨーク２２０はさらに、アーム状の第三保持部２２１及び第四保持部２２２を一体的に含む。第三保持部２２１と第四保持部２２２とは、互いに接近しているが接することなく、間隔をあけて配置されている。第三保持部２２１と第四保持部２２２との間には、間隙が存在する。第三保持部２２１及び第四保持部２２２は、第一保持部２１４及び第二保持部２１５の突出方向と同様の方向であるＸ軸正方向に向かって突出するように延びる。ここで、第三保持部２２１及び第四保持部２２２はそれぞれ、第三支持部及び第四支持部の一例である。
【0040】
Ｌ字状の形状を有する第三保持部２２１は、第一側部ヨーク部２１１と隣り合う位置で、Ｘ軸正方向に延びた後に屈曲し、第一側部ヨーク部２１１から第二側部ヨーク部２１２に向かう方向であるＹ軸負方向に延びる。第三保持部２２１は、その先端に、第二保持部２１５に向かって突出する第三支持端部２２１ａを一体的に含む。直線状の形状を有する第四保持部２２２は、第二側部ヨーク部２１２と隣り合う位置で、Ｘ軸正方向に延びる。第四保持部２２２は、その先端に、第一保持部２１４に向かって突出する第四支持端部２２２ａを一体的に含む。本実施の形態では、第一支持端部２１４ａ及び第四支持端部２２２ａが、Ｚ軸方向で互いに対向して位置する。第二支持端部２１５ａ及び第三支持端部２２１ａは、第一支持端部２１４ａ及び第四支持端部２２２ａよりも第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２の近くに位置し、互いに対向する位置には位置しないが、Ｙ軸方向に沿って並ぶように配置されている。本実施の形態では、第三保持部２２１及び第三支持端部２２１ａ、並びに、第四保持部２２２及び第四支持端部２２２ａは、サブヨーク２２０と同一材料で作製され、サブヨーク２２０と共に連続する１つの部材を形成するが、サブヨーク２２０との間で磁束が流れるように構成されれば、サブヨーク２２０と別部材を構成し、サブヨーク２２０と接続されるように構成されてもよい。
【0041】
細長い平板状のマグネット３０は、特に図１２に示されるように、第一側部ヨーク部２１１における第二側部ヨーク部２１２とＹ軸方向で対向する表面上に取り付けられ固定されている。マグネット３０は、リニアアクチュエータ２００の固定子を構成する。マグネット３０は、第一側部ヨーク部２１１の上記表面上に形成された複数の位置決め用の突起２１１ａによって、第一側部ヨーク部２１１の長手方向で位置決めされる。突起２１１ａは、底部ヨーク部２１３に近い位置に配置され、上記長手方向に長いマグネット３０の配置を可能にする。マグネット３０は、第二側部ヨーク部２１２の長手方向の略全体にわたって第二側部ヨーク部２１２と対向する。本実施の形態では、マグネット３０は、第二側部ヨーク部２１２と対向する平坦な表面に、Ｎ極の磁気極性を有し、Ｎ極の磁気極性を有する表面と反対側に位置し且つ第一側部ヨーク部２１１と当接する表面に、Ｓ極の磁気極性を有する。
【0042】
よって、図１５及び図１６に示されるように、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２の間の間隙では、第一側部ヨーク部２１１から第二側部ヨーク部２１２に向かうＹ軸負方向への磁束が形成されるようにしている。また、メインヨーク２１０の第一保持部２１４と第二保持部２１５との間の間隙では、第二保持部２１５から第一保持部２１４に向かう磁束が形成されるようにしている。これにより、第一保持部２１４の第一支持端部２１４ａは、Ｓ極の磁気極性となるように、第二保持部２１５の第二支持端部２１５ａは、Ｎ極の磁気極性となるようにしている。さらに、サブヨーク２２０の第三保持部２２１と第四保持部２２２との間の間隙では、第四保持部２２２から第三保持部２２１に向かう磁束が形成されるようにしている。これにより、第三保持部２２１の第三支持端部２２１ａは、Ｓ極の磁気極性となるように、第四保持部２２２の第四支持端部２２２ａは、Ｎ極の磁気極性となるようにしている。なお、図１５は、図９のリニアアクチュエータ２００のＸ軸正方向から負方向に見た側面図であり、コイル４０が第一の停止位置で保持されている状態を示す図である。図１６は、図１５のリニアアクチュエータ２００を別の方向であるＹ軸負方向から正方向に見た側面図である。
【0043】
図９〜図１４を参照すると、コイル４０は、矩形筒の内側に第二側部ヨーク部２１２を通すように配置されており、第二側部ヨーク部２１２の周りを囲む。コイル４０は、その軸方向を第二側部ヨーク部２１２の長手方向と略平行にして配置され、第二側部ヨーク部２１２に対して上記長手方向であるＺ軸方向に移動可能である。コイル４０は、矩形筒を構成する平坦な４つの側部のうちの１つを、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２の間に位置させて、配置されている。
【0044】
磁性体であるコイルヨーク２５０は、コイル４０と一体に移動するように、コイル４０に取り付けられている。コイルヨーク２５０は、Ｘ軸正方向側で第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２と隣り合って配置される。コイルヨーク２５０は、２つの逆向きのＵ字状部材が、互いに交差する向きで連結された構成を有している。具体的には、コイルヨーク２５０は、Ｕ字状の平板の形状を有する第一Ｕ字形状部２６０と、Ｕ字状の平板の形状を有する第二Ｕ字形状部２７０とを一体的に含む。第一Ｕ字形状部２６０は、Ｕ字の底部を構成する底部２６３と、Ｕ字の対向する側部を構成する第一脚部２６１及び第二脚部２６２とを一体的に含む。第二Ｕ字形状部２７０は、Ｕ字の底部を構成する底部２７３と、Ｕ字の対向する側部を構成する第一脚部２７１及び第二脚部２７２とを一体的に含む。ここで、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０はそれぞれ、第一磁性部及び第二磁性部の一例である。
【0045】
第一Ｕ字形状部２６０は、底部２６３をＺ軸負方向に位置して配置され、第二Ｕ字形状部２７０は、底部２７３をＺ軸正方向に位置して配置される。第一Ｕ字形状部２６０の第二脚部２６２と第二Ｕ字形状部２７０の第二脚部２７２とが、結合され、コイル４０の内側に配置される。本実施の形態では、第二脚部２６２及び第二脚部２７２の結合部分に対して、第一Ｕ字形状部２６０の第一脚部２６１と第二Ｕ字形状部２７０の第一脚部２７１とは、互いに垂直な位置関係にある。具体的には、当該結合部分に対して、第一脚部２６１はＹ軸正方向に位置し、第一脚部２７１はＸ軸正方向に位置する。よって、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０は、ＸＹ平面に沿う方向で垂直に交差するように結合されている。なお、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０の交差角度は、９０°に限定されない。後述するように、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０のいずれもが、コイル４０を内外にまたぐように配置されればよい。
【0046】
第一Ｕ字形状部２６０は、ＹＺ平面に沿う方向に延在し、コイル４０の矩形筒を形成する４つの側部のうちのＹ軸正方向側の側部を、そのＺ軸負方向側の端部において内側から外側にまたぐように配置されている。第一Ｕ字形状部２６０の底部２６３は、Ｚ軸負方向側のコイル４０の端部と隣り合い、Ｙ軸方向にコイル４０と交差して延在する。第一Ｕ字形状部２６０の第二脚部２６２は、第二側部ヨーク部２１２と対向する位置で、底部２６３からコイル４０の内側を通ってコイル４０の軸方向に直線状に延びる。第一Ｕ字形状部２６０の第一脚部２６１は、第一側部ヨーク部２１１と対向する位置で、底部２６３からコイル４０のＹ軸正方向側の外側を通って、コイル４０の軸方向に且つ第二脚部２６２と略平行に直線状に延びる。
【0047】
第二Ｕ字形状部２７０は、ＸＺ平面に沿う方向に延在し、コイル４０の矩形筒を形成する４つの側部のうちのＸ軸正方向側の側部を、そのＺ軸正方向側の端部において内側から外側にまたぐように配置されている。第二Ｕ字形状部２７０の底部２７３は、Ｚ軸正方向側のコイル４０の端部と隣り合い、Ｘ軸方向にコイル４０と交差して延在する。第二Ｕ字形状部２７０の第二脚部２７２は、第二側部ヨーク部２１２と対向する位置で、底部２７３からコイル４０の内側を通ってコイル４０の軸方向に直線状に延びる。第二Ｕ字形状部２７０の第一脚部２７１は、底部２７３からコイル４０のＸ軸正方向側の外側を通ってコイル４０の軸方向に且つ第二脚部２７２と略平行に直線状に延びる。
【0048】
そして、第二Ｕ字形状部２７０の第二脚部２７２及び第一Ｕ字形状部２６０の第二脚部２６２が、コイル４０の内側でＹ軸方向に隣接して位置し、互いに一体化されている。よって、第一Ｕ字形状部２６０と第二Ｕ字形状部２７０とは、第一脚部２６１及び第二脚部２６２の並び方向と、第一脚部２７１及び第二脚部２７２の並び方向とを略垂直な関係にして、結合されている。
【0049】
コイルヨーク２５０が、コイル４０の軸方向である第二側部ヨーク部２１２に沿う方向に、コイル４０と共に第一保持部２１４及び第二保持部２１５に向かって移動すると、コイルヨーク２５０の第一Ｕ字形状部２６０の第一脚部２６１のＺ軸正方向側の端部が、第二保持部２１５の第二支持端部２１５ａと当接する。さらに、コイルヨーク２５０の第二Ｕ字形状部２７０の底部２７３が、第一保持部２１４の第一支持端部２１４ａと当接する。第一脚部２６１及び底部２７３は、同時に第二支持端部２１５ａ及び第一支持端部２１４ａに当接するように構成されている。そして、コイルヨーク２５０は、Ｚ軸負方向に突出している第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａ以外で、第一保持部２１４及び第二保持部２１５と接触しない。そして、コイルヨーク２５０は、Ｚ軸正方向に突出している第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａ以外で、第一保持部２１４及び第二保持部２１５と接触しない。
【0050】
また、コイルヨーク２５０が、第二側部ヨーク部２１２に沿って、コイル４０と共に第三保持部２２１及び第四保持部２２２に向かって移動すると、コイルヨーク２５０の第一Ｕ字形状部２６０の底部２６３が、第三保持部２２１の第三支持端部２２１ａと当接する。さらに、コイルヨーク２５０の第二Ｕ字形状部２７０の第一脚部２７１のＺ軸負方向側の端部が、第四保持部２２２の第四支持端部２２２ａと当接する。底部２６３及び第一脚部２７１は、同時に第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに当接するように構成されている。そして、コイルヨーク２５０は、Ｚ軸正方向に突出している第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａ以外で、第三保持部２２１及び第四保持部２２２と接触しない。
【0051】
［２−２．実施の形態２に係るリニアアクチュエータの動作］以下、図１５〜図２２を参照しつつ、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の動作を説明する。なお、図１７は、図１５のリニアアクチュエータ２００において、コイル４０に電流が流された状態を示す側面図である。図１８は、図１７のリニアアクチュエータ２００を、図１６と同様の方向から見た側面図である。図１９は、図１５のリニアアクチュエータ２００と同様の側面図であり、コイル４０が第二の停止位置で保持されている状態を示す図である。図２０は、図１９のリニアアクチュエータ２００を、図１６と同様の方向から見た側面図である。図２１は、図１９のリニアアクチュエータ２００において、コイル４０に電流が流された状態を示す側面図である。図２２は、図２１のリニアアクチュエータ２００を、図１６と同様の方向から見た側面図である。
【0052】
図１５及び図１６を参照すると、リニアアクチュエータ２００では、コイル４０は、コイルヨーク２５０の第一Ｕ字形状部２６０の第一脚部２６１及び第二Ｕ字形状部２７０の底部２７３が同時に第二保持部２１５の第二支持端部２１５ａ及び第一保持部２１４の第一支持端部２１４ａに当接した状態で、停止する。このような当接及び停止状態にあるコイルヨーク２５０及びコイル４０の位置は、リニアアクチュエータ２００において設定されるコイルヨーク２５０及びコイル４０の２つの停止位置のうちの第一の停止位置である。そして、第一の停止位置では、第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａに存在する磁界の磁気吸引力によって、底部２７３及び第一脚部２６１はそれぞれ、第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａに吸着されて保持される。よって、コイルヨーク２５０及びコイル４０は、第一の停止位置で、第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａによって支持及び保持される。
【0053】
第一の停止位置で停止状態にあるコイルヨーク２５０内では、図１５及び図１６において白抜き矢印で示されるような流れの磁束が形成される。この磁束は、第二支持端部２１５ａから、第一Ｕ字形状部２６０の第一脚部２６１、底部２６３及び第二脚部２６２、並びに、第二Ｕ字形状部２７０の第二脚部２７２及び底部２７３を順次通って、第一支持端部２１４ａに至るように、コイルヨーク２５０を通って循環する。この磁束は、第二支持端部２１５ａ及び第一支持端部２１４ａの間で、コイル４０を外から内に囲むようにコイルヨーク２５０を通る。これによって、コイルヨーク２５０は、強い磁気吸引力によって第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａに吸着され保持される。この結果、リニアアクチュエータ２００に振動、衝撃等の外力が作用した場合でも、コイル４０及びコイルヨーク２５０は第一の停止位置に保持され得る。
【0054】
図１７及び図１８を参照すると、第一の停止位置で停止状態にあるコイル４０を移動させる場合、コイル４０に方向Ｄ１の電流が流される。方向Ｄ１の電流は、コイル４０において、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２の間の部位では、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２からコイルヨーク２５０に向かうＸ軸正方向に流れ、第二側部ヨーク部２１２の外側の部位では、コイルヨーク２５０から第二側部ヨーク部２１２に向かうＸ軸負方向に流れる。
【0055】
コイル４０には、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２間で方向Ｄ１に流れる電流と、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２間のマグネット３０による磁束との作用によって、第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａから離れる方向であるＺ軸負方向のローレンツ力が作用する。さらに、コイル４０内を流れる電流が、磁界を形成し、それによって、図１７及び図１８においてハッチ付き矢印で示されるような流れの磁束が、コイルヨーク２５０内に形成される。この磁束は、第二Ｕ字形状部２７０の底部２７３及び第一Ｕ字形状部２６０の第二脚部２６２から、第一Ｕ字形状部２６０の底部２６３を通って第一脚部２６１へ向かう磁束であり、図１５及び図１６において白抜き矢印で示される吸着磁束と反対向きの反発磁束である。コイルヨーク２５０内の磁束は、底部２７３及び第一脚部２６１の端部にそれぞれ、Ｓ極及びＮ極の磁気極性を形成する。これにより、底部２７３及び第一支持端部２１４ａの間と第一脚部２６１及び第二支持端部２１５ａの間とにそれぞれ、磁気的な反発力が生じる。よって、コイル４０は、コイルヨーク２５０に作用する磁気反発力とローレンツ力とを受けて、その軸方向のＺ軸負方向に移動される。なお、２つの力を受けるコイル４０は、上述のような反発力が生じない場合と比較して、印加される電流値が低くても、移動可能である。また、コイル４０は、第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａで保持されている間、電力を消費しない。
【0056】
コイル４０と共にＺ軸負方向に移動するコイルヨーク２５０が、第三保持部２２１の第三支持端部２２１ａ及び第四保持部２２２の第四支持端部２２２ａと当接すると、コイル４０は停止し、コイル４０への電流の印加が停止される。このとき、図１９及び図２０に示されるように、コイル４０は、コイルヨーク２５０の第一Ｕ字形状部２６０の底部２６３及び第二Ｕ字形状部２７０の第一脚部２７１の端部が同時に第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに当接した状態で、停止する。このような当接及び停止状態にあるコイルヨーク２５０及びコイル４０の位置は、リニアアクチュエータ２００において設定されるコイルヨーク２５０及びコイル４０の２つの停止位置のうちの第二の停止位置である。そして、第二の停止位置では、底部２６３及び第一脚部２７１はそれぞれ、第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに存在する磁界の磁気吸引力によって、第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに吸着されて保持される。よって、コイルヨーク２５０及びコイル４０は、第二の停止位置で、第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａによって支持及び保持される。
【0057】
第二の停止位置で停止状態にあるコイルヨーク２５０内では、図１９及び図２０において白抜き矢印で示されるような流れの磁束が形成される。この磁束は、第四支持端部２２２ａから、第二Ｕ字形状部２７０の第一脚部２７１、底部２７３及び第二脚部２７２、並びに、第一Ｕ字形状部２６０の第二脚部２６２及び底部２６３を順次通って、第三支持端部２２１ａに至るように、コイルヨーク２５０を通って循環する。この磁束は、第四支持端部２２２ａ及び第三支持端部２２１ａの間で、コイル４０を外から内に囲むようにコイルヨーク２５０を通る。これによって、コイルヨーク２５０は、強い磁気吸引力によって第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに吸着され保持される。この結果、リニアアクチュエータ２００に振動、衝撃等の外力が作用した場合でも、コイル４０及びコイルヨーク２５０は第二の停止位置に保持され得る。
【0059】
コイル４０には、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２間で方向Ｄ２に流れる電流と、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２間のマグネット３０による磁束との作用によって、第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａから離れる方向であるＺ軸正方向のローレンツ力が作用する。さらに、コイル４０内を流れる電流が、磁界を形成し、それによって、図２１及び図２２においてハッチ付き矢印で示されるような流れの磁束が、コイルヨーク２５０内に磁束が形成される。この磁束は、第一Ｕ字形状部２６０の底部２６３から、第二脚部２６２、第二Ｕ字形状部２７０の第二脚部２７２及び底部２７３を順次通って、第一脚部２７１へ向かう磁束であり、図１９及び図２０において白抜き矢印で示される吸着磁束と反対向きの反発磁束である。コイルヨーク２５０内の磁束は、底部２６３及び第一脚部２７１の端部にそれぞれ、Ｓ極及びＮ極の磁気極性を形成する。これにより、底部２６３及び第三支持端部２２１ａの間と第一脚部２７１及び第四支持端部２２２ａの間とにそれぞれ、磁気的な反発力が生じる。よって、コイル４０は、コイルヨーク２５０に作用する磁気反発力とローレンツ力とを受けて、その軸方向のＺ軸正方向に移動される。なお、２つの力を受けるコイル４０は、上述のような反発力が生じない場合と比較して、印加される電流値が低くても、移動可能である。また、コイル４０は、第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａで保持されている間、電力を消費しない。
【0060】
なお、リニアアクチュエータ２００において、コイルヨーク２５０が、第一Ｕ字形状部２６０のみ又は第二Ｕ字形状部２７０のみを有し、メインヨーク２１０が第二支持端部２１５ａ及び第三支持端部２２１ａ、又は第一支持端部２１４ａ及び第四支持端部２２２ａのみを有する構成であっても、上述と同様の作用が生じる。つまり、コイル４０は、第一の停止位置及び第二の停止位置での停止状態では磁気吸引力によって保持され、電流が流された状態ではローレンツ力及び磁気反発力によって移動する。さらに、コイルヨーク２５０が第一Ｕ字形状部２６０のみを有する場合、第一Ｕ字形状部２６０は、少なくとも第一脚部２６１及び底部２６３を有する構成であってもよい。また、コイルヨーク２５０が第二Ｕ字形状部２７０のみを有する場合、第二Ｕ字形状部２７０は、少なくとも第一脚部２７１及び底部２７３を有する構成であってもよい。
【0061】
［２−３．効果等］上述したような実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００によれば、実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００と同様の効果が得られる。
さらに、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００では、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２はそれぞれ、コイル４０の移動方向で第一保持部２１４及び第二保持部２１５と反対側の位置に、第三支持部としての第三保持部２２１及び第四支持部としての第四保持部２２２を有する。コイルヨーク２５０は、コイル４０の移動方向の一方の停止位置である第一の停止位置で第一保持部２１４及び第二保持部２１５と接触し、コイル４０の移動方向の他方の停止位置である第二の停止位置で第三保持部２２１及び第四保持部２２２と接触する。上述の構成において、コイル４０及びコイルヨーク２５０は、第一の停止位置と第二の停止位置とで磁気吸引力によって保持されることができる。よって、リニアアクチュエータ２００は、コイル４０を２つの停止位置で保持することができる。
【0062】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００では、第三保持部２２１及び第四保持部２２２は、互いに逆の磁気極性をもつ。コイルヨーク２５０は、第三保持部２２１及び第四保持部２２２と接触することによって、コイルヨーク２５０を通ってコイル４０を外側から内側にまたぐ磁束を形成するように構成される。上述の構成において、コイル４０が第二の停止位置にある場合でも、第三保持部２２１、コイルヨーク２５０及び第四保持部２２２を順次流れる磁束が、形成され得る。よって、コイルヨーク２５０と、第三保持部２２１及び第四保持部２２２との間に、強い磁気吸引力が生じる。また、コイル４０への印加電流を調節することによって、上記の磁束の流れと逆方向の流れの磁束をコイルヨーク２５０に発生させ、それにより、コイルヨーク２５０の磁界と第三保持部２２１及び第四保持部２２２の磁界との間に、磁気的な反発力を効果的に生じることが可能になる。
【0063】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００では、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２は、互いに接続されている。さらに、第一側部ヨーク部２１１及び第二側部ヨーク部２１２は、第一保持部２１４及び第二保持部２１５を有し且つマグネット３０が配置されるメインヨーク２１０と、第三保持部２２１及び第四保持部２２２を有するサブヨーク２２０とによって、構成される。メインヨーク２１０及びサブヨーク２２０は、互いに別個の部材を形成し、互いに接続される。上述の構成において、メインヨーク２１０及びサブヨーク２２０は、リニアアクチュエータ２００の組み立て前では、分離されているため、メインヨーク２１０へのコイル４０の設置が容易である。また、メインヨーク２１０及びサブヨーク２２０を接続して互いに組み付けることによって、各保持部も所定の位置に配置され得る。よって、リニアアクチュエータ２００の製造が簡易になる。サブヨーク２２０の構成を変更することによって、リニアアクチュエータ２００を実施の形態１に係るリニアアクチュエータ１００へ変更することも可能である。
【0064】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００では、コイルヨーク２５０は、コイル４０の軸方向の一方の端部でコイル４０を外側から内側にまたぐ第一磁性部としての第一Ｕ字形状部２６０と、コイル４０の軸方向の他方の端部でコイル４０を外側から内側にまたぐ第二磁性部としての第二Ｕ字形状部２７０とを含む。例えば、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０は、Ｕ字状の形状を有し、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０は、互いに逆向きのＵ字状の形状を形成するように接続されてもよい。
【0065】
上述の構成において、コイルヨーク２５０は、コイル４０が第一の停止位置にある場合、第一保持部２１４及び第二保持部２１５の間でこれらと反対側でコイル４０をまたぐ部分を含むように構成され得る。さらに、コイルヨーク２５０は、コイル４０が第二の停止位置にある場合も、第三保持部２２１及び第四保持部２２２の間でこれらと反対側でコイル４０をまたぐ部分を含むように構成され得る。よって、コイル４０は、第一の停止位置及び第二の停止位置のいずれにある場合でも、強い磁気吸引力で、保持される。
【0066】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００では、コイルヨーク２５０の第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０はいずれも、第一の停止位置及び第二の停止位置で、支持部としての第一保持部２１４及び第二保持部２１５、又は第三保持部２２１及び第四保持部２２２と接触する。上述の構成において、互いに反対方向からコイル４０をまたぐ第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０は、コイル４０が第一の停止位置にある場合、第一保持部２１４及び第二保持部２１５の間でこれらと反対側でコイル４０をまたぐ部分を含む。さらに、第一Ｕ字形状部２６０及び第二Ｕ字形状部２７０は、コイル４０が第二の停止位置にある場合も、第三保持部２２１及び第四保持部２２２の間でこれらと反対側でコイル４０をまたぐ部分を含む。よって、第一の停止位置及び第二の停止位置でコイル４０を保持するための強い磁気吸引力を発生することが可能である。
【0067】
［３．実施の形態に係るリニアアクチュエータの適用例］以下、実施の形態に係るリニアアクチュエータの適用例の一例を説明する。具体的には、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００が、小型カメラのレンズ鏡筒に適用される例を、図２３〜図２７を参照しつつ説明する。なお、図２３は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の１つの適用例を示す斜視図であり、小型カメラのレンズ鏡筒３００への適用例を示す図である。図２４は、側部カバー３１０ａが取り外された図２３のレンズ鏡筒３００を別の方向から見た斜視図であり、テレ側の状態にあるレンズ鏡筒３００を示す図である。図２５は、ワイド側の状態にある図２４のレンズ鏡筒３００を示す斜視図である。図２６は、図２３のレンズ鏡筒３００をレンズ鏡筒３００の軸心及びリニアアクチュエータ２００を通る面で切断した断面側面図を方向ＸＸＶＩであるＸ軸正方向から負方向に見た図であり、テレ側の状態にあるレンズ鏡筒３００を示す図である。図２７は、ワイド側の状態にある図２６のレンズ鏡筒３００を示す断面側面図である。なお、図２３〜図２７に記載されるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００に関する図９〜図２２のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸と同様に設定されている。
【0068】
図２３を参照すると、本例では、レンズ鏡筒３００は、各種車載カメラ、監視カメラ等の小型のデジタルスチルカメラ又はデジタルビデオカメラに搭載され得る小型のレンズ鏡筒を構成する。レンズ鏡筒３００は、有底筒状のカバー３１０と、カバー３１０から露出する第一レンズ４１１ａと、細長い板状の端子３２０とを備える。カバー３１０は、筒状の側部カバー３１０ａと、底部カバー３１０ｂとを含む。側部カバー３１０ａ及び底部カバー３１０ｂは互いに組み付けられ、その内側に収容空間を形成する。側部カバー３１０ａ及び底部カバー３１０ｂは、例えば、樹脂成形により作製されている。カバー３１０内の収容空間には、複数のレンズユニット、リニアアクチュエータ２００等が、設けられる。第一レンズ４１１ａは、複数のレンズユニットのレンズの中で最も外側に配置されるレンズであり、側部カバー３１０ａの開口から外方へ露出している。端子３２０は、カバー３１０内のリニアアクチュエータ２００のコイル４０等の電気的な構成要素と、カバー３１０外の電気的な構成要素とを電気的に接続する。
【0069】
底部カバー３１０ｂは、図示しない撮像素子が配置される基板に取り付けられるように構成されている。底部カバー３１０ｂは、撮像素子の基板に対するレンズ鏡筒３００の位置決め用の複数の円柱状のピン３１１ａと、撮像素子の基板へのレンズ鏡筒３００の固定用の複数の脚部３１１ｂとを一体的に含む。複数のピン３１１ａは、撮像素子の基板に形成された位置決め用の孔に挿入されることによって、レンズ鏡筒３００を撮像素子に対して位置決めする。複数の脚部３１１ｂには、ネジ等の締結部材が通されるように貫通孔が形成されている。脚部３１１ｂ及び撮像素子の基板を通る締結部材によって、各脚部３１１ｂが当該基板に固定され、それにより、レンズ鏡筒３００が当該基板に固定される。
【0070】
図２４〜図２７を参照すると、底部カバー３１０ｂ上には、リニアアクチュエータ２００が、配設されている。リニアアクチュエータ２００は、第三保持部２２１及び第四保持部２２２を有するサブヨーク２２０を底部カバー３１０ｂ上に位置させて固定されている。具体的には、サブヨーク２２０が、サブヨーク２２０及び底部カバー３１０ｂを貫通するネジ等の締結部材によって、底部カバー３１０ｂに固定されている。リニアアクチュエータ２００のコイル４０は、底部カバー３１０ｂに接近する方向及び底部カバー３１０ｂから離れる方向に移動することができる。例えば、コイル４０は、図２４では第一の停止位置で保持されており、図２５では第二の停止位置で保持されている。
【0071】
レンズ鏡筒３００は、一列に配列された３つのレンズユニット４１０、４２０及び４３０と、第二レンズユニット４２０を支持及びガイドする複数のガイド部材４４０とを備えている。第三レンズユニット４３０は、底部カバー３１０ｂに埋め込まれている。第三レンズユニット４３０は、レンズ４３１を含み、第二レンズユニット４２０からレンズ４３１に入射する光による像を、底部カバー３１０ｂの外側に配設された図示しない撮像素子等に映し出す。
【0072】
第一レンズユニット４１０は、側部カバー３１０ａの開口に配置され、側部カバー３１０ａに固定されている。第一レンズユニット４１０は、複数のレンズ４１１を備え、各レンズ４１１が第三レンズユニット４３０のレンズ４３１と対向するように配置されている。複数のレンズ４１１の中で最も外側に位置するのが、第一レンズ４１１ａである。側部カバー３１０ａの開口の周囲において、第一レンズ４１１ａと側部カバー３１０ａとの間に、環状のシール材３１１ｃが設けられている。シール材３１１ｃは、可撓性又は弾性を有する樹脂等で作製され、第一レンズ４１１ａと側部カバー３１０ａとの間を水密又は気密に封止する。これにより、外部からカバー３１０内への水、異物等の侵入が抑制される。第一レンズユニット４１０には、カバー３１０の外部からの光が入射する。
【0073】
第一レンズユニット４１０と第三レンズユニット４３０との間に、第二レンズユニット４２０が、配設されている。複数のガイド部材４４０が第二レンズユニット４２０のユニットカバー４２１を貫通する状態で、第二レンズユニット４２０は配置されている。各ガイド部材４４０は、棒状部材で構成されている。各ガイド部材４４０は、リニアアクチュエータ２００のコイル４０の移動方向に沿って底部カバー３１０ｂから延びる。本例では、２つのガイド部材４４０が配設されている。
【0074】
第二レンズユニット４２０は、複数のガイド部材４４０の軸方向に移動可能であり、これにより、底部カバー３１０ｂに接近する方向及び底部カバー３１０ｂから離れる方向に移動することができる。また、第二レンズユニット４２０は、複数のレンズ４２２を備え、各レンズ４２２が、第三レンズユニット４３０のレンズ４３１及び第一レンズユニット４１０のレンズ４１１と対向するように配置されている。また、第二レンズユニット４２０のユニットカバー４２１は、第二レンズユニット４２０がコイル４０と共に移動できるように、コイル４０に固定されている。
【0075】
よって、コイル４０が、第一の停止位置と第二の停止位置との間で移動すると、第二レンズユニット４２０が、ガイド部材４４０によって案内されつつ、コイル４０と共に移動する。このようなガイド部材４４０は、コイル４０の移動も案内する。そして、コイル４０及び第二レンズユニット４２０は共に、図２４及び図２６に示されるような第一の停止位置と、図２５及び図２７に示されるような第二の停止位置との２つの停止位置で、磁気吸引力によって保持された状態で停止することができる。
【0076】
なお、レンズ鏡筒３００において、コイル４０が第一の停止位置に位置するとき、第二レンズユニット４２０は、第一レンズユニット４１０に近接して位置する。これにより、第一レンズユニット４１０〜第三レンズユニット４３０は、レンズ４１１に入射する光のうち、例えば、人間の静視野角に近い６０°のような比較的狭い視野角の光を受け入れて、図示しない撮像素子等に映し出すことができる。このとき、レンズ鏡筒３００は、テレ側の状態にあり、望遠レンズとして機能する。
【0077】
コイル４０が第二の停止位置に位置するとき、第二レンズユニット４２０は、第一レンズユニット４１０から離れて位置する。これにより、第一レンズユニット４１０〜第三レンズユニット４３０は、レンズ４１１に入射する光のうち、例えば１８０°のような広い視野角の光を受け入れて、図示しない撮像素子等に映し出すことができる。このとき、レンズ鏡筒３００は、ワイド側の状態にあり、広角レンズとして機能する。
【0078】
よって、レンズ鏡筒３００は、２つの視野角に視野角を選択的に切り替えることができる二焦点点型のレンズ鏡筒として機能し、且つ切り替え後の視野角を保持して、振動及び衝撃等の外力に起因する視野角の変動を抑える。なお、レンズ鏡筒３００に設定される視野角は、上記例に限定されず、いかなる視野角であってもよい。
【0079】
また、ユニットカバー４２１には、位置検知用の突起４２１ａが一体的に形成されている。位置検知用の突起４２１ａは、側方、つまり、ガイド部材４４０の軸方向と略垂直な方向に、ユニットカバー４２１から突出している。突起４２１ａは、コイル４０及びユニットカバー４２１と共に移動する。さらに、カバー３１０内には、２つの位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃが配設されている。位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃは、Ｕ字状の外形を有している。位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃは、端子３２０と電気的に接続され、Ｕ字の間に光、磁気等を流すように構成されている。そして、位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃは、光、磁気等の遮断を検知し、具体的には、突起４２１ａがＵ字の間に位置することによる光、磁気等の遮断を検知する、つまり、突起４２１ａを検知する。そして、位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃはそれぞれ、コイル４０が第一の停止位置及び第二の位置に位置するときに突起４２１ａを検知するように配置されている。よって、位置検知用センサ４２１ｂ及び４２１ｃは、コイル４０が第一の停止位置及び第二の位置のいずれにあるか、つまり、レンズ鏡筒３００がテレ側の状態及びワイド側の状態のいずれにあるかを検知する。従って、レンズ鏡筒３００では、レンズ鏡筒３００の状態の制御及びその状態の確認が可能である。
【0080】
また、リニアアクチュエータ２００のメインヨーク２１０は、サブヨーク２２０に固定されておらず、コイル４０の移動方向であるＺ軸方向で、サブヨーク２２０に対して移動可能に設けられている。例えば、メインヨーク２１０は、スライドなどの移動を可能にサブヨーク２２０に係合、嵌合等している。そして、メインヨーク２１０は、側部カバー３１０ａに位置調整を可能に固定される。図１１及び図２６を参照すると、メインヨーク２１０の第一側部ヨーク部２１１には、円筒状の突起２１６と、雌ねじ孔２１７とが形成されている。側部カバー３１０ａの角筒状の壁には、第一貫通孔３１２及び第二貫通孔３１３がそれぞれ、雌ねじ孔２１７及び突起２１６と対応する位置に形成されている。
【0081】
第二貫通孔３１３は、突起２１６よりも大きい内径で形成されている。突起２１６を第二貫通孔３１３に挿入することによって、メインヨーク２１０が、側部カバー３１０ａに対して大凡位置決めされる。突起２１６及び第二貫通孔３１３は、メインヨーク２１０の大凡の位置決め用の要素である。
【0082】
第一貫通孔３１２は、カバー３１０の外方から内方に向かって、内径が段差部３１２ａを伴って縮径する形状を有している。第一貫通孔３１２の内径は、段差部３１２ａを境に変化する。第一貫通孔３１２における小さい方の内径の部分は、輪状の段差部３１２ａの内径を構成し、雌ねじ孔２１７の内径よりも大きい内径を有する。第一貫通孔３１２における大きい方の内径の部分は、段差部３１２ａの外径を構成する。
【0083】
第一貫通孔３１２と雌ねじ孔２１７とが位置合わせされた状態のメインヨーク２１０は、締結部材としてのネジ３３０によって、側部カバー３１０ａに固定される。このとき、ネジ３３０において雄ねじが形成された雄ねじ軸が、第一貫通孔３１２を通って雌ねじ孔２１７に螺合し、ネジ３３０の拡径した頭部は、段差部３１２ａの内径よりも大きく、段差部３１２ａに係合する。第一貫通孔３１２の小さい方の内径は、ネジ３３０の雄ねじ軸の外径よりも大きく形成されており、これにより、第一貫通孔３１２の内面とネジ３３０の雄ねじ軸との間に間隙が形成される。
【0084】
このため、ネジ３３０の締結を緩めた状態では、上記間隙は、第一貫通孔３１２内において、ネジ３３０が、メインヨーク２１０と共に、第一貫通孔３１２の径方向に移動することを許容する。このとき、メインヨーク２１０は、側部カバー３１０ａ及びサブヨーク２２０に対して、Ｚ軸方向及び側部カバー３１０ａの外周方向に移動することができる。これにより、リニアアクチュエータ２００におけるコイル４０の第一の停止位置と第二の停止位置との間の距離等の微調整が可能である。よって、第一レンズユニット４１０及び第三レンズユニット４３０に対する第二レンズユニット４２０の停止位置の微調整、つまり、各レンズユニット間の焦点距離の微調整が可能である。そして、ネジ３３０を締結することによって、メインヨーク２１０は、調整後の位置で側部カバー３１０ａ、つまりカバー３１０に固定される。さらに、第一貫通孔３１２及び第二貫通孔３１３内に接着剤が注入されることによって、メインヨーク２１０とカバー３１０とが強固に固定される。なお、第一貫通孔３１２の形状を、Ｚ軸方向を長手方向とする長穴形状としてもよい。これにより、メインヨーク２１０のＺ軸方向の調整幅を大きくすることができ、各レンズユニット間の焦点距離の調整代が増加する。
【0085】
上述のように、リニアアクチュエータ２００は、コイル４０、コイルヨーク２５０、メインヨーク２１０及びサブヨーク２２０を内側に含むカバー３１０と、メインヨーク２１０をカバー３１０に固定する締結部材としてのネジ３３０とをさらに備える。メインヨーク２１０は、サブヨーク２２０に対して移動可能に設けられ、カバー３１０は、ネジ３３０の軸が通る第一貫通孔３１２を有し、第一貫通孔３１２の内面とネジ３３０の軸との間に、メインヨーク２１０と共にネジ３３０の移動を許容する間隙が形成される。上述の構成において、ネジ３３０によるカバー３１０への固定を緩めた状態では、メインヨーク２１０が、サブヨーク２２０とは別個に、上記間隙の厚さだけ、カバー３１０及びサブヨーク２２０に対して相対的に移動することができる。よって、カバー３１０及びサブヨーク２２０に対するメインヨーク２１０の位置調整が可能になる。これにより、コイル４０の２つの停止位置間の距離調整も可能になる。
【0086】
［４．変形例］［４−１．変形例に係るリニアアクチュエータ］
以下、実施の形態２の変形例に係るリニアアクチュエータ５００を、図２８を参照しつつ説明する。なお、図２８は、実施の形態２の変形例に係るリニアアクチュエータ５００の外観を模式的に示す斜視図である。変形例に係るリニアアクチュエータ５００は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の各保持部の支持端部の位置に、保持用マグネットが配置された構成を有する。変形例に係るリニアアクチュエータ５００は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００と同様に、メインヨーク２１０、サブヨーク２２０、マグネット３０、コイル４０及びコイルヨーク２５０を備える。図２８では、リニアアクチュエータ５００は、図１３と同様に、メインヨーク２１０よりもサブヨーク２２０を上方に位置して、示されている。
【0087】
リニアアクチュエータ５００では、メインヨーク２１０は、第一保持部２１４を有するが、第二保持部２１５を有さない。第一保持部２１４は、突出する第一支持端部２１４ａを有していない。リニアアクチュエータ５００は、第一保持部２１４のコイル４０側の表面上に、第一保持用マグネット５１０を備えている。第一保持用マグネット５１０は、マグネット３０と同様に、Ｎ極及びＳ極の磁極を持ち、例えば、永久磁石で構成される。第一保持用マグネット５１０は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａに対応する領域にわたって延在する。さらに、第一保持用マグネット５１０は、第一支持端部２１４ａに対応する領域にＳ極の磁極を有し、第二支持端部２１５ａに対応する領域にＮ極の磁極を有している。ここで、第一保持用マグネット５１０は、磁性体保持マグネットの一例である。
【0088】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００において、マグネット３０の磁界によって磁気極性が形成される第一支持端部２１４ａ及び第二支持端部２１５ａよりも、第一保持用マグネット５１０は、コイルヨーク２５０を強い磁気吸引力で保持することができる。
【0089】
また、リニアアクチュエータ５００では、サブヨーク２２０は、第四保持部２２２を有するが、第三保持部２２１を有さない。第四保持部２２２は、突出する第四支持端部２２２ａを有さず、Ｌ字状の形状を有している。リニアアクチュエータ５００は、第四保持部２２２のコイル４０側の表面上に、第二保持用マグネット５２０を備えている。第二保持用マグネット５２０は、マグネット３０と同様に、Ｎ極及びＳ極の磁極を持ち、例えば、永久磁石で構成される。第二保持用マグネット５２０は、実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００の第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａに対応する領域にわたって延在する。さらに、第二保持用マグネット５２０は、第三支持端部２２１ａに対応する領域にＳ極の磁極を有し、第四支持端部２２２ａに対応する領域にＮ極の磁極を有している。ここで、第二保持用マグネット５２０は、磁性体保持マグネットの一例である。
【0090】
実施の形態２に係るリニアアクチュエータ２００において、マグネット３０の磁界によって磁気極性が形成される第三支持端部２２１ａ及び第四支持端部２２２ａよりも、第二保持用マグネット５２０は、コイルヨーク２５０を強い磁気吸引力で保持することができる。
【0091】
なお、本変形例に係るリニアアクチュエータ５００では、第一保持用マグネット５１０及び第二保持用マグネット５２０はそれぞれ、１つのマグネットによって構成されるが、２つのマグネットによって構成されてもよい。この場合、２つのマグネットのコイル４０に向く磁極面が互いに逆の磁気極性を有するように、２つのマグネットが配置される。
【0092】
また、本変形例に係るリニアアクチュエータ５００では、メインヨーク２１０は、第二保持部２１５を有さないが、第二保持部２１５を有してもよい。さらに、サブヨーク２２０は、第三保持部２２１を有さないが、第三保持部２２１を有してもよい。この場合、第二保持部２１５及び第三保持部２２１も、第一保持用マグネット５１０及び第二保持用マグネット５２０を支持してもよい。また、本変形例に係るリニアアクチュエータ５００では、第一保持用マグネット５１０及び第二保持用マグネット５２０が設けられるため、第一保持部２１４及び第四保持部２２２は、磁性材料で作製されていなくてもよい。
【0093】
［４−２．効果等］上述したような変形例に係るリニアアクチュエータ５００によれば、実施の形態１及び２に係るリニアアクチュエータと同様の効果が得られる。さらに、変形例に係るリニアアクチュエータ５００は、支持部としての第一保持部２１４及び第四保持部２２２に、磁性体保持マグネットとしての第一保持用マグネット５１０及び第二保持用マグネット５２０を備える。上述の構成において、第一保持用マグネット５１０及び第二保持用マグネット５２０によって、第一保持部２１４及び第四保持部２２２での磁気吸引力の調節が可能になる。よって、リニアアクチュエータ５００は、マグネット３０の磁界に依らず、コイル４０の保持能力を適宜調節することができる。
【0094】
［他の実施の形態］以上のように、本開示における技術の例示として、上記の実施の形態及び変形例を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これらに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態及び変形例並びに下記の他の実施形態で説明する各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【0095】
実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータでは、マグネット３０は、メインヨーク１０，２１０の第一側部ヨーク部１１，２１１に配置されていたが、これに限定されない。マグネットは、第一側部ヨーク部１１，２１１と第二側部ヨーク部１２，２１２との間で磁界を形成できるように設けられればよい。この場合、１つ以上のマグネットが設けられてよい。例えば、マグネットが、第二側部ヨーク部１２，２１２に設けられてもよく、第一側部ヨーク部１１，２１１及び第二側部ヨーク部１２，２１２のいずれにも設けられてもよい。
【0096】
実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータでは、ヨークは、メインヨーク１０，２１０とサブヨーク２０，２２０とによって構成されていたが、これに限定されない。例えば、メインヨーク１０，２１０及びサブヨーク２０，２２０が、１つの部材で構成されてもよい。また、メインヨーク及びサブヨークそれぞれの構成も、メインヨーク１０，２１０及びサブヨーク２０，２２０の構成に限定されない。例えば、第一側部ヨーク部２１１が第一保持部２１４及び第三保持部２２１と一体的に形成されてもよく、第二側部ヨーク部２１２が、第二保持部２１５及び第四保持部２２２と一体的に形成されてもよい。また、サブヨークが、第一側部ヨーク部１１，２１１及び第二側部ヨーク部１２，２１２の少なくとも一方の一部を含んでもよい。メインヨーク及びサブヨークがそれぞれ、第一側部ヨーク部１１，２１１及び第二側部ヨーク部１２，２１２の一方のみ及び他方のみを含んでもよい。
【0097】
実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータにおいて、コイルヨークの構成も、コイルヨーク２５０の構成に限定されない。コイルヨークは、コイル４０が第一の停止位置及び第二の停止位置に位置する場合に、コイル４０への電流の非印加時と印加時との間で、コイルヨーク内に形成される磁束の流れの方向が逆向きとなる構成を有すればよい。
【0098】
実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータにおいて、マグネット３０は、Ｎ極及びＳ極の向きを反対にして配置されてもよい。つまり、マグネット３０のＮ極が、第一側部ヨーク部１１，２１１と当接し、マグネット３０のＳ極が、第二側部ヨーク部１２，２１２と対向するように、マグネット３０が配置されてもよい。このとき、コイル４０に印加する電流の向きを、実施の形態及び変形例の場合と逆向きにするように制御することによって、リニアアクチュエータは、実施の形態及び変形例の場合と同様の動作を行う。又は、コイル４０の巻線の巻回方向を、実施の形態及び変形例の場合と逆向きにすることによって、コイル４０に印加する電流の向きを変更しなくても、リニアアクチュエータは実施の形態及び変形例の場合と同様の動作を行う。なお、実施の形態及び変形例の説明では、コイル４０の巻線の巻回方向を特定していないが、例えば、Ｚ軸正方向からＺ軸負方向に見たとき、実施の形態及び変形例において、巻線が、時計回りに巻回されていれば、反時計回りに巻回されればよく、また、逆の場合も同様である。上述のように、マグネット３０の向き、コイル４０に印加する電流の向き、及びコイル４０の巻線の巻回方向を任意に組み合わせて、実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータの動作の実現が可能である。
【0099】
実施の形態及び変形例に係るリニアアクチュエータは、カメラのレンズ鏡筒のレンズユニットに適用されていたが、これに限定されず、直線的に移動されるいかなる対象物に適用されてもよい。
【0100】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【0101】
以上説明したように、本開示は、直線的に対象物を移動する装置に有用である。
【符号の説明】
【0102】
１０，２１０ メインヨーク１１，２１１ 第一側部ヨーク部（第一ヨーク）
１２，２１２ 第二側部ヨーク部（第二ヨーク）
１４，２１４ 第一保持部（支持部、第一支持部）
１５，２１５ 第二保持部（支持部、第二支持部）
２０，２２０ サブヨーク
３０ マグネット
４０ コイル
５０，２５０ コイルヨーク（磁性体）
１００，２００，５００ リニアアクチュエータ
２２１ 第三保持部（第三支持部）
２２２ 第四保持部（第四支持部）
２６０ 第一Ｕ字形状部（第一磁性部）
２７０ 第二Ｕ字形状部（第二磁性部）
３１０ カバー
３１２ 第一貫通孔（貫通孔）
３３０ ネジ（締結部材）
５１０ 第一保持用マグネット（磁性体保持マグネット）
５２０ 第二保持用マグネット（磁性体保持マグネット）