特開 2024-33678 駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024033678

(43)【公開日】2024-03-13

(54)【発明の名称】駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/18 20060101AFI20240306BHJP

   G02B 7/04 20210101ALI20240306BHJP

   G02B 7/08 20210101ALI20240306BHJP

【ＦＩ】

H02K33/18 B

G02B7/04 E

G02B7/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022137413

(22)【出願日】2022-08-31

(71)【出願人】

【識別番号】000133227

【氏名又は名称】株式会社タムロン

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100144451

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 博子

(74)【代理人】

【識別番号】100123630

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】阿久津 敏憲

【テーマコード（参考）】

2H044

5H633

【Ｆターム（参考）】

2H044BE01

2H044BE09

2H044DA01

5H633BB02

5H633GG03

5H633GG04

5H633GG06

5H633GG09

5H633HH02

5H633HH05

5H633HH16

5H633JA10

(57)【要約】

【課題】体積、質量の増加を抑制しつつ、大きな駆動力を得ることができる駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供する。
【解決手段】本発明は、光学素子を駆動するための駆動アクチュエータ(10)であって、内部ヨーク(36)と、この内部ヨークの周囲に巻回され、内部ヨークに沿って移動可能に支持されると共に、駆動すべき光学素子に連結された第１可動コイル(34)と、内部ヨークの両側に配置され、第１可動コイルの外側で、内部ヨークに対して夫々平行に延びる第１ヨーク(38)及び第２ヨーク(40)と、内部ヨークに沿って第１可動コイルの内側に延びるように、内部ヨークに取り付けられた第１内部マグネット(30)と、第１可動コイルの外周に対向するように配置され、第１ヨークに沿って延びるように第１ヨークに取り付けられた第１外部マグネット(32)と、を有することを特徴としている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子を駆動するための駆動アクチュエータであって、
内部ヨークと、
この内部ヨークの周囲に巻回され、上記内部ヨークに沿って移動可能に支持されると共に、駆動すべき光学素子に連結された第１可動コイルと、
上記内部ヨークの両側に配置され、上記第１可動コイルの外側で、上記内部ヨークに対して夫々平行に延びる第１ヨーク及び第２ヨークと、
上記内部ヨークに沿って上記第１可動コイルの内側に延びるように、上記内部ヨークに取り付けられた第１内部マグネットと、
上記第１可動コイルの外周に対向するように配置され、上記第１ヨークに沿って延びるように上記第１ヨークに取り付けられた第１外部マグネットと、
を有することを特徴とする駆動アクチュエータ。

【請求項2】

さらに、上記第２ヨークの周囲に巻回され、上記第２ヨークに沿って移動可能に支持されると共に、上記第１可動コイルに結合された第２可動コイルと、上記第２ヨークに沿って上記第２可動コイルの内側に延びるように、上記第２ヨークに取り付けられた第２内部マグネットと、を有する請求項１記載の駆動アクチュエータ。

【請求項3】

さらに、上記第２可動コイルの外側で、上記第２ヨークに対して平行に延びる第３ヨークと、上記第２可動コイルの外周に対向するように配置され、上記第３ヨークに沿って延びるように上記第３ヨークに取り付けられた第２外部マグネットと、を有する請求項２記載の駆動アクチュエータ。

【請求項4】

レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の内部に、光軸に平行な方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズと、
このフォーカスレンズを駆動する、請求項１乃至３の何れか１項に記載の駆動アクチュエータと、
を有するレンズユニット。

【請求項5】

カメラボディと、
請求項４記載のレンズユニットと、
を有するカメラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は駆動アクチュエータに関し、特に、光学素子を駆動するための駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関する。

【背景技術】

【0002】

国際公開第２０１９／１８７６３４号パンフレット（特許文献１）には、駆動装置、レンズ鏡筒及び撮像装置が記載されている。この駆動装置は、レンズ鏡筒内に配置され、フォーカス調整用のレンズ群を光軸に沿って駆動するように構成されている。即ち、この駆動装置は、レンズ群を支持するレンズ枠に取り付けられた円筒状の可動コイルと、この可動コイルの中に延びる丸棒状のヨークと、この丸棒状のヨークの両側に設けられたサイドヨークと、を有する。さらに、駆動装置は、各サイドヨークの内側に、可動コイルに対向するように夫々取り付けられたマグネットを有する。このように、特許文献１記載の駆動装置では、可動コイルの両側に、可動コイルに対向するように２つのマグネットを設けることにより、可動コイルと鎖交する磁束を増加させ、駆動力を増大させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１８７６３４号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１記載の駆動装置では、駆動装置の体積、質量に比して駆動力を十分に増大させることができないという問題がある。即ち、特許文献１記載の構成で、駆動装置の発生する駆動力を増大させるためには、可動コイルの中に延びている丸棒状のヨークにより、強い磁束を導く必要があるため、ヨークを一定程度の太さに構成する必要がある。このため、特許文献１記載の発明では、駆動装置全体の体積、質量は増大するが、これらの増大に比して駆動力の増大は限定的なものに止まる。

【0005】

従って、本発明は、体積、質量の増加を抑制しつつ、大きな駆動力を得ることができる駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために、本発明は、光学素子を駆動するための駆動アクチュエータであって、内部ヨークと、この内部ヨークの周囲に巻回され、内部ヨークに沿って移動可能に支持されると共に、駆動すべき光学素子に連結された第１可動コイルと、内部ヨークの両側に配置され、第１可動コイルの外側で、内部ヨークに対して夫々平行に延びる第１ヨーク及び第２ヨークと、内部ヨークに沿って第１可動コイルの内側に延びるように、内部ヨークに取り付けられた第１内部マグネットと、第１可動コイルの外周に対向するように配置され、第１ヨークに沿って延びるように第１ヨークに取り付けられた第１外部マグネットと、を有することを特徴としている。

【0007】

このように構成された本発明によれば、内部ヨークに沿って第１可動コイルの内側に延びるように取り付けられた内部マグネットと、内部ヨークに対して平行に延びる第１ヨークに、第１可動コイルの外周に対向するように取り付けられた第１外部マグネットと、を備えているので、第１可動コイルに鎖交する磁束を増加させることができ、駆動アクチュエータが発生する駆動力を増大させることができる。また、内部マグネットが内部ヨークに沿って第１可動コイルの内側に設けられているので、駆動アクチュエータの体積、質量の増大を抑制しながら、駆動力を増大させることができる。

【0008】

本発明において、好ましくは、さらに、第２ヨークの周囲に巻回され、第２ヨークに沿って移動可能に支持されると共に、第１可動コイルに結合された第２可動コイルと、第２ヨークに沿って第２可動コイルの内側に延びるように、第２ヨークに取り付けられた第２内部マグネットと、を有する。

【0009】

また、本発明において、好ましくは、さらに、第２可動コイルの外側で、第２ヨークに対して平行に延びる第３ヨークと、第２可動コイルの外周に対向するように配置され、第３ヨークに沿って延びるように第３ヨークに取り付けられた第２外部マグネットと、を有する。

【0010】

さらに、本発明は、レンズユニットであって、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に、光軸に平行な方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズと、このフォーカスレンズを駆動する、本発明の駆動アクチュエータと、を有することを特徴としている。

【0011】

また、本発明は、カメラであって、カメラボディと、本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0012】

本発明の駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、体積、質量の増加を抑制しつつ、大きな駆動力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態による駆動アクチュエータを備えたレンズユニット、カメラの断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態によるレンズユニットに備えられたレンズ案内装置及び駆動アクチュエータを示す分解斜視図である。

【図3】本発明の第１実施形態による駆動アクチュエータの斜視図である。

【図4】発生する推力の数値シミュレーションを行った駆動アクチュエータを示す斜視図である。

【図5】本発明の第２実施形態による駆動アクチュエータの斜視図である。

【図6】本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータの斜視図である。

【図7】発生する推力の数値シミュレーションを行った駆動アクチュエータを示す斜視図である。

【図8】第３実施形態の変形例による駆動アクチュエータの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、添付図面を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラを説明する。
図１は本発明の第１実施形態による駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラの断面図である。

【0015】

図１に示すように、カメラ１は、レンズユニット２と、カメラボディ４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒６の中に配置された複数のレンズ７と、光学素子であるフォーカス調整用のフォーカスレンズ１６と、このフォーカスレンズ１６が取り付けられた可動部であるレンズ枠１７と、を有する。さらに、レンズユニット２は、レンズ枠１７をレンズユニット２の光軸Ａ方向に案内する案内機構であるレンズ案内装置８と、このレンズ案内装置８に駆動力を作用させる駆動アクチュエータ１０と、を有する。

【0016】

レンズユニット２は、カメラボディ４に取り付けられ、入射した光を撮像素子面４ａに結像させるように構成されている。概ね円筒形のレンズ鏡筒６は、内部に複数のレンズ７を保持しており、フォーカスレンズ１６をレンズ案内装置８によって移動させることによりフォーカス調整を可能としている。

【0017】

また、レンズ鏡筒６の周囲には、フォーカスレンズ１６を手動で移動させるために操作される筒状のフォーカスリング１２が回動可能に取り付けられている。撮影者が手動でフォーカスリング１２を回動操作すると、フォーカスレンズ１６がレンズ案内装置８によって案内されて光軸Ａ方向に移動され、手動でフォーカス調整が行われる。

【0018】

一方、カメラボディ４には、フォーカスレンズ１６を自動で移動させる自動フォーカスによる焦点合わせを始動させるために操作される自動フォーカス操作部が設けられている。また、カメラボディ４には制御部である自動フォーカス制御部１４が内蔵されており、この自動フォーカス制御部１４からの信号に基づいて、駆動アクチュエータ１０がフォーカスレンズ１６を移動させ、自動焦点合わせを行うことができる。即ち、撮影者がカメラボディ４に設けられた自動フォーカス操作部であるレリーズボタン４ｂを半押しにすると、自動フォーカスによる焦点合わせが始動され、自動フォーカス制御部１４は、被写体の像が撮像素子面４ａに合焦するようにフォーカスレンズ１６の位置を調整する。駆動アクチュエータ１０は、自動フォーカス制御部１４からの制御信号に基づいて、指令された位置にフォーカスレンズ１６を移動させる。

【0019】

次に、図２及び図３を参照して、本発明の第１実施形態によるレンズユニット２に備えられたレンズ案内装置８及び駆動アクチュエータ１０を説明する。
図２は、本発明の第１実施形態によるレンズユニット２に備えられたレンズ案内装置８及び駆動アクチュエータ１０を示す分解斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態による駆動アクチュエータ１０の斜視図である。

【0020】

図２に示すように、レンズ案内装置８は、レンズ枠１７を取り囲むように設けられた第１フレーム１８ａと、この第１フレーム１８ａに取り付けられる第２フレーム１８ｂと、レンズ枠１７を光軸Ａ方向に案内する第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸２４と、を有する。

【0021】

また、レンズ枠１７には、第１のガイド軸２２上を摺動する第１摺動部１７ａと、第２のガイド軸２４上を摺動する第２摺動部１７ｂが設けられている。この構成により、レンズ案内装置８は、可動部であるレンズ枠１７を、第１、第２のガイド軸に沿って所定範囲内で移動可能に支持すると共に、光軸Ａ方向に案内することができる。

【0022】

レンズ枠１７は、概ねドーナツ板状の部材であり、中央の開口部にフォーカスレンズ１６が取り付けられている。また、レンズ枠１７の外周には、概ね円筒形に形成された第１摺動部１７ａ及び第２摺動部１７ｂが設けられ、これらは、可動部の重心を挟んで点対称の位置に配置されている。第１摺動部１７ａ及び第２摺動部１７ｂは、夫々、それらの中心軸線がレンズ枠１７と直交するように、光軸Ａと平行に形成されている。また、これら第１摺動部１７ａ及び第２摺動部１７ｂの中心には、第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸２４が、夫々摺動可能に受け入れられている。

【0023】

第１フレーム１８ａは、レンズ枠１７を取り囲むように設けられた、一方の端面が閉塞された概ね円筒状の部材である。また、第１フレーム１８ａの閉塞された端面には、入射光を透過させるための円形の開口が設けられている。
第２フレーム１８ｂは、第１フレーム１８ａの開放された端部に取り付けられる概ね円板状の部材であり、入射光を透過させるための円形の開口が中央に設けられている。

【0024】

また、第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸２４は、円形断面の棒状の部材であり、第１フレーム１８ａの閉塞された端面と第２フレーム１８ｂと、を接続するように取り付けられている。第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸２４は、互いに平行に、且つ光軸Ａと平行に取り付けられている。また、第１のガイド軸２２は、レンズ枠１７の第１摺動部１７ａを摺動可能に支持し、第２のガイド軸２４は、レンズ枠１７の第２摺動部１７ｂを摺動可能に支持している。これにより、レンズ枠１７は、第１のガイド軸２２及び第２のガイド軸２４によって、光軸Ａに沿って移動可能に支持される。

【0025】

さらに、レンズ枠１７の外周部には、磁気センサ２６が取り付けられている。一方、第１フレーム１８ａの内周面には、光軸Ａ方向に延びるように、細長い読取用マグネット２８が取り付けられている。この読取用マグネット２８は、レンズ枠１７に取り付けられた磁気センサ２６に対向する位置に取り付けられており、レンズ枠１７が光軸Ａ方向に移動されると、レンズ枠１７に取り付けられた磁気センサ２６が、読取用マグネット２８に沿って移動される。読取用マグネット２８には、長さ方向に一定の間隔でＮ極とＳ極が交互に着磁されている。このため、磁気センサ２６がレンズ枠１７と共に移動される際に、読取用マグネット２８の磁気を読み取ることにより、レンズ枠１７の光軸Ａ方向の位置を検出することができる。

【0026】

次に、駆動アクチュエータ１０は、レンズ枠１７を直線移動させるボイスコイルモータとして構成され、レンズ枠１７に取り付けられたフォーカスレンズ１６を光軸Ａ方向に駆動するように構成されている。

【0027】

図３に示すように、駆動アクチュエータ１０は、第１内部マグネット３０と、第１外部マグネット３２と、第１可動コイル３４と、マグネットの磁気を第１可動コイル３４に導くための内部ヨーク３６、第１ヨーク３８、及び第２ヨーク４０と、を有する。駆動アクチュエータ１０の第１可動コイル３４には、自動フォーカス制御部１４（図１）により電流が流され、第１可動コイル３４に発生する推力により、第１可動コイル３４が取り付けられたレンズ枠１７が光軸Ａ方向に移動される。

【0028】

内部ヨーク３６は、磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材であり、細長い直線状の本体部３６ａと、本体部３６ａの両端を夫々直角に折り曲げて形成された折曲部３６ｂと、を有する。

【0029】

第１ヨーク３８は、磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材であり、細長い直線状の本体部３８ａと、本体部３８ａの両端を夫々直角に折り曲げて形成された折曲部３８ｂと、を有する。第１ヨーク３８の両端の折曲部３８ｂは、内部ヨーク３６に向けて折り曲げられており、各折曲部３８ｂの先端は、内部ヨーク３６の本体部３６ａの両端に夫々接着されている。

【0030】

第２ヨーク４０は、磁性材料製の細長い直線状の長方形プレートであり、内部ヨーク３６の各折曲部３６ｂの先端同士を接続するように、各折曲部３６ｂに接着されている。

【0031】

本実施形態において、内部ヨーク３６、第１ヨーク３８、及び第２ヨーク４０は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）製のプレートから構成され、各長方形プレートは何れも同一の幅に形成されている。また、内部ヨーク３６、第１ヨーク３８、及び第２ヨーク４０を結合することにより、上面視では、２つの矩形を並列に配置した全体として「日」の字型のヨークが構成され、そこに閉磁路が形成される。即ち、第１ヨーク３８及び第２ヨーク４０は内部ヨーク３６の両側に配置され、第１ヨーク３８の本体部３８ａ、及び第２ヨーク４０は、内部ヨーク３６の本体部３６ａに対して夫々平行に延びている。

【0032】

また、本実施形態においては、内部ヨーク３６、第１ヨーク３８、及び第２ヨーク４０が夫々別部材で構成されているが、例えば、これら３つのヨークのうちの２つを細長いＵ字型のプレートで一体に構成することもできる。さらに、本実施形態においては、ヨークが全体として「日」の字型に構成されているが、ヨークは必ずしも「日」の字型である必要はなく、第１可動コイル３４の内側に延びる内部ヨーク３６と、その両側に内部ヨーク３６（の本体部３６ａ）に対して概ね平行に配置された第１ヨーク３８（の本体部３８ａ）、第２ヨーク４０を備えていれば良い。

【0033】

第１内部マグネット３０は、長方形プレート状の永久磁石であり、内部ヨーク３６の本体部３８ａの一方の側面に取り付けられている。即ち、第１内部マグネット３０は、内部ヨーク３６の本体部３６ａに沿って第１可動コイル３４の内側に延びるように、内部ヨーク３６に接着されている。本実施形態において、第１内部マグネット３０は、両側の折曲部３６ｂの間に、本体部３６ａの端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１内部マグネット３０は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。従って、第１内部マグネット３０の一方の面がＳ極である場合には、他方の面はＮ極にされている。

【0034】

第１外部マグネット３２は、長方形プレート状の永久磁石であり、第１ヨーク３８の本体部３８ａの一方の側面に取り付けられている。即ち、第１外部マグネット３２は、第１ヨーク３８の本体部３８ａに沿って第１可動コイル３４の外周に対向するように、第１ヨーク３８に接着されている。本実施形態において、第１外部マグネット３２は、両側の折曲部３８ｂの間に、本体部３８ａの端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１外部マグネット３２は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。従って、第１外部マグネット３２の一方の面がＳ極である場合には、他方の面はＮ極にされている。

【0035】

第１可動コイル３４は、角の丸い長方形状に多数回巻回された細い導線から構成され、内部ヨーク３６及び第１内部マグネット３０の周囲に巻回されている。また、第１可動コイル３４は、レンズ枠１７の延出部１７ｃ（図２）に直接固定されている。即ち、第１可動コイル３４は、レンズ枠１７を介して駆動すべきフォーカスレンズ１６に連結されている。図２に示すように、延出部１７ｃは、ドーナツ板状のレンズ枠１７から上方に延出した部分であり、延出部１７ｃには、内部ヨーク３６及び第１内部マグネット３０を貫通させるための切欠が形成されている。また、第１可動コイル３４は、延出部１７ｃに形成された切欠を取り囲むように取り付けられており、内部ヨーク３６及び第１内部マグネット３０は、第１可動コイル３４の内側を光軸Ａ方向に延びている。この構成により、第１可動コイル３４に電流が流れると、レンズ枠１７を移動させる駆動力が発生する。

【0036】

また、本実施形態の駆動アクチュエータ１０は、第１ヨーク３８には第１外部マグネット３２が取り付けられている一方、第２ヨーク４０にはマグネットが取り付けられていない。このため、駆動アクチュエータ１０からの磁気漏れは、図３における右側が、左側よりも少なくなる。ここで、図２に示すように、読取用マグネット２８の磁気を読み取る磁気センサ２６は、駆動アクチュエータ１０からの磁気漏れが少ない側に設けられている。このため、磁気センサ２６は、駆動アクチュエータ１０に設けられた各マグネットの磁気の影響を受けにくく、精度良く読取用マグネット２８の磁気を読み取ることができる。

【0037】

次に、図４を参照して、本発明の実施形態による駆動アクチュエータ１０が発生する推力を説明する。
図４は、発生する推力の数値シミュレーションを行った駆動アクチュエータを示す斜視図である。図４の左欄は、本発明の実施形態による駆動アクチュエータであり、図３により説明した駆動アクチュエータと同一のものである。図４の右欄は、比較例による駆動アクチュエータであり、特許文献１に記載されている駆動装置と同等の構成を有する。

【0038】

即ち、本発明の実施形態による駆動アクチュエータ１０では、第１可動コイル３４の内側を内部ヨーク及び第１内部マグネット３０が延びている。これに対し、比較例の駆動アクチュエータでは、可動コイルの内側にはヨークのみが延びており、マグネットは可動コイルの外側で、可動コイルの両側に延びている。これら図４の左欄に示す本発明の実施形態による駆動アクチュエータ１０、及び右欄に示す比較例の駆動アクチュエータは、全体として「日」の字型のヨークを有し、何れも長さＬ＝２７．７ｍｍ、幅Ｗ＝１６．４ｍｍ、高さＨ＝１４．８ｍｍに構成されており、外形寸法は同一である。

【0039】

そして、本実施形態の駆動アクチュエータ１０、及び比較例の駆動アクチュエータの可動コイルに０．１６Ａの電流を夫々流したときに可動コイルに発生する推力Ｆは、本実施形態の駆動アクチュエータ１０では０．４９Ｎであり、比較例の駆動アクチュエータでは０．４１Ｎとなった。このように、外形寸法が同一である本実施形態の駆動アクチュエータ１０と比較例の駆動アクチュエータに、同一の電流を供給したときに得られる推力は、本実施形態の駆動アクチュエータ１０の方が約２０％大きくなった。換言すれば、本実施形態の駆動アクチュエータ１０では、より小型で、従来の駆動アクチュエータと同等の推力を得ることが可能になる。

【0040】

このように、本発明の第１実施形態の駆動アクチュエータ１０によれば、内部ヨーク３６に沿って第１可動コイル３４の内側に延びるように取り付けられた第１内部マグネット３０と、内部ヨーク３６に対して平行に延びる第１ヨーク３８に、第１可動コイル３４の外周に対向するように取り付けられた第１外部マグネット３２と、を備えているので、第１可動コイル３４に鎖交する磁束を増加させることができ、駆動アクチュエータ１０が発生する駆動力を増大させることができる。また、第１内部マグネット３０が内部ヨーク３６に沿って第１可動コイル３４の内側に設けられているので、駆動アクチュエータ１０の体積、質量の増大を抑制しながら、駆動力を増大させることができる。

【0041】

次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態による駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを説明する。
本実施形態の駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラは、駆動アクチュエータの構成が、上述した本発明の第１実施形態とは異なっている。従って、以下では、本発明の第２実施形態の、第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図５は、本発明の第２実施形態による駆動アクチュエータの斜視図である。

【0042】

図５に示すように、本実施形態の駆動アクチュエータ１１０は、第１内部マグネット１３０と、第２内部マグネット１４４と、第１外部マグネット１３２と、第１可動コイル１３４と、第２可動コイル１４２と、マグネットの磁気を第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２に導くための内部ヨーク１３６、第１ヨーク１３８、及び第２ヨーク１４０と、を有する。駆動アクチュエータ１１０の第１可動コイル１３４と第２可動コイル１４２は電気的に並列に接続されて、レンズ枠１７（図２）の延出部１７ｃに固定されている。これらのコイルには、自動フォーカス制御部１４（図１）により電流が流され、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２に発生する推力により、これらのコイルが取り付けられたレンズ枠１７が光軸Ａ方向に移動される。

【0043】

内部ヨーク１３６は、磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材であり、細長い直線状の本体部１３６ａと、本体部１３６ａの両端を夫々直角に折り曲げて形成された折曲部１３６ｂと、を有する。

【0044】

第１ヨーク１３８は、磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材であり、細長い直線状の本体部１３８ａと、本体部１３８ａの両端を夫々直角に折り曲げて形成された折曲部１３８ｂと、を有する。第１ヨーク１３８の両端の折曲部１３８ｂは、内部ヨーク１３６に向けて折り曲げられており、各折曲部１３８ｂの先端は、内部ヨーク１３６の本体部１３６ａの両端に夫々接着されている。

【0045】

第２ヨーク１４０は、磁性材料製の細長い直線状の長方形プレートであり、内部ヨーク１３６の各折曲部１３６ｂの先端同士を接続するように、各折曲部１３６ｂに接着されている。

【0046】

本実施形態においても、内部ヨーク１３６、第１ヨーク１３８、及び第２ヨーク１４０は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）製のプレートから構成され、各長方形プレートは何れも同一の幅に形成されている。また、内部ヨーク１３６、第１ヨーク１３８、及び第２ヨーク１４０を結合することにより、上面視では、全体として「日」の字型のヨークが構成され、そこに閉磁路が形成される。即ち、第１ヨーク１３８及び第２ヨーク１４０は内部ヨーク１３６の両側に配置され、第１ヨーク１３８の本体部３８ａ、及び第２ヨーク１４０は、内部ヨーク１３６の本体部１３６ａに対して夫々平行に延びている。

【0047】

第１内部マグネット１３０は、長方形プレート状の永久磁石であり、内部ヨーク１３６の本体部１３８ａの一方の側面に取り付けられている。即ち、第１内部マグネット１３０は、内部ヨーク１３６の本体部１３６ａに沿って第１可動コイル１３４の内側に延びるように、内部ヨーク１３６に接着されている。本実施形態において、第１内部マグネット１３０は、両側の折曲部１３６ｂの間に、本体部１３６ａの端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１内部マグネット１３０は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。

【0048】

第２内部マグネット１４４は、長方形プレート状の永久磁石であり、第２ヨーク１４０の一方の側面に取り付けられている。即ち、第２内部マグネット１４４は、第２ヨーク１４０に沿って第２可動コイル１４２の内側に延びるように、第２ヨーク１４０に接着されている。本実施形態において、第２内部マグネット１４４は、内部ヨーク１３６の各折曲部１３６ｂの先端の間に延びている。なお、本実施形態において、第２内部マグネット１４４は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。

【0049】

第１外部マグネット１３２は、長方形プレート状の永久磁石であり、第１ヨーク１３８の本体部１３８ａの一方の側面に取り付けられている。即ち、第１外部マグネット１３２は、第１ヨーク１３８の本体部１３８ａに沿って第１可動コイル１３４の外周に対向するように、第１ヨーク１３８に接着されている。本実施形態において、第１外部マグネット１３２は、両側の折曲部１３８ｂの間に、本体部１３８ａの端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１外部マグネット１３２は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。

【0050】

第１可動コイル１３４は、角の丸い長方形状に多数回巻回された細い導線から構成され、内部ヨーク１３６及び第１内部マグネット１３０の周囲に巻回されている。
第２可動コイル１４２は、角の丸い長方形状に多数回巻回された細い導線から構成され、第２ヨーク１４０及び第２内部マグネット１４４の周囲に巻回されている。なお、第２可動コイル１４２の形状、及び導線の巻数は、第１可動コイル１３４と同一にされている。

【0051】

上記のように、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２は、レンズ枠１７の延出部１７ｃ（図２）に直接固定されている。即ち、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２は、レンズ枠１７を介して駆動すべきフォーカスレンズ１６に連結されている。この構成により、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２に電流が流れると、レンズ枠１７を移動させる駆動力が発生する。

【0052】

本発明の第２実施形態の駆動アクチュエータ１１０によれば、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２が備えられ、これらのコイルの内側に、内部ヨーク１３６及び第２ヨーク１４０が夫々延びており、これらのヨークに沿って第１内部マグネット１３０及び第２内部マグネット１４４が夫々取り付けられている。この結果、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２の両方で推力が発生し、駆動アクチュエータ１１０が発生する推力を、より大きくすることができる。また、第１可動コイル１３４及び第２可動コイル１４２を、光軸Ａを中心とする円の円周方向に２つ並べて配置することにより、駆動アクチュエータ１１０の半径方向の寸法を抑制しながら、より大きな推力を発生することができる。

【0053】

次に、図６を参照して、本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを説明する。
本実施形態の駆動アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラは、駆動アクチュエータの構成が、上述した本発明の第１実施形態とは異なっている。従って、以下では、本発明の第３実施形態の、第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成、作用、効果については説明を省略する。図６は、本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータの斜視図である。

【0054】

図６に示すように、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０は、第１内部マグネット２３０と、第２内部マグネット２４４と、第１外部マグネット２３２と、第２外部マグネット２４８と、第１可動コイル２３４と、第２可動コイル２４２と、マグネットの磁気を第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２に導くための内部ヨーク２３６、第１ヨーク２３８、第２ヨーク２４０、及び第３ヨーク２４６と、を有する。駆動アクチュエータ２１０の第１可動コイル２３４と第２可動コイル２４２は電気的に並列に接続されて、レンズ枠１７（図２）の延出部１７ｃに固定されている。これらのコイルには、自動フォーカス制御部１４（図１）により電流が流され、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２に発生する推力により、これらのコイルが取り付けられたレンズ枠１７が光軸Ａ方向に移動される。

【0055】

内部ヨーク２３６は、磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材であり、また、第１ヨーク２３８も磁性材料製の細長い長方形プレート状の部材である。これら内部ヨーク２３６及び第１ヨーク２３８は、１本の細長い長方形プレート状の部材を細長いＵ字型に曲げることにより一体で構成され、Ｕ字型の両側の脚部が、夫々内部ヨーク２３６及び第１ヨーク２３８として機能する。また、内部ヨーク２３６と第１ヨーク２３８は、互いに平行に延びている。

【0056】

さらに、Ｕ字型の脚部の先端を互いに連結するように、長方形板状の連結ヨーク２５０が接着されている。このように、Ｕ字型に一体で構成された内部ヨーク２３６及び第１ヨーク２３８と、Ｕ字型の両側の先端部を連結する連結ヨーク２５０により、閉磁路が形成される。なお、本実施形態においても、内部ヨーク２３６、第１ヨーク２３８、及び連結ヨーク２５０は、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）製のプレートから構成され、何れも同一の幅に形成されている。

【0057】

第１内部マグネット２３０は、長方形プレート状の永久磁石であり、内部ヨーク２３６の一方の側面に、Ｕ字型を為すヨークの外側の側面に取り付けられている。即ち、第１内部マグネット２３０は、内部ヨーク２３６に沿って第１可動コイル２３４の内側に延びるように、内部ヨーク２３６に接着されている。本実施形態において、第１内部マグネット２３０は、内部ヨーク２３６の概ね端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１内部マグネット２３０は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。

【0058】

第１外部マグネット２３２は、長方形プレート状の永久磁石であり、第１ヨーク２３８の一方の側面に取り付けられている。即ち、第１外部マグネット２３２は、第１ヨーク２３８に沿ってＵ字型を為すヨークの内側の側面に接着され、第１可動コイル２３４の外周に対向するように、配置されている。本実施形態において、第１外部マグネット２３２は、第１ヨーク２３８の端から端まで延びている。なお、本実施形態において、第１外部マグネット２３２は、その厚さ方向に磁極が反転するように構成されている。

【0059】

第１可動コイル２３４は、角の丸い長方形状に多数回巻回された細い導線から構成され、内部ヨーク２３６及び第１内部マグネット２３０の周囲に巻回されている。

【0060】

さらに、図６に示すように、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０は、第１可動コイル２３４と第２可動コイル２４２の間を通る平面に対して左右対称に構成されている。従って、第２ヨーク２４０、第３ヨーク２４６、第２内部マグネット２４４、及び第２外部マグネット２４８は、内部ヨーク２３６、第１ヨーク２３８、第１内部マグネット２３０、及び第１外部マグネット２３２と、夫々同一の構成を有するため、説明を省略する。また、連結ヨーク２５２は連結ヨーク２５０と同一の構成を有するので、説明を省略する。

【0061】

この構成により、電気的に並列に接続され、同一の構成を有する第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２に電圧が印加されると、これらのコイルには同一の電流が流れ、各コイルには同一の推力が発生する。第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２は、レンズ枠１７の延出部１７ｃ（図２）に直接固定されている。即ち、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２は、レンズ枠１７を介して駆動すべきフォーカスレンズ１６に連結されている。この構成により、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２に電流が流れると、レンズ枠１７を移動させる駆動力が発生する。

【0062】

次に、図７を参照して、本発明の実施形態による駆動アクチュエータ２１０が発生する推力を説明する。
図７は、発生する推力の数値シミュレーションを行った駆動アクチュエータを示す斜視図である。図７の左欄は、本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータであり、図６により説明した駆動アクチュエータと同一のものである。図７の右欄は、比較例による駆動アクチュエータであり、ヨークの占める体積が、第３実施形態による駆動アクチュエータとほぼ同一になるようにモデル化されている。

【0063】

即ち、本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータ２１０では、第１可動コイル２３４、第２可動コイル２４２の内側を、第１内部マグネット２３０、第２内部マグネット２４４が夫々延びている。これに対し、比較例の駆動アクチュエータでは、単一の大きな可動コイルと、その内側に延びる幅の広い大型のヨークが備えられている。また、比較例の駆動アクチュエータでは、可動コイルの外周に対向するように大型のマグネットが備えられており、ヨーク及びマグネットが占める体積は、第３実施形態による駆動アクチュエータ２１０と、ほぼ同等にされている。

【0064】

具体的には、本発明の第３実施形態による駆動アクチュエータ２１０では、ヨークによって占められる空間は、長さＬ＝２８ｍｍ、幅Ｗ＝２８．１ｍｍ、高さＨ＝１４．５ｍｍに構成されている。一方、比較例の駆動アクチュエータでは、ヨークによって占められる空間は、長さＬ＝２８．３ｍｍ、幅Ｗ＝２７．３ｍｍ、高さＨ＝１１．２ｍｍに構成され、本実施形態のヨークとほぼ同等である。

【0065】

そして、可動コイルに同一の電圧を印加したときにコイルに流れる電流は、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０では０．３Ａ（コイル２つ分）、比較例の駆動アクチュエータでは０．２２Ａとなった。このとき可動コイルに発生する推力Ｆは、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０では０．７Ｎ（コイル２つの合計）であり、比較例の駆動アクチュエータでは０．４７Ｎとなった。このように、ヨークの外形寸法がほぼ同一である本実施形態の駆動アクチュエータ２１０と比較例の駆動アクチュエータに、同一の電圧を印加したときに得られる推力は、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０の方が約４９％大きくなった。換言すれば、本実施形態の駆動アクチュエータ２１０では、より小型に構成した場合でも、従来の駆動アクチュエータと同等の推力を得ることが可能になる。

【0066】

本発明の第３実施形態の駆動アクチュエータ２１０によれば、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２が備えられ、これらのコイルの内側に、内部ヨーク２３６及び第２ヨーク２４０が夫々延びており、これらのヨークに沿って第１内部マグネット２３０及び第２内部マグネット２４４が夫々取り付けられている。さらに、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２の外周に対向して、第１外部マグネット２３２及び第２外部マグネット２４８が夫々配置されている。この結果、第１可動コイル２３４及び第２可動コイル２４２の両方で推力が発生し、駆動アクチュエータ２１０が発生する推力を、より大きくすることができる。

【0067】

また、上述した本発明の第３実施形態の駆動アクチュエータ２１０においては、各ヨークが何れも同一の幅に形成されていた。これに対し、変形例として、図８に示すように、駆動アクチュエータの両端に位置するヨークの幅を狭く構成することもできる。即ち、図８に示す変形例においては、ヨークの一部に切欠が設けられ、駆動アクチュエータの両端に位置する第２ヨーク２５４及び第３ヨーク２５６の幅が狭く構成されている。このように、両端のヨークの幅を狭くすることにより、駆動アクチュエータの上側の形状が、図８に想像線で示す円筒形のレンズ鏡筒の内壁面に沿う形状となる。これにより、駆動アクチュエータとレンズ鏡筒の内壁面との間にデッドスペースができにくくなり、レンズ鏡筒内に駆動アクチュエータを効率良く収納することができる。

【0068】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、駆動アクチュエータにより、単一のフォーカスレンズが駆動されていたが、駆動される光学素子はフォーカスレンズ群であっても良く、或いは、プリズム等、フォーカスレンズ以外の光学素子の駆動に本発明の駆動アクチュエータを適用することもできる。また、上述した実施形態においては、フォーカスレンズを単一の駆動アクチュエータにより駆動していたが、複数の駆動アクチュエータにより、光学素子を駆動することもできる。

【符号の説明】

【0069】

１ カメラ
２ レンズユニット
４ カメラボディ
４ａ 撮像素子面
４ｂ レリーズボタン
６ レンズ鏡筒
７ レンズ
８ レンズ案内装置
１０ 駆動アクチュエータ
１２ フォーカスリング
１４ 自動フォーカス制御部
１６ フォーカスレンズ（光学素子）
１７ レンズ枠
１７ａ 第１摺動部
１７ｂ 第２摺動部
１７ｃ 延出部
１８ａ 第１フレーム
１８ｂ 第２フレーム
２２ 第１のガイド軸
２４ 第２のガイド軸
２６ 磁気センサ
２８ 読取用マグネット
３０ 第１内部マグネット
３２ 第１外部マグネット
３４ 第１可動コイル
３６ 内部ヨーク
３６ａ 本体部
３６ｂ 折曲部
３８ 第１ヨーク
３８ａ 本体部
３８ｂ 折曲部
４０ 第２ヨーク
１１０ 駆動アクチュエータ
１３０ 第１内部マグネット
１３２ 第１外部マグネット
１３４ 第１可動コイル
１３６ 内部ヨーク
１３６ａ 本体部
１３６ｂ 折曲部
１３８ 第１ヨーク
１３８ａ 本体部
１３８ｂ 折曲部
１４０ 第２ヨーク
１４２ 第２可動コイル
１４４ 第２内部マグネット
２１０ 駆動アクチュエータ
２３０ 第１内部マグネット
２３２ 第１外部マグネット
２３４ 第１可動コイル
２３６ 内部ヨーク
２３８ 第１ヨーク
２４０ 第２ヨーク
２４２ 第２可動コイル
２４４ 第２内部マグネット
２４６ 第３ヨーク
２４８ 第２外部マグネット
２５０ 連結ヨーク
２５２ 連結ヨーク
２５４ 第２ヨーク
２５６ 第３ヨーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】