(57)【要約】【課題】  磁気駆動装置が小型に形成することができ、長時間の使用に耐えうる構造の磁気駆動装置を提供する。【解決手段】  被駆動体（５０）と、被駆動体を所定方向に案内する案内部（５３）と、被駆動体に取り付けられＮ極とＳ極とに交互に着磁され所定方向に並べて配設された移動可能な駆動マグネット（１２ａ，１２ｂ）と、駆動マグネットに対向して所定方向に並べて基板（２０）に固定された複数の扁平コイル（２１）と、基板（２０）に固定され扁平コイル（２１）と駆動マグネットとの相対的な位置を検出する位置センサ（４０）と、基板（２０）に固定され位置センサで検出された結果に基づいて扁平コイルへの通電を切り換える通電制御部（９０）と、を備える。【選択図】図１
2010112976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体と、
前記被駆動体を所定方向に案内する案内部と、
前記被駆動体に取り付けられ、Ｎ極とＳ極とに交互に着磁され前記所定方向に並べて配設された移動可能な駆動マグネットと、
前記駆動マグネットに対向して前記所定方向に並べて基板に固定された複数の扁平コイルと、
前記基板に固定され前記扁平コイルと前記駆動マグネットとの相対的な位置を検出する位置センサと、
前記基板に固定され、前記位置センサで検出された結果に基づいて前記扁平コイルへの通電を切り換える通電制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記基板には貫通孔が形成されており、この貫通孔に前記偏平コイルが装着されていることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記所定方向は回転方向で且つ前記基板は円環状であり、前記位置センサは前記扁平コイルよりも内径側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記所定方向は回転方向で且つ前記基板は円環状であり、前記位置センサは前記扁平コイルよりも外径側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記所定方向は直線方向で且つ前記基板は直線状であり、前記位置センサは前記扁平コイルと並行して前記扁平コイルの外側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項６】
前記扁平コイルが直線状に並んだ外側に、渦電流を励起させる導電体又は反発極性を有する磁性体が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
【請求項７】
前記案内部は複数の案内軸と、前記複数の案内軸の軸間隔を変更できるアクチュエータとを有していることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の駆動装置。
【請求項８】
前記位置センサは磁気検出器であり、
前記磁気検出器に対向して配置され、磁束が一様に変化する検出用マグネットを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項９】
前記位置センサは送受光検出器であり、
前記送受光検出器に対向して配置され、距離が一様に変化する検出用反射素子を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記扁平コイルを間に挟んで対向配置された第１ヨーク及び第２ヨークを備えており、前記駆動マグネットが前記第１ヨークと前記第２ヨークとにそれぞれ配置されており、前記第１ヨークと第２ヨークとは分割可能であることを特徴とする請求項３又は請求項４記載の駆動装置。
【請求項１１】
鏡筒内に配設された可動レンズと、前記可動レンズを該鏡筒の軸心に沿って駆動する駆動装置と、を備えたレンズ駆動装置であって、
前記駆動装置は、
前記可動レンズが取り付けられた被駆動体と、
前記被駆動体を前記軸心方向に移動させる案内部と、
Ｎ極とＳ極とに交互に着磁され所定方向に並べて配設された移動可能な駆動マグネットと、
前記駆動マグネットに対向して前記所定方向に並べて基板に配設された複数の扁平コイルと、
前記基板に固定され前記扁平コイルと前記駆動マグネットとの相対的な位置を検出する位置センサと、
前記基板に固定され、前記位置センサで検出された結果に基づいて前記扁平コイルへの通電を切り換える通電制御部と、
ことを特徴とするレンズ駆動装置。
【請求項１２】
前記所定方向が、前記鏡筒の軸心方向であることを特徴とする請求項９記載のレンズ駆動装置。
【請求項１３】
前記所定方向が、前記鏡筒の円周方向であることを特徴とする請求項９記載のレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズなどの光学素子を駆動するための磁気駆動装置、位置検出装置、及びそれらを用いたカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にオートフォーカス機能やズーム機能はフォーカス用可動レンズ、またはズーム用可動レンズなどの光学素子の位置を光軸方向に移動させている。これら光学素子の位置調整は特許文献１によれば、長手方向に沿ってＮ極とＳ極とに交互に着磁された細長い固定界磁マグネットと、固定界磁マグネットに対向するように配設される可動電機子コイルとを備えたリニアアクチュエータが使用されている。また、特許文献２によれば、長手方向に沿って設置されるＮ極及びＳ極、または可動電機子コイルを斜めに配置して推力リップルの低減をはかるリニアアクチュエータが開示されている。
【特許文献１】特開平７−１２０６５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３４３８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、カメラ、ビデオカメラなどの撮像装置は小型化及び軽量化の需要に応えるため、さらなる小型化及び軽量化が求められている。小型化及び軽量化の需要に応じるため、部品点数の減少、または部品の小型化がなされてきたが、限界が生じ、新たな方法が求められている。また、上記に示した従来の磁気駆動装置においては、可動電機子コイルが移動することで、これに接続したレンズが光軸方向に移動可能な構造となっているが、可動電機子コイルが電気配線で接続されているため、長時間の移動動作により、接触不良または断線などの故障の原因となっていた。
【０００４】
本発明は、かかる実情に鑑み、磁気駆動装置が小型に形成することができ、長時間の使用に耐えうる構造の光学系の磁気駆動装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する手段として、以下の構成を備える。
第１の観点の磁気駆動装置は駆動マグネットと、扁平コイルと、通電制御部と、位置センサと、被駆動体と、案内部とで構成され、駆動マグネットとはＮ極とＳ極とに交互に着磁され前記所定方向に並べて配設されており、移動可能な被駆動体に接続され案内部に従って、光軸方向に移動することができる。扁平コイルは複数形成され、基板の所定方向に並べて設置され、その基板に位置センサも設置されている。このため、別な基板で位置センサを用意する必要がなくなることで、小型化が可能であり、基板は固定されて設置されているため電気配線の接触不良や断線がおきづらい。また、磁気駆動装置は位置センサで検出した扁平コイルと駆動マグネットとの相対的な位置に基づいて、通電制御部により扁平コイルへの通電を切り換えることを特徴としている。
【０００６】
第２の観点のレンズ駆動装置は磁気駆動装置により駆動され、磁気駆動装置は駆動マグネットと、扁平コイルと、通電制御部と、位置センサと、被駆動体と、案内部とで構成されている。駆動マグネットは、Ｎ極とＳ極とに交互に着磁され所定方向に並べて配設され、駆動マグネットに対向するように複数の扁平コイルも所定方向に並べて基板に配設されている。基板には扁平コイルと位置センサとが同一基板に設置されるため、撮像装置の小型化が可能である。また、基板が固定されて設置されているため電気配線の接触不良や断線がおきにくいことが特徴である。被駆動体は鏡筒内に配設された可動レンズと接合され、磁気駆動装置を動作させることで案内部にそって軸心方向に移動可能である。また、磁気駆動装置は位置センサで検出した扁平コイルと駆動マグネットとの相対的な位置に基づいて、通電制御部により扁平コイルへの通電を切り換えることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の磁気駆動装置、よれば、扁平コイルと位置センサと通電制御部とを同一基板に設置することができ、さらに、位置センサは小型で、且つ位置を精度良く検出できるため、撮像装置の小型化、及び軽量化、さらには、部品点数の減少によるコスト低減という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下は、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
《第１実施形態》
＜全体構造＞
図１は本実施形態の磁気駆動装置１００の構成を分解して示した斜視図であり、図２は図１で示した磁気駆動装置１００の光軸中心ＬＣにおけるＹ−Ｚ断面図である。なお、図１及び図２は磁気駆動装置１００を保持する固定鏡筒７０も図示してある。
【０００９】
磁気駆動装置１００の主な構成は駆動マグネット１０と、円環基板２０と、駆動環５０と、制御部９０とで構成されている。
【００１０】
駆動マグネット１０はＹ軸方向から観て扇形形状をしており、ヨーク１１とマグネット１２とで構成されている。駆動マグネット１０は固定鏡筒７０の内部の駆動環５０を中心として、回転自在で動作することができる。駆動マグネット１０は第１駆動マグネット１０ａと第２駆動マグネット１０ｂとで構成され、ヨーク１１は第１ヨーク１１ａと第２ヨーク１１ｂとで構成されている。そして第１駆動マグネット１０ａから第２駆動マグネット１０ｂへと磁束が形成されている。駆動マグネット１０は円環状の円環基板２０を挟み込むために、製造工程において円環基板２０を固定鏡筒７０に設置した後、第１ヨーク１１ａと第２ヨーク１１ｂとが接合され製造されている。第１駆動マグネット１０ａと第２駆動マグネット１０ｂとは互いに向き合うように、扁平コイル２１を挟んでヨーク１１の内面側に配置されている。
【００１１】
第１駆動マグネット１０ａと第２駆動マグネット１０ｂとの間には円環状の円環基板２０が設置されている。円環基板２０には、扁平コイル２１と磁気方式位置センサ部４０の一部であるホールサンサＨ（図２の破線範囲参照）とが設置される。円環基板２０の外縁部は固定鏡筒７０に固定され、光軸中心ＬＣと垂直に配置されている。扁平コイル２１と磁気方式位置センサ部４０とから接続する配線（不図示）は、扁平コイル２１への給電及び磁気方式位置センサ部４０からの位置情報の受信をするために配線され、制御部９０及び電源（不図示）と接続される。扁平コイル２１、ホールサンサＨ、制御部９０及びそれらと接続する配線は円環基板２０または固定鏡筒７０に固定される。したがって、扁平コイル２１、ホールサンサＨ、及びそれらと接続する配線が移動することが無いためそれらの接触不良及び断線が発生しにくい。
【００１２】
駆動環５０は筒形状で形成され、その内周には溝が形成されている。ヨーク１１は駆動環５０の一部に固定されている。駆動環５０の外周には回転案内する軸受５２が設置されており、駆動環５０は回転可能に固定鏡筒７０に接続している。つまり、駆動環５０は固定鏡筒７０内部の光軸中心ＬＣを中心として自在に３６０度以上回転することができる。
【００１３】
駆動環５０の内側にはホルダ５１が設置されており、ホルダ５１の外周には駆動環５０の内周に形成した溝と噛み合う溝が形成されている。また、ホルダ５１にはホルダ５１がＹ軸方向への移動を行い、ホルダ５１が回転しないように案内する回転止５３が設置されている。回転止５３のもう一方は固定鏡筒７０に接続されている。ホルダ５１の内部には光学系のレンズ５４が設置され、フォーカス用可動レンズ、またはズーム用可動レンズなどの光学系が設置される。
【００１４】
以上の構成により、駆動マグネット１０が回転することで、駆動マグネット１０に接続したヨーク１１が駆動環５０と共に回転する。駆動環５０の回転により、ホルダ５１が光軸中心ＬＣ（Ｙ軸）方向へ＋Ｙ方向、及び−Ｙ方向へ移動可能な構造となっている。
【００１５】
＜駆動マグネット１０の構造＞
図３（ａ）は第１駆動マグネット１０ａのＹ軸面での断面図を示し、図３（ｂ）は第１駆動マグネット１０ａを第２駆動マグネット１０ｂ側から見た構成図である。なお第１駆動マグネット１０ａと第２駆動マグネット１０ｂとは基本的に同じ構造であり、マグネット１２の極性が異なるだけであるので、第１駆動マグネット１０ａを代表して説明する。
【００１６】
図３（ａ）に示されるようにヨーク１１の断面はクランク形状をし、ヨーク１１としての機能を持たせるために磁性体、例えば鉄が用いられる。図２で示されたとおり第１ヨーク１１ａと第２ヨーク１１ｂとが互いに向き合い、扇形形状の内縁部（図面下部）で接合されている。また、第１マグネット１２ａは、扇形形状の外縁部（図面上部）に沿う形状で配置する。図３（ｂ）に示されるように、マグネット１２はヨーク１１の平面に対し平行な方向にＳ極及びＮ極に着磁し、隣接する磁極が互いに同極となっている６組の小さなマグネットを並べた５極の多極マグネットを使用している。なお、両端２極は含めていない。なお、磁石の磁極構成はヨーク１１の平面に対し垂直な方向に構成しても構わない。なお、マグネット１２は磁石として性能の高い、ネオジウム磁石などを使用することで磁力の強度を大きくすることができる。また、マグネット１２は一体成形した磁石に限らず、分割したものを組み合わせた磁石でも良い。
【００１７】
このように、駆動マグネット１０はヨーク１１とマグネット１２とで構成され電気配線を必要としない可動子であるため、駆動環５０を中心として連続して３６０度以上の回転運動を続けることが可能である。
【００１８】
＜円環基板２０の構造＞
図４は扁平コイル２１の設置された円環基板２０を第１駆動マグネット１０ａ側（以下は円環基板２０の「表面」と称する）から見た図である。扁平コイル２１は銅線などの通電材料で台形形状に巻き回され、円環基板２０の外縁部を円環状に並ぶように複数配置されている。扁平コイル２１は円環基板２０の表面上に設置され、また扁平コイル２１はＵ相、Ｖ相、及びＷ相が３相結線で形成され、基板上に６組配置されている。なお、本実施形態では３相結線で説明するが、３相結線以上でもよく、また２相結線でもよい。
【００１９】
図５は円環基板２０に扁平コイル２１及びホールセンサＨを設置した図である。
本実施形態では図５（ａ）に示されるように、円環基板２０の基板内に扁平コイル２１を設置し、円環基板２０の第２駆動マグネット１０ｂ側（以下は円環基板２０の「裏面」と称する）にホールセンサＨを設置している。円環基板２０に扁平コイル２１が収納することができる溝、または貫通孔を形成して埋め込むことにより、円環基板２０から突出しない構造とすることができる。貫通孔に扁平コイル２１を設置する際は、製造しやすくするために扁平コイル２１の両側にツバ２２を設置してもよい。ツバ２２は弾性を持つ材料で形成すれば良く、樹脂などを用いて形成し、扁平コイル２１を貫通孔に挿入するだけで扁平コイル２１の固定を確実にすることができる。
【００２０】
円環基板２０から突出しない構造は、単に円環基板２０の表面又は裏面に扁平コイル２１を配置した場合と比べて、第１マグネット１２ａと第２マグネット１２ｂとの距離を短く形成することができ、扁平コイル２１に対して強い磁界をかけることができるため、強い駆動力を発生させることができる。これによりマグネット１２の小型化及び扁平コイル２１の巻き線数の減少をすることができ、磁気駆動装置１００の小型化と軽量化とを図れる。
【００２１】
磁気方式位置センサ部４０はホールセンサＨとセンサマグネット４２とで構成され、互いが接触しないで位置検出することが可能である。このため、ホールセンサＨは所定角度ごと円環基板２０に設置され、センサマグネット４２が第２マグネット１２ｂに設置されている。なお、センサマグネット４２が第１マグネット１２ａに設置する方法でもよい。
【００２２】
図５（ａ）に示されるように、ホールセンサＨが円環基板２０の裏面に設置されている。ホールセンサＨとセンサマグネット４２との間隔は狭い方がホールセンサＨからの出力が高いため、両者を近接させたほうがよいからである。一方、図５（ｂ）に示されるように、第２マグネット１２ｂの厚みが薄い場合にはホールセンサＨとセンサマグネット４２とが衝突してしまう場合がある。したがって、扁平コイル２１と同様に、円環基板２０に溝または貫通孔を形成して、ホールセンサＨも円環基板２０に収納することができる。
【００２３】
図６（ａ）は円環基板２０の裏面から見た図である。図６（ｂ）は（ａ）に示した円環状に配置した磁気方式位置センサ部４０を直線に伸ばした図及びホールセンサＨにおける磁束密度Ｂの変化のグラフである。
【００２４】
図６（ａ）に示されるように、ホールセンサＨは回転方向にＨ１からＨ１８まで並べて設置されている。ホールセンサＨの取り付け角度は、扁平コイル２１の設置角度のピッチ以下が望ましい。本実施例では扁平コイル２１の設置角度ピッチで扁平コイル２１と同じ数が設置されている。また、センサマグネット４２はホールセンサＨを３個カバーするような大きさに形成されている。また、ホールセンサＨは円環基板２０の内縁部に設置され、マグネット１２の磁場の影響が少ない位置に配置されている。
【００２５】
図６（ｂ）に示されるように、センサマグネット４２はその回転（進行）方向に沿って傾斜が形成されており、一列に配置されたホールセンサＨからの距離が順次変わる磁場を形成している。図６（ｂ）では、センサマグネット４２の厚みを変えることで傾斜磁場を回転方向で変化させているが、形状的な傾斜が無くても磁石のもつ磁力が順次変化すればよい。
【００２６】
センサマグネット４２がホールセンサＨ４からホールセンサＨ６までを覆っているとすると、ホールセンサＨの磁束密度Ｂはグラフの実線で表示するような曲線を描く。駆動マグネット１０が回転方向に移動し、センサマグネット４２がホールセンサＨ５からホールセンサＨ７までを覆った場合には、磁束密度Ｂがグラフの破線で表示するような曲線を描く。制御部９０の位置検出演算部９１（図８を参照）は、各ホールセンサＨにおける磁束密度Ｂの値の閾値Ｂｔｈを設けておくことで、閾値Ｂｔｈを越えた３個のホールセンサＨ（図６（ｂ）ではホールセンサＨ４からホールセンサＨ６）を特定することで、真ん中のホールセンサＨが駆動マグネット１０の中央付近であることを素早く特定することができる。
【００２７】
さらにセンサマグネット４２に傾斜磁場が施されている。記憶部９４（図８）には回転角に対応したホールセンサＨが出力する傾斜磁場のスロープと全てのホールセンサＨの基板上の位置情報が記憶されている。これらの位置情報はあらかじめ基板単独でセンサ位置を基準の工具等で計測しておいて構わない。ホール素子の基板上での位置は傾斜磁場の中央に設定するようにしておく。したがって、ホールセンサＨ４の出力が傾斜磁場のスロープの中央値からどれだけ変化しているかを検出することで、精度良い駆動マグネット１０の位置も特定できる。例えばホールセンサＨ５が駆動マグネット１０の中央位置（傾斜磁場の中央）にある状態から駆動マグネット１０が角度Δφだけ回転する前の位置において、ホールセンサＨ５からの出力がＢφとなる。したがって、傾斜磁場中央値からの変化量Ｂφ−Ｂｐが得られ、これに回転角に対応した傾斜磁場のスロープを乗ずることで角度Δφだけ回転した位置に駆動マグネット１０があることがわかる。
【００２８】
なお、本実施形態では傾斜磁場の強度を時計回り（＋方向）に増加させるように配置しているが、減少させるように配置しても良い。なお、４個のホールセンサＨの値が閾値Ｂｔｈを越える場合においても、４個のホールセンサＨの真ん中の位置が駆動マグネット１０の中央であることを特定することができる。
【００２９】
本実施形態ではホールセンサＨが円環基板２０の内縁側に設置されているが、外縁部に形成しても良い。外縁部に設置するホールセンサＨもマグネット１２の磁場の影響が少ない位置である。外縁部に設置したホールセンサＨは駆動マグネット１０の位置を計測する精度が向上するが、イナーシャ（慣性）が大きくなることで制御が難しくなる。
【００３０】
図７は光学方式位置センサ部４５を示した図である。図６において、磁気方式位置センサ部４０はホールセンサＨとセンサマグネット４２との磁気による位置検出を行っているが、光による位置検出を行っても良い。図７は光学方式位置センサ部４５を図６（ｂ）と同様に直線に伸ばした図と、光学距離測定器Ｉにおける計測距離Ｌの変化のグラフである。この場合の光学方式位置センサ部４５はホールセンサＨを光学距離測定器Ｉに置換し、センサマグネット４２を傾斜角度の付いた反射板４６とし、光学距離測定器Ｉから発した光を反射板４６に反射させ、反射光を光学距離測定器Ｉで受光することで距離を計測する。位置検出は磁気による位置検出と同様に、測定した距離が閾値Ｌｔｈ以下になる光学距離測定器Ｉを特定することで、駆動マグネット１０の位置を計測することができる。
【００３１】
以上の構成により磁気駆動装置１００は所定の角度に駆動マグネット１０を移動させることができる。また、駆動マグネット１０には結線する必要がなく、円環基板２０の移動がなくなることで、円環基板２０に設置した扁平コイル２１及びホールセンサＨなどの電気回路の結線部分を固定することができるために、接触不良及び断線などの可能性を少なくすることができ、安定して磁気駆動装置１００を稼動させることができる。
【００３２】
図８は制御部９０の駆動制御系を示した図である。制御部９０は円環基板２０に設置される。制御部９０は磁気方式位置センサ部４０又は光学方式位置センサ部４５の位置情報から扁平コイル２１への給電タイミングを制御して、所定角度を回転させ駆動環５０を回転させることで、ホルダ５１の内部に設置したレンズ５４を光軸中心ＬＣ方向の所定の位置へ移動させる。
【００３３】
磁気駆動装置１００の制御部９０の駆動制御系は位置検出演算部９１と、スイッチ制御部９２と、３相指令変換制御部９３と、メモリなどの記憶部９４で構成されている。位置検出演算部９１はホールセンサＨの検出器結果から駆動マグネット１０の角度を算出し、スイッチ制御部９２は算出された駆動マグネット１０の角度情報を用いて制御対象の扁平コイル２１の選択論理を制御している。３相指令変換制御部９３は駆動指令電圧が与えられた場合に駆動マグネット１０の角度情報に基づいてＵ相、Ｖ相、及びＷ相それぞれの電流アンプ部ＡＰに３相指令値を与える。記憶部９４は回転角に対応したホールセンサＨが出力する傾斜磁場のスロープや全てのホールセンサＨの基板上の位置情報などを記憶する。
【００３４】
３電流を増幅する電流アンプ部ＡＰは過電流保護のため電流をセンスする直列抵抗Ｒが配置され、その電流アンプ部ＡＰはスイッチ制御部９２と接続される。制御部９０は扁平コイル２１との間に結線された複数の開閉スイッチ部ＳＷをオンオフ制御して扁平コイル２１に電流Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを通電することで磁界が発生する。これにより、駆動マグネット１０と引き合い又は反発し合うことで駆動マグネット１０が回転することができる。
【００３５】
図９はスイッチ制御部９２によるオンオフ制御を図示している。図９の列方向には各扁平コイル２１に対応するスイッチＳＷ番号を表記し、行方向には駆動マグネット１０の角度を表記している。スイッチ制御部９２は各扁平コイル２１の３相コイルに対して、所定角度ごとにスイッチングしている、なお、表の○はコイルへ通電している状態を示し、×は通電していない状態を示している。図９に示されているように駆動マグネット１０に寄与する扁平コイル２１に通電しているため、消費電力を低減することができる。
【００３６】
また、スイッチ制御部９２は電源状態が監視でき、電源停止時には各スイッチが電流アンプと遮断され全てのスイッチ同士が導通状態になる。これによりコイルショートモードとなり、駆動マグネット１０と扁平コイル２１間の相対的な動きで発生する逆起電流により可動子に電磁気的なダンパーを発生させ回転を停止することができる。なお、所定位置で駆動マグネット１０を静止させるには、制御部９０が駆動制御系でフィードバック制御することにより所定の位置で静止させることができる。
【００３７】
《第２実施形態》
第１実施形態では回転方向の移動を直線方向の移動に変えていたが、本実施形態の磁気駆動装置２００は直線方向に移動し、レンズなどの光学系を直接に直線移動することができる。なお、本実施形態で使用する同一な部品及び機構については同一符号を用い、それらの説明は省略する。
【００３８】
図１０（ａ）は本実施形態の磁気駆動装置２００の構成を示した斜視図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の光軸中心ＬＣの方向から見た構成図である。
【００３９】
磁気駆動装置２００の主な構成は駆動マグネット２１０と、矩形基板２２０と、ホルダ２５０と、制御部９０とで構成されている。駆動マグネット２１０はヨーク２１１とマグネット２１２とで構成され、電気的な配線を必要としない構造である。ヨーク２１１は光軸中心ＬＣの方向から見てＵ字形状であり、右に９０度回転して設置してある。また、ヨーク２１１の一端がホルダ２５０と接続されている。マグネット２１２は矩形で形成され、５極の多極マグネットを使用している。またマグネット２１２は第１マグネット２１２ａと第２マグネット２１２ｂとで構成され、互いに対向するようにヨーク２１１のＵ字形状の先端で、またＵ字形状の内側に設置されている。
【００４０】
矩形基板２２０は一辺が光軸方向（Ｙ軸方向）に長い矩形形状で形成され、扁平コイル２２１及び磁気方式位置センサ部４０が矩形基板２２０の貫通孔又は溝に設置されている。矩形基板２２０は対向する第１マグネット２１２ａと第２マグネット２１２ｂとが扁平コイル２２１を挟む位置に配置される。また、矩形基板２２０は固定鏡筒（不図示）などに固定されているため、第１実施形態と同様に電気回路の配線ケーブルＤＣなどを固定することで、接触不良及び断線などの可能性を少なくさせ、安定して磁気駆動装置２００を稼動させることができる。矩形基板２２０のＹ軸方向の長さは、光学系の移動距離だけ最低必要である。なお、矩形基板２２０、または固定鏡筒に磁気駆動装置２００が暴走した場合の緩衝部（不図示）を設置させる。
【００４１】
扁平コイル２２１は銅線などの通電材料が矩形形状に巻き回され、矩形基板２２０のＹ軸方向に一定間隔で並べて配置されている。扁平コイル２２１は矩形基板２２０の貫通孔に設置され、また扁平コイル２２１はＵ相、Ｖ相、及びＷ相が３相結線で形成され、基板上に移動距離に応じて所定数が配置されている。扁平コイル２２１の制御は第１実施形態が所定角度ごとで扁平コイル２１への通電を切り換えたのに対して、Ｙ軸方向の所定距離ごとに扁平コイル２２１への通電を切り換えることで、駆動マグネット２１０を移動させる。なお、扁平コイル２２１の結線方法は３相結線以上でもよくまた２相結線でもよい。
【００４２】
磁気方式位置センサ部４０は第１実施形態と同様であり、ホールセンサＨが矩形基板２２０の溝内に設置されており、センサマグネット４２がヨーク２１１側に設置されている。また、磁気方式位置センサ部４０は同様に磁気方式、または光学方式のどちらかを選択することができる。
【００４３】
ホルダ２５０は案内軸２５１と光学系のレンズ２５３で構成されている。ホルダ２５０はレンズ２５３を保持する役目と、光軸方向の移動を案内軸２５１に沿って移動させる役目をしている。本実施形態では第１案内軸２５１ａと第２案内軸２５１ｂとの２本の案内軸２５１を配置している。案内軸２５１は滑り軸受、または転がり軸受を使用して、ホルダ２５０に設置したレンズ２５３の中心が光軸中心ＬＣからずれないように、光軸方向に移動させることができる。また、所定位置に保持するため制御部９０はフィードバック処理して、磁気駆動装置２００を静止させる。以下は磁気駆動装置２００の変形例を示す。なお、以下は磁気駆動装置２００との違いを説明し、同一な構成については同一な符号を使用し説明を省く。
【００４４】
＜変形例１＞
図１１（ａ）は、案内軸２５１を固定する固定環２５２を案内軸２５１の両端部に設置した磁気駆動装置３００を示した斜視図であり、図１１（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【００４５】
磁気駆動装置３００は磁気駆動装置２００に固定環２５２を追加して設置している。固定環２５２には圧電アクチュエータ２５４を設置し、ホルダ２５０の移動を制限することができる。例えば、一方の案内軸２５１の第２案内軸２５１ｂに圧電アクチュエータ２５４を両端に設置し、圧電アクチュエータ２５４を動作させることで、第１案内軸２５１ａと第２案内軸２５１ｂとの幅を変化させる。変化させる方向は固定環２５２の中心方向または外側方向に移動させ、案内軸２５１とホルダ２５０との摩擦が増大することで固定される。圧電アクチュエータ２５４の動作は、給電中止時または磁気駆動装置３００の暴走時に作動させ、磁気駆動装置３００及び撮像装置の保護を行う事ができる。また、通常使用時の圧電アクチュエータ２５４の動作は、ホルダ２５０が自由に光軸方向に移動できる位置へ移動させる。また、ホルダ２５０が所定位置に移動した際に、圧電アクチュエータ２５４を動作させてホルダ２５０の固定を行うことで、磁気駆動装置３００が所定位置からずれないようにするフィードバック処理をする必要が無くなり省電力化が図れる。圧電アクチュエータ２５４はソレノイドアクチュエータ、形状記憶合金を用いたアクチュエータなど小型で省電力なアクチュエータを用いる。
【００４６】
また、磁気駆動装置３００の保護装置として、矩形基板２２０に導電体２２２を設置することでも、磁気駆動装置３００が暴走した際の保護装置として有効である。具体的には磁気駆動装置３００が暴走し、駆動マグネット２１０が移動範囲外である矩形基板２２０の導電体２２２に来ると、導電体２２２に渦電流が発生し、駆動マグネット２１０と引き合い、または反発し合うことでブレーキがかかる。なお、磁気駆動装置３００の保護装置は導電体２２２でなくとも、駆動マグネット２１０に反発する極性の磁性体を設置することでも、保護装置として用いることができる。
【００４７】
＜変形例２＞
図１２は案内軸２５１に２つのホルダ２５０を設置した場合の磁気駆動装置３５０である。磁気駆動装置３５０は前方ホルダ２５０ａと、後方ホルダ２５０ｂとが同一の案内軸２５１に嵌め込まれ、前方ヨーク２１１ａと、後方ヨーク２１１ｂとがそれぞれのホルダ２５０に接続されている。矩形基板２２０は前方ホルダ２５０ａ及び後方ホルダ２５０ｂが移動する範囲をカバーすることのできる光軸方向に長い単一な矩形形状で形成され、その矩形基板２２０の溝部又は貫通孔に前方ホルダ２５０ａを動作させるための前方扁平コイル２２１ａ及び後方ホルダ２５０ｂを動作させるための後方扁平コイル２２１ｂが設置されている。また、前方ヨーク２１１ａには前方マグネット２１５が設置され、後方ヨーク２１１ｂには後方マグネット２１６が設置されている。位置センサ部（不図示）も同様に、前方位置センサ部と後方位置センサ部とが同一な矩形基板２２０に設置されている。
【００４８】
磁気駆動装置３５０は前方ホルダ２５０ａと、後方ホルダ２５０ｂとを個別に制御すること画できる。例えば、前方ホルダ２５０ａはズームレンズとして使用し、後方ホルダ２５０ｂはフォーカスレンズと使用することができる。磁気駆動装置３５０は同一な案内軸２５１に２つのホルダ２５０を設置することで、部品点数を減らすことができ、さらには光学系の移動による光軸中心ＬＣのずれを防ぐことができる。
【００４９】
制御部９０は、磁気駆動装置２００、磁気駆動装置３００、及び磁気駆動装置３５０の駆動制御系、及び磁気方式位置センサ部４０を第１実施形態と同様に制御することができるため、説明を省略する。また、磁気駆動装置２００、磁気駆動装置３００、及び磁気駆動装置３５０は、ホルダ２５０の中央の上部に設置しているが、案内軸がある両側に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】磁気駆動装置１００の構成を分解して示した斜視図である。
【図２】図１で示した磁気駆動装置１００の光軸中心ＬＣにおけるＹ−Ｚ断面図である。
【図３】（ａ）は、第１駆動マグネット１０ａのＹ軸面での断面図である。  （ｂ）は、第１駆動マグネット１０ａを第２駆動マグネット１０ｂ側から見た構成図である。
【図４】扁平コイル２１の設置された円環基板２０を第１駆動マグネット１０ａ側から見た図である。
【図５】（ａ）は、円環基板２０の表面に扁平コイル２１を設置し、円環基板２０の裏面にホールセンサＨを設置した図である。  （ｂ）は、円環基板２０に形成した溝、または貫通孔に扁平コイル２１及びホールセンサＨを埋め込んだ図である。
【図６】（ａ）は、円環基板２０を第２駆動マグネット１０ｂ側から見た図である。  （ｂ）は、（ａ）に示した円環状に配置した磁気方式位置センサ部４０を直線に伸ばした図とホールセンサＨにおける磁束密度Ｂの変化のグラフである。
【図７】光学方式位置センサ部４５を直線に伸ばした図と光学距離測定器Iにおける計測距離Lの変化のグラフである。
【図８】制御部９０の駆動制御系の図である。
【図９】スイッチ制御部９２によるオンオフ制御の表である。
【図１０】（ａ）は、本実施形態の磁気駆動装置２００の構成を示した斜視図である。  （ｂ）は、（ａ）の光軸中心ＬＣの方向から見た構成図である。
【図１１】（ａ）は、案内軸２５１を固定する固定環２５２を案内軸２５１の両端部に設置した磁気駆動装置３００を示した斜視図である。  （ｂ）は、（ａ）の上面図である。
【図１２】案内軸２５１に２つのホルダ２５０を設置した場合の磁気駆動装置３５０である。
【符号の説明】
【００５１】
１０    …  駆動マグネット（１０ａ  …  第１駆動マグネット、１０ｂ  …  第２駆動マグネット）
１１    …  ヨーク（１１ａ  …  第１ヨーク、１１ｂ  …  第２ヨーク）
１２    …  マグネット（１２ａ  …  第１マグネット、１２ｂ  …  第２マグネット）
２０    …  円環基板
２１    …  扁平コイル
２２    …  ツバ
３０    …  制御部
４０    …  位置センサ部
４２    …  センサマグネット
４６    …  反射板
５０    …  駆動環
５１    …  ホルダ
５２    …  軸受
５３    …  回転止
５４    …  レンズ
７０    …  固定鏡筒
９０    …  制御部
９１    …  位置検出演算部
９２    …  スイッチ制御部
９３    …  相指令変換制御部
１００、２００、３００、３５０  …  磁気駆動装置
２１０  …  駆動マグネット
２１１  …  ヨーク（２１１ａ  …  前方ヨーク、２１１ｂ  …  後方ヨーク）
２１２  …  マグネット（２１２ａ  …  第１マグネット、２１２ｂ    …  第２マグネット）
２１５  …  前方マグネット、２１６  …  後方マグネット
２２０  …  基板
２２１  …  扁平コイル（２２１ａ  …  前方扁平コイル、２２１ｂ  …  後方扁平コイル）
２２２  …  導電体
２５０  …  ホルダ（２５０ａ    …  前方ホルダ、２５０ｂ    …  後方ホルダ）
２５１  …  案内軸（２５１ａ  …  第１案内軸、２５１ｂ  …  第２案内軸）
２５２  …  固定環
２５３  …  レンズ
２５４  …  圧電アクチュエータ
Ｂ      …  磁束密度
Ｂｔｈ  …  閾値
ＤＣ    …  配線ケーブル
Ｈ      …  ホールセンサ
I      …  光学距離測定器
ＬＣ    …  光軸中心
ＳＷ    …  スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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