(57)【要約】【課題】より小型化されたアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータは、周方向に２極以上で着磁されている円筒形状のマグネット、及びマグネットの回転と一体的に動作する作動ピンを有するロータと、マグネットの径方向外側の２箇所にマグネットを挟んで配置され、それぞれ磁性体で形成され、マグネットの軸方向と同一方向に伸びる第１ヨーク及び第２ヨークと、第１ヨークを中心に巻回された第１コイルと、第２ヨークを中心に巻回された第２コイルと、第１ヨークの端部と第２ヨークの端部を連結するヨーク連結部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に２極以上で着磁されている円筒形状のマグネット、及び前記マグネットの回転と一体的に動作する作動ピンを有するロータと、
前記マグネットの径方向外側の２箇所に前記マグネットを挟んで配置され、それぞれ磁性体で形成され、前記マグネットの軸方向と同一方向に伸びる第１ヨーク及び第２ヨークと、
前記第１ヨークを中心に巻回された第１コイルと、
前記第２ヨークを中心に巻回された第２コイルと、
前記第１ヨークの端部と前記第２ヨークの端部を連結するヨーク連結部と、を備える、
アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１コイル及び前記第２コイルは、前記ヨーク連結部と前記マグネットとによって挟まされた位置に配置される、
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１コイル及び前記第２コイルは、それぞれ平板状の基板に巻回する導線が形成された基板コイルである、
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１コイルと前記第２コイルとは、互いに異なる方向に巻回され、かつ電気的に直列に接続されている、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記マグネットと同軸に配置され、前記ロータの軸方向の端部と接するワッシャーを更に備える、
請求項１〜４のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記マグネットは、プラスチックボンドマグネット又は焼結マグネットからなる、
請求項１〜５のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記作動ピンは、無通電時において保持トルクが印加される、
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータと、
前記作動ピンの動作に従って動作する光量調整羽根と、を備える、
羽根駆動装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータを備える、
撮像装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータを備える、
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様は、羽根駆動装置、撮像装置及び電子機器などに用いられるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やスマートフォンをはじめとする電子機器は、様々なアクチュエータを備えており、アクチュエータは、利用者の指示や受信した情報に基づいて動作を行う。特に、撮像装置を備える電子機器は、撮像装置において、シャッタ機構、ＮＤ（Neutral Density）フィルタ、レンズバリア、自動絞り機構等にアクチュエータが利用されている。
【０００３】
特許文献１は、中間位置を挟んで一端位置と他端位置との間を双方向に回動可能な二極着磁されたロータと、二極着磁されたロータが一端位置及び他端位置にある時磁気的な吸引力が生じる位置に配された馬蹄形のヨークと、ヨークに巻回され通電に応じてロータを回動させるコイルと、コイルに通電していない無通電状態で、ロータを中間位置、一端位置又は他端位置に保持するための自己保持手段とを備えた電磁アクチュエータを開示している。自己保持手段は、ロータを機械的な弾性力で中間位置に規制する弾性部材と、ヨークとの間で生じた磁気的な吸引力を利用してロータを一端位置に規制する一方の規制部材と、ヨークとの間で生じた磁気的な吸引力を利用してロータを他端位置に規制する他方の規制部材とを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４２１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特に電子機器に組み込まれるアクチュエータにおいては、小型化・薄型化の要求が高まっている。しかしながら、特許文献１に記載のようなアクチュエータにおいては、コイルが巻回された馬蹄形のヨークの配置スペースを必要とするため、省スペース化が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。
【０００７】
本発明の一の手段は、
周方向に２極以上で着磁されている円筒形状のマグネット（２１）、及び前記マグネットの回転と一体的に動作する作動ピン（２２）を有するロータ（２）と、
前記マグネットの径方向外側の２箇所に前記マグネットを挟んで配置され、それぞれ磁性体で形成され、前記マグネットの軸方向と同一方向に伸びる第１ヨーク（６１）及び第２ヨーク（６２）と、
前記第１ヨークを中心に巻回された第１コイル（４１）と、
前記第２ヨークを中心に巻回された第２コイル（４２）と、
前記第１ヨークの端部と前記第２ヨークの端部を連結するヨーク連結部（６３）と、を備える、
アクチュエータである。
【０００８】
上記構成のアクチュエータによれば、ヨークをマグネットの近傍に配置することができるため、アクチュエータをより小型化することができる。
【０００９】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記第１コイル（４１）及び前記第２コイル（４２）は、前記ヨーク連結部（６３）と前記マグネット（２１）とによって挟まされた位置に配置される。
【００１０】
上記構成のアクチュエータによれば、マグネットは、特にヨーク連結部を磁気的に吸引することで、マグネットの浮き上がりを抑えることができる。
【００１１】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記第１コイル（４１）及び前記第２コイル（４２）は、それぞれ平板状の基板に巻回する導線が形成された基板コイル（４）である。
【００１２】
上記構成のアクチュエータによれば、コイルを薄型化することができるため、アクチュエータ全体を小型化することができる。また、組み立てを容易化し製造コストを低減させた構成とすることができる。
【００１３】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記第１コイル（４１）と前記第２コイル（４２）とは、互いに異なる方向に巻回され、かつ電気的に直列に接続されている。
【００１４】
上記構成のアクチュエータによれば、２つのコイルは、ヨークが伸びる方向に沿って同一方向に磁束を発生させるため、ヨークの磁束変化をより大きくした構成とすることができる。これにより、より高い駆動力が得られる構成とすることができる。また、２つのコイルに電圧を印加する電源を複数とすることなく、ひとつにまとめることができる。
【００１５】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記マグネットと同軸に配置され、前記ロータ（２）の軸方向の端部と接するワッシャー（３）を更に備える。
【００１６】
上記構成のアクチュエータによれば、ロータの回転における摩擦を低減し、より効率的に動作する構成とすることができる。
【００１７】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記マグネット（２１）は、プラスチックボンドマグネット又は焼結マグネットからなる。
【００１８】
上記構成のアクチュエータによれば、強い磁性を長期間に渡って保つことができるため、アクチュエータの耐久性を高めた構成とすることができる。
【００１９】
上記アクチュエータにおいて、好ましくは、
前記作動ピン（２２）は、無通電時において保持トルクが印加される。
【００２０】
上記構成のアクチュエータによれば、アクチュエータは、コイルが通電されていない状態において作動ピンを所定位置に配置させた構成とすることができる。
【００２１】
本発明の一の手段は、
上述のアクチュエータのうち、いずれかのアクチュエータと、
前記作動ピンの動作に従って動作する光量調整羽根（７）と、を備える、
羽根駆動装置である。
【００２２】
上記構成の羽根駆動装置によれば、従来構成より小型なアクチュエータを用いているため、より小型化された構成とすることができる。
【００２３】
本発明の一の手段は、
上述のアクチュエータのうち、いずれかのアクチュエータを備える、
撮像装置である。
【００２４】
上記構成の撮像装置によれば、従来構成より小型なアクチュエータを用いているため、より小型化された構成とすることができる。また部品コスト及び製造コストを低減した構成とすることができる。
【００２５】
本発明の一の手段は、
上述のアクチュエータのうち、いずれかのアクチュエータを備える、
電子機器である。
【００２６】
上記構成の電子機器によれば、従来構成より小型なアクチュエータを用いているため、より小型化された構成とすることができる。また部品コスト及び製造コストを低減した構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本実施形態のアクチュエータの分解斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が開いた状態における平面図である。
【図３】図３は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が開いた状態における正面図である。
【図４】図４は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が開いた状態における底面図である。
【図５】図５は、図２のＶ‐Ｖ線における断面図である。
【図６】図６は、図２のVI‐VI線における断面図である。
【図７】図７は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が閉じた状態における平面図である。
【図８】図８は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が閉じた状態における正面図である。
【図９】図９は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が閉じた状態における底面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態のアクチュエータを有する撮像装置について示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態のアクチュエータを有する電子機器について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って図面を参照しながら具体的に説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項
【００２９】
＜１．実施形態＞
本実施形態のアクチュエータは、円筒形状のマグネットの両側に、マグネットの軸方向と平行に伸びる第１ヨーク及び第２ヨークを有することにより、ヨークが軸方向に垂直に伸びる従来のアクチュエータより小型化された構成となっている。以下、本実施形態のアクチュエータについて具体的に説明する。
【００３０】
図１は、本実施形態のアクチュエータの分解斜視図である。図２〜図４は、それぞれ本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が開いた状態における平面図、正面図及び底面図である。図５は、図２のＶ‐Ｖ線における断面図である。図６は、図２のVI‐VI線における断面図である。図７〜図９は、本実施形態のアクチュエータのシャッタ羽根が閉じた状態における平面図、正面図及び底面図である。
【００３１】
＜全体構成＞
図１〜９に示されるように、本実施形態の羽根駆動装置１００は、アクチュエータ１と、光量調整羽根であるシャッタ羽根７と、を有している。アクチュエータ１は、ロータ２と、ワッシャー３と、基板コイル４と、ベース５と、ヨーク６と、を有している。ここで、ワッシャー３及びベース５は、アクチュエータ１が適用される対象に応じて適宜設けられるものであり、アクチュエータ１に備えられていなくてもよい。
【００３２】
本実施形態の羽根駆動装置１００は、撮像装置のシャッタ機構を例として説明する。本実施形態において、シャッタ羽根７は、後述する露光開口５８を開閉して、不図示の撮像素子が外光に曝される露光時間を調整する光量調整羽根である。
【００３３】
＜ロータ２＞
ロータ２は、周方向に２極以上で着磁されている円筒形状のマグネット２１、及びマグネット２１の回転と一体的に動作する作動ピン２２を有している。ロータ２は、後述するシャフト５１が貫挿されるロータ軸穴２３を有する。ロータ２は、ロータ軸穴２３の中心軸を軸として回転する。作動ピン２２は、ロータ２の駆動力を他の部材に出力する出力ピンであり、本実施形態においてはシャッタ羽根７に対して作用して、シャッタ羽根７を動作させる。作動ピン２２は、径方向に伸びるアーム２４が接続されていてもよい。
【００３４】
＜ヨーク６＞
ヨーク６は、第１ヨーク６１、第２ヨーク６２、及び第１ヨーク６１の端部と第２ヨーク６２の端部を連結するヨーク連結部６３を有している。第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２は、それぞれ磁性体で形成され、マグネット２１の径方向外側の２箇所にマグネット２１を挟んで配置され、マグネット２１の軸方向と同一方向に伸びている。第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２は、後述する基板コイル４の開口部４４をそれぞれ貫通して、互いにマグネット２１を挟むように配置される。図１に示されるように、第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２は、マグネット２１の形状に対応する円弧で形成された、マグネット２１の外周に対向する面を有する。ヨーク連結部６３は、図１に示されるように、第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２の円弧の半径を有する円板形状で第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２を連結する。つまり、ヨーク６は、円板形状のヨーク連結部６３の外周部分から、当該外周に沿って、マグネット２１の軸方向に突出する円弧状で柱状の第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２を有する形状となっている。なお、ヨーク６はこのような形状に限定されるものではなく、任意の形状の、マグネット２１の軸方向と同一方向に伸びる第１ヨーク６１、第２ヨーク６２、及び第１ヨーク６１と第２ヨーク６２とを連結するヨーク連結部６３を有する構成であってもよい。
【００３５】
＜基板コイル４＞
基板コイル４は、第１コイル４１及び第２コイル４２を含んで構成される。第１コイル４１及び第２コイル４２は、それぞれ平板状の基板に導線が巻回されることで形成されている。基板コイル４には、絶縁基板と導体材料を一体化したプリント配線基板を用いることができる。
【００３６】
第１コイル４１の芯部及び第２コイル４２の芯部は、それぞれ基板上に、円弧状に延びる長孔形状の開口部４４として形成されている。開口部４４には、第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２が貫挿される。第１コイル４１及び第２コイル４２は、ヨーク連結部６３とマグネット２１とによって挟まされた位置に配置される（図６参照）。
【００３７】
＜ベース５＞
ベース５は、全体として円板形状であり、シャフト５１と、ヨーク穴５２と、規制穴５３と、固定ピン５４と、露光開口５８と、を有している。シャフト５１は、円板形状の一方の面から、その面に対して垂直に伸びている。シャフト５１は、基板コイル４の基板コイル軸穴４３及びロータ２のロータ軸穴２３に貫挿されることにより、基板コイル４及びロータ２が、ベース５上に積層配置される。このように、シャフト５１がロータ軸穴２３に貫挿されているため、ロータ２がシャフト５１を中心に回転可能となる。
【００３８】
ヨーク穴５２は、基板コイル４の２つの開口部４４のそれぞれに対応する位置のベース５に開けられた２つの長孔状の貫通孔である。第１ヨーク６１及び第２ヨーク６２は、それぞれ開口部４４と共にヨーク穴５２を貫通してマグネット２１を挟むように配置される。ロータ２がベース５に配置される際、作動ピン２２は規制穴５３に貫挿され、これにより規制穴５３は作動ピン２２の動作範囲を画定する。固定ピン５４は、シャフト５１が形成された面とは反対側の面に形成され、シャッタ羽根７の回転動作における中心軸として機能する。露光開口５８は、不図示の撮像素子を露光させるための開口であり、シャッタ羽根７により開閉される。
【００３９】
＜シャッタ羽根７＞
シャッタ羽根７は、固定穴７１及びガイド穴７２を有している。固定穴７１には固定ピン５４が挿入され、固定ピン５４はシャッタ羽根７の回転動作の中心軸となる。ガイド穴７２には、作動ピン２２が規制穴５３を介して挿入される。作動ピン２２が規制穴５３の範囲で移動することにより、固定ピン５４を軸としてシャッタ羽根７を回転させ、露光開口５８を開閉する。本実施形態においては、光量調整羽根の一つとしてシャッタ羽根７を例に説明するが、光量調整羽根としては、絞り機構に用いられる羽根その他の光量調整羽根を用いることができる。また、アクチュエータ１は、光量調整羽根を動作させるものに限らず適用することができる。
【００４０】
＜その他の構成＞
アクチュエータ１は、マグネット２１と同軸に配置され、ロータ２の軸方向の端部と接するワッシャー３を更に有していてもよい。このような構成とすることにより、アクチュエータ１は、ロータ２の回転における摩擦を低減し、アクチュエータ１をより効率的に動作させることができる。
【００４１】
マグネット２１は、プラスチックボンドマグネット又は焼結マグネットとすることができる。このようなマグネット２１を使用することにより、焼結マグネットの場合には、強い磁力で高温環境にも耐えるものとすることができ、アクチュエータ１の耐久性を高めることができる。また、プラスチックボンドマグネットの場合には、高い加工性と形状の自由度があり、アクチュエータ１の生産性を高めることができる。
【００４２】
作動ピン２２は、無通電時において保持トルクが印加されることとしてもよい。例えば、不図示のバネ等の弾性部材により、シャッタ羽根７を例えば閉じる方向に付勢しておくことにより、無通電時において閉状態が保持される。ここで無通電時の保持トルクは、マグネット２１が、ヨーク５の両端又は片端を磁気的に吸引することにより、達成されることとしてもよい。このような構成とすることにより、アクチュエータ１は、コイルが通電されていない状態において作動ピン２２を所定位置に配置させておくことができる。
【００４３】
また、図には示されていないが、アクチュエータ１は、落下などの衝撃でマグネット２１がシャフト５１から抜けないようにするために、マグネット２１のワッシャー３とは反対側にシャフト５１を覆うように配置されたモーターカバーを有していてもよい。
【００４４】
＜本実施形態のアクチュエータ１の特徴＞
上述のように構成された本実施形態のアクチュエータ１は、ヨーク６をマグネット２１の近傍に配置することができるため、アクチュエータ１をより小型化することができる。
【００４５】
また、アクチュエータ１では、第１コイル４１及び第２コイル４２が、ヨーク連結部６３とマグネット２１とによって挟まされた位置に配置されることにより、第１コイル４１及び第２コイル４２で発生させた磁力を効率よくマグネット２１に伝えることができ、磁気回路としての効率を高めることが出来る。またマグネット２１は、特にヨーク連結部６３を磁気的に吸引することで、マグネット２１の浮き上がりを抑えることができる。
【００４６】
また、アクチュエータ１では、平板状の基板に導線を巻回した基板コイル４を採用することで、第１コイル４１及び第２コイル４２を薄型化することができるため、アクチュエータ１全体を小型化することができる。ただし、第１コイル４１及び第２コイル４２は、それぞれこのような基板コイル４に限らず、導線が巻回された他の構造とすることができる。
【００４７】
また、アクチュエータ１において、第１コイル４１と第２コイル４２とは、互いに異なる方向（例えば、軸方向から見て時計回り方向と反時計回り方向）に巻回され、かつ電気的に直列に接続されていてもよい。このような構成とすることにより、２つのコイルは、ヨーク６が伸びる方向に沿って同一方向に磁束を発生させるため、ヨーク６の磁束変化をより大きくすることができる。また、２つのコイルに電圧を印加する電源を複数とすることなく、ひとつにまとめることができる。
【００４８】
また、上述のように構成されたアクチュエータ１を含む羽根駆動装置１００は、従来よりも小型のアクチュエータ１を備えることにより、より小型化することができる。
【００４９】
図１０は、本実施形態のアクチュエータ１を有する撮像装置２００について示す図である。撮像装置２００は、例えば携帯電話、スマートフォン、タブレット端末その他の電子機器に搭載される撮像装置２００である。撮像装置２００のアクチュエータ１は、例えばシャッタ機構、ＮＤフィルタ、レンズバリア、自動絞り機構等に適用することができる。
【００５０】
撮像装置２００は、本実施形態のアクチュエータ１を備えることにより、従来のアクチュエータを備えた構成より小型化することができる。また、アクチュエータ１の部品点数が低減されることから、撮像装置２００は、部品コスト及び製造コストを低減することができる。
【００５１】
図１１は、本実施形態のアクチュエータ１を有する電子機器３００について示す図である。電子機器３００は、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末その他の電子機器の一例である。電子機器３００のアクチュエータ１は、例えば電子機器３００に搭載されたカメラの駆動部分に適用することができる。
【００５２】
電子機器３００は、本実施形態のアクチュエータ１を備えることにより、従来のアクチュエータを備えた構成より小型化することができる。またアクチュエータ１の部品点数が低減されることから、電子機器３００は、部品コスト及び製造コストを低減することができる。
【００５３】
＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明は、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、同様の技術思想に基づいて当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。
【００５４】
また、上記実施形態では、アクチュエータを羽根駆動装置に適用する場合について説明したが、アクチュエータは羽根駆動装置以外の装置に適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では本発明で特徴的な部分のみについて説明したが、本発明のレンズユニットは、従来のレンズユニットが有する種々の構成をさらに備えている。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のアクチュエータは、羽根駆動装置、撮像装置及び電子機器に好適に利用される。
【符号の説明】
【００５７】
１…アクチュエータ
２…ロータ
２１…マグネット
２２…作動ピン
２３…ロータ軸穴
２４…アーム
３…ワッシャー
４…基板コイル
４１…第１コイル
４２…第２コイル
４３…基板コイル軸穴
４４…開口部
５…ベース
５１…シャフト
５２…ヨーク穴
５３…規制穴
５４…固定ピン
５８…露光開口
６…ヨーク
６１…第１ヨーク
６２…第２ヨーク
６３…ヨーク連結部
７…シャッタ羽根
７１…固定穴
７２…ガイド穴
１００…羽根駆動装置
２００…撮像装置
３００…電子機器
【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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