(57)【要約】【課題】小型化可能な簡易な構成で３点以上の離散的な位置に対象物を正確に停止させることのできる電磁アクチュエータを提供すること。【解決手段】固定部と、固定部に固定されたコイルと、コイルの内側に配置され、固定部に対し相対的に移動する移動部と、固定部に固定され、移動部が第１方向に沿って移動することを規制する第１の規制部材と、固定部に固定され、移動部が第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制する第２の規制部材と、第１の規制部材によって規制される位置と第２の規制部材によって規制される位置の間の位置において移動部の移動を規制する第３の規制部材と、第３の規制部材の移動状態又は第３の規制部材の変形状態を保持し、保持した状態により移動部の位置を決めるための制御部と、を有し、移動部は、コイルへの通電に応じて、移動部が移動する力を移動部に対して付与する磁石を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
前記固定部に固定されたコイルと、
前記コイルの内側に配置され、前記固定部に対し相対的に移動する移動部と、
前記固定部に固定され、前記移動部が第１方向に沿って移動することを規制する第１の規制部材と、
前記固定部に固定され、前記移動部が前記第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制する第２の規制部材と、
前記第１の規制部材によって規制される位置と前記第２の規制部材によって規制される位置の間の位置において前記移動部の移動を規制する第３の規制部材と、
前記第３の規制部材の移動状態又は前記第３の規制部材の変形状態を保持し、保持した状態により移動部の位置を決めるための制御部と、を有し、
前記移動部は、前記コイルへの通電に応じて、前記移動部が移動する力を前記移動部に対して付与する磁石を有することを特徴とする電磁アクチュエータ。
【請求項２】
さらに制御指示部を有し、
前記制御指示部は、前記移動状態または前記変型状態の保持を吸着で行うように前記制御部へ指示することを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記吸着は、静電吸着であることを特徴とする請求項２に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記第３の規制部材と、前記固定部に固定された部位とに、それぞれに対向した電極が配置され、
前記制御部は、前記電極間に絶縁層が配置されている構成を有することを特徴とする請求項３に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の規制部材と前記第２の規制部材と前記第３の規制部材との少なくとも１つ以上の部材に、前記移動部を吸引する磁性体または磁石が配置されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項６】
前記第３の規制部材に弾性体が配置され、前記弾性体を介し前記第３の規制部材が前記固定部に接続されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項７】
前記弾性体を介し、前記コイルと前記第３の規制部材に配置された電極が導通していることを特徴とする請求項４に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項８】
前記移動部の前記移動方向の移動を規制し、第１の規制部材、第２の規制部材、及び第３の規制部材とは別の、前記移動部の移動に伴い移動する規制部材を複数有することを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁アクチュエータとして、例えば特許文献１に記載のカメラ用レンズ駆動装置が提案されている。
このカメラ用レンズ駆動装置は、断面コ字形状で円筒形を成すヨークと、ヨークが装着されるベースと、ヨークのコ字の内部に配置されたマグネットとコイルと、ヨークの内周側に配置され且つ外周にコイルが固定されたレンズ支持体と、内周側端部をレンズ支持体に取り付け外周側端部をヨークに取り付けた前側スプリングと後側スプリングとを備え、前側スプリングと後側スプリングは、レンズの光軸方向の前後でそれぞれレンズ支持体に取り付けてあり、コイルに通電して生じる電磁力によりレンズ支持体をレンズの光軸
方向に移動する。
【０００３】
ここで、前側スプリングと後側スプリングは、それぞれ略環状の板ばねであり、環状の外周側端部と環状の内周側端部とを複数の腕部で連結してあり、各腕部は周方向の異なる位置に設けてあり、コイルに通電していない状態においてレンズ支持体をベースに向けて付勢力を付与して、レンズ支持体をベースに押圧している。
【０００４】
この構成によれば、カメラの携帯時における揺れや衝撃が生じた場合にもレンズ支持体に揺れやガタツキが生じ難く、耐衝撃性にすぐれた、カメラ用レンズ駆動装置を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９５０１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電磁アクチュエータでは、少なくとも３点の離散的な位置に対象物を正確に停止させるには、ホール素子その他の外部センサが必要となるため、アクチュエータ全体の小型化が困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化可能な簡易な構成で、３点以上の離散的な位置に対象物を正確に停止させることのできる電磁アクチュエータ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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電磁アクチュエータは、固定部と、固定部に固定されたコイルと、コイルの内側に配置され、固定部に対し相対的に移動する移動部と、固定部に固定され、移動部が第１方向に沿って移動することを規制する第１の規制部材と、固定部に固定され、移動部が第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制する第２の規制部材と、第１の規制部材によって規制される位置と第２の規制部材によって規制される位置の間の位置において移動部の移動を規制する第３の規制部材と、第３の規制部材の移動状態又は第３の規制部材の変形状態を保持し、保持した状態により移動部の位置を決めるための制御部と、を有し、移動部は、コイルへの通電に応じて、移動部が移動する力を移動部に対して付与する磁石を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電磁アクチュエータは、小型化可能な簡易な構成で、３点以上の離散的な位置に対象物を正確に停止させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す、光軸を含む断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第１実施形態に係る電磁アクチュエータにおける移動部の第１停止位置、第２停止位置、第３停止位置にある状態を示す、光軸を含む断面図である。
【図３】（ａ）は、第２実施形態に係る電磁アクチュエータの構成を示す、光軸を含む断面図である。（ｂ）は、弾性体を光軸方向から見た平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ第２実施形態に係る電磁アクチュエータにおける移動部の第１停止位置、第２停止位置、第３停止位置にある状態を示す、光軸を含む断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ第３実施形態に係る電磁アクチュエータにおける移動部の第１停止位置、第２停止位置、第３停止位置、第４停止位置にある状態を示す、光軸を含む断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る電磁アクチュエータの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
図１を参照して第１実施形態に係る電磁アクチュエータ１００について説明する。本実施形態は、駆動コイル１０２（以下、適宜、「コイル」という）に通電すると、移動部１０３は、紙面右へ移動する。さらに、逆方向へコイル１０２に通電すると、移動部１０３は、左へ移動する。
【００１３】
本実施形態の電磁アクチュエータ１００は、固定部１０１と、固定部に固定されたコイル１０２と、コイル１０２の内側に配置され、固定部１０１に対し相対的に移動する移動部１０３と、固定部１０１に固定され、移動部１０３が第１方向に沿って移動することを規制する第１の規制部材１０４と、固定部１０１に固定され、移動部１０３が第１方向とは反対の第２方向に沿って移動することを規制する第２の規制部材１０５と、第１の規制部材１０４によって規制される位置と第２の規制部材１０５によって規制される位置の間の位置において移動部１０３の移動を規制する第３の規制部材１０６と、移動部１０３の位置を決めるため、第３の規制部材１０６の移動状態又は第３の規制部材１０６の変形状態を保持し、保持した状態により移動部１０３の位置を決めるための制御部１０７とを有する。ここで、制御部１０７は、電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ、絶縁層１０９ａ、１０９ｂとから構成される。そして、移動部１０３は、コイル１０２への通電に応じて、移動部１０３が移動する力を移動部１０３に対して付与する磁石１１０を有する。
【００１４】
ここで、第３の規制部材１０６と、固定部１０１に固定された部位とに、それぞれ対向した電極１０８ａ、１０８ｂが配置されている。
図１に示すように、制御部１０７は、電極１０８ａと、電極１０８ｂとの間に絶縁層１０９ｂが配置されている構成を含んでいる。
【００１５】
これにより、電極１０８ａ、１０８ｂ間に電圧を印加し、静電吸着にて第３の規制部材１０６を固定部１０１に固定された部位である第１の規制部材１０４に吸着固定できる。
【００１６】
このとき、制御指示部１１１は、制御部１０７、即ち、電極１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄへそれぞれ制御信号を送信する。制御指示部１１１は、第３の規制部材１０６の移動状態または第３の規制部材１０６の変形状態の保持を吸着で行うように制御部１０７へ指示する。これにより、狭い間隔においても、正確に位置決めができる。この結果、設計の自由度が向上する。なお、第３の規制部材１０６の変形保持に関しては、第２実施形態で説明する。
【００１７】
このように、本実施形態においては、第３の規制部材１０６の吸着を、例えば静電吸着で行うことができる。また、吸着を、電磁石を用いて行う場合、以下の効果を奏する。
（ｉ）移動部１０３の駆動源にもなり得ること。
（ｉｉ）固定されたコイル１０２から飛び出た移動部１０３の一部へ、規制部材に配置された（制御部の）コイルが移動部１０３の駆動（固定コイル）を補助することができること。例えば、このような状態が、想定されるのは、第１停止位置から、第２停止位置、第３停止位置へ戻るときである。
（ｉｉｉ）吸着だけでなく反発力も発生し得ること。吸着・反発できることから、吸着力だけでなく、反発力も利用して、移動部１０３の動作に関わらず、規制部材１０６を能動的に動作することが可能となる。
【００１８】
本実施形態では、例えば、円筒形の移動部１０３は、光学素子であるレンズＬを保持している。これにより、レンズＬの位置決めを正確に行うことができる。なお、移動部１０３は、円筒形に限られず、多角形形状、離散的な位置で光学素子を保持する形状などを有していても良い。また、光学素子もレンズＬに限られず、絞り、波長板、フィルターなどでも良い。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本実施形態の動作状態について説明する図である。
図２（ａ）は、移動部１０３が保持しているレンズＬが、紙面上において最も左側に位置している状態である。この位置を「第１停止位置」という。第１停止位置を点線Ｐ１で示す。
図２（ｂ）は、移動部１０３が保持しているレンズＬが、紙面上において最も右側に位置している状態である。この位置を「第２停止位置」という。第２停止位置を点線Ｐ２で示す。
図２（ｃ）は、移動部１０３が保持しているレンズＬが、紙面上において、第１停止位置と第２停止位置との中間に位置している状態である。この位置を「第３停止位置」という。第３停止位置を点線Ｐ３で示す。
【００２０】
まず、図２（ａ）で示す第１停止位置へ移動部１０３を移動させる場合に関して説明する。第３の規制部材１０６は、固定部１０１に対して、固定されていない。第１停止位置へ移動部１０３を移動させる場合、制御指示部１１１（図１）は、第１の規制部材１０４に配置された制御部１０７（図１参照）を構成する電極１０８ａと、第３の規制部材１０６に配置された制御部１０７（図１）を構成する電極１０８ｂとに対して、図示しない電圧源を用いて電位差を加える。
【００２１】
電位差を加えた状態で、移動部１０３を左方向へ移動させると、移動部１０３は第３の規制部材１０６に当接し、さらに左へ移動させると、第３の規制部材１０６は第１の規制部材１０４に突き当たる。このとき、第３の規制部材１０６に配置された電極１０８ｂと、第１の規制部材１０４に配置された電極１０８ａとの間に静電引力が働く。この結果、第３の規制部材１０６は、第１の規制部材１０４と吸着し、その場に留まる。移動部１０３は、第３の規制部材１０６に配置された磁性体１１２ａに引き付けられている。従って、移動部１０３は、第１停止位置に正確に停止して留まる。このように、第３の規制部材１０６の移動を制御し、停止させることができる。
【００２２】
次に、図２（ｂ）で示す第２停止位置（点線Ｐ２）へ移動部１０３を移動させる場合に関して説明する。図示しない駆動部より、移動部１０３が紙面右方向へ動作する電流をコイル１０２へ通電する。これにより、移動部１０３は、第２の規制部材１０５に当接して、突き当たる。この結果、移動部１０３は停止する。
【００２３】
ここで、移動部１０３は磁石１１０（図１）を有している。もちろん、移動体１０３は、磁性体を有していても良い。これにより、移動体１０３と、第２の規制部材１０５に配置された磁性体１１２ｂとは引き付け合い吸着する。この結果、移動部１０３は、無通電状態で第２停止位置（点線Ｐ２）に正確に留まる。
【００２４】
第１の規制部材１０４と第２の規制部材１０５と第３の規制部材１０６との少なくとも１つ以上の部材に、移動部１０３を吸引する磁性体１１２ａ、１１２ｂまたは磁石が配置されていることが望ましい。これにより、移動部１０３と各規制部材を吸着できる。
【００２５】
さらに、図２（ｃ）で示す第３停止位置（点線Ｐ３）へ移動部１０３を移動させる場合に関して説明する。図示しない駆動部より、移動部１０３が紙面左方向へ動作する電流をコイル１０２へ通電する。これにより、第２停止位置（点線Ｐ２）よりも、紙面左へ移動部１０３が移動する。移動部１０３は、第３の規制部材１０６に突き当たる。
【００２６】
ここで、制御指示部１１１は、コイル１０２の左端に形成されている電極１０８ｄと、第３の規制部材１０６の右側に形成されている電極１０８ｃとの間に引き付け合うように電圧を印加する。これにより、第３の規制部材１０６と電極１０８ｂ、１０８ｃと絶縁層１０９ａ、１０９ｂと磁性体１１２ａは、固定されたコイル１０２に配置された電極１０８ｄに引き寄せられる、この結果、電極１０８ｃ、１０８ｄは絶縁層１０９ｂを介し当接する。さらに、磁石１１０で構成された移動部１０３と、第３の規制部材１０６の右側に形成されている磁性体１１２ａとが引き付け合い、移動部１０３は第３停止位置に正確に留まる。
【００２７】
第３停止位置の時は、第３の規制部材１０６に配置された電極１０８ｃと、コイル１０２に配置された電極１０８ｄを制御し、即ち電位差を加えて、第３の規制部材１０６の移動を制御している。
第３の規制部材１０６の第１の規制部材１０４側の電極と、コイル側の電極は共通または別の電極で構わない。
さらに、第１の規制部材１０４、第２の規制部材１０５、第３の規制部材１０６が、例えば、電極、磁性体、磁石、弾性体（不図示）、絶縁層、導線（不図示）の機能を兼用する構成をとることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
図３（ａ）、（ｂ）を参照して、第２実施形態に係る電磁アクチュエータ２００について説明する。第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付し、重複する説明は、省略する。なお、簡便のため、制御指示部の図示は省略する。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、本実施形態では、第３の規制部材２０４に弾性体２０３が配置され、弾性体２０３を介し第３の規制部材２０４が固定部１０１に接続されていることが望ましい。これにより電極を一対減らすことができる。
【００３０】
また、弾性体２０３を介し、コイル１０２と第３の規制部材２０４に配置された電極２０１ｂが導通していることが望ましい。これにより、配線を減らすことができる。さらに、配線が可動しないという効果を奏する。
【００３１】
本実施形態では、第１の規制部材１０４の右側に電極１０８ａが形成されている。第２の規制部材１０５の右側には、磁性体１１２ｂが形成されている。また、第３の規制部材２０４は、電極２０１ｂと、弾性体２０３と、磁性体１１２ａとから構成される。
【００３２】
図３（ｂ）は、弾性体２０３のみを光軸ＡＸ方向から見た構成を示している。弾性体２０３は、渦巻き形状を有する。これにより、光軸ＡＸに沿った方向（ｚ方向）に伸縮できる構成である。
【００３３】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本実施形態の動作状態について説明する図である。
図４（ａ）は、移動部１０３が保持しているレンズＬが、紙面上において最も左側に位置している状態、即ち、第１停止位置を示している。
【００３４】
図示しない駆動部より、紙面左へ移動部１０３が移動する電流を、コイル１０２へ通電する。移動部１０３は、紙面左へ移動する。その際、制御指示部１１１は、第３の規制部材２０４（図３（ａ））に配置された電極２０１ｂと、第１の規制部材１０４に配置された電極２０１ａとに、図示しない電圧源を用いて電位差を加える。
【００３５】
これにより、移動部１０３は、第３の規制部材２０４に配置された弾性体２０３を変形させる。これにより、第３の規制部材２０４は第１の規制部材１０４に突き当たる。このとき、第３の規制部材２０４の配置された電極２０１ｂと、第１の規制部材１０４に配置された電極２０１ａ間に静電引力が働く。
【００３６】
この結果、第３の規制部材２０４は、第１の規制部材１０４と吸着し、その位置に留まる。移動部１０３は、第３の規制部材２０４に配置された磁性体１１２ａに引き付けられている。このため、移動部１０３は第１停止位置に留まる。
このように、図示しない制御部は、第３の規制部材２０４を変形させ、その変形状態を保持する機能を有する。また、第３の規制部材２０４は、第１の規制部材１０４と吸着し、その位置に留まることで、移動を規制される。換言すると、本実施形態では、第１の記載部材１０４が、第３の規制部材２０４の移動を規制する機能を有する。
【００３７】
固定部１０１に固定されている弾性体２０３は、紙面左方向へ伸びるように変形する。そして、第１停止位置（点線Ｐ１）では、この変形状態が維持される。
【００３８】
次に、図４（ｂ）で示す第２停止位置（点線Ｐ２）へ移動部１０３を移動させる場合に関して説明する。
図示しない駆動部より、移動部１０３が紙面右へ動作するように、コイル１０２へ電流を通電する。移動部１０３は、右方向へ移動し、第２の規制部材１０５に突き当たり、停止する。その際、移動部１０３は磁石１１０を有しているので、第２の規制部材１０５に配置された磁性体１１２ａと磁石１１０が引き付け合う。この結果、移動部１０３は無通電で第２停止位置に正確に留まる。また、移動部１０３を磁性体で構成することでも良い。
【００３９】
次に、図４（ｃ）で示す第３停止位置（点線Ｐ３）へ、図示しない駆動部より、移動部１０３を移動させる場合に関して説明する。
制御指示部１１１は、第２停止位置より、紙面左へ移動部１０３が移動する電流を通電する制御を行う。移動部１０３は、第３の規制部材２０４に突き当たり、慣性により移動部１０３は、第１の規制部材１０４の方向へ移動する。
【００４０】
ここで、移動部１０３は、固定部１０１に接続された弾性体２０３により第３停止位置に戻される。その際、磁石１１０を有する移動部１０３と、第３の規制部材２０４に配置されている磁性体１１２ａが引き付け合う。この結果、移動部１０３は、無通電で第３停止位置に正確に留まることができる。
【００４１】
また、第１停止位置から第３停止位置へ移動する際は、第３の規制部材２０４のうちの弾性体２０３の変形を制御している電極間の電圧印加を停止することで、第３停止位置へ移動することができる。
【００４２】
（変形例）
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、変型例に係る電磁アクチュエータ３００の４つの停止位置（点線Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）をそれぞれ示している。
本実施形態では、第２実施形態で説明したような弾性体を有する第４の規制部材を新たに有している。第４の規制部材は、電極２０１ｂ’と、弾性体２０３’とから構成されている。
【００４３】
このような、新たな制御部を追加することにより、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）で説明した動作と同様の原理により、図示しない駆動部より、移動部１０３を正確に４箇所停止できる電磁アクチュエータ３００を提供できる。
【００４４】
また、図示はしないが、弾性体を用いない第１実施形態の電磁アクチュエータ１００でも、第４の規制部材と新たな制御部を用いることにより、正確に４箇所停止できる電磁アクチュエータを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明に係る電磁アクチュエータは、小型化可能な簡易な構成で３点以上の離散的な位置に対象物を精確に停止させる点で有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１００、２００、３００  電磁アクチュエータ
１０１  固定部
１０２  コイル
１０３  移動部
１０４  第１の規制部材
１０４’  第４の規制部材
１０５  第２の規制部材
１０６  第３の規制部材
１０７  制御部
１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ  電極
１０９ａ、１０９ｂ  絶縁層
１１０  磁石
１１１  制御指示部
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ａ’  磁性体
２０１ａ、２０１ａ’  電極
２０１ｂ、２０１ｂ’  電極
２０２、２０２’  絶縁層
２０３、２０３’  弾性体
２０４  第３の規制部材
Ｐ１  第１停止位置
Ｐ２  第２停止位置
Ｐ３  第３停止位置
Ｐ４  第４停止位置
ＡＸ  中心軸
Ｌ  光学素子（レンズ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015169715.tif 000005
【図４】
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【図５】
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