(57)【要約】  アクチュエータアセンブリは、第１の部分２と、第２の部分３に対する第１の部分２の運動をガイドするガイド５、６を含む第２の部分３と、駆動電流に応答してガイド５、６に沿って第１の部分２と第２の部分３との間で駆動力を生成する手段１０、１１；１６−１８；２０−２２；２４−２７とを含む。前記アクチュエータアセンブリは、ガイド５、６の表面に対して前記第１の部分の少なくとも１つの表面部分を保持するように作用する、ガイド５、６に垂直な力を供給する手段５、６、１０；１６、１８；２１、２２；２４、２５、２７を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部分と、
第２の部分に対する前記第１の部分の運動をガイドするガイドを含む当該第２の部分と、
駆動電流に応答して前記ガイドに沿って前記第１の部分と前記第２の部分との間で駆動力を生成する手段と、
を含むアクチュエータアセンブリにおいて、
前記アクチュエータアセンブリが、前記ガイドの表面に対して前記第１の部分の少なくとも１つの表面部分を保持するように作用する、前記ガイドに垂直な力を供給する手段を含む、アクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
前記ガイドに垂直な力を供給する手段が、前記第１及び第２の部分の一方に付着され、前記第１及び第２の部分の他方の少なくとも１つの構成要素に作用する、力の場を確立する少なくとも１つの手段を含む、請求項１に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
前記ガイドに垂直な力を供給する手段が、前記第１及び第２の部分の一方に付着された少なくとも１つの永久磁石を含む、請求項１又は２に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
前記駆動力を生成する手段が、前記駆動電流に応答して、前記少なくとも１つの永久磁石に作用する磁場を生成する、前記第１及び第２の部分の他方に付着された少なくとも１つの導電コイルを含む、請求項３に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
前記第１及び第２の部分の前記他方が、強磁性バックプレートを含み、前記導電コイルが、前記強磁性バックプレートと前記永久磁石の少なくとも１つとの間に位置する、請求項４に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
前記第２の部分が、強磁性バックプレートを含み、前記導電コイル及び前記少なくとも１つの永久磁石の一方が、前記強磁性バックプレートと前記導電コイル及び前記少なくとも１つの永久磁石の他方との間に位置する、請求項４又は５に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの永久磁石が、一列に配置された２つの磁化領域を含み、前記列に垂直な磁化のそれぞれの成分が、反対方向に向けられる、請求項３ないし６のいずれか一項に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
アクチュエータアセンブリを駆動する方法において、
前記アクチュエータアセンブリが、第１の部分と、前記第１の部分が第２の部分に対して移動可能である当該第２の部分と、駆動電流に応答して前記第１の部分と前記第２の部分との間で駆動力を生成する手段とを含み、前記第１の部分が、第１の位置から第２の位置まで実質的に一定の摩擦力に反して移動され、
前記方法が、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離に実質的に等しい合計変位を結果的に生じるように事前に決定された駆動力を生成する手段にパルス駆動電流を印加するステップを有する、方法。
【請求項９】
前記パルス駆動電流が、周期的パルストレインの形状の波形を持ち、各周期が、第１の間隔を含み、前記第１の間隔の少なくとも一部の間に電流が印加され、第２の間隔が後に続き、前記第２の間隔の間に印加された電流の大きさが、前記実質的に一定の摩擦力を克服するのに十分な駆動力を生成する電流レベルより小さく、前記第２の間隔の長さが、前記実質的に一定の摩擦力の大きさにより除算された、前記第１の間隔に対して前記生成された駆動力及び前記実質的に一定の摩擦力から生じる正味の力の少なくとも積分に等しい、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記パルス駆動電流が、周期的パルストレインの形状の波形を持ち、各周期内で、第１の電流パルスが第１のサブ間隔に対して印加され、反対方向の第２の電流パルスが、前記第１のサブ間隔の後の第２のサブ間隔に対して印加される、請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
アクチュエータアセンブリを駆動する装置において、
前記アクチュエータアセンブリが、第１の部分と、前記第１の部分が第２の部分に対して移動可能である当該第２の部分と、駆動電流に応答して前記第１の部分と前記第２の部分との間で駆動力を生成する手段とを含み、前記第１の部分が、第１の位置から第２の位置まで実質的に一定の摩擦力に反して移動され、
前記装置が、駆動力を生成する手段に駆動電流を印加する装置を有し、前記装置が、請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の方法の実行するように構成される、装置。
【請求項１２】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のアクチュエータアセンブリ及び／又は請求項１１に記載の装置を有するオプトメカニカルデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の部分と、第２の部分に対する前記第１の部分の運動をガイドする少なくとも１つのガイドを含む当該第２の部分と、駆動電流に応答して前記ガイドに沿って前記第１の部分と前記第２の部分との間に駆動力を生成する手段とを含むアクチュエータアセンブリに関する。
【０００２】
本発明は、第２の部分に対して移動可能である第１の部分と、前記第２の部分と、駆動電流に応答して前記ガイドに沿って前記第１の部分と前記第２の部分との間に駆動力を生成する手段とを含むアクチュエータアセンブリを駆動する方法であって、前記第１の部分が、実質的に一定の摩擦力に反して第１の位置から第２の位置まで移動される方法に関する。
【０００３】
本発明は、第２の部分に対して移動可能である第１の部分と、前記第２の部分と、駆動電流に応答して前記ガイドに沿って前記第１の部分と前記第２の部分との間に駆動力を生成する手段とを含むアクチュエータアセンブリを駆動する装置であって、前記第１の部分が、実質的に一定の摩擦力に反して第１の位置から第２の位置まで移動され、前記装置が前記駆動力を生成する手段に駆動電流を印加する装置を有する装置に関する。
【０００４】
本発明は、アクチュエータアセンブリを有するオプトメカニカルデバイスにも関する。
【背景技術】
【０００５】
このようなアセンブリ、方法、装置及びデバイスのそれぞれの例は、既知である。ＵＳ−Ａ１−２００４／０２３４２５８は、レンズ駆動デバイス及びイメージングデバイスを開示する。駆動体は、光学レンズ、片側におけるスリーブ、及び前記スリーブと一緒に光軸を挟むために反対側におけるスロットを持つ。更に、ガイドシャフトは、前記光学の方向に沿って前記駆動体を移動させるために前記スリーブに適合されたシャフトである。前記ガイドシャフトは、前記スロットにおいて補強材（brace）として挿入されるシャフトであり、前記駆動体が前記ガイドシャフトを中心に回転することから防ぐためのものである。フラットコイルは、前記駆動体に固定される。前記駆動体の位置は、前記駆動体に適合された位置検出磁石と、前記磁石から離れて非接触で構成される磁気抵抗素子により検出される。電流が前記駆動コイル内を流れる場合に、前記光学軸方向と平行な推進力（thrust）が生成される。前記駆動体と前記ガイドシャフトとの間に生成される摩擦抵抗は、前記推進力の方向及び駆動方向が常に駆動ストロークの全領域にわたり平行であるので、一定になる。駆動特性及びサーボ特性は、高品質にされることができる。
【０００６】
前記既知のアセンブリ及び既知の方法の不利点は、絶えず前記駆動体を配置された状態に保持するサーボ制御が、電力を消費し、レンズ駆動を比較的複雑にすることである。前記既知のアセンブリは、前記サーボ制御が外的影響による移動を補正することを必要とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、前記アクチュエータアセンブリの前記第２の部分に対して前記第１の部分を比較的単純かつ効率的に配置することを可能にする、冒頭の段落に規定されたタイプのアセンブリ、方法、装置及びデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、前記アクチュエータアセンブリが、前記ガイドの表面に対して前記第１の部分の少なくとも１つの表面部分を保持するように作用する、前記ガイドに垂直な力を供給する手段を含むことを特徴とする、本発明によるアクチュエータアセンブリを用いて達成される。
【０００９】
前記アクチュエータアセンブリは、前記第２の部分に対して前記第１の部分を移動するために、駆動電流に応答して駆動力を生成する手段を含む。本発明による前記アクチュエータアセンブリは、前記ガイドの表面に対して前記第１の部分の少なくとも１つの表面部分を保持するように作用する、前記ガイドに垂直な力を供給する手段を更に有するので、前記駆動力に対向する実質的に一定の動的摩擦力は、前記第１の部分が前記ガイドに沿って移動される場合に存在する。前記第１の部分により直面される抵抗は明確なので、前記第２の部分に対して前記第１の部分を配置するのに開ループ制御を使用することさえ可能である。これは、サーボ制御より効率的かつより単純である。駆動電流の不在の場合、前記ガイドに垂直な力は、静止摩擦力が維持されることを保証し、これは、外的影響による移動を防ぐ。前記アセンブリの追加の利点は、前記第１の部分と前記第２の部分との間の接触の面積が、互いに対して保持する力による磨耗に直面したとしても、実質的に一定のままであることである。
【００１０】
前記アクチュエータアセンブリの実施例において、前記ガイドに垂直な力を供給する手段は、前記第１及び第２の部分の一方に付随される力の場を確立し、前記第１及び第２の部分の他方の少なくとも構成要素に作用する少なくとも１つの手段を含む。
【００１１】
離れた作用、すなわち独立した電荷、磁石又は質量から離れた電荷、磁石又は質量により経験される力のため、前記第１の部分は、前記第２の部分に対する運動において制限が少ない。特に、比較的大きな距離を移動することができる。
【００１２】
前記アクチュエータアセンブリの実施例において、前記ガイドに垂直な力を供給する手段は、前記第１及び第２の部分の一方に付着された少なくとも１つの永久磁石を含む。
【００１３】
前記永久磁石の存在により、前記ガイドに垂直な力を供給する手段の別個のエネルギ供給が必要とされない。これは、前記アクチュエータアセンブリのエネルギ効率を向上する。
【００１４】
この実施例の変形例において、前記駆動力を生成する手段は、前記駆動電流に応答して、前記少なくとも１つの永久磁石に作用する磁場を生成するために、前記第１及び第２の部分の他方に付着された少なくとも１つの導電コイルを含む。
【００１５】
この変形例は、前記永久磁石が、前記駆動力を生成する手段と前記ガイドに垂直な力を供給する手段との両方に含まれるので、構造においてより単純である。
【００１６】
他の変形例において、前記第１及び第２の部分の他方は強磁性バックプレートを含み、前記導電コイルは、前記強磁性バックプレートと前記永久磁石の少なくとも１つとの間に位置する。
【００１７】
これは、前記導電コイルにより作成された磁場を増幅する利点を持つ。エネルギ効率は、したがって、更に向上される。前記永久磁石は、より小さくされ、付着される部分の質量を減少することができる。
【００１８】
他の変形例において、前記第２の部分は強磁性バックプレートを含み、前記導電コイル及び前記少なくとも１つの永久磁石の一方は、前記強磁性バックプレートと、前記導電コイル及び前記少なくとも１つの永久磁石の他方との間に位置する。
【００１９】
したがって、前記第２の部分が前記ガイドを含み、前記強磁性バックプレートが磁場を強化するので、前記第１の部分の質量は、低く保たれることができる。一実施例において、前記導電コイルは、前記第１の部分に付着されるのに対し、他の実施例においては、前記永久磁石が前記第１の部分に付着される。一実施例において、前記第１の部分は、比較的強い磁場を受ける。これは、比較的低い質量との組み合わせで速い応答時間を与える。他の実施例において、エネルギ消費が減少され、これは、前記強磁性バックプレートによる磁場の増幅により可能にされる。
【００２０】
更に他の変形例において、前記少なくとも１つの永久磁石は、１列に配置された２つの磁化領域を含み、前記列に垂直な磁化のそれぞれの成分は、反対方向に向いている。
【００２１】
効果は、前記ガイドに沿って前記駆動力を生成する磁場及び前記ガイドに垂直な力を生成する磁場は、単一の構成要素を用いて供給されることができる。特に、磁束をガイドするヨークを設ける必要が、大幅に除去される。これは、前記アクチュエータアセンブリの前記永久磁石が付着される部分の質量を減少する。
【００２２】
他の態様によると、本発明によるアクチュエータアセンブリを駆動する方法は、前記駆動力を生成する手段に対して、前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離に実質的に等しい合計変位を結果的に生じるように事前に決定されたパルス駆動電流を印加することにより特徴付けられる。
【００２３】
前記変位は、唯一のパルスを有する電流を印加することにより達成されることができる。所望の合計変位を結果的に生じるように事前に決定されたパルス駆動電流を印加することにより、前記駆動力を生成する手段は、より短い時間期間だけエネルギ供給され、結果としてより低いエネルギ消費を生じる。前記第１の部分は、実質的に一定の摩擦力に反して前記第２の部分に対して移動されるので、この位置の正確な開ループ制御を合理的に使用することが可能である。前記第１の部分に作用する２つの力は、比較的明確である。
【００２４】
一実施例において、前記パルス駆動電流は、周期的パルストレインの形状の波形を持ち、各周期は第１の間隔を含み、前記第１の間隔の少なくとも一部の間に電流が印加され、第２の間隔が後に続き、前記第２の間隔の間に印加された電流の大きさが、前記実質的に一定の摩擦力を克服するのに十分な駆動力を生成する電力レベルより低く、前記第２の間隔の長さが、前記実質的に一定の摩擦力の大きさにより除算された、前記第１の間隔にわたる前記生成された駆動力及び前記実質的に一定の摩擦力から生じる正味の力の積分に等しい。
【００２５】
したがって、各変位は、実質的に等しいインクリメント変位の系列として達成されることができる。各可能な変位距離に対する駆動電流及び／又はパルス持続時間に関する関数又は表を記憶する必要がない。代わりに、所望の変位は、前記パルストレインの１周期の間にそれぞれ達成される一連のインクリメント変位に分解されることができる。前記第２の間隔の長さが前記実質的に一定の摩擦力の大きさにより除算された、前記第１の間隔にわたる前記生成された駆動力及び前記実質的に一定の摩擦力から生じる正味の力の積分に等しいので、前記第１の部分は、各周期の終端において本質的に停止する。
【００２６】
一実施例において、前記パルス駆動電流は、周期的パルストレインの形状の波形を持ち、各周期内で、第１の電流パルスが、第１のサブ間隔にわたり印加され、反対方向の第２の電流パルスは、前記第１のサブ間隔の後の第２のサブ間隔にわたり印加される。
【００２７】
これは、前記第１の部分が同様に前記第２の電流パルスにより各周期の終端の前に中断されるので、前記周期的パルストレインの周期の所定の持続時間に対する摩擦の必要とされる量を減少する。摩擦の所定の量において、前記周期的パルストレインの周波数は、増加され、前記第１の部分の位置のより速い制御を可能にすることができる。
【００２８】
他の態様によると、本発明によるアクチュエータアセンブリを駆動する装置は、本発明による方法を実行するように構成される。
【００２９】
本発明の他の態様によると、本発明によるアクチュエータアセンブリ及び／又は本発明による装置を有するオプトメカニカルデバイスが提供される。
【００３０】
本発明は、ここで、添付の図面を参照して更に詳細に模範となるように説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
オプトメカニカル製品内のアクチュエータアセンブリの実施例は、以下に一例として説明される。記載は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）フラットパネルディスプレイに組み込まれたものを含む、ウェブカメラのような小さなアプリケーション、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）等に対するイメージングオプティックスの分野に焦点を合わせる。カメラにおいて、例えば、前記アクチュエータアセンブリは、オートフォーカス運動、光学ズーム、メカニカルシャッタ作動、ダイアフラム開口制御、オプティックスとイメージャとの間の傾きの補償、カメラ振動を補償するイメージセンサのｘ−ｙ運動等に対して使用されることができる。より一般的には、前記アクチュエータアセンブリは、小さな変位を可能にし、可動部の位置を保持する弱い力を必要とするアクチュエータアセンブリが有用である分野において応用例を見つける。これは、例えば、磁気及び／又は光学記録の分野を含む。遠隔制御モデルカー及び飛行機、触覚フィードバックを持つゲームコントローラ等のようなおもちゃにおける応用をも含む。応用の他の分野は、例えば、液体及び気体に対する比例弁、質量流コントローラ等を動作する工業及び／又は自動車機器の分野である。応用の更に他の分野は、例えば明るい発光ダイオード（ＬＥＤ）の前のレンズを移動することにより光の小さなバンドルの焦点を合わせる照明の分野である。前記アセンブリ及び前記アセンブリを駆動する方法は、特に、低電力消費が課題であるモバイル応用に適している。
【００３２】
図１、２及び４において、第１のアクチュエータアセンブリ１は、本例においてはそれぞれバレル２及びハウジング３である第１の部分及び第２の部分を含む。バレル２は、ハウジング３に対して移動可能である。この例において（図２参照）、バレル２は、レンズ体４を運ぶ。バレル２は、他の実施例において１より多いレンズを有するレンズアセンブリを運ぶ。
【００３３】
バレル２は、線形にガイドされ、レンズ体４を有する光学システムの焦点合わせを可能にする。このため、前記ハウジングは、本例においては２つのガイダンスピン５及び６の形式のガイドを含む。バレル２は、ガイダンスピン５及び６が通る孔８及び凹所９を含む。ガイダンスピン５及び６は、メカニカルガイドの一例でしかない。前記アクチュエータアセンブリの他の実施例において、前記ハウジングは、少なくとも１つのレールを有し、前記アセンブリの可動部は、前記アクチュエータアセンブリの一方の部分の他方の部分に対する運動をガイドするように前記レールの１つと協力する少なくとも１つのトラベラを有する。他の実施例において、前記アクチュエータアセンブリのレンズアセンブリを運ぶ部分は、前記ガイドを設けられ、前記ガイドは、前記オプトメカニカルデバイスの静止部分のフレームと協力する。
【００３４】
永久磁石１０が、バレル２に付着される。永久磁石１０は、強磁性材料から作られたガイダンスピン５及び６に作用する力の場を確立する。他の実施例において、メカニカル弾力手段が、ガイダンスピン５及び６に対してブレーキシューを押し付けるのに使用される。しかしながら、力の場を確立する手段の使用は、より少ない構成要素を必要とし、バレル２の比較的制約の少ない運動を可能にする利点を持つ。
【００３５】
永久磁石１０により供給され、ガイダンスピン５及び６に作用する力は、ハウジング３に対するバレル２の運動の方向と垂直に、前記ガイドの垂直方向である。この力のため、孔８及び凹所９の内面部分は、ガイダンスピン５及び６の表面に対して押される。結果として、ガイド５、６に沿った前記バレルの運動が、実質的に一定の摩擦力により対向される。前記摩擦力は、湿度、温度等のような変化する環境条件のため、摩擦係数の変動により規定されるマージン内で一定のままである。孔８及び凹所９の前記内面部分が、前記ガイダンスピンの表面に対して押されるので、バレル２の使用は、前記摩擦力に対して比較的小さな効果を持つ。他の追加された利点は、前記垂直な力が、バレル２の位置における遊びを取り除くことである。これは、レンズ体４の光軸が他の光学部品に対して位置合わせされる必要がある点で、オプトメカニカルデバイスにおける利点である。
【００３６】
保持力が、ガイダンスピン５及び６に対する孔８及び凹所９の距離を変化させることにより変化されることができる。より高い保持力は、（バレル２がハウジング３に対して静止している場合に）より高い静止摩擦力を生じ、これは、前記第１のアクチュエータアセンブリが衝撃を受けやすい応用（例えば光学記録装置における光学ピックアップユニット）において望ましいかもしれない。永久磁石１０が強磁性ガイダンスピン５及び６に力を用いる図１、２及び４のような実施例は、少ない部分を有する利点を持つ。
【００３７】
バレル２をガイダンスピン５、６により決定された方向に移動することは、第１のアクチュエータアセンブリ１は、駆動電圧を印加する端子（図示されない）を持つ導電コイル１１を含む。導電コイル１１は、本実施例においてハウジング３に付着される。これは、前記バレルに対するワイヤが存在しないので、バレル２の比較的大きな変異を可能にする。導電コイル１１を通過する電流は、永久磁石１０に採用する磁場を引き起こす。
【００３８】
図４に示される永久磁石１０は、遷移領域１４により分離された２つの反対端領域１２及び１３を含む。この３つの領域は、バレル２の運動の方向と実質的に平行な列にある。第１の端領域１２は、ガイダンスピン５及び６から離れる方向の磁化を持つ。第２の端領域１３は、反対方向、すなわちガイダンスピン５及び６に向かう方向の磁化を持つ。効果は、永久磁石１０が、永久磁石１０の面並びにガイダンスピン５及び６の長手方向軸に垂直な磁束ラインを生成し、ガイダンスピン５及び６に平行な方向に反対のＮ極及びＳ極をも供給する。これら反対の極は、導電コイル１１がガイダンスピン５及び６に垂直な軸を中心とした巻きを持つので、バレル２を駆動するのに必要とされる。永久磁石１０の構成は、ヨークの使用無しで上述の効果が達成されることを可能にする。全体的な構成は、比較的コンパクトであり、前記第１のアクチュエータアセンブリの部品数を減少する。
【００３９】
図５及び６は、第２のアクチュエータアセンブリ１５を示す。同様な部分は、図１、２及び４と同じように番号付けされる。強磁性ガイダンスピン５及び６に加えて、又は代わりに、第２のアクチュエータアセンブリ１５は、強磁性バックプレート１６を含む。第２のアクチュエータアセンブリ１５は、静止導電コイル１７、及びバレル取り付け（barrel-mounted）永久磁石１８を更に含む。バレル取り付け永久磁石１８は、第１のアクチュエータアセンブリ１の永久磁石１１０と構成において同様である。導電コイル１７は、バレル取り付け永久磁石１８と強磁性バックプレート１６との間に配置される。後者は、電流が導電コイル１７を通過した場合に磁場を強化するように作用する。加えて、強磁性バックプレート１６は、永久磁石１８と相互作用し、ガイダンスピン５及び６に対して孔８及び凹所９の内面部分を保持する力を供給する。
【００４０】
図１、２及び４の実施例と比較して、設計のフレキシビリティはある程度失われることに注意する。所定のモータ構成に対して、ガイダンスピン５及び６に垂直な力は固定であるのに対し、図１、２及び４の実施例においては、永久磁石１０と（強磁性）ガイダンスピン５及び６との間の距離を変化させるように孔８及び凹所９の位置を変化させることにより独立に決定されることができる。他方で、比較的大きな強磁性バックプレート１６は、より小さなバレル取り付け永久磁石１８の使用を可能にする。更に、導電コイルの寸法の変化は、バレル取り付け永久磁石１８と強磁性バックプレート１６との間の距離を変更することを依然として可能にする。
【００４１】
図７及び８は、第３のアクチュエータアセンブリ１９を描く。第３のアクチュエータアセンブリ１９は、バレル取り付け強磁性バックプレート２１と静止永久磁石２２との間に位置するバレル取り付け導電コイル２０を含む。静止永久磁石２２は、ハウジング３に付着され、第１のアクチュエータアセンブリ１に含まれる永久磁石１０と同様な構成である。第３のアクチュエータアセンブリ１９の構成は、比較的大きな静止永久磁石２２が使用されることを可能にする。
【００４２】
図９及び１０は、第４のアクチュエータアセンブリ２３を描く。この実施例において、第１の強磁性バックプレート２４がハウジング３に付着される。バレル２は、第２の強磁性バックプレート２５及びバレル取り付け導電コイル２６を含む。静止永久磁石２７は、第１の強磁性バックプレート２４とバレル取り付け導電コイル２６との間に位置するようにハウジング３に取り付けられる。静止永久磁石２７は、図１、２及び４を参照して上に記載された永久磁石１０と同じ構成である。バレル取り付け導電コイル２６及び静止永久磁石２７の位置が交換される実施例が考えられる。第１及び第２の強磁性バックプレート２４及び２５は、静止永久磁石２７及びバレル取り付け導電コイル２６により供給される磁場を強化する。したがって、より速い配置及び／又はより低い電力消費が可能にされる。他の実施例において、バレル取り付け導電コイル２６は、より小さな寸法を持ち、質量を減少することができる。
【００４３】
第１、第２、第３及び第４のアクチュエータアセンブリ１、１５、１９及び２３は、実質的に同様に駆動されることができる。各々は、ガイダンスピン５及び６の表面に対して孔８及び凹所９の内面部分を保持するように作用するガイダンスピン５及び６に垂直な力を供給する手段を設けられる。したがって、静止摩擦は、電流が導電コイル１１、１７、２０、２６を通過しない場合にハウジング３に対するバレル２の運動を防ぐ。これは、パルス間に低レベル又は無電流に戻るパルス電流を使用して、バレル２がハウジング３に対して移動されることを可能にする。摩擦は、前記バレルにより占められる位置が維持されることを保証する。実質的に一定であり、したがって予測可能である、バレル２の運動に対向する摩擦力を用いて、開ループ制御が可能にある。これは、ステッパモータ、圧電ドライブ及びサーボシステム内の音声コイルアクチュエータと比較して、ドライバ構成を単純化する。
【００４４】
図１１及び１２は、駆動の２つの異なるモードで導電コイル１１、１７、２０、２６の端子に印加される電圧を示す。各々において、ドライバ装置は、所望の変位を実質的に等しいインクリメント変位の系列に変換する。各変位は、インクリメント変位の数に対応する周期数だけ周期的パルストレインを印加することにより達成される。前記ドライバ装置は、前記インクリメント変位に必要とされる電流の波形と一緒に前記インクリメント変位に対応する距離を記憶するように構成されることのみ必要である。前記ドライバがパラメータフィールドを記憶するメモリを含むことは必要ではない。
【００４５】
前記第２の部分に対する前記第１の部分の運動の方向が、印加される前記周期的パルスとラインの極性を変更することにより変更されることが理解される。
【００４６】
図１１及び１２において、ΔＴ1は、前記周期的パルストレインを特徴付ける波形の１周期の持続期間を示す。図１２において、パルスは、第１の間隔ΔＴ2にわたり印加される。図示された実施例において、電流は、第２の間隔ΔＴ3の間に導電コイル１１、１７、２０、２６を通過しない。これは、次のインクリメント変位が他のパルスを印加することにより達成される前にバレル２が本質的に停止することを可能にする。第２の間隔ΔＴ3の間に全く電流を印加しない代わりに、摩擦抵抗を克服するのに十分に大きな駆動力を生成するのに必要とされる電流より小さな電流が、導電コイル１１、１７、２０、２６を通過してもよい。バレル２の運動の間の摩擦力の大きさがＦfにより示され、永久磁石１０、１８、２２及び導電コイル１１、１７、２０、２６により生成される駆動力の大きさがＦdにより示される場合、前記第１の間隔の間にバレル２に作用する合計の力はＦd−Ｆfである。第２の間隔ΔＴ3の長さは、以下の式、すなわち、
【数１】
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により与えられる。
【００４７】
図１１及び１２の両方が、実質的に等しい振幅の電圧パルスが印加される実施例に関することがわかる。これは、１つのシステム電圧のみが利用可能である単純なモバイル応用において利点である。より高度な実施例において、パルスの高さ及び／又は持続時間は変調される。
【００４８】
図１２に示される実施例は、前記バレルにブレーキをかけるのに必要とされる第２の間隔ΔＴ3がより短いので、波形の期間ΔＴ1がより短いという利点を持つ。これは、各期間ΔＴ1が、第１のパルスが印加される第１のサブ間隔ΔＴ4で開始し、第２のパルスが、反対の極性の第２のパルスが印加される第２のサブ間隔ΔＴ5にわたり印加されるという事実による。前記第２のパルスは、摩擦によるブレーキの力を強化するように働く。
【００４９】
摩擦の量は、バレル２及びガイダンスピン５、６に対する材料の選択に部分的に依存する。一例において、バレル２は、耐摩耗性を持ち、正確な機械加工に従う液晶ポリマで作られる。ガイダンスピン５、６は、必要であれば追加の研磨が行われたスチールで作られることができる。バレル２におけるサファイアベアリングは、ハイエンドな応用で採用されることができる。
【００５０】
前記第２の部分に対する前記第１の部分の変位は、位置測定センサにより測定されることができる。異なるタイプのセンサが使用されることができる。これらは、例えば光学反射型及び磁場センサ型を含む。
【００５１】
前記アクチュエータの実施例において、１以上の磁石が存在する。前記変位の測定は、磁石を持つ第１の部分とホールセンサ（hall sensor）を備えた第２の部分との間で行われることができる。
【００５２】
図１３は、ホールセンサ２８及び動く磁石１０を有する実施例を示す。運動は、前記磁石の近くに配置された前記ホールセンサにより検出される。前記磁石は、前記ホールセンサにおいて、前記センサと前記磁石との間の相対距離の関数である電圧を生成する。図１３は、このような関数の例を示す。
【００５３】
ステップの後に、位置測定センサ（例えばホールセンサ）を使用して実際の移動の距離を決定することは可能である。前記距離が意図されたステップからずれを示す場合、電圧パルスの幅又は高さは、次のステップの距離を補正するように適合されることができる。図１４を参照する。
【００５４】
他の実施例は、複数の磁石又は異なる形状の磁石を含むことができる。例として、２つの磁石、４つの磁石及び円柱状磁石を持つ幾つかの実施例が示される。
【００５５】
図１５ないし１７は、第５のアクチュエータアセンブリを示す。同様な部分は、図１、２及び４と同様に番号付けされる。加えて、又は代わりに、前記第５のアクチュエータアセンブリは、４つの永久磁石３０ないし３３及び静止導電コイル２９を含む。４つの永久磁石３０ないし３３は、バレル２の周りに配置され、固定される。コイル２９は、静止しており、ハウジング３に付着される。小さなギャップが、前記磁石及びコイルを分離している。
【００５６】
単一の永久磁石３１のサイズは、好ましくは、磁石３３のサイズとほぼ同じである。好ましくは、磁石３１及び３３は、等しい構造を持つ。全ての磁石は、前記磁石に最も近い前記コイルの側面に対して同じ磁化方向を持つ。図１７において、全ての磁石３０ないし３３は、前記バレルの中心に面するＳ極磁化方向Ｓと前記バレルから外に向くＮ極磁化方向Ｎとを持つ。
【００５７】
バレル２は、レンズ体４を有する光学システムの焦点合わせを可能にするように線形にガイドされる。このため、前記ハウジングは、２つのガイダンスピン５及び６を含む。バレル２は、ガイダンスピン５、６が通る孔８及び凹所９を含む。
【００５８】
前記バレルに付着された永久磁石３０ないし３３は、強磁性材料で作られたガイダンスピン５、６に作用する力の場を確立する。永久磁石３０ないし３３により供給され、ガイダンスピン５、６に作用する、結果として生じる力は、ハウジング３に対するバレル２の運動の方向に垂直な、前記ガイドに垂直な方向にある。この力のため、孔８及び凹所９の内面部分は、ガイダンスピン５、６の表面に対して押し付けられる。結果として、ガイド５、６に沿った前記バレルの運動は、摩擦力により対向される。
【００５９】
図１８は、結果の力Ｆを示す。結果の力Ｆは、バレル２の質量中心の周りで対称であり、結果として、バレル２対ハウジング３の非常に小さな傾き及び運動中の小さな雑音を生じる。
【００６０】
図１９ないし２１は、第６のアクチュエータアセンブリを示す。同様な部分は、図１、２及び４と同じように番号付けされる。加えて、又は代わりに、前記第６のアクチュエータアセンブリは、４つの永久静止磁石３５ないし３８及び導電コイル３４を含む。コイル３４は、バレル２の周りに配置され、バレル２に固定される。４つの永久磁石３５ないし３８は、静止しており、ハウジング３に付着される。前記第６のアクチュエータアセンブリは、前記バレルに固定された強磁性プレート３９を更に含む。小さなギャップが、前記磁石及びコイルを分離している。
【００６１】
全ての磁石は、前記磁石に最も近い前記コイルの側面に対して同じ磁化方向を持つ。図２１において、全ての磁石３０ないし３３は、前記バレルの中心に面するＳ極磁化方向Ｓと前記バレルから外に向くＮ極磁化方向とを持つ。ガイダンスピン５、６は、非強磁性材料で作られる。
【００６２】
前記ハウジングに付着された永久磁石３５ないし３８は、前記バレルに付着された強磁性プレート３９に作用する力の場を確立する。
【００６３】
永久磁石３５ないし３８により供給され、プレート３９に作用する結果の力は、ハウジング３に対するバレル２の運動の方向と垂直な、前記ガイドの垂直方向にある。この力のため、孔８及び凹所９の内面部分は、ガイダンスピン５、６の表面に対して押し付けられる。結果として、ガイド５、６に沿った前記バレルの運動は、摩擦力により対向される。
【００６４】
図２２は、結果の力Ｆを示す。
【００６５】
図２３ないし２５は、第７のアクチュエータアセンブリを示す。同様な部分は、図１、２及び４と同様に番号付けされる。加えて、又は代わりに、前記第７のアクチュエータアセンブリは、１つの円柱状永久磁石及び静止導電コイル４０を含む。磁石３９は、バレル２の周りに配置され、バレル２に固定される。コイル４０は、静止しており、ハウジング３に付着される。小さなギャップが、前記磁石及びコイルを分離している。
【００６６】
磁石３９は、動径磁化方向を持つ。図２５において、磁石３９は、前記バレルの中心に向いたＳ極磁化方向Ｓと、前記バレルから外に向いたＮ極磁化方向とを持つ。
【００６７】
バレル２は、レンズ体４を有する光学システムの焦点合わせを可能にするように線形にガイドされる。このため、前記ハウジングは、２つのガイダンスピン５及び６を含む。バレル２は、ガイダンスピン５、６が通る孔８及び凹所９を含む。
【００６８】
前記バレルに付着された永久磁石３９は、強磁性材料で作られたガイダンスピン５、６に作用する力の場を確立する。永久磁石３９により供給され、ガイダンスピン５、６に作用する結果の力は、ハウジング３に対するバレル２の運動の方向に垂直な、前記ガイドの垂直方向にある。この力のため、孔８及び凹所９の内面部分は、ガイダンスピン５、６の表面に対して押し付けられる。結果として、ガイド５、６に沿った前記バレルの運動は、摩擦力により対向される。
【００６９】
図２６は、結果の力Ｆを示す。
【００７０】
図２７ないし２９は、第８のアクチュエータアセンブリを示す。同様な部分は、図１、２及び４と同じように番号付けされる。加えて、又は代わりに、前記第８のアクチュエータアセンブリは、２つの永久磁石４１、４２及び静止導電コイル４３を含む。２つの永久磁石４１、４２は、バレル２に沿って配置され、バレル２に固定される。コイル４３は、静止しており、ハウジング３に付着される。小さなギャップが、前記磁石及びコイルを分離している。
【００７１】
単一の永久磁石４１は、磁石４２と等しいサイズである。全ての磁石は、前記磁石に最も近い前記コイルの側面に対して同じ磁化方向を持つ。図２９において、全ての磁石４１、４２は、前記バレルの中心に向くＳ極磁化方向Ｓ及び前記バレルから外に向くＮ極磁化方向Ｎを持つ。
【００７２】
バレル２は、レンズ体４を有する光学システムの焦点合わせを可能にするように線形にガイドされる。このため、前記ハウジングは、２つのガイダンスピン５、６を含む。バレル２は、ガイダンスピン５、６が通る孔８及び凹所９を含む。
【００７３】
前記バレルに付着された永久磁石４１、４２は、強磁性材料で作られたガイダンスピン５、６に作用する力の場を確立する。永久磁石４１、４２により供給され、ガイダンスピン５、６に作用する結果の力は、ハウジング３に対するバレル２の運動の方向と垂直な、前記ガイドの垂直方向にある。この力のため、孔８及び凹所９の内面部分は、ガイダンスピン５、６の表面に対して押し付けられる。結果として、ガイド５、６に沿った前記バレルの運動は、摩擦力により対向される。
【００７４】
図３０は、結果の力Ｆを示す。結果の力Ｆは、バレル２の質量中心の周りで対称であり、結果として、バレル２対ハウジング３の非常に小さな傾き及び運動中の小さな雑音を生じる。
【００７５】
前記第５ないし第８のアクチュエータアセンブリにおいて、磁石及びコイルは、バレル２の真ん中の周りで対称に配置される。この対称性は、バレル２の真ん中に作用する結果のローレンズ力を生じる。動く質量中心と同じ点に作用する前記結果のローレンツ力は、前記アクチュエータの小さな傾き及び小さな雑音生成の有利な効果を持つ前記アクチュエータの滑らかな走行を生じる。
【００７６】
上述の実施例が本発明を限定するのではなく説明し、当業者が添付の請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することができることに注意すべきである。請求項において、括弧間に配置された参照符号は、請求項を限定すると解釈されるべきでない。単語"有する"は、請求項に記載された要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外しない。要素に先行する単語"１つの"は、複数のこのような要素の存在を除外しない。特定の方策が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの方策の組み合わせが有利に使用されることができないことを示さない。
【００７７】
表面において摩擦が生成される前記ガイドは、バー、ロッド、又は前記アクチュエータアセンブリの一方の部分の他方に対する運動を方向付ける他の機械的構造であってもよい。代替実施例において、前記ガイドの表面に対して第１の部分の少なくとも１つの表面部分を保持するように作用する力は、永久磁石の対により生成され、第１の永久磁石は前記第１の部分に付着され、第２の永久磁石が付着される部分に対して前記第１の部分が移動される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】アクチュエータアセンブリの第１の実施例の斜視図である。
【図２】図１のアクチュエータアセンブリの斜視断面図である。
【図３】アクチュエータの運動を測定する磁石１０に近い位置検出器としてのホールセンサ２８の配置を示す。
【図４】図１に示されるアクチュエータアセンブリの分解図である。
【図５】アクチュエータアセンブリの第２の実施例の斜視図である。
【図６】図５に示されるアクチュエータアセンブリの分解図である。
【図７】アクチュエータアセンブリの第３の実施例の斜視図である。
【図８】図７に示されるアクチュエータアセンブリの分解図である。
【図９】アクチュエータアセンブリの第４の実施例の斜視図である。
【図１０】図９に示されるアクチュエータアセンブリの分解図である。
【図１１】アクチュエータアセンブリを駆動する第１の方法においてアクチュエータアセンブリ内のコイルに印加される電圧のグラフを含む図である。
【図１２】アクチュエータアセンブリを駆動する第２の方法においてアクチュエータアセンブリ内のコイルに印加される電圧のグラフを含む図である。
【図１３】磁石とホールセンサとの間の距離の関数としてホールセンサの出力信号（電圧又は電流）の図を示す。
【図１４】幅（上図）又は高さ（下図）が時間の関数として適合されるホールセンサの電圧の図を示す。
【図１５】アクチュエータアセンブリの第５の実施例の斜視図である。
【図１６】図１５のアクチュエータアセンブリの斜視断面図である。
【図１７】図１５に示されるアクチュエータアセンブリの分解図である。
【図１８】ガイダンスピン５及び６に作用する力Ｆを示す。
【図１９】第６のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２０】第６のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２１】第６のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２２】ガイダンスピン５及び６に作用する力Ｆを示す。
【図２３】第７のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２４】第７のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２５】第７のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２６】ガイダンスピン５及び６に作用する力Ｆを示す。
【図２７】第８のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２８】第８のアクチュエータアセンブリを示す。
【図２９】第８のアクチュエータアセンブリを示す。
【図３０】ガイダンスピン５及び６に作用する力Ｆを示す。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【国際調査報告】
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