(57)【要約】【課題】  薄型にしてパワーアップも図れる小型の駆動装置を得る。【解決手段】  ２極の永久磁石から成るロータ４と、このロータが入るロータ穴３ａを有しロータ４と磁気結合する２極のステータ３と、このステータ３に固定されたコイル２とを平面状に配置した２極ステップモータ９と、この２極ステップモータ９のロータ３の回転を伝えるトルク増大歯車列１０と、このトルク増大歯車列１０端部に設けられた回転出力軸７ａとを備え、回転出力軸７ａにより被駆動機構を動作させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、
該２極ステップモータの前記ロータの回転を伝えるトルク増大歯車列と、
該トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸と
を備えることを特徴とする被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項２】
前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間にトルク増大歯車列を配置した２極ステップモータであることを特徴とする請求項１記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項３】
前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項４】
２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、
該２極ステップモータの前記ロータの回転を伝えるトルク増大歯車列と、
該トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸と
前記２極ステップモータのコイルに駆動電流を供給する駆動回路と、
該駆動回路を制御し、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、
を備えることを特徴とする被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項５】
前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間にトルク増大歯車列を配置した２極ステップモータであることを特徴とする請求項４記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項６】
前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成したことを特徴とする請求項４または５に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項７】
前記制御回路は、前記駆動回路を介して前記コイルに前記ロータが１ステップ回転しない幅のステップパルス信号を印加した後、逆方向のステップパルス信号を印加することにより、前記ロータを逆方向に回転させることを特徴とする請求項４または５に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項８】
前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項４または５に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項９】
前記制御回路は、前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき前記ロータの回転位置を検出すると共に、前記ロータの回転位置に応じて次の駆動信号のタイミングを決定することを特徴とする請求項８に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１０】
前記回転出力軸または前記ロータから前記回転出力軸間の歯車列にスリップ機構を備えていること特徴とする請求項１、２、４または５のいずれか１項に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１１】
前記ロータから前記回転出力軸間の歯車列に逆伝達防止機構を備えることを特徴とする請求項１、２、４または５のいずれか１項に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１２】
前記回転出力軸に連結して送りネジとこれと噛み合う部材を備えた送りネジ機構を設けたことを特徴とする請求項１、２、４または５のいずれか１項に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１３】
前記制御回路によって前記ロータが駆動されていない時に、逆起電流検出回路が前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出した場合、前記制御回路は前記ロータの回転を阻止するための駆動信号を出力することを特徴とする請求項４または５に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１４】
電源電圧の変動あるいは負荷トルクの変動に伴う電源電圧の変動を検知する電源電圧検出回路を設け、該電源電圧検出回路が電源電圧の変動を検知した場合に、前記制御回路が前記駆動回路への駆動信号の出力波形を変更することを特徴とする請求項４または５に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１５】
前記制御回路は、駆動信号を出力した後の前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき次回の駆動信号の形態を決定することを特徴とする請求項８に記載の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置。
【請求項１６】
２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、
該２極ステップモータの前記ロータの回転を減速する減速輪列と、
該減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、
該変換手段によって移動する光学レンズと、
該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、
前記２極ステップモータのコイルに駆動電流を供給する駆動回路と、
該駆動回路を制御し、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、
を備えることを特徴とする光学レンズの駆動装置。
【請求項１７】
前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間に減速輪列を配置した２極ステップモータであることを特徴とする請求項１６に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項１８】
前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成したことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項１９】
前記ロータから前記変換手段の間にスリップ機構を備えたことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２０】
前記ロータから前記変換手段の間に逆伝達防止機構を備えたことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２１】
前記制御回路は、前記駆動回路を介して前記コイルに前記ロータが１ステップ回転しない幅のステップパルス信号を印加した後、逆方向のステップパルス信号を印加することにより、前記ロータを逆方向に回転させることを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２２】
前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路を設けたことを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２３】
前記制御回路は、前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき前記ロータの回転位置を検出すると共に、前記ロータの回転位置に応じて次の駆動信号のタイミングを決定することを特徴とする請求項２２に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２４】
前記制御回路は、駆動信号を出力した後の前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき次回の駆動信号の形態を決定することを特徴とする請求項２２に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２５】
電源電圧の変動あるいは負荷トルクの変動に伴う電源電圧の変動を検知する電源電圧検出回路を設け、該電源電圧検出回路が電源電圧の変動を検知した場合に、前記制御回路が前記駆動回路への駆動信号の出力波形を変更することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２６】
前記制御回路によって前記ロータが駆動されていない時に、逆起電流検出回路が前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出した場合、前記制御回路は前記ロータの回転を阻止するための駆動信号を出力することを特徴とする請求項１６または１７に記載の光学レンズの駆動装置。
【請求項２７】
２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、
該２極ステップモータの前記ロータの回転を減速する減速輪列と、
該減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、
該変換手段によって移動する光学レンズと、
該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、
を備えることを特徴とする光学レンズユニット。
【請求項２８】
前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間に減速輪列を配置した２極ステップモータであることを特徴とする請求項２７に記載の光学レンズユニット。
【請求項２９】
前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成したことを特徴とする請求項２７または２８に記載の光学レンズユニット。
【請求項３０】
前記ロータから前記変換手段の間にスリップ機構を備えたことを特徴とする請求項２７または２８に記載の光学レンズユニット。
【請求項３１】
前記ロータから前記変換手段の間に逆伝達防止機構を備えることを特徴とする請求項２７または２８に記載の光学レンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二極ステップモータを用い回転出力軸により被駆動機構を動作させるための小型の駆動装置、さらに、この発明は、光学レンズ機構のレンズを移動させるための２極ステップモータを用いた光学レンズの駆動装置とその光学レンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電磁駆動モータでは、小型化が要望されて来ている。これに対する対処としては、ステータの積層化廃止、ロータの薄型化によることも考えられるが、モータパワーの不足が問題となる。そこで、電磁駆動モータとして、ロータの外形部に小さな径の第一の外形部と大きな径の第二の外形部を設けて、ロータの回転軸方向に対して垂直方向に第一の外径部と該第二の外径部とをつなぐ端面部とを設け、第一の外径部の外周には第一の着磁部、端面部には第二の着磁部が、それぞれ同極同位相でかつ６極の磁極ができる様に形成し、この第一の着磁部と第二の着磁部に対して第一のステータの磁極部及び第二のステータの磁極部を所定の空隙を介して対向させているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、筒状のモータの軸方向長さを短くするため、外周面の歯車部を周方向に分割して異なる極に交互に着磁され回転軸を中心として回転可能なマグネットを備え、マグネットの軸方向にコイルを配置し、コイルにより励磁される外側磁極部と内側磁極部がマグネットの外周面及び内周面に対向したステータとからなる駆動モータもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
従来の光学レンズの駆動装置としては、光学レンズ周囲を囲む保持部材に筒状のコイルを固定し、これに対向して筒状のマグネットを保持した筒状のヨークを外筺に固定し、コイルに電流を流して、光学レンズを軸方向に移動するものが開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４、特許文献５参照。）。
【０００５】
また、絞り羽根等の駆動装置として、筒状のモータの軸方向長さを短くするため、外周面の歯車部の周方向に分割して異なる極に交互に着磁され回転軸を中心として回転可能なマグネットを備え、マグネットの軸方向にコイルを配置し、コイルにより励磁される外側磁極部と内側磁極部がマグネットの外周面及び内周面に対向したステータとからなる駆動モータが開示されている（例えば、特許文献６参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３６９４８８号公報（第１頁要約、第４頁第５欄段落００１７乃至第６欄段落００２８、図２）
【特許文献２】特開２００１−２９８９３８号公報（第４頁第５欄段落００２５乃至第７欄段落００３６、図２乃至図４）
【特許文献３】特公平６−９３０５６号公報（第２頁第３欄第３２行目乃至第４欄第７行目、第１図、第２図）
【特許文献４】特開平７−２３９４３７号公報（第４頁第６欄段落００２６乃至第５頁第８欄段落００４０、図１乃至図５）
【特許文献５】特開平７−２４４２３４号公報（第５頁第７欄段落００２５乃至第８欄段落００３９、図１乃至図５）
【特許文献６】特開２００１−２９８９３８号公報（第４頁第５欄段落００２５乃至第７欄段落００３６、図２乃至図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の特許文献１の例では、モータのパワーとしては、（第一の着磁部の磁束量）＋（第二の着磁部の磁束量）の２箇所で発生することよってパワーアップを図っているが、ロータは第一の外径部と第二の外形部が積層されているため、ロータの薄型化は、十分でなく、また、ロータと、ステータとの空隙管理が困難となっていた。また、従来の特許文献２の例では、コイルとロータに当たるマグネットが軸方向に積層状に配置されているため、モータの軸方向の厚みは減らなかった。そこで、本発明は、駆動装置全体として薄型にしてパワーアップも図れる小型の駆動装置を提供することを課題とする。また、従来の上記特許文献３乃至５の光学レンズの駆動装置は、レンズの外周全体にモータを配置するためパワーは十分に出せるが、レンズの外筺が大きくなり、デザイン的にも制約を受けやすい。また、上記特許文献６の絞り羽根駆動装置は、コイルとロータに当たるマグネットが軸方向に積層状に配置されているため、長さの長い筒状のものであって、レンズの厚み方向への高さを必要とし、デザイン上も制約を受ける。そこで、本発明は、駆動装置全体として薄型にしてパワーアップも図れる小型の光学レンズの駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、この発明では、２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、該２極ステップモータの前記ロータの回転を伝えるトルク増大歯車列と、該トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸とを備える前記回転出力軸により被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とする。これによって、薄型にしてパワーアップも図れる小型の駆動装置を提供できる。
【０００８】
また、２極ステップモータを、前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間にトルク増大歯車列を配置したものとした被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、ロータは磁石１個に比べ無励磁時保持力２倍となり、平面的に容積の大きな磁石を使うより、慣性モーメントが抑えられ、同容積・同径の一体磁石を使うより、中央部穴あけが簡便である。ロータカナが磁石と磁石の間にあることで、ギア伝達時にホゾに掛かる負担や摩擦ロスの低減につながる。ステータは、同等厚みの一枚ステータを仕様した場合に比べ、ステータ/コイル巻芯/ステータの構成よりコイル巻芯が厚み中央部となり薄型化が可能となる。ステータの上下分離化により渦損が低減できる。歯車列（ギア機構）を２対のコイルに挟まれた配置とすることでモータギア装置の全長寸法が縮められる。
【０００９】
また、前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成した被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、回転方向が簡便に定まる１コイルの二極ステップモータでありながら回転方向を決めることができる。
【００１０】
また、２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、該２極ステップモータの前記ロータの回転を伝えるトルク増大歯車列と、該トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸と前記２極ステップモータのコイルに駆動電流を供給する駆動回路と、該駆動回路を制御し、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、を備える前記回転出力軸により被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、薄型にしてパワーアップも図れる小型の駆動装置とできる。
【００１１】
また、前記制御回路が、前記駆動回路を介して前記コイルに前記ロータが１ステップ回転しない幅のステップパルス信号を印加した後、逆方向のステップパルス信号を印加することにより、前記ロータを逆方向に回転させる被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、逆転駆動も可能とできる。
【００１２】
また、前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路を設けた被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、回転検出を行えるものとなり、本来オープン制御のステップモータが、回転検出を行い回転の有無を判断するセミクローズド制御を可能とでき、制御の正確性を増すことも可能となる。また、ひいては回転駆動に最低限必要な電力量の駆動波形を適時選択することも可能とでき、低消費電力化に寄与することができる。
【００１３】
また、前記制御回路が、前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき前記ロータの回転位置を検出すると共に、前記ロータの回転位置に応じて次の駆動信号のタイミングを決定する被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、ロータの停止を待つことなく効率的に例えば１００ｐｐｓ（パルス／秒）以上の高速度回転を可能とできるので、停止安定時間を設けることなく連続的に駆動パルスが加えられ高速度駆動が可能となる。
【００１４】
前記回転出力軸または前記ロータから前記回転出力軸間の歯車列にスリップ機構を備える被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、回転出力軸に加わる外的要因の過大負荷に対し、トルクリミット機構を有することで歯車等の破損を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記ロータから前記回転出力軸間の歯車列に逆伝達防止機構を備える被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、回転出力軸に加わる衝撃等の外的負荷に対し、安易に歯車乃至ロータが回されることを防止できる。
【００１６】
また、前記回転出力軸に連結して送りネジとこれと噛み合う部材を備えた送りネジ機構を設けた被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、回転系のアクチュエータとしてだけでなく、リニア駆動に適するアクチュエータとすることもできる。
【００１７】
また、前記制御回路によって前記ロータが駆動されていない時に、逆起電流検出回路が前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出した場合、前記制御回路が前記ロータの回転を阻止するための駆動信号を出力する被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、出力軸に加わる衝撃等の外的負荷に対し、ロータの回転起動時に不意の挙動を判定し保持パルスを出すことで保持トルク特性を上げることが可能である。
【００１８】
また、電源電圧の変動あるいは負荷トルクの変動に伴う電源電圧の変動を検知する電源電圧検出回路を設け、該電源電圧検出回路が電源電圧の変動を検知した場合に、前記制御回路が前記駆動回路への駆動信号の出力波形を変更する被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、低電圧や低温での駆動を可能にし、且つ通常状態での低消費電力化も計ることもできる。
【００１９】
また、前記制御回路が、駆動信号を出力した後の前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき次回の駆動信号の形態を決定する被駆動機構を動作させるための小型駆動装置とすれば、突発的な過負荷駆動に対処できるとともに、通常状態での低消費電力化も計ることを可能とできる。
【００２０】
また、本発明による他の態様では、上記の課題を解決するため、２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、該２極ステップモータの前記ロータの回転を減速する減速輪列と、該減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、該変換手段によって移動する光学レンズと、該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、前記２極ステップモータのコイルに駆動電流を供給する駆動回路と、該駆動回路を制御し、前記駆動回路に駆動信号を供給する制御回路と、を備える光学レンズの駆動装置とする。これによって、薄型にしてパワーアップも図れる小型の光学レンズの駆動装置を提供することができる。
【００２１】
また、２極ステップモータを、前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間に減速輪列を配置したものとした光学レンズの駆動装置とすれば、ロータは磁石１個に比べ無励磁時保持力２倍となり、平面的に容積の大きな磁石を使うより、慣性モーメントが抑えられ、同容積・同径の一体磁石を使うより、中央部穴あけが簡便である。ロータカナが磁石と磁石の間にあることで、ギア伝達時にホゾに掛かる負担や摩擦ロスの低減につながる。ステータは、同等厚みの一枚ステータを仕様した場合に比べ、ステータ/コイル巻芯/ステータの構成よりコイル巻芯が厚み中央部となり薄型化が可能となる。ステータの上下分離化により渦損が低減できる。歯車列（ギア機構）を２対のコイルに挟まれた配置とすることでモータギア装置の全長寸法が縮められる。
【００２２】
また、前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成した光学レンズの駆動装置とすれば、回転方向が簡便に定まる二極ステップモータでありながら回転方向を決めることができる。
【００２３】
また、前記ロータから前記変換手段の間にスリップ機構を備えた光学レンズの駆動装置とすれば、変換手段等に加わる外的要因の過大負荷に対し、トルクリミット機構を有することで歯車等の破損を防ぐことができる。
【００２４】
また、前記ロータから前記変換手段の間に逆伝達防止機構を備えた光学レンズの駆動装置とすれば、変換手段等に加わる衝撃等の外的負荷に対し、安易に歯車乃至ロータが回されることを防止できる。
【００２５】
また、前記制御回路は、前記駆動回路を介して前記コイルに前記ロータが１ステップ回転しない幅のステップパルス信号を印加した後、逆方向のステップパルス信号を印加することにより、前記ロータを逆方向に回転させる光学レンズの駆動装置とすれば、逆転駆動も可能とできる。
【００２６】
また、前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路を設けた光学レンズの駆動装置とすれば、回転検出を行えるものとなり、本来オープン制御のステップモータが、回転検出を行いセミクローズド制御が可能となり、制御の正確性が増す。また、回転駆動に最低限必要な電力量の駆動波形を適時選択することも可能とでき、ひいては、低消費電力化に寄与することができる。
【００２７】
また、前記制御回路は、前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき前記ロータの回転位置を検出すると共に、前記ロータの回転位置に応じて次の駆動信号のタイミングを決定する光学レンズの駆動装置とすれば、ロータの停止を待つことなく効率的に例えば１００ｐｐｓ（パルス／秒）以上の高速度回転を可能とできるので、停止安定時間を設けることなく連続的に駆動パルスを加えられ高速度駆動が可能となる。
【００２８】
また、前記制御回路は、駆動信号を出力した後の前記逆起電流検出回路が検出した誘起電流に基づき次回の駆動信号の形態を決定する光学レンズの駆動装置とすれば、突発的な過負荷駆動に対処できるとともに、通常状態での低消費電力化も計ることを可能とできる。
【００２９】
また、電源電圧の変動あるいは負荷トルクの変動に伴う電源電圧の変動を検知する電源電圧検出回路を設け、該電源電圧検出回路が電源電圧の変動を検知した場合に、前記制御回路が前記駆動回路への駆動信号の出力波形を変更する光学レンズの駆動装置とすれば、低電圧や低温での駆動を可能にし、且つ通常状態での低消費電力化も計ることもできる。
【００３０】
また、前記制御回路によって前記ロータが駆動されていない時に、逆起電流検出回路が前記ロータの回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出した場合、前記制御回路は前記ロータの回転を阻止するための駆動信号を出力する光学レンズの駆動装置とすれば、出力軸に加わる衝撃等の外的負荷に対し、ロータの回転起動時に不意の挙動を判定し保持パルスを出すことで保持トルク特性を上げることが可能である。
【００３１】
また、２極の永久磁石から成るロータと、該ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、該ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、該２極ステップモータの前記ロータの回転を減速する減速輪列と、該減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、該変換手段によって移動する光学レンズと、該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、を備える光学レンズユニットとすれば、これによって、薄型にしてパワーアップも図れる小型の光学レンズの駆動装置を提供することができる。
【００３２】
また、２極ステップモータを、前記ロータはロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有し、前記ステータは前記永久磁石の一方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と前記永久磁石の他方に対向して前記ロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え、前記コイルを２つにして平面状に配置しその間に減速輪列を配置したものとした光学レンズユニットとすれば、ロータは磁石１個に比べ無励磁時保持力２倍となり、平面的に容積の大きな磁石を使うより、慣性モーメントが抑えられ、同容積・同径の一体磁石を使うより、中央部穴あけが簡便である。ロータカナが磁石と磁石の間にあることで、ギア伝達時にホゾに掛かる負担や摩擦ロスの低減につながる。ステータは、同等厚みの一枚ステータを仕様した場合に比べ、ステータ/コイル巻芯/ステータの構成よりコイル巻芯が厚み中央部となり薄型化が可能となる。ステータの上下分離化により渦損が低減できる。歯車列（ギア機構）を２対のコイルに挟まれた配置とすることでモータギア装置の全長寸法が縮められる。
【００３３】
また、前記コイルを励磁した時のロータの安定位置と前記コイルを励磁しない時のロータの安定位置とが異なるように前記ステータの前記ロータ穴を形成した光学レンズユニットとすれば、回転方向が簡便に定まる２極ステップモータでありながら回転方向を決めることができる。
【００３４】
また、前記ロータから前記変換手段の間にスリップ機構を備えた光学レンズユニットとすれば、変換手段等に加わる外的要因の過大負荷に対し、トルクリミット機構を有することで歯車等の破損を防ぐことができる。
【００３５】
また、前記ロータから前記変換手段の間に逆伝達防止機構を備える光学レンズユニットとすれば、変換手段等に加わる衝撃等の外的負荷に対し、安易に歯車乃至ロータが回されることを防止できる。
【００３６】
上記の説明において、歯車列を、被駆動機構を動作させるための小型駆動装置では、ロータの回転を伝えるトルク増大歯車列として、光学レンズの駆動装置と光学レンズユニットでは、減速輪列として説明したが、これらの作用は同じであり、その目的によって呼び名を変えたに過ぎない。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明の一態様によれば、２極の永久磁石から成るロータと、ロータが入るロータ穴を有しロータと磁気結合する２極のステータと、ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、２極ステップモータのロータの回転を伝えるトルク増大歯車列と、トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸とを備え回転出力軸により被駆動機構を動作させるため、薄型の配置を可能とし、トルク増大歯車列により回転出力軸へのパワーアップも図れる小型の駆動装置を得ることができる。
【００３８】
また、本発明の他の態様によれば、ロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有するロータと、永久磁石の一方に対向してロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と永久磁石の他方に対向してロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え前記ロータと磁気結合する２極のステータと、２つにしたコイルとを、平面状に配置した２極ステップモータと、２極ステップモータのロータの回転を伝える２つのステータ用コイルの間に配置されたトルク増大歯車列と、トルク増大歯車列端部に設けられた回転出力軸とを備える被駆動機構を動作させるため、薄型の配置を可能とし、より大きな出力軸へのパワーアップも図れる小型の駆動装置を得ることができる。
【００３９】
さらに、本発明の他の態様によれば、２極の永久磁石から成るロータと、ロータが入るロータ穴を有し該ロータと磁気結合する２極のステータと、ステータに固定されたコイルとを平面状に配置した２極ステップモータと、２極ステップモータのロータの回転を減速する減速輪列と、減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、変換手段によって移動する光学レンズと、該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、を備えることによって、薄型の配置を可能とし、減速輪列によってパワーアップも図れる小型の光学レンズの駆動装置と光学レンズユニットを得ることができる。
【００４０】
さらに、他の態様によれば、ロータカナを挟んだ２枚の２極の永久磁石を有するロータと、永久磁石の一方に対向してロータが入るロータ穴を設けた第１対向部と永久磁石の他方に対向してロータが入るロータ穴を設けた第２対向部を備え前記ロータと磁気結合する２極のステータと、２つにしたコイルとを、平面状に配置した２極ステップモータと、２極ステップモータのロータの回転を伝える２つのステータ用コイルの間に配置された減速輪列と、減速輪列の回転を線移動に変換する変換手段と、変換手段によって移動する光学レンズと、該光学レンズをその中心線方向に線移動可能に保持するレンズ機構と、を備えることによって、薄型の配置を可能とし、減速輪列によってパワーアップも図れる小型の光学レンズの駆動装置と光学レンズユニットを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
以下本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。
【００４２】
図１は、本発明による第１の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の概要構成の説明平面図である。関連する制御・駆動用の回路もブロック図として説明のため記載している。図２は、図１の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の立面断面図である。図３は、図１の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の制御・駆動用の回路のブロック図である。
【００４３】
図１乃至図３において、本発明による第１の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置は、ハウジング１内に２極ステップモータ９及びトルク増大歯車列１０を収容する。また、回路は、上記ハウジング１内に収容することも、ハウジング１に載置することも可能であるが、ここではハウジング１の外にある例を概念的に示す。特に回路部２０の駆動回路１２は、ハウジング１内に収容することが望ましいことも多い。また、回路部２０、発振回路１３、電源１４、制御信号入力手段１５も、ハウジング１に載置したり、ハウジング１を大きめにして収容することも可能である。小型駆動装置の用途に応じ、これらの配置が設計上自由に選択できることは、明らかである。
【００４４】
２極ステップモータ９は、２極の永久磁石から成るロータ４と、ロータ４が入るロータ穴３ａを有しロータ４と磁気結合する２極のステータ３と、ステータ３に固定されたコイル２ａ、２ｂとからなり、これらを、平面状に配置している。コイル２ａ，２ｂは、２つに分離されてステータ３に巻回されているが、コイルの外径が大きくなるが、一つのコイルとしてもよい。ステータ３のロータ４が入るロータ穴３ａは、コイル２ａ、２ｂを励磁した時のロータ４の安定位置とコイル２ａ、２ｂを励磁しない時のロータ４の安定位置とが異なるようにステータ３のロータ穴３ａを形成している。ここでは、ロータ穴３ａは、ステータ３の磁極方向と約４５度を成す位置に対象に突起部３ｂ，３ｃを有する。なお、本実施例では突起部３ｂ、３ｃをステータの磁極方向に対し約４５度としたが、２５〜７５度とするのが望ましい。また、本実施例では、ステータ３のロータ穴３ａの形状として突起部３ｂ、３ｃを設けた例を示したが、ロータ穴３ａの穴形状は半円をずらした段差付の穴形状でも良い。
【００４５】
ロータ４の回転を伝えると共にロータ４の回転トルクを増大させるためのトルク増大歯車列１０は、ここではロータのカナ４ａ、歯車５ｂとカナ５ａを有する第一車５と、歯車６ｂとカナ６ａを有する第二車６と、歯車７ｂを有する第三車７とから成り、ロータ４の下方に設けられたカナ４ａと第一車５の歯車５ｂが噛み合い、第一車５のカナ５ａと第二車６の歯車６ｂが噛み合い、第二車６のカナ６ａと第三車７の歯車７ｂが噛み合っており、トルク増大歯車列１０端部に位置する第三車７の軸７ａは、ハウジング１の上方に突出して回転出力軸７ａとなる。この実施の形態では、歯車列は３列であるが、これは、２極ステップモータのパワーと適用する被駆動機構の必要とするパワーの関係で２列あるいは４列とすることもできる。また、各歯車間のトルク増大率を変え、歯車数を増減することも可能であり、被駆動機構の駆動速度、スペースに適応させることもできる。
【００４６】
ハウジング１は、下ハウジング１ａと上ハウジング１ｂとからなり、ステータ３、ロータ４、トルク増大歯車列１０、を上下のハウジング１ａ，１ｂで挟み込み、図示されていないネジ等により挟持する。なお、ネジ等により挟持するかわりに、フックやカシメ等で挟持しても良い。
【００４７】
ステータ３上に設けられた接続ポイント８ａ，８ｂには、コイル２ａ，２ｂの端子が接続されると共に、回路からの端子も接続される。これを概念的に図１に示している。回路部２０は、２極ステップモータ９のコイル２ａ，２ｂに駆動電流を供給する駆動回路１２と、駆動回路１２を制御し駆動回路１２に駆動信号を供給する制御回路１１とからなっている。制御回路１１は、発振回路１３からの信号を受け動作する。ボタンスイッチなどの外部からの入力を入れる制御信号入力手段１５からの信号を受けて機能する。また、回路部２０、２極ステップモータ９に電力を供給する電源１４がある。これら回路の配設については、前記したとおりである。
【００４８】
本第１の実施の形態の小型駆動装置の制御・駆動用の回路を図３のブロック図に基づき、さらに説明する。図３に於いて、本実施の形態では、回路部２０は、制御回路１１、駆動回路１２の他に、ロータ４の回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路１７を設けている。また、電源１４の電圧の変動を検知する電源電圧検出回路１８を設けている。さらに被駆動機構２１の被駆動体２１の動きを検知して制御回路に被駆動体２１の動限界を示す信号を与えるリミットスイッチ２３を設けている。
【００４９】
次に、この実施の形態で用いられている２極ステップモータ９の動作原理を、図４に基づき説明する。（ａ）は駆動パルスを加えない状態を示している。ステータ３３には、ステータ３３の磁極方向と約４５度の角度を成す部位に突起部３３ｂ，３３ｃを有する円形のロータ穴３３ａが設けられている。コイル３２は、ロータ穴３３ａと反対の位置でステータ３３に巻回されている。コイル３２の端子は、ここでは原理図のため、電池３５とスイッチ３６と直列につながれている。このスイッチ３６をＯＮすれば、電圧がコイル３２に加わり、ＯＦＦすれば、加わる電圧は、０となる。このＯＮ，ＯＦＦによって、駆動パルスが与えられた状態となる。（ａ）のスイッチ３６がＯＦＦの駆動パルスを加えない状態では、ＳＮで示すロータ３４の着磁方向が、突起部３３ｂ，３３ｃの方向と直角の方向を向いて安定する。次にスイッチ３６を閉じてステータ３３のロータ穴３３ａに磁極ＳＮが、（ｂ）の様に発生すると、同磁極同士は反発し、異磁極同士は吸引し合い、（ｃ）の位置までロータ３４は１３５度右回転する。再び（ｄ）のようにスイッチ３６をＯＦＦにすると、ロータ３４はさらに４５度右回転して安定する。これで、１８０度の回転が行われることになる。次に電池の極を逆に繋ぎ、すなわち反対極性の駆動パルスをあたえると、１８０度右回転する。
【００５０】
以上が、２極ステップモータ９の動作原理であるが、図５を用いて本実施の形態で用いられている２極ステップモータ９の具体的な駆動方法を説明する。
【００５１】
図５乃至図９は、図１の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置における制御・駆動用回路の出力及び検出波形図である。
【００５２】
図５は、駆動パルスをチョッパしたチョッパパルスを駆動パルスとして与える例を示しており、１８０度回転のための駆動パルスは、チョッパパルス４１とそれと逆極性のチョッパパルス４２とからなる。これが、本実施の形態での２極ステップモータ９の通常回転時の駆動回路１２からの出力波形である。
【００５３】
なお、ここでは、駆動回路からの出力波形の幅は、ｔ１は約５〜７ｍｓ間隔、ｔ２は約１０００ｍｓである。５〜７ｍｓの短い時間での駆動は消費電力を抑えることができる。
【００５４】
つぎに、通常時以外の動作をさせるための、駆動パルスについて説明する。図６は、２極ステップモータ逆転用の駆動回路の出力波形を示すもので、制御回路１１が、駆動回路１２を介してコイル２ａ，２ｂに、まず、ロータ４が１ステップ回転しない幅のステップパルス信号４４を印加した後、逆方向のステップパルス信号４５を印加することにより、ロータ４を引きつけて逆方向への回転力を与え、その後すぐに駆動用チョッパパルス４６を与えることで、ロータ４を逆方向に回転させることができる。１８０度の回転後も今度は逆極性の組み合わせとなるパルスを同様に与え、ロータ４をさらに１８０度逆方向に回転させることができる。
【００５５】
図７は、ロータ４が回転駆動されている時の駆動回路１２の出力波形と逆起電流検出回路１７による検出のタイミングを示す。ロータ４が回転している時のコイル２ａ，２ｂに流れる電流波形５１は、実際には、ロータ４の回転によって起こる波形のダレがあるため、図７の様になる。ロータ４の回転運動によってコイル２ａ，２ｂに発生する誘起電流５２が生じる。これを検出する逆起電流検出回路１７の検出タイミングを示す検出タイミングパルス５３と誘起電流５２が重なった時、ロータ４の回転が検出される。この回転検出によって、本来オープン制御のステップモータが、回転検出を行い回転の有無を判断するセミクローズド制御を可能とでき、制御の正確性を増すことができる。また、パルス出力後一定のタイミングのときに逆起電流が発生しているかどうかを検出して、この回転駆動に最低限必要な電力量の駆動波形を制御回路１１により適時選択することも可能とでる。これにより低消費電力化に寄与することができる。
【００５６】
また、図８はコイル２ａ，２ｂに流れる電流波形５１とロータ４の回転運動によってコイル２ａ，２ｂに発生する誘起電流５２、逆起電流検出回路１７による検出タイミング５４を示す。制御回路１１は、逆起電流検出回路１７が誘起電流５２を検出するタイミングに基づきロータ４の回転位置を検出すると共に、ロータ４の回転位置に応じて次の駆動信号の開始のタイミングを決定する。これにより、ロータ４の停止を待つことなく効率的に例えば１００ｐｐｓ（パルス／秒）以上の高速度回転を可能とできるので、停止安定時間を設けることなく連続的に駆動パルスが加えられ高速度駆動が可能となる。
【００５７】
また、図９は外的要因によりロータ４が回された時のコイル２ａ，２ｂに流れる電流波形とロータ４の回転運動によってコイル２ａ，２ｂに発生する誘起電流５２と逆起電流検出回路１７による検出のタイミング５５さらに駆動回路１２によるブレーキパルス５６を示す。制御回路１１によってロータ４が駆動されていない時に、逆起電流検出回路１７がロータ４の回転運動によってコイル２ａ，２ｂに発生する誘起電流５２ａを検出した場合、制御回路１１がロータ４の回転を阻止するための駆動信号（ブレーキパルス）５６を出力する。これにより、回転出力軸７ａに加わる衝撃等の外的負荷に対し、ロータ４の回転起動時に不意の挙動を判定し保持パルス（ブレーキパルス）を出すことで保持トルク特性を上げることが可能である。
【００５８】
また、電源電圧の変動あるいは負荷トルクの変動に伴う電源電圧の変動を検知する電源電圧検出回路１８が電源電圧の変動を検知した場合に、制御回路１１がその信号を受けて、駆動回路１２への駆動信号の出力波形を変更するものとできる。例えば、電源電圧の低下を検出した場合駆動パルスのパルス幅を広げるなどの出力波形の変更によって、低電圧や低温での駆動を可能にできる。また、通常状態でのパルス幅をより小さくして、低消費電力化を図ることもできる。
【００５９】
また、制御回路１１が、駆動信号を出力した後の逆起電流検出回路１７が検出した誘起電流に基づき次回の駆動信号の形態を決定できるものとして、突発的な過負荷駆動に対処できるとともに、駆動パルスのパルス幅を調整して、通常状態での低消費電力化も計ることができる。
【００６０】
回転出力軸７ａまたはロータ４から回転出力軸７ａ間の歯車列に筒状のカバーを嵌合させるあるいはスプリング部で軸を抱える歯車を用いるなどのスリップ機構を備えるものとすれば、回転出力軸に加わる外的要因の過大負荷に対し、トルクリミット機構を有することで歯車等の破損を防ぐことができる。
【００６１】
また、ロータ４から回転出力軸７ａ間の歯車列に、例えば、逆転防止歯型を有する逆伝達防止機構を設ければ、回転出力軸に加わる衝撃等の外的負荷に対し、安易に歯車乃至ロータが回されることを防止できる。
【００６２】
また、回転出力軸７ａに連結して送りネジとこれと噛み合う部材を備えた送りネジ機構を設ければ、回転系のアクチュエータとしてだけでなく、リニア駆動に適するアクチュエータとすることもできる。
【００６３】
上記の第１の実施の形態によれば、前記トルク増大歯車列を前記２極ステップモータと断面的に重ねることなく平面配置ができるため、薄型が可能となり、又、前記トルク増大歯車列によって前記２極ステップモータのパワーアップが図れ、薄型にしてパワーアップが可能とできる。
【００６４】
また、２極ステップモータを使用することで、低消費電力化を図ることが可能となる。従来の直流モータに対し２極ステップモータにはコイルに電流を流していない時においても一定の保持力があり、一定位置で停止・保持させる位置保持のための電力を減少できる。また、２極ステップモータはステータとコイルを別体かつ平面的に構成する事が可能で、棒状のコイル巻芯に線径１０〜４０μｍ程度の線材を１０００ターンから３００００ターン程度巻き込み、数ＫΩのコイル抵抗を用意することが可能で、また、チョッパパルスによる駆動との組み合わせも可能であり、消費電流を数ｍＡ程度に抑えることが可能となり、従来の直流モータの消費電流（数１０ｍＡ）と比較して低消電駆動に有利なモータ条件を用意できる。
【００６５】
なお、２極ステップモータのコイル抵抗を１００〜１０００Ω、より好ましくは４００〜６００Ωとすれば、コイルへの電流の流れ込み特性が向上し、ロータの起動性を向上できるため、ロータの高速回転に対応できる。
【００６６】
次に、本発明による第２の実施の形態を説明する。
【００６７】
図１０は、本発明による第２の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の駆動機構の概要構成の説明平面図である。関連する制御・駆動用の回路は、省略している。図１１は、図１０のＥ−Ｅ線に沿った立面断面図である。図１２は、図１０のＦ‐Ｆ線に沿った立面断面図である。
【００６８】
図１０乃至図１２の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置は、機構的には、上基台１０１ｂと、下基台１０１ａと、これに載置される２極ステップモータ１０９と、下基台１０１ａと上基台１０１ｂとの間に支持されるトルク増大歯車列１１０とから構成される。
【００６９】
まず２極ステップモータ１０９について説明すると、ロータカナ１０４ｃを挟んで配置された２つの２極の永久磁石１０４ａ，１０４ｂを有するロータ１０４と、永久磁石１０４ａ，１０４ｂの一方磁石１０４ａに対向してロータ１０４が入るロータ穴１０３ａを設けた第１対向部１１３ａと永久磁石１０４ａ，１０４ｂの他方磁石１０４ｂに対向してロータ１０４が入るロータ穴１０３ｂを設けた第２対向部１１３ｂを備え前記ロータ１０４と磁気結合する２極のステータ１０３と、第１コイル１０２ａと第２コイル１０２ｂとの２つのコイルからなるコイル１０２とを、平面状に配置している。この実施の形態では、コイル１０２は、第１コイル１０２ａ、第２コイル１０２ｂと２つに独立分離されているが、もちろん１つのコイルで構成しても良い。第１コイル１０２ａ、第２コイル１０２ｂは、それぞれコイル巻芯１０２ｃ，１０２ｄに巻回されている。コイル巻芯１０２ｃ，１０２ｄの端部は、一方が、第１対向部１１３ａと第２対向部１１３ｂとに挟持され、他方がステータ１０３のつなぎ部１１３ｃ，１１３ｄに挟持され、これらは、下基台１０１ａに植設された支柱１０１ｃ，１０１ｄへ嵌入され、ネジ１３０ａ，１３０ｂ,１３０ｃ,１３０ｄなどにて一体に固定される。なお、ステータ１０３の第１対向部１１３ａと第２対向部１１３ｂ、つなぎ部１１３ｃと１１３ｄとは、コイル巻芯１０２ｃ，１０２ｄと同じ磁性材料で構成しても良いし、特性に合わせて異なる磁性材料で構成しても良い。
【００７０】
ステータ１０３のロータ１０４が入るロータ穴１０３ａ，１０３ｂには、コイル１０２ａ、１０２ｂを励磁した時のロータ１０４の安定位置とコイル１０２ａ、１０２ｂを励磁しない時のロータ４の安定位置とが異なるようにステータ１０３のロータ穴１０３ａ、１０３ｂを形成している。ここでは、ロータ穴１０３ａは、ステータ１０３の磁極方向と約４５度を成す位置に対象に突起部１０３ｃ，１０３ｄを有する。ロータ穴１０３ｂについても同様であるがここでは図示していない。なお、本実施の形態では突起部１０３ｃ、１０３ｄをステータの磁極方向に対し約４５度としたが、２０〜７５度とするのが望ましい。また、本実施の形態では、ステータ１０３のロータ穴１０３ａの形状として突起部１０３ｃ、１０３ｄを設けた例を示したが、ロータ穴１０３ａの穴形状は半円をずらした段差付の穴形状でも良いことは、第１の実施の形態で説明したと同様である。
【００７１】
２極ステップモータのロータ１０４の回転を伝えるトルク増大歯車列１１０は、２つのコイルの間、すなわち第１コイル１０２ａ、第２コイル１０２ｂ間に配置されている。ロータ１０４の回転を伝えると共にロータ１０４の回転トルクを増大させるためのトルク増大歯車列１１０は、ここではロータのカナ１０４ｃ、歯車１０５ｂとカナ１０５ａを有する第一車１０５と、歯車１０６ｂとカナ１０６ａを有する第二車１０６と、歯車１０７ｂを有する第三車１０７とから成り、ロータ１０４の中央部に設けられたカナ１０４ｃと第一車１０５の歯車１０５ｂが噛み合い、第一車１０５のカナ１０５ａと第二車１０６の歯車１０６ｂが噛み合い、第二車１０６のカナ１０６ａと第三車１０７の歯車１０７ｂが噛み合っており、トルク増大歯車列１１０端部に位置する第三車１０７の軸は、回転出力軸１０７ａとなる。
【００７２】
この実施の形態では、歯車列は３列であるが、これは、２極ステップモータのパワーと適用する被駆動機構の必要とするパワーの関係で２列あるいは４列とすることもできる。また、各歯車間のトルク増大率を変え、歯車数を増減することも可能であり、被駆動機構の駆動速度、スペースに適応させることもできる。
【００７３】
ステータ１０３上に設けられた接続ポイント１０８ａ，１０８ｂ，１８０ｃ，１０８ｄには、コイル１０２ａ，１０２ｂから伸びたそれぞれ各２つの端末が接続されると共に、接続ポイント１０８ｂと１０８ｃは直列に接続され、接続ポイント１０８ａと１０８ｄは回路部２０の駆動回路１２出力端子と接続される。上記回路については第１の実施の形態で説明したので、説明を省略する。
【００７４】
なお、この第２の実施の形態の機構部は、上述の第１の実施の形態における機構部としてだけでなく、下記する第３の実施の形態の機構部としても適用が可能であることは、明らかである。
【００７５】
この第２の実施の形態によれば大きな効果が得られる。すなわち、ロータは、２枚の磁石を用いたため、磁石１個に比べ無励磁時保持力２倍となり、平面的に容積の大きな磁石を使うより、慣性モーメントが抑えられる。また、同容積・同径の一体磁石を使うより、中央部穴あけが簡便である。ロータカナが磁石と磁石の間にあることで、ギア伝達時にホゾに掛かる負担や摩擦ロスの低減につながる。
【００７６】
上下磁石の極性位置を同一にすることを前提として説明したが、逆にズラすことで、回転特性や始動位置の調整が可能とできる。
【００７７】
ステータは、同等厚みの一枚ステータを使用した場合に比べ、ステータ/コイル巻芯/ステータの構成によりコイル巻芯が厚み中央部となり薄型化が可能となる。ステータの上下分離化により渦損が低減できる。
【００７８】
歯車列（ギア機構）は、２対のコイルに挟まれた配置とすることでモータギア装置の全長寸法が縮められる。
【００７９】
次に、本発明による第３の実施の形態を説明する。
【００８０】
図１３は、本発明による第３の実施の形態としての光学レンズの駆動装置の部分断面図であり、本実施の形態ではレンズ機構として光学ズームレンズ機構を示す。図１４は、図１３の光学レンズの駆動装置を図１３下面側の光学レンズ開口側から見た正面図である。
【００８１】
図１５は、回転を線移動に変換する変換手段であるカムの平面図である。
【００８２】
レンズ機構の１つとしての光学ズームレンズ機構３００は、説明用に模式的に図示されている。筐体３０１には、内側に筐状の空間を成す収納部３０１ｅ、光を取り入れる開口３０１ａ、これに対向してＣＣＤ３０５にのぞむ開口３０１ｄを設ける。光学レンズ３０３と３０４とはそれぞれホルダ３０３ａ、３０４ａに保持されており、ホルダ３０４ａは、ここでは筐体３０１の収納部３０１ｅ内に固定される。一方でホルダ３０３ａは、筐体３０１の収納部３０１ｅ内に、図１３の上下にスライド可能に保持される。
【００８３】
ホルダ３０３ａには、筐体３０１側面に設けられた長穴３０１ｂにスライド可能に篏合する作動ピン３０３ｂが設けられている。作動ピン３０３ｂは、筐体３０１の外に伸びて、カム３１０のガイド穴３１０ｂに篏合する。
【００８４】
カム３１０は、図１３、図１５及び図１７に示すように、回転中心にその厚みより両面側に長く伸びた筒状の軸ブッシュ３１０ａを固定している。また図１５に示すように上記ガイド穴３１０ｂは、その回転中心からの距離Ｒが変化した長穴である。カム３１０の軸ブッシュ３１０ａは、筐体３０１側面に設けられた軸穴３０１ｃに一方の先端を回転可能に案内されるとともに、他方側の先端部分はモータギアユニット３２０から出た出力軸２０８ｂとその筒状内面とを締まり嵌合させている。
【００８５】
したがって、出力軸２０８ｂの回転でカム３１０は回転し、光学レンズ３０３を支持したホルダ３０３ａは、作動ピン３０３ｂがカム３１０のガイド穴３１０ｂと筐体３０１側面に設けられた長穴３０１ｂに案内されてスライドし、光学レンズ３０３は、光学レンズ３０４またはＣＣＤ３０５との距離を変更できる。
【００８６】
次にモータギアユニット３２０について、図１６と図１７に基づいて説明する。図１６は、モータギアユニット３２０の平面図と、関連する制御・駆動用の回路のブロック図を組み合わせて示す説明図である。図１７は、モータギアユニット３２０の図１６のＤ−Ｄ線に沿った立面断面図である。
【００８７】
モータギアユニット３２０は、地板２０１と輪列受２０１ａで構成された空間内に２極ステップモータ２０９及びトルク増大を行う歯車列である減速輪列２１０を収容する。なお、減速輪列２１０は、中受２０１ｃによってもその一部が保持されている。
【００８８】
また、回路は、上記モータギアユニット３２０内に収納することも、モータギアユニット３２０に載置することも可能であるが、ここでは外にある例を示している。特に回路部２２０の駆動回路２１２は、モータギアユニット３２０内に収容することが望ましいことも多い。また、回路部２２０、発振回路２１３、電源２１４、制御信号入力手段２１５も、モータギアユニット３２０に載置したり、モータギアユニット３２０を大きめにして収容することも可能である。これらが設計上自由に選択できることは、明らかである。
【００８９】
２極ステップモータ２０９は、２極の永久磁石から成るロータ磁石２０４ｂを有するロータ２０４と、ロータ２０４が入るロータ穴２０３ａを有しロータ２０４と磁気結合する２極のステータ２０３と、ステータ２０３に固定されたコイル２０２とからなり、これらを、平面状に配置している。コイル２０２は、ここでは一つのコイルとして設けている。ステータ２０３のロータ２０４が入るロータ穴２０３ａは、コイル２０２を励磁した時のロータ２０４の安定位置とコイル２０２を励磁しない時のロータ２０４の安定位置とが異なるようにステータ２０３のロータ穴２０３ａを形成している。ここでは、ロータ穴２０３ａは、ステータ２０３の磁極方向と約４５度を成す位置に対象に突起部２０３ｂ，２０３ｃ（ここでは、図示せず。）を有する。なお、本実施の形態例では突起部２０３ｂ、２０３ｃをステータの磁極方向に対し約４５度としたが、２５〜７５度とするのが望ましい。また、本実施の形態例では、ステータ２０３のロータ穴２０３ａの形状として突起部２０３ｂ、２０３ｃを設けた例を示したが、ロータ穴２０３ａの穴形状は半円をずらした段差付の穴形状でも良い。また、この実施の形態では、コイル線がコイル巻芯２０２ｃに巻回されてコイル２０２が構成され、これをステータ２０３に固定する。
【００９０】
ロータ２０４の回転を伝えると共にロータ２０４の回転トルクを増大させる減速輪列２１０は、ロータのカナ２０４ａと、歯車２０５ｂとカナ２０５ａを有する第一車２０５と、歯車２０６ｂとカナ２０６ａを有する第二車２０６と、歯車２０７ｂとカナ２０７ａを有する第三車２０７と、歯車２０８ａを有する第四車２０８とから成り、ロータ２０４の上方に設けられたカナ２０４ａと第一車２０５の歯車２０５ｂが噛み合い、第一車２０５のカナ２０５ａと第二車２０６の歯車２０６ｂが噛み合い、第二車２０６のカナ２０６ａと第三車２０７の歯車２０７ｂが噛み合い、第三車２０７のカナ２０７ａと第４車２０８の歯車２０８ａが噛み合っており、減速輪列２１０端部に位置する第四車２０８の軸２０８ｂは、地板２０１の下方に突出して出力軸２０８ｂとなる。第四車２０８の歯車２０８ａと出力軸２０８ｂとは、摩擦篏合して、一定以上のトルクが加わるとスリップするスリップ機構２０８ｃを構成している。
【００９１】
この実施の形態では、歯車列は４列であるが、これは、２極ステップモータのパワーと駆動される光学レンズ機構の必要とするパワーの関係で２列あるいは３列とすることもできる。また、各歯車間の減速率を変え、歯車数を増減することも可能であり、光学レンズ機構の駆動速度、スペースに適応させることもできる。
【００９２】
地板２０１と輪列受２０１ａとは、ステータ２０３、ロータ２０４、減速輪列２１０、を挟み込みこみ、図示されていないネジ等により挟持する。中受２０１ｃも第一車２０５、第四車２０８の一方の軸を支持して、この挟持を支援している。第三車２０７は、輪列受２０１ａと、地板２０１に固定された第三車受２０１ｅとで、挟持される。
【００９３】
ステータ２０３上に設けられた接続ポイント２０２ａ，２０２ｂには、コイル２０２の端子が接続されると共に、回路からの端子も接続される。これを概念的に図１６に示している。回路部２２０は、２極ステップモータ２０９のコイル２０２に駆動電流を供給する駆動回路２１２と、駆動回路２１２を制御し駆動回路２１２に駆動信号を供給する制御回路２１１とからなっている。制御回路２１１は、発振回路２１３からの信号を受け動作する。ボタンスイッチなどの外部からの入力を入れる制御信号入力手段２１５からの信号を受けて機能する。また、回路２２０、２極ステップモータ２０９に電力を供給する電源２１４がある。これらの回路の配設については、前記した。
【００９４】
本第３の実施の形態の光レンズ駆動装置の制御・駆動用の回路を図１８のブロック図に基づき、さらに説明する。図１８に於いて、本実施の形態では、回路部２２０は、制御回路２１１、駆動回路２１２の他に、ロータ２０４の回転運動によって前記コイルに発生する誘起電流を検出する逆起電流検出回路２１７を設けている。また、電源２１４の電圧の変動を検知する電源電圧検出回路２１８を設けている。さらにレンズ機構（光学ズームレンズ機構）３００のカム３１０或いは作動ピン３０３ｂなど、の動きを検知して制御回路にその動限界を示す信号を与えるリミットスイッチ２２３を設けている。
【００９５】
この実施の形態で用いられている２極ステップモータ２０９の動作原理は、第１の実施の形態において図３に基づき説明したと同じであり、省略する。
【００９６】
本第３の実施の形態で用いられている２極ステップモータ２０９の具体的な駆動方法もまた、第１の実施の形態において、図５乃至９に基づいて説明したと同じであるので、説明を省略する。図５乃至９の横軸の時間のｍＳは、本実施の形態における一例でもある。
【００９７】
また、ロータ４から変換手段（カム）３１０の間にスプリング部で軸を抱える歯車を用いるなどのスリップ機構を備えるものとすれば（上記の実施の形態では、スリップ機構２０８ｃが設けられている。）、出力軸２０８ｂに加わる外的要因の過大負荷に対し、トルクリミット機構を有することで歯車等の破損を防ぐことができる。
【００９８】
また、ロータ２０４から変換手段３１０の間に、例えば、逆転防止歯型を有する逆伝達防止機構を設ければ、出力軸２０８ｂに加わる衝撃等の外的負荷に対し、安易に歯車乃至ロータが回されることを防止できる。
【００９９】
上記第３の実施の形態によれば、前記トルク増大歯車列を前記２極ステップモータと断面的に重ねることなく平面配置ができるため、薄型が可能となり、又、前記トルク増大歯車列によって前記２極ステップモータのパワーアップが図れ、薄型にしてパワーアップが可能とできる。
【０１００】
また、２極ステップモータを使用することで、低消費電力化を図ることが可能となる。従来の直流モータに対し２極ステップモータにはコイルに電流を流していない時においても一定の保持力があり、一定位置で停止・保持させる位置保持のための電力を減少できる。また、２極ステップモータはステータとコイルを別体かつ平面的に構成する事が可能で、棒状のコイル巻芯に線径１０〜４０μｍ程度の線材を１０００ターンから３００００ターン程度巻き込み、数ＫΩのコイル抵抗を用意することが可能で、また、チョッパパルスによる駆動との組み合わせも可能であり、消費電流を数ｍＡ程度に抑えることが可能となり、従来の直流モータの消費電流（数１０ｍＡ）と比較して低消電駆動に有利なモータ条件を用意できる。
【０１０１】
なお、２極ステップモータのコイル抵抗を１００〜１０００Ω、より好ましくは４００〜６００Ωとすれば、コイルへの電流の流れ込み特性が向上し、ロータの起動性を向上できるため、ロータの高速回転に対応できる。
【０１０２】
この実施の形態に用いたモータギアユニットは、腕時計用に開発されてきたステップモータと減速輪列を光学レンズ駆動用のモータギアユニットとして応用したもので、光学レンズ駆動装置の大幅な小型化を可能とした。また、この実施の形態では、１つの光学レンズを移動させたが、カムに複数のガイド穴を設けて複数の光学レンズを移動すること、モータギアユニットは薄型かつ小型であるため、光学レンズ周辺に複数のモータギアユニットを配設して、複数の光学レンズを動かすことが可能である。本実施形態では、レンズ機構として光学ズームレンズ機構の場合を示したが、光学レンズフォーカス機構にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明による小型駆動装置は、カメラ等の絞り羽根、シャッタ、レンズ等の駆動装置として、また、他の携帯小型機器、玩具・小型模型、の駆動装置として用いることができる。また、光学レンズの駆動装置とその光学レンズユニットは、光学ズームレンズ機構、光学レンズフォーカス機構などにも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明による第１の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の概要構成の説明平面図である。関連する制御・駆動用の回路もブロック図として説明のため記載している。
【図２】図１の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の立面断面図である。
【図３】図１の被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の制御・駆動用の回路のブロック図である。
【図４】２極ステップモータの動作を説明する動作原理図である。（ａ）乃至（ｄ）は、順次ロータが回転する位置を示す。
【図５】通常の２極ステップモータ駆動用のコイルに流れる駆動波形図である。
【図６】２極ステップモータ逆転用のコイルに流れる駆動波形図である。
【図７】ロータが回転駆動されている時のコイルに流れる電流波形とロータの回転運動によってコイルに発生する誘起電流と逆起電流検出回路による検出のタイミングを示す波形図である。
【図８】コイルに流れる電流波形とロータの回転運動によってコイルに発生する誘起電流と逆起電流検出回路による検出タイミングを示す波形図である。
【図９】外的要因によりロータが回された時のコイルに流れる電流波形とロータの回転運動によってコイルに発生する誘起電流と逆起電流検出回路による検出のタイミングさらに駆動回路によるブレーキパルスを示す波形図である。
【図１０】本発明による第２の実施の形態としての被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の概要構成の説明平面図である。関連する制御・駆動用の回路は、省略している。
【図１１】図１０のＥ−Ｅ線に沿った、被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の立面断面図である。
【図１２】図１０のＦ−Ｆ線に沿った被駆動機構を動作させるための小型駆動装置の立面断面図である。
【図１３】本発明による第３の実施の形態としての光学レンズの駆動装置の部分断面図であり、本実施の形態ではレンズ機構として光学ズームレンズ機構を示す。
【図１４】図１３の光学レンズの駆動装置を図１３下面側の光学レンズ開口側から見た正面図である。
【図１５】図１３の実施の形態に使用される回転を線移動に変換する変換手段であるカムの平面図である。
【図１６】図１３の実施の形態におけるモータギアユニットの平面図と関連する制御・駆動用の回路のブロック図を組み合わせて示す説明図である。
【図１７】図１３の実施の形態におけるモータギアユニットの図１６のＤ−Ｄ線に沿った立面断面図である。
【図１８】図１３の光学レンズの駆動装置を動作させる制御・駆動用回路のブロック図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  ハウジング、１ａ  下ハウジング、１ｂ  上ハウジング、２ａ，２ｂ  コイル、３  ステータ、３ａ  ロータ穴、３ｂ，３ｃ  突起部、４  ロータ、５  第一歯車、６  第二歯車、７  第三歯車、７ａ  回転出力軸、８ａ，８ｂ  接続ポイント、９  ２極ステップモータ、１０  トルク増大歯車列、１１  制御回路、１２  駆動回路、１３  発振回路、１４  電源、１５  制御信号入力手段、１７  逆起電流検出回路、１８  電源電圧検出回路、２０  回路部、２１  被駆動体、２３  リミットスイッチ、３２  コイル、３３  ステータ、３３ａ  ロータ穴、３３ｂ，３３ｃ  突起部、３４  ロータ、３５  電池、３６  スイッチ、４１  チョッパパルス、４２  チョッパパルス、４４  ステップパルス信号、４５  ステップパルス信号、４６  駆動用チョッパパルス、５１  コイルに流れる電流波形、５２  誘起電流、５２ａ  誘起電流、５３  検出タイミングパルス、５４  検出タイミング、５５  検出のタイミング、５６  駆動信号（ブレーキパルス）、１０１ａ  下基台、１０１ｂ  上基台、１０１ｃ，１０１ｄ  支柱、１０２  コイル、１０２ａ  第１コイル、１０２ｂ  第２コイル、１０２ｃ，１０２ｄ  コイル巻芯、１０３  ステータ、１０３ａ,１０３ｂ  ロータ穴、１０３ｃ，１０３ｄ  突起部、１０４  ロータ、１０４ａ，１０４ｂ  永久磁石、１０４ｃ  ロータカナ、１０５  第一車、１０５ａ  カナ、１０５ｂ  歯車、１０６  第二車、１０６ａ  カナ、１０６ｂ  歯車、１０７  第三車、１０７ａ  回転出力軸、１０７ｂ  歯車、１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ  接続ポイント、１０９  ２極ステップモータ、１１０  トルク増大歯車列、１１３ａ  第１対向部、１１３ｂ  第２対向部、１１３ｃ，１１３ｄ  つなぎ部、１３０ａ,１３０ｂ,１３０ｃ,１３０ｄ  ネジ、  ２０１  地板、２０１ａ  輪列受、２０１ｃ  中受、２０１ｅ  第三車受、２０２  コイル、２０２ａ，２０２ｂ  接続ポイント、２０２ｃ  コイル巻芯、２０３  ステータ、２０３ａ  ロータ穴、２０３ｂ，２０３ｃ  突起部、２０４  ロータ、２０４ａ  カナ、２０４ｂ  ロータ磁石、２０５  第一車、２０５ａ  カナ、２０５ｂ  歯車、２０６  第二車、２０６ａ  カナ、２０６ｂ  歯車、２０７  第三車、２０７ａ  カナ、２０７ｂ  歯車、２０８  第四車、２０８ａ  歯車、２０８ｂ  出力軸、２０８ｃ  スリップ機構、２０９  ２極ステップモータ、２１０  減速輪列、２１１  制御回路、２１２  駆動回路、２１３  発振回路、２１４  電源、２１５  制御信号入力手段、２１７  逆起電流検出回路、２１８  電源電圧検出回路、２２０  回路部、２２３  リミットスイッチ、３００  光学ズームレンズ機構、３０１  筐体、３０１ａ  開口、３０１ｂ  長穴、３０１ｃ  軸穴、３０１ｄ  開口、３０１ｅ  収納部、３０３  光学レンズ、３０３ａ  ホルダ、３０３ｂ  作動ピン、３０４  光学レンズ、３０４ａ  ホルダ、３０５  ＣＣＤ、３１０  カム（変換手段）、３１０ａ  軸ブッシュ、３１０ｂ  ガイド穴、３２０  モータギアユニット。
【図１】
2004364490.tif 000003
【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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