(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータと一体に回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに噛み合うラックを有するステッピングモータと、
前記リードスクリューと平行に設けられるガイド部材と、
前記ガイド部材に支持されて直線状に移動可能な被駆動部材と、を備え、
前記ラックには、前記ラックの移動方向と直交する方向に出力部が突出形成されるとともに、前記出力部の先端に球形状が形成され、
前記被駆動部材には、前記被駆動部材に当接する前記出力部の球形状に前記被駆動部材の駆動方向と略一致する付勢力を与えるバネ部材が固定され、
前記バネ部材には、前記ラックの出力部先端の球形状と係合する円形状の穴部が形成され、
前記バネ部材は、前記被駆動部材の駆動方向と垂直な方向に固定位置を調整可能に前記被駆動部材に固定されることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
基部と前記基部から軸方向に延出された第１の外側磁極部および第２の外側磁極部が形成されるステータと、
前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部の間に配置され、軟磁性材料からなるロータと、
前記基部に軸方向一端部が回転自在に支持され、前記ロータと一体で回転するリードスクリュー軸と、
前記ロータの外周部に固定され、周方向に異なる極が交互に着磁されたマグネットと、
前記第１の外側磁極部と前記第２の外側磁極部とが係合し、前記マグネットを収容するボビンと、
前記軸方向における前記マグネットと前記基部との間で、前記第１の外側磁極部および前記第２の外側磁極部に、前記ボビンを介してそれぞれ巻回される第１のコイルおよび第２のコイルと、
前記ボビンに収容された前記マグネットを覆う天板部と前記リードスクリュー軸の軸方向他端部を回転自在に支持する保持部とが一体的に形成されるアングルと、
前記リードスクリュー軸に噛合し、前記リードスクリュー軸の回転に伴い軸方向に移動するラックと、
前記アングルの前記天板部と前記保持部との間に固定され、前記ラックを回動可能に支持するラック支持部材とを備え、
前記ラックには、前記ラックの移動方向と直交する方向に出力部が突出形成され、前記出力部の先端に球形状が形成され、
前記被駆動部材には、前記被駆動部材に当接する前記出力部の球形状に前記被駆動部材の駆動方向と略一致する付勢力を与えるバネ部材が固定され、
前記バネ部材には、前記ラックの出力部先端の球形状と係合する円形状の穴部が形成され、
前記バネ部材は、前記被駆動部材の駆動方向と垂直な方向に固定位置を調整可能に前記被駆動部材に固定されることを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
前記アングルの前記天板部には、前記第１の外側磁極部が位置決めされる第１の穴部と前記第２の外側磁極部が位置決めされる第２の穴部とが形成されることを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置に関し、モータを用いて光学部材等を駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの第１の従来例として、回転軸方向長さを短くし、且つ出力を高めたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、第１の従来例のモータの分解斜視図であり、図１１は、図１０のモータの縦断面図である。
【０００４】
図１０及び図１１において、第１の従来例のモータは、周方向にＮ分割されて異なる極に交互に着磁された円筒形状のマグネット１０６と、マグネット１０６の内径部に固定される軟磁性材料からなるロータ軸１０７と、ロータ軸１０７の軸方向においてマグネット１０６に隣接して配置される第１のコイル１０２と、第１のコイル１０２により励磁され、第１のコイル１０２の内周側に挿入され、かつ、マグネット１０６の外周面に対して所定の隙間をもち、その外周面の所定の角度範囲内に対向するように配置される第１の外側磁極部１０１ａと、ロータ軸１０７の軸方向においてマグネット１０６に隣接するとともに第１のコイル１０２と略同一平面上に配置される第２のコイル１０４と、第２のコイル１０４により励磁され、第２のコイル１０４の内周側に挿入され、かつ、第１の外側磁極部１０１ａとはマグネット１０６の着磁部に対して（１８０／Ｎ）度位相がずれるとともにマグネット１０６の外周面に対して所定の隙間をもち、その外周面の所定の角度範囲内に対向するように配置される第２の外側磁極部１０１ｂとを備える。また、第１の外側磁極部１０１ａと第２の外側磁極部１０１ｂとこれらの一端部を結ぶ平板部１０１ｃとでステータ１０１が一体的に形成される。ロータ軸１０７はステータ１に取り付けられる軸受け１１０とカバー１０８に取り付けられる軸受け１０９とにより回動可能に支持される。
【０００５】
このモータは、第１のコイル１０２、第２のコイル１０４への通電方向を切り換えて、第１の外側磁極部１０１ａ、第２の外側磁極部１０１ｂの各極性を切り換えることによりロータ軸１０７を回転させる。
【０００６】
このモータは、コイルに通電することにより発生した磁束が外側磁極部からマグネットを通過して対向するロータ軸（内側磁極部）へ、又はロータ軸（内側磁極部）からマグネットを通過して対向する外側磁極部へと流れ、外側磁極部と内側磁極部との間に位置するマグネットに効率的に作用する。また、ロータ軸が内側磁極部を兼ねることでマグネットの内周と内側磁極部との間に空隙を設ける必要がないため、外側磁極部と内側磁極部との間隔を非常に小さくでき、外側磁極部と内側磁極部とで構成される磁気回路の抵抗が小さくなる。よって少ない電流で多くの磁束を発生させて、出力を向上させることができる。さらに、第１のコイルと第２のコイルとはともにマグネットに隣接して略同一平面状に配置されるとともに、第１の外側磁極部と該第２の外側磁極部とは同一のマグネットに対してそれぞれ異なる角度範囲に関して対向するように構成されているのでマグネットは軸方向に関して短く構成でき、軸方向の長さが短いモータとすることができる。また、２つの外側磁極部は一体で形成されるため、相互位置誤差を小さく抑えることができるとともに、部品点数を少なく、構造が簡単なモータを提供でき、コストが安い。
【０００７】
しかしながら、上記第１の従来例にて提案されているものは、特に光学部材等を駆動する場合の機構の具体的な記述はない。
【０００８】
一方、第２の従来例として、モータを用いて被駆動部材を駆動する変異装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００９】
これは、モータに連結されたスクリュー軸に噛み合う噛合体と被駆動部材との取り付けを、被駆動部材の駆動方向には剛性を有しかつその移動方向と直交する方向に対して可撓性を有する連結体を介して取り付けたもので、噛合体と被駆動部材は被駆動部材の駆動方向にはガタなく追従し、スクリュー軸と被駆動部材を支持するガイド部材とに平行誤差が生じても連結体が撓むことで誤差を吸収してくれる。
【００１０】
また、第３の従来例として、モータを用いてレンズを駆動するレンズ駆動装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
これは、レンズを保持するレンズ枠と、このレンズ枠を光軸方向に移動可能に保持する２本のガイドポールで構成された第１のガイド手段と、送りねじを有するモータ軸と一体の駆動軸と、この駆動軸の送りねじの円周１８０°以下に螺合する切欠けナットを有する駆動片と、この駆動片を前記駆動軸と平行に摺動かつ回動可能に保持するモータ取付体に配設された１本のガイドポールで構成される第２のガイド手段とを備えたレンズ移動装置であって、前記駆動片は前記駆動軸に挟み込む手段であるアームを備え、前記駆動片と前記レンズ枠とは光軸方向には隙間なく光軸の直角方向には隙間をもって挿入係合され、前記駆動軸の回転により前記駆動片を光軸方向に駆動させると共に、レンズ枠を駆動することによりレンズを移動するレンズ移動装置である。
【特許文献１】特開２００４−２４２４５３号公報
【特許文献２】実開平２−７１１５５号公報
【特許文献３】特許第２８９０６８９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記第２の従来例にて提案されているものは、モータとガイド部材とは何らかの部材に取り付けられなければならないが、その具体的な記述はない。また、噛合体と被駆動部材とは連結体を介して取り付けられており、被駆動部材なしには直進駆動機構を構成できない。すなわち、被駆動部材を新規に設計する場合、直進駆動機構も合わせて新規に設計する必要があり、設計負荷が大きく、製品サイクルの短い機器に応用するのは難しい。
【００１３】
また、上記第３の従来例にて提案されているものは、上記第２の従来例の被駆動部材に相当するレンズ及びレンズ枠がなくても、直進駆動機構を構成可能な構造となっており、モータと、モータに一体の送りネジを有する駆動軸と、駆動片と、第２のガイド手段と、モータ取付体とで直進駆動機構をユニット化することが可能であり、レンズ及びレンズ枠を新規に設計する場合、ユニット化された直進駆動機構はそのまま利用することが可能となる。
【００１４】
しかしながら、上記第３の従来例にて提案されているものは、駆動片とレンズ枠とは光軸方向には隙間なく光軸の直角方向には隙間をもって挿入係合するとあるが、光軸方向の挿入係合には挿入ガタを取るためのレンズ及びレンズ枠の自重に打ち勝つ一定の付勢力が必要であり、モータユニットをレンズ枠に組み付ける際、レンズ枠の光軸方向に垂直な方向から組み付ける必要があるが、最終取り付け位置から左右にわずかでもずれて挿入していくと、組み付け後に光軸方向付勢力発生部にねじれ力が生じ、レンズ枠の移動及び伝達負荷に影響を与えてしまうという欠点がある。
【００１５】
本発明の目的は、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力なステッピングモータを用いて、被駆動部材をスムーズかつ正確に駆動する駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の駆動装置は、回転軸を中心に回転可能なロータと、前記ロータと一体に回転するリードスクリューと、前記リードスクリューに噛み合うラックを有するステッピングモータと、前記リードスクリューと平行に設けられるガイド部材と、前記ガイド部材に支持されて直線状に移動可能な被駆動部材と、を備え、前記ラックには、前記ラックの移動方向と直交する方向に出力部が突出形成されるとともに、前記出力部の先端に球形状が形成され、前記被駆動部材には、前記被駆動部材に当接する前記出力部の球形状に前記被駆動部材の駆動方向と略一致する付勢力を与えるバネ部材が固定され、前記バネ部材には、前記ラックの出力部先端の球形状と係合する円形状の穴部が形成され、前記バネ部材は、前記被駆動部材の駆動方向と垂直な方向に固定位置を調整可能に前記被駆動部材に固定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力なモータを用いて、被駆動部材を安定して駆動可能な駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳述する。
【００２５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成の一部であるステッピングモータの構成を示す分解斜視図であり、図２は、ステッピングモータを組み立てた状態における内部構造を示す２つのコイルを通る縦断面図であり、図３は、ステッピングモータを組み立てた状態における内部構造を示す２つのコイルの間を通る縦断面図である。
【００２６】
図１乃至図３において、ステッピングモータは、ステータ１、第１の軸受２、第２の軸受１２、第１のコイル３、第２のコイル４、ボビン５、マグネット８、コア９、リードスクリュー軸１０、アングル１１、ラック１５を備えている。
【００２７】
ステータ１は、軟磁性材料により形成されており、第１の外側磁極部１ａ、第２の外側磁極部１ｂ、平板部１ｃ、穴部１ｄ、突起部１ｅ、１ｆを備えている。平板部１ｃは、開き角θ（図４参照）のへの字形をなす板状の部材である。平板部１ｃの中央には、第１の軸受２が取り付けられる穴部１ｄが形成されている。第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂは、それぞれ、櫛歯形状を有し、平板部１ｃの両端部において該平板部１ｃに対し一体的に単純に曲げられると共に、リードスクリュー軸１０に対し平行に配置される。突起部１ｅ、１ｆは、第１の外側磁極部１ａの先端と第２の外側磁極部１ｂの先端とにそれぞれ一体的に設けられている。
【００２８】
ステ−タ１は、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂが平板部１ｃと一体的に構成されている。このため、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとの相互誤差が少なくなり、組み立てによるステッピングモータの性能のばらつきを最小限に抑えることができる。
【００２９】
第１の軸受２は、軟磁性材料により円筒形状に形成されており、中央部に所定の深さの軸穴部２ａ、軸方向一方の端部に固定部２ｂを備えている。第１の軸受２は、軸穴部２ａにリードスクリュー軸１０が嵌合し、固定部２ｂがステータ１の穴部１ｄに取り付けられることで、リードスクリュー軸１０を回転自在に支持する。
【００３０】
ボビン５は、第１のボビン部５ａ、第２のボビン部５ｂ、カバー部５ｃ、ダボ５ｄ、５ｅを備えている。カバー部５ｃは、ステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂが嵌合可能な形状を有する。カバー部５ｃは、ステータ１の平板部１ｃの上面に載置され、マグネット８の外周面を覆うと共に、ステッピングモータの外観の一部を構成する。
【００３１】
第１のボビン部５ａは、第１のコイル３が巻回されるものであり、カバー部５ｃに一体的に配設されている。また、第１のボビン部５ａは、その内側に、第１の外側磁極部１ａの軸方向における平板部１ｃ寄りの部分が嵌合する切り欠き部を有する。第２のボビン部５ｂは、第２のコイル４が巻回されるものであり、カバー部５ｃに一体的に配設されている。また、第２のボビン５ｂは、その内側に、第２の外側磁極部１ｂの軸方向における平板部１ｃ寄りの部分が嵌合する切り欠き部を有する。
【００３２】
更に、ボビン５のカバー部５ｃの長手方向両側には、第１のコイル３のコイル端子がからげられる（接続される）２つの端子ピン６（一部不図示）、及び、第２のコイル４のコイル端子がからげられる（接続される）２つの端子ピン７が配設されている。更に、ボビン５のカバー部５ｃの上面には、アングル１１の取り付け位置を決めるための２つのダボ５ｄ、５ｅが配設されている。
【００３３】
第１のコイル３は、軸方向におけるマグネット８とステータ１の平板部１ｃとの間で、第１の外側磁極部１ａの外周側において、第１のボビン部５ａに巻回される。第１のコイル３は、両端のコイル端子がボビン５に付設された上記２つの端子ピン６にからげられることで導通状態となる。これにより、第１のコイル３へ通電することにより、ステータ１の第１の外側磁極部１ａが励磁される。
【００３４】
第２のコイル４は、軸方向におけるマグネット８とステータ１の平板部１ｃとの間で、第２の外側磁極部１ｂの外周側において、第２のボビン部５ｂに巻回される。第２のコイル４は、両端のコイル端子がボビン５に付設された上記２つの端子ピン７にからげられることで導通状態となる。これにより、第２のコイル４へ通電することにより、ステータ１の第２の外側磁極部１ｂが励磁される。
【００３５】
第１のコイル３及び第２のコイル４は、ステータ１の平板部１ｃの上面に隣接して配置され、第１のコイル３及び第２のコイル４の間には、リードスクリュー軸１０及び第１の軸受２が隣接して配置される。これにより、２つのコイル及びマグネットをモータ軸方向に間隔を置いて配置した構造と比較し、ステッピングモータの軸方向長さを短くすることができる。
【００３６】
マグネット８は、円筒形状に形成されており、コア９が嵌合可能な内径部８ａを備えている。マグネット８は、円周方向にＮ分割（着磁極数：Ｎ）（本実施の形態では６分割（着磁極数：６））され、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されている（図４参照）。マグネット８の内周面は、外周面に比べ弱い着磁分布を有するか、或いは全く着磁されていないか、或いは外周面と逆の極（外周面がＳ極の場合はＮ極）に着磁されている。
【００３７】
コア９は、軟磁性材料により円筒形状に形成されており、リードスクリュー軸１０が嵌合可能な穴部９ａを備えている。コア９は、マグネット８の内径部８ａに接着等により固定される。マグネット８とコア９とは、互いの軸方向寸法が同一に形成されており、互いの軸方向端面が同一となるように固定される。
【００３８】
リードスクリュー軸１０は、軟磁性材料により形成されており、第１軸部１０ａ、第２軸部１０ｂ、雄ネジ部１０ｃを備えている。第１軸部１０ａは、先端部以外の部分がコア９の穴部９ａに嵌合して固定され、球面（球Ｒ）形状を有する先端部が第１の軸受２に回転自在に支持される。第２軸部１０ｂは、球面（球Ｒ）形状を有する先端部が第２の軸受１２に回転自在に支持される。雄ネジ部１０ｃは、後述するラック１５の突起部１５ｂと噛み合うことで、リードスクリュー軸１０の回転に伴い、ラック１５を軸方向に直進移動させる。
【００３９】
アングル１１は、一体で形成された、平板状の天板部１１ａ、アーム部１１ｂ、保持部１１ｃを備えている。また、天板部１１ａは、穴部１１ｄ、１１ｅ、位置決め部１１ｆ、１１ｇ、穴部１１ｈ、１１ｉを備えている。また、保持部１１ｃは、穴部１１ｊ、１１ｋを備えている。
【００４０】
天板部１１ａの穴部１１ｄ、１１ｅには、ステータ１の第１の外側磁極部１ａの先端の突起部１ｅと、第２の外側磁極部１ｂの先端の突起部１ｆとがそれぞれ挿入され、レーザ溶接やカシメ等により固定される。アーム部１１ｂは、天板部１１ａの端部から直角に折り曲げた状態（組み立て状態でリードスクリュー軸１０と平行方向）で一体に形成されている。保持部１１ｃは、アーム部１１ｂの端部から直角に折り曲げた状態（天板部１１ａと平行方向）で一体に形成されている。
【００４１】
天板部１１ａは、該天板部１１ａとステータ１との間にボビン５を挟持する状態でステータ１に固定される。天板部１１ａの位置決め部１１ｆ、１１ｇには、ボビン５のダボ５ｄ、５ｅが嵌合され、天板部１１ａに対するボビン５の取り付け位置が決められる。また、天板部１１ａの穴部１１ｈは、略中央部に形成されており、リードスクリュー軸１０の雄ネジ部１０ｃの外径よりも大きな径を有する。
【００４２】
なお、本実施の形態では、リードスクリュー軸１０とコア９とは別体のものを一体に固定する構成としているが、リードスクリュー軸１０とコア９を一体で形成しても良い。リードスクリュー軸１０とコア９を別体で構成する場合は、リードスクリュー軸１０には強度が強くて耐磨耗性が優れるＳＵＳ等の材料を使用し、コア９には磁気効率の良いＳＵＹ等の軟磁性材料を使用することが可能となる。他方、リードスクリュー軸１０とコア９を一体で構成する場合は、部品点数の削減によるコスト低減を図ることができると共に、コア９とリードスクリュー軸１０との同軸位置精度を向上させることが可能となる。
【００４３】
第２の軸受１２は、アングル１１の保持部１１ｃに設けられた穴部１１ｋに取り付けられる。第２の軸受１２は、リードスクリュー軸１０の第２軸部１０ｂを回転自在に支持する。
【００４４】
軸押えバネ１３は、アングル１１の保持部１１ｃに取り付けられ、リードスクリュー軸１０の第２軸部１０ｂの球Ｒ形状の先端部を軸方向に片寄せた状態に付勢すると共に、ラック支持バー１４の抜け止めを兼ねている。
【００４５】
ラック支持バー１４は、アングル１１の天板部１１ａの穴部１１ｉ及び保持部１１ｃの穴部１１ｊに取り付けられ、ラック１５を回動可能に支持する。
【００４６】
ラック１５は、軸穴部１５ａ、突起部１５ｂ、腕部１５ｃ、出力部１５ｄ、バネ掛け部１５ｅを備えている。軸穴部１５ａには、ラック支持バー１４が挿入され嵌合する。突起部１５ｂは、リードスクリュー軸１０の雄ネジ部１０ｃに噛み合う。腕部１５ｃは、バネ性を有し、リードスクリュー軸１０の雄ネジ部１０ｃを突起部１５ｂと共に挟み込む。また、腕部１５ｃには、ラック押えバネ１６の一端部１６ａが引っ掛けられる。先端が球形状の出力部１５ｄは、リードスクリュー軸１０の回転をステッピングモータの外部に駆動力として伝達する。バネ掛け部１５ｅには、ラック押えバネ１６の他端部１６ｂが引っ掛けられる。
【００４７】
ラック押えバネ１６は、一端部１６ａをラック１５の腕部１５ｃに引っ掛け、他端部１６ｂをラック１５のバネ掛け部１５ｅに引っ掛けることで、ラック１５の突起部１５ｂをリードスクリュー軸１０の雄ネジ部１０ｃに押し付ける。
【００４８】
リードスクリュー軸１０は、第１軸部１０ａの球面（球Ｒ）形状の先端が第１の軸受２の穴部２ａの底面に当接することで、軸方向の位置が決められる。これにより、リードスクリュー軸１０が回転時に軸方向への振れが抑制される結果、リードスクリュー軸１０の雄ネジ部１０ｃに噛み合うラック１５の軸方向送り精度が向上する。また、軸押えバネ１３は、アングル１１の穴部１１ｋからの第２の軸受１２の抜け止めも兼ねている。
【００４９】
ステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは、マグネット８の外周面に所定の隙間をあけて対向している。そして、コア９における第１の外側磁極部１ａに対向する部分と、リードスクリュー軸１０と、第１の軸受２とにより、第１の内側磁極部が形成される。同様に、コア９における第２の外側磁極部１ｂに対向する部分と、リードスクリュー軸１０と、第１の軸受２とにより、第２の内側磁極部が形成される。
【００５０】
これにより、第１のコイル３へ通電することで、第１の外側磁極部１ａと第１の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁して、その磁極間にマグネット８を横切る磁束を発生させ、磁束を効果的にマグネット８に作用させる。同様に、第２のコイル４へ通電することで、第２の外側磁極部１ｂと第２の内側磁極部をそれぞれ反対の極に励磁し、その磁極間にマグネット８を横切る磁束を発生させ、磁束を効果的にマグネット８に作用させる。
【００５１】
本実施の形態では、マグネット８の内側で内側磁極部を成すコア９とマグネット８の内周部との間に、空隙を設ける必要がなくなるので、第１の外側磁極部１ａとコア９との間隔及び第２の外側磁極部１ｂとコア９との間隔を小さくすることができる。よって、第１のコイル３、第１の外側磁極部１ａ、及び第１の内側磁極部で形成される磁気回路、及び第２のコイル４、第２の外側磁極部１ｂ、及び第２の内側磁極部で形成される磁気回路の磁気抵抗を小さくすることができる。これにより、ステッピングモータの出力を高めることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、第１の内側磁極部及び第２の内側磁極部を、コア９とリードスクリュー軸１０と第１の軸受２とで構成しているので、ロータが内側磁極部を兼ねることにより、製造コストを低減することができる。更に、ステータ１は、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂを平板部１ｃと直交する方向へ単純に折り曲げただけで構成されることから、製造が容易であり、製造コストを低減することができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、図２に示すように、マグネット８は、コア９の外周部に固定されているので、マグネット８の機械的強度が大きい。また、コア９は、マグネット８の内径部に現れるＳ極とＮ極との間の磁気抵抗を小さくするいわゆるバックメタルとして作用する。そのため、磁気回路のパーミアンス係数は高く設定されることになり、本ステッピングモータが高温の環境下で使用された場合でも減磁による磁気的劣化も少ない。
【００５４】
また、本実施の形態では、マグネット８の外径部側のみの隙間を管理するだけでよいので、ステッピングモータを構成する各部品の組み立てが容易になる。
【００５５】
また、本実施の形態では、ステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂは、ステッピングモータの軸方向に延びる櫛歯形状であるので、ステッピングモータの最外径（図４のＬ１）を最小限に抑えることができる。
【００５６】
例えば、外側磁極部をマグネットの半径方向に伸びるステータ板で構成すると、マグネットを平面的な展開にする必要があると共に、半径方向に向かってコイルを巻くことになる。そのため、軸方向の長さは短くてもステッピングモータの最外径は大きなものとなってしまう。
【００５７】
これに対して、本実施の形態では、ステッピングモータの最外径（図４のＬ１）は、マグネット８の直径と、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂの厚みと、第１のコイル３及び第２のコイル４の巻き線幅とで決定される。この場合、第１及び第２のコイル３、４の巻き線幅の片側部分（第１の軸受２側の部分）は、径方向でマグネット８と略同じ位置にあるので、ステッピングモータの最外径を最小限に抑えることができる。
【００５８】
また、本実施の形態では、第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂを、モータ軸方向に延出した櫛歯形状に構成している。これにより、第１のコイル３、第２のコイル４、マグネット８、及び、コア９とリードスクリュー軸１０とからなるロータを、すべて一方向（図１の上方向から下方向へ）から組み込むことが可能となり、組み立て作業性がよい。
【００５９】
また、本実施の形態では、ボビン５は、第１のコイル３と第２のコイル４の両方が巻回されると共に、マグネット８の外周面を覆うカバーを兼ねている。そのため、第１及び第２のコイルを別々のボビンに巻回する場合やカバーを別個に設ける場合と比較し、部品点数及びコストを削減することができる。
【００６０】
また、本実施の形態では、ステッピングモータの外径（図４のＬ２）は、マグネット８の直径と、ボビン５のカバー部５ｃの厚みだけで決定される。そのため、ステッピングモータの外径（図４のＬ２）に対するマグネット８の外径はかなり近いものにすることが可能となり、ステッピングモータの外径の小型化に対して有利である。
【００６１】
また、本実施の形態では、アングル１１は、リードスクリュー軸１０を支持すると共に、マグネット８の軸方向の一端面を覆い、ステータ１にボビン５を間に挟んで固定されるという機能を兼ねている。
【００６２】
これにより、ステッピングモータ単体に後からアングルを取り付ける構造のものと比較し、部品点数が少なくなるので、コストを低減することができると共に、ステッピングモータの軸方向長さをより短くすることができる。
【００６３】
また、本実施の形態では、ステータ１と、該ステータ１に固定されるアングル１１とにより、リードスクリュー軸１０を支持する構成であるため、２つの支持部の同軸度のズレを最小限に抑えることができる。更に、マグネット８の外周面と第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂの内周面とのギャップの均一化を図ることができ、ステッピングモータの安定した回転を得ることができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、リードスクリュー軸１０がステッピングモータの回転軸となっていることで、例えばリードスクリュー軸がステッピングモータの回転軸とは別体のものと比較し、リードスクリュー軸と回転軸を接合する必要がなくなる。これにより、接合時の芯ズレがなくなることで、ステッピングモータの安定した回転を得ることができると共に、大幅にコストの低減を図ることができる。
【００６５】
また、本実施の形態では、ステッピングモータが、リードスクリュー軸１０に噛み合うラック１５とラック支持バー１６も備えることで、マグネット８の回転を、リードスクリュー軸１０を介してラック１５の軸方向移動に変換して出力することができる。これにより、本ステッピングモータのみで、他に減速機などの機構を用いることなく、例えばレンズ等の直進駆動をステップ制御で行うことが可能となる。すなわち、直進駆動機構がユニット化でき、汎用性が高い。
【００６６】
次に、本実施の形態に係る駆動装置の構成の一部であるステッピングモータの特徴並びにステッピングモータの動作について図４乃至図７を参照しながら説明する。
【００６７】
先ず、ステッピングモータの特徴について説明する。
【００６８】
図４は、ステッピングモータの第１の通電状態の場合を示す上面図である。図５は、第２の通電状態の場合を示す上面図である。図６は、第３の通電状態の場合を示す上面図である。図７は、第４の通電状態の場合を示す上面図である。
【００６９】
図４乃至図７において、マグネット８は、その外周側表面及び内周側表面が円周方向に等角度間隔で複数個に分割（本実施の形態では６分割）され、Ｓ極とＮ極が交互に着磁されている。外周側表面がＳ極である部分に対応する、内周側表面はＮ極であり、外周側表面がＮ極である部分に対応する、内周側表面はＳ極である。
【００７０】
また、ステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは、図４に示すように、マグネット８の回転中心を基準としてθ度位相がずれた位置に配置されている。ここで、θ度は（１８０度−１８０度／Ｎ）である（Ｎ＝着磁分割数）。本実施の形態では、Ｎ＝６であるので、θ度は１５０度である。このように、θ度＝（１８０度−１８０度／Ｎ）にすることにより、図４中のＬ２寸法（ステッピングモータの最小外径寸法）を小さくすることができる。
【００７１】
上記のように、ステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂは、マグネット８における軸方向に直交する方向の同一面（外周面）に対して、それぞれ異なる角度範囲（θ度位相がずれた位置）で対向するように構成されている。これにより、マグネット８を軸方向に関して短くすることができ、ひいては、ステッピングモータも軸方向に関して短くすることができる。
【００７２】
上記構成の大きな特徴として、マグネット８の外周面の一部分に着目すれば、次のように磁束が作用する。即ち、マグネット８が回転することにより、マグネット８の一部分に対して、第１のコイル３により励磁される第１の外側磁極部１ａの磁束と、第２のコイル４により励磁される第２の外側磁極部１ｂの磁束とが交互に作用することになる。第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂがマグネット８の同じ個所に対して磁束を作用させるので、着磁のバラツキなどによる悪影響を受けず、ステッピングモータの性能を安定化させることができる。
【００７３】
次に、ステッピングモータの動作について説明する。
【００７４】
図４の状態で、第１のコイル３に正方向に通電することにより、第１の外側磁極部１ａはＮ極に励磁され、第１の内側磁極部（コア９のうち第１の外側磁極部１ａに対向する部分）はＳ極に励磁されている。また、第２のコイル４に正方向に通電することにより、第２の外側磁極部１ｂはＮ極に励磁され、第２の内側磁極部（コア９のうちのうち第２の外側磁極部１ｂに対向する部分）はＳ極に励磁されている（第１の通電状態）。
【００７５】
次に、図４の状態から、第２のコイル４への通電方向のみ逆方向にして、第２の外側磁極部１ｂをＳ極に励磁し、第２の内側磁極部をＮ極に励磁する。これに伴い、図５に示すように、マグネット８は時計方向に３０度回転する（第２の通電状態）。
【００７６】
更に、図５の状態から、第１のコイル３への通電方向のみ逆方向にして、第１の外側磁極部１ａをＳ極に励磁し、第１の内側磁極部をＮ極に励磁する。これに伴い、図６に示すように、マグネット８は時計方向に更に３０度回転する（第３の通電状態）。
【００７７】
更に、図６の状態から、第２のコイル４への通電方向のみ正方向にして、第２の外側磁極部１ｂをＮ極に励磁し、第１の内側磁極部をＳ極に励磁する。これに伴い、図７に示すように、マグネット８は時計方向に更に３０度回転する（第４の通電状態）。
【００７８】
以後、同様に、第１のコイル３及び第２のコイル４への通電方向を順次切り換えていくことにより、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは異なるタイミングで励磁の切り換えが行われる。これにより、マグネット８は通電位相に応じた位置へと回転する。
【００７９】
上記のように、本実施の形態では、第１の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に正方向に通電する。第２の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を逆方向に通電する。第３の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に逆方向に通電する。第４の通電状態として、第１のコイル３を逆方向に通電し、第２のコイル４を正方向に通電する。このように、第１の通電状態→第２の通電状態→第３の通電状態→第４の通電状態へと通電状態の切り換えを行い、マグネット８を回転させている。
【００８０】
上記の通電状態の切り換えは次のようにしてもよい。即ち、第５の通電状態として、第１のコイル３と第２のコイル４を共に正方向に通電する。第６の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を非通電状態とする。第７の通電状態として、第１のコイル３を正方向に通電し、第２のコイル４を逆方向に通電する。第８の通電状態として、第１のコイル３を非通電状態とし、第２のコイル４を逆方向に通電する。このように、第５の通電状態→第６の通電状態→第７の通電状態→第８の通電状態へと通電状態を切り換えるようにしてもよい。これにより、マグネット８は通電位相に応じた回転位置へと回転する。
【００８１】
次に、マグネット８と、ステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂとの位相関係について説明する。
【００８２】
上述したように、第１の通電状態、第２の通電状態、第３の通電状態、第４の通電状態と通電状態を切り換えると、第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂとは、交互に励磁される極性の切り換えが行われる。
【００８３】
図４の状態で、第１のコイル３に正方向に通電することにより、第１の外側磁極部１ａをＮ極に励磁すると、マグネット８には第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。同時に、第２のコイル４にも正方向に通電することにより、第２の外側磁極部１ｂをＮ極に励磁すると、マグネット８には第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中反時計方向の回転力が発生する。
【００８４】
両コイルの通電中は、マグネット８は回転力のバランスがとれた状態で静止する。図４はこの状態を示している。両コイルへの通電量が等しい時は、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）との位相差、及び、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）との位相差は、共に約１５度となる。
【００８５】
図４の状態から、第２のコイル４を逆方向の通電に切り換えると、第２の外側磁極部１ｂはＳ極に励磁されて、マグネット８には、第２の外側磁極部１ｂの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。ここで、第１のコイル３は正方向の通電のままにしておくことで、マグネット８には、第１の外側磁極部１ａの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように同じく時計方向の回転力が発生する。これにより、図４の状態から、マグネット８は時計方向に回転を始める。
【００８６】
図４の状態から、マグネット８が時計方向に約１５度回転すると、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致する状態になる。この時、第２の外側磁極部１ｂの中心は、マグネット８の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態であり、マグネット８を更に時計方向に回転させる力が発生している。そして、マグネット８は、その状態から更に時計方向に約１５度回転（図４の状態から時計方向に約３０度回転）すると、両コイルの回転力のバランスがとれた状態となり、その位置で静止する。この状態は図５に示される。
【００８７】
図５の状態から、第１のコイル３を逆方向の通電に切り換えると、第１の外側磁極部１ａはＳ極に励磁されて、マグネット８には、第１の外側磁極部１ａの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。ここで、第２のコイル４は逆方向の通電のままにしておくことで、マグネット８には、第２の外側磁極部１ｂの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように同じく時計方向の回転力が発生する。これにより、図５の状態から、マグネット８は時計方向に回転を始める。
【００８８】
図５の状態から、マグネット８が時計方向に約１５度回転すると、第２の外側磁極部１ｂの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致する状態になる。この時、第１の外側磁極部１ａの中心は、マグネット８の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態であり、マグネット８を更に時計方向に回転させる力が発生している。そして、マグネット８は、その状態から更に時計方向に約１５度回転（図５の状態から時計方向に約３０度回転）すると、両コイルの回転力のバランスがとれた状態となり、その位置で静止する。この状態は図６に示される。
【００８９】
図６の状態から、第２のコイル４を正方向の通電に切り換えると、第２の外側磁極部１ｂはＮ極に励磁されて、マグネット８には、第２の外側磁極部１ｂの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｓ極の中心）が一致するように図中時計方向の回転力が発生する。ここで、第１のコイル３は逆方向の通電のままにしておくことで、マグネット８には、第１の外側磁極部１ａの中心と該マグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致するように同じく時計方向の回転力が発生する。これにより、図６の状態から、マグネット８は時計方向に回転を始める。
【００９０】
図６の状態から、マグネット８が時計方向に約１５度回転すると、第１の外側磁極部１ａの中心とマグネット８の着磁部の中心（Ｎ極の中心）が一致する状態になる。この時、第２の外側磁極部１ｂの中心は、マグネット８の着磁部の境界（Ｓ極、Ｎ極の境界）と一致した状態であり、更に時計方向に回転させる力が発生している。そして、マグネット８は、その状態から更に時計方向に約１５度回転（図６の状態から時計方向に約３０度回転）すると、両コイルの回転力のバランスがとれた状態となり、その位置で静止する。この状態が図７に示される。
【００９１】
次に、本実施の形態に係る駆動装置のステッピングモータと鏡筒との連結について図８乃至図９を参照しながら説明する。
【００９２】
図８は、本実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図であり、図９は図８の駆動装置のステッピングモータと鏡筒との連結部の縦断面図である。
【００９３】
Ｍは上述した本実施の形態に係る駆動装置のステッピングモータである。
【００９４】
鏡筒１８は、円筒形状内部にレンズ１７を備えるとともに、軸穴部１８ａ、突起部１８ｂ、バネ取り付け部１８ｃ、ラック当接部１８ｄを備えている。
【００９５】
鏡筒支持バー１９は、鏡筒１８の軸穴部１８ａに挿入されて、鏡筒１８をレンズ１７の光軸方向に回動可能に支持する。
【００９６】
鏡筒振れ止めバー２０は、鏡筒１８の突起部１８ｂに嵌合して、鏡筒１８が鏡筒支持バー１９を中心にして回転移動しようとする動きを規制する。
【００９７】
すなわち、鏡筒１８は、鏡筒支持バー１９と鏡筒振れ止めバー２０とにより、光軸方向に移動可能に支持される。
【００９８】
連結バネ２１は、板バネで形成され、２つの穴部２１ａ、穴部２１ｂを備えている。
【００９９】
連結バネ２１はビス２３とバネ押え２２により鏡筒１８のバネ取り付け部１８ｃに固定される。
【０１００】
ステッピングモータＭのラック１５の出力部１５ｄは先端が球形状となっており、連結バネ２１を鏡筒１８のバネ取り付け部１８ｃに固定する際、連結バネ２１の穴部２１ｂが出力部１５ｄの球面部に当接するように位置決め固定される。連結バネ２１はレンズ１７が固定された鏡筒１８の自重よりも大きな力でラック１５の出力部１５ｄを鏡筒１８のバネ取り付け部１８ｃに付勢している。よって、ラック１５が光軸方向に直進駆動すると、レンズ１７が固定された鏡筒１８はラック１５に遅れなく追従して光軸方向に直進駆動する。
【０１０１】
連結バネ２１の穴部２１ａはビス２３の外径よりも大きくすることで、連結バネ２１の鏡筒１８への取り付け位置が微調整可能になっている。ステッピングモータＭと鏡筒１８との駆動方向（光軸方向）に垂直な方向における相対位置に誤差が生じている場合、穴部２１ｂの全周が出力部１５ｄの球面部に当接するように連結バネ２１の鏡筒１８への取り付け位置を調整することで、鏡筒１８、或いはラック１５に駆動負荷となるようなねじれ力が発生しない。
【０１０２】
また、連結バネ２１の穴部２１ｂは円形状に形成され、この穴部２１ｂが出力部１５ｄの球面部に当接する構造のため、連結バネ２１によりラック１５をガタつきなく鏡筒１８に付勢することが可能となるとともに、連結バネ２１の位置決めが容易となる。このような連結構造にすることで、例えば、ラック１５とラック支持バー１４との間の嵌合ガタが比較的大きい場合でも、ガタを吸収して鏡筒１５を光軸方向に精度良く安定的に駆動可能となる。よって、ラック１５のラック支持バー１４との嵌合長さを短くすることが可能となり、ステッピングモータＭの軸方向長さをより短いものとしても、鏡筒１５を光軸方向に精度良く安定的に駆動できる。
【０１０３】
さらに、連結バネ２１を鏡筒１８に組み付ける際は、鏡筒１８を鏡筒支持バー１９へ組み付けるのと同様に光軸方向から組み付けることが可能となり、組み立て作業性が向上する。また、ステッピングモータＭは、鏡筒１８に光軸方向から組み付けた後に、連結バネ２１を出力部１５ｄを間に挟んで鏡筒１８に組み付けることが可能であるとともに、先に連結バネ２１を鏡筒１８に組み付けた後に、光軸に垂直な方向（連結バネ２１の横方向）から連結バネ２１と鏡筒１８のラック当接部１８ｄとの間に出力部１５ｄを挿入する形で組み付けることも可能であり、組み立て自由度が高い。
【０１０４】
また、連結バネ２１は穴の開いた単純な板の形状で形成できるため、コストが安い。
【０１０５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、駆動装置の構成の一部であるステッピングモータＭは、ステータ１の第１の外側磁極部１ａと第２の外側磁極部１ｂの間に配置したロータ（リードスクリュー軸１０及びコア９）の外周部に、マグネット８を固定する構成としている。これにより、マグネット８の機械的強度を向上できると共に、ロータに内側磁極部を兼ねさせることができ、マグネット８と内側磁極部との間に隙間を設けることが不要となる。この結果、磁気抵抗を低減することができるため、ステッピングモータＭの出力を向上させることができる。
【０１０６】
また、ステッピングモータＭを、その外径がマグネット８の直径とボビン５のカバー部５ｃの厚みだけで決定可能な構造とし、ステータ１の第１の外側磁極部１ａ及び第２の外側磁極部１ｂを、ステッピングモータＭの軸方向に延出した櫛歯形状として、第１のコイル３と第２のコイル４とを軸方向に垂直な略同一平面上に配置している。これにより、ステッピングモータＭの外径及び軸方向長さを最小限に抑え、小型化を図ることができる。
【０１０７】
また、リードスクリュー軸１０を支持するアングル１１がマグネット８の一端面を覆う構成のため、天板を設ける必要がない。更に、ステッピングモータに後からアングルを取り付けるものと比較し、ステッピングモータＭの軸方向長さをより短くでき、ステッピングモータＭの小型化とコストの低減を図ることができる。
【０１０８】
また、ステータ１と、該ステータ１に固定されるアングル１１とにより、リードスクリュー軸１０を支持する構成のため、２つの支持部の同軸度のズレを最小限に抑えることができる。これにより、マグネット外周面と第１及び第２の外側磁極部内周面とのギャップの均一化を図ることができ、ステッピングモータＭの安定した回転を得ることができる。
【０１０９】
また、リードスクリュー軸１０がステッピングモータＭの回転軸となっているため、例えばリードスクリュー軸が回転軸と別体のものと比較し、リードスクリュー軸と回転軸を接合する必要がなくなる。これにより、接合時の芯ズレがなくなることで、ステッピングモータＭの安定した回転を得ることができると共に、大幅にコスト低減を図ることができる。
【０１１０】
また、ステッピングモータＭにラック１５とラック支持バー１６も備わるため、マグネット１の回転を、リードスクリュー軸１０を介してラック１５の軸方向移動に変換して出力することができる。これにより、ステッピングモータＭのみで、他に減速機などの機構を用いることなく、例えばレンズ等の直進駆動をステップ制御で行うことが可能となる。
【０１１１】
また、本実施の形態によれば、連結バネ２１の鏡筒１８への取り付け位置が微調整可能になっており、ステッピングモータＭと鏡筒１８との駆動方向（光軸方向）に垂直な方向における相対位置に誤差が生じても、取り付け位置を調整することで、鏡筒１８、或いはラック１５に駆動負荷となるようなねじれ力が発生しない。
【０１１２】
また、連結バネ２１の穴部２１ａは円形状に形成され、この穴部２１ａが出力部１５ｄの球面部に当接する構造のため、ガタを吸収する効果があり、連結バネ２１によりラック１５をガタつきなく鏡筒１８に付勢することが可能となるとともに、連結バネ２１の位置決めが容易となり、鏡筒１８を精度良く安定的に光軸方向に駆動可能となる。
【０１１３】
さらに、ステッピングモータＭと鏡筒１８との連結を光軸方向から組み付けることが可能であるとともに、光軸に垂直な方向から組み付けることも可能であり、組み立て自由度が高い。
【０１１４】
上記の効果をまとめると、小型で且つ軸方向の長さが短く、低コストで高出力なステッピングモータを用いて、光学部材をスムーズかつ正確に駆動する駆動装置を提供することができる。
【０１１５】
［他の実施の形態］
上記第１の実施の形態では、リードスクリュー付のステッピングモータを備えた光学部材の駆動装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。特許請求の範囲で示した機能または上記実施の形態における機能が達成できる構成であれば、どのようなものであっても良いことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の構成の一部であるステッピングモータの分解斜視図である。
【図２】図１のステッピングモータの２つのコイルを通る縦断面図である。
【図３】図１のステッピングモータの２つのコイルの間を通る縦断面図である。
【図４】図１のステッピングモータの内部構造の上面図であり、第１の通電状態の場合を示す。
【図５】図１のステッピングモータの内部構造の上面図であり、第２の通電状態の場合を示す。
【図６】図１のステッピングモータの内部構造の上面図であり、第３の通電状態の場合を示す。
【図７】図１のステッピングモータの内部構造の上面図であり、第４の通電状態の場合を示す。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る駆動装置の分解斜視図である。
【図９】図７の駆動装置のステッピングモータと鏡筒との連結部の縦断面図である。
【図１０】第１の従来例のステッピングモータの分解斜視図である。
【図１１】図１０のステッピングモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  ステ−タ
１ａ  第１の外側磁極部
１ｂ  第２の外側磁極部
２  第１の軸受け
３  第１のコイル
４  第２のコイル
５  ボビン
８  マグネット
９  コア
１０  リードスクリュー軸
１１  アングル
１２  第２の軸受け
１３  軸押えバネ
１４  ラック支持バー
１５  ラック
１５ｄ  出力部
１６  ラック押えバネ
１７  レンズ
１８  鏡筒（被駆動部材）
１９  鏡筒支持バー（ガイド部材）
２０  鏡筒振れ止めバー（ガイド部材）
２１  連結バネ（バネ部材）
２１ｂ  穴部
２２  バネ押え
２３  ビス
Ｍ  ステッピングモータ
【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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