(57)【要約】【課題】  コイルの利用効率を高めることにより、小型でありながら大きな駆動出力を得ることができるリニアモータ及びそのリニアモータを用いたレンズ駆動装置を提供する。【解決手段】  本発明のリニアモータ７は、ヨーク１７と、マグネット１９と、コイル２３とを備えており、コイル２３に通電して生じる電磁力によりヨーク１７に対してコイル２３が相対的に直線駆動する。ヨーク１７はコイル２３の相対移動方向に沿って略平行に設けた一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂと、一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂとの間に設けた中間壁部２５ｃとを備え、一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂとには各々の中間壁部側面にマグネット１９が設けてあり、各マグネット１９は中間壁部２５ｃ側に同じ磁極を向けて配置してあり、コイル２３は環状を成し、環の内周側を中間壁部２５ｃに挿通して一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂとの間に配置している。【選択図】      図１
2007028833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨークと、マグネットと、コイルとを備え、コイルに通電して生じる電磁力によりヨークに対してコイルが相対的に直線駆動するリニアモータであって、ヨークはコイルの相対移動方向に沿って略平行に設けた一方側壁部と他方側壁部と、一方側壁部と他方側壁部との間に設けた中間壁部とを備え、一方側壁部と他方側壁部とには各々の中間壁部側面にマグネットが設けてあり、各マグネットは中間壁部側に同じ磁極を向けて配置してあり、コイルは環状を成し環の内周側を中間壁部に挿通して一方側壁部と他方側壁部との間に配置していることを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
ヨークは、コイルの相対移動方向における一端側と他端側とに各々閉鎖壁を有し、閉鎖壁は、一方側壁部と他方側壁部と中間壁部との各壁部で形成する界磁を閉じていることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
ヨークは断面略コ字形状のヨーク構成部材を２つ備え、各ヨーク構成部材のコ字の開口を隣合わせにして配置してあり、中間壁部はヨーク構成部材の隣合う壁部を接合してあることを特徴とする請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項４】
コイルは、複数のコイル線を巻回して構成してあり、各コイル線は各々直流電源に並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニアモータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のリニアモータを備え、コイルには小型カメラのレンズホルダが取付けてあり、コイルがレンズの光軸方向に沿って移動することを特徴とするレンズ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルがヨークに対して直線上を相対移動するリニアモータ、及びそのリニアモータを用いて光軸方向にレンズを駆動するレンズ駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、略平行に設けた一方側壁部と他方側壁部とを備えるヨークにおいて、一方側壁部にマグネットを配置すると共に、環状に巻回したコイル体を他方側壁部に挿通して、コイルに通電することにより、ヨークに対してコイルを相対的に直線駆動するリニアモータが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８００３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来のリニアモータは、コイル線を巻回したコイルを用いているが、推力を得るのに貢献しているのはマグネットに対面している一側部のみであり、その他の部分では実質的に推力に貢献できないため、コイルの利用効率に劣り、所定の推力を得るにも限界があった。
【０００５】
これに対して、マグネットを大きくしたり、コイルの体積を増やしたのでは、モータ全体が大型になったり、コイルの相対的な移動距離が制限されるという問題がある。特に、小型カメラ等に搭載されるリニアモータでは、モータ全体の小型化と共に、所定の駆動出力（高い推力）と駆動距離が要求されている。
【０００６】
そこで、本発明は、コイルの利用効率を高めることにより、小型でありながら大きな駆動出力を得ることができるリニアモータ及びそのリニアモータを用いたレンズ駆動装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、ヨークと、マグネットと、コイルとを備え、コイルに通電して生じる電磁力によりヨークに対してコイルが相対的に直線駆動するリニアモータであって、ヨークはコイルの相対移動方向に沿って略平行に設けた一方側壁部と他方側壁部と、一方側壁部と他方側壁部との間に設けた中間壁部とを備え、一方側壁部と他方側壁部とには各々の中間壁部側面にマグネットが設けてあり、各マグネットは中間壁部側に同じ磁極を向けて配置してあり、コイルは環状を成し環の内周側を中間壁部に挿通して一方側壁部と他方側壁部との間に配置していることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヨークは、コイルの相対移動方向における一端側と他端側とに各々閉鎖壁を有し、閉鎖壁は、一方側壁部と他方側壁部と中間壁部との各壁部で形成する界磁を閉じていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ヨークは断面略コ字形状のヨーク構成部材を２つ備え、各ヨーク構成部材のコ字の開口を隣合わせにして配置してあり、中間壁部はヨーク構成部材の隣合う壁部を接合してあることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、コイルは、複数のコイル線を巻回して構成してあり、各コイル線は各々直流電源に並列に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリニアモータを備え、コイルには小型カメラのレンズホルダが取付けてあり、コイルがレンズの光軸方向に沿って移動することを特徴とするレンズ駆動装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、ヨークを構成する一方側壁部と中間壁部との間に第１磁界が形成され、他方側壁部と中間壁部との間に第２磁界が形成されると共に、各磁界では磁界の向きがそれぞれ相反する方向になっている。しかも、中間壁部の周囲に環状に巻かれたコイルでは第１磁界と第２磁界では逆方向の電流が流れることになる。したがって、フレミングの左手の法則により、コイルには第１磁界と第２磁界とでそれぞれ同方向の推力が作用するのでコイルの利用効率を高めることができ、しかも２つの磁界で作用する推力を合計した値の合算推力を得ることができるから、小型で高推力のリニアモータを得ることができる。
【００１３】
ヨークには、コイルの相対的駆動方向に沿って延出する一方側壁と他方側壁とこれらの中間に位置する中間壁部を設けると共に、一方側壁部と他方側壁部の各対向面側に各々マグネットを設ければ良いので構成も簡易で且つ製造も容易である。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を得ることができると共に、磁界空間を閉鎖して磁路を閉じているので磁束密度を高めることができ、更に高い推力を得ることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の作用効果を得ることができると共に、ヨークは汎用性のある断面略コ字形状を成すヨーク構成部材を接合するだけであるから、製造が容易であると共に既存の部品を利用して製造することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作用効果を奏すると共に、一般に、複数のコイル線には同じ電流が流れるので、磁界中に置かれたコイル線に電流を流すことにより、作用する推力Ｆは、一般にＦ＝ＢＬＩである。Ｂは磁界強度、Ｌはコイル線の長さ、Ｉはコイル線に流す電流であるから、コイル線の長さを長くすれば（巻数を増やせば）大きな推力を得ることができることになる。しかし、一本のコイル線の長さＬが長くなったり、巻数が多くなるとコイル線の抵抗が増えて、コイル線を流れる電流値Ｉが低下し、充分な推力が得られなくなる。
【００１７】
本発明では、コイルの全体で使用するコイル線の長さや体積は合計すれば同じであっても、一つのコイル線の長さは短くなるので一つのコイル線については電流に対する抵抗を少なくできる。しかも複数のコイル線は直流電源に対して並列に接続しているので、コイルを一本のコイル線で構成した場合に比較して、極めて大きな推力（コイル線の数の倍数に近い推力）を得ることができるものである。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の作用効果を奏すると共に、小型カメラのレンズホルダにおいては、レンズ及びホルダの重量や摩擦等が作用するが、そのような場合であっても簡易且つコンパクトな構成で、高い応答性で駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態にかかるリニアモータの構成を説明する図であり、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は縦断面図である。図２は本実施の形態にかかるリニアモータを用いた小型カメラの縦断面図であり、図３は図２に示す小型カメラのＡ―Ａ断面図であり、図４はコイルの構成を説明する図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【００２０】
本実施の形態にかかるレンズ駆動装置１は、携帯電話に組み込まれる光学ズーム付きオートフォーカスカメラのレンズ駆動装置である。
【００２１】
このレンズ駆動装置１は、図２に示すように、電磁力により駆動する第１レンズホルダ３及び第２レンズホルダ５と、第１レンズホルダ３を駆動する第１駆動機構（リニアモータ）７と、第２レンズホルダ５を駆動する第２駆動機構（リニアモータ）９とを備えている。
【００２２】
第１レンズホルダ３は、本実施の形態では光学ズーム用レンズ１５を保持しており、案内軸１３により光軸方向にスライド自在に設けてある。
【００２３】
第２レンズホルダ５は、フォーカス用レンズ１６を保持しており、第１レンズホルダ３と同様に案内軸１３により光軸方向にスライド自在に設けてある。尚、ズーム用レンズとフォーカス用レンズとは光軸を同一にしてある。
【００２４】
第１駆動機構７と第２駆動機構９とは略同じ構成であるから、第１駆動機構７を説明して第２駆動機構９には同一作用効果を奏する部分には同一の符号を付することによりその部分の説明を省略する。
【００２５】
第１駆動機構７は、リニアモータであり、ヨーク１７と、マグネット１９と、コイル体（コイル）２３とから構成されている。本実施の形態では、ヨーク１７は筐体１１に固定してあり、コイル体２３にレンズホルダ３を取付けてコイル体２３がヨーク１７に対して光軸方向に移動するようになっている。
【００２６】
ヨーク１７は断面略矩形を成して磁界を閉じており、コイル体２３の移動方向に長い一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂと、一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂとの間に設けた中間壁部２５ｃを有し、各壁部２５ａ、２５ｂ、２５ｃは略平行に設けてある。一方側壁部２５ａにおいて中間壁部２５ｃに対向する面にはマグネット１９が貼付してあり、他方側壁部２５ｂにも中間壁部２５に対向する面にマグネット１９が貼付してある。
【００２７】
図１（ａ）に示すように、マグネット１９は各々中間壁部２５ｃ側をＮ極とし反対側をＳ極としてあり、中間壁部２５ｃから一方側壁部２５ａに向けてＮ→Ｓ方向の第１磁界Ｂを形成しており、同様に中間壁部２５ｃから他方側壁部２５ｂに向けてＮ→Ｓ方向の第２磁界Ｂを形成している。即ち、本実施の形態では同じ強さで逆向きの２つの磁界Ｂを一方側壁部２５ａ側と他方側壁部２５ｂ側に形成している。
【００２８】
コイル体２３は環状を成し、図１（ａ）（ｂ）に示すように、略角筒状に形成されており、筒の内周側に中間壁部２５ｃを挿通している。また、本実施の形態では、コイル体２３は、２本のコイル線２７ａ、２７ｂを各々巻回して構成してある。
【００２９】
図４に示すように、２本のコイル線２７ａ、２７ｂは、コイル体２３の駆動方向の一端２３ａから他端２３ｂに亘って巻回してあり（図４（ｂ）参照）、本実施の形態では、図４（ａ）に一点鎖線で抜き出して示すように、２本のコイル線２７ａ、２７ｂは巻き始め端と巻き終わり端とで２本のコイル線２７ａ、２７ｂを束ねてあり、束ねた状態で同時に巻回することにより製造している。
【００３０】
各コイル線２７ａ、２７ｂには直流の電流が供給され且つ、直流電源３１に対して並列に接続されている。
【００３１】
次に、本発明にかかるレンズ駆動装置１の作用及び効果について説明する。
【００３２】
レンズ駆動装置１を搭載したカメラ（携帯電話）で撮影する場合において、光学ズームを用いる場合には、コイル体２３に電流を流して、第１駆動機構７を駆動する。例えば、図２の実線に示す位置から二点鎖線で示す位置まで一方向に駆動する。また、逆方向の電流を流すことにより、二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで他方向に駆動する。
【００３３】
尚、第１レンズホルダ３はガイド軸１３との摩擦力により所定位置で保持される。
【００３４】
第１駆動機構（リニアモータ）７では、ヨーク１７の一方側壁部２５ａと中間壁部２５ｃとの間に第１磁界Ｂが形成されており、他方側壁部２５ｂと中間壁部２５ｃとの間に第２磁界Ｂが形成される。第１磁界Ｂと第２磁界Ｂとでは、磁界の向きがそれぞれ相反する方向になっている（図１（ａ）参照）。
【００３５】
一方、中間壁部２５ｃに挿通してあるコイル体２３は中間壁部２５ｃの周囲に環状に巻かれているので、第１磁界と第２磁界との間にあるコイル部分には互いに逆方向の電流Ｉが流れることになる。したがって、フレミングの左手の法則により、コイル体２３では第１磁界と第２磁界とでそれぞれ同方向の推力Ｆを得ることができ（図１（ｂ）参照）、コイルでは２つの磁界で作用する各推力Ｆを合計した合算推力（２×Ｆ）を得ることができる。
【００３６】
しかも、本実施の形態では、コイル体２３は２本に束ねたコイル線２７ａ、２７ｂを巻回しているので、一本のコイル線を巻回した場合に比較して、コイル体２３の全体で使用するコイル線２７ａ、２７ｂの長さや体積は合計すれば同じであっても、一つのコイル線２７ａ（又は２７ｂ）の長さは短くなるので一つのコイル線については電流に対する抵抗を少なくできる。しかも複数のコイル線は直流電源に対して並列に接続しているので、極めて大きな推力を得ることができるものである。
【００３７】
即ち、本実施の形態では、コイル体２３には従来の約２倍の磁界と、約２倍の電流による推力を得ることができるので、合計約４倍近い推力を得ることができ、小型で高推力のリニアモータを得ることができる。
【００３８】
ヨーク１７にはコイル体２３の相対的駆動方向に沿って延出する一方側壁２５ａと他方側壁２５ｂとこれらの中間に位置する中間壁部２５ｃとの合計３本の壁部を設けると共に、一方側壁部２５ａと他方側壁部２５ｂの側面に各々マグネット１９を設ければ良いので構成も簡易で且つ製造も容易である。
【００３９】
更に、本実施の形態では、第１磁界Ｂと第２磁界Ｂとは、各々、閉鎖壁２５ｄで磁路を閉じて磁束密度を高めているので（磁束の漏れが少ない）、更に高い推力を得ることができる。
【００４０】
本実施の形態では、小型でありながら高い推力を得ることができ、特にレンズ駆動装置１として用いた場合には高い応答性で駆動することができる。
【００４１】
次に本発明の他の実施の形態について説明するが、以下に説明する実施の形態において、上述した第１実施の形態と同様の作用効果を奏する部分には、同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、第１実施の形態と主に異なる点を説明する。
【００４２】
第２実施の形態にかかるリニアモータ１は、図５（ａ）に示すように、ヨーク１７は断面略コ字形状のヨーク構成部材１８ａ、１８ｂを各コ字の開口を隣合わせにして配置し、中間壁部２５ｃはヨーク構成部材１８ａ、１８ｂの隣合う壁部を接合したものとしている。尚、本実施の形態では、ヨーク１７の閉鎖壁２５ｄを設けていない。また、コイル体２３は、一本のコイル線を巻回して構成した。
【００４３】
この第２実施の形態では、上述した第１実施の形態においてコイル体２３が２本のコイル線を巻回したことの作用効果を除いて、第１実施の形態と略同様の作用効果を得ることができると共に、汎用性のある断面略コ字形状を成すヨーク構成部材１８ａ、１８ｂを接合するだけであるから、製造が容易であると共に既存の部品を利用して容易に製造することができるものである。
【００４４】
ここで、第２実施の形態にかかるリニアモータ１と、図５（ｂ）に示す従来のリニアモータ４０との推力を比較した実験を行ったので、その結果を図６に示す。従来のリニアモータ４０は第２実施の形態にかかるリニアモータ１を構成する一つのヨーク構成部材１８ａをヨーク１７として用いたものである。その他の構成、例えば、コイル体２３及びコイルに流す電流は同じである。
【００４５】
図６は、第２実施の形態にかかるリニアモータ（本発明品）１と図５（ｂ）に示す従来のリニア（従来品）とに種々の値の電流を流したときに実測した推力値をグラフに示したものである。
【００４６】
図６から明らかなように、本発明品によれば、電流値が１００Ａｍ以下では従来品に比較して２倍以上の推力を得ることができ、１００Ａｍ以上の電流値の場合でも約２倍近い推力を得ることができた。
【００４７】
本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
【００４８】
例えば、図７に示すように、第１実施の形態において閉鎖壁２５ｄを設けないで且つコイル体２３を一本のコイル線を巻回して構成したものであってもよい。
【００４９】
図８に示すように、第２実施の形態において、閉鎖壁２５ｂを設けるものであってもよい。
【００５０】
ここで、図８に示すように閉鎖壁２５ｄでヨーク１７の磁界空間を閉じたものと、図５（ａ）に示す閉鎖壁２５を設けないものとの比較実験を行ったのでその結果を下記表１及び２に示す。表１は閉鎖壁２５ｄを設けたもの（図８参照）であり、表２は閉鎖壁２５ｄを設けないもの（図５（ａ）参照）である。
【００５１】
【表１】
2007028833.tif 000003
【００５２】
【表２】
2007028833.tif 000004
【００５３】
この表１及び表２から明らかなように、ヨーク１７において図８に示す閉鎖壁２５ｄを設けて磁界空間を閉じたものでは、１００ｍＡ以下で約１割以上、１００ｍＡ以上では約１割近くの高い推力を得ることができた。
【００５４】
図９に示すように、コイル体２３は、２本のコイル線２６、２７で構成すると共に一本のコイル線２６を内側に巻回して厚みＷ１の内側層を形成し、その外側に他方のコイル線２７を巻回して厚みＷ２の外側層を形成するものであってもよい。このコイル体２３では各コイル線２６、２７はコイル体２３の駆動方向に沿って一端から他端に沿って巻回しており、駆動方向の一端に各コイル線の巻き始め端２６ｃ、２７ｃと、駆動方向の他端に巻き終わり端２６ｄ、２７ｄとを各々纏めて、各々直流電源に並列に接続している。
【００５５】
更に、図１０に示すように、コイル体２３は一方のコイル線を巻回したコイル部３３と他方のコイル線を巻回したコイル部３５とを駆動方向に隣合わせに設けたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本実施の形態にかかるリニアモータの構成を説明する図であり、（ａ）は横断面図であり、（ｂ）は縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるリニアモータを用いた小型カメラの縦断面図である。
【図３】図２に示す小型カメラのＡ―Ａ断面図である。
【図４】コイルの構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は斜視図である。
【図５】（ａ）は第２実施の形態にかかるリニアモータの側面図、（ｂ）は従来のリニアモータの側面図である。
【図６】図５に示すリニアモータの比較実験の結果を示すグラフである。
【図７】第３実施の形態にかかるリニアモータの側面図である。
【図８】第４実施の形態にかかるリニアモータの側面図である。
【図９】コイル体の変形を示す図であり、（ａ）はコイル体の構成を説明する側面図であり、（ｂ）は（ａ）の斜視図である。
【図１０】他の変形例にかかるコイル体を用いたリニアモータの縦断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１      レンズ駆動装置
７      第１駆動機構（リニアモータ）
９      第２駆動機構（リニアモータ）
１７    ヨーク
１９    マグネット
２３    コイル体（コイル）
２５ａ  一方側壁部
２５ｂ  他方側壁部
２５ｃ  中間壁部
２５ｄ  閉鎖壁部
３１    直流電源
【図１】
2007028833.tif 000005
【図２】
2007028833.tif 000006
【図３】
2007028833.tif 000007
【図４】
2007028833.tif 000008
【図５】
2007028833.tif 000009
【図６】
2007028833.tif 000010
【図７】
2007028833.tif 000011
【図８】
2007028833.tif 000012
【図９】
2007028833.tif 000013
【図１０】
2007028833.tif 000014