(57)【要約】【課題】搭載される装置を小型化することが可能なステッピングモータを提供する。【解決手段】このステッピングモータ４４は、磁束を発生するコイル６６ａと、コイル６６ａが回設され、コイル６６ａ，６６ｂで発生された磁束を誘導するヨーク６８，６８ａ，６８ｂと、ヨーク６８，６８ａ，６８ｂと磁気的に接続され、ヨーク６８，６８ａ，６８ｂによって誘導された磁束によって励磁されるステータ７２ａ，７２ｂと、コイル６６ａの外部に設けられ、コイル６６ａの中心軸と一致しない中心軸を有し、励磁されたステータ７２ａ，７２ｂとの間の磁気的な相互作用によって中心軸を中心として回転されるロータ８２と、コイル６６ａの内腔部分を貫通するように設けられ、ヨーク６８，６８ａ，６８ｂが存在しない空間部５４と、を有する。【選択図】図６
2007074827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を発生するコイルと、
前記コイルが回設され、前記コイルで発生された磁束を誘導するヨークと、
前記ヨークと磁気的に接続され、前記ヨークによって誘導された磁束によって励磁されるステータと、
前記コイルの外部に設けられ、前記コイルの中心軸と一致しない中心軸を有し、励磁された前記ステータとの間の磁気的な相互作用によって前記中心軸を中心として回転されるロータと、
前記コイルの内腔部分を貫通するように設けられ、前記ヨークが存在しない空間部と、
を具備することを特徴とするステッピングモータ。
【請求項２】
前記ヨークは、前記コイルに挿通されているパイプ状部を有し、
前記空間部は、前記パイプ状部の内腔によって形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータ。
【請求項３】
このステッピングモータは、２相のステッピングモータであり、
磁束を発生する別のコイルと、前記別のコイルが回設され、前記別のコイルで発生された磁束を誘導する別のヨークと、前記別のヨークと磁気的に接続され、前記ヨークによって誘導された磁束によって励磁され、前記ステータと協働して前記ロータとの磁気的な相互作用により前記ロータを回転させる別のステータと、をさらに具備する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の少なくとも１つのステッピングモータと、
各ステッピングモータに対応し、対応する前記ステッピングモータの前記空間部を通る光軸を有する少なくとも１つの光学素子と、
各ステッピングモータからの出力によって対応する前記光学素子をその光軸方向に駆動させる駆動機構と、
を具備することを特徴とする光学系駆動装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つのステッピングモータは、複数のステッピングモータであり、
前記少なくとも１つの光学素子は、複数の光学素子であり、
前記複数の光学素子は、全ての前記空間部を通る共通の光軸を有する、
ことを特徴とする請求項４に記載の光学系駆動装置。
【請求項６】
前記複数のステッピングモータは、前記光軸方向に並設されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の光学系駆動装置。
【請求項７】
前記複数のステッピングモータは、２つのステッピングモータであり、
前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、
前記２つのステッピングモータの前記ロータは、前記光軸を基準軸とする円筒座標系において、互いに異なった角度かつ光軸方向に互いに異なった位置に配置されており、
前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に当該ロータ側から他方のロータ側へと互いに逆向きに突出されている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置。
【請求項８】
前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、
前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に互いに同じ向きに突出されている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置。
【請求項９】
前記複数のステッピングモータは、２つのステッピングモータであり、
前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、
前記２つのステッピングモータの前記ロータは、前記光軸を基準軸とする円筒座標系において、互いに略等しい角度かつ光軸方向に互いに異なった位置に配置されており、
前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に他方のロータ側から当該ロータ側へと互いに逆向きに突出されている、
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータ、及び、例えば焦点調整機構、倍率変更機構のような、ステッピングモータを有する光学系駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光学素子をその光軸方向に移動させて光学系の調節を行う光学系駆動装置が用いられている。このような光学系駆動装置では、光学素子をその内腔に保持する枠状のホルダをステッピングモータで駆動することにより、光学素子の移動を行っている。こうした光学系駆動装置は様々な用途に用いられるが、例えば、携帯電話に内蔵されるカメラモジュールの焦点調節機構や倍率変更機構、光ディスクの収差補正機構として用いられる場合には、装置の小型化が要求される。
【０００３】
特許文献１及び２には、光学系駆動装置を小型化することが可能なステッピングモータが開示されている。例えば、特許文献１の光学系駆動装置では、ステッピングモータのロータを中空の筒形状としている。そして、ロータの内腔にはホルダ及び光学素子がロータと同軸に内装されており、ロータの周辺部にはステータとしてのリング状コイルがロータと同軸に外装されている。また、特許文献２の光学系駆動装置では、特許文献１の光学系駆動装置と同様に、ステッピングモータのロータを中空の筒形状とし、ロータの内腔にホルダ及び光学素子をロータと同軸に内装している。特許文献１の光学系駆動装置と異なり、ステータ及びその励磁用コイルはロータと同軸とはなっておらず、ステータ及びコイルは、光軸方向にみてロータの四隅に、上記光軸方向にロータとはずらして配置されている。特許文献１及び２の光学系駆動装置では、ステッピングモータの各構成要素が光軸を取り巻くように配置されているため、光軸の周辺部のスペースが有効に活用されており、光学系駆動装置を比較的小型化することが可能である。
【特許文献１】特許第２５４８９６８号明細書（実施例、図４）
【特許文献２】特開２００４−２５４３５７号公報（実施形態１、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２の光学系駆動装置では、ステッピングモータの構成要素を光軸を取り巻くように配置している。かかる制約のもとでは、ステッピングモータの構成要素を充分密に配置することができず、ステッピングモータの容積が大きくなり、光軸の径方向のスケールが全周的に大きくなって、光学系駆動装置を充分に小型化することができない。
【０００５】
例えば、光軸方向にみて略長方形形状の光学系駆動装置では、ステッピングモータについて、光軸の一直径方向のスケールが大きくても、その一方向に直交する他の直系方向のスケールが小さければ、この他の直径方向を上記長方形形状の短辺方向とすることにより、光学系駆動装置を小型化することが可能である。しかしながら、特許文献１及び２の光学系駆動装置では、ステッピングモータについて、光軸の径方向のスケールが全周的に大きくなっているため、特に光軸方向にみて略長方形の光学系駆動装置について、これを充分に小型化することができない。
【０００６】
本発明は、上記課題に着目してなされたもので、その目的とするところは、搭載される装置を小型化することが可能なステッピングモータ、及び、小型の光学系駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、磁束を発生するコイルと、前記コイルが回設され、前記コイルで発生された磁束を誘導するヨークと、前記ヨークと磁気的に接続され、前記ヨークによって誘導された磁束によって励磁されるステータと、前記コイルの外部に設けられ、前記コイルの中心軸と一致しない中心軸を有し、励磁された前記ステータとの間の磁気的な相互作用によって前記中心軸を中心として回転されるロータと、前記コイルの内腔部分を貫通するように設けられ、前記ヨークが存在しない空間部と、を具備することを特徴とするステッピングモータである。
【０００８】
請求項２の発明は、前記ヨークは、前記コイルに挿通されているパイプ状部を有し、前記空間部は、前記パイプ状部の内腔によって形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータである。
【０００９】
請求項３の発明は、このステッピングモータは、２相のステッピングモータであり、磁束を発生する別のコイルと、前記別のコイルが回設され、前記別のコイルで発生された磁束を誘導する別のヨークと、前記別のヨークと磁気的に接続され、前記ヨークによって誘導された磁束によって励磁され、前記ステータと協働して前記ロータとの磁気的な相互作用により前記ロータを回転させる別のステータと、をさらに具備する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のステッピングモータである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の少なくとも１つのステッピングモータと、各ステッピングモータに対応し、対応する前記ステッピングモータの前記空間部を通る光軸を有する少なくとも１つの光学素子と、各ステッピングモータからの出力によって対応する前記光学素子をその光軸方向に駆動させる駆動機構と、を具備することを特徴とする光学系駆動装置である。
【００１１】
請求項５の発明は、前記少なくとも１つのステッピングモータは、複数のステッピングモータであり、前記少なくとも１つの光学素子は、複数の光学素子であり、前記複数の光学素子は、全ての前記空間部を通る共通の光軸を有する、ことを特徴とする請求項４に記載の光学系駆動装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、前記複数のステッピングモータは、前記光軸方向に並設されている、ことを特徴とする請求項５に記載の光学系駆動装置である。
【００１３】
請求項７の発明は、前記複数のステッピングモータは、２つのステッピングモータであり、前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、前記２つのステッピングモータの前記ロータは、前記光軸を基準軸とする円筒座標系において、互いに異なった角度かつ光軸方向に互いに異なった位置に配置されており、前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に当該ロータ側から他方のロータ側へと互いに逆向きに突出されている、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置である。
【００１４】
請求項８の発明は、前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に互いに同じ向きに突出されている、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置である。
【００１５】
請求項９の発明は、前記複数のステッピングモータは、２つのステッピングモータであり、前記ステッピングモータは、前記ロータに連結されている出力軸を有し、前記２つのステッピングモータの前記ロータは、前記光軸を基準軸とする円筒座標系において、互いに略等しい角度かつ光軸方向に互いに異なった位置に配置されており、前記出力軸は、前記ロータから前記光軸方向に他方のロータ側から当該ロータ側へと互いに逆向きに突出されている、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の光学系駆動装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のステッピングモータによれば、コイルによって空間部の周辺部のスペースを有効に活用すると共に、ステッピングモータの全構成要素を空間部を取り巻くように配置する、ロータの周辺部にコイルを設けるためのスペースが必要になる、といった制約がないため、ステッピングモータの構成要素を密に配置することができ、空間部を利用するような装置に搭載することにより当該装置の小型化が可能になっている。
【００１７】
本発明の光学系駆動装置によれば、コイルによって光軸の周辺部のスペースを有効に活用すると共に、光軸を取り巻くようにステッピングモータの全構成要素を配置する、ロータの周辺部にコイルを設けるためのスペースが必要になる、といった制約がないため、ステッピングモータの構成要素を密に配置することができ、光学系駆動装置の小型化が可能になっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の第１実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。本実施形態の光学系駆動装置２０は焦点調節機構であり、第１群の第１のレンズ２２ａ、第２群の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃ、第３群の第４のレンズ２２ｄの３群４枚構成の撮像レンズ系において、第２群の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃを光軸Ｏ方向に移動させて焦点調節を行う。
【００１９】
図１乃至図３に示されるように、本実施形態の光学系駆動装置２０は、長方形形状のベース２４を有する。本実施形態では、ベース２４は液晶ポリマーで形成されている。以下では、ベース２４の長辺方向をＸ方向、短辺方向をＹ方向、ベース２４に垂直な方向をＺ方向とする。ベース２４のＺ＋側には、第１乃至第４の軸部２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが突設されている。本実施形態では、第１乃至第４の軸部２６ａ，…，２６ｄはステンレスによって形成されている。これら第１乃至第４の軸部２６ａ，…，２６ｄの基端部は、ベース２４に突設されている第１乃至第４の固定凸部２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄの各々の頂部の固定孔に挿入され、第１乃至第４の固定凸部２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄに固定されている。このようにして第１乃至第４の軸部２６ａ，…，２６ｄの基端部の挿入長を長くすることにより、第１乃至第４の軸部２６ａ，…，２６ｄの平行度出しをしている。
【００２０】
撮像レンズ系の第１のレンズ２２ａは、凹レンズであり、第１のホルダ３０ａの本体部に固定されている。本実施形態では、第１のホルダ３０ａはポリカーボネイト樹脂で形成されている。第１のレンズ２２ａの光軸Ｏは、Ｚ方向に延びている。そして、第１のホルダ３０ａの本体部からＸ−側及びＸ＋側に、第１及び第２の腕部３２ａ，３２ｂが夫々延出されており、これら第１及び第２の腕部３２ａ，３２ｂの延出端部には、夫々第１及び第２の挿入孔３４ａ，３４ｂがＺ方向に延設されている。これら第１及び第２の挿入孔３４ａ，３４ｂに、ベース２４の第１及び第２の軸部２６ａ，２６ｂの先端部が中間ばめにより挿入されており、第１及び第２の腕部３２ａ，３２ｂの延出端部が第１及び第２の軸部２６ａ，２６ｂの先端部に固定されている。第１のホルダ３０ａと第１及び第２の軸部２６ａ，２６ｂとの固定に際して、第１のホルダ３０ａのＺ方向の位置調整がなされ、第１のレンズ２２ａのＺ方向の位置調整がなされている。
【００２１】
また、撮像レンズ系の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃは、夫々凸レンズ及び凹レンズであり、第２のホルダ３０ｂの本体部に固定されている。本実施形態では、第２のホルダ３０ｂはポリカーボネイト樹脂で形成されている。第２のホルダ３０ｂの本体部は第１のホルダ３０ａの本体部のＺ−側に配置されており、第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃの光軸Ｏは第１のレンズ２２ａの光軸Ｏと同軸である。そして、第２のホルダ３０ｂの本体部から、Ｘ−側及びＸ＋側に第３及び第４の腕部３２ｃ，３２ｄが夫々延出されている。第３の腕部３２ｃの延出端部には、第１の軸受３６ａがＺ方向に延設されており、この第１の軸受３６ａには、ベース２４の第３の軸部２６ｃの先端部が５乃至１０μｍの隙間の隙間ばめにより挿入されている。即ち、第３の腕部３２ｃは第３の軸部２６ｃに対して摺動可能である。一方、第４の腕部３２ｄの延出端部には、メネジ部３８がＺ方向に延設されている。このメネジ部３８は、リードスクリュー４０の先端側のリードネジ部４２に歯合されている。
【００２２】
一方で、撮像レンズ系の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃを光軸Ｏ方向に駆動するためのステッピングモータ４４が、ベース２４のＺ＋側に固定されている。このステッピングモータ４４の出力軸５０はＺ＋方向に突出されており、この出力軸５０にはギア４６が連結されている。このギア４６は、リードスクリュー４０の基端部のギア部４８に歯合されている。本実施形態では、リードスクリュー４０はポリアセタール樹脂で形成されている。このリードスクリュー４０には、第２の軸受３６ｂがＺ方向に延設されており、この第２の軸受３６ｂには、ベース２４の第４の軸部２６ｄの先端側が５乃至１０μｍの隙間の隙間ばめにより挿入されている。即ち、リードスクリュー４０は、第４の軸部２６ｄを中心軸として軸回り方向に回転可能である。なお、リードスクリュー４０は、図示しない規制部材によって第４の軸部２６ｄに対するＺ方向への摺動を規制されている。そして、ステッピングモータ４４の出力軸５０が回転されると、出力軸５０のギア４６とリードスクリュー４０のギア部４８との相互作用により、リードスクリュー４０が回転されるようになっている。そして、リードスクリュー４０が回転されると、リードスクリュー４０のリードネジ部４２と第４の腕部３２ｄのメネジ部３８との相互作用により、第３の腕部３２ｃが第３の軸部２６ｃに対して摺動されて、第２のホルダ３０ｂがＺ方向即ち光軸Ｏ方向に移動されるようになっている。
【００２３】
なお、第３の軸部２６ｃには、巻ばね状の弾性部材５２が第３の腕部３２ｃと第３の固定凸部２８ｃとの間で圧縮されて回設されており、この弾性部材５２の付勢によりメネジ部３８とリードネジ部４２との間のガタ取りがなされている。また、第３の軸部２６ｃは、第３の腕部３２ｃの摺動によって磨耗されないように表面高度の高いＳＵＳ４２０Ｊ２によって形成することが好ましく、第１、第２及び第４の軸部２６ａ，２６ｂ，２６ｄは、ＳＵＳ４２０Ｊ２より低価格なＳＵＳ３０４によって形成されてもよい。
【００２４】
そして、ステッピングモータ４４には、後述する円柱状の空間部５４が貫通形成されており、ベース２４のＺ＋側には、円筒状の固定部５６がＺ＋側に突設されている。そして、ステッピングモータ４４の空間部５４に固定部５６を嵌挿して、ステッピングモータ４４を固定部５６に固定している。また、撮像レンズ系の第４のレンズ２２ｄは、固定部５６の内腔に配置され、固定部５６に固定されている。固定部５６の内腔は第１及び第２のホルダ３０ａ，３０ｂの本体部のＺ−側に配置されており、第４のレンズ２２ｄの光軸Ｏは第１乃至第３のレンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃの光軸Ｏと同軸である。第４のレンズ２２ｄのＺ−側において、ベース２４には基板２５を介してセンサ５８が配設されている。そして、光束が第１乃至第４のレンズ２２ａ，…，２２ｄを通ってセンサ５８に入射されるようになっている。
【００２５】
図４乃至図８を参照して、ステッピングモータ４４について詳細に説明する。本実施形態のステッピングモータ４４は、所定の軸（以下、第１の軸Ｏ１と称する）を中心軸とするコイル部６０と、第１の軸Ｏ１と一致しない所定の軸（以下、第２の軸Ｏ２と称する）を中心軸とするロータ部６２とを有する。
【００２６】
コイル部６０の環状の第１のボビン６４ａの外周部に、第１のコイル６６ａが旋回されている。本実施形態では、第１のボビン６４ａは合成樹脂によって形成されている。また、本実施形態では、コイルのその中心軸に直交する断面の形状は円形形状であるが、楕円形形状、長方形形状等であってもよい。第１のボビン６４ａは、パイプ状のパイプヨーク６８に共軸に外挿されている。本実施形態では、パイプヨーク６８は鉄で形成されている。このパイプヨーク６８の内腔によって、空間部５４が形成されている。パイプヨーク６８の中心軸は、Ｚ方向に延び、撮像レンズ系の光軸Ｏと一致している。そして、第１のボビン６４ａのＺ＋側端面及びＺ−側端面には、夫々、これら端面と略同形状の本体部を有する第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂが固定されている。本実施形態では、第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂは鉄で形成されている。これら第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂは、パイプヨーク６８に緩い締まりばめにより外挿され、パイプヨーク６８と充分に密着している。
【００２７】
続いて、ロータ部６２について説明する。第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂの本体部から、夫々、Ｘ＋側に延びる第１及び第２の突出部７０ａ，７０ｂが延出されている。これら第１及び第２の突出部７０ａ，７０ｂの突出端部に、夫々、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂが充分に密着して配設されている。本実施形態では、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂは鉄により形成されている。これら第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂは、略同形状であって、環状の本体部の一環状端面に、その中心軸方向に突出している略正方形形状の４つの凸部７４を周方向に略９０°間隔で櫛歯状に配設することにより形成されている。そして、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂは、一方のステータ７２ａの複数の凸部７４が他方のステータ７２ｂの複数の凸部７４間に配置されるように共軸に組み合わされている。このようにして、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂの複数の凸部７４は、周方向に略４５°間隔で配置されていることとなる。
【００２８】
以上説明した第１のボビン６４ａ、第１のコイル６６ａ、第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂ、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂによって、第１のコイルユニットが形成されている。この第１のコイルユニットのＺ−側に、第１のコイルユニットと同様な構成の第２のコイルユニットが配設されている。即ち、第２のコイルユニットは、第２のボビン６４ｂ、第２のコイル６６ｂ、第３及び第４のヨーク６８ｃ，６８ｄ、第３及び第４のステータ７２ｃ，７２ｄを有する。ここで、第３及び第４のステータ７２ｃ，７２ｄは第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂと共軸に配置されているが、第３及び第４のステータ７２ｃ，７２ｄの複数の凸部７４は、通常のステッピングモータ４４と同様に、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂの複数の凸部７４を周方向に２２．５°だけ回転移動した配置となっている。
【００２９】
第１のヨーク６８ａの第１の突出部７０ａ及び第１のステータ７２ａのＺ＋側、並びに、第４のヨーク６８ｄの第４の突出部７０ｄ及び第４のステータ７２ｄのＺ−側に、夫々、第１及び第２のカバー７６ａ，７６ｂが覆設されている。さらに、第１及び第２のカバー７６ａ，７６ｂのＸ＋側には、第１乃至第４のステータ７２ａ，…，７２ｄの外周部から第１及び第２の突出部７０ａ，７０ｂにかけて第３のカバー７６ｃが覆設されている。この第３のカバー７６ｃは、第１及び第２のカバー７６ａ，７６ｂを位置決めする機能も有する。
【００３０】
第１及び第２のカバー７６ａ，７６ｂに夫々形成されている第１及び第２の穴部７８ａ，７８ｂに、第１及び第２のオイルレスメタル８０ａ，８０ｂが配設されている。これら第１及び第２のオイルレスメタル８０ａ，８０ｂによって、出力軸５０が、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂの中心軸と共軸に、自身の中心軸の軸周り方向に回転可能となるように保持されている。なお、出力軸５０のＺ＋側の端部は、第１のカバー７６ａからＺ＋方向に突出している。
【００３１】
そして、第１乃至第４のステータ７２ａ，…，７２ｄの内腔において、円筒状のロータ８２が、第１及び第２の固定リング８３ａ，８３ｂを介して出力軸５０に接着固定され、出力軸５０に共軸に外装されている。本実施形態では、第１及び第２の固定リング８３ａ，８３ｂは合成樹脂によって形成されている。図８に示されるように、ロータ８２には、その中心軸の周方向に４５°間隔で８分割された領域が形成されている。各領域は径方向に着磁されており、径方向外側がＳ極で内側がＮ極の領域と、径方向外側がＮ極で内側がＳ極の領域とが交互に配置されている。
【００３２】
本実施形態では、ロータを８分割しているが、４分割、１０分割等であってもよい。この場合には、ロータの分割数に対応してステータの凸部の個数を変化させることとなる。その他、コイル、ヨーク、ステータ等の形状、互いの固定方法も様々に変化させることが可能である。例えば、図９Ａに示されるように、本実施形態ではステータの櫛歯形状の凸部は略正方形形状であるが、図９Ｂ及び図９Ｃに示されるように略三角形形状、略台形形状等であってもよい。
【００３３】
このように、本実施形態では、コイル部６０のパイプヨーク６８、第１及び第２のボビン６４ｂ、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂ、第１乃至第４のヨーク６８ａ，…，６８ｄは、第１の軸Ｏ１に対して略回転対称に配置されている。一方、ロータ部６２の第１乃至第４のステータ７２ａ，…，７２ｄ、出力軸５０、ロータ８２は、第２の軸Ｏ２に対して略回転対称に配置されている。そして、通常のステッピングモータ４４ではコイルの中心軸とロータの中心軸とは一致するが、本実施形態ではコイル部６０の中心軸である第１の軸Ｏ１と、ロータ部６２の中心軸である第２の軸Ｏ２とは一致していない。そして、撮像レンズ系の光軸Ｏは、第１の軸Ｏ１と同軸であり、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂの内腔部分においてパイプヨーク６８の内腔によって形成されている空間部５４を通過している。
【００３４】
次に、本実施形態の光学系駆動装置２０の作用について説明する。第１のレンズ２２ａのＺ＋側に配置された被写体からの光束は、第１乃至第４のレンズ２２ａ，…，２２ｄを通過してセンサ５８に結像される。センサ５８は光学的な信号を電気的な信号に変換し、この電気信号は所定のフレキシブル基板を介して画像処理回路に出力され、画像が記録される。ここで、記録された画像について焦点が合っていないと判断された場合には、焦点調節が行われる。
【００３５】
即ち、フレキシブル基板を介して、ステッピングモータ４４の第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂに電流が流される。第１のコイル６６ａに電流が流されることにより発生された磁束は、パイプヨーク６６、並びに、第１及び第２のヨーク６８ａ，６８ｂを介して第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂの複数の凸部７４に誘導され、第１及び第２のステータ７２ａ，７２ｂとロータ８２との間の磁気的な相互作用により、ロータ８２に回転トルクが発生する。同様に、第２のコイル６６ｂに電流が流されることにより発生された磁束によって、ロータ８２に回転トルクが発生する。
【００３６】
通常の２相ＰＭ型ステッピングモータと同様に、本実施形態のステッピングモータ４４では、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂに流された電流に応じて、ロータ８２は２２．５°ステップで回転される。なお、２２．５°ステップは所謂１極駆動、２極駆動の場合であり、１−２極駆動の場合には２２．５°ステップの１／２ステップで回転される。ロータ８２と共に出力軸５０が回転されることにより、出力軸５０に連結されているギア４６が回転され、ギア４６とギア部４８の相互作用によりリードスクリュー４０が回転される。リードスクリュー４０が回転されると、リードネジ部４２とメネジ部３８との相互作用により、第２のホルダ３０ｂがＺ方向に移動され、第２のホルダ３０ｂと共に第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃがＺ方向に移動される。
【００３７】
第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃがＺ方向に移動されて焦点があった場合には、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂへの電流を停止し、第２のホルダ３０ｂのＺ方向への移動を停止して、第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃをＺ方向に対して位置決めする。なお、本実施形態のステッピングモータ４４はＰＭ形ステッピングモータであって、ロータ８２は静止トルクを有するため、ロータ８２を停止状態に保持するための電流を流さなくても、不用意にホルダが移動して第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃが移動してしまうことが少ない。このようにして、画像の焦点合わせが行われ、焦点の合った画像を記録することが可能となる。
【００３８】
従って、本実施形態の光学系駆動装置２０は次の効果を奏する。本実施形態では、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂの内腔部分を貫通している空間部５４に撮像レンズ系の光軸Ｏが配置されており、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂによって光軸Ｏの周辺部のスペースが有効に活用されている。加えて、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂ等の中心軸である第１の軸Ｏ１と、ロータ８２等の中心軸である第２の軸Ｏ２とは互いに一致しておらず、ステッピングモータ４４の全ての構成要素を光軸Ｏを取り巻くように配置する、ロータ８２の周辺部にコイルを設けるためのスペースが必要になる、といった制約がないため、ステッピングモータ４４の構成要素を密に配置することが可能となっている。このため、ステッピングモータ４４の容積を小さくし、光軸Ｏの径方向のスケールを全周的に小さくすることができ、光学系駆動装置２０を小型化することが可能となっている。
【００３９】
特に、本実施形態のステッピングモータ４４では、コイルの中心軸の一直径方向に延びるように構成要素を配置しており、一直径方向のスケールに対して、一直径方向に直交する他の直径方向のスケールが小さくなっている。そして、光軸Ｏ方向に垂直な断面が略長方形形状である光学系駆動装置２０において、ステッピングモータ４４のスケールが小さくなっている方向が光学系駆動装置２０の短辺方向に一致するように、ステッピングモータ４４を光学系駆動装置２０に搭載している。このため、光軸Ｏ方向に垂直な断面について、光学系駆動装置２０を充分に小型化することが可能となっている。また、本実施形態のステッピングモータ４４では、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂの中心軸Ｏ１方向について構成要素をずらして配置しているわけではなく、ステッピングモータ４４の第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂの中心軸Ｏ１方向のスケールが小さくなっている。そして、光学系駆動装置２０において、ステッピングモータ４４の第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂの中心軸Ｏ１が光学系駆動装置２０の光軸Ｏに一致するように、ステッピングモータ４４を光学系駆動装置２０に搭載している。このため、光軸Ｏ方向について、光学系駆動装置２０を充分に薄型化することが可能となっている。
【００４０】
また、本実施形態では、第１及び第２のコイル６６ａ，６６ｂにパイプ形状のパイプヨーク６８を内挿することにより、ヨークの存在しない空間部５４を形成している。このため、空間部５４を容易かつ精度よく形成することが可能となっていると共に、パイプヨーク６８が梁となることによりステッピングモータ４４の剛性が増大されている。
【００４１】
本実施形態では、２相ステッピングモータを形成する２個のコイルの両方について、内腔部分に空間部を有するコイルとしているが、１個のコイルのみを内腔部分に空間部を有するコイルとしてもよい。光学系駆動装置の全体の構成によっては、かかる構成の方が光学系駆動装置の小型化に有効なこともある。
【００４２】
図１０乃至図１３は、本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態の光学系駆動装置２０は、焦点調節及び倍率変更機構であり、第１群の第１のレンズ２２ａと第２群の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃ（図２参照）とを光軸Ｏ方向に移動させて焦点距離を調節して倍率調節を行うと共に、第１群の第１のレンズ２２ａを光軸Ｏ方向に移動させて焦点調節を行う。
【００４３】
第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃ（図２参照）の駆動機構は第１実施形態と同様であり、第１のレンズ２２ａの駆動機構の構成要素は、第２及び第３の駆動機構の構成要素と同様である。以下では、第１群の第１のレンズ２２ａの駆動機構の構成要素を第１のステッピングモータ４４ａ等と称し、第２群の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃ（図２参照）の駆動機構の構成要素を第２のステッピングモータ４４ｂ等と称する。なお、本実施形態では、第１の軸部２６ａに対して第１のホルダ３０ａの第１の腕部３２ａが摺動されるため、第１の軸部２６ａは表面高度の高いＳＵＳ４２０Ｊ２によって形成することが好ましい。また、がた取りのための第１及び第２の弾性部材については、図示を省略している。
【００４４】
第２のステッピングモータ４４ｂのＺ＋側端面には、各々の空間部が同軸となるように第１のステッピングモータ４４ａのＺ−側端面が連結されており、第１のステッピングモータ４４ａと第２のステッピングモータ４４ｂとは光軸Ｏ方向に並設されている。また、第１のロータは第２のロータよりもＺ＋側に配置されており、第１のロータと第２のロータとは、撮像レンズ系の光軸Ｏを基準軸とする円筒座標系において互いに異なる角度に配置されている。そして、第１の出力軸は、第２の出力軸とは逆向きにＺ−方向に突出している。
【００４５】
第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂでは、通常のモータと同様に、出力を減速して用いる。即ち、第１及び第２のギア４６ａ，４６ｂの直径は、第１及び第２のギア４６ａ，４６ｂが歯合する第１及び第２のギア部４８ａ，４８ｂの直径よりも小さくなっている。そして、Ｙ＋側からＹ−側へと、第２のロータ部６２ｂ、第２のリードスクリュー４０ｂ、第１のリードスクリュー４０ａ、第１のロータ部６２ａが互い違いに組み合わされて配置されている。即ち、第２のロータ部６２ｂのＹ＋側に、第２のギア部４８ｂのＹ−側がＺ＋方向に重ね合わされるように、第２のリードスクリュー４０ｂが配置されており、また、第２のリードスクリュー４０ｂのＹ＋側に、第２のギア部４８ｂのＹ＋側に第１のギア部４８ａのＹ−側がＺ−方向に重ね合わされるように、第１のリードスクリュー４０ａが配置されており、さらに、第１のリードスクリュー４０ａのＹ＋側に、第１のギア部４８ａのＹ＋側に第１のロータ部６２ａのＹ−側がＺ＋方向に重ね合わされるように、第１のロータ部６２ａが配置されている。
【００４６】
なお、第２のホルダ３０ｂのＺ−側の一部分は、第２のホルダ３０ｂがＺ−方向に最大限移動された場合には、第１のステッピングモータ４４ａの空間部にＺ＋側開口から挿入されるようになっている。
【００４７】
次に、本実施形態の光学系駆動装置２０の作用について説明する。倍率調節を行う際には、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂに電流を流し、第１及び第２のホルダ３０ａ，３０ｂを光軸Ｏ方向に駆動させて、第１群の第１のレンズ２２ａと第２群の第２及び第３のレンズ２２ｂ，２２ｃとをＺ方向に夫々位置決めして、焦点距離を調節して倍率を調節する。なお、倍率調節の際の第１群のレンズの移動量と第２群のレンズの移動量とは異なっており、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂへの電流を調節して、適切な移動量を実現する。また、焦点が合っていない場合には、第１のステッピングモータ４４ａのみに電流を流し、第１のホルダ３０ａを光軸Ｏ方向に駆動させて、第１群の第１のレンズ２２ａをＺ方向に位置決めして、焦点を調節する。
【００４８】
従って、本実施形態の光学系駆動装置２０は次の効果を奏する。本実施形態では、第１実施形態で詳述した特徴を有するステッピングモータ４４を複数用いることで、２つ以上のレンズ２２ａ，２２ｂ，２２ｃを移動させる必要のある光学系駆動装置２０において、その小型化を可能にしている。
【００４９】
また、複数のステッピングモータ４４を光軸Ｏ方向に並設することにより、光軸Ｏ方向に比較的長い距離にわたって、光軸Ｏの周辺部のスペースを有効に活用することが可能となっている。
【００５０】
そして、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂの第１及び第２のロータは、光軸Ｏを基準軸とする円筒座標系において、互いに異なった角度かつ光軸Ｏ方向に互いに異なった位置に配置されており、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂの出力軸５０は、光軸Ｏ方向に当該ロータ側から他方のロータ側へと互いに逆向きに突出されている。このため、第１及び第２のロータとこれらの出力を伝達する機構の部材を配置するに際して、例えば、本実施形態の第２のロータ部６２ｂ、第２のリードスクリュー４０ｂ、第１のリードスクリュー４０ａ、及び、第１のロータ部６２ａのように、互い違いに組み合わせて配置することが可能となっており、スペースを有効に活用して、光学系駆動装置２０を一層小型化することが可能となっている。
【００５１】
なお、本実施形態では、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂは連結されているが、分離して配置してもよい。これは、以下の第３及び第４の実施形態でも同様である。
【００５２】
図１４Ａ及び図１４Ｂは、本発明の第３実施形態を示す。第２実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態は、第２実施形態において第１及び第２の出力軸５０ａ，５０ｂを同じ方向であるＺ＋方向に突出させたものである。第１及び第２の出力軸５０ａ，５０ｂの突出方向が揃っているため、光学系駆動装置の組立性が向上されている。
【００５３】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、本発明の第４実施形態を示す。第２実施形態と同様な機能を有する構成には、同一の参照符号を付して説明を省略する。本実施形態では、第１及び第２のロータは、光軸Ｏを基準軸とする円筒座標系において、互いに略等しい角度かつ光軸Ｏ方向に互いに並設されて配置されている。また、第１及び第２の出力軸５０ａ，５０ｂは、夫々、第１及び第２のロータから光軸Ｏ方向に互いに逆向きの方向であるＺ＋方向、Ｚ−方向に突出されている。本実施形態では、光軸Ｏ方向にみて、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂが重なっており、第１及び第２のステッピングモータ４４ａ，４４ｂのスケールは１つのステッピングモータを用いた場合と同様であり、光軸Ｏ方向にみて光学系駆動装置を小型化することが可能となっている。
【００５４】
本発明は、３群４枚の撮像レンズ系に限らず、様々な撮像レンズ系に適用することが可能である。例えば、駆動されるレンズ群の個数は、上記実施形態の１つ、２つに限定されず、３つ以上であってもよい。なお、駆動するレンズ群が２つ以上である場合には、光学系駆動装置全体の構成によっては、本発明のステッピングモータと従来のステッピングモータとを組み合わせて用いてもよい。さらに、本発明は、撮像レンズ系に限らず、青色レーザを用いる光記録装置において、収差補正等に用いられるリレーレンズ系等に適用することも可能であり、光学素子として用いられるのはレンズに限られず、回折格子等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、搭載される装置を小型化することが可能なステッピングモータ、及び、例えば焦点調整機構、倍率変更機構のような、ステッピングモータを有する小型の光学系駆動装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態の光学系駆動装置を示す斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の光学系駆動装置を、光軸を通る切断面で切断して示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態の光学系駆動装置を示す分解斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態のステッピングモータを示す斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態のステッピングモータを第１乃至第３のカバーを外した状態で示す側面図。
【図６】本発明の第１実施形態のステッピングモータを、コイルの中心軸及びロータの中心軸を通る切断面で切断して示す断面図。
【図７】本発明の第１実施形態のステッピングモータを示す一部分解斜視図
【図８】本発明の第１実施形態のステッピングモータのロータを示す模式図。
【図９Ａ】本発明の第１実施形態のステッピングモータのステータの櫛歯形状を示す模式図。
【図９Ｂ】本発明の第１実施形態のステッピングモータのステータの櫛歯形状の第１変形例を示す模式図。
【図９Ｃ】本発明の第１実施形態のステッピングモータのステータの櫛歯形状の第２変形例を示す模式図。
【図１０】本発明の第２実施形態の光学系駆動装置を示す斜視図。
【図１１】本発明の第２実施形態の光学系駆動装置を示す側面図。
【図１２】本発明の第２実施形態の光学系駆動装置を示す別の斜視図。
【図１３】本発明の第２実施形態の光学系駆動装置を示す正面図。
【図１４Ａ】本発明の第３実施形態の光学系駆動装置を模式的に示す上面図。
【図１４Ｂ】本発明の第３実施形態の光学系駆動装置を模式的に示す側面図。
【図１５Ａ】本発明の第４実施形態の光学系駆動装置を模式的に示す上面図。
【図１５Ｂ】本発明の第４実施形態の光学系駆動装置を模式的に示す側面図。
【符号の説明】
【００５７】
２０…光学系駆動装置、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…光学素子、２６ａ，２６ｃ，３０，３０ａ，３０ｂ，４０，４０ａ，４０ｂ，４６，４６ａ，４６ｂ…駆動機構、４４，４４ａ，４４ｂ…ステッピングモータ、５４…空間部、６６ａ，６６ｂ…コイル、６８，６８ａ，６８ｂ，６８ｃ，６８ｄ…ヨーク、７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，７２ｄ…ステータ、８２…ロータ。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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