(57)【要約】【課題】可動部材を高精度に所定位置まで移動することが可能で、小型・軽量化が可能な磁石装置を提供する。【解決手段】固定部材2に設置される駆動磁石11と、可動部材5に設置される可動コイル13とを含み、駆動磁石11は可動部材5の移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接するボイスコイルモータ9と、固定部材2に可動部材5に対向するように所定間隔をおいて結合される保持部材4と、保持部材4と可動部材5との間でかつ駆動磁石11に対向する位置に介装される球状体6と、可動部材5に設置され、その移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接する検出磁石16と、検出磁石16に対向して、保持部材4に設置される磁界検出素子15を有する位置検出部材14と、保持部材4に設置され、駆動磁石11から発生する磁束が流入する第１のヨーク8A及び検出磁石16から発生する磁束が流入する第２のヨーク8Bを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材に、バックヨークを介して設置される駆動磁石と、前記駆動磁石に対して所定方向に移動可能に設置される可動部材に設置される駆動コイルとを含み、前記駆動磁石は可動部材の移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接するボイスコイルモータと、
前記固定部材に前記可動部材に対向するように所定間隔をおいて結合される保持部材と、
前記保持部材と前記可動部材との間でかつ前記駆動磁石に対向する位置に介装される球状体と、
前記可動部材に設置され、その移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接する検出磁石と、前記検出磁石に対向して、前記保持部材に設置される磁界検出素子を有する位置検出部材と、
前記保持部材に設置され、前記駆動磁石から発生する磁束が流入する第１のヨーク及び前記検出磁石から発生する磁束が流入する第２のヨークを有することを特徴とする磁石装置。
【請求項２】
前記第２のヨークの投影面積は、平面からみて、前記可動部材の移動範囲内で前記位置検出用磁石が含まれる大きさに設定されることを特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項３】
円板状のベース部材に設置され、バックヨークで支持される駆動磁石と、前記ベース部材の中心軸と直交する平面内で移動可能に設置される可動部材に設置される駆動コイルとを含み、前記中心軸の周囲に配置される複数のボイスコイルモータと、
前記ベース部材に軸方向において所定間隔をおいて組み付けられる中間部材と前記ベース部材との間に介装され、かつ軸方向において前記駆動用磁石に対向する位置にある複数の球状体と、
前記可動部材に、軸方向から見て前記ボイスコイルモータの間に設置される複数の検出磁石と、前記検出磁石に対向して、前記中間部材に設置される複数の磁界検出素子を有する位置検出部材と、
前記中間部材に設置され、前記駆動磁石から発生する磁束が流入する第１のヨーク及び前記検出用磁石から発生する磁束が流入する第２のヨークを有することを特徴とする磁石装置。
【請求項４】
前記位置検出用磁石及び前記磁界検出素子は軸方向から見た平面で前記駆動用コイルと点対称となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の磁石装置。
【請求項５】
前記第２のヨークの投影面積は、軸方向からみて、前記移動部材の移動範囲内で前記位置検出磁石が含まれる大きさに設定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁石装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部材に対して可動部材を直線的に移動させるボイスコイルモータと磁界検出素子を含む位置検出部材を備えた磁石装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
精密機器、例えばデジタルカメラなどの撮像用光学機器では、撮影レンズの長焦点化や高倍率ズーム化に伴い、高画質の写真を撮影するために、カメラボディーや交換レンズに例えば光学式手振れ補正装置を搭載することが一般的になっている。光学式手振れ補正装置では、光軸と垂直な平面上で補正レンズ又は撮像素子をボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」という。）により二次元方向に移動させるとともに、位置検出装置を搭載して、サーボ制御することが一般的である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、第１軸及び第２軸のそれぞれに沿って配置された磁石（６１Ｌ、６１Ｒ）が備えられた第１の部材（３０）と、第１の部材に対向して備えられた第２の部材（２０）と、第１の部材及び第２の部材のそれぞれに備えられた第１要素（５２）と第２要素（５１、５５２、５５３）との電磁的作用により第１の部材と第２の部材とを相対的に駆動させる駆動部材（５０）とを含み、一方の磁石は、他方の磁石と前記第２要素との電磁的結合により生じる回転モーメントを低減させるように配置された位置決め装置が記載されている。
【０００４】
また特許文献２には、振れ補正レンズを保持するシフト枠とシフトベースとの間に転動可能なボールを挟持し、可動コイル形のボイスコイルモータにより、シフト枠を光軸直交面内でピッチ方向及びヨー方向に駆動し、ボイスコイルモータを構成する磁石とヨークとの間に作用する磁気的な吸引力により、シフト枠をベース側へ付勢するとともに、シフト枠に固定された検出用磁石とシフトベースに固定されたホール素子を含む位置検出手段を備えた像振れ補正装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５１８１５４２号公報
【特許文献２】特許第４００６１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された位置決め装置では、位置検出用磁石と駆動用磁石の各磁極の配置が９０°異なるために、特にコンパクトな構成とする場合には位置検出用磁石と駆動用磁石間には必ず吸引と反発の磁力が生じ、特に各磁石間の吸引力は、駆動磁石側からみた時、駆動磁石の磁力線は位置検出用磁石に引っ張られることになるため、その分はコイルへの有効磁束が減ることになり、結果として推力低下を招く。位置検出用磁石側からみた時には、駆動磁石からの磁束線の流入、又は位置検出用磁石からの磁束の流出によって、位置検出に重要な極間付近での直線的な磁力変化を悪化させる可能性もあり、その結果、精密制御に支障を生じ、制御範囲を狭くする一因となり得る。また、位置検出磁石が駆動用磁石の対向ヨークに近接すると、位置検出磁石が駆動磁石用対向ヨークに磁気的に吸引され、負荷となることで、制御を阻害するといった問題が生じる可能性もある。更に、磁石としてフェライト磁石を使用するので、小型・軽量化を図ることができないといった問題がある。また、特許文献２に記載された像振れ補正装置は、光軸方向から見てボイスコイルモータのコイルと検出用磁石が重なるように配置されているので、コイルの磁界の影響を受けて、位置検出精度が低下するといった問題がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、可動部材を高精度で所定位置まで直線的に移動することが可能で、かつ小型・軽量化が可能な磁石装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明の磁石装置は、
固定部材に、バックヨークを介して設置される駆動磁石と、前記駆動磁石に対して所定方向に移動可能に設置される可動部材に設置される駆動コイルとを含み、前記駆動磁石は可動部材の移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接するボイスコイルモータと、
前記固定部材に前記可動部材に対向するように所定間隔をおいて結合される保持部材と、
前記保持部材と前記可動部材との間でかつ前記駆動磁石に対向する位置に介装される球状体と、
前記可動部材に設置され、その移動方向に沿って、異極性の磁極が隣接する検出磁石と、前記検出磁石に対向して、前記保持部材に設置される磁界検出素子を有する位置検出部材と、
前記保持部材に設置され、前記駆動磁石から発生する磁束が流入する第１のヨーク及び前記検出磁石から発生する磁束が流入する第２のヨークを有することを特徴とするものである。
【０００９】
第１の発明において、前記第２のヨークの投影面積は、平面からみて、前記可動部材の移動範囲内で前記位置検出用磁石が含まれる大きさに設定されることが好ましい。
【００１０】
第２の発明の磁石装置は、
ベース部材に設置され、バックヨークで支持される駆動磁石と、前記ベース部材の中心軸と直交する平面内で移動可能に設置される可動部材に設置される駆動コイルとを含み、前記中心軸の周囲に配置される複数のボイスコイルモータと、
前記ベース部材に所定間隔をおいて組み付けられる支持部材と前記ベースとの間に介装され、かつ軸方向において前記駆動用磁石に対向する位置にある球状体と、
前記可動部材に、軸方向から見て前記ボイスコイルモータの間に設置される複数の検出磁石と、前記検出磁石に対向して、前記支持部材に設置される複数の磁界検出素子を有する位置検出部材と、
前記ベース部材に支持され、前記駆動磁石から発生する磁束が流入する第１のヨーク及び前記検出用磁石から発生する磁束が流入する第２のヨークを、有することを特徴とすることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明において、前記位置検出用磁石及び前記磁界検出素子は軸方向から見た平面で前記駆動用コイルと点対称となる位置に配置することが好ましい。
【００１２】
本発明において、前記第２のヨークの投影面積は、軸方向からみて、前記移動部材の移動範囲内で前記位置検出用磁石が含まれる大きさに設定されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動部材を高精度で所定の位置まで移動できるとともに、小型・軽量化が可能な磁石装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる磁石装置の平面図である。
【図２】図１に示す磁石装置におけるＶＣＭと位置検出部材の位置関係を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】第２のヨークと検出用磁石の位置関係を模式的に示す図である。
【図５】第１の実施の形態における位置検出部を示し、（ａ）は磁界検出素子部を模式的に示す断面図、（ｂ）は磁束密度分布を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係わる磁石装置の平面図である。
【図７】図６に示す磁石装置におけるＶＣＭと位置検出部材の位置関係を示す平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】第２の実施の形態における第２のヨークと検出用磁石の位置関係を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の詳細を添付図面により説明する。
【００１６】
＜第１の実施の形態＞
磁石装置１は、図１〜３に示すように、矩形状の固定部材２に立設された複数（例えば４本）の支柱３に結合された矩形状の保持部材４と、固定部材２に対して環状部を有する可動部材５をＺ軸（可動中心）と直交する面内で所定方向（Ｘ軸方向）に摺動自在に支持する球状体６を有する。この磁石装置１は、Ｚ軸に垂直な面内で可動部材５をＸ軸方向に往復運動させるために、可動コイル形のボイスコイルモータ９（以下「ＶＣＭ９」という。）と、可動部材５の移動量を検出する位置検出部材１４を備える。可動部材５は、例えば光学素子（不図示）を有するが、これに限定されるものではない。
【００１７】
可動部材５は、光学素子（不図示）の外周縁を保持する円筒状部を挟むようにＸ軸方向に沿って配置され、一端側に形成された、球状体６を収容するための円孔部と、他端側に設置された、検出磁石１６を有する矩形状の部材である。円孔部は、球状体６が所定範囲で転動可能な大きさに形成される。また円孔部の背面側（固定部材に対向する側）には、ＶＣＭ９を構成する、偏平な空芯コイルである可動コイル１３が実装されるフレキシブルプリント基板（「第１のＦＰＣ」という。）１２が固着される。
【００１８】
保持部材４は、一端側に強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる第１のヨーク８Ａを有するとともに、他端側に、強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる第２のヨーク８Ｂとフレキシブルプリント基板（以下「第２のＦＰＣ」という。）７を有する。第２のＦＰＣ７の一方の表面（可動部材側の面）には、配線パターン（不図示）が形成されて磁界検出素子（本例ではホール素子）１５が実装される。
【００１９】
固定部材２は、各コーナー部に、支柱３（図１に破線で示す）が立設された矩形状の部材である。固定部材２には、矩形状の磁石保持用段差部が形成され、段差部にはＶＣＭ９を構成する矩形状の駆動磁石１１がバックヨーク１０を介して固着される。固定部材２、可動部材５及び支柱３は、非磁性体（例えばエンジニアリングプラスチック）で形成される。
【００２０】
第１のヨーク８Ａは、固定磁石から発生する磁束が流入する位置に設けられるので、ＶＣＭ９で発生する推力が向上する。第１の吸引ヨーク８Ａは、強磁性体（ＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる矩形状部材であり、可動コイル１３の有効巻線部の長さ（Ｙ方向の直線部の長さ）よりも大なるような大きさに設定される。第２のヨーク８Ｂは、強磁性体（ＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる矩形状部材であり、検出磁石から流出する磁束が流入する位置に設けられる。したがって可動部材５は、軸方向に沿って固定部材２から遠ざかる方向に磁気的に吸引される。この第２のヨーク８Ｂは、固定部材２からはみ出さずかつ検出磁石１６に重なるような寸法に設定される。これらのヨークの厚さは、磁石の磁気特性などに応じて設定すればよいが、例えば、０．５〜１．５ｍｍの範囲に設定することができる。また第２のヨーク８Ｂは、図４に示すように、その投影面積が、平面（紙面に垂直な方向）からみて、可動部材５の移動範囲内（一点鎖線Ｂで囲まれた領域）で検出磁石１６がはみ出さないような大きさに設定される。すなわち第２のヨーク８Ｂの幅Ｌｒは、検出磁石１６の可動範囲Ｂの幅Ｌｓと同じかあるいはそれよりも大なる幅（Ｌｒ＞Ｌｓ）を有するように設定される。
【００２１】
保持部材４は、可動部材２との間で球状体６を所定範囲だけ移動可能に挟持するために、可動部材５に対向する側に円孔を有する。図３に示すように、軸方向から見て可動部材５と支持部材４の間に、複数の球状体が介装されるため、可動部材５はＺ軸に対して垂直な平面（Ｘ方向及びそれと直交するＹ方向を含む面）においてＸ方向に移動可能な状態で支持されて、摺動（摩擦）抵抗が低減され、正確な位置精度を確保することが可能となる。
【００２２】
磁界検出素子１５は、その中心が、検出磁石１６の中間にくるように第２のＦＰＣ７に実装される。この磁界検出素子（例えばホール素子）１５は、可動コイル１３から大きく離れた位置に存在するため、可動コイルから発生する磁束の影響を受けず（ノイズを伴わずに）、高精度の位置検出が可能となる。
【００２３】
可動部材５の駆動手段であるＶＣＭ９は、可動部材の軽量化を図るために、可動部材５に設置された長円形状の偏平な空芯コイルである可動コイル１３と、固定部材２に固設された駆動磁石１１を有する（図３参照）。固定の駆動磁石１１は各々、厚さ方向（Ｚ軸方向）に磁化されかつ長手方向（Ｘ方向）に沿って異極性の磁極が隣接するように磁化され、強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる平板状のバックヨーク１０の表面に設置される。駆動磁石１１は、公知の永久磁石で形成することができるが、少ない消費電力で高推力を得るために、希土類焼結磁石で形成することが好ましく、例えば３５８〜４３７ｋＪ／ｍ３［４５〜５５ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有するとともに１．３Ｔ以上の残留磁束密度を有することがより好ましい。
【００２４】
上記のＶＣＭで可動部材を駆動する場合、可動部材２の移動量に基づいてフィードバック制御を行うために、可動部材５の移動量を検出する位置検出部材１４が設けられる。位置検出部材１４は、可動部材５に固定された検出磁石１６と、各磁石から発生する磁界を検出するための磁界検出素子１５を備えている。図示を省略するが、必要に応じて検出磁石の裏面（磁界検出素子に対向する面と反対側）に強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる平板状のバックヨークを設置することができる。さらに第２のＦＰＣ７の表面（磁界検出素子が実装されていない側の面）には、第２のヨーク８Ｂが設けられており、検出磁石から発生する磁束が流入して、検出磁石と第２のヨークとの間に磁気吸引力が発生して、可動部材２は支持部材４側に引きつけられる（図３参照）。即ち、第２のヨークは、検出磁石１６との磁気回路を形成すると共に、可動部材２を保持部材４側に引きつける吸引ヨークとしての機能も兼ね備えている。磁界検出素子１５は、その中心が中心軸Ｚに対して初期位置（Ｚ軸）に対して反転した位置（点対称の位置）に配置されるため、磁界検出素子を推力中心と一致するように配置した場合と同様の演算を行うことができ、可動部材２の移動量を正確に検出することができる。
【００２５】
本実施の形態では、検出磁石１６として、厚さ方向に磁化した（単極着磁を施した）一対の平板状の永久磁石を使用しているが、一対の平板状の永久磁石の代りに、厚さ方向に磁化しかつ異極性の磁極が隣接する単一の平板状の永久磁石を使用することができる。また、磁界素子１５は、第１のＦＰＣ７の保持部材４に対向する側とは反対側に実装することによっても、可動部材２の移動量を検出することができる。なお、その場合には第２のヨーク８Ｂは、磁界検出素子１５との干渉を防止できるような穴を設けた形状とされる。
【００２６】
検出磁石としては、公知の永久磁石を使用することができるが、可動部材に設置されるので、軽量化を図る場合は、永久磁石粉末（表面を樹脂で被覆してもよい）と、この希土類磁石粉末を樹脂又はゴム等の高分子材料で結合した希土類ボンド磁石を使用することが好ましい。
【００２７】
磁界検出素子１５は、図５に示すように、初期位置では、その中心が可動部材２に固定された一対の検出磁石１６の中間（磁極が反転する位置：磁束密度＝０）に一致するように配置される。したがって磁界検出素子１５の表面において、検出磁石１６の一端から他端に向って磁束密度は、所定長さにおいて検出磁石の中間（ゼロクロス点）を挟んで所定長さＬ１（Ｌ２）の範囲で、磁束密度が直線的に変化するので、磁界検出素子の出力電圧を検出することにより、可動部材２の位置検出が可能となる。磁界検出素子１５は磁束密度に比例した電圧を出力するので、磁石部の寸法及び磁界検出素子と磁石部との距離を適切に設定しておけば、検出磁石の移動量（磁力変化）に比例した電圧を制御回路に出力することができ、さらに出力電圧のリニアリティーを向上することができるので、高精度の位置検出を行うことができる。
【００２８】
第１の実施の形態においては、上述したように、Ｚ軸方向に沿って第２のヨーク８Ｂ、磁界検出素子１５、検出磁石１６の順に配置されている。このように磁界検出素子１５は可動コイル１３に対向せずに、可動コイルから離間した位置に配置されているので、可動コイルから発生する磁束は、磁界検出素子に影響を与えることはない。また検出磁石１６に対向する第２のヨーク８Ｂは、検出磁石１６から発生する磁束が第２のヨーク８Ｂに流入する位置に配置されているので、可動部材２は第２のヨーク８Ｂに向って磁気的に吸引される。磁気吸引力Ｆを可動部材の質量に応じた適切な値に設定することにより、可動部材２をＺ軸と直交する平面内で円滑に支持することができる。磁気吸引力Ｆの値としては、可動部材の質量の２倍程度であることが好ましく、例えば可動部材の質量が約２５〜３０ｇの場合で、５０〜６０ｇｆの範囲にあることが好ましい。
【００２９】
第１の実施の形態では、第１のヨーク８Ａ及び第２のヨーク８Ｂの軸方向（Ｚ軸方向）の位置を独立して調整することができるので、高い推力が得られしかも検出磁石による磁気吸引力を最適な値に調整することができる。例えば、ＶＣＭ９の推力を高めることが必要となった場合は、第１のヨーク８Ａと駆動磁石１１との間隔ｇａ（図３参照）を狭くすればよい。また、第２のヨーク８Ｂと検出磁石１６との磁気吸引力を小さくすることが必要になった場合は、両者の間隔ｇｂ（図３参照）を広げればよい。即ち、ヨークを第１と第２とで分けることで、ＶＣＭの推力を最大限とし、かつ最適な磁気吸引力を得ることが可能となり、推力と吸引力の両方の要求を満たすことが可能になる。さらに２つのヨークの形状を同一に（例えば矩形状に）揃えることにより、同一の金型で製作でき、低コスト化が可能である。
【００３０】
磁石装置１の動作を説明する。ＶＣＭ９の可動コイル１３に通電すると、コイルに対向する駆動磁石１１はベース部材２に固定されているので、可動コイル１３にはフレミングの左手の法則に基づいて、Ｘ軸方向に沿う推力が発生する。すなわち可動部材２は、軸方向と垂直な平面において、直線移動することができる。従って、可動コイル１３に供給する電流の極性及び／又は大きさを変えることにより、推力の大きさと向きを調整することができる。この駆動量を制御回路にフィードバックして、目標位置に可動部材を移動させる（サーボ制御する）ことができる。
【００３１】
可動部材をＶＣＭで駆動し、かつ磁界検出素子としてホール素子を使用した場合、可動部材の最大移動距離は、例えば初期位置から±（０．５〜１．０）ｍｍの範囲に設定することができる。この移動範囲で、実際の移動量と磁界検出素子の出力電圧に対応する移動量との差（理論直線に対する誤差量）が少ない（リニアリティーが高い）ことが好ましく、ホール素子を使用した場合で、理論直線に対する誤差量が０．０４ｍｍ以内に収めることができる。
【００３２】
＜第２の実施の形態＞
以下の説明では、第１の実施の形態と同一機能部分は同一の参照符号で示す。
【００３３】
磁石装置１は、図６〜８に示すように、固定部材２に立設された複数（例えば３本）の支柱３に結合された円板状の支持部材４と、固定部材２に対して円環状の可動部材５を中心軸（Ｚ軸）と直交する面内で摺動自在に支持する複数（例えば３つ）の球状体６を有する。この磁石装置１は、可動部材５を中心軸に対して垂直な面内で駆動するために、可動コイル形のＶＣＭ９と、可動部材５の移動量を検出する位置検出部材１４を備える。可動部材５は、光学素子（不図示）を有するが、これに限定されるものではない。
【００３４】
可動部材５は、光学素子（不図示）の外周縁を保持する円筒状部の外周側に形成された、鋼球を収容するための円孔部と、検出磁石１６を有するリング状の部材である。円孔部と検出磁石１６はいずれも、中心軸方向から見て等角度間隔（１２０°）をおいてかつ検出磁石１３と円孔部が円周方向に沿って交互に並ぶように構成されている。各円孔部は、鋼球６が所定範囲で転動可能な大きさに形成される。また各円孔部の背面側（固定部材に対向する側）には、ＶＣＭ９を構成する、偏平な空芯コイルである可動コイル１３が実装される第１のＦＰＣ１２が固着される。
【００３５】
固定側部材は固定部材２に結合された保持部材４に固定された、強磁性体からなる第１のヨーク８Ａ及び第２のヨーク８Ｂと円環状の第２のＦＰＣ７を有する。第２のＦＰＣ７の一方の表面（可動部材側の面）には、配線パターン（不図示）が形成されて磁界検出素子（例えばホール素子）１５が実装される。
【００３６】
固定部材２は、円周方向に沿って所定間隔をおいて、支柱３（図６に破線で示す）が立設された円環状の部材である。固定部材２には、矩形状の磁石保持用段差部が、円周方向に沿って等角度間隔（１２０°）で形成され、各段差部にはＶＣＭ９を構成する矩形状の駆動磁石１１がバックヨーク１０を介して固着される。固定部材２、可動部材５及び支柱３は、非磁性体（例えばエンジニアリングプラスチック）で形成される。
【００３７】
第１のヨーク８Ａは、強磁性体（ＳＳ材等の鉄鋼材料）からなり、駆動磁石から発生する磁束が流入するように設けられる。第２のヨーク８Ｂは、強磁性体（ＳＳ材等の鉄鋼材料）からなり、検出磁石から流出する磁束が流入する位置に設けられるので、可動部材２は、軸方向に沿って固定部材２から遠ざかる方向に磁気的に吸引される。このヨーク８は、外径Ｄ１がベース部材２の外径より小さく、内径Ｄ２は、内径側の検出磁石１６に重なるような寸法に設定される。また厚さｔは、例えば、０．５〜１．５ｍｍの範囲に設定される。また第２のヨーク８Ｂは、図９に示すように、その投影面積が、光軸方向からみて、可動部材２の移動範囲内（一点鎖線Ｂで囲まれた領域）で検出磁石１６がはみ出さないような大きさに設定されている。すなわちヨーク８Ｂの幅Ｌｒ（Ｄ１−Ｄ２／２）は、検出磁石１６の可動範囲Ｂの幅Ｌｓと同じかあるいはそれよりも大なる幅（Ｌｒ＞Ｌｓ）を有するように設定される。
【００３８】
保持部材４は、可動部材２との間で球状体６を支持するために、可動部材２に対向する側に円孔を有する。図８に示すように、Ｚ軸方向から見て可動部材５と保持部材４の間に、複数の球状体が介装されるため、可動部材５はＺ軸に対して垂直な平面（Ｘ方向及びそれと直交するＹ方向を含む面）において任意の方向に移動可能な状態で支持されて、摺動（摩擦）抵抗が低減され、正確な位置精度を確保することが可能となる。
【００３９】
弟１ＦＰＣ７は、円周方向に沿って等角度間隔で配置された磁界検出素子１５の中心が、円周方向に沿って各可動コイル１３の中間（駆動磁石の中間と一致）に位置して推力中心と反転した位置にくるように配置される（図３参照）。磁界検出素子の中心が推力中心と反転した位置にあると、現在位置の演算が容易となるため、可動部材を目標位置まで速やかに移動させることが可能である。また、磁界検出素子１５は、可動コイル１３から大きく離れた位置に存在するため、コイルから発生する磁束の影響を受けず（ノイズを伴わずに）、高精度の位置検出が可能となる。
【００４０】
可動部材５を駆動するＶＣＭ９は、可動部材の軽量化を図るために、可動部材５に設置された長円形状の偏平な空芯コイルである可動コイル１３と、固定部材２に固設された駆動磁石１１を有する（図８参照）。駆動磁石１１は各々、厚さ方向（軸方向）に磁化されかつ長手方向（固定部材の半径方向）に沿って異極性の磁極が隣接するように磁化され、強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる平板状のバックヨーク１０の表面に設置される。駆動磁石１１は、公知の永久磁石で形成することができるが、少ない消費電力で高推力を得るために、第１の実施の形態１と同様に希土類焼結磁石で形成することが好ましい。
【００４１】
上記のＶＣＭで可動部材を駆動する場合、可動部材５の移動量に基づいてフィードバック制御を行うために、可動部材５の移動量を検出する位置検出部材１４が設けられる。位置検出部材１４は、可動部材５に固定された検出磁石１６と、各磁石から発生する磁界を検出するための磁界検出素子１５を備えている。図示を省略するが、必要に応じて検出磁石の裏面（磁界検出素子に対向する面と反対側）に強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる平板状のバックヨークを設置することができる。さらに第１のＦＰＣ７の表面（磁界検出素子が実装されていない側の面）には、第２のヨーク８Ｂが設けられており、検出磁石から発生する磁束が流入して、検出磁石とヨークとの間に磁気吸引力が発生して、可動部材２は保持部材４側に引きつけられる（図８参照）。即ち、第２のヨークは、検出磁石１６との磁気回路を形成すると共に、可動部材２を指示部材４側に引きつける吸引ヨークとしての機能も兼ね備えている。磁界検出素子１５は、その中心がＺ軸（推力中心）に対して反転した位置（点対称の位置）に配置されるため、磁界検出素子を推力中心と一致するように配置した場合と同様の演算を行うことができ、可動部材５の移動量を正確に検出することができる。
【００４２】
上記の検出磁石１６は、厚さ方向に磁化した（単極着磁を施した）一対の平板状の永久磁石であるが、一対の平板状の永久磁石の代りに、厚さ方向に磁化しかつ異極性の磁極が隣接する単一の平板状の永久磁石を使用することができる。また、磁界検出素子１５は、第１のＦＰＣ７の支持部材４に対向する側とは反対側に実装することによっても、可動部材５の移動量を検出することができる。なお、第２のヨーク８Ｂは、磁界検出素子１５との干渉を防止できるような形状とされる。
【００４３】
検出磁石としては、第１の実施の形態と同様に、公知の永久磁石を使用することができるが、可動部材に設置されるので、軽量化を図るために、永久磁石粉末（表面を樹脂で被覆してもよい）と、この希土類磁石粉末を樹脂又はゴム等の高分子材料で結合した希土類ボンド磁石を使用することが好ましい。但しホール素子の出力電圧は低下するので、電気的に増幅すればよい。位置検出用磁石としては、０．１〜０．２Ｔの表面磁束密度を有する希土類ボンド磁石を使用することが好ましい。検出磁石の材質は可動部質量の軽量化を図るためにボンド磁石の方が望ましいが、可動部材の質量が大きい場合には、小型の希土類系焼結磁石でも可動部の軽量化を実質的に阻害しないため、実用上の問題はない。
【００４４】
磁界検出素子１５は、可動部材２（Ｓ１方向又はＳ２方向に移動する）がセンタリングされている初期位置では、その中心が可動部材２に固定された一対の検出磁石１６の中間（磁極が反転する位置：磁束密度＝０）に一致する。したがって磁界検出素子１５の表面において、検出磁石１６の一端から他端に向って磁束密度は、検出磁石の中間（ゼロクロス点）を挟んで所定長さの範囲で、磁束密度が直線的に変化する。磁界検出素子は磁束密度に比例した電圧を出力するので、磁石部の寸法及びホール素子と磁石部との距離を適切に設定しておけば、検出磁石の移動量（磁力変化）に比例した電圧を制御回路に出力することができ、さらに出力電圧のリニアリティーを向上することができるので、高精度の位置決めを行うことができる。
【００４５】
第２の実施の形態においては、上述したように、中心軸方向に沿って第２のヨーク８Ｂ、磁界検出素子１５、検出磁石１６の順に配置されるとともに、中心軸を挟んで、磁界検出素子１６と点対称となる位置で、第１のヨーク８Ａ、球状体６、可動コイル１３及び駆動磁石１１の順に配置されている。このように磁界検出素子１５は可動コイル１３に対向せずに、可動コイルから離間した位置に配置されているので、可動コイルから発生する磁束は、磁界検出素子に影響を与えることはない。また検出磁石１６に対向する第２のヨーク８Ｂは、検出磁石１６から発生する磁束が第２のヨーク８Ｂに流入する位置に配置されているので、可動部材２はこのヨーク８Ｂに向って磁気的に吸引される。磁気吸引力Ｆを可動部材の質量に応じた適切な値に設定することにより、可動部材２を中心軸と直交する面内で円滑に支持することができる。磁気吸引力Ｆの値としては、可動部材の質量の２倍程度であることが好ましく、例えば可動部材の質量が約２５〜３０ｇの場合で、５０〜６０ｇｆの範囲にあることが好ましい。
【００４６】
さらに可動部材５を中心軸に直交する平面で移動可能に支持するための球状体６は、バックヨーク１０で支持された固定磁石１１と第１のヨーク８Ａの間に配置されている。固定磁石１１から発生する磁束は、磁石装置の組立の際にも、例えば球状体６を磁性体の鋼球とすれば、鋼球には磁気的吸引力が作用して、可動部材５のボール受け部の中心位置に保持することができる。
【００４７】
本発明の磁石装置は、例えば、可動部材５の質量が２０〜３０ｇの場合で、推力質量比（最大推力／可動部材の質量）が２．０〜３．０の範囲にあるように構成することができる。
【００４８】
磁石装置１では、各可動コイルに供給する電流の極性及び／又は大きさを変えることにより、推力の大きさと向きを調整することができるので、各ＶＣＭに発生する推力を合成することにより、可動部材５を中心軸と垂直な面内で任意の方向に駆動することができる。この駆動量を制御回路にフィードバックして、目標位置に可動部材を移動させるサーボ制御を行うことができる。
【００４９】
可動部材をＶＣＭで駆動し、かつ位置検出素子としてホール素子を使用した場合、可動部材の最大移動距離は、例えば初期位置から±（０．５〜１．０）ｍｍの範囲に設定することができる。この移動範囲で、実際の移動量と磁界検出素子の出力電圧に対応する移動量との差（理論直線に対する誤差量）が少ない（リニアリティーが高い）ことが必要であり、ホール素子を使用した場合で、理論直線に対する誤差量が０．０４ｍｍ以内に収まることができる。
【００５０】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１のヨーク８Ａ及び第２のヨーク８Ｂの軸方向（Ｚ軸方向）の位置を独立して調整できるので、高い推力が得られながら、しかも推力とは無関係に、検出磁石による磁気吸引力を最適な値に調整することができる。
【００５１】
第１及び第２の実施の形態によれば、（１）軸方向に沿って、固定磁石、可動コイル及び吸引ヨークを配置して磁気回路を形成するので、消費電力の増大を伴わずに、磁気特性の大なる固定磁石を使用できることになり、推力質量比の増大を図ることができること、及び（２）固定磁石とは別に検出磁石を用いるので、磁界検出素子の出力電圧の直進性を優先して検出磁石の寸法を設定できるとともに、磁界検出素子を可動コイルから発生する磁束が及ばない位置に配置することが可能で、可動コイルにより磁界検出素子に与える影響を無くすことができることに加えて、特に次のような効果を奏し得る。
【００５２】
（３）固定側部材に２つの別のヨークを駆動磁石及び検出磁石に対向する位置に設けるので、可動部材を駆動するためのＶＣＭの発生推力と、可動部材を固定側部材に吸引するための磁気吸引力を独立して（最適な値に）調整することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１：磁石装置、
２：固定部材、
３：支柱、
４：保持部材、
５：可動部材、
６：鋼球、
７：第２のＦＰＣ、
８Ａ：第１の吸引ヨーク、
８Ｂ：第２の吸引ヨーク、
９：ＶＣＭ、
１０：バックヨーク、
１１：駆動磁石、
１２：第１のＦＰＣ、
１３：可動コイル、
１４：位置検出部材、
１５：磁界検出素子、
１６：検出磁石、
Ｂ：移動範囲、Ｆ：磁気吸引力、Ｌｒ：吸引ヨークの幅、Ｌｓ：移動長さ、
ｇａ：駆動磁石と第１のヨークとの距離
ｇｂ：磁界検出素子と第２のヨークとの距離
Ｃ：ゼロクロス点、Ｌ１、Ｌ２：直線状の磁束密度分布の領域
【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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