JP2017060228A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学要素をＸＹθのそれぞれの方向に対して好適な駆動力で駆動することが可能な小型の駆動装置を提供する。【解決手段】固定部材２，３に支持されて所要の磁界を形成するための永久磁石対２１，２２，３１，３２と、可動部材１に支持されて当該磁界内に配置され、通電されたときにＸ方向及びＹ方向に向けて駆動力が発生されるＸ駆動コイル１１及びＹ駆動コイル１２とを備えるＸ駆動ＶＣＭ及びＹ駆動ＶＣＭとして構成される。θ駆動ＶＣＭは、可動部材１に支持されて永久磁石対２２，３２で形成されている磁界内に配置されたθ駆動コイル４１を備えており、このθ駆動コイル４１はそれぞれ反対方向に向けて駆動力が発生するように給電制御される対をなすコイル４１ａ，４１ｂで構成される。【選択図】 図４

Description

本発明はデジタルカメラ等の光学機器に設けられた光学要素を移動制御する駆動装置に関し、特に光学要素をＸ方向とＹ方向及びθ方向に移動制御するために用いて好適な駆動装置に関するものである。

光学機器、なかでもデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、手振れ撮像による画像品質の低下を防止するために、手振れの発生時に撮像素子あるいはレンズ等の光学要素を光軸方向と直交する平面上でＸ方向及びＹ方向に移動制御し、さらに光軸周りのθ方向移動制御する手振れ防止機構を設けたものがある。例えば、特許文献１には、撮像素子を光軸と垂直な平面上でＸ方向とＹ方向に移動制御し、さらに光軸周りのθ方向に回転制御するためのそれぞれ独立したアクチュエータを配設した構成が提案されている。そのため、特許文献１の技術では、３つのアクチュエータを配設するためのスペースが必要であり、駆動装置の構造が複雑になるとともに、駆動装置の小型化が難しいという問題がある。

一方、特許文献２には、Ｘ方向又はＹ方向のアクチュエータを２つ横並びに配置し、これら２つのアクチュエータでのＸ方向又はＹ方向の移動量が相違するように制御することで、光学要素を光軸周りに回転制御するようにした駆動装置が提案されている。この技術によれば、独立したθ方向のアクチュエータが不要になり、駆動装置の構造を簡略化する上では有利である。

特開２０１４−１３７３８０号公報 特開２００７−２５６１６号公報

しかし、特許文献２の技術でも、Ｘ方向とＹ方向を合せて３つのアクチュエータを配設するためのスペースが必要であることは特許文献１と同じであり、駆動装置を小型化することは難しい。特に、θ方向の移動制御を行なうためには、Ｘ方向又はＹ方向の２つのアクチュエータは、それぞれを光軸を挟んだ位置に並列配置することが必要であるため、これら２つのアクチュエータの並列方向の寸法が長くなり、このことが小型な駆動装置を設計することを難しくする要因になっている。因みに、２つのアクチュエータのそれぞれの並列方向の寸法を単に短くするのみでは、両アクチュエータにおける移動制御に際しての出力能力、すなわち駆動力が低下されてしまい、好適なθ方向の駆動力を発揮する駆動装置を構成することが難しくなる。

本発明の目的は、光学要素をＸＹθのそれぞれの方向に対して好適な駆動力で駆動することが可能な小型の駆動装置を提供するものである。

本発明の駆動装置は、固定部材に支持されて所要の磁界を形成するための永久磁石と、可動部材に支持されて当該磁界内に配置され、通電されたときに所定の方向に向けて駆動力が発生される第１の駆動コイルとを備えるアクチュエータとして構成されており、可動部材に支持されて磁界内に配置された第２の駆動コイルを備え、この第２の駆動コイルはそれぞれ反対方向に向けて駆動力が発生するように給電制御される対をなすコイルで構成されていることを特徴とする。このアクチュエータは、ＶＣＭ（ボイスコイルモータ）で構成されることが好ましい。

第２の駆動コイルの対をなすコイルは、当該磁界に対して互いに反対方向に電流が通流制御される構成である。第２の駆動コイルはプリント回路又は導線のいずれかを巻回して構成される。

本発明の駆動装置では、可動部材は所定の平面上において互いに直交するＸ方向とＹ方向、所定の回転軸周りのθ方向（回転方向）に移動可能であり、第２の駆動コイルの対をなすコイルは可動部材の当該平面に沿って配置される。すなわち、第１の駆動コイルはＸ方向又はＹ方向のいずれか一方向の駆動力が発生し、第２の駆動コイルの対をなすコイルは互いに偶力を発生する構成である。

本発明の好ましい形態として、永久磁石対を支持した第１のヨークと、この永久磁石対との間に磁気回路を形成する第２のヨークと、第１のヨークと前記第２のヨークとの間に配設された可動部材と、可動部材に支持されて磁界内に配置される第１の駆動コイル及び第２の駆動コイルとを備え、第１の駆動コイルは単一コイルで構成され、第２の駆動コイルは対をなす２つのコイルで構成される。ここで、第１の駆動コイルは可動部材をＸ方向に駆動するＸ駆動ＶＣＭとＹ方向に駆動するＹ駆動ＶＣＭを構成し、第２の駆動コイルは可動部材を回転軸周りのθ方向に駆動するθ駆動ＶＣＭとして構成される。

本発明のさらに好ましい形態として、可動部材を光学機器の光軸と直交する面上でＸ方向とＹ方向に移動させるＸ駆動ＶＣＭとＹ駆動ＶＣＭを備えており、第２の駆動コイルはＸ駆動ＶＣＭとＹ駆動ＶＣＭの少なくとも一方に一体的に構成される。可動部材にはＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動される光学要素が搭載される。さらに、光学機器は撮像装置であり、光学要素は撮像素子又は撮像レンズであり、撮像装置の手振れ防止装置の駆動装置として構成される。

本発明によれば、第２の駆動コイルを構成している対をなすコイルでθ駆動ＶＣＭが構成でき、かつθ駆動ＶＣＭを構成する磁界は第１の駆動コイルで構成されるＸ駆動ＶＣＭ又はＹ駆動ＶＣＭの永久磁石対によって構成されるので、当該永久磁石対をθ駆動ＶＣＭに兼用することができ、小型の駆動装置を得ることができる。

本発明の駆動装置を含む手振れ補正装置を備えたカメラの概略構成図。 実施形態１の手振れ補正装置の、（ａ）はカメラ前方から見たときの前面図、（ｂ）は下方から見た底面図。 （ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図。 実施形態１の手振補正装置の概略構成を示す分解概略斜視図。 （ａ）はＦＰＣの前面図、（ｂ）はθ駆動コイルの模式構成図、（ｃ）はθ駆動ＶＣＭの動作を説明する図。 （ａ）〜（ｃ）は２つの駆動コイルを１つの駆動コイルとして設計する手法を説明する模式図。 （ａ）は実施形態２のＹ駆動ＶＣＭの前面図、（ｂ）はそのＢ１−Ｂ１線拡大断面図。 （ａ）は実施形態３の手振れ防止装置の前面図、（ｂ）はＦＰＣの前面図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明をスチルカメラやムービーカメラ（ビデオカメラ）のカメラＣＡＭ内に内装される撮像素子ＩＳの手振れ防止装置ＳＲ装置の駆動装置に適用した実施形態１の概略斜視図である。この手振れ防止装置ＳＲは、撮像時に手振れ等によってカメラＣＡＭが振動されたときに、この振動を相殺するように撮像素子ＩＳをカメラレンズ系のレンズ光軸Ｏｘと垂直な平面上でＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動制御させる構成とされている。ここで、Ｘ方向とＹ方向はそれぞれカメラを通常の姿勢に保持したときに前面方向から見たときの水平方向と鉛直方向であり、θ方向はレンズ光軸Ｏｘを中心とした回転方向である。これらＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の移動制御は、それぞれ独立して、あるいは同時に行なうことが可能であり、これらの移動を行うためのアクチュエータ（駆動装置）としてＶＣＭ（ボイスコイルモータ）が備えられている。

図２（ａ）は前記手振れ防止装置ＳＲをカメラ前方から見たときの前面図であり、図２（ｂ）は下方から見た底面図である。また、図３（ａ）と（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線の拡大断面図、図４はその概略構成の分解概略斜視図である。前記撮像素子ＩＳは、ＣＣＤあるいはＣＭＯＳ等の半導体撮像素子で構成されており、その撮像面をカメラの前方に向け、かつレンズ光軸Ｏｘと垂直な立面方向に向けた状態で可動支持体１に支持されている。この可動支持体１は上下の各辺部がＸ方向に延長され、左右の各辺部がＹ方向に延長された矩形の平板状に形成されている。前記撮像素子ＩＳはこの可動支持体１の前面に一体化された状態で支持されている。

前記可動支持体１をレンズ光軸Ｏｘの方向に挟んだ前後位置、すなわち前記可動支持体１の前面と後面に対してそれぞれ微細な間隙をおいて対向された位置には、強磁性体材料の板材で形成された一対のヨーク２，３が配設されている。これらのヨーク２，３は、可動支持体１の前面に対向されている前面側ヨーク２と、可動支持体１の後面に対向されている後面側ヨーク３で構成されている。後面側ヨーク３は矩形板状に形成され、前面側ヨーク２は上辺の一部を切除した矩形枠状に形成されている。これら前面側ヨーク２と後面側ヨーク３はそれぞれ前記カメラＣＡＭの内部に固定支持されている。

その上で、前記両ヨーク２，３にはそれぞれ前記可動支持体１に対向する側の面の３箇所、ここでは前記撮像素子ＩＳを囲む３箇所にそれぞれ転動ボール２０，３０が配設さられている。各転動ボール２０，３０は、前記可動支持体１をレンズ光軸Ｏｘに沿って両側から挟持するように、当該可動支持体１の前面と後面にそれぞれ当接されている。これにより、可動支持体１は両ヨーク２，３によりレンズ光軸方向に挟持された状態で、かつ転動ボール２０，３０の転動によってレンズ光軸Ｏｘと垂直な面上において両ヨーク２，３に対してＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動することが可能とされている。

前記前面側ヨーク２は、前記したように前記撮像素子ＩＳの撮像面を開放する形状とされており、その後面、すなわち前記可動支持体１に対向している側の面には、前面方向から見て左辺領域と下辺領域にそれぞれ永久磁石対２１，２２が配設されている。ここでは、左辺領域の永久磁石対２１は前面側Ｘ駆動永久磁石対であり、下辺領域の永久磁石対２２は前面側Ｙ駆動永久磁石対である。同様に、前記後面側ヨーク３の前記可動支持体１に対向している側の前面には、前記前面側Ｘ駆動永久磁石対２１と前記前面側Ｙ駆動永久磁石対２２にそれぞれ対向して後面側Ｘ駆動永久磁石対３１と後面側Ｙ駆動永久磁石対３２が配設されている。

前記前面側と後面側の各Ｘ駆動永久磁石対２１，３１及びＹ駆動永久磁石対２２，３２は、それぞれ細長い矩形小片状をした永久磁石で構成されており、各永久磁石はそれぞれの長辺が互いに微小の間隔をもって並列状態に配置されている。すなわち、各Ｘ駆動永久磁石対２１，３１は永久磁石の長辺がＹ方向に向けられた状態で並列配置され、各Ｙ駆動永久磁石２２，３２は永久磁石の長辺がＸ方向に向けられた状態で並列配置されている。また、前記前面側の各駆動永久磁石対２１，２２は隣接する永久磁石の後面がそれぞれＳ極とＮ極の異なる磁極となるように配置されている。これは駆動永久磁石対３１，３２についても同じである。これにより、前記ＸとＹの各駆動永久磁石対２１，３１と２２，３２においては、それぞれレンズ光軸Ｏｘに沿って異なる極性に向けられた磁界が形成される。

一方、前記可動支持体１には、前記Ｘ，Ｙの各駆動永久磁石対２１，３１と２２，３２に対してレンズ光軸Ｏｘに沿った方向に対向位置された駆動コイル１１，１２が配設され、前記可動支持体１に一体的に支持されている。これら駆動コイ１１，１２は厚み寸法が小さく、レンズ光軸Ｏｘ方向から見たときに偏平な俵形、長円形あるいは角がとれた矩形枠等となるように導線が巻回されたコイル、ここでは矩形枠のコイルで構成されており、前記可動支持体１の前記撮像素子ＩＳの左側領域と下側領域にそれぞれ貫通された開口内に厚み方向に埋設された状態で配設されている。ここで、左側領域の駆動コイル１１をＸ駆動コイルと称し、下側領域の駆動コイル１２をＹ駆動コイルと称する。

前記Ｘ駆動コイル１１は矩形枠の長辺がＹ方向に向けられるとともに、前記した前面側と後面側の各Ｘ駆動永久磁石対２１，３１によって形成される磁界内に位置される。また、前記Ｙ駆動コイル１２は矩形枠の長辺がＸ方向に向けられるとともに、前記した前面側と後面側の各Ｙ駆動永久磁石対２２，３２によって形成される磁界内に位置される。ここで、Ｙ駆動コイル１２はＸ方向の中心位置が前記レンズ光軸ＯｘのＸ方向の位置に一致するように配設されることが好ましい。また、両駆動コイル１１，１２は対をなす長辺がそれぞれ前記Ｘ，Ｙの各駆動永久磁石対２１，３１と２２，３２で構成されている異なる極性の磁界内に配置される。

以上の構成により、前面側と後面側の各Ｘ駆動永久磁石対２１，３１と、これに対向配置されたＸ駆動コイル１１は、前面側ヨーク２及び後面側ヨーク３と共にＸ方向に推力（移動力）を生成するＸ駆動ＶＣＭ５Ｘとして構成される。また、前面側と後面側の各Ｙ駆動永久磁石対２２，３２と、これに対向配置されたＹ駆動コイル１２は、前面側ヨーク２及び後面側ヨーク３と共にＹ方向に推力（移動力）を生成するＹ駆動ＶＣＭ５Ｙとして構成される。前記Ｘ駆動コイル１１と前記Ｙ駆動コイル１２は図示を省略したＶＣＭ制御回路に電気接続されており、このＶＣＭ制御回路での制御によって各駆動コイル１１，１２に通流される電流が制御され、Ｘ駆動ＶＣＭ５ＸとＹ駆動ＶＣＭ５Ｙの駆動が制御される。

他方、前記可動支持体１の後面の一部領域には、薄いプリント回路基板、ここではフレキシブルプリント回路基板（以下、ＦＰＣと称する）４が一体的に貼り付けられている。このＦＰＣ４は少なくとも前記可動支持体１の前記Ｘ駆動コイル１１とＹ駆動コイル１２が配設されている領域に対応する領域にわたって延在されており、この領域にはθ駆動コイル４１が形成されている。ここでは、前記ＦＰＣ４はフレキシブルな絶縁板の表面に所要のパターン形状の導電箔がプリント形成されて電気回路が構成されており、この導電箔からなるプリント回路の一部で当該θ駆動コイル４１が形成されている。

図５（ａ）は前記ＦＰＣ４の前面図であり、前記θ駆動コイル４１は、多重の渦巻き形状をした一対の渦巻きコイル４１ａ，４１ｂで構成されている。図５（ｂ）はθ駆動コイル４１の巻回を説明するための模式図であり、各渦巻きコイル４１ａ，４１ｂの巻回方向はそれぞれ同一方向に複数巻回されるとともに直列に接続されている。また、両コイル４１ａ，４１ｂは、この実施形態ではＸ方向に並んで配置されている。さらに両コイル４１ａ，４１ｂは、可動支持体１の前記Ｙ駆動コイル１２に対してレンズ光軸Ｏｘの方向に重なる態様で配置されている。換言すれば、当該θ駆動コイル４１は前記前面側と後面側の両Ｙ駆動永久磁石対２２，３２で形成される磁界内に配置されている。これにより、その動作については後述するが、θ駆動コイル４１はこれら前面側と後側の両Ｙ駆動永久磁石対２２，３２とでθ駆動ＶＣＭ５θが構成されることになる。このθ駆動コイル４１はＦＰＣ４に形成されたプリント回路４０によって前記ＶＣＭ制御回路に電気接続されている。

さらに、前記ＦＰＣ４の前面には、前記Ｘ駆動コイル１１の中心位置に対向する位置に１つのＸホール素子４４ｘが搭載されている。また、当該ＦＰＣ４の同じく前面には、前記Ｙ駆動コイル１２の内側の左右に偏った位置に対向する位置にそれぞれ１つ、すなわち合計で２つのＹホール素子４４ｙが搭載されている。特に、これら２つのＹホール素４４ｙは前記レンズ光軸ＯｘをＸ方向に挟んで、当該レンズ光軸Ｏｘから等しい距離の位置に搭載されている。これら３つのホール素子４４ｘ，４４ｙはプリント回路４０の他の一部によって図には表れない位置検出回路に接続されており、各ホール素子４４ｘ，４４ｙで検出した検出信号に基づいて自身のＸ方向とＹ方向の移動位置、すなわち可動支持体１のＸ方向とＹ方向の移動位置を検出するようになっている。

以上の構成の手振れ防止装置ＳＲでは、Ｘ駆動ＶＣＭ５Ｘにおいては、ＶＣＭ制御回路によりＸ駆動コイル１１に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、前面側及び後面側の両Ｘ駆動永久磁石対２１，３１で形成される磁界とＸ駆動コイル１１を流れる電流によるローレンツ力が発生し、Ｘ駆動コイル１１はＸ方向に移動される。Ｘ駆動コイル１１に通流する電流の向きを反転制御することにより、Ｘ駆動コイル１１は反対方向に移動される。したがって、Ｘ駆動コイル１１を支持している可動支持体１は、Ｘ駆動コイル１１と一体にＸ方向に移動制御され、これに支持されている撮像素子ＩＳがＸ方向に移動制御されることになる。

Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙにおいても同様であり、ＶＣＭ制御回路によりＹ駆動コイル１２に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、前面側及び後面側の両Ｙ駆動永久磁石対２２，３２で形成される磁界とＹ駆動コイル１２を流れる電流によるローレンツ力が発生し、Ｙ駆動コイル１２はＹ方向に移動される。Ｙ駆動コイル１２に通流する電流の向きを反転制御することにより、Ｙ駆動コイル１２は反対方向に移動される。したがって、Ｙ駆動コイル１２を支持している可動支持体１は、Ｙ駆動コイル１２と一体にＹ方向に移動制御され、支持されている撮像素子ＩＳはＹ方向に移動制御されることになる。

θ駆動ＶＣＭ５θにおいては、ＶＣＭ制御回路によりθ駆動コイル４１に電流を通流し、かつその電流値を制御することにより、前面側及び後面側の両Ｙ駆動永久磁石対２２，３２で形成される磁界とθ駆動コイル４１を流れる電流によるローレンツ力が発生する。図５（ｂ）に示したようにθ駆動コイル４１は磁界に対して互いに反対方向に電流が通流される一対の渦巻きコイル４１ａ，４１ｂで構成されているので、図５（ｃ）に示すように、各渦巻きコイル４１ａ，４１ｂに生じるローレンツ力はＹ方向に対して反対方向に向けられる。したがって、θ駆動コイル４１の全体としては、両渦巻きコイル４１ａ，４１ｂに生じるローレンツ力によって生じる偶力、すなわち両渦巻きコイル４１ａ，４１ｂの中心間の距離をＬとすると、Ｆ×Ｌの回転方向の力が発生する。θ駆動コイル４１に通流する電流の向きを反転制御することにより、当該回転方向の力は反対方向に発生する。これにより、θ駆動コイル４１を支持している可動支持体１は、θ駆動コイル４１と一体にθ方向に移動制御され、支持されている撮像素子ＩＳはレンズ光軸Ｏｘに対して回転移動制御されることになる。

以上のＸＹθの各ＶＣＭを備えることにより、カメラＣＡＭでの撮像時に手振れが生じると、この手振れによる振動を検出するセンサーの出力に基づいてカメラ制御部（いずれも図示せず）は、当該手振れ振動を相殺する制御信号を生成し、この制御信号を受けてＶＣＭ制御回路は、Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙ、Ｘ駆動ＶＣＭ５Ｘ及びθ駆動ＶＣＭ５θに通流する電流を制御する。Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙでは、制御された電流をＹ駆動コイル１２に通流することで可動支持体１をＹ方向に移動制御し、Ｘ駆動ＶＣＭ５Ｘでは、制御された電流をＸ駆動コイル１１に通流することで可動支持体１をＸ方向に移動制御する。また、θ駆動ＶＣＭ５θでは、制御された電流をθ駆動コイル４１に通流することで可動支持体１をθ方向に移動制御する。

このとき、Ｘホール素子４４ｘは可動支持体１のＸ方向の移動に伴ってＸ駆動永久磁石対２１，３１で構成される磁界内で移動され、当該磁界の磁束密度に対応した出力を検出し、この出力に基づいてＸ方向の移動位置（移動量）が検出される。同様に、２つのＹホール素子４４ｙは可動支持体１のＹ方向の移動に伴ってＹ駆動永久磁石対２２，３２で構成される磁界内で移動され、当該磁界の磁束密度に対応した出力を検出する。そして、この２つのＹホール素子４４ｙの出力に基づいて可動支持体１のＹ方向の移動位置（移動量）とθ方向の移動位置（回転量）が検出される。

そして、検出されたＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の移動量や回転量に基づいてＸ駆動ＶＣＭ５Ｘ、Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙ及びθ駆動ＶＣＭ５θでの移動制御を実行する。これにより、可動支持体１は手振れによる画像ブレを補正するＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動制御され、可動支持体１に支持されている撮像素子ＩＳもこれに追従してＸ方向、Ｙ方向及びθ方向に移動制御され、撮像素子ＩＳで撮像する画像の手振れが補正される。

この実施形態１では、θ駆動ＶＣＭ５θはθ駆動コイル４１と、Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙを構成しているＹ駆動永久磁石対２２，３２とで構成されている。すなわち、Ｙ駆動永久磁石対２２，３２をθ駆動ＶＣＭ５θの構成要素である磁界を形成するための永久磁石対として兼用している。そのため、θ駆動ＶＣＭ５θを構成するために独立した駆動永久磁石対を配設する必要はなく、構成部品点数を削減することができ、また独立した永久磁石対を配設するためのスペースが不要で小型化に有利になる。また、θ駆動コイル４１はＦＰＣ４に設けたプリント回路で構成されているので、コイルを構成するための線材が不要であり、かつθ駆動コイルを可動支持体１に配設した場合でもレンズ光軸Ｏｘに沿った方向の寸法の増大は極めて小さくて済み、手振れ防止装置ＳＲの全体の薄型化が可能である。

ここで、実施形態１のＸ駆動ＶＣＭ５ＸあるいはＹ駆動ＶＣＭ５Ｙについて特許文献２の構成と比較すると、各駆動ＶＣＭ５Ｘ，５Ｙを構成しているＸ駆動コイル１１あるいはＹ駆動コイル１２は単一コイルで構成されており、特許文献２のように２つのコイルがＸ又はＹ方向に並列配置された構成よりもコイル数が少なくされている。そのため、実施形態１の駆動ＶＣＭ５Ｘ，５Ｙで発生する駆動力（推力）は特許文献２のアクチュエータで発生する駆動力よりも低下する懸念がある。

この点について、図６を参照してＹ駆動ＶＣＭ５Ｙの例を説明する。図６（ａ）において、特許文献２のように、２つのＹ駆動ＶＣＭを用いてθ駆動のための偶力を得るときには、Ｙ駆動コイル１２ａ，１２ｂをＸ方向に並列配列する。そのため、Ｙ駆動ＶＣＭの全体としてのＸ方向の寸法はＬａである。しかし、この実施形態ではＹ駆動コイル１２ａ，１２ｂでは偶力を得る必要はない。Ｙ駆動に際し、両駆動コイル１２ａ，１２ｂには、矩形枠の一対の長辺において同じＹ方向の駆動力が発生するが、一対の短辺においてはそれぞれＸ方向に反対向きの駆動力が発生し、これらＸ方向の駆動力は互い相殺される。すなわち、Ｙ駆動コイル１２ａ，１２ｂの各短辺はＹ方向の駆動力を発生するのには寄与しておらず、Ｙ駆動コイルの長辺のみが駆動力に寄与している。

そこで、図６（ｂ）のように、２つのＹ駆動コイル１２ａ，１２ｂをＸ方向に並列配置する際に、互いに隣接する短辺の部位を省略し、図６（ｃ）のように両駆動コイル１２ａ，１２ｂの長辺を直接接続した１つの駆動コイル１２として設計する。このようにすることで、２つのＹ駆動コイルをＸ方向に並列した場合に比較して互いに隣接する短辺部位が占めていたＸ方向の寸法を短縮した寸法Ｌｂの１つの小型のＹ駆動コイル１２を得ることができる。なお、このように寸法を短縮しても、この１つのＹ駆動コイル１２の長辺の長さは、２つのＹ駆動コイル１２ａ，１２ｂの長辺の長さを合計した長さと同じであるので、Ｙ駆動コイル１２ａ，１２ｂに流す電流値と同等の電流をＹ駆動コイル１２に流せれば、このＹ駆動ＶＣＭ５Ｙは２つのＹ駆動ＶＣＭから得られる駆動力の合成駆動力と同じ駆動力を得ることができる。

Ｘ駆動ＶＣＭ５Ｘについても同様であり、Ｘ駆動コイル１１を同様に設計することによって、２つのＸ駆動コイルをＹ方向に並列配置した場合と同じ駆動力を得ることができる。これにより、実施形態１では、Ｘ駆動ＶＣＭ５ＸとＹ駆動ＶＣＭ５Ｙの小型化を図る一方で、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ大きな駆動力を得ることができる。

図７（ａ）は実施形態２におけるＹ駆動ＶＣＭ５Ｙの前面図であり、図７（ｂ）はそのＢ１−Ｂ１線拡大断面図である。この実施形態２では、Ｙ駆動コイル４２は導線を巻回した対をなすコイル４２ａ，４２ｂで構成されており、ＦＰＣ４の前面に接着固定している。すなわち、θ駆動コイル４２は実施形態１のプリント回路で構成されたθ駆動コイル４１とは異なり、Ｙ駆動コイル１２と同様に導線を巻回したものをＦＰＣ４の前面に接着剤により接着固定している。θ駆動コイル４２の対をなすコイル４２ａ，４２ｂの導線の巻き方は実施形態１と同様であり、かつ両コイル４２ａ，４２ｂに流れる電流が互いに反対向きになるように直列に接続した構成である。

前記θ駆動コイル４２の長辺と短辺の各寸法はＹ駆動コイル１２の長辺と短辺よりも短くされており、θ駆動コイル４２はＹ駆動コイル１２の内側空芯部に配設されている。これにより、θ駆動コイル４２とＹ駆動コイル１２は同一面に配設され、レンズ光軸Ｏｘ方向の寸法の増大を防止している。２つのＹホール素子４４ｙがＦＰＣ４に搭載されていることも実施形態１と同じである。なお、この実施形態２ではＹ駆動永久磁石対２２，３２はＹ方向に密接配置している。Ｘ駆動永久磁石対についても図示は省略するが同じである。

図８（ａ）は実施形態３のＸ駆動ＶＣＭ５Ｘ、Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙ及びθ駆動ＶＣＭ５θの概略構成を示す手振れ防止装置ＳＲの前面図、（ｂ）はＦＰＣ４の前面図である。実施形態３は２つのθ駆動ＶＣＭ５θｘ，５θｙを備えている。すなわち、Ｙ駆動ＶＣＭ５Ｙは実施形態１，２と同様に１つのθ駆動ＶＣＭ（以下、Ｙθ駆動ＶＣＭ）５θｙを一体的に構成し、その磁界を構成する永久磁石をＹ駆動永久磁石対２２，３２と兼用している。一方、Ｘ駆動ＶＣＭ５θｘは１つのθ駆動ＶＣＭ（以下、Ｘθ駆動ＶＣＭ）５θｘを一体的に構成し、その磁界を構成する永久磁石をＸ駆動永久磁石対２１，３１と兼用している。

Ｘ駆動ＶＣＭ５Ｘと一体的に設けられているＸθ駆動ＶＣＭ５θｘの構成は、Ｙθ駆動ＶＣＭ５θｙの構成と同じであり、そのＸθ駆動コイル４３は、実施形態１のようにＦＰＣ４に設けられたプリント回路で構成され、あるいは実施形態２のように導線を巻回されてＸ駆動コイル１１の内側空芯部に配設された駆動コイルとして構成されている。いずれの場合でも、実施形態１，２と同様に、２つの駆動コイル４３ａ，４３ｂに互いに反対向きの電流が流れるように直列接続した構成とされている。ここで、前記したように、Ｘθ駆動ＶＣＭ５θｘはＸθ駆動コイル４３と、磁界を形成するための永久磁石対とで構成されているが、この永久磁石対はＸ駆動永久磁石対２１，３１と兼用した構成とされている。

実施形態３では、θ駆動に際してはＹθ駆動ＶＣＭ５θｙの各Ｙθ駆動コイル４１と、Ｘθ駆動ＶＣＭ５θｘの各Ｘθ駆動コイル４３の少なくとも一方に対して給電制御を行うようにすればよい。図８（ｂ）に示すように、Ｙθ駆動ＶＣＭ５θｙのＹθ駆動コイル４１にのみ給電制御したときには、実施形態１，２と同様に各Ｙθ駆動コイル４１ａ，４１ｂにおいてＹ方向の偶力Ｆ１が生じ、これにより、Ｆ１×Ｌ１の回転力が生じて可動支持体１はθ方向に駆動される。また、Ｘθ駆動ＶＣＭ５θｘのＸθ駆動コイル４３にのみ給電制御したときには、各Ｘθ駆動コイル４３ａ，４３ｂにおいてＸ方向の偶力Ｆ２が生じ、これにより可動支持体１はＦ２×Ｌ２の回転力によってθ方向に駆動される。

さらに、Ｙθ駆動ＶＣＭ５θｙのＹθ駆動コイル４１と、Ｘθ駆動ＶＣＭ５θｘのＸθ駆動コイル４３に給電制御したときには、Ｙθ駆動コイル４１とＸθ駆動コイル４３に生じる偶力が加算された回転力によって可動支持体１はθ方向に駆動される。なお、これらいずれの場合でもＸθ駆動コイル４３とＹθ駆動コイル４１に給電する電流の方向を適切に制御することは言うまでもない。

実施形態３は、特にＸθ駆動ＶＣＭ５θｘとＹθ駆動ＶＣＭ５θｙを同時に駆動させたときに、両者の各偶力を合成することによってθ方向に大きな回転力の駆動力を得ることができ、可動支持体１を迅速にθ制御することができる。また、可動支持体１にＹθ駆動ＶＣＭ５θｙとＸθ駆動ＶＣＭ５θｘを配設しても、これらの駆動ＶＣＭ５θｘ，５θｙはＸ駆動ＶＣＭ５ｘ又はＹ駆動ＶＣＭ５Ｙと一体的に構成されているので、それぞれの駆動永久磁石対２１，３１と２２，３２を兼用して部品点数の増大が防止でき、装置の大型化が防止できる。

Ｘ駆動ＶＣＭとＹ駆動ＶＣＭを構成する駆動永久磁石対は、前面側ヨーク又は後面側ヨークの一方のヨークにのみ支持され、当該駆動永久磁石対と他方のヨークとの間に磁界を形成するようにしてもよい。

以上の実施形態は本発明の駆動装置を手振れ防止装置に適用しているが、光学機器に設けられた光学要素を駆動するための装置についても同様に適用することが可能である。例えば、カメラのレンズ鏡筒内に配設され、レンズ光学系を構成する一部のレンズをレンズ光軸と直交する面上でＸＹ方向に移動させる手振れ防止装置における駆動装置として構成することが可能である。さらに、光学機器以外の機器に用いられる可動部品を駆動するための駆動装置として構成することが可能であることは言うまでもない。

１ 可動支持体（可動部材）
２ 前面側ヨーク（第１のヨーク）
３ 後面側ヨーク（第２のヨーク）
４ ＦＰＣ（プリント回路基板）
５Ｘ Ｘ駆動ＶＣＭ（アクチュエータ：ボイスコイルモータ）
５Ｙ Ｙ駆動ＶＣＭ（アクチュエータ：ボイスコイルモータ）
５θ，５θｘ，５θｙ θ駆動ＶＣＭ（アクチュエータ：ボイスコイルモータ）
１１ Ｘ駆動コイル（第１の駆動コイル）
１２ Ｙ駆動コイル（第１の駆動コイル）
２１，３１ Ｘ駆動永久磁石対
２２，３２ Ｙ駆動永久磁石対
４１，４２，４３ θ駆動コイル（第２の駆動コイル）
４４ｘ，４４ｙ ホール素子
ＳＲ 手振れ防止装置
ＩＳ 撮像素子（光学要素）
ＣＡＭ カメラ

Claims (13)

1. 固定部材に支持されて所要の磁界を形成するための永久磁石対と、可動部材に支持されて前記磁界内に配置され、通電されたときに所定の方向に向けて駆動力が発生される第１の駆動コイルとを備えるアクチュエータとして構成され、前記可動部材に支持されて前記磁界内に配置された第２の駆動コイルを備え、前記第２の駆動コイルはそれぞれ反対方向に向けて駆動力が発生するように給電制御される対をなすコイルで構成されていることを特徴とする駆動装置。
2. 前記アクチュエータはＶＣＭ（ボイスコイルモータ）で構成される請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第２の駆動コイルの対をなすコイルは、それぞれ前記磁界に対して互いに反対方向に電流が通流制御される構成である請求項１又は２に記載の駆動装置。
4. 前記第２の駆動コイルはプリント回路又は導線のいずれかを巻回して構成される請求項１ないし３のいずれかに記載の駆動装置。
5. 前記可動部材は所定の平面上において互いに直交するＸ方向とＹ方向、回転軸周りのθ方向（回転方向）に移動可能であり、前記第２の駆動コイルの対をなすコイルは前記可動部材の当該平面に沿って配設されている請求項１ないし４のいずれかに記載の駆動装置。
6. 前記第１の駆動コイルは前記Ｘ方向又はＹ方向のいずれか一方向の駆動力が発生し、前記第２の駆動コイルの対をなすコイルは互いに偶力を発生する構成である請求項５に記載の駆動装置。
7. 永久磁石対を支持した第１のヨークと、前記永久磁石対との間に磁気回路を形成する第２のヨークと、前記第１のヨークと前記第２のヨークとの間に配設された可動部材と、前記可動部材に支持されて前記磁界内に配置される第１の駆動コイル及び第２の駆動コイルとを備え、前記第１の駆動コイルは単一コイルで構成され、前記第２の駆動コイルは対をなす２つのコイルで構成されていることを特徴とする駆動装置。
8. 前記第１の駆動コイルは前記可動部材をＸ方向に駆動するＸ駆動ＶＣＭとＹ方向に駆動するＹ駆動ＶＣＭを構成し、前記第２の駆動コイルは前記可動部材を回転軸周りのθ方向に駆動するθ駆動ＶＣＭとして構成されている請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記可動部材を光学機器の光軸と直交する面上でＸ方向とＹ方向に移動させるＸ駆動ＶＣＭとＹ駆動ＶＣＭを備えており、前記第２の駆動コイルは前記Ｘ駆動ＶＣＭと前記Ｙ駆動ＶＣＭの少なくとも一方に一体的に構成されている請求項８に記載の駆動装置。
10. 可動部材を平面上の第１の方向に駆動する第１のアクチュエータと、前記可動部材を前記平面上の前記第１の方向と異なる第２の方向に駆動する第２のアクチュエータと、前記可動部材を前記平面上の前記第１及び第２の方向と異なる第３の方向に駆動する第３のアクチュエータとを備え、前記第３のアクチュエータは前記第１又は第２のアクチュエータと前記平面と垂直な方向に重なる位置に配置され、かつ前記第３のアクチュエータの一部は当該重なる位置に配置されたアクチュエータの一部と共通であることを特徴とする駆動装置。
11. 前記可動部材は光学機器の一部を構成する光学要素であり、前記平面と垂直な方向は当該光学機器の光軸に沿った方向に向けられている請求項１０に記載の駆動装置。
12. 前記可動部材には前記した第１の方向、第２の方向及び第３の方向に移動される光学要素が搭載されている請求項１１に記載の駆動装置。
13. 前記光学機器は撮像装置であり、前記光学要素は撮像素子又は撮像レンズであり、撮像装置の手振れ防止装置の駆動装置として構成されている請求項１１又は１２に記載の駆動装置。
    

Images