专利名称：驱动装置、光学仪器及摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及由电磁力驱动被驱动对象的驱动装置和具有该驱动装置的光学仪器、摄影装置。
背景技术：
作为以往的照相机中的透镜的驱动装置，例如，有日本特开平11-190815号公报公开的装置，这种装置将小型圆筒形状的步进马达与透镜并列配置，由引导丝杆等进行透镜驱动。
另外，作为透镜的驱动装置，例如，有日本特开平4-093807号公报公开的使用音圈致动器的装置。该音圈致动器，是把磁体或者线圈中的一方固定在保持透镜组的保持框上，把另一方固定在镜筒上，来驱动变焦透镜的装置。在该音圈致动器中，线圈被单相控制，用位置传感器检测透镜的位置，向线圈进行正向或反向通电。由此，把透镜定位在所希望的位置上。
可是，在前者的驱动装置中，在与引导丝杆啮合且具有内螺纹功能的构件与引导丝杆面滑动时产生声音，在把该驱动装置用于录像机等的场合，上述滑动音有可能作为噪音被录音。而且，当引导丝杆变形时，其变形传到上述具有内螺纹功能的构件上，存在透镜向与光轴垂直的方向位移的情况，有损于透镜的定位精度。
另外，在把前者的驱动装置作为录像机的变焦透镜的驱动装置使用的场合，变焦透镜的驱动速度慢，为了把变焦透镜驱动到能得到所希望的焦距的位置上需要花费一定的时间。结果，有损于速拍性。
后者的驱动装置，即，使用音圈致动器的驱动装置，在变焦速度、静音性、透镜的定位精度几点上优于前者的驱动装置。但是，在该驱动装置中，由于使用环境的变化或者老化等原因，驱动的导向部分的摩擦系数发生变化，当以没有估计到的摄影姿势进行摄影时，往往不能够把透镜定位在正确的位置上。
另外，当以没有估计到的摄影姿势使用照相机时，不仅不能把透镜控制到正确的位置上，而且最坏的场合会引起振动，存在不能使透镜停止在适当的位置上的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种驱动装置和具有该驱动装置的光学仪器、摄影装置，其中，所述驱动装置可实现透镜等被驱动对象的驱动速度的高速化，可提高驱动被驱动对象时的静音性，可进行被驱动对象的高精度定位。
为了达到上述目的，本发明的第1种形式提供一种用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括在规定的轴向延伸的柱状的磁体，该磁体具有沿外周面螺旋状延伸的多个充磁部；由软磁性材料构成的第1、第2、第3和第4磁轭，前述各磁轭具有至少一个磁极齿，这些磁极齿分别与前述磁体的对应的充磁部相向配置；用于励磁前述第1磁轭和第2磁轭的第1线圈；用于励磁前述第3磁轭和第4磁轭的第2线圈；以及支撑前述磁体其使其能向前述规定的轴向移动，同时保持被驱动对象保持构件；其中，通过向前述第1和第2线圈通电，使前述磁体沿前述保持构件在前述规定的轴向移动，来驱动前述被驱动对象。
根据上述第1种形式的构成，可实现透镜等被驱动对象的驱动速度的高速化，可的提高驱动被驱动对象时的静音性，可进行被驱动对象的高精度定位。
优选上述驱动装置具有用于阻止前述磁体绕前述规定的轴向转动的限制构件。
优选前述磁体呈具有中空部的筒状，前述保持构件插入并穿过前述磁体的中空部。
优选前述磁体固定在前述被驱动对象上。
为了达到上述目的，本发明的第2种形式提供一种用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括在规定的轴向延伸的柱状的磁体，该磁体具有沿外周面螺旋状延伸的多个充磁部和一端；由软磁性材料制成的第1、第2、第3和第4磁轭，前述各磁轭具有至少1个磁极齿，这些磁极齿分别与前述磁体的对应的充磁部相向配置；用于励磁前述第1磁轭和第2磁轭的第1线圈；用于励磁前述第3磁轭和第4磁轭的第2线圈；固定有前述磁体的前述一端的支撑板；把前述第1、第2、第3和第4磁轭与前述第1和第2线圈结合成一体的结合构件；以及支撑前述结合构件且使其能在前述规定的轴向移动，同时保持被驱动对象的保持构件；其中，通过向前述第1和第2线圈通电，使前述磁体沿前述保持构件在前述规定的轴向移动，来驱动前述被驱动对象。
根据上述第2种形式的构成，可实现透镜等被驱动对象的驱动速度的高速化，可提高驱动被驱动对象时的静音性，可进行被驱动对象的高精度定位。
优选上述驱动装置具有用于阻止前述结合构件绕前述规定的轴向转动的限制构件。
优选前述结合构件固定在前述被驱动对象上。
为了达到上述目的，根据本发明的第3例，提供把上述驱动装置作为其透镜驱动装置的光学仪器。
为了达到上述目的，本发明的第4种形式提供一种用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括固定被驱动对象的磁体，该磁体的外周面至少具有1个被充磁成螺旋形状的充磁部；具有第1磁轭和第1线圈的第1定子单元，所述第1磁轭由软磁性材料形成，且具有至少1个磁极齿，所述第1线圈对前述第1磁轭进行励磁；具有第2磁轭和第2线圈的第2定子单元，所述第2磁轭由软磁性材料形成，且具有至少1个磁极齿，所述第2线圈对前述第2磁轭进行励磁；其中，把前述磁体配置在前述第1定子单元和前述第2定子单元之间；把前述第1及第2磁轭的各磁极齿形成沿前述磁体的前述充磁部相向的螺旋形状。
优选上述驱动装置还具有卷绕前述第1线圈的第1线圈架和卷绕前述第2线圈的第2线圈架，前述第1磁轭包括固定在前述第1线圈架上的一对磁轭，前述第2磁轭包括固定在前述第2线圈架上的一对磁轭。
优选前述被驱动对象是透镜，前述驱动装置还具有保持有前述透镜的透镜保持构件；固定前述第1及第2定子单元的固定构件；固定在前述固定构件上的导向构件，该导向构件对前述透镜保持构件进行导向，使其可在透镜的光轴方向上滑动；固定在前述固定构件上同时卡合在前述透镜保持构件上的转动防止构件，该转动防止构件防止前述透镜保持构件进行转动。
根据上述第4种形式的构成，把磁体配置在第1及第2定子单元之间，把第1及第2磁轭的各磁极齿做成沿充磁部相向的螺旋形状，使保持作为被驱动对象的透镜的保持构件能在光轴方向上滑动并防止其转动。因此，可缩短驱动透镜时的驱动时间，可提高驱动透镜时的静音性，可进行透镜的稳定且高精度定位(停止位置的稳定性)。
为了达到上述目的，本发明的第5种形式提供具有上述任何一种驱动装置的摄影装置。
图1是本发明第1实施例的驱动装置的分解立体图。
图2是驱动装置的侧视图。
图3是驱动装置的主要部分的纵剖视图。
图4是沿图3的C-C线剖切的剖视图。
图5是表示磁轭和磁体的关系的展开平面图。
图6是本发明的第2实施例的驱动装置的分解立体图。
图7是驱动装置的主要部分的横剖视图。
图8是本发明的第3实施例的驱动装置的分解立体图。
图9是分解立体图，它表示作为本发明第4实施例的驱动装置的透镜驱动装置的结构。
图10是表示对图9的透镜驱动装置进行了组装后的状态的侧视图。
图11是表示构成透镜驱动装置的第1定子单元的部件的分解立体图。
图12是表示对图11的第1定子单元进行了组装后的状态的立体图。
图13是表示构成透镜驱动装置的第2定子单元的部件的分解立体图。
图14是表示对图13的第2定子单元进行了组装后的状态的立体图。
图15是表示第1定子单元的第1磁轭及第2定子单元的第2磁轭与磁体的关系的展开平面图。
图16是表示比较对象例的透镜驱动装置的构成的剖视图。
图17是表示另一个比较对象例的透镜驱动装置的构成的剖视图。
具体实施例方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
首先对本发明的第1实施例进行说明。
图1是本发明的第1实施例的驱动装置的分解立体图，图2是驱动装置的侧视图，图3是驱动装置的主要部分的纵剖视图，图4是沿图3的C-C线剖切的剖视图，图5是表示磁轭和磁体的关系的展开平面图。在此，说明本实施例的驱动装置用作用于驱动照相机的透镜的驱动装置的场合。
如图1所示，驱动装置具有中空圆筒形状的磁体1、第1磁轭2、第2磁轭3、第3磁轭7和第4磁轭8。在磁体1的外周面上，形成有多个充磁部1a、1b、1c、1d、1e、1f、1g、1h、1i、1j。各充磁部1a～1j被配置成沿磁体1的外周面螺旋状延伸且互相邻接的状态。各充磁部1a～1j之中，充磁部1a、1c、1e、1g、1i被充磁成S极，充磁部1b、1d、1f、1h、1j被充磁成N极。在本实施例中形成有10个充磁部，如图4所示，在磁体1的横断面上，在外周面上，10个N极和S极的充磁部交替出现。在此，充磁部的数量(极数)不局限上述的数量。
磁体1具有在该磁体1的轴线方向上形成的中空部K(导向部)，在中空部1K内能滑动地嵌合有后述的导杆14。由此，磁体1能够一边被导杆14导向，一边向磁体1的轴线方向移动。
第1磁轭2由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的5个磁极齿2a、2b、2c、2d、2e。在此，当把磁体1的充磁极数定为N时，上述磁极齿，按机械角度以每4π/N(弧度)的相位设置，即按电气角度以每2π(弧度)的相位设置，其数量是N/2个。在本实施例中，由于N＝10，所以每2π/5(弧度)设置1个磁极齿，其磁极齿的数量为5。各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e被配置成沿磁体1的对应的充磁部而与之相向的状态。
第2磁轭3由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的5个磁极齿3a、3b、3c、3d、3e。第2磁轭3的磁极齿数量的确定方法，与第1磁轭2同样，各磁极齿3a、3b、3c、3d、3e被配置成沿磁体1的对应的充磁部而与之相向的状态。如图5所示，各磁极齿3a、3c、3d、3e被配置成与第1磁轭2的各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e的相位，按机械角度偏移2π/N(弧度)，按电气角度偏移π(弧度)。
在第1磁轭2和第2磁轭3之间，配置第1线圈架4。第1线圈架4由非导电性材料例如塑料制成，在第1线圈架4上卷绕有由导线构成的第1线圈5。当在第1线圈5上流过电流时，第1磁轭2的磁极齿2a、2b、2c、2d、2e和第2磁轭3的磁极齿3a、3b、3c、3d、3e分别被励磁成规定的极性。
第1磁轭2和第2磁轭3固定在第1外罩6上。第1外罩6由软磁材料制成，其覆盖第1线圈架4、第1线圈5，同时将第1磁轭2和第2磁轭3彼此磁连接，对第1磁轭2和第2磁轭3进行相对定位。
第1磁轭2、第2磁轭3、第1线圈架4、第1线圈5和第1外罩6构成第1定子部。
第3磁轭7由软磁性材料制成，其具有螺旋状的5个磁极齿7a、7b、7c、7d、7e。第3磁轭7的磁极齿数量的确定方法，与第1磁轭2同样，各磁极齿7a、7b、7c、7d、7e被配置成沿磁体1的对应的充磁部而与之相向的状态。
第4磁轭8由软磁性材料制成，其具有螺旋状的5个磁极齿8a、8b、8c、8d、8e。第4磁轭8的磁极齿数量的确定方法，与第1磁轭2同样，各磁极齿8a、8b、8c、8d、8e被配置成沿磁体1的对应的充磁部而与之相向的状态。而且，如图5所示，各磁极齿8a、8b、8c、8d、8e被配置成与第3磁轭7的各磁极齿7a、7b、7c、7d、7e的相位，按机械角度偏移2π/N(弧度)(按电气角度偏移π(弧度))。
在第3磁轭7和第4磁轭8之间配置有第2线圈架9。第2线圈架9由非导电性材料例如塑料制成，在第2线圈架9上卷绕有由导线构成的第2线圈10。当在第2线圈10上流过电流时，第3磁轭7的磁极齿7a、7b、7c、7d、7e和第4磁轭8的磁极齿8a、8b、8c、8d、8e分别被励磁成规定的极性。
第3磁轭7和第4磁轭8固定在第2外罩11上。第2外罩11由软磁性材料制成，其覆盖第2线圈架9、第2线圈10，同时将第3磁轭7和第4磁轭8彼此磁连接，对第3磁轭7和第4磁轭8进行相对定位。
第3磁轭7、第4磁轭8、第2线圈架9、第2线圈10和第2外罩11构成第2定子部。
在此，当展开表示第1磁轭2、第2磁轭3、第3磁轭7、第4磁轭8与磁体1的各充磁部1a～1j的关系时，如图5所示，上述第1定子部和第2定子部的相位，以磁体1的各充磁部的充磁相位为基准，按机械角度偏移π/N(弧度)(按电气角度偏移π/2(弧度))，也就是说，在本实施例中，由于第1定子部和第2定子部分别具有10个磁极齿(第1定子部具有磁极齿2a、2b、2c、2d、2e、3a、3b、3c、3d、3e，而第2定子部具有磁极齿7a、7b、7c、7d、7e、8a、8b、8c、8d、8e)，所以，它们被配置成按机械角度相互偏移π/10(弧度)。第1定子部和第2定子部，用焊接或粘接等公知的方法相互固定。
在磁体1上安装有透镜座12。在透镜座12上设置有臂部12a和槽部12b。臂部12a固定在磁体1上，透镜座12与磁体1一体地构成。在透镜座12上固定有透镜13。
如图3所示，在磁体1的中空部1K上，能滑动地嵌合有上述的导杆14，磁体1能移动地支撑在导杆14上。而且，导杆14是引导磁体1向轴向移动的构件。在透镜座12的槽部12b上能滑动地嵌合防摆导杆15，防摆导杆15阻止磁体1绕其轴转动。也就是说，透镜座12和透镜13绕磁体1的轴(绕导杆14)的转动被阻止。
如图2所示，上述第1定子部和第2定子部固定在底板16上。在底板16上设置开口部16a、臂部16a、孔16c和孔16b，其中，开口部16a与透镜13同轴设置。开口部16a是用于把通过了透镜13的光导向照相机主体(未图示)侧的开口。在臂部16d上形成有与孔16c同轴设置的孔16e，导杆14插入并穿过孔16c，其一端插入孔16e内并被固定。防摆导杆15的一端插入底板16的孔16b内并被固定。
下面，对驱动装置的动作进行说明。
在图5所示的状态下，向第1线圈5通电，使第1磁轭2的各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e励磁为S极，使第2磁轭3的各磁极齿3a、3b、3c、3d、3e励磁为N极。在此，在切断向第1线圈5的通电的同时，向第2线圈10通电，使第3磁轭7的各磁极齿7a、7b、7c、7d、7e励磁为N极，使第4磁轭8的各磁极齿8a、8b、8c、8d、8e励磁为S极，在磁体1上产生图5中的箭头A所示的方向的电磁力。箭头A所示方向的电磁力可分解成使磁体1转动的方向的力和沿磁体1的轴向的力。
在此，由于防摆导杆15阻止在磁体1上紧固着的透镜座12绕导杆14转动，所以即使在箭头A所示的方向上产生的电磁力之中有使磁体1转动方向的力作用在磁体1上，磁体1(透镜座12和透镜13)也不转动，由沿磁体1的轴向力，即箭头B所示方向的力，使磁体1沿导杆14向箭头B所示方向(在图2中是上方)移动。然后，磁体1停止在充磁部1i与第3磁轭7的磁极齿7a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第2线圈10的通电，与此同时进行向第1线圈5的通电，使第1磁轭2的各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e励磁成N极，使第2磁轭3的各磁极齿3a、3b、3c、3d、3e励磁成S极，这时，在磁体1上再次产生箭头A所示方向的电磁力。同样，即使在箭头A所示方向产生的电磁力之中有使磁体1转动方向的力作用在磁体1上，磁体1也不转动，由箭头B所示方向的力，使磁体1沿导杆14向箭头B所示方向(图2中上方)移动。然后，磁体1停止在充磁部1i与第1磁轭2的磁极齿2a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第1线圈5的通电，与此同时进行向第2线圈10的通电，使第3磁轭7的各磁极齿7a、7b、7c、7d、7e励磁为S极，使第4磁轭8的各磁极齿8a、8b、8c、8d、8e励磁为N极，这时，在磁体1上再次产生箭头A所示方向的电磁力。同样，即使在箭头A所示方向产生的电磁力之中有使磁体1转动方向的力作用在磁体1上，磁体1也不转动，由箭头B所示方向的力，使磁体1沿导杆14向箭头B所示方向移动。然后，磁体1停止在充磁部1j与第3磁轭7的磁极齿7a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第2线圈10的通电，与此同时进行向第1线圈5的通电，使第1磁轭2的各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e励磁为S极，使第2磁轭3的各磁极齿3a、3b、3c、3d、3e励磁为N极，这时，在磁体1上再次产生箭头A所示方向的电磁力，同样，即使在箭头A所示的方向产生的电磁力之中有使磁体转动方向的力作用在磁体1上，磁体1也不会转动，由箭头B方向的力使磁体1沿导杆14向箭头B所示方向移动。然后，磁体1停止充磁部1j在与第1磁轭2的磁极齿2a相向的位置上。
在使磁体1向与箭头B所示方向相反的方向移动时，可以按照与上述顺序相反的顺序进行对各线圈5、10的通电切换。
这样，通过顺序切换向第1线圈5和第2线圈10的通电来切换第1磁轭2的各磁极齿2a、2b、2c、2d、2e、第2磁轭3的各磁极齿3a、3b、3c、3d、3e、第3磁轭7的各磁极齿7a、7b、7c、7d、7e、第4磁轭8的各磁极齿8a、8b、8c、8d、8e的励磁状态，可以使磁体1(透镜座12和透镜13)沿导杆14向箭头B所示方向或者其相反方向移动。
另外，通过控制向第1线圈5和第2线圈10通电的电流的大小，还可以进行微步控制，使磁体1停止在与各线圈5、10产生的磁力的大小相对应的位置上，例如停止在各充磁部不正对各磁极齿的位置上。根据该方式，可将磁体1稳定地保持在被2相线圈吸引的位置上，与以往的使用单相线圈的音圈致动器的方式相比，可以稳定且高精度地将透镜13定位。
另外，根据本实施例，由于顺序切换向第1线圈5和第2线圈10的通电，由电磁力沿光轴驱动透镜座12和透镜13，所以以往的由步进马达使引导丝杆转动来沿光轴驱动透镜的形式中产生滑动音或者透镜的驱动速度慢等问题都没有了，与以往的使用单相线圈的音圈致动器的方式相同，静音性优良且可以高速地驱动透镜。
另外，在本实施例中，为了容易实现第1磁轭2和第2磁轭3的组装以及第3磁轭7和第4磁轭8的组装，使用了中空圆筒形状的磁体1。由于各磁轭2、3、7、8的磁极齿形成为沿磁体1的外周的螺旋形状，所以在组装第1磁轭2和第2磁轭3时，可以沿其螺旋形状使两磁轭边转动边向轴向移动而将其组装，这使第1磁轭2和第2磁轭3的组装变得容易。另外，第3磁轭7和第4磁轭8的组装也同样进行。
另外，通过使用本实施例的驱动装置，可以提供这样一种照相机其可以稳定且高精度地将透镜定位，同时，静音性优良且能够高速地驱动透镜。
再有，在本实施例中，磁体1的中空部1k是作为导杆14的导向部而构成的，但也可以取而代之，在可与磁体1一体运动的透镜座12上设置导杆14的导向孔。
下面，参照图6和图7对本发明的第2实施例进行说明。
图6是本实施例的驱动装置的分解立体图，图7是驱动装置的主要部分的横剖视图。
与上述第1实施例相比，本实施例在使用四棱柱状的磁体，即横断面形状为矩形的磁体这一点上不同。在本实施例中，对于与上述第1实施例相同的构件赋予相同的符号，并省略其说明。
如图6所示，本实施例的驱动装置具有四棱柱形状的磁体101、第1磁轭102、第2磁轭103、第3磁轭107和第4磁轭108，各磁轭呈矩形板状。在磁体101的外周面上形成有多个充磁部101a、101b、101c、101d、101e、101f、101g、101h、101i、101j。各充磁部101a～101j被配置成沿磁体101的外周面螺旋状地延伸且相互邻接的状态。在各充磁部101a～101j之中，充磁部101a、101c、101e、101g、101i被充磁成S极，充磁部101b、101d、101f、101h、101j充磁成N极。在本实施例中形成有10个充磁部，但充磁部的数量不局限于此。
磁体101具有在该磁体101的轴线方向延伸且横断面形状是圆形的中空部101k(导向部)，在中空部101k内，能滑动地嵌合有导杆14。由此，将磁体101支撑为可在被导杆14导向的状态下进行移动的状态。
第1磁轭102由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的2个磁极齿102a、102b。在此，各磁极齿102a、102b被配置成沿磁体101的对应的充磁部而与之相向的状态。而且，各磁极齿102a、102b被构成为，其关于其所相向的磁体充磁部的极性的相位是相同的。
第2磁轭103由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的2个磁极齿103a、103b。各磁极齿103a、103b被配置成沿磁体101的对应的充磁部而与之相向的状态，同时，其关于其所相向的磁体充磁部的极性的相位是相同的。此外，与第1实施例相同，各磁极齿103a、103b的相位以第1磁轭102的磁极齿102a、102b和磁体101的充磁部的充磁相位为基准，偏置一个充磁节距的量(S极的中心和N极的中心的距离)，即按电气角度偏置π(弧度)。
在第1磁轭102和第2磁轭103之间配置有第1线圈架104。第1线圈架104由非导电性材料例如塑料制成，在第1线圈架104上卷绕有由导线构成第1线圈105。当在第1线圈105上流过电流时，第1磁轭102的磁极齿102a、102b和第2磁轭103的磁极齿103a、103b分别被励磁成规定的极性。
第1磁轭102和第2磁轭103固定在第1外罩106上。第1外罩106由软磁性材料制成，其覆盖第1线圈架104、第1线圈105，同时，将第1磁轭102和第2磁轭103彼此磁连接，对第1磁轭102和第2磁轭103进行相对定位。
第1磁轭102、第2磁轭103、第1线圈架104、第1线圈105和第1外罩106构成第1定子部。
第3磁轭107由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的2个磁极齿107a、107b。各磁极齿107a、107b被配置成沿磁体101的对应的充磁部而与之相向的状态，同时，其关于其所相向的磁体充磁部的极性的相位是相同的。
第4磁轭108由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的2个磁极齿108a、108b。各磁极齿108a、108b被配置成沿磁体101的对应的充磁部而与之相向的状态，同时，其关于其所相向的磁体充磁部的极性的相位是相同的。此外，与第1实施例相同，各磁极齿108a、108b的相位以第3磁轭107的磁极齿107a、107b和磁体101的充磁部为基准，偏移1个充磁节距部分(S极的中心和N极的中心的距离)，即按电气角度偏移π(弧度)。
在第3磁轭107和第4磁轭108之间配置有第2线圈架109。第2线圈架109由非导电性材料例如塑料制成，在第2线圈架109上卷绕有由导线构成的第2线圈110。当在第2线圈110上流过电流时，第3磁轭107的磁极齿107a、107b和第4磁轭108的磁极齿108a、108b分别被励磁成规定的极性。
第3磁轭107和第4磁轭108固定在第2外罩111上。第2外罩111由软磁性材料制成，其覆盖第2线圈架109，同时将第3磁轭107和第4磁轭108彼此磁连接，对第3磁轭107、第4磁轭108进行相对定位。
第3磁轭107、第4磁轭108、第2线圈架109、第2线圈110和第2外罩111构成第2定子部。与上述第1实施例相同，第2定子部和第1定子部的相位以磁体101的对应的充磁相位为基准，按电气角度偏移π/2(弧度)。
在本实施例中，与第1实施例相同，切换向第1线圈105、第2线圈110的通电，通过该通电的切换来切换第1磁轭102的各磁极齿和第2磁轭103的各磁极齿的励磁状态，可以使磁体101(透镜座12和透镜13)沿导杆14移动。
在这样构成的本实施例中，如图7所示，由于使用四棱柱状的磁体101，所以可以减小D尺寸(磁体101的透镜13的径向尺寸)，在把本实施例的驱动装置组装到例如照相机的镜筒上的场合，可以构成小直径的镜筒。
下面，参照图8对本发明的第3实施例进行说明。
图8是本发明的驱动装置的分解立体图。
如图8所示，本实施例与上述第1实施例的不同之处在于，磁体201固定在底板216上，第1定子部和第2定子部固定在透镜座212上。在此，第1定子部由第1磁轭2、第2磁轭3、第1线圈架4、第1线圈5、第1外罩6构成。第2定子部由第3磁轭7、第4磁轭8、第2线圈架9、第2线圈10、第2外罩11构成。
磁体201具有与光轴平行延伸的圆筒状的形状，其一端固定在底板216上。在磁体201的外周面上形成有多个充磁部201a、201b、201c、201d、201e、201f、201g、201h、201i、201j。各充磁部201a～201j被配置成沿磁体201的外周面螺旋状延伸且相互邻接的状态。在各充磁部201a～201j之中，充磁部201a、201c、201e、201g、201i被充磁成S极，充磁部201b、201d、201f、201h、201j被充磁成N极。在本实施例中形成有10个充磁部，但充磁部的数量也不局限于此。
在底板216上固定有与磁体201平行延伸的导杆214和防摆导杆215。如后述那样导杆214将透镜座212支撑为能向光轴方向移动的状态。如后所述，防摆导杆215是阻止透镜座212绕光轴转动的构件。
在透镜座212上设置有臂部212a、导向部212c和槽部212b。在臂部212a上固定有上述第1和第2定子部。在导向部212c上，能滑动地嵌合在底板216上固定的导杆214，在槽部212b上能滑动地嵌合防摆导杆215。
在这样构成的本实施例中，与上述第1实施例一样，切换向第1线圈5、第2线圈10的通电，在磁体201和各磁轭2、3、7、8之间产生电磁力，使磁体201(透镜座212和透镜13)沿导杆214在光轴方向移动。
从而，根据本实施例，可以得到与上述第1实施例同样的效果。
下面，参照图9～图17对本发明的第4实施例进行说明。
图9是分解立体图，其表示作为本实施例的驱动装置的透镜驱动装置的结构，图10是表示对透镜驱动装置进行了组装后的状态的侧视图。图11是表示构成第1定子单元的部件的分解立体图，图12是表示对第1定子单元进行了组装后的状态的立体图。图13是表示构成第2定子单元的部件的分解立体图，图14是表示对第2定子单元进行了组装后的状态的立体图。图15是表示第1定子单元的第1磁轭及第2定子单元的第2磁轭和磁体的关系的展开平面图。
在图9至图15中，透镜驱动装置具有由磁体301、第1磁轭302、第2磁轭303、第1线圈架304、第1线圈305构成的第1定子单元、由第3磁轭306、第4磁轭307、第2线圈架308、第2线圈309构成的第2定子单元、透镜座310、底板314。
磁体301形成为长方体形状，在外周面上形成有多个充磁部301a、301b、301c、301d、301e、301f、301g、301h、301i、301j、301k、301l、301m、301n。以下，把充磁部作为301a～301n来进行说明，但充磁部的数量不局限于14(a～n)个。充磁部301a～301n是螺旋形状且被配置成相邻状态(参照图15)。例如，充磁部301a、301c、301e、301g、301i、301k、301m被充磁成S极，充磁部301b、301d、301f、301h、301j、301l、301n被充磁成N极。也就是说，充磁部301a～301n被交替地充磁成不同的极。
第1磁轭302由软磁性材料制成，其具有螺旋状的磁极齿302a(参照图15)，该磁极齿302a沿着在磁体301的外周面上被充磁成螺旋形状的充磁部301a～301n的对应的充磁部而与之相向。将第1磁轭302插入并固定在后述的第1线圈架304的空间部内。磁极齿302a具有沿着与磁体301的磁极齿301a～301n的螺旋状的形成方向相同方向的平板形状。
第2磁轭303由软磁性材料制成，其具有螺旋形状的磁极齿303a(参照图15)，该磁极齿303a沿着在磁体301的外周面上被充磁成螺旋形状的充磁部301a～301n的对应的充磁部而与之相向。将第2磁轭303插入并固定在后述的第1线圈架304的空间部内。磁极齿303a具有沿着与磁体301的充磁部301a～301n的螺旋形状的形成方向相同方向的平板形状。
第1线圈架304由非导电性材料(例如塑料)形成，在内侧具有第1磁轭302及第2磁轭303的平板部能插入的空间部，同时在外侧具有卷绕第1线圈305的卷绕部。在第1线圈架304的空间部内，从相反方向分别插入并固定第1磁轭302及第2磁轭303(参照图11、图12)。
第1线圈305由卷绕在第1线圈架304上的导线构成，通过使电流在第1线圈305中流动，把第1磁轭302的磁极齿302a和第2磁轭303的磁极齿303a励磁成规定的极性。在此，如图15所示，将第1磁轭302的磁极齿302a和第2磁轭303的磁极齿303a配置成彼此错开了与磁体301的充磁节距P相同相位的状态。
由上述第1磁轭302、第2磁轭303、第1线圈架304、第1线圈305构成第1定子单元。
第3磁轭306由软磁性材料形成，其具有螺旋形状的磁极齿306a(参照图15)，该磁极齿306a沿在磁体301的外周面上被充磁成螺旋形状的充磁部301a～301n而与之相向。将第3磁轭306插入并固定在后述的第2线圈架308的空间部内。磁极齿306a具有沿与磁体301的充磁部301a～301n的螺旋形状的形成方向相同方向的平板形状。
第4磁轭307由软磁性材料形成，其具有螺旋形状的磁极齿307a(参照图15)，该磁极齿307a沿在磁体301的外周面上被充磁成螺旋形状的充磁部301a～301n而与之向。将第4磁轭307插入并固定在后述的第2线圈架308的空间部内。磁极齿307a具有沿与磁体301的充磁部301a～301n的螺旋形状的形成方向相同方向的平板形状。
第2线圈架308由非导电性材料(例如塑料)形成，在内侧具有能插入第3磁轭306及第4磁轭307的平板部空间部，同时，在外侧具有卷绕第2线圈309的卷绕部。在第2线圈架308的空间部内，从相反方向分别插入并固定第3磁轭306及第4磁轭307(参照图13、图14)。
第2线圈309由卷绕在第2线圈架308上的导线构成，通过使电流在第2线圈309中流动，把第3磁轭306的磁极齿306a和第4磁轭307的磁极齿307a励磁成规定的极性。在此，如图15所示，将第3磁轭306的磁极齿306a和第4磁轭307的磁极齿307a配置成彼此错开了与磁体301的充磁节距P相同相位的状态。
上述的第3磁轭306、第4磁轭307、第2线圈架308、第2线圈309构成第2定子单元。
如图10所示，在用两定子单元夹持磁体301的位置上，将第1定子单元和第2定子单元固定在底板314上，使两定子单元的磁极齿302a、303a、306a、307a与磁体301相向。也就是说，在第1定子单元和第2定子单元之间配置磁体301。
另外，如图15所示，第1定子单元和第2定子单元以磁体301的充磁部的充磁相位为基准，按电气角度偏移90度相位配置，按机械位置偏移P×(2n+1)/2配置。在此，P是充磁节距，n是任意的整数。此外，在图15中，用双点划线表示磁体301的充磁部301a～301n。
透镜座310形成为主体部具有能嵌合透镜311的内径部的形状，其具有臂部310a、导向部310b、槽部310c。臂部310a被设置成相对于透镜座主体部向径向外侧突出的状态，通过将臂部310a固定在磁体301上而将透镜座310与磁体301一体地构成。导向部310b被设置成相对于透镜座310的主体部向径向外侧突出且向轴向突出的状态，其具有能嵌合导杆312且使导杆312可滑动的通孔310d。
透镜311是嵌合并固定在透镜座310的主体部的内径部内的构件，其在搭载了本实施例的透镜驱动装置的摄影装置(未图示)中用于摄影。
如图10所示，导杆312嵌合在透镜座310的导向部310b的通孔310d内且相对于该通孔310d可沿轴向移动，同时，其轴向端部固定在设置于后述的底板314的臂部314c上的孔部314d内。导杆312是用于对透镜座310进行导向的构件，它使透镜座310能在与光轴平行的方向上滑动。
将防摆导杆313嵌合在透镜座310的槽部310c中并使其相对透镜座310可滑动，同时，将其轴向端部固定在设置于后述的底板314的主体部上的孔部314b内。防摆导杆313是用于防止透镜座310以导杆312为中心转动的构件。
底板314的主体部形成为大致圆环形状，其具有开口部314a、孔部314b、臂部314c、孔部314d。如图10所示，底板314将第1定子单元和第2定子单元固定。开口部314a使透过了透镜311的光通过。通过了开口部314a的光被导向规定的位置。在设置于导杆314的主体部上的孔部314b内，插入并固定导杆312。臂部314c被配置成相对于底板314的主体部向轴向突出的状态，其具有半圆形截面，该截面使其能配置透镜座310的导向部310b并能与之保持一定的间隙。在设置于臂部314c上的孔部314d内，插入并固定导杆312。
如上所述，导杆312嵌合在透镜座310的导向部310b的通孔310d中并且其能在轴向移动，同时，其轴向端部固定在底板314的孔314d内。由此，如图10所示借助于导杆312，透镜座310相对于底板314能在与光轴平行的方向上滑动。而且防摆导杆313嵌合在透镜座310的槽部310c中并且相对该槽部310c可滑动，同时，其轴向端部固定在底板314的孔部314b内。由此，透镜座310及透镜311不能以导杆312为中心转动而只能沿光轴移动。
下面，参照图9至图17对具有上述结构的本实施例的透镜驱动装置的动作进行详细说明。
如上所述，在磁体301的充磁部301a～301n之中，充磁部301a、301c、301e、301g、301i、301k、301m被充磁成S极，充磁部301b、301d、301f、301h、301j、301l、301n被充磁成N极。首先，使第2线圈309处于通电的状态，使第3磁轭306的磁极齿306a励磁成S极，第4磁轭307的磁极齿307a励磁成N极。
在该状态下切断对第2线圈309的通电，同时向第1线圈305通电，使第1磁轭302的磁极齿302a励磁成N极，第2磁轭303的磁极齿303a励磁为S极。与此相伴，如图15所示，在磁体301上产生箭头A方向的电磁力。可以考虑将在箭头A方向上产生的电磁力分解成使磁体301转动方向的力和沿磁体301的轴的力。
如上所述，固定在磁体301上的透镜座310处于由防摆导杆313防止其以导杆312为中心转动的状态。为此，磁体301不会因箭头A方向上产生的电磁力之中的使磁体301转动方向的力而转动。磁体301和透镜座310及透镜311被箭头B方向的力沿导杆312驱动。磁体301向图15中的上方，即箭头B方向移动并停止在充磁部301i处于与第1磁轭302的磁极齿302a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第1线圈305的通电，同时向第2线圈309通电，使第3磁轭306的磁极齿306a励磁为N极，第4磁轭307的磁极齿307a励磁为S极。与此相伴，在磁体301上再次产生箭头A方向的电磁力。与上述同样，磁体301不会因箭头A方向上产生的电磁力之中的使磁体301转动方向的力而转动。磁体301和磁体301及透镜311被箭头B方向的力沿导杆312驱动。磁体301向图15中的上方，即箭头B方向移动并停止在充磁部301a处于与第3磁轭306磁极齿306a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第2线圈309的通电，同时向第1线圈305通电，使第1磁轭302的磁极齿302a励磁为S极，第2磁轭303的磁极齿303a励磁为N极。与此相伴，在磁体301上再次产生箭头A方向的电磁力。与上述同样，磁体301不会因箭头A方向上产生的电磁力之中的使磁体301转动方向的力而转动。磁体301和透镜座310及透镜311被箭头B方向的力沿导杆312驱动。磁体301向图15中的上方，即箭头B方向移动并停止在充磁部301h处于与第1磁轭302的磁极齿302a相向的位置上。
然后，在该状态下切断向第1线圈305的通电，同时向第2线圈309通电，使第3磁轭306的磁极齿306a励磁为S极，第4磁轭307的磁极齿307a励磁为N极。与此相伴，在磁体301上再次产生箭头A方向的电磁力。与上述同样，磁体301不会因箭头A方向上产生的电磁力之中的使磁体301转动方向的力而转动。磁体301和透镜座310及透镜311被箭头B方向的力沿导杆312驱动。磁体301向图15中的上方，即箭头B方向移动并停止在充磁部301a处于与第3磁轭306的磁极齿306a相向的位置上。
当向箭头B方向的相反侧驱动磁体301和透镜座310及透镜311时，可以按照与上述顺序相反的顺序来进行上述对第1线圈305及第2线圈309的通电切换。
这样，在本实施例中，顺序切换第1线圈305和第2线圈309的通电状态来切换第1磁轭302的磁极齿302a、第2磁轭303的磁极齿303a、第3磁轭306的磁极齿306a、第4磁轭307的磁极齿307a的励磁状态。因此，可以只向箭头B方向或者其相反方向驱动磁体301和透镜座310及透镜311。
另外，在本实施例中，也可以加减通过第1线圈305和第2线圈309的电流，进行微步控制，使磁体301停止在与第1线圈305和第2线圈309产生的磁力的大小相对应的位置上。根据该微步控制，可使磁体301稳定地位于被2相的线圈吸引的位置上，与以往的使用单相线圈的音圈致动器的方式比较，可以对透镜311进行稳定且高精度的定位。
如上所述，以往的通过由步进马达使引导丝杆转动，从而使与该引导丝杆啮合且具有内螺纹功能的构件前后移动来沿光轴驱动透镜的类型的驱动装置具有下面的缺点在引导丝杆和具有内螺纹功能的构件之间产生滑动音。另外，由于引导丝杆的节距很小，所以使透镜移动到所希望的位置需要较长的时间。
而在本实施例中，由于通过顺序切换第1线圈305和第2线圈309的通电状态来切换第1磁轭302～第4磁轭307的各磁极齿302a～307a的励磁状态，来使磁体301及透镜311沿光轴移动，所以静音性优良且可以高速驱动透镜311。
另外，在本实施例中，把第1磁轭302的磁极齿302a、第2磁轭303的磁极齿303a、第3磁轭306的磁极齿306a、第4磁轭307的磁极齿307a构成沿磁体301的外周面上螺旋形状的充磁部301a～301n的平板形状。
在此，考虑如下场合，即不将磁体充磁成螺旋形状，而假定如图16所示那样，将其充磁成在与光轴平行的方向上使不同的极相邻的形状。把第1磁轭定为402、第2磁轭定为403、把对第1磁轭402、第2磁轭403进行励磁的线圈定为405、把第1磁轭402的磁极部定为402a、第2磁轭403的磁极部定为403a，则磁极部402a、403a相互离开，导致磁路的磁阻变大、输出变小。
或者，考虑假定如图17所示那样形成定子的形状的场合，即将磁极部形成为凹凸形状来使磁极部相互接近。把第1磁轭定为502、第2磁轭定为503、把对第1磁轭502、第2磁轭503进行励磁的线圈定为505、把第1磁轭502的磁极部定为502a、把第2磁轭503的磁极部定为503a，则在该场合，D尺寸(宽度方向的尺寸)变大。
针对这一问题，在本实施例中，把磁体301的外周面的充磁部301a～301n的充磁形状作成螺旋形状，把第1磁轭302、第2磁轭303、第3磁轭306、第4磁轭307的磁极齿302a、303a、306a、307a作成沿磁体301的外周面上螺旋形状的充磁部301a～301n的平板形状。因此，可以实现D尺寸(宽度方向的尺寸)小而输出高的透镜驱动装置。
如以上说明的那样，根据本实施例，把磁体301配置在第1及第2定子单元之间，把第1至第4磁轭302～307的各磁极齿302a～307a形成沿磁体301的充磁部301a～301n而与之相向的螺旋形状。而且，把导杆312嵌合在透镜座310的导向部310b内且使其能在轴向上移动，将其端部固定在底板314的孔314d内。把防摆导杆313嵌合在透镜座310的槽部310c内且使其相对槽部310c可滑动，将其端部固定在底板314的孔部314b内。
由此，能够提供这样的透镜驱动装置可以缩短透镜311的变焦动作时的变焦时间，可以提高驱动透镜311时的静音性，可以实现透镜311的稳定的高精度定位(停止位置的稳定性)。
在上述各实施例中，例举了把透镜作为被驱动对象的场合，但本发明不局限于此，其也能适用于驱动需要进行稳定的高精度定位的部件的场合。
在上述实施例中，例举了把作为防止透镜座转动用的防摆导杆能滑动地嵌合在透镜座的槽部内的场合，但本发明不局限于此，防止透镜座转动的机构可以做成任意的构造。
权利要求
1.一种驱动装置，是用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括在规定的轴向延伸的柱状的磁体，该磁体具有沿外周面螺旋状延伸的多个充磁部；由软磁性材料构成的第1、第2、第3和第4磁轭，前述各磁轭具有至少一个磁极齿，这些磁极齿分别与前述磁体的对应的充磁部相向配置；用于励磁前述第1磁轭和第2磁轭的第1线圈；用于励磁前述第3磁轭和第4磁轭的第2线圈；以及支撑前述磁体并使其能向前述规定的轴向移动，同时将被驱动对象保持的保持构件；其特征在于，通过向前述第1和第2线圈通电，使前述磁体沿前述保持构件在前述规定的轴向移动，来驱动前述被驱动对象。
2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，具有用于阻止前述磁体绕前述规定的轴向转动的限制构件。
3.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，前述磁体呈带有中空部的筒状，前述保持构件插入并穿过前述磁体的中空部。
4.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，前述磁体固定在前述被驱动对象上。
5.一种驱动装置，是用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括在规定的轴向延伸的柱状的磁体，该磁体具有沿外周面螺旋状延伸的多个充磁部和一端；由软磁性材料制成的第1、第2、第3和第4磁轭，前述各磁轭具有至少1个磁极齿，这些磁极齿分别与前述磁体的对应的充磁部相向配置；用于励磁前述第1磁轭和第2磁轭的第1线圈；用于励磁前述第3磁轭和第4磁轭的第2线圈；固定有前述磁体的前述一端的支撑板；把前述第1、第2、第3和第4磁轭与前述第1和第2线圈结合成一体的结合构件；以及支撑前述结合构件且使其能在前述规定的轴向移动，同时将被驱动对象保持的保持构件；其特征在于，通过向前述第1和第2线圈通电，使前述磁体沿前述保持构件在前述规定的轴向移动，来驱动前述被驱动对象。
6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，具有用于阻止前述结合构件绕前述规定的轴向转动的限制构件。
7.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，前述结合构件固定在前述被驱动对象上。
8.一种光学仪器，其特征在于，作为透镜驱动装置，其具有权利要求1至7中任一项所述的驱动装置。
9.一种驱动装置，是用于驱动被驱动对象的驱动装置，其包括固定被驱动对象的磁体，该磁体的外周面具有至少1个被充磁成螺旋形状的充磁部；具有第1磁轭和第1线圈的第1定子单元，所述第1磁轭由软磁性材料形成，且具有至少1个磁极齿，所述第1线圈对前述第1磁轭进行励磁；具有第2磁轭和第2线圈的第2定子单元，所述第2磁轭由软磁性材料形成，且具有至少1个磁极齿，所述第2线圈对前述第2磁轭进行励磁；其特征在于，把前述磁体配置在前述第1定子单元和前述第2定子单元之间；把前述第1及第2磁轭的各磁极齿形成为沿前述磁体的前述充磁部相向的螺旋形状。
10.如权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，还具有卷绕前述第1线圈的第1线圈架和卷绕前述第2线圈的第2线圈架；前述第1磁轭包括固定在前述第1线圈架上的一对磁轭，前述第2磁轭包括固定在前述第2线圈架上的一对磁轭。
11.如权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，前述被驱动对象是透镜；还具有保持有前述透镜的透镜保持构件；固定前述第1及第2定子单元的固定构件；固定在前述固定构件上的导向构件，该导向构件对前述透镜保持构件进行导向，使其可在透镜的光轴方向上滑动；固定在前述固定构件上同时卡合在前述透镜保持构件上的转动防止构件，该转动防止构件防止前述透镜保持构件进行转动。
12.一种摄影装置，具有权利要求9至11中任一项所述的驱动装置。
全文摘要
一种驱动装置，可实现被驱动对象的驱动速度高速化，提高驱动被驱动对象时的静音性，进行被驱动对象的高精度定位。中空圆筒形的磁体(1)沿光轴延伸，多个充磁部(1a～1j)沿磁体的外周面螺旋状延伸。第1磁轭(2)、第2磁轭(3)、第3磁轭(7)和第4磁轭(8)由软磁性材料构成，各磁轭具有5个磁极齿(2a～2e、3a～3e、7a～7e、8a～8e)。各磁极齿被配置成与磁体的对应的充磁部相向的状态。透镜座(12)保持被驱动对象，同时支撑磁体，使其能沿光轴移动。通过向用于对第1磁轭和第2磁轭及第3磁轭和第4磁轭进行励磁的第1线圈及第2线圈(5，10)通电，使磁体沿透镜座在规定的轴向移动，来驱动被驱动对象。
文档编号H01F7/06GK1763623SQ20051010946
公开日2006年4月26日 申请日期2005年10月20日 优先权日2004年10月21日
发明者青岛力 申请人:佳能株式会社