(57)【要約】【課題】駆動力を低下することなく、ホール素子出力のリニアリティを確保できる領域を拡大する。【解決手段】  振動に起因する像ぶれを補正する補正レンズと、補正レンズを保持する可動部材と、ユニットの基部を構成するベース部材と、ベース部材に対して可動部材を、補正レンズの光軸と略直交する平面上で並進及び回転自在に支持する支持手段と、補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、可動部材を、光軸に略直交する方向に移動させる３つの駆動手段と、を備え、駆動手段は少なくとも、ベース部材に固定される基板に実装されるコイルと、可動部材において、コイルに対向する位置に設けられる磁石と、を有し、位置検出手段は、基板のコイルが実装されない側の面に設けた。【選択図】  図４
2010197519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動に起因する像ぶれを補正する補正レンズを、駆動手段によって前記補正レンズの光軸と略直交する平面上で駆動させてぶれ補正を行う光学補正ユニットにおいて、前記駆動手段は、磁束を発生する磁石と、前記磁石に対向する位置に設けられ、前記磁石の磁束との相互作用により駆動力を発生するコイルと、を有し、前記コイルが実装される基板の裏面に、前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段を設けたことを特徴とする光学補正ユニット。
【請求項２】
振動に起因する像ぶれを補正する補正レンズと、
前記補正レンズを保持する可動部材と、
ユニットの基部を構成するベース部材と、
前記ベース部材に対して前記可動部材を、前記補正レンズの光軸と略直交する平面上で並進及び回転自在に支持する支持手段と、
前記補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、
前記可動部材を、前記光軸に略直交する方向に移動させる３つの駆動手段と、
を備える光学補正ユニットにおいて、
前記駆動手段は少なくとも、
前記ベース部材に固定される基板に実装されるコイルと、
前記可動部材において、前記コイルに対向する位置に設けられる磁石と、
を有し、
前記位置検出手段は、前記基板の前記コイルが実装されない側の面に設けられる
ことを特徴とする光学補正ユニット。
【請求項３】
前記基板は、前記コイルが実装されるフレキシブルプリント基板であり、前記フレキシブルプリント基板のうち、前記コイルが実装されない側の面には補強板が配置され、前記補強板は、前記コイルと対応する領域に貫通穴が設けられており、前記位置検出手段は前記貫通穴を介して露出する前記フレキシブルプリント基板に実装されることを特徴とする請求項２に記載の光学補正ユニット。
【請求項４】
前記可動部材に設けられ、前記磁石のうち前記コイルと対向しない面に固定される第１のヨークと、同じく前記可動部材に設けられ、前記位置検出手段と対向する位置に固定される第２のヨークとをさらに有し、前記位置検出手段、前記コイル及び前記磁石は、前記光軸と平行な方向において、前記第１のヨークと前記第２のヨークとの間の空間領域に配置されることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の光学補正ユニット。
【請求項５】
前記位置検出手段は、前記磁石の磁束密度を検知することによって前記ベース部材に対する前記可動部材の位置を検出するホール素子であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の光学補正ユニット。
【請求項６】
請求項２乃至４のいずれかに記載の光学補正ユニットを備えたことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項７】
請求項５に記載のレンズ鏡筒を備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影時に発生する像ぶれを補正するための光学補正ユニット、及びそれを備えたレンズ鏡筒並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、撮影における手ぶれによる像ぶれの失敗を減らすために、手ぶれによる像ぶれを補正するための手ぶれ補正機能が搭載されたカメラが多く見られるようになっている。手ぶれ補正機能を実現するための手段としては、結像光学系内に光軸と垂直な平面内を移動可能な補正レンズを有し、手ぶれ等に起因するカメラの振動を打ち消す方向にこの補正レンズを駆動させて像ぶれを補正するレンズ内光学式補正タイプと、撮影する際にイメージャの撮像領域を狭め、バッファメモリに一時記憶した複数の画像を比較することで、画像処理の段階で像ぶれを補正する電子式補正タイプがある。また、イメージャ自体を駆動させることで像ぶれを補正するカメラ内光学式補正タイプも見られる。
【０００３】
しかしながら電子式補正タイプでは、撮影時にイメージャの一部分しか利用されないため高精細な画像が得られないことや、１枚ずつ撮影されることの多い静止画のぶれ補正にはあまり効果的ではない等の理由から、一眼レフタイプのデジタルカメラには一般的に光学式補正タイプの手ぶれ補正機能が搭載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
光学補正タイプの手ぶれ補正装置の一般的な構造としては、例えば、特許文献１がある。この特許文献に開示の発明では、アクチュエータを、レンズ鏡筒内に固定された固定側部材である固定板、この固定板に対して移動可能に支持された可動側部材である移動枠、及び、この移動枠を支持する球状体である３つのスチールボールを備えた平行移動装置を有した構成としている。
【０００５】
平行移動装置は、スチールボールを移動枠に吸着させる球状体吸着手段である球状体用磁石と、スチールボールが固定板と移動枠の間で滑らかに転がるように固定板に取り付けられたスチールボール受け、及び移動枠に取り付けられたスチールボール受けを有する。
【０００６】
さらに、アクチュエータは、固定板に取り付けられた３つの駆動用コイルと、移動枠の、駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石と、各駆動用コイルの内側に配置された位置検出手段であるホール素子と、を有する。
【０００７】
また、アクチュエータは、駆動用磁石の磁力によって移動枠を固定板に吸着させるために、固定板に取り付けられた吸着用ヨークと、駆動用磁石の磁力を固定板の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石の裏側に取り付けられたバックヨークと、を有する。
【０００８】
駆動用コイル、及びこれらに対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石は、移動枠を、固定板に対して並進運動させ、且つ回転運動させることができる駆動手段を構成する。また、駆動用磁石は、移動枠を固定板に吸着させるための吸着用磁石として作用し、吸着用ヨークは、吸着用磁石に吸着される磁性体として作用する。
【０００９】
また、特許文献２に開示の発明では、ブレ補正装置を、光軸に直行する平面内において、ブレ補正レンズを保持する可動レンズ枠を互いに直交する２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に駆動する２つのＶＣＭと、ブレ補正レンズの２軸方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）における位置をそれぞれ検出する２つの位置検出装置と、を有する構成としている。Ｘ軸方向用のＶＣＭ及び位置検出装置は、ブレ補正レンズを挟んで両側に位置しており、同様にＹ軸方向用のＶＣＭ及び位置検出装置も、ブレ補正レンズを挟んで両側に位置している。
【００１０】
２つのＶＣＭは、それぞれ、コイル、マグネット、２つのヨークを備えている。コイルは可動レンズ枠に固定され、マグネットはコイルに対向した状態で基部の支持部に固定されている。一方のヨークは、板状の磁性体であり、支持部に配置されている。他方のヨークも板状の磁性体であり、基部の光軸方向端部に装着された蓋部におけるコイルに対向する位置に固定されている。
【００１１】
２つの位置検出装置は、それぞれ、ホール素子、２つの磁気発生部、２つのヨーク、フレキシブルプリント基板を備えている。２つのホール素子は、可動レンズ枠に固定されている。第１の磁気発生部は、ホール素子に対向した状態で基部の支持部に固定されている。第２の磁気発生部は、ホール素子に対向した状態で基部の蓋部に固定されている。
【００１２】
各磁気発生部は、第１のマグネット、第２のマグネット及び無磁極部を備えている。各マグネットは、ホール素子に対して互いに異なる磁極が向くように配置されている。第１のマグネットと第２のマグネットとの間に配置される無磁極部は、合成樹脂材料やガラス等の非磁性材料で形成されるか、又は、第１のマグネットと第２のマグネットとを離間させることで形成される。
【特許文献１】特開２００７−０８６８０８号公報
【特許文献２】特開２００８−０４５９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記２つの特許文献では、可動部材（特許文献１の移動枠、特許文献２の可動レンズ枠に相当）の位置を検出するための位置検出手段として、磁気センサの一種であるホール素子を用いている。このホール素子は、磁束密度を検知し、検知した磁束密度に応じた電圧を出力する素子である。従って、特許文献２にもあるように、磁束密度を発生させる磁気発生源との間の距離によって、ホール素子からの出力は変化することになる。
【００１４】
ホール素子出力の変化は、同一条件下においては、ホール素子と磁気発生源（磁石）との間の距離（ギャップ）に応じて図８に模式的に示すような変化をする。すなわち、図８ａのギャップを基準とした場合、ギャップが減少すると図８ｂに示すようなホール素子出力となり、逆に、ギャップが増大すると図８ｃに示すようなホール素子出力となる。これらのグラフにおいて、横軸は磁石と平行な方向の距離、縦軸はその位置での磁束密度を表している。
【００１５】
ホール素子出力は原点近傍においては、図中の破線で示すような所定の範囲内で良好な直線性（リニアリティ）を示す。磁束密度のリニアリティが確保された領域（リニアリティ確保領域）内では、ホール素子のシフトと出力の増減との間に比例関係を見出すことができ、これを利用して可動部材の位置を高精度に検出することができる。リニアリティ確保領域が大きいと、ぶれ補正に用いる補正レンズの可動範囲を広く取ることが可能となる。図８ａに比べ、図８ｂに示す状態ではこの領域が狭くなっており、逆に、図８ｃに示す状態では広くなっていることがわかる。リニアリティ確保領域が広ければ、その領域内であればどの範囲でもぶれ補正に用いることができるので、ホール素子や磁石の組付け精度や磁石の着磁精度に余裕が生まれる。逆に、リニアリティ確保領域が狭くなると、それだけ各種精度の公差を厳しくする必要が生じる。
【００１６】
特許文献１に開示の発明では、位置検出手段を文献内の図５に示すような構成としているので、ホール素子と磁気発生源（駆動用磁石）との間のギャップが小さく、ホール素子出力のリニアリティ確保領域が狭くなってしまう。これにより、上述したように画像安定化用レンズの可動範囲の減少や、ホール素子の組付け作業性の低下が懸念される。
【００１７】
また、基板の裏側には吸着用ヨークが設けられているので、ホール素子と駆動用磁石との間の距離を確保するには、固定板全体で移動枠から遠ざける必要がある。このため、駆動手段の発生する駆動力の低下や、装置全体の大型化を招く可能性がある。
【００１８】
さらに、本実施形態ではホール素子が駆動用コイルの巻線の内側に配置されているので、ぶれ補正に必要な画像安定化用レンズのシフト量が小さくなっても、ホール素子の実装領域が必要であるために駆動用コイルの小型化に限界が生じる。また、駆動用コイルとホール素子との間の距離が近いことから、コイル内の電流により発生する微小な磁束密度をホール素子が検知してしまい、ホール素子出力のノイズとなってしまう。
【００１９】
特許文献２に開示の発明は、上述したような特許文献１で懸念されるギャップの違いに起因する諸問題を解決しようとしたものである。この特許文献に開示の構成とすることによって、ギャップの違いによる位置検出精度の低下を防ぐことができるが、以下のような問題点を有している。
【００２０】
すなわち、この特許文献の構造ではホール素子の両側に２つの磁気発生部をそれぞれ設ける必要があり、ブレ補正装置の重量増加やコスト増加に繋がる。また、従来では必要とされなかった２つ目の磁気発生部を配置するための領域を設ける必要が生じる。
【００２１】
また、この２つの磁気発生部は永久磁石でできているため、ホール素子を挟むように対向させて配置すると、お互いの磁力によって２つの磁気発生部の間に吸引力が働く。そのため、それらを固定する基部の支持部と蓋部とには高い剛性が求められることになる。これらの結果として、ブレ補正装置の重量増加や大型化、構造の複雑化、設計自由度の低下を招く恐れがある。
【００２２】
また、この特許文献では、位置検出用の磁気発生部と、駆動用のマグネットとが別々に設けられており、それらを共用した構成を開示していない。同様に、この特許文献では、いわゆるムービングコイル型のブレ補正装置が開示されており、いわゆるムービングマグネット型への適用についてはなんら言及されていない。
【００２３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、駆動力を低下することなく、簡易な構造でホール素子出力のリニアリティを確保できる領域を拡大することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明を実施の光学補正ユニットは、振動に起因する像ぶれを補正する補正レンズと、補正レンズを保持する可動部材と、ユニットの基部を構成するベース部材と、ベース部材に対して可動部材を、補正レンズの光軸と略直交する平面上で並進及び回転自在に支持する支持手段と、補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、可動部材を、光軸に略直交する方向に移動させる３つの駆動手段と、を備え、駆動手段は少なくとも、ベース部材に固定される基板に実装されるコイルと、可動部材において、コイルに対向する位置に設けられる磁石と、を有し、位置検出手段は、基板のコイルが実装されない側の面に設けた構成としたものである。
【００２５】
さらに本発明を実施の光学補正ユニットは、上記発明において、基板を両面に電子部品を実装可能なフレキシブルプリント基板とし、コイルが実装されない側の面に、コイルと対応する領域に貫通穴を設けた補強板を配置し、貫通穴を介して露出するフレキシブルプリント基板に位置検出手段を実装した構成としたものである。
【００２６】
さらに本発明を実施のレンズ鏡筒は、上記発明に記載の光学補正ユニットを備えた構成としたものである。
【００２７】
さらに本発明を実施の撮像装置は、上記発明に記載のレンズ鏡筒を備えた構成としたものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明を実施の光学補正ユニット、レンズ鏡筒及び撮像装置によれば、駆動力を低下することなく、簡易な構造でホール素子出力のリニアリティを確保できる領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態である光学補正ユニットの外観を示した斜視図である。
【図２】図１に示した光学補正ユニットの展開斜視図であり、説明のために一部の部材を破線で示している。
【図３】図１に示した光学補正ユニットの上面図であり、説明のために一部の部材を破線で示している。
【図４】図３中に示したＡ−Ａ線断面図である。
【図５】駆動手段の拡大断面図であり、駆動手段内に形成される磁気回路を説明するための図である。
【図６】位置検出手段の動作原理を説明するための図であり、図６ａは構成の概略を示す説明図、図６ｂは磁石に対するホール素子の位置と磁束密度の関係を説明するグラフである。
【図７】本発明のレンズ鏡筒及び撮像装置のぶれ補正制御の概念を示すブロック図である。
【図８】ホール素子と磁石との間のギャップを変化させたときのホール素子出力の変化を説明するグラフであり、図８ａは基準となるギャップにおけるホール素子出力、図８ｂは図８ａに比べてギャップを短くした場合のホール素子出力、図８ｃは図８ａに比べてギャップを長くした場合のホール素子出力を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、添付の図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００３１】
まず、本発明の光学補正ユニットの構成について説明する。光学補正ユニット１００は、図１及び図２に示すように概ね円盤形状の外径を有していて、ユニットに加わる振動に起因する像ぶれを補正する補正レンズ１１１と、補正レンズを保持するレンズ保持枠１１２（特許請求の範囲に記載の可動部材に相当）と、光学補正ユニットのベースとなるベース部材１２１と、補正レンズ１１１の光軸と直交する平面において光軸を中心とする円周上に１２０°間隔で設けられ、レンズ保持枠１１２とベース部材１２１との間に挟まれてレンズ保持枠を支持する３つの鋼球１３１と、ベース部材１２１に固定される回路基板１２２（特許請求の範囲に記載の基板に相当）等を備えている。
【００３２】
レンズ保持枠１１２とベース部材１２１には、３つの鋼球１３１に対応する位置に、それぞれ可動側鋼球受け部１３２と固定側鋼球受け部１３３とが設けられており、鋼球１３１はこれらの受け部に挟まれている。これによりレンズ保持枠１１２はベース部材１２１に対して、光軸と直交する平面内で円滑に移動することができる。本実施形態では、可動側鋼球受け部１３２と固定側鋼球受け部１３３とは同一の半径を持つ円形の凹形状となっており、凹形状の壁面によって鋼球１３１の脱落が防止される。なお、可動側鋼球受け部１３２と固定側鋼球受け部１３３、及び鋼球１３１は、特許請求の範囲に記載の支持手段を構成している。
【００３３】
レンズ保持枠１１２は、補正レンズ１１１がかしめられる円筒部１１２ａと、永久磁石１１３（特許請求の範囲に記載の磁石に相当）、バックヨーク１１４（特許請求の範囲に記載の第１のヨークに相当）、及び可動側鋼球受け部１３２を備えるフランジ部１１２ｂとから構成されている。バックヨーク１１４は、このフランジ部１１２ｂにインサート成形されることで固定されている。このバックヨーク１１４は軟磁性体の金属で作られており、永久磁石１１３はこのバックヨーク１１４に対して磁気吸引されて保持されている。永久磁石１１３とバックヨーク１１４との間の保持力をさらに高めるために、これらの間に接着剤や両面粘着テープ等の接着手段を介在させることも考えられる。レンズ保持枠１１２の円筒部１１２ａにはさらに可動ヨーク１１５（特許請求の範囲に記載の第２のヨークに相当）が設けられるが、この可動ヨーク１１５は、円筒部１１２ａのフランジ部１１２ｂを有さない側の端部に、永久磁石１１３と対向する位置に取り付けられる。
【００３４】
可動ヨーク１１５と、フランジ部１１２ｂと、円筒部１１２ａとに囲まれている円筒形状の空間領域には、概ね円環形状の回路基板１２２が配置される。回路基板１２２は、レンズ保持枠１１２に取り付けられた各種部材と干渉しないように、ベース部材１２１から伸長する複数のボスにビス１２３で固定されている。この回路基板１２２には、不図示の電源により電力が供給されるコイル１２４が実装されており、永久磁石１１３と対向する位置に固定されている。なお、図２においては、このコイル１２４の一部を波線で示している。
【００３５】
回路基板１２２を通じてベース部材１２１側に固定されるコイル１２４は、レンズ保持枠１１２を介して光軸と直交する方向に移動可能な可動ヨーク１１５と永久磁石１１３とに挟まれるような構成となっている。これにより、レンズ保持枠１１２を光軸と直交する平面内で駆動するための駆動力を発生する駆動手段が構成される。この駆動手段は、特許請求の範囲に記載の駆動手段に対応している。なお、レンズ保持枠１１２の駆動については後に詳述する。
【００３６】
図３等に示すように、本発明の光学補正ユニット１００はこの駆動手段を３つ有しており、これらは光軸と直行する平面において光軸を中心とする円周上に１２０°の間隔で、上述した鋼球１３１の支持手段と干渉しない位置に設けられている。本実施形態では、隣り合う駆動手段と支持手段とが光軸を中心に６０°ずれて配置されている。さらに、各コイル１２４は概ね矩形形状をしており、その長辺が光軸を中心とする円周の接線方向と一致するように配置されている。
【００３７】
３つのコイル１２４が実装される回路基板１２２は、本実施形態では、図２及び図４に示すようにその両面に回路パターンが形成されたフレキシブルプリント基板１２２ａであり、一方の面にはコイル１２４が実装されている。もう一方の面には、フレキシブルプリント基板１２２ａの強度を確保するための補強板１２２ｂが接着剤や両面粘着テープ等の接着手段によって取り付けられている。この補強板１２２ｂはフレキシブルプリント基板１２２ａとほぼ同じ形状を有しており、強度確保の他にも、フレキシブルプリント基板１２２ａに剛性を持たせることによる組付け作業性の向上や、駆動手段から発生する駆動力の反力によってフレキシブルプリント基板１２２ａが変形し、駆動手段及び位置検出手段が位置ずれを起こすこと等を防止する役割がある。補強板１２２ｂの厚みは、これらの役割を果たせる範囲で自由に決定することができる。
【００３８】
この補強板１２２ｂには、図３及び図４に示すように、各コイル１２４の巻線の中心に対応する箇所に貫通穴１２２ｃが設けられており、この貫通穴１２２ｃを介して、フレキシブルプリント基板１２２ａに３つのホール素子１２５が実装されている。従って、コイル１２４は対応する永久磁石１１３に対向する面に位置し、また、ホール素子１２５は対応する可動ヨーク１１５に対向する面に位置している。さらに、これらの各ホール素子１２５は、ホール素子１２５の検出部が永久磁石１１３の磁極境界線上に来るように配置されている。なお、図３においては、このフレキシブルプリント基板１２２ａ及び補強板１２２ｂ、並びに可動ヨーク１１５を波線で示している。
【００３９】
ホール素子１２５は、対応する永久磁石１１３と可動ヨーク１１５とに挟まれた空間中に位置しているため、可動部材であるレンズ保持枠１１２の移動によって発生する、永久磁石１１３からの磁束密度の変化を検知する。そして、３つのホール素子１２５の出力から、そのときの補正レンズ１１１の位置を知ることができる。これらのホール素子１２５と永久磁石１１３とで、特許請求の範囲に記載の位置検出手段を構成している。ホール素子１２５の位置検出の原理については後に詳述する。
【００４０】
なお、これ以降に説明する光学補正ユニット１００に備えられた各部材の配置は、レンズ保持枠１１２がベース部材１２１に対してセンタリングされた状態を基準として説明する。このセンタリング状態とは、補正レンズ１１１の光軸とベース部材１２１の中心軸とが一致し、さらに、駆動手段及び位置検出手段の各部材の中心が光軸方向に一直線に並んだ状態を指すものとする。
【００４１】
センタリング状態における、駆動手段及び位置検出手段の各部材の、光軸に垂直な平面方向での大小関係は、図３及び図４に示すようになっている。概ね円盤形状を有する光学補正ユニット１００の半径方向に関しては、可動ヨーク１１５、永久磁石１１３、バックヨーク１１４は概ね同一の大きさを有しており、コイル１２４はそれらよりも若干小さくなっている。接線方向に関しては、可動ヨーク１１５とバックヨーク１１４の大きさは、コイル１２４の巻線の内径と外径の間に収まる大きさとなっており、永久磁石１１３の大きさは、コイル１２４の巻線内径よりも若干小さくなっている。
【００４２】
補強板１２２ｂに設けられた貫通穴１２２ｃはホール素子１２５が収まる大きさとなっている。貫通穴１２２ｃは、上述した補強板１２２ｂの役割が果たせる範囲で任意の大きさにすることが可能であるため、ホール素子１２５はその外径に左右されることなく、ある程度自由に選択することが可能である。また、従来技術のようにホール素子１２５をコイル１２４の巻線の内側に配置した場合と比べて、ホール素子１２５の外径によってコイル１２４の小型化が妨げられるようなことはない。
【００４３】
ここで、駆動手段を構成する可動ヨーク１１５について説明する。図２〜図４に示すように、レンズ保持枠１１２の円筒部１１２ａ先端に設けられる可動ヨーク１１５は、永久磁石１１３及びコイル１２４に対応する位置に設けられる３つの対向部１１５ａと、それらを繋ぐ連結部１１５ｂとを有するフラットな一体形状のプレスパーツである。対向部１１５ａは対応する永久磁石１１３と同じような広さを持った形状であり、その中心が、レンズ保持枠１１２のセンタリング状態において、その他の部材の中心を結んだ直線上に位置する。連結部１１５ｂは可動ヨーク１１５全体の強度と軽量化を両立できる範囲で対向部１１５ａよりも細い形状となっており、可動ヨーク１１５は全体として概ねＹ字形状となっている。
【００４４】
この可動ヨーク１１５は軟磁性体の金属で作られており、このためレンズ保持枠１１２に設けられた永久磁石１１３との間で磁気吸引力が発生する。可動ヨーク１１５はこの吸引力を利用してレンズ保持枠１１２に吸着され、円筒部１１２ａの先端に設けられた位置決め凸部１１５ｃと対応する複数の切り欠き部１１５ｄのみによって位置決めされる。この可動ヨーク１１５は、磁気吸着に加えて接着剤や両面粘着テープ等の接着手段を用いて、より確実に固定してもよい。
【００４５】
このとき、強力な磁気吸着力によって可動ヨーク１１５が勢いよく吸着されると、誤って位置決め手段から外れてしまうことが考えられる。その結果、可動ヨーク１１５がホール素子１２５に接触し、ホール素子１２５が破壊されてしまう。そのような問題を回避するために、あらかじめホール素子１２５の厚みを、フレキシブルプリント基板１２２ａに実装したときのホール素子１２５の光軸方向の高さよりも若干厚くしてもよい。このような構成にすることによって、上記のような場合に可動ヨーク１１５がホール素子１２５ではなく補強板１２２ｂに接触するので、ホール素子１２５の破壊を避けることができる。
【００４６】
光軸方向においてコイル１２４が永久磁石１１３と重なる領域は、レンズ保持枠１１２をベース部材１２１に対して駆動させる力を発生する駆動力発生部として機能する。本実施形態によれば、永久磁石１１３と重なるのはコイル１２４の長辺部分である。以下に、本実施形態の駆動手段において駆動力が発生する原理を簡単に説明する。
【００４７】
図５に示すように、レンズ保持枠１１２に固定された永久磁石１１３は、レンズ保持枠１１２にインサート成形されたバックヨーク１１４と、レンズ保持枠１１２の円筒部１１２ａ先端に磁気吸引により固定された可動ヨーク１１５とで挟まれることによって、各永久磁石１１３から発生する磁束は漏れが少なく整った向きで効率的に互いのヨークの方向に差し向けられる。これにより、各駆動手段は図５に書き込まれるような磁気回路を構成する。
【００４８】
上述したように、回路基板１２２に実装されるコイル１２４の長辺は磁気回路中に位置しており、このコイル１２４に通電するとコイル１２４内を流れる電子にローレンツ力が働くので、これによりレンズ保持枠１１２はベース部材１２１に対して駆動されることになる。上述したように、コイル１２４が位置する磁気回路は、バックヨーク１１４及び可動ヨーク１１５によって漏洩磁束が少なく整流されているので、発生する駆動力の出力は、ヨークを用いない場合に比べ高くなる。また、発生する駆動力の向きはフレミング左手の法則に従う。
【００４９】
本実施形態では、上述した３つの駆動手段は図３に示すように、各コイル１２４の長辺が光軸を中心とする円周の接線方向を向くように１２０°間隔で配置されている。従って、各駆動手段の駆動力は円周の半径方向に１２０°間隔で３軸あることになり、センタリング状態において各駆動力の発生方向の交点が光軸上に位置している。上述したように、レンズ保持枠１１２は支持手段によって光軸と直交する平面内で移動自在とされているので、レンズ保持枠１１２は３つの駆動軸に沿って、ベース部材１２１に対して並進移動される。それら３軸に沿った駆動を適切に組み合わせることによって、任意の位置にレンズ保持枠１１２を移動させることが可能となる。
【００５０】
さらに、図４にも示すように、レンズ保持枠１１２の各バックヨーク１１４には、それぞれ吸着用磁石１４１が、永久磁石１１３の取り付けられる面とは反対側の面に磁気吸引によって取り付けられている。吸着用磁石１４１と永久磁石１１３との間の保持力をさらに高めるために、これらの間に接着剤や両面粘着テープ等の接着手段を介在させることも考えられる。また、ベース部材１２１の裏側であって、これら吸着用磁石１４１と対応する位置には、それぞれ吸着用ヨーク１４２が接着剤や両面粘着テープ等の接着手段によって固定されている。この吸着用ヨーク１４２は、レンズ保持枠１１２に固定される可動ヨーク１１５と同様に軟磁性体の金属で作られているので、吸着用磁石１４１と吸着用ヨーク１４２との間にも磁気吸引力が発生する。これらの吸着用磁石１４１と吸着用ヨーク１４２により、レンズ保持枠１１２がベース部材１２１側に付勢される。
【００５１】
次に、ホール素子１２５を用いた位置検出の原理について、図６を参照して説明する。ホール素子１２５は、磁束密度を検知し、検知した磁束密度に応じた電圧を出力する磁気センサの一種である。図６ａに示すように、ホール素子１２５の近傍に検出用磁石１２６が配置されているときを考える。
【００５２】
検出用磁石１２６は、図示のように角型平板状の２極磁石が２枚重なった構成となっており、その着磁方向は、磁石の平面方向を２等分するように極性を異ならせていると共に、その平面方向と直交する厚み方向をも２等分するように極性を異ならせている。このような構成とすると、検出用磁石１２６の両端には垂直方向に互いに逆向きの磁束が発生し、検出用磁石１２６を２極磁石１枚のみで構成するよりも、高い磁束密度が得られるようになる。検出用磁石１２６の垂直方向には軟磁性体の金属で作られたヨーク１２７を２つ配置している。これにより、漏洩磁束の少ない磁気回路が構成できる。ホール素子１２５は、この検出用磁石１２６の平面方向のＳ極とＮ極間の磁極境界線の延長上に位置しており、この状態を基準とする。
【００５３】
図６ｂは、検出用磁石１２６が形成する磁界の磁束密度を表したグラフであり、横軸は平面方向の距離、縦軸は磁束密度を示している。検出用磁石１２６の磁極境界線上では磁束密度がゼロとなる。図６ａの構成では、検出用磁石１２６の磁極境界線に垂直な方向に移動したときに、ホール素子１２５は検出用磁石１２６の磁束密度を検知し、グラフに示した磁束密度に比例した電圧を出力する。
【００５４】
本実施形態では、上述したように、ホール素子１２５を、コイル１２４が実装されるのとは反対側の面に実装する構成としている。このような構成とすることで、コイル１２４の巻線の内側にホール素子１２５を実装する等の構成と比べて、コイル１２４と永久磁石１１３との間の距離を維持したまま永久磁石１１３との間のギャップを大きくとることができる。これにより、駆動手段からの駆動力を低下させることなく、ホール素子出力のリニアリティ確保領域を広くすることが可能となる。その結果、ぶれ補正に用いる補正レンズの可動範囲を広く取ることが可能となり、また、ホール素子や磁石の組付け精度や磁石の着磁精度に余裕が生まれる。
【００５５】
本実施形態では、上述した検出用磁石１２６が駆動手段を構成する永久磁石１１３を兼ねる構成としており、永久磁石１１３の着磁は上述した検出用磁石１２６と同様としてある。これにより、２つの磁石を別部材として設ける場合と比べて、重量増加の抑制やスペースの効率的な利用が可能となる。また、本実施形態の可動ヨーク１１５とバックヨーク１１４が、上述したヨーク１２７の役割を果たす。
【００５６】
図７は、上述してきた構成及び機能を有した光学補正ユニット１００を備えた本発明のレンズ鏡筒の一実施形態を示したブロック図であり、さらに、このレンズ鏡筒とカメラ本体とからなるカメラシステムのブロック図を示している。このカメラシステムは、本発明の撮像装置の一実施形態を示すものである。
【００５７】
カメラシステム２００は、レンズ鏡筒２１０及びカメラ本体２２０から構成されている。レンズ鏡筒２１０は概ね円筒形状であり、内部に結像光学系２１１を備えている。レンズ鏡筒２１０の後端部には不図示のレンズ側マウントが設けられている。また、カメラ本体２２０の前面には不図示のカメラ側マウントが設けられており、双方のマウントが結合することでレンズ鏡筒２１０とカメラ本体２２０とが着脱可能に固定される。
【００５８】
結像光学系２１１の光軸上のカメラ本体２２０内部には、被写体光を光電変換する不図示の撮像素子（ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等）が設けられている。また、カメラ本体２２０背面には不図示の表示装置（ＬＣＤ、有機ＥＬ等）が設けられており、さらに、カメラ本体２２０には記録メディア用のスロットが設けられている。これにより、このカメラ本体２２０は、撮像素子で得られた画像情報を記録メディアに記録したり、表示装置に表示したりすることができる。
【００５９】
レンズ鏡筒２１０内には、さらに上述してきた光学補正ユニット１００が備えられている。この光学補正ユニット１００の補正レンズ１１１は、レンズ鏡筒２１０の結像光学系２１１の一部を構成している。また光学補正ユニット１００のベース部材１２１は、センタリング状態にある光学補正ユニット１００の補正レンズ１１１の光軸が結像光学系の光軸と一致するように、レンズ鏡筒２１０内に固定されている。
【００６０】
レンズ鏡筒２１０には２つのジャイロセンサ２１２が備えられており、カメラシステム２００のピッチ方向とヨー方向の回転を検知する。これらのジャイロセンサ２１２が、撮影者の手の震えや揺れ等によってカメラシステム２００に働く加速度、角速度、又は角加速度からカメラ姿勢の変化を検出し、検出されたカメラ姿勢情報がＣＰＵ２２１内の制御量演算部２２１ａに入力される。
【００６１】
また、すでに述べたように、光学補正ユニット１００内で位置検出系を構成する３つのホール素子１２５は、永久磁石１１３の移動に伴う磁束の変化を検出する。３つのホール素子１２５の出力から、そのときの補正レンズ１１１の位置がわかる。検出された補正レンズ１１１の位置情報もＣＰＵ２２１内の制御量演算部２２１ａに入力される。
【００６２】
ＣＰＵ２２１内の制御量演算部２２１ａでは、入力されたカメラ姿勢情報及び補正レンズ位置情報が比較され、ぶれ補正に必要な制御量が算出される。算出された制御量は、同じくＣＰＵ２２１内にある駆動制御部２２１ｂに送られる。
【００６３】
駆動制御部２２１ｂでは、算出された制御量に基づいて、ぶれ量を補正するために必要な補正レンズ１１１の駆動量及び駆動方向が演算され、各駆動手段のコイル１２４に流す電流量等が適切に制御される。
【００６４】
上述した実施形態では、コイル１２４が実装される回路基板１２２を、両面に電子部品を実装可能なフレキシブルプリント基板１２２ａとし、コイル１２４が実装されるのとは反対側の面にホール素子１２５と補強板とを設ける構成としていたが、このフレキシブルプリント基板１２２ａを薄い両面ハード基板とし、補強板１２２ｂを設けない構成としても本発明の効果を発揮することが可能である。
【００６５】
また、本発明の実施形態として光学補正ユニット１００を有するレンズ鏡筒をレンズ鏡筒２１０とし、これをカメラ本体２２０に結合したカメラシステム２００について説明したが、ぶれ補正を行うための各種演算部をレンズ鏡筒内に配置することで、レンズ鏡筒のみでぶれ補正を行うことも可能である。
【００６６】
さらに、本発明の撮像装置の一実施形態としてカメラシステム２００について説明したが、これに限られるものではなく、例えばビデオカメラやコンパクトデジタルカメラに適用することも可能である。
【００６７】
以上で説明したように、本発明に記載の光学補正ユニット、レンズ鏡筒及び撮像装置によれば、駆動力を低下することなく、簡易な構造でホール素子出力のリニアリティを確保できる領域を拡大することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１００      光学補正ユニット
１１１      補正レンズ
１１２      レンズ保持枠
１１３      永久磁石
１１４      バックヨーク
１１５      可動ヨーク
１２１      ベース部材
１２２      回路基板
１２２ａ    フレキシブルプリント基板
１２２ｂ    補強板
１２２ｃ    貫通穴
１２４      コイル
１２５      ホール素子
１３１      鋼球
１４１      吸着用磁石
１４２      吸着用ヨーク
２００      カメラシステム
２１０      レンズ鏡筒
２２０      カメラ本体
２１１      結像光学系
２１２      ジャイロセンサ
２２１      ＣＰＵ
２２１ａ    制御量演算部
２２１ｂ    駆動制御部
【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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