(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像振れ防止用レンズを、その光軸に直交する平面内で移動させる防振アクチュエータであって、
固定部と、
上記像振れ防止用レンズが取り付けられた可動部と、
この可動部を、上記光軸に直交する平面内で移動可能に支持する可動部支持手段と、
第１駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第１駆動用コイルを備え、上記可動部を上記固定部に対して駆動する駆動力の作用線が上記光軸を中心とする円の概ね半径方向に向けられた第１駆動手段と、
第２駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第２駆動用コイルを備え、上記可動部を上記固定部に対して駆動する駆動力の作用線が、上記光軸を中心とする円の概ね半径方向であって、上記第１駆動手段とは異なる方向に向けられた第２駆動手段と、
第３駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第３駆動用コイルを備え、上記可動部を上記固定部に対して駆動する駆動力の作用線が、上記光軸を中心とする円の概ね半径方向であって、上記第１、第２駆動手段とは異なる方向に向けられた第３駆動手段と、
上記固定部に対する上記可動部の変位を検出する位置検出手段と、
この位置検出手段によって検出された変位に基づいて上記第１、第２、第３駆動用コイルに流す電流を制御し、上記可動部を所定の位置に移動させる制御部と、を有し、
上記位置検出手段は、上記第１、第２、第３駆動用磁石の変位を夫々検出する第１磁気センサ、第２磁気センサ、及び第３磁気センサから構成され、これら第１、第２、第３磁気センサは上記第１、第２、第３駆動用コイルの内側に夫々配置されると共に、上記第１、第２、第３磁気センサのうちの少なくとも１つは、対応する駆動手段が発生する駆動力の作用線から離れた位置に配置されていることを特徴とする防振アクチュエータ。
【請求項２】
上記第１、第２、第３駆動手段の各駆動力の作用線が、上記光軸を中心とする円周上にほぼ等間隔に配置されている請求項１記載の防振アクチュエータ。
【請求項３】
像振れ防止機能を備えたレンズユニットであって、
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、
上記レンズ鏡筒に取り付けられた請求項１又は２に記載の防振アクチュエータと、
を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
像振れ防止機能を備えたカメラであって、
請求項３記載のレンズユニットと、
このレンズユニットが取り付けられたカメラボディと、
を有することを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は防振アクチュエータに関し、特に、像振れ防止用レンズを、その光軸に直交する平面内で移動させる防振アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−１０６１７７号公報（特許文献１）には、アクチュエータが記載されている。このアクチュエータの概略構成を図１０に示す。図１０に示すように、アクチュエータ２１０は、固定部２１２と可動部２１４を備え、可動部２１４は、３つのスチールボール２１８により、固定部２１２に対して並進移動及び回転移動可能に支持されている。また、可動部２１４は、３組の駆動用コイル２２０及び駆動用磁石２２２からなる３つのリニアモータにより駆動される。各駆動用磁石２２２は、その着磁境界線Ｃが光軸を中心とする円の半径方向に向くように配置されている。
【０００３】
駆動用磁石がこのように配置されているため、３つのリニアモータが発生する駆動力の作用線は、夫々、像振れ防止用レンズの光軸Ａを中心とする円の円周方向に向けられる。また、各駆動用コイル２２０の内側には、対向して配置された各駆動用磁石２２２の位置を検出するためのホール素子２２４が夫々配置されている。各ホール素子は、各リニアモータが発生する駆動力の方向の変位を検出するように構成されている。
【０００４】
また、特開２００６−１０６１７７号公報には、図１１に示すタイプのアクチュエータも記載されている。図１１に示すアクチュエータにおいては、３つのリニアモータを構成する駆動用磁石のうち、２つは着磁境界線Ｃがレンズの光軸Ａを中心とする円の円周方向に向けられ、１つは着磁境界線Ｃが円の半径方向に向けられている。従って、図１１に示すアクチュエータでは、３つのリニアモータのうち、２つのリニアモータはレンズの光軸Ａを中心とする円の半径方向の駆動力を発生し、残りの１つのリニアモータは円の円周方向の駆動力を発生するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０６１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図１０に示すアクチュエータにおいては、リニアモータが発生する駆動力を大きくするためには、アクチュエータの外径を大きくする必要があるという問題がある。即ち、各リニアモータが発生する駆動力は、各駆動用磁石２２２が発生する磁束と、各駆動用コイル２２０の、図１０において斜線を施した部分を流れる電流の相互作用により発生するものである。従って、各リニアモータが発生する駆動力を大きくするためには、各駆動用コイル２２０の斜線部を大きくすることが必要になる。各駆動用コイル２２０の斜線部を延長するには、像振れ防止用のレンズの周囲に配置された各駆動用コイルを、光軸を中心とする円の半径方向に拡大する必要がある。このため、駆動力を大きくすると、像振れ防止用のレンズの周囲に配置された各駆動用コイルの寸法が像振れ防止用のレンズの半径方向に拡大し、アクチュエータ全体の外径が大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
一方、図１１に示すタイプのアクチュエータでは、光軸Ａを中心とする円の半径方向の駆動力を発生する２つのリニアモータについては、各駆動用コイルの斜線を施した部分を円周方向に拡大することにより駆動力を増大させることができる。また、円の円周方向の駆動力を発生する１つのリニアモータについては、可動部の不要な回転を抑制するものであるため、あまり大きな駆動力を必要とせず、駆動用コイルを大型化する必要がない。このため、図１１に示すタイプのアクチュエータでは、駆動力を増強するために駆動用コイルを半径方向に拡大する必要がないので、駆動力の増強が直接的にアクチュエータ全体の大型化に繋がることはない。
【０００８】
しかしながら、図１１に示すタイプのアクチュエータにおいては、可動部を駆動する主な駆動力が、像振れ防止用レンズの一方の側に配置された２つのリニアモータにより加えられるため、駆動力のバランスが悪いという問題がある。また、図１１に示すタイプのアクチュエータでは、駆動力を増強すると、像振れ防止用レンズの一方の側に配置された２つのリニアモータのみが大型になるので、可動部の像振れ防止用レンズを中心とした重量バランスが悪くなるという問題がある。
【０００９】
従って、本発明は、大型化を防止しつつ、駆動力のバランスが良い防振アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。
【００１０】
また、本発明は、大型化を防止しつつ、可動部の重量バランスが良い防振アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明は、像振れ防止用レンズを、その光軸に直交する平面内で移動させる防振アクチュエータであって、固定部と、像振れ防止用レンズが取り付けられた可動部と、この可動部を、光軸に直交する平面内で移動可能に支持する可動部支持手段と、第１駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第１駆動用コイルを備え、可動部を固定部に対して駆動する駆動力の作用線が光軸を中心とする円の概ね半径方向に向けられた第１駆動手段と、第２駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第２駆動用コイルを備え、可動部を固定部に対して駆動する駆動力の作用線が、光軸を中心とする円の概ね半径方向であって、第１駆動手段とは異なる方向に向けられた第２駆動手段と、第３駆動用磁石及びこれに対向するように配置された第３駆動用コイルを備え、可動部を固定部に対して駆動する駆動力の作用線が、光軸を中心とする円の概ね半径方向であって、第１、第２駆動手段とは異なる方向に向けられた第３駆動手段と、固定部に対する可動部の変位を検出する位置検出手段と、この位置検出手段によって検出された変位に基づいて第１、第２、第３駆動用コイルに流す電流を制御し、可動部を所定の位置に移動させる制御部と、を有し、位置検出手段は、第１、第２、第３駆動用磁石の変位を夫々検出する第１磁気センサ、第２磁気センサ、及び第３磁気センサから構成され、これら第１、第２、第３磁気センサは第１、第２、第３駆動用コイルの内側に夫々配置されると共に、第１、第２、第３磁気センサのうちの少なくとも１つは、対応する駆動手段が発生する駆動力の作用線から離れた位置に配置されていることを特徴としている。
【００１２】
このように構成された本発明においては、可動部支持手段が、可動部を固定部に対して光軸に直交する平面内で移動可能に支持する。第１、第２、第３駆動手段は夫々、光軸を中心とする円の概ね半径方向に向けられた駆動力を発生して、可動部を駆動する。位置検出手段は、固定部に対する可動部の変位を夫々検出する。制御部は、位置検出手段によって検出された位置に基づいて各駆動手段の各駆動用コイルに流す電流を制御する。
【００１３】
このように構成された本発明によれば、第１、第２、第３駆動手段が光軸を中心とする円の概ね半径方向の駆動力を発生するように配置されているので、各駆動用コイルを光軸を中心とする円の円周方向に拡張することにより、駆動手段の駆動力を増大させることができる。これにより、大型化を防止しつつ、駆動力のバランスが良い防振アクチュエータを提供することができる。
また、このように構成された本発明によれば、各磁気センサが、各駆動用コイルの内側に夫々配置されているので、磁気センサを配置するために防振アクチュエータが大型化するのを防止することができる。さらに、磁気センサのうちの少なくとも１つが駆動手段の駆動力の作用線から離れた位置に配置されているので、可動部の回転移動を精度良く検出することができる。
【００１４】
本発明において、好ましくは、第１、第２、第３駆動手段の各駆動力の作用線は、光軸を中心とする円周上にほぼ等間隔に配置されている。
このように構成された本発明によれば、各駆動手段が、各駆動力の作用線が光軸を中心とする円周上にほぼ等間隔に配置されるように配置されているので、大型化を防止しつつ、可動部の重量バランスが良い防振アクチュエータを提供することができる。
【００１７】
また、本発明は、像振れ防止機能を備えたレンズユニットであって、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、レンズ鏡筒に取り付けられた本発明の防振アクチュエータと、を有することを特徴としている。
さらに、本発明は、像振れ防止機能を備えたカメラであって、本発明のレンズユニットと、このレンズユニットが取り付けられたカメラボディと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、大型化を防止しつつ、駆動力のバランスが良い防振アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することができる。
【００１９】
また、本発明によれば、大型化を防止しつつ、可動部の重量バランスが良い防振アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態によるカメラの断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるカメラに備えられている防振アクチュエータの側面断面図である。
【図３】防振アクチュエータの可動部を取り外した状態を示す正面図である。
【図４】防振アクチュエータの可動部の正面図である。
【図５】コントローラにおける信号処理を示すブロック図である。
【図６】移動枠が固定板に対して、水平方向に並進移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。
【図７】移動枠が固定板に対して、光軸を中心に時計回りに回転移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。
【図８】移動枠が固定板に対して、光軸を中心に反時計回りに回転移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるカメラに内蔵されている防振アクチュエータの移動枠を取り外した状態を示す正面図である。
【図１０】従来のアクチュエータの正面図である。
【図１１】従来のアクチュエータの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１乃至図８を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラを説明する。図１は本発明の実施形態によるカメラの断面図である。
図１に示すように、本発明の実施形態のカメラ１は、レンズユニット２と、カメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ８と、像振れ防止用レンズ１６を所定の平面内で移動させる防振アクチュエータ１０と、レンズ鏡筒６の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ３４ａ、３４ｂ（図１には３４ａのみ図示）と、を有する。
【００２２】
本発明の第１実施形態のカメラ１は、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって振動を検出し、検出された振動に基づいて防振アクチュエータ１０を作動させて像振れ防止用レンズ１６を移動させ、カメラ本体４内のフィルム面Ｆに合焦される画像を安定化させている。本実施形態においては、ジャイロ３４ａ、３４ｂとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、像振れ防止用レンズ１６は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、像振れ防止用レンズとは、画像を安定させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
【００２３】
レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光をフィルム面Ｆに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒６は、内部に複数の撮像用レンズ８を保持しており、一部の撮像用レンズ８を移動させることによりピント調整を可能としている。
【００２４】
次に、図２乃至図４を参照して、防振アクチュエータ１０を説明する。図２は防振アクチュエータ１０の側面断面図である。図３は防振アクチュエータ１０の可動部を取り外した状態を示す正面図であり、図４は防振アクチュエータ１０の可動部の正面図である。なお、図２は、防振アクチュエータ１０を図３のII−II線に沿って破断した状態を示す断面図である。
【００２５】
図２乃至図４に示すように、防振アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６内に固定された固定部である固定板１２と、この固定板１２に対して並進移動及び回転移動可能に支持された可動部である移動枠１４と、この移動枠１４を支持する可動部支持手段である３つのスチールボール１８と、を有する。さらに、防振アクチュエータ１０は、固定板１２に取り付けられた第１駆動用コイル２０ａ、第２駆動用コイル２０ｂ、及び第３駆動用コイル２０ｃと、移動枠１４の、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに夫々対応する位置に取り付けられた第１駆動用磁石２２ａ、第２駆動用磁石２２ｂ、及び第３駆動用磁石２２ｃと、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの内側に夫々配置された位置検出手段である第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、及び第３磁気センサ２４ｃと、を有する。
【００２６】
また、防振アクチュエータ１０は、各駆動用磁石の磁力によって移動枠１４を固定板１２に吸着させるために、固定板１２の裏側に取り付けられた３つの吸着用ヨーク２６と、各駆動用磁石の磁力を固定板１２の方に効果的に差し向けるように、各駆動用磁石の反対側の面に取り付けられたバックヨーク２８と、を有する。なお、第１駆動用コイル２０ａ、第２駆動用コイル２０ｂ、第３駆動用コイル２０ｃ、及びこれらに対応する位置に夫々取り付けられた第１駆動用磁石２２ａ、第２駆動用磁石２２ｂ、第３駆動用磁石２２ｃは、移動枠１４を固定板１２に対して駆動する第１、第２、第３駆動手段を夫々構成する。
【００２７】
さらに、図１に示すように、防振アクチュエータ１０は、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって検出された振動と、第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された移動枠１４の位置情報に基づいて、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御する制御部であるコントローラ３６を有する。
【００２８】
防振アクチュエータ１０は、光軸に直交する平面内において、レンズ鏡筒６に固定された固定板１２に対して移動枠１４を並進移動させ、これにより移動枠１４に取り付けられた像振れ防止用レンズ１６を移動させてレンズ鏡筒６が振動してもフィルム面Ｆに結像される像が乱れることがないように駆動される。
【００２９】
固定板１２は概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配置されている。図３に示すように、これら３つの駆動用コイルは、その中心が、レンズユニット２の光軸を中心とする円周上にそれぞれ等間隔に配置されている。本実施形態においては、第１駆動用コイル２０ａは光軸の鉛直上方に配置され、第２駆動用コイル２０ｂは鉛直に対して中心角１２０゜の位置に配置され、駆動用コイル２０ｃは、第１駆動用コイル２０ａ及び第２駆動用コイル２０ｂから夫々中心角１２０゜隔てた位置に配置されている。従って、第１駆動用コイル２０ａ、第２駆動用コイル２０ｂ、第３駆動用コイル２０ｃの間は夫々中心角１２０゜隔てられていることになる。
【００３０】
第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれている。第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、夫々同一の概ね長方形状であり、その長辺を横切る中心線が、鉛直軸線Ｌａ、鉛直軸に対して中心角１２０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｂ、鉛直軸に対して中心角２４０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｃと夫々一致するように配置されている。即ち、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その長辺が、光軸Ａを中心とする円の円周方向に向くように配置されている。
【００３１】
移動枠１４は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定板１２と平行に、固定板１２と重なるように配置されている。移動枠１４の中央の開口には、像振れ防止用レンズ１６が取り付けられている。移動枠１４には、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する位置に、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々配置されている。第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、概ね長方形状であり、その長辺を横切る中心線が、鉛直軸線Ｌａ、鉛直軸に対して中心角１２０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｂ、鉛直軸に対して中心角２４０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｃと夫々一致するように配置されている。また、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、その短辺を横切る中心線が着磁境界線Ｃとなるように着磁されている。即ち、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃとも、着磁境界線Ｃが光軸Ａを中心とする円の円周方向に向くように配置されている。
【００３２】
図２及び図３に示すように、３つのスチールボール１８は、固定枠１２と移動枠１４の間に挟持され、光軸Ａを中心とする円の円周上に夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて配置されている。各スチールボール１８は、固定枠１２の、各スチールボール１８に対応する位置に形成された凹部３０の中に配置され、脱落が防止される。また、後述するように、移動枠１４は駆動用磁石により固定板１２に吸着されるので、各スチールボール１８は固定板１２と移動枠１４の間に挟持される。これにより、移動枠１４は固定板１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１４の固定板１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動が許容される。
【００３３】
また、本実施形態においては、スチールボール１８として鋼製の球体を使用しているが、スチールボール１８は必ずしも球体でなくても良い。即ち、防振アクチュエータ１０の作動中において固定板１２及び移動枠１４と接触する部分が概ね球面の形状を有する形態であればスチールボール１８として使用することができる。なお、本明細書において、このような形態を球状体という。
【００３４】
バックヨーク２８は概ね長方形状であり、移動枠１４の駆動用磁石が取り付けられていない側の面の、各駆動用磁石に対応する位置に夫々取り付けられている。これらのバックヨーク２８により、各駆動用磁石の磁束が、固定板１２の方に効率良く差し向けられる。
【００３５】
吸着用ヨーク２６は概ね長方形状であり、固定板１２の駆動用コイルが取り付けられていない側の面の、各駆動用コイルに対応する位置に夫々取り付けられている。各駆動用磁石がこれらの吸着用ヨーク２６に及ぼす磁力により、移動枠１４は固定板１２に吸着される。
【００３６】
図２に示すように、第１駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃは、長方形の第１駆動用磁石２２ａの各短辺の中点を通るように位置すると共に、第１駆動用磁石２２ａの厚さ方向にも極性が変化している。本実施形態においては、図２における左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上がＳ極になっている。また、第２駆動用磁石２２ｂも同様に着磁されており、移動枠１４への取り付け方向が第１駆動用磁石２２ａに対して１２０゜回転されている（図４）。さらに、第３駆動用磁石２２ｃも同様に着磁されており、移動枠１４への取り付け方向が第１駆動用磁石２２ａに対して２４０゜回転されている（図４）。なお、本明細書において、着磁境界線Ｃとは、駆動用磁石の両端を夫々Ｓ極、Ｎ極としたとき、その中間のＳ極からＮ極に極性が変化する点を連ねた線を言うものとする。
【００３７】
このように着磁されていることにより、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、長方形の第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの長辺の部分に磁気を及ぼす。これにより、第１駆動用コイル２０ａに電流が流れると、第１駆動用磁石２２ａとの間に鉛直軸Ｌａに沿った鉛直方向の駆動力が発生し、第２駆動用コイル２０ｂに電流が流れると、鉛直軸に対して中心角１２０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｂに沿った駆動力が発生し、第３駆動用コイル２０ｃに電流が流れると、鉛直軸に対して中心角２４０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｃに沿った駆動力が発生する。
【００３８】
即ち、第１駆動用コイル２０ａ及び第１駆動用磁石２２ａにより構成される第１駆動手段による駆動力の作用線、第２駆動用コイル２０ｂ及び第２駆動用磁石２２ｂにより構成される第２駆動手段による駆動力の作用線、及び、第３駆動用コイル２０ｃ及び第３駆動用磁石２２ｃにより構成される第３駆動手段による駆動力の作用線は、光軸Ａを中心とする円の半径方向に向けられている。さらに、第１、第２、第３駆動手段による駆動力の作用線は、互いに、約１２０゜の角度を為している。
【００３９】
図２及び図３に示すように、各駆動用コイルの内側には、夫々第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、第３磁気センサ２４ｃが夫々配置されている。第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、第１、第２、第３駆動手段が発生する駆動力の作用線に平行な方向の、固定板１２に対する移動枠１４の変位を測定するように構成されている。また、各磁気センサは、移動枠１４が中立位置にあるとき（レンズユニット２の光軸と像振れ防止用レンズの光軸が一致し、移動枠１４が回転されていないとき）、その感度中心点Ｓが、各駆動用磁石の着磁境界線Ｃ上に位置するように配置されている。本実施形態においては、磁気センサとしてホール素子を使用している。
【００４０】
磁気センサからの出力信号は、磁気センサの感度中心点Ｓが駆動用磁石の着磁境界線Ｃ上に位置する場合には０であり、駆動用磁石が移動し、磁気センサの感度中心点Ｓが駆動用磁石の着磁境界線Ｃ上から外れると、磁気センサの出力信号が変化する。防振アクチュエータ１０の通常の作動中においては、駆動用磁石の移動量は微小であり、磁気センサは、駆動用磁石の着磁境界線Ｃに直交する方向の移動距離にほぼ比例した信号を出力する。
【００４１】
このため、第１磁気センサ２４ａは鉛直軸Ｌａ方向の移動枠１４の並進移動量にほぼ比例した信号を出力し、第２磁気センサ２４ｂは鉛直軸に対して１２０゜の軸線Ｌｂ方向の移動枠１４の並進移動量にほぼ比例した信号を出力し、第３磁気センサ２４ｃは鉛直軸に対して２４０゜の軸線Ｌｃ方向の移動枠１４の並進移動量にほぼ比例した信号を出力する。これら第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１４の固定枠１２に対する変位を検出することができる。
【００４２】
また、第２駆動用コイル２０ｂの内側に配置された第２磁気センサ２４ｂは、その検出部が、第２駆動手段が発生する駆動力の作用線から離れた位置に配置されている。後述するように、この第２磁気センサ２４ｂの配置により、移動枠１４を精度良く位置制御することが可能になる。なお、第２磁気センサ２４ｂは、第２駆動手段が発生する駆動力の作用線から大きく離れるほど精度が向上する。
【００４３】
次に、図５を参照して、防振アクチュエータ１０の制御を説明する。図５は、コントローラ３６における信号処理を示すブロック図である。図５に示すように、レンズユニット２の振動は、２つのジャイロ３４ａ、３４ｂによって時々刻々検出され、コントローラ３６に内蔵された演算回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃに入力される。本実施形態においては、ジャイロ３４ａはレンズユニット２のピッチング運動の角加速度を、ジャイロ３４ｂはヨーイング運動の角加速度を夫々検出するように構成され、配置されている。
【００４４】
演算回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、ジャイロ３４ａ、３４ｂから時々刻々入力される角速度に基づいて、各駆動用磁石を各駆動用コイルに対して変位させるべき位置を時系列で指令するコイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃを生成する。即ち、各駆動用磁石が、各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃによって指令された位置に時々刻々移動されると、移動枠１４に取り付けられた像振れ防止用レンズ１６は所定の位置に移動され、フィルム面Ｆ上に形成される像の振れが防止される。
【００４５】
演算回路３８ａは、ジャイロ３４ａによって検出されるピッチング運動の角速度を時間積分し、所定の修正信号を加算することによって第１駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａを生成する。同様に、演算回路３８ｂには、ジャイロ３４ａによって検出されるピッチング運動の角速度、及びジャイロ３４ｂによって検出されるヨーイング運動の角速度が入力され、第２駆動用コイル２０ｂに対するコイル位置指令信号ｒｂが生成される。また、演算回路３８ｃには、ジャイロ３４ａによって検出されるピッチング運動の角速度、及びジャイロ３４ｂによって検出されるヨーイング運動の角速度が入力され、第３駆動用コイル２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒｃが生成される。このようにして得られたコイル位置指令信号に従って、各駆動用磁石を変位させ、像振れ防止用レンズ１６を時々刻々移動させることにより、写真撮影の露光中にレンズユニット２が振動した場合にも、カメラ本体４内のフィルム面Ｆに合焦される像は乱れることなく安定化される。なお、コイル位置指令信号ｒｂ、ｒｃは、第２駆動用磁石２２ｂ、第３駆動用磁石２２ｃが移動すべき位置を指示するものであり、各磁気センサの配置に基づいて幾何学的に求めることができる。
【００４６】
一方、第１磁気センサ２４ａによって測定された、第１駆動用コイル２０ａに対する第１駆動用磁石２２ａの鉛直方向の移動量は、磁気センサアンプ４２ａによって所定の倍率に増幅される。差動回路４４ａは、演算回路３８ａから出力されたコイル位置指令信号ｒａと、磁気センサアンプ４２ａから出力された第１駆動用コイル２０ａに対する第１駆動用磁石２２ａの鉛直方向の移動量との差に比例した電流を第１駆動用コイル２０ａに流す。従って、レンズ位置指令信号によって指令されたレンズ位置の鉛直方向成分と磁気センサアンプ４２ａからの出力に差がなくなると、第１駆動用コイル２０ａには電流が流れなくなり、第１駆動用磁石２２ａに作用する駆動力が０になる。
【００４７】
同様に、第２磁気センサ２４ｂによって測定された移動量は、磁気センサアンプ４２ｂによって所定の倍率に増幅される。この増幅された信号は、第２駆動用コイル２０ｂに対する第２駆動用磁石２２ｂの、鉛直軸線に対して１２０゜の軸線Ｌｂの方向の変位量を表している。差動回路４４ｂは、演算回路３８ｂから出力されたコイル位置指令信号ｒｂと、磁気センサアンプ４２ｂから出力された第２駆動用磁石２２ｂの移動量との差に比例した電流を第２駆動用コイル２０ｂに流す。従って、コイル位置指令信号ｒｂによって指令された位置と磁気センサアンプ４２ｂからの出力に差がなくなると、第２駆動用コイル２０ｂには電流が流れなくなり、駆動用磁石２２ｂに作用する駆動力が０になる。
【００４８】
さらに、第３磁気センサ２４ｃによって測定された移動量は、磁気センサアンプ４２ｃによって所定の倍率に増幅される。この増幅された信号は、第３駆動用コイル２０ｃに対する第３駆動用磁石２２ｃの、鉛直軸線に対して２４０゜の軸線Ｌｃの方向の変位量を表している。差動回路４４ｃは、演算回路３８ｃから出力されたコイル位置指令信号ｒｃと、磁気センサアンプ４２ｃから出力された第３駆動用磁石２２ｃの移動量との差に比例した電流を第３駆動用コイル２０ｃに流す。従って、コイル位置指令信号ｒｃによって指令された位置と磁気センサアンプ４２ｃからの出力に差がなくなると、第３駆動用コイル２０ｃには電流が流れなくなり、駆動用磁石２２ｃに作用する駆動力が０になる。
【００４９】
次に、図６乃至図８を参照して、移動枠１４の固定板１２に対する移動と、各磁気センサからの出力信号の関係を説明する。図６は移動枠１４が固定板１２に対して、水平方向に並進移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。また、図７は移動枠１４が、光軸Ａを中心に固定板１２に対して時計回りに回転移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。さらに、図８は移動枠１４が、光軸Ａを中心に固定板１２に対して反時計回りに回転移動された場合における各駆動用コイルと各駆動用磁石の位置関係を表す図である。なお、図８の回転角度は図７と同一である。
【００５０】
まず、図６に示すように、移動枠１４が固定板１２に対して、水平方向に並進移動された場合には、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、破線で示す初期位置（像振れ防止用レンズ１６の光軸と他の撮像用レンズ８の光軸Ａが一致し、第１駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃが、水平方向に向けられている位置）から、夫々二点鎖線で示す位置に移動される。この位置においては、第１磁気センサ２４ａは第１駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃ上に位置するので、第１磁気センサ２４ａは変位を検出しない。一方、第２磁気センサ２４ｂは第２駆動用磁石２２ｂの着磁境界線Ｃと、第２磁気センサ２４ｂの感度中心点Ｓの間の軸線Ｌｂ方向の距離ｂ１に比例した信号を出力する。同様に、第３磁気センサ２４ｃは第３駆動用磁石２２ｃの着磁境界線Ｃと、第３磁気センサ２４ｃの感度中心点Ｓの間の軸線Ｌｃ方向の距離ｃ１に比例した信号を出力する。このように、移動枠１４の水平方向の並進移動は、主に第２磁気センサ２４ｂ及び第３磁気センサ２４ｃによって検出される。同様に、移動枠１４の各方向の並進移動は、少なくとも２つの磁気センサによって検出される。
【００５１】
次に、図７に示すように、移動枠１４が固定板１２に対して、光軸Ａを中心に時計回りに回転移動された場合には、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、破線で示す初期位置から、夫々二点鎖線で示す位置に移動される。この位置においては、第１磁気センサ２４ａは第１駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃと第１磁気センサ２４ａの感度中心点Ｓの間の距離ａ２に比例した信号を発生し、第２磁気センサ２４ｂは第２駆動用磁石２２ｂの着磁境界線Ｃと第２磁気センサ２４ｂの間の距離ｂ２に比例した信号を発生し、第３磁気センサ２４ｃは第３駆動用磁石２２ｃの着磁境界線Ｃと第３磁気センサ２４ｃの間の距離ｃ２に比例した信号を発生する。
【００５２】
一方、移動枠１４が図７とは反対の反時計回りに、同一の角度だけ回転移動された場合には、図８に示すように、第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、破線で示す初期位置から、夫々二点鎖線で示す位置に移動される。この位置においては、第１磁気センサ２４ａは第１駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃと第１磁気センサ２４ａの感度中心点Ｓの間の距離ａ３に比例した信号を発生し、第２磁気センサ２４ｂは第２駆動用磁石２２ｂの着磁境界線Ｃと第２磁気センサ２４ｂの間の距離ｂ３に比例した信号を発生し、第３磁気センサ２４ｃは第３駆動用磁石２２ｃの着磁境界線Ｃと第３磁気センサ２４ｃの間の距離ｃ３に比例した信号を発生する。
【００５３】
ここで、鉛直軸線Ｌａ上に配置された第１磁気センサ２４ａが検出する距離ａ３は、移動枠１４が時計回りに回転移動された場合に検出される距離ａ２（図７）と、大きさ、方向とも同一になる。また、軸線Ｌｃ上に配置された第３磁気センサ２４ｃが検出する距離ｃ３も、移動枠１４が時計回りに回転移動された場合に検出される距離ｃ２（図７）と、大きさ、方向とも同一になる。このため、第１磁気センサ２４ａ及び第３磁気センサ２４ｃによる検出信号からは、移動枠１４の光軸Ａを中心とする回転移動の方向を識別することができない。これに対して、軸線Ｌｂから離れた位置に配置されている第２磁気センサ２４ｂが検出する距離ｂ３は、移動枠１４が時計回りに回転移動された場合に検出される距離ｂ２（図７）とは方向が逆向きになり、大きさも異なるものになる。これにより、第２磁気センサ２４ｂによる検出信号から、移動枠１４の光軸Ａを中心とする回転移動の方向及び移動量を検出することができる。
【００５４】
このように、本実施形態においては、第２磁気センサ２４ｂを、第２駆動手段が発生する駆動力の作用線（軸線Ｌｂと一致している）から離れた位置に配置することにより、移動枠１４の回転移動を精度良く検出している。これに対して、全ての磁気センサが対応する駆動手段の駆動力の作用線上に配置されている場合には、移動枠１４の光軸Ａを中心とする回転を検出することが困難である。このため、全ての磁気センサが対応する駆動手段の駆動力の作用線上に配置されている場合には、移動枠１４の回転に対する制御の精度が低下する。
【００５５】
次に、図１及び５を参照して、本発明の実施形態によるカメラ１の作用を説明する。まず、カメラ１の手ブレ防止機能の起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、レンズユニット２に備えられた防振アクチュエータ１０が作動される。レンズユニット２に取り付けられたジャイロ３４ａ、３４ｂは、所定周波数帯域の振動を時々刻々検出し、コントローラ３６に内蔵された演算回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃに出力する。ジャイロ３４ａはレンズユニット２のピッチング方向の角速度の信号を出力し、ジャイロ３４ｂはヨーイング方向の角速度の信号を出力する。演算回路３８ａは、入力された角速度信号を時間で積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の修正信号を加えてコイル位置指令信号ｒａを生成する。同様に、演算回路３８ｂは、入力されたジャイロ３４ａ、３４ｂの出力信号に基づいてコイル位置指令信号ｒｂを生成する。また、演算回路３８ｃは、入力されたジャイロ３４ａ、３４ｂの出力信号に基づいてコイル位置指令信号ｒｃを生成する。演算回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃによって時系列で出力される各コイル位置指令信号によって指令される位置に各駆動用磁石を時々刻々移動させることによって、カメラ本体４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００５６】
演算回路３８ａによって出力されたコイル位置指令信号ｒａは差動回路４４ａに入力され、演算回路３８ｂによって出力されたコイル位置指令信号ｒｂは差動回路４４ｂに入力される。また、演算回路３８ｃによって出力されたコイル位置指令信号ｒｃは差動回路４４ｃに入力される。
【００５７】
一方、第１駆動用コイル２０ａの内側に配置された第１磁気センサ２４ａは磁気センサアンプ４２ａに、第２駆動用コイル２０ｂの内側の第２磁気センサ２４ｂは磁気センサアンプ４２ｂに、第３駆動用コイル２０ｃの内側の第３磁気センサ２４ｃは磁気センサアンプ４２ｃに検出信号を出力する。磁気センサアンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃで夫々増幅された各磁気センサの検出信号は、差動回路４４ａ、４４ｂ、４４ｃに夫々入力される。
【００５８】
差動回路４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、入力された各磁気センサの検出信号と、各演算回路３８ａ、３８ｂ、３８ｃから入力された信号の差に応じた電圧を夫々発生し、この電圧に比例した電流を各駆動用コイルに流す。各駆動用コイルに電流が流れると電流に比例した磁界が発生する。この磁界により第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応して配置された第１、第２、第３駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは夫々駆動力を受け、移動枠１４が移動される。移動枠１４が駆動力によって移動され、各駆動用磁石が各コイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、各差動回路の出力は０となり、駆動力も０になる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、移動枠１４がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、移動枠１４はレンズ位置指令信号により指定された位置に戻される。
【００５９】
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、移動枠１４に取り付けられた像振れ防止用レンズ１６が、コイル位置指令信号に追従するように移動される。これにより、カメラ本体４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００６０】
本発明の第１実施形態の防振アクチュエータによれば、第１、第２、第３駆動手段が光軸を中心とする円の概ね半径方向の駆動力を発生するように配置されているので、各駆動用コイルを光軸を中心とする円の円周方向に拡張することにより、駆動手段の駆動力を増大させることができる。このため、駆動力の大きな防振アクチュエータを小型に構成することができる。また、各駆動手段の駆動力が像振れ防止用レンズの周囲から加えられるため、駆動力のバランスが良い防振アクチュエータを提供することができる。
【００６１】
また、本実施形態の防振アクチュエータによれば、各駆動手段が、各駆動力の作用線が光軸を中心とする円周上にほぼ等間隔に配置されるように配置されているので、移動枠の重心が像振れ防止用レンズの光軸に近接し、可動部の重量バランスが良くなる。これにより、移動枠を精度良く制御することができる。
【００６２】
さらに、本実施形態の防振アクチュエータによれば、各磁気センサが、各駆動用コイルの内側に夫々配置されているので、磁気センサを配置するために固有のスペースを占有することがなく、防振アクチュエータの大型化を防止することができる。磁気センサのうちの少なくとも１つが駆動手段の駆動力の作用線から離れた位置に配置されているので、移動枠が像振れ防止用レンズの光軸を中心に回転された場合にも、これを検出することができ、移動枠を精度良く制御することができる。
【００６３】
なお、上述した本発明の第１実施形態においては、移動枠１４の位置を磁気センサにより検出していたが、変形例として、磁気センサ以外の位置検出素子により位置を検出することもできる。
また、本発明の第１実施形態においては、１つの磁気センサのみが駆動力の作用線から離れた位置に配置されていたが、２つ又は３つの磁気センサを駆動力の作用線から離れた位置に配置することもでき、或いは、全ての磁気センサを駆動力の作用線上に配置することもできる。
【００６４】
次に、図９を参照して、本発明の第２実施形態によるカメラを説明する。
本実施形態のカメラは、内蔵されている防振アクチュエータに備えられた駆動手段の配置が、上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは本発明の第２実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の部分については説明を省略する。
【００６５】
図９は、本発明の第２実施形態によるカメラに内蔵されている防振アクチュエータの移動枠を取り外した状態を示す正面図である。
図９に示すように、固定板１１２上には、第１、第２、第３駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが配置されている。これら３つの駆動用コイルは、レンズユニット２の光軸を中心とする円周上にそれぞれ等間隔に配置されている。また、各駆動用コイルの内側には、第１、第２、第３磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが配置されている。さらに、固定板１１２と移動枠の間には、３つのスチールボール１１８が挟持されている。
【００６６】
図９に想像線で示すように、移動枠には、各駆動用コイルに対応するように、第１、第２、第３駆動用磁石１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃが取り付けられている。これらの第１、第２、第３駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、対応する第１、第２、第３駆動用磁石１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、夫々、第１、第２、第３駆動手段を構成する。
【００６７】
上述した第１実施形態においては、第１、第２、第３駆動手段が夫々発生する駆動力の作用線は、光軸Ａを通る鉛直軸線Ｌａ、この鉛直軸線に対して中心角１２０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｂ、鉛直軸線に対して中心角２４０゜隔てた半径方向の軸線Ｌｃと一致していた。これに対し、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動手段が発生する駆動力の作用線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０は、軸線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃから僅かに平行移動されている。即ち、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動手段の駆動力の作用線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０は、光軸を中心とする円の概ね半径方向に向けられているが、光軸を中心とする円の半径に対して僅かに平行移動されている。本実施形態においては、作用線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０の、軸線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃからのオフセット量ＯＦは、４．６ｍｍであり、このオフセット量ＯＦは、像振れ防止用レンズ１６の直径の約１６％に相当する。なお、本明細書において、「光軸を中心とする円の概ね半径方向に向けられている」とは、オフセット量ＯＦが、像振れ防止用レンズの直径の約２０％以下であることを意味する。
【００６８】
このように、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、それらの長辺を横切る中心線が、軸線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃからオフセット量ＯＦである約４．６ｍｍだけ平行移動された軸線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０と重なるように配置されている。同様に、第１、第２、第３駆動用磁石１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃは、それらの長辺を横切る中心線が、軸線Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃからオフセット量ＯＦである約４．６ｍｍだけ平行移動された軸線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０と重なるように配置されている。これにより、各駆動用コイル、各駆動用磁石によって構成される各駆動手段が発生する駆動力の作用線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０は、光軸を中心とする円の半径に対して僅かに平行移動されたものになる。
【００６９】
本実施形態においては、第１、第２、第３駆動手段の駆動力の作用線Ｌａ０、Ｌｂ０、Ｌｃ０が、光軸を中心とする円の半径に対して平行移動されているため、駆動手段による駆動力が、光軸Ａを中心とする力のモーメントを発生させることができる。このため、本実施形態においては、像振れ防止用レンズ１６の光軸Ａと、他の撮像用レンズの光軸が一致している状態においても、駆動手段の駆動力により移動枠を回転移動させることができ、移動枠の回転を効果的に制御することができる。
【００７０】
本発明の第２実施形態における防振アクチュエータによれば、駆動手段の駆動力の作用線が光軸を中心とする円の半径に対して所定のオフセット量平行移動されているので、移動枠の回転を効果的に制御することができる。
上述した第２実施形態においては、全ての駆動手段の駆動力の作用線が平行移動されていたが、作用線を平行移動させる駆動手段は１つ又は２つであっても良い。
【００７１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態においては、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明をデジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等に適用することもできる。また、上述した実施形態においては、駆動用コイルが固定部に、駆動用磁石が可動部に取り付けられていたが、駆動用コイルを可動部に、駆動用磁石を固定部に取り付けることもできる。
【符号の説明】
【００７２】
１        本発明の実施形態のカメラ
２        レンズユニット
４        カメラ本体
６        レンズ鏡筒
８        撮像用レンズ
１０      防振アクチュエータ
１２      固定板（固定部）
１４      移動枠（可動部）
１６      像振れ防止用レンズ
１８      スチールボール（可動部支持手段）
２０ａ    第１駆動用コイル
２０ｂ    第２駆動用コイル
２０ｃ    第３駆動用コイル
２２ａ    第１駆動用磁石
２２ｂ    第２駆動用磁石
２２ｃ    第３駆動用磁石
２４ａ    第１磁気センサ（位置検出手段）
２４ｂ    第２磁気センサ（位置検出手段）
２４ｃ    第３磁気センサ（位置検出手段）
２６      吸着用ヨーク
２８      バックヨーク
３０      凹部
３４ａ、３４ｂ  ジャイロ
３６      コントローラ（制御部）
３８ａ、３８ｂ、３８ｃ  演算回路
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ  磁気センサアンプ
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ  差動回路
１１２    固定板
１１８    スチールボール
１２０ａ  第１駆動用コイル
１２０ｂ  第２駆動用コイル
１２０ｃ  第３駆動用コイル
１２２ａ  第１駆動用磁石
１２２ｂ  第２駆動用磁石
１２２ｃ  第３駆動用磁石
１２４ａ  第１磁気センサ（位置検出手段）
１２４ｂ  第２磁気センサ（位置検出手段）
１２４ｃ  第３磁気センサ（位置検出手段）
２１０    アクチュエータ
２１２    固定部
２１４    可動部
２１８    スチールボール
２２０    駆動用コイル
２２２    駆動用磁石
２２４    ホール素子
【図１】
0005515149.tif 000002
【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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【図１０】
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【図１１】
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