(57)【要約】【課題】回転可能に支持された可動部材の制御性を向上させる。【解決手段】像ブレ補正装置３００は、第２レンズ群１４０ｂを含むレンズユニット１８５と、第２レンズ群１４０ｂの光軸Ｘと直交する平面内において、レンズユニット１８５を所定の方向に沿って進退可能に案内しつつ所定の回転軸回りに回転可能に案内するガイドピン３０３及びガイド溝３０９とを備えている。レンズユニット１８５の重心Ｇとガイドピン３０３の距離ｒは、以下の式（Ａ）を満たす。2011154365.tif 000006【選択図】図６
2011154365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを含む可動部材と、
前記レンズの光軸と直交する平面内において、前記可動部材を所定の方向に沿って進退可能に案内しつつ所定の回転軸回りに回転可能に案内するガイド部とを備え、
前記可動部材の重心と前記回転軸との距離ｒは、以下の式（Ａ）を満たすレンズ駆動装置。
【数１】
2011154365.tif 000005
ここで、
Ｊ：前記可動部材の重心回りの慣性モーメント
ｍ：前記可動部材の質量
【請求項２】
請求項１に記載のレンズ駆動装置において、
前記可動部材を駆動する２つの駆動部をさらに備え、
前記回転軸から一方の前記駆動部までの距離は、該回転軸から他方の前記駆動部までの距離の２倍以下であって、
前記２つの駆動部及び前記回転軸は、一直線に並ばないように配置されているレンズ駆動装置。
【請求項３】
請求項１に記載のレンズ駆動装置を備えたレンズ鏡筒。
【請求項４】
請求項１に記載のレンズ駆動装置を備えた撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示された技術は、レンズ駆動装置、レンズ鏡筒及び撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチールカメラやビデオムービーが広く普及しており、これらの機器の多くは、像ブレを補正する像ブレ補正装置を備えている。
【０００３】
例えば、特許文献１に係る像ブレ補正装置は、フレームに対して移動可能に構成され、レンズを保持する可動部材を備えている。可動部材には、長孔形状のガイド孔が設けられている。このガイド孔には、フレームに固定されたガイドピンが嵌合している。これにより、可動部材は、長孔の長手方向に沿って直進可能に且つガイドピンを中心に回転可能にフレームに対して支持されている。また、可動部材における、レンズを挟んでガイド孔と反対側の部分には、該可動部材を前記長孔の長手方向に駆動するアクチュエータと、該可動部材を前記ガイドピンを中心とする周方向に駆動するアクチュエータとが設けられている。
【０００４】
このように構成された像ブレ補正手段は、２つのアクチュエータを適宜使用することによって、可動部材に保持されたレンズを、その光軸と直交する平面内において、前記長孔の長手方向及び前記ガイドピンを中心とする周方向に移動させて、像ブレを補正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０５５３５６号パンフレット
【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、レンズを保持する可動部材がガイドピンを中心に回転する構成においては、可動部材に遠心力やコリオリの力が発生する。これらの力は、可動部材に対して、本来の駆動力とは別の外乱として作用する。特に、特許文献１に係る像ブレ補正装置では、可動部材の回転軸に対して、可動部材の重心が大きく偏心しているため、遠心力やコリオリの力が大きくなり、外乱が大きくなる。そのため、可動部材を所望の通りに駆動することが難しく、可動部材の制御性に問題がある。
【０００７】
ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転可能に支持された可動部材の制御性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示された技術は、レンズ駆動装置が対象である。このレンズ駆動装置は、レンズを含む可動部材と、前記レンズの光軸と直交する平面内において、前記可動部材を所定の方向に沿って進退可能に案内しつつ所定の回転軸回りに回転可能に案内するガイド部とを備えている。前記可動部材の重心と前記回転軸との距離ｒは、以下の式（Ａ）を満たすものとする。
【０００９】
【数１】
2011154365.tif 000003
【００１０】
ここで、
Ｊ：前記可動部材の重心回りの慣性モーメント
ｍ：前記可動部材の質量
である。
【発明の効果】
【００１１】
前記レンズ駆動装置によれば、回転可能に支持された可動部材の制御性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】レンズ鏡筒のＷｉｄｅ時の断面図である。
【図２】レンズ鏡筒のＴｅｌｅ時の断面図である。
【図３】レンズ鏡筒の沈銅時の断面図である。
【図４】像ブレ補正装置の正面図である。
【図５】像ブレ補正装置の断面図である。
【図６】マグネット及び電磁コイルを透過させた状態の像ブレ補正装置の正面図である。
【図７】アクチュエータの背面図である。
【図８】（Ａ）は、レンズユニットへの回転推力を発生させるときの模式図であり、図８（Ｂ）は、レンズユニットへの直進推力を発生させるときの模式図である。
【図９】（Ａ）は、アクチュエータが直進するときのホールセンサによる位置検出方法を説明するための模式図であり、（Ｂ）は、アクチュエータが回転するときのホールセンサによる位置検出方法を説明するための模式図である。
【図１０】像ブレ補正装置の制御部のブロック線図である。
【図１１】ＰＩＤ補償器のブロック線図である。
【図１２】ＰＩＤ補償器の周波数特性である。
【図１３】回転軸から重心までの距離ｒに対する慣性モーメントの変化比率の関係を示すグラフである。
【図１４】ホールセンサの磁束密度に対する出力電圧の関係を表すグラフである。
【図１５】（Ａ）は、実施形態１に係るマグネット及びホールセンサの配置と磁束分布を示す図であり、（Ｂ）は、実施形態１に係るホールセンサの測定した磁束密度（垂直成分）を表す磁束密度グラフである。
【図１６】（Ａ）は、実施形態２に係るマグネット及びホールセンサの配置と磁束分布を示す図であり、（Ｂ）は、実施形態２に係るホールセンサの測定した磁束密度（垂直成分）を表す磁束密度グラフである。
【図１７】ガイドピンの配置可能範囲を示す説明図である。
【図１８】撮像装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
《発明の実施形態１》
図１は、レンズ鏡筒のＷｉｄｅ時（ズーム倍率を１倍とした通常撮影時）の断面図を、図２は、レンズ鏡筒のＴｅｌｅ時（ズーム倍率を最大倍率とした最大望遠時）の断面図を、図３は、レンズ鏡筒の沈銅時（非撮影時）の断面図である。本明細書中で、「前」とは、光軸に沿って被写体側を意味し、「後」とは、光軸に沿ってカメラ本体側を意味する。「上」及び「下」とは、レンズ鏡筒を横長の画像を撮像するように配置したときの上及び下を意味する。「左」及び「右」は、レンズ鏡筒を横長の画像を撮像するように配置し、被写体の方を向いたときの左及び右を意味する。
【００１５】
〈１．レンズ鏡筒〉
〈１−１．全体構成〉
本実施形態に係るレンズ鏡筒１００は、固定鏡筒１１０と、この固定鏡筒１１０の内側において該固定鏡筒１１０に保持された移動鏡筒１２０と、像ブレ補正装置３００とを備えている。このレンズ鏡筒１００は、デジタルカメラ本体（図示省略）等に設けられる。
【００１６】
前記移動鏡筒１２０は、第１移動鏡筒１２０ａと、第２移動鏡筒１２０ｂと、第３移動鏡筒１２０ｃとを有している。第３移動鏡筒１２０ｃは、固定鏡筒１１０内において該固定鏡筒１１０に保持されている。第２移動鏡筒１２０ｂは、第３移動鏡筒１２０ｃ内において該第３移動鏡筒１２０ｃに保持されている。第１移動鏡筒１２０ａは、第２移動鏡筒１２０ｂ内において該第２移動鏡筒１２０ｂに保持されている。そして、固定鏡筒１１０に対して第３移動鏡筒１２０ｃが繰り出され、第３移動鏡筒１２０ｃに対して第２移動鏡筒１２０ｂが繰り出され、第２移動鏡筒１２０ｂに対して第１移動鏡筒１２０ａが繰り出される。また、固定鏡筒１１０に第３移動鏡筒１２０ｃが収納され、第３移動鏡筒１２０ｃに第２移動鏡筒１２０ｂが収納され、第２移動鏡筒１２０ｂに第１移動鏡筒１２０ａが収納される。第１〜第３移動鏡筒１２０ａ〜１２０ｃが前方へ繰り出されたときには、第１移動鏡筒１２０ａが最も前方に位置する。第１〜第３移動鏡筒１２０ａ〜１２０ｃが収納されるときには、それらの全てが固定鏡筒１１０内に収まる。
【００１７】
第１移動鏡筒１２０ａには、第１レンズ群１４０ａを保持する第１レンズ枠１３０ａが設けられている。詳しくは、第１レンズ枠１３０ａは、第１移動鏡筒１２０ａに固定されている。第２移動鏡筒１２０ｂには、第２レンズ群１４０ｂを保持する第２レンズ枠１３０ｂが設けられている。詳しくは、第２レンズ枠１３０ｂは、光軸方向に移動可能に第２移動鏡筒１２０ｂに保持されている。固定鏡筒１１０には、第３レンズ群１４０ｃを保持する第３レンズ枠１３０ｃが設けられている。詳しくは、第３レンズ枠１３０ｃは、光軸方向に移動可能に固定鏡筒１１０に保持されている。
【００１８】
第１〜第３レンズ群１４０ａ〜１４０ｃは、それぞれ複数枚のレンズを組み合わせて構成されている。第１レンズ群１４０ａは、被写体の光学像を取り込むためのレンズ群である。第２レンズ群１４０ｂは、ズーム用のレンズ群である。第３レンズ群１４０ｃは、フォーカス用のレンズ群である。撮影時には、第１〜第３レンズ群１４０ａ〜１４０ｃの間隔を変化させることによって、光学像のズームやフォーカスを調節する。第１〜第３レンズ群１４０ａ〜１４０ｃは、光学系を構成する。光学系は、被写体の光学像を形成する。
【００１９】
〈１−２．各部の構成〉
続いて、レンズ鏡筒の各部について詳細に説明する。
【００２０】
前記第１移動鏡筒１２０ａは、第１レンズ群１４０ａの前方に設けられた、該第１レンズ群１４０ａを保護するためのバリアユニット１５０を有している。このバリアユニット１５０は、撮影時には開き、非撮影時には閉じる開閉羽１５０ａを有している。バリアユニット１５０は、開閉羽１５０ａによって、第１レンズ群１４０ａを保護している。
【００２１】
前記第２移動鏡筒１２０ｂは、円筒状のカメラカム枠１６０と、このカメラカム枠１６０内において該カメラカム枠１６０に保持された円筒状の直進枠１７０とを有している。直進枠１７０は、その内部において前記第１移動鏡筒１２０ａ及び第２レンズ枠１３０ｂを光軸方向に別々に移動可能に保持している。カメラカム枠１６０の内面には、カム溝が形成されている。直進枠１７０には、直進溝が形成されている。第１移動鏡筒１２０ａ及び第２レンズ枠１３０ｂは、前記カム溝及び直進溝に係合しており、カム溝に沿いながら且つ直進溝に沿って光軸方向に移動する。
【００２２】
第２レンズ枠１３０ｂは、像ブレ補正装置３００と、シャッタユニット１８０と、絞り機構１９０とを有している。像ブレ補正装置３００は、第２レンズ群１４０ｂを含んで構成されており、第２レンズ群１４０ｂを光軸に直交する平面内で移動させることによって、像ブレを補正する。具体的には、撮影者の手の振動等によってレンズ鏡筒１００が動いたときに光学像がぶれるのを抑制する。絞り機構１９０は、第２レンズ群１４０ｂの後方に設けられており、絞りの調整を行う。シャッタユニット１８０は、絞り機構１９０の後方に設けられており、シャッタ１８０ａを開閉する。像ブレ補正装置３００、シャッタユニット１８０及び絞り機構１９０等は、第２レンズ枠１３０ｂに設けられた端子部を介して、制御部（図示省略）によって電気的に制御される。
【００２３】
前記第３移動鏡筒１２０ｃは、円筒状の駆動枠２１０と、駆動枠２１０内において該駆動枠２１０に保持された貫通カム枠２２０とを有している。貫通カム枠２２０は、その内部において前記第２移動鏡筒１２０ｂを光軸方向に移動可能に保持している。
【００２４】
前記固定鏡筒１１０は、円筒状の固定枠２３０と、固定枠２３０に固定された円筒状のマスタフランジ２４０とを有している。固定枠２３０は、その内部において第３移動鏡筒１２０ｃ及び第３レンズ枠１３０ｃを光軸方向に別々に移動可能に保持している。固定枠２３０の後端部には、ＣＣＤユニット２６０が光軸上に設けられている。ＣＣＤユニット２６０の前方には、赤外線遮断用のＩＲカットガラス２５０が設けられている。尚、ＣＣＤユニット２６０は、光学像を受光し電気的な画像信号に変換する撮像素子の一例である。撮像素子は、例えば、ＣＭＯＳセンサであってもよい。
【００２５】
〈２．像ブレ補正装置〉
〈２−１．各部の構成〉
続いて、像ブレ補正装置３００の構成を詳細に説明する。図４に像ブレ補正装置の正面図を、図５に像ブレ補正装置の断面図を、図６にマグネット及び電磁コイルを透過させた状態の像ブレ補正装置の正面図を、図７にアクチュエータの背面図を、図８（Ａ）にレンズユニットへの回転推力を発生させるときの模式図を、図８（Ｂ）にレンズユニットへの直進推力を発生させるときの模式図を示す。尚、８（Ａ），８（Ｂ）は、背面図に相当し、図６とは反対側から見た図である。
【００２６】
像ブレ補正装置３００は、第２レンズ群１４０ｂを含むレンズユニット１８５と、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂとを有している。像ブレ補正装置３００がレンズ駆動機構を構成する。
【００２７】
レンズユニット１８５は、第２レンズ枠１３０ｂに設けられた第１及び第２スライドポール３０４，３０５を介して、第２レンズ枠１３０ｂに支持されている。第１スライドポール３０４は、水平方向に延びる状態で第２レンズ枠１３０ｂの下部に設けられている。第２スライドポール３０５は、第１スライドポール３０４と平行に延びる状態（即ち、水平方向に延びる状態）で第２レンズ枠１３０ｂの上部に設けられている。
【００２８】
詳しくは、レンズユニット１８５は、第２レンズ群１４０ｂと、第２レンズ群１４０ｂを保持する枠体１８６と、第１スライドポール３０４に係合する第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂと、第２スライドポール３０５に係合する第３係合部３０８ｃと、マグネット３０６とを有している。このレンズユニット１８５が、レンズとしての第２レンズ群１４０ｂを含む可動部材を構成する。
【００２９】
枠体１８６は、円形の開口１８６ａを有すると共に、開口１８６ａの下方には方形の平板部１８６ｂを有している。マグネット３０６は、平板部１８６ｂの後面（第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂとは反対側の面）に取り付けられている。マグネット３０６は、詳しくは後述するが、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂと共にアクチュエータ３３０を構成する。
【００３０】
第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂは、平板部１８６ｂの前方に、該平板部１８６ｂと対向した状態で設けられている。第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂと平板部１８６ｂとは、光軸方向に間隔を空けており、その間隔は、第１スライドポール３０４の外径よりも若干大きい。また、第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂは、互いに水平方向に間隔を空けて設けられている。第３係合部３０８ｃは、枠体１８６の上端から鉛直上方に向かって延び、先端部が二股状に別れている。第３係合部３０８ｃの２つの先端部は、光軸方向に間隔を空けた状態で対向している。この間隔は、第２スライドポール３０５の外径よりも若干大きい。
【００３１】
このように構成されたレンズユニット１８５は、第１及び第２係合部３０８ａ，３０８ｂと平板部１８６ｂとの間に第１スライドポール３０４が摺動可能に係合すると共に、第３係合部３０８ｃに第２スライドポール３０５が摺動可能に係合している。その結果、レンズユニット１８５は、光軸方向への変位が規制された状態で、光軸に直交する平面内で移動可能に第２レンズ枠１３０ｂに支持される。
【００３２】
また、第２レンズ枠１３０ｂには、光軸方向に延びるガイドピン３０３が設けられている。一方、レンズユニット１８５には、開口部１８６ａの下方であって平板部１８６ｂの上端部に、長孔状のガイド溝３０９が形成されている。ガイド溝３０９の水平方向位置は、第２レンズ群１４０ｂの中心と一致している。ガイド溝３０９は、光軸を中心とする半径方向（即ち、第２レンズ群１４０ｂの中心に向かって）に延びている。このガイド溝３０９に前記ガイドピン３０３が係合している。そのため、レンズユニット１８５は、ガイド溝３０９の長手方向に沿って直進可能に且つ、ガイドピン３０３を中心とする周方向に回転可能に第２レンズ枠１３０ｂに支持される。これらガイドピン３０３及びガイド溝３０９がガイド部を構成する。
【００３３】
前記電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは、レンズユニット１８５に取り付けられたマグネット３０６と共にアクチュエータ３３０を構成する。マグネット３０６は、長方形の板状に形成されている。マグネット３０６は、磁性の違いで、３つの部分に分けられている。詳しくは、マグネット３０６は、上方の２つの角をそれぞれ含む２つの直角三角形の角部分３０６ａ，３０６ｃと、残りの台形部分３０６ｂとに分けられる。角部分３０６ａ，３０６ｃは、同一の磁極（Ｎ極）を有し、台形部分３０６ｂは、角部分３０６ａ，３０６ｃと反対の磁極（Ｓ極）を有する。電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは、長円形に巻回されている。電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは、マグネット３０６に対向する位置において第２レンズ枠１３０ｂに取り付けられている。このとき、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは、長軸（長円の中心を通り、長円の長手方向に延びる軸）がマグネット３０６の角部分３０６ａ，３０６ｃと台形部分３０６ｂとの境界線に沿って延びるように配置されている。換言すると、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは、上端が互いに接近し、下端が互いに離間するように配置されている。本実施形態では、電磁コイル３０７ａとマグネット３０６のうち角部分３０６ａ及び台形部分３０６ｂとで１つの駆動部を構成し、電磁コイル３０７ｂとマグネット３０６のうち角部分３０６ｃ及び台形部分３０６ｂとで１つの駆動部を構成する。
【００３４】
このように構成されたアクチュエータ３３０は、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに駆動電流３１３ａ，３１３ｂを流すことによって推力を発生する。詳しくは、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに駆動電流３１３ａ，３１３ｂを流すと、マグネット３０６から発生する磁束によりローレンツ力が発生する。ここで、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂは第２レンズ枠１３０ｂに固定されているため、発生するローレンツ力の反力が、一次推力ｆａ，ｆｂとしてレンズユニット１８５に作用する。電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに流す駆動電流３１３ａ，３１３ｂの向きによって、一次推力ｆａ，ｆｂの向きが変わる。
【００３５】
詳しくは、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂのそれぞれに、図７における時計回りの方向に駆動電流３１３ａ，３１３ｂを流すと、図８（ａ）に示すように、マグネット３０６のうち、左上の角部分３０６ａと台形部分３０６ｂとの境界線近傍には、台形部分３０６ｂから角部分３０６ａに向かう方向への一次推力ｆａが発生する一方、右上の角部分３０６ｃと台形部分３０６ｂとの境界線近傍には、角部分３０６ｃから台形部分３０６ｂに向かう方向への一次推力ｆｂが発生する。その結果、一次推力ｆａ，ｆｂの合力として、レンズユニット１８５をガイドピン３０３を中心に時計回りに回転させる回転推力ｆＡが発生する。尚、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂの両方に反時計回りの駆動電流３１３ａ，３１３ｂを流すと、レンズユニット１８５をガイドピン３０３を中心に反時計回りに回転させる回転推力ｆＡが発生する。
【００３６】
一方、電磁コイル３０７ａに図７における時計回りの方向に駆動電流３１３ａを流し、電磁コイル３０７ｂに図７における反時計回りの方向に駆動電流３１３ｂを流すと、図８（ｂ）に示すように、マグネット３０６のうち、左上の角部分３０６ａと台形部分３０６ｂとの境界線近傍には、台形部分３０６ｂから角部分３０６ａに向かう方向への一次推力ｆａが発生する一方、右上の角部分３０６ｃと台形部分３０６ｂとの境界線近傍には、台形部分３０６ｂから角部分３０６ｃに向かう方向への一次推力ｆｂが発生する。その結果、一次推力ｆａ，ｆｂの合力として、レンズユニット１８５をガイド溝３０９の長手方向に沿って上方へ直進させる直進推力ｆＢが発生する。尚、電磁コイル３０７ａに反時計回りの駆動電流３１３ａを流し、電磁コイル３０７ｂに時計回りの駆動電流３１３ｂを流すと、レンズユニット１８５をガイド溝３０９に沿って下方に直進させる直進推力ｆＢが発生する。
【００３７】
一次推力ｆａ，ｆｂは、以下の式によって計算される。
【００３８】
ｆａ＝αａ×（ｆＡ＋βａ×ｆＢ）  ・・・  （１）
ｆｂ＝αｂ×（ｆＢ−βｂ×ｆＢ）  ・・・  （２）
ここで、
ｆＡ：回転推力
ｆＢ：直進推力
αａ：ｆａの第１変換係数
βａ：ｆａの第２変換係数
αｂ：ｆｂの第１変換係数
βｂ：ｆｂの第２変換係数
尚、マグネット３０６及び電磁コイル３０７ａ，３０７ｂ等の幾何学的、電磁力学的な対称性が理想通りに実現できれば、ｆａの第１変換係数αａとｆｂの第１変換係数αｂとは一致し、ｆａの第２変換係数βａとｆｂの第２変換係数βｂとは一致する。しかしながら、実際の製品では誤差が生じるため、それらの変換係数は一致せず、適宜調整して設定される。
【００３９】
ここで、前記ガイド溝３０９は、レンズユニット１８５の重心Ｇを通るように形成されている。レンズユニット１８５にマグネット３０６が設けられていない場合は、レンズユニット１８５における重量物は第２レンズ群１４０ｂだけであるので、レンズユニット１８５の重心Ｇは、第２レンズ群１４０ｂの重心と一致するか、第２レンズ群１４０ｂの重心の近傍に位置する。それに対して、本実施形態では、レンズユニット１８５は、第２レンズ群１４０ｂに加えて、重量物であるマグネット３０６が取り付けられているため、レンズユニット１８５の重心Ｇは、第２レンズ群１４０ｂとマグネット３０６との間に位置するようになる。そして、このように構成されたレンズユニット１８５において、ガイド溝３０９は、レンズユニット１８５の重心Ｇを通るように配置されている。
【００４０】
さらに詳しくは、ガイド溝３０９の長手方向における中点にレンズユニット１８５の重心Ｇが位置している。このガイド溝３０９の長手方向における中点は、第２レンズ群１４０ｂの軸心がレンズ鏡筒１００の軸心に位置するときにガイドピン３０３が位置する位置である。すなわち、第２レンズ群１４０ｂの光軸が光学系の光軸と一致するときには、ガイドピン３０３は、ガイド溝３０９の可動範囲の中点に位置し、さらには、レンズユニット１８５の重心Ｇ上に位置する。以下、ガイド溝３０９の長手方向における中点、即ち、ガイド溝３０９の可動範囲の中点の位置を「基準位置」と称する。像ブレを補正していないときには、ガイドピン３０３はガイド溝３０９の基準位置に位置し、第２レンズ群１４０ｂの光軸とレンズ鏡筒１００の光軸とが一致している。
【００４１】
〈２−２．レンズユニットの位置検出〉
また、第２レンズ枠１３０ｂにおける、マグネット３０６の左上の角部と右上の角部に対向する位置には、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂが設けられている。ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂは、鎖交する磁束密度に比例した電圧を出力する。図９（Ａ），９（Ｂ）に、ホールセンサによる位置検出方法を説明するためのアクチュエータの模式図を示す。
【００４２】
例えば、図９（Ａ）に示すマグネット３０６が、その上端縁が破線に一致するように、鉛直上方に直進移動すると、マグネット３０６がホールセンサ３１２ａ，３１２ｂに近づく。その結果、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの鎖交磁束密度が増加し、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの両方の出力電圧が増加する。一方、マグネット３０６が鉛直下方に移動すると、マグネット３０６がホールセンサ３１２ａ，３１２ｂから遠ざかる。その結果、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの鎖交磁束密度が減少し、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの両方の出力電圧が減少する。したがって、両方のホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの出力電圧の和は、マグネット３０６の鉛直方向への移動量に比例することになる。
【００４３】
一方、図９（Ｂ）に示すマグネット３０６が、その上端縁が破線に一致するように、時計回りに回転移動すると、マグネット３０６の左上の角部分３０６ａはホールセンサ３１２ａに近づく一方、マグネット３０６の右上の角部分３０６ｃはホールセンサ３１２ｂから遠ざかる。その結果、ホールセンサ３１２ａの出力電圧は増加する一方、ホールセンサ３１２ｂの出力電圧は減少する。マグネット３０６が反時計回りに回転移動するときには、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの増減は逆になる。したがって、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの出力電圧の差は、マグネット３０６の回転方向への移動量に比例することになる。
【００４４】
よって、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの出力電圧を用いて、以下の式により、レンズユニット１８５の直進方向の位置信号ｐＡと、回転方向の位置信号ｐＢが得られる。
【００４５】
ｐＡ＝γＡ×（ｈａ＋ｈｂ）  ・・・（３）
ｐＢ＝γＢ×（ｈａ−ｈｂ）  ・・・（４）
ここで、
ｈａ：ホールセンサ３１２ａの出力電圧
ｈｂ：ホールセンサ３１２ｂの出力電圧
γＡ：ｐＡの変換係数
γＢ：ｐＢの変換係数
尚、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂのホール出力感度、並びにマグネット３０６等の幾何学的及び電磁力学的な対称性が理想通りに実現できれば、ｐＡの変換係数γＡとｐＢの変換係数γＢとは一致する。しかしながら、実際の製品では誤差が生じるため、それらの変換係数は一致せず、適宜調整して設定される。
【００４６】
〈２−３．像ブレ補正装置の制御〉
図１０に、像ブレ補正装置３００の制御部のブロック線図を示す。像ブレ補正装置３００の制御部は、ＰＩＤ補償器４０４と、推力分配器４０７と、位置分離器４０９とを有している。像ブレ補正装置３００は、レンズ鏡筒１００の動きに応じて算出された目標位置４０２が入力され、以下の制御ループ４００を実行することによってレンズユニット１８５を該目標位置４０２へ移動させるように制御する。
【００４７】
位置分離器４０９は、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂの出力電圧４０８から、式（３）、（４）に基づいて、直進方向の位置信号ｐＡ及び回転方向の位置信号ｐＢを求め、レンズユニット１８５の現在位置４０３として出力する。そして、前記目標位置４０２から現在位置４０３が減算されて、その差である位置誤差４０５がＰＩＤ補償器４０４に入力される。ＰＩＤ補償器４０４は、位置誤差４０５に制御ループ４００を安定させる係数を乗じて、回転推力ｆＡ及び直進推力ｆＢを駆動指令４０６として推力分配器４０７へ出力する。推力分配器４０７は、回転推力ｆＡ及び直進推力ｆを式（１）、（２）に基づいて、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂのそれぞれで発生させる一次推力ｆａ，ｆｂに分配する。そして、該一次推力ｆａ，ｆｂに応じた駆動電流３１３ａ，３１３ｂが電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに供給される。こうして、レンズユニット１８５を駆動して、レンズユニット１８５を目標位置４０２へ移動させる。その後、位置分離器４０９は、レンズユニット１８５の現在位置４０３を出力し、前述の制御ループ４００を繰り返す。
【００４８】
図１１に、ＰＩＤ補償器４０４のブロック線図を示す。ＰＩＤ補償器４０４は、比例部４１０と、積分部４１１と、微分部４１２とを有し、位置誤差４０５に所定の係数を乗じることによって、制御ループ４００全体を安定させる。
【００４９】
図１２に、ＰＩＤ補償器４０４の周波数特性を示す。図１２は、入力である位置誤差４０５に対する、出力である回転推力ｆＡ及び直進推力ｆＢのゲイン及び位相特性である。この図を参照して、比例部４１０、積分部４１１及び微分部４１２の係数が決められる。
【００５０】
〈３．実施形態１の効果〉
本実施形態によれば、レンズユニット１８５の重心Ｇの近傍にガイドピン３０３、即ち、レンズユニット１８５の回転中心が位置するため、レンズユニット１８５に生じる遠心力やコリオリの力が低減される。それに加えて、ガイドピン３０３回りのレンズユニット１８５の慣性モーメントを小さくすることができる。その結果、レンズユニット１８５を所望の通りに駆動し易くなり、レンズユニット１８５の制御性を向上させることができる。
【００５１】
また、回転推力ｆＡの中心がレンズユニット１８５の重心Ｇの近傍に位置すると共に、直進推力ｆＢの作用線がレンズユニット１８５の重心Ｇ上又は重心Ｇの近傍を通るため、レンズユニット１８５の回転運動と直進運動との間で互いの運動を妨げる連成要素が低減される。このことによっても、可動部材の制御性を向上させることができる。
【００５２】
また、アクチュエータ３３０は、１つのマグネット３０６と２つの電磁コイル３０７ａ，３０７ｂにレンズユニット１８５に回転推力ｆＡと直進推力ｆＢとを作用させることができるため、像ブレ補正装置３００の小型化を図ることができると共にコストを低減することができる。
【００５３】
さらに、このようなアクチュエータ３３０を採用することによって、レンズユニット１８５の重心Ｇを、第２レンズ群１４０ｂの中心よりもアクチュエータ３３０側へオフセットさせることができる。そうすることで、ガイド溝３０９をレンズユニット１８５の重心Ｇの近傍、さらには、重心Ｇ上に配置することができる。すなわち、レンズユニット１８５の重心Ｇが第２レンズ群１４０ｂの有効径内に存在する場合には、第２レンズ群１４０ｂの前後には構造物を配置できないため、ガイド溝３０９をレンズユニット１８５の重心Ｇの近傍に配置することが難しい。それに対して、前記アクチュエータ３３０を設けることによって、レンズユニット１８５の重心Ｇが第２レンズ群１４０ｂの有効径の外側に位置するようになるため、ガイド溝３０９をレンズユニット１８５の重心Ｇの近傍に配置することができる。
【００５４】
ここで、レンズユニット１８５の重心Ｇは、レンズユニット１８５が基準位置に位置するときに、ガイドピン３０３との距離ｒが以下の式（Ａ）を満たすことが好ましい。
【００５５】
【数１】
2011154365.tif 000004
【００５６】
ここで、
Ｊ：レンズユニット１８５の重心回りの慣性モーメント
Ｍ：レンズユニット１８５の質量
すなわち、回転軸が重心Ｇから距離ｒだけずれると、その回転軸回りのレンズユニット１８５の慣性モーメントは、Ｊ＋Ｍｒ２となる。回転軸が重心Ｇと一致する場合と比較して、慣性モーメントの増加量は、Ｍｒ２である。ここで、回転軸が重心Ｇからずれた場合であっても、レンズユニット１８５の制御性を考慮すると、慣性モーメントの増加量を２０％以内に収めることが好ましい。つまり、
Ｍｒ２≦０．２Ｊ  ・・・（５）
となる。その結果、回転軸の重心Ｇからの距離ｒは、上記の式（Ａ）のようになる。
【００５７】
ここで、レンズユニット１８５の一実施例に関して重心回りの慣性モーメントＪと質量Ｍを式（Ａ）に代入すると、ｒ≦２．５８ｍｍとなった。
【００５８】
また、その実施例に関して、回転軸から重心Ｇまでの距離ｒに対する慣性モーメントの変化比率を求めた結果を、図１３に示す。慣性モーメントの変化比率は、距離ｒの２乗で変化するため、変化比率は、１．２（即ち、２０％）を越えたあたりから急峻に増加する。よって、図１３からも、式（Ａ）を満たすことによって、慣性モーメントの増加を抑制できることがわかる。
【００５９】
そして、レンズユニット１８５は、ガイド溝３０９内を移動しながら回転するが、平均的には、ガイド溝３０９の中点（即ち、基準位置）付近で回転駆動されることが多い。そのため、レンズユニット１８５が基準位置に位置するときに、式（Ａ）を満たすようにレンズユニット１８５を構成することによって、レンズユニット１８５の慣性モーメントの増加を平均的に抑制することができる。
【００６０】
さらには、レンズユニット１８５がガイド溝３０９に沿って移動する全範囲において、式（Ａ）を満たすようにレンズユニット１８５が構成されていることがより好ましい。こうすることによって、レンズユニット１８５の慣性モーメントの増加を常に２０％以下に抑制することができる。
【００６１】
《発明の実施形態２》
続いて、実施形態２について説明する。図１４に、ホールセンサの磁束密度に対する出力電圧の関係を表すグラフを示す。一般的なホールセンサは、磁束密度の正負両側に感度を有しており、図１４に示すように、磁束密度０を跨いで正負両側に亘る部分に、位置センサとして最適な直線的な感度を示す直線部ａが存在する。しかしながら、実施形態１では、ホールセンサ３１２ａ，３１２ｂは、マグネット３０６のＮ極である角部分３０６ａ，３０６ｃからの磁束の増減を検出しているので、前記直線部ａのうち磁束密度が正の部分ｂのみを使って位置検出を行っている。本実施形態２では、直線部ａの全体を使って位置検出を行う点で実施形態１と異なる。具体的には、実施形態２は、マグネットの構成が実施形態１と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については同様の符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００６２】
図１５（Ａ）に、実施形態１に係るマグネット及びホールセンサの配置と磁束分布を、図１５（Ｂ）に、実施形態１に係るホールセンサの測定した磁束密度（垂直成分）を表す磁束密度グラフを示す。また、図１６（Ａ）に、実施形態２に係るマグネット及びホールセンサの配置と磁束分布を、図１６（Ｂ）に、実施形態２に係るホールセンサの測定した磁束密度（垂直成分）を表す磁束密度グラフを示す。図１５（Ａ），１６（Ａ）における破線Ｐは、ホールセンサとマグネットとの距離が一定となる直線である。図１５（Ａ），１６（Ａ）における位置の負側が、図５の上側に相当し、レンズユニット１８５の移動に伴ってマグネットが移動する際には、マグネットは破線Ｐに沿って移動する。つまり、ホールセンサは、相対的には、マグネットに対して破線Ｐ上を移動することになる。尚、符号５０２は、マグネット３０６における、ホールセンサ３１２とは反対側の面（以下、「背面」という）に設けられたバックヨークである。
【００６３】
ここで、手振れ補正時には、ホールセンサは、−０．００３〜−０．００２ｍの範囲を相対移動することになる。実施形態１のマグネット３０６においては、ホールセンサ３１２に近接する図１５（Ａ）における左角の部分からの磁束は発散分布している。そのため、ホールセンサ３１２の位置における磁束密度の変化は、図１５（Ｂ）の破線６０２のように、負側だけでの変化となり、特に、−０．００３ｍ近傍、即ち、ホールセンサ３１２とマグネット３０６とが離れた領域では、磁束密度の変化が曲線となる。その結果、ホールセンサ３１２の位置検出能力が低い。
【００６４】
それに対して、実施形態２に係るマグネット３０６は、バックヨーク５０３が設けられている。このバックヨーク５０３は、マグネット３０６の背面に設けられている。バックヨーク５０３は、マグネット３０６の背面側から図１６（Ａ）における左側（図５における上側）まで回り込んだ屈曲部５０４を有している。この屈曲部５０４は、マグネット３０６のＮ極に隣接しているため、屈曲部５０４には局所的に補極（Ｓ極）が発生する。そのため、−０．００３〜−０．００２ｍの範囲における、マグネット３０６の磁束密度の変化は、図１６（Ｂ）の破線６０３のように、０を挟んだ直線状となる。その結果、ホールセンサ３１２の位置検出能力が向上する。
【００６５】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
【００６６】
前記実施形態では、レンズユニット１８５が基準位置に位置するときにガイドピン３０３（以下、基準状態におけるガイドピン３０３という）は、レンズユニット１８５の重心Ｇと一致するが、これに限られるものではない。例えば、基準状態におけるガイドピン３０３は、図１７に示すように、光軸を中心とする、第２レンズ群１４０ｂの有効径（レンズ面のうち被写体からの光が透過する領域）よりも外側であって、アクチュエータ３３０（本実施形態では、マグネット３０６）よりも内側を通る円弧状の領域内に位置していてもよい。こうすることで、レンズユニット１８５の重心Ｇをガイドピン３０３の近傍に位置させることができるため、レンズユニット１８５の制御性を向上させることができる。
【００６７】
すなわち、レンズ駆動装置は、レンズを含む可動部材と、前記レンズの光軸と直交する平面内において、前記可動部材を所定の方向に沿って進退可能に案内しつつ所定の回転軸回りに回転可能に案内するガイド部と、前記可動部材を駆動する２つの駆動部とを備えており、前記２つの駆動部は、前記回転軸に対して前記光軸とは反対側に配置されており、前記回転軸は、前記レンズと前記２つの駆動部との間に位置している。これにより、可動軸を可動部材の重心の近傍に配置させることができ、可動部材の制御性を向上させることができる。
【００６８】
さらには、基準状態におけるガイドピン３０３は、上記円弧状領域内であって、さらに、光軸を中心とする扇形の領域であってアクチュエータ３３０を包含する最小の扇形領域内に位置することがより好ましい。こうすることで、レンズユニット１８５の重心Ｇをガイドピン３０３の近傍に位置させることができるため、レンズユニット１８５の制御性を向上させることができる。
【００６９】
尚、以上の説明では、基準状態におけるガイドピン３０３の位置を特定しているが、ガイド溝３０９が上記円弧状の領域内に位置するように構成してもよい。さらには、ガイド溝３０９が上記円弧状の領域内であって且つ上記扇形の領域内に位置するように構成してもよい。こうすることによっても、レンズユニット１８５の重心Ｇをガイドピン３０３の近傍に位置させることができるため、レンズユニット１８５の制御性を向上させることができる。
【００７０】
また、基準状態におけるガイドピン３０３は、レンズユニット１８５の重心との距離ｒが上述の式（Ａ）を満たす領域内に位置するように構成してもよい。さらに、レンズユニット１８５がガイド溝３０９に沿って移動する全範囲において、ガイドピン３０３は、レンズユニット１８５の重心Ｇとの距離ｒが上述の式（Ａ）を満たす領域内に位置するように構成してもよい。
【００７１】
前記レンズユニット１８５の構成は、一例であって、これに限られるものではない。例えば、レンズユニット１８５の第２レンズ枠１３０ｂに対する支持構造は、前記実施形態に限られるものではない。
【００７２】
前記実施形態では、２つの電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに対して１つのマグネット３０６が設けられているが、これに限られるものではない。２つの電磁コイル３０７ａ，３０７ｂに対して別々のマグネットを設けてもよい。
【００７３】
また、前記実施形態では、レンズユニット１８５側にマグネット３０６が設けられ、第２レンズ枠１３０ｂ側に電磁コイル３０７ａ，３０７ｂが設けられているが、これに限られるものではない。レンズユニット１８５側に電磁コイル３０７ａ，３０７ｂが設けられ、第２レンズ枠１３０ｂ側にマグネット３０６が設けられていてもよい。ただし、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂには給電するための配線が必要であり、レンズユニット１８５は動く部材であるため、配線の引き回しの観点からは、電磁コイル３０７ａ，３０７ｂをレンズユニット１８５に設ける方が好ましい。
【００７４】
さらに、レンズユニット１８５のアクチュエータ３３０は、前記マグネット３０６及び電磁コイル３０７ａ，３０７ｂの構成に限られるものではない。レンズユニット１８５を直進させると共に回転させることができる限りにおいては、任意のアクチュエータを採用することができる。
【００７５】
また、回転軸から一方のアクチュエータ（駆動部）までの距離は、該回転軸から他方のアクチュエータ（駆動部）までの距離の２倍以下であることが好ましい。また、２つのアクチュエータ及び回転軸は、一直線に並ばないように配置されていることが好ましい。
【００７６】
また、前記実施形態では、レンズユニット１８５にガイド溝３０９が設けられ、第２レンズ枠１３０ｂにガイドピン３０３が設けられているが、これに限られるものではない。例えば、レンズユニット１８５にガイドピン３０３が設けられ、第２レンズ枠１３０ｂにガイド溝３０９が設けられていてもよい。また、ガイド溝３０９に係合する部材は、ピンに限られず、ガイド溝３０９に沿って移動可能であって且つレンズユニット１８５を回転可能に支持するものであれば任意の形状を採用することができ、球体等であってもよい。
【００７７】
また、前記実施形態では、レンズ駆動装置の一例として、像ブレ補正装置について説明したが、これに限られるものではない。すなわち、レンズを含む可動部材を回転可能に支持し、該可動部材を光軸に直交する平面内で移動させる構成であれば、本実施形態に係る構成を採用することができる。
【００７８】
また、前記レンズ鏡筒１００は、図１８に示すように、カメラ本体７１０に取り付けられ撮像装置７００を構成する。
【００７９】
尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明したように、本発明は、レンズ駆動装置、レンズ鏡筒及び撮像装置について有用である。
【符号の説明】
【００８１】
１００    レンズ鏡筒
１４０ｂ  第２レンズ群（レンズ）
１８５    レンズユニット（可動部材）
３００    手ブレ補正装置（レンズ駆動機構）
３０３    ガイドピン（ガイド部）
３０９    ガイド溝（ガイド部）
Ｇ        重心
Ｘ        光軸
【図１】
2011154365.tif 000007
【図２】
2011154365.tif 000008
【図３】
2011154365.tif 000009
【図４】
2011154365.tif 000010
【図５】
2011154365.tif 000011
【図６】
2011154365.tif 000012
【図７】
2011154365.tif 000013
【図８】
2011154365.tif 000014
【図９】
2011154365.tif 000015
【図１０】
2011154365.tif 000016
【図１１】
2011154365.tif 000017
【図１３】
2011154365.tif 000018
【図１４】
2011154365.tif 000019
【図１７】
2011154365.tif 000020
【図１８】
2011154365.tif 000021
【図１２】
2011154365.tif 000022
【図１５】
2011154365.tif 000023
【図１６】
2011154365.tif 000024