(57)【要約】【課題】位置検出精度に優れた光学部材駆動装置を提供する。【解決手段】レンズホルダ２２に取り付けられたマグネット３３ａと、断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、第１および第２の片部間に開口が形成された磁性体３１ａと、磁性体３１ａを振動させることによって、マグネット３３ａを摺動駆動して、レンズホルダ２２を移動させる圧電素子３２ａと、マグネット３３ａの移動位置を検出するための磁気センサ３４ａとを備え、磁性体３１ａの第１および第２の片部に開口側からマグネット３３ａを結合させた状態で圧電素子３２ａを駆動するとともに、マグネット３３ａは、磁性体３１ａの頂点とマグネット３３ａの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向に着磁されており、磁気センサ３４ａは、磁性体３１ａの断面視において、着磁直線上以外の方向に配置される。【選択図】図３
2011095434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を保持する光学部材ホルダと、
前記光学部材ホルダに取り付けられたマグネットと、
断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、前記第１および第２の片部間に開口が形成された磁性体と、
前記磁性体を振動させることによって、前記マグネットを摺動駆動して、前記光学部材ホルダを移動させる圧電素子と、
前記圧電素子の駆動によって移動する前記マグネットの移動位置を検出するための磁気センサと
を備え、
前記磁性体の前記第１および第２の片部に前記開口側から前記マグネットを結合させた状態で前記圧電素子を駆動するとともに、
前記マグネットは、前記磁性体の前記頂点と前記マグネットの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向に着磁されており、
前記磁気センサは、前記磁性体の断面視において、前記着磁直線上以外の方向に配置されることを特徴とする
光学部材駆動装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、前記磁性体の断面視において、前記着磁直線上以外であって、且つ、前記マグネットを中心とした仮想直線が、前記磁性体と交わる方向以外に配置されることを特徴とする
請求項１記載の光学部材駆動装置。
【請求項３】
光学部材を保持する光学部材ホルダと、
前記光学部材ホルダに取り付けられたマグネットと、
断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、前記第１および第２の片部間に開口が形成された磁性体と、
前記磁性体を振動させることによって、前記マグネットを摺動駆動して、前記光学部材ホルダを移動させる圧電素子と、
前記圧電素子の駆動によって移動する前記マグネットの移動位置を検出するための磁気センサと
を備え、
前記磁性体の前記第１および第２の片部に前記開口側から前記マグネットを結合させた状態で前記圧電素子を駆動するとともに、
前記マグネットは、前記磁性体の前記頂点と前記マグネットの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向に着磁されており、
前記磁気センサは、前記磁性体の断面視において、前記着磁直線上以外の方向に配置されることを特徴とする
光学部材鏡筒。
【請求項４】
光学部材を保持する光学部材ホルダと、
前記光学部材ホルダに取り付けられたマグネットと、
断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、前記第１および第２の片部間に開口が形成された磁性体と、
前記磁性体を振動させることによって、前記マグネットを摺動駆動して、前記光学部材ホルダを移動させる圧電素子と、
前記圧電素子の駆動によって移動する前記マグネットの移動位置を検出するための磁気センサと
を備え、
前記磁性体の前記第１および第２の片部に前記開口側から前記マグネットを結合させた状態で前記圧電素子を駆動するとともに、
前記マグネットは、前記磁性体の前記頂点と前記マグネットの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向に着磁されており、
前記磁気センサは、前記磁性体の断面視において、前記着磁直線上以外の方向に配置されることを特徴とする
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子で磁性体を振動させることによって、マグネットを摺動駆動して、光学部材ホルダを移動させる光学部材駆動装置、光学部材鏡筒、および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置は、従来から、撮像用の光学レンズ（光学部材）を用いて被写体像を結像させている。そして、光学レンズの後部に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device Image Sensor）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor ）イメージセンサ等の撮像素子によって画像を形成している。
【０００３】
ここで、撮像装置の振れによる撮影画像の品質低下を防止するため、光学式振れ補正機構を備えたデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラが知られている。具体的には、光学レンズを光軸方向と直交する２方向に移動させることによって振れを補正するようにしている。そして、光学レンズを移動させるための光学部材駆動装置として、例えば、コイルおよびマグネットからなる電磁駆動方式のアクチュエータを用いた技術が比較的多く採用されている。
【０００４】
また、光学レンズを移動させるためのアクチュエータとして、圧電素子を使用する技術も開示されている。例えば、バイモルフタイプの圧電素子によって振れ補正用のレンズを移動させる技術である。そして、圧電素子の変位量を大きくするため、圧電セラミック板を積層するようにした技術もある。
さらにまた、圧電素子に取り付けられたマグネットと、光学レンズを保持する光学部材ホルダの可動部に取り付けられた磁性体との間に働く磁気吸引力を利用することで、圧電素子が発生する駆動力をより安定的に光学部材ホルダに伝達することを可能にした技術もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１９４０２６号公報
【特許文献２】特許第２７９６８３１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、上記の特許文献１および特許文献２の技術のように、圧電素子を利用した従来のレンズ駆動技術では、圧電素子によって移動する光学レンズの位置検出手段を持っていないため、位置検出精度が悪いという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、位置検出精度に優れた光学部材駆動装置を提供することである。また、駆動特性に優れた、小型で低電力な光学部材駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の解決手段により、上述の課題を解決する。
本発明の請求項１に記載の発明は、光学部材を保持する光学部材ホルダと、前記光学部材ホルダに取り付けられたマグネットと、断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、前記第１および第２の片部間に開口が形成された磁性体と、前記磁性体を振動させることによって、前記マグネットを摺動駆動して、前記光学部材ホルダを移動させる圧電素子と、前記圧電素子の駆動によって移動する前記マグネットの移動位置を検出するための磁気センサとを備え、前記磁性体の前記第１および第２の片部に前記開口側から前記マグネットを結合させた状態で前記圧電素子を駆動するとともに、前記マグネットは、前記磁性体の前記頂点と前記マグネットの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向に着磁されており、前記磁気センサは、前記磁性体の断面視において、前記着磁直線上以外の方向に配置されることを特徴とする光学部材駆動装置である。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載の発明は、上記の光学部材駆動装置を備える光学部材鏡筒である。
さらにまた、本発明の請求項４に記載の発明は、上記の光学部材駆動装置を備える撮像装置である。
【００１０】
（作用）
上記の請求項１、請求項３、および請求項４に記載の発明は、圧電素子で磁性体を振動させることによって、マグネットを摺動駆動して、光学部材ホルダを移動させることができる。
また、圧電素子の駆動によって移動するマグネットの移動位置は、磁気センサによって検出される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、圧電素子の駆動によって移動するマグネットと、マグネットの移動位置を検出するための磁気センサとを適切に配置することにより、高い位置検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の撮像装置の一実施形態としての、デジタルスチルカメラの前面側を示す斜視図である。
【図２】本発明の撮像装置の一実施形態としての、デジタルスチルカメラの後面側を示す斜視図である。
【図３】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第１の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す正面図である。
【図４】図３に示す光学部材駆動ユニットの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図５】本発明の光学部材駆動装置の一実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す斜視図である。
【図６】本発明の光学部材駆動装置のマグネットに対する磁気センサの配置関係を示す説明図である。
【図７】図６に示す磁気センサ（θ＝４０°）のマグネットとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
【図８】図６に示す磁気センサ（θ＝２０°）のマグネットとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
【図９】図６に示す磁気センサ（θ＝０°）のマグネットとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
【図１０】図６に示す磁気センサ（θ＝−２０°）のマグネットとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
【図１１】図７から図９の横軸の位置においてある位置を切り出した時に得られる出力振幅（切り出し両端間の出力差）を示すグラフである。
【図１２】図６に示すマグネットの着磁方向および磁性体の形状を変えた場合の磁気センサの出力波形を示すグラフである。
【図１３】本発明の光学部材駆動装置の他の実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す正面図および側面図である。
【図１４】本発明の光学部材駆動装置のさらに他の実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す正面図および側面図である。
【図１５】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第２の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す正面図である。
【図１６】図１５に示す光学部材駆動ユニットの一部を拡大して示す部分拡大図である。
【図１７】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第３の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す正面図である。
【図１８】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第３の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す側面図である。
【図１９】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第４の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す正面図である。
【図２０】本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第４の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニットを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
ここで、本発明における撮像装置は、以下の実施の形態では、デジタルスチルカメラ１０であるとする。また、本発明における光学部材鏡筒は、以下の実施の形態では、デジタルスチルカメラ１０に組み込まれたレンズ鏡筒２０等であるとする。さらにまた、本発明における光学部材駆動装置は、レンズ鏡筒２０等に組み込まれている。
なお、説明は、以下の順序で行う
１．第１の実施の形態（手振れ補正における、マグネットおよび磁性体の配置例）
２．第２の実施の形態（手振れ補正における、マグネットおよび磁性体の別の配置例）
３．第３の実施の形態（オートフォーカスにおいて、磁性体をＬ字状の断面とした例）
４．第４の実施の形態（オートフォーカスにおいて、磁性体を平板とした例）
【００１４】
［撮像装置の外観例］
図１は、本発明の撮像装置の一実施形態としての、デジタルスチルカメラ１０の前面側を示す斜視図である。
また、図２は、本発明の撮像装置の一実施形態としての、デジタルスチルカメラ１０の後面側を示す斜視図である。
図１に示すように、デジタルスチルカメラ１０は、外装を構成する直方体状のボディ１１を備えている。また、ボディ１１内の右上部には、図１中、二点鎖線で示すレンズ鏡筒２０（本発明における光学部材鏡筒に相当）が組み込まれている。そして、レンズ鏡筒２０の鏡筒本体内に設けられたレンズ２０ａがボディ１１の前面側の上部に位置するようになっている。
なお、図１および図２に示すデジタルスチルカメラ１０において、左右とは、図１に示す前面側から見た左右を言うものとする。
【００１５】
また、レンズ２０ａの左隣には、撮影補助光を出射するフラッシュ１２やＡＦ（Auto Focus）補助光発光部１３が設けられている。さらにまた、ボディ１１の上面の左側には、シャッターボタン１４が設けられている。さらに、ボディ１１の前面側には、カバー１１ａが設けられている。そして、カバー１１ａは、ボディ１１の前面側下方に位置してレンズ２０ａ、フラッシュ１２、およびＡＦ補助光発光部１３を露出させる撮影位置と、前面側上方に位置してこれらを覆う保護位置との間を矢印のようにスライドできるようになっている。そのため、カバー１１ａを撮影位置（図１に示す位置）にしてシャッターボタン１４を押せば、撮影を行うことができる。
【００１６】
一方、図２に示すように、ボディ１１の後面側には、メニューボタン１５、ディスプレイ１６、十字キー１７、ズームレバー１８、および露出補正ボタン１９が設けられている。そして、メニューボタン１５を操作することにより、ディスプレイ１６（例えば、液晶表示器）に各種の設定メニュー（静止画撮影モード、動画撮影モード、再生モード、振れ補正モードのＯＮ／ＯＦＦ等）を表示できる。また、表示されたメニューは、十字キー１７で選択でき、選択した設定は、決定ボタン１７ａで決定できる。さらにまた、ディスプレイ１６は、設定メニューの他、撮影する画像を表示したり、撮影された画像を再生等することができる。さらに、ズームレバー１８の操作により、ズーミング（変倍操作）を行うことができ、露出補正ボタン１９の操作により、ワンタッチで逆光補正等の露出補正を行うことができる。
【００１７】
＜１．第１の実施の形態＞
［光学部材鏡筒における光学部材駆動ユニットの構成例］
図３は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第１の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット１２０を示す正面図である。
また、図４は、図３に示す光学部材駆動ユニット１２０の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図３に示す光学部材駆動ユニット１２０は、図１および図２に示すデジタルスチルカメラ１０において、レンズシフト方式の手振れ補正機構となる光学部材駆動装置である。具体的には、光学部材である振れ補正用のレンズ２１を光軸方向と直交する２方向に移動させることにより、振れによる撮影画像の品質低下を防止できるようになっている。
なお、この光学部材駆動ユニット１２０は、レンズシフト方式の手振れ補正機構だけでなく、撮像素子を移動させることによるイメージャシフト方式の手振れ補正機構にも適用できる（本明細書では、撮像素子も光学部材に含めている）。
【００１８】
ここで、レンズ２１は、長方形状に形成されたレンズホルダ２２（本発明における光学部材ホルダに相当）に保持されている。このレンズホルダ２２は、一辺側（図３では、縦方向の左辺側）が、垂直方向のガイド軸２３ａを介して、移動枠２４に垂直方向に移動自在に取り付けられている。また、移動枠２４は、正面視で略Ｌ字状に形成されており、垂直方向のガイド軸２３ａを保持するとともに、水平方向のガイド軸２３ｂを介して、鏡筒本体内に設けられた固定部１１ｂと固定部１１ｃとの間に水平方向に移動自在に取り付けられている。さらにまた、図４（図３のＡ矢視）に示すように、レンズホルダ２２の上部には、凹部２２ａが形成されており、凹部２２ａ内に、ガイド軸２３ｃが挿入されている。
【００１９】
したがって、レンズホルダ２２は、移動枠２４に対して、ガイド軸２３ａに沿って垂直方向に移動できる。また、移動枠２４は、レンズ鏡筒２０（図１参照）の鏡筒本体に対して、ガイド軸２３ｂに沿って水平方向に移動できる。そして、ガイド軸２３ａを中心とするレンズホルダ２２の回転、およびガイド軸２３ｂを中心とする移動枠２４の回転は、固定部１１ｂと固定部１１ｃとの間に取り付けられたガイド軸２３ｃによって防止されている。そのため、レンズ２１は、光軸方向と直交する２方向にだけ移動可能となっている。
【００２０】
さらに、光学部材駆動ユニット１２０は、本発明の光学部材駆動装置の一実施形態として、ガイド軸２３ｂおよびガイド軸２３ｃと平行に設けられた磁性体３１ａを備えている。この磁性体３１ａは、図４（図３のＢ矢視）に示すように、Ｌ字状の断面を有する棒状体から形成されており、固定部１１ｃ（図３参照）に取り付けられた圧電素子３２ａによって水平方向に振動する。また、磁性体３１ａの内面は、移動枠２４に取り付けられた円柱状のマグネット３３ａに、磁力によって当接している。さらにまた、マグネット３３ａの磁力を検知できるように、磁力の変化を電気信号に変換する素子によって構成された磁気センサ３４ａが配置されている。
【００２１】
同様に、光学部材駆動ユニット１２０は、ガイド軸２３ａと平行に設けられた断面Ｌ字状の磁性体３１ｂを備えている。そして、この磁性体３１ｂは、移動枠２４に取り付けられた圧電素子３２ｂによって垂直方向に振動する。また、磁性体３１ｂの内面は、レンズホルダ２２の一辺側（図３では、縦方向の右辺側）に取り付けられた円柱状のマグネット３３ｂに、磁力によって当接している。さらにまた、マグネット３３ｂの磁力を検知できるように、磁力の変化を電気信号に変換する素子によって構成された磁気センサ３４ｂが配置されている。
【００２２】
［光学部材駆動装置の構成例］
図５は、本発明の光学部材駆動装置の一実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す斜視図である。
図５に示すレンズ駆動装置は、磁性体３１ａ、圧電素子３２ａ、マグネット３３ａ、および磁気センサ３４ａを備えている。
なお、図３に示す磁性体３１ｂ、圧電素子３２ｂ、マグネット３３ｂ、および磁気センサ３４ｂも、これらと同一形状、同一配置となっている。
【００２３】
ここで、圧電素子３２ａは、複数の圧電セラミック板を積層して構成されている。そして、圧電素子３２ａの変位発生方向（長手方向）の一端面に、断面Ｌ字状の磁性体３１ａがエポキシ樹脂接着剤、アクリル接着剤等の接着剤によって接着されている。そのため、圧電素子３２ａの駆動によって圧電セラミック板を矢印のように伸縮させると、それに応じて磁性体３１ａが矢印のように振動することとなる。
【００２４】
また、磁性体３１ａは、マグネットに対して吸着可能な材料（例えば、ＳＵＳ４３０等）から形成されている。そのため、磁性体３１ａのＬ字状の内面には、円柱状のマグネット３３ａ（例えば、ネオジウム系やサマリウムコバルト系等のマグネット）が磁力によって当接（２点で線接触）している。
【００２５】
このような本発明の光学部材駆動装置において、圧電素子３２ａに例えば三角波形の駆動電圧を入力する。この際、圧電素子３２ａが長い時間Ｔでゆっくりと伸び、磁力によって発生している磁性体３１ａとマグネット３３ａとの間の最大静止摩擦力以上の加速度が得られるような短い時間ｔで圧電素子３２ａが急速に縮むようにする。これにより、長い時間Ｔでは、磁性体３１ａとマグネット３３ａとが一緒に移動するが、短い時間ｔでは、磁性体３１ａとマグネット３３ａとの間に滑りが生じ、磁性体３１ａが移動してもマグネット３３ａが移動しないようになる。
【００２６】
また、マグネット３３ａは、磁性体３１ａのＬ字状の内面に当接し、磁性体３１ａの長手方向に摺動方向が規制される円柱状に形成されている。そのため、長い時間Ｔでゆっくりと伸び、短い時間ｔで急速に縮むような圧電素子３２ａの駆動を連続的に繰り返すと、マグネット３３ａは、磁性体３１ａの長手方向の一方向に移動する。さらにまた、マグネット３３ａの移動方向は、圧電素子３２ａがゆっくりと縮み、急速に伸びるようにすることにより、逆方向となる。
【００２７】
したがって、圧電素子３２ａで磁性体３１ａを振動させることによって、マグネット３３ａを摺動駆動して、マグネット３３ａが取り付けられた移動枠２４（図３参照）を磁性体３１ａの長手方向（水平方向）に移動させることができる。そして、移動枠２４の移動により、図３に示すガイド軸２３ａを介して、レンズホルダ２２も水平方向に移動するようになる。そのため、圧電素子３２ａの駆動によって手振れがあった方向と逆方向に移動枠２４を移動させることにより、光学的手振れ補正（水平方向の振れ補正）を実現できる。
なお、圧電セラミック板の１つ１つは、印加電圧に対する変位量が少ないため、圧電素子３２ａの振幅は、圧電セラミック板の長さや積層数によって調整することとなるが、振幅を大きくする場合であっても、光軸方向の厚さが増えることがないので、光軸方向に対して薄いレンズ駆動装置を提供できる。
【００２８】
同様に、圧電素子３２ｂの駆動によって移動枠２４を移動させることにより、光学的手振れ補正（垂直方向の振れ補正）を実現できる。
【００２９】
また、図５に示すように、磁性体３１ａは、断面が頂点と、それぞれ頂点から伸び、互いに略同一形状である第１および第２の片部からなり、第１および第２の片部間に開口が形成されたＬ字状となっている。さらにまた、磁性体３１ａの第１および第２の片部に開口側からマグネット３３ａが結合されている。さらに、磁性体３１ａの開口側に磁気センサ３４ａが配置されている。この磁気センサ３４ａは、レンズ鏡筒２０（図３参照）の鏡筒本体内に取り付けられている。そして、圧電素子３２ａによって移動するレンズホルダ２２（図３参照）の水平方向の移動位置を検出するため、マグネット３３ａの移動によって発生する磁力の変化を検知できるように配置されている。
なお、図３に示す磁気センサ３４ｂは、移動枠２４（図３参照）に固定された部材（不図示）に取り付けられており、移動枠２４と一緒に水平方向に移動する。そのため、水平方向の移動によるセンサ出力変化なのか垂直方向での出力変化なのかが区別できる。
【００３０】
図６は、本発明の光学部材駆動装置のマグネット３３ａに対する磁気センサ３４ａの配置関係を示す説明図である。
図６に示すように、円柱状のマグネット３３ａは、磁性体３１ａの頂点とマグネット３３ａの断面中心を結ぶ直線である着磁直線と直交する方向（図６では、斜め４５°方向）に着磁されている。そして、磁気センサ３４ａは、このようなマグネット３３ａの法線方向の磁力（磁束密度）を検知できるように、磁性体３１ａの断面視において、着磁直線上以外の方向に配置する。
【００３１】
ここで、磁気センサ３４ａは、例えば、マグネット３３ａのＳ極からの法線方向である角度１、水平方向の角度２、角度１と直角方向の角度３、垂直方向の角度４、およびＮ極からの法線方向である角度５等に配置することが考えられる。
しかし、マグネット３３ａの着磁方向や磁性体３１ａの断面形状を考慮すると、角度３に磁気センサ３４ａを配置しても、磁気センサ３４ａからの出力が得られない（磁束密度が変化しない）。また、範囲１および範囲２に配置すれば、磁気センサ３４ａによる良好なセンサ出力が得られるが、範囲３では、センサ出力が利用できず、範囲４は、センサ出力として適さない。
【００３２】
したがって、磁気センサ３４ａは、範囲１又は範囲２内に配置することが好ましい。そして例えば、磁気センサ３４ａを範囲２内の角度４に配置した場合には、マグネット３３ａの移動により、図６の下図の矢印の範囲が磁気センサ３４ａとマグネット３３ａとの相対的移動範囲となる。その結果、磁気センサ３４ａとマグネット３３ａとの相対位置に応じた出力波形が得られる。
【００３３】
このように、本発明の光学部材駆動装置は、マグネット３３ａの移動によって発生する磁力（磁束密度）の変化を磁気センサ３４ａで検知する（センサ固定部に対するマグネット３３ａとの相対移動量を検出する）。そのため、レンズホルダ２２（図３参照）の移動位置を正確に検出できるようになる。
次に、磁気センサ３４ａの最適な配置（反時計回りの方向を正とした場合の角度４からのズレ角度θ）について説明する。
【００３４】
図７は、図６に示す磁気センサ３４ａ（θ＝４０°）のマグネット３３ａとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
また、図８は、図６に示す磁気センサ３４ａ（θ＝２０°）のマグネット３３ａとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
さらにまた、図９は、図６に示す磁気センサ３４ａ（θ＝０°）のマグネット３３ａとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
さらに、図１０は、図６に示す磁気センサ３４ａ（θ＝−２０°）のマグネット３３ａとの相対位置による出力波形を示すグラフである。
なお、磁気センサ３４ａのマグネット３３ａの表面からの距離は、ギャップ１（０．１ｍｍ）、ギャップ２（０．２ｍｍ）、およびギャップ３（０．３ｍｍ）の３種類を示す。
【００３５】
図７に示す磁気センサ３４ａは、θ＝４０°で配置されている。この場合、磁気センサ３４ａの出力波形（磁束密度の変化）は、図７に示すような曲線となる。また、マグネット３３ａとの距離が一番近いギャップ１において、磁束密度の変化量が一番大きくなっており、ギャップ２、ギャップ３と離れるにつれて小さくなっている。
【００３６】
ここで、レンズホルダ２２（図３参照）の移動位置を正確に検出するためには、磁気センサ３４ａによって検知される磁束密度が一様に増加又は減少する範囲（直線的に増減する範囲）でなければならない。言い換えれば、磁気センサ３４ａの出力波形が略直線となる領域のみを位置情報として用いることにより、マグネット３３ａ（レンズホルダ２２）の移動位置の正確な検出が可能となる。そして、出力波形が略直線の領域を見ると、ギャップ３が一番長く、ギャップ２、ギャップ１と近づくにつれて短くなっている。
【００３７】
また、図８に示す磁気センサ３４ａは、θ＝２０°で配置され、図９に示す磁気センサ３４ａは、θ＝０°で配置され、図１０に示す磁気センサ３４ａは、θ＝−２０°で配置されている。そして、磁気センサ３４ａの出力波形（磁束密度の変化）は、図７の場合と同様の傾向であるが、磁束密度の変化量は、徐々に小さくなっている。
【００３８】
図１１は、図７から図９の横軸の位置においてある位置を切り出した時に得られる出力振幅（切り出し両端間の出力差）を示すグラフである。
図１１に示すグラフは、マグネット３３ａと磁気センサ３４ａとの相対位置を−０．２ｍｍから＋０．２ｍｍとしている。
【００３９】
図１１に示すように、磁気センサ３４ａの配置角度θが負から正に大きくなるにつれ、磁束密度の変化量が大きくなる。そして、この傾向は、磁気センサ３４ａの距離がギャップ１、ギャップ２、およびギャップ３のどの場合であっても変わらない。
【００４０】
図１２は、図６に示すマグネットの着磁方向および磁性体の形状を変えた場合の磁気センサの出力波形を示すグラフである。
磁性体がＬ字状であれば、マグネットを４５°の着磁方向とすることが駆動的に最適であるが、平板の磁性体３１の場合には、図１２に示す着磁方向が最適である。そして、この場合の磁気センサ３４の出力は、図１２に示すように、着磁方向を変えたマグネット３３、Ｌ字状から平板に変更した磁性体３１であっても、図６の場合と同様の傾向となっている（一様に増加又は減少する出力波形が得られる）。そして、マグネット３３との距離が一番近いギャップ１において、磁束密度の変化量が一番大きくなっており、ギャップ２、ギャップ３と離れるにつれて小さくなる。また、出力波形が略直線の領域は、ギャップ３が一番長く、ギャップ２、ギャップ１と近づくにつれて短くなっている。
【００４１】
このように、図７から図１２のグラフにより、磁気センサとマグネットとの相対位置による出力波形が、配置角度θやギャップ１，２，３との関係で明らかにされている。そして、マグネットの着磁方向に対する磁気センサの配置（配置角度θやギャップ１，２，３）は、磁束密度の変化量が大きく、出力波形が略直線の領域が長い場所とすることが好ましい。
【００４２】
したがって、磁気センサの実際の配置は、ボディ１１（図１および図２参照）の形状、レンズ鏡筒２０（図３参照）の構成等の制約と、図７から図１２のグラフを用いた磁束密度の変化量、出力波形が略直線の領域とを総合的に勘案し、適宜決定される。
【００４３】
図１３は、本発明の光学部材駆動装置の他の実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す正面図および側面図である。
また、図１４は、本発明の光学部材駆動装置のさらに他の実施形態としての、レンズ駆動装置の主要部を示す正面図および側面図である。
図１３および図１４に示すように、マグネットは、図５に示すような円柱状のマグネット３３ａに限らず、図１３および図１４に示す角柱状のマグネット３３ｃ，３３ｄであっても良い。
【００４４】
ここで、図１３に示すレンズ駆動装置は、角柱状のマグネット３３ｃと円柱状の磁性体３１ｃとを組み合わせた構成となっている。そして、マグネット３３ｃが磁性体３１ｃの上面に磁力によって当接（１点で線接触）し、レンズ駆動装置として適度な摩擦力を持って、摺動可能な状態で吸着されている。
【００４５】
また、磁気センサ３４ｃは、マグネット３３ｃ上の位置１、位置２、又は位置３等に配置される。そして、磁気センサ３４ｃとマグネット３３ｃとの相対的移動範囲は、下図の矢印のようになっている。そのため、磁気センサ３４ｃは、マグネット３３ｃの移動によって発生する磁力の変化を検知できる。
【００４６】
一方、図１４に示すレンズ駆動装置は、角柱状のマグネット３３ｄと角柱状の磁性体３１ｄとを組み合わせた構成となっている。具体的には、磁性体３１ｄの上面に２本のレール３５が設けられ、マグネット３３ｄは、レール３５を介して、磁性体３１ｄの上面に磁力によって当接（２点で線接触）している。そのため、マグネット３３ｄと磁性体３１ｄとの間は、レンズ駆動装置として適度な摩擦力を持って、摺動可能な状態で吸着されている。
【００４７】
また、磁気センサ３４ｄは、マグネット３３ｄ上の位置１、位置２、又は位置３等に配置される。そして、磁気センサ３４ｄとマグネット３３ｄとの相対的移動範囲は、下図の矢印のようになっている。そのため、磁気センサ３４ｄは、マグネット３３ｄの移動によって発生する磁力の変化を検知できる。
【００４８】
このように、本発明におけるマグネットの形状は、図５に示すような円柱状に限らず、図１３および図１４に示すような角柱状等の他の形状であっても良い。また、本発明における磁性体の形状も、図５に示すようなＬ字状に限らず、図１３に示す円柱状や図１４に示す角柱状等の形状であっても良い。そして、磁気センサを適当な位置に配置することにより、マグネットとの相対的な位置を検出できる。
【００４９】
さらに、磁性体は、図５に示すようなＬ字状に限らず、Ｖ字状やＵ字状であっても良い。そして、マグネットと磁性体とを線接触にすることにより、製造時の誤差が移動特性に与える影響を少なくできる。
【００５０】
＜２．第２の実施の形態＞
［光学部材鏡筒における光学部材駆動ユニットの構成例］
図１５は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第２の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット２２０を示す正面図である。
また、図１６は、図１５に示す光学部材駆動ユニット２２０の一部を拡大して示す部分拡大図である。
図１５に示す光学部材駆動ユニット２２０は、図１および図２に示すデジタルスチルカメラ１０において、レンズシフト方式の手振れ補正機構となる光学部材駆動装置である。具体的には、振れ補正用のレンズ２１を光軸方向と直交する２方向に移動させることにより、振れによる撮影画像の品質低下を防止できるようになっている。
なお、図１５および図１６中、第１の実施の形態と同一の部材については、同一の符号を付している。また、光学部材駆動ユニット２２０は、レンズシフト方式の手振れ補正機構だけでなく、撮像素子を移動させることによるイメージャシフト方式の手振れ補正機構にも適用できる。
【００５１】
ここで、レンズ２１は、長方形状に形成されたレンズホルダ１２２（本発明における光学部材ホルダに相当）に保持されている。このレンズホルダ１２２は、一辺側（図１５では、縦方向の左辺側）が、垂直方向のガイド軸２３ａを介して、移動枠１２４に垂直方向に移動自在に取り付けられている。また、移動枠１２４は、正面視で略Ｌ字状に形成されており、垂直方向のガイド軸２３ａを保持している。さらにまた、図１６（図１５のＡ矢視）に示すように、レンズホルダ１２２の上部には、凹部２２ａが形成されており、凹部２２ａ内に、鏡筒本体の固定部１１ｂと固定部１１ｃとの間に設けられたガイド軸２３ｃが挿入されている。
【００５２】
さらに、光学部材駆動ユニット２２０は、本発明の光学部材駆動装置の一実施形態として、ガイド軸２３ｃと平行に移動枠１２４に取り付けられた磁性体１３１ａを備えている。この磁性体１３１ａは、図１６（図１５のＢ矢視）に示すように、Ｌ字状の断面を有する棒状体から形成されており、Ｌ字状の開口側がガイド軸２３ｃの反対側（図１５および図１６では、下側）に向いている。また、固定部１１ｃ（図１５参照）には、圧電素子１３２ａが取り付けられている。さらにまた、圧電素子１３２ａには、圧電素子１３２ａによって水平方向に振動する円柱状のマグネット１３３ａが取り付けられている。そして、マグネット１３３ａは、磁性体１３１ａのＬ字状の内面に、磁力によって当接している。
【００５３】
このように、第２の実施の形態では、磁性体１３１ａのＬ字状の内面に円柱状のマグネット１３３ａが当接して移動枠１２４の下部が支持されるとともに、マグネット１３３ａの摺動方向が磁性体１３１ａの長手方向（水平方向）に規制されている。また、移動枠１２４の上部は、レンズホルダ１２２を介して、ガイド軸２３ｃによって水平方向に移動可能に支持されている。
なお、マグネット１３３ａの磁力を検知するための磁気センサ１３４ａは、移動枠１２４と一体に動けるように、移動枠１２４と同一部材（不図示）に固定されている。
【００５４】
したがって、移動枠１２４は、マグネット１３３ａの表面に沿って水平方向に移動できる。そして、マグネット１３３ａを中心とする移動枠１２４の回転は、ガイド軸２３ｃによって防止される。また、ガイド軸２３ｃを中心とする移動枠１２４の回転は、磁性体１３１ａとマグネット１３３ａとの当接によって防止される。そのため、第２の実施の形態では、図３に示す第１の実施の形態におけるガイド軸２３ｂが不要となっており、レンズ駆動装置の簡略化、小型化、および低価格化を実現できる。しかも、磁性体１３１ａとマグネット１３３ａとが磁力によって常にガタなく当接するため、ガイド軸を用いた場合と比較して、軸受け部のガタが原因で不要な方向にレンズ２１が移動することがなく、良好な光学性能が得られる。
【００５５】
同様に、図１５に示す光学部材駆動ユニット２２０は、ガイド軸２３ａと平行に設けられた断面Ｌ字状の磁性体１３１ｂを備えている。そして、磁性体１３１ｂのＬ字状の開口側がガイド軸２３ａの反対側（図１５では、右側）に向いている。また、移動枠１２４には、圧電素子１３２ｂが取り付けられている。さらにまた、圧電素子１３２ｂには、圧電素子１３２ｂによって垂直方向に振動する円柱状のマグネット１３３ｂが取り付けられている。そして、マグネット１３３ｂは、磁性体１３１ｂの内面に磁力によって当接している。
【００５６】
このように、第２の実施の形態では、レンズホルダ１２２の左部が、ガイド軸２３ａによって垂直方向に移動可能に支持されている。また、レンズホルダ１２２の右部は、磁性体１３１ｂのＬ字状の内面に円柱状のマグネット１３３ｂが当接して支持されている。そして、磁性体１３１ｂの長手方向（垂直方向）に摺動方向が規制されるようになっている。
なお、マグネット１３３ｂの磁力を検知するための磁気センサ１３４ｂは、レンズホルダ１２２と一体に動けるように、レンズホルダ１２２と同一部材（不図示）に固定されている。
【００５７】
したがって、レンズホルダ１２２は、マグネット１３３ｂの表面に沿って垂直方向に移動できる。そして、マグネット１３３ｂを中心とするレンズホルダ１２２の回転は、ガイド軸２３ａによって防止される。また、ガイド軸２３ａを中心とするレンズホルダ１２２の回転は、磁性体１３１ｂとマグネット１３３ｂとの当接によって防止される。
【００５８】
本発明の光学部材駆動装置は、以上の構成により、圧電素子３２ａ（圧電素子１３２ａ）を駆動することによってレンズ２１を水平方向（Ｘ方向）に移動させることが可能である。また、圧電素子３２ｂ（圧電素子１３２ｂ）を駆動することによってレンズ２１を垂直方向（Ｙ方向）に移動させることが可能である。そのため、レンズ２１を光軸方向と直交する平面内で自在に移動させることができ、デジタルスチルカメラ１０の振れを光学的に補正できる。そして、レンズ２１の位置に応じて圧電素子３２ａ（圧電素子１３２ａ）および圧電素子３２ｂ（圧電素子１３２ｂ）を駆動する閉ループ制御を構成することで、良好な駆動性能を得ることが可能となっている。
【００５９】
また、レンズ２１およびレンズホルダ２２（レンズホルダ１２２）の自重は、固定部１１ｂおよび固定部１１ｃに対して、磁性体３１ｂ（磁性体１３１ｂ）とマグネット３３ｂ（マグネット１３３ｂ）との間の磁力によって発生する摩擦力で保持される。そのため、圧電素子３２ａ（圧電素子１３２ａ）、磁性体３１ｂ（磁性体１３１ｂ）、およびマグネット３３ｂ（マグネット１３３ｂ）を用いた本発明の光学部材駆動装置は、従来の電磁駆動方式のアクチュエータを用いた光学部材駆動装置のように、レンズ等を自重に反して所定の位置に保持し続けるための電力の供給が不要となり、低消費電力化を図ることができる。
【００６０】
さらに、マグネット３３ａ（マグネット１３３ａ）の磁力を検知できるように、磁気センサ３４ａ（磁気センサ１３４ａ）が配置されている。さらにまた、マグネット３３ｂ（マグネット１３３ｂ）の磁力を検知できるように、磁気センサ３４ｂ（磁気センサ１３４ｂ）が配置されている。そして、磁気センサ３４ａ（磁気センサ１３４ａ）により、センサ固定部に対する、マグネット３３ａ（マグネット１３３ａ）との相対移動量を、磁気センサ３４ｂ（磁気センサ１３４ｂ）により、センサ固定部に対する、マグネット３３ｂ（マグネット１３３ｂ）との相対移動量をそれぞれ検出することで、レンズ２１（レンズホルダ２２，１２２）の位置を正確に検出できるようになっている。そのため、位置検出用のマグネットを別途設ける必要がなく、小型化、低価格化を実現できる。
【００６１】
また、本発明の光学部材駆動装置（光学部材駆動ユニット１２０、光学部材駆動ユニット２２０）は、上記のような圧電素子、磁性体、およびマグネットを用い、レンズではなく、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を光軸方向と直交する平面内で自在に移動させることにより、イメージャシフト方式の手振れ補正機構とすることもできる。具体的には、撮像素子を保持する光学部材ホルダと、光学部材ホルダに取り付けられたマグネットと、磁性体と、磁性体を振動させることによって、マグネットを摺動駆動して、光学部材ホルダを移動させる圧電素子と、圧電素子の駆動によって移動するマグネットの移動位置を検出するための磁気センサとを備えるようにする。そして、磁性体にマグネットを結合させた状態で圧電素子を駆動する。これにより、撮像素子の移動位置を磁気センサで正確に検出しながら撮像素子の移動による振れ補正機構を実現できる。
【００６２】
＜３．第３の実施の形態＞
［光学部材鏡筒における光学部材駆動ユニットの構成例］
図１７は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第３の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット３２０を示す正面図である。
また、図１８は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第３の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット３２０を示す側面図である。
図１７および図１８に示す光学部材駆動ユニット３２０は、図１および図２に示すデジタルスチルカメラ１０において、オートフォーカス機構となる光学部材駆動装置である。具体的には、レンズ２２１を光軸方向に移動させることにより、撮像素子上に被写体像を結像させている。
【００６３】
ここで、レンズ２２１は、略長方形状に形成されたレンズホルダ２２２（本発明における光学部材ホルダに相当）に保持されている。このレンズホルダ２２２は、光軸方向のガイド軸２２３を介して、一角側（図１７では、左上角側）が鏡筒本体内の固定部２１１ａと固定部２１１ｂとの間に、光軸方向に移動自在に取り付けられている。
なお、図１７は、図１８のＡ矢視である。
【００６４】
また、光学部材駆動ユニット３２０は、本発明の光学部材駆動装置の一実施形態として、ガイド軸２２３と平行に光軸方向に設けられた磁性体２３１を備えている。この磁性体２３１は、図１７に示すように、Ｌ字状の断面を有する棒状体から形成されており、固定部２１１ｂ（図１８参照）に取り付けられた圧電素子２３２によって光軸方向に振動する。また、磁性体２３１の内面は、レンズホルダ２２２に取り付けられた円柱状のマグネット２３３に、磁力によって当接している。さらにまた、マグネット２３３の磁力を検知できるように、マグネット２３３の上側には、固定部２１１ａ（図１８参照）に取り付けられた磁気センサ２３４が配置されている。
【００６５】
したがって、レンズホルダ２２２は、ガイド軸２２３に沿って光軸方向に移動できる。そして、ガイド軸２２３を中心とするレンズホルダ２２２の回転は、磁性体２３１とマグネット２３３との当接によって防止され、マグネット２３３を中心とするレンズホルダ２２２の回転は、ガイド軸２２３によって防止される。そのため、レンズ２２１は、光軸方向にだけ移動可能となる。
【００６６】
このような第３の実施の形態において、圧電素子２３２に例えば三角波形の駆動電圧を入力する。これにより、圧電素子２３２が振動するとともに磁性体２３１が振動し、マグネット２３３がＬ字状断面の磁性体２３１の内面に当接しながら磁性体２３１の長手方向（光軸方向）に移動するようになる。そのため、マグネット２３３が取り付けられたレンズホルダ２２２を介して、レンズ２２１が光軸方向に移動するので、フォーカスの調整が可能となる。
【００６７】
また、マグネット２３３の移動によって発生する磁力の変化が磁気センサ２３４によって検知される。そして、磁気センサ２３４は、磁力の変化の検知出力が略直線的に増減する範囲に配置されている。そのため、磁気センサ２３４の出力波形とマグネット２３３の移動位置とが対応することとなるので、磁気センサ２３４の出力から、レンズホルダ２２２の移動位置を正確に検出できる。
【００６８】
＜４．第４の実施の形態＞
［光学部材鏡筒における光学部材駆動ユニットの構成例］
図１９は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第４の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット４２０を示す正面図である。
また、図２０は、本発明の光学部材鏡筒の一実施形態（第４の実施の形態）としての、レンズ鏡筒における光学部材駆動ユニット４２０を示す側面図である。
図１９および図２０に示す光学部材駆動ユニット４２０は、図１７および図１８に示す光学部材駆動ユニット３２０と同様に、デジタルスチルカメラ１０（図１および図２参照）のオートフォーカス機構となる光学部材駆動装置である。
【００６９】
このフォーカス調整機構は、レンズ３２１を光軸方向に移動させることにより、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子上に被写体像を結像させるようになっている。そして、レンズ３２１は、略長方形状に形成されたレンズホルダ３２２（本発明における光学部材ホルダに相当）に保持され、レンズホルダ３２２は、一角側（図１９では、左上角側）にガイド軸３２３が挿通されて、光軸方向に移動自在となっている。
なお、図１９は、図２０のＡ矢視である。
【００７０】
また、光学部材駆動ユニット４２０は、本発明の光学部材駆動装置の一実施形態として、ガイド軸３２３と平行に光軸方向に設けられた磁性体３３１を備えている。この磁性体３３１は、図１９に示すように、平板から形成されており、固定部３１１ｂ（図２０参照）に取り付けられた圧電素子３３２によって光軸方向に振動する。そのため、光学部材駆動ユニット４２０は、フォーカスの駆動体となる磁性体３３１が平板である点で、フォーカスの駆動体をＬ字状の断面の磁性体２３１とした光学部材駆動ユニット３２０（図１７参照）と異なる。
【００７１】
さらにまた、第４の実施の形態では、磁性体３３１の上面が、レンズホルダ３２２に取り付けられた円柱状のマグネット３３３に、磁力によって当接している。さらに、マグネット３３３の磁力を検知できるように、マグネット３３３の上側には、固定部３１１ａ（図２０参照）に取り付けられた磁気センサ３３４が配置されている。
【００７２】
したがって、レンズホルダ３２２は、ガイド軸３２３に沿って光軸方向に移動できる。そして、ガイド軸３２３を中心とするレンズホルダ３２２の回転は、磁性体３３１に当接するマグネット３３３の磁力によって防止され、マグネット３３３を中心とするレンズホルダ３２２の回転は、ガイド軸３２３によって防止される。そのため、レンズ３２１は、光軸方向にだけ移動可能となる。
【００７３】
このような光学部材駆動ユニット４２０においても、圧電素子３３２に駆動電圧を入力して磁性体３３１を振動させることにより、マグネット３３３を磁性体３３１の長手方向（光軸方向）に移動させることができる。そのため、マグネット３３３が取り付けられたレンズホルダ３２２を介して、レンズ３２１が光軸方向に移動するので、フォーカスの調整が可能となる。
なお、マグネット３３３と磁性体３３１とが磁力によって当接しているため、レンズ３２１が光軸方向以外に移動することはない。
【００７４】
また、マグネット３３３の移動によって発生する磁力の変化が磁気センサ３３４によって検知される。そして、磁気センサ３３４は、磁力の変化の検知出力が略直線的に増減する範囲に配置されている。そのため、磁気センサ３３４の出力波形とマグネット３３３の移動位置とが対応することとなるので、磁気センサ３３４の出力から、レンズホルダ３２２の移動位置を正確に検出できる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、実施形態では、撮像装置として、デジタルスチルカメラ１０を例に挙げている。しかし、これに限らず、銀塩カメラ、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話等の撮像装置にも広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  デジタルスチルカメラ（撮像装置）
２０  レンズ鏡筒（光学部材鏡筒）
２１，２２１，３２１  レンズ（光学部材）
２２，１２２，２２２，３２２  レンズホルダ（光学部材ホルダ）
３１，３１ａ，３１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ，２３１，３３１  磁性体
３２ａ，３２ｂ，１３２ａ，１３２ｂ，２３２，３３２  圧電素子
３３，３３ａ，３３ｂ，１３３ａ，１３３ｂ，２３３，３３３  マグネット
３４，３４ａ，３４ｂ，１３４ａ，１３４ｂ，２３４，３３４  磁気センサ
１２０，２２０，３２０，４２０  光学部材駆動ユニット（光学部材駆動装置）
【図１】
2011095434.tif 000003
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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