(57)【要約】【課題】特別な補償回路を設けることなく、センサの検出誤差の影響を軽減することができる像振れ防止用アクチュエータを提供する。【解決手段】本発明は、撮像用レンズを移動させ、像振れを防止するアクチュエータ（１０）であって、固定部（１２）と、撮像用レンズ（１６）が取り付けられた可動部（１４）と、この可動部を並進移動及び回転移動できるように支持する可動部支持手段（１８）と、可動部を移動させるための駆動手段（２０、２２）と、撮像用レンズの光軸を中心とする所定の円周（Ｄ）上に間隔を空けて配置された少なくとも３つの位置検出手段（２４、２５）と、これらの位置検出信号に基づいて可動部の位置を検出し、駆動手段を作動させて可動部の位置を制御する制御手段（３６）と、を有し、各位置検出手段は、可動部の所定の測定対象点各々の、円周の接線方向の移動量を夫々検出することを特徴としている。【選択図】図２
2007310072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、
固定部と、
上記撮像用レンズが取り付けられた可動部と、
この可動部を、上記固定部に対して平行な平面上で並進移動及び回転移動できるように支持する可動部支持手段と、
上記可動部を上記固定部に対して移動させるための駆動手段と、
上記撮像用レンズの光軸を中心とする所定の円周上に間隔を空けて配置された少なくとも３つの位置検出手段と、
これらの位置検出手段による検出信号に基づいて上記可動部の位置を検出し、上記駆動手段を作動させて上記可動部の位置を制御する制御手段と、を有し、
上記各位置検出手段は、上記可動部の所定の測定対象点各々の、上記円周の接線方向の移動量を夫々検出することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
上記位置検出手段は夫々、上記可動部の上記各測定対象点に取り付けられた反射板と、これらの反射板に光を照射し、反射された光を夫々受光して、受光された光に基づいて上記各反射板の上記円周の接線方向の移動量を検出する反射センサと、を有する請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
上記位置検出手段が３つ備えられ、上記円周上にほぼ等間隔に配置されている請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
上記駆動手段は、上記固定部又は上記可動部の何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、上記固定部又は上記可動部のうちの他方の、上記各駆動用コイルに対応する位置に夫々取り付けられ、対応する駆動用コイルに電流が流れるとその駆動用コイルとの間に上記可動部を駆動する力を発生する少なくとも３つの駆動用磁石と、を有する請求項１乃至３の何れか１項に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の内部に収容された撮像用レンズと、
請求項１乃至４の何れか１項に記載のアクチュエータと、
を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項６】
カメラ本体と、
請求項５記載のレンズユニットと、
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、像振れ防止用アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関し、特に、撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータ、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】
特開平９−８０５４７号公報（特許文献１）には、ブレ補正装置が記載されている。このブレ補正装置では、レンズ鏡筒内に、ブレ補正レンズが水平方向及び鉛直方向に移動可能に支持されている。また、このブレ補正装置は、ブレ補正レンズの水平方向及び鉛直方向の位置を検出する２つのセンサを備えており、これらのセンサの検出信号に基づいてブレ補正レンズの位置を検出している。さらに、このブレ補正装置は、検出されたブレ補正レンズの位置に基づいて、ブレ補正レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、像のブレを補正している。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−８０５４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ブレ補正レンズの位置を検出するセンサの検出信号が、温度変化等に起因する誤差を含むことは避けられない。例えば、センサの検出信号に、温度ドリフトによるオフセット誤差が混入している場合には、ブレ補正装置はオフセット誤差分ずれた位置を中心にブレ補正レンズの位置が制御されることになる。即ち、センサにオフセット誤差が生じている場合には、制御装置はブレ補正レンズの光軸と他の撮像用レンズの光軸が一致していない位置を制御の原点として認識してしまうため、実際の原点からずれた位置を中心としてブレ補正レンズの位置制御が実行されることになる。このような光軸のずれは、ブレ補正装置によるブレ補正可能な範囲を狭くするばかりでなく、レンズの解像力や、収差を悪化させる原因となるという問題がある。
【０００５】
また、このようなセンサの温度上昇による検出信号の誤差を補正するために、温度補償回路を備えたブレ補正装置も知られている。しかしながら、温度補償回路を設けるためには、温度を検出するセンサが必要となり、また、制御回路も複雑化するため、ブレ補正装置を小型化することが困難になるという問題がある。
【０００６】
従って、本発明は、特別な補償回路を設けることなく、センサの検出誤差の影響を軽減することができる像振れ防止用アクチュエータ、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】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本発明は、撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、固定部と、撮像用レンズが取り付けられた可動部と、この可動部を、固定部に対して平行な平面上で並進移動及び回転移動できるように支持する可動部支持手段と、可動部を固定部に対して移動させるための駆動手段と、撮像用レンズの光軸を中心とする所定の円周上に間隔を空けて配置された少なくとも３つの位置検出手段と、これらの位置検出手段による検出信号に基づいて可動部の位置を検出し、駆動手段を作動させて可動部の位置を制御する制御手段と、を有し、各位置検出手段は、可動部の所定の測定対象点各々の、円周の接線方向の移動量を夫々検出することを特徴としている。
【０００８】
このように構成された本発明においては、撮像用レンズが取り付けられた可動部が、可動部支持手段によって、固定部に対して平行な平面上で並進移動及び回転移動可能に支持されている。少なくとも３つの位置検出手段は、撮像用レンズの光軸を中心とする所定の円周上に間隔を空けて配置されており、可動部の移動量を検出する。制御手段は、この検出手段による検出信号に基づいて駆動手段を作動させ、可動部の位置を制御する。
【０００９】
このように構成された本発明によれば、各位置検出手段が測定対象点の円周の接線方向の移動量を検出し、これに基づいて可動部の位置を求めているので、各位置検出手段の誤差は主に可動部の光軸を中心とする回転を引き起こし、誤差による光学性能等の悪化を軽減することができる。
【００１０】
本発明において、好ましくは、位置検出手段は夫々、可動部の各測定対象点に取り付けられた反射板と、これらの反射板に光を照射し、反射された光を夫々受光して、受光された光に基づいて各反射板の円周の接線方向の移動量を検出する反射センサと、を有する。
このように構成された本発明によれば、可動部には反射板を取り付けるだけで、非接触で可動部の移動を検出することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、位置検出手段が３つ備えられ、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、各位置検出手段が円周の接線方向の移動量を検出することにより、精度良く、可動部の回転移動及び並進移動を検出することができる。
【００１２】
本発明において、好ましくは、駆動手段は、固定部又は可動部の何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、固定部又は可動部のうちの他方の、各駆動用コイルに対応する位置に夫々取り付けられ、対応する駆動用コイルに電流が流れるとその駆動用コイルとの間に可動部を駆動する力を発生する少なくとも３つの駆動用磁石と、を有する。
このように構成された本発明によれば、各駆動用コイルに流す電流を調整することにより、可動部を並進移動及び回転移動させることができる。
【００１３】
また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に収容された撮像用レンズと、本発明のアクチュエータと、を有することを特徴としている。
また、本発明のカメラは、カメラ本体と、本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の像振れ防止用アクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、特別な補償回路を設けることなく、センサの検出誤差の影響を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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撮像光学系である複数の撮像用レンズ８と、撮像用レンズのうちの像振れ補正用レンズ１６を所定の平面内で移動させるアクチュエータ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。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の実施形態のカメラ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アクチュエータ１０を作動させて像振れ補正用レンズ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、像振れ補正用レンズ１６は、撮像用レンズの中の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。
【００１８】
次に、図２乃至図６を参照して、アクチュエータ１０の構成を説明する。図２はアクチュエータ１０のセンサ基板を取り外した状態を示す正面図、図３は図２のIII−III線側面断面図、図４はアクチュエータ１０の駆動機構及び位置検出機構を説明する部分拡大断面図である。
【００１９】
図２乃至図４に示すように、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枠１２と、この固定枠１２に対して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（図３）と、を有する。さらに、アクチュエータ１０は、固定枠１２に取り付けられた３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、移動枠１４の、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３つの駆動用磁石２２と、を有する。
【００２０】
また、アクチュエータ１０は、駆動用磁石２２の磁力によって移動枠１４を固定枠１２に吸着させるために、固定枠１２に取り付けられた吸着用ヨーク２６と、駆動用磁石２２の磁力を固定枠１２の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石２２の裏側に取り付けられたバックヨーク２８と、を有する。さらに、アクチュエータ１０は、スチールボール１８を移動枠１４に吸着させる吸着用磁石３０と、スチールボール１８が固定枠１２と移動枠１４の間で滑らかに転がるように固定枠１２及び移動枠１４の夫々に取り付けられたスチールボール受け３１、３２と、を有する。なお、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、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２２は、移動枠１４を、固定枠１２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。
【００２１】
さらに、アクチュエータ１０は、固定枠１２に、移動枠１４を覆うように取り付けられたセンサ基板１３と、移動枠１４の各駆動用磁石２２の裏側に取り付けられた３枚の反射パターン２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、これらの各反射パターンと向き合うように、センサ基板１３に取り付けられた３つの反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃと、を有する。これらの反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ及び反射板である反射パターン２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、位置検出手段を構成する。
【００２２】
また、図１に示すように、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、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって検出された移動枠１４の位置情報に基づいて、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御する制御手段であるコントローラ３６を有する。
【００２３】
アクチュエータ１０は、移動枠１４を、レンズ鏡筒６に固定された固定枠１２に対してフィルム面Ｆに平行な平面内で移動させ、これにより移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６を移動させ、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。
【００２４】
固定枠１２は、外周に縁を設けた概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配置されている。これら３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その中心が、レンズユニット２の光軸を中心とする、図２に点鎖線で示す円周Ｄ上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル２０ａは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル２０ｂ、２０ｃは、駆動用コイル２０ａに対して中心角１２０゜ずつ間隔を隔てて配置されている。即ち、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、光軸を中心とする円周Ｄ上に等間隔に配置されている。また、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、この矩形の中心線が円周Ｄの半径方向と一致するように配置されている。
【００２５】
移動枠１４は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定枠１２の中に、固定枠１２の縁に取り囲まれるように配置されている。移動枠１４の中央の開口には、像振れ補正用レンズ１６が取り付けられている。移動枠１４上の円周の、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する位置には、長方形の駆動用磁石２２が夫々埋め込まれている。なお、本明細書において、駆動用コイルに対応する位置とは、駆動用コイルによって形成される磁界の影響が実質的に及ぶ位置を意味している。また、駆動用磁石２２の裏側、即ち、各駆動用コイルの反対側には、各駆動用磁石２２の磁束が、固定枠１２の方に効率良く差し向けられるように、長方形のバックヨーク２８が夫々取り付けられている。
【００２６】
また、固定枠１２の各駆動用コイルの裏側、即ち、移動枠１４の反対側には、長方形の吸着用ヨーク２６が夫々取り付けられている。移動枠１４は、各駆動用磁石２２が、それに対応して取り付けられた吸着用ヨーク２６に及ぼす磁力によって、固定枠１２に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石２２の磁力線が、吸着用ヨーク２６に効率良く到達するように、固定枠１２を非磁性材料で構成している。
【００２７】
次に、図５を参照して、駆動用磁石２２が及ぼす磁力について説明する。図５（ａ）は、駆動用磁石２２、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６によって構成される磁気回路の磁力線を示す図であり、（ｂ）は、駆動用磁石２２の着磁の状態を示す斜視図である。駆動用磁石２２、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６は、夫々長方形の形状を有しており、各長辺、短辺が夫々重なり合うように配置されている。また、駆動用コイル２０ａは、その各辺が、長方形のバックヨーク２８の各長辺、短辺と夫々平行になるように配置されている。さらに、駆動用磁石２２は、その磁極の境界線である着磁境界線Ｃが、各駆動用磁石２２が配置されている円周Ｄの半径方向に一致するように向けられている。これにより、図５（ａ）に矢印で示す方向の磁力線が形成され、駆動用磁石２２は、対応する駆動用コイルに電流が流れると、円周Ｄの接線方向の駆動力を受ける。他の駆動用コイル２０ｂ、２０ｃについても、同様の位置関係で対応する駆動用磁石２２、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６が配置されている。
【００２８】
なお、本明細書において、着磁境界線Ｃとは、駆動用磁石２２の両端が夫々Ｓ極、Ｎ極となるように着磁されているとき、その着磁されている磁極の境界線を言うものとする。従って、本実施形態においては、着磁境界線Ｃは、長方形の駆動用磁石２２の各長辺の中点を通るように位置する。また、図５（ｂ）に示すように、駆動用磁石２２は、その厚さ方向にも極性が変化しており、図５（ｂ）において左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上がＳ極になっている。
【００２９】
次に、図６を参照して、移動枠１４の位置検出を説明する。図６は、反射パターン２４ａ及び反射センサ２５ａによる移動枠１４の位置検出を説明するための図である。反射センサ２５ａは、測定対象点である反射パターン２４ａの中心付近に光を照射し、その光の反射量に基づいて反射パターン２４ａの移動量を検出している。
【００３０】
図６に示すように、反射板である反射パターン２４ａは、長方形状であり、その長辺を横切る中心線が、駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃと重なるように配置されている。また、反射パターン２４ａには、鋸歯状のパターンが描かれており、その白く図示されている反射部が光を反射し、黒く図示されている非反射部は光を反射しないように構成されている。一方、反射センサ２５ａは、図４に示すように、反射パターン２４ａに光を照射し、反射パターン２４ａから反射された光を受光するように構成されている。反射センサ２５ａは、受光した光の強さに応じた出力信号をコントローラ３６に送るように構成されている。
【００３１】
ここで、反射パターン２４ａが、反射センサ２５ａに対して図６における左方向に移動されると、反射センサ２５ａから照射された光の多くは、反射パターン２４ａの非反射部に当たるようになり、反射パターン２４ａから反射される光が弱くなる。逆に、反射パターン２４ａが右方向に移動されると、照射された光のうちの、反射パターン２４ａの反射部に当たる割合が増加し、反射パターン２４ａから反射される光が強くなる。このように、反射センサ２５ａが受光する光の強弱により、反射センサ２５ａに対する反射パターン２４ａの位置を検出することができる。
【００３２】
一方、反射パターン２４ａが、反射センサ２５ａに対して図６における上下方向に移動された場合には、反射センサ２５ａから照射された光が当たる領域内の、反射部と非反射部の割合が殆ど変化しないため、反射パターン２４ａから反射される光の強さは変化しない。即ち、反射パターン２４ａが、その検出軸線Ｓの方向であるＸ軸方向に移動された場合には反射センサ２５ａの検出信号は変化するが、検出軸線Ｓに直交するＹ軸方向に移動された場合には反射センサ２５ａの検出信号は変化しないように構成されている。
【００３３】
また、他の反射パターン２４ｂ、２４ｃ（図２）及び反射センサ２５ｂ、２５ｃ（図示せず）も同様に構成され、円周Ｄ上に等間隔に配置されている。これにより、反射パターン２４ｂ、２４ｃの検出軸線Ｓ方向（円周Ｄの接線方向）の移動は夫々反射センサ２５ｂ、２５ｃによって検出されるが、検出軸線Ｓに直交する方向（円周Ｄの半径方向）の移動は検出されない。これらの反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの検出信号により、移動枠１４の並進移動及び回転移動を検出することができる。
【００３４】
また、図２に示すように、３つのスチールボール１８は、固定枠１２の各駆動用コイルを配置した円周よりも外側の円周上に夫々配置されている。３つのスチールボール１８は、夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて配置され、各スチールボール１８が、各駆動用コイルの間に位置するように配置されている。図３に示すように、各スチールボール１８は、移動枠１４の、各スチールボール１８に対応する位置に埋め込まれた吸着用磁石３０によって、移動枠１４に吸着されている。各スチールボール１８は吸着用磁石３０によって移動枠１４に吸着され、移動枠１４は駆動用磁石２２によって固定枠１２に吸着されるので、各スチールボール１８は固定枠１２と移動枠１４の間に挟持されることになる。これにより、移動枠１４は固定枠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の固定枠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。
【００３５】
また、固定枠１２及び移動枠１４の外周部には、スチールボール１８と当接するように、環状のスチールボール受け３１、３２が夫々取り付けられている。スチールボール１８が固定枠１２と移動枠１４の間に挟持された状態で、移動枠１４が移動すると、各スチールボール１８は、スチールボール受け３１、３２の上で転がる。このため、移動枠１４が固定枠１２に対して移動する場合にも、それらの間に摺動摩擦が生じることはない。好ましくは、スチールボール１８とスチールボール受け３２の間の転がり抵抗が小さくなるように、スチールボール受け３２の表面を平滑に形成し、表面硬度の高い材料でスチールボール受け３２を構成するのが良い。
【００３６】
なお、本実施形態においては、吸着用磁石３０の磁力線がスチールボール１８に効率良く到達するように、スチールボール受け３２を非磁性材料で構成している。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、アクチュエータ１０の作動中においてスチールボール受け３２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。
【００３７】
次に、図７を参照して、アクチュエータ１０による像振れ防止制御を説明する。図７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７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に内蔵されたレンズ位置指令信号生成手段である演算回路３８ａ、３８ｂ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のヨーイング運動の角速度を、ジャイロ３４ｂはピッチング運動の角速度を夫々検出するように構成され、配置されている。
【００３８】
演算回路３８ａ、３８ｂ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、像振れ補正用レンズ１６を移動させるべき位置を時系列で指令するレンズ位置指令信号を生成する。すなわち、演算回路３８ａは、ジャイロ３４ａによって検出されるヨーイング運動の角速度を時間積分し、所定の光学特性補正を行うことによってレンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘを生成し、同様に、演算回路３８ｂは、ジャイロ３４ｂによって検出されるピッチング運動の角速度に基づいてレンズ位置指令信号の鉛直方向成分Ｄｙを生成するように構成されている。このようにして得られたレンズ位置指令信号に従って、像振れ補正用レンズ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。
【００３９】
コントローラ３６に内蔵されたコイル位置指令信号生成手段は、演算回路３８ａ、３８ｂによって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成するように構成されている。コイル位置指令信号は、像振れ補正用レンズ１６をレンズ位置指令信号で指定された位置へ移動させたときの、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとそれに対応した駆動用磁石２２の位置関係を表す信号である。すなわち、各駆動用コイルに対応した駆動用磁石２２が、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号によって指令された位置に移動されると、その結果、像振れ補正用レンズ１６は、レンズ位置指令信号によって指令された位置へ移動される。本実施形態においては、駆動用コイル２０ａが光軸の鉛直上方に設けられているので、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａは、演算回路３８ａから出力されるレンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘと等しくなる。従って、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号を生成するコイル位置指令信号生成手段である演算回路４０ａは、演算回路３８ａから出力をそのまま出力する。一方、駆動用コイル２０ｂ、２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒｂ、ｒｃは、レンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘ及び鉛直方向成分Ｄｙに基づいて、コイル位置指令信号生成手段である演算回路４０ｂ、４０ｃによって生成される。
【００４０】
一方、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって測定された、各駆動用コイルに対する駆動用磁石２２の移動量は、反射センサアンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃによって所定の倍率に増幅される。駆動回路４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、演算回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃから出力された各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃと、各反射センサアンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃから出力された信号との差に比例した電流を各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す。従って、コイル位置指令信号と各反射センサアンプからの出力に差がなくなると、即ち、各駆動用磁石がコイル位置指令信号によって指令された位置に到達すると、各駆動用コイルには電流が流れなくなり、駆動用磁石に作用する駆動力が０になる。
【００４１】
次に、図８を参照して、移動枠１４を並進運動させる場合における、レンズ位置指令信号とコイル位置指令信号との関係を説明する。図８は、固定枠１２上に配置された駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、及び移動枠１４上に配置された３つの駆動用磁石２２の位置関係を示す図である。まず、３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その中心点が、点Ｑを原点とする円周Ｄ上の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に夫々配置されている。また、各反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃも、その中心点が点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動枠１４が動作中心位置にある場合には、像振れ補正用レンズ１６の中心と他の撮像用レンズ８の光軸が一致し、各駆動用コイルに対応した各駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃの中点も夫々点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に位置し、各着磁境界線Ｃは、点Ｑを中心とする円周Ｄの半径方向に向けられる。移動枠１４は、この動作中心位置を中心に並進移動され、像振れ防止制御が実行される。
【００４２】
次に、点Ｑを原点とする水平軸線をＸ軸、鉛直軸線をＹ軸とし、図８に実線で示すように、画像安定化用レンズ１６の中心点Ｑ１が、Ｙ軸方向にＤｙ、Ｘ軸方向に−Ｄｘ並進移動された場合を考える。移動枠１４をこのように移動させると、各駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃは、図８に一点鎖線で示された位置に移動される。ここで、駆動用コイル２０ａに対応する駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃと点Ｓａとの間の距離をｒａ、駆動用コイル２０ｂに対応する駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃと点Ｓｂとの間の距離をｒｂ、駆動用コイル２０ｃに対応する駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃと点Ｓｃとの間の距離をｒｃとする。この距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃは、画像安定化用レンズ１６をＹ軸方向にＤｙ、Ｘ軸方向に−Ｄｘ移動させたとき、各反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃによって検出される移動距離に該当する。これらの距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動距離Ｄｘ、Ｄｙに対して一意的に決定されるものである。従って、画像安定化用レンズ１６をＸ軸方向、Ｙ軸方向に夫々Ｄｘ、Ｄｙ移動させるためには、これに対応した距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃをコイル位置指令信号として与えればよい。
【００４３】
ここで、各距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃの正の方向を図８に矢印ａ、ｂ、ｃで示すように定義すると、ｒａ、ｒｂ、ｒｃと、Ｄｘ、Ｄｙの関係は次の（数式１）で与えられる。
【数１】
2007310072.tif 000003
【００４４】
図７において説明した各演算回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、夫々上記数式１に対応する演算を実行して、各コイル位置指令信号を生成している。
次に、移動枠１４を回転運動させる場合におけるコイル位置指令信号を説明する。移動枠１４を回転運動させるには、各コイル位置指令信号として同一の値を与えればよい。即ち、移動枠１４を角度θ［ｒａｄ］だけ時計回りに回転させるための各コイル位置指令信号は、円周Ｄの半径をＲとすると、
【数２】
2007310072.tif 000004
によって与えられる。このように、各駆動用磁石２２が各駆動用コイルに対して同一距離接線方向に移動されることにより、移動枠１４は、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸が一致した状態を保持しながら、光軸を中心に回転される。
【００４５】
次に、図１及び８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に出力する。ジャイロ３４ａはレンズユニット２のヨーイング方向の角速度の信号を演算回路３８ａに出力し、ジャイロ３４ｂはピッチング方向の角速度の信号を演算回路３８ｂに出力する。演算回路３８ａは、入力された角速度信号を時間積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘを生成する。同様に、演算回路３８ｂは、入力された角速度信号を時間積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて鉛直方向のレンズ位置指令信号Ｄｙを生成する。演算回路３８ａ、３８ｂによって時系列で出力されるレンズ位置指令信号によって指令される位置に、像振れ補正用レンズ１６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。
【００４６】
演算回路３８ａによって出力された水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘは、演算回路４０ａを介して、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａとして出力される。また、演算回路４０ｂには、水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘ及び鉛直方向のレンズ位置指令信号Ｄｙが入力され、数式１の中段の式に基づいて駆動用コイル２０ｂに対するコイル位置指令信号ｒｂが生成される。同様に、演算回路４０ｃには、レンズ位置指令信号Ｄｘ、Ｄｙが入力され、数式１の下段の式に基づいて駆動用コイル２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒｃが生成される。
【００４７】
一方、駆動用コイル２０ａに対応する反射センサ２５ａは反射センサアンプ４２ａに検出信号を出力する。反射センサアンプ４２ａによって増幅された検出信号は、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａから差し引かれ、これらの差に比例した電流が、駆動回路４４ａを介して駆動用コイル２０ａに出力される。同様に、反射センサ２５ｂの検出信号とコイル位置指令信号ｒｂの差に比例した電流が駆動回路４４ｂを介して駆動用コイル２０ｂに出力され、反射センサ２５ｃの検出信号とコイル位置指令信号ｒｃの差に比例した電流が駆動回路４４ｃを介して駆動用コイル２０ｃに出力される。
【００４８】
各駆動用コイルに電流が流れることにより、電流に比例した磁界が発生する。この磁界により各駆動用コイルに対応して配置された各駆動用磁石２２は夫々、コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動枠１４が移動される。駆動用磁石２２が、この駆動力によって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、コイル位置指令信号と反射センサの検出信号が一致するので駆動回路の出力は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、各駆動用磁石２２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、各駆動用磁石２２はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。
【００４９】
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石２２を有する移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６が、レンズ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。
【００５０】
次に、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの検出信号にオフセット誤差が混入している場合について説明する。
反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃの検出信号にオフセット誤差がある場合には、各駆動用磁石２２の着磁境界線Ｃが、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの中心点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上にある場合でも、各反射センサアンプ４２ａ、４２ｂ、４２ｃの出力はゼロにはならない。このため、各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃが夫々ゼロであったとしても、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃには、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのオフセット誤差に相当する電流が流れ、各駆動用磁石２２は駆動力を受ける。
【００５１】
ここで、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのオフセット誤差が等しい場合には、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに同一の電流が流れることになる。この作用は、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃにオフセット誤差がなく、各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃとして同一の値を与えた場合と等価なものとなる。上記の数式２に示したように、各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃに同一の値が与えられた場合には、移動枠１４は、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸が一致した状態を保持しながら、光軸を中心に回転される。従って、各反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃにオフセット誤差が発生していても、その誤差が等しい場合には、移動枠１４は単に回転されるだけであり、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸は一致したままに維持される。
【００５２】
ここで、移動枠１４の回転に伴う像振れ補正用レンズ１６の回転は、レンズユニット２を通してフィルム面Ｆに結像される像に何ら影響を与えることはない。従って、反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのオフセット誤差により、レンズユニット２の解像力や収差が悪化することはない。また、本実施形態においては、移動枠１４が所定角度回転された位置を中心に像振れ補正制御が実行されたとしても、移動枠１４が並進移動可能な範囲には殆ど影響がなく、像振れ補正制御の性能が低下することもない。
【００５３】
また、一般的には、各反射センサ２５ａ、２５ｂ、２５ｃのオフセット誤差は、完全に同一にはならないが、温度等に起因して発生する誤差は各反射センサにおいて同様の傾向を示すので、各反射センサのオフセット誤差の影響は大幅に軽減される。
【００５４】
本発明の実施形態のカメラによれば、円周上に配置された３つの反射センサにより、円周の接線方向の移動量を検出し、これに基づいて移動枠の位置を求めているので、各反射センサの誤差は主に移動枠の光軸を中心とする回転を引き起こし、オフセット誤差による光学性能等の悪化を軽減することができる。
【００５５】
また、本発明の実施形態のカメラによれば、反射板によって反射された光を反射センサが検出することによって移動枠の位置を検出しているので、非接触で移動枠の位置を検出することができる。
【００５６】
さらに、本発明の実施形態のカメラによれば、３つの反射センサが円周上にほぼ等間隔に配置されているので、円周の接線方向の移動量を検出することにより、精度良く、移動枠の回転移動及び並進移動を検出することができる。
【００５７】
また、本発明の実施形態のカメラによれば、３つの駆動用コイルと駆動用磁石により移動枠を駆動しているので、移動枠の動きを案内する特別なガイドを設けることなく、各駆動用コイルに流す電流を調整することにより、移動枠を並進移動及び回転移動させることができる。
【００５８】
また、上述した実施形態においては、コントローラは、位置検出手段が検出した位置と、各コイル位置指令信号の差に比例した操作量を出力する比例制御により移動枠を制御していたが、他の制御方式を採用することもできる。例えば、比例制御に加えて、微分制御、積分制御等を実行するようにコントローラを構成することもできる。
【００５９】
さらに、上述した実施形態においては、移動枠はスチールボールによって支持されていたが、他の任意の機構により可動部支持手段を構成することができる。
また、上述した実施形態においては、移動枠は、駆動用コイルと駆動用磁石により駆動されていたが、他の任意の駆動手段を本発明に適用することができる。
【００６０】
さらに、上述した実施形態のカメラにおいては、撮像用レンズの一部である像振れ補正用レンズを移動させることによって画像を安定化させていたが、全ての撮像用レンズを移動させることにより画像を安定化するように構成することもできる。
【００６１】
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、上述した実施形態では、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、静止画又は動画撮像用の任意のカメラに適用することができる。また、本発明を、これらのカメラのカメラ本体と共に使用されるレンズユニットに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態によるカメラの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態のカメラに使用されているアクチュエータを、センサ基板を取り外した状態で示す正面図である。
【図３】図２のIII−III線側面断面図である。
【図４】アクチュエータの駆動機構及び位置検出機構を説明する部分拡大断面図である。
【図５】（ａ）駆動用磁石、バックヨーク及び吸着用ヨークによって構成される磁気回路の磁力線を示す図、及び（ｂ）駆動用磁石の着磁の状態を示す斜視図である。
【図６】反射パターン及び反射センサによる移動枠の位置検出を説明するための図である。
【図７】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８】固定枠上に配置された駆動用コイル、及び移動枠上に配置された３つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｃ      着磁境界線
Ｄ      円周
Ｓ      検出軸線
１      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    アクチュエータ
１２    固定枠
１３    センサ基板
１４    移動枠
１６    像振れ補正用レンズ
１８    スチールボール
２０ａ  駆動用コイル
２０ｂ  駆動用コイル
２０ｃ  駆動用コイル
２２    駆動用磁石
２４ａ  反射パターン
２４ｂ  反射パターン
２４ｃ  反射パターン
２５ａ  反射センサ
２５ｂ  反射センサ
２５ｃ  反射センサ
２６    吸着用ヨーク
２８    バックヨーク
３０    吸着用磁石
３１    スチールボール受け
３２    スチールボール受け
３４ａ  ジャイロ
３４ｂ  ジャイロ
３６    コントローラ
３８ａ  演算回路
３８ｂ  演算回路
３８ｃ  演算回路
４０ａ  演算回路
４０ｂ  演算回路
４０ｃ  演算回路
４２ａ  反射センサアンプ
４２ｂ  反射センサアンプ
４２ｃ  反射センサアンプ
４４ａ  駆動回路
４４ｂ  駆動回路
４４ｃ  駆動回路
【図１】
2007310072.tif 000005
【図２】
2007310072.tif 000006
【図３】
2007310072.tif 000007
【図４】
2007310072.tif 000008
【図５】
2007310072.tif 000009
【図６】
2007310072.tif 000010
【図７】
2007310072.tif 000011
【図８】
2007310072.tif 000012