CN102292673A - 校正透镜驱动用音圈电机、手抖动校正装置、交换透镜及光学设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种音圈电机，其具备形成磁隙的一对轭体及具有至少一个永磁体的磁铁单元、和配置于所述磁隙内的线圈，通过对所述线圈通电使所述磁铁单元和所述线圈直线性相对移动，驱动校正透镜其中，所述永磁体在磁隙相面对面沿移动方向邻接具有不同的磁极，所述永磁体的移动方向宽度为所述磁极的宽度Wm的2倍，所述线圈的移动方向宽度Wa比所述永磁体的宽度2Wm窄，所述线圈的有效导体宽度Wb、所述永磁体的磁极宽度Wm及所述校正透镜的最长移动距离St满足Wm＝(Wb+St)×K(其中K为满足1＜K≤1.5的常数)的条件。

Description

校正透镜驱动用音圈电机、手抖动校正装置、交换透镜及光学设备

技术领域

本发明涉及在照相机及双眼望远镜等光学设备中驱动校正因手抖动等而产生的图像的振动的透镜的音圈电机、通过音圈电机工作的手抖动校正装置、及搭载有手抖动校正装置的交换透镜、以及光学设备。

背景技术

数码照相机那样的光学设备中，伴随高像素化及高倍率放大化，拍摄时的手抖动(除手腕或身体体的摆动之外，还包含手的微小的振动)引起的图像的抖动增大，因此，为防止该抖动增大，而搭载手抖动校正装置。手抖动校正装置是检测拍摄时的手抖动且根据所检测的振动使向CCD等拍摄元件的成像位置向本来的位置移动的装置。

手抖动校正装置主要采用拍摄元件位移方式(例如CCD位移方式)或透镜位移方式。拍摄元件位移方式是通过基于由陀螺传感器等振动检测传感器检测到的手抖动振动使拍摄元件(CCD)位移而校正图像抖动的方式。透镜位移方式是基于由振动检测传感器检测到的振动使设于收纳拍摄透镜的镜筒内的校正透镜在拍摄透镜的光轴的正交面内上下左右移动微小距离(数mm以下)，使光的折射变化，由此校正图像抖动的方式。另外，术语“手抖动”和“图像抖动”经常以相同的意思使用，但在此为防止混乱而使用数据“手抖动”。

拍摄元件位移方式的手抖动校正由于不需要使光学系位移，所以对于比透镜位移方式小型化是有利的，主要采用于紧凑尺寸(便携式)的数码照相机。另一方面，透镜位移方式的手抖动校正由于虽然手抖动防止功能优异但对小型化不利，所以主要采用于数码单反照相机的交换透镜或数码摄像机。透镜位移方式虽然理论上可以完全防止手抖动，但需要在与拍摄透镜的光轴正交的面高精度地移动控制校正透镜。

数码照相机等的电力消耗不一定，拍摄时(按快门)或将数据写入存储卡时等暂时增大。之后引起急剧的电压下降，往往蓄电池的电压低于照相机的驱动电压。因此，优选在进行手抖动校正动作时，向校正透镜的驱动装置(例如音圈电机)供给的电流不增大。

透镜位移方式的手抖动校正装置，作为校正透镜的驱动装置具备具有由永磁体及轭体构成的磁回路部和固定于校正透镜的保持框的可动线圈的音圈电机(VCM)。为不导致VCM大型化而实现驱动效率的提高，专利第4,181,663号中公开有一种手抖动校正装置，如图9(a)所示，具备具有经由未磁化的中立域13f1、13f2分极的一对磁极的永磁体13c、13d，和在永磁体13c及13d之间的磁隙内驱动的扁平的空芯线圈12，空芯线圈12的有效导体宽度Wb及永磁体13c、13d的磁极宽度Wm满足Wb＜Wm≤Wb+Sc(其中，Sc表示空芯线圈12的单侧方向的最大移动量，相当于图9(a)所示的St的1/2。)的关系。除该尺寸关系外，该VCM的构成为，通过将空芯线圈12的中空部的宽度、永磁体13c、13d的中立域13f1、13f2的宽度、空芯线圈12的单侧方向的最大移动量Sc设为相同，在校正透镜的移动量为最大Sc时产生最大的推力。该VCM在相面对的永磁体13c、13d之间具有未磁化的中立域13f1、13f2，因此，磁通量减少有助于在磁隙内产生磁通的永磁体的体积减少的量，磁效率差。其结果是，为得到规定的推力而需要在线圈中流过大的电流。

另外，专利第4181663号记载的VCM的构造中，虽然驱动效率提高若干，但在线圈从中心位置(原点)P0如图9(b)所示向单侧方向移动了距离Sc时，线圈12的一部分S1离开磁隙(不与永磁体13c2、13d2相面对)，因此，在线圈的移动范围的两端区域，推力大幅降低。因此，在线圈12向例如图9(b)所示的F1方向移动的情况下，在移动范围的两端区域S1，为补偿推力的降低而需要在线圈中流过大的电流。这样，在专利第4181663号中记载的具有VCM的手抖动校正装置中，在永磁体13c、13d上存在中立域13f1、13f2，且线圈12的一部分S1脱离磁隙，因此，在手抖动校正时电力消耗增大。

专利第2641172号记载的手抖动校正装置的VCM利用由以规定的间隙并置的一对永磁体及形成磁隙的轭体构成磁回路、和在磁隙内驱动的线圈构成。一对永磁体間的间隙与专利第4181663号的未磁化的中立域相同，从磁效率的观点看不优选，相比没有間隙的构成，磁隙的磁通密度减少永磁体的体积减少的量。为补偿降低的磁通密度，需要增大在线圈中流过的电流。之后，专利第2641172号中对于线圈的有效导体宽度、永磁体的磁极宽度及线圈的单侧方向的最长移动距离的关系完全没有记载，而对于手抖动校正时的电力消耗的降低也没有考虑。

特开2008-209434号记载的手抖动校正装置的VCM由相面对的一对轭体、粘固于一轭体的永磁体、在由另一轭体和永磁体形成的磁隙内驱动的线圈构成。永磁体以面内具有分极为N极及S极的磁极的方式2极磁化。这样的永磁体实质上与在N极及S极之间存在未磁化的中立域的专利第4181663号记载的磁体相同。另外，特开2008-209434号中对于线圈的有效导体宽度、永磁体的磁极宽度、线圈的单侧方向的最长移动距离的关系完全没有记载，且对于手抖动校正时的电力消耗的降低也没有考虑。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供在可以降低驱动校正透镜的音圈电机的电力消耗的同时，即使为线圈的最长移动距离也能够产生稳定的推力的校正透镜驱动用音圈电机、具备该校正透镜驱动用音圈电机的手抖动校正装置、及搭载有该手抖动校正装置的交换透镜、以及光学设备。

本发明的校正透镜驱动用音圈电机具备：具有形成磁隙的一对轭体及至少一个永磁体的磁体单元、和配置于所述磁隙内的线圈，通过对所述线圈通电使所述磁体单元和所述线圈直线性相对移动，驱动校正透镜，其特征在于，

所述永磁体在磁隙相面对面沿移动方向邻接具有不同的磁极，

所述永磁体的移动方向宽度为所述磁极的宽度Wm的2倍，

所述线圈的移动方向宽度Wa比所述永磁体的宽度2Wm窄，

所述线圈的有效导体宽度Wb、所述永磁体的磁极宽度Wm及所述校正透镜的最长移动距离St满足Wm＝(Wb+St)×K(其中K为满足1＜K≤1.5的常数＝的条件。

优选的是，所述磁体单元由一对轭体、和粘固于一轭体的磁隙相面对面的一个永磁体构成，另一轭体和所述永磁体经由所述磁隙相面对。

优选的是，所述磁体单元由一对轭体、和粘固于各轭体的磁隙相面对面的一对永磁体构成，所述一对永磁体的相面对面具有不同的磁极。

优选的是，所述磁隙内的磁通密度分布的峰值为0.5T以上。

本发明第一方面所述永磁体为一体，本发明第二方面中，所述永磁体由在沿移动方向邻接的一对厚度方向磁化的块状永磁体构成。在第二方面的情况下，所述块状永磁体以沿移动方向并排的磁极不同的方式配置。另外，在一对轭体上分别粘固由永磁体，所述块状永磁体以在所述移动方向并排的磁极不同，并且相面对的磁极也不同的方式配置。

优选的是，所述永磁体为具有1.3T以上的残留磁通密度的稀土类烧结磁体。

优选的是，所述常数K在1.1～1.5的范围，更优选为在1.1～1.3的范围。

优选的是，所述磁体单元固定，所述线圈移动。

设于具有拍摄透镜的镜筒内的本发明的手抖动校正装置具备：校正透镜、支撑于与光轴正交的面内的校正透镜支撑框体、所述一对校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述一对音圈电机内的构成所述磁体单元的一对轭体以两线圈向彼此正交的方向移动的方式在所述镜筒内被固定，

所述一对线圈被固定于所述校正透镜支撑框体，

所述一对线圈通过通电而在所述磁隙内直线性移动，支撑于所述校正透镜支撑框体的所述校正透镜在与所述光轴正交的面内被驱动。

本发明的交换透镜的特征在于，具备所述手抖动校正装置、振动检测部、基于所述振动检测部输出的振动信号控制所述校正透镜驱动用音圈电机的驱动的手抖动校正控制装置。本发明的交换透镜包含单焦点型的交换透镜及调焦型的交换透镜。

本发明的光学设备的特征在于，具备手抖动校正装置、振动检测部、基于所述振动检测部输出的振动信号控制所述校正透镜驱动用音圈电机的驱动的手抖动校正控制装置。本发明的光学设备包含数码照相机(例如透镜交换式数码单反照相机)、摄像机、双眼望远镜、监视照相机、天体望远镜等。

本发明的校正透镜驱动用音圈电机，使用未设置实质上未磁化的中立域及间隙而将不同的磁极邻接形成的永磁体，以永磁体的磁极宽度相对于线圈的有效导体宽度(有助于推力的产生的部分的宽度)、磁体单元和线圈的最大相对移动距离满足规定的条件的方式进行设定，因此，磁隙中具有产生驱动校正透镜足够的推力的磁通密度(例如峰值的约60％以上)的范围内内的磁体单元和线圈可相对移动。因此，可以降低手抖动校正时的电力消耗，可以实现蓄电池的长寿命化。特别是采用在一对轭体的两相面对面配置有永磁体的磁体单元的情况下，可以将磁隙内的磁通密度分布的峰值设为0.5T以上，可以进一步降低电力消耗。

附图说明

图1是表示具备本发明的校正透镜驱动用音圈电机的照相机的手抖动校正装置的构成的立体图。

图2(a)是表示构成图1所示的手抖动校正装置的校正透镜收纳部件、即第一校正透镜驱动用音圈电机的附近的构成的立体图。

图2(b)是构成图1所示的手抖动校正装置的校正透镜收纳部件，是表示第二校正透镜驱动用音圈电机的附近的构成的立体图。

图3是图2所示的校正透镜收纳部件的局部剖面正面图。

图4(a)是本发明一实施方式的校正透镜驱动用音圈电机，是表示空芯线圈处于中心位置的状态的剖面图。

图4(b)是本发明一实施方式的校正透镜驱动用音圈电机，是表示空心线圈最大移动的状态的剖面图。

图5是图4(a)的A-A剖面图。

图6是表示本发明的手抖动校正装置的控制系统之一例的框图。

图7是表示图4所示的磁体单元的磁隙的磁通密度分布的图表。

图8是表示实施例1及比较例1的校正透镜驱动用音圈电机的推力(相对值)的变化的图表。

图9(a)是现有的手抖动校正装置中使用的音圈电机，是表示空芯线圈处于中心位置的状态的概略剖面图。

图9(b)是图9(a)的音圈电机，是表示最大移动的状态的概略剖面图。

具体实施方式

以将手抖动校正装置用于安装于数码单反照相机的交换透镜的情况为例，参照附图对本发明的实施方式做如下详细说明，但本发明当然不限于此。图1表示搭载有本发明一实施方式的校正透镜驱动用音圈电机的手抖动校正装置的构成，图2表示该手抖动校正装置所具备的校正透镜支撑框体的构成，图3表示校正透镜支撑框体的正面形状，图4及图5示意性表示该校正透镜驱动用音圈电机的构成。

[1]手抖动校正装置

(A)整体构造

如图1所示，具备防止拍摄时的手抖动(例如具有数Hz～数十Hz的频率的振动)引起的拍摄图像的图像抖动的手抖动校正装置1的交换透镜具有在镜筒11内包含拍摄透镜10a、10b及聚焦透镜(未图示)以及校正透镜3的多个透镜组构成的光学系。手抖动校正装置1具有如下功能，即，为了防止X方向(间距方向)的照相机的纵向抖动及Y方向(偏动方向)的横向抖动构成的手抖动，与振动检测部(振动检测传感器)检测到的振动相对应地沿X方向及Y方向驱动校正透镜3，在快门按钮为ON时校正拍摄元件(CMOS或CCD)2的成像位置。

手抖动校正装置1具备：支撑校正透镜3的外缘部的框体4、检测照相机的X方向的振动的振动检测部5X、检测照相机的Y方向的振动的振动检测部5Y、使校正透镜支撑框体4沿X方向移动的第一校正透镜驱动用音圈电机6、使校正透镜支撑框体4沿Y方向移动的第二校正透镜驱动用的音圈电机7。其中，为简单化而在图1中仅表示音圈电机6、7的线圈。在非拍摄时，校正透镜3利用锁定部件(未图示)以位于镜筒11的中央的方式被保持。

振动检测部5X、5Y可使用角速度传感器(陀螺传感器)、加速度传感器、角度传感器等振动传感器，在响应性及灵敏度方面优选陀螺传感器。振动检测部5X及5Y检测的振动检测方向在图1中用X1及Y1表示。

校正透镜支撑框体4与构成第一及第二校正透镜驱动用音圈电机(简称为“音圈电机”)6、7的第一及第二空芯线圈12、15一体连结。手抖动校正装置1还具备检测校正透镜支撑框体4的位置的位置检测部8X及8Y。位置检测部8X、8Y例如具有将从红外发光LED18X、18Y发出的红外光通过固定于校正透镜支撑框体4的缝隙部(未图示)输入PSD(PositionSensitive Detector)的构成，利用PSD的输出电流根据缝隙部而移动的方法，检测校正透镜支撑框体4的位置。

手抖动校正装置1还具备一体具有环形状的电路基板(未图示)的校正透镜收纳部件9。校正透镜收纳部件9被固定于透镜的镜筒11上。校正透镜支撑框体4在未图示的其外周面的等间隔的多处(例如三处或四处)经由螺旋弹簧弹性支撑于校正透镜收纳部件9。利用在校正透镜支撑框体4的一端面和固定于镜筒11的平面部之间沿圆周方向等间隔地配置的多个微小的球状滚轮部件，校正透镜支撑框体4在X方向及Y方向可移动。

当向第一及第二音圈电机6、7供给直流电流时，第一线圈12及第二线圈15向彼此正交的方向(第一线圈12向图1所示的X方向，另外第二线圈15向Y方向)直线移动，固定于第一及第二线圈12、15的校正透镜支撑框体4(校正透镜3)也对抗其与校正透镜收纳部件9之间设置的螺旋弹簧的弹性而向X方向及Y方向移动微小距离。通过调节对第一及第二音圈电机6、7供给的直流电流的方向及大小，可以调节校正透镜支撑框体4的X方向及Y方向的移动距离。

(B)校正透镜驱动用音圈电机

图2～图4表示装入手抖动校正装置1的第一及第二校正透镜驱动用音圈电机6及7的构造。

如图2(a)及图4(a)所示，第一校正透镜驱动用音圈电机6为可动线圈型的音圈电机(线性促动器)，具备在X方向往复动作的作为转子的第一扁平的空芯线圈(以下称为“第一线圈”)12、和作为定子的磁体单元(磁回路部)13，磁体单元13由与交换透镜的光轴O平行配置的一对永磁体13a及13b、固定于永磁体13a的轭体14a、固定于永磁体13b的轭体14b构成。一对永磁体13a及13b形成磁隙，在其中配置有第一线圈12。一对轭体14a、14b由强磁性材(例如钢铁)构成，被固定于处于镜筒11内的规定位置的校正透镜收纳部件9。这样，第一音圈电机6具有沿形成于相面对的一对永磁体13a、13b之间的磁隙G内的中心线Lc配置有第一线圈12的构造。如图3所示，第一线圈12经由连结部件6b固定于校正透镜支撑框体4上。如图2(a)所示，一对轭体14a、14b以确保规定的间隔的方式通过例如由非磁性材构成的衬垫19连结。

永磁体13a、13b为长方体状，作为磁路的轭体14a、14b为板状。如图4(a)所示，永磁体13a和13b分别以在与磁隙G相面对的面沿线圈的移动方向邻接形成一对磁极N、S的方式在厚度方向进行磁化，且以经由磁隙G以异极性的磁极相面对的方式粘固于轭体14a、14b上。

磁体单元13不限于图示的构造，例如也可以为仅在一轭体上粘固有永磁体的构成。在该构成的情况下，磁体单元的构成简单，在将永磁体粘固于一轭体上时，由于在另一轭体上不粘固永磁体，所以没有磁干扰，组装作业变得容易。但是，该情况下必然是在磁隙内产生的磁通量少，因此，为得到与配置有一对永磁体的构成相同的磁通量，而需要进行选定磁特性高的永磁体、或使用厚的永磁体的研究。

只要在永磁体的磁隙相面对面沿线圈的移动方向邻接形成不同的磁极即可，因此，(a)也可以将一体的磁体以规定的磁极宽度进行面磁化(所谓的面多极磁化)，或者(b)也可以将沿厚度方向磁化(所谓的单极磁化)的一对块状永磁体以沿线圈的移动方向有不同的磁极邻接的方式配置。在(a)的情况下，磁化作业及磁化的永磁体的处理容易，因此，适合工业上量产。该情况下，在磁极反转的部分磁通分布稍微紊乱，或产生实质上磁通为零的区域，但该区域的宽度非常小，因此实质上可以忽视。在(b)的情况下，预先将在厚度方向磁化的一对块状永磁体与轭体邻接粘固的作业稍微繁杂，但由于从块状永磁体的磁极面整体产生大致均匀的磁通，所以磁隙内的磁通分布均匀，减轻了永磁体两端部的磁通密度的降低(例如可以确保相对于磁隙内的磁通密度的峰值至少50％以上的磁通密度)。

在图4(a)所示的音圈电机中，在各永磁体13a、13b使用上述(a)的一体的永磁体的情况下，在具有宽度2Wm的各永磁体13a、13b的主面邻接面磁化了具有磁极宽度Wm的N极及S极后，以不同的磁极经由磁隙G相面对的方式将各永磁体13a、13b粘固于各轭体14a、14b。

在由上述(b)的块状永磁体构成各永磁体13a、13b的情况下，将具有所希望宽度Wm的四个块状永磁体沿厚度方向磁化，将以不同的磁极以相邻的方式配置的第一对的块状永磁体粘固于一轭体，使不同的磁极邻接，同时，将以与第一对的块状永磁体的磁极不同的磁极相面对的方式配置的第二对块状永磁体粘固于另一轭体。

永磁体13a及13b的材质没有特别限定，优选可设置于窄的空间且得到高的空隙磁通密度的稀土类磁体，特别是优选R-T-B系各向异性烧结磁体(R为含有Y的稀土类元素(未必含Nd)的一种或2种以上，T为Fe或Fe及Co。)，即具有耐腐蚀性的实施了表面处理层(例如镀敷层或树脂层)的磁体。为以少的驱动电流产生稳定的推力，例如在各轭体的相面对面配置有各永磁体的磁体单元构成中，优选使用具有磁隙G的磁通密度为0.5T以上、优选为0.9T以上的磁特性(残留磁通密度)的永磁体。优选永磁体自身的残留磁通密度为1.3T以上。

如上所述，本发明的构成校正透镜驱动用音圈电机的磁体单元可通过选择轭体及永磁体而采用各种构成。在考虑上述构成的特征的同时，考虑要求的驱动力(推力)、磁体单元的形状及尺寸等，只要选择最佳的构成即可。

有关图4(a)所示的可动线圈型的音圈电机的构成的上述说明也可以适用于可动磁体型的音圈电机。但是，从降低消耗电力的观点出发，优选可动线圈型的音圈电机。

扁平的第一线圈12为长圆形状，其卷绕部12b以具有空芯部12a的方式卷绕多层导线(例如树脂被覆漆包线)而成。如图5所示，第一线圈12的移动方向的宽度Wa(＝Wb×2+Wc、其中Wb为卷绕部12b的宽度(有效导体宽度)，Wc为空芯部12a的宽度。)比永磁体13b(13a)的宽度2Wm窄。即，Wa＝2Wb+Wc＜2Wm。另外，与永磁体的中心大致一致的中心位置为原点的第一线圈12移动最大St(Sc×2)也不会从永磁体的一端溢出的条件为2Wb+Wc+St＜2Wm。

卷绕部12b的厚度Tc优选为1.2～2.0mm程度。如果卷绕部12b变厚，则因匝数的增大而得到大的推力，但由于磁隙G宽，所以磁体单元大型化。导线的线径相同的情况下，卷绕部12b的匝数与占积率和线圈的截面积成比例，但由于线圈的截面积受磁隙G限制，所以优选采用占积率大的卷绕方法。扁平的第一线圈12的占积率优选为50％以上，更优选为70％以上。另外，也可以以扁平的第一线圈12能够稳定地移动的方式在空芯部12a的至少局部设置充填材料(例如塑料或铝合金等非磁性材或钢铁等强磁性体)，调整质量平衡。

如图2(b)所示，第二校正透镜驱动用音圈电机7也为可动线圈型的音圈电机(线性促动器)，其具备作为转子的第二扁平的空芯线圈(以下称为“第二线圈”)15、和作为定子的磁体单元(磁回路部)13’，磁体单元13’有与交换透镜的光轴O平行配置的一对永磁体16a、16b、固定于永磁体16a的轭体17a、固定于永磁体16b的轭体17b构成，在形成于一对永磁体16a、16b的磁隙内配置有第二线圈15。各轭体17a、17b由强磁性材(例如钢铁)构成。这样，第二音圈电机7具有在形成于相面对的永磁体16a、16b之间的磁隙内配置有第二线圈15的构造。轭体17a、17b与校正透镜收纳部件9一体接合，且固定于镜筒11内的规定位置。第二线圈15与第一线圈12相同，经由连结部件(未图示)固定于校正透镜支撑框体4，一对轭体17a、17b以确保规定的间隔的方式通过由例如非磁性材构成的衬垫19连结。

(C)手抖动校正系统

对利用具备音圈电机6、7的手抖动校正装置1校正拍摄时的手抖动的系统进行说明。图6表示搭载有手抖动校正装置1的交换透镜(例如数码单反照相机用)的手抖动校正控制系统之一例。

搭载有本发明的手抖动校正装置1的交换透镜具备手抖动校正控制装置30，拆装自如地安装于具备主体控制装置20的照相机主体。主体控制装置20和手抖动校正控制装置30交互通信，控制校正透镜3的驱动。手抖动校正控制装置30具有手抖动校正CPU31，包含CPU31的控制电路安装于圆环状或半圆环状的多个电路基板上且收容于校正透镜收纳部件9内。主体控制装置20具有照相机主体CPU21。照相机主体CPU21及手抖动校正CPU31例如为由微芯片构成的CPU，经由通信接口电路(未图示)连接。

照相机主体CPU21经由未图示的总线信号线及接口电路与存储器22、包含调节焦点距离的聚焦透镜驱动部及调节光圈的光圈驱动部的驱动部23、拍摄元件(CCD)2、快门按钮24、用于显示拍摄时的图像的液晶表示装置25等连接。另外，在照相机主体上搭载有用于向电子电路等供给电力的蓄电池26。存储器22有存储信号处理程序的ROM、和暂时存储拍摄的数字图像的数据的RAM构成。

手抖动校正CPU31经由未图示的总线信号线及接口电路与存储器32、积分电路33X、33Y、振动检测部5X、5Y、位置检测部8X、8Y、第一音圈电机6的驱动电路(未图示)、第二音圈电机7的驱动电路(未图示)、红外线发光LED18X、18Y等连接。振动检测部5X与积分电路33X连接，振动检测部5X与积分电路33Y连接。存储器32为基于振动检测部5X、5Y检测到的振动进行手抖动的校正而由存储控制第一及第二校正透镜驱动用音圈电机6、7的驱动电路的程序的ROM、和作为进行用于执行该控制的运算处理的区域使用的RAM构成。图中未图示，位置检测部8X、8Y的输出信号经由放大电路及A/D转换器被输入存储器32。

[2]手抖动校正动作

当按压安装有具有手抖动校正装置1的交换透镜的数码照相机的快门按钮24时，将快门ON信号输入照相机主体CPU21，从此将快门ON的控制指令输入交换透镜内的手抖动校正装置1。手抖动校正CPU31从存储器32读出手抖动校正控制程序。

当振动检测部5X、5Y检测到交换透镜的手抖动(低频率的振动)时，这些输出信号(例如角速度信号)经由A/D转换器(未图示)被输入手抖动校正CPU31。入力信号在通过滤波器(未图示)除去了噪声(无手抖动的情况下的低频噪声)后，通过积分电路33X、33Y进行积分，得到表示使第一及第二线圈12、15分别从其中心位置(原点)沿X方向及Y方向移动至目标位置的距离的数据(目标位置数据)。与此同时，校正透镜支撑框体4(校正透镜3)的现在位置通过位置检测部8X、8Y每隔规定时间间隔(例如10ms)检测，位置检测部8X、8Y的输出信号经由放大器及A/D转换器被输入CPU31。另外，在振动检测部5X、5Y的输出信号不足预先设定的阈值时，判定为未产生手抖动，也可以进行使第一线圈12或第二线圈15移动的处理。

CPU31产生将现在位置和目标位置的偏差设为零的反馈控制信号。当基于该控制信号得到的控制电流供给向第一及第二线圈12、15时，在第一音圈电机6的有效导体部(宽度Wb、长度Lm)基于弗来明左手定则产生横切磁隙G内的磁通的X方向的推力F1，同样，在第二音圈电机7的有效导体部也产生横切磁隙内的磁通的Y方向的推力。其结果是，第一及第二线圈12、15向X方向及Y方向移动，随之固定于第一及第二线圈12、15的校正透镜支撑框体4也向X方向及Y方向移动。反馈控制进行至现在位置和目标位置的偏差为零。如果校正透镜3的现在位置与目标位置一致，则手抖动校正动作结束，向拍摄元件2取入校正手抖动的正常的图像数据，将其保存于存储器22。

如果拍摄结束，则照相机主体CPU21向手抖动校正控制装置30发送拍摄结束的控制指令，接收到该控制指令的手抖动校正CPU31以使第一及第二线圈12、15恢复至原点的方式将与校正动作时反方向的直流电流供给向第一线圈12及第二线圈15，使它们恢复至中心位置(原点)。

[3]校正透镜驱动用音圈电机的推力特性

第一及第二音圈电机具有本质上相同的推力特性，且各音圈电机中的第一及第二线圈也具有本质上相同的推力特性，因此，以第一音圈电机6中的第一线圈12为例说明推力特性。

如图4(a)所示，第一线圈12的有效导体宽度Wb为第一线圈12与永磁体13a、13b产生的磁通交差且有助于推力的产生的部分的宽度。永磁体13a的一磁极的宽度(图示的例中为磁体宽度的一半)Wm为形成于永磁体13a的磁极N或S的宽度。第一线圈12(或校正透镜支撑框体4)的最长移动距离St为第一线圈12向F所示的两方向(与X方向一致)移动的最大距离，是图4(a)及图4(b)所示的单侧方向(F1方向)的最长移动距离Sc的2倍。该第一线圈12的最长移动距离St相当于校正透镜的最长移动距离。

形成于相面对的永磁体13a、13b之间的磁隙G在线圈的移动方向具有例如图7所示的磁通密度分布(如图4(a)所示沿着在磁隙G内向线圈的移动方向延伸的中心线Lc的磁通密度分布)。图7中，X轴上由相对值(％)表示从永磁体13的中心位置(原点)P0至端部Pt的距离，Y轴上由相对值(％)表示磁通密度。如图7所示，在从磁隙G内的原点P0到磁体端部Pt(从原点P0起100％的位置)的区域，线圈的移动方向上的磁通密度分布在永磁体13a的中间位置(从原点P0起约55％的位置)具有波峰，且在永磁体13a的端部Pt为具有峰值的约一半(约55％)的磁通密度的圆弧状的分布。另外，在从原点P0到上述的相反侧(永磁体13a的S极侧)的永磁体13a的端部Pt的区域，发现图7所示的曲线B翻转的形状的磁通密度分布。

认为在磁通密度例如为峰值的60％以上的区域(图7所示的“有效使用范围Wma”)，即使不使驱动电流增加，也可以在第一线圈12的全移动范围得到稳定的推力。因此，需要以第一线圈12的移动范围不脱离有效使用范围Wma的方式设定磁极宽度Wm。在图7所示的例的情况下，有效使用范围Wma相对于磁极宽度Wm的比例为约84％。如果有效导体宽度Wb和最长移动距离St的合计收敛于有效使用范围Wma，则在线圈12的全移动范围得到大且稳定的推力。

(A)基本的条件

通过磁场解析模拟评价本发明的校正透镜驱动用音圈电机的结果是，用于兼得小型化及电力消耗的降低的基本的条件满足磁极宽度Wm为Wm＝(Wb+St)×K(其中K为满足1＜K≤1.5的常数＝的关系。常数K根据永磁体的磁特性、手抖动校正装置及交换透镜的各部的尺寸(镜筒的尺寸等)等而不同，但为遍及第一线圈12的全移动范围得到具有良好的直线性的推力分布，即为了即使在相面对的永磁体13a、13b的端部Pt附近也能够抑制推力的降低，需要K＞1、即Wm＞Wb+St。由此，即使第一线圈12如图4(a)所示从静止于中心位置P0的状态如图4(b)所示向F1方向(X方向)移动单侧最大距离Sc，第一线圈12的卷绕部12b也不会从永磁体13a、13b的端部Pt露出，而能够可靠地横切从永磁体13a的N极朝向永磁体13b的S极的磁通。其结果是，即使第一线圈12向F1方向移动单侧最大距离Sc，也能够抑制使第一线圈12、即校正透镜支撑框体4移动的推力的降低。

决定K的值的参数为线圈的最长移动距离St、线圈的有效导体宽度Wb及磁极宽度Wm这三个。最长移动距离St以手抖动校正装置的可动部不与周围的部件(交换透镜的镜筒)发生干涉的方式进行设定，具体而言，优选为1～4mm的范围。对于线圈的有效导体宽度Wb而言，为确保输出使校正透镜3移动足够的推力的匝数，优选设定在1～2mm的范围。对于磁极宽度Wm而言，如果过窄则磁隙内的磁通密度低，若过宽则阻碍手抖动校正装置及交换透镜的小型化，因此，优选设定在3～9mm范围。在线圈的有效导体宽度Wb和最长移动距离St为一定的情况下，如果K的值大则磁极宽度Wm过大，阻碍手抖动校正装置及交换透镜的小型化。因此，K优选高于1且1.5以下，更优选为1.05～1.5，进一步优选为1.08～1.5，特别优选为1.1～1.5，尤其优选为1.1～1.3。

(B)附加的条件

本发明的校正透镜驱动用音圈电机由于不仅提高推力而且提高其直线性，所以优选除基本的条件外还满足以下的附加条件。

(1)附加条件1

在磁隙G的磁通密度分布的峰值为0.5T以上的情况下，线圈可输出大的推力。

(2)附加条件2

在磁极宽度Wm为一定的情况下，如果增大单侧最长移动距离Sc，则约接近移动范围的一端则线圈的推力越低。因此，通过将磁隙G内的磁通密度的峰值设为0.9T以上，在1～2mm的单侧最长移动距离Sc时，可以将推力常数设为2～4N/A，在最大移动范围的一端也能够给予非常大的推力。

(3)附加条件3

第一及第二线圈12、15的占积率优选为50％以上。如果占积率为50％以上，则本发明的校正透镜驱动用音圈电机通过使用例如具有1.3T以上的高的残留磁通密度Br的稀土类烧结磁体而可以得到所希望的推力。为遍及线圈12、15的最长移动距离St得到稳定的推力，优选将第一及第二线圈12、15的占积率设为70％以上。

实施例1

在具有图4(a)所示的构造的本发明的校正透镜驱动用音圈电机6中，利用市售的三维磁场解析模拟·软件以表1所示的条件求使第一线圈12从中心位置P0沿F1方向(X方向)移动了单侧最长移动距离Sc(1.5mm)时的第一线圈12的推力。将向第一线圈12供给的直流电流设为0.1A，将电压设为2.0V。另外，将磁隙G内的磁通密度设为0.94T，将推力常数设为2.4～2.7N/A。结果示于图8。推力通过将原点的推力设为100％时的相对值表示。实施例1的条件为Wm＝5.0mm及(Wb+St)＝4.5mm，因此K＝1.1，满足本发明的基本的条件。

比较例1

以表1所示的条件通过与实施例1相同的磁场解析模拟求具有如专利第4181663号所记载未磁化的中立域13f1、13f2具有图9(a)所示的构造的音圈电机20的第一线圈12的推力。结果与实施例1相同地示于图8。比较例1的条件为Wm＝3.0mm及(Wb+St)＝4.85mm，因此K＝0.62，不能满足本发明的基本的条件。

[表1]

注：(1)以N极和S极均具有宽度Wm的方式面磁化后的一体的稀土类烧结磁体(日立金属株式会社制、残留磁通密度Br＝1.45T)

(2)冷压延钢板。

图8中，曲线V1表示实施例1的音圈电机的第一线圈12的推力的变化，曲线V2表示比较例1的音圈电机6的第一线圈12的推力的变化。实施例1的音圈电机6中，使校正透镜3向X方向移动1.5mm程度时的推力的降低小至约13％，在比较例1的音圈电机20中，推力的降低大至约45％。即使第一线圈12移动单侧最长移动距离Sc，实施例1的推力的降低也为比较例1的1/3以下。由此可知，本发明的音圈电机6与比较例1的音圈电机20相比较，遍及线圈的全移动范围可以维持高的推力(优异的推力的直线性)。另外，推力降低小的本发明的音圈电机6可以降低用于校正手抖动的电力消耗。遍及线圈的全移动范围的优异的推力的直线性当然也是当然音圈电机7。

本发明的音圈电机6与比较例1的音圈电机20相比较，遍及线圈的全移动范围具有优异的推力的直线性是因为满足1＜Wm/(Wb+St)的条件。因此，第一线圈12在磁通密度高的区域(图7所示的Wma)内移动，第一线圈12即使接近单侧最长移动距离Sc的一端，推力的降低也小。这在向Y方向驱动第二线圈15时也相同。

实施例2

除变更线圈宽度、最长移动距离及磁极宽度以外，利用与实施例1相同的磁场解析模拟评价第一线圈的电力消耗及音圈电机的尺寸。结果示于表2。

(1)第一线圈的电力消耗

在达到最长移动距离(最长行程)时，与产生最大推力所需的电流Im和位于中心位置时流过的电流I0的比率Ist(＝Im/I0)成比例，第一线圈的电力消耗增大，因此，通过比率Ist评价第一线圈的电力消耗。评价基准如下。

○：Ist为1.0以上～不足1.20

△：Ist为1.20以上～不足1.25

×：Ist为1.25以上

(2)音圈电机的尺寸

音圈电机的尺寸通过永磁体的磁极宽度Wm和比率Ist的积fs进行评价。评价基准如下。其中，“最小值”是指在同磁极宽度Wb的组[A的组(A-1～A-5)、B的组(B-1～B-5)、及C的组(C-1～C-5)]各自的最小的fs(A的组中为A-2的5.7、B的组中为B-2的7.4、及C的组中为C-24.3)。

○：fs为最小值+15％以内

△：fs为最小值+15以上～25％以内

×：fs为最小值+25％以上

(3)综合评价

以各评价中的○为2点，以△为1点，按以下的基准评价合计。其中，只要×为1个则设为×。

◎：3点以上

○：2点

△：1点

×：电力消耗和尺寸中至少一方为×的情况

[表2]

表2(续)

根据表2表明，在K＝1的情况下(解析编号A-1、B-1及C-1)，28％以上电力消耗增多，与之相对，在K＞1的情况下(解析编号A-2～A-5、B-2～B-5、及C-2～C-5)，线圈的有效导体宽度Wb在1.6～1.9mm的范围内，即使最长移动距离St在1.5～4mm的范围变化，也可以为低的电力消耗。得知，也考虑到音圈电机的尺寸时，特别是在K＝1.1～1.5的范围(解析编号A-2～A-4、B-2～B-4、及C-2～C-4)内得到有实用性(小型且电力消耗少)的音圈电机。在K为1.6的情况下(解析编号A-5、B-5及C-5)，电力消耗少，但永磁体的磁极宽度Wm和比率Ist的积fs大，音圈电机的尺寸增大。这表示的是音圈电机的推力发生效率恶化。如果最长移动距离St长达4.0mm(解析编号B-5)，则磁极宽度Wm宽达9.8mm，相比fs为同组的最小值(解析编号B-2)也增大40％以上，有音圈电机的推力发生效率降低的趋势。

产业上的可利用性

具备上述音圈电机的手抖动校正装置也可以搭载于包含广角透镜(例如焦点距离短于40mm的透镜)及望远透镜(例如焦点距离长于85mm的透镜)的任一个交换透镜。另外，在搭载于焦点距离长于400mm的超望远透镜的情况下，音圈电机的设置空间宽，因此，可较大地设定满足1＜Wm/(Wb+St)≤1.5的条件的磁极宽度Wm，由于可以相应增大校正量，所以手抖动的校正的控制性提高。特别是在焦点距离为600mm以上的交换透镜中，极力降低镜筒的重量对将校正透镜驱动用音圈电机小型化是有效的，具备具有上述优点的本发明的音圈电机的手抖动校正装置是优选的。

本发明的手抖动校正装置适合使用于数码照相机、摄像机、双眼望远镜、监视照相机、天体望远镜等各种光学设备。

Claims (13)

1.一种校正透镜驱动用音圈电机，其具备：具有形成磁隙的一对轭体及至少一个永磁体的磁体单元、和配置于所述磁隙内的线圈，通过对所述线圈通电使所述磁体单元和所述线圈直线性相对移动，驱动校正透镜，其特征在于，

所述永磁体在磁隙相面对面沿移动方向邻接不同的磁极，

所述永磁体的移动方向宽度为所述磁极的宽度Wm的2倍，

所述线圈的移动方向宽度Wa比所述永磁体的宽度2Wm窄，

所述线圈的有效导体宽度Wb、所述永磁体的磁极宽度Wm及所述校正透镜的最长移动距离St满足Wm＝(Wb+St)×K的条件，其中K为满足1＜K≤1.5的常数。

2.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述磁体单元由一对轭体和粘固于一轭体的磁隙相面对面的一个永磁体构成，所述永磁体隔着所述磁隙与另一轭体相面对。

3.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述磁体单元由一对轭体、和粘固于各轭体的磁隙相面对面的一对永磁体构成，所述一对永磁体的相面对面具有不同的磁极。

4.如权利要求3所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述磁隙内的磁通密度分布的峰值为0.5T以上。

5.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述永磁体为一体。

6.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

在所述一对轭体上分别粘固有永磁体，所述永磁体分别由沿移动方向邻接的一对的在厚度方向磁化的块状永磁体构成，所述块状永磁体以在所述移动方向并排的磁极不同、并且相面对的磁极也不同的方式配置。

7.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

在所述轭体的一方粘固有永磁体，所述永磁体由沿移动方向邻接的一对在厚度方向磁化的块状永磁体构成，所述块状永磁体以在所述移动方向并排的磁极不同的方式配置。

8.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述永磁体为具有1.3T以上的残留磁通密度的稀土类烧结磁体。

9.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述常数K在1.1～1.5的范围。

10.如权利要求1所述的校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述磁体单元固定，所述线圈移动。

11.一种手抖动校正装置，其设于具有拍摄透镜的镜筒内，具备校正透镜、支撑于与光轴正交的面内的校正透镜支撑框体、权利要求1所述的一对校正透镜驱动用音圈电机，其特征在于，

所述一对音圈电机内的构成所述磁体单元的一对轭体以两线圈向彼此正交的方向移动的方式在所述镜筒内被固定，

所述一对线圈被固定于所述校正透镜支撑框体，

所述一对线圈通过通电而在所述磁隙内直线性移动，支撑于所述校正透镜支撑框体的所述校正透镜在与所述光轴正交的面内被驱动。

12.一种交换透镜，其特征在于，

具备权利要求11所述的手抖动校正装置、振动检测部、基于所述振动检测部输出的振动信号控制所述校正透镜驱动用音圈电机的驱动的手抖动校正控制装置。

13.一种光学设备，其特征在于，

具备权利要求11所述的手抖动校正装置、振动检测部、基于所述振动检测部输出的振动信号控制所述校正透镜驱动用音圈电机的驱动的手抖动校正控制装置。

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