JP2000321614A - 防振装置用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化や複雑化を防ぐと共に、精度良
く振れを抑え且つ振動などによる装置の破壊を防止す
る。 【解決手段】 磁石７ａ，７ｂ及び該磁石に対向して配
置され、通電により前記磁石に駆動力を与える固定コイ
ル５ａ，５ｂと、前記磁石と前記固定コイルの隙間に配
置される非磁性体導電板３とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コイルと磁石を具
備する防振装置用アクチュエータの改良に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カメラに加わる手振れを防止
するシステムが研究されており、既に製品に搭載されて
実用化されているものも有る。ここで、手振れを防ぐシ
ステムを簡単に説明する。

【０００３】撮影時のカメラの手振れは、周波数として
通常１Ｈｚ乃至１２Ｈｚの振動であるが、シャッタのレ
リーズ時点においてこのような手振れを起こしていても
像振れの無い写真を撮影可能とするための基本的な考え
として、上記手振れによるカメラの振動を検出し、その
検出値に応じて補正レンズを変位させなければならな
い。従って、手振れが生じても像振れを生じない写真を
撮影可能とするためには、第１に、カメラの振動を正確
に検出すること、第２に、カメラの振動による光軸変化
を補正することが必要となる。

【０００４】この振動（カメラ振れ）の検出は、原理的
にいえば、加速度，速度等を検出する振れ検出センサ
と、該振れ検出センサの出力信号を電気的あるいは機械
的に積分して変位を出力する手段とをカメラに搭載する
ことによって行うことができる。そして、この検出情報
に基づいて、撮影光軸を偏心させるべく搭載された防振
装置内の補正光学手段（補正レンズや該補正レンズを保
持する固定枠等より成る）を制御する（補正レンズを変
位させる）ことにより、像振れ補正が可能となる。

【０００５】図１０は一眼レフカメラ用の交換レンズの
防振システムに用いられている防振装置の分解斜視図で
ある。また、図１１は、図１０のＸ部（ステッピングモ
ータユニット）の詳細図である。以下、これらの図を用
いて、防振装置の概略を説明する。

【０００６】補正レンズ（図示しない）を保持するホル
ダー１０１を、コイル１０５ｐ，１０５ｙと磁石１０７
ｐ，１０７ｙにより発生する駆動力により、撮影光軸Ｌ
に垂直な平面上を移動させることによってカメラ振れを
補正するシステムになっている。

【０００７】１０３は係止部材であり、撮影光軸Ｌを中
心に形成された２個所の長穴１０３ｆ，１０３ｇが地板
１０２から出ている不図示の突起に嵌合しており、後述
するステッピングモータユニットＸの出力がギア部１０
３ａに伝わることにより該係止部材１０３が回転し、前
記ホルダー１０１に４個所設けられた突起部１０１ａ〜
１０１ｄ（図１０では２個所しか見えない）が係止部材
１０３のカム部１０３ｂ〜１０３ｅにそれぞれ当接し、
補正レンズを所定の位置にロック（係止）する様にして
いる。これは、防振装置を駆動していない時は、カメラ
の携帯時等の外乱による振動等により、補正レンズ（及
びホルダー１０１）が揺れ、地板等に当たって衝撃音を
発したり、それによる破損を避けるために該装置の不作
動時は、補正レンズを所定の位置で保持するロック機構
を設ける必要が有るためである。

【０００８】１０６は、ホルダー１０１側にピッチ，ヨ
ーそれぞれの移動位置に対応する位置検出の為のフォト
リフレクタ１１２ｐ，１１２ｙが裏面に実装されてお
り、また、後述のステッピングモータユニットＸの端子
やコイルユニット１０５ｐ，１０５ｙの端子、更にはこ
れらの制御に関わる素子等が実装されているハード基板
（プリント基板）である。１１１ｐ，１１１ｙは位置検
出用のターゲット部材であり、フォトリフレクタ１１２
ｐ，１１２ｙの出力が補正レンズの位置に応じて一定の
割合で変化するように白黒のパターンが印刷されてい
る。

【０００９】Ｘは公知の２相タイプのステッピングモー
タユニット、１１６ａ，１１６ｂは軟磁性体の金属板を
複数枚重ねて固着したステータヨーク、１１５ａ，１１
５ｂは前記ステータヨーク１１６ａ，１１６ｂを励磁す
るためのコイルである。１１４は前記ステータヨーク１
１６ａ，１１６ｂの励磁状態により回転可能なプラスチ
ックマグネット製のロータであり、その外周は分割的に
且つ交互に複数着磁されている。１１３はモータケース
蓋であり、前記ステータヨーク１１６ａ，１１６ｂやロ
ータ１１４及びコイル１１５ａ，１１５ｂの位置決めを
行い、地板１０２に固定され、ステッピングモータユニ
ットＸを形成する。ロータ１１４に設けられたギア部１
１４ａが係止部材１０３のギア部１０３ａに噛み合って
係止部材１０３が回転することにより、前述の如くホル
ダー（補正レンズ）１０１をロックさせる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の防振装
置においては、精度良く補正駆動させるために常に補正
レンズの位置を検出してその出力をフィードバックして
いる。また、前述の如く防振装置を駆動していない時
は、カメラの携帯時等の外乱による振動等により、補正
レンズ等が揺れ、地板等に当たって衝撃音を発したり、
それによる破損を避けるために、補正レンズを所定の位
置でロックするロック機構を設ける必要があった。その
為に、補正レンズの位置を検出するための位置検出セン
サや、ロックするための部品を追加しなければならず、
コストアップと装置の大型化という弊害が有った。特に
コンパクトカメラ等に防振装置を搭載しようとした場
合、前記のような装置の大型化は致命的である。

【００１１】（発明の目的）本発明の第１の目的は、装
置の大型化や複雑化を防ぐと共に、精度良く振れを抑え
且つ振動などによる装置の破壊を防止できる防振装置用
アクチュエータを提供しようとするものである。

【００１２】本発明の第２の目的は、コイルと磁石のギ
ャップ管理を容易にすることのできる防振装置用アクチ
ュエータを提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、請求項１記載の本発明は、磁石及び該磁石に
対向して配置され、通電により前記磁石に駆動力を与え
る固定コイルと、前記磁石と前記固定コイルの隙間に配
置される非磁性体導電板とを有する防振装置用アクチュ
エータとするものである。

【００１４】同じく上記第１の目的を達成するために、
請求項３記載の本発明は、磁石及び該磁石に対向して配
置され、通電により駆動力を得る可動コイルと、前記磁
石と前記可動コイルの隙間に配置される非磁性体導電板
とを有する防振装置用アクチュエータとするものであ
る。

【００１５】上記構成により、外乱等の振動による非磁
性体導電板と磁石の相対運動により、前記非磁性体導電
板に発生する渦電流によって非磁性体導電板磁石の間に
磁気摩擦を発生させ、前記振動を抑制するようにしてい
る。

【００１６】また、上記第２の目的を達成するために、
請求項２記載の本発明は、固定コイルを、非磁性体導電
板に固定するようにした請求項１記載の防振装置用アク
チュエータとするものである。

【００１７】同じく上記第２の目的を達成するために、
請求項４記載の本発明は、可動コイルを、非磁性体導電
板に固定するようにした請求項３記載の防振装置用アク
チュエータとするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の発明の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１〜図８は本発明の実施の第１の形態に
係る図であり、詳しくは、図１は防振装置の要部を示す
分解斜視図、図２は図１の平面図（説明のため、フレキ
シブルプリント基板６と押え板４は取り外している）、
図３は図２のアクチュエータ部の部分断面図、図４は図
１の防振装置を有するコンパクトカメラの外観図、図５
は図４のカメラの内部構成を示す斜視図、図６は演算装
置の詳細を示すブロック図、図７は渦電流のダンパー効
果を説明する概念図である。

【００２０】図１〜図８を用いて、本発明の実施の第１
の形態に係る防振装置の構成を説明する。

【００２１】まず、振れ補正の検出系について説明す
る。

【００２２】図４において、光軸４１に対して矢印４２
ｐ，４２ｙで示すカメラの縦振れ及び横振れに対し振れ
補正を行う。尚、カメラ本体４３の中で４３ａはレリー
ズボタン、４３ｂはモードダイアル（メインスイッチを
含む）、４３ｃはリトラクタブルストロボ、４３ｄはフ
ァインダ窓である。

【００２３】図５において、４４はカメラ本体、５３は
補正レンズ５２を５８ｐ，５８ｙ方向に自在に駆動し
て、図４の矢印４２ｐ，４２ｙ方向の振れ補正を行う防
振装置であり、詳細については後述する。４５ｐ，４５
ｙは各矢印４６ｐ，４６ｙ回りの振れを検出する角速度
計や角加速度計等の振動検出装置である。

【００２４】図６において、振動検出装置４５ｐ，４５
ｙの出力は、演算装置４７ｐ，４７ｙにてＡ／Ｄ変換
（アナログ信号からデジタル信号に変換）や積分処理等
の演算を行って防振装置の駆動目標値に変換され、コイ
ル６５ｐ，６５ｙに入力されて振れ補正を行う。この実
施の形態では、振動検出装置としてカメラの振れ角速度
を検出する振動ジャイロを用いており、振動ジャイロは
カメラのメインスイッチのオンと同期して駆動されカメ
ラに加わる振れ角速度の検出を開始する。ここで、演算
装置４７ｐと４７ｙは同様の処理を行うため、以下の説
明では４７ｐのみを用いて説明する。

【００２５】演算装置４７ｐは点線で囲まれたＡ／Ｄ変
換器６０ｐ，ハイパスフィルター６１ｐ，積分器６２
ｐ，増幅器６３ｐなどで構成されている。振動検出装置
４５ｐの信号は、Ａ／Ｄ変換器６０ｐによりサンプリン
グされて、ハイパスフィルタ６２ｐで信号に重畳してい
るＤＣバイアス成分をカットされる。積分器６２ｐはカ
メラのレリーズボタンの半押し信号に応じて、ハイパス
フィルタ６２ｐの信号の積分を始め、角速度信号を角度
信号に変換して、増幅器６３ｐに入力する。増幅器６３
ｐは公知のＰＷＭ（パルス幅変調）デューティ変更手段
であり、駆動目標値に応じてコイル駆動デューティを変
更している。コイル６５ｐには振れ角度に対応した電圧
或は電流を印加すれば補正レンズはその振れ角度に対応
して駆動されるが、補正レンズ等を駆動する為のアクチ
ュエータの駆動消費電力及びコイルの駆動トランジスタ
の省電力化の為にはＰＷＭ駆動が望ましい。増幅器６３
ｐの出力はＰＷＭドライバ等の公知のドライバ６４ｐに
入力されその出力をコイル６５ｐに印加して振れ補正を
行う。

【００２６】次に、防振装置の構成について、図１〜図
３を用いて説明する。

【００２７】この実施の形態では、補正レンズの位置を
フィードバックしないオープン制御の防振装置について
説明を行っていくが、フィードバック制御の振れ補正シ
ステムに本発明を実施しても勿論良い。

【００２８】図１〜図３において、補正レンズＬ３とＬ
４はホルダー１に固定されている。前記ホルダー１は３
方向に放射状にアーム１ａ〜１ｃが出ており、地板２の
摺動面２ａ〜２ｃと押え板４に挟まれて撮影光軸Ｌ方向
に位置規制されているが、撮影光軸Ｌと垂直な平面上は
全ての方向に移動可能に３本の引っ張りばね９ａ，９
ｂ，９ｃにて、撮影光軸Ｌ上に支持されている。この引
っ張りばね９ａ〜９ｃは、可動部Ａの移動方向による駆
動力の方向依存性をなるべく少なくするために１２０度
振り分けで配置されている。また、コイルと磁石に対し
ても対称に配置することが望ましい。８はヨークであ
り、ホルダー１に固定されている。７ａ及び７ｂは希土
類等の永久磁石であり、ヨーク８に磁気結合している。
５ａ，５ｂ（図６のコイル６５ｐ，６５ｙに相当する）
はコイルであり、後述するダンパー板３に接着され地板
２の位置決め穴に挿入される。また、後述するフレキシ
ブルプリント基板６にコイルの両端末をハンダ付けして
電気的に接続されている。

【００２９】前述した２対の対向した磁石７ａ，７ｂと
コイル５ａ，５ｂより成るアクチュエータに演算装置４
７ｐ，４７ｙで演算された目標駆動出力を通電すること
により、２つのアクチュエータの出力の合成力、あるい
は、１つのアクチュエータの出力により、実際の振れ方
向と逆の方向にホルダー、つまり補正レンズＬ３，Ｌ４
を撮影光軸Ｌと垂直な平面上を移動させることにより、
像振れが補正される。

【００３０】４は押え板であり、ホルダー１にフレキシ
ブルプリント基板６と共にビスで固定されホルダー１の
撮影光軸方向の位置を規制している。６はフレキシブル
プリント基板でコイル５ａ，５ｂのハンダ付けのパター
ンを有し、カメラ本体側へ接続されている。３はダンパ
ー板であり、非磁性体の金属板で構成され、２対のアク
チュエータのコイルと磁石の間に配置され、地板２に固
定されている。

【００３１】次に、ダンパー板３の働きについて説明す
る。

【００３２】防振装置の可動部（図１のＡ）がカメラの
携帯時などの外乱による振動などにより振動する際、磁
石７ａ，７ｂも一緒に振動するが、該磁石が振動する
と、前述のように非磁性体の金属板より成るダンパー板
３に渦電流が発生し、磁石７ａ，７ｂとダンパー板３と
の間に磁気摩擦が発生して、前記磁石の振動を抑える働
きをする。

【００３３】図７は一般的な渦電流の働きを表したもの
で、磁石７１が非磁性導電板７２の上を平行（磁束の方
向と直交する方向）に速度Ｖ［ｍ／ｓ］で移動した場
合、非磁性導電板７２の内部に流れる渦電流により、磁
石７１の移動方向とは逆の方向に力Ｆが加わること（磁
気摩擦が発生すること）が知られている。その力Ｆは、 Ｆ＝Ｃｖ （Ｃ＝Ｂ² ｔＡμ／ρ） …………（１） なお、Ｂは磁束密度［Ｔ］、ｔは非磁性導電板の板厚
［ｍ］、Ａは磁束面積（ｄ×ｅ′）［ｍ² ］、μは無次
元化減衰係数（１−ｅ^-0.15a）、ρは非磁性導電板の電
気抵抗［Ω・ｍ］、ａは面積比（＝ｇ×ｈ′／ｄ×
ｅ′，２＜ａ＜５）である。

【００３４】従って、ダンパー板３を入れることによ
り、防振装置の可動部Ａの外乱による振動を減衰させる
効果がある。即ち、防振装置の可動部Ａ自体がダンパー
効果を持つことになる。

【００３５】また、式（１）より、渦電流（力Ｆ）は電
気を流しやすい非磁性の導電体ほど多く発生するので、
ダンパー板３の材質には高誘電率の銅や銅合金などの金
属板が適している。同じく式（１）より、力Ｆは磁石の
移動速度ｖに比例するため、渦電流は低周波よりも高周
波の振動で多く発生する。そのため手振れ補正帯域の１
〜１２Ｈｚではあまり発生しない。従って、通常の補正
レンズの駆動を阻害することも殆ど無い。

【００３６】図８（ａ）〜図８（ｃ）はダンパー板３の
効果を説明する為の図であり、図８（ａ）と図８（ｂ）
は防振装置に一定の振動を与えた時の補正レンズ（防振
装置の可動部Ａ）の振動の減衰時間を表した図で、横軸
に時間、縦軸に振幅をそれぞれ示しており、図８（ａ）
がダンパー板無し、図８（ｂ）がダンパー板有りの様子
を示している。この図からも明らかなように、ダンパー
板３により振動が短時間に減衰していることが解る。

【００３７】また、図８（ｃ）は防振装置を一定振幅で
駆動させた時の該防振装置の可動部Ａの周波数特性の図
であり、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸にゲイン（ｄＢ）
をそれぞれ示しており、がダンパー板有り、がダン
パー板無し時の状態である。

【００３８】この図８（ｃ）より、手振れ補正帯域の１
〜１２Ｈｚまでのゲインは、，とも殆ど変わらず
（即ち、振れ補正用アクチュエータの振れ補正のための
必要駆動力は、ダンパー板３の有無では殆ど変わらな
い）、２０Ｈｚを超えた当たりからのダンパー板無し
のもののゲインが大きくなっている（即ち、振動が大き
くなっている）。４０Ｈｚ当たりがこの補正可動部の個
有振動数であり、は個有振動数近辺の周波数で激しく
共振している。一方、ダンパー板有りのは個有振動数
近辺で僅かに振幅が大きくなっているが、共振は抑えら
れていることが解る。従って、ダンパー板を入れること
により、補正駆動時のアクチュエータの負荷を増すこと
なく、外乱による振動を抑えることが出来る。

【００３９】（実施の第２の形態）図９は本発明の実施
の第２の形態に係る防振装置の部分断面図であり、図３
の断面図と異なる部分は、磁石３７ａ（図３の７ａに対
応）が地板３２にヨーク３８を介して固定されており、
逆にコイル３５ａ（図３の５ａに対応）がダンパー板３
３を介してホルダー３１に固定されている。また、押え
板３４は磁性体の金属で構成され、バックヨークの働き
も持ち、ヨーク３８と共に閉磁回路を形成している。

【００４０】即ち、この実施の第２の形態では、コイル
を可動側として、防振装置の可動部を動かして振れ補正
を行い、コイルと共にダンパー板３３が動いて、磁石と
ダンパー板が相対運動をすることにより、ダンパー板に
渦電流を発生させダンパー効果を得るものである。

【００４１】上記の実施の各形態によれば、防振装置用
のアクチュエータのコイルと磁石の間に非磁性体導電板
であるダンパー板を入れることにより、ダンパー板と磁
石の相対運動によりダンパー板に発生する渦電流によっ
てこれらの間に磁気摩擦を発生させ、外乱等による振動
を抑制することができる（アクチュエータの可動部自体
をダンパーにすることが可能となる）。

【００４２】また、渦電流を利用するため、防振で駆動
する実用領域（１〜１２Ｈｚ程度）の周波数ではダンパ
ー効果はあまり発生せず、高周波の振動になるほどダン
パー効果が発揮されるため、防振駆動時の駆動力を増す
こと無しにダンパー効果を得ることが出来、防振用のア
クチュエータに最適である。

【００４３】従って、防振駆動時以外の振動（例えばカ
メラ輸送時の振動等）も防振装置自体で減衰してくれる
ため、防振装置の可動部をロックするロック部材なども
不用になり、小型化とコストダウンが図られる。

【００４４】また、防振駆動中の高周波な振動（シャッ
タ作動時のショックなど）も減衰できるので、高精度な
防振駆動が可能となり、補正レンズの位置をフィードバ
ックしなくてもコンパクトカメラクラスの手振れ補正で
は充分な補正精度が選られ、補正レンズの位置を検出す
るセンサやそれに伴う電気部品や反射板なども省略する
ことが可能となる。

【００４５】また、コイルをダンパー板に固定すること
により、磁石とコイルのギャップ管理が容易になり、ダ
ンパー板を入れることによるギャップの増大を極力少な
くすることが可能となる。

【００４６】（変形例）上記実施の形態では、ダンパー
板は２対のアクチュエータに対して一体物で構成されて
いるが、それぞれのアクチュエータに対して、独立のダ
ンパー板を設けても良い。

【００４７】また、上記実施の形態では、カメラの防振
装置用のアクチュエータについて述べてきたが、カメラ
のみならず、その他の防振装置にも展開可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は３記
載の本発明によれば、装置の大型化や複雑化を防ぐと共
に、精度良く振れを抑え且つ振動などによる装置の破壊
を防止することができる防振装置用アクチュエータを提
供できるものである。

【００４９】また、請求項２又は４記載の本発明によれ
ば、コイルと磁石のギャップ管理を容易にすることがで
きる防振装置用アクチュエータを提供できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１の形態に係る防振装置用ア
クチュエータを有する防振装置の分解斜視図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図２の部分断面図である。

【図４】図１の防振装置を有するコンパクトカメラの外
観図である。

【図５】図４のカメラの内部構成を示す斜視図である。

【図６】本発明の実施の第１の形態に係る防振用演算装
置の構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の実施の第１の形態に係る防振装置にお
いて渦電流の説明図である。

【図８】本発明の実施の第１の形態においてダンパー効
果を説明する為の図である。

【図９】本発明の実施の第２の形態に係る防振装置用ア
クチュエータを用いた防振装置の部分断面図である。

【図１０】従来の交換レンズ用振れ補正装置の分解斜視
図である。

【図１１】図１０で用いられる交換レンズ用振れ補正装
置のステッピングモータユニットの詳細図である。

【符号の説明】

３，３３ ダンパ
ー板 ５ａ，５ｂ、３５ａ，１０５ｐ，１０５ｙ コイル ７ａ，７ｂ、３７ａ，１０７ｐ，１０７ｙ 磁石 ４５ｐ，４５ｙ 振動ジ
ャイロ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁石及び該磁石に対向して配置され、通
   電により前記磁石に駆動力を与える固定コイルと、前記
   磁石と前記固定コイルの隙間に配置される非磁性体導電
   板とを有することを特徴とする防振装置用アクチュエー
   タ。
2. 【請求項２】 前記固定コイルは、前記非磁性体導電板
   に固定されていることを特徴とする請求項１記載の防振
   装置用アクチュエータ。
3. 【請求項３】 磁石及び該磁石に対向して配置され、通
   電により駆動力を得る可動コイルと、前記磁石と前記可
   動コイルの隙間に配置される非磁性体導電板とを有する
   ことを特徴とする防振装置用アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記可動コイルは、前記非磁性体導電板
   に固定されていることを特徴とする請求項３記載の防振
   装置用アクチュエータ。
5. 【請求項５】 振動により前記非磁性体導電板と前記磁
   石が該非磁性体導電板上を磁束の方向と直交する方向で
   相対移動することにより渦電流を生じ、前記磁石との間
   に磁気摩擦を発生することを特徴とする請求項１〜４の
   何れかに記載の防振装置用アクチュエータ。