JP2006250857A - 位置検出装置及びブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出誤差を低減した位置検出装置等を提供する。
【解決手段】 磁気検出部１１０と、磁気検出部１１０と対向して設けられ、この磁気検出部１１０に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部１２０とを備える位置検出装置１００において、相対移動部１２０は、Ｎ極及びＳ極が前記相対移動方向に配列され、Ｎ極及びＳ極それぞれの磁化領域１２１，１２２は、相対移動方向と略直交する方向に離間して複数配置され、複数の磁化領域１２１，１２２の間に、相対移動方向に延在する無磁化領域１２４を配置した構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、所定の対象物の変位を検出する位置検出装置、及び、このような位置検出装置を備えたブレ補正装置に関するものである。

カメラの撮影用光学系等に用いられるブレ補正装置は、光学系の一部に含まれるブレ補正光学系を、光軸と略直交方向に変位させることによって、その結像面における被写体像のブレ（像ブレ）を低減するものである。
ブレ補正装置は、通常撮影時におけるカメラの縦振れ（ピッチング）及び横振れ（ヨーイング）に対する補正を行うことが一般的であり、この場合、ブレ補正光学系は、各方向のブレに対応して、直交２軸方向にそれぞれ平行移動する。

ブレ補正装置は、その補正精度を確保するため、ブレ補正光学系の位置を正確に検出することが求められる。
従来、ブレ補正装置は、ブレ補正光学系の位置を検出するために、ホール素子等の磁気検出素子を利用した位置検出装置を用いることが知られている（例えば、特許文献１）。
このような位置検出装置は、磁気検出素子とマグネットとを備え、この一方をブレ補正光学系に追従して移動するようにし、他方をレンズ鏡筒側に固定したものであって、これらが相対移動する際に磁気検出素子が検出する磁場強度の変化に基づいて位置検出を行うものである。

上述した位置検出装置は、通常、磁気検出素子に対するマグネットの磁化方向（Ｎ極とＳ極との配列方向）における位置を検出するものであるが、ブレ補正光学系は、直交２軸方向にそれぞれ移動するために、位置検出装置の磁気検出素子とマグネットとは、本来の検出方向とは異なる方向にも相対移動することになる。
位置検出装置は、磁気検出素子とマグネットとが、マグネットの磁化方向と直交する方向に相対移動した場合であっても、磁気検出素子が検出する磁場強度が変化するから、本来の検出方向における位置検出において誤差が生じてしまう。
特開２００２−２２９０９０号公報

本発明の課題は、検出誤差を低減した位置検出装置、及び、このような位置検出装置を備えたブレ補正装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

請求項１の発明は、磁気検出部（１１０）と、前記磁気検出部（１１０）と対向して設けられ、この磁気検出部（１１０）に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部（１２０）とを備える位置検出装置（１００）において、前記相対移動部（１２０）は、Ｎ極及びＳ極が前記相対移動方向（Ｘ）に配列され、前記Ｎ極及びＳ極それぞれの磁化領域（１２１，１２２）は、前記相対移動方向（Ｘ）と略直交する方向（Ｙ）に離間して複数配置され、複数の前記磁化領域（１２１，１２２）の間に、前記相対移動方向（Ｘ）に延在する無磁化領域（１２４）をそれぞれ配置したことを特徴とする位置検出装置（１００）である。

請求項２の発明は、磁気検出部（１１０）と、前記磁気検出部（１１０）と対向して設けられ、この磁気検出部（１１０）に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部（３２０）とを備える位置検出装置（３００）において、前記相対移動部（３２０）は、前記相対移動方向（Ｘ）に配置されたＮ極及びＳ極を有し、前記Ｎ極、Ｓ極の少なくとも一方は、前記相対移動方向（Ｘ）と略直交する方向（Ｙ）における中間部にその両側の領域（１２１，１２２）よりも磁束密度が低い低磁化領域（３２５）を配置したことを特徴とする位置検出装置（３００）である。

請求項３の発明は、磁気検出部（１１０）と、前記磁気検出部（１１０）と対向して設けられ、この磁気検出部（１１０）に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部（４２０）とを備える位置検出装置（４００）において、前記相対移動部（４２０）は、前記相対移動方向（Ｘ）に配置されたＮ極及びＳ極を有し、前記Ｎ極、Ｓ極がそれぞれ前記磁気検出部（１１０）に対向する面部の少なくとも一方の前記相対移動方向（Ｘ）と略直交する方向（Ｙ）における中間部に凹部（４２６）を形成したことを特徴とする位置検出装置（４００）である。

請求項４の発明は、ブレ補正光学系（２）と、前記ブレ補正光学系を、その光軸に直交する平面に略沿って移動可能に支持するブレ補正光学系支持部と、前記ブレ補正光学系を前記ブレ補正光学系支持部に対してその光軸と略直交する方向に駆動する駆動部（４，５）と、前記ブレ補正光学系（２）及び前記ブレ補正光学系支持部の一方に固定された磁気検出部（１１０）及び他方に固定された相対移動部（１２０）を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の位置検出装置（１００）とを備えるブレ補正装置（１）である。

本発明によれば、相対移動部の表面部に対向する領域において、Ｎ極とＳ極との配列方向（検出方向）と略直交する方向（非検出方向）の磁場強度分布を均一化することができるから、相対移動部が磁気検出部に対して非検出方向に移動した場合の磁気検出部の出力変化を低減することができ、本来の検出方向における位置検出誤差を低減することができる。

本発明は、検出誤差を低減した位置検出装置等を提供するという課題を、ホール素子に対して平行移動するマグネットに、検出方向に配列されたＮ極及びＳ極をそれぞれ有する磁化領域を、検出方向と直交する非検出方向に離間して複数設け、その間隔に無磁化領域を配置することによって解決する。

以下、図面等を参照して、本発明の実施例をあげてさらに詳しく説明する。
図１は、本発明を適用した位置検出装置の実施例１を有するブレ補正装置の構成を示す概略図であって、このブレ補正装置の光軸方向から見た状態を示す図である。
なお、図１（ａ）は、ブレ補正光学系の光軸がレンズ鏡筒の光軸Ｉと一致した状態を示し、図１（ｂ）は、ブレ補正光学系が他の光学系に対して下方にシフトした状態を示す図である。（なお、特記ない限り、「光軸Ｉ」は、レンズ鏡筒に含まれるブレ補正レンズ群以外のレンズ群の光軸を指すものとする。）

ブレ補正装置１は、ブレ補正レンズ群２と、可動レンズ枠３と、Ｘ方向アクチュエータ４と、Ｙ方向アクチュエータ５と、Ｘ方向位置検出装置１００と、Ｙ方向位置検出装置２００とを備えている。

ブレ補正装置１は、例えば図示しないカメラのレンズ鏡筒に備えられ、図示しない振動ジャイロセンサが検出した振動に基づいて、Ｘ方向アクチュエータ４及びＹ方向アクチュエータ５を駆動し、ブレ補正レンズ群２を変位させることによって撮像面における像ブレを低減するものである。
ブレ補正レンズ群２は、全体は図示しない撮影用レンズ群の一部を構成するレンズ群であって、光軸Ｉと直交する方向へ移動することによって結像面における像ブレを改善するものである。
可動レンズ枠３は、その内径側にブレ補正レンズ群２が固定されるレンズ支持枠であって、図示しない可動レンズ群支持機構部によってレンズ鏡筒に対して光軸Ｉと直交する平面に沿って移動可能に支持されている。

Ｘ方向アクチュエータ４及びＹ方向アクチュエータ５は、それぞれボイスコイルモータを備え、可動レンズ枠３をそれぞれ対応する方向に駆動するものである。
なお、Ｘ方向、Ｙ方向は、それぞれ通常撮影時におけるヨーイング及びピッチングに対するブレ補正時のブレ補正レンズ２の移動方向をいうものとし、Ｘ方向は、通常撮影時における上下方向を指し、Ｙ方向は、水平方向を指すものとする。
Ｘ方向アクチュエータ４及びＹ方向アクチュエータ５は、それぞれ可動レンズ枠３の外周部であって、ブレ補正レンズ群２の光軸に対して水平方向に沿った位置、及び、ブレ補正レンズ群２の光軸に対して下側の位置にそのコイル部が固定されている。

Ｘ方向位置検出装置１００及びＹ方向位置検出装置２００は、可動レンズ枠３のＸ方向、Ｙ方向における位置をそれぞれ検出するものであって、それぞれＸ方向アクチュエータ４及びＹ方向アクチュエータ５に対してブレ補正レンズ群２の光軸を挟んだ反対側に配置されている。

Ｘ方向位置検出装置１００及びＹ方向位置検出装置２００は、それぞれ磁気検出部１１０，２１０、及び、マグネット１２０，２２０を備えている。
磁気検出部１１０，２１０は、レンズ鏡筒の図示しない鏡胴側に固定され、その検出部の磁束密度に応じた出力電圧を発生するホール素子を有する磁場強度センサを備えている。この磁場強度センサは、これと対向するマグネット１２０，２２０の表面の法線方向の磁場を検出するものである。
マグネット１２０，２２０は、例えば鉄系金属等の磁性体に着磁（磁化）処理を施したものであって、可動レンズ枠３の外周部にそれぞれ固定され、可動レンズ枠３の変位に追従して、対応する磁気検出部１１０，２１０に対して、光軸Ｉと直交する平面に沿って相対移動する相対移動部である。

なお、Ｘ方向位置検出装置１００とＹ方向位置検出装置２００とは、その検出方向を略直交させて配置されているから、例えば、図１（ｂ）に示すように、可動レンズ枠３がＹ方向に変位した場合は、Ｘ方向位置検出装置１００のマグネット１２０は、磁気検出部１１０に対して非検出方向に移動することになる。

図２は、Ｘ方向位置検出装置１００の拡大図である。図２（ａ）は、図１のII部拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のｂ−ｂ部矢視図である。なお、図２（ａ）において、水平方向が検出方向であるＸ方向を示し、垂直方向が非検出方向であるＹ方向を示している。
図２（ａ）に示すように、マグネット１２０は、その光軸Ｉ方向から見た平面形状を、各辺の方向をＸ方向、Ｙ方向とそれぞれ略平行に配置された矩形に形成されている。また、図２（ｂ）に示すように、マグネット１２０は、その磁気検出部１１０と対向する側の面部及びその反対側の面部が略平面に形成されている。このマグネット１２０の磁気検出部１１０と対向する面部は、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ平行に配置され、これによって可動レンズ枠３の移動に追従してマグネット１２０が移動する際に、これと磁気検出部１１０との間隔が略一定となるようになっている。

マグネット１２０は、Ｘ方向に離間して配置されたＮ極及びＳ極をそれぞれ有する１対の磁化領域１２１，１２２が、Ｙ方向に離間して平行に配置されている。
各磁化領域１２１，１２２は、そのＮ極、Ｓ極の配列方向（磁化方向）が統一され、また、各磁化領域１２１，１２２は、それぞれＮ極とＳ極との間に挟まれて配置され、残留磁束密度が無視できる程度に低い無磁化領域１２３が形成されている。

また、マグネット１２０は、磁化領域１２１，１２２の間に設けられ、Ｘ方向に沿って帯状に延在し、かつ、その残留磁束密度が無視できる程度に低い無磁化領域１２４が形成されている。残留磁束密度とは、外部磁場をなくした場合にも磁性体の材料自体に残存する磁束密度をいう。
そして、磁気検出部１１０は、ブレ補正レンズ群２の光軸がレンズ鏡筒の光軸Ｉと一致した状態（センタリングされた状態）において、マグネット１２０に対して、Ｙ方向においては無磁化領域１２４の中央部であり、かつ、Ｘ方向においては、無磁化領域１２３の中央部に相当する領域に対向するように配置されている。
なお、Ｙ方向位置検出装置２００は、その検出対象方向の違いに対応した装置の向きの違いを除くと、Ｘ方向位置検出装置１００と同様の構成を備えている。

次に、上述した実施例１の効果を、以下説明する比較例と対比して説明する。
図３は、本発明の比較例における位置検出装置の構成を示す図である。なお、上述した実施例１のＸ方向位置検出装置１００と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
比較例の位置検出装置５００のマグネット５２０は、Ｘ方向に離間した１対のＮ極及びＳ極を備えており、これらのＮ極及びＳ極は、それぞれマグネット５２０のＹ方向における中央部に設けられている。そして、磁気検出部１１０は、ブレ補正レンズ群２の光軸がレンズ鏡筒の光軸Ｉと一致した状態において、マグネット５２０のＮ極とＳ極との中間部に対向するように配置されている。

図４は、実施例１のＸ方向位置検出装置１００におけるマグネット１２０のＸ方向（検出方向）の位置に対する磁気検出部１１０の出力例を示すグラフである。図４において、横軸はブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態を基準としたマグネット１２０の相対位置を示し、縦軸は磁気検出部１１０の出力を示している。
磁気検出部１１０の出力は、マグネット１２０がセンタリングされた状態のときに０となり、ここからの変位量が大きくなるにつれて増大し、その極性は変位の方向に応じて反転するから、この出力の低下に基づいて、磁気検出部１１０に対するマグネット１２０の変位を検出することができる。
また、このような傾向は、比較例の位置検出装置５００においても共通するものである。

一方、図５は、実施例１のＸ方向位置検出装置１００、及び、比較例の位置検出装置５００におけるマグネット１２０，５２０の磁気検出部１１０に対するＹ方向（非検出方向）の位置に対する磁気検出部１１０の出力例を示すグラフである。図５において、横軸はブレ補正レンズ群２がＹ方向についてセンタリングされ、Ｘ方向については（＋）の出力のある状態を基準としたマグネット１２０、５２０の相対位置を示し、縦軸は磁気検出部１１０の出力を示している。なお、図中、実施例１を実線、比較例を破線で示している。

この場合、磁気検出部１１０の出力は、マグネット１２０，５２０が変位していないときに最大となり、ここからの変位量が大きくなるにつれて徐々に低下する。
このように、マグネット１２０，５２０が、磁気検出部１１０に対して非検出方向に変位した場合にも磁気検出部１１０の出力は変化するから、検出方向における位置検出に誤差が生じることになるが、実施例１は、比較例よりも非検出方向の変位に対する磁気検出部１１０の出力変化が少なくなっている。この点について、以下詳しく説明する。

図６は、実施例１のＸ方向位置検出装置１００、及び、比較例の位置検出装置５００におけるマグネット１２０，５２０の磁気検出部１１０に対するＹ方向（非検出方向）の位置に応じた磁気検出部１１０における磁場強度のシミュレーション結果を示すグラフである。図６において、横軸はブレ補正レンズ群２がＹ方向についてセンタリングされた状態からのマグネット１２０、５２０の変位を示し、縦軸は規格化された磁場強度を示している。
このシミュレーションの前提条件は、以下の通りである。
（１）マグネット１２０，５２０のレンズ鏡筒の光軸Ｉ方向の厚さ：１．０ｍｍ
（２）マグネット１２０，５２０のＸ方向の長さ：１．６５ｍｍ
（３）マグネット１２０，５２０のＹ方向の長さ：３．０ｍｍ
（４）Ｘ方向におけるＮ極とＳ極との間隔：１．０ｍｍ
（５）マグネット１２０，５２０と磁気検出部１１０との間隔：１．０ｍｍ
（６）Ｙ方向における無磁化領域１２４の幅：０．２ｍｍ（実施例１のみ）

図６に示すように、比較例は、ブレ補正用レンズ群２がＹ方向についてセンタリングされた状態から、マグネット５２０が非検出方向（Ｙ方向）に０．６ｍｍ移動した場合は、磁気検出部１１０における磁場強度は約６％低下し、これによって位置検出に誤差が生じる。
これに対し、実施例１は、同様にマグネット１２０が移動した場合であっても、磁場強度の低下は約１．５％に抑えられるから、位置検出誤差を低減することができる。

以上のように、実施例１によれば、磁化領域１２１，１２２の間に、検出方向（Ｘ方向）に沿って延在する無磁化領域１２４を配置しているから、非検出方向（Ｙ方向）における磁場強度分布が平準化され、マグネット１２０が磁気検出部１１０に対してＹ方向に変位した場合における磁気検出部１１０の出力の変化を抑制することができる。これによって、位置検出装置の検出精度を確保することができる。

次に、本発明を適用した位置検出装置の実施例２について説明する。なお、以下説明する各実施例において、上述した実施例１と同様の部分については同じ符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。

図７は、実施例２のＸ方向位置検出装置３００の構成を示す図である。図７（ａ）は、光軸Ｉ側から見た状態を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のｂ−ｂ部矢視図である。
Ｘ方向位置検出装置３００のマグネット３２０は、実施例１のマグネット１２０における無磁化領域１２４に代えて、低磁化領域３２５を備えている。
低磁化領域３２５は、磁化領域１２１，１２２のＮ極間、Ｓ極間にそれぞれ挟まれて配置されたＮ極及びＳ極を有し、これらのＮ極、Ｓ極はその磁束密度が隣接する磁化領域１２１，１２２のＮ極、Ｓ極よりも小さくされている。
なお、Ｘ方向位置検出装置３００は、ブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態において、磁気検出部１１０が低磁化領域３２５のＸ方向における中央部に対向するように配置される。
以上説明した実施例２によれば、上述した実施例１と同様の効果に加え、低磁化領域３２５の磁束密度の設定により、非検出方向における磁気強度分布の調整の自由度を向上できる。

図８は、実施例３のＸ方向位置検出装置４００の構成を示す図である。図８（ａ）は、光軸Ｉ側から見た状態を示す図であり、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、それぞれ図７（ａ）のｂ−ｂ部矢視図、ｃ−ｃ部矢視図である。
Ｘ方向位置検出装置４００のマグネット４２０は、Ｘ方向に離間して配置された１対のＮ極及びＳ極を備えている。これらのＮ極及びＳ極は、マグネット４２０のＹ方向における中央部に設けられている。また、マグネット４２０は、その磁気検出部１１０と対向する面部を凹ませて形成された溝部４２６が備えられている。
溝部４２６は、Ｘ方向に略直線状に延在し、Ｙ方向においてはマグネット４２０の略中央部に配置されている。上述したＮ極及びＳ極は、それぞれこの溝部４２６の溝底面部に配置されている。溝部４２６の横断面は、例えば矩形に形成され、溝部４２６に長手方向にわたって略一定である。
なお、Ｘ方向位置検出装置４００は、ブレ補正レンズ群２がセンタリングされた状態において、磁気検出部１１０がマグネット４２０のＮ極とＳ極との略中央部に対向するように配置される。
以上説明した実施例３によれば、上述した実施例１、実施例２と同様の効果に加え、着磁箇所を低減することができるから、製造が容易となる効果がある。

（変形例）
本発明は、以上説明した各実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例１、実施例２は、複数の磁化領域の間に無磁化領域、低磁化領域のいずれか一方をそれぞれ配置しているが、これに限らず、無磁化領域と低磁化領域とを組み合わせて配置してもよい。また、無磁化領域、低磁化領域は、相対移動部のＮ極側、Ｓ極側の少なくとも一方に備えてもよい。
（２）実施例１、実施例２のような無磁化領域、低磁化領域を有する相対移動部は、その両側の磁化領域と一体に形成された磁性体を用いて、局所的に着磁の有無、程度を異ならせて形成してもよいが、別体に形成されそれぞれ着磁の有無、程度を異ならせた磁性体を組み合わせたり、無磁化領域に相当する部分を非磁性体によって形成してもよい。
（３）実施例３は、凹部として検出方向に延在する矩形断面の溝部を備えるが、凹部の形状はこれに限らず他の形状であってもよく、また、Ｎ極側、Ｓ極側の一方にのみ凹部を形成してもよい。
（４）実施例１、実施例２のように、無磁化領域、低磁化領域が形成された相対移動部に、実施例３のような溝部等の凹部を形成してもよい。

本発明を適用した位置検出装置の実施例１を備えたブレ補正装置の構成を示す概略図である。 図１のブレ補正装置におけるＸ方向位置検出装置の拡大図である。 本発明の比較例における位置検出装置の構成を示す図である。 実施例１の位置検出装置におけるマグネットの磁気検出部に対する検出方向の位置に応じた磁気検出部の出力例を示すグラフである。 実施例１及び比較例の位置検出装置におけるマグネットの磁気検出部に対する非検出方向の位置に応じた磁気検出部の出力例を示すグラフである。 実施例１及び比較例の位置検出装置におけるマグネットの磁気検出部に対する非検出方向の位置に応じた磁場強度のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明を適用した実施例２の位置検出装置の構成を示す図である。 本発明を適用した実施例３の位置検出装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ ブレ補正装置
２ ブレ補正レンズ群
３ 可動レンズ枠
４ Ｘ方向アクチュエータ
５ Ｙ方向アクチュエータ
１００ Ｘ方向位置検出装置
１１０ 磁気検出部
１２０ マグネット
１２１，１２２ 磁化領域
１２４ 無磁化領域

Claims (4)

1. 磁気検出部と、
   前記磁気検出部と対向して設けられ、この磁気検出部に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部とを備える位置検出装置において、
   前記相対移動部は、
   Ｎ極及びＳ極が前記相対移動方向に配列され、前記Ｎ極及びＳ極それぞれの磁化領域は、前記相対移動方向と略直交する方向に離間して複数配置され、
   複数の前記磁化領域の間に、前記相対移動方向に延在する無磁化領域をそれぞれ配置したこと
   を特徴とする位置検出装置。
2. 磁気検出部と、
   前記磁気検出部と対向して設けられ、この磁気検出部に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部とを備える位置検出装置において、
   前記相対移動部は、
   前記相対移動方向に配置されたＮ極及びＳ極を有し、
   前記Ｎ極、Ｓ極の少なくとも一方は、前記相対移動方向と略直交する方向における中間部にその両側の領域よりも磁束密度が低い低磁化領域を配置したこと
   を特徴とする位置検出装置。
3. 磁気検出部と、
   前記磁気検出部と対向して設けられ、この磁気検出部に対して所定の平面に沿って平行に相対移動する相対移動部とを備える位置検出装置において、
   前記相対移動部は、
   前記相対移動方向に配置されたＮ極及びＳ極を有し、
   前記Ｎ極、Ｓ極がそれぞれ前記磁気検出部に対向する面部の少なくとも一方の前記相対移動方向と略直交する方向における中間部に凹部を形成したこと
   を特徴とする位置検出装置。
4. ブレ補正光学系と、
   前記ブレ補正光学系を、その光軸に直交する平面に略沿って移動可能に支持するブレ補正光学系支持部と、
   前記ブレ補正光学系を前記ブレ補正光学系支持部に対してその光軸と略直交する方向に駆動する駆動部と、
   前記ブレ補正光学系及び前記ブレ補正光学系支持部の一方に固定された磁気検出部及び他方に固定された相対移動部を有する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の位置検出装置と
   を備えるブレ補正装置。
   
   

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