JP2014089391A - 位置検出装置、レンズ鏡筒及びそのレンズ鏡筒を備えるデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】ホール素子での磁束検出精度を向上させるのに有効な位置検出装置を提供する。
【解決手段】位置検出装置は、第１部材と、第１部材に対して相対的な略平行移動が可能な第２部材と、を備える。第１部材は、磁束を検出する磁気検出センサと、を備える。第２部材は、マグネットを備える。マグネットは、磁気検出センサに対抗する位置に設けられる。また、マグネットは、磁気検出センサに磁束を与える磁極を有する。加えて、マグネットは、磁極分極線を含む領域に凹んだ形状を有する。
【選択図】図３

Description

本開示は、デジタルスチルカメラ等に用いられる位置検出装置に関する。

特許文献１は、カメラの手ぶれ位置検出装置を開示する。この手ぶれ位置検出装置は、駆動演算回路を備える。この駆動演算回路は、カメラの移動情報に基づいて第２方向の補正量を算出する。この駆動演算回路は、補正量を算出する場合、第１方向から読み出される誤差量を利用して第２方向の補正量を調整する。これにより、補正用レンズのアクチュエータ側の機械的な精度を緩和しつつ、機械的な誤差を吸収する。

特開２００８−１９１２８２号公報

ところで、特許文献１の図２及び図３に示すように、位置検出装置は、マグネットとホール素子を用いて、補正用レンズの移動量を検出するように構成されている。すなわち、ホール素子が、マグネットの磁束を検出し、補正用レンズの移動量を検出する。

しかし、特許文献１のような構成では、ホール素子による磁束検出が安定しないことがある。

そこで本開示は、ホール素子のような磁気検出センサでの磁束検出精度を向上させる位置検出装置を提供することを目的とする。

本開示にかかる位置検出装置は、第１部材と、第１部材に対して相対的な略平行移動が可能な第２部材と、を備える。第１部材は、磁束を検出する磁気検出センサと、を備える。第２部材は、マグネットを備える。マグネットは、磁気検出センサに対抗する位置に設けられる。また、マグネットは、磁気検出センサに磁束を与える磁極を有する。加えて、マグネットは、磁極分極線を含む領域に凹んだ形状を有する。

本開示にかかる位置検出装置は、磁気検出センサでの磁束検出精度を向上させるのに有効である。

実施の形態１におけるレンズ鏡筒の分解斜視図 実施の形態１にかかる補正レンズを有する３群ユニットの分解斜視図 実施の形態１にかかるホール素子、駆動コイル、マグネットの位置関係を示す模式図 実施の形態１にかかるマグネットの位置関係を示す模式図 実施の形態１にかかるマグネットの斜視図 実施の形態１にかかるマグネットの上面、側面、背面、断面を示す図 実施の形態１との比較構成におけるホール素子の相対移動量及び磁束密度の関係を説明するための図 実施の形態１にかかるホール素子の相対移動量及び磁束密度の関係を説明するための図

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、出願人は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。

（実施の形態１）
以下、図１〜６を用いて、実施の形態１について説明する。

［１．レンズ鏡筒の構成］
図１は、デジタルスチルカメラに設けられるレンズ鏡筒１００の分解斜視図である。

レンズ鏡筒１００は、撮像素子２００を含む撮像素子ユニット２１０、マスターフランジ２２０、ズームモータユニット２３０、５群ユニット２４０、カム枠２５０、４群ユニット２６０、３群ユニット１１０、フォーカスモータユニット２７０、中枠２８０、２群ユニット２９０、１群ユニット３００等を備える。
レンズ鏡筒１００は、デジタルスチルカメラの移動に対応して、内部に設けられた補正レンズＬ１、Ｌ２、Ｌ３を移動させる。これにより、利用者の手ぶれで撮影画像がぶれてしまうといったことを低減できる。

図２は、撮像素子２００側から見たレンズ鏡筒１００の分解斜視図である。レンズ鏡筒１００は、ＯＩＳレンズ枠１１２と、３群枠１１３と、を有する。３群枠１１３は、ＯＩＳレンズ枠１１２を、光軸方向の垂直面内で移動可能に保持する。すなわち、ＯＩＳレンズ枠１１２は、３群枠１１３に対して、略平行移動が可能である。ここでＯＩＳレンズ枠１１２は、受け部１１２Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（１１２Ｃは図示せず）を有する。一方、３群枠１１３は、支持部１１３Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（１１３ＡとＥは図示せず）を有する。ＯＩＳレンズ枠１１２の受け部は、３群枠の支持部に係合される。この受け部と支持部との係合によって、ＯＩＳレンズ枠１１２は、受け部１１２Ｂと支持部１１３Ｂを中心とした、補正レンズＬ３方向への並進移動、及び、回転移動を可能にしている。

ＯＩＳレンズ枠１１２には、ｘマグネット１２１、ｘヨーク１２２、ｙマグネット１２３、ｙヨーク１２４が固定される。一方、３群枠１１３には、ｘ駆動コイル１３１、ｘホール素子１３２、ｙ駆動コイル１３３、ｙホール素子１３４が固定される。ｘヨーク１２２は、強磁性材料からなり、ｘマグネット１２１のバックヨークとなっている。また、ｘヨーク１２２は、ｘマグネット１２１と結合され、ＯＩＳレンズ枠１１２に固定される。同様に、ｙヨーク１２４は、強磁性材料からなり、ｙマグネット１２３のバックヨークとなっている。また、ｙヨーク１２４は、ｙマグネット１２３と結合され、ＯＩＳレンズ枠１１２に固定される。
ここでｘマグネット１２１は、ｘ駆動コイル１３１及びｘホール素子１３２に対して、対抗する位置に配置される。また、ｙマグネット１２３は、ｙ駆動コイル１３３及びｙホール素子１３４に対して、対抗する位置に配置される。これによって、ｘ駆動コイル１３１及び／又はｙ駆動コイル１３３に通電されると、マグネットとコイルの関係で推力が発生し、ＯＩＳレンズ枠１１２が３群枠１１３に対して相対移動される。なお、ｘマグネット１２１及びｘ駆動コイル１３１で、第１のアクチュエータを実現する。また、ｙマグネット１２３及びｙ駆動コイル１３３で、第２のアクチュエータを実現する。加えて、ｘホール素子１３２及びｙ駆動コイル１３３は、マグネットによる磁束を検出し、ＯＩＳレンズ枠１１２の相対移動を検知する。

［２．マグネットの構成］
図３は、１群ユニット３００側から見たホール素子、駆動コイル、マグネットの位置関係を示す模式図である。図４は、１群ユニット３００側から見たマグネットの位置関係を示す模式図である。図５は、ｙマグネット１２３の斜視図である。図６は、ｙマグネット１２３の上面、側面、背面、断面を示す図である。

ｙマグネット１２３は、図４に示すように、ｙ方向で磁力線が発生するような磁極を持つ。つまり、ｙマグネット１２３は、ｘ方向に沿った磁極分極線Ｇ１を持つ。一方、ｙホール素子１３４は、図３に示すように、ｙマグネット１２３からの磁束の影響を受けて、ＯＩＳレンズ枠１１２のｙ方向の移動量を検知するよう配置されている。
ｙマグネット１２３は、図５や図６に示すように、ｙ駆動コイル１３３と対抗する位置に設けられる駆動部１５１と、ｙホール素子１３４と対抗する位置に設けられる位置検出部１５２と、を有してなる。ｙマグネット１２３の位置検出部１５２には、ｙホール素子１３４側に溝１６０を構成している。溝１６０は、第１溝１６１と第２溝１６２からなる。つまり、溝１６０は、２段階の溝になっている。第１溝１６１は、円弧状の溝を形成している。これは、ホール素子に検出される磁束密度を調整するためである。一方、第２溝１６２は、コの字状の溝を形成している。これは、磁極分極線付近の着磁バラツキの影響を抑えるためである。
さらに、溝１６０は、図６の断面Ａ−Ａ、断面Ｂ−Ｂとあるように、ｙマグネット１２３の幅がＷａ＞Ｗｂ、深さがＨａ＞Ｈｂとなっている。つまり、溝１６０は、ｙマグネット１２３の端に近づく程、幅が狭く、深さが浅くなるように構成されている。
また、ｙマグネット１２３は、駆動部１５１に対して、位置検出部１５２の厚みが薄く、幅が狭くなるように構成される。
また、ｙマグネット１２３の裏面には、位置決め穴（長穴）１７１と位置決め穴（丸穴）１７２が形成される。位置決め穴（長穴）１７１及び位置決め穴（丸穴）１７２は、ＯＩＳレンズ枠１１２に固定される際、位置決めに利用される。

なお、ｙマグネット１２３は、プラスチック材料（例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ系樹脂マグネット）で成形することが可能である。この場合、ｙマグネット１２３は、射出成形で実現することができる。つまり、溝１６０、位置決め穴（長穴）１７１、及び、位置決め穴（丸穴）１７２は、射出成形で成形されることが可能である。

［３．マグネットの構成の違いによる効果］
実施の形態１では、図６に示すように、ホール素子と対抗する位置に溝を構成した。これによって、実施の形態１によれば、マグネットとホール素子の距離を短くしても、マグネットに溝がない場合と比べ、磁束のリニアリティ精度が高くできる。
例えば、図７と図８を使って、溝を設けた場合と設けない場合の差を説明する。図７は、マグネットに溝を設けていない場合のホール素子の相対移動量と磁束密度の関係を示す図である。一方、図８は、マグネットに溝を設けた場合のホール素子の相対移動量と磁束密度の関係を示す図である。マグネットに溝を設けない場合、図７が示すように、マグネットにホール素子を近づけた場合（距離Ｄ１に置いた場合）、磁束密度は強いが、センサ相対移動量に対する磁束密度の直線性が低くなる。一方、マグネットからホール素子を遠ざけた場合（距離Ｄ１よりも長い距離Ｄ２に置いた場合）、センサ相対移動量に対する磁束密度の直線性は良いが、磁束密度は低くなる。マグネットに溝を設けた場合、図８が示すように、マグネットに対してホール素子を近づけた場合（距離Ｄ１に置いた場合）でも、溝１６０の形状を調整することにより、図７のホール素子を距離Ｄ１に置いた場合と比べて、磁束密度は同等でも、センサ相対移動量に対する磁束密度の直線性を良くすることができる。

また、実施の形態１では、図６に示すように、溝を２段階の第１溝と第２溝で構成するようにした。これによって、実施の形態１によれば、磁極分極線の位置誤差の影響をより軽減でき、ホール素子の出力をより安定させることができる。
例えば、マグネットの中心に磁極分極線を設けようとして着磁したとしても、物作りにはバラつきがあり、磁極分極線が厳密な設計どおりの位置に設けられるとは限らない。したがって、磁極分極線の位置に誤差が発生し、ホール素子の出力に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、実施の形態１では、溝を２段階で構成するようにしている。このようにすれば、磁極分極線の位置が多少ばらついたとしても、ホール素子の出力への影響を低減できる。

さらに、実施の形態１では、図６に示すように、ｙマグネット１２３の端に近づく程、溝の幅を狭く、深さを浅くなるようにした。これによって、実施の形態１では、ｙマグネット１２３の端付近でも、出力の大きさを安定させることができる。
例えば、ホール素子が、マグネットの端と対抗する位置に移動した場合、マグネットの中心と端が同じ構成であれば、一般的に検出できる磁束が小さくなる。しかしながら、実施の形態１では、構成の関係により（例：ＯＩＳレンズ枠１１２は、３群枠１１３に対して、並進移動、及び、回転移動が可能に構成されていることにより）、ホール素子がマグネットの端と対抗する位置に移動される。そのため、ホール素子は、マグネットの中心と対抗する位置に移動されても、マグネットの端と対抗する位置に移動されても、同じ程度の出力を必要とする。したがって、実施の形態１のように、マグネットの端付近の溝の深さを浅く、かつ、溝の幅を狭くすることによって、マグネットの端付近でホール素子の出力が小さくなってしまうことを軽減している。
また、ｙマグネット１２３は、駆動部１５１に対して、位置検出部１５２の厚みが薄く、幅が狭くなるように構成した。これによって、実施の形態１によれば、ｙマグネット１２３の重さを軽くし、ＯＩＳレンズ枠１１２を稼動するために必要な力を低減させることができる。
例えば、実施の形態１では、ＯＩＳレンズ枠１１２にｙマグネット１２３が固定されている。そのため、ｙマグネット１２３の重さは軽ければ軽い程、ＯＩＳレンズ枠を移動するために必要になる力は小さくなる。そのため、実施の形態１では、ｙマグネット１２３の位置検出部１５２を、ｙマグネット１２３の駆動部１５１よりも小さくする。このようにすることで、ＯＩＳレンズ枠１１２の移動と位置検出のバランスを考慮した構成にできる。

加えて、実施の形態１では、ｙマグネット１２３を射出成形で実現し、位置決め穴（長穴）１７１及び位置決め穴（丸穴）１７２を形成するようにした。これによって、実施の形態１では、位置決め穴（長穴）１７１及び位置決め穴（丸穴）１７２を直接の位置決めとして利用することができる。これによって、ＯＩＳレンズ枠１１２への固定位置の精度を向上させることができる。

上記実施例では、磁石の溝１６０の形状が円弧状の例を示したが、これに限定する物ではない。

また、上記実施例ではマグネットを駆動部と位置検出部分を一体に成型する例を示したが、駆動部と、位置検出部を別のマグネットに分けて構成しても良い
また更に、マグネットを磁極分極線で２つに分割し、２つのマグネットを組み合わせて使用する様にしても良い。

磁極分極線で分割した場合も、分曲線上に溝を設けることにより、上記実施例同様、磁束密度と、センサ相対移動量に対する磁束密度の直線性を両立することができる。なお、磁石を分割した場合は、着磁が単純な１方向着磁となるため、着磁がやり易くなると共に、フル着磁が容易な為、磁石の性能を引き出し易くなる効果が得られる。

（他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

以上のように、添付図面および詳細な説明によって、出願人がベストモードと考える実施の形態と他の実施の形態とを提供した。これらは、特定の実施の形態を参照することにより、当業者に対して、特許請求の範囲に記載の主題を例証するために提供されるものである。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、それ以外の構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されているからといって、直ちにそれらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定を受けるべきではない。また、特許請求の範囲またはその均等の範囲において、上述の実施の形態に対して、種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、デジタルスチルカメラに適用可能である。

１００ レンズ鏡筒
１１０ ３群ユニット
１１１ 遮光キャップ
１１２ ＯＩＳレンズ枠
１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ、１１２Ｄ、１１２Ｅ 受け部
１１３ ３群枠
１１３Ａ、１１３Ｂ、１１３Ｃ、１１３Ｄ、１１３Ｅ 支持部
１２１ ｘマグネット
１２２ ｘヨーク
１２３ ｙマグネット
１２４ ｙヨーク
１３１ ｘ駆動コイル
１３２ ｘホール素子
１３３ ｙ駆動コイル
１３４ ｙホール素子
１５１ 駆動部
１５２ 位置検出部
１６０ 溝
１６１ 第１溝
１６２ 第２溝
１７１ 位置決め穴（長穴）
１７２ 位置決め穴（丸穴）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 補正レンズ
Ｇ１ 磁極分極線
２００ 撮像素子
２１０ 撮像素子ユニット
２２０ マスターフランジ
２３０ ズームモータユニット
２４０ ５群ユニット
２５０ カム枠
２６０ ４群ユニット
２７０ フォーカスモータユニット
２８０ 中枠
２９０ ２群ユニット
３００ １群ユニット

Claims (6)

1. 第１部材と、前記第１部材に対して相対的な略平行移動が可能な第２部材と、を備える位置検出装置であって、
   前記第１部材は、磁束を検出する磁気検出センサと、を備え、
   前記第２部材は、マグネットを備え、
   当該マグネットは、前記磁気検出センサに対抗する位置に設けられ、
   当該マグネットは、前記磁気検出センサに磁束を与える磁極を有し、
   当該マグネットは、磁極分極線を含む領域に凹んだ形状を有する、
   位置検出装置。
2. 前記マグネットは、１体で構成され、
   前記マグネットは、凹んだ形状により溝が形成される、
   請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記マグネットの溝は、前記マグネットの端において幅が他の箇所よりも狭く、又は、深さが他の箇所よりも浅く形成される、
   請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記マグネットの溝は、第１溝と、当該第１溝よりも深く形成される第２溝を有する、
   請求項２に記載の位置検出装置。
5. 前記マグネットはプラスチック材料で構成され、当該マグネットは射出成形によって形成された位置決め部を有し、
   当該マグネットは、前記第２部材に対して前記位置決め部を介して設置される、
   請求項１に記載の位置検出装置。
6. 前記位置検出装置は、前記マグネットと対向し、前記マグネットに推力を与えるコイルを備え
   前記マグネットは、
   前記コイルと対抗する部分よりも前記磁気検出センサと対抗する部分の方が、幅が短い、又は、厚みが薄い、
   請求項１に記載の位置検出装置。

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