JP2014115450A - Position detector and photographing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は撮影時に生じる手振れによる像振れを補正するための補正光学装置等に用いられ、当該装置における構成部材の位置を検出するための位置検出装置と、この位置検出装置を備える撮影装置に関するものである。 The present invention relates to a position detection device for detecting the position of a component member in a correction optical device or the like for correcting image shake caused by camera shake occurring at the time of photographing, and a photographing device including the position detection device. It is.
近年のカメラで代表される撮影装置では手振れにより生じる像振れを補正するための手振れ補正装置を備えることが行われている。この手振れ補正装置は、撮影時に撮影装置に生じる手振れ振動を検出し、この振動を相殺するように撮影装置のレンズ光学系や撮像素子を駆動する方式がとられており、これらレンズ光学系や撮像素子を駆動するための駆動源としてマグネットと駆動コイルとで構成される磁気アクチュエータが用いられる。また、この手振れ補正装置を適正に駆動させるために駆動対象であるレンズ光学系や撮像素子の駆動量、すなわち移動量を検出することが好ましく、そのための位置センサが備えられる。この位置センサとしては、磁界を形成するためのマグネットと、磁界強度に対応した電気量を出力するホール素子で構成されたものが用いられる。例えば、特許文献1では、手振れ補正装置の固定側部材にマグネットを支持させるとともに、このマグネットに対向するように配置されてXY方向に移動可能なステージ板にホール素子を搭載し、ステージ板の移動位置をホール素子の出力により検出する構成がとられている。また、特許文献2には、手振れ補正レンズのレンズ枠にマグネットを支持し、このマグネットに対向する装置固定部材にホール素子を支持し、レンズ枠の移動位置をホール素子により検出する構成がとられている。いずれもマグネットのS極とN極の配列方向にホール素子が相対移動することによって当該方向の位置を検出するものである。
2. Description of the Related Art In recent photographing apparatuses represented by cameras, a camera shake correction device for correcting image blur caused by camera shake is performed. This camera shake correction device detects a camera shake vibration that occurs in the photographing apparatus during photographing, and drives the lens optical system and the image sensor of the photographing apparatus so as to cancel the vibration. A magnetic actuator composed of a magnet and a drive coil is used as a drive source for driving the element. Further, in order to properly drive the camera shake correction apparatus, it is preferable to detect the driving amount of the lens optical system and the image pickup device that is the driving target, that is, the movement amount, and a position sensor for that purpose is provided. As this position sensor, a sensor composed of a magnet for forming a magnetic field and a Hall element that outputs an electric quantity corresponding to the magnetic field strength is used. For example, in
特許文献1,2の技術では、S極とN極の間に中立域、すなわち着磁されてない領域が存在しないマグネットを用いている。この種のマグネットでは、S極とN極の境界近傍領域での位置検出精度を高めることができるが、当該領域を外れると検出特性のリニア性が崩れて位置検出精度が低下し易くなる。そのため、特許文献2の図18に示すようにマグネットの磁極面にヨークを配設して検出特性のリニア性を改善し、検出精度の高い位置検出領域を拡大することが行われている。しかし、本発明者の考えでは、このように磁極面の全面にわたってヨークを配設した構成では、当該位置検出方向、すなわちS極とN極の配列方向の検出精度は改善されるものの、S極とN極の配列方向と直交する方向については、マグネットの両端において位置検出精度にばらつきが生じることが判明した。例えば、本明細書の図面の図12に示すように、マグネット54のS極とN極の配列方向、ここではY方向にホール素子71を移動して位置検出を行ったときに、ホール素子71の移動箇所をマグネット54のX方向に変化させると、同図の下部の磁束密度T2で示すように、マグネットの中間領域において両側領域よりも出力が顕著に高くなっている。このことは、特許文献2の図18に示されるように、マグネットのS極とN極の一部にのみヨークを形成した場合でも同様である。
In the techniques of
そのため、このような位置センサを、手振れ補正装置のように撮像素子や補正レンズを互いに直交するX方向、Y方向に移動するステージに組み込むと、ステージがX方向に移動したときにはY方向の位置を検出する位置センサのホール素子はマグネットのX方向の長さ領域内で位置変化されるため、前記したように出力に生じるばらつきによってY方向の位置を高精度に検出することが困難になる。このことはY方向の位置を検出する位置センサについても同様である。 Therefore, when such a position sensor is incorporated in a stage that moves in the X and Y directions perpendicular to each other like an image stabilization device, the position in the Y direction is determined when the stage moves in the X direction. Since the Hall element of the position sensor to be detected is changed in position in the length region of the magnet in the X direction, it is difficult to detect the position in the Y direction with high accuracy due to the variation in the output as described above. The same applies to the position sensor that detects the position in the Y direction.
本発明の目的はXY方向のように互いに直交する方向に移動する補正移動体の位置を検出する位置センサに適用した場合においても、補正移動体の移動位置の変化にかかわらず高い制御で位置検出することが可能な位置検出装置およびこの位置検出装置を備える撮影装置を提供するものである。 Even when the object of the present invention is applied to a position sensor that detects the position of a correction moving body that moves in directions orthogonal to each other as in the XY directions, the position detection is performed with high control regardless of the change in the movement position of the correction moving body. The present invention provides a position detection device capable of performing the above and an imaging device including the position detection device.
本発明は、像補正を行うための補正レンズまたは撮像素子を支持して面方向に移動される補正移動体と、前記補正移動体の移動面に沿って配置された固定部材を備え、補正移動体と固定部材の一方に位置検出マグネットを支持し、他方に当該位置検出マグネットの磁極面に対向配置された磁気検出素子を支持し、これら位置検出マグネットと磁気検出素子で構成されて前記補正移動体の位置を検出する位置検出装置であって、位置検出マグネットは対をなす磁極面の間に着磁されていない中立域を有し、かつ各磁極面には当該磁極面と略同じサイズのヨークが配設されていることを特徴とする。好ましくは、位置検出マグネットは2以上のマグネットで構成され、マグネットの長手方向に単極が着磁され、位置検出マグネットは対をなして配置されるマグネットの各磁極面の間に着磁されていない非磁性材料からなる中立域を構成し、位置検出マグネットには磁気検出素子と対向する面に位置検出マグネットと長手方向に同程度の大きさのヨークが配設される。
The present invention includes a correction moving body that moves in the surface direction while supporting a correction lens or an image sensor for performing image correction, and a correction member that is disposed along the moving surface of the correction moving body, and performs correction movement. The position detection magnet is supported on one of the body and the fixed member, and the magnetic detection element disposed opposite to the magnetic pole surface of the position detection magnet is supported on the other, and the correction movement is configured by the position detection magnet and the magnetic detection element. A position detection device for detecting a position of a body, wherein the position detection magnet has a neutral region that is not magnetized between a pair of magnetic pole faces, and each magnetic pole face has substantially the same size as the magnetic pole face. A yoke is provided. Preferably, the position detection magnet is composed of two or more magnets, a single pole is magnetized in the longitudinal direction of the magnet, and the position detection magnet is magnetized between the magnetic pole surfaces of the magnets arranged in pairs. The position detection magnet is provided with a yoke of the same size in the longitudinal direction as the position detection magnet on the surface facing the magnetic detection element.
本発明の好ましい形態として、補正移動体は面方向に沿ったX方向とY方向に移動可能であり、位置検出装置は当該X方向およびY方向の各位置を検出するX位置検出装置とY位置検出装置で構成される。この場合において、X位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでX方向に配置され、Y位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでY方向に配置される。 As a preferred embodiment of the present invention, the correction moving body is movable in the X direction and the Y direction along the plane direction, and the position detection device detects the respective positions in the X direction and the Y direction. Consists of detection devices. In this case, the X position detection device has a pair of magnets arranged in the X direction with a neutral region in between, and the Y position detection device has a pair of magnets arranged in the Y direction with the neutral region in between.
本発明における位置検出マグネットの構成として、次の形態とすることが好ましい。位置検出マグネットは、対をなす第1のマグネットのS極面と第2のマグネットのN極面が同一平面上に配置された対をなすマグネットで構成され、これら第1と第2のマグネット間に介装されたスペーサによって着磁されていない中立域が構成される。位置検出マグネットは補正移動体または固定部材に設けられた枠内に内装支持される。さらに、第1および第2のマグネットは、スペーサによって当該スペーサと枠の内面との間に挟持された状態で支持される。スペーサには対をなすマグネットとの間に空隙を構成するためのレールが形成されており、この空隙にはヨークを移動させるための治具が内挿可能である。レールにはヨークがレール側に移動することを許容するための段部が設けられる。 The configuration of the position detection magnet in the present invention is preferably as follows. The position detection magnet is composed of a pair of magnets in which the south pole face of the first magnet and the north pole face of the second magnet are arranged on the same plane, and between the first and second magnets. A neutral region that is not magnetized is formed by the spacer interposed between the two. The position detection magnet is internally supported in a frame provided on the correction movable body or the fixed member. Further, the first and second magnets are supported in a state of being sandwiched between the spacer and the inner surface of the frame by the spacer. Rails for forming a gap between the spacer and a pair of magnets are formed, and a jig for moving the yoke can be inserted into the gap. The rail is provided with a step for allowing the yoke to move toward the rail.
本発明の撮影装置は、前記した本発明にかかる位置検出装置をカメラレンズまたはカメラボディに内装し、当該位置検出装置で検出した補正移動体の位置に基づいて被写体像を位置補正して撮影を行うことを特徴とする。 The imaging device of the present invention includes the above-described position detection device according to the present invention in a camera lens or a camera body, and performs image capturing by correcting the position of the subject image based on the position of the correction moving body detected by the position detection device. It is characterized by performing.
本発明によれば、対をなすマグネットをスペーサを介して一方向に離間配置して両マグネット間に着磁されていない中立域を構成することにより、この中立域の長さに相当する領域にわたって当該一方向に沿った磁束密度の特性に直線領域を確保することができ、正確でかつ高精度の位置検出が可能になる。これに加えて、対をなすマグネットの各磁極面にそれぞれ同じサイズのヨークを配設することにより、両マグネットで形成される磁束密度を一方向に直交する方向に沿って均一な特性にすることができる。これにより、補正移動体が一方向と直交する方向に移動した場合でも、当該一方向における位置検出の精度が低下されることがなく、高精度の位置検出が可能になる。 According to the present invention, by forming a pair of magnets spaced apart in one direction via a spacer to form a neutral region that is not magnetized between the two magnets, a region corresponding to the length of the neutral region is obtained. A linear region can be ensured in the magnetic flux density characteristics along the one direction, and accurate and highly accurate position detection is possible. In addition to this, by arranging a yoke of the same size on each magnetic pole face of a pair of magnets, the magnetic flux density formed by both magnets is made uniform in a direction perpendicular to one direction. Can do. Thereby, even when the correction moving body moves in a direction orthogonal to one direction, the position detection accuracy in the one direction is not lowered, and the position detection with high accuracy becomes possible.
また、本発明によれば、対をなすマグネットの間に介装するスペーサにレールや段部を設けることにより、マグネットおよびヨークを所定の位置に正確に支持させることができ、位置検出装置における高精度の位置検出が可能になる。 Further, according to the present invention, by providing a rail or a step on the spacer interposed between the pair of magnets, the magnet and the yoke can be accurately supported at a predetermined position. Accurate position detection is possible.
また、本発明の撮影装置は、本発明の位置検出装置を備えることにより、高い精度で補正移動体の位置、すなわち像振れを補正するための補正レンズや撮像素子の移動位置を検出し、この補正移動体の移動位置を高い精度で制御することによって像振れ補正等の高い光学補正効果が得られる撮影装置が実現できる。 In addition, the photographing apparatus of the present invention includes the position detection device of the present invention to detect the position of the correction moving body, that is, the movement position of the correction lens and the image sensor for correcting image shake with high accuracy. By controlling the movement position of the correction moving body with high accuracy, it is possible to realize an imaging apparatus that can obtain a high optical correction effect such as image blur correction.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態では本発明の位置検出装置をカメラのカメラレンズに内装した手振れ補正装置に組み込んでいる。図1は当該カメラCAMの概念構成図であり、カメラボディCBと、このカメラボディCBと一体に形成された、または着脱可能なカメラレンズCLとで構成されており、カメラボディCB内にはカメラレンズCLで結像された被写体像を撮像するための撮像素子ISが内装されている。カメラレンズCLにはレンズ鏡筒内に被写体を結像するための結像光学系OLが内装されるとともに、この結像光学系OLで結像される被写体像の手振れを補正するための補正光学装置RODが内装されている。この補正光学装置RODは、カメラレンズCLに内装されて撮影時にカメラボディCBまたはカメラレンズCLに生じるX方向(図1の左右方向)、Y方向(図1の上下方向)の各手振れ振動を検出するための振動検出手段(ジャイロセンサ)XG,YGからの検出信号に基づいて、当該振動を相殺するように被写体像を光軸と直交するX方向とY方向に変位させる構成とされている。この補正を行うために、当該補正光学装置RODには、結像光学系OLの光路上に配置した補正レンズRLを備えるとともに、この補正レンズRLをX方向、Y方向に駆動させるためのX,Yの各ボイスコイル構成の磁気アクチュエータXM,YMと、補正レンズRLの駆動に伴うX方向、Y方向の位置を検出するためのX,Yの各位置センサXS,YSを備えている。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the position detection device of the present invention is incorporated in a camera shake correction device built in a camera lens of a camera. FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of the camera CAM, which includes a camera body CB and a camera lens CL formed integrally with or removable from the camera body CB. An image sensor IS for capturing a subject image formed by the lens CL is provided. The camera lens CL is internally provided with an imaging optical system OL for imaging a subject in a lens barrel, and correction optics for correcting camera shake of a subject image formed by the imaging optical system OL. The device ROD is internally furnished. This correction optical device ROD is installed in the camera lens CL and detects each hand vibration in the X direction (left and right direction in FIG. 1) and Y direction (up and down direction in FIG. 1) generated in the camera body CB or the camera lens CL at the time of shooting. On the basis of detection signals from vibration detection means (gyro sensors) XG and YG, the subject image is displaced in the X and Y directions perpendicular to the optical axis so as to cancel the vibration. In order to perform this correction, the correction optical device ROD includes a correction lens RL disposed on the optical path of the imaging optical system OL, and X, X, Y for driving the correction lens RL in the X and Y directions. Magnetic actuators XM and YM having Y voice coil configurations and X and Y position sensors XS and YS for detecting positions in the X and Y directions associated with driving of the correction lens RL are provided.
図2は前記補正光学装置ROD、すなわち手振れ補正装置をカメラボディ側から見た外観斜視図である。前記手振れ補正装置RODは短円筒に近い形状をした固定枠1を主体にして組み立てられており、この固定枠1は図1のカメラレンズCLの鏡筒内に固定的に支持される。図3は当該手振れ補正装置RODの部分分解斜視図であり、カメラレンズCLの前側、すなわち被写体側から見た図である。以下、前後については同様に前側を被写体側とし、後側をカメラボディ側とする。図2および図3を併せて参照すると、前記固定枠1の前面側には後ヨーク2、前ヨーク3、ベースプレート4が光軸方向に配列した状態で固定支持されている。また、前記後ヨーク2と前ヨーク3との光軸方向の間には前記補正レンズRLを支持した補正レンズ枠5が配設されており、この補正レンズ枠5は前記固定枠1に対して前記したX方向、Y方向に移動可能に支持されている。一方、前記固定枠1の後側、すなわちカメラボディ側の面にはロック環6が円周方向に所要角度で回動可能に支持されている。
FIG. 2 is an external perspective view of the correction optical device ROD, that is, the camera shake correction device as seen from the camera body side. The camera shake correction device ROD is assembled mainly with a fixed
前記固定枠1は円周壁の一部が切り欠かれて中央部が開口された短円筒容器状に形成されており、固定枠1を被写体側から見たときに筒内底面となる前面の上部、右下部、左下部(以下、左右、上下については前側から見た方向である)の3箇所にそれぞれ詳細を後述する後ボールリテーナ8Aが配設されている。また、この固定枠1には詳細を後述するロックモータ10が搭載されるとともに、同じく詳細を後述するYガイド部11が一体に形成されている。
The fixed
前記補正レンズ枠5は本発明における補正移動体を構成するものであり、前記固定枠1に内装した状態の前面図を図4に示すように、中央の円形開口内に前記補正レンズRLを嵌着支持したほぼ円環状に形成された樹脂製の枠部51と、この枠部51の前面に円周に沿って一体的に取着されたほぼ円環板状をしたアルミニウム等の金属製の支持板部52とで形成されている。この補正レンズRLは前記したようにX方向およびY方向に移動して被写体像の像振れを補正するものである。前記補正レンズ枠5の支持板部52には円周に沿って右側部にX駆動コイル53xが固着され、下側部にY駆動コイル53yが固着されている。これらのX駆動コイル53xと駆動コイル53yはそれぞれ円周接線方向に長軸を有する長円型となるように細導線が巻回された構成である。すなわち、X駆動コイル53xはY方向に長軸を有し、Y駆動コイル53yはX方向に長軸を有しており、各駆動コイル53x,53yは補正レンズ枠5を板厚方向に貫通して光軸方向の両側に露呈された状態に形成されている。また、補正レンズ枠5の枠部51の左側部には小型のX位置検出マグネット54xが支持され、上側部には同じく小型のY位置検出マグネット54yが支持されている。さらに、補正レンズ枠5の右上部と左下部にはそれぞれ矩形をした微小開口寸法の挿通穴55が板厚方向に貫通されている。補正レンズ枠5の裏面には、図2〜4には表れないXガイド部56が一体に形成されているが、これについては後述する。
The
図3において、前記後ヨーク2は前側方向から見て右上から左下までの周領域にわたって延長されたほぼ半円弧状をした透磁性のある金属板、例えば鉄板で形成されており、その前面の右側領域に後Xマグネット21xが固着され、下側領域に後Yマグネット21yが固着されている。また、この後ヨーク2の前面の右上部と左下部にはそれぞれ光軸方向に沿って前側方向に突出した所要の長さのポスト22が立設されている。ポスト22については図5を参照して後述するが、長さ方向の前後端と中間にそれぞれ細径部22aを設けており、このポスト22の後端部を当該後ヨーク2にカシメ固定している。前記前ヨーク3も後ヨーク2とほぼ同じ形状に形成されるとともに、後ヨーク2と同様に前面の右側領域に前Xマグネット31xが固着され、下側領域に前Yマグネット31yが固着されている。また、この前ヨーク3の右上端部と左下端部にはそれぞれ前記後ヨーク2に設けたポスト22の前端が嵌合可能な支持穴32が開設がされている。これら前後の各ヨーク2,3はそれぞれ前記した各マグネット21x,21y,31x,31yの磁束密度を増大させるものである。
In FIG. 3, the
前記ベースプレート4は本発明における固定部材として円環板状に形成されており、前記前ヨーク3の支持穴32と同じ位置に同様な支持穴41が開設されているとともに、ベースプレート4の上部、右下部、下部の3箇所にそれぞれ詳細を後述する前ボールリテーナ8Bが支持されている。また、ベースプレート4の上部と左部にはホール素子台9x,9yがそれぞれ支持されている。これらのホール素子台9x,9yはそれぞれの前側端に設けた支持腕91によってベースプレート4に取着されており、この支持腕91の取付位置を調整することでベースプレート4上における各ホール素子台9x,9yの取着位置を微調整することが可能とされている。さらに、ベースプレート4の上部から左部にわたる領域の後面にはフレキシブル基板7が取着されている。このフレキシブル基板7は後面にホール素子71x,71yを搭載する素子基板72x,72yを有しており、ベースプレート4に取着されたときにはこれら2つのホール素子71x,71yはそれぞれ前記ホール素子台9x,9yの後側に向けられた端面に支持される。
The
そして、前記した後ヨーク2、補正レンズ枠5、前ヨーク3、ベースプレート4はこの順序で光軸方向に重ねられた状態で前記固定枠1の前面に組み立てられる。図5は組み立てた状態におけるポスト22の長手方向に沿った拡大断面図である。後ヨーク2は固定枠1の前面に沿って配設されるが、後ヨーク2の後面側から突出しているポスト22の後端22bが固定枠1に設けた穴に内挿されることによって固定枠1に対する連結および位置決めが行われる。次いで、前面側から補正レンズ枠5が配設され、補正レンズ枠5の挿通穴55がポスト22に挿通される。補正レンズ枠5は挿通穴55にポスト22が挿通されることによって後ヨーク2および固定枠1に対する位置決めが行われる。ただし、挿通穴55の開口寸法がポスト22の細径部22aの径寸法よりも大きいので、補正レンズ枠5は後ヨーク2および固定枠1に対してX方向およびY方向に微小距離での相対移動は可能である。さらに、補正レンズ枠5の前面側に前ヨーク3が配設される。前ヨーク3に設けた支持穴32がポスト22の前端22cに嵌合されることにより、前ヨーク3は後ヨーク2および固定枠1に対して位置決めされるとともに、後ヨーク2に一体化されることになる。同様にして、ベースプレート4を前ヨーク3の前面側に配設すると、ベースプレート4の支持穴41がポスト22の前端22cに嵌合されることにより、ベースプレート4は前ヨーク3に対して位置決めされるとともに前ヨーク3に一体化されることになる。また、図3に示したベースプレート4に取着されているフレキシブル基板7の両側に伸びている2つの電極73はそれぞれ補正レンズ枠5に搭載されているX,Yの各駆動コイル53x,53yの電極に接続されて電気接続される。
The
また、このように後ヨーク2、補正レンズ枠5、前ヨーク3、ベースプレート4を組み立てると、補正レンズ枠5は固定枠1に設けられている後ボールリテーナ8Aと、ベースプレート4に設けられている前ボールリテーナ8Bによって円周3箇所において光軸方向に挟持され、当該補正レンズ枠5の光軸方向の位置決めが行われる。図6にボールリテーナ8A,8Bの長手方向に沿った断面図を示すように、ここでは補正レンズ枠5の支持板部52がボールリテーナ8A,8Bによって光軸方向に挟持されている。これら後、前の各ボールリテーナ8A,8Bはほぼ同じ構成であり、筒状をしたリテーナ81と、このリテーナ81に内挿されてリテーナ81の内面にネジ84により螺合されるセットネジ82と、このセットネジ82の先端面に当接支持されるボール83を有している。なお、このボール83は図には表れないがリテーナ81から脱落することがないように構成されている。そして、後ボールリテーナ8Aのリテーナ81は、前記固定枠1に開口した穴内にカシメ固定されて固定枠1に一体に支持され、前ボールリテーナ8Bのリテーナ81は前記ベースプレート4に開口した穴内にカシメ固定されてベースプレート4に一体に支持される。
When the
この構成により、前記補正レンズ枠5は後ボールリテーナ8Aと前ボールリテーナ8Bの両ボール83によって光軸方向に挟持された状態で支持されることになり、この支持によって補正レンズ枠5の光軸方向の位置決めが行われる。ここで、後ボールリテーナ8Aでは、リテーナ81の基端部とセットネジ82の基端部との間に薄板状のスペーサ(シム)85が介挿され、ボール83の先端位置が微調整される。また、前ボールリテーナ8Bでは、リテーナ81の基端部とセットネジ82の基端部との間に圧縮コイルバネ86が介挿され、セットネジ82を基端方向(図の左方向)に付勢してセットネジ82におけるバックラッシュを吸収し、ボール83の光軸方向の位置を保持させている。これにより、補正レンズ枠5は両ボールリテーナ8A,8Bの各ボール83間に光軸方向の微小ギャップが形成された状態で支持されることになり、補正レンズ枠5は光軸方向に対して垂直に向けられた姿勢が保持されるとともに、両ボール83間において光軸方向とほぼ垂直な方向に円滑に移動することが可能とされている。
With this configuration, the
また、このように組み立てられることにより、後Xマグネット21xと前Xマグネット31xとが光軸方向に対向配置されるとともに、これらのマグネット21x,31x間にX駆動コイル53xが配置されて前記X磁気アクチュエータXMが構成される。同様に後Yマグネット21yと前Yマグネット31yとY駆動コイル53yとで前記Y磁気アクチュエータYMが構成される。図7(a),(b)はX磁気アクチュエータXMの前Xマグネット31xの一部を破断した斜視図と、同図(a)のb−b線に沿った拡大断面図である。前記後、前の各Xマグネット21x,31xはそれぞれの対向面にS極とN極が中立域(着磁されていない領域)を設けずに隣接して着磁された端面2極マグネットで構成されており、各マグネット21x,31xのS極とN極を対向させている。したがって、両マグネット21x,31x間には対向する方向に沿った磁気回路が構成され、この磁気回路内に配置されたX駆動コイル53xに電流を通流することにより、X駆動コイル53xにはX方向の駆動力Fが発生することになり、補正レンズ枠5はX方向に移動されることになる。図示は省略するが、前記Y磁気アクチュエータYMも同様であり、Y駆動コイル53yへの通電制御によって補正レンズ枠5がY方向に移動されることが可能になる。
Further, by assembling in this way, the
前記補正レンズ枠5は前記固定枠1に設けたYガイド部11と、前記補正レンズ枠5に設けたXガイド部56によりX方向とY方向の移動が規制される。図8に分解斜視図を示すように、前記固定枠1の前面と補正レンズ枠5の後面との間には細いロッド状のガイド12が配設されている。このガイド12は、左右方向に延びるX辺部12xと、このX辺部12xの左端から下方向に延びるY辺部12yとを有する逆L字型に形成されている。一方、固定枠1の前面の左側部に設けられた前記Yガイド部11は、上下方向に配列された2箇所において前記ガイド12のY辺部12yを左右から緩い状態で挟持する構成となっている。また、補正レンズ枠5の後面の上側部に設けられた前記Xガイド部56は、左右方向に配列された2箇所において前記ガイド12のX辺部12xを上下から緩い状態で挟持する構成となっている。
The
この構成により、補正レンズ枠5がX磁気アクチュエータXMによってX方向に移動される際には、補正レンズ枠5のXガイド部56がガイド12のX辺部12xを挟んだ状態のまま当該X辺部12xに沿ってX方向に移動される。また、補正レンズ枠5がY磁気アクチュエータYMによってY方向に移動される際には、Xガイド部56がガイド12のX辺部12xを挟持しながらガイド12を一体的に移動させ、ガイド12はY辺部12yが固定枠1のYガイド部11に挟まれた状態のままY方向に移動されることになる。これにより、X磁気アクチュエータXMによる補正レンズ枠5の移動をX方向に規制し、Y磁気アクチュエータYMによる補正レンズ枠5の移動をY方向に規制することができ、各磁気アクチュエータXM,YMによって補正レンズ枠5を正確にX方向、Y方向に円滑に移動させることが可能になり、手振れ補正を迅速に行うことが可能になる。
With this configuration, when the
他方、前記補正レンズ枠5のX方向、Y方向の移動位置を検出するために、前記したX位置センサXSとY位置センサYSが設けられている。すなわち、前記補正レンズ枠5の左側部にはX位置検出マグネット54xが支持され、上側部にはY位置検出マグネット54yが支持される。前記ベースプレート4には、これらX,Yの各位置検出マグネット54x,54yに対向して2つのホール素子71x,71yがフレキシブル基板7によってホール素子台9x,9yに搭載されている。これらX位置検出マグネット54xとホール素子71xとで前記X位置センサXSが構成され、Y位置検出マグネット54yとホール素子71yとで前記Y位置センサYSが構成される。
On the other hand, in order to detect the movement position of the
図9はY位置センサYSの部分分解斜視図である。Y位置検出マグネット54yは非磁性材料からなるスペーサ54iを介してY方向に離間配置され、ホール素子71yに対してX方向に長い矩形状をしたS極、N極の磁極面が同一面上に向けられた一対のマグネット54s,54nで構成される。これら一対のマグネット54s,54nとスペーサ54iは、前記補正レンズ枠5の枠部51に設けられた矩形枠57内に内挿支持されている。また、これら一対のマグネット54s,54nの前面、すなわち前記ホール素子71yに対向する側の面であるマグネット54sのS極面とマグネット54nのN極面にはそれぞれ磁極面と略同じ形状をした、すなわちX方向に同程度の長さ寸法をした薄い鉄板からなるヨーク58s,58nが配設されている。これらのヨーク58s,58nは各マグネット54s,54nの磁力によってそれぞれの磁極面に吸着保持されている。また、前記スペーサ54iは樹脂で概ね直方体に形成されるとともに、上下面にはそれぞれ平行配置された一対のレール541が前後方向に向けて一体に形成されている。
FIG. 9 is a partially exploded perspective view of the Y position sensor YS. The Y
これらマグネット54s,54n、スペーサ54i、およびヨーク58s,58nは、前記矩形枠57の後側開口から前方に向けて内挿されることにより矩形枠57内に配設される。図10は配設した状態の縦断面図であり、スペーサ54iを上下に挟んで上側にマグネット54sとヨーク58sが配設され、下側にマグネット54nとヨーク58nが配設される。マグネット54sはスペーサ54iの上側のレール541と矩形枠57の上底面との間に挟持され、マグネット54nはスペーサ54iの下側のレール541と矩形枠57の下底面との間に挟持される。ヨーク58s,58nはそれぞれマグネット54s,54nの磁力によって吸着保持される。なお、スペーサ54iのレール541の前端部には段部542が形成されているが、これはヨーク58s,58nを吸着しているマグネット54s,54nを矩形枠57に内挿する際にヨーク58s,58nが内側に移動することを許容するためである。この段部542が無いと、内挿時にヨーク58s,58nが矩形枠57の内面と干渉してマグネット54s,54nから脱落するおそれがあり、組み立てを効率良く行うことか難しくなる。また、レール541を設けることにより矩形枠57に内挿したときにヨーク58s,58nの内側に空隙が確保できるので、この空隙を利用して図10に鎖線で示すように矩形枠57の前面開口を通して治具Jを利用してヨーク58sを正しい位置、すなわちマグネット54sのS極面に正しい位置関係で吸着させることが可能になる。なお、例えば段部542をテーパ状に形成しておけば、マグネット54s,54n間にスペーサ54iを内挿したときのテーパ作用によって両ヨーク58s,58nを外側に押圧して自動的に所定位置に設定することも可能である。
The
また、図9に示したように、ホール素子71yは前記Y位置検出マグネット54yに対向するようにベースプレート4のホール素子台9yに搭載支持されている。このホール素子台9yの先端面には前記フレキシブル基板7の円形をした素子基板72yが支持されており、この素子基板72yの表面にホール素子71yが搭載されている。この素子基板72yは一対の位置決め穴72aがホール素子台9yに設けた突起92に嵌合することによって位置決めがなされている。このホール素子71yは、図11にY位置センサYSの全体断面図を示すように、前記Y位置検出マグネット54yの中央位置、正確には一対のマグネット54s,54nのX方向およびY方向のそれぞれの中間位置において対向配置されている。
As shown in FIG. 9, the
このY位置センサYSでは、補正レンズ枠5がY方向に移動することにより、Y位置検出マグネット54xで形成される磁界も一体的に移動され、ホール素子71yに対する磁束密度が変化する。図12はホール素子71yに対する磁束密度の変化を示す模式図である。Y位置センサYSでは、この磁束密度の変化に伴うホール素子71yの出力電流の変化を検出することによってY位置検出マグネット54yの移動位置、すなわち補正レンズ枠5のY方向の位置を検出することができる。このY方向はマグネット54s,54yが対向する方向に沿った方向であり、このY方向の位置の検出に際し、一対のマグネット54s,54nをスペーサ54iを介してY方向に離間配置して両マグネット54s,54n間に中立域を構成しているので、図12の上部に示すように、この中立域の長さに相当する領域にわたって磁束密度の特性に直線領域を確保することができ、正確でかつ高精度の位置検出が可能になる。
In the Y position sensor YS, when the
また、このY位置センサYSでは、対をなすマグネット54s,54nのS極面、N極面にそれぞれ同じサイズのヨーク58s,58nを配設し、各マグネットの磁力により吸着保持している。そのため、これらヨーク58s,58nの透磁作用により、図12の下部に磁束密度T1で示すように、マグネット54s,54nで形成される磁束密度をマグネット54s,54nの延長方向、すなわちX方向に沿って略均一な特性にすることができる。これにより、Y位置センサYSがY方向の位置を検出する際に、補正レンズ枠5が手振れ補正動作によってX方向に移動されたとき、すなわちホール素子71yが位置検出マグネット54yに対してX方向に相対移動された場合でも検出特性の変動が抑制されることになる。これにより、Y方向の位置を高精度で検出することができる。因みに、各マグネット54s,54nにヨークを備えていない場合には、図12の下部の磁束密度T2で示すように、特許文献2に記載されている場合と同様にX方向の中間領域で磁束密度が顕著に増大してしまい、結果としてY方向の位置検出精度が低下してしまう。なお、図示および詳細な説明は省略するが、X位置センサXSも同様の構成であり、同様の作用によって精度の高い位置検出が可能である。
In this Y position sensor YS, yokes 58s and 58n of the same size are arranged on the S pole surface and N pole surface of the paired
また、この実施形態では前記したように固定枠1の後面側にロック環6が配設支持されている。図13に後面図を示すように、このロック環6は円環板状に形成されており、前記補正レンズ枠5の後面に形成した円環リブ57の周囲に配設され、かつ光軸回りに小角度の範囲で回動できるように支持されている。このロック環6の円周一部にはギア61が形成されており、前記固定枠1に支持されている前記モータ10のピニオン10aに歯合して当該モータ10によって回動されるようになっている。ロック環6の内周面には、円周複数箇所を外径方向に凹設したカム凹部62が形成されており、このカム凹部62は前記補正レンズ枠5の円環リブ57の周面に設けた径方向に突出された複数の突起58に径方向に対峙されている。また、このロック環6の回動位置を検出するためのフォトインタラプタ13が前記固定枠1の円周一部に配設されている。
In this embodiment, the
このロック環6は、モータ10により基準位置に回動されたときには、図13(a)のように、カム凹部62は円環リブ57の突起58に対向する位置にあり、突起58はロック環6の内周縁に当接されることがない。したがって、補正レンズ枠5は突起58がカム凹部62の領域内で移動でき、この領域の範囲内で前記したX方向、Y方向の移動が可能とされる。一方、図13(b)のように、ロック環6がモータ10によりロック位置に回動されたときには、カム凹部62は突起58との対向位置から外れてロック環6の内周縁は突起58に当接する状態になる。これにより、補正レンズ枠5はX方向およびY方向の移動が規制されて光軸位置に拘束されたロック状態となる。ロック環6のこれらロック位置と基準位置はフォトインタラプタ13によって検出され、この検出出力によってモータ10がフィードバック制御される。
When the
以上述べたように、この実施形態の補正光学装置ROD、すなわち手振れ補正装置では、カメラCAMでの撮影時に手振れが生じると、振動検出手段XG,YGが手振れ振動を検出する。説明は省略したがカメラレンズCLに搭載されているレンズCPUはこの手振れ振動に基づいて所要の演算を行い、演算された駆動電流をフレキシブル基板7を介してX駆動コイル53x、Y駆動コイル53yに供給する。これにより、X,Yの磁気アクチュエータXM,YMが駆動され、補正レンズ枠5をX方向、Y方向に移動して手振れ振動を相殺し、手振れ補正を実行する。このとき、補正レンズ枠5のX,Y方向の移動量はX,Yの各位置センサXS,YSによって検出され、各磁気アクチュエータXM,YMをフィードバック制御して補正レンズ枠5が目的とする位置に正確に移動して手振れを補正するように制御する。
As described above, in the correction optical apparatus ROD of this embodiment, that is, the camera shake correction apparatus, when camera shake occurs during shooting with the camera CAM, the vibration detection means XG and YG detect camera shake vibration. Although not described, the lens CPU mounted on the camera lens CL performs a required calculation based on the hand vibration, and the calculated drive current is sent to the
このとき、この補正光学装置RODでは、マグネット21x,21yと31x,31yをそれぞれ支持している後ヨーク2および前ヨーク3と、ホール素子71x,71yを支持しているベースプレート4をポスト22で結合し、さらにこのポスト22を利用して駆動コイル53x,53yと位置検出マグネット54x,54yを支持している補正レンズ枠5の位置規制を行っているので、磁気アクチュエータXM,YMの駆動精度を高めることができる。すなわち、磁気アクチュエータXM,YMにおいては、後および前の各マグネット21xと31x,21yと31yを高い精度で、かつ容易に位置決めして組み立てることができ、両マグネットの各磁極を高い精度で対向配置して両マグネットにより構成される磁気回路の磁束密度を高い密度に設定することができる。したがって、マグネット21x,31x,21y,31yに前記したように中立域を有していないマグネットを採用した場合でも高い駆動力を発揮する磁気アクチュエータが実現できるともに、中立域を有していないマグネットを採用することで各磁気アクチュエータXM,YMのX,Y方向の寸法を小さくすることができ、補正レンズ枠5を小径化し、ひいては手振れ補正装置RODの小型化が可能になる。また、各マグネット21x,31x,21y,31yに対する駆動コイル54x,54yの位置規制によって各磁気アクチュエータXM,YMにおいて駆動コイルが駆動する際により大きな駆動力を得ることができ、さらに補正レンズ枠5の位置決めや位置規制のための独立した構成が不要になり手振れ補正装置の小型化に有利になる。
At this time, in this correction optical device ROD, the
また、これと同時にポスト22と補正レンズ枠5の挿通穴55とで本発明における位置規制構造が構成され、位置センサXS,YSにおいては、位置検出マグネット54x,54yをホール素子71x,71yに対して正確に位置決めすることが容易になり、図12に位置センサYSで例示したように、ホール素子71yを位置検出マグネット54yのX方向およびY方向の中心位置に設定できる。したがって、補正レンズ枠5のX方向およびY方向の位置検出を直線性に優れた領域において検出することができ、位置センサXS,YSによる高精度な位置検出が可能になる。すなわち、図12を参照して説明したように、位置検出マグネット54x,54yを構成している各一対のマグネット54s,54nをスペーサ54iを介してX方向またはY方向に離間配置して両マグネット54s,54n間に中立域を構成することにより、この中立域の長さに相当する領域にわたって磁束密度の特性に直線領域を確保することができ、正確でかつ高精度の位置検出が可能になる。これに加えて、各位置センサXS,YSでは、対をなすマグネット54s,54nのS極面、N極面の各磁極面にそれぞれ同じサイズのヨーク58s,58nを配設することにより、マグネット54s,54nで形成される磁束密度をマグネット54s,54nの延長方向に沿って均一な特性にすることができる。これにより、位置センサXS,YSが補正レンズ枠5のX方向またはY方向の位置を検出する際に、補正レンズ枠5が手振れ補正動作によってこれと直交するY方向またはX方向に移動されたときでも検出特性の変動が抑制されることになり、高精度の検出が可能になる。
At the same time, the
また、この実施形態のように位置センサを構成する対をなすマグネット54s,54nの間に介装するスペーサ54iにレール541を設けておくことにより、図10に示したように、マグネット54s,54nおよびヨーク58s,58nとスペーサ54iとの間に空隙を確保することができ、マグネット54s,54nおよびヨーク58s,58nを所定の位置に正確に支持させることができ、高精度の検出を行うことが可能になる。
Further, by providing a
ここで、実施形態ではヨーク58s,58nをそれぞれマグネット54s,54nに磁力で吸着しているが、場合によっては接着剤を用いて接着してもよい。また、マグネット54s,54nとスペーサ54iを予めサブアッセンブリして一体化しておき、この一体化したものを矩形枠57内に内挿支持させるようにしてもよい。また、実施形態では補正レンズ枠5に位置検出マグネット54x,54yを支持しているが、固定部材であるベースプレート4に位置検出マグネット54x,54yを支持し、ホール素子71x,71yを補正移動体である補正レンズ枠5に支持させるように構成してもよい。さらに、実施形態ではマグネット54s,54nはそれぞれS極とN極を有するマグネットのS極面とN極面を同じ方向に向けて配列した構成としているが、近年提案されたモノポール型のマグネット、すなわちS極またはN極のみを有するマグネットを用いることも可能である。あるいは、U字型マグネットのS極面とN極面を利用した構成としてもよい。
Here, in the embodiment, the
したがって、本発明の位置検出装置を備えた手振れ補正装置RODを図1に示したようにカメラCAMのカメラレンズCL、あるいはカメラボディCBに配設することにより、カメラCAMの撮影時における手振れによる撮影画像の像振れを解消することができる。また、位置センサを構成するマグネットにスペーサによって中立域を形成し、かつ対をなすマグネットの磁極面に同じサイズのヨークを配設することにより、互いに直交するX,Y方向に移動される補正レンズ枠の位置検出を高い精度で検出することができ、手振れの補正性能の高い小型の手振れ補正装置を組み込んだ撮影性能の高い小型のカメラCAMが実現できる。 Therefore, the camera shake correction device ROD provided with the position detection device of the present invention is disposed on the camera lens CL or the camera body CB of the camera CAM as shown in FIG. It is possible to eliminate image blur. Also, a correction lens that is moved in the X and Y directions orthogonal to each other by forming a neutral region with spacers on the magnet constituting the position sensor and disposing a yoke of the same size on the magnetic pole face of the paired magnet It is possible to detect a frame position with high accuracy, and to realize a small camera CAM with high shooting performance incorporating a small camera shake correction device with high camera shake correction performance.
本発明の補正光学装置を実施形態のようにカメラの像振れ補正を行うための装置として構成する場合には、本発明の補正光学装置をカメラボディに内装し、補正レンズに代えて撮像素子をXY方向に移動制御するように構成してもよい。この場合には、実施形態の補正レンズ枠を補正移動体として構成し、この補正移動体に撮像素子を保持するように構成すればよい。 When the correction optical device according to the present invention is configured as a device for performing image blur correction of a camera as in the embodiment, the correction optical device according to the present invention is built in the camera body, and an image sensor is used instead of the correction lens. You may comprise so that movement control may be carried out to XY direction. In this case, the correction lens frame of the embodiment may be configured as a correction moving body, and the image sensor may be held by the correction moving body.
本発明の撮影装置においては、位置検出装置を備えた補正光学装置、すなわち実施形態に示したカメラの手振れ補正装置はカメラのカメラレンズ(レンズ鏡筒)に内装することができることは勿論であるが、カメラボディ内に内装してもよい。また、本発明の撮影装置は静止画像を撮像するカメラに限られるものではなく、動画を撮像する撮影装置であってもよい。 In the photographing apparatus of the present invention, it is needless to say that the correction optical device provided with the position detection device, that is, the camera shake correction device of the camera shown in the embodiment can be incorporated in the camera lens (lens barrel) of the camera. It may be installed inside the camera body. Further, the photographing apparatus of the present invention is not limited to a camera that captures still images, and may be a photographing apparatus that captures moving images.
本発明はマグネットと磁気検出素子で構成される位置検出装置およびこの位置検出装置を備える補正光学装置を備える撮影装置に採用して有効である。 The present invention is effective when employed in a position detection apparatus including a magnet and a magnetic detection element and a photographing apparatus including a correction optical apparatus including the position detection apparatus.
1 固定枠
2 後ヨーク
3 前ヨーク
4 ベースプレート(固定部材)
5 補正レンズ枠(補正移動体)
6 ロック環
7 フレキシブル基板
8A,8B ボールリテーナ
9x,9y ホール素子台
10 モータ
12 ガイド
21x,21y 後マグネット
22 ポスト
31x,31y 前マグネット
53x,53y 駆動コイル
54x,54y 位置検出マグネット
54s,54n 第1と第2のマグネット
54i スペーサ
55 挿通穴
71x,71y ホール素子(磁気検出素子)
541 レール
542 段部
CAM カメラ(撮影装置)
CL カメラレンズ
CB カメラボディ
ROD 補正光学装置(手振れ補正装置)
XM,YM 磁気アクチュエータ
XS,YS 位置センサ
XG,YG 振動検出手段
IS 撮像素子
1 fixed
5 Correction lens frame (correction moving body)
6
541
CL camera lens CB camera body ROD correction optical device (camera shake correction device)
XM, YM Magnetic actuator XS, YS Position sensor XG, YG Vibration detection means IS Image sensor
Claims (11)
A position detection device according to any one of claims 1 to 10 is provided in a camera lens or a camera body, and a subject image is corrected based on the position of a correction moving body detected by the position detection device, and shooting is performed. An imaging device characterized by the above.
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