JP4951802B2 - アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラ - Google Patents

Description

本発明は、アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関し、特に、撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関する。

特開２００６−１１９２４９号公報（特許文献１）には、アクチュエータが記載されている。このアクチュエータは、可動部に像振れ補正用のレンズが取り付けられており、可動部を並進移動させることにより、合焦される像の振れを補正している。また、像振れ補正を実行せず、像振れ補正用のレンズを係止する必要がある場合には、可動部を、像振れ補正用のレンズ光軸を中心に回動させ、可動部と、その周囲に設けられた係止用の受部とを係合させ、係止している。

特開２００６−１１９２４９号公報

特開２００６−１１９２４９号公報記載のアクチュエータは、可動部自体が回転され、係止位置に移動されるので、可動部を係止するためのロックリング等を設ける必要がなく、ロックリング等を駆動するための特別な駆動手段も必要としないという利点を有する。しかしながら、上記公報記載のアクチュエータでは、可動部を係止位置に移動させる場合には、像振れを防止するために移動させる場合よりも非常に大きく可動部を移動させなければならないという問題がある。即ち、係止位置において可動部と係合される係止用の受部は、像振れ防止制御中に可動部と干渉することがないように、可動部の像振れ防止制御における移動範囲から大きく外れた位置に設ける必要がある。

このため、可動部が係止位置まで移動されるように制御するには、像振れ防止制御時よりも非常に広い範囲で可動部の位置を検出し、検出された位置に基づいて可動部を駆動する必要がある。
例えば、位置センサによって検出された位置信号をＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換して、その後の制御演算を実行する場合には、Ａ／Ｄ変換器に入力することができる信号の範囲を、係止位置に対応した信号の範囲まで広く設定しておく必要がある。

ここで、Ａ／Ｄ変換器によって生成されるデジタル信号のビット数を一定とした場合、入力されるアナログ信号の範囲を広く設定するほどＡ／Ｄ変換の分解能が低下し、制御の精度が低下するという問題がある。また、Ａ／Ｄ変換される信号の範囲のうち、像振れ防止制御において使用される領域以外の部分は、第２モードの制御である係止位置への移動時以外は使用されないため、無駄になっているという問題がある。

一方、位置センサによって検出された位置信号がアナログ信号のまま演算処理される場合においては、位置信号の電圧が広い範囲で変化することにより、これを処理するための回路に対する制約が多くなるという問題がある。例えば、位置信号が入力されるコントローラには、位置信号が変化する電圧範囲以上の電源電圧を供給しておく必要があるため、位置信号が変化する範囲が広い場合には、コントローラに供給すべき電源電圧が高くなる。従って、像振れ防止制御における位置信号の変化範囲を越えた部分の電源電圧は、像振れ防止制御中においては不必要なものであり、コントローラの消費電力を必要以上に増大させてしまうという問題が発生する。

従って、本発明は、像振れ防止制御の精度を低下させることなく、第２モードの制御時において広い範囲に可動部が移動されるように制御することができるアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、固定部と、撮像用レンズが取り付けられた可動部と、この可動部を、固定部に対して平行な平面上で移動できるように支持する可動部支持手段と、可動部を固定部に対して移動させるための駆動手段と、可動部の位置を検出する位置検出手段と、像振れ防止制御時において、位置検出手段からの出力信号が、可動部を並進移動させるべき位置を指令する位置指令信号に追従するように、駆動手段を制御して、可動部を移動させる制御手段と、可動部を像振れ防止制御時よりも大きく変位させ、可動部が係止される係止位置又は可動部が機械的に位置決めされる位置決め位置に可動部を移動させる第２モードの制御時において、位置指令信号を所定値又は所定範囲に維持すると共に、位置検出手段からの出力信号を、可動部が回転移動されるようにオフセットさせて制御手段に入力する第２モード制御手段と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、撮像用レンズが取り付けられた可動部が、固定部に対し、可動部支持手段によって支持され、駆動手段によって移動される。また、位置検出手段は可動部の位置を検出する。制御手段は、像振れ防止制御時において、位置検出手段からの出力信号が位置指令信号に追従するように駆動手段を制御する。一方、可動部が像振れ防止制御時よりも大きく変位される第２モードの制御時においては、第２モード制御手段は、位置指令信号を所定値又は所定範囲に維持すると共に、位置検出手段からの出力信号をオフセットさせて制御手段に入力する。第２モード制御手段が位置指令信号を所定値又は所定範囲に維持しながら、位置検出手段からの出力信号をオフセットさせることにより、可動部を変位させることができると共に、可動部が大きく変位された場合でも、位置検出手段からの出力信号がオフセットされるため、制御手段に入力される信号レベルは低く抑えられる。

このように構成された本発明によれば、第２モードの制御時において、可動部が大きく変位された場合でも、位置検出手段から第２モード制御手段を介して制御手段に入力される信号レベルを低く抑えることができるので、像振れ防止制御の精度を低下させることなく、第２モードの制御時において広い範囲に可動部を移動させることができる。

本発明において、好ましくは、第２モード制御手段は、可動部が、撮像用レンズの光軸を中心に回転移動されるように位置検出手段からの出力信号をオフセットさせる。

このように構成された本発明によれば、第２モードの制御時において、可動部が、撮像用レンズの光軸を中心に回転されるので、可動部の移動中、合焦されるが大きく振れることがなく、操作感を悪化させることがない。

本発明において、好ましくは、位置検出手段は、撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ接線方向の変位を検出する少なくとも３つのセンサを有し、第２モード制御手段は、各センサからの出力信号を同様にオフセットさせることにより、可動部を回転移動させる。

このように構成された本発明によれば、各センサからの出力信号を同様にオフセットさせることにより可動部が回転されるので、単純な構成でオフセット電圧信号を生成することができる。

本発明において、好ましくは、駆動手段は、駆動用コイル及び駆動用磁石を備え、且つ撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ接線方向に推力を発生する少なくとも３つのリニアモーターを有し、位置検出手段は、各リニアモーターの駆動用磁石の磁気を検出する磁気センサを有する。

このように構成された本発明によれば、駆動用磁石を位置検出にも利用することができるので、アクチュエータの構成を簡単にすることができると共に、アクチュエータを小型化することができる。

本発明において、好ましくは、第２モード制御手段は、可動部が撮像用レンズの光軸を中心に所定角度回転され、係止される係止位置に、可動部を移動させる。
このように構成された本発明によれば、回転移動により可動部が係止されるので、可動部を係止位置に移動させる際、合焦される画像が大きく振れるのを防止することができる。

本発明において、好ましくは、第２モード制御手段は、可動部が撮像用レンズの光軸を中心に所定角度回転され、可動部が機械的に位置決めされる位置決め位置に、可動部を移動させる。

このように構成された本発明によれば、回転移動により可動部が位置決め位置に移動されるので、可動部を位置決めする際、合焦される画像が大きく振れるのを防止することができる。

本発明において、好ましくは、第２モード制御手段は、所定のオフセット量を時系列で与えるデジタルデータを出力するデジタルデータ生成手段と、このデジタルデータ生成手段から出力されたデジタルデータを電圧に変換して位置検出手段からの出力信号をオフセットさせるＤ／Ａ変換器と、を有する。

このように構成された本発明によれば、任意のオフセット電圧波形をＤ／Ａ変換器によって容易に生成することができるので、第２モードの制御時における可動部の移動経路を自由に設定することができる。

本発明において、好ましくは、第２モード制御手段は、スイッチ素子と、このスイッチ素子のオン、オフにより所定のオフセット電圧波形を出力して位置検出手段からの出力信号をオフセットさせる時定数回路と、を有する。
このように構成された本発明によれば、オフセット電圧波形を簡単な回路で生成することができる。

また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の内部に収容された複数の撮像用レンズと、これら撮像用レンズの一部を可動部に取り付けた本発明のアクチュエータと、を有することを特徴としている。
また、本発明のカメラは、カメラ本体と、本発明のレンズユニットと、を有することを特徴としている。

本発明のアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、像振れ防止制御の精度を低下させることなく、非像振れ防止制御時において、広い範囲に可動部が移動されるように制御することができる。

図１に示すように、本発明の実施形態のカメラ１は、レンズユニット２と、カメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ８と、撮像用レンズのうちの像振れ補正用レンズ１６を所定の平面内で移動させるアクチュエータ１０と、レンズ鏡筒６の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ３４ａ、３４ｂ（図１には３４ａのみ図示）と、を有する。

レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光をフィルム面Ｆに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒６は、内部に複数の撮像用レンズ８を保持しており、一部の撮像用レンズ８を移動させることによりピント調整を可能としている。

本発明の実施形態のカメラ１は、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ１０を作動させて像振れ補正用レンズ１６を移動させ、カメラ本体４内のフィルム面Ｆに合焦される画像を安定化させている。また、本実施形態のカメラ１は、画像を安定化する像振れ防止制御の他に、第２モードの制御として、像振れ補正用レンズ１６を取り付けた移動枠を係止位置に移動させるように構成されている。本実施形態においては、ジャイロ３４ａ、３４ｂとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、像振れ補正用レンズ１６は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。

次に、図２乃至図５を参照して、アクチュエータ１０の構成を説明する。図２は、移動枠が像振れ防止制御の位置にあるアクチュエータ１０の正面図であり、センサ基板を取り外した状態を示している。また、図３は、移動枠が係止位置にあるアクチュエータ１０の正面図である。さらに、図４は図３のIV−IV線側面断面図であり、図５（ａ）は図２のV−V線側面断面図である。また、図５（ｂ）は、駆動用磁石の着磁の状態を示す斜視図である。

図２乃至図５に示すように、アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６内に固定された固定部である固定枠１２と、この固定枠１２に対して移動可能に支持された可動部である移動枠１４と、この移動枠１４を支持する可動部支持手段である３つのスチールボール１８（図４）と、を有する。さらに、アクチュエータ１０は、固定枠１２に取り付けられた３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、移動枠１４の、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに夫々対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、を有する。

また、図５（ａ）に示すように、アクチュエータ１０は、各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの磁力によって移動枠１４を固定枠１２に吸着させるために、固定枠１２に取り付けられた吸着用ヨーク２６と、駆動用磁石の磁力を固定枠１２の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石の裏側に取り付けられたバックヨーク２８と、を有する。さらに、図４に示すように、アクチュエータ１０は、スチールボール１８を移動枠１４に吸着させる吸着用磁石３０を有する。なお、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、及びこれらに対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、移動枠１４を、固定枠１２に対して並進運動させ、且つ回転運動させることができる駆動手段を構成する。

さらに、図５（ａ）に示すように、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの巻線の内側には、磁気センサであるホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置されている（図５には２４ａのみ図示）。各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、これらと夫々向き合うように配置されている各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの磁気を検出して、固定枠１２に対する移動枠１４の位置を検出するように構成されている。即ち、各ホール素子は、各駆動用磁石の、撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ円周方向の変位を検出するセンサとして機能する。これらのホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、位置検出手段を構成する。

また、図１に示すように、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって検出された振動と、ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された移動枠１４の位置情報に基づいて、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御するコントローラ３６を有する。コントローラ３６の詳細については後述する。

アクチュエータ１０は、移動枠１４を、レンズ鏡筒６に固定された固定枠１２に対して、フィルム面Ｆに平行な平面内で移動させ、これにより移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６を移動させ、レンズ鏡筒６が振動してもフィルム面Ｆに結像される像が乱れることがないように駆動される。

固定枠１２は、外周に縁を設けた概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが配置されている。図２に示すように、これら３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その中心が、レンズユニット２の光軸を中心とする円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル２０ａは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル２０ｂ、２０ｃは、駆動用コイル２０ａに対して中心角１２０゜ずつ間隔を隔てて配置されている。即ち、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、光軸を中心とする円周上に等間隔に配置されている。また、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれ、この矩形の中心線が円周の半径方向と一致するように配置されている。

移動枠１４は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定枠１２の中に、固定枠１２の縁に取り囲まれるように配置されている。移動枠１４の中央の開口には、像振れ補正用レンズ１６が取り付けられている。また、移動枠１４上の円周の、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する位置には、長方形の駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々埋め込まれている。なお、本明細書において、駆動用コイルに対応する位置とは、駆動用コイルによって形成される磁界の影響が実質的に及ぶ位置を意味している。また、駆動用磁石の裏側、即ち、各駆動用コイルの反対側には、各駆動用磁石の磁束が、固定枠１２の方に効率良く差し向けられるように、長方形のバックヨーク２８が夫々取り付けられている。

また、固定枠１２の各駆動用コイルの裏側、即ち、移動枠１４の反対側には、長方形の吸着用ヨーク２６が夫々取り付けられている。移動枠１４は、各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃが、それに対応して取り付けられた吸着用ヨーク２６に及ぼす磁力によって、固定枠１２に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石の磁力線が、吸着用ヨーク２６に効率良く到達するように、固定枠１２を非磁性材料で構成している。

次に、図５を参照して、駆動用磁石が及ぼす磁力について説明する。駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６は、夫々長方形の形状を有しており、各長辺、短辺が夫々重なり合うように配置されている。また、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その各辺が、長方形のバックヨーク２８の各長辺、短辺と夫々平行になるように配置されている。さらに、各駆動用磁石は、その磁極の境界線である着磁境界線Ｃが、各駆動用磁石が配置されている円周の半径方向に一致するように向けられている。

これにより、駆動用磁石２２ａ、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６は、磁気回路を構成し、図５（ａ）に矢印で示す磁力線が形成される。駆動用磁石２２ａは、対応する駆動用コイル２０ａに電流が流れると、円周の接線方向の駆動力を受ける。他の駆動用コイル２０ｂ、２０ｃについても、同様の位置関係で対応する駆動用磁石２２ｂ、２２ｃ、バックヨーク２８及び吸着用ヨーク２６が配置されている。

なお、本明細書において、着磁境界線Ｃとは、駆動用磁石の両端が夫々Ｓ極、Ｎ極となるように着磁されているとき、その着磁されている磁極の境界線を言うものとする。従って、本実施形態においては、着磁境界線Ｃは、長方形の駆動用磁石の各長辺の中点を通るように位置する。また、図５（ｂ）に示すように、駆動用磁石２２ａは、その厚さ方向にも極性が変化しており、図５（ｂ）において左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上がＳ極になっている。

次に、図５及び図６を参照して、各駆動用磁石が受ける駆動力を説明する。図６（ａ）は、駆動用コイルと駆動用磁石の相対位置と、駆動用磁石が受ける駆動力との関係を上段に、相対位置とホール素子２４ａの出力との関係を下段に示すグラフであり、図６（ｂ）乃至（ｅ）は、グラフ中のｂ乃至ｅ点における駆動用コイルと駆動用磁石の相対位置を示している。

まず、図５（ａ）に示すように、駆動用磁石２２ａの第１磁石部２２ａ１である右半部は、駆動用コイル２０ａの第１巻線部２０ａ１である右端部に、図５（ａ）において上方から下方に向かう磁力線を及ぼす。同様に、駆動用磁石２２ａの第２磁石部２２ａ２である左半部は、駆動用コイル２０ａの第２巻線部２０ａ２である左端部に、図５（ａ）において下方から上方に向かう磁力線を及ぼす。

一方、図６（ｂ）に矢印で示す方向の電流が駆動用コイル２０ａに流れると、駆動用コイル２０ａの第１巻線部２０ａ１には図５（ａ）の奥から手前側に向かって電流が流れ、第２巻線部２０ａ２には図５（ａ）の手前側から奥に向かって電流が流れる。駆動用磁石２２ａによって形成された磁界中において、このような電流が流れると、駆動用磁石２２ａを図５（ａ）における右方向に移動させる駆動力が発生する。

図６（ａ）に示すように、この駆動力は、駆動用磁石２２ａ及び駆動用コイル２０ａが図６（ｂ）に示す位置関係にある時、即ち、駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃが駆動用コイル２０ａの中心に位置するとき最大になる。また、駆動力は、最大の位置から駆動用磁石２２ａが右又は左にずれるに従って減少する。さらに、駆動用磁石２２ａが図６（ｃ）に示す位置（図６（ａ）におけるｃ点）まで右方向に移動されると、駆動力はゼロになる。駆動用磁石２２ａをさらに移動させ、図６（ｄ）に示す位置（図６（ａ）におけるｄ点）に達すると、駆動力の方向が逆転し、駆動用磁石２２ａは、左方向の駆動力を受けるようになる。このように、駆動力が逆転した状態では、駆動用磁石２２ａは、その第２磁石部２２ａ２と駆動用コイル２０ａの第１巻線部２０ａ１の間で発生する駆動力のみを受ける。従って、駆動力が逆転した領域における駆動力の最大値は、図６（ｂ）の状態における駆動力よりも小さくなる。

一方、駆動用磁石２２ａが左方向に移動された場合も、駆動力は減少し、図６（ｅ）に示す位置（図６（ａ）におけるｅ点）においてゼロとなる。また、駆動用磁石２２ａがさらに左方向に移動された場合には、駆動力の方向が逆転し、駆動用磁石２２ａは、左方向の駆動力を受けるようになる。

以上説明した駆動力は、駆動用コイル２０ａに図６（ｂ）における時計回りの電流が流れた場合のものであり、駆動用コイル２０ａに反時計回りの電流が流れた場合には、駆動力の方向が全て反転する。即ち、駆動用コイル２０ａに反時計回りの電流が流れている場合には、図６（ａ）の点ｅ〜点ｃの領域で左方向の駆動力が発生し、点ｅの左側の領域及び点ｃの右側の領域では右方向の駆動力が発生する。また、上記では、駆動用コイル２０ａと駆動用磁石２２ａの間に発生する駆動力について説明したが、他の２組の駆動用コイル及び駆動用磁石の間に発生する駆動力についても全く同様である。

次に、駆動用コイル２０ａの内側に配置されたホール素子２４ａの出力は、図６（ａ）の下段に示すように、駆動用磁石２２ａ及び駆動用コイル２０ａが図６（ｂ）に示す位置関係にある時、即ち、駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃが駆動用コイル２０ａの中心に位置するときほぼゼロになる。さらに、ホール素子２４ａの出力は、図６（ｂ）の位置から駆動用磁石２２ａが右方向に移動されるに従って増大し、駆動用磁石２２ａが図６（ｃ）に示す位置で最大となる。逆に、ホール素子２４ａの出力は、図６（ｂ）の位置から駆動用磁石２２ａが左方向に移動されるに従って減少し、駆動用磁石２２ａが図６（ｅ）に示す位置で最小となる。

また、本実施形態によるカメラ１のアクチュエータ１０では、駆動用コイルの第１巻線部と駆動用磁石の第１磁石部、及び第２巻線部と第２磁石部が対向し、十分な駆動力が発生する像振れ防止制御領域内において像振れ防止制御が実行される。さらに、移動枠１４が係止される係止位置は、像振れ防止制御領域から大きく外れた位置に設定されており、この係止位置においては、ホール素子２４ａの出力は、像振れ防止制御領域内における出力よりも非常に大きくなる。

次に、図７及び図８を参照して、移動枠１４の位置検出を説明する。
図７及び図８は、駆動用磁石２２ａの移動とホール素子２４ａから出力される信号との関係を説明する図である。図７に示すように、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓが、駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃ上に位置する場合には、ホール素子２４ａからの出力信号はゼロである。移動枠１４と共に駆動用磁石２２ａが移動され、ホール素子２４ａの感度中心点が駆動用磁石２２ａの着磁境界線上から外れると、ホール素子２４ａの出力信号が変化する。図７に示すように、駆動用磁石２２ａが着磁境界線Ｃに直交するＸ軸方向、即ち円周方向に変位すると、ホール素子２４ａは、正弦波状の信号を発生する。従って、この移動量が微小である場合には、ホール素子２４ａは、駆動用磁石２２ａの移動距離にほぼ比例した信号を出力する。本実施形態において、駆動用磁石２２ａの移動距離が、駆動用磁石２２ａの長辺の長さの３％程度以内の場合には、ホール素子２４ａから出力される信号は、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓと駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃの間の距離にほぼ比例する。また、本実施形態では、アクチュエータ１０は、像振れ補正制御時においては各ホール素子の出力が距離にほぼ比例する範囲内で作動する。

図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓ上に駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃが位置する場合には、図８（ｂ）のように駆動用磁石２２ａが回転移動した場合、図８（ｃ）のように駆動用磁石２２が着磁境界線Ｃの方向に移動した場合とも、ホール素子２４ａからの出力信号はゼロである。また、図８（ｄ）乃至（ｆ）に示すように、駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃがホール素子２４ａの感度中心点Ｓから外れた場合には、感度中心点Ｓと着磁境界線Ｃの距離ｒに比例した信号がホール素子２４ａから出力される。従って、感度中心点Ｓから着磁境界線Ｃまでの距離ｒが同じであれば、図８（ｄ）のように駆動用磁石２２ａが着磁境界線Ｃに直交する方向に移動した場合、図８（ｅ）のように駆動用磁石２２ａが並進及び回転移動した場合、図８（ｆ）のように任意の方向に並進移動した場合とも、何れも同じ大きさの信号がホール素子２４ａから出力される。

ここでは、ホール素子２４ａについて説明したが、他のホール素子２４ｂ、２４ｃも、それらに対応する駆動用磁石２２ｂ、２２ｃとの位置関係に基づいて同様の信号を出力する。このため、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１４が固定枠１２に対して並進移動及び回転移動した位置を特定することができる。

次に、図２乃至図４を参照して、移動枠１４の係止機構を説明する。
図２及び図３に示すように、固定枠１２には、その外周から半径方向内方に延びる３つの位置決め用の係合受け部１５が設けられている。各係合受け部１５は、固定枠１２の円周方向に１２０゜ずつ間隔を開けて配置されている。また、移動枠１４には、各係合受け部１５と当接するように、３つの位置決め用の係合部１７が、移動枠１４の円周方向に１２０゜ずつ間隔を開けて形成されている。各係合部１７は、その当接面１７ａで各係合受け部１５の当接受け面１５ａと当接するように構成されている。

また、図３に示すように、これら３組の当接面１７ａ及び当接受け面１５ａは、移動枠１４が、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸が一致した状態で回転されたとき同時に当接するように形成されている。即ち、３組の位置決め当接面１７ａ及び当接受け面１５ａが夫々同時に当接するように移動枠１４を移動させることにより、移動枠１４は機械的に図３に示す所定の係止位置に位置決めされる。

ここで、各当接面１７ａ及び当接受け面１５ａは、光軸を中心とする円の半径方向に向けられた平面として形成されているが、当接する平面には不可避な形状誤差が存在するため、微視的には各当接面１７ａと当接受け面１５ａは点接触に近い状態で接触することになる。従って、移動枠１４の位置は、２組の当接面１７ａ及び当接受け面１５ａにより完全に規定されることはなく、もう１組の当接面１７ａ及び当接受け面１５ａが当接することによって係止位置は一意的に規定されるようになる。また、係止位置においては、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸が一致する。

さらに、図２及び図３に示すように、固定枠１２には、磁力吸着手段である３つの係止用磁性材２３ａ、２３ｂ、２３ｃが、固定枠１２の円周方向に１２０゜ずつ間隔を開けて配置されている。各係止用磁性材は、図３に示す係止位置においては、各駆動用磁石との間に働く吸着力により、移動枠１４を図３における時計回りに回転させる回転力を作用させる。この回転力により、各当接面１７ａは各当接受け面１５ａに押し付けられ、移動枠１４は係止位置に係止される。従って、本実施形態においては、駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは磁力吸着手段の一部としても機能する。また、移動枠１４の通常作動領域においては、各駆動用磁石と各係止用磁性材は十分に離れているため、それらの間に作用する吸着力は、ほぼゼロとなる。

次に、図２乃至図４を参照して、スチールボール１８による移動枠１４の支持機構を説明する。
図２及び図３に示すように、３つのスチールボール１８は、固定枠１２と移動枠１４の間に夫々配置されている。３つのスチールボール１８は、夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて配置され、各スチールボール１８が、各駆動用コイルの間に位置するように配置されている。図４に示すように、各スチールボール１８は、移動枠１４の、各スチールボール１８に対応する位置に埋め込まれた吸着用磁石３０によって、移動枠１４に吸着されている。各スチールボール１８は吸着用磁石３０によって移動枠１４に吸着され、移動枠１４は駆動用磁石２２によって固定枠１２に吸着されるので、各スチールボール１８は固定枠１２と移動枠１４の間に挟持されることになる。これにより、移動枠１４は固定枠１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１４の固定枠１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動が許容される。

また、本実施形態においては、スチールボール１８として鋼製の球体を使用しているが、スチールボール１８は必ずしも球体でなくても良い。即ち、アクチュエータ１０の作動中において固定枠１２及び移動枠１４と接触する部分が概ね球面の形状を有する形態であればスチールボール１８として使用することができる。なお、本明細書において、このような形態を球状体という。

次に、図９を参照して、制御手段であるコントローラ３６の構成、及びアクチュエータ１０による像振れ防止制御を説明する。図９は、コントローラ３６における信号処理を示すブロック図である。図９に示すように、コントローラ３６には、２つのジャイロ３４ａ、３４ｂによって夫々検出された角速度信号が入力されるバッファーアンプ３７ａ、３７ｂと、レンズ位置指令信号生成手段である演算回路３８ａ、３８ｂと、コイル位置指令信号生成手段である演算回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、駆動回路４４ａ、４４ｂ、４４ｃが内蔵されている。

図９に示すように、レンズユニット２の振動は、２つのジャイロ３４ａ、３４ｂによって時々刻々検出され、バッファーアンプ３７ａ、３７ｂを介してレンズ位置指令信号生成手段である演算回路３８ａ、３８ｂに入力される。本実施形態においては、ジャイロ３４ａはレンズユニット２のヨーイング運動の角速度を、ジャイロ３４ｂはピッチング運動の角速度を夫々検出するように構成され、配置されている。なお、バッファーアンプ３７ａ、３７ｂと演算回路３８ａ、３８ｂの間に設けられた切換スイッチ４６は、像振れ防止制御時においては、常に、各バッファーアンプと各演算回路を直結する位置に切り換えられている。

バッファーアンプ３７ａ、３７ｂは、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって夫々検出された角速度信号を所定の倍率に増幅するように構成されている。
演算回路３８ａ、３８ｂは、ジャイロ３４ａ、３４ｂからバッファーアンプ３７ａ、３７ｂを介して時々刻々入力される角速度に基づいて、像振れ補正用レンズ１６を移動させるべき位置を時系列で指令する位置指令信号であるレンズ位置指令信号を生成する。すなわち、演算回路３８ａは、ジャイロ３４ａによって検出されるヨーイング運動の角速度を時間積分し、所定の光学特性補正を行うことによってレンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘを生成し、同様に、演算回路３８ｂは、ジャイロ３４ｂによって検出されるピッチング運動の角速度に基づいてレンズ位置指令信号の鉛直方向成分Ｄｙを生成するように構成されている。このようにして得られたレンズ位置指令信号に従って、像振れ補正用レンズ１６を時々刻々移動させることにより、写真撮影の露光中にレンズユニット２が振動した場合にも、カメラ本体４内のフィルム面Ｆに合焦される像は乱れることなく安定化される。

コントローラ３６に内蔵されたコイル位置指令信号生成手段は、演算回路３８ａ、３８ｂによって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて、各駆動用コイルに対する位置指令信号であるコイル位置指令信号を生成するように構成されている。コイル位置指令信号は、像振れ補正用レンズ１６をレンズ位置指令信号で指定された位置へ移動させたときの、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃとそれに対応した駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置関係を表す信号である。すなわち、各駆動用磁石が、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号によって指令された位置に移動されると、その結果、像振れ補正用レンズ１６は、レンズ位置指令信号によって指令された位置へ移動される。本実施形態においては、駆動用コイル２０ａが光軸の鉛直上方に設けられているので、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａは、演算回路３８ａから出力されるレンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘと等しくなる。従って、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号を生成するコイル位置指令信号生成手段である演算回路４０ａは、演算回路３８ａから出力をそのまま出力する。一方、駆動用コイル２０ｂ、２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒｂ、ｒｃは、レンズ位置指令信号の水平方向成分Ｄｘ及び鉛直方向成分Ｄｙに基づいて、コイル位置指令信号生成手段である演算回路４０ｂ、４０ｃによって生成される。

一方、ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって測定された、各駆動用コイルに対する駆動用磁石の移動量は、第２モード制御手段である係止位置移動手段４８に内蔵された磁気センサアンプ５０によって所定の倍率に増幅される。駆動回路４４ａ、４４ｂ、４４ｃは、演算回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃから出力された各コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃと、磁気センサアンプ５０から出力された信号との差に比例した電流を各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す。従って、コイル位置指令信号と各磁気センサアンプからの出力に差がなくなると、即ち、各駆動用磁石がコイル位置指令信号によって指令された位置に到達すると、各駆動用コイルには電流が流れなくなり、駆動用磁石に作用する駆動力がゼロになる。

係止位置移動手段４８及び磁気センサアンプ５０の構成、作用については後述する。なお、磁気センサアンプ５０は、像振れ防止制御時においては、ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力を単に所定の倍率に増幅するように作用する。

次に、図１０を参照して、移動枠１４を並進運動させる場合における、レンズ位置指令信号とコイル位置指令信号との関係を説明する。図１０は、固定枠１２上に配置された駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、及び移動枠１４上に配置された駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置関係を示す図である。まず、３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、その中心点が、点Ｑを原点とする半径Ｒの円周上の点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に夫々配置されている。また、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃも、それらの感度中心点Ｓが点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動枠１４が動作中心位置にある場合には、像振れ補正用レンズ１６の中心と撮像用レンズ８の光軸が一致し、各駆動用コイルに対応した各駆動用磁石の着磁境界線Ｃの中点も夫々点Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ上に位置し、各着磁境界線Ｃは、点Ｑを中心とする円の半径方向に向けられる。移動枠１４は、この動作中心位置を中心に並進移動され、像振れ防止制御が実行される。

次に、点Ｑを原点とする水平軸線をＸ軸、鉛直軸線をＹ軸とし、図１０に実線で示すように、画像安定化用レンズ１６の中心点Ｑ１が、Ｙ軸方向にＤｙ、Ｘ軸方向に−Ｄｘ並進移動された場合を考える。移動枠１４をこのように移動させると、各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの着磁境界線Ｃは、図１０に一点鎖線で示された位置に移動される。ここで、駆動用磁石２２ａの着磁境界線Ｃと点Ｓａとの間の距離をｒａ、駆動用磁石２２ｂの着磁境界線Ｃと点Ｓｂとの間の距離をｒｂ、駆動用磁石２２ｃの着磁境界線Ｃと点Ｓｃとの間の距離をｒｃとする。この距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃは、画像安定化用レンズ１６をＹ軸方向にＤｙ、Ｘ軸方向に−Ｄｘ移動させたとき、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出される移動距離に該当する。これらの距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の移動距離Ｄｘ、Ｄｙに対して一意的に決定されるものである。従って、画像安定化用レンズ１６をＸ軸方向、Ｙ軸方向に夫々Ｄｘ、Ｄｙ移動させるためには、これに対応した距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃをコイル位置指令信号として与えればよい。

ここで、各距離ｒａ、ｒｂ、ｒｃの正の方向を図１０に矢印ａ、ｂ、ｃで示すように定義すると、ｒａ、ｒｂ、ｒｃと、Ｄｘ、Ｄｙの関係は次の（数式１）で与えられる。

図９において説明した演算手段４０は、夫々上記数式１に対応する演算を実行して、各コイル位置指令信号を生成している。

次に、移動枠１４を回転運動させる場合におけるコイル位置指令信号を説明する。移動枠１４を回転運動させるには、各コイル位置指令信号として同一の値を与えればよい。即ち、移動枠１４を角度θ［ｒａｄ］だけ時計回りに回転させるための各コイル位置指令信号は、

によって与えられる。このように、各駆動用磁石が各駆動用コイルに対して同一距離接線方向に移動されることにより、移動枠１４は、像振れ補正用レンズ１６の光軸と撮像用レンズ８の光軸が一致した状態を保持しながら、光軸を中心に回転される。

次に、図９及び図１１を参照して、係止位置移動手段４８の構成を説明する。図１１は、係止位置移動手段４８に内蔵されている磁気センサアンプ５０の回路の一例を示す図である。

図９に示すように、第２モード制御手段である係止位置移動手段４８は、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力信号が入力される磁気センサアンプ５０と、この磁気センサアンプ５０の出力をオフセットさせるオフセット信号を出力するＤ／Ａ変換器５２ａと、所定のオフセット信号のデータを記憶したデジタルデータ生成手段であるメモリ５２ｂと、を有する。さらに、係止位置移動手段４８は、コントローラ３６に内蔵された切換スイッチ４６を切り換えるスイッチ切換手段５４ａと、切換スイッチ４６の一方の端子に、角速度ゼロに対応する定電圧を供給する定電圧供給手段５４ｂと、を有する。

メモリ５２ｂには、所定のオフセット量を時系列で与えるデジタルデータが格納されており、Ｄ／Ａ変換器５２ａは、このデータを読み出して所定のオフセット電圧波形を出力するように構成されている。

スイッチ切換手段５４ａは、切換スイッチ４６を、バッファーアンプ３７ａ、３７ｂと演算回路３８ａ、３８ｂを直結する位置、又は、定電圧供給手段５４ｂと演算回路３８ａ、３８ｂを接続する位置に切り換えるように構成されている。スイッチ切換手段５４ａは、切換スイッチ４６を、像振れ防止制御時においては、バッファーアンプと演算回路が直結される位置に切り換え、移動枠１４の係止位置への移動時においては、定電圧供給手段５４ｂが演算回路に接続される位置に切り換えるように構成されている。

また、定電圧供給手段５４ｂは、ジャイロ３４ａ、３４ｂが角速度ゼロを検出している際の出力電圧に相当する電圧を出力するように構成されている。このため、定電圧供給手段５４ｂと演算回路３８ａ、３８ｂが接続されている場合には、コントローラ３６は、レンズユニット２が静止している場合と同様に作用する。即ち、演算回路３８ａ、３８ｂは、レンズ位置指令信号Ｄｘ、Ｄｙとして、夫々ゼロを出力し、演算回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃとして夫々ゼロを出力する。

図１１に示すように、磁気センサアンプ５０は、６つのオペアンプＯＰ１１〜ＯＰ３２、及び１８本の電気抵抗器Ｒ１１〜Ｒ３６を有する。なお、図１１においては、電源回路等、磁気センサアンプの付属的な回路は省略されている。また、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、１〜４番の４つの端子を有し、１番、３番の端子は、＋３Ｖの電源、ＧＮＤに夫々接続されている。さらに、ホール素子の検出信号は、２番、４番端子の間に差信号として出力される。

ホール素子２４ａの２番端子は、電気抵抗器Ｒ１１を介してオペアンプＯＰ１１のマイナス入力端子に接続されている。一方、ホール素子２４ａの４番端子は、電気抵抗器Ｒ１２を介してオペアンプＯＰ１１のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１１の出力端子は、電気抵抗器Ｒ１３を介してオペアンプＯＰ１１のマイナス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１１のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１４を介して１．５Ｖの基準電圧に接続されている。なお、オペアンプＯＰ１１には、３Ｖの電源電圧が印加されている。これらのオペアンプＯＰ１１及び電気抵抗器Ｒ１１〜Ｒ１４は、初段の作動アンプを構成している。

次に、オペアンプＯＰ１１の出力端子は、オペアンプＯＰ１２のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１５を介してＤ／Ａ変換器５２ａの出力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１２の出力端子は、電気抵抗器Ｒ１６を介してオペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子に接続されている。なお、オペアンプＯＰ１２には、３Ｖの電源電圧が印加されている。これらのオペアンプＯＰ１２及び電気抵抗器Ｒ１５、Ｒ１６は２段目の非反転アンプを構成する。なお、Ｄ／Ａ変換器５２ａは、像振れ防止制御時においては、常に、基準電圧である１．５Ｖを出力するように構成されており、この場合には、２段目の非反転アンプは初段の作動アンプの出力を更に所定倍率に増幅する。また、移動枠１４の係止位置への移動時においては、Ｄ／Ａ変換器５２ａから所定のオフセット電圧波形が出力され、これにより、非反転アンプの出力は、オフセット電圧波形に従ってオフセットされる。

なお、ここでは、ホール素子２４ａに接続されている作動アンプ及び非反転アンプの構成を説明したが、他のホール素子に接続されている作動アンプ及び非反転アンプも同様に構成されている。

次に、図１及び図９を参照して、本発明の実施形態によるカメラ１の像振れ防止制御時における作用を説明する。まず、カメラ１の手ブレ防止機能の起動スイッチ（図示せず）をオンにすることにより、レンズユニット２に備えられたアクチュエータ１０が作動される。レンズユニット２に取り付けられたジャイロ３４ａ、３４ｂは、所定周波数帯域の振動を時々刻々検出し、検出信号をバッファーアンプ３７ａ、３７ｂを介して演算回路３８ａ、３８ｂに出力する。ジャイロ３４ａはレンズユニット２のヨーイング方向の角速度の信号を演算回路３８ａに出力し、ジャイロ３４ｂはピッチング方向の角速度の信号を演算回路３８ｂに出力する。演算回路３８ａは、入力された角速度信号を時間積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘを生成する。同様に、演算回路３８ｂは、入力された角速度信号を時間積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の光学特性補正を加えて鉛直方向のレンズ位置指令信号Ｄｙを生成する。演算回路３８ａ、３８ｂによって時系列で出力されるレンズ位置指令信号によって指令される位置に、像振れ補正用レンズ１６を時々刻々移動させることによって、カメラ本体４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。

演算回路３８ａによって出力された水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘは、演算回路４０ａを介して、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａとして出力される。また、演算回路４０ｂには、水平方向のレンズ位置指令信号Ｄｘ及び鉛直方向のレンズ位置指令信号Ｄｙが入力され、数式１の中段の式に基づいて駆動用コイル２０ｂに対するコイル位置指令信号ｒｂが生成される。同様に、演算回路４０ｃには、レンズ位置指令信号Ｄｘ、Ｄｙが入力され、数式１の下段の式に基づいて駆動用コイル２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒｃが生成される。

一方、駆動用コイル２０ａに対応するホール素子２４ａは、係止位置移動手段４８に内蔵された磁気センサアンプ５０に検出信号を出力する。磁気センサアンプ５０は、像振れ防止制御時においては、入力された信号を所定倍率に増幅して出力する。磁気センサアンプ５０によって増幅された検出信号は、駆動用コイル２０ａに対するコイル位置指令信号ｒａから差し引かれ、これらの差に比例した電流が、駆動回路４４ａを介して駆動用コイル２０ａに出力される。同様に、ホール素子２４ｂの検出信号とコイル位置指令信号ｒｂの差に比例した電流が駆動回路４４ｂを介して駆動用コイル２０ｂに出力され、ホール素子２４ｃの検出信号とコイル位置指令信号ｒｃの差に比例した電流が駆動回路４４ｃを介して駆動用コイル２０ｃに出力される。

上述したように、各駆動用コイルに電流が流れることにより、電流に比例した駆動力が発生する。即ち、各駆動用コイルに電流が流れることにより各駆動用コイルに対応して配置された各駆動用磁石は夫々、コイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動枠１４が移動される。駆動用磁石が、この駆動力によってコイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、コイル位置指令信号とホール素子の検出信号が一致するので駆動回路の出力はゼロとなり、駆動力もゼロになる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、各駆動用磁石はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。

以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石を有する移動枠１４に取り付けられた像振れ補正用レンズ１６が、レンズ位置指令信号に追従するように移動される。これにより、カメラ本体４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。

次に、図１２乃至図１４を更に参照して、アクチュエータ１０の移動枠１４を係止位置に移動させる作用を説明する。図１２は、移動枠１４を係止位置に移動させる際の各部の信号を示すタイミングチャートである。即ち、図１２の最上段は切換スイッチ４６の切り換え状態を示すチャートであり、２段目は像振れ補正用レンズ１６の光軸と、他の撮像用レンズ８の光軸との間の距離を表すチャートであり、３段目はホール素子２４ａからの出力信号を表すチャートであり、４段目はＤ／Ａ変換器５２ａからの出力信号を表すチャートであり、最下段は、磁気センサアンプ５０からの出力信号を表すチャートである。また、図１３は、係止位置における駆動用コイル２０ａ、駆動用磁石２２ａ、及び係止用磁性材２３ａの位置関係を示す側面断面図であり、図１４は正面図である。

まず、レンズユニット２に設けられた係止スイッチ（図示せず）がオンにされると、係止位置移動手段４８に内蔵されたスイッチ切換手段５４ａは、コントローラ３６の切換スイッチ４６に信号を送る（図９）。これにより、切換スイッチ４６は、バッファーアンプ３７ａ、３７ｂと演算回路３８ａ、３８ｂが直結される位置から、定電圧供給手段５４ｂと演算回路３８ａ、３８ｂが接続される位置に切り換えられる。即ち、図１２の最上段に示すように、切換スイッチ４６は、時刻ｔ１において、係止移動位置に切り換えられる。

定電圧供給手段５４ｂと演算回路３８ａ、３８ｂが接続されると、演算回路３８ａ、３８ｂには、レンズユニット２が静止している場合と同等の信号電圧が入力される。これにより、演算回路３８ａ、３８ｂは、移動枠１４を図２に示す像振れ防止制御の動作中心位置に移動させるレンズ位置指令信号Ｄｘ、Ｄｙを出力する。コントローラ３６は、このレンズ位置指令信号Ｄｘ、Ｄｙに従って、移動枠１４を像振れ防止制御の動作中心位置に移動させる。即ち、図１２の２段目のチャートに示すように、像振れ補正用レンズ１６の光軸が他の撮像用レンズ８の光軸と一致するように移動枠１４が移動される。

図１２に示すように、時刻ｔ１において切換スイッチ４６が切り換えられると、移動枠１４は像振れ防止制御の動作中心位置に移動され、これに伴いホール素子２４ａの出力電圧（ホール素子２４ａの２番端子と４番端子の電位差）はゼロに収束する（図１２の３段目のチャート）。一方、Ｄ／Ａ変換器５２ａは、時刻ｔ１から所定時間経過した後の時刻ｔ２までは、基準電圧（１．５Ｖ）を出力する（図１２の４段目のチャート）。従って、この期間においては、磁気センサアンプ５０の出力がオフセットされることはなく、磁気センサアンプ５０の出力電圧波形は、ホール素子２４ａの出力電圧波形と相似形になる（図１２の５段目のチャート）。

移動枠１４は、時刻ｔ１の所定時間後の時刻ｔ２までには、像振れ防止制御の動作中心位置に移動される。従って、時刻ｔ２においては、像振れ補正用レンズ１６の光軸と他の撮像用レンズ８の光軸は一致し、ホール素子２４ａの出力電圧はゼロとなり、Ｄ／Ａ変換器５２ａ及び磁気センサアンプ５０の出力電圧は基準電圧となっている。また、図１２には図示していないが、時刻ｔ２においては、他のホール素子２４ｂ、２４ｃの出力電圧もゼロとなっている。

次に、Ｄ／Ａ変換器５２ａは、時刻ｔ２になると、メモリ５２ｂに記憶されている波形データに基づいて、所定のオフセット電圧波形を出力する（図１２の４段目のチャート）。Ｄ／Ａ変換器５２ａからオフセット電圧が出力されると、磁気センサアンプ５０の出力は、ホール素子２４ａの出力電圧がゼロに維持されている場合においても、オフセット電圧分オフセットされる。これにより、磁気センサアンプ５０のホール素子２４ａに対応する出力とコイル位置指令信号ｒａとの間に差が発生し、駆動用コイル２０ａに電流が流れるようになる。また、磁気センサアンプ５０のホール素子２４ｂ、２４ｃに対応する出力も同様にオフセットされるので、これらの出力とコイル位置指令信号ｒｂ、ｒｃとの間にも差が発生し、駆動用コイル２０ｂ、２０ｃにも同様の電流が流れるようになる。

各駆動用コイルに同一の電流が流れることにより、移動枠１４を、光軸を中心に回転させる駆動力が発生し、移動枠１４が回転移動される。この移動枠１４の回転により、ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃの出力は、Ｄ／Ａ変換器５２ａからのオフセット電圧波形に追従するように変化される（図１２の３、４段目のチャート参照）。このように、各ホール素子の出力は、オフセット電圧波形に追従するように変化されるので、磁気センサアンプ５０の各出力は、各ホール素子の出力電圧に関わらず基準電圧付近に維持される（図１２の最下段のチャート参照）。換言すれば、移動枠１４が大きく回転移動されることにより各ホール素子の出力が大きく変化した場合においても、各ホール素子の出力変化は、Ｄ／Ａ変換器５２ａから出力されるオフセット電圧波形によって相殺され、磁気センサアンプ５０の各出力は基準電圧付近に維持される。

次いで、時刻ｔ３において、Ｄ／Ａ変換器５２ａの出力は所定の最大オフセット電圧に到達し、以後、その値に維持される。移動枠１４は、Ｄ／Ａ変換器５２ａのオフセット電圧波形に追従するように回転移動されることにより、時刻ｔ３において、図３に示す係止位置まで時計回りに回転される。なお、図１２に示すように、オフセット電圧とホール素子の出力は比例関係になるが、オフセット電圧と移動枠１４の回転移動量は比例関係にはならない。これは、図６（ａ）を参照して説明したように、移動枠１４の回転移動量と各ホール素子の出力が完全には比例しないためである。

移動枠１４は、時計回りに図３に示す係止位置まで回転されると、各係合部１７の当接面１７ａと、各係合受け部１５の当接受け面１５ａが夫々当接され、移動枠１４が固定枠１２に対して係止される。

また、この係止位置においては、図１３及び図１４に示すように、駆動用磁石２２ａの第１磁石部２２ａ１と係止用磁性材２３ａが接近するため、駆動用磁石２２ａが図１３における右方向に引きつけられる。同様に、駆動用磁石２２ｂ、２２ｃの第１磁石部２２ｂ１、２２ｃ１も、係止用磁性材２３ｂ、２３ｃに引きつけられ、これらの吸着力により、移動枠１４は図３における時計回りの回転力を受ける。この回転力により、各係合部１７の当接面１７ａは、各係合受け部１５の当接受け面１５ａに押し付けられ、移動枠１４は係止位置に保持される。

一方、移動枠１４を係止位置から像振れ防止制御領域に復帰させる場合には、係止位置移動手段４８は、係止位置への移動時とは逆向きのオフセット電圧波形をＤ／Ａ変換器５２ａから出力させる。即ち、この場合には、Ｄ／Ａ変換器５２ａは、メモリ５２ｂに予め記憶されている最大オフセット電圧から基準電圧に変化する所定のオフセット電圧波形を出力する。これにより、移動枠１４は、各ホール素子からの出力がオフセット電圧波形に追従するように反時計回りに回転移動され、各駆動用磁石が各係止用磁性材引き離される。これにより、移動枠１４は、図３に示す係止位置から、図２に示す像振れ防止制御の動作中心位置に復帰される。

移動枠１４が動作中心位置に復帰された後、Ｄ／Ａ変換器５２ａの出力は基準電圧に維持されると共に、係止位置移動手段４８は、切換スイッチ４６を、バッファーアンプ３７ａ、３７ｂと演算回路３８ａ、３８ｂが夫々直結される位置に切り換える。これにより、カメラ１は像振れ防止制御モードに復帰される。

本発明の実施形態のカメラによれば、第２モードの制御時である係止位置への移動時において、移動枠が大きく変位された場合でも、ホール素子から係止位置移動手段を介してコントローラに入力される信号レベルを低く抑えることができる。従って、コントローラに入力可能な位置信号の信号レベルを狭く設計することを可能にしながら、移動枠を広い範囲に移動させることができる。さらに、移動枠の移動可能範囲を広げることによる像振れ防止制御の精度低下や、消費電力の増大を防止することができる。

また、本実施形態のカメラによれば、像振れ補正用レンズの光軸と他の撮像用レンズの光軸が一致する位置に係止位置が設定されているので、移動枠を係止位置に移動させる際、各レンズの光軸がほぼ一致した状態を維持することができる。これにより、係止位置への移動時に、撮像面に形成される像が大きく振れることはなく、使用者に違和感を与えることがない。

さらに、本実施形態のカメラによれば、各ホール素子からの出力信号を同様にオフセットさせることにより移動枠が回転されるので、単純な構成でオフセット電圧信号を生成することができる。

また、本実施形態のカメラによれば、ホール素子が駆動用磁石の磁気を検出して、位置検出するので、駆動用磁石を位置検出にも利用することができる。これにより、アクチュエータの構成を簡単にすることができると共に、アクチュエータを小型化することができる。

また、本実施形態のカメラによれば、ホール素子が撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ円周方向の変位を検出するので、各ホール素子の出力により移動枠の回転移動を検出することができると共に、各ホール素子の出力を組み合わせて演算することにより移動枠の並進移動を検出することができる。

さらに、本実施形態のカメラによれば、移動枠自体が回転移動され、係止されるので、ロックリング等の特別な部材及びこれを駆動するためのアクチュエータを設けることなく、移動枠を係止することができる。

また、本実施形態のカメラによれば、移動枠の像振れ補正制御領域から十分に離れた位置に係止位置が設定されているので、像振れ補正制御時において、係合部と係合受け部が干渉することがない。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した実施形態では、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、静止画又は動画撮像用の任意のカメラに適用することができる。また、本発明を、これらのカメラのカメラ本体と共に使用されるレンズユニットに適用することもできる。

また、上述した実施形態では、第２モードの制御により、移動枠は係止位置に移動され、この係止位置において、駆動用磁石と係止用磁性材との間の吸着力により移動枠が係止されていた。しかしながら、係止位置において移動枠の係止を行わず、移動枠を係止位置に単に位置決めするだけでも良い。この場合には、第２モードの制御により、移動枠は所定の位置決め位置に移動され、この機械的に位置決めされた位置決め位置に基づいて、位置検出手段等の較正を行うことができる。

さらに、上述した実施形態では、コントローラは、アナログ回路により各駆動用コイルに流す電流を制御していたが、デジタル処理により制御を実行するように構成することもできる。この場合には、係止位置移動手段を介して入力されるホール素子からの信号が、コントローラに内蔵されたＡ／Ｄ変換器を介して入力されるようにコントローラを構成することができる。コントローラをこのように構成した場合には、移動枠の広範囲の移動を可能にしながら、像振れ防止制御時におけるＡ／Ｄ変換器の高分解能を確保することができる。

また、上述した実施形態では、係止位置移動時において、係止位置移動手段は、角速度＝０に相当するレンズ位置指令信号をコントローラに付与していたが、コントローラに付与するレンズ位置指令信号は、任意に設定することができる。或いは、付与するレンズ位置指令信号を所定範囲で変化する任意の信号にすることもできる。この場合には、付与するレンズ位置指令信号に応じてオフセット電圧信号を設定しておき、これらが重畳された信号により移動枠が係止位置へ移動されるように係止位置移動手段を構成することができる。

さらに、上述した実施形態では、オフセット電圧波形を、Ｄ／Ａ変換器及びメモリによって生成していたが、変形例として、アナログ回路によりオフセット電圧波形を生成することもできる。図１５は、このようなオフセット電圧波形を生成するアナログ回路の一例である時定数回路の回路図であり、図１６は、この回路の出力波形を示すグラフである。

図１５に示すように、時定数回路６０は、オペアンプＯＰ１と、電気抵抗器Ｒ１、Ｒ２と、コンデンサＣ１と、を有する。さらに、この時定数回路６０には、スイッチ素子であるアナログスイッチ６２が接続されている。電気抵抗器Ｒ１の一方の端子は３Ｖの電源に接続され、他方の端子は電気抵抗器Ｒ２の一方の端子に接続されている。また、電気抵抗器Ｒ２の他方の端子は、アナログスイッチ６２を介してアースされている。さらに、コンデンサＣ１が、電気抵抗器Ｒ１と並列に接続されている。なお、本変形例においては、電気抵抗器Ｒ１、Ｒ２は同一の抵抗値に設定されている。また、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子は、電気抵抗器Ｒ１とＲ２が接続されている点に接続され、オペアンプＯＰ１の出力端子は、マイナス入力端子に接続されている。

次に、図１６を参照して、時定数回路６０の作用を説明する。
まず、図１６（ａ）に示すように、アナログスイッチ６２がオンにされている場合には、３Ｖの電源から電気抵抗器Ｒ１、Ｒ２及びアナログスイッチ６２を介してアースに電流が流れる。これにより、電源電圧は電気抵抗器Ｒ１、Ｒ２によって分圧され、電気抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点の電圧は約１．５Ｖになる。この電圧はオペアンプＯＰ１に入力され、時定数回路６０からそのまま出力される。次に、時刻ｔ０において、アナログスイッチ６２がオフにされると、電源からアースへ流れる電流が遮断される。これにより、電気抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点の電圧は、電気抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１によって設定される時定数に従い、約３Ｖまで漸増する。この電圧の変化は、オペアンプＯＰ１を介してそのまま出力される。この時定数回路６０の出力波形により、移動枠１４は、像振れ防止制御の動作中心位置から、係止位置に移動される。

一方、移動枠１４を係止位置から像振れ防止制御の動作中心位置に復帰させる場合には、アナログスイッチ６２をオフの状態からオンの状態に切り換える。図１６（ｂ）に示すように、アナログスイッチ６２がオフにされている場合には、電気抵抗器Ｒ１には殆ど電流が流れないため、電気抵抗器Ｒ１における電圧降下は発生しない。従って、電気抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点の電圧は電源電圧とほぼ等しくなり、この電圧がオペアンプＯＰ１を介して出力される。次に、時刻ｔ０において、アナログスイッチ６２がオンにされると、電源からアースに電流が流れる。これにより、電気抵抗器Ｒ１とＲ２の接続点の電圧は、電気抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１によって設定される時定数に従い、約１．５Ｖまで漸減する。この電圧の変化は、オペアンプＯＰ１を介してそのまま出力される。この時定数回路６０の出力波形により、移動枠１４は、係止位置から像振れ防止制御の動作中心位置に移動される。

本発明の実施形態によるカメラの断面図である。 移動枠が像振れ防止制御の動作中心位置にあるアクチュエータの正面図である。 移動枠が係止位置にあるアクチュエータの正面図である。 図３のIV−IV線側面断面図である。 図２の、（ａ）V−V線側面断面図、及び（ｂ）駆動用磁石の着磁の状態を示す斜視図である。 駆動用コイルと駆動用磁石の相対位置と、駆動用磁石が受ける駆動力及びホール素子出力との関係を示すグラフ（ａ）、及びグラフ中のｂ〜ｅ点における駆動用コイルと駆動用磁石の相対位置（ｂ）〜（ｅ）を示す図である。 駆動用磁石の移動とホール素子から出力される信号との関係を説明する図である。 駆動用磁石とホール素子の位置関係を説明する図である。 コントローラにおける信号処理を示すブロック図である。 固定枠上に配置された駆動用コイル、及び移動枠上に配置された駆動用磁石の位置関係を示す図である。 係止位置移動手段に内蔵されている磁気センサアンプの回路の一例を示す図である。 移動枠を係止位置に移動させる際の各部の信号を示すタイミングチャートである。 係止位置における駆動用コイル、駆動用磁石、及び係止用磁性材の位置関係を示す側面断面図である。 係止位置における駆動用コイル、駆動用磁石、及び係止用磁性材の位置関係を示す正面図である。 オフセット電圧波形を生成するアナログ回路の一例である時定数回路の回路図である。 時定数回路の出力波形を示すグラフである。

符号の説明

Ｃ 着磁境界線
１ カメラ
２ レンズユニット
４ カメラ本体
６ レンズ鏡筒
８ 撮像用レンズ
１０ アクチュエータ
１２ 固定枠（固定部）
１３ センサ基板
１４ 移動枠（可動部）
１５ 係合受け部
１５ａ 当接受け面
１６ 像振れ補正用レンズ
１７ 係合部
１７ａ 当接面
１８ スチールボール（可動部支持手段）
２０ａ 駆動用コイル
２０ａ１ 第１巻線部
２０ａ２ 第２巻線部
２０ｂ 駆動用コイル
２０ｃ 駆動用コイル
２２ａ 駆動用磁石
２２ａ１ 第１磁石部
２２ａ２ 第２磁石部
２２ｂ 駆動用磁石
２２ｃ 駆動用磁石
２３ａ 係止用磁性材
２３ｂ 係止用磁性材
２３ｃ 係止用磁性材
２４ａ ホール素子（磁気センサ）
２４ｂ ホール素子（磁気センサ）
２４ｃ ホール素子（磁気センサ）
２６ 吸着用ヨーク
２８ バックヨーク
３０ 吸着用磁石
３４ａ ジャイロ
３４ｂ ジャイロ
３６ コントローラ（制御手段）
３７ａ、３７ｂ バッファーアンプ
３８ａ、３８ｂ 演算回路（レンズ位置指令信号生成手段）
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ 演算回路（コイル位置指令信号生成手段）
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ 駆動回路
４６ 切換スイッチ
４８ 係止位置移動手段（第２モード制御手段）
５０ 磁気センサアンプ
５２ａ Ｄ／Ａ変換器
５２ｂ メモリ（デジタルデータ生成手段）
５４ａ スイッチ切換手段
５４ｂ 定電圧供給手段
６０ 時定数回路
６２ アナログスイッチ（スイッチ素子）

Claims (10)

1. 撮像用レンズをその光軸に直交する平面内で並進移動させ、像振れを防止するためのアクチュエータであって、
   固定部と、
   上記撮像用レンズが取り付けられた可動部と、
   この可動部を、上記固定部に対して平行な平面上で移動できるように支持する可動部支持手段と、
   上記可動部を上記固定部に対して移動させるための駆動手段と、
   上記可動部の位置を検出する位置検出手段と、
   像振れ防止制御時において、上記位置検出手段からの出力信号が、上記可動部を並進移動させるべき位置を指令する位置指令信号に追従するように、上記駆動手段を制御して、上記可動部を移動させる制御手段と、
   上記可動部を上記像振れ防止制御時よりも大きく変位させ、上記可動部が係止される係止位置又は上記可動部が機械的に位置決めされる位置決め位置に上記可動部を移動させる第２モードの制御時において、上記位置指令信号を所定値又は所定範囲に維持すると共に、上記位置検出手段からの出力信号を、上記可動部が回転移動されるようにオフセットさせて上記制御手段に入力する第２モード制御手段と、
   を有することを特徴とするアクチュエータ。
2. 上記第２モード制御手段は、上記可動部が、上記撮像用レンズの光軸を中心に回転移動されるように上記位置検出手段からの出力信号をオフセットさせる請求項１記載のアクチュエータ。
3. 上記位置検出手段は、上記撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ接線方向の変位を検出する少なくとも３つのセンサを有し、上記第２モード制御手段は、上記各センサからの出力信号を同様にオフセットさせることにより、上記可動部を回転移動させる請求項２記載のアクチュエータ。
4. 上記駆動手段は、駆動用コイル及び駆動用磁石を備え、且つ上記撮像用レンズの光軸を中心とする円のほぼ接線方向に推力を発生する少なくとも３つのリニアモーターを有し、上記位置検出手段は、上記各リニアモーターの上記駆動用磁石の磁気を検出する磁気センサを有する請求項１乃至３の何れか１項に記載のアクチュエータ。
5. 上記第２モード制御手段は、上記可動部が上記撮像用レンズの光軸を中心に所定角度回転され、係止される係止位置に、上記可動部を移動させる請求項１乃至４の何れか１項に記載のアクチュエータ。
6. 上記第２モード制御手段は、上記可動部が上記撮像用レンズの光軸を中心に所定角度回転され、上記可動部が機械的に位置決めされる位置決め位置に、上記可動部を移動させる請求項１乃至４の何れか１項に記載のアクチュエータ。
7. 上記第２モード制御手段は、所定のオフセット量を時系列で与えるデジタルデータを出力するデジタルデータ生成手段と、このデジタルデータ生成手段から出力されたデジタルデータを電圧に変換して上記位置検出手段からの出力信号をオフセットさせるＤ／Ａ変換器と、を有する請求項１乃至６の何れか１項に記載のアクチュエータ。
8. 上記第２モード制御手段は、スイッチ素子と、このスイッチ素子のオン、オフにより所定のオフセット電圧波形を出力して上記位置検出手段からの出力信号をオフセットさせる時定数回路と、を有する請求項１乃至６の何れか１項に記載のアクチュエータ。
9. レンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒の内部に収容された複数の撮像用レンズと、
   これら撮像用レンズの一部を上記可動部に取り付けた請求項１乃至８の何れか１項に記載のアクチュエータと、
   を有することを特徴とするレンズユニット。
10. カメラ本体と、
    請求項９記載のレンズユニットと、
    を有することを特徴とするカメラ。

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