JP5617408B2 - 駆動装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置に関し、特に、像振れ補正レンズの駆動機構に関する。

近年、レンズからの入射光を電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ、以下ＣＣＤと略す）などの撮像素子を用いて撮像し、電気信号に変換後、画像として取り出せるようにした撮像装置が広く用いられている。また、レンズ交換式ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）や固定レンズ式ＤＳＣなどの携帯用機器の小型化、高性能化の要求に伴い、撮像装置の主要部品であるレンズ鏡筒の小型化、軽量化、薄型化が一層求められている。

従来、撮影時において、露光中に手振れなどに起因してカメラが被写体に対して振れてしまうことがある。このような場合には、撮影フィルム、ＣＣＤなどの撮像素子により構成される撮像面に結像する光学像が、撮像面に対して移動してしまう。そのため撮像画像が振れ、フォーカスがずれたような画像になってしまう。

そこで、手振れなどによるカメラの振れに応じて、撮像レンズを構成する複数のレンズ群の一部のレンズを撮影光軸に対して直交する方向や、回動する方向に移動可能とする光学式の光学素子駆動装置（以下、光学素子駆動装置と略す）を備えたレンズ鏡筒が提案されている。これにより、撮像時における光学系の振れ（移動）を抑え、撮像画像が振れないようにすることができる。

図２２は、従来技術としての光学素子駆動装置の分解斜視図である（特許文献１参照）。図２２に示す光学素子駆動装置では、第２レンズ群１０１は、レンズ枠１０２に保持されている。レンズ枠１０２は、ピッチング方向およびヨーイング方向の移動をガイドするガイド軸１０３により移動可能に支持されている。また、レンズ枠１０２には、レンズ枠１０２をピッチング方向、ヨーイング方向に駆動するためのコイル１０４ａ、１０４ｂが設けられている。固定ベース１０５には、それぞれのコイル１０４ａ、１０４ｂと対向して磁石１０６ａ、１０６ｂが設けられている。コイル１０４ａ、１０４ｂに通電することにより、それぞれの方向に駆動力が発生する。第２レンズ群１０１は、コイル１０４ａ、１０４ｂに発生する駆動力により、ピッチング方向およびヨーイング方向に駆動される。

レンズ鏡筒の振れ量は、角速度センサ１０７ａ、１０７ｂにより検出され、この検出信号に応じてコイル１０４ａ、１０４ｂに通電され、像振れ補正が行われる。

また、コイル推力に寄与するコイル設置近傍の無着磁幅より、ホール素子設置部近傍の無着磁幅を広く形成することにより、コイル推力及びホール素子出力のリニアリティの両性能を確保する提案がなされている（特許文献２参照）。さらに、ホール素子上方のヨークの一部をカットすることにより補正レンズ群の移動量に対するホール素子出力のリニアリティ性能をよくすることが可能となる。

図２３において、ヨーイングアクチュエータを構成するヨーイング磁石６３は、無着磁幅の狭い磁極遷移部８１がヨーイングコイル５７のコイル推力として働くヨーイングコイル推力寄与部８４より下方へ延び、ホール素子位置８５より上方の２段着磁位置８６までとなっており、２段着磁位置８６より下方は無着磁幅が広い磁極遷移部８２となっており、ホール素子に対する磁束密度の直線性（リニアリティ）をよくしている。また、ホール素子６９に近接しているヨーイングヨーク６４の一部をカットし、ヨークの厚みを薄くしたヨークカット部８３を設けている。

このことにより、レンズアクチュエータの磁石部において、コイル推力に寄与するコイル設置部近傍の無着磁幅より、ホール素子設置部近傍の無着磁幅を広く形成することにより、コイル推力に寄与するコイル設置部近傍のＮ極とＳ極の間の無着磁幅を可能な限り小さくしてコイル推力を大きくすることができ、かつ、ホール素子設置部近傍のＮ極とＳ極の間の無着磁幅を大きくすることにより補正レンズ群の移動量に対するホール素子出力のリニアリティ性能がよくなり、補正レンズ群の移動精度を向上し、像ぶれを抑制できる。

特開２０００−７５３３８号公報 特開２００９−１６３１５３号公報

近年、ビデオムービーなどの高倍率化が進み、かつ、撮影者自身が動きつつ撮影するなど多様な環境下での使用が増加している。このような状況においては、光学素子駆動装置の機能強化が、市場における製品優位性を得るための要件となっている。中でも、像振れ補正可能範囲を拡大することで、機能強化をすることが重要な課題となっている。像振れ補正可能範囲を拡大するためには、像振れ補正レンズの位置を正確に検出する必要がある。すなわち、像振れ補正レンズの位置を検出する磁気検出素子が、広域の移動範囲に渡って、精度よく動作する必要がある。このことは、移動範囲に対する磁気検出素子の出力値がリニアリティを有することを意味する。

ここで、広域の移動範囲に渡って、磁気検出素子の出力のリニアリティを向上させるためには、磁石のＮ極とＳ極に間にある磁極遷移部の幅を広くすると共に磁石と磁気検出素子間の距離を大きくする必要がある。

その結果、磁気検出素子が検出する磁石の磁束が小さくなるために、補正レンズを磁石と協調して駆動するコイルの通電により発生する磁束を磁気検出素子が検出し、位置検出性能が劣化するという課題を有していた。

また、磁石のＮ極とＳ極の間にある磁極遷移部の幅が広くなることにより、補正レンズを駆動するアクチュエータが、レンズと磁石とが一体的に動作するＭｏｖｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔ方式（以下ＭＭ方式と略す）の場合、可動部重量が重くなるために推力性能が劣化するという課題を有していた。

一方、特許文献２記載の光学素子駆動装置においては、一つの磁石の中で異なる無着磁幅の着磁を施すとき、着磁された磁石の無着磁幅が変わる位置精度の管理が困難であると共に、精度を上げるためには、磁石を単品で着磁する必要があるため、生産性に劣り、着磁コストがかかるという課題を有していた。さらには、着磁ヨークを作成する際、着磁用のコイルを着磁ヨークに巻回する位置は、広い無着磁幅を実現するための位置に巻回する必要があるため、狭い無着磁幅の部分には、着磁用のコイルに通電することにより発生する磁界を有効に伝達することができず、狭い無着磁幅にしたことによる推力向上の効果が得られないという課題を有していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の駆動装置を手振れ補正用の駆動装置として用いた場合、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、補正レンズの位置検出範囲を拡大することができる光学素子駆動装置を提供することを目的とする。さらには、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、光学素子駆動装置の小型化を実現すると共に、本来、光学素子駆動装置の位置を検出するための磁気検出素子が、駆動コイルが発生する磁界を検出することによる制御特性の劣化を改善する光学素子駆動装置を提供することを目的とする。

以下、本発明の駆動装置を手振れ補正用の駆動装置に用いた光学駆動装置として説明を行う。

上述した目的を達成するために、本発明は、移動部材または固定部材の一方に設けられたコイルと、他方に設けられ該コイルに通電することにより発生する磁力を受けて前記コイルに対して相対的に移動可能にかつ、コイルに対向する面に複数極着磁された駆動磁石と、移動部材または固定部材のうち、コイルが設けられた側に設けられ、固定部材に対する移動部材の位置を検出する磁気検出素子と、磁気検出素子の感磁部と所定の空隙量を持って対向配置され、磁気検出素子と対向する面に複数極着磁された位置検出用磁石を備え、コイル、及び磁気検出素子と対向している面と反対の面側に磁性材からなるヨークを配し、ヨークに１個以上の駆動磁石と１個以上の位置検出用磁石を設け、駆動磁石の無着磁幅を前記位置検出用磁石の無着磁幅より狭くしたことを特徴とする駆動装置である。

本発明の駆動装置を光学素子に適用した場合、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、補正レンズの位置検出範囲を拡大することができる光学素子駆動装置を提供することができる。さらには、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、光学素子駆動装置の小型化を実現すると共に、本来、光学素子駆動装置の位置を検出するための磁気検出素子が、駆動コイルが発生する磁界を検出することによる制御特性の劣化を改善する光学素子駆動装置を提供することができる。

本発明の駆動装置を適用した光学素子駆動装置によれば、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、補正レンズの位置検出範囲を拡大することができる。さらには、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、光学素子駆動装置の小型化を実現すると共に、本来、光学素子駆動装置の位置を検出するための磁気検出素子が、駆動コイルが発生する磁界を検出することによる制御特性の劣化を改善することができる。

撮像装置の組み立て斜視図 撮像装置の撮像素子側から見た矢視図 撮像装置の分解斜視図 本実施例における補正レンズ保持部材の分解斜視図 同駆動装置の磁石ユニットを示す斜視図 同駆動装置の補正レンズ保持部材と磁石ユニットの取り付け状態を示す分解斜視図 同駆動装置の補正レンズ保持部材の光軸方向矢視図 同補正レンズ保持部材と遮光キャップの取り付け状態を示す分解斜視図 同駆動装置の固定ユニットの光軸方向矢視図 同補正レンズ保持部材の勘合部を示す斜視図 同駆動装置の補正レンズ部材を組み込み分解斜視図 同駆動装置の補正レンズ部材を組み込み斜視図 同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の一実施例を示す四面図 同駆動装置に使用するヨー側の磁気回路の一実施例を示す四面図 同駆動装置におけるピッチヨーク部の一実施例を示す三面図 同磁石の使用可能領域および磁気検出素子の性能保証範囲の説明図 所定の移動量のときの磁石の無着磁幅と、位置検出素子の感磁中心と磁石表面間距離とリニアリティの関係を示す図 同駆動装置における発明の効果を示すオープンループ特性図 磁気検出素子位置でのコイルが発生する磁束密度分布を示す図 同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の他の実施例を示す四面図 同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の別の実施例を示す四面図 従来の駆動装置の分解斜視図 従来の駆動装置のアクチュエータの要部概略図

〔１．撮像装置の構成〕
〔１−１．撮像装置の具体的な構成〕
図１、図２、図３を参照しながら、撮像装置１の構成について説明を行う。

図１は、撮像装置１の組み立て斜視図である。図２は、撮像装置１の撮像素子側から見た矢視図である。図３は、図１と同じ視点から見た撮像装置１の分解斜視図である。撮像装置１は、レンズ鏡筒３１、モータユニット３２、マスターフランジ３３を備えている。レンズ鏡筒３１は、光学系を有する。モータユニット３２は、レンズ鏡筒３１を駆動するズームモータ３６を有する。マスターフランジ３３は、レンズ鏡筒３１を通過した光束を受光する撮像部であるＣＣＤ等からなる撮像素子３を有する。

モータユニット３２は、例えば、ＤＣモータなどのズームモータ３６と、フレキシブルプリント基板 （図示せず）と、フォトセンサ（図示せず）とを備えている。フレキシブルプリント基板は、ズームモータ３６をメイン基板（図示せず）に電気的に接続することができる。フォトセンサは、ズームモータ３６のモータ回転数の計測を通して、レンズ鏡筒３１におけるレンズの原点からの位置を計測することができる。ズームモータ３６は、レンズ鏡筒３１を駆動し、光学系を広角端と望遠端との間で移動させる。これにより、レンズ鏡筒３１が備える光学系は、撮像素子３７における光束の結像倍率を変化させるズームレンズ系として動作する。

マスターフランジ３３は、撮像素子３７と、撮像素子３７が発生する熱を冷却するための金属製の撮像素子取り付け板３８と、フレキシブルプリント基板３９とを備えている。撮像素子３７は、レンズ鏡筒３１を通過した光束を受光し、電気的な信号に変換することができる。撮像素子取り付け板３８は、撮像素子３７をレンズ鏡筒３１に固定することができる。フレキシブルプリント基板３９は、撮像素子３７をメイン基板（図示せず）に電気的に接続することができるように構成する。

〔２．レンズ鏡筒の構成〕
〔２−１．レンズ鏡筒の具体的な構成〕
図３を参照しながら、撮像装置１の構成、主に、レンズ鏡筒３１の構成について説明する。

レンズ鏡筒３１は、１群枠ユニット４１と、２群枠ユニット４２と、中枠４３と、３群枠ユニット４４と、４群枠ユニット４５とを備えている。１群枠ユニット４１は、第１レンズ群Ｇ１を保持する。２群枠ユニット４２は、第２レンズ群Ｇ２（図示せず）を保持する。３群枠ユニット４４は、露光調整部材、シャッターおよび第３レンズ群Ｇ３（後述）を保持する。４群枠ユニット４５は、第４レンズ群Ｇ４（図示せず）を保持する。１群枠ユニット４１と、２群枠ユニット４２と、中枠４３と、３群枠ユニット４４と、４群枠ユニット４５とは、中枠４３に設けられたフォーカスモータ３５、およびマスターフランジ３３に設けられたズームモータ３６の動作により、中枠４３とカム枠４６とに設けられたカム溝によって協調動作を行うことで、変倍、および合焦動作を行うことができるように構成されている。

〔２−２．駆動装置の構成〕
（２−２−１．駆動装置の全体構成）
まず、図４〜図１２を参照しながら、駆動装置２００の全体構成について説明する。

図４は、本実施の形態における補正レンズ保持部材の分解斜視図である。図５は、同駆動装置の磁石ユニットを示す斜視図である。図５は、同駆動装置の磁石ユニットを示す斜視図である。図６は、同駆動装置の補正レンズ保持部材と磁石ユニットの取り付け状態を示す分解斜視図である。図７は、同駆動装置の補正レンズ保持部材の光軸方向矢視図である。図８は、同補正レンズ保持部材と遮光キャップの取り付け状態を示す分解斜視図である。図９は、同駆動装置の固定ユニットの光軸方向矢視図である。図１０は、同補正レンズ保持部材の嵌合部を示す斜視図である。図１１は、同駆動装置の補正レンズ部材組み込み前の分解斜視図である。図１２は、同駆動装置の補正レンズ部材組み込み後の斜視図である。
図４に示すように、光学素子であるところの補正レンズ保持部材２０５には、第３レンズ群Ｇ３が、接着、あるいは、カシメなどの手段により取り付けられている。

一方、図５に示すように、補正レンズ保持部材２０５をピッチング方向（Ｚ方向）に駆動するための駆動磁石２６２ｐｍと補正レンズ保持部材２０５のピッチング方向の位置を検出するための位置検出用磁石２６２ｐｓをヨーク２６２ｐｐに取り付け（図５（ａ））、磁石ユニット２６２ｐｕを構成している（図５（ｂ））。さらに、補正レンズ保持部材２０５をヨーイング方向（Ｘ方向）に駆動するための駆動磁石２６２ｙｍと補正レンズ保持部材のピッチング方向の位置を検出するための位置検出用磁石ｙｓをヨーク２６２ｙｐに取り付け（図５（ｃ））、磁石ユニット２６２ｙｕを構成している（図５（ｄ））。

さらに、図６に示すように磁石ユニット２６２ｙｍ、２６２ｙｕをレンズ保持部材２０５に接着等の手段により取り付けている。

また、図８に示すように、補正レンズ保持部材２０５には、磁石取り付け面と逆側に有効な光だけを通すように遮光キャップ２０７が嵌合などの手段により取り付けられている。
図９に示すように３群枠ユニット４４には、通電することにより回動軸Ａ３を中心に補正レンズ保持部材２０５を回転駆動させるためのコイル２０６ｐｃと、同様にＸ軸方向に直進駆動させるためのコイル２０６ｙｃが固定されている。さらに、位置検出用磁石２６２ｐｓと位置検出用磁石２６２ｙｓと対向する位置にホール素子などの磁気検出素子などからなる位置検出素子２０６ｙｈ、２０６ｐｈが固定されている。この時、回動軸Ａ３、光軸Ａ、位置検出素子２０６ｙｈ、２０６ｐｈ、およびコイル２０６ｐｃの中心ＰｐがＸ軸方向に延びる直線Ｌ上に配置されている。

ここで、コイル２０６ｐｃの中心Ｐｐとは、コイル２０６ｐｃに通電したときに駆動磁石２６２ｐｍとの協調動作により発生する荷重の作用中心点を意味している。なお、コイル２０６ｐｍの中心Ｐｙについても、中心Ｐｐと同様である。さらに、補正レンズ保持部材２０５には、ヨーイング方向に直線的な摺動溝２８２を有している。回動軸Ａ３の径を摺動溝２８２の溝幅よりも小さく構成されており、回動軸Ａ３は、摺動溝２８２に摺動可能、かつ回転可能に嵌め込まれている。

また、補正レンズ保持部材２０５は、光軸Ａに直交する面内において移動可能に支持され、かつ光軸Ａ方向の相対移動が規制されている。この規制部分（支持部）はＸ軸に直交する面内において、３カ所（略Ｕ字形状の支持部２８３，２８７，２８８）設けられている。さらに、３カ所の位置は、Ｘ−Ｚ平面において、３カ所を結んでできる三角形内部に、補正レンズ保持部材２０５の重心が入るように配している。

さらに、直径が、略Ｕ字形状の支持部２８３，２８７，２８８の開口幅より径が細い非磁性の金属シャフト２８５、２８６を略Ｕ字形状の支持部２８３，２８７，２８８の開口部に摺動可能に嵌め込んだ後、３群枠ユニット４４にシャフトＡ４を圧入、接着などの手段によって固定することにより、補正レンズ保持部材２０５をヨーイング方向（Ｘ軸方向）に直線的に移動可能に支持し、かつピッチング方向（Ｚ軸方向）かつ、光軸Ａに対して平行な軸に回動可能に支持するように構成されている。

この構成を採用することにより、コイル２０６ｙｃ、２０６ｐｃは、固定部であるところの３群ユニット４４に固定するので、可撓部を有するフレキシブルプリント基板が必要なくなるため安価に構成できると共に、フレキシブル基板の可撓部の弾性により補正レンズ保持部材２０５が一方向に付勢されることがないので、制御性の向上を図ることが可能となる。

さらには、補正レンズ保持部材２０５の移動によるフレキシブル基板の可撓部に繰り返し負荷が掛かることがないので、フレキシブル基板の断線を防止することが可能となり、信頼性の向上に繋がる。

また、支持部２８３、２８７、２８８と金属シャフト２８５、２８６との嵌合隙間部には、ちょう度３１０〜３４０のグリース（図示せず）を介在させることにより、潤滑している。同様に、回動軸Ａ３と摺動溝２８２の嵌合隙間部には、ちょう度３１０〜３４０のグリース（図示せず）を介在させることにより、潤滑している。

また、図７に示すように補正レンズ保持部材２０５には、補正レンズ保持部材２０５のＸＺ平面上のピッチング方向、およびヨーイング方向の移動量を規制するための穴部２０５ａが設けられている。一方、３群枠ユニット４４には、シャフトＡ４を圧入するためのボス部４４ａが設けられている。穴部２０５ａは、ボス部４４ａに圧入されたシャフトＡ４と協調することによって補正レンズ保持部材２０５のピッチング方向、ヨーイング方向の移動量を規制することができる。

（２−２−２．アクチュエータの構成、動作）
ここで、アクチュエータの構成、及び動作について説明する。

図１３は、同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の第一の実施例を示す四面図である。図１３に示すように、回転方向に駆動するための回転用電磁アクチュエータ２１２は、磁性材料からなるヨーク２６２ｐｐと、駆動磁石２６２ｐｍと、該駆動磁石２６２ｐｍと所定の空隙を持って対向配置されたコイル２０５ｐｃと、位置検出用磁石２６２ｐｓと該位置検出用磁石２６２ｐｓと所定の空隙を持って対向配置された位置検出素子２０６ｐｈとから構成されている。ここで、前述したように、磁石ユニット２６２ｐｕは、補正レンズ枠２０５と一体的に、コイル２０５ｐｃと位置検出素子２０６ｐｈは、３群枠ユニット４４と一体的に構成されている。ここで、駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓは、それぞれ磁気分極線がＸ軸と並行になるように４極着磁されている。コイル２０５ｐｃに通電することにより、ピッチング方向の電磁力Ｆｐが発生し、補正レンズ保持部材２０５をピッチング方向（Ｚ軸方向）かつ、光軸Ａに対して平行な回動軸Ａ３を中心に回転する。

ここで、駆動磁石２６２ｐｍ、位置検出用磁石２６２ｐｓ共に磁気分極線を中心に同極になるように構成されている。

同様に、図１４は、同駆動装置に使用するヨー側の磁気回路の第一の実施例を示す四面図である。図１４に示すように、Ｘ方向に駆動するための直進用電磁アクチュエータ２１３は、磁性材料からなるヨーク２６２ｙｐと、駆動磁石２６２ｙｍと、該駆動磁石２６２ｙｍと所定の空隙を持って対向配置されたコイル２０５ｙｃと、位置検出用磁石２６２ｙｓと該位置検出用磁石２６２ｙｓと所定の空隙を持って対向配置された位置検出素子２０６ｙｈとから構成されている。ここで、前述したように、磁石ユニット２６２ｙｕは、補正レンズ枠２０５と一体的に、コイル２０５ｙｃと位置検出素子２０６ｙｈは、３群枠ユニット４４と一体的に構成されている。ここで、駆動磁石２６２ｙｍと位置検出用磁石２６２ｙｓは、それぞれ磁気分極線がＺ軸と並行になるように４極着磁されている。コイル２０５ｙｃに通電することにより、ヨーイング方向の電磁力Ｆｙが発生し、補正レンズ保持部材２０５をヨーイング方向（Ｘ軸方向）に直動する。

ここで、駆動磁石２６２ｙｍ、位置検出用磁石２６２ｙｓ共に着磁分極線を中心に同極になるように構成されている。

また、回転用電磁アクチュエータ２１２は、第３レンズ群Ｇ３に対して直進用電磁アクチュエータ２１３と反対側に配置されている。

次に、ヨーク部の構成について説明する。

図１５は、同光学素子駆動装置におけるピッチヨーク部の第一の実施例を示す三面図である。図１５に示すようにヨーク２６２ｐｐは、駆動磁石２６２ｐｍのＺ方向の位置を規制するための駆動磁石ストッパ２６２ｐｍｓと、位置検出用磁石２６２ｐｓの−Ｚ方向の位置を決めるための第３の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓが、曲げ、もしくはコイニングなどの手段で設けられている。ここで、第３の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓの高さＨ１と位置検出用磁石２６２ｐｓの厚みＴ１の関係は、Ｔ１／２≧Ｈ１とする。さらに、ヨーク２６２ｐｐの−Ｘ方向端部には、位置検出用磁石２６２ｐｓの−Ｘ方向の位置を決めるために第２の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｕが設けられており、その幅方向の大きさは、位置検出用磁石２６２ｐｓの磁極中心に対して等幅になるように構成されている。さらに、駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓとの間には、第１の突起部２６２ｐｓｍが位置検出用磁石２６２ｐｓの磁極中心に対して等幅になるようにヨーク２６２ｐｐの一部を曲げることによって構成している。このように第１の突起部２６２ｐｓｍの幅を位置検出用磁石２６２ｐｓの磁極中心に対して等幅にすることにより、位置検出用磁石２６２ｐｓが発生する磁束が、磁極中心を挟んで均等に突起部２６２ｐｓｍに変化するので、位置検出精度の劣化を抑えることができる。

ここで、第１の突起部２６２ｐｓｍと第２の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｕの間隔（内側寸法）Ｄ１は、位置検出用磁石の２６２ｐｓの磁気分極線方向の長さＤ２より、若干大きくなるように構成している。

さらに、駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓは、それぞれ駆動磁石ストッパ２６２ｐｍｓ、位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓに（−Ｚ方向）押し当てた後、接着などの手段によりヨーク２６２ｐｐに固定されている。

また、固定された後、駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓの各磁気分極線が略一直線になるように、駆動磁石ストッパ２６２ｐｍｓ、位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓのＺ方向位置が決められている。

さらに、駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓは、磁気分極線を挟んで同極になっているので駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓは、反発し合う。一方、駆動磁石２６２ｐｍに対して、位置検出用磁石２６２ｐｓの方がヨーク２６２ｐｐ対する接触面積が小さいためにヨーク２６２ｐｐの吸着力が駆動磁石２６２ｐｍの方が大きくなる。従って、この磁石同士の反発力によって、位置検出用磁石２６２ｐｓに−Ｘ方向の力が発生する。しかしながら、第２の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｕにより位置検出用磁石２６２ｐｓの−Ｘ方向の移動が規制されているため、位置検出用磁石２６２ｐｓの位置を一定に保つことができる。

ヨー磁石ユニット２６２ｙｕについては、前述のピッチ磁石ユニット２６２ｐｕと同一の構成となっているので、説明は省略する。図１４に示すように同一の構成要素に対しては、同一番号を付し数字の後の英字をｐからｙに変更している。

（２−２−３．駆動装置２００の各部の位置関係）
駆動装置２００は、各部の位置関係についても特徴を有している。

図７、図９および図１６を参照しながら各部の位置関係について詳細に説明する。図１６は、位置検出用磁石２６２ｐｓ、２６２ｙｓの使用可能領域および位置検出素子２０６ｐｈ、２０６ｙｈ性能保証範囲の説明図である。

図７、図９において、光軸Ａが第３レンズ群Ｇ３の中心Ｃと一致する時、第３レンズ群Ｇ３の位置が移動可能な領域の中央付近にある状態になる。この時、補正レンズ保持部材２０５が移動可能な領域内において、位置検出素子２０６ｐｈの検出中心Ｒｐが、磁石ユニット２６２ｐｕの分極線Ｑｐと略一致し、かつ位置検出素子２０６ｙｈの検出中心Ｒｙが、磁石ユニット２６２ｙｕの分極線Ｑｙが略一致している。

図９に示すように、回動軸Ａ３とコイル２０６ｐｃの中心Ｐｐとの間の距離Ｌ１は、回動軸Ａ３と光軸Ａとの間の距離Ｌ０よりも長い。回動軸Ａ３と位置検出素子２０６ｐｈの検出中心Ｒｐとの間の距離Ｌ２は、回動軸Ａ３とコイル２０６ｐｃの中心Ｐｐとの間の距離Ｌ１よりも短い。回動軸Ａ３と位置検出素子２０６ｙｈの検出中心Ｒｙとの間の距離Ｌ３は、回動軸Ａ３とコイル２０６ｙｃの中心Ｐｙとの間の距離Ｌ４よりも短くなっている。

図９に示す状態において、アクチュエータ２１２が発生する電磁力Ｆｐは、分極線Ｑｐおよび直線Ｌにほぼ直交している。アクチュエータ２１３が発生する電磁力Ｆｙは、分極線Ｑｐに略直交し、かつ直線Ｌに略平行になっている。

ここで、駆動磁石の磁気分極線と位置検出用磁石の磁気分極線を一直線上に配し、さらに各磁気分極線の位置ずれを０．２ｍｍ以下とすることにより、各磁石の磁極ずれによる位置検出性能の劣化を既定値以下に収めることが出来る。

ここで、「位置検出素子の検出中心」とは、位置検出の際に磁気検出素子等の位置検出素子がその１点に配置されていると考えることができる仮想点である。検出中心としては、例えば、磁気検出素子の場合、検出感度が最大となる点などが挙げられる。一般的には、検出中心は磁気検出素子の検出面の中心点であると想定できる。「磁気分極線」とは、Ｎ極とＳ極との間において極性が変化する境界線を意味している。図１６に示すように、磁石の磁束密度分布は、分極線を中心とした、磁束密度がほぼ一定の割合で変化する使用可能領域を含んでいる。使用可能領域とは位置検出として使用可能な範囲（性能保証範囲）を意味しており、使用可能領域内であれば、磁気検出素子の測定値が測定位置に応じてほぼリニアに変化し、正確な位置検出が可能となる。

ここで、第１の突起部２６２ｐｓｍと第２の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｕの幅を位置検出用磁石２６２ｐｓの磁極中心に対して等幅になるように構成することにより、磁気分極線Ｑｐ近傍の磁束密度の変化を一定にすることができ、位置検出素子２６２ｐｈのリニアリティの悪化が少ない。

同様に、第３の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓの高さＨ１を位置検出用磁石２６２ｐｓの厚みＴ１に対して、Ｔ１／２≧Ｈ１とすることにより、第３の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ２６２ｐｓｓが、位置検出用磁石２６２ｐｓの発生する磁界の形状を歪ませる（図１３の場合、Ｓ極側にシフトする）ことがなくなるので、磁気分極線Ｑｐ近傍の磁束密度の変化を一定にすることができ、位置検出素子２６２ｐｈのリニアリティの悪化が少なくなる。

（２−２−４．アクチュエータ特性について）
具体設計事例を以下に示す。

補正レンズＧ３の移動量：ピッチ、ヨー共に ±０．４５ｍｍ
Ｌ０＝１５．３ｍｍ
Ｌ１＝２９．５ｍｍ
Ｌ２＝２４．８ｍｍ
Ｌ３＝５．４ｍｍ
Ｌ４＝８．１ｍｍ
とすると、位置検出素子位置での移動量は、
ピッチ方向：±０．６５ｍｍ
ヨー方向：±０．４５ｍｍ
となる。ここで、図１７は、上記移動量のときの磁石の無着磁幅と、位置検出素子の感磁中心と磁石表面間距離とリニアリティの関係を計算によって求めたものである。図１７ａは、±０．４５ｍｍの時の計算結果、図１７ｂは、±０．６５ｍｍの時の計算結果である。従って、この移動量において、位置検出素子位置における磁束密度の変化度合いをほぼ一定にするためには、図１７に示すようにそれぞれの磁石の無着磁幅を
ピッチ方向：１．２ｍｍ
ヨー方向：０．８ｍｍ
位置検出用磁石と磁気検出素子などの位置検出素子の感磁中心までの距離を
ピッチ方向：０．９５ｍｍ
ヨー方向：０．８ｍｍ
に設定すれば良い。

ここで無着磁幅とは、磁気分極線を中心として、磁石の表面磁束が所定の磁束密度以下になる領域のことを示している。

ここで、本発明の実施の形態ではない位置検出用磁石と駆動磁石を一つの磁石にし、移動量に準じて無着磁幅を決めた場合の設計事例を以下に示す。
磁石の無着磁幅を
ピッチ方向：１．２ｍｍ
ヨー方向：０．８ｍｍ
とする。この時、素材をネオジウム磁石とすると磁石サイズを
ピッチ方向：９．２ｍｍ×６．２ｍｍ×０．８ｍｍ（長さ（磁気分極線方向）×幅×厚み：以下この形式で表示する）
ヨー方向：１２．０ｍｍ×６．０ｍｍ×１．０ｍｍ
とし、磁石とコイル間の空隙量を０．３ｍｍ、サイズを
ピッチ方向：３．４×２．２×１．９（コイル内形状：長さ×幅×厚み：以下この形式で表示する）
巻幅１．４ｍｍ コイル芯線径φ０．０７ｍｍ 巻回数：４０９
ヨー方向：５．６×１．８×１．２
巻幅１．７ｍｍ コイル芯線径φ０．０７ｍｍ 巻回数：３１１
とすると、それぞれの推力定数は、
ピッチ方向：０．６Ｎ／Ａ
ヨー方向：０．９Ｎ／Ａ
となる。この時の各磁石の重量は、
ピッチ方向：０．４８ｇ
ヨー方向：０．７２ｇ
となる。

一方、本発明の実施例のようにセンシング用とコイル駆動用の磁石を分離したとすると、位置検出用磁石においては、無着磁幅を
ピッチ方向：１．２ｍｍ
ヨー方向：０．８ｍｍ
とする。この時、位置検出用磁石の大きさは、測定できる大きさしか必要ないので、
ピッチ方向：２．９ｍｍ×４．０ｍｍ×０．８ｍｍ
ヨー方向：２．９ｍｍ×４．２ｍｍ×０．８ｍｍ
となる。一方、駆動磁石の無着磁幅は、約０．５ｍｍ（フル着磁）となり、駆動磁石のサイズを
ピッチ方向：６．０ｍｍ×５．８ｍｍ×１．０ｍｍ
ヨー方向：８．８ｍｍ×５．６ｍｍ×１．０ｍｍ
とし、磁石とコイル間の空隙量を０．３ｍｍ、サイズを
ピッチ方向：３．２×１．８×２．１
巻幅１．４ｍｍ コイル芯線径φ０．０７ｍｍ 巻回数：４４７
ヨー方向：５．４×１．４×１．３
巻幅１．７ｍｍ コイル芯線径φ０．０７ｍｍ 巻回数：３３４
とすると、それぞれの推力定数は、
ピッチ方向：０．６５Ｎ／Ａ
ヨー方向：０．９５Ｎ／Ａ
となる。この時の各方向の磁石の重量は、
ピッチ方向：０．４６ｇ
ヨー方向：０．６１ｇ
となる。

したがって、本実施例のように駆動磁石と位置検出用磁石と分離することにより、磁石の幅方向を、０．４ｍｍ小さくすることができると共に、磁石の重量が、０．１３ｇ軽量化したにもかかわらず、推力定数を約５〜１０％向上することができる。

ここで、図１８は、同駆動装置における発明の効果を示すオープンループ特性図、図１９は、磁気検出素子位置でのコイルが発生する磁束密度分布グラフである。

図１８ａは、先に説明した位置検出用磁石と駆動磁石を一つの磁石にし、移動量に準じて無着磁幅を決めた磁石採用したアクチュエータのオープンループ特性図、図１８ｂは、本発明の第一の実施例であるところの駆動用磁石と位置検出用磁石とを分離したアクチュエータのオープンループ特性図である。

図１８ｂに示すように、本発明の第一の実施例であるところの駆動用磁石と位置検出用磁石と分離したアクチュエータのオープンループ特性図の方が、３００Ｈｚ以上の周波数領域においてゲイン特性が理想通りの特性を示している。一方、図１８ａに示すように位置検出用磁石と駆動磁石を一つの磁石にし、移動量に準じて無着磁幅を決めた磁石採用したアクチュエータのオープンループ特性は、３００Ｈｚ以上でゲイン特性が悪化している。

この現象は、特開２００９−１６３１５３号公報のように、一つの磁石内での着磁により、無着磁幅を駆動用とセンシング用に変更したアクチュエータにおいても発生することが確認されている。

図１９は、コイル２０５ｐｃが通電することにより発生する磁界を計算した結果である。コイル２０５ｐｃから所定の距離はなれた位置検出素子２０５ｐｃを高さ方向に変化させた時の磁束密度を計算したものである。ここで、コイルの厚み方向の真ん中の高さをゼロとしている。

このグラフより明らかなようにコイルが発生する磁束は、コイルの厚み方向の真ん中位置の磁束密度が最大になる。

先の位置検出用磁石と駆動磁石を一つの磁石にし、移動量に準じて無着磁幅を決めた場合、各コイルの厚み方向中心位置は、磁石表面から、
ピッチ方向：０．３＋１．９÷２＝１．２５ｍｍ
ヨー方向：０．３＋１．２÷２＝０．９ｍｍ
となる。その結果、位置検出素子とコイル厚み方向中心位置との差違は、
ピッチ方向：＋０．３ｍｍ
ヨー方向：＋０．１ｍｍ
となる。一方本発明の第一の実施例において、位置検出素子とコイル厚み方向中心位置との差違は、
ピッチ方向：＋０．５ｍｍ
ヨー方向：＋０．３ｍｍ
となる。本来、位置検出素子は、位置検出用磁石の分極線近傍の磁界を検出することによって位置を検出しているので、コイルが発生する磁界は、ノイズ成分となる。本発明の第一の実施例において位置検出用磁石と駆動磁石の厚みを０．２ｍｍ変化させることによって、
ピッチ方向：約９％
ヨー方向：約５％
コイルが発生する磁界の検出を下げることができるのでノイズ成分を低減することが可能となる。

〔３．まとめ〕
本実施例の駆動装置２００は、Ｎ極と、Ｓ極と、前記Ｎ極と前記Ｓ極とに挟まれた磁極遷移部との領域からなる磁石と、磁石に対向配置され、通電することにより光学素子駆動装置に駆動力を付与するコイルと、磁石に対向配置され、補正レンズの位置を検出するための磁気検出素子とからなるアクチュエータであって、磁石は、コイルと所定の空隙量を持って対向配置された駆動磁石と、磁気検出素子の感磁部と所定の空隙量を持って対向配置された位置検出用磁石の２種類の磁石からなり、駆動磁石の無着磁幅を位置検出用磁石の無着磁幅と等しく、もしくは小さくした光学素子駆動装置である。

このような構成によれば、駆動用の磁気回路と位置検出用の磁気回路をそれぞれ最適な磁気回路設計をすることが可能となる。

その結果、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、補正レンズの位置検出範囲を拡大することができる光学素子駆動装置を提供することができる。さらには、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、光学素子駆動装置の小型化を実現すると共に、本来、光学素子駆動装置の位置を検出するための磁気検出素子が、駆動コイルが発生する磁界を検出することによる制御特性の劣化を改善する光学素子駆動装置を提供することができる。

〔４．他の実施の形態〕
本発明の実施の形態として、一実施例を説明した。しかし、本発明は、これには限られない。そこで本発明の他の実施の形態を以下にまとめて説明する。なお、本発明は、これらには限定されず、適宜修正された他の実施の形態に対しても適用可能である。

図２０は、同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の他の実施例を示す四面図である。先の実施例と同一の部品は同一の番号で記している。先の実施例と異なる箇所は、駆動磁石２６２ｐｍ、位置検出用磁石２６２ｐｓ共に磁気分極線を中心に異極になるように構成されていることにある。

また、図２１は、同駆動装置に使用するピッチ側の磁気回路の他の実施例を示す四面図である。先の実施例と同一の部品は同一の番号で記している。先の実施例と異なる箇所は、駆動磁石２６２ｐｍ、位置検出用磁石２６２ｐｓ共に磁気分極線を中心に異極になるように構成すると共に、位置検出素子に駆動用磁石が発生する磁界の影響がなかった場合に駆動磁石２６２ｐｍと位置検出用磁石２６２ｐｓとの間に設けられていた第１の突起部２６２ｐｓｍを廃したことにある。

さらに、本実施例においては、撮像素子に光軸を曲げることなく直線で入射する光学系において説明を行っているが、光学系は屈曲光学系でもよく、その場合は、撮像装置の薄型化が可能となる。

また、本実施例においては、直進方向をヨーイング方向、回転方向をピッチング方向の像振れ補正としたが、方向はその逆でもよく、直進方向をピッチング方向、回転方向をヨーイング方向とすることができる。すなわち、補正する方向に対して、アクチュエータの駆動方法、配置を限定するものではない。

また、本実施例においては、アクチュエータとして電磁アクチュエータを用いて説明したが、アクチュエータの構成は、電磁アクチュエータに限るものではなく、圧電素子の振動などを用いたアクチュエータ、ステッピングモータなどのモータなどで構成することができる。

本発明の駆動装置によれば、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、補正レンズの位置検出範囲を拡大することができる光学素子駆動装置を提供することができる。さらには、補正レンズを動作させるための駆動力を確保しつつ、光学素子駆動装置の小型化を実現すると共に、本来、光学素子駆動装置の位置を検出するための磁気検出素子が、駆動コイルが発生する磁界を検出することによる制御特性の劣化を改善する光学素子駆動装置を提供することができ、補正レンズの移動量が広いデジタルスチルカメラ、ビデオムービーなどに広く有用である。

１ 撮像装置
３１ レンズ鏡筒
３２ モータユニット
３３ マスターフランジ
３６ ズームモータ
３７ 撮像素子３７
３９ ＦＰＣ
４１ １群枠ユニット
４２ ２群枠ユニット
４３ 中枠
４４ ３群枠ユニット
４４ａ ボス部
４５ ４群枠ユニット
４６ カム枠
２０５ 補正レンズ保持部材
２０５ａ 穴部
２０６ｐｈ，２０６ｐｈ 位置検出素子
２０６ｐｃ，２０６ｙｃ コイル
２１２ 回転用電磁アクチュエータ
２１３ 直進用電磁アクチュエータ
２６２ｐｈ、２６２ｙｈ 位置検出素子
２６２ｐｍ，２６２ｙｍ 駆動磁石
２６２ｐｍｓ，２６２ｙｍｓ 駆動磁石ストッパ
２６２ｐｓｍ，２６２ｙｓｍ 第１の突起部
２６２ｐｐ，２６２ｙｐ ヨーク
２６２ｐｓ，２６２ｙｓ 位置検出用磁石
２６２ｐｓｓ，２６２ｙｓｓ 位置検出用磁石ストッパ
２６２ｐｓｕ，２６２ｙｓｕ 第２の突起部であるところの位置検出用磁石ストッパ
２６２ｐｕ，２６２ｙｕ 磁石ユニット
２８２ 摺動溝
２８３，２８７，２８８ 支持部
２８５，２８６ 金属シャフト
Ｇ１ 第１レンズ群
Ｇ２ 第２レンズ群
Ｇ３ 第３レンズ群
Ａ 光軸
Ａ３ 回動軸
Ａ４ シャフト

Claims (11)

1. 移動部材または固定部材の一方に設けられたコイルと、他方に設けられ該コイルに通電することにより発生する磁力を受けて前記コイルに対して相対的に移動可能にかつ、コイルに対向する面に複数極着磁された駆動磁石と、
   前記移動部材または前記固定部材のうち、前記コイルが設けられた側に設けられ、前記固定部材に対する前記移動部材の位置を検出する磁気検出素子と、
   前記磁気検出素子の感磁部と所定の空隙量を持って対向配置され、前記磁気検出素子と対向する面に複数極着磁された位置検出用磁石を備え、
   前記コイル、及び前記磁気検出素子と対向している面と反対の面側に磁性材からなるヨークを配し、前記ヨークに１個以上の前記駆動磁石と１個以上の前記位置検出用磁石を設け、
   前記駆動磁石の無着磁幅を前記位置検出用磁石の無着磁幅より狭くしたことを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動磁石の磁気分極線と、前記位置検出用磁石の磁気分極線を一直線上に配し、その位置ずれは、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
3. 前記駆動磁石の磁気分極線を挟んだＮ極とＳ極の磁極配置に対して、前記位置検出用磁石の磁気分極線を挟んだＮ極とＳ極の磁極配置を同一にした請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記駆動磁石の厚みを前記位置検出用磁石の厚みより同等、もしくは、厚くしたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記ヨークには、前記駆動磁石、あるいは前記位置検出用磁石の磁気分極線を中心として略等しい幅で前記駆動磁石と前記位置検出用磁石間に第１の突起部を設けたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記ヨークには、前記第１の突起部の他に、前記位置検出用磁石の前記第１の突起部と反対側に、前記位置検出用磁石の磁気分極線を中心として略等しい幅で第２の突起部を設けたことを特徴とする請求項５記載の駆動装置。
7. 前記位置検出用磁石の幅方向の位置決めをするために、前記位置検出用磁石のＮ極、あるいはＳ極側の端部側に前記ヨーク設けられた第３の突起部の高さを前記位置検出用磁石の厚みの半分以下、かつ位置検出用磁石の稜線Ｒ寸法より大きくしたことを特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の駆動装置。
8. 前記磁気検出素子の感磁面の高さ位置を前記コイルの厚みの半分の高さより磁石側に配するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の駆動装置。
9. 前記固定部材は、第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向に移動可能なように前記移動部材を支持し、
   前記第１方向及び前記第２方向に前記移動部材を駆動する第１アクチュエータ及び第２アクチュエータと、
   前記移動部材に固定された光学素子と、を備え、
   前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータの少なくとも一方が請求項１から８のいずれか１項に記載の駆動装置である光学素子駆動装置。
10. 前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、前記光学素子を挟むように配置され、
    前記固定部材と前記移動部材とは、互いに係合することにより、前記光学素子の光軸方向へ互いに移動しないように規制されている、
    請求項９記載の光学素子駆動装置。
11. 被写体を撮影可能な撮像装置であって、
    前記被写体の光学像を画像信号に変換する撮像素子と、
    前記撮像素子に対向して配置されるレンズを含み、前記撮像素子に前記被写体の光学像を出射する撮像光学系と、
    前記レンズ及び前記撮像素子のいずれか一方を駆動する、請求項１０記載の光学素子駆動装置と、
    前記撮像素子、撮像光学系、及び前記光学素子駆動装置を収納するカメラ本体と、
    を備えた撮像装置。