JP6235450B2 - Image stabilization unit - Google Patents
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本発明は、光学機器に加わる振れに起因する像振れを防止するために、手振れ補正レンズを移動させるボイスコイルモータと補正レンズの位置を検出する磁界検出素子を含む位置センサを備えた手振れ補正ユニットに関する。 The present invention relates to a camera shake correction unit including a position sensor including a voice coil motor that moves a camera shake correction lens and a magnetic field detection element that detects the position of the correction lens in order to prevent image shake caused by camera shake. About.
デジタルカメラなどの撮像用光学機器では、撮影レンズの長焦点化や高倍率ズーム化に伴い、高画質の写真を撮影するために、カメラボディーや交換レンズに手振れ防止機構を搭載することが一般的になっている。すなわち従来の手振れ補正機能を備えたカメラにおいては、角速度センサ等を用いた手ぶれ検出手段によりカメラに生じた手振れを検出し、その検出量に基づき、撮影レンズの一部である補正レンズあるいは撮像素子をシフトさせて、撮像素子と撮影光学系の光軸とを相対変位させることで撮像面の振れを補正することが行われている。 In imaging optical equipment such as digital cameras, camera bodies and interchangeable lenses are generally equipped with an anti-shake mechanism in order to take high-quality photos as the taking lens lengthens and the zoom ratio increases. It has become. In other words, in a camera having a conventional camera shake correction function, a camera shake detection unit using an angular velocity sensor or the like detects a camera shake generated in the camera, and based on the detected amount, a correction lens or an image sensor that is a part of the photographing lens Is shifted, and the image pickup surface and the optical axis of the photographing optical system are displaced relative to each other to correct the shake of the image pickup surface.
光学式手振れ補正装置としては、従来から光軸と垂直な平面上で補正レンズ（又は撮像素子）を二次元方向に移動させることが提案されている。例えば特許文献１には、振れ補正レンズを保持するシフト枠とシフトベースとの間に転動可能なボールを挟持し、可動コイル型のボイスコイルモータにより、シフト枠を光軸直交面内でピッチ方向及びヨー方向に駆動し、ボイスコイルモータを構成する磁石とヨークとの間に作用する磁気的な吸引力により、シフト枠をベース側へ付勢するとともに、シフト枠に固定された検出用磁石とシフトベースに固定されたホール素子を含む位置検出手段を備えた像振れ補正装置が記載されている。
Conventionally, as an optical camera shake correction device, it has been proposed to move a correction lens (or an image sensor) in a two-dimensional direction on a plane perpendicular to the optical axis. For example, in
特許文献２には、２つの可動コイル型ボイスコイルモータを用いて、可動レンズを支持する保持枠を光軸に略直交するＸＹ平面内でシフト移動させるブレ補正装置において、２つのコイルに電力を供給するフレキシブルプリント基板（第２ＦＰＣ）を可動レンズの周囲を取り囲むように配置して、保持枠の移動可能範囲内で、第２ＦＰＣの剛性が保持枠の移動に対して余計な負荷にならないようにし、かつ保持枠に位置検出用マグネットを固定し、保持枠の位置を正確に検出するために、ベース部材にホール素子の位置を決める位置決め凹部を設けるように構成した像振れ補正装置が記載されている。
In
この他にも、光軸と垂直な平面上で補正レンズ（又は撮像素子）を並進運動させ、さらに回転運動させるようにしたアクチュエータが提案されている。例えば特許文献３には、固定板に取り付けられた３つの駆動用コイルと、移動枠に各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石と、各駆動用コイルの内側に配置された位置検出手段（ホール素子）を有するとともに、駆動用磁石の磁力によって移動枠を固定板に吸着させるために、固定板に取り付けられた吸着用ヨークと、駆動用磁石の磁力を固定板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と、を有するアクチュエータが記載されている。 In addition, an actuator has been proposed in which a correction lens (or an image sensor) is moved in translation on a plane perpendicular to the optical axis, and is further rotated. For example, in Patent Document 3, there are three driving coils attached to a fixed plate, three driving magnets attached to the moving frame at positions corresponding to the respective driving coils, and inside each driving coil. In addition to having a position detecting means (Hall element) arranged, in order to attract the moving frame to the stationary plate by the magnetic force of the driving magnet, the magnetic force of the attracting yoke attached to the stationary plate and the magnetic force of the driving magnet is fixed to the stationary plate. An actuator is described having a back yoke attached to the back side of the drive magnet so as to be effectively directed to the side.
特許文献１に記載された像振れ補正装置は、光軸方向から見てボイスコイルモータのコイルと検出用磁石が重なるように配置されているので、コイルの磁界の影響を受けて、位置検出精度が低下するという問題がある。また特許文献１に記載されているようにＳＵＳ３０４のような非磁性材料からなるボールを使用する場合、ボールをシフト枠と固定枠との間にセットする際に、ボールが脱落し易いことに加えて、ボールを確実に所定の位置（ボール受け部の中心）にセットできず、ボールが初期の無通電状態で所定の中心位置にセットされていない状態では、レンズ枠が制御指令に従って移動する際に、ボール受け部に設けられた壁部とボールが衝突して、レンズ枠が引っかかって、位置制御ができなくなるといった問題がある。
Since the image blur correction apparatus described in
特許文献２に記載されたブレ補正装置は、フレキシブルプリント基板（第２ＦＰＣ）がベース側接続部と保持枠側接続部を有するので、組立工数が増大し、さらにベース部材にホール素子の位置決め凹部を設けるので、ベース部材が複雑な形状となるといった問題がある。また、このブレ補正装置では、レンズ枠を光軸方向で保持するために蓋とレンズ枠の間にボールを配置し、さらにレンズ枠と保持枠の間にもボールを配置することが必要で、レンズ枠は光軸方向でボールに挟持された構造になる。このため、レンズ枠の光軸方向でのガタつきを無くすために各部品には極めて厳密な寸法精度が要求され、コスト増大を招くといった問題も伴う。
In the blur correction device described in
特許文献３に記載されたアクチュエータ（可動磁石型ＶＣＭ）では、駆動用磁石を、補正レンズを含む可動部材に設けた構造を採用しているので、可動部材が大口径（質量大）の補正レンズを含む場合は、推力質量比（推力と可動部材の質量との比率）を大きく（例えば２倍以上）しようとすると、高い磁束量をもつ大型の永久磁石が必要となり、しかも駆動電流が増大して（消費電力の増大）、コイルの発熱や補正レンズの温度上昇を招来するといった問題を伴う。さらにこのアクチュエータでは、駆動用磁石に対向して固定部材に吸着用ヨークを設けるので、うず電流損が発生する。これを防止するために、駆動用磁石と磁気回路を形成しかつそれと同期して動く導電性部材（対向ヨーク）を可動部材に設けることが必要となる。その結果、可動部材の質量が増大するとともに、可動部材を光軸方向に吸引できなくなるため、吸引機構（例えばバネ）を別に設けることが必要となり、可動部材の質や負荷の更なる増大をもたらす。 The actuator (movable magnet type VCM) described in Patent Document 3 employs a structure in which a driving magnet is provided on a movable member including a correction lens, so that the movable member has a large diameter (large mass) correction lens. In order to increase the thrust mass ratio (ratio of thrust to the mass of the movable member) (for example, twice or more), a large permanent magnet having a high magnetic flux is required, and the drive current increases. (Increased power consumption) causes problems such as heat generation of the coil and temperature rise of the correction lens. Further, in this actuator, since the attracting yoke is provided on the fixed member so as to face the driving magnet, eddy current loss occurs. In order to prevent this, it is necessary to provide the movable member with a conductive member (opposing yoke) that forms a magnetic circuit with the driving magnet and moves in synchronization therewith. As a result, the mass of the movable member increases and the movable member cannot be sucked in the optical axis direction. Therefore, it is necessary to provide a suction mechanism (for example, a spring), which further increases the quality and load of the movable member. .
また、特許文献３に記載のアクチュエータでは、駆動用コイルの内部にホール素子を設けて、駆動用磁石の磁束を検出することにより、可動部材の位置検出を行うように構成しているので、ホール素子がコイルの磁界の影響を受けて、位置検出精度が低下し易くなる。そこでコイルの磁界の影響をなくすために位置信号補正手段を別に設けることが必要になり、制御回路の複雑化とコスト増大を招くといった問題がある。 Further, the actuator described in Patent Document 3 is configured to detect the position of the movable member by providing a Hall element inside the driving coil and detecting the magnetic flux of the driving magnet. Since the element is affected by the magnetic field of the coil, the position detection accuracy tends to be lowered. In order to eliminate the influence of the magnetic field of the coil, it is necessary to separately provide a position signal correction means, which causes a problem that the control circuit is complicated and the cost is increased.
さらに特許文献３に記載の如く可動磁石型ＶＣＭを使用する場合は、大きな推力を得るために大型化した駆動用磁石を備え、この駆動用磁石が位置検出用磁石も兼ねていると、大型化した駆動用磁石で高精度の位置検出を行うことになり、可動部材の移動量に比例した出力電圧を得る（出力電圧の直進性を向上させる）ために、ホール素子を駆動用磁石から遠ざけることが必要となる。また、可動部材を光軸方向で磁気的に保持するために、駆動用磁石に対向して吸引ヨークを設けることが考えられるが、駆動用磁石が大型であると、駆動用磁石と吸引ヨークとの距離を長くして、磁気吸引力を適切な値にして光軸に対して垂直な面内での可動部材の移動を阻害しないようにすることが必要となる。そのため可動磁石型ＶＣＭを使用する場合は、手振れ補正ユニットの厚さ（光軸方向の寸法）が増大するといった問題がある。 Further, when a movable magnet type VCM is used as described in Patent Document 3, a large-sized drive magnet is provided to obtain a large thrust, and if this drive magnet also serves as a position detection magnet, the size is increased. The position of the Hall element is kept away from the drive magnet in order to obtain an output voltage proportional to the amount of movement of the movable member (to improve the straightness of the output voltage). Is required. Further, in order to magnetically hold the movable member in the optical axis direction, it is conceivable to provide a suction yoke facing the drive magnet. However, if the drive magnet is large, the drive magnet and the suction yoke It is necessary to make the magnetic attraction force an appropriate value so as not to hinder the movement of the movable member in the plane perpendicular to the optical axis. Therefore, when the movable magnet type VCM is used, there is a problem that the thickness (dimension in the optical axis direction) of the camera shake correction unit increases.
したがって本発明の目的は、補正レンズを高精度で位置決めすることが可能でコンパクトな上、組み立て容易な手振れ補正ユニットを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera shake correction unit that can position the correction lens with high accuracy and is compact and easy to assemble.
そこで、上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
補正レンズを保持するレンズ枠を備える可動側を、複数の駆動用コイルと複数の駆動用磁石を有する複数の駆動部により、第１の固定枠と第２の固定枠を備え、かつ前記レンズ枠が前記第１の固定枠と前記第２の固定枠との間に配置される固定側に対して相対的に、光軸に直交する方向へ移動させるとともに、複数の磁界検出素子と複数の位置検出用磁石から構成される位置検出部により前記可動側の前記固定側に対する相対的な位置を検出して手振れを補正する手振れ補正ユニットにおいて、
前記レンズ枠には、前記第２の固定枠に対向する側に前記複数の位置検出用磁石が固定され、
前記第１の固定枠に対向する側にコイル用フレキシブルプリント基板に接続された前記複数の駆動用コイルが固定され、
前記第１の固定枠には、前記複数の駆動用コイルと対向して前記複数の駆動用磁石が固定され、
前記第２の固定枠には、位置検出用フレキシブルプリント基板に実装された前記複数の磁界検出素子と、前記複数の位置検出用磁石からの磁束と前記複数の駆動用磁石からの磁束が流入する単一の強磁性体が固定され、
前記レンズ枠は、前記第２の固定枠との間に配置される転動可能な、強磁性体からなりかつ前記複数の駆動用磁石の磁力により吸引可能である複数の球体により光軸と直交する方向へ移動可能に支持され、
光軸方向から見たときに、前記駆動用磁石の磁束が前記強磁性体に流入する位置とは異なる位置で前記位置検出用磁石からの磁束が、前記強磁性体に流入することにより、前記レンズ枠は前記第１の固定枠から遠ざかるように吸引される
ことを特徴とする手振れ補正ユニットとした。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
A movable side having a lens frame for holding a correction lens is provided with a first fixed frame and a second fixed frame by a plurality of drive units having a plurality of drive coils and a plurality of drive magnets, and the lens frame There relative to the fixed side which is disposed between the second fixed frame and the first fixed frame, is moved in a direction perpendicular to the optical axis Rutotomoni, a plurality of magnetic field detecting elements and a plurality of In a camera shake correction unit that corrects camera shake by detecting a relative position of the movable side with respect to the fixed side by a position detection unit configured by a position detection magnet ,
The plurality of position detection magnets are fixed to the lens frame on the side facing the second fixed frame ,
The plurality of driving coils connected to the coil flexible printed circuit board are fixed to the side facing the first fixed frame ,
The plurality of driving magnets are fixed to the first fixed frame so as to face the plurality of driving coils ,
The plurality of magnetic field detection elements mounted on the position detection flexible printed circuit board, the magnetic flux from the plurality of position detection magnets, and the magnetic flux from the plurality of drive magnets flow into the second fixed frame. A single ferromagnet is fixed ,
The lens frame is made of a rollable ferromagnetic material disposed between the lens frame and the second fixed frame, and is orthogonal to the optical axis by a plurality of spheres that can be attracted by the magnetic force of the plurality of driving magnets. Supported in a movable direction,
When viewed from the optical axis direction, by the magnetic flux of the drive magnet flux from said position sensing magnet at a position different from the position that flows into the ferromagnetic material, flows into the ferromagnetic body, the The camera shake correction unit is characterized in that the lens frame is sucked away from the first fixed frame .
さらに、請求項２に記載の発明は、
３つの前記駆動用コイル、３つの前記駆動用磁石、３つの前記球体及び３つの前記磁界検出素子を有し、前記駆動用コイル、前記駆動用磁石及び前記球体のそれぞれは、光軸方向から見たときに光軸を中心として前記磁界検出素子と点対称となる位置に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正ユニットとした。
Furthermore, the invention according to
The three driving coils, the three driving magnets, the three spheres, and the three magnetic field detecting elements are provided, and each of the driving coil, the driving magnet, and the sphere is viewed from the optical axis direction. 2. The camera shake correction unit according to
さらに、請求項３に記載の発明は、
前記レンズ枠が光軸と直交する方向において前記補正レンズの半径方向にのみ移動可能でありかつ揺動可能であるように案内する規制手段が前記第１の固定枠に設けられ、
前記コイル用フレキシブルプリント基板の端末は前記規制手段に近接する位置で引き出されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の手振れ補正ユニットとした。
Furthermore, the invention described in claim 3
Restricting means for guiding the lens frame so as to be movable and swingable only in the radial direction of the correction lens in a direction orthogonal to the optical axis is provided in the first fixed frame ,
Terminal of the flexible printed circuit board for the coil was shake correction unit according to
本発明によれば、コンパクトで、位置検出精度が高く、可動部の軽量化が可能な手振れ補正ユニットを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a camera shake correction unit that is compact, has high position detection accuracy, and can reduce the weight of the movable part.
本発明の詳細を添付図面により説明する。 The details of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
＜デジタルカメラ＞
図１に示すデジタル一眼レフカメラ（以下単にカメラという。）１０は、光学フィルタ（不図示）を介して被写体の光学像を結像する固体撮像素子（例えばＣＣＤ）１２を含むボディー１１と、複数のレンズ群Ｌ１〜Ｌ４等からなる撮像光学系１４を有するレンズ鏡筒１３とを備えている。本実施の形態においては、ファインダー上で被写体を観察中にも手振れ防止機能を視認できるようにするために、手振れ補正手段としてレンズシフト方式を採用している。このレンズシフト方式では、手振れ補正レンズ群が光軸と直交方向に変位した時にシフト状態での収差を良好に補正し、また撮影者の手振れの最大補正角度振れに対応した最大レンズシフト量を適切な値にすることが重要である。これらの条件を満足するようなレンズ群を補正レンズ群として選定すればよく、例えば第４レンズ群Ｌ４を構成するレンズの少なくとも一部を手振れ補正レンズとしてシフトさせればよい。
<Digital camera>
A digital single-lens reflex camera (hereinafter simply referred to as a camera) 10 shown in FIG. 1 includes a
ボディー１１の内部には、縦方向の手振れ量と横方向の手振れ量を検出するために、例えば２つのジャイロセンサ１５ａ、１５ｂで検出された手振れ量（角速度）は制御回路１６に入力されて、手振れ量に応じた駆動電流を、手振れ補正ユニット１に内蔵された、後述の補正レンズ駆動部（３つのＶＣＭ）の駆動回路１７に供給して補正レンズの位置を制御することにより、入射光軸を偏移させて手振れの少ない画像を得ることができる。また補正レンズの位置信号を制御回路１６に入力して、フィードバック制御が行われる。
In the
＜手振れ補正ユニット＞
手振れ補正ユニット１の主要部の構成を図２〜９及び図１１〜１３などにより説明する。図２〜５及び図１２には、光軸方向をＺ軸とするＸ、Ｙ、Ｚの直交座標の方向が示されている。以下の説明では、同一機能部分は同一の参照符号で示す。手振れ補正ユニット１は、１枚又は複数枚のレンズからなる補正レンズ（不図示）を有するレンズ枠（鏡室を形成する部材）２を含む可動部材１Ｕと、レンズ枠２をレンズ鏡筒１３（図１参照）内に支持するための第１の固定枠３Ａを含む固定部材１Ｖと、レンズ枠２を固定部材１Ｖに対して光軸と直交する面内で摺動自在に支持する強磁性体からなる３つの球体（以下「ボール」という。）４ａ、４ｂ、４ｃと、レンズ枠２を光軸に対して垂直な面内で駆動するボイスコイルモータ（駆動部）（以下「ＶＣＭ」という。）と、レンズ枠２の移動量を検出する位置検出部を備えている。ＶＣＭは、可動子 となるレンズ枠２に設置された長円形状の偏平な空芯コイル（駆動用コイル）５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、固定子となる第１の固定枠３Ａに固設された磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃとから成り、駆動用コイルに電流を流すことによって推力を発生する。位置検出部は、レンズ枠２に固定された位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、磁界検出素子（例えばホール素子）６０ａ、６０ｂ、６０ｃとから成り、各ホール素子により、各位置検出用磁石から発生する磁界を検出することで、レンズ枠２の移動量を検出する。また、この手振れ補正ユニット１は、後述の機構により、非撮像時に補正レンズを光軸と一致する位置に静止しておくことができる。
<Image stabilization unit>
The configuration of the main part of the camera
｛可動部材｝
可動部材１Ｕは、図２〜図４に示すように、レンズ枠２とそこに固着されたコイル用フレキシブルプリント基板（以下「コイル用ＦＰＣ」という。）８を含む。本実施例では、コスト低減を図るために、片面に回路パターンが型成されたフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が使用される。レンズ枠２には、ＶＣＭの可動子を構成する駆動用コイル及び位置検出部の一部である位置検出用磁石６１ａが装着されている。
{Movable member}
2 to 4, the movable member 1U includes a
可動部材１Ｕを構成するレンズ枠２の詳細を説明する。レンズ枠２は、補正レンズ（不図示）の外周縁を保持する円環部２０（図８参照）と、その外周側に型成された、球体４ａ、４ｂ、４ｃを収容するための円孔部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを有するボール保持部２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃを保持するための磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、第１の固定枠３Ａに向って伸長する円柱状のガイド軸２３ａ、２３ｂ、２３ｃ（図３参照）を有するリング状の部材である。円孔部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃと磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃはいずれも、光軸方向から見て等角度間隔（１２０°）をおいてかつ磁石保持部と円孔が円周方向に沿って交互に並ぶように構成されている（図４参照）。各円孔部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、球体４ａ、４ｂ、４ｃが所定範囲で転動可能な大きさに形成される。また各円孔部２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの背面側（固定枠３Ａに対向する側）には、後述のＶＣＭの可動子を構成する駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃが実装されるコイル用ＦＰＣ８が固着される。
Details of the
磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃは各々、矩形状の溝部２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃの中央側に、厚さ方向（光軸方向）に磁化された一対の直方体状磁石からなる位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃを保持する爪部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃが形成されている（図４参照）。すなわち、光軸方向から見て各磁石保持部の両側には一対の爪部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃが形成され、爪部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは位置検出用磁石で挟み付けられるので、各位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃを所定位置に設置することができる。
The
｛固定部材｝
固定部材１Ｖは、図２、３及び図５に示すように、第１の固定枠３Ａとそこに固着される第２の固定枠３Ｂと、強磁性体からなる第２のバックヨーク９、円環状の位置検出用フレキシブルプリント基板（以下「位置検出用ＦＰＣ」という。）７を含む。位置検出用ＦＰＣ７の表面（可動部材側の面）には、配線パターン（不図示）が形成されてホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃが実装される。
{Fixing member}
2, 3 and 5, the fixing member 1V includes a
固定部材１Ｖの主要部となる第１の固定枠３Ａは、図２、３及び５に示すように、外周側に所定間隔をおいて、ステイ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃとピン部３３ａ、３３ｂ、３３ｃが立設された円環状の部材である。固定枠３の底板部３０には、矩形状の磁石保持部３１ａ、３１ｂ、３１ｃが、円周方向に沿って等角度間隔（１２０°）で形成されている。各磁石保持部にはＶＣＭの固定子となる矩形状の駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃが固着される。各磁石保持部に隣接して、長方形状のガイド穴３４ａと、楕円形状のガイド穴３４ｂ、３４ｃが形成されている（図６参照）。各ガイド穴３４ａ、３４ｂ、３４ｃには、レンズ枠２から突設する円柱状のガイド軸２３ａ、２３ｂ、２３ｃが挿入されて、レンズ枠２の移動方向が半径方向に規制されるとともに、レンズ枠２は、光軸と直交する面内でガイド軸２３ａの中心を支点（図７にＱで示す）として円周方向に揺動可能に支持される。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the first fixing frame 3 </ b> A that is the main part of the fixing
ステイ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及びピン部３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、レンズ枠２が揺動する際に、そのボール保持部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃと干渉しない位置に設けられている。ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃが実装された位置検出用ＦＰＣ７は、複数のキリ穴９１を有する第２のバックヨーク９と、複数の切欠３５ａ、３５ｂ、３５ｃ及び各切欠の両側に形成されたキリ穴３６を有する第２の固定枠３Ｂとで挟み付けられた状態で、小ネジ９０により固定される。レンズ枠２、第１の固定枠３Ａ及び第２の固定枠３Ｂは、非磁性体（例えばポリカーボネートなどのエンジニアリングプラスチック）で形成される。
The
第２のバックヨーク９は、強磁性体（ＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる円環状部材で、位置検出用磁石から流出する磁束が流入する位置に設けられている。したがってレンズ枠２は、第１の固定枠３Ａから遠ざかる方向に磁気的に吸引される。この第２のバックヨーク９は、図１１に示すように、その投影面積が、光軸方向からみて、レンズ枠２の移動範囲内（一点鎖線Ｅで囲まれた領域）で位置検出用磁石６１ｂ（６１ａ、６１ｃも同様）がはみ出さないような大きさに設定されていることが好ましい。例えば第２のバックヨーク９の幅ΔＲ（（外径−内径）／２）は、位置検出用磁石６１ｂの可動範囲の幅Ｗｓと同じかあるいはそれよりも大なる幅（ΔＲ≧Ｗｓ）を有することが好ましい。
The
第２の固定枠３Ｂは、レンズ枠２との間で球体４ａ、４ｂ、４ｃを支持するために、レンズ枠２に対向する側に円孔３７ａ、３７ｂ、３７ｃを有する。図３に示すように、光軸方向から見てレンズ枠２と第２の固定枠３Ｂの間に、複数の球体４ａ、４ｂ、４ｃを介装することにより、レンズ枠２は光軸方向（Ｚ方向）に対して垂直な平面（Ｘ方向及びそれと直交するＹ方向を含む面）において任意の方向に移動可能な状態で支持されるので、摺動（摩擦）抵抗が低減され、微小な角度振れを補正することが可能となる。
The second
位置検出用ＦＰＣ７は、図２及び３に示すように、ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃが実装される円環部７０と、電源や制御回路部（いずれも不図示）に接続される引出部７１を有する。位置検出用ＦＰＣ７は、第１の固定枠３Ａに対向する側の表面にホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃが実装された後、キリ穴７０１がピン部３３ａ、３３ｂ、３３ｃの頭部に差し込まれた状態で、小ネジ９０により、ステイ部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに固着される。これにより、第２のバックヨーク９は、第２の固定枠３Ｂと共に、第１の固定枠３Ａに組み付けられる。図６に示すように、位置検出用ＦＰＣ７は、円周方向に沿って等角度間隔で配置されたホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃの中心Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃが、円周方向に沿って各駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃの中間（磁石部材の中間と一致）に位置して推力中心Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃと反転した位置にくるように配置される。ホール素子の中心が推力中心と反転した位置にあると、現在位置の演算が容易であり、もってレンズ枠を目標位置まで速やかに移動させることが可能である。また、ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃから全く異なる離れた位置にあるため、コイルからの発生磁束（ノイズの原因となる）の影響を受けず、高精度の位置検出が可能である。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
｛ボイスコイルモータ｝
レンズ枠を移動させるためのボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」という。）５ａ、５ｂ、５ｃは、図３及び図４等に示すように、可動子となるレンズ枠２に設置された長円形状の偏平な空芯コイル（駆動用コイル）５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、固定子となる第１の固定枠３Ａに固設された磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃを有する構成としているため、可動磁石型のＶＣＭと比較して可動部材の軽量化を図ることができる。コイル用ＦＰＣ８は、図１０に示すようにレンズ枠２に巻付けられる巻回部８０と、そこから分岐されて、駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃが実装される矩形状に形成されたコイル受部８１ａ、８１ｂ、８１ｃと、引出部８２を有する。このＦＰＣは所定位置で折り曲げられてレンズ枠２に固定される。
{Voice coil motor}
Voice coil motors (hereinafter referred to as “VCM”) 5a, 5b, and 5c for moving the lens frame are in the shape of an ellipse installed on the
第１の固定枠３Ａに固定された磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃは各々、駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃと、第１のバックヨーク５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃと、から成る（図５参照）。駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃは、厚さ方向（光軸方向）に磁化されかつ長手方向（固定枠の半径方向）に沿って異極性の磁極が隣接している。また、第１のバックヨーク５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃは、平板状の強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）から成る。そして、各駆動用磁石は、第１の固定枠３Ａの外周縁側の複数個所（３個所）に形成された磁石保持部３１ａ、３１ｂ、３１ｃに固着され、各第１のバックヨークは各駆動用磁石が固着された各磁石保持部の背面に固着される。
The
駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃは、公知の永久磁石（例えば希土類焼結磁石）で形成することができる。本実施例において使用される希土類焼結磁石は、希土類磁石粉末（表面を樹脂で被覆してもよい）を用いて、粉末冶金法により作成することができる。この希土類焼結磁石はコンパクトなＶＣＭを構成しかつ補正レンズの駆動に必要な推力を得るために、例えば３５８〜４３７ｋＪ／ｍ３［４５〜５５ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有することが好ましい。希土類磁石粉末は、Ｙを含む希土類元素（Ｒ）と、遷移金属（ＴＭ）とを含む合金からなり、希土類元素（Ｒ）とホウ素（Ｂ）と遷移元素（ＴＭ）との正方晶化合物であるＲ２ＴＭ１４Ｂ１型結晶の集合体が好ましく、製造上除去困難な不可避の不純物も含み得る。例えば、ＳｍＣｏ5、Ｓｍ2ＴＭ17などのＳｍ−Ｃｏ系合金、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｎｄ−Ｐｒ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｃｅ−Ｐｒ−Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金などのＲ−Ｆｅ−Ｂ系合金、Ｓｍ2Ｆｅ17Ｎ3などのＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系合金などが挙げられ、複数種の磁石粉末を混合した混合磁石粉末（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系等方性磁石粉末とＳｍ−Ｆｅ−Ｎ系等方性磁石粉末）であってもよい。
The
（位置検出部）
上記のＶＣＭで補正レンズを駆動する場合、補正レンズを支持するレンズ枠２の移動量に基づいてフィードバック制御するために、レンズ枠２の移動量を検出する位置検出部が設けられる。位置検出部は、レンズ枠２に固定された位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃと、各磁石から発生する磁界を検出するための磁界検出素子（例えばホール素子）６０ａ、６０ｂ、６０ｃを備えている（図２、図３、図６参照）。また必要に応じて位置検出用磁石の裏面（ホール素子に対向する面と反対側）に強磁性体（例えばＳＳ材等の鉄鋼材料）からなる平板状のバックヨーク（不図示）を設置してもよい。さらに位置検出用ＦＰＣ７の裏面（ホール素子が実装されていない側の面）には、図８に示すように第２のバックヨーク９が設けられており、位置検出用磁石から発生する磁束が流入して、ホール素子は第１の固定枠３Ａ及び第２の固定枠３Ｂに対して所定位置に固定される。図６に示すように、ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、その中心Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃが光軸Ｚに対して推力中心Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃに対して反転した位置（点対称の位置）に固定される。ホール素子をこのように配置することにより、ホール素子を推力中心と一致するように配置した場合と同様の演算を行うことができ、レンズ枠２の移動量を正確に検出できる。
(Position detector)
When the correction lens is driven by the VCM, a position detection unit that detects the movement amount of the
本実施の形態では、位置検出用磁石６１ａ、６１ｂ、６１ｃとして、厚さ方向に磁化した（単極着磁を施した）一対の平板状の永久磁石を使用しているが、一対の平板状の永久磁石の代りに、厚さ方向に磁化しかつ異極性の磁極が隣接する単一の平板状の永久磁石を使用することができる。その場合には、レンズ枠２に形成された磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの爪部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは削除される。また、ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃは、位置検出用ＦＰＣ７の第２の固定枠３Ｂに対向する側とは反対側にホール素子を実装することができる。ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃをこのように配置することによっても、レンズ枠２の移動量を検出することができる。但し、第２のバックヨーク９は、ホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃとの干渉を防止できるような形状（例えばホール素子に対向する部分及びその周囲を切欠く）にすることが必要である。
In the present embodiment, a pair of flat permanent magnets magnetized in the thickness direction (monopolar magnetization) are used as the
ホール素子６０ａに注目すると、図１５（ａ）に示すように、レンズ枠２（Ｓ１方向又はＳ２方向に移動する）がセンタリングされている初期位置では、ホール素子６０ａは、その中心Ｐａがレンズ枠２に固定された一対の位置検出用磁石６１ａの中間（磁極が反転する位置：磁束密度＝０）に一致する。したがってホール素子６０ａの表面において、位置検出用磁石６１ａの一端から他端に向って磁束密度は、図１５（ｂ）に示すように変化する。また位置検出用磁石の中間（ゼロクロス点）Ｐａを挟んで所定長さＬ１（Ｌ２）の範囲で、磁束密度が直線的に変化する。位置検出用磁石が希土類系焼結磁石の場合は、図中破線で示すような磁束密度分布（ＨＢ）となるが、位置検出用磁石が希土類系ボンド磁石の場合は、図中実線で示すような磁束密度分布（ＨＡ）となり、直線部の長さが増大し、もって検出範囲を広げることができる。但し、ボンド磁石の場合は、焼結磁石よりも磁束密度が低下するので、ホール素子の出力電圧を増幅することが好ましい。
When attention is paid to the
（磁界検出素子）
本実施例においては、磁界検出素子としてＧａＡｓ系ホール素子を使用するとともに、定電流動作で駆動することにより、出力電圧の温度特性が小さくなり（約０．０６％／°Ｃ）、環境条件（周囲温度等）によらず正確な位置決め制御を行う上で有利である。なお、ホール素子の入力抵抗と直列に外付抵抗を接続し、この外付抵抗を入力抵抗より十分大きくしかつ印加電圧を十分大きくすることにより、定電流回路を形成することができる。
(Magnetic field detection element)
In this embodiment, a GaAs Hall element is used as the magnetic field detection element, and the temperature characteristic of the output voltage is reduced (about 0.06% / ° C) by driving with constant current operation, and environmental conditions ( This is advantageous for accurate positioning control regardless of the ambient temperature. A constant current circuit can be formed by connecting an external resistor in series with the input resistance of the Hall element, making the external resistance sufficiently larger than the input resistance and sufficiently increasing the applied voltage.
（位置検出用磁石）
位置検出用磁石としては、公知の永久磁石を使用することができるが、永久磁石粉末（表面を樹脂で被覆してもよい）と、この永久磁石粉末を樹脂又はゴム等の高分子材料で結合したボンド磁石を使用することが好ましい。ボンド磁石を使用することにより、焼結磁石よりも軽量であり、可動部の重量を軽減することができる。例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石の密度は、約７４００Ｋｇ／ｍ３であるが、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等方性ボンド磁石の密度は約６１００〜６４００Ｋｇ／ｍ３で、焼結磁石よりも１４〜１８％程度の軽量化が達成できる。また磁極の反転部では、磁束密度は直線的に変化するが、ボンド磁石を使用することにより、直線部分の長さが大きくなるので、広い範囲で高い検出精度を維持できる。但しホール素子の出力電圧は低下するので、電気的に増幅すればよい。位置検出用磁石としては、０．１〜０．２Ｔの表面磁束密度を有する希土類ボンド磁石を使用することが好ましい。位置検出用磁石の材質は可動部重量の軽量化を図るためにボンド磁石の方が望ましいが、例えば大口径レンズ等の可動部が重いレンズ枠の位置検出とレンズ枠の吸引保持のためには、小型の希土類系焼結磁石でも可動磁石型のＶＣＭよりは十分に可動部の軽量化を達成できるため実用上の問題は実質的にない。
(Position detection magnet)
A known permanent magnet can be used as the position detection magnet, but the permanent magnet powder (the surface may be coated with a resin) and the permanent magnet powder are combined with a polymer material such as resin or rubber. It is preferable to use a bonded magnet. By using a bond magnet, it is lighter than a sintered magnet, and the weight of the movable part can be reduced. For example, the density of the Nd—Fe—B based sintered magnet is about 7400 Kg / m 3, while the density of the Nd—Fe—B based isotropic bonded magnet is about 6100 to 6400 Kg / m 3, which is 14 than that of the sintered magnet. A weight reduction of about 18% can be achieved. Moreover, although the magnetic flux density changes linearly in the magnetic pole reversal part, the use of the bond magnet increases the length of the straight line part, so that high detection accuracy can be maintained over a wide range. However, since the output voltage of the Hall element decreases, it may be amplified electrically. As the position detecting magnet, it is preferable to use a rare earth bonded magnet having a surface magnetic flux density of 0.1 to 0.2T. The position detection magnet is preferably a bonded magnet in order to reduce the weight of the movable part. For example, for detecting the position of a lens frame with a large movable part such as a large-diameter lens and for holding the lens frame by suction. Even a small-sized rare earth-based sintered magnet can substantially reduce the weight of the movable part as compared with the movable magnet type VCM, so there is substantially no practical problem.
ホール素子は磁束密度に比例した電圧を出力するので、磁石部の寸法（Ｌｍ、Ｌｇ、ｔｍ）（図１５参照）及びホール素子と磁石部との距離ｇ１を適切に設定しておけば、センサ用磁石の移動量（磁力変化）に比例した電圧を制御回路に出力することができるとともに、出力電圧のリニアリティーを向上することができ、もって高精度の位置決めを行うことができる。 Since the Hall element outputs a voltage proportional to the magnetic flux density, if the dimensions (Lm, Lg, tm) of the magnet part (see FIG. 15) and the distance g1 between the Hall element and the magnet part are appropriately set, the sensor A voltage proportional to the amount of movement of the working magnet (change in magnetic force) can be output to the control circuit, the linearity of the output voltage can be improved, and high-accuracy positioning can be performed.
本発明の手振れ補正ユニット１においては、図８及び図９に示すように、光軸方向に沿って（被写体側から撮像素子側に向って）、第２のバックヨーク９、ホール素子６０ａ、位置検出用磁石６１ａの順に配置されるとともに、光軸Ｚを挟んで、ホール素子６０ａと点対称となる位置で、球体４ａ、駆動用コイル５２ａ及び磁石部材５１ａの順に配置されている。このようにホール素子６０ｂは駆動用コイル５２ａに光軸方向で対向せず、このコイルから離間した位置に配置されているので、駆動用コイルから発生する磁界は、ホール素子に影響を与えることはない。またレンズ枠２を光軸に直交する平面で移動可能に支持するための球体４ａは、磁石部材５１ａと第２のバックヨーク９の間に配置されているので、第１の固定枠３Ａ側に磁気的に吸引されるため、組立の際にも球体は駆動磁石部材５１ａからの磁気的吸引力によって、ボール保持部２１ａの中心位置に保持されていることから、確実にボール受け部の中心位置に保持することができる（他のボールも同様）。しかも、レンズ枠２を光軸と直交する面内で円滑に支持することができる。
In the camera
（組立工程）
本実施例の手振れ補正ユニット１は、各部材を準備し、例えば次の工程により組立てることができる。補正レンズが固着されたレンズ枠２に、コイル受部８１ａ、８１ｂ、８１ｃに駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃが実装されたコイル用ＦＰＣ８を巻回し、引出部８２を引出す。また位置検出用ＦＰＣ７の円環部７０にホール素子６０ａ、６０ｂ、６０ｃを実装する。次いで第１の固定枠３Ａに、駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃとバックヨーク５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃを固着して、磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃを設ける。次いでレンズ枠２の各ボール保持部に球体４ａ、４ｂ、４ｃをセットした後、レンズ枠２のガイド軸２３ａ、２３ｂ、２３ｃをガイド穴３５ａ、３５ｂ、３５ｃに挿入する。次いで第２のバックヨーク９と第２の固定枠３Ｂとの間に位置検出用ＦＰＣ７を介装した状態で、これらの部材を小ネジ９０により第１の固定枠３Ａに固定する。第２のバックヨークは、位置検出用磁石に磁気的に吸引されて、レンズ枠２と第１の固定枠３Ａとの間にボール４が介装される。ここで、レンズ枠２が光軸と直交する平面内で円滑に移動可能に支持されるために、磁気吸引力は概ね可動部材質量の約３倍程度に設定することが好ましい。このようにして本発明の手振れ補正ユニット１が得られる。レンズ枠２に作用する磁気吸引力は、弱いと球体が脱落し易くなり、一方強すぎてもレンズ枠２が変形し易くなる。
(Assembly process)
The camera
（組立工程の他の例）
本発明の手振れ補正ユニットは、上記の組立工程の一部を変更することができる。例えば図４及び５に示すレンズ枠２の代わりに、図１２及び１３に示すレンズ枠２を用いるとともに、図１０に示すコイル用ＦＰＣ８の代わりに図１４に示すコイル用ＦＰＣ８を使用することにより、組立工数を低減することができる。図１２及び１３に示すレンズ枠２は、磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの第１の固定枠３Ａに対向する側の面に、各駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃの空芯部に嵌装されかつコイルの厚さよりも薄い厚さをもつ、一対の位置決め用ボス部（円板状部）２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃを有する。さらにレンズ枠２は、磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの第１の固定枠３Ａに対向する側の面に、コイルの端末（例えば巻き始め５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ）が引き出される切欠部２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃが形成されている。コイル用ＦＰＣ８は、レンズ枠２に巻回される巻回部８０とそこから延出するランド部８３ａ、８３ｂ、８３ｃと引出部８２を有する。
(Other examples of assembly process)
The camera shake correction unit of the present invention can change a part of the assembly process. For example, by using the
上記のコイル用ＦＰＣ８を折り曲げてレンズ枠２に装着した後、駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃを各空芯部に各々、位置決め用ボス部２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃが嵌装されるように、磁石保持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃの第１の固定枠３Ａに対向する側の面に固着する。次いで各駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃの、巻き始め５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃを切欠部２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃにくぐらせて、ランド部８３ａ、８３ｂ、８３ｃに接続し、さらに各駆動用コイル５２ａ、５２ｂ、５２ｃの巻終わり５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃもランド部８３ａ、８３ｂ、８３ｃに接続する。このようなレンズ枠２を用いることにより、各コイルをレンズ枠２に組み付けて接着するだけで所定の位置に固定することができる。
After the
本発明においては、可動コイル型ＶＣＭを構成するので、レンズ枠に設けられるコイル用フレキシブルプリント基板の幅を狭くすることにより、可動部質量を小さくして、推力質量比を向上することができる。そのために、コイル用フレキシブルプリント基板の配線本数を少なくする（コイル信号線のみとする）ことが望ましい。またコイル用フレキシブルプリント基板の幅を狭くすることにより、レンズ枠の移動時に発生推力を阻害する方向に作用するバネ力を低減することができる。 In the present invention, since the movable coil type VCM is configured, the mass of the movable part can be reduced and the thrust mass ratio can be improved by narrowing the width of the coil flexible printed circuit board provided in the lens frame. Therefore, it is desirable to reduce the number of wirings of the coil flexible printed circuit board (only the coil signal line). Further, by reducing the width of the coil flexible printed circuit board, it is possible to reduce the spring force acting in the direction of inhibiting the generated thrust when the lens frame is moved.
（ＶＣＭの動作）
例えば駆動用コイル５２ａに通電すると、コイルに対向する永久磁石である駆動用磁石５１１ａは固定されているので、駆動用コイル５２ａにはフレミングの左手の法則に基づいて、半径方向に沿う推力が発生する。すなわちレンズ枠２は、光軸方向と垂直な平面において、半径方向に移動することができる。また、他の駆動用コイルと対向する永久磁石である駆動用磁石も同様に駆動することができる。従って、各駆動用コイルに供給する電流の極性及び／又は大きさを変えることにより、推力の大きさと向きを調整することができるので、各ＶＣＭに発生する推力を合成することにより、レンズ枠２を光軸と垂直な面内で任意の方向に駆動することができる。この駆動量を制御回路にフィードバックして、目標位置に補正レンズを移動させることができる。
(VCM operation)
For example, when the
図６に示すように、第１の固定枠３Ａには、矩形状のガイド穴３４ａと楕円形状のガイド穴３４ｂ、３４ｃが設けられ、そこにレンズ枠２のガイド軸２３ａ、２３ｂ、２３ｃが差し込まれるので、レンズ枠２の動きはガイド穴３４ａで制限される。各ＶＣＭを駆動することにより、レンズ枠２には駆動中心Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃから光軸Ｚに向う推力が発生する。従って駆動用コイル５２ｂと駆動用磁石５１２ｂから成るＶＣＭか、駆動用コイル５２ｃと駆動用磁石５１２ｃから成るＶＣＭのうち、いずれか１つのＶＣＭを駆動することにより、レンズ枠２は、可動中心Ｑ（図７参照）を支点として、所定角度範囲だけ揺動する。一方、駆動用コイル５２ａと駆動用磁石５１２ａから成るＶＣＭのみ駆動した場合は、レンズ枠２はガイド穴３４ａに規制され、補正レンズの半径方向にのみ移動し、揺動はしない。ここで、コイル用ＦＰＣ８は、引出部８２が、ガイド穴３４ａに近接した位置にあり、さらに光軸Ｚと可動中心Ｑを結ぶ直線Ｌｓに対して交差（第１の固定枠３Ａの外周に巻き回す配置とすれは、外周の接線方向に引き出すことになり、Ｌｓと直交方向となる）しているので、コイル用ＦＰＣ８の給電側（引出側）が可動中心Ｑの近くにあり、コイル用ＦＰＣ８には撓み力が殆ど作用しない。従ってコイル用ＦＰＣ８のバネ力を最少減に止めることができるので、位置検出精度の向上に寄与できる。
As shown in FIG. 6, the first fixed
（位置検出動作）
上記の手振れ補正装置において、手振れ補正動作が行われない初期状態では、図１５に示すように、位置検出用磁石６１ａのゼロクロス点（Ｎ極とＳ極の境界）Ｐａは、ホール素子６１ａの中心と一致する位置に存在する。位置検出用磁石の磁束密度分布は、図１５（ｂ）に示すように、概略正弦波に近似される。曲線ＨＢは、センサ用磁石が希土類焼結磁石（表面磁束密度約４００ｍＴ）の場合で、ゼロクロス点Ｐ０を中心として、例えば±０．５ｍｍ程度の範囲（Ｌ１）では、磁束密度は直線的に変化する。これに対してセンサ用磁石が希土類ボンド磁石（表面磁束密度約２００ｍＴ）の場合で、ゼロクロス点Ｐａを中心として、例えば±１ｍｍ程度の範囲（Ｌ２）では、磁束密度は直線的に変化する。この磁束密度が直線的に変化する範囲では、ホール素子の出力電圧も直線的に変化するので、補正レンズの移動量を精度よく検出することができる。但し、希土類ボンド磁石の場合は、検出感度を高めるために、出力電圧を増幅することが好適である。
(Position detection operation)
In the above-described camera shake correction apparatus, in the initial state where the camera shake correction operation is not performed, as shown in FIG. 15, the zero cross point (boundary between the N pole and the S pole) Pa of the
補正レンズをＶＣＭで駆動するレンズシフト方式の手振れ補正ユニットにおいては、位置センサとしてホール素子を使用した場合、補正レンズの最大移動距離は、初期位置から±（０．５〜１．０）ｍｍの範囲に設定するのが一般的であり、この範囲で、実際の移動量と磁界検出素子の出力電圧に対応する移動量との差（理論直線に対する誤差量）が少ない（リニアリティーが高い）ことが要求され、ホール素子を使用した場合で、理論直線に対する誤差量が０．０４ｍｍ以内に収まることが望ましい。そこで、本実施の形態に係わる手振れ補正ユニットを用いて、以下の実験を行った。 In a lens shift type image stabilization unit that drives a correction lens with a VCM, when a Hall element is used as a position sensor, the maximum movement distance of the correction lens is ± (0.5 to 1.0) mm from the initial position. Generally, it is set in the range, and within this range, the difference between the actual movement amount and the movement amount corresponding to the output voltage of the magnetic field detection element (error amount with respect to the theoretical line) should be small (high linearity). In the case where a Hall element is used, it is desirable that the error amount with respect to the theoretical straight line is within 0.04 mm. Therefore, the following experiment was performed using the camera shake correction unit according to the present embodiment.
（実験例）
図１に示す手振れ補正ユニット１において、駆動用磁石（円周方向長さＬｍ＝６．２ｍｍ、厚さ＝１．３ｍｍ、幅＝５．６ｍｍ）として希土類焼結磁石（４４００ｋＪ／ｍ３［４４ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有する。）を使用し、ＳＳ材製バックヨーク（厚さ＝１．０ｍｍ）を使用するとともに、駆動用コイル（自己融着線、線径＝φ０．０８５ｍｍ、ターン数＝１９２Ｔ）をレンズ枠に固定して可動コイル型ボイスコイルモータを構成した。またセンサ用磁石（円周方向長さＬｍ＝５．０ｍｍ、厚さｔｍ＝１．０ｍｍ、幅＝３．３ｍｍ）として、希土類ボンド磁石（１０００ｋＪ／ｍ３［１０ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有する。）を使用し、ホール素子と磁石部との間隙ｇ１を０．３ｍｍに、ホール素子の検出面と円環状ヨークとの間隙ｇ２を０．９ｍｍに、センサ用磁石部の間隙Ｌｇを０ｍｍ（隙間なし）に設定した。可動部の総質量を４．５３ｇ（レンズ１．６５ｇ、可動枠等２．８７ｇ）、１つのＶＣＭの推力を２０ｇｆとした。
(Experimental example)
In the camera
比較のために、可動磁石型ＶＣＭを使用した以外は、上記と同様の構成とした場合は、可動部の総質量を６．２ｇ（レンズ１．６５ｇ、可動枠等４．５４ｇ）、１つのＶＣＭの推力を２０ｇｆとした。 For comparison, when the configuration is the same as the above except that a movable magnet type VCM is used, the total mass of the movable portion is 6.2 g (lens 1.65 g, movable frame 4.54 g, etc.), one VCM thrust was 20 gf.
本発明の如く可動コイル型ＶＣＭの場合は、可動磁石型ＶＣＭと比較して、推力質量比（推力÷可動部材総質量）は可動磁石型が３．２３に対して、今回の実験例（可動コイル型）では４．４２と、約３７％も向上することがわかる。 In the case of the movable coil type VCM as in the present invention, the thrust mass ratio (thrust / movable member total mass) is 3.23 for the movable magnet type compared to the movable magnet type VCM. It can be seen that the coil type is 4.42, an improvement of about 37%.
（手振れ補正動作）
本実施例においては、例えば次の手順で手振れ補正動作を実行することができる（図１参照）。手振れ量検出部（ジャイロセンサ）１５ａ、１５ｂで手振れ量（カメラ本体の揺れ、例えば角速度）を検出し、制御回路１６に入力される。制御回路１６では、振れ量演算部でこの振れ量から角度を演算し（積分などの演算処理を行い）、撮影モード判別部でレンズ位置情報とシャッター及びモードスイッチ情報から撮影モードを判別し、次いで補正量演算部で手振れ補正量（手振れ角度×焦点距離×α）を算出し、この補正量だけリニアモータを駆動する動作が実行される。この補正動作（補正レンズの移動量を制御回路にフィードバックして、目標位置に補正レンズを移動させる）により、手振れにより変動した入射光軸を光軸方向に偏移させることで、手振れが補正された光学像を得ることができる。
(Image stabilization operation)
In the present embodiment, for example, the camera shake correction operation can be executed by the following procedure (see FIG. 1). The camera shake amount detectors (gyro sensors) 15 a and 15 b detect camera shake amounts (camera body shakes, for example, angular velocity) and input the
本実施の形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）光軸方向に沿って（撮像素子に向って）、駆動用磁石、駆動用コイル及び吸引ヨーク（第２のバックヨーク）を配置して磁気回路を形成した可動コイル型ＶＣＭを有するので、消費電力の増大などの不具合を伴うことなく、大型の駆動用磁石を使用できるので、推力質量比の増大を図ることができる。
According to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Since it has a movable coil type VCM in which a magnetic circuit is formed by arranging a driving magnet, a driving coil and a suction yoke (second back yoke) along the optical axis direction (toward the image sensor). Since a large driving magnet can be used without causing problems such as an increase in power consumption, the thrust mass ratio can be increased.
（２）光軸方向からみて３つの可動コイル型ＶＣＭを同心円状にかつ等角度間隔で配置するとともに、強磁性体からなる３つの球体で可動部を支持するので、構造が簡素化されしかも補正レンズの安定した移動を行うことができる。 (2) Since the three movable coil type VCMs are arranged concentrically and at equal angular intervals when viewed from the optical axis direction, and the movable part is supported by three spheres made of ferromagnetic material, the structure is simplified and corrected. The lens can be moved stably.
（３）駆動用磁石とは別に位置検出用磁石を設けるので、磁界検出素子を駆動用コイルから発生する磁束が及ばない位置に配置することが可能となり、駆動用コイルにより磁界検出素子に与える影響を皆無とすることができる。また位置検出用磁石の光軸方向の設置位置の自由度が大となり、吸引ヨークとの距離を広範囲で調整できるので、適切な磁気吸引力を得ることができる。さらに位置検出用磁石として磁気特性の高いしかも大型の永久磁石を使用する必要が無くなり、吸引ヨークとの距離を短くできるので、手振れ補正ユニットの薄型化が可能で、しかも可動部材の軽量化及び低コスト化を図ることができる。 (3) Since the position detecting magnet is provided separately from the driving magnet, the magnetic field detecting element can be arranged at a position where the magnetic flux generated from the driving coil does not reach, and the influence of the driving coil on the magnetic field detecting element. Can be eliminated. In addition, the degree of freedom of the installation position of the position detection magnet in the optical axis direction is increased, and the distance from the suction yoke can be adjusted over a wide range, so that an appropriate magnetic attractive force can be obtained. Furthermore, it is not necessary to use a large permanent magnet with high magnetic properties as a position detection magnet, and the distance from the suction yoke can be shortened, so that the camera shake correction unit can be made thinner and the movable member can be reduced in weight and weight. Cost can be reduced.
（４）レンズ枠に固定される位置検出用磁石として、希土類焼結磁石に限らず、希土類ボンド磁石を使用することも可能なため、可動部の更なる軽量化が可能となり、また低コスト化が可能となる。 (4) Since the position detection magnet fixed to the lens frame is not limited to a rare earth sintered magnet, it is possible to use a rare earth bonded magnet, which makes it possible to further reduce the weight of the movable part and reduce the cost. Is possible.
（５）ホール素子の出力電圧の直進性を優先して位置検出用磁石の寸法を設定できるとともに、磁界検出素子を駆動用コイルから発生する磁束が及ばない位置に設けるので、駆動用コイルにより磁界検出素子に与える影響を皆無とすることができる。しかも位置検出用磁石の磁気吸引力によって、レンズ枠をその円滑な移動を阻害しないような適切な大きさの磁気吸引力で保持することができる。 (5) The dimension of the position detecting magnet can be set giving priority to the straightness of the output voltage of the Hall element, and the magnetic field detecting element is provided at a position where the magnetic flux generated from the driving coil does not reach. The influence on the detection element can be completely eliminated. In addition, the lens frame can be held with a magnetic attractive force having an appropriate size so as not to hinder the smooth movement of the lens frame by the magnetic attractive force of the position detecting magnet.
（６）固定枠に単一のヨークである第２のバックヨークを固定することで、吸引ヨークとして機能させるとともに、位置検出用磁石の磁路及び駆動用磁石の磁路としても当然に機能する（吸引用磁気回路及び駆動用磁気回路を形成する）ため、部品点数の削減、軽量化及び小型化を達成することができる。 (6) By fixing the second back yoke, which is a single yoke, to the fixed frame, it functions as a suction yoke, and naturally functions as a magnetic path for a position detection magnet and a magnetic path for a drive magnet. Since the magnetic circuit for suction and the magnetic circuit for driving are formed, the number of parts can be reduced, and the weight and size can be reduced.
（７）位置検出用ＦＰＣを固定側に設けるので、レンズ枠が移動してもＦＰＣを引きずることがなく、発生推力の全てを有効に利用することができる。 (7) Since the position detection FPC is provided on the fixed side, even if the lens frame moves, the FPC is not dragged, and all of the generated thrust can be used effectively.
（８）コイル用ＦＰＣは、揺動中心に近接する位置で引き出されるのでバネ力を軽減することができる。また、位置検出用ＦＰＣは第２の固定枠と第２のバックヨークとを貼り合せた構造にできるために、フレキシブル基板自体を高強度にする必要はなく、フレキシブル基板に通常強度アップのために貼り合わされる裏打ち板（例えばＦＲ−４などのガラスエポキシ樹脂板）は不要となることで、フレキシブル基板のコストダウンも可能になる。 (8) Since the coil FPC is pulled out at a position close to the swing center, the spring force can be reduced. In addition, since the position detecting FPC can be structured such that the second fixed frame and the second back yoke are bonded together, the flexible substrate itself does not need to have high strength, and the flexible substrate does not have to have normal strength. Since a backing plate (for example, a glass epoxy resin plate such as FR-4) to be bonded is not necessary, the cost of the flexible substrate can be reduced.
（９）固定部材を構成する位置検出用ＦＰＣは片面のみに配線パターンを形成するので、低コスト化が可能となりしかも配線パターン上でコイルと磁界検出素子の信号を完全に分離できるので、特にコイル信号から発生する信号ノイズやコイル信号線と位置検出信号線が交差することによって発生するノイズなどの耐ノイズ性が向上する。また、位置検出用ＦＰＣとコイル用ＦＰＣを分けた構造とすることで、信号線が多く（ホール素子３個分×４本＝１２本）、ＦＰＣ幅を必要とする位置検出用ＦＰＣは固定側とし、信号線が少なく（コイル３個×２本＝６本）、ＦＰＣの幅を狭く設定できてＦＰＣの撓み力を低くできるコイル用ＦＰＣを可動側とすることができ、可動負荷の低減に寄与し、もって高精度な位置制御に寄与する。
(9) Since the position detection FPC constituting the fixing member forms a wiring pattern only on one side, the cost can be reduced and the signal of the coil and the magnetic field detection element can be completely separated on the wiring pattern. Noise resistance such as signal noise generated from a signal and noise generated by the intersection of a coil signal line and a position detection signal line is improved. In addition, since the position detection FPC and the coil FPC are separated, there are many signal lines (for 3 Hall elements × 4 = 12), and the position detection FPC that requires the FPC width is fixed. FPC for coil that can reduce the FPC bending force by reducing the FPC width can be set to the movable side with fewer signal lines (3 coils x 2 = 6 coils), reducing the movable load This contributes to highly accurate position control.
１：手振れ補正ユニット、１Ｕ：可動部材、１Ｖ：固定部材、
２：レンズ枠、２０：円環部、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ：ボール保持部、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ：円孔部、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：磁石保持部、２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ：矩形状の溝部、２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ：爪部、２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ：位置決め用ボス部、２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ：切欠部、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ：ガイド軸、
３Ａ：第１の固定枠、３０：底板部、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：磁石保持部、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：ステイ部、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ：ピン部、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ：ガイド穴、
３Ｂ：第２の固定枠、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ：キリ欠、３６：キリ穴、３７ａ、３７ｂ、３７ｃ：円孔
４ａ、４ｂ、４ｃ：球体、
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ：磁石部材、５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ：駆動用磁石、５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ：第１のバックヨーク、
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：駆動用コイル、５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ：巻始め、５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ：巻終わり
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ：ホール素子、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ：位置検出用磁石、
７：位置検出用フレキシブルプリント基板、７０：円環部、７０１：キリ穴、７１：引出部、
８：コイル用フレキシブルプリント基板、８０：巻回部、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ：コイル受部、８２：引出部、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ：ランド部、
９：第２のバックヨーク、９１：キリ穴、
９０：小ネジ、
１０：カメラ、１１：ボディー、１２：固体撮像素子、１３：レンズ鏡筒、１４：撮像光学系、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４：レンズ群、１５ａ、１５ｂ：ジャイロセンサ、１６：制御回路、１７：駆動回路
Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃ：推力中心、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ：センサ中心、Ｑ：揺動中心、
Ｅ：移動範囲、ΔＲ：第２バックヨークの幅、Ｗｓ：移動範囲の幅
1: camera shake correction unit, 1U: movable member, 1V: fixed member,
2: lens frame, 20: ring part, 21a, 21b, 21c: ball holding part, 211a, 211b, 211c: circular hole part, 22a, 22b, 22c: magnet holding part, 221a, 221b, 221c: rectangular shape Groove part, 222a, 222b, 222c: claw part, 223a, 223b, 223c: positioning boss part, 224a, 224b, 224c: notch part, 23a, 23b, 23c: guide shaft,
3A: first fixing frame, 30: bottom plate part, 31a, 31b, 31c: magnet holding part, 32a, 32b, 32c: stay part, 33a, 33b, 33c: pin part, 34a, 34b, 34c: guide hole,
3B: second fixed frame, 35a, 35b, 35c: cutout, 36: cutout hole, 37a, 37b, 37c:
51a, 51b, 51c: magnet member, 511a, 511b, 511c: driving magnet, 512a, 512b, 512c: first back yoke,
52a, 52b, 52c: driving coil, 521a, 521b, 521c: winding
7: flexible printed circuit board for position detection, 70: annular part, 701: drill hole, 71: drawer part,
8: Flexible printed circuit board for coil, 80: Winding part, 81a, 81b, 81c: Coil receiving part, 82: Lead part, 83a, 83b, 83c: Land part,
9: Second back yoke, 91: Drill hole,
90: machine screw,
10: Camera, 11: Body, 12: Solid-state imaging device, 13: Lens barrel, 14: Imaging optical system, L1, L2, L3, L4: Lens group, 15a, 15b: Gyro sensor, 16: Control circuit, 17 : Driving circuits Fa, Fb, Fc: thrust center, Pa, Pb, Pc: sensor center, Q: swing center,
E: movement range, ΔR: width of second back yoke, Ws: width of movement range
Claims (3)
前記レンズ枠には、前記第２の固定枠に対向する側に前記複数の位置検出用磁石が固定され、
前記第１の固定枠に対向する側にコイル用フレキシブルプリント基板に接続された前記複数の駆動用コイルが固定され、
前記第１の固定枠には、前記複数の駆動用コイルと対向して前記複数の駆動用磁石が固定され、
前記第２の固定枠には、位置検出用フレキシブルプリント基板に実装された前記複数の磁界検出素子と、前記複数の位置検出用磁石からの磁束と前記複数の駆動用磁石からの磁束が流入する単一の強磁性体が固定され、
前記レンズ枠は、前記第２の固定枠との間に配置される転動可能な、強磁性体からなりかつ前記複数の駆動用磁石の磁力により吸引可能である複数の球体により光軸と直交する方向へ移動可能に支持され、
光軸方向から見たときに、前記駆動用磁石の磁束が前記強磁性体に流入する位置とは異なる位置で前記位置検出用磁石からの磁束が、前記強磁性体に流入することにより、前記レンズ枠は前記第１の固定枠から遠ざかるように吸引される
ことを特徴とする手振れ補正ユニット。 A movable side having a lens frame for holding a correction lens is provided with a first fixed frame and a second fixed frame by a plurality of drive units having a plurality of drive coils and a plurality of drive magnets, and the lens frame There relative to the fixed side which is disposed between the second fixed frame and the first fixed frame, is moved in a direction perpendicular to the optical axis Rutotomoni, a plurality of magnetic field detecting elements and a plurality of In a camera shake correction unit that corrects camera shake by detecting a relative position of the movable side with respect to the fixed side by a position detection unit configured by a position detection magnet ,
The plurality of position detection magnets are fixed to the lens frame on the side facing the second fixed frame ,
The plurality of driving coils connected to the coil flexible printed circuit board are fixed to the side facing the first fixed frame ,
The plurality of driving magnets are fixed to the first fixed frame so as to face the plurality of driving coils ,
The plurality of magnetic field detection elements mounted on the position detection flexible printed circuit board, the magnetic flux from the plurality of position detection magnets, and the magnetic flux from the plurality of drive magnets flow into the second fixed frame. A single ferromagnet is fixed ,
The lens frame is made of a rollable ferromagnetic material disposed between the lens frame and the second fixed frame, and is orthogonal to the optical axis by a plurality of spheres that can be attracted by the magnetic force of the plurality of driving magnets. Supported in a movable direction,
When viewed from the optical axis direction, by the magnetic flux of the drive magnet flux from said position sensing magnet at a position different from the position that flows into the ferromagnetic material, flows into the ferromagnetic body, the The camera shake correction unit, wherein the lens frame is sucked away from the first fixed frame .
ことを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正ユニット。 The three driving coils, the three driving magnets, the three spheres, and the three magnetic field detecting elements are provided, and each of the driving coil, the driving magnet, and the sphere is viewed from the optical axis direction. 2. The camera shake correction unit according to claim 1 , wherein the camera shake correction unit is disposed at a position that is point-symmetric with the magnetic field detection element with the optical axis as a center.
前記コイル用フレキシブルプリント基板の端末は前記規制手段に近接する位置で引き出される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の手振れ補正ユニット。 Restricting means for guiding the lens frame so as to be movable and swingable only in the radial direction of the correction lens in a direction orthogonal to the optical axis is provided in the first fixed frame ,
Image stabilization unit according to claim 1 or claim 2 terminal of the flexible printed circuit board for the coil is characterized by being drawn in a position close to the regulating means.
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