JP6284321B2

JP6284321B2 - ブレ補正装置

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Publication number: JP6284321B2
Application number: JP2013189878A
Authority: JP
Inventors: 崇岡村; 吉田　修一; 修一吉田; 直之柴田
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Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2013-09-12
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2033-09-12
Also published as: JP2015055795A

Description

本発明の実施形態は、固定部に対して可動部をその並び方向と直交する面方向に移動可能に保持する保持機構を用いたブレ補正装置に関する。

従来、ブレ補正装置として、カメラのレンズや撮像素子（光学部材）を保持した可動部を固定部に対して光軸と直交する面に沿って移動させることで手ブレを補正する装置が知られている。

この種のブレ補正装置は、一般に、可動部と固定部との間に配置したスペーサとしての複数のボール、これら複数のボールを光軸方向に挟むように可動部を固定部に向けて引っ張る複数のコイルバネ、および可動部を固定部に対して面方向に移動させる２組のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を有する。

ＶＣＭは、通常、可動部および固定部の一方に設けた磁石、可動部および固定部の他方に設けたコイル、およびこれら磁石およびコイルとともに磁気回路を形成する少なくとも１つのヨークを有する。ヨークは、可動部および固定部の少なくとも一方に設けられる。

可動部を固定部に引きつけて保持するため、複数のコイルバネを設ける代わりに磁気バネを利用した保持機構が知られている。磁気バネの一例として、例えば、可動部（或いは固定部）に設けた磁石と固定部（或いは可動部）に設けたヨークとの間の磁気吸引力を利用して、可動部を固定部に引きつけて複数のボールを両者の間に保持せしめるものが知られている。つまり、このような磁気バネを用いた場合、コイルバネは不要となり、その分、装置構成を簡略化できる。

特開２０１３−８８６８４号公報

しかし、この種の磁気バネを利用した装置では、磁気回路を形成するヨーク本来の機能（すなわちＶＣＭの出力を向上させる機能）を損なわずに、可動部を固定部に保持せしめるための適切な大きさの磁気吸引力を得ることは難しく、両方の機能を同時に満足させることは難しい。

ヨークは、通常、磁石と同程度の大きさを有するため、この種の磁気バネを用いた場合、磁石との間に生じる磁気吸引力は、コイルバネによる引っ張り力と比較して大きくなる。このため、複数のボールを光軸方向に挟む力が必要以上に大きくなり、可動部および固定部がボールの摺接によって磨耗して劣化し易くなる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、その目的は、可動部を固定部に向けて適切な力で引きつけることができる保持機構を用いたブレ補正装置を提供することにある。

実施形態に係るブレ補正装置は、固定部と、この固定部に対して第１方向に並んで配置された可動部と、上記固定部と上記可動部との間に配置され、上記可動部を上記固定部に対して上記第１方向と直交する面に沿って移動可能に支持する複数の転動体と、上記固定部および上記可動部の一方に設けられ、上記第１方向と直交する平面内において、第２方向に延びる直線状の分極線を境に異極が並んで配置された磁石と、上記磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられていて、上記第１方向および上記分極線と垂直な第３方向に沿って延設されるとともに上記磁石と協同して磁気バネを構成する細長い板状の磁性体と、を具備し、上記磁石は、上記分極線の両側で上記第１方向に異なる磁極が並んでおり、全体の磁力分布曲線としては、磁束の向きが当該分極線を境に反転し、当該分極線を境に当該磁束の最大値が発生するまでの距離が等しくなるように磁化されており、上記磁性体の上記第３方向に沿った長さは、上記磁石に投影した領域が当該磁石の外周部より内側に配置され、且つ上記磁石の各磁極の上記第３方向に沿った長さより長く、上記分極線に対して上記磁石の第３方向の長さが等しく、上記分極線を境に磁力により復元力の最大値を受ける位置が等しくなるように上記磁性体が配置されている。

本発明によれば、可動部を固定部に向けて適切な力で引きつけることができる保持機構を用いたブレ補正装置を提供できる。

図１は、実施形態に係るカメラの断面図である。図２は、図１のカメラに組み込まれた第１の実施形態に係る防振ユニットを拡大して示す断面図である。図３は、図２の防振ユニットを斜め前方から見た斜視図である。図４は、図３の防振ユニットの分解斜視図である。図５は、図３の防振ユニットを斜め後方から見た分解斜視図である。図６は、図３の防振ユニットの可動部の分解斜視図である。図７は、図２の防振ユニットの動作を制御する制御系のブロック図である。図８は、第２の実施形態に係る防振ユニットを示す正面図である。図９は、図８の防振ユニットのヨークを取り除いた状態の正面図である。図１０は、図３の防振ユニットのヨークを破線で示す正面図である。図１１は、図１０の防振ユニットをＦ１１−Ｆ１１で部分的に切断した部分拡大断面図である。図１２は、図３の防振ユニットの磁石とコイルの関係を示す正面図（ａ）、および側面図（ｂ）である。図１３は、図１２の駆動方向に沿った磁束の強度分布を示す図である。図１４は、図１２の駆動直交方向に沿った磁束の強度分布を示す図である。図１５は、図３の防振ユニットの可動部に設けた磁性体の挙動を説明するための動作説明図である。図１６は、図１５とともに、図３の防振ユニットの可動部に設けた磁性体の挙動を説明するための動作説明図である。図１７は、図１６の磁性体の移動量と該磁性体に作用する復元力との関係を示すグラフである。図１８は、図３の防振ユニットの可動部に設けた磁性体の適切な寸法について説明するための図である。図１９は、図１８の側面図である。図２０は、コイルを可動部に設けた場合の変形例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るカメラ１００の断面図である。以下の説明では、図１で右から左に向かう方向を前方とし、その反対を後方とする。また、カメラ１００の光軸Ｏと一致する軸をＺ軸（前後方向の軸）とし、Ｚ軸に直交する面に沿って互いに直交する２つの軸をＸ軸（水平方向の軸）及びＹ軸（垂直方向の軸）とする。

カメラ１００は、レンズユニット１２、シャッターユニット１４、防振ユニット１０、および表示ユニット１６などを有する。また、カメラ１００は、これら複数のユニット１２、１４、１０、１６を光軸Ｏ方向（第１方向）に並べて収容したケース１８を有する。防振ユニット１０は、駆動装置およびブレ補正装置の一例である。

レンズユニット１２は、防振ユニット１０に設けられた撮像素子１（光学部材）へ図示しない被写体の像を結像する。シャッターユニット１４は、その開閉時間をコントロールすることにより、撮像素子１に被写体を露光する時間をコントロールする。防振ユニット１０は、撮影時にカメラ１００に振動が与えられた場合であっても画像にブレを生じないように、撮像素子１を光軸Ｏと直交する面に沿って移動する。表示ユニット１６は、ケース１８の背面側に設けられ、撮像素子１で光電変換したデジタル画像を表示する。

以下、図２乃至図６を参照して、第１の実施形態に係る防振ユニット１０について説明する。
図２は、図１の防振ユニット１０を拡大した断面図であり、図３は、防振ユニット１０を前方斜め右上から見た斜視図であり、図４は、防振ユニット１０を斜め前方から見た分解斜視図であり、図５は、防振ユニット１０を斜め後方から見た分解斜視図である。また、図６は、防振ユニット１０の可動部の分解斜視図である。

防振ユニット１０は、Ｘ軸方向駆動用の２つの第１磁石２ａ、２ｂ、およびＹ軸方向駆動用の１つの第２磁石２ｃを固設した固定フレーム２（固定部）と、Ｘ軸方向駆動用の２つの第１コイル４ａ、４ｂ、Ｙ軸方向駆動用の１つの第２コイル４ｃ、および撮像素子１を可動フレーム４に固設した可動部４０と、ＳＰＣＣ、ＳＵＳ３０４などの１枚の金属板からなるヨーク６と、を有する。

図４に示すように、一方の第１磁石２ａは、略矩形板状の固定フレーム２の前方の面の図示左上角部に取り付けられている。より具体的には、第１磁石２ａは、２枚のヨーク２１を互いに重ねた状態で間に挟んで、接着剤などにより固定フレーム２の前方の面に貼り付けられている。なお、この一方の第１磁石２ａは、その磁極が並ぶ方向をＸ軸と平行にした姿勢で固定フレーム２に貼り付けられている。

もう一方の第１磁石２ｂは、同様に、固定フレーム２の前方の面の図示左下角部に（一方の第１磁石２ａの図示下方に離間して）２枚のヨーク２１を間に挟んで貼り付けられている。この第１磁石２ｂも、第１磁石２ａと同様に磁極の並び方向がＸ軸と平行になる姿勢で固定フレーム２に取り付けられている。

また、第２磁石２ｃは、固定フレーム２の前方の面の下端に沿って第１磁石２ｂに対してＸ軸方向に並んで配置されている。この第２磁石２ｃも、２枚のヨーク２１を間に挟んで固定フレーム２の前方の面に貼り付けられている。そして、この第２磁石２ｃは、その磁極が並んだ方向がＹ軸と平行になる向き、すなわち第１磁石２ａ、２ｂとは磁極の並び方向が９０度異なる向きで固定フレーム２に取り付けられている。

図４および図５に示すように、可動フレーム４に設けた３つのコイル４ａ、４ｂ、４ｃは、可動フレーム４を固定フレーム２に対向させて防振ユニット１０を組み立てた状態（例えば図３の状態）で、それぞれ、固定フレーム２の３つの磁石２ａ、２ｂ、２ｃに対向する位置にレイアウトされている。各コイル４ａ、４ｂ、４ｃは、図６に分解図を示すように、板状の可動フレーム４の後方の面に形成されたザグリ部（図示せず）内にそれぞれ収容配置されて接着剤などにより固定されている。

２つの第１コイル４ａ、４ｂは、各コイル４ａ、４ｂに制御電流を流したときに、それぞれ対向する第１磁石２ａ、２ｂとの間の電磁誘導作用によって、可動フレーム４を固定フレーム２に対してＸ軸方向（第２方向）に移動させることのできる向きで可動フレーム４１に取り付けられている。また、第２コイル４ｃは、制御電流を流したときに、対向する第２磁石２ｃとの間の電磁誘導作用によって、可動フレーム４を固定フレーム２に対してＹ軸方向（第３方向）に移動させることのできる向きで可動フレーム４１に取り付けられている。なお、コイル４ａ、４ｂ、４ｃに流す電流の向きを変えることで、可動フレーム４の移動方向を逆方向に変えることができる。

図６に示すように、可動フレーム４には、この他に、撮像素子１、放熱板４２、フィルタ組立体４３、フィルタ押さえ枠４４などが取り付けられている。可動フレーム４は、撮像素子１を取り付けるための略矩形の取付開口４１を有する。撮像素子１は、可動フレーム４の後方側から取付開口４１に取り付けられる。放熱板４２は、撮像素子１の後方の面に接触して取り付けられている。

フィルタ組立体４３は、光学ローパスフィルタや赤外線カットフィルタ等の光学フィルタを光軸方向に重ねた構造を有する。フィルタ押さえ枠４４は、フィルタ組立体４３の前方に配置されて、可動フレーム４にネジなどにより固定される。これにより、フィルタ組立体４３が可動フレーム４に取り付けられる。

また、可動フレーム４の前方の面には、２つの第１磁性体５ａ、５ｂ、および１つの第２磁性体５ｃをそれぞれ収容配置するための３つの細長いザグリ部４１ａ、４１ｂ、４１ｃが設けられている。つまり、これら３つの磁性体５ａ、５ｂ、５ｃも、可動フレーム４と一緒に移動可能である。

２つの第１磁性体５ａ、５ｂを取り付けるためのザグリ部４１ａ、４１ｂは、それぞれ、第１コイル４ａ、４ｂのザグリ部の反対側に設けられ、Ｘ軸方向に延設されている。つまり、２つの第１磁性体５ａ、５ｂは、防振ユニット１０を組み立てた状態で固定フレーム２側の２つの第１磁石２ａ、２ｂにも対向する。なお、２つの第１磁性体５ａ、５ｂは、それぞれ対向する第１磁石２ａ、２ｂの磁極の並び方向（第２方向）に沿って延設されており、第１磁石２ａ、２ｂに対する投影領域が第１磁石の外周部の内側に納まる大きさを有する。

一方、第２磁性体５ｃを取り付けるためのザグリ部４１ｃは、第２コイル４ｃのザグリ部の反対側に設けられ、Ｙ軸方向に延設されている。つまり、第２磁性体５ｃは、防振ユニット１０を組み立てた状態で固定フレーム２側の第２磁石２ｃにも対向する。なお、この第２磁性体５ｃも、対向する第２磁石２ｃの磁極の並び方向（第３方向）に沿って延設されており、第２磁石２ｃに対する投影領域が第２磁石の外周部の内側に納まる大きさを有する。

ヨーク６は、図３に示すように、防振ユニット１０を組み立てた状態で、固定フレーム２の３つの磁石２ａ、２ｂ、２ｃをカバーするよう、略Ｕ字状の構造を有する。このヨーク６は、３本のビス６ａを用いて固定フレーム２側の対応するボス部２２に締結固定される。

なお、本実施形態では、上述したように、１枚の板状のヨーク６を固定フレーム２に直接固定したが、ヨーク６は複数に分割されてもよく、固定フレーム２に固定した図示しない別の固定フレームに取り付けても良い。

いずれにしても、第１磁石２ａ、２ｂ、第１コイル４ａ、４ｂ、およびヨーク６は、可動フレーム４を固定フレーム２に対してＸ軸方向に移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）として機能し、第２磁石２ｃ、第２コイル４ｃ、およびヨーク６は、可動フレーム４を固定フレーム２に対してＹ軸方向に移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）として機能する。

上記構造の防振ユニット１０を組み立てる場合、固定フレーム２と可動フレーム４との間に３個のボール３ａ、３ｂ、３ｃ（転動体）（図４参照）を挟むように介在させる。固定フレーム２の前方の面、および可動フレーム４の後方の面には、３個のボール３ａ、３ｂ、３ｃをそれぞれ収容するための矩形の凹部３２、３４（図１１参照）が設けられており、ボール３ａ、３ｂ、３ｃが脱落しないようになっている。凹部３２、３４の底には、それぞれボール３ａ、３ｂ、３ｃとの間の摩滅を抑制するための底板３３、３５（図１１参照）が設けられている。

可動部４０は、固定フレーム２（およびヨーク６）に対してフローティング状態で移動可能に設けられている。可動部４０は、可動フレーム４に設けた３つの磁性体５ａ、５ｂ、５ｃと、固定フレーム２に設けた３つの磁石２ａ、２ｂ、２ｃと、の間に作用する磁気吸引力により、固定フレーム２に向けて付勢される。このため、３個のボール３ａ、３ｂ、３ｃは、この磁気吸引力により、固定フレーム２の凹部３２と可動フレーム４の凹部３４によって挟圧保持され、両者の間のスペーサとして機能する。

つまり、第１磁性体５ａおよび第１磁石２ａは、第１の磁気バネとして機能し、第１磁性体５ｂおよび第１磁石２ｂは、第１の磁気バネとして機能し、第２磁性体５ｃおよび第２磁石２ｃは、第２の磁気バネとして機能する。磁気バネの構造および機能については後に詳述する。

これら３組の磁気バネは、各ＶＣＭの位置（磁石２ａ、２ｂ、２ｃの位置）に設けられるため、３つのボール３ａ、３ｂ、３ｃによる支持位置との関係から、必ずしもバランスの良いレイアウトにはならない。このため、本実施形態では、これら３つの磁気バネの他に、固定フレーム２と可動フレーム４との間に掛け渡すように１本のコイルバネ７を取り付けた。

図４に示すように、ボール３ａは、第１磁石２ａの図示下方に設けられ、ボール３ｂは、第１磁石２ｂと第２磁石２ｃとの間に設けられ、ボール３ｃは、コイルバネ７の近くに設けられている。つまり、３個のボール３ａ、３ｂ、３ｃは、固定フレーム２に対して可動フレーム４を３点支持している。

これに対し、３組の磁気バネは、上述したように、それぞれ、ＶＣＭの位置に配置されているため、ボール３ｃ付近で可動フレーム４を固定フレーム２に向けて引っ張る力が比較的弱くなる。よって、本実施形態では、この位置にコイルバネ７を設けた。コイルバネ７の一端は可動フレーム４に取り付けられ、コイルバネ７の他端は固定フレーム２に取り付けられている。

図７は、上記構造の防振ユニット１０の動作を制御する制御系のブロック図である。
防振ユニット１０の制御系は、カメラ１００のブレ量を検出するためのＸ軸ジャイロ１０２およびＹ軸ジャイロ１０４、撮像素子１のＸＹ平面に沿った位置を検出するためのホール素子１０６、１０８、検出したブレ量と面方向の位置からブレ補正量を演算する防振制御回路１１０、および演算したブレ補正量に応じて各ＶＣＭのコイル４ａ、４ｂ、４ｃに駆動電流を流すアクチュエータ駆動回路１１２を有する。

以上のように、本実施形態によると、ＶＣＭの磁気回路を構成するヨーク６とは別体に、磁石２ａ、２ｂ、２ｃにそれぞれ対向する３つの磁性体５ａ、５ｂ、５ｃを可動フレーム４に設けたため、防振ユニット１０の磁気回路とは別に、磁気バネとしての機能を独立して持たせることができ、所望する適切な磁気吸引力Ｆで可動フレーム４を固定フレーム２に引きつけることができる。すなわち、この磁気吸引力Ｆは、３つの磁性体５ａ、５ｂ、５ｃの磁石２ａ、２ｂ、２ｃに対する投影面積や各磁性体５ａ、５ｂ、５ｃの厚さや材質を変えることで、所望する値に容易にコントロールすることができる。

また、本実施形態によると、可動フレーム４に比較的小さくて軽い板状片からなる磁性体５ａ、５ｂ、５ｃを設けたため、従来のように可動部にヨークを設けた場合と比較して、可動部４０の重量を軽くでき、ＶＣＭの消費電力を小さくできる。さらに、本実施形態によると、可動フレーム４を固定フレーム２に引きつける機構として磁気バネを多用したため、ブレ補正動作によって可動フレーム４が光軸Ｏと直交する面方向に移動したとき、可動フレーム４を移動する前の元の位置に戻そうとする力（磁気バネのＸＹ平面方向に沿った復元力）を小さくでき、ブレ補正時における面方向の不所望な負荷を小さくできる。

反面、磁気バネだけで可動フレーム４を固定フレーム２に引きつける保持構造を採用すると、当該防振ユニット１０に固有の共振周波数と一致する周波数成分を有する制御電流がコイル４ａ、４ｂ、４ｃに流された場合、当該制御で意図した振幅を超えて可動フレーム４が大きく振動し、振動の減衰までに多くの時間を要する不具合が生じる可能性がある。よって、本実施形態では、メカ的に可動フレーム４を固定フレーム２に引きつけるコイルバネ７を設け、上述したような共振による不具合を制御で抑えることができるようにしている。

また、上述したように、ＶＣＭの位置にだけ設けた磁気バネによる磁気吸引力を補うようにコイルバネ７を設けると、可動フレーム４を固定フレーム２に引きつけるＺ軸方向の力のＸＹ面内におけるバランスを良好にでき、防振ユニット１０を安定して動作させることができる。さらに、磁気バネだけではなくコイルバネ７を設けることで、防振ユニット１０の組立性も良好にできる。

しかしながら、コイルバネ７は本発明に必須の構成ではなく、上述した共振による不具合を解消できれば、唯一のコイルバネ７を磁気バネに置き換えることもできる。
図８は、コイルバネ７を持たない第２の実施形態に係る防振ユニット５０を光軸Ｏに沿って前方から見た正面図であり、図９は、図８の防振ユニット５０からヨーク５１を取り除いた状態の正面図である。ここでは、上述した第１の実施形態に係る防振ユニット１０と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態の防振ユニット５０は、第１の実施形態でコイルバネ７を取り付けた位置に４つ目の磁気バネを有する。この４つ目の磁気バネは、図９に示すように、Ｘ軸方向に延びた細長い板状の磁性体５ｄを含む。この磁性体５ｄは、他の磁性体５ａ、５ｂ、５ｃと同様に、可動フレーム４の前方の面に固設されている。また、この磁性体５ｄに対向する固定フレーム２の前方の面には、図示しない磁気バネ専用の磁石が貼り付けられている。この磁石は、その磁極の並んだ方向がＸ軸に沿う姿勢で設けられている。

この４つ目の磁気バネも、上述した他の３つの磁気バネと同様に、対向する磁石に対する磁性体５ｄの投影面積やＺ軸方向の厚さなどを変更することで、その磁気吸引力Ｆを任意の所望する値にコントロールできる。

以上のように、第２の実施形態によると、可動部４の保持機構としてコイルバネ７を用いずに磁気バネだけを用いたため、ブレ補正動作時に可動部４に与えられるＸＹ平面に沿った方向の不所望な力（可動部４をニュートラル位置へ戻そうとする力）を小さくでき、ＶＣＭの消費電力を少なくできる。

また、本実施形態によると、磁気バネだけを用いたため、コイルバネ７を用いた場合と比較して、その設置スペースを小さくでき、装置構成をよりコンパクトにでき、装置の小型化に寄与できる。

さらに、本実施形態のように磁気バネだけを用いると、コイルバネ７を用いた際にその両端で生じ得る摩擦音を無くすことができ、ユーザーに対する利便性を向上させることができる。

以下、上述した各実施形態における磁気バネの構造および機能について図１０および図１１を参照してより詳細に説明する。図１０は、第１の実施形態の防振ユニット１０を光軸Ｏ方向に沿って前方から見た正面図であり、図１１は、図１０のＦ１１−Ｆ１１で防振ユニット１０を部分的に切断した断面図である。３つの磁気バネは同様に機能するため、ここでは、磁性体５ｂを含む磁気バネについてのみ代表して説明し、他の磁気バネについての説明を省略する。なお、図１０では、この磁性体５ｂのＸＹ平面内における位置や向きを分かり易く図示するため、ヨーク６を透視できるように破線で示してある。

図１１に示すように、コイル４ｂ（４ａ、４ｃ）および磁性体５ｂ（５ａ、５ｃ）を保持した可動フレーム４と磁石２ｂ（２ａ、２ｃ）を保持した固定フレーム２との間には、ボール３ｂ（３ａ、３ｃ）が設けられている。固定フレーム２の前方の面にはボール３ｂを受け入れる凹部３２が設けられ、この凹部３２の底には底板３３が配設されている。また、可動フレーム４の後方の面にはボール３ｂを受け入れる凹部３４が設けられ、この凹部３４の底には底板３５が配設されている。

ボール３ｂが点接触する底板３３の表面と固定フレーム２の前方の面との間の距離、およびボール３ｂが点接触する底板３５の表面と可動フレーム４の後方の面との間の距離は、両者を足してボール３ｂの直径より小さくなる値に設定されている。このため、ボール３ｂを間に挟んで対向した固定フレーム２の前方の面と可動フレーム４の後方の面との間には隙間が形成される。このような隙間を設けることで、可動フレーム４が固定フレーム２に対してフローティング状態となり、可動フレーム４がＸＹ平面に沿って移動可能となる。可動フレーム４が固定フレーム２に対して面方向に移動する際には、ボール３ｂが凹部３２、３４内で転動する。

一方、固定フレーム２の前方の面に固設された第１磁石２ｂに対し、光軸Ｏ方向に沿って対向する位置には、第１コイル４ｂ、第１磁性体５ｂ、およびヨーク６が、この順で互いに離間して重ねて配置されている。第１コイル４ｂは可動フレーム４の後方の面に形成されたザグリ部内に収容配置されて固定され、第１磁性体５ｂは第１コイル４ｂの反対側で可動フレーム４の前方の面に設けられたザグリ部４１ｂ内に収容配置されて固定されている。第１コイル４ｂと第１磁性体５ｂは非接触である。また、可動フレーム４には、可動フレーム４のＸ軸方向の位置を検出するためのホール素子１０６が固設されている。ホール素子１０６は、コイル４ｂの中心に設けられている。

図１０に示すように、第１磁性体５ｂは、Ｘ軸方向に延設されており、対向する第１磁石２ｂの磁極の並び方向に延びている。このように、第１磁石２ｂに対向して可動フレーム４に固設された第１磁性体５ｂには、図１１に矢印Ｆで示す方向、すなわち第１磁石２ｂに近付く方向の磁気吸引力Ｆが常に作用する。この磁気吸引力Ｆは、第１磁性体５ｂを保持した可動フレーム４に作用し、可動フレーム４を固定フレーム２に近付ける方向に保持せしめる力となる。

次に、図１２乃至図１９を参照して、磁気バネの強さと第１磁性体５ｂの形状（レイアウトも含む）との関係について説明する。なお、ここでも、第１磁性体５ｂを含む磁気バネに着目して説明するが、他の磁気バネについても同様であることは言うまでもない。

図１２（ａ）は第１磁石２ｂと第１コイル４ｂの関係を示す正面図であり、図１２（ｂ）はその側面図である。第１磁石２ｂは固定フレーム２に固定され、第１コイル４ｂは可動フレーム４に固定されており、両者の間には隙間がある。第１コイル４ｂを備えた可動フレーム４（ここでは図示せず）は、第１コイル４ｂに制御電流が流れると、第１磁石２ｂを備えた固定フレーム２（ここでは図示せず）に対して、磁極の並び方向に移動される。以下、この方向を駆動方向と称する。また、この駆動方向と直交するＸＹ平面に沿った方向を駆動直交方向と称する。

第１磁石２ｂの前方側、すなわち第１コイル４ｂおよび第１磁性体５ｂが配置された側の磁束の強度分布（プロファイル）は、駆動方向と駆動直交方向で異なる。駆動方向、すなわち磁極の並び方向に沿った磁束の強度分布を見ると、図１３に示すように、２つの磁極の分岐位置で磁束の向きが反転しており、強度も大きく変化しているのが分かる。一方、駆動直交方向に沿った磁束の強度分布を見ると、図１４に示すように、殆ど変化がなく一定の強度を示しているのが分かる。

本実施形態の第１磁性体５ｂは、第１磁石２ｂに対向して駆動方向に沿って延設されているため、図１３に示す強度分布の影響を受け易い。上述したように、第１磁石２ｂは、その磁極の並び方向に沿って磁束の向きが反転しているため、駆動方向に延設されて第１磁石２ｂに対向する第１磁性体５ｂも、図１５および図１６に示すように、対向する第１磁石２ｂの磁極と反対の磁極に磁化される。

このとき、図１５に示すように、第１磁石２ｂの２つの磁極に対向する第１磁性体５ｂのそれぞれの領域の長さが等しい場合、すなわち第１磁性体５ｂが第１磁石２ｂの各磁極に対向する領域の長さが等しい場合、第１磁性体５ｂのちょうど中央が磁化された磁極の境目になり、磁力のバランスが保たれる。つまり、この場合、第１磁性体５ｂに働く力は、概ね、第１磁石２ｂに向かう方向の磁気吸引力Ｆだけになり、駆動方向に作用する力は発生しない。

これに対し、図１６に示すように、第１磁性体５ｂが第１磁石２ｂに対して駆動方向に移動すると、第１磁性体５ｂが磁化される領域の大きさが変わり、磁力のバランスが崩れる。例えば、図示のように第１磁性体５ｂが第１磁石２ｂに対して図中左方向にずれると、第１磁石２ｂの図示左側のＳ極に対向した第１磁性体５ｂの左側の領域がＮ極に磁化され、この領域の長さが右側のＳ極に磁化された領域の長さより長くなる。この場合、第１磁性体５ｂには磁力のバランスを保つ方向（すなわち図示右方向）に戻ろうとする力が作用する。つまり、この力が磁気バネのＸＹ平面に沿った駆動方向の復元力Ｒとなる。

見方を変えると、この駆動方向の復元力Ｒは、可動部４を駆動する際の負荷となる。つまり、この駆動方向の復元力Ｒをあまり強くすると、ＶＣＭの消費電力が大きくなり、バッテリーの使用時間が短くなってしまう。一方、コイルバネを用いた場合、この駆動方向の復元力はバネ定数に比例するため、復元力を小さくして消費電力を抑えるためには、バネを長くする必要があり、設置スペースが大きくなってしまう。

また、当然のことながら、第１磁性体５ｂを第１磁石２ｂに引きつける方向の磁気吸引力Ｆにも適切な値があり、この磁気吸引力Ｆがあまり小さ過ぎると可動部４の駆動が不安定となり、この磁気吸引力Ｆがあまり大き過ぎるとボール３ａ、３ｂ、３ｃによる摩滅の問題を生じる。よって、本実施形態のように、磁気バネを用いた場合においても、バネの強さ、すなわち磁気吸引力Ｆおよび復元力Ｒを適切な値に設計することが望ましい。

図１７は、本実施形態の磁気バネの第１磁性体５ｂの駆動方向に沿った移動量と駆動方向に沿った復元力Ｒとの関係を示すグラフである。比較のため、この磁気バネの磁気吸引力Ｆと同じ大きさの引っ張り力を発生するコイルバネのＸＹ平面に沿ったシフト量とこの面方向に沿った復元力との関係を示す。これによると、コイルバネの復元力は、磁気バネの復元力より８０〜９０％高いことが分かる。つまり、磁気バネを用いることで、復元力を比較的小さくできる。

本実施形態では、このような磁気バネの特性を利用した上で、さらに、磁気バネの磁気吸引力Ｆを磁気バネの復元力Ｒとは別に所望する値にコントロールするようにした。
基本的に、上述した復元力Ｒを磁性体５ｂに作用させるためには、第１磁性体５ｂには、駆動方向に沿ってある程度の長さが必要である。その意味では、細長い第１磁性体５ｂを第１磁石２ｂの分極線Ｄに沿った駆動直交方向に延設させた場合、当該第１磁性体５ｂに駆動方向の復元力を作用させることは殆どできない。

図１８に示すように、第１磁石２ｂのＳ極およびＮ極の並び方向に沿った長さをＬ_Ｓ、Ｌ_Ｎとし、且つ第１磁性体５ｂを保持した可動部４の移動量が各磁極の長さＬ_Ｓ（Ｌ_Ｎ）を超えないものとした場合、第１磁性体５ｂの駆動方向に沿った長さＬは、各磁極の長さＬ_Ｓ（Ｌ_Ｎ）より長ければ良い。言い換えると、第１磁性体５ｂの長さの下限値は、可動部４が固定フレーム２に対して移動した際に、第１磁性体５ｂの少なくとも一部が第１磁石２ｂの分極線Ｄに重なる長さであれば良いことになる。ここで言う分極線Ｄとは、Ｓ極とＮ極との間の境目を示す架空の直線である。

一方、第１磁性体５ｂに作用する磁気吸引力Ｆは、第１磁性体５ｂの第１磁石２ｂに対する投影面積、すなわち第１磁性体５ｂの長さＬおよび幅Ｗ、第１磁性体５ｂの光軸Ｏ方向に沿った厚さＨ（図１９参照）、および第１磁石２ｂとの間の距離に応じて変化する。言い換えると、第１磁性体５ｂの寸法（Ｌ、Ｗ、Ｈ）および第１磁石２ｂとの間の距離のうち少なくとも１つのパラメータを調整することで、第１磁性体５ｂに作用させる磁気吸引力Ｆを所望する値にコントロールできることになる。

つまり、本実施形態によると、磁気バネの復元力Ｒを適切な値に設定した上で、この復元力Ｒに関係なく、磁気バネの磁気吸引力Ｆを所望する値に設定でき、効率の良い安定したブレ補正動作が可能となる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上述した実施形態では、固定フレーム２に磁石２ａ、２ｂ、２ｃを設け、可動フレーム４に磁性体５ａ、５ｂ、５ｃを設けた場合について説明したが、図２０に示す変形例のように、可動フレーム４に磁石２ａ、２ｂ、２ｃを設けたムービングマグネットタイプの防振ユニットに本発明を適用することもできる。この場合も、固定フレーム２に固設した磁性体５ａ、５ｂ、５ｃの寸法や磁性体５ａ、５ｂ、５ｃと磁石２ａ、２ｂ、２ｃの間の距離などを変更することで、当該磁気バネの磁気吸引力を所望する値にコントロールすることができる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
固定部と、
この固定部に対して第１方向に並んだ可動部と、
上記固定部と上記可動部との間に配置され、上記可動部を上記固定部に対して上記第１方向と直交する面に沿って移動可能に支持する複数の転動体と、
上記固定部および上記可動部の一方に設けられ、上記第１方向と直交する第２方向に磁極を並べた磁石と、
この磁石とともに磁気バネを構成するように該磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられ、上記磁石の磁極が並んだ第２方向に沿って延設された磁性体と、
を有する保持機構。
［２］
上記磁性体は、上記直交する面に沿って上記第２方向に延設された細長い板状片である、［１］の保持機構。
［３］
上記磁性体は、上記磁石の各磁極に投影した２つの領域の面積が等しくなる位置関係で当該磁石に対向して配置されている、［２］の保持機構。
［４］
上記磁性体は、上記磁石に投影した領域が当該磁石の外周部より内側に配置される大きさを有する、［３］の保持機構。
［５］
上記磁性体の上記第２方向に沿った長さは、上記磁石の各磁極の上記第２方向に沿った長さより長い、［４］の保持機構。
［６］
上記磁性体の上記磁石に対する投影面積、上記磁性体の上記第１方向の厚さ、および上記磁性体の上記磁石との間の距離のうち少なくとも１つを調整して、当該磁性体と上記磁石との間の磁気吸引力をコントロールする、［１］の保持機構。
［７］
上記磁気バネとは別に、上記可動部を上記固定部に引きつけるコイルバネをさらに有する、［１］の保持機構。
［８］
固定部と、
ブレ補正の対象となる光学部材を保持して、上記固定部に対して上記光学部材の光軸に沿った第１方向に並んで設けられた可動部と、
この可動部と上記固定部との間に配置され、上記可動部を上記固定部に対して上記第１方向と直交する面に沿って移動可能に支持した複数の転動体と、
上記固定部および上記可動部の一方に設けられ、上記第１方向と直交する第２方向に磁極を並べた第１磁石と、
この第１磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられた第１コイルと、
上記第１磁石とともに第１の磁気バネを構成するように該第１磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられ、上記第１磁石の磁極が並んだ上記第２方向に沿って延設された第１磁性体と、
上記固定部および上記可動部の一方に設けられ、上記第１方向および上記第２方向と直交する第３方向に磁極を並べた第２磁石と、
この第２磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられた第２コイルと、
上記第２磁石とともに第２の磁気バネを構成するように該第２磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられ、上記第２磁石の磁極が並んだ上記第３方向に沿って延設された第２磁性体と、
を有するブレ補正装置。
［９］
上記第１磁性体は、上記直交する面に沿って上記第２方向に延設された細長い板状片であり、上記第２磁性体は、上記直交する面に沿って上記第３方向に延設された細長い板状片である、［８］のブレ補正装置。
［１０］
上記第１磁性体は、上記第１磁石の各磁極に投影した２つの領域の面積が等しくなる位置関係で当該第１磁石に対向して配置されており、上記第２磁性体は、上記第２磁石の各磁極に投影した２つの領域の面積が等しくなる位置関係で当該第２磁石に対向して配置されている、［９］のブレ補正装置。
［１１］
上記第１磁性体は、上記第１磁石に投影した領域が当該第１磁石の外周部より内側に配置される大きさを有し、上記第２磁性体は、上記第２磁石に投影した領域が当該第２磁石の外周部より内側に配置される大きさを有する、［１０］のブレ補正装置。
［１２］
上記第１磁性体の上記第２方向に沿った長さは、上記第１磁石の各磁極の上記第２方向に沿った長さより長く、上記第２磁性体の上記第３方向に沿った長さは、上記第２磁石の各磁極の上記第３方向に沿った長さより長い、［１１］のブレ補正装置。
［１３］
上記第１磁性体の上記第１磁石に対する投影面積、上記第１磁性体の上記第１方向の厚さ、および上記第１磁性体の上記第１磁石との間の距離のうち少なくとも１つを調整して、当該第１磁性体と上記第１磁石との間の磁気吸引力をコントロールし、上記第２磁性体の上記第２磁石に対する投影面積、上記第２磁性体の上記第１方向の厚さ、および上記第２磁性体の上記第２磁石との間の距離のうち少なくとも１つを調整して、当該第２磁性体と上記第２磁石との間の磁気吸引力をコントロールする、［８］のブレ補正装置。
［１４］
上記第１の磁気バネおよび上記第２の磁気バネとは別に、上記可動部を上記固定部に引きつけるコイルバネをさらに有する、［８］のブレ補正装置。
［１５］
上記第１磁性体は、上記第１磁石との間に上記第１コイルを挟んで反対側で上記可動部に設けられており、上記第２磁性体は、上記第２磁石との間に上記第２コイルを挟んで反対側で上記可動部に設けられている、［８］のブレ補正装置。

１…撮像素子、２…固定フレーム、２ａ、２ｂ…第１磁石、２ｃ…第２磁石、３ａ、３ｂ、３ｃ…ボール、４…可動フレーム、４ａ、４ｂ…第１コイル、４ｃ…第２コイル、５ａ、５ｂ…第１磁性体、５ｃ…第２磁性体、５ｄ…磁性体、６…ヨーク、７…コイルバネ、１０…防振ユニット、１００…カメラ、Ｏ…光軸。

Claims

固定部と、
この固定部に対して第１方向に並んで配置された可動部と、
上記固定部と上記可動部との間に配置され、上記可動部を上記固定部に対して上記第１方向と直交する面に沿って移動可能に支持する複数の転動体と、
上記固定部および上記可動部の一方に設けられ、上記第１方向と直交する平面内において、第２方向に延びる直線状の分極線を境に異極が並んで配置された磁石と、
上記磁石に対向して上記固定部および上記可動部の他方に設けられていて、上記第１方向および上記分極線と垂直な第３方向に沿って延設されるとともに上記磁石と協同して磁気バネを構成する細長い板状の磁性体と、
を具備し、
上記磁石は、上記分極線の両側で上記第１方向に異なる磁極が並んでおり、全体の磁力分布曲線としては、磁束の向きが当該分極線を境に反転し、当該分極線を境に当該磁束の最大値が発生するまでの距離が等しくなるように磁化されており、
上記磁性体の上記第３方向に沿った長さは、上記磁石に投影した領域が当該磁石の外周部より内側に配置され、且つ上記磁石の各磁極の上記第３方向に沿った長さより長く、上記分極線に対して上記磁石の第３方向の長さが等しく、上記分極線を境に磁力により復元力の最大値を受ける位置が等しくなるように上記磁性体が配置されていることを特徴とするブレ補正装置。
上記細長い板状の磁性体は、上記分極線を含むように上記磁石に投影された際に、当該直線状の分極線で二分される領域の面積が等しくなる位置関係で当該磁石に対向して配置されている、請求項１のブレ補正装置。
上記磁性体の上記磁石に対する投影面積、上記磁性体の上記第１方向の厚さ、および上記磁性体の上記磁石との間の距離のうち少なくとも１つを調整して、当該磁性体と上記磁石との間の磁気吸引力をコントロールする、請求項１のブレ補正装置。
上記磁気バネとは別に、上記可動部を上記固定部に引きつけるコイルバネをさらに有する、請求項１のブレ補正装置。