JP6318458B2 - 補正光学装置および撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は撮影時における手振れによる像振れを補正するための補正光学装置に関し、特にボイスコイル構成の磁気アクチュエータを備える補正光学装置と、この補正光学装置をレンズあるいはカメラボディに備える撮影装置に関するものである。

近年のカメラで代表される撮影装置では手振れにより生じる像振れを補正するための補正光学装置を備えることが行われている。この補正光学装置は、撮影時に撮影装置に生じる手振れ振動を検出し、この振動を相殺するように撮影装置のレンズ光学系や撮像素子を駆動する方式がとられており、これらレンズ光学系や撮像素子を駆動するための駆動源としてマグネットと駆動コイルとで構成される所謂ボイスコイル構成のアクチュエータ（以下、磁気アクチュエータと称する）が用いられることがある。特許文献１では、レンズ鏡筒内に光軸と直交する面上で移動できるように補正レンズを内装し、この補正レンズを支持する支持枠に駆動コイルを搭載する一方、レンズ鏡筒の固定部材には当該コイルに対向するマグネットを支持して磁気アクチュエータを構成している。マグネットにより形成される磁界と、駆動コイルに電流を通流することによって生じる磁界とによって駆動力が発生し、この駆動力によって駆動コイル、すなわち補正レンズを光軸に直交する面上で移動させ、撮影装置に生じている手振れを相殺することが可能となる。特許文献２にも同様の技術が開示されている。

特許第３７２０４７３号公報 特許第４１８１６６３号公報

特許文献１の技術は、駆動コイルに磁界を与えるマグネットは当該駆動コイルの片側にのみ配置されており、駆動コイルを挟んだ反対側にはマグネットとの間に磁気回路を構成するためのヨークが配置された構成である。一方、特許文献２の技術は駆動コイルを挟むように駆動コイルの両側にそれぞれマグネットが配置された構成である。特許文献１の技術は、片側のマグネットで形成される磁界内にヨークを配置することで駆動コイルに対する磁気回路を構成しているため、ヨークを大きく設計することによってヨークに要求される位置決め精度が緩和でき、磁気アクチュエータの組立が容易になる。しかし、マグネットが１つであるため磁気回路の磁束密度は小さく、磁気アクチュエータにおける体積効率、すなわち磁気アクチュエータの駆動コイルの体積に対する当該駆動コイルを駆動するための駆動力の割合が低くなる。そのため、所要の駆動力を得るためには磁気アクチュエータを大型化しなければならなくなる。特許文献２の技術は、駆動コイルを挟む両側のマグネットで磁気回路が構成されるため、その磁束密度が大きくでき磁気アクチュエータの体積効率を高めることができる。しかし、この磁束密度を大きくするためには２つのマグネットの対向位置、特に各マグネットのＳ極とＮ極の対向位置を高い精度に位置決めする必要がある。

そのため特許文献２では、一方の第１マグネットを取着した第１ヨークをユニット支持枠に取着し、他方の第２マグネットを取着した第２ヨークを当該ユニット支持枠に取着することで２つのマグネットの位置決めを行う構成とされている。しかし、この構成では、第１ヨークをユニット支持枠に取着する際に生じる位置誤差と、第２ヨークをユニット支持枠に取着する際に生じる位置誤差とが重畳して合計の位置誤差が大きなものとなる。そのため、第１と第２のヨークをそれぞれユニット支持枠に取着する際には極めて厳格な位置決め作業が要求されることになり、磁気アクチュエータないし補正光学装置の組立作業が極めて難しいものになるという問題が生じる。

本発明の目的は磁気アクチュエータを構成する２つのマグネットを高い位置精度に構成するとともに光学補正の特性を高めることを可能にした補正光学装置およびこの補正光学装置を含む撮影装置を提供するものである。

本発明は、結像される像補正を行うための補正レンズまたは撮像素子を支持するとともに駆動コイルを支持する補正移動体と、当該駆動コイルを挟んで対向配置された第１および第２のマグネットをそれぞれ支持する第１および第２の支持部材と、第１および第２の支持部材を固定支持するための固定枠と、固定枠に固定支持されるベースプレートを備え、駆動コイルと第１および第２のマグネットで補正移動体を駆動するための磁気アクチュエータを構成した補正光学装置であって、第１および第２の支持部材と固定枠とベースプレートは、第１の支持部材と第２の支持部材の一方に立設され、先端が他方の支持部材に連結されたポストによって相互に連結され、固定枠とベースプレートにはそれぞれ補正移動体を対向する方向に挟持して補正移動体を対向する方向と直交する方向に移動可能に支持する部材が設けられ、ベースプレートには補正移動体の位置を検出するための位置センサが搭載され、補正移動体には前記ポストが挿通されて自身の移動が規制される挿通穴が設けられ、前記補正移動体を支持する部材は当該補正移動体との間に前記対向方向に所要のギャップを有して当該補正移動体を挟持し、かつその挟持する位置が前記対向方向に調整可能に構成される。ここで第１および第２のマグネットは端面２極着磁のマグネットで構成してもよい。

本発明においては、第１および第２の支持部材は透磁性のある材料からなる第１ヨークおよび第２ヨークとして構成されることが好ましい。

本発明において、第１および第２のマグネットは、Ｓ極とＮ極の間に中立域が存在しない端面２極着磁のマグネットであることが好ましい。また、磁気アクチュエータは補正移動体をＸ方向に駆動するためのＸ磁気アクチュエーと、これと直交するＹ方向に駆動するためのＹ磁気アクチュエータで構成され、ＸおよびＹの各磁気アクチュエータの各第１のマグネットが第１の支持部材に搭載され、各第２のマグネットが前記第２の支持部材に搭載される構成とする。

本発明の撮影装置は、前記した本発明の補正光学装置をカメラレンズ（レンズ鏡筒を含む構成）またはカメラボディに内装し、補正光学装置で補正された被写体像を撮影する構成とする。

本発明によれば、第１支持部材と第２支持部材、すなわち第１ヨークと第２ヨークをポストで結合しているので、ポストによって磁気アクチュエータを構成する第１と第２のマグネットを高い精度でしかも容易に位置決めした状態に組み立てることができ、両マグネットの各磁極を高い精度で対向配置して両マグネットにより構成される磁気回路の磁束密度を高い密度に設定することができる。これにより、Ｓ極とＮ極の間に中立域を有していないマグネットを採用した場合でも高い駆動力を発揮する磁気アクチュエータが構成できるとともに、マグネットを小型化し、磁気アクチュエータないし補正光学装置の小型化が可能になる。

また、ポストを補正移動体に開口した挿通穴に挿通させることにより補正移動体を第１支持部材と第２支持部材に対して位置決めすることが可能となり、磁気アクチュエータにおける駆動コイルのマグネットに対する位置決めが可能になる。そのため、磁気アクチュエータにおいて駆動コイルが駆動する際により大きな駆動力を得ることができ、これと同時に補正移動体の移動範囲を制限するための位置規制を行うこともできる。これにより、補正移動体の位置決めや位置規制のための独立した構成が不要になり手振れ補正装置の小型化に有利になる。

さらに、ポストは位置センサの構成部材を備えているベースプレートに連結されるので、補正移動体をベースプレートに対しても位置決めすることができ、当該位置センサの構成部材を補正移動体に対して大まかに位置決めすることが容易になる。これにより、その後における位置センサの高精度の位置決めを容易なものにでき、位置センサによる高精度な位置検出が可能になる。

また、本発明の撮影装置は、本発明の補正光学装置を備えることにより、小型でかつ像振れ補正効果の高い撮影装置が実現できる。

本発明の補正光学装置を備えたカメラの概念構成図。 補正光学装置の全体構成の外観斜視図。 補正光学装置の部分分解斜視図。 補正レンズ枠の前面図。 ポストにおける断面図。 ボールリテーナの断面図。 磁気アクチュエータの一部破断斜視図とｂ−ｂ線拡大断面図。 補正レンズ枠の位置規制を説明するための正面図と模式図。 ＸＹガイド部を説明するための補正光学装置の一部の分解斜視図。 位置センサの断面図と検出動作を説明する特性図。 ロック環の動作を説明するための後面図。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態では本発明の補正光学装置をカメラのレンズに内装した手振れ補正装置として構成している。図１は当該カメラＣＡＭの概念構成図であり、カメラボディＣＢと、このカメラボディＣＢと一体に形成された、または着脱可能なカメラレンズ（レンズ鏡筒を含む全体のこと）ＣＬとで構成されており、カメラボディＣＢ内にはカメラレンズＣＬで結像された被写体像を撮像するための撮像素子ＩＳが内装されている。カメラレンズＣＬには被写体を結像するための結像光学系ＯＬが内装されるとともに、この結像光学系ＯＬで結像される被写体像の手振れを補正するための補正光学装置ＲＯＤが内装されている。この補正光学装置ＲＯＤは、前記カメラレンズＣＬに内装されて撮影時にカメラボディＣＢまたはカメラレンズＣＬに生じる手振れ振動を検出する振動検出手段（ジャイロセンサ）ＸＧ，ＹＧからの検出信号に基づいて当該振動を相殺するように被写体像を光軸と直交するＸ方向（図１の左右方向）とＹ方向（図１の上下方向）に変位させる構成とされている。この補正を行うために、当該補正光学装置ＲＯＤには、結像光学系ＯＬの光路上に配置した補正レンズＲＬを備えるとともに、この補正レンズＲＬをＸ方向、Ｙ方向に駆動させるためのＸ，Ｙの各ボイスコイル構成の磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭと、補正レンズＲＬの駆動に伴うＸ方向、Ｙ方向の位置を検出するためのＸ，Ｙの各位置センサＸＳ，ＹＳを備えている。

図２は前記補正光学装置ＲＯＤ、すなわちこの実施形態の手振れ補正装置をカメラボディ側から見た外観斜視図である。前記手振れ補正装置ＲＯＤは短円筒に近い形状をした固定枠１を主体にして組み立てられており、この固定枠１は図１のレンズＣＬの鏡筒内に固定的に支持される。図３は当該手振れ補正装置ＲＯＤの部分分解斜視図であり、レンズの前側、すなわち被写体側から見た図である。以下、前後については同様に前側を被写体側とし、後側をカメラボディ側とする。図２および図３を併せて参照すると、前記固定枠１の前面側には後ヨーク２、前ヨーク３、ベースプレート４が光軸方向に配列した状態で固定支持されている。また、前記後ヨーク２と前ヨーク３との光軸方向の間には前記補正レンズＲＬを支持した補正レンズ枠５が配設されている。この補正レンズ枠５は本発明における補正移動体に相当するものであり、前記固定枠１に対して前記したＸ方向、Ｙ方向に移動可能に支持されている。一方、前記固定枠１の後側、すなわちカメラボディ側の面にはロック環６が円周方向に所要角度で回動可能に支持されている。

前記固定枠１は円周壁の一部が切り欠かれて中央部が開口された短円筒容器状に形成されており、固定枠１を被写体側から見たときに筒内底面となる前面の上部、右下部、左下部（以下、左右、上下については前側から見た方向である）の３箇所にそれぞれ詳細を後述する後ボールリテーナ８Ａが配設されている。また、この固定枠１には詳細を後述するロックモータ１０が搭載されるとともに、同じく詳細を後述するＹガイド部１１が一体に形成されている。

前記補正レンズ枠５は、前記固定枠１に内装した状態の前面図を図４に示すように、中央の円形開口内に前記補正レンズＲＬを嵌着支持したほぼ円環状に形成された樹脂製の枠部５１と、この枠部５１の前面に円周に沿って一体的に取着されたほぼ円環板状をしたアルミニウム等の金属製の支持板部５２とで形成されている。この補正レンズＲＬは前記したようにＸ方向およびＹ方向に移動して被写体像の像振れを補正するものである。前記補正レンズ枠５の支持板部５２には円周に沿って右側部にＸ駆動コイル５３ｘが固着され、下側部にＹ駆動コイル５３ｙが固着されている。これらのＸ駆動コイル５３ｘと駆動コイル５３ｙはそれぞれ円周接線方向に長軸を有する長円型となるように細導線が巻回された構成である。すなわち、Ｘ駆動コイル５３ｘはＹ方向に長軸を有し、Ｙ駆動コイル５３ｙはＸ方向に長軸を有しており、各駆動コイル５３ｘ，５３ｙは補正レンズ枠５を板厚方向に貫通して光軸方向の両側に露呈された状態に形成されている。また、補正レンズ枠５の枠部５１の左側部には小型のＸ位置検出マグネット５４ｘが支持され、上側部には同じく小型のＹ位置検出マグネット５４ｙが支持されている。さらに、補正レンズ枠５の右上部と左下部にはそれぞれ矩形をした微小開口寸法の挿通穴５５が板厚方向に貫通されている。補正レンズ枠５の裏面には、図２〜４には表れないＸガイド部５６が一体に形成されているが、これについては後述する。

図３において、前記後ヨーク２は前側方向から見て右上から左下までの周領域にわたって延長されたほぼ半円弧状をした透磁性のある金属板、例えば鉄板で形成されており、その前面の右側領域に後Ｘマグネット２１ｘが固着され、下側領域に後Ｙマグネット２１ｙが固着されている。また、この後ヨーク２の前面の右上部と左下部にはそれぞれ光軸方向に沿って前側方向に突出した所要の長さのポスト２２が立設されている。ポスト２２については図５を参照して後述するが、長さ方向の前後端と中間にそれぞれ細径部２２ａを設けており、このポスト２２の後端部を当該後ヨーク２にカシメ固定している。前記前ヨーク３も後ヨーク２とほぼ同じ形状に形成されるとともに、後ヨーク２と同様に前面の右側領域に前Ｘマグネット３１ｘが固着され、下側領域に前Ｙマグネット３１ｙが固着されている。また、この前ヨーク３の右上端部と左下端部にはそれぞれ前記後ヨーク２に設けたポスト２２の前端が嵌合可能な支持穴３２が開設されている。これら前後の各ヨーク２，３はそれぞれ前記した各マグネット２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙの磁束密度を増大させるものである。前記後ヨーク２と後Ｘ，Ｙマグネット２１ｘ，２１ｙはそれぞれ本発明における第１ヨーク（第１支持部材）と第１マグネットに相当し、前記前ヨーク３と前Ｘ，Ｙマグネット３１ｘ，３１ｙはそれぞれ本発明における第２ヨーク（第２支持部材）と第２マグネットに相当する。

前記ベースプレート４は円環板状に形成されており、前記前ヨーク３の支持穴３２と同じ位置に同様な支持穴４１が開設されているとともに、ベースプレート４の上部、右下部、下部の３箇所にそれぞれ詳細を後述する前ボールリテーナ８Ｂが支持されている。また、ベースプレート４の上部と左部にはホール素子台９ｘ，９ｙがそれぞれ支持されている。これらのホール素子台９ｘ，９ｙはそれぞれの前側端に設けた支持腕９１によってベースプレート４に取着されており、この支持腕９１の取付位置を調整することでベースプレート４上における各ホール素子台９ｘ，９ｙの取着位置を微調整することが可能とされている。さらに、ベースプレート４の上部から左部にわたる領域の後面にはフレキシブル基板７が取着されている。このフレキシブル基板７は後面にホール素子７１ｘ，７１ｙを搭載する素子基板７２ｘ，７２ｙを有しており、ベースプレート４に取着されたときにはこれら２つのホール素子７１ｘ，７１ｙはそれぞれ前記ホール素子台９ｘ，９ｙの後側に向けられた端面に支持される。

そして、前記した後ヨーク２、補正レンズ枠５、前ヨーク３、ベースプレート４はこの順序で光軸方向に重ねられた状態で前記固定枠１の前面に組み立てられる。図５は組み立てた状態におけるポスト２２の長手方向に沿った拡大断面図である。後ヨーク２は固定枠１の前面に沿って配設されるが、後ヨーク２の後面側から突出しているポスト２２の後端２２ｂが固定枠１に設けた穴に内挿されることによって固定枠１に対する連結および位置決めが行われる。次いで、前面側から補正レンズ枠５が配設され、補正レンズ枠５の挿通穴５５がポスト２２に挿通される。補正レンズ枠５は挿通穴５５にポスト２２が挿通されることによって後ヨーク２および固定枠１に対する位置決めが行われる。ただし、挿通穴５５の開口寸法がポスト２２の細径部２２ａの径寸法よりも大きいので、補正レンズ枠５は後ヨーク２および固定枠１に対してＸ方向およびＹ方向に微小距離での相対移動は可能である。さらに、補正レンズ枠５の前面側に前ヨーク３が配設される。前ヨーク３に設けた支持穴３２がポスト２２の前端２２ｃに嵌合されることにより、前ヨーク３は後ヨーク２および固定枠１に対して位置決めされるとともに、後ヨーク２に一体化されることになる。同様にして、ベースプレート４を前ヨーク３の前面側に配設すると、ベースプレート４の支持穴４１がポスト２２の前端２２ｃに嵌合されることにより、ベースプレート４は前ヨーク３に対して位置決めされるとともに前ヨーク３に一体化されることになる。また、図３に示したベースプレート４に取着されているフレキシブル基板７は両側に伸びている２つの電極７３がそれぞれ補正レンズ枠５に搭載されているＸ，Ｙの各駆動コイル５３ｘ，５３ｙの電極に接続されて電気接続される。

また、このように後ヨーク２、補正レンズ枠５、前ヨーク３、ベースプレート４を組み立てると、補正レンズ枠５は固定枠１に設けられている後ボールリテーナ８Ａと、ベースプレート４に設けられている前ボールリテーナ８Ｂによって円周３箇所において光軸方向に挟持され、当該補正レンズ枠５の光軸方向の位置決めが行われる。図６にボールリテーナ８Ａ，８Ｂの長手方向に沿った断面図を示すように、ここでは補正レンズ枠５の支持板部５２がボールリテーナ８Ａ，８Ｂによって光軸方向に挟持されている。これら後、前の各ボールリテーナ８Ａ，８Ｂはほぼ同じ構成であり、筒状をしたリテーナ８１と、このリテーナ８１に内挿されてリテーナ８１の内面にネジ８４により螺合されるセットネジ８２と、このセットネジ８２の先端面に当接支持されるボール８３を有している。なお、このボール８３は図には表れないがリテーナ８１から脱落することがないように構成されている。そして、後ボールリテーナ８Ａのリテーナ８１は、前記固定枠１に開口した穴内にカシメ固定されて固定枠１に一体に支持され、前ボールリテーナ８Ｂのリテーナ８１は前記ベースプレート４に開口した穴内にカシメ固定されてベースプレート４に一体に支持される。

この構成により、前記補正レンズ枠５は後ボールリテーナ８Ａと前ボールリテーナ８Ｂの両ボール８３によって光軸方向に挟持された状態で支持されることになり、この支持によって補正レンズ枠５の光軸方向の位置決めが行われる。ここで、後ボールリテーナ８Ａでは、リテーナ８１の基端部とセットネジ８２の基端部との間に薄板状のスペーサ（シム）８５が介挿され、ボール８３の先端位置が微調整される。また、前ボールリテーナ８Ｂでは、リテーナ８１の基端部とセットネジ８２の基端部との間に圧縮コイルバネ８６が介挿され、セットネジ８２を基端方向（図の左方向）に付勢してセットネジ８２におけるバックラッシュを吸収し、ボール８３の光軸方向の位置を保持させている。これにより、補正レンズ枠５は両ボールリテーナ８Ａ，８Ｂの各ボール８３間に光軸方向の微小ギャップが形成された状態で支持されることになり、補正レンズ枠５は光軸方向に対して垂直に向けられた姿勢が保持されるとともに、両ボール８３間において光軸方向とほぼ垂直な方向に円滑に移動することが可能とされている。

また、このように組み立てられることにより、後Ｘマグネット２１ｘと前Ｘマグネット３１ｘとが光軸方向に対向配置されるとともに、これらのマグネット２１ｘ，３１ｘ間にＸ駆動コイル５３ｘが配置されて前記Ｘ磁気アクチュエータＸＭが構成される。同様に後Ｙマグネット２１ｙと前Ｙマグネット３１ｙとＹ駆動コイル５３ｙとで前記Ｙ磁気アクチュエータＹＭが構成される。図７（ａ），（ｂ）はＸ磁気アクチュエータＸＭの前Ｘマグネット３１ｘの一部を破断した斜視図と、同図（ａ）のｂ−ｂ線に沿った拡大断面図である。前記後、前の各Ｘマグネット２１ｘ，３１ｘはそれぞれの対向面にＳ極とＮ極が中立域（着磁されていない領域）を設けずに隣接して着磁された端面２極マグネットで構成されており、各マグネット２１ｘ，３１ｘのＳ極とＮ極を対向させている。したがって、両マグネット２１ｘ，３１ｘ間には対向する方向に沿った磁気回路が構成され、この磁気回路内に配置されたＸ駆動コイル５３ｘに電流を通流することにより、Ｘ駆動コイル５３ｘにはＸ方向の駆動力Ｆが発生することになり、補正レンズ枠５はＸ方向に移動されることになる。図示は省略するが、前記Ｙ磁気アクチュエータＹＭも同様であり、Ｙ駆動コイル５３ｙへの通電制御によって補正レンズ枠５がＹ方向に移動されることが可能になる。

この構成のＸ磁気アクチュエータＸＭでは、マグネット２１ｘ，３１ｘはＳ極とＮ極との間に中立域が存在しない構成であるので、Ｓ極とＮ極を結ぶ方向、すなわち図７（ａ）の駆動力Ｆの方向のマグネット２１ｘ，３１ｘの寸法を小さくすることができる。また、駆動コイル５３ｘがマグネット２１ｘ，３１ｘの中心付近で駆動したときの駆動効率変化が少なくなる。その反面、駆動コイル５３ｘの移動に伴って駆動コイル５３ｘが磁極を跨ぐ状態となり、駆動コイル５３ｘに逆向きの磁界がかかるようになり、駆動力が低下することが懸念される。しかし、ここでは駆動コイル５３ｘを挟んで２つのマグネット２１ｘ，３１ｘを対向配設して磁気回路を構成しているので、磁束密度を高めて駆動力を向上することができる。すなわち、マグネット２１ｘ，３１ｘに端面２極着磁のマグネットを用いることと、これらのマグネット間に駆動コイル５３ｘが挟まれた構成とすることで、Ｘ磁気アクチュエータＸＭを小型化するとともに駆動力を高めることができ、補正レンズ枠５を迅速かつ高速に駆動することが可能になる。このことはＹ磁気アクチュエータＹＭについても同じである。

これに加えて、この実施形態では後ヨーク２に立設したポスト２２を利用して前ヨーク３を後ヨーク２に結合しているので、後Ｘ，Ｙマグネット２１ｘ，２１ｙに対して前Ｘ，Ｙマグネット３１ｘ，３１ｙをそれぞれ高い精度で位置決めすることができる。これにより、各マグネット２１ｘ，２１ｙ，３１ｘ，３１ｙに前記したような中立域を有していないマグネットを採用した場合でも、対向されるマグネット２１ｘと３１ｘ，２１ｙと３１ｙのＳ極とＮ極を高い位置精度で対向配置することができ、両マグネットにより構成される磁気回路の磁束密度を高い密度に設定することができる。また、両マグネット２１ｘと３１ｘ，２１ｙと３１ｘの位置ずれによる磁束密度分布の変化が小さくなり、均等な駆動力が得られる。さらに、補正レンズ枠５はボールリテーナ８Ａ，８Ｂによって後ヨーク２と前ヨーク３の光軸方向の間のほぼ中間位置に保持されるので、補正レンズ枠５に搭載されている駆動コイル５３ｘ，５３ｙは後マグネット２１ｘ，２１ｙと前マグネット３１ｘ，３１ｙの対向間の中間位置、すなわち対向するマグネット２１ｘと３１ｘ，２１ｙと３１ｘによりそれぞれ形成される磁気回路の磁束密度が均一な領域において駆動されることになり、高い駆動力で安定かつ高精度な駆動が可能になる。

また、この実施形態では、補正レンズ枠５に開口した挿通穴５５に後ヨーク２と前ヨーク３を連結しているポスト２２を挿通させているので、この挿通穴５５とポスト２２を利用して補正レンズ枠５の位置決めおよび位置規制を行うことも可能になる。図８（ａ）は補正レンズ枠５の挿通穴５５とポスト２２の関係を示す光軸と直交する方向の断面図であり、挿通穴５５は断面が円形をしたポスト２２の細径部２２ａの径寸法よりも大きな開口寸法の矩形の穴に形成されている。この挿通穴５５のＸ方向およびＹ方向の開口寸法は、補正レンズ枠５に要求されるＸ方向およびＹ方向の移動寸法ｘ１，ｙ１に細径部２２ａの半径ｒを加算した寸法の２倍である。すなわち、Ｘ方向の開口寸法は２（ｘ１＋ｒ）であり、Ｙ方向の開口寸法は２（ｙ１＋ｒ）である。したがって、ポスト２２の細径部２２ａの中心を挿通穴５５の中心に位置設定することで補正レンズ枠５の基準位置が設定でき、Ｘ，Ｙの各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭを駆動したときには、図８（ｂ）に示すように補正レンズ枠５は±ｘ１と±ｙ１の範囲で移動することが許容される一方で、それ以上の移動が規制されることになる。このｘ１，ｙ１は通常ではｘ１＝ｙ１に設計されるが、適宜設計変更が可能である。

なお、この実施形態では、それぞれほぼ半円弧状をした後ヨーク２と前ヨーク３を連結する２本のポスト２２を、各ヨーク２，３の半円弧の両端に配設しているので、各ヨーク２，３に設けた後マグネット２１ｘ，２１ｙと前マグネット３１ｘ，３１ｙ間の磁力によって後ヨーク２に前ヨーク３を組み付ける際、あるいは前ヨーク３を後ヨーク２から取り外す際に、両ヨーク２，３が磁力で吸着される状況が生じ易い。特に、ネオジウム磁石は非常に強力な吸着力を有しているので、このような現象が生じ易い。しかし、この構成では、２本のポスト２２を結んだ線を支点にして前ヨーク３を板厚方向に回動させながら両ヨーク２，３の組み付けや取り外しを行うことにより、てこの原理によって小さい操作力で当該組み付けや取り外しを行うことができるという利点もある。

前記補正レンズ枠５は前記固定枠１に設けたＹガイド部１１と、前記補正レンズ枠５に設けたＸガイド部５６によりＸ方向とＹ方向の移動が規制される。図９に分解斜視図を示すように、前記固定枠１の前面と補正レンズ枠５の後面との間には細いロッド状のガイド１２が配設されている。このガイド１２は、左右方向に延びるＸ辺部１２ｘと、このＸ辺部１２ｘの左端から下方向に延びるＹ辺部１２ｙとを有する逆Ｌ字型に形成されている。一方、固定枠１の前面の左側部に設けられた前記Ｙガイド部１１は、上下方向に配列された２箇所において前記ガイド１２のＹ辺部１２ｙを左右から緩い状態で挟持する構成となっている。また、補正レンズ枠５の後面の上側部に設けられた前記Ｘガイド部５６は、左右方向に配列された２箇所において前記ガイド１２のＸ辺部１２ｘを上下から緩い状態で挟持する構成となっている。

この構成により、補正レンズ枠５がＸ磁気アクチュエータＸＭによってＸ方向に移動される際には、補正レンズ枠５のＸガイド部５６がガイド１２のＸ辺部１２ｘを挟んだ状態のまま当該Ｘ辺部１２ｘに沿ってＸ方向に移動される。また、補正レンズ枠５がＹ磁気アクチュエータＹＭによってＹ方向に移動される際には、Ｘガイド部５６がガイド１２のＸ辺部１２ｘを挟持しながらガイド１２を一体的に移動させ、ガイド１２はＹ辺部１２ｙが固定枠１のＹガイド部１１に挟まれた状態のままＹ方向に移動されることになる。これにより、Ｘ磁気アクチュエータＸＭによる補正レンズ枠５の移動をＸ方向に規制し、Ｙ磁気アクチュエータＹＭによる補正レンズ枠５の移動をＹ方向に規制することができ、各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭによって補正レンズ枠５を正確にＸ方向、Ｙ方向に円滑に移動させることが可能になり、手振れ補正を迅速に行うことが可能になる。

他方、前記補正レンズ枠５のＸ方向、Ｙ方向の移動位置を検出するために、前記したように補正レンズ枠５の左側部にはＸ位置検出マグネット５４ｘが支持され、上側部にはＹ位置検出マグネット５４ｙが支持され、前記ベースプレート４には、これらＸ，Ｙの各位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙに対向して２つのホール素子７１ｘ，７１ｙがフレキシブル基板７によってホール素子台９ｘ，９ｙに搭載されている。これらＸ位置検出マグネット５４ｘとホール素子７１ｘとで前記Ｘ位置センサＸＳが構成され、Ｙ位置検出マグネット５４ｙとホール素子７１ｙとで前記Ｙ位置センサＹＳが構成される。図１０（ａ）は位置センサＸＳの断面図である。Ｘ位置検出マグネット５４ｘはＸ方向に非磁性材料からなるスペーサ５４ｉを介して離間配置され、ホール素子７１ｘに対してＳ極、Ｎ極が同一面上に向けられた一対のマグネット５４ｓ，５４ｎで構成される。これら一対のマグネット５４ｓ，５４ｎとスペーサ５４ｉは、前記補正レンズ枠５の枠部５１に設けられた矩形の窓枠５７内に内挿支持されている。また、ホール素子７１ｘはスペーサ５４ｉに対向する位置、正確には一対のマグネット５４ｓ，５４ｎのＸ方向の中間位置においてＸ位置検出マグネット５４ｘに対向するようにベースプレート４のホール素子台９ｘに搭載支持されている。Ｙ位置センサＹＳも同様の構成である。

このＸ位置センサＸＳでは、補正レンズ枠５がＸ方向に移動することにより、Ｘ位置検出マグネット５４ｘで形成される磁界も同時に移動され、ホール素子７１ｘに対する磁束密度が変化する。図１０（ｂ）はホール素子７１ｘに対する磁束密度の変化を示す模式図である。Ｘ位置センサＸＳでは、この磁束密度の変化に伴うホール素子７１ｘの出力電流の変化を検出することによってＸ位置検出マグネット５４ｘの移動位置、すなわち補正レンズ枠５のＸ方向の位置を検出することができる。そして、この位置の検出に際し、一対のマグネット５４ｓ，５４ｎをスペーサ５４ｉを介して配置して両マグネット５４ｓ，５４ｎ間に中立域を構成しているので、磁束密度の特性に直線領域を確保することができ、正確でかつ高精度の位置検出が可能になる。Ｙ位置センサＹＳにおいても同様にしてＹ方向の位置を検出することができる。

さらに、実施形態では前記したように固定枠１の後面側にロック環６が配設支持されている。図１１に後面図を示すように、このロック環６は円環板状に形成されており、前記補正レンズ枠５の後面に形成した円環リブ５７の周囲に配設され、かつ光軸回りに小角度の範囲で回動できるように支持されている。このロック環６の円周一部にはギア６１が形成されており、前記固定枠１に支持されている前記モータ１０のピニオン１０ａに歯合して当該モータ１０によって回動されるようになっている。ロック環６の内周面には、円周複数箇所を外径方向に凹設したカム凹部６２が形成されており、このカム凹部６２は前記補正レンズ枠５の円環リブ５７の周面に設けた径方向に突出された複数の突起５８に径方向に対峙されている。また、このロック環６の回動位置を検出するためのフォトインタラプタ１３が前記固定枠１の円周一部に配設されている。

このロック環６は、モータ１０により基準位置に回動されたときには、図１１（ａ）のように、カム凹部６２は円環リブ５７の突起５８に対向する位置にあり、突起５８はロック環６の内周縁に当接されることがない。したがって、補正レンズ枠５は突起５８がカム凹部６２の領域内で移動でき、この領域の範囲内で前記したＸ方向、Ｙ方向の移動が可能とされる。一方、図１１（ｂ）のように、ロック環６がモータ１０によりロック位置に回動されたときには、カム凹部６２は突起５８との対向位置から外れてロック環６の内周縁は突起５８に当接する状態になる。これにより、補正レンズ枠５はＸ方向およびＹ方向の移動が規制されて光軸位置に拘束されたロック状態となる。ロック環６のこれらロック位置と基準位置はフォトインタラプタ１３によって検出され、この検出出力によってモータ１０がフィードバック制御される。

以上述べたように、この実施形態の手振れ補正装置ＲＯＤでは、カメラＣＡＭでの撮影時に手振れが生じると、振動検出手段ＸＧ，ＹＧが手振れ振動を検出する。説明は省略したが、カメラレンズＣＬに搭載されているレンズＣＰＵはこの手振れ振動に基づいて所要の演算を行い、演算された駆動電流をフレキシブル基板７を介してＸ駆動コイル５３ｘ、Ｙ駆動コイル５３ｙに供給する。これにより、Ｘ，Ｙの磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭが駆動され、補正レンズ枠５をＸ方向、Ｙ方向に移動して手振れ振動を相殺し、手振れ補正を実行する。このとき、補正レンズ枠５のＸ，Ｙ方向の移動量はＸ，Ｙの各位置センサＸＳ，ＹＳによって検出され、各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭをフィードバック制御して補正レンズ枠５が目的とする位置に正確に移動して手振れを補正するように制御する。

そして、これら磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭにおいては、後ヨーク２と前ヨーク３をポスト２２で結合しているので、このポスト２２によって両磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭをそれぞれ構成している後および前の各マグネット２１ｘと３１ｘ，２１ｙと３１ｙを高い精度で、かつ容易に位置決めして組み立てることができ、両マグネットの各磁極を高い精度で対向配置して両マグネットにより構成される磁気回路の磁束密度を高い密度に設定することができる。したがって、前記したように各マグネット２１ｘ，３１ｘ，２１ｙ，３１ｙに中立域を有していないマグネットを採用した場合でも高い駆動力を発揮する磁気アクチュエータが実現できるともに、中立域を有していないマグネットを採用することで各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭのＸ，Ｙ方向の寸法を小さくすることができ、補正レンズ枠５を小径化し、ひいては手振れ補正装置ＲＯＤの小型化が可能になる。

また、後ヨーク２と前ヨーク３を連結しているポスト２２を補正レンズ枠５に開口した挿通穴５５に挿通させているので、この挿通穴５５とポスト２２とにより補正レンズ枠５を後ヨーク２および前ヨーク３に対して位置決めすることが可能となり、各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭにおける駆動コイル２１ｘと３１ｘ，２１ｙと３１ｙの位置決めが可能になる。そのため、各磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭにおいて駆動コイルが駆動する際により大きな駆動力を得ることができ、これと同時に挿通穴５５とポスト２２との係合によって補正レンズ枠５の移動範囲を制限するための位置規制を行うこともできる。したがって、補正レンズ枠５の位置決めや位置規制のための独立した構成が不要になり手振れ補正装置の小型化に有利になる。

さらに、ポスト２２はベースプレート４に連結されるので、このポスト２２を補正レンズ枠５の挿通穴５５に挿通させることによって補正レンズ枠５をベースプレート４に対しても位置決めすることができ、位置センサＸＳ，ＹＳを構成する位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙをホール素子７１ｘ，７１ｙに対して位置決めすることが容易になる。すなわち、ポスト２２によって位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙをホール素子７１ｘ，７１ｙに対して大まかに位置決めすることができ、その後における支持腕９１を利用しての高精度の位置決めを容易なものにできる。これにより、位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙにより形成される磁束密度変化が比例関係となる領域にホール素子７１ｘ，７１ｙを正確に位置決めすることができ、位置センサＸＳ，ＹＳによる高精度な位置検出が可能になる。

前記実施形態ではポスト２２を後ヨーク２に立設しているが、ポストを固定枠１に立設して後ヨーク２、前ヨーク３およびベースプレート４を固定枠１に対して位置決めするようにしてもよい。あるいは、ポストを前ヨーク２またはベースプレート４に立設してもよい。すなわち、固定枠１に固定的に支持される後ヨーク２、前ヨーク３、ベースプレート４を１つのポストで連結するように構成すればよい。また、前記実施形態ではポスト２２の長さ方向の中間に細径部２２ａを設け、この細径部２２ａにおいて補正レンズ枠５の挿通穴５５に係合させているが、必ずしも細径部２２ａを設ける必要はない。しかし、細径部２２ａを設けることにより挿通穴５５の開口寸法を小さくすることができ、補正レンズ枠５の小型化に有利になる。なお、本発明においては、ポスト２２は１本でも前記した位置決め効果は得られるが、補正レンズ枠５が光軸回りに回転するような場合には実施形態に記載のように２本設けることで高い位置決め効果を得ることができる。

前記実施形態では対をなす後マグネット２１ｘ，２１ｙと前マグネット３１ｘ，３１ｙをそれぞれ金属基板からなる後ヨーク２と前ヨーク３に搭載しているが、ヨークが不要な場合には後ヨーク２と前ヨーク３を樹脂等の絶縁基板からなる支持基板として構成してもよい。この場合でも後支持基板と前支持基盤をポストによって連結することで両マグネットの高精度の位置決めが可能になる。

本発明の手振れ補正装置ＲＯＤを図１に示したようにカメラＣＡＭのカメラレンズＣＬ、あるいはカメラボディＣＢに配設することにより、カメラＣＡＭの撮影時における手振れによる撮影画像の像振れを解消することができる。また、ポスト２２により磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭおよび位置センサＸＳ，ＹＳにおけるマグネットや駆動コイルあるいはホール素子の位置決めを行うことで、手振れの補正性能の高い小型の手振れ補正装置を組み込んだ撮影性能の高い小型のカメラＣＡＭが実現できる。

本発明の補正光学装置を実施形態のようにカメラの像振れ補正を行うための装置として構成した場合には、本発明の補正光学装置をカメラボディに内装し、補正レンズに代えて撮像素子をＸＹ方向に移動制御するように構成してもよい。この場合には、実施形態の補正レンズ枠を補正移動体として構成し、この補正移動体に撮像素子を保持するように構成すればよい。また、この場合において、第１および第２のマグネットを隣接する磁極が接している端面２極着磁のマグネットで構成することにより、マグネットないし補正光学装置のサイズをより小さくすることができ、カメラボディを小型化する上で極めて有効なものになる。

本発明の撮影装置においては、補正光学装置、すなわち実施形態に示したカメラの手振れ補正装置はカメラレンズのレンズ鏡筒に内装することが可能であることは勿論であるが、カメラボディ内に内装してもよい。また、本発明の撮影装置は静止画像を撮像するカメラに限られるものではなく、動画を撮像する撮影装置であってもよい。

本発明は２つのマグネットを対向配置し、両マグネット間に駆動コイルを配設した磁気アクチュエータを備える補正光学装置に採用して有効である。

１ 固定枠
２ 後ヨーク（弟１ヨーク：第１支持部材）
３ 前ヨーク（弟２ヨーク：第２支持部材）
４ ベースプレート
５ 補正レンズ枠（補正移動体）
６ ロック環
７ フレキシブル基板
８Ａ，８Ｂ ボールリテーナ
９ｘ，９ｙ ホール素子台
１０ モータ
１１ Ｙガイド部
１２ ガイド
２１ｘ，２１ｙ 後マグネット（弟１マグネット）
２２ ポスト
３１ｘ，３１ｙ 前マグネット（弟２マグネット）
５３ｘ，５３ｙ 駆動コイル
５４ｘ，５４ｙ 位置検出マグネット
５５ 挿通穴
７１ｘ，７１ｙ ホール素子
ＣＡＭ カメラ（撮影装置）
ＣＬ カメラレンズ
ＣＢ カメラボディ
ＲＯＤ 補正光学装置（手振れ補正装置）
ＸＭ，ＹＭ 磁気アクチュエータ
ＸＳ，ＹＳ 位置センサ
ＩＳ 撮像素子

Claims (6)

1. 像補正を行うための補正レンズまたは撮像素子を支持するとともに駆動コイルを支持する補正移動体と、前記駆動コイルを挟んで対向配置された第１および第２のマグネットをそれぞれ支持する第１および第２の支持部材と、前記第１および第２の支持部材を固定支持するための固定枠と、当該固定枠に固定支持されるベースプレートを備え、前記駆動コイルと前記第１および第２のマグネットで前記補正移動体を駆動するための磁気アクチュエータを構成した補正光学装置であって、前記第１および第２の支持部材と前記固定枠と前記ベースプレートは、第１の支持部材と第２の支持部材の一方に立設され、先端が他方の支持部材に連結されたポストによって相互に連結され、前記固定枠と前記ベースプレートにはそれぞれ前記補正移動体を前記対向する方向に挟持して当該補正移動体を対向する方向と直交する方向に移動可能に支持する部材が設けられ、前記ベースプレートには前記補正移動体の位置を検出するための位置センサが搭載され、前記補正移動体には前記ポストが挿通されて自身の移動が規制される挿通穴が設けられ、前記補正移動体を支持する部材は当該補正移動体との間に前記対向方向に所要のギャップを有して当該補正移動体を挟持し、かつその挟持する位置が前記対向方向に調整可能に構成されていることを特徴とする補正光学装置。
2. 前記第１および第２の支持部材は透磁性のある材料からなる第１ヨークおよび第２ヨークとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の補正光学装置。
3. 前記第１および第２のマグネットは、Ｓ極とＮ極の間に中立域が存在しない端面２極着磁のマグネットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の補正光学装置。
4. 前記磁気アクチュエータは前記補正移動体をＸ方向に駆動するためのＸ磁気アクチュエータと、これと直交するＹ方向に駆動するためのＹ磁気アクチュエータで構成され、前記ＸおよびＹの各磁気アクチュエータの各第１のマグネットが前記第１の支持部材に搭載され、各第２のマグネットが前記第２の支持部材に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の補正光学装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の補正光学装置をカメラレンズまたはカメラボディに内装し、前記補正光学装置で補正された被写体像を撮影する構成であることを特徴とする撮影装置。
6. 像振れ補正を行うための補正レンズまたは撮像素子を支持するとともに駆動コイルを支持する補正移動体と、前記駆動コイルを挟んで光軸方向に対向配置された第１および第２のマグネットをそれぞれ支持する第１および第２の支持部材と、前記第１および第２の支持部材を固定支持するための固定枠と、当該固定枠に固定支持されるベースプレートを備え、前記駆動コイルと前記第１および第２のマグネットで前記補正移動体を駆動するための磁気アクチュエータを構成した補正光学装置であって、前記第１および第２の支持部材と前記固定枠と前記ベースプレートは、第１の支持部材と第２の支持部材の一方に立設され、先端が他方の支持部材に連結されたポストによって相互に連結され、前記固定枠と前記ベースプレートにはそれぞれ前記補正移動体を前記光軸方向に挟持して当該補正移動体を光軸方向と直交する方向に移動可能に支持する部材が設けられ、前記ベースプレートには前記補正移動体の位置を検出するための位置センサが搭載され、前記補正移動体には前記ポストが挿通されて自身の移動が規制される挿通穴が設けられ、前記補正移動体を支持する部材は当該補正移動体との間に前記光軸方向に所要のギャップを有して当該補正移動体を挟持し、かつその挟持する位置が光軸方向に調整可能に構成されていることを特徴とする補正光学装置。

Images