JP6637723B2 - 手振れ補正機能付レンズ駆動装置 - Google Patents

手振れ補正機能付レンズ駆動装置 Download PDF

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Description

本発明は、携帯電話等に用いられるカメラをオートフォーカス駆動すると共に、カメラに生じる手振れを補正する手振れ補正機能付レンズ駆動装置に関する。
手振れ補正機能付レンズ駆動装置は、オートフォーカス機能により焦点合わせを行いつつ、撮影時に生じる手揺れに対応して、レンズの光軸と直角となる方向にレンズを揺動させて、イメージセンサ上に結像された像のブレを抑制するものである。例えば、特許文献１には、光軸方向に延在して線状をなすバネ部材により光軸と直角な方向へ揺動可能にフォーカスユニットを懸架支持したものであり、手振れ補正ユニットを稼働することによってフォーカスユニットを揺動させ、像のブレを抑制する手振れ補正機能付レンズ駆動装置が提案されている。
図５は、従来技術に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０を示す図である。特に、図５（ａ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０の外観斜視図、図５（ｂ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０の分解斜視図、図５（ｃ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０の要部を示す斜視図である。また、図６は、従来技術に係る他の手振れ補正機能付レンズ駆動装置の要部を示す斜視図である。ここで、図示しないレンズの光軸方向をＺ（Ｚ軸）方向とし、Ｚ軸と直角な２方向をＰ（Ｐ軸）方向及びＱ（Ｑ軸）方向とする。
図５（ａ）に示すように、手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０はシールドケース６５に収納されて、全体として直方体形状をなす。シールドケース６５の中央部は、Ｚ軸方向に円形に開口しており、当該中央部には後述するレンズホルダー５３によって図示しないレンズが保持される。
手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０は、フォーカスユニット５１と手振れ補正ユニット５２とにより構成されている。
フォーカスユニット５１は、レンズホルダー５３と、フォーカス用コイル５４Ａと、マグネット５５Ａと、マグネットホルダー５６と、板状のバネ部材よりなる懸架支持手段５７と、スペーサー５８とを備える。手振れ補正ユニット５２は、揺動用コイル５９Ａと、配線基板６２Ａと、接続基板６２Ｂと、線状のバネ部材よりなる揺動支持手段６０と、位置検出用のホール素子６１と、基台６３とを備える。
レンズホルダー５３は、Ｚ軸方向に開口した筒状の部材で内周側にレンズを保持する。レンズホルダー５３の外周側には、フォーカス用コイル５４Ａがレンズホルダー５３の外径形状に沿って四角環状に巻回される。直方体形状をなすマグネット５５Ａは、磁極面をＰ軸方向及びＱ軸方向に向けて、Ｚ軸と平行な軸周りに９０度の間隔でフォーカス用コイル５４Ａの外径側に合計４個配設される。マグネット５５Ａは、フォーカス用コイル５４Ａに対してＰ軸方向及びＱ軸方向に空隙を隔てて対向する。また、マグネット５５Ａは、正方形枠状のマグネットホルダー５６の枠辺部５６ａに保持される。
懸架支持手段５７は、前側のバネ部材５７Ａ及び後側のバネ部材５７Ｂよりなる。前側のバネ部材５７Ａ及び後側のバネ部材５７Ｂの内周部は、それぞれレンズホルダー５３の＋Ｚ側の端面及び−Ｚ側の端面に接続される。また、前側のバネ部材５７Ａの外周部は、マグネットホルダー５６の＋Ｚ側の端面に接続される。後側のバネ部材５７Ｂの外周部は、外周部スペーサー５８とともに、マグネットホルダー５６の−Ｚ側の端面に接続される。このようにして、前側のバネ部材５７Ａ及び後側のバネ部材５７Ｂは、レンズホルダー５３をＺ軸方向へ移動可能に懸架支持する。
以上のように構成されたフォーカスユニット５１のフォーカス用コイル５４Ａに通電すると、当該フォーカス用コイル５４Ａには、Ｚ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、当該ローレンツ力の発生によりレンズホルダー５３がＺ軸方向へ移動する。
中央部が開口してＺ軸方向を向いた板状の基台６３の＋Ｚ側の面上には、外部の制御回路と接続される接続基板６２Ｂが取り付けられ、当該接続基板６２Ｂの＋Ｚ側の面上には、配線基板６２Ａが取り付けられている。配線基板６２Ａには電力供給路が形成されており、その上に揺動用コイル５９Ａが接続される。
揺動用コイル５９Ａは、Ｚ軸方向に巻回されて、配線基板６２Ａの−Ｐ側及び＋Ｐ側に配設されるＰ側の揺動用コイル５９ＡＰと、−Ｑ側及び＋Ｑ側に配設されるＱ側の揺動用コイル５９ＡＱとよりなる。揺動用コイル５９Ａは、マグネット５５Ａの−Ｚ側の側面と空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。
揺動支持手段６０は、Ｚ軸方向に延在して線状をなす４本のバネ部材よりなる。各バネ部材の前側端部６０ａは前側のバネ部材５７Ａに接続され、各バネ部材の後側端部６０ｂは基台６３に連結される。揺動支持手段６０は、フォーカスユニット５１をＰ軸方向及びＱ軸方向へ揺動可能に支持する。
図５（ｃ）に示すように、位置検出用のホール素子６１は、Ｐ軸側のホール素子６１Ｐと、Ｑ軸側のホール素子６１Ｑとよりなる。ホール素子６１Ｐは、揺動用コイル５９ＡＰの−Ｚ側に配設されて基台６３に固定され、マグネット５５Ａの−Ｚ側の側面と揺動用コイル５９ＡＰを介して空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。ホール素子６１Ｑは、揺動用コイル５９ＡＱの−Ｚ側に配設されて基台６３に固定され、マグネット５５Ａの−Ｚ側の側面と揺動用コイル５９ＡＱを介して空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。
ホール素子６１Ｐ，６１Ｑは、いずれも対向するマグネット５５Ａから湧き出す磁束密度のＺ軸方向成分を検出する。その結果、ホール素子６１Ｐは、対向するマグネット５５ＡのＰ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。また、ホール素子６１Ｑは、対向するマグネット５５ＡのＱ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。従って、ホール素子６１Ｐはマグネットホルダー５６のＰ軸方向への揺動位置を知ることができ、ホール素子６１Ｑはマグネットホルダー５６のＱ軸方向への揺動位置を知ることができる。
そして、手振れ補正ユニット５２のＰ側の揺動用コイル５９ＡＰに通電すると、Ｐ側の揺動用コイル５９ＡＰにはＰ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット５５Ａには反力が生じてフォーカスユニット５１をＰ軸方向へ揺動させる。また、Ｑ側の揺動用コイル５９ＡＱに通電すると、Ｑ側の揺動用コイル５９ＡＱにはＱ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット５５Ａには反力が生じてフォーカスユニット５１をＱ軸方向へ揺動させる。
その結果、撮影時に手振れが生じたときに、Ｐ側の揺動用コイル５９ＡＰ及びＱ側の揺動用コイル５９ＡＱに通電され、揺動の大きさがホール素子６１Ｐ及びホール素子６１Ｑにより監視されて手振れ補正が行われる。
しかしながら、図５（ｃ）に示すように、Ｚ軸方向から見た断面形状が長方形をなすマグネット５５Ａは、四角環状をなすフォーカス用コイル５４Ａの四辺の外側、すなわちＰ軸方向及びＱ軸方向の外側に配設されるので、Ｐ軸方向の幅寸法及びＱ軸方向の幅寸法が増大して、手振れ補正機能付レンズ駆動装置５０が大型化する。
このため、図６（ａ）に示すように、特許文献２においては、Ｚ軸方向から見た断面形状が等脚台形をなすマグネット５５Ｂが図示しないマグネットホルダーの隅部、すなわち距離の長い対角位置（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に保持されるようにして、Ｐ軸方向の幅寸法及びＱ軸方向の幅寸法の増大を回避した手振れ補正機能付レンズ駆動装置が提案されている。なお、図６において、Ｘ軸方向はＰ軸方向からＺ軸回りに４５度回転させた方向であり、Ｙ軸方向はＱ軸方向からＺ軸回りに４５度回転させた方向である。
フォーカス用コイル５４Ｂは、図示しないレンズホルダーの外径形状に沿ってＺ軸と平行な軸回りに八角環状に巻回される。マグネット５５Ｂは、磁極面をＸ軸方向及びＹ軸方向に向けてＺ軸と平行な軸周りに９０度の間隔でフォーカス用コイル５４Ｂの外径側に対角に合計４個配設される。そして、マグネット５５Ｂは、フォーカス用コイル５４Ｂと空隙を隔ててＸ軸方向及びＹ軸方向に対向し、図示しない正方形枠状のマグネットホルダーの四隅に保持される。
フォーカス用コイル５４Ｂに通電すると、フォーカス用コイル５４ＢにはＺ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、図示しないレンズホルダーがＺ軸方向へ移動する。
揺動用コイル５９Ｂは、Ｚ軸方向に巻回されて、−Ｘ側及び＋Ｘ側に配設されるＸ側の揺動用コイル５９ＢＸと、−Ｙ側及び＋Ｙ側に配設されるＹ側の揺動用コイル５９ＢＹとよりなる。揺動用コイル５９Ｂは、マグネット５５Ｂの−Ｚ側の側面と空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。
Ｘ側の揺動用コイル５９ＢＸに通電すると、Ｘ側の揺動用コイル５９ＢＸにはＸ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット５５Ｂには反力が生じて図示しないフォーカスユニットがＸ軸方向へ揺動する。また、Ｙ側の揺動用コイル５９ＢＹに通電すると、Ｙ側の揺動用コイル５９ＢＹにはＹ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット５５Ｂには反力が生じて図示しないフォーカスユニットがＹ軸方向へ揺動する。
ここで、フォーカス用コイル５４Ｂの＋Ｐ軸方向の外側には、Ｘ軸方向に着磁された位置検出用のマグネット６４ＰＰが配設されており、図示しないマグネットホルダーに固定される。また、フォーカス用コイル５４Ｂの−Ｐ軸方向の外側には、Ｙ軸方向に着磁された位置検出用のマグネット６４ＰＭが配設されており、図示しないマグネットホルダーに固定される。
位置検出用のホール素子６１は、＋Ｐ側のホール素子６１ＰＰと−Ｐ側のホール素子６１ＰＭとよりなる。ホール素子６１ＰＰは、位置検出用のマグネット６４ＰＰの−Ｚ側に配設され、図示しない基台に固定される。ホール素子６１ＰＭは、位置検出用のマグネット６４ＰＭの−Ｚ側に配設され、図示しない基台に固定される。
このようにして、ホール素子６１ＰＰは、位置検出用のマグネット６４ＰＰと空隙を隔ててＺ方向に対向し、ホール素子６１ＰＭは、位置検出用のマグネット６４ＰＭと空隙を隔ててＺ方向に対向する。また、ホール素子６１ＰＰは、位置検出用のマグネット６４ＰＰから湧き出す磁束密度のＺ軸方向成分を検出する。ホール素子６１ＰＭは、位置検出用のマグネット６４ＰＭから湧き出す磁束密度のＺ軸方向成分を検出する。
そして、ホール素子６１ＰＰは、位置検出用のマグネット６４ＰＰのＸ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。ホール素子６１ＰＭは、位置検出用のマグネット６４ＰＭのＹ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。
従って、ホール素子６１ＰＰはマグネットホルダーのＸ方向への揺動位置を知ることができ、ホール素子６１ＰＭはマグネットホルダーのＹ方向への揺動位置を知ることができる。
その結果、撮影時に手振れが生じたときに、Ｘ側の揺動用コイル５９ＢＸ及びＹ側の揺動用コイル５９ＢＹに通電され、揺動の大きさがホール素子６１ＰＰ及び６１ＰＭにより監視されて手振れ補正が行われる。
特開２０１３−２４９３８号公報 特開２０１４−１２６６６８号公報
このように、特許文献２の手振れ補正機能付レンズ駆動装置は、マグネット５５Ｂを対角配置して幅寸法の増大を防ぐことにより、大型化を回避することができる。その反面、位置検出用のマグネット６４ＰＰ，６４ＰＭを取付ける必要があるため、構成部品数が増大し、かつ構造が複雑となって、製品コストが高くなる問題があった。
このような問題を解消するため、図６（ｂ）に示す手振れ補正機能付レンズ駆動装置は、位置検出用のマグネット６４ＰＰ，６４ＰＭを用いることなく、マグネット５５ＢのＺ軸方向後方に位置検出用のホール素子６１としてホール素子６１Ｘ，６１Ｙを設けた手振れ補正機能付レンズ駆動装置も提案されている。
この場合、位置検出用のホール素子６１Ｘは、揺動用コイル５９ＢＸの−Ｚ側に配設されて図示しない基台に固定され、マグネット５５Ｂの−Ｚ側の側面と揺動用コイル５９ＢＸを介して空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。位置検出用のホール素子６１Ｙは、揺動用コイル５９ＢＹの−Ｚ側に配設されて図示しない基台に固定され、マグネット５５Ｂの−Ｚ側の側面と揺動用コイル５９ＢＹを介して空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。
ホール素子６１Ｘ，６１Ｙは、いずれも対向するマグネット５５Ｂから湧き出す磁束密度のＺ軸方向成分を検出する。特に、ホール素子６１Ｘは、対向するマグネット５５ＢのＸ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。ホール素子６１Ｙは、対向するマグネット５５ＢのＹ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。従って、ホール素子６１ＸはマグネットホルダーのＸ方向への揺動位置を知ることができ、ホール素子６１ＹはマグネットホルダーのＹ方向への揺動位置を知ることができる。
ここで、揺動用コイル５９ＢのＺ軸方向後方に配設されたホール素子６１Ｘ，６１Ｙは、揺動用コイル５９Ｂへの通電に伴う磁気的なノイズが漏入することにより誤った位置検出信号となる。このような磁気的なノイズの漏入を抑制するために、マグネット５５Ｂとホール素子６１Ｘとの間に挟設される揺動用コイル５９ＢＸ及びマグネット５５Ｂとホール素子６１Ｙとの間に挟設される揺動用コイル５９ＢＹは、ホール素子６１Ｘ及びホール素子６１Ｙと対向する部分において巻回しないように、２つの巻回片に分割されている。しかしながら、揺動用コイル５９Ｂがこのような巻回片に分割されると、分割された揺動用コイル５９ＢＸ，５９ＢＹにマグネット５５Ｂから湧き出た磁束が叉交する叉交量が少なくなるため、揺動時の駆動力（揺動力）が低下するという問題が生じる。
そこで、本発明では、装置の大型化を招くことがなく、かつ、位置検出用マグネットを必要としない上、揺動時の駆動力の低下を招かない手振れ補正機能付レンズ駆動装置を提供することを目的とする。
本発明の手振れ補正機能付レンズ駆動装置は、レンズの光軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向と直交する２軸をＸ軸方向及びＹ軸方向として、レンズを保持するレンズホルダーと、Ｚ軸方向に巻回され、レンズホルダーの外側に装着されるフォーカス用コイルと、フォーカス用コイルと空隙を隔てて径方向に対向する複数のマグネットと、複数のマグネットを保持するマグネットホルダーと、Ｘ軸方向又はＹ軸方向に延在し、レンズホルダーをＺ軸方向へ移動可能に支持する懸架支持手段とを有するフォーカスユニットと、基台と、基台に取付けられる磁気検出手段と、Ｚ軸方向に巻回され、複数のマグネットと空隙を隔ててＺ軸方向に対向する複数の揺動用コイルと、フォーカスユニットをＺ軸と直交する方向へ揺動可能に支持する揺動支持手段とを有する手振れ補正ユニットとを備えた手振れ補正機能付レンズ駆動装置であって、マグネットホルダーは、Ｚ軸方向から見たときに、正方形状をなす枠体であり、マグネットは、等脚台形をなす柱体であり、長底辺側が前記マグネットホルダーの中心に向いた状態で対角位置に取付けられ、磁気検出手段は、Ｘ方向磁気検出手段及びＹ方向磁気検出手段よりなり、Ｘ方向磁気検出手段は、磁束密度のＸ軸方向成分に対して検出感度を有し、Ｙ軸方向の対角位置に取付けられた２つのマグネットの少なくともいずれか一方の短底辺の外側に取付けられ、Ｙ方向磁気検出手段は、磁束密度のＹ軸方向成分に対して検出感度を有し、Ｘ軸方向の対角位置に取付けられた２つのマグネットの少なくともいずれか一方の短底辺の外側に取付けられる構成とした。
これにより、位置検出用マグネットを追加装着することなく、磁気検出手段はマグネットのＸ軸方向に関する位置とＹ軸方向に関する位置とを精度よく検出することができるようになる。そのため、小型で低コストの手振れ補正機能付レンズ駆動装置を提供することができる。
本発明の他の手振れ補正機能付レンズ駆動装置として、マグネットホルダーには、Ｘ方向磁気検出手段のＸ軸方向の両側においてＸ方向磁気検出手段と空隙を隔てて対向する磁気ヨークと、Ｙ方向磁気検出手段のＹ軸方向の両側においてＹ方向磁気検出手段と空隙を隔てて対向する磁気ヨークとが取付けられる構成とした。
これにより、磁気検出手段の検出感度を高めることができるので、より高精度にＸ軸方向及びＹ軸方向の位置を検出することができる。
本発明の他の手振れ補正機能付レンズ駆動装置として、光軸に対して回転対称にＹ軸方向の両側に取付けられた２つのＸ方向磁気検出手段の出力が差動され、光軸に対して回転対称にＸ軸方向の両側に取付けられた２つのＹ方向磁気検出手段の出力が差動される構成とした。
これにより、フォーカスユニットがＺ軸周りに回転したときに磁気検出手段の検出出力に生じるノイズを抑制することができ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置検出をさらに高精度に行うことができる。
また、本発明の他の手振れ補正機能付レンズ駆動装置として、揺動支持手段は、Ｚ軸方向に延在する複数の線状のバネ部材よりなり、隣り合うマグネットの間に挟設されて、一方の端部が手振れ補正ユニット側に連結され、他方の端部がフォーカスユニット側に連結されている構成とした。
その結果、他の構成部材との相互干渉の恐れが低いので組み立て易く、しかもフォーカスユニットを安定してＸ軸方向及びＹ軸方向へ直進揺動させ、磁気検出手段による磁束密度の検出が安定する。
また、本発明の他の手振れ補正機能付レンズ駆動装置として、揺動支持手段は、複数の転動部材よりなり、隣り合うマグネットの間に挟設されて、前記フォーカスユニットと前記手振れ補正ユニットとによりＺ軸方向に挟まれる構成とした。
その結果、他の構成部材との相互干渉の恐れが低いので組み立て易く、しかもフォーカスユニットを安定してＸ軸方向及びＹ軸方向へ直進揺動させ、磁気検出手段による磁束密度の検出が安定する。
なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本発明の実施の形態１に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置の外観を示す斜視図及び分解斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置の要部斜視図及び要部平面図である。 本発明の実施の形態１に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置の要部平面図、当該要部における磁束密度分布を示す図及び検出回路例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置の分解斜視図及び要部断面図である。 従来の手振れ補正機能付レンズ駆動装置の外観を示す斜視図、分解斜視図及び要部斜視図である。 従来の手振れ補正機能付レンズ駆動装置における他の要部斜視図である。
以下、実施の形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施の形態の中で説明される特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１（ａ）は実施の形態１に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の外観を示す斜視図であり、図１（ｂ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の分解斜視図である。また、図２（ａ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の要部の斜視図を示し、図２（ｂ）は手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の要部の平面図である。以下、レンズ１８の光軸方向をＺ（Ｚ軸）方向、被写体側をＺ軸方向前方（＋Ｚ側）、Ｚ軸と直角な２方向をＸ（Ｘ軸）方向及びＹ（Ｙ軸）方向として説明する。
図１（ａ）に示すように、手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０は、全体として直方体形状をなす。手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０には、中央部がＺ軸方向に円形に開口するレンズホルダー１３によりレンズ１８が保持される。
手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０は、フォーカスユニット１１と手振れ補正ユニット１２とにより構成されている。
フォーカスユニット１１は、レンズホルダー１３と、フォーカス用コイル１４と、マグネット１５と、マグネットホルダー１６と、板状のバネ部材よりなる懸架支持手段１７とを備える。手振れ補正ユニット１２は、揺動用コイル１９と、線状のバネ部材２０Ａよりなる揺動支持手段２０と、磁気検出手段２１と、磁気ヨーク２２と、基台２３とを備える。
レンズホルダー１３は、中央部がＺ軸方向に開口した八角筒状の部材であって、内周側にレンズ１８を保持する。レンズホルダー１３の外周側には、フォーカス用コイル１４がレンズホルダー１３の外径形状に沿って八角環状に巻回される。
マグネットホルダー１６は、図１（ｂ）のようなＺ軸方向に開口した正方形枠体をなす部材である。また、マグネットホルダー１６は、図２（ｂ）に示すように、対角方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とし、マグネットホルダー１６の中心を通る中心軸Ｍはレンズ１８の光軸と一致する。
マグネット１５は、Ｚ軸方向から見て断面形状が等脚台形をなし、短底辺側と長底辺側との間で着磁されている。マグネット１５は、長底辺側の磁極面をマグネットホルダー１６の中心に向けて、Ｚ軸と平行な軸周りに９０度の間隔でフォーカス用コイル１４の外径側に対角に４個配置される。そして、マグネット１５は、フォーカス用コイル１４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に空隙を隔てて対向する。このようにして、マグネット１５は、マグネットホルダー１６の対角方向の四隅に保持される。
懸架支持手段１７は、前側のバネ部材１７Ａ及び後側のバネ部材１７Ｂよりなる。前側のバネ部材１７Ａ及び後側のバネ部材１７Ｂの円環状の内側保持部１７ａは、それぞれレンズホルダー１３の＋Ｚ側の端面及び−Ｚ側の端面に接続される。また、前側のバネ部材１７Ａの四角環状の外側保持部１７ｂはマグネットホルダー１６の＋Ｚ側の端面に接続され、後側のバネ部材１７Ｂの短冊状の外側保持部１７ｄはマグネットホルダー１６の−Ｚ側の端面に接続される。前側のバネ部材１７Ａの腕部１７ｃは、内側保持部１７ａと外側保持部１７ｂとを接続するバネとして機能する。後側のバネ部材１７Ｂの腕部１７ｃは、内側保持部１７ａと外側保持部１７ｄとを接続するバネとして機能する。このようにして懸架支持手段１７は、レンズホルダー１３をＺ軸方向へ移動可能に懸架支持する。
以上のように構成されたフォーカスユニット１１のフォーカス用コイル１４に通電すると、フォーカス用コイル１４にはＺ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、レンズホルダー１３がＺ軸方向へ移動する。
次に、手振れ補正ユニット１２の各構成について説明する。
基台２３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を対角方向とする正方形状の板面の中央部がＺ軸方向に開口し、対角部分にセンサーホルダー部２３ａがＺ軸方向に向けて立設される。センサーホルダー部２３ａは、マグネット１５におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の外側に設けられて、後述する磁気検出手段２１を保持する。マグネット１５の−Ｚ側に位置する基台２３の＋Ｚ側の面には、揺動用コイル１９が取付けられる。
揺動用コイル１９は、Ｚ軸方向に巻回されて、マグネット１５の−Ｚ側の側面と空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。揺動用コイル１９は、−Ｘ側及び＋Ｘ側に配設されるＸ側の揺動用コイル１９Ｘと、−Ｙ側及び＋Ｙ側に配設されるＹ側の揺動用コイル１９Ｙとよりなる。
Ｘ側の揺動用コイル１９Ｘに通電すると、Ｘ側の揺動用コイル１９ＸにはＸ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット１５には反力が生じてフォーカスユニット１１をＸ軸方向へ揺動させる。Ｙ側の揺動用コイル１９Ｙに通電すると、Ｙ側の揺動用コイル１９ＹにはＹ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット１５には反力が生じてフォーカスユニット１１をＹ軸方向へ揺動させる。
揺動支持手段２０は、Ｚ軸方向に延在して線状をなす４本のバネ部材２０Ａよりなる。各バネ部材２０Ａは、マグネットホルダー１６の四隅に配置されるマグネット１５の間において、マグネットホルダー１６の各枠辺の中央部に形成された退避溝１６ｅ内に非接触に配設される。各バネ部材２０Ａの前側端部２０ａは前側のバネ部材１７Ａの外周部の各辺の中央部に連結され、後側端部２０ｂは基台２３の四辺中央に連結される。そして、バネ部材２０Ａは、フォーカスユニット１１をＸ軸方向及びＹ軸方向へ揺動可能に支持する。
このようにマグネットホルダー１６の各枠辺の中央部近傍において揺動支持手段２０であるバネ部材２０Ａを取付けるので、手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０における他の構成部材との干渉が生じるおそれが低くなり、組み立て易くなる。しかも、フォーカスユニット１１を安定してＸ軸方向及びＹ軸方向へ直進揺動させることができるので、後述する磁気検出手段２１における磁束密度の検出が安定する。
磁気検出手段２１は、マグネット１５の短底辺側と空隙を隔てた外側においてＸ軸方向及びＹ軸方向の対角位置に配設される。磁気検出手段２１は、ホール素子もしくはＭＲ素子により形成され、Ｙ軸方向の対角位置に配設されたＸ方向磁気検出手段２１Ｘ及びＸ軸方向の対角位置に配設されたＹ方向磁気検出手段２１Ｙよりなる。磁気検出手段２１は、基台２３に設けられたセンサーホルダー部２３ａに保持される。
図２（ｂ）に示すように、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは、磁束密度のＸ軸方向成分に対して検出感度を有し、＋Ｙ側に取付けられた第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰと−Ｙ側に取付けられた第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭとよりなる。Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙは、磁束密度のＹ軸方向成分に対して検出感度を有し、＋Ｘ側に取付けられた第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰと−Ｘ側に取付けられた第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭとよりなる。
例えば、図２（ａ）に示すように、＋Ｙ側の対角位置に配設されたマグネット１５のさらに＋Ｙ側に取付けられる第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰは、マグネット１５から湧き出した磁束密度のＸ軸方向成分に対して検出感度を有する。そして、図２（ｂ）に示すように、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘ及びＹ方向磁気検出手段２１Ｙは、Ｚ軸と平行なマグネットホルダー１６の中心軸Ｍの＋Ｚ軸向き右周りの接線方向（右ネジ方向）を＋Ｕ方向としたときに、＋Ｕ向きの磁束密度を正の値として検出するように、中心軸Ｍ（光軸）に対して回転対称となるように取付けられる。このようにして、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは、マグネット１５から湧き出す磁束密度のＸ軸方向成分を検出する。Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙは、マグネット１５から湧き出す磁束密度のＹ軸方向成分を検出する。
図１（ｂ）、図２（ａ）に示すように、磁気ヨーク２２は、例えばＬ字形状に形成されて、マグネット１５の長底辺側と短底辺側とを繋ぐように、マグネット１５の斜面に沿って延長する。磁気ヨーク２２の一端側は、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘを構成する第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ及び第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭのそれぞれに対してＸ軸方向の両側において空隙を隔てて対向し、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙを構成する第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ及び第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭのそれぞれに対してＹ軸方向の両側において空隙を隔てて対向する。他端側はマグネットホルダー１６に形成された取付溝１６ｇに取付けられる。
その結果、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは、マグネット１５のＸ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。また、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙは、マグネット１５のＹ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を検出する。
図３（ｂ）には、図３（ａ）におけるマグネット１５の−Ｙ側に配設された第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭの中心を通る点Ａから点Ｂまで（−Ｕ側から＋Ｕ側まで)の間において検出された磁束密度のＸ軸方向成分の大きさを例示する。
同図に示すように、点Ａ−点Ｂ間の位置に応じた直線性の良い適切な値の磁束密度が得られ、マグネット１５の位置、ひいてはフォーカスユニット１１の位置を適切に検出できるようになる。しかも、揺動用コイル１９から大きく離間しているので、揺動用コイル１９の通電に伴って発生する磁気的なノイズが磁気検出手段２１に漏入するおそれがない。さらに、揺動用コイル１９を分割する必要がないので揺動駆動力の低下を招くことがない。
従って、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは、マグネットホルダー１６のＸ方向への揺動位置を正確に検出することができ、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙはマグネットホルダー１６のＹ方向への揺動位置を正確に検出することができる。
ところで、揺動用コイル１９に通電してフォーカスユニット１１を揺動させたときに、フォーカスユニット１１の重心や揺動用コイル１９の推力のバランスのわずかなズレにより揺動支持手段２０を構成する４本のバネ部材２０Ａが捻じれ、マグネットホルダー１６に回転振動が生じることがある。その場合、第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ，第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭと、第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ，第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭとに印加されるＵ方向（＋Ｕ方向または−Ｕ方向）の磁束密度が同時に変化して、第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ，第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭと、第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ，第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭとに回転振動に伴う不要な磁気ノイズが漏入することとなる。
これに対して、図３（ｃ）の検出回路例に示すように、対角位置に取付けられた第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰと第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭとの検出出力を差動することによって、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘにおいて検出される磁気ノイズを相殺できる。
具体的な検出回路例としては、第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰの検出出力を増幅器ＯＰＰによって増幅し、第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭの検出出力を増幅器ＯＰＭによって増幅し、各増幅器ＯＰＰ，ＯＰＭの出力を差動増幅器ＤＯＰにより差動している。このように第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰの検出出力と第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭの検出出力とを差動すれば、Ｕ方向の回転に伴う磁束密度の変化を相殺して、マグネットホルダー１６のＸ軸方向への揺動に伴うマグネット１５による磁束密度の変化、すなわちＸ軸方向の位置信号だけを検出することができる。同様に、対角位置に取付けられた第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰと第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭとの検出出力を差動することによって、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙにおいて検出される磁気ノイズを相殺できる。このようにして、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の位置検出精度を高めることができる。
なお、本例における第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ，第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭ及び第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ，第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭは、それぞれ＋Ｕ向き（＋Ｚ軸方向右回りの接線方向）が正感度向きとなるように回転対称に取付ける構成としている。しかしながら、上記例に代えて、例えば第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰは＋Ｘ向き（−Ｕ向き）が正感度向きとなるように取付け、第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭは＋Ｘ向き（＋Ｕ向き）が正感度向きとなるように面対称に取付けるようにしても良い。このように、検出感度の極性が逆になるように取付けた場合には、上記差動を和動に変えて、磁気ノイズを相殺することができる。そして、検出感度極性を逆にした信号の和動は、上記のように検出感度極性を同一にして差動することと同意であることは言うまでもない。
なお、第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ，第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭ及び第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ，第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭの４つの磁気検出手段２１を全て取付ける必要は必ずしもなく、簡素化とコスト低減のために、第１Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＰ，第２Ｘ方向磁気検出手段２１ＸＭのいずれか一方を装着し、第１Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＰ，第２Ｙ方向磁気検出手段２１ＹＭのいずれか一方を装着するようにしてもよい。また、等脚台形をなすマグネット１５のＺ軸方向から見た断面形状における短底辺の寸法を縮小して、断面形状を実質的に二等辺三角形のようにしてもよい。さらに、図３（ａ）に示したような磁気ヨーク２２は、マグネット１５の長底辺側と短底辺側とを繋ぐ形状に限らず、磁気検出手段２１の両側にのみ設ける等の様々な変形が可能である。
以上、フォーカスユニット１１は、撮影時に手振れが生じたときに、Ｘ側の揺動用コイル１９Ｘ及びＹ側の揺動用コイル１９Ｙへ通電されることによりＸ軸方向及びＹ軸方向へ揺動し、揺動の大きさがＸ方向磁気検出手段２１Ｘ及びＹ方向磁気検出手段２１Ｙにより精度よく監視されて手振れ補正が適切に行われるようになる。
図４（ａ）は、実施の形態２に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の分解斜視図であり、図４（ｂ）は、実施の形態２に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０の要部断面図である。
この手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０は、揺動支持手段２０の構成が異なる点、及び磁気ヨーク２２が非搭載である点において、実施の形態１に係る手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０と異なる。
フォーカスユニット１１は、レンズホルダー１３と、フォーカス用コイル１４と、マグネット１５と、マグネットホルダー１６と、板状のバネ部材よりなる懸架支持手段１７とを備える。手振れ補正ユニット１２は、揺動用コイル１９と、転動部材２０Ｂよりなる揺動支持手段２０と、磁気検出手段２１と、基台２３とを備える。
レンズホルダー１３は、中央部がＺ軸方向に開口した八角筒状の部材であって、内周側に図示しないレンズを保持する。レンズホルダー１３の外周側には、フォーカス用コイル１４がレンズホルダー１３の外径形状に沿って八角環状に巻回される。
マグネットホルダー１６はＺ軸方向に開口した正方形枠状の部材であり、四隅がＸ軸方向及びＹ軸方向に向いている。
マグネット１５は、Ｚ軸方向から見て断面形状が等脚台形をなし、短底辺側と長底辺側との間で着磁されている。マグネット１５は、長底辺側の磁極面をマグネットホルダー１６の中心に向けて、Ｚ軸と平行な軸周りに９０度の間隔でフォーカス用コイル１４の外径側に対角に４個配置される。そして、マグネット１５は、フォーカス用コイル１４に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に空隙を隔てて対向する。このようにして、マグネット１５は、マグネットホルダー１６の対角方向の四隅に保持される。
懸架支持手段１７は、前側のバネ部材１７Ａ及び後側のバネ部材１７Ｂよりなる。前側のバネ部材１７Ａ及び後側のバネ部材１７Ｂの円環状の内側保持部１７ａは、それぞれレンズホルダー１３の＋Ｚ側の端面及び−Ｚ側の端面に接続される。また、前側のバネ部材１７Ａの四角環状の外側保持部１７ｂはマグネットホルダー１６の＋Ｚ側の端面に接続され、後側のバネ部材１７Ｂの短冊状の外側保持部１７ｄはマグネットホルダー１６の−Ｚ側の端面に接続される。前側のバネ部材１７Ａの腕部１７ｃは、内側保持部１７ａと外側保持部１７ｂとを接続するバネとして機能する。後側のバネ部材１７Ｂの腕部１７ｃは、内側保持部１７ａと外側保持部１７ｄとを接続するバネとして機能する。このようにして懸架支持手段１７は、レンズホルダー１３をＺ軸方向へ移動可能に懸架支持する。
以上のように構成されたフォーカスユニット１１のフォーカス用コイル１４に通電すると、フォーカス用コイル１４にはＺ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、レンズホルダー１３がＺ軸方向へ移動する。
基台２３は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を対角方向とする正方形状の板面の中央部がＺ軸方向に開口し、対角部分にセンサーホルダー部２３ａがＺ軸方向に向けて立設される。センサーホルダー部２３ａは、マグネット１５におけるＸ軸方向及びＹ軸方向の外側に設けられて、磁気検出手段２１を保持する。マグネット１５の−Ｚ側に位置する基台２３の＋Ｚ側の面には、揺動用コイル１９が取付けられる。
揺動用コイル１９は、Ｚ軸方向に巻回されて、マグネット１５の−Ｚ側の側面と空隙を隔ててＺ軸方向に対向する。揺動用コイル１９は、−Ｘ側及び＋Ｘ側に配設されるＸ側の揺動用コイル１９Ｘと、−Ｙ側及び＋Ｙ側に配設されるＹ側の揺動用コイル１９Ｙとよりなる。
Ｘ側の揺動用コイル１９Ｘに通電すると、Ｘ側の揺動用コイル１９ＸにはＸ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット１５には反力が生じてフォーカスユニット１１をＸ軸方向へ揺動させる。Ｙ側の揺動用コイル１９Ｙに通電すると、Ｙ側の揺動用コイル１９ＹにはＹ軸方向を向いたローレンツ力が発生し、マグネット１５には反力が生じてフォーカスユニット１１をＹ軸方向へ揺動させる。
揺動支持手段２０は、球体よりなる転動部材２０Ｂである。各転動部材２０Ｂは、隣り合うマグネット１５の間に等間隔で配置されて、フォーカスユニット１１側のマグネットホルダー１６の各枠辺の−Ｚ側の端部中央に形成された保持孔１６ｈと、手振れ補正ユニット１２側の基台２３の＋Ｚ側の面の四辺中央部に形成された保持孔２３ｈとによってＺ軸方向に挟まれている。転動部材２０Ｂは、基台２３の保持孔２３ｈ上を転がることにより、転動部材２０Ｂ上のフォーカスユニット１１をＸ軸方向及びＹ軸方向へ揺動可能に支持する。このように、マグネットホルダー１６の各枠辺の中央部近傍において、転動部材２０Ｂをマグネット１５の間に挟設するので、手振れ補正機能付レンズ駆動装置１０における他の構成部材との干渉が生じるおそれが低くなり、組み立て易くなる。しかも、フォーカスユニット１１を安定してＸ軸方向及びＹ軸方向へ直進揺動させ、後述する磁気検出手段２１における磁束密度の検出が安定する。
磁気検出手段２１は、マグネット１５の短底辺側と空隙を隔てた外側においてＸ軸方向及びＹ軸方向の対角位置に配設される。磁気検出手段２１は、ホール素子もしくはＭＲ素子により形成され、Ｙ軸方向の対角位置に配設されたＸ方向磁気検出手段２１Ｘ及びＸ軸方向の対角位置に配設されたＹ方向磁気検出手段２１Ｙよりなる。磁気検出手段２１は、基台２３に設けられたセンサーホルダー部２３ａに保持される。
Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは磁束密度のＸ軸方向成分に対して検出感度を有し、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙは磁束密度のＹ軸方向成分に対して検出感度を有する。その結果、Ｘ方向磁気検出手段２１Ｘは、マグネット１５のＸ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を精度よく検出する。また、Ｙ方向磁気検出手段２１Ｙは、マグネット１５のＹ軸方向への揺動に伴う磁束密度の変化を精度よく検出する。
なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、Ｘ方向磁気検出手段２１ＸやＹ方向磁気検出手段２１Ｙを対角位置にそれぞれ一対装着するようにしてもよいし、それぞれ対角位置の片側にだけ装着するようにしてもよい。
以上、フォーカスユニット１１は、撮影時に手振れが生じたときに、Ｘ側の揺動用コイル１９Ｘ及びＹ側の揺動用コイル１９Ｙに通電によりＸ軸方向及びＹ軸方向へ揺動し、揺動の大きさがＸ方向磁気検出手段２１Ｘ及びＹ方向磁気検出手段２１Ｙにより精度よく監視されて手振れ補正が適切に行われるようになる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記各実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。
１０ 手振れ補正機能付レンズ駆動装置、１１ フォーカスユニット、
１２ 手振れ補正ユニット、１３ レンズホルダー、１４ フォーカス用コイル、
１５ マグネット、１６ マグネットホルダー、１７ 懸架支持手段、
１７Ａ 前側のバネ部材、１７Ｂ 後側のバネ部材、１８ レンズ、
１９ 揺動用コイル、２０ 揺動支持手段、２０Ａ バネ部材、２０Ｂ 転動部材、
２１ 磁気検出手段、２１Ｘ Ｘ方向磁気検出手段、
２１ＸＰ 第１Ｘ方向磁気検出手段、２１ＸＭ 第２Ｘ方向磁気検出手段、
２１Ｙ Ｙ方向磁気検出手段、２１ＹＰ 第１Ｙ方向磁気検出手段、
２１ＹＭ 第２Ｙ方向磁気検出手段、２２ 磁気ヨーク、２３ 基台。

Claims (5)

  1. レンズの光軸方向をＺ軸方向とし、当該Ｚ軸方向と直交する２軸をＸ軸方向及びＹ軸方向として、
    前記レンズを保持するレンズホルダーと、前記Ｚ軸方向に巻回され、前記レンズホルダーの外側に装着されるフォーカス用コイルと、前記フォーカス用コイルと空隙を隔てて径方向に対向する複数のマグネットと、前記複数のマグネットを保持するマグネットホルダーと、前記Ｘ軸方向又はＹ軸方向に延在し、前記レンズホルダーをＺ軸方向へ移動可能に支持する懸架支持手段と、を有するフォーカスユニットと、
    基台と、前記基台に取付けられる磁気検出手段と、前記Ｚ軸方向に巻回され、前記複数のマグネットと空隙を隔ててＺ軸方向に対向する複数の揺動用コイルと、前記フォーカスユニットをＺ軸と直交する方向へ揺動可能に支持する揺動支持手段と、を有する手振れ補正ユニットと、
    を備えた手振れ補正機能付レンズ駆動装置であって、
    前記マグネットホルダーは、前記Ｚ軸方向から見たときに、正方形状をなす枠体であり、
    前記マグネットは、等脚台形をなす柱体であり、長底辺側が前記マグネットホルダーの中心に向いた状態で対角位置に取付けられ、
    前記磁気検出手段は、Ｘ方向磁気検出手段及びＹ方向磁気検出手段よりなり、
    前記Ｘ方向磁気検出手段は、磁束密度のＸ軸方向成分に対して検出感度を有し、Ｙ軸方向の対角位置に取付けられた２つのマグネットの少なくともいずれか一方の短底辺の外側に取付けられ、
    前記Ｙ方向磁気検出手段は、磁束密度のＹ軸方向成分に対して検出感度を有し、Ｘ軸方向の対角位置に取付けられた２つのマグネットの少なくともいずれか一方の短底辺の外側に取付けられることを特徴とする手振れ補正機能付レンズ駆動装置。
  2. 前記マグネットホルダーには、前記Ｘ方向磁気検出手段のＸ軸方向の両側においてＸ方向磁気検出手段と空隙を隔てて対向する磁気ヨークと、前記Ｙ方向磁気検出手段のＹ軸方向の両側においてＹ方向磁気検出手段と空隙を隔てて対向する磁気ヨークと、が取付けられることを特徴とする請求項１記載の手振れ補正機能付レンズ駆動装置。
  3. 光軸に対して回転対称にＹ軸方向の両側に取付けられた２つの前記Ｘ方向磁気検出手段の出力が差動され、光軸に対して回転対称にＸ軸方向の両側に取付けられた２つの前記Ｙ方向磁気検出手段の出力が差動されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の手振れ補正機能付レンズ駆動装置。
  4. 前記揺動支持手段は、Ｚ軸方向に延在する複数の線状のバネ部材よりなり、隣り合うマグネットの間に挟設されて、一方の端部が前記手振れ補正ユニット側に連結され、他方の端部が前記フォーカスユニット側に連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の手振れ補正機能付レンズ駆動装置。
  5. 前記揺動支持手段は、複数の転動部材よりなり、隣り合うマグネットの間に挟設されて、前記フォーカスユニットと前記手振れ補正ユニットとによりＺ軸方向に挟まれることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の手振れ補正機能付レンズ駆動装置。
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