JP2015064547A - 手振れ補正ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】補正レンズを高精度に位置決めすることが可能でしかもコンパクトでかつ低コスト化が可能な手振れ補正ユニットを提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒13内に固定される固定枠3と、補正レンズを保持し、光軸方向から見て固定枠3に対向しかつ光軸と直交する面内で移動可能に支持されるレンズ枠２と、レンズ枠2に保持された、駆動用磁石511a、511b、511cを有する磁石部材51a、51b、51cと、固定枠3に保持されたコア520a、520b、520cと、中央コア部521a、521b、521cに巻回された駆動用コイル524a、524b、524cを含み、レンズ枠２を光軸と直交する平面内で移動させる３つのアキシャルギャップ型リニアモータ5a、5b、5cを有する。固定枠3に装着されたＦＰＣ7には、ホール素子61a、61b、61cが実装され、光軸方向に沿って、ホール素子61a、61b、61c、磁石部材51a、51b、51c及び駆動用コイル524a、524b、524cの順に配置される。
【選択図】 図2

Description

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アキシャルギャップ型リニアモータを備えた手振れ補正ユニットに関する。

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。

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、レンズあるいは撮像素子を支持する支持枠、及び、該支持枠に固定され、前記レンズあるいは撮像素子の光軸に略平行な磁界を発生する対の永久磁石を有する補正手段と、該補正手段を光軸と略垂直な平面内で二次元方向に移動可能に支持する支持手段と、該支持手段に具備され、前記補正手段を前記平面内で異なる二方向に駆動するものであって、前記永久磁石の着磁面に対向して配置され、前記光軸と平行な軸周りに巻かれた対のコイルと、前記永久磁石の着磁面である第一の面とは反対の第二の面に対向して、前記補正手段の位置を検出する磁気検出センサと、を備えた振れ補正装置が記載されている。

この他の光学式手振れ補正装置としては、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ことが提案されている。例えば特許文献２には、駆動力を低下することなく、ホール素子出力のリニアリティを確保できる領域を拡大するために、補正レンズを保持する可動部材と、ユニットの基部を構成するベース部材と、ベース部材に対して可動部材を、補正レンズの光軸と略直交する平面上で並進及び回転自在に支持する支持手段と、補正レンズの位置を検出する位置検出手段と、可動部材を、光軸に略直交する方向に移動させる３つの駆動手段と、を備え、駆動手段は少なくとも、ベース部材に固定される基板に実装されるコイルと、可動部材において、コイルに対向する位置に設けられる磁石と、を有し、位置検出手段は、基板のコイルが実装されない側の面に設けることが記載されている。

ただ、補正レンズを駆動するために、コイルと駆動磁石を有する駆動装置（ボイスコイルモータ）が使用すると、非通電時に補正レンズを所定位置に保持しておくために、ロック機構（センタリング機構）を設けることが必要となるため、手振れ補正装置は複雑な構造となり、小型化及び低コストが阻害される。

そこで、ボイスコイルモータに替えて電磁石の吸引力と反発力により可動部を駆動するようにした手振れ補正装置が提案されている。例えば特許文献３には、固定支持基板に固定したＸ用第１磁石及びＹ用第１磁石とステージ部材に固定したＸ用第２磁石及びＹ用第２磁石の間に生じる磁力を利用してステージ部材を固定支持基板に対してＸ方向とＹ方向に移動させることにより、電磁石と鉄芯を利用した従来技術に比べてより少ない電力でステージ部材を駆動できるにしたステージ装置が記載されている。

特許第３７２０４７３号公報 特許第５２６６０９１号公報 特許第５０８４３０８号公報

特許文献３に記載されたステージ装置は、Ｘ方向及びＹ方向に、各々２つの電磁石を必要とするので、装置の大型化及びコストの上昇を招来する。この構造では、吸引力による第１磁石と第２磁石のヨーク間のギャップ変化が生じ、しかも吸引力はヨークと磁石のギャップの２乗に反比例して、直線的に変化しないため、正確な位置制御が困難となる。しかもホール素子をアクチュエータの中心に配置できないので、吸引力の発生位置とホール素子の位置が異なり、回転などの傾きが発生した場合は、実際の移動量と異なる出力信号が発生し、また位置ずれ現象が拡大する。

したがって本発明の目的は、補正レンズを高精度に位置決めすることが可能でしかもコンパクトでかつ低コスト化が可能な手振れ補正ユニットを提供することである。

本発明の手振れ補正ユニットは、レンズ鏡筒内に保持される固定枠と、補正レンズを保持し、光軸方向から見て前記固定枠に対向しかつ光軸と直交する面内で移動可能に支持されるレンズ枠と、前記レンズ枠に保持された、永久磁石（重希土類元素を含まない）を有する可動子と、前記固定枠に保持された磁性体からなるコアとそこに巻回された駆動用コイルを含み、前記シフト枠を光軸と直交する平面内で移動させるアキシャルギャップ型リニアモータを備えるとともに、前記固定枠に設けられたホール素子を含む位置検出手段を備えたことを特徴とするものである。

本発明の手振れ補正ユニットは、レンズ鏡筒内に固定される固定枠と、補正レンズを保持し、光軸方向から見て前記固定枠に対向しかつ光軸と直交する面内で移動可能に支持されるレンズ枠と、前記レンズ枠に保持された、バックヨークに固設され、光軸方向に磁化されかつ磁化方向が異なる一対のブロック磁石が所定間隔をおいて配置された磁石部材と、前記固定枠に保持され、複数のスロットを有する磁性体からなるコアと、前記スロットに巻回された駆動用コイルを含み、前記レンズ枠を光軸と直交する平面内で移動させるアキシャルギャップ型リニアニアモータと、前記固定枠に支持された磁界検出素子を備えるとともに、光軸方向に沿って、前記磁界検出素子、前記磁石部材及び前記駆動用コイルの順に配置されるようにした構成を採用することができる。

本発明において、前記磁界検出素子として、ホール素子を使用するとともに、前記コアはＥ字形状の突極部を有し、光軸方向から見て中央の突極部に重なるように前記ホール素子を設置することができる。

本発明において、前記ホール素子は、前記固定枠に装着されたフレキシブルプリント基板に実装して、前記磁気回路部材の背面側でかつ前記永久磁石に対向する位置に固定することができる。

本発明によれば、複数のスロットを有する特定の固定子を採用して、吸引と反発の両方を効率よく使う構造により、大きな推力を引き出すことができるとともに、磁界検出素子を駆動用コイルから離間して設けることにより、駆動用コイルから発生する磁界の影響を低減できるので、高精度の位置制御が可能となる。

本発明によれば、レンズ枠の駆動手段としてアキシャルギャップ型のリニアモータを使用するので、電磁石方式と異なり、レンズシフト時に磁石とコア（又はコイル）間のギャップが変化しないため、安定した推力を発生することができ、しかも補正レンズをガタなくスムーズに移動させることが可能となる。

本発明によれば、アキシャル方向（光軸方向）での磁気吸引力により、吸引用のヨーク等を設けるまでもなく、常にアキシャル方向（光軸方向）への吸引力が作用するので、無通電時でもレンズ枠を磁気的中立点（中心）に保持できる。

本発明によれば、重希土類元素を含まない永久磁石を使用しても高推力が得られるモータを使用するので、低コスト化と安定した生産を実現することが可能となる。

手振れ補正ユニットを搭載したデジタルカメラの構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる手振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。 図２を光軸方向から見た場合のリニアモータとシフト枠との位置関係を示す平面図である。 図２をＡ方向から見た場合の矢視図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は図６の要部を拡大した断面図、（ｂ）はホール素子表面における磁束密度分布を示す図である。 駆動用磁石間の間隙と最大誤差量との関係を示す図である。 ホール素子と磁石部との距離及び駆動用磁石間の間隙と最大誤差量との関係を示す図である。

本発明の詳細を添付図面により説明する。

［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。

カメラボディー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（角加速度）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手段（３つのアキシャルギャップ型リニアモータ）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。

［手振れ補正ユニット］
手振れ補正ユニット１の構成を図２により説明する。図２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。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２と、レンズ枠２をレンズ鏡筒１３（図１参照）内に保持するための固定枠３と、レンズ枠２を光軸に対して垂直な面内で駆動するアキシャルギャップ型リニアモータ（以下単に「リニアモータ」という。）５ａ、５ｂ、５ｃを備えている。この手振れ補正ユニット１は、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。すなわち、補正レンズを動作させるスイッチが動作しない手振れ補正オフ状態では、無通電でも補正レンズを中立状態（光軸と同軸状態）に保持し、手振れ補正が可能な手振れ補正オン状態では、リニアモータ５ａ、５ｂ、５ｃの少なくとも１つを駆動して所望のシフト量を確保できるようにする。この手振れ補正ユニット１の各部の詳細は次の通りである。

（レンズ枠及び固定枠）
レンズ枠２は、補正レンズ（不図示）の外周縁を保持しかつ複数のボール（球体）を受けるためのボール受け部２０ａ、２０ｂ、２０ｃを有するリング状の部材である。固定枠３は、Ａ方向から見てレンズ枠２に重なるように形成されたリング状の部材である。光軸方向から見てレンズ枠２と固定枠３の間には、複数の球体４ａ、４ｂ、４ｃを介装することにより、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。レンズ枠２及び固定枠３は、非磁性体（例えばエンジニアリングプラスチック）で形成されている。球体４ａ、４ｂ、４ｃとしては、容易に組み込み可能とするために、強磁性体からなる球体（例えばスチールボール）を使用することが好ましいが、非磁性体（例えばオーステナイト系ステンレス鋼やセラミックス等）からなる球体を使用することも可能である。

レンズ枠２は、図３及び４も参照すると、円周方向に沿って等角度間隔（１２０°）で形成され、光軸方向からみて矩形状の磁石保持部を有し、各磁気回路保持部の両側にリニアモータ５ａ、５ｂ、５ｃを構成する磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃを保持する爪部２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されている。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２１ａ、２１ｂ、２１ｃが形成されて、可動子を挟み付けるように構成されるので、磁石部材の装着を容易に行うことができる。円周方向に沿って各保持部の中間には、一端部が固定枠３に挿入可能な突出部であるボール受け部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが形成され、固定枠３に形成されたボス部３２ａ、３２ｂ、３２ｃとの干渉を防ぐための円弧状の逃げ部２２ａ、２２ｂ、２２ｃが形成されている。

固定枠３は、円周方向に沿って等角度間隔（１２０°）に形成され、光軸方向からみて矩形状の電機子保持部３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有し、各電機子保持部にリニアモータ５ａ、５ｂ、５ｃを構成する電機子５２ａ、５２ｂ、５２ｃが装着される。各電機子保持部の奥側（内周側）には、空芯コイルの一部を受容するための収容溝３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃが形成されている。各電機子５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、固定枠３の電機子と対向する側の面に各々一対のめねじ部３３が形成され、そこに電機子を挿通した小ねじ５３の先端部がねじ込まれることにより、固定枠３に結合される。

この固定枠３には、円周方向に沿って等角度間隔（１２０°間隔）で、ボール受け部２０ａ、２０ｂ、２０ｃの端部が挿入される円孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃが形成され、各円孔の底面に同心状に保持孔３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃが形成されている。各保持孔３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃは、球体４が所定範囲で転動可能な大きさに形成される。したがって各保持孔に球体４が収容された後、円孔３０ａ、３０ｂ、３０ｃに各々、レンズ枠２の突出部２０ａ、２０ｂ、２０ｃが挿入されて、シフト枠２と固定枠との間に球体４が介装されるので、レンズ枠２がＸＹ平面内で移動可能に支持される。

さらに固定枠３には、電機子部及び位置検出部への配線を引き出すために、フレキシブルプリント基板（以下ＦＰＣという。）７が装着される。ＦＰＣ７は、電源や回路部（いずれも不図示）に接続されるリード部７２と、その一端側に接続されかつ両端部に固定穴を有する光軸方向から見て台形状に形成された支持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃと、固定枠３に巻付けられる巻回部７１ａ、７１ｂを有する。各支持部の一方の表面（電機子側の表面）には、位置検出を行うためにホール素子６１ａ、６１ｂ、６１ｃが実装される。ＦＰＣ７は、固定枠３に対向する側にホール素子６１ａ、６１ｂ、６１ｃが実装された後、小ねじ５４によりボス部３２ａ、３２ｂ、３２ｃに固定されて、ホール素子の中心が磁石部材の中心に一致するように設置される。

（アキシャルギャップ型リニアモータ）
補正レンズを移動させるためのリニアモータ５ａ、５ｂ、５ｃは、図２〜図４に示すように、レンズ枠２に固設された磁石部材（可動子）５１ａ、５１ｂ、５１ｃと固定枠３に固設された電機子（固定子）５２ａ、５２ｂ、５２ｃを有する構成としているため、リニアモータの運動により配線を引き回すことが無いので、コイルの断線を防止することができる。

補正レンズを保持するレンズ枠２に固定された磁石部材５１ａ、５１ｂ、５１ｃは各々、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５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃと、厚さ方向（光軸方向）に磁化されかつ長手方向に沿って異極性の磁極が隣接する、例えば直方体状（他の形状でもよい）の駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃを有する。各駆動用磁石は、シフト枠２の外周縁側の複数個所（３個所）に形成された磁石保持部２１ａ、２１ｂ、２１ｃに固設される。後述するように、一対の駆動用磁石５１１ａは、磁極反転部で磁束密度が直線的に変化するように、所定の間隙を設けて（離間して）配置される。また光軸方向から見て各駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃの投影面積は、固定子を構成するコアの面積よりも小なるように形成されているので、コギングトルクが低減され、円滑な直線移動が可能となる。

電機子５２ａ、５２ｂ、５２ｃは、多スロットタイプのコアとスロットに巻回されたコイルを備えている。図６を用いて説明すると、固定子５０ｂは、例えば３つの突極を有する磁性体からなるＥ字形状のコア５２０ｂと、中央コア部５２１ｂに巻回された駆動用コイル５２４ｂを有する。固定子５２ａ、５２ｃも、固定子５２ｂと同様に３つの突極を有するコア５２０ａ、５２０ｃを有し、各コアのうち中央コア部５２１ａ、５２１ｃを取り囲むように、駆動用コイル５２４ａ、５２４ｃが巻回されている。各コア５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃは、例えばケイ素鋼板を積層して形成することができる。また積層コアの代わりに、圧粉磁心で形成したコアを用いることができる。各電機子５２ａ、５２ｂ、５２ｃは各々、固定枠３に円周方向に沿って等角度間隔（１２０°ピッチ）で形成された電機子保持部３１ａ、３１ｂ、３１ｃに装着された後、端部コア部５２２ａ、５２３ａ、５２２ｂ、５２３ｂ、５２２ｃ、５２３ｃに形成された溝部５３０に小ねじ５３のねじ部が挿通されて先端がめねじ部３３にねじ込まれることにより固定枠３に固定される。

本発明においては、図３に示すように光軸方向から見た場合に、磁石面積をコアの面積よりもレンズ枠の必要移動量分以上に小さくすることが好ましい。例えばレンズ枠が、Ｘ方向及びＹ方向に±０．５ｍｍ（半径０．５ｍｍの円内）で移動する場合、磁石の面積をコアの面積よりも｛（Ｘ＋（０．５×２））ｍｍ以上｝×｛（Ｙ＋（０．５×２））ｍｍ｝だけ小さくすることにより、磁石が移動可能範囲の端部まで移動してもコアの面積内に収まるようになり、原点に復帰するための磁気吸引力を低減でき、もってコギングトルクが低減され、円滑な移動を行うことができる。

駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃは、例えば等方性希土類ボンド磁石で形成することができる。等方性希土類ボンド磁石としては、等方性希土類磁石粉末（例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石粉末又はＳｍ−Fe−Ｎ系磁石粉末）を樹脂（熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂）で結着した永久磁石を使用することができる。各駆動用磁石は、シフト枠２の外周縁側の複数個所（３個所）に形成された磁石保持部２１ａ、２１ｂ、２１ｃに固設される。複数（３個）の駆動用コイル３１ａ〜３１ｃと対向する位置に設けられた複数の永久磁石３２１ａ〜３２１ｃを含む。これらの永久磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃはいずれも厚さ方向（光軸方向）に磁化され、しかも駆動用コイルと対向する側の面に極性の異なる一対の磁極が存在するように磁化されている。また各磁石の駆動用コイルと反対側の面に平板状のバックヨーク５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃが設けられている。各永久磁石５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃは、実質的に重希土類元素を含まないので、価格変動が少なく、モータの安定した生産が可能となる。

本発明において使用される希土類ボンド磁石は、希土類磁石粉末（表面を樹脂で被覆してもよい）と、この希土類磁石粉末を結着するバインダー樹脂を必須成分として含有し、例えば６４〜８８ｋＪ／ｍ^３［８〜１１ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有する。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Ｒ_２ＴＭ_１４Ｂ_１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。

前記Ｒ−ＴＭ−Ｂ系合金において、遷移金属（ＴＭ）としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどが挙げられ、これらを１種または２種以上含むことができる。通常は、遷移金属として、Ｆｅが使用されるが、Ｆｅの一部をＣｏ、Ｎｉなどの他の遷移金属で置換したものでもよい。また、磁気特性を向上させるために、磁石粉末中には、必要に応じて、Ｂ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｇ、Ｚｎなどを含有することもできる。

上記の希土類元素（Ｒ）としては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ等の１種または２種以上を用い得るが、Ｎｄが好ましい。また磁石原料中のＮｄの一部がＰｒに置換されても、磁気特性への影響は少なく、ＮｄとＰｒの混在した希土類原料（ジジム）は比較的安価に入手可能なため、Ｎｄの他に、Ｐｒを含んでもよい。但し本発明においては、Ｄｙ、ＴｂまたはＨｏなどの重希土類元素は、産出地域が限られかつ高価なため、磁石粉末の製造に使用する磁石原料は、Ｄｙ、ＴｂおよびＨｏを可能な限り含まないことが必要である。

上記の希土類磁石粉末をバインダー樹脂と加熱混練後冷却固化することによりボンド磁石の原料となるコンパウンドが得られる。希土類磁石粉末は、一般にコンパウンド中に、85〜98質量％を含むことができる。このコンパウンドを例えば圧縮成形あるいは射出成形等の手法により成形することによりボンド磁石が得られる。圧縮成形の場合、バインダー樹脂は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂（必要に応じて硬化剤が添加される)が使用され、射出成形の場合、バインダー樹脂は、ＰＰＳ、ＰＡ等の熱可塑性樹脂が使用される。

上記永久磁石は、最大エネルギー積が、６４〜８８ｋＪ／ｍ^３（８〜１１ＭＧＯｅ）のものであれば、コンパクトなリニアモータを構成しかつ補正レンズの駆動に必要な推力を得ることができるが、希土類ボンド磁石以外の永久磁石（例えば異方性焼結フェライト磁石）を使用することも可能である。

（磁界検出素子）
上記のリニアモータ５ａ、５ｂ、５ｃ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、シフト枠２の移動量を検出するために固定枠３に各永久磁石の磁界を検出するための磁界検出素子（位置センサ）が設けられる。本実施の形態では、図３〜６に示すように、ＦＰＣ７の固定枠３に対向する支持部７０ａ、７０ｂ、７０ｃの背面側にかつ駆動用磁石５１１ａ、５１１ｂ及び５１１ｃの中央（空間部）に対向するように、ホール素子６１ａ、６１ｂ、６１ｃを設ける。ホール素子６１ｂに注目すると、図７（ａ）で示すように配置される。ここで、ホール素子６１ｂの表面において、駆動用磁石５１１ｂの一端から他端に向って磁束密度は、図７（ｂ）に示すように変化する。すなわちゼロクロス点（磁石の中間）Ｐ_０において、磁極がＮ極（Ｓ極）からＳ極（Ｎ極）に反転し（磁束密度＝０）、Ｐ_０を挟んで所定長さＬ_０の範囲で、磁束密度が直線的に変化する。

本発明においては、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。

ホール素子は磁束密度に比例した電圧を出力するので、駆動用磁石の移動量がＬ_０の範囲内に収まるように、磁石部の寸法（Ｌｍ、Ｌｇ、ｔｍ、ｔｂ）及びホール素子と磁石部との距離ｇを適切に設定しておけば、可動磁石の移動量（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。例えばホール素子の検出面と磁石部との距離ｇを０．１〜０．３ｍｍに設定した場合、Ｌｇは、ｇ×（５〜２０）ｍｍの範囲とされる。ここで、Ｌｇが狭くなると磁束密度の傾きが急峻となり、出力ゲインは増大するが、ノイズも大きくなる。一方、Ｌｇが広くなると磁束密度の傾きが緩やかになり、出力ゲインは低下するが、ノイズは小さくなる。ここで、例えば等方性希土類ボンド磁石（例えば８０〜８８ｋＪ／ｍ^３［１０〜１１ＭＧＯｅ］の最大エネルギー積を有する。）を使用し、移動範囲が１ｍｍの場合で、距離ｇが約０．３ｍｍで、Ｌｇは約１．７ｍｍに設定することがホール素子の出力のリニアリティーを向上させるために好ましい。（後述の実験例参照）

上述したように手振れ補正ユニット１においては、ホール素子６１ｂは駆動用コイルの磁界の影響を受けにくくするために、図５及び図６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）、ホール素子６１ｂ、磁石部材５１ｂ及び駆動用コイル５２４ｂの順に配置されている。

（リニアモータの動作）
例えば上記のリニアモータ５ｂの駆動用コイル５２４ｂに通電して、コア５２０ｂの端面に、図７（ａ）に示すような極性の磁極を発生させると、磁石部材５１ｂの駆動用磁石５１１ｂは端部コア部５２２ｂのＳ極に吸引されかつ中央コア部５２１ｂのＳ極からの反発力を受け、さらに端部コア部５２３ｂのＳ極からの反発力も受けるので、磁石部材５１ｂは矢印Ｓ１方向に移動する。一方駆動用コイル５２４ｂに供給する電流の向きを反転させると、コア５２０ｂの端面には、図７に（ ）内に示す極性の磁極が発生して、磁石部材５１ｂは矢印Ｓ２方向に移動する。すなわちリニアモータ５ｂの可動子（磁石部材５１ｂ）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。他のリニアモータ５ａ、５ｃもリニアモータ５ｂと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、各リニアモータに発生する推力を合成することにより、シフト枠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。他のリニアモータ５ａ、５ｃも上記と同様に駆動される。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。

［位置検出動作］
上記の手振れ補正装置において、リニアモータ５ｂに注目すると、手振れ補正動作が行われない初期状態では、図７（ａ）に示すように、駆動用磁石５１１ｂのゼロクロス点（Ｎ極とＳ極の境界）Ｐ_０は、ホール素子６１ｂの中心と一致する位置に存在する。駆動用磁極の磁束密度分布は、図７（ｂ）に示すように、概略正弦波状の分布で近似される。ゼロクロス点Ｐ_０を中心として、例えば１ｍｍ程度の範囲（Ｌ_０）では、磁束密度は直線的に変化する。したがって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。

補正レンズをモータ（アクチュエータ）で駆動するレンズシフト形式の手振れ補正ユニットにおいては、位置検出手段として磁気センサを使用した場合、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（リニアリティー）が少ないことが要求され、ホール素子を使用した場合で、リニアリティーが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。

（実験例）
図１に示す手振れ補正ユニットにおいて、駆動用磁石（Ｌｍ＝８．７５ｍｍ、ｔｍ＝４ｍｍ、幅＝５．８ｍｍ）として等方性希土類ボンド磁石（８０〜８８ｋＪ／ｍ^３［１０〜１１ＭＧＯｅ］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（ｔｂ＝１．０ｍｍ）を使用するとともに、２極３スロットタイプのケイ素鋼板製コアに駆動用コイル（自己融着線、線径＝φ０．１５ｍｍ、ターン数＝４２４Ｔ）を巻回してアキシャルギャップ型リニアモータを構成した。ホール素子と磁石部との距離ｇ及び磁石部の間隙Ｌｇを変化させて、最大誤差量を測定した。

まず、ホール素子と磁石部との距離ｇを０．３ｍｍに設定し、磁石部の間隙Ｌｇを０〜１．７ｍｍの間で変化させた場合の最大誤差量を測定した。その結果を図８に示す。図８から、磁石部の間隙Ｌｇが大きくなると従って最大誤差量を小さくできることがわかる。但し、磁石部の間隙Ｌｇが大きくなると、出力電圧が低下するので、Ｌｇは１．５〜２．０ｍｍの範囲で選定することが好ましい。

次に、ホール素子（検出面）と磁石部材との距離ｇを０．３〜１．０ｍｍの範囲で変化させ、かつ磁石部の間隙Ｌｇを０〜１．７ｍｍの範囲で変化させた場合の最大誤差量を測定した。その結果を図９に示す。同図において、曲線ｇ１＝Ｌｇ：０ｍｍ、ｇ２＝Ｌｇ：０．５ｍｍ、ｇ３＝Ｌｇ：０．８ｍｍ、ｇ４＝Ｌｇ：１．０ｍｍ、ｇ５＝Ｌｇ：１．２ｍｍ、ｇ６＝Ｌｇ：１．５ｍｍ、ｇ７＝Ｌｇ：１．７ｍｍを夫々示す。図９から、ｇが１．２ｍｍ以下（曲線ｇ１〜ｇ５）ではホール素子と磁石部の距離ｇが広くなるほど最大誤差量が低下し、ｇが１．５ｍｍ以上（曲線ｇ６、ｇ７）では、ホール素子と磁石部の距離ｇが広くなるほど最大誤差量が増加することがわかる。但し、図８の結果から、Ｌｇは１．５ｍｍ以上であることが好ましいので（ｇ６及びｇ７を参照して）、ｇは、０．５ｍｍ以下でかつ０．３ｍｍ以上であることが好ましい。

［手振れ補正動作］
本発明においては、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。

本実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）２極３スロット化した電機子を有するので、コギングトルクが低減され、レンズ枠の円滑な移動が可能になるとともに、吸引と反発を効率よく利用でき、大きな推力を取り出すことができる。

（２）磁石面積をコアの面積よりもレンズ枠の必要移動量分以上に小さくするので、シフト枠が移動可能な範囲内で、均一な磁気吸引力が発生し、もって円滑な移動が可能となる。

（３）リニアモータの中央コア部に対向する位置であってしかも駆動用コイルの磁界の影響を受けにくい位置に位置検出素子が設けられるので、レンズ枠の移動量が移動の中心で検出されることと相俟って、高精度の位置制御が可能となる。

（４）光軸方向からみて３つのリニモータを同心円状にかつ等角度間隔で配置するので、アキシャル方向の磁気吸引力を均一に保つことができるとともに、３つの球体で可動部を支持するので、ガイドレール等の案内手段が不要となることから、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。

１：手振れ補正ユニット、
２：レンズ枠、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ：ボール受け部、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ：磁石保持部、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：逃げ部、
３：固定枠、３０ａ、３０ｂ、３０ｃ：ボール受け部、３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ：保持孔、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ：電機子保持部、３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃ：コイル収容部、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ：ボス部、３３：めねじ部、
４、４ａ、４ｂ、４ｃ：球体、
５ａ、５ｂ、５ｃ：アキシャルギャップ型リニアモータ、
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ：磁石部材、５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ：バックヨーク、５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ：駆動用磁石、５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ：切欠部、
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ：電機子、５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ：コア、５２１ａ、５２１ｂ、５２１ｃ：中央コア部、５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２３ａ、５２３ｂ、５２３ｃ：端部コア部、５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ：駆動用コイル、５３０：溝部、５３、５４：小ねじ、
６：位置センサ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ：ホール素子、
７：ＦＰＣ、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ：支持部、７１ａ、７１ｂ：巻回部、７２：リード部、
１０：カメラ、１１：ボディー、１２：撮像部、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

Claims (4)

1. レンズ鏡筒内に保持される固定枠と、
   補正レンズを保持し、光軸方向から見て前記固定枠に対向しかつ光軸と直交する面内で移動可能に支持されるレンズ枠と、
   前記シフト枠に保持された、永久磁石（重希土類元素を含まない）を有する可動子と、前記固定枠に保持された磁性体からなるコアとそこに巻回された駆動用コイルを含み、前記レンズ枠を光軸と直交する平面内で移動させるアキシャルギャップ型リニアモータを備えるとともに、
   前記固定枠に設けられたホール素子を含む位置検出手段を備えたことを特徴とする手振れ補正ユニット。
2. レンズ鏡筒内に保持される固定枠と、
   補正レンズを保持し、光軸方向から見て前記固定枠に対向しかつ光軸と直交する面内で移動可能に支持されるレンズ枠と、
   前記レンズ枠を光軸と直交する平面内で移動させる３つのアキシャルギャップ型リニアモータと
   前記固定枠に支持された、前記レンズ枠の移動距離を検出する位置検出部材を有し、
   前記アキシャルギャップ型リニアモータは、前記レンズ枠に保持された、バックヨークに固設され、円周方向に沿って等角度間隔で保持された３対の永久磁石（重希土類元素を含まない）を有する磁石部材と、前記固定枠に保持された複数のスロットを有する磁性体からなるコアとそこに巻回された駆動用コイルを含み、前記レンズ枠を光軸と直交する平面内で移動させるアキシャルギャップ型リニアモータと、
   前記位置検出部材は、前記磁気回路部材の前記駆動用コイルとは反対側に固定されて、前記永久磁石の磁界を検出する磁界検出素子を有することを特徴とする手振れ補正ユニット。
3. 前記磁界検出素子として、ホール素子を使用するとともに、前記コアはＥ字形状の突極部を有し、中央の突極部に対向するように前記ホール素子を設置することを特徴とする請求項２に記載の手振れ補正ユニット。
4. 前記ホール素子は前記固定枠に装着され、前記固定枠に対向する支持部を有するフレキシブルプリント基板に実装されることを特徴とする請求項３に記載の手振れ補正ユニット。

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