JP5875012B2 - 位置検出装置、駆動装置、レンズ鏡筒 - Google Patents
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Description
従来の像ぶれ補正装置は、回動軸と、ピッチング方向の電磁アクチュエータと、ヨーイング方向の電磁アクチュエータと、磁気センサを用いた2つの1方向位置検出装置を、備えている。この像ぶれ補正装置では、2つの位置検出装置によって、像ぶれ補正レンズの位置を検出している(特許文献1参照)。
(実施の形態1)
[1.レンズ鏡筒の構成]
図1は、レンズ鏡筒100の外観斜視図である。レンズ鏡筒100は、本体枠210と、フランジ310と、フレキシブルプリント基板320と、ズームモータユニット330とを、有する。本体枠210は、内部に複数のレンズを持つ光学系を、有している。ここでは、光学系は光軸AXを有している。フランジ310は、本体枠210を保持する。フランジ310は、撮像素子を有している。撮像素子は、光学系の結像面において、フランジ310の内部に配置されている。ズームモータユニット330は、フレキシブルプリント基板320を介して、フランジ310の撮像素子に連結されている。レンズ鏡筒100は、光学系により結像された画像を、フランジ310の撮像素子で電気信号化し、外部の機器に送信する。
フォーカス枠230は、2群枠220と、OISユニット240とを、保持している。OISユニット240は、手ぶれ補正レンズ243(図3を参照)とレンズ駆動機構を持っている。フォーカスレンズ枠250は、フォーカス調整用のレンズを保持している。フォーカスレンズ枠250は、ラックアンドピニオン機構を介して、フォーカスモータ340と連結されている。カム枠260は、外周面及び内周面に、カム溝を、有している。ズームモータユニット330は、ズーム駆動用のモータと、回転力をカム枠260に伝えるギヤとを、内部に有している。フランジ310は、光軸AXに垂直な面上に撮像素子を、有している。
[2.OISユニットの構成]
図3は、撮像素子側から見たOISユニット240の斜視図である。OISユニット240は、可動枠242(第2部材の一例)と、固定枠241(第1部材の一例)と、位置規制ピンA1と、回転軸ピンA2(回動軸の一例)と、位置検出装置248(図4を参照)とを、有する。固定枠241は、OISユニット240の外殻部品である。
図3に示すように、可動枠242は、光軸AXと垂直面内で移動可能なように、固定枠241に保持されている。つまり、可動枠242は、固定枠241に対してX−Y面内で移動可能である。具体的には、可動枠242は、固定枠241に対して、X−Y面内において、並進可能且つ揺動可能である。
可動枠242は、固定枠241に設けられた間隔保持ピンA3と、係合している。具体的には、可動枠242には、間隔保持ピンA3に係合する係合部B3が、形成されている。この係合部B3に間隔保持ピンA3が係合することによって、可動枠242は、固定枠241に対して、所定の間隔を隔てて保持されている。また、可動枠242は、固定枠241に圧入された位置規制ピンA1と係合している。この位置規制ピンA1によって、可動枠242は、固定枠241に対する最大移動量が規制されている。さらに、可動枠242は、固定枠241に圧入された回転軸ピンA2と係合している。この回転軸ピンA2によって、可動枠242は、固定枠241に対して、並進可能且つ揺動可能である。
図4は、OISユニット240を、被写体側から見た模式図である。なお、図4には、可動枠242、及び可動枠242に配置される部材が、破線にて示されている。以下では、図4を用いて、可動枠242の構成を、さらに説明する。
並進駆動用マグネット244は、可動枠242に固定されている。並進駆動用マグネット244は、N極及びS極の2つの磁極を、有している。N極及びS極の2つの磁極は、Y軸方向に沿って並べて配置されている。すなわち、並進駆動用マグネット244は、2極着磁された磁石である。並進駆動用マグネット244は、X方向に延びる分極線を、有している。並進駆動用マグネット244の分極線が、スリット部B2と手ぶれ補正レンズ243の中心(又は光軸AX)とを結んだ直線と実質的に垂直になるように、並進駆動用マグネット244は配置される。分極線とは、極性が変化する境界線(磁気中立線)を、意味している。
[2−2.固定枠の構成]
図2に示すように、固定枠241は、レンズ鏡筒100内に配置される。図3に示すように、固定枠241は、可動枠242を光軸AXに垂直な面内で移動可能に保持している。具体的には、固定枠241には、複数の棒状の部材、例えば金属部材が、固定されている。可動枠242は、これら棒状の部材と係合している。複数の棒状の部材は、上述した、間隔保持ピンA3と、位置規制ピンA1と、回転軸ピンA2とを、含んでいる。間隔保持ピンA3は、可動枠242と実質的に平行になるように、固定枠241に固定されている。位置規制ピンA1及び回転軸ピンA2は、光軸AXに沿うように、固定枠241に固定されている。
[2−3.可動枠と固定枠との関係]
図3及び図4を用いて、固定枠241と可動枠242との関係を、説明する。
可動枠242は、固定枠241に対して、並進可能且つ回転可能である。詳細には、スリット部B2が、回転軸ピンA2に対して、並進可能且つ回転可能に、摺動支持されている。
可動枠242と固定枠241とは、並進用アクチュエータ130と回転用アクチュエータ140とによって、相対的に移動させられる。具体的には、並進用アクチュエータ130は、並進駆動用コイル246と並進駆動用マグネット244とによって、構成される。並進用アクチュエータ130は、回転軸ピンA2と手ぶれ補正レンズ243との間に、配置されている。また、回転用アクチュエータ140が、回転駆動用コイル247及び回転駆動用マグネット245によって、構成される。回転用アクチュエータ140は、手ぶれ補正レンズ243のレンズ中心を基準として、X方向の一方側に配置されている。
並進駆動用コイル246と並進駆動用マグネット244とは、互いに対向して配置されている。並進駆動用コイル246は、並進駆動用マグネット244に対して、所定の間隔を隔てて配置されている。
回転駆動用コイル247と回転駆動用マグネット245とは、互いに対向して配置されている。回転駆動用コイル247は、回転駆動用マグネット245に対して、所定の間隔を隔てて配置されている。
このように、各コイル(並進駆動用コイル246,回転駆動用コイル247)と、各マグネット(並進駆動用マグネット244,回転駆動用マグネット245)との間に、所定の間隔が形成されるように、可動枠242及び固定枠241は構成されている。
図5A〜図5Cは、位置検出装置248の模式図である。図5Aは光軸方向から見た正面図、図5Bは側面図、図5Cは下面図、である。なお、図5A〜図5Cは、位置検出装置248が初期状態である場合の図である。ここでは、初期状態は、第1磁気検出素子152の検出中心と第2磁気検出素子153の検出中心とを結ぶ直線の中点と、位置検出用マグネット154(後述する)の移動範囲の中点が、互いに対向する状態を、示す。
位置検出装置248は、固定枠241に対する可動枠242の移動を、検出する。図5A〜図5Cに示すように、位置検出装置248は、面内に2極着磁された位置検出用マグネット154(磁気発生部の一例)と、検出部150(保持部材151、第1磁気検出素子152、第2磁気検出素子153)とを、備える。
位置検出用マグネット154は、2極着磁された直方体磁石である。図5Aに示すように、位置検出用マグネット154は、X−Y面内において、X方向に、分極線を有している。図5B及び図5Cに示すように、位置検出用マグネット154の着磁方向(Z方向)は、2つの磁気検出素子152、153の感磁方向と同一方向である。図5Cに示すように、位置検出用マグネット154は、Z方向において互いに反する磁束を有している。
図5A〜図5Cに示すように、検出部150は、単一部材として構成されている。詳細には、検出部150は、保持部材151と、第1磁気検出素子152と、第2磁気検出素子153とを、備えている。第1磁気検出素子152と、第2磁気検出素子153とは、保持部材151と一体に成型されている。
図4及び図5A〜図5Cに示すように、第1磁気検出素子152と、第2磁気検出素子153とを結んだ直線と、並進駆動用コイル246のストレート部とが平行になるように、第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とは、保持部材151に配置されている。また、第1磁気検出素子152と、第2磁気検出素子153とを結んだ直線と、回転軸ピンA2と手ぶれ補正レンズ243(又はレンズ用ホールD1)の中心とを結んだ直線とが、垂直になるように、第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とは、保持部材151に配置されている。
[3.OISユニットの動作]
OISユニット240では、手ぶれ補正レンズ243が、並進用アクチュエータ130と回転用アクチュエータ140とによって、駆動される。これにより、撮像素子に結像された像のぶれが、補正される。
回転駆動用コイル247に電流が流れると、回転駆動用マグネット245と回転駆動用コイル247のストレート部の間で、磁気によるX方向推力が発生する。詳細には、X方向推力は、回転軸ピンA2を基準とした揺動推力である。これにより、可動枠242は、スリット部B2と回転軸ピンA2によって、X方向の並進運動が規制されているので、回転軸ピンA2を中心とした揺動運動する。すなわち、X方向の像のぶれが、補正される。
[4.位置検出装置の動作]
上記のように、OISユニット240において像のぶれを補正するためには、可動枠242の移動量を、算出する必要がある。この移動量は、位置検出装置248において演算される。詳細には、位置検出装置248からの出力に基づいて、移動量の演算、すなわち以下に示す処理が、実行される。
ここでは、図6及び図7に示す磁束密度に基づいて、上記の演算を、具体的に説明する。可動枠242がY方向に並進運動する場合、図6に示すように、第1磁気検出素子152によって検出される磁束密度と、第2磁気検出素子153とよって検出される磁束密度とは、実質的に同じである。また、第1磁気検出素子152で検出された磁束密度と、第2磁気検出素子153で検出された磁束密度との平均値を、計算することによって、第1磁束評価値の分布(第1磁束評価曲線)が、求められる。この場合、第1磁気検出素子152によって検出される磁束密度と、第2磁気検出素子153とよって検出される磁束密度とは、実質的に同じであるので、第1磁束評価曲線は、図6と実質的に相似になる。この第1磁束評価曲線に基づいて、可動枠242のY方向の移動量が、決定される。なお、この場合、上述したように、2つの磁束密度のいずれか一方だけを用いて、可動枠242の移動量を、決定するようにしてもよい。
一方で、可動枠242がX方向に揺動運動する場合、図7に示すように、第1磁気検出素子152によって検出される磁束密度と、第2磁気検出素子153とよって検出される磁束密度とには、位相差が生じる。この場合、第1磁気検出素子152で検出された磁束密度と、第2磁気検出素子153で検出された磁束密度との差分を、計算することによって、図8に示すような第2磁束評価値の分布(第2磁束評価曲線)が、求められる。そして、この第2磁束評価曲線に基づいて、可動枠242のX方向の移動量が、決定される。なお、この場合、上述したように、2つの磁束密度の差分を無次元化して、可動枠242の移動量を、決定するようにしてもよい。
[5.まとめ]
従来の像ぶれ補正装置では、2つの位置検出装置が用いられていた。このため、2つの位置検出装置を配置するためのスペースを確保する必要があり、電磁アクチュエータの配置やサイズ等が、制約を受けていた。すなわち、電磁アクチュエータの設計の自由度が低くなるという問題があった。また、像ぶれ補正装置を小型化しようとすると、電磁アクチュエータの設計の自由度が、さらに低くなるという問題があった。ここに開示された技術では、この問題を解決することができる。
本位置検出装置248では、次の条件を満足している。第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とを通過する第1方向H1と、位置検出用マグネット154の分極線LPが延びる方向とがなす角度は、90度以外である。第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とを結ぶ線分と、位置検出用マグネット154の分極線LPとは、食い違い又は平行である。なお、食い違いとは、2つの線分(直線)が互いに離れた状態で交わった状態を示す文言である。例えば、位置検出用マグネット154の面を、位置検出用マグネット154の面に垂直な方向から見た場合、第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とを結ぶ線分と、位置検出用マグネット154の分極線LPとは、交差又は一致する。
(2)本位置検出装置248では、第1磁気検出素子152から出力される第1出力値V1、及び第2磁気検出素子153から出力される第2出力値V2に基づいて、第1方向H1に対する検出部150の位置検出が、実行される。また、第1出力値V1及び第2出力値V2に基づいて、第1方向H1に直交する第2方向H2に対する検出部150の位置検出が、実行される。
(3)本位置検出装置248では、第1方向H1と分極線LPとがなす角度θが、90度以外である。この角度θは、第1方向H1を基準として、−60度以上+60度以下である。例えば、図5Aでは、角度θはゼロである。図9Aは、角度θが0度以上60度以下の範囲に設定される場合の例である。
この構成により、位置検出用マグネット154に対する検出部150の位置を、精度良く検出することができる。すなわち、検出部150の2方向の位置を、1つの位置検出装置248によって、精度良く検出することができる。
この構成では、第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とが、Y方向(分極線LPに直交する方向)に並進運動する場合、第1磁気検出素子152によって検出される磁束密度と、第2磁気検出素子153とよって検出される磁束密度とが、実質的に同じなる。これにより、上述した第1磁束評価値の分布(第1磁束評価曲線)を、正確且つ容易に予測することができる。すなわち、位置検出用マグネット154に対する検出部150の位置を、精度良く検出することができる。
(5)本位置検出装置248では、検出部150が、回転軸ピンA2まわりの回動、及び回転軸ピンA2を基準とした直動の少なくともいずれか一方によって、位置検出用マグネット154に対して、相対的に移動する。
(6)本OISユニット240では、上記の検出部150を有する位置検出装置248と、固定枠241(固定部材の一例)と、可動枠242(可動部材の一例)とを、備えている。固定枠241には、検出部150が設けられる。可動枠242には、位置検出用マグネット154が設けられる。
この構成では、OISユニット240が、上記の位置検出装置248を備えているので、可動枠242が、固定枠241に対して、相対的に移動した場合に、検出部150によって、2方向の位置検出を実行することができる。すなわち、2方向の位置検出を、1つの位置検出装置248によって、実行できる。また、この構成により、位置検出装置248を2つ設ける必要がないので、OISユニット240を小型化することができる。
この構成では、1つの回転軸ピンA2が、回動及び直動の2つの基準点となっているので、位置検出用マグネット154に対する検出部150の位置を、高精度に検出することができる。
(8)本レンズ鏡筒100は、上記の位置検出装置248を、備えている。この構成により、レンズ鏡筒100に設けられた1つの位置検出装置248によって、2方向の位置検出を、実行できる。また、この構成により、レンズ鏡筒100には、位置検出装置248を2つ設ける必要がないので、レンズ鏡筒100を小型化することができる。
(他の実施の形態)
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。このため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明等に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
(A)前記実施の形態では、可動枠242が、固定枠241に対して、並進及び揺動する場合の例を示した。これに代えて、可動枠242が、固定枠241に対して、2方向に並進するように構成してもよい。また、可動枠242が、固定枠241に対して、回転体で支持されるように構成してもよい。このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
(B)前記実施の形態では、第1磁気検出素子152と第2磁気検出素子153とを結ぶ直線L1が、位置検出用マグネット154の分極線LPに平行になるように、検出部150が構成される場合の例を、示した。この構成では、可動枠242の支持形態によっては、第1磁気検出素子152及び第2磁気検出素子153が、分極線LP上を移動することがある。この場合、理論的には、第1磁気検出素子152の出力及び第2磁気検出素子153の出力が、発生しない。このため、この場合には、可動枠242の位置を検出できないおそれがある。
この場合、前記実施の形態に示した、可動枠242のX方向の移動量及びY方向の移動量の計算と同じ計算によって、可動枠242のX方向の移動量及びY方向の移動量が、計算される。このように可動枠242の移動量を算出することによって、上記の問題を解決することができる。また、このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
(C)前記実施の形態では、検出部150が、2つの磁気検出素子152、153を有する場合の例を、示した。前記実施の形態のように、第1磁気検出素子152及び第2磁気検出素子153が配置された場合、可動枠242の支持形態によっては、第1磁気検出素子152及び第2磁気検出素子153が、分極線LP上を移動することがある。この場合、理論的には、第1磁気検出素子152の出力及び第2磁気検出素子153の出力が、発生しない。このため、この場合には、可動枠242のX方向の位置を検出できないおそれがある。
この場合、可動枠242のX方向の移動量は、次のように計算される。まず、第1磁気検出素子352の磁束密度、及び第2磁気検出素子353の磁束密度に基づいて、上記のように、第1磁束密度差が計算される。また、第2磁気検出素子353の磁束密度、及び第3磁気検出素子355の磁束密度に基づいて、上記のように、第2磁束密度差が計算される。また、第3磁気検出素子355の磁束密度、及び第1磁気検出素子352の磁束密度に基づいて、上記のように、第3磁束密度差が計算される。
このように可動枠242のX方向の移動量を算出することによって、上記の問題を解決することができる。また、このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
なお、この場合、可動枠242のY方向の移動量は、次のように計算される。まず、第1磁気検出素子352の磁束密度と、第2磁気検出素子353の磁束密度と、第3磁気検出素子355の磁束密度との平均を計算することによって、上記の第1磁束評価曲線が求められる。すると、この第1磁束評価曲線に基づいて、上記と同様に、可動枠242のY方向の移動量が算出される。なお、この場合、上述したように、3つの磁束密度のいずれか1つだけを用いて、可動枠242のY方向の移動量を、決定するようにしてもよい。
(E)前記実施の形態では、位置検出用マグネット154が可動枠242に装着され、検出部150が固定枠241に装着される場合の例を、示した。これに代えて、位置検出用マグネット154を固定枠241に装着し、検出部150を可動枠242に装着するようにしてもよい。このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
(F)前記実施の形態では、マグネット244、245が可動枠242に装着され、コイル246、247が固定枠241に装着される場合の例を、示した。これに代えて、マグネット244、245を固定枠241に装着し、コイル246、247を可動枠242に装着するようにしてもよい。このように構成しても、上記と同様の効果を得ることができる。
240 OISユニット(駆動装置の一例)
248 位置検出装置
241 固定部材
242 可動部材
150 検出部
151 保持部材
152,252,352 第1磁気検出素子
153,253,353 第2磁気検出素子
154 位置検出用マグネット(磁気発生部の一例)
355 第3磁気検出素子
246 並進駆動用コイル(コイルの一例)
247 回転駆動用コイル
244 並進駆動用マグネット
245 回転駆動用マグネット
A2 回転軸ピン(回動軸の一例)
H1 第1方向
H2 第2方向
LP 分極線
V1 第1出力値(第1信号の一例)
V2 第2出力値(第2信号の一例)
Claims (3)
- 第1磁気検出素子と、第2磁気検出素子とを、同一面内に有する検出部と、
前記検出部と対向する位置に配置され、前記第1磁気検出素子と前記第2磁気検出素子とが配置された面に対向する面に2極着磁を行い、前記検出部に対して互いに反する磁束を有する磁気発生部と、
前記第1磁気検出素子と前記第2磁気検出素子との少なくとも一方の出力を用いて、前記検出部に対する前記磁気発生部の相対的な一方向の移動を算出し、前記第1磁気検出素子と前記第2磁気検出素子との出力を用いて、前記検出部に対する前記磁気発生部の相対的な一方向と垂直な他方向の移動を算出する算出部と、
を備え、
前記検出部に対する前記磁気発生部の相対的な一方向及び他方向の移動は、前記第1磁気検出素子と前記第2検出素子とが配置された第1面に平行に対向する第2面における移動である、
位置検出装置。 - 前記第1磁気検出素子と前記第2磁気検出素子とは、前記第2面における分極線に対して、前記第1面において平行又は垂直となる位置を避けて並べて配置される、
請求項1に記載の位置検出装置。 - 前記第1磁気検出素子の出力をV1、前記第2磁気検出素子の出力をV2とした場合、
前記算出部は、前記第2面における分極線と垂直な方向への移動である前記他方向の移動を、(aV1+bV2)/nによって算出し(a:0又は正の実数、b:0又は正の実数、n:正の実数)、
且つ
前記算出部は、前記分極線と平行な方向への移動である前記一方向の移動を、(|V1|−|V2|)、又は(|V1|−|V2|)/(|V1|+|V2|)によって算出する、
請求項1に記載の位置検出装置。
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