JP6065563B2 - 位置検出装置および撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は撮影時に生じる手振れによる像振れを補正するための補正光学装置等に用いられ、当該装置における構成部材の位置を検出するための位置検出装置と、この位置検出装置を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手振れ補正装置を備えることが行われている。この手振れ補正装置は、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磁気アクチュエータが用いられる。また、この手振れ補正装置を適正に駆動させるために駆動対象であるレンズ光学系や撮像素子の駆動量、すなわち移動量を検出することが好ましく、そのための位置センサが備えられる。この位置センサとしては、磁界を形成するためのマグネットと、磁界強度に対応した電気量を出力するホール素子で構成されたものが用いられる。例えば、特許文献１では、手振れ補正装置の固定側部材にマグネットを支持させるとともに、このマグネットに対向するように配置されてＸＹ方向に移動可能なステージ板にホール素子を搭載し、ステージ板の移動位置をホール素子の出力により検出する構成がとられている。また、特許文献２には、手振れ補正レンズのレンズ枠にマグネットを支持し、このマグネットに対向する装置固定部材にホール素子を支持し、レンズ枠の移動位置をホール素子により検出する構成がとられている。いずれもマグネットのＳ極とＮ極の配列方向にホール素子が相対移動することによって当該方向の位置を検出するものである。

特開２００７−２５１８０号公報 特許第３７２０４７３号公報

特許文献１，２の技術では、Ｓ極とＮ極の間に中立域、すなわち着磁されてない領域が存在しないマグネットを用いている。この種のマグネットでは、Ｓ極とＮ極の境界近傍領域での位置検出精度を高めることができるが、当該領域を外れると検出特性のリニア性が崩れて位置検出精度が低下し易くなる。そのため、特許文献２の図１８に示すようにマグネットの磁極面にヨークを配設して検出特性のリニア性を改善し、検出精度の高い位置検出領域を拡大することが行われている。しかし、本発明者の考えでは、このように磁極面の全面にわたってヨークを配設した構成では、当該位置検出方向、すなわちＳ極とＮ極の配列方向の検出精度は改善されるものの、Ｓ極とＮ極の配列方向と直交する方向については、マグネットの両端において位置検出精度にばらつきが生じることが判明した。例えば、本明細書の図面の図１２に示すように、マグネット５４のＳ極とＮ極の配列方向、ここではＹ方向にホール素子７１を移動して位置検出を行ったときに、ホール素子７１の移動箇所をマグネット５４のＸ方向に変化させると、同図の下部の磁束密度Ｔ２で示すように、マグネットの中間領域において両側領域よりも出力が顕著に高くなっている。このことは、特許文献２の図１８に示されるように、マグネットのＳ極とＮ極の一部にのみヨークを形成した場合でも同様である。

そのため、このような位置センサを、手振れ補正装置のように撮像素子や補正レンズを互いに直交するＸ方向、Ｙ方向に移動するステージに組み込むと、ステージがＸ方向に移動したときにはＹ方向の位置を検出する位置センサのホール素子はマグネットのＸ方向の長さ領域内で位置変化されるため、前記したように出力に生じるばらつきによってＹ方向の位置を高精度に検出することが困難になる。このことはＹ方向の位置を検出する位置センサについても同様である。

本発明の目的はＸＹ方向のように互いに直交する方向に移動する補正移動体の位置を検出する位置センサに適用した場合においても、補正移動体の移動位置の変化にかかわらず高い制御で位置検出することが可能な位置検出装置およびこの位置検出装置を備える撮影装置を提供するものである。

本発明は、像補正を行うための補正レンズまたは撮像素子を支持して面方向に移動される補正移動体と、前記補正移動体の移動面に沿って配置された固定部材を備え、補正移動体と固定部材の一方に位置検出マグネットを支持し、他方に当該位置検出マグネットの磁極面に対向配置された磁気検出素子を支持し、これら位置検出マグネットと磁気検出素子で構成されて前記補正移動体の位置を検出する位置検出装置であって、位置検出マグネットは対をなす磁極面の間に着磁されていない中立域を有し、かつ各磁極面には当該磁極面と略同じサイズのヨークが配設されていることを特徴とする。好ましくは、位置検出マグネットは２以上のマグネットで構成され、マグネットの長手方向に単極が着磁され、位置検出マグネットは対をなして配置されるマグネットの各磁極面の間に着磁されていない非磁性材料からなる中立域を構成し、位置検出マグネットには磁気検出素子と対向する面に位置検出マグネットと長手方向に同程度の大きさのヨークが配設される。

本発明の好ましい形態として、補正移動体は面方向に沿ったＸ方向とＹ方向に移動可能であり、位置検出装置は当該Ｘ方向およびＹ方向の各位置を検出するＸ位置検出装置とＹ位置検出装置で構成される。この場合において、Ｘ位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでＸ方向に配置され、Ｙ位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでＹ方向に配置される。

本発明における位置検出マグネットの構成として、次の形態とすることが好ましい。位置検出マグネットは、対をなす第１のマグネットのＳ極面と第２のマグネットのＮ極面が同一平面上に配置された対をなすマグネットで構成され、これら第１と第２のマグネット間に介装されたスペーサによって着磁されていない中立域が構成される。位置検出マグネットは補正移動体または固定部材に設けられた枠内に内装支持される。さらに、第１および第２のマグネットは、スペーサによって当該スペーサと枠の内面との間に挟持された状態で支持される。スペーサには対をなすマグネットとの間に空隙を構成するためのレールが形成されており、この空隙にはヨークを移動させるための治具が内挿可能である。レールにはヨークがレール側に移動することを許容するための段部が設けられる。

本発明の撮影装置は、前記した本発明にかかる位置検出装置をカメラレンズまたはカメラボディに内装し、当該位置検出装置で検出した補正移動体の位置に基づいて被写体像を位置補正して撮影を行うことを特徴とする。

本発明によれば、対をなすマグネットをスペーサを介して一方向に離間配置して両マグネット間に着磁されていない中立域を構成することにより、この中立域の長さに相当する領域にわたって当該一方向に沿った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。これに加えて、対をなすマグネットの各磁極面にそれぞれ同じサイズのヨークを配設することにより、両マグネットで形成される磁束密度を一方向に直交する方向に沿って均一な特性にすることができる。これにより、補正移動体が一方向と直交する方向に移動した場合でも、当該一方向における位置検出の精度が低下されることがなく、高精度の位置検出が可能になる。

また、本発明によれば、対をなすマグネットの間に介装するスペーサにレールや段部を設けることにより、マグネットおよびヨークを所定の位置に正確に支持させることができ、位置検出装置における高精度の位置検出が可能になる。

また、本発明の撮影装置は、本発明の位置検出装置を備えることにより、高い精度で補正移動体の位置、すなわち像振れを補正するための補正レンズや撮像素子の移動位置を検出し、この補正移動体の移動位置を高い精度で制御することによって像振れ補正等の高い光学補正効果が得られる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。 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。 Ｙ位置センサの部分分解斜視図。 Ｙ位置センサの一部の断面図。 Ｙ位置センサの全体断面図。 位置センサの位置検出特性を示す図。 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位置検出装置をカメラのカメラレンズに内装した手振れ補正装置に組み込んでいる。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にはレンズ鏡筒内に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、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Ｘ方向（図１の左右方向）、Ｙ方向（図１の上下方向）の各手振れ振動を検出するための振動検出手段（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方向とＹ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のカメラレンズ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、カメラレンズＣＬ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が配設されており、この補正レンズ枠５は前記固定枠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は本発明における補正移動体を構成するものであり、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が開設がされている。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。

前記ベースプレート４は本発明における固定部材として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の両側に伸びている２つの電極７３は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。

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８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Ｘ位置センサＸＳとＹ位置センサＹＳが設けられている。すなわち、前記補正レンズ枠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が支持される。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９はＹ位置センサＹＳの部分分解斜視図である。Ｙ位置検出マグネット５４ｙは非磁性材料からなるスペーサ５４ｉを介してＹ方向に離間配置され、ホール素子７１ｙに対してＸ方向に長い矩形状をしたＳ極、Ｎ極の磁極面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に設けられた矩形枠５７内に内挿支持されている。また、これら一対のマグネット５４ｓ，５４ｎの前面、すなわち前記ホール素子７１ｙに対向する側の面であるマグネット５４ｓのＳ極面とマグネット５４ｎのＮ極面にはそれぞれ磁極面と略同じ形状をした、すなわちＸ方向に同程度の長さ寸法をした薄い鉄板からなるヨーク５８ｓ，５８ｎが配設されている。これらのヨーク５８ｓ，５８ｎは各マグネット５４ｓ，５４ｎの磁力によってそれぞれの磁極面に吸着保持されている。また、前記スペーサ５４ｉは樹脂で概ね直方体に形成されるとともに、上下面にはそれぞれ平行配置された一対のレール５４１が前後方向に向けて一体に形成されている。

これらマグネット５４ｓ，５４ｎ、スペーサ５４ｉ、およびヨーク５８ｓ，５８ｎは、前記矩形枠５７の後側開口から前方に向けて内挿されることにより矩形枠５７内に配設される。図１０は配設した状態の縦断面図であり、スペーサ５４ｉを上下に挟んで上側にマグネット５４ｓとヨーク５８ｓが配設され、下側にマグネット５４ｎとヨーク５８ｎが配設される。マグネット５４ｓはスペーサ５４ｉの上側のレール５４１と矩形枠５７の上底面との間に挟持され、マグネット５４ｎはスペーサ５４ｉの下側のレール５４１と矩形枠５７の下底面との間に挟持される。ヨーク５８ｓ，５８ｎはそれぞれマグネット５４ｓ，５４ｎの磁力によって吸着保持される。なお、スペーサ５４ｉのレール５４１の前端部には段部５４２が形成されているが、これはヨーク５８ｓ，５８ｎを吸着しているマグネット５４ｓ，５４ｎを矩形枠５７に内挿する際にヨーク５８ｓ，５８ｎが内側に移動することを許容するためである。この段部５４２が無いと、内挿時にヨーク５８ｓ，５８ｎが矩形枠５７の内面と干渉してマグネット５４ｓ，５４ｎから脱落するおそれがあり、組み立てを効率良く行うことか難しくなる。また、レール５４１を設けることにより矩形枠５７に内挿したときにヨーク５８ｓ，５８ｎの内側に空隙が確保できるので、この空隙を利用して図１０に鎖線で示すように矩形枠５７の前面開口を通して治具Ｊを利用してヨーク５８ｓを正しい位置、すなわちマグネット５４ｓのＳ極面に正しい位置関係で吸着させることが可能になる。なお、例えば段部５４２をテーパ状に形成しておけば、マグネット５４ｓ，５４ｎ間にスペーサ５４ｉを内挿したときのテーパ作用によって両ヨーク５８ｓ，５８ｎを外側に押圧して自動的に所定位置に設定することも可能である。

また、図９に示したように、ホール素子７１ｙは前記Ｙ位置検出マグネット５４ｙに対向するようにベースプレート４のホール素子台９ｙに搭載支持されている。このホール素子台９ｙの先端面には前記フレキシブル基板７の円形をした素子基板７２ｙが支持されており、この素子基板７２ｙの表面にホール素子７１ｙが搭載されている。この素子基板７２ｙは一対の位置決め穴７２ａがホール素子台９ｙに設けた突起９２に嵌合することによって位置決めがなされている。このホール素子７１ｙは、図１１にＹ位置センサＹＳの全体断面図を示すように、前記Ｙ位置検出マグネット５４ｙの中央位置、正確には一対のマグネット５４ｓ，５４ｎのＸ方向およびＹ方向のそれぞれの中間位置において対向配置されている。

このＹ位置センサＹＳでは、補正レンズ枠５がＹ方向に移動することにより、Ｙ位置検出マグネット５４ｘで形成される磁界も一体的に移動され、ホール素子７１ｙに対する磁束密度が変化する。図１２はホール素子７１ｙに対する磁束密度の変化を示す模式図である。Ｙ位置センサＹＳでは、この磁束密度の変化に伴うホール素子７１ｙの出力電流の変化を検出することによってＹ位置検出マグネット５４ｙの移動位置、すなわち補正レンズ枠５のＹ方向の位置を検出することができる。このＹ方向はマグネット５４ｓ，５４ｙが対向する方向に沿った方向であり、このＹ方向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Ｙ方向に離間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、図１２の上部に示すように、この中立域の長さに相当する領域にわたって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。

また、このＹ位置センサＹＳでは、対をなすマグネット５４ｓ，５４ｎのＳ極面、Ｎ極面にそれぞれ同じサイズのヨーク５８ｓ，５８ｎを配設し、各マグネットの磁力により吸着保持している。そのため、これらヨーク５８ｓ，５８ｎの透磁作用により、図１２の下部に磁束密度Ｔ１で示すように、マグネット５４ｓ，５４ｎで形成される磁束密度をマグネット５４ｓ，５４ｎの延長方向、すなわちＸ方向に沿って略均一な特性にすることができる。これにより、Ｙ位置センサＹＳがＹ方向の位置を検出する際に、補正レンズ枠５が手振れ補正動作によってＸ方向に移動されたとき、すなわちホール素子７１ｙが位置検出マグネット５４ｙに対してＸ方向に相対移動された場合でも検出特性の変動が抑制されることになる。これにより、Ｙ方向の位置を高精度で検出することができる。因みに、各マグネット５４ｓ，５４ｎにヨークを備えていない場合には、図１２の下部の磁束密度Ｔ２で示すように、特許文献２に記載されている場合と同様にＸ方向の中間領域で磁束密度が顕著に増大してしまい、結果としてＹ方向の位置検出精度が低下してしまう。なお、図示および詳細な説明は省略するが、Ｘ位置センサＸＳも同様の構成であり、同様の作用によって精度の高い位置検出が可能である。

また、この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１３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１３（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１３（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、この実施形態の補正光学装置ＲＯＤ、すなわち手振れ補正装置では、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。

このとき、この補正光学装置ＲＯＤでは、マグネット２１ｘ，２１ｙと３１ｘ，３１ｙをそれぞれ支持している後ヨーク２および前ヨーク３と、ホール素子７１ｘ，７１ｙを支持しているベースプレート４をポスト２２で結合し、さらにこのポスト２２を利用して駆動コイル５３ｘ，５３ｙと位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙを支持している補正レンズ枠５の位置規制を行っているので、磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭの駆動精度を高めることができる。すなわち、磁気アクチュエータＸＭ，ＹＭにおいては、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、マグネット２１ｘ，３１ｘ，２１ｙ，３１ｙに前記したよう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、各マグネット２１ｘ，３１ｘ，２１ｙ，３１ｙに対する駆動コイル５４ｘ，５４ｙの位置規制によって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、さらに補正レンズ枠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。

また、これと同時にポスト２２と補正レンズ枠５の挿通穴５５とで本発明における位置規制構造が構成され、位置センサＸＳ，ＹＳにおいては、位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙをホール素子７１ｘ，７１ｙに対して正確に位置決めすることが容易になり、図１２に位置センサＹＳで例示したように、ホール素子７１ｙを位置検出マグネット５４ｙのＸ方向およびＹ方向の中心位置に設定できる。したがって、補正レンズ枠５のＸ方向およびＹ方向の位置検出を直線性に優れた領域において検出することができ、位置センサＸＳ，ＹＳによる高精度な位置検出が可能になる。すなわち、図１２を参照して説明したように、位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙを構成している各一対のマグネット５４ｓ，５４ｎをスペーサ５４ｉを介してＸ方向またはＹ方向に離間配置して両マグネット５４ｓ，５４ｎ間に中立域を構成することにより、この中立域の長さに相当する領域にわたって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。これに加えて、各位置センサＸＳ，ＹＳでは、対をなすマグネット５４ｓ，５４ｎのＳ極面、Ｎ極面の各磁極面にそれぞれ同じサイズのヨーク５８ｓ，５８ｎを配設することにより、マグネット５４ｓ，５４ｎで形成される磁束密度をマグネット５４ｓ，５４ｎの延長方向に沿って均一な特性にすることができる。これにより、位置センサＸＳ，ＹＳが補正レンズ枠５のＸ方向またはＹ方向の位置を検出する際に、補正レンズ枠５が手振れ補正動作によってこれと直交するＹ方向またはＸ方向に移動されたときでも検出特性の変動が抑制されることになり、高精度の検出が可能になる。

また、この実施形態のように位置センサを構成する対をなすマグネット５４ｓ，５４ｎの間に介装するスペーサ５４ｉにレール５４１を設けておくことにより、図１０に示したように、マグネット５４ｓ，５４ｎおよびヨーク５８ｓ，５８ｎとスペーサ５４ｉとの間に空隙を確保することができ、マグネット５４ｓ，５４ｎおよびヨーク５８ｓ，５８ｎを所定の位置に正確に支持させることができ、高精度の検出を行うことが可能になる。

ここで、実施形態ではヨーク５８ｓ，５８ｎをそれぞれマグネット５４ｓ，５４ｎに磁力で吸着しているが、場合によっては接着剤を用いて接着してもよい。また、マグネット５４ｓ，５４ｎとスペーサ５４ｉを予めサブアッセンブリして一体化しておき、この一体化したものを矩形枠５７内に内挿支持させるようにしてもよい。また、実施形態では補正レンズ枠５に位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙを支持しているが、固定部材であるベースプレート４に位置検出マグネット５４ｘ，５４ｙを支持し、ホール素子７１ｘ，７１ｙを補正移動体である補正レンズ枠５に支持させるように構成してもよい。さらに、実施形態ではマグネット５４ｓ，５４ｎはそれぞれＳ極とＮ極を有するマグネットのＳ極面とＮ極面を同じ方向に向けて配列した構成としているが、近年提案されたモノポール型のマグネット、すなわちＳ極またはＮ極のみを有するマグネットを用いることも可能である。あるいは、Ｕ字型マグネットのＳ極面とＮ極面を利用した構成としてもよい。

したがって、本発明の位置検出装置を備えた手振れ補正装置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、位置センサを構成するマグネットにスペーサによって中立域を形成し、かつ対をなすマグネットの磁極面に同じサイズのヨークを配設することにより、互いに直交するＸ，Ｙ方向に移動される補正レンズ枠の位置検出を高い精度で検出することができ、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する場合には、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。

本発明の撮影装置においては、位置検出装置を備えた補正光学装置、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のカメラレンズ（レンズ鏡筒）に内装することができ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。

本発明はマグネットと磁気検出素子で構成される位置検出装置およびこの位置検出装置を備える補正光学装置を備える撮影装置に採用して有効である。

１ 固定枠
２ 後ヨーク
３ 前ヨーク
４ ベースプレート（固定部材）
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
１２ ガイド
２１ｘ，２１ｙ 後マグネット
２２ ポスト
３１ｘ，３１ｙ 前マグネット
５３ｘ，５３ｙ 駆動コイル
５４ｘ，５４ｙ 位置検出マグネット
５４ｓ，５４ｎ 第１と第２のマグネット
５４ｉ スペーサ
５５ 挿通穴
７１ｘ，７１ｙ ホール素子（磁気検出素子）
５４１ レール
５４２ 段部
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
ＸＧ，ＹＧ 振動検出手段
ＩＳ 撮像素子

Claims (11)

1. 像補正を行う補正レンズまたは撮像素子を支持して面方向に移動される補正移動体と、前記補正移動体の移動面に沿って配置された固定部材を備え、前記補正移動体と固定部材の一方に位置検出マグネットを支持し、他方に当該位置検出マグネットの磁極面に対向配置された磁気検出素子を支持し、これら位置検出マグネットと磁気検出素子で構成されて前記補正移動体の位置を検出する位置検出装置であって、前記位置検出マグネットは対をなして配置される前記磁極面の間に着磁されていない中立域を有し、かつこれらの磁極面には当該磁極面と略同じサイズのヨークが配設されていることを特徴とする位置検出装置。
2. 前記補正移動体は前記面方向に沿ったＸ方向とＹ方向に移動可能であり、前記位置検出装置は当該Ｘ方向およびＹ方向の各位置を検出するＸ位置検出装置とＹ位置検出装置で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
3. 前記Ｘ位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでＸ方向に配置され、前記Ｙ位置検出装置は対をなすマグネットが中立域を挟んでＹ方向に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
4. 前記位置検出マグネットは、対をなす第１のマグネットのＳ極面と第２のマグネットのＮ極面が同一平面上に配置されたマグネットで構成され、これら第１と第２のマグネット間に介装されたスペーサによって前記中立域が構成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位置検出装置。
5. 前記位置検出マグネットは前記補正移動体または前記固定部材に設けられた枠内に内装支持されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の位置検出装置。
6. 前記第１および第２のマグネットは、前記スペーサによって当該スペーサと前記枠の内面との間に挟持された状態で支持されていることを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
7. 前記スペーサには前記対をなすマグネットとのそれぞれの間に空隙を構成するためのレールが形成されており、この空隙には前記ヨークを移動させるための治具が内挿可能であることを特徴とする請求項６に記載の位置検出装置。
8. 前記レールには前記ヨークがレール側に移動することを許容するための段部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の位置検出装置。
9. 前記固定部材に設けたポストと、前記補正移動体に設けられて前記ポストが内挿される挿通穴とによって当該補正移動体の相対移動を規制するための位置規制構造が構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の位置検出装置。
10. 像補正を行う補正レンズまたは撮像素子を支持して面方向に移動される補正移動体と、前記補正移動体の移動面に対向配置された固定部材を備え、前記補正移動体と固定部材の一方に位置検出マグネットを支持し、他方に当該位置検出マグネットの磁極面に対向配置された磁気検出素子を支持し、これら位置検出マグネットと磁気検出素子で構成されて前記補正移動体の位置を検出する位置検出装置であって、前記位置検出マグネットは２以上のマグネットで構成され、前記各マグネットはそれぞれ単磁極が着磁され、前記位置検出マグネットは対をなして配置される前記各マグネットの磁極面の間に着磁されていない非磁性材料からなる中立域を構成し、前記位置検出マグネットの各磁極面には前記磁気検出素子と対向する面に当該磁極面と同程度の大きさのヨークが配設されていることを特徴とする位置検出装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の位置検出装置をカメラレンズまたはカメラボディに内装し、前記位置検出装置で検出した補正移動体の位置に基づいて被写体像を位置補正して撮影を行うことを特徴とする撮影装置。
    
    
    

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