アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラ
【課題】 簡単な機構で、小型化することができるアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供する。
【解決手段】 本発明のアクチュエータ（１）は、固定側部材（２）と、可動側部材（４）と、この可動側部材を、固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイル（６）と、固定側部材又は可動側部材のうちの他方に取り付けられ、駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石（８）と、駆動用コイルの巻線の内側に配置され、駆動用磁石の位置を検出する磁気センサ（１２）と、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段（１４）と、を有することを特徴としている。
【解決手段】 本発明のアクチュエータ（１）は、固定側部材（２）と、可動側部材（４）と、この可動側部材を、固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイル（６）と、固定側部材又は可動側部材のうちの他方に取り付けられ、駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石（８）と、駆動用コイルの巻線の内側に配置され、駆動用磁石の位置を検出する磁気センサ（１２）と、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段（１４）と、を有することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラに係わる。
【背景技術】
【０００２】
特開平３−１８６８２３号公報（特許文献１）には、像ブレを防止する防振装置が記載されている。この防振装置では、レンズ鏡筒の振動を検出し、検出された振動に基づいて、像ブレを起こさないようにフィルムに平行な面内で補正用レンズを駆動している。補正用レンズを任意の方向に並進運動させるために、この防振装置では、補正レンズを固定した固定枠と、この固定枠を光軸に直交する第１の方向に移動可能に支持する第１の保持枠と、この第１の保持枠を、光軸及び第１の方向と直交する第２の方向に移動可能に保持し、レンズ鏡筒に固定された第２の保持枠と、を利用している。これら直交する第１及び第２の方向の運動を合成することにより、補正用レンズは、レンズ鏡筒に対してフィルムに平行な面内で任意の方向に並進運動可能に支持される。さらに、この防振装置は、上記の第１の方向、第２の方向に補正用レンズを駆動するための専用のリニアモータを夫々備え、これらのモータによる駆動量を合成することによって、補正用レンズを任意の方向に移動させている。また、この防振装置では、補正レンズを固定した固定枠の両側に投光器と受光器が配置されており、これらにより固定枠の位置を検出して、補正レンズの位置制御を行っている。
【０００３】
また、特開平１０−２６７８１号公報（特許文献２）には、像振れを防止する振れ補正装置が記載されている。この振れ補正装置では、補正レンズを支持する支持枠に取り付けられた磁石を、固定された地板に設けられたコイルで駆動して、像振れを補正している。補正レンズを支持する支持枠の移動は、磁石を挟んでコイルの反対側に配置されたホール素子によって検出している。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１８６８２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平３−１８６８２３号公報に記載された防振装置のアクチュエータのように、可動部分の位置の移動を、投光器を使用して検出するには、投光器の反対側にその光を受ける受光器を配置し、それらの間で移動する可動部分にはスリットを設ける必要がある。このため、アクチュエータ全体の構成が複雑になって大型化し、コストも高くなるという問題がある。
【０００６】
一方、特開平１０−２６７８１号公報に記載された振れ補正装置のアクチュエータのように、可動部分の位置の移動を、ホール素子等の磁気センサを使用して検出する場合には、駆動に使用する磁石の磁気を、位置検出用に兼用することができるので、ホール素子のみで位置検出を行うことができる。しかしながら、磁気センサを使用する場合には、磁気センサの取付け位置を、駆動用の磁石の磁気を検出することができ、駆動用のコイルが発生する磁気の影響を受けない位置に設定する必要がある。このため、特開平１０−２６７８１号公報の振れ補正装置のアクチュエータでは、駆動用の磁石の両側にホール素子と駆動用のコイルを夫々配置した構成となっている。このため、アクチュエータ全体の構成が複雑になって大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
或いは、磁気センサと駆動用のコイルを同一平面上に配置する構成も可能ではあるが、この場合には、磁気センサが、駆動用のコイルが発生する磁気の影響を受けないように、それらを十分に離間させる必要がある。しかしながら、磁気センサと駆動用のコイルを離間させると、駆動用のコイルが発生する駆動力の作用点と、磁気センサによる位置の測定点も離間してしまうため、アクチュエータの位置決め精度が悪化するという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、簡単な機構で、小型化することができるアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
また、本発明は、簡単な機構で、位置決め精度が高いアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、固定側部材と、可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方に取り付けられ、駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石と、駆動用コイルの巻線の内側に配置され、駆動用磁石の位置を検出する磁気センサと、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明においては、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号が制御手段に入力される。制御手段は、位置を指令する信号及び駆動用コイルの内側に配置された磁気センサによって検出された位置情報に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する。駆動用コイルに電流が流れて駆動用コイルが磁界を発生すると、駆動用コイルと駆動用磁石との間で力を及ぼしあう。この力によって可動側部材は、固定側部材に対して移動される。可動側部材が移動した位置は、磁気センサによって検出され、制御手段に入力される。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、磁気センサが駆動用コイルの巻線の内側に配置されているので、簡単な機構で、アクチュエータを小型に構成することができる。また、駆動用コイルによってもたらされる駆動力の作用点と、磁気センサによって位置を検出する点が近接するので、高い位置精度で可動側部材を移動させることができる。
【００１２】
また、本発明のアクチュエータは、固定側部材と、可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方の、各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、各駆動用コイルに対する各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された本発明においては、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号が制御手段に入力され、制御手段は、この位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成する。さらに、制御手段は、コイル位置指令信号及びコイルの内側に配置された磁気センサによって検出された位置情報に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する。各駆動用コイルに電流が流れて各駆動用コイルが磁界を発生すると、各駆動用コイルとそれに対応した駆動用磁石との間で力を及ぼしあう。この力によって可動側部材は、固定側部材に対して平行な平面内で移動される。可動側部材が移動した位置は、磁気センサによって検出され、制御手段に入力される。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、磁気センサが駆動用コイルの巻線の内側に配置されているので、簡単な機構で、アクチュエータを小型に構成することができる。また、駆動用コイルによってもたらされる駆動力の作用点と、磁気センサによって位置を検出する点が近接するので、高い位置精度で可動側部材を移動させることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、さらに、駆動用コイルによって生成される磁界が磁気センサに与える影響を除去するために、磁気センサによって検出された位置信号を補正する補正手段を有する。
このように構成された本発明によれば、駆動用コイルによって生成される磁界が磁気センサに与える影響は、補正手段によって補正されるので、磁気センサを駆動用コイルの巻線の内側に配置しても、磁気センサによって精度良く位置を検出することができる。
【００１６】
また、本発明において、好ましくは、補正手段は、駆動用コイルに流れた電流を検出する電流検出手段を有し、この電流検出手段によって検出された電流に基づいて補正信号を生成し、磁気センサによって検出された位置信号を補正する。
さらに、本発明において、好ましくは、駆動用コイルに流される電流が、パルス幅変調又はパルス密度変調されており、補正手段は、電流検出手段が検出したパルス幅変調又はパルス密度変調された電流を平滑化して補正信号を生成する平滑化手段を有する。
このように構成された本発明によれば、高いエネルギー効率で可動側部材を駆動することができる。
【００１７】
また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、レンズ鏡筒に取り付けられた固定側部材と、画像安定化用レンズが取り付けられた可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方の、各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、各駆動用コイルに対する各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段によって検出された信号に基づいて、画像安定化用レンズを移動させる位置を指令するレンズ位置指令信号を生成するレンズ位置指令信号生成手段と、このレンズ位置指令信号生成手段によって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
また、本発明のカメラは、本発明のレンズユニットを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡単な機構で、小型なアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な機構で、位置決め精度が高いアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態によるアクチュエータを説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態によるアクチュエータの側面図であり、（ｂ）は、アクチュエータの固定板を取り除いて示した底面図である。図２は、本実施形態によるアクチュエータの制御回路の一例を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるアクチュエータ１は、固定側部材である固定板２と、この固定板２上に摺動可能に支持された可動側部材である移動枠４と、を有する。さらに、アクチュエータ１は、固定板２上に取り付けられた駆動用コイル６と、移動枠４の駆動用コイル６に対応する位置に配置された駆動用磁石８と、駆動用磁石８の磁気を駆動用コイル６に差し向けるバックヨーク１０と、を有する。また、移動枠４の位置を検出するために、駆動用コイル６の巻線の内側には、磁気センサであるホール素子１２が取り付けられている。さらに、アクチュエータ１は、ホール素子１２によって検出された位置信号及び指令信号に基づいて、駆動用コイル６に電流を流す制御手段であるコントローラ１４と、を有する。
【００２１】
移動枠４は、固定板２によって、図１の左右方向に摺動可能に支持され、図１の紙面に垂直な方向の移動は拘束されている。また、移動枠４は、それに取り付けられたバックヨーク１０及び駆動用磁石８を、駆動用コイル６から所定の距離離れた位置に支持できる形状に形成されている。本実施形態においては、移動枠４が、可動側部材支持手段としても機能する。
図１（ｂ）に示すように、駆動用コイル６は、概ね正方形の巻枠（図示せず）に導線を巻きつけた、概ね正方形状のコイルであり、固定板２の上に取り付けられている。駆動用コイル６の巻線に電流を流すと、概ね図１（ａ）の破線に示すような磁界を発生する。
【００２２】
駆動用磁石８は、移動枠４の底面側に、バックヨーク１０を介して取り付けられている。また、図１（ａ）に示すように、駆動用磁石８は、駆動用コイル６に面する側の左側がＮ極、右側がＳ極、バックヨーク１０に面する側の右側がＮ極、左側がＳ極となるように磁化されている。従って、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃは長方形の駆動用磁石８の各長辺の中点を通るように位置する。また、駆動用磁石８の磁束は、移動枠４と駆動用磁石８との間に取り付けられたバックヨーク１０によって偏向され、図１（ａ）の二点鎖線のような曲線を描いて分布する。なお、本明細書において、磁気的中立軸線Ｃとは、駆動用磁石８の両端を夫々Ｓ極、Ｎ極としたとき、その中間のＳ極からＮ極に極性が変化する点を連ねた線を言うものとする。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、ホール素子１２は、固定板２上の、駆動用コイル６の巻線の内側に取り付けられ、駆動用磁石８と重なるように配置されている。このホール素子１２は、駆動用磁石８の磁束を検出し、移動枠４の位置を測定するように構成されている。ホール素子１２は、その感度中心点Ｓが、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃ上にあるときは、出力が０であり、移動枠４が図１（ａ）の左右方向に移動すると、出力信号が正弦波状に変化する。ただし、アクチュエータ１の実際の可動範囲においては、ホール素子１２の出力信号は、移動枠４の移動距離にほぼ比例している。
【００２４】
コントローラ１４は、移動枠４を移動させるべき位置を指令する指令信号と、ホール素子１２によって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイル６に流す電流を制御し、移動枠４を指令信号によって指令された位置に移動させるように構成されている。また、コントローラ１４は、駆動用コイル６によって生成された磁界の影響を、ホール素子１２の検出信号から除去するための補正手段である補正回路１６を内蔵している。
【００２５】
次に、図２を参照して、コントローラ１４の具体的な回路の一例を説明する。図２は、駆動用コイル６に流す電流を制御する回路の一例を示す。なお、図２の回路では、各オペアンプを作動させるための電源供給ライン等の付属的な回路は省略されている。まず、図２に示すように、電源電圧＋Ｖｃｃとアース電位ＧＮＤの間に電気抵抗Ｒ８及びＲ９が直列に接続される。さらに、オペアンプＯＰ５のプラス入力端子が、電気抵抗Ｒ８とＲ９の間に接続される。また、オペアンプＯＰ５のマイナス入力端子は、オペアンプＯＰ５の出力端子に接続されている。これにより、オペアンプＯＰ５の出力端子の電圧は、電気抵抗Ｒ７及びＲ８によって、電源電圧＋Ｖｃｃとアース電位ＧＮＤの間の基準電圧ＶREFに設定され、維持される。
【００２６】
一方、ホール素子１２の１番端子と２番端子の間には、電源電圧＋Ｖｃｃが印加される。また、ホール素子１２の３番端子は、基準電圧ＶREFに接続されている。これによりホール素子１２に作用する磁気が変化すると、ホール素子１２の４番端子の電圧が＋ＶｃｃとＧＮＤの間で変化する。
ホール素子１２の４番端子は、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１の出力端子は、マイナス入力端子に接続されており、オペアンプＯＰ１は、ホール素子１２の出力信号のバッファアンプとして機能する。さらに、オペアンプＯＰ１の出力端子は、電気抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。
【００２７】
また、可変抵抗ＶＲ１の両固定端子が、＋Ｖｃｃ及びＧＮＤに夫々接続されている。可変抵抗ＶＲ１の可動端子は電気抵抗Ｒ３を介して、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。可変抵抗ＶＲ１を調整することによって、オペアンプＯＰ２の出力のオフセット電圧が調整される。また、オペアンプＯＰ２の出力端子は、可変抵抗ＶＲ２を介して、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。可変抵抗ＶＲ２を調節することによってオペアンプＯＰ２のゲインを調整することができる。さらに、オペアンプＯＰ２のプラス入力端子は、基準電圧ＶREFに接続されている。
【００２８】
移動枠４が移動すべき位置を指令する位置指令信号はオペアンプＯＰ４のプラス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ４の出力端子は、オペアンプＯＰ４のマイナス入力端子に接続されている。従って、オペアンプＯＰ４は、位置指令信号のバッファアンプとして作用する。
【００２９】
オペアンプＯＰ４の出力端子は、電気抵抗Ｒ５を介して、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ３の出力端子は、電気抵抗Ｒ６を介して、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子には、電気抵抗Ｒ７を介してオペアンプＯＰ２の出力端子が接続され、さらに、電気抵抗Ｒ４を介して基準電圧ＶREFが接続されている。このため、磁気センサ１２の出力と位置指令信号の差がオペアンプＯＰ３の出力端子から出力される。また、電気抵抗Ｒ４乃至Ｒ７によって、オペアンプＯＰ３のゲインが設定される。
【００３０】
オペアンプＯＰ３の出力端子は、駆動用コイル６の一端に接続され、駆動用コイル６の他端は、電流検出手段である電流検出用の電気抵抗Ｒ１０を介して基準電圧ＶREFに接続される。本実施形態においては、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０は、０．１Ωに設定されている。従って、駆動用コイル６には、概ねオペアンプＯＰ３の出力と基準電圧ＶREFの電位差に応じた電流が流れる。駆動用コイル６に電流が流れると磁界が発生し、駆動用磁石８に磁力を作用させ、駆動用磁石８を移動させる。この磁力は、駆動用磁石８が位置指令信号で指令された位置に近づく方向に作用する。駆動用磁石８が移動されると、ホール素子１２の４番端子から出力される電圧が変化する。駆動用磁石８がコイル位置指令信号で指令された位置まで移動すると、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子及びマイナス入力端子に入力される電圧が等しくなり、駆動用コイル６には電流が流れなくなる。
【００３１】
ただし、駆動用コイル６に流れると、図１（ａ）に示すように、駆動用コイル６の周囲に磁界が発生する。この磁界は、駆動用コイル６の巻線の内側に配置されたホール素子１２の出力にも影響を与える。そこで、駆動用コイル６に流れる電流を検出し、この電流によって発生する磁界の影響を、ホール素子１２の出力信号から除去する。具体的には、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の、駆動用コイル６に接続されている側の端子を、電気抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続する。この電気抵抗Ｒ２と、オペアンプＯＰ１の出力端子とオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子の間に接続された電気抵抗Ｒ１を適当な値に設定することにより、駆動用コイル６が発生する磁界の影響を除去することができる。
【００３２】
例えば、駆動用磁石８を駆動用コイル６から遠ざけ、駆動用磁石８の磁力線の影響がない状態で、駆動用コイル６に５０ｍＡの電流を流したとき、ホール素子１２が基準電圧ＶREFに対してｖｉｈ＝−１．５ｍＶの出力電圧を発生したとする。この電圧ｖｉｈは、バッファアンプであるオペアンプＯＰ１を介して、オペアンプＯＰ１の出力端子に現れる。一方、駆動用コイル６に５０ｍＡの電流が流れると、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の、駆動用コイル６側の端子には、基準電圧ＶREFに対してｖｉ＝＋５ｍＶの電圧が発生する。ここで、電気抵抗Ｒ１とＲ２の比を、電圧ｖｉｈとｖｉの絶対値の比と等しく設定することにより、駆動用コイル６が発生する磁界の影響によるホール素子１２の出力をキャンセルすることができる。即ち、電気抵抗Ｒ１とＲ２をこのように設定することによって、駆動用コイル６の磁界によって発生するホール素子１２の出力電圧と、電気抵抗Ｒ１０の端子電圧は等しくされ（符号は逆）、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子において加算されてゼロになる。なお、本実施形態においては、電気抵抗Ｒ１を１ｋΩ、Ｒ２を３．３３ｋΩに設定している。
【００３３】
さらに、実使用状態においては、駆動用磁石８の磁気及び駆動用コイル６の磁気を重畳させた磁気に対応した出力電圧がホール素子１２から出力される。従って、ホール素子１２が、駆動用磁石８及び駆動用コイル６の磁気を受けている場合には、駆動用コイル６が発生する磁気の成分だけがキャンセルされ、オペアンプＯＰ２の出力端子には、駆動用磁石８の位置に比例した信号が出力される。本発明の第１実施形態において、電気抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１０及びオペアンプＯＰ２は、補正回路１６として機能する。また、本実施形態において、電気抵抗Ｒ１０から、電気抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２に入力される信号は、ホール素子１２から出力される信号を補正する補正信号として機能する。
【００３４】
また、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の値０．１Ωは、電気抵抗Ｒ１及びＲ２の値である１ｋΩ及び３．３３ｋΩよりも十分小さいので無視することができ、電気抵抗Ｒ２を接続することによる電気抵抗Ｒ１０の端子電圧の変動は、無視することができる。さらに、電気抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ２のマイナス端子に入力される電圧は、実際には、オペアンプＯＰ１のオフセット電圧による影響を受ける場合がある。この影響を除去するためには、オペアンプＯＰ１を除去し、ホール素子１２を電気抵抗Ｒ１に直結すればよい。ただし、この場合には、電気抵抗Ｒ１、Ｒ２の定数を、ホール素子１２の内部抵抗を考慮して決定する必要がある。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態によるアクチュエータ１の作用を説明する。まず、移動枠４が、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃとホール素子１２の感度中心点Ｓが重なる初期位置にあり、コントローラ１４に位置指令信号が入力されていない場合には、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位は等しく、駆動用コイル６には電流は流れない。次に、コントローラ１４に位置指令信号を入力すると、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子の電位が変化し、オペアンプＯＰ３の出力端子に電圧が生じ、駆動用コイル６に電流が流れる。駆動用コイル６に電流が流れると、駆動用コイル６が磁界を発生し、移動枠４の駆動用磁石８に駆動力を及ぼす。駆動用磁石８に作用する駆動力は、移動枠４を、位置指令信号によって指令された位置に近づくように移動させる。
【００３６】
移動枠４が初期位置から移動されると、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃとホール素子１２の感度中心点Ｓが重ならなくなるので、ホール素子１２に出力信号が生じる。また、ホール素子１２には、駆動用コイル６が発生した磁界も作用するので、ホール素子１２の出力信号には、駆動用コイル６の磁界の成分も含まれることになる。一方、駆動用コイル６に電流が流れると、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の駆動用コイル６側の端子に、電流信号としての電圧が発生する。
【００３７】
ホール素子１２の出力信号及び電流信号は、夫々電気抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子で加算され、ホール素子１２の出力信号に含まれる駆動用コイル６の磁界の影響による成分がキャンセルされる。ホール素子１２の出力信号から、駆動用コイル６の磁界の影響による成分を除去した信号は、オペアンプＯＰ２によって増幅され、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子に入力される。
【００３８】
移動枠４が、位置指令信号によって指令された位置に近づくように移動されると、ホール素子１２の出力信号が変化するので、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位差は減少する。さらに、移動枠４が位置指令信号によって指令された位置に到達すると、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位差はゼロになり、駆動用コイル６に流れる電流もゼロになる。位置指令信号が変化した場合、又は、外乱により移動枠４が位置指令信号の指令位置からずれた場合には、再び駆動用コイル６に電流が流れ、移動枠４を位置指令信号の指令位置に移動させる。以上の作用を繰り返すことによって、移動枠４は、位置指令信号に追従して移動される。
【００３９】
本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用磁石の移動を、駆動用コイルの巻線の内側に配置したホール素子によって検出しているので、簡単な機構で、小型のアクチュエータを構成することができる。即ち、本実施形態のアクチュエータによれば、従来デッドスペースとなっていた駆動用コイルの巻線の内側にホール素子を配置することができるので、スペースを効率的に利用し、アクチュエータを小型に構成することが可能になる。
【００４０】
また、本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用磁石の移動を、駆動用コイルの巻線の内側に配置したホール素子によって検出しているので、ホール素子で位置を測定する点と、駆動用コイルによる駆動力の中心点が一致して、移動枠の位置を精度良く検出することができる。
さらに、本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用コイルが生成する磁界のホール素子に対する影響を補正回路によって除去しているので、ホール素子を駆動用コイルの内側に配置しても精度良く位置検出を行うことができる。
また、上述した実施形態では、移動枠は、固定板上で摺動するように構成されていたが、移動枠をリニアベアリングや、コロ等任意の可動側部材支持手段で支持することができる。
【００４１】
さらに、上述した実施形態では、駆動用コイルに流す電流を、駆動用コイルに印加する電圧をアナログ的に変化させることによって制御していたが、変形例として、駆動用コイルに印加する電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）又はパルス密度変調（ＰＤＭ）した高周波パルスとして加えても良い。この場合には、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の駆動用コイル側の端子電圧もパルス状に変化するので、図２に想像線で示す平滑化手段であるコンデンサＣ１及び／又はコイルＩ１を接続して電流信号を生成する。即ち、補正回路に、ローパスフィルターとして作用するコンデンサＣ１及び／又はコイルＩ１を付加することにより、パルス状の波形は復調され、駆動用コイルにアナログ的に電圧を印加した場合と同様の電流信号が得られる。この変形例によれば、移動枠を駆動するエネルギー効率を改善することができる。
【００４２】
次に、図３乃至図１２を参照して、本発明の第２実施形態によるカメラを説明する。本実施形態によるカメラは、本発明の第１実施形態のアクチュエータを応用した構造のアクチュエータを、カメラの画像安定化用レンズの駆動機構として利用したものである。
【００４３】
図３は本発明の第２実施形態によるカメラの断面図である。図３に示すように、本発明の第２実施形態のカメラ１０１は、レンズユニット１０２と、カメラ本体１０４と、を有する。レンズユニット１０２は、レンズ鏡筒１０６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ１０８と、画像安定化用レンズ１１６を所定の平面内で移動させるアクチュエータ１１０と、レンズ鏡筒１０６の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ１３４ａ、１３４ｂ（図１には１３４ａのみ図示）と、を有する。本発明の実施形態のカメラ１０１は、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ１１０を作動させて画像安定化用レンズ１１６を移動させ、カメラ本体１０４内のフィルム面Ｆに合焦される画像を安定化させている。本実施形態においては、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、画像安定化用レンズ１１６は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、画像安定化用レンズとは、画像を安定させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
【００４４】
次に、図４乃至図６を参照して、アクチュエータ１１０を説明する。図４はアクチュエータ１１０の正面部分断面図、図５は図４のＡ−Ａ線側面断面図、図６は上面部分断面図である。なお、図３は、図２におけるフィルム面Ｆ側からアクチュエータ１１０を見た図であり、固定板１１２を部分的に破断して示した図であるが、ここでは、便宜的にこれを正面図と呼ぶものとする。図４乃至図６に示すように、アクチュエータ１１０は、レンズ鏡筒１０６内に固定された固定側部材である固定板１１２と、この固定板１１２に対して移動可能に支持された可動側部材である移動枠１１４と、この移動枠１１４を支持する可動側部材支持手段である３つのスチールボール１１８と、を有する。さらに、アクチュエータ１１０は、固定板１１２に取り付けられた３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、移動枠１１４の、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに夫々対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石１２２と、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの内側に配置された位置検出手段である磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、を有する。また、アクチュエータ１１０は、駆動用磁石１２２の磁力によって移動枠１１４を固定板１１２に吸着させるために、固定板１１２に取り付けられた吸着用ヨーク１２６と、駆動用磁石１２２の磁力を固定板１１２の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石１２２の裏側に取り付けられたバックヨーク１２８と、を有する。さらに、アクチュエータ１１０は、スチールボール１１８を移動枠１１４に吸着させる吸着用磁石１３０と、スチールボール１１８が固定板１１２と移動枠１１４の間で滑らかに転がるように固定板１１２及び移動枠１１４の夫々に取り付けられたスチールボール受け１３２と、を有する。なお、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、及びこれらに対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石１２２は、移動枠１１４を、固定板１１２に対して並進運動させ、且つ回転運動させることができる駆動手段を構成する。
【００４５】
さらに、図３に示すように、アクチュエータ１１０は、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって検出された振動と、磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃによって検出された移動枠１１４の位置情報に基づいて、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに流す電流を制御する制御手段であるコントローラ１３６を有する。
レンズユニット１０２は、カメラ本体１０４に取り付けられ、入射した光をフィルム面Ｆに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒１０６は、内部に複数の撮像用レンズ１０８を保持しており、一部の撮像用レンズ１０８を移動させることによりピント調整を可能としている。
【００４６】
アクチュエータ１１０は、移動枠１１４を、レンズ鏡筒１０６に固定された固定板１１２に対してフィルム面Ｆに平行な平面内で移動させ、これにより移動枠１１４に取り付けられた画像安定化用レンズ１１６を移動させ、レンズ鏡筒１０６が振動してもフィルム面Ｆに結像される像が乱れることがないように駆動される。
固定板１１２は概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが配置されている。図２に示すように、これら３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、その中心が、レンズユニット１０２の光軸を中心とする円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル１２０ａは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル１２０ｂは光軸に対して水平方向に配置され、駆動用コイル１２０ｃは、駆動用コイル１２０ａ及び１２０ｂから夫々中心角１３５゜隔てた位置に配置されている。従って、駆動用コイル１２０ａと１２０ｂの間は中心角９０゜、駆動用コイル１２０ｂと１２０ｃの間は中心角１３５゜、駆動用コイル１２０ｃと１２０ａの間は中心角１３５゜隔てられていることになる。また、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれ、この矩形の中心線が円周の半径方向と一致するように配置されている。
【００４７】
移動枠１１４は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定板１１２と平行に、固定板１１２と重なるように配置されている。移動枠１１４の中央の開口には、画像安定化用レンズ１１６が取り付けられている。移動枠１１４上の円周の、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに対応する位置には、長方形の駆動用磁石１２２が夫々埋め込まれている。なお、本明細書において、駆動用コイルに対応する位置とは、駆動用コイルによって形成される磁界の影響が実質的に及ぶ位置を意味している。また、駆動用磁石１２２の裏側、即ち、各駆動用コイルの反対側には、各駆動用磁石１２２の磁束が、固定板１１２の方に効率良く差し向けられるように、長方形のバックヨーク１２８が夫々取り付けられている。
【００４８】
また、固定板１１２の各駆動用コイルの裏側、即ち、移動枠１１４の反対側には、長方形の吸着用ヨーク１２６が夫々取り付けられている。移動枠１１４は、各駆動用磁石１２２が、それに対応して取り付けられた吸着用ヨーク１２６に及ぼす磁力によって、固定板１１２に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石１２２の磁力線が、吸着用ヨーク１２６に効率良く到達するように、固定板１１２を非磁性材料で構成している。
【００４９】
図７（ａ）は、駆動用コイル１２０ａ、駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６の位置関係を示す部分拡大上面図であり、（ｂ）は部分拡大正面図である。図４及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように、夫々長方形の形状を有する駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６は、各長辺、短辺が夫々重なり合うように配置されている。また、駆動用コイル１２０ａは、その各辺が、長方形のバックヨーク１２８の各長辺、短辺と夫々平行になるように配置されている。さらに、駆動用磁石１２２は、その磁気的な中立軸線Ｃが、各駆動用磁石１２２が配置されている円周の半径方向に一致するように向けられている。これにより、駆動用磁石１２２は、対応する駆動用コイルに電流が流れると、円周の接線方向の駆動力を受ける。他の駆動用コイル１２０ｂ、１２０ｃについても、同様の位置関係で対応する駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６が配置されている。本実施形態においては、磁気的中立軸線Ｃは、長方形の駆動用磁石１２２の各長辺の中点を通るように位置する。また、図７（ａ）に示すように、駆動用磁石１２２は、その厚さ方向にも極性が変化しており、図７（ａ）において左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上がＳ極になっている。
【００５０】
図４乃至図７に示すように、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの内側には、夫々磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが配置されている。各磁気センサは、移動枠１１４が中立位置にあるとき、その感度中心点Ｓが、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃ上に位置するように配置されている。本実施形態においては、磁気センサとしてホール素子を使用している。
【００５１】
図８及び図９は、駆動用磁石１２２の移動と磁気センサ１２４ａから出力される信号との関係を説明する図である。図８に示すように、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓが、駆動用磁石１２２の磁気的な中立軸線Ｃ上に位置する場合には、磁気センサ１２４ａからの出力信号は０である。移動枠１１４と共に駆動用磁石１２２が移動し、磁気センサ１２４ａの感度中心点が駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線上から外れると、磁気センサ１２４ａの出力信号が変化する。図８に示すように、駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃに直交する方向、即ち、Ｘ軸方向に移動すると、磁気センサ１２４ａは、正弦波状の信号を発生する。従って、この移動量が微小である場合には、磁気センサ１２４ａは、駆動用磁石１２２の移動距離にほぼ比例した信号を出力する。本実施形態において、駆動用磁石１２２の移動距離が、駆動用磁石１２２の長辺の長さの３％程度以内の場合には、磁気センサ１２４ａから出力される信号は、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓと駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの間の距離にほぼ比例する。また、本実施形態において、アクチュエータ１１０は、各磁気センサの出力が距離にほぼ比例する範囲内で作動する。
【００５２】
図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓ上に駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃが位置する場合には、図９（ｂ）のように駆動用磁石１２２が回転移動した場合、図９（ｃ）のように駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃの方向に移動した場合とも、磁気センサ１２４ａからの出力信号は０である。また、図９（ｄ）乃至（ｆ）に示すように、駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃが磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓから外れた場合には、感度中心点Ｓを中心とする磁気的中立軸線Ｃに接する円の半径ｒの大きさに比例した信号が磁気センサ１２４ａから出力される。従って、感度中心点Ｓを中心とする磁気的中立軸線Ｃに接する円の半径ｒが同じであれば、図９（ｄ）のように駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃに直交する方向に移動した場合、図９（ｅ）のように駆動用磁石１２２が並進及び回転移動した場合、図９（ｆ）のように任意の方向に並進移動した場合とも、何れも同じ大きさの信号が磁気センサ１２４ａから出力される。
【００５３】
ここでは、磁気センサ１２４ａについて説明したが、他の磁気センサ１２４ｂ、１２４ｃも、それらに対応する駆動用磁石１２２との位置関係に基づいて同様の信号を出力する。このため、各磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１１４が固定枠１１２に対して並進移動及び回転移動した位置を特定することができる。
【００５４】
図４に示すように、３つのスチールボール１１８は、固定枠１１２の各駆動用コイルを配置した円周よりも外側の円周上に夫々配置されている。３つのスチールボール１１８は、夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて配置され、スチールボール１１８のうちの１つが、駆動用コイル１２０ａと１２０ｂの間に位置するように配置されている。図５に示すように、各スチールボール１１８は、移動枠１１４の、各スチールボール１１８に対応する位置に埋め込まれた吸着用磁石１３０によって、移動枠１１４に吸着されている。各スチールボール１１８は吸着用磁石１３０によって移動枠１１４に吸着され、移動枠１１４は駆動用磁石１２２によって固定板１１２に吸着されるので、各スチールボール１１８は固定板１１２と移動枠１１４の間に挟持されることになる。これにより、移動枠１１４は固定板１１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１１４の固定板１１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動を許容する。
【００５５】
また、固定板１１２及び移動枠１１４の外周部には、スチールボール１１８と当接するように、環状のスチールボール受け１３２が夫々取り付けられている。スチールボール１１８が固定板１１２と移動枠１１４の間に挟持された状態で、移動枠１１４が移動すると、各スチールボール１１８は、スチールボール受け１３２の上で転がる。このため、移動枠１１４が固定板１１２に対して移動する場合にも、それらの間に摺動摩擦が生じることはない。好ましくは、スチールボール１１８とスチールボール受け１３２の間の転がり抵抗が小さくなるように、スチールボール受け１３２の表面を平滑に形成し、表面硬度の高い材料でスチールボール受け１３２を構成するのが良い。
【００５６】
なお、本実施形態においては、吸着用磁石１３０の磁力線がスチールボール１１８に効率良く到達するように、スチールボール受け１３２を非磁性材料で構成している。また、本実施形態においては、スチールボール１１８として鋼製の球体を使用しているが、スチールボール１１８は必ずしも球体でなくても良い。即ち、アクチュエータ１１０の作動中においてスチールボール受け１３２と接触する部分が概ね球面の形状を有する形態であればスチールボール１１８として使用することができる。なお、本明細書において、このような形態を球状体という。
【００５７】
次に、図１０を参照して、アクチュエータ１１０の制御を説明する。図１０は、コントローラ１３６における信号処理を示すブロック図である。図１０に示すように、レンズユニット１０２の振動は、２つのジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって時々刻々検出され、コントローラ１３６に内蔵されたレンズ位置指令信号生成手段である演算回路１３８ａ、１３８ｂに入力される。本実施形態においては、ジャイロ１３４ａはレンズユニット２のヨーイング運動の角加速度を、ジャイロ１３４ｂはピッチング運動の角加速度を夫々検出するように構成され、配置されている。
【００５８】
演算回路１３８ａ、１３８ｂは、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂから時々刻々入力される角加速度に基づいて、画像安定化用レンズ１１６を移動させるべき位置を時系列で指令するレンズ位置指令信号を生成する。すなわち、演算回路１３８ａは、ジャイロ１３４ａによって検出されるヨーイング運動の角加速度を２回時間積分し、所定の修正信号を加算することによってレンズ位置指令信号の水平方向成分を生成し、同様に、演算回路１３８ｂは、ジャイロ１３４ｂによって検出されるピッチング運動の角加速度に基づいてレンズ位置指令信号の鉛直方向成分を生成するように構成されている。このようにして得られたレンズ位置指令信号に従って、画像安定化用レンズ１１６を時々刻々移動させることにより、写真撮影の露光中にレンズユニット１０２が振動した場合にも、カメラ本体１０４内のフィルム面Ｆに合焦される像は乱れることなく安定化される。
【００５９】
コントローラ１３６に内蔵されたコイル位置指令信号生成手段は、演算回路１３８ａ、１３８ｂによって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成するように構成されている。コイル位置指令信号は、画像安定化用レンズ１１６をレンズ位置指令信号で指定された位置へ移動させたときの、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃとそれに対応した駆動用磁石１２２の位置関係を表す信号である。すなわち、各駆動用コイルに対応した駆動用磁石１２２が、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号によって指令された位置に移動すると、その結果、画像安定化用レンズ１１６は、レンズ位置指令信号によって指令された位置へ移動する。本実施形態においては、駆動用コイル１２０ａが光軸の鉛直上方に設けられているので、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号は、演算回路１３８ａから出力されるレンズ位置指令信号の水平方向成分と等しくなる。また、駆動用コイル１２０ｂは光軸の横方向に設けられているので、駆動用コイル１２０ｂに対するコイル位置指令信号は、演算回路１３８ｂから出力されるレンズ位置指令信号の鉛直方向成分と等しくなる。さらに、駆動用コイル１２０ｃに対するコイル位置指令信号は、レンズ位置指令信号の水平方向成分及び鉛直方向成分に基づいて、コイル位置指令信号生成手段である演算回路１４０によって生成される。
【００６０】
一方、磁気センサ１２４ａによって測定された、駆動用コイル１２０ａに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ａによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ａは、演算回路１３８ａから出力されたコイル位置指令信号の水平成分と、磁気センサアンプ１４２ａから出力された駆動用コイル１２０ａに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ａに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ａからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ａには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６１】
同様に、磁気センサ１２４ｂによって測定された、駆動用コイル１２０ｂに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ｂによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ｂは、演算回路１３８ｂから出力されたコイル位置指令信号の鉛直成分と、磁気センサアンプ１４２ｂから出力された駆動用コイル１２０ｂに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ｂに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ｂからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ｂには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６２】
また、磁気センサ１２４ｃによって測定された、駆動用コイル１２０ｃに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ｃによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ｃは、演算回路１４０から出力されたコイル位置指令信号と、磁気センサアンプ１４２ｃから出力された駆動用コイル１２０ｃに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ｃに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ｃからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ｃには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６３】
次に、図１１を参照して、移動枠１１４を並進運動させる場合のレンズ位置指令信号と、コイル位置指令信号との関係を説明する。図１１は、固定板１１２上に配置された駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、移動枠１１４上に配置された３つの駆動用磁石１２２の位置関係を示す図である。まず、３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、その中心点が、点Ｑを原点とする半径Ｒの円周上の点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に夫々配置されている。また、各磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃも、その感度中心点Ｓが点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動枠１１４が中立位置にあるとき、すなわち、画像安定化用レンズ１１６の中心が光軸上にある場合には、各駆動用コイルに対応した各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの中点も、夫々点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置する。また、点Ｑを原点とする水平軸線をＸ軸、鉛直軸線をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に対して夫々１３５゜の角をなす軸をＶ軸とすれば、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃは、夫々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｖ軸と重なる位置にある。
【００６４】
ここで、移動枠１１４が移動して、画像安定化用レンズ１１６の中心点が点Ｑ1に移り、さらに、移動枠１１４が点Ｑ1を中心に反時計回りに角θ回転すると、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの中点は、点Ｌ1、Ｍ1、Ｎ1に夫々移動する。移動枠１１４がこのような位置に移動するためには、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号の大きさは、点Ｌを中心として直線Ｑ1Ｌ1に接する円の半径に、駆動用コイル１２０ｂのコイル位置指令信号は、点Ｍを中心として直線Ｑ1Ｍ1に接する円の半径に、駆動用コイル１２０ｃのコイル位置指令信号は、点Ｎを中心として直線Ｑ1Ｎ1に接する円の半径に夫々比例する値である必要がある。これらの円の半径を夫々ｒX、ｒY、ｒVとする。
【００６５】
なお、各コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVの符号を図１１に示すように定める。即ち、点Ｌ1を第１象限に移動させるコイル位置指令信号ｒXを正、第２象限に移動させるコイル位置指令信号ｒXを負と定め、同様に、点Ｍ1を第１象限に移動させるコイル位置指令信号ｒYを正、第４象限に移動させるコイル位置指令信号ｒYを負と定める。また、点Ｎ1をＶ軸の下側に移動させるコイル位置指令信号ｒVを正、Ｖ軸の上側に移動させるコイル位置指令信号ｒVを負と定める。さらに、角度の符号は時計回りを正とする。従って、移動枠１４を中立位置から時計回りに回転させる場合、コイル位置指令信号ｒXは正、コイル位置指令信号ｒYは負、コイル位置指令信号ｒVは負となる。
【００６６】
また、点Ｑ1の座標を（ｊ，ｇ）、点Ｌ1の座標を（ｉ，ｅ）、点Ｎ1の座標を（ｋ，ｈ）とし、Ｖ軸とＹ軸の為す角をαとする。さらに、点Ｍを通り直線Ｑ1Ｌ1に平行な補助線Ａ、及び点Ｌを通り直線Ｑ1Ｍ1に平行な補助線Ｂを引き、補助線Ａと補助線Ｂの交点を点Ｐとする。
【００６７】
ここで、直角三角形ＬＭＰについて正弦定理を適用すると、
となる。従って、
の関係が成り立つ。また、座標ｅ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋを、Ｒ、ｒX、ｒY、ｒV、θ、αで表すと、幾何学的関係及び数式３より、
が得られる。さらに、座標（ｋ，ｇ）、（ｊ，ｇ）、（ｋ，ｈ）を頂点とする直角三角形について、下記の関係が成り立つ。
【００６８】
数式５の関係を展開して整理すると、
の関係が得られる。さらに、移動枠１４が並進運動する場合には、θ＝０であるから数式６は、
となる。また、本実施形態においては、α＝４５゜であるから、数式７の関係は、
と簡略化される。従って、本実施形態においては、レンズ位置指令信号によって画像安定化用レンズ１１６の中心を座標（ｊ，ｇ）に並進運動させる場合、駆動用コイル１２０ａに対しては座標ｊの大きさに比例したコイル位置指令信号ｒXを与え、駆動用コイル１２０ｂに対しては座標ｇの大きさに比例したコイル位置指令信号ｒYを与え、駆動用コイル１２０ｃに対しては数式８によってコイル位置指令信号ｒVを計算して与える。
【００６９】
なお、コイル位置指令信号ｒXは図１０の演算回路１３８ａの出力信号に、コイル位置指令信号ｒYは演算回路１３８ｂの出力信号に対応している。また、コイル位置指令信号ｒVは、数式８と等価な計算を行う演算回路１４０の出力信号に対応している。
次に、図１２を参照して、移動枠１１４を回転運動させる場合のレンズ位置指令信号と、コイル位置指令信号との関係を説明する。図１２は、移動枠１１４が並進運動及び回転運動した場合のコイル位置指令信号を説明する図である。図１２に示すように、まず、移動枠１１４が並進移動されることにより、これに取り付けられた画像安定化用レンズ１１６の中心が、点Ｑから点Ｑ2に移動されると、移動枠１１４に取り付けられた駆動用磁石１２２は、点Ｌ、Ｍ、Ｎから、点Ｌ2、Ｍ2、Ｎ2に夫々移動される。この並進運動に対するコイル位置指令信号をｒX、ｒY、ｒVとする。これらのコイル位置指令信号の大きさは、上述した数式８等によって求めることができる。ここでは、移動枠１１４が、点Ｑ2を中心に角度η反時計回りに回転された場合のコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算する。
【００７０】
まず、図１１の場合と同様に、点Ｑ2の座標を（ｊ，ｇ）、直線Ｑ2Ｎ2とＮを中心とする半径ｒVの円の接点の座標を（ｋ，ｈ）とし、数式４のθに０を代入すると、
の関係が得られる。
【００７１】
次に、移動枠１１４が、点Ｑ2を中心に角度η反時計回りに回転されると、点Ｌ2、Ｍ2、Ｎ2は点Ｌ3、Ｍ3、Ｎ3に夫々移動される。また、線分Ｑ2Ｌ2とＱ2Ｌの為す角をβ、線分Ｑ2Ｍ2とＱ2Ｍの為す角をδ、線分Ｑ2Ｎ2とＱ2Ｎの為す角をγとする。さらに、線分Ｑ2Ｌの長さをＵ、線分Ｑ2Ｍの長さをＷ、線分Ｑ2Ｎの長さをＶとする。ここで、コイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηの大きさは、点Ｌ、Ｍ、Ｎを中心として、直線Ｑ2Ｌ3、Ｑ2Ｍ3、Ｑ2Ｎ3と接する円の半径に夫々等しいので、
の関係が成り立つ。
【００７２】
また、ｓｉｎβ、ｃｏｓβ等は、幾何学的関係から、次のように表すことができる。
さらに、数式１１の関係を数式１０に代入して、β、γ、δ等を消去すると、
の関係が得られる。従って、画像安定化用レンズ１１６の中心を座標（ｊ，ｇ）に並進運動させ、さらに、その点を中心に反時計回りに角度η回転運動させた位置に移動枠１１４を移動させるためには、まず、数式８及び９によってｒX、ｒY、ｒVを計算し、次に、その値を数式１２に代入することによってコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算し、これらを各駆動用コイルに与えればよい。
【００７３】
また、移動枠１１４を並進運動させずに、点Ｑを中心に反時計回りに角度η回転運動させる場合には、数式１２のｒX、ｒY、ｒVに０を代入した
によってコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算すればよい。
【００７４】
また、コントローラ１３６は、具体的には、図２に一例を示した回路を、各駆動用コイルに対して設けることによって構成することができる。例えば、駆動用コイル１２０ａに流す電流を制御する回路を構成するには、駆動用コイル６を駆動用コイル１２０置き換え、演算回路１３８ａの出力を、図２の回路の位置指令信号として加えればよい。この場合、図２のオペアンプＯＰ２が磁気センサアンプ１４２ａに対応し、オペアンプＯＰ３が差動回路１４４ａに対応する。また、駆動用コイル１２０ｂに流す電流を制御する回路も同様に構成することができる。また、駆動用コイル１２０ｃに流す電流も同様の回路で制御することができるが、この場合には、演算回路１４０の出力を、オペアンプＯＰ４のプラス入力端子に位置指令信号として接続する。なお、演算回路１４０は、数式８と等価な計算を行うために、オペアンプＯＰ３と同様の差動回路、及びその出力を（１／２）1/2に分圧する電気抵抗等で構成することができる。
【００７５】
次に、図３及び１０を参照して、本発明の実施形態によるカメラ１０１の作用を説明する。まず、カメラ１０１の手ブレ防止機能の起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、レンズユニット１０２に備えられたアクチュエータ１１０が作動される。レンズユニット１０２に取り付けられたジャイロ１３４ａ、１３４ｂは、所定周波数帯域の振動を時々刻々検出し、コントローラ１３６に内蔵された演算回路１３８ａ、１３８ｂに出力する。ジャイロ１３４ａはレンズユニット１０２のヨーイング方向の角加速度の信号を演算回路１３８ａに出力し、ジャイロ１３４ｂはピッチング方向の角加速度の信号を演算回路１３８ｂに出力する。演算回路１３８ａは、入力された角加速度信号を時間で２回積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の修正信号を加えて水平方向のレンズ位置指令信号を生成する。同様に、演算回路１３８ｂは、入力された角加速度信号を時間で２回積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の修正信号を加えて鉛直方向のレンズ位置指令信号を生成する。演算回路１３８ａ、１３８ｂによって時系列で出力されるレンズ位置指令信号によって指令される位置に、画像安定化用レンズ１１６を時々刻々移動させることによって、カメラ本体１０４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００７６】
演算回路１３８ａによって出力された水平方向のレンズ位置指令信号は、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号ｒXとして作動回路１４４ａに入力される。同様に、演算回路１３８ｂによって出力された鉛直方向のレンズ位置指令信号は、駆動用コイル１２０ｂに対するコイル位置指令信号ｒYとして作動回路１４４ｂに入力される。また、演算回路１３８ａ、１３８ｂの出力は、演算回路１４０に入力され、数式８で表される演算により、駆動用コイル１２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒVが生成される。
【００７７】
一方、駆動用コイル１２０ａの内側に配置された磁気センサ１２４ａは磁気センサアンプ１４２ａに、駆動用コイル１２０ｂの内側の磁気センサ１２４ｂは磁気センサアンプ１４２ｂに、駆動用コイル１２０ｃの内側の磁気センサ１２４ｃは磁気センサアンプ１４２ｃに検出信号を出力する。磁気センサアンプ１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃで夫々増幅された磁気センサの検出信号は、作動回路１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃに夫々入力される。
【００７８】
作動回路１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、入力された各磁気センサの検出信号と、コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVの差に応じた電圧を夫々発生し、この電圧に比例した電流を駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに流す。各駆動用コイルに電流が流れると電流に比例した磁界が発生する。この磁界により各駆動用コイルに対応して配置された各駆動用磁石１２２は夫々、コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動枠１１４が移動される。駆動用磁石１２２が、この駆動力によってコイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、コイル位置指令信号と磁気センサの検出信号が一致するので作動回路の出力は０となり、駆動力も０になる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石１２２がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、各駆動用磁石１２２はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。
【００７９】
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石１２２を有する移動枠１１４に取り付けられた画像安定化用レンズ１１６が、レンズ位置指令信号に追従するように移動される。これにより、カメラ本体１０４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００８０】
本発明の第２実施形態によるカメラでは、直交する２方向のガイドを使用することなく、画像安定化用のアクチュエータの移動枠を任意の方向に並進運動させることができるので、アクチュエータを簡単な機構で構成することができる。また、機構を簡略化することにより、アクチュエータの移動枠を軽量化することができるので、高速な応答が可能なアクチュエータを構成することができる。
【００８１】
本発明の第２実施形態によるカメラにおいては、画像安定化用のアクチュエータの移動枠を所定の平面内で任意の方向に並進運動及び回転運動させることができる。
また、磁気センサが駆動用コイルの内側に配置されているので、駆動用コイルから駆動用磁石に及ぼされる力の作用点と、駆動用磁石上の磁気センサによって位置を計測される点がほぼ等しくなり、機械的なガタ等に影響されることなく、正確に移動枠の位置を検出することができる。さらに、コントローラが補正回路を内蔵しているので、駆動用コイルが生成する磁界が磁気センサに及ぼす影響を排除することができる。
【００８２】
本発明の第２実施形態によるカメラにおいては、固定板と移動枠の間の間隔が、スチールボールによって一定に維持され、固定板と移動枠の間でスチールボールが転がることによって、固定板に対して移動枠が移動されるので、摺動抵抗が作用することなく、移動枠が固定板に対して移動される。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した第２実施形態では、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、静止画又は動画撮像用の任意のカメラに適用することができる。また、本発明を、これらのカメラのカメラ本体と共に使用されるレンズユニットに適用することもできる。さらに、本発明は、カメラの画像安定化用レンズの駆動用の他、ＸＹステージの駆動用等の任意のアクチュエータに適用することができる。
【００８４】
また、上述した実施形態においては、固定側部材に駆動用コイルが取り付けられ、可動側部材に駆動用磁石が取り付けられていたが、固定側部材に駆動用磁石を、可動側部材に駆動用コイルを取り付けることもできる。さらに、上述した第２実施形態においては、駆動用コイルと駆動用磁石が３組使用されていたが、４組以上の駆動用コイルと駆動用磁石を使用することもできる。また、上述した実施形態においては、駆動用磁石として永久磁石を使用しているが、駆動用磁石として電磁石を使用することもできる。
【００８５】
また、上述した第２実施形態においては、可動側部材支持手段として、３つのスチールボール１８が使用されているが、可動側部材支持手段を４つ以上の球状体で構成することもできる。あるいは、球状体を使用せずに、可動側部材及び固定側部材の接触面を平滑に仕上げておき、可動側部材と固定側部材を直接接触させて滑動させることによって、可動側部材支持手段を構成しても良い。
【００８６】
さらに、上述した第２実施形態においては、駆動用コイル１２４ａと１２４ｂの間の中心角が９０度、駆動用コイル１２４ｃと駆動用コイル１２４ａ及び１２４ｂの間の中心角が１３５度となるように駆動用コイルを配置しているが、駆動用コイル１２４ｂと１２４ｃの間の中心角が（９０＋α）度、０≦α≦９０となるように、駆動用コイル１２４ｃを配置しても良い。この場合には、駆動用コイル１２４ｃに対するコイル位置指令信号は、数式７によって計算することができる。或いは、駆動用コイル１２４ａと１２４ｂの間の中心角は９０度でなくても良く、３つの駆動用コイルの間の中心角を夫々１２０゜にする等、各駆動用コイルの間の中心角を、９０度以上１８０度以下の任意の角度にすることもできる。
【００８７】
また、上述した第２実施形態においては、駆動用磁石の磁気的中立軸線は、全て半径方向に向けられていたが、各駆動用磁石の磁気的中立軸線は、任意の方向に向けることができる。好ましくは、少なくとも１つの駆動用磁石の磁気的中立軸線を、ほぼ半径方向に向けて配置するのが良い。
【００８８】
図１３は、上述した本発明の第２実施形態において、駆動用コイル１２４ａ及び１２４ｂに対応する駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線を、点Ｑを中心とする円の接線方向に向け、駆動用コイル１２４ｃに対応する駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線を半径方向に向けた変形例を示す。なお、図示を省略しているが、駆動用コイル１２４ａは点Ｌに、駆動用コイル１２４ｂは点Ｍに、駆動用コイル１２４ｃは点Ｎに夫々配置されている。この例では、点Ｌに配置された駆動用コイル１２４ａに対するコイル位置指令信号ｒX、点Ｍに配置された駆動用コイル１２４ｂに対するコイル位置指令信号ｒy、点Ｎに配置された駆動用コイル１２４ｃに対するコイル位置指令信号ｒVが与えられている。この指令信号によって、移動枠１１４の中立位置において、点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置していた各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線の中点は、点Ｌ4、Ｍ4、Ｎ4に夫々移動され、画像安定化用レンズ１１６の中心点は、点Ｑから点Ｑ3に移動される。
【００８９】
なお、この変形例では、レンズ位置指令信号の水平方向成分に対応するコイル位置指令信号ｒXが点Ｍに配置された駆動用コイル１２４ｂに与えられ、鉛直方向成分に対応するコイル位置指令信号ｒYが点Ｌに配置された駆動用コイル１２４ａに与えられる。また、図１３の例において、コイル位置指令信号ｒX、ｒYを数式８に代入し、求められたコイル位置指令信号ｒVを駆動用コイル１２４ｃに与えると、点ＱはＸ軸方向に−ｒX、Ｙ軸方向にｒY並進移動される。
【００９０】
次に、図１４を参照して、本発明の第２実施形態の更なる変形例を説明する。この変形例のアクチュエータ１４５は、移動枠１１４の制御を行わないとき、移動枠１１４を固定板１１２に対して係止するための係止機構を有する点が、上述した実施形態とは異なる。
図１４に示すように、本変形例のアクチュエータ１４５では、移動枠１１４の外周に３つの係合突起１１４ａが形成されている。また、固定板１１２には、移動枠１１４を取り囲むように配置された環状部材１４６が取り付けられており、この環状部材１４６の内周部には、係合突起１１４ａと夫々係合するように形成された３つの係合部１４６ａが設けられている。さらに、移動枠１１４の外周には、３つの可動側保持用磁石１４８が取り付けられている。また、環状部材１４６の内周部の可動側保持用磁石１４８に夫々対応する位置には、可動側保持用磁石１４８と磁力を及ぼしあうように位置決めされた３つの固定側保持用磁石１５０が夫々取り付けられている。さらに、手動係止用部材１５２が、環状部材１４６の外側から半径方向内方に向けて延びるように、環状部材１４６の円周方向に移動可能に設けられている。この手動係止用部材１５２の先端には、Ｕ字型の凹部１５２ａが形成されている。移動枠１１４の外周には、Ｕ字型の凹部１５２ａの中に受け入れられ、手動係止用部材１５２と係合するように、係合ピン１５４が取り付けられている。
【００９１】
次に、アクチュエータ１４５の作用を説明する。まず、アクチュエータ１４５の移動枠１１４を、図１４において反時計回りに回転駆動することにより、移動枠１１４外周の係合突起１１４ａが環状部材１４６の係合部１４６ａに夫々係合し、移動枠１１４が固定板１１２に対して係止される。また、移動枠１１４に設けられた可動側保持用磁石１４８と、環状部材１４６の固定側保持用磁石１５０は、図１４に示す状態では、殆ど磁力を及ぼしあうことはない。移動枠１１４が反時計回りに回転駆動され、可動側保持用磁石１４８が固定側保持用磁石１５０に近づくと、固定側保持用磁石１５０は、移動枠１１４を時計回りに回転させる方向の磁力を、移動枠１１４に及ぼす。この磁力に抗して、移動枠１１４が反時計回りにさらに回転駆動され、可動側保持用磁石１４８が固定側保持用磁石１５０を通り過ぎると、固定側保持用磁石１５０は、移動枠１１４を反時計回りに回転させる方向の磁力を、移動枠１１４に及ぼす。この磁力により、係合突起１１４ａは係合部１４６ａに押し付けられ、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が保持される。これにより、アクチュエータ１４５の電源が切られた状態でも、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が保持され、移動枠１１４が固定板１１２に対して係止される。
【００９２】
また、手動係止用部材１５２を、図１４において反時計回りに手動で回転移動させると、移動枠１１４の係合ピン１５４がＵ字型の凹部１５２ａと係合して、移動枠１１４も反時計回りに回転移動される。これにより、係合突起１１４ａと係合部１４６ａが、手動で係合される。逆に、手動係止用部材１５２を、図１４において時計回りに手動で回転移動させると、移動枠１１４が時計回りに回転移動され、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が解除される。
本発明の第２実施形態のアクチュエータは、移動枠を回転移動させることもできるので、本変形例のような係止機構を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態によるアクチュエータの（ａ）側面図、及び（ｂ）底面図である。
【図２】駆動用コイルに流す電流を制御するコントローラの回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるカメラの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの一部を破断して示した正面部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの、図４のＡ−Ａ線側面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの上面部分断面図である。
【図７】（ａ）駆動用コイル、駆動用磁石、バックヨーク及び吸着用ヨークの位置関係を示す部分拡大上面図、及び（ｂ）部分拡大正面図である。
【図８】駆動用磁石の移動と磁気センサから出力される信号との関係を示す図である。
【図９】駆動用磁石の移動と磁気センサから出力される信号との関係を示す図である。
【図１０】コントローラにおける信号処理を示すブロック図である。
【図１１】固定板上に配置された駆動用コイル、移動枠上に配置された３つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。
【図１２】移動枠が並進運動及び回転運動した場合のコイル位置指令信号を説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの更なる変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
Ｃ 磁気的中立軸線
Ｓ 感度中心点
１ 本発明の第１実施形態によるアクチュエータ
２ 固定板
４ 移動枠
６ 駆動用コイル
８ 駆動用磁石
１０ バックヨーク
１２ ホール素子
１４ コントローラ
１６ 補正回路
１０１ 本発明の第２実施形態によるカメラ
１０２ レンズユニット
１０４ カメラ本体
１０６ レンズ鏡筒
１０８ 撮像用レンズ
１１０ アクチュエータ
１１２ 固定板
１１４ 移動枠
１１６ 画像安定化用レンズ
１１８ スチールボール
１２０ａ 駆動用コイル
１２０ｂ 駆動用コイル
１２０ｃ 駆動用コイル
１２２ 駆動用磁石
１２４ａ 磁気センサ
１２４ｂ 磁気センサ
１２４ｃ 磁気センサ
１２６ 吸着用ヨーク
１２８ バックヨーク
１３０ 吸着用磁石
１３２ スチールボール受け
１３４ａ ジャイロ
１３４ｂ ジャイロ
１３６ コントローラ
１３８ａ 演算回路
１３８ｂ 演算回路
１４０ 演算回路
１４２ａ 磁気センサアンプ
１４２ｂ 磁気センサアンプ
１４２ｃ 磁気センサアンプ
１４４ａ 差動回路
１４４ｂ 差動回路
１４４ｃ 差動回路
１４５ 本発明の実施形態の変形例のアクチュエータ
１４６ 環状部材
１４６ａ 係合部
１４８ 可動側保持用磁石
１５０ 固定側保持用磁石
１５２ 手動係止用部材
１５２ａ Ｕ字型の凹部
１５４ 係合ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット及びカメラに係わる。
【背景技術】
【０００２】
特開平３−１８６８２３号公報（特許文献１）には、像ブレを防止する防振装置が記載されている。この防振装置では、レンズ鏡筒の振動を検出し、検出された振動に基づいて、像ブレを起こさないようにフィルムに平行な面内で補正用レンズを駆動している。補正用レンズを任意の方向に並進運動させるために、この防振装置では、補正レンズを固定した固定枠と、この固定枠を光軸に直交する第１の方向に移動可能に支持する第１の保持枠と、この第１の保持枠を、光軸及び第１の方向と直交する第２の方向に移動可能に保持し、レンズ鏡筒に固定された第２の保持枠と、を利用している。これら直交する第１及び第２の方向の運動を合成することにより、補正用レンズは、レンズ鏡筒に対してフィルムに平行な面内で任意の方向に並進運動可能に支持される。さらに、この防振装置は、上記の第１の方向、第２の方向に補正用レンズを駆動するための専用のリニアモータを夫々備え、これらのモータによる駆動量を合成することによって、補正用レンズを任意の方向に移動させている。また、この防振装置では、補正レンズを固定した固定枠の両側に投光器と受光器が配置されており、これらにより固定枠の位置を検出して、補正レンズの位置制御を行っている。
【０００３】
また、特開平１０−２６７８１号公報（特許文献２）には、像振れを防止する振れ補正装置が記載されている。この振れ補正装置では、補正レンズを支持する支持枠に取り付けられた磁石を、固定された地板に設けられたコイルで駆動して、像振れを補正している。補正レンズを支持する支持枠の移動は、磁石を挟んでコイルの反対側に配置されたホール素子によって検出している。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１８６８２３号公報
【特許文献２】特開平１０−２６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平３−１８６８２３号公報に記載された防振装置のアクチュエータのように、可動部分の位置の移動を、投光器を使用して検出するには、投光器の反対側にその光を受ける受光器を配置し、それらの間で移動する可動部分にはスリットを設ける必要がある。このため、アクチュエータ全体の構成が複雑になって大型化し、コストも高くなるという問題がある。
【０００６】
一方、特開平１０−２６７８１号公報に記載された振れ補正装置のアクチュエータのように、可動部分の位置の移動を、ホール素子等の磁気センサを使用して検出する場合には、駆動に使用する磁石の磁気を、位置検出用に兼用することができるので、ホール素子のみで位置検出を行うことができる。しかしながら、磁気センサを使用する場合には、磁気センサの取付け位置を、駆動用の磁石の磁気を検出することができ、駆動用のコイルが発生する磁気の影響を受けない位置に設定する必要がある。このため、特開平１０−２６７８１号公報の振れ補正装置のアクチュエータでは、駆動用の磁石の両側にホール素子と駆動用のコイルを夫々配置した構成となっている。このため、アクチュエータ全体の構成が複雑になって大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
或いは、磁気センサと駆動用のコイルを同一平面上に配置する構成も可能ではあるが、この場合には、磁気センサが、駆動用のコイルが発生する磁気の影響を受けないように、それらを十分に離間させる必要がある。しかしながら、磁気センサと駆動用のコイルを離間させると、駆動用のコイルが発生する駆動力の作用点と、磁気センサによる位置の測定点も離間してしまうため、アクチュエータの位置決め精度が悪化するという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、簡単な機構で、小型化することができるアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
また、本発明は、簡単な機構で、位置決め精度が高いアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、固定側部材と、可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方に取り付けられ、駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石と、駆動用コイルの巻線の内側に配置され、駆動用磁石の位置を検出する磁気センサと、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明においては、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号が制御手段に入力される。制御手段は、位置を指令する信号及び駆動用コイルの内側に配置された磁気センサによって検出された位置情報に基づいて、駆動用コイルに流す駆動電流を制御する。駆動用コイルに電流が流れて駆動用コイルが磁界を発生すると、駆動用コイルと駆動用磁石との間で力を及ぼしあう。この力によって可動側部材は、固定側部材に対して移動される。可動側部材が移動した位置は、磁気センサによって検出され、制御手段に入力される。
【００１１】
このように構成された本発明によれば、磁気センサが駆動用コイルの巻線の内側に配置されているので、簡単な機構で、アクチュエータを小型に構成することができる。また、駆動用コイルによってもたらされる駆動力の作用点と、磁気センサによって位置を検出する点が近接するので、高い位置精度で可動側部材を移動させることができる。
【００１２】
また、本発明のアクチュエータは、固定側部材と、可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方の、各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、各駆動用コイルに対する各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された本発明においては、可動側部材の移動すべき位置を指令する信号が制御手段に入力され、制御手段は、この位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成する。さらに、制御手段は、コイル位置指令信号及びコイルの内側に配置された磁気センサによって検出された位置情報に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する。各駆動用コイルに電流が流れて各駆動用コイルが磁界を発生すると、各駆動用コイルとそれに対応した駆動用磁石との間で力を及ぼしあう。この力によって可動側部材は、固定側部材に対して平行な平面内で移動される。可動側部材が移動した位置は、磁気センサによって検出され、制御手段に入力される。
【００１４】
このように構成された本発明によれば、磁気センサが駆動用コイルの巻線の内側に配置されているので、簡単な機構で、アクチュエータを小型に構成することができる。また、駆動用コイルによってもたらされる駆動力の作用点と、磁気センサによって位置を検出する点が近接するので、高い位置精度で可動側部材を移動させることができる。
【００１５】
本発明において、好ましくは、さらに、駆動用コイルによって生成される磁界が磁気センサに与える影響を除去するために、磁気センサによって検出された位置信号を補正する補正手段を有する。
このように構成された本発明によれば、駆動用コイルによって生成される磁界が磁気センサに与える影響は、補正手段によって補正されるので、磁気センサを駆動用コイルの巻線の内側に配置しても、磁気センサによって精度良く位置を検出することができる。
【００１６】
また、本発明において、好ましくは、補正手段は、駆動用コイルに流れた電流を検出する電流検出手段を有し、この電流検出手段によって検出された電流に基づいて補正信号を生成し、磁気センサによって検出された位置信号を補正する。
さらに、本発明において、好ましくは、駆動用コイルに流される電流が、パルス幅変調又はパルス密度変調されており、補正手段は、電流検出手段が検出したパルス幅変調又はパルス密度変調された電流を平滑化して補正信号を生成する平滑化手段を有する。
このように構成された本発明によれば、高いエネルギー効率で可動側部材を駆動することができる。
【００１７】
また、本発明のレンズユニットは、レンズ鏡筒と、このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、レンズ鏡筒に取り付けられた固定側部材と、画像安定化用レンズが取り付けられた可動側部材と、この可動側部材を、固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、固定側部材又は可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、固定側部材又は可動側部材のうちの他方の、各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、各駆動用コイルに対する各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、この振動検出手段によって検出された信号に基づいて、画像安定化用レンズを移動させる位置を指令するレンズ位置指令信号を生成するレンズ位置指令信号生成手段と、このレンズ位置指令信号生成手段によって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、を有することを特徴としている。
また、本発明のカメラは、本発明のレンズユニットを有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡単な機構で、小型なアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することができる。
また、本発明によれば、簡単な機構で、位置決め精度が高いアクチュエータ、及びそれを備えたレンズユニット及びカメラを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
まず、図１及び図２を参照して、本発明の第１実施形態によるアクチュエータを説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態によるアクチュエータの側面図であり、（ｂ）は、アクチュエータの固定板を取り除いて示した底面図である。図２は、本実施形態によるアクチュエータの制御回路の一例を示す図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１実施形態によるアクチュエータ１は、固定側部材である固定板２と、この固定板２上に摺動可能に支持された可動側部材である移動枠４と、を有する。さらに、アクチュエータ１は、固定板２上に取り付けられた駆動用コイル６と、移動枠４の駆動用コイル６に対応する位置に配置された駆動用磁石８と、駆動用磁石８の磁気を駆動用コイル６に差し向けるバックヨーク１０と、を有する。また、移動枠４の位置を検出するために、駆動用コイル６の巻線の内側には、磁気センサであるホール素子１２が取り付けられている。さらに、アクチュエータ１は、ホール素子１２によって検出された位置信号及び指令信号に基づいて、駆動用コイル６に電流を流す制御手段であるコントローラ１４と、を有する。
【００２１】
移動枠４は、固定板２によって、図１の左右方向に摺動可能に支持され、図１の紙面に垂直な方向の移動は拘束されている。また、移動枠４は、それに取り付けられたバックヨーク１０及び駆動用磁石８を、駆動用コイル６から所定の距離離れた位置に支持できる形状に形成されている。本実施形態においては、移動枠４が、可動側部材支持手段としても機能する。
図１（ｂ）に示すように、駆動用コイル６は、概ね正方形の巻枠（図示せず）に導線を巻きつけた、概ね正方形状のコイルであり、固定板２の上に取り付けられている。駆動用コイル６の巻線に電流を流すと、概ね図１（ａ）の破線に示すような磁界を発生する。
【００２２】
駆動用磁石８は、移動枠４の底面側に、バックヨーク１０を介して取り付けられている。また、図１（ａ）に示すように、駆動用磁石８は、駆動用コイル６に面する側の左側がＮ極、右側がＳ極、バックヨーク１０に面する側の右側がＮ極、左側がＳ極となるように磁化されている。従って、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃは長方形の駆動用磁石８の各長辺の中点を通るように位置する。また、駆動用磁石８の磁束は、移動枠４と駆動用磁石８との間に取り付けられたバックヨーク１０によって偏向され、図１（ａ）の二点鎖線のような曲線を描いて分布する。なお、本明細書において、磁気的中立軸線Ｃとは、駆動用磁石８の両端を夫々Ｓ極、Ｎ極としたとき、その中間のＳ極からＮ極に極性が変化する点を連ねた線を言うものとする。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、ホール素子１２は、固定板２上の、駆動用コイル６の巻線の内側に取り付けられ、駆動用磁石８と重なるように配置されている。このホール素子１２は、駆動用磁石８の磁束を検出し、移動枠４の位置を測定するように構成されている。ホール素子１２は、その感度中心点Ｓが、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃ上にあるときは、出力が０であり、移動枠４が図１（ａ）の左右方向に移動すると、出力信号が正弦波状に変化する。ただし、アクチュエータ１の実際の可動範囲においては、ホール素子１２の出力信号は、移動枠４の移動距離にほぼ比例している。
【００２４】
コントローラ１４は、移動枠４を移動させるべき位置を指令する指令信号と、ホール素子１２によって検出された位置信号に基づいて、駆動用コイル６に流す電流を制御し、移動枠４を指令信号によって指令された位置に移動させるように構成されている。また、コントローラ１４は、駆動用コイル６によって生成された磁界の影響を、ホール素子１２の検出信号から除去するための補正手段である補正回路１６を内蔵している。
【００２５】
次に、図２を参照して、コントローラ１４の具体的な回路の一例を説明する。図２は、駆動用コイル６に流す電流を制御する回路の一例を示す。なお、図２の回路では、各オペアンプを作動させるための電源供給ライン等の付属的な回路は省略されている。まず、図２に示すように、電源電圧＋Ｖｃｃとアース電位ＧＮＤの間に電気抵抗Ｒ８及びＲ９が直列に接続される。さらに、オペアンプＯＰ５のプラス入力端子が、電気抵抗Ｒ８とＲ９の間に接続される。また、オペアンプＯＰ５のマイナス入力端子は、オペアンプＯＰ５の出力端子に接続されている。これにより、オペアンプＯＰ５の出力端子の電圧は、電気抵抗Ｒ７及びＲ８によって、電源電圧＋Ｖｃｃとアース電位ＧＮＤの間の基準電圧ＶREFに設定され、維持される。
【００２６】
一方、ホール素子１２の１番端子と２番端子の間には、電源電圧＋Ｖｃｃが印加される。また、ホール素子１２の３番端子は、基準電圧ＶREFに接続されている。これによりホール素子１２に作用する磁気が変化すると、ホール素子１２の４番端子の電圧が＋ＶｃｃとＧＮＤの間で変化する。
ホール素子１２の４番端子は、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１の出力端子は、マイナス入力端子に接続されており、オペアンプＯＰ１は、ホール素子１２の出力信号のバッファアンプとして機能する。さらに、オペアンプＯＰ１の出力端子は、電気抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。
【００２７】
また、可変抵抗ＶＲ１の両固定端子が、＋Ｖｃｃ及びＧＮＤに夫々接続されている。可変抵抗ＶＲ１の可動端子は電気抵抗Ｒ３を介して、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。可変抵抗ＶＲ１を調整することによって、オペアンプＯＰ２の出力のオフセット電圧が調整される。また、オペアンプＯＰ２の出力端子は、可変抵抗ＶＲ２を介して、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続されている。可変抵抗ＶＲ２を調節することによってオペアンプＯＰ２のゲインを調整することができる。さらに、オペアンプＯＰ２のプラス入力端子は、基準電圧ＶREFに接続されている。
【００２８】
移動枠４が移動すべき位置を指令する位置指令信号はオペアンプＯＰ４のプラス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ４の出力端子は、オペアンプＯＰ４のマイナス入力端子に接続されている。従って、オペアンプＯＰ４は、位置指令信号のバッファアンプとして作用する。
【００２９】
オペアンプＯＰ４の出力端子は、電気抵抗Ｒ５を介して、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ３の出力端子は、電気抵抗Ｒ６を介して、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子には、電気抵抗Ｒ７を介してオペアンプＯＰ２の出力端子が接続され、さらに、電気抵抗Ｒ４を介して基準電圧ＶREFが接続されている。このため、磁気センサ１２の出力と位置指令信号の差がオペアンプＯＰ３の出力端子から出力される。また、電気抵抗Ｒ４乃至Ｒ７によって、オペアンプＯＰ３のゲインが設定される。
【００３０】
オペアンプＯＰ３の出力端子は、駆動用コイル６の一端に接続され、駆動用コイル６の他端は、電流検出手段である電流検出用の電気抵抗Ｒ１０を介して基準電圧ＶREFに接続される。本実施形態においては、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０は、０．１Ωに設定されている。従って、駆動用コイル６には、概ねオペアンプＯＰ３の出力と基準電圧ＶREFの電位差に応じた電流が流れる。駆動用コイル６に電流が流れると磁界が発生し、駆動用磁石８に磁力を作用させ、駆動用磁石８を移動させる。この磁力は、駆動用磁石８が位置指令信号で指令された位置に近づく方向に作用する。駆動用磁石８が移動されると、ホール素子１２の４番端子から出力される電圧が変化する。駆動用磁石８がコイル位置指令信号で指令された位置まで移動すると、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子及びマイナス入力端子に入力される電圧が等しくなり、駆動用コイル６には電流が流れなくなる。
【００３１】
ただし、駆動用コイル６に流れると、図１（ａ）に示すように、駆動用コイル６の周囲に磁界が発生する。この磁界は、駆動用コイル６の巻線の内側に配置されたホール素子１２の出力にも影響を与える。そこで、駆動用コイル６に流れる電流を検出し、この電流によって発生する磁界の影響を、ホール素子１２の出力信号から除去する。具体的には、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の、駆動用コイル６に接続されている側の端子を、電気抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子に接続する。この電気抵抗Ｒ２と、オペアンプＯＰ１の出力端子とオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子の間に接続された電気抵抗Ｒ１を適当な値に設定することにより、駆動用コイル６が発生する磁界の影響を除去することができる。
【００３２】
例えば、駆動用磁石８を駆動用コイル６から遠ざけ、駆動用磁石８の磁力線の影響がない状態で、駆動用コイル６に５０ｍＡの電流を流したとき、ホール素子１２が基準電圧ＶREFに対してｖｉｈ＝−１．５ｍＶの出力電圧を発生したとする。この電圧ｖｉｈは、バッファアンプであるオペアンプＯＰ１を介して、オペアンプＯＰ１の出力端子に現れる。一方、駆動用コイル６に５０ｍＡの電流が流れると、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の、駆動用コイル６側の端子には、基準電圧ＶREFに対してｖｉ＝＋５ｍＶの電圧が発生する。ここで、電気抵抗Ｒ１とＲ２の比を、電圧ｖｉｈとｖｉの絶対値の比と等しく設定することにより、駆動用コイル６が発生する磁界の影響によるホール素子１２の出力をキャンセルすることができる。即ち、電気抵抗Ｒ１とＲ２をこのように設定することによって、駆動用コイル６の磁界によって発生するホール素子１２の出力電圧と、電気抵抗Ｒ１０の端子電圧は等しくされ（符号は逆）、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子において加算されてゼロになる。なお、本実施形態においては、電気抵抗Ｒ１を１ｋΩ、Ｒ２を３．３３ｋΩに設定している。
【００３３】
さらに、実使用状態においては、駆動用磁石８の磁気及び駆動用コイル６の磁気を重畳させた磁気に対応した出力電圧がホール素子１２から出力される。従って、ホール素子１２が、駆動用磁石８及び駆動用コイル６の磁気を受けている場合には、駆動用コイル６が発生する磁気の成分だけがキャンセルされ、オペアンプＯＰ２の出力端子には、駆動用磁石８の位置に比例した信号が出力される。本発明の第１実施形態において、電気抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ１０及びオペアンプＯＰ２は、補正回路１６として機能する。また、本実施形態において、電気抵抗Ｒ１０から、電気抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２に入力される信号は、ホール素子１２から出力される信号を補正する補正信号として機能する。
【００３４】
また、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の値０．１Ωは、電気抵抗Ｒ１及びＲ２の値である１ｋΩ及び３．３３ｋΩよりも十分小さいので無視することができ、電気抵抗Ｒ２を接続することによる電気抵抗Ｒ１０の端子電圧の変動は、無視することができる。さらに、電気抵抗Ｒ１を介してオペアンプＯＰ２のマイナス端子に入力される電圧は、実際には、オペアンプＯＰ１のオフセット電圧による影響を受ける場合がある。この影響を除去するためには、オペアンプＯＰ１を除去し、ホール素子１２を電気抵抗Ｒ１に直結すればよい。ただし、この場合には、電気抵抗Ｒ１、Ｒ２の定数を、ホール素子１２の内部抵抗を考慮して決定する必要がある。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態によるアクチュエータ１の作用を説明する。まず、移動枠４が、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃとホール素子１２の感度中心点Ｓが重なる初期位置にあり、コントローラ１４に位置指令信号が入力されていない場合には、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位は等しく、駆動用コイル６には電流は流れない。次に、コントローラ１４に位置指令信号を入力すると、オペアンプＯＰ３のマイナス入力端子の電位が変化し、オペアンプＯＰ３の出力端子に電圧が生じ、駆動用コイル６に電流が流れる。駆動用コイル６に電流が流れると、駆動用コイル６が磁界を発生し、移動枠４の駆動用磁石８に駆動力を及ぼす。駆動用磁石８に作用する駆動力は、移動枠４を、位置指令信号によって指令された位置に近づくように移動させる。
【００３６】
移動枠４が初期位置から移動されると、駆動用磁石８の磁気的中立軸線Ｃとホール素子１２の感度中心点Ｓが重ならなくなるので、ホール素子１２に出力信号が生じる。また、ホール素子１２には、駆動用コイル６が発生した磁界も作用するので、ホール素子１２の出力信号には、駆動用コイル６の磁界の成分も含まれることになる。一方、駆動用コイル６に電流が流れると、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の駆動用コイル６側の端子に、電流信号としての電圧が発生する。
【００３７】
ホール素子１２の出力信号及び電流信号は、夫々電気抵抗Ｒ１、Ｒ２を介してオペアンプＯＰ２のマイナス入力端子で加算され、ホール素子１２の出力信号に含まれる駆動用コイル６の磁界の影響による成分がキャンセルされる。ホール素子１２の出力信号から、駆動用コイル６の磁界の影響による成分を除去した信号は、オペアンプＯＰ２によって増幅され、オペアンプＯＰ３のプラス入力端子に入力される。
【００３８】
移動枠４が、位置指令信号によって指令された位置に近づくように移動されると、ホール素子１２の出力信号が変化するので、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位差は減少する。さらに、移動枠４が位置指令信号によって指令された位置に到達すると、オペアンプＯＰ３のプラス及びマイナス入力端子の電位差はゼロになり、駆動用コイル６に流れる電流もゼロになる。位置指令信号が変化した場合、又は、外乱により移動枠４が位置指令信号の指令位置からずれた場合には、再び駆動用コイル６に電流が流れ、移動枠４を位置指令信号の指令位置に移動させる。以上の作用を繰り返すことによって、移動枠４は、位置指令信号に追従して移動される。
【００３９】
本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用磁石の移動を、駆動用コイルの巻線の内側に配置したホール素子によって検出しているので、簡単な機構で、小型のアクチュエータを構成することができる。即ち、本実施形態のアクチュエータによれば、従来デッドスペースとなっていた駆動用コイルの巻線の内側にホール素子を配置することができるので、スペースを効率的に利用し、アクチュエータを小型に構成することが可能になる。
【００４０】
また、本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用磁石の移動を、駆動用コイルの巻線の内側に配置したホール素子によって検出しているので、ホール素子で位置を測定する点と、駆動用コイルによる駆動力の中心点が一致して、移動枠の位置を精度良く検出することができる。
さらに、本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、駆動用コイルが生成する磁界のホール素子に対する影響を補正回路によって除去しているので、ホール素子を駆動用コイルの内側に配置しても精度良く位置検出を行うことができる。
また、上述した実施形態では、移動枠は、固定板上で摺動するように構成されていたが、移動枠をリニアベアリングや、コロ等任意の可動側部材支持手段で支持することができる。
【００４１】
さらに、上述した実施形態では、駆動用コイルに流す電流を、駆動用コイルに印加する電圧をアナログ的に変化させることによって制御していたが、変形例として、駆動用コイルに印加する電圧をパルス幅変調（ＰＷＭ）又はパルス密度変調（ＰＤＭ）した高周波パルスとして加えても良い。この場合には、電流検出用の電気抵抗Ｒ１０の駆動用コイル側の端子電圧もパルス状に変化するので、図２に想像線で示す平滑化手段であるコンデンサＣ１及び／又はコイルＩ１を接続して電流信号を生成する。即ち、補正回路に、ローパスフィルターとして作用するコンデンサＣ１及び／又はコイルＩ１を付加することにより、パルス状の波形は復調され、駆動用コイルにアナログ的に電圧を印加した場合と同様の電流信号が得られる。この変形例によれば、移動枠を駆動するエネルギー効率を改善することができる。
【００４２】
次に、図３乃至図１２を参照して、本発明の第２実施形態によるカメラを説明する。本実施形態によるカメラは、本発明の第１実施形態のアクチュエータを応用した構造のアクチュエータを、カメラの画像安定化用レンズの駆動機構として利用したものである。
【００４３】
図３は本発明の第２実施形態によるカメラの断面図である。図３に示すように、本発明の第２実施形態のカメラ１０１は、レンズユニット１０２と、カメラ本体１０４と、を有する。レンズユニット１０２は、レンズ鏡筒１０６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数の撮像用レンズ１０８と、画像安定化用レンズ１１６を所定の平面内で移動させるアクチュエータ１１０と、レンズ鏡筒１０６の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ１３４ａ、１３４ｂ（図１には１３４ａのみ図示）と、を有する。本発明の実施形態のカメラ１０１は、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって振動を検出し、検出された振動に基づいてアクチュエータ１１０を作動させて画像安定化用レンズ１１６を移動させ、カメラ本体１０４内のフィルム面Ｆに合焦される画像を安定化させている。本実施形態においては、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂとして、圧電振動ジャイロを使用している。なお、本実施形態においては、画像安定化用レンズ１１６は、１枚のレンズによって構成されているが、画像を安定させるためのレンズは、複数枚のレンズ群であっても良い。本明細書において、画像安定化用レンズとは、画像を安定させるための１枚のレンズ及びレンズ群を含むものとする。
【００４４】
次に、図４乃至図６を参照して、アクチュエータ１１０を説明する。図４はアクチュエータ１１０の正面部分断面図、図５は図４のＡ−Ａ線側面断面図、図６は上面部分断面図である。なお、図３は、図２におけるフィルム面Ｆ側からアクチュエータ１１０を見た図であり、固定板１１２を部分的に破断して示した図であるが、ここでは、便宜的にこれを正面図と呼ぶものとする。図４乃至図６に示すように、アクチュエータ１１０は、レンズ鏡筒１０６内に固定された固定側部材である固定板１１２と、この固定板１１２に対して移動可能に支持された可動側部材である移動枠１１４と、この移動枠１１４を支持する可動側部材支持手段である３つのスチールボール１１８と、を有する。さらに、アクチュエータ１１０は、固定板１１２に取り付けられた３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃと、移動枠１１４の、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに夫々対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石１２２と、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの内側に配置された位置検出手段である磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃと、を有する。また、アクチュエータ１１０は、駆動用磁石１２２の磁力によって移動枠１１４を固定板１１２に吸着させるために、固定板１１２に取り付けられた吸着用ヨーク１２６と、駆動用磁石１２２の磁力を固定板１１２の方に効果的に差し向けるように、駆動用磁石１２２の裏側に取り付けられたバックヨーク１２８と、を有する。さらに、アクチュエータ１１０は、スチールボール１１８を移動枠１１４に吸着させる吸着用磁石１３０と、スチールボール１１８が固定板１１２と移動枠１１４の間で滑らかに転がるように固定板１１２及び移動枠１１４の夫々に取り付けられたスチールボール受け１３２と、を有する。なお、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、及びこれらに対応する位置に取り付けられた３つの駆動用磁石１２２は、移動枠１１４を、固定板１１２に対して並進運動させ、且つ回転運動させることができる駆動手段を構成する。
【００４５】
さらに、図３に示すように、アクチュエータ１１０は、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって検出された振動と、磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃによって検出された移動枠１１４の位置情報に基づいて、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに流す電流を制御する制御手段であるコントローラ１３６を有する。
レンズユニット１０２は、カメラ本体１０４に取り付けられ、入射した光をフィルム面Ｆに結像させるように構成されている。
概ね円筒形のレンズ鏡筒１０６は、内部に複数の撮像用レンズ１０８を保持しており、一部の撮像用レンズ１０８を移動させることによりピント調整を可能としている。
【００４６】
アクチュエータ１１０は、移動枠１１４を、レンズ鏡筒１０６に固定された固定板１１２に対してフィルム面Ｆに平行な平面内で移動させ、これにより移動枠１１４に取り付けられた画像安定化用レンズ１１６を移動させ、レンズ鏡筒１０６が振動してもフィルム面Ｆに結像される像が乱れることがないように駆動される。
固定板１１２は概ねドーナツ板状の形状を有し、その上に３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃが配置されている。図２に示すように、これら３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、その中心が、レンズユニット１０２の光軸を中心とする円周上にそれぞれ配置されている。本実施形態においては、駆動用コイル１２０ａは光軸の鉛直上方に配置され、駆動用コイル１２０ｂは光軸に対して水平方向に配置され、駆動用コイル１２０ｃは、駆動用コイル１２０ａ及び１２０ｂから夫々中心角１３５゜隔てた位置に配置されている。従って、駆動用コイル１２０ａと１２０ｂの間は中心角９０゜、駆動用コイル１２０ｂと１２０ｃの間は中心角１３５゜、駆動用コイル１２０ｃと１２０ａの間は中心角１３５゜隔てられていることになる。また、駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い矩形状に巻かれ、この矩形の中心線が円周の半径方向と一致するように配置されている。
【００４７】
移動枠１１４は、概ねドーナツ板状の形状を有し、固定板１１２と平行に、固定板１１２と重なるように配置されている。移動枠１１４の中央の開口には、画像安定化用レンズ１１６が取り付けられている。移動枠１１４上の円周の、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに対応する位置には、長方形の駆動用磁石１２２が夫々埋め込まれている。なお、本明細書において、駆動用コイルに対応する位置とは、駆動用コイルによって形成される磁界の影響が実質的に及ぶ位置を意味している。また、駆動用磁石１２２の裏側、即ち、各駆動用コイルの反対側には、各駆動用磁石１２２の磁束が、固定板１１２の方に効率良く差し向けられるように、長方形のバックヨーク１２８が夫々取り付けられている。
【００４８】
また、固定板１１２の各駆動用コイルの裏側、即ち、移動枠１１４の反対側には、長方形の吸着用ヨーク１２６が夫々取り付けられている。移動枠１１４は、各駆動用磁石１２２が、それに対応して取り付けられた吸着用ヨーク１２６に及ぼす磁力によって、固定板１１２に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石１２２の磁力線が、吸着用ヨーク１２６に効率良く到達するように、固定板１１２を非磁性材料で構成している。
【００４９】
図７（ａ）は、駆動用コイル１２０ａ、駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６の位置関係を示す部分拡大上面図であり、（ｂ）は部分拡大正面図である。図４及び図７（ａ）、（ｂ）に示すように、夫々長方形の形状を有する駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６は、各長辺、短辺が夫々重なり合うように配置されている。また、駆動用コイル１２０ａは、その各辺が、長方形のバックヨーク１２８の各長辺、短辺と夫々平行になるように配置されている。さらに、駆動用磁石１２２は、その磁気的な中立軸線Ｃが、各駆動用磁石１２２が配置されている円周の半径方向に一致するように向けられている。これにより、駆動用磁石１２２は、対応する駆動用コイルに電流が流れると、円周の接線方向の駆動力を受ける。他の駆動用コイル１２０ｂ、１２０ｃについても、同様の位置関係で対応する駆動用磁石１２２、バックヨーク１２８及び吸着用ヨーク１２６が配置されている。本実施形態においては、磁気的中立軸線Ｃは、長方形の駆動用磁石１２２の各長辺の中点を通るように位置する。また、図７（ａ）に示すように、駆動用磁石１２２は、その厚さ方向にも極性が変化しており、図７（ａ）において左下の角がＳ極、右下がＮ極、左上がＮ極、右上がＳ極になっている。
【００５０】
図４乃至図７に示すように、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃの内側には、夫々磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃが配置されている。各磁気センサは、移動枠１１４が中立位置にあるとき、その感度中心点Ｓが、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃ上に位置するように配置されている。本実施形態においては、磁気センサとしてホール素子を使用している。
【００５１】
図８及び図９は、駆動用磁石１２２の移動と磁気センサ１２４ａから出力される信号との関係を説明する図である。図８に示すように、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓが、駆動用磁石１２２の磁気的な中立軸線Ｃ上に位置する場合には、磁気センサ１２４ａからの出力信号は０である。移動枠１１４と共に駆動用磁石１２２が移動し、磁気センサ１２４ａの感度中心点が駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線上から外れると、磁気センサ１２４ａの出力信号が変化する。図８に示すように、駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃに直交する方向、即ち、Ｘ軸方向に移動すると、磁気センサ１２４ａは、正弦波状の信号を発生する。従って、この移動量が微小である場合には、磁気センサ１２４ａは、駆動用磁石１２２の移動距離にほぼ比例した信号を出力する。本実施形態において、駆動用磁石１２２の移動距離が、駆動用磁石１２２の長辺の長さの３％程度以内の場合には、磁気センサ１２４ａから出力される信号は、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓと駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの間の距離にほぼ比例する。また、本実施形態において、アクチュエータ１１０は、各磁気センサの出力が距離にほぼ比例する範囲内で作動する。
【００５２】
図９（ａ）乃至（ｃ）に示すように、磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓ上に駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃが位置する場合には、図９（ｂ）のように駆動用磁石１２２が回転移動した場合、図９（ｃ）のように駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃの方向に移動した場合とも、磁気センサ１２４ａからの出力信号は０である。また、図９（ｄ）乃至（ｆ）に示すように、駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃが磁気センサ１２４ａの感度中心点Ｓから外れた場合には、感度中心点Ｓを中心とする磁気的中立軸線Ｃに接する円の半径ｒの大きさに比例した信号が磁気センサ１２４ａから出力される。従って、感度中心点Ｓを中心とする磁気的中立軸線Ｃに接する円の半径ｒが同じであれば、図９（ｄ）のように駆動用磁石１２２が磁気的中立軸線Ｃに直交する方向に移動した場合、図９（ｅ）のように駆動用磁石１２２が並進及び回転移動した場合、図９（ｆ）のように任意の方向に並進移動した場合とも、何れも同じ大きさの信号が磁気センサ１２４ａから出力される。
【００５３】
ここでは、磁気センサ１２４ａについて説明したが、他の磁気センサ１２４ｂ、１２４ｃも、それらに対応する駆動用磁石１２２との位置関係に基づいて同様の信号を出力する。このため、各磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１１４が固定枠１１２に対して並進移動及び回転移動した位置を特定することができる。
【００５４】
図４に示すように、３つのスチールボール１１８は、固定枠１１２の各駆動用コイルを配置した円周よりも外側の円周上に夫々配置されている。３つのスチールボール１１８は、夫々、中心角１２０゜の間隔を隔てて配置され、スチールボール１１８のうちの１つが、駆動用コイル１２０ａと１２０ｂの間に位置するように配置されている。図５に示すように、各スチールボール１１８は、移動枠１１４の、各スチールボール１１８に対応する位置に埋め込まれた吸着用磁石１３０によって、移動枠１１４に吸着されている。各スチールボール１１８は吸着用磁石１３０によって移動枠１１４に吸着され、移動枠１１４は駆動用磁石１２２によって固定板１１２に吸着されるので、各スチールボール１１８は固定板１１２と移動枠１１４の間に挟持されることになる。これにより、移動枠１１４は固定板１１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１１４の固定板１１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動を許容する。
【００５５】
また、固定板１１２及び移動枠１１４の外周部には、スチールボール１１８と当接するように、環状のスチールボール受け１３２が夫々取り付けられている。スチールボール１１８が固定板１１２と移動枠１１４の間に挟持された状態で、移動枠１１４が移動すると、各スチールボール１１８は、スチールボール受け１３２の上で転がる。このため、移動枠１１４が固定板１１２に対して移動する場合にも、それらの間に摺動摩擦が生じることはない。好ましくは、スチールボール１１８とスチールボール受け１３２の間の転がり抵抗が小さくなるように、スチールボール受け１３２の表面を平滑に形成し、表面硬度の高い材料でスチールボール受け１３２を構成するのが良い。
【００５６】
なお、本実施形態においては、吸着用磁石１３０の磁力線がスチールボール１１８に効率良く到達するように、スチールボール受け１３２を非磁性材料で構成している。また、本実施形態においては、スチールボール１１８として鋼製の球体を使用しているが、スチールボール１１８は必ずしも球体でなくても良い。即ち、アクチュエータ１１０の作動中においてスチールボール受け１３２と接触する部分が概ね球面の形状を有する形態であればスチールボール１１８として使用することができる。なお、本明細書において、このような形態を球状体という。
【００５７】
次に、図１０を参照して、アクチュエータ１１０の制御を説明する。図１０は、コントローラ１３６における信号処理を示すブロック図である。図１０に示すように、レンズユニット１０２の振動は、２つのジャイロ１３４ａ、１３４ｂによって時々刻々検出され、コントローラ１３６に内蔵されたレンズ位置指令信号生成手段である演算回路１３８ａ、１３８ｂに入力される。本実施形態においては、ジャイロ１３４ａはレンズユニット２のヨーイング運動の角加速度を、ジャイロ１３４ｂはピッチング運動の角加速度を夫々検出するように構成され、配置されている。
【００５８】
演算回路１３８ａ、１３８ｂは、ジャイロ１３４ａ、１３４ｂから時々刻々入力される角加速度に基づいて、画像安定化用レンズ１１６を移動させるべき位置を時系列で指令するレンズ位置指令信号を生成する。すなわち、演算回路１３８ａは、ジャイロ１３４ａによって検出されるヨーイング運動の角加速度を２回時間積分し、所定の修正信号を加算することによってレンズ位置指令信号の水平方向成分を生成し、同様に、演算回路１３８ｂは、ジャイロ１３４ｂによって検出されるピッチング運動の角加速度に基づいてレンズ位置指令信号の鉛直方向成分を生成するように構成されている。このようにして得られたレンズ位置指令信号に従って、画像安定化用レンズ１１６を時々刻々移動させることにより、写真撮影の露光中にレンズユニット１０２が振動した場合にも、カメラ本体１０４内のフィルム面Ｆに合焦される像は乱れることなく安定化される。
【００５９】
コントローラ１３６に内蔵されたコイル位置指令信号生成手段は、演算回路１３８ａ、１３８ｂによって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成するように構成されている。コイル位置指令信号は、画像安定化用レンズ１１６をレンズ位置指令信号で指定された位置へ移動させたときの、各駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃとそれに対応した駆動用磁石１２２の位置関係を表す信号である。すなわち、各駆動用コイルに対応した駆動用磁石１２２が、各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号によって指令された位置に移動すると、その結果、画像安定化用レンズ１１６は、レンズ位置指令信号によって指令された位置へ移動する。本実施形態においては、駆動用コイル１２０ａが光軸の鉛直上方に設けられているので、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号は、演算回路１３８ａから出力されるレンズ位置指令信号の水平方向成分と等しくなる。また、駆動用コイル１２０ｂは光軸の横方向に設けられているので、駆動用コイル１２０ｂに対するコイル位置指令信号は、演算回路１３８ｂから出力されるレンズ位置指令信号の鉛直方向成分と等しくなる。さらに、駆動用コイル１２０ｃに対するコイル位置指令信号は、レンズ位置指令信号の水平方向成分及び鉛直方向成分に基づいて、コイル位置指令信号生成手段である演算回路１４０によって生成される。
【００６０】
一方、磁気センサ１２４ａによって測定された、駆動用コイル１２０ａに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ａによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ａは、演算回路１３８ａから出力されたコイル位置指令信号の水平成分と、磁気センサアンプ１４２ａから出力された駆動用コイル１２０ａに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ａに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ａからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ａには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６１】
同様に、磁気センサ１２４ｂによって測定された、駆動用コイル１２０ｂに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ｂによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ｂは、演算回路１３８ｂから出力されたコイル位置指令信号の鉛直成分と、磁気センサアンプ１４２ｂから出力された駆動用コイル１２０ｂに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ｂに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ｂからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ｂには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６２】
また、磁気センサ１２４ｃによって測定された、駆動用コイル１２０ｃに対する駆動用磁石１２２の移動量は、磁気センサアンプ１４２ｃによって所定の倍率に増幅される。差動回路１４４ｃは、演算回路１４０から出力されたコイル位置指令信号と、磁気センサアンプ１４２ｃから出力された駆動用コイル１２０ｃに対する駆動用磁石１２２の移動量との差に比例した電流を駆動用コイル１２０ｃに流す。従って、コイル位置指令信号と磁気センサアンプ１４２ｃからの出力に差がなくなると、駆動用コイル１２０ｃには電流が流れなくなり、駆動用磁石１２２に作用する駆動力が０になる。
【００６３】
次に、図１１を参照して、移動枠１１４を並進運動させる場合のレンズ位置指令信号と、コイル位置指令信号との関係を説明する。図１１は、固定板１１２上に配置された駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、移動枠１１４上に配置された３つの駆動用磁石１２２の位置関係を示す図である。まず、３つの駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃは、その中心点が、点Ｑを原点とする半径Ｒの円周上の点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に夫々配置されている。また、各磁気センサ１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃも、その感度中心点Ｓが点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動枠１１４が中立位置にあるとき、すなわち、画像安定化用レンズ１１６の中心が光軸上にある場合には、各駆動用コイルに対応した各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの中点も、夫々点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置する。また、点Ｑを原点とする水平軸線をＸ軸、鉛直軸線をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に対して夫々１３５゜の角をなす軸をＶ軸とすれば、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃは、夫々Ｘ軸、Ｙ軸、Ｖ軸と重なる位置にある。
【００６４】
ここで、移動枠１１４が移動して、画像安定化用レンズ１１６の中心点が点Ｑ1に移り、さらに、移動枠１１４が点Ｑ1を中心に反時計回りに角θ回転すると、各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線Ｃの中点は、点Ｌ1、Ｍ1、Ｎ1に夫々移動する。移動枠１１４がこのような位置に移動するためには、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号の大きさは、点Ｌを中心として直線Ｑ1Ｌ1に接する円の半径に、駆動用コイル１２０ｂのコイル位置指令信号は、点Ｍを中心として直線Ｑ1Ｍ1に接する円の半径に、駆動用コイル１２０ｃのコイル位置指令信号は、点Ｎを中心として直線Ｑ1Ｎ1に接する円の半径に夫々比例する値である必要がある。これらの円の半径を夫々ｒX、ｒY、ｒVとする。
【００６５】
なお、各コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVの符号を図１１に示すように定める。即ち、点Ｌ1を第１象限に移動させるコイル位置指令信号ｒXを正、第２象限に移動させるコイル位置指令信号ｒXを負と定め、同様に、点Ｍ1を第１象限に移動させるコイル位置指令信号ｒYを正、第４象限に移動させるコイル位置指令信号ｒYを負と定める。また、点Ｎ1をＶ軸の下側に移動させるコイル位置指令信号ｒVを正、Ｖ軸の上側に移動させるコイル位置指令信号ｒVを負と定める。さらに、角度の符号は時計回りを正とする。従って、移動枠１４を中立位置から時計回りに回転させる場合、コイル位置指令信号ｒXは正、コイル位置指令信号ｒYは負、コイル位置指令信号ｒVは負となる。
【００６６】
また、点Ｑ1の座標を（ｊ，ｇ）、点Ｌ1の座標を（ｉ，ｅ）、点Ｎ1の座標を（ｋ，ｈ）とし、Ｖ軸とＹ軸の為す角をαとする。さらに、点Ｍを通り直線Ｑ1Ｌ1に平行な補助線Ａ、及び点Ｌを通り直線Ｑ1Ｍ1に平行な補助線Ｂを引き、補助線Ａと補助線Ｂの交点を点Ｐとする。
【００６７】
ここで、直角三角形ＬＭＰについて正弦定理を適用すると、
となる。従って、
の関係が成り立つ。また、座標ｅ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋを、Ｒ、ｒX、ｒY、ｒV、θ、αで表すと、幾何学的関係及び数式３より、
が得られる。さらに、座標（ｋ，ｇ）、（ｊ，ｇ）、（ｋ，ｈ）を頂点とする直角三角形について、下記の関係が成り立つ。
【００６８】
数式５の関係を展開して整理すると、
の関係が得られる。さらに、移動枠１４が並進運動する場合には、θ＝０であるから数式６は、
となる。また、本実施形態においては、α＝４５゜であるから、数式７の関係は、
と簡略化される。従って、本実施形態においては、レンズ位置指令信号によって画像安定化用レンズ１１６の中心を座標（ｊ，ｇ）に並進運動させる場合、駆動用コイル１２０ａに対しては座標ｊの大きさに比例したコイル位置指令信号ｒXを与え、駆動用コイル１２０ｂに対しては座標ｇの大きさに比例したコイル位置指令信号ｒYを与え、駆動用コイル１２０ｃに対しては数式８によってコイル位置指令信号ｒVを計算して与える。
【００６９】
なお、コイル位置指令信号ｒXは図１０の演算回路１３８ａの出力信号に、コイル位置指令信号ｒYは演算回路１３８ｂの出力信号に対応している。また、コイル位置指令信号ｒVは、数式８と等価な計算を行う演算回路１４０の出力信号に対応している。
次に、図１２を参照して、移動枠１１４を回転運動させる場合のレンズ位置指令信号と、コイル位置指令信号との関係を説明する。図１２は、移動枠１１４が並進運動及び回転運動した場合のコイル位置指令信号を説明する図である。図１２に示すように、まず、移動枠１１４が並進移動されることにより、これに取り付けられた画像安定化用レンズ１１６の中心が、点Ｑから点Ｑ2に移動されると、移動枠１１４に取り付けられた駆動用磁石１２２は、点Ｌ、Ｍ、Ｎから、点Ｌ2、Ｍ2、Ｎ2に夫々移動される。この並進運動に対するコイル位置指令信号をｒX、ｒY、ｒVとする。これらのコイル位置指令信号の大きさは、上述した数式８等によって求めることができる。ここでは、移動枠１１４が、点Ｑ2を中心に角度η反時計回りに回転された場合のコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算する。
【００７０】
まず、図１１の場合と同様に、点Ｑ2の座標を（ｊ，ｇ）、直線Ｑ2Ｎ2とＮを中心とする半径ｒVの円の接点の座標を（ｋ，ｈ）とし、数式４のθに０を代入すると、
の関係が得られる。
【００７１】
次に、移動枠１１４が、点Ｑ2を中心に角度η反時計回りに回転されると、点Ｌ2、Ｍ2、Ｎ2は点Ｌ3、Ｍ3、Ｎ3に夫々移動される。また、線分Ｑ2Ｌ2とＱ2Ｌの為す角をβ、線分Ｑ2Ｍ2とＱ2Ｍの為す角をδ、線分Ｑ2Ｎ2とＱ2Ｎの為す角をγとする。さらに、線分Ｑ2Ｌの長さをＵ、線分Ｑ2Ｍの長さをＷ、線分Ｑ2Ｎの長さをＶとする。ここで、コイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηの大きさは、点Ｌ、Ｍ、Ｎを中心として、直線Ｑ2Ｌ3、Ｑ2Ｍ3、Ｑ2Ｎ3と接する円の半径に夫々等しいので、
の関係が成り立つ。
【００７２】
また、ｓｉｎβ、ｃｏｓβ等は、幾何学的関係から、次のように表すことができる。
さらに、数式１１の関係を数式１０に代入して、β、γ、δ等を消去すると、
の関係が得られる。従って、画像安定化用レンズ１１６の中心を座標（ｊ，ｇ）に並進運動させ、さらに、その点を中心に反時計回りに角度η回転運動させた位置に移動枠１１４を移動させるためには、まず、数式８及び９によってｒX、ｒY、ｒVを計算し、次に、その値を数式１２に代入することによってコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算し、これらを各駆動用コイルに与えればよい。
【００７３】
また、移動枠１１４を並進運動させずに、点Ｑを中心に反時計回りに角度η回転運動させる場合には、数式１２のｒX、ｒY、ｒVに０を代入した
によってコイル位置指令信号ｒXη、ｒYη、ｒVηを計算すればよい。
【００７４】
また、コントローラ１３６は、具体的には、図２に一例を示した回路を、各駆動用コイルに対して設けることによって構成することができる。例えば、駆動用コイル１２０ａに流す電流を制御する回路を構成するには、駆動用コイル６を駆動用コイル１２０置き換え、演算回路１３８ａの出力を、図２の回路の位置指令信号として加えればよい。この場合、図２のオペアンプＯＰ２が磁気センサアンプ１４２ａに対応し、オペアンプＯＰ３が差動回路１４４ａに対応する。また、駆動用コイル１２０ｂに流す電流を制御する回路も同様に構成することができる。また、駆動用コイル１２０ｃに流す電流も同様の回路で制御することができるが、この場合には、演算回路１４０の出力を、オペアンプＯＰ４のプラス入力端子に位置指令信号として接続する。なお、演算回路１４０は、数式８と等価な計算を行うために、オペアンプＯＰ３と同様の差動回路、及びその出力を（１／２）1/2に分圧する電気抵抗等で構成することができる。
【００７５】
次に、図３及び１０を参照して、本発明の実施形態によるカメラ１０１の作用を説明する。まず、カメラ１０１の手ブレ防止機能の起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、レンズユニット１０２に備えられたアクチュエータ１１０が作動される。レンズユニット１０２に取り付けられたジャイロ１３４ａ、１３４ｂは、所定周波数帯域の振動を時々刻々検出し、コントローラ１３６に内蔵された演算回路１３８ａ、１３８ｂに出力する。ジャイロ１３４ａはレンズユニット１０２のヨーイング方向の角加速度の信号を演算回路１３８ａに出力し、ジャイロ１３４ｂはピッチング方向の角加速度の信号を演算回路１３８ｂに出力する。演算回路１３８ａは、入力された角加速度信号を時間で２回積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の修正信号を加えて水平方向のレンズ位置指令信号を生成する。同様に、演算回路１３８ｂは、入力された角加速度信号を時間で２回積分して、ピッチング角度を算出し、これに所定の修正信号を加えて鉛直方向のレンズ位置指令信号を生成する。演算回路１３８ａ、１３８ｂによって時系列で出力されるレンズ位置指令信号によって指令される位置に、画像安定化用レンズ１１６を時々刻々移動させることによって、カメラ本体１０４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００７６】
演算回路１３８ａによって出力された水平方向のレンズ位置指令信号は、駆動用コイル１２０ａに対するコイル位置指令信号ｒXとして作動回路１４４ａに入力される。同様に、演算回路１３８ｂによって出力された鉛直方向のレンズ位置指令信号は、駆動用コイル１２０ｂに対するコイル位置指令信号ｒYとして作動回路１４４ｂに入力される。また、演算回路１３８ａ、１３８ｂの出力は、演算回路１４０に入力され、数式８で表される演算により、駆動用コイル１２０ｃに対するコイル位置指令信号ｒVが生成される。
【００７７】
一方、駆動用コイル１２０ａの内側に配置された磁気センサ１２４ａは磁気センサアンプ１４２ａに、駆動用コイル１２０ｂの内側の磁気センサ１２４ｂは磁気センサアンプ１４２ｂに、駆動用コイル１２０ｃの内側の磁気センサ１２４ｃは磁気センサアンプ１４２ｃに検出信号を出力する。磁気センサアンプ１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃで夫々増幅された磁気センサの検出信号は、作動回路１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃに夫々入力される。
【００７８】
作動回路１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃは、入力された各磁気センサの検出信号と、コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVの差に応じた電圧を夫々発生し、この電圧に比例した電流を駆動用コイル１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃに流す。各駆動用コイルに電流が流れると電流に比例した磁界が発生する。この磁界により各駆動用コイルに対応して配置された各駆動用磁石１２２は夫々、コイル位置指令信号ｒX、ｒY、ｒVによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動枠１１４が移動される。駆動用磁石１２２が、この駆動力によってコイル位置指令信号により指定された位置に到達すると、コイル位置指令信号と磁気センサの検出信号が一致するので作動回路の出力は０となり、駆動力も０になる。また、外乱、又は、コイル位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石１２２がコイル位置指令信号により指定された位置から外れると、再び各駆動用コイルに電流が流され、各駆動用磁石１２２はコイル位置指令信号によって指定された位置に戻される。
【００７９】
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石１２２を有する移動枠１１４に取り付けられた画像安定化用レンズ１１６が、レンズ位置指令信号に追従するように移動される。これにより、カメラ本体１０４のフィルム面Ｆに合焦される像が安定化される。
【００８０】
本発明の第２実施形態によるカメラでは、直交する２方向のガイドを使用することなく、画像安定化用のアクチュエータの移動枠を任意の方向に並進運動させることができるので、アクチュエータを簡単な機構で構成することができる。また、機構を簡略化することにより、アクチュエータの移動枠を軽量化することができるので、高速な応答が可能なアクチュエータを構成することができる。
【００８１】
本発明の第２実施形態によるカメラにおいては、画像安定化用のアクチュエータの移動枠を所定の平面内で任意の方向に並進運動及び回転運動させることができる。
また、磁気センサが駆動用コイルの内側に配置されているので、駆動用コイルから駆動用磁石に及ぼされる力の作用点と、駆動用磁石上の磁気センサによって位置を計測される点がほぼ等しくなり、機械的なガタ等に影響されることなく、正確に移動枠の位置を検出することができる。さらに、コントローラが補正回路を内蔵しているので、駆動用コイルが生成する磁界が磁気センサに及ぼす影響を排除することができる。
【００８２】
本発明の第２実施形態によるカメラにおいては、固定板と移動枠の間の間隔が、スチールボールによって一定に維持され、固定板と移動枠の間でスチールボールが転がることによって、固定板に対して移動枠が移動されるので、摺動抵抗が作用することなく、移動枠が固定板に対して移動される。
【００８３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上述した実施形態に種々の変更を加えることができる。特に、上述した第２実施形態では、本発明をフィルムカメラに適用していたが、本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ等、静止画又は動画撮像用の任意のカメラに適用することができる。また、本発明を、これらのカメラのカメラ本体と共に使用されるレンズユニットに適用することもできる。さらに、本発明は、カメラの画像安定化用レンズの駆動用の他、ＸＹステージの駆動用等の任意のアクチュエータに適用することができる。
【００８４】
また、上述した実施形態においては、固定側部材に駆動用コイルが取り付けられ、可動側部材に駆動用磁石が取り付けられていたが、固定側部材に駆動用磁石を、可動側部材に駆動用コイルを取り付けることもできる。さらに、上述した第２実施形態においては、駆動用コイルと駆動用磁石が３組使用されていたが、４組以上の駆動用コイルと駆動用磁石を使用することもできる。また、上述した実施形態においては、駆動用磁石として永久磁石を使用しているが、駆動用磁石として電磁石を使用することもできる。
【００８５】
また、上述した第２実施形態においては、可動側部材支持手段として、３つのスチールボール１８が使用されているが、可動側部材支持手段を４つ以上の球状体で構成することもできる。あるいは、球状体を使用せずに、可動側部材及び固定側部材の接触面を平滑に仕上げておき、可動側部材と固定側部材を直接接触させて滑動させることによって、可動側部材支持手段を構成しても良い。
【００８６】
さらに、上述した第２実施形態においては、駆動用コイル１２４ａと１２４ｂの間の中心角が９０度、駆動用コイル１２４ｃと駆動用コイル１２４ａ及び１２４ｂの間の中心角が１３５度となるように駆動用コイルを配置しているが、駆動用コイル１２４ｂと１２４ｃの間の中心角が（９０＋α）度、０≦α≦９０となるように、駆動用コイル１２４ｃを配置しても良い。この場合には、駆動用コイル１２４ｃに対するコイル位置指令信号は、数式７によって計算することができる。或いは、駆動用コイル１２４ａと１２４ｂの間の中心角は９０度でなくても良く、３つの駆動用コイルの間の中心角を夫々１２０゜にする等、各駆動用コイルの間の中心角を、９０度以上１８０度以下の任意の角度にすることもできる。
【００８７】
また、上述した第２実施形態においては、駆動用磁石の磁気的中立軸線は、全て半径方向に向けられていたが、各駆動用磁石の磁気的中立軸線は、任意の方向に向けることができる。好ましくは、少なくとも１つの駆動用磁石の磁気的中立軸線を、ほぼ半径方向に向けて配置するのが良い。
【００８８】
図１３は、上述した本発明の第２実施形態において、駆動用コイル１２４ａ及び１２４ｂに対応する駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線を、点Ｑを中心とする円の接線方向に向け、駆動用コイル１２４ｃに対応する駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線を半径方向に向けた変形例を示す。なお、図示を省略しているが、駆動用コイル１２４ａは点Ｌに、駆動用コイル１２４ｂは点Ｍに、駆動用コイル１２４ｃは点Ｎに夫々配置されている。この例では、点Ｌに配置された駆動用コイル１２４ａに対するコイル位置指令信号ｒX、点Ｍに配置された駆動用コイル１２４ｂに対するコイル位置指令信号ｒy、点Ｎに配置された駆動用コイル１２４ｃに対するコイル位置指令信号ｒVが与えられている。この指令信号によって、移動枠１１４の中立位置において、点Ｌ、Ｍ、Ｎ上に位置していた各駆動用磁石１２２の磁気的中立軸線の中点は、点Ｌ4、Ｍ4、Ｎ4に夫々移動され、画像安定化用レンズ１１６の中心点は、点Ｑから点Ｑ3に移動される。
【００８９】
なお、この変形例では、レンズ位置指令信号の水平方向成分に対応するコイル位置指令信号ｒXが点Ｍに配置された駆動用コイル１２４ｂに与えられ、鉛直方向成分に対応するコイル位置指令信号ｒYが点Ｌに配置された駆動用コイル１２４ａに与えられる。また、図１３の例において、コイル位置指令信号ｒX、ｒYを数式８に代入し、求められたコイル位置指令信号ｒVを駆動用コイル１２４ｃに与えると、点ＱはＸ軸方向に−ｒX、Ｙ軸方向にｒY並進移動される。
【００９０】
次に、図１４を参照して、本発明の第２実施形態の更なる変形例を説明する。この変形例のアクチュエータ１４５は、移動枠１１４の制御を行わないとき、移動枠１１４を固定板１１２に対して係止するための係止機構を有する点が、上述した実施形態とは異なる。
図１４に示すように、本変形例のアクチュエータ１４５では、移動枠１１４の外周に３つの係合突起１１４ａが形成されている。また、固定板１１２には、移動枠１１４を取り囲むように配置された環状部材１４６が取り付けられており、この環状部材１４６の内周部には、係合突起１１４ａと夫々係合するように形成された３つの係合部１４６ａが設けられている。さらに、移動枠１１４の外周には、３つの可動側保持用磁石１４８が取り付けられている。また、環状部材１４６の内周部の可動側保持用磁石１４８に夫々対応する位置には、可動側保持用磁石１４８と磁力を及ぼしあうように位置決めされた３つの固定側保持用磁石１５０が夫々取り付けられている。さらに、手動係止用部材１５２が、環状部材１４６の外側から半径方向内方に向けて延びるように、環状部材１４６の円周方向に移動可能に設けられている。この手動係止用部材１５２の先端には、Ｕ字型の凹部１５２ａが形成されている。移動枠１１４の外周には、Ｕ字型の凹部１５２ａの中に受け入れられ、手動係止用部材１５２と係合するように、係合ピン１５４が取り付けられている。
【００９１】
次に、アクチュエータ１４５の作用を説明する。まず、アクチュエータ１４５の移動枠１１４を、図１４において反時計回りに回転駆動することにより、移動枠１１４外周の係合突起１１４ａが環状部材１４６の係合部１４６ａに夫々係合し、移動枠１１４が固定板１１２に対して係止される。また、移動枠１１４に設けられた可動側保持用磁石１４８と、環状部材１４６の固定側保持用磁石１５０は、図１４に示す状態では、殆ど磁力を及ぼしあうことはない。移動枠１１４が反時計回りに回転駆動され、可動側保持用磁石１４８が固定側保持用磁石１５０に近づくと、固定側保持用磁石１５０は、移動枠１１４を時計回りに回転させる方向の磁力を、移動枠１１４に及ぼす。この磁力に抗して、移動枠１１４が反時計回りにさらに回転駆動され、可動側保持用磁石１４８が固定側保持用磁石１５０を通り過ぎると、固定側保持用磁石１５０は、移動枠１１４を反時計回りに回転させる方向の磁力を、移動枠１１４に及ぼす。この磁力により、係合突起１１４ａは係合部１４６ａに押し付けられ、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が保持される。これにより、アクチュエータ１４５の電源が切られた状態でも、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が保持され、移動枠１１４が固定板１１２に対して係止される。
【００９２】
また、手動係止用部材１５２を、図１４において反時計回りに手動で回転移動させると、移動枠１１４の係合ピン１５４がＵ字型の凹部１５２ａと係合して、移動枠１１４も反時計回りに回転移動される。これにより、係合突起１１４ａと係合部１４６ａが、手動で係合される。逆に、手動係止用部材１５２を、図１４において時計回りに手動で回転移動させると、移動枠１１４が時計回りに回転移動され、係合突起１１４ａと係合部１４６ａの係合状態が解除される。
本発明の第２実施形態のアクチュエータは、移動枠を回転移動させることもできるので、本変形例のような係止機構を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の第１実施形態によるアクチュエータの（ａ）側面図、及び（ｂ）底面図である。
【図２】駆動用コイルに流す電流を制御するコントローラの回路の一例を示す回路図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるカメラの断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの一部を破断して示した正面部分断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの、図４のＡ−Ａ線側面断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるカメラに使用されているアクチュエータの上面部分断面図である。
【図７】（ａ）駆動用コイル、駆動用磁石、バックヨーク及び吸着用ヨークの位置関係を示す部分拡大上面図、及び（ｂ）部分拡大正面図である。
【図８】駆動用磁石の移動と磁気センサから出力される信号との関係を示す図である。
【図９】駆動用磁石の移動と磁気センサから出力される信号との関係を示す図である。
【図１０】コントローラにおける信号処理を示すブロック図である。
【図１１】固定板上に配置された駆動用コイル、移動枠上に配置された３つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。
【図１２】移動枠が並進運動及び回転運動した場合のコイル位置指令信号を説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの変形例を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施形態におけるアクチュエータの更なる変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９４】
Ｃ 磁気的中立軸線
Ｓ 感度中心点
１ 本発明の第１実施形態によるアクチュエータ
２ 固定板
４ 移動枠
６ 駆動用コイル
８ 駆動用磁石
１０ バックヨーク
１２ ホール素子
１４ コントローラ
１６ 補正回路
１０１ 本発明の第２実施形態によるカメラ
１０２ レンズユニット
１０４ カメラ本体
１０６ レンズ鏡筒
１０８ 撮像用レンズ
１１０ アクチュエータ
１１２ 固定板
１１４ 移動枠
１１６ 画像安定化用レンズ
１１８ スチールボール
１２０ａ 駆動用コイル
１２０ｂ 駆動用コイル
１２０ｃ 駆動用コイル
１２２ 駆動用磁石
１２４ａ 磁気センサ
１２４ｂ 磁気センサ
１２４ｃ 磁気センサ
１２６ 吸着用ヨーク
１２８ バックヨーク
１３０ 吸着用磁石
１３２ スチールボール受け
１３４ａ ジャイロ
１３４ｂ ジャイロ
１３６ コントローラ
１３８ａ 演算回路
１３８ｂ 演算回路
１４０ 演算回路
１４２ａ 磁気センサアンプ
１４２ｂ 磁気センサアンプ
１４２ｃ 磁気センサアンプ
１４４ａ 差動回路
１４４ｂ 差動回路
１４４ｃ 差動回路
１４５ 本発明の実施形態の変形例のアクチュエータ
１４６ 環状部材
１４６ａ 係合部
１４８ 可動側保持用磁石
１５０ 固定側保持用磁石
１５２ 手動係止用部材
１５２ａ Ｕ字型の凹部
１５４ 係合ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側部材と、
可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方に取り付けられ、上記駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石と、
上記駆動用コイルの巻線の内側に配置され、上記駆動用磁石の位置を検出する磁気センサと、
上記可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び上記磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
固定側部材と、
可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方の、上記各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、
上記各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、上記各駆動用コイルに対する上記各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、
可動側部材の移動すべき位置を指令する信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び上記各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
さらに、上記駆動用コイルによって生成される磁界が上記磁気センサに与える影響を除去するために、上記磁気センサによって検出された位置信号を補正する補正手段を有する請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
上記補正手段は、上記駆動用コイルに流れた電流を検出する電流検出手段を有し、この電流検出手段によって検出された電流に基づいて補正信号を生成し、上記磁気センサによって検出された位置信号を補正する請求項３記載のアクチュエータ。
【請求項５】
上記駆動用コイルに流される電流が、パルス幅変調又はパルス密度変調されており、上記補正手段は、上記電流検出手段が検出したパルス幅変調又はパルス密度変調された電流を平滑化して補正信号を生成する平滑化手段を有する請求項４記載のアクチュエータ。
【請求項６】
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、
上記レンズ鏡筒に取り付けられた固定側部材と、
画像安定化用レンズが取り付けられた可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方の、上記各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、
上記各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、上記各駆動用コイルに対する上記各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、
上記レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段によって検出された信号に基づいて、上記画像安定化用レンズを移動させる位置を指令するレンズ位置指令信号を生成するレンズ位置指令信号生成手段と
このレンズ位置指令信号生成手段によって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び上記各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項７】
請求項６記載のレンズユニットを有するカメラ。
【請求項１】
固定側部材と、
可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方に取り付けられ、上記駆動用コイルに電流が流れると駆動力を受けるように配置された駆動用磁石と、
上記駆動用コイルの巻線の内側に配置され、上記駆動用磁石の位置を検出する磁気センサと、
上記可動側部材の移動すべき位置を指令する信号及び上記磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
固定側部材と、
可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方の、上記各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、
上記各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、上記各駆動用コイルに対する上記各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、
可動側部材の移動すべき位置を指令する信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び上記各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
さらに、上記駆動用コイルによって生成される磁界が上記磁気センサに与える影響を除去するために、上記磁気センサによって検出された位置信号を補正する補正手段を有する請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
上記補正手段は、上記駆動用コイルに流れた電流を検出する電流検出手段を有し、この電流検出手段によって検出された電流に基づいて補正信号を生成し、上記磁気センサによって検出された位置信号を補正する請求項３記載のアクチュエータ。
【請求項５】
上記駆動用コイルに流される電流が、パルス幅変調又はパルス密度変調されており、上記補正手段は、上記電流検出手段が検出したパルス幅変調又はパルス密度変調された電流を平滑化して補正信号を生成する平滑化手段を有する請求項４記載のアクチュエータ。
【請求項６】
レンズ鏡筒と、
このレンズ鏡筒の中に配置された撮像用レンズと、
上記レンズ鏡筒に取り付けられた固定側部材と、
画像安定化用レンズが取り付けられた可動側部材と、
この可動側部材を、上記固定側部材に対して平行な平面上の任意の位置に移動できるように支持する可動側部材支持手段と、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの何れか一方に取り付けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、
上記固定側部材又は上記可動側部材のうちの他方の、上記各駆動用コイルに夫々対応する位置に取り付けられた駆動用磁石と、
上記各駆動用コイルの巻線の内側に夫々配置され、上記各駆動用コイルに対する上記各駆動用磁石の位置を夫々検出する磁気センサと、
上記レンズ鏡筒の振動を検出する振動検出手段と、
この振動検出手段によって検出された信号に基づいて、上記画像安定化用レンズを移動させる位置を指令するレンズ位置指令信号を生成するレンズ位置指令信号生成手段と
このレンズ位置指令信号生成手段によって生成されたレンズ位置指令信号に基づいて各駆動用コイルに対するコイル位置指令信号を生成し、このコイル位置指令信号及び上記各磁気センサによって検出された位置信号に基づいて、上記各駆動用コイルに流す駆動電流を制御する制御手段と、
を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項７】
請求項６記載のレンズユニットを有するカメラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−１７４５８８（Ｐ２００６−１７４５８８Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６２９２４（Ｐ２００４−３６２９２４）
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【出願人】（０００１３３２２７）株式会社タムロン (355)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１５日（２００４．１２．１５）
【出願人】（０００１３３２２７）株式会社タムロン (355)
【Ｆターム（参考）】
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