JP2018169468A - アクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】像振れ補正用レンズを支持した可動部を、係止状態から高速で係止解除状態にすることができるアクチュエータを提供する。【解決手段】本発明は、手振れ補正用レンズ(16)を移動させるためのアクチュエータ(10)であって、固定部(12)と、手振れ補正用レンズが取り付けられ、光軸に直交する平面内で移動可能に支持された可動部(14)と、可動部を駆動するための駆動手段(20, 22)と、固定部又は可動部の一方に設けられ、内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部(46)と、固定部又は可動部の他方から、磁性流体保持部に保持された磁性流体の中に延びるように設けられた延出部(42)と、駆動手段を制御して可動部を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行すると共に、磁性流体に磁気を作用させることにより、磁性流体の粘性を変化させ、可動部の係止及び解除を実行する制御装置(36)と、を有することを特徴としている。【選択図】図２

Description

本発明は、アクチュエータに関し、特に、手振れ補正用レンズを移動させるためのアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラに関する。

現在、手振れ補正機能付きのカメラや交換レンズが広く普及している。これらの手振れ補正機能付きのカメラや交換レンズにおいては、手振れ補正用のレンズを光軸に直交する平面内で移動させ、撮像素子やフィルムに形成される像の振れを補正している。しかしながら、このような手振れ補正機能付きのカメラや交換レンズにおいて、手振れ補正機能を使用しない場合には、形成される像を劣化させないように、手振れ補正用のレンズを所定の位置に係止しておくことが好ましい。また、カメラや交換レンズの電源がオフにされた状態においても、運搬中等に手振れ補正用のレンズがガタついて、レンズの移動機構を摩耗させたり、最悪の場合に損傷されるのを防止するために、手振れ補正用のレンズは係止しておくことが好ましい。

特開平１０−１４２６４７号公報（特許文献１）には、像ぶれ防止機構が記載されている。この像ぶれ防止機構においては、手振れ補正用のシフトレンズが支持枠に取り付けられ、この支持枠を取り囲むようにロックリングが配置されている。ここで、シフトレンズを係止する場合には、ロックリングを回転させ、支持枠に設けられた突起をロックリングの内周面に嵌合させることにより、支持枠を係止している。

特開平１０−１４２６４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された像ぶれ防止機構においては、支持枠を係止する際、支持枠を取り囲むように配置されているロックリングを回転させる必要があり、係止の解除を迅速に行うことが難しいという問題がある。即ち、ロックリングは、シフトレンズを保持した支持枠を取り囲むように設けられているため、或る程度の大きさ、質量をもつ部品となり、これを機械的に駆動して係止位置と係止解除位置との間で移動させるには数百ミリ秒オーダーの時間が必要になる。カメラや交換レンズを使用する撮影者には、一瞬のシャッターチャンスを捕らえるべく、手振れ補正機能を起動した直後に手振れ補正機能を使用した撮影を行いたいという要求がある。従って、シフトレンズの支持枠解除に要する数百ミリ秒オーダーの時間遅れは、撮影者には許容し難く、満足できるものではない。また、ロックリングを高速に駆動すべく、ロックリング駆動用の強力なモータを備えたとすれば、モータを収容したレンズ鏡筒が大型化したり、モータの消費電力が許容できないほど多くなると言う問題がある。

従って、本発明は、像振れ補正用レンズを支持した可動部を、係止状態から高速で係止解除状態に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、カメラを提供することを目的としている。

上述した課題を解決するために、本発明は、手振れ補正用レンズを移動させるためのアクチュエータであって、固定部と、手振れ補正用レンズが取り付けられた可動部であって、固定部に対して当該手振れ補正用レンズの光軸に直交する平面内で移動可能に支持された可動部と、可動部を駆動するための駆動手段と、固定部又は可動部の一方に設けられ、内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部と、固定部又は可動部の他方から、磁性流体保持部に保持された磁性流体の中に延びるように設けられた延出部と、駆動手段を制御して可動部を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行すると共に、磁性流体に磁気を作用させることにより、磁性流体の粘性を変化させ、可動部の係止及び解除を実行する制御装置と、を有することを特徴としている。

このように構成された本発明においては、手振れ補正用レンズが取り付けられた可動部が、光軸に直交する平面内で固定部に対して移動可能に支持され、駆動手段によって駆動される。内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部が、固定部又は可動部の一方に設けられ、これらの他方から、延出部が、磁性流体保持部に保持された磁性流体の中に延びている。制御装置は、駆動手段を制御して可動部を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行すると共に、磁性流体に磁気を作用させることにより、磁性流体の粘性を変化させ、可動部の係止及び解除を行う。

このように構成された本発明によれば、可動部の係止及び解除が、磁性流体に磁気を作用させ、その粘性を変化させることにより実行されるので、係止用の部品を機械的に駆動して係止を解除する場合よりも、高速で係止状態を解除することができる。この結果、撮影者は、手振れ補正機能を使用したいとき、すぐに撮影を開始することができ、シャッターチャンスを的確に捉えることができる。

本発明のアクチュエータ及びそれを備えたレンズユニット、カメラによれば、像振れ補正用レンズを支持した可動部を、係止状態から高速で係止解除状態にすることができる。

本発明の第１実施形態によるカメラの断面図である。 本発明の第１実施形態によるカメラに備えられているアクチュエータの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるカメラに備えられているアクチュエータの係止機構を拡大して示す斜視図である。 本発明の第１実施形態において、係止機構の内部に生成される磁力線の一例を示すシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２実施形態における手振れ補正用のアクチュエータの分解斜視図である。 本発明の第２実施形態における手振れ補正用のアクチュエータに備えられている係止機構を拡大して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態において、係止機構の内部に生成される磁力線の一例を示すシミュレーション結果を示す図である。

＜第１実施形態＞
（カメラの構成）
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乃至図４を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラを説明する。図１は本発明の第１実施形態によるカメラの断面図である。

図１に示すように、本発明の実施形態のカメラ１は、レンズユニット２と、カメラ本体４と、を有する。レンズユニット２は、レンズ鏡筒６と、このレンズ鏡筒の中に配置された複数のレンズ８と、手振れ補正用レンズ１６を所定の平面内で移動させる手振れ補正用のアクチュエータ１０と、レンズ鏡筒６の振動を検出する振動検出手段であるジャイロ３４と、を有する。

本発明の実施形態のカメラ１は、ジャイロ３４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１０を作動させて手振れ補正用レンズ１６を移動させ、カメラ本体４内の撮像素子面４ａ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３４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、手振れ補正用レンズ１６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、手振れ補正用レンズとは、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。

レンズユニット２は、カメラ本体４に取り付けられ、入射した光を撮像素子面４ａ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６は、内部に複数のレンズ８を保持しており、一部のレンズ８を移動させることによりピント調整を可能としている。

（アクチュエータの構成）
次に、図２乃至図４を参照して、本発明の第１実施形態による手振れ補正用のアクチュエータ１０を説明する。図２はアクチュエータ１０の分解斜視図である。図３はアクチュエータ１０の係止機構を拡大して示す斜視図である。

図２に示すように、アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６内に固定された固定部である固定板１２と、この固定板１２に対して並進移動及び回転移動可能に支持された可動部である移動枠１４と、この移動枠１４を固定板１２に対して支持する可動部支持機構である３つのスチールボール１８と、を有する。固定板１２及び移動枠１４は互いに平行に配置されている。

さらに、図２に示すように、アクチュエータ１０は、固定板１２に対を為すように取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａ、第２駆動用マグネット２２ｂ及び第３駆動用マグネット２２ｃを有する。また、アクチュエータ１０は、移動枠１４に取り付けられた第１駆動用コイル２０ａ、第２駆動用コイル２０ｂ、及び第３駆動用コイル２０ｃと、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの内側に夫々配置された第１、第２、第３位置検出素子である第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、第３磁気センサ２４ｃと、を有する。

なお、固定板１２に取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａは、移動枠１４に取り付けられた第１駆動用コイル２０ａに対向するように配置されている。同様に、第２駆動用マグネット２２ｂは第２駆動用コイル２０ｂに対向するように配置され、第３駆動用マグネット２２ｃは第３駆動用コイル２０ｃに対向するように配置されている。なお、本実施形態において、第１駆動用マグネット２２ａと第１駆動用コイル２０ａの対、第２駆動用マグネット２２ｂと第２駆動用コイル２０ｂの対、及び第３駆動用マグネット２２ｃと第３駆動用コイル２０ｃの対は、夫々第１乃至第３駆動手段として機能する。

さらに、図１に示すように、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４によって検出された振動と、第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された移動枠１４の位置情報に基づいて、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御する制御装置であるコントローラ３６を有する。

アクチュエータ１０は、レンズ鏡筒６に固定された固定板１２に対し、移動枠１４を、撮像素子面４ａに平行な平面内で並進移動させ、これにより移動枠１４に取り付けられた手振れ補正用レンズ１６を移動させてレンズ鏡筒６が振動した場合にも撮像素子面４ａに結像される像が乱れることがないように駆動される。

次に、図２に示すように、固定板１２は概ねドーナツ板状の形状を有し、その中に駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々埋め込まれている。これらの駆動用マグネットは、その中心が、レンズユニット２の光軸Ａ（図１）を中心とする円の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、第１、第２、第３駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃは光軸Ａを中心とする円周上に、中心角１２０゜ずつ間隔をあけて、等間隔に配置されている。また、第１駆動用マグネット２２ａは、光軸Ａの鉛直上方に配置されている。

また、本実施形態においては、図２に示すように、第１駆動用マグネット２２ａは、長方形の２つの部分磁石から構成されている。これらの部分磁石は、光軸Ａを中心とする円の半径方向に向けられた磁極境界線の両側に、磁極境界線に対して対称に配置されている。換言すれば、２つの部分磁石の中間を通る半径方向の直線が、第１駆動用マグネット２２ａの磁極境界線となる。同様に、第２駆動用マグネット２２ｂ、第３駆動用マグネット２２ｃも、長方形の２つの部分磁石から夫々構成され、これらの部分磁石の間に磁極境界線が形成される。

次に、図２に示すように、移動枠１４は、手振れ補正用レンズ１６を取り囲む概ねリング状のリング部１４ａと、このリング部１４ａから放射方向に突出するように形成された３つのコイル取付部１４ｂを有し、固定板１２と平行に重なるように配置されている。リング部１４ａの内側には、手振れ補正用レンズ１６が取り付けられている。

リング部１４ａの光軸Ａを中心とする円の円周上に各コイル取付部１４ｂが設けられ、これらに第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが取り付けられている。これら第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、固定板１２に取り付けられた第１、第２、第３駆動用マグネット２２ａ、２２ｂ、２２ｃに夫々対向する位置に取り付けられている。即ち、本実施形態においては、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、光軸Ａを中心とする円の円周上に等間隔に配置され、第１駆動用コイル２０ａが光軸Ａの鉛直上方に位置するように配置されている。

また、第１、第２、第３駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、夫々、その巻線が角の丸い長方形状に巻かれた扁平なコイルである。各駆動用コイルは、その短辺を横切る中心線が光軸Ａを中心とする円の半径方向に向けられるように配置されている。即ち、各駆動用コイルは、その短辺が、光軸Ａを中心とする円の接線方向に向くように配置されている。

次に、図２に示すように、３つのスチールボール１８は、固定板１２と移動枠１４の間に挟持され、光軸Ａを中心とする円の円周上に、夫々中心角１２０゜の間隔を隔てて配置されている。各スチールボール１８は、固定板１２の、各スチールボール１８に対応する位置に形成された凹部３０の中に配置され、脱落が防止される。これにより、移動枠１４は固定板１２に平行な平面上に支持され、各スチールボール１８が挟持されながら転がることによって、移動枠１４の固定板１２に対する任意の方向の並進運動及び回転運動が許容される。

また、本実施形態においては、スチールボール１８として鋼製の球体を使用しているが、例えば、樹脂製の球体で移動枠１４を固定板１２に対して支持することもできる。また、移動枠は、スチールボールを使用せず、滑らかに摺動可能な摺動面によって支持することもでき、固定板に対して、移動枠を光軸に直交する平面内で移動可能に支持する任意の可動部支持機構を使用することができる。

さらに、アクチュエータ１０は、移動枠１４を固定板１２に吸着させるための、移動枠１４に取り付けられた３つの吸着用ヨーク２８を有する。図２に示すように、吸着用ヨーク２８は、移動枠１４のコイル取付部１４ｂの裏側（駆動用コイルの反対側）に取り付けられた長方形板状の磁性体であり、固定板１２に取り付けられた各駆動用マグネットと夫々対応するように配置されている。各駆動用マグネットがこれらの吸着用ヨーク２８に及ぼす磁力により、移動枠１４は固定板１２に吸着され、これらの間に各スチールボール１８が挟持される。

次に、各駆動用マグネット及び駆動用コイルによって生成される駆動力について説明する。
図２に示すように、固定板１２に取り付けられた第１駆動用マグネット２２ａは、その磁極境界線が、駆動用マグネットの各部分磁石の中間を通るように位置すると共に、各部分磁石は、その厚さ方向にも極性が変化している。本実施形態においては、駆動用マグネット２２ａは、図２における左側の部分磁石の表面がＳ極、右側がＮ極に着磁され、各部分磁石の裏側は磁極が反対になっている。なお、本明細書において、磁極境界線とは、Ｓ極に着磁された領域と、Ｎ極に着磁された領域の中間（中心）を通る線を言うものとする。

この着磁により、駆動用マグネット２２ａと、これに対応して配置されている吸着用ヨーク２８の間に磁力線が形成され、これらの間に配置されている第１駆動用コイル２０ａに磁気を及ぼす。この駆動用マグネット２２ａによる磁気は、主に、長方形の第１駆動用コイル２０ａの長辺の部分に作用する。これにより、第１駆動用コイル２０ａに電流が流れると、駆動用マグネット２２ａとの間に、水平方向の駆動力が発生する。

固定板１２に取り付けられた第２駆動用マグネット２２ｂ、及び第３駆動用マグネット２２ｃも、第１駆動用マグネット２２ａと同様に着磁されており、移動枠１４への取り付け方向が夫々１２０゜ずつ回転されている。これにより、第２、第３駆動用コイル２０ｂ、２０ｃに電流が流れると、第２、第３駆動用マグネット２２ｂ、２２ｃとの間に、光軸Ａを中心とする円の接線方向の駆動力が夫々発生する。

次に、図２に示すように、各駆動用コイルの内側には、第１磁気センサ２４ａ、第２磁気センサ２４ｂ、及び第３磁気センサ２４ｃが夫々配置されている。第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃは移動枠１４の位置を測定するように構成されている。各磁気センサは固定板１２に対する移動枠１４の移動量を、各駆動用コイルに電流が流れることにより発生する駆動力の作用線に平行な方向（磁極境界線に直交する方向）について検出する。また、各磁気センサは、移動枠１４が制御中心位置にあるとき（手振れ補正用レンズ１６の光軸がレンズユニット２の光軸と一致しているとき）、その感度中心点が、各駆動用マグネットの磁極境界線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。

磁気センサからの出力信号は、磁気センサの感度中心点が駆動用マグネットの磁極境界線上に位置する場合には概ね０であり、移動枠１４が移動し、磁気センサの感度中心点が駆動用マグネットの磁極境界線上から外れると、磁気センサの出力信号が変化する。アクチュエータ１０の通常の作動中においては、駆動用マグネットの移動量が微小であるため、駆動用マグネットの磁極境界線に直交する方向の移動距離にほぼ比例した信号が各磁気センサから出力される。

このため、第１磁気センサ２４ａは移動枠１４の水平方向の並進移動量にほぼ比例した信号を出力する。第２、第３磁気センサ２４ｂ、２４ｃは移動枠１４の、鉛直軸に対して約１２０゜ずつ傾斜した方向の並進移動量にほぼ比例した信号を出力する。これら第１、第２、第３磁気センサ２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動枠１４が固定板１２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。

（係止機構の構成）
次に、図３及び図４を新たに参照して、アクチュエータ１０に備えられた係止機構を説明する。図３は、係止機構を拡大して示す斜視図である。図４は、本実施形態において、係止機構の内部に生成される磁力線の一例を示すシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は係止制御用コイルに通電していない状態を示し、（ｂ）は係止制御用コイルに通電した状態を示している。

係止機構４０は、図２に示すように、移動枠１４から固定板１２に向けて延びる延出部４２と、固定板１２に設けられた延出部受部４４から構成されている。本実施形態において、延出部受部４４は、固定板１２の各凹部３０に隣接して３つ設けられ、移動枠１４には、これらの延出部受部４４に対応する位置に延出部４２が夫々設けられている（図２には１つのみ図示）。即ち、本実施形態において、係止機構４０は、光軸Ａを中心とする円周上に、中心角１２０゜ずつ間隔をあけて等間隔に配置されている。

図３に示すように、延出部４２は円形断面の棒状に形成され、移動枠１４から固定板１２に向けて、光軸Ａと平行な方向に延びている。この延出部４２の先端は延出部受部４４に受け入れられている。なお、本実施形態においては、手振れ補正用レンズ１６の光軸とレンズユニット２の光軸Ａが一致する状態において、延出部４２は延出部受部４４の概ね中心軸線上に位置する。

延出部受部４４は、内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部４６と、この磁性体保持部４６の中に充填された磁性流体４８と、磁性流体保持部４６の両側に夫々配置された保持用マグネット５０ａ、５０ｂと、を有する。さらに、磁性流体保持部４６と各保持用マグネットとの間には係止制御用コイル５２ａ、５２ｂが夫々配置され、係止制御用コイルの反対側には各保持用マグネットを挟むようにバックヨーク５４ａ、５４ｂが配置されている。

磁性流体保持部４６は円形断面のカップ状に形成され、中に磁性流体４８を保持するように構成されている。この磁性流体保持部４６の中に充填されている磁性流体４８には、移動枠１４から延びる延出部４２の先端が挿入されている。従って、延出部４２の動きには磁性流体４８の流体抵抗が作用し、これにより、移動枠１４には制動力が加えられる。また、磁性流体保持部４６は、各保持用マグネットによって生成された磁気を透過させるように、非磁性材料で形成されている。

磁性流体４８は、界面活性剤により表面が覆われた強磁性微粒子をベース液に懸濁させた磁性コロイド溶液であり、カップ状の磁性流体保持部４６の中に充填されている。

保持用マグネット５０ａ、５０ｂは、磁性流体保持部４６の両側側面に対向するように配置された立方体状の磁石である。各保持用マグネット５０ａ、５０ｂは、磁性流体保持部４６に面する側と、その反対側で磁極が反転するように着磁されている。本実施形態においては、保持用マグネット５０ａは、磁性流体保持部４６に近い側がＳ極、その反対側がＮ極に着磁され、保持用マグネット５０ａに対向するように配置された保持用マグネット５０ｂは、磁性流体保持部４６に近い側がＮ極、その反対側がＳ極に着磁されている。このように、保持用マグネット５０ａ、５０ｂは、磁性流体４８の中に延びている延出部４２の両側に、異なる磁極が対向するように配置されている。このため、保持用マグネット５０ａと５０ｂの間に配置された磁性流体保持部４６には、概ね、保持用マグネット５０ｂから５０ａに向かう軸線Ｂ方向の磁力線が透過する。このように、保持用マグネット５０ａ、５０ｂは、移動枠１４から固定板１２に向けて延びる延出部４２に直交する方向（直角に交わる）の磁力線を、磁性流体４８の中に形成する。

係止制御用コイル５２ａ、５２ｂは、磁性流体保持部４６と各保持用マグネットとの間に挟まれるように配置されたコイルであり、概ね長方形の扁平な形態に巻かれている。即ち、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂは、保持用マグネット５０ａと５０ｂを結ぶ軸線Ｂを中心として扁平に巻かれたコイルであり、各保持用マグネットの磁極と延出部４２との間に夫々配置されている。このため、コントローラ３６が各係止制御用コイルに電流を流すと、磁性流体保持部４６には概ね軸線Ｂ方向の磁力線が生成される。また、電流が流れていない状態では、各係止制御用コイルは、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが生成する磁力線に殆ど影響を与えることはない。

バックヨーク５４ａ、５４ｂは磁性材料製の板であり、保持用マグネット５０ａ、５０ｂに夫々隣接して、係止制御用コイルの反対側に配置されている。これらのバックヨーク５４ａ、５４ｂを配置することにより、各保持用マグネット５０ａ、５０ｂによって生成された磁気は効率良く磁性流体保持部４６に向けられ、磁性流体保持部４６を透過する、図３に一点鎖線で示すような磁力線が生成される。

磁性流体４８は、内部に磁力線が透過されている状態では、懸濁されている強磁性材の微粒子同士が結びつくことにより、その粘性が極めて高くなる。即ち、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに電流が流されていない状態では、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが生成する磁力線により磁性流体４８の粘性が極めて高くなる。この状態においては、移動枠１４から磁性流体４８の中に延びている延出部４２には極めて高い流体抵抗が作用し、移動枠１４は実質的に係止状態となる。このように、コントローラ３６は、磁性流体４８に磁気を作用させることにより、磁性流体４８の粘性を変化させ、移動枠１４を係止し、又は解除する。この磁性流体４８による係止は極めて安定したものであり、移動枠１４の自重が作用した状態において極めて長い期間放置されたとしても、係止されている移動枠１４の位置は殆ど変化しない。

一方、磁性流体保持部４６に隣接して配置されている係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに所定方向の電流を流すことにより、保持用マグネット５０ａ、５０ｂによって形成されている磁力線を打ち消す方向の磁力線を形成することができる。このように、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに電流を流して磁力線の少なくとも一部を打ち消すことにより、磁性流体４８を通る磁力線は非常に弱くなり、磁性流体４８は磁気を作用させていない状態と同様の状態となり、磁性流体４８の粘性が低下する。この状態では、磁性流体４８の中に延びている延出部４２に作用する流体抵抗は、通常のコロイド溶液による流体抵抗と同等になり、移動枠１４の移動に殆ど影響を及ぼすことはなく、移動枠１４の係止が解除される。

図４は、延出部受部４４における磁力線の状態の一例を示すシミュレーション結果であり、図４（ａ）は係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに電流を流していない状態を示し、図４（ｂ）は、保持用マグネット５０ａ、５０ｂによる磁力線を打ち消す方向の電流を、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに流した状態を示している。

図４（ａ）においては、保持用マグネット５０ａと５０ｂの間に強い磁力線が生成されており、この磁力線により磁性流体保持部４６に保持された磁性流体４８の粘性が極めて高くなる。一方、図４（ｂ）においては、保持用マグネット５０ａと５０ｂによって生成された磁力線が、これらに隣接して配置された係止制御用コイル５２ａ、５２ｂによって偏向され、又は遮られ、磁性流体保持部４６の内部を通る磁力線が極めて弱くなっている。この状態では、磁性流体４８の粘性は低くなり、移動枠１４の移動に殆ど影響を与えることはない。

また、図４（ａ）に示す状態においては、磁性流体４８中を透過する磁力線は、保持用マグネット５０ｂから５０ａへ向かうものであり、この方向（図４の紙面に平行な方向）に磁性流体４８中の微粒子同士が結びつく。このため、磁性流体４８に挿入されている延出部４２に作用する流体抵抗は、微粒子同士が結びついている方向と平行な、保持用マグネット５０ａと５０ｂを結ぶ軸線Ｂ（図３）の方向には比較的弱く、軸線Ｂを横切る方向には比較的強くなる。本実施形態においては、図２に示すように、固定板１２上に３つの延出部受部４４が、軸線Ｂの方向が互いに異なるように設けられているので、移動枠１４は何れの方向にも強く保持され、移動枠１４を確実に係止することができる。

（手振れ補正制御）
次に、図１を参照して、本発明の第１実施形態によるカメラ１の作用を説明する。まず、カメラ１の電源がＯＦＦにされた状態では、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂには電流は流されておらず、この状態では磁性流体４８の粘性が高く、移動枠１４は３つの係止機構４０によって係止されている。カメラ１の電源がＯＮにされ、さらに、手振れ補正機能の起動スイッチ（図示せず）がＯＮにされると、レンズユニット２に備えられたアクチュエータ１０が作動される。アクチュエータ１０が作動状態にされると、コントローラ３６は係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに電流を流し、保持用マグネット５０ａ、５０ｂによる磁力線の一部を打ち消す。これにより、磁性流体４８の粘性が低下されるので、磁性流体４８が延出部４２を保持する力が弱くなり、移動枠１４は移動可能な状態となり、係止が解除される。ここで、各係止制御用コイルに電流を流すことにより、磁性流体４８の粘性の低下は瞬時に発生するので、手振れ補正機能が起動された後、数ミリ秒〜数十ミリ秒の間に移動枠１４の係止が解除される。このため、撮影者は手振れ補正機能を起動すれば、直ぐに手振れ補正を使用した撮影を行うことができ、シャッターチャンスを的確に捉えることができる。

さらに、手振れ補正機能が起動されると、レンズユニット２に取り付けられたジャイロ３４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３６に出力する。ジャイロ３４により検出された角速度の信号に基づいてレンズ位置指令信号が生成される。このレンズ位置指令信号によって指令される位置に、手振れ補正用レンズ１６を時々刻々移動させることによって、カメラ本体４の撮像素子面４ａに合焦される像が安定化される。このように、コントローラ３６は駆動手段を制御して、移動枠１４を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行する。

また、手振れ補正機能がＯＦＦにされたとき、又はカメラ１の電源がＯＦＦにされたときは、アクチュエータ１０は、移動枠１４を、手振れ補正用レンズ１６の光軸がレンズユニット２の光軸Ａと一致する位置に移動させ、この状態で係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに流す電流をＯＦＦにする。これにより、磁性流体４８は瞬時に粘性が高くなるので磁性流体４８が延出部４２を保持する力が強くなり、移動枠１４は、その位置で係止される。この移動枠１４の係止状態は、カメラ１の電源をＯＦＦにした後も維持される。

本発明の第１実施形態のアクチュエータによれば、移動枠１４の係止及び解除が、磁性流体４８に磁気を作用させ、その粘性を変化させることにより実行されるので、係止用の部品を機械的に駆動して係止を解除する場合よりも、高速で係止状態を解除することができる。

本実施形態のアクチュエータにおいては、磁性流体保持部４６に保持された磁性流体４８に磁気を及ぼすことにより、磁性流体４８の粘性を高くし、延出部４２が磁性流体によって保持されるように配置された保持用マグネット５０ａ、５０ｂと、磁性流体４８の粘性を低下させることにより、延出部４２を保持する力が弱くなるように、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが生成する磁気を打ち消し可能に配置された係止制御用コイル５２ａ、５２ｂと、を有し、コントローラ３６は、移動枠１４の係止を解除する際、保持用マグネット５０ａ、５０ｂの磁気の少なくとも一部が打ち消されるように係止制御用コイル５２ａ、５２ｂに電流を流している。

即ち、本実施形態のアクチュエータによれば、保持用マグネット５０ａ、５０ｂによって磁性流体４８の粘性を高くすることにより延出部４２が保持され、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂによって保持用マグネット５０ａ、５０ｂの磁気を打ち消すことにより係止が解除される。このため、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂへの非通電状態において移動枠１４が係止されるので、電力を消費することなく係止状態を維持することができる。

また、本実施形態のアクチュエータにおいては、保持用マグネット５０ａ、５０ｂは、移動枠１４から磁性流体４８の中に延びている延出部４２に概ね直交する方向の磁力線を、磁性流体４８の中に形成するように配置されている。

このため、本実施形態のアクチュエータによれば、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが、移動枠１４から磁性流体４８の中に延びている延出部４２に概ね直交する方向の磁力線を磁性流体４８の中に形成するので、保持用マグネット５０ａ、５０ｂにより効率的に磁性流体４８の粘性を高め、延出部４２を保持することができる。

また、本実施形態のアクチュエータによれば、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが磁性流体４８の中に延びている延出部４２の両側に異なる磁極が対向するように配置され、係止制御用コイル５２ａ、５２ｂは、保持用マグネット５０ａ、５０ｂの磁極と延出部４２との間に夫々配置されている。このため、保持用マグネット５０ａ、５０ｂが生成した磁力線を効率的に打ち消すことができ、係止制御用コイルに流す少ない消費電流で延出部４２の係止を解除することができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の第２実施形態のアクチュエータを説明する。本発明の第２実施形態のアクチュエータは、係止機構の構成が上述した第１実施形態とは異なる。従って、ここでは、本実施形態の第１実施形態とは異なる点のみを説明し、同様の構成については同一の符号を付して説明を省略し、同様の作用、効果についても説明を省略する。

図５は、本発明の第２実施形態による手振れ補正用のアクチュエータの分解斜視図である。図６は、本実施形態のアクチュエータに備えられている係止機構を拡大して示す斜視図である。図７は、本実施形態において、係止機構の内部に生成される磁力線の一例を示すシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）は係止制御用コイルに通電していない状態を示し、（ｂ）は係止制御用コイルに通電した状態を示している。

（アクチュエータの構成）
図５に示すように、本実施形態のアクチュエータ１００は、固定板１２の他に、固定部である第２固定板１０２が備えられている点が、第１実施形態とは異なっている。第２固定板１０２は概ねドーナツ板状の薄板であり、移動枠１４に対し、固定板１２とは反対の側に、固定板１２と平行に配置されている。

また、本実施形態においては、固定板１２には延出部受部４４は設けられておらず、第２固定板１０２に延出部受部１０８が設けられている。一方、移動枠１４には、第２固定板１０２に向けて延びる延出部１０６が設けられ、これら延出部１０６及び延出部受部１０８によって係止機構１０４が構成されている。さらに、図５に示すように、係止機構１０４は、光軸Ａを中心とする円周上の２箇所に配置されている。

（係止機構の構成）
図６に示すように、延出部１０６は円形断面の棒状に形成され、移動枠１４から第２固定板１０２に向けて、光軸Ａと平行な方向に延びている。この延出部１０６の先端は延出部受部１０８に受け入れられている。なお、本実施形態においては、手振れ補正用レンズ１６の光軸とレンズユニット２の光軸Ａが一致する状態において、延出部１０６は延出部受部１０８の概ね中心軸線上に位置する。

延出部受部１０８は、内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部１１０と、この磁性体保持部１１０の中に充填された磁性流体１１２と、磁性流体保持部１１０の下に配置された保持用マグネット１１４と、を有する。さらに、磁性流体保持部１１０の内壁面に沿って係止制御用コイル１１６が配置されている。

磁性流体保持部１１０は円形断面のカップ状に形成され、中に磁性流体１１２を保持するように構成されている。この磁性流体保持部１１０の中に充填されている磁性流体１１２には、移動枠１４から延びる延出部１０６の先端が挿入されている。従って、延出部１０６の動きには磁性流体１１２の流体抵抗が作用し、これにより、移動枠１４には制動力が加えられる。また、磁性流体保持部１１０は、保持用マグネット１１４によって生成された磁気を透過させるように、非磁性材料で形成されている。また、磁性流体１１２は、第１実施形態における磁性流体４８と同様のコロイド溶液である。

保持用マグネット１１４は、磁性流体保持部１１０の下側、即ち、延出部１０６の延長線上に配置された円板状の磁石である。保持用マグネット１１４は、磁性流体保持部１１０に隣接する面と、その反対側の面で磁極が反転するように着磁されている。本実施形態においては、保持用マグネット１１４は、磁性流体保持部１１０に隣接する側がＮ極、その反対側がＳ極に着磁されている。このように、保持用マグネット１１４は、磁性流体１１２の中に延びている延出部１０６の延長線上に配置され、一方の磁極が延出部１０６に対向するように着磁されている。

このため、保持用マグネット１１４の上方に配置された磁性流体保持部１１０には、図６に一点鎖線で示すように、磁性流体保持部１１０の中心軸線に沿って上方に延びた後、上面視において（延出部１０６の延びる方向に見て）、中心軸線から放射方向に延び、磁性流体保持部１１０の周囲を下方に下る磁力線が形成される。このように、保持用マグネット１１４は、移動枠１４から第２固定板１０２に向けて延びる延出部１０６の周囲に、概ね放射方向の磁力線を、磁性流体４８の中に形成する。

係止制御用コイル１１６は、円形断面の磁性流体保持部１１０の内壁面に沿って巻かれた円筒状のコイルであり、この係止制御用コイル１１６の内側に磁性流体１１２が充填されている。即ち、係止制御用コイル１１６は、磁性流体保持部１１０の中心軸線を中心として円筒状に巻かれており、その内側に挿入された延出部１０６を取り囲んでいる。このため、コントローラ３６が係止制御用コイル１１６に所定方向の電流を流すと、磁性流体保持部１１０には、保持用マグネット１１４が生成する磁力線とは概ね反対回りの磁力線が生成される。また、電流が流れていない状態では、係止制御用コイル１１６は、保持用マグネット１１４が生成する磁力線に殆ど影響を与えることはない。

磁性流体１１２は、内部に磁力線が透過されている状態では、懸濁されている強磁性材の微粒子同士が結びつくことにより、その粘性が極めて高くなる。即ち、係止制御用コイル１１６に電流が流されていない状態では、保持用マグネット１１４が生成する磁力線により磁性流体１１２の粘性が極めて高くなる。この状態においては、移動枠１４から磁性流体１１２の中に延びている延出部１０６には極めて高い流体抵抗が作用し、移動枠１４は実質的に係止状態となる。このように、コントローラ３６は、磁性流体１１２に磁気を作用させることにより、磁性流体１１２の粘性を変化させ、移動枠１４を係止し、又は解除する。この磁性流体１１２による係止は極めて安定したものであり、移動枠１４の自重が作用した状態において極めて長い期間放置されたとしても、係止されている移動枠１４の位置は殆ど変化しない。

一方、磁性流体保持部１１０の内側に配置されている係止制御用コイル１１６に所定方向の電流を流すことにより、保持用マグネット１１４によって形成されている磁力線を打ち消す方向の磁力線を形成することができる。このように、係止制御用コイル１１６に電流を流して磁力線の少なくとも一部を打ち消すことにより、磁性流体１１２を通る磁力線は非常に弱くなり、磁性流体１１２は磁気を作用させていない状態と同様の状態となり、磁性流体１１２の粘性が低下する。この状態では、磁性流体１１２の中に延びている延出部１０６に作用する流体抵抗は、通常のコロイド溶液による流体抵抗と同等になり、移動枠１４の移動に殆ど影響を及ぼすことはなく、移動枠１４の係止が解除される。

図７は、延出部受部１０８における磁力線の状態の一例を示すシミュレーション結果であり、図７（ａ）は係止制御用コイル１１６に電流を流していない状態を示し、図７（ｂ）は、保持用マグネット１１４による磁力線を打ち消す方向の電流を、係止制御用コイル１１６に流した状態を示している。

図７（ａ）においては、保持用マグネット１１４により強い磁力線が生成されており、この磁力線により磁性流体保持部１１０に保持された磁性流体１１２の粘性が極めて高くなる。一方、図７（ｂ）においては、保持用マグネット１１４によって生成された磁力線の一部が、磁性流体保持部１１０の内側に配置された係止制御用コイル１１６によって打ち消され、磁性流体保持部１１０の内部を通る磁力線が極めて弱くなっている。この状態では、磁性流体１１２の粘性は低くなり、移動枠１４の移動に殆ど影響を与えることはない。

また、図７（ａ）に示す状態においては、磁性流体１１２中を透過する磁力線は、延出部１０６（磁性流体保持部１１０の中心軸線）を中心として放射状に広がるものであり、この放射方向に磁性流体１１２中の微粒子同士が結びつく。このため、磁性流体１１２に挿入されている延出部１０６に作用する流体抵抗は、何れの方向にもほぼ均一に作用する。本実施形態においては、図５に示すように、第２固定板１０２上に延出部受部１０８を２つ設けることにより、移動枠１４を確実に係止している。

さらに、本実施形態に備えられている係止機構１０４は、移動枠１４の移動に対するダンパーとして使用することもできる。即ち、係止機構１０４は、コントローラ３６が係止制御用コイル１１６に流す電流を調整することにより、保持用マグネット１１４によって生成された磁力線を適度に弱め、磁性流体１１２に所望の粘性を与えることができる。このように、手振れ補正制御の実行中に、係止制御用コイル１１６に適度な電流を流して保持用マグネット１１４が生成する磁気を弱めることにより、移動枠１４の動きにダンピングを与えることができる。これにより、係止機構１０４をダンパーとして利用して、手振れ補正制御における移動枠１４のオーバーシュート等を抑制し、手振れ補正制御の精度を高めることもできる。なお、第１実施形態における係止機構４０もダンパーとして使用することができる。

本発明の第２実施形態のアクチュエータによれば、保持用マグネット１１４は、移動枠１４から磁性流体１１２の中に延びている延出部１０６の周囲に、概ね放射方向の磁力線が磁性流体１１２の中に形成されるように配置されている。このため、保持用マグネット１１４による磁力線が延出部１０６の周囲に等方的に生成され、延出部１０６に作用する磁性流体１１２の粘性抵抗が各方向で概ね均一に作用する。これにより、磁性流体１１２によって、延出部１０６を何れの方向にも強く保持することができ、少ない数の係止機構で移動枠１４を保持することが可能になる。

また、本実施形態のアクチュエータによれば、保持用マグネット１１４は、移動枠１４から磁性流体１１２の中に延びる延出部１０６の延長線上に配置され、係止制御用コイル１１６は、延出部１０６の周囲を取り囲むように配置されている。このため、単一の保持用マグネット１１４、及び単一の係止制御用コイル１１６により、延出部１０６の保持及び解除を実行することができる。

さらに、本実施形態のアクチュエータによれば、コントローラ３６は、手振れ補正の実行中において、係止制御用コイル１１６に電流を流し、保持用マグネット１１４が生成する磁気を弱めることにより、移動枠１４の動きにダンピングを与えるように構成されている。このため、係止制御用コイル１１６に流す電流を調整するだけで、係止機構１０４をダンパー機構として利用することができ、手振れ補正制御における移動枠１４のオーバーシュート等を抑制し、手振れ補正制御の精度を高めることができる。

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、上述した実施形態においては、本発明のアクチュエータをデジタルカメラに適用していたが、本発明のアクチュエータをフィルムカメラや、動画撮影用のカメラに適用することもできる。また、上述した実施形態においては、移動枠に延出部が設けられ、固定板（第２固定板）に延出部受部が設けられていたが、移動枠に延出部受部を設け、固定板（第２固定板）に延出部を設けることもできる。

また、上述した実施形態においては、延出部受部に保持用マグネットが設けられ、この保持用マグネットによる磁力線を係止制御用コイルにより打ち消していたが、非通電時における係止が不要な場合には、保持用マグネットを省略することもできる。保持用マグネットを省略した構成においては、係止時において係止制御用コイルに電流を流して磁性流体の粘性を高め、係止解除時には係止制御用コイルに流す電流を停止し、磁性流体の粘性を低下させる。

さらに、上述した実施形態においては、係止機構がダンパーとしても使用されていたが、上述した実施形態における係止機構を係止に使用せず、ダンパーとしてのみ使用することもできる。係止機構をダンパーとしてのみ使用する場合には、コントローラは、駆動手段を制御して可動部を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行すると共に、磁性流体に磁気を作用させることにより、磁性流体の粘性を変化させ、可動部に与えるダンピングを調整する制御装置として機能させる。また、保持用マグネットは、磁性流体保持部に保持された磁性流体に磁気を及ぼすことにより、磁性流体の粘性を高くする粘性抵抗用マグネットとして機能させる。さらに、係止制御用コイルは、磁性流体の粘性を低下させることにより、延出部に作用する粘性抵抗が弱くなるように、粘性抵抗用マグネットが生成する磁気を打ち消し可能に配置されたダンピング調整用コイルとして機能させる。

また、係止機構をダンパーとしてのみ使用する場合にも、保持用マグネットを省略することができる。この場合には、係止制御用コイルは、磁性流体の粘性を変化させることにより、延出部に作用する粘性抵抗を調整可能に配置されたダンピング調整用コイルとして機能させる。

１ カメラ
２ レンズユニット
４ カメラ本体
４ａ 撮像素子面
６ レンズ鏡筒
８ レンズ
１０ アクチュエータ
１２ 固定板（固定部）
１４ 移動枠（可動部）
１４ａ リング部
１４ｂ コイル取付部
１６ 手振れ補正用レンズ
１８ スチールボール
２０ａ 第１駆動用コイル
２０ｂ 第２駆動用コイル
２０ｃ 第３駆動用コイル
２２ａ 第１駆動用マグネット
２２ｂ 第２駆動用マグネット
２２ｃ 第３駆動用マグネット
３０ 凹部
２８ 吸着用ヨーク
３４ ジャイロ
３６ コントローラ（制御装置）
４０ 係止機構
４２ 延出部
４４ 延出部受部
４６ 磁性流体保持部
４８ 磁性流体
５０ａ、５０ｂ 保持用マグネット
５２ａ、５２ｂ 係止制御用コイル
５４ａ、５４ｂ バックヨーク
１００ アクチュエータ
１０２ 第２固定板（固定部）
１０４ 係止機構
１０６ 延出部
１０８ 延出部受部
１１０ 磁性流体保持部
１１２ 磁性流体
１１４ 保持用マグネット
１１６ 係止制御用コイル

Claims (9)

1. 手振れ補正用レンズを移動させるためのアクチュエータであって、
   固定部と、
   上記手振れ補正用レンズが取り付けられた可動部であって、上記固定部に対して当該手振れ補正用レンズの光軸に直交する平面内で移動可能に支持された可動部と、
   上記可動部を駆動するための駆動手段と、
   上記固定部又は上記可動部の一方に設けられ、内部に磁性流体を保持した磁性流体保持部と、
   上記固定部又は上記可動部の他方から、上記磁性流体保持部に保持された上記磁性流体の中に延びるように設けられた延出部と、
   上記駆動手段を制御して上記可動部を移動させ、手振れを補正する手振れ補正制御を実行すると共に、上記磁性流体に磁気を作用させることにより、上記磁性流体の粘性を変化させ、上記可動部の係止及び解除を実行する制御装置と、
   を有することを特徴とするアクチュエータ。
2. さらに、上記磁性流体保持部に保持された上記磁性流体に磁気を及ぼすことにより、上記磁性流体の粘性を高くし、上記延出部が上記磁性流体によって保持されるように配置された保持用マグネットと、上記磁性流体の粘性を低下させることにより、上記延出部を保持する力が弱くなるように、上記保持用マグネットが生成する磁気を打ち消し可能に配置された係止制御用コイルと、を有し、上記制御装置は、上記可動部の係止を解除する際、上記保持用マグネットの磁気の少なくとも一部が打ち消されるように上記係止制御用コイルに電流を流す請求項１記載のアクチュエータ。
3. 上記保持用マグネットは、上記固定部又は上記可動部から上記磁性流体の中に延びている上記延出部に概ね直交する方向の磁力線を、上記磁性流体の中に形成するように配置されている請求項２記載のアクチュエータ。
4. 上記保持用マグネットは、上記磁性流体の中に延びている上記延出部の両側に異なる磁極が対向するように配置され、上記係止制御用コイルは、上記保持用マグネットの磁極と上記延出部との間に夫々配置されている請求項３記載のアクチュエータ。
5. 上記保持用マグネットは、上記固定部又は上記可動部から上記磁性流体の中に延びている上記延出部の周囲に、概ね放射方向の磁力線が上記磁性流体の中に形成されるように配置されている請求項２記載のアクチュエータ。
6. 上記保持用マグネットは、上記固定部又は上記可動部から上記磁性流体の中に延びる上記延出部の延長線上に配置され、上記係止制御用コイルは、上記延出部の周囲を取り囲むように配置されている請求項５記載のアクチュエータ。
7. 上記制御装置は、上記手振れ補正制御の実行中において、上記係止制御用コイルに電流を流し、上記保持用マグネットが生成する磁気を弱めることにより、上記可動部の動きにダンピングを与えるように構成されている請求項２乃至６の何れか１項に記載のアクチュエータ。
8. 手振れ補正機能を備えたレンズユニットであって、
   レンズ鏡筒と、
   このレンズ鏡筒の内部に配置されたレンズと、
   請求項１から７の何れか１項に記載のアクチュエータと、
   を有することを特徴とするレンズユニット。
9. 手振れ防止機能を備えたカメラであって、
   カメラ本体と、
   請求項８記載のレンズユニットと、
   を有することを特徴とするカメラ。