JP4540354B2 - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置における像ブレ補正装置に関し、特に像ブレ補正のために移動した撮像素子などの可動部の位置検出装置に関する。

従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ブレ量に応じて、像ブレ補正レンズまたは撮像素子を光軸と垂直な平面上を移動させることにより結像面上での像ブレを抑制する像ブレ補正装置が提案されている。

特許文献１は、像ブレ補正レンズを含む可動部について永久磁石とコイルによって移動を行い、その移動前後の位置検出はホール素子と永久磁石によって行う装置を開示する。特許文献２は、撮像素子を含む可動部について圧電素子によって移動を行い、その移動前後の位置検出は位置検出素子（ＰＳＤ）によって行う装置を開示する。
特開２００２−２２９０９０号公報 特開２００３−１１０９１９号公報

しかし、特許文献１、２の装置はいずれも、位置検出のために専用のセンサ（ホール素子またはＰＳＤ）を必要としており、像ブレ補正装置の小型化を妨げる要因となっていた。

したがって本発明の目的は、像ブレ補正装置において専用のセンサを設けずに可動部の位置検出を行う装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置の像ブレ補正装置は、撮像素子または像ブレ補正レンズのいずれか一方と、撮像素子または像ブレ補正レンズのいずれか一方について撮影レンズの光軸に直交する第１方向に移動させるために使用される第１駆動用コイルを有する第１コイル部と、光軸及び第１方向に直交する第２方向に移動させるために使用される第２駆動用コイルを有する第２コイル部とを有し第１、第２駆動用コイルによって第１、第２方向に移動可能な可動部と、可動部を第１、第２方向に移動させるために使用される第１、第２永久磁石を、第１、第２コイル部に対向する位置に有する固定部とを備え、第１コイル部は、可動部の第１方向の位置検出を行うために使用される第１位置検出用コイルを有し、第２コイル部は、可動部の第２方向の位置検出を行うために使用される第２位置検出用コイルを有し、第１、第２永久磁石は、可動部の第１、第２方向の位置検出を行うためにも使用される。これにより、１つのコイル、永久磁石を使って可動部について第１方向の移動及び位置検出が可能になり、同様に１つのコイル、永久磁石を使って可動部について第２方向の移動及び位置検出が可能になり、専用のセンサを設けることなく可動部の位置検出が可能になる。

好ましくは、第１位置検出用コイルの移動の方向と速度、第１永久磁石の磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力から可動部の第１方向の第１移動速度信号を検出し、第１移動速度信号と移動に要した時間から可動部の第１方向の位置を演算し、第２位置検出用コイルの移動の方向と速度、第２永久磁石の磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力から可動部の第２方向の第２移動速度信号を検出し、第２移動速度信号と移動に要した時間から可動部の第２方向の位置を演算する。

さらに好ましくは、第１、第２コイル部は、第１、第２永久磁石に対向する面から見て巻線の外周部分が第１、第２方向のいずれか一方と平行な線で形成される長方形であり、第１永久磁石は、第１方向にＮ極とＳ極が並べられて固定部に取り付けられ、第２永久磁石は、第２方向にＮ極とＳ極が並べられて固定部に取り付けられる。これにより、第１コイル部の第１駆動用コイル、第１位置検出用コイルを構成する巻線のうち、第２方向と平行な部分を使って、電磁力による可動部の第１方向の移動、及び電磁誘導による起電力発生から第１移動速度信号の検出を行うことが可能になり、第２コイル部の第２駆動用コイル、第２位置検出用コイルを構成する巻線のうち、第１方向と平行な部分を使って、電磁力による可動部の第２方向の移動、及び電磁誘導による起電力発生から第２移動速度信号の検出を行うことが可能になる。

さらに好ましくは、第１、第２コイル部は、巻線の外周部分から中心に向かって渦巻き状のコイルパターンが形成されたシートコイルである。これにより、光軸と平行な第３方向の厚みの少ない形状で第１、第２コイル部を形成出来、可動部と固定部の第３方向の間隔を狭めることが可能になる。

さらに好ましくは、第１、第２コイル部は、第１、第２駆動用コイルに使用されるコイルパターンと、第１、第２位置検出用コイルに使用されるコイルパターンが光軸と平行な第３方向に重ねられて形成される多層のシートコイルである。これにより、第１コイル部は第１駆動用コイルに第３方向にわずかな厚みを必要とする第１位置検出用コイルを重ねて構成することにより出来、第２コイル部は第２駆動用コイルに第３方向にわずかな厚みを必要とする第２位置検出用コイルを重ねて構成することにより出来るので、第１方向または第２方向に並べて配置する場合よりも省スペース化を実現することが可能になる。

また、好ましくは、可動部の移動によって撮像素子または像ブレ補正レンズのいずれか一方の中心近傍が光軸を通る位置関係にある時に、第１、第２方向ともに可動部が移動範囲の中心に位置する。これにより、撮像素子の撮像範囲または像ブレ補正レンズの有効範囲を最大限活用して像ブレ補正を行うことができる。

以上のように本発明によれば、像ブレ補正装置において専用のセンサを設けずに可動部の位置検出を行う装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図１〜６を用いて説明する。撮像装置１はデジタルカメラであるとして説明する。なお、方向を説明するために、撮像装置１において光軸ＬＸと直交する水平方向を第１方向ｘ、光軸ＬＸと直交する鉛直方向を第２方向ｙ、光軸ＬＸと平行な水平方向を第３方向ｚとして説明する。なお、図５は、図４のＡ−Ａ線の断面における構成図を示す。

撮像装置１の撮像に関する部分は、主電源のオンオフ切り替えを行うＰｏｎボタン１１、レリーズボタン１３、ＬＣＤモニタ１７、ＣＰＵ２１、撮像ブロック２２、ＡＥ部２３、ＡＦ部２４、像ブレ補正装置３０の撮像部３９ａ、及び撮影レンズ６７から構成される。被写体像は、撮像部３９ａを駆動する撮像ブロック２２によって撮影レンズ６７を介した光学像として撮像され、ＬＣＤモニタ１７によって撮像された画像が表示される。また被写体像は光学ファインダ（不図示）によって光学的に観察することも可能である。

レリーズボタン１３は、半押しすることにより測光スイッチ１２ａがオン状態にされ測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすることによりレリーズスイッチ１３ａがオン状態にされ撮像が行われ、撮影像がメモリされる。

撮像ブロック２２は、撮像部３９ａを駆動する。ＡＥ部２３は、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。ＡＦ部２４は、測距を行い、この測距結果に基づき撮影レンズ６７を光軸方向に変位させ焦点調節を行う。

撮像装置１の像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン１４、角速度検出部２５、ドライバ回路２９、像ブレ補正装置３０、信号処理回路４５、及び撮影レンズ６７から構成される。

像ブレ補正ボタン１４は、押下することにより像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされ、測光など他の動作と独立して、一定時間ごとに、角速度検出部２５、及び像ブレ補正装置３０が駆動されて像ブレ補正が行われる。像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされた補正モードの場合にパラメータＩＳ＝１、像ブレ補正スイッチ１４ａがオフ状態にされた補正モードでない場合にパラメータＩＳ＝０と設定する。本実施形態ではこの一定時間を１ｍｓであるとして説明する。

これらのスイッチの入力信号に対応する各種の出力はＣＰＵ２１によって制御される。測光スイッチ１２ａ、レリーズスイッチ１３ａ、像ブレ補正スイッチ１４ａのオン／オフ情報は、それぞれ１ビットのデジタル信号としてＣＰＵ２１のポートＰ１２、Ｐ１３、Ｐ１４に入力される。撮像ブロック２２、ＡＥ部２３、及びＡＦ部２４は、それぞれポートＰ３、Ｐ４、Ｐ５で信号の入出力が行われる。

次に、角速度検出部２５、ドライバ回路２９、像ブレ補正装置３０、信号処理回路４５についての詳細、及びＣＰＵ２１との入出力関係について説明する。

角速度検出部２５は、第１、第２角速度センサ２６、２７とアンプ・ハイパスフィルタ回路２８とを有する。第１、第２角速度センサ２６、２７は、撮像装置１の一定時間（１ｍｓ）ごとの第１方向ｘ及び第２方向ｙの角速度を検出する。第１角速度センサ２６は、第１方向ｘの角速度を、第２角速度センサ２７は第２方向ｙの角速度を検出する。アンプ・ハイパスフィルタ回路２８は、角速度に関する信号を増幅した後、第１、第２角速度センサ２６、２７のヌル電圧やパンニングをカットし、第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙとしてアナログ信号をＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力する。

ＣＰＵ２１は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙをＡ／Ｄ変換した後、焦点距離などを考慮した変換係数によって一定時間（１ｍｓ）に生じた像ブレ量を演算する。従って、角速度検出部２５とＣＰＵ２１は、像ブレ量演算機能を有する。

ＣＰＵ２１は、演算により求められた像ブレ量に応じた撮像部３９ａの移動すべき位置Ｓを第１方向ｘ、第２方向ｙごとに演算する。位置Ｓの第１方向ｘ成分をｓｘ、第２方向ｙ成分をｓｙとする。撮像部３９ａを含む可動部３０ａの移動は、後述する電磁力によって行われる。可動部３０ａをこの位置Ｓまで移動させるためにドライバ回路２９を駆動する駆動力Ｄの第１方向ｘ成分を第１ＰＷＭデューティｄｘ、第２方向ｙ成分を第２ＰＷＭデューティｄｙとする。

像ブレ補正装置３０は、ＣＰＵ２１が演算した移動すべき位置Ｓに撮像部３９ａを移動させることによって、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸ＬＸのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保ち、像ブレを補正する装置であり、撮像部３９ａを含み移動可能領域をもつ可動部３０ａと、固定部３０ｂとを有する。また、像ブレ補正装置３０は、コイルに流れる電流の方向と磁石の磁界の向きにより生じた電磁力により可動部３０ａを移動させる駆動用部分と、コイルを動かす方向と速度、磁石の磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力から可動部３０ａの移動速度を検出し、移動速度を移動に要した時間で積分することにより可動部３０ａの位置を演算する位置検出部分とに分けて考えることもできる。

像ブレ補正装置３０の可動部３０ａの駆動は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０から第１ＰＷＭデューティｄｘ、ＰＷＭ１から第２ＰＷＭデューティｄｙの出力を受けたドライバ回路２９、第１、第２コイル部３１ａ、３２ａ、第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂにより行われる。可動部３０ａのドライバ回路２９などによる移動前または移動後の移動速度ＰＶは、第１、第２コイル部３１ａ、３２ａ、第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂ、信号処理回路４５によって検出される。検出された移動速度ＰＶの情報は、第１移動速度信号ｐｖｘが第１方向ｘ成分として、第２移動速度信号ｐｖｙが第２方向ｙ成分としてＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に入力される。第１、第２移動速度信号ｐｖｘ、ｐｖｙは、Ａ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介してＡ／Ｄ変換される。第１、第２移動速度信号ｐｖｘ、ｐｖｙのＡ／Ｄ変換後のデータをそれぞれ第１、第２移動速度データｐｖｄｘ、ｐｖｄｙとする。第１、第２移動速度データｐｖｄｘ、ｐｖｄｙは、移動時間で積分されて可動部３０ａの位置Ｐの第１方向ｘ成分ｐｄｘ、第２方向ｙ成分ｐｄｙが求められる。検出された位置Ｐ（ｐｄｘ、ｐｄｙ）のデータと移動すべき位置Ｓ（ｓｘ、ｓｙ）のデータによりＰＩＤ制御が行われる。

可動部３０ａは、第１、第２コイル部３１ａ、３２ａ、撮像部３９ａ、可動基板４９ａ、移動用シャフト５０ａ、第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａ、プレート６４ａとを有する。

固定部３０ｂは、第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂ、第１、第２ヨーク３５ｂ、３６ｂ、第１〜第４鉛直移動用軸受け部５４ｂ〜５７ｂ、ベース板６５ｂとを有する。

可動部３０ａの第３方向ｚから見てコの字型をした移動用シャフト５０ａは、固定部３０ｂの第１〜第４鉛直移動用軸受け部５４ｂ〜５７ｂと鉛直方向（第２方向ｙ）に移動自在に支持される。これにより、可動部３０ａは、固定部３０ｂに対して鉛直方向に移動が可能になる。

また移動用シャフト５０ａは、可動部３０ａの第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａと水平方向（第１方向ｘ）に移動自在に支持される。これにより、移動用シャフト５０ａを除く可動部３０ａは、移動用シャフト５０ａ及び固定部３０ｂに対して水平方向に移動が可能になる。

撮像素子３９ａ１の撮像範囲を最大限活用するために、撮像素子３９ａ１の中心近傍が撮影レンズ６７の光軸ＬＸを通る位置関係にある時に、第１方向ｘ、第２方向ｙともに可動部３０ａが移動範囲の中心に位置する（移動中心位置にある）ように可動部３０ａと固定部３０ｂの位置関係を設定する。撮像素子３９ａ１の中心とは、撮像素子３９ａ１の撮像面を形成する矩形が有する２つの対角線の交点をいう。

可動部３０ａは、撮影レンズ６７の方向からみて光軸方向に撮像部３９ａ、プレート６４ａ、可動基板４９ａが取り付けられる。撮像部３９ａは、撮像素子３９ａ１、ステージ３９ａ２、押さえ部３９ａ３、光学ローパスフィルタ３９ａ４とを有し、ステージ３９ａ２とプレート６４ａとで撮像素子３９ａ１、押さえ部３９ａ３、光学ローパスフィルタ３９ａ４を挟み付勢する。第１〜第３水平移動用軸受け部５１ａ〜５３ａは、ステージ３９ａ２に取り付けられる。プレート６４ａは金属でできており、撮像素子３９ａ１と接触することにより撮像素子３９ａ１の放熱や、位置決めを行う。

可動基板４９ａは、第１、第２コイル部３１ａ、３２ａが固定部３０ｂ側に取り付けられている。第１、第２コイル部３１ａ、３２ａは、それぞれドライバ回路２９と接続される第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１と、信号処理回路４５と接続される第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２とから構成される。

第１駆動用コイル３１ａ１は、第１駆動用コイル３１ａ１の電流の方向と第１永久磁石３３ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第１駆動用コイル３１ａ１を含む可動部３０ａを第１方向ｘに移動させるべく、第３方向ｚからみて、第１方向ｘ、第２方向ｙのいずれか一方と平行な線で形成されるコイルパターンを有する。第２駆動用コイル３２ａ１は、第２駆動用コイル３２ａ１の電流の方向と第２永久磁石３４ｂの磁界の向きから生じる電磁力により第２駆動用コイル３２ａ１を含む可動部３０ａを第２方向ｙに移動させるべく、第３方向ｚからみて、第１方向ｘ、第２方向ｙのいずれか一方と平行な線で形成されるコイルパターンを有する。

第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１は、フレキシブル基板（不図示）を介してこれらを駆動するドライバ回路２９と接続される。ドライバ回路２９は、ＣＰＵ２１のＰＷＭ０、ＰＷＭ１から第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙのそれぞれが入力される。ドライバ回路２９は、入力された第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙの値に応じて第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１に電力を供給し、可動部３０ａを駆動する。

第１位置検出用コイル３１ａ２は、第１位置検出用コイル３１ａ２を動かす方向と速度、第１永久磁石３３ｂの磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力を、第１位置検出用コイル３１ａ２の端子間に生じさせるべく、第３方向ｚからみて、第１方向ｘ、第２方向ｙのいずれか一方と平行な線で形成されるコイルパターンを有する。第２位置検出用コイル３２ａ２は、第２位置検出用コイル３２ａ２を動かす方向と速度、第２永久磁石３４ｂの磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力を、第２位置検出用コイル３２ａ２の端子間に生じさせるべく、第３方向ｚからみて、第１方向ｘ、第２方向ｙのいずれか一方と平行な線で形成されるコイルパターンを有する。

第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２は、フレキシブル基板（不図示）を介してこれらを駆動する信号処理回路４５と接続される。信号処理回路４５は、第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２からの信号を受けて、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に第１、第２移動速度信号ｐｖｘ、ｐｖｙを入力する。

従って、第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１、及び第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２は、第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂに対向する面から見て巻線の外周部分が第１方向ｘ、第２方向ｙのいずれか一方と平行な線で形成される長方形である。巻線の外周部分の形状を長方形にしたことにより、可動部３０ａを第２方向ｙに移動させた時、第１方向ｘの移動及び位置検出に影響が及ばず、第１方向ｘに移動させた時、第２方向ｙの移動及び位置検出に影響が及ばない。

また、第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１、及び第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２は、それぞれ巻線の外周部分から中心に向かって渦巻き状のコイルパターンが形成されたシートコイルである。図６は、シートコイルが第３方向ｚに２層に重ねられた第１駆動用コイル３１ａ１と、同じくシートコイルが第３方向ｚに２層に重ねられた第１位置検出用コイル３１ａ２とが、第３方向ｚに重ねられて構成される第１コイル部３１ａの構成図を示す。第２コイル部３２ａの構成は、第１コイル部３１ａと同様に、シートコイルが第３方向ｚに２層に重ねられた第２駆動用コイル３２ａ１と、同じくシートコイルが第３方向ｚに２層に重ねられた第２位置検出用コイル３２ａ２とが、第３方向ｚに重ねられて構成される（不図示）。

第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂは、それぞれ第１、第２コイル部３１ａ、３２ａと対向するように固定部３０ｂの可動部３０ａ側に取り付けられる。

第１永久磁石３３ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂのベース板６５ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第１ヨーク３５ｂの上であって、第１方向ｘにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。第１永久磁石３３ｂの第２方向ｙの長さは、可動部３０ａが第２方向ｙに移動した際に第１コイル部３１ａに及ぼす磁界が変化しない程度に第１コイル部３１ａの第２方向ｙの第１有効長Ｌ１に比べて長めに設定される。第１駆動用コイル３１ａ１、第１位置検出用コイル３１ａ２を構成する巻線のうち、第２方向ｙと平行な部分を使って、電磁力による可動部３０ａの第１方向ｘの移動、及び電磁誘導による起電力発生から第１移動速度信号ｐｖｘの検出を行うからである。

なお、第１コイル部３１ａを構成する第１駆動用コイル３１ａ１、第１位置検出用コイル３１ａ２ともに、第１有効長Ｌ１は同じであるとして説明するが、それぞれの有効長が異なる場合には、それぞれのコイルパターンについてこの条件が満たすように第１永久磁石３３ｂの第２方向ｙの長さは設定される。

第２永久磁石３４ｂは、第３方向ｚにおいて固定部３０ｂのベース板６５ｂ上で且つ可動部３０ａ側に取り付けられた第２ヨーク３６ｂの上であって、第２方向ｙにＮ極とＳ極が並べて取り付けられる。第２永久磁石３４ｂの第１方向ｘの長さは、可動部３０ａが第１方向ｘに移動した際に第２コイル部３２ａに及ぼす磁界が変化しない程度に第２コイル部３２ａの第１方向ｘの第２有効長Ｌ２に比べて長めに設定される。第２駆動用コイル３２ａ１、第２位置検出用コイル３２ａ２を構成する巻線のうち、第１方向ｘと平行な部分を使って、電磁力による可動部３０ａの第２方向ｙの移動、及び電磁誘導による起電力発生から第２移動速度信号ｐｖｙの検出を行うからである。

なお、第２コイル部３２ａを構成する第２駆動用コイル３２ａ１、第２位置検出用コイル３２ａ２ともに、第２有効長Ｌ２は同じであるとして説明するが、それぞれの有効長が異なる場合には、それぞれのコイルパターンについてこの条件が満たすように第２永久磁石３４ｂの第１方向ｘの長さは設定される。

これにより、１つの永久磁石（第１永久磁石３３ｂ）とコイル（第１コイル部３１ａ）とで、可動部３０ａの第１方向ｘへの移動、及び可動部３０ａの第１方向ｘへの移動速度検出を行うことが可能になる。第１駆動用コイル３１ａ１と第１位置検出用コイル３１ａ２は１つのコイルを分割する形で構成されるので、位置検出用に別途ホール素子やＰＳＤを設ける必要がなく、永久磁石、ヨークの小型化を実現できるので、従来技術よりも像ブレ補正装置の小型化を図ることが可能になる。

さらに、コイルパターンを何層かに重ねたシートコイルで第１駆動用コイル３１ａ１、第１位置検出用コイル３１ａ２のそれぞれを構成した場合には、第１コイル部３１ａは、第１駆動用コイル３１ａ１に第３方向ｚにわずかな厚みを必要とする第１位置検出用コイル３１ａ２を重ねて構成することにより出来る。そのため、第１駆動用コイル３１ａ１と第１位置検出用コイル３１ａ２を第１方向ｘまたは第２方向ｙに並べて配置した場合よりも省スペース化を実現することができる。

同様に、１つの永久磁石（第２永久磁石３４ｂ）とコイル（第２コイル部３２ａ）とで、可動部３０ａの第２方向ｙへの移動、及び可動部３０ａの第２方向ｙへの移動速度検出を行うことが可能になる。第２駆動用コイル３２ａ１と第２位置検出用コイル３２ａ２は１つのコイルを分割する形で構成されるので、位置検出用に別途ホール素子やＰＳＤを設ける必要がなく、永久磁石、ヨークの小型化を実現できるので、従来技術よりも像ブレ補正装置の小型化を図ることが可能になる。

さらに、コイルパターンを何層かに重ねたシートコイルで第２駆動用コイル３２ａ１、第２位置検出用コイル３２ａ２のそれぞれを構成した場合には、第２コイル部３２ａは、第２駆動用コイル３２ａ１に第３方向ｚにわずかな厚みを必要とする第２位置検出用コイル３２ａ２を重ねて構成することにより出来る。そのため、第２駆動用コイル３２ａ１と第２位置検出用コイル３２ａ２を第１方向ｘまたは第２方向ｙに並べて配置した場合よりも省スペース化を実現することができる。

第１ヨーク３５ｂは、第２方向ｙから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第１永久磁石３３ｂと第１コイル部３１ａを第３方向ｚで挟む形で、固定部３０ｂのベース板６５ｂ上に取り付けられる。第１ヨーク３５ｂにおける第１永久磁石３３ｂと接する側の部分は、第１永久磁石３３ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第１ヨーク３５ｂにおける第１永久磁石３３ｂ、第１コイル部３１ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第１永久磁石３３ｂと第１コイル部３１ａの間の磁束密度を高める役目を果たす。

第２ヨーク３６ｂは、第１方向ｘから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第２永久磁石３４ｂと第２コイル部３２ａを第３方向ｚで挟む形で、固定部３０ｂのベース板６５ｂ上に取り付けられる。第２ヨーク３６ｂにおける第２永久磁石３４ｂと接する側の部分は、第２永久磁石３４ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第２ヨーク３６ｂにおける第２永久磁石３４ｂ、第２コイル部３２ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第２永久磁石３４ｂと第２コイル部３２ａの間の磁束密度を高める役目を果たす。

ベース板６５ｂは、固定部３０ｂにおいて第１、第２ヨーク３５ｂ、３６ｂなどを取り付けるベースとなる板状部材で、撮像素子３９ａ１の撮像面と平行に配置される。本実施形態では、ベース板６５ｂは、第３方向ｚにおいて、可動基板４９ａよりも撮影レンズ６７に近い側にあるが、可動基板４９ａの方が撮影レンズ６７に近い側にあるような位置関係であってもよい。この場合、第１、第２コイル部３１ａ、３２ａは可動基板４９ａの撮影レンズ６７がある側と逆側に、第１、第２永久磁石３３ｂ、３４ｂはベース板６５ｂの撮影レンズ６７がある側に配置される。

信号処理回路４５は、第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２における端子間の電位差を検出し、これらから第１方向ｘの位置を特定する第１移動速度信号ｐｖｘ、第２方向ｙの位置を特定する第２移動速度信号ｐｖｙをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に出力する。

信号処理回路４５における回路構成は図７で説明する。信号処理回路４５は第１〜第４回路４５１〜４５４を有する。

第１位置検出用コイル３１ａ２の端子は、第１回路４５１と接続され、第１回路４５１は、第３回路４５３と接続される。第２位置検出用コイル３２ａ２の端子は、第２回路４５２と接続され、第２回路４５２は、第４回路４５４と接続される。第１、第２回路４５１、４５２は、それぞれ第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２それぞれの端子間における電位差を増幅する差動増幅回路である。第３回路４５３は増幅した電位差と基準電圧Ｖｒｅｆとの差異から第１移動速度信号ｐｖｘを求める減算回路である。第４回路４５４は増幅した電位差と基準電圧Ｖｒｅｆとの差異から第２移動速度信号ｐｖｙを求める減算回路である。

第１回路４５１は、第１〜第３抵抗Ｒ１〜Ｒ３、第１、第２オペアンプＡ１、Ａ２とを有する。第１位置検出用コイル３１ａ２の端子の一方は、第１オペアンプＡ１の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第２オペアンプＡ２の非反転入力端子と接続される。第１オペアンプＡ１の反転入力端子は第１、第２抵抗Ｒ１、Ｒ２と接続され、第２オペアンプＡ２の反転入力端子は第１、第３抵抗Ｒ１、Ｒ３と接続される。第１オペアンプＡ１の出力端子は第２抵抗Ｒ２及び第３回路４５３の第７抵抗Ｒ７と接続される。第２オペアンプＡ２の出力端子は第３抵抗Ｒ３及び第３回路４５３の第９抵抗Ｒ９と接続される。

第２回路４５２は、第４〜第６抵抗Ｒ４〜Ｒ６、第３、第４オペアンプＡ３、Ａ４とを有する。第２位置検出用コイル３２ａ２の端子の一方は、第３オペアンプＡ３の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第４オペアンプＡ４の非反転入力端子と接続される。第３オペアンプＡ３の反転入力端子は第４、第５抵抗Ｒ４、Ｒ５と接続され、第４オペアンプＡ４の反転入力端子は第４、第６抵抗Ｒ４、Ｒ６と接続される。第３オペアンプＡ３の出力端子は第５抵抗Ｒ５及び第４回路４５４の第１１抵抗Ｒ１１と接続される。第４オペアンプＡ４の出力端子は第６抵抗Ｒ６及び第４回路４５４の第１３抵抗Ｒ１３と接続される。

第３回路４５３は、第７〜第１０抵抗Ｒ７〜Ｒ１０、第５オペアンプＡ５とを有する。第５オペアンプＡ５の反転入力端子は第７抵抗Ｒ７及び第８抵抗Ｒ８と接続され、非反転入力端子は第９抵抗Ｒ９及び第１０抵抗Ｒ１０と接続され、出力端子は第８抵抗Ｒ８と接続され、第１移動速度信号ｐｖｘが出力される。第１０抵抗Ｒ１０の一方の端子は基準電圧Ｖｒｅｆの電源に接続される。

第４回路４５４は、第１１〜第１４抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４、第６オペアンプＡ６とを有する。第６オペアンプＡ６の反転入力端子は第１１抵抗Ｒ１１及び第１２抵抗Ｒ１２と接続され、非反転入力端子は第１３抵抗Ｒ１３及び第１４抵抗Ｒ１４と接続され、出力端子は第１２抵抗Ｒ１２と接続され、第２移動速度信号ｐｖｙが出力される。第１４抵抗Ｒ１４の一方の端子は基準電圧Ｖｒｅｆの電源に接続される。

第２、第３抵抗Ｒ２、Ｒ３は同じ抵抗値、第５、第６抵抗Ｒ５、Ｒ６は同じ抵抗値、第７〜１０抵抗Ｒ７〜Ｒ１０は同じ抵抗値、第１１〜第１４抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４は同じ抵抗値に設定される。第１、第２オペアンプＡ１、Ａ２は同じオペアンプ、第３、第４オペアンプＡ３、Ａ４は同じオペアンプが設定される。

次に、一定時間（１ｍｓ）ごとに割り込み処理として他の動作と独立して行われる像ブレ補正処理について手順を図８のフローチャートで説明する。

ステップＳ１１で、像ブレ補正処理の割り込み動作が始まると、ステップＳ１２で、角速度検出部２５から出力された第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙが、ＣＰＵ２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１を介しＡ／Ｄ変換され入力される。ステップＳ１３で、第１、第２位置検出用コイル３１ａ２、３２ａ２で一定時間（１ｍｓ）の間に生じた移動速度が検出され、信号処理回路４５で演算された可動部３０ａの第１、第２移動速度信号ｐｖｘ、ｐｖｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介しＡ／Ｄ変換されて入力される。ステップＳ１４で、第１、第２移動速度信号ｐｖｘ、ｐｖｙがＡ／Ｄ変換された第１、第２移動速度データｐｖｄｘ、ｐｖｄｙが、移動時間（１ｍｓ）で積分され、可動部３０ａの現在位置Ｐ（ｐｄｘ、ｐｄｙ）が求められる。

ステップＳ１５で、ＩＳ＝０か否かが判断される。ＩＳ＝０すなわち補正モードでない場合は、ステップＳ１６で、可動部３０ａの移動すべき位置Ｓ（ｓｘ、ｓｙ）が可動部３０ａの移動中心位置と同じにされる。ＩＳ＝１すなわち補正モードの場合は、ステップＳ１７で、ステップＳ１２で求めた第１、第２角速度ｖｘ、ｖｙから可動部３０ａの移動すべき位置Ｓ（ｓｘ、ｓｙ）が演算される。

ステップＳ１８で、ステップＳ１６またはステップＳ１７で決定した位置Ｓ（ｓｘ、ｓｙ）と現在位置Ｐ（ｐｄｘ、ｐｄｙ）より可動部３０ａの移動に必要な駆動力Ｄすなわち第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１を駆動するのに必要な第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙが演算される。ステップＳ１９で、第１、第２ＰＷＭデューティｄｘ、ｄｙによりドライバ回路２９を介し第１、第２駆動用コイル３１ａ１、３２ａ１が駆動され可動部３０ａが移動せしめられる。ステップＳ１８、Ｓ１９の動作は、一般的な比例、積分、比例演算を行うＰＩＤ自動制御で用いられる自動制御演算である。

本実施形態では、撮像素子３９ａ１を含む撮像部３９ａが可動部３０ａに配置されて移動する形態を説明したが、撮像部３９ａは固定で、像ブレ補正レンズを可動部３０ａに配置して移動させる形態でも同様の効果が得られる。

本実施形態の撮像装置の外観を示す背面からみた斜視図である。 撮像装置の正面図である。 撮像装置の回路構成図である。 像ブレ補正装置の構成図である。 図４のＡ−Ａ線における断面の構成図である。 第１駆動用コイル、第１位置検出用コイルの構成図である。 信号処理回路の回路構成図である。 一定時間ごとに割り込み処理として行われる像ブレ補正処理のフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
１１ Ｐｏｎボタン
１２ａ 測光スイッチ
１３ レリーズボタン
１３ａ レリーズスイッチ
１４ 像ブレ補正ボタン
１４ａ 像ブレ補正スイッチ
１７ ＬＣＤモニタ
２１ ＣＰＵ
２２ 撮像ブロック
２３ ＡＥ部
２４ ＡＦ部
２５ 角速度検出部
２６、２７ 第１、第２角速度センサ
２８ アンプ・ハイパスフィルタ回路
２９ ドライバ回路
３０ 像ブレ補正装置
３０ａ 可動部
３０ｂ 固定部
３１ａ、３２ａ 第１、第２コイル部
３１ａ１、３２ａ１ 第１、第２駆動用コイル
３１ａ２、３２ａ２ 第１、第２位置検出用コイル
３３ｂ、３４ｂ 第１、第２永久磁石
３５ｂ、３６ｂ 第１、第２ヨーク
３９ａ 撮像部
３９ａ１ 撮像素子
３９ａ２ ステージ
３９ａ３ 押さえ部
３９ａ４ 光学ローパスフィルタ
４５ 信号処理回路
４５１〜４５４ 第１〜第４回路
４９ａ 可動基板
５０ａ 移動用シャフト
５１ａ〜５３ａ 第１〜第３水平移動用軸受け部
５４ｂ〜５７ｂ 第１〜第４鉛直移動用軸受け部
６４ａ プレート
６５ｂ ベース板
６７ 撮影レンズ
Ａ１〜Ａ６ 第１〜第６オペアンプ
ｄｘ、ｄｙ 第１、第２ＰＷＭデューティ
Ｌ１、Ｌ２ 第１、第２有効長
ＬＸ 撮影レンズの光軸
ｐｖｘ、ｐｖｙ 第１、第２移動速度信号
Ｒ１〜Ｒ１４ 第１〜第１４抵抗
ｖｘ、ｖｙ 第１、第２角速度

Claims (6)

1. 撮像素子を有するとともに、前記撮像素子を撮影レンズの光軸に直交する第１方向に移動させるために使用される第１駆動用コイルを有する第１コイル部と、前記光軸及び前記第１方向に直交する第２方向に移動させるために使用される第２駆動用コイルを有する第２コイル部とを有し、前記第１、第２駆動用コイルによって前記第１、第２方向に移動可能な単一の可動部と、
   前記可動部を前記第１、第２方向に移動させるために使用される第１、第２永久磁石を、光軸に沿って前記第１、第２コイル部に対向する位置に有する固定部とを備え、
   前記第１コイル部は、前記可動部の前記第１方向の位置検出を行うために使用される第１位置検出用コイルを有し、前記第２コイル部は、前記可動部の前記第２方向の位置検出を行うために使用される第２位置検出用コイルを有し、前記第１、第２永久磁石は、前記可動部の前記第１、第２方向の位置検出を行うためにも使用され、
   前記可動部において異なる位置に配置される前記第１、第２コイル部が、それぞれ、前記巻線の外周部分から中心に向かって渦巻き状のコイルパターンが形成されたシートコイルであって、前記第１駆動用コイルと第１位置検出用コイル、前記第２駆動用コイルと前記第２位置検出用コイルがそれぞれ光軸と平行な第３方向に重ねられて形成される多層のシートコイルであることを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記第１位置検出用コイルの移動の方向と速度、前記第１永久磁石の磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力から前記可動部の前記第１方向の第１移動速度信号を検出し、前記第１移動速度信号と前記移動に要した時間から前記可動部の前記第１方向の位置を演算し、前記第２位置検出用コイルの移動の方向と速度、前記第２永久磁石の磁界の向きと強さにより生じた電磁誘導による起電力から前記可動部の前記第２方向の第２移動速度信号を検出し、前記第２移動速度信号と前記移動に要した時間から前記可動部の前記第２方向の位置を演算することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
3. 前記第１、第２コイル部は、前記第１、第２永久磁石に対向する面から見て巻線の外周部分が前記第１、第２方向のいずれか一方と平行な線で形成される長方形であり、
   前記第１永久磁石は、前記第１方向にＮ極とＳ極が並べられて前記固定部に取り付けられ、前記第２永久磁石は、前記第２方向にＮ極とＳ極が並べられて前記固定部に取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記第１、第２コイル部のコイルパターンが、第１、第２方向とそれぞれ平行な線で形成される長方形状であることを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
5. 前記第１永久磁石の第２方向に沿った長さは、前記第１コイル部の第２方向に沿った有効長さよりも長く、前記第２永久磁石の第１方向に沿った長さは、前記第２コイル部の第１方向に沿った有効長さより長いことを特徴とする請求項４に記載の像ブレ補正装置。
6. 前記可動部の移動によって前記撮像素子または像ブレ補正レンズのいずれか一方の中心近傍が前記光軸を通る位置関係にある時に、前記第１、第２方向ともに前記可動部が移動範囲の中心に位置することを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。

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