JP4679170B2 - 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磁石によって行う装置を開示する。
特開２００２−２２９０９０号公報

しかし、可動部の位置検出に使用する磁石及びヨークは、可動部の駆動に使用する磁石及びヨークを光軸と垂直な平面方向に延長する形で構成しており、磁石及びヨークが光軸と垂直な平面方向に大型化していた。

したがって本発明の目的は、像ブレ補正装置のホール素子などの磁界変化検出素子を使用した位置検出において小型化した磁石及びヨークを有する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を有し、撮影レンズの光軸に直交する第１方向と、光軸及び前記第１方向に直交する第２方向に移動可能な可動部と、可動部を第１、第２方向に移動自在に支持する固定部とを備え、可動部は、可動部の第１方向の位置検出に使用される水平方向磁界変化検出素子と、可動部の第２方向の位置検出に使用される鉛直方向磁界変化検出素子とを有する磁界変化検出部と、可動部の第１方向の駆動に使用される第１駆動用コイルと、可動部の第２方向の駆動に使用される第２駆動用コイルとを有し、水平方向磁界変化検出素子は、第１駆動用コイルの巻線内に配置され、鉛直方向磁界変化検出素子は、第２駆動用コイルの巻線内に配置される。

これにより、可動部の駆動及び位置検出に使用される磁石やヨークを小型化することが可能になる。

好ましくは、水平方向磁界変化検出素子は、第１駆動用コイルの巻線の第１方向に対し中心近傍に配置され、鉛直方向磁界変化検出素子は、第２駆動用コイルの巻線の第２方向に対し中心近傍に配置される。これにより、可動部の移動範囲と位置検出範囲の中心を合わせることが可能になり、両範囲を効率良く利用することが可能になる。

また、好ましくは、第１、第２駆動用コイルは、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、コイルの光軸方向の厚みを薄くすることが可能になり、可動部と固定部の間隔を狭めて像ブレ補正装置の小型化を図ることが可能になる。

さらに好ましくは、第１、第２駆動用コイルは、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３方向の厚みを殆ど増やすことなく、可動部の駆動に使用される磁石との間の磁束密度を高めることが可能になる。

また、さらに好ましくは、第１駆動用コイルのコイルパターンと水平方向磁界変化検出素子とは積層されて可動部の多層基板に配置され、第２駆動用コイルのコイルパターンと鉛直方向磁界変化検出素子とは積層されて多層基板に配置される。

また、好ましくは、固定部は、可動部の第１、第２方向の位置検出及び駆動に使用される第１、第２位置検出及び駆動用磁石を、それぞれ水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子に対向する位置に有する。

また、好ましくは、磁界変化検出部は、水平方向磁界変化検出素子と鉛直方向磁界変化検出素子を１つずつ有する。

また、好ましくは、磁界変化検出部は、１軸ホール素子であり、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子は、いずれもホール素子である。

また、本発明に係る他の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を有し、撮影レンズの光軸に直交する平面上を移動可能な可動部と、可動部を平面上で支持する固定部とを備え、可動部は、可動部の位置検出に使用される磁界変化検出部と、可動部の移動に使用される駆動用コイルとを有し、磁界変化検出部は、駆動用コイルの巻線内に配置される。

以上のように本発明によれば、像ブレ補正装置のホール素子などの磁界変化検出素子を使用した位置検出において小型化した磁石及びヨークを有する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。Ｐｏｎボタン１１の押下に対応してＰｏｎスイッチ１１ａのオンオフ状態が切り替えられ、これにより撮像装置１の主電源のオンオフ状態が切り替えられる。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。

ＣＰＵ２１は、撮像に関する各部の制御、後述する像ブレ補正に関する各部の制御を行う。

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、ＣＰＵ２１、角速度検出部２５、ドライバ回路２９、像ブレ補正装置３０、ホール素子信号処理回路部４５、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、ホール素子信号処理回路部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ごとに演算し設定する。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、可動部３０ａの位置を検出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により行われる。ドライバ回路２９の駆動により移動した可動部３０ａの移動前または移動後の位置Ｐはホール素子部４４ａ、ホール素子信号処理回路部４５によって検出される。検出された位置Ｐの情報は、第１検出位置信号ｐｘが第１方向ｘ成分として、第２検出位置信号ｐｙが第２方向ｙ成分としてそれぞれＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に入力される。第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙはＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介してＡ／Ｄ変換される。第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙに対してＡ／Ｄ変換後の位置Ｐの第１方向ｘ成分、第２方向ｙ成分をそれぞれｐｄｘ、ｐｄｙとする。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駆動用コイル３１ａ、３２ａ、撮像部３９ａ、ホール素子部４４ａ、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、位置検出用磁石部として２つの第１、第２位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、４１２ｂ、第１、第２位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂ、４３２ｂ、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のベース板６５ｂに取り付けられた第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。第１、第２鉛直移動用軸受け部５４ｂ、５５ｂは、第１方向ｘからみて第２方向ｙに延びる長穴形状を有している。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、撮影レンズ６７の光軸ＬＸが撮像素子３９ａ１の中心近傍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、撮像素子３９ａ１が取り付けられることにより、撮像素子３９ａ１が撮影レンズ６７の光軸ＬＸに垂直になるように位置決めを行う。またプレート６４ａが金属材料で出来ている場合には、撮像素子３９ａ１と接触することによりさらに放熱効果も有する。

可動基板４９ａは、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａ、及びホール素子部４４ａとが取り付けられている。第１駆動用コイル３１ａは、第１駆動用コイル３１ａの電流の方向と第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ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３１ａを含む可動部３０ａを第１方向ｘに移動させるべく、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３２ａは、第２駆動用コイル３２ａの電流の方向と第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ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３２ａを含む可動部３０ａを第２方向ｙに移動させるべく、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。ホール素子部４４ａについては後述する。

また、第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａ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。そのため、第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａの第３方向ｚの厚さを薄くすることが可能になる。また、第１、第２位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、４１２ｂとの間の磁束密度を高めるために、第３方向ｚにシートコイルが複数枚重ねられても、第３方向ｚの厚さは殆ど増加しない。第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａを使用することにより、可動部３０ａと固定部３０ｂの間隔を狭めて像ブレ補正装置３０の小型化を図ることが可能になる。

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３１ａと、後述する水平方向ホール素子ｈｈ１０とが、第３方向ｚに積層される構成図を示す。第２駆動用コイル３２ａは、第１駆動用コイル３１ａと同様に、シートコイルが第３方向ｚに２層に積層され、さらに、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０が第３方向ｚに重ねられる（不図示）。ただし、第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａの積層数は２層に限られない。

第１、第２駆動用コイル３１ａ、３２ａ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３１ａ、３２ａに電力を供給し、可動部３０ａを駆動する。

第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂは、第１駆動用コイル３１ａ及び水平方向ホール素子ｈｈ１０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２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂは、第２駆動用コイル３２ａ及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０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位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ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位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂ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位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ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駆動用コイル３１ａ及び水平方向ホール素子ｈｈ１０に及ぼす磁界が変化しない程度に第１駆動用コイル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２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ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位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂ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位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ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駆動用コイル３２ａ及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０に及ぼす磁界が変化しない程度に第２駆動用コイル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１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂ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位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、第１駆動用コイル３１ａ、及び水平方向ホール素子ｈｈ１０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位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂにおける第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと接する側の部分は、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂにおける第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、第１駆動用コイル３１ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと第１駆動用コイル３１ａ、及び第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと水平方向ホール素子ｈｈ１０との間の磁束密度を高める役目を果たす。

第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂ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位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ、第２駆動用コイル３２ａ、及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０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位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂにおける第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと接する側の部分は、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂにおける第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ、第２駆動用コイル３２ａ、及び可動基板４９ａと対向する側の部分は、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと第２駆動用コイル３２ａ、及び第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと鉛直方向ホール素子ｈｖ１０との間の磁束密度を高める役目を果たす。

ホール素子部４４ａは、ホール効果を利用した磁電変換素子（磁界変化検出素子）であるホール素子を２つ有し、可動部３０ａの第１方向ｘ、第２方向ｙの現在位置Ｐ（第１検出位置信号ｐｘ、第２検出位置信号ｐｙ）を検出する１軸ホール素子である。２つのホール素子のうち第１方向ｘの位置検出用のホール素子を水平方向ホール素子ｈｈ１０、第２方向ｙの位置検出用のホール素子を鉛直方向ホール素子ｈｖ１０とする。

水平方向ホール素子ｈｈ１０は、第３方向ｚから見て可動部３０ａの可動基板４９ａ上であって、固定部３０ｂの第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂと対向する位置に取り付けられる。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、第３方向ｚから見て可動部３０ａの可動基板４９ａ上であって、固定部３０ｂの第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂと対向する位置に取り付けられる。

水平方向ホール素子ｈｈ１０は、第１駆動用コイル３１ａの巻線内に配置され、特に第１方向ｘに対し中心近傍に配置されるのが望ましい。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、第２駆動用コイル３２ａの巻線内に配置され特に第２方向ｙに対し中心近傍に配置されるのが望ましい。可動部３０ａの移動範囲と位置検出範囲の中心を合わせることが可能になり、両範囲を効率良く利用することが可能になるからである。

可動基板４９ａの水平方向ホール素子ｈｈ１０がある部分は、第１駆動用コイル３１ａの２層と、水平方向ホール素子ｈｈ１０の１層が積層され（図６参照）、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０がある部分は、第２駆動用コイル３２ａの２層と、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の１層が積層される。従って、可動基板４９ａは多層基板である。

従来の技術では、第１駆動用コイル３１ａと水平方向ホール素子ｈｈ１０は、第２方向ｙに並べられて可動基板４９ａ上に配置されていた。同様に第２駆動用コイル３２ａと鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、第１方向ｘに並べられて稼働基板４９ａ上に配置されていた。そのため、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂは、対向する第１駆動用コイル３１ａと水平方向ホール素子ｈｈ１０の第２方向ｙの長さと移動量を加えた長さを第２方向ｙに必要としていた。同様に第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ、第１位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂは、対向する第２駆動用コイル３２ａと鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の第１方向ｘの長さと移動量を加えた長さを第１方向ｘに必要としていた。

本実施形態では、水平方向ホール素子ｈｈ１０は、第１駆動用コイル３１ａの巻線内に配置されるため、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂの第２方向ｙの長さは、第１駆動用コイル３１ａの第２方向ｙの長さと移動量を考慮するだけで良い。そのため、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、第１位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂの第２方向ｙの長さを短縮化でき、像ブレ補正装置３０の小型化を図ることが可能になる。また、水平方向ホール素子ｈｈ１０と、第１駆動用コイル３１ａは可動基板４９ａ上に積層されるので、水平方向ホール素子ｈｈ１０を第１駆動用コイル３１ａの巻線の内側に配置しても、第３方向ｚに殆ど厚さが増えることはない。

同様に、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、第２駆動用コイル３２ａの巻線内に配置されるため、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ、第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂの第１方向ｘの長さは、第２駆動用コイル３２ａの第１方向ｘの長さと移動量を考慮するだけで良い。そのため、第１位置検出及び駆動用磁石４１２ｂ、第２位置検出及び駆動用ヨーク４３２ｂの第１方向ｘの長さを短縮化でき、像ブレ補正装置３０の小型化を図ることが可能になる。また、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０と、第２駆動用コイル３２ａは可動基板４９ａ上に積層されるので、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０を第２駆動用コイル３２ａの巻線の内側に配置しても、第３方向ｚに殆ど厚さが増えることはない。

直線的な変化量を使って精度の高い位置検出が行える範囲を最大限活用して位置検出を行うため、水平方向ホール素子ｈｈ１０の第１方向ｘの位置は、撮像素子３９ａ１の中心近傍が光軸ＬＸを通る位置関係にある時に、第１位置検出及び駆動用磁石４１１ｂのＮ極、Ｓ極と等距離近傍にあるのが望ましい。同様に、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の第２方向ｙの位置は、撮像素子３９ａ１の中心近傍が光軸ＬＸを通る位置関係にある時に、第２位置検出及び駆動用磁石４１２ｂのＮ極、Ｓ極と等距離近傍にあるのが望ましい。

ベース板６５ｂは、固定部３０ｂにおいて第１、第２位置検出及び駆動用ヨーク４３１ｂ、４３２ｂ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駆動用コイル３１ａ、３２ａ、ホール素子部４４ａ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位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、４１２ｂはベース板６５ｂの撮影レンズ６７がある側に配置される。

ホール素子信号処理回路部４５は、水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力信号から水平方向ホール素子ｈｈ１０における出力端子間の水平方向電位差ｘ１０を検出し、これから第１方向ｘの位置を特定する第１検出位置信号ｐｘをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２に出力する第１ホール素子信号処理回路４５０と、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力信号から、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０における出力端子間の鉛直方向電位差ｙ１０を検出し、これから第２方向ｙの位置を特定する第２検出位置信号ｐｙをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ３に出力する第２ホール素子信号処理回路４６０とを有する。

第１、第２ホール素子信号処理回路４５０、４６０における水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの入出力信号に関する回路構成を説明する（図７参照）。

第１ホール素子信号処理回路４５０における水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力部は第１回路４５１、第３回路４５３を有し、入力部は第６回路４５６を有する。第２ホール素子信号処理回路４６０における鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力部は第１１回路４６１、第１３回路４６３を有し、入力部は第１６回路４６６を有する。

水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力端子は、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１回路４５１は、水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力端子間における信号差を増幅する差動増幅回路である。第３回路４５３は増幅した信号差と基準電圧Ｖｒｅｆとの差異から水平方向ホール素子ｈｈ１０における出力端子間の水平方向電位差ｘ１０（ホール出力電圧）を求め、これに一定の増幅率を乗算して第１検出位置信号ｐｘを求める減算増幅回路である。

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。水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力端子の一方は、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、水平方向電位差ｘ１０に一定の増幅率を乗算した第１検出位置信号ｐｘ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２、第３抵抗Ｒ２、Ｒ３は同じ抵抗値、第７、第９抵抗Ｒ７、Ｒ９は同じ抵抗値、第８、第１０抵抗Ｒ８、Ｒ１０は同じ抵抗値に設定される。

第６回路４５６は、第１９抵抗Ｒ１９、第８オペアンプＡ８とを有する。第８オペアンプＡ８の反転入力端子は第１９抵抗Ｒ１９及び水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子の一方と接続される。第８オペアンプＡ８の非反転入力端子の電位は水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子における定電流値に対応した第１定電圧ＸＶｆに設定される。第８オペアンプＡ８の出力端子は水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子の一方と接続される。第１９抵抗Ｒ１９の一方の端子は接地される。

鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子は、第１１回路４６１と接続され、第１１回路４６１は、第１３回路４６３と接続される。第１１回路４６１は、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子間における信号差を増幅する差動増幅回路である。第１３回路４６３は増幅した信号差と基準電圧Ｖｒｅｆとの差異から鉛直方向ホール素子ｈｖ１０における出力端子間の鉛直方向電位差ｙ１０（ホール出力電圧）を求め、これに一定の増幅率を乗算して第２検出位置信号ｐｙを求める減算増幅回路である。

第１１回路４６１は、第２１〜第２３抵抗Ｒ２１〜Ｒ２３、第２１、第２２オペアンプＡ２１、Ａ２２とを有する。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子の一方は、第２１オペアンプＡ２１の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第２２オペアンプＡ２２の非反転入力端子と接続される。第２１オペアンプＡ２１の反転入力端子は第２１、第２２抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と接続され、第２２オペアンプＡ２２の反転入力端子は第２１、第２３抵抗Ｒ２１、Ｒ２３と接続される。第２１オペアンプＡ２１の出力端子は第２２抵抗Ｒ２２及び第１３回路４６３の第２７抵抗Ｒ２７と接続される。第２２オペアンプＡ２２の出力端子は第２３抵抗Ｒ２３及び第１３回路４６３の第２９抵抗Ｒ２９と接続される。

第１３回路４６３は、第２７〜第３０抵抗Ｒ２７〜Ｒ３０、第２５オペアンプＡ２５とを有する。第２５オペアンプＡ２５の反転入力端子は第２７抵抗Ｒ２７及び第２８抵抗Ｒ２８と接続され、非反転入力端子は第２９抵抗Ｒ２９及び第３０抵抗Ｒ３０と接続され、出力端子は第２８抵抗Ｒ２８と接続され、鉛直方向電位差ｙ１０に一定の増幅率を乗算した第２検出位置信号ｐｙが出力される。第３０抵抗Ｒ３０の一方の端子は基準電圧Ｖｒｅｆの電源に接続される。

第２２、第２３抵抗Ｒ２２、Ｒ２３は同じ抵抗値、第２７、第２９抵抗Ｒ２７、Ｒ２９は同じ抵抗値、第２８、第３０抵抗Ｒ２８、Ｒ３０は同じ抵抗値に設定される。

第１６回路４６６は、第３９抵抗Ｒ３９、第２８オペアンプＡ２８とを有する。第２８オペアンプＡ２８の反転入力端子は第３９抵抗Ｒ３９及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の入力端子の一方と接続される。第２８オペアンプＡ２８の非反転入力端子の電位は鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の入力端子における定電流値に対応した第２定電圧ＹＶｆに設定される。第２８オペアンプＡ２８の出力端子は鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の入力端子の一方と接続される。第３９抵抗Ｒ３９の一方の端子は接地される。

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、ホール素子部４４ａで位置検出され、ホール素子信号処理回路部４５で演算された第１、第２検出位置信号ｐｘ、ｐｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３を介しＡ／Ｄ変換され入力され、現在位置Ｐ（ｐｄｘ、ｐｄｙ）が求められる。

ステップＳ１４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Ｓ１５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設定される。ＩＳ＝１すなわち補正モードの場合は、ステップＳ１６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）が演算され設定される。

ステップＳ１７で、ステップＳ１５またはステップＳ１６で設定した位置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３１ａ、３２ａ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Ｓ１８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３１ａ、３２ａが駆動され可動部３０ａが移動せしめられる。ステップＳ１７、Ｓ１８の動作は、一般的な比例、積分、微分演算を行うＰＩＤ自動制御で用いられる自動制御演算である。

また、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。

また、磁界変化検出素子として、ホール素子を利用した位置検出を説明したが、磁界変化検出素子として別の検出素子を利用してもよい。具体的には、磁界の変化を検出することにより、可動部の位置検出情報を求めることが可能なＭＩセンサ（高周波キャリア型磁界センサ）、磁気共鳴型磁界検出素子、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）が挙げられる。これらは、ホール素子を利用した本実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、可動部３０ａは、固定部３０ｂに対して、第１方向ｘ、第２方向ｙに移動可能であり、第１方向ｘの位置、第２方向ｙの位置を検出することによって、可動部３０ａの位置検出を行うこととしたが、可動部３０ａの移動、及び位置検出はこれに限られず、光軸ＬＸに垂直な平面上（例えば、１次元方向のみの移動）を動く他の形態であってもよい。

本実施形態における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駆動用コイルと水平方向ホール素子と、第１位置検出及び駆動用磁石の構成を示す斜視図である。 ホール素子部と、ホール素子信号処理回路部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駆動用コイル
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
４１１ｂ、４１２ｂ 第１、第２位置検出及び駆動用磁石
４３１ｂ、４３２ｂ 第１、第２位置検出及び駆動用ヨーク
４４ａ ホール素子部
４５ ホール素子信号処理回路部
４５１、４５３、４５６ 第１、第３、第６回路
４６１、４６３、４６６ 第１１、第１３、第１６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、Ａ２、Ａ５、Ａ８ 第１、第２、第５、第８オペアンプ
Ａ２１、Ａ２２、Ａ２５、Ａ２８ 第２１、第２２、第２５、第２８オペアンプ
ｄｘ、ｄｙ 第１、第２ＰＷＭデューティ
ｈｈ１０ 水平方向ホール素子
ｈｖ１０ 鉛直方向ホール素子
Ｌ１、Ｌ２ 第１、第２有効長
ＬＸ 撮影レンズの光軸
ｐｘ、ｐｙ 第１、第２検出位置信号
ｖｘ、ｖｙ 第１、第２角速度

Claims (6)

1. 撮像素子を有し、撮影レンズの光軸に直交する第１方向と、前記光軸及び前記第１方向に直交する第２方向に移動可能な可動部と、
   前記可動部を前記第１、第２方向に移動自在に支持する固定部とを備え、
   前記可動部は、前記可動部の第１方向の位置検出に使用される水平方向磁界変化検出素子と、前記可動部の第２方向の位置検出に使用される鉛直方向磁界変化検出素子とを有する磁界変化検出部と、前記可動部の前記第１方向の駆動に使用される第１駆動用コイルと、前記可動部の前記第２方向の駆動に使用される第２駆動用コイルとを有し、
   前記固定部は、前記可動部の第１、第２方向の位置検出及び駆動に使用される第１、第２位置検出及び駆動用磁石を、それぞれ前記水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子に対向する位置に有し、
   前記水平方向磁界変化検出素子は、前記第１駆動用コイルの巻線内に配置され、前記鉛直方向磁界変化検出素子は、前記第２駆動用コイルの巻線内に配置され、
   前記第１、第２駆動用コイルは、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り、
   前記第１駆動用コイルと前記水平方向磁界変化検出素子は、前記可動部において前記撮像素子の前記撮影レンズとは反対側に設けられた基板に積層配置され、前記第２駆動用コイルと前記鉛直方向磁界変化検出素子は前記基板に積層配置されることを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記水平方向磁界変化検出素子は、前記第１駆動用コイルの巻線の前記第１方向に対し中心近傍に配置され、前記鉛直方向磁界変化検出素子は、前記第２駆動用コイルの巻線の前記第２方向に対し中心近傍に配置され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駆動用コイルは、前記渦巻状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とを特徴とする請求項１に記載の像ブレ補正装置。
4. 前記磁界変化検出部は、前記水平方向磁界変化検出素子と前記鉛直方向磁界変化検出素子を１つずつ有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。
5. 前記磁界変化検出部は、１軸ホール素子であり、
   前記水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子は、いずれもホール素子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。
6. 撮像素子を有し、撮影レンズの光軸に直交する平面上を移動可能な可動部と、
   前記可動部を前記平面上で支持する固定部とを備え、
   前記可動部は、前記可動部の位置検出に使用される磁界変化検出素子と、前記可動部の前記移動に使用される駆動用コイルとを有し、
   前記固定部は、前記可動部の位置検出及び駆動に使用される位置検出及び駆動用磁石を、前記磁界変化検出素子に対向する位置に有し、
   前記磁界変化検出素子は、前記駆動用コイルの巻線内に配置され、
   前記駆動用コイルは、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り、
   前記駆動用コイルと前記磁界変化検出素子は、前記可動部において前記撮像素子の前記撮影レンズとは反対側に設けられた基板に積層配置されることを特徴とする像ブレ補正装置。

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