JP7346081B2

JP7346081B2 - 撮像装置

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Publication number: JP7346081B2
Application number: JP2019098671A
Authority: JP
Inventors: 潤一斎藤
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Publication date: 2023-09-19
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Description

本発明は撮像装置に関し、特に像振れ補正機構の位置検出に関する。

デジタルカメラなどの撮像装置において、ＣＭＯＳセンサなどの撮像素子や撮影光学系の一部の光学素子を光軸直交方向に移動させることで、装置に加わる振れの影響を補正する技術が多く開示されている。特許文献１では、永久磁石とコイルによって構成されたボイスコイルモータを用いて、撮像素子を可動とし、撮影レンズの光軸に直交する平面内を移動可能にしている。特許文献１のような像振れ補正手段を用いることで、撮像装置に不要な振れが加わっても、それを打ち消す駆動制御をすることで、振れの影響のない写真や動画の取得が可能となる。

特開２０１７－１５９００号公報

特許文献１に記載の撮像装置は、可動部の位置を位置検出手段で検出しながら、その検出結果をフィードバックして駆動制御を行う。この際、位置検出手段としてホールセンサを用いるが、特許文献１のようなホールセンサの配置を実施する場合には、位置検出専用の磁石を複数配置する必要が生じる。この構成では、複数の位置検出専用の磁石を有するために撮像装置の小型化や軽量化に悪影響となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、位置検出手段の出力変動の影響を軽減し可動部の位置検出が可能な撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、前記可動部と対向する固定部と、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮像光学系の光軸に直交する第１の方向に駆動力を発生する１つの第１のコイルと、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮像光学系の光軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動力を発生する第２のコイルと、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第１のコイルと対向する位置に配置される第１の磁石と、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第２のコイルと対向する位置に配置される第２の磁石と、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮像光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第３の磁石と、前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で、位置検出手段の出力変動の影響を軽減し可動部の位置検出が可能な撮像装置を提供することができる。

本発明の実施形態にかかる撮像装置１０００を説明する図である。本発明の第１の実施形態にかかる像振れ補正手段１４を説明する図である。位置検出素子２０７１～２０７４と位置検出用磁石１１１の位置関係を示す図である。位置検出素子２０７と位置検出用磁石１１１で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示す図である。位置検出素子２０７３、２０７４を用いた位置検出方法について説明する図である。位置検出用磁石１１１の中心を軸としてθだけ回転した位置検出素子２０７の磁束密度の様子を示す図である。第１下部磁石部１０７ａ、１０７ｂおよびコイル２０５１の位置関係を示す図である。本発明の第２の実施形態にかかる像振れ補正手段２４を説明する図である。位置検出素子２０７１、２０７３と位置検出用磁石１１１の位置関係を示す図である。位置検出素子２０７１、２０７３と位置検出用磁石１１１で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示す図である。位置検出素子２０７１が検出する磁束密度と、位置検出素子２０２ｃが検出する磁束密度の関係を示す図ある。位置検出素子２０７１、２０７３と位置検出素子２０２ｂ、２０２ｃの位置関係を示す図である。本発明の第３の実施形態にかかる像振れ補正手段３４を説明する図である。下部磁石１０７ａ、１０７ｂ、位置検出素子２０２´ａおよびコイル２０５１の位置関係を表す図である。可動枠２０６の位置と位置検出素子２０２´ａが検出する磁束密度の関係を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る撮像装置１０００について図１を用いて説明する。

図１（ａ）は撮像装置１０００の中央断面図、図１（ｂ）は撮像装置１０００の電気的構成を示すブロック図である。図１（ａ）および図１（ｂ）で同一の符号が付してあるものはそれぞれ対応している。

撮像装置１０００はカメラ１と、カメラ１に着脱可能なレンズ２で構成されている。カメラ１は、カメラ１全体を制御するＣＰＵなどのカメラシステム制御部５、撮像光学系であるレンズ２を透過して受光した光束に応じた画像信号を出力するＣＭＯＳやＣＣＤなどの撮像素子６、レンズ２との通信に用いる電気接点１１を備えている。さらに、カメラ１は、撮像素子６に結像される被写体像の像振れを光学的に補正する像振れ補正手段１４、撮像装置１０００の動きをジャイロセンサなどで検出する動き検出手段１５、撮像素子６の露光時間を制御するシャッタ機構１６を備えている。

レンズ２は、焦点調節に用いるフォーカスレンズ、絞り機構、像振れ補正に用いる補正レンズなどを有する光学系３、レンズ２全体を制御するＣＰＵなどのレンズシステム制御部１２、光学系３の各部を駆動させるレンズ駆動手段１３を備えている。

カメラ１では、レリーズボタンなどへのユーザ操作を検出する操作検出部１０の検出結果に応じて被写体からの光束を撮像素子６にて光電変換し、その出力である画像信号を画像処理部７で画像処理しメモリ手段８に格納することで撮影動作が実施される。また、撮影前のライブビュー画像表示は、カメラシステム制御部５を介して液晶パネルや有機ＥＬ素子を用いた表示手段９で行われる。なお、カメラ１はいわゆるミラーレスカメラであり、表示手段９はカメラ１の背面に設けられた背面液晶９ａと、ファインダ内に設けられた電子ビューファインダ９ｂとを有している。シャッタ機構１６は、ユーザが設定した、あるいはカメラシステム制御部５が決定した露光時間に基づいてシャッタ駆動手段１７により駆動制御される。

像振れ補正手段１４は、レンズ２の撮影光軸４に直交する方向に撮像素子６を移動させることにより、ユーザの手振れ等によるカメラ１の動き（カメラ振れ）に起因する像振れを低減（補正）する。

カメラシステム制御部５は、像振れ補正のための撮像素子６の撮影光軸４に対する移動量を制御する。例えば、動き検出手段１５により検出された撮像装置１０００の動きに基づいて、被写体像の像振れを低減するための目標位置を演算し、演算された目標位置に撮像素子６が移動するように、後述する像振れ補正手段１４を構成するコイルへの通電を制御する。

なお、動き検出手段１５は、撮影光軸４周りのカメラ１の動きと、撮影光軸４に直交しかつ互いに直交する第１の方向および第２の方向におけるカメラ１の動きと、を検出する。

像振れ補正手段１４は、被写体像の像振れを低減するために、撮像素子６を撮影光軸４に直交する平面内に並進させるとともに、撮影光軸４周りに回転させる機構である。

カメラシステム制御部５には、撮像装置１０００が三脚などに固定されているか否かを検知したり、ユーザの手振れ補正機能停止指示を検知したりする像振れ補正機能検知処理を行う。像振れ補正機能検知処理において手振れ補正機能の停止（ＩＳ＿ＯＦＦ状態）を検知した場合には、レンズ２の光学系３に含まれる補正レンズおよび撮像素子６を所定の位置にて位置決め制御を行う。一方、像振れ補正機能検知処理において手振れ補正機能の発動（ＩＳ＿ＯＮ状態）を検知した場合には、光学系３に含まれる補正レンズおよび撮像素子６が、レンズシステム制御部１２およびカメラシステム制御部５の指示にしたがって駆動制御される。

次に図２を用いて、像振れ補正手段１４の構成について説明する。

図２（ａ）は像振れ補正手段１４の分解斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ部の部分拡大図である。なお、図２（ａ）において、像振れ補正時にカメラ１に対して移動しない部材（＝固定部）には１００番台の番号を付し、移動する部材（＝可動部）には２００番台の番号を付している。さらに、固定部と可動部との間に配設される部材であるボールには３００番台の番号を付している。

像振れ補正手段１４は、上部ヨーク１０１、ビス１０２ａ～１０２ｃ、磁石１０３ａ，１０３ｂからなる第１上部磁石部１０３１、磁石１０３ｃ，１０３ｄからなる第２上部磁石部１０３２、磁石１０３ｅ，１０３ｆからなる第３上部磁石部１０３３を有している。以下では、第１上部磁石部１０３１、第２上部磁石部１０３２、第３上部磁石部１０３３を合わせて上部磁石１０３とする。

さらに、補助スペーサ１０４ａ，１０４ｂ、メインスペーサ１０５ａ～１０５ｃ、１０７ａ，１０７ｂからなる第１下部磁石部１０７１、１０７ｃ，１０７ｄからなる第２下部磁石部１０７２、１０７ｅ，１０７ｆからなる第３下部磁石部１０７３を有している。以下では、第１下部磁石部１０７１、第２下部磁石部１０７２、第３下部磁石部１０７３を合わせて下部磁石１０７とする。

さらに、下部ヨーク１０８、ビス１０９ａ～１０９ｃ、ベース板１１０、位置検出用磁石１１１を有している。以上が像振れ補正時にカメラ１に対して移動しない部材である。

上部ヨーク１０１、上部磁石１０３、下部磁石１０７、下部ヨーク１０８が磁気回路を形成しており、いわゆる閉磁路となっている。形成される磁気回路は、第１上部磁石部１０３１と第１下部磁石部１０７１からなる第１磁気回路、第２上部磁石部１０３２と第２下部磁石部１０７２からなる第２磁気回路、第３上部磁石部１０３３と第３下部磁石部１０７３からなる第３磁気回路の３つがある。

上部磁石１０３ａ～１０３ｆは上部ヨーク１０１に吸着した状態で接着固定されている。下部磁石１０７ａ～１０７ｆは、下部ヨーク１０８に吸着した状態で接着固定されている。上部磁石１０３ａ～１０３ｆ、および下部磁石１０７ａ～１０７ｆはそれぞれ光軸と平行な方向（図２（ａ）の一点鎖線方向）に着磁されている。上部磁石１０３、下部磁石１０７は、隣接する磁石（磁石１０３ａと１０３ｂの位置関係にあるもの）は互いに異なる向きに着磁されている。また、対抗する磁石（磁石１０３ａと１０７ａの位置関係にあるもの）同士は互いに同じ向きに着磁されている。上部磁石１０３３、下部磁石１０７３によって第１の駆動磁石が形成されている。上部磁石１０３１と１０３２、下部磁石１０７１と１０７２によって第２の駆動磁石が形成されている。

上部ヨーク１０１と下部ヨーク１０８の間には強い吸引力が生じるのでメインスペーサ１０５ａ～１０５ｃおよび補助スペーサ１０４ａ，１０４ｂで所定の間隔を保つように構成されている。ここでいう所定の間隔とは、上部磁石１０３ａ～１０３ｆと下部磁石１０７ａ～１０７ｆの間にコイル２０５およびフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２０１を配置するとともに適当な空隙を確保できるような間隔である。メインスペーサ１０５ａ～１０５ｃにはネジ穴が設けられておりビス１０２ａ～１０２ｃによって上部ヨーク１０１がメインスペーサ１０５ａ～１０５ｃに固定される。

メインスペーサ１０５ａ～１０５ｃの胴部にはゴムが設置されており、可動部の可動範囲を制限する機械的端部（いわゆるストッパー）を形成している。

ビス１０９ａ～１０９ｃによってベース板１１０と下部ヨーク１０８が固定される。ベース板１１０は、不図示のビスによってメインスペーサ１０５ａ～１０５ｃの下側に固定される。以上が固定部の説明である。

さらに、像振れ補正手段１４は、ＦＰＣ２０１、位置検出素子２０２ａ～２０２ｃ、第１コイル２０５１、第２コイル２０５２、第３コイル２０５３からなるコイル２０５、可動枠２０６、位置検出素子２０７１～２０７４を有している。位置検出素子２０７１，２０７２は、第１の位置検出素子対を構成し、位置検出素子２０７３，２０７４は、第２の位置検出素子対を構成していて、以下では、位置検出素子２０７１～２０７４を合わせて位置検出素子２０７とする。以上が像振れ補正時にカメラ１に対して移動する部材である。

可動枠２０６は、撮像素子６を保持し、マグネシウムダイキャストもしくはアルミダイキャストで形成されており軽量で剛性が高い。可動枠２０６を並進及び回転させることで撮像素子６を並進及び回転させることができる。ＦＰＣ２０１には、位置検出素子２０２ａ，２０２ｂが取り付けられており、可動枠２０６の上部磁石１０３側に固定されている。位置検出素子２０２ａ、２０２ｂには、前述した磁気回路を利用して可動部の位置を検出できるように、磁気検出センサであるホール素子を用いている。ホール素子は小型なので、コイル２０５ａ，２０５ｂの巻き線の内側に配置される。本実施形態においては、ＩＳ＿ＯＮの際に位置検出素子２０２ａ，２０２ｂが第２の方向であるＸ方向の位置検出を行う。

また、ＦＰＣ２０１には、図２（ｂ）のように位置検出素子２０７１～２０７４が取り付けられており、ベース板１１０に配設された位置検出磁石１１１に対向する位置に固定される。位置検出素子２０７１，２０７２を用いることで、図２（ａ）のＹ軸方向の可動枠２０６の位置を検出できる。位置検出素子２０７３，２０７４を用いることで、図２（ａ）のＸ軸方向の可動枠２０６の位置を検出できる。位置検出素子２０７１～２０７４を用いた位置検出の詳細については後述する。

また、ＦＰＣ２０１には、撮像素子６、コイル２０５１～２０５３が接続されていて、ＦＰＣ２０１上のコネクタを介してカメラシステム制御部５や画像処理部７に各種信号が出力される。以上が可動部の説明である。

ボール３０１ａ～３０１ｃは、ベース板１１０と可動枠２０６との間に挟持され、可動枠２０６を光軸に直交する面内に案内し可動枠２０６が移動するときに転動することで可動部の駆動抵抗を軽減させる。

上述した構成において、コイル２０５に通電することで、フレミング左手の法則にしたがった駆動力（ローレンツ力）が発生し可動部を動かすことができる。第１～第３の磁気回路はそれぞれコイルが磁石の間に配設されていて、それぞれ独立した駆動部として駆動制御される。

また、前述した位置検出素子２０２ａ～２０２ｃの信号を用いることで可動部のフィードバック制御を行うことができる。

次に、図３ないし図５を用いて、カメラシステム制御部５が行う位置検出素子２０７による可動枠２０６の位置検出について説明する。図３は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子２０７１～２０７４と位置検出用磁石１１１の位置関係を、光軸方向の可動枠２０６側から見た概念図である。図４は、位置検出素子２０７と位置検出用磁石１１１で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示す概略概念図である。図５は、位置検出素子２０７３と２０７４を用いた位置検出方法について説明する概念図である。

図３において、各位置検出素子の中央付近に付した○印は、ホール素子である位置検出素子２０７の感磁部の位置を示したものである。また、位置検出用磁石１１１の中央に記した「Ｎ」の文字は、位置検出用磁石１１１がｘ方向及びｙ方向と直交する方向（光軸と平行な方向、厚み方向）に着磁されており、向かって手前がＮ極、奥側にＳ極となっていることを示している。前述のとおり、矩形である位置検出用磁石１１１の短辺方向（ｙ方向）については、磁石表面から所定距離だけ離間して配置されている位置検出素子２０７１，２０７２によって検出された磁束密度に基づいて可動枠２０６の位置が検出される。同様に、位置検出用磁石１１１の長辺方向（ｘ方向）については、磁石表面から所定距離だけ離間して配置されている位置検出素子２０７３，２０７４によって検出された磁束密度に基づいて可動枠２０６の位置が検出される。なお、図３に示すように、位置検出素子２０７１，２０７２はｙ方向に並んでいて、位置検出素子２０７３，２０７４はｘ方向に並んでいる。そして、図３に示す状態において、位置検出素子２０７１の感磁部（検出位置）と位置検出用磁石１１１の中心とのｙ方向の距離は、位置検出素子２０７２の感磁部（検出位置）と位置検出用磁石１１１の中心とのｙ方向の距離に等しいものとする。また、図３に示す状態において、位置検出素子２０７３の感磁部（検出位置）と位置検出用磁石１１１の中心とのｘ方向の距離は、位置検出素子２０７４の感磁部（検出位置）と位置検出用磁石１１１の中心とのｘ方向の距離に等しいものとする。

図４に示した実線ＭＢ－Ｂ´は図３中のＢ－Ｂ´断面で観察される位置検出用磁石１１１の磁束密度、点線ＭＣ－Ｃ´は図３中のＣ－Ｃ´断面で観察される位置検出用磁石１１１の磁束密度を示している。また、○で付した磁束密度の値（Ｍ２０７１～Ｍ２０７４）は、それぞれ位置検出素子２０７１～２０７４で検出される磁束密度を示している。

図５（ａ）は、図４の実線ＭＢ－Ｂ´のうち、Ｍ２０７３とＭ２０７４を含む領域を切り出し、横軸をｘ方向の可動枠２０６の位置として、可動枠２０６の位置と位置検出素子２０７３，２０７４で検出される磁束密度の関係を示している。図３に示すように、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における位置検出用磁石１１１の中心からの位置検出素子２０７３の感磁部及び位置検出素子２０７３の感磁部までの距離は等しい。そのため、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態では、位置検出素子２０７３が検出する磁束密度と位置検出素子２０７４が検出する磁束密度は等しい値となる。すなわち、図５（ａ）においてＭ２０７３とＭ２０７４が交差する可動枠２０６の位置は、可動範囲の中心位置である。

図５（ｂ）は、各位置での位置検出素子２０７３，２０７４の出力差ΔＭ２と出力和Ｓ２の比をプロットしたものである。より具体的にはΔＭ２／Ｓ２＝（Ｍ２０７４－Ｍ２０７３）／（Ｍ２０７４＋Ｍ２０７３）である。ΔＭ２は、ｘ方向に関して可動枠２０６の位置に対応する値を算出していることになる。また、ΔＭ２をＳ２で割ることによって、環境温度変化による磁束密度検出結果の総和の変化成分の影響を軽減するためである。環境温度の変化によって図５（ａ）の磁束密度検出結果の傾きに変化が生じた場合であっても、その温度環境下での磁束密度検出結果の総和（＝Ｓ２に相当）で割り込むことで規格化がなされ、温度変化の影響を軽減できる。こうした理由から、カメラシステム制御部５がΔＭ２／Ｓ２を求めることで、環境温度が変わったとしてもその影響を軽減し、可動枠２０６の位置に相当する出力が得られる。第１の方向であるｙ方向に関しては、位置検出素子２０７１と２０７２の出力信号を利用して、ｘ方向と同様に可動枠２０６の位置に相当する出力が得られるものである。

次に、図６を用いて、カメラシステム制御部５が行う位置検出素子２０７による可動枠２０６の光軸まわりの回転検出について説明する。図６（ａ）は図４と同様の方向から、位置検出用磁石１１１の中心を軸としてθだけ回転した位置検出素子２０７を見た様子を示す図である。図６（ｂ）には、この際に検出される磁束密度の様子を、回転していない状態で検出される磁束密度を○で、θだけ回転した状態で検出される磁束密度を●で示している。そして、図３に示す状態における位置検出素子２０７１，２０７２の検出位置から位置検出用磁石１１１の中心までの距離をＬ１、位置検出素子２０７３，２０７４の検出位置から位置検出用磁石１１１の中心までの距離をＬ２としている。

回転によって、位置検出素子２０７１，２０７２の検出位置は、位置検出用磁石１１１の中心から回転していないときの検出位置に対して、Ｌ１（１－ｃｏｓθ）だけ内側に移動する（位置検出用磁石１１１に近づく）。位置検出素子２０７３と２０７４の検出位置も同様に、Ｌ２（１－ｃｏｓθ）だけ内側に移動する。Ｌ１（１－ｃｏｓθ）＜Ｌ２（１－ｃｏｓθ）であるため、検出される磁束密度の変化量にも違いがあることがわかる。このため、可動枠２０６の回転の検出については、カメラシステム制御部５が（ΔＭ２－ΔＭ１）／（Ｓ２＋Ｓ１）（ただし、ΔＭ１＝Ｍ２０７２－Ｍ２０７１、Ｓ１＝Ｍ２０７２＋Ｍ２０７１）を算出することで実施される。これは、各軸方向の位置検出と同様に、ΔＭ２－ΔＭ１によって磁束密度の変化、すなわち可動枠２０６の回転を検出するとともに、Ｓ２＋Ｓ１によって、温度変化による磁束密度検出結果の総和の変化成分の影響を軽減している。

次に、図７を用いて、位置検出素子２０２ａ，２０２ｂによる可動枠２０６の位置検出について説明する。図７（ａ）は、位置検出素子２０２ａ、第１下部磁石部１０７ａ，１０７ｂおよびコイル２０５１を可動枠２０６側から光軸方向に見た模式図である。ホール素子である位置検出素子２０２ａは厚み方向に着磁がなされ、図中の「Ｎ」、「Ｓ」の文字のような磁極の構成である第１下部磁石部１０７ａ，１０７ｂの境界上に位置している。これは可動枠２０６が可動範囲の中心に位置するときを表している。コイル２０５１への通電によって図７の上下方向（＝ｘ方向）に駆動がなされると、第１下部磁石部１０７ａ，１０７ｂの境界をまたぐ形で位置検出素子２０２ａの位置も変動する。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ－Ｄ´断面における磁束密度ＭＤ―Ｄ´の様子を表す模式図であり、第１下部磁石部１０７ａ，１０７ｂを点線で示している。このように第１下部磁石部１０７ａ、１０７ｂの境界を挟んで直線的な磁束密度の変化を有しているため、この磁束密度ＭＤ－Ｄ´を位置検出素子２０２ａによって検出することで可動部２０６のｘ方向の位置が求まる。当然ながら、直線的な変化の範囲内で位置が一意に定まるものであり、この範囲内で可動枠２０６が駆動制御されるよう設計されるものである。

撮像装置１０００は、前述のような位置検出系を、像振れ補正機能検知処理の検知結果に基づいて、すなわち手振れ補正のＯＮ／ＯＦＦに応じて使い分けを行う。

像振れ補正機能検知処理が、手振れ補正ＯＮを検知した場合には、カメラシステム制御部５は、位置検出素子２０２ａ，２０２ｂを用いて、ｘ方向の位置検出を行いながら可動枠２０６の駆動制御を行う。一方、ｙ方向については、位置検出素子２０７１，２０７２を用いて、可動枠２０６の駆動制御を行う。位置検出用磁石１１１の長辺をｙ方向の位置検出に利用することには、以下の利点がある。まず、ｘ方向に駆動が行われた場合であっても、ｙ方向が長辺であるために、位置検出素子２０７１，２０７２が位置検出用磁石１１１と対向しないという状況が発生しない。また、位置検出用磁石１１１のような形状の場合、磁束密度の変化は長辺と直交する方向、すなわちｙ方向のほうが緩やかであるために、位置検出素子２０７１，２０７２を用いて位置検出を行う際の直線性の高い範囲が広い。ここでは構成を簡便にするために、手振れ補正ＯＮ時のｙ方向位置検出を位置検出素子２０７１，２０７２を用いて行ったが、これに限定されず、別途コイル２０５３内に位置検出素子２０２ａまたは２０２ｂのようなホール素子を配設しても構わない。

像振れ補正機能検知処理が、手振れ補正ＯＦＦを検知した場合には、カメラシステム制御部５は、位置検出素子２０７を用いて、ｘ方向、ｙ方向の位置および回転の検出を行いながら可動枠２０６を所定の位置に固定する位置決め制御を行う。この位置決め制御によって、手振れ補正ＯＦＦの際に、可動枠２０６が並進、回転してしまうことを防ぐ。この位置決め制御を行わない場合に起こりうる問題点を考える。位置検出素子２０２ａ，２０２ｂによる並進、回転の検出は環境温度の変化がない場合であれば、正確に実施されるものである。しかしながら、環境温度が変化する場合、上部磁石１０３、下部磁石１０７の磁束密度が変化する。またホール素子である位置検出素子２０２ａ，２０２ｂの出力特性も変化する。このため、静止が求められる手振れ補正ＯＦＦ時の位置検出結果が変動してしまい、不要な駆動が発生する。星空写真の撮影などで長秒の露光を行う際などには、この不要な駆動のために、点像として捉えられるべき星像が、不要な駆動の形で結像してしまう。一方、本実施形態のように、１組のホール素子である位置検出素子２０７１，２０７２の和および差の比に基づいて行う位置検出であれば、環境温度の変化について問題を生じない。

以上のように、本実施形態では、２組の位置検出素子対と１つの磁石という簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠２０６のｘ方向、ｙ方向の位置および回転の検出を行うことができる。

（第２の実施形態）
続いて、図８ないし１１を用いて本発明の第２の実施形態に係る撮像装置２０００について説明する。撮像装置２０００の概略構成は撮像装置１０００と同様であるため割愛し、本実施形態特有の構成について詳細に説明を行う。

図８（ａ）は、撮像装置２０００が持つ像振れ補正手段２４の分解斜視図である。図８（ｂ）は図８（ａ）に示すＡ部の部分拡大図である。像振れ補正手段２４の構成についても、撮像装置１０００の像振れ補正手段１４との差分についてのみ説明する。

像振れ補正手段２４では、位置検出素子２０２ｃがコイル２０５３の巻き線の内側に配置されており、可動部２０６のｙ方向の位置を検出する。また、ベース板１１０に配設された位置検出用磁石１１１に対向する位置に位置検出素子２０７として、位置検出素子２０７１，２０７３のみが配設されている。以上のように、本実施形態は、第１の実施形態と比較して位置検出素子の数が少ない。

図９ないし１１を用いて本実施形態における位置検出と位置決め制御について説明する。図９（ａ）は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子２０７１，２０７３と位置検出用磁石１１１の位置関係を、光軸方向の可動枠２０６側から見た概念図である。位置検出素子２０７１は位置検出用磁石の長辺の近傍で位置検出を行い、位置検出素子２０７３は位置検出用磁石１１１の短辺の近傍で位置検出を行う。本実施形態において位置検出用磁石１１１は、光軸方向から見た際に長方形の形状をなしているが、これには限定されず、正方形であってもよい。図９（ｂ）は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子２０２ｃ、第３下部磁石部１０７ｅ，１０７ｆおよびコイル２０５３を可動枠２０６側から光軸方向に見た模式図である。図１０（ａ）は、位置検出素子２０７１，２０７３と位置検出用磁石１１１で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示した概略概念図である。図１０（ｂ）は、図９（ｂ）のＤ－Ｄ´断面における磁束密度ＭＤ－Ｄ´の様子を表す模式図である。第３下部磁石部１０７ｅ，１０７ｆを点線で示している。

本実施形態では、図９に示したこれらの構成を用いて、第１の実施形態と同様に像振れ補正ＯＦＦ時の位置決め制御を行うものである。

図１１（ａ）は、横軸をｙ方向の可動枠２０６の位置として、可動枠２０６の位置と位置検出素子２０２Ｃ，２０７１で検出される磁束密度の関係を示している。

図１１（ｂ）は、磁束密度Ｍ２０２ＣとＭ２０７１との差分値であるΔＭ１を和であるＳ１で割った値がプロットされている。磁束密度Ｍ２０２ＣとＭ２０７１とは、発生源である磁石が駆動用と位置検出用とで異なるため、互いに異なる傾きの磁束密度変化となる。しかしながら、線形であるために、差分値は直線性を維持する。そのため、ΔＭ１を用いて、可動枠２０６の位置変動を検出することが可能となる。また、第１の実施形態と同様にＳ１によって温度変化成分の影響を軽減することが可能である。ｘ方向に関しても同様に、位置検出素子２０２ａまたは２０２ｂと位置検出素子２０７３を用いて、同様な位置検出が可能である。この位置検出方法を用いれば、カメラシステム制御部５は、像振れ補正ＯＦＦ時の位置決め制御を正確に行うことができる。また、本実施形態では、第１の実施形態と比較して以下のような利点も存在する。

図１２は、本実施形態の位置検出方法を実現する構成を光軸方向から見た様子を示した概略概念図である。線分Ａは、ｘ方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子２０２ｂ，２０７３を結ぶ直線である。線分Ｂは、ｙ方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子２０２ｃ，２０７１を結ぶ直線である。また、線分Ｃは第１の実施形態においてｘ方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子２０７３，２０７４を結ぶ直線である。また、線分Ｄは第１の実施形態においてｙ方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子２０７１，２０７２を結ぶ直線である。

線分ＣとＤは、その交点が両線分の中点であることがわかる。そのため、単純に位置検出素子対の差／和を用いただけでは、この中点周りの回転を検出することができない。そのため第１の実施形態ではさらに（ΔＭ２－ΔＭ１）／（Ｓ２＋Ｓ１）を用いて回転の検出を行った。一方、本実施形態では、線分ＡとＢは交点がない。このため、位置検出素子２０２ｂ，２０７３でｘ方向の並進について位置決め制御を行い、位置検出素子２０２ｃ，２０７１でｙ方向の並進について位置決め制御を行うことだけで、可動枠２０６の位置は回転についても固定され、より位置決め制御が容易になる。

像振れ補正機能検知手段が手振れ補正ＯＮを検知した場合には、カメラシステム制御部５は、位置検出素子２０２ａ～２０２ｃを用いてｘおよびｙ方向の位置検出を行いながら可動枠２０６の駆動制御を行うものである。

以上のように、本実施形態では、一部に駆動用の位置検出素子を兼用した２組の位置検出素子対と１つの磁石という簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠２０６のｘ方向、ｙ方向の位置および回転の検出を行うことができる。

（第３の実施形態）
続いて、図１３ないし１５を用いて、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置３０００について説明する。撮像装置３０００の概略構成は撮像装置１０００と同様であるため割愛し、本実施形態特有の構成について詳細に説明を行う。図１３は、撮像装置３０００が持つ像振れ補正手段３４の分解斜視図である。第１及び第２の実施形態とは異なり、位置検出用磁石１１１が存在せず、位置検出素子２０２´はいずれもコイルの巻き線の内側に配置されている。

図１４、１５を用いて、可動枠２０６の位置決め制御を行うための位置検出方法について説明する。図１４（ａ）は、可動枠２０６側から光軸方向に見た、下部磁石１０７ａ，１０７ｂ、位置検出素子２０２´ａおよびコイル２０５１の配置を表す概略図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）で示された位置検出素子２０２´ａが断面Ｄ－Ｄ´において検出する磁束密度ＭＤ－Ｄ´を示している。

位置検出素子２０２´ａは、図１４（ａ）の○で示す通り、磁束密度を検出する感磁部が位置検出方向に並ぶように２か所ある。図１４（ａ）に示した○と同様に、図１４（ｂ）の実線で示した磁束密度ＭＤ－Ｄ´の位置検出素子２０２´ａの感磁部に対応する位置に○を付してある。以下では、図１４において上側の感磁部で検出する磁束密度をＭ２０２´ａ－ａ、下側の感磁部で検出する磁束密度をＭ２０２´ａ－ｂとする。

下部磁石１０７ａ，１０７ｂは駆動用磁石であるため、図１４に示すように互いに逆向きの磁極方向の２つの磁石が当接配置されている。このため、Ｍ２０２´ａ－ａ、Ｍ２０２´ａ－ｂは２つの磁石の当接面を境に負の値を出力する。特に、位置決め制御を行う図１４のような状態においては、Ｍ２０２´ａ－ａ、Ｍ２０２´ａ－ｂはそれぞれ正と負の出力となる。そこで、本実施形態の位置決め制御においては、位置検出素子２０２´ａのうち下部磁石１０７ｂ側の感磁部の出力Ｍ２０２´ａ－ｂを絶対値化する（｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜）。｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜は図１４（ｂ）の●で示された磁束密度に対応する。

図１５（ａ）は可動枠２０６の位置と位置検出素子２０２´ａが検出する磁束密度Ｍ２０２´ａ－ａ、｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜の関係を示している。図１５（ｂ）は、磁束密度｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜とＭ２０２´ａ－ａとの差分値であるΔＭ１＝｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜－Ｍ２０２´ａ－ａを和であるＳ１＝｜Ｍ２０２´ａ－ｂ｜＋Ｍ２０２´ａ－ａで割った値がプロットされている。このようにして算出したΔＭ１を用いて、可動枠２０６の位置変動を検出することが可能となる。また、第１及び第２の実施形態と同様にＳ１によって、温度変化成分の影響を軽減することが可能である。この位置検出方法を用いれば、カメラシステム制御部５は、像振れ補正ＯＦＦ時の位置決め制御を正確に行うことができる。

像振れ補正機能検知手段が手振れ補正ＯＮを検知した場合には、カメラシステム制御部５は、位置検出素子２０２´ａ～２０２´ｃを用いて、ｘ方向およびｙ方向の位置検出を行いながら可動枠２０６の駆動制御を行うものである。

以上のように、本実施形態では、駆動用以外の位置検出素子及び磁石を別途設けない簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠２０６のｘ方向、ｙ方向の位置および回転の検出を行うことができる。

本実施形態では、位置検出素子２０２´ａ～２０２´ｃのいずれも感磁部を２つ有している例を説明したが、位置検出素子２０２´ａ，２０２´ｂは検出方向が同じためいずれか一方のみ感磁部を２つ有する位置検出素子としてもよい。

なお、以上で説明した各実施形態はあくまで一例であって、代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施形態に対して種々の変形や変更、各実施形態の組み合わせが可能である。例えば、上記の３つの実施形態では、撮像素子６を保持する可動枠２０６の位置検出に本発明を適用した例を説明したが、レンズ２の光学系３に含まれる補正レンズの位置検出に本発明を適用してもよい。なお、補正レンズの位置検出は、補正レンズを保持する保持枠など、補正レンズと一体的に移動するその他の部材の位置検出するものでもよい。

また、上記の３つの実施形態では、ｘ方向とｙ方向の位置検出を行う例を説明したが、本発明をｘ方向とｙ方向のいずれか一方の位置検出のみに適用した構成でも、従来に比べて簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減した位置検出が可能である。

また、位置検出素子と磁石を上記の３つの実施形態に示した位置関係となるように配置するためには高精度の組立が必要となる。そのため、上記の３つの実施形態に対して位置検出素子と磁石の位置関係がずれた構成において、上記の３つの実施形態に示した位置関係を基準とし、基準からの位置ずれ量に応じて位置検出素子の出力に補正をかけるようにしてもよい。

また、上記の３つの実施形態では、可動部にコイルを設け固定部に磁石を設けた例を説明したが、固定部及び可動部の一方にコイルを設け他方に磁石を設けた構成であればよく、可動部に磁石を設け固定部にコイルを設けた構成であってもよい。

また、上記の３つの実施形態で用いたホール素子は磁気検出センサの一例であって、その他の磁気検出センサを用いてもよい。

５カメラシステム制御部
１４、２４、３４像振れ補正手段
１１１位置検出磁石
２０２、２０２´ 位置検出素子

Claims

撮像素子と、
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮像光学系の光軸に直交する第１の方向に駆動力を発生する１つの第１のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮像光学系の光軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動力を発生する第２のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第１のコイルと対向する位置に配置される第１の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第２のコイルと対向する位置に配置される第２の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮像光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第３の磁石と、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。
前記位置検出手段は、前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の和及び差に基づいて、前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の和及び差に基づいて、前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記位置検出手段は、前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の和に対する前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の差の比に基づいて、前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の和に対する前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力の差の比に基づいて、前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記第３の磁石は矩形であって、
前記可動部が可動範囲の中心に位置する状態において、前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサは、前記第３の磁石の前記第２の方向に平行な２つの辺にそれぞれ対向し、前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサは、前記第３の磁石の前記第１の方向に平行な２つの辺にそれぞれ対向することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記第３の磁石は、前記第１の方向に平行な２つの辺と前記第２の方向に平行な２つの辺の長さが異なることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記可動部を移動させて行う像振れ補正機能がＯＦＦの場合に、前記位置検出手段が前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第１の方向の位置と前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第２の方向の位置とに基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記第２の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサと、を有し、
前記制御手段は、前記可動部を移動させて行う像振れ補正機能がＯＮの場合に、前記位置検出手段が前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第１の方向の位置と前記第２の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第２の方向の位置とに基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
前記第１の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力及び前記第２の方向に並ぶように配置される２つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の回転を検出する回転検出手段を有することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の撮像装置。
撮像素子と、
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮像光学系の光軸に直交する第１の方向に駆動力を発生する１つの第１のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮像光学系の光軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動力を発生する第２のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第１のコイルと対向する位置に配置される第１の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第２のコイルと対向する位置に配置される第２の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮像光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第３の磁石と、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力とに基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第２の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力とに基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。
前記位置検出手段は、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力の和及び差に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出し、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第２の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力の和及び差に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第２の方向の位置を検出することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力の和に対する、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力の差の比に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記可動部を移動させて行う像振れ補正機能がＯＦＦの場合に、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第３の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力とに基づいて、前記第１のコイルの通電を制御して前記可動部の位置を制御することを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
撮像素子と、
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮像光学系の光軸に直交する第１の方向に駆動力を発生する１つの第１のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮像光学系の光軸及び前記第１の方向と直交する第２の方向に駆動力を発生する第２のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第１のコイルと対向する位置に配置される第１の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第２のコイルと対向する位置に配置される第２の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第１の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサと、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記磁気検出センサは、前記第１の方向に並ぶ２つの感磁部を有していて、
前記位置検出手段は、前記磁気検出センサの２つの感磁部の出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。
前記位置検出手段は、前記磁気検出センサの２つの感磁部の出力の和及び差に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出することを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
前記位置検出手段は、前記磁気検出センサの２つの感磁部の出力の和に対する前記磁気検出センサの２つの感磁部の出力の差の比に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第１の方向の位置を検出することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記制御手段は、前記可動部を移動させて行う像振れ補正機能がＯＦＦの場合に、前記位置検出手段が前記磁気検出センサの２つの感磁部の出力に基づいて検出した前記可動部の前記第１の方向の位置に基づいて、前記第１のコイルの通電を制御して前記可動部の位置を制御することを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。