(57)【要約】【課題】  撮像素子を精度良く移動させることができる像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置を提供する。【解決手段】  本発明の像振れ補正装置は、固定部材（１２）と、撮像素子（１６）が取り付けられた可動部材（１４）と、可動部材を固定部材に対して支持する支持手段（１８）と、可動部材に配置された少なくとも３つの駆動用コイル（２０）と、固定部材に配置された位置センサ（２４）と、固定部材に、各駆動用コイルに対向する位置に夫々取り付けられた少なくとも３つの駆動用磁石（２２）と、光軸の振れを検出する検出手段（３４）と、光軸の振れ、及び固定部材に対する可動部材の位置に基づいて、各駆動用コイルに電流を流して可動部材を駆動し、撮像素子上に形成される像の振れを抑制する制御手段（３６）と、を有することを特徴としている。【選択図】      図１
2006349942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部材と、
撮像素子が取り付けられた可動部材と、
この可動部材が上記撮像素子の受光面に平行な平面内で任意の方向に移動できるように、上記可動部材を上記固定部材に対して支持する支持手段と、
上記固定部材又は上記可動部材の何れか一方に配置された少なくとも３つの駆動用コイルと、
上記固定部材又は上記可動部材の何れか一方の、上記駆動用コイルが配置された方の部材に配置された少なくとも３つの位置センサと、
上記固定部材又は上記可動部材の他方に、上記各駆動用コイルによって生成される磁界によって駆動力を受けるように上記各駆動用コイルに対向する位置に夫々取り付けられた少なくとも３つの駆動用磁石と、
上記撮像素子の受光面に入射する光の光軸の振れを検出する検出手段と、
この振れ検出手段によって検出された光軸の振れ、及び上記振れ位置センサによって検出された上記固定部材に対する上記可動部材の位置に基づいて、上記各駆動用コイルに電流を流して上記可動部材を駆動し、上記撮像素子上に形成される像の振れを抑制する制御手段と、
を有することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
上記固定部材又は上記可動部材のうちの上記駆動用磁石が取り付けられていない方の部材に取り付けられた、上記可動部材と上記固定部材とを吸着する吸着用ヨークを有し、上記支持手段が、上記固定部材と上記可動部材の間に挟持された少なくとも３つの球状体である請求項１記載の像振れ補正装置。
【請求項３】
上記駆動用磁石のうちの少なくとも１つは、それに対向する上記駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線方向に駆動力を受けるように配置され、その他の駆動用磁石は、それらに対向する上記各駆動用コイルが発生する磁界によって上記第１の軸線とは異なる方向の駆動力を受けるように配置されている請求項１又は２記載の像振れ補正装置。
【請求項４】
上記駆動用コイルは、概ね一直線上に３つ配置され、これらに対向する上記駆動用磁石のうちの２つは、上記駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線方向に駆動力を受けるように配置され、他の１つの駆動用磁石は、それに対向する上記駆動用コイルが発生する磁界によって上記第１の軸線と略直交する第２の軸線方向の駆動力を受けるように配置されている請求項１又は２記載の像振れ補正装置。
【請求項５】
上記制御手段が、上記撮像素子上に像を形成するための撮像レンズの焦点距離に関する情報、又は、上記撮像素子の初期位置のオフセットに基づいて、上記各駆動用コイルに流す電流を補正する請求項１乃至４の何れか１項に記載の像振れ補正装置。
【請求項６】
一方の面に設けられた撮像素子と、他方の面に設けられた少なくとも３つの整列配置された駆動用磁石と、から構成された可動部材と、
上記他方の面に対向する一方の面の上記駆動用磁石に対応する位置に、夫々設けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、該駆動用コイル内に配置された位置検出手段と、から構成された固定部材と、
上記可動部材と、上記固定部材との間に介在され、該可動部材の移動に際し、摺動可能とする摺動手段と、
振れにより光軸が傾斜する角速度成分を検出し角速度検出値を得る角速度検出手段と、
上記駆動用コイルと、上記位置検出手段と、上記駆動用磁石と、で構成され、少なくとも３つ整列配置され、該位置検出手段からの磁界強度に応じた所定の位置信号を得ると共に、所定の駆動補正信号が供給され、少なくとも上記駆動用コイルと上記駆動用磁石との磁界の相互作用による推力により上記可動部材の振れを補正するべく所定の補正位置へ移動させるアクチュエータと、
上記角速度検出値と所定の補正信号とに基づいて、補正された位置指令信号を得ると共に、該位置指令信号と上記位置信号とから上記アクチュエータへ振れを補正するべき駆動補正信号を供給する制御手段と、
を有し、上記アクチュエータは、上記制御手段の制御により上記可動部材をＸ方向、Ｙ方向の２方向に移動可能とすることを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項７】
上記駆動用磁石が３つ配置され、駆動用磁石のうちの両端の２つは、鉛直方向の駆動力を受け、中央の駆動用磁石は、水平方向の駆動力を受けるように配置されたことを特徴とする請求項６記載の像振れ補正装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の像振れ補正装置と、
この像振れ補正装置の上記可動部材に取り付けられた撮像素子に像を形成する撮像レンズを備えたレンズユニットと、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置に関し、特に、撮像素子を駆動することによって撮像素子上に形成される像の振れを抑制する像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の撮像素子を変位させ、撮像素子上に形成される像の振れを抑制するタイプの像振れ補正装置を備えたカメラが、提案されている。特開２０００−３０７９３７号公報（特許文献１）には、このような手振れ防止機構を備えた撮像装置が記載されている。この撮像装置では、撮像素子を、第１のアクチュエータを介してＬ字型の部材に取り付け、このＬ字型の部材を、第２のアクチュエータを介して撮像装置本体に取り付けることによって撮像素子を駆動している。即ち、第１のアクチュエータは、撮像素子を、Ｌ字型の部材に対して第１の方向に駆動し、第２のアクチュエータは、Ｌ字型の部材を撮像装置本体に対して第２の方向に駆動する。撮像素子は、この第１、第２の方向の変位の合成により、任意の位置へ平行移動される。
【０００３】
また、特開平６−４６３２２号公報（特許文献２）には、防振機能付撮像装置が記載されている。この撮像装置では、撮像素子は、直交する２本のバーに対して摺動可能に支持され、各バーに取り付けられた電磁石と永久磁石の反発力によって各方向に駆動される。
【０００４】
さらに、特開２００３−１１０９１９号公報（特許文献３）には、撮像装置が記載されている。この撮像装置では、撮像素子は、ベース板と、このベース板に対して水平方向に移動する第１スライダと、この第１スライダの移動方向に対して垂直方向に移動する第２スライダとを有する駆動装置によって移動される。各スライダは、圧電素子を使用したアクチュエータによって各方向に駆動される。
【０００５】
また、特開２００４−７７６８６号公報（特許文献４）には、振れ補正カメラが記載されている。この振れ補正カメラでは、第１の方向に弾性変形可能に構成された１組の板ばねと、第１の方向と直交する第２の方向に弾性変形可能に構成されたもう１組の板ばねによってＣＣＤ画像素子が弾性支持されている。ＣＣＤ画像素子は、圧電素子を備えたアクチュエータによって各方向に押圧することによって変位される。
【０００６】
さらに、特開２００４−７７７１１号公報（特許文献５）には、手振れ補正機能付きカメラが記載されている。このカメラでは、撮像素子は、撮像素子の受光面に平行な互いに直交する２本の軸線を中心に回転可能に支持されている。圧電素子によって、撮像素子をこれら２本の軸線を中心に回動させることにより、像振れを補正している。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−３０７９３７号公報
【特許文献２】特開平６−４６３２２号公報
【特許文献３】特開２００３−１１０９１９号公報
【特許文献４】特開２００４−７７６８６号公報
【特許文献５】特開２００４−７７７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１乃至５に記載された像振れ補正装置では、何れも撮像素子を直交する２本の軸線に沿って夫々摺動可能に支持している。撮像素子は、これら２本の軸線に沿った変位を合成することによって、任意の位置に平行移動される。しかしながら、或る軸線に沿って撮像素子を摺動可能に支持するためには、その摺動を許容するためのクリアランスを設ける必要があり、撮像素子を２本の軸線に沿って夫々摺動できるように支持した場合には、このクリアランスが加算される。このため、撮像素子を支持する機構のガタが累積して大きくなり、撮像素子の位置決め精度が低下するという問題がある。或いは、撮像素子を支持する機構に予め荷重を与えてこのガタを押さえ込むと、支持機構の摺動抵抗が増大し、撮像素子を駆動するために必要な電力が大きくなるという問題もある。
【０００９】
従って、本発明は、撮像素子を精度良く移動させることができる像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置を提供することを目的としている。
また、本発明は、撮像素子を小さな力で移動させることができる像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置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】
【００１０】
上述した課題を解決するために、本発明の像振れ補正装置は、固定部材と、撮像素子が取り付けられた可動部材と、この可動部材が撮像素子の受光面に平行な平面内で任意の方向に移動できるように、可動部材を固定部材に対して支持する支持手段と、固定部材又は可動部材の何れか一方に配置された少なくとも３つの駆動用コイルと、固定部材又は可動部材の何れか一方の、駆動用コイルが配置された方の部材に配置された少なくとも３つの位置センサと、固定部材又は可動部材の他方に、各駆動用コイルによって生成される磁界によって駆動力を受けるように各駆動用コイルに対向する位置に夫々取り付けられた少なくとも３つの駆動用磁石と、撮像素子の受光面に入射する光の光軸の振れを検出する振れ検出手段と、この振れ検出手段によって検出された光軸の振れ、及び位置センサによって検出された固定部材に対する可動部材の位置に基づいて、各駆動用コイルに電流を流して可動部材を駆動し、撮像素子上に形成される像の振れを抑制する制御手段と、を有することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された本発明においては、撮像素子の受光面に入射する光の光軸の振れが、振れ検出手段によって検出される。また、位置センサは、固定部材に対する可動部材の位置を検出する。制御手段は、振れ検出手段によって検出された光軸の振れ及び位置センサによって検出された可動部材の位置に基づいて、各駆動用コイルに電流を流す。駆動用コイルに電流が流れると磁界が生成され、駆動用磁石は、この磁界によって駆動力を受ける。この駆動力により、支持手段によって支持された可動部材が駆動され、これに取り付けられた撮像素子が移動されることにより、撮像素子上に形成される像の振れが抑制される。
【００１２】
このように構成された本発明によれば、撮像素子を取り付けた可動部材が、撮像素子の受光面に平行な平面内で任意の方向に移動できるように可動部材を支持する支持手段によって支持されているので、直交する２本の軸線に沿った摺動の合成によって可動部材を移動可能に支持している場合のように支持手段のガタが累積することがなく、撮像素子を精度良く移動させることができる。
【００１３】
本発明において、好ましくは、固定部材又は可動部材のうちの駆動用磁石が取り付けられていない方の部材に取り付けられた、可動部材と固定部材とを吸着する吸着用ヨークをさらに有し、支持手段は、固定部材と可動部材の間に挟持された少なくとも３つの球状体で構成されている。
【００１４】
このように構成された本発明においては、駆動用磁石と吸着用ヨークが及ぼしあう磁力により可動部材が固定部材に吸着される。可動部材と固定部材の間には少なくとも３つの球状体が挟持され、可動部材は固定部材に対して平行に支持される。可動部材は、球状体が固定部材上で転がることによって任意の方向に移動することができる。
【００１５】
このように構成された本発明によれば、可動部材は球状体の転がりによって移動されるので、可動部材の移動に伴う摺動抵抗はほとんど作用せず、小さな駆動力で可動部材を移動させることができる。また、球状体が任意の方向に転がることによって可動部材の任意の方向の移動が許容されるので、直交する２方向の移動を合成する構造の支持手段のようにガタが累積して大きくなることがない。
【００１６】
本発明において、好ましくは、駆動用磁石のうちの少なくとも１つは、それに対向する駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線方向に駆動力を受けるように配置され、その他の駆動用磁石は、それらに対向する各駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線とは異なる方向の駆動力を受けるように配置されている。
このように構成された本発明においては、可動部材は、第１の軸線方向の駆動力と、これとは異なる方向の駆動力を受けて、任意の方向に駆動される。
本発明において、好ましくは、駆動用コイルは、概ね一直線上に３つ配置され、これらに対向する駆動用磁石のうちの２つは、駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線方向に駆動力を受けるように配置され、他の１つの駆動用磁石は、それに対向する駆動用コイルが発生する磁界によって第１の軸線と略直交する第２の軸線方向の駆動力を受けるように配置されている。
【００１７】
このように構成された本発明においては、可動部材は、第１の軸線方向の駆動力と、これと略直交する第２の軸線方向の駆動力を受けて、任意の方向に駆動される。
このように構成された本発明によれば、第１の軸線方向の駆動力と第２の軸線方向の駆動力を独立して決定することができるので、制御手段における演算を簡略化することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、制御手段は、撮像素子上に像を形成するための撮像レンズの焦点距離に関する情報、又は、撮像素子の初期位置のオフセットに基づいて、各駆動用コイルに流す電流を補正する。
このように構成された本発明によれば、ズーム機構等により、撮像素子上に像を形成するための撮像レンズの焦点距離等が変化した場合にも、効果的に像の振れを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の像振れ補正装置は、一方の面に設けられた撮像素子と、他方の面に設けられた少なくとも３つの整列配置された駆動用磁石と、から構成された可動部材と、他方の面に対向する一方の面の駆動用磁石に対応する位置に、夫々設けられた少なくとも３つの駆動用コイルと、該駆動用コイル内に配置された位置検出手段と、から構成された固定部材と、可動部材と、固定部材との間に介在され、該可動部材の移動に際し、摺動可能とする摺動手段と、振れにより光軸が傾斜する角速度成分を検出し角速度検出値を得る角速度検出手段と、駆動用コイルと、位置検出手段と、駆動用磁石と、で構成され、少なくとも３つ整列配置され、該位置検出手段からの磁界強度に応じた所定の位置信号を得ると共に、所定の駆動補正信号が供給され、少なくとも駆動用コイルと駆動用磁石との磁界の相互作用による推力により可動部材の振れを補正するべく所定の補正位置へ移動させるアクチュエータと、角速度検出値と所定の補正信号とに基づいて、補正された位置指令信号を得ると共に、該位置指令信号と位置信号とからアクチュエータへ振れを補正するべき駆動補正信号を供給する制御手段と、を有し、アクチュエータは、制御手段の制御により可動部材をＸ方向、Ｙ方向の２方向に移動可能とすることを特徴としている。
本発明において、好ましくは、駆動用磁石が３つ配置され、駆動用磁石のうちの両端の２つは、鉛直方向の駆動力を受け、中央の駆動用磁石は、水平方向の駆動力を受けるように配置されている。
また、本発明の撮像装置は、本発明の像振れ補正装置と、この像振れ補正装置の可動部材に取り付けられた撮像素子に像を形成する撮像レンズを備えたレンズユニットと、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置によれば、撮像素子を精度良く移動させることができる。
また、本発明の像振れ補正装置及びそれを備えた撮像装置によれば、撮像素子を小さな力で移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
図１乃至図１１を参照して、本発明の実施形態による撮像装置を説明する。図１は本発明の実施形態による撮像装置の断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の実施形態の撮像装置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撮像レンズ８と、を有する。また、カメラ本体４は、撮像素子であるＣＣＤ１６（charge-coupled device）を所定の平面内で移動させるアクチュエータ１０と、ＣＣＤ１６に入射する光の光軸の振れを検出するために、カメラ本体４の振動を検出する振れ検出手段であるジャイロ３４ａ、３４ｂと、を有する。これらのうち少なくともＣＣＤ１６、アクチュエータ１０、ジャイロ３４ａ、３４ｂは、像振れ補正装置として機能する。本発明の実施形態の撮像装置１は、ジャイロ３４ａ、３４ｂ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ＣＣＤ１６を移動させ、ＣＣＤ１６の受光面に合焦される画像の振れを補正している。本実施形態においては、角速度を検出する検出手段であるジャイロ３４ａ、３４ｂとして、圧電振動ジャイロを使用しているが、検出手段として、加速度計、レーザージャイロ、機械式のジャイロ等、任意のセンサを使用することができる。
【００２３】
内部に複数の撮像用レンズ８を移動させることによりピント調整及び焦点距離の変更を可能としている。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ＣＣＤ１６の受光面に結像させるように構成されている。
【００２４】
次に、図２乃至図５を参照して、アクチュエータ１０を説明する。図２はアクチュエータ１０の側面図である。また、図３はＣＣＤ１６を取り付けた移動基板１４の正面図であり、図４はその背面図である。さらに、図５は、移動基板１４を支持する固定板１２の正面図である。図２乃至図５に示すように、アクチュエータ１０は、カメラ本体４内に固定された固定部材である固定板１２と、この固定板１２に対して移動可能に支持された可動部材である移動基板１４と、この移動基板１４を支持する支持手段である４つの球状体のスチールボール１８と、を有する。さらに、アクチュエータ１０は、固定板１２に取り付けられた３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと、移動基板１４の、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃ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２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの内側に配置された位置検出手段としての位置センサであるホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃと、を有する。また、アクチュエータ１０は、各駆動用磁石の磁力によって移動基板１４を固定板１２に吸着させるために、固定板１２に取り付けられた吸着用ヨーク２６と、各駆動用磁石の磁力を固定板１２の方に効果的に差し向けるように、各駆動用磁石の裏側に取り付けられたバックヨーク２８と、を有する。さらに、アクチュエータ１０は、スチールボール１８を移動基板１４に吸着させる吸着用磁石３０と、スチールボール１８が固定板１２と移動基板１４の間で滑らかに転がるように固定板１２に取り付けられたスチールボール受け３２と、を有する。
なを、支持手段は、固定板１２と移動基板１４とを平滑面でスムースに摺動可能構造の摺動手段であってもよい。
【００２５】
さらに、図１に示すように、アクチュエータ１０は、ジャイロ３４ａ、３４ｂによって検出された振動と、ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された移動基板１４の位置情報に基づいて、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに流す電流を制御する制御手段であるコントローラ３６を有する。また、移動基板１４と固定板１２の間には、ＣＣＤ１６からの信号等を固定板１２の側に伝達するためのフレキシブルケーブル１２ａが接続されている。
【００２６】
アクチュエータ１０は、移動基板１４を、カメラ本体４に固定された固定板１２に対してＣＣＤ１６の受光面に平行な平面内で移動させ、カメラ本体４が振動しても受光面に結像される像が乱れることがないように駆動される。
図５に示すように、固定板１２は概ね長方形状の形状を有し、その表側の面に３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃが水平方向にほぼ一直線上に配置されている。本実施形態においては、両端の駆動用コイル２０ａ、２０ｂは、導線が概ね正方形状に巻かれており、鉛直方向の駆動用である。これらの駆動用コイル２０ａ、２０ｂの中間に配置された駆動用コイル２０ｃは、導線が概ね長方形状に巻かれており、その長辺が鉛直方向に向くように配置され、水平方向の駆動用である。
【００２７】
移動基板１４は、固定板１２よりも長辺が短い概ね長方形状の形状を有し、固定板１２と平行に、固定板１２の中心点と移動基板１４の中心点がほぼ重なるようにそろえて配置されている。移動基板１４の表側の中央には、ＣＣＤ１６が取り付けられている。移動基板１４の裏側の、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応する位置には、長方形の駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃが夫々取り付けられている。両端の駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、その長辺が鉛直方向を向くように、中央の駆動用磁石２２ｃは、その長辺が水平方向を向くように夫々取り付けられている。また、駆動用磁石２２ｃは、駆動用磁石２２ａ、２２ｂよりも短辺が長く、大きく形成されている。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。
【００２８】
さらに、両端の駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、図４に示すように鉛直方向に分極するように着磁されており、その磁気的な中立軸線Ｃが、水平方向に向くように構成されている。これにより、駆動用磁石２２ａ、２２ｂは、対応する駆動用コイルに電流が流れると、鉛直方向の駆動力を受ける。一方、中央の駆動用磁石２２ｃは、図４に示すように水平方向に分極するように着磁されており、その磁気的な中立軸線Ｃが、鉛直方向に向くように構成されている。これにより、駆動用磁石２２ｃは、対応する駆動用コイルに電流が流れると、水平方向の駆動力を受ける。
【００２９】
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２２の長辺の両端を夫々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、磁気的に中立となる点を連ねた線を言うものとする。従って、本実施形態においては、磁気的中立軸線Ｃは、長方形の各駆動用磁石の長辺を概ね２等分する線状の領域に位置する。
【００３０】
また、各駆動用磁石の反対側の面、即ち、移動基板１４の表側の面には、各駆動用磁石の磁束を固定板１２の方に効率良く差し向けるためのバックヨーク２８が取り付けられている。このバックヨーク２８は、１枚の細長い長方形状であり、各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃと重なるように、長辺を水平方向に向けて取り付けられている。また、バックヨーク２８は、ＣＣＤ１６の下側に、即ち、ＣＣＤ１６がバックヨーク２８の上を跨ぐように取り付けられている。
【００３１】
また、固定板１２の各駆動用コイルの反対側、即ち、固定板１２の裏側には、細長い１枚の長方形状の吸着用ヨーク２６が取り付けられている。吸着用ヨーク２６は、各駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃと重なる位置に、その長辺が水平方向に向くように取り付けられている。移動基板１４は、各駆動用磁石が吸着用ヨーク２６に及ぼす磁力によって、固定板１２に吸着される。本実施形態においては、駆動用磁石２２の磁力線が、吸着用ヨーク２６に効率良く到達するように、固定板１２を非磁性材料で構成している。
【００３２】
図５に示すように、各駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃの内側には、夫々ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃが配置されている。各ホール素子は、移動基板１４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。なお、本実施形態において、ホール素子の感度中心点Ｓとは、駆動用磁石の磁気的中立軸線Ｃがその点を通るように位置するとき、ホール素子の出力がゼロとなる点を意味する。
【００３３】
また、図６は、図５のVI−VI断面における移動基板１４と固定板１２の間の磁界の分布を示す図である。図６に示すように、移動基板１４に取り付けられた、例えば、駆動用磁石２２ａによって形成される磁界は、固定板１２の背面側の吸着用ヨーク２６へ達し、移動基板１４を固定板１２に吸着させる。また、駆動用磁石２２ａが生成する磁界は、駆動用コイル２０ａに電流が流れることによって生成される磁界との相互作用により、駆動用磁石２２ａに鉛直方向（図６における左右方向）の駆動力を及ぼす。さらに、駆動用磁石２２ａが生成する磁界は、ホール素子２４ａによって検知され、駆動用磁石２２ａのホール素子２４ａに対する位置が検出される。また、他の駆動用磁石２２ｂ、２２ｃも同様の磁界を形成する。
【００３４】
図７乃至図９は、駆動用磁石２２ａの移動とホール素子２４ａから出力される信号との関係を説明する図である。図７（ａ）、（ｂ）に示すように、駆動用磁石２２ａは、長方形の長手方向にＳ極、Ｎ極に分極するように磁化されていると共に、その厚さ方向にも、Ｓ極、Ｎ極に分極するように磁化されている。図７に示すように、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓが、駆動用磁石２２ａの磁気的な中立軸線Ｃ上に位置する場合には、ホール素子２４ａからの出力信号はゼロである。移動基板１４と共に駆動用磁石２２ａが移動し、ホール素子２４ａの感度中心点が駆動用磁石２２ａの磁気的中立軸線上から外れ、像ずれが生じた場合、ホール素子２４ａの出力信号が変化する。図８に示すように、駆動用磁石２２ａが磁気的中立軸線Ｃに直交する方向、即ち、Ｙ軸方向に移動すると、ホール素子２４ａ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、ホール素子２４ａは、駆動用磁石２２ａ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２２ａの移動距離が、駆動用磁石２２ａの長辺の長さの３％程度以内の場合には、ホール素子２４ａから出力される信号は、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓと駆動用磁石２２ａ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１０は、各ホール素子の出力が距離にほぼ比例する範囲内で作動する。
【００３５】
図９（ａ）乃至（ｃ）は、ホール素子２４ａの感度中心点Ｓ上に駆動用磁石２２ａの磁気的中立軸線Ｃが位置する場合を示しており、図９（ｂ）のように駆動用磁石２２ａが回転移動した場合や、図９（ｃ）のように駆動用磁石２２ａが磁気的中立軸線Ｃの方向（Ｘ軸の方向）に移動した場合も、ホール素子２４ａからの出力信号はゼロである。また、図９（ｄ）乃至（ｆ）は、駆動用磁石２２ａの磁気的中立軸線Ｃがホール素子２４ａの感度中心点Ｓから外れた場合を示しており、感度中心点Ｓと磁気的中立軸線Ｃとの距離ｒの大きさに比例した信号がホール素子２４ａから出力される。従って、感度中心点Ｓと磁気的中立軸線Ｃとの距離ｒが同じであれば、図９（ｄ）のように駆動用磁石２２ａが磁気的中立軸線Ｃに直交する方向に移動した場合や、図９（ｅ）のように駆動用磁石２２ａ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でも、何れも同じ大きさの信号がホール素子２４ａから出力される。
【００３６】
ここでは、ホール素子２４ａについて説明したが、他のホール素子２４ｂ、２４ｃも、それらに対応する駆動用磁石２２ｂ、２２ｃ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、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって検出された信号に基づいて、移動基板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。
【００３７】
ところで、前述した支持手段である４つのスチールボール１８は、移動基板１４の裏側の四隅に夫々配置されている。図２ないし図４に示すように、各スチールボール１８は、移動基板１４の、各スチールボール１８に対応する位置の表側に取り付けられた４つの吸着用磁石３０によって、移動基板１４に吸着されている。各スチールボール１８は吸着用磁石３０によって移動基板１４に吸着され、移動基板１４は各駆動用磁石によって固定板１２に吸着されるので、各スチールボール１８は固定板１２と移動基板１４の間に挟持されることになる。これにより、移動基板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、移動基板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。
【００３８】
また、固定板１２の表側には、スチールボール１８と当接するように、２枚の細長い長方形のスチールボール受け３２が夫々取り付けられている。スチールボール１８が固定板１２と移動基板１４の間に挟持された状態で、移動基板１４が移動すると、各スチールボール１８は、スチールボール受け３２の上で転がる。このため、移動基板１４が固定板１２に対して移動する場合にも、それらの間に大きな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１８と移動基板１４間、及びスチールボール１８とスチールボール受け３２の間の転がり抵抗が小さくなるように、移動基板１４及びスチールボール受け３２の表面を平滑に形成し、表面硬度の高い材料で移動基板１４及びスチールボール受け３２を構成するのが良い。
【００３９】
なお、本実施形態においては、移動基板１４は非磁性材料で構成されているので、吸着用磁石３０の磁力線はスチールボール１８に効率良く到達する。また、本実施形態においては、支持体であるスチールボール１８として鋼製球体を使用しているが、スチールボール１８は必ずしも球体でなくても良い。即ち、アクチュエータ１０の作動中においてスチールボール受け３２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１８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。
【００４０】
次に、図１０を参照して、アクチュエータ１０の制御を説明する。図１０は、コントローラ３６における信号処理を示すブロック図である。コントローラ３６は、移動基板１４の水平方向であるＸ軸方向の移動を制御するＸ軸制御部３６ｂと、移動基板１４の鉛直方向であるＹ軸方向の移動を制御するＹ軸制御部３６ａとを有する。また、図１０に示すように、カメラ本体４の振動は、２つのジャイロ３４ａ、３４ｂによって時々刻々検出され、コントローラ３６に内蔵されたＣＣＤ位置指令信号生成手段である演算回路３８ａ、３８ｃに入力される。本実施形態においては、ジャイロ３４ａはカメラ本体４のピッチング運動の角速度ωｙを、ジャイロ３４ｂはヨーイング運動の角速度ωｘを夫々検出するように構成され、配置されている。
【００４１】
演算回路３８ａ、３８ｃは、ジャイロ３４ａ、３４ｂから時々刻々入力される角速度に基づいて、ＣＣＤ１６を移動させるべき位置を時系列で指令するＣＣＤ位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃ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ＣＣＤ位置指令信号に従って、ＣＣＤ１６を時々刻々移動させることにより、例えば、撮影の露光中にカメラ本体４が振動した場合にも、移動基板１４上のＣＣＤ１６の受光面に合焦される像は乱れることなく安定化される。
【００４２】
演算回路３８ｃによって生成されたＣＣＤ位置指令信号の水平方向成分ｒｃは、差動回路４０ｃに入力され、この回路によって、位置指令信号によって指令された位置にＣＣＤ１６を移動させるために必要な、駆動用コイル２０ｃに流す電流が生成されるように構成されている。同様に、演算回路３８ａによって生成されたＣＣＤ位置指令信号の鉛直方向成分ｒａ、ｒｂは、差動回路４０ａ、４０ｂに入力され、これらの回路で駆動用コイル２０ａ、２０ｂに流す電流が夫々生成されるように構成されている。
【００４３】
演算回路３８ｃは、積分回路４２ｃと、乗算回路４４ｃと、加算回路４６ｃと、を有する。積分回路４２ｃは、ジャイロ３４ｂによって検出されるヨーイング運動の角速度ωｘを時間積分して、ヨー角θｘを計算するように構成されている。また、乗算回路４４ｃは、積分回路４２ｃによって計算されたヨー角θｘに、比例係数生成手段４８ｃによって生成された所定の比例係数Ｋｘを乗ずるように構成されている。加算回路４６ｃは、乗算回路４４ｃの出力Ｋｘθｘに、オフセット補正係数生成手段５０ｃによって生成されたオフセット補正係数Ｅｘを加算するように構成されている。演算回路３８ｃは、このようにして得られた値Ｋｘθｘ＋Ｅｘ（＝ｒｃ）を差動回路４０ｃに出力する。
【００４４】
比例係数生成手段４８ｃは、前述したレンズユニット２の焦点距離に基づいて、像振れを防止するためにＣＣＤ１６が移動すべき距離に応じた比例係数Ｋｘを生成するように構成されている。すなわち、レンズユニット２のズーム機能により、焦点距離が長くなっている場合には比例係数Ｋｘは大きくなり、焦点距離が短くなっている場合には比例係数Ｋｘは小さくなる。また、オフセット補正係数生成手段５０ｃは、ジャイロ３４ｂの出力信号等のオフセット誤差を補正するための係数Ｅｘを生成するように構成されている。このオフセット補正係数生成手段５０ｃによって生成された係数を加算することにより、ＣＣＤ１６（移動基板１４）の水平方向の初期位置のオフセット誤差（像振れ補正を行っていない場合における移動基板１４のゼロ点の位置誤差）が補正される。また上記の他に、比例係数生成手段４８ｃ及びオフセット補正係数生成手段５０ｃが生成する係数を適宜変更することによって、移動基板１４の移動量の過大な振幅を防止する機能、振れ補正開始時及び終了時の移動基板１４の急激な移動を防止する機能等を組み込むことができる。
【００４５】
差動回路４０ｃには、ホール素子反転アンプ５２ｃと、加算回路５４ｃが内蔵されている。ホール素子反転アンプ５２ｃは、ホール素子２４ｃの出力信号ＣＨを、所定の倍率に増幅し、その符号を反転させるように構成されている。加算回路５４ｃは、ホール素子反転アンプ５２ｃの出力信号−ＣＨ１と、演算回路３８ｃの出力信号ｒｃを加算し、その和に比例した大きさの電流を、駆動用コイル２０ｃに流すように構成されている。従って、差動回路４０ｃは、ＣＣＤ位置指令信号の水平方向成分と、ホール素子２４ｃの出力との差ｒｃ−ＣＨ１に比例した電流を、駆動用コイル２０ｃに出力し、それらが一致すると、その出力はゼロになる。駆動用コイル２０ｃに電流が流れ、磁界が生成されると、これに対応して配置された駆動用磁石２２ｃは水平方向の駆動力を受け、移動基板１４が位置指令信号で指令された水平方向位置に近づく方向に移動されるように構成されている。これにより、移動基板１４は、ＣＣＤ位置指令信号に追従するように移動される。
【００４６】
同様に、演算回路３８ａは、積分回路４２ａと、乗算回路４４ａと、加算回路４６ａと、を有する。積分回路４２ａは、ジャイロ３４ａによって検出されるピッチング運動の角速度ωｙを時間積分して、ピッチ角θｙを計算するように構成されている。また、乗算回路４４ａは、積分回路４２ａによって計算されたピッチ角に、比例係数生成手段４８ａによって生成された所定の比例係数Ｋｙを乗ずるように構成されている。加算回路４６ａは、乗算回路４４ａの出力に、オフセット補正係数生成手段５０ａによって生成されたオフセット補正係数Ｅｙを加算するように構成されている。
【００４７】
比例係数生成手段４８ａ及びオフセット補正係数生成手段５０ａの構成は、補正の方向が鉛直方向である点を除き、比例係数生成手段４８ｃ及びオフセット補正係数生成手段５０ｃと同様であるので、説明を省略する。
【００４８】
差動回路４０ａには、ホール素子反転アンプ５２ａと、加算回路５４ａが内蔵されている。これにより、差動回路４０ａは、演算回路３８ａから出力されたＣＣＤ位置指令信号の鉛直方向成分ｒａ（＝ｒｂ）と、ホール素子２４ａの出力ＡＨとの差に比例した電流ｒａ−ＡＨ１を、駆動用コイル２０ａに出力する。同様に、差動回路４０ｂには、ホール素子反転アンプ５２ｂと、加算回路５４ｂが内蔵されている。これにより、差動回路４０ｂは、演算回路３８ａから出力されたＣＣＤ位置指令信号の鉛直方向成分ｒｂと、ホール素子２４ｂの出力ＢＨとの差に比例した電流ｒｂ−ＢＨ１を、駆動用コイル２０ｂに出力する。駆動用コイル２０ａ、２０ｂに電流が流れ、磁界が生成されると、これに対応して配置された駆動用磁石２２ａ、２２ｂは鉛直方向の駆動力を受け、移動基板１４が位置指令信号で指令された鉛直方向位置に近づく方向に移動されるように構成されている。さらに、移動基板１４は、上述したように水平方向の駆動力も受けているため、これらの駆動力によって、水平、鉛直方向ともＣＣＤ位置指令信号に追従するように移動される。
【００４９】
次に、図１１及び図１２を参照して、移動基板１４に種々の移動をさせる場合の指令信号を説明する。図１１は、固定板１２上に配置された駆動用コイル、移動基板１４上に配置された３つの駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置関係を示す図である。まず、３つの駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、それらの中心点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃが、一直線上に等間隔に並ぶように夫々配置されている。また、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃも、その感度中心点Ｓが点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ上に位置するように夫々配置されている。さらに、移動基板１４が中立位置にあるとき、すなわち、ＣＣＤ１６の受光面の中心点が光軸上にある場合には、駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃの磁気的中立軸線Ｌ、Ｍ、Ｎは、夫々点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ上を通り、各磁気的中立軸線の中点は、夫々点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃと重なるように位置する。また、点Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃを通る水平方向の軸線をＸ軸、点Ｈｃを通る鉛直方向の軸線をＹ軸とする。従って、移動基板１４が中立位置にある場合には、磁気的中立軸線Ｌ、ＭはＸ軸と重なり、磁気的中立軸線ＮはＹ軸と重なる。
【００５０】
ここでは、まず、移動基板１４に任意の移動をさせる場合の指令信号について説明し、次に、任意の移動の一態様である移動基板１４を並進移動させる場合を説明する。
図１１に示すように、移動基板１４が移動して、ＣＣＤ１６の受光面の中心点が点Ｑ１に移り、さらに、移動基板１４が点Ｑ１を中心に反時計回りに角θ回転すると、駆動用磁石２２ａ、２２ｂの磁気的中立軸線Ｌ、Ｍを含む軸線はＸ１に移動し、駆動用磁石２２ｃの磁気的中立軸線Ｎを含む軸線はＹ１に移動する。移動基板１４がこのような位置に移動するためには、駆動用コイル２０ａに対する指令信号の大きさは、点Ｈａを中心として軸線Ｘ１に接する円の半径に、駆動用コイル２０ｂの指令信号は、点Ｈｂを中心として軸線Ｘ１に接する円の半径に、駆動用コイル２０ｃの指令信号は、点Ｈｃを中心として軸線Ｙ１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ｒａ、ｒｂ、ｒｃとする。
【００５１】
また、点Ｑ１の座標を（ｕ，ｖ）、点Ｈａの座標を（ａ，０）、点Ｈｂの座標を（−ａ，０）とする。さらに、点Ｑ１と点Ｈａを結ぶ直線とＸ軸との為す角をγ、点Ｑ１と点Ｈｂを結ぶ直線とＸ軸との為す角をδ、点Ｑ１と点Ｈｃを結ぶ直線とＹ軸との為す角をεとする。
【００５２】
まず、角γ、δ、εと、上記の座標との間には、数式１の関係が成り立つ。
【数１】
2006349942.tif 000003
【００５３】
また、点Ｑ１と点Ｈａの間の距離をＬａ、点Ｑ１と点Ｈｂの間の距離をＬｂ、点Ｑ１と点Ｈｃの間の距離をＬｃとすると、数式２の関係が成り立つ。
【数２】
2006349942.tif 000004
【００５４】
ここで、指令信号の大きさに比例するｒａ、ｒｂ、ｒｃを、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃによって表すと、数式３の関係が成り立つ。
【数３】
2006349942.tif 000005
【００５５】
この数式３に、数式１、２の関係を代入して整理すると、
【数４】
2006349942.tif 000006
の関係が得られる。従って、移動基板１４を水平方向にｕ、鉛直方向にｖ移動させ、かつ反時計回りにθ回転させる場合には、数式４を使用してｒａ、ｒｂ、ｒｃを計算し、これらの値に対応した指令信号を、駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに夫々加えればよい。
【００５６】
また、移動基板１４を回転させずに、水平方向にｕ、鉛直方向にｖ並進運動させる場合には、数式４のθにゼロを代入することによって得られる数式５によってｒａ、ｒｂ、ｒｃを計算すればよい。
【数５】
2006349942.tif 000007
この数式５から理解されるように、移動基板１４に並進移動のみを与える場合には、鉛直方向の移動距離に対応した同一の位置指令信号を駆動用コイル２０ａ、２０ｂに与え、水平方向の移動距離に対応した位置指令信号を駆動用コイル２０ｃに加えればよい。図１２は、このような並進移動のみを与える位置指令信号を各駆動用コイルに与えた場合の移動基板１４の移動を示している。図１２に示すように、中立位置において実線の位置にあった各駆動用コイルは、上述した位置指令信号を加えることによって、破線の位置に移動される。このような位置指令信号は、図１０において説明したＣＣＤ位置指令信号に対応するものであり、本実施形態におけるコントローラ３６によって生成される。
【００５７】
さらに、移動基板１４を並進運動させずに、角度θ回転させる場合には、数式４のｕ、ｖにゼロを代入することによって得られる数式６によってｒａ、ｒｂ、ｒｃを計算すればよい。
【数６】
2006349942.tif 000008
この数式６から理解されるように、移動基板１４に回転移動のみを与える場合には、回転角に対応した絶対値同一の、逆符号の位置指令信号を駆動用コイル２０ａ、２０ｂに与え、駆動用コイル２０ｃにはゼロの位置指令信号を加えればよい。
【００５８】
上述したコントローラ３６による制御では、移動基板１４は並進移動のみ可能であるが、本発明の実施形態の撮像装置１に備えられたアクチュエータ１０は、コントローラを変更することによって、移動基板１４に任意の移動をさせるように構成することもできる。この場合には、移動基板１４を移動させようとする位置ｕ、ｖ、及び回転角θに基づいて、数式４乃至数式６の何れかを使用して各駆動用コイルに加えるコイル位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃを計算し、これを駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに加えるようにコントローラを構成すればよい。
【００５９】
次に、図１３を参照して、コントローラ３６の具体的な回路の一例を説明する。なお、図１３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１２に示すように、この回路には、電源電圧＋Ｖｃｃ（１２Ｖ）、アース電位ＧＮＤ（０Ｖ）及び基準電圧ＣＯＭ（６Ｖ）が接続されている。
【００６０】
また、ホール素子２４ａの４番端子は基準電圧ＣＯＭに接続され、出力端子である２番端子からは信号ＡＨが出力され、この信号は電気抵抗Ｒ１１を介してオペアンプＯＰ１１のマイナス入力端子に入力されている。オペアンプＯＰ１１のマイナス入力端子は電気抵抗Ｒ１２及び可変抵抗ＶＲ１１を介してオペアンプＯＰ１１の出力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１１のプラス入力端子には、基準電圧ＣＯＭが接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１１の出力端子は、電気抵抗Ｒ１３を介してオペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子に接続されている。このオペアンプＯＰ１１は、ホール素子反転アンプ５２ａとして作用し、その出力端子から信号−ＡＨ１が出力される。また、このホール素子反転アンプ５２ａの利得は可変抵抗ＶＲ１１によって調整される。
【００６１】
一方、演算回路３８ａの出力がオペアンプＯＰ１３のプラス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１３のマイナス入力端子と出力端子が接続されている。オペアンプＯＰ１３の出力端子は、電気抵抗Ｒ１６を介してオペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子に接続されている。このオペアンプＯＰ１３は、演算回路３８ａの出力のバッファアンプとして作用し、その出力端子から信号ｒａが出力される。する。また、ホール素子反転アンプ５２ａの出力と、演算回路３８ａの出力は、オペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子において加算される。従って、オペアンプＯＰ１２は、加算回路５４ａとして作用する。
【００６２】
また、電源電圧＋Ｖｃｃ及びアース電位ＧＮＤは、可変抵抗ＶＲ１２によって分圧され、分圧された電位ＶＡは、オペアンプＯＰ１６のプラス入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１６のマイナス入力端子はオペアンプＯＰ１６の出力端子に接続され、オペアンプＯＰ１６の出力端子は、電気抵抗Ｒ１４を介してオペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子に接続されている。このオペアンプＯＰ１６は可変抵抗ＶＲ１２によって分圧された電位ＶＡのバッファアンプとして作用する。
【００６３】
一方、オペアンプＯＰ１２のプラス入力端子は、基準電圧ＣＯＭに接続されている。また、オペアンプＯＰ１２のマイナス入力端子は、電気抵抗Ｒ１５を介してオペアンプＯＰ１２の出力端子に接続されている。これにより、オペアンプＯＰ１２は、反転アンプとして作用する。従って、演算回路３８ａの出力とホール素子反転アンプ５２ａの出力の加算値の符号を反転させた値が、オペアンプＯＰ１２の出力端子から出力される。即ち、オペアンプＯＰ１２の出力端子からは、−Ｒ１５（−ＨＡ１／Ｒ１３＋ｒａ／Ｒ１４＋ＶＡ／Ｒ１６）の電圧が出力される。
【００６４】
オペアンプＯＰ１２の出力端子は、電気抵抗Ｒ１７を介して、オペアンプＯＰ１４のマイナス入力端子に接続されている。また、オペアンプＯＰ１４のマイナス入力端子は、電気抵抗Ｒ１８を介して、オペアンプＯＰ１４の出力端子に接続されている。さらに、オペアンプＯＰ１４のプラス入力端子は、基準電圧ＣＯＭに接続されている。これにより、オペアンプＯＰ１４は、反転増幅アンプとして作用し、オペアンプＯＰ１２において反転された符号が元の符号に戻されて、オペアンプＯＰ１４の出力端子から出力される。また、オペアンプＯＰ１４の出力端子に現れるオフセット電圧は、可変抵抗ＶＲ１２を調整することによって補正される。なお、本実施形態においては、この反転増幅アンプによって、約２００倍の利得を得ている。
【００６５】
オペアンプＯＰ１４の出力端子は、駆動用コイル２０ａの一方の端子に接続され、駆動用コイル２０ａの他方の端子は、基準電圧ＣＯＭに接続されている。これにより、オペアンプＯＰ１４の出力電圧が基準電圧ＣＯＭよりも高くなったときは、オペアンプＯＰ１４から基準電圧ＣＯＭに向けて駆動用コイル２０ａに電流が流れ、オペアンプＯＰ１４の出力電圧が基準電圧ＣＯＭよりも低くなったときは、逆方向の電流が流れる。
【００６６】
一方、オペアンプＯＰ４１、ＯＰ４２、トランジスタＱ４１、電気抵抗Ｒ４１乃至Ｒ４５は、ホール素子を作動させるための電流を各ホール素子に供給するための定電流回路を構成している。本実施形態においては、各ホール素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃの１番端子と３番端子の間に約３ｍＡの電流が流されている。
【００６７】
以上、差動回路４０ａの構成を説明したが、差動回路４０ｂ、４０ｃも同様の構成を有するので、これらについては説明を省略する。なお、差動回路４０ａのオペアンプＯＰ１１、ＯＰ１２、ＯＰ１４、ＯＰ１６は、差動回路４０ｂのオペアンプＯＰ２１、ＯＰ２２、ＯＰ２４、ＯＰ２６、差動回路４０ｃのオペアンプＯＰ３１、ＯＰ３２、ＯＰ３４、ＯＰ３６と、夫々同様の機能を果たしている。また、電気抵抗及び可変抵抗についても、同様に番号が付されている。
なお、上記のように、本実施形態においては比例制御のみによって移動基板を制御しているが、積分制御、微分制御等を適宜組み合わせた制御を行っても良い。
【００６８】
次に、図１及び１０を参照して、本発明の実施形態による撮像装置１の作用を説明する。まず、撮像装置１の像振れ補正機能の起動スイッチ（図示せず）をＯＮにすることにより、カメラ本体４に備えられたアクチュエータ１０が作動される。固定板１２に取り付けられたジャイロ３４ａ、３４ｂ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に内蔵された演算回路３８ａ、３８ｂに出力する。ジャイロ３４ａはカメラ本体４のピッチング方向の角速度の信号を演算回路３８ａに出力し、ジャイロ３４ｂはヨーイング方向の角速度の信号を演算回路３８ｂに出力する。演算回路３８ａは、入力された角速度信号を時間で積分して、ピッチング角度を算出する。
【００６９】
算出された信号は、比例係数生成手段４８ａ及びオフセット補正係数生成手段５０ａの出力信号に基づいて補正され、ＣＣＤ位置指令信号の鉛直方向成分ｒａ、ｒｂ（ｒａとｒｂは同一信号）が生成される。また、比例係数生成手段４８ａは、レンズユニット２のズーム調整用リング（図示せず）の位置を検出し、この位置に基づいて比例定数を決定する。
【００７０】
同様に、演算回路３８ｃは、入力された角速度信号を時間で積分して、ヨーイング角度を算出し、これに所定の補正を加えてＣＣＤ位置指令信号の水平方向成分ｒｃが生成される。演算回路３８ａ、３８ｃによって時系列で出力されるＣＣＤ位置指令信号によって指令される位置に、ＣＣＤ１６を時々刻々移動させることによって、ＣＣＤ１６の受光面に合焦される像が安定化される。
【００７１】
演算回路３８ａによって生成されたＣＣＤ位置指令信号の鉛直方向成分ｒａ、ｒｂは、差動回路４０ａ、４０ｂに夫々入力される。また、演算回路３８ｃによって生成されたＣＣＤ位置指令信号の水平方向成分ｒｃは、差動回路４０ｃに入力される。
【００７２】
一方、駆動用コイル２０ａの内側に配置されたホール素子２４ａは差動回路４０ａに、駆動用コイル２０ｂの内側のホール素子２４ｂは差動回路４０ｂに、駆動用コイル２０ｃの内側のホール素子２４ｃは差動回路４０ｃに検出信号を出力する。
【００７３】
差動回路４０ａ、４０ｂ、４０ｃは、入力された各ホール素子の検出信号と、ＣＣＤ位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃ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２０ａ、２０ｂ、２０ｃ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。この磁界により駆動用コイル２０ａ、２０ｂ、２０ｃに対応して配置された駆動用磁石２２ａ、２２ｂ、２２ｃは夫々、ＣＣＤ位置指令信号ｒａ、ｒｂ、ｒｃによって指定された位置に近づく方向の駆動力を受け、移動基板１４が移動される。各駆動用磁石が、この駆動力によってＣＣＤ位置指令信号により指定された位置に到達すると、ＣＣＤ位置指令信号とホール素子の検出信号が一致するので差動回路の出力はゼロとなり、駆動力もゼロになる。また、外乱、又は、ＣＣＤ位置指令信号の変化等により、各駆動用磁石がＣＣＤ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。
【００７４】
以上の作用が時々刻々繰り返されることにより、各駆動用磁石を有する移動基板１４に取り付けられたＣＣＤ１６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、ＣＣＤ１６の受光面に合焦される像が安定化される。
【００７５】
本発明の実施形態の撮像装置によれば、撮像素子を取り付けた移動基板が、撮像素子の受光面に平行な平面内で任意の方向に移動できるようにスチールボールで支持されているので、直交する２本の軸線に沿った移動を組み合わせることによって可動部を移動可能に支持している従来の支持機構のように支持手段のガタが累積することがなく、撮像素子を精度良く移動させることができる。
【００７６】
また、本実施形態の撮像装置によれば、移動基板はスチールボールの転がりによって移動されるので、移動基板の移動に伴う大きな摺動抵抗は作用せず、小さな駆動力で移動基板を移動させることができる。
【００７７】
さらに、本実施形態の撮像装置によれば、３つの駆動用磁石のうちの両端の２つは、鉛直方向の駆動力を受け、中央の駆動用磁石は水平方向の駆動力を受けるように配置されているので、各方向の駆動力を独立して決定することができ、コントローラにおける演算を簡略化することができる。
【００７８】
また、本実施形態の撮像装置によれば、比例係数生成手段が、レンズユニットの焦点距離に基づいてＣＣＤの移動量を変化させているので、ズーム機構等により焦点距離等が変化した場合にも、効果的にＣＣＤ上の像の振れを抑制することができる。
【００７９】
本発明の実施形態による撮像装置おいては、駆動用磁石の磁気をホール素子によって検出し、移動基板の位置を測定しているので、ホール素子用の磁石を別に設けることなく、駆動用磁石を兼用とすることができる。また、ホール素子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、駆動用磁石上のホール素子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、正確に移動基板の位置を検出することができる。
【００８０】
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、上述した実施形態では、本発明の像振れ補正装置を静止画撮影用の撮像装置に組み込んだ場合について説明したが、本発明の像振れ補正装置を単独で、或いは、動画撮影用の撮像装置に組み込んで使用することもできる。また、上述した実施形態では、移動基板に駆動用磁石が取り付けられ、固定板に駆動用コイルが取り付けられていたが、これらの関係を逆転させることもできる。さらに、上述した実施形態では、１つの駆動用コイルに対応して１つの駆動用磁石が配置されていたが、１つの駆動用磁石に代わりに２つ以上の駆動用磁石からなる駆動用磁石の組を配置し、上述した実施形態と同様に作用させることもできる。なお、本明細書においては、「（１つの）駆動用磁石」には、このように作用する駆動用磁石の組も含まれるものとする。また、上述した実施形態では、移動基板はスチールボールによって支持されていたが、移動基板と固定板を平滑な面で直接摺動させる摺動手段によって移動基板を支持しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態による撮像装置の断面図である。
【図２】本発明の実施形態による撮像装置に使用されているアクチュエータの側面図である。
【図３】アクチュエータの移動基板の正面図である。
【図４】アクチュエータの移動基板の背面図である。
【図５】移動基板を支持する固定板の正面図である。
【図６】移動基板と固定板の間の磁界の分布を示す図である。
【図７】駆動用磁石の移動とホール素子から出力される信号との関係を説明するための（ａ）斜視図及び（ｂ）側面図である。
【図８】駆動用磁石の移動とホール素子から出力される信号との関係を説明するためのグラフである。
【図９】駆動用磁石の移動とホール素子から出力される信号との関係を説明するための平面図である。
【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、移動基板上に配置された３つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。
【図１２】移動基板が並進移動された場合における、固定板上に配置された駆動用コイル、移動基板上に配置された３つの駆動用磁石の位置関係を示す図である。
【図１３】コントローラの具体的な回路の一例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８２】
１        撮像装置
２        レンズユニット
４        カメラ本体
６        レンズ鏡筒
８        撮像レンズ
１０      アクチュエータ
１２      固定板
１２ａ    フレキシブルケーブル
１４      移動基板
１６      ＣＣＤ
１８      スチールボール
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  駆動用コイル
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ  駆動用磁石
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ  ホール素子
２６      吸着用ヨーク
２８      バックヨーク
３０      吸着用磁石
３２      スチールボール受け
３４ａ、３４ｂ  ジャイロ
３６      コントローラ
３８ａ、３８ｃ  演算回路
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ  差動回路
４２ａ、４２ｃ  積分回路
４４ａ、４４ｃ  乗算回路
４６ａ、４６ｃ  加算回路
４８ａ、４８ｃ  比例係数生成手段
５０ａ、５０ｃ  オフセット補正係数生成手段
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ  ホール素子反転アンプ
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ  加算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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