(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定された支持部材に対し、光軸垂直平面に沿って互いに直交する２軸方向および中心周りの回転方向に相対移動可能な可動体と、
磁石との相互作用により、前記可動体に対する駆動力をそれぞれ異なる方向に発生させる複数の駆動コイルと、
前記複数の駆動コイルに応じて設けられ、前記可動体の位置を検出する複数の位置検出センサと、
各駆動コイルとそれに対応する位置検出センサとの間でループを形成して各ループの位置検出センサの目標位置を目標値として入力し、前記複数の駆動コイルそれぞれに対する電流値を調整することによって前記可動体の位置をフィードバック制御する制御部とを備え、
前記制御部が、相互干渉を打ち消すように、各位置検出センサの目標値に対する駆動力に対して駆動コイルが別々に存在した場合の該駆動力に応じた電流値を、前記複数の駆動コイルそれぞれの駆動力に応じた電流値に変換し、変換された電流値に対し、前記複数の駆動コイルの駆動力比に基づいた係数を乗じることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の駆動コイルが、互いに直交する２軸の一方の軸方向に駆動力を発生させる軸方向駆動コイルと、回転方向に駆動力を発生させ、光軸に沿って前記軸方向駆動コイルと重なる位置にある回転方向駆動コイルとを有し、
前記制御部が、前記軸方向駆動コイルとループを形成する第１の位置検出センサの目標値に対する駆動力に応じた電流値に対し、前記回転方向駆動コイルとループを形成する第２の位置検出センサの目標値に対する駆動力に応じた電流値を加算する一方、前記第２の位置検出センサの目標値に対する駆動力に応じた電流値から、前記第１の位置検出センサの目標値に対する駆動力に応じた電流値を減じることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部が、加算した電流値と減じた電流値に対し、１／２を乗じることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部が、前記軸方向駆動コイルと前記回転方向駆動コイルとの推力比に基づいて、係数を乗じることを特徴とする請求項２乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部が、前記軸方向駆動コイルと前記回転方向駆動コイルのコイル巻き数の比に基づいて、係数を乗じることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御部が、電流値をＰＷＭ制御し、デューティー比を電流値として演算することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記可動体が、イメージセンサもしくは光学レンズを有し、
前記制御部が、光軸垂直平面に沿って前記可動体を移動させることによって、手振れ補正処理を実行することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
固定された支持部材に対し、所定の平面に沿って互いに直交する２軸方向および中心周りの回転方向に相対移動可能な可動体と、磁石との相互作用により、前記可動体に対する駆動力をそれぞれ異なる方向に発生させる複数の駆動コイルと、前記複数の駆動コイルに応じて設けられ、前記可動体の位置を検出する複数の位置検出センサとを備えた駆動装置に対し、各駆動コイルとそれに対応する位置検出センサとの間でループを形成して各ループの位置検出センサの目標位置を目標値として入力し、前記複数の駆動コイルそれぞれに対する電流値を調整することによって前記可動体の位置をフィードバック制御する制御方法であって、
相互干渉を互いに打ち消すように、各位置検出センサの目標値に対する駆動力に対して駆動コイルが別々に存在した場合の該駆動力に応じた電流値を、前記複数の駆動コイルそれぞれの駆動力に応じた電流値に変換する非干渉補償要素を設け、変換された電流値に対し、前記複数の駆動コイルの駆動力比に応じて電流値を調整することを特徴とする駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れ補正装置など可動体を所定方向に移動させる駆動装置に関し、特に、多方向に移動可能な可動体に対する駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどでは、手振れによる画質低下を防ぐため、手振れを相殺するように光学レンズあるいは撮像素子を移動させる手振れ補正機構が設けられている。撮像素子シフト型の手振れ補正機構では、撮像素子を搭載した可動体（ステージ）を光軸垂直平面に沿って移動させることが可能である。
【０００３】
可動体については、平面上に規定されるＸ軸、Ｙ軸方向（水平方向、垂直方向）および光軸周りのθ方向に沿って移動させることが可能である。この場合、駆動装置を小型化するため、駆動力を発生させる永久磁石を共有化し、複数の駆動用コイルを使って２方向の移動制御を行う構成が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
具体的には、Ｙ方向に沿って駆動力を発生させる一対のＹ方向用駆動コイルを、永久磁石と相対するように並列配置させ、駆動力を同じにすることでＹ方向に平行移動させる一方、駆動力を相違させることによって、可動体を光軸周りに回転させる。一対のＹ方向駆動コイルの配置に合わせて、一対のホールセンサが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２５６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
駆動コイルを複数設置し、それに合わせて位置検出センサを複数配置した構成でフィードバック制御を行う場合、多変数の制御システムとなり、１つの駆動コイルによって生じる駆動力が複数の位置検出センサの出力に影響する。このような相互干渉が生じる制御システムでは、精度あるフィードバック制御を行うことが難しい。
【０００７】
したがって、複数の駆動コイルと複数の位置検出センサとを設けて位置制御を行う場合において、精度あるフィードバック制御を行うことが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撮像装置は、固定された支持部材に対し、光軸垂直平面に沿って互いに直交する２軸方向および中心周りの回転方向に相対移動可能な可動体と、磁石との相互作用により、可動体に対する駆動力をそれぞれ異なる方向に発生させる複数の駆動コイルと、複数の駆動コイルに応じて設けられ、可動体の位置を検出する複数の位置検出センサと、各駆動コイルとそれに対応する位置検出センサとの間でループを形成し、複数の駆動コイルそれぞれに対する電流値を調整することによって可動体の位置をフィードバック制御する制御部とを備える。
【０００９】
例えば、制御部は、電流値をＰＷＭ制御し、デューティー比を電流値として演算することができる。また、可動体は、イメージセンサもしくは光学レンズを有し、制御部が、光軸垂直平面に沿って可動体を移動させることによって、手振れ補正処理を実行すればよい。
【００１０】
本発明では、制御部が、相互干渉を打ち消すように、各位置検出センサの出力信号に基づいて演算された電流値を変換し、変換された電流値に対し、複数の駆動コイルの駆動力比に基づいた係数を乗じることを特徴とする。これによって、精度あるフィードバック制御を行うことができる。
【００１１】
例えば、複数の駆動コイルが、互いに直交する２軸の一方の軸方向に駆動力を発生させる軸方向駆動コイルと、回転方向に駆動力を発生させる回転方向駆動コイルとを有する構成とすることが可能である。この場合、制御部は、軸方向駆動コイルに応じた軸方向位置検出センサの出力信号に基づいて演算される電流値に対し、回転方向駆動コイルに応じた回転方向位置検出センサの出力信号に基づいて演算される電流値を加算する一方、回転方向位置検出センサの出力信号に基づいて演算される電流値から、軸方向位置検出センサの出力信号に基づいて演算される電流値を減じることが可能である。
【００１２】
例えば、制御部が、フィルタ機能を持つことが可能であり、例えば、加算した電流値と減じた電流値の平均値に対して１／２を掛けることができる。
【００１３】
制御部は、軸方向駆動コイルと回転方向駆動コイルとの推力比に基づいて、係数を乗じることができる。例えば、制御部は、軸方向駆動コイルと回転方向駆動コイルのコイル巻き数の比に基づいて、係数を乗じる。
【００１４】
本発明の他の態様における駆動装置の制御方法は、固定された支持部材に対し、光軸垂直平面に沿って互いに直交する２軸方向および中心周りの回転方向に相対移動可能な可動体と、磁石との相互作用により、可動体に対する駆動力をそれぞれ異なる方向に発生させる複数の駆動コイルと、複数の駆動コイルに応じて設けられ、可動体の位置を検出する複数の位置検出センサとを備えた駆動装置に対し、各駆動コイルとそれに対応する位置検出センサとの間でループを形成し、複数の駆動コイルそれぞれに対する電流値を調整することによって可動体の位置をフィードバック制御する制御方法であって、相互干渉を互いに打ち消す非干渉補償要素を設けることによって、各位置検出センサの出力信号に基づいて演算される電流値を変換し、変換された電流値に対し、複数の駆動コイルの駆動力比に応じて電流値を調整する。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、センサと駆動力が１対１対応でない場合においても、精度よく位置制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。
【図２】手振れ補正装置の前方（撮影レンズ側）から見た平面図である。
【図３】手振れ補正装置の下方（カメラ底面側）から見た平面図である。
【図４】手振れ補正装置の構成部品の概略的分解斜視図である。
【図５】図２のＡ−Ａに沿った手振れ補正装置の断面図である。
【図６】図２のＢ−Ｂに沿った手振れ補正装置の断面図である。
【図７】θ方向駆動コイルを形成したＦＰＣの平面図である。
【図８】Ｙ方向駆動部、θ方向駆動部とホールセンサによって構成される位置制御システムのブロック線図である。
【図９】駆動力ＦR、ＦLに対する駆動コイルが別々に存在すると仮定した構成と、本実施形態のＹ方向駆動コイルとθ方向駆動コイルを設けた構成における駆動力を対比して示した図である。
【図１０】第２の実施形態における手振れ補正装置のカメラ前方側から見た概略的平面図である。
【図１１】第２の実施形態における制御システムのブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下では、図面を参照して本実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、第１の実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。
【００１９】
デジタルカメラ１０は、カメラ本体１２０と、カメラ本体１２０に着脱可能に装着される撮影レンズ１３０とを備え、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などで構成されるシステムコントロール回路４０は、モードダイヤル、レリーズボタン、電源ボタン（いずれも図示せず）などに対する入力操作に応じて、撮影動作、画像記録処理、再生表示処理などカメラ全体の動作制御を行なう。カメラ動作制御に関するプログラムは、ＲＯＭ（図示せず）などのメモリに記憶されている。
【００２０】
電源ＯＮ状態で撮影モードが設定されると、スルー画像が表示される。複数のレンズ群から成る撮影光学系１３１と絞り１３２を通った光は、イメージセンサＩＳの受光面に結像する。これにより、被写体像がイメージセンサＩＳの受光面に形成される。システムコントロール回路４０は、イメージセンサＩＳから順次読み出される１フィールド又は１フレーム分の画素信号に対し、ホワイトバランス調整、色変換処理などの画像信号処理などを施し、カラー画像データを生成する。生成された画像データにより、リアルタイムの動画像がスルー画像としてＬＣＤ２４に表示される。
【００２１】
レリーズボタンが半押しされると、システムコントロール回路４０は撮影操作スイッチ２６からの信号によって半押し操作を検出し、コントラスト方式によるＡＦ処理を実行する。これにより、撮影光学系１３１に含まれるフォーカシングレンズ群が駆動されて焦点調整が行われる。また、生成される画像データから被写体像の明るさが検出されることにより、シャッタスピード、絞り値などの露出値が演算される。
【００２２】
さらにシステムコントロール回路４０は、レリーズボタンの全押しを検出すると、絞り／シャッタ駆動回路２３を制御し、演算された露出値に基づいて絞り１３２、シャッタ１２１等を駆動する。１フレーム分の画像信号がイメージセンサＩＳから読み出されると、システムコントロール回路４０は、イメージセンサＩＳから読み出された１フレーム分の画素信号に基づいて静止画像データを生成する。静止画像データは、画像メモリ２５に記録される。再生モードが設定されると、画像メモリ２５に記憶された一連の記録画像のうちユーザによって選択された画像のデータが読み出され、記録画像がＬＣＤ２４に再生表示される。
【００２３】
撮影レンズ１３０は、撮影光学系１３１の解像力、絞り１３２の開口径に関する情報などのデータを記憶する通信用メモリ３３を備えている。撮影レンズ１３０がカメラ本体１２０に装着されると、記憶されたデータがシステムコントロール回路４０へ送られる。
【００２４】
カメラ本体１２０内には、手振れ補正装置ＳＲが光軸に沿って撮影光学系１３１の後方に配置されている。手振れ補正装置ＳＲは、イメージセンサＩＳを撮影光学系１３１の光軸に垂直な平面に沿ってカメラ横方向（水平方向）、それに垂直なカメラ縦方向（鉛直方向）に沿って移動させること可能であり、さらに、光軸周りに回転させることが可能である。
【００２５】
ジャイロセンサ２８は、カメラ１０の姿勢変動（ヨーイング、ピッチングなど）を検知し、角速度信号を出力する。また、ホールセンサＨ１〜Ｈ３は、磁界変化によってイメージセンサＩＳの相対的位置の変化を検出する。システムコントロール回路４０は、ジャイロセンサ２８からの出力信号およびホールセンサＨ１〜Ｈ３の出力信号に基づき、像ブレ量（変位量）を演算してステージ駆動回路６０へ制御信号を出力し、手振れ補正処理を実行する。
【００２６】
図２は、手振れ補正装置ＳＲの前方（撮影レンズ側）から見た平面図である。図３は、手振れ補正装置ＳＲの下方（カメラ底面側）から見た平面図である。そして、図４は、その構成部品の概略的分解斜視図である。以下、手振れ補正装置ＳＲの構成について説明する。なお、カメラ横方向、縦方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。
【００２７】
図４に示すように、手振れ補正装置ＳＲは、イメージセンサＩＳを保持する可動体１と、そのカメラ前方側で可動体１と対向配置される前方側ヨーク板２と、カメラ後方側で可動体１と対向配置される後方側ヨーク板３とを備える。強磁性体材料によって成形された前方側ヨーク板２と後方側ヨーク板３は、カメラ本体１２０内で固定支持されている。
【００２８】
図２〜４に示すように、可動体１は、前方側ヨーク板２に設置された転動ボール２０と、後方側ヨーク板３に設置された転動ボール３０と接しており、ここでは、転動ボール２０と転動ボール３０が対向する位置で三か所設置されている。可動体１は、転動ボール２０と転動ボール３０によって保持されることで、光軸垂直平面に沿って移動することができる。
【００２９】
図４に示すように、前方側ヨーク板２は、イメージセンサＩＳの撮像面に合わせて開口部を形成している。イメージセンサＩＳと対向する裏面には、細長い矩形状の永久磁石対２１、２２が、カメラ後方から見て右側、下方側にそれぞれ配置されている。一方、矩形状である後方側ヨーク板３の前面には、カメラ後方から見て右側、下方側に永久磁石対３１、３２がそれぞれ配置されている。永久磁石対２１、３１、および永久磁石対２２、３２は、それぞれ互いに異なる磁極をもつ。
【００３０】
一方、可動体１には、導線を巻き回した駆動コイル１１、１２が永久磁石対２１、３２と対向する位置にそれぞれ配置されている（図４参照）。駆動コイル１１、１２は、可動体１に形成された矩形状の枠に埋設された状態で配置されており、駆動コイル１１は永久磁石対２１、３１の磁界内に配置され、駆動コイル１２は永久磁石対２２、３２の磁界内に配置されている。以下では、駆動コイル１１をＸ方向駆動コイル、駆動コイル１２をＹ方向駆動コイルという。
【００３１】
永久磁石対２１、Ｘ方向駆動コイル１１、永久磁石対３１は、Ｘ方向に推力を発生させるボイスコイルモータ（以下、Ｘ方向駆動部という）５Ｘとして構成される。また、永久磁石対２２、Ｙ方向駆動コイル１２、永久磁石対３２は、Ｙ方向に推力を発生させるボイスコイルモータ（以下では、Ｙ方向駆動部という）５Ｙとして構成される。
【００３２】
Ｘ方向駆動部５Ｘ、Ｙ方向駆動部５Ｙの駆動はＰＷＭ制御されており、ステージ駆動回路６０（図示せず）は、システムコントロール回路４０からの制御信号に基づき、Ｘ方向駆動コイル１１、Ｙ方向駆動コイル１２に対して交流駆動信号を流す。
【００３３】
一方、可動体１のカメラ後方側裏面には、ＦＰＣ（プリント回路基板）４が一体的に貼り付けられている（図４参照）。ＦＰＣ４のカメラ前方側表面には、Ｙ方向駆動コイル１２と対向するようにθ方向駆動コイル４１が配置されている。ここでは、プリント回路の一部としてθ方向駆動コイル４１が形成されている。θ方向駆動コイル４１は、一対の渦巻きコイル４１ａ、４１ｂによって構成されており、Ｘ方向に並んで配置されている。また、図４に示すように、ＦＰＣ４の前面には磁界変化を検出するホールセンサＨ１〜Ｈ３が配置されている。
【００３４】
図５は、図２のＡ−Ａに沿った手振れ補正装置ＳＲの断面図である。図６は、図２のＢ−Ｂに沿った手振れ補正装置ＳＲの断面図である。図２、５に示すように、ホールセンサＨ３は、永久磁石対２１（永久磁石対３１）の隙間にあって、Ｘ方向駆動コイル１１の中心位置に配置されている。ホールセンサＨ１、Ｈ２は、図２、６に示すように、永久磁石対２２（永久磁石対３２）の隙間にあって、Ｙ方向駆動コイル１２の内側左右端付近に配置されている。図２に示すように、ホールセンサＨ１、Ｈ２は、Ｘ方向に沿って光軸Ｏｘに関し対称的な位置に配置されている。
【００３５】
図７は、θ方向駆動コイル４１を形成したＦＰＣ４の平面図である。θ方向駆動コイル４１を構成する一対の渦巻きコイル４１ａ、４１ｂは、同一方向に巻き回されていて、直列に接続されている。θ方向駆動コイル４１は、光軸Ｏｘに沿ってＹ方向駆動コイル１２と重なる位置にあり、前方側ヨーク板２の永久磁石対２２と、後方側ヨーク板３の永久磁石対３２の磁界内に配置されている。永久磁石対２２、θ方向駆動コイル４１、永久磁石対３２は、θ方向に推力を発生させるボイスコイルモータ（以下では、θ方向駆動部という）５θとして構成される。
【００３６】
Ｘ方向駆動部５Ｘでは、Ｘ方向駆動コイル１１に電流が流れることによってＸ方向に推力（ローレンツ力）が発生し、これによってイメージセンサＩＳを搭載した可動体１がＸ方向に移動する。また、Ｙ方向駆動部５Ｙでは、Ｙ方向駆動コイル１２に電流が流れることによってＹ方向に推力が発生し、これによって可動体１がＹ方向に移動する。なお、電流の向きを反転制御することにより、可動体１はＸ、Ｙの逆方向に移動する。また、電流値を制御することによって推力が調整される。一方、θ方向駆動部５θでは、θ方向駆動コイル４１に電流が流れることによって、偶力が生じる（図７参照）。これにより、可動体１が光軸Ｏｘ周りに回転する。
【００３７】
以上のＸ方向駆動部５Ｘ、Ｙ方向駆動部５Ｙ、θ方向駆動部５θを制御することにより、手振れ、すなわちジャイロセンサ２８からの出力信号によって求められた像ブレ量からイメージセンサＩＳの移動すべき位置を目標位置として算出し、ホールセンサＨ１〜Ｈ３からの出力信号に基づいて可動体１の位置をフィードバック制御する。本実施形態では、Ｙ方向駆動部５Ｙ、θ方向駆動部５θによってフィードバック制御するとき、非干渉制御を行う。以下、これについて説明する。
【００３８】
図８は、Ｙ方向駆動部、θ方向駆動部とホールセンサＨ１、Ｈ２によって構成される位置制御システムのブロック線図である。
【００３９】
図８に示すように、本実施形態の位置制御システムは、２つのフィードバックループを設け、ホールセンサＨ１、ホールセンサＨ２は、それぞれ異なるフィードバックループの位置検出部として機能する。第１の制御ループＬＰ１は、ＰＩＤ制御器Ｐ１を備え、ホールセンサＨ１に対する目標位置が目標値（ＹR）として入力される。この目標値は、ジャイロセンサ２８の出力信号から求められる値であり、ここでは１ｍｓ単位で更新される。
【００４０】
ＰＩＤ制御器Ｐ１では、ホールセンサＨ１からの出力値と目標値との差分に応じた補正値が演算され、図８では図示しないステージ駆動回路６０によって電流値が操作量として求められる。上述したようにＰＷＭ制御が実行されることから、デューティー比が求められる。他方の制御ループＬＰ２においても、ホールセンサＨ２の目標値（ＹL）がＰＩＤ制御器Ｐ２に入力され、ホールセンサＨ２の出力値との差分値に基づいてデューティー比が出力される。
【００４１】
制御ループＬＰ１、ＬＰ２によって制御される対象は共通の可動体１（イメージセンサＩＳ）であり、ホールセンサＨ１、ホールセンサＨ２に対する駆動力をＦR、ＦLとすると、駆動力ＦR、ＦLは、Ｙ方向駆動コイル１２、θ方向駆動コイル４１によってそれぞれ生じる（図８では、Ｙコイル、Ｔコイルと表記している）。
【００４２】
ここで、手振れ補正装置ＳＲの制御対象は、２対２の多変システムであり、一方の制御ループＬＰ１におけるＰＩＤ制御器Ｐ１からの操作量すなわちデューティー比は、他方の制御ループＬＰ２のホールセンサＨ２の出力値に影響を与える。同様に、ＰＩＤ制御器Ｐ２における操作量もホールセンサＨ１の出力値に影響を与える。
【００４３】
このような相互干渉を打ち消すため、非干渉補償要素（デカップラ：decoupller）Ｇが設けられている。非干渉補償要素Ｇによって、制御ループＬＰ１では、制御ループＬＰ１のデューティー比と制御ループＬＰ２のデューティー比とが加算される一方、制御ループＬＰ２では、制御ループＬＰ２のデューティー比から制御ループＬＰ１のデューティー比が減じられる。
【００４４】
このことは、ホールセンサＨ１に対する駆動力ＦRとホールセンサＨ２に対する駆動力ＦLに対応するデューティー比を、Ｙ方向駆動コイル１２とθ方向駆動コイル４１の駆動力に対するデューティー比に変換することに値する。以下、これについて説明する。
【００４５】
図９は、駆動力ＦR、ＦLに対する駆動コイルが別々に存在すると仮定した構成と、本実施形態のＹ方向駆動コイル１２とθ方向駆動コイル４１を設けた構成における駆動力を対比して示した図である。
【００４６】
ホールセンサＨ１、Ｈ２の目標位置ＹR、ＹLに対して駆動コイルが別々に存在するときの駆動力ＦR、ＦLは、それぞれ以下の式によって求められる。ただし、ＴR、ＴLは推力定数であり、基準となる電流値（ここでは１％のデューティー比）に対する駆動力を表す。また、Ｖは電圧値であり、ＲR、ＲLは抵抗値を表す。ａ、ｂは、操作量となるデューティー比である。
ＦR＝ＴR×Ｖ／ＲR×ａ／１００
ＦL＝ＴL×Ｖ／ＲL×ｂ／１００
・・・（１）
【００４７】
一方、Ｙ方向駆動コイル１２とθ方向駆動コイル４１による駆動力をＦY、ＦTとすると、駆動力Ｆ’R、Ｆ’Lは、以下に示すようにＦY、ＦTの式で表すことができる。ただし、ＴY、ＴTは推力定数であり、Ｖは電圧値であり、ＲY、ＲTは抵抗値を表す。ｃ、ｄは、操作量となるデューティー比である。
Ｆ’R ＝ＦY−ＦT
＝ＴY×Ｖ／ＲY×ｃ／１００−ＴT×Ｖ／ＲT×ｄ／１００
Ｆ’L ＝ＦY＋ＦT
＝ＴY×Ｖ／ＲY×ｃ／１００＋ＴT×Ｖ／ＲT×ｄ／１００
・・・（２）
【００４８】
本実施形態では、Ｆ’R＝ＦR、Ｆ’L＝ＦLとなれば、駆動コイルが別々に存在するときの駆動力ＦR、ＦLと同等の駆動力を得ることができ、相互干渉を打ち消すことが可能となるという考えに基づき、Ｆ’R＝ＦR、Ｆ’L＝ＦLを満たすデューティー比ｃ、ｄを求める。すなわち、非干渉補償要素Ｇによって、デューティー比ａ、ｂをデューティー比ｃ、ｄに変換する。
【００４９】
非干渉補償要素Ｇによって得られたデューティー比ｃ、ｄは、フィルタＰ３に、Ｐ４においてそれぞれ１／２が乗じられる。具体的には、デューティー比ｃ、ｄに対して１／２が乗じられる。ただし、ＰＩＤ制御器Ｐ１、Ｐ２において１／２にしてもよく、また、１／２を乗じる非干渉補償器を非干渉補償要素Ｇの中に設けてもよい。
【００５０】
ところで、可動体１の回転力は、Ｙ方向への駆動力に比べて比較的小さな力で実現可能であり、カメラ小型化などの観点からＹ方向駆動コイル１２と比べて小さな推力が望ましい。そのため、Ｙ方向駆動コイル１２とθ駆動コイル４１ではコイル巻き数が異なり、推力定数ＴY、ＴTも異なる。したがって、同じ電流値を流してもＹ方向駆動コイル１２、θ駆動用コイル４１の駆動力は一致しない。このような推力差を補償するため、１／２にされたデューティー比ｃ、ｄの値を、補正部Ｐ５、Ｐ６によって補正する。
【００５１】
補正部Ｐ５、Ｐ６は、１／２にされたデューティー比ｃ、ｄの値に対し、それぞれ係数を乗じる。係数は、Ｙ方向駆動コイル１２の巻き数ＷYとθ方向駆動コイル４１の巻き数ＷTとの比に基づいて定められる。ここでは、コイル巻き数の比＝ＷY：ＷTが１０：１であるため、補正部Ｐ５はデューティー比ｃに対して１を乗じ、補正部Ｐ６はデューティー比ｄに対して１０を乗じる。
【００５２】
このような非干渉制御システムを構築することにより、制御対象である可動体１の相互干渉を相殺し、発振させることなく高精度にサーボ制御を行うことができる。なお、フィルタ部Ｐ３、Ｐ４に関しては、非干渉補償要素Ｇによって求められたデューティー比ｃ、ｄを１／２倍にすることに限定されず、θ駆動コイル４１からＹRまでの周波数応答特性、Ｙ方向駆動コイル１２からＹLまでの周波数応答特性に基づき、相互干渉を打ち消すようなフィルタ機能を働かせればよい。
【００５３】
また、補正部Ｐ５、Ｐ６に関しては、コイル巻き数比に基づいて係数を乗じているが、これは、手振れ補正装置ＳＲにおいて永久磁石対２２、３２の構成などその他の駆動力（ローレンツ力）を発生させる構成要素が駆動力発生に関して同じ条件であるということを前提としたものである。よって、基準となる電流値、例えばデューティー比１％の電流値をＹ方向駆動コイル１２、θ方向駆動コイル４１に流したときの駆動力の比に基づいて係数を乗じれば、より正確な位置制御を行うことができる。
【００５４】
次に、図１０、１１を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、ＹＲ側、ＹＬ側に駆動コイルが別々に設けられた手振れ補正装置が構成される。
【００５５】
図１０は、第２の実施形態における手振れ補正装置のカメラ前方側から見た概略的平面図である。前方側ヨーク板２、後方側ヨーク板３は図示してない。
【００５６】
可動体１’の開口部５４ａから突出するイメージセンサＩＳの下方側には、一対の駆動コイル（ボイスコイル）１１’、１２’が所定間隔離れて配置されている。また、イメージセンサＩＳのカメラ前方から見て左側には、駆動コイル１１Ａが配置されている。図示していない前側ヨーク板の裏面には、駆動コイル１１’、１２’、１１Ａと対向する位置に永久磁石（図示せず）が配置されている。駆動コイル１１Ａは、Ｘ方向に駆動力を発生させる。一方、駆動コイル１１’、１２’は、Ｙ方向およびθ方向回転時に駆動力を発生させる。
【００５７】
図１１は、第２の実施形態における制御システムのブロック線図である。
【００５８】
ＹR側では駆動コイル１１’とホールセンサＨ１、ＹL側では駆動コイル１２’とホールセンサＨ２とが対になってループを形成している。一方のデューティー比が他方のホールセンサの出力信号に影響を与えるのを防ぐため、非干渉補償要素Ｇ１が設けられている。ここでは、互いのデューティー比に０．０５乗じた値を、補正値として減じている。これにより、精度ある位置制御を行うことが可能となる。なお、ここでは駆動コイル１１’、１２’の駆動力が同じであるが、異なる場合には第１の実施形態と同様に補正部を設ければよい。また、補正部を設けた構成にし、駆動コイル１１’、１２’の駆動力が同じである場合には両方に１を乗じるなど、駆動力比に応じて変換された電流値を調整するようにしてもよい。
【００５９】
第１、第２の実施形態では、Ｙ方向とθ方向へ駆動力を発生させる駆動コイル間での制御システムを対象としているが、Ｘ方向とθ方向、あるいはＸ方向とＹ方向へ駆動力を発生させる駆動コイル間での制御システムを対象としてもよい。また、イメージセンサではなく補正レンズを駆動させるレンズ駆動型手振れ補正装置に適用することも可能であり、永久磁石などの配置は適宜そのカメラの構成に従って設置すればよい。
【００６０】
また、手振れ補正装置だけでなく、カメラで水準レベルを調整する場合などにも適用可能であり、駆動コイルと位置検出センサを用い、所定平面に沿って可動体を移動させる構成であれば、カメラ以外の装置においても上記制御システムを構築することが可能である。なお、ホールセンサ以外のセンサで位置を検出してもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１  可動体
１０  デジタルカメラ
１２  Ｙ方向駆動コイル
４１  θ方向駆動コイル
ＳＲ  手振れ補正装置
ＩＳ  イメージセンサ
Ｇ、Ｇ１  非干渉補償要素
【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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