JP2005274869A - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸に垂直で且つ互いに垂直で且つ互いに垂直な２つの方向の位置検出に使用する２つ以上の磁界変化検出素子の信号処理回路の規模を小型化した像ブレ補正装置を提供する。
【解決手段】ホール素子信号処理回路部４５は、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの入力端子に電力供給する第３回路４５３と、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子からの位置検出を行うための信号処理を行う回路の第１、第２回路４５１、４５２と、入力端子に電力供給するホール素子を、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０のいずれかに切り替える電力供給切り替えスイッチ部と、出力端子からの出力信号を信号処理するホール素子を、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０のいずれかに切り替える信号処理切り替えスイッチ部とを有する。
【選択図】図６

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、特許文献１の装置のようなホール素子を使用した可動部の位置検出において、撮影レンズの光軸に直交する第１方向の位置検出用に使用するホール素子と、光軸及び第１方向に直交する第２方向の位置検出に使用するホール素子それぞれの入力端子に電力供給する回路は別々であった。また、それぞれのホール素子の出力端子からの出力を信号処理して第１、第２方向の位置を特定する検出位置信号を出力する信号処理回路も別々であった。

したがって本発明の目的は、光軸に垂直で且つ互いに垂直で且つ互いに垂直な２つの方向の位置検出に使用する２つ以上の磁界変化検出素子の信号処理回路の規模を小型化した像ブレ補正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、可動部または固定部のいずれか一方は、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素子部を有し、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子の出力信号から可動部の位置検出のため第１、第２方向の位置を特定する検出位置信号を出力して信号処理する磁界変化検出素子信号処理回路部を更に備え、磁界変化検出素子信号処理回路部は、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子それぞれの入力端子に電力供給する回路と、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子の出力端子からの位置検出を行うための信号処理を行う回路と、入力端子に電力供給する磁界変化検出素子を、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子のいずれかに切り替える電力供給切り替えスイッチ部と、出力端子からの出力信号を信号処理する磁界変化検出素子を、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子のいずれかに切り替える信号処理切り替えスイッチ部とを有する。

これにより、電力供給する回路、信号処理する回路を水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子とで共有することが出来、磁界変化検出素子信号処理回路部の回路規模を小型化することが可能になる。

好ましくは、可動部は磁界変化検出素子部を有し、固定部は、可動部の第１、第２方向の位置検出に使用される位置検出用磁石部を、磁界変化検出素子部に対向する位置に有し、磁界変化検出素子部は、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つずつ有し、位置検出用磁石部は、水平方向磁界変化検出素子と対向する位置に取り付けられて第１方向の位置検出に使用される第１位置検出用磁石と、鉛直方向磁界変化検出素子と対向する位置に取り付けられて第２方向の位置検出に使用される第２位置検出用磁石とから構成される。

さらに好ましくは、可動部は、可動部を第１方向に移動させるために使用される第１駆動用コイルと、可動部を第２方向に移動させるために使用される第２駆動用コイルとを有し、第１位置検出用磁石は、可動部を第１方向に移動させるためにも使用され、第２位置検出用磁石は、可動部を第２方向に移動させるためにも使用される。

また、好ましくは、第１方向の位置検出時の検出位置信号が入力されＡ／Ｄ変換後に可動部の第１方向の位置を演算し、第２方向の位置検出時の検出位置信号が入力されＡ／Ｄ変換後に可動部の第２方向の位置を演算し、且つ可動部、固定部、磁界変化検出素子信号処理回路部を制御する制御手段を更に備え、制御手段は、電力供給切り替えスイッチ部、信号処理切り替えスイッチ部の切り替えを制御する。

また、好ましくは、磁界変化検出素子信号処理回路部は、信号処理を行う回路として、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子の出力端子間における信号差を増幅する差動増幅回路と、差動増幅回路で増幅された信号差と基準電圧との差異から電位差を求め、電位差を増幅して検出位置信号を求める減算増幅回路とを有する。

さらに好ましくは、差動増幅回路は、第１、第２オペアンプを有し、信号処理切り替えスイッチ部は、第１〜第４スイッチを有し、水平方向磁界変化検出素子の出力端子の一方は、第１スイッチを介して、第１オペアンプの非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第３スイッチを介して、第２オペアンプＡ２の非反転入力端子と接続され、鉛直方向磁界変化検出素子の出力端子の一方は、第２スイッチを介して、第１オペアンプの非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第４スイッチを介して、第２オペアンプの非反転入力端子と接続される。

さらに好ましくは、差動増幅回路は、第１〜第３抵抗を有し、第１オペアンプの反転入力端子は第１、第２抵抗と接続され、第２オペアンプの反転入力端子は第１、第３抵抗と接続され、第１オペアンプの出力端子は第２抵抗及び減算増幅回路と接続され、第２オペアンプの出力端子は第３抵抗及び減算増幅回路と接続される。

さらに好ましくは、減算増幅回路は第３オペアンプを有し、第１オペアンプの出力端子は第４抵抗を介して第３オペアンプの反転入力端子と接続され、第３オペアンプの出力端子は第５抵抗を介して第３オペアンプの反転入力端子と接続され、第２オペアンプの出力端子は第６抵抗を介して第３オペアンプの非反転入力端子と接続され、第３オペアンプの非反転入力端子は第７抵抗を介して基準電圧と接続される。

また、好ましくは、磁界変化検出素子信号処理回路部の電力供給する回路は、第４オペアンプを有し、電力供給切り替えスイッチ部は、第５〜第８スイッチを有し、第４オペアンプの反転入力端子は、第５スイッチを介して水平方向磁界変化検出素子の入力端子の一方と接続され、第６スイッチを介して鉛直方向磁界変化検出素子の入力端子の一方と接続され、第４オペアンプＡ４の出力端子は、第７スイッチを介して水平方向磁界変化検出素子の入力端子の他方と接続され、第８スイッチを介して鉛直方向磁界変化検出素子の入力端子の他方と接続される。

また、好ましくは、水平方向磁界変化検出素子、鉛直方向磁界変化検出素子それぞれの検出素子は、ホール素子、ＭＩセンサ、または磁気共鳴型磁界検出素子、またはＭＲ素子である。

以上のように本発明によれば、光軸に垂直で且つ互いに垂直で且つ互いに垂直な２つの方向の位置検出に使用する２つ以上の磁界変化検出素子の信号処理回路の規模を小型化した像ブレ補正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、像ブレ補正部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制御手段である。

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の像ブレ補正装置すなわち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、像ブレ補正部３０、磁界変化検出素子の信号処理回路部としてのホール素子信号処理回路部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、及び像ブレ補正部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、像ブレ補正部３０、磁界変化検出素子の信号処理回路部としての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。

像ブレ補正部３０は、ＣＰＵ２１が演算し設定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、像ブレ補正部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。

像ブレ補正部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の情報として、検出位置信号ｐｘｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２に入力される。検出位置信号ｐｘｙは、Ａ／Ｄ２を介してＡ／Ｄ変換される。第１方向ｘの位置検出時に出力された検出位置信号ｐｘｙに対してＡ／Ｄ変換後のデータを、位置Ｐの第１方向ｘ成分としてｐｄｘとする。第２方向ｙの位置検出時に出力された検出位置信号ｐｘｙに対してＡ／Ｄ変換後のデータを、位置Ｐの第２方向ｙ成分として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、磁界変化検出素子部としてのホール素子部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。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のコイルパターンは、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２方向ｙと平行な線を有する。第２駆動用コイル３２ａのコイルパターンは、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と平行な線を有する。ホール素子部４４ａについては後述する。

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とを第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（検出位置信号ｐｘｙ）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磁界変化検出素子としての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磁界変化検出素子としての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。

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、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの出力信号から水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０における出力端子間の電位差ｘｙ１０を検出し、これから第１方向ｘ、または第２方向ｙの位置を特定する検出位置信号ｐｘｙをＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２に出力する。

ホール素子信号処理回路部４５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。

ホール素子信号処理回路部４５における水平方向ホール素子ｈｈ１０、及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の共通の出力部は第１回路４５１、第２回路４５２を有する。ホール素子信号処理回路部４５における水平方向ホール素子ｈｈ１０、及び鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の共通の入力部は第３回路４５３を有する。

また、ホール素子信号処理回路部４５は、第１、第３回路４５１、４５３を、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０のいずれかと接続するための切り替えを行うスイッチとして第１〜第８スイッチＳＷ１〜ＳＷ８を有する。

第１〜第８スイッチＳＷ１〜ＳＷ８のうち、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、信号処理切り替えスイッチ部として、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの出力端子と、第１回路４５１との間の接続切り替えを行う。

第５〜第８スイッチＳＷ５〜ＳＷ８は、電力供給切り替えスイッチ部として、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの入力端子と、第３回路４５３との間の接続切り替えを行う。

第１、第３、第５、第７スイッチＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ７は、ＣＰＵ２１のポートＰ２２と接続され、ポートＰ２２からの出力信号がＬｏの時にオフ状態にされ、Ｈｉの時にオン状態にされる。ポートＰ２２からの出力信号は、ＣＰＵ２１の制御により、第１方向ｘの位置検出を行う時にＨｉにされる。

第２、第４、第６、第８スイッチＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６、ＳＷ８は、ＣＰＵ２１のポートＰ２３と接続され、ポートＰ２３からの出力信号がＬｏの時にオフ状態にされ、Ｈｉの時にオン状態にされる。ポートＰ２３からの出力信号は、ＣＰＵ２１の制御により、第２方向ｙの位置検出を行う時にＨｉにされる。

水平方向ホール素子ｈｈ１０の出力端子は、第１、第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３を介して、第１回路４５１と接続される。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子は、第２、第４スイッチＳＷ２、ＳＷ４を介して、第１回路４５１と接続される。第１回路４５１は、第２回路４５２と接続される。

第１回路４５１は、第１、第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３によって切り替えられた水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０いずれか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２回路４５２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、又は鉛直方向ホール素子ｈｖ１０における出力端子間の電位差ｘｙ１０（ホール出力電圧）を求め、これに一定の増幅率ＡＡ１を乗算して検出位置信号ｐｘｙ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スイッチＳＷ１を介して、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３スイッチＳＷ３を介して、第２オペアンプＡ２の非反転入力端子と接続される。鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の出力端子の一方は、第２スイッチＳＷ２を介して、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４スイッチＳＷ４を介して、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２回路４５２の第４抵抗Ｒ４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２回路４５２の第６抵抗Ｒ６と接続される。

第２回路４５２は、第４〜第７抵抗Ｒ４〜Ｒ７、第３オペアンプＡ３とを有する。第３オペアンプＡ３の反転入力端子は第４抵抗Ｒ４及び第５抵抗Ｒ５と接続され、非反転入力端子は第６抵抗Ｒ６及び第７抵抗Ｒ７と接続され、出力端子は第５抵抗Ｒ５と接続される。第３オペアンプＡ３の出力端子からは、ＣＰＵ２１のポートＰ２２からＨｉ信号が出力されて第１、第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３がオン状態にされた時は、位置検出情報の第１方向ｘ成分として、電位差ｘｙ１０に一定の増幅率ＡＡ１を乗算した検出位置信号ｐｘｙが出力され、ＣＰＵ２１のポートＰ２３からＨｉ信号が出力されて第２、第４スイッチＳＷ２、ＳＷ４がオン状態にされた時は、位置検出情報の第２方向ｙ成分として、電位差ｘｙ１０に一定の増幅率ＡＡ１を乗算した検出位置信号ｐｘｙが出力される。第７抵抗Ｒ７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４、第６抵抗Ｒ４、Ｒ６は同じ抵抗値、第５、第７抵抗Ｒ５、Ｒ７は同じ抵抗値に設定される。増幅率ＡＡ１の値は、第５抵抗Ｒ５と、第４抵抗Ｒ４の抵抗値の割合から算出される。

第３回路４５３は、第８抵抗Ｒ８、第４オペアンプＡ４とを有する。第４オペアンプＡ４の反転入力端子は第８抵抗Ｒ８と接続される。また、第４オペアンプＡ４の反転入力端子は、第５スイッチＳＷ５を介して水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子の一方と接続され、第６スイッチＳＷ６を介して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４オペアンプＡ４の出力端子は、第７スイッチＳＷ７を介して水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子の他方と接続され、第８スイッチＳＷ８を介して鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の入力端子の他方と接続される。第８抵抗Ｒ８の一方の端子は接地される。

第４オペアンプＡ４の非反転入力端子の電位は水平方向ホール素子ｈｈ１０、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定電圧Ｖｆｘｙに設定される。

従来の技術では、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの出力端子からの信号処理は、別々の回路で行われていた。そのため、ホール素子信号処理回路部４５は、第１、第２回路４５１、４５２に相当する差動増幅回路、減算増幅回路を、第１方向ｘの位置検出用、第２方向ｙの位置検出用として２つずつ有する必要があり、回路規模を大きくしていた。

本実施形態では、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれ出力端子からの信号処理は、第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を介して、同じ第１、第２回路４５１、４５２によって行われる。従って、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、１つの信号処理回路である差動増幅回路、減算増幅回路を共有するので、回路規模を小型化することが可能になる。

また、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれの入力端子への電力供給は、別々の回路で行われていた。そのため、ホール素子信号処理回路部４５は、第３回路４５３に相当する電力供給回路を、第１方向ｘの位置検出用、第２方向ｙの位置検出用として２つ有する必要があり、回路規模を大きくしていた。

本実施形態では、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０それぞれ入力端子への電力供給は、第５〜第８スイッチＳＷ５〜ＳＷ８を介して、同じ第３回路４５３によって行われる。従って、水平方向ホール素子ｈｈ１０、鉛直方向ホール素子ｈｖ１０は、１つの電力供給回路を共有するので、回路規模を小型化することが可能になる。

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７のフローチャートで説明する。なお、撮像装置１の電源がオン状態にされた直後で、最初の像ブレ補正処理の割り込み動作が行われる前に、ＣＰＵ２１のポートＰ２２、Ｐ２３からの出力信号はいずれもＬｏに設定される。

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、ＣＰＵ２１のポートＰ２２からＨｉ信号が出力され、第３回路４５３、第５、第７スイッチＳＷ５、ＳＷ７を介して、定電圧Ｖｆｘｙが水平方向ホール素子ｈｈ１０の入力端子に印加される。ステップＳ１４で、ホール素子部４４ａの水平方向ホール素子ｈｈ１０で第１方向ｘの位置検出がされ、第１、第３スイッチＳＷ１、ＳＷ３を介してホール素子信号処理回路部４５で演算された検出位置信号ｐｘｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２を介しＡ／Ｄ変換され入力され、現在位置Ｐの第１方向ｘ成分ｐｄｘが求められる。

ステップＳ１５で、ＣＰＵ２１のポートＰ２２からＬｏ信号が出力され、ポートＰ２３からＨｉ信号が出力され、第３回路４５３、第６、第８スイッチＳＷ６、ＳＷ８を介して、定電圧Ｖｆｘｙが鉛直方向ホール素子ｈｖ１０の入力端子に印加される。ステップＳ１６で、ホール素子部４４ａの鉛直方向ホール素子ｈｖ１０で第２方向ｙの位置検出がされ、第２、第４スイッチＳＷ２、ＳＷ４を介してホール素子信号処理回路部４５で演算された検出位置信号ｐｘｙがＣＰＵ２１のＡ／Ｄ２を介しＡ／Ｄ変換され入力され、現在位置Ｐの第２方向ｙ成分ｐｄｙが求められる。ステップＳ１７で、ＣＰＵ２１のポートＰ２３からの出力がＬｏ信号にされる。

ステップＳ１８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Ｓ１９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Ｓ２０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Ｓ２１で、ステップＳ１９またはステップＳ２０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Ｓ２２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Ｓ２１、Ｓ２２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。

なお、本実施形態では、可動部３０ａの第１方向ｘの位置検出について１つの水平方向ホール素子ｈｈ１０、第２方向ｙの位置検出について１つの鉛直方向ホール素子ｈｖ１０を用いて行う形態を説明したが、位置検出に用いるホール素子の数はこれに限られない。

光軸ＬＸに垂直で且つ互いに垂直な２つの方向の位置検出に使用する２つ以上のホール素子それぞれの入力端子に電力供給する回路、出力端子から信号処理する回路をスイッチを介して共通にしてホール素子の信号処理回路の規模を小型化することは可能だからである。

また、本実施形態では、第１方向ｘ、第２方向ｙそれぞれにおいて、位置検出用の磁石と、駆動用の磁石を共用させた構成を説明したが別体であってもよい。

さらに、本実施形態では、位置検出用のホール素子部４４ａを可動部３０ａに、位置検出用の磁石（第１、第２位置検出及び駆動用磁石４１１ｂ、４１２ｂ）を固定部３０ｂに配置する構成を説明したが、可動部３０ａ、固定部３０ｂの構成を逆、すなわち、可動部３０ａが位置検出用の磁石を、固定部３０ｂがホール素子部を有する形態でもよい。

また、磁界変化検出素子としてホール素子を利用したホール素子部４４ａによる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、ＭＩセンサ（高周波キャリア型磁界センサ）、または磁気共鳴型磁界検出素子、ＭＲ素子（磁気抵抗効果素子）などである。

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。

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。 像ブレ補正部の構成図である。 図４のＡ−Ａ線における断面の構成図である。 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 像ブレ補正部
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 第１〜第３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
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
ｐｘｙ 検出位置信号
ＳＷ１〜ＳＷ８ 第１〜第８スイッチ
ｖｘ、ｖｙ 第１、第２角速度

Claims (10)

1. 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、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、
   前記可動部または固定部のいずれか一方は、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素子部を有し、
   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の出力信号から前記可動部の位置検出のため前記第１、第２方向の位置を特定する検出位置信号を出力して信号処理する磁界変化検出素子信号処理回路部とを備え、
   前記磁界変化検出素子信号処理回路部は、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それぞれの入力端子に電力供給する回路と、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の出力端子からの前記位置検出を行うための信号処理を行う回路と、前記入力端子に電力供給する磁界変化検出素子を、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のいずれかに切り替える電力供給切り替えスイッチ部と、前記出力端子からの出力信号を信号処理する磁界変化検出素子を、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のいずれかに切り替える信号処理切り替えスイッチ部とを有することを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 前記可動部は前記磁界変化検出素子部を有し、
   前記固定部は、前記可動部の第１、第２方向の位置検出に使用される位置検出用磁石部を、前記磁界変化検出素子部に対向する位置に有し、
   前記磁界変化検出素子部は、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つずつ有し、
   前記位置検出用磁石部は、前記水平方向磁界変化検出素子と対向する位置に取り付けられて前記第１方向の位置検出に使用される第１位置検出用磁石と、前記鉛直方向磁界変化検出素子と対向する位置に取り付けられて前記第２方向の位置検出に使用される第２位置検出用磁石とから構成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. 前記可動部は、前記可動部を前記第１方向に移動させるために使用される第１駆動用コイルと、前記可動部を前記第２方向に移動させるために使用される第２駆動用コイルとを有し、前記第１位置検出用磁石は、前記可動部を前記第１方向に移動させるためにも使用され、前記第２位置検出用磁石は、前記可動部を前記第２方向に移動させるためにも使用さ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方向の位置検出時の前記検出位置信号が入力されＡ／Ｄ変換後に前記可動部の第１方向の位置を演算し、前記第２方向の位置検出時の前記検出位置信号が入力されＡ／Ｄ変換後に前記可動部の第２方向の位置を演算し、且つ前記可動部、前記固定部、前記磁界変化検出素子信号処理回路部を制御する制御手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記電力供給切り替えスイッチ部、前記信号処理切り替えスイッチ部の切り替えを制御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. 前記磁界変化検出素子信号処理回路部は、前記信号処理を行う回路として、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の出力端子間における信号差を増幅する差動増幅回路と、前記差動増幅回路で増幅された信号差と基準電圧との差異から電位差を求め前記電位差を増幅して前記検出位置信号を求める減算増幅回路とを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。
6. 前記差動増幅回路は、第１、第２オペアンプを有し、
   前記信号処理切り替えスイッチ部は、第１〜第４スイッチを有し、
   前記水平方向磁界変化検出素子の出力端子の一方は、前記第１スイッチを介して、前記第１オペアンプの非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、前記第３スイッチを介して、前記第２オペアンプＡ２の非反転入力端子と接続され、前記鉛直方向磁界変化検出素子の出力端子の一方は、前記第２スイッチを介して、前記第１オペアンプの非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、前記第４スイッチを介して、前記第２オペアンプの非反転入力端子と接続されることを特徴とする請求項５に記載の像ブレ補正装置。
7. 前記差動増幅回路は、第１〜第３抵抗を有し、
   前記第１オペアンプの反転入力端子は前記第１、第２抵抗と接続され、前記第２オペアンプの反転入力端子は前記第１、第３抵抗と接続され、前記第１オペアンプの出力端子は前記第２抵抗及び前記減算増幅回路と接続され、前記第２オペアンプの出力端子は前記第３抵抗及び前記減算増幅回路と接続されることを特徴とする請求項６に記載の像ブレ補正装置。
8. 前記減算増幅回路は第３オペアンプを有し、前記第１オペアンプの出力端子は第４抵抗を介して前記第３オペアンプの反転入力端子と接続され、前記第３オペアンプの出力端子は第５抵抗を介して前記第３オペアンプの反転入力端子と接続され、前記第２オペアンプの出力端子は第６抵抗を介して前記第３オペアンプの非反転入力端子と接続され、前記第３オペアンプの非反転入力端子は第７抵抗を介して前記基準電圧と接続されることを特徴とする請求項７に記載の像ブレ補正装置。
9. 前記磁界変化検出素子信号処理回路部の電力供給する回路は、第４オペアンプを有し、
   前記電力供給切り替えスイッチ部は、第５〜第８スイッチを有し、
   前記第４オペアンプの反転入力端子は、前記第５スイッチを介して前記水平方向磁界変化検出素子の入力端子の一方と接続され、前記第６スイッチを介して前記鉛直方向磁界変化検出素子の入力端子の一方と接続され、前記第４オペアンプＡ４の出力端子は、前記第７スイッチを介して前記水平方向磁界変化検出素子の入力端子の他方と接続され、前記第８スイッチを介して前記鉛直方向磁界変化検出素子の入力端子の他方と接続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。
10. 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それぞれの検出素子は、ホール素子、ＭＩセンサ、または磁気共鳴型磁界検出素子、またはＭＲ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。
    
    

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