以下、本発明の第1の実施形態について、図1〜14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、図6は、図4のB−B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、ホール素子信号処理回路部45、撮影レンズ67、調整用端子71、及びメモリ部72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。第1の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。
調整用端子71は、後述するホール素子部44bを使用した位置検出において、位置検出に関するアナログ信号の第1、第2検出位置信号px、pyをA/D変換する際の検出分解能を上げるための初期調整を行う調整モードに入るか否かのスイッチで、オン状態にすると調整モードに入り、オフ状態にすると調整モードが解除され通常の使用モードに入る。メモリ部72は、調整モードにおいて求められた最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiを記録する電気的に書き換えでき、電源がオフ状態にされても内容が消去されないEEPROMなどの不揮発性メモリである。調整用端子71は、CPU21のポートP15、メモリ部72は、ポートP6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、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44b、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、位置検出用磁石41a、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、第1、第2駆動用磁石33b、34b、第1、第2駆動用ヨーク35b、36b、位置検出用ヨーク43b、ホール素子部44b、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。
可動部30aの移動範囲について、第1方向xの一方の端点をrx11、他方の端点をrx12とし、第2方向yの一方の端点をry11、他方の端点をry12とする(図7参照)。ここでいう可動部30aの移動範囲とは、可動部30aの中心点が移動しうる範囲をいう。なお、図7は、可動部30a、固定部30bの形状を簡略化している。
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、及び位置検出用磁石41a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駆動用磁石33b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駆動用磁石34b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。
本実施形態では、第3方向zで且つ撮影レンズ67と逆方向から見て、第1駆動用コイル31aは可動基板49aの右端部(第1方向xの一方の端部)に、第2駆動用コイル32aは可動基板49aの上端部(第2方向yの一方の端部)に、位置検出用磁石41aは可動基板49aの左端部(第1方向xの他方の端部)に取り付けられる。撮像素子39a1は、可動基板49a上の第1駆動用コイル31aと位置検出用磁石41aとの間に取り付けられる。第1、第2駆動用コイル31a、32a、撮像素子39a1、及び位置検出用磁石41aは、可動基板49aの同じ側に取り付けられる。
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。
位置検出用磁石41aは、第3方向zにN極とS極が並べて取り付けられる。また、位置検出用磁石41aの固定部30bと対向する面は、第1方向x、第2方向yのいずれか一方に平行な線で形成される正方形である。位置検出用磁石41aの固定部30bと対向する面の形状を正方形にしたことにより、可動部30aを第2方向yに移動させた時、第1方向xの位置検出に影響が及ばず、第1方向xに移動させた時、第2方向yの位置検出に影響が及ばない。
また、1つの磁石で、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2を使った第1方向の位置検出、及び第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2を使った第2方向yの位置検出を行うことが可能になる。
第1、第2駆動用磁石33b、34bは、それぞれ第1、第2駆動用コイル31a、32a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。ホール素子部44bは、位置検出用磁石41a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。位置検出用ヨーク43bは固定部30bのホール素子部44bがある面と反対側、すなわち位置検出用磁石41aと対向するホール素子部44bの背面側に取り付けられる。位置検出用ヨーク43bは、磁性体材料で構成され、位置検出用磁石41aとホール素子部44bの間の磁束密度を高める役目を果たす。
第1駆動用磁石33b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駆動用ヨーク35b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駆動用磁石33b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駆動用磁石34b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駆動用ヨーク36b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駆動用磁石34b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駆動用ヨーク35b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駆動用磁石33b、及び第1駆動用コイル31a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駆動用ヨーク35bにおける第1駆動用磁石33bと接する側の部分は、第1駆動用磁石33bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第1駆動用ヨーク35bにおける第1駆動用磁石33b、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駆動用磁石33bと第1駆動用コイル31aの間の磁束密度を高める役目を果たす。
第2駆動用ヨーク36b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駆動用磁石34b、及び第2駆動用コイル32a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駆動用ヨーク36bにおける第2駆動用磁石34bと接する側の部分は、第2駆動用磁石34bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第2駆動用ヨーク36bにおける第2駆動用磁石34b、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駆動用磁石34bと第2駆動用コイル32aの間の磁束密度を高める役目を果たす。
ホール素子部44b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4つ有し、可動部30aの第1方向x、第2方向yの現在位置Pを特定するための第1検出位置信号px、第2検出位置信号pyを検出するする2軸ホール素子である。4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第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2、第2方向yの位置検出用のホール素子を第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2とする。
第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2は、可動部30aの第1方向xの位置を検出するため、それぞれの入力端子は直列に配線される。第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2は、第3方向zから見て固定部30bのベース板65b上であって、可動部30aの位置検出用磁石41aと対向する位置に取り付けられる。
位置検出用磁石41aの正方形の大きさを最大限活用して位置検出を行うことを可能にするため、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の第2方向yの位置は、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、いずれも位置検出用磁石41aのホール素子部44bと対向する面の正方形の第2方向yの中間近傍に対向する場所にあるのが望ましい(図19参照)。第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の第1方向xの位置は、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、それぞれ位置検出用磁石41aのホール素子部44bと対向する面の正方形の第1方向xの両端部近傍に対向する場所にあるのが望ましい。
第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2は、可動部30aの第2方向yの変位を検出するため、それぞれの入力端子は直列に配線される。第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2は、第3方向zから見て固定部30bのベース板65b上であって、可動部30aの位置検出用磁石41aと対向する位置に取り付けられる。
位置検出用磁石41aの正方形の大きさを最大限活用して位置検出を行うことを可能にするため、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の第1方向xの位置は、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、いずれも位置検出用磁石41aのホール素子部44bと対向する面の正方形の第1方向xの中間近傍に対向する場所にあるのが望ましい。第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の第2方向yの位置は、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、それぞれ位置検出用磁石41aのホール素子部44bと対向する面の正方形の第2方向yの両端部近傍に対向する場所にあるのが望ましい。
ベース板65bは、固定部30bにおいてホール素子部44b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。第1の実施形態では、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、位置検出用磁石41a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駆動用磁石33b、34b、ホール素子部44b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、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の出力信号から第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2それぞれにおける出力端子間の第1、第2水平方向電位差x1、x2を検出し、これらから第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。また、ホール素子信号処理回路部45は、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の出力信号から第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2それぞれにおける出力端子間の第1、第2鉛直方向電位差y1、y2を検出し、これらから第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。
位置検出時に、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2それぞれの入力端子に流す電流値(最適水平方向ホール素子電流値xDi)は第1初期調整によって、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2それぞれの入力端子に流す電流値(最適鉛直方向ホール素子電流値yDi)は、第2初期調整によって求められる。
第1、第2初期調整は、ホール素子信号処理回路部45から出力される第1、第2検出位置信号px、pyを、それぞれCPU21のA/D2、A/D3を介してA/D変換される際に第1の検出分解能、第2の検出分解能を上げる、すなわち可動部30aの移動範囲内で且つCPU21がA/D変換できる範囲内で第1、第2検出位置信号px、pyそれぞれの出力値の幅を最大にする。
具体的に、第1初期調整は、可動部30aが第1方向xの一方の端点rx11にあって、第1検出位置信号pxの出力値がCPU21でA/D変換が可能な範囲内で最大(MAX)値となる時の第1水平方向ホール素子hh1の入力端子に流れる第1水平方向ホール素子電流値xDi1、及び可動部30aが第1方向xの他方の端点rx12にあって、第1検出位置信号pxの出力値がCPU21でA/D変換が可能な範囲内で最小(MIN)値となる時の第1水平方向ホール素子hh1の入力端子に流れる第2水平方向ホール素子電流値xDi2を求め、第1、第2水平方向ホール素子電流値xDi1、xDi2のうち小さい方の値を最適水平方向ホール素子電流値xDiとして、メモリ部72に記録する。なお、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子は直列に接続されているので、第1、第2水平方向ホール素子電流値xDi1、xDi2を求めるにあたっては、第2水平方向ホール素子hh2の入力端子の電流値を測定して求めても良い。
具体的に、第2初期調整は、可動部30aが第2方向yの一方の端点ry11にあって、第2検出位置信号pyの出力値がCPU21でA/D変換が可能な範囲内で最大(MAX)値となる時の第1鉛直方向ホール素子hv1の入力端子に流れる第1鉛直方向ホール素子電流値yDi1、及び可動部30aが第2方向yの他方の端点ry12にあって、第2検出位置信号pyの出力値がCPU21でA/D変換が可能な範囲内で最小(MIN)値となる時の第1鉛直方向ホール素子hv1の入力端子に流れる第2鉛直方向ホール素子電流値yDi2を求め、第1、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi1、yDi2のうち小さい方の値を最適鉛直方向ホール素子電流値yDiとして、メモリ部72に記録する。なお、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子は直列に接続されているので、第1、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi1、yDi2を求めるにあたっては、第2鉛直方向ホール素子hv2の入力端子の電流値を測定して求めても良い。
ホール素子信号処理回路部45の第6回路456は、CPU21のD/A0から最適水平方向ホール素子電流値xDiに対応した第1定電圧XVfの印加を受け、ホール素子信号処理回路部45の第16回路466は、CPU21のD/A1から最適鉛直方向ホール素子電流値yDiに対応した第2定電圧YVfの印加を受ける。
ホール素子信号処理回路部45における第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入出力信号に関する回路構成は図8で説明する。ホール素子信号処理回路部45における第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入出力信号に関する回路構成は図9で説明する。説明の簡略化のため、図8では、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2に関する回路構成を省略し、図9では、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2に関する回路構成を省略している。
ホール素子信号処理回路部45における第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の出力部は第1〜第5回路451〜455を有し、入力部は第6回路456を有する。ホール素子信号処理回路部45における第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の出力部は第11〜第15回路461〜465を有し、入力部は第16回路466を有する。
第1水平方向ホール素子hh1の出力端子のそれぞれは、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2水平方向ホール素子hh2の出力端子のそれぞれは、第2回路452と接続され、第2回路452は、第4回路454と接続される。第3、第4回路453、454は、第5回路455と接続される。第1、第2回路451、452は、それぞれ第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2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との差異から第1水平方向ホール素子hh1における出力端子間の第1水平方向電位差x1を求める減算回路である。第4回路454は増幅した信号差と基準電圧Vrefとの差異から第2水平方向ホール素子hh2における出力端子間の第2水平方向電位差x2を求める減算回路である。第5回路455は第1、第2水平方向電位差x1、x2の差異に一定の第1増幅率AA1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。第1水平方向ホール素子hh1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2回路452は、第4〜第6抵抗R4〜R6、第3、第4オペアンプA3、A4とを有する。第2水平方向ホール素子hh2の出力端子の一方は、第3オペアンプA3の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第4オペアンプA4の非反転入力端子と接続される。第3オペアンプA3の反転入力端子は第4、第5抵抗R4、R5と接続され、第4オペアンプA4の反転入力端子は第4、第6抵抗R4、R6と接続される。第3オペアンプA3の出力端子は第5抵抗R5及び第4回路454の第11抵抗R11と接続される。第4オペアンプA4の出力端子は第6抵抗R6及び第4回路454の第13抵抗R13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及び第5回路455の第15抵抗R15と接続され、第1水平方向電位差x1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4回路454は、第11〜第14抵抗R11〜R14、第6オペアンプA6とを有する。第6オペアンプA6の反転入力端子は第11抵抗R11及び第12抵抗R12と接続され、非反転入力端子は第13抵抗R13及び第14抵抗R14と接続され、出力端子は第12抵抗R12及び第5回路455の第17抵抗R17と接続され、第2水平方向電位差x2が出力される。第14抵抗R14の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第5回路455は、第15〜第18抵抗R15〜R18、第7オペアンプA7とを有する。第7オペアンプA7の反転入力端子は第15抵抗R15及び第16抵抗R16と接続され、非反転入力端子は第17抵抗R17及び第18抵抗R18と接続され、出力端子は第16抵抗R16と接続され、第1、第2水平方向電位差x1、x2の差異に一定の第1増幅率AA1が乗算された第1検出位置信号pxが出力される。第18抵抗R18の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第1、第4抵抗R1、R4は同じ抵抗値、第2、第3、第5、第6抵抗R2、R3、R5、R6は同じ抵抗値、第7〜14抵抗R7〜R14は同じ抵抗値、第15、第17抵抗R15、R17は同じ抵抗値、第16、第18抵抗R16、R18は同じ抵抗値に設定される。第1〜第4オペアンプA1〜A4は同じオペアンプ、第5、第6オペアンプA5、A6は同じオペアンプが設定される。第1増幅率AA1の値は、第16抵抗R16と、第15抵抗R15の抵抗値の割合から算出される。
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及び第2水平方向ホール素子hh2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第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2それぞれの入力端子における定電流値(最適水平方向ホール素子電流値xDi)に対応した第1定電圧XVfに設定される。第1定電圧XVfの値は、最適水平方向ホール素子電流値xDiに第19抵抗R19の抵抗値を乗算して求められる。第1定電圧XVfは、CPU21のD/A0から印加される。第8オペアンプA8の出力端子は第1水平方向ホール素子hh1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。
第1鉛直方向ホール素子hv1の出力端子のそれぞれは、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2鉛直方向ホール素子hv2の出力端子のそれぞれは、第12回路462と接続され、第12回路462は、第14回路464と接続される。第13、第14回路463、464は、第15回路465と接続される。第11、第12回路461、462は、それぞれ第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2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との差異から第1鉛直方向ホール素子hv1における出力端子間の第1鉛直方向電位差y1を求める減算回路である。第14回路464は増幅した信号差と基準電圧Vrefとの差異から第2鉛直方向ホール素子hv2における出力端子間の第2鉛直方向電位差y2を求める減算回路である。第15回路465は第1、第2鉛直方向電位差y1、y2の差異に一定の第2増幅率AA2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。第1鉛直方向ホール素子hv1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12回路462は、第24〜第26抵抗R24〜R26、第23、第24オペアンプA23、A24とを有する。第2鉛直方向ホール素子hv2の出力端子の一方は、第23オペアンプA23の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第24オペアンプA24の非反転入力端子と接続される。第23オペアンプA23の反転入力端子は第24、第25抵抗R24、R25と接続され、第24オペアンプA24の反転入力端子は第24、第26抵抗R24、R26と接続される。第23オペアンプA23の出力端子は第25抵抗R25及び第14回路464の第31抵抗R31と接続される。第24オペアンプA24の出力端子は第26抵抗R26及び第14回路464の第33抵抗R33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及び第15回路465の第35抵抗R35と接続され、第1鉛直方向電位差y1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14回路464は、第31〜第34抵抗R31〜R34、第26オペアンプA26とを有する。第26オペアンプA26の反転入力端子は第31抵抗R31及び第32抵抗R32と接続され、非反転入力端子は第33抵抗R33及び第34抵抗R34と接続され、出力端子は第32抵抗R32及び第15回路465の第37抵抗R37と接続され、第2鉛直方向電位差y2が出力される。第34抵抗R34の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第15回路465は、第35〜第38抵抗R35〜R38、第27オペアンプA27とを有する。第27オペアンプA27の反転入力端子は第35抵抗R35及び第36抵抗R36と接続され、非反転入力端子は第37抵抗R37及び第38抵抗R38と接続され、出力端子は第36抵抗R36と接続され、第1、第2鉛直方向電位差y1、y2の差異に一定の第2増幅率AA2が乗算された第2検出位置信号pyが出力される。第38抵抗R38の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第21、第24抵抗R21、R24は同じ抵抗値、第22、第23、第25、第26抵抗R22、R23、R25、R26は同じ抵抗値、第27〜34抵抗R27〜R34は同じ抵抗値、第35、第37抵抗R35、R37は同じ抵抗値、第36、第38抵抗R36、R38は同じ抵抗値に設定される。第21〜第24オペアンプA21〜A24は同じオペアンプ、第25、第26オペアンプA25、A26は同じオペアンプが設定される。第2増幅率AA2の値は、第36抵抗R36と、第35抵抗R35の抵抗値の割合から算出される。
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及び第2鉛直方向ホール素子hv2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第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2それぞれの入力端子における定電流値(最適鉛直方向ホール素子電流値yDi)に対応した第2定電圧YVfに設定される。第2定電圧YVfは、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiに第39抵抗R39の抵抗値を乗算して求められる。第2定電圧YVfは、CPU21のD/A1から印加される。第28オペアンプA28の出力端子は第1鉛直方向ホール素子hv1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。
従来の技術では、ホール素子信号処理回路部45の第5回路455の第16、第18抵抗R16、R18、及び第15回路465の第36、第38抵抗R36、R38の抵抗値を変化させることで、第5、第15回路455、465の増幅率(第1、第2増幅率AA1、AA2)を変化させて、検出分解能を上げる初期調整を行っていた。この初期調整の方法では、抵抗値を変化させる機械的調整を伴うため、生産性に問題があった。
従来技術に対して第1の実施形態では、ホール素子信号処理回路部45の抵抗値は一定すなわち増幅率(第1、第2増幅率AA1、AA2)は一定で、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値を変化させる第1初期調整、及び第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値を変化させる第2初期調整を行う。
具体的に第1初期調整を、図10、図11を使って説明する。図10は、可動部30aの位置が第1方向xの一方の端点rx11にある場合の第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できる最大(MAX)値と一致するよう第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値が調整された時の、可動部30aの第1方向xの変位と第1検出位置信号pxの出力値の関係を示す。このときの電流値を第1水平方向ホール素子電流値xDi1とする。また、図10のグラフ上の太線と破線で構成される線を第1線pfx(1)とする。第1線pfx(1)の破線部分は、可動部30aの位置が他方の端点rx12にある時の第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できる最小(MIN)値を下方に超えて正確な位置検出が行えない状態を示す。
図11は、可動部30aの位置が第1方向xの他方の端点rx12にある場合の第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できる最小(MIN)値と一致するよう第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値が調整された時の、可動部30aの第1方向xの変位と第1検出位置信号pxの出力値の関係を示す。このときの電流値を第2水平方向ホール素子電流値xDi2とする。また、このとき、図11のグラフ上の太線を第2線pfx(2)とする。第2線pfx(2)は、可動部30aの第1方向xの位置が一方の端点rx11にある時の第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できる最大(MAX)値を上方に超えておらず正確な位置検出が行える状態を示す。従って、可動部30aの第1方向xの移動範囲内では正確な位置検出が行える。
第1検出位置信号pxは、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2と位置検出用磁石41aとの間の第1磁束密度B1、及び第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2それぞれの入力端子に流れる電流値の関数である。第2検出位置信号pyは、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2と位置検出用磁石41aとの間の第2磁束密度B2、及び第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値の関数である。
第1、第2水平方向ホール素子電流値xDi1、xDi2を比較し低い方の電流値を最適水平方向ホール素子電流値xDiとする。図10、図11の例では、第2水平方向ホール素子電流値xDi2の方が、第1水平方向ホール素子電流値xDi1よりも低くなるので、第2水平方向ホール素子電流値xDi2を最適水平方向ホール素子電流値xDiとする。第2方向yの初期調整、すなわち第2初期調整も、同様に行い最適鉛直方向ホール素子電流値yDiを求める(不図示)。最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiの値は、メモリ部72に記録される。
可動部30aが移動中心位置にある時に、第1検出位置信号pxが基準電圧Vrefと一致する場合は、第1、第2水平方向ホール素子電流値xDi1、xDi2の値は一致する。すなわち、第1検出位置信号pxの出力値の最大をCPU21のA/D変換できる最大(MAX)値と一致するような電流値が第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる時に、第1検出位置信号pxの出力値の最小はCPU21のA/D変換できる最小(MIN)値と一致する。しかし、可動部30aが移動中心位置にある時に、第1検出位置信号pxが基準電圧Vrefと厳密に一致させるには、像ブレ補正部30の機構のズレやホール素子信号処理回路部45の抵抗値の誤差を考慮した調整を別途行わなければならない。第2検出位置信号pyと、第1、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi1、yDi2の関係も同様である。
第1の実施形態では、このような調整を行って可動部30aが移動中心位置にある時に、第1検出位置信号pxが基準電圧Vrefと一致させる必要はなく、最適水平方向ホール素子電流値xDiを算出することが可能であり、第2検出位置信号pyと基準電圧Vrefと一致させる必要はなく、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiを算出することが可能である。
また、機械的調整を伴わず第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子、及び第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値を変化させる電気的調整で第1、第2初期調整を完結できるので、生産性の向上を図ることが可能になる。また、第1、第2初期調整によって求められ、メモリ部72に記録された最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiは電源をオフ状態にしても消去されないため、一度初期調整するだけで最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiを何度も使用することが可能になる。
次に、第1、第2初期調整の手順を図12、図13のフローチャートで説明する。ステップS101で、調整用端子71がオン状態にされることにより撮像装置1が調整モードに入り第1、第2初期調整が開始されると、ステップS102で、CPU21のPWM0より第1PWMデューティdxがドライバ回路29に出力され、可動部30aを第1方向xの一方の端点rx11に移動させる。ステップS103で、このときの第1検出位置信号pxを検出し、CPU21のA/D2に入力する。ステップS104で、CPU21に入力された第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できるMAX値と一致するか否かを判断する。一致していない場合はステップS105で、ホール素子信号処理回路部45に出力するCPU21のD/A0の出力値を変更して、ステップS103に戻る。一致している場合はステップS106で、このときの第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値(第1水平方向ホール素子電流値xDi1)をCPU21などで一時記録(ストア)する。
ステップS107で、CPU21のPWM0より第1PWMデューティdxがドライバ回路29に出力され、可動部30aを第1方向xの他方の端点rx12に移動させる。ステップS108で、このときの第1検出位置信号pxを検出し、CPU21のA/D2に入力する。ステップS109で、CPU21に入力された第1検出位置信号pxの出力値がCPU21のA/D変換できるMIN値と一致するか否かを判断する。一致していない場合はステップS110で、ホール素子信号処理回路部45に出力するCPU21のD/A0の出力値を変更して、ステップS108に戻る。一致している場合はステップS111で、このときの第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値(第2水平方向ホール素子電流値xDi2)をCPU21などで一時記録(ストア)する。
ステップS112で、CPU21のPWM1より第2PWMデューティdyがドライバ回路29に出力され、可動部30aを第2方向yの一方の端点ry11に移動させる。ステップS113で、このときの第2検出位置信号pyを検出し、CPU21のA/D3に入力する。ステップS114で、CPU21に入力された第2検出位置信号pyの出力値がCPU21のA/D変換できるMAX値と一致するか否かを判断する。一致していない場合はステップS115で、ホール素子信号処理回路部45に出力するCPU21のD/A1の出力値を変更して、ステップS113に戻る。一致している場合はステップS116で、このときの第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値(第1鉛直方向ホール素子電流値yDi1)をCPU21などで一時記録(ストア)する。
ステップS117で、CPU21のPWM1より第2PWMデューティdyがドライバ回路29に出力され、可動部30aを第2方向yの他方の端点ry12に移動させる。ステップS118で、このときの第2検出位置信号pyを検出し、CPU21のA/D3に入力する。ステップS119で、CPU21に入力された第2検出位置信号pyの出力値がCPU21のA/D変換できるMIN値と一致するか否かを判断する。一致していない場合はステップS120で、ホール素子信号処理回路部45に出力するCPU21のD/A1の出力値を変更して、ステップS118に戻る。一致している場合はステップS121で、このときの第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値(第2鉛直方向ホール素子電流値yDi2)をCPU21などで一時記録(ストア)する。
ステップS122で、第1水平方向ホール素子電流値xDi1が、第2水平方向ホール素子電流値xDi2よりも大きいか否かを判断する。大きくない場合は、ステップS123で、第1水平方向ホール素子電流値xDi1を最適水平方向ホール素子電流値xDiとし、ステップS125でこれをメモリ部72に記録して、第1初期調整を終了する。大きい場合は、ステップS124で、第2水平方向ホール素子電流値xDi2を最適水平方向ホール素子電流値xDiとし、ステップS125でこれをメモリ部72に記録して、第1初期調整を終了する。
ステップS126で、第1鉛直方向ホール素子電流値yDi1が、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi2よりも大きいか否かを判断する。大きくない場合は、ステップS127で、第1鉛直方向ホール素子電流値yDi1を最適鉛直方向ホール素子電流値yDiとし、ステップS129でこれをメモリ部72に記録して、ステップS130で第2初期調整を終了する。大きい場合は、ステップS128で、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi2を最適鉛直方向ホール素子電流値yDiとし、ステップS129でこれをメモリ部72に記録して、ステップS130で第2初期調整を終了する。
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14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44b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。このときのホール素子部44bの第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の入力端子に流れる電流値が最適水平方向ホール素子電流値xDiになるように、CPU21はD/A0からホール素子信号処理回路部45の第6回路456に第1定電圧XVfを印加する。また、ホール素子部44bの第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の入力端子に流れる電流値が最適鉛直方向ホール素子電流値yDiになるように、CPU21はD/A1からホール素子信号処理回路部45の第16回路466に第2定電圧YVfを印加する。
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。
次に第2の実施形態としてホール素子を第1方向xの位置検出用、第2方向yの位置検出用に1つずつ計2つ使用する1軸ホール素子による位置検出を説明する。図1、図2、図7、図10〜14に関する構成は第1の実施形態と同じである。第1の実施形態における可動部30aに相当する可動部300a、第1の実施形態における固定部30bに相当する固定部300b、及び第1の実施形態におけるホール素子信号処理回路部45に相当するホール素子信号処理回路部450の構成が異なる。以下、第1の実施形態と異なる点を中心に図15〜図18を用いて説明する。第1の実施形態と同じ部位については同じ符号で表している。なお、図17は、図16のC−C線の断面における構成図を示す。
可動部300aは、第1、第2駆動用コイル31a、32a、撮像部39a、ホール素子部440a、可動基板490a、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300bは、位置検出用磁石として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。
移動用シャフト50aの構成、第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57bとの支持、及び第1〜第3水平移動用軸受け部51a〜53aとの支持については第1の実施形態と同じである。
可動部300aの移動範囲について、第1方向xの一方の端点をrx11、他方の端点をrx12とし、第2方向yの一方の端点をry11、他方の端点をry12とする。ここでいう可動部300aの移動範囲とは、可動部300aの中心点が移動しうる範囲をいう。
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300a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300aと固定部300b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300a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490a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の構成は第1の実施形態と同じである。
可動基板490a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440a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300a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300a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440aについては後述する。
第1、第2駆動用コイル31a、32aとドライバ回路29との接続については、第1の実施形態と同じである。
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300bの可動部300a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300bの可動部300a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300bのベース板65b上で且つ可動部300a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300a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300bのベース板65b上で且つ可動部300a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300a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300b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490a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300b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490a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440a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300a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300aの可動基板490a上であって、固定部300b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300aの可動基板490a上であって、固定部300b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。第2の実施形態では、ベース板65bは、第3方向zにおいて、可動基板490aよりも撮影レンズ67に近い側にあるが、可動基板490a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440aは可動基板490a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450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4501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4502とを有する。
第1ホール素子信号処理回路4501は、CPU21のD/A0から最適水平方向ホール素子電流値xDiに対応した第1定電圧XVfの印加を受ける。第2ホール素子信号処理回路4502は、CPU21のD/A1から最適鉛直方向ホール素子電流値yDiに対応した第2定電圧YVfの印加を受ける。
第1、第2ホール素子信号処理回路4501、4502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18参照)。
第1ホール素子信号処理回路4501における水平方向ホール素子hh10の出力部は第101回路4510、第103回路4530を有し、入力部は第106回路4560を有する。第2ホール素子信号処理回路4502における鉛直方向ホール素子hv10の出力部は第111回路4610、第113回路4630を有し、入力部は第116回路4660を有する。
水平方向ホール素子hh10の出力端子は、第101回路4510と接続され、第101回路4510は、第103回路4530と接続される。第101回路4510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103回路4530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、これに一定の第1増幅率AA1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101回路4510の構成は、第1の実施形態における第1回路451と同じで、第101〜第103抵抗R101〜R103、第101、第102オペアンプA101、A102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101オペアンプA101の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第102オペアンプA102の非反転入力端子と接続される。第101オペアンプA101の反転入力端子は第101、第102抵抗R101、R102と接続され、第102オペアンプA102の反転入力端子は第101、第103抵抗R101、R103と接続される。第101オペアンプA101の出力端子は第102抵抗R102及び第103回路4530の第107抵抗R107と接続される。第102オペアンプA102の出力端子は第103抵抗R103及び第103回路4530の第109抵抗R109と接続される。
第103回路4530の構成は、第1の実施形態における第3回路453と同じであり、第107〜第110抵抗R107〜R110、第105オペアンプA105とを有する。第105オペアンプA105の反転入力端子は第107抵抗R107及び第108抵抗R108と接続され、非反転入力端子は第109抵抗R109及び第110抵抗R110と接続され、出力端子は第108抵抗R108と接続され、水平方向電位差x10に一定の第1増幅率AA1を乗算した第1検出位置信号pxが出力される。第110抵抗R110の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第102、第103抵抗R102、R103は同じ抵抗値、第107、第109抵抗R107、R109は同じ抵抗値、第108、第110抵抗R108、R110は同じ抵抗値に設定される。第1増幅率AA1の値は、第108抵抗R108と、第107抵抗R107の抵抗値の割合から算出される。
第106回路4560の構成は、第1の実施形態における第6回路456と同じで、第119抵抗R119、第108オペアンプA108とを有する。第108オペアンプA108の反転入力端子は第119抵抗R119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108オペアンプA108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(最適水平方向ホール素子電流値xDi)に対応した第1定電圧XVfに設定される。第1定電圧XVfの値は、最適水平方向ホール素子電流値xDiに第119抵抗R119の抵抗値を乗算して求められる。第108オペアンプA108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119抵抗R119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111回路4610と接続され、第111回路4610は、第113回路4630と接続される。第111回路4610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113回路4630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、これに一定の第2増幅率AA2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111回路4610の構成は、第1の実施形態における第11回路461と同じで、第121〜第123抵抗R121〜R123、第121、第122オペアンプA121、A122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121オペアンプA121の非反転入力端子と接続され、もう一方の端子は、第122オペアンプA122の非反転入力端子と接続される。第121オペアンプA121の反転入力端子は第121、第122抵抗R121、R122と接続され、第122オペアンプA122の反転入力端子は第121、第123抵抗R121、R123と接続される。第121オペアンプA121の出力端子は第122抵抗R122及び第113回路4630の第127抵抗R127と接続される。第122オペアンプA122の出力端子は第123抵抗R123及び第113回路4630の第129抵抗R129と接続される。
第113回路4630の構成は、第1の実施形態における第13回路463と同じであり、第127〜第130抵抗R127〜R130、第125オペアンプA125とを有する。第125オペアンプA125の反転入力端子は第127抵抗R127及び第128抵抗R128と接続され、非反転入力端子は第129抵抗R129及び第130抵抗R130と接続され、出力端子は第128抵抗R128と接続され、鉛直方向電位差y10に一定の第2増幅率AA2を乗算した第2検出位置信号pyが出力される。第130抵抗R130の一方の端子は基準電圧Vrefの電源に接続される。
第122、第123抵抗R122、R123は同じ抵抗値、第127、第129抵抗R127、R129は同じ抵抗値、第128、第130抵抗R128、R130は同じ抵抗値に設定される。第2増幅率AA2の値は、第128抵抗R128と、第127抵抗R127の抵抗値の割合から算出される。
第116回路4660の構成は、第1の実施形態における第16回路466と同じで、第139抵抗R139、第128オペアンプA128とを有する。第128オペアンプA128の反転入力端子は第139抵抗R139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128オペアンプA128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(最適鉛直方向ホール素子電流値yDi)に対応した第2定電圧YVfに設定される。第2定電圧YVfの値は、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiに第139抵抗R139の抵抗値を乗算して求められる。第128オペアンプA128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139抵抗R139の一方の端子は接地される。
その他の構成は、第1の実施形態と同じである。
従来技術に対して第2の実施形態では、ホール素子信号処理回路部450の抵抗値は一定すなわち増幅率(第1、第2増幅率AA1、AA2)は一定で、水平方向ホール素子hh10の入力端子に流れる電流値を変化させる第1初期調整、及び鉛直方向ホール素子hv10の入力端子に流れる電流値を変化させる第2初期調整を行う。
第1、第2初期調整は、ホール素子信号処理回路部450から出力された第1、第2検出位置信号px、pyが、それぞれCPU21のA/D2、A/D3を介してA/D変換される際の第1の検出分解能、第2の検出分解能を上げる、すなわち可動部300aの移動範囲内で且つCPU21がA/D変換できる範囲内で第1、第2検出位置信号px、pyそれぞれの出力値の幅を最大にする。
具体的に、第1初期調整は、可動部300aを第1方向xの一方の端点rx11に移動させた時の第1検出位置信号pxの出力値の最大をCPU21のA/D変換できる最大(MAX)値と一致するよう調整し、このときの水平方向ホール素子hh10の入力端子に流れる電流値を第1水平方向ホール素子電流値xDi1とする。次に、可動部300aを第1方向xの他方の端点rx12に移動させた時の第1検出位置信号pxの出力値の最小をCPU21のA/D変換できる最小(MIN)値と一致するよう調整し、このときの水平方向ホール素子hh10の入力端子に流れる電流値を第2水平方向ホール素子電流値xDi2とする。
同様に、第2初期調整として、可動部300aを第2方向yの一方の端点ry11に移動させた時の第2検出位置信号pyの出力値の最大をCPU21のA/D変換できるMAX値と一致する調整し、このときの鉛直方向ホール素子hv10の入力端子に流れる電流値を第1鉛直方向ホール素子電流値yDi1とする。次に、可動部300aを第2方向yの他方の端点ry12に移動させた時の第2検出位置信号pyの出力値の最小をCPU21のA/D変換できるMIN値と一致するよう調整し、このときの鉛直方向ホール素子hv10の入力端子に流れる電流値を第2鉛直方向ホール素子電流値yDi2とする。
第1、第2水平方向ホール素子電流値xDi1、xDi2のうち小さい方の値を最適水平方向ホール素子電流値xDiとしてメモリ部72に記録して第1初期調整を終了し、第1、第2鉛直方向ホール素子電流値yDi1、yDi2のうち小さい方の値を最適鉛直方向ホール素子電流値yDiとしてメモリ部72に記録して第2初期調整を終了する。
従って、第1の実施形態の2軸ホール素子を使用する場合と同様に、機械的調整を伴わず水平方向ホール素子hh10の入力端子、及び鉛直方向ホール素子hv10の入力端子に流れる電流値を変化させる電気的調整で初期調整を完結できるので、生産性の向上を図ることが可能になる。また、初期調整によって求められ、メモリ部72に記録された最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiは電源をオフ状態にしても消去されないため、一度初期調整するだけで最適水平方向ホール素子電流値xDi、最適鉛直方向ホール素子電流値yDiを何度も使用することが可能になる。
なお、第2の実施形態では、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、第2の実施形態では、位置検出用のホール素子部440aを可動部300a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300bに配置する構成を説明したが、可動部300a、固定部300bの構成を逆、すなわち、可動部300aが位置検出用の磁石を、固定部300bがホール素子部を有する形態でもよい。
また、第1、第2の実施形態ともに、磁界を発生させる装置としての磁石はいずれも、常に磁界を発生させる磁石であっても、必要に応じて磁界を発生させる電磁石であってもよい。
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、第1、第2実施形態では、可動部30a(300a)は、固定部30b(300b)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(300a)の位置検出を行うこととしたが、可動部30a(300a)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。
また、ホール素子(磁界変化検出素子)に流す電流値を制御する形態を説明したが、電流値制御に限らず、ホール素子(磁界変化検出素子)を駆動する制御信号を変化(制御)させて初期調整を行ってもよい。