JP2014089325A - 像振れ補正装置、光学機器、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補正部材を保持する可動部材を移動させて像振れを補正する像振れ補正装置において、推進力の出力変動を小さくし、駆動効率の低下を抑えること。
【解決手段】像振れ補正装置は、補正レンズ１０２を保持する像振れ補正ユニット１０３を備えており、像振れ補正ユニット１０３を、固定部材１０１に対して回転中心点Ｏを球心とする球面に沿って移動させることで像振れを補正する。電磁駆動部１０４、１０５は、補正レンズ１０２の光軸に直交する方向にて、補正レンズ１０２の外周に配置され、互いの対向面に磁石１０４１，１０５１および電磁コイル１０４２，１０５２を有する。磁石および電磁コイルの各対向面における幾何学的中心と補正レンズ１０２の光軸を含む断面において、対向面の幾何学的中心での法線が光軸に対して傾いており、当該法線と光軸との交点と回転中心点Ｏが一致し、または両者が補正レンズ１０２から見て同じ側に位置する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置や、デジタル一眼レフ用の交換レンズ、双眼鏡および望遠鏡等の光学機器に搭載される像振れ補正装置に関する。

デジタルカメラ等に搭載される像振れ補正装置は、光学部材又は撮像素子を保持する像振れ補正ユニットを、光軸と直交する平面内の２方向（ヨー方向およびピッチ方向）に駆動することで、撮影時に発生する手振れによる影響を緩和する。
特許文献１に開示の像振れ補正装置は、補正レンズを保持する像振れ補正ユニットを、所定の点を球心とする球面上の２方向にて駆動することで、補正レンズが移動した場合の光学性能の低下を防止する。

特許文献１では、ボイスコイルモータを用いて像振れ補正ユニットを駆動する装置が開示されている。２つのボイスコイルモータを、光軸に直交し、互いに直交する第１の方向および第２の方向へ駆動力が働くように配置することで、像振れ補正ユニットを球面上の２方向へ駆動する構成を実現している。

特開２００８−１３４３２９号公報

前記特許文献１の装置では、像振れ補正ユニットが可動領域の一方の端にあるときと、他方の端にあるときでは、ボイスコイルモータを構成する磁石とコイルの間の距離が大きく変化する。ボイスコイルモータの出力は、磁石とコイルの間の距離に強く依存するため、像振れ補正ユニットの位置によって、ボイスコイルモータの出力も大きく変化することになる。したがって、最も出力が小さい時でも十分な駆動力を引き出すためには、ボイスコイルモータの大型化を伴うという問題がある。

本発明の目的は、補正部材を保持する可動部材を移動させて像振れを補正する像振れ補正装置において、推進力の出力変動を小さくし、駆動効率の低下を抑えることである。

前記課題を解決するために、本発明に係る装置は、像振れの補正部材を保持する可動部材と、前記可動部材を、回転中心点を球心とする球面に沿って移動可能に保持する固定部材と、前記可動部材および前記固定部材にて互いに対向する部分に設けた磁石およびコイルからなる駆動手段を備える。前記磁石およびコイルは、前記コイルに通電したときに発生する駆動力の方向が、前記回転中心点を球心とする球面の接線方向と略一致するように、光軸に直交する方向から傾いて配置される。

本発明によれば、推進力の出力変動を小さくし、駆動効率の低下を抑えることができる。

図１ないし図８と併せて本発明の第１実施形態を説明するために、像振れ補正装置の構成例を示す分解斜視図である。 像振れ補正装置を、回転中心点Ｏを通りヨー方向に平行な平面で切断した場合の断面図である。 像振れ補正装置を、光軸を通り転動部材の中心を通る平面で切断した場合の断面図である。 比較例の像振れ補正装置を、回転中心点Ｏを通り可動部材の回転軸に垂直な平面で切断した場合の断面図である。 図４の像振れ補正装置を構成する補正レンズと磁石の位置関係を示す正面図である。 磁石からの距離と磁束密度の関係を例示するグラフである。 第１実施形態における磁石とコイルとのギャップ変化量を説明するための断面図である。 図７の像振れ補正装置を構成する補正レンズと磁石の位置関係を示す正面図である。 本発明の第２実施形態の像振れ補正装置にて、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足の位置を説明する図である。 本発明の第２実施形態の像振れ補正装置を、光軸および可動側対向面の法線を含む平面で切断した場合の断面図である。 本発明の第３実施形態の像振れ補正装置を、回転中心点Ｏを通り可動部材の回転軸と直交する面で切断した場合の断面図である。 図１１の像振れ補正装置を、可動側対向面の法線方向から見た場合の図である。 本発明の第４実施形態の像振れ補正装置を例示する分解斜視図である。 図１３の像振れ補正装置を、ヨー方向の回転軸と直交して回転中心点Ｏを通る平面で切断した場合の断面図である。 図１３の像振れ補正装置を、ピッチ方向の回転軸と直交して回転中心点Ｏを通る平面で切断した場合の断面図である。 本発明の第５実施形態の像振れ補正装置を例示する分解斜視図である。 図１６の像振れ補正装置を、ヨー方向の回転軸と直交して回転中心点Ｏを通る平面で切断した場合の断面図である。 図１６の像振れ補正装置を、ピッチ方向の回転軸と直交して回転中心点Ｏを通る平面で切断した場合の断面図である。 図１６の像振れ補正装置を、第１磁石の法線方向から見た場合の図である。 本発明の第６実施形態の像振れ補正装置を、ピッチ方向の回転軸と直交して回転中心点Ｏを通る平面で切断した場合の断面図である。

以下に本発明の各実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
各実施形態に係る像振れ補正装置は、ビデオカメラ、デジタルおよび銀塩スチルカメラといった撮影装置や、双眼鏡、望遠鏡、フィールドスコープといった観察装置を含む光学機器に搭載可能である。例えば、各実施形態は撮像装置にて撮像光学系を構成する像振れ補正光学系に適用できる。像振れ補正レンズを用いて手振れ等の振動による画像振れを補正するユニットは駆動制御部によって制御される。

［第１実施形態］
図１ないし図８を参照して、本発明の第１実施形態に係る像振れ補正装置について説明する。
図１ないし図３は、像振れ補正装置の構成例を示す図である。図１は、像振れ補正装置１００の部品構成を示す分解斜視図である。図２は、組み立て後の像振れ補正装置１００を、回転中心点Ｏを通って第１の方向（ヨー方向）に平行な平面で切断した場合の断面図である。図３は、組み立て後の像振れ補正装置１００を、回転中心点Ｏを通って転動部材（本例ではボール）１０６の中心を通る平面で切断した場合の断面図である。

像振れ補正装置１００は、固定部材１０１と、補正レンズ１０２を保持する像振れ補正ユニット１０３を有する。像振れ補正ユニット１０３は、転動部材１０６や引張りばね１０７を用いて固定部材１０１に移動可能な状態で支持され、第１の電磁駆動部１０４と第２の電磁駆動部１０５を用いて駆動される可動部材である。第１および第２の電磁駆動部は、いずれも永久磁石と電磁コイルを備える。像振れ補正ユニット１０３の位置検出のため、センサホルダ１０９には第１の位置センサ１０８１、第２の位置センサ１０８２が設けられている。

以下、各部品について詳細に説明する。
固定部材１０１は有底の円筒状に形成され、撮像光学系のレンズを固定するレンズ鏡筒に保持される。また、固定部材１０１の中心に形成した開口部１０１ａには像振れ補正ユニット１０３が配置されて、その可動範囲が制限される。また固定部材１０１は開口部１０１ａの外周の２箇所のコイル保持部１０１１を有する。なお、コイル保持部１０１１の詳細については後述する。開口部１０１ａの外周には、複数の固定側ボール受け部１０１２が設けられている。固定側ボール受け部１０１２の数は転動部材１０６の個数に等しく、本実施形態では開口部１０１ａの中心軸の回りに等しい角度間隔で３個配置されている。図３に示すように固定側ボール受け部１０１２の底面は、補正レンズ１０２の光軸上にある回転中心点Ｏを球心とする球面の一部をなす形状を有する。固定側ボール受け部１０１２の内側面は、転動部材１０６の可動範囲を規定する壁面とされ、転動部材１０６の脱落を防止する。また固定部材１０１は複数箇所にばねかけ部１０１３を有し、引張りばね１０７の一端がそれぞれ取り付けられる。引張りばね１０７の個数は本実施形態では３個である。

補正レンズ１０２は像振れ補正ユニット１０３に保持され、像振れ補正ユニット１０３とともに、回転中心点Ｏを球心とする球面に沿って移動する。像振れ補正装置は撮像光学系の作る像を光軸と直交する面内で移動させ、手振れ等を検出した場合に、像面での安定性を確保できる。なお、撮像光学系の光軸と直交する一つの回転軸を中心とする回転方向（第２の方向）をピッチ方向と定義し、撮像光学系の光軸およびピッチ方向と直交する回転軸を中心とする回転方向をヨー方向と定義する。補正光学要素（補正部材）として補正レンズを用いる実施形態の他、撮像素子やプリズムを駆動する実施形態も可能である。

像振れ補正ユニット１０３は、中央の開口部１０３ａに補正レンズ１０２を保持する可動部材であり、可動側ボール受け部１０３１を３箇所に有する。図３に示すように、可動側ボール受け部１０３１の底面は、補正レンズ１０２の光軸上にある回転中心点Ｏを球心とした球面の一部をなす形状をもつ。この球面の半径は、固定側ボール受け部１０２１に係る球面の半径に転動部材１０６の直径を加えたものに等しい。また、像振れ補正ユニット１０３は外周縁部の２箇所に磁石保持部１０３２を有し（図２参照）、後述する第１および第２の永久磁石（以下、単に磁石という）を保持する。像振れ補正ユニット１０３は３箇所にばねかけ部１０３３を有し、引張りばね１０７の一端がそれぞれ取り付けられる。

第１の電磁駆動部１０４（第１アクチュエータ）はボイスコイルモータである。第１の磁石１０４１は、概ね直方体状に構成された磁石である。本実施形態においては、特に第１の電磁コイル１０４２と対向する面は回転中心点Ｏを球心とする球面ではなく、長方形の平面となっている。第１の磁石１０４１は中央で二分割され、それぞれＮ極とＳ極として、対向面の法線方向が磁極の方向となるように着磁されている。その反対側の面については、第１の電磁コイル１０４２と対向する面とは反対の極に着磁されていてもよいし、磁石の厚みが十分に厚いとき等では着磁されていなくてもよい。

第１の電磁コイル（以下、単にコイルという）１０４２は、小判型（長辺が扁平な楕円形）に形成された巻き線コイルであり、一方の面が第１の磁石１０４１の着磁面と対向している。着磁面との対向面部は、それぞれ第１の磁石１０４１のＮ極およびＳ極と対向する２つの直線部と、両直線部をつなぐ２つの円弧状部から成る。ここで、第１の磁石１０４１および第１のコイル１０４２は、その駆動力の方向が、回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致するように光軸に対して傾けた配置にされている。第１のコイル１０４２が図示しない駆動制御部により通電されると、第１の磁石１０４１の着磁方向および通電方向と直交する方向、即ち回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向にローレンツ力が発生する。なお、本実施形態においては、第１の磁石１０４１および第１のコイル１０４２によって発生する駆動力の方向をヨー方向とする。また、像振れ補正ユニット１０３は、回転中心点Ｏを球心として球面上を移動した場合でも、第１の磁石１０４１の着磁方向は常に回転中心点Ｏの方へ向かうことになる。よって第１アクチュエータの駆動力の方向は常に回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致する。第１の電磁駆動部１０４の出力は、第１の磁石１０４１と第１のコイル１０４２とが対向する面積が大きくなるほど大きくなる。したがって、予め決められた電力内で所定の出力を得るためには、所定の対向面積が必要である。

第２の電磁駆動部１０５（第２アクチュエータ）はボイスコイルモータであり、第２の磁石１０５１と第２のコイル１０５２から成る。第１の電磁駆動部１０４と同様の構成であるため、詳細な説明は省略する。ここでも、第２の磁石１０５１および第２のコイル１０５２は、その駆動力の方向が、回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致するように光軸に対して傾けた配置にされている。第２のコイル１０５２が図示しない駆動制御部により通電されると、第２の磁石１０５１の着磁方向および通電方向と直交する方向、即ち回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向にローレンツ力が発生する。なお、本実施形態においては、第２の磁石１０５１および第２のコイル１０５２によって発生する駆動力の方向をピッチ方向とする。また、像振れ補正ユニット１０３は、回転中心点Ｏを球心として球面上を移動した場合でも、第２の磁石１０５１の着磁方向は常に回転中心点Ｏの方へ向かうことになる。よって、第２アクチュエータの駆動力の方向は常に回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致する。
第１の電磁駆動部１０４および第２の電磁駆動部１０５は、補正レンズ１０２の外周に配置されるので、像振れ補正ユニット１０３の内周側の部分を補正レンズ１０２の光路として利用することができる。

転動部材１０６は、固定部材１０１に対して像振れ補正ユニット１０３を転動支持するボール部材である。本実施形態では、転動部材１０６の数は３つであり、光軸を中心として円周方向に沿って均等に配置されている。転動部材１０６は、転がり抵抗を小さくし、また高い加工精度で製作するために、ステンレス鋼やセラミック材料等、硬度の高い材質で形成される。なお、転動部材１０６の代わりに、固定部材１０１から突出するように配設されて先端の点接触で像振れ補正ユニット１０３を支持する錘状の部材などであってもよい。
引張りばね１０７は、固定部材１０１と像振れ補正ユニット１０３の間に配置され、像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１とを近づける方向に付勢力を作用させる。これによって像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１とで、転動部材１０６を挟持することができる。本実施形態では、３本のばねを円周方向に等分に配置している。これらの引張りばね１０７により、補正レンズ１０２を中心として放射方向にも引張り力が発生する。なお、本実施形態では、３本のばねを用いているが、磁石で像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１とを近づける方向に付勢力を作用させてもよい。

センサホルダ１０９は、第１の位置センサ１０８１および第２の位置センサ１０８２を保持する部材であり、固定部材１０１に固定される。第１の位置センサ１０８１は、像振れ補正ユニット１０３のヨー方向の移動を検出する磁気検出手段である。本実施形態では、ホール素子等により、磁束密度の変化を検出するセンサが使用され、第１の磁石１０４１と対向して配置される。像振れ補正ユニット１０３に固定された第１の磁石１０４１の移動によって変化する磁束密度を検出することで、像振れ補正ユニット１０３のヨー方向の移動を検出できる。この位置検出信号は図示しない駆動制御部に出力され、像振れ補正ユニット１０３のフィードバック制御が行われて、高精度な位置制御が実現される。第２の位置センサ１０８２は、像振れ補正ユニット１０３のピッチ方向の移動を検出する。検出方向や配置の違いを除いて第１の位置センサ１０８１と同様の構成を有するため、詳細な説明を省略する。

次に、像振れ補正装置１００の構造および動作について、図２および図３を参照して説明する。
まず、像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１の関係について述べる。本実施形態にて３つの転動部材１０６は、固定部材１０１に設けた複数の固定側ボール受け部１０１２の底面にそれぞれ接触するように配置されている。また、各転動部材１０６は像振れ補正ユニット１０３に設けた可動側ボール受け部１０３１にも接触している。この状態で引張りばね１０７により、像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１の間には引張り力が働く。この引張り力によって、転動部材１０６は像振れ補正ユニット１０３と固定部材１０１によって挟持された状態で像振れ補正ユニット１０３が安定に転動支持される。

可動側ボール受け部１０３１と固定側ボール受け部１０１２にて転動部材１０６がそれぞれに点接触する接触面は、回転中心点Ｏを球心とする同心の球面の一部をなす。これらの球面同士の半径の差は転動部材１０６の直径と等しい。したがって、像振れ補正ユニット１０３や転動部材１０６の位置によらず、可動側ボール受け部１０３１と固定側ボール受け部１０１２とが同心の状態を保つ。すなわち、像振れ補正ユニット１０３は、回転中心点Ｏを球心とした球面に沿って移動可能に支持されている。３本の引張りばね１０７は、それぞれ像振れ補正ユニット１０３を光軸回り方向に引張る付勢力を発生させるので、像振れ補正ユニット１０３が光軸を中心とする回転方向に移動しても、それを戻そうとする復元力が働く。これにより、像振れ補正ユニット１０３にて回転方向の移動量がゼロとなる安定位置が得られる。

次に、第１の磁石１０４１と、第１のコイル１０４２との位置関係について説明する。図２は、光軸およびコイルの中心点を通る平面で切断した場合の断面図である。ここでコイルの中心点とは、第１のコイル１０４２にて、第１の磁石１０４１に対する対向面における幾何学的中心（以下、図心という）である。図２において、回転中心点Ｏから第１のコイル１０４２へ下ろした垂線の足は、当該コイルの中心点と一致するように配置される。コイル保持部１０１１は、第１のコイル１０４２を光軸に対して傾けた配置にすることができる形状を有する。また、回転中心点Ｏから第１の磁石１０４１へ下ろした垂線の足についても、第１の磁石１０４１にて、第１のコイル１０４２に対する対向面の図心と一致している。第１の磁石１０４１は、第１のコイル１０４２に対する対向面と直交する方向に着磁されているので、像振れ補正ユニット１０３が回転中心点Ｏを球心として球面上を移動した場合でも、着磁方向は常に回転中心点Ｏの方へ向かうことになる。
像振れ補正ユニット１０３がその可動範囲の中央に位置する状態を、以下では「初期状態」と呼ぶことにする。初期状態にて、第１の磁石１０４１の対向面は第１のコイル１０４２の対向面と平行であり、第１の磁石１０４１の対向面における図心と、第１のコイル１０４２の対向面における図心は、回転中心点Ｏを通る直線上に配置される。

第１の磁石１０４１および第１のコイル１０４２は、その駆動力の方向が回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致するように光軸に対して傾けた配置にされる。このため、第１のコイル１０４２には、図示しない駆動制御部により、図２の紙面と直交する方向に電流が流れ、よってローレンツ力は、図２の紙面内に働く。また第１の磁石１０４１の着磁方向は、上述のように回転中心点Ｏの方向を向いている。したがって、第１のコイル１０４２に通電すると、回転中心点Ｏを中心とする円の接線方向に沿って像振れ補正ユニット１０３にローレンツ力が働く。像振れ補正ユニット１０３は、上述の機構によって回転中心点Ｏを球心とした球面上を移動可能に支持されているので、第１のコイル１０４２への通電により、像振れ補正ユニット１０３を、回転中心点Ｏを中心してヨー方向へ効率的に回転させることができる。

第２の磁石１０５１と第２のコイル１０５２については、第１の磁石１０４１と第１のコイル１０４２に対して、光軸を中心軸として９０°回転させた位相になっており、互いの位置関係は第１の磁石１０４１、第１のコイル１０４２の場合と同じである。よって、第２のコイル１０５２に通電することで、像振れ補正ユニット１０３を、回転中心点Ｏを中心としてピッチ方向へ効率的に回転させることができる。各コイルへの通電を組み合わせることで、補正レンズ１０２を、回転中心点Ｏを球心とする球面に沿って任意の位置に移動させることができる。

次に、コイルと磁石とのギャップ変化量および電磁駆動部の出力変化について、従来の像振れ補正装置を比較例として、本実施形態と対比して説明する。
まず、従来の像振れ補正装置のギャップ変化量および電磁駆動部の出力変化について、図４ないし図６を参照して説明する。図４は、従来の像振れ補正装置にて、光軸を通り可動部材の回転軸に垂直な平面で切断した場合の断面図である。図５は、従来の像振れ補正装置の正面図であり、コイルに対する磁石の対向面を光軸方向から示す。各図には補正レンズ００２、像振れ補正ユニット００３、磁石００４１をそれぞれ示す。符号については、本実施形態に係る構成要素に対して使用する符号の先頭数字を１から０に置換した符号で示す。なお、比較例および本実施形態の像振れ補正装置では、像振れ補正ユニットに磁石を配置し、固定部材にコイルを配置した可動磁石式の構成を有する。勿論、これとは逆に像振れ補正ユニットにコイルを配置し、固定部材に磁石を配置する構成も可能である。以下では、電磁駆動部にて磁石とコイルが対向する対向面に関して、像振れ補正ユニットに磁石またはコイルが取り付けられる方の面を「可動側対向面」と呼び、固定部材にコイルまたは磁石が取り付ける方の面を「固定側対向面」と呼ぶことにする。なお、可動側と固定側を特に区別する必要がない場合には、単に対向面という。

初期状態において、像振れ補正ユニット００３に取り付けた磁石００４１は、図示しない固定部材に取り付けたコイルと平行に配置されている。また、図４に示す固定側対向面や可動側対向面は、それらの法線が補正レンズ００２の光軸と平行に配置される。ここでは、説明の簡略化のために、固定側対向面を無限平面とし、可動側対向面を有限の広がりをもつ平面と定義する。また、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足を点Ｐとする。
図４には、初期状態における像振れ補正ユニット００３を実線で示し、像振れ補正ユニット００３が回転中心点Ｏを中心にΔθだけ回転した状態を破線で示す。この回転によって、磁石とコイルとのギャップが変化し、その変化量は、点Ｐからの距離Ｒの大きさによって変化する。ここで、距離Ｒは点Ｐを基準とする点Ａ０の位置までの長さを表す。点Ａ０は、初期状態にて可動側対向面上に位置しており、移動後の点をＡ１とする。このときのギャップ変化量をΔｇと記す。点Ｐから点Ｏまでの距離をＬと記し、直線ＯＰと直線Ｏ−Ａ０のなす角をθと記す。図４に示す幾何学的関係から、（１）式が成り立つ。

ここで、（２）式が成り立つ。

よって、（１）式は、（３）式に書き換えられる。

（３）式より、ギャップ変化量Δｇの絶対値は、Ｒ値が最大となるときに最大（その値をΔｇmaxとする）となることが分かる。Δｇの値が負となるのは、像振れ補正ユニット００３を図４上の正方向に回転させたときに、磁石とコイルの間隔が近づくことを表している。Ｒ値が最大となるのは、図５中に示す回転軸Ａmaxを中心軸として像振れ補正ユニット００３を回転させたときの、磁石００４１の外周側の隅に位置する点ＰＡmaxである。

ここで、下表１の条件を設定した例について説明する。

この場合、点Ｐから点ＰＡmaxまでの距離（Ｒmaxとする。図５参照）は２１．９ｍｍとなるので、ギャップ変化量Δｇの最大値（Δｇmaxとする）は、（３）式より０．７８４ｍｍとなる。初期状態における磁石とコイルのギャップは、Δｇmaxよりも大きくする必要があるが、ここでは、説明の簡単化のために０．７８４ｍｍとする。
コイルに通電したときに発生するローレンツ力は、磁束密度の強さに比例する。アクチュエータ全体のローレンツ力を求める場合、正確にはコイルの各点における磁束密度を積分する必要がある。ここでは対向面の図心における磁束密度を利用することで、その値で近似し、説明の簡単化のために近似値を用いるものとする。一般に、磁石の磁束密度は、磁石からの距離が遠くなるほど弱くなる。例えば、図６に示すような磁束密度分布をもつ磁石を用いるものとする。横軸は磁石表面からの距離（単位：ｍｍ）を示し、縦軸は磁束密度（単位：Ｔ（テスラ））を示す。

点Ｐから可動側対向面の図心までの距離をＲ０とすると、Ｒ０の値は１３ｍｍとなるため、図心上のギャップが最も大きくなるときの変化量（Δｇ0maxとする）は、像振れ補正ユニット００３を−Δθの角度で回転させたときの値、０．４３５ｍｍとなる。このときの磁石００４１とコイルとのギャップはΔｇmax＋Δｇ0maxとなり、１．２２ｍｍである。このときの磁束密度は、図６より０．３２Ｔとなる。

次に、本実施形態の像振れ補正装置におけるギャップ変化量および電磁駆動部の出力変化について、図６ないし図８を参照して説明する。
図７は像振れ補正装置１００を、像振れ補正ユニット１０３の回転軸に直交して光軸を含む平面で切断した場合の断面図である。図７は図２の状態を簡略化して表示した図に相当する。図８は図７の像振れ補正装置１００を、可動側対向面の法線方向（すなわち回転中心点Ｏから見た方向：図７中の白抜き矢印方向を参照）から見た場合の正面図である。点Ｑは、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足である。線分ＯＱの長さを光軸方向に投影した距離をＬとし、また光軸に直交する放射方向に投影した距離をＲ０とする。

図７では、初期状態での像振れ補正ユニット１０３を実線で示し、回転中心点Ｏを中心としてΔθだけ回転させた状態を破線で示す。図８に示すように、本実施形態では点Ｑが磁石１０４１の図心と重なっている。像振れ補正ユニット１０３の移動に従って、磁石１０４１とコイル１０４２とのギャップが変化し、その変化量は点Ｑから点Ｂ０までの距離（Ｓと記す）の大きさに応じて変化する。点Ｂ０は可動側対向面上での任意の位置を表す。点Ｂ１は点Ｂ０をΔθだけ回転させた場合の位置を示す。∠ＱＯＢ０の角度をθとし、∠ＱＯＢ１の角度をΔθとする。可動側対向面上でＱ点から距離Ｓにある点Ｂ０におけるギャップ変化量Δｇについて、（１）〜（３）式と同様に計算すると、（４）式が得られる。

（４）式からギャップ変化量Δｇの絶対値は、Ｓの絶対値が最大になるときに最大になることが分かる。Δｇの値が最大となるのは、例えば図８中に示す回転軸Ｂmaxを中心軸として像振れ補正ユニット１０３を回転させた場合の、磁石１０４１の隅に位置する点ＰＢmaxである。
前記表１と同じ条件に揃えるため、図４および図５に示す例と磁石における図心の位置を一致させている。

Ｒ０＝１３ｍｍ、Ｓmax＝８．０７ｍｍとなるので、（４）式よりギャップ変化量の絶対値の最大値Δｇmaxを計算すると、０．３０ｍｍとなる。上述の例と同様、初期状態における磁石１０４１とコイル１０４２とのギャップを０．３０ｍｍにしたとする。また、磁石１０４１の図心の最大ギャップ変化量Δｇ0maxは、像振れ補正ユニット１０３を＋Δθで回転させたときでも、−Δθで回転させたときでも、−０．０２ｍｍとなる。したがって、磁石１０４１の図心からコイル１０４２までの距離が最も離れるのは、初期状態であり、その距離は０．３０ｍｍである。図６を参照すると、このときの図心における磁束密度は、０．５４Ｔとなる。

本実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
・磁石とコイルとのギャップ変化量の最大値Δｇmaxを小さくできること。
上述の比較例（図４、図５参照）では、Δｇmaxが０．７８４ｍｍとなるのに対し、本実施形態ではΔｇmaxが０．３０ｍｍと、大幅に小さくなっている。これにより、初期状態における磁石とコイルとのギャップを狭くすることができ、電磁駆動部の効率が向上する。なお、磁石とコイルとの対向面を光軸と直交させた場合において、磁石の図心を光軸上に配置することで、ギャップ変化量の最大値を本実施形態と同等にすることはできる。しかし、これでは補正レンズ１０２の光路を確保できなくなってしまう。補正レンズ１０２の光路の外側に電磁駆動部を配置する場合、本実施形態のように電磁駆動部の図心からの垂線が回転中心点Ｏを通るように設定することで、ギャップ変化量の最大値を小さくできる。

・最大ギャップ変化量Δｇ0maxの値を小さくできること。
比較例ではΔｇ0maxが０．４３５ｍｍであり、本実施形態ではΔｇ0maxが−０．０２ｍｍとなって、絶対値の比較では約２０の１となる。これにより、像振れ補正ユニット１０３の可動範囲の全域に亘って、電磁駆動部の出力の変化を小さくすることができ、制御性の良好な像振れ補正装置を実現できる。また、電磁駆動部の最低出力が著しく低下しないように回避できるため、推進力の不足を電磁駆動部の大型化により補う必要がなく、装置全体の小型化に寄与する。
また、比較例の場合、像振れ補正ユニット１０３をΔθだけ回転させると、可動側対向面は、全領域がコイルに近づき、また−Δθだけ回転させると、全領域がコイルから遠ざかる。これに対して本実施形態では、像振れ補正ユニット１０３をΔθだけ回転させると、磁石の一方の端はコイルに近づき、磁石の他方の端はコイルから遠ざかる。平均値としては両者の寄与分が相殺して打ち消されるので、従来に比べて変化量を小さくすることができる。

・磁石の図心がコイルから最も離れたときの距離を小さくできること。
これは、ΔｇmaxおよびΔｇ0maxの値が小さくなることに依る。比較例では、最大距離は１．２２ｍｍで磁束密度は０．３２Ｔとなり、本実施形態では最大距離は０．３０ｍｍで磁束密度は０．５４Ｔとなる。磁石表面からの磁束密度の低下を抑え、電磁駆動部の出力を６７％向上させることができる。つまり、電磁駆動部の出力は磁束密度に比例するため、電磁駆動部の出力低下を回避できる。これにより、推進力の不足を電磁駆動部の大型化で補う必要がなくなり、装置全体の小型化に寄与する。

・電磁駆動部を構成する磁石やコイルの製造が容易なこと。
コイルに対する磁石の対向面は平面であるので、磁石の製造時に複雑な金型を準備する必要が無く、直方体の磁石等、汎用の磁石を使用できる。これは低コスト化や品質の安定化に寄与する。
・電磁駆動部の出力を効率的に利用できること。
これは、電磁駆動部による駆動力が常に回転中心点Ｏの円の接線方向に働いており、像振れ補正ユニットを移動させる方向と一致していることに依る。また、電磁駆動部の個々のアクチュエータを見ると、それぞれのアクチュエータによる駆動力も回転中心点Ｏの円の接線方向に働く。それぞれのアクチュエータは、各駆動力の方向が回転中心点Ｏを球心とする球面の接線方向と略一致するように光軸に対して傾けた配置にされている。

・安定した位置検出を行えること。
初期状態において磁気検出手段は、コイルに対する磁石の対向面の図心と回転中心点Ｏを通る垂線上に配置している。上述したように、コイルと磁石とのギャップ変化量を小さくすることができるという関係は、磁石と磁気検出手段との間にも成り立つ。すなわち、初期状態にて磁石と磁気検出部を前記垂線上に配置することで、両者のギャップ変化量を小さくすることができる。

なお、本実施形態では、初期状態において磁石とコイルとを平行に対向させる配置とした。これにより、可動範囲全域に亘り、磁石とコイルの対向面がなす角度に対する最大ギャップ変化量を小さくすることができる。この他、可動範囲の一部領域で使用頻度が高くなることが事前に判明している場合等では、初期状態において磁石とコイルの対向面に所定の傾きをもたせる配置にしてもよい。この場合、可動側対向面と固定側対向面が初期状態以外で両者が平行になる範囲が存在する。この他、可動側対向面と固定側対向面に配置される磁石およびコイルの平面部の図心と補正レンズの光軸を含む断面にて、平面部の図心を通る法線が前記回転中心点Ｏの近傍に位置してもよい。この場合の近傍とは、平面部の図心を通る法線と光軸との交点と、回転中心点Ｏとの差が公差などを含めた許容範囲内であることを意味する。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について、図９および図１０を参照して説明する。なお、第１実施形態の場合と同様の構成要素については既に使用した符号を用いることで、それらの詳細な説明を省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。このような説明の省略の仕方は後述する他の実施形態でも同様である。

前記のように、コイルと磁石の最大ギャップ変化量Δｇmaxの値を小さくすることで、電磁駆動部の出力変化を小さくできる。（３）式や（４）式に示すように、ギャップ変化量Δｇは、Δθ、Ｌ、ＲまたはＲ０、Ｓの値で決まる。このうち、Δθの値は抑制したい振れ量や光学設計によって決まる。また、回転中心点Ｏから可動側対向面までの距離は、回転中心点Ｏから補正レンズ１０２までの距離と、ほぼ等しい。こうすることによって、補正レンズ１０２と電磁駆動部が光軸方向に離れ、装置全体の厚みが大きくなることを防いでいる。したがって、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足を基準として、可動側対向面内での最大距離（図５のＲmax、図８のＳmax参照）の値を小さくすることで、コイルと磁石の最大ギャップ変化量を小さくしている。第１実施形態では、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足が、可動側対向面の図心と一致する配置とした。これにより、Ｓmax値を最小にできるので、ギャップ変化量を最小にすることができる。

第２実施形態では、第１実施形態に対して、加工の難易度を下げ、他の部品との干渉を避けつつ磁石やコイルの大型化を回避する場合の形態である。図９は像振れ補正装置を光軸方向から見た場合の透視図であり、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑの位置を示す。図１０は、像振れ補正装置を、可動側対向面の法線および光軸を含む平面で切断した場合の断面図である。

まず、図１０に示すように、可動側対向面を回転中心点Ｏから見て傾けた状態を想定する。このとき、可動側対向面の図心を通る平面内で、可動側対向面の垂線と光軸との交点は、補正レンズ１０２から見て回転中心点Ｏと同じ側に位置している。但し、両者は一致するとは限らない。図９および図１０に示す状態では、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑは、可動側対向面の図心に一致しておらず、図９のＡ領域に位置する。図９にて紙面に垂直な光軸に対して直交する２軸をそれぞれＸ軸およびＹ軸として設定した座標系において、Ａ領域は、Ｙ＞０の領域である。点Ｑを基準として、可動側対向面内の最大距離Ｓmaxを、Ｒmax（図５参照）よりも小さくすることができる。これにより、電磁駆動部を構成するコイルと磁石との最大ギャップ変化量Δｇmaxの値を小さくして、電磁駆動部の出力変化を低減できる。

次に、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑが、図９にＢ領域として示す円内にある場合を説明する。Ｂ領域は、可動側対向面の図心を中心とし、可動側対向面の図心から補正レンズ１０２の光軸までの距離を半径とする円の内部領域である。Ｂ領域内では、点Ｑから可動側対向面内の各点までの距離のうちで最大距離Ｓmaxを、確実にＲmaxよりも小さくすることができる。これにより、最大ギャップ変化量Δｇmaxの値を小さくして、電磁駆動部の出力変化を小さくすることができる。

次に、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑが、図９にＣ領域として示す矩形枠内にある場合を説明する。Ｃ領域は可動側対向面の境界の内部領域であり、本実施形態ではコイルに対する磁石の対向面内の領域に相当する。Ｃ領域内では、点Ｑから可動側対向面内の各点までの距離のうちで最大距離Ｓmaxが、矩形状の磁石の対角線長よりも短くなり、Ｒmaxよりも小さくなる。また、Ｃ領域に点Ｑを配置した場合、像振れ補正ユニット１０３を回転させた際に、磁石の一方の端がコイルに近づき、磁石の他方の端はコイルから遠ざかる。したがって、平均値としては両者の寄与分の打ち消し合いが生じるため、磁石とコイルとの平均ギャップ変化量を大幅に小さくすることができる。

以上のように、前記比較例に対して最大ギャップ変化量Δｇmaxの値を小さくするための条件は、前記垂線の足Ｑを、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域内へと限定するにつれて、Ｒmaxに対するＳmaxの比率を小さくすることに相当する。

次に、可動側対向面の法線と光軸とがなす角θの範囲について、図１０を参照して説明する。
図１０にて補正レンズ１０２と光軸との交点のうち、回転中心点Ｏに近い方を点Ｃ１とし、遠い方を点Ｃ２とする。回転中心点Ｏから点Ｃ１までの距離をＬ２とし、回転中心点Ｏから点Ｃ２までの距離をＬ３とする。光軸を基準として補正レンズ１０２の有効半径をＲ２とし、固定部材１０１の最外周部の半径をＲ３とする。本実施形態にて可動側対向面の法線と光軸とがなす角θは下式を満たす。

［数式５］
θ１＜θ＜θ２ ・・・（５）
ここでθ１＝Ａｔａｎ（Ｒ２/Ｌ３）、θ２＝Ａｔaｎ（Ｒ３/Ｌ２）であり、Ａｔaｎ（）は逆正接関数（正接関数の逆関数）を表す。
可動側対向面の法線と光軸とのなす角θが（５）式に示す範囲内にある場合、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑは、補正レンズ１０２の外周側に位置し、かつ固定部材１０１の最外周部の内側に位置する。

本実施形態の電磁駆動部は、補正レンズ１０２の外周側であって、かつ固定部材１０１の最外周部よりも内側に配置される。これにより、補正レンズ１０２の光路との干渉を避けつつ、装置全体の大径化を回避できる。すなわち、θが（５）式に示す範囲内にあることは、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足Ｑが、電磁駆動部内に位置するための条件となる。（５）式に示す範囲内であれば、電磁駆動部を補正レンズ１０２の光路の外側に配置しながら、コイルと磁石とのギャップ変化量を小さくすることができる。

第２実施形態によれば、以上に説明した条件を課すことにより、電磁駆動部を構成する磁石とコイルとの間の距離の変化を小さくすることができ、電磁駆動部の出力変化を低減できる。これにより、推進力の不足を電磁駆動部の大型化で補う必要がなく、装置全体の小型化を実現できる。

［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態について、図１１および図１２を参照して説明する。第３実施形態に係る像振れ補正装置では、第１の駆動部３０４が第１の磁石３０４１および第１のコイル３０４２を備える。
図１１は、本実施形態の像振れ補正装置を、回転中心点Ｏを通り像振れ補正ユニットの回転軸と直交する平面で切断した場合の断面図である。図１２は本実施形態の像振れ補正装置を、一方の可動側対向面の法線方向（図１１における白抜き矢印に示す直線ＯＱ１方向参照）から見た場合の図である。

第１の磁石３０４１は、第１のコイル３０４２に対する対向面にて２つの平面部を有する。その一方の面を第１の面とし、回転中心点Ｏからの当該面へ下ろした垂線の足を点Ｑ１とする。また、他方の面を第２の面とし、回転中心点Ｏからの当該面へ下ろした垂線の足を点Ｑ２とする。本実施形態では、点Ｑ１と点Ｑ２がそれぞれ対向面の図心に一致するように配置されている。
第１のコイル３０４２は、第１の磁石３０４１に対する対向面にて２つの平面部を有する。その一方の第１の面が第１の磁石３０４１の第１の面に対向し、他方の第２の面が第１の磁石３０４１の第２の面に対向する。可動部材３０３が可動範囲の中央に位置する状態にて、第１の磁石３０４１に対する２つの対向面（固定側対向面）は、それぞれ可動側対向面の２つの対向面と平行になる。なお、説明は省略するが、第２の磁石と第２のコイルについても、可動側対向面および固定側対向面の関係は前記と同様である。

前記第１実施形態および第２実施形態では、電磁駆動部を構成する磁石およびコイルは、それぞれの対向面が１つの平面であり、磁石およびコイルを容易に製造できる。これに対して第３実施形態では、磁石とコイルとの対向面を、複数の面で構成することにより、磁石とコイルとのギャップ変化量をさらに小さくすることができる。つまり、磁石とコイル対向面にて複数の平面部を有する構成では、各部の面積が１つの平面で構成する場合に比べて小さくなる。したがって、例えば、点Ｑ１から可動側対向面内の点までの最大距離Ｓmaxは、１つの平面で対向面を構成した場合よりも小さな値となり、最大ギャップ変化量Δｇmaxが小さくなる。これにより、電磁駆動部の出力変化を低減できる。

本実施形態では、点Ｑ１および点Ｑ２を、それぞれの対向面の図心と一致させた構成を有する。これにより、磁石とコイルとのギャップ変化量を最小にできるという効果を奏する。
なお、加工の難易度等を考慮して、それぞれの対向面と垂線の足Ｑ１およびＱ２、回転中心点Ｏとの関係を、前記第２実施形態で説明した条件に従って設定することにより、前記と同様の効果が得られる。また、コイルに対する磁石の対向面は、１つの磁石内に複数の対向面を持たせる形状にしてもよいし、複数の磁石を組み合わせて複数の対向面を構成してもよい。また、可動側対向面および固定側対向面において３以上の平面部を有する構成でもよい。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について、図１３ないし図１５を参照して説明する。本実施形態における像振れ補正装置４００について、以下では、前記実施形態と相違する第１の電磁駆動部４０４、第２の電磁駆動部４０５を説明する。

図１３は、本実施形態に係る像振れ補正装置４００の構成例を示す分解斜視図である。第１の電磁駆動部４０４は、第１の磁石４０４１と１のコイル４０４２で構成され、第２の電磁駆動部４０５は、第２の磁石４０５１と第２のコイル４０５２で構成される。図１４は、像振れ補正装置４００を、像振れ補正ユニット１０３のヨー方向における回転軸と直交し、回転中心点Ｏおよび第１の電磁駆動部の図心を通る平面で切断した場合の断面図である。図１５は、像振れ補正装置４００を、像振れ補正ユニット１０３のピッチ方向における回転軸と直交し、回転中心点Ｏおよび第１の電磁駆動部の図心を通る平面で切断した場合の断面図（図１４におけるＤ−Ｄ線参照）である。

電磁駆動部４０４，４０５をそれぞれ構成する磁石４０４１，４０５１は、コイル４０４２，４０５２にそれぞれ対する対向面が円筒面状に形成されている。それらの中心軸は、回転中心点Ｏを通り、中心軸の向きは、電磁駆動部４０４，４０５の各駆動方向と平行である。円筒面の半径方向は、回転中心点Ｏから各可動側対向面の図心へ向かう方向であり、円筒面の半径は、回転中心点Ｏから各可動側対向面の図心までの距離に等しい。円筒面の中心軸を図１４に例示する。

他方、電磁駆動部４０４，４０５をそれぞれ構成するコイル４０４２，４０５２は、磁石４０４１，４０５１にそれぞれ対する対向面が円筒面状に形成されている。これらの円筒は、初期状態において、各コイルに対する磁石４０４１，４０５１の対向面と同軸となるように配置されており、円筒面の半径は、回転中心点Ｏから各固定側対向面の図心までの距離に等しい。

このような配置によって、磁石とコイルとのギャップ変化量Δｇを小さくすることができる。その理由を以下に説明する。
まず、像振れ補正ユニット１０３をヨー方向に回転させる場合、つまり、図１４の紙面と直交する回転軸を中心として回転させる場合に、電磁駆動部４０４における磁石４０４１とコイル４０４２とのギャップ変化量について説明する。可動側対向面は円筒面状に形成され、その中心軸は電磁駆動部４０４の駆動方向と平行である。このため、ヨー方向に回転させるときの磁石とコイルとのギャップ変化量は、第１実施形態の場合と同様、（４）式で表される。回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足を基準とする最大距離Ｓmaxは、磁石の短辺方向の長さの半分となり、第１実施形態の場合に比べて短くなる。したがって、磁石とコイルとのギャップ変化量Δｇの値を小さくすることができる。

次に、像振れ補正ユニット１０３をピッチ方向に回転させる場合、つまり図１５の紙面と直交する回転軸を中心として回転させる場合に、電磁駆動部４０４における磁石とコイルとのギャップ変化量について説明する。この場合、可動側対向面は固定側対向面に対して、同軸関係を保ったまま回転する。したがって、幾何学的なギャップ変化量Δｇは、理想的にはゼロとなる。実際には、加工精度や組立誤差に起因する量が存在するが許容範囲内である。
以上のように、第４実施形態では、磁石とコイルのそれぞれに対する対向面を円筒面状にすることで、対向面を平面にした場合に比べてギャップ変化量を小さくできるので、電磁駆動部の出力変化をさらに低減できる。

また、円筒面の回転軸を電磁駆動部の長手方向と一致させること、すなわち駆動方向と平行になるようにすることで、磁石とコイルとのギャップ変化量をより小さくすることができる。以下にその理由を説明する。
磁石の着磁面にコイルを対向配置させた構成をもつボイスコイルモータにおいて、その駆動力は、磁石の着磁面に対向するコイルの導線部の長さに比例し、電流の方向と直交する方向に働く。したがって、十分な駆動力を確保するためには、電磁駆動部の形状は、駆動方向と直交する方向が長手方向となる長方形状の対向面に設計することが多い。上述のように、磁石とコイルとの最大ギャップ変化量Δｇmaxは、回転中心点Ｏから対向面へ下ろした垂線の足からの最大距離Ｓmaxの値を小さくするほど小さくなる。したがって、円筒面の回転軸を電磁駆動部の長手方向に一致させれば、電磁駆動部の出力変化を小さくすることができる。

本実施形態では、固定側対向面の中心軸と可動側対向面の中心軸が、回転中心点Ｏを通る配置とし、これにより、回転中心点Ｏを中心に像振れ補正ユニット１０３をピッチ方向に回転させたときのギャップ変化量をゼロにすることができる。しかし、加工の難易度が高くなってしまう等の理由により、このような配置を採用できない場合もある。この場合、対向面（円筒面）の回転中心軸を回転中心点Ｏの近傍に設定することで、上述の効果に近づけることができる。これは、円筒面の中心軸と回転中心点Ｏが、補正レンズ１０２から見て同じ側に配置される場合には、そうでない場合に比べて円筒面の回転中心軸を回転中心点Ｏの近傍に近づけることができるからである。

本実施形態では、固定側対向面の中心軸と可動側対向面の中心軸が同軸となる配置とし、回転中心点Ｏを中心に可動部材をピッチ方向に回転させたときのギャップ変化量をゼロにすることができる。一方、加工上の制約等により、このような配置が難しくなる場合がある。この場合、回転中心点Ｏから近い内側の対向面（図１４では固定側対向面）の半径が大きくなり、回転中心点Ｏから遠い外側の対向面（図１４では可動側対向面）の半径が小さくなると、対向面同士の干渉が発生する可能性がある。干渉を回避するには、２つの対向面が同軸とならない配置の場合、回転中心点Ｏから見て外側の対向面の曲率半径を相対的に大きくし、内側の対向面の曲率半径を相対的に小さくするとよい。各対向面の中心軸を同軸にした配置と比べた場合、コイルと磁石とのギャップの平均値は大きくなるものの、部材間の干渉の発生を避けることができる。

また、加工上の制約等により、一方の対向面を円筒面部とし、他方の対向面を平面部とすることがある。この場合、平面は、曲率半径が無限大の円とみなせるので、平面状にした対向面を回転中心点Ｏから見て外側に配置し、円筒面状にした対向面を回転中心点Ｏから見て内側に配置すればよい。

次に磁石およびコイルの製造と関連する事項について説明する。
磁石を生産性良く製作するには、金型を利用して作る方式が一般的である。また、コイルを生産性良く製作するには、線材を糸巻きに巻いて作る方式が一般的である。円筒面の部分を持つ金型を準備することは比較的容易であるため、円筒面部を持つ磁石は比較的容易に製造できる。一方、本実施形態で用いる小判型コイルの場合、磁石に対する対向面を円筒面として形成するには、糸巻きの底面を円筒型にする必要があり、その底面に沿ってコイルを巻くには、複雑な巻き方を要するので、平面のみで対向面を構成するよりも加工の難易度が高い。したがって、磁石およびコイルのうち、一方の対向面を平面とし、他方の対向面を円筒面にする場合には、コイルに対する磁石の対向面を円筒面とし、磁石に対するコイルの対向面を平面とすることにより、製造が容易になり、コスト低減に寄与する。この場合、上述した理由により、磁石を回転中心点Ｏに近い側に配置し、コイルを回転中心点Ｏから遠い側に配置すればよい。

次に磁石と磁気検出手段とのギャップについて説明する。
本実施形態では、初期状態において、磁気検出手段（図１４：位置センサ１０８１，１０８２参照）を、回転中心点Ｏから可動側対向面の図心に引いた直線上に配置している。これにより、磁石と磁気検出手段とのギャップ変化量を小さくすることができる。したがって、磁気検出手段に必要な測定レンジを小さくでき、像振れ補正ユニット１０３の位置を安定して検出できる。

［第５実施形態］
次に本発明の第５の実施形態について、図１６ないし図１８を参照して説明する。
以下では第５実施形態に係る像振れ補正装置５００の構成部品のうち、固定部材５０１、像振れ補正ユニット５０３、電磁駆動部５０４および電磁駆動部５０５、中間移動部材５０６を主として説明する。第１の電磁駆動部５０４は、第１の磁石５０４１、第２の磁石５０４２、第１のコイル５０４３、第２のコイル５０４４で構成される。また、第２の電磁駆動部５０５は、第３の磁石５０５１、第４の磁石５０５２、第３のコイル５０５３、第４のコイル５０５４で構成される。

第１の転動部材５０７、第２の転動部材５０８はいずれもボールである。中間移動部材５０６は第１の転動部材５０７を介して固定部材５０１に支持され、像振れ補正ユニット５０３は第２の転動部材５０８を介して中間移動部材５０６に支持されている。よって、固定部材５０１に対して中間移動部材５０６が相対的に移動可能であり、中間移動部材５０６に対して像振れ補正ユニット５０３が相対的に移動可能な構成である。

図１６は、像振れ補正装置５００の構成部品を示す分解斜視図である。図１７は、像振れ補正装置５００を、ヨー方向に回転させるときの回転軸と直交し、かつ回転中心点Ｏおよび第１の電磁駆動部５０４の図心を通る平面で切断した場合の断面図である。図１８は、像振れ補正装置５００を、ピッチ方向に回転させるときの回転軸と直交し、かつ回転中心点Ｏおよび第２の電磁駆動部５０５の図心を通る平面で切断した場合の断面図である。
固定部材５０１は概ね円盤状に形成され、図示しないレンズ鏡筒に保持される。レンズ鏡筒は、撮像光学系を構成する他のレンズ群および像振れ補正装置５００を含む。固定部材５０１の中心にある開口部５０１ａには、像振れ補正ユニット５０３が配置されることで、像振れ補正ユニット５０３の可動範囲が制限される。また固定部材１０１は、開口部５０１ａの外周部の２箇所にコイル保持部５０１ｂを有し、第１のコイル５０４３および第２のコイル５０４４をそれぞれ保持する。

固定部材５０１は、複数のヨー方向ボール受け部５０１１を有し、これらは第１の転動部材５０７に対する受け部である。ヨー方向ボール受け部５０１１の底面は、回転中心点Ｏを通ってピッチ方向に平行な直線を回転中心軸とした円筒面の一部を成す形状、またはＶ字状の断面をもつ形状に構成されている。これにより、第１の転動部材５０７は、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心としてヨー方向に回転移動できる。

光学要素の保持部材である像振れ補正ユニット５０３は、中央の開口部５０３ａに補正レンズ１０２を保持する。像振れ補正ユニット５０３は、複数のピッチ方向ボール受け部５０３１（図１７参照）を有し、これらは第２の転動部材５０８に対する受け部である。ピッチ方向ボール受け部５０３１の底面は、回転中心点Ｏを通ってヨー方向に平行な直線を回転中心軸とした円筒面の一部を成す形状、またはＶ字状の断面をもつ形状に構成されている。これにより、第２の転動部材５０８は、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心としてピッチ方向に回転移動できる。また、像振れ補正ユニット５０３は複数の磁石保持部５０３ｂを有し、第３の磁石５０５１および第４の磁石５０５２をそれぞれ保持する。

第１の電磁駆動部５０４はボイスコイルモータである。本実施形態では、２つのボイスコイルモータを並設することで１つの電磁駆動部が構成される。第１の磁石５０４１は、概ね直方体状に形成されており、中間移動部材５０６に取り付けられる。第１の磁石５０４１において第１のコイル５０４３との対向面は長方形の平面となっており、中央で二分割されてそれぞれＮ極とＳ極とされ、対向面の法線方向に着磁されている。図１７に示すように、回転中心点Ｏから、第１のコイル５０４３に対する第１の磁石５０４１の対向面へ下ろした垂線の足は、対向面の図心を通るように配置される。第２の磁石５０４２は、概ね直方体状に形成され、補正レンズ１０２を挟んで第１の磁石５０４１とは反対側に配置されて中間移動部材５０６に取り付けられる。第２の磁石５０４２において第２のコイル５０４４と対向する面は長方形の平面となっており、中央で二分割されてそれぞれＮ極とＳ極にとされ、対向面の法線方向に着磁されている。図１７に示すように、回転中心点Ｏから、第２のコイル５０４４に対する第２の磁石５０４２の対向面へ下ろした垂線の足は、対向面の図心を通るように配置される。

第１のコイル５０４３は小判型に形成されたコイルであり、第１の磁石５０４１の着磁面と対向するように、固定部材５０１に取り付けられている。第１の磁石５０４１の着磁面との対向面は平面であり、第１のコイル５０４３への通電により、第１の磁石５０４１の着磁方向および通電方向と直交する方向であるヨー方向にローレンツ力が発生する。第２のコイル５０４４は小判型に形成されたコイルであり、第２の磁石５０４２の着磁面と対向するように、補正レンズ１０２を挟んで第１のコイル５０４３の反対側にて固定部材５０１に配置されている。第２のコイル５０４４において第２の磁石５０４２の着磁面と対向する面は平面である。第２のコイル５０４４への通電により、第２の磁石５０４２の着磁方向および通電方向と直交する方向であるヨー方向にローレンツ力が発生する。なお、このときに第２のコイル５０４４へ流す電流は、第１のコイル５０４３へ流す電流と同相でよく、第１のコイル５０４３と第２のコイル５０４４は電気的に直列に接続されてもよい。

第２の電磁駆動部５０５はボイスコイルモータであり、本実施形態では、２つのボイスコイルモータを並設することで１つの電磁駆動部が構成される。第３の磁石５０５１、第４の磁石５０５２は、概ね直方体状に形成されており、像振れ補正ユニット５０３に取り付けられる。第４の磁石５０５２は、補正レンズ１０２を挟んで第３の磁石５０５１の反対側に配置される。第３の磁石５０５１において第３のコイル５０５３と対向する面は長方形の平面となっており、中央で二分割されてそれぞれＮ極とＳ極とされ、対向面の法線方向に着磁されている。同様に、第４の磁石５０５２において第４のコイル５０５４と対向する面は長方形の平面である。図１８に示すように、回転中心点Ｏから、第３のコイル５０５３に対する第３の磁石５０５１の対向面へ下ろした垂線の足は、対向面の図心を通るように配置される。また、回転中心点Ｏから、第４のコイル５０５４に対する第４の磁石５０４２の対向面へ下ろした垂線の足は、対向面の図心を通るように配置される。

第３のコイル５０５３、第４のコイル５０５４は小判型に形成されたコイルであり、第３の磁石５０５１、第４の磁石５０４２の着磁面とそれぞれ対向した状態で中間移動部材５０６に取り付けられる。第４の磁石５０４２は、補正レンズ１０２を挟んで第３のコイル５０４３の反対側にて中間移動部材５０６に配置される。第３のコイル５０５３において第３の磁石５０５１の着磁面との対向面は平面である。第３のコイル５０５３への通電により、第３の磁石５０５１の着磁方向および通電方向と直交する方向であるピッチ方向にローレンツ力が発生する。また、第４のコイル５０５４において第４の磁石５０５２の着磁面との対向面は平面である。第４のコイル５０５４への通電により、第４の磁石５０４２の着磁方向および通電方向と直交する方向であるピッチ方向にローレンツ力が発生する。なお、このとき第４のコイル５０５４に流す電流は、第３のコイル５０５３へ流す電流と同相でよく、第３のコイル５０５３と第４のコイル５０５４は電気的に直列に接続されてもよい。

電磁駆動部５０４，５０５の各出力は、磁石とコイルが対向する面積が大きくなるほど大きくなる。したがって、決められた電力内で所定の出力を得るためには、所定の対向面積が必要である。複数の電磁駆動部は補正レンズ１０２の外周部に配置されるので、補正レンズ１０２の光路との干渉を回避できる。
中間移動部材５０６は、固定部材５０１と像振れ補正ユニット５０３の間に位置し、固定部材５０１との対向面には、複数のヨー方向ボール受け部５０６１を有する。ヨー方向ボール受け部５０６１は、回転中心点Ｏを通ってピッチ方向に平行な直線を回転中心軸とする円筒面の一部を成す形状、またはＶ字状の断面形状をもつ。これにより、第１の転動部材５０７は、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心としてヨー方向に回転移動できる。また中間移動部材５０６は、像振れ補正ユニット５０３との対向面に、複数のピッチ方向ボール受け部５０６２を有する。ピッチ方向ボール受け部５０６２は、回転中心点Ｏを通りヨー方向に平行な直線を回転中心軸とする円筒面の一部を成す形状、またはＶ字状の断面形状をもつ。これにより、第２の転動部材５０８は、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心としてピッチ方向に回転移動できる。中間移動部材５０６は、一方の側にて第１の磁石５０４１および第２の磁石５０４２を保持し、反対側にて第３のコイル５０５３および第４のコイル５０５４を保持する。

第１の転動部材５０７は、固定部材５０１に対して中間移動部材５０６を転動支持する。本実施形態では第１の転動部材５０７の個数は３つであり、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心に、中間移動部材５０６をヨー方向にて転動支持する。また、第２の転動部材５０８は、中間移動部材５０６に対して像振れ補正ユニット５０３を転動支持する。本実施形態では第２の転動部材５０８の個数は３つであり、回転中心点Ｏを通る回転軸を中心に、像振れ補正ユニット５０３をピッチ方向にて転動支持する。

なお、図示は省略するが、弾性部材や磁気的な付勢手段等により、像振れ補正ユニット５０３と固定部材５０１の間には両者が引き合う方向の付勢力が働いている。これにより、第１および第２の転動部材は、それぞれのボール受け部に対して常に接触状態を保つ。

次に、本実施形態における像振れ補正装置の動作について説明する。
中間移動部材５０６は、固定部材５０１に対して、回転中心点Ｏを通る第１の回転軸を中心にヨー方向に回転可能に支持されている。また像振れ補正ユニット５０３は、中間移動部材５０６に対して、回転中心点Ｏを通る第２の回転軸を中心としてピッチ方向に回転可能に支持されている。したがって、像振れ補正ユニット５０３は固定部材５０１に対して回転中心点Ｏを交点とする第１および第２の回転軸を中心として、回転可能に支持されていることになる。この状態で、第１のコイル５０４３および第２のコイル５０４４への通電が行われると、中間移動部材５０６はヨー方向に駆動される。また、第３のコイル５０５３および第４のコイル５０５４への通電により、像振れ補正ユニット５０３はピッチ方向に駆動される。

以上のように、像振れ補正ユニット５０３をヨー方向に駆動する場合、像振れ補正ユニット５０３、第２の電磁駆動部５０５、第２の転動部材５０８、中間移動部材５０６が可動部に相当する。つまり、中間移動部材５０６は第１の可動部材であり、像振れ補正ユニット５０３は第２の可動部材であり、両者を含めた可動部が構成される。可動部は固定部材５０１に対してヨー方向の回転軸を中心として回転する。このときに発生する駆動力は、第１の電磁駆動部５０４によるローレンツ力に基づく。
また、像振れ補正ユニット５０３をピッチ方向に駆動する場合、中間移動部材５０６、第１の電磁駆動部５０４、第１の転動部材５０７、固定部材５０１を含めた部分が固定部に相当する。中間移動部材５０６は第１の可動部材であるが、この場合、第２の可動部材である像振れ補正ユニット５０３に対しては固定部とみなすことができる。像振れ補正ユニット５０３は、固定部に対してピッチ方向の回転軸を中心として回転する。このときに発生する駆動力は、第２の電磁駆動部５０５によるローレンツ力に基づく。

本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
・磁石とコイルとのギャップ変化量を小さくできること。
磁石とコイルとのギャップ変化量は、前記（４）式で記述でき、Ｓ値（図７に示すＳ参照）によって変化する。第１実施形態の場合、磁石とコイルの相対的な位置関係は、回転中心点Ｏを球心とする球面に沿って変化する。すなわち、磁石はコイルに対して、回転中心点Ｏを通り光軸と直交する任意の回転軸を中心として回転する。したがって変数Ｓの最大値は、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足という、一点を基準とした距離の最大値をとる必要があった。
一方、第５実施形態における磁石とコイルの相対的な位置関係は、回転中心点Ｏを通り駆動方向と直交する回転軸を中心とする回転により変化する。したがって変数Ｓの最大値は、その回転軸を可動側対向面へ投影した投影線からの最大値となる。図１９は、回転中心点Ｏから見た場合（図１８の白抜き矢印の方向参照）に、像振れ補正ユニット５０３および第３の磁石５０５１、第４の磁石５０５２を示す正面図である。図１９は、第１実施形態にて説明した図８に相当する図である。

本実施形態のように、回転中心点Ｏから可動側対向面へ下ろした垂線の足が、可動側対向面の図心を通る場合、図１９に示すように、最大値Ｓmaxは可動側対向面の短辺の長さの半分となる。これは、可動側対向面を単一の平面で構成した場合の最小値である。したがって、磁石とコイルとのギャップ変化量Δｇの値を小さくすることができ、電磁駆動部の出力変化を低減できる。なお、加工上の制約等で上記の条件を満たすことが難しい場合には、回転中心点Ｏと可動側対向面との位置関係について前記第２実施形態で説明した条件に従って設定することにより、前記と同様の効果が得られる。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態に係る像振れ補正装置６００について、図２０を参照して説明する。図２０は、像振れ補正装置６００を、ピッチ方向に回転させる場合の回転軸と直交し、かつ回転中心点Ｏおよび第１の電磁駆動部の図心を通る平面で切断した場合の断面図である。以下、第５実施形態との相違点を中心に説明する。

第２の電磁駆動部６０５は、第３の磁石６０５１、第４の磁石６０５２、第３のコイル６０５３、第４のコイル６０５４で構成される。第３の磁石６０５１は、第３のコイル６０５３との対向面が円筒面状に形成されており、像振れ補正ユニット５０３に取り付けられている。第４の磁石６０５２は、補正レンズ１０２を挟んで第３の磁石６０５１の反対側にて像振れ補正ユニット５０３に配置され、第４のコイル６０５４との対向面が円筒面状に形成されている。
第３のコイル６０５３は小判型に形成されたコイルであり、第３の磁石６０５１の着磁面と対向した状態で中間移動部材５０６に取り付けられる。第３のコイル６０５３において第３の磁石６０５１の着磁面との対向面は円筒面状に形成されている。この円筒面は、回転中心点Ｏを通り、ピッチ方向に平行な中心軸を有する。第３のコイル６０５３への通電により、第３の磁石６０５１の着磁方向および通電方向と直交する方向であるピッチ方向にローレンツ力が発生する。

また、第４のコイル６０５４は小判型に形成されたコイルであり、第４の磁石６０５２の着磁面と対向した状態で、補正レンズ１０２を挟んで第３のコイル６０５３の反対側にて中間移動部材５０６に取り付けられる。第４のコイル６０５４において第４の磁石６０５２の着磁面との対向面は円筒面状に形成されている。この円筒面は、回転中心点Ｏを通り、ピッチ方向に平行な中心軸を有する。第４のコイル６０５４への通電により、第４の磁石６０５２の着磁方向および通電方向と直交する方向であるピッチ方向にローレンツ力が発生する。

本実施形態では、第３の磁石６０５１、第４の磁石６０５２と、第３のコイル６０５３、第４のコイル６０５４とのそれぞれの対向面は、すべて同軸の円筒面の一部を成す。中間移動部材５０６を用いた構造において、磁石とコイルとの対向面を円筒面状に形成する場合、円筒面の中心軸を電磁駆動部の駆動方向と直交させることで、ギャップ変化量も最も小さくでき、電磁駆動部の出力変化を最小にすることができる。

また第５実施形態にて説明したように、中間移動部材５０６を用いる構造にて、磁石とコイルとの相対的な位置変化は、回転中心点Ｏを通り駆動方向と直交する回転軸を中心とする回転に従う。よって、コイルと磁石との対向面を、その回転軸を中心軸とする円筒面形状にすると、回転に伴う幾何学的なギャップ変化量Δｇをゼロにできる（加工精度や組立誤差に起因する成分は無視する）。

なお、円筒面の中心軸が回転中心点Ｏを通る配置とすることが難しい場合には、円筒面の回転中心軸を回転中心点Ｏに近づければよい。円筒面の中心軸と回転中心点Ｏが、補正レンズ１０２から見て同じ側に配置される場合、磁石とコイルとのギャップ変化量をより小さくする効果が得られるので、電磁駆動部の出力変化を低減できる。また、磁石およびコイルとの対向面を円筒面状に設計することは、球面状の場合に比べて加工の難易度を下げられるので、製造時の低コスト化や品質の安定化に寄与する。

［その他の実施形態］
前記実施形態では、例えば、可動部と固定部にて同心にそれぞれ形成した２つの球面の間に転動部材を配置し、回転中心点Ｏを球心とする球面上で可動部を移動可能に支持する構成を説明した。これに限らず、転動部材を用いずに、可動部に設けた球面部と固定部に設けた球面部とを摺動させて支持する構造等を用いてもよい。
また、可動部に磁石を配置し、固定部にコイルを配置した実施形態では、可動部に給電する必要が無いので、給電ケーブルの変形や摩擦等によって可動部が外力を受けてしまうことを回避できる。一方、可動部にコイルを配置し、固定部に磁石を配置した実施形態では、磁石がコイルに比べて重量が大きい場合、可動部を軽量化できる。いずれの実施形態でも本発明の効果が同様に得られる。

１０１ 固定部材
１０２ 補正レンズ（補正部材）
１０３ 像振れ補正ユニット（可動部材）
１０４、 １０５ 電磁駆動部
１０４１、１０５１ 磁石
１０４２、１０５２ コイル
１０８１、１０８２ 位置センサ（磁気検出手段）

Claims (17)

1. 像振れの補正部材を保持する可動部材と、
   前記可動部材を、回転中心点を球心とする球面に沿って移動可能に保持する固定部材と、
   前記可動部材および前記固定部材にて互いに対向する部分に設けた磁石およびコイルからなる電磁駆動手段を備え、
   前記磁石およびコイルは、前記コイルに通電したときに発生する駆動力の方向が、前記回転中心点を球心とする球面の接線方向と略一致するように、光軸に直交する方向から傾いて配置されることを特徴とする像振れ補正装置。
2. 複数の可動部材と、固定部材を備え、補正部材を保持する可動部材を、前記固定部材に対して回転中心点を交点とする第１の回転軸および第２の回転軸を中心として回転させることで像振れを補正する像振れ補正装置であって、
   前記固定部材に対して第１の回転軸を中心として回転し得る状態で支持された第１の可動部材と、
   前記補正部材を保持し、前記第２の回転軸を中心として回転し得る状態で前記第１の可動部材に支持された第２の可動部材と、
   前記第１の可動部材および前記固定部材にて互いに対向する部分に設けた磁石およびコイルを有する第１の電磁駆動手段と、
   前記第２の可動部材および前記第１の可動部材にて互いに対向する部分に設けた磁石およびコイルを有し、前記補正部材の光軸に直交する方向にて当該補正部材の外周に配置される第２の電磁駆動手段を備え、
   前記磁石およびコイルは、前記コイルに通電したときに発生する駆動力の方向が、前記回転中心点を球心とする球面の接線方向と略一致するように、光軸に直交する方向から傾いて配置されることを特徴とする像振れ補正装置。
3. 前記磁石およびコイルは互いに対向する部分が前記回転中心点を球心とする球面ではないことを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
4. 互いに対向する前記磁石または前記コイルの幾何学的中心および前記補正部材の光軸を含む断面において、前記磁石または前記コイルの対向面の前記幾何学的中心での法線が前記光軸に対して傾いており、当該法線と前記光軸との交点および前記回転中心点は前記補正部材に対して同じ側に位置することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の像振れ補正装置。
5. 前記磁石に対する前記コイルの対向面または前記コイルに対する前記磁石の対向面に平面部を有し、前記回転中心点から前記平面部へ下ろした垂線の足は、前記平面部の幾何学的中心から前記光軸までの距離を半径とする円の内部に位置することを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
6. 前記回転中心点から前記平面部へ下ろした垂線の足は、前記磁石またはコイルの対向面内に位置することを特徴とする請求項５に記載の像振れ補正装置。
7. 前記補正部材と前記光軸との交点のうち、前記回転中心点に近い方を点Ｃ１とし、前記回転中心点から遠い方を点Ｃ２として、前記回転中心点から点Ｃ１までの距離をＬ２とし、前記回転中心点から点Ｃ２までの距離をＬ３とし、前記補正部材の半径をＲ２とし、前記補正部材を保持する前記可動部材の最外周部の半径をＲ３とし、前記光軸に対して前記平面部の法線がなす角をθとし、逆正接関数をＡｔaｎとするとき、
   Ａｔaｎ（Ｒ２/Ｌ３）＜θ＜Ａｔａｎ（Ｒ３/Ｌ２）の関係を満たすことを特徴とする請求項５または６に記載の像振れ補正装置。
8. 前記平面部の幾何学的中心と前記光軸を含む断面において、当該幾何学的中心を通る法線は、前記回転中心点を通ることを特徴とする請求項５ないし７のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
9. 前記磁石の磁気を検出する磁気検出手段をさらに備え、
   前記磁気検出手段は、前記磁石またはコイルに対向するとともに、前記可動部材が可動範囲の中心に位置する状態にて前記回転中心点から前記平面部へ下ろした垂線上に配置されることを特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
10. 前記磁石に対する前記コイルの対向面または前記コイルに対する前記磁石の対向面に円筒面部を有することを特徴とする請求項４に記載の像振れ補正装置。
11. 前記円筒面部の回転中心軸は、前記回転中心点を通ることを特徴とする請求項１０に記載の像振れ補正装置。
12. 前記円筒面部の回転中心軸は、前記電磁駆動手段の駆動方向に対して平行であるか、または直交することを特徴とする請求項１０または１１に記載の像振れ補正装置。
13. 前記磁石およびコイルの対向面のうち、前記回転中心点に近い方の対向面の曲率半径は、前記回転中心点から遠い方の対向面の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
14. 前記磁石は、対向する前記コイルよりも前記回転中心点に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１３に記載の像振れ補正装置。
15. 前記磁石の磁気を検出する磁気検出手段をさらに備え、
    前記磁気検出手段は、前記磁石またはコイルに対向するとともに、前記可動部材が可動範囲の中心に位置する状態にて前記回転中心点から前記円筒面部へ下ろした垂線上に配置されることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれか１項に記載の像振れ補正装置。
16. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とする光学機器。
17. 請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の像振れ補正装置を備えることを特徴とする撮像装置。
    
    

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