JP2017146532A - 駆動装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動装置において、可動部材の可動量を大きくした際に、径の増加を低減する。
【解決手段】駆動装置は、固定部に対して移動可能に支持された可動部材を所定の方向に沿って駆動するため、可動部材に推力を与えて可動部材を所定の方向に沿って駆動する駆動部１３０および補正部１４０を有している。制御部１６０は可動部材の位置に応じて変化する関数に基づいて駆動部を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、デジタルカメラなどの撮像装置の振れ補正装置に備えられた駆動装置に関する。

撮像装置には、光学系を介して撮像面に結像する像の振れを補正するための振れ補正装置が備えられている。この振れ補正装置では、外部からの振れに応じて光学系の全部又は一部を移動制御して像の振れを低減している。そして、振れ補正装置では、大きな振れを補正するためには光学系を大きく移動させる必要がある。

例えば、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を駆動源として用いた振れ補正装置において、光学系を大きく移動させる際に、駆動装置が大型化することなく駆動効率の低下を少なくするようにした振れ補正装置がある（特許文献１参照）。

特開２０００−１９５７７号公報

特許文献１に記載の振れ補正装置では、光軸方向から見た場合に光学系のコイルの中心とマグネットの中心とを重ねて配置している。そして、マグネットの中心の位置を駆動中心としてコイルを移動させて移動部材の位置を変化させる。この場合、光軸方向から見ると、コイルの中心はマグネットの磁束密度が最大となる位置近傍において移動方向における推力がゼロとなってしまう。このため、移動部材の可動量を増加させるためには、マグネットの幅およびコイルの幅を大きくする必要がある。

ところが、マグネットの幅およびコイルの幅が増加すると、可動量の増加分以上に駆動装置の径が増加してしまうことなる。つまり、ＶＣＭを駆動源として用いた振れ補正装置においては、可動量を拡大する際にその可動量よりも駆動装置の径が増加してしまうことになる。

従って、本発明の目的は、可動部材の可動量を大きくした際に、径の増加を低減することのできる駆動装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による駆動装置は、固定部に対して移動可能に支持された可動部材を所定の方向に沿って駆動するための駆動装置であって、前記可動部材に推力を与えて前記可動部材を前記所定の方向に沿って駆動する駆動手段と、前記可動部材の位置に応じて変化する関数に基づいて前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、可動部材の可動量を大きくした際に、径の増加を低減することができる。

本発明の第１の実施形態による駆動装置の一例である振れ補正装置についてその構成をブロック図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第１の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す補正部に備えられたコイルおよびマグネットを説明するための図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図２に示す支持部および付勢部の配置を説明するための図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第２の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第３の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第４の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第５の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第６の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す振れ補正装置の構造の第７の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１の示す振れ補正装置の構造の第８の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 図１に示す補正部の動作を説明するための図であり、（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図、（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図、（ｃ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子１４１から遠い側に到達した位置にある場合の断面図である。 図１に示す補正部のコイルとマグネットとのずれ量の設定限界値について説明するための図である。 図１に示す振れ補正装置による振れ補正制御の一例を説明するためのフローチャートである。 図１に示すゲイン演算部で決定される係数の一例を示す図である。 図１に示す制御部で行われる可動部の制御を説明するための図であり、（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図、（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図、（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図、（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による振れ補正装置の効果を説明するための図であり、（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図、（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図である。 ピッチ方向の駆動にコイルとマグネットを一つずつ用いる従来の振れ補正装置を説明するための図であり、（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図、（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図である。 ステッピングモーターの構成についてその一例を示す正面図である。 図１９に示すステッピングモーターの動作を説明するための図であり、（ａ）はローター回転角と駆動負荷との関係を示す図、（ｂ）はローター回転角と係数との関係を示す図、（ｃ）はローター回転角と電流との関係を示す図である。 図１に示す振れ補正装置において可動部の移動に応じた駆動負荷、係数、および電流を説明するための図であり、（ａ）は可動部の位置と駆動負荷との関係を示す図、（ｂ）は可動部の位置と係数との関係を示す図、（ｃ）は可動部の位置と電流との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態による振れ補正装置の構造の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の第３の実施形態による振れ補正装置による補正制御を説明するための図であり、（ａ）は可動部の移動量と電流との関係を示す図、（ｂ）は可動部の移動量と推力との関係を示す図である。 本発明の第４の実施形態による振れ補正装置の構造の一例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 本発明の第４の実施形態による振れ補正装置で行われる可動部の制御を説明するための図であり、（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図、（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図、（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図、（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態による振れ補正装置の動作を説明するための図であり、（ａ）は可動部が可動範囲において第１コイル側の端に達した際の一例の断面図、（ｂ）は可動部が可動範囲において第１コイル側の端に達した際の他の例の断面図である。 本発明の第５の実施形態による振れ補正装置で行われる可動部の制御を説明するための図であり、（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図、（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図、（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図、（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態による駆動装置の一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による駆動装置の一例である振れ補正装置についてその構成をブロック図である。

図示の振れ補正装置１００は、デジタルカメラなどの撮像装置に備えられ、光学系を介して撮像面に結像する像の振れを補正する。振れ補正装置１００は、比較部１１０、演算部１２０、駆動部１３０、補正部１４０、および検出部１５０を有している。そして、演算部１２０および駆動部１３０は制御部１６０を構成する。比較部１１０は、後述する可動部１４２の目標位置と検出位置との差分を出力する。演算部１２０はゲイン演算部１２０ｇおよび関数演算部１２０ｆを備えている。ゲイン演算部１２０ｇは比較部１１０の出力である差分に基づいてゲインを求める。関数演算部１２０ｆは可動部１４２の検出位置に基づいてコイルに通電する電流の比を求める。そして、演算部１２０はコイルに通電する電流の値を出力する。

駆動部１３０はピッチ駆動部１３０ｐおよびヨー駆動部１３０ｙを有している。ピッチ駆動部１３０ｐはピッチ方向の駆動を行うための第１および第２コイル駆動回路を備えている。ヨー駆動部１３０ｙはヨー方向の駆動を行うための第３および第４コイル駆動回路を備えている。そして、駆動部１３０は演算部１２０の出力に基づいてコイルに通電を行う。

補正部１４０はピッチ補正部１４０ｐおよびヨー補正部１４０ｙを有している。ピッチ補正部１４０ｐはピッチ方向の駆動を行う第１駆動部１８０ｐおよび第２駆動部１８１ｐを備えている。ヨー補正部１４０ｙはヨー方向の駆動を行う第３駆動部１８０ｙおよび第４駆動部１８１ｙを備えている。補正部１４０に備えられた各駆動部はコイルおよびマグネットを備えている。そして、コイルの長手方向が平行な第１駆動部および第２駆動部によって振れ補正動作が行われる。検出部１５０は、ピッチ検出部１５０ｐおよびヨー検出部１５０ｙを備えており、可動部１４２の位置を検出する。

図２は、図１に示す振れ補正装置の構造の第１の例を示す図である。そして、図２（ａ）は正面図であり、図２（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置１００は電気基板部１７１を備えており、当該電気基板部１７１には前述の比較部１１０、演算部１２０、および駆動部１３０が搭載されている。そして、電気基板部１７１は配線（図示せず）によって第１コイル１４６ｐ、第２コイル１４８ｐ、第３コイル１４６ｙ、第４コイル１４８ｙ、ピッチ検出部１５０ｐ、およびヨー検出部１５０ｙと接続される。

光学素子１４１は、レンズであって、可動部１４２が可動範囲の中心に位置する場合に光学素子の光軸Ｏａに関して移動して、結像する像を結像面で移動させる。手振れなどの外部の振れを検出した場合には、当該振れに応じて光学素子１４１を移動させて結像する像の振れを低減する。なお、レンズではなくＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子を光学素子１４１として可動部１４２で保持するようにしてもよい。

可動部（可動部材）１４２は略筒形状であって、その中心に光学素子１４１が保持される。そして、可動部１４２は固定部１４３に対して移動可能である。可動部１４２に備えられた転動ボール１４４ａに当接する側には、光軸Ｏａに直交する平面形状のボール受部１４２ａが３か所に形成されている。可動部１４２の外周において、ばね掛け部１４２ｂが、例えば、４か所に形成されている。

固定部１４３は略筒形状であり、固定部１４３に備えられた転動ボール１４４ａに当接する側には、光軸Ｏａに直交する平面形状のボール受部１４３ａが３か所に形成されている。固定部１４３の内部において、ばね掛け部１４３ｂが、例えば、４か所に形成されている。固定部１４３の内部には、環状に規制部材１４３ｃが形成されている。可動部１４２の位置が大きく変化すると、可動部１４２が規制部材１４３ｃに到達して可動部１４２の位置が規制される。規制部材１４３ｃに到達して可動部１４２が規制された際の可動部１４２の位置を第１の位置とする。また、反対側の規制部材１４３ｃに到達して可動部１４２が規制される際の位置を第２の位置とする。そして、第１の位置から第２の位置までを可動部１４２の可動範囲とする。

支持部（支持部材）１４４は、固定部１４３に対して可動部１４２を移動可能に支持する。そして、支持部１４４はボール受部１４２ａ、ボール受部１４３ａ、および転動ボール１４４ａを備えている。転動ボール１４４ａはセラミックなどの球体であり、ボール受部１４２ａおよびボール受部１４３ａに当接するように３か所に配置されている。転動ボール１４４ａがボール受部１４２ａおよび１４３ａの間で狭持されつつ転動すると、可動部１４２は固定部１４３に対して光軸Ｏａ方向に移動しない。そして、可動部１４２は光軸Ｏａと直交する面内を移動することが可能となる。

付勢部１４５は、固定部１４３と可動部１４２とを支持部１４４に当接する方向に付勢する。そして、付勢部１４５はばね掛け部１４２ｂ、ばね掛け部１４３ｂ、および引っ張りばね１４５ａを有している。引っ張りばね１４５ａはステンレスなどの材料で形成され、ばね掛け部１４２ｂおよびばね掛け部１４３ｂに掛かるように、例えば、４本配置されている。引っ張りばね１４５ａによって可動部１４２が移動した場合には、可動部１４２を可動範囲の中心に戻すように可動部１４２の移動方向と反対方向に反力が発生する。これによって、可動部１４２が移動した場合には、可動部１４２の位置に応じて引っ張りばね１４５ａによる反力が大きくなる。

なお、引っ張りばね１４５ａの代わりに可動部１４２と固定部１４３との間で吸着力を生じる磁力によるものなど可動部１４２と固定部１４３とが支持部１４４に当接する方向に付勢力を発生するものであれば、他の手段を用いるようにしてもよい。また、転動ボールと引っ張りばねの材料、そして、引っ張りばねの数については上述の例には限定されない。

図３は図１に示す補正部に備えられたコイルおよびマグネットを説明するための図である。そして、図３（ａ）は正面図であり、図３（ｂ）は断面図である。

第１コイル１４６ｐは、固定部１４３に保持された略楕円筒形状のコイルである。第１コイル１４６ｐは光軸Ｏａ方向から見た場合に楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルである。そして、第１コイル１４６ｐの楕円筒の厚み方向の面１４６ｐａは、後述する第１マグネット１４７ｐに対向している。ここでは、第１コイル１４６ｐの中心を第１コイルの中心１４６ｐｂとする。

第１マグネット１４７ｐは、第１コイル１４６ｐに対向して可動部１４２に保持される。第１マグネット１４７ｐは、第１コイル１４６ｐとの対向面１４７ｐａの法線方向がその着磁方向であって、着磁境界面１４７ｐｂが第１コイル１４６ｐの長手方向と平行である。第１マグネット１４７ｐは、着磁境界面１４７ｐｂにおいて分割された着磁方向の異なる第１極１４７ｐｎおよび第２極１４７ｐｓを備えている。ここでは、光軸Ｏａから遠い方の極を第１極１４７ｐｎとし、近い方の極を第２極１４７ｐｓとする。また、第１マグネット１４７ｐの光学素子１４１から最も離れた面を参照番号１４７ｐｃで示す。

第２コイル１４８ｐは、固定部１４３に保持された略楕円筒形状のコイルである。第２コイル１４８ｐは、光軸Ｏａ方向から見た場合に楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルである。そして、第２コイル１４８ｐは第１コイル１４６ｐとその長手方向が平行となっている。さらに、光軸Ｏａ方向から見た場合に、第１コイル１４６ｐと第２コイル１４８ｐとの間に光学素子１４１が配置されている。第２コイル１４８ｐの楕円筒の厚み方向の面１４８ｐａは、第２マグネット１４９ｐに対向している。ここでは、第２コイル１４８ｐの中心を第２コイルの中心１４８ｐｂとする。

なお、第２マグネット１４９ｐの形状およびその配置について、第１マグネット１４７ｐと同様であるので、説明を省略する。

第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐは、光学素子１４１に関して光軸Ｏａ方向に重なって配置される。これによって、振れ補正装置の厚みが増加することが防止される。また、第１コイル１４６ｐ、第１マグネット１４７ｐ、第２コイル１４８ｐ、および第２マグネット１４９ｐは可動部１４２が移動しても干渉しない位置に配置されている。さらに、第１コイル１４６ｐ、第１マグネット１４７ｐ、第２コイル１４８ｐ、および第２マグネット１４９ｐは振れ補正装置の半径ができる限り小さくなるように光学素子１４１に近い位置に配置されている。

上述のように、可動部１４２が可動範囲の中心に位置する場合には、第１コイルの中心１４６ｐｂは第１マグネットの着磁境界面１４７ｐｂよりも、光学素子１４１の中心Ｏに対して所定のずれ量分だけ外側にずれて配置される。さらに、第２コイルの中心１４８ｐｂは第２マグネットの着磁境界面１４９ｐｂよりも、光学素子の中心Ｏに対して所定のずれ量分だけ外側にずれて配置される。

ピッチ検出素子１５１ｐは、磁気によって位置を検出するホールセンサである。ピッチ検出素子１５１ｐはホルダなどによって固定部１４３に固定される。そして、ピッチ検出素子１５１ｐは、対向するマグネットの位置の変化を電気信号として出力する。ピッチ検出素子１５１ｐの検出出力は電気基板部１７１に送られる。

ヨー補正部１４０ｙおよびヨー検出部１５０ｙはそれぞれピッチ補正部１４０ｐおよびピッチ検出部１５０ｐに対して光軸Ｏａと直交する面において直交して配置されている。なお、配置方向以外の構成およびその動作についてはピッチ補正部１４０ｐおよびピッチ検出部１５０ｐと同様であるので、ここでは構成の説明を省略する。

図４は、図２に示す支持部および付勢部の配置を説明するための図である。

図４においては、固定部１４３、第１マグネット１４７ｐ、第２マグネット１４９ｐ、支持部１４４、および付勢部１４５のみが示されている。支持部１４４において光軸Ｏａから最も離れた点を点Ａとし、付勢部１４５において光軸Ｏａから最も離れた点を点Ｂとする。光学素子１４１の中心点Ｏを中心として点Ａを通る円、点Ｂを通る円、および第１マグネットの面１４７ｐｃと第２マグネットの面１４９ｐｃに接する円の半径をそれぞれＤａ、Ｄｂ、およびＤｃとする。この場合、Ｄａ＜Ｄｃ、Ｄｂ＜Ｄｃが成り立つように構成される。

これによって、光軸Ｏａ方向から見た場合に、転動ボール１４４ａおよび引っ張りばね１４５ａは第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐの外周部よりも光軸Ｏａの近くに配置される。第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐは光学素子１４１に近い位置に配置されているので、振れ補正装置１００の径方向の大きさを小さく抑えることができる。

図５は、図１に示す振れ補正装置の構造の第２の例を示す図である。そして、図５（ａ）は正面図であり、図５（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図５に示す構成であってもよい。なお、図５において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図５に示す例では、可動部１４２にコイルが保持されており、固定部１４３にマグネットが保持されている。なお、このような構成はムービングコイル方式と呼ばれる。

図６は、図１に示す振れ補正装置の構造の第３の例を示す図である。そして、図６（ａ）は正面図であり、図６（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図６に示す構成であってもよい。なお、図６において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図６に示す例では、可動部１４２が可動範囲の中心に位置する場合に、第１マグネットの着磁境界面１４７ｐｂは第１コイルの中心１４６ｐｂよりも、光学素子１４１の中心Ｏに対して所定のずれ量分だけ外側にずれて配置される。さらに、第２マグネットの着磁境界面１４９ｐｂは第２コイルの中心１４８ｐｂよりも、光学素子の中心Ｏに対して所定のずれ量分だけ外側にずれて配置されるようにしてもよい。

図７は、図１に示す振れ補正装置の構造の第４の例を示す図である。そして、図７（ａ）は正面図であり、図７（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図７に示す構成であってもよい。なお、図７において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図７に示す例では、光軸Ｏａ方向から見た場合に、一方のコイルは対向するマグネットよりも手前に配置される。さらに、他方のコイルを対向するマグネットよりも奥に配置するようにしてもよい。

図８は、図１に示す振れ補正装置の構造の第５の例を示す図である。そして、図８（ａ）は正面図であり、図８（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図８に示す構成であってもよい。なお、図８において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図８に示す例では、第１コイル１４６ｐは固定部１４３又は可動部１４２のいずれか一方に保持され、第２コイル１４８ｐは他方に保持される。

図９は、図１に示す振れ補正装置の構造の第６の例を示す図である。そして、図９（ａ）は正面図であり、図９（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図９に示す構成であってもよい。なお、図９において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図９に示す例では、ボール受部１４２ａおよび１４３ａはすり鉢状であり、コイル、マグネット、および検出素子を傾けて配置する。そして、可動部１４１は球面上を移動する。

図１０は、図１に示す振れ補正装置の構造の第７の例を示す図である。そして、図１０（ａ）は正面図であり、図１０（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図１０に示す構成であってもよい。なお、図１０において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図１０に示す例では、ピッチ方向に駆動するため、第２コイル１４８ｐの円弧部は厚み方向に屈曲している。そして、第２コイル１４８ｐはコイル中心１４８ｐｂの近傍において第１コイル１４６ｐと、光軸Ｏａと直交する略同一平面上に配置される。

図１１は、図１に示す振れ補正装置の構造の第８の例を示す図である。そして、図１１（ａ）は正面図であり、図１１（ｂ）は断面図である。

振れ補正装置は、図１１に示す構成であってもよい。なお、図１１において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図１１に示す例では、ピッチ方向に駆動するため、第２コイル１４８ｐはマグネット１４７ｐの第１コイル１４６ｐに対向する面１４６ｐａの背面１４７ｐｅと対向するように配置される。

図１２は、図１に示す補正部の動作を説明するための図である。そして、図１２（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図である。また、図１２（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図である。さらに、図１２（ｃ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子１４１から遠い側に到達した位置にある場合の断面図である。

図１２においては、第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐの第１コイル１４６ｐおよび第２コイル１４８ｐに対するずれ量をともに”ｄ”とされている。そして、規制部材１４３ｃによって可動部１４２の移動が規制される影響が除かれている。

図１２（ａ）を参照すると、ここでは、図２において動作に関連する部品のみが示されており、可動部１４２は可動範囲の中心に位置している。第１コイル１４６ｐおよび第２コイル１４８ｐに対して、力の移動方向の成分が同一の向きになるように、互いに逆向き方向＋Ｊ１および＋Ｊ２に電流を通電する。この結果、電磁作用によって第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐにそれぞれ力Ｆ１ａおよびＦ２ａが発生する。ここで、力Ｆ１ａの移動方向の成分をＦ１ａｈ、移動方向に直交する方向の成分をＦ１ａｖとする。また、力Ｆ２ａの移動方向の成分をＦ２ａｈ、移動方向に直交する方向の成分をＦ２ａｖとする。

この場合、成分Ｆ１ａｈと成分Ｆ２ａｈとの合力が可動部１４２の推力となり、成分Ｆ１ａｖと成分Ｆ２ａｖとが可動部１４２を移動方向に直交する方向に動かす面外力である。図１２（ａ）においては、第１マグネット１４７ｐおよび第２マグネット１４９ｐともに推力が生じている。

図１２（ｂ）を参照すると、ここでは、図２において動作に関連する部品のみが示されている。可動部１４２が移動して、第１マグネットの着磁境界面１４７ｐｂが第１コイルのコイル線束部１４６ｐｄの光学素子１４１から遠い側に到達する直前の位置にある。

ここで、第２マグネット１４９ｐが第２コイルのコイル線束部１４８ｐｄを乗り越え、第２コイル１４８ｐと第２マグネット１４９ｐとの間のローレンツ力の向きが反転する。このため、ローレンツ力の移動方向の成分が同一の向きになるように、第１コイル１４６ｐには＋Ｊ１方向に、第２コイル１４８ｐには図１２（ａ）と反対の−Ｊ２方向に電流を通電する。これによって、力Ｆ１ｂおよびＦ２ｂが発生する。成分Ｆ１ｂｈおよび成分Ｆ２ｂｈの合力が可動部１４２の推力となり、成分Ｆ１ｂｖおよび成分Ｆ２ｂｖが可動部１４２を移動方向に直交する方向に動かす面外力である。

図１２（ｂ）においては、第２マグネット１４９ｐはコイル線束部１４６ｐｄの片側から外れており推力が小さくなるものの、第１マグネット１４７ｐにおいて推力が発生しており、可動部１４２は移動する。

図１２（ｃ）を参照すると、ここでは、図２において動作に関連する部品のみが示されている。可動部１４２が移動して、第１マグネットの着磁境界面１４７ｐｂが第１コイルのコイル線束部１４６ｐｄの光学素子１４１から遠い側に到達した位置にある。ここで、引っ張りばね１４５ａは省略されているが、引っ張りばね１４５ａによって発生するばね反力の大きさと方向がＫ１およびＫ２で示されている。

＋Ｊ１および−Ｊ２方向にそれぞれ電流を通電すると、力Ｆ１ｃおよびＦ２ｃが発生する。成分Ｆ１ｃｈおよび成分Ｆ２ｃｈの合力が可動部１４２の推力となり、成分Ｆ１ｃｖおよび成分Ｆ２ｃｖが可動部１４２を移動方向に直交する方向に動かす面外力である。

図１２（ｃ）においては、第１マグネット１４７ｐでは、着磁境界面１４７ｐｂがコイル線束部１４６ｐｄに到達しているので推力より面外力が大きくなって、推力が小さくなる。第２マグネット１４９ｐはコイル線束部１４８ｐｄの片側から外れており、推力は小さくなる。図１２（ｃ）に示す位置では、推力が可動部１４２を付勢する引っ張りばね１４５ａの反力Ｋ１およびＫ２の和と釣り合う。これによって、可動部１４２は移動できなくなる。つまり、図１２（ｃ）に示す位置は可動部１４２が移動できる上限の位置を示すことになる。

このように、規制部材１４３ｃによる影響を取り除くと、可動部１４２は図１２（ｃ）に示す位置まで移動することができる。ところが、一般的には、ばね反力のばらつきなどを見込んで余裕を持たせた範囲を可動範囲とする。よって、図示の例では、図１２（ｂ）の位置において規制部材１４３ｃと接触する構成として、図１２（ｂ）の位置までを可動範囲とする。但し、規制部材１４３ｃをさらに光学素子１４１の中心Ｏから遠ざけて配置して、推力が発生する範囲内であればさらに可動部１４２が移動可能な構成とするようにしてもよい。

なお、可動部１４２が、図１２で説明した移動方向と反対方向に移動する場合には、前述の電流の向きおよび力の向きが反転することになる。

図１３は、図１に示す補正部のコイルとマグネットとのずれ量の設定限界値について説明するための図である。

図１３に示す例では、コイルとマグネットとのずれ量を限界値Ｐとして、規制部材１４３ｃによって可動部１４２の移動が停止する影響が取り除かれている。なお、ここでは、図２において動作に関連する部品のみが示され、可動部１４２が可動範囲の中心に位置する。

限界値Ｐは、第１コイル１４６ｐに＋Ｊ１方向に電流を通電して、第１マグネットの第１極１４７ｐｎに発生する移動方向の力Ｆｎｈと第２極１４７ｐｓに発生する移動方向の力Ｆｓｈとがつり合うように設定される。これによって、第１コイル１４６ｐと第１マグネット１４７ｐとの間に発生するローレンツ力は、面外力ＦｎｖおよびＦｓｖのみとなって、推力は発生しない。第２コイル１４８ｐと第２マグネット１４９ｐとの間に発生するローレンツ力も同様に推力が発生しない。このため、可動部１４２を移動させる推力は発生せず、可動部１４２は移動しない。一方、ずれ量が限界値Ｐ未満であれば、ローレンツ力の移動方向の成分が発生する。このため、可動部１４２を移動させることが可能になる。

このように、ずれ量が限界値Ｐ未満であれば推力が発生するので、図５に示すずれ量ｄは限界値Ｐ未満とする必要がある。つまり、ずれ量ｄは限界値Ｐ未満までであれば推力が発生するので、可動部１４２を動かすことができる。言い替えると、第１コイル１４６ｐに通電した際、第１極１４７ｐｓによって発生する着磁境界面１４７ｐｂと直交する方向の力と第２極１４７ｐｓによって発生する着磁境界面１４７ｐｂと直交する方向の力が釣り合うずれ量を限界値Ｐとする。この場合、ずれ量が限界値Ｐ未満であるので、可動範囲の中心から可動部１４２を移動させることが可能となる。

図１４は、図１に示す振れ補正装置による振れ補正制御の一例を説明するためのフローチャートである。

振れ補正制御を開始すると、制御部１６０は可動部１４２が到達すべき位置である目標位置を更新する（ステップＳ１）。そして、制御部１６０は検出部１５０による検出結果に基づいて、可動部１４２が移動した位置である検出位置を更新する（ステップＳ２）。続いて、制御部１６０は比較部１１０によって目標位置と検出位置との差分を算出する（ステップＳ３）。

次に、制御部１６０はゲイン演算部１２０ｇによって差分に基づいて係数ｋを決定する（ステップＳ４）。なお、当該係数ｋが大きい程、可動部１４２を移動させる力が大きくなる。

図１５は、図１に示すゲイン演算部で決定される係数の一例を示す図である。

図１５において、横軸は可動部１４２の検出位置を示し、縦軸は係数ｋを示す。目標位置と検出位置との差分が０の場合には、検出位置が０となる位置においては、引っ張りばね１４５ａによるばね反力が０となる。この場合には、ゲイン演算部１２０ｇは係数ｋ＝０と決定する。これによって、推力が生じることなく、可動部１４２は０の位置に留まることになる。

可動部１４２が位置Ｘ１に移動した場合には、ゲイン演算部１２０ｇは係数ｋ＝Ｋ１と決定する。これによって、引っ張りばね１４５ａによるばね反力に抗する推力が発生して、可動部１４２は位置Ｘ１に留まる。可動部１４２が位置Ｘ２に移動した場合には、ゲイン演算部１２０ｇは係数ｋ＝Ｋ２と決定する。これによって、位置Ｘ１に可動部１４２が移動した場合と反対方向に作用するばね反力に抗する推力が発生して、可動部１４２は位置Ｘ２に留まる。

このように、係数ｋは可動部１４２の検出位置に応じて変化し、可動部１４２が大きく移動すると、引っ張りばね１４５ａによる反力が大きくなる。このため、係数ｋが大きくなる。このようにして、目標位置と検出位置の差分が０の場合、ゲイン演算部１２０ｇは可動部１４２の検出位置に応じて係数ｋを決定する。

続いて、目標位置と検出位置との差分が０でない場合について説明する。検出位置がＸ１、目標位置が＋αである場合には、ゲイン演算部１２０ｇが可動部１４２の検出位置に基づいて係数ｋを決定したとすると、係数ｋ＝Ｋ１となる。この場合には、可動部１４２を位置Ｘ１に留める推力が発生する。

ここで、検出位置を目標位置である＋αと一致するように可動部１４２を移動するためには、係数ｋ＝Ｋ３として推力を増加させて大きなばね反力に抗する必要がある。よって、差分が＋αである場合には、ゲイン演算部１２０ｇは、図１５において差分＋αの曲線で示すように、差分０の場合の係数ｋに不足する推力に応じた所定の値を加算して係数ｋを決定する。

一方、目標位置が＋βである場合には、ゲイン演算部１２０ｇは係数ｋ＝Ｋ４となるように推力を増加させる。よって、係数ｋは、図１５において差分＋βの曲線で示すように、差分０の場合の係数ｋに不足する推力に応じた所定の値を加算した値となる。

さらに、目標位置が検出位置よりも小さい場合には、係数ｋは、図１５において差分−γの曲線で示すように、差分０の場合の係数ｋから過剰な推力に応じた所定の値を減算した値となる。

このように、係数ｋは、検出位置および目標位置と検出位置との差分に応じて変化する値である。なお、図示の補正制御では、係数ｋを目標位置に応じた一定の値としたが、可動部１４２の検出位置に応じて変化するようにしてもよい。

再び図１４を参照して、制御部１６０は関数演算部１２０ｆによってコイルに通電する電流を算出する（ステップＳ５）。関数演算部１２０ｆには、可動部１４２の検出位置の関数である第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）が記憶されている。そして、関数演算部１２０ｆは検出部１５０による検出結果に基づいて、可動部１４２の検出位置と第１の関数ａ（ｘ）によって定まる第１の分配値（第１の制御値）ｄ１を決定する。さらに、関数演算部１２０ｆは検出部１５０による検出結果に基づいて、可動部１４２の検出位置と第２の関数ｂ（ｘ）によって定まる第２の分配値（第２の制御値）ｄ２を決定する。

ここで、ｘは可動部１４２の検出位置を示し、第１および第２の分配値ｄ１およびｄ２はそれぞれ第１コイル１４６ｐおよび第２コイル１４８ｐに通電する電流の比率を示す。そして、関数演算部１２０ｆは第１の分配値ｄ１および第２の分配値ｄ２をゲイン演算部１２０ｇに出力する。

図１６は、図１に示す制御部で行われる可動部の駆動制御を説明するための図である。そして、図１６（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図であり、図１６（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図である。また、図１６（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図であり、図１６（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。

いま、図１６（ｂ）に示すように、マグネットの着磁境界面と直交する方向の長さをｗ、マグネットのコイルに対するずれ量をｄとする。この場合には、後述するようにして、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はそれぞれ次の式（１）および式（２）で表される。

ａ（ｘ）＝ｓｉｎ［｛２π（ｘ＋ｄ）｝／２ｗ］ （１）
ｂ（ｘ）＝ｓｉｎ［｛２π（ｘ−ｄ）｝／２ｗ］ （２）
第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はともに三角関数であり、両者の間にぞれぞれの関数を二乗した和が一定となる関係が成立する。つまり、第１の関数および第２の関数は三角関数であるので、ステッピングモーターのマイクロステップ駆動と同様に、可動部１４２を滑らかに駆動するため上記の関係が成立する。さらに、第１の関数および第２の関数の位相がそれぞれずれ量ｄずれているので、可動部１４２がｄ移動した位置において第１の関数および第２の関数ともに最大値となる。この結果、コイルに通電する電流が最大となる。

この位置では、光軸から見た場合において、図１６（ｂ）に示すｘ＝ｄのようにマグネットの着磁境界面とコイルの中心とが重なる。このマグネットとコイルとの位置関係は、図１６（ｃ）に示すように、単位電流当たりの推力である推力定数が最大となる位置関係であって、最も高効率で推力を発生させることができる。従って、第１の関数および第２の関数の位相をそれぞれずれ量ｄずらすことによって、一組のコイルとマグネットには最も高効率な位置で最大の推力が発生する。

このように、コイルとマグネットのずれ量分位相をずらした三角関数を第１の関数および第２の関数とすることによって、図１６（ｄ）に示すように滑らかでかつ高効率な推力を発生させることができる。なお、図示の例では、第１および第２の関数を三角関数としたが、可動部の可動範囲の中心近傍において大小関係が変化する２つの関数で、振れ補正装置１００の動作に適用できる関数であれば他の関数でもよい。

ゲイン演算部１２０ｇは、第１の分配値ｄ１に係数ｋを乗算した第１乗算値ｋ・ｄ１を第１コイル１４６ｐに通電する電流とする。さらに、ゲイン演算部１２０ｇは第２の分配値ｄ２に係数ｋを乗算した第２乗算値ｋ・ｄ２を第２コイル１４８ｐに通電する電流とする。

続いて、制御部１６０はステップＳ５で求めた電流を、駆動部１３０の各コイル駆動回路によって補正部１４０の各コイルに通電する（ステップＳ６）。これによって、制御部１６０は、第１の分配値ｄ１および係数ｋに基づいて第１駆動部１８０ｐを制御する。さらに、制御部１６０は、第２の分配値ｄ２および係数ｋに基づいて第２駆動部１８１ｐを制御する。そして、コイルに通電した電流に応じてコイルとマグネットとによってローレンツ力が発生して、可動部１４２が移動する（ステップＳ７）。

次に、制御部１６０は、可動部１４２の動作を停止するか否かを判定する（ステップＳ８）。可動部１４２を停止しないと判定すると（ステップＳ８において、ＮＯ）、制御部１６０はステップＳ１の処理に戻って、目標位置と可動部１４２の検出位置との差分がなくなるまで制御を継続する。一方、可動部１４２を停止すると判定すると（ステップＳ８において、ＹＥＳ）、制御部１６０は振れ補正制御を終了する。

このようにして、可動部１４２の位置の関数である第１の関数ａ（ｘ）と可動部１４２の位置（検出位置）に基づいて第１の分配値ｄ１を決定する。さらに、可動部１４２の位置の関数である第２の関数ｂ（ｘ）と可動部１４２の位置（検出位置）に基づいて第２の分配値ｄ２を決定する。そして、第１の分配値ｄ１、第２の分配値ｄ２、および可動部１４２の位置に応じて変化する係数ｋに基づいてコイルに通電する電流を制御する。

図１７は、本発明の第１の実施形態による振れ補正装置の効果を説明するための図である。そして、図１７（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図である。また、図１７（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図である。

図１７（ａ）においては、図２において動作に関連する部品のみが示されており、可動部１４２は可動範囲の中心に位置している。そして、この際の光学素子１４１の光軸をＯａとする。図１７（ｂ）においても、図２において動作に関連する部品のみが示されている。そして、ここでは、可動部１４２が第１マグネットの着磁境界面１４７ｐｂが第１コイルのコイル線束部１４６ｐｄの光学素子１４１から遠い側に到達する直前の位置にある。そして、この際の光学素子１４１の光軸をＯｃ１とし、反対側の端に到達した場合の光学素子１４１の光軸をＯｃ２とする。

可動部１４２の可動量は、可動部１４２が前述の可動範囲の間を移動する移動距離Ｓｔに相当する。着磁教会面１４７ｐｄから光軸Ｏａまでの距離はＲ１であり、この距離Ｒ１が大きいと振れ補正装置１００の径方向の寸法が大きくなる。

図１８は、ピッチ方向の駆動にコイルとマグネットを一つずつ用いる従来の振れ補正装置を説明するための図である。そして、図１８（ａ）は可動部が可動範囲の中心に位置する場合の断面図である。また、図１８（ｂ）は第１マグネットの着磁境界面が第１コイルのコイル線束部の光学素子から遠い側に到達する直前の位置にある場合の断面図である。

図１８（ａ）において、光学素子１０１の光軸をＯｄとし、図１８（ｂ）において、光学素子１０１の光軸をＯｅ１とする。そして、反対側の端に到達した場合の光学素子１０１の光軸をＯｅ２とする。コイルとマグネットを一つずつ使用する場合、可動範囲を起動距離Ｓｔと等しくするためには、第１コイル１０６ｐの短手方向の寸法Ｌｃを大きくする必要がある。さらに、光軸方向から見た場合に、第１コイル１０６ｐと第１マグネット１０７ｐとが可動範囲において重なっている面積を維持するためには、第１マグネット１０７ｐの短手方向の寸法Ｌｍも大きくする必要がある。その結果、可動量は移動距離Ｓｔであるものの、可動部が端に到達した場合の面１０７ｐｄから光軸Ｏｄまでの距離は距離Ｒ１より大きい距離Ｒ２となる。

よって、図１７に示す振れ補正装置は、図１８に示す振れ補正装置に比べて、可動量を維持した状態で径方向の寸法を小型化することができる。

図１９は、ステッピングモーターの構成についてその一例を示す正面図である。

図示のステッピングモーター１９０は、可動部であるローター１９２と固定部であるステーター１９３を有している。ステーター１９３にはコイル１９７が配置され、ローター１９２にはマグネット１９６が配置される。ローター１９２は、軸受け（図示せず）などを介してステーター１９３に保持されている。

図２０は、図１９に示すステッピングモーターの動作を説明するための図である。そして、図２０（ａ）はローター回転角と駆動負荷との関係を示す図であり、図２０（ｂ）はローター回転角と係数との関係を示す図である。また、図２０（ｃ）はローター回転角と電流との関係を示す図である。

ローター１９２が回転する際の摩擦などによる駆動負荷は、図２０（ａ）に示すようにほぼ一定となる。この場合、ローター１９２を滑らかに駆動するマイクロステップ駆動においては、位相のずれた正弦波に、図２０（ｂ）に示す一定値である係数ｋを乗算して、図２０（ｃ）に示す電流をコイルに通電する。このようにして、電流を通電すると、駆動負荷が図２０（ａ）に示すようにほぼ一定であるので、ローター１９２を駆動することが可能となる。

図２１は、図１に示す振れ補正装置において可動部の移動に応じた駆動負荷、係数、および電流を説明するための図である。そして、図２１（ａ）は可動部の位置と駆動負荷との関係を示す図であり、図２１（ｂ）は可動部の位置と係数との関係を示す図である。また、図２１（ｃ）は可動部の位置と電流との関係を示す図である。

前述のように、可動部１４２は引っ張りばね１４５ａによって付勢されており、その位置の変化に伴って、可動部１４２はばね反力を受ける。このため、可動部１４２の位置の変化が大きくなるとばね反力も大きくなって、結果的に駆動負荷が大きくなる。つまり、可動部１４２の位置に応じて駆動負荷が変化する。

図１６（ａ）に関連して説明したように、滑らかに可動部１４２を駆動するために正弦波を入力すると、図１６（ｄ）に示すように、推力は滑らかで一定値に近い値となる。但し、ステッピングモーターでは正弦波全域を用いるが、本実施形態では正弦波の一部領域のみを用いる。

図２１（ａ）に示すように駆動負荷が変化するので、当該駆動負荷に応じて変化する係数を乗算して調整すれば、可動部１４２を駆動することが可能になる。図２１（ｂ）に示す係数ｋで補正した後の電流が図２１（ｃ）に示されている。ここでは、駆動負荷に応じて変化する係数を乗算した関数に基づいて電流を通電制御する。これによって、図２１（ａ）に示す駆動負荷に応じた推力を発生することができる。

このように、本発明の第１の実施形態では、可動部の可動量を大きくした際においても、振れ補正装置の径の増加を抑制することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態による振れ補正装置の一例について説明する。なお、第２の実施形態による振れ補正装置の構成は図１に示す振れ補正装置と一部を除いて同様である。

図２２は、本発明の第２の実施形態による振れ補正装置の構造の一例を示す図である。そして、図２２（ａ）は正面図であり、図２２（ｂ）は断面図である。なお、図２２において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

第２の実施形態による振れ補正装置は、図１に示す振れ補正装置１００において、ピッチ検出部（ピッチ検出素子）１５１ｐおよびヨー検出部（ヨー検出素子）１５１ｙが備えられていない。つまり、検出部１５０有していない。このように、第２の実施形態による振れ補正装置においては、検出部１５０が備えられておらず、目標位置と検出位置との差分を算出しない。つまり、ここでは、図１５に関連して説明した係数ｋに関して差分＋の場合の制御および差分−の場合の制御が行われない。よって、第２の実施形態においては、振れ補正装置の応答性を考慮して、目標位置を時間に応じて順次変化させて、当該目標位置に応じた電流をコイルに通電する。

このように、目標位置に応じてコイルに通電する電流を制御するようにしたので、目標位置に対する追従性は低下するものの、検出部１５０および当該検出部１５０と基板１７１とを繋ぐ配線が不要となる。このため、第２の実施形態においては、振れ補正装置が省スペースとなって、その構造および制御を単純化することができる。

なお、第２の実施形態における振れ補正装置は、検出部１５０を備えない点を除いて図５〜１１で説明した構造であってもよい。

このように、本発明の第２の実施形態では、検出部が備えられていないので、可動部の可動量を大きくした際においても、振れ補正装置の径の増加を抑制することができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態による振れ補正装置の一例について説明する。なお、第３の実施形態による振れ補正装置の構成は図１および図２に示す振れ補正装置と同様である。

図２３は、本発明の第３の実施形態による振れ補正装置による補正制御を説明するための図である。そして、図２３（ａ）は可動部の移動量と電流との関係を示す図であり、図２３（ｂ）は可動部の移動量と推力との関係を示す図である。

図２３（ａ）において、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）は、可動部１４２が可動範囲の中心近傍に位置する場合においては、それぞれ次の式（３）および式（４）で表される。

ａ（ｘ）＝−Ｖｘ＋Ｗ （３）
ｂ（ｘ）＝＋Ｖｘ＋Ｗ （４）
また、可動部１４２が可動範囲において第１駆動部１８０ｐ側の端近傍に位置する場合には、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はそれぞれ次の式（５）および式（６）で表される。

ａ（ｘ）＝２Ｗ （５）
ｂ（ｘ）＝０ （６）
さらに、可動部１４２が可動範囲において第２駆動部１８１ｐ側の端近傍に位置する場合には、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はそれぞれ次の式（７）および式（８）で表される。

ａ（ｘ）＝０ （７）
ｂ（ｘ）＝２Ｗ （８）
但し、ＶおよびＷはそれぞれ設計によって定まる設計値である。

式（３）〜式（８）によって、第１の関数ａ（ｘ）と第２の関数ｂ（ｘ）の間には、その和が一定値（２Ｗ）となる関係が成立する。このように、和が一定値であって、可動範囲の端近傍において一方の関数が０となり、可動範囲の中心近傍で変化する２つの関数を第１の関数および第２の関数とする。

上記の第１の関数および第２の関数を用いると、図２３（ｂ）に示すように、可動部１４２が可動範囲の中心近傍に位置する場合においてその推力が低下する。一方、可動範囲の中心近傍においては、引っ張りばね１４５ａによるばね反力が小さいので、推力が小さい場合であっても可動部１０４２を駆動することができる。さらに、第１の関数と第２の関数との和が一定であるので、第１コイル１４６ｐと第２コイル１４８ｐに通電される電流の総和を一定にすることができる。

加えて、可動範囲の端近傍で一方の関数が０となるので、図１２（ｃ）で説明したように推力に対して面外力が大きくなる場合には、コイルに通電する電流通電を０にすることによって面外力の発生を抑えることができる。なお、ここでは、第１の関数および第２の関数を折れ線の単純な関数としたが、和が一定で可動範囲の中心近傍で大小関係が変化する二つの関数であれば、同様にして適用することができる。また、第３の実施形態による振れ補正装置の構成は、図５〜１１で説明した構成であってもよい。さらには、第３の実施形態による振れ補正装置は第２の実施形態と同様にオープン制御であってもよい。

このように、本発明の第３の実施形態では、可動部の可動量を大きくした際においても、振れ補正装置の径の増加を抑制することができる。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態による振れ補正装置の一例について説明する。なお、第４の実施形態による振れ補正装置の構成は図１に示す振れ補正装置と同様である。

図２４は、本発明の第４の実施形態による振れ補正装置の構造の一例を示す図である。そして、図２４（ａ）は正面図であり、図２４（ｂ）は断面図である。なお、図２４において、図２に示す振れ補正装置と同一の構成要素については同一の参照番号を付して説明を省略する。

図２４において、第２コイル１４８ｐは、固定部１４３に保持されており、光軸Ｏａ方向から見た場合に楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルである。第２のコイル１４８ｐは第１コイル１４６ｐとその長手方向が平行となるように配置され、かつマグネット１４７ｐと第２コイル１４８ｐの間に第１コイル１１４６ｐが位置するように配置される。楕円筒の厚み方向の面１４８ｐａは、マグネットの面１４７ｐａに対向している。つまり、第１コイル１４６ｐと第２コイル１４８ｐとがマグネット１４７ｐの同一面に対向している。

図２５は、本発明の第４の実施形態による振れ補正装置で行われる可動部の制御を説明するための図である。そして、図２５（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図であり、図２５（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図である。また、図２５（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図であり、図２５（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。

いま、図２５（ｂ）に示すように、マグネットの着磁境界面と直交する方向の長さをｗ、マグネットのコイルに対するずれ量をｄとする。この場合には、後述するようにして、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はそれぞれ次の式（９）および式（１０）で表される。

ａ（ｘ）＝ｓｉｎ［｛２π（ｘ＋ｄ）｝／２ｗ］ （９）
ｂ（ｘ）＝ｍ×ｓｉｎ［｛２π（ｘ−ｄ）｝／２ｗ］ （１０）
ここで、ｍは１より大きい係数であり、第２コイル１４８ｐとマグネット１４７ｐとの間の距離によって定まる。このように、第１の関数ａ（ｘ）と第２の関数ｂ（ｘ）との間に一定の関係が成立しない。

第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はともに三角関数であるので、ステッピングモーターのマイクロステップ駆動と同様に、可動部１４２を滑らかに駆動するため一定の関係が成立しない。さらに、第１の関数および第２の関数の位相がそれぞれずれ量ｄずれているので、可動部１４２がｄ移動した位置において第１の関数および第２の関数ともに最大値となる。この結果、コイルに通電する電流が最大となる。

この位置では、光軸から見た場合において、図２５（ｂ）に示すｘ＝ｄのようにマグネットの着磁境界面とコイルの中心とが重なる。このマグネットとコイルとの位置関係は、図２５（ｃ）に示すように、単位電流当たりの推力である推力定数が最大となる位置関係であって、最も高効率で推力を発生させることができる。従って、第１の関数および第２の関数の位相をそれぞれずれ量ｄずらすことによって、一組のコイルとマグネットには最も高効率な位置で最大の推力が発生する。

加えて、第２コイル１４８ｐとマグネット１４７ｐとの間の距離が第１コイル１４６ｐとマグネット１４７ｐの間の距離よりも大きいので、第２コイル１４８ｐに作用する磁力が低減して、推力定数が図２５（ｃ）に示すように小さくなる。そこで、第２の関数ｂ（ｘ）の振幅を第１の関数ａ（ｘ）の振幅よりも大きくして、第１コイルおよび第２コイルが同等の推力を出すことができるように通電を行う。

このように、コイルとマグネットのずれ量分位相をずらすとともに振幅が異なる三角関数を第１の関数および第２の関数とする。これによって、図２５（ｄ）に示すように滑らかでかつ高効率な推力を発生させることができる。

なお、図示の例では、第１および第２の関数を三角関数としたが、可動部の可動範囲の中心近傍において大小関係が変化する２つの関数で、振れ補正装置１００の動作に適用できる関数であれば他の関数でもよい。また、ここでは、第２の関数の振幅を第１の関数の振幅のｍ倍としたが、第２コイル１４８ｐの推力の不足分を補う範囲であれば適宜変更することができる。

第４の実施形態においては、可動部１４２にコイルが保持され、固定部１４３にマグネットが保持されるムービングコイル方式を用いるようにしもよい。また、第４の実施形態による振れ補正装置の構成は、図５〜１１で説明した構成であってもよい。さらには、第４の実施形態による振れ補正装置は第２の実施形態と同様にオープン制御であってもよい。

このようにして、本発明の第４の実施形態では、可動部の可動量を大きくした際においても、振れ補正装置の径の増加を抑制することができる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態による振れ補正装置の一例について説明する。なお、第２の実施形態による振れ補正装置の構成は図１に示す振れ補正装置と同様である。

図２６は、本発明の第４の実施形態による振れ補正装置の構造の一例を示す図である。そして、図２６（ａ）は可動部が可動範囲において第１コイル側の端に達した際の一例の断面図であり、図２６（ｂ）は可動部が可動範囲において第１コイル側の端に達した際の他の例の断面図である。

図２６（ａ）においては、可動部が可動範囲において第１コイル側の端に達した状態が示されている。図示の例では、形状が単純化された可動部８６２、固定部８６３、支持部８６４、転動ボール８６４ａ、引っ張りばね８６５、第１コイル８６６ｐ、マグネット８６７ｐ、および第２コイル８６８ｐが示されている。

可動部８６２が端に到達した状態においては、可動部８６２と固定部８６３とを付勢するように配置された引っ張りばね８６５の伸び量は大きくなって、ばね反力が大きい。ばね反力の移動方向の成分は、コイルとマグネットとによって発生する推力と逆向きである。このため、可動部８６２を目標位置へ到達させるためには、コイルとマグネットとによって発生する推力を増加させる必要がある。

推力を増加させるため、コイルに通電する電流を増加させると、面外力も増加する。可動部８６２が端に到達した状態では、電流の増加、そして、コイルの中心とマグネットの着磁境界面とが遠いことに起因して、第１コイル８６６ｐおよび第２コイル８６８ｐの各々によって大きな面外力Ｎ１およびＮ２が発生する。ここで、第１コイル８６６ｐおよび第２コイル８６８ｐに発生する面外力Ｎ１およびＮ２は同一の向きである。

加えて、振れ補正装置の径を小さくするため、転動ボール８６４を光軸Ｏａの近くに配置する。第１コイル８６６ｐおよび第２コイル８６８ｐにおいて同一の向きに推力が発生するように電流を通電すると、面外力Ｎ１およびＮ２によって転動ボール８６４を回転中心とする大きなモーメントＭ１が可動部８６２に発生する。その結果、モーメントＭ１によって、支持部８６４において可動部８６２又は固定部８６３と転動ボール８６４ａとが当接しない。つまり、両者が離れてしまい、可動部側又は固定部側の接触力Ｔが０になってしまう。この場合には、転動ボール８６４ａが浮いて可動部８６２の光軸方向の位置がずれてしまうというボール浮きが発生する恐れがある。上述のように、図示の構成では面外力によりボール浮きが発生し易い。

図２６（ｂ）には、可動部１２４２が可動範囲において第１コイル１２４６ｐ側の端に達した状態が示されている。ここでは、形状が単純化された可動部１２６２、固定部１２６３、支持部１２６４、転動ボール１２６４ａ、引っ張りばね１２６５、第１コイル１２６６ｐ、マグネット１２６７ｐ、および第２コイル１２６８ｐが示されている。

図２６（ｂ）においては、図２６（ａ）と比較すると、第２コイル１２６８ｐへの通電を０にしている点が異なっている。コイルの中心とマグネットの着磁境界面とが遠いことに起因して、第２コイル１２６８ｐによって発生する力においては、推力の割合が小さく、面外力の割合が大きい。このため、第２コイル１２６８ｐへの通電を０にすることによって、推力の低下を抑えつつ面外力を大きく低減することができる。その結果、回転モーメントが低減してボール浮きを抑制することができる。

第２コイル１２６８ｐへの通電を０にすることによって、推力が低減して可動部１２４２が動かなくなった場合には、第１コイル１２６６ｐへ通電する電流を増加することによって推力を補う。これによって、可動部１２４２を駆動することができる。この際、第１コイル１２６６ｐへ通電する電流を増加しても、第１コイル１２６６ｐおよび第２コイル１２６８ｐの双方に通電する場合よりも面外力の和は小さくなる。つまり、コイルの中心とマグネットの着磁境界面とが近いことによって、第１コイル１２６６ｐによって発生する力においては推力の割合が大きく、面外力の割合が小さいため、面外力の和は小さくなる。

このように、支持部１２６４において、可動部１２６２側又は固定部１２６３側の接触力Ｔが常に正になるように、第１コイル１２６６ｐおよび第２コイル１２６８ｐに通電する電流を設定する。

上述の説明と異なるボール浮き対策として、例えば、引っ張りばねおよび転動ボールを光学素子の中心Ｏから遠ざけて配置する構成がある。当該構成においては、振れ補正装置の径が増加してしまう。よって、ボール浮きが発生し易い構成の場合には、振れ補正装置の径方向の拡大を抑制するため、上述のボール浮き対策を行うことが望ましい。

図２７は、本発明の第５の実施形態による振れ補正装置で行われる可動部の制御を説明するための図である。そして、図２７（ａ）は第１の関数および第２の関数の一例を示す図であり、図２７（ｂ）はマグネットのコイルの配置を示す図である。また、図２７（ｃ）は単位電流当たりの推力である推力定数を示す図であり、図２７（ｄ）は可動部に生じる推力の一例を示す図である。

いま、図２７（ｂ）に示すように、マグネットの着磁境界面と直交する方向の長さをｗ、マグネットのコイルに対するずれ量をｄとする。この場合には、後述するようにして、第１の関数ａ（ｘ）および第２の関数ｂ（ｘ）はそれぞれ次の式（１１）および式（１２）で表される。

ａ（ｘ）＝ｇ×ｓｉｎ［｛２π（ｘ＋ｄ）｝／２ｗ］ （１１）
ｂ（ｘ）＝ｈ×ｓｉｎ［｛２π（ｘ−ｄ）｝／２ｗ］ （１２）
ここで、ｇは可動部１２４２が第２コイル１２４８ｐ側の端近傍に位置する場合に０となって、他の範囲に位置する場合に１となる係数である。また、ｈは可動部１２４２が第１コイル１２４６ｐ側の端近傍に位置する場合に０となって、他の範囲に位置する場合に１となる係数である。よって、第１の関数ａ（ｘ）と第２の関数ｂ（ｘ）との間に一定の関係が成立しない。

前述のように、可動部１２４２が第１コイル１２４６ｐ側の端近傍に位置する場合には、係数ｇは１となり、係数ｈは０となる。この場合には、第１コイル１２４６ｐに電流を通電し、第２コイル１２４８ｐには電流を通電しない。よって、前述のようにボール浮きの発生を抑制することができる。

一方、可動部１２４２が第２コイル１２４８側の端近傍に位置する場合には、係数ｇは０となり、係数ｈは１となる。この場合には、第１コイル１２４６ｐには電流を通電せず、第２コイル１２４８ｐには電流を通電する。よって、同様にボール浮きの発生を抑制することができる。

なお、係数ｇおよびｈは、ボール浮きが発生しない範囲であればよく、各端近傍において０でない１未満の係数としてもよく、その他の範囲で１ではない１より大きい係数としてもよい。

なお、図示の例では、第１および第２の関数を三角関数としたが、可動部の可動範囲の中心近傍において大小関係が変化する２つの関数で、振れ補正装置１００の動作に適用できる関数であれば他の関数でもよい。また、第５の実施形態による振れ補正装置の構成は、図５〜１１で説明した構成であってもよい。さらには、第５の実施形態による振れ補正装置は第２の実施形態と同様にオープン制御であってもよい。

このようにして、本発明の第５の実施形態では、可動部の可動量を大きくした際においても、振れ補正装置の径の増加を抑制することができる。さらに、可動部に作用するモーメントを抑えて、ボール浮きの発生を抑制することができる。

上述の説明から明らかなように、図１に示す例では、駆動部１３０および補正部１４０が駆動手段として機能し、制御部１６０および比較部１１０が制御手段として機能する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を駆動装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを駆動装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給する。そして、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 振れ補正装置
１４１ 光学素子
１４２ 可動部
１４３ 固定部
１４４ 支持部
１４５ 付勢部
１４６ｐ 第１コイル
１４７ｐ 第１マグネット
１４８ｐ 第２コイル
１４９ｐ 第２マグネット

Claims (13)

1. 固定部に対して移動可能に支持された可動部材を所定の方向に駆動するための駆動装置であって、
   前記可動部材に推力を与えて前記可動部材を前記所定の方向に駆動する駆動手段と、
   前記可動部材の位置に応じて変化する関数に基づいて前記駆動手段を駆動制御する制御手段と、
   を有することを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動手段は、前記固定部および前記可動部材の一方に配置されたコイルと、前記コイルに対向するマグネットとを有し、
   前記制御手段は前記可動部材の位置に応じて関数から得られる制御値に基づいて前記コイルの通電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動手段は、前記固定部および前記可動部材の一方に配置されたコイルと、前記コイルに対向するマグネットとを備える第１の駆動部および第２の駆動部を有し、
   前記関数として前記可動部材の位置の関数である第１の関数と前記第１の関数と異なり前記可動部材の位置の関数である第２の関数が備えられており、
   前記制御手段は、前記可動部材の位置に応じて前記第１の関数から得られた第１の制御値と前記可動部材の位置に応じて前記第２の関数から得られた第２の制御値とに基づいてそれぞれ前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の通電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記制御手段は前記第１の制御値および前記第２の制御値に所定の係数を乗算して得られた結果に応じて前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の通電制御を行い、前記係数は前記可動部材の位置に応じて変化することを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記固定部に対して前記可動部材を支持し、前記所定の方向に移動可能な支持部材と、
   前記固定部と前記可動部材とによって前記支持部材が狭持されるように前記支持部材を付勢する付勢手段とを有し、
   前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の各々において前記マグネットはそれぞれ前記固定部および前記可動部材の他方に保持され、前記第１の駆動部および前記第２の駆動部の各々のコイルとの対向面の法線方向が着磁方向であり、その着磁境界面が前記コイルの長手方向と平行であり、かつ前記第１の駆動部および前記第２の駆動部のコイルは長手方向に平行であり、
   前記可動部材がその可動範囲の中心に位置する場合に、前記コイルの中心に対して前記マグネットの着磁境界面が所定のずれ量分ずれて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記第１の関数および前記第２の関数の間には所定の関係があることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
7. 前記第１の関数および前記第２の関数の間には、前記第１の関数および前記第２の関数の各々を二乗した和が一定となる関係があることを特徴とする請求項５に記載の駆動装置。
8. 前記第１の関数および前記第２の関数の各々は三角関数であることを特徴とする請求項６又は７に記載の駆動装置。
9. 前記係数は前記可動部材の目標位置と前記可動部材の検出位置との差分に応じて変化することを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の駆動装置。
10. 前記可動部材に保持された光学素子を備え、前記駆動装置は前記光学素子を用いて結像する像の振れを補正するための振れ補正装置であることを特徴とする請求項４乃至９のいずれか１項に記載の駆動装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の駆動装置を有し、前記駆動装置を用いて光学系を介して撮像面に結像する像の振れを補正することを特徴とする撮像装置。
12. 固定部に対して移動可能に支持された可動部材に推力を与えて前記可動部材を所定の方向に沿って駆動する駆動手段を備える駆動装置の制御方法であって、
    前記可動部材の位置に応じて変化する関数から前記可動部材の検出位置に応じて制御値を得る第１のステップと、
    前記制御値に基づいて前記駆動手段を駆動制御する第２のステップと、
    を有することを特徴とする制御方法。
13. 固定部に対して移動可能に支持された可動部材に推力を与えて前記可動部材を所定の方向に沿って駆動する駆動手段を備える駆動装置で用いられる制御プログラムであって、
    前記駆動装置が備えるコンピュータに、
    前記可動部材の位置に応じて変化する関数から前記可動部材の検出位置に応じて制御値を得る第１のステップと、
    前記制御値に基づいて前記駆動手段を駆動制御する第２のステップと、
    を実行させることを特徴とする制御プログラム。

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