JP2020034812A - 像ブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置の厚みを抑えつつも高精度にロールブレ補正を行うことができる撮像装置を提供すること。【解決手段】撮影光学系の光束が結像する撮像素子と、固定部材と、ボールで支持された光軸を中心として回転可能な前記撮像素子を有する可動部材と、前記固定部材と前記可動部材に配されて磁路を形成する磁気回路と、前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第一のヨークと、前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第二のヨークと磁石と、前記固定部材と前記可動部材の間に挟持され前記可動部材を支持する複数のボールと、前記可動部材の外周に形成されボールが配される可動部側ボール溝と、前記固定部材の内周に形成されボールが配される固定部側ボール溝と、で構成され、前記第一のヨークと前記第二のヨークは光軸と略同一の回転軸を含む断面上で、回転軸に対して傾斜した面で対向することを特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、撮像装置等に搭載される像ブレ補正装置に関するものであり、特に撮像素子を光軸周りに回転駆動する、像ブレ補正装置に関する。

近年、撮像装置の高性能化により多くの撮像装置および撮影レンズに手ブレ補正機構が搭載されている。従来はより影響の大きいブレであるいわゆる、ピッチ（撮像装置の横方向に延びる軸に沿った回転）、ヨー（撮像装置の縦方向に延びる軸に沿った回転）の補正が行われてきた。ピッチ、ヨー軸周りのブレ補正の性能が向上するに伴って、ロール（光軸周りの回転）ブレの影響が無視できなくなってきた。一方で、像ブレ補正装置に用いられる機構はいくつかの種類が提案されているが、光軸周りの回転ブレを補正するための機構は撮像素子を移動させる構造が知られている。

例えば、光軸周りの回転ブレを補正する手ブレ防振機構に関して、従来の撮像装置では磁石とコイルのフレミングの法則を駆動に利用した、ボイスコイルモーター方式（以下、ＶＣＭ方式）のものが提案されている（特許文献１）。特許文献１では、可動部材を光軸周りに回転可能に保持するとともに、光軸を中心とする円弧に沿って駆動用のＶＣＭコイルを配置することで小型化を図ったロール補正のための像ブレ補正装置が提案されている。

特開２０１５−２１０３９２号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、磁石とコイルと磁性ヨークが光軸方向に重ねて配置されているので、回転駆動機構を含む撮像素子ユニットの厚みが増大してしまい、結果的に撮像装置の厚みが増大してしまうといった問題がある。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、像ブレ補正装置を有する撮像装置において、撮像装置の厚みを抑えつつも高精度にロールブレ補正を行うことができる像ブレ補正装置を提供する目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る像ブレ補正装置は、
撮影光学系の光束が結像する撮像素子と、固定部材と、ボールで支持された光軸を中心として回転可能な前記撮像素子を有する可動部材と、前記固定部材と前記可動部材に配されて磁路を形成する磁気回路と、前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第一のヨークと、前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第二のヨークと磁石と、前記固定部材と前記可動部材の間に挟持され前記可動部材を支持する複数のボールと、前記可動部材の外周に形成されボールが配される可動部側ボール溝と、前記固定部材の内周に形成されボールが配される固定部側ボール溝で構成され前記第一のヨークと前記第二のヨークは光軸と同一の回転軸を含む断面上で、回転軸に対して傾斜した面で対向することを特徴とする。

本発明に係る像ブレ補正装置によれば、撮像装置の厚みを抑えつつも、高精度にロールブレ補正を行うことができる。

本発明の像ブレ補正装置を備えた撮像装置を説明する図 本発明の第一の実施例における像ブレ補正装置を説明する図 本発明の第一の実施例における像ブレ補正装置の断面図 本発明の第一の実施例における像ブレ補正装置の第一の磁気回路の拡大図 本発明の第一の実施例における像ブレ補正装置の第三の磁気回路の拡大図 本発明の第一の実施例における第一の磁気回路の状態を説明する拡大図 本発明の第一の実施例における第三の磁気回路の状態を説明する拡大図 本発明の第一の実施例における可動部が回転駆動する様子を説明する図 本発明の第一の実施例における磁性ヨークの形態を説明する拡大図と断面図 本発明の第一の実施例における転動ボールの配置を説明する図 本発明の第一の実施例における磁性ヨークの別形態を説明する拡大図と断面図 本発明の第二の実施例における磁性ヨークの別形態を説明する拡大図と断面図

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。

以下、図１から図１１を参照して、本発明の第１の実施例による、撮像装置について説明する。

『撮像装置の構成』
図１（ａ）は本発明による像ブレ補正装置を備えた撮像装置の中央断面図、図１（ｂ）は電気的構成を示すブロック図である。図１（ａ）および図１（ｂ）で同一の符号が付してあるものはそれぞれ対応している。

図１において、１０は撮像装置、１１は撮像装置１０に装着するレンズユニット、１２は複数のレンズからなる撮影光学系、１３は撮影光学系の光軸、１５は撮像素子、１８ａは背面表示装置、１８ｂはＥＶＦをそれぞれ示す。また、２０は撮像装置１０とレンズユニット１１の電気接点、２１はレンズユニット１１に設けられたレンズシステム制御部、２３はロール駆動手段、２４はロールブレ検知手段をそれぞれ示す。２５はフォーカルプレーンシャッターユニット、２５ａはフォーカルプレーンシャッターユニット２５の一部であるシャッター地板をそれぞれ示す。

撮像装置１０およびレンズ１１からなるカメラシステムは、撮像手段、画像処理手段、記録再生手段、制御手段を有する。撮像手段は、撮影光学系１２、撮像素子１５を含み、画像処理手段は、画像処理部１６を含む。また記録再生手段は、メモリ手段１７、表示手段１８（表示手段１８は背面表示装置１８ａ、ＥＶＦ１８ｂを包含する）を含み、制御手段は、カメラシステム制御回路１４、操作検出部１９、レンズシステム制御回路２１、レンズ駆動手段２２、ロール駆動手段２３、およびロールブレ検知手段２４を含む。レンズ駆動手段２２は、焦点レンズ１２ａ、ブレ補正レンズ１２ｂ、絞り１２ｃなどを駆動することができる。ロールブレ検知手段２４は光軸１３周りの回転を検知可能であり、振動ジャイロなどが用いられる。ロール駆動手段２３は撮像素子１５を光軸１３回りに回転させる機構であり、この具体的な構造については後述する。

撮像手段は、物体からの光を、撮影光学系１２を介して撮像素子１５の撮像面に結像する光学処理系である。撮像素子１５からピント評価量／適当な露光量が得られるので、この信号に基づいて適切に撮影光学系１２が調整されることで、焦点レンズ１２ａと絞り１２ｃがそれぞれ調整される事になり、適切な光量の物体光を撮像素子１５に露光するとともに、撮像素子１５近傍で被写体像が結像する。

画像処理部１６は、内部にＡ／Ｄ変換器、ホワイトバランス調整回路、ガンマ補正回路、補間演算回路等を有しており、記録用の画像を生成することができる。色補間処理手段はこの画像処理部１６に備えられており、ベイヤ配列の信号から色補間（デモザイキング）処理を施してカラー画像を生成する。また、画像処理部１６は、予め定められた方法を用いて画像、動画、音声などの圧縮を行う。

メモリ手段１７は記憶部を備えている。カメラシステム制御回路１４により、メモリ手段１７の記録部へ出力を行うとともに、表示手段１８にユーザーに提示する像を表示する。

カメラシステム制御回路１４は撮像の際のタイミング信号などを生成して出力する。外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、不図示のシャッターレリーズ釦の押下を操作検出部１９が検出して、撮像素子１５の駆動、画像処理部１６の動作、圧縮処理などを制御する。さらに表示手段１８によって情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。また、背面表示装置１８ａはタッチパネルになっており、操作検出部１９に接続されている。

制御系の光学系の調整動作について説明する。カメラシステム制御回路１４には画像処理部１６が接続されており、撮像素子１５からの信号を基に適切な焦点位置、絞り位置を求める。カメラシステム制御回路５は、電気接点２０を介してレンズシステム制御回路２１に指令を出し、レンズシステム制御回路２１はレンズ駆動手段２２を適切に制御する。レンズ側は不図示のピッチブレ、ヨーブレを検出するピッチブレ検知手段及びヨーブレ検知手段を有しており、このブレ検知手段の信号を基に、レンズ駆動手段２２を介してブレ補正レンズ１２ｂを適切に制御し、ピッチブレおよびヨーブレの補正を行う。

前述したように、操作検出部１９へのユーザー操作に応じて、撮像装置１０の各部の動作を制御することで、静止画および動画の撮影が可能となっている。

『ロールメカの駆動部の構成、原理、制御方法、特徴など』
図２〜図７を用いてカメラボディ側のブレ補正装置であるロールブレ補正機構の構成例を説明する。図２（ａ）は、本発明を適用したカメラボディ内ロールブレ補正機構３の正面図である。本発明で対象とする像ブレ補正装置は、光軸周りの回転であるいわゆるロールブレを補正するものであり、カメラボディ内ロールブレ補正機構３が像ブレ補正装置にあたる。カメラボディ内ロールブレ補正機構３は図１（ａ）、（ｂ）における撮像素子１５とロール駆動手段２３を含む。撮像素子１５は以下で説明する撮像素子ユニット３２の撮像素子３２ａを指し、ロール駆動手段２３は以下で説明する第一の駆動部４０と、第二の駆動部４３と、センタリング部４６とを指す。また図２（ａ）のカメラボディ内ロールブレ補正機構３は図１（ａ）、（ｂ）におけるレンズユニット１１側から光軸１３に沿ってみた図である。また図２（ｂ）はカメラボディ内ロールブレ補正機構３の斜視図である。カメラボディ内ロールブレ補正機構３は、固定部３０と、可動部３１と、撮像素子ユニット３２と、３つの転動ボール３３（転動ボール３３は転動ボール３３ａ、３３ｂ、３３ｃを含有する）とを有する。固定部３０、可動部３１、転動ボール３３はそれぞれ請求項でいう固定部材、可動部材、ボールを指す。更に、第一の磁気回路である第一の駆動部４０と、第二の磁気回路である第二の駆動部４３と、第三の磁気回路であるセンタリング部４６とを有する。

以下で、「中央位置」とは図２のように撮像素子３２ａの長辺が水平である時の可動部３１の位置のことを示し、後述するようにセンタリング部４６は可動部３１を中央位置に留める役目を持つ。

図３（ａ）は図２（ａ）に示すＡＡ線に沿う断面図であり、図３（ｂ）は図２（ａ）に示すＢＢ線に沿う断面図である。図３（ａ）と図３（ｂ）に示すように、固定部３０と可動部３１は嵌合接触面にＶ溝３０ａおよび３１ａがあり、固定部３０の内周に形成されたＶ溝部３０ａが固定部側ボール溝部、可動部３１の外周に形成されたＶ溝３１ａが可動部側ボール溝部にあたる。このＶ溝３０ａおよび３１ａに挟まれた空間に転動ボール３３が配される。３つある転動ボール３３は固定部３０と可動部３１の光軸１３を中心とした半径方向に挟持されており、転動ボール３３の転動支持により固定部３０に対して可動部３１が回転駆動することができる。また転動ボール３３の中心を通り光軸１３に直交する平面は、第一の駆動部４０と、第二の駆動部４３と、センタリング部４６と同一平面内で交わる。これにより厚み方向を抑えた像ブレ補正装置を実現することができる。

図４は第一の駆動部４０の拡大図であり、図５はセンタリング部４６の拡大図である。図４に示すように、第一の駆動部４０は電磁石ユニット４１（電磁石ユニット４１はコイル４１ａ、４１ｂ、磁性ヨーク４１ｃを含有する）と永久磁石ユニット４２（永久磁石４２は永久磁石４２ａ、磁性ヨーク４２ｂ、４２ｃを含有する）から構成される。電磁石ユニット４１と永久磁石ユニット４２は光軸１３に垂直な同一面内で対面する。同様に、図５に示すように、センタリング部４６は電磁石ユニット４７（電磁石ユニット４７はコイル４７ａ、４７ｂ、磁性ヨーク４７ｃを含有する）と永久磁石ユニット４８（永久磁石４８は永久磁石４８ａ、磁性ヨーク４８ｂ、４８ｃを含有する）から構成される。電磁石ユニット４７と永久磁石ユニット４８は光軸１３に垂直な同一面内で対面する。第二の駆動部４３は第一の駆動部４０を光軸１３を中心に点対称移動させた構成となっている。
図２（ａ）、（ｂ）において、図に示された状態でカメラボディ内ロールブレ補正機構３の上側を時計の１２時とし、右回りを時計回りとした場合、第一の駆動部４０は９時の位相、第二の駆動部４３は３時の位相、センタリング部４６は１２時の位相に配置されている。これらの配置は任意に設定可能で、周辺機構（例えばシャッター機構）との干渉を避けるように適当に配置すればよい。

図４は第一の駆動部４０を説明する図である。図４に示す第一の駆動部４０を構成する部品のうち、電磁石ユニット４１を構成するコイル４１ａ、４１ｂ、Ｅ型の磁性ヨーク４１ｃは固定部３０に固定され、永久磁石ユニット４２を構成する永久磁石４２ａ、磁性ヨーク４２ｂ、４２ｃは可動部３１に固定されている。後述するようにコイル４１ａ、４１ｂに電流を印加することで、固定部３０と可動部３１の間に相対的に回転するトルクを発生させることができる。ただし、ここでは可動部３１に永久磁石ユニット４２を配置する構成としたが、相対的なトルクを発生させればよいので固定部３０に配した部品群と可動部３１に配した部品群は入れ替えることができる。図４はコイル４１ａ、４１ｂに電流を印加していない場合を示しており、部品群内の矢印は磁束の流れを模式的に表している。永久磁石４２ａから出た磁束は図４に示すように流れており、透磁率の高い磁性ヨーク４２ｃ、４１ｃ、４２ｂの中をなるべく通るようにしながら（空気を通らないようにしながら）、Ｎ極からＳ極に至る。図４の位置では磁束の流れは上下対象となっておりトルクは発生しないが、後述するように変位するとその変位を加速するような正のフィードバックがかかる構造となっている。第二の駆動部４３は第一の駆動部４０と同様の構成となっており、同様の説明ができる。

図５はセンタリング部４６を説明する図である。図５に示すセンタリング部４６を構成する部品のうち、電磁石ユニット４７を構成するコイル４７ａ、４７ｂ、Ｅ型の磁性ヨーク４７ｃは固定部３０に固定され、永久磁石ユニット４８を構成する永久磁石４８ａ、コの字の磁性ヨーク４８ｂは可動部３１に固定されている。後述するようにコイル４７ａ、４７ｂに電流を印加することで、可動部３１を中央位置に引き戻そうとするトルクの大きさを調整することができる。ただし、ここでは可動部３１に永久磁石ユニット４８を配置する構成としたが、相対的なトルクを発生させればよいので固定部３０に配した部品群と可動部３１に配した部品群は入れ替えることができる。図５はコイル４７ａ、４７ｂに電流を印加していない場合を示しており、部品群内の矢印は磁束の流れを模式的に表している。永久磁石４８ａから出た磁束は図５に示すように流れており、透磁率の高い磁性ヨーク４７ａ、４８ｂの中をなるべく通るようにしながら（空気を通らないようにしながら）、Ｎ極からＳ極に至る。図５の位置ではセンタリング部４６は閉磁路を構成しており、この位置で最も安定となる。そのため変位すると変位を押し戻るような負のフィードバックがかかる構造となっており、中央位置に留まるようなトルクを発生させる。

次に、本発明における構成の駆動方法を説明する。まずセンタリング部４６では、コイル４７ａ、４７ｂに電流が印加されていない時、電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂが、磁力によって吸着しあうため対面している。第一の駆動部４０では、コイル４０ａ、４０ｂに電流が印加されていない時には電磁石ユニット４１の磁性ヨーク４１ｃと永久磁石ユニット４２の磁性ヨーク４２ｃは対面していない。しかし、コイル４０ａ、４０ｂに電流が印加される時には磁界が変化した磁性ヨーク４１ｃの磁力により、磁性ヨーク４１ｃと磁性ヨーク４２ｂまたは磁性ヨーク４２ｃが吸着または反発する。この時、同様の磁性ヨーク同士の吸着または反発が第二の駆動部４３でも発生する。このように、第一の駆動部４０および第二の駆動部４３における磁力の吸着または反発により、可動部３１が回転駆動される。

以下、図６、図７を用いてコイルに電流を印加した時に発生するトルクについて具体的に説明する。

図６（ａ）、（ｂ）は第一の駆動部４０において時計回り方向（以下、ＣＷ方向と呼ぶ）のトルクが発生し、永久磁石ユニット４２が搭載される可動部３１が回転駆動した時の様子をそれぞれ説明する図である。図６（ｃ）、（ｄ）は第一の駆動部４０において反時計回り方向（以下、ＣＣＷ方向と呼ぶ）のトルクが発生し、永久磁石ユニット４２が搭載される可動部３１が回転駆動した時の様子をそれぞれ説明する図である。

図７（ａ）、（ｂ）はセンタリング部４６において永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１が中央位置に留まるようなトルクを増加する場合と、減少させる場合をそれぞれ説明する図である。図７（ｃ）、（ｄ）はセンタリング部４６において永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１が中央位置から回転移動した位置にある状態を示す図である。

図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）においてコイル４１ａ、４１ｂ上に描いた矢印はコイルの電流の向き（図中で上側にある巻線部における向き）を表し、磁性ヨーク４１ｃ、４２ｂ、４２ｃ上に描いた矢印は磁束の流れを模式的に表す。同様に図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）においてコイル４７ａ、４７ｂ上に描いた矢印はコイルの電流の向き（図中で上側にある巻線部における向き）を表し、磁性ヨーク４７ｃ、４８ｂ、４８ｃ上に描いた矢印は磁束の流れを模式的に表す。

図８は、可動部３１が回転駆動した時のカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体の様子を説明する図である。図８（ａ）は可動部３１が中央位置にある時、図８（ｂ）はＣＷ方向に回転駆動した時、図８（ｃ）はＣＣＷ方向に回転駆動した時の図である。点Ｅは回転中心を示す。

図６（ａ）は第一の駆動部４０のコイル４１ａ、４１ｂのそれぞれに図示方向に通電している。この時アンペールの法則に従って磁界が発生し、コイルが巻きつけてあるＥ型の磁性ヨーク４１ｃに図示するような方向に磁束が生じる。この時、磁束は交差出来ないので、Ｅ型の中央部分から多くの磁束が出る。この磁束が可動部３１に搭載された永久磁石ユニット４２の永久磁石４２ａのＳ極に流れ込む。永久磁石４２ａのＮ極から出た磁束はコイル４１ａに吸い込まれる。このことは、Ｅ型の中央部分から多くの磁束が出ることから中央部分がＮ極に、またＥ型の上下の突起部がＳ極になっていると言える。このため永久磁石４２ａは磁路を閉じるために図中で上に移動しようとする。結果として可動部３１はＣＷ方向のトルクを受け、図６（ｂ）のように固定された永久磁石ユニット４２と共に回転移動する。

第一の駆動部４０は図６（ｂ）ように、磁性ヨーク４２ｂとＥ型の磁性ヨーク４１ｃの中央突起、磁性ヨーク４２ａとＥ型の磁性ヨーク４１ｃの上部突起が対面する位置で閉磁路となり磁気的に安定する。すなわち図６（ｂ）において、可動部３１は相対的にＣＷ方向に回転するトルクを受け、正のフィードバックがかかる構造となる。この時、図８（ａ）から図８（ｂ）のようにカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体がＣＷ方向に回転駆動する。

図６（ｃ）は図６（ａ）とは反対方向に通電した場合の為、Ｅ型の磁性ヨーク４１ｃの中央部分がＳ極に、Ｅ型の上下の突起部がＮ極になっている。このため永久磁石４２ａは磁路を閉じるために図中で下に移動しようとする。結果として可動部３１はＣＣＷ方向のトルクを受け、図６（ｄ）のように固定された永久磁石ユニット４２と共に回転移動する。

第一の駆動部４０は図６（ｄ）のように、磁性ヨーク４２ｂとＥ型の磁性ヨーク４１ｃの中央突起、磁性ヨーク４２ａとＥ型の磁性ヨーク４１ｃの下部突起が対面する位置で閉磁路となり磁気的に安定する。すなわち図６（ｄ）において、可動部３１は相対的にＣＣＷ方向に回転するトルクを受け、正のフィードバックがかかる構造となる。この時、図８（ａ）から図８（ｃ）のようにカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体がＣＣＷ方向に回転駆動する。

以上は第一の駆動部４０のコイル４１ａ、４１ｂに通電した場合だが、第一の駆動部４０を点対称移動させた第二の駆動部４３にも同様の通電をすることで、ＣＷ方向及びＣＣＷ方向のトルクが生じる。

図７（ａ）はセンタリング部４６のコイル４７ａ、４７ｂのそれぞれに図示方向に通電している。この時アンペールの法則に従って磁界が発生する。図７（ａ）は永久磁石４８ａが発生する磁界を強めるように通電している。この時、磁束密度があがるので、図７（ａ）では磁束を示す矢印を太線にすることで、磁束密度があがっていることを示した。これは磁石が強くなったことと同義なので、中央位置に留まるようなトルクが増大する。

図７（ｂ）は図７（ａ）とは反対方向に通電している。このとき明らかに、永久磁石４８ａが発生する磁界を弱めるように通電していることが分かる。この時、磁束密度が下がるので、図７（ｂ）では磁束を示す矢印を点線にすることで、磁束密度が下がっていることを示した。これは磁石が弱くなったことと同義なので、中央位置に留まるようなトルクが減少する。

つまり図７（ａ）、（ｂ）に示したように、特定の位置で留まる力（モータでいうところのコギング）をコイル４７ａ、４７ｂへの通電によって調整することが出来る。図７（ａ）、（ｂ）の状態はカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体でみると図８（ａ）の状態である。

また図７（ｃ）、（ｄ）はセンタリング部４６において永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１が中央位置から回転移動した位置にある状態を示す図である。図７（ｃ）、（ｄ）において磁気的な安定性を考えると、センタリング部４６は図５の場合よりも不安定な状態にある。つまり図５のように、ヨークや磁石が対面する位置が最も磁気的に安定な位置といえる。すなわち図７（ｃ）においては可動部３１は相対的にＣＷ方向に、図７（ｄ）においては可動部３１は相対的にＣＣＷ方向に回転するトルクを受ける。これは負のフィードバックがかかる構造であり、可動部３１は中央位置で安定となる。図７（ｃ）の状態はカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体でみると図８（ｃ）から図８（ａ）の中央位置に戻ろうとする時の状態である。また図７（ｄ）の状態はカメラボディ内ロールブレ補正機構３全体でみると図８（ｂ）から図８（ａ）の中央位置に戻ろうとする時の状態である。また図６、図７に示したカメラボディ内ロールブレ補正機構３において、回転量は第一の駆動部４０と第二の駆動部４３で発生するトルクとコギングの釣り合いによって決まる。

コイル４１ａ、４１ｂおよびコイル４４ａ、４４ｂへの通電によって発生するトルク、コイル４７ａ、４７ｂへの通電によって調整されるコギング力の状態はそれぞれ予め知ることが出来る。これをメモリに記録しておいて、目標とする回転量に応じてコイル４１ａ、４１ｂ、４４ａ、４４ｂ、４７ａ、４７ｂに通電すればよい。この動作はステッピングモーターのマイクロステップの動作と類似したものと考えればよい。

カメラボディ内ロールブレ補正機構３全体として、図６（ｂ）および図７（ｄ）または図６（ｄ）および図７（ｃ）に示したいずれのトルクが勝るかは、材質、ギャップ、大きさなどの要因に支配される。ここでは、図６（ｃ）のトルクが勝るように材質やギャップの選定を行う。そのようにすることで、全体としては負のフィードバックがかかり可動部３１は中央位置で安定となる。すなわち、電力なしでセンタリング保持を実現することが出来る。これにより可動部３１を制止させて所定の位置に固定できるので、コイル４７ａ、４７ｂに通電が不要となり、カメラの消費電力を低減させることができる。

『本発明の要部ヨークが斜めになっていることの詳細を説明』
図９を用いて、本発明の要部である磁性ヨークの構成について説明する。

図９（ａ）、（ｂ）はセンタリング部４６の光軸に沿った方向から見た時の正面と側面を示し、それぞれヨーク先端の形態が異なる。図９（ｃ）、（ｄ）は図２（ａ）に示すＦＦ線に沿う断面図であり、それぞれ図９（ａ）、（ｂ）の形態の磁性ヨーク同士がカメラボディ内ロールブレ補正機構３上で対面する様子を明確に表す図である。

図９（ａ）、（ｃ）が本発明の構成を示し、図９（ｂ）、（ｄ）は本発明を適用していない構成を示す。

まず本発明の構成とその効果を説明する。図９（ａ）では側面図で示すように、対面している電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂは、光軸に平行かつ回転軸を含む平面内で先端が傾斜して対面している。このように磁性ヨーク４７ｃと磁性ヨーク４８ｂが傾斜した面で対面することにより、矢印Ｄの吸着力が発生する。矢印Ｄの吸着力は図９（ａ）に示すような矢印ＤｓおよびＤｒの方向に分解される。矢印Ｄｓは図９（ａ）（ｃ）で左右方向の吸着力、矢印Ｄｒは図９全体で上下方向の吸着力を表している。

矢印Ｄｓの方向の力は、図３（ｂ）および図９（ｃ）に示すように、カメラボディ内ロールブレ補正機構３のスラスト方向（光軸に平行な方向）の力である。矢印Ｄｓの方向の力により、図３（ｂ）に示すように可動部３１により転動ボール３３ｂをスラスト方向に付勢することができる。同様にセンタリング部４６を挟んで対称に位置する転動ボール３３ａもスラスト方向に付勢することができ、更に転動ボール３３ｃもスラスト方向に付勢することができる。これらにより図９（ｃ）に示すように、永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１全体をスラスト方向に付勢することができる。

一方、矢印Ｄｒの方向の力は、図９（ｃ）に示すようにカメラボディ内ロールブレ補正機構３のラジアル方向（光軸に垂直な平面内の径方向）の力である。そして矢印Ｄｒによるラジアル方向の力は、図３（ｂ）における矢印Ｃの方向の力を生じさせることになる。この矢印Ｃの方向の力により、図３（ｂ）に示すように可動部３１により転動ボール３３ｂをラジアル方向に付勢することができる。同様にセンタリング部４６を挟んで対称に位置する転動ボール３３ａもラジアル方向付勢することができる。これらのラジアル方向の力により、永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１全体をラジアル方向に付勢することができる。

以上のように、対面している電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂが、光軸に平行かつ回転軸を含む平面内で先端が傾斜して対面していることで、ボール３３ａおよび３３ｂ、可動部３１はラジアル方向およびスラスト方向の両方向に付勢される。

次に本発明を適用していない構成とその問題点を説明する。図９（ｂ）では側面図で示すように、対面している電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂは、光軸に平行かつ回転軸を含む平面内で先端が傾斜して対面していない。すなわち光軸に平行な面で対面している。このように磁性ヨーク４７ｃと磁性ヨーク４８ｂが光軸に平行な面で対面することにより、図９（ｂ）に示す矢印Ｄの方向にのみ力が生じる。矢印Ｄの方向の力は、図９（ｄ）に示すように、カメラボディ内ロールブレ補正機構３のラジアル方向（光軸に垂直な平面内の径方向）の力である。そして矢印Ｄによるラジアル方向の力は、図３（ｂ）における矢印Ｃの方向の力を生じさせることになる。この矢印Ｃの方向の力により、図３（ｂ）に示すように可動部３１により転動ボール３３ｂをラジアル方向に付勢することができる。同様にセンタリング部４６を挟んで対称に位置する転動ボール３３ａもラジアル方向に付勢することができる。また図９（ｄ）に示すように、永久磁石ユニット４８が搭載される可動部３１全体をラジアル方向に付勢することができる。

以上のように対面している電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂが光軸に平行な面で対面していることで、ボール３３ａおよび３３ｂ、可動部３１はラジアル方向にのみ付勢される。ボール３３ｃがスラスト方向に付勢されていないため、可動部３１が固定部３０に対してスラスト方向に相対的にずれてしまい、転動ボールとＶ溝に隙間ができて可動部３１がガタつく可能性がある。撮影露光中に固定部３０と可動部３１がこのようなガタにより相対的にスラスト方向にずれると、撮影された画像の像高位置により光軸方向の結像位置がずれ、高精度にブレ補正を行うことができない。このガタつきを抑えるため、バネや磁石を別途構成する必要があるが、部品点数が増えてしまうという問題がある。

よって本発明では、図９（ａ）のように、対面している電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃと永久磁石ユニット４８の磁性ヨーク４８ｂが、光軸に平行かつ回転軸を含む平面内で先端が傾斜して対面し、ラジアル方向とスラスト方向の両方向に付勢できる構成を用いた。つまり、第一のヨークと第二のヨークは光軸と略同一の回転軸を含む断面上で、回転軸に対して傾斜した面で対向する。これにより、ラジアル方向のみならずスラスト方向にガタつくことを抑えることができ、高精度にブレ補正を行うことができる。

また本発明では、光軸に平行な回転軸に垂直な面内に第一の駆動部４０の電磁石ユニット４１と永久磁石ユニット４２や、第二の駆動部４３の電磁石ユニット４４と永久磁石ユニット４５、センタリング部４６の電磁石ユニット４７と永久磁石ユニット４８が対面するため、光軸方向の厚みが増大することを抑えられる。

よって、本発明の撮像装置は駆動部の厚みを抑えつつも、スラスト方向のガタを付勢により抑圧し、高精度にロールブレ補正を行うことができる。

なお、センタリング部４６において電磁石ユニット４７のコイル４７ａおよび４７ｂに通電せずとも、磁力によって中央位置に吸着する力が十分に得られるのであれば、コイル４７ａおよび４７ｂはなくても良い。

『傾斜面の向き。シャッター地板との関係』
磁性ヨークを傾斜させる時の傾斜させる方向について、本発明の好適な実施の形態を説明する。図９（ｃ）は図２に示すＦＦ線に沿う断面図であり、カメラボディ内補正機構３よりも撮影光学系側にあるフォーカルプレーンシャッターユニット２５のシャッター地板２５ａを示す。シャッター地板２５ａがこのように配されているため図９（ｃ）に示すように磁性ヨークの傾斜面は、固定部３０に取り付けられる電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃのシャッター地板２５ａ側が鋭角であることが望ましい。通常は矢印Ｄｓの方向の力によって可動部３１は図９（ｃ）の左側に付勢さているが、落下などの衝撃を受けると可動部３１は嵌合ガタ分だけ右側に動くことができる。この時、図９（ｃ）の構成とは反対に磁性ヨーク４８ｂのヨークの傾斜面がシャッター地板２５ａ側で鋭角であると、可動部３１はシャッター地板２５ａ側に動くことができてしまう。撮像素子ユニット３２がシャッター地板２５ａと十分引き離して配置しないと、可動部３１がシャッター地板２５ａとぶつかる可能性がある。そこで、上記のように磁性ヨーク４７ｃのシャッター地板２５ａ側が鋭角であれば落下しても可動部３１はすでにシャッター地板２５ａ側に付勢されて位置規制されているので、シャッター地板２５ａ側にこれ以上動くことはない。よって、落下による衝撃を受けた時でも可動部３１がシャッター地板２５ａとぶつかることはないので、撮像素子ユニット３２とシャッター地板２５ａの間隔をできるだけ近づけた設計が可能となる。シャッター地板２５ａと撮像素子ユニット３２を近づけて配置したほうが、シャッター開口を小さくすることができ、小型化、シャッター効率の向上につながる。よって、固定部３０に取り付けられる電磁石ユニット４７の磁性ヨーク４７ｃのシャッター地板２５ａ側が鋭角であることが好ましい。

『センタリング部と３つのボールの位置関係』
次に、磁性ヨークと転動ボールの位置関係について、本発明の好適な実施形態を説明する。図１０はカメラボディ内ロールブレ補正機構３を光軸方向から見た図を示しており、光軸方向から投影した際に３つの転動ボール３３ａ、３３ｂ、３３ｃを結んだ点線の範囲Ｇを示した。本発明において、磁性ヨーク４７ｃ、４８ｂの先端を傾斜させることでスラスト方向の付勢力が発生するが、２つの磁性ヨークが対面する面が３つの転動ボール３３ａ、３３ｂ、３３ｃを結んだ範囲Ｇより外側にあると、可動部３１は２つの転動ボール３３ａ、３３ｂとの接触点をてこの支点として回転モーメントが発生し、スラスト方向の片側に付勢され、ガタつくことがある。そのため可動部３１のガタつきを防ぐために図１０のように、範囲Ｇ内に先端が傾斜した２つの磁性ヨークが対面する面が含まれることが好ましい。

『傾斜面の角度』
次に、傾斜した先端をもつ磁性ヨークの傾斜角度について駆動に適した構造を説明する。図１１（ａ）は図９（ａ）で示した磁性ヨーク先端の傾斜角度（４５度：略４５度）よりも小さい角度である場合を示す。図１１（ｂ）は図９（ａ）で示した磁性ヨーク先端の傾斜角度（４５度）よりも大きい角度である場合を示す。

図１１（ａ）のように、磁性ヨーク先端の傾斜角度が４５度よりも小さい角度である場合、図９（ａ）の場合よりも矢印Ｄｒの方向の力であるラジアル方向の力は弱くなり、矢印Ｄｓの方向の力であるスラスト方向の力は強くなる。このため図１１（ａ）では矢印Ｄｒは短く、矢印Ｄｓを長く表される。スラスト方向の力が大きいことはすなわち、ボール３３ａおよび３３ｂ、可動部３１がスラスト方向の付勢が大きくなることである。一方ラジアル方向の力すなわち付勢が小さくなることで、可動部３１の自重や振動などによりラジアル方向の付勢より大きな力が発生した時に可動部３１がラジアル方向に付勢されなくなり、転動ボールとＶ溝に隙間ができて可動部３１がガタつく可能性がある。

図１１（ｂ）のように、磁性ヨーク先端の傾斜角度が４５度よりも大きい角度である場合、図９（ａ）の場合よりも矢印Ｄｒの方向の力であるラジアル方向の力は強くなり、矢印Ｄｓの方向の力であるスラスト方向の力は弱くなる。このため図１１（ｂ）では矢印Ｄｒは短く、矢印Ｄｓは長く表される。これは傾斜角度が９０度である図９（ｂ）の場合に形態が近づくことと同義であり、ラジアル方向の力が大きいことはすなわち、ボール３３ａおよび３３ｂ、可動部３１がラジアル方向の付勢が大きくなることである。そしてスラスト方向の力すなわち付勢が小さくなることで、可動部３１が固定部３０に対してスラスト方向に相対的にずれてしまい、転動ボールとＶ溝に隙間ができて可動部３１がガタつく可能性がある。

以上から、カメラボディ内ロールブレ補正機構３が内蔵される撮像装置が重力に対して様々な姿勢が考えられ、可動部３１が自重を支えなければならないことを考えるとスラスト方向とラジアル方向の両方向に適度に付勢があることが好ましい。また、付勢力が強すぎるとボール転動時の摩擦力などで、可動部３１の回転駆動負荷が増大する。スラスト方向に重力影響が生じる時でも、ラジアル方向に重力影響が乗じる時でも、少なくとも可動部の自重分を持ちあげる付勢力が必要である。よって、スラスト方向、ラジアル方向の付勢力の偏りが少ない方が、各姿勢において適度に付勢しながらも駆動負荷を抑えることができる。よって、ラジアル方向とスラスト方向に同程度の付勢力を発生できる図９（ａ）のように磁性ヨーク先端の傾斜角度が４５度程度であることが望ましい。つまり、磁気回路を形成する第一のヨークと第二のヨークの光軸と同一の回転軸を含む断面上で、傾斜するヨークの鋭角部が４５度であることが望ましい。

『凹凸の面で対面する構成』

図１２を参照して、本発明の第２の実施例による撮像装置について説明する。第２の実施例は磁性ヨークの先端を傾斜させずにスラスト方向およびラジアル方向に付勢させるのに適した構造である。

第２の実施例で説明する像ブレ補正装置を備えた撮像装置の構成については、第１の実施例とヨークの構成の点で異なる。そのほかの構成や制御については第１の実施例と同様で良いので、ヨークの構成以外の説明を割愛する。

図１２は第２の実施例におけるカメラ内ロール振れ補正機構３をレンズユニット１１側から光軸１３に沿ってみた時の、第三の磁気回路であるセンタリング部４６の正面図と側面図である。センタリング部４６において、電磁石ユニット４９はコイル４９ａ、４９ｂ、磁性ヨーク４９ｃを含有し、永久磁石ユニット５０は永久磁石５０ａ、磁性ヨーク５０ｂを含有する。

図９（ａ）で示した傾斜した磁性ヨーク先端とは異なり、磁性ヨークの先端は傾斜せず、凹凸で構成されている。図１２では側面図が示すように、対面している電磁石ユニット４９の磁性ヨーク４９ｃと永久磁石ユニット５０の磁性ヨーク５０ｂには光軸を中心とする円の放射方向に対向する面と、光軸方向に対向する面の両方がある。図１２の４９ｊと５０ｊ、４９ｋと５０ｋはそれぞれ光軸を中心とする円の放射方向に対向する面を示す。また図１２の４９ｉと５０ｉは光軸方向に対向する面を示す。つまり、第一のヨークと第二のヨークは光軸と略同一の回転軸を含む断面上で、光軸方向に対向する面と、光軸を中心とする円の放射方向に対向する面の二つの対向面を有する。光軸を中心とする円の放射方向に対向する面で対面することにより、スラスト方向の力である矢印Ｄｓの力が生じる。また光軸方向に対向する面で対面することにより、ラジアル方向の力である矢印Ｄｒの力が生じる。矢印Ｄｓによる付勢の効果、矢印Ｄｒによる付勢の効果については実施例１の場合と同様のため説明を割愛する。

以上のように、磁性ヨークの先端は傾斜していなくても、凹凸させることでスラスト方向とラジアル方向の両方向に付勢させることができる。

以上より、本発明の像ブレ補正装置によれば、撮像装置の厚みを抑えつつも、高精度にロールブレ補正を行うことができる。

１ カメラ、１９ 操作検出部、３ カメラボディ内ロールブレ補正機構、
３０ 固定部、３１ 可動部、３２ 撮像素子ユニット、３３ 転動ボール、
３４ Ｖ溝、４０ 第一の駆動部、４１ 電磁石ユニット、
４２ 永久磁石ユニット、４３ 第二の駆動部、４４ 電磁石ユニット、
４５ 永久磁石ユニット、４６ センタリング部、４７ 電磁石ユニット、
４８ 永久磁石ユニット

Claims (9)

1. 撮影光学系の光束が結像する撮像素子と、
   固定部材と、
   ボールで支持された光軸を中心として回転可能な前記撮像素子を有する可動部材と、
   前記固定部材と前記可動部材に配されて磁路を形成する磁気回路と、
   前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第一のヨークと、
   前記磁気回路の一部を形成する前記固定部材側または前記可動部材側のどちらかに配される第二のヨークと磁石と、
   前記固定部材と前記可動部材の間に挟持され前記可動部材を支持する複数のボールと、
   前記可動部材の外周に形成されボールが配される可動部側ボール溝と、
   前記固定部材の内周に形成されボールが配される固定部側ボール溝と、
   で構成され、
   前記第一のヨークと前記第二のヨークは光軸と同一の回転軸を含む断面上で、回転軸に対して傾斜した面で対向することを特徴とする像ブレ補正装置。
2. 撮影光学系の光束が結像する撮像素子と、
   固定部材と、
   ボールで支持された光軸を中心として回転可能な前記撮像素子を有する可動部材と、
   前記固定部材または前記可動部材に配される磁気回路を形成する第一のヨークと、コイルと、
   前記固定部材または前記可動部材に配され、第一のヨークと半径方向に対向する位置に配される第二のヨークと磁石と、
   前記固定部材と前記可動部材の間に挟持され前記可動部材を支持する複数のボールと、
   前記可動部材の外周に形成されボールが配される可動部側ボール溝と、
   前記固定部材の内周に形成されボールが配される固定部側ボール溝と、
   で構成され、
   前記第一のヨークと前記第二のヨークは光軸と同一の回転軸を含む断面上で、光軸方向に対向する面と、光軸を中心とする円の放射方向に対向する面の二つの対向面を有することを特徴とする像ブレ補正装置。
3. 前記ボールの中心を通り且つ光軸に直交する平面が、前記第一のヨークと励磁するコイルと、前記第二のヨークと磁石と交わることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の像ブレ補正装置。
4. 光軸方向から投影した際に、前記複数のボールを結ぶ範囲に磁気回路の第１のヨークと第２のヨークの対面位置が含まれることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置。
5. 磁気回路を形成する第一のヨークと第二のヨークの光軸と同一の回転軸を含む断面上で、傾斜するヨークの鋭角部が４５度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。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の像ブレ補正装置と撮影光学系を備えた撮像装置。
7. 前記撮像装置は前記撮像素子よりも撮影光学系側に配され前記撮像素子への光束を遮光するフォーカルプレーンシャッターを有することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記像ブレ補正装置が有する第一のヨークは、光軸と略同一の回転軸を含む断面上で前記フォーカルプレーンシャッター地板側が鋭角となるように、ヨーク先端が傾斜していることを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
9. 前記像ブレ補正装置が有する第一のヨークは、光軸と略同一の回転軸を含む断面上で前記フォーカルプレーンシャッター地板側が反対側に比べて突出し、スラスト方向とラジアル方向の両方向で可動部材に配された磁気回路を形成する第二のヨークと対面することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。