JP2020034813A - 防振装置および防振装置を備えた撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光軸周りの回転を補正する防振装置を薄型で実現するとともに、電力なしでセンタリング保持を実現すること。【解決手段】撮像素子と、固定枠と、前記撮像素子を搭載し撮像素子の撮像面に垂直な軸周りに前記固定枠に対して相対的に回転可能に保持された可動枠と、前記固定枠と可動枠の間に挟持された複数のボールと、前記可動枠の動作範囲を規定する規定部と、前記可動枠の動作範囲の中心付近において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が動作範囲で最も安定的に吸引するように設けられた第一の磁気回路と、前記可動枠の動作範囲の中心付近に対して動作範囲の端部において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が安定的に吸引するように設けられた第二の磁気回路と、第二の磁気回路に設けられたコイルと、動作範囲の中心付近において前記第一の磁気回路で発生する光軸周りのトルクが前記第二の磁気回路で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるよう防振装置を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮影時のブレを補正する防振装置に関するものであり、特に光軸周りの回転ブレを補正する防振装置及び防振装置を備えた撮像装置に関する。

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、防振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。

特許文献１には、可動部を光軸周りに回転可能に保持するとともに、ソレノイドのような電磁吸着部を設けることで光軸周りに回転可能なロール補正のための防振装置が提案されている。

特許文献２には、可動部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防振装置が提案されている。

特開２０１５−２０３７５１号公報 特開２０１５−２１０３９２号公報

しかしながら、特許文献１および２に開示された防振装置を用いても駆動部に通電することなしに、撮像素子を水平に保つことは出来ない。

すなわち特許文献１の機構は、磁気的な安定点が可動範囲内にないために、可動範囲の端に吸引された状態が安定な状態となる。つまり撮像素子が最も傾いた状態が電力を印加しない場合の安定な状態となる。

特許文献２の機構は、駆動部にＶＣＭを用いているために電力を供給しない状態では可動部と固定部の間に力は発生しない。つまり電力を印加しない状態では撮像素子は固定されずにぶらぶらと不安定な状態にある。

本発明の目的は、光軸周りの回転を補正する防振装置を薄型で実現するとともに、電力なしでセンタリング保持を実現することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係る防振装置は、
撮像素子と、固定枠と、前記撮像素子を搭載し撮像素子の撮像面に垂直な軸周りに前記固定枠に対して相対的に回転可能に保持された可動枠と、前記固定枠と可動枠の間に挟持された複数のボールと、前記可動枠の動作範囲を規定する規定部と、前記可動枠の動作範囲の中心付近において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が動作範囲で最も安定的に吸引するように設けられた第一の磁気回路と、前記可動枠の動作範囲の中心付近に対して動作範囲の端部において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が安定的に吸引するように設けられた第二の磁気回路と、第二の磁気回路に設けられたコイルと、動作範囲の中心付近において前記第一の磁気回路で発生する光軸周りのトルクが前記第二の磁気回路で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるよう防振装置を構成する。

本発明に係る防振装置によれば、光軸周りの回転を補正する防振装置を薄型で実現するとともに、電力なしでセンタリング保持を実現することが出来る。

本発明の第一の実施例における防振装置を説明する図 本発明の防振装置を備えた撮像装置を説明する図 第一の磁気回路および第二の磁気回路を説明する図 規定部の端部における第一の磁気回路および第二の磁気回路を説明する図 本発明の第一の実施例の別の構成例での防振装置を説明する図 本発明の第二の実施例における防振装置を説明する図

以下、発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１から図５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。

図２（ａ）は本発明による光学系調整装置を備えた撮像装置の中央断面図、図２（ｂ）は電気的構成を示すブロック図である。図２（ａ）および図２（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２において、１は撮像装置を、２は撮像装置１に装着するレンズユニットを、３は複数のレンズからなる撮影光学系を、４は撮影光学系の光軸を、６は撮像素子を、９ａは背面表示装置を、９ｂはＥＶＦを、１１は撮像装置１とレンズユニット２の電気接点を、１２はレンズユニット２に設けられたレンズシステム制御部を、１４はロール駆動手段を、１５はロールブレ検知手段をそれぞれ示す。

図２（ｂ）は撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。撮像装置１およびレンズ２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（請求項記載の記録手段も含む記録および再生をつかさどる部分）、制御手段を有する。撮像手段は、撮影光学系３ 、撮像素子６を含み、画像処理手段は、画像処理部７を含む。また、記録再生手段は、メモリ手段８、表示手段９（表示手段９は背面表示装置９ａ、ＥＶＦ９ｂを包含する）を含み、制御手段は、カメラシステム制御回路５、操作検出部１０、レンズシステム制御回路１２、レンズ駆動手段１３、ロール駆動手段１４、およびロールブレ検知手段１５を含む。レンズ駆動手段１３は、焦点レンズ、ブレ補正レンズ、絞りなどを駆動することができる。ロールブレ検知手段１５は光軸周りの回転を検知可能であり、振動ジャイロなどを用いることが出来る。ロール駆動手段１４は撮像素子６を光軸４周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。本発明で対象とする防振装置は、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なので、図２（ｂ）のロール駆動手段１４が防振装置となる。

撮像手段は、物体からの光を、撮影光学系３を介して撮像素子６の撮像面に結像する光学処理系である。撮像素子６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３が調整されることで、適切な光量の物体光を撮像素子６に露光するとともに、撮像素子６近傍で被写体像が結像する。

画像処理部７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７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７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。さらには、画像処理部７は撮像素子６からの得られた複数の画像間の比較に基づいてブレ検知信号を生成することができ、撮像素子６と画像処理部７で本発明の検知手段を構成する。

メモリ手段８は実際の記憶部を備えている。カメラシステム制御回路５により、メモリ手段８の記録部へ出力を行うとともに、表示手段９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５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１０が検出して、撮像素子６の駆動、画像処理部７の動作、圧縮処理などを制御する。さらに表示手段９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９ａはタッチパネルになっており、操作検出部１０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５には画像処理部７が接続されており、撮像素子６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１１を介してレンズシステム制御回路１２に指令を出し、レンズシステム制御回路１２はレンズ駆動手段１３を適切に制御する。さらに、手ブレ補正を行うモードにおいては、後述する撮像素子から得られた信号を基にレンズ駆動手段１３を介してブレ補正レンズを適切に制御する。

前述したように、操作検出部１０へのユーザー操作に応じて、撮像装置１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。

図１は本発明の要部である、ロール駆動手段１４（防振装置）について説明する図である。図１（ａ）はロール駆動手段１４をレンズユニット２側から光軸に沿ってみた図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図および、同じ高さにボール部の断面を示した図である。図１（ｃ）はボール近辺の拡大図を、図１（ｄ）は第二の磁気回路の拡大図を、図１（ｅ）は第一の磁気回路の拡大図をそれぞれ示している。

図１において、６は撮像素子を、１４はロール駆動手段を、２１は固定枠を、２２は可動枠を、２３は第一の磁気回路を、２４は第二の磁気回路を、２５ａ，２５ｂ，２５ｃはボールを、２６および２７は規定部をそれぞれ示している。２８は、ボールの中心を含み、光軸に直交する平面、２９は放射方向を示す矢印をそれぞれを示しいている。

第二の磁気回路２４は、磁石３１、ヨーク３２ａ，３２ｂ、３３およびコイル３４ａ，３４ｂで構成されている。第一の磁気回路２３は磁石４１、ヨーク４２，４３およびコイル４４ａ，４４ｂで構成されている。

図１（ａ）において、撮像素子６は可動枠２２に固定されている。また、可動枠２２は後述するように固定枠２１との間に複数のボールを挟持することで、不図示の光軸４周りに固定枠２１に対して相対的に回転可能に保持される。

また、固定枠２１に設けられた溝２７と可動枠２２に設けられた突起２６によって可動枠２２の動作範囲は規定されている。すなわち、突起２６と溝２７から構成される規定部が機械的なストロークを規定するいわゆるメカストッパになっている。

図１（ａ）において、第一の磁気回路２３は時計でいう３時の位相に設けられており、第二の磁気回路は時計でいう９時の位相に設けられている。これらの方向は任意に設定可能で、周辺の機構（例えばシャッタ機構）との干渉を避けるように適当に設定すればよい。

図１（ａ）は規定部を構成する突起２６と溝２７が接しておらず、動作範囲の略中心付近にある場合を示している。このとき、後述するように第一の磁気回路２３は可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が安定的に吸引するようになっている。一方で、第二の磁気回路２４は、可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路による吸引力が時計回りと反時計回りの切替位置になるように設けられている。

図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面および同じ高さにボール２５ａの断面を併記した図である。また、図１（ｂ）にはボール２５ａの中心を通り、光軸４に直交する平面を一点鎖線２８として示した。なお、図１（ｂ）には明示していないが、他のボール２５ｂ，２５ｃの中心も平面２８上にある。図１（ｂ）から明らかなように、ボール２５ａの中心を通り且つ光軸に直交する平面２８が、第一の磁気回路２３および第二の磁気回路２４と交わるように配置されている。これにより厚み方向に薄い防振装置を実現することが出来る。また、第一の磁気回路２３および第二の磁気回路２４で生じる力によって不要なモーメント（ここでいう不要とは光軸周りの回転ではない方向のモーメントを指す。）の発生を抑制することができる。

図１（ｃ）はボール２５ａと固定枠２１、可動枠２２の関係を示した図である。固定枠２１および可動枠２２には角度を持った２つの面（いわゆるＶ溝）が形成されており、これらの面によってボール２５ａ（以下、同様）を挟持している。多くの撮像装置を駆動する防振装置においては、光軸に直交する２つの平面の間にボールを挟持する構造が多い。一方、本実施例では、図１（ｃ）の様に、Ｖ溝を介してボールは矢印２９で示す放射方向に挟持される。図１（ａ）に示すように、光軸４を中心として半径方向に延びる方向が放射方向である。ボール２５ｂ，２５ｃもそれぞれ、ボール２５ａと同様に放射方向に挟持される。このようにすることで放射方向の荷重に対して強い構造とすることが出来る。後述する第一の磁気回路２３および第二の磁気回路２４によって、放射方向に吸引力が発生するのでこのような構造が都合が良いといえる。

図１（ｄ）は、第二の磁気回路２４を説明する図である。図１（ｄ）に示す第二の磁気回路２４を構成する部品のうち、磁石３１およびヨーク３２ａ，３２ｂは可動枠２２に固定されており本実施例の第二の磁気回路における可動磁気回路である。Ｅ型のヨーク３３およびコイル３４ａ，３４ｂは固定枠２１に固定されており本実施例の第二の磁気回路における固定磁気回路である。後述する様にコイル３４ａ，３４ｂに電流を印加することで、固定枠２１と可動枠２２の間に相対的に回転するトルクを発生させることが出来る。ここでは可動枠２２に磁石３１を配置する構成（いわゆるムービングマグネット）としたが、相対的なトルクを発生させればよいので固定枠２１に設けた部品群と可動枠２２に設けた部品群は入れ替えることが出来る。いずれの構成にするかは、給電などの都合によって決めればよい。図１（ｄ）はコイル３４ａ，３４ｂに電流を印加しない場合を示しており、矢印は磁束の流れを模式的に示したものである。磁石３１から出た磁束は模式的には図１（ｄ）の様に流れている。すなわち、透磁率の高いヨーク３２ａ，３２ｂ、３３の中を通るようにしながら（空気部分を通らないようにしながら）、Ｎ極からＳ極に至る。図１（ｄ）の位置では磁束の流れは上下対称となっており、トルクは発生しない。しかしながら、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ような構造となっている。これは特許文献１の説明にあったソレノイドのような磁気回路になっており、動作範囲の端に押し当てて止まるようなトルクを発生させる。

図１（ｅ）は、第一の磁気回路２３を説明する図である。図１（ｅ）に示す第一の磁気回路２３を構成する部品のうち、磁石４１およびコの字型ヨーク４２は可動枠２２に固定されており本実施例の第一の磁気回路における可動磁気回路である。Ｅ型のヨーク４３およびコイル４４ａ，４４ｂは固定枠２１に固定されており本実施例の第一の磁気回路における固定磁気回路である。後述する様にコイル４４ａ，４４ｂに電流を印加することで、可動枠２２を動作範囲の中央に引き戻そうとするトルクの大きさを調整することが出来る。

ここでは可動枠２２に磁石４１を配置する構成（いわゆるムービングマグネット）としたが、相対的なトルクを発生させればよいので固定枠２１に設けた部品群と可動枠２２に設けた部品群は入れ替えることが出来る。いずれの構成にするかは、給電などの都合によって決めればよい。第一の磁気回路を例にすると、磁石４１およびコの字型ヨーク４２を固定枠２１に固定し第一の磁気回路における固定磁気回路とし、Ｅ型のヨーク４３およびコイル４４ａ，４４ｂを可動枠２２に固定して第一の磁気回路における可動磁気回路としても良い。このときはいわゆるムービングコイルの構成となる。

図１（ｅ）はコイル４４ａ，４４ｂに電流を印加しない場合を示しており、矢印は磁束の流れを模式的に示したものである。磁石４１から出た磁束は模式的には図１（ｅ）の様に流れている。すなわち、透磁率の高いヨーク４２，４３の中をなるべく長く通るようにしながら（空気部分を通らないようにしながら）、Ｎ極からＳ極に至る。図１（ｅ）から明らかなように第一の磁気回路２３は閉磁路を構成しており、この状態が最も安定となる。そのため、変位すると変位を押し戻すような負のフィードバックがかかるような構造となっている。そのため、動作範囲の中央に留まるようなトルクを発生させる。

図１から明らかなように、第一の磁気回路および第二の磁気回路における可動磁気回路と固定磁気回路が光軸を中心とする回転軸に対して半径方向に離間して対向するように設けられている。これにより、磁気回路を構成する部品を光軸方向に積層して設ける必要がないので、装置の薄型化に寄与する。

図３を用いてコイルに電流を印加した場合に発生するトルクについて説明する。

図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ第二の磁気回路２４において、時計回り、反時計回りのトルクが発生する様子を説明する図である。図３（ｃ），（ｄ）はそれぞれ第一の磁気回路２３において、中央に留まるようなトルクを増加させる場合、減少させる場合を説明する図である。

図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において図１と同じものには同じ番号を付した。また、コイル３４ａ，３４ｂ上に描いた矢印は、コイルの電流の向き（図からみて上にある巻き線部における向き）を、その他の矢印は磁束の流れを模式的に示したものである。

図３（ａ）は第二の磁気回路２４のコイル３４ａ，３４ｂ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。コイルが巻きつけてあるＥ型のヨーク３３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。この磁束が可動枠２２に設けられた磁石３１のＳ極に流れ込む。磁石３１のＮ極から出た磁束はコイル３４ａに吸い込まれる。

別の見方をすると、Ｅ型の中央部分から多くの磁束が出るということは中央部分がＮ極に、Ｅ型の上下の突起部がＳ極になっている。このため磁石３１は磁路を閉じるために上に移動しようとする。結果として可動枠２２は時計回り（図中ＣＷ）のトルクを受ける。

図３（ｂ）は図３（ａ）とは反対方向に通電した場合の為、Ｅ型ヨーク３３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。このため磁石３１は磁路を閉じるために下に移動しようとする。結果として可動枠２２は反時計回り（図中ＣＣＷ）のトルクを受ける。

図３（ｃ）は第一の磁気回路２３のコイル４４ａ，４４ｂ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１（ｅ）の場合と見比べると明らかであるが、図３（ｃ）は磁石４１が発生する磁界を強めるように通電していることが分かる。この時、磁束密度があがるので、図３（ｃ）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、図１（ｅ）で説明した、動作範囲の中央に留まるようなトルクが増大する。

図３（ｄ）は図３（ｃ）とは反対方向に通電している。このとき明らかに、磁石４１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３（ｄ）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、図１（ｅ）で説明した、動作範囲の中央に留まるようなトルクが減少する。

つまり図３（ｃ），（ｄ）に示したように、特定の位置でとどまる力（モータでいうところのコギング）をコイル４４ａ，４４ｂへの通電によって調整することが出来る。

図１および図３に示した防振装置において、回転量は第二の磁気回路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３４ａ，３４ｂへの通電によって発生するトルク、コイル４４ａ，４４ｂ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３４ａ，３４ｂ，４４ａ，４４ｂに通電すればよい。この動作はステッピングモータ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。

図４を用いて、突起２６と溝２７から構成される規定部で規定される動作範囲の端部におけるトルクの発生状態について述べる。図４（ａ）は規定部を構成する固定枠２１上の溝２７と可動枠２２上の突起２６が接していることを示す図である。この時、第二の磁気回路２４の拡大図を図４（ｂ）に、第一の磁気回路２３の拡大図を図４（ｃ）に示した。また、第二の磁気回路２３の特徴を説明するために、図４（ａ）とは反対方向（可動枠２２を時計回り方向）に回転させて動作範囲の端部に達した場合の第二の磁気回路２３を図４（ｄ）に示した。図４（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、矢印は磁束の流れを模式的に示したものである。

図４（ｂ）の状態から磁気的に安定な方向を考えると、ヨーク３２ａがＥ型ヨーク３３の中央突起と、ヨーク３２ｂがＥ型ヨーク３３の下部突起と対抗する位置が閉磁路となり安定する。すなわち図４（ｂ）において、可動枠２２は相対的に反時計回りに回転する方向にトルクを受ける。これは正のフィードバックがかかる構造であり、可動枠の動作範囲の端部までいってさらに押し当てながら安定となる。すなわち、第二の磁気回路２３は可動枠の動作範囲の略中心付近に対して動作範囲の端部においてより磁気的に安定な構造となっている。このような構成とすることで、図３で前述したようにコイル３４ａ，３４ｂに電流を印加した場合に大きなトルクを発生させることが出来る。

同様に、図４（ｃ）を考えると、第一の磁気回路２３は、図１（ｅ）よりも不安定な状態にある。つまり図１（ｅ）のように、ヨークや磁石が対向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４（ｃ）において、可動枠２２は相対的に時計回りに回転する方向にトルクを受ける。これは負のフィードバックがかかる構造であり、可動枠の動作範囲の中央で安定となる。

防振装置１４全体として、図４（ｂ）および（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４（ｃ）のトルクが勝るように材質やギャップの選定を行う。すなわち、動作範囲の略中心付近において第一の磁気回路２３で発生する光軸周りのトルクが第二の磁気回路２４で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるようする。そのようにすることで、動作範囲の略中心付近で磁気回路全体としては負のフィードバックがかかり、可動枠２２の動作範囲の中央で安定となる。一度センタリングしたのちに通電を停止しても、可動枠２２がセンター付近に留まることになる。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。

別の好ましいバランスとしては、動作範囲のすべての領域において、第一の磁気回路２３で発生する光軸周りのトルクが第二の磁気回路２４で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるようにする。そのようにすることで、動作範囲のすべての領域で磁気回路全体として負のフィードバックがかかり、可動枠２２の動作範囲の中央で安定となる。可動枠２２がどのような位置にあったとしても通電を停止したときに、可動枠２２がセンター付近に留まることになる。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。

図１に示したように、可動枠２２の動作範囲の中央で撮像素子６が水平になり、撮像装置１の底面と撮像素子６の長辺が平行となるように形成すると都合が良い。すなわち、プレビューなどの状態において、通電せずに水平が保持できるので電力を削減しながら品位の良いプレビューを提供することが出来る（特許文献１の構造では傾いた構造となり、特許文献２の構造ではプレビューが安定しない）。

図４（ｄ）は、図４（ａ）とは反対方向に回転した場合を示している。この時、可動枠２２は時計回りに回転する方向にトルクを受ける。図４（ｂ）と同様に、正のフィードバックがかかる構造であり、可動枠の動作範囲の端部までいってさらに押し当てながら安定となる。つまり、第二の磁気回路２４は、可動枠２２の動作範囲の略中心付近において可動枠２２に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路による吸引力が時計回りと反時計回りの切替位置になるようになっている。

図５を用いて、別の磁気回路の構成例について説明する。図５において図１と同じ機能のものには同じ番号を付した。図５の例は、磁気回路の構成部品を減らして構成した例である。第一の磁気回路２３は磁石４１とヨーク４３から構成される。第二の磁気回路２４は磁石２３、ヨーク３３およびコイル３４から構成される。

図５（ａ）は機構全体の構造を、図５（ｂ）は第二の磁気回路を、図５（ｃ）は第一の磁気回路を示している。また、図５（ｄ）および（ｅ）は第二の磁気回路に通電した場合に発生するトルクについて説明する図である。図５（ｂ）から図５（ｅ）において矢印は磁束の流れを模式的に示したものである。図５（ｄ）および（ｅ）のコイル上に描いた矢印は電流の向き（図からみて上にある巻き線部における向き）を示している。

図５（ａ）を見ると明らかなように、図１との差は磁気回路部のみである。以降図５（ｂ）から図５（ｅ）を用いて第一の磁気回路２３および第二の磁気回路２４について説明する。

図５（ｂ）は第二の磁気回路２４のコイル３４に電流を印加しない場合を示した図である。磁石３１は可動枠２２に、ヨーク３３およびコイル３４は固定枠２１にそれぞれ固定されている。この時、磁束の流れは、図１（ｄ）と類似したものとなる。すなわち上下対称となり、この位置ではトルクが発生しない。一方で、少しでも可動部２２が時計回り若しくは反時計回りに回転すると、磁石３１がコの字型ヨーク３３のいずれかの突起部に近接しようとして、正のフィードバックがかかったトルクが発生する。

図５（ｃ）は第一の磁気回路２３の状態を示したものである。磁石４１は可動枠２２に、ヨーク４３は固定枠２１にそれぞれ固定されている。図１で説明した例と異なり、図５の第一の磁気回路２３はコイルを備えていない。すなわち、図３で説明したコギング力の調整という機能は有していない。図５（ｃ）の磁気回路を見ると明らかなように、磁石４１とヨーク４３が対向した位置が最も磁気的に安定となる。つまり、図１の構造と同様に、負のフィードバックがかかる構造であり、可動枠２２の動作範囲の中央で安定となる。図５の例でも、図１と同様に第一の磁気回路２３が可動枠２２の動作範囲の中央に引き戻すトルクが、第二の磁気回路２４が端部に行かせようとするトルクよりも大きくなるように設計されている。このようにすることで、電力なしでセンタリング保持を実現することが出来る。

図５（ｄ）に示す方向に通電すると、コの字型ヨーク３３の下側突起がＳ極に、上側突起がＮ極になる。そのため可動枠２２は反時計回りに回転する方向のトルクを受ける。反対に図５（ｅ）に示す方向に通電すると、コの字型ヨーク３３の下側突起がＮ極に、上側突起がＳ極になる。そのため可動枠２２は時計回りに回転する方向のトルクを受ける。
すなわち通電方向によって回転方向を制御することができる。また、電流の大きさで発生するトルクを制御することが出来る。図５の機構ではコギングは調整しないので、コイル３４に流す電流の向きと大きさのみで可動枠２２の回転量を調整する。図１の例と同様にこれらの関係は予め計測可能なので、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３４に通電すればよい。

以上に説明した様に、本発明によれば、光軸周りの回転を補正する防振装置を薄型で実現するとともに、電力なしでセンタリング保持を実現することが出来る。

図６を参照して、本発明の第２の実施例による防振装置について説明する。第二の実施例は可動枠の位置検出素子を備えてフィードバック制御に適した構造である。

第二の実施例で説明する防振装置を備えた撮像装置の構成については、第一の実施例と同様で良いので説明を割愛する。

図６（ａ）は第二の実施例におけるロール駆動手段１４（防振装置）をレンズユニット２側から光軸に沿ってみた図である。図６（ｂ）は第一の磁気回路を説明する図である。図６（ｃ）は図６（ａ）の防振装置を利用した制御系の模式図である。

図６（ａ）において図１および図５と同じ機能のものには同じ番号を付した。保持構造などは図１および図５と同様である。また、第二の磁気回路２４は図５と同様である。違いは第一の磁気回路２３部にある。第一の磁気回路について図６（ｂ）を用いて説明する。図６（ｂ）において矢印は、磁束の流れを模式的に示したものである。

図６（ｂ）において５１は検出素子である。図６（ｂ）の右側に書いた矢印方向の磁束密度に反応する素子を用いれば良い。例えば、ホール素子などを用いることが出来る。

図６（ｂ）に示した第一の磁気回路２３は２極着磁された磁石４１、ヨーク４２、４３および検出素子５１で構成されている。磁石４１およびヨーク４２は可動枠２２に、ヨーク４３および検出素子５１は固定枠２１にそれぞれ固定されている。磁石４１は図５（ｂ）の左右方向が着磁時の磁界の方向であり、２つの領域に分けて反対方向に着磁されている（いわゆる２極着磁）。ヨーク４２を設けることで、ヨーク４３の反対面にあるＮ極から出た磁束はすぐに隣接するＳ極に到達する。またヨーク４３側にあるＮ極から出た磁束の多くは、コの字型ヨーク４３の中通過してＳ極に届く。図６（ｂ）から明らかなように、磁束がロの字型に回っており、閉磁路を形成している。このため、図１および図５の例と同様に、負のフィードバックがかかり、可動枠の動作範囲の中央で安定となる。第一の実施例と同様に、第二の磁気回路２４よりも第一の磁気回路２３が発生するトルクが大きくなるように構成することで、機構全体としても、負のフィードバックがかかり、可動枠の動作範囲の中央で安定となる。

検出素子５１はいわゆる漏れ磁束を使って磁石４１との相対位置を検出する。すなわち、図５（ｂ）では２極着磁の境界線上に検出素子があるので、図５（ｂ）に示した磁束密度検出方向の磁束はほぼゼロになる。一方で、可動部が時計回りに回転して、Ｎ極が下がってくると、検出素子の位置での磁束密度検出方向の磁束はプラスになる。反対に、可動部が反時計回りに回転して、Ｓ極があがってくると、検出素子５１の位置での磁束密度検出方向の磁束はマイナスになる。これを検知すれば、可動枠２２の回転量を知ることが出来る。

第一の実施例の制御では、コギングと駆動トルクの釣り合いを予め求める方法で可動枠２２の位置を制御したが、（いわゆるオープン制御）本実施例では、検出素子５１の信号を元にフィードバック制御を行う。

フィードバック制御の模式図を図６（ｃ）に示した。まず図２に示したロールブレ検知手段１４でロールブレ量が取得される。次に、信号処理部で補正すべき量を決定する。この信号処理部で行う処理は、ロールブレ検知手段１４のノイズ除去や撮影者の意図（構図変更に伴う制御の中断：構図変更された時の目標値はゼロにするなど）の反映などである。制御器は、フィードバック制御を安定的に行うためのものでありＰＩＤコントローラーなどを用いることが出来る。

その後、不図示のドライバなどを介して駆動機構のコイル３４に電流が印可される。その結果が制御出力（可動枠２２の回転量）として得られる。図６の例では可動枠２２の回転量を検出素子５１で取得して、フィードバックする。すなわち、制御出力と目標値が一致するように制御がなされる。これによって、適切に位置制御がなされる。

以上に説明した様に、本発明によれば、光軸周りの回転を補正する防振装置を薄型で実現するとともに、電力なしでセンタリング保持を実現することが出来る。

４ 光軸、６ 撮像素子、１４ ロール駆動手段（防振装置）、
１５ ロールブレ検知手段、２１ 固定枠、２２ 可動枠、
２３ 第一の磁気回路、２４ 第二の磁気回路、
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ ボール、２６，２７ 規定部、
３１ 磁石、３４ コイル、４１ 磁石、５１ 検出素子

Claims (9)

1. 撮像素子と、
   固定枠と、
   前記撮像素子を搭載し撮像素子の撮像面に垂直な軸周りに前記固定枠に対して相対的に回転可能に保持された可動枠と、
   前記固定枠と可動枠の間に挟持された複数のボールと、
   前記可動枠の動作範囲を規定する規定部と、
   前記可動枠の動作範囲の中心付近において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が動作範囲で最も安定的に吸引するように設けられた第一の磁気回路と、
   前記可動枠の動作範囲の中心付近に対して動作範囲の端部において可動枠に設けた可動磁気回路と固定部に設けた固定磁気回路が安定的に吸引するように設けられた第二の磁気回路と、
   第二の磁気回路に設けられたコイルと、
   動作範囲の中心付近において前記第一の磁気回路で発生する光軸周りのトルクが前記第二の磁気回路で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるようにしたことを特徴とする防振装置。
2. 前記規定部で規定される動作範囲のすべての領域において、前記第一の磁気回路で発生する光軸周りのトルクが前記第二の磁気回路で発生する光軸周りのトルクよりも大きくなるようにした請求項１に記載の防振装置。
3. 前記第一の磁気回路および第二の磁気回路における可動磁気回路と固定磁気回路が光軸を中心とする回転軸に対して半径方向に離間して対向するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
4. 前記規定部は機械的な突きあて部であることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
5. 前記第一の磁気回路にもコイルを設けたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
6. 前記ボールは放射方向に挟持されるとともに、３つ以上設けられたことを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
7. 前記ボールの中心を通り且つ光軸に直交する平面が、前記第一の磁気回路および前記第二の磁気回路と交わることを特徴とする請求項１に記載の防振装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の防振装置を備えた撮像装置。
9. 前記規定部の中心付近で、前記撮像素子の一辺が撮像装置の底面と平行となることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。