JP2023061691A - 駆動装置、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可動部材の姿勢を目標姿勢にするためにアクチュエータで消費する電力を低減する駆動装置及び撮像装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、少なくとも３つの自由度で移動及び回転が可能な可動部材（基板１２２）と、可動部材を少なくとも３つの自由度で移動及び回転させる少なくとも３つのアクチュエータ２１０Ａ，２１０Ｂ、２１０Ｃと、可動部材の位置を検出する位置検出部（位置センサ）２２４Ａ、２２４Ｂ、２２４Ｃと、位置検出部の検出結果に基づいて可動部材の姿勢が目標姿勢となるように少なくとも３つのアクチュエータのそれぞれの駆動を独立して目標位置２４２Ａ，２４２Ｂ，２４２Ｃに到達するよう制御する駆動制御部とを備える。少なくとも３つの自由度の数と、少なくとも３つのアクチュエータの数とは同一である。【選択図】図６Ｂ

Description

本発明は、駆動装置、及び撮像装置に関する。

特許文献１には、撮像素子が設けられた可動部を固定部に対してＸＹ方向に移動自在なＸＹ可動ステージを有する手振れ補正装置が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第４５６４９３０号公報

複数のアクチュエータを駆動することで、可動部材の姿勢を目標姿勢にする場合、いずれかのアクチュエータに対応する可動部材の位置が目標位置に到達できず、可動部材の姿勢を目標姿勢にするためにアクチュエータで消費する電力が増加する場合がある。

本発明の一態様に係る駆動装置は、少なくとも３つの自由度で移動及び回転が可能な可動部材を備えてよい。駆動装置は、可動部材を少なくとも３つの自由度で移動及び回転させる少なくとも３つのアクチュエータを備えてよい。駆動装置は、可動部材の位置を検出する位置検出部を備えてよい。駆動装置は、位置検出部の検出結果に基づいて可動部材の姿勢が目標姿勢となるように少なくとも３つのアクチュエータのそれぞれの駆動を独立して制御する駆動制御部を備えてよい。少なくとも３つの自由度の数と、少なくとも３つのアクチュエータの数とは同一でよい。

３つのアクチュエータは、第１方向の推力を可動部材に発生させる第１アクチュエータと、第２方向の推力を可動部材に発生させる第２アクチュエータと、第３方向の推力を可動部材に発生される第３アクチュエータとを有してよい。位置検出部は、可動部材の第１位置を検出する第１位置センサと、可動部材の第２位置を検出する第２位置センサと、可動部材の第３位置を検出する第３位置センサを有してよい。駆動制御部は、第１位置センサの検出結果に基づいて、第１アクチュエータの駆動を制御する第１制御回路と、第２位置センサの検出結果に基づいて、第２アクチュエータの駆動を制御する第２制御回路と、第３位置センサの検出結果に基づいて、第３アクチュエータの駆動を制御する第３制御回路とを有してよい。

第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び第３アクチュエータは、それぞれ電磁アクチュエータでよい。第１位置センサ、第２位置センサ、及び第３位置センサは、それぞれ磁気センサでよい。

電磁アクチュエータは、空芯コイルと磁石とを含んでよい。磁気センサは、空芯コイルの軸方向において空芯コイルの空芯部分と重なってよい。

磁気センサは、空芯コイルの空芯部分内に配置されてよい。

第１位置センサ及び第１制御回路は一体化されて第１集積回路を構成してよい。第２位置センサ及び第２制御回路は一体化されて第２集積回路を構成してよい。第３位置センサ及び第３制御回路は一体化されて第３集積回路を構成してよい。

可動部材は、第１方向、第２方向、及び第３方向に沿った平面内において移動、及び平面と交差する軸を中心とする回転が可能でよい。

駆動装置は、可動部材を移動及び回転可能に保持する保持部の振動を検出する振動検出部を備えてよい。駆動装置は、振動検出部の検出結果に基づいて、可動部材の姿勢を目標姿勢にするために、可動部材の第１位置が位置すべき第１目標位置を示す第１情報、可動部材の第２位置が位置すべき第２目標位置を示す第２情報、及び可動部材の第３位置が位置すべき第３目標位置を示す第３情報をそれぞれ導出して、第１制御回路に第１情報、第２制御回路に第２情報、及び第３制御回路に第３情報をそれぞれ提供する導出回路を備えてよい。

振動検出部は、平面に沿った第３方向に沿った第１軸及び平面に沿った第４方向に沿った第２軸、並びに平面と交差する第３軸を中心とするそれぞれの角速度を検出する角速度検出部を含んでよい。

可動部材の重心は、第１方向に沿った第１直線、第２方向に沿った第２直線、及び第３方向に沿った第３直線により囲まれる領域と交差する方向において、領域と重なってよい。

第１アクチュエータ、第２アクチュエータ、及び第３アクチュエータは、第１方向、第２方向、及び第３方向に沿った平面において、可動部材の重心から放射状に配置されてよい。

可動部材は、撮像素子を有してよい。

可動部材は、第１方向、第２方向、及び第３方向のそれぞれが交差する平面に沿った第４方向に沿った第１軸、及び平面に沿った第５方向に沿った第２軸のそれぞれを中心とする回転、及び第１方向に沿った移動が可能でよい。

可動部材の重心は、第１方向、第２方向、及び第３方向のそれぞれと平面とが交差するそれぞれの点を結ぶ領域と第１方向において重なってよい。

可動部材は、撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系を有してよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記駆動装置と、撮像素子と、撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系とを備え、駆動装置を駆動させることで、像振れ補正を実行してよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記駆動装置と、撮像素子と、撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系とを備え、駆動装置を駆動させることで、像振れ補正及び合焦制御の少なくとも一方を実行してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

撮像装置の一例を示す。 撮像素子の移動及び回転の様子を示す図である。 電磁アクチュエータの駆動の様子を示す図である。 ２つの電磁アクチュエータで可動部材を駆動させる様子を示す図である。 ４つの電磁アクチュエータで、基板を回転させる様子を示す図である。 ４つの電磁アクチュエータで、基板を回転させる様子を示す図である。 ３つの電磁アクチュエータで、基板を回転させる様子を示す図である。 ３つの電磁アクチュエータで、基板を回転させる様子を示す図である。 撮像装置の機能ブロックの一例を示す図である。 撮像素子駆動部の回路構成の一例を示す図である。 撮像素子を移動及び回転させる場合の３つの電磁アクチュエータの位置関係の一例を示す図である。 ３つの電磁アクチュエータの推力の方向について説明するための図である。 フォーカスレンズを移動及び回転させる場合の３つの電磁アクチュエータの位置関係の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る撮像装置１０の一例を示す。携帯電話、タブレット、ノートパソコン、および小型パソコン等の携帯端末が撮像装置１０として機能してよい。

撮像装置１０は、対象物２０を撮像する。ここで、撮像装置１０を保持するユーザが撮像装置１０の位置を移動または回転させてしまうと、像振れによる乱れが、撮像した画像に発生することになる。例えば、ユーザは、撮像中において、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、角度θ_Ｘ、角度θ_Ｙ、および角度θ_Ｚといった方向に撮像装置１０を移動または回転させてしまうことがある。角度θ_ＸはＸ軸周りの回転角度、角度θ_ＹはＹ軸周りの回転角度、角度θ_ＺはＺ軸周りの回転角度をそれぞれ示す。そこで、撮像装置１０は、自身の移動方向及び回転方向を検出し、検出した移動方向とは逆向きにレンズ等の光学系または撮像素子を移動または回転させて、像振れを補正する機能を有する。

図２は、撮像素子１２０の移動及び回転の様子を示す。撮像素子１２０は、ＸＹ平面内において移動可能であり、かつＸＹ平面と交差するＺ軸に沿った軸を中心として回転可能である。撮像装置１０は、検出された自身の移動方向及び回転方向とは逆方向に、撮像素子１２０をＸＹ平面内において移動、またはＺ軸に沿った軸を中心として回転させて、像振れを補正する。

撮像素子１２０を駆動させる駆動源となるアクチュエータとして、電磁アクチュエータ、すなわちボイスコイルモータを利用することができる。図３は、電磁アクチュエータ２１０の駆動の様子を示す図である。電磁アクチュエータ２１０は、空芯コイル２１２と、磁石２１４とを有する。基板１２２は、可動部材の一例であり、基板１２２上には、撮像素子１２０が配置される。すなわち、基板１２２とともに撮像素子１２０は、移動可能である。

磁石２１４の磁場内で、空芯コイル２１２に電流を流すと、空芯コイル２１２に磁界と垂直な方向に力が発生する。これにより、基板１２２に矢印方向２３０に沿った推力を与える。基板１２２上の空芯コイル２１２の空芯部分２２４１内には、位置センサ２２４が配置される。位置センサ２２４は、ホール素子などの磁気センサでよい。位置センサ２２４は、磁場の変化に応じた大きさの電圧を出力してよい。基板１２２が移動することで、位置センサ２２４と磁石２１４との位置関係が変化し、位置センサ２２４で検出される磁場の大きさが変化する。これにより、位置センサ２２４は、磁石２１４に対する位置センサ２２４の位置、すなわち、基板１２２の位置を検出する。なお、本実施形態では、基板１２２上に、空芯コイル２１２を配置する形態について説明する。しかし、基板１２２上に、磁石２１４を配置してもよい。

図４は、２つの電磁アクチュエータ２１０Ａ及び２１０Ｂで基板１２２などの可動部材１２２２を駆動させる様子を示す。電磁アクチュエータ２１０Ａ及び２１０Ｂで可動部材１２２２を駆動させる場合、一方の電磁アクチュエータ２１０Ｂの駆動で移動した位置センサ２２４Ｂの位置２４０Ｂが、磁石２１４Ｂに対して目標位置２４２Ｂに到達した状態で、他方の電磁アクチュエータ２１０Ａの駆動で移動した位置センサ２２４Ａの位置２４０Ａが、磁石２１４Ａに対して目標位置２４２Ａに到達しない場合がある。このような場合、位置センサ２２４Ａの位置２４０Ａを磁石２１４Ａに対して目標位置２４２Ａに到達させるべく、他方の電磁アクチュエータ２１０Ａの空芯コイル２１２Ａにさらに電流が流れる。これにより、位置センサ２２４Ａの位置２４０Ａが磁石２１４Ａに対して目標位置２４２Ａに到達すると、位置センサ２２４Ｂの位置２４０Ｂが磁石２１４Ｂに対する目標位置２４２Ｂに対してずれる。この繰り返しにより、空芯コイル２１２Ａ及び空芯コイル２１２Ｂに電流が継続的に流れ、電磁アクチュエータ２１０Ａ及び２１０Ｂで消費する電力が増加する場合がある。

また、位置センサ２２４Ａの位置２４０Ａが磁石２１４Ａに対して目標位置２４２Ａに到達せず、かつ位置センサ２２４Ｂの位置２４０Ｂが磁石２１４Ｂに対して目標位置２４２Ｂに到達しない場合もある。このような場合、可動部材１２２２は現在の姿勢を維持した状態で、位置センサ２２４Ａの位置２４０Ａを磁石２１４Ａに対して目標位置２４２Ａに到達させるべく、電磁アクチュエータ２１０Ａの空芯コイル２１２Ａに電流が継続的に流れ、かつ位置センサ２２４Ｂの位置２４０Ｂを磁石２１４Ｂに対して目標位置２４２Ｂに到達させるべく、電磁アクチュエータ２１０Ｂの空芯コイル２１２Ｂにも継続的に電流が流れる。これにより、電磁アクチュエータ２１０Ａ及び２１０Ｂで消費する電力が増加する場合がある。

これらの現象は、位置センサ２２４Ａ及び位置センサ２２４Ｂの製造誤差、または磁石２１４Ａ及び磁石２１４Ｂの磁場以外に周囲に存在する磁場の影響などで、位置センサ２２４Ａ及び位置センサ２２４Ｂで検知される可動部材１２２２の位置と、可動部材１２２２の実際の位置との間の位置ずれが要因で生じる。そして、このような現象は、電磁アクチュエータ２１０Ａ及び２１０Ｂが独立して制御されている場合に起こりうる。すなわち、位置センサ２２４Ａの検出結果は、電磁アクチュエータ２１０Ａのフィードバック制御に用いられ、電磁アクチュエータ２１０Ｂのフィードバック制御には用いられず、かつ置センサ２２４Ｂの検出結果は、電磁アクチュエータ２１０Ｂのフィードバック制御に用いられ、電磁アクチュエータ２１０Ａのフィードバック制御には用いられない場合に、起こりうる。

ここで、２つの直進自由度と、１つの回転自由度とで移動及び回転可能な可動部材が、４つの電磁アクチュエータ２１０の駆動で制御されることがある。図５Ａ及び図５Ｂは、４つの電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ、及び２１０Ｄ（以下、電磁アクチュエータ２１０と総称する場合がある）で、基板１２２を回転させる様子を示す。電磁アクチュエータ２１０Ａは、位置センサ２２４Ａを目標位置２４２Ａまで移動させるべく、駆動する。電磁アクチュエータ２１０Ｂ、２１０Ｃ、及び２１０Ｄも同様に、位置センサ２２４Ｂ、位置センサ２２４Ｃ、及び位置センサ２２４Ｄを目標位置２４２Ｂ、２４２Ｃ、及び２４２Ｄまで移動させるべく、駆動する。

位置センサ２２４Ａ～位置センサ２２４Ｄ（以下、位置センサ２２４と総称する場合がある）のうち、いずれか１つの位置センサ２２４に検出誤差があると、位置センサ２２４Ａ～位置センサ２２４Ｄのすべてを目標位置２４２Ａ～２４２Ｄに到達させることができない場合がある。図５Ｂに示すように、位置センサ２２４Ａ～２２４Ｃを、目標位置２４２Ａ～２４２Ｃに到達させることができても、位置センサ２２４Ｄを、目標位置２４２Ｄに到達させることができない場合がある。これは、任意の３つの点を含む平面は必ず１つ存在するが、その平面上に４つ目の点が存在するとは限らないのと同じ原理である。つまり、３つの自由度に対して、４つ以上の電磁アクチュエータ２１０が存在する場合、いずれかの位置センサ２２４の検出誤差で、全ての電磁アクチュエータ２１０のそれぞれに対応する目標位置に、全ての位置センサ２２４を移動させることができず、電磁アクチュエータ２１０での電力消費が増大する場合がある。

一方、自由度の数と同数の電磁アクチュエータ２１０をそれぞれ独立して駆動する場合には、上記のような現象は生じない。

例えば、図６Ａに示すように、基板１２２を電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃを用いて２つの直線移動自由度及び１つの回転自由度で、移動及び回転させて、位置センサ２２４Ａ、２２４Ｂ、及び２２４Ｃを目標位置２４２Ａ、２４２Ｂ、及び２４２Ｃまで到達させる。この場合、図６Ｂに示すように、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃをそれぞれ独立して駆動させても、位置センサ２２４Ａ、２２４Ｂ、及び２２４Ｃを目標位置２４２Ａ、２４２Ｂ、及び２４２Ｃに到達させることができる。したがって、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ及び２１０Ｃの電力消費を抑制できる。

図７は、撮像装置１０の機能ブロックの一例を示す。撮像装置１０は、制御部１１０、撮像素子１２０、撮像素子駆動部２００、光学系１３０、レンズ駆動部１３２、レンズ駆動部１３４、レンズ駆動部１３６、記憶部１４０、及び振動検出部１５０を備える。

光学系１３０は、ズームレンズ１３１、フォーカスレンズ１３３、及び像振れ補正用レンズ１３５を含む。フォーカスレンズ１３３、及び像振れ補正用レンズ１３５は、少なくとも１つのレンズで構成されてもよい。すなわち、少なくとも１つのレンズが、合焦制御及び像振れ補正の両方の機能を提供してよい。撮像装置１０は、光学式像振れ補正機構（ＯＩＳ）、及びボディ内像振れ補正機構（ＢＩＳ）を有する。撮像装置１０は、光学式像振れ補正機構（ＯＩＳ）、及びボディ内像振れ補正機構（ＢＩＳ）の少なくとも一方を備えてよい。ＯＩＳは、像振れ補正用レンズ１３５を移動または回転させることで、像振れ補正を行う。ＢＩＳは、撮像素子１２０を移動または回転させることで、像振れ補正を行う。撮像装置１０が、ＯＩＳ及びＢＩＳの両方を備える場合、ＯＩＳ及びＢＩＳのそれぞれで異なる周波数帯域の振動を抑制するように、像振れ補正を行ってよい。

撮像素子１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。撮像素子１２０は、ズームレンズ１３１、フォーカスレンズ１３３、及び像振れ補正用レンズ１３５を介して結像された光学像の画像データを制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。制御部１１０は、ＳｏＣ（システムオンチップ）で構成されてよい。記憶部１４０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。記憶部１４０は、制御部１１０が撮像素子１２０、及び光学系１３０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。記憶部１４０は、撮像装置１０の筐体の内部に設けられてよい。記憶部１４０は、撮像装置１０の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

ズームレンズ１３１、フォーカスレンズ１３３、及び像振れ補正用レンズ１３５は、少なくとも１つのレンズを含んでよい。ズームレンズ１３１、及びフォーカスレンズ１３３の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。

レンズ駆動部１３２は、ズーム制御命令に従ってズームレンズ１３１を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部１３４は、フォーカス制御命令に従ってフォーカスレンズ１３３を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部１３６は、像振れ補正命令に従って像振れ補正用レンズ１３５を光軸と交差する平面（ＸＹ平面）内において移動させる。レンズ駆動部１３６は、像振れ補正命令に従って像振れ補正用レンズ１３５を、光軸に交差する平面に沿った軸（Ｘ軸、及びＹ軸）を中心に回転させてもよい。レンズ駆動部１３２、レンズ駆動部１３４、及びレンズ駆動部１３６は、電磁アクチュエータ、すなわちボイスコイルモータを駆動源として含んでよい。レンズ駆動部１３２、レンズ駆動部１３４、及びレンズ駆動部１３６は、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ、またはピエゾ（圧電）アクチュエータを駆動源として含んでよい。レンズ駆動部１３２、及びレンズ駆動部１３４は、ステッピングモータを駆動源として含んでもよい。

振動検出部１５０は、撮像装置１０の振動を示す振動信号を出力する。振動検出部１５０は、撮像装置１０の角速度を検出するジャイロセンサを含んでよい。ジャイロセンサは、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿った軸を中心とするそれぞれの角速度を検出する。振動検出部１５０は、撮像装置１０の加速度を検出する加速度センサを含んでよい。振動検出部１５０は、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に沿った軸を中心とする撮像装置１０の角速度、並びに撮像装置１０のＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向の撮像装置１０の加速度を検出する慣性計測装置（ＩＭＵ）を含んでよい。

撮像素子駆動部２００は、像振れ補正命令に従って撮像素子１２０を光軸と交差する平面内において移動させる。また、撮像素子駆動部２００は、像振れ補正命令に従って撮像素子１２０を光軸に沿った軸を中心に回転させる。すなわち、撮像素子駆動部２００は、３つの自由度で、撮像素子１２０を移動及び回転させる。撮像素子駆動部２００は、ＸＹ平面に沿って撮像素子１２０を移動させ、Ｚ軸に沿った軸を中心に回転させる。

図８は、撮像素子駆動部２００の回路構成の一例を示す。撮像素子駆動部２００は、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃ（以下、電磁アクチュエータ２１０と総称する場合がある）と、集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃ（以下、集積回路２２０と総称する場合がある）とを有する。

電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃは、空芯コイル２１２Ａ、２１Ｂ、及び２１２Ｃ（以下、空芯コイル２１２と総称する場合がある）、並びに磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃ（以下、磁石２１４と総称する場合がある）を含む。空芯コイル２１２は、撮像素子１２０を搭載する基板１２２に設けられてよい。磁石２１４は、基板１２２を撮像素子１２０の撮像面に沿って移動、及び光軸に沿った軸を中心に回転可能に保持する保持部材に配置されてよい。保持部材は、例えば、撮像装置１０の筐体でよい。基板１２２は、バネなどの弾性体を介して撮像装置１０の筐体に移動及び回転可能に支持されてよい。磁石２１４は、筐体の内面側に固定されてよい。なお、磁石２１４が基板１２２に設けられ、空芯コイル２１２が筐体の内面側など保持部材に設けられてもよい。

集積回路２２０は、制御回路２２２及び位置センサ２２４を有する。制御回路２２２は、電磁アクチュエータ２１０の駆動を制御するドライバＩＣである。位置センサ２２４は、磁石２１４に対する位置センサ２２４の相対的な位置を検出する。位置センサ２２４は、磁石２１４と位置センサ２２４との位置関係の変化による磁場の大きさの変化から、磁石２１４に対する位置センサ２２４の相対的な位置を検出する磁気センサでよい。磁気センサは、ホール素子でよい。制御回路２２２及び位置センサ２２４は、一体化されて集積回路２２０を構成してよい。

制御部１１０は、振動検出部１５０による検出結果に基づいて、撮像装置１０の振動を打ち消す方向に基板１２２及び撮像素子１２０を移動及び回転させるべく、位置センサ２２４Ａ、２２４Ｂ、及び２２４Ｃのそれぞれで検知すべき磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃのそれぞれに対する位置センサ２２４Ａ、２２４Ｂ、及び２２４Ｃのそれぞれの相対的な目標位置を示す情報（Ａ）、情報（Ｂ）、及び情報（Ｃ）を導出する。さらに、制御部１１０は、導出された情報（Ａ）、情報（Ｂ）、及び情報（Ｃ）を、制御回路２２２Ａ、２２２Ｂ、及び２２２Ｃのそれぞれに提供する。制御回路２２２Ａ、２２２Ｂ、及び２２２Ｃは、情報（Ａ）、情報（Ｂ）、及び情報（Ｃ）を取得する。制御部１１０は、導出回路の一例である。

制御回路２２２Ａ、２２２Ｂ、及び２２２Ｃは、情報（Ａ）、情報（Ｂ）、及び情報（Ｃ）に基づいて、位置センサ２２４Ａ、２２４Ｂ、及び２２４Ｃの磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃに対する位置を目標位置に到達させて、撮像素子１２０の姿勢を目標姿勢にするように、フィードバック制御で空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃに流す電流を制御する。

制御回路２２２Ａ、２２２Ｂ、及び２２２Ｃのそれぞれは、独立して電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃを制御する。すなわち、制御回路２２２Ａには、情報（Ｂ）及び情報（Ｃ）は、提供されず、位置センサ２２４Ｂ、及び位置センサ２２４Ｃの検出結果も提供されてない。制御回路２２２Ａは、情報（Ａ）及び位置センサ２２４Ａの検出結果に基づいて、電磁アクチュエータ２１０Ａをフィードバック制御する。同様に、制御回路２２２Ｂは、情報（Ｂ）及び位置センサ２２４Ｂの検出結果に基づいて、電磁アクチュエータ２１０Ｂをフィードバック制御する。制御回路２２２Ｃは、情報（Ｃ）及び位置センサ２２４Ｃの検出結果に基づいて、電磁アクチュエータ２１０Ｃをフィードバック制御する。

制御回路２２２Ａは、情報（Ａ）に示される目標位置と、位置センサ２２４Ａで検出された位置センサ２２４Ａの磁石２１４Ａに対する相対的な位置との差に基づいて、空芯コイル２１２Ａに流す電流を制御する。制御回路２２２Ａは、フィードバック制御により、位置センサ２２４Ａで検出された位置センサ２２４Ａの磁石２１４Ａに対する相対的な位置が目標位置と一致するように、空芯コイル２１２Ａに流す電流を制御する。

図９は、撮像素子１２０を移動及び回転させる場合の電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃの位置関係の一例を示す。基板１２２上に撮像素子１２０と、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃとが配置される。空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃの空芯部分内には、集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃが配置される。集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃは、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃの空芯部分内に配置されなくてもよい。例えば、集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃは、基板１２２の空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃが配置される面と反対側の面で、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃの軸方向において空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃの空芯部分と重なる位置に配置されてもよい。集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃは、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃの外側に配置されてもよい。

光学系１３０は、撮像素子１２０の撮像面に対向して配置される。光学系１３０は、撮像装置１０の筐体に、光軸方向に沿って移動可能に保持されてよい。磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃは、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃにそれぞれ対向して配置される。磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃは、撮像装置１０の筐体の内面に固定されてよい。

上記の通り、可動部材である基板１２２の移動及び回転の自由度の数と、基板１２２の移動及び回転の駆動源となる電磁アクチュエータ２１０の数とは同一である。ここで、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃのそれぞれから、基板１２２に与えられる推力が、移動及び回転の両方において無駄なく利用されることが好ましい。そこで、図１０に示すように、電磁アクチュエータ２１０Ａは、基板１２２に第１方向２３０Ａの推力を発生させる。電磁アクチュエータ２１０Ｂは、基板１２２に第２方向２３０Ｂの推力を発生させる。電磁アクチュエータ２１０Ｃは、基板１２２に第３方向２３０Ｃの推力を発生させる。電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃは、第１方向２３０Ａ、第２方向２３０Ｂ、第３方向２３０Ｃに沿ったＸＹ平面において、基板１２２の重心から放射状に配置されてよい。基板１２２の重心は、第１方向２３０Ａに沿った第１直線２３２Ａ、第２方向２３０Ｂに沿った第２直線２３２Ｂ、及び第３方向２３０Ｃに沿った第３直線２３２Ｃにより囲まれる領域２３４、つまり三角形の領域２３４と交差する方向において、重なる。基板１２２の重心は、領域２３４の重心と交差する方向において重なってよい。

基板１２２の重心は、基板１２２に搭載された撮像素子１２０を含む合成の重心でよい。基板１２２の重心は、基板１２２に搭載され、基板１２２とともに移動及び回転する全ての部材の合成の重心でよい。

電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃを上記のように配置することで、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃのそれぞれから、基板１２２に与えられる推力を移動及び回転の両方において無駄なく利用できる。しかも、２つの直進移動自由度と１つの回転自由度との合計３つの自由度と同じ数の３つの電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃで、基板１２２を移動及び回転させる。よって、電磁アクチュエータ２１０のいずれか１つだけが、位置センサ２２４の磁石２１４に対する位置を目標位置に到達させることができず、無駄に電力が消費されることを防止できる。よって、空芯コイル２１２に電流が流れ続け、発熱することを防止できる。

上記では、撮像素子１２０を２つの直進移動自由度と１つの回転自由度とで移動及び回線させる例について説明した。次に、撮像素子１２０ではなく、光学系１３０を１つの直進移動自由度と２つの回転自由度とで移動及び回転させる例について説明する。より具体的には、レンズ駆動部１３６は、フォーカスレンズ１３３をＺ軸方向に沿って移動させることで合焦制御を実行する。さらに、レンズ駆動部１３６は、フォーカスレンズ１３３をＸ軸またはＹ軸に沿った軸を中心に回転させることで、像振れ補正を行う。なお、フォーカスレンズ１３３を用いて像振れ補正を実行する場合には、撮像装置１０は、像振れ補正用レンズ１３５を備えなくてよい。

図１１は、フォーカスレンズ１３３を移動及び回転させる場合の電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃの位置関係の一例を示す。磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃは、フォーカスレンズ１３３を保持する移動枠に固定されてよい。空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃは、移動枠をＺ軸方向に沿って移動、及びＸ軸及びＹ軸に沿った軸を中心に回転可能に保持する固定枠に固定されてよい。集積回路２２０Ａ、２２０Ｂ、及び２２０Ｃは、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃのそれぞれの空芯部分内に配置され、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃとともに固定枠に固定されてよい。

なお、空芯コイル２１２Ａ、２１２Ｂ、及び２１２Ｃが移動枠に固定され、磁石２１４Ａ、２１４Ｂ、及び２１４Ｃが固定枠に固定されてもよい。

電磁アクチュエータ２１０Ａ、電磁アクチュエータ２１０Ｂ、及び電磁アクチュエータ２１０Ｃは、それぞれフォーカスレンズ１３３にＺ軸に沿った方向の推力を与える。フォーカスレンズ１３３の重心１３３１は、電磁アクチュエータ２１０Ａによりフォーカスレンズ１３３に与えられる推力の第１方向２３０Ａ、電磁アクチュエータ２１０Ｂによりフォーカスレンズ１３３に与えられる推力の第２方向２３０Ｂ、及び電磁アクチュエータ２１０Ｃによりフォーカスレンズ１３３に与えられる推力の第３方向２３０ＣのそれぞれとＸＹ平面とが交差するそれぞれの点を結ぶ領域２３５とＺ軸方向において重なる。フォーカスレンズ１３３の重心１３３１は、領域２３５の重心とＺ軸方向において重なってもよい。

電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃを上記のように配置することで、電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃのそれぞれから、フォーカスレンズ１３３に与えられる推力を移動及び回転の両方において無駄なく利用できる。しかも、１つの直進移動自由度と２つの回転自由度との合計３つの自由度と同じ数の電磁アクチュエータ２１０Ａ、２１０Ｂ、及び２１０Ｃで、フォーカスレンズ１３３を移動及び回転させる。よって、電磁アクチュエータ２１０のいずれか１つだけが、位置センサ２２４の磁石２１４に対する位置を目標位置に到達させることができず、無駄に電力が消費されることを防止できる。よって、空芯コイル２１２に電流が流れ続け、発熱することを防止できる。

上記では、３つの自由度で可動部材を移動及び回転させるために、３つのアクチュエータを用いる例について説明した。しかし、３つ以上の自由度で可動部材を移動及び回転させるために、３つ以上の自由度の数と同数の３つ以上のアクチュエータを用いる駆動装置であれば、自由度及びアクチュエータの数は３つには限定されない。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 撮像装置
２０ 対象物
１１０ 制御部
１２０ 撮像素子
１２２ 基板
１３０ 光学系
１３１ ズームレンズ
１３３ フォーカスレンズ
１３５ 像振れ補正用レンズ
１３２，１３４，１３６ レンズ駆動部
１４０ 記憶部
１５０ 振動検出部
２００ 撮像素子駆動部
２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ 電磁アクチュエータ
２１２Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ 空芯コイル
２１４Ａ，２１４Ｂ，２１４Ｃ 磁石
２２０Ａ，２２０Ｂ，２２０Ｃ 集積回路
２２２Ａ，２２２Ｂ，２２２Ｃ 制御回路
２２４Ａ，２２４Ｂ，２２４Ｃ，２２４Ｄ 位置センサ

Claims (17)

1. 少なくとも３つの自由度で移動及び回転が可能な可動部材と、
   前記可動部材を前記少なくとも３つの自由度で移動及び回転させる少なくとも３つのアクチュエータと、
   前記可動部材の位置を検出する位置検出部と、
   前記位置検出部の検出結果に基づいて前記可動部材の姿勢が目標姿勢となるように前記少なくとも３つのアクチュエータのそれぞれの駆動を独立して制御する駆動制御部と
   を備え、
   前記少なくとも３つの自由度の数と、前記少なくとも３つのアクチュエータの数とは同一である、駆動装置。
2. 前記３つのアクチュエータは、
   第１方向の推力を前記可動部材に発生させる第１アクチュエータと、
   第２方向の推力を前記可動部材に発生させる第２アクチュエータと、
   第３方向の推力を前記可動部材に発生される第３アクチュエータと
   を有し、
   前記位置検出部は、
   前記可動部材の第１位置を検出する第１位置センサと、
   前記可動部材の第２位置を検出する第２位置センサと、
   前記可動部材の第３位置を検出する第３位置センサと
   を有し、
   前記駆動制御部は、
   前記第１位置センサの検出結果に基づいて、前記第１アクチュエータの駆動を制御する第１制御回路と、
   前記第２位置センサの検出結果に基づいて、前記第２アクチュエータの駆動を制御する第２制御回路と、
   前記第３位置センサの検出結果に基づいて、前記第３アクチュエータの駆動を制御する第３制御回路と
   を有する、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び前記第３アクチュエータは、それぞれ電磁アクチュエータであり、
   前記第１位置センサ、前記第２位置センサ、及び前記第３位置センサは、それぞれ磁気センサである、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記電磁アクチュエータは、空芯コイルと磁石とを含み、
   前記磁気センサは、前記空芯コイルの軸方向において前記空芯コイルの空芯部分と重なる、請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記磁気センサは、前記空芯コイルの空芯部分内に配置される、請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記第１位置センサ及び前記第１制御回路は一体化されて第１集積回路を構成し、
   前記第２位置センサ及び前記第２制御回路は一体化されて第２集積回路を構成し、
   前記第３位置センサ及び前記第３制御回路は一体化されて第３集積回路を構成する、請求項２から５の何れか１つに記載の駆動装置。
7. 前記可動部材は、前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向に沿った平面内において移動、及び前記平面と交差する軸を中心とする回転が可能である、請求項２から６の何れか１つに記載の駆動装置。
8. 前記可動部材を移動及び回転可能に保持する保持部の振動を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部の検出結果に基づいて、前記可動部材の姿勢を目標姿勢にするために、前記可動部材の第１位置が位置すべき第１目標位置を示す第１情報、前記可動部材の第２位置が位置すべき第２目標位置を示す第２情報、及び前記可動部材の第３位置が位置すべき第３目標位置を示す第３情報をそれぞれ導出して、前記第１制御回路に前記第１情報、前記第２制御回路に前記第２情報、及び前記第３制御回路に前記第３情報をそれぞれ提供する導出回路と
   を備える、請求項７に記載の駆動装置。
9. 前記振動検出部は、前記平面に沿った前記第３方向に沿った第１軸及び前記平面に沿った第４方向に沿った第２軸、並びに前記平面と交差する第３軸を中心とするそれぞれの角速度を検出する角速度検出部を含む、請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記可動部材の重心は、前記第１方向に沿った第１直線、前記第２方向に沿った第２直線、及び前記第３方向に沿った第３直線により囲まれる領域と交差する方向において、前記領域と重なる、請求項７から９の何れか１つに記載の駆動装置。
11. 前記第１アクチュエータ、前記第２アクチュエータ、及び前記第３アクチュエータは、前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向に沿った平面において、前記可動部材の重心から放射状に配置される、請求項２から１０の何れか１つに記載の駆動装置。
12. 前記可動部材は、撮像素子を有する、請求項１から１１の何れか１つに記載の駆動装置。
13. 前記可動部材は、前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向のそれぞれが交差する平面に沿った第４方向に沿った第１軸、及び前記平面に沿った第５方向に沿った第２軸のそれぞれを中心とする回転、及び前記第１方向に沿った移動が可能である、請求項２から６の何れか１つに記載の駆動装置。
14. 前記可動部材の重心は、前記第１方向、前記第２方向、及び前記第３方向のそれぞれと前記平面とが交差するそれぞれの点を結ぶ領域と前記第１方向において重なる、請求項１３に記載の駆動装置。
15. 前記可動部材は、撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系を有する、請求項１３または１４に記載の駆動装置。
16. 請求項１２に記載の駆動装置と、
    前記撮像素子と、
    前記撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系と
    を備え、
    前記駆動装置を駆動させることで、像振れ補正を実行する撮像装置。
17. 請求項１５に記載の駆動装置と、
    前記撮像素子と、
    前記撮像素子の撮像面に対象物を結像させる光学系と
    を備え、
    前記駆動装置を駆動させることで、像振れ補正及び合焦制御の少なくとも一方を実行する撮像装置。

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