JP6659113B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラや交換レンズ等の光学機器に備えられ、光学素子等のシフト素子をシフトさせる光学機器に関する。

光学シフト装置は、光学系を通して撮像を行うカメラの振れに起因した撮像面（撮像素子）上での光学像の振れを低減するために、光学系に含まれる光学素子や撮像素子等のシフト素子を光軸に対してシフトさせる光学防振に用いられる。このような光学シフト装置には、カメラの大きな振れにも対応できるように、シフト素子を大きくシフトさせることができることが求められる。

特許文献１には、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）をアクチュエータとして用い、コイルの駆動方向での幅と該コイルに対向するマグネットの幅とに特定の関係を持たせることでシフト素子を大きくシフトさせることが可能な光学シフト装置が開示されている。

特開２０００−１９５７７号公報

特許文献１の光学シフト装置では、光軸が延びる方向（光軸方向）から見た場合において、コイルの中心とマグネットの中心とが重なるように配置されており、マグネットの中心の位置を駆動中心としてコイルが移動することでシフト素子がシフト駆動される。この場合、光軸方向から見ると、コイルの中心がマグネットにおける磁束密度が最大となる位置付近に位置する際に駆動方向での推力が０となる。このため、シフト素子のシフト可能量を増加させるためには、マグネットの幅とコイルの幅を増加させる必要がある。

しかしながら、マグネットやコイルの幅が増加すると、シフト可能量の増加分以上に装置の径が増加し、装置が大型化する。

本発明は、ＶＣＭをアクチュエータとして用いる場合に、大型化を抑えつつシフト素子のシフト可能量を拡大することができるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、ベース部材と、光学素子または撮像素子である第１素子を保持し、前記ベース部材に対して第１方向にシフト可能な可動部材と、前記ベース部材に設けられている第１コイルと、前記可動部材に設けられている第１マグネットとを含む第１アクチュエータと、前記ベース部材に設けられている第２コイルと、前記可動部材に設けられている第２マグネットとを含む第２アクチュエータと、を有し、前記第１方向と直交する第２方向において、前記第１コイルと前記第１マグネットは対向し、前記第２方向において、前記第２コイルと前記第２マグネットは対向し、前記第１素子は、前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとの間に配置され、前記第１マグネットの前記第１コイルと対向する第１面及び前記第２マグネットの前記第２コイルと対向する第２面は、Ｎ極部とＳ極部が前記第１方向に並んでおり、前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、前記可動部材を前記第１方向に移動させ、前記可動部材が前記第１方向における可動範囲の中心に位置する第１状態で、前記第１方向において、前記第１コイルの中心位置が前記第１マグネットのＮ極部とＳ極部の境界位置に対して前記第１素子から離れる側にずれており、前記第２コイルの中心位置が前記第２マグネットのＮ極部とＳ極部の境界位置に対して前記第１素子から離れる側にずれていることを特徴とする。

本発明によれば、ＶＣＭをアクチュエータとして用いる光学シフト装置において、装置の大型化を抑えながらも可動部材の可動範囲（つまりはシフト素子のシフト可能量）を拡大することができる。

本発明の実施例１である光学防振装置の回路構成を示すブロック図。 実施例１の光学防振装置の正面図および断面図。 実施例１の光学防振装置のコイルとマグネットとの位置関係を示す正面図および断面図。 実施例１の光学防振装置の支持部と付勢部との位置関係を示す正面図。 実施例１の光学防振装置の動作を説明する断面図。 実施例１に対する比較例としての光学防振装置のコイルとマグネットのずれ量を示す断面図。 実施例１の光学防振装置の制御を示すフローチャート。 実施例１における関数演算部の演算例を示す図。 実施例１の光学防振装置の可動量と装置の径を説明する断面図。 従来の光学防振装置の可動量と装置の径を説明する断面図。 本発明の実施例２である光学防振装置の正面図および断面図。 本発明の実施例３である光学防振装置の正面図および断面図。 実施例３の変形例としての光学防振装置の正面図および断面図。 本発明の実施例４である光学防振装置の正面図および断面図。 実施例４の光学防振装置の動作を説明する断面図。 実施例４の変形例としての光学防振装置の正面図および断面図。 本発明の実施例５である光学防振装置の正面図および断面図。 実施例５の光学防振装置の動作を説明する断面図。 本発明の実施例６である光学防振装置の正面図および断面図。 各実施例の光学防振装置を備えた光学機器を示す図。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である光学シフト装置としての光学防振装置１００の回路構成を示している。本実施例の光学防振装置１００は、カメラや交換レンズ等の光学機器に搭載される。光学防振装置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を有する。

比較部１１０は、後述する可動部材１４２の目標位置と検出位置との差異を出力する。演算部１２０は、比較部１１０の出力に基づいてゲインを演算するゲイン演算部１２０ｇと、検出位置に基づいて後述するコイルに流す電流値の比を演算する関数演算部１２０ｆとを有し、コイルに流す電流値を出力する。

駆動部１３０は、演算部１２０の出力に基づいてコイルへの通電を行う。駆動部１３０は、可動部材１４２を２つのシフト方向（第１方向）のうちピッチ方向に駆動する第１および第２コイル駆動回路を含むピッチ駆動部１３０ｐを有する。また、駆動部１３０は、可動部材１４２をもう１つのシフト方向であるヨー方向に駆動する第１および第２ヨーコイル駆動回路を含むヨー駆動部１３０ｙとを有する。

補正部１４０は、駆動部１３０からの通電によって防振動作を行う。補正部１４０は、第１ピッチコイル１４６ｐと第２ピッチコイル１４８ｐを有するピッチ補正部１４０ｐと、第１ヨーコイル１４６ｙと第２ヨーコイル１４８ｙを有するヨー補正部１４０ｙとを有する。これらコイルとマグネットにより、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が構成される。

検出部１５０は、ピッチ検出部１５０ｐとヨー検出部１５０ｙを有し、可動部材１４２のピッチ方向およびヨー方向での位置を検出する。

図２（ａ），（ｂ）には、光学防振装置１００の機械的構成を示す。図２（ａ）は光軸方向（これについては後述する）から見た光学防振装置１００の構成を、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＩ−Ｉ線での断面を示す。図３（ａ），（ｂ）には、光学防振装置１００の補正部１４０を構成するコイルとマグネットをのみを示している。図３（ａ）は光軸方向から見たコイルとマグネットを、図３（ｂ）は図３（ａ）中のＩＩ−ＩＩ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。

図２（ａ）に示す電気基板部１０１は、比較部１１０、演算部１２０および駆動部１３０の処理を行う回路を有する回路基板である。該回路基板には、不図示の配線によって第１ピッチコイル１４６ｐ、第２ピッチコイル１４８ｐ、第１ヨーコイル１４６ｙ、第２ヨーコイル１４８ｙ、ピッチ検出部１５０ｐおよびヨー検出部１５０ｙが接続されている。なお、第１ピッチコイル１４６ｐと第１ヨーコイル１４６ｙがそれぞれ第１コイルに相当し、第２ピッチコイル１４８ｐと第２ヨーコイル１４８ｙがそれぞれ第２コイルに相当する。

図２（ａ）において、レンズにより構成されるシフト素子としての光学素子１４１は、後述する可動部材１４２がその可動範囲の中心（ピッチおよびヨー方向の中心）に位置する中立状態から該光学素子１４１の光軸Ｏａに対して直交する方向に移動（シフト）する。手振れ等による光学機器の振れに応じて光学素子１４１をシフトさせることで、該光学素子１４１を通過する光により形成される光学像の振れを低減する防振（像振れ補正）効果を得ることができる。

なお、本実施例ではシフト素子として光学素子１４１を用いるが、光学像の光電変換を行うＣＭＯＳセンサ等の撮像素子をシフト素子として用いてもよい。

また、前述した光軸方向（第２方向）は、光学素子１４１の光軸Ｏａが延びる方向に相当し、シフト方向、すなわち互いに直交するピッチ方向およびヨー方向は光軸Ｏａ（光軸方向）に対して直交する方向である。さらに、本実施例において、シフト方向のうち可動範囲の中心から離れる側を外側といい、該中心に近づく側を内側という。

図２（ａ）において、可動部材１４２は、その中央部に光学素子１４１を保持する筒状の保持部を有する。図２（ｂ）に示すように、可動部材１４２のうち後述する転動ボール１４４ａに当接する側の面には、光軸Ｏａに直交する平面状のボール受け部１４２ａが光軸Ｏａを中心する周方向の３箇所に形成されている。また、可動部材１４２の外周部には、ばね掛け部１４２ｂが周方向４箇所に形成されている。

図２（ａ）において、ベース部材１４３は、円盤状に形成され、転動ボール１４４ａを介して可動部材１４２をシフト方向に移動可能に支持する。図２（ｂ）に示すように、ベース部材１４３のうち可動部材１４２に面する側の面には、光軸Ｏａに直交する平面状のボール受け部１４３ａが周方向３箇所に形成されている。また、ベース部材１４３における外周部よりも内側であってボール受け部１４３ａよりも外側には、ばね掛け部１４３ｂが周方向４箇所に形成されている。さらに、ベース部材１４３における外周部よりも内側であってボール受け部１４３ａよりも外側には、周方向に環状に延びるストッパ部材１４３ｃが形成されている。可動部材１４２が大きくシフトしてストッパ部材１４３ｃに当接することで、それ以上の可動部材１４２のシフトが阻止される。可動部材１４２がピッチ方向およびヨー方向のそれぞれにおける一方の側にシフトしてストッパ部材１４３ｃに当接する位置から他方の側にシフトしてストッパ部材１４３ｃに当接する位置までの範囲が可動部材１４２の可動範囲である。

図２（ｂ）おいて、支持部１４４は、ベース部材１４３に対して可動部材１４２をピッチ方向およびヨー方向に移動可能（シフト可能）に支持する。支持部１４４は、前述したボール受け部１４２ａ、ボール受け部１４３ａおよび転動ボール１４４ａにより構成される。支持部材としての転動ボール１４４ａは、セラミックや金属からなる球体であり、それぞれ周方向３箇所に設けられたボール受け部１４２ａとボール受け部１４３ａとの間に位置するように周方向３箇所に配置されている。転動ボール１４４ａがボール受け部１４２ａ，１４３ａの間に挟まれながら転動することで、可動部材１４２を、ベース部材１４３に対して光軸方向に位置決めつつ滑らかにピッチ方向およびヨー方向にシフトさせることができる。

周方向４箇所に設けられた付勢部１４５はそれぞれ、ステンレス製のコイルばね等の引張りばね（付勢部材）１４５ａと、その両端が掛けられる前述したばね掛け部１４２ｂ，１４３ｂにより構成される。引張りばね１４５ａは、可動部材１４２（ボール受け部１４２ａ）を転動ボール１４４ａに当接させ、さらに転動ボール１４４ａをベース部材１４３（ボール受け部１４３ａ）に当接させるように可動部材１４２をベース部材１４３に向けて付勢する。なお、可動部材１４２が可動範囲の中心からシフトした際に、引張りばね１４５ａは該可動部材１４２を可動範囲の中心に戻す方向への付勢力（つまりはシフト抗力）を作用させる。そして、可動部材１４２のシフト量が大きいほど引張りばね１４５ａのシフト抗力が大きくなる。

付勢部１４５の構成は、引張りばね１４５ａを用いるものに限らない。すなわち、可動部材１４２とベース部材１４３との間に互いに吸着する方向に作用する磁力を発生する磁石を用いる等、可動部材１４２とベース部材１４３を転動ボール１４４ａに当接させる付勢力を発生する構成であればよい。また、転動ボール１４４ａと引張りばね１４５ａの材料や引張りばね１４５ａのばね定数については任意に選択することができる。

図３（ａ）に示すように、第１ピッチコイル１４６ｐは、光軸方向から見て２つの直線部とその両側の円弧部とを有する楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルであり、ベース部材（第１部材）１４３により保持されている。第１ピッチコイル１４６ｐは、図３（ｂ）に示すように、その厚み方向（光軸方向）の端面１４６ｐａが第１ピッチマグネット１４７ｐに対向している。第１ピッチコイル１４６ｐのピッチ方向での中心を、以下、第１ピッチコイル中心１４６ｐｂという。

第１ピッチマグネット１４７ｐは、前述したように第１ピッチコイル１４６ｐに対向するように可動部材（第２部材）１４２に保持されている。第１ピッチマグネット１４７ｐにおける第１ピッチコイル１４６ｐとの対向面（第１の面）１４７ｐａの法線方向が着磁方向であり、着磁境界面１４７ｐｂを挟んだ両側にＮ極部（第１極部）１４７ｐｎとＳ極部（第２極部）１４７ｐｓとが設けられている。言い換えれば、Ｎ極部とＳ極部が対向面１４７ｐａ上においてピッチ方向に並んでいる。着磁境界面１４７ｐｂは、Ｎ極部１４７ｐｎとＳ極部１４７ｐｓの境界位置を示している。本実施例では、光軸Ｏａから遠い側にＮ極部１４７ｐｎを、光軸Ｏａに近い側にＳ極部１４７ｐｓを設けている。着磁境界面１４７ｐｂは、第１ピッチコイル１４６ｐの長手方向（ヨー方向）に平行に延びている。また、第１ピッチマグネット１４７ｐのうち光学素子１４１から最も離れた面を外端面１４７ｐｃとする。

第２ピッチコイル１４８ｐも、図３（ａ）に示すように、光軸方向から見て２つの直線部とその両側の円弧部とを有する楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルであり、ベース部材１４３により保持されている。第２ピッチコイル１４８ｐは、その厚み方向の端面が第２ピッチマグネット１４９ｐに対向している。第２ピッチコイル１４８ｐのピッチ方向での中心を、第２ピッチコイル中心１４８ｐｂという。

第２ピッチマグネット１４９ｐは、前述したように第２ピッチコイル１４９ｐに対向するように可動部材１４２に保持されている。

ここで、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ピッチ方向において、第１および第２ピッチマグネット１４７ｐ，１４９ｐの間（第１および第２ピッチコイル１４６ｐ，１４８ｐの間）に光学素子１４１が配置されている。

第２ピッチマグネット１４９ｐにおける第２ピッチコイル１４８ｐとの対向面（第２の面）１４９ｐａの法線方向が着磁方向であり、着磁境界面１４９ｐｂを挟んだ両側にＮ極部１４９ｐｎとＳ極部１４９ｐｓとが設けられている。言い換えれば、Ｎ極部とＳ極部が対向面１４９ｐａ上においてピッチ方向に並んでいる。着磁境界面１４９ｐｂは、Ｎ極部１４９ｐｎとＳ極部１４９ｐｓの境界位置を示している。本実施例では、光軸Ｏａから遠い側にＳ極部１４９ｐｓを、光軸Ｏａに近い側にＮ極部１４９ｐｎを設けている。着磁境界面１４９ｐｂは、第２ピッチコイル１４８ｐの長手方向（ヨー方向）に平行に延びている。第２ピッチマグネット１４９ｐのうち光学素子１４１から最も離れた面を外端面１４９ｐｃとする。

本実施例では、図２（ａ），（ｂ）および図３（ａ），（ｂ）に示す中立状態において、第１ピッチコイル中心１４６ｐｂが第１ピッチマグネット１４７ｐの着磁境界面１４７ｐｂよりも後述する所定のずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル中心１４８ｐｂが、第２ピッチマグネット１４９ｐの着磁境界面１４９ｐｂよりも上記ずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心１４６ｐａ，１４８ｐｂがそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット１４７ｐ，１４９ｐの着磁境界面１４７ｐｂ，１４９ｐｂに対して外側と内側のうち互いに同じ側（ここでは外側）にずれて位置する。このことによる効果については、後述する。

ピッチ検出素子１５１ｐは、これに対向する第１ピッチマグネット１４７ｐの位置の変化に応じた磁気の変化を電気信号に変換するホールセンサであり、ホルダ等を介してベース部材１４３に固定されている。ピッチ検出素子１５１ｐからの電気信号（ピッチ位置検出信号）は、電気基板部１０１に入力される。

ヨー補正部１４０ｙとヨー検出部１５０ｙはそれぞれ、ピッチ補正部１４０ｐとピッチ検出部１５０ｐに対して光軸Ｏａと直交する面（以下、シフト面という）内で互いに直交する向きで配置されている。

図２（ａ）および図３（ａ）に示す第１ヨーコイル１４６ｙも、光軸方向から見て２つの直線部とその両側の円弧部とを有する楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルであり、ベース部材１４３により保持されている。第１ヨーコイル１４６ｙは、その厚み方向の端面が第１ヨーマグネット１４７ｙに対向している。第１ヨーコイル１４６ｙのヨー方向での中心を、以下、第１ヨーコイル中心１４６ｙｂという。

第１ヨーマグネット１４７ｙは、前述したように第１ヨーコイル１４６ｙに対向するように可動部材１４２に保持されている。第１ヨーマグネット１４７ｙにおける第１ヨーコイル１４６ｙとの対向面（第１の面）の法線方向が着磁方向であり、着磁境界面１４７ｙｂを挟んだ両側にＮ極部１４７ｙｎとＳ極部１４７ｙｓとが設けられている。言い換えれば、Ｎ極部とＳ極部が対向面上においてピッチ方向に並んでいる。着磁境界面１４７yｂは、Ｎ極部１４７yｎとＳ極部１４７yｓの境界位置を示している。本実施例では、光軸Ｏａから遠い側にＮ極部１４７ｙｎを、光軸Ｏａに近い側にＳ極部１４７ｙｓを設けている。着磁境界面１４７ｙｂは、第１ヨーコイル１４６ｙの長手方向（ピッチ方向）に平行に延びている。また、第１ヨーマグネット１４７ｙのうち光学素子１４１から最も離れた面を外端面１４７ｙｃとする。

第２ヨーコイル１４８ｙも、図３（ａ）に示すように、光軸方向から見て２つの直線部とその両側の円弧部とを有する楕円状に巻回された導線からなる巻き線コイルであり、ベース部材１４３により保持されている。第２ヨーコイル１４８ｙは、その厚み方向の端面が第２ヨーマグネット１４９ｙに対向している。第２ヨーコイル１４８ｙのヨー方向での中心を、第２ヨーコイル中心１４８ｙｂという。

第２ヨーマグネット１４９ｙは、前述したように第２ヨーコイル１４９ｙに対向するように可動部材１４２に保持されている。

ここで、図３（ａ）に示すように、ヨー方向において、第１および第２ヨーマグネット１４７ｙ，１４９ｙの間（第１および第２ヨーコイル１４６ｙ，１４８ｙの間）に光学素子１４１が配置されている。

第２ヨーマグネット１４９ｙにおける第２ヨーコイル１４８ｙとの対向面（第２の面）の法線方向が着磁方向であり、着磁境界面１４９ｙｂを挟んだ両側にＮ極部１４９ｙｎとＳ極部１４９ｙｓとが設けられている。言い換えれば、Ｎ極部とＳ極部が対向面上においてピッチ方向に並んでいる。着磁境界面１４９yｂは、Ｎ極部１４９yｎとＳ極部１４９yｓの境界位置を示している。本実施例では、光軸Ｏａから遠い側にＳ極部１４９ｙｓを、光軸Ｏａに近い側にＮ極部１４９ｙｎを設けている。着磁境界面１４９ｙｂは、第２ヨーコイル１４８ｙの長手方向（ピッチ方向）に平行に延びている。第２ヨーマグネット１４９ｙのうち光学素子１４１から最も離れた面を外端面１４９ｙｃとする。

本実施例では、図２（ａ）および図３（ａ）に示す中立状態において、第１ヨーコイル中心１４６ｙｂが第１ヨーマグネット１４７ｙの着磁境界面１４７ｙｂよりも所定のずれ量だけヨー方向の外側にずれて位置する。また、第２ヨーコイル中心１４８ｙｂが、第２ヨーマグネット１４９ｙの着磁境界面１４９ｙｂよりも上記ずれ量だけヨー方向の外側にずれて位置する。つまり、ヨー方向において、第１および第２ヨーコイル中心１４６ｙａ，１４８ｙｂがそれぞれ、第１および第２ヨーマグネット１４７ｙ，１４９ｙの着磁境界面１４７ｙ，１４９ｙに対して外側と内側のうち互いに同じ側（ここでは外側）にずれて位置する。このことによる効果については、後述する。

また、本実施例では、第１および第２ピッチマグネット１４７ｐ，１４９ｐと第１および第２ヨーマグネット１４７ｙ，１４９ｙはいずれも、図３（ｂ）に示すように、光学素子１４１に対して光軸方向における同じ位置（同じ領域）に配置されている。これにより、光学防振装置１００の光軸方向での厚みの増加を防ぐことができる。各コイルおよび各マグネットは可動部材１４２がその可動範囲でシフトしても互いに干渉しない位置であって、光学防振装置１００のシフト方向での大きさ（直径）が可能な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。

ヨー検出素子１５１ｐは、これに対向する第１ヨーマグネット１４７ｙの位置の変化に応じた磁気の変化を電気信号に変換するホールセンサであり、ホルダ等を介してベース部材１４３に固定されている。ヨー検出素子１５１ｙからの電気信号（ヨー位置検出信号）は、電気基板部１０１に入力される。

以下、本実施例の説明を続けるが、光学防振装置１００はピッチ方向とヨー方向とで基本的に構成が同じであるため、ピッチ方向についてのみ説明する。

次に、支持部１４４と付勢部１４５の配置について図４を用いて説明する。図４には、ベース部材１４３、第１ピッチマグネット１４７ｐ、第２ピッチマグネット１４９ｐ、支持部１４４および付勢部１４５のみを示している。支持部１４４のうち光軸Ｏａから最も離れた点を点Ａとし、付勢部１４５のうち光軸Ｏａから最も離れた点を点Ｂとする。また、光学素子の中心点Ｏを中心として、点Ａを通る円、点Ｂを通る円および第１ピッチマグネット１４７ｐの外端面１４７ｐｃと第２ピッチマグネット１４９の外端面１４９ｐｃとに接する円の半径をそれぞれ、Ｄａ，ＤｂおよびＤｃとする。本実施例では、Ｄａ＜ＤｃおよびＤｂ＜Ｄｃが成り立つように第１ピッチマグネット１４７ｐ、第２ピッチマグネット１４９ｐ、支持部１４４および付勢部１４５を配置している。したがって、光軸方向から見た場合に、支持部１４４の転動ボール１４４ａと付勢部１４５の引張りばね１４５ａとが第１ピッチマグネット１４７ｐおよび第２ピッチマグネット１４９ｐの外端面１４７ｐｃ，１４９ｐｃよりも光軸Ｏａの近くに配置されている。このように第１ピッチマグネット１４７ｐと第２ピッチマグネット１４９ｐが光学素子１４１に近い位置に配置されているため、光学防振装置１００の径方向の大きさを小さく抑えることができる。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて、補正部１４０の動作について説明する。図５（ａ）〜（ｃ）には、第１および第２ピッチマグネット１４７ｐ，１４９ｐのそれぞれの第１および第２ピッチコイル１４６ｐ，１４８ｐに対するシフト方向（ピッチ方向）での所定のずれ量をともに同じｄとしたときの補正部１４０のヨー方向から見た断面を示す。これらの図では、ストッパ部材１４３ｃによる可動部材１４２の可動範囲の制限をなくしている。

図５（ａ）には、可動部材１４２が可動範囲の中心に位置する中立状態を示す。第１および第２ピッチコイル１４６ｐ，１４８ｐにはそれぞれ、コイル−マグネット間の電磁気作用により発生するローレンツ力のうち可動部材１４２のシフト方向の成分の向きが互いに同じになるように、互いに逆向きの＋Ｊ１方向と＋Ｊ２方向に電流が流れている。第１ピッチマグネット１４７ｐおよび第２ピッチマグネット１４９ｐにおいて発生するローレンツ力をそれぞれＦ１ａおよびＦ２ａとする。Ｆ１ａのシフト方向の成分（以下、シフト方向成分という）をＦ１ａｈとし、シフト方向に直交する光軸方向の成分（以下、光軸方向成分という）をＦ１ａｖとする。また、Ｆ２ａのシフト方向成分をＦ２ａｈとし、光軸方向成分をＦ２ａｖとする。シフト方向成分Ｆ１ａｈとＦ２ａｈの合力が可動部材１４２に作用する推力であり、光軸方向成分Ｆ１ａｖとＦ２ａｖがそれぞれ可動部材１４２を光軸方向に動かそうとするように可動部材１４２に作用する面外力である。図５（ａ）では、第１ピッチマグネット１４７ｐおよび第２ピッチマグネット１４９ｐの両方に推力が発生している。

図５（ｂ）には、図５（ａ）の中立状態から可動部材１４２がシフトし、第１ピッチマグネット１４７ｐの着磁境界面１４７ｐｂが第１ピッチコイル１４６ｐのコイル線束部１４６ｐｄのうち光学素子１４１から遠い側の部分に到達する直前の位置にある状態（第２の状態）を示す。この状態では、第２ピッチマグネット１４９ｐが第２ピッチコイル１４８のコイル線束部１４８ｐｄのうち光学素子１４１から遠い側の部分を通過し、第２ピッチコイル１４８ｐと第２ピッチマグネット１４９ｐの間のローレンツ力の向きが反転する。このため、ローレンツ力のシフト方向成分が互いに同じ向きになるように、第１ピッチコイル１４６ｐには＋Ｊ１方向に、第２ピッチコイル１４８ｐには図５Ａと反対の−Ｊ２方向にそれぞれ電流を流すことで、Ｆ１ｂおよびＦ２ｂで示すローレンツ力が発生する。Ｆ１ｂとＦ２ｂのシフト方向成分Ｆ１ｂｈとＦ２ｂｈの合力が可動部材１４２の推力であり、光軸方向成分Ｆ１ｂｖとＦ２ｂｖが可動部材１４２を光軸方向に動かそうとする面外力である。図５Ｂでは、第２ピッチマグネット１４９ｐが第２ピッチコイル１４８ｐのコイル線束部１４８ｐｄの片側の部分に対向する領域から外れているために推力が小さくなる。しかし、第１ピッチマグネット１４７ｐと第１ピッチコイル１４６ｐとの間で十分な推力が発生しており、可動部材１４２をシフトさせることができる。

図５（ｃ）には、図５（ｂ）の状態からさらに可動部材１４２がシフトし、第１ピッチマグネット１４７の着磁境界面１４７ｐｂが第１ピッチコイル１４６のコイル線束部１４６ｐｄのうち光学素子１４１から遠い側の部分に到達した位置にある状態を示す。図には、図示を省略した４つの引張りばね１４５ａによって発生するシフト抗力の大きさと方向を矢印Ｋ１とＫ２で示す。第１ピッチコイル１４６ｐと第２ピッチコイル１４８ｐにそれぞれ＋Ｊ１方向と−Ｊ２方向に電流を流すことで、Ｆ１ｃとＦ２ｃで示すローレンツ力が発生する。Ｆ１ｃｈとＦ２ｃｈの合力が可動部材１４２の推力であり、Ｆ１ｃｖとＦ１ｃｖが可動部材１４２を移動方向に直交する方向に動かそうとする面外力である。図５（ｃ）では、第１ピッチマグネット１４７ｐの着磁境界面１４７ｐｂが第１ピッチコイル１４６のコイル線束部１４６ｐｄのうち光学素子１４１から遠い側の部分に到達しているために、推力よりも面外力が大きくなり、推力が小さくなる。一方、図５（ｂ）と同様に、第２ピッチマグネット１４９ｐが第２ピッチコイル１４８のコイル線束部１４８ｐｄの片側の部分に対向する領域から外れているために、推力が小さくなる。この位置は、推力が可動部材１４２を付勢する引張りばね１４５ａのシフト抗力Ｋ１とＫ２の和と釣り合うために可動部材１４２がそれ以上シフトできなくなる位置、すなわちストッパ部材１４３ｃがないときの可動部材１４２の最大シフト可能位置を示している。

このように、ストッパ部材１４３ｃによる可動範囲の制限をなくすると、可動部材１４２は図５（ｃ）に示す最大シフト可能位置までシフトすることはできる。しかし、一般には、引張りばね１４５ａのシフト抗力のばらつきを見込んで余裕を持たせた範囲を可動範囲として使用する。このため、本実施例では、図５（ｂ）の位置で可動部材１４２がストッパ部材１４３ｃと当接する構成とする。すなわち、図５（ｂ）の位置までを可動範囲とする。ただし、ストッパ部材１４３ｃをさらに光学素子１４１の中心Ｏから遠ざけて配置し、推力が発生する範囲内でより広い可動範囲を設定してもよい。

なお、可動部材１４２が、図５（ａ）〜（ｃ）で説明したシフト方向と反対方向にシフトする場合は、電流の向きおよび力の向きが反転することとなる。

次に、図６を用いて、補正部１４０におけるコイル−マグネット間のずれ量ｄの限界値について説明する。図６には、本実施例とは異なる比較例として、ずれ量ｄを限界値であるＰとしたときの構成を示している。また、この図では、中立状態を示し、ストッパ部材１４３ｃによる可動部材１４２の可動範囲の制限をなくしている。

中立状態において、第１ピッチコイル１４６ｐに＋Ｊ１方向に電流を流す。Ｐは、このときに第１ピッチコイル１４６ｐと第１ピッチマグネット１４７のＮ極１４７ｐｎとの間に発生するローレンツ力のシフト方向成分ＦｎｈとＳ極１４７ｐｓとの間に発生するローレンツ力のシフト方向成分Ｆｓｈとが釣り合うずれ量である。第１ピッチコイル１４６ｐと第１ピッチマグネット１４７ｐとの間に発生する力は面外力ＦｎｖとＦｓｖのみとなり、推力が発生しない。また、第２ピッチコイル１４８ｐと第２ピッチマグネット１４９ｐとの間にも同様に推力が発生しない。このため、可動部材１４２を中立状態からシフトさせることができない。

しかし、ずれ量ｄがＰより小さければ、第１ピッチコイル１４６ｐとＮ極１４７ｐｎとの間に発生するシフト方向成分Ｆｎｈと第１ピッチコイル１４６ｐとＳ極１４７ｐｓとの間に発生するシフト方向成分Ｆｓｈとが釣り合わなくなる。このため、推力が得られ、可動部材１４２をシフトさせることができる。したがって、実際のずれ量ｄはＰより小さいことが必要である。言い換えれば、実際のずれ量ｄをＰより小さい限りは大きくしても、中立状態から可動部材１４２を動かすことができる。このように、通電された第１ピッチコイル１４６ｐとＮ極１４７ｐｎとの間に発生するシフト方向の力（Ｆｎｈ）と、第１ピッチコイル１４６ｐとＳ極１４７ｐｓとの間に発生するシフト方向の力（Ｆｓｈ）とが釣り合うずれ量をＰとする。このとき、実際のずれ量ｄはＰより小さいことが必要な条件となる。

次に、図７のフローチャートを用いて光学防振装置１００の制御（各コイルへの通電制御）を行う処理について説明する。図７には、防振動作の開始から終了までの処理の流れを示している。比較部１１０と演算部１２０からなる制御部がコンピュータプログラムに従って本処理を実行する。また、ここでも可動部材１４２をピッチ方向にシフトさせる場合とヨー方向にシフトさせる場合の処理は基本的に同じであるので、ピッチ方向にシフトさせる場合の処理について説明する。

ステップＳ１では、比較部１１０は、光学防振装置１００に入力される可動部材１４２の目標位置を読み出して更新する。

次にステップＳ２では、比較部１１０は、検出部１５０からのピッチ位置検出信号を取得して、可動部材１４２のピッチ方向での検出位置を更新する。

次にステップＳ３では、比較部１１０は、ステップＳ１で更新した目標位置とステップＳ２で更新した検出位置との差分（以下、位置差という）を算出する。

次にステップＳ４では、演算部１２０は、ステップＳ３で算出された位置差に基づいて、ゲイン演算部１２０ｇにて係数ｋを算出する。係数ｋは、その値が大きいほど可動部材１４２をシフトさせる推力を大きくする。具体的には、ゲイン演算部１２０ｇは、可動部材１４２のシフト量に応じて異なる係数ｋを算出する。例えは、可動部材１４２のシフト量が大きくなると引張りばね１４５ａによるシフト抗力が大きくなるため、大きい係数ｋを算出する。また、目標位置と検出位置との位置差に応じて異なる係数ｋを算出する。例えば、位置差が大きいほど素早く可動部材１４２をシフトさせるように大きい係数ｋを算出する。目標位置と検出位置とが一致した場合はそれ以上可動部材１４２をシフトさせる必要がないため、ｋ＝０となる。

次にステップＳ５では、演算部１２０は、各コイルに流す電流値を算出する。関数演算部１２０ｆには、可動部材１４２のシフト量ｘの関数である第１の関数ａ（ｘ）と第２の関数ｂ（ｘ）とが記憶されている。関数演算部１２０ｆは、可動部材１４２のシフト量ｘと第１の関数ａ（ｘ）によって決まる第１の分配値ｄ１と、可動部材１４２のシフト量と第２の関数ｂ（ｘ）によって決まる第２の分配値ｄ２とを決定する。分配値ｄ１，ｄ２はそれぞれ、第１ピッチコイル１４６ｐと第２ピッチコイル１４８ｐに通電する比率を示す。関数演算部１２０ｆは、検出部１５０からのピッチ位置検出信号から可動部材１４２のシフト量を計算し、さらに第１の関数ａ（ｘ）と第２の関数ｂ（ｘ）から分配値ｄ１，ｄ２を計算し、ゲイン演算部１２０ｇに出力する。

図８（ａ）には、可動部材１４２のシフト量に対する第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）の例を示している。図８（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での該マグネットの長さをｗとし、コイルに対するマグネットのずれ量をｄとすると、第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）は、後述する２つの理由から、
ａ（ｘ）＝ｓｉｎ[｛２π（ｘ＋ｄ）｝／２ｗ] ・・・（１）
ｂ（ｘ）＝ｓｉｎ[｛２π（ｘ−ｄ）｝／２ｗ] ・・・（２）
となる。

第１の理由は、第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）が三角関数であることにより、ステッピングモータのマイクロステップ駆動方式と同様に、可動部材１４２を滑らかに駆動するためである。

第２の理由は、第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）の位相がそれぞれｘに対してｄだけずれていることで、可動部材１４２がｄだけ移動した位置で第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）の値がともに最大値となり、コイルに流す電流値が最大となるためである。この位置では、図８（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シフト方向で同じ位置となる。このマグネットとコイルとの位置関係は、図８（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り、最も高効率で推力を発生させることができる。したがって、第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）の位相をそれぞれｘに対してｄだけずらすことで、一組のコイルとマグネットについて最も高効率な位置で最大の推力が発生する。このように、本実施例では、コイルとマグネットのずれ量分だけ位相をずらした三角関数を第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）とする。これにより、図８（ｄ）に示すように、シフト量ｘによらず高効率で、かつシフト量ｘによる変動が少ない（滑らかに変化する）推力を発生させることができる。

なお、本実施例では第１および第２の関数ａ（ｘ），ｂ（ｘ）を三角関数とした場合について説明したが、他の関数を用いてもよい。

ゲイン演算部１２０ｇは、分配値ｄ１にステップＳ４で算出した係数ｋを乗じた値ｋ・ｄ１を第１ピッチコイル１４６ｐに流す電流値とし、分配値ｄ２に係数ｋを乗じた値ｋ・ｄ２を第２ピッチコイル１４８ｐに流す電流値とする。

次にステップＳ６では、演算部１２０は、ステップＳ５で算出した電流値を、駆動部１３０の各コイル駆動回路を通じて補正部１４０の各コイルに通電する。これにより、各コイルと対応するマグネット間にローレンツ力が発生し、可動部材１４２がシフトする。

次にステップＳ７では、比較部１１０および演算部１２０は、可動部材１４２の検出位置が目標位置に一致したか否か、つまりは可動部材１４２のシフトを停止させるか否かを判定する。シフトを停止させない場合はステップＳ１に戻り、検出位置が目標位置に一致するまで処理を継続する。一方、可動部材１４２の検出位置が目標位置に一致した場合は、可動部材１４２のシフトを停止させて処理を終了する。

次に、本実施例の効果について、図９（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）には、中立状態における光学防振装置１００のヨー方向から見た断面を示す。中立状態での光学素子１４１の光軸の位置をＯａで示す。図９（ｂ）には、中立状態から可動部材１４２がシフトし、第１ピッチマグネット１４７の着磁境界面１４７ｐｂが第１ピッチコイル１４６のコイル線束部１４６ｐｄのうち光学素子１４１から遠い側の部分に到達する直前の位置（可動範囲の端位置）にある状態での断面を示す。この状態での光学素子１４１の光軸の位置をＯｃ１で示し、可動部材１４２が可動範囲の反対側の端位置に到達したときの光学素子１４１の光軸の位置をＯｃ２で示す。可動部材１４２の最大シフト可能量は、可動範囲における互いに反対側の端位置と端位置間の距離であるＳｔである。第１ピッチマグネット１４７の外端面１４７ｐｃから光軸Ｏａまでの距離はＲ１である。この距離Ｒ１が大きいと、光学防振装置１００の径方向の寸法が大きくなる。

図１０（ａ），（ｂ）には、従来の光学防振装置であって、可動部材１０２のピッチ方向での駆動に１つのコイル（第１ピッチコイル１０６ｐ）と１つのマグネット（第１ピッチマグネット）１０７ｐのみを使用するものの構成をヨー方向から見た断面により示す。この装置における可動部材１４２の最大シフト可能量は、図９（ｂ）に示したＳｔと等しい。図１０（ａ）には中立状態を示しており、このときの光学素子１０１の光軸の位置をＯｄで示す。図１０（ｂ）には中立状態から可動部材０２がシフトして、第１ピッチマグネット１０７の着磁境界面１０７ｐｂが第１ピッチコイル１０６のコイル線束部１０６ｐｄのうち光学素子１０１から遠い側の部分に到達する直前の位置（可動範囲の端位置）にある状態を示す。この状態での光学素子１０１の光軸の位置をＯｅ１で示し、可動部材１０２が可動範囲の反対側の端位置に到達したときの光学素子１０１の光軸の位置をＯｅ２で示す。

この装置のようにコイルとマグネットを１つずつ使用する場合は、可動部材１０２の最大シフト可能量を図９（ｂ）に示したＳｔと等しくするために、第１ピッチコイル１０６ｐの長手方向に直交する方向（ピッチ方向）の寸法Ｌｃを拡大する必要がある。さらに、第１ピッチコイル１０６ｐと第１ピッチマグネット１０７ｐが、可動範囲の全域において光軸方向にてほぼ全面で重なっているため、第１ピッチマグネット１０７ｐの長手方向に直交する方向（ピッチ方向）の寸法Ｌｍを併せて拡大する必要がある。これらの結果、可動部材１０２の最大シフト可能量はＳｔであるが、可動範囲の端に到達したときの第１ピッチマグネット１０７ｐの外端面１０７ｐｃから光軸Ｏｄまでの距離はＲ１より大きいＲ２となる。

したがって、図９（ａ），（ｂ）で示す本実施例の光学防振装置１００は、図１０（ａ），（ｂ）に示す従来の光学防振装置に対して、同じ可動部材１０２の最大シフト可能量を維持したまま、径方向に小型化することができる。

以上説明したように、本実施例では、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置１００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。

なお、本実施例では、第１および第２ピッチコイル中心のそれぞれの第１および第２ピッチマグネットの着磁境界面に対するずれ量をともに同じとした場合について説明した。しかし、これらずれ量を、第１ピッチコイル−第１ピッチマグネット間および第２ピッチコイル−第２ピッチマグネット間のそれぞれで発生するローレンツ力の差（誤差）等に応じて異ならせてもよい。このことは、後述する他の実施例でも同じである。

次に、本発明の実施例２である光学防振装置２００について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

図１１（ａ），（ｂ）は、光学防振装置２００の構成を示す図であり、図１１（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１１（ｂ）は図１１（ａ）中のＩＩＩ−ＩＩＩ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。また、図１１（ａ），（ｂ）は、可動部材２４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態を示している。

第１ピッチコイル２４６ｐは光学素子１４１を保持する可動部材（第１部材）２４２により保持され、第１ピッチマグネット２４７ｐは、第１ピッチコイル２４６ｐに光軸方向にて対向するようにベース部材（第２部材）２４３により保持されている。第２ピッチコイル２４８ｐは可動部材２４２により保持され、第２ピッチマグネット２４９ｐは、第２ピッチコイル２４８ｐに光軸方向にて対向するようにベース部材２４３により保持されている。図１１（ａ）に示すように、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル２４６ｐ，２４８ｐの間（第１および第２ピッチマグネット２４７ｐ，２４９ｐの間）に光学素子１４１が配置されている。

また、第１ヨーコイル２４６ｙは可動部材２４２により保持され、第１ヨーマグネット２４７ｙは、第１ヨーコイル２４６ｙに光軸方向にて対向するようにベース部材２４３により保持されている。第２ヨーコイル２４８ｙは可動部材２４２により保持され、第２ヨーマグネット２４９ｙは、第２ヨーコイル２４８ｙに光軸方向にて対向するようにベース部材２４３により保持されている。図１１（ａ）に示すように、ヨー方向において、第１および第２ヨーコイル２４６ｙ，２４８ｙの間（第１および第２ピッチマグネット２４７ｙ，２４９ｙの間）に光学素子１４１が配置されている。

また、第１および第２ピッチコイル２４６ｐ，２４８ｐと第１および第２ヨーコイル２４６ｙ，２６８ｙはいずれも、図１１（ｂ）に示すように、光学素子１４１に対して光軸方向における同じ位置（同じ領域）に配置されている。これにより、光学防振装置２００の光軸方向での厚みの増加を防ぐことができる。

以下、本実施例の説明を続けるが、光学防振装置２００はピッチ方向とヨー方向とで基本的に同じ構成を有するため、ピッチ方向についてのみ説明する。

図１１（ｂ）に示すように、中立状態において、第１ピッチコイル中心２４６ｐｂは第１ピッチマグネット２４７ｐの着磁境界面２４７ｐｂよりも所定のずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル中心２４８ｐｂも、第２ピッチマグネット２４９ｐの着磁境界面２４９ｐｂよりも上記ずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心２４６ｐａ，２４８ｐｂがそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット２４７ｐ，２４９ｐの着磁境界面２４７ｐｂ，２４９ｐｂに対して外側と内側のうち互いに同じ側（ここでは内側）にずれて位置する。

また、図示しないピッチ検出素子は、ホルダ等を介して可動部材２４２に固定されており、これに対向する第１ピッチマグネット２４７ｐの位置（磁気）の変化を電気信号に変換して出力する。

本実施例では、実施例１と異なり、各コイルを可動部材２４２により保持し、各マグネットをベース部材２４３により保持している。これにより、可動部材によってマグネットを保持する実施例１に比べて、コイルを含む可動部材２４２の重量をより軽量化することができ、各コイルに流す電流値を低減したり、各コイルを小型化したりすることができる。

本実施例における補正部の動作、各コイル中心の各マグネットの着磁境界面に対するずれ量（ｄ）および光学防振装置２００の制御については、実施例１と同じである。

本実施例でも、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置２００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。

次に、本発明の実施例３である光学防振装置３００について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

図１２（ａ），（ｂ）は、光学防振装置３００の構成を示す図であり、図１２（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＩＶ−ＩＶ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。また、図１２（ａ），（ｂ）は、可動部材３４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態を示している。

本実施例では、実施例１と同様に、各コイル（３４６ｐ，３４８ｐ，３４６ｙ，３４６ｙ）がベース部材３４３により保持され、各マグネット（３４７ｐ，３４９ｐ，３４７ｙ，３４９ｙ）が可動部材３４２により保持されている。以下、本実施例の説明を続けるが、光学防振装置３００はピッチ方向の構成とヨー方向の構成（第１および第２ヨーコイル３４６ｙ，３４８ｙ、第１および第２ヨーマグネット３４７ｙ，３４９ｙ）とで基本的に同じであるため、ピッチ方向についてのみ説明する。

本実施例でも、図１２（ａ）に示すように、ピッチ方向において、第１および第２ピッチマグネット３４７ｐ，３４９ｐの間（第１および第２ピッチコイル３４６ｐ，３４８ｐの間）に光学素子１４１が配置されている。

そして、可動部材３４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態において、第１ピッチコイル中心が第１ピッチマグネット３４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル中心が、第２ピッチマグネット３４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット３４７ｐ，３４９ｐの着磁境界面に対して外側と内側のうち互いに同じ側（ここでは内側）にずれて位置する。

このようにベース部材３４３によって保持する各コイルの中心を各マグネットの着磁境界面よりも内側にずらすことで、ベース部材３４３を径方向により小型化することができる。この結果、光学防振装置３００がカメラ等の光学機器に搭載されたときに、該光学防振装置３００の周辺に配置される各種部品の配置自由度を高めることができる。

本実施例における補正部の動作、各コイル中心の各マグネットの着磁境界面に対するずれ量（ｄ）および光学防振装置２００の制御については、実施例１と同じである。

図１２（ａ），（ｂ）には可動部材３４２により各マグネットが保持され、ベース部材３４３により各コイルが保持されるムービングマグネットタイプの光学防振装置３００を示した。これに対して、実施例２と同様に、可動部材により各コイルが保持され、ベース部材により各マグネットが保持されるムービングコイルタイプとしてもよい。図１３（ａ），（ｂ）には、ムービングコイル方式の光学防振装置４００を示している。図１２（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１３（ｂ）は図１３（ａ）中のＶ−Ｖ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。

図１３（ａ），（ｂ）では、可動部材４４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態において、第１ピッチコイル４４６ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が第１ピッチマグネット４４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル４４８ｐの中心（第２ピッチコイル中心）が、第２ピッチマグネット４４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。

本実施例でも、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置３００，４００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。

次に、本発明の実施例４である光学防振装置５００について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

図１４（ａ），（ｂ）は、光学防振装置５００の構成を示す図であり、図１４（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１４（ｂ）は図１４（ａ）中のＶＩ−ＶＩ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。また、図１５（ａ），（ｂ）は、可動部材５４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態を示している。

次に、本発明の実施例４である光学防振装置５００について説明する。実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

本実施例でも、各コイル（５４６ｐ，５４８ｐ，５４６ｙ，５４６ｙ）がベース部材５４３により保持され、各マグネット（５４７ｐ，５４９ｐ，５４７ｙ，５４９ｙ）が可動部材５４２により保持されている。また、ピッチ方向において、第１ピッチマグネット５４７ｐと第２ピッチマグネット５４９ｐとの間（第１ピッチコイル５４６ｐと第２ピッチコイル２４８ｐとの間）に光学素子１４１が配置されている。

また、中立状態において、第１ピッチコイル５４６ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が第１ピッチマグネット５４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル５４８ｐの中心（第２ピッチコイル中心）が、第２ピッチマグネット５４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット５４７ｐ，５４９ｐの着磁境界面に対して外側と内側のうち互いに同じ側（ここでは外側）にずれて位置する。このことは、第１および第２ヨーコイル５４６ｙ，５４８ｐおよび第１および第２ヨーマグネット５４７ｙ，５４９ｙについても同様である。

ただし、本実施例では、第２ピッチマグネット５４９ｐを光軸方向におけるベース部材５４３と第２ピッチコイル５４８ｐとの間に配置している。ベース部材５４３と第２ピッチコイル５４８ｐとの間に第２ピッチマグネット５４９ｐを配置するスペースを確保するため、ベース部材５４３から光軸方向に延びるアーム部５４３ｇを設け、該アーム部５４３ｇの先端にて第２ピッチコイル５４８ｐを保持している。同様に、第１ヨーマグネット５４７ｙを光軸方向におけるベース部材５４３と第１ヨーコイル５４６ｙとの間に配置している。

以下、本実施例の説明を続けるが、光学防振装置５００はピッチ方向とヨー方向とで基本的に構成が同じであるため、ピッチ方向についてのみ説明する。

本実施例では、光学防振装置５００の厚み方向での寸法を小さくするために、上述したように第２ピッチマグネット５４９ｐを光軸方向におけるベース部材５４３と第２ピッチコイル５４８ｐとの間に配置している。これにより、第１ピッチコイル５４６ｐと第２ピッチマグネット５４９ｐとを、光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置している。また、第２ピッチコイル５４８ｐと第１ピッチマグネット５４７ｐとを、光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置している。

ただし、可動部材５４２の形状を単純化するために、第１ピッチコイル５４６ｐと第２ピッチマグネット５４９ｐが光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置されていなくてもよい。また、第２ピッチコイル５４８ｐと第１ピッチマグネット５４７ｐが光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置されなくていなくてもよい。また、第２ピッチコイル５４８ｐと第２ピッチマグネット５４９ｐを保持する部材が入れ替わり、第１ピッチコイル５４６ｐと第１ピッチマグネット５４７ｐを保持する部材が入れ替わってもよい。

このように、本実施例は、第１および第２ピッチマグネット５４７ｐ，５４９ｐのうち一方のピッチマグネットが対向するピッチコイルとベース部材との間に配置されている点で、実施例１と異なる。

次に、図１５(ａ)，(ｂ)を用いて、可動範囲の端位置近傍における実施例１における力の発生状態と本実施例における力の発生状態との差異について説明する。

図１５（ａ）は、実施例１において、可動部材１４２が可動範囲の第１ピッチコイル側の端位置に到達した状態のモデルを示す。該モデルは、可動部材１４２の形状を単純化した可動部材１６２、ベース部材１６３、転動ボール１６４、引張りばね１６５、第１コイル１６６ｐ、第１マグネット１６７ｐ、第２コイル１６８ｐおよび第２マグネット１６９ｐで構成される。

可動部材１６２が上記端位置に到達した状態では、可動部材１６２とベース部材１６３を付勢する引張りばね１６５の伸び量が大きく、引張りばね１６５により生じるシフト抗力も大きい。シフト抗力のシフト方向成分は、コイルとマグネットによって発生する推力と逆向きであるため、可動部材１６２を目標位置へ到達させるには、コイルとマグネット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にコイルに流す電流を増加させることで面外力も増加するため、可動部材１６２が端位置に到達した状態では第１マグネット１６７ｐと第２マグネット１６９ｐのそれぞれへの通電によって大きな面外力Ｎ１，Ｎ２が発生することになる。ここで、第１マグネット１６７ｐと第２マグネット１６９ｐのそれぞれへの通電によって発生する面外力Ｎ１，Ｎ２は互いに逆を向いている。加えて、前述したように装置の径を小さくするために転動ボール１６４を光軸Ｏａの近くに配置しているため、面外力Ｎ１，Ｎ２によって転動ボール１６４を回転中心とする大きなモーメントＭ１が可動部材１６２に発生する。この結果、モーメントＭ１により可動部材１６２と転動ボール１６４が接触しなくなるボール浮きが発生するおそれがある。

図１５（ｂ）は、本実施例において、可動部材５４２が可動範囲の第１コイル５４６ｐ側の端位置に到達した状態でのモデルを示す。該モデルは、可動部材５４２の形状を単純化した可動部材５６２、ベース部材５６３、転動ボール５６４、引張りばね５６５、第１コイル５６６ｐ、第１マグネット５６７ｐ、第２コイル５６８ｐおよび第２マグネット５６９ｐで構成される。

図１５（ａ）と同様に、可動部材５６２が端位置に到達した状態では、引張りばね５６４のシフト抗力が増加することで、第１マグネット５６７ｐと第２マグネット５６９ｐのそれぞれに大きな面外力Ｎ３，Ｎ４が発生する。しかし、本実施例では、第１マグネット５６７ｐと第２マグネット５６９ｐに発生する面外力Ｎ３，Ｎ４は互いに同じ方向を向いている。このため、面外力Ｎ３，Ｎ４によって生じる転動ボール５６４を回転中心とするモーメントＭ２は、面外力Ｎ３と面外力Ｎ４が打ち消し合い、実施例１と比べて小さくなる。この結果、ボール浮きの発生を抑制することができる。

ここでは可動部材が片側の端位置に到達した状態について説明しているが、反対側の端位置に到達した状態では、推力と面外力は向きが反対に作用することとなる。この場合には、引張りばね１６５に抗して転動ボール１６４を浮かせる方向に力が作用することとなる。しかし、引張りばね１６５の力を面外力に対して十分大きな付勢力としておくことでボール浮きの発生を抑制できる。

ここで、本実施例と異なるボール浮き対策として、引張りばねや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考えられるが、その構成では装置の径が増加してしまう。したがって、ボール浮き対策が必要な場合は、装置の径方向の拡大を抑制するために、本実施例に示すボール浮き対策を行うことが望ましい。

本実施例における補正部の動作、各コイル中心の各マグネットの着磁境界面に対するずれ量（ｄ）および光学防振装置５００の制御については、実施例１と同じである。

図１４（ａ），（ｂ）には可動部材５４２により各マグネットが保持され、ベース部材５４３により各コイルが保持されるムービングマグネットタイプの光学防振装置５００を示した。これに対して、実施例２と同様に、可動部材により各コイルが保持され、ベース部材により各マグネットが保持されるムービングコイルタイプとしてもよい。図１６（ａ），（ｂ）には、ムービングコイル方式の光学防振装置６００を示している。図１６（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１６（ｂ）は図１６（ａ）中のＶＩＩ−ＶＩＩ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。

図１６（ａ），（ｂ）では、可動部材６４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態において、第１ピッチコイル６４６ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が第１ピッチマグネット６４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル６４８ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が、第２ピッチマグネット６４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。

そして、光学防振装置６００の厚み方向での寸法を小さくするために、第２ピッチコイル６４８ｐを光軸方向におけるベース部材５４３と第２ピッチマグネット６４９ｐとの間に配置している。

本実施例によれば、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置５００，６００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。しかも、可動部材に作用するモーメントを減少させ、ボール浮きの発生を抑制することができる。

次に、本発明の実施例５である光学防振装置７００について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

図１７（ａ），（ｂ）は、光学防振装置７００の構成を示す図であり、図１７（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１７（ｂ）は図１７（ａ）中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線での断面（ヨー方向から見た断面）を示す。また、図１７（ａ），（ｂ）は、可動部材７４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態を示している。

本実施例では、第１ピッチマグネット７４７ｐと第２ピッチコイル７４８ｐが可動部材７４２により保持され、第１ピッチコイル７４６ｐと第２ピッチマグネット７４９ｙがベース部材７４３により保持されている。ピッチ方向において、第１ピッチマグネット７４７ｐと第２ピッチマグネット７４９ｐとの間（第１ピッチコイル７４６ｐと第２ピッチコイル７４８ｐとの間）に光学素子１４１が配置されている。

また、中立状態において、第１ピッチコイル７４６ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が第１ピッチマグネット７４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。一方、第２ピッチコイル７４８ｐの中心（第２ピッチコイル中心）は、第２ピッチマグネット７４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の内側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット７４７ｐ，７４９ｐの着磁境界面７４７ｐｂ，７４９ｐｂに対して外側と内側のうち互いに異なる側にずれて位置する。このことは、第１および第２ヨーコイル７４６ｙ，７４８ｐおよび第１および第２ヨーマグネット７４７ｙ，７４９ｙについても同様である。

さらに、本実施例では、第２ピッチコイル７４８ｐを光軸方向におけるベース部材５４３と第２ピッチマグネット５４９ｐとの間に配置している。ベース部材５４３と第２ピッチマグネット７４９ｐとの間に第２ピッチコイル５４８ｐを配置するスペースを確保するため、ベース部材７４３から光軸方向に延びるアーム部７４３ｇを設け、該アーム部７４３ｇの先端で第２ピッチマグネット７４９ｐを保持している。同様に、第１ヨーコイル７４７ｙを光軸方向におけるベース部材７４３と第１ヨーマグネット７４７ｙとの間に配置している。

以下、本実施例の説明を続けるが、光学防振装置５００はピッチ方向とヨー方向とで基本的に構成が同じであるため、ピッチ方向についてのみ説明する。

本実施例では、光学防振装置７００の厚み方向での寸法を小さくするために、上述したように第２ピッチコイル７４８ｐを光軸方向におけるベース部材５４３と第２ピッチマグネット５４９ｐとの間に配置している。これにより、第１ピッチコイル７４６ｐと第２ピッチコイル７４８ｐとを、光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置している。また、第１ピッチマグネット７４７ｐと第２ピッチマグネット７４９ｐとを、光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置している。

ただし、可動部材７４２の形状を単純化するために、第１ピッチコイル７４６ｐと第２ピッチコイル７４８ｐが光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置されていなくてもよい。また、第１ピッチマグネット７４７ｐと第２ピッチマグネット７４９ｐが光軸Ｏａに直交するほぼ同一平面上に配置されなくていなくてもよい。また、第２ピッチコイル７４８ｐと第２ピッチマグネット７４９ｐを保持する部材が入れ替わり、第１ピッチコイル７４６ｐと第１ピッチマグネット７４７ｐを保持する部材が入れ替わってもよい。

このように、本実施例は、第１および第２ピッチコイル７４６ｐ，７４８ｐのうち一方と他方がベース部材７４３と可動部材７４２のうち互いに異なる部材によって保持されている。また、第１および第２ピッチマグネット７４７ｐ，７４９ｐのうち一方と他方がベース部材７４３と可動部材７４２のうち互いに異なる部材によって保持されている。さらに、上述したように、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット７４７ｐ，７４９ｐの着磁境界面７４７ｐｂ，７４９ｐｂに対して外側と内側のうち互いに異なる側にずれて位置する。これらの点で実施例１と異なる。

次に、図１８(ａ)，(ｂ)を用いて、可動範囲の端位置近傍における実施例１における力の発生状態と本実施例における力の発生状態との差異について説明する。

図１８（ａ）は、図１５(ａ)と同じ図である。図１８（ｂ）は、本実施例において、可動部材７４２が可動範囲の第１ピッチコイル側の端位置に到達した状態でのモデルを示す。該モデルは、可動部材７４２の形状を単純化した可動部材７６２、ベース部材７６３、転動ボール７６４、引張りばね７６５、第１コイル７６６ｐ、第１マグネット７６７ｐ、第２コイル７６８ｐおよび第２マグネット７６９ｐで構成される。

図１８（ａ）では、第１コイル７４６ｐに＋Ｊ１方向に電流を流し、第２コイル７４８ｐに−Ｊ２方向に電流を流して推力を発生させている。しかし、図１８（ｂ）では、第２コイル７４８ｐと第２マグネット７４９ｐを保持する部品が入れ替わっており、作用する力が逆向きになる。このため、第１マグネット７４７ｐと第２コイル７４８ｐに作用する推力の方向を同じにするために、第２コイル７４８ｐには＋Ｊ２方向に電流を流す。この結果、図１５（ｂ）と同様に、面外力Ｎ３，Ｎ４によって生じる転動ボール７６４を回転中心とするモーメントＭ２は、面外力Ｎ３と面外力Ｎ４とが打ち消し合うことで、実施例１と比べて小さくなる。この結果、ボール浮きの発生を抑制することができる。可動部材７４２が可動範囲の反対側の端位置に到達した状態については、実施例４と同じである。

本実施例における補正部の動作、各コイル中心の各マグネットの着磁境界面に対するずれ量（ｄ）および光学防振装置７００の制御については、実施例１と同じである。

なお、本実施例において、中立状態で、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネットの着磁境界面に対して外側と内側のうち互いに同じ側にずれて位置してもよい。

本実施例によれば、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置７００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。しかも、可動部材に作用するモーメントを減少させ、ボール浮きの発生を抑制することができる。

次に、本発明の実施例５である光学防振装置８００について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には同符号を付して説明は省略する。本実施例では、実施例１と異なる部分を主として説明する。

図１９（ａ），（ｂ）は、光学防振装置８００の構成を示す図であり、図１９（ａ）は光軸方向から見た構成を、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中のＩＸ−ＩＸ線での断面を示す。また、図１９（ａ），（ｂ）は、可動部材７４２がその可動範囲の中心に位置する中立状態を示している。

本実施例では、各コイル（８４６ｐ，８４８ｐ，８４６ｙ，８４６ｙ）がベース部材８４３により保持され、各マグネット（８４７ｐ，８４９ｐ，８４７ｙ，８４９ｙ）が可動部材８４２により保持されている。また、ピッチ方向において、第１ピッチマグネット８４７ｐと第２ピッチマグネット８４９ｐとの間（第１ピッチコイル８４６ｐと第２ピッチコイル８４８ｐとの間）に光学素子１４１が配置されている。ヨー方向についても同様である。

また、中立状態において、第１ピッチコイル８４６ｐの中心（第１ピッチコイル中心）が第１ピッチマグネット８４７ｐの着磁境界面よりも所定のずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。また、第２ピッチコイル８４８ｐの中心（第２ピッチコイル中心）は、第２ピッチマグネット８４９ｐの着磁境界面よりも上記ずれ量だけピッチ方向の外側にずれて位置する。つまり、ピッチ方向において、第１および第２ピッチコイル中心がそれぞれ、第１および第２ピッチマグネット８４７ｐ，８４９ｐの着磁境界面８４７ｐｂ，８４９ｐｂに対して外側と内側のうち互いに同じ側にずれて位置する。このことは、第１および第２ヨーコイル８４６ｙ，８４８ｐおよび第１および第２ヨーマグネット８４７ｙ，８４９ｙについても同様である。

本実施例では、可動部材８４２およびベース部材８４３に設けられたボール受け部８４２ａ，８４３ａがそれぞれ、凸球面および凹球面の形状を有し、転動ボール８４４ａはそれらの球面上を転動する。そして、第１および第２ピッチコイル８４６ｐ，８４８ｐ、第１および第２ピッチマグネット８４７ｐ，８４９ｐおよびピッチ検出素子１５１ｐは、全て光軸Ｏａと直交するシフト面に対して所定の角度だけ傾いて保持されている。傾いて保持されたマグネットとコイルにより、可動部材８４２が点Ｑを中心とする球面上を動くように推力が発生する。

本実施例における補正部の動作、各コイル中心の各マグネットの着磁境界面に対するずれ量（ｄ）および光学防振装置８００の制御については、実施例１と同じである。

本実施例では、可動部材８４２に各マグネットが保持され、ベース部材８４３に各コイルが保持されたムービングマグネットタイプについて説明したが、可動部材に各コイルが保持され、ベース部材に各マグネットが保持されたムービングコイルタイプとしてもよい。

また、各コイル中心が各マグネットの着磁境界面に対するずれる側をともに内側としてもよい。

さらに、実施例４と同様に、ベース部材に保持された一方のコイルとベース部材との間に、該コイルに対向し、可動部材により保持されたマグネットを配置してもよい。また、実施例５と同様に、一方のコイルと他方のコイルがベース部材と可動部材のうち互いに異なる部材により保持され、一方のマグネットと他方のマグネットがベース部材と可動部材のうち互いに異なる部材により保持されてもよい。

本実施例によれば、ＶＣＭをアクチュエータとする光学防振装置７００において、大きな最大シフト可能量を確保しつつ、装置の径の増加を抑制することができる。

図２０には、上述した各実施例の光学防振装置を備えた光学機器としてのデジタルカメラ（撮像装置）９００を示している。なお、光学機器としては交換レンズ等、デジタルカメラ以外のものであってもよい。

図２０において、Ｌ１，Ｌ２は撮像光学系を構成するレンズであり、光学防振装置１００〜８００はこの撮像光学系内に配置されている。撮像光学系は被写体像（光学像）を形成する。９０１はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、被写体像を光電変換する。これにより、撮像画像が生成される。

９０２はジャイロセンサ等の振れセンサであり、カメラ９００の振れを検出して、電気信号（振れ検出信号）を光学防振装置１００〜８００の電気基板部１０１に入力する。電気基板部１０１における比較部１１０および演算部１２０が、振れ検出信号に基づいて算出された目標位置に応じて、実施例１で説明したように光学防振装置１００〜８００の制御を行う。

また、上記各実施例では、光学防振装置について説明したが、本発明の光学シフト装置は光学防振装置以外の用途にも使用することができる。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００ 光学防振装置
１４１ 光学素子
１４２〜８４２ 可動部材
１４３〜８４３ ベース部材
１４６ｐ〜８４６ｐ 第１ピッチコイル
１４７ｐ〜８４７ｐ 第１ピッチマグネット
１４８ｐ〜８４８ｐ 第２ピッチコイル
１４９ｐ〜８４９ｐ 第２ピッチマグネット
１４７ｐｂ，１４９ｐｂ 着磁境界面

Claims (4)

1. ベース部材と、
   光学素子または撮像素子である第１素子を保持し、前記ベース部材に対して第１方向にシフト可能な可動部材と、
   前記ベース部材に設けられている第１コイルと、前記可動部材に設けられている第１マグネットとを含む第１アクチュエータと、
   前記ベース部材に設けられている第２コイルと、前記可動部材に設けられている第２マグネットとを含む第２アクチュエータと、
   を有し、
   前記第１方向と直交する第２方向において、前記第１コイルと前記第１マグネットは対向し、
   前記第２方向において、前記第２コイルと前記第２マグネットは対向し、
   前記第１素子は、前記第１アクチュエータと前記第２アクチュエータとの間に配置され、
   前記第１マグネットの前記第１コイルと対向する第１面及び前記第２マグネットの前記第２コイルと対向する第２面は、Ｎ極部とＳ極部が前記第１方向に並んでおり、
   前記第１アクチュエータ及び前記第２アクチュエータは、前記可動部材を前記第１方向に移動させ、
   前記可動部材が前記第１方向における可動範囲の中心に位置する第１状態で、前記第１方向において、前記第１コイルの中心位置が前記第１マグネットのＮ極部とＳ極部の境界位置に対して前記第１素子から離れる側にずれており、前記第２コイルの中心位置が前記第２マグネットのＮ極部とＳ極部の境界位置に対して前記第１素子から離れる側にずれていることを特徴とする光学機器。
2. 前記第１方向における前記第１コイルの中心位置のずれ量及び前記第２コイルの中心位置のずれ量は等しいことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第１状態で、前記第１方向において、通電した前記第１コイルと前記第１マグネットのＮ極部とによって生じる力と、通電した前記第１コイルと前記第１マグネットのＳ極部とによって生じる力とが釣り合わないことを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第１状態から移動した第２状態の前記可動部材を、前記第１方向における可動範囲の中心に向けて付勢する付勢部材を更に有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。