JP7327978B2 - ブレ補正装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ブレ補正装置および電子機器に関し、特に、撮影の際の手振れを補正するブレ補正装置に関するものである。

一般に、電子機器の１つとして、撮影の際に手振れを補正するブレ補正装置を備える撮像装置が知られている。ブレ補正装置で行われるブレ補正には、光学レンズを光軸に直交する方向に駆動する手法と撮像素子を光軸に直交する方向に駆動する手法とがある。例えば、磁石およびコイルを備えるボイスコイルモータによって撮像素子を駆動してブレ補正を行う撮像装置がある（特許文献１）。

ところで、ボイスコイルモータにおいては、コイルから電磁波が発生して当該電磁波が撮像装置に影響を与えることが知られている。このため、一般的な対策として、ノイズ源となるコイルを他の部分から磁気的に隔離する構造を用いるか又はシールド部材を用いることが行われている。

例えば、撮影レンズにボイスコイルモータを備えるブレ補正機構を備えるともに、磁性体からなるシールド部材を配置してコイルから発生する電磁波（磁場）を遮蔽するようにしたものがある（特許文献２）。

特開２０１０－１５１０７号公報 特開２０１７－１７３７５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の撮像装置のようにコイルが撮像素子の近傍に配置されている場合には、コイルによる磁場が撮像素子に到達して、磁気ノイズとして画像に悪影響を与えてしまう。さらには、撮像素子の高感度化に応じて、ノイズ源であるコイルに加えて、コイル端子の半田接合部およびコイルが接続された配線パターンなどからの微弱な磁界も磁気ノイズとして画像に悪影響を与えてしまう。

一方、撮像素子とコイルとの間隔が狭いため、特許文献２に記載のように撮像素子とコイルとの間にシールド部材を配置することは困難である。

そこで、本発明の目的は、小型化を図りつつ、撮像素子に対する磁場の影響を低減することのできるブレ補正装置および電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明によるブレ補正装置は、撮像光学系を介して結像した光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子を備える電子機器に用いられ、前記撮像素子を前記撮像光学系の光軸に直交する方向に移動させて前記画像信号が示す画像において生じたブレを補正するブレ補正装置であって、前記撮像素子を保持し、前記光軸に直交する方向に移動可能な可動部材と、前記可動部材に配置され電力が供給されるコイルと、前記コイルに対向して配置された永久磁石と、前記可動部材に配置され前記コイルが実装される実装部材と、前記電子機器に備えられた固定部材に前記可動部材を移動可能に支持する支持部材と、を有し、前記永久磁石は前記固定部材に配置されていて、前記コイルと前記永久磁石とによって前記可動部材を移動させ、前記コイルの外周には、前記可動部材よりも高い導電率を有するシート状に成形された導電性部材が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、小型化を図りつつ、撮像素子に対する磁場の影響を低減することができる。

本発明の第１の実施形態によるブレ補正装置を備える撮像装置の一例を示す図である。 図１に示すブレ補正部を説明するための図である（その１）。 図１に示すブレ補正部を説明するための図である（その２）。 図２および図３に示す可動部の構成を説明するための図である。 図３（ｂ）に示す断面図においてコイルの磁場を説明するための要部を拡大して示す図である。 図３に示すブレ補正部に備えられたシールド部材による磁場の低減を説明するための図である。 電磁界シミュレーションのモデルを示す図である。 シールド部材の形状を変えた際の撮像素子の位置に相当する観測面に到達する磁場に係るシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるカメラで用いられるブレ補正部において可動枠、シールド部材、およびコイルを示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るブレ補正部において裏打ち部材をシールド部材として用いた例を説明するための図である。

以下に、本発明の実施の形態によるブレ補正装置を備える撮像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の実施形態によるブレ補正装置を備える撮像装置の一例を示す図である。そして、図１（ａ）は撮像装置を破断して示す図であり、図１（ｂ）は撮像装置の制御系を示す図である。

図示の撮像装置、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、カメラボディ１および撮影レンズユニット（以下単に撮影レンズと呼ぶ）２を備えている。そして、カメラボディ１に撮影レンズ２が装着される。

撮影レンズ２には、被写体像（光学像）を取り込む複数のレンズからなる撮影光学系３と、撮影レンズ２を制御するレンズシステム制御１２と、撮像光学系３を駆動するレンズ駆動部１３とが備えられている。カメラボディ１には、撮影レンズ２を介して光学像が結像する撮像素子６が備えられている。さらに、カメラボディ１には、背面表示装置９ａ、ＥＶＦ９ｂ、ブレ補正部１４、ブレ検知部１５、シャッタ機構１６、およびシャッタ駆動部１７が備えられている。加えて、カメラボディ１には、カメラシステム制御部５、画像処理部７、メモリ８、および操作検出部１０が備えられ、図１（ａ）に示す背面表示装置９ａおよびＥＶＦ９ｂは図１（ｂ）においては表示部９として一括して示されている。

なお、カメラシステム制御部５は電気接点１１を介してレンズシステム制御部１２と通信を行い、さらに、電気接点１１を介してカメラボディ１から撮影レンズ２に電力が供給される。

レンズ駆動部１３は、レンズシステム制御部１２の制御下で、撮像光学系３に備えられた焦点レンズおよび絞りなどを駆動する。ブレ検知部１５は光軸４の回りの回転を含むカメラの回転ブレを検知する。ブレ検知部１５には、例えば、振動ジャイロが用いられる。ブレ補正部１４は撮像素子６を光軸４に直交する平面において並進させるとともに光軸４の回りに回転させて、後述するようにブレを補正する。

シャッタ駆動部１７は、カメラシステム制御部５の制御下で、シャッタ機構１６を駆動してシャッタ幕を走行させ撮像素子６の露光を行う。撮像素子６には撮像光学系３を介して光学像が結像し、撮像素子６は光電変換によって光学像に応じた画像信号を出力する。

画像処理部７には、例えば、Ａ／Ｄ変換器、ホワイトバランス調整回路、ガンマ補正回路、および補間演算回路が備えられている。画像処理部７は撮像素子６の出力である画像信号に所定の画像処理を施して記録用の画像データを生成する。なお、色補間処理部が画像処理部７に備えられており、色補間処理部はベイヤ配列の画像信号に対して色補間（デモザイキング）処理を施してカラー画像データを生成する。また、画像処理部７は、予め定められた手法を用いて画像（静止画）、動画、および音声などに対して圧縮を行う。

画像処理部７の出力である画像データからはピント評価量および露光量が得られる。カメラシステム制御部５は、ピント評価量および露光量に応じてレンズシステム制御部１２によって撮影光学系３を駆動制御する。これによって、適切な光量の光学像が撮像素子６に結像する。

カメラシステム制御部５は画像処理部７を制御してメモリ８に画像データを記録する。さらに、カメラシステム制御部５は画像データに応じた画像を表示部９に表示する。

カメラシステム制御部５は撮像の際のタイミング信号などを出力する。さらには、カメラシステム制御部５はユーザー操作に応じてカメラを制御する。例えば、シャッターレリーズ釦（図示せず）の押下を操作検出部１０が検出すると、カメラシステム制御部５は撮像素子６を駆動するとともに、画像処理部７を制御して圧縮処理などを行う。

さらに、カメラシステム制御部５は表示部９に撮影などに係る情報を表示する。なお、背面表示装置９ａにはタッチパネルが備えられ、当該タッチパネルは操作検出部１０に接続されている。カメラシステム制御部５は、ブレ検知部１５で得られた検知結果に基づいてブレ補正部１４を制御する。

図２および図３は、図１に示すブレ補正部を説明するための図である。そして、図２（ａ）はブレ補正部の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）はブレ補正部を分解して示す斜視図である。また、図３（ａ）はブレ補正部を上側から見た図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すＡ－Ａ線に沿った断面図である。なお、図２および図３に示す座標系においてＺ軸の正方向に撮影レンズ２が位置する。

図２において、Ｚ軸方向は光軸４と平行な方向である。ブレ補正部１４は可動部（可動部材）５０、上面固定部（固定部材）６０、および下面固定部（固定部材）７０を有している。そして、可動部５０には撮像素子６が搭載される。

可動部５０は、後述するように、撮像光学系の光軸に直交する方向に移動可能である。可動部５０は、可動枠５１、コイル５３ａ～５３ｃ、磁気センサ５４ａ～５４ｃ、およびシールド部材５６ａ～５６ｃを備え、可動部５０にはＦＰＣ（フレキシブルプリント回路基板）５５が接続される。

上面固定部６０には、上面ヨーク６１および永久磁石６２ａ～６２ｆが備えられている。下面固定部７０はベース板（支持部材）７１を有し、ベース板７１にはボール転動面７２ａ～７２ｃが規定されている。さらに、下面固定部７０にはメインスペーサ７３ａ～７３ｃ、サブスペーサ７４ａおよび７４ｂ、および下面ヨーク７５が備えられている。そして、下面ヨーク７５には永久磁石７６ａ～７６ｆが配置され、ボール転動面７２ａ～７２ｃにはそれぞれ転動ボール７７ａ～７７ｃが位置する。

図示の例では、上面ヨーク６１および磁石６２ａ～６２ｆと下面ヨーク７５および磁石７６ａ～とが磁気回路を形成して、所謂閉磁路となる。磁石６２ａ～６２ｆは上面ヨーク６１に吸着した状態で接着固定されている。同様に、磁石７６ａ～７６ｆは下面ヨーク７５に吸着した状態で接着固定されている。これら磁石の各々は光軸４の方向に着磁されている。そして、隣接する磁石同士である磁石６２ａおよび６２ｂ、磁石６２ｃおよび６２ｄ、および磁石６２ｅおよび６２ｆは互いに異なる向きに着磁されている。同様に、磁石７６ａおよび７６ｂ、磁石７６ｃおよび７６ｄ、および磁石７６ｅおよび７６ｆは互いに異なる向きに着磁されている。

図３（ｂ）において、磁石６２ｅ、磁石６２ｆ、磁石７６ｅ、および磁石７６ｆに示されたＳおよびＮは着磁方向を表している。つまり、隣接する磁石６２ｅおよび磁石６２ｆの着磁方向は互いに異なり、同様に、隣接する磁石７６ｅおよび磁石７６ｆの着磁方向は互いに異なる。

互いに対向する位置に配置される磁石である磁石６２ａおよび７６ａ、磁石６２ｂおよび７６ｂ、磁石６２ｃおよび７６ｃ、磁石６２ｄおよび７６ｄ、磁石６２ｅおよび７６ｅ、および磁石６２ｆおよび７６ｆは互いに同一の向きに着磁される。

図３（ｂ）において、対向する位置に配置される磁石６２ｅおよび磁石７６ｅの着磁方向は同一の向きであり、同様に、対向する位置に配置される磁石６２ｆおよび磁石７６ｆの着磁方向が同一の向きである。

このように磁石の着磁方向を規定することによって、上面ヨーク６１と下面ヨーク７５との間において光軸４の方向に強い磁束密度が生じる。

上面ヨーク６１と下面ヨーク７５との間には、メインスペーサ７３ａ～７３ｃとサブスペーサ７４ａおよび７４ｂが配置され、上面ヨーク６１と下面ヨーク７５とを所定の間隔に保っている。上面ヨーク６１と下面ヨーク７５との間には隙間をおいて可動部５０が配置されている。メインスペーサ７３ａ～７３ｃの各々においてその円筒側面部にはゴムが設けられており、これによって、可動部５０の機械的端部（所謂ストッパー）が形成される。

ベース板７１には、磁石７６ａ～７６ｆをよけるようにして穴が形成されており、この穴からは磁石の面が突出する。そして、ビス（図示せず）によって、ベース板７１と下面ヨーク７５とが固定され、ベース板７１よりも厚み方向の寸法が大きい磁石７６ａ～７６ｆがベース板７１から突出するようにして固定される。

可動枠５１に前述の各要素が固定されて可動部５０が構成される。可動枠５１は樹脂材で成形されており、可動枠５１には、撮像素子６、ＦＰＣ５５、およびシールド部材（導電性部材）５６ａ～５６ｃが搭載されている。さらに、実装部材であるＦＰＣ５５の下面固定部７０側（Ｚ軸負の方向）の面にはコイル５３ａ～５３ｃが実装されており、ＦＰＣ５５からコイル５３ａ～５３ｃに駆動に要する電力が供給される。

なお、ＦＰＣ５５はコネクタ（図示せず）を介して外部に接続される。コイル５３ａ～５３ｃの各々は巻き線によって規定される中空部の軸方向（軸心方向）が光軸４と略平行となっており、さらに、撮像素子６に対して略同一平面に配置されている。さらに、コイル５３ａ～５３ｃにおいて、巻き線の中空部内にはそれぞれ磁気センサ５４ａ～５４ｃが配置されている。例えば、図３（ｂ）においては、コイル５３ｃにおいて、巻き線の中空部内に磁気センサ５４ｃが配置されることが示されている。

磁気センサ５４ａ～５４ｃは前述の磁気回路を用いて可動部５０が光軸４に対して略直交平面上を移動した際の位置を検出する。なお、磁気センサ５４ａ～５４ｃの各々には、例えば、ホール素子が用いられる。

磁気センサ５４ａ～５４ｃもＦＰＣ５５に実装されたコネクタ（図示せず）を介して外部に接続される。可動枠５１には、それぞれコイル５３ａ～５３ｃの外周に沿って周回する非磁性の金属からなるシート状導体（非磁性導電部材）であるシールド部材５６ａ～５６ｃが配置されている。

図４は、図２および図３に示す可動部の構成を説明するための図である。そして、図４（ａ）は可動枠、コイル、およびシールド部材を示す斜視図であり、図４（ｂ）は１つのコイルおよびシールド部材を示す斜視図である。なお、図４（ａ）においては、撮像素子６の外形が破線示されている。

図４（ａ）において、シールド部材５６ａ～５６ｃは、それぞれ可動枠５１とコイル５３ａ～５３ｃとの間においてコイル５３ａ～５３ｃの外周を覆うように配置され、所定の手法によって可動枠５１に固定されている。シールド部材５６ａ～５６ｃはそれぞれコイル５３ａ～５３ｃの外周によって規定される面に少なくともその一部が対向することが望ましい。

ここでは、図４（ｂ）に示すように、例えば、シールド部材５６ａは、コイル５３ａの外周の規定する全面に対向する面を有している。シールド部材５６ａ～５６ｃの各々において、シート状導体が有する厚みは０．２ｍｍ程度とされ、例えば、材質はアルミニウムである。

シールド部材５６ａ～５６ｃはそれぞれコイル５３ａ～５３ｃの外周で規定される全面に対向しているので、そのシート状導体が有する幅はコイル５３ａ～５３ｃが巻軸の方向に有する厚さと同一である。

さらに、シールド部材５６ａ～５６ｃは透滋率が低く導電率が高い材料で成形することが望ましい。ここでは、シールド部材５６ａ～５６ｃの各々はアルミニウムで成形される。例えば、シールド部材５６ａ～５６ｃが上面ヨーク６１および下面ヨーク７５のように透滋率の高い磁性材であると、上面固定部６０および下面固定部７０からなる磁気回路の磁束を乱してしまう。この結果、コイル５３ａ～５３ｃに効率的に磁束が到達しないことがある。さらには、磁性材であると磁石６２ａ～６２ｆおよび磁石７６ａ～７６ｆの磁力によって、シールド部材５６ａ～５６ｃが引っ張られて可動部５０の駆動制御が妨げられることがある。このため、シールド部材５６ａ～５６ｃは透滋率が低いことが望ましい。なお、導電率が高い方が望ましい理由については後述する。

上述の構成で、コイル５３ａ～５３ｃに電流を流すと、フレミングの左手の法則に従った力が発生して可動部５０が駆動される。そして、磁気センサ５４ａ～５４ｃによる検知結果を用いてフィードバック制御が行われる。つまり、磁気センサ５４ａ～５４ｃによる検知結果を用いてコイル５３ａ～５３ｃに流す電流を制御すれば、光軸４に直交する平面において併進方向および略光軸４と平行な軸に回りの回転方向に可動部５０を駆動することができる。

例えば、コイル５３ｃの電流を制御することによって、可動部５０はＸ軸に平行な方向に併進移動する。また、コイル５３ａおよび５３ｂの電流を制御することによって、可動部５０をＹ軸に平行な方向に併進移動又は光軸４と平行な軸の回りに回転移動させることができる。

カメラシステム制御部５は、コイル５３ａ～５３ｃに電流を流す際、駆動電圧を制御するために駆動電圧においてパルス幅のデューティ比を制御する所謂ＰＷＭ制御を行う。ＰＷＭ制御においては、高周波の交流信号のデューティ比を制御して電圧を制御することになる。この際には、コイル５３ａ～５３ｃにはＰＷＭ制御に応じた駆動電圧による低周波の直流電流とともに、ＰＷＭ制御の駆動周波数に応じた振幅の小さい高周波の交流電流が重畳して流れることとなる。

このように、コイル５３ａ～５３ｃに電流を流すことによって、コイル５３ａ～５３ｃによって磁場が形成される。そして、当該磁場によって撮像素子６の出力である画像信号に磁気ノイズが生じる。特に、ＰＷＭ制御の駆動周波数に応じた高周波の電流の変化によって発生する磁場が撮像素子６の出力である画像信号に影響を与える。

図３（ｂ）に示すように、可動枠５１に配置された撮像素子６はベースとなる基材部６ａ、受光部を含むチップ部６ｂ、およびガラス部６ｃを有している。チップ部６ｂはシリコン層を有し、受光部は撮影光学系３を介して光を集光し光電変換を行う。そして、チップ部６ｂの内部には受光部の出力信号を受ける回路部が配置されている。

チップ部６ｂに備えられたランド部はワイヤーボンディング（図示せず）によって基材部６ａに備えられた配線層に接続されており、さらに、配線層は基板（図示せず）に接続されている。そして、コイル５３ｃが配置される平面と略同一の平面に撮像素子６が配置される。このように、コイル５３ａ～５３ｃと撮像素子６とを配置することによってブレ補正部１４を薄型化することができる。なお、図３（ｂ）で説明した撮像素子６は上記の構成に限らず、受光した光を出力信号として回路部に出力できる構成であればよい。したがって、例えば基材部６ａを持たず、チップ部６ｂが直接基板６ｄにワイヤーボンディング等で接続される構成などであってもよい。

一方、撮像素子６およびコイル５３ａ～５３ｃを可動部５０に配置して、さらに略同一平面上に位置づけると、次の問題が生じる。

前述のように、撮像素子６においてチップ部６ｂにコイル５３ａ～５３ｃの磁場が到達すると、磁気ノイズとして撮像素子６で得られる画像に悪影響を与える。例えば、撮影レンズ２にコイルを有するブレ補正部を備えて、撮影レンズに備えられた防振レンズを光軸に直交する方向に駆動してブレ補正を行う手法がある。この場合には、コイルから撮像素子までの距離が長いので、撮像素子に与える磁場の影響は少ない。

一方、前述のようにブレ補正部１４によって撮像素子を移動させる場合には、コイル５３ａ～５３ｃの磁場が撮像素子６に影響を与えることが多く、磁気ノイズによる悪影響が増大する。

そこで、第１の実施形態においては、図３で説明したようにシールド部材５６ａ～５６ｃを配置してブレ補正部１４を薄型化しつつ、シールド部材５６ａ～５６ｃによって撮像素子６に対するコイル５３ａ～５３ｃの磁場の影響を低減する。特に、前述のＰＷＭ制御の駆動周波数に応じた高周波電流の変化によって生じる高周波の磁場の影響を低減することができる。

図５は、図３（ｂ）に示す断面図においてコイルの磁場を説明するための要部を拡大して示す図である。

まず、図５を参照して、コイル５３ｃから発生する磁場について説明する。実線矢印８１はコイル５３ｃで発生した磁場を示す。なお、コイル５３ｃから発生する磁場は、実線矢印８１で示すよりも大量に密に生じているが、撮像素子６に対する影響を説明するため、ここでは模式的に示されている。

コイル５３ｃの中空部において上面側から発生した磁場は実線矢印８１で示すように発生して、破線矢印８２ａ～８２ｅで示すように分岐および合流して、コイル５３ｃの中空部において下面側に達する。シールド部材５６ｃは導電性の高いアルミニウムで成形されているので、表皮効果によって磁場はシールド部材５６ｃをほとんど通過せず、破線矢印８２ａ～８２ｃで示すようにシールド部材５６ｃを避ける。

破線矢印８２ｄはコイル５３ｃよりも撮像素子６の近くに位置するコイル５３ｃの外周とシールド部材５６ｃとの隙間９１を通過する磁場を示す。破線矢印８２ａおよび８２ｂは実線矢印８１から分岐して、隙間９１を通過する破線矢印８２ｄで示すように合流する磁場である。

このうち破線矢印８２ｂで示すように、チップ部６ｂに到達する磁場が強いと、撮像素子６に磁気ノイズによる悪影響が生じる。また、破線矢印８２ｃで示すように、破線矢印８２ｂから分岐してシールド部材５３ｃを迂回しつつチップ部６ｂに到達する磁場も撮像素子６に磁気ノイズよる悪影響を及ぼす。

図６は、図３に示すブレ補正部に備えられたシールド部材による磁場の低減を説明するための図である。そして、図６（ａ）はコイルおよびシールド部材に生じる磁場を示す斜視図であり、図６（ｂ）はコイルおよびシールド部材に流れる電流を示す上面図である。

図６（ａ）において、実線矢印８１はコイル５３ｃの磁場を示し、実線矢印８３はシールド部材５６ｃに流れる電流による磁場を示す。図６（ｂ）において、実線矢印１０１はコイル５３ｃに流れる電流を示し、実線矢印１０３はコイル５３ｃで発生した磁場の結合によって流れる電流を示す。なお、コイル５３ｃおよびシールド部材５６ｃで発生する磁場は、大量に密に発生しているが、撮像素子６に対する影響を説明するため、ここでは模式的に示されている。同様にして、電流も模式的に示されている。

実線矢印１０１で示すように電流がコイル５３ｃに流れると、コイル５３ｃの巻線からは実線矢印８１で示すように磁場が発生する。この磁場がコイル５３ｃの外周を周回するシールド部材５６ｃに到達すると、実線矢印１０３で示すようにコイル５３ｃに流れる電流（矢印１０１）とは逆方向のループを形成した電流が流れる。

磁場の結合によって、コイル５３ｃとは逆方向の電流がシールド部材５６ｃに流れる。よって、シールド部材５６ｃから発生する磁場（実線矢印８３）は、コイル５３ｃから発生する磁場（実線矢印８１）と逆方向となる。従って、シールド部材５６ｃにはコイル５３ｃの磁場を打ち消す方向に磁場が発生して、撮像素子６に到達する磁場を低減することができる。

なお、シールド部材５６ｃの磁場（打消し磁場）はシールド部材５６ｃに電流（実線矢印１０３）が流れることで発生する。シールド部材５６ｃに流れる電流１０３と打消し磁場とは比例関係にあるので、電流（実線矢印）１０３が増加すると、打消し磁場も増加する。このため、シールド部材５６ｃは導電率の高い部材であることが望ましい。

図５および図６においては、コイル５３ｃの一方向に電流が流れた際の磁場の発生について説明したが、実際の駆動ではＰＷＭ制御に応じた電圧が印加され、交流成分が含まれる。その結果、磁場は逆方向のベクトルとなり、図６に示す実線矢印８１と逆の経路を辿る。この際には、打消し磁場も逆の方向となるので、シールド部材５３ｃによって同様の効果が得られる。

なお、上述の例では、コイル５３ｃの磁場とシールド部材５６ｃとの関係について説明したが、コイル５３ａおよび５３ｂとシールド部材５６ａおよび５６ｂの間においても同様の効果が得られる。

このように、コイル５３ａ～５３ｃおよび撮像素子６が配置された可動部５０を有するブレ補正部１４において、シールド部材５６ａ～５６ｃをコイル５３ａ～５３ｃの外周を周回する位置に配置する。これによって、コイル５３ａ～５３ｃで発生した磁場の撮像素子６に対する悪影響を低減して、ブレ補正部１４を小型化することができる。

なお、第１の実施形態ではシールド部材５６ａ～５６ｃの配置について説明したが、シールド部材５６ａ～５６ｃの全てを備える必要はない。例えば、撮像素子６と特に距離が近いコイルについてシールド部材を配置するようにしてもよい。

さらに、第１の実施形態ではシールド部材をシート状の導体としたが、シールド部材はコイルの磁場の低減に寄与する打消し磁場を発生させる電流を流すことができる導体であればよい。よって、可動枠５１に備えられたコイルの外周に位置する箇所に導電の塗装を施すようにしてもよい。このようにしても、ブレ補正部を小型化して、撮像素子６に対する磁場の悪影響を低減することができる。

また、前述のように、シールド部材５６はコイルの外周を周回するようにすればよいので、例えば、ＦＰＣ５５とコイルとを接続する引き出し線を追加させるためにシールド部材の一部に切り欠けなどを設けるようにしてもよい。

加えて、シールド部材は、ブレ補正部の組み立ての際にコイルの位置を規制する位置規制機構を備えるようにしてもよい。あるいは、コイルとシールド部材の位置ずれを規制する位置規制部材を備えていてもよい。これによって、シールド部材による磁場低減効果をコイルの位置ずれによって変化することを防ぐことができる。

第１の実施形態では、可動枠５１を樹脂製としたが、可動枠５１は導電性の部材で成形してもよい。この際には、シールド部材は可動枠５１よりも導電率が高いことが望ましい。

また、樹脂性の可動枠５１を補強するため、内部にインサート成型で可動枠５１と一体に成形された導電体（インサート部材）をコイルの外周を周回させてシールド部材とするようにしてもよい。この際に、インサート成型のシールド部材にコイルの位置を規制する位置規制機構を備えるようにしてもよい。あるいは、コイルとインサート成型のシールド部材の位置ずれを規制する位置規制部材を備えていてもよい。これによって、コイルの位置ずれによって磁場低減効果が変化することを防止しつつ、ブレ補正部を小型および軽量化して撮像素子６に対する磁場の悪影響を低減することができる。

ここで、第１の実施例によるシールド部材による磁場打消し効果を確認するため、次のようにして電磁界シミュレーションを行った。

図７は、電磁界シミュレーションのモデルを示す図である。そして、図７（ａ）は電磁界シミュレーションモデルを示す斜視図であり、図７（ｂ）はコイルとシールド部材を上方から見た図である。

また、図８はシールド部材の形状を変えた際の撮像素子の位置に相当する観測面に到達する磁場に係るシミュレーション結果を示す図である。そして、図８（ａ）はシールド部材の厚さを変えた際のシミュレーション結果を示す図であり、図８（ｂ）はシールド部材の幅を変えた際のシミュレーション結果を示す図である。なお、電磁界シミュレーションは、市販の電磁界シミュレーション（ＡＮＳＹＳ社製「Ｍａｘｗｅｌｌ３Ｄ」）を用いて行った。

図７において、Ｌ１はコイル１１１の中空部短辺の長さを示し、Ｌ２は中空部長辺の長さを示す。そして、Ｌ３はコイル１１１の外周短辺側の長さを示し、Ｌ４は外周長辺側の長さを示す。ここで、コイル１１１の断面高さをｈとし、幅方向の長さをｗ１とする。

当該モデルでは、例えば、Ｌ１は３ｍｍ、Ｌ２は１７ｍｍ、Ｌ３は９ｍｍ、Ｌ４は２３ｍｍ、ｈは２ｍｍ、そして、ｗ１は３ｍｍである。シート状に成形シールド部材１１２はコイル１１１と空間０．５［ｍｍ］を隔てて配置され、略長方形状である。シールド部材１１２において、コイル１１１の幅ｗ１と同一方向の厚さをｔとし、コイル１１１の高さｈと同一方向の幅をｗ２とする。

ここでは、シールド部材１１２の厚さｔおよび幅ｗ２を変化させた際の撮像素子の位置に相当する観測面Ｍに到達する磁場をシミュレーションした。なお、観測面Ｍは縦１８ｍｍ、横２８ｍｍ、のシート状とし、観測面Ｍの面内に到達する磁場の最大値をシュミレーションした。

観測面Ｍの位置は図７に示すＺ軸に相当する巻軸に平行な方向で、コイル１１１の巻軸中心１２４と観測面Ｍの中心点１２３との距離を５．６ｍｍとした。また、コイル１１１の巻軸に対して略直交する平面における距離を、図７に示すＸ軸に相当するコイル１１１の短辺に平行な方向において２５．６ｍｍとし、さらにＹ軸に相当する長辺に平行な方向において６．４ｍｍとした。なお、観測面Ｍの横方向とコイル１１１の長辺とはＹ軸と平行な向きである。

電磁界シミュレーションを行うに当たって、コイル１１１の材質を銅とし、導電率を５８００００００Ｓ／ｍとした。また、シールド部材１１２の材質をアルミニウムとし、導電率３８００００００Ｓ／ｍとした。そして、コイル１１１に周波数３００ｋＨｚ、振幅約６１０ｍＡの正弦波電流を印加した。

図８（ａ）には、シールド部材１１２が存在しない状態、そして、シールド部材１１２において幅ｗ２を２ｍｍとして、厚さｔを０．０１ｍｍ～０．５ｍｍに変化された際のシミュレーション結果が示されている。

図８（ａ）において、横軸はシールド部材１１２の厚さｔであり、縦軸はシールド部材１１２が存在しない状態を基準として観測面Ｍに到達する最大磁場の低減率［％］を示す。

図８（ｂ）には、シールド部材１１２が存在しない状態、そして、シールド部材１１２において厚さｔを０．０４ｍｍとして、幅ｗ２を０．１ｍｍ～２ｍｍに変化させた際のシミュレーション結果が示されている。

図８（ｂ）において、横軸はシールド部材１１２の幅ｗ２であり、縦軸はシールド部材１１２が存在しない状態を基準として観測面Ｍに到達する最大磁場の低減率［％］を示す。

図８（ａ）に示すように、シールド部材１１２の厚さｔがより厚くなるにつれて、観測面Ｍに到達する磁場が低減することがわかる。具体的には、シールド部材１１２に流れる交流電流の周波数とシールド部材１１２の導電率とから求められる表皮深さ約０．１５ｍｍに相当する厚さｔまでは低減率が大きく上昇する。また、表皮深さ約０．１５ｍｍ以上に相当する厚さｔでは、低減率の上昇率が緩やかとなる。つまり、コイル１１１の磁場の結合によってシールド部材１１２に流れる電流が磁場の低減効果に寄与しているために上述のような状態となる。

図８（ａ）から容易に理解できるように、シールド部材１１２の厚さｔが表皮深さの１／１０倍である０．０１５ｍｍ程度であっても観測面Ｍに到達する磁場を約３０％低減することができる。よって、シールド部材１１２の厚さｔは少なくとも表皮効果から得られる表皮深さの約１／１０倍であることが望ましい。より望ましくは、シールド部材１１２の厚さｔが表皮深さ以上あることが望ましい。

なお、シールド部材１１２が厚すぎると、コイル５３と可動枠５１との隙間を広くする必要があり、ブレ補正部１２のサイズが大きくなる。また、加工も難しくなってコストアップとなる。シールド部材１１２の厚さｔが表皮深さの４倍である０．６ｍｍ以上では厚さに対する磁場の低減率［％］の上昇は小さい。

よって、小型化を図りつつ、シールド部材１１２による低減効果を得るためには、シールド部材１１２の厚さは表皮深さの４倍以下であることが望ましい。つまり、シールド部材１１２の厚さは表皮効果に応じて求められる表皮深さの１／１０～４倍の範囲とすることが望ましい。

図８（ｂ）に示すように、シールド部材１１２の幅ｗ２が大きくなるにつれて、観測面Ｍに到達する磁場が低減することがわかる。具体的には、シールド部材１１２の幅ｗ２がコイル１１１の高さｈの１／４倍まではほぼ線形に低減率は上昇する。シールド部材１１２の幅ｗ２がコイル１１１の高さｈの１／４倍以上では、徐々に低減率の上昇が緩やかになる。

図８（ｂ）から容易に理解できるように、シールド部材１１２の幅ｗ２がコイル１１１の幅の１／１０倍である０．２ｍｍであっても観測面Ｍに到達する磁場を約１０％低減することができる。よって、シールド部材１１２の幅ｗ２は少なくともコイル１１１の高さｈの１／１０倍あることが望ましい。

なお、シールド部材１１２の幅ｗ２を大きくすると、コイル１１１に対向して配置される永久磁石およびコイル１１１を実装するＦＰＣと干渉することになる。このような干渉を防ぐには、ブレ補正部１４を光軸方向に大きくするなどの必要がある。

よって、シールド部材１１２の幅ｗ２は最大でコイル１１１の高さｈと同程度が望ましく、コイル１１１の製造ばらつきおよび実装位置ずれなどを考慮すると、シールド部材１１２の幅ｗ２はコイル１１１の１．２倍以下とすることが望ましい。つまり、シールド部材１１２においてコイルの軸心方向の幅をコイルの軸心方向の長さの１／１０～１．２倍の範囲とすることが望ましい。

このように、本発明の第１の実施形態では、ブレ補正装置（ブレ補正部）を小型化して撮像素子に対する磁場の影響を低減することができる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるブレ補正装置を備えるカメラについて説明する。なお、第２の実施形態によるカメラの構成は図１に示すカメラと同様であり、ブレ補正部１４の構成も図３および図４で説明したブレ補正部１４と同様である。

第２の実施形態においては、第１の実施形態で説明した可動枠５１に代わって、非磁性のアルミダイキャストで成形された可動枠５７を用いる。また、第１の実施形態では、可動枠５１の空孔部にコイル５３を配置してコイルの外周を可動枠５１が覆う構成とした。一方、第２の実施形態では、可動枠５７はコイルの外周の半分のみを覆う構成である。そして、可動枠５７と電気的に接続されたシート状導体であるシールド部材を配置する。

図９は、本発明の第２の実施形態によるカメラで用いられるブレ補正部において可動枠、シールド部材、およびコイルを示す斜視図である。なお、ここでは、撮像素子６の外形が破線で示されている。

図９を参照して、ここでは、可動枠５７が覆うコイルの外周部分について、コイル５３ａによって説明する。コイル５３ａの巻軸中心を通って、撮像素子６に最も近い辺に平行な直線９２を引いた際に、直線９２に対して撮像素子６に近い側のコイル５３ａの外周部分を可動枠５７が覆う。コイル５３ｂおよび５３ｃについても、同様にコイルの巻軸中心を通る直線を引いて領域を半分に分割して、撮像素子６に近い側を可動枠５７で覆うようにする。

このような構成によって、可動枠５７のサイズを小さくしてブレ補正部１４を小型化することができる。

次に、シールド部材の構成についてシールド部材５８ａによって説明する。シールド部材５８ａは可動枠５７と電気的に導通している。可動枠５７とシールド部材５８ａとを接続することによってコイル５３ａの外周部分を覆うようにしている。具体的には、可動枠５７がコイル５３ａを覆う外周半分の端部１２１および１２２にシート状導体５８ａを接続し、シールド部材５８ａはコイル５３ａの外周部分に対向する面を備えている。コイル５３ｂおよび５３ｃについても同様に可動枠５７がコイル５３ｂおよび５３ｃの各々の外周半分を覆う。

シート状の導体５７ｂおよび５７ｃは、コイル５３ｂおよび５３ｃにおいて可動枠５７が覆う外周半分の端部に接続され、コイル５３ｂおよび５３ｃに対向する面を有するように配置される。

このようにして、可動枠５７とシールド部材とによってコイル５３の外周を覆うようにする。

シールド部材５８ａ～５８ｃの配置による磁場低減効果について説明する。

前述のように、電気的に導通した可動枠５７およびシールド部材５８ａ～５８ｃがコイル５３の外周を覆う。コイル５３ａ～５３ｃの磁場が可動枠５７およびシールド部材５８ａ～５８ｃに結合すると、コイル５３ａ～５３ｃと逆方向に電流が発生する。この電流によって、コイル５３ａ～５３ｃで発生する磁場を打ち消す方向に磁場が発生して、撮像素子６に到達する磁場を低減することができる。

なお、第２の実施形態では、ブレ補正部１４をより小型化することができる。例えば、第１の実施形態で説明したように可動枠の空孔部にコイル５３ａ～５３ｃを配置すると、コイルの外周を空孔部を規定する壁面で覆うこととなる。この場合、強度および製造上の制約からコイル５３ａ～５３ｃにおいて撮像素子から遠い側の外周を覆う空孔部を規定する壁面部分は一定の厚さを備える必要がある。

一方、第２の実施形態では、コイル５３ａ～５３ｃにおいて撮像素子６から遠い側の外周に薄いシート状導体であるシールド部材５８ａ～５８ｃを配置する。これによって、ブレ補正部１４のサイズを小型化することができる。

さらに、第２の実施形態では、可動部５０を軽量化することができる。前述のように、コイル５３ａ～５３ｃの外周半分を可動枠５７で覆い、残りの外周半分をシート状導体であるシールド部材５８ａ～５８ｃで覆う。これによって、可動枠の空孔部にコイル５３ａ～５３ｃを配置する場合に比べて、可動枠５７の一部を軽量なシート状の導体に置き換えることができる。この結果、可動部５０が軽量化して、ブレ補正部１４を軽量化することができる。

さらに、第２の実施形態では、ブレ補正部１４の消費電力を低減することができる。上述のように、第２の実施形態では可動部５０を軽量化することができる。可動部５０を軽量化することによって、ブレ補正の際に可動部５０を駆動する場合又は可動部５０の位置に保持する場合に必要な力が小さくて済む。この結果、ブレ補正部１４の消費電力を低減することができる。

このように、本発明の第２の実施形態では、可動枠５７およびシールド部材５８ａ～５８ｃによってコイル５３ａ～５３ｃの外周を覆うようにしたので、ブレ補正部１４を小型化して撮像素子６に対する磁場の影響を低減することができる。

なお、第２の実施形態では、シールド部材５８ａ～５８ｃの配置について説明したが、シールド部材５８ａ～５８ｃを用いる必要はない。例えば、撮像素子６と特に距離が近いものなど少なくとも一つ以上のコイルに対して適用するようにしてもよい。

さらに、第２の実施形態では、可動枠５７がコイル５３ａ～５３ｃの外周の半分を覆うようにしたが、コイル５３ａ～５３ｃの全てに適用する必要はなく、少なくとも一つ以上のコイルに適用するようにしてもよい。

ところで、打消し磁場を発生させるためには、可動枠５７およびシールド部材５８ａ～５８ｃによってコイル５３ａ～５３ｃの外周を覆う構造を備えていればよい。よって、可動枠５７がコイル５３ａ～５３ｃ外周の半分を覆う場合に限らず、少なくとも一部を覆う構成としてもよい。又は、コイル５３ａ～５３ｃの外周を半分以上覆うようにしてもよい。

さらには、第２の実施形態では、電気的に導通した可動枠５７とシールド部材５８ａ～５８ｃによってコイル５３の外周を覆うようにすればよい。よって、例えば、ＦＰＣ５５とコイル５３ａ～５３ｃを接続する引き出し線を通すために可動枠５７又はシールド部材５８ａ～５８ｃに切り欠きなどが形成するようにしてもよい。

加えて、シールド部材５８ａ～５８ｃは、コイル５３ａ～５３ｃがＦＰＣ５５に実装される面と反対の面に配置される導電性の部材であってもよい。例えば、ＦＰＣ５５の撓みを防ぐために配置する金属性の裏打ち部材（金属部材）をシールド部材５８ａ～５８ｃとして用いるようにしてもよい。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係るブレ補正部において裏打ち部材をシールド部材として用いた例を説明するための図である。そして、図１０（ａ）は可動枠、コイル、および裏打ち部材を示す斜視図であり、図１０（ｂ）は光軸の方向において反対側から見た斜視図である。

なお、図１０（ａ）においては、上面が被写体側とされ、図１０（ｂ）においては裏打ち部材が下面側とされている。また、ここでは、撮像素子６の外形が破線で示されている。

コイル５３ａ～５３ｃはＦＰＣ５５（図１０には示さず）に実装されている。コイル５３ａ～５３ｂのＦＰＣ５５における実装面と反対の面に導電性の裏打ち部材５９が配置される。裏打ち部材５９は、シールド部材５８ａ～５８ｃを構成する折り曲げ部を有している。裏打ち部材５９の折り曲げ部は、可動枠５７がコイル５３ａを覆う外周半分の端部で可動枠５７に接続されている。

上述のような構成によって、シールド部材を新たに追加することなく、撮像素子６に対する磁場の影響を低減することができる。なお、コイル５３ａ～５３ｃの位置ずれを防止する位置ずれ防止機構を有するようにしてもよい。これによって、シールド部材５８ａ～５８ｃによる磁場低減効果がコイル５３の位置ずれで変化することを防止することができる。

このように、本発明の第２の実施形態においても、ブレ補正装置（ブレ補正部）を小型化して撮像素子に対する磁場の影響を低減することができる。

５ カメラシステム制御部
６ 撮像素子
１４ ブレ補正部（ブレ補正装置）
５０ 可動部
５１ 可動枠
５３ａ～５３ｃ コイル
５６ａ～５６ｃ シールド部材

Claims (6)

1. 撮像光学系を介して結像した光学像に応じた画像信号を出力する撮像素子を備える電子機器に用いられ、前記撮像素子を前記撮像光学系の光軸に直交する方向に移動させて前記画像信号が示す画像において生じたブレを補正するブレ補正装置であって、
   前記撮像素子を保持し、前記光軸に直交する方向に移動可能な可動部材と、
   前記可動部材に配置され電力が供給されるコイルと、
   前記コイルに対向して配置された永久磁石と、
   前記可動部材に配置され前記コイルが実装される実装部材と、
   前記電子機器に備えられた固定部材に前記可動部材を移動可能に支持する支持部材と、を有し、
   前記永久磁石は前記固定部材に配置されていて、
   前記コイルと前記永久磁石とによって前記可動部材を移動させ、
   前記コイルの外周には、前記可動部材よりも高い導電率を有するシート状に成形された導電性部材が配置されていることを特徴とするブレ補正装置。
2. 前記導電性部材には前記コイルの位置を規制する位置規制機構が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
3. 前記導電性部材の厚さは表皮効果に応じて求められる表皮深さの１／１０～４倍の範囲であることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載のブレ補正装置。
4. 前記導電性部材は前記コイルの軸心方向の幅が前記コイルの軸心方向の長さの１／１０～１．２倍の範囲であることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のブレ補正装置。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載されたブレ補正装置と、
   前記コイルに印加する電力を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする電子機器。
6. 前記電子機器は、前記撮像素子の出力である画像信号に所定の画像処理を行って画像データを生成する画像処理手段を有する撮像装置であることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。

Images