WO2024070481A1 - ブレ補正装置 - Google Patents

Abstract

本開示の技術に係る一つの実施形態は、撮像素子を保持する保持部材を移動させてブレを補正するブレ補正装置を提供する。本発明の一の態様に係るブレ補正装置は、マグネット部材とヨーク部材とを備えた固定部と、撮像素子と第１コイル部材とを保持する保持部材を備え、保持部材が移動可能に支持される可動部と、を備えるブレ補正装置であって、マグネット部材は第１マグネットと第２マグネットとを含み、第１マグネットの幅である第１幅は第２マグネットの幅である第２幅よりも広い。

Description

ブレ補正装置

　本発明は、撮像装置のブレ補正を行うためのブレ補正装置に関する。

　撮像装置のブレ補正を行うための技術に関し、例えば特許文献１～３には、固定部及び可動部、ヨーク、コイル等を備える手ぶれ補正機構が開示されている。

特開２０２１－１３９９４９号公報 特開２０１９－１９１４０５号公報 特開２０１２－２４２７６８号公報

　本開示の技術に係る一つの実施形態は、撮像素子を保持する保持部材を移動させてブレを補正するブレ補正装置を提供する。

　本発明の第１の態様に係るブレ補正装置は、撮像素子と、マグネット部材とヨーク部材とを備えた固定部と、撮像素子と第１コイル部材とを保持する保持部材を備え、保持部材が移動可能に支持される可動部と、を備えるブレ補正装置であって、マグネット部材は第１マグネットと第２マグネットとを含み、第１マグネットの幅である第１幅は第２マグネットの幅である第２幅よりも広い。

　本発明の第２の態様に係るブレ補正装置は第１の態様において、第１幅は、第１マグネットの外形のうち短い方の辺の長さであり、第２幅は、第２マグネットの外形のうち短い方の辺の長さである。

　第３の態様に係るブレ補正装置は第１または第２の態様において、第１マグネットの磁束密度である第１磁束密度と第２マグネットの磁束密度である第２磁束密度との比が所定の範囲内に収まる。

　第４の態様に係るブレ補正装置は第３の態様において、第１幅及び第２幅は、所定の範囲に対応した幅である。

　第５の態様に係るブレ補正装置は第３または第４の態様において、第１マグネット及び第２マグネットの材質は同じである。

　第６の態様に係るブレ補正装置は第１から第５の態様のいずれか１つにおいて、第１マグネットは第２マグネットより撮像素子の近くに配置される。

　第７の態様に係るブレ補正装置は第６の態様において、第１マグネットは、第１マグネットと撮像素子との距離である第１距離が、第２マグネットと撮像素子との距離である第２距離よりも短くなる領域に配置される。

　第８の態様に係るブレ補正装置は第１から第７の態様のいずれか１つにおいて、ヨーク部材は、マグネット部材に連結した第１ヨークと、第２ヨークと、を含み、第２ヨークは、マグネット部材に対し第１コイル部材を挟んで反対側に配置され、第２ヨークが第１マグネットを覆う第１領域は、第２ヨークが第２マグネットを覆う第２領域よりも小さい。

　第９の態様に係るブレ補正装置は第８の態様において、第１領域は第２ヨークの側から第１マグネットを見た場合に第２ヨークと第１マグネットとが重なっている領域であり、第２領域は第２ヨークの側から第２マグネットを見た場合に第２ヨークと第２マグネットとが重なっている領域である。

　第１０の態様に係るブレ補正装置は８または第９の態様において、可動部の可動量に応じて、第１領域の大きさと第２領域の大きさとの差が変更される。

　第１１の態様に係るブレ補正装置は第８または第９の態様において、第１マグネット及び第２マグネットは、磁極が互いに反対方向に配置された一対の磁石である。

　第１２の態様に係るブレ補正装置は第１から第１０の態様のいずれか１つにおいて、第１マグネット及び第２マグネットと、可動部とで磁気回路が構成される。

　第１３の態様に係るブレ補正装置は第１２の態様において、磁気回路と第１コイル部材に流れる電流とを用いて、可動部を撮像素子の撮像面に平行な平面内で移動させる。

　第１４の態様に係るブレ補正装置は第１から第１３の態様のいずれか１つにおいて、可動部を固定部に向けて付勢する付勢部材を備える。

　第１５の態様に係るブレ補正装置は第１から第１４の態様のいずれか１つにおいて、第２幅を１とした場合の第１幅は１．２以上１．３以下である。

　第１６の態様に係るブレ補正装置は第３から第５の態様のいずれか１つにおいて、第２磁束密度を１とした場合の第１磁束密度が１．００以上１．０２５以下である。

　第１７の態様に係るブレ補正装置は第８から第１０の態様のいずれか１つにおいて、第２ヨークの可動域の端部における可動部の推力が、可動域の中心における可動部の推力と比較して低下している。

　第１８の態様に係るブレ補正装置は第１７の態様において、低下の程度は２０％以下である。

　第１９の態様に係るブレ補正装置は、第１から第１８の態様のいずれか１つにおいて、保持部材は第２コイル部材をさらに保持し、第１コイル部材は可動部を第１方向に移動させるためのコイル部材であり、第２コイル部材は可動部を第１方向と交差する第２方向に移動させるためのコイル部材である。

　第２０の態様に係るブレ補正装置は第１９の態様において、第２コイル部材は、撮像素子に近い第１端部と撮像素子から遠い第２端部とで形状が異なる。

　第２１の態様に係るブレ補正装置は第２０の態様において、第２端部は第１端部よりも幅が狭い。

　第２２の態様に係るブレ補正装置は第１９から第２１の態様のいずれか１つにおいて、第２コイル部材の内側に、少なくとも磁気センサが設けられている。

　第２３の態様に係るブレ補正装置は第１９から第２２の態様のいずれか１つにおいて、保持部材は、第１コイル部材及び第２コイル部材を保持する保持部において、撮像素子から遠い第１保持部に凹部を有する。

図１は、ブレ補正装置を搭載する撮像装置の内部の概略図である。 図２は、撮像装置の内部構成の実施形態を示すブロック図である。 図３は、ブレ補正装置の正面斜視図である。 図４は、ブレ補正装置の背面斜視図である。 図５は、固定部の正面斜視図である。 図６は、マグネットの配置を示す正面斜視図である。 図７は、マグネット、コイル、撮像素子、及び保持枠の配置を示す正面斜視図である。 図８は、ヨーク、コイル、及び磁石の配置を示す部分斜視図である。 図９は、ヨーク及びマグネットの配置を示す図である。 図１０は、ヨーク及びマグネットの配置を示す他の図である。 図１１は、ヨーク及びマグネットの配置を示すさらに他の図である。 図１２は、可動域の端部において推力が低下する様子を示す図である。 図１３は、可動量とヨークの切り欠き量との関係を示す図である。 図１４は、第１幅と第２幅との比率を変えた場合の可動量と推力との関係を示す図である。 図１５は、マグネットの幅の比率と磁束密度との比率の関係を示す図である。 図１６は、異形コイルの配置を示す図である。 図１７は、付勢部材により可動部を付勢する様子を示す図である。 図１８は、異形コイルとコイル保持枠の凹部とを組み合わせて用いた様子を示す図である。 図１９は、コイルと保持枠の結合箇所を示す図である。

　以下、添付図面に従って本発明に係るブレ補正装置の好ましい実施の形態について説明する。なお以下の図面において、説明を分かりやすくするため、図面によっては一部の部材の表示を省略し、かつ／または部材の色彩や線種等を変更して表示する場合がある。

　［撮像装置の構成］
　まず、ブレ補正装置を搭載する撮像装置に関して説明する。図１は、本発明のブレ補正装置を搭載する撮像装置の内部の概略図である。

　撮像装置１０はレンズ交換式のカメラであり、撮像装置本体２にアダプタ６を介して、撮影レンズ装置１２を装着する。撮影レンズ装置１２は、絞り８、レンズ群１２Ａ及び１２Ｂを備える。光軸Ｌを有する撮影レンズ装置１２は、被写体１で反射した光を結像させる。撮像装置本体２は接眼部４を備え、撮影者は、接眼部４に接眼して被写体１の撮影を行うことができる。

　撮像素子１６には、撮像装置本体２の光軸Ｌ（Ｚ方向）に直交する２つの方向（Ｘ方向とＹ方向）で構成される平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿って、受光面（撮像面）が配置されている。撮像素子１６は、ブレ補正装置１００に保持されている。また、ブレ補正装置１００に含まれる駆動部５８が制御部４０に制御されることにより、ブレ補正機能が実現される。

　図２は、撮像装置１０の内部構成の実施形態を示すブロック図である。この撮像装置１０は、撮像した画像をメモリカード５４に記録するもので、装置全体の動作は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを備える制御部４０によって統括制御される。

　撮像装置１０には、シャッタボタン、電源／モードスイッチ、モードダイヤル、十字操作ボタン、等の操作部３８が設けられている。この操作部３８からの信号（指令）は制御部４０に入力され、制御部４０は入力信号に基づいて撮像装置１０の各回路を制御し、撮像素子１６の駆動制御、レンズ駆動制御、絞り駆動制御、撮像動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、及び、画像モニタ３０の表示制御などを行う。

　撮影レンズ装置１２を通過した光束は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型のカラーイメージセンサである撮像素子１６（撮像素子）に結像される。なお、撮像素子１６は、ＣＭＯＳ型に限らず、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型、または有機撮像素子など他の形式のイメージセンサが用いられてもよい。

　撮像素子１６には、多数の受光素子（例えばフォトダイオード）が２次元配列されており、各受光素子の受光面に結像された被写体像は、その入射光量に応じた量の信号電圧（または電荷）に変換（光電変換）され、撮像素子１６内のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換器を介してデジタル信号に変換されて出力される。

　動画または静止画の撮影時に撮像素子１６から読み出された画像信号（画像データ）は、画像入力コントローラ２２を介してメモリ４８（例えばＳＤＲＡＭ：Synchronous Dynamic Random Access Memory）に一時的に記憶される。

　また、フラッシュメモリ４７（Flash Memory）には、カメラ制御プログラム、画像処理等に使用する各種のパラメータやテーブルが記憶されている。

　センサ６６は手振れセンサであり、撮像装置１０の姿勢情報及び姿勢変化情報を検出する。センサ６６は、例えばジャイロセンサで構成される。センサ６６は、縦方向（＋Ｙ，－Ｙ方向）の手振れ量と横方向（＋Ｘ，－Ｘ方向）の手振れ量を検出するために例えば２つのジャイロセンサで構成され、検出された手振れ量（角速度）は制御部４０に入力される。制御部４０は駆動部５８を制御して、手振れに応じた被写体像の移動をキャンセルするように撮像素子１６を移動させることでブレ補正を行う。回転方向（例えば、Ｚ軸周り）の手振れ量を検出するためのジャイロセンサをセンサ６６に設け、この回転方向の手振れをキャンセルするようにブレ補正を行ってもよい。

　駆動部５８（駆動機構）は、制御部４０で制御される。駆動部５８は、後述するボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）等により構成される。

　画像処理部２４は、動画または静止画の撮影時に画像入力コントローラ２２を介して取得され、メモリ４８に一時的に記憶された未処理の画像データを読み出す。画像処理部２４は、読み出した画像データに対してオフセット処理、画素補間処理（位相差検出用画素、欠陥画素等の補間処理）、ホワイトバランス補正、感度補正を含むゲインコントロール処理、ガンマ補正処理、同時化処理（「デモザイク処理」ともいう）、輝度及び色差信号生成処理、輪郭強調処理、及び色補正等を行う。画像処理部２４により処理された画像データであって、ライブビュー画像として処理された画像データは、ＶＲＡＭ（Video RAM Random access memory）５０に入力される。

　ＶＲＡＭ５０から読み出された画像データは、ビデオエンコーダ２８においてエンコーディングされ、カメラ背面に設けられている画像モニタ３０に出力される。これにより、被写体像を示すライブビュー画像が画像モニタ３０に表示される。

　画像処理部２４により処理された画像データであって、記録用の静止画または動画として処理された画像データ（輝度データ（Ｙ）及び色差データ（Ｃｂ），（Ｃｒ））は、再びメモリ４８に記憶される。

　圧縮伸張処理部２６は、静止画または動画の記録時に、画像処理部２４により処理され、メモリ４８に格納された輝度データ（Ｙ）及び色差データ（Ｃｂ），（Ｃｒ）に対して圧縮処理を施す。圧縮された圧縮画像データは、メディアコントローラ５２を介してメモリカード５４に記録される。

　また、圧縮伸張処理部２６は、再生モード時にメディアコントローラ５２を介してメモリカード５４から得た圧縮画像データに対して伸張処理を施す。メディアコントローラ５２は、メモリカード５４に対する圧縮画像データの記録及び読み出しなどを行う。

　上記実施形態において、各種の処理を実行する制御部４０等の処理部（processing unit）のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

　１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されていてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサ（例えば、複数のＦＰＧＡ、あるいはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組合せで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System on Chip：ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

　更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。

　［ブレ補正装置の概要］
　次に、ブレ補正装置１００の概要を説明する。図３～図８は、撮像装置１０（撮像装置）に搭載されるブレ補正装置１００（ブレ補正装置）を示す図である。図３はブレ補正装置１００の正面斜視図であり、図４はブレ補正装置１００の背面斜視図であり、図５は固定部１０２の正面斜視図である。また、図６はマグネットの配置を示す正面斜視図であり、図７はマグネット、コイル、撮像素子、及び保持枠の配置を示す正面斜視図であり、図８はヨーク、コイル、及びマグネットの配置を示す部分斜視図である。なお以下の説明では、「正面」とは＋Ｚ側（被写体側）から見た面であり、「背面」とは－Ｚ側（撮影者側）から見た面である。

　ブレ補正装置１００は主に、撮像素子１６（撮像素子）が搭載される可動部１０１（可動部）と、撮像装置本体２に固定される固定部１０２（固定部）と、により構成される。可動部１０１は、不図示のボールを介して固定部１０２に当接している。また可動部１０１は、後述する磁気ばね板１２０（付勢部材；図１１，１７を参照）の付勢力により第１ヨーク１０５（固定部１０２）に向けて付勢され、可動部１０１と固定部１０２との間で上述したボールが挟持されている。可動部１０１は、光軸Ｌ（Ｚ軸）に直交する平面（Ｘ－Ｙ平面）内で、即ち撮像素子１６の撮像面に平行な平面内で移動及び／または回転することができる。

　［固定部の構造］
　固定部１０２は第１ヨーク１０５（ヨーク部材、第１ヨーク）及び第２ヨーク１０３（ヨーク部材、第２ヨーク）で構成されており、図示せぬ機構により撮像装置本体２に固定されている。第１ヨーク１０５は撮影者側（－Ｚ側）に配置され、第２ヨーク１０３は被写体１側（＋Ｚ側）に配置されている。第１ヨーク１０５は、シャフト１２１，１２３，１２５により、第２ヨーク１０３と離間して対向した位置に配置されている。なお、これらのシャフトは、固定部１０２側の可動端ストッパとしても機能する。

　第１ヨーク１０５はマグネット１１３ｂ（マグネット部材：第１マグネット、第２マグネット）、マグネット１１５ｂ、マグネット１１７ｂ、及びマグネット１１９に連結しており、第２ヨーク１０３はこれらマグネット（マグネット部材）に対し、コイル１１３ａ（第１コイル部材）等のコイルを挟んで反対側に配置される。これらのマグネットは、詳細を後述するように、磁極が反対方向に配置された一対の磁石を含む。

　図６，７に示すように、マグネット１１３ｂと可動部１０１に備えられるコイル１１３ａとは、ボイスコイルモータ１１３（ＶＣＭ：Voice Coil Motor）を構成する。マグネット１１５ｂと可動部１０１に備えられるコイル１１５ａとは、ボイスコイルモータ１１５（ＶＣＭ）を構成する。マグネット１１７ｂと可動部１０１に備えられるコイル１１７ａとは、ボイスコイルモータ１１７（ＶＣＭ）を構成する。また、マグネット１１５ｂ、マグネット１１７ｂ、及びマグネット１１９は、可動部１０１の位置を検出するホール素子（磁気センサ）用の磁石としても用いられる。また、マグネット１１３ｂは、ボイスコイルモータ１１３の専用の磁石である。なお、ボイスコイルモータ１１３、ボイスコイルモータ１１５、及びボイスコイルモータ１１７により、駆動部５８（図１，２参照）が構成される。

　［可動部の構造］
　図７に示すように、可動部１０１は保持枠１０１ａ（保持部材）を備える。保持枠１０１ａは撮像素子１６、コイル１１３ａ、コイル１１５ａ、１１７ａ等を保持し、保持枠１０１ａは上述したボール等により移動可能に支持される。

　［磁気回路］
　コイル１１３ａ（第１コイル部材）は、可動部１０１（可動部）を＋Ｙ方向または－Ｙ方向（第１方向）に移動させるためのコイル部材であり、コイル１１５ａ及びコイル１１７ａ（第２コイル部材）は、可動部１０１（可動部）をＹ方向（＋Ｙ方向、－Ｙ方向）と直交（交差の一態様）するＸ方向（＋Ｘ方向，－Ｘ方向：第２方向）に移動させるためのコイル部材である。また、上述のマグネット１１３ｂ（第１マグネット、第２マグネット）、マグネット１１５ｂ、マグネット１１７ｂ、及びマグネット１１９は、磁極が互いに反対方向に配置された一対の磁石を含み、これら磁石と可動部１０１とで磁気回路（磁束を含む閉回路）が構成される。この磁気回路には、ボイスコイルモータ１１３，１１５，１１７と、後述する磁気ばね板１２０（図１１，１７を参照）も含まれる。

　なお、「磁極が互いに反対方向に配置された一対の磁石」とは、例えば、マグネット１１３ｂ，１１５ｂ，１１７ｂ，１１９を構成する一対の磁石のうち一方の磁石は＋Ｚ側がＮ極となるように配置され、他方の磁石は＋Ｚ側がＳ極となるように配置されて、磁力線がＮ極からＳ極方向に向かっていることを意味する。具体的には、図６に示すように、マグネット１１３ｂは一対のマグネット１１３ｂ１（第１マグネット）とマグネット１１３ｂ２（第２マグネット）を含む。図６において、マグネット１１３ｂ１は＋Ｚ側がＳ極であり、マグネット１１３ｂ２は＋Ｚ側がＮ極であるように配置することができる。マグネット１１３ｂ１は、マグネット１１３ｂ２より撮像素子１６の近くに配置されている。マグネット１１３ｂ１は幅ｗ１（第１幅；マグネット１１３ｂ１の外形のうち短い方の辺の長さ）を有し、マグネット１１３ｂ１は幅ｗ２（第２幅；マグネット１１３ｂ２の外形のうち短い方の辺の長さ）を有する。同様に、マグネット１１５ｂについては、マグネット１１５ｂ１は＋Ｚ側がＳ極でマグネット１１５ｂ２は＋Ｚ側がＮ極であるように配置することができ、マグネット１１７ｂについては、マグネット１１７ｂ１は＋Ｚ側がＳ極でマグネット１１７ｂ２は＋Ｚ側がＮ極であるように配置することができ、マグネット１１９については、マグネット１１９ｂ１は＋Ｚ側がＳ極でマグネット１１９ｂ２は＋Ｚ側がＮ極であるように配置することができる。なお、これら磁石の向きは一例であり、磁石は上述の向きと逆向きに配置してもよい。

　また、マグネット１１３ｂ１（第１マグネット）はマグネット１１３ｂ２（第２マグネット）より撮像素子１６の近くに配置される。具体的には、マグネット１１３ｂ１は、マグネット１１３ｂ１と撮像素子１６との距離である第１距離（図６ではＹ方向の距離）が、マグネット１１３ｂ２と撮像素子１６との距離である第２距離（図６ではＹ方向の距離）よりも短くなる領域に配置される。

　［磁気回路による可動部の移動及び回転］
　可動部１０１は、上述した磁気回路とコイル（コイル１１３ａ，１１５ａ，１１７ａ）に流れる電流とを用いて、可動部１０１を撮像素子１６の撮像面に平行な平面内で（Ｘ－Ｙ面内で）移動させることができる。また、ボイスコイルモータ１１５によるＸ軸方向（＋Ｘ方向または－Ｘ方向）の駆動量と、ボイスコイルモータ１１７によるＸ軸方向（＋Ｘ方向または－Ｘ方向）の駆動量とを変えることにより、可動部１０１を撮像素子１６の撮像面に平行な平面内で（Ｚ軸周りに）回転させることができる。手振れ等が発生した場合、可動部１０１はボイスコイルモータ１１３、ボイスコイルモータ１１７、及びボイスコイルモータ１１５によりその手振れを打ち消す方向に駆動され、これにより、可動部１０１に搭載された撮像素子１６が取得する画像において手振れの影響を抑制することができる。

　なお、可動部１０１は、第１ヨーク１０５側の面に、上述したボールを収容する不図示のボール収容部を有する。ボール収容部はボールの転動に伴って移動可能であり、これにより可動部１０１は、光軸Ｌに直交する平面（Ｘ－Ｙ平面）上を（すなわち、撮像素子１６の撮像面に平行な平面内で）自由に移動及び／または回転（Ｚ軸周りの回転）することができる。なお、第１ヨーク１０５には、固定部１０２側に不図示のボール受け面が設けられている。

　なおブレ補正装置１００における機器の配置及び可動部１０１の移動に関し、Ｙ軸方向を「上下方向」と記載し（＋Ｙ方向が「上」で－Ｙ方向が「下」）、Ｘ軸方向を「左右方向」（＋Ｘ方向が「右」で－Ｘ方向が「左」）と記載する場合がある。

　［ブレ補正装置の詳細］
　［アクチュエータの小型化と推力の確保］
　近年、小型軽量で高性能なカメラが求められている。大型で高画素の撮像素子（ＣＭＯＳ等）やブレ補正装置の搭載がカメラに求められる一方で、それらの構成とサイズを抑えるためブレ補正装置の小型化とを両立する必要がある。ブレ補正装置は、撮像素子を移動及び／または回転させて手振れ補正するため、アクチュエータとセンサを有する。アクチュエータに例えばＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を、センサに例えば磁気センサ（ホール素子等）を用いる。ＶＣＭと磁気センサを含む磁気回路のサイズがブレ補正装置のサイズを決めるため、部品の配置を最適化し小型化を図ることが重要となる。ＶＣＭと磁気センサの磁気回路を共通化すると小型化が図れ、撮像素子の上下方向に磁気回路部品を配置すると撮像素子の側面を小型化できる。撮像素子の側面にスペースを作れると、他のユニットを高密度に配置できてカメラの小型化に繋がる。

　ただし、磁気回路を小型化するとＶＣＭの推力及び磁気センサの位置検出精度は低下する傾向にある。このため、必要な磁気回路性能と小型化を両立させるためには、きめ細やかな磁気回路設計が好ましい。磁気回路とブレ補正装置周辺のシャッターモータとの磁気干渉を回避して推力低下を防ぐために、例えば図６及び図７に示すように、ＶＣＭの配置は「上下方向駆動用のＶＣＭ部品（ボイスコイルモータ１１３）を不図示のシャッターモータと反対側（＋Ｙ側）に１個、左右方向駆動用ＶＣＭ部品（ボイスコイルモータ１１５，１１７）を上（－Ｘ側の＋Ｙ側）と下（－Ｘ側の－Ｙ側）に各１個ずつ」とするのが望ましい。推力を上げるには、固定部１０２の一対の磁石、可動部１０１のコイル、固定部１０２のヨーク（第１ヨーク１０５，第２ヨーク１０３）が光軸方向で重なり合う磁束密度の高い回路とすることが望ましいが、磁気回路を小型化すると、撮像素子１６側の第２ヨーク１０３は可動部１０１との機械的干渉を回避するための切り欠きが不可避となる。

　［ヨークの切り欠き及び非対称形状のマグネット］
　図９～１１はヨーク及びマグネットの配置を示す図である。本実施の形態に係るブレ補正装置１００では、図９～１１に示すように、第２ヨーク１０３に切り欠き部１０３ａが設けられており、第２ヨーク１０３がマグネット１１３ｂ１（第１マグネット）を覆う第１領域１０３ｂ（第１領域）は、第２ヨーク１０３がマグネット１１３ｂ２（第２マグネット）を覆う第２領域１０３ｃ（第２領域）よりも小さくなっている。図１０に示すように、第１領域１０３ｂは、第２ヨーク１０３の側（＋Ｚ方向）からマグネット１１３ｂ１（第１マグネット）を見た場合に第２ヨーク１０３とマグネット１１３ｂ１とが重なっている領域であり、第２領域１０３ｃは、第２ヨーク１０３の側（＋Ｚ方向）からマグネット１１３ｂ２を見た場合に第２ヨーク１０３とマグネット１１３ｂ２とが重なっている領域である。

　よって、マグネット１１３ｂ２側（例えば、Ｎ極側）はマグネットと第２ヨーク１０３が光軸方向で重なり合っていて磁束密度が高く、マグネット１１３ｂ１側（例えば、Ｓ極側）は切り欠き部１０３ａがあって磁束密度が低くなる。Ｎ極側とＳ極側で磁束密度に高低差が生じるため、上下方向（Ｙ方向）の推力はバランスが崩れて非対称になり、第２ヨーク１０３（第２ヨーク）の可動域の端部における推力が、可動域の中心における推力と比較して低下する（「推力落ち」ともいう）。例えば、図１２に示すように、可動域の端部（グラフの右端付近）では可動域の中心（可動量が０の位置）と比較して３０%以上推力が低下する。推力が低下すると可動部を制御できなくなり、手振れ補正が効かなくなる。

　ブレ補正装置の設計サイズはカメラの目標サイズから周辺ユニットを差し引いた領域で決まるため、固定部１０２の一対の磁石とヨークの設計サイズ領域も決まってくる。ヨークの切り欠きは可動量で決まり、図１３に示すように、可動量が大きいほど切り欠き量は線形的に大きくなる（可動部１０１の可動量に応じて、第１領域１０３ｂの大きさと第２領域１０３ｃの大きさとの差が変更される）。

　［磁束密度の比率及び磁石の幅］
　ヨークの切り欠きありでも可動域内での推力低下が少ないＶＣＭを設計するには、決められた磁石幅とヨーク幅の中でＮ極側とＳ極側の磁束密度ができるだけ等しくなるように、マグネット１１３ｂ１（第１マグネット）の幅ｗ１（第１幅）及びマグネット１１３ｂ２（第２マグネット）の幅ｗ２（第２幅）と、第２ヨーク１０３のサイズを最適に組み合わせて設計することが望ましい。推力低下の防止と推力の最大化を両立するには、磁石幅とヨーク幅を決められた設計サイズ領域内で最大幅にて設計することがさらに望ましい。第１幅と第２幅とを合わせた磁石幅とヨーク幅を最大幅にて設計して重なり合う面積を最大化させて推力の最大化を図りながら、「マグネット１１３ｂ１の幅ｗ１＞マグネット１１３ｂ２の幅ｗ２」（第１幅は第２幅より広い）、即ちマグネット１１３ｂを非対称な形状に設計してマグネット１１３ｂ１側の磁束密度をマグネット１１３ｂ２側の磁束密度と等しくなるように（あるいは、同程度になるように）磁石幅のサイズ調整で合わせ込むことで、可動域端部での推力低下が少ない（例えば、可動域端部における推力を中心における推力と比較した場合に、推力の低下の程度が２０%以下となる）ＶＣＭを設計することができる。

　マグネット１１３ｂ１側の磁束密度とマグネット１１３ｂ２側の磁束密度の比率が所定の範囲内に収まるように第１幅及び第２幅を分配する（第１幅及び第２幅を、磁束密度の比率の「所定の範囲」に対応した幅にする）ことが望ましい。図１４は第１幅と第２幅との比率を変えた場合の可動量と推力との関係を示す図であり、図中の各曲線は第１幅と第２幅との比率を変化させた場合の推力を示す。図１４より、第１幅と第２幅との比率を変化させることで、可動域の端部（グラフの端部付近）における推力低下の程度も変化することが分かる。

　図１５は、マグネットの幅の比率と磁束密度との比率の関係を示す図である。図１５より、マグネット１１３ｂ１側の磁束密度（第１磁束密度）とマグネット１１３ｂ２側の磁束密度（第２磁束密度）の比率（第２磁束密度を１とした場合の第１磁束密度）が１．００以上１．０２５以下（「所定の範囲」の一例）となるようにするには、第１幅と第２幅との比率（第１幅／第２幅）を１．２以上１．３以下（磁束密度の比率の範囲に対応した比率）とすることが好ましいことが分かる。第１幅と第２幅との比率を１．２５に近づけることがさらに好ましい。

　このように、第２ヨーク１０３に切り欠き部１０３ａが設けられ、かつ「第１幅＞第２幅」とする（非対称形状のヨークと非対称形状の磁石とを組み合わせて用いる）ことで、必要な推力の確保と撮像装置の小型化との両立を図ることができる。なお、上述した態様ではマグネット１１３ｂ１（第１マグネット）及びマグネット１１３ｂ２（第２マグネット）の材質は同じであることを想定しているが、マグネットの材質を変えることで磁束密度の比率を変化させてもよいし、形状の変更と材質の変更とを組み合わせて磁束密度の比率を変化させてもよい。

　［異形コイルの使用］
　上述した非対称の組み合わせに加え、ＶＣＭとホール素子の磁気回路で固定部の一対の磁石を共通化すると、さらに小型化を図ることができる。さらに、コイルの内側にホール素子（磁気センサ）、サーミスタ、コイル巻き線を半田付けするフレキシブル基板のランドの３つを配置すると、より小型化になる。例えば、図１６に示すように、コイル１１７ａ（第２コイル部材）の内側にサーミスタ１１６ａ、ホール素子１１６ｂ（磁気センサの一態様）、及びランド１１６ｃを設けることが好ましい。この３つの要素のうち、コイルの内側に少なくともホール素子（磁気センサ）を設けることが好ましい。これらの配置は、コイル１１５ａ（第２コイル部材）についても同様である。

　上記３つの要素を実装できるコイル内形の最小サイズを維持しながらコイル外形を小型化することが望ましいが、コイルの小型化による推力の低下とトレードオフとなる。そこで、コイルを角形（長円形等、対称な形状）から異形（非対称な形状）にすることで、サイズを小型化しながら推力低下を抑えた（例えば、可動域全域での推力低下が１０%以下である）ＶＣＭを設計できる。具体的には、第２コイル部材の撮像素子１６から離れた側の端部を異形にする（第２コイル部材は、撮像素子に近い第１端部と撮像素子から遠い第２端部とで形状が異なる）ことが望ましい。例えば、図１６に示すように、コイル１１７ａ（第２コイル部材）において、撮像素子１６から遠い端部１１８ｂ（第２端部）は、撮像素子から近い端部１１８ａ（第１端部）よりも幅が狭いことが好ましい。これは、撮像素子１６から離れた側の端部の方が、撮像素子１６に近い側の端部よりも、ブレ補正装置のサイズに影響する度合いが高いからである。なお、コイル１１５ａ（第２コイル部材）についても同様に、このような異形のコイルを用いることが好ましい。

　推力低下した分は磁石の高さ（Ｚ方向の高さ）を増やす、コイルと磁石のギャップを縮める、など光軸方向でサイズ調整すると、必要な推力の確保と撮像装置の小型化とを両立することができる。

　［可動部の付勢］
　上述の構成の他に、ブレ補正機構の小型化のため、磁気的な付勢部材により可動部１０１を固定部１０２に向けて付勢することが望ましい。ＶＣＭ、ホール素子等の磁気回路と共通化して固定部１０２の磁石と、可動部１０１のコイル及び付勢部材とを光軸方向で重ね合わせて配置すると、ブレ補正装置１００を小型化することができる。図１７は、磁気ばね板１２０（付勢部材の一例）により可動部１０１を固定部１０２の第１ヨーク１０５に向けて付勢する例を示す図である（磁気ばね板１２０の枚数は一例である）。

　［異形コイルとコイル保持枠の凹部との組み合わせ］
　コイル（コイル１１３ａ，１１５ａ，１１７ａ）は撮像素子１６を保持する保持枠１０１ａ（保持部材）に組立するが、コイル外形に合わせた穴を保持枠１０１ａに開けてＵＶ硬化型（ＵＶ：Ultra Violet）の接着剤で結合して固定すると、可動部１０１を小型化することができる。保持枠１０１ａは例えばダイカストにて作製するが、保持枠１０１ａを樹脂成形にて作製し、上述した異形のコイルと組み合わせると更なる小型化ができる。図１８に示すように、保持枠１０１ａの、コイルを保持する部分（保持部）において、コイルを異形にした部分（第１保持部）に（コイル１１５ａ及びコイル１１７ａの撮像素子１６から遠い側の端部に）部分的に凹部１７０（凹部あるいは切り欠き）を設けることで、ブレ補正装置ひいては撮像装置の小型化が可能になる。

　［ＵＶ硬化型接着剤によるコイルと保持枠の結合］
　樹脂材かつ切り欠き部分が大きいことによる可動部の強度低下を防止し、落下や磁気吸着力によるクリープに対して必要十分な強度を確保するため、高いヤング率（一例として１５０ＭＰａ以上）と高いガラス転移点（一例として４０℃以上）を有するＵＶ硬化型接着剤にてコイル（コイル１１３ａ，１１５ａ，１１７ａ）と保持枠１０１ａとを結合して剛性を上げるのが望ましい。図１９（図１８に示す保持枠１０１ａを－Ｚ側から見た状態を示す）はＵＶ硬化型接着剤によるコイルと保持枠の結合箇所（接着領域１７２）を示す図である。保持枠１０１ａに凹部１７０を設けることによる小型化で保持枠１０１ａ単体での剛性は低下するが、コイル結合後の保持枠１０１ａの剛性を上げて可動部１０１の強度を確保することで、ＶＣＭとホール素子（磁気センサ）の性能変化を抑え込むことができる。

　以上で本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上述した態様に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では＋Ｘ方向あるいは－Ｘ方向の駆動用のコイル１１５ａ，コイル１１７ａ（第２コイル部材）が異形である場合について説明したが、＋Ｙ方向あるいは－Ｙ方向駆動用のコイル１１３ａ（第１コイル部材）を異形にしてもよい。具体的には、コイル１１３ａを異形にする場合、＋Ｙ側の端部の幅を狭くしてもよいし、＋Ｘ側または－Ｘ側の端部の幅を狭くしてもよい。また、異形の形状に合わせて（いずれの側の端部を狭くするかに合わせて）、保持枠１０１ａに凹部あるいは切り欠きを設けてもよい。具体的には、保持枠１０１ａのコイルを異形にした部分に（例えば、コイル１１３ａの撮像素子１６から遠い側の端部に）、部分的に凹部あるいは切り欠きを設けてもよい。コイルの異形及び保持枠の切り欠きについていずれの形態を採用するかは、「機器配置との関係で、いずれの側を小型化したいか」に合わせて決めることができる。

１　　　被写体
２　　　撮像装置本体
４　　　接眼部
６　　　アダプタ
８　　　絞り
１０　　撮像装置
１２　　撮影レンズ装置
１２Ａ　レンズ群
１６　　撮像素子
２２　　画像入力コントローラ
２４　　画像処理部
２６　　圧縮伸張処理部
２８　　ビデオエンコーダ
３０　　画像モニタ
３８　　操作部
４０　　制御部
４７　　フラッシュメモリ
４８　　メモリ
５２　　メディアコントローラ
５４　　メモリカード
５８　　駆動部
６６　　センサ
１００　ブレ補正装置
１０１　可動部
１０１ａ　保持枠
１０２　　固定部
１０３　　第２ヨーク
１０３ａ　切り欠き部
１０３ｂ　第１領域
１０３ｃ　第２領域
１０５　　第１ヨーク
１０７　　ボール収容部
１１３　　ボイスコイルモータ
１１３ａ　コイル
１１３ｂ　マグネット
１１３ｂ１　マグネット
１１３ｂ２　マグネット
１１５　　　ボイスコイルモータ
１１５ａ　　コイル
１１５ｂ　　マグネット
１１５ｂ１　マグネット
１１５ｂ２　マグネット
１１６ａ　　サーミスタ
１１６ｂ　　ホール素子
１１６ｃ　　ランド
１１７　　　ボイスコイルモータ
１１７ａ　　コイル
１１７ｂ　　マグネット
１１７ｂ１　マグネット
１１７ｂ２　マグネット
１１８ａ　　端部
１１８ｂ　　端部
１１９　　　マグネット
１１９ｂ１　マグネット
１１９ｂ２　マグネット
１２０　　　磁気ばね板
１２１　　　シャフト
１２３　　　シャフト
１２５　　　シャフト
１７０　　　凹部
１７２　　　接着領域
Ｌ　　　　　光軸

Claims (23)

1. 　撮像素子と、
   　マグネット部材とヨーク部材とを備えた固定部と、
   　前記撮像素子と第１コイル部材とを保持する保持部材を備え、前記保持部材が移動可能に支持される可動部と、
   　を備えるブレ補正装置であって、
   　前記マグネット部材は第１マグネットと第２マグネットとを含み、
   　前記第１マグネットの幅である第１幅は前記第２マグネットの幅である第２幅よりも広い、ブレ補正装置。
2. 　前記第１幅は、前記第１マグネットの外形のうち短い方の辺の長さであり、
   　前記第２幅は、前記第２マグネットの外形のうち短い方の辺の長さである、請求項１に記載のブレ補正装置。
3. 　前記第１マグネットの磁束密度である第１磁束密度と前記第２マグネットの磁束密度である第２磁束密度との比が所定の範囲内に収まる請求項１または２に記載のブレ補正装置。
4. 　前記第１幅及び前記第２幅は、前記所定の範囲に対応した幅である、請求項３に記載のブレ補正装置。
5. 　前記第１マグネット及び前記第２マグネットの材質は同じである、請求項３に記載のブレ補正装置。
6. 　前記第１マグネットは前記第２マグネットより前記撮像素子の近くに配置される請求項１または２に記載のブレ補正装置。
7. 　前記第１マグネットは、前記第１マグネットと前記撮像素子との距離である第１距離が、前記第２マグネットと前記撮像素子との距離である第２距離よりも短くなる領域に配置される請求項６に記載のブレ補正装置。
8. 　前記ヨーク部材は、前記マグネット部材に連結した第１ヨークと、第２ヨークと、を含み、
   　前記第２ヨークは、前記マグネット部材に対し前記第１コイル部材を挟んで反対側に配置され、
   　前記第２ヨークが前記第１マグネットを覆う第１領域は、前記第２ヨークが前記第２マグネットを覆う第２領域よりも小さい請求項１または２に記載のブレ補正装置。
9. 　前記第１領域は前記第２ヨークの側から前記第１マグネットを見た場合に前記第２ヨークと前記第１マグネットとが重なっている領域であり、
   　前記第２領域は前記第２ヨークの側から前記第２マグネットを見た場合に前記第２ヨークと前記第２マグネットとが重なっている領域である請求項８に記載のブレ補正装置。
10. 　前記可動部の可動量に応じて、前記第１領域の大きさと前記第２領域の大きさとの差が変更される請求項８に記載のブレ補正装置。
11. 　前記第１マグネット及び第２マグネットは、磁極が互いに反対方向に配置された一対の磁石である請求項１または２に記載のブレ補正装置。
12. 　前記第１マグネット及び前記第２マグネットと、前記可動部とで磁気回路が構成される請求項１または２に記載のブレ補正装置。
13. 　前記磁気回路と前記第１コイル部材に流れる電流とを用いて、前記可動部を前記撮像素子の撮像面に平行な平面内で移動させる請求項１２に記載のブレ補正装置。
14. 　前記可動部を前記固定部に向けて付勢する付勢部材を備える請求項１または２に記載のブレ補正装置。
15. 　前記第２幅を１とした場合の前記第１幅は１．２以上１．３以下である請求項１または２に記載のブレ補正装置。
16. 　前記第２磁束密度を１とした場合の前記第１磁束密度が１．００以上１．０２５以下である請求項３に記載のブレ補正装置。
17. 　前記第２ヨークの可動域の端部における前記可動部の推力が、前記可動域の中心における前記可動部の推力と比較して低下している請求項８に記載のブレ補正装置。
18. 　前記低下の程度は２０％以下である請求項１７に記載のブレ補正装置。
19. 　前記保持部材は第２コイル部材をさらに保持し、
    　前記第１コイル部材は前記可動部を第１方向に移動させるためのコイル部材であり、前記第２コイル部材は前記可動部を前記第１方向と交差する第２方向に移動させるためのコイル部材である請求項１または２に記載のブレ補正装置。
20. 　前記第２コイル部材は、前記撮像素子に近い第１端部と前記撮像素子から遠い第２端部とで形状が異なる請求項１９に記載のブレ補正装置。
21. 　前記第２端部は前記第１端部よりも幅が狭い請求項２０に記載のブレ補正装置。
22. 　前記第２コイル部材の内側に、少なくとも磁気センサが設けられた請求項１９に記載のブレ補正装置。
23. 　前記保持部材は、前記第１コイル部材及び前記第２コイル部材を保持する保持部において、前記撮像素子から遠い第１保持部に凹部を有する請求項１９に記載のブレ補正装置。

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