JP2005102172A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus.
撮影する際の手ぶれが原因となって生じる像ぶれを補正する像ぶれ補正機構を備えたカメラ(撮像装置)が知られている。従来のカメラにおける像ぶれ補正機構は、補正光学系を手ぶれの発生に応じて偏心駆動することによって、像ぶれを補正している(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art A camera (imaging device) having an image blur correction mechanism that corrects an image blur caused by camera shake at the time of shooting is known. An image blur correction mechanism in a conventional camera corrects image blur by driving the correction optical system eccentrically in accordance with the occurrence of camera shake (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のような像ぶれ補正機構を用いた場合には、補正光学系の偏心による収差のために、画像品質が劣化するという問題があった。また、光学系を駆動する構成としているので、その重量と摩擦のために、アクチュエータには大きな駆動力が要求される。その結果、正確な補正制御を行うのが難しいという問題や、電力消費量が大きいという問題もあった。さらに、補正光学系のスライド部のガタが補正性能を劣化させないようにするために精細な加工と高度な組立技術が要求され、コストアップの原因ともなっていた。 However, when the image blur correction mechanism as described above is used, there is a problem that the image quality is deteriorated due to the aberration due to the eccentricity of the correction optical system. Further, since the optical system is driven, a large driving force is required for the actuator due to its weight and friction. As a result, there are problems that it is difficult to perform accurate correction control and that power consumption is large. Further, in order to prevent the backlash of the slide portion of the correction optical system from deteriorating the correction performance, fine processing and advanced assembling techniques are required, which has been a cause of cost increase.
本発明の目的は、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができ、例えば像ぶれ補正制御等を行うのに有利な撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to allow an image pickup device substrate to be smoothly displaced in a surface direction with the optical axis as a normal line without causing friction and play, and is advantageous for performing image blur correction control, for example. To provide an apparatus.
このような目的は、下記(1)〜(11)の本発明により達成される。
(1) 撮影光学系と、該撮影光学系により得られた被写体像を撮像する撮像素子を搭載した撮像素子基板と、前記撮像素子基板を基部に対し前記撮影光学系の光軸を法線とする面方向に変位可能に支持する支持機構と、前記撮像素子基板を前記面方向に変位させるアクチュエータとを備えた撮像装置であって、
前記支持機構は、前記撮影光学系の光路を挟んで互いに平行に配置され、その後端部が前記基部に支持された一対の第1支持板と、
前記一対の第1支持板の前端部に支持され、前記光路を囲むように配置された可動枠と、
前記一対の第1支持板に対しほぼ垂直な姿勢で前記光路を挟んで互いに平行に配置され、その前端部が前記可動枠に支持されるとともに、その後端部に前記撮像素子基板を支持する一対の第2支持板とを有し、
前記一対の第1支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記可動枠は、前記基部に対し前記面に平行な第1の方向に変位可能であり、
前記一対の第2支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記撮像素子基板は、前記可動枠に対し前記面に平行かつ前記第1の方向に垂直な第2の方向に変位可能であることを特徴とする撮像装置。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (11) below.
(1) An imaging optical system, an imaging element substrate on which an imaging element that captures a subject image obtained by the imaging optical system is mounted, and an optical axis of the imaging optical system as a normal line with respect to the imaging element substrate as a base An imaging device comprising: a support mechanism that is displaceably supported in a surface direction; and an actuator that displaces the image sensor substrate in the surface direction,
The support mechanism is arranged in parallel with each other across the optical path of the photographing optical system, and a pair of first support plates whose rear ends are supported by the base, and
A movable frame supported by the front ends of the pair of first support plates and arranged to surround the optical path;
A pair that is arranged in parallel to each other across the optical path in a posture substantially perpendicular to the pair of first support plates, and that has a front end portion supported by the movable frame and a rear end portion that supports the imaging element substrate. A second support plate,
By displacing the pair of first support plates so as to be inclined with respect to the optical axis, the movable frame can be displaced in a first direction parallel to the surface with respect to the base portion,
When the pair of second support plates are displaced so as to be inclined with respect to the optical axis, the imaging element substrate is parallel to the surface and perpendicular to the first direction with respect to the movable frame. An imaging apparatus characterized by being displaceable.
これにより、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができる。また、支持機構は、撮影光学系の光路を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置の小型化が図れ、ひいては撮像装置を搭載する光学機器の小型化が図れる。また、構造が簡単で、部品点数が少なく、組立も容易な支持機構によって上記効果を達成することができるので、製造コストの低減が図れる。 As a result, the image pickup device substrate can be smoothly displaced in the surface direction with the optical axis as the normal line without causing friction or play. In addition, since the support mechanism can be arranged so as to surround the optical path of the photographing optical system, the installation space is small, and compared with the case where it is arranged on the outer peripheral side or the back side of the image sensor substrate, It is easy to secure. Therefore, the image pickup apparatus can be reduced in size, and thus the optical apparatus equipped with the image pickup apparatus can be reduced in size. In addition, since the above effect can be achieved by a support mechanism that is simple in structure, has a small number of parts, and is easy to assemble, the manufacturing cost can be reduced.
(2) 前記アクチュエータを駆動することにより、前記撮像素子が被写体像を撮像する際の像ぶれが補正されるように前記撮像素子基板の位置を制御する制御手段をさらに備える上記(1)に記載の撮像装置。 (2) The control unit according to (1), further including a control unit that controls the position of the imaging device substrate so that image blurring when the imaging device captures a subject image is corrected by driving the actuator. Imaging device.
これにより、撮影時の手ぶれによる像ぶれを防止することができるので、像ぶれの少ない画像を撮像することができる。特に、上記の支持機構を用いているので、摩擦、ガタ等が像ぶれ補正制御の精度を低下させたり、制御を不安定化したりするのを防止することができ、常に正確な像ぶれ補正制御を行うことができる。さらに、支持機構は、軽量であるため、撮像素子基板を変位させる際の慣性が小さく、よって、スムーズで安定した高精度の像ぶれ補正制御特性が容易に得られる。また、摩擦抵抗がないことと相まって、像ぶれ補正制御時の消費電力の低減を図ることもできる。 Thus, image blur due to camera shake during shooting can be prevented, and an image with less image blur can be captured. In particular, since the above support mechanism is used, it is possible to prevent friction, backlash, etc. from degrading the accuracy of image blur correction control or destabilizing the control, and always accurate image blur correction control. It can be performed. Further, since the support mechanism is lightweight, the inertia when displacing the image sensor substrate is small, and therefore, smooth and stable high-accuracy image blur correction control characteristics can be easily obtained. Further, coupled with the absence of frictional resistance, it is possible to reduce power consumption during image blur correction control.
(3) 前記撮影光学系を内蔵した撮影レンズ鏡筒を有し、
前記基部は、前記撮影レンズ鏡筒の後端部に設けられており、前記可動枠は、前記撮影レンズ鏡筒の外周部に位置する上記(1)または(2)に記載の撮像装置。
(3) having a photographic lens barrel incorporating the photographic optical system;
The imaging device according to (1) or (2), wherein the base portion is provided at a rear end portion of the photographing lens barrel, and the movable frame is located on an outer peripheral portion of the photographing lens barrel.
これにより、支持機構の設置スペースがさらに小さくて済むとともに、さらなる構造の簡素化が図れるので、撮像装置の小型化および構造の合理化が図れる。 As a result, the installation space for the support mechanism can be further reduced, and the structure can be further simplified, so that the imaging apparatus can be reduced in size and the structure can be rationalized.
(4) 前記一対の第1支持板および前記一対の第2支持板は、撓むことによって前記光軸に対し傾斜するように変位する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、支持機構の構造のさらなる簡素化および重量軽減が図れる。
(4) The imaging according to any one of (1) to (3), wherein the pair of first support plates and the pair of second support plates are displaced to be inclined with respect to the optical axis by being bent. apparatus.
Thereby, the structure of the support mechanism can be further simplified and the weight can be reduced.
(5) 前記一対の第1支持板および前記一対の第2支持板の前端部および後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部を介して相手方と連結されており、前記一対の第1支持板および前記一対の第2支持板は、前記ヒンジ構造部が屈曲することによって前記光軸に対し傾斜するように変位する上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、撮像素子基板がより正確かつスムーズに変位することができる。
(5) The front end portion and the rear end portion of the pair of first support plates and the pair of second support plates are respectively connected to a counterpart via a hinge structure portion, and the pair of first support plates and The imaging device according to any one of (1) to (3), wherein the pair of second support plates are displaced so as to be inclined with respect to the optical axis when the hinge structure portion is bent.
Thereby, the image sensor substrate can be displaced more accurately and smoothly.
(6) 前記アクチュエータは、前記撮像素子基板に設けられ、前記第1の方向の力を発生する第1コイルと、前記撮像素子基板に設けられ、前記第2の方向の力を発生する第2コイルと、前記第1コイルおよび前記第2コイルに対する界磁を発生する界磁発生部とで構成される上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、簡単かつ軽量な構造でアクチュエータを構成することができる。
(6) The actuator is provided on the imaging device substrate and generates a force in the first direction, and a second coil is provided on the imaging device substrate and generates a force in the second direction. The imaging device according to any one of (1) to (5), including a coil and a field generation unit that generates a field for the first coil and the second coil.
As a result, the actuator can be configured with a simple and lightweight structure.
(7) 前記一対の第1支持板と、前記一対の第2支持板とは、前記光軸方向の実質上の長さがほぼ同じになっている上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の撮像装置。 (7) Any of the above (1) to (6), wherein the pair of first support plates and the pair of second support plates have substantially the same length in the optical axis direction. The imaging device described in 1.
これにより、撮像素子基板が第1の方向に一定量変位したときの光軸方向後方への僅かな変位量と、撮像素子基板が第2の方向に同じ量変位したときの光軸方向前方への僅かな変位量とが完全に一致する。よって、撮像素子基板が第1の方向および第2の方向に同じ量だけ変位した場合には、両者の変位量が完全に相殺されて、撮像素子基板の光軸方向の変位量を完全に無くすことができるので、像のボケの発生を効果的に減少させることができる。 Thereby, a slight amount of displacement backward in the optical axis direction when the image pickup device substrate is displaced by a certain amount in the first direction and forward in the optical axis direction when the image pickup device substrate is displaced by the same amount in the second direction. The slight amount of displacement completely matches. Therefore, when the image pickup device substrate is displaced by the same amount in the first direction and the second direction, the displacement amounts of both are completely canceled, and the displacement amount of the image pickup device substrate in the optical axis direction is completely eliminated. Therefore, the occurrence of image blur can be effectively reduced.
(8) 前記一対の第2支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および/または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されている上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の撮像装置。 (8) One or both of the pair of second support plates is configured by a flexible printed circuit board or a flexible flat cable for performing power feeding and / or signal transmission / reception with respect to the imaging element substrate. ).
これにより、撮像素子基板に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板等を支持板と別個に設置する必要がなくなるので、部品点数の削減、組立容易化、製造コストの低減が図れる。また、給電および信号送受専用のフレキシブルプリント基板等を撮像素子基板に別個に接続した場合と比べ、撮像素子基板が第1の方向および第2の方向に変位する際、そのフレキシブルプリント基板等によって動きが影響されることがないので、よりスムーズに変位することができる。 As a result, there is no need to install a flexible printed circuit board or the like for power supply and signal transmission / reception to / from the image pickup device substrate separately from the support plate, so that it is possible to reduce the number of components, facilitate assembly, and reduce manufacturing costs. In addition, when the image pickup device substrate is displaced in the first direction and the second direction, the flexible print substrate or the like moves when the image pickup device substrate is displaced in the first direction or the second direction, compared to a case where a flexible print substrate dedicated for power feeding and signal transmission / reception is separately connected to the image pickup device substrate. Can be displaced more smoothly.
(9) 前記一対の第1支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および/または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されており、該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、前記第2支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルと前記可動枠上において電気的に接続されている上記(8)に記載の撮像装置。 (9) One or both of the pair of first support plates is configured by a flexible printed circuit board or a flexible flat cable for performing power feeding and / or signal transmission / reception with respect to the imaging element substrate. The flat cable is the imaging device according to (8), wherein the flat cable is electrically connected to a flexible printed board or a flexible flat cable constituting the second support plate on the movable frame.
これにより、さらなる部品点数の削減、組立容易化、製造コストの低減が図れるとともに、接続部が撮像素子基板の動きに影響しない。 As a result, the number of parts can be further reduced, the assembly can be facilitated, and the manufacturing cost can be reduced, and the connecting portion does not affect the movement of the image sensor substrate.
(10) 前記第1支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルを他の回路基板に接続するための引き出し部が、当該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルの前記基部の近傍の部分から引き出されている上記(9)に記載の撮像装置。 (10) A lead-out portion for connecting the flexible printed board or the flexible flat cable constituting the first support plate to another circuit board is drawn out from a portion in the vicinity of the base portion of the flexible printed board or the flexible flat cable. The imaging apparatus according to (9).
これにより、移動しない部分である基部から引き出し部が引き出されているので、引き出し部が第1支持板の変位に影響することがなく、よって、撮像素子基板がよりスムーズに変位することができる。 Thereby, since the drawer part is pulled out from the base part which is a non-moving part, the drawer part does not affect the displacement of the first support plate, and thus the image sensor substrate can be displaced more smoothly.
(11) 前記フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、光軸方向に沿った中心線を介して、その配線パターンが対称になっている上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の撮像装置。 (11) The imaging device according to any one of (8) to (10), wherein the flexible printed circuit board or the flexible flat cable has a wiring pattern that is symmetrical via a center line along the optical axis direction. .
これにより、フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、その弾性分布が光軸方向に沿った中心線を介して対称となるので、撓んだ際にねじれることをより確実に防止することができる。その結果、撮像素子基板は、面方向により正確に変位することができる。 Thereby, since the elastic distribution of the flexible printed circuit board or the flexible flat cable is symmetric with respect to the center line along the optical axis direction, the flexible printed circuit board or the flexible flat cable can be more reliably prevented from being twisted when bent. As a result, the image sensor substrate can be accurately displaced in the surface direction.
本発明によれば、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができる。また、支持機構は、撮影光学系の光路を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置の小型化が図れ、ひいては撮像装置を搭載する光学機器の小型化が図れる。また、構造が簡単で、部品点数が少なく、組立も容易な支持機構によって上記効果を達成することができるので、製造コストの低減が図れる。 According to the present invention, the image pickup device substrate can be smoothly displaced in the surface direction with the optical axis as a normal line without causing friction or play. In addition, since the support mechanism can be arranged so as to surround the optical path of the photographing optical system, the installation space is small, and compared with the case where it is arranged on the outer peripheral side or the back side of the image sensor substrate, It is easy to secure. Therefore, the image pickup apparatus can be reduced in size, and thus the optical apparatus equipped with the image pickup apparatus can be reduced in size. In addition, since the above effect can be achieved by a support mechanism that is simple in structure, has a small number of parts, and is easy to assemble, the manufacturing cost can be reduced.
このようなことから、例えば、撮像素子基板を面方向に変位させて像ぶれ補正制御を行うような場合、精度の高い制御を行うことができる。 For this reason, for example, when image blur correction control is performed by displacing the image sensor substrate in the surface direction, highly accurate control can be performed.
以下、本発明の撮像装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の撮像装置の第1実施形態を示す斜視図、図2は、図1に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。なお、以下では、便宜上、図1中の上側を「上」、下側を「下」、図1中の左側(左斜め下側)を「前」、右側(右斜め上側)を「後ろ」として説明する。
Hereinafter, an imaging device of the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the imaging apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a circuit configuration of control means for performing image blur correction control in the imaging apparatus shown in FIG. In the following, for the sake of convenience, the upper side in FIG. 1 is “upper”, the lower side is “lower”, the left side (left diagonally lower side) in FIG. 1 is “front”, and the right side (right diagonally upper side) is “back”. Will be described.
図1に示す撮像装置1Aは、例えば電子カメラ、電子カメラ付き双眼鏡、電子カメラ付き望遠鏡等の光学機器に搭載可能なものである。この撮像装置1Aは、撮影レンズ鏡筒2と、撮像素子基板3と、撮像素子基板3を支持する支持機構4と、撮像素子基板3を変位させるアクチュエータ5とを備えている。
An
撮影レンズ鏡筒2は、円筒状の鏡筒本体21と、鏡筒本体21内に設置された撮影光学系22とを有している。鏡筒本体21は、撮像装置1Aを搭載した図示しない光学機器の本体(以下、単に「光学機器本体」と言う)の内部において移動しないように固定されている。また、鏡筒本体21の後端外周部には、長方形のフランジ状の基部23が設けられている。
The taking
撮影レンズ鏡筒2の後方には、撮像素子基板3が設置されている。撮像素子基板3には、撮影光学系22により得られた被写体像を撮像する例えばCCD(Charge Coupled Device)のような撮像素子31が搭載されている。
An
撮像素子基板3は、支持機構4により、基部23に対して撮影光学系22の光軸221を法線とする面方向に変位可能に支持されている。以下、この支持機構4について説明する。
The image
支持機構4は、一対の第1支持板41、42と、可動枠43と、一対の第2支持板44、45とを有している。
The support mechanism 4 includes a pair of
第1支持板41、42は、それぞれ、可撓性(弾性)を有する平板状の薄板で構成され、撮影光学系22の光路(鏡筒本体21)を挟んで、互いに平行に配置されている。この第1支持板41、42の後端部は、基部23に支持されている。第1支持板41、42の後端部の基部23に対する固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ46により固定されている。
The
第1支持板41、42の構成材料としては、特に限定されず、各種金属材料や各種樹脂材料を単独または組み合わせて用いることができるが、その中でも、適度な可撓性(弾性)を得る観点から好ましい材料としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金等の金属材料や、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)のようなポリエステル等の樹脂材料が挙げられる。
The constituent material of the
第1支持板41、42の前端部には、可動枠43が支持されている。この可動枠43は、ほぼ長方形または正方形の枠状をなしており、撮影光学系22の光路(鏡筒本体21)を囲むように配置されている。可動枠43の互いに平行な二辺は、それぞれ、第1支持板41、42の前端部に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ46により固定されている。
A
可動枠43の中心が光軸221に一致した状態では、第1支持板41、42は、光軸221に平行になっている。この状態から、第1支持板41、42は、撓むことによって、光軸221に対し傾斜するように変位可能である。第1支持板41、42が光軸221に対し傾斜するように変位すると、可動枠43は、基部23に対し、光軸221を法線とする平面に平行な方向(以下、「第1の方向」と言う)に変位する。この第1の方向は、第1支持板41、42が光軸221に平行な状態において第1支持板41、42に垂直な方向である。
In a state where the center of the
一方、第1支持板41、42が光軸221に対し傾斜するように変位しても、可動枠43は、基部23に対し、光軸221を法線とする平面に平行かつ第1の方向に垂直な方向(以下、「第2の方向」と言う)には変位しない。よって、可動枠43は、第2の方向にガタつくことなく、第1の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。
On the other hand, even if the
第2支持板44、45は、それぞれ、平板状の薄板で構成され、第1支持板41、42に対しほぼ垂直な姿勢で、撮影光学系22の光路(鏡筒本体21)を挟み互いに平行に配置されている。この第2支持板44、45の前端部は、可動枠43に支持されている。第2支持板44、45の前端部は、それぞれ、可動枠43の前記二辺に垂直な二辺に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ46により固定されている。
The
第2支持板44、45の構成材料としては、特に限定されず、第1支持板41、42と同様のものを用いることができる。
The constituent material of the
第2支持板44、45の後端部には、撮像素子基板3が支持されている。第2支持板44、45の後端部と、撮像素子基板3との固定方法は、特に限定されず、例えば、ネジ止め、接着剤による接着、融着等の方法が挙げられる。
The
可動枠43および撮像素子31の中心が光軸221に一致した状態では、第2支持板44、45は、光軸221に平行になっている。この状態から、第2支持板44、45は、撓むことによって、光軸221に対し傾斜するように変位可能である。第2支持板44、45が光軸221に対し傾斜するように変位すると、撮像素子基板3は、可動枠43に対し、第2の方向に変位する。
In a state where the centers of the
一方、第2支持板44、45が光軸221に対し傾斜するように変位しても、撮像素子基板3は、可動枠43に対し、第1の方向には変位しない。よって、撮像素子基板3は、可動枠43に対し、第1の方向にガタつくことなく、第2の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。
On the other hand, even if the
以上説明したように、支持機構4では、可動枠43は、基部23に対し第1の方向に変位可能であり、撮像素子基板3は、可動枠43に対し第2の方向に変位可能である。この二つの変位の合成により、撮像素子基板3は、撮像素子31の中心が光軸221に一致した位置(以下、「中央位置」と言う)から、第1の方向および第2の方向にそれぞれ変位可能である。すなわち、撮像素子基板3は、光学機器本体内部において、光軸221を法線とする面方向に変位可能になっている。
As described above, in the support mechanism 4, the
アクチュエータ5は、撮像素子基板3に対し第1の方向の力を作用する第1アクチュエータ51と、第2の方向の力を作用する第2アクチュエータ52とで構成されている。
The actuator 5 includes a
第1アクチュエータ51は、撮像素子基板3に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第1コイル53と、第1コイル53に対する界磁を発生する第1界磁発生部54とで構成されている。第1界磁発生部54は、磁石541と、磁石541を保持するヨーク542とで構成されており、光学機器本体内部において固定されている。
The
第2アクチュエータ52は、第1アクチュエータ51と設置された向きが90°異なること以外は同様の構成であり、撮像素子基板3に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第2コイル55と、第2コイル55に対する界磁を発生する第2界磁発生部56とで構成されている。第2界磁発生部56は、磁石561と、磁石561を保持するヨーク562とで構成されており、光学機器本体内部において固定されている。
The
このようなアクチュエータ5の第1コイル53に所定方向の電流を通電すると、第1アクチュエータ51が撮像素子基板3に第1の方向であって図1中の右または左向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板3がその方向に変位する。また、第1コイル53に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第1アクチュエータ51が撮像素子基板3に第1の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板3がその方向に変位する。
When a current in a predetermined direction is applied to the
同様に、第2コイル55に所定方向の電流を通電すると、第2アクチュエータ52が撮像素子基板3に第2の方向であって図1中の上または下向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板3がその方向に変位する。また、第2コイル55に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第2アクチュエータ52が撮像素子基板3に第2の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板3がその方向に変位する。
Similarly, when a current in a predetermined direction is supplied to the
このようにして、アクチュエータ5は、撮像素子基板3に対し、光軸221を法線とする面方向のいずれの方向にも力を作用することができ、その方向に撮像素子基板3を変位させることができる。
In this manner, the actuator 5 can apply a force to the
撮像装置1Aは、撮像素子基板3(撮像素子31)の中央位置からの変位量を検出する変位量検出手段6を有している。変位量検出手段6は、撮像素子基板3に形成された小孔32に向けて検出光を投光する例えば発光ダイオード等で構成された発光素子61と、前記検出光が小孔32を通過してなるスポット光の位置を検出する二次元PSD(Position Sensitive Detector)62とを有している。この発光素子61および二次元PSD62は、光学機器本体の内部において移動しないように固定されている。撮像素子基板3が第1の方向および第2の方向に変位すると、これに応じて、二次元PSD62の受光面上における前記スポット光の入射位置が第1の方向および第2の方向に変化する。よって、変位量検出手段6は、撮像素子基板3の第1の方向および第2の方向の変位量をそれぞれ検出することができる。
The
二次元PSD62が出力した信号は、演算回路(PSD信号処理回路)63に入力される。演算回路63は、撮像素子基板3の変位量を示す信号(電圧値)を出力する。
A signal output from the two-
撮像装置1Aは、アクチュエータ5を駆動することにより、撮像素子31が被写体像を撮像する際の像ぶれが補正されるように撮像素子基板3の位置を制御する制御手段7を備えている。制御手段7は、第1アクチュエータ51を制御する第1のコントローラと、第2アクチュエータ52を制御する第2のコントローラとを有しているが、両者は同様の構成であるので、以下では代表して第1のコントローラについてのみ説明する。
The image pickup apparatus 1 </ b> A includes a control unit 7 that controls the position of the image
図2に示すように、制御手段7における第1のコントローラは、差動増幅回路71を有している。差動増幅回路71は、オペアンプ711と、オペアンプ711の反転入力端子に接続された抵抗712と、非反転入力端子に接続された抵抗713と、オペアンプ711の出力側から入力側へ負帰還をかける帰還抵抗714とを有している。この差動増幅回路71の出力側には、第1アクチュエータ51の第1コイル53が接続されている。
As shown in FIG. 2, the first controller in the control means 7 has a
演算回路63から出力された撮像素子基板3の第1の方向の変位量を示す信号は、抵抗712を介してオペアンプ711の反転入力端子に入力される。この信号は、微分回路72にも入力されて微分され、撮像素子基板3の第1の方向の移動速度を示す信号が生成される。この信号は、抵抗73を介してオペアンプ711の反転入力端子に入力される。
A signal indicating the displacement amount in the first direction of the
光学機器本体には、ジャイロセンサ(角速度センサ)8が設置されている。ジャイロセンサ8から出力された第1の方向の手ぶれ速度を示す信号は、積分回路74に入力されて積分され、第1の方向の手ぶれ量を示す信号が生成される。この信号は、抵抗713を介してオペアンプ711の非反転入力端子に入力される。
A gyro sensor (angular velocity sensor) 8 is installed in the optical apparatus main body. The signal indicating the camera shake speed in the first direction output from the gyro sensor 8 is input to the
このような構成により、第1コイル53には、第1の方向の手ぶれ量と、撮像素子基板3の第1の方向の変位量との差に比例した電圧が印加される。その結果、撮像素子基板3は、第1の方向の手ぶれ量に追随するように第1の方向に変位し、これにより、撮像素子31が被写体像を撮像する際の第1の方向の像ぶれが補正される。
With such a configuration, a voltage proportional to the difference between the amount of camera shake in the first direction and the amount of displacement of the
また、本実施形態では、微分回路72および抵抗73を設け、撮像素子基板3の第1の方向の移動速度信号を帰還する構成としたことにより、手ぶれ速度が速いような場合であっても、上記の制御をより安定して正確に行うことができる。
In the present embodiment, the
また、第2コイル55への通電も、上記と同様にして制御される。これにより、撮像素子基板3が第2の方向の手ぶれ量に追随するように第2の方向に変位して、撮像素子31が被写体像を撮像する際の第2の方向の像ぶれが同様に補正される。
The energization of the
なお、本実施形態の制御手段7は、上述したように、アナログ電子回路からなるアナログコントローラで構成されているが、これに限らず、プログラムに基づくソフトウェアによって制御アルゴリズムを実現するデジタルコントローラで構成されていてもよい。 As described above, the control means 7 of the present embodiment is configured by an analog controller including an analog electronic circuit, but is not limited thereto, and is configured by a digital controller that realizes a control algorithm by software based on a program. It may be.
以上説明したような撮像装置1Aにおける支持機構4によれば、スライド構造や嵌合構造を用いていないので、撮像素子基板3が光軸221を法線とする面方向に変位するに際し、摩擦やガタが生じたり傾斜したりすることがなく、スムーズかつ正確に変位することができる。よって、摩擦、ガタ等が像ぶれ補正制御の精度を低下させたり、制御を不安定化したりするのを防止することができるので、常に正確な像ぶれ補正制御を行うことができる。
According to the support mechanism 4 in the
さらに、支持機構4は、軽量であるため、撮像素子基板3を変位させる際の慣性が小さく、よって、スムーズで安定した高精度の像ぶれ補正制御特性が容易に得られる。また、摩擦抵抗がないことと相まって、像ぶれ補正制御時の消費電力の低減を図ることもできる。
Furthermore, since the support mechanism 4 is lightweight, the inertia when displacing the image
また、支持機構4は、撮影光学系22の光路(撮影レンズ鏡筒2)を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板3の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置1Aの小型化が図れ、ひいては撮像装置1Aを搭載する光学機器の小型化が図れる。
Further, since the support mechanism 4 can be disposed so as to surround the optical path (the photographing lens barrel 2) of the photographing
また、支持機構4は、構造も簡単であり、部品点数が少なく、組立も容易であるので、製造コストの低減が図れる。 Further, the support mechanism 4 has a simple structure, has a small number of parts, and is easy to assemble, so that the manufacturing cost can be reduced.
なお、支持機構4では、撮像素子基板3が第1の方向または第2の方向に変位した場合、撮像素子基板3が光軸221方向にも僅かに変位し、像のボケが生じ得るが、次に説明するようにこのボケ量は無視できる量であり、問題とはならない。
In the support mechanism 4, when the
例えば、撮像素子31のサイズが1/3インチ、撮影光学系22の焦点距離が50mm(35mmフィルムカメラ換算250mm)、F値がF4の場合、像ぶれ補正制御によって駆動される撮像素子基板3の変位量は、高々±0.3mm程度である。この条件のもと、撮像素子基板3が第2の方向に0.3mm変位したとき、第2支持板44、45の光軸221方向の長さが20mmであるとすると、撮像素子基板3は、撮影光学系22に向かって15μm近づく。これにより、像のボケ量は4μm増加するが、これは無視できる量である。また、撮像素子基板3が第1の方向に変位した場合には、撮像素子基板3は、前記の場合と逆に撮影光学系22から遠ざかる方向に変位するので、撮像素子基板3が第1の方向および第2の方向にそれぞれ変位した場合には、撮像素子基板3の光軸221方向の変位量が相殺され、像のボケ量はさらに減少する。
For example, when the size of the
<第2実施形態>
図3は、本発明の撮像装置の第2実施形態を示す斜視図、図4は、図3に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。
Second Embodiment
FIG. 3 is a perspective view showing a second embodiment of the image pickup apparatus of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration of control means for performing image blur correction control in the image pickup apparatus shown in FIG.
以下、これらの図を参照して本発明の撮像装置の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the second embodiment of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to these drawings. However, the description will focus on differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態の撮像装置1Bでは、第1支持板41、42および第2支持板44、45の前端部および後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部47を介して相手方と連結されている。すなわち、第1支持板41、42の後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部47を介して基部23に固定されており、第1支持板41、42の前端部は、それぞれ、ヒンジ構造部47を介して可動枠43に固定されており、第2支持板44、45の前端部は、それぞれ、ヒンジ構造部47を介して可動枠43に固定されており、第2支持板44、45の後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部47を介して撮像素子基板3に固定されている。
In the imaging apparatus 1 </ b> B of the present embodiment, the front end portions and the rear end portions of the
また、本実施形態では、第1支持板41、42および第2支持板44、45は、可撓性を有さない実質的に剛体であるものでもよい。
In the present embodiment, the
第1支持板41、42および第2支持板44、45は、各ヒンジ構造部47が屈曲することによって、光軸221に対し傾斜するように変位し、これにより、撮像素子基板3が第1の方向および第2の方向に変位する。
The
このような構成により、本実施形態では、撮像素子基板3がより正確かつスムーズに変位することができる。
With such a configuration, in this embodiment, the
本実施形態における第1支持板41、42および第2支持板44、45の構成材料としては、特に限定されず、各種金属材料や各種樹脂材料を単独または組み合わせて用いることができるが、その中でも、適度な剛性を得る観点から好ましい材料としては、例えば、ステンレス鋼、銅または銅系合金等の金属材料や、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ−(4−メチルペンテン−1)、ポリカーボネート、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、アイオノマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体のようなポリエステル、ブタジエン−スチレン共重合体、芳香族または脂肪族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
The constituent materials of the
また、撮像素子基板3には、第1の方向の速度を検出する第1の速度検出用コイル33と、第2の方向の速度を検出する第2の速度検出用コイル34とが設置されている。また、光学機器本体内部には、第1の速度検出用コイル33に対する界磁を発生する第1の速度検出用界磁発生部11と、第2の速度検出用コイル34に対する界磁を発生する第2の速度検出用界磁発生部12とが固定されている。撮像素子基板3が第1の方向、第2の方向に移動すると、その移動速度に応じた起電力が第1の速度検出用コイル33、第2の速度検出用コイル34に発生する。これにより、撮像素子基板3の第1の方向の速度および第2の方向の速度をそれぞれ検出することができる。
The image
図4に示すように、本実施形態の制御手段7’では、前記第1実施形態における微分回路72および抵抗73に代えて、第1の速度検出用コイル33に発生する撮像素子基板3の第1の方向の速度信号を速度帰還調整抵抗75を介してオペアンプ711の反転入力端子に帰還する構成になっている。このような構成により、前記第1実施形態と比べ、速度信号に雑音が発生しにくく、制御系をさらに安定化することができる。
As shown in FIG. 4, in the control means 7 ′ of this embodiment, instead of the
<第3実施形態>
図5は、本発明の撮像装置の第3実施形態を示す斜視図、図6は、図5に示す撮像装置の第1支持板、第2支持板および接続部の展開図である。以下、これらの図を参照して本発明の撮像装置の第3実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 5 is a perspective view showing a third embodiment of the image pickup apparatus of the present invention, and FIG. 6 is a development view of the first support plate, the second support plate, and the connecting portion of the image pickup apparatus shown in FIG. Hereinafter, the third embodiment of the imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to these drawings, but the description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態の撮像装置1Cでは、第1支持板41’、42’と、第2支持板44’、45’とは、それぞれ、撮像素子基板3に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブル(以下、「フレキシブルプリント基板等」と言う)で構成されている。
In the
なお、第1支持板41’、42’および第2支持板44’、45’を構成するフレキシブルプリント基板等は、裏打ち補強されたものであっても、そうでなくてもよい。
Note that the flexible printed circuit board and the like constituting the
第1支持板41’を構成するフレキシブルプリント基板等と、第2支持板44’を構成するフレキシブルプリント基板等とは、可動枠43の角部の外周に位置する接続部48において電気的に接続され、1枚に繋がっている。
The flexible printed circuit board or the like constituting the
第1支持板41’の基部23上の部分からは、この第1支持板41’を構成するフレキシブルプリント基板等を他の回路基板に接続するための引き出し部13が引き出されている。基部23は、移動しない部分であるので、この引き出し部13は、第1支持板41’の変位に影響することがなく、よって、撮像素子基板3がよりスムーズに変位することができる。
From the portion on the
図5では見えない位置にあるが、同様に、第1支持板42’を構成するフレキシブルプリント基板等と、第2支持板45’を構成するフレキシブルプリント基板等も、可動枠43の角部の外周部に位置する接続部において電気的に接続され、1枚に繋がっている。そして、第1支持板42’の基部23上の部分からは、この第1支持板42’を構成するフレキシブルプリント基板等を他の回路基板に接続するための引き出し部が引き出されている。
Although not visible in FIG. 5, similarly, the flexible printed circuit board constituting the
このように、本実施形態では、フレキシブルプリント基板等で構成した第1支持板41’、42’および第2支持板44’、45’を用いて、撮像素子基板3に対する給電および信号送受を行うことができる。よって、撮像素子基板3に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板等を支持板と別個に設置する必要がないので、部品点数の削減、組立容易化および製造コストの低減が図れる。
As described above, in the present embodiment, the
また、給電および信号送受専用のフレキシブルプリント基板等を撮像素子基板3に別個に接続した場合と比べ、撮像素子基板3が第1の方向および第2の方向に変位する際、そのフレキシブルプリント基板等によって動きが影響されることがないので、よりスムーズに変位することができる。
Further, when the image
図6に示すように、第1支持板41’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンは、組立状態において光軸221と平行になる中心線O1を介して、面内でほぼ対称になっている。また、第2支持板44’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンは、組立状態において光軸221と平行になる中心線O2を介して、面内でほぼ対称になっている。
As shown in FIG. 6, the wiring pattern of the flexible printed circuit board or the like constituting the
図示を省略するが、同様にして、第1支持板42’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンも、組立状態において光軸221と平行になる中心線を介して面内でほぼ対称になっており、第2支持板45’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンも、組立状態において光軸221と平行になる中心線を介して、面内でほぼ対称になっている。
Although not shown, in the same manner, the wiring pattern of the flexible printed circuit board or the like constituting the
このような構成により、第1支持板41’、42’および第2支持板44’、45’の弾性分布は、組立状態において光軸221と平行な中心線を介して対称となるので、第1支持板41’、42’、あるいは第2支持板44’、45’が撓んだ際、それらが捻じれることをより確実に防止することができる。その結果、撮像素子基板3は、第1の方向および第2の方向により正確に変位することができる。
With this configuration, the elastic distributions of the
なお、本実施形態では、第1支持板41’、42’、第2支持板44’、45’の4枚すべてをフレキシブル基板等で構成しているが、これらのうちの一部(1〜3枚)をフレキシブル基板等で構成し、残りを配線を有さない単なる支持板で構成してもよい。
In the present embodiment, all four of the
<第4実施形態>
図7は、本発明の撮像装置の第4実施形態を示す斜視図である。以下、この図を参照して本発明の撮像装置の第4実施形態について説明するが、前述した第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 is a perspective view showing a fourth embodiment of the imaging apparatus of the present invention. Hereinafter, the fourth embodiment of the imaging apparatus of the present invention will be described with reference to this figure. However, the difference from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態の撮像装置1Dでは、可動枠43’は、第2支持板44、45が固定される二辺に、それぞれ、光軸221方向の後方にオフセットしたオフセット部431を有しており、このオフセット部431に第2支持板44、45の前端部が固定されている。これにより、第1支持板41、42の光軸221方向の実質上の長さ(図7中のL1で示す長さ)と、第2支持板44、45の光軸221方向の実質上の長さ(図7中のL2で示す長さ)とが同じになっている。
In the imaging apparatus 1D of the present embodiment, the
このような構成により、撮像素子基板3が第1の方向に一定量変位したときの光軸221方向後方への僅かな変位量と、撮像素子基板3が第2の方向に同じ量変位したときの光軸221方向前方への僅かな変位量とが完全に一致する。よって、撮像素子基板3が第1の方向および第2の方向に同じ量だけ変位した場合には、両者の変位量が完全に相殺されて、撮像素子基板3の光軸221方向の変位量を完全に無くすことができるので、像のボケの発生を効果的に減少させることができる。
With such a configuration, when the image
以上、本発明の撮像装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、撮像装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 The image pickup apparatus of the present invention has been described above with respect to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each component constituting the image pickup apparatus has an arbitrary configuration that can exhibit the same function. Can be substituted. Moreover, arbitrary components may be added.
例えば、撮像素子基板を面方向に変位させるアクチュエータは、前述した実施形態のような可動コイルで構成されるものに限らず、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ等で構成されていてもよい。 For example, the actuator that displaces the image pickup device substrate in the plane direction is not limited to the one configured with the movable coil as in the above-described embodiment, and may be configured with a piezoelectric actuator, an electrostatic actuator, or the like.
また、本発明の撮像装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 Further, the imaging apparatus of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、本発明の撮像装置においては、支持機構によって撮像素子基板を面方向へ変位させる目的としては、像ぶれ補正制御を行うために限らず、いかなる目的でもよく、例えば、シフト撮影を行う目的であってもよい。 In the imaging apparatus of the present invention, the purpose of displacing the imaging element substrate in the plane direction by the support mechanism is not limited to performing image blur correction control, but may be any purpose, for example, for the purpose of performing shift photography. There may be.
1A、1B、1C、1D 撮像装置
11 第1の速度検出用界磁発生部
12 第2の速度検出用界磁発生部
13 引き出し部
2 撮影レンズ鏡筒
21 鏡筒本体
22 撮影光学系
221 光軸
23 基部
3 撮像素子基板
31 撮像素子
32 小孔
33 第1の速度検出用コイル
34 第2の速度検出用コイル
4 支持機構
41、42、41’、42’ 第1支持板
43 可動枠
43’ 可動枠
431 オフセット部
44、45、44’、45’ 第2支持板
46 ネジ
47 ヒンジ構造部
48 接続部
5 アクチュエータ
51 第1アクチュエータ
52 第2アクチュエータ
53 第1コイル
54 第1界磁発生部
541 磁石
542 ヨーク
55 第2コイル
56 第2界磁発生部
561 磁石
562 ヨーク
6 変位量検出手段
61 発光素子
62 二次元PSD
63 演算回路
7 制御手段
7’ 制御手段
71 差動増幅回路
711 オペアンプ
712、713 抵抗
714 帰還抵抗
72 微分回路
73 抵抗
74 積分回路
75 速度帰還調整抵抗
8 ジャイロセンサ
DESCRIPTION OF
63 arithmetic circuit 7 control means 7 'control means 71
Claims (11)
前記支持機構は、前記撮影光学系の光路を挟んで互いに平行に配置され、その後端部が前記基部に支持された一対の第1支持板と、
前記一対の第1支持板の前端部に支持され、前記光路を囲むように配置された可動枠と、
前記一対の第1支持板に対しほぼ垂直な姿勢で前記光路を挟んで互いに平行に配置され、その前端部が前記可動枠に支持されるとともに、その後端部に前記撮像素子基板を支持する一対の第2支持板とを有し、
前記一対の第1支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記可動枠は、前記基部に対し前記面に平行な第1の方向に変位可能であり、
前記一対の第2支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記撮像素子基板は、前記可動枠に対し前記面に平行かつ前記第1の方向に垂直な第2の方向に変位可能であることを特徴とする撮像装置。 An image pickup optical system, an image pickup element substrate on which an image pickup element for picking up a subject image obtained by the image pickup optical system is mounted, and a surface direction in which the optical axis of the image pickup optical system is normal to the image pickup element substrate An image pickup apparatus comprising: a support mechanism that is displaceably supported; and an actuator that displaces the image pickup element substrate in the surface direction,
The support mechanism is arranged in parallel with each other across the optical path of the photographing optical system, and a pair of first support plates whose rear ends are supported by the base, and
A movable frame supported by the front ends of the pair of first support plates and arranged to surround the optical path;
A pair that is arranged in parallel to each other across the optical path in a posture substantially perpendicular to the pair of first support plates, and that has a front end portion supported by the movable frame and a rear end portion that supports the imaging element substrate. A second support plate,
By displacing the pair of first support plates so as to be inclined with respect to the optical axis, the movable frame can be displaced in a first direction parallel to the surface with respect to the base portion,
When the pair of second support plates are displaced so as to be inclined with respect to the optical axis, the imaging element substrate is in a second direction parallel to the surface and perpendicular to the first direction with respect to the movable frame. An imaging apparatus characterized by being displaceable.
前記基部は、前記撮影レンズ鏡筒の後端部に設けられており、前記可動枠は、前記撮影レンズ鏡筒の外周部に位置する請求項1または2に記載の撮像装置。 A photographic lens barrel containing the photographic optical system;
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the base is provided at a rear end portion of the photographing lens barrel, and the movable frame is located on an outer peripheral portion of the photographing lens barrel.
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