JP2005338714A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に関し、特に像ブレ補正動作などのために移動可能である撮像素子などを含む可動部の固定装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to a movable part fixing apparatus including an imaging element that can be moved for an image blur correction operation and the like.
従来、像ブレ補正装置など、像ブレ補正レンズまたは撮像素子を光軸と垂直な平面上を移動させることが可能な撮像装置が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an image pickup apparatus that can move an image shake correction lens or an image sensor on a plane perpendicular to the optical axis, such as an image shake correction apparatus.
特許文献1は、像ブレ補正レンズを含む可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を持たない像ブレ補正装置を開示する。特許文献2は、像ブレ補正レンズを含む可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を持つ像ブレ補正装置を開示する。
しかし、特許文献1の装置のような可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を持たない像ブレ補正装置では、主電源がオン状態且つ像ブレ補正を行わない場合に、可動部は電磁力によって特定位置に固定される。この固定のために重力に逆らって可動部を保持するための電磁力を発生させる必要があり、消費電力に問題があった。 However, in an image blur correction apparatus that does not have a large-sized mechanism such as a motor that fixes a movable part at a specific position in a moving range, such as the apparatus of Patent Document 1, when the main power supply is on and image blur correction is not performed. The movable part is fixed at a specific position by electromagnetic force. For this fixing, it is necessary to generate an electromagnetic force for holding the movable portion against the gravity, which causes a problem in power consumption.
また、特許文献2の装置のように、像ブレ補正レンズまたは撮像素子を含む可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を用いれば、消費電力の問題は生じないが、像ブレ補正装置全体を大型化させていた。
Further, as in the apparatus of
したがって本発明の目的は、撮像素子を含む可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を持たない撮像装置において、低消費電力で可動部を固定する装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide an apparatus that fixes a movable part with low power consumption in an imaging apparatus that does not have a large-sized mechanism such as a motor that fixes a movable part including an imaging element at a specific position in a moving range. is there.
本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、撮像素子について撮影レンズの光軸に直交する第1方向と、光軸及び第1方向に直交する第2方向に移動可能である可動部と、可動部を第1、第2方向に移動自在に支持する固定部とを備え、可動部、固定部は、可動部を第1方向に移動させる第1、第2水平方向駆動手段と、可動部を第2方向に移動させる第1、第2鉛直方向駆動手段とを有し、第1、第2水平方向駆動手段、第1、第2鉛直方向駆動手段を制御する制御手段を備え、制御手段は、第1、第2水平方向駆動手段、または第1、第2鉛直方向駆動手段のすくなくとも一方について、互いに逆方向に可動部を移動せしめる力を発生させ、可動部を光軸に垂直な平面上を回転させ固定する。 An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element, a first direction orthogonal to the optical axis of the photographing lens with respect to the image pickup element, a movable portion movable in a second direction orthogonal to the optical axis and the first direction, A fixed portion that supports the movable portion in the first and second directions, and the movable portion and the fixed portion include first and second horizontal driving means for moving the movable portion in the first direction, and the movable portion. The first and second vertical direction driving means for moving in the second direction, and the first and second horizontal direction driving means, and the control means for controlling the first and second vertical direction driving means. Generating a force for moving the movable part in the opposite direction to at least one of the first and second horizontal driving means or the first and second vertical driving means on a plane perpendicular to the optical axis. Rotate and fix.
好ましくは、回転により、可動部又は固定部に含まれる可動部を第1方向または第2方向に移動自在に支持する部材との間に摩擦力を生じさせる。これにより、駆動手段の駆動力の他に、摩擦力を使って可動部を固定できるので、可動部の固定に必要な消費電力を抑えることが可能になる。 Preferably, a frictional force is generated between the movable part and the member that supports the movable part included in the movable part or the fixed part so as to be movable in the first direction or the second direction by rotation. As a result, the movable part can be fixed using a frictional force in addition to the driving force of the driving means, so that it is possible to suppress power consumption required for fixing the movable part.
さらに好ましくは、可動部は、可動部を第1方向に支持する部材として、第1方向に平行な線分と、第2方向に平行な線分を有する移動用シャフトと、移動用シャフトを除く可動部に含まれ且つ移動用シャフトを第1方向に移動自在に支持する水平方向軸受け部とを有し、固定部は、可動部を第2方向に支持する部材として、移動用シャフトを第2方向に移動自在に支持する鉛直方向軸受け部を有する。 More preferably, the movable part is a member that supports the movable part in the first direction, excluding the moving shaft having a line segment parallel to the first direction, a line segment parallel to the second direction, and the moving shaft. And a horizontal bearing portion that is included in the movable portion and supports the moving shaft so as to be movable in the first direction. The fixed portion serves as a member that supports the movable portion in the second direction. It has a vertical bearing part that is movably supported in the direction.
また、さらに好ましくは、可動部の回転量は、可動部を支持する部材間のクリアランスの量と略同一である。 More preferably, the amount of rotation of the movable part is substantially the same as the amount of clearance between the members that support the movable part.
また、好ましくは、互いに逆方向に可動部を移動せしめる力それぞれの値の絶対値は等しい。 Preferably, the absolute values of the values of the forces that move the movable part in the opposite directions are equal.
また、好ましくは、第1、第2水平方向駆動手段による可動部の回転の方向と、第1、第2鉛直方向駆動手段による可動部の回転の方向は逆方向である。これにより、撮像素子などは回転による傾きが殆ど生じない。 Preferably, the direction of rotation of the movable part by the first and second horizontal direction driving means is opposite to the direction of rotation of the movable part by the first and second vertical direction driving means. As a result, the image sensor or the like hardly tilts due to rotation.
また、好ましくは、可動部、固定部のいずれか一方は、第1、第2水平方向駆動手段として第1、第2水平方向駆動用コイルを有し、第1、第2鉛直方向駆動手段として第1、第2鉛直方向駆動用コイルを有し、可動部、固定部のいずれか他方は、第1、第2水平方向駆動手段として第1、第2水平方向駆動用磁石を有し、第1、第2鉛直方向駆動手段として第1、第2鉛直方向駆動用磁石を有し、可動部を移動せしめる力は電磁力である。 Preferably, any one of the movable part and the fixed part has first and second horizontal driving coils as the first and second horizontal driving means, and the first and second vertical driving means. The first and second vertical driving coils are provided, and the other of the movable part and the fixed part has first and second horizontal driving magnets as first and second horizontal driving means, 1. First and second vertical direction driving magnets are provided as second vertical direction driving means, and the force for moving the movable part is an electromagnetic force.
さらに好ましくは、第1水平方向駆動用コイルと第1水平方向駆動用磁石とは第2方向で対向する位置関係に、第2水平方向駆動用コイルと第2水平方向駆動用磁石とは第2方向で対向する位置関係に、第1鉛直方向駆動用コイルと第1鉛直方向駆動用磁石とは第1方向で対向する位置関係に、第2鉛直方向駆動用コイルと第2鉛直方向駆動用磁石とは第1方向で対向する位置関係にある。 More preferably, the first horizontal driving coil and the first horizontal driving magnet are in a positional relationship facing each other in the second direction, and the second horizontal driving coil and the second horizontal driving magnet are second. The first vertical direction driving coil and the first vertical direction driving magnet are in a positional relationship opposite to each other in the direction, and the second vertical direction driving coil and the second vertical direction driving magnet are in a positional relationship opposite to each other in the first direction. Is a positional relationship facing each other in the first direction.
また、好ましくは、可動部を第1、第2方向に移動させることにより、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸のずれを無くし、被写体像と結像面の位置を一定に保つ像ブレ補正動作を行い、制御手段は、主電源がオン時で且つ像ブレ補正動作を行わない場合に、互いに逆方向に可動部を移動せしめる力を発生させる。 Preferably, by moving the movable part in the first and second directions, the optical axis shift on the imaging surface of the subject image caused by the blur is eliminated, and the positions of the subject image and the imaging surface are kept constant. The image blur correction operation is performed, and the control unit generates a force for moving the movable part in opposite directions when the main power source is on and the image blur correction operation is not performed.
以上のように本発明によれば、撮像素子を含む可動部を移動範囲の特定位置に固定するモータなどの大型の機構を持たない撮像装置において、低消費電力で可動部を固定する装置を提供することが可能になる。 As described above, according to the present invention, there is provided an apparatus for fixing a movable part with low power consumption in an imaging apparatus that does not have a large-sized mechanism such as a motor for fixing a movable part including an imaging element to a specific position in a moving range. It becomes possible to do.
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。撮像装置1はデジタルカメラであるとして説明する。なお、方向を説明するために、撮像装置1において光軸LXと直交する水平方向を第1方向x、光軸LXと直交する鉛直方向を第2方向y、光軸LXと平行な水平方向を第3方向zとして説明する。なお、図5は、図4の像ブレ補正部30を第2方向yの第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422b側からみた構成図を、図6は、図4のA−A線の断面における構成図を示す。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings. The imaging device 1 will be described as a digital camera. In order to describe the direction, in the imaging device 1, the horizontal direction orthogonal to the optical axis LX is the first direction x, the vertical direction orthogonal to the optical axis LX is the second direction y, and the horizontal direction parallel to the optical axis LX is The third direction z will be described. 5 is a configuration diagram of the image
撮像装置1の撮像に関する部分は、電源のオンオフ切り替えを行うPonボタン11、レリーズボタン13、LCDモニタ17、CPU21、撮像ブロック22、AE部23、AF部24、像ブレ補正部30の撮像部39a、及び撮影レンズ67から構成される。Ponボタン11の押下に対応してPonスイッチ11aのオンオフ状態が切り替えられ、これにより撮像装置1の電源のオンオフ状態が切り替えられる。被写体像は、撮像部39aを駆動する撮像ブロック22によって撮影レンズ67を介した光学像として撮像され、LCDモニタ17によって撮像された画像が表示される。また被写体像は光学ファインダ(不図示)によって光学的に観察することも可能である。
The parts related to the imaging of the imaging apparatus 1 are the
レリーズボタン13は、半押しすることにより測光スイッチ12aがオン状態にされ測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすることによりレリーズスイッチ13aがオン状態にされ撮像が行われ、撮影像がメモリされる。
When the
CPU21は、撮像に関する各部の制御、後述する像ブレ補正に関する各部の制御を行う制御手段である。また、CPU21は、後述する補正モードか否かを判断するパラメータISの値をメモリする。
The
撮像ブロック22は、撮像部39aを駆動する。AE部23は、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。AF部24は、測距を行い、この測距結果に基づき撮影レンズ67を光軸方向に変位させ焦点調節を行う。
The
撮像装置1の像ブレ補正装置すなわち像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン14、CPU21、角速度検出部25、ドライバ回路29、像ブレ補正部30、磁界変化検出素子の信号処理回路としてのホール素子信号処理回路45、及び撮影レンズ67から構成される。
The part relating to the image blur correction device of the image pickup apparatus 1, that is, the image blur correction, is a hole as a signal processing circuit of the image
像ブレ補正ボタン14は、押下することにより像ブレ補正スイッチ14aがオン状態にされ、測光など他の動作と独立して、一定時間ごとに、角速度検出部25、及び像ブレ補正部30が駆動されて像ブレ補正が行われる。像ブレ補正スイッチ14aがオン状態にされた補正モードの場合にパラメータIS=1、像ブレ補正スイッチ14aがオフ状態にされた補正モードでない場合にパラメータIS=0と設定する。本実施形態ではこの一定時間を1msであるとして説明する。
When the image
これらのスイッチの入力信号に対応する各種の出力はCPU21によって制御される。測光スイッチ12a、レリーズスイッチ13a、像ブレ補正スイッチ14aのオン/オフ情報は、それぞれ1ビットのデジタル信号としてCPU21のポートP12、P13、P14に入力される。撮像ブロック22、AE部23、及びAF部24は、それぞれポートP3、P4、P5で信号の入出力が行われる。
Various outputs corresponding to the input signals of these switches are controlled by the
次に、角速度検出部25、ドライバ回路29、像ブレ補正部30、ホール素子信号処理回路45についての詳細、及びCPU21との入出力関係について説明する。
Next, details of the angular
角速度検出部25は、第1、第2角速度センサ26、27とアンプ・ハイパスフィルタ回路28とを有する。第1、第2角速度センサ26、27は、撮像装置1の一定時間(1ms)ごとの第1方向x及び第2方向yの角速度を検出する。第1角速度センサ26は、第1方向xの角速度を、第2角速度センサ27は第2方向yの角速度を検出する。アンプ・ハイパスフィルタ回路28は、角速度に関する信号を増幅した後、第1、第2角速度センサ26、27のヌル電圧やパンニングをカットし、第1、第2角速度vx、vyとしてアナログ信号をCPU21のA/D0、A/D1に入力する。
The angular
CPU21は、A/D0、A/D1に入力された第1、第2角速度vx、vyをA/D変換した後、焦点距離などを考慮した変換係数によって一定時間(1ms)に生じた像ブレ量を演算する。従って、角速度検出部25とCPU21は、像ブレ量演算機能を有する。
The
CPU21は、演算により求められた像ブレ量に応じた撮像部39aの移動すべき位置Sを第1方向x、第2方向yごとにさらに駆動用コイルごとに演算し設定する。位置Sの第1方向x成分をsx、第2方向y成分をsyとする。撮像部39aを含む可動部30aの移動は、後述する電磁力によって行われる。可動部30aをこの位置Sまで移動させるためにドライバ回路29を駆動する駆動力Dの第1方向x成分を水平方向PWMデューティDX、第2方向y成分を鉛直方向PWMデューティDYとする。水平方向PWMデューティDX、鉛直方向PWMデューティDYは、ドライバ回路29に出力するパルス信号のデューティである。
The
可動部30aを移動させて像ブレ補正動作を行う場合は、水平方向PWMデューティDX、鉛直方向PWMデューティDYの値は、いずれも上記演算により求められる。
When the image blur correction operation is performed by moving the
像ブレ補正動作を行う場合、第1水平方向駆動用コイル31aを駆動するためにCPU21のPWM0は、水平方向PWMデューティDXと同じ値の第1水平方向PWMデューティdx1をドライバ回路29に出力する。第2水平方向駆動用コイル32aを駆動するためにCPU21のPWM1は、水平方向PWMデューティDXと同じ値の第2水平方向PWMデューティdx2をドライバ回路29に出力する。第1鉛直方向駆動用コイル33aを駆動するためにCPU21のPWM2は、鉛直方向PWMデューティDYと同じ値の第1鉛直方向PWMデューティdy1をドライバ回路29に出力する。第2鉛直方向駆動用コイル34aを駆動するためにCPU21のPWM3は、鉛直方向PWMデューティDYと同じ値の第2鉛直方向PWMデューティdy2をドライバ回路29に出力する。
When performing the image blur correction operation, the PWM0 of the
像ブレ補正動作を行わない場合は、可動部30aを第1〜第3水平移動用軸受け部51a〜53aと移動用シャフト50aとの間のクリアランス、及び移動用シャフト50aと第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57bとの間のクリアランス分を利用した微少回転をさせ、これらの間に生じた摩擦力で固定する。固定する位置は特定せず、直前の像ブレ補正動作における可動部30aの位置で固定する。
When the image blur correction operation is not performed, the
従って、可動部30aの回転量は、移動用シャフト50aなどの支持部材間のクリアランスの量と略同一である。
Accordingly, the rotation amount of the
この場合、水平方向デューティDX、鉛直方向デューティDYは、第1、第2一定値c1、c2に設定される。第1、第2一定値c1、c2は、像ブレ補正動作において演算により求められる水平方向デューティDX、鉛直方向デューティDYの値に比べて小さい値でよい。 In this case, the horizontal duty DX and the vertical duty DY are set to the first and second constant values c1 and c2. The first and second constant values c1 and c2 may be smaller than the values of the horizontal duty DX and the vertical duty DY obtained by calculation in the image blur correction operation.
像ブレ補正動作を行わない場合、第1水平方向駆動用コイル31aを駆動するためにCPU21のPWM0は、水平方向PWMデューティDXと同じ値の第1水平方向PWMデューティdx1(=c1)をドライバ回路29に出力する。第2水平方向駆動用コイル32aを駆動するためにCPU21のPWM1は、水平方向PWMデューティDXと絶対値が等しく異符号の第2水平方向PWMデューティdx2(=−c1)をドライバ回路29に出力する。第1鉛直方向駆動用コイル33aを駆動するためにCPU21のPWM2は、鉛直方向PWMデューティDYと同じ値の第1鉛直方向PWMデューティdy1(=c2)をドライバ回路29に出力する。第2鉛直方向駆動用コイル34aを駆動するためにCPU21のPWM3は、鉛直方向PWMデューティDYと絶対値が等しく異符号の第2鉛直方向PWMデューティdy2(=−c2)をドライバ回路29に出力する。
When the image blur correction operation is not performed, the PWM0 of the
ドライバ回路29は、第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2の出力を受けて第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2を第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに流す。ドライバ回路29は、第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2の出力を受けて第1、第2鉛直方向駆動電流iv1、iv2を第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aに流す。
The
第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2が第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに流れることにより、第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402bとの間に生じた電磁力によって可動部30aを第1方向xで互いに逆方向へ移動せしめる力が働く。これにより、移動用シャフト50aを除く可動部30aは第3方向zに垂直な平面上を回転せしめられる。
When the first and second horizontal driving currents ih1 and ih2 flow in the first and second
第1、第2鉛直方向駆動電流iv1、iv2が第1、第2鉛直方向駆動用コイル32a、34aに流れることにより、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412bとの間に生じた電磁力によって可動部30aを第2方向yで互いに逆方向へ移動せしめる力が働く。これにより、移動用シャフト50aを含む可動部30aは第3方向zに垂直な平面上を回転せしめられる。
When the first and second vertical driving currents iv1 and iv2 flow in the first and second
第1、第2一定値c1、c2の値は、水平方向の駆動による回転と、鉛直方向の駆動
による回転が互いに逆方向になるように設定されるのが望ましい。
The values of the first and second constant values c1 and c2 are preferably set so that rotation by horizontal driving and rotation by vertical driving are opposite to each other.
本実施形態では、CPU21は、第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2を変動させることにより、ドライバ回路29を介して第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに流れる第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2を制御する形態を説明するが、CPU21が第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに直接接続されて、第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2を制御する形態であってもよい。第2方向yについても同様である。
In the present embodiment, the
像ブレ補正部30は、CPU21が演算した移動すべき位置Sに撮像部39aを移動させることによって、ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸LXのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保ち、像ブレを補正する装置であり、撮像部39aを含み移動可能領域をもつ可動部30aと、固定部30bとを有する。また、像ブレ補正部30は、コイルに流れる電流の方向と磁石の磁界の向きにより生じた電磁力により可動部30aを移動させる駆動用部分と、可動部30aの位置を検出する位置検出部分とに分けて考えることもできる。
The image
像ブレ補正部30の可動部30aの第1方向xの駆動は、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402bによる電磁力によって行われる。像ブレ補正部30の可動部30aの第2方向yの駆動は、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34a、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412bによる電磁力によって行われる。
Driving of the
ドライバ回路29の駆動により移動した可動部30aの移動前または移動後の位置Pはホール素子部44a、ホール素子信号処理回路45によって検出される。検出された位置Pの情報は、第1検出位置信号pxが第1方向x成分として、第2検出位置信号pyが第2方向y成分としてそれぞれCPU21のA/D2、A/D3に入力される。
The position P before or after the movement of the
第1、第2検出位置信号px、pyに対してA/D変換後の位置Pの第1方向x成分、第2方向y成分をそれぞれpdx、pdyとする。検出された位置P(pdx、pdy)のデータと移動すべき位置S(sx、sy)のデータによりPID制御が行われる。 The first direction x component and the second direction y component of the position P after A / D conversion with respect to the first and second detection position signals px and py are set to pdx and pdy, respectively. PID control is performed based on the data of the detected position P (pdx, pdy) and the data of the position S (sx, sy) to be moved.
第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2の値は、第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2の値に比例して求められる。第1、第2鉛直方向駆動電流iv1、iv2の値は、第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2の値に比例して求められる。 The values of the first and second horizontal driving currents ih1 and ih2 are obtained in proportion to the values of the first and second horizontal PWM duties dx1 and dx2. The values of the first and second vertical driving currents iv1 and iv2 are obtained in proportion to the values of the first and second vertical PWM duties dy1 and dy2.
可動部30aは、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34a、撮像部39a、磁界変化検出素子部としてのホール素子部44a、可動基板49a、移動用シャフト50a、第1〜第3水平移動用軸受け部51a〜53a、プレート64aとを有する。
The
固定部30bは、第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402b、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412b、第1、第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421b、422b、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431b、432b、第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57b、ベース板65bとを有する。
The fixed
固定部30bが、可動部30aを第1方向x、第2方向yに移動自在に支持する詳細を説明する。
The details of the fixed
可動部30aの第3方向zから見てコの字型をした移動用シャフト50aは、固定部30bのベース板65bに取り付けられた第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57bと鉛直方向(第2方向y)に移動自在に支持される。すなわち移動用シャフト50aは、第1方向xに平行な線分と、第2方向yに平行な線分を有する。第1、第2鉛直移動用軸受け部54b、55bは、第1方向xからみて第2方向yに延びる長穴形状を有している。これにより、可動部30aは、固定部30bに対して鉛直方向に移動が可能になる。
The U-shaped moving
また移動用シャフト50aは、可動部30aの第1〜第3水平移動用軸受け部51a〜53aと水平方向(第1方向x)に移動自在に支持される。これにより、移動用シャフト50aを除く可動部30aは、移動用シャフト50a及び固定部30bに対して水平方向に移動が可能になる。
The moving
撮像素子39a1の撮像範囲を最大限活用するために、撮影レンズ67の光軸LXが撮像素子39a1の中心近傍を通る位置関係にある時に、第1方向x、第2方向yともに可動部30aが移動範囲の中心に位置する(移動中心位置にある)ように可動部30aと固定部30bの位置関係を設定する。撮像素子39a1の中心とは、撮像素子39a1の撮像面を形成する矩形が有する2つの対角線の交点をいう。
In order to make maximum use of the imaging range of the image sensor 39a1, when the optical axis LX of the
可動部30aは、撮影レンズ67の方向からみて光軸方向に撮像部39a、プレート64a、可動基板49aの第1基板49a1が取り付けられる。撮像部39aは、撮像素子39a1、ステージ39a2、押さえ部39a3、光学ローパスフィルタ39a4とを有し、ステージ39a2とプレート64aとで撮像素子39a1、押さえ部39a3、光学ローパスフィルタ39a4を挟み付勢する。第1〜第3水平移動用軸受け部51a〜53aは、ステージ39a2に取り付けられる。プレート64aは、撮像素子39a1が取り付けられることにより、撮像素子39a1が撮影レンズ67の光軸LXに垂直になるように位置決めを行う。またプレート64aが金属材料で出来ている場合には、撮像素子39a1と接触することによりさらに放熱効果も有する。
The
可動基板49aは、第3方向zに垂直な平面上にある第1基板49a1、及び第1基板49a1と垂直に取り付けられる第2〜第5基板49a2〜49a5から構成される。第2、第3基板49a2、49a3は、第2方向yに垂直な平面上にあり、これらは、撮像素子39a1を第2方向yで挟む位置関係にある。第4、第5基板49a4、49a5は、第1方向xに垂直な平面上にあり、こられは、撮像素子39a1を第1方向xで挟む位置関係にある。
The
第2基板49a2は、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第1水平方向駆動用コイル31a、及びホール素子部44aの第1水平方向ホール素子hh1とが第2方向yに垂直な平面上で且つ撮像素子39a1がある側と反対側に取り付けられる。
The second substrate 49a2 includes a first
第1水平方向駆動用コイル31aのコイルパターンは、第1水平方向駆動用コイル31aの電流の方向と第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bの磁界の向きから生じる電磁力により第1水平方向駆動用コイル31aを含む可動部30aを第1方向xに移動させるべく、第3方向zと平行な線分を有する。
The coil pattern of the first
第3基板49a3は、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第2水平方向駆動用コイル32a、及びホール素子部44aの第2水平方向ホール素子hh2とが第2方向yに垂直な平面上で且つ撮像素子39a1がある側と反対側に取り付けられる。
The third substrate 49a3 is configured such that the second
第2水平方向駆動用コイル32aのコイルパターンは、第2水平方向駆動用コイル32aの電流の方向と第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bの磁界の向きから生じる電磁力により第2水平方向駆動用コイル32aを含む可動部30aを第1方向xに移動させるべく、第3方向zと平行な線分を有する。
The coil pattern of the second
第4基板49a4は、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第1鉛直方向駆動用コイル33a、及びホール素子部44aの第1鉛直方向ホール素子hv1とが第1方向xに垂直な平面上で且つ撮像素子39a1がある側と反対側に取り付けられる。
In the fourth substrate 49a4, the first
第1鉛直方向駆動用コイル33aのコイルパターンは、第1鉛直方向駆動用コイル33aの電流の方向と第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bの磁界の向きから生じる電磁力により第1鉛直方向駆動用コイル33aを含む可動部30aを第2方向yに移動させるべく、第3方向zと平行な線分を有する。
The coil pattern of the first
第5基板49a5は、シート状でかつ渦巻き状のコイルパターンが形成された第2鉛直方向駆動用コイル34a、及びホール素子部44aの第2鉛直方向ホール素子hv2とが第1方向xに垂直な平面上で且つ撮像素子39a1がある側と反対側に取り付けられる。
The fifth substrate 49a5 is configured such that the second vertical driving
第2鉛直方向駆動用コイル34aのコイルパターンは、第2鉛直方向駆動用コイル34aの電流の方向と第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bの磁界の向きから生じる電磁力により第2鉛直方向駆動用コイル34aを含む可動部30aを第2方向yに移動させるべく、第3方向zと平行な線分を有する。
The coil pattern of the second vertical driving
ホール素子部44aが有する第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2については後述する。 The first and second horizontal hall elements hh1 and hh2 and the first and second vertical hall elements hv1 and hv2 included in the hall element unit 44a will be described later.
また、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aは、それぞれ巻線の外周部分から中心に向かって渦巻き状のコイルパターンが形成されたシートコイルである。そのため、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aの第2方向yの厚さ、及び第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aの第1方向xの厚さを薄くすることが可能になる。
The first and second
また、第1方向xの電磁力を高めるために、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aそれぞれが第2方向yにシートコイルを複数枚重ねる構成であっても、第2方向yの厚さは殆ど増加しない。第2方向yの電磁力を高めるために、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aそれぞれが第1方向xにシートコイルを複数枚重ねる構成であっても、第1方向xの厚さは殆ど増加しない。
Further, in order to increase the electromagnetic force in the first direction x, even if each of the first and second
本実施形態では、第1水平方向駆動用コイル31aは、シートコイルが第2方向yに2層に積層され、さらに、第1水平方向ホール素子hh1が第2方向yに重ねられる(図7参照)。第2水平方向駆動用コイル32aは、第1水平方向駆動用コイル31aと同様に、シートコイルが第2方向yに2層に積層され、さらに、第2水平方向ホール素子hh2が第2方向yに重ねられる(不図示)。第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aは、第1、第2鉛直方向駆動用コイル31a、32aと同様に、シートコイルが第1方向xに2層に積層され、さらに、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2が第1方向xに重ねられる(不図示)。ただし、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aの積層数は2層に限られない。
In the present embodiment, in the first
第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aは、フレキシブル基板(不図示)を介してこれらを駆動するドライバ回路29と接続される。ドライバ回路29には、CPU21のPWM0、PWM1から第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2が入力される。ドライバ回路29には、CPU21のPWM2、PWM3から第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2が入力される。ドライバ回路29は、入力された第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2の値に応じて第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに電力を供給し、可動部30aを第1方向xに駆動する。ドライバ回路29は、入力された第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2の値に応じて第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aに電力を供給し、可動部30aを第2方向yに駆動する。
The first and second
第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bは、第1水平方向駆動用コイル31a及び第1水平方向ホール素子hh1と第2方向yで対向するように固定部30bに取り付けられる。すなわち、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと、第1水平方向駆動用コイル31aとは、第2方向yに沿って配置される。第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと、第1水平方向ホール素子hh1とは、第2方向yに沿って配置される。
The first horizontal position detecting and driving
第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bは、第2水平方向駆動用コイル32a及び第2水平方向ホール素子hh2と第2方向yで対向するように固定部30bに取り付けられる。すなわち、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと、第2水平方向駆動用コイル32aとは、第2方向yに沿って配置される。第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと、第2水平方向ホール素子hh2とは、第2方向yに沿って配置される。
The second horizontal position detecting and driving
第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402bは、第2方向yと垂直な平面上で且つ第1方向xにN極とS極が並べられる。また、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bとは、可動部30aを第2方向yで挟む位置関係にある。
The first and second horizontal position detection and drive
第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bは、第1鉛直方向駆動用コイル33a及び第1鉛直方向ホール素子hv1と第1方向xで対向するように固定部30bに取り付けられる。すなわち、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと、第1鉛直方向駆動用コイル33aとは、第1方向xに沿って配置される。第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと、第1鉛直方向ホール素子hv1とは、第1方向xに沿って配置される。
The first vertical position detecting and driving
第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bは、第2鉛直方向駆動用コイル34a及び第2鉛直方向ホール素子hv2と第1方向xで対向するように固定部30bに取り付けられる。すなわち、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと、第2鉛直方向駆動用コイル34aとは、第1方向xに沿って配置される。第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと、第2鉛直方向ホール素子hv2とは、第1方向xに沿って配置される。
The second vertical position detecting and driving
第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412bは、第1方向xと垂直な平面上で且つ第2方向yにN極とS極が並べられる。また、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bとは、可動部30aを第1方向xで挟む位置関係にある。
The first and second vertical position detection and drive
第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bは、第3方向zにおいて固定部30bのベース板65b上で且つ可動部30a側に取り付けられた第1水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421bに取り付けられる。第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bの第3方向zの長さは、第1水平方向駆動用コイル31aの第3方向zの第1有効長L1に比べて長めに設定される。
The first horizontal position detection and drive
第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bは、第3方向zにおいて固定部30bのベース板65b上で且つ可動部30a側に取り付けられた第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422bに取り付けられる。第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bの第3方向zの長さは、第2水平方向駆動用コイル32aの第3方向zの第1有効長L1に比べて長めに設定される。
The second horizontal position detection and drive
第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bは、第3方向zにおいて固定部30bのベース板65b上で且つ可動部30a側に取り付けられた第1鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431bに取り付けられる。第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bの第3方向zの長さは、第1鉛直方向駆動用コイル33aの第3方向zの第1有効長L1に比べて長めに設定される。
The first vertical position detecting and driving
第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bは、第3方向zにおいて固定部30bのベース板65b上で且つ可動部30a側に取り付けられた第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク432bに取り付けられる。第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bの第3方向zの長さは、第2鉛直方向駆動用コイル34aの第3方向zの第1有効長L1に比べて長めに設定される。
The second vertical position detecting and driving
第1水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421bは、第1方向xから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、第1水平方向駆動用コイル31a、及び第1水平方向ホール素子hh1を第2方向yで挟む形で、固定部30bのベース板65b上に取り付けられる。第1水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421bにおける第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと接する側の部分は、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第1水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421bにおける第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、第1水平方向駆動用コイル31a、及び第2基板49a2と対向する側の部分は、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと第1水平方向駆動用コイル31a、及び第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと第1水平方向ホール素子hh1との間の磁束密度を高める役目を果たす。
The first horizontal position detecting and driving
第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422bは、第1方向xから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402b、第2水平方向駆動用コイル32a、及び第2水平方向ホール素子hh2を第2方向yで挟む形で、固定部30bのベース板65b上に取り付けられる。第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422bにおける第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと接する側の部分は、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422bにおける第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402b、第2水平方向駆動用コイル32a、及び第3基板49a3と対向する側の部分は、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと第2水平方向駆動用コイル32a、及び第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと第2水平方向ホール素子hh2との間の磁束密度を高める役目を果たす。
The second horizontal position detecting and driving
第1鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431bは、第2方向yから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、第1鉛直方向駆動用コイル33a、及び第1鉛直方向ホール素子hv1を第1方向xで挟む形で、固定部30bのベース板65b上に取り付けられる。第1鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431bにおける第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと接する側の部分は、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第1鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431bにおける第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、第1鉛直方向駆動用コイル33a、及び第4基板49a4と対向する側の部分は、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと第1鉛直方向駆動用コイル33a、及び第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと第1鉛直方向ホール素子hv1との間の磁束密度を高める役目を果たす。
The first vertical position detecting and driving
第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク432bは、第2方向yから見てコの字型形状を有する多角柱の軟磁性体材料で構成され、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412b、第2鉛直方向駆動用コイル34a、及び第2鉛直方向ホール素子hv2を第1方向xで挟む形で、固定部30bのベース板65b上に取り付けられる。第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク432bにおける第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと接する側の部分は、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bの磁界が周囲に漏れないようにする役目を果たす。第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク432bにおける第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412b、第2鉛直方向駆動用コイル34a、及び第5基板49a5と対向する側の部分は、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと第2鉛直方向駆動用コイル34a、及び第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと第2鉛直方向ホール素子hv2との間の磁束密度を高める役目を果たす。
The second vertical position detecting and driving
像ブレ補正動作において、第1水平方向駆動用コイル31aと第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bとの間に生じた電磁力による可動部30aの第1方向xの移動方向と、第2水平方向移動用コイル32aと第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bとの間に生じた電磁力による可動部30aの第1方向xの移動方向は同じになるように、コイルの巻線方向、磁石のN極、S極の配置が設定される。
In the image blur correction operation, the moving direction of the
像ブレ補正動作において、第1鉛直方向駆動用コイル33aと第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bとの間に生じた電磁力による可動部30aの第2方向yの移動方向と、第2鉛直方向移動用コイル34aと第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bとの間に生じた電磁力による可動部30aの第2方向yの移動方向は同じになるように、コイルの巻線方向、磁石のN極、S極の配置が設定される。
In the image blur correction operation, the moving direction of the
像ブレ補正動作を行わない時、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aに流れる第1、第2水平方向駆動電流ih1、ih2によって、可動部30aを第1方向xで且つ逆方向に移動させる電磁力が生じる。この電磁力により、移動用シャフト50aを除く可動部30aは第3方向zに垂直な平面上を回転する(図8参照)。回転の中心軸は、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a間の中心近傍である。移動用シャフト50aを除く可動部30aは、第1〜第3水平方向移動用軸受け部51a〜53aと移動用シャフト50aの間のクリアランス分だけ回転せしめられ、第1〜第3水平方向移動用軸受け部51a〜53aと移動用シャフト50aとの間の摩擦力によって固定される。図8では、第3方向zにおいて撮影レンズ67のある側と反対側から見て、左回り方向に回転した状態を示す。
When the image blur correction operation is not performed, the
さらに、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aに流れる第1、第2鉛直方向駆動電流iv1、iv2によって、可動部30aを第2方向yで且つ逆方向に移動させる電磁力が生じる。この電磁力により、移動用シャフト50aを含む可動部30aは第3方向zに垂直な平面上を回転する(図9参照)。回転の中心軸は、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34a間の中心近傍である。移動用シャフト50aを含む可動部30aは、移動用シャフト50aと第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57bとの間のクリアランス分だけ回転せしめられ、移動用シャフト50aと第1〜第4鉛直移動用軸受け部54b〜57bとの間の摩擦力によって固定される。図9では、第3方向zにおいて撮影レンズ67のある側と反対側から見て、右回り方向に回転した状態を示す。
Further, the first and second vertical driving currents iv1 and iv2 flowing through the first and second
本実施形態では、水平方向のコイルなどによる回転と、鉛直方向のコイルなどによる回転とが逆方向になるように設定されているので、可動部30aに含まれる撮像素子39a1は回転による傾きは殆ど生じない。
In the present embodiment, since the rotation by the horizontal coil or the like and the rotation by the vertical coil or the like are set in the opposite direction, the image sensor 39a1 included in the
また、水平方向のコイルなどによる回転と、鉛直方向のコイルなどによる回転が同方向になるように設定された場合、及び水平方向のコイルなどによる回転か鉛直方向のコイルなどによる回転のいずれかしか行われなかった場合は、可動部30aの回転により撮像素子39a1も回転し傾きが生じる。しかし、撮影者はLCDモニタ17に表示されたスルー画を見ながら無意識に回転により生じた傾きを調整する。シャフトと軸受けとの間のクリアランスは微少であり、回転する量も微少だからである。水平方向のコイルなどによる回転か鉛直方向のコイルなどによる回転のいずれかしか行われなかった場合は、回転が行われなかったコイルについては通常のPID制御が行われ、可動部30aを固定させる。
Also, when the rotation by the horizontal coil and the rotation by the vertical coil are set to be the same direction, either the rotation by the horizontal coil or the rotation by the vertical coil, etc. If not performed, the imaging element 39a1 also rotates and tilts due to the rotation of the
可動部30aの固定は、電磁石を発生されるコイルの駆動力Dと、移動用シャフト50aなどとの摩擦力によって行われる。従って、コイルの駆動力Dだけで可動部30aを固定する場合に比べて、少ない駆動力で済むため、消費電力を抑えることが可能になる。
The
ホール素子部44aは、ホール効果を利用した磁電変換素子であるホール素子を4つ有し、可動部30aの第1方向x、第2方向yの現在位置P(第1検出位置信号px、第2検出位置信号py)を検出する1軸ホール素子である。4つのホール素子のうち第1方向xの位置検出用のホール素子を2つの水平方向磁界変化検出素子としての第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2、第2方向yの位置検出用のホール素子を2つの鉛直方向磁界変化検出素子としての第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2とする。
The Hall element unit 44a includes four Hall elements that are magnetoelectric conversion elements utilizing the Hall effect, and a current position P (first detection position signal px, first detection position signal px, second direction y) of the
第1水平方向ホール素子hh1は、第2方向yから見て可動部30aの第2基板49a2上であって、固定部30bの第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと対向する位置に取り付けられる。第2水平方向ホール素子hh2は、第2方向yから見て可動部30aの第3基板49a3上であって、固定部30bの第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと対向する位置に取り付けられる。
The first horizontal hall element hh1 is mounted on the second substrate 49a2 of the
第1鉛直方向ホール素子hv1は、第1方向xから見て可動部30aの第4基板49a4上であって、固定部30bの第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと対向する位置に取り付けられる。第2鉛直方向ホール素子hv2は、第1方向xから見て可動部30aの第5基板49a5上であって、固定部30bの第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと対向する位置に取り付けられる。
The first vertical hall element hv1 is mounted on the fourth substrate 49a4 of the
第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2は、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aの巻線内に配置され、特に第1方向xに対し中心近傍に配置されるのが望ましい。第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2は、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aの巻線内に配置され特に第2方向yに対し中心近傍に配置されるのが望ましい。巻線内に配置することにより、可動部30aの移動と位置検出の両方に使用される第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402b、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412bの小型化を図ることが出来る。さらに可動部30aの移動範囲と位置検出範囲の中心を合わせることが可能になり、両範囲を効率良く利用することが可能になるからである。
The first and second horizontal hall elements hh1 and hh2 are arranged in the windings of the first and second
可動基板49aの第1水平方向ホール素子hh1がある部分すなわち第2基板49a2は、第1水平方向駆動用コイル31aの2層と、第1水平方向ホール素子hh1の1層が積層される(図7参照)。可動基板49aの第2水平方向ホール素子hh2がある部分すなわち第3基板49a3は、第2水平方向駆動用コイル32aの2層と、第2水平方向ホール素子hh2の1層が積層される。可動基板49aの第1鉛直方向ホール素子hv1がある部分すなわち第4基板49a4は、第1鉛直方向駆動用コイル33aの2層と、第1鉛直方向ホール素子hv1の1層が積層される。可動基板49aの第2鉛直方向ホール素子hv2がある部分すなわち第5基板49a5は、第2鉛直方向駆動用コイル34aの2層と、第2鉛直方向ホール素子hv2の1層が積層される。第2〜第5基板49a2〜49a5は多層基板である。
The portion of the
直線的な変化量を使って精度の高い位置検出が行える範囲を最大限活用して位置検出を行うため、第1水平方向ホール素子hh1の第1方向xの位置は、撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bのN極、S極それぞれと等距離近傍にあるのが望ましい。同様に、第2水平方向ホール素子hh2の第1方向xの位置は、撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bのN極、S極それぞれと等距離近傍にあるのが望ましい。
In order to perform position detection by making the most of the range in which position detection with high accuracy can be performed using a linear change amount, the position of the first horizontal hall element hh1 in the first direction x is near the center of the image sensor 39a1. Are in the vicinity of the same distance from the N and S poles of the first horizontal position detection and drive
直線的な変化量を使って精度の高い位置検出が行える範囲を最大限活用して位置検出を行うため、第1鉛直方向ホール素子hv1の第2方向yの位置は、撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bのN極、S極それぞれと等距離近傍にあるのが望ましい。同様に、第2鉛直方向ホール素子hv2の第2方向yの位置は、撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bのN極、S極それぞれと等距離近傍にあるのが望ましい。
The position in the second direction y of the first vertical hall element hv1 is in the vicinity of the center of the image sensor 39a1 in order to perform position detection by making the most of the range in which position detection with high accuracy can be performed using the linear change amount. Are in the vicinity of the same distance from the north pole and south pole of the first vertical position detection and drive
撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第1水平方向ホール素子hh1及び第1水平方向駆動用コイル31aと第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bとの第2方向yの第1距離d1と、第2水平方向ホール素子hh2及び第2水平方向駆動用コイル32aと第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bとの第2方向yの第2距離d2とが等しくなるように、第1、第2水平方向ホール素子hh1、hh2の第2方向yの位置を設定する。また、このとき、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと撮像素子39a1の中心近傍との第2方向yの距離と、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと撮像素子39a1の中心近傍との第2方向yの距離とが等しくなるように可動部30aと固定部30bの位置関係を設定するのが望ましい。
When the vicinity of the center of the image sensor 39a1 is in a positional relationship passing through the optical axis LX, the second of the first horizontal hall element hh1 and the first
これにより、第2方向yに対して、光軸LXを隔てて、ほぼ対称にホール素子、磁石などの位置検出部材を配置することが可能になる。また、ホール素子とコイルの位置関係から、光軸LXを隔てて、ほぼ対称にコイル、磁石などの駆動部材を配置することが可能になる。 Thereby, it becomes possible to arrange | position position detection members, such as a Hall element and a magnet, substantially symmetrically with respect to the 2nd direction y across the optical axis LX. Further, it becomes possible to dispose drive members such as coils and magnets almost symmetrically with the optical axis LX separated from the positional relationship between the Hall element and the coil.
撮像素子39a1の中心近傍が光軸LXを通る位置関係にある時に、第1鉛直方向ホール素子hv1及び第1鉛直方向駆動用コイル33aと第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bとの第1方向xの第3距離d3と、第2鉛直方向ホール素子hv2及び第2鉛直方向駆動用コイル34aと第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bとの第1方向xの第4距離d4とが等しくなるように、第1、第2鉛直方向ホール素子hv1、hv2の第1方向xの位置を設定する。また、このとき、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと撮像素子39a1の中心近傍との第1方向xの距離と、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと撮像素子39a1の中心近傍との第1方向xの距離とが等しくなるように可動部30aと固定部30bの位置関係を設定するのが望ましい。
When the vicinity of the center of the imaging element 39a1 is in a positional relationship passing through the optical axis LX, the first vertical hall element hv1, the first
これにより、第1方向xに対して、光軸LXを隔てて、ほぼ対称にホール素子、磁石などの位置検出部材を配置することが可能になる。また、ホール素子とコイルの位置関係から、光軸LXを隔てて、ほぼ対称にコイル、磁石などの駆動部材を配置することが可能になる。 Thereby, it becomes possible to arrange | position position detection members, such as a Hall element and a magnet, substantially symmetrically with respect to the 1st direction x across the optical axis LX. Further, it becomes possible to dispose drive members such as coils and magnets almost symmetrically with the optical axis LX separated from the positional relationship between the Hall element and the coil.
ベース板65bは、固定部30bにおいて第1、第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421b、422bなどを取り付けるベースとなる板状部材で、撮像素子39a1の撮像面と平行に配置される。本実施形態では、ベース板65bは、第3方向zにおいて、可動基板49aよりも撮影レンズ67に近い側にあるが、可動基板49aの方が撮影レンズ67に近い側にあるような位置関係であってもよい。
The
第1水平方向駆動用コイル31aと第2水平方向駆動用コイル32a、第1鉛直方向駆動用コイル33aと第2鉛直方向駆動用コイル34a、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402b、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412b、第1水平方向位置検出及び駆動用ヨーク421bと第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク422b、第1鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク431bと第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク432b、第1水平方向ホール素子hh1と第2水平方向ホール素子hh2、第1鉛直方向ホール素子hv1と第2鉛直方向ホール素子hv2は、それぞれ同じ特性のものを使用する。移動用シャフト50aの移動方向、すなわち第1方向x、第2方向yに沿った精度の高い可動部30aの駆動、位置検出を行うためである。
First
ホール素子信号処理回路45は、第1水平方向ホール素子hh1の出力信号から第1水平方向ホール素子hh1における出力端子間の第1水平方向電位差x1を検出し、第2水平方向ホール素子hh2の出力信号から第2水平方向ホール素子hh2における出力端子間の第2水平方向電位差x2を検出し、これらの平均値に一定の増幅率を乗算して第1方向xの位置を特定する第1検出位置信号pxをCPU21のA/D2に出力する第1ホール素子信号処理回路450を有する。
The hall element
ホール素子信号処理回路45は、第1鉛直方向ホール素子hv1の出力信号から、第1鉛直方向ホール素子hv1における出力端子間の第1鉛直方向電位差y1を検出し、第2鉛直方向ホール素子hv2の出力端子から、第2鉛直方向ホール素子hv2における出力端子間の第2鉛直方向電位差y2を検出し、これらの平均値に一定の増幅率を乗算して第2方向yの位置を特定する第2検出位置信号pyをCPU21のA/D3に出力する第2ホール素子信号処理回路460とを有する。
The hall element
本実施形態では、これら像ブレ補正動作を行うための部材は、第1方向xに垂直な平面上または第2方向yに垂直な平面上すなわち第3方向zに配置される。これによって、第3方向zに垂直な平面上に像ブレ補正動作を行うための部材の配置が減らされるので、像ブレ補正装置は第3方向zに垂直な平面方向に大型化しない。 In the present embodiment, the members for performing the image blur correction operation are arranged on a plane perpendicular to the first direction x or on a plane perpendicular to the second direction y, that is, in the third direction z. As a result, the arrangement of the members for performing the image blur correction operation on the plane perpendicular to the third direction z is reduced, so that the image blur correction device does not increase in size in the plane direction perpendicular to the third direction z.
第3方向zには像ブレ補正動作を行うための部材が多く配置されることになるが、この第3方向zには、元々撮影レンズ67や、撮像素子39a1などが配置されており、その周辺に像ブレ補正動作を行うための部材が配置されても撮像装置全体を大型化させる要因にはならない。従って、従来技術の場合に比べて、像ブレ補正装置を含む撮像装置を小型化させることが可能になる。特に、ズームレンズ付きの撮像装置など第3方向zに長い構成になる撮像装置においてその効果は顕著になる。
In the third direction z, many members for performing the image blur correction operation are arranged. In the third direction z, the photographing
また、1つの補正方向に対して光軸LXを隔ててほぼ対称にコイルや磁石などの駆動部材を配置することにより、移動用シャフト50aに沿った精度の高い付勢が出来る。これにより、可動部30aの駆動抵抗を抑制でき、省電力化、駆動に対する高追従性も得られる。
Further, by arranging drive members such as a coil and a magnet almost symmetrically with respect to one correction direction with the optical axis LX therebetween, high-precision urging along the moving
また、第2方向yに可動部30aを移動させた場合に、第1水平方向位置検出及び駆動用磁石401bと、第1水平方向ホール素子hh1との第1距離d1、及び第2水平方向位置検出及び駆動用磁石402bと、第2水平方向ホール素子hh2との第2距離d2が変化する。同様に、第1方向xに可動部30aを移動させた場合に、第1鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411bと、第1鉛直方向ホール素子hv1との第3距離d3、及び第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石412bと、第2鉛直方向ホール素子hv2との第4距離d4が変化する。これら、磁石とホール素子との距離が変化すると、その間の磁束密度が変化するためホール素子それぞれの出力信号の値も変化する。
Further, when the
本実施形態では、第1水平方向ホール素子hh1からの出力値である第1水平方向電位差x1と、第2水平方向ホール素子hh2からの出力値である第2水平方向電位差x2との平均値に一定の増幅率を乗算した値を、検出された可動部30aの位置Pの情報の第1方向x成分としての第1検出位置信号pxとする。これにより、可動部30aの第2方向yの移動分を考慮した正確な第1方向xの位置検出が可能になる。
In the present embodiment, the average value of the first horizontal potential difference x1 that is the output value from the first horizontal hall element hh1 and the second horizontal potential difference x2 that is the output value from the second horizontal hall element hh2 is obtained. A value obtained by multiplying the constant amplification factor is set as a first detection position signal px as a first direction x component of the detected position P information of the
同様に、第1鉛直方向ホール素子hv1からの出力値である第1鉛直方向電位差y1と、第2鉛直方向ホール素子hv2からの出力値である第2鉛直方向電位差y2との平均値に一定の増幅率を乗算した値を、検出された可動部30aの位置Pの情報の第2方向y成分としての第2検出位置信号pyとする。これにより、可動部30aの第1方向xの移動分を考慮した正確な第2方向yの位置検出が可能になる。
Similarly, the average value of the first vertical potential difference y1 that is the output value from the first vertical hall element hv1 and the second vertical potential difference y2 that is the output value from the second vertical hall element hv2 is constant. A value obtained by multiplying the amplification factor is set as a second detection position signal py as a second direction y component of the detected information on the position P of the
次に、一定時間(1ms)ごとに割り込み処理として他の動作と独立して行われる像ブレ補正処理について手順を図10のフローチャートで説明する。 Next, the procedure of image blur correction processing performed independently of other operations as interrupt processing at regular time intervals (1 ms) will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS11で、像ブレ補正処理の割り込み動作が始まると、ステップS12で、角速度検出部25から出力された第1、第2角速度vx、vyが、CPU21のA/D0、A/D1を介しA/D変換され入力される。ステップS13で、ホール素子部44aで位置検出され、ホール素子信号処理回路45で演算された第1、第2検出位置信号px、pyがCPU21のA/D2、A/D3を介しA/D変換され入力され、現在位置P(pdx、pdy)が求められる。
When the image blur correction process interrupt operation starts in step S11, the first and second angular velocities vx and vy output from the angular
ステップS14で、IS=0か否かが判断される。IS=0すなわち補正モードでない場合は、ステップS15で、可動部30aが固定される。固定は、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aなどの電磁力による回転により行われる。固定されると1msのタイマ割り込み処理が終了される。IS=1すなわち補正モードの場合は、ステップS16で、ステップS12で求めた第1、第2角速度vx、vyから可動部30aの移動すべき位置S(sx、sy)が演算され設定される。
In step S14, it is determined whether IS = 0. When IS = 0, that is, when the correction mode is not set, the
ステップS17で、ステップS15またはステップS16で設定した位置S(sx、sy)と現在位置P(pdx、pdy)より可動部30aの移動に必要な駆動力Dすなわち第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aを駆動するのに必要な第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2、第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2が演算される。ステップS18で第1、第2水平方向PWMデューティdx1、dx2、第1、第2鉛直方向PWMデューティdy1、dy2によりドライバ回路29を介し第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32a、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aが駆動され可動部30aが移動せしめられ、1msのタイマ割り込み処理が終了される。ステップS17、S18の動作は、一般的な比例、積分、微分演算を行うPID自動制御で用いられる自動制御演算である。
In step S17, the driving force D required for the movement of the
なお、本実施形態では、第1方向x、第2方向yそれぞれにおいて、位置検出用の磁石と、駆動用の磁石を共用させた構成を説明したが別体であってもよい。 In the present embodiment, the configuration in which the position detecting magnet and the driving magnet are shared in each of the first direction x and the second direction y has been described.
さらに、位置検出用のホール素子部44aを可動部30aに、位置検出用の磁石(第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402b、第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412b)を固定部30bに配置する構成を説明したが、可動部30a、固定部30bの構成を逆、すなわち、可動部30aが位置検出用の磁石を、固定部30bがホール素子部を有する形態でもよい。
Further, the position detecting hall element 44a is connected to the
また、磁界を発生させる装置としての磁石はいずれも、常に磁界を発生させる磁石であっても、必要に応じて磁界を発生させる電磁石であってもよい。 Further, any of the magnets as a device for generating a magnetic field may be a magnet that always generates a magnetic field or an electromagnet that generates a magnetic field as necessary.
また、第1、第2水平方向駆動用コイル31a、32aは第2方向yで第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石401b、402bと対向する位置関係、第1、第2鉛直方向駆動用コイル33a、34aは第1方向xで第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石411b、412bと対向する位置関係の実施形態を説明したが、位置関係はこれに限定されない。コイルと磁石が第3方向zで対向する位置関係にあるような像ブレ補正装置であっても同様の効果は得られる。
Further, the first and second
また、像ブレ補正動作のために撮像装置39a1を含む可動部30aを光軸に垂直な平面方向に移動可能な形態を説明したが、可動部30aを移動可能にする目的は像ブレ補正動作には限定されない。
Further, the mode in which the
また、磁界変化検出素子としてホール素子を利用したホール素子部44aによる位置検出を説明したが、磁界変化検出素子として別の検出素子を利用してもよい。具体的には、磁界の変化を検出することにより可動部の位置検出情報を求めることが可能なMIセンサ(高周波キャリア型磁界センサ)、または磁気共鳴型磁界検出素子、MR素子(磁気抵抗効果素子)であり、ホール素子を利用した本実施形態と同様の効果が得られる。 Further, although the position detection by the Hall element unit 44a using the Hall element as the magnetic field change detection element has been described, another detection element may be used as the magnetic field change detection element. Specifically, an MI sensor (high frequency carrier type magnetic field sensor) capable of obtaining the position detection information of the movable part by detecting a change in the magnetic field, a magnetic resonance type magnetic field detection element, an MR element (magnetoresistance effect element) The same effect as that of the present embodiment using the Hall element can be obtained.
1 撮像装置
11 Ponボタン
12a 測光スイッチ
13 レリーズボタン
13a レリーズスイッチ
14 像ブレ補正ボタン
14a 像ブレ補正スイッチ
17 LCDモニタ
21 CPU
22 撮像ブロック
23 AE部
24 AF部
25 角速度検出部
26、27 第1、第2角速度センサ
28 アンプ・ハイパスフィルタ回路
29 ドライバ回路
30 像ブレ補正部
30a 可動部
30b 固定部
31a、32a 第1、第2水平方向駆動用コイル
33a、34a 第1、第2鉛直方向駆動用コイル
39a 撮像部
39a1 撮像素子
39a2 ステージ
39a3 押さえ部
39a4 光学ローパスフィルタ
401b、402b 第1、第2水平方向位置検出及び駆動用磁石
411b、412b 第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用磁石
421b、422b 第1、第2水平方向位置検出及び駆動用ヨーク
431b、432b 第1、第2鉛直方向位置検出及び駆動用ヨーク
45 ホール素子信号処理回路
49a 可動基板
49a1〜49a5 第1〜第5基板
50a 移動用シャフト
51a〜53a 第1〜第3水平移動用軸受け部
54b〜57b 第1〜第4鉛直移動用軸受け部
64a プレート
65b ベース板
67 撮影レンズ
dx1、dx2 第1、第2水平方向PWMデューティ
dy1、dy2 第1、第2鉛直方向PWMデューティ
hh1、hh2 第1、第2水平方向ホール素子
hv1、hv2 第1、第2鉛直方向ホール素子
LX 撮影レンズの光軸
px、py 第1、第2検出位置信号
vx、vy 第1、第2角速度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
22
Claims (9)
前記可動部を前記第1、第2方向に移動自在に支持する固定部とを備え、
前記可動部、前記固定部は、前記可動部を第1方向に移動させる第1、第2水平方向駆動手段と、前記可動部を第2方向に移動させる第1、第2鉛直方向駆動手段とを有し、
前記第1、第2水平方向駆動手段、第1、第2鉛直方向駆動手段を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第1、第2水平方向駆動手段、または前記第1、第2鉛直方向駆動手段のすくなくとも一方について、互いに逆方向に前記可動部を移動せしめる力を発生させ、前記可動部を前記光軸に垂直な平面上を回転させ固定することを特徴とする撮像装置。 An image sensor, a first direction perpendicular to the optical axis of the photographing lens with respect to the image sensor, and a movable part movable in a second direction perpendicular to the optical axis and the first direction;
A fixed portion that movably supports the movable portion in the first and second directions;
The movable portion and the fixed portion include first and second horizontal driving means for moving the movable portion in a first direction, and first and second vertical direction driving means for moving the movable portion in a second direction. Have
Control means for controlling the first and second horizontal driving means, the first and second vertical driving means,
The control means generates a force for moving the movable part in the opposite direction to at least one of the first and second horizontal driving means or the first and second vertical driving means, and the movable part An image pickup apparatus characterized by rotating and fixing on a plane perpendicular to the optical axis.
前記固定部は、前記可動部を第2方向に支持する部材として、前記移動用シャフトを第2方向に移動自在に支持する鉛直方向軸受け部を有することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The movable portion is a member that supports the movable portion in the first direction, and includes a moving shaft having a line segment parallel to the first direction, a line segment parallel to the second direction, and a movable shaft excluding the moving shaft. And a horizontal bearing portion that is included in the portion and supports the moving shaft so as to be movable in the first direction,
3. The imaging according to claim 2, wherein the fixed portion includes a vertical bearing portion that supports the moving shaft in a second direction as a member that supports the movable portion in the second direction. apparatus.
前記可動部、固定部のいずれか他方は、前記第1、第2水平方向駆動手段として第1、第2水平方向駆動用磁石を有し、前記第1、第2鉛直方向駆動手段として第1、第2鉛直方向駆動用磁石を有し、
前記可動部を移動せしめる力は電磁力であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 One of the movable part and the fixed part has first and second horizontal driving coils as the first and second horizontal driving means, and the first and second vertical driving means are first. , Having a second vertical driving coil,
The other of the movable part and the fixed part has first and second horizontal driving magnets as the first and second horizontal driving means, and first as the first and second vertical driving means. , Having a second vertical driving magnet,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the force that moves the movable part is an electromagnetic force.
前記制御手段は、主電源がオン時で且つ前記像ブレ補正動作を行わない場合に、前記互いに逆方向に前記可動部を移動せしめる力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
By moving the movable portion in the first and second directions, the optical axis shift in the imaging plane of the subject image caused by blurring is eliminated, and the position of the subject image and the imaging plane is kept constant. Performs image stabilization and
2. The imaging according to claim 1, wherein when the main power is on and the image blur correction operation is not performed, the control unit generates a force that moves the movable part in the opposite directions. apparatus.
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