JP2006081348A - 駆動機構、振れ補正ユニット及びこれらを用いたカメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】 スライダの軽量化を図り、応答性が良好でしかも安定的な摩擦結合部を備える駆動機構乃至は振れ補正機構、及びこれらを用いたカメラを提供する。
【解決手段】 駆動機構には、圧電素子31と、該圧電素子31の一端側に固定された駆動軸32と、前記圧電素子31の他端側に固定された錘部材33とを備える駆動部3(圧電アクチュエータ)が用いられる。駆動部3の駆動軸32には、被駆動部材4Aとしてのスライダが摩擦結合されている。このような駆動機構において、前記被駆動部材4Aは、樹脂製の本体部41と、前記駆動軸32との摩擦結合部において駆動軸32と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材411とから構成されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 駆動機構には、圧電素子31と、該圧電素子31の一端側に固定された駆動軸32と、前記圧電素子31の他端側に固定された錘部材33とを備える駆動部3(圧電アクチュエータ)が用いられる。駆動部3の駆動軸32には、被駆動部材4Aとしてのスライダが摩擦結合されている。このような駆動機構において、前記被駆動部材4Aは、樹脂製の本体部41と、前記駆動軸32との摩擦結合部において駆動軸32と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材411とから構成されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の手振れを補正する振れ補正機構等として好適に適用できる駆動機構乃至は振れ補正ユニット、及びこれら機構乃至はユニットが組み込まれたカメラに関するものである。
手振れ等による撮影光軸のずれを補正するべく、光学系の一部又は全部を揺動させるアクティブ型の振れ補正機構として、例えば特許文献1に開示されているような、撮像素子を揺動させるタイプの振れ補正機構が知られている。この撮像素子揺動タイプの振れ補正機構によれば、振れ補正専用のレンズが不要であり、小型で高画質対応の振れ補正が実現できる等の利点がある。かかる振れ補正機構では、一般に撮像素子の側辺部位に配置された圧電アクチュエータにより、撮像素子に対して光軸と垂直な方向に揺動させる揺動力が与えられるようになっている。前記アクチュエータは、一般に圧電素子と、該圧電素子の一端側に固定された駆動軸と、前記圧電素子の他端側に固定された錘部材とを備えて構成されている。そして、前記駆動軸には被駆動部材(スライダ)の軸受け部が摩擦結合され、駆動軸が比較的緩やかに変位するときは摩擦結合力によりスライダは同期追随して移動するが、駆動軸が比較的急峻に変位するときは摩擦結合部に滑りが生じてスライダは移動しないという原理に基づいて、スライダが駆動されるものである。
ところで、前記アクチュエータの駆動軸と摩擦結合する軸受け部を有するスライダは、上述の通り摩擦結合力を動作原理としている関係上、摩擦に対する耐久性を確保するため、耐摩耗性を有する金属部材で構成されていることが望ましい。上掲の特許文献1に開示された手振れ補正機構においても、2軸方向に配置された圧電アクチュエータとの摩擦結合部(第1ロッド当接部74、第2ロッド当接部76)を備えるスライダ(第1スライダ14)は、アルミニウム製のフレーム材で構成される旨が開示されている。
特開2003−110929号公報
しかしながら、スライダを2つの摩擦結合部を一体的に備えるよう、フレーム状を呈する部材でスライダを構成する場合、フレーム状スライダ全体を金属にて構成するとスライダの重量が重くなってしまう。スライダが大重量になると、圧電アクチュエータにより揺動力が与えられた場合の応答速度が遅くなり、手振れ補正性能が低下することになる。
また、上記のようなフレーム状スライダ全体を金属部材で構成する場合、当該スライダは一般に複雑な形状とならざるを得ないことからダイキャスト成型にて製作することになるが、ダイキャスト成型に依ると表面がどうしても粗面化してしまい、圧電アクチュエータの駆動軸との摩擦結合面(軸受け部)が安定しないという不都合がある。そこで、前記摩擦結合面にフライス加工等の二次加工を施与したり或いは表面処理(アルマイト処理)をしたりして摩擦結合面を安定化させる必要が生じ、結果的にスライダの製作に手間と費用が嵩んでしまうという問題があった。
従って本発明は、圧電アクチュエータ(駆動部)の駆動軸と摩擦係合される被駆動部材(スライダ)について、圧電アクチュエータによる被駆動性能を低下させることなく軽量化を図り、さらに被駆動部材を比較的容易に且つ安価に製作することが可能で、ひいては応答性が良好でしかも安定的な摩擦結合部を備える駆動機構乃至は振れ補正機構、及びこれらを用いたカメラを提供することを目的とする。
本発明の請求項1にかかる駆動機構は、圧電素子と、該圧電素子の一端側に固定された駆動軸と、前記圧電素子の他端側に固定された錘部材とを備える駆動部と、前記駆動部の駆動軸に摩擦結合された被駆動部材とを備える駆動機構において、前記被駆動部材は、樹脂製の本体部と、前記駆動軸との摩擦結合部において駆動軸と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材とを具備することを特徴とする。
図1は、上記駆動機構の構成を概念的に示す模式図である。図1において、この駆動機構は、駆動部3と、該駆動部3により駆動される被駆動部材4Aとからなる。前記駆動部3は、圧電素子31と、該圧電素子31の一端側に固定された駆動軸32と、前記圧電素子31の他端側に固定された錘部材33とを備える。前記圧電素子31に駆動パルスが与えられると、圧電素子31が伸縮動作を行い、これに連動して駆動軸32がその長手方向に変位する。なお、図示は省略しているが、錘部材33は固定状態とされ、圧電素子31の伸縮変位が駆動軸32の方向に与えられるようになっている。一方前記被駆動部材4Aは、樹脂製の本体部41と、前記駆動軸32との摩擦結合部において駆動軸32と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材411とを具備している。なお、軸受け部材411の対向面には、軸受け部材411と駆動軸32との間に適宜な摩擦結合力を与えるための押さえ板45が取り付けられる。
このような構成によれば、本体部41が樹脂部材で構成されているので全体の軽量化が図れる一方で、耐摩擦性を確保する必要がある駆動軸32との摩擦結合部については、金属部材からなる軸受け部材411を配置し、耐摩擦性の要請に対応する構成とされている。従って、被駆動部材4A(スライダ)の軽量化を図ることができ、例えばオートフォーカス調整におけるレンズの駆動や手振れ補正の際の振れ補正駆動において、駆動部3による駆動に対する応答性を良好なものとすることができる。
なお、上記構成において、被駆動部材4Aの形状等については特に制限はなく、例えば平板状、フレーム状、立方体状、筒状或いは球状を呈するものであっても良い。また被駆動部材4Aには、レンズ等の光学部品や撮像素子等の電子部品が直接的若しくは間接的に搭載されていても良い。また軸受け部材411は、少なくとも駆動軸32と当接して摩擦結合力を発生できる形状を有していれば良く、薄板状の金属部材の折り曲げ部材或いは軸受け溝等を有する角材状金属部材のいずれでも良いが、軽量化の観点からは前者が望ましい。さらに、被駆動部材4Aと軸受け部材411との結合構造についても特に制限はなく、ネジ固定式、嵌合式、接着式或いは一体モールド式等のいずれの一体化構造であっても良い。
上記構成において、前記被駆動部材は、前記金属製の軸受け部材を金型内にセットし、前記本体部を構成する樹脂を溶融させて前記金型内へ注型して製作されたインサート成形品とすることが望ましい(請求項2)。この構成によれば、所望の摩擦面を備えた軸受け部材用の金属板を準備し、金型を用いて本体部を構成する樹脂材料でインサート成形すれば、フライス加工や表面処理等を要さず、容易に被駆動部材を製作できるようになる。
上記構成において、前記被駆動部材には被写体光を撮像する撮像素子が搭載され、前記駆動部は、前記被駆動部材を介して撮像素子を移動させる構成とすることができる(請求項3)。この場合、前記駆動部が、前記撮像素子をその光軸と垂直な2方向に揺動させるべく、複数設けられる構成とすることができる(請求項4)。
本発明の請求項5にかかる振れ補正ユニットは、圧電素子と、該圧電素子の一端側に固定された駆動軸と、前記圧電素子の他端側に固定された錘部材とを備える第1駆動部及び第2駆動部を有し、前記第1駆動部が取り付けられる第1基板と、前記第1駆動部の駆動軸と摩擦結合されることで前記第1基板と連結され、前記第1駆動部により前記第1基板に対して第1の方向へ相対移動される第2基板と、被写体光を撮像する撮像素子が搭載されると共に前記第2駆動部が取り付けられ、該第2駆動部の駆動軸と摩擦結合されることで前記第2基板と連結され、前記第2駆動部により前記第2基板に対して前記第1の方向と異なる第2の方向に相対移動される第3の基板とを具備する駆動機構であって、前記第2基板は、樹脂製の本体部と、前記第1駆動部及び第2駆動部の各駆動軸との摩擦結合部においてそれぞれの駆動軸と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材とを具備することを特徴とする。
上記構成において、前記第2基板における樹脂製の本体部は、撮像素子の外形形状に略合致した窓部を備える四方形のフレーム状を呈しており、前記フレーム状本体部の垂直片の一方に前記第1駆動部の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材が配置され、フレーム状本体部の水平片の一方に前記第2駆動部の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材が配置される構成とすることが望ましい(請求項6)。
図2は、上記振れ補正ユニットの構成を概念的に示す模式図である。図2において、この振れ補正ユニットは、先に図1で示したものと同様な構成の第1駆動部3−1及び第2駆動部3−2と、第1〜第3基板K1〜K3とからなる。第1の基板K1には、前記第1駆動部3−1が取り付けられている。第2基板K2(図1における被駆動部材4A(スライダ)が相当する)は、前記第1駆動部3−1の駆動軸32と摩擦結合されることで前記第1基板K1と連結され、前記第1駆動部3−1により前記第1基板K1に対して第1の方向N1へ相対移動される。第3の基板K3は、被写体光を撮像する撮像素子20が搭載されると共に前記第2駆動部3−2が取り付けられ、第2駆動部3−2の駆動軸32と摩擦結合されることで前記第2基板K2と連結される。この第3の基板K3は、第2駆動部3−2により前記第2基板K2に対して前記第1の方向N1と異なる第2の方向N2に相対移動される。
このような構成において、前記第2基板K2は、図3に示すように、樹脂製の本体部41と、前記第1駆動部3−1及び第2駆動部3−2の各駆動軸との摩擦結合部においてそれぞれの駆動軸と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材411,411とからなる。すなわち、樹脂製の本体部41は、撮像素子20の外形形状に略合致した窓部100を備える四方形のフレーム状を呈しており、前記フレーム状本体部41の垂直片の一方に前記第1駆動部3−1の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材411が配置され、フレーム状本体部41の水平片の一方に前記第2駆動部3−2の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材411が配置されている。
かかる振れ補正ユニットによれば、前記第1駆動部3−1により第2基板K2が第1基板K1に対して第1の方向N1に揺動され、第2駆動部3−2により撮像素子20が搭載された第3基板K3が第2の方向N2へ揺動され、結果的に撮像素子20は前記第1の方向N1及び第2の方向N2の組み合わせにより2次元平面内で自在に揺動されることになる。そして第2基板K2において、その本体部41が樹脂部材で構成されているので、このようなフレーム状の大きな基板であっても全体の軽量化が図れる一方で、耐摩擦性を確保する必要がある駆動軸32との摩擦結合部については、金属部材からなる軸受け部材411を配置しているので、耐摩擦性を具備する構成とされている。従って、手振れ等の振れ補正の際における振れ補正駆動において、第1駆動部3−1及び第2駆動部3−2による駆動に対する応答性を良好なものとすることができる。
本発明の請求項7にかかるカメラは、上記請求項1〜4いずれかに記載の駆動機構を備えてなるカメラである。この構成によれば、上記駆動機構を、例えばオートフォーカス調整におけるレンズの駆動や手振れ補正の際の振れ補正駆動等に適用でき、応答性の良いオートフォーカス制御や、手振れ補正制御を行うことができる。
本発明の請求項8にかかる振れ補正機構付きカメラは、上記請求項5又は6記載の振れ補正ユニットにおける第1基板が、カメラ本体ボディに固定されてなる構成である。この構成によれば、第1基板K1を固定基板とし、第2基板K2及び第3基板K3を移動基板として、振れ補正ユニットがカメラ本体ボディに組み付けられることとなる。
請求項1にかかる駆動機構によれば、被駆動部材の本体部が樹脂部材で構成されているので全体の軽量化が図れる一方で、耐摩擦性を確保する必要がある駆動軸との摩擦結合部については、金属部材からなる軸受け部材が配置され、耐摩擦性が担保される構成であるので、摩擦結合部における所定の性能を具備しつつ被駆動部材(スライダ)の軽量化を図ることができる。従って、例えばデジタルスチルカメラ等に当該駆動機構を組み込んだ場合、オートフォーカス調整におけるレンズの駆動や手振れ補正の際の振れ補正駆動等において、駆動部による駆動に対する応答性を良好なものとすることができ、オートフォーカス性能や手振れ補正性能を一層向上させることができる。
請求項2にかかる駆動機構によれば、インサート成形方式で被駆動部材を製作するので、予め所定の摩擦結合面を備える金属部品を準備しておけば、所望の被駆動部材(スライダ)を容易に製作できるようになるので、製造コストを低減することが可能となる。さらに、金属製軸受け部材をビス止めや接着により本体部に取り付ける場合に比べ、インサート成形方式によれば、精度の良い金型で金属製軸受け部材を保持させた状態で樹脂を注型することで、極めて精度良く本体部へ金属製軸受け部材を取り付けることができる。従って、例えば金属製軸受け部材を互いに直交する2軸方向に配置する場合でも、その直角度の精度を高めることができ、ひいては被駆動部材の駆動精度を高めることができる。
請求項3にかかる駆動機構によれば、撮像素子を、被駆動部材を介して移動させる構成であるので、例えば撮像素子揺動タイプの振れ補正機構を、応答性が良好な本発明にかかる駆動機構を用いて構築することができるようになる。
請求項4にかかる駆動機構によれば、複数の駆動部を有するので、撮像素子揺動タイプの振れ補正機構において撮像素子をより効果的に揺動させることができる一方で、複数の摩擦結合部が必要となる分、被駆動部材が大型化する傾向があるが、本発明の駆動機構を採用することで軽量化を図ることができることから、顕著にその効用を享受できるようになる。
請求項5にかかる振れ補正ユニットによれば、被駆動部材の本体部が樹脂部材で構成されているので全体の軽量化が図れる一方で、耐摩擦性を確保する必要がある第1駆動部及び第2駆動部の駆動軸との摩擦結合部については、金属部材からなる軸受け部材が配置され、耐摩擦性が担保される構成であるので、摩擦結合部における所定の性能を具備しつつ被駆動部材(スライダ)の軽量化を図ることができる。従って、例えばデジタルスチルカメラ等に当該振れ補正ユニットを組み込んだ場合、手振れ補正の際の振れ補正駆動等において、駆動部による駆動に対する応答性を良好なものとすることができ、手振れ補正性能を一層向上させることができる。
請求項6にかかる振れ補正ユニットによれば、上記の効果を奏する上に、第1及び第2駆動部による揺動力を、互いに直交する2つの方向から効果的に発生させることができるようになる。
請求項7にかかるカメラによれば、上記駆動機構を、例えばオートフォーカス調整におけるレンズの駆動や手振れ補正の際の振れ補正駆動等に適用でき、応答性の良いオートフォーカス制御や、手振れ補正制御を行うことができる。従って、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの撮像性能を向上せることができる。
請求項8にかかる振れ補正機構付きカメラによれば、第1基板K1を固定基板とし、第2基板K2及び第3基板K3を移動基板として、振れ補正ユニットがカメラ本体ボディに組み付けられるので、本発明にかかる振れ補正ユニットの効用を享受しつつ、撮像素子を二次元平面で自在に揺動させることが可能となる。従って、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラの振れ補正性能を向上せることができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
(カメラ外観構造の説明)
図4は、本発明に係る振れ補正機構付きカメラの一実施形態にかかるデジタルカメラ1の外観構造を説明する図であり、図4(a)は、デジタルカメラ1の正面外観図、図4(b)は、デジタルカメラ1の背面外観図をそれぞれ示している。図4(a)に示すように、このデジタルカメラ1は、カメラ本体10と、このカメラ本体10の正面略中央に着脱可能(交換可能)に装着される撮影レンズ12(交換レンズ)とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチルカメラである。
(カメラ外観構造の説明)
図4は、本発明に係る振れ補正機構付きカメラの一実施形態にかかるデジタルカメラ1の外観構造を説明する図であり、図4(a)は、デジタルカメラ1の正面外観図、図4(b)は、デジタルカメラ1の背面外観図をそれぞれ示している。図4(a)に示すように、このデジタルカメラ1は、カメラ本体10と、このカメラ本体10の正面略中央に着脱可能(交換可能)に装着される撮影レンズ12(交換レンズ)とを備えた一眼レフレックス型デジタルスチルカメラである。
図4(a)において、カメラ本体10は、正面略中央に撮影レンズ12が装着されるマウント部13と、正面左端部において突設され、ユーザが片手(又は両手)により確実に把持(保持)可能とするためのグリップ部14と、正面右上部に制御値を設定するための制御値設定ダイアル15と、正面左上部に撮影モードを切り換えるためのモード設定ダイアル16と、グリップ部14の上面に撮影動作(露光)の開始及び/又は終了を指示するためのレリーズボタン17とを備えている。
撮影レンズ12は、被写体からの光(光像)を取り込むレンズ窓として機能するとともに、当該光をカメラ本体10の内部に配置されている後述の撮像素子20やファインダ部7へ導くための撮影レンズ系(例えば光軸に沿って直列的に配置されるズームレンズブロックや固定レンズブロック)を構成するものである。撮影レンズ12は、マニュアル操作或いは自動的に各レンズ位置を移動させて焦点調整を行うことが可能に構成されている。
なお、マウント部13の近傍には、撮影レンズ12を着脱するための着脱ボタン121と、装着された交換レンズ12との電気的接続を行うための複数個の電気的接点(図示省略)と、機械的接続を行うための複数個のカプラ(図示省略)とが設けられている。この電気的接点は、撮影レンズ12に内蔵されたレンズROM(リードオンリメモリ)から当該レンズに関する固有の情報(開放F値や焦点距離等の情報)をカメラ本体10内の全体制御部に送出したり、撮影レンズ12内のフォーカスレンズの位置やズームレンズの位置の情報を全体制御部に送出したりするためのものである。カプラは、カメラ本体10内に設けられたフォーカスレンズ駆動用モータの駆動力を撮影レンズ12内の各レンズに伝達するためのものである。
図4(a)において、グリップ部14の内部には電池収納室とカード収納室とが設けられている。電池収納室にはカメラの電源として、例えば所定数の単3形乾電池が収納されており、カード収納室には撮影画像の画像データを記録するための記録媒体、例えばメモリカードが着脱可能に収納されるようになっている。
モード設定ダイアル16は、自動露出(AE)制御モードや自動焦点(AF;オートフォーカス)制御モード、或いは静止画を撮影する静止画撮影モードや動画を撮影する動画撮影モード(連続撮影モード)、フラッシュモード等の各種撮影モードを設定するためのものである。
レリーズボタン17は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてレリーズボタン17が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作)が実行され、レリーズボタン17が全押しされると、撮影動作(後述するカラー撮像素子を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードに記録する一連の動作)が実行される。また、動画撮影モードにおいてレリーズボタン17が全押しされると、撮影動作(上記と同様のカラー撮像素子の露光、露光で得られた画像信号への画像処理、及びこの画像処理された画像データのメモリカードへの記録という一連の動作)が開始され、再度レリーズボタン17が全押しされると撮影動作が終了される。
図4(b)において、カメラ本体10の背面略中央上部には、ファインダ窓181(接眼部)が設けられている。ファインダ窓181には、交換レンズ12からの被写体像が導かれており、ユーザ(撮影者)は、このファインダ窓181を覗くことにより被写体を視認することができる。カメラ本体10の背面の略中央には、外部表示部182(LCD;液晶モニター)が設けられている。外部表示部182は、本実施形態では例えば画素数が400(X方向)×300(Y方向)=120000のカラー液晶表示素子からなり、上記動画像を表示するとともに、AE制御やAF制御に関するモード、撮影シーンに関するモード或いは撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカードに記録された撮影画像を再生表示したりするものである。
外部表示部182の左上部には電源スイッチ191が設けられている。電源スイッチ191は例えば2点スライドスイッチからなり、接点を左方の「OFF」位置に設定すると電源がオフになり、接点を右方の「ON」位置に設定すると電源がオンになる。外部表示部182の右側には方向選択キー192及び手ぶれ補正スイッチ193が設けられている。方向選択キー192は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の4方向の押圧操作と、右上、左上、右下及び左下の4方向の押圧操作とが、それぞれ検出されるようになっている。方向選択キー192は多機能化されており、例えば外部表示部182に表示される撮影シーン設定のためのメニュー画面において選択された項目を変更するための操作スイッチとして機能し、複数のサムネイル画像が配列表示されるインデックス画面において選択された再生対象のコマを変更するための操作スイッチとして機能する。また、方向選択キー192は、交換レンズ12のズームレンズの焦点距離を変更するためのズームスイッチとして機能させることもできる。
手ぶれ補正スイッチ193は、手持ち撮影や望遠撮影、暗部での(長時間露光が必要な)撮影時において、手ぶれ等の「ブレ」が発生する恐れのある場合に対して確実な撮影を可能とするためのブレ補正モードを設定するものである。この手ぶれ補正スイッチ193は、電源スイッチ191と同様に2点スライドスイッチとしてもよい。
外部表示部182の左側には、外部表示部182の表示や表示内容に関する操作を行うためのスイッチとして、取消スイッチ194、確定スイッチ195、メニュー表示スイッチ196及び外部表示切換スイッチ197等が設けられている。取消スイッチ194はメニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。確定スイッチ195はメニュー画面で選択された内容を確定するためのスイッチである。メニュー表示スイッチ196は外部表示部182にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容(例えば撮影シーン設定画面や露出制御に関するモード設定画面など)を切り換えたりするためのスイッチで、メニュー表示スイッチ196の押圧ごとにメニュー画面が切り換わる。外部表示切換スイッチ197は、外部表示部182への表示をオンにしたり、その表示をオフにしたりするスイッチで、外部表示切換スイッチ197の押圧ごとに外部表示部182の表示と非表示とが交互に行われる。なお、カメラ本体10の適所には、上記各スイッチ以外にズームスイッチ、露出補正スイッチ、AEロックスイッチ等のプッシュ式スイッチやダイアル式スイッチといった各種スイッチが備えられていてもよい。
(カメラ内部構成の全体説明)
次に、デジタルカメラ1の内部構成について説明する。
図5はデジタルカメラ1の正面透視図、図6は背面透視図、図7は上面断面図、図8は側面断面図をそれぞれ示している。但し、図5〜図7においては、それぞれ撮影レンズ12を取り外した状態での透視図及び断面図としている。このデジタルカメラ1は、図8に示すように、カメラ本体10に交換レンズ12が装着されてなる。そしてカメラ本体10の本体ケース100内には、被写体光を撮像する四方形状の撮像素子20、該撮像素子20に対し光軸と垂直な方向に揺動させる揺動力を与える駆動部(アクチュエータ3a、3b)を備える振れ補正ユニット2、カメラ本体10に与えられる振れを検出する振れ検出部50、位置検出センサ部55、画像処理用の各種回路を備えるASIC61や前記駆動部の駆動制御回路62等の電子部品がマウントされた制御基板6、電池室65、メモリカード収納部67、コネクタ部68、被写界を確認するためのファインダ部7、ミラー部71、該ミラー部を収納する枠体115、及びシャッタ8等が、底面シャーシ111、側面シャーシ113及び前面シャーシ114等にて固定・一体化される形で(但し、後述の通り撮像素子20と振れ補正ユニット2の一部は揺動されるためリジットに固定はされていない)収納されている。
次に、デジタルカメラ1の内部構成について説明する。
図5はデジタルカメラ1の正面透視図、図6は背面透視図、図7は上面断面図、図8は側面断面図をそれぞれ示している。但し、図5〜図7においては、それぞれ撮影レンズ12を取り外した状態での透視図及び断面図としている。このデジタルカメラ1は、図8に示すように、カメラ本体10に交換レンズ12が装着されてなる。そしてカメラ本体10の本体ケース100内には、被写体光を撮像する四方形状の撮像素子20、該撮像素子20に対し光軸と垂直な方向に揺動させる揺動力を与える駆動部(アクチュエータ3a、3b)を備える振れ補正ユニット2、カメラ本体10に与えられる振れを検出する振れ検出部50、位置検出センサ部55、画像処理用の各種回路を備えるASIC61や前記駆動部の駆動制御回路62等の電子部品がマウントされた制御基板6、電池室65、メモリカード収納部67、コネクタ部68、被写界を確認するためのファインダ部7、ミラー部71、該ミラー部を収納する枠体115、及びシャッタ8等が、底面シャーシ111、側面シャーシ113及び前面シャーシ114等にて固定・一体化される形で(但し、後述の通り撮像素子20と振れ補正ユニット2の一部は揺動されるためリジットに固定はされていない)収納されている。
前記撮像素子20は、図5及び図8に示すように、撮影レンズ12に対向するカメラ本体10内、すなわちカメラ本体10に撮影レンズ12が装着された場合の当該撮影レンズ12が備えているレンズ群122の光軸L(図8参照)上におけるカメラ本体10内の適所に、前記光軸Lに対して垂直となる方向に配設されている。
撮像素子20は、被写体輝度を検出(被写体光を撮像)する。すなわち、撮影レンズ12により結像された被写体光像の光量に応じて、R、G、B各成分の画像信号に光電変換して制御基板6のASIC61へ出力するものである。具体的には、撮像素子20は四方形状を呈し(必ずしも四方形状でなくとも良い)、CCD(Charge Coupled Device)が2次元状に配置されたエリアセンサの各CCDの表面に、R(赤)、G(緑)、B(青)のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されており、例えば1600(X方向)×1200(Y方向)=1920000個の画素を有したものとされたカラー撮像素子である。なお、撮像素子20としては、CCDイメージセンサ、CMOSイメージセンサ、VMISイメージセンサ等幾つかの選択肢があるが、本実施形態ではCCDイメージセンサを採用している。
振れ補正ユニット2は、カメラ本体10にユーザの手振れ等による振れが与えられて前記光軸Lにずれが生じた場合に、撮像素子20をその振れに応じて適宜移動(揺動)させることで光軸Lのずれを補正するためのものである。この振れ補正ユニット2は、大略的に振れ台板22(第1基板)、撮像素子ホルダ26(第3基板)、ピッチ方向アクチュエータ3a(第2駆動部)及びヨー方向アクチュエータ3b(第1駆動部)、スライダ4(第2基板)及び位置検出センサ部55などから構成されている。この振れ補正ユニット2の構成については、後記で詳述する。
制御基板6は、前記振れ補正ユニット2と略同一平面方向に隣接配置されている(図6及び図7参照)。この実施形態では、側面シャーシ113に対して連結部661にて固定された電池室65(バッテリーチャンバー)を形成する電池ホルダ651にマウントされる形で、制御基板6がネジ部662,663にて取り付けられている。この制御基板6と撮像素子20とは、フレキシブル配線基板201により電気的に接続されている。また制御基板6とピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3b、並びに位置検出センサ部55とは、第2フレキシブル配線基板39により電気的に接続されている。
ここで、上記フレキシブル配線基板201及び第2フレキシブル配線基板39は、所定間隔を置いて複数の導体を横方向に整列配置し、その上下面が絶縁フィルムで封止されてなる帯状の配線部材である。これらフレキシブル配線基板は、その広幅面を湾曲する形で適宜配線され、特に上記フレキシブル配線基板201にあっては、振れ補正ユニット2の揺動に対応できるよう、所定の撓みが付与された状態で配線される。なお、このような帯状フレキシブル配線基板に代えて、丸線を束ねたハーネス状の配線部材を用いることも可能である。
前記電池ホルダ651は、カメラ本体10のグリップ部14側の側部に配置されている。該電池ホルダ651は、プラスチック等の樹脂成型品で構成され、前記電池室65には当該デジタルカメラ1の動作電源として例えば所定数の単3型乾電池が収納される。この電池ホルダ651の背面部には、カード室67が設けられている。該カード室67には、撮影画像の画像データを記録するためのメモリカード等が着脱自在に収納可能とされている。
振れ検出部50は、ピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50b、ジャイロ基板51、緩衝材52及びジャイロ用フレキシブル配線基板53から構成されている。ピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50bは、測定対象物(本実施形態ではカメラ本体ボディ10)が振れによって回転した場合における振れの角速度を検出するものである。このようなジャイロとしては、例えば圧電素子に電圧を印加して振動状態とし、該圧電素子に回転運動による角速度が加わったときに生じるコリオリ力に起因する歪みを、電気信号として取り出すことで角速度を検出するタイプのものが使用できる。
これらピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50bは、ジャイロ基板51上にマウントされ、前記電池ホルダ651の側壁に設けられている平板状のジャイロ取付部652へ、緩衝材52を介してジャイロ側が取り付けられている。この緩衝材52は、ミラー部71の動作振動が伝播してジャイロが振動を誤検出することを防止するためのもので、例えば両面に接着層を備えるブチルゴムシート材等を用いることができる。なお、ジャイロ用フレキシブル配線基板53は、ピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50bと制御基板6とを電気的に接続するためのものである。
コネクタ部68は、前記電池ホルダ651の反対側の側部に配置されている。該コネクタ部68は、リモート端子やUSB端子、或いはAC電源のジャック等のハウジングを備えた樹脂成形体からなる。このコネクタ部68は、側面シャーシ113とビス1131にて、また前面シャーシ114とビス1141でそれぞれ固定されている。
カメラ本体10の略中央部には、前記電池ホルダ651とコネクタ部68とに挟まれる態様で、枠体115(前枠)が配置されている。この枠体115は、ファインダ部7と対向する上面部が開口された正面視略四角形状の角筒体であり、ひずみ等に対する十分な強度を備えた剛体である。枠体115の前面は、マウント部13の形状に合わせて形成された円筒状のマウント受け部115aが設けられている。このマウント受け部115aに対してマウント部13が嵌合され、複数のビス131により前記マウント部13が固定されている。なお前記枠体115は、マウント受け部115aの近傍の側部に設けられた固定部1153,1154おいて、前面シャーシ114の折り曲げ部とビス1151,1152により固定されている(図5及び図7参照)。
図8に示した光軸L上において、被写体光をファインダ部7(ファインダ光学系)へ向けて反射させる位置には、ミラー部71(反射板)が配置されている。撮影レンズ12を通過した被写体光は、ミラー部71(後述の主ミラー711)によって上方へ反射され、焦点板72(ピントグラス)に結像される。撮影レンズ12を通過した被写体光の一部はこのミラー部71を透過する。なおミラー部71は上記枠体115内に配置されており、図示省略の支持機構により枠体115によってミラー部71は保持されている。
ミラー部71は、主ミラー711及びサブミラー712から構成されており、主ミラー711の背面側において、サブミラー712が当該主ミラー711の背面に向けて倒れるように回動可能(可倒式)に設けられている。主ミラー711を透過した被写体光の一部はサブミラー712によって反射され、この反射された被写体光は焦点検出部714に入射される。焦点検出部714は、被写体のピント情報を検出する測距素子等からなる所謂AFセンサーである。
上記ミラー部71は、所謂クイックリターンミラーであり、露光時には回転軸713を回動支点として矢印Aで示す上方へ向けて跳ね上がり、焦点板72の下方位置で停止する。この際、サブミラー712は、主ミラー711の背面に対して矢印Bで示す方向に回転軸713を支点として回動し、上記ミラー部711が焦点板72の下方位置で停止したときには、主ミラー711と略平行となるように折り畳まれた状態となる。これにより、撮像レンズ12からの被写体光がミラー部71によって遮られることなく撮像素子20上に届き、該撮像素子20が露光される。露光が終了すると、ミラー部71は元の位置(図8に示す位置)に復帰する。
ファインダ部7は、前記枠体115の上部に配置されている。このファインダ部7は、ペンタプリズム73、接眼レンズ74及び上記ファインダ窓181を備えている。ペンタプリズム73は、断面が5角形をしており下面から入射された被写体光像を内部での反射によって当該像の天地左右を入れ替えて正立像にするためのプリズムである。接眼レンズ74は、ペンタプリズム73により正立像にされた被写体像をファインダ窓181の外側に導く。このような構成により、ファインダ部7は、撮影待機時において光学ファインダとして機能する。
撮像素子20の光軸方向直前には、疑似カラーや色モアレの発生を防止するべくローパスフィルタ21(光学フィルタ)が配置されている。このローパスフィルタ21は、前記撮像素子ホルダ26により、撮像素子20と共に保持されている。
前記ローパスフィルタ21の直前には、メカニカルシャッタとしてのシャッタ8が配置されている。シャッタ8は、露光時に開閉するよう制御されるものであり、ここでは例えば縦走りフォーカルプレーンシャッタが採用されている。該シャッタ8は、その前方側が前記枠体115の後端部に当接された状態とされ、一方その後方側がシャッタ押さえ板82にて挟まれた状態とされている。そして、シャッタ押さえ板82は枠体115に対してビス821で固定(図6参照)されており、これによりシャッタ8は剛体である枠体115に支持される形となっている。
撮像素子20の後部には、撮像素子20面と平行に、側面シャーシ113を挟んで上記外部表示部182が配設されている。一方、枠体115とコネクタ部68との間には、ミラー部71及びシャッタ8を駆動するための駆動ユニット850が配置されている。該駆動ユニット850は、具体的にはシャッタ8の開閉動作を行うシャッタ駆動部851と、ミラー部71の駆動を行うミラー駆動部852とから構成されている。但し、ミラー駆動部852は、シャッタ8を一部駆動する機能も備えている。
以上の構成を構造体の連結構造としてみると、先ず枠体115の後端側にシャッタ8及び振れ補正ユニットが取り付けられると共に、該枠体115の前方側(固定部1153,1154)において、前面シャーシ114とビス1151,1152により連結されている。そして前面シャーシ114にはビス1141によりコネクタ部68が取り付けられており、結果的に枠体115とコネクタ部68とが前面シャーシ114により連結されている。さらに前記コネクタ部68と制御基板6が一体化された電池ホルダ651とは、ビス1131及び連結部661を介して側面シャーシ113により連結されている。なお、底面シャーシ111によっても、枠体115とコネクタ部68とは連結されている。この底面シャーシ111には、三脚を取り付けるための三脚用ネジ部112が設けられている。
このような構造体の連結構造が採用されていることから、仮にミラー部71の駆動により振動が発生することがあっても、その振動は電池ホルダ651に設けられたジャイロ取付部652に取り付けられている振れ検出部50に直接伝達されることはなく(シャーシを迂回するので振動が減衰する)、振れ検出部50による振れ検知に対する影響を最小限に抑制することが可能となる。
また、かかる連結構造の採用により、枠体115や振れ補正ユニット2を含むユニット(構造体)と、制御基板6や電池ホルダ651を含むユニット(構造体)との間に、所定の空間部G(図7参照)を設定し易くなる。すなわち、枠体115と電池ホルダ651との間に連結構造部を設けず、また駆動ユニット850をコネクタ部68側に配置したことにより、角筒状の枠体115の側壁部1155に沿った平面的空間が確保し易くなる。而して本実施形態では、前記側壁部1155の周囲にフレキシブル配線基板201を撓ませた状態で収納可能な平面的な空間部Gを設定し、該空間部Gにフレキシブル配線基板201を撓ませて配線している。これにより、撮像素子20の2次元の揺動動作に追従して、フレキシブル配線基板201も移動できる構成とされている。
(振れ補正ユニットの概略全体説明)
続いて、本実施形態にかかる振れ補正ユニット2について詳細に説明する。
図9は、振れ補正ユニット2の構成を簡略的に示す分解斜視図(略図ゆえ、細部は省略して描いている)である。この振れ補正ユニット2は、大別して振れ台板22(第1基板)、撮像素子ホルダ26(第3基板)及びスライダ4(第2基板)からなる三つの基板部材で構成されており、前記振れ台板22を基底部材(固定基板)として、移動基板としての撮像素子ホルダ26及びスライダ4が順次積重された態様とされている。
続いて、本実施形態にかかる振れ補正ユニット2について詳細に説明する。
図9は、振れ補正ユニット2の構成を簡略的に示す分解斜視図(略図ゆえ、細部は省略して描いている)である。この振れ補正ユニット2は、大別して振れ台板22(第1基板)、撮像素子ホルダ26(第3基板)及びスライダ4(第2基板)からなる三つの基板部材で構成されており、前記振れ台板22を基底部材(固定基板)として、移動基板としての撮像素子ホルダ26及びスライダ4が順次積重された態様とされている。
前記撮像素子ホルダ26は、図7又は図8に示すように、撮像素子20及びローパスフィルタ21を保持する移動基板である。振れ台板22は、カメラボディに当該振れ補正ユニット2を取り付けるための固定基板であり、シャッタ8を介して被写体光が撮像素子20へ届くよう、撮像素子20の外形形状(四方形状)に合わせた四方形状の窓部220が設けられている。スライダ4は、同様に撮像素子20に略合致した窓部400を備える四方形のフレーム状を呈する移動基板である。
撮像素子ホルダ26には、撮像素子20の一側辺に沿うように、ピッチ方向アクチュエータ3a(第1駆動部)が搭載されている。このピッチ方向アクチュエータ3aは、後記で詳述するが、圧電素子31a及び駆動軸32aを備える圧電アクチュエータである。またスライダ4の一側辺には、前記駆動軸32aと摩擦結合する摩擦結合部40aが備えられている。前記駆動軸32aが圧電素子31aにより駆動されることで、スライダ4に対して撮像素子ホルダ26が、図中矢印p方向(第1の方向;ピッチ方向)に揺動されるようになっている。つまり、当該デジタルカメラ1の光軸L(図8参照)と垂直な第1の方向(ピッチ方向)に、撮像素子20を揺動させる揺動力を、当該撮像素子20の側辺部位(第2の側辺部位)において与える構成とされている。
一方、固定基板としての振れ台板22には、同様に圧電素子31b及び駆動軸32bを備えるヨー方向アクチュエータ3b(第2駆動部)が搭載されている。またスライダ4の他の側辺には、前記駆動軸32bと摩擦結合する摩擦結合部40bが備えられている。前記駆動軸32bが圧電素子31bにより駆動されることで、振れ台板22に対してスライダ4が、図中矢印y方向(第2の方向;ヨー方向)に揺動されるようになっている。つまり、当該デジタルカメラ1の光軸Lと垂直であって、前記第1の方向(ピッチ方向)と直交する第2の方向(ヨー方向)に、撮像素子20を揺動させる揺動力を、当該撮像素子20の側辺部位(第4の側辺部位)において与える構成とされている。
このようなピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bによる揺動機構が備えられているので、撮像素子20はピッチ方向及びヨー方向に移動自在となる。従って、カメラ本体10に与えられる振れに応じて撮像素子20を揺動させることが可能となり、振れ量を振れ検出部50にて検出し、これに応じてピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bを適宜駆動させることで、所望の振れ補正を行うことができるものである。
前記ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bの配置については、図6に示すように、振れ補正ユニット2と制御基板6との隣接部に近接する撮像素子20の第1の側辺20aと対向する第2の側辺20b部位にピッチ方向アクチュエータ3a(第1駆動部)が配置(前記隣接部に近接する撮像素子20の側辺20aに対して、撮像素子20を挟んで反対側の側辺20b側に配置)されている。また、振れ補正ユニット2とファインダ部7との隣接部に近接する撮像素子20の第3の側辺20cと対向する第4の側辺20d部位にヨー方向アクチュエータ3b(第2駆動部)が配置(前記隣接部に近接する撮像素子20の側辺20cに対して、撮像素子20を挟んで反対側の側辺20d側に配置)されている。
これにより、前記制御基板6との隣接部にアクチュエータを設置するためのスペースを確保する必要はなくなり、振れ補正ユニット2と制御基板6とをより近接させることができ、その分だけフレキシブル配線基板201による配線経路を短くすることができる。従って、ノイズの影響を受けにくくすることができるようになる。また、前記ファインダ部7との隣接部にアクチュエータを設置するためのスペースを確保する必要はなくなり、振れ補正ユニット2とファインダ部7とをより近接させることができる。従って、カメラの高さ方向のサイズが抑制できるようになるものである。
(振れ補正ユニットの各構成部材の説明)
続いて、振れ補正ユニット2の各構成部材についてそれぞれ説明する。図10は、図9に示した振れ台板22、撮像素子ホルダ26及びスライダ4からなる三つの基板部材を組み付けた状態を示す平面図である。そして、図11は振れ台板22の平面図、図12は撮像素子ホルダ26の平面図、図13はスライダ4の平面図をそれぞれ示している。
続いて、振れ補正ユニット2の各構成部材についてそれぞれ説明する。図10は、図9に示した振れ台板22、撮像素子ホルダ26及びスライダ4からなる三つの基板部材を組み付けた状態を示す平面図である。そして、図11は振れ台板22の平面図、図12は撮像素子ホルダ26の平面図、図13はスライダ4の平面図をそれぞれ示している。
≪振れ台板について≫
図11において、振れ台板22には前述の窓部220のほか、フレキシブル配線基板201を貫通させる第1配線窓部221、後述する位置検出用のホールセンサ57用のフレキシブル配線基板59を貫通させる第2配線窓222、ヨー方向アクチュエータ3bを固定するアクチュエータ取付部223、第1連結バネ取付部224、衝撃印加時等においてスライダ4の飛び出しを抑止するストッパ枠225、及び振れ補正ユニット2のカメラ本体ボディへの固定部であってアオリ調整用の調整ネジ2201〜2203(図6及び後述の図23参照)を貫通させるネジ孔226等が備えられている。
図11において、振れ台板22には前述の窓部220のほか、フレキシブル配線基板201を貫通させる第1配線窓部221、後述する位置検出用のホールセンサ57用のフレキシブル配線基板59を貫通させる第2配線窓222、ヨー方向アクチュエータ3bを固定するアクチュエータ取付部223、第1連結バネ取付部224、衝撃印加時等においてスライダ4の飛び出しを抑止するストッパ枠225、及び振れ補正ユニット2のカメラ本体ボディへの固定部であってアオリ調整用の調整ネジ2201〜2203(図6及び後述の図23参照)を貫通させるネジ孔226等が備えられている。
前記アクチュエータ取付部223に取り付けられるヨー方向アクチュエータ3bは、圧電素子31b、駆動軸32b及び矩形状の錘部材33bからなる。而してアクチュエータ取付部223は、駆動軸32bの先端部321bを保持するための貫通孔が設けられた折り曲げ片からなる先端取付部2231と、駆動軸32bの根本部322b付近を保持するための貫通孔が設けられた折り曲げ片からなる中間取付部2232と、錘部材33bが嵌め込み可能なように立設された4つの折り曲げ片からなる錘取付部2233とから構成されている。前記駆動軸32bの先端部321bは、前記先端取付部2231に弾性接着剤36にて固定されている。また、錘部材33bは、その前方側(駆動軸32b側)において、弾性接着剤371により前側2つの錘取付部2233と固定されていると共に、後方側においても弾性接着剤372により後ろ側2つの錘取付部2233と固定されている。
本実施形態においては、前記ヨー方向アクチュエータ3b(ピッチ方向アクチュエータ3a)として、圧電アクチュエータが用いられている。ここで、当該アクチュエータの構成及び動作について、図14及び図15に基づいて説明する。図14(a)に示すように、圧電アクチュエータAは、ピエゾ素子等の電気機械変換素子からなる圧電素子31と、該圧電素子31の電歪方向(伸縮方向)端に固定された駆動軸32と、圧電素子31の他端に固定された錘部材33と、前記駆動軸32上に移動可能に摩擦結合された可動部材4a(本実施形態ではスライダ4が該当する)とから構成されている。そして、前記圧電素子31の伸縮動作により、駆動軸32が図中の繰り出し方向若しくは戻り方向へ移動されるものである。なお、錘部材33は固定され(図11に示す例では錘取付部2233にて固定)、これにより圧電素子31の伸長方向が規制されている。
図14(a)〜(c)は、駆動軸32上における可動部材4aの進退動作状態を示す模式図であり、また図15は駆動軸32の軸変位を時間軸に示したグラフ図である。つまり、図15に示すような鋸歯状の軸変位動作を駆動部材が為すように、圧電素子31に対して所定のデューティ比の矩形駆動パルス電圧が与えられるものである。なお、図14(a)、(b)、(c)の各状態図と、図15中に付記している記号(a)、(b)、(c)の時間ポイントとは一致させて描いている。
先ず図14(a)の状態を初期状態とすると、図14(b)の状態に移行するとき、すなわち繰り出し方向へ伸長するとき、図15のグラフ図に示すように、圧電素子31(駆動軸32)は緩やかに伸び変位する。これに伴って駆動軸32も緩やかな速度で繰り出し方向に移動されることから、駆動軸32に摩擦結合された可動部材4aは、その摩擦結合力により同期追随して変位する。次に、図14(b)から図14(c)の状態へ移行するとき、つまり圧電素子31が急速に縮み変位し、これに伴って駆動部材32も急峻な速度で戻り方向に移動されると、可動部材4aと駆動軸32の摩擦結合部に滑りが生じることとなる。この滑りにより、可動部材4aは駆動軸32の軸変位に追随して変位せず、戻り方向に僅かに戻るようになる。
このような動作が繰り返されることにより、可動部材4aは駆動軸32の軸上を圧電素子31から離れる繰り出し方向に移動されるものである。なお、図15に示した軸変位パターンを逆転(急峻な立ち上がりの後に緩やかな立ち下がりが生じるパターン)させれば、上記と逆の現象が生じ、可動部材4aは戻り方向に移動されるようになる。なお、ヨー方向アクチュエータ3bにおいては、前記可動部材4aはスライダ4が該当し、該スライダ4がヨー方向アクチュエータ3bによりヨー方向へ揺動される。
なお、上記の通りアクチュエータの固定に弾性接着剤36,371,372を用いるのは、圧電素子はその変位量が一般に小さいことから、圧電素子を用いたアクチュエータを効率良く駆動するためには共振現象を用いて駆動することが好ましく、前記共振現象を打ち消さないようにすることが望ましいからである。しかし、変位量が確保されている場合等においては、固着タイプの接着材を用いても良い。
上記のヨー方向アクチュエータ3bの他、振れ台板22には撮像素子20の2次元位置を検出する位置検出センサ部55の一部を構成するホールセンサ57が搭載されている。フレキシブル配線基板59は、このホールセンサ57により発生される電気信号を制御部に伝送すると共に、後述のピッチ用アクチュエータ3aに対する信号伝送も行う。なおフレキシブル配線基板59には接続部591が備えられており、該接続部591にはピッチ用フレキシブル配線基板391(図12参照)の端部が接続される。
≪撮像素子ホルダについて≫
続いて、図12(側面図は図7参照)に基づいて撮像素子ホルダ26について説明する。撮像素子ホルダ26には、前述の通り撮像素子20とローパスフィルタ21とが保持されるほか、撮像素子基板261、ピッチ方向アクチュエータ3a、位置検出用の磁石56及び放熱板265等も保持されている。これらを保持するために、当該撮像素子ホルダ26は撮像素子基板261取付用のビス2611の受けネジ孔(図示せず)、ピッチ方向アクチュエータ3aを固定するアクチュエータ取付部263、及び磁石56を収容する凹部を有する磁石取付部264を備えると共に、平面視で矩形を呈する撮像素子ホルダ26の1つのコーナー部に突設された突出平板部262に形成されている剛球受け部2621を備えている。
続いて、図12(側面図は図7参照)に基づいて撮像素子ホルダ26について説明する。撮像素子ホルダ26には、前述の通り撮像素子20とローパスフィルタ21とが保持されるほか、撮像素子基板261、ピッチ方向アクチュエータ3a、位置検出用の磁石56及び放熱板265等も保持されている。これらを保持するために、当該撮像素子ホルダ26は撮像素子基板261取付用のビス2611の受けネジ孔(図示せず)、ピッチ方向アクチュエータ3aを固定するアクチュエータ取付部263、及び磁石56を収容する凹部を有する磁石取付部264を備えると共に、平面視で矩形を呈する撮像素子ホルダ26の1つのコーナー部に突設された突出平板部262に形成されている剛球受け部2621を備えている。
撮像素子基板261は、撮像素子20の背面側において、ビス2611により撮像素子ホルダ26に固定されている。前記撮像素子基板261と撮像素子との間には、アルミニウム平板からなる撮像素子20と略同サイズの放熱板265が介在されている(図7参照)。該放熱板265は、制御基板6側の側辺部が延設されてなり、この延設部がフレキガイド部2651とされている。フレキガイド部2651は、カメラ光軸方向の前方に向けて湾曲された湾曲部を備えており、該湾曲部にフレキシブル配線基板201の背面が当接される態様で、フレキシブル配線基板201を枠体側壁部1155と電池ホルダ651との間の空間部Gへ案内している。これにより、振れ補正ユニット2が揺動し、帯状のフレキシブル配線基板201がこれに追従して屈曲変形若しくは捻り変形された場合でも、フレキシブル配線基板201が外傷を受けない構成とされている。
突出平板部262は、撮像素子ホルダ26と振れ台板22とを重ね合わせた状態において、前記振れ台板22の第1連結バネ取付部224が設けられている位置のコーナー部に突設される。そして剛球受け部2621には、後出の図21に基づいて説明するように、その上下面に剛球B1、B2が当接される。
前記アクチュエータ取付部263に取り付けられるピッチ方向アクチュエータ3aは、上述のヨー方向アクチュエータ3bと同様に、圧電素子31a、駆動軸32a及び矩形状の錘部材33aからなっている。なお、前記圧電素子31aには、ピッチ用フレキシブル配線基板391により、リード線391Lを介して駆動電圧が与えられる。而してアクチュエータ取付部263は、駆動軸32aの先端部321aを保持するための貫通孔が設けられた突片からなる先端取付部2631と、駆動軸32aの根本部322a付近を保持するための貫通孔が設けられた突片からなる中間取付部2632と、錘部材33aが収容される凹部からなる錘取付部2633とから構成されている。これに加え、錘取付部2633の上方にアーチ状に立設された係止部2634が備えられており、該アーチ状係止部2634の下部に錘部材33aが挿通可能とされている。
前記駆動軸32aの先端部321aは、前記先端取付部2631に弾性接着剤36にて固定されている。また、錘部材33aは、その前方側(駆動軸32a側)の2カ所において、弾性接着剤371により錘取付部2633の前方側と固定されている。一方、錘部材33aの後方側においても、アーチ状係止部2634の後方側と2カ所で、弾性接着剤372によって固定されている。以上のようなアクチュエータ取付部263に固定されたピッチ方向アクチュエータ3aの動作は、前述のヨー方向アクチュエータ3bと同様である。但し、該ピッチ方向アクチュエータ3aが動作すると、スライダ4に対して撮像素子ホルダ26がピッチ方向に揺動することとなる。
上述のように錘部材33aを、その前方側及び後方側(前後4箇所)において、弾性接着剤371,372により固定するようにしたのは次の理由による。すなわち、ピッチ方向アクチュエータ3a(ヨー方向アクチュエータ3bも同様)を動作させ移動体であるスライダ4を相対移動させると、その慣性で錘部材33aの固定部(接着部)に反力が加わることになる。この反力は、移動体が大きく(重く)なるほど大きくなる傾向がある。従って本実施形態のように、フレーム状を呈する大きな移動体(スライダ4)を採用した場合、その反力は大きくなることが考えられる。
図16は、ピッチ方向アクチュエータ3aの固定(接着)状態を示す斜視図である。図16(a)に示すように、錘部材33aを、その前方側においてのみ接着剤371にて固定するようにした場合、前記反力が大きくなると錘部材33aが図中矢印p1の方向に移動してしまう場合がある。かかる錘部材33aの移動が生じると、アクチュエータを用いた振れ補正のようなサーボ制御においては遅延の原因となり、安定的なサーボ制御が行えなくなる危惧がある。
さらに、カメラ本体10に衝撃が与えられた場合、錘部材33aは図中矢印p2に示す方向に、接着剤371により一体化された圧電素子31aと共に回動しようとする力が発生する。かかる回動力が錘部材33aに作用した場合、一般にセラミック材からなる圧電素子31aが破壊されてしまう場合がある。
そこで本実施形態では、図16(b)に示すように、錘部材33aを、その前方側を接着剤371にて固定するだけでなく、錘部材33aの後方側をも接着剤372により固定するようにしている。かかる固定構造を採ることにより、錘部材33aの移動力は強固に規制され、前述のように大きな反力が発生した場合でも、また衝撃により回動力が発生した場合でも、錘部材33aが移動しないようにすることができる。従って、安定的なサーボ制御が行えると共に、衝撃が加わっても圧電素子31aが破壊されにくい構成が達成されるようになる。
磁石取付部264に収容される磁石56は、撮像素子20の位置を検出するための位置検出センサ部55の一部を構成するもので、前記振れ台板22に固定されているホールセンサ57とペアをなしてセンシング動作を行う。図17(a)は、位置検出センサ部55の構成の一例を模式的に示す図である。
ホールセンサ57は、磁界に応じて電気信号を発生する磁界検出素子からなり、磁石56の移動方向(図中矢印x1,x2方向)に並置された第1ホールセンサ571と第2ホールセンサ572とからなる。また磁石56は、これらホールセンサに対向配置されている。前記第1ホールセンサ571及び第2ホールセンサ572は、前記磁石56から発生される磁界に応じて、それぞれ出力電圧V1、V2を発生するようになっている。
いま、磁石56が均一な磁界を発生しているものとすると、第1ホールセンサ571と第2ホールセンサ572との境界部573が、ちょうど磁石56の中間部561に位置している場合においては、前記出力電圧V1、V2は略等しくなり、出力電圧V1、V2の差を取ると、その値はゼロとなる。これに対し、磁石56が矢印x1方向に移動した場合、第1ホールセンサ571が受ける磁界の方が強くなることから、その出力電圧V1は第2ホールセンサ572の出力電圧V2よりも高くなる。従って、V1−V2を求めると、その値はプラス電圧となる。一方、磁石56が矢印x2方向に移動した場合は、逆に第2ホールセンサ572が受ける磁界の方が強くなることから、その出力電圧V2は第1ホールセンサ571の出力電圧V1よりも高くなる。従って、V1−V2を求めると、その値はマイナス電圧となる。
これをグラフ化すると、図17(b)に示す通りとなる。すなわち、磁石56の矢印x1若しくはx2方向の移動量に応じて、出力電圧V1、V2の差分にリニアな特性が表れるようになる。従って、磁石56に対向させて4方向にホールセンサを配置しておけば、磁石56の2次元平面内における位置が検出できるようになる。前記振れ台板22に搭載されているホールセンサ57は、実際には4つのホール素子が埋め込まれたユニット型のセンサである。
本実施形態では、このようなホールセンサ57が、固定基板である振れ台板22に搭載されており、一方移動基板である撮像素子ホルダ26には磁石56が取り付けられている。従って、撮像素子ホルダ26(つまり撮像素子20)がピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bにて2次元揺動された場合でも、撮像素子20の現在位置が知見できるものである。
≪スライダについて≫
次に、図13に基づいてスライダ4について説明する。スライダ4は、窓部400を備える四方形のフレーム状を呈する移動基板であって、4つの辺を備える樹脂製の本体フレーム41、該本体フレーム41の一方の垂直辺41Bに配置されたピッチ方向アクチュエータ3a用の第1摩擦結合部40a、本体フレーム41の一方の水平辺41Hに配置されたヨー方向アクチュエータ3b用の第2摩擦結合部40b、本体フレーム41の第1の角部に突設され第2連結バネ取付部431や剛球受け板432などが備えられた第1延出部43、前記第1の角部と対角位置にある第2の角部に突設され衝撃緩衝機能を発揮する第2延出部44などが具備されている。
次に、図13に基づいてスライダ4について説明する。スライダ4は、窓部400を備える四方形のフレーム状を呈する移動基板であって、4つの辺を備える樹脂製の本体フレーム41、該本体フレーム41の一方の垂直辺41Bに配置されたピッチ方向アクチュエータ3a用の第1摩擦結合部40a、本体フレーム41の一方の水平辺41Hに配置されたヨー方向アクチュエータ3b用の第2摩擦結合部40b、本体フレーム41の第1の角部に突設され第2連結バネ取付部431や剛球受け板432などが備えられた第1延出部43、前記第1の角部と対角位置にある第2の角部に突設され衝撃緩衝機能を発揮する第2延出部44などが具備されている。
図18は、第1摩擦結合部40a(第2摩擦結合部40bも同様である)の構成を示す断面図である。この第1摩擦結合部40aは、本体フレーム41に断面V字型の溝が設けられ、このV字型の溝部へ断面V字型に折り曲げられたV字型金属部材411が嵌め込まれる態様とされている。さらに詳述すると、V字型金属部材411は、幅方向中央部のV字型折曲部4110と、該V字型折曲部4110の両端にフランジ状に延設された水平部4111,4112とを備えている。前記水平部4111,4112の上側には、一部オーバーラップするようにそれぞれ一対の爪部412,413が配設されている。すなわち、前記爪部412,413により前記水平部4111,4112が押さえられ、V字型金属部材411が本体フレーム41に固着される構成とされている。
また、第1摩擦結合部40aの窓部400側の側部(内側側部)には、押さえ板45(図19参照)が嵌め入れられる押さえ板受け部414が突設されている。この押さえ板受け部414の下方には、押さえ板45(の端部452)を受け入れるキャビティ414Cが設けられている。さらに、第1摩擦結合部40aの外側側部には、押さえ板45に閉止力を与える後述の押圧力調整スプリング46を保持するスプリング保持部42a(42b)が備えられている。
第1延出部43の第2連結バネ取付部431は貫通孔であり、後述する連結バネ228が掛け止めされる。また剛球受け板432は、金属平板からなり、樹脂製の本体フレーム41に埋め込まれている。なお、第2延出部44は、樹脂製の突設片である。
以上説明したように、スライダ4は樹脂製の本体フレーム41と、金属製のV字型金属部材411及び剛球受け板432との複合部材からなる。このように、スライダ4を樹脂と金属との複合部材で構成したのは次の理由による。すなわち、アクチュエータ3a、3bの駆動軸32a,32bと摩擦結合する摩擦結合部40a、40bにおいては、摩擦に対する耐久性を確保するため、一般に耐摩耗性を有する金属部材で構成されていることが望ましい。しかしながら、本実施形態のように第1摩擦結合部40aと第2摩擦結合部40bとを別部材で構成せず、フレーム状を呈する本体フレーム41で一体化している場合、本体フレーム41全体を金属にて構成するとスライダ4の重量が重くなる。
スライダ4が大重量になると、アクチュエータ3a、3bにより揺動力が与えられた場合の応答速度が遅くなり、振れ補正性能が低下することになる。そこで本実施形態では、必要最小限の部分である第1摩擦結合部40a及び第2摩擦結合部40bに金属部材であるV字型金属部材411を、第1延出部43に剛球受け板432をそれぞれ取り付けることでスライダ4の軽量化を図り、振れ補正駆動に対する応答性が悪化しないようにしている。
このようなスライダ4の製作に当たっては、金属平板を所定のV字形状に折り曲げ加工して形成したV字型金属部材411を金型内にセットし、本体フレーム41を構成する樹脂材料を前記金型内に溶融させて注型するインサート成型方式にて製作することが望ましい。例えば、スライダ4全体を金属部材で構成する場合、ダイキャスト成型にて製作することになるが、ダイキャスト成型に依ると表面がどうしても粗面化してしまうことから、摩擦結合面が安定しないという不都合があり、フライス加工等の二次加工を施与したり表面処理をしたりして摩擦結合面を安定化させる必要が生じる。しかしながら、本実施形態のようにインサート成型方式とすれば、所望の摩擦面とされた金属板、若しくは剛球に対する耐性を有する金属板を別途準備しておけば良く、特性面並びに製造作業性の点で有利である。
上記スライダ4の本体フレーム41を構成する樹脂材料としては、インサート成型が可能で高強度のものを用いることが望ましく、例えばPPS、PC樹脂等を用いることができる。また、V字型金属部材411としては、表面硬度が高く耐摩耗性に優れると共に比重が大きい金属部材であることが望ましく、例えばSUS、リン青銅等を用いることができる。
(振れ補正ユニット各構成部材の組み付け構造についての説明)
続いて、前記振れ台板22、撮像素子ホルダ26、スライダ4、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3b等の組み付け構造について説明する。これら構成部材の組み付け後の構成は、図10に示す通りである。なお、図13に示しているスライダ4は、図10では180度反転された状態で振れ台板22に対して積重されている。図19は、スライダ4の前記第1摩擦結合部40a(第2摩擦結合部40bも同様)におけるピッチ方向アクチュエータ3a(ヨー方向アクチュエータ3bも同様)の駆動軸32aとの結合構造を示す断面図であり、図20は、図19の矢印d方向の矢視図である。
続いて、前記振れ台板22、撮像素子ホルダ26、スライダ4、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3b等の組み付け構造について説明する。これら構成部材の組み付け後の構成は、図10に示す通りである。なお、図13に示しているスライダ4は、図10では180度反転された状態で振れ台板22に対して積重されている。図19は、スライダ4の前記第1摩擦結合部40a(第2摩擦結合部40bも同様)におけるピッチ方向アクチュエータ3a(ヨー方向アクチュエータ3bも同様)の駆動軸32aとの結合構造を示す断面図であり、図20は、図19の矢印d方向の矢視図である。
第1摩擦結合部40aにおけるV字型金属部材411のV字型折曲部4110には、駆動軸32aの片半面側の外周が当接するよう添設されている。一方、駆動軸32aの他方の半面側には、押さえ板45が当接されている。この押さえ板45は、駆動軸32aと当接される湾曲部451と、スライダ4に備えられている押さえ板受け部414のキャビティ414Cに嵌入される嵌入端部452と、押圧力調整スプリング46の掛け止める係止部453とを備えている。
この押さえ板45は、所定の押圧力をもって駆動軸32aへ当接され、これにより駆動軸32aとV字型金属部材411との間の所定の摩擦結合力が設定される。つまり、押さえ板45の嵌入端部452は、前記キャビティ414Cに嵌入されることで、押さえ板受け部414の下面で固定的に押圧される。一方前記掛け止め部453は、所定のバネ力を備えた押圧力調整スプリング46により弾性的に押圧されている。
すなわち、押圧力調整スプリング46はコイルバネからなり、スプリング保持部42a(42b)にそのコイルバネ本体部が挿入される形で保持されている。そして図20に示すように、押圧力調整スプリング46の両端部46Eは、押さえ板45の係止部453にて係止されている。このような押圧力調整スプリング46を用いることで、スライダ4に突設されているスプリング保持部42aを支点として、バネ性を有する押圧力調整スプリング46の両端部46Eにて押さえ板45がスライダ4(V字型金属部材411)に向けて付勢されるようになる。而して、押さえ板45の湾曲部451にて駆動軸32aが、押圧力調整スプリング46が有する所定のバネ力により押圧され、これにより駆動軸32aとV字型金属部材411とが摩擦結合するものである。
次に図21は、振れ台板22とスライダ4との弾性連結部である、図10のe−e線断面図を示している。すなわち、振れ台板22とスライダ4とは、結果的にヨー方向アクチュエータ3bの駆動軸32bと、第2摩擦結合部40bにおける押さえ板45を介したV字型金属部材411との摩擦結合により連結されていることになるが、かかる連結のみではスライダ4が回動(図10の紙面手前方向への回動)するため、第2摩擦結合部40bの遠端側において連結バネ228にて両者を連結している。そして、前記連結状態にあってもスライダ4がピッチ方向へ揺動できるよう、鋼球B1、B2を用いた摺動構造が採用されている。
図21において、振れ台板22の第1連結バネ取付部224と、スライダ4の第2連結バネ取付部431とが高さ(厚さ)方向に位置決めされた状態とされ、そこに連結バネ228が取り付けられている。すなわち、連結バネ228は圧縮バネからなり、その一方側のバネ端部2281が振れ台板22の第1連結バネ取付部224に係止され、また他方側のバネ端部2282がスライダ4の第2連結バネ取付部431に係止されており、これにより振れ台板22とスライダ4とが所定のバネ力で連結されている。
前記連結バネ228による連結部の近傍には、鋼球B1、B2が配置されている。撮像素子ホルダ26の突出平板部262には、鋼球B1、B2をその上下面において受ける剛球受け部2621が備えられている。この剛球受け部2621は鋼球B1、B2に対する耐性を有する金属平板からなり、樹脂製の突出平板部262にその縁部が保持される形で埋入されている。前記剛球受け部2621の縁部を保持する保持部2622は厚肉となっており、この保持部2622が鋼球B1、B2のストッパとして機能する。なお、図12に示すように、剛球受け部2621はピッチ方向に長い長板であり、スライダ4に対する撮像素子ホルダ26のピッチ方向への揺動を阻害しない構成とされている。
スライダ4にも鋼球B2を受ける剛球受け板432が備えられている。該剛球受け板432も金属平板からなり、樹脂製の第1延出部43にその縁部が保持される形で埋入されている。そして、振れ台板22と撮像素子ホルダ26の剛球受け部2621との間には鋼球B1が配置され、また剛球受け部2621とスライダ4の剛球受け板432との間には鋼球B2が配置されている。これにより撮像素子ホルダ26は、振れ台板22及びスライダ4と所定の間隔を保ちつつ、ピッチ方向アクチュエータ3aの駆動力を受けた場合に、鋼球B1及び鋼球B2の転動によりピッチ方向へ自在にスライドできるものである。
図22は、スライダ4と撮像素子ホルダ26との端部における重なり部(図10における矢印f部)を拡大して示す図である。この実施形態では、スライダ4と撮像素子ホルダ26とが相対移動した場合でも、常に両者の一部が近接して対向している部分を具備させることで、衝撃に対する耐性を向上させるようにしている。
具体的には、図22(a)に示すように、前述した通りスライダ4の第2の角部には平板状の第2延出部44が備えられ、一方撮像素子ホルダ26にはピッチ方向アクチュエータ3aの錘部材33aを覆うようにアーチ状係止部2634が備えられている。このアーチ状係止部2634の頂面も平板状とされており、前記第2延出部44の下側面と前記アーチ状係止部2634の頂面とが近接して(所定の狭空間を置いて)対向している。
そして、図22(b)に示すように、スライダ4に対して撮像素子ホルダ26はピッチ方向(図中矢印P方向)に揺動するが、撮像素子ホルダ26が最大幅まで揺動した場合でも、前記第2延出部44と前記アーチ状係止部2634とが所定の重なり幅gをもって互いに重なり合うようにしている。つまり、撮像素子ホルダ26がスライダ4に対してどのような揺動を為そうとも、常に第2延出部44とアーチ状係止部2634とが近接状態で重なり合うようにしている。
このような構成とすることで、もしカメラ本体10に紙面垂直方向の衝撃が加わったとしても、第2延出部44とアーチ状係止部2634とが干渉し、撮像素子ホルダ26の変形ないしは変位動作が抑止されるようになる。従って、衝撃が与えられても撮像素子ホルダ26はダメージを受けにくくなり、またピッチ方向アクチュエータ3aの錘部材33aが弾性接着剤371,372で4点固定されていることも相俟って、圧電素子31aの破壊を効果的に防止できるようになる。
以上のようにして組み付けられている振れ補正ユニット2は、カメラボディ部に固定される。具体的には、振れ台板22が、剛体である枠体115に固着されるシャッタ押さえ板82に取り付けられる(図6,図7参照)。前記振れ台板22とシャッタ押さえ板82とは、単純なネジ固定ではなく、アオリ調整用の調整ネジ2201〜2203を用いて固定されている。すなわち、振れ台板22には3カ所にネジ孔2261〜2263が備えられており、該ネジ孔2261〜2263に前記調整ネジ2201〜2203が挿通されることで両者は固定されるのであるが、図23に示すように、振れ台板22とシャッタ押さえ板82との間にはアオリ調整機構が備えられている。
シャッタ押さえ板82には、貫通孔820が設けられており、該貫通孔820にはネジ受け821が嵌装されている。前記調整ネジ2201は、前記ネジ孔2261を通してネジ受け821と螺合されている。前記ネジ受け821の周囲には圧縮バネ822が嵌め込まれており、該圧縮バネ822により振れ台板22とシャッタ押さえ板82とが互いに離間する方向に付勢されている。他の調整ネジ2202,2203の部分も同様な構成とされている。
このような構成のアオリ調整機構において、調整ネジ2201〜2203の締め付け度合いを適宜調整することにより、撮像素子20の撮像面が被写体の結像位置に合致するようアオリ調整が行えるものである。
(デジタルカメラの全体的な電気的構成の説明)
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ1の電気的構成について説明する。図24は、当該デジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。図24に示すように、デジタルカメラ1は、全体制御部900、振れ検出部50、振れ補正部91、撮像素子制御部920、信号処理部921、記録部922、画像再生部923、AF・AE演算部924、レンズ駆動部925、電源部926、外部I/F部927、ミラー駆動部928、シャッタ駆動部929及び操作部(前述のモード設定ダイアル16やレリーズボタン17等)93を備えている。
次に、本実施形態にかかるデジタルカメラ1の電気的構成について説明する。図24は、当該デジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。図24に示すように、デジタルカメラ1は、全体制御部900、振れ検出部50、振れ補正部91、撮像素子制御部920、信号処理部921、記録部922、画像再生部923、AF・AE演算部924、レンズ駆動部925、電源部926、外部I/F部927、ミラー駆動部928、シャッタ駆動部929及び操作部(前述のモード設定ダイアル16やレリーズボタン17等)93を備えている。
全体制御部900は、各制御プログラム等を記憶するROM(Read Only Memory)、演算処理や制御処理などのデータを一時的に格納するRAM(Random Access Memory)、及び上記制御プログラム等をROMから読み出して実行するCPU(中央演算処理装置)等からなり、振れ検出部91や操作部93或いは駆動部等からの各種信号を受けてデジタルカメラ1の各部の動作制御を司るものである。
振れ検出部50は、上述の通りピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50bを備え(図5参照)、カメラ本体ボディ10に与えられる振れ(手振れ)を検出するものである。振れ補正部91は、振れ検出部50により検出された振れ情報、及び位置検出センサ部55により検出された撮像素子20の位置情報に基づいて、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bによる撮像素子20の移動量を、演算により求めるものである。
撮像素子制御部920は、撮像素子20(CCD)の光電変換を制御するとともに、撮像素子20の出力信号にGain(増幅)等の所定のアナログ処理を施すものである。具体的には、撮像素子制御部920に備えられたタイミングジェネレータによって撮像素子20へ駆動制御信号を出力し、被写体光を所定時間だけ露光させて画像信号に変換させ、この画像信号をGain変更した後、信号処理部921に送出させる。
信号処理部921は、撮像素子20から送出される画像信号に所定のアナログ信号処理及びデジタル信号処理を施すものであり、アナログ信号処理回路や各種デジタル信号処理回路が備えられている。アナログ信号処理回路は、画像信号のサンプリングノイズの低減を行うCDS(相関二重サンプリング)回路や画像信号のレベル調整を行うAGC(オートゲインコントロール)回路を備え、撮像素子20から出力されるアナログ値の画像信号に所定のアナログ信号処理を施す。このアナログ信号処理回路から出力される画像信号は、A/D変換回路によりデジタル値の画像信号に変換され、デジタル信号処理回路へ送られる。前記デジタル信号処理回路としては、A/D変換された画素データに画素補間を行う補間回路、A/D変換された各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正回路、画像のホワイトバランスを調整するホワイトバランス(WB)回路、及び画素データのγ特性を補正することにより階調補正を行うγ補正回路等が備えられ、さらに信号処理の終了した画像データを一時的に保存する画像メモリ等も具備されている。
記録部922は、生成された画像データを着脱可能な記録媒体M(例えばメモリカード)に記録するとともに、記録媒体に記録されている画像データを読み出すものである。画像再生部923は、信号処理部921によって生成された画像データ又は記録部922により記録媒体から読み出された画像データを加工して、外部表示部182の表示に適した画像データを作成するものである。
AF・AE演算部924は、自動焦点制御(AF)や自動露光制御(AE)のための演算を行うものである。レンズ駆動部925は、撮影レンズ12のレンズ群122の駆動を制御するものである。ただし、撮影レンズ12は、フォーカスレンズ、ズームレンズおよび透過光量を調節するための絞りを備えるとともに、当該レンズに関する固有の情報(開放F値や焦点距離等の情報)が格納されたレンズROMを備えている。レンズROMは、マウント部13に備えられている電気的接点を介して全体制御部900に接続されている。
電源部926は、電池ホルダ651の電池室65に収納される電池かならなり、デジタルカメラ1の各部に電源を供給するものである。外部I/F部927は、コネクタ部68からなり、リモート端子やUSB端子等のホルダ或いはAC電源のジャック等を備え、外部装置とのI/F(インターフェイス)をなすものである。
ミラー駆動部928は、ミラー部71(主ミラー711及びサブミラー712)を駆動させるものである。ミラー駆動部928は、全体制御部900から入力される退避信号に基づき、サブミラー712とともに、主ミラー711を撮影レンズ12の光軸Lから回動させて退避させる。この退避信号は、レリーズスイッチ17のオン信号が全体制御部900に入力されることで当該全体制御部900によって生成される。ミラー駆動部928は、撮影が終了すると、この退避した状態のミラー部71を光軸L上の元の位置に回動させて戻す。シャッタ駆動部929は、シャッタ8(の開閉)を駆動させるものである。操作部93は、レリーズスイッチ17、モード設定ダイアル16、方向選択キー192、手振れ補正スイッチ15等の操作部材からなり、ユーザの操作による指示入力がなされるものである。
(振れ補正部の電気的構成の説明)
図25は、前記振れ補正部91の機能ブロック図を含む振れ補正機構の電気的構成を概略的に示すブロック図である。振れ補正部91以外の構成に対して付している符号は、先に図1〜図24において用いた符号と同一のものを付している(同一符号のものは説明を省略する)。この振れ補正部91は、振れ検出回路911、係数変換回路912、位置検出処理回路913、制御回路914、シーケンスコントロール回路915及びドライブ回路916を備えて構成されている。
図25は、前記振れ補正部91の機能ブロック図を含む振れ補正機構の電気的構成を概略的に示すブロック図である。振れ補正部91以外の構成に対して付している符号は、先に図1〜図24において用いた符号と同一のものを付している(同一符号のものは説明を省略する)。この振れ補正部91は、振れ検出回路911、係数変換回路912、位置検出処理回路913、制御回路914、シーケンスコントロール回路915及びドライブ回路916を備えて構成されている。
振れ検出回路911には、ピッチ方向ジャイロ50aにより検出されたピッチ方向の振れ角速度信号と、ヨー方向ジャイロ50bにより検出されたヨー方向の振れ角速度信号とが入力される。振れ検出回路911は、検出された各角速度信号からノイズ及びドリフトを低減するためのフィルタ回路(ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ)及び各角速度信号を増幅するための増幅回路、及び前記角速度信号を角度信号に変換する積分回路などを備えて構成される。具体的には、振れ検出回路911においては、入力された各角速度信号を所定の時間間隔で取り込み、カメラ本体10のX軸方向(ヨー方向)の振れ量をdetx、Y軸方向(ピッチ方向)の振れ量をdetyとして係数変換回路912に出力する。
係数変換回路912は、振れ検出回路911から出力される各方向の振れ量(detx,dety)を、各方向の移動量(px,py)、つまりピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bにより、撮像素子20を移動させるべき移動量に変換する。
位置検出処理回路913は、2次元ホールセンサ57に組み込まれている各ホール素子の出力電圧を検出し、図17で説明した原理に基づいて、撮像素子20の位置を求める演算処理を行う。位置検出処理回路913により求められた位置信号、及び係数変換回路912にて求められた各方向の移動量(px、py)を示す信号は、制御回路914に入力される。
制御回路914は、撮像素子20の位置情報、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bの動作特性等を考慮して、各方向の移動量(px、py)を示す信号を実際の駆動信号(drvx、drvy)に変換する。なお、撮影レンズ12のレンズROM123に格納されている焦点距離情報等は、この制御回路914に取り込まれており、マウント部13へ現に装着されている撮影レンズ12の焦点距離に応じた駆動信号(drvx、drvy)が生成されるようになっている。この該制御回路914にて生成された、撮像素子20の補正移動量信号となる各方向の駆動信号(drvx、drvy)は、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bを実際に駆動する駆動パルスを発生するドライブ回路916に入力される。
以上の振れ検出回路911、係数変換回路912及び制御回路914の動作は、シーケンスコントロール回路915によって制御される。すなわち、シーケンスコントロール回路915は、レリーズボタン17が押下されると、振れ検出回路911を制御することによって、前述した各方向の振れ量(detx,dety)に関するデータ信号を取り込ませる。次に、シーケンスコントロール回路915は、係数変換回路912を制御することによって、各方向の振れ量を各方向の移動量(px、py)に変換させる。そして、制御回路914を制御することにより、各方向の移動量に基づいて撮像素子20の補正移動量を演算させる。このような動作が、振れ補正ユニット2による振れを補正動作のために、レリーズボタン17が押されて露光が終了するまでの期間中、一定の時間間隔で繰り返し行われるものである。
図26は、以上説明した振れ補正部91における振れ補正動作の示す処理フローである。振れ補正処理が開始されると、ピッチ方向ジャイロ50a及びヨー方向ジャイロ50bにより、カメラ本体10に与えられている振れに応じた角速度が検出される(ステップS1)。検出された角速度信号は振れ検出回路911へ入力され、積分処理がなされて角度信号に変換される(ステップS2)。そして係数変換回路912において、ピッチ方向及びヨー方向の振れ量(detx,dety)、つまり振れ角θが求められる(ステップS3)。この振れ角θに関する情報は、制御回路914へ入力される。
また、撮影レンズ12からは、当該撮影レンズ12のレンズROMに格納されている焦点距離fに関する情報を含むレンズプロフィールが送信される(ステップS4)。この焦点距離fを含む情報は、制御回路914に取得される(ステップS5)。なお、焦点距離fは、振れ補正時でなく、マウント部13への撮影レンズ装着時に取得するようにしても良い。
制御回路914では、前記振れ角θと焦点距離fとに基づいて、カメラ本体10に与えられている振れに対応して撮像素子20を移動させるべき距離δ1(撮像素子移動距離δ1)が、次式
撮像素子移動距離δ1=f・tanθ
により求められる(ステップS6)。なお、この撮像素子移動距離δ1は、上記説明における各方向の移動量(px、py)に相当する。
撮像素子移動距離δ1=f・tanθ
により求められる(ステップS6)。なお、この撮像素子移動距離δ1は、上記説明における各方向の移動量(px、py)に相当する。
一方、ホールセンサ57(位置検出センサ部55)により、撮像素子20の位置検出動作が実行される(ステップS7)。そして検出された位置信号は、位置検出処理回路913へ送られ、撮像素子20の現在位置を示す位置情報δ2が算出される(ステップS8)。この位置情報δ2は、制御回路914へ入力される。
制御回路914は前記位置情報δ2を受けて、サーボ制御を行う(ステップS9)。すなわち、算出した撮像素子移動距離δ1と位置情報δ2との差がゼロ(δ1−δ2=0)となるように、ピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bを動作させるための駆動信号(drvx、drvy)を生成する(ステップS9)。この駆動信号(drvx、drvy)はドライブ回路916に入力され、該ドライブ回路916においてピッチ方向アクチュエータ3a及びヨー方向アクチュエータ3bを実際に駆動する駆動パルスが生成されるものである。
以上、本発明の好ましい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、種々の変形実施形態を採ることができる。例えば、上記実施形態では、ファインダ部7が光学ファインダである場合(ミラー部を備えた一眼レフレックスタイプ)について例示したが、ファインダ部7は電子ビューファインダ等であっても良い。この場合でも、電子ビューファインダと隣接する側辺20cと対向する側辺20dにアクチュエータを配置することで、電子ビューファインダと撮像素子20との間隔を短くでき、コンパクト設計が行い易くなる。
1、1A〜1C デジタルカメラ
10 カメラ本体
115 枠体
2 振れ補正ユニット
20 撮像素子
20a〜20d 撮像素子の側辺
201 フレキシブル配線基板
22 振れ台板(第1基板)
26 撮像素子ホルダ(第3基板)
3a ピッチ方向アクチュエータ(第1駆動部)
3b ヨー方向アクチュエータ(第2駆動部)
31 圧電素子
32 駆動軸
33 錘部材
4 スライダ(第2基板)
50a ピッチ方向ジャイロ(振れ検出手段)
50b ヨー方向ジャイロ(振れ検出手段)
55 位置検出センサ部
6 制御基板
61 ASIC(電子部品/画像処理用の半導体回路装置)
62 駆動制御回路(電子部品)
7 ファインダ部
8 シャッタ
10 カメラ本体
115 枠体
2 振れ補正ユニット
20 撮像素子
20a〜20d 撮像素子の側辺
201 フレキシブル配線基板
22 振れ台板(第1基板)
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3a ピッチ方向アクチュエータ(第1駆動部)
3b ヨー方向アクチュエータ(第2駆動部)
31 圧電素子
32 駆動軸
33 錘部材
4 スライダ(第2基板)
50a ピッチ方向ジャイロ(振れ検出手段)
50b ヨー方向ジャイロ(振れ検出手段)
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6 制御基板
61 ASIC(電子部品/画像処理用の半導体回路装置)
62 駆動制御回路(電子部品)
7 ファインダ部
8 シャッタ
Claims (8)
- 圧電素子と、該圧電素子の一端側に固定された駆動軸と、前記圧電素子の他端側に固定された錘部材とを備える駆動部と、
前記駆動部の駆動軸に摩擦結合された被駆動部材とを備える駆動機構において、
前記被駆動部材は、樹脂製の本体部と、前記駆動軸との摩擦結合部において駆動軸と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材とを具備することを特徴とする駆動機構。 - 前記被駆動部材は、前記金属製の軸受け部材を金型内にセットし、前記本体部を構成する樹脂を溶融させて前記金型内へ注型して製作されたインサート成形品からなることを特徴とする請求項1記載の駆動機構。
- 前記被駆動部材には被写体光を撮像する撮像素子が搭載され、
前記駆動部は、前記被駆動部材を介して撮像素子を移動させるものであることを特徴とする請求項1記載の駆動機構。 - 前記駆動部が、前記撮像素子をその光軸と垂直な2方向に揺動させるべく、複数設けられていることを特徴とする請求項3記載の駆動機構。
- 圧電素子と、該圧電素子の一端側に固定された駆動軸と、前記圧電素子の他端側に固定された錘部材とを備える第1駆動部及び第2駆動部を有し、
前記第1駆動部が取り付けられる第1基板と、
前記第1駆動部の駆動軸と摩擦結合されることで前記第1基板と連結され、前記第1駆動部により前記第1基板に対して第1の方向へ相対移動される第2基板と、
被写体光を撮像する撮像素子が搭載されると共に前記第2駆動部が取り付けられ、該第2駆動部の駆動軸と摩擦結合されることで前記第2基板と連結され、前記第2駆動部により前記第2基板に対して前記第1の方向と異なる第2の方向に相対移動される第3の基板とを具備する駆動機構であって、
前記第2基板は、樹脂製の本体部と、前記第1駆動部及び第2駆動部の各駆動軸との摩擦結合部においてそれぞれの駆動軸と当接する部位に配置された金属製の軸受け部材とを具備することを特徴とする振れ補正ユニット。 - 前記第2基板における樹脂製の本体部は、撮像素子の外形形状に略合致した窓部を備える四方形のフレーム状を呈しており、
前記フレーム状本体部の垂直片の一方に前記第1駆動部の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材が配置され、フレーム状本体部の水平片の一方に前記第2駆動部の駆動軸と当接される金属製の軸受け部材が配置されていることを特徴とする請求項5記載の振れ補正ユニット。 - 請求項1〜4いずれかに記載の駆動機構が備えられてなるカメラ。
- 請求項5又は6記載の振れ補正ユニットにおける第1基板が、カメラ本体ボディに固定されてなる振れ補正機構付きカメラ。
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