JP2007043129A - プリント基板及び撮像装置並びにカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】弛み量が少なくても、移動体、例えば撮像素子及びその周辺部材が移動する際の負荷抵抗を軽減することができるフレキシブルプリント基板を得ること及び、撮像素子を移動させるタイプの手振れ補正機構を、より小型で省電力化を可能とした撮像装置を得ること。
【解決手段】所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に接続された一方の端部と、移動体が移動可能な弛みを有した状態で固定体に接続された他方の端部と、弛みの部位の少なくとも一部に、弛み方向に形成された切り込みを有するプリント基板を用い、移動体を撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動可能となした撮像装置とする。
【選択図】図８

Description

本発明は、所定の面内で移動可能に構成された移動体に接続する際に好適な可撓性のプリント基板及び、撮像素子を移動体として手振れ補正を行うよう構成された撮像装置、並びに該撮像装置を有するカメラに関するものである。

従来より、手ブレによる光軸のズレを補正して鮮明な画像を得るアクティブ手振れ補正技術が実用化されている。この手振れ補正技術には、撮像光学系の一部を移動させるタイプと、撮像光学系全体を移動させると、撮像素子を移動させるタイプの３種が知られている。

これらのアクティブ手振れ補正技術のうち、撮像素子を撮像光学系の光軸と略垂直な面内で移動させて補正するタイプのものは、使用する撮像光学系全てに対応することができる利点を有するものである。

この撮像素子を移動させるタイプのものに関し、撮像素子とその他の部品を搭載し、撮像素子と共に移動するプリント基板に一方の端部が接続されたフレキシブルプリント基板を配設した撮像装置が知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−１１０９２９号公報

上記の特許文献１に記載の撮像装置は、装置全体としてのスペース効率を向上させるものであるが、移動する撮像素子と移動しない他のプリント基板とを接続するためのフレキシブルプリント基板は、図示の如く、大きな弛みを有した状態で組み付けられ、この弛みのためのスペースを必要とするものである。

このフレキシブルプリント基板の弛み量は、大きいほど、移動体である撮像素子及びその周辺部材が移動する際のプリント基板による負荷抵抗を軽減することができ、アクチュエータの小型化や省電力化に寄与することができるが、プリント基板を弛ませるためのスペースを確保せねばならず、より小型化を行おうとする際の障害となる。

本発明は、上記問題に鑑み、弛み量が少なくても、移動体、例えば撮像素子及びその周辺部材が移動する際の負荷抵抗を軽減することができるフレキシブルプリント基板を得ること及び、撮像素子を移動させるタイプの手振れ補正機構を、より小型で省電力化を可能とした撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の課題は、以下の構成で解決される。

１．所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に接続された一方の端部と、前記移動体が移動可能な弛みを有した状態で固定体に接続された他方の端部と、前記弛みの部位の少なくとも一部に、弛み方向に形成された切り込みを有することを特徴とするプリント基板。

２．所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に接続された一方の端部と、前記移動体が移動可能な弛みを有した状態で固定体に接続された他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部に接続された複数の配線を有し、前記弛みの部位の少なくとも一部であって、前記複数の配線の間に切り込みを有することを特徴とするプリント基板。

３．前記切り込みがスリット状であることを特徴とする１又は２に記載のプリント基板。

４．前記弛みの部位が折り返されて配設されていることを特徴とする１〜３のいずれかに記載のプリント基板。

５．前記弛みの部位の厚さが０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載のプリント基板。

６．被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子が配設された可動部と、可撓性のプリント基板と、を有し、前記可動部を前記撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動可能となした撮像装置において、前記プリント基板は、前記撮像素子との信号の入出力のために前記可動部に接続された一方の端部と、弛みを有した状態で固定部に接続された他方の端部と、前記弛みの部位の少なくとも一部に、弛み方向に形成された切り込みと、を有することを特徴とする撮像装置。

７．被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子が配設された可動部と、可撓性のプリント基板と、を有し、前記可動部を前記撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動可能となした撮像装置において、前記プリント基板は、前記撮像素子との信号の入出力のために前記可動部に接続された一方の端部と、弛みを有した状態で固定部に接続された他方の端部と、前記一方の端部と前記他方の端部に接続された複数の配線を有し、前記弛みの部位の少なくとも一部であって、前記複数の配線の間に切り込みを有することを特徴とする撮像装置。

８．前記切り込みがスリット状であることを特徴とする６又は７に記載の撮像装置。

９．前記弛みの部位の折り曲げ角度が９０度以上に形成されていることを特徴とする６〜８のいずれかに記載の撮像装置。

１０．前記弛みの部位が折り返して配設されていることを特徴とする６〜９のいずれかに記載の撮像装置。

１１．前記弛みの部位の厚さが０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする６〜１０のいずれかに記載の撮像装置。

１２．６〜１１のいずれかに記載の撮像装置を備えたことを特徴とするカメラ。

本発明によれば、所定の面内の任意の方向に移動可能になされた移動体に接続する場合に、弛み量が少なくても、移動する際の負荷抵抗を軽減することができるフレキシブルプリント基板を得ることが可能となる。また、撮像装置の撮像素子を移動させるタイプの手振れ補正機構に適用した場合には、より小型で省電力化が可能な撮像装置を得ることが可能となる。

以下、本発明に係る実施の形態を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

なお、本発明に係るプリント基板は、用途に関わらず所定の面内の任意の方向に移動可能になされた移動体に接続して用いることができるものであるが、移動体として撮像素子が移動するタイプの手振れ補正機構を有した撮像装置に適用した例で説明する。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置を用いたカメラの概略構成図である。

同図に示すように、本実施の形態に係る撮像装置は、本体２と、撮像装置１０とで構成されるカメラ１に搭載されて用いられる。撮像装置１０は、複数のレンズと鏡胴とから構成される光学ユニットと当該光学ユニットに接続して用いられる撮像素子などを備えた手振れ補正機能を有する撮像ユニットとからなる。光学ユニットは、複数のレンズを移動させ、ズーミング及びフォーカシングの少なくとも一方を行うように構成されている。撮像ユニットは、同図の矢印５Ｘ、５Ｙで示すように、撮影中にカメラ１がブレて、光学ユニットの光軸が同図にＬで示す位置よりずれた場合に、撮像素子１５を矢印６Ｘ、６Ｙに示すように移動させて光軸のずれを補正するようになっている。

以下に、上記の手振れ補正機能を有した撮像装置について説明する。

図２は、本実施の形態に係る撮像装置の組み立て分解斜視図である。図３は、図２に示す撮像装置をＣ−Ｃ断面で切断した断面図である。図４は、図２に示す撮像装置をＤ−Ｄ断面で切断した断面図である。図５は、図２に示す撮像装置をＥ−Ｅ断面で切断した断面図である。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため、同機能部材には同符号を付与して説明する。

撮像ユニットは、土台となるベース部材１１と、ベース部材１１に対して水平方向（以下、この方向をＸ軸方向とする。）に移動する第１ステージ１３と、第１ステージ１３の移動方向（Ｘ軸方向）に対して垂直方向（以下、Ｙ軸方向として説明する。）に移動する第２ステージ１２と、第２ステージ１２に固定される撮像素子１５と、ベース部材に固着され第１及び第２ステージの移動量を検知する位置検出素子であるＰＳＤ（以下、ＰＳＤと表記する。）を搭載したＰＳＤホルダ１４とを備える。

更に、撮像素子１５を揺動可能に支持するベース部材１１、第１ステージ１３、第２ステージ１２、及びＰＳＤホルダ１４は、撮像素子１５（撮像素子からの情報を処理するプリント基板を含む）の周囲に位置し鏡胴３の底面外郭と撮像素子１５外郭の余剰空間を充填するように配置される。

ベース部材１１は、光軸Ｌ方向（以下、Ｚ軸方向とする。）に略垂直に設けられた板体であり、中央に光軸用の大穴２４を有する金属製フレームである。ベース部材１１には、ＰＳＤホルダ１４を固定するためのＰＳＤホルダ固定穴２５、鏡筒３にベース部材１１を固定するための鏡筒固定穴２６、ベース部材１１と第１ステージ１３との間に懸架される押圧スプリングを固定するための押圧スプリング掛け２７が設けられている。

図２及び図３に示すように、鏡胴３との位置（煽りとレンズバック）を調整することができるように撮像ユニットを光学ユニットに連結するため、ベース部材１１は、鏡胴３の外周まわりの３ヶ所に設けられた３つの固定部２０との間でそれぞれ調整ビス３３と調整スプリング２１によって固定される。固定部２０に用いられた調整スプリング２１によって、ベース部材１１と鏡筒３の底面との距離や傾きを調整でき、その結果光学ユニットと撮像ユニットとの間の光軸調整をすることができる。

ベース部材１１には、ロッド支持腕２９及び位置決め腕（図示なし）がＺ軸方向に立設されている。ロッド支持腕２９は、振動伝達ロッド２８の端部に圧電素子５７を固定し、さらに圧電素子５７の他端にウェイト３０を固定した構成の第１アクチュエータが設けられている。第１アクチュエータは、位置決め腕にウェイト３０を当接した状態で、振動伝達ロッド２８がＸ軸方向に延在する方向に、振動伝達ロッド２８の両端近傍がロッド支持腕に嵌合されてベース部材１１に固定される。ロッド支持腕２９と振動伝達ロッド２８との間の接着には、硬化後も弾性の残るシリコン接着剤などの接着剤を用いることが好ましい。また、位置決め腕とウェイト３０との間の接着には、柔らかいゴム系又はシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。

図４に示すように、ベース部材１１の２つのロッド支持腕２９には、その上面にＺ軸方向に延在する突部８４が設けられている。突部８４は、組立時に第１ステージ１３の移動制限穴５２ａに嵌合される。

第１ステージ１３は、ベース部材１１に対して光軸方向（Ｚ軸方向）像面側に配置される。第１ステージ１３は、ほぼ同一面内に第２ステージ１２を収めるための開口５１が設けられたアルミニウム製の矩形のフレームにより構成される。第１ステージ１３には、ベース部材１１に固定された第１アクチュエータ５９の振動伝達ロッド２８に当接する第１ロッド当接部５３と、後述する第２ステージに固定された第２アクチュエータ４４の振動伝達ロッド４７に当接する第２ロッド当接部５４と、ベース部材１１の押圧スプリング掛け２７との間に押圧スプリング５５を係止するための押圧スプリング掛け５６と、移動制限穴５２ａとを備える。

第１ロッド当接部は、別部材であるキャップ３２とスプリング３１と共に第１アクチュエータ５９の振動伝達ロッド２８を上下から挟持し、振動伝達ロッド２８に沿って摺動自在に第１アクチュエータに結合する。キャップ３２は、一端を第１ステージに係止され、中央部を振動伝達ロッド２８と当接し、他端を挟持スプリング３１に引っ張られることによって第１ステージの第１ロッド当接部に固定される。キャップ３２と振動伝達ロッド２８の接触圧は挟持スプリング３１の力量の２倍程度となる。挟持スプリング３１は捩りコイルスプリングである。挟持スプリング３１は、キャップ３２の２つのフックと第１ステージ１３のスプリングフックとの間にそれぞれ、両腕と中央円弧部を掛け渡している。

移動制限穴５２ａは、ベース部材１１のロッド支持腕２９の先端の突部８４とゆるく嵌合する（図４参照）。移動制限穴５２ａは第１ステージ１３の移動量を決めるために移動方向（Ｘ軸方向）に伸びた長穴で、第１ステージがＸ軸方向へのみ移動可能なように短辺方向（Ｙ軸方向）に嵌合し、その両端で移動が規制される。また、振動伝達ロッド２８と第１ステージ１３が移動制限穴の短辺方向（Ｙ軸方向）へ移動（脱落）することを防止する。

図５に示すように、組み上げ時にベース部材１１と第１ステージ１３にそれぞれ設けられた押圧スプリング掛け２７，５６に設けられた押圧スプリング５５によって、第１ステージ１３は、ベース部材１２に近づく方向に付勢されており、第１ステージ１３の振動伝達ロッド２８を中心として、第１ステージ１３が回転するのを防止している。

第２ステージ１２は、底に開口４１を備えた導電樹脂製の箱体４０であり、撮像素子１５と放熱板１６とローパスフィルタ６５と第２アクチュエータ４４とを保持する。放熱板１６は、撮像素子１５の背面側に当接して、第２ステージ１２の周壁４０によって区画された開口を覆うように第２ステージ１２に固定される。撮像素子１５と撮像素子の前に間隔枠を介し密着して位置するローパスフィルタ６５は前方より密着スプリングによって放熱板１６に押圧されている。

第２ステージ１２は、第２アクチュエータ４４を保持する。第２アクチュエータ４４は、箱体４０の側部に設けられた支持腕４５に接着保持されている。振動伝達ロッド４７の先端と末端（圧電素子５５側）を第２ステージ１２の２本のロッド支持腕に軸嵌合させ、同じく第２ステージに設けられている位置決め面４５ａ（図３参照）にウェイト４６を当接させた状態で、ウェイト４６を第２ステージ１２に対して接着している。接着には上述の第１アクチュエータ５９の接着と同様に、振動伝達ロッド６０の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、ウェイト５８の接触には、柔らかいゴム系若しくはシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。

第２ステージ１２の第２アクチュエータ４４は、第１ステージ１３の第２ロッド当接部５４とキャップ４８とで挟持される。その結果、第２ステージ１２が第１ステージ１３の開口５１内に配置された状態で摩擦結合する。第２ロッド当接部５４とキャップ４８の固定には、挟持スプリング４９が用いられる。キャップ４８の一端は、第２ロッド当接部５４に係止され、中央部は振動伝達ロッド４７と当接し、他端が挟持スプリング４９に引っ張られる。キャップ４８と振動伝達ロッド４７との接触圧は、用いられる挟持スプリング４９の２倍程度となる。挟持スプリング４９は、第１アクチュエータ５９に用いられたものと同様に捩りコイルスプリングである。挟持スプリング４９は、キャップ４８の２つフックと第１ステージ１３の第２ロッド当接部５４のスプリングフックの間にそれぞれ端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。

第２ステージ１２は、その一部に金属製の方向基準部４２を有する。方向基準部４２は、その表裏に剛球４３をそれぞれ介して、ベース部材１１と第１ステージ１３と接している。第１ステージ１３とベース部材１１との間に押圧スプリング５５が掛けられることで、２つのステージ１２，１３は、それぞれが摩擦結合している振動伝達ロッドを中心とする回転を抑止される。

図３乃至５に示すように、放熱板１６の背面には第１基板１７が設けられている。撮像素子１５は、端子部６９が放熱板１６の通穴を通って第１基板１７（可動部）に配設される。第１基板１７の背面側には、撮像素子１５の位置を検知するため、２つの赤外ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙを収納したホルダ７０と、撮像素子ドライバ、撮像素子からの光電信号を処理するためのプリアンプ及び色分離回路、ホワイトバランス調整回路、アナログ処理回路などの撮像素子の画像信号出力回路の一部が搭載されている。

２つの赤外ＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙは、検出する移動方向（ロッド）と光源が直交するようにホルダ７０に保持される。ホルダにはスリット７１Ｘ，７１ＹがＬＥＤ８２から離れた位置に併設されており、各ＬＥＤ８２から発光された光は、スリット７１Ｘ，７１Ｙを通ることによって線光源へと変換される。

第１プリント基板１７には、撮像素子１５とＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙを第２基板１８とつなぐ可撓性を有するフレキシブルプリント基板６７が接続される。

フレキシブルプリント基板６７は、水平方向に第１基板１７を出た直後に、一旦光軸方向前方へ折り曲げられ、更に折り返されて第２基板１８の位置で再び水平方向に折り曲げられて弛みを有した状態で、第２基板１８と接続される（図４参照）。

ＰＳＤホルダ１４は、ベース部材と連結し第１ステージ１３、第２ステージ１２、撮像素子１５（放熱板１６、第１基板１７を含む）とを囲むようにベース部材１１に固着されるとともに、第２ステージの移動量を検知する素子（第１及び第２ＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙ）を搭載する。各々のＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙの受光面は、その配置部６１Ｘ，６１Ｙに設けられたＸＹ平面に水平に伸びるスリットによって、第２ステージ１３上のＬＥＤ８２Ｘ，８２Ｙの光束と直交する。

第２基板１８は、結像面の背面に位置し、ＰＳＤホルダ１４の背面開口部を被覆するようにＰＳＤホルダ１４に固着されると共に、第１基板１７とフレキシブルプリント基板６７で結線されている。

第２基板１８には、撮像素子１５又は第１基板１７からの信号を処理する回路とＰＳＤからの第２ステージの位置信号とジャイロ回路から２つのリニアアクチュエータを制御する回路とが搭載されている。第２基板へは検出方向が直交する２つのジャイロ信号がジャイロ基板（図示なし）より入力される。また、この第２基板からはリニアアクチュエータ制御信号と処理された撮像素子信号が出力される。

なお、鏡胴３側に配置される光学系については、公知の単焦点光学系やズーム光学系で構成され、構成するレンズ群及びこのレンズ群をズーミングやフォーカシングのために光軸方向に移動させるアクチュエータが配置されているが、詳細は省略する。

次いで、本実施の形態に係る撮像装置の動作について説明する。

図６は、本実施の形態に係る手振れ補正のための駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。

制御回路は、カメラ本体すなわち、鏡胴３に入射される光軸Ｌのブレ５を検知して角速度信号を出力するジャイロ素子９０と第２ステージ１２（撮像素子１５）の位置を検出するＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙの総合的な制御を行い、入力された信号に基づいて移動量や存在位置を演算するマイコン１０２と、マイコンからの駆動信号に基づいて所定周波数の駆動パルスを発生させるドライブ回路１０４とで構成される。ドライブ回路１０４から発生された駆動パルスは第１及び第２アクチュエータ３０，４６に出力され、アクチュエータに沿って第１及び第２ステージ１２、１３が移動する。

ジャイロ素子９０は、鏡胴３に固定されており、カメラ本体が矢印５で示すようにぶれると２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の角速度を検出してマイコン１０２に出力する。

マイコン１０２は、ジャイロ素子９０から角速度信号が入力されると、光学系の焦点距離信号から撮像素子上（結像面上）のぶれによる像の移動量、移動速度を算出する。算出した移動速度と第２ステージ１２（撮像素子１５）の位置から２つのリニアアクチュエータへ印加される所定周波数の供給電圧を決定する。すなわち、マイコン１０２は、ＰＳＤ６２Ｘ，６２Ｙから入力された信号に基づいて演算される第２ステージ１２（撮像素子１５）が現在存在している位置及び、ジャイロ素子９０から入力された角速度信号に基づいて、撮像素子１５が本来あるべき位置を計算し、現在位置との差を比較して、あるべき位置に撮像素子１５が戻るようにステージを移動させるようフィードバック制御を行なう。

ドライブ回路１０４は、マイコン１０２からの信号を受けて、アクチュエータ３０，４６の共振周波数の７割程度の周波数の駆動パルスを出力する。駆動パルスは、圧電素子５７，５５に印加され、以下の原理によって、第１及び第２ステージを振動伝達ロッド２８、４７に沿って移動させる。

図７（ａ）、７（ｂ１）、７（ｂ２）、７（ｂ３）は、アクチュエータの駆動原理を示す図である。

図７（ａ）に示すような緩やかな立ち上がり１１０と急激な立下り部分１１２を有する鋸歯状波の駆動パルスを圧電素子５７，５５に印加すると、図７（ｂ２）に示すように、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部分１１０では圧電素子５７，５８が緩やかにその厚み方向に伸び変位し、圧電素子に固定されている振動伝達ロッド２８，４７が軸方向に緩やかに変位する。このとき振動伝達ロッド２８，４７に摩擦結合したステージ１２，１３は摩擦力により振動伝達ロッド２８，４７と共に移動する。

一方、駆動パルスの急激な立下り部分１１２では、圧電素子５７，５５は、急速に厚み方向に縮み変位し圧電素子５７，５５に結合する振動伝達ロッド２８，４７も急速に軸方向に変位する。このとき、図７（ｂ３）に示すように、振動伝達ロッド２８，４７に摩擦結合したステージ１２，１３は慣性力により摩擦結合力に打ち勝って実質的にその位置に留まって移動しない。結果として、図７（ｂ１）に示す初期状態よりもステージは右側に移動する。圧電素子５７，５５に、このような鋸歯状波の駆動パルスを連続的に印加することにより、ステージ１２，１３を連続的に軸方向に移動させることができる。

なお、ステージ１２，１３を左方向に移動させるには、圧電素子５７，５５に印加する鋸歯状波の波形を変えて急速な立ち上がりと緩やかな立下りからなる駆動パルスを印加すれば上述とは逆の作用によってこれを達成することができる。なお、駆動パルスは、矩形波やその他の波形を適用することもできる。

ベース部材に保持された第１アクチュエータの圧電素子５７に駆動パルスが印加された場合は、圧電素子５７は伸縮を繰り返す。圧電素子５７の伸縮はウェイト３０と振動伝達ロッド２８に伝達する。ウェイト３０と振動伝達ロッド２８の慣性質量の差からウェイト３０はほとんど移動せず、振動伝達ロッド２８のみに伸縮が伝達される。

第１ステージ１３がＸ軸方向へ移動すると、第１ステージに連結されている第２ステージ１２も同時にＸ軸方向に移動する。第２ステージ１２は第１ステージ１３とベース部材１１の間にかかる押圧スプリング５５と、第２ステージ１２とベース部材１１との間の剛球４３により、抵抗が少なくかつ光軸方向にがたつくことなく移動する。このとき第１及び第２の基板１７，１８を接続するフレキシブル基板６７は折り返された弛みの部位６７ｔの折り曲げ角度が変化することで第１ステージ１３の移動を吸収する。

一方、第２ステージ１２に保持された第２アクチュエータ４４の圧電素子５８に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子５８は伸縮を繰り返す。圧電素子５８の伸縮はウェイト４６と振動伝達ロッド４７に伝達する。ウェイト４６と振動伝達ロッド４７の慣性質量の差からウェイト４６はほとんど移動せず、振動伝達ロッド４７のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド４７は、上述のように、第２ステージ１２のロッド支持腕４５に接着されているが、接着剤が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差によって第２ステージ１２が第１ステージ１３に対して振動伝達ロッド４７の延在方向（Ｙ軸方向）に移動する。

このように第２アクチュエータ４４に駆動パルスが印加された場合は、第１ステージ１３とは独立して第２ステージ１２だけがＹ軸方向に移動（自走）する。第２ステージ１２は第１ステージ１３とベース部材１１との間にかかる押圧スプリング５５と、第２ステージ１２と第１ステージの間の剛球４３により、抵抗が少なく、かつ光軸方向へのがたつきを起こすことなく移動する。このとき、第１及び第２基板１７、１８を接続するフレキシブルプリント基板６７は、折り曲げ部Ｆで折り曲げられた弛みの部位６７ｔがねじれて、第２ステージの移動を吸収するようになっている。

なお、図示ではＵ字状に折り曲げて弛みの部位６７ｔを形成した例を用いて説明したが、折り曲げ部Ｆに折り目を付けてＶ字状としたものであってもよい。

次に、第１基板１７に一方の端部が接続されると共に、撮像素子１５及び第１基板１７が移動可能な弛み（本例では、弛みの部位６７ｔが相当）を有した状態で他方の端部が第２基板１８に接続された、可撓性を有するフレキシブルプリント基板６７について、詳しく説明する。即ち、撮像素子１５及び第１基板１７が移動体（可動部）に相当し、第２基板１８が固定体に相当する。

図８（ａ）〜８（ｃ）は、図４に示したフレキシブルプリント基板６７の形状例を示す展開図である。

図８（ａ）は、弛みの部位に、弛み方向に切り込みを形成した例である。図８（ａ）に示すフレキシブルプリント基板６７は、第１基板１７及び第２基板１８との接続のための接続部６７ｓが両端に形成され、複数の回路パターン（配線）６７ｃが一方の接続部６７ｓと他方の接続部６７ｓを接続するように形成されている。また、折り曲げ部Ｆ（破線で図示）の周辺に、各回路パターン（配線）６７ｃの間に複数の切り込み１００が形成されている。ここで、上記他方の端部は、撮像素子１５及び第１基板１７が移動可能な弛み（本例においては、折り曲げ部Ｆ周辺）を有した状態で第２基板１８に接続されていることから、複数の切り込み１００は、弛み方向（本例においては、長手方向）に形成されることになる。

図８（ｂ）は、弛みの部位に、弛み方向にスリットを形成した例である。同図に示すフレキシブルプリント基板６７は、折り曲げ部Ｆ（破線で図示）から、弛み方向に沿って複数のスリット１００が形成されたものである。

図８（ｃ）は、弛みの部位に、弛み方向にスリットを形成したその他の例である。同図に示すフレキシブルプリント基板６７は、折り曲げ部Ｆ（破線で図示）から、弛み方向に沿って複数のスリット１００が形成されたものであり、スリット１００が形成された部位では、図８（ｂ）に示すフレキシブルプリント基板６７に比べ幅方向を広く形成したものである。このようにすることで、回路パターン６７ｃに必要な面積に対し、無駄が少なく面積効率の良いフレキシブルプリント基板６７とすることができる。

本明細書における「切り込み」は、フレキシブルプリント基板６７上の一部分を切った際にできる２つの端面が図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、互いに接しておらず、即ち空隙を有するスリット状に形成したもの及び、図８（ａ）に示すように、切った際にできる２つの端面が互いに接触するように形成したものの双方を含むものである。

また、切り込みは、直線状、Ｓ字カーブ状、Ｖ字状など任意の形状で形成することができる。

本明細書において「弛み方向」とは、一方の接続部６７ｓ上の任意の一点から、他方の接続部６７ｓ上の任意の一点への方向を表し、プリント基板の２つの接続部６７ｓのそれぞれの中央を結んだ線に対して、平行であっても角度がついていても良い。

なお、弛み方向に図８（ａ）に示すような２つの端面が互いに接触する切り込み、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すような空隙を有するスリットの切り込みの、いずれを形成しても、フレキシブルプリント基板６７に対しねじれる方向に第１基板が移動する際の負荷抵抗を軽減することができるが、スリットに形成することがより好ましい。これは、切り込みの形成された各短冊がねじれた場合に、それぞれが接触することで発生する負荷が、スリットの場合には、空隙であるため短冊相互の接触が発生しないことによるものである。

図９は、第１基板１７、第２基板１８とフレキシブルプリント基板６７を抜き出した斜視図である。

同図に示したように、撮像素子１５が実装された第１基板１７が図示矢印Ｈ方向に移動した際には、フレキシブルプリント基板６７の弛みの部位６７ｔの折り曲げ角度が変化して、第１基板１７の移動による位置関係の変化を吸収する。また、第１基板１７が図示矢印Ｋ方向に移動した際には、切り込み又はスリット１００で分断された各短冊状のそれぞれがねじれることにより、第２基板１７の移動による位置関係の変化を吸収する。

図１０（ａ）〜１０（ｃ）は、フレキシブルプリント基板６７のその他の例を示した図である。図１０（ａ）〜１０（ｃ）は弛みの部位の折り返し角度の各種の例を示した図である。

図１０（ａ）は、平面状態を０度として折り返す角度が略１８０度で折り返され、この弛みの部位６７ｔに切り込み又はスリット１００が形成された例を示している。

また、図１０（ｂ）は、折り返す角度が略９０度で折り返され、この弛みの部位６７ｔに切り込み又はスリット１００が形成された例であり、更に、図１０（ｃ）は、９０度に満たない角度に折り返され、弛みの部位６７ｔに切り込み又はスリット１００が形成された例を示している。

図１０（ａ）〜１０（ｃ）のいずれかを、第１基板１７の特に矢印Ｋ方向の総作動ストローク及び第１基板１７と固定体である第２基板の位置関係に対応して、適宜適用することで、第１基板１７が矢印Ｋ方向に移動したときのフレキシブルプリント基板６７による負荷抵抗を軽減することが可能になる。

この折り返す角度は、図１０（ａ）、１０（ｂ）のように略９０度以上とすることがより好ましく、フレキシブルプリント基板６７に対しねじれる方向（図示Ｋ方向）に第１基板１７が移動する際の負荷抵抗をより効率的に軽減することができる。また、カメラ等に体積効率よく収容しつつ負荷抵抗をより効率的に軽減するには、図１０（ａ）のように略１８０度で折り返して配設されることが望ましい。

また、フレキシブルプリント基板６７を複数回折り返し、弛みの部位をＮ字状やＷ字状にしても良い。

図１６及び図１７（ａ）〜１７（ｄ）は、フレキシブルプリント基板６７のその他の例を示した図である。図１６は、弛みの部位がＷ字状に形成されたフレキシブルプリント基板６７の斜視図である。また、図１７（ａ）は図１６に示すフレキシブルプリント基板６７の展開図、図１７（ｂ）〜１７（ｄ）は図１６に示すフレキシブルプリント基板６７の折り曲げ形状を示す側面図である。

図１７（ａ）に示すフレキシブルプリント基板６７の位置Ａ、Ｃ、Ｅを山折り、位置Ｂ、Ｄを谷折りにすることにより、図１６及び図１７（ｂ）に示す、弛みの部位６７ｔがＷ字状に折り曲げられたフレキシブルプリント基板６７が形成される。ここで、図１７（ｂ）に示す記号Ｌは、フレキシブルプリント基板６７の折り曲げ部の長さを示している。

図示のように、フレキシブルプリント基板６７をＷ字状に形成することにより、移動体である第１基板１７を矢印Ｈ１及びＨ２方向に移動させたとき、フレキシブルプリント基板６７と固定体である第２基板１８の位置関係は図１７（ｃ）及び図１７（ｄ）に示すように変化する。

このように、フレキシブルプリント基板６７の弛みの部位６７ｔをＷ字状に形成することにより、第１基板１７が矢印Ｈ方向に移動したときのフレキシブルプリント基板６７による負荷抵抗を軽減することが可能となり、さらに折り曲げ部の長さＬを短くすることができる。

図１１（ａ）、１１（ｂ）は、本実施の形態に係る可撓性のプリント基板を適用した撮像装置１０の別の例を示す図である。図１１（ａ）は縦断面図を示し、図１１（ｂ）は正面から見た概略の外観図である。同図は撮像光学系中に反射面を有し、光軸を屈曲させた撮像光学系に本実施の形態に係る可撓性のプリント基板を適用したものである。

図１１（ａ）に示すように、被写体からの光束はレンズ１０１を通過した後、反射面が形成された反射鏡１０３により光軸ＯＡは略９０度折り曲げられる。次いで被写体光束は、複数のレンズ群から構成され、所定のレンズ群が折り曲げ後の光軸ＯＢ方向に移動可能になされた光学ブロック１０４、ローパスフィルタ６５を通過し、撮像素子１５の撮像面に結像する。撮像素子１５の後方には、上記で説明した手振れ補正のための駆動ユニット１０５が配置されている。これにより、撮像素子１５、撮像素子１５と電気的に接続された第１基板１７は、折り曲げ後の光軸と垂直な面内で一体的に移動可能となっている。

図１８（ａ）、１８（ｂ）は、本実施の形態に係る可撓性のプリント基板を適用した撮像装置１０のその他の例を示す図である。図１８（ａ）は、スリット１００をＶ字状に形成したときの、フレキシブルプリント基板６７の展開図である。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に示すフレキシブルプリント基板６７を適用した撮像装置１０の部分縦断面図と、折り曲げられた状態のフレキシブルプリント基板６７の側面図を示している。

フレキシブルプリント基板６７は、位置Ａ、Ｃに沿って谷折り、位置Ｂに沿って山折りされており、図１８（ｂ）の縦断面図に示したように撮像装置１０に配置される。図１８（ｂ）ではフレキシブルプリント基板６７の折り曲げ部の長さをＬで示している。

図１８（ａ）に示すように、スリット１００は弛みの部位６７ｔにＶ字状に形成され、更にスリット１００は不図示の複数の回路パターン（配線）間に弛み方向に形成されている。

このように、スリット１００をＶ字状にすることにより、スリット１００は折り曲げ位置Ａ、Ｂ、Ｃの垂直方向に対し、角度θを有した状態で形成されたことになる。これにより、折り曲げ部の長さＬを短くすることができる。

本実施の形態に係る可撓性のプリント基板６７は、第１基板１７に一方の端部が接続されると共に、弛みの部位６７ｔを有した状態で、折り返す角度が略１８０度で折り返され、弛みの部位６７ｔにはスリット１００が形成されている。また、他方の端部は撮像装置１０の外部に引き出され不図示のカメラ本体に内蔵された画像処理回路に接続される。

以下に、本発明に係る、弛みの部位に、弛み方向に切り込みを形成したフレキシブルプリント基板の実施例について説明する。

図１２（ａ）〜１２（ｃ）は、実験試料としたフレキシブルプリント基板の形状を示す図である。図１２（ａ）は折り曲げ形状を示す側面図であり、図１２（ｂ）はスリットを２本形成したフレキシブルプリント基板の展開図、図１２（ｃ）はスリットを３本形成したフレキシブルプリント基板の展開図である。

試料として、図１２（ａ）に示す側面形状に折り曲げられた、全幅１０ｍｍの外形が長方形のフレキシブルプリント基板を６種、用いた。

スリットを２本形成した試料は、図１２（ｂ）に示すように１．４ｍｍ幅のスリットを２本形成し、スリットの両側に２．４ｍｍの短冊状のパターン部が形成されたものである。スリットを３本形成した試料は、図１２（ｃ）に示すように０．９３ｍｍ幅のスリットを３本形成し、スリットの両側に１．８ｍｍの短冊状のパターン部が形成されたものである。

その他の試料については、スリットを１本形成した試料は、全幅１０ｍｍの中央に２．８ｍｍ幅のスリットが形成されたもの。スリットを４本形成した試料は、全幅１０ｍｍ、０．７ｍｍ幅のスリット４本とスリットの両側に１．４４ｍｍの短冊状のパターン部が形成されたもの。スリットを５本形成した試料は、全幅１０ｍｍ、０．５６ｍｍ幅のスリット５本とスリットの両側に１．２ｍｍの短冊状のパターン部が形成されたものである。

なお、比較例として、図１２（ａ）に示す側面形状に折り曲げられた、スリットが形成されていない全幅１０ｍｍのフレキシブルプリント基板を用いた。

図１３は、図１２（ａ）に示す側面形状に折り曲げたフレキシブルプリント基板の外形を示す斜視図である。同図はスリットが３本形成された試料の斜視図を示している。

図１４は、測定条件を示す図である。本実施例の測定条件は、同図に示すように、谷折り後の２つの平坦部６７ｆを、同一面内で相対的に１ｍｍずらせた状態として、これら２つの平坦部６７ｆが元の状態に戻ろうとする復元力を測定した。

スリットが形成されていない比較例をスリット数０のものとして、各本数のスリットが形成されたフレキシブルプリント基板について、上記の測定条件で、それぞれの復元力を測定した。

図１５は、上記の測定条件による復元力の測定結果をグラフにしたものである。

同図に示したように、全幅とスリット幅の総和とパターン部の幅の総和が同じ場合、スリットを形成することで復元力を低下させることができ、スリット本数を増加させることで、フレキシブルプリント基板のねじれに対する復元力を大幅に低下させることができることがわかる。

この復元力は、図９に示す第１基板１７が矢印Ｋ方向に移動する際の負荷抵抗となるものであり、弛みの部位に、弛み方向に切り込み又はスリットを形成することで、負荷抵抗を大幅に低減することが可能となる。

同様に，負荷抵抗を低減させるためには、弛みの部位の厚さは、０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることが好ましい。この場合、フレキシブルプリント基板６７全体を上記の厚さにすることも可能だが、弛みの部位のスリットが形成されている部分のみを、エッチング等の方法で部分的に薄くし、上記の厚さに形成しても良い。

更に、負荷抵抗を軽減するためには、少なくとも弛みの部位のスリットが形成されている部分において、回路パターン（配線）６７ｃがフレキシブルプリント基板６７の片面のみに形成されていることが好ましい。

以上説明したように、撮像素子と、撮像素子との信号の入出力のために一方の端部が撮像素子を有する可動部に接続されると共に、弛みを有した状態で他方の端部が固定部に接続された可撓性のプリント基板と、を有して、撮像素子を撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動して手振れ補正を行う撮像装置における、プリント基板の弛みの部位に弛み方向に切り込み又はスリットを形成することにより、撮像素子が移動する際のプリント基板による負荷抵抗を軽減することができる。これにより従来より駆動力の小さなアクチュエータの使用が可能となり、手振れ補正機能を備えた撮像装置の小型化及び省電力化が可能となる。

本実施の形態においては、固定体が撮像装置の第２基板１８に相当するが、撮像装置と一体的に構成されているその他の部材を固定体としても良い。

また、本実施の形態においては、フレキシブルプリント基板６７の一方の端部が第１基板１７を介して撮像素子に接続されたが、その他の可動部材を介して撮像素子に接続されていても良い。例えば、一方に端部が直接撮像素子に接続されていても良い。その場合には、撮像素子そのものが可動部に相当する。

また、従来と同様のアクチュエータを用いた場合には、従来確保していた可撓性のプリント基板の弛み量を少なくすることができ、可撓性のプリント基板の面積も小さいものでよくなる。これにより可撓性のプリント基板の収納に要するスペースが小さくてすむことになり、手振れ補正機能を備えた撮像装置の小型化及び低コスト化が可能となる。

なお、本実施の形態においては、撮像素子を面内移動させて手振れ補正を行う撮像装置に本発明に係る可撓性のプリント基板を適用した例で説明したが、これに限るものでなく、所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に、一方の端部が接続されると共に、移動体が移動可能な弛みを有した状態で他方の端部が固定体に接続されたものに、本発明に係る可撓性のプリント基板を適用することができるのは勿論である。

本実施の形態に係る撮像装置を用いたカメラの概略構成図である。 本実施の形態に係る撮像装置の組み立て分解斜視図である。 図２に示す撮像装置をＣ−Ｃ断面で切断した断面図である。 図２に示す撮像装置をＤ−Ｄ断面で切断した断面図である。 図２に示す撮像装置をＥ−Ｅ断面で切断した断面図である。 本実施の形態に係る手振れ補正のための駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。 アクチュエータの駆動原理を示す図である。 図４に示したフレキシブルプリント基板の形状例を示す展開図である。 第１基板、第２基板とフレキシブルプリント基板を抜き出した斜視図である。 フレキシブルプリント基板のその他の例を示した図である。 本実施の形態に係る可撓性のプリント基板を適用した撮像光学系のその他の例を示す図である。 実験試料としたフレキシブルプリント基板の形状を示す図である。 図１２（ａ）に示す側面形状に折り曲げたフレキシブルプリント基板の斜視図である。 測定条件を示す図である。 復元力の測定結果をグラフにしたものである。 フレキシブルプリント基板のその他の例を示した図である。 フレキシブルプリント基板のその他の例を示した図である。 本実施の形態に係る可撓性のプリント基板を適用した撮像装置のその他の例を示す図である。

符号の説明

１ カメラ
２ カメラ本体
３ 鏡胴
１０ 撮像装置
１１ ベース部材
１２ 第２ステージ
１３ 第１ステージ
１４ ＰＳＤホルダ
１５ 撮像素子
１６ 放熱板
１７ 第１基板
１８ 第２基板
２０ 固定部
２１ 調整スプリング
２３ フレーム
２４ 大穴（光路用開口）
２５ ＰＳＤホルダ固定穴
４４ 第２アクチュエータ
５９ 第１アクチュエータ
６２Ｘ，６２Ｙ ＰＳＤ
６５ ローパスフィルタ
６７ フレキシブルプリント基板
８６ 撮影ユニット側開口

Claims (12)

1. 所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に接続された一方の端部と、前記移動体が移動可能な弛みを有した状態で固定体に接続された他方の端部と、
   前記弛みの部位の少なくとも一部に、弛み方向に形成された切り込みを有することを特徴とするプリント基板。
2. 所定の面内で任意の方向に移動可能になされた移動体に接続された一方の端部と、前記移動体が移動可能な弛みを有した状態で固定体に接続された他方の端部と、
   前記一方の端部と前記他方の端部に接続された複数の配線を有し、
   前記弛みの部位の少なくとも一部であって、前記複数の配線の間に切り込みを有することを特徴とするプリント基板。
3. 前記切り込みがスリット状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント基板。
4. 前記弛みの部位が折り返されて配設されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント基板。
5. 前記弛みの部位の厚さが０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリント基板。
6. 被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子が配設された可動部と、可撓性のプリント基板と、を有し、前記可動部を前記撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動可能となした撮像装置において、
   前記プリント基板は、
   前記撮像素子との信号の入出力のために前記可動部に接続された一方の端部と、弛みを有した状態で固定部に接続された他方の端部と、前記弛みの部位の少なくとも一部に、弛み方向に形成された切り込みと、を有することを特徴とする撮像装置。
7. 被写体光を導く撮像光学系と、前記撮像光学系により導かれた被写体光を光電変換する撮像素子が配設された可動部と、可撓性のプリント基板と、を有し、前記可動部を前記撮像光学系の光軸と略垂直な面内で任意の方向に移動可能となした撮像装置において、
   前記プリント基板は、
   前記撮像素子との信号の入出力のために前記可動部に接続された一方の端部と、
   弛みを有した状態で固定部に接続された他方の端部と、
   前記一方の端部と前記他方の端部に接続された複数の配線を有し、
   前記弛みの部位の少なくとも一部であって、前記複数の配線の間に切り込みを有することを特徴とする撮像装置。
8. 前記切り込みがスリット状であることを特徴とする請求項６又は７に記載の撮像装置。
9. 前記弛みの部位の折り曲げ角度が９０度以上に形成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記弛みの部位が折り返して配設されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記弛みの部位の厚さが０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍであることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 請求項６〜１１のいずれか１項に記載の撮像装置を備えたことを特徴とするカメラ。

Images