JP2007214858A

JP2007214858A - 撮像装置

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Publication number: JP2007214858A
Application number: JP2006032205A
Authority: JP
Inventors: Akira Kosaka; 明小坂; Junichi Tanii; 純一谷井
Original assignee: Konica Minolta Opto Inc
Current assignee: Konica Minolta Opto Inc
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: JP4747864B2; US8345111B2; US20070196087A1; US20100157133A1; US7701486B2

Abstract

【課題】小型で高性能で屈曲光学系に最適な手振れ補正装置を備えた撮像装置を提供すること。
【解決手段】手振れ補正装置のガイド部を、撮像素子の裏面に、撮像素子のＨ方向およびＶ方向に対して斜め方向に配置することで、スペース効率向上による手振れ補正装置の小型化と、駆動力量アップによる安定かつ高速な手振れ補正性能を達成することができ、屈曲光学系に最適な手振れ補正装置を備えた撮像装置を提供することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、撮像素子を撮像光学系の光軸に垂直な面内で移動可能な移動機構を備えた撮像装置に関する。

従来、デジタルカメラ等において、撮像素子を２軸方向に移動可能に鏡胴に取り付け、手振れによる撮像光学系の揺動に合わせて撮像素子を移動させる撮像素子移動型の手振れ補正機構が開示されている（例えば、特許文献１参照）。これら従来の撮像素子移動型の手振れ補正機構においては、長方形状の撮像素子を移動させるためのガイド軸は全て撮像素子の長辺に沿った方向（以下、Ｈ方向と言う）および短辺に沿った方向（以下、Ｖ方向と言う）に沿っている。

これは、デジタルカメラ本体の厚みを薄くするために、撮像素子の裏面側にはスペースを設けないようにしているので、従来の手振れ補正機構の構成では駆動機構（駆動軸＋駆動素子）を撮像光学系の光軸方向において撮像素子と略同一平面内で構成する必要があり、駆動軸をＨ方向及びＶ方向に沿わせた方がスペース効率が良いからである。

また、手振れ補正手段を光軸に垂直な面内で鉛直方向から４５°傾けて設置することで、特定方向の移動量を増やし、手振れ補正の能力を向上させる方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に示された方法は撮像素子を手振れ補正手段で直接移動させる方式であるので、撮像素子を撮影光学系の光軸に垂直な方向に移動させるためには、手振れ補正手段も撮像素子と略同一面上に配置される必要がある。

一方、デジタルカメラ等の薄型化、特にズーミングを行ってもレンズが前方に繰り出されずカメラの厚みが変化しないように、撮影光学系の光軸をミラー等を用いて折り曲げる薄型カメラ用の屈曲光学系が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−１１０９２８号公報特開２００４−７７７１１号公報特開２０００−１３１６１０号公報

しかし、特許文献１に示された手振れ補正手段を特許文献３に示されたような屈曲光学系を搭載した薄型カメラに適用しようとしても、同薄型カメラで、屈曲光学系により撮影光軸が９０°カメラの底部側に折り曲げられた場合には、撮像素子は同薄型カメラの底部に撮像面が上向きに取り付けられることになり、撮像素子の周囲、とりわけＶ方向のスペースが非常に狭いため、ガイド軸が配置できず、たとえ無理に配置したとしてもガイド軸長が短くなるために共振周波数が低下し、駆動が遅くなる、あるいは駆動が安定しないという問題がある。

特許文献２に示された手振れ補正手段においても、上述したと同様に、撮像素子の周囲のスペースが非常に狭いために撮像素子と略同一平面上に手振れ補正手段を配置することはできず、特許文献３に示されたような屈曲光学系を搭載した薄型カメラに適用することはできない。

また、同じく屈曲光学系を搭載した薄型カメラでは、撮像素子への電源や制御信号の供給や撮像素子からの画像信号の出力等のためのフレキシブル基板の引き回しにおいても、撮像素子の周囲のスペースが狭いためにフレキシブル基板を狭いスペースで急角度に曲げねばならず、フレキシブル基板の腰（しなやかで破れにくい性質）により、手振れ補正のために撮像素子を移動させる際の負荷が重くなると言う課題が発生する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型で高性能で屈曲光学系に最適な手振れ補正装置を備えた撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、下記構成により達成することができる。

１．撮像光学系と、長辺と短辺とを有する長方形状の撮像素子とを備えた撮像装置において、
手振れ補正を実行する際に、前記撮像素子を、前記撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記撮像素子の外形の長辺および短辺の双方に対して予め設定した傾斜角度を有する第１の方向と、第１の方向とは異なる予め設定した傾斜角度を有する第２の方向との２方向に移動可能な移動機構を備えたことを特徴とする撮像装置。

２．前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交しない方向であることを特徴とする１に記載の撮像装置。

３．前記第１の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度および前記第２の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度が、前記撮像素子の外形の長辺と一致する角度に等しいか、長辺と一致する角度より大きく、かつ、前記撮像素子の対角線と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度以下であることを特徴とする１または２に記載の撮像装置。

４．前記移動機構は、インパクトアクチュエータまたはステッピングモータの駆動軸からなるガイド部を有することを特徴とする１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。

５．前記ガイド部は前記撮像素子の裏面に配置されることを特徴とする４に記載の撮像装置。

６．撮像光学系と、撮像素子と、前記撮像素子と接合されて所定の引き出し方向に引き出され、前記撮像素子からの電気信号を伝達するフレキシブル基板とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子を、前記撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記フレキシブル基板の前記所定の引き出し方向とは異なる第１および第２の２方向に移動可能な移動機構を備えたことを特徴とする撮像装置。

７．前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交しない方向であることを特徴とする６に記載の撮像装置。

８．前記第１の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度および前記第２の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度が、前記撮像素子の外形の長辺と一致する角度に等しいか、長辺と一致する角度より大きく、かつ、前記撮像素子の対角線と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度以下であることを特徴とする６または７に記載の撮像装置。

９．前記移動機構は、インパクトアクチュエータまたはステッピングモータの駆動軸からなるガイド部を有することを特徴とする６乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。

１０．前記ガイド部は前記撮像素子の裏面に配置されることを特徴とする９に記載の撮像装置。

本発明によれば、撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記撮像素子の外形の長辺および短辺の双方に対して斜めの第１の方向と第１の方向とは異なる第２の方向との２方向に移動可能な移動機構を備えることで、スペース効率向上による手振れ補正装置の小型化と、駆動力量アップによる安定かつ高速な手振れ補正性能を達成することができ、屈曲光学系に最適な手振れ補正装置を備えた撮像装置を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。

まず最初に、従来の手振れ補正装置の構成について、図６を用いて説明する。図６は、従来の手振れ補正装置の構成を示す模式図で、図６（ａ）は従来の手振れ補正装置５１０を内蔵するデジタルカメラ５０１の側面縦断面図、図６（ｂ）は従来の手振れ補正装置５１０の光軸Ｌ方向から見た構成図である。

図６（ａ）において、デジタルカメラ５０１は、カメラ本体５０２、レンズ５０４を含む撮像光学系からなる鏡胴５０３等から構成される。手振れ補正装置５１０は鏡胴５０３の像面側に取りつけられ、手振れ補正装置５１０には、ＣＣＤなどの撮像素子５１６が設けられている。そして、図６（ａ）の矢印５で示すように、撮影中にデジタルカメラ５０１がブレて鏡胴５０３に入射する撮影光軸Ｌがずれた場合に、手振れ補正装置５１０は、撮像素子５１６を矢印５０６に示すように移動させることで撮影光軸Ｌのずれを補正する。

図６（ｂ）において、手振れ補正装置５１０は、ベース板５１２、Ｈスライダ５１３、Ｖスライダ５１４、Ｈリニアアクチュエータ５２８およびＶリニアアクチュエータ５５６からなり、ベース板５１２上には、Ｈリニアアクチュエータ５２８が撮像素子５１６のＨ方向に平行に配され、その錘部５３０がベース板５１２に接着等で固定されている。Ｈスライダ５１３上には、Ｖリニアアクチュエータ５５６が撮像素子５１６のＶ方向に平行に配され、その錘部５５８がＨスライダ５１３に接着等で固定されている。

Ｈリニアアクチュエータ５２８の駆動軸５３４とＨスライダ５１３とは、係合部５１３ａで駆動軸５３４の長手方向に摺動可能に係合され、Ｈスライダ５１３は、Ｈリニアアクチュエータ５２８の圧電素子５３２の振動により駆動軸５３４の長手方向、すなわち撮像素子５１６のＨ方向に駆動される。Ｖリニアアクチュエータ５５６の駆動軸５６０とＶスライダ５１４とは、係合部５１４ａで駆動軸５６０の長手方向に摺動可能に係合され、Ｖスライダ５１４は、Ｖリニアアクチュエータ５５６の圧電素子５５９の振動により駆動軸５６０の長手方向、すなわち撮像素子５１６のＶ方向に駆動される。Ｖスライダ５１４上には撮像素子５１６が固定されている。

ここで、例えば撮像素子５１６を「＋Ｖ方向にａだけ」移動させたい時は、Ｖリニアアクチュエータ５５６によってＨスライダ５１３に対してＶスライダ５１４を「＋Ｖ方向にａだけ移動」させればよい。また、例えば撮像素子５１６を「＋Ｈ方向にｂだけ」移動させたい時は、Ｈリニアアクチュエータ５２８によってベース板１２に対してＨスライダ５１３を「＋Ｈ方向にｂだけ」移動させればよい。

本例のような駆動軸と係合部からなるガイド部を有する支持機構においては、スライダとリニアアクチュエータとの係合部の係合長を十分に長くとることがガタを少なくし無理なく動かす上で肝要であることは公知であるが、特に手振れ補正においては１０Ｈｚ程度の高周波振動まで振幅も位相の遅れもなく制御できねばならないために、係合長を長くとることは重要である。

係合長が短くなると、機械的共振点が下がって高周波振動が補正できなくなる。また、機械的共振点が下がって来ると電気的あるいは機械的フィルタなどで除去できず、手振れ補正に追従させるためのサーボ性能の不安定を招くので、その分追従性能を下げねばならなくなり、１０Ｈｚ程度の手振れのみならず、低周波の振れ周波数までも十分に補正できなくなり、結果として手振れ補正が低周波、高周波とも十分にできなくなるという不具合がある。

従って、Ｈスライダ５１３上に構成されるＶスライダ５１４とＶリニアアクチュエータ５５６の係合部５１４ａの係合長が、本例に示した従来の手振れ補正手段の性能を左右するものといえる。これについては、図３の説明で後述する。

ここで、一般に、インパクトアクチュエータと呼ばれる、圧電素子を用いたリニアアクチュエータの駆動原理について、図７を用いて簡単に説明する。図７は、インパクトアクチュエータの駆動原理を説明するための模式図で、図７（ａ）は圧電素子に印加する駆動電圧波形、図７（ｂ）〜（ｄ）はインパクトアクチュエータの動作を示す。ここでは、図６（ｂ）のＨリニアアクチュエータ５２８を例にとり説明する。図中、図６と同じ部分については同じ番号を付与した。

Ｈリニアアクチュエータ５２８の圧電素子５３２には、図示しないドライブ回路によって、図７（ａ）に示す駆動波形が印加される。駆動波形は、緩やかな立ち上がり部分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であり、Ｈリニアアクチュエータ５２８の共振周波数の７割程度の周波数が望ましい。まず、図７（ｂ）の初期状態から、圧電素子５３２に駆動パルスの緩やかな立ち上がり部分１１０が印加されると、圧電素子５３２は緩やかにその厚み方向に伸び変位し（図の右方向）、圧電素子に固定されている駆動軸５３４が軸方向に緩やかに変位する。このとき駆動軸５３４に摩擦係合したＨスライダ５１３は、摩擦力により駆動軸５３４と共に移動する。この状態を図７（ｃ）に示す。

次に、圧電素子５３２に駆動パルスの急激な立下り部分１１２が印加されると、圧電素子５３２は急速に厚み方向に縮み変位し（図の左方向）、圧電素子５３２に固定されている駆動軸５３４も急速に駆動軸方向に変位する。このとき、駆動軸５３４に摩擦係合したＨスライダ５１３は、慣性力により摩擦係合力に打ち勝って実質的にその位置に留まり移動しない。この状態を図７（ｄ）に示す。結果として、図７（ｂ）に示す初期状態よりもＨスライダ５１３は駆動軸５３４に沿って図の右方向に移動する。圧電素子５３２に図７（ａ）の鋸歯状波の駆動パルスを連続的に印加することにより、Ｈスライダ５１３を連続的に右方向に移動させることができる。

ここで、上述した「実質的にその位置に留まり移動しない」とは、駆動軸５３４の伸縮時のいずれにおいてもＨスライダ５１３と駆動軸５３４との間で滑りを生じつつＨスライダ５１３がそれぞれ移動するが、緩やかな変位の場合は移動量が大きく、急速な変位の場合は移動量が少ない、つまり移動量が対称ではないため、全体としてどちらか任意の位置方向にＨスライダ５１３が移動する場合を含む。

なお、Ｈスライダ５１３を図の左方向に移動させるには、図７（ｅ）に示すように、圧電素子５３２に印加する鋸歯状波の波形を図７（ａ）とは逆の急速な立ち上がり１１１と緩やかな立下り１１３からなる駆動パルスとすれば、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。また、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。

また、リニアアクチュエータの駆動源としては、図７に示した圧電素子だけでなく、ステッピングモータも用いられている。これについて、図８を用いて説明する。図８は、ステッピングモータ駆動型リニアアクチュエータを用いた手振れ補正装置の一例を示す模式図である。図中、図６と同じ部分については同じ番号を付与した。

図８において、Ｈリニアアクチュエータ５７０は、ステッピングモータ５７２の駆動軸を雄ネジが切られた送りネジ５７４とした構成である。Ｖリニアアクチュエータ５９０についても同様に、ステッピングモータ５９２の駆動軸を送りネジ５９４とした構成である。駆動時には、図示しない駆動回路によりステッピングモータ５７２（５９２）に駆動パルスが印加されて送りネジ５７４（５９４）が回転し、係合部５１３ｂ（５１４ｂ）に雌ねじが切られて送りネジ５７４（５９４）とネジで係合するＨスライダ５１３（Ｖスライダ５１４）が、送りネジ５７４（５９４）の長手方向つまりＨ方向（Ｖ方向）にスライドする、という動作になる。

ステッピングモータと送りネジを用いた所謂ネジ送り方式においては、ステッピングモータ内部および送りネジとスライダの係合部に遊び（ガタ）が必要であるために、駆動の初期や駆動方向を切り換えた時に、ガタ寄せと呼ばれる送り方向のガタをなくすための動作が必要となる。

次に、本発明における撮像装置の一例を、図１を用いて説明する。図１は、本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラ１の模式図で、図１（ａ）は正面縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’面での側面縦断面図である。

図１（ａ）において、デジタルカメラ１は、カメラ本体２、レンズ４、ミラー７等を含む撮像光学系からなる鏡胴３およびカメラ基板８３等から構成される。手振れ補正装置１０は鏡胴３の下端に取りつけられ、手振れ補正装置１０には、ＣＣＤなどの撮像素子１６が設けられている。撮像素子１６はフレキシブル基板８０上に実装されており、フレキシブル基板８０は、カメラ本体２に固定された撮像基板８１および接続フレキシブル基板８２を介してカメラ基板８３に接続される。カメラ基板８３上には、デジタルカメラ１の動作制御、撮像制御、画像処理等を行うＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）８４やメモリ等の回路部品が実装されている。カメラ本体２の上部には、レリーズボタン１０１等の操作部材が配置されている。

図１（ｂ）において、レンズ４およびミラー７からなる屈曲光学系は、撮影光軸Ｌがミラー７で直角に折り曲げられ、撮像素子１６は、カメラ本体２の底部に、その撮像面を上向きにして配置されている。そして、図１（ｂ）の矢印５で示すように、撮影中にデジタルカメラ１がブレて鏡胴３に入射する撮影光軸Ｌがずれた場合に、手振れ補正装置１０は、撮像素子１６を矢印６に示すように移動させることで撮影光軸Ｌのずれを補正する。

次に、本発明における手振れ補正装置１０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明における手振れ補正装置１０の構成の例を示す模式図で、図２（ａ）は第１の例の撮影光軸Ｌ側から見た上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ側から見た側面図、図２（ｃ）は第２の例の要部の撮影光軸Ｌ側から見た上面図である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。ここに、手振れ補正装置１０は本発明における移動機構として機能する。

図２（ａ）において、手振れ補正装置１０の第１の例は、ベース板１２、第１スライダ１３、第２スライダ１４、第１リニアアクチュエータ２８および第２リニアアクチュエータ５６からなり、ベース板１２上には、第１リニアアクチュエータ２８が撮像素子１６のＨ方向に対してθの傾きを持って（第１の方向）配され、その錘部３０がベース板１２に接着等で固定されている。第１スライダ１３上には、第２リニアアクチュエータ５６が撮像素子１６のＨ方向に対して第１リニアアクチュエータ２８とは逆方向にθの傾きを持って（第２の方向）配され、その錘部５８が第１スライダ１３に接着等で固定されている。ここでは、リニアアクチュエータとして、図７に示したインパクトアクチュエータを例示したが、図８に示したステッピングモータを用いたリニアアクチュエータ等のその他のアクチュエータであってもよい。

第１リニアアクチュエータ２８の駆動軸３４と第１スライダ１３とは、係合部１３ａで駆動軸３４の長手方向に摺動可能に係合されている。第２リニアアクチュエータ５６の駆動軸６０と第２スライダ１４とは、係合部１４ａで駆動軸６０の長手方向に摺動可能に係合されている。第２スライダ１４上には撮像素子１６が固定されている。すなわち、手振れ補正装置１０は、撮像素子１６の裏面に配置されている。

例えば撮像素子１６を「＋Ｖ方向にａだけ」移動させたい時は、第１リニアアクチュエータ２８によってベース板１２に対して第１スライダ１３を「＋Ｖ，−Ｈ方向に（ａ／２）／ｓｉｎθ」移動させ、第２リニアアクチュエータ５６によって第１スライダ１３に対して第２スライダ１４を「＋Ｖ，＋Ｈ方向に（ａ／２）／ｓｉｎθ移動」させればよい。また、例えば撮像素子１６を「＋Ｈ方向にｂだけ」移動させたい時は、第１リニアアクチュエータ２８によってベース板１２に対して第１スライダ１３を「−Ｖ，＋Ｈ方向に（ｂ／２）／ｃｏｓθ」移動させ、第２リニアアクチュエータ５６によって第１スライダ１３に対して第２スライダ１４を「＋Ｖ，＋Ｈ方向に（ｂ／２）／ｃｏｓθ」移動させればよい。ここで、第１リニアアクチュエータ２８と第２リニアアクチュエータ５６とは撮像素子１６のＨ方向に対して逆方向に同じ角度θだけ傾いて配置されているとしたが、これに限るものではなく、既定値であれば異なった角度であってもよい。

図２（ｂ）において、第１リニアアクチュエータ２８を配置する第１の方向と、第２リニアアクチュエータ５６を配置する第２の方向とが撮像素子１６の形状の範囲内で交差しないように、第１リニアアクチュエータ２８と第２リニアアクチュエータ５６とを撮像素子１６の裏面側に配置することにより、第１リニアアクチュエータ２８と第２リニアアクチュエータ５６とが撮像素子１６の裏面側で撮像素子１６の撮像面に平行な略同一面上に配されることとなり、撮像素子１６の裏面側で手振れ補正装置１０が占める体積を最少にすることができる。

図２（ｃ）は手振れ補正装置１０の構成の第２の例で、図２（ａ）および（ｂ）とは異なり、第１リニアアクチュエータ２８と第２リニアアクチュエータ５６とを光軸Ｌ方向で上下に重ねて、各々撮像素子の異なる２本の対角線下に配置してある。こうすることで、リニアアクチュエータを撮像素子１６の裏面に配置する場合に、アクチュエータの長さを最大にすることができる。スライダや係合部の考え方は第１の例と同様でよい。

次に、従来の手振れ補正装置に対する本発明の手振れ補正装置の優位性について、図３を用いて説明する。図３は、従来の手振れ補正装置に対する本発明の手振れ補正装置の優位性を説明するための模式図で、図３（ａ）は図２（ａ）と同じ図、図３（ｂ）は図６（ｂ）と同じ図である。

まず、図３（ａ）と図３（ｂ）とを比較すれば一目瞭然のように、本発明における手振れ補正装置１０は撮像素子１６の裏面のスペースに配置されていることから、撮像素子５１６と略同一平面上に構成されている従来の手振れ補正装置５１０の表面積に比べて非常に小型化されている。特に屈曲光学系を搭載した薄型カメラにおいて重要なＶ方向に非常に小さく構成されているので、カメラの薄型化に大きく寄与することができる。また、図２（ｃ）に示した本発明における手振れ補正装置１０の第２の例のような配置にすれば、撮像素子の表面積と同等程度の面積の中に十分な大きさのリニアアクチュエータが配置でき、カメラの薄型化にさらに大きく寄与することができる。

次に、図６（ｂ）の説明で述べたように、本例のような駆動軸と係合部からなるガイド部を有する支持機構においては、スライダとリニアアクチュエータとの係合部の係合長を十分に長くとることが重要である。この意味でも、図３（ａ）に示した本発明における手振れ補正装置１０の第１の例では、第１スライダ１３と第１リニアアクチュエータ２８との係合長も第２スライダ１４と第２リニアアクチュエータ５６との係合長も、従来の手振れ補正装置５１０のＨスライダ５１３とＨリニアアクチュエータ５２８との係合長と同等程度に長くとれており、従来の手振れ補正装置５１０のＶスライダ５１４とＶリニアアクチュエータ５５６との係合長に比べれば遙かに長くとれている。つまり、本発明における手振れ補正装置１０は、従来の手振れ補正装置５１０に比べてＨ方向には同等程度、Ｖ方向には格段に優れた性能を持っていることが分かる。

さらに、従来の手振れ補正装置５１０のようにリニアアクチュエータの駆動方向が撮像素子のＨ方向及びＶ方向と一致している場合には、Ｈ方向及びＶ方向への駆動時には、それぞれのアクチュエータが単独で全負荷を駆動する必要があるが、本発明における手振れ補正装置１０においては、２つのリニアアクチュエータの駆動力の合算で駆動できるため、リニアアクチュエータ１つ当りの駆動力が小さくて良い。

また、デジタルカメラ１を光軸Ｌの回りに傾けて構えることは稀であることを考えると、重力の作用方向は、カメラの構え方によって撮像素子のＨ方向あるいはＶ方向とほぼ一致する。従来の手振れ補正装置５１０のようにリニアアクチュエータの駆動方向が撮像素子のＨ方向及びＶ方向と一致している場合には、重力の作用方向に一致している側のリニアアクチュエータで手振れ補正装置の全質量を駆動する必要があるが、本発明における手振れ補正装置１０においては、重力のリニアアクチュエータの駆動軸方向への分力分のみの駆動力で済み、さらに２つのリニアアクチュエータの駆動力の合算で駆動できるため、リニアアクチュエータ１つ当りの駆動力が小さくて良い。

さらに、従来の手振れ補正装置５１０のようにリニアアクチュエータの駆動方向が撮像素子のＨ方向及びＶ方向と一致している場合には、撮像素子の姿勢が、重力の作用方向に一致している側のリニアアクチュエータとスライダとの係合部のガタの分だけ不定になるが、本発明における手振れ補正装置１０においては、手振れ補正装置の自重でガタ寄せされるので、リニアアクチュエータとスライダとの係合部にガタが生じず、手ぶれ補正性能に悪影響を与えない。

次に、本発明における手振れ補正装置と、撮像素子への配線のためのフレキシブル基板との関係を、図４を用いて説明する。図４（ａ）および（ｂ）は、図２（ａ）および（ｂ）に配線のための基板を追記した図である。図中、図１、図２と同じ部分には同じ番号を付与した。

図４（ａ）および（ｂ）において、手振れ補正装置１０はデジタルカメラ１のカメラ本体２の底部側に配置されることから、撮像素子１６に電源の供給および各種信号の送受信を行うためののフレキシブル基板８０の引き出し部８０ａは、第２スライダ１４の端部から撮像素子１６の長辺と平行な方向でかつ水平方向に第２スライダ１４の端部を出た直後に光軸Ｌ方向に折り曲げられ、撮像基板８１上のコネクタ８１ａに接続される。

なお、ここではフレキシブル基板８０の引き出し部８０ａは撮像素子１６の長辺と平行な方向に引出したが、撮像素子１６の短辺と平行な方向に引出しても良い。いずれにしても、デジタルカメラ１の厚みを薄くするためには、フレキシブル基板８０の引き出し部８０ａは撮像素子のＨ方向またはＶ方向に引き出すのがよく、この場合、第１リニアアクチュエータ２８および第２リニアアクチュエータ５６は、フレキシブル基板８０の引き出し方向とは異なる方向に配置されることとなる。

ここで、図５を用いてフレキシブル基板８０に関して詳述する。図５は、フレキシブル基板８０の引き出し方向と折り曲げに関する例を示す模式図で、図５（ａ）は撮像素子１６の長辺方向（Ｈ方向）にフレキシブル基板８０の引き出し部８０ａが設けられた例、図５（ｂ）は撮像素子１６の短辺方向（Ｖ方向）に引き出し部８０ａが設けられた例、図５（ｃ）は撮像素子の短辺および長辺に対して斜めに引き出し部８０ａが設けられた例である。

フレキシブル基板８０は非常に薄いプラスティック素材で形成されているので、その厚さ方向（図の紙面に垂直な方向）への曲げに対しては比較的弱い力で変形させることができる。しかし、それ以外の方向（Ｈ方向やＶ方向等の図の紙面に平行な方向）への曲げやねじりに対しては厚さ方向への曲げに比べて大きな力を与えないと変形させることができない。したがって、フレキシブル基板８０を光軸Ｌの方向（図の紙面に垂直な方向）に曲げる際は、フレキシブル基板８０をねじることなく折り曲げることが、手振れ補正のために撮像素子１６を移動させる時の負荷を減らす上で肝要である。

フレキシブル基板８０がねじれないように、かつフレキシブル基板８０が占有する空間を最小限に抑えることを念頭におくと、フレキシブル基板８０の引出し方向は、撮像素子１６の長辺に沿った方向（Ｈ方向：図５（ａ））または短辺に沿った方向（Ｖ方向：図５（ｂ））に一致させることが望ましい。仮にそれ以外の方向にフレキシブル基板８０をねじれなしに引出そうとすると、フレキシブル基板８０は、例えば図５（ｃ）に示すように、撮像素子１６の長方形のプロファイルに対して大きくはみ出した空間を占有してしまうことになる。

例えば図４に示した例のように、フレキシブル基板８０の引き出し部８０ａが第２スライダ１４の端部を出た直後に光軸Ｌ方向に折り曲げられる必要がある場合、図５（ａ）、（ｂ）の例においては図の８０ｂの位置で折り曲げが可能であるが、図５（ｃ）の例の場合は図の８０ｂに示すような位置でしか折り曲げることができず、手振れ補正装置１０をデジタルカメラ１のカメラ本体２の側底部に配置することができなくなる。

また上述のように、フレキシブル基板８０はその厚さ方向への曲げに対しては比較的弱い力で変形させることができる。しかし曲げの曲率半径が小さい場合は、この曲げによってフレキシブル基板８０が発生する力は全く無視できない大きな値となる。場合によっては、この力が撮像素子１６を移動させる時の負荷の大半を占めることもある。従来の手振れ補正装置５１０の場合、上述したように撮像素子のＨ方向あるいはＶ方向への駆動時は全ての負荷を単独のリニアアクチュエータで駆動する必要があるために駆動力が弱くなり、フレキシブル基板８０の引き出し部８０ａの曲げの曲率半径を大きくすることでその負荷を低減せざるを得ず、フレキシブル基板８０と撮像基板８１の間に十分な空間を確保する必要があった。本発明における手振れ補正装置１０においては、２つのリニアアクチュエータの駆動力の合算で駆動できるために、フレキシブル基板８０の引き出し部８０ａが発生する力に抗する駆動力を得ることができるので、フレキシブル基板８０の曲げの曲率半径を小さくすることが可能となり、結果として、カメラ本体２の小型化に寄与することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記撮像素子の外形の長辺および短辺の双方に対して斜めの第１の方向と第１の方向とは異なる第２の方向との２方向に移動可能な移動機構を備えることで、スペース効率向上による手振れ補正装置の小型化と、駆動力量アップによる安定かつ高速な手振れ補正性能を達成することができ、屈曲光学系に最適な手振れ補正装置を備えた撮像装置を提供することができる。

尚、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。

本発明における撮像装置の一例であるデジタルカメラの模式図である。本発明における手振れ補正装置の構成の一例を示す模式図である。従来の手振れ補正装置に対する本発明の手振れ補正装置の優位性を説明するための模式図である。図２（ｂ）に配線のための基板を追記した図である。フレキシブル基板の引き出し方向と折り曲げに関する例を示す模式図である。従来の手振れ補正装置の構成の一例を示す模式図である。圧電素子を用いたリニアアクチュエータの駆動原理を説明するための模式図である。ステッピングモータ駆動型リニアアクチュエータを用いた手振れ補正装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１デジタルカメラ
２カメラ本体
３鏡胴
４レンズ
７ミラー
１０手振れ補正装置
１２ベース板
１３第１スライダ
１４第２スライダ
１６撮像素子
２８第１リニアアクチュエータ
３０錘部
３２圧電素子
３４駆動軸
５６第２リニアアクチュエータ
５８錘部
６０駆動軸
８０フレキシブル基板
８０ａ引き出し部
８１撮像基板
８２接続フレキシブル基板
８３カメラ基板
８４ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）
８６ジャイロ素子
１０１レリーズボタン
５０１デジタルカメラ
５０２カメラ本体
５０３鏡胴
５０４レンズ
５１０手振れ補正装置
５１２ベース板
５１３Ｈスライダ
５１４Ｖスライダ
５１６撮像素子
５２８Ｈリニアアクチュエータ
５３０錘部
５３２圧電素子
５３４駆動軸
５５６Ｖリニアアクチュエータ
５５８錘部
５５９圧電素子
５６０駆動軸
５７０Ｈリニアアクチュエータ
５７２ステッピングモータ
５７４送りネジ
５９０Ｖリニアアクチュエータ
５９２ステッピングモータ
５９４送りネジ

Claims

撮像光学系と、長辺と短辺とを有する長方形状の撮像素子とを備えた撮像装置において、
手振れ補正を実行する際に、前記撮像素子を、前記撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記撮像素子の外形の長辺および短辺の双方に対して予め設定した傾斜角度を有する第１の方向と、第１の方向とは異なる予め設定した傾斜角度を有する第２の方向との２方向に移動可能な移動機構を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交しない方向であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第１の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度および前記第２の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度が、前記撮像素子の外形の長辺と一致する角度に等しいか、長辺と一致する角度より大きく、かつ、前記撮像素子の対角線と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
前記移動機構は、インパクトアクチュエータまたはステッピングモータの駆動軸からなるガイド部を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
前記ガイド部は前記撮像素子の裏面に配置されることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
撮像光学系と、撮像素子と、前記撮像素子と接合されて所定の引き出し方向に引き出され、前記撮像素子からの電気信号を伝達するフレキシブル基板とを備えた撮像装置において、
前記撮像素子を、前記撮像光学系の光軸に垂直な面内で、前記フレキシブル基板の前記所定の引き出し方向とは異なる第１および第２の２方向に移動可能な移動機構を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記第１の方向と前記第２の方向は互いに直交しない方向であることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
前記第１の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度および前記第２の方向と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度が、前記撮像素子の外形の長辺と一致する角度に等しいか、長辺と一致する角度より大きく、かつ、前記撮像素子の対角線と前記撮像素子の外形の長辺方向とのなす角度以下であることを特徴とする請求項６または７に記載の撮像装置。
前記移動機構は、インパクトアクチュエータまたはステッピングモータの駆動軸からなるガイド部を有することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
前記ガイド部は前記撮像素子の裏面に配置されることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。