JP2008089805A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手振れ補正機能を備えた撮像装置において、移動部材の位置検出手段を少ない部品点数で実現した撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像光学系２と撮像素子１４を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行う撮像装置であって、撮像光学系２と撮像素子１４の一方側に取り付けられ、光軸方向に直交する第一磁界方向Ｘ´に磁界を形成する第一磁界領域と光軸方向に直交し前記第一磁界方向Ｘ´と交差する第二磁界方向Ｙ´に磁界を形成する第二磁界領域を有する磁石９と、撮像光学系２と撮像素子１４の他方側に取り付けられ、第一磁界領域の磁界を検出する第一磁気センサ１８と、撮像光学系２と撮像素子１４の他方側に取り付けられ、第二磁界領域の磁界を検出する第二磁気センサ１９と、を備えて構成すること。
【選択図】 図５

Description

本発明は、撮影時に用いられる撮像装置に関するものである。

従来、カメラ、ビデオカメラ、携帯電話に搭載されるカメラなどにおいて、撮影時の手振れを補正する機能を備えた撮像装置が知られている。さらにこのような撮像装置として、手振れ補正するために移動する撮像光学系または撮像素子の位置を、磁石とホール素子を用いて検出する手段を備えた装置が知られている。この撮像装置において、光軸に直交した方向の位置を検出する手段としては、一方向に対して表面一極着磁磁石１個とホール素子２個を用いる手段（例えば、特許文献１）と、一方向に対して表面二極着磁磁石１個とホール素子１個を用いる手段（例えば、特許文献２）が知られている。
特開２００５−３３１３９９号公報 特開２００５−２２１６０３号公報 特開２００５−３０９２０９号公報

しかしながら、これらの撮像装置にあっては、光軸方向に直交する二方向の位置を検出する場合、少なくとも特許文献１に記載される装置では磁石１個とホール素子４個、特許文献２に記載される装置では磁石２個とホール素子２個を使用する構成となる。この位置検出手段のコスト削減には、位置検出手段に用いる磁石とホール素子の個数を少なくする必要がある。

そこで本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、手振れ補正機能を備えた撮像装置において、移動部材の位置検出手段を少ない部品点数で実現した撮像装置を提供することを目的とする。

すなわち本発明に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行う撮像装置であって、前記撮像光学系と前記撮像素子の一方側に取り付けられ、光軸方向に直交する第一磁界方向に磁界を形成する第一磁界領域と光軸方向に直交し前記第一磁界方向と交差する第二磁界方向に磁界を形成する第二磁界領域を有する磁石と、前記撮像光学系と前記撮像素子の他方側に取り付けられ、第一磁界領域の磁界を検出する第一磁気センサと、前記撮像光学系と前記撮像素子の他方側に取り付けられ、第二磁界領域の磁界を検出する第二磁気センサと、を備えて構成される。

この発明によれば、位置検出に用いられる磁石が光軸方向に直交する第一磁界方向および第二磁界方向に磁界を発生するため、磁石１個と磁気センサ２個によって光軸方向に直交する二方向の位置を検出することができる。よって、少ない部品点数で位置検出手段を構成することにより、コストを削減することができる。また、構成する部品点数が少なくなったことにより、組み付け作業を向上することができる。

また、本発明に係る撮像装置において、前記磁石のＮ極とＳ極の境界線がＬ字状になっていることが好適である。

本発明によれば、手振れ補正機能を備えた撮像装置において、撮像光学系と撮像素子の相対位置検出手段を少ない部品点数で実現することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置における撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。図２および図５は、本実施形態に係る撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構の平面図である。図３は、図２のIII−IIIにおける断面図である。図４は、図２のIV−IVにおける断面図である。

本実施形態に係る撮像装置は、撮像光学系と撮像素子を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行うものである。すなわち、手振れに応じて撮像光学系を移動させ、撮像素子との相対位置を変化させることで手振れを補正する。そして、ズーミング又はフォーカシングを行う機能を備えている。この撮像装置は、カメラ、ビデオカメラ、携帯電話に搭載される撮像部などに適用される。

まず、撮像装置の構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る撮像装置は、被写体の像を取得するための撮像光学系２と撮像素子１４を備えている。撮像光学系２は、撮像素子１４に集光する光学系であり、撮影レンズを備えて構成されている。この撮像光学系２は、例えばホルダ２ａにレンズ（図示なし）を収容して構成される。撮像光学系２は、単体のレンズで構成してもよいし、複数のレンズによるレンズ群で構成してもよい。

撮像光学系２は、移動部材５に取り付けられており、撮像素子１４に対し光軸Ｏの方向（光軸方向）と直交する方向に相対移動可能に設けられている。移動部材５は、撮像素子１４を固定する撮像素子ホルダ１３に収容され、球体４で支持されることにより、撮像素子ホルダ１３及び撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動可能となっている。このため、撮像光学系２は、移動部材５と共に撮像光学系２が移動することによって、撮像素子１４に対し光軸方向と直交する方向に相対移動することになる。

その際、撮像光学系２を移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることが好ましい。例えば、移動部材５に光軸方向へ向けた第三支持軸３を取り付け、その第三支持軸３に沿って撮像光学系２を移動可能に取り付ける。撮像光学系２を光軸方向へ移動させるアクチュエータ１０としては、圧電素子１０ａの伸縮により往復移動する駆動軸１０ｂを備えたものが用いられる。このアクチュエータ１０は、撮像光学系２を光軸方向へ移動させる第三アクチュエータとして機能するものである。圧電素子１０ａが移動部材５に取り付けられ、駆動軸１０ｂが撮像光学系２に摩擦係合部２２で摩擦係合される（図４参照）。駆動軸１０ｂの一端は、圧電素子１０ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸１０ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸１０ｂを撮像光学系２のホルダ２ａに一定の押圧力で圧接した状態とし、駆動軸１０ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸１０ｂが移動することにより、慣性により撮像光学系２の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸１０ｂが移動すると、撮像光学系２もその逆方向へ移動する。このような駆動軸１０ｂの往復移動を繰り返すことにより、移動部材５に対し相対的に撮像光学系２を移動させることができる。圧電素子１０ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸１０ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

このように、撮像光学系２を移動部材５に対し光軸方向へ移動可能に取り付けることにより、移動部材５に対し撮像光学系２のみを光軸方向へ移動させてズーミング又はフォーカシングを行うことができる。このため、手振れ補正機構全体を移動させてズーミング又はフォーカシングを行う必要がない。従って、ズーミング又はフォーカシングによって移動する部品が小さくなり、撮像装置内に設けた空隙を小さくすることができるため、撮像装置全体を小さくすることができる。

撮像素子１４は、撮影光学系２により結像された像を電気信号に変換する撮像手段であり、撮像素子ホルダ１３に固定して取り付けられている。この撮像素子１４としては、例えばＣＣＤセンサが用いられる。

本実施形態に係る撮像装置は、第一アクチュエータ８、第二アクチュエータ６を備えている。第一アクチュエータ８は、光軸方向と直交する第一方向（ピッチ方向）Ｘに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。この第一アクチュエータ８は、例えば、圧電素子８ａの伸縮により往復移動する駆動軸８ｂを備えたものが用いられる。駆動軸８ｂは、第一方向Ｘに向けて配置されている。圧電素子８ａは、撮像素子１４が固定される撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。駆動軸８ｂは、スライド部材１１に摩擦係合部２１で摩擦係合されている（図４参照）。駆動軸８ｂの一端は、圧電素子８ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸８ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸８ｂをスライド部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸８ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸８ｂが移動することにより、慣性によりスライド部材１１の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸８ｂが移動すると、スライド部材１１もその逆方向へ移動する。このような駆動軸８ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対しスライド部材１１を第一方向Ｘに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２を第一方向Ｘに移動させることができる。圧電素子８ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸８ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

なお、第一アクチュエータ８は、圧電素子８ａをスライド部材１１側に取り付け、駆動軸８ｂを撮像素子ホルダ１３に摩擦係合させて構成する場合もある。

第二アクチュエータ６は、光軸方向と直交する第二方向（ヨー方向）Ｙに撮像光学系２と撮像素子１４を相対移動させるアクチュエータである。第二方向Ｙは、光軸方向と直交し第一方向Ｘと交差する方向であり、例えば第一方向Ｘと直交する方向に設定される。この第二アクチュエータ６は、例えば、圧電素子６ａの伸縮により往復移動する駆動軸６ｂを備えたものが用いられる。駆動軸６ｂは、第二方向Ｙに向けて配置されている。圧電素子６ａは、移動部材５に取り付けられている。駆動軸６ｂは、スライド部材１１に摩擦係合部２０で摩擦係合されている（図２参照）。駆動軸６ｂの一端は、圧電素子６ａに当接され、例えば接着剤を用いて接着されている。この駆動軸６ｂは、長尺状の部材であり、例えば円柱状のものが用いられる。

摩擦係合構造としては、例えば、板バネにより駆動軸６ｂをスライド部材１１に一定の押圧力で圧接された状態とし、駆動軸６ｂが移動する際に一定の摩擦力を生じさせる構造とする。この摩擦力を超えるように駆動軸６ｂが一方向に移動することにより、慣性により移動部材５の位置が維持される。一方、その摩擦力を超えないように逆方向へ駆動軸６ｂが移動しようとすると、駆動軸６ｂは摩擦力によって静止したまま、移動部材５が一方向へ移動する。このような駆動軸６ｂの往復移動を繰り返すことにより、撮像素子１４に対し移動部材５を第二方向Ｙに沿って移動させることができ、撮像素子１４に対し相対的に撮像光学系２を第二方向Ｙに移動させることができる。圧電素子６ａには、その伸長速度と収縮速度を異ならせる電気信号が制御部（図示なし）から入力される。これにより、駆動軸６ｂが異なる速度で往復移動し、撮像光学系２の移動制御を行うことができる。

スライド部材１１には、上述した摩擦係合によって第二アクチュエータ６が取り付けられている。このため、第一アクチュエータ８の作動によりスライド部材１１が第一方向Ｘに移動することによって第二アクチュエータ６も第一方向Ｘへ移動することとなる。

なお、第二アクチュエータ６は、圧電素子６ａをスライド部材１１側に取り付け、駆動軸６ｂを移動部材５に摩擦係合させて構成する場合もある。

撮像装置には、位置検出用磁石９、第一磁気センサ１８、および第二磁気センサ１９が設けられている。位置検出用磁石９は、撮像光学系２と撮像素子１４の一方側に取り付けられ、例えば、撮像光学系２と一体となって移動する移動部材５に取り付けられている（図５参照）。この磁石９は、光軸方向に直交した第一磁界方向Ｘ´と、光軸方向に直交し第一磁界方向と交わる第二磁界方向Ｙ´に磁界が発生するように着磁されている。例えば、Ｎ極及びＳ極の境界が、Ｌ字状になるように着磁され、少なくとも磁気センサ１５で検出できるだけの磁界を発生するものである。なお、ここでいうＬ字状とは、Ｎ極及びＳ極の境界が完全なＬ字型に着磁される場合のみならず、ほぼＬ字状に着磁された場合も含むものである。例えば、Ｎ極及びＳ極の境界が直線的になっていない場合も含む。これらの場合であっても、第一磁界方向Ｘ´と第二磁界方向Ｙ´に磁界が発生すれば、磁石１個と磁気センサ２個を用いて、光軸方向に直交する方向の位置を検出することができるため、部品点数の少ない構成とすることができる。

第一磁気センサ１８は、位置検出用磁石９から発生する磁界の状態に基づいて撮像素子１４と撮像光学系２の第一磁界方向Ｘ´に対する相対位置を検出するための磁気センサであり、例えば、ホール素子である。第２磁気センサ１９は、位置検出用磁石９から発生する磁界の状態に基づいて撮像素子１４と撮像光学系２の第二磁界方向Ｙ´に対する相対位置を検出するための磁気センサであり、例えば、ホール素子である。

また、第一磁気センサ１８および第二磁気センサ１９は、撮像光学系２と撮像素子１４の他方側に取り付けられ、例えば、撮像素子１４と一体となって配置される基板１７に取り付けられる。基板１７は、撮像素子ホルダ１３に取り付けられる配線基板であり、例えばＬ字形に屈曲されて用いられる。この基板１７には、圧電素子６ａ、８ａ、１０ａのリード線がそれぞれ基板１７に取り付けられている。

撮像装置には、フォトインタラプタ１６が設けられている。フォトインタラプタ１６は、撮像光学系２の位置検出を行う位置検出センサである。フォトインタラプタ１６は、基板１７に取り付けられ、撮像光学系２の近傍位置に配置される。フォトインタラプタ１６は、発光部と受光部を備え、発光部と受光部の間を通過する移動片２ｂの位置検出を通じて、撮像光学系２の光軸方向の位置を検出する。移動片２ｂは、撮像光学系２のホルダ２ａに形成され、撮像光学系２と一体となって移動する部材である。

撮像装置は、上カバー１を備えている。上カバー１は、撮像部及び手振れ補正機構を収容する撮像素子ホルダ１３の開口部分を被うカバーであり、被写体像を入射するための開口部１ａを形成している。

図２に示すように、スライド部材１１は、第一支持軸１２により第一方向Ｘに沿って移動可能に支持されている。第一支持軸１２は、第一方向Ｘに向けて配置される軸部材であって、撮像素子ホルダ１３に取り付けられている。この第一支持軸１２は、スライド部材１１の軸受け部１１ａを貫通して設けられている。これにより、スライド部材１１は、第一支持軸１２によって撮像素子１４に対し第一方向Ｘのみに移動するように支持されている。

第一支持軸１２は、撮像光学系２に対し第一アクチュエータ８側に配置されている。すなわち、第一支持軸１２は、撮像光学系２を挟んで第一アクチュエータ８の反対側に配置されているのではなく、第一アクチュエータ８側へ配置されている。このため、第一アクチュエータ８による移動機構と第一支持軸１２による支持機構をまとめてコンパクトに構成することができる。

移動部材５は、第二支持軸７により第二方向Ｙに沿って移動可能に支持されている。第二支持軸７は、第二方向Ｙに向けて配置される軸部材であって、移動部材５に取り付けられている。この第二支持軸７は、スライド部材１１の軸受け部１１ｂを貫通して設けられている。これにより、移動部材５は、第二支持軸７によってスライド部材１１に対し第二方向Ｙのみに移動するように支持されている。

第二支持軸７は、撮像光学系２に対し第二アクチュエータ６側に配置されている。すなわち、第二支持軸７は、撮像光学系２を挟んで第二アクチュエータ６の反対側に配置されているのではなく、第二アクチュエータ６側へ配置されている。このため、第二アクチュエータ６による移動機構と第二支持軸７による支持機構をまとめてコンパクトに構成することができる。

第一アクチュエータ８と第二アクチュエータ６は、Ｔ字状に配置されている。すなわち、第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６は、その一方の中間部分に他方の先端部分を向けてＴ字状に組み合わされて設置されている。例えば、第一アクチュエータ８の中間部分に第二アクチュエータ６の先端部分を向けてＴ字状に組み合わされている。

これにより、第一アクチュエータ８と第二アクチュエータ６の駆動軸８ｂ、６ｂを近接して配置することができる。このため、駆動軸８ｂ及び駆動軸６ｂの双方と係合するスライド部材１１を小さく構成することができる。従って、撮像装置の小型化を図ることができる。

なお、ここでいうＴ字状とは、第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６が完全なＴ字型に組み合わされる場合のみならず、ほぼＴ字状に組み合わされる場合も含むものである。例えば、第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６の一方の中間部分に他方の先端部分が向けられている場合において、その中間部分と先端部分に所定のスペースがある場合、またはその中間部分の中央から外れた位置に先端部分が向けられている場合などであってもよい。これらの場合であっても、駆動軸８ｂ及び駆動軸６ｂの双方と係合するスライド部材１１を小さく構成することができ、撮像装置の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態に係る撮像装置の基本動作について説明する。

図１において、撮像装置を用いて撮影を行う際に手振れが生じている場合には、ジャイロセンサなどの手振れ検出センサ（図示なし）が手振れを検出し、撮像素子１４に撮像される画像がぶれないように第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６に対し制御部（図示なし）から駆動信号が出力される。

第一アクチュエータ８及び第二アクチュエータ６には、圧電素子８ａ、６ａの伸長速度と収縮速度が異なるような駆動信号が入力される。これにより、駆動軸８ｂ、６ｂが繰り返し往復移動する。第一アクチュエータ８の駆動により撮像素子１４に対してスライド部材１１が第一方向Ｘへ移動し、第二アクチュエータ６の駆動によりスライド部材１１に対し移動部材５と共に撮像光学系２が第二方向Ｙへ移動し、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動する。

これにより、撮像装置に手振れが生じても、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動制御され、撮像素子１４の撮像画像の手振れが抑制される。

ズーミング又はフォーカシングを行う場合には、撮像素子１４による撮像画角を変化させるように第三アクチュエータ１０に対し制御部（図示なし）から駆動信号が出力される。

第三アクチュエータ１０には、圧電素子１０ａの伸長速度と収縮速度が異なるような駆動信号が入力される。これにより、駆動軸１０ｂが繰り返し往復移動する。第三アクチュエータ１０の駆動により移動部材５に対し撮像光学系２が光軸方向へ移動し、撮像素子１４と撮像光学系２が相対的に移動する。

これにより、撮像素子１４と撮像光学系２が光軸方向に相対的に移動制御され、ズーミング又はフォーカシングを行うことができる。

以上のように、本実施形態に係る撮像装置によれば、位置検出に用いられる磁石９が光軸方向に直交する第一磁界方向Ｘ´および第二磁界方向Ｙ´に磁界を発生するため、磁石１個と磁気センサ２個によって光軸方向に直交する二方向の位置を検出することができる。よって、少ない部品点数で位置検出手段を構成することにより、コストを削減することができる。また、構成する部品点数が少なくなったことにより、組み付け作業を向上することができる。

例えば、図７に示すように、従来型の撮像装置において、磁石２個と磁気センサ４個の計６点の部品で構成された位置検出手段がある。また、図８に示すように、従来型の撮像装置において、磁石２個と磁気センサ２個の計４点の部品で構成された位置検出手段がある。

これに対し、図６に示すように、本実施形態に係る撮像装置においては、磁石のＮ極とＳ極の境界がＬ字状になるように着磁されているため、位置検出手段を磁石１個と磁気センサ２個の計３点の部品で構成することができる。

なお、上述した実施形態は本発明に係る撮像装置の一例を示すものである。本発明に係る撮像装置は、これらの実施形態に係る撮像装置に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、実施形態に係る撮像装置を変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

例えば、本実施形態では、手振れ補正機構として、手振れに応じて撮像素子１４に対して撮像光学系２を移動させるものについて説明したが、撮像光学系２に対し撮像素子１４を移動させるものであってもよい。この場合であっても、撮像素子１４に磁石９を取り付け、Ｎ極とＳ極の境界がＬ字状になるように着磁することによって、上述した実施形態に係る撮像装置と同様な作用効果が得られる。また、本実施形態では、撮像装置のアクチュエータとして圧電素子を用いたものを採用しているが、モータなどの他の駆動部品を用いたものを採用してもよい。

本発明の実施形態に係る撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構の分解斜視図である。 図１の撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構における平面図である。 図２のIII−IIIにおける断面図である。 図２のIV−IVにおける断面図である。 図１の撮像装置の撮像部及び手振れ補正機構における底面図である。 図１の撮像装置の磁気センサを用いた位置検出の説明図である。 従来技術の磁気センサを用いた位置検出の説明図である。 従来技術の磁気センサを用いた位置検出の説明図である。

符号の説明

１…上カバー、２…撮像光学系、３…第三支持軸、４…ボール、５…移動部材、６…第二アクチュエータ、７…第二支持軸、８…第一アクチュエータ、９…位置検出用磁石、１０…第三アクチュエータ、１１…スライド部材、１２…第一支持軸、１３…撮像素子ホルダ、１４…撮像素子、１５…磁気センサ、１６…フォトインタラプタ、１７…基板、１８…第一磁気センサ、１９…第二磁気センサ、２０、２１、２２…摩擦係合部。

Claims (2)

1. 撮像光学系と撮像素子を光軸方向と直交する方向に相対移動させて手振れ補正を行う撮像装置であって、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の一方側に取り付けられ、光軸方向に直交する第一磁界方向に磁界を形成する第一磁界領域と光軸方向に直交し前記第一磁界方向と交差する第二磁界方向に磁界を形成する第二磁界領域を有する磁石と、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の他方側に取り付けられ、第一磁界領域の磁界を検出する第一磁気センサと、
   前記撮像光学系と前記撮像素子の他方側に取り付けられ、第二磁界領域の磁界を検出する第二磁気センサと、
   を備えた撮像装置。
2. 前記磁石のＮ極とＳ極の境界線がＬ字状になっていること、
   を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

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