JP2008092201A - 像ブレ補正ユニット、像ブレ補正装置、および撮影装置 - Google Patents

像ブレ補正ユニット、像ブレ補正装置、および撮影装置 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動機構を構成するコイルに効率よく力を発揮させることができる像ブレ補正ユニット、その像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置、その像ブレ補正装置を備えた撮影装置を提供する。
【解決手段】一対のヨーク236A,237Aを、マグネット233Aとコイル234Aを間に挟んで互いに平行に広がる一対の平行板とそれらの平行板の対応する1辺どうしを連結する連絡板CONとで構成する。一対のヨーク236A,237Aを構成する部材は、連絡板CON近傍で互いに嵌合する形状に二分割されてなり、組み込まれた後においては全体としてマグネット233Aとコイル234Aを収容し断面を略コ字状に形成する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、例えばデジタルカメラやカメラ付き携帯電話等の撮像装置に手振れ補正機構として好適に用いることができる像ブレ補正ユニット、その像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置、および、その像ブレ補正装置を備えた撮影装置に関する。
従来より、デジタルカメラ等には、ユーザのぶれ等による撮影画像の乱れを抑制するために、各種の手振れ補正機構が採用されている(特許文献1、2、3参照)。
このような手振れ補正機構としては、保持モジュールがピッチング方向とヨーイング方向とに回動自在となる様に、所謂ジンバル機構と呼ばれる方式を採用するものがある。
しかしながら、上記特許文献1に開示されているようなジンバル機構の場合、自由回転する回転継手等を保持モジュールの上下左右の4箇所に配置する必要があることから、どうしても手振れ補正機構が大型化する傾向にあり、また無理に小型化を図ろうとすると、上記回転継手の軸受け部等が脆弱化してしまうという不都合がある。
そこで、上記不都合を解消することを目的として、レンズを保持する保持モジュールを囲む様にして外枠を設置しその外枠の外周沿いの一点である軸点を揺動自在に支持するとともに、その外枠の外周沿いの、上記軸点から互いに異なる第1の方向および第2の方向それぞれに離れた第1の駆動点および第2の駆動点それぞれを介して上記外枠を駆動する駆動構造が考えられている(特願2006−169871号参照)。
図11は、その駆動構造が適用された像ブレ補正ユニットを示す図である。
図11には、像ブレ補正ユニット2を正面から見た図が示されている。この図11には、この像ブレ補正ユニット2の構成要素である、撮影レンズ10を保持する保持モジュール20、この保持モジュール20の周りを囲むように設置された外枠21、保持モジュール20のヨーイング方向についての回動を自在にするために、保持モジュール20の左側面に備えられた第1駆動部23、保持モジュール20のピッチング方向についての回動を自在にするため、保持モジュール20の上面に備えられた第2駆動部24、保持モジュール20を外枠21に対してピッチング方向とヨーイング方向に自在に揺動するように支持する支点22、保持モジュール20の一部に設けられ、後述する第1球体230を介して第1駆動部23と係合するための第1球体係合部201と、同じく後述する第2球体240を介して第2駆動部24と係合するための第2球体係合部202が示されている。
第1駆動部23は、第1コイル234、第1マグネット233、第1コイル234を支持し、かつ、外枠21に対して回動自在に支持された第1支持部材231、その第1支持部材231の端部に固着され固着された部分の溝に落とし込まれた第1バネ235の上に載せた第1球体230を保持モジュール20の上記第1球体係合部201に押し付けることで保持モジュール20を支持する第1溝部232とからなる。
また、第2駆動部24は、第2コイル244、第2マグネット243、第2コイル244を支持し、かつ、外枠21に対して回動自在に支持された第2支持部材241、その第2支持部材241の端部に固着され固着された部分の溝に落とし込まれた第2バネ245の上に載せた第2球体240を保持モジュール20の第2球体係合部201に押し付けることで保持モジュール20を支持する第2溝部242とからなる。
保持モジュール20の右側には、平板状に線が巻かれた巻線コイルである第1コイル234が第1支持部材230に固定されており、また、外枠21の右側面の内壁の、この第1コイル234と対面する位置には、撮像レンズ10の光軸方向について前後に2分割した時の2つの領域が、互いに異なる極性となるように着磁された第1マグネット233が固定されている。この第1コイル234と第1マグネット233との間の電磁力の相互作用によって第1コイル234およびその第1のコイル234に固定されている支持部材とともに保持モジュール20がヨーイング方向に回動する。
また、保持モジュール20の上側には、平板状に線が巻かれた巻線コイルである第2コイル244が第2支持部材241に固定されており、また、外枠21の上側面の内壁の、この第2コイル244と対面する位置には、撮像レンズ10の光軸方向について前後に2分割した時の2つの領域が、互いに異なる極性となるように着磁された第1マグネット233と同じ種類の第2マグネット243が固定されている。これら第2コイル244と第2マグネット243との間の電磁力の相互作用によって第2のコイルおよびその第2コイル244に固定されている支持部材とともに保持モジュール20がピッチング方向に回動する。
図11の像ブレ補正ユニットによれば、今までの様に上下左右の4箇所に回転軸を設けて保持モジュールを駆動しなくても、外枠の外周沿いの一点に設けられた軸点22を中心に第1の駆動部23がヨーイング方向に外枠21ごと保持モジュール20を回動させると同時に第2の駆動部24が支点22を中心にピッチング方向に外枠21ごと保持モジュール20を回動させることで、保持モジュール20を揺動させ、撮影レンズ10の光軸を任意の方向に向けることができる。
ところで、第1、第2の駆動機構を構成するにあたっては、マグネットとコイルとをうまく配置して狭いスペースに効率的に組み込む必要がある。しかし1枚のマグネットをコイルに対向して配置して組み込むだけでは、マグネットで形成される磁力が発散ぎみになってしまってコイルに磁力がうまく与えられないことがある。この様な場合には、磁力をコイルに適正に与えることができる様にするためにマグネットと連携して磁気回路を構成する一対のヨークをコイルに対して対向する位置にそれぞれ配置すると良い。
図12は、第1の駆動機構23が備えるマグネット233とコイル234と一対のヨーク236,237とを狭いスペースに効率的に組み込んだ場合の構造の一例を示す図である。
図12には、図11の保持モジュール20を図11の縦方向に切断して側方から見た図が示されている。
例えば一対のヨーク236,237を平行に配置して一方のヨーク236にマグネット233を貼り付け他方のヨーク237を一方のヨーク236と平行に配設しておいてそれら一対のヨーク236,237の間にコイル234を組み込むと、狭いスペースにマグネット233とコイル234とを組み込んだとしてもコイル234に対して垂直な方向の磁力を適正に与えることができる。
これらの部材は、非常に小さな部材であるので例えば外枠21等に接着剤などにより接着固定される。
しかしながら、図12の構造であると、場合によっては磁力の方が接着剤の接着強度よりも大きくなって平行に並べていたはずの一対のヨーク236,237それぞれの接着が剥がれてヨーク236,237それぞれが傾いてしまうことがある。
平行に並べられた一対のヨーク236,237はマグネット233と連携してコイル237に対してコイル237が動くのに必要な磁力を与えるための部材であるから、傾いたりするとコイル237に対してコイル237が動くのに必要な磁力を与えることができなくなってしまう。
特開平7−274056号公報 特開2005−326807号公報 特許第2612371号公報
本発明は、上記事情に鑑み、駆動機構を構成するコイルに効率よく力を発揮させることができる像ブレ補正ユニット、その像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置、その像ブレ補正装置を備えた撮影装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本発明の像ブレ補正装置は、レンズを保持する保持モジュール、
上記保持モジュールを、自在な向きに揺動自在に、その保持モジュールの外周沿いの一点である軸点で支持する支持部材、および
上記保持モジュールの外周沿いの、上記軸点から互いに異なる第1の方向および第2の方向それぞれに離れた第1の駆動点および第2の駆動点それぞれを介してその保持モジュールを駆動する2つの駆動機構であって、上記保持モジュールを、上記第1の駆動点を介して、上記軸点と上記第2の駆動点とを結ぶ第1の軸の周りに回動させる第1の駆動機構と、上記第2の駆動点を介して、上記軸点と上記第1の駆動点とを結ぶ第2の軸の周りに回動させる第2の駆動機構とからなる2つの駆動機構を備え、
上記2つの駆動機構それぞれが、
磁界を形成するマグネットと、
上記マグネットに隣接して配置され通電により上記保持モジュールを回動駆動する力を生じさせるコイルと、
全体として、上記マグネットと上記コイルを間に挟んで互いに平行に広がる一対の平行板とその一対の平行板の対応する1辺どうしを連結する連絡板とを有し、全体としてそのマグネットとそのコイルを収容し断面が略コ字状に形成された部材からなり、その部材がその連絡板近傍で互いに嵌合する形状に二分割されてなる一対のヨークとを備えたことを特徴とする。
上記課題を達成する本発明の像ブレ補正ユニットによれば、2つの駆動機構それぞれに、全体として、上記マグネットと上記コイルを間に挟んで互いに平行に広がる一対の平行板と、その一対の平行板の対応する1辺どうしを連結する連絡板とを有し、全体としてそのマグネットとそのコイルを収容し断面が略コ字状に形成された部材からなり、その部材が上記連絡板近傍で互いに嵌合する形状に二分割されてなる一対のヨークが配備される。
このため、上記連結板が付加されたことにより一対の平行板が傾くことが防止され、傾くことが防止された一対のヨークと上記マグネットによって上記コイルに対していつでも適正な磁力が与えられる。
すなわち、上記一対のヨークを配設することでマグネットとコイルとの姿勢が同じ姿勢に保たれるので駆動機構が備えるコイルに効率良く力を発揮させることができる。
ここで、上記2つの駆動機構それぞれを構成する各マグネットおよび各一対のヨークが、上記支持部材にそれぞれ固定的に支持されるとともに、上記第1の駆動機構および上記2つの駆動機構それぞれを構成する各コイルが、上記レンズの光軸方向にそれぞれ移動自在に上記支持部材に支持されその各コイルが通電を受けてその光軸方向の力を生じさせるものであることが好ましい。
そうすると、上記支持部材に、上記第1の駆動機構および上記第2の駆動機構を構成する主要な部材であるマグネットとコイルとが集結され支持されるので、第1の駆動機構および第2の駆動機構さらには支持部材の小型化が図られる。
また、上記保持モジュールが、レンズを保持するとともに、被写体光を捉えて画像信号を生成するイメージセンサを保持するものであることが好ましい。
上記保持モジュールが、レンズだけを保持するものであると保持モジュールの後方端部にイメージセンサを保持する構造が別に必要になる。上記保持モジュールが、レンズを保持するとともにイメージセンサを保持するものであると、イメージセンサの保持部が省略され、更なる小型化を図ることができる。
また、上記第1の駆動点と上記軸点とを結ぶ第2の軸と、その第2の駆動点と上記軸点とを結ぶ第1の軸が互いに略90度の角度で交わる各位置に形成されていることが好ましい。
そうすると、上記第1の軸と上記第2の軸とをそれぞれ独立の駆動軸として上記保持モジュールを駆動することにより保持モジュールを様々な姿勢にすることができるので、この像ブレ補正ユニットと手ブレ検出センサとを備えた像ブレ補正装置が構成された場合には、その手ブレ検出部で検出されたブレに応じてそのブレを打ち消す様に保持モジュールの姿勢を如何様にも調整することができる。
また、上記保持モジュールが、上記軸点に球状の凸部を有し、上記支持部材が、その凸部を受ける球状の凹面を有することが好ましい。
そうすると、軸受け部の構造が簡略化され小型化されるので、像ブレ補正ユニット全体の小型化を図る上においてより大きな効果が得られる。
また、上記保持モジュールが、上記第1の駆動点および上記第2の駆動点それぞれに球状の凸部を有し、上記第1の駆動機構および上記第2の駆動機構が、その第1の駆動点およびその第2の駆動点に備えられた各凸部を受ける球状の各凹部を有し、その第1の駆動機構およびその第2の駆動機構がその各凹部を介してその各凸部に駆動力を与えるものであることが好ましい。
そうすると、各駆動点が軸受部と共有化され構造が簡略化されるので、像ブレ補正ユニット全体の小型化を図る上においてより大きな効果が得られる。
上記課題を達成する上記本発明の像ブレ補正装置は、請求項1記載の像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置であって、さらに
ブレを検出するブレ検出部と、
上記ブレ検出部の検出結果に応じて上記2つの駆動機構に上記保持モジュールを回動駆動させるブレ制御部とを備えたことを特徴とする。
上記課題を達成する本発明の上記撮影装置は、請求項7記載の像ブレ補正装置を備え、被写体を捉えてその像ブレ補正装置の作動によりブレが低減された画像データを生成することが好ましい。
以上説明した様に、本発明によれば、駆動機構を構成するコイルに効率よく力を発揮させることができる。
以下、本発明の像ブレ補正ユニットおよびその像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置の好適な実施形態を図1乃至図9を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述べる実施形態は、本発明の像ブレ補正ユニットおよびその像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置の具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、本発明の範囲はこれらの態様に限られるものではない。
図1は、本発明の像ブレ補正ユニットおよびその像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置の一実施形態を採用するデジタルカメラの、斜め上方からの外観斜視図である。
図1に示すデジタルカメラ1は、本発明にいう像ブレ補正ユニットおよびその像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置の一例が搭載された小型のオートフォーカスカメラであり、図1に示すデジタルカメラ1の前面には、撮像レンズ10およびファインダ窓11が設けられ、上面には、レリーズスイッチ12が設けられている。また、図1には、カメラ下面に、電池や記録メディア等の出し入れを行うための蓋13も示されている。
図2は、図1に示すデジタルカメラの背面図である。
図2に示すデジタルカメラ1の背面には、ファインダ14、液晶表示画面15、このデジタルカメラ1のモードを切り替える際に操作するモード切替つまみ16、および電源スイッチ17が設けられている。尚、このデジタルカメラ1は、被写体撮影のためのモードである撮影モードと、不揮発性のRAM305(図3参照)に記録されている画像を液晶表示画面15に表示させるモードである再生モードとを有している。
また、図2には、撮影直後に液晶表示画面15に表示された撮影画像をRAM305に記録するか否かを決定する際に操作する、‘OK/キャンセル’ボタン18が示されている。
図3は、デジタルカメラの機能ブロック図である。
図3に示すROM302には、デジタルカメラ1の制御プログラムが記憶されており、電源スイッチ17(図1参照)がオンされることでこの制御プログラムは起動するようになっている。
また、このデジタルカメラ1では、電源スイッチ17がオンされた際に、モード切替つまみ16が、デジタルカメラ1の背面に描かれた‘カメラを表すマーク’側、即ち撮影モード側に回動されている場合には、撮像レンズ10を通過してイメージセンサ30上に結像している被写体画像が液晶表示画面15に表示されるようになっている。以下に、被写体光がデジタルカメラ1の内部に入射してからスルー画像が液晶表示画面(以下、この液晶表示画面をLCDと称する。)15に表示されるまでのデジタルカメラ1の動作について、デジタルカメラ1の各構成要素とともに説明する。
図3の左上に示す保持モジュール20は、撮像レンズ10、イメージセンサ30を一体に保持しており、被写体光は、撮像レンズ10を通過した後、イメージセンサ30上に結像される。CPU300からの指示を受けたタイミングジェネレータ301がイメージセンサ30を駆動することにより、イメージセンサ30上に結像された被写体像に応じたアナログの画像信号がイメージセンサ30から出力される。イメージセンサ30から出力されたアナログの画像信号は、増幅器303で増幅された後、A/D変換器304によりデジタル画像データに変換され、そのデジタル画像データはRAM305に一旦格納される。RAM305に一旦格納されたデジタル画像データは、画像信号処理回路306によってRAM305から読み出され、その画像信号処理回路306によって信号処理が施される。処理がされたデジタル画像データは、ビデオエンコーダ307によりアナログ画像信号に変換され、LCDドライバ308を通じてLCD15において画像表示される、尚、このデジタルカメラ1において、モード切替つまみ16が再生モード側に回動されている場合については、本発明とは直接関係しないため説明は省略する。
次に、デジタルカメラ1における撮影動作について説明する。尚、ここでは、モード切替つまみ16が撮影モード側に回され、LCD15にスルー画像が表示されているものとして話を進める。
撮影者がファインダ14若しくはLCD15を通じて所望の構図を得た時点でレリーズスイッチ12を軽く押して止める(以後、軽く押して止めたこの状態を半押しという。)と、この操作に応じて、CPU300からの指示により、撮影レンズ10の光軸方向について移動させるフォーカシングが行われる。この後、撮影者がレリーズスイッチ13を半押し状態から更に押し込む(以後、半押し状態から更に押し込んだこの状態を全押しという。)と、以下に説明する動作により撮影が実施される。
まず、全押しのタイミングでイメージセンサ30内の各画素のディスチャージ等の初期動作が実施され、その後、撮像レンズ10の光軸のぶれの補正が行なわれつつ、イメージセンサ30への被写体光の露光が予め設定された時間行われる。そして、その露光時間が経過すると、イメージセンサ30からアナログの画像信号が、前述したように出力され、増幅器303に送られて増幅される。その後、増幅器303で増幅された画像信号がA/D部304でデジタルの画像信号に変換され変換された画像信号が一旦RAM305に格納される。このRAM305に格納された画像データが読み出されてLCDドライバ308に供給され、LCD15上には、スルー画像の代わりに撮影画像が表示される。この状態にあるときに、‘OK/キャンセル’ボタン18が操作されOKが選択されるとこの撮影画像がメディアコントーラ309経由で記録メディア310に記録され、キャンセルが選択されるとRAM305内の画像データが消去される。これらの処理が終了した後においては、LCD15上にスルー画像が再び表示される。
ここで、デジタルカメラ1に備えられているぶれ補正装置について詳述する。
図3に示すように、このデジタルカメラ1には、いわゆるピッチ方向の角速度を検知するための第1角速度センサ311と、これと垂直な、いわゆるヨー方向の角速度を検知するための第2角速度センサ312とが備えられており、第1角速度センサ311および第2角速度センサ312からは、それぞれのセンサで検知した角速度に応じた信号が出力されるようになっている。
このデジタルカメラ1では、レリーズスイッチ12が全押しされたタイミングから所定時間内に、第1角速度センサ311および第2角速度センサ312それぞれから出力された信号に基づいて、CPU300がピッチ方向およびヨー方向それぞれのぶれ量を決定する。尚、角速度センサを利用したぶれ量の決定方法は、公知の技術であるので説明は省略する。
CPU300は、図3に示す第1制御部321および第2制御部322それぞれに、検出したぶれ量に基づいた信号を送信する。
このぶれ量に応じた信号に基づくぶれ補正は、保持モジュール20に保持された撮像レンズ10の光軸を、即ち、保持モジュール20の向きを、検出したぶれを相殺する向きに向かせることで行われる。
保持モジュール20の向きの制御は、第1制御部321および第2制御部322が、図3の左上に示す第1コイル234、および、この第1コイル234と同じ種類の第2コイル244に対して通電する電流の向きと大きさで行えるようになっている。
ここで、本発明にいう像ブレ補正ユニット2Aの構造の一実施形態を説明する。
図10に示す構造の保持モジュールにおいては、保持モジュール20を囲む様にして外枠21を設けていたために外枠21の外形に制約を受けて更なる小型化を行なうことができなかったが、本実施形態では、その外枠を廃止して支持部材21Aに従来の外枠の役目と従来の支持部材との役目の双方を持たせることで更なる小型化を実現している。
図4は、図1,2に示すデジタルスカメラ1が備える像ブレ補正ユニット2Aの一実施形態を示す図である。なお図4中の各部材には、図1の従来の像ブレ補正ユニット2と比較することができる様に、図1の像ブレ補正ユニット2と同じ機能を持つ部分にはなるべく同じ番号を付けその番号の後に改良版であることを示す符号Aが付けられている。
図4には、本実施形態の像ブレ補正ユニット2Aを正面から見た図が示されている。この図4には、この像ブレ補正ユニット2Aの構成要素である、保持モジュール20Aのヨーイング方向についての回動を自在にするために保持モジュール20Aの右側面に備えられた第1駆動部23A、保持モジュール20Aのピッチング方向についての回動を自在にするために保持モジュール20Aの上面に備えられた第2駆動部24A、保持モジュール20Aを支持部材21Aに対してピッチング方向とヨーイング方向に対して揺動自在に支持する軸点22A、保持モジュール20Aの一部に設けられ球状の凸部201Aを介して第1の駆動部23Aが備える第1のアーム231Aの凹部2311Aに係合する第1の駆動点D1と、同じく球状の凸部202Aを介して第2の駆動部24Aが備える第2のアーム241Aの凹部2411Aに係合する第2の駆動点D2が示されている。なお、前述した様に本実施形態の保持モジュール20Aには、レンズ10を保持するとともに、被写体光を捉えて画像信号を生成するイメージセンサが保持されている。
図4を参照して像ブレ補正ユニット2Aの構造を簡単に説明する。
まず、図4に示す保持モジュール20Aを、自在な向きに揺動自在に、保持モジュール20Aの外周沿いの一点である軸点22Aで支持する支持部210Aを有する支持部材21Aが備えられている。この支持部材21Aの支持部210Aには、球状の凹面が設けられていてその凹面に保持モジュール20Aの軸点22Aに形成されている凸部が係合する。
また、上記支持部材21Aは、上記支持部22Aを中間に置いて第1の方向および第2の方向にそれぞれ延在し、第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aをそれぞれ保持する第1の翼部211Aおよび第2の翼部212Aを有する。この例では、図4からもわかる様に、上記第1の駆動点D1と上記第2の駆動点D2は、上記第1の方向を定める第1の駆動点D1と軸点22Aとを結ぶ第2の軸と、上記第2の方向を定める上記第2の駆動点D2と軸点22Aとを結ぶ第1の軸が互いに略90度の角度で交わる各位置に形成されている。なお、図4に示す各駆動点D1,D2を構成する凸部201Aと凹部2311Aとが接触する部分には、それらの駆動点D1,D2を介して保持モジュール20Aを駆動しているときに保持モジュール20Aの揺動を支えなければならないので、圧縮ばねSP1,SP2により凸部201Aを凹部2311Aに弾力的に押し付ける構造が採用されている。
ここで、2つの駆動機構23A,24Aそれぞれの構成を図4を参照して説明する。
2つの駆動機構23A,24Aには、磁界を形成する、支持部材21Aに支持されているマグネット233A,243Aと、磁界内に配置され通電により保持モジュール20Aを回動駆動する力を生じさせるコイル234A,244Aとが備えられている。これら第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aを構成する各マグネット233A,243Aは、支持部材21Aにそれぞれ固定的に支持されるとともに、第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aを構成する各コイル234A,244Aが、レンズ10Aの光軸方向(紙面に垂直な方向)にそれぞれ移動自在に支持部材21Aに支持され各コイル224A,234Aが通電を受けて光軸方向の力を生じさせている。ここでは、上記した様に支持部材21Aを構成する第1の翼部211Aおよび第2の翼部212Aに配設された2本のアーム211A,212Aそれぞれに各コイル234A,244Aが取り付けられそれらのコイル234A,244Aに対向する様にしてマグネット233A,243Aが配設されることにより各コイル234A,244Aが支持部材21Aに移動自在にそれぞれ支持されている。
ここで、コイル234A,244Aに最大限の力を発揮させるために本実施形態の駆動機構が採用したコイル234A,244Aの支持構造を説明する。2つの駆動機構とも同じ構成なので一方の駆動機構23Aの構成を説明する。
図5は、コイル234Aの支持構造を説明する図である。
図5に示す様に、コイル234Aを支持するにあたって、一方にマグネット233Aが固定される一対のヨーク236A,237Aが設けられている。この一対のヨークは小型であるので取り付け部が設けられておらず、接着剤により支持部材21Aに接着され内部に組み込まれる。
一対のヨーク236A,237Aは、全体として、マグネット233Aとコイル234Aを間に挟んで互いに平行に広がる一対の平行板と、その一対の平行板の対応する1辺どうしを連結する連絡板CONとを有し、全体としてマグネット233Aとコイル234Aを収容し断面が略コ字状に形成された部材からなる。この例ではこの一対のヨーク236A,237Aが、連絡板CON近傍で互いに嵌合する形状に二分割されてなる。
この様に分割された形状の一対のヨーク236A,237Aを採用したことにより、一対のヨーク236A,237Aのうちの一方の237Aを先に接着剤を用いて組み込んでおいてマグネット233Aとコイル234Aとを組み込んだ後、他方のヨーク236Aを一対のヨークに嵌め込む様にして組み込むことで駆動機構を簡単に組み立てることができる。
さらに図5の構成であると、駆動機構が組み立てられた後においてはマグネット233Aとコイル234Aとの双方で形成される磁界による磁力がヨーク237Aと支持部材21Aとの接着部の接着強度を上回ったとしても一対の平行板それぞれが連結板CONにより支えられることになるので、ヨークが傾いてしまうようなことは起こらない。
ここで図4に戻って、ヨーク236A,237A以外の駆動機構の構成要素を説明する。
コイル234A,244Aを支持部材21Aに移動自在に支持するにあたっては、支持部材21Aがコイル234A,244Aを直接支持するという訳にはいかないので、上述した様に第1、第2の翼部211A,212Aに2本のアーム231A,241Aをそれぞれ配設してそれらのアーム231A,241Aそれぞれに各コイル234A,244Aを取り付けて2本のアーム231A,241Aを光軸方向に移動自在に支持している。
また、2本のアーム231A,241Aそれぞれを光軸方向に移動自在に配設するにあたっては、支持部材21Aの上記支持部210A近傍にレンズ10の光軸方向に延びる連結棒EN0を設けるとともに、上記第1の翼部211Aの端部および第2の翼部212Aの端部にレンズ10の光軸方向に延びる連結棒EN1,EN2を設けて、3本の連結棒EN0,EN1,EN2のうちの支持部近傍の連結棒EN0で2本のアーム231A,241Aを共通に支持するとともに残りの連結棒EN1,EN2で2本のアーム231A,241Aの端部それぞれを支持することで、各アーム231A,241Aを、各アーム231A,241Aに取り付けられたコイル234A,244Aとともに光軸方向に移動自在に、支持している。
したがって2つの駆動機構23A,24Aそれぞれは、保持モジュール20を、第1の駆動点D1を介して、軸点22Aと第2の駆動点D2とを結ぶ第1の軸の周りに回動させるとともに、第2の駆動点D2を介して、軸点22Aと第1の駆動点D1とを結ぶ第2の軸の周りに回動させることができる。
また、本実施形態の様に各駆動機構を構成しておくと、第1の駆動部23と第2の駆動部24それぞれが、支持部材21Aの翼部211A,212Aにそれぞれ集結されて支持される形になるので全体としてコンパクトな形になる。
ここで、分解図を参照して図6の像ブレ補正ユニット2Aを構成する各部材の構造を詳細に説明する。
図6は、図4の像ブレ補正ユニットを分解した分解図である。
レンズとイメージセンサとを備える保持モジュール20Aが図6の左下方に示されている。その保持モジュール20Aの外周沿いの一点である軸点22Aには、球状の凸部が形成されており、保持モジュールの20A外周沿いの、軸点22Aから互いに異なる第1の方向および第2の方向それぞれに離れた第1の駆動点D1および第2の駆動点D2それぞれにも球状の凸部201A,202Aが設けられている。なお、図6には、構成部材の形状を分かり易くするために、それぞれの凸部201A,202Aが保持モジュール20Aからは離れた状態で示されているが、凸部201A,202Aそれぞれはすべて図6に示す様に保持モジュール20Aに組み込まれる。また第1の駆動点D1、第2の駆動点D2を構成する部分には、保持モジュール20Aの揺動を受け止めつつ、第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aからの駆動力を自在に受け取って保持モジュール20Aを揺動させることができる様にするために、圧縮ばねSP1,SP2の中空部に、先端部に凸部201Aを有する軸が挿通されて保持モジュール20Aに組み込まれていることが示されている。
その保持モジュール20Aを支持する支持部材21Aは、支持部210Aを有するとともに、その支持部210Aを中間に置いて第1の方向および第2の方向にそれぞれ延在し、第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aをそれぞれ保持する第1の翼部211Aおよび第2の翼部212Aを備えており、その支持部210Aに上記保持モジュール20Aの軸点22Aである凸部を受け入れる凹面が設けられている。その保持モジュールの凸部22Aを支持部材21Aの凹面に係合するとともに、上記第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aそれぞれが備える2本のアーム231A,241Aの一方の端部に設けられている孔231H1,241H1を共通に連結棒EN0に挿通し、2本のアーム231A,241Aの反対側の端部にある孔231H2,241H2それぞれを連結棒EN1,EN2それぞれに挿通すると、図4に示す様に保持モジュール20が支持部材21Aに対して揺動自在に支持される。それらの2本のアーム231A,241Aの反対側の端部には、上記連結棒EN1,EN2に挿通される孔231H2,241H2の他に上記保持モジュール20Aの駆動点D1,D2の凸部に連結される凹部2311A,2411Aがそれぞれ設けられているので、それらの凹部2311A,2411Aに保持モジュールの凸部201A,202Aをそれぞれ係合して駆動点D1,D2を構成することによってそれらの駆動点D1,D2を介して保持モジュール20をそれぞれ独立に駆動すると軸点22Aを中心に保持モジュール20を揺動させることができる。
つまり、上記2本のアーム231A,241Aにコイル234A,244Aがそれぞれ取り付けらそれら2本のアーム231A,241Aの凹部2311A,2411Aそれぞれが保持モジュール20Aが備える凸部201A,202Aそれぞれに連結されている状態でコイル234A,244Aの通電により2本のアーム231A,241Aがそれぞれ光軸方向に動くことにより保持モジュール20Aが軸点22Aを中心に揺動することになる。
なお、この例では、像ブレ補正ユニット2Aが備えるコイル基板234Aが通電されることにより形成される磁界とマグネット233Aにより形成される磁界との間の相互作用によりコイル基板234Aとともにアーム231Aが光軸方向に動いているときに、コイル基板234Aの位置が分からないとこの補正ユニット2Aを図1,2に示すデジタルカメラ等に組み込んでもデジタルカメラ側の制御部がこの像ブレ補正ユニット2Aを使って手ブレの制御をうまく行なうことができないので、コイル基板に234Aに位置検出用のホール素子2341Aを配備して保持モジュール20Aの姿勢を正確に制御することができる様にしている。
ところで、図4に示す像ブレ補正ユニット2Aにおいては、図1、図2に示すデジタルカメラを落としたとき等に駆動点D1,D2の凸部と凹部との間の係合が外れて保持モジュール20Aが支持部材21Aから外れてしまわぬようにしておくことが必要である。さもないと、像ブレ補正ユニットが動作しなくなり手ブレ補正を行なうことができなくなってしまう。
また、保持モジュール20Aが備えるセンサ基板201Aからのフレキシブル基板200Aの引き出し方によっては保持モジュール20Aの揺動によりフレキシブル基板200Aにストレスがかかりセンサ基板201Aからフレキシブル基板が外れてしまわぬようにしておくことも必要である。さもないと、制御部側から電気信号を補正ユニットに供給しても像ブレ補正ユニットに電気信号が伝達されなくなって像ブレ補正ユニットが動作不能状態に陥ってしまう。
そこで、図4に示す像ブレ補正ユニット2Aにおいては、フレキシブル基板200Aの引き出し方に工夫を凝らすとともに、支持部材21Aから保持モジュール20Aが脱落しない様に移動規制部材202A,203Aを付加した構造を採用している。
図7は、保持モジュール20Aからフレキシブル基板200Aがどのように引き出されているかを説明する図である。また、図8は、図7の構成の像ブレ補正ユニット2Aが備える支持部材21Aが携帯機器内の支持部BASEに固定されたときの状態を正面斜め上方から見た斜視図である。
図7(a)には、像ブレ補正ユニット2Aを正面上方から見た図が示されており、図7(b)には、像ブレ補正ユニット2Aを側方から見た図が示されている。また、図7(c)には、保持モジュール20Aが支持部材21Aに組み込まれる前の状態が示されている。
まず、フレキシブル基板200Aの引き出し方にどのような工夫が凝らされたかを説明する。
図7(c)に示す保持モジュール20Aの軸点22Aに形成されている球状の凸部を支持部材21Aの支持部に形成されている凹面に接触させて係合させると、図7(a)の形になる。
図7(a)に示す保持モジュール20Aには、上述した様にセンサ基板201Aが配備されていてそのセンサ基板201Aからフレキシブル基板200Aが引き出されている。図7(b)には、保持モジュール20Aの背面側にあるセンサ基板201Aの接続部にフレキシブル基板200Aが接続される前の状態が示されている。
図7(c)に示す様に、そのフレキシブル基板200Aは、センサ基板201Aに一端が接続され、そのセンサ基板201Aから少なくとも最初に延在する部分が、保持モジュール20Aから外側に向かって、第1の方向と第2の方向との双方に対し斜めの方向に延在している。
ここでは、第1の駆動点D1および第2の駆動点D2が、その第1の駆動点D1と上記軸点とを結ぶ第2の軸および、その第2の駆動点D2と上記軸点22Aとを結ぶ第1の軸が互いに略90度の角度で交わる各位置に形成され、フレキシブル基板200Aの、上記センサ基板から最初に延在する部分が、保持モジュール20Aから外側に向かって、第1の方向と第2の方向との双方に対し略45度の方向に延在している。
こうしておくと、もっとも揺れの少ない軸点22A付近からフレキシブル基板200Aを斜めに引き出すことができるので、保持モジュール20Aが揺動してもフレキシブル基板200Aに加わるストレスが低減されセンサ基板201Aとの接続部が外れてしまう不具合が発生し難くなる。また、この像ブレ補正ユニットが組み込まれる携帯機器側の制御部との接続部も外れ難くなる。
さらに、図7(a)に示す像ブレ補正ユニット2Aが、図1,図2に示すデジタルカメラの内部に組み込まれて図8に示す様に支持部材21Aがデジタルカメラ等の携帯機器内部の支持部BASEに固定されたときには、デジタルカメラの落下時にその像ブレ補正ユニット1Aが支持部材21Aおよび支持部BASEから外れることのない様にするために、図8に示す切り欠き部2021A,2031Aを備えた移動規制部材202A,203Aが支持部材21Aおよび支持部BASEの側面にネジで締結される様になっている。
この例では、図8に示す様に移動規制部材202A,203Aの切り欠き2021A,2031Aが、保持モジュール20Aの、光軸方向の移動範囲を、第1の駆動点D1および第2の駆動点D2それぞれに備えられた各凸部と、各凸部を受ける各凹部との係合が保たれる範囲内に規制している。
例えば、保持モジュール20Aが図8の下方側へ脱落しそうになったときには、移動規制部材202A,203Aの切り欠き部2021A、2031Aの下面側20211A,20311Aで保持モジュール20Aの移動が規制されるので、保持モジュール20が支持部材21Aおよび支持部BASEから外れることが防止される。逆に図8の上方側へ保持モジュールが脱落しそうになったときには、移動規制部材202A,203Aの切り欠き部2021A,2031Aの上面側20211B,20311Bにより保持モジュール20Aの移動が規制されるので、保持モジュール20が支持部材21Aおよび支持部BASEから外れることが防止される。
つまり、図1、図2に示す、図8の像ブレ補正ユニットが内蔵されているデジタルカメラをたとえ落としたとしても駆動点D1,D2の凸部と凹部の係合が移動規制部材202A,203Aの切り欠き2021A,2031Aにより保たれたままになって保持モジュール20Aが支持部材21Aと支持部BASEから外れることが防止されるので、落としたデジタルカメラを拾ってそのデジタルカメラですぐに手ブレ補正を行ないながらの撮影を行なうことができる。
最後にこの像ブレ補正ユニットのヨーイング方向、ピッチング方向の回動動作を説明しておく。
図9は、像ブレ補正ユニットの動作を説明する図である。
図9(a)には、像ブレ補正ユニットを正面斜め上方から見た斜視図が示されている。また図9(b)には、第2の駆動機構24Aによってヨーイング方向に駆動された保持モジュール20Aを図9(a)に示す斜視図の左側方から見た図が示されている。図9(c)には、第1の駆動機構23Aによってピッチング方向に駆動された保持モジュール20Aを図9(a)に示す斜視図の左側方から見た図が示されている。図9(d)には、第1の駆動機構23Aと第2の駆動機構24Aとの双方によってヨーイング方向、ピッチング方向共に駆動された保持モジュール20Aを図9(a)に示す斜視図の左側方から見た図が示されている。
図9(a)に示す様に、支持部材21Aに支持されている第1の駆動機構23Aおよび第2の駆動機構24Aにより保持モジュール20Aが揺動自在に支持されている。
例えば、第1の駆動機構23Aと第2の駆動機構との双方が保持モジュールを駆動していないときには、保持モジュール20Aを支持している支持部材21Aの辺Aとセンサ基板201Aの辺Bとは略平行になる。
ここで、保持モジュール20Aが第1の駆動機構23Aにより駆動されると、図9(c)に示す様にピッチング方向に保持モジュール20Aが回動して傾く。このときの状態を図9(a)の左側方から見ると保持モジュール20Aの辺Aと支持部材21Aの辺Bとの間に傾きが生じる。
また、保持モジュール20Aが第2の駆動機構24Aにより駆動されると、保持モジュール20Aはヨーイング方向に傾く。このときの状態を図9(a)の左側方から見ると、図9(b)に示す様に保持モジュール20Aの辺C(上記辺Aとは直交する辺)と支持部材21Aの辺D(上記辺Bとは直交する辺)との間隔が略平行に保たれたまま広がる。
さらに、双方の駆動機構23A,24Aにより同時に保持モジュール20Aが駆動されると、図9(d)に示す様に保持モジュール20Aが第1の軸周りに回動するとともに第2の軸周りにも回動して図9(a)に示す第1の軸と第2の軸との双方に対して傾くことになる。図9(d)には、その状態をうまく示すことができないので、ピッチング方向に傾いた状態と同じ状態であることが支持部材の辺Eと保持モジュールの辺Fとの間に傾きが生じているということで示されている。
すなわち、上記像ブレ補正ユニット2Aによれば、第1の駆動機構23Aと第2の駆動機構24Aとでそれぞれ保持モジュール20Aを駆動することにより保持モジュール20Aを如何なる姿勢にもすることができるということになる。
こうした像ブレ補正ユニットが例えば撮影装置等に配備されると、どのような手ブレにおいてもその手ブレを打ち消す様に保持モジュールが駆動され手ブレが補正されてブレのない鮮明な画像が得られる。
最後に本実施形態の像ブレ補正ユニットをカメラ付き携帯電話機に適用した場合の例を説明する。
図10は、上記像ブレ補正ユニット2Aが適用されたカメラ付き携帯電話機200の構成の一例を示す図である。
図10(a)には、携帯電話機400の表面を示す斜視図が示されており、図10(b)には、携帯電話機400の裏面を示す斜視図が示されている。
図10を参照して構成を簡単に説明する。
図10(a),図10(b)に示す携帯電話機400は、上部410と下部420とからなり、折り畳み式となっている。
この携帯電話機400の上部410には、表示画面411、送話口412、アンテナ413および裏面に配備されたカメラ用撮影レンズ414(図10(b))が備えられており、下部420には操作キー421や受話口422が備えられている。
図10(b)に示すカメラ用撮影レンズ414が備えられているところに図1〜図9で説明した像ブレ補正ユニット20Aが組み込まれている。このような小型薄型構造の携帯機器に本発明の像ブレ補正装置は適用される。
以上説明した様に上記センサ基板に接続され外部へと引き出されているフレキシブル基板にかかるストレスを低減させた像ブレ補正ユニット、その像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置、さらにその像ブレ補正装置を備えた撮影装置が実現する。
尚、上述した実施形態においては、像ブレ補正装置を撮像装置に適用した場合について示したが、投影装置や複写機など光学系が組み込まれている他の光学装置においてもこの装置を搭載できるのは明らかである。また、伸縮部材については上述で示したようなバネに限るものではなく、伸縮自在な部材であれば他のものを用いてもよい。
本発明の像ブレ補正ユニットの一実施形態を採用するデジタルカメラの、斜め上方からの外観斜視図である。 図1に示すデジタルカメラの背面図である。 図1、図2に示すデジタルカメラの機能ブロック図である。 本発明の像ブレ補正ユニットの一実施形態を示す図である。 コイル234A,244Aの支持構造を説明する図である。 図4の像ブレ補正ユニットを分解した分解図である。 保持モジュール20Aからフレキシブル基板200Aがどのように引き出されているかを説明する図である。 図7の構成の像ブレ補正ユニット2Aが備える支持部材21Aが携帯機器内の支持部BASEに固定されたときの状態を正面斜め上方から見た斜視図である。 像ブレ補正ユニット2Aの動作を説明する図である。 上記像ブレ補正ユニット2Aが適用されたカメラ付き携帯電話機の構成を説明する図である。 従来の像ブレ補正装置の一例を示す図である。 第1の駆動機構23が備えるマグネット233とコイル234と一対のヨーク236,237とを狭いスペースに効率的に組み込んだ場合の構造の一例を示す図である。
符号の説明
l デジタルカメラ
10 撮像レンズ
2A 像ブレ補正ユニット
20A 保持モジュール
200A フレキシブル基板
201A センサ基板
202A 203A
21A 支持部材
211A 212A 翼部
22A 軸点
23A 第1駆動部
231A アーム
233A マグネット
234A コイル
24A 第2駆動部
241A アーム
243A マグネット
244A コイル
D1 第1の駆動点
D2 第2の駆動点
311 第1角速度センサ
312 第2角速度センサ
321 第1制御部
322 第2制御部

Claims (8)

  1. レンズを保持する保持モジュール、
    前記保持モジュールを、自在な向きに揺動自在に、該保持モジュールの外周沿いの一点である軸点で支持する支持部材、および
    前記保持モジュールの外周沿いの、前記軸点から互いに異なる第1の方向および第2の方向それぞれに離れた第1の駆動点および第2の駆動点それぞれを介して該保持モジュールを駆動する2つの駆動機構であって、前記保持モジュールを、前記第1の駆動点を介して、前記軸点と前記第2の駆動点とを結ぶ第1の軸の周りに回動させる第1の駆動機構と、前記第2の駆動点を介して、前記軸点と前記第1の駆動点とを結ぶ第2の軸の周りに回動させる第2の駆動機構とからなる2つの駆動機構を備え、
    前記2つの駆動機構それぞれが、
    磁界を形成するマグネットと、
    前記マグネットに隣接して配置され通電により前記保持モジュールを回動駆動する力を生じさせるコイルと、
    全体として、前記マグネットと前記コイルを間に挟んで互いに平行に広がる一対の平行板と該一対の平行板の対応する1辺どうしを連結する連絡板とを有し、全体として該マグネットと該コイルを収容し断面が略コ字状に形成された部材からなり、該部材が該連絡板近傍で互いに嵌合する形状に二分割されてなる一対のヨークとを備えたことを特徴とする像ブレ補正ユニット。
  2. 前記2つの駆動機構それぞれを構成する各マグネットおよび各一対のヨークが、前記支持部材にそれぞれ固定的に支持されるとともに、前記第1の駆動機構および前記2つの駆動機構それぞれを構成する各コイルが、前記レンズの光軸方向にそれぞれ移動自在に前記支持部材に支持され該各コイルが通電を受けて該光軸方向の力を生じさせるものであることを特徴とする請求項1記載の像ブレ補正ユニット。
  3. 前記保持モジュールが、レンズを保持するとともに、被写体光を捉えて画像信号を生成するイメージセンサを保持するものであることを特徴とする請求項1記載の像ブレ補正ユニット。
  4. 前記第1の駆動点および前記第2の駆動点が、該第1の駆動点と前記軸点とを結ぶ第2の軸および該第2の駆動点と前記軸点とを結ぶ第1の軸が互いに略90度の角度で交わる各位置に形成されていることを特徴とする請求項1記載の像ブレ補正ユニット。
  5. 前記保持モジュールが、前記軸点に球状の凸部を有し、前記支持部材が、該凸部を受ける球状の凹面を有することを特徴とする請求項1記載の像ブレ補正ユニット。
  6. 前記保持モジュールが、前記第1の駆動点および前記第2の駆動点それぞれに球状の凸部を有し、前記第1の駆動機構および前記第2の駆動機構が、該第1の駆動点および該第2の駆動点に備えられた各凸部を受ける球状の各凹部を有し、該第1の駆動機構および該第2の駆動機構が該各凹部を介して該各凸部に駆動力を与えるものであることを特徴とする請求項1記載の像ブレ補正ユニット。
  7. 請求項1記載の像ブレ補正ユニットを備えた像ブレ補正装置であって、さらに
    ブレを検出するブレ検出部と、
    前記ブレ検出部の検出結果に応じて前記2つの駆動機構に前記保持モジュールを回動駆動させるブレ制御部とを備えたことを特徴とする像ブレ補正装置。
  8. 請求項7記載の像ブレ補正装置を備え、被写体を捉えて該像ブレ補正装置の作動によりブレが低減された画像データを生成することを特徴とする撮影装置。
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