JP2008216471A - 位置固定装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 手振れ補正機構において撮像素子取付板を固定する構造を簡素化及び小型化する。
【解決手段】 所定方向に移動又は回転する撮像素子取付板の位置を所定位置に固定する位置固定装置６０は、撮像素子取付板を所定位置に固定する方向又は当該固定を解除する方向に移動するヘッド部６１と、ヘッド部６１を、固定する方向に付勢するコイルスプリング６５と、形状記憶合金からなりヘッド部６１を固定を解除する方向に移動させるコイル状形状記憶合金６６とを備える。この位置固定装置６０は、ヘッド部６１によって撮像素子取付板の固定を解除する場合にはコイル状形状記憶合金６６に通電して、コイル状形状記憶合金６６の形状を、収縮した所定形状に復帰させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、平行移動及び垂直移動する被駆動部材を所定位置に固定する位置固定装置、及び、当該被駆動部材に搭載された撮像素子によって映像を撮像する撮像装置に関する。

従来より、撮像素子を移動させることによって手振れ補正を行う手振れ補正機構を備えた撮像装置が知られている。この撮像装置としては、手振れ補正解除状態や電源オフ状態において振動や衝撃により手振れ補正装置を固定する固定装置を備えるものが知られている（下記特許文献１参照）。

この固定装置は、撮像素子が搭載されたテーブルの背面に設けられた係合凹部と、当該テーブルの背面側に設けられた当接部材の頂上部とを嵌合させることによって、撮像素子を固定している。当接部材の頂上部は、円錐状に形成されている。この当接部材は、圧縮コイルばねによってテーブルの背面に向かって付勢されており、係合凹部に嵌合している。

テーブルがアクチュエータによって移動すると、当接部材の頂上部が円錐状に形成されているので、当接部材は、下方向に押し下げられる。当該当接部材の下方には、ソレノイドが設けられている。また、当接部材の下部には、ソレノイドに吸着する吸着部材が設けられている。ソレノイドに通電がされ且つ当接部材が押し下げられると、吸着部材は、ソレノイドに吸着する。これによって、固定装置は、テーブルの動作固定を解除することができる（特許文献１の図１２〜図１４、段落番号００３９〜００４３参照）。
特開２００２−２９０８１６号公報

上述した撮像装置の手振れ補正機構は、一般的に、小型化、軽量化、構成の簡素化が求められている。

しかし、上述した特許文献１に記載された手振れ補正機構の固定装置は、手振れ補正を行う時にソレノイドに通電を行って当接部材を吸着しているので、手振れ補正を行っている期間においては確実に当接部材を吸着する必要がある。したがって、当接部材を押し下げている状態を確実に保持するために十分な吸着力を得るためには、ソレノイドを大型化する必要がある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、被駆動部材を固定する構造を簡素化及び小型化することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本発明は、所定方向に移動又は回転する被駆動部材の位置を所定位置に固定する位置固定装置であって、被駆動部材を所定位置に固定する方向又は当該固定を解除する方向に移動する固定部材と、固定部材を、固定する方向に付勢する弾性体と、コイル形状の形状記憶合金からなり、固定部材を、固定を解除する方向に移動させる駆動部とを備える。この位置固定装置は、固定部材によって被駆動部材の固定を解除する場合には駆動部に通電して、駆動部の形状を所定形状に復帰させる。

本発明は、撮像素子を所定方向に移動又は回転させる手振れ補正動作を行う撮像装置であって、撮像素子が取り付けられる被駆動部材であり、手振れ補正を行わない時において所定の基準位置に保持される撮像素子取付板と、撮像素子取付板を所定方向に移動させる駆動機構と、撮像素子取付板を所定の基準位置に保持する位置固定装置とを備える。この撮像装置は、撮像素子取付板に、位置固定装置によって所定の基準位置に保持された状態で位置固定装置の固定部材が挿入される被固定部が形成されている。上述の課題を解決するために、位置固定装置は、被駆動部材を所定位置に固定する方向又は当該固定を解除する方向に移動する固定部材と、固定部材を、固定する方向に付勢する弾性体と、コイル形状の形状記憶合金からなり、固定部材を、固定を解除する方向に移動させる駆動部とを備え、固定部材によって被駆動部材の固定を解除する場合には駆動部に通電して、駆動部の形状を所定形状に復帰させる。

本発明に係る位置固定装置及び撮像装置によれば、被駆動部材を固定するための固定部材を動作させる部品としてコイル形状の状記憶合金を用いたので、被駆動部材を固定する構成の簡素化、小型化及び軽量化を実現できる。すなわち、ソレノイドやモータなどを手振れ補正機構に収容する必要がない簡素な構成を実現できる。また、確実に被駆動部材を固定させるために大型のソレノイドやモータを備える必要がないので、小型化が実現できる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明は、例えば図１に示すように、撮像装置に設けられる手振れ補正機構に含まれる位置固定装置６０に適用される。この撮像装置は、手振れ補正を行うために、手振れ補正機構によって撮像素子を移動させるタイプのものである。

この手振れ補正機構は、撮像素子１０が搭載された撮像素子取付板２０（被駆動部材）が、取付ねじ２４，２５，２６によって縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０上に取り付けられている。撮像素子取付板２０は、縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０が駆動されることによって、縦又は横の所定方向に移動する被駆動部材である。なお、本例では、撮像素子取付板２０を縦又は横に移動させるものについて説明するが、撮像素子１０を回転移動させるものであっても良い。これにより、撮像装置の手振れ補正時において、撮像素子１０の位置は、縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０によって縦方向又は横方向に移動される手振れ補正動作がされる。

撮像素子取付板２０は、略中央部に撮像素子凹部２３が形成されており、端部に固定部２１が形成されている。この固定部２１には、位置固定装置６０のヘッド部６１（固定部材）が挿入される貫通穴（被固定部）２２が形成されている。撮像素子１０は、撮像素子取付板２０の撮像素子凹部２３内に接着剤等によって貼り付けられて、固定されている。

これら縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０（駆動機構）は、手振れ補正機構本体３０に収容されている。縦方向移動ステージ４０は、横方向移動ステージ５０の上で縦方向に移動可能に設置されている。縦方向移動ステージ４０には、図示しないコイルの駆動力によって縦方向、横方向の駆動力がかかるようになっている。縦方向移動ステージ４０に縦方向の駆動力がかかった場合には、縦方向移動ステージ４０は、横方向移動ステージ５０の上で縦方向に移動し、横方向に駆動力がかかった場合には、横方向移動ステージ５０と共に横方向に移動する。このように縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０が移動した場合、縦方向移動ステージ４０に接続された撮像素子取付板２０は、縦方向、横方向に移動する。

位置固定装置６０は、手振れ補正機構本体３０と一体化して構成されている。位置固定装置６０は、図１に示すように固定部２１の貫通穴２２に貫通するヘッド部６１を備えている。

手振れ補正機構は、撮像装置が起動しており手振れ補正を行う場合には、貫通穴２２からヘッド部６１を抜いた状態とすることによって、撮像素子取付板２０が縦方向及び横方向に移動可能な状態とする。また、手振れ補正機構は、撮像装置が停止した場合又は手振れ補正を行わない場合には、ヘッド部６１を貫通穴２２に貫通させて、撮像素子１０を所定位置に固定させる。

位置固定装置６０は、プリント配線板６２上に形成された端子６３，６４間に電圧が印加された時に、ヘッド部６１を位置固定装置６０の筐体内部に押し下げて、貫通穴２２から抜ける状態とする。また、位置固定装置６０は、端子６３，６４間に電圧を印加していない時には、ヘッド部６１を貫通穴２２に貫通させた状態とする。端子６３，６４は、プリント配線板６２上に形成された薄膜回路である導体パターンである。この端子６３上には、コイルスプリング６５から引き出された引き出し線６５ａが接続されている。

位置固定装置６０は、図２に断面図として示すような内部構成となっている。この位置固定装置６０は、ヘッド部６１が貫通穴２２に貫通する方向（撮像素子取付板２０を固定する方向）に付勢するコイルスプリング（弾性体）６５と、当該コイルスプリング６５の内側に設けられたコイル状形状記憶合金（駆動部）６６とを備える。コイルスプリング６５の内径とコイル状形状記憶合金６６の内径とは、コイルスプリング６５の内径＞コイル状形状記憶合金６６の内径、という大小関係になっている。

コイルスプリング６５は、ヘッド部６１が貫通穴２２に貫通する方向に付勢した状態で、位置固定装置６０の筐体６０ａに収容されている。コイルスプリング６５は、下方の他方端が筐体６０ａの下部に固定されている。

ヘッド部６１は、貫通穴２２に貫通する頂上部６１ａ、当該頂上部６１ａよりも径が小さく形成された本体取付部６１ｂ及びヘッドシャフト部（シャフト）６１ｃが形成されている。ヘッドシャフト部６１ｃは、コイル状形状記憶合金６６の内径空間に挿入されている。本体取付部６１ｂの外側には、ヘッド本体部６７が取り付けられる。ヘッド本体部６７は、ヘッドシャフト部６１ｃに挿入されたコイル状形状記憶合金６６の外側に配置される。このヘッド本体部６７の外側には、コイルスプリング６５が取り付けられ、このコイルスプリング６５の外側には、リング６８が取り付けられる。

これらリング６８、コイルスプリング６５、ヘッド本体部６７、コイル状形状記憶合金６６、ヘッドシャフト部６１ｃは、全て導電性材料で形成されている。

このようなリング６８とコイルスプリング６５とヘッド本体部６７とコイル状形状記憶合金６６とヘッドシャフト部６１ｃとは、一体となるようにカシメられることによってカシメ部８０Ａを形成している。なお、機械的にカシメ部８０Ａを形成して一体化させているが、導電性の接着剤を使用して一体化させても良い。

ヘッドシャフト部６１ｃにコイル状形状記憶合金６６を挿入した構造となっているため、カシメ部８０Ａでカシメた時にコイル状形状記憶合金６６のばね形状が潰れることを回避している。この結果、位置固定装置６０は、筐体６０ａの内壁（ガイド部）の外側から内側に向かって、リング６８、コイルスプリング６５、ヘッド本体部６７、コイル状形状記憶合金６６、ヘッドシャフト部６１ｃの順で各部位が配設された構造となっている。なお、筐体６０ａの内壁は、コイルスプリング６５が伸縮動作した時に直線運動をするためのガイドとして機能する。

また、位置固定装置６０の下端には、筐体６０ａの内側から外側に向かって、シャフト部７１、コイル状形状記憶合金６６、ターミナル部７０、セパレータ６９、コイルスプリング６５が配設されている。コイル状形状記憶合金６６は、シャフト部７１に挿入され、外側にターミナル部７０が配設され、カシメられることによってカシメ部８０Ｂを形成している。コイル状形状記憶合金６６の内径にシャフト部７１を挿入した構造となっているため、カシメた時にコイル状形状記憶合金６６のばね形状が潰れることを回避している。

また、カシメられたシャフト部７１、コイル状形状記憶合金６６、ターミナル部７０のうちのコイル状形状記憶合金６６及びターミナル部７０は、導電性材料で形成されている。

このカシメ部８０Ａ及びカシメ部８０Ｂで上端及び下端がカシメられた一体のユニットは、筐体６０ａに配置される。

セパレータ６９は、絶縁材料で形成されている。セパレータ６９は、手振れ補正機構本体３０の下方においてコイルスプリング６５とコイル状形状記憶合金６６とが電気的に短絡しないために設けられている。セパレータ６９は、プリント配線板６２（Printed Circuit Board（PCB））が取り付けられている。なお、コイル状形状記憶合金６６に電圧を印加する構成としてプリント配線板６２を使用した場合について説明するが、小型化のために、プリント配線板６２に代えてフレキシブル基板を使用しても良い。

プリント配線板６２は、絶縁体からなる板状部材に、端子６３，６４がプリントされている。プリント配線板６２の表面に形成された端子６３は、筐体６０ａに設けられた穴（図１参照）を介して、コイルスプリング６５の引き出し線６５ａと電気的に接続されている。図４に、位置固定装置６０の上面図を示す。この上面図は、プリント配線板６２と端子６３とコイルスプリング６５との位置関係を説明するための図である。このために、図４は、他の部位の記載を省略している。

図４に示すように、プリント配線板６２には、切り欠き部が形成されている。この切り欠き部には、セパレータ６９，ターミナル部７０，コイル状形状記憶合金６６，シャフト部７１が、コイルスプリング６５と共にカシメられて挿入されている。コイルスプリング６５の引き出し線６５ａは、プリント配線板６２に形成された端子６３上まで伸びている。

プリント配線板６２の裏面に形成された端子６４は、ターミナル部７０と電気的に接続されている。端子６３，６４は、それぞれ、ハンダ付けによってコイルスプリング６５，ターミナル部７０と電気的に接続されている。図５に、位置固定装置６０の下面図を示す。

図５に示すように、プリント配線板６２の切り欠き部には、筐体６０ａが載置され、裏面からターミナル部７０が取り付けられる。このターミナル部７０は、筐体６０ａがプリント配線板６２の表面に載置された状態で、プリント配線板６２の裏面から取り付けられる。ターミナル部７０の端部７０ａは、プリント配線板６２の裏面に形成された端子６４と同じ薄膜導体からなる回路パターン部６４ａと導通する。ターミナル部７０の端部７０ａは、ハンダによって回路パターン部６４ａと接続されることによって、端子６４と電気的に接続される。

図示しない電源によって端子６３と端子６４との間に電圧が印加された場合、端子６３とコイルスプリング６５とを電気接続させている接続部６３ａ、コイルスプリング６５、ヘッド本体部６７、コイル状形状記憶合金６６、ターミナル部７０、端子６４に電流が流れる。コイル状形状記憶合金６６に電流が流れた場合、当該コイル状形状記憶合金６６自身の内部抵抗によって、コイル状形状記憶合金６６は、発熱する。この発熱時、コイル状形状記憶合金６６は、予め設定された形状に回復する。

すなわち、コイル状形状記憶合金６６は、図２に示すように、温度が変態点以下の時にはコイルスプリング６５によって発生している上方への荷重によって、上方に変形した形状となっている。換言すれば、コイル状形状記憶合金６６は、形状記憶された所定の形状から変形された状態となっている。コイル状形状記憶合金６６に電圧が印加された時、コイル状形状記憶合金６６の温度は、上昇する。コイル状形状記憶合金６６の温度が変態点以上となると、コイル状形状記憶合金６６は、図３に示す変形前の形状となる。この変形前のコイル状形状記憶合金６６の形状は、図２に示す状態よりも長さが短い。したがって、コイル状形状記憶合金６６は、電圧印加時には、収縮する方向、すなわち撮像素子取付板２０の固定を解除する方向に力（復帰力）を発生させる。この復帰力は、コイルスプリング６５が発生させている荷重よりも大きい。したがって、コイル状形状記憶合金６６が収縮した時には、この復帰力によって、コイルスプリング６５は、収縮する。これにより、ヘッド部６１は、下方に移動する。

端子６３，６４間への電圧の印加が解除されると、コイル状形状記憶合金６６には、電流が流れなくなる。すると、コイル状形状記憶合金６６の温度は、低下する。コイル状形状記憶合金６６の温度が低下して、変態点以下となると、コイル状形状記憶合金６６の復帰力が小さくなる。このコイル状形状記憶合金６６の復帰力がコイルスプリング６５の荷重よりも小さくなると、コイルスプリング６５の荷重によって、コイル状形状記憶合金６６は、長さが長くなる方向、すなわち撮像素子取付板２０を固定する方向に変形する。これによって、ヘッド部６１は、筐体６０ａからの突出量が多くなる。縦方向移動ステージ４０及び横方向移動ステージ５０によって、固定部２１の貫通穴２２がヘッド部６１の直上に配置されている場合、ヘッド部６１は、貫通穴２２に挿入される状態となる。

このような位置固定装置６０によれば、手振れ補正を行わない場合には、端子６３，６４間に電圧を印加させずに撮像素子取付板２０を所定の基準位置に固定して保持状態とし、手振れ補正を行う場合には、端子６３，６４間に電圧を印加して撮像素子取付板２０を開放状態にする。

以上詳細に説明したように、本発明を適用した位置固定装置６０によれば、撮像素子取付板２０を固定するためのヘッド部６１を動作させるアクチュエータとしてコイルバネ形状であるコイル状形状記憶合金６６を用いたので、撮像素子取付板２０を固定する構成の簡素化、小型化及び軽量化を実現できる。すなわち、ソレノイドやモータなどを位置固定装置６０の筐体６０ａに収容する必要がない簡素な構成を実現できる。また、確実に撮像素子取付板２０を固定させるために大型のソレノイドやモータを備える必要がないので、小型化が実現できる。

例えば、筐体６０ａの内壁から内側に向かって、コイル状形状記憶合金６６、セパレータ６９、コイルスプリング６５が配置されている場合には、コイルスプリング６５の収縮時にコイルスプリング６５の座屈を防止する部材を設ける必要があり、これに対して、本願発明を適用した位置固定装置６０は、当該座屈を防止する部材が必要なく、小型化できている。

また、この位置固定装置６０を備えた撮像装置によれば、位置固定装置６０が小型化及び軽量化されたことによって小型化及び軽量化が実現できる。また、この撮像装置は、位置固定装置６０の小型化によって他の機能を搭載する有効スペースを増加できる。

更に、この位置固定装置６０によれば、ヘッド部６１と、コイルスプリング６５と、コイル状形状記憶合金６６とが一体にカシメられているので、これらの部品を一体化するねじなどの付属部品の必要が無く、更なる構成の簡素化、小型化及び軽量化を実現できる。

更にまた、この位置固定装置６０によれば、コイル状形状記憶合金６６の内径空間部に、ヘッド部６１のヘッドシャフト部６１ｃを挿入した状態でカシメたので、組立時にコイル状形状記憶合金６６が破損することなく、組立の信頼性を向上させることができる。

更にまた、この位置固定装置６０によれば、コイル状形状記憶合金６６のコイル状部分のコイル径を、コイルスプリング６５のコイル径よりも小さく構成し、当該コイル状形状記憶合金６６を、コイルスプリング６５の内側に配置したので、コイルスプリング６５及びコイル状形状記憶合金６６の双方を組み入れる体積を小さくすることができる。

また、位置固定装置６０は、筐体６０ａの内壁（ガイド部）に沿ってコイルスプリング６５を配設したので、コイル状形状記憶合金６６の復帰力によってコイルスプリング６５が収縮した時に、コイルスプリング６５が座屈することを回避できる。喩えコイル状形状記憶合金６６の方がコイルスプリング６５よりも座屈するまでの伸縮距離が長い場合でも、コイルスプリング６５の座屈を回避するための座屈防止部品を備える必要もなく、部品点数の更なる削減が実現でき、小型化が実現できる。

更にまた、この位置固定装置６０によれば、コイル状形状記憶合金６６とコイルスプリング６５との間に、絶縁材料で形成されたセパレータ６９を設けたので、コイルスプリング６５が内側に座屈した場合であっても、セパレータ６９によってコイルスプリング６５がコイル状形状記憶合金６６に接触することを回避できる。これにより、コイル状形状記憶合金６６の全部位に亘って確実に電流を流して、コイル状形状記憶合金６６の全部の温度を上昇させて、確実にヘッド部６１を貫通穴２２から抜くことができる。

更にまた、この位置固定装置６０によれば、コイルスプリング６５によってヘッド部６１を、撮像素子取付板２０を固定する方向に付勢させているので、端子６３，６４への電圧の印加を停止したときに確実にヘッド部６１が撮像素子取付板２０側に移動し、撮像素子取付板２０を確実に所定の基準位置に戻すことができる。

更にまた、この位置固定装置６０によれば、カシメ部８０Ａにてコイルスプリング６５とコイル状形状記憶合金６６とを導通させて、コイル状形状記憶合金６６に電圧を印加する配線部材としてコイルスプリング６５を使用するので、コイル状形状記憶合金６６に電流を流す配線を設ける必要がない。したがって、電気配線を削減し、更なる構成の簡素化を実現できる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明を適用した位置固定装置を搭載した手振れ補正機構の構成を示す斜視図である。 本発明を適用した位置固定装置の断面図である。 本発明を適用した位置固定装置の断面図であって、ヘッド部を押し下げた状態を示す図である。 本発明を適用した位置固定装置の上面図である。 本発明を適用した位置固定装置の下面図である。

符号の説明

１０ 撮像素子
２０ 撮像素子取付板
２１ 固定部
２２ 貫通穴
２３ 撮像素子凹部
３０ 補正機構本体
４０ 縦方向移動ステージ
５０ 横方向移動ステージ
６０ 位置固定装置
６０ａ 筐体
６１ ヘッド部
６１ａ 頂上部
６１ｂ 本体取付部
６１ｃ ヘッドシャフト部
６２ プリント配線板
６３，６４ 端子
６３ａ 接続部
６５ コイルスプリング
６６ コイル状形状記憶合金
６７ ヘッド本体部
６８ リング
６９ セパレータ
７０ ターミナル部
７１ シャフト部
８０Ａ カシメ部
８０Ｂ カシメ部

Claims (9)

1. 所定方向に移動又は回転する被駆動部材の位置を所定位置に固定する位置固定装置であって、
   前記被駆動部材を所定位置に固定する方向又は当該固定を解除する方向に移動する固定部材と、
   前記固定部材を、前記固定する方向に付勢する弾性体と、
   コイル形状の形状記憶合金からなり、前記固定部材を、前記固定を解除する方向に移動させる駆動部とを備え、
   前記固定部材によって前記被駆動部材の固定を解除する場合には前記駆動部に通電して、前記駆動部の形状を所定形状に復帰させること
   を特徴とする位置固定装置。
2. 前記固定部材と、前記弾性体と、前記駆動部とが一体にカシメられていることを特徴とする請求項１に記載の位置固定装置。
3. 前記駆動部の内径空間部に、シャフトを挿入した状態でカシメたことを特徴とする請求項２に記載の位置固定装置。
4. 前記駆動部のコイル状部分のコイル径を、前記弾性体のコイル径よりも小さく構成し、当該駆動部を、前記弾性体の内側に配置したことを特徴とする請求項１に記載の位置固定装置。
5. 前記弾性体を筐体の内壁に沿って配設したことを特徴とする請求項４に記載の位置固定装置。
6. 前記駆動部と前記弾性体との間に、絶縁材料で形成されたセパレータを設けたことを特徴とする請求項１に記載の位置固定装置。
7. 前記弾性体は、前記被駆動部材を固定する方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載の位置固定装置。
8. 前記弾性体は電源と接続され、且つ、前記駆動部とを導通された構成であり、
   前記弾性体を、当該駆動部に電圧を印加する配線部材として使用したことを特徴とする請求項１に記載の位置固定装置。
9. 撮像素子を所定方向に移動又は回転させる手振れ補正動作を行う撮像装置であって、
   撮像素子が取り付けられる被駆動部材であり、前記手振れ補正を行わない時において所定の基準位置に保持される撮像素子取付板と、
   前記撮像素子取付板を所定方向に移動させる駆動機構と、
   前記撮像素子取付板を所定の基準位置に保持する位置固定装置とを備え、
   前記撮像素子取付板には、前記位置固定装置によって所定の基準位置に保持された状態で前記位置固定装置の固定部材が挿入される被固定部が形成され、
   前記位置固定装置は、前記被駆動部材を所定位置に固定する方向又は当該固定を解除する方向に移動する固定部材と、前記固定部材を、前記固定する方向に付勢する弾性体と、コイル形状の形状記憶合金からなり、前記固定部材を、前記固定を解除する方向に移動させる駆動部とを備え、前記固定部材によって前記被駆動部材の固定を解除する場合には前記駆動部に通電して、前記駆動部の形状を所定形状に復帰させること
   を特徴とする撮像装置。

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