JP2009145771A - 像振れ補正装置および撮像装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】機構上の制約を受けることなく、不要な共振の影響を低減でき、良好な制御性を得る。
【解決手段】像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材36と、可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材31と、可動部材の固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段33a,33b,34a,34bと、可動部材と固定部材の間に配置される減衰部45とを有し、減衰部の撮像光学系の光軸4の方向に投影した位置を、駆動手段の複数方向の駆動軸51a,51bの交点52に対して点対称に配置する。
【選択図】図7

Description

本発明は、像振れ補正を行う像振れ補正装置および撮像装置に関するものである。
近年カメラの高機能化が進んでおり、高機能化の一環としていわゆる手振れ等の振れによる像振れを補正する像振れ補正装置を搭載した撮像装置が多く見られる。像振れ補正装置としては、特許文献1にあるように、ジャイロ信号を基に手振れ等の振れを検出し、光学系の一部を光軸と直交する平面内で移動させることによって像振れ補正を行う構成のものが多く用いられている。
像振れ補正装置を構成する機構の望ましい特性として、
1)摩擦が小さく、目標への追従が良いこと
2)周波数特性を設計者が操作し易いこと
などが挙げられる。これらを実現する機構が既に種々提案されている。
特許文献2および特許文献3に開示された機構によると、粘弾性体を可動部材を支持する構造と同軸に取り付けることにより、構造を簡素化すると共に不要共振を抑えることができる。つまり、適切な粘性抵抗を得ることができる。
特開昭60−143330号公報 特開2001−264835号公報 特開2002−139759号公報
しかしながら、上記特許文献2および特許文献3の機構においては、バネ等の弾性部材を有しない機構に適用できない、機構の制約上、バランスよく弾性部材を配置できない場合は適用することが難しい、という問題がある。
(発明の目的)
本発明の目的は、機構上の制約を受けることなく、不要な共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることのできる像振れ補正装置および撮像装置を提供しようとするものである。
上記目的を達成するために、本発明は、像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記駆動手段の複数方向の駆動軸の交点に対して点対称に配置した像振れ補正装置とするものである。
同じく上記目的を達成するために、本発明は、像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記可動部材の重心に対して点対称に配置した像振れ補正装置とするものである。
同じく上記目的を達成するために、本発明は、像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記駆動手段の複数方向の駆動軸の交点に重心を持つ正多角形の頂点に配置した像振れ補正装置とするものである。
同じく上記目的を達成するために、本発明は、像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記可動部材の重心に一致した重心を持つ正多角形の頂点に配置した像振れ補正装置とするものである。
同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記像振れ補正装置を具備する撮像装置とするものである。
本発明によれば、機構上の制約を受けることなく、不要な共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる像振れ補正装置または撮像装置を提供できるものである。
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例1ないし実施例4に示す通りである。
図1ないし図8を用いて、本発明の実施例1に係わる撮像装置について説明する。図1は撮像装置を示す構成図である。図1において、1は撮像装置、2は撮像レンズ、3は後述の補正レンズ12を駆動する振れ補正ユニットである。4は撮像レンズ2の光軸、5はレンズ鏡筒、6は撮像素子、7はメモリ、8は手振れ等の振れを検出する振れセンサ、9は撮像レンズ2に含まれる不図示のフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動回路である。10は電源、11はレリーズ釦、12は補正レンズ、13はいわゆるクイックリターンミラー、14はファインダ光学系である。なお、振れ補正ユニット3や振れセンサ8などにより像振れ補正装置が構成される。
撮像装置1は、撮像レンズ2と不図示のピント調節部を用いて、被写体像を撮像素子6近傍に結像させる。さらに、ユーザーによるレリーズ釦11の操作に同期させて撮像素子6より被写体の情報を得てメモリ7へ記録を行う。
次に、振れ補正ユニット3により駆動される補正レンズ12を用いた像振れ補正について説明する。振れ補正ユニット3は補正レンズ12を適切に駆動できる。露光中などに手振れが生じたときは、振れセンサ8からの信号に基づいて生成される像振れ補正のための駆動信号により振れ補正ユニット3が補正レンズ12を動作させる。この結果、撮像素子6上での像の振れが軽減されて、手振れによる画像の劣化を補正できる。
図2は、撮像装置1の電気的構成を示す図である。撮像装置1は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、撮像レンズ2、撮像素子6を含み、画像処理系は、A/D変換器20、画像処理部21を含む。また、記録再生系は、記録処理部23、メモリ24を含み、制御系は、カメラシステム制御部25、AFセンサ26、AEセンサ27、操作検出部29、振れセンサ8、および振れ信号処理部を内蔵するレンズシステム制御部30を含む。
撮像系は、被写体からの光を撮像レンズ2を介して撮像素子6の撮像面に結像する光学処理系であり、AEセンサ27の信号をもとに図示しない絞りなどを用いて適切な光量の被写体光を撮像素子6に露光する。画像処理系に含まれる画像処理部21は、A/D変換器20を介して撮像素子6からの画像信号を処理するものであり、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路等を有する。記録再生系に含まれる記録処理部23は、メモリ24への画像信号の出力を行うとともに、表示部22に出力する像を生成、保存する。また、記録処理部23は、予め定められた方法を用いて画像や動画の圧縮を行う。
制御系は、レリーズ釦11等の操作を検出する操作検出部29からの検出信号に応動して、撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。この制御系に含まれるカメラシステム制御部25は撮影の際のタイミング信号などを生成して出力する。AFセンサ26は撮像装置1のピント状態を検出する。AEセンサ27は被写体の輝度を検出する。振れセンサ8は手振れ等の振れを検出する。レンズシステム制御部30は上記カメラシステム制御部25からの信号に応じてフォーカスレンズ駆動回路9や振れ補正ユニット3などを制御する。
制御系は、外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、レリーズ釦11の押下を検出して、撮像素子6の駆動、画像処理部21の動作、記録処理部23の圧縮処理などを制御する。さらに、表示部22によって光学ファインダ、液晶モニター等に情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。
カメラシステム制御部25はAFセンサ26とAEセンサ27に接続されており、これらからの信号を基にレンズシステム制御部30を介してレンズ、絞り等を適切に制御する。また、レンズシステム制御部30は振れセンサ8に接続されており、画像の振れ補正を行うモードにおいては、振れセンサ8の信号を基に振れ補正ユニット3を駆動する。
ここで、像振れ補正について説明する。撮像レンズ2に含まれる補正レンズ12を光軸4に直交する平面内で移動させることにより、撮像素子6上の像の位置を変更できる構成となっている。あるいは、補正レンズ12を光軸4に対して傾けることにより、プリズム効果を得て、撮像素子6上の像の位置を変更できる構成であってもよい。この際、振れセンサ8の出力に応じて適切に補正レンズ12の駆動制御が行われる。
次に、図3ないし図6を用いて、振れ補正ユニット3について説明する。
図3は、振れ補正ユニット3の分解斜視図である。図3において、31は固定部材であるところのベース板、36は補正レンズ12を移動可能に保持する可動部材であるところの可動鏡筒、32a,32b,32cはベース板31と可動鏡筒36に狭持された球である。33a,33bはコイル、34a,34bは磁石、35a,35b,35cは弾性体、37は磁石吸着板、38a,38bは吸着板固定螺旋、39は可動鏡筒保持板、40はFPC(フレキシブルプリント基板)、41a,41bはFPC固定螺旋である。
図3から明らかなように、本実施例1の振れ補正ユニット3は、ベース板31に対して片側に展開可能であり、組み付けが容易である。したがって、生産性が向上し、コストの低減が見込める。
図4は、振れ補正ユニット3の詳細を示す図である。詳しくは、図4(a)は光軸方向からみた正面図、図4(b)は図4(a)のB−B断面での断面図、図4(c)は図4(a)のC−C断面での断面図である。
図4(a)に示したように、可動鏡筒36はベース板31に対して複数の弾性体35a,35b,35cで弾性支持されている。本実施例1では、弾性体35a,35b,35cが光軸4の中心から放射状に120度の間隔で3本配置されている。このような対称な配置とすることで、モーメントの発生による不要共振の励起を抑制することが可能となる。また、図4(b),(c)に示すように、弾性体35a,35b,35cは光軸4の方向に適宜傾けて取り付けられており、ベース板31と可動鏡筒36の間に設けられた球32a〜32cを把持している。
図3と図4(b)を用いてベース板31と可動鏡筒36の相対運動について説明する。ベース板31と可動鏡筒36は球32a〜32cを狭持しており、球32a〜32cを介して相対運動を行う。このため、転がり摩擦という非常に小さな摩擦の影響しか受けずに相対運動を行うことができる。摩擦が小さいために非常に小さな入力に対しても適切に応答することができる。また、球32a〜32cによる案内面を適切な精度で製作することにより、ベース板31と可動鏡筒36が相対運動を行った場合でも可動鏡筒36の傾きや光軸方向への不要な移動が発生することが無い。
図4(c)および図5を用いて振れ補正ユニット3に具備されるアクチュエータについて説明する。図4(c)に示したように、ベース板31にはコイル33a,33bが固定され、可動鏡筒36には磁石34a,34bが固定されており、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータ、つまり駆動手段を構成している。
図5はアクチュエータの模式図であり、図5(a)は磁石34aとコイル33aのみを光軸方向から見た図、図5(b)は磁石34aを中心付近で切断した時の断面図を示している。なお、磁石34bとコイル34bの相対的位置関係も同じである。
図5において、43は着磁境界である。また、図5(b)に示す42a,42b,42cは、磁石34a,34b、コイル33a,33b近傍の代表的な磁力線を模式的に表している。図5(a)に示したように、着磁境界43を挟んで磁石34aは2つの領域34a1,34a2に分けて着磁されている。着磁境界43はアクチュエータで発生する力の方向と直交する方向であり、図5(a)の上下方向に着磁境界が存在し、磁石34aおよび可動鏡筒36が左右方向に駆動される。コイル33aは光軸方向から見たときに小判型をしており、二つの長手部分33a1,33a2が磁石の二つの領域34a1,34a2と対向するように配置されている。
磁石34aのコイル33aと反対側の面には、図5(b)に示したように、ヨークを兼用する磁石吸着板37が配置される。磁石吸着板37は望ましくは軟磁性体であり、多くの磁束を透過させ、磁気回路のパーミアンス(漏れ易さ)を下げている。その結果、磁石34aからコイル33aに向かって比較的直線的に磁力線が生じている。磁石吸着板37は本実施例1では可動鏡筒36に固定されるので、厚みを増すと可動部の重量も増加してしまう。そこで、磁石吸着板37の外形、飽和磁束密度および磁石の形状、表面磁束密度などを考慮して、磁石吸着板37が飽和磁束近傍となるように決めるのが好ましい。この状態でコイル33aに通電すると、図5(b)の紙面垂直方向で長手部分33a1と33a2に反対方向に電流が流れる。これにより、フレミング左手の法則によって駆動力が発生する。図4(a)で説明したように、可動鏡筒36は弾性支持されているので、弾性体35a,35b,35cの合力と前記駆動力がつりあう位置までベース板31と可動鏡筒36の間に相対運動が生じる。
次に、図6を用いて、適切な粘性抵抗を得るための減衰部の取り付けについて説明する。図6(a)は振れ補正ユニット3を光軸方向からみた正面図、図6(b)は図6(a)のD−D断面での断面図、図6(c)は図6(b)の丸で囲った減衰部取付部の詳細図である。
図6において、44a,44bは減衰部取付部、45は減衰部、46は紫外線照射方向である。図6(b)に示すように、吸着板固定螺旋38a,38bは磁石吸着板37を通って可動鏡筒36と螺旋締結された後、ベース板31に設けられた穴に向けて、少なくともベース板31と光軸方向にオーバーラップするように延在している。減衰部取付部44a,44bは光軸対称に複数設けられる。本実施例1では、図6(b)に示すように、光軸4に対して対称な位置に二つ設けられている。光軸4に対称に設けることで、ベース板31と可動鏡筒36が相対運動を行ったときに、減衰部45から受ける力によって可動鏡筒36にモーメントが発生することが無い。
図6(c)は、減衰部取付部44aの詳細図である。ベース板31に設けられた円筒形の穴31bに対して、可動鏡筒36に固定された吸着板固定螺旋38aがほぼ同心円状になるように配置され、その隙間にドーナツ状に減衰部45が設けられている。減衰部45は様々な粘弾性体を用いることが可能であるが、本実施例1では、組付け性や耐環境性に優れた紫外線硬化シリコーンゲルを用いている。ベース板31に設けられた穴31bは下方に開口しているので、矢印46方向から硬化前のゲルを塗布した後、紫外線を照射することで硬化させる。
図6(a)に示すように、ベース板31上に設けられた突起31aと可動鏡筒36上に設けられた突起36aによって構成される機械的オーバーランの許容間隔をaとする。また、減衰部45の、図6(c)に示す減衰部45が設けられた個所の吸着板固定螺旋38aと穴31bの内壁の間隔をbとする。減衰部45は大変形を起こさず、永久変形が起きない範囲(=弾性係数がリニアに変化する範囲)で使用されるのが好ましい。そのため、「a<b」を満たすように設けることが望ましい。永久変形を残さないためにはさらに「a<0.5b」の範囲であればより好適である。
図7は振れ補正ユニット3を光軸方向から見た図であり、この図7を用いて好適な減衰部45の配置について述べる。
図5を用いて説明したように本実施例1に係わるアクチュエータは、コイル33a,33bと磁石34a,34bの相互作用によって駆動力を得る。これらの駆動力のうち、コイル33aと磁石34aによって得られる駆動力方向(駆動軸)を矢印51aにて示し、コイル33bと磁石34bによって得られる駆動力方向(駆動軸)を矢印51bで示している。52は2つの駆動軸の交点を示し、光軸4と一致している。また、53aおよび53bは減衰部45の取付部(減衰部取付部44a,44bに相当)を光軸方向に投影した可動鏡筒36上の位置を示している。
図7に示したように、減衰部45は駆動軸の交点52に対して点対称で且つ補正レンズ12の中心から離れた箇所に配置されている。このように減衰部45を点対称で且つ補正レンズ12の中心から離れた箇所に配置することで、可動鏡筒36が光軸周りに回転する運動を行ったときに減衰部45の箇所で大きな速度が発生し、大きな減衰効果が得られる。
次に、図8を用いて、減衰部45を図7のような配置にした場合の効果について説明する。なお、2つの駆動力方向のうち、代表する片方の周波数応答線図である。他方の駆動力方向においても同様の結果となるので、ここでは省略する。また、図8はいわゆるボード線図であり、図8(a)は入力に対する出力の位相を、図8(b)は入力に対する出力のゲインを示している。図8の入力は電圧であり、出力は変位である。
図8は、波形Eで示す減衰部45を設けない場合、波形Fで示す減衰部45を適切な位置に設けた場合、波形Gで示す減衰部45を適切では無い位置に設けた場合の、並進の周波数応答線図を表している。なお、並進とは、光軸4と直交する平面での補正レンズ12等の移動を意味する。ここで、本実施例1においては、駆動力方向の共振周波数が33Hz付近、光軸周りの回転による共振周波数が16Hz付近にある。駆動力方向の並進の共振周波数は、磁石34a,34b、可動鏡筒36、磁石吸着板37、吸着板固定螺旋38a,38bからなる可動体の質量と、弾性体35a,35b,35cの弾性係数の比によって支配される。一方、光軸周りの回転による共振周波数は、可動体の光軸周りの慣性モーメントと弾性体35a,35b,35cの弾性係数および取り付け位置によって支配される。
可動体の光軸周りの慣性モーメントが大きく、弾性体35a,35b,35cの取り付け位置が近接している場合、光軸周りの回転による共振周波数は低くなる。例えば、可動体の質量が同じであっても、補正レンズ12の質量が小さく、磁石34a,34bの質量が支配的であるときは、明らかに可動体の光軸周りの慣性モーメントが増大する。このような時は、図8に示したように並進の共振周波数よりも光軸周りの回転による共振周波数が低い周波数になる場合がある。
駆動力方向の並進の共振周波数よりも低い周波数においては、可動体の運動は力の釣り合いに支配される。よって、図7に示したように、2つの駆動力方向(駆動軸)の交点52に対して点対称に減衰部45を設けることで、力のバランスが取れることから並進の共振が抑制される。また、回転が発生した場合は、対称な位置で向きが逆の力が発生し、その結果駆動軸の交点52周りの偶力が発生するので、光軸周りの回転による共振に対しても比較的高い減衰効果を得ることができる。一方、適切ではない位置に減衰部45を設けた場合には、並進の共振を抑圧できても、光軸周りの回転による共振は十分な減衰効果を得ることが困難となる。
以上の実施例1によれば、図7に示したように、減衰部45を、撮像光学系である撮像レンズ2の光軸4の方向に投影したときに、駆動手段であるアクチュエータの複数方向の駆動軸の交点52に対して点対称に配置している。例えば、手振れやカメラからの意図しない振動によって、光軸周りの回転による共振が励起されるような状態であっても、共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる。結果として、良好な像振れ補正機能を備えた像振れ補正装置および該像振れ補正装置を具備した撮像装置を提供可能となる。
また、減衰部を点対称に配置できれば良いので、他の構成部品との位置関係については制約を受けることが少ない。例えば、図7に示したように、他の構成部品である、コイル、マグネット、弾性体などを避けて配置することが容易である。したがって、設計の自由度をあげるとともに、良好な制御性を得ることができる。
次に、本発明の実施例2に係わる撮像装置について説明する。図9および図10は、本実施例2に係わる振れ補正ユニット103およびその駆動特性について説明するための図である。尚、撮像装置の構成は図1および図2と同様、さらには分解斜視図は図3と同様であるので、その説明は省略する。つまり、本実施例2は実施例1と同様の補正機構を有している。
図9は振れ補正ユニット3を光軸方向から見た図であり、この図9を用いて本実施例2と実施例1の違い、さらには好適な減衰部45の配置について述べる。
上記実施例1と同様に、本実施例2に係わるアクチュエータは、コイル33a,33bと磁石34a,34bの相互作用によって駆動力を得る。これらの駆動力のうち、コイル33aと磁石34aによって得られる駆動力方向(駆動軸)を矢印51aにて示し、コイル33bと磁石34bによって得られる駆動力方向(駆動軸)を矢印51bで示している。52は2つの駆動軸の交点を示し、光軸4と一致している。また、53aおよび53bは減衰部45の取付部(減衰部取付部44a,44bに相当)を光軸方向に投影した可動鏡筒36上の位置を示している。54は可動部の重心を示している。
本実施例2において、可動部のうち、密度が高い部品は補正レンズ12および磁石34a,34bである。そのため、重心54は光軸に対して磁石34a,34b方向に偏心している。この偏心量は補正レンズと駆動磁石の重量比率などによって決まる。図9は比較的補正レンズが重く、偏心量が小さい場合を示す。
図9に示したように、減衰部45は可動部の重心54に対して点対称で且つ補正レンズ12の中心から離れた箇所に配置されている。このように減衰部45を点対称で且つ補正レンズ12の中心から離れた箇所に配置することで、可動鏡筒36が光軸周りに回転する運動を行ったときに減衰部45の箇所で大きな速度が発生し、大きな減衰効果が得られる。
次に、図10を用いて、減衰部45を図9のような配置にした場合の効果について説明する。なお、2つの駆動力方向のうち、代表する片方の周波数応答線図である。他方の駆動力方向においても同様の結果となるので、ここでは省略する。また、図10はいわゆるボード線図であり、図10(a)は入力に対する出力の位相を、図10(b)は入力に対する出力のゲインを示している。図10の入力は電圧であり、出力は変位である。
図10は、波形Eで示す減衰部45を設けない場合、波形Fで示す減衰部45を適切な位置に設けた場合、波形Gで示す減衰部45を適切では無い位置に設けた場合の、並進の周波数応答線図をボード線図の形式で表している。なお、並進とは、光軸4と直交する平面での補正レンズ12等の移動を意味する。ここで、本実施例2においては、駆動方向の並進の共振周波数が40−50Hz付近、光軸周りの回転による共振周波数が100−150Hz付近にある。
駆動力方向の並進の共振周波数は、磁石34a,34b、可動鏡筒36、磁石吸着板37、吸着板固定螺旋38a,38bからなる可動体の質量と、弾性体35a,35b,35cの弾性係数の比によって支配される。一方、光軸周りの回転による共振周波数は、可動体の光軸周りの慣性モーメントと弾性体35a,35b,35cの弾性係数および取り付け位置によって支配される。本実施例2では、補正レンズ12の質量が支配的なので、光軸周りに質量が集中しており、質量に対してイナーシャが小さい場合を想定している。
可動体の光軸周りの慣性モーメントが大きく、弾性体35a,35b,35cの取り付け位置が近接している場合、光軸周りの回転による共振周波数は低くなる。例えば、可動体の質量が同じであっても、補正レンズ12の質量が大きく、磁石34a,34bの質量が補正レンズ12に比べて十分に小さい場合には、可動体の光軸周りの慣性モーメントは質量に比して小さい(=質量が集中しているため)。このような時は、図10に示したように並進の共振周波数よりも光軸周りの回転による共振周波数が高い周波数になる場合がある。本実施例2に示した機構は、前述したように比較的補正レンズが重く、重心の偏心量が小さい場合となっているので、イナーシャの影響が質量の影響に比べて小さく、並進による共振周波数が1次共振として現れている。
駆動力方向の並進の共振周波数よりも高い周波数においては、可動体の運動は慣性力に支配される。よって、図9に示したように、可動体の重心54に対して点対称に減衰部45を設けることで、回転が発生した場合は、対称な位置で向きが逆の力が発生し、その結果駆動軸の可動体の重心54周りの偶力が発生する。これにより、光軸周りの回転による共振が十分に抑制される。また、前述したように、本実施例2の様に光軸周りに質量が集中したユニットでは、光軸、駆動軸の交点、可動部の重心が近接する。可動部の重心は駆動軸の交点と近接していることから、並進の共振周波数よりも低い周波数においても比較的力のバランスが取れる。並進の共振に対しても、比較的高い減衰効果を得ることができる。一方、適切ではない位置に減衰部45を設けた場合には、並進の共振を抑圧できても、光軸周りの回転による共振は十分な減衰効果を得ることが困難となる。
以上の実施例2によれば、図9に示したように、減衰部45を、撮像レンズ2の光軸4の方向に投影したときに、アクチュエータの複数方向の可動体の重心54に対して点対称に配置している。例えば、手振れやカメラからの意図しない振動によって、光軸周りの回転による共振が励起されるような状態であっても、前記共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる。結果として、良好な像振れ補正機能を備えた像振れ補正装置および該像振れ補正装置を具備した撮像装置を提供可能となる。
また、減衰部を点対称に配置できれば良いので、他の構成部品との位置関係については制約を受けることが少ない。例えば、図9に示したように、他の構成部品である、コイル、マグネット、弾性体などを避けて配置することが容易である。
したがって、設計の自由度をあげるとともに、良好な制御性を得ることができる。
次に、本発明の実施例3に係わる撮像装置について説明する。図11および図12は、本実施例3に係わる振れ補正ユニット103について説明するための図である。尚、撮像装置の構成は図1および図2と同様であるので、その説明は省略する。
図11は本発明の実施例3に係わる振れ補正ユニット103の分解斜視図である。図11において、61は固定部材であるところのベース板、67は補正レンズ12を保持する可動部材であるところの可動鏡筒、62a,62b,62cはベース板61と可動鏡筒67に狭持された球である。63a,63bは背面ヨーク、64a,64bは磁石、65a,65bは背面ヨーク固定螺旋、66a,66bはコイル、68a,68b,68cはコイルバネ、69は対向ヨークである。また、70は鏡筒固定枠、71a,71bは位置検出磁石、72a,72bはホール素子、73はFPC、74a,74b,74c(74b,74cは図12に図示)はベース板固定螺旋、75a,75b,75cは減衰部保持フィルムである。本実施例3では、補正レンズ12は複数のレンズ(この場合3枚のレンズ)で構成されている。
コイル66(66a,66b)、位置検出磁石71(71a,71b)および補正レンズ12は、可動鏡筒67に固定され、可動体を構成する。また、後述するように、ベース板61と可動鏡筒67は球62(62a,62b,62c)を狭持する。背面ヨーク63(63a,63b)は、背面ヨーク固定螺旋65(65a,65b)によってベース板61に固定される。磁石64(64a,64b)は、背面ヨーク63(63a,63b)に吸着するとともにベース板61上に設けられた位置決め突起によって位置決め、固定される。対向ヨーク69は、磁石64に吸引され、ベース板61上に設けられた位置決め突起によって位置決めされる。ベース板61は、ベース板固定螺旋74(74a,74b,74c)によって適切に偏心調整された後、鏡筒固定枠70に対して固定される。このとき、コイルバネ68(68a,68b,68c)を弾性範囲で圧縮する。その結果、可動鏡筒67はコイルバネ68によって光軸方向に弾性的に支持され、球62を狭持する。
可動鏡筒67がベース板61に対して相対運動を行うと、ホール素子72(72a,72b)の磁束密度が変化するように位置検出磁石71は設けられている。そのため、ホール素子72の出力を適切に処理することで、ベース板61に対する可動鏡筒67、つまりは補正レンズ12の相対的な位置を検出することができる。図2に示したレンズシステム制御部30は、ホール素子72からの信号と振れセンサ8からの出力に応じて適切に補正レンズ12などを制御する。FPC73上にはホール素子72が実装されると共に、コイル66へ給電するためのランドが設けられている。FPC73には適切な撓みを持たせて、ベース板61と可動鏡筒67の間を接続している。そのため、光軸104に直交する平面内で可動鏡筒67が運動するとき、FPC73から大きな力を受けることが無い。
図12は、振れ補正ユニット103の平面図である。詳しくは、図12(a)は光軸104の方向から見た正面図、図12(b)は図12(a)におけるB−B断面での断面図、図12(c)は図12(a)C−C断面での断面図である。図12では、構造を見え易くするために鏡筒固定枠70は省略して示している。
図12(b)に示すように、ベース板61と可動鏡筒67は球62(62a)を狭持しており、球62を介して相対運動を行う。このため、転がり摩擦という非常に小さな摩擦の影響しか受けずに相対運動を行うことができる。摩擦が小さいために、非常に小さな入力に対しても適切に応答することができる。また、球62による案内面を適切な精度で製作することにより、ベース板61と可動鏡筒67が相対運動を行った場合でも、可動鏡筒67の傾きや光軸方向への不要な移動が発生することが無い。
図12(c)を用いて、振れ補正ユニット103に具備されるアクチュエータについて説明する。
図12(c)に示したように、ベース板61には磁石64(64b)、背面ヨーク63(63b)および対向ヨーク69が固定され、可動鏡筒67にはコイル66が固定され、いわゆるムービングコイル型のアクチュエータを構成している。また、磁気回路に注目すると、背面ヨーク63および対向ヨーク69を配置しており、閉磁路を構成している。背面ヨーク63および対向ヨーク69は軟磁性体を用いるのが良い。
図12(c)から明らかなように、上記実施例1のアクチュエータとは、固定側と可動側が入れ換わったのみである。そのため、コイル66に電流を流すことで、ベース板61と可動鏡筒67は相対運動が可能となる。
図12(b)を用いて減衰部145の構成について説明する。ベース板61上に設けられた円筒形の穴61bの底に紫外線を透過する減衰部保持フィルム75(75a)を配置する。その後、紫外線硬化する粘弾性体77aを穴61b内に滴下する。粘弾性体77aの中に可動鏡筒67上に設けられた突起部76(76a)を挿入した後、矢印78の方向から紫外線を照射して粘弾性体77aを硬化させる。これにより、減衰部145が構成される。減衰部145として用いる粘弾性体77aとしては、スリーボンド社製TB3168などが好適な材料である。
図12(a)において、81は可動体の重心を示し、光軸104と一致している。本実施例3においては、補正レンズ12が複数のレンズで構成されているために可動体のうち、支配的な質量を占めている。このため、ほぼ補正レンズ12の中心に可動体の重心がある。一方、82a,82b,82cは光軸104の方向に投影した減衰部145の位置を示している。本実施例3では、光軸方向に投影した減衰部145の位置82a,82b,82cは図示のように正三角形を成しており、正三角形の重心は可動体の重心81に一致している。減衰部145を可動体の重心から離れた箇所に配置することで、可動体が光軸周りに回転する運動を行ったときに、該減衰部145の箇所で大きな速度が発生し、大きな減衰効果が得られる。
本実施例3に係わるアクチュエータは、コイル66a,66bと磁石64a,64bの相互作用によって駆動力を得る。これらの駆動力のうち、コイル66aと磁石64aによって得られる駆動力方向(駆動軸)が可動体の重心81を通る方向となり、コイル66bと磁石64bによって得られる駆動力方向(駆動軸)も可動体の重心81を通る方向となる。可動体の重心81はこれらの駆動軸の交点ともなり、光軸104と一致している。つまり本実施例では光軸104、可動体の重心81および駆動軸の交点が1点で交わる。
本実施例3に示した機構はレンズの質量が大きい場合を想定しているので、駆動特性(周波数特性)は実施例2に示した特性と同様になる。
このような時は、図10に示したように並進の共振周波数よりも光軸周りの回転による共振周波数が高い周波数になる場合がある。駆動力方向の並進の共振周波数よりも高い周波数においては、可動体の運動は慣性力に支配される。よって、図12(a)に示したように、可動体の重心81と一致した重心を持つ正多角形の頂点上(位置82a,82b,82c)に減衰部145を設けることで、回転が発生した場合は、対称な位置で向きが逆の力が発生し、その結果駆動軸の可動体の重心81周りの偶力が発生する。これにより、、光軸周りの回転による共振が十分に抑制される。また、前述したように、本実施例の様に光軸周りに質量が集中したユニットでは、光軸、駆動軸の交点、可動部の重心が近接する。その結果、減衰部が発生する力の合力は可動部の重心を通るように発生する。可動部の重心は駆動軸の交点と一致していることから、力のバランスが取れ、並進の共振に対しても、比較的高い減衰効果を得ることができる。一方、適切ではない位置に減衰部145を設けた場合には、並進の共振を抑圧できても、光軸周りの回転による共振は十分な減衰効果を得ることが困難となる。
以上の実施例3によれば、図12(a)に示したように、減衰部145を、撮像レンズ2の光軸104の方向に投影したときに、アクチュエータの複数方向の駆動軸の交点81に重心を持つ正多角形の頂点(位置82a,82b,82c)に配置している。例えば、手振れやカメラからの意図しない振動によって、光軸周りの回転による共振が励起されるような状態であっても、前記共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる。結果として、良好な像振れ補正機能を備えた像振れ補正装置および該像振れ補正装置を具備した撮像装置を提供可能となる。
また、減衰部を多角形の頂点に配置できれば良いので、他の構成部品との位置関係については制約を受けることが少ない。例えば、図12(a)に示したように、他の構成部品である、コイル、マグネットなどを避けて配置することが容易である。さらには、本実施例3に示したようにバネなどの弾性体を具備しない場合にも適用することが可能である。
なお、可動体のうち磁石34a,34bの密度が高い場合には、重心位置はアクチュエータの複数方向の駆動軸の交点81とは偏心した位置となるが、このような場合は、この偏心した位置に正多角形の重心がくるように減衰部145を配置すれば良い。
次に、本発明の実施例4に係わる撮像装置について説明する。図13ないし図15を用いて、本実施例4に係わる像振れ補正を行うための撮像素子駆動ユニット203およびその駆動特性について説明する。尚、撮像装置の構成は図1および図2と同様であるので、その説明は省略する。
図13は、光軸と直交する平面内で駆動されて像振れ補正を行う、上記実施例1,2の振れ補正ユニット3,103に相当する、撮像素子駆動ユニット203の分解斜視図である。
図13において、101は固定部材であるところのベース板、105は補正レンズ12を保持する保持部材であるところの可動枠、104a,104bはベース板101と可動枠105に狭持された球である。102a,102bはガイドバー、100はコイルバネ、106a,106bはモータユニット、107a,107bはモータユニット固定螺旋、108は光学マスク、109は撮像素子保護ゴムである。110a,110bは調整ばね、111はFPC及び撮像素子6(図1及び図2参照)を含む撮像素子ユニット、112は撮像素子固定板、113a,113b,113cは撮像素子調整螺旋である。
図13から明らかなように、本実施例4は、像振れ補正を行うために撮像素子ユニット111を駆動するものである。
ガイドバー102aは90度に曲げられ、L字型の形状をしており、ベース板101および可動枠105にそれぞれ隙間を持って嵌合されている。ガイドバー102bはベース板101上に設けられた長円穴に隙間を持って嵌合され、可動枠105に対して圧入されている。この結果、可動枠105は、ベース板101に対して光軸と直交する平面内で回転を抑制して支持される。また、可動枠105とベース板101は球104(104a,104b)を狭持しており、可動枠105の傾きを抑制している。ベース板101にはモータユニット固定螺旋107(107a,107b)によってモータユニット106(106a,106b)が固定される。モータユニット106を適切に駆動することで、可動枠105はベース板101に対して相対的に移動する。
撮像素子ユニット111の可動枠105への固定について説明する。
可動枠105には、遮光、防塵などの為に光学マスク108と撮像素子保護ゴム109が設けられる。さらに、調整螺旋110a,110bを挟んで撮像素子ユニット111が設けられる。撮像素子固定板112を介して撮像素子調整螺旋113a,113b,113cにて3つの点を調整することで、撮像素子ユニット111の傾きが調整される。調整後、図示しない接着剤によって撮像素子調整螺旋113および撮像素子ユニット111が固定される。
図14は、モータユニット106について説明するための構成図である。モータユニット106は、ステッピングモータ121、モータ固定板122、リードスクリュー123、ガイドバー124、ラック125、ラック押圧ばね126,リードスクリュー押圧ばね127で構成されている。ステッピングモータ121を駆動すると、リードスクリュー123が回転する。リードスクリュー123はリードスクリュー押圧ばね127で弾性支持されているので、どちらに回転してもバックラッシの発生は非常に少ない。ラック125はガイドバー124に嵌合すると共に、リードスクリュー123に対してラック押圧ばね126によって弾性的に螺合している。その結果、リードスクリュー123が回転すると、ラック125は矢印128の方向に駆動される。つまり、ステッピングモータ121によってラック125をベース板122に対して矢印128の方向に相対運動させることができる。
図15は撮像素子ユニット111を駆動するアクチュエータ(ここでは、モータユニット106a,106b)を含む撮像駆動ユニット203の平面図である。詳しくは、図15(a)は光軸方向で、撮像素子背面から見た撮像駆動ユニット203の正面図、図15(b)は図15(a)におけるB−B断面での断面図である。
図15(a)において、128a,128bはモータユニット106a,106bそれぞれの駆動力方向を示している。129は駆動力方向128a,128bの交点、130a,130bは減衰部245(245a,245b)の位置を示している。図13,14で説明したように、モータユニット106a,106bのステッピングモータを駆動することで、可動枠105を図15の128a,128bの方向にそれぞれ独立して駆動できる。このとき、ガイドバー102a,102bによって案内面が形成されるので、ガイドバー102aに隙間がないときは回転を伴わずに平行に駆動することができる。一方で、ガイドバー102aの隙間を小さくすると摺動負荷が大きくなるので、ガイドバー102aと可動枠105は適切な隙間を持って相対変位する。そのため、隙間の分は撮像素子の回転運動が励起されてしまう。
図15(a)において、減衰部245は駆動力方向(駆動軸)の交点129に対して点対称に設けられている。図15(b)は減衰部245aの部分の断面図である。
可動枠105上に設けられた突起105aとベース板101の円筒形の穴101bの間に減衰部245aが設けられている。その結果、実施例1,2と同様に,回転運動を抑制して良好な制御特性を得ることができる。
以上の実施例4によれば、図15(a)に示したように、減衰部245を、撮像光学系である撮像レンズ2の光軸4の方向に投影したときに、駆動手段であるアクチュエータの複数方向の駆動軸の交点129に対して点対称に配置している。よって、不要な共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる。結果として、良好な像振れ補正機能を備えた像振れ補正装置および該像振れ補正装置を具備した撮像装置を提供可能となる。
なお、上記実施例4の撮像素子駆動部203に設けられる減衰部245を、図12(a)に示したように配置する構造にしても良い。つまり、減衰部245を、撮像レンズ2の光軸104の方向に投影したときに、アクチュエータの複数方向の駆動軸の交点129に重心を持つ正多角形の頂点に配置するようにしても良い。この場合も、不要な共振の影響を低減でき、良好な制御性を得ることができる。
また、減衰部を点対称または多角形の頂点に配置できれば良いので、他の構成部品との位置関係については制約を受けることが少ない。例えば、図15(a)に示したように、他の構成部品である、モータ、ガイドバーなどを避けて配置することが容易である。さらには、本実施例4に示したようにバネなどの弾性体を具備しない場合にも適用することが可能である。
(本発明と実施例の対応)
補正レンズ12、撮像素子6が本発明の像振れ補正用の補正手段に、可動鏡筒36、可動鏡筒67および可動枠105が可動部材に、ベース板31,61,101が固定部材に、それぞれ相当する。また、コイル33a,33b、磁石34a,34b、磁石64a,64b、背面ヨーク63a,63b,対向ヨーク69,コイル66a,66b、モータユニット106a,106bhが本発明の駆動手段に相当する。また、減衰部45,145,245が本発明の減衰手段に相当する。また、交点52,81,129が、本発明の、駆動手段の複数方向の駆動軸の交点に相当する。また、位置53a,53b、82a,82b,82c、130a,130bが、本発明の、可動部材の重心に一致した重心を持つ正多角形の頂点に相当する。
本発明の実施例1に係わる撮像装置を示す構成図である。 本発明の実施例1に係わる撮像装置の回路構成を示す図である。 本発明の実施例1に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。 図3の振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。 本発明の実施例1に係わるアクチュエータを示す構成図である。 本発明の実施例1に係わる振れ補正ユニット及び減衰部を示す構成図である。 本発明の実施例1に係わる減衰部の取り付け位置を説明するための図である。 本発明の実施例1に係わる振れ補正ユニットの周波数応答線図である。 本発明の実施例2に係わる減衰部の取り付け位置を説明するための図である。 本発明の実施例2に係わる振れ補正ユニットの周波数応答線図である。 本発明の実施例3に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。 図11の振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。 本発明の実施例4に係わる撮像素子駆動ユニットを示す分解斜視図である。 図13の撮像素子駆動ユニットに具備されるモータユニットを示す構成図である。 本発明の実施例4に係わる減衰部の取り付け位置や減衰部の構成を示す図である。
符号の説明
1 撮像装置
2 撮像レンズ
3 振れ補正ユニット
6 撮像素子
8 振れセンサ
12 補正レンズ
31 ベース板
32a,32b,32c 球
33a,33b コイル
34a,34b 磁石
35a,35b,35c 弾性体
36 可動部材
37 磁石吸着板
44a,44b 減衰部取付部
45 減衰部
53a,53b 減衰部を設けた位置
61 ベース板
62a,62b,62c 球
63a,63b 背面ヨーク
64a,64b 磁石
66a,66b コイル
67 可動部材
68a,68b,68c コイルバネ
69 対向ヨーク
75a,75b,75c 減衰部保持フィルム
101 ベース板
102a,102b ガイドバー
103 振れ補正ユニット
104a,104b 球
105 可動枠
106a,106b モータユニット
111 撮像素子ユニット
52,81,129 駆動力方向(駆動軸)の交点
53a,53b 減衰部の位置
82a,82b,82c 減衰部の位置
130a,130b 減衰部の位置
145 減衰部
203 撮像素子駆動ユニット
245 減衰部

Claims (5)

  1. 像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、
    前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
    前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、
    前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、
    前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記駆動手段の複数方向の駆動軸の交点に対して点対称に配置したことを特徴とする像振れ補正装置。
  2. 像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、
    前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
    前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、
    前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、
    前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記可動部材の重心に対して点対称に配置したことを特徴とする像振れ補正装置。
  3. 像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、
    前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
    前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、
    前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、
    前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記駆動手段の複数方向の駆動軸の交点に重心を持つ正多角形の頂点に配置したことを特徴とする像振れ補正装置。
  4. 像振れ補正用の補正手段を保持する可動部材と、
    前記可動部材を撮像光学系の光軸に直交する平面内で移動可能に支持する固定部材と、
    前記可動部材の前記固定部材に対する相対的な位置を複数方向に変化させる駆動手段と、
    前記可動部材と前記固定部材の間に配置される減衰手段とを有する像振れ補正装置において、
    前記減衰手段の前記撮像光学系の光軸方向に投影した位置を、前記可動部材の重心に一致した重心を持つ正多角形の頂点に配置したことを特徴とする像振れ補正装置。
  5. 請求項1ないし4のいずれかに記載の像振れ補正装置を具備することを特徴とする撮像装置。
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