JP2009294361A - 手ブレ補正機構及び電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な手ブレ補正を実現可能な手ブレ補正機構及び電子カメラを提供する。
【解決手段】コイルバネＣＳ３とコイルバネＣＳ４とが、均等な付勢力で、Ｖステージ３０３に対してＨステージ３０２の両側をガイド軸３００ｃに向かって付勢しているので、Ｈステージ３０２はガイド軸３００ｃに対して傾くことなく、切欠３０２ｄの一面３０２ｘがガイド軸３００ｃの周面に当接することとなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子の結像面上に生じる像ブレ（手ブレともいう）を補正すべく撮像素子を駆動する駆動手段を具備した手ブレ補正機構及び電子カメラに関するものである。

電子カメラ等において生じる種々の方向のブレのうち、撮影画面の画像ブレに最も影響を及ぼすのは、撮影光学系の光軸の角度ブレ（撮影光軸のたおれ）により生じる画像のシフトブレ（撮影光軸に垂直な平面すなわち結像面上での像の並進移動）である。そして、この角度ブレは便宜上、上下方向（ピッチ方向）と左右方向（ヨ−方向）の角度ブレに分解してブレ検知が行われ、該検知信号に基づいて撮影光学系に対して撮像素子光軸に垂直な平面において上下・左右方向に独立に駆動することにより、結像面上における２次元のブレを補正することができる（特許文献１，２）。

特開２００６−１７４２２６号公報 特開２００７−２０６５５３号公報

ところで、特許文献１に示す撮像ユニットには、固定ホルダに取り付けられたＹガイドロッドに沿って移動可能なＹステージと、撮像素子としてのＣＣＤを搭載し且つＹステージに取り付けられたＸガイドロッドに沿って移動可能なＸステージが設けられており、手ブレ補正のために、Ｙステージは、Ｙ方向駆動手段によって駆動され、Ｘステージは、Ｘ方向駆動手段によって駆動されるようになっている。

ここで、スムーズな相対移動を確保するために、ＹガイドロッドとＹステージとの間、及びＸガイドロッドとＸステージとの間には、若干のクリアランスが存在するが、比較的低画素のＣＣＤ等であれば、特に支障なく手ブレ補正を行うことができる。ところが、高画質な画像を得るために撮像素子の高画素化が推進される一方、カメラボディのコンパクト化・軽量化も望まれている。加えて近年においては、小サイズでありながらも高画素の撮像素子が使用され、従って画素ピッチは小さくなる傾向が高まっている。しかるに、画素ピッチの小さな撮像素子を用いると、ガイドロッドとステージとの間のクリアランスによるガタが無視できなくなり、手ブレ補正を精度良く行えない恐れが生じる。しかしながら、逆にクリアランスを小さく設定するとスムーズな移動が抑制されるという新たな問題が生じる。更に、このようなクリアランスは、摩擦等による経時変化により増大するという問題もある。

本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたものであり、高精度な手ブレ補正を実現可能な手ブレ補正機構及び電子カメラを提供することを目的とする。

請求項１に記載の手ブレ補正機構は、被写体を撮像する撮像素子を移動させることにより、手ブレを補正する手ブレ補正機構において、
ガイド軸を取り付けた基体と、
前記撮像素子を支持し、前記ガイド軸に沿って移動可能なステージと、
前記基体に対して前記ステージを駆動する駆動手段と、
前記撮像素子の中心を挟んだ両側において、前記ガイド軸の軸線に対して直交する方向に前記ステージを付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、前記付勢手段が、前記撮像素子の中心を挟んだ両側において、前記ガイド軸の軸線に対して直交する方向に前記ステージを付勢するので、前記ガイド軸と前記ステージとが当接した状態に維持され、これによりクリアランスをゼロとしてガタを排除し、前記ステージの円滑な移動を実現することができる。尚、「前記ガイド軸の軸線に対して直交する方向に前記ステージを付勢する」とは、前記付勢手段の付勢力が前記ガイド軸の軸線に対して直交する方向の成分を有すれば足り、例えばバネ等の付勢手段を前記ガイド軸の軸線に対して常に直交する方向に取り付ける必要はなく、前記ガイド軸の軸線に対して傾けて取り付ける場合も含む。

請求項２に記載の手ブレ補正機構は、前記ステージが、前記ガイド軸に挿通された切欠又は孔を有し、前記付勢手段によって付勢されたとき、前記切欠又は孔の交差する方向に延在する少なくとも２面が前記ガイド軸の周面に当接するようになっていると好ましい。例えば円筒状の孔に円形断面のガイド軸を挿通すると、ガイド軸が孔の周面に沿って容易に転動しやすく不安定な状態になるが、本発明のように、交差する方向に延在する少なくとも２面でガイド軸を支持すると、安定した支持を行うことができる。

請求項３に記載の手ブレ補正機構は、前記付勢手段が、前記撮像素子の中心を挟んだ両側において、前記ステージと前記基体とを連結するコイルバネを含むと、長期間にわたって安定した付勢力を発揮できるので好ましい。但し、これに限らず、付勢手段としては、一本のゴム材やバネ板等を用いることもできる。

請求項４に記載の手ブレ補正機構は、前記付勢手段が、前記基体に取り付けられ、前記ステージを付勢する板ばねを含むと好ましい。

請求項５に記載の手ブレ補正機構は、前記付勢手段が、前記ステージに取り付けられ、前記ガイド軸を付勢する板ばねを含むと好ましい。

本発明によれば、高精度な手ブレ補正を実現可能な手ブレ補正機構及び電子カメラを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態をさらに詳細に説明する。図１は、本発明に係る撮像ユニットを搭載した電子カメラ１の外観模式図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は背面図である。

カメラボディ１０の正面には、図示しないマウント（カメラ側）１７１及びマウント（レンズ側）２７１を介して交換レンズ２０が装着されている。

カメラボディ１０の上面には、撮影のための操作部材であるレリーズボタン１０１が設置されており、カメラボディ１０の内部でレリーズボタン１０１の下部にはＡＦスイッチＳＷ１とレリーズスイッチＳＷ２を構成する２段スイッチが配置されている。また、カメラボディ１０の上部には、エレクトロフラッシュ１０２が内蔵されている。更に、カメラボディ１０の上面にはデジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２と、各動作モードでのカメラ制御値を設定する制御値設定ダイアル１１４が配置されている。

カメラボディ１０の背面には、電源スイッチ１１１、カメラ制御値を変更する変更ダイアル１１３、手ブレ補正の動作をオンオフする手ブレ補正スイッチ１１５、ファインダ接眼レンズ１２１ａ、画像表示部１３１が配置されている。

図２は、図１に示したデジタルカメラ１の縦断面模式図（図１のII-II断面）である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与している。

交換レンズ２０内部には、レンズ２１１、絞り２４１が設置されている。交換レンズ２０のカメラボディ１０側にはマウント（レンズ側）２７１が設置されており、マウント（カメラ側）１７１を介して交換レンズ２０がカメラボディ１０に取り付けられる。又、マウント（レンズ側）２７１の一部にはＢＬ交信部（レンズ側）２７２が、マウント（カメラ側）１７１の一部にはＢＬ交信部（カメラ側）１７２が設けられており、交換レンズ２０がカメラボディ１０に取り付けられた場合に、カメラとレンズ間の交信（以下、ＢＬ交信という）が行えるように成されている。

カメラボディ１０内部には、交換レンズ２０を通った光をファインダ１２１に導くための、一部が半透明になったレフレックスミラー１４１、ファインダ１２１を構成する接眼レンズ１２１ａ、ペンタプリズム１２１ｂ、焦点板１２１ｃ、フラッシュ１０２、レフレックスミラー１４１の半透明部を通った光をＡＦモジュール１４４に導くサブミラー１４２、ＡＦモジュール１４４、シャッタ１４５、撮像素子１５３、手ブレ補正ユニット３０１、手ブレを検知するセンサを含む手ブレ検知部３２０が設置されている。

次に、本実施の形態における手ブレ補正機構の構成の一例を、図３を用いて説明する。図３は手ブレ補正機構３０１を交換レンズ２０側から見た平面図である。図４は、図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図であるが、撮像素子は省略している。図５は、図３の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。図中、図１，２と同じ部分には同じ番号を付与している。

手ブレ補正ユニット３０１について説明する。手ブレ補正ユニット３０１は、撮像素子１５３を載置するＨステージ３０２、矩形開口３０３ｐを有するＶステージ３０３、駆動手段を構成するＨモータ３１１及びＶモータ３１５、撮像素子１５３及び回路基板１６１を有し、ベース３００上に構築される。尚、以下の実施の形態では、ベース３００とＶステージ３０３のいずれかが、基体を構成するものとする。

ベース３００は、その底部がカメラボディ１０（図１）の内部に固定されている。ベース３００上にはＶステージ３０３を水平方向に移動させるためのＶモータ３１５が配置されている。Ｖモータ３１５の回転軸に形成された送りねじ３１５ａは、ナット３１５ｂに螺合しており、ナット３１５ｂは、Ｖステージ３０３のアーム部３０３ｂに当接している。ベース３００に形成された鈎部３００ｅと、Ｖステージ３０３に形成された鈎部３０３ｆとの間は、コイルバネＣＳ１により連結されており、その付勢力によりアーム部３０３ｂがナット３１５ｂに常に当接するようにしている。Ｖステージ３０３はＶモータ３１５に駆動パルスを印加することで、図３で上下方向に移動するようになっている。

Ｖステージ３０３は、撮像素子１５３に対してアーム部３０３ｂ側端面に、ベース３００に取り付けられたガイド軸３００ａに係合する切欠（不図示）を形成しており、更に撮像素子１５３に対して反対側のアーム部３０３ｋに、ベース３００に取り付けられたガイド軸３００ｂに係合する切欠（不図示）を形成している。Ｖステージ３０３は、互いに平行なガイド軸３００ａ、３００ｂに沿って相対摺動可能となっている。

Ｖステージ３０３上にはＨステージ３０２を垂直方向に移動させるためのＨモータ３１１が配置されている。Ｈモータ３１１の回転軸に形成された送りねじ３１１ａは、ナット３１１ｂに螺合しており、ナット３１１ｂは、Ｈステージ３０２のアーム部３０２ｂに当接している。Ｖステージ３０３に形成された鈎部３０３ｅと、Ｈステージ３０２に形成された鈎部３０２ｆとの間は、コイルバネＣＳ２により連結されており、その付勢力によりアーム部３０２ｂがナット３１１ｂに常に当接するようにしている。Ｈステージ３０２はＨモータ３１１に駆動パルスを印加することで、図３で左右方向に移動するようになっている。

Ｈステージ３０２は、撮像素子１５３に対してアーム部３０２ｂ側の端面に、ベース３００に取り付けられたガイド軸３００ｃに係合する、互いに直交する２面３０２ｘ、３０２ｙ（ガイド軸３００ｃに平行である）からなる切欠３０２ｄ（図４）を形成しており、更に撮像素子１５３に対して反対側に形成されたアーム部３０２ｋ（その中心線は撮像素子１５３の中心線に一致すると好ましい）に、ベース３００に取り付けられたガイド軸３００ｄに係合するＵ字溝の切欠３０２ｃ（図４）を形成している。Ｈステージ３０２は、ガイド軸３００ａ、３００ｂに直交する互いに平行なガイド軸３００ｃ、３００ｄに沿って相対摺動可能となっている。

撮像素子１５３を挟んで、Ｈステージ３０２の中心を挟んで両側（図３で左右側）には、鈎部３０２ｇ、３０２ｈが形成されている。一方、Ｖステージ３０３の開口３０３ｐの内縁には、鈎部３０２ｇ、３０２ｈに対応して、それとは逆方向に向いた鈎部３０３ｇ、３０３ｈが形成されている。付勢手段であるコイルバネＣＳ３が、鈎部３０２ｇ、３０３ｇとの間を連結して引っ張り力を付与しており、また付勢手段であるコイルバネＣＳ４が、鈎部３０２ｈ、３０３ｈとの間を連結して引っ張り力を付与している。コイルバネＣＳ３，ＣＳ４の引っ張り力はほぼ等しくなっている。尚、コイルバネＣＳ３，ＣＳ４の引っ張り力が作用しても、図４に示すように切欠３０２ｃは、引っ張り力方向に延在するＵ字状であるため、Ｈステージ３０２の変位を阻害することはない。

図５において、ねじＢにより、板ばねＰＳの太幅の一端がベース３００に固定されている。板ばねＰＳの細幅の他端は、Ｈステージ３０２の表面に形成された半球形状の突起３０３ｊに当接して、所定の押圧力を付与している。

図３において、Ｈステージ３０２上には、撮像素子１５３を駆動するための回路部品（図示せず）が搭載された回路基板１６１が配置され、回路基板１６１上には撮像素子１５３が半田付け等によって実装されている。

本実施の形態によれば、付勢手段であるコイルバネＣＳ３とコイルバネＣＳ４とが、均等な付勢力で、Ｖステージ３０３に対してＨステージ３０２の両側をガイド軸３００ｃに向かって付勢しているので、Ｈステージ３０２はガイド軸３００ｃに対して傾くことなく、図４に示すように、切欠３０２ｄの一面３０２ｘがガイド軸３００ｃの周面に当接することとなる。更に、付勢手段である板ばねＰＳがＨステージ３０２の突起３０３ｊを押圧しているので、切欠３０２ｄの一面３０２ｙがガイド軸３００ｃの周面に当接することとなる。これにより、ガタなくＨステージ３０２をＶステージ３０３に対して移動させることができる。また、本実施の形態では、コイルスプリングＣＳ１〜ＣＳ４の両端を、各鈎部に引っかけるだけで組付けを行えるので、組付性が顕著に向上する。

図６は、変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。本変形例においては、ガイド軸３００ｃに係合するのは、切欠ではなく断面が矩形状の貫通孔３０２ｓである。貫通孔３０２ｓも、直交する４面３０２ｘ、３０２ｙ、３０２ｚ、３０２ｗを有しており、このうちガイド軸３００ｃの周面に当接しているのは、面３０２ｘ、３０２ｙのみである。

図７は、別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。本変形例においては、Ｈステージ３０２に設けられた断面が矩形状の貫通孔３０２ｔの３面３０２ｘ、３０２ｙ、３０２ｚのみが、ガイド軸３００ｃの周面に当接している。尚、本変形例では板ばねＰＳは不要となる。

図８は、別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。本変形例においては、Ｈステージ３０２に設けられた断面が矩形状の貫通孔３０２ｕの４面３０２ｘ、３０２ｙ、３０２ｚ、３０２ｗ全てが、ガイド軸３００ｃの周面に当接している。尚、本変形例でも板ばねＰＳは不要となる。

図９は、別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。本変形例においては、ガイド軸３００ｃに係合するのは、断面が矩形状でなく三角形状の貫通孔３０２ｖである。貫通孔３０２ｖも、３面３０２ｘ、３０２ｙ、３０２ｚを有しており、このうちガイド軸３００ｃの周面に当接しているのは、面３０２ｘ、３０２ｙのみであるが、全ての面を当接させても良い。尚、本変形例でも板ばねＰＳは不要となる。

以上に述べた構成により、手ブレ検知部３２０で検出された手ブレの状態に応じて、Ｈモータ３１１及びＶモータ３１５に必要に応じた駆動パルスを印加することで、撮像素子１５３を光軸２００に垂直な面内で水平、垂直の任意の方向と位置に移動することで、手ブレ補正を行うことができる。尚、Ｈモータ３１１、Ｖモータ３１５の駆動方法については、例えば特願２００７−２０６５５３に詳細に記載されているので、説明を省略する。

次に、本発明に係る撮像装置として機能するデジタルカメラ１の回路を、図１０を用いて説明する。図１０はデジタルカメラ１の回路ブロック図である。図中、上述した実施の形態と同じ部分には同じ番号を付与している。

制御部であるカメラ制御部１５１は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）、ワークメモリ等から構成され、図示しない記憶部に記憶されているプログラムをワークメモリに読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ１の各部を集中制御する。

又、カメラ制御部１５１は、電源スイッチ１１１、モード設定ダイアル１１２、変更ダイアル１１３、制御値設定ダイアル１１４、手ブレ補正スイッチ１１５、ＡＦスイッチＳＷ１、レリーズスイッチＳＷ２等からの入力を受けてカメラ各部の動作を制御すると共に、撮像の制御を行う画像制御部１５２と連携して、ＢＬ交信部（カメラ側）１７２、ＢＬ交信部（レンズ側）２７２及びレンズ制御部２５１を介したＡＦ制御、絞り制御、フラッシュ１０２の昇圧制御、発光制御、シャッタ駆動部１４６を介したシャッタ１４５の駆動制御を行う。

更に、カメラ制御部１５１は、手ブレ補正スイッチ１１５がオンされている場合、例えばジャイロ等で構成される手ブレ検知部３２０の出力を受け、手ブレ補正のための演算を行い、手ブレ補正ユニット３０１の構成要素であるＨモータ３１１、Ｖモータ３１５を駆動して公知の態様で手ブレ補正を行う。

レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、シャッタ１４５が開かれ、レンズ２１１で集光された被写体からの光は撮像素子１５３上に結像され、記録のための撮像（以下、撮影という）が行われ、シャッタ１４５が閉じられ、画像データが画像メモリ１５５に一旦蓄えられた後、画像表示部１３１上に撮影画像としてアフタービュー表示され、メモリカード１５６に保存される。レリーズスイッチＳＷ２オンから撮影完了までの間、手ブレ補正が行われる。

図１１は、別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。本変形例においては、ガイド軸３００ｃに隣接して、切欠３０２の面３０２ｙに板ばね３０２ｑの一端が取り付けられている。付勢手段としての板ばね３０２ｑは、不図示の撮像素子の中心を挟んで両側に２つ設けると好ましい。この板ばね３０２ｑは、ガイド軸３００ｃを面３０２ｘ（すなわちガイド軸３００ｄ側）に向かって付勢している。これにより、Ｈステージ３０２とガイド軸３００ｃとの間のガタを排除でき、円滑な移動を確保できる。又、コイルバネＣＳ３，ＣＳ４が不要となるので、コンパクトな手ブレ補正機構を提供できる。

その他、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成及び細部動作に関しても、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。例えば、本実施の形態では、Ｖステージを基体として、Ｈステージを２本のコイルバネで付勢するようにしてが、ベースを基体として、Ｖステージを２本のコイルバネで付勢するようにしても良い。又、ステージを駆動するモータの代わりに、ボイスコイルモータや、特願２００７−２０６５５３に記載されたＳＩＤＭ等のアクチュエータを用いることもできる。

本発明に係る撮像装置の外観模式図である。 図１に示した撮像装置のII-II断面の模式図である。 本発明に係る撮像ユニットの構成例の模式図である。 図３の構成をIV-IV線で切断して矢印方向に見た図である。 本発明に係る撮像装置の回路ブロック図である。 変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。 別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。 別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。 別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。 デジタルカメラ１の回路ブロック図である。 別な変形例にかかるＨステージ３０２を示す図４と同様な図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０ カメラ
１０１ レリーズボタン
ＳＷ１ ＡＦスイッチ
ＳＷ２ レリーズスイッチ
１０２ エレクトロフラッシュ
１１１ 電源スイッチ
１１２ モード設定ダイアル
１１３ 変更ダイアル
１１４ 制御値設定ダイアル
１１５ 手ブレ補正スイッチ
１２１ ファインダ
１２１ａ 接眼レンズ
１２１ｂ ペンタプリズム
１２１ｃ 焦点板
１３１ 画像表示部
１４１ レフレックスミラー
１４２ サブミラー
１４４ ＡＦモジュール
１４５ シャッタ
１４６ シャッタ駆動部
１５１ カメラ制御部
１５２ 画像制御部
１５３ 撮像素子
１５３ａ 撮像素子チップ
１５３ パッケージ
１５３ リードフレーム
１５３ カバーガラス
１５４ 画像処理部
１５５ 画像メモリ
１５６ メモリカード
１６１ 回路基板
１７１ マウント（カメラ側）
１７２ ＢＬ交信部（カメラ側）
３００ ベース
３００ａ ガイド軸
３００ｂ ガイド軸
３００ｃ ガイド軸
３００ｄ ガイド軸
３００ｅ 鈎部
３０１ 手ブレ補正ユニット
３０２ Ｈステージ
３０２ｂ アーム部
３０２ｃ 切欠
３０２ｄ 切欠
３０２ｆ 鈎部
３０２ｇ 鈎部
３０２ｈ 鈎部
３０２ｑ 板ばね
３０２ｓ 貫通孔
３０２ｔ 貫通孔
３０２ｕ 貫通孔
３０２ｖ 貫通孔
３０２ｘ 面
３０２ｙ 面
３０３ Ｖステージ
３０３ｂ アーム部
３０３ｅ 鈎部
３０３ｆ 鈎部
３０３ｇ 鈎部
３０３ｊ 突起
３０３ｐ 矩形開口
３０３ｐ 開口
３１１ Ｈモータ
３１５ Ｖモータ
３２０ 手ブレ検知部
２０ 交換レンズ
２００ 光軸
２１１ レンズ
２４１ 絞り
２７１ マウント（レンズ側）
２７２ ＢＬ交信部（レンズ側）
ＣＳ１ コイルバネ
ＣＳ２ コイルバネ
ＣＳ３ コイルバネ
ＣＳ４ コイルバネ
ＰＳ 板ばね

Claims (6)

1. 被写体を撮像する撮像素子を移動させることにより、手ブレを補正する手ブレ補正機構において、
   ガイド軸を取り付けた基体と、
   前記撮像素子を支持し、前記ガイド軸に沿って移動可能なステージと、
   前記基体に対して前記ステージを駆動する駆動手段と、
   前記撮像素子の中心を挟んだ両側において、前記ガイド軸の軸線に対して直交する方向に前記ステージを付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする手ブレ補正機構。
2. 前記ステージは、前記ガイド軸に挿通された切欠又は孔を有し、前記付勢手段によって付勢されたとき、前記切欠又は孔の交差する方向に延在する少なくとも２面が前記ガイド軸の周面に当接するようになっていることを特徴とする請求項１に記載の手ブレ補正機構。
3. 前記付勢手段は、前記撮像素子の中心を挟んだ両側において、前記ステージと前記基体とを連結するコイルバネを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の手ブレ補正機構。
4. 前記付勢手段は、前記基体に取り付けられ、前記ステージを付勢する板ばねを含むことを特徴とする請求項３に記載の手ブレ補正機構。
5. 前記付勢手段は、前記ステージに取り付けられ、前記ガイド軸を付勢する板ばねを含むことを特徴とする請求項１に記載の手ブレ補正機構。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の撮像ユニットを有することを特徴とする電子カメラ。

Images