JP2010152020A - 像振れ補正機構及び撮像装置 - Google Patents

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Masae Miyagawa
正衛 宮川
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Samsung Electronics Co Ltd
三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd.
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    • H04N5/225Television cameras ; Cameras comprising an electronic image sensor, e.g. digital cameras, video cameras, camcorders, webcams, camera modules specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones, computers or vehicles

Abstract

【課題】小型化及び軽量化と共に、駆動時の消費電力を抑えることを可能とした像振れ補正機構を提供する。
【解決手段】被写体の像を結像する複数のレンズのうち少なくとも一のレンズを保持するレンズ保持部材31を支持部に対して光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正する像振れ補正機構であって、レンズ保持部材31と支持部との何れか一方に設けられた軸部35が、他方に設けられた長孔37に係合されることによって、レンズ保持部材31が支持部に対して、長孔37に沿った第1の方向にスライド可能に支持されると共に、軸部35を中心に第1の方向と直交する第2の方向に回動可能に支持されている。
【選択図】図9

Description

本発明は、手振れなどによる像振れを補正するための像振れ補正機構、並びにそのような像振れ補正機構を備えた撮像装置に関する。

近年、複数のレンズにより結像された被写体の像を、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子で受像し、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成して記録するデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置が普及している。

また、このような撮像装置では、被写体の像を結像する複数のレンズのうち少なくとも1枚以上のレンズ又はレンズ群(補正レンズという。)を、その光軸と直交する面内で移動させることによって、手振れ等に起因した像振れを光学的に補正する、いわゆる像振れ補正機構(手振れ補正機構ともいう。)を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。

具体的に、下記特許文献1に記載される像振れ補正装置は、補正レンズを保持するレンズ保持部材と、光軸と直交する面内においてレンズ保持部材をピッチング方向に移動可能に保持する第1保持部材と、光軸と直交する面内において回転軸を中心とする円弧状に沿ったヨーイング方向に第1保持部材を移動可能に保持する第2保持部材と、レンズ保持部材を第1保持部材に対してピッチング方向に直進駆動する直進用駆動部と、第1保持部材を第2保持部材に対して回転駆動する回転用駆動部とを備えている。

また、直進用駆動部及び回転用駆動部は、ピッチング方向とヨーイング方向に駆動するためのマグネット及びコイルを備え、コイルに通電することにより発生する磁界と、このコイルに対向するマグネットにより発生する磁界との磁気的な作用によって、それぞれの方向に駆動力を発生させる。

そして、この像振れ補正装置では、補正レンズをピッチング方向とヨーイング方向とに移動させることによって、カメラの動きに起因する画像の振れを補正することが可能となっている。
特開2007−241254号公報

ところで、撮像装置では、近年の小型(軽量)化及び省電力化の要求によって、上述した複数のレンズ及び撮像素子等を搭載するレンズ鏡筒の小型化が急速に進んでいる。また、これに伴って、レンズ鏡筒に搭載される像振れ補正機構についても、その小型(軽量)化及び省電力化の要求が高まっている。

しかしながら、上述した特許文献1に記載された像振れ補正装置では、補正レンズをピッチング方向とヨーイング方向とに移動させるために、多くの部品を必要としており、部品点数の増加によって装置全体の小型化及び軽量化が困難となるだけでなく、製造コストが嵩むといった問題がある。

また、像振れ補正機構では、光軸と直交する面内において、補正レンズをピッチング方向とヨーイング方向の2方向に移動させるために、上述したマグネット及びコイルによって構成される少なくとも2つの駆動部を必要としている。しかしながら、像振れ補正機構では、これら2つの駆動部を構成するマグネット及びコイルの配置によって、レンズ鏡筒の大型化を招くことがある。

すなわち、レンズ鏡筒には、像振れ補正機構の他にも、ズーム用レンズやフォーカス用レンズを駆動するための駆動モータ、絞りの開口を調整する絞り調整機構の駆動モータなどが配置される場合がある。この場合、像振れ補正機構では、これらレンズ鏡筒に搭載される駆動モータと、上述した2つの駆動部を構成するマグネット及びコイルとの干渉を避ける必要がある。特に、上述した2つの駆動部を構成するマグネット及びコイルが、ピッチング方向とヨーイング方向に合わせて互いに直交する位置(90度)に配置される場合には、上述したレンズ鏡筒に搭載される他の駆動モータとの干渉を避けることが非常に困難となり、必然的にレンズ鏡筒の大型化を招くことになる。

さらに、像振れ補正機構では、駆動時に補正レンズを常にピッチング方向に保持する必要があり、駆動部に電力を供給し続けることによって、消費電力が大きくなるといった問題もある。したがって、像振れ補正機構では、上述した小型化及び軽量化と共に、消費電力を小さくすることが求められている。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、小型化及び軽量化と共に、駆動時の消費電力を抑えることを可能とした像振れ補正機構、並びにそのような像振れ補正機構を備えることによって、更なる小型(軽量)化及び省電力化を実現可能とした撮像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に、本発明に係る像振れ補正機構は、被写体の像を結像する複数のレンズのうち少なくとも1枚以上のレンズ又はレンズ群を保持するレンズ保持部材を支持部に対して光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正するものであって、レンズ保持部材と支持部との何れか一方に設けられた軸部が、他方に設けられた長孔に係合されることによって、レンズ保持部材が支持部に対して、長孔に沿った第1の方向にスライド可能に支持されると共に、軸部を中心に第1の方向と直交する第2の方向に回動可能に支持されていることを特徴とする。

この像振れ補正機構では、レンズ保持部材と支持部との何れか一方に設けられた軸部が、他方に設けられた長孔に係合されることによって、レンズ保持部材が支持部に対して、長孔に沿った第1の方向にスライド可能に支持されると共に、軸部を中心に第1の方向と直交する第2の方向に回動可能に支持されていることから、部品点数の削減によって更なる小型化及び軽量化を図ることができる。また、軸部と長孔との係合によってレンズ保持部材の全重量の約半分が支持部に支持されるため、駆動時にレンズ保持部材をピッチング方向に保持するための消費電力を従来の約半分に抑えることができる。

以上のように、本発明に係る像振れ補正機構では、部品点数の削減によって更なる小型化及び軽量化を図ることが可能であり、駆動時の消費電力も抑えることが可能である。したがって、そのような像振れ補正機構を備えた撮像装置では、更なる小型化及び軽量化と共に、省電力化を図ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態として図1に示す撮像装置1は、例えば動画又は静止画が撮像可能なデジタルビデオカメラに本発明を適用したものである。なお、本発明は、デジタルビデオカメラに限らず、デジタルスチルカメラなど、本発明を適用した像振れ補正機構を備えることが可能な撮像装置に対して幅広く適用することが可能である。

この撮像装置1は、複数のレンズ(図示せず。)を保持するレンズ鏡筒2を備え、このレンズ鏡筒2内に光軸を一致させた状態で配置された複数のレンズのうち、ズーミング用レンズとフォーカス用レンズとを光軸方向に変位駆動することによって、ズーミング(変倍)操作とフォーカッシング(焦点調節)操作とを行うと共に、これら複数のレンズによって結像された被写体の像を、レンズ鏡筒2の後端に取り付けられたCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-oxide Semiconductor)センサなどの撮像素子(図示せず。)で受像し、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力し、被写体の像に対応したデジタル画像を生成して、例えばHDD(Hard Disk Drive)やメモリカード、光ディスク、磁気テープなどの記録媒体に記録することが可能となっている。

具体的に、この撮像装置1を構成するレンズ鏡筒2は、図1及び図2に示すように、光軸の前後方向で前部鏡筒2aと後部鏡筒2bとに分割された構成を有している。このうち、前部鏡筒2aの背面側の外周部には、ネジ穴3aが形成された被取付部3が周方向に複数並んで設けられている。一方、後部鏡筒2bの前面側の外周部には、複数の被取付部3に対応して、貫通孔4aが形成された取付部4が周方向に複数並んで設けられている。そして、これら前部鏡筒2aと後部鏡筒2bとは、複数の貫通孔4aを通して複数のネジ穴3aにネジ5を螺合することによって接合一体化されている。

また、撮像装置1は、前部鏡筒2a内に配置されたズーム用レンズと、後部鏡筒2b内に配置されたフォーカス用レンズとを、それぞれ光軸方向に変位駆動するためのレンズ駆動機構を備えている。そして、このレンズ駆動機構は、ズーム用レンズが保持されたレンズ保持枠と、フォーカス用レンズが保持されたレンズ保持枠とを、それぞれ一対のガイド軸によって光軸方向にスライド支持すると共に、前部鏡筒2aと後部鏡筒2bとに取り付けられたステッピングモータなどの駆動モータ6a,6bによって、これら一対のガイド軸に支持されたレンズ保持枠をそれぞれ独立に光軸方向へと変位駆動することが可能となっている。なお、図2においては、駆動モータ6a,6bの他に、フォーカス用レンズが保持されるレンズ保持枠7のみが図示されている。

また、撮像装置1は、前部鏡筒2aと後部鏡筒2bとの間の光路中に絞りを配置すると共に、この絞りの開口を調整する絞り調整機構と、この絞りの開口を通過した光の光路に対して例えばND(Neutral Density)フィルタなどの光学フィルタを挿脱するフィルタ挿脱機構とが一体化された光学ユニット8を備えている。

具体的に、この光学ユニット8は、絞りの開口9aが形成されたベース部材9と、ベース部材9にスライド可能に取り付けられた一対のアイリス羽根と、ベース部材9にスライド可能に取り付けられた光学フィルタとを有して、ベース部材9の一面に取り付けられたガルバノメータなどの駆動モータ10aによって、一対のアイリス羽根を互いに逆向きに上下方向にスライドさせながら絞りの開口9aを調節すると共に、ベース部材9の他面に取り付けられたガルバノメータなどの駆動モータ10bによって、光学フィルタを上下方向にスライドさせながら絞りの開口9aを通過する光の光路に対して挿脱することが可能となっている。

また、撮像装置1は、図1、図2及び図3に示すように、前部鏡筒2aと後部鏡筒2bとの間に、本発明を適用した像振れ補正機構30を備えている。この像振れ補正機構30は、被写体の像を結像する複数のレンズのうち少なくとも1枚以上のレンズ又はレンズ群(以下、まとめて補正レンズという。)を、その光軸と直交する面内で移動させることによって、手振れ等に起因した像振れを光学的に補正するものである。

具体的に、この像振れ補正機構30は、図3、図4及び図5に示すように、補正レンズを保持するレンズ保持部材31と、レンズ鏡筒2に固定される固定部材32とを備えている。

レンズ保持部材31は、図4、図5及び図6に示すように、略円板状に形成されて、その略中央部に補正レンズを保持する円形の保持孔33と、この保持孔33の中心(光軸)を通る水平方向(第1の方向)の一端側の外周部から外側に向かって突出された突出片34とを有している。また、レンズ保持部材31の固定部材32と対向する面(前面)には、ガイドピン35が突出して設けられている。このガイドピン35は、突出片34の固定部材32と対向する面から光軸と平行な方向に延長された軸部を形成している。また、ガイドピン35は、後述する第1の駆動部38を構成するコイル40aの外側に配置されている。

一方、固定部材32は、図4、図5及び図7に示すように、レンズ鏡筒2の外形に対応した形状の板状部材からなり、その略中央部に開口部36と、上記ガイドピン36と対向する位置にガイドスリット37とを有している。開口部36は、補正レンズを透過した光を通過させる円形の孔部からなり、ガイドスリット37は、水平方向(第1の方向)に亘って穿設された長孔からなる。また、ガイドスリット37は、後述する第1の駆動部38を構成するマグネット41aが配置される取付孔45aの外側に連続して形成されている。

そして、この像振れ補正機構30では、ガイドスリット37にガイドピン35が係合されることによって、支持部となる固定部材32にレンズ保持部材31が対向した状態で取り付けられている。また、レンズ保持部材31は、ガイドピン35がガイドスリット37に沿った方向にスライドされることによって、固定部材32に対して補正レンズを左右に振るヨーイング方向(第1の方向)に移動可能に支持されている。また、レンズ保持部材31は、ガイドピン35を中心に回動されることによって、固定部材32に対して補正レンズを上下に振るピッチング方向(第2の方向)に回動可能に支持されている。なお、これらヨーイング方向(第1の方向)とピッチング方向(第2の方向)とは、光軸と直交する面内において互いに直交する方向である。

また、像振れ補正機構30は、レンズ保持部材31をヨーイング方向にスライドさせる駆動力を発生させる第1の駆動部38と、レンズ保持部材31をピッチング方向に回動させる駆動力を発生させる第2の駆動部39とを有している。

具体的に、これら第1及び第2の駆動部38,39は、図4〜図7に示すように、レンズ保持部材31側に設けられた一対のコイル40a,40bと、固定部材32側に設けられた一対のマグネット41a,41bとを有している。

一対のコイル40a,40bは、レンズ保持部材31の前面に設けられた一対の取付凸部42a,42bに、それぞれ巻回された状態で取り付けられている。また、これら一対のコイル40a,40bは、保持孔33の中心(光軸)を挟んで水平方向(第1の方向)に並んで配置されている。このうち、第1の駆動部38を構成するコイル40aは、鉛直方向(第2の方向)に長くなる長円形状、第2の駆動部39を構成するコイル40bは、水平方向(第1の方向)に長くなる長円形状を有している。

さらに、レンズ保持部材31の背面には、一対のコイル40a,40bと対向する位置に一対の取付凹部43a,43bが設けられ、これら一対の取付凹部43a,43bに一対のバックヨーク44a,44bが配置されている。

一対のマグネット41a,41bは、固定部材32に形成された一対の取付孔45a,45bの内側に、レンズ保持部材31の背面側から嵌合した状態で取り付けられている。また、これら一対のマグネット41a,41bは、開口部36の中心(光軸)を挟んで水平方向(第1の方向)に並んで配置されている。このうち、第1の駆動部38を構成するマグネット41aは、水平方向(第1の方向)に着磁され、第2の駆動部39を構成するマグネット41bは、鉛直方向(第2の方向)に着磁されている。

さらに、一対の取付孔45a,45bの前面側には、一対のマグネット41a,41bと対向する一対のマグネットヨーク46a,46bが、レンズ保持部材31の前面側から嵌合した状態で取り付けられている。そして、これらマグネットヨーク46a,46bは、マグネット41a,41bに磁気的に吸引されることによって、取付孔45a,45bの内側に形成された段差部45c,45dをマグネット41a,41bと共に挟み込む。これにより、マグネット41a,41b及びマグネットヨーク46a,46bの取付孔45a,45bからの脱落が防止されている。

そして、この像振れ補正機構30では、レンズ保持部材31と固定部材32とが対向した状態において、レンズ保持部材31側のバックヨーク44a,44bが固定部材32側のマグネット41a,41bに磁気的に吸引されることによって、レンズ保持部材31と固定部材32とが互いに押し付けられた状態となっている。これにより、ガイドスリット37にガイドピン35が係合された状態を保持している。

また、レンズ保持部材31と固定部材32との間には、複数のボール47が配置されている。これら複数のボール47は、固定部材32に対してレンズ保持部材31を光軸と直交する面内においで滑らかに移動させるためのものであり、固定部材32の背面側に設けられた複数のボール受け部48と、これらボール受け部48に対向して、レンズ保持部材31の前面側に設けられた複数のボール当て部49との間に挟み込まれた状態で配置されている。なお、ボール47は、レンズ保持部材31と固定部材32との間で周方向に少なくとも3つ以上並べて配置することが好ましい。

そして、この像振れ補正機構30では、ボール受け部48とボール当て部49との間に複数のボール47を介在させながら、上述したマグネット41a,41bとバックヨーク44a,44bとの間に発生する磁気的な吸引力によって、これら複数のボール47をレンズ保持部材31と固定部材32との間で挟み込む。これにより、固定部材32に対してレンズ保持部材31を光軸と直交する面内においてヨーイング方向とピッチング方向とに滑らかに移動させることが可能となっている。

また、この像振れ補正機構30では、コイル40aに通電することにより発生する磁界と、このコイル40aに対向するマグネット41aにより発生する磁界との磁気的な作用によって、第1の駆動部38がレンズ保持部材31をヨーイング方向にスライドさせる駆動力を発生させる。一方、コイル40bに通電することにより発生する磁界と、このコイル40bに対向するマグネット41bにより発生する磁界との磁気的な作用によって、第2の駆動部39がレンズ保持部材31をピッチング方向に回動させる駆動力を発生させる。

以上のような構造を有する像振れ補正機構30では、補正レンズを保持するレンズ保持部材31を固定部材32に対してピッチング方向とヨーイング方向とに移動させることによって、撮像装置1の動きに起因する画像の振れを光学的に補正することが可能となっている。

ところで、本発明を適用した像振れ補正機構30では、上述したレンズ保持部材31が固定部材32に対して、ガイドスリット37に沿ったヨーイング方向にスライド可能に支持されると共に、ガイドピン35を中心にピッチング方向に回動可能に支持されている。

この場合、上記特許文献1に記載される像振れ補正装置では、レンズ保持部材をピッチング方向とヨーイング方向に移動させるのに、第1保持部材と第2保持部材とを含む計3つの部品が必要であるのに対して、本発明では、レンズ保持部材31をピッチング方向とヨーイング方向に移動させるのに、固定部材32との計2つの部品で済むため、部品点数の削減によって更なる小型化及び軽量化を図ることが可能である。

また、本発明を適用した像振れ補正機構30では、ガイドピン35とガイドスリット37との係合によって、レンズ保持部材31が固定部材32に支持されている。この場合、従来の像振れ補正装置では、駆動時にレンズ保持部材31が自重により落下しないように、2つの駆動部に電力を供給し続けながら、このレンズ保持部材31をピッチング方向に保持する必要があるのに対して、本発明では、図6に示すように、ガイドピン35とガイドスリット37との係合によって、レンズ保持部材31の自重Gの半分(1/2G)を第2の駆動部39を構成するコイル40bとマグネット41bとの間で働く磁気的な駆動力(保持力)で支持すればよい。したがって、この像振れ補正機構30では、駆動時にレンズ保持部材31をピッチング方向に保持するための消費電力を従来の約半分に抑えることが可能である。

また、本発明を適用した像振れ補正機構30では、第1の駆動部38と第2の駆動部39とが光軸を挟んで水平方向に並んで配置されている。この場合、上述したレンズ鏡筒2には、図1、図2及び図3に示すように、ズーム用レンズやフォーカス用レンズを駆動するための駆動モータ6a,6bが下方に配置され、上述した絞り調整機構やフィルタ挿脱機構を駆動するための駆動モータ10a,10bが上方に配置されているため、これら駆動モータ6a,6b、10a,10bと、第1の駆動部38と第2の駆動部39との干渉を避けることによって、このレンズ鏡筒2をよりコンパクトに設計することが可能である。

また、本発明を適用した像振れ補正機構30では、ガイドピン35及びガイドスリット37が、第1及び第2の駆動部38,39と共に、水平方向に並んで配置され、且つ、第1の駆動部38の外側に位置していることから、ガイドピン35とは離れた側に位置する第2の駆動部39によって、ガイドピン35を中心にレンズ保持部材31をピッチング方向により安定して回動させることが可能である。

以上のように、本発明を適用した像振れ補正機構30では、部品点数の削減によって更なる小型化及び軽量化を図ることが可能であり、駆動時の消費電力も抑えることが可能である。したがって、そのような像振れ補正機構30を備える撮像装置1では、更なる小型化及び軽量化と共に、省電力化を図ることが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。なお、以下の説明では、上記像振れ補正機構30と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

上記像振れ補正機構30では、レンズ保持部材31側にガイドピン35、固定部材32側にガイドスリット37が設けられた構成となっているが、このような構成に限らず、例えば図8及び図9に示すように、レンズ保持部材31側にガイドスリット37、固定部材32側にガイドピン35が設けられた構成とすることが可能である。

この場合も、固定部材32に設けられたガイドピン35をレンズ保持部材31に設けられたガイドスリット37に係合させることによって、レンズ保持部材31を固定部材32に対して、ガイドスリット37に沿ったヨーイング方向にスライド可能に支持すると共に、ガイドピン35を中心にピッチング方向に回動可能に支持することが可能である。

また、上記像振れ補正機構30では、第1及び第2の駆動部を構成するコイル40a,40bとマグネット41a,41bのうち、レンズ保持部材31側にコイル40a,40b、固定部材32側にマグネット41a,41bが配置された構成となっているが、このような構成に限らず、レンズ保持部材31側にマグネット41a,41b、固定部材32側にコイル40a,40bが配置された構成とすることも可能である。

図1は、本発明を適用した撮像装置の外観を示す斜視図である。 図2は、図1に示す撮像装置の分解斜視図である。 図3は、光学ユニット及び像振れ補正機構の外観を示す斜視図である。 図4は、本発明を適用した像振れ補正機構を背面側から見た分解斜視図である。 図5は、本発明を適用した像振れ補正機構を前面側から見た分解斜視図である。 図6は、レンズ保持部材の構成を示す斜視図である。 図7は、固定部材の構成を示す斜視図である。 図8は、本発明を適用した像振れ補正機構の変形例を示す斜視図である。 図9は、図8に示す像振れ補正機構の要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

1…撮像装置 2…レンズ鏡筒 30…像振れ補正機構 31…レンズ保持部材 32…固定部材(支持部) 35…ガイドピン(軸部) 37…ガイドスリット(長孔) 38…第1の駆動部 39…第2の駆動部 40a,40b…コイル 41a,41b…マグネット

Claims (5)

  1. 被写体の像を結像する複数のレンズのうち少なくとも1枚以上のレンズ又はレンズ群を保持するレンズ保持部材を支持部に対して光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正する像振れ補正機構であって、
    前記レンズ保持部材と前記支持部との何れか一方に設けられた軸部が、他方に設けられた長孔に係合されることによって、前記レンズ保持部材が前記支持部に対して、前記長孔に沿った第1の方向にスライド可能に支持されると共に、前記軸部を中心に前記第1の方向と直交する第2の方向に回動可能に支持されていることを特徴とする像振れ補正機構。
  2. 前記レンズ保持部材を前記第1の方向にスライドさせる駆動力を発生させる第1の駆動部と、前記レンズ保持部材を前記第2の方向に回動させる駆動力を発生させる第2の駆動部とを有し、
    前記第1及び前記第2の駆動部は、前記レンズ保持部材と前記支持部との何れか一方に設けられたコイルと、他方に設けられたマグネットとを有し、前記コイルに通電することにより発生する磁界と、このコイルに対向するマグネットにより発生する磁界との磁気的な作用によって駆動力を発生させることを特徴とする請求項1に記載の像振れ補正機構。
  3. 前記第1の駆動部と前記第2の駆動部とは、前記光軸を挟んで前記第1の方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項2に記載の像振れ補正機構。
  4. 前記軸部及び前記長孔は、前記第1及び前記第2の駆動部と共に、前記第1の方向に並んで配置され、且つ、前記第1の駆動部の外側に位置していることを特徴とする請求項3に記載の像振れ補正機構。
  5. 被写体の像を結像する複数のレンズと、
    前記複数のレンズのうち少なくとも1枚以上のレンズ又はレンズ群を保持するレンズ保持部材と、
    前記レンズ保持部材を支持する支持部を有して、前記複数のレンズを保持するレンズ鏡筒と、
    前記複数のレンズにより結像された被写体の像を撮像する撮像素子と、
    前記レンズ保持部材を前記支持部に対して光軸と直交する面内で移動させることにより、像振れを補正する像振れ補正機構とを備え、
    前記像振れ補正機構として、請求項1〜4の何れか一項に記載の像振れ補正機構を備えることを特徴とする撮像装置。
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