JP2016095463A - 撮像装置 - Google Patents

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Hiroshi Nomura
博 野村
智則 今井
Tomonori Imai
智則 今井
高広 森永
Takahiro Morinaga
高広 森永
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【課題】光学要素を球心揺動させて像振れ補正を行う防振機構を備えた撮像装置において、スペース効率に優れた構成によって高精度で安定した像振れ補正動作を実現する。【解決手段】物体側から順に前方レンズと反射素子を備え、反射素子を支持する支持部材が、前方レンズを支持する可動部材を、前方レンズの光軸に沿う方向で反射素子の反射面の裏側に位置する球心揺動支持部を介して球心揺動可能に支持し、可動部材の球心揺動によって像振れ補正を行う。可動部材は、反射素子支持部の裏側に位置して、揺動中心点を中心とする球面状に形成された被押圧面を有する。支持部材における反射素子支持部に支持される支持部と、可動部材の被押圧面に当接する当接部とを有する付勢手段によって、可動部材に対して球心揺動支持部への当接方向への付勢力を付与する。【選択図】図4

Description

本発明は、防振(像振れ補正)機構を備えた撮像装置に関する。
近年、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の主として撮影を目的とした携帯電子機器や、カメラ付き携帯電話機や携帯情報端末といった付随的に撮影機能を備えた携帯電子機器が広く普及している。こうした機器に搭載される撮像装置には、手振れなどの振動を起因とする像面上での像振れを軽減させるための、いわゆる防振機構の搭載が求められる傾向にある。
防振機構として、レンズや撮像素子などの防振光学要素を光軸と直交する面に沿って移動(シフト)させるタイプや、光軸に対する防振光学要素の角度を変化(チルト)させるタイプなどが知られている。さらに、所定の点を中心とする仮想の球面に沿って方向の制約なく防振光学要素を揺動(以下、球心揺動と呼ぶ)させるタイプの防振機構が提案されている(特許文献1、2、3及び4)。
特許文献1では、可動部材である像振れ補正ユニットに補正レンズを保持し、固定部材に形成した球面と像振れ補正ユニットとの間に複数の転動部材を挟んで、像振れ補正ユニットを球心揺動可能に支持している。球心揺動の揺動中心は補正レンズを通る光軸上に位置するが、複数の転動部材を介した実体的な支持構造は補正レンズの周囲に位置している。像振れ補正ユニットは引張ばねによって固定部材側に向けて付勢されている。
特許文献2では、固定部材である支持枠に形成した球面と、振れ補正用のレンズを保持した保持枠との間に、複数の転動部材を挟むことで保持枠を球心揺動可能に支持している。保持枠は電磁アクチュエータによって駆動され、電磁アクチュエータを構成する駆動用磁石とヨークとの間に働く磁気吸引力によって、保持枠を支持枠側に付勢している。
特許文献3は、レンズと撮像素子を含むカメラ部を全体的に球心揺動させるものであり、固定部に設けた突起部を支点としてカメラ部を球心揺動可能に支持している。カメラ部を含む可動ユニット側に吸引用磁石を設け、揺動中心となる突起部を磁性体で形成し、これらの間に働く磁気吸引力によって可動ユニットを固定部側に付勢している。
特許文献4には、レンズと撮像素子を有する撮影ユニットを、固定体に設けたピボット部に対して球心揺動可能に支持した構成が記載されている。撮影ユニットはジンバルバネによって固定体のピボット部に向けて付勢されている。
以上の各特許文献に記載されているように、可動部材を球心揺動させるタイプの防振機構では、可動部材を付勢することにより安定した支持を実現している。しかし、付勢手段の構成によっては、可動部材が球心揺動を行うときに負荷が変化して動作の精度に影響を及ぼすおそれがある。例えば、特許文献1、2及び4では、可動部材に対する付勢力が光軸方向(振れ補正を行っていないときの光軸に沿う方向)に作用する一方で、可動部材のうち付勢力を受ける部分が球心揺動に応じて光軸方向に位置を変化させるので、可動部材に対する負荷変動が生じやすい。また、特許文献3のような磁力による付勢手段は、防振駆動手段として電磁アクチュエータを用いる場合に磁気干渉を生じるおそれがあると共に、付勢力のコントロールが難しいという問題がある。
また、特許文献1と特許文献2の構成は、球心揺動の支持機構が光学系の光路を塞ぐことを避けるために、光軸と垂直な方向において光路の外側に支持機構を設けているため、光軸と垂直な方向で支持機構が占めるスペースが大きくなりがちである。特許文献3と特許文献4の構成は、レンズと撮像素子を有する可動ユニットや撮像ユニットの全体を揺動させるべく、撮像素子の背後に球心揺動のための支持機構を配置しているため、撮像装置の光軸方向の厚みが大きくなってしまうという問題や、光学系を構成する複数の光学要素のうち一部のみを動作させるタイプの防振機構への適用が難しいという問題がある。
特開2014-89325号公報 特開2008-134329号公報 特許第5096496号 特開2009-288769号公報
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、光学要素を球心揺動させて像振れ補正を行う防振機構を備えた撮像装置において、スペース効率に優れた構成によって高精度で安定した像振れ補正動作を実現することを目的とする。
本発明は、撮像光学系に加わる振れに応じて、撮像光学系を構成する光学要素に像振れ抑制動作を行わせる撮像装置において、以下の構成を有することを特徴とする。撮像光学系の光学要素として、物体側から入射した光束を異なる方向に反射する反射面を備えた反射素子と、反射素子よりも物体側に位置する少なくとも一つの前方レンズとを有する前方レンズ群と、この前方レンズ群よりも像面側に位置する後方レンズ群とを有する。反射素子は支持部材に支持され、前方レンズは可動部材に支持される。支持部材は、反射素子を支持する反射素子支持部と、前方レンズの光軸に沿う方向で反射素子の反射面の裏側に位置する球心揺動支持部を有する。可動部材は、前方レンズを支持するレンズ保持部と、支持部材の球心揺動支持部に対して当接して所定の揺動中心点を中心として球心揺動可能に支持される被支持部とを有し、球心揺動によって像振れ抑制動作を行う。可動部材はさらに、前方レンズの光軸に沿う方向で反射素子支持部の裏側に位置し、揺動中心点を中心とする球面状に形成された被押圧面を有する。そして、反射素子支持部に支持される支持部と、可動部材の被押圧面に当接する当接部とを有し、当接部と被押圧面を介して、被支持部を球心揺動支持部に当接させる付勢力を可動部材に付与する付勢手段を備える。
前方レンズの光軸に沿う方向で支持部材の反射素子支持部と球心揺動支持部との間に可動部材の被支持部を位置させ、被支持部には物体側に向けて被押圧面を形成するとよい。付勢手段は、支持部材の反射素子支持部と可動部材の被支持部との間に挿入されて、前方レンズの光軸に沿う方向で物体側と反対方向に向けて可動部材の被押圧面を押圧する。
付勢手段の支持部は、前方レンズの光軸よりも、反射素子の反射面で反射された光束の進行方向と反対側にずれた位置で反射素子支持部に支持されることが好ましい。また、付勢手段の支持部は、反射素子の反射面から後方レンズ群に向かう反射後の光軸よりも、前方レンズの光軸に沿う方向で物体側にずれた位置で反射素子支持部に支持されることが好ましい。
付勢手段は、押圧部材と弾性部材の組み合わせにより構成される第1のタイプや、弾性変形可能な単体の部材により構成される第2のタイプを選択可能である。
第1のタイプの付勢手段では、押圧部材が支持部と当接部を有しており、反射素子支持部に対して当接部を前方レンズの光軸に沿う方向へ可動に支持される。そして、弾性部材が反射素子支持部と押圧部材の間に挿入されて、当接部を被押圧面に当接させる方向に押圧部材を付勢する。
弾性部材は、押圧部材の当接部に対して、反射素子の反射面で反射された光束の進行方向と反対側に位置をずらせて配置されることが好ましい。
反射素子は、前方レンズ側を向く入射面と後方レンズ群側を向く出射面とを有するプリズムであり、弾性部材は、前方レンズの光軸に沿う方向で、プリズムの出射面が形成されている範囲内に配置されていることが好ましい。
第1のタイプの付勢手段は、具体的には次のように構成することができる。押圧部材は、前方レンズの光軸に沿う方向に延設される第1の板状部と、前方レンズの光軸と略垂直な方向に延設される第2の板状部とを有する屈曲形状をなし、第2の板状部に連続して可動部材の被押圧面に当接する当接部を設ける。支持部材の反射素子支持部に設けた第1の突起と第2の突起が、第1の板状部と第2の板状部にそれぞれ形成した第1の孔と第2の孔に対して挿入される。弾性部材として、第2の突起の外側に支持されて第2の板状部に端部を当接させるコイルバネを用いる。押圧部材は、第1の板状部の端部を屈曲させて設けた屈曲部によって支持部を構成することができ、この屈曲部を第1の突起に係合させて支持される。あるいは、第1の突起に対して係合する第1の孔の端部を押圧部材における支持部とすることもできる。
第1のタイプの付勢手段の異なる形態として、押圧部材の支持部と当接部を、前方レンズの光軸に沿う方向に位置を異ならせた前方板状部と後方板状部で構成することもできる。前方板状部と後方板状部はそれぞれ、前方レンズの光軸と略垂直な方向に延設される板状部である。弾性部材として、支持部材の反射素子支持部に設けたバネ支持突起の外側に支持されて押圧部材の後方板状部に端部を当接させるコイルバネを用いる。押圧部材の後方板状部には、物体側に向けて突出してコイルバネに挿入されるバネ支持凸部を設けることが好ましい。
第2のタイプの付勢手段は、支持部材の反射素子支持部に対して固定的に支持される固定支持部と、固定支持部から弾性変形可能に突出する弾性変形部とを有し、弾性変形部を弾性変形させながらその先端に設けた当接部を可動部材の被押圧面に当接させる。
可動部材の被支持部と被押圧面は、レンズ保持部に対して片持ち状に突出形成された延設部の端部に形成されることが好ましい。具体的には、支持部材の球心揺動支持部は、内部に凹状球面が形成された凹部を有し、可動部材の被支持部は、片持ち状の延設部の端部から突出して支持部材の凹部に対して摺接可能に嵌る凸状球面が形成された突出部を有し、可動部材の被押圧面は、延設部の端部における突出部の突出方向と反対側を向く面として形成される。
本発明によれば、屈曲光学系を構成する前方レンズ群のうち反射素子の前方に位置する前方レンズを球心揺動させて像振れ補正動作を行うことにより、物体側を前方とする前後方向に薄型で防振性能に優れた撮像装置を得ることができる。可動部材は、前方レンズの光軸に沿う方向で反射素子の反射面の裏側の位置で支持部材の球心揺動支持部によって球心揺動可能に支持される。反射素子の反射面の裏側を球心揺動用の支持機構の設置スペースとして利用することで、光路に干渉することなくスペース効率に優れた可動部材の支持構造を得ることができる。さらに、可動部材の被支持部を支持部材の球心揺動支持部に当接させる付勢力を付与する付勢手段を備え、可動部材において揺動中心点を中心とする球面状に形成した被押圧面に対して付勢手段を当接させたことにより、可動部材が球心揺動を行う際の負荷変動を防いで高精度で安定した像振れ補正動作を実現することができる。付勢手段が支持部材の反射素子支持部に支持されるため、付勢手段についてもスペース効率に優れた配置とすることができる。
本発明を適用した第1の実施形態の撮像ユニットの外観を示す前方斜視図である。 撮像ユニットを被写体側から見た平面図である。 撮像ユニットの光学系を第1光軸、第2光軸及び第3光軸を含む断面に沿って示した断面図である。 図2のIV-IV線に沿う断面図である。 第1レンズの支持駆動機構を取り外した状態の撮像ユニットを斜め前方から見た分解斜視図である。 第1レンズの支持駆動機構を取り外した状態の撮像ユニットを斜め後方から見た分解斜視図である。 第1レンズ枠の前方斜視図である。 カバー部材に支持されるコイルと共に第1レンズ枠を撮像ユニットの前方から見た図である。 第1レンズ枠を撮像ユニットの下方から見た図である。 センサホルダの前方斜視図である。 センサホルダを撮像ユニットの前方から見た図である。 第1レンズ枠とセンサホルダを組み合わせた状態の前方斜視図である。 第1レンズ枠とセンサホルダを組み合わせた状態を図2のIV-IV線に沿う断面で示した断面図である。 ハウジングに対して第1レンズの支持駆動機構を組み付けている過程を示す後方斜視図である。 付勢アームとコイルバネを組み付けた状態のハウジングの前方斜視図である。 同状態のハウジングの後方斜視図である。 ハウジングから付勢アームとコイルバネを取り外した状態を斜め後方から見た分解斜視図である。 付勢アームとコイルバネを取り外した状態のハウジングの前方斜視図である。 同状態のハウジングを後方から見た図である。 図19のXX-XX線に沿う断面図である。 第1の実施形態の付勢手段を構成する付勢アームの前方斜視図である。 同付勢アームの後方斜視図である。 同付勢アームの側面図である。 図4の一部を拡大して、第1レンズ枠のピボットアームに対する付勢構造を示した断面図である。 本発明を適用した第2の実施形態の撮像ユニットを構成するハウジングに付勢アームとコイルバネを組み付けた状態の前方斜視図である。 同状態のハウジングの後方斜視図である。 同状態のハウジングを後方から見た図である。 図27のXXVIII-XXVIII線に沿う断面図である。 第2の実施形態の撮像ユニットでハウジングから付勢アームとコイルバネを取り外した状態を斜め前方から見た分解斜視図である。 同状態を斜め後方から見た分解斜視図である。 第2の実施形態において付勢アームとコイルバネを取り外した状態のハウジングの前方斜視図である。 第2の実施形態の付勢手段を構成する付勢アームの前方斜視図である。 同付勢アームの後方斜視図である。 同付勢アームの側面図である。 第3の実施形態の撮像ユニットでメインハウジングから1群ユニットを取り外した状態を斜め前方から見た分解斜視図である。 第3の実施形態の撮像ユニットで1群ユニットからカバー部材を取り外した状態を示す前方斜視図である。 1群ユニットを第1光軸と第2光軸を含む断面に沿って示した断面図である。 1群ユニットにおける第1レンズの支持機構の要部を、第1光軸と第2光軸を含む断面に沿って切断した状態の斜視図である。 斜め前方から見た1群ユニットの分解斜視図である。 斜め後方から見た1群ユニットの分解斜視図である。 1群ユニットを構成するサブハウジングから板バネを取り外した状態を斜め後方から見た分解斜視図である。 第3の実施形態の付勢手段を構成する板バネの前方斜視図である。 同板バネの後方斜視図である。 同板バネの側面図である。 第4の実施形態の撮像ユニットで1群ユニットの要部を第1光軸と第2光軸を含む断面に沿って示した断面図である。 第4の実施形態の撮像ユニットでサブハウジングから付勢アームとコイルバネを取り外した状態を斜め前方から見た分解斜視図である。 同状態を斜め後方から見た分解斜視図である。 第4の実施形態の付勢手段を構成する付勢アームの前方斜視図である。 同付勢アームの後方斜視図である。 同付勢アームの側面図である。
図1から図24は、本発明の第1の実施形態に係る撮像ユニット(撮像装置)10を示している。以下の説明における前後、左右、上下の各方向は図中に記載した矢線方向を基準としており、被写体(物体)側が前方となる。図1及び図2に外観形状を示すように、撮像ユニット10は前後方向に薄く左右方向に長い横長形状をなしている。
図3に示すように、撮像ユニット10の撮像光学系は、第1群(前方レンズ群)G1、第2群(後方レンズ群)G2、第3群(後方レンズ群)G3、第4群(後方レンズ群)G4を有し、第1群G1に含まれる第1プリズム(反射素子)L11と第4群G4の右方(像側)に位置する第2プリズムL12でそれぞれ略直角に光束を反射させる屈曲光学系となっている。図3及び図4に示すように、第1群G1は、第1プリズムL11の入射面L11−aの前方(被写体側)に位置する第1レンズ(前方レンズ)L1と、第1プリズムL11と、第1プリズムL11の出射面L11−bの右方(像側)に位置する第2レンズL2とから構成される。第1レンズL1は、入射面L1−aを物体側に向け、出射面L1−bを第1プリズムL11の入射面L11−aに向けた単レンズである。第2群G2から第4群G4はそれぞれ、プリズムなどの反射素子を含まないレンズ群である。
図3に示すように、前方から後方に向かう第1光軸O1に沿って第1レンズL1に入射した被写体からの光束は、入射面L11−aを通して第1プリズムL11に入り、第1プリズムL11の反射面L11−cによって第2光軸O2に沿う方向(左方から右方)に反射されて出射面L11−bから出射される。続いて光束は、第2光軸O2上に位置する第2レンズL2と第2群G2から第4群G4までの各レンズを通り、入射面L12−aを通して第2プリズムL12に入り、第2プリズムL12の反射面L12−cによって第3光軸O3に沿う方向(後方から前方に向かう方向)に反射されて出射面L12−bから出射され、撮像センサ14の撮像面上に結像される。第1光軸O1と第3光軸O3は略平行であり、第2光軸O2と共に同一の平面内に位置する。撮像ユニット10は第2光軸O2に沿う方向に長い形状をなしており、第1群G1は撮像ユニット10の長手方向の一端部(左側の端部)に近い位置に寄せて配置されている。
第1光軸O1と第2光軸O2と第3光軸O3を含む仮想の平面を基準平面P1とし、この基準平面P1に直交して第1光軸O1を含む仮想の平面を基準平面P2とする。基準平面P1は図2、図8、図11、図19に図示され、基準平面P2は図2、図4、図8、図9、図11、図13、図19、図24に図示されている。また、後述する第2の実施形態では図27に基準平面P1と基準平面P2が図示されている。
第1レンズL1は、被写体側を向く入射面L1−aを平面とし、第1プリズムL11に向く出射面L1−bを凹面としており、第2光軸O2が延びる側の周縁部の一部を基準平面P2に沿う方向に切り欠いたDカット形状をなしている。第1プリズムL11の入射面L11−aと出射面L11−bは略垂直な関係にあり、反射面L11−cは入射面L11−aと出射面L11−bに対して約45度の角度で斜設されている。第1プリズムL11と同様に、第2プリズムL12の入射面L12−aと出射面L12−bは略垂直な関係にあり、反射面L12−cは入射面L12−aと出射面L12−bに対して約45度の角度で斜設されている。
撮像ユニット10はハウジング(支持部材)20を有する。図5、図6、図14から図19に示すように、ハウジング20は、後方に向けて開かれた箱状部22と、箱状部22の左方に位置する第1支持部23と、箱状部22の右方に位置する第2支持部24とを有する。図示を省略するが、箱状部22の内部に第2群G2を保持するレンズ枠と第3群G3を保持するレンズ枠が支持されている。第1支持部23と第2支持部24にはプリズム保持枠(反射素子支持部)23aとプリズム保持枠24aが形成されており、プリズム保持枠23aに第1プリズムL11が支持され、プリズム保持枠24aに第2プリズムL12が支持される。さらに、第1支持部23には第1群G1の第2レンズL2が固定的に支持され、第2支持部24には第4群G4が固定的に支持される。第2支持部24のプリズム保持枠24aの前方に形成した開口内に、撮像センサ14を支持する撮像センサ基板15(図3)が固定される。ハウジング20の後部は後方支持板21(図1、図2)によって塞がれる。
第2群G2を保持するレンズ枠(図示略)と第3群G3を保持するレンズ枠(図示略)はそれぞれ、箱状部22内で第2光軸O2に沿って直進移動可能に支持されており、第2支持部24に支持した2つのレンズ駆動モータM(図1と図2に一部が見えている)の駆動力によって各レンズ枠が第2光軸O2に沿って進退移動する。撮像ユニット10の撮像光学系は焦点距離可変であり、第2光軸O2に沿う第2群G2と第3群G3の移動によってズーミング(変倍)動作が行われる。また、第2光軸O2に沿う第3群G3の移動によってフォーカシング動作が行われる。
撮像ユニット10は、手振れなどの振動を原因とする像面上での像振れを軽減させる防振(像振れ補正)機構を備えている。この防振機構は、第1群G1中の第1レンズL1を、第1光軸O1を延長した軸上の点である揺動中心A1(図4、図13、図24)を中心とする仮想の球面に沿って揺動させるものである。この第1レンズL1における揺動動作を球心揺動と呼ぶ。図中における第1光軸O1は、防振動作を行なっていない光学設計上の基準状態(球心揺動の中心位置)での第1レンズL1の光軸を示している。以下では、この第1レンズL1の基準状態を防振初期位置と呼ぶ。
第1レンズL1は第1レンズ枠(可動部材)30に固定的に支持されており、第1レンズ枠30はセンサホルダ(支持部材)31に対して球心揺動可能に支持され、センサホルダ31はハウジング20の第1支持部23に対して固定的に支持される。ハウジング20の第1支持部23にはさらに、第1レンズ枠30を囲む形状のカバー部材32が取り付けられる。第1レンズ枠30に支持される一対の永久磁石81、82(図5から図9、図12)と、カバー部材32に支持される一対のコイル83、84(図5、図8)が、第1レンズ枠30(第1レンズL1)を駆動させる電磁アクチュエータ(ボイスコイルモータ)を構成している。この電磁アクチュエータにより駆動される第1レンズ枠30(第1レンズL1)の位置検出は、センサホルダ31に支持される一対のホールセンサ85、86(図5、図6、図10から図12、図14)を用いて行われる。
永久磁石81と永久磁石82はそれぞれ扁平な直方体であり、互いの形状及び大きさは略同一である。永久磁石81、82はそれぞれ、図7と図12に示す磁極境界線Q1、Q2を挟んだ一方の側にN極を有し他方の側にS極を有している。なお、図では磁極境界線Q1、Q2として示しているが、永久磁石81、82には厚みがあるため、実際のN極とS極の境界は、磁極境界線Q1、Q2を永久磁石81、82の厚み方向に連続させて形成される仮想の面となる。図8に示すように、コイル83とコイル84はそれぞれ、略平行な一対の長辺部83a、84aと該一対の長辺部83a、84aを接続する一対の湾曲部83b、84bを有する細長形状の空芯コイルであり、一対の長辺部83a、84aが延びる長手方向の大きさや、一対の長辺部83a、84aを横断する横幅方向の大きさに比して、空芯部分が貫通する方向の厚みが小さい薄型の扁平コイルとなっている。永久磁石81の磁極境界線Q1とコイル83の一対の長辺部83aの延設方向が略平行で、永久磁石82の磁極境界線Q2とコイル84の一対の長辺部84aの延設方向が略平行である。コイル83とコイル84の互いの形状及び大きさは略同一である。コイル83とコイル84はそれぞれコイル支持部材87、88(図1、図2、図5、図6)に支持されている。
図5から図9、図12、図13に示すように、第1レンズ枠30は、第1レンズL1を内部に嵌合固定させる枠状のレンズ保持部40と、支持部41と、一対の磁石保持部42、43とを有している。支持部41と磁石保持部42、43はいずれも基準平面P2よりも左方の位置でレンズ保持部40の外周部に接続している。支持部41は、レンズ保持部40の外周部のうち磁石保持部42と磁石保持部43の間から後方に向けて延びており、その後端付近から基準平面P2(第1光軸O1)に接近する方向に向けて片持状のピボットアーム(延設部)41aが突出している(図4、図6、図9、図13、図24参照)。ピボットアーム41aの先端には、後方に向けて突出するピボット凸部(被支持部、突出部)44が形成されている。ピボット凸部44は後方に進むにつれて径を小さくする先細の円錐状体であり、先端が滑らかな円球状(凸状球面)になっている。図4、図9、図13、図24に示すように、ピボットアーム41aの先端にはさらに、ピボット凸部44の突出方向と反対の前面側に湾曲面(被押圧面)41bが形成されている。湾曲面41bは、前方に向けて凸となる球状の面として形成されており、湾曲面41bを含む球面の中心は揺動中心A1と一致する。
磁石保持部42と磁石保持部43はそれぞれ、レンズ保持部40から斜め後方に向けて突出形成されており、レンズ保持部40から離れて先端側(後方)に向かうにつれて第1光軸O1からの距離を大きくするように傾斜している。第1レンズ枠30が防振初期位置にある状態で、磁石保持部42と磁石保持部43が基準平面P1を挟んで略対称な位置関係となる。磁石保持部42に形成した凹部に永久磁石81が嵌合保持され、磁石保持部43に形成した凹部に永久磁石82が嵌合保持される。
第1レンズ枠30はさらに、支持部41の後端部(ピボットアーム41aの基部付近)にガイド部45を有している。図5から図7に示すように、ガイド部45は後方に向けて開放された溝部を有しており、一対の対向面45aが溝部の両側の壁面を構成している。一対の対向面45aは互いに略平行な平面であり、第1レンズ枠30が防振初期位置にある状態で、一対の対向面45aが基準平面P1を挟んで略対称に位置する。図9から分かるように、ピボット凸部44とガイド部45は前後方向において略同じ位置に設けられている。
ハウジング20のプリズム保持枠23aに保持された第1プリズムL11は、入射面L11−aが第1光軸O1上に位置して前方を向き、出射面L11−bが第2光軸O2上に位置して右方を向く。ハウジング20は、プリズム保持枠23aの左方と後方に挿入空間23bを有する。図6、図14から図19に示すように、プリズム保持枠23aから後方に向けて一対の支持座25が突出しており、各支持座25の先端(後方を向く端部)には、支持座25よりもさらに後方に突出する円筒状の延長突出部26が設けられている。一対の支持座25と一対の延長突出部26は、基準平面P1を挟んだ一方と他方の領域に略対称の位置関係で配置されている。各支持座25の内部には前後方向へ軸線を向けたネジ孔25aが形成され、このネジ孔25aは延長突出部26の端面に開口している。
図4から図6、図15から図20に示すように、ハウジング20の第1支持部23(プリズム保持枠23a)にはさらに、上下方向において一対の支持座25の間に位置して後方に向けて突出するバネ支持突起(第2の突起)27と、プリズム保持枠23aの左側を向く面から左方に向けて突出する付勢アーム支持突起(第1の突起)28と、付勢アーム支持突起28の両側に位置する一対の保持壁29が形成されている。バネ支持突起27と付勢アーム支持突起28は基準平面P1上に位置し、一対の保持壁29は基準平面P1を挟んで略対称に位置している。
バネ支持突起27は第1光軸O1よりも左方に位置する円柱状の突起であり、その軸線が第1光軸O1と略平行である。付勢アーム支持突起28は、プリズム保持枠23aに接続する基部28aと、基部28aに対して後方に突出する後方突出部28bと、基部28aに対して前方に突出する前方突出部28cが形成されている。図4、図20、図24に示すように、前方突出部28cは、前後方向において第1プリズムL11の入射面L11−aと概ね同じ位置にある。図20や図24に示すように、バネ支持突起27の先端には傾斜面27aが形成されている。また、後方突出部28bには傾斜面28dが形成され、前方突出部28cと基部28aの間には傾斜面28eが形成されている。傾斜面27aと傾斜面28dと傾斜面28eはいずれも、第1プリズムL11の反射面L11−cと同様に、前方から後方に進むにつれて徐々に左方から右方に向かう傾斜を有している。
図4、図15から図17、図24に示すように、ハウジング20の挿入空間23b内に付勢アーム(付勢手段、押圧部材)36とコイルバネ(付勢手段、弾性部材)37が設けられる。図21から図23に示すように、付勢アーム36は、互いに略直交する関係の第1板状部36aと第2板状部36bで形成されるL字状をなし、第2板状部36bのうち第1板状部36aが接続する側と反対の端部に押圧段部(当接部)36cを有する。押圧段部36cは、第2板状部36bと略平行な板状の部位であり、第2板状部36bに対して第1板状部36aの突出方向と反対方向へ段差状に突出している。第1板状部36aには第1係合孔(第1の孔)36dが形成され、第2板状部36bには第2係合孔(第2の孔)36eが形成されている。第1係合孔36dと第2係合孔36eはそれぞれ第1板状部36aと第2板状部36bの長手方向に延びる長孔となっている。第1板状部36aの端部には、第1板状部36aに対して略直角に曲げられた屈曲支持部(支持部、屈曲部)36fが形成されている。第1板状部36aの途中には中間傾斜部36gが形成されており、第1板状部36aは、中間傾斜部36gを挟んだ両側の領域が互いに板厚方向(ハウジング20に組み付けたときの左右方向)に位置をずらせて略平行な形状になっている。
図4、図15、図16、図24に示すように、第1係合孔36dに付勢アーム支持突起28の基部28aを挿入し、第2係合孔36eにバネ支持突起27を挿入して、付勢アーム36がハウジング20に支持される。ハウジング20への付勢アーム36の組み付けは次のように行う。まず、第1板状部36aが付勢アーム支持突起28の傾斜面28dや傾斜面28eの傾斜方向と反対方向に傾くように付勢アーム36の向きを定め、付勢アーム36を前方から後方に移動させて第1係合孔36dに対して付勢アーム支持突起28の前方突出部28cを挿入させる。付勢アーム36を所定量後方に移動させると、屈曲支持部36fが前方突出部28cの前端面に当接する。続いて、この屈曲支持部36fと前方突出部28cの当接箇所を支点として、図20や図24における反時計方向に付勢アーム36を回転させる。すると、第1係合孔36d内に付勢アーム支持突起28の基部28aが進入し、第2係合孔36eに対してバネ支持突起27が進入する。付勢アーム支持突起28における傾斜面28dと傾斜面28eは、この付勢アーム36の回転動作に際して第1板状部36aとの干渉を防ぐ逃げ形状部として機能する。バネ支持突起27における傾斜面27aも同様に、付勢アーム36の回転動作に際して第2板状部36bとの干渉を防ぐ逃げ形状部として機能する。第1板状部36aに中間傾斜部36gを形成したことにより、複雑な形状の付勢アーム支持突起28に対して付勢アーム36を組み付けやすくなっている。バネ支持突起27が付勢アーム36の第2係合孔36eに挿入されるよりも前の所定のタイミングで、バネ支持突起27の外側にコイルバネ37を挿入する。
以上のようにしてハウジング20に組み付けられた付勢アーム36は、第1板状部36aが第1光軸O1に沿う方向に延設されて概ね基準平面P2と平行に配置され、第2板状部36bが第2光軸O2と略平行に延設されて基準平面P1や基準平面P2に対して略垂直に配置される。押圧段部36cは、第2板状部36bよりも後方に位置して、基準平面P1や基準平面P2に対して略垂直に配置される。付勢アーム36のうち、第1板状部36aと第2板状部36bはいずれも基準平面P2よりも左方に位置しており、押圧段部36cが第1光軸O1の延長上に位置する(図4、図24参照)。また、前後方向に軸線を向けたコイルバネ37の一端がプリズム保持枠23aの後面(バネ支持突起27の基端部)に当接し、コイルバネ37の他端が付勢アーム36の第2板状部36bに当接する。コイルバネ37はバネ支持突起27によって座屈や位置ずれが防止される。
ハウジング20に支持された付勢アーム36において、長孔である第1係合孔36dは前後方向に長手方向を向け、長孔である第2係合孔36eは左右方向に長手方向を向ける。図4や図24に示すように、付勢アーム支持突起28の基部28aは第1係合孔36dに対して前後方向に余裕をもって挿入され、バネ支持突起27は第2係合孔36eに対して左右方向に余裕をもって挿入されている。第2係合孔36eとバネ支持突起27は、上下方向(第2係合孔36eの幅方向)には相対移動が規制される。また、第1板状部36aの両側が一対の保持壁29によって両側から挟まれて、上下方向への第1板状部36aの移動が規制される。つまり、付勢アーム36は、前後方向及び左右方向には若干の余裕をもってハウジング20に支持され、上下方向には位置を定められてハウジング20に支持される。
コイルバネ37は、プリズム保持枠23aと第2板状部36bの間に圧縮された状態で挿入され、コイルバネ37が圧縮状態から復元しようとする力によって付勢アーム36が後方に向けて付勢される。後方への付勢力を受けた付勢アーム36のうち屈曲支持部36fが、付勢アーム支持突起28の前方突出部28cに当接して後方への移動が規制される。この移動規制を受ける屈曲支持部36fは付勢アーム36の一端に位置しており、付勢アーム36は屈曲支持部36fによる支持位置を支点として揺動を行うことができる。つまり、付勢アーム支持突起28に対して屈曲支持部36fは、前後方向の位置が定められると共に、付勢アーム36を揺動させる傾きが許された半固定状態で支持を受ける。そしてこの付勢アーム36の揺動により、屈曲支持部36fと反対側の端部に位置する押圧段部36cが前後方向に位置変化する。コイルバネ37の付勢力は、押圧段部36cを後方に向けて押し出す力として作用する。なお、押圧段部36cを後方に向けて押し出す方向(図4や図24の時計方向)への付勢アーム36の過度な回動は、第1板状部36aが付勢アーム支持突起28の後方突出部28bに係合することで規制されるため、外部からの衝撃などによって付勢アーム36がハウジング20から脱落するおそれがない。このようにして付勢アーム36は、ハウジング20から脱落しないように支持されつつ、コイルバネ37による後方への付勢力を受ける状態となる。
図5、図6、図10、図11、図14に示すように、センサホルダ31は、ベース板部60と、ベース板部60から前方に向けて突出形成された一対のセンサ支持突起61、62を有している。センサ支持突起61とセンサ支持突起62はそれぞれ、図12のようにセンサホルダ31と第1レンズ枠30を組み合わせたときに、第1レンズ枠30の磁石保持部42と磁石保持部43に対向する傾斜面を有しており、この傾斜面上の凹部内にホールセンサ85とホールセンサ86が嵌合支持されている。ホールセンサ85とホールセンサ86は、撮像ユニット10を制御する制御回路(図示略)と電気的に接続され、ホールセンサ85とホールセンサ86の出力情報が制御回路に伝えられる。
センサホルダ31のベース板部60には、ハウジング20の一対の支持座25に対して取り付けられる一対の取付部63と、各取付部63に前後方向へ貫通形成した円形の遊嵌孔64と、一対の取付部63の間に位置するピボット凹部(球心揺動支持部)65及び回転規制突起66が形成されている。
ピボット凹部65は、第1レンズ枠30のピボット凸部44を嵌入させることが可能な擂鉢状内面を有する凹部であり、最も深い底部は、ピボット凸部44の先端形状に対応する球面形状(凹状球面)になっている。回転規制突起66は、ピボット凹部65に対して左方に偏心した位置に、該ピボット凹部65の径方向に軸線(長手方向)を向けて形成された棒状の突起である。回転規制突起66は軸線方向のいずれの位置でも略同一の断面形状を有しており、図4、図13、図24のようにピボット凹部65にピボット凸部44を嵌入させた状態で、第1レンズ枠30のガイド部45の一対の対向面45aの間に回転規制突起66が挿入される(図12)。ガイド部45は回転規制突起66に対して、基準平面P1に沿う方向(撮像ユニット10の左右方向や前後方向)への相対移動(摺動)が可能であり、一対の対向面45aを結ぶ方向(撮像ユニット10の上下方向)への相対移動が規制される。
図14に示すように、センサホルダ31は、一対の取付部63の前面をハウジング20の一対の支持座25に対向させて、後方から前方に向けて第1支持部23の挿入空間23b内に挿入される。挿入空間23b内にセンサホルダ31を挿入していくと、一対の支持座25の先端に設けた延長突出部26がそれぞれ対応の遊嵌孔64内に進入する。一対の支持座25の先端に一対の取付部63の前面が当接するまでセンサホルダ31を前方に挿入すると、センサホルダ31のそれ以上の前方への移動(挿入)が規制される。すなわち、第1光軸O1に沿う方向(撮像ユニット10の前後方向)でのセンサホルダ31の位置が決まる。一対の遊嵌孔64と一対の延長突出部26はそれぞれ径方向に所定の隙間をもって遊嵌するように互いの径が設定されており、一対の支持座25の先端に対して被固定部63を当て付けただけの状態では、センサホルダ31はハウジング20に対して、各遊嵌孔64の内縁と各延長突出部26の外周面との間のクリアランスにより許容される範囲内で、第1光軸O1と垂直な平面に沿う移動が可能である。
センサホルダ31は、図5、図6及び図14に示す一対の取付ネジ67を用いてハウジング20の挿入空間23b内に取り付けられる。取付ネジ67は、外周面にネジ山(雄ネジ)が形成された軸部67aと、軸部67aの一端に設けられ軸部67aよりも大径の頭部67bとを有し、頭部67bのうち軸部67aが突出する側の面に環状のワッシャ68を支持している。ワッシャ68は頭部67bよりも大径である。各支持座25の内部に形成されたネジ孔25aに対して後方から取付ネジ67の軸部67aを螺合させ、ワッシャ68と支持座25との間に取付部63を挟持することにより、ハウジング20の挿入空間23b内にセンサホルダ31が支持される。このセンサホルダ31の支持状態で、センサ支持突起61とセンサ支持突起62がプリズム保持枠23aの左方に位置し、ベース板部60がプリズム保持枠23aの後方に位置し、ベース板部60上に形成したピボット凹部65が第1光軸O1の延長上に位置する(図4、図13)。回転規制突起66は、基準平面P1上と重なる位置にあってピボット凹部65の左方に位置する。センサホルダ31は、必要に応じて第1支持部23に対する位置調整を行った上で、ハウジング20に対して固定される。センサホルダ31の固定は、接着や取付ネジ67の締め付けなどの手法で行うことができる。
第1レンズ枠30はセンサホルダ31を介して支持される。図4や図24に示すように、第1レンズ枠30は、ハウジング20のプリズム保持枠23aとセンサホルダ31のベース板部60の間にピボットアーム41aを位置させるようにして、支持部41を挿入空間23b内に挿入している。第1レンズ枠30はセンサホルダ31に対して、ピボットアーム41aに設けたピボット凸部44をセンサホルダ31のピボット凹部65に嵌入させると共に、ガイド部45に対して回転規制突起66を挿入させて支持される。この支持状態で、ピボットアーム41aのうちピボット凸部44と逆側の湾曲面41bが、付勢アーム36の押圧段部36cの後方を向く面に当接し、湾曲面41bは、コイルバネ37の付勢力に抗して付勢アーム36を前方に向けて押圧する。すると、コイルバネ37の反発力を受けた付勢アーム36によって湾曲面41bが後方に向けて押圧されてピボット凸部44の先端がピボット凹部65の底部に押し付けられる。その結果、第1レンズ枠30がセンサホルダ31に対して、球心揺動可能でありつつ安定して支持される。この第1レンズ枠30の支持状態で、第1レンズL1が第1プリズムL11の入射面L11−aの前方に位置する。また、図12に示すように、磁石保持部42がセンサホルダ31のセンサ支持突起61に隣接し、磁石保持部43がセンサホルダ31のセンサ支持突起62に隣接して位置する。
ハウジング20に対して第1レンズ枠30とセンサホルダ31を組み付ける順序としては、図14に示すように、ハウジング20の第1支持部23に対して先に第1レンズ枠30を前方から挿入しておき、続いてセンサホルダ31を後方から組み付けて取付ネジ67による締結を行うとよい。
図1、図2、図5及び図6に示すように、カバー部材32は、ハウジング20の第1支持部23を前方から覆う形状を備えており、第1支持部23の上側、下側及び左側の3面を覆う側壁70と、第1支持部23の前面を覆う前壁71を有する。前壁71には第1レンズL1を露出させる撮影開口72が形成されている。側壁70には複数の係合孔73が形成され、前壁71には複数の係合孔74が形成されている。ハウジング20の第1支持部23には、複数の係合孔73に対して係合する複数の係合突起23cと、複数の係合孔74に対して係合する複数の係合突起23dが設けられており、カバー部材32を第1支持部23に被せて各係合孔73、74を各係合突起23c、23dに係合させて、カバー部材32がハウジング20に固定的に支持される。
カバー部材32の側壁70と前壁71の境界部分に2つのコイル取付部75が形成されている。各コイル取付部75には、カバー部材32の内外を連通させる貫通孔が形成されている。2つのコイル取付部75に対してコイル支持部材87とコイル支持部材88が取り付けられ、各コイル取付部75に形成した貫通孔にコイル83とコイル84が挿入される。ハウジング20に対してカバー部材32を組み付けた状態では、コイル83が永久磁石81に対向し、コイル84が永久磁石82に対向して位置する(図8参照)。撮像ユニット10を制御する制御回路によってコイル83とコイル84に対する通電が制御される。
第1レンズ枠30の外周部には、第1光軸O1を中心とする周方向に略等間隔で(90°間隔で)、4つの位置制限突起46が設けられている。第1レンズ枠30が防振初期位置にあるとき、左右方向に並ぶ一対の位置制限突起46が基準平面P1上に位置し、上下方向に並ぶ一対の位置制限突起46が基準平面P2上に位置する。カバー部材32の内側には、ハウジング20に組み付けた状態で第1レンズ枠30の4つの位置制限突起46に対向する4つの位置制限面76(図4から図6)が形成されている。なお、4つの位置制限面76のうち、撮像ユニット10の下方側の位置制限面76のみは図示されていない。
以上のように第1レンズL1の支持及び駆動に関する各部材をハウジング20に対して組み付けた状態では、ハウジング20と結合されたセンサホルダ31に対して、ピボット凸部44とピボット凹部65の嵌合部分を介して第1レンズ枠30が支持される。前述のように、ピボット凹部65は、センサホルダ31のベース板部60の前面側に開口し、深くなるにつれて徐々に径を小さくする円錐状内面を有する擂鉢状の凹部であり、最も深くなる底部は凹状球面になっている。この凹状球面は、揺動中心A1を中心とする球面の一部である。ピボット凸部44は、先端側に進むにつれて徐々に径を小さくする円錐状外面を有する凸部であり、先端部分は凸状球面になっている。この凸状球面は、揺動中心A1を中心とする球面の一部である。コイルバネ37によって付勢される付勢アーム36はピボット凸部44の先端をピボット凹部65の底部に押し付ける力を付与しており、ピボット凸部44とピボット凹部65の当接部分の案内を受けることによって(ピボット凸部44をピボット凹部65に対して傾動させることによって)、第1レンズ枠30は揺動中心A1を中心とする球心揺動が可能に支持される。ピボット凸部44の先端が揺動中心A1を中心とする球面の一部となっているため、この球心揺動は、揺動中心A1の位置を変化させずに、ピボット凸部44とピボット凹部65の接点位置を変化させながら行われる。図4、図13、図24から分かるように、ピボット凹部65の円錐状内面部分は、ピボット凸部44の円錐状外面部分よりも中心角を大きくした円錐状に形成されており、第1レンズ枠30の球心揺動を妨げることなく実行させることができる。
第1レンズ枠30を球心揺動可能に支持するピボット凸部44とピボット凹部65は、付勢アーム36とコイルバネ37からなる付勢手段によって安定した当接関係が維持される。ここで、ピボットアーム41aの湾曲面41bを揺動中心A1を中心とする球面の一部とし、湾曲面41bに対して付勢アーム36の押圧段部36cを当接させたことにより、第1レンズ枠30が球心揺動する際に付勢アーム36の押圧段部36cが前後方向に変位せず、付勢アーム36に付勢力を付与しているコイルバネ37のバネ荷重が変化しない。より詳しくは、付勢アーム36の押圧段部36cの後方を向く面は第1光軸O1に対して略垂直な平面であり、この平面に対して当接する湾曲面41bは揺動中心A1を中心とする球面の一部であるため、押圧段部36cと湾曲面41bは点接触の態様で当接する。第1レンズ枠30が揺動中心A1を中心とする球心揺動を行うと、湾曲面41bが押圧段部36cに対して摺接する。このとき、湾曲面41bが揺動中心A1を中心とする球面であることによって、押圧段部36cから湾曲面41bへの荷重の入力態様が変化しない。その結果、付勢アーム36とコイルバネ37からなる付勢手段が、球心揺動を行う第1レンズ枠30に対して常に一定の荷重を付与することができる。従って、電磁アクチュエータによる第1レンズ枠30の駆動制御に悪影響を及ぼさずに高い精度で安定した防振制御を実現できる。
付勢アーム36は、ハウジング20に対して半固定状態で支持される屈曲支持部36fを、第1プリズムL11の入射面L11−aの左方に位置させ、第1レンズ枠30に対して当接する押圧段部36cを、第1プリズムL11の反射面L11−cの後方(第1光軸O1の延長上)に位置させている(図4、図24)。そのため、第1プリズムL11の反射面L11−cの裏側にスペース効率良く付勢アーム36を配置すると共に、付勢アーム36の動作の支点となる屈曲支持部36fから押圧段部36cまでの距離を長くさせることが可能となっている。屈曲支持部36fから押圧段部36cまでの距離(付勢アーム36の揺動半径)を長くすることで、屈曲支持部36fを支点とする押圧段部36cの位置変化が前後方向への直線移動に近似され、第1レンズ枠30の湾曲面41bに対して高精度な付勢を行うことができる。
付勢アーム36の好ましい配置の条件として、付勢アーム36のうちハウジング20の支持を受ける屈曲支持部36fを、撮像ユニット10の左右方向においては、第1光軸O1を含む基準平面P2よりも左方(第1プリズムL11による反射後の光束の進行方向と反対側)に位置をずらして配置するとよい。また、屈曲支持部36fを、撮像ユニット10の前後方向においては、第1プリズムL11による反射後の第2光軸O2よりも前方(第1光軸O1に沿う方向の物体側)に位置をずらして配置するとよい。これらの条件を満たすことにより、第1プリズムL11の前後方向の肉厚が小さくなっている箇所付近でスペース効率良く付勢アーム36を支持すると共に、第1光軸O1の延長上に位置する押圧段部36cから屈曲支持部36fまでの距離を大きくさせることができる。図示実施形態では、撮像ユニット10の左右方向で、付勢アーム36の屈曲支持部36fを第1プリズムL11の入射面L11−aと反射面L11−cの境界部分よりも左方に位置させ、かつ撮像ユニット10の前後方向で、付勢アーム36の屈曲支持部36fを第1プリズムL11の入射面L11−aと略同じ位置に配することで、上記の条件を満たしている。なお、上記の条件を満たす範囲内で、屈曲支持部36fを図示の位置よりも左右方向や前後方向にずらして配置することも可能である。
また、付勢アーム36のうち屈曲支持部36fと押圧段部36cを結ぶ長さ方向の中間位置をコイルバネ37で押圧している。別言すれば、左右方向において、押圧段部36cや揺動中心A1の位置に対して、第1プリズムL11の反射面L11−cから離れる方向(第2光軸O2に沿う光束の進行方向と反対側)にオフセットした位置にコイルバネ37を配している。これにより、プリズム保持枠23aの後面と付勢アーム36の第2板状部36bの間の前後方向空間が広くなった位置にコイルバネ37が設けられるので、コイルバネ37の長さを確保して効率的に付勢アーム36を付勢することができる。コイルバネ37は、撮像ユニット10の前後方向において、第1プリズムL11の出射面L11−bが形成されている範囲内(第1プリズムL11の前後方向幅の範囲内)に設置することが好ましい。この条件を満たすことで、撮像ユニット10の前後方向サイズを大きくすることなく、第1プリズムL11の反射面L11−cの裏側にコイルバネ37を収めることができる。
ガイド部45と回転規制突起66は、第1レンズ枠30の球心揺動を許しつつ、第1レンズL1の光軸を中心とする第1レンズ枠30の回転を規制する回転規制手段である。ここでの第1レンズL1の光軸とは、防振初期位置の光軸(すなわち図示している第1光軸O1)と防振初期位置からの球心揺動を行った状態の光軸のいずれも含む。回転規制突起66は、第1光軸O1を延長した仮想線を中心とする半径方向へ軸線(長手方向)を向けており、ガイド部45の一対の対向面45aに挟まれている。回転規制突起66は、ガイド部45の一対の対向面に挟まれる部分を円筒状の外周面としている。そして、ガイド部45が回転規制突起66を挟むことによって、第1レンズL1の光軸を中心とする第1レンズ枠30の回転が規制される。第1レンズ枠30が防振初期位置にあるときには、第1レンズL1の光軸が図中の第1光軸O1と一致するため、ガイド部45と回転規制突起66は、第1光軸O1を中心とする第1レンズ枠30の回転を規制する。一方、球心揺動によって第1レンズ枠30が防振初期位置から傾いた状態にあるときは、傾いた第1レンズL1の光軸を中心とする第1レンズ枠30の回転が、ガイド部45と回転規制突起66によって規制される。
以上のように支持された第1レンズ枠30を球心揺動させる駆動手段は、永久磁石81とコイル83、永久磁石82とコイル84で構成した2つのボイスコイルモータからなる電磁アクチュエータである。第1レンズ枠30に対して、揺動中心A1を中心とする球心揺動を許しつつ、ガイド部45と回転規制突起66によって第1レンズL1の光軸を中心とする回転を規制したことにより、推力の作用方向が異なる2つのボイスコイルモータによって第1レンズ枠30を高精度にかつ安定して球心揺動させることができる。
第1レンズ枠30を球心揺動させる駆動手段の詳細を説明する。永久磁石81と永久磁石82はそれぞれ、揺動中心A1を中心とする共通の仮想球面の接平面に沿って平面的な広がりを有する扁平な形状を有している。コイル83とコイル84はそれぞれ、揺動中心A1を中心とする共通の仮想球面の接平面と平行な方向に導線を巻き回して形成された扁平コイルである。コイル83とコイル84、ホールセンサ85とホールセンサ86はそれぞれ、第1レンズ枠30の球心揺動に関わりなく、常に基準平面P1に関して略対称に配置されている。永久磁石81と永久磁石82は、第1レンズ枠30が防振初期位置にあるときに基準平面P1に関して略対称な配置となる。揺動中心A1を中心とする仮想の球体の径方向においては、揺動中心A1に近い内径側から順にホールセンサ85、永久磁石81、コイル83が並んで配置され、永久磁石81の磁界中にコイル83とホールセンサ85が位置する。また、揺動中心A1に近い内径側から順にホールセンサ86、永久磁石82、コイル84が並んで配置され、永久磁石82の磁界中にコイル84とホールセンサ86が位置する。
永久磁石81、82の磁界内に位置するコイル83、84に通電すると、フレミングの左手の法則によって、各永久磁石81、82の磁極境界線Q1、Q2と各コイル83、84の一対の長辺部83a、84aに対して垂直な方向への推力が生じる。コイル83、84はカバー部材32を介してハウジング20に対して固定的に支持されており、永久磁石81、82は可動の第1レンズ枠30に支持されているため、各コイル83、84の通電で生じた推力は、揺動中心A1を中心とする仮想球面に沿って第1レンズ枠30を移動させる力として作用する。永久磁石81とコイル83のセットと、永久磁石82とコイル84のセットは、第1光軸O1を中心とする周方向位置を異ならせて配置されているため、この2組のボイスコイルモータの通電制御の組み合わせによって、第1レンズ枠30を自在な方向に球心揺動させることができる。前述の通り、球心揺動に際して第1レンズL1の光軸を中心とする第1レンズ枠30の回転動作はガイド部45と回転規制突起66の嵌合によって規制される。また、第1レンズ枠30に設けた4つの位置制限突起46とカバー部材32に形成した4つの位置制限面76は、第1レンズ枠30の球心揺動の機械的な移動端を決めるストッパとして機能する。これにより、永久磁石81とコイル83、永久磁石82とコイル84がそれぞれ対向しなくなるような第1レンズ枠30の逸脱動作は防止され、常に確実に第1レンズ枠30の位置を制御することができる。
第1レンズ枠30の球心揺動に応じて永久磁石81が移動して磁界が変化すると、永久磁石81に対向して位置するホールセンサ85の出力が変化し、永久磁石82が移動して磁界が変化すると、永久磁石82に対向して位置するホールセンサ86の出力が変化する。この2つのホールセンサ85、86の出力変化によって、第1レンズ枠30の駆動位置を検出することができる。
以上の構成からなる撮像ユニット10を前方に位置する被写体に向けると、該被写体の反射光(撮影光)は第1レンズL1を透過した後に入射面L11−aから第1プリズムL11の内部に入り、第1プリズムL11の反射面L11−cによって出射面L11−b側に向けて進行方向を略垂直に変換される。第1プリズムL11の出射面L11−bを出た該反射光は、第2レンズL2と第2群G2と第3群G3と第4群G4を透過した後に入射面L12−aから第2プリズムL12の内部に入り、第2プリズムL12の反射面L12−cによって出射面L12−b側に向けて進行方向を略垂直に変換され、撮像センサ14の撮像面によって撮像(受光)される。レンズ駆動モータMを利用して第2群G2や第3群G3を第2光軸O2に沿って進退させることにより、撮像光学系にズーミング(変倍)動作及びフォーカシング動作を行わせることができる。
さらに撮像ユニット10では、第1群G1のうち第1プリズムL11の前方に位置する第1レンズL1を用いて防振(像振れ補正)動作を行う。前述の通り防振機構は、ハウジング20に対して固定関係にあるセンサホルダ31とカバー部材32に対して第1レンズ枠30を球心揺動させるものである。第1レンズL1を防振用の光学要素として選択することの利点として、防振機構を備えつつ撮像ユニット10を前後方向に薄型に構成することができる。例えば本実施形態と異なり、第2群G2や第3群G3を第2光軸O2と直交する方向に移動させる防振機構を想定した場合、2群枠20や3群枠21の移動用のスペースを確保したり、2群枠20や3群枠21の駆動手段を配置したりすることによって、ハウジング13内に必要とされる前後方向のスペースが図示実施形態よりも広くなり、撮像ユニット10の厚みが増してしまう。また本実施形態の構成では、防振制御に際して駆動されるのが第1群G1の全体ではなく第1レンズL1のみであるから、可動部がコンパクトで駆動負荷が小さくて済むという利点もある。一般的な防振機構ではレンズ群全体を駆動させるが、本実施形態の第1群G1では、パワーを有する第1レンズL1と第2レンズL2の間に、光束の反射のみを行う第1プリズムL11が配されているため、第1レンズL1と第2レンズL2の間の距離が大きくなっており、第1レンズL1を単独で移動させて防振制御を行なっても収差劣化が少ない。つまり、撮像光学系としては第1レンズL1から第2レンズL2までの第1群G1全体で収差が管理されるが、防振に関しては、第1プリズムL11を挟んで光軸方向間隔が大きくなっている第1レンズL1と第2レンズL2を実質的に別のレンズ群であるように扱っても光学性能を確保できることに着眼して、第1レンズL1のみを防振用の光学要素に設定している。
第1レンズL1が防振動作を行う際に行う球心揺動は、第1光軸O1に直交する平面に沿うシフト動作に比べて、第1光軸O1に沿って撮像ユニット10を正面視したときに小さいスペースで第1レンズL1を大きく動作させることができる。そのため、撮像ユニット10を前後方向のみならず上下左右方向(撮像ユニット10の正面視)においてもコンパクトに構成しながら、防振対応可能な角度を大きくさせて防振性能を向上させることができる。
特に撮像ユニット10では、第1レンズL1の背後に第1プリズムL11を配した屈曲光学系であることに着目して、第1レンズ枠30の球心揺動の支点となる揺動中心A1の位置を、第1プリズムL11の反射面L11−cの後方位置に設定している。これにより、第1プリズムL11の裏側を第1レンズ枠30の支持機構の設置スペースとして有効活用し、スペース効率に優れた構成で球心揺動を実現している。具体的には、ピボット凸部44(ピボットアーム41a)、ピボット凹部65(センサホルダ31)、付勢アーム36、コイルバネ37、ガイド部45、回転規制突起66(センサホルダ31)といった第1レンズ枠30の支持に関係する部位が第1プリズムL11の反射面L11−cの後方位置に集約して収められている。この反射面L11−cの後方位置は、光学系の光路の外側であるため、第1レンズ枠30の支持機構を設置しても光学的な悪影響は生じない。
また、第1レンズL1の防振駆動と制御に関わる永久磁石81、82、コイル83、84、ホールセンサ85、86は、基準平面P2を挟んだ左右の領域のうち、第1プリズムL11により偏向された光束の進行方向(第2光軸O2の進行方向)と逆側の左側の領域に配されている。この領域には、撮像光学系を構成する光学要素のうち第1プリズムL11から先の(第2レンズL2以降の)光学要素が配置されていないためスペース的な制約を受けにくく、永久磁石81、82、コイル83、84、ホールセンサ85、86の配置に適している。
加えて、第1プリズムL11から先の光路上(基準平面P2よりも右側の領域)には、第2光軸O2に沿って第2群G2や第3群G3を駆動させるためのモータMなどの金属製の部品が設けられており、このような金属部品が磁性体金属からなる場合、電磁アクチュエータに接近していると防振駆動に影響を及ぼすおそれがある。基準平面P2よりも左側の領域に永久磁石81、82やコイル83、84を配したことにより、第2群G2や第3群G3の支持駆動機構が磁性体金属を含んでいる場合も電磁アクチュエータの駆動に影響が及びにくいという効果がある。
さらに、前述のように、ピボット凸部44がピボット凹部65に当接する方向(後方)に向けて第1レンズ枠30を付勢する付勢手段(付勢アーム36とコイルバネ37)による荷重が、第1レンズ枠30が球心揺動を行う際に変化しない構成であるため、高精度で安定性に優れた防振制御を行うことができる。
続いて、第1レンズL1を保持する可動部材に対して付勢力を与える付勢手段の異なる実施形態を以下に説明する。図25から図34が第2の実施形態、図35から図44が第3の実施形態、図45から図50が第4の実施形態を示す。
図25から図34に示す第2の実施形態は、第1レンズ枠30を付勢する付勢手段として付勢アーム(付勢手段、押圧部材)136とコイルバネ(付勢手段、弾性部材)137を有し、付勢手段の支持に関係する部位として、バネ支持突起(第2の突起)127、付勢アーム支持突起(第1の突起)128及び一対の保持壁129を有する。これらを除く構成は第1の実施形態と共通しており、共通する部分については図中で第1の実施形態と共通の符号を付した上で説明を省略する。
バネ支持突起127はプリズム保持枠23aから後方に向けて突出する円柱状の突起であり、先端に傾斜面127aが形成されている。バネ支持突起127の外側にコイルバネ137が支持される。付勢アーム支持突起128は、プリズム保持枠23aから左方に向けて突出する突起であり、図28から分かるように、第1の実施形態の付勢アーム支持突起28の後方突出部28bと前方突出部28cに相当する部位を有さず、プリズム保持枠23aから離れるにつれて徐々に前方に向かうフック状の形状になっている。一対の保持壁129は、付勢アーム支持突起128を挟んで上下に離間した位置でプリズム保持枠23aから左方に向けて突出している。一対の保持壁129の先端には、互いの間隔を狭くする方向に曲げられた曲げ部129aが形成されている。図28から分かるように、曲げ部129aは付勢アーム支持突起128よりも左方に位置している。
図32から図34に示すように、付勢アーム136は、第1板状部136aと第2板状部136bからなるL字状部分と、第2板状部136bの端部に対して段差状に形成された押圧段部(当接部)136cとを有している。第1板状部136aに長孔である第1係合孔(支持部、第1の孔)136dが形成され、第2板状部136bに長孔である第2係合孔(第2の孔)136eが形成されている。付勢アーム136には、第1の実施形態の付勢アーム36の屈曲支持部36fに相当する部位が設けられていない。
バネ支持突起127にコイルバネ137を挿入した状態で、第1係合孔136dに付勢アーム支持突起128を挿入し、第2係合孔136eにバネ支持突起127を挿入すると、図25から図28に示すように付勢アーム136がハウジング20に支持される。より詳しくは、第1係合孔136dへ付勢アーム支持突起128を挿入し、第1係合孔136dの前端部と付勢アーム支持突起128の係合箇所を支点として、図28の反時計方向に付勢アーム136を回転させると、第2係合孔136eに対してバネ支持突起127が進入する。バネ支持突起127の傾斜面127aは、この付勢アーム136の回転動作に際して第2板状部136bとの干渉を防ぐ逃げ形状部として機能する。
こうしてハウジング20に支持された付勢アーム136では、第1板状部136aは第1光軸O1に沿う前後方向に延設され、第2板状部36bは第2光軸O2に沿う左右方向に延設され、押圧段部136cは第1光軸O1の延長上に位置する。第1板状部136aは、第1係合孔136dの前端部が付勢アーム支持突起128に係合することで前後方向の位置が定められると共に、この係合箇所を支点として付勢アーム136を揺動させることが許された半固定状態で支持を受ける。付勢アーム136は、第1係合孔136dの前端部と付勢アーム支持突起128の係合箇所を支点とする揺動によって押圧段部136cを前後方向に位置変化させることが可能となり、プリズム保持枠23aと第2板状部136bの間に圧縮状態で挿入されたコイルバネ137によって、押圧段部136cを後方に押し出す方向に付勢される。なお、押圧段部136cを後方に向けて押し出す方向(図28の時計方向)への付勢アーム136の過度な回動は、バネ支持突起127に対して第2係合孔136eの右側の端部が当接することで規制される。また、一対の保持壁129の曲げ部129aが第1板状部136aを左方から覆って付勢アーム136を保護する。このようにして付勢アーム136は、ハウジング20から脱落しないように支持されつつ、コイルバネ137の付勢力を受ける。図28に示すように、付勢アーム136が付勢アーム支持突起128の支持を受ける位置(第1係合孔136dの前方の端部の位置)や、コイルバネ137の位置及び長さについては、概ね第1の実施形態との付勢アーム36やコイルバネ37と共通しており、第1プリズムL11周りにスペース効率良く付勢アーム136とコイルバネ137が設けられている。
図28に示すように、コイルバネ137の付勢力を受けた付勢アーム136の押圧段部136cは、第1の実施形態の付勢アーム36の押圧段部36cと同様に、第1レンズ枠30のピボットアーム41aにおける湾曲面41b(図28に一点鎖線で仮想的に示す)に当接し、コイルバネ137の付勢力によって第1レンズ枠30を後方に向けて押圧付勢する。そして、揺動中心A1を中心とする球面の一部である湾曲面41bに対して押圧段部136cが当接することで、第1レンズ枠30が球心揺動する際に、付勢アーム136とコイルバネ137からなる付勢手段の荷重の大きさや方向が変化せず、高精度で安定した防振制御を実現できる。また、付勢アーム136とコイルバネ137の位置設定に関して、第1の実施形態と同等の効果(第1プリズムL11の反射面L11−cの裏側スペースの有効利用、付勢アーム136の揺動半径の大きさによる付勢の精度向上、コイルバネ137の長さの確保)が得られる。
図35から図44に示す第3の実施形態の撮像ユニット210は、先に説明した撮像ユニット10と共通の光学系(図3参照)を有しており、光学系の光軸(第1光軸O1から第3光軸O3)や、光軸によって定義される基準平面P1や基準平面P2については、撮像ユニット10と共通した内容を有するものとする。撮像ユニット210は、図3に示す光学系のうち、第2群G2、第3群G3、第4群G4、第2プリズムL12及び撮像センサ14を支持するメインハウジング(支持部材)220と、第1プリズムL11を支持するサブハウジング(支持部材)223とを、別体として形成した上で組み合わせている(図35)。メインハウジング220の左端部分に、サブハウジング223を所定の位置で支持する1群ユニット支持部221が形成されており、サブハウジング223は固定ネジ222を用いて1群ユニット支持部221に対して固定される。メインハウジング220の右端側に設けた第2支持部224には、撮像センサ14(図3)を支持する撮像センサ基板15、第2プリズムL12(図3)、第2群G2と第3群G3(図3)を駆動するモータMなどが支持される。
第1群G1とその支持機構からなる1群ユニットを分解した状態を図39と図40に示す。1群ユニットは、サブハウジング223、第1レンズ枠(可動部材)230、センサホルダ(支持部材)231、カバー部材232を有しており、これらは、第1と第2の実施形態の撮像ユニット10における第1支持部23、第1レンズ枠30、センサホルダ31、カバー部材32に対応する構成要素である。また、第1と第2の実施形態における付勢アーム36(136)とコイルバネ37(137)を合わせた機能を持つ付勢手段として付勢バネ(付勢手段)236を有している。
サブハウジング223は、第1プリズムL11を支持するプリズム保持枠(反射素子支持部)223aを有し、プリズム保持枠223aの左方や後方に挿入空間223bを有している。図37に示すように、サブハウジング223は、プリズム保持枠223aに隣接する位置に第2レンズL2を保持するレンズ保持枠223cを有している。
第1レンズ枠230は、第1レンズL1を保持するレンズ保持部240、レンズ保持部240から後方に突出する支持部241、永久磁石281と永久磁石282を保持する磁石保持部242と磁石保持部243を有している。永久磁石281、282はそれぞれ、図39に示す磁極境界線Q11、Q12を挟んだ一方の側にN極を有し他方の側にS極を有している。図40に示すように、支持部241は、上下方向に離間して位置する一対の柱状部241cと、一対の柱状部241cの後端を接続する橋絡部241dを有し、上下方向における橋絡部241dの中央付近から基準平面P2(図37)に接近する方向に向けて片持状のピボットアーム(延設部)241aが突出している。ピボットアーム241aの先端には、後方に向けて突出するピボット凸部(被支持部、突出部)244と、ピボット凸部244の突出方向と反対の前方を向く湾曲面(被押圧面)241bが形成されている。
センサホルダ231は、ベース板部260から前方に向けて突出する一対のセンサ支持突起261、262にそれぞれホールセンサ285、286(図39、図40)を支持している。サブハウジング223に設けた一対の支持座225に対して取付部263を当接させ、取付部263に形成した一対の貫通孔264にそれぞれ挿入した取付ネジ267を各支持座225のネジ孔225aに螺合させることで、センサホルダ231がサブハウジング223に対して固定的に支持される。
センサホルダ231のベース板部260の前面側には、ピボット凹部(球心揺動支持部)265が形成されている。図37や図38に示すように、ピボット凸部244をピボット凹部265に挿入することで、第1レンズ枠230が第1光軸O1の延長上の揺動中心A2を中心として球心揺動可能に支持される。第1レンズ枠230に形成した湾曲面241bは前方に向けて凸となる球状の面として形成されており、湾曲面241bを含む球面の中心は揺動中心A2と一致する。
センサホルダ231のベース板部260にはさらに回転規制孔266が形成されている。回転規制孔266は、ピボット凹部265に対して左方に偏心した位置に、該ピボット凹部265の径方向に長手方向を向けて形成された長孔である。第1レンズ枠30の支持部241には、回転規制孔266に挿入される回転規制ピン245が設けられている。回転規制ピン245は球状の外面を有しており、回転規制孔266を構成する一対の対向面(上下方向に離間する一対の平行な平面)によって回転規制ピン245が挟まれることで、第1光軸O1を中心とする第1レンズ枠230の回転が規制される。回転規制ピン245と回転規制孔266は、揺動中心A2を中心とする第1レンズ枠230の球心揺動自体を規制するものではない。
カバー部材232は、側壁270と前壁271を有し、前壁271には第1レンズL1を露出させる撮影開口272が形成されている。側壁270に形成した複数の係合孔273をサブハウジング223に形成した係合突起223dに係合させて、カバー部材232がサブハウジング223に対して固定的に支持される。カバー部材232の内側には2つのコイル283、284(図36)が支持されており、カバー部材232をサブハウジング223に取り付けると、図36のように、第1レンズ枠230に保持された永久磁石281と永久磁石282に対してコイル283とコイル284が対向する。図36に示すように、コイル283、284はそれぞれ一対の長辺部283a、284aと一対の湾曲部283b、284bを有し、一対の長辺部283aは永久磁石281の磁極境界線Q11と略平行で、一対の長辺部284aは永久磁石282の磁極境界線Q12と略平行である。コイル283への通電によって磁極境界線Q11と長辺部283aに対して垂直な方向への推力が生じ、コイル284への通電によって磁極境界線Q12と長辺部284aに対して垂直な方向への推力が生じる。これらの推力は、揺動中心A2を中心とする仮想球面に沿って第1レンズ枠230を球心揺動させる力として作用する。第1レンズ枠230の球心揺動による磁界の変化をホールセンサ285、286で検出して、第1レンズ枠230の防振駆動が制御される。
撮像ユニット210で第1レンズ枠230に球心揺動を行わせる以上の構造は、回転規制ピン245と回転規制孔266による回転規制手段や、その他の部材の細部形状などにおいて若干の相違があるが、基本的には先の実施形態の撮像ユニット10における第1レンズ枠30の球心揺動の構造と共通している。また、第1レンズ枠230の湾曲面241bに対して後方への付勢力を付与して、ピボット凸部244とピボット凹部265の間の安定した支持を実現する点についても共通している。続いて、第1レンズ枠230の湾曲面241bに対して付勢力を付与する付勢バネ236の詳細について説明する。
図42から図44に示すように、付勢バネ236は、平板状の取付板部(支持部、固定支持部)236aと、取付板部236aから突出する一対の弾性腕部(弾性変形部)236bと、一対の弾性腕部236bの先端に接続する押圧段部(当接部)236cとを有している。取付板部236aには一対の小径孔236dと一つの大径孔236eが形成されており、一対の小径孔236dの間に大径孔236eが位置している。
図40と図41に示すように、サブハウジング223のプリズム保持枠223aの左端付近に支持部90が形成されている。支持部90は後方に向く支持面90aを有し、支持面90aから後方に向けて突出する一対の小径突起90bと一つの大径突起90cが設けられる。一対の小径突起90bは撮像ユニット210の上下方向に離間し、一対の小径突起90bの間に大径突起90cが位置している。一対の小径孔236dに一対の小径突起90bを挿入させ、大径孔236eに大径突起90cを挿入させて位置決めを行いつつ、支持面90aに対して取付板部236aを当接させることで、サブハウジング223に対して付勢バネ236が支持される。付勢バネ236は支持面90aと取付板部236aを接着して固定される。なお、付勢バネ236の固定の手法は接着に限られるものではなく、ネジによる固定(例えば、大径突起90cの位置にネジ孔を形成する)や、大径孔236eへの大径突起90cの圧入による固定なども採用可能である。
サブハウジング223の支持部90に対して固定された付勢バネ236は、取付板部236aから一対の弾性腕部236bを後方に向けて突出させている。一対の弾性腕部236bは、図37や図44のように側方(撮像ユニット210の上方や下方)から見たときに、取付板部236aから離れて押圧段部236cに近づく(後方に進む)につれて徐々に基準平面P2(第1光軸O1)に近づく傾斜を有している。一対の弾性腕部236bはさらに、取付板部236aに接続する箇所では上下方向の間隔が大きく、取付板部236aから離れて押圧段部236cに近づく(後方に進む)につれて、上下方向の間隔を小さくしており、押圧段部236cに接続する箇所で一対の弾性腕部236bの上下方向間隔が最小になる。そのため、撮像ユニット210の前方や後方から見た付勢バネ236は、取付板部236を底辺とし、一対の弾性腕部236bを等辺とした二等辺三角形に近い形状になる。図37に示すように、押圧段部236cは第1光軸O1の延長上に位置する。
付勢バネ236は薄板状の金属などの弾性変形可能な材質からなり、取付板部236aをサブハウジング223の支持部90に固定した状態で、一対の弾性腕部236bを弾性変形させて押圧段部236cの前後方向位置を変化させることができる。図37や図38に示す1群ユニットの完成状態では、付勢バネ236の押圧段部236cが第1レンズ枠230のピボットアーム241aの湾曲面241bに当接する。押圧段部236cは第1光軸O1と略垂直な平面を湾曲面241bに当接させている。付勢バネ236の自由状態では、押圧段部236cが図37や図38に示す位置よりもわずかに後方に位置しており、湾曲面241bに当接すると押圧段部236cが前方に向けて押し込まれて一対の弾性腕部236bが弾性変形する。この弾性変形から復元しようとする力によってピボットアーム241aが後方に向けて付勢され、ピボット凸部244がピボット凹部265に対して押し付けられる。その結果、第1レンズ枠230が安定して支持される。押圧段部236cが当接する湾曲面241bは揺動中心A2を中心とする球面の一部であるため、第1レンズ枠230が球心揺動する際に付勢バネ236の荷重の大きさや向きが変化せず、高精度で安定した防振制御を実現できる。
以上の第3の実施形態では、第1レンズ枠230に付勢力を与える付勢手段を、単体の付勢バネ236で構成しているため、部品点数を少なくして構成を簡略化できる。また、図37に示すように、付勢バネ236は、弾性変形の支点となる取付板部236aを、第1プリズムL11の入射面L11−aと反射面L11−cの境界付近(左右方向において基準平面P2よりも左方、前後方向において第2光軸O2よりも前方)に位置させ、第1レンズ枠230に対して当接する押圧段部236cを、第1プリズムL11の反射面L11−cの後方(第1光軸O1の延長上)に位置させている。これにより、第1プリズムL11周りに付勢バネ236をスペース効率良く収めながら、弾性腕部236bを長くして効率良く第1レンズ枠30を付勢することができる。
図45から図50に示す第4の実施形態は、第1レンズ枠230を付勢する付勢手段として付勢アーム(付勢手段、押圧部材)336とコイルバネ(付勢手段、弾性部材)337を有し、付勢手段の支持に関係する部位として支持部91とバネ支持突起327を有する。これらを除く構成は第3の実施形態と共通しており、共通する部分については図中で第3の実施形態と共通の符号を付した上で説明を省略する。
図48から図50に示すように、付勢アーム336は、平板状の支持板部(支持部、前方板状部)336aと、支持板部336aから突出する中間板部336bと、中間板部336bの先端に位置する押圧段部(当接部、後方板状部)336cとを有している。中間板部336bは、支持板部336aに対して斜めに曲げられてから支持板部336aと略垂直になるようにさらに曲げられている。支持板部336aには一対の小径孔336dが形成されており、一対の小径孔336dの間に大径孔336eが形成されている。押圧段部336cは支持板部336aと略平行な板状をなし、押圧段部336c上には半球状のバネ支持凸部336fが形成されている。
図45から図47に示すように、サブハウジング223のプリズム保持枠223aの左端付近に支持部91が形成されている。支持部91は後方に向く支持面91aから一対の小径突起91bと一つの大径突起91cを突出させている。一対の小径孔336dに一対の小径突起91bを挿入させ、大径孔336eに大径突起91cを挿入させることで、付勢アーム336が支持部91に対して支持される。この支持状態で、支持板部336aと押圧段部336cがいずれも第1光軸O1と略垂直に延設され、第1光軸O1に沿う方向で支持板部336aが押圧段部336cよりも物体側に位置する。付勢アーム336は、大径孔336eと大径突起91cの係合箇所を支点として揺動を行うことが可能な半固定状態で支持を受けており、この付勢アーム336の揺動により押圧段部336cを前後方向に位置変化させることができる。一対の小径孔336dと一対の小径突起91bは、揺動方向以外への支持板部336aの移動規制を行う。
バネ支持突起327はプリズム保持枠23aから後方に向けて突出する円柱状の突起であり、バネ支持突起327の外側にコイルバネ337が支持される。コイルバネ337は、プリズム保持枠223a(バネ支持突起327の基部)と押圧段部336cの間に圧縮状態で挿入され、付勢アーム336を後方に向けて付勢する。付勢アーム336をサブハウジング223に取り付けた状態で、バネ支持凸部336fは押圧段部336cから前方に向けて突出しており、コイルバネ337の一端がバネ支持凸部336fに嵌る(図45)。バネ支持突起327とバネ支持凸部336fによってコイルバネ337の座屈や位置ずれが防止される。
図45に示すように、1群ユニットの完成状態では、コイルバネ337によって後方へ向けて付勢された付勢アーム336の押圧段部336cが、第1レンズ枠230のピボットアーム241aの湾曲面241bに当接して後方への付勢力を伝え、第1レンズ枠230が安定して支持される。押圧段部336cは、第1レンズ枠230の揺動中心A2の前方で、第1光軸O1と略垂直な平面を湾曲面241bに当接させている。押圧段部336cが当接する湾曲面241bは揺動中心A2を中心とする球面の一部であるため、第1レンズ枠230が球心揺動する際に、付勢アーム336とコイルバネ337からなる付勢手段の荷重の大きさや向きが変化せず、高精度で安定した防振制御を実現できる。
付勢アーム336は、支持部91により支持される支持板部336aを、第1プリズムL11の入射面L11−aと反射面L11−cの境界付近(左右方向において基準平面P2よりも左方、前後方向において第2光軸O2よりも前方)に位置させ、第1レンズ枠230に対して当接する押圧段部336cを、第1プリズムL11の反射面L11−cの後方(第1光軸O1の延長上)に位置させている。これにより、支持板部336aから押圧段部336cまでの距離を長くさせながら、第1プリズムL11周りに付勢アーム336をスペース効率良く収めることができる。
図45から分かるように、左右方向においてコイルバネ337は、押圧段部336cや揺動中心A2に対して、第1プリズムL11の反射面L11−cから離れる方向(第2光軸O2に沿う光束の進行方向と反対側)にオフセットした位置に設けられている。そのため、プリズム保持枠223aの後面と付勢アーム336の押圧段部336cの間の前後方向空間が広くなった位置にコイルバネ337を挿入して、コイルバネ337の長さを確保して効率的に付勢アーム336を付勢することができる。
以上、図示実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は図示実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で改変することができる。例えば、第1と第2の実施形態の撮像ユニット10では、第1プリズムL11を保持するハウジング20と、第1レンズ枠30を球心揺動可能に支持するピボット凹部65を有するセンサホルダ31を別体として形成した上で組み合わせている。この構成は、第1レンズ枠30、付勢アーム36(136)、コイルバネ37(137)などの組み付け作業性を行い易いという点で優れているが、第1レンズ枠30を球心揺動可能に支持する支持部材の形態はこれに限られるものではなく、ハウジング20とセンサホルダ31を一体的に形成するような形態にも適用が可能である。同様の観点で、第3と第4の実施形態の撮像ユニット210において、サブハウジング223とセンサホルダ231を一体的に形成するような形態も選択可能である。
また、センサホルダ31、231に対して第1レンズ枠30、230を球心揺動可能にする支持構造として、図示実施形態と異なる構成を選択することができる。例えば、図示実施形態とは逆に、ピボット凸部44、244に相当する凸部をセンサホルダ31、231に設け、ピボット凹部65、265に相当する凹部を第1レンズ枠30、230に設けることも可能である。また、ピボット凹部65、265のような凹部ではなく、第1光軸O1と垂直な平面に対して、ピボット凸部44、244に相当する凸部を当接させる構成でも第1レンズ枠30、230を球心揺動させることができる。この場合も、第1レンズ枠30、230とセンサホルダ31、231のいずれに凸部と平面を設けるかを任意に選択することができる。
図示実施形態の撮像光学系は、光路を屈曲させる反射素子としてプリズムを用いているが、プリズムに代えてミラーなどを反射素子として用いてもよい。さらに、撮像光学系に第2プリズムL12を含まず光路をL字状としたタイプの撮像装置にも適用が可能である。あるいは、第1プリズムL11と第2プリズムL12に加えてさらに別の反射素子を有する屈曲光学系の撮像装置も適用対象となる。いずれの場合も反射素子による光軸の屈曲角度(反射角)は90°以外の値であってもよい。
また、反射素子(実施形態の第1プリズムL11に相当する)の物体側に位置して防振動作を行う前方レンズについては、図示実施形態のような単レンズ以外に、複数枚のレンズで構成することも可能である。
図示実施形態の第1レンズL1は周縁の一部を切り欠いたDカット形状をなしており、第2光軸O2に沿う方向における小型化に寄与している。しかし、本発明における前方レンズの正面形状はこれに限定されるものではなく、正面視してDカット以外の形状をなす(例えば円形の)前方レンズを備えた撮像装置にも適用が可能である。
また、本発明は第1レンズ枠30を球心揺動させる駆動手段を限定するものではなく、高速な防振駆動に対応可能という条件を満たすものであれば、ボイスコイルモータ以外のアクチュエータを用いることも可能である。
10 撮像ユニット
14 撮像センサ
15 撮像センサ基板
20 ハウジング(支持部材)
21 後方支持板
22 箱状部
23 第1支持部
23a プリズム保持枠(反射素子支持部)
23b 挿入空間
23c 係合突起
23d 係合突起
24 第2支持部
24a プリズム保持枠
25 支持座
25a ネジ孔
26 延長突出部
27 バネ支持突起(第2の突起)
27a 傾斜面
28 付勢アーム支持突起(第1の突起)
28a 基部
28b 後方突出部
28c 前方突出部
28d 28e 傾斜面
29 保持壁
30 第1レンズ枠(可動部材)
31 センサホルダ(支持部材)
32 カバー部材
36 付勢アーム(付勢手段、押圧部材)
36a 第1板状部
36b 第2板状部
36c 押圧段部(当接部)
36d 第1係合孔(第1の孔)
36e 第2係合孔(第2の孔)
36f 屈曲支持部(支持部、屈曲部)
36g 中間傾斜部
37 コイルバネ(付勢手段、弾性部材)
40 レンズ保持部
41 支持部
41a ピボットアーム(延設部)
41b 湾曲面(被押圧面)
42 43 磁石保持部
44 ピボット凸部(被支持部、突出部)
45 ガイド部
45a 対向面
46 位置制限突起
60 ベース板部
61 62 センサ支持突起
63 取付部
64 遊嵌孔
65 ピボット凹部(球心揺動支持部)
66 回転規制突起
67 取付ネジ
67a 軸部
67b 頭部
68 ワッシャ
70 側壁
71 前壁
72 撮影開口
73 係合孔
74 係合孔
75 コイル取付部
76 位置制限面
81 82 永久磁石(アクチュエータ)
83 84 コイル(アクチュエータ)
83a 84a 長辺部
83b 84b 湾曲部
85 86 ホールセンサ
87 88 コイル支持部材
90 支持部
90a 支持面
90b 小径突起
90c 大径突起
91 支持部
91a 支持面
91b 小径突起
91c 大径突起
127 バネ支持突起(第2の突起)
127a 傾斜面
128 付勢アーム支持突起(第1の突起)
129 保持壁
129a 曲げ部
136 付勢アーム(付勢手段、押圧部材)
136a 第1板状部
136b 第2板状部
136c 押圧段部(当接部)
136d 第1係合孔(支持部、第1の孔)
136e 第2係合孔(第2の孔)
137 コイルバネ(付勢手段、弾性部材)
210 撮像ユニット
220 メインハウジング(支持部材)
221 1群ユニット支持部
222 固定ネジ
223 サブハウジング(支持部材)
223a プリズム保持枠(反射素子支持部)
223b 挿入空間
223c レンズ保持枠
223d 係合突起
224 第2支持部
225 支持座
225a ネジ孔
230 第1レンズ枠(可動部材)
231 センサホルダ(支持部材)
232 カバー部材
236 付勢バネ(付勢手段)
236a 取付板部(支持部、固定支持部)
236b 弾性腕部(弾性変形部)
236c 押圧段部(当接部)
236d 小径孔
236e 大径孔
240 レンズ保持部
241 支持部
241a ピボットアーム(延設部)
241b 湾曲面(被押圧面)
241c 柱状部
241d 橋絡部
242 243 磁石保持部
244 ピボット凸部(被支持部、突出部)
245 回転規制ピン
260 ベース板部
261 262 センサ支持突起
263 取付部
264 貫通孔
265 ピボット凹部(球心揺動支持部)
266 回転規制孔
267 取付ネジ
270 側壁
271 前壁
272 撮影開口
273 係合孔
281 282 永久磁石
283 284 コイル
283a 284a 長辺部
283b 284b 湾曲部
285 286 ホールセンサ
327 バネ支持突起
336 付勢アーム(付勢手段、押圧部材)
336a 支持板部(支持部、前方板状部)
336b 中間板部
336c 押圧段部(当接部、後方板状部)
336d 小径孔
336e 大径孔
336f バネ支持凸部
337 コイルバネ(付勢手段、弾性部材)
A1 A2 揺動中心
G1 第1群(前方レンズ群)
G2 第2群(後方レンズ群)
G3 第3群(後方レンズ群)
G4 第4群(後方レンズ群)
L1 第1レンズ(前方レンズ)
L1−a 入射面
L1−b 出射面
L2 第2レンズ
L11 第1プリズム(反射素子)
L11−a 入射面
L11−b 出射面
L11−c 反射面
L12 第2プリズム
L12−a 入射面
L12−b 出射面
L12−c 反射面
M レンズ駆動モータ
O1 第1光軸(前方レンズの光軸)
O2 第2光軸
O3 第3光軸
P1 P2 基準平面
Q1 Q2 Q11 Q12 磁極境界線

Claims (15)

  1. 撮像光学系に加わる振れに応じて上記撮像光学系を構成する光学要素に像振れ抑制動作を行わせる撮像装置において、
    上記撮像光学系を構成し、物体側から入射した光束を異なる方向に反射する反射面を備えた反射素子と、上記反射素子よりも物体側に位置する少なくとも一つの前方レンズとを有する前方レンズ群;
    上記撮像光学系を構成し、上記前方レンズ群よりも像面側に位置する後方レンズ群;
    上記反射素子を支持する反射素子支持部と、上記前方レンズの光軸に沿う方向で上記反射素子支持部の裏側に位置する球心揺動支持部とを有する支持部材;及び
    上記前方レンズを支持するレンズ保持部と、上記球心揺動支持部に対して当接して所定の揺動中心点を中心として球心揺動可能に支持される被支持部とを有し、上記球心揺動によって上記像振れ抑制動作を行う可動部材;
    を有し、
    上記可動部材は、上記前方レンズの光軸に沿う方向で上記反射素子支持部の裏側に位置し、上記揺動中心点を中心とする球面状に形成された被押圧面を有すること;及び
    上記反射素子支持部に支持される支持部と、上記可動部材の上記被押圧面に当接する当接部とを有し、上記当接部と上記被押圧面を介して、上記被支持部を上記球心揺動支持部に当接させる付勢力を上記可動部材に付与する付勢手段を有すること;
    特徴とする撮像装置。
  2. 請求項1記載の撮像装置において、
    上記可動部材の上記被支持部は、上記前方レンズの光軸に沿う方向で、上記支持部材の上記反射素子支持部と上記球心揺動支持部との間に位置し、上記被支持部には上記物体側に向けて上記被押圧面が形成されており、
    上記付勢手段は、上記反射素子支持部と上記被支持部との間に挿入されて、上記前方レンズの光軸に沿う方向で上記物体側と反対方向に向けて上記可動部材の上記被押圧面を押圧する撮像装置。
  3. 請求項1または2記載の撮像装置において、上記付勢手段の上記支持部は、上記前方レンズの光軸よりも、上記反射素子の上記反射面で反射された光束の進行方向と反対側にずれた位置で上記反射素子支持部に支持される撮像装置。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1項記載の撮像装置において、上記付勢手段の上記支持部は、上記反射素子の上記反射面から上記後方レンズ群に向かう反射後の光軸よりも、上記前方レンズの光軸に沿う方向で上記物体側にずれた位置で上記反射素子支持部に支持される撮像装置。
  5. 請求項2ないし4のいずれか1項記載の撮像装置において、上記付勢手段は、
    上記支持部と上記当接部を有し、上記反射素子支持部に対して上記当接部を上記前方レンズの光軸に沿う方向へ可動に支持される押圧部材;及び
    上記反射素子支持部と上記押圧部材の間に挿入されて、上記当接部を上記被押圧面に当接させる方向に上記押圧部材を付勢する弾性部材;
    を有する撮像装置。
  6. 請求項5記載の撮像装置において、上記弾性部材は、上記押圧部材の上記当接部に対して、上記反射素子の上記反射面で反射された光束の進行方向と反対側に位置をずらせて配置されている撮像装置。
  7. 請求項5または6記載の撮像装置において、
    上記反射素子は、上記前方レンズ側を向く入射面と上記後方レンズ群側を向く出射面とを有するプリズムであり、
    上記弾性部材は、上記前方レンズの光軸に沿う方向で、上記プリズムの上記出射面が形成されている範囲内に配置されている撮像装置。
  8. 請求項5ないし7のいずれか1項記載の撮像装置において、
    上記押圧部材は、上記前方レンズの光軸に沿う方向に延設される第1の板状部と、上記前方レンズの光軸と略垂直な方向に延設される第2の板状部とを有する屈曲形状をなし、上記第2の板状部に連続して上記当接部を有し、
    上記反射素子支持部に設けた第1の突起と第2の突起が、上記第1の板状部と上記第2の板状部にそれぞれ形成した第1の孔と第2の孔に挿入され、
    上記弾性部材は、上記第2の突起の外側に支持されて上記第2の板状部に端部が当接するコイルバネからなる撮像装置。
  9. 請求項8記載の撮像装置において、上記押圧部材は、上記第1の板状部の端部を屈曲させて設けた屈曲部を上記支持部とし、上記屈曲部を上記第1の突起に係合させて支持される撮像装置。
  10. 請求項8記載の撮像装置において、上記押圧部材は、上記第1の突起に対して係合する上記第1の孔の端部を上記支持部とする撮像装置。
  11. 請求項5ないし7のいずれか1項記載の撮像装置において、
    上記押圧部材の上記支持部は、上記前方レンズの光軸と略垂直な方向に延設される前方板状部からなり、
    上記押圧部材の上記当接部は、上記前方レンズの光軸に沿う方向で上記前方板状部よりも物体側と反対方向に位置し、上記前方レンズの光軸と略垂直な方向に延設される後方板状部からなり、
    上記弾性部材は、上記反射素子支持部に設けたバネ支持突起の外側に支持されて上記後方板状部に端部が当接するコイルバネからなる撮像装置。
  12. 請求項11記載の撮像装置において、上記後方板状部は、上記物体側に向けて突出して上記コイルバネに挿入されるバネ支持凸部を有している撮像装置。
  13. 請求項2ないし4のいずれか1項記載の撮像装置において、
    上記付勢手段は、上記反射素子支持部に対して固定的に支持される固定支持部と、上記固定支持部から弾性変形可能に突出して先端に上記当接部が設けられる弾性変形部とを有し、上記弾性変形部を弾性変形させながら上記当接部を上記可動部材の上記被押圧面に当接させる撮像装置。
  14. 請求項1ないし13のいずれか1項に記載の撮像装置において、上記可動部材の上記被支持部と上記被押圧面は、上記レンズ保持部に対して片持ち状に突出形成された延設部の端部に形成されている撮像装置。
  15. 請求項14記載の撮像装置において、
    上記支持部材の上記球心揺動支持部は、内部に凹状球面が形成された凹部を有し、
    上記可動部材の上記被支持部は、上記延設部の端部から突出して上記凹部に対して摺接可能に嵌る凸状球面が形成された突出部を有し、
    上記可動部材の上記被押圧面は、上記延設部の端部における上記突出部の突出方向と反対側を向く面である撮像装置。
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