JP2016105141A - Vibration-proof mechanism for imaging apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to an imaging apparatus provided with an image stabilization (image blur correction) mechanism.
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。 In recent years, portable electronic devices mainly for photographing such as digital still cameras and digital video cameras, and portable electronic devices having an incidental photographing function such as camera-equipped mobile phones and portable information terminals have been widely used. An image pickup apparatus mounted on such a device tends to require a so-called anti-vibration mechanism for reducing image shake on an image plane caused by vibration such as camera shake.
防振機構では、レンズや撮像素子などの防振光学要素の動作を制御するために、センサなどの検出手段を用いて防振光学要素の位置検出が行われる。例えば特許文献1の撮像装置では、永久磁石とコイルによって駆動力を発生させるボイスコイルモータを駆動源として用いる防振機構において、磁気センサにより検出された磁界の状態(磁束密度)を位置情報に換算している。
In the anti-vibration mechanism, in order to control the operation of the anti-vibration optical element such as a lens and an image sensor, the position of the anti-vibration optical element is detected using a detection unit such as a sensor. For example, in the imaging apparatus of
防振機構における防振光学要素の駆動態様は様々なものが知られているが、防振光学要素を保持する可動部材の移動範囲を機械的手段によって制限して、光学的な許容範囲を逸脱する過度な移動を規制するのが一般的である。特許文献1の撮像装置では、このような機械的な移動端を基準として磁気センサの校正(イニシャライズ)を行っている。より詳しくは、互いの推力が垂直な関係にある2つのボイスコイルモータと、これに対応する直交2軸方向の位置変化を検出するための2つの磁気センサを備えており、各ボイスコイルモータの推力方向、すなわち互いに垂直な2軸方向の機械的移動端まで可動部材を移動させて各磁気センサの校正を行っていた。
There are various known driving modes of the vibration isolating optical element in the vibration isolating mechanism, but the movement range of the movable member holding the vibration isolating optical element is limited by mechanical means, and deviates from the optical allowable range. It is common to restrict excessive movement. In the imaging apparatus of
撮像装置の起動などを高速化させるべく、防振機構において可能な限り早く起動準備を完了することが求められている。そこで本発明は、従来よりも簡単かつ迅速に検出部材のイニシャライズを行える撮像装置の防振機構を得ることを目的とする。 In order to speed up the start-up of the image pickup apparatus and the like, it is required to complete the start-up preparation as soon as possible in the image stabilization mechanism. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vibration isolation mechanism for an imaging apparatus that can initialize a detection member more easily and quickly than in the past.
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防振光学要素に像振れ抑制動作を行わせる撮像装置の防振機構において、以下の特徴を有する。防振光学要素を保持する可動部材は、支持部材に対して、防振光学要素の光軸に垂直な方向の成分を有する移動が可能に支持されており、支持部材に対する可動部材の移動範囲を機械的に制限する移動制限部が設けられる。撮像光学系に加わる振れに応じてアクチュエータによって可動部材に駆動力が与えられて像振れ抑制動作が行われ、アクチュエータによる可動部材の異なる2方向への位置変化が2つの検出部材により検出される。2つの検出部材の感受部の中心と防振光学要素の光軸とを通り該光軸に平行な2つの規定面を、鋭角の交差角と鈍角の交差角からなる非直交の関係で交差させる。そして、2つの規定面の鋭角側の交差角の中心を通る中心平面に沿って、移動制限部による制限を受ける移動端まで可動部材を移動させて、2つの検出部材の校正を行う。 The present invention has the following features in an image stabilization mechanism for an image pickup apparatus that causes an image stabilization optical element that constitutes the image pickup optical system to perform an image shake suppression operation in accordance with the shake applied to the image pickup optical system. The movable member holding the vibration isolating optical element is supported so as to be movable with a component in a direction perpendicular to the optical axis of the vibration isolating optical element with respect to the support member. A movement restricting portion for mechanically restricting is provided. A drive force is applied to the movable member by the actuator in accordance with the shake applied to the imaging optical system, and an image shake suppression operation is performed. A change in the position of the movable member in two different directions by the actuator is detected by the two detection members. Two defined planes that pass through the center of the sensing part of the two detection members and the optical axis of the anti-vibration optical element and are parallel to the optical axis intersect with each other in a non-orthogonal relationship including an acute angle and an obtuse angle. . The two detection members are calibrated by moving the movable member along the central plane passing through the center of the intersection angle on the acute angle side of the two defining surfaces to the moving end subjected to the restriction by the movement restricting unit.
アクチュエータは、それぞれが永久磁石とコイルにより構成され、防振光学要素の光軸を中心とする周方向に位置を異ならせて設けた2つのボイスコイルモータとすることができる。2つの検出部材は、防振光学要素の光軸を中心とする周方向に位置を異ならせて設けた2つの磁気センサとする。そして、可動部材と支持部材の一方に2つの永久磁石を支持し、可動部材と支持部材の他方に2つのコイルと2つの磁気センサを支持する。 The actuator can be two voice coil motors, each of which is composed of a permanent magnet and a coil, and is provided with different positions in the circumferential direction around the optical axis of the vibration-proof optical element. The two detection members are two magnetic sensors provided at different positions in the circumferential direction around the optical axis of the vibration-proof optical element. Then, two permanent magnets are supported on one of the movable member and the support member, and two coils and two magnetic sensors are supported on the other of the movable member and the support member.
支持部材に対して可動部材を、防振光学要素の光軸の延長上に位置する揺動中心点を中心として球心揺動可能に支持させるタイプの防振機構では、可動部材の周縁部に防振光学要素の光軸を中心とする周方向に略等間隔で設けた4つの突出部と、支持部材において可動部材の周縁部を囲む位置に形成され、可動部材の4つの突出部が当接する4つの当接面とによって移動制限部を構成することが好ましい。 In an anti-vibration mechanism of the type in which the movable member is supported with respect to the support member so as to be capable of pivoting around the center of oscillation located on the extension of the optical axis of the anti-vibration optical element, Four protrusions provided at substantially equal intervals in the circumferential direction around the optical axis of the vibration isolating optical element and a position surrounding the peripheral edge of the movable member on the support member. It is preferable that the movement restricting portion is constituted by the four contact surfaces in contact with each other.
球心揺動タイプの防振機構では、2つのボイスコイルモータの一方は、コイルへの通電によって、揺動中心点を中心とする球面の接平面に沿いかつ2つの規定面の一方に沿う方向の推力を発生し、2つのボイスコイルモータの他方は、コイルへの通電によって、揺動中心点を中心とする球面の接平面に沿いかつ2つの規定面の他方に沿う方向の推力を発生するようにした上で、2つのボイスコイルモータの一方と2つの磁気センサの一方、2つのボイスコイルモータの他方と2つの磁気センサの他方をそれぞれ、揺動中心点を中心とする球面の径方向に並んで配置することが好ましい。 In the ball center swing type vibration-proof mechanism, one of the two voice coil motors is directed along the tangential plane of the spherical surface centered on the swing center point and along one of the two specified surfaces by energizing the coil. The other of the two voice coil motors generates a thrust along the tangential plane of the spherical surface centered on the oscillation center point and along the other of the two prescribed surfaces by energizing the coil. Then, one of the two voice coil motors, one of the two magnetic sensors, the other of the two voice coil motors, and the other of the two magnetic sensors are each in the radial direction of the spherical surface centered on the oscillation center point. It is preferable to arrange them side by side.
支持部材に対して可動部材を、防振光学要素の光軸と垂直な平面に沿って移動させるタイプの防振機構では、支持部材と可動部材の一方に設けられ防振光学要素の光軸に沿う方向に突出する突起と、支持部材と可動部材の他方に形成され該突起が挿入される孔の内面とによって移動制限部を構成することが好ましい。 In a vibration isolating mechanism of a type in which the movable member is moved relative to the support member along a plane perpendicular to the optical axis of the anti-vibration optical element, it is provided on one of the support member and the movable member and is aligned with the optical axis of the anti-vibration optical element. It is preferable that the movement restricting portion is constituted by the protrusion protruding in the direction along the inner surface of the hole formed in the other of the support member and the movable member and inserted in the protrusion.
防振光学要素の光軸と垂直な平面に沿って移動させるタイプの防振機構では、2つのボイスコイルモータの一方は、コイルへの通電によって、防止光学要素の光軸と垂直な平面に沿うと共に2つの規定面の一方に沿う方向の推力を発生し、2つのボイスコイルモータの他方は、コイルへの通電によって、防止光学要素の光軸と垂直な平面に沿うと共に2つの規定面の他方に沿う方向の推力を発生するようにした上で、2つのボイスコイルモータの一方と2つの磁気センサの一方、2つのボイスコイルモータの他方と2つの磁気センサの他方をそれぞれ、防振光学要素の光軸と平行な方向に並んで配置することが好ましい。 In an anti-vibration mechanism of the type that moves along a plane perpendicular to the optical axis of the anti-vibration optical element, one of the two voice coil motors follows a plane perpendicular to the optical axis of the anti-optical element by energizing the coil. And the other of the two voice coil motors, along the plane perpendicular to the optical axis of the prevention optical element, and the other of the two prescribed surfaces by energization of the coil. The vibration isolating optical element is configured such that one of the two voice coil motors and one of the two magnetic sensors are connected to the other of the two voice coil motors and the other of the two magnetic sensors. It is preferable to arrange them in a direction parallel to the optical axis.
防振光学要素を通った光束を反射する反射光学素子を有する光学系では、検出部材の校正に際して可動部材の移動を決める中心平面は、反射光学素子により反射された光束に沿う屈曲後光軸を含む面として設定することができる。 In an optical system having a reflective optical element that reflects a light beam that has passed through an anti-vibration optical element, the center plane that determines the movement of the movable member during calibration of the detection member has an optical axis after bending along the light beam reflected by the reflective optical element. It can be set as a containing surface.
本発明によれば、2つの検出部材の感受部中心と防振光学要素の光軸とによって定まる2つの規定面の鋭角側の交差角の中心を通る中心平面に沿って可動部材を移動させるだけで、簡単かつ迅速に2つの検出部材の校正を行い、従来に比して撮像装置の起動時などにおける待機時間を短縮することができる。 According to the present invention, the movable member is only moved along a central plane passing through the center of the intersection angle on the acute angle side of the two defined surfaces determined by the center of the sensing part of the two detection members and the optical axis of the vibration-proof optical element. Thus, the two detection members can be calibrated easily and quickly, and the waiting time at the time of starting up the imaging apparatus can be shortened as compared with the conventional case.
図1から図20を参照して、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について説明する。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。
An imaging unit (imaging device) 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the front, rear, left, and right directions are based on the arrow direction shown in the figure, and the subject (object) side is the front. As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
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G1、第2群G2、第3群G3、第4群G4を有し、第1群G1に含まれる第1プリズム(反射光学要素)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。第1プリズムL11は、前方を向く入射面L11−aと、右方を向く出射面L11−bと、入射面L11−a及び出射面L11−bに対して斜設された反射面L11−cを有している。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(防振光学要素)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。
As shown in FIG. 3, the imaging optical system of the
図3に示すように、前方から後方に向かう第1光軸(防振光学要素の光軸)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(屈曲後光軸)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。撮像センサ14で光電変換された信号が撮像ユニット10の制御部89(図19)に送られ、制御部89の画像処理回路で処理されて画像データが生成される。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。
As shown in FIG. 3, the light beam from the subject incident on the first lens L1 along the first optical axis (optical axis of the image stabilizing optical element) O1 from the front to the rear is first through the incident surface L11-a. The light enters the prism L11, is reflected by the reflecting surface L11-c of the first prism L11 in the direction (left to right) along the second optical axis (post-bending optical axis) O2, and is emitted from the emitting surface L11-b. . Subsequently, the light beam passes through the second lens L2 located on the second optical axis O2 and the respective lenses from the second group G2 to the fourth group G4, enters the second prism L12 through the incident surface L12-a, and enters the second prism L12. Reflected in the direction along the third optical axis O3 (the direction from the rear to the front) by the reflecting surface L12-c of the prism L12, emitted from the emitting surface L12-b, and imaged on the imaging surface of the
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。第1の実施形態の撮像ユニット10では、図2、図8、図10から図16、図18に基準平面P1を示し、図2、図4、図10から図12、図14、図15、図17に基準平面P2を示している。
A virtual plane including the first optical axis O1, the second optical axis O2, and the third optical axis O3 is defined as a reference plane P1, and a virtual plane including the first optical axis O1 orthogonal to the reference plane P1 is defined as the reference plane P2. And In the
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。 The first lens L1 has a light incident surface L1-a facing the subject side as a flat surface, a light exit surface L1-b facing the first prism L11 as a concave surface, and a part of the peripheral edge on the side where the second optical axis O2 extends. It has a D-cut shape cut out in a direction along the reference plane P2. The entrance surface L11-a and the exit surface L11-b of the first prism L11 are substantially perpendicular to each other, and the reflection surface L11-c is at an angle of about 45 degrees with respect to the entrance surface L11-a and the exit surface L11-b. It is obliquely installed. Similar to the first prism L11, the incident surface L12-a and the exit surface L12-b of the second prism L12 are substantially perpendicular to each other, and the reflective surface L12-c is formed on the entrance surface L12-a and the exit surface L12-b. In contrast, it is inclined at an angle of about 45 degrees.
撮像ユニット10はハウジング(支持部材)20を有する。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とを有し、ハウジング20の後部が後方支持板21によって塞がれる。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。後方支持板21には、ハウジング20の第1支持部23の後方位置に組付開口21a(図6)が形成されている。
The
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、図2、図6、図19)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。レンズ駆動モータMは制御部89(図19)に含まれるモータドライバを介して駆動制御される。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。
A lens frame (not shown) that holds the second group G2 and a lens frame (not shown) that holds the third group G3 are each supported in the box-
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13を備えている。この防振機構13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(揺動中心点)A1(図4)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。
The
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(支持部材)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8、図11)と、カバー部材32に支持される一対のコイル83、84(図5、図6、図11から図16、図19)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(2つの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(検出部材、磁気センサ)85、86(図5から図10、図12、図13、図15から図17、図19)を用いて行われる。
The first lens L1 is fixedly supported by a first lens frame (movable member) 30, and the
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、図8、図11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。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。
Each of the
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(第2光軸O2に沿う反射後の光束の進行方向と反対側)の位置で枠状のレンズ保持部40に接続している。磁石保持部42、43は、第1光軸O1を中心とするレンズ保持部40の周方向において互いの位置を異ならせている。支持部41は、レンズ保持部40のうち磁石保持部42と磁石保持部43の間の周方向位置から後方に向けて延びる後方延出部41aと、後方延出部41a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延設される片持状のピボットアーム41bを有している。後方延出部41aの延設方向(前後方向)に対してピボットアーム41bの延設方向(左右方向)は略垂直の関係になっており、図4のように基準平面P1に沿う側断面では、支持部41は後方延出部41aとピボットアーム41bによる略L字状の形状を有する。ピボットアーム41bの先端には、後方に向けて突出するピボット凸部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。ピボットアーム41b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41cが形成されている。湾曲面41c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。
The
第1レンズ枠30の磁石保持部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。磁石保持部42と磁石保持部43はそれぞれ、保持する永久磁石81と永久磁石82を囲む方形の枠状部として形成されている。
The
第1レンズ枠30はさらに、支持部41における後方延出部41aの後端部(ピボットアーム41bの基部付近)にガイド部45を有している。図5から図8、図12、図13、図15、図16、図17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17に示すように、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。
The
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5と図6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(図6)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。支持座25及び延長突出部26に加えてさらに、プリズム保持枠23aから後方に向けてバネ支持突起27が突設されている(図4から図6)。バネ支持突起27と付勢アーム支持突起28は基準平面P1上に位置する。
In the first prism L11 held by the
図4から図6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36とコイルバネ37が設けられる。付勢アーム36は、L字状に屈曲された支持板部36aの一端に押圧段部36bを有しており、支持板部36aの略直交する2つの面には係合孔36cと係合孔36dが形成されている。支持板部36aにおける押圧段部36bと反対側の端部には屈曲支持部36eが形成されている。係合孔36cに付勢アーム支持突起28を挿入させ、支持突起27を係合孔36dに対して挿入させ、屈曲支持部36eを付勢アーム支持突起28に係合させることにより、付勢アーム36がハウジング20に支持される。付勢アーム36の組み付けに先立ってバネ支持突起27の外側にコイルバネ37が挿入され、付勢アーム36がハウジング20に組み付けられると、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に当接し、コイルバネ37の他端が支持板部36aに当接する。ハウジング20に対して付勢アーム36は、屈曲支持部36eと付勢アーム支持突起28の係合箇所を支点とする揺動が可能に支持され、この揺動によって押圧段部36bの前後方向位置を変化させることができる。コイルバネ37の付勢力によって、付勢アーム36は押圧段部36cを後方に押し出す方向に付勢される。
As shown in FIGS. 4 to 6, a biasing
図9と図10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7と図8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、制御部89(図19)と電気的に接続され、ホールセンサ85とホールセンサ86の出力情報が制御部89に伝えられる。
As shown in FIGS. 9 and 10, the
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65及び回転規制突起66が形成されている。
In the
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7、図8)。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。
The
図5と図6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。後方支持板21の組付開口21aを通して挿入空間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。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
センサホルダ31は、図5と図6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)。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。
The
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41b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41b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41bのうちピボット凸部44と逆側の湾曲面41cが、付勢アーム36の押圧段部36bの後方を向く面に当接し、湾曲面41c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41c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7と図8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ことで、ホールセンサ85が磁石保持部42に対向し、ホールセンサ86が磁石保持部43に対向する(図12、図13、図15から図17)。
The
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、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。
As an order of assembling the
図1、図2、図5、図6、図14から図18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。
As shown in FIGS. 1, 2, 5, 6, and 14 to 18, the
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。図5、図14から図17に示すように、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。なお、図14ではコイル支持部材87とコイル支持部材88を省略した状態でのコイル取付部75と各コイル83、84の関係を示している。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11から図13、図15、図16)。制御部89(図19)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。
Two
図2、図4から図8、図11から図18に示すように、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(90°間隔)で、4つの位置制限突起(移動制限部、突出部)46が設けられている。4つの位置制限突起46はそれぞれ第1レンズ枠30の左方、右方、上方、下方に向けて突出しており、以下の説明では必要に応じて、左方に向くものを位置制限突起46L、右方に向くものを位置制限突起46R、上方に向くものを位置制限突起46U、下方に向くものを位置制限突起46Dと呼び分ける。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46L、46R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46U、46Dが基準平面P2上に位置する。
As shown in FIGS. 2, 4 to 8, and 11 to 18, the outer periphery of the
図1、図4から図6、図15から図18に示すように、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(移動制限部、当接面)76が形成されている。4つの位置制限面76は、第1レンズ枠30の左方に位置する位置制限面76L、右方に位置する位置制限面76R、上方に位置する位置制限面76U、下方に位置する位置制限面76Dからなり、4つの位置制限突起46と同様に第1光軸O1を中心とする周方向に略等間隔(90°間隔)で配置されており、左右方向に並ぶ一対の位置制限面76L、76R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面76U、76Dが基準平面P2上に位置する。位置制限面76Lはカバー部材32の左方の側壁70の内面(右方を向く面)に形成されている。位置制限面76Uと位置制限面76Dはそれぞれ、上方と下方の側壁70の内面から第1光軸O1に接近する方向に突出させたリブの端面に形成されている。位置制限面76Rはカバー部材32の前壁71のうち撮影開口72に臨む内周部分に形成されている。
As shown in FIGS. 1, 4 to 6, and FIGS. 15 to 18, the
第1レンズ枠30が球心揺動を行う際に、位置制限突起46が対向関係にある位置制限面76bに当接することでそれ以上の揺動が制限される。図11、図12及び図15に示すように、4つの位置制限突起46はそれぞれ、第1レンズ枠30の外径方向に向けて凸となる湾曲面を有しており、4つの位置制限面76はそれぞれ凹状の湾曲面として形成されている。各位置制限突起46の前端付近は半球状(球面の一部)に形成されており(図4、図7、図8、図11、図13、図16から図18参照)、第1レンズ枠30の球心揺動を制限するときには、位置制限突起46における前端付近の半球状部分を凹状の位置制限面76に当接させる。
When the
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(図4)。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(図4)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。また、ピボット凸部44とピボット凹部65の当接部分を揺動中心A1を中心とする球面の一部(前述の凸状球面と凹状球面)とし、かつピボットアーム41bの湾曲面41cを揺動中心A1を中心とする球面の一部としたことにより、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、コイルバネ37のバネ荷重が変化しない(前後方向に一定の荷重を付与し、かつ前後方向以外の方向に余分な荷重を発生させない)。これにより、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、高い精度で安定した防振制御を実現できる。
As described above, in the state where the members related to the support and drive of the first lens L1 are assembled to the
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。そのため、第1レンズ枠30とカバー部材32は、位置制限突起46Lと位置制限面76L、位置制限突起46Rと位置制限面76R、位置制限突起46Uと位置制限面76U、位置制限突起46Dと位置制限面76Dがそれぞれ常に対向する状態に保たれる。
The
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。
The driving means for pivoting the
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81t、82t(図13に仮想的に示す)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83t、84t(図13に仮想的に示す)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。接平面81tと接平面83tは略平行な関係にあり、接平面82tと接平面84tは略平行な関係にある。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。すなわち、揺動中心A1を中心とする仮想の球体で、第1光軸O1及びその延長線との交点位置を両極点とし、その両極点を結ぶ球面上の円弧を経線、該経線と直交する関係の球面上の円弧を緯線とみなした場合、永久磁石81の外形中心と永久磁石82の外形中心は、仮想球面の同一緯線上(第1光軸O1を中心とする同一円上)に位置する。コイル83の外形中心とコイル84の外形中心も同様の仮想球面(永久磁石81、82の外形中心が位置する上記の仮想球面よりも大径の仮想球面)の同一緯線上(第1光軸O1を中心とする同一円上)に位置する。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(図12、図13、図15から図17参照)。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(図12、図13、図15、図16参照)。
The details of the driving means for swinging the
永久磁石81の磁界内に位置するコイル83に通電すると、フレミングの左手の法則によって、揺動中心A1を中心とする球面の接平面81t、83t(図13)に沿って、各永久磁石81の磁極境界線Q1と各コイル83の一対の長辺部83aに対して垂直な方向への推力が生じる。同様に、永久磁石82の磁界内に位置するコイル84に通電すると、揺動中心A1を中心とする球面の接平面82t、84t(図13)に沿って、各永久磁石82の磁極境界線Q2と各コイル84の一対の長辺部84aに対して垂直な方向への推力が生じる。これらの推力の作用方向を図7と図8に矢線E1、E2として示した。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E1、E2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(46L、46R、46U、46D)とカバー部材32に形成した4つの位置制限面76(76L、76R、76U、76D)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。
When the
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。
When the
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。
When the
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13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13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20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。
Further, the
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41b)、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。
In particular, in the
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。
Further, the
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。
In addition, on the optical path ahead of the first prism L11 (a region on the right side of the reference plane P2), a motor M for driving the second group G2 and the third group G3 along the second optical axis O2, etc. In the case where such metal parts are made of a magnetic metal, if the metal parts are close to the electromagnetic actuator, the vibration-proof drive may be affected. Even when the support driving mechanism of the second group G2 or the third group G3 includes a magnetic metal by arranging the
以上の撮像ユニット10において、ホールセンサ85のセンサ感受部の中心85a(図12、図13、図15から図17)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K1と、ホールセンサ86のセンサ感受部の中心86a(図12、図13、図15、図16)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K2を、図11、図12、図14及び図15に示した。なお、センサ感受部の中心85a、86aとは、各ホールセンサ85、86で磁界を感受する実効的な領域の中心を意味する。センサ規定面K1とセンサ規定面K2は、基準平面P1を挟んだ交差角Z1が約120°、基準平面P2を挟んだ交差角Z2が約60°であり、基準平面P1に対する互いの傾き角が正逆に約60°、基準平面P2に対する互いの傾き角が正逆に約30°となっている。つまり、非直交に交差するセンサ規定面K1とセンサ規定面K2のうち、交差角が大きい(交差角Z1)鈍角側の交差中心に基準平面P1が位置し、交差角が小さい(交差角Z2)鋭角側の交差中心に基準平面P2が位置する。
In the
第1光軸O1を中心とする周方向において、永久磁石81と永久磁石82、コイル83とコイル84はそれぞれ、センサ規定面K1とセンサ規定面K2の交差角Z1、Z2に対応する周方向間隔、すなわち基準平面P1に対して正逆に約60°の傾きで配置されている。図11のように第1光軸O1に沿って見ると、永久磁石81の磁極境界線Q1とコイル83の長辺部83aがセンサ規定面K1に対して略垂直に交わるように配置されている。また、永久磁石82の磁極境界線Q2とコイル84の長辺部84aがセンサ規定面K2に対して略垂直に交わるように配置されている。そして、永久磁石81とコイル83による推力E1(図7、図8)はセンサ規定面K1に沿って作用し、永久磁石82とコイル84による推力E2(図7、図8)はセンサ規定面K2に沿って作用する。なお、永久磁石81とコイル83の外形中心は、センサ規定面K1に対して、磁極境界線Q1や長辺部83aに沿う方向にオフセットしている。同様に、永久磁石82とコイル84の外形中心は、センサ規定面K2に対して、磁極境界線Q2や長辺部84aに沿う方向にオフセットしている(図11、図12、図14、図15参照)。永久磁石81とコイル83の外形中心を通りセンサ規定面K1と平行な平面と、永久磁石82とコイル84の外形中心を通りセンサ規定面K2と平行な平面を設定すると、この2つの平面は、第1光軸O1よりも右方(第2光軸O2の進行方向)の基準平面P1上で交差する。
In the circumferential direction centered on the first optical axis O1, the
図15に示すように、基準平面P1上には、球心揺動を行う第1レンズ枠30の左方への移動端(揺動端)を定める位置制限突起46L及び位置制限面76Lと、右方への移動端(揺動端)を定める位置制限突起46R及び位置制限面76Rが設けられている。また、基準平面P2上には、第1レンズ枠30の上方への移動端(揺動端)を定める位置制限突起46U及び位置制限面76Uと、下方への移動端(揺動端)を定める位置制限突起46D及び位置制限面76Dが設けられている。これらの制限手段による移動制限を受けるまで第1レンズ枠30を球心揺動させたときのホールセンサ85、86の出力変化を図20に示した。図20のF1は、基準平面P1(センサ規定面K1、K2の鈍角側の交差中心)に沿って第1レンズ枠30を球心揺動させたときのセンサ出力であり、F2は、基準平面P2(センサ規定面K1、K2の鋭角側の交差中心)に沿って第1レンズ枠30を球心揺動させたときのセンサ出力である。
As shown in FIG. 15, on the reference plane P1, a
撮像ユニット10の起動時などにおいて制御部89は、防振機構13のイニシャライズ(ホールセンサ85、86の校正)を行う。イニシャライズでは、第1レンズ枠30を機械的に制限される所定の移動端まで駆動して、ホールセンサ85、86に対する永久磁石81、82の位置を最大レンジで変化させ、このときのホールセンサ85、86の検出磁束密度を位置情報に換算する。本実施形態の撮像ユニット10ではイニシャライズに際して、位置制限突起46U及び位置制限面76Uと、位置制限突起46D及び位置制限面76Dとによって制限される上下方向の移動端(球心揺動の揺動端)に第1レンズ枠30を駆動させる。つまり、センサ規定面K1、K2の鋭角側の交差中心である基準平面(中心平面)P2に沿う第1レンズ枠30の移動端を参照してイニシャライズを行う。図20に示すように、センサ規定面K1、K2の鈍角側の交差中心である基準平面P1に沿う移動端(位置制限突起46Lと位置制限面76Lが当接する位置と、位置制限突起46Rと位置制限面76Rが当接する位置)へ第1レンズ枠30を駆動した場合(F1)よりも、センサ規定面K1、K2の鋭角側の交差中心である基準平面P2に沿う移動端(位置制限突起46Uと位置制限面76Uが当接する位置と、位置制限突起46Dと位置制限面76Dが当接する位置)へ第1レンズ枠30を駆動した場合(F2)の方が、各ホールセンサ85、86の出力変化が大きい。従って、後者の基準平面P2に沿う第1レンズ枠30の駆動のみで、2つのホールセンサ85、86に対して2つの永久磁石81、82がフルスケール移動した状態が得られ、基準平面P1に沿う第1レンズ枠30の駆動を行わずにイニシャライズを完了することができる。これにより、防振機構の準備が完了して撮影可能になるまでのレスポンスの向上や、制御負担の軽減といった効果を得ることができる。
When the
図21から図23に第2の実施形態を示す。この実施形態の防振機構113は、先に説明した撮像ユニット10と共通の光学系(図3)に適用されるものであり、第1レンズ枠(可動部材)130のレンズ保持部140に第1レンズL1を保持している。第1レンズ枠130は、上下方向に離間して位置してレンズ保持枠140から後方に延設される一対の後方延出部141aと、一対の後方延出部141aの後端を接続して上下方向に延びる橋絡部141bと、橋絡部141bから基準平面P2に向けて延設されるピボットアーム141cとにより構成される支持部141を有する。ピボットアーム141cの先端には、後方へ向けて突出するピボット凸部144が形成されており、ピボット凸部144が図示を省略するピボット凹部に対して、揺動中心A1(図23)を中心として球心揺動可能に支持される。ピボットアーム141cの先端には、ピボット凸部144と反対の前方を向く湾曲面141dが形成され、湾曲面141dを押圧する付勢手段(不図示)によってピボット凸部144をピボット凹部に当接させる状態が維持される。
21 to 23 show a second embodiment. The
第1レンズ枠130にはさらに、概ね一対の後方延出部141aに対応する上下方向幅(第1光軸O1を中心とする周方向で一対の後方延出部141aの間に位置する配置)で、磁石保持部142と磁石保持部143が形成され、図21に示すように、磁石保持部142に永久磁石181が保持され、磁石保持部143に永久磁石182が保持される。揺動中心A1を中心とする仮想の球体の径方向において、揺動中心A1に近い内径側から順に、ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)185、永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)181、コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)183が並んで配置され、ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)186、永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)182、コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)184が並んで配置される。コイル183、184とホールセンサ185、186はそれぞれ、第1の実施形態のカバー部材32やセンサホルダ31のような固定の支持部材に支持されている。
Further, the
ホールセンサ185のセンサ感受部の中心185a(図22)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K11と、ホールセンサ186のセンサ感受部の中心186a(図22)と第1光軸O1とを通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K12は、基準平面P1を挟んだ交差角Z11が約60°、基準平面P2を挟んだ交差角Z12が約120°であり、基準平面P1に対する互いの傾き角が正逆に約30°、基準平面P2に対する互いの傾き角が正逆に約60°となっている。つまり、第1の実施形態とは逆に、非直交に交差するセンサ規定面K11とセンサ規定面K12のうち、交差角の大きい(交差角Z12)鈍角側の交差中心に基準平面P2が位置し、交差角の小さい(交差角Z11)鋭角側の交差中心に基準平面P1が位置する。
The
図21に示すように、コイル183は一対の長辺部183aと一対の短辺部183bを有し、永久磁石181のN極とS極を分ける磁極境界線Q11に対して一対の長辺部183aが略平行である。同様にコイル184は一対の長辺部184aと一対の短辺部184bを有し、永久磁石182のN極とS極を分ける磁極境界線Q12に対して一対の長辺部184aが略平行である。コイル183、184に通電すると、磁極境界線Q11、Q12と各長辺部183a、184aに対して垂直な方向への推力が生じる。第1光軸O1を中心とする周方向において、永久磁石181と永久磁石182、コイル183とコイル184はそれぞれ、センサ規定面K11とセンサ規定面K12の交差角Z11、Z12に対応する周方向間隔(基準平面P1に対して正逆に約30°の傾き)で配置されている。より詳しくは、永久磁石181とコイル183のそれぞれの外形中心は、概ねセンサ規定面K11上に位置し、永久磁石182とコイル184の外形中心は、概ねセンサ規定面K12に位置している。そして、永久磁石181、182(あるいはコイル183、184)のそれぞれの外形中心及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な2つの平面を設定すると、この2つの平面は、基準平面P1を挟んだ交差角が約60°、基準平面P2を挟んだ交差角が約120°となる。永久磁石181とコイル183による推力はセンサ規定面K11に沿って作用し、永久磁石182とコイル184による推力はセンサ規定面K12に沿って作用する。
As shown in FIG. 21, the
第1レンズ枠130の外周部分には、第1光軸O1を中心とする周方向に略等間隔(90°間隔)で4つの位置制限突起(移動制限部、突出部)146が設けられ、第1レンズ枠130を支持する固定の支持部材(第1の実施形態のカバー部材32に相当する不図示の部材)には、4つの位置制限突起146に対向する4つの位置制限面(移動制限部、当接面)176が形成されている。基準平面P1上に配した、位置制限突起146L及び位置制限面176Lと、位置制限突起146R及び位置制限面176Rは、球心揺動を行う第1レンズ枠130の左右方向への移動端(揺動端)を定める。基準平面P2上に配した、位置制限突起146U及び位置制限面176Uと、位置制限突起146D及び位置制限面176Dは、球心揺動を行う第1レンズ枠130の上下方向への移動端(揺動端)を定める。
Four position restricting projections (movement restricting portions, projecting portions) 146 are provided on the outer peripheral portion of the
第2の実施形態では、撮像ユニットの制御部は、防振機構113のイニシャライズ(ホールセンサ185、186の校正)に際して、位置制限突起146L及び位置制限面176Lと、位置制限突起146R及び位置制限面176Rとによって制限される左右方向の移動端(球心揺動の揺動端)に第1レンズ枠130を駆動させる。つまり、センサ規定面K11、K12の鋭角側の交差中心である基準平面(中心平面)P1に沿う第1レンズ枠130の移動端のみを参照してイニシャライズを行う。これにより、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the second embodiment, the control unit of the imaging unit performs the
以上に説明した第1と第2の実施形態は、第1レンズL1を球心揺動させる防振機構13、113へ適用したものであるが、球心揺動以外の動作を行う防振機構にも適用が可能である。図24から図33は、球心揺動以外の動作を行う防振機構の一例として、第1レンズL1を第1光軸O1と垂直な平面に沿って移動させる平面動作タイプの防振機構213を示している。この平面動作タイプの防振機構に本発明を適用した第3の実施形態の防振機構313を図34から図36に示し、第4の実施形態の防振機構413を図37から図39に示す。
The first and second embodiments described above are applied to the
図24から図33に示す防振機構213を構成する第1レンズ(防振光学要素)L21は、第1及び第2の実施形態の第1レンズL1に対応する防振光学要素である。第1プリズム(反射光学要素)L211は第1の実施形態における第1プリズムL11と実質的に共通の反射光学要素であり、第1光軸O1に沿って入射した光束を第2光軸O2に沿う方向に反射する反射面(図には表れていない)と、第1光軸O1上に位置する入射面L211−a(図30、図33)と、第2光軸O2上に位置する出射面L211−b(図26、図30、図33)とを有している。図24から図33には第1レンズL21と第1プリズムL211以外の光学要素が図示されていないが、図3に示す第2レンズL2から撮像センサ14までの光学要素が第1プリズムL211以降に配されるものとする。そして、防振機構213における第1光軸O1、第2光軸O2、基準平面P1及び基準平面P2は、第1及び第2の実施形態の防振機構13、113と同様に定義されるものとする。
A first lens (anti-vibration optical element) L21 constituting the
ベース枠(支持部材)250は、第1の実施形態の撮像ユニット10のハウジング20の第1支持部23に相当する固定の支持部材であり、第1プリズムL211を保持するプリズム保持枠251を有する。プリズム保持枠251の左方には、第1光軸O1に対して略垂直なフランジ状のセンサ支持部252、253が形成されている。センサ支持部252、253の前面側にホールセンサ285、286が支持される。
The base frame (support member) 250 is a fixed support member corresponding to the
プリズム保持枠251の周囲に、前方へ突出する2つの移動制限突起(移動制限部)254と、前方に向けて開口された有底の凹部である3つのボール支持孔255と、側方に突出する3つのバネ掛け突起256が形成されている。より詳しくは、2つの移動制限突起254は、基準平面P2の右方に、基準平面P1を挟んで略対称な位置関係で配置されている。プリズム保持枠251の左方に、基準平面P1上に位置させて1つのボール支持孔255が形成され、基準平面P2の右方に、基準平面P1を挟んで略対称な位置関係で2つのボール支持孔255が形成されている。プリズム保持枠251の左方に、基準平面P1上に位置させて1つのバネ掛け突起256が形成され、プリズム保持枠251の上下に、基準平面P2上に位置させて2つのバネ掛け突起256が形成されている。
Around the
第1レンズ枠230は、第1レンズL21を保持する枠状のレンズ保持部231の周囲に外周突出部232を有し、外周突出部232の後面に3つのボール当接面233(図32)が形成されている。3つのボール当接面233は、ベース枠250の3つのボール支持孔255に対向する位置に設けられており、各ボール当接面233と各ボール支持孔255の底面との間にガイドボール240を挟持している。ボール当接面233とボール支持孔255の底面はそれぞれ第1光軸O1と略垂直な平滑な平面である。ガイドボール240は第1光軸O1と垂直な方向にはボール支持孔255に対して遊嵌しており、ガイドボール240はボール支持孔255内の中央付近に位置するときにはボール支持孔255の内側壁に当接しない。
The
第1レンズ枠230の外周部には周方向に位置を異ならせて3つのバネ掛け突起234が設けられ、3つのバネ掛け突起234とベース枠250に3つ設けたバネ掛け突起256との間に3本の引張バネ241が張設されている。第1レンズ枠230は3つの引張バネ241の付勢力によってベース枠250に接近する方向(後方)に付勢され、ボール当接面233をガイドボール240に当接させることで第1レンズ枠230の後方への移動が規制される。この状態で3箇所のボール当接面233が3つのガイドボール240に対してそれぞれ点接触しており、この点接触部分を摺接させることで(もしくは、ガイドボール240がボール支持孔255の内側壁に当接していないときはガイドボール240を転動させながら)、第1レンズ枠230は第1光軸O1と垂直な平面に沿って自在に移動可能になっている。
Three
第1レンズ枠230の外周突出部232にはさらに、ベース枠250に設けた2つの移動制限突起254を挿入させる2つの移動制限孔(移動制限部)235が形成されている。図33に示すように、各移動制限孔235は、第1光軸O1と直交する平面内において概ね正方形をなす矩形内面形状を有しており、移動制限孔235の一方の対角線方向が左右方向、他方の対角線方向が上下方向に一致する。第1レンズ枠230は、移動制限孔235の内面に移動制限突起254を当接させるまでの範囲でベース枠250に対して移動することができる。
Two movement restriction holes (movement restriction parts) 235 for inserting two
第1レンズ枠230は、レンズ保持部231の左方に、基準平面P1に関して略対称な磁石保持部236、237を有しており、磁石保持部236上に永久磁石281を保持し、磁石保持部237上に永久磁石282を保持している。永久磁石281、282はそれぞれ第1光軸O1と略垂直な平面に沿って広がりを有する扁平な直方体であり、図28に示す磁極境界線Q21、Q22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。永久磁石281、282の互いの形状及び大きさは略同一であり、基準平面P2から離れるにつれて基準平面P1に接近する方向に互いの磁極境界線Q21、Q22を向けて、基準平面P1に関して対称の関係で配置される。
The
永久磁石281、282の前方に対向してコイル283、284が設けられる。コイル283、284は、第1の実施形態のカバー部材32のような固定の支持部材(図示を省略している)に支持される。コイル283、284はそれぞれ、第1光軸O1と略垂直な平面に沿って広がりを有する扁平な空芯コイルであり、略平行な一対の長辺部283a、284aと該一対の長辺部283a、284aを接続する一対の湾曲部283b、284bを有する。コイル283、284は空芯部分を前後方向に向けた状態で、一対の長辺部283aを永久磁石281の磁極境界線Q21と略平行に、一対の長辺部284aを永久磁石282の磁極境界線Q22と略平行にして配置される。コイル283、284の互いの形状及び大きさは略同一であり、基準平面P1に関して対称の関係で配置される。
永久磁石281とコイル283、永久磁石282とコイル284からなる電磁アクチュエータ(2つのボイスコイルモータ)によって第1レンズ枠230が駆動される。コイル283に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q21と長辺部283aに対して垂直な方向の推力E21(図28)が発生し、コイル284に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q22と長辺部284aに対して垂直な方向の推力E22(図28)が発生し、第1レンズ枠230が3つのガイドボール240に支持されながら基準平面P1と垂直な平面に沿って移動する。この第1レンズ枠230の移動により像振れ補正を行う。
The
ベース枠250に第1レンズ枠230を支持させた状態では、ベース枠250のセンサ支持部252、253に支持されたホールセンサ285、286が、第1レンズ枠230の磁石保持部236、237の後方に近接して位置しており、ホールセンサ285、286の出力によって第1レンズ枠230(第1レンズL21)の位置検出が行われる。
In a state where the
図24から図33に示す防振機構213は、ホールセンサ285のセンサ感受部の中心285a(図32)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K21(図28、図32)と、ホールセンサ286のセンサ感受部の中心286a(図32)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K22(図28、図32)が、交差角90°の関係にある(基準平面P1を挟んだ交差角Z21と、基準平面P2を挟んだ交差角Z22がいずれも90°である)。この構成では、センサ規定面K21とセンサ規定面K22に沿う2つの移動方向で第1レンズ枠230を移動させたときや、基準平面P1と基準平面P2に沿う2つの移動方向で第1レンズ枠230を移動させたときに、各ホールセンサ285、286が等しく出力変化する。そのため、移動制限孔235の内面に移動制限突起254が当接するまでの範囲で、センサ規定面K21とセンサ規定面K22の両方に沿う移動、または基準平面P1と基準平面P2の両方に沿う移動を第1レンズ枠230に行わせて、防振機構213のイニシャライズ(ホールセンサ285、286の校正)を行う。
The
図34から図36を参照して第3の実施形態の防振機構313を説明する。この防振機構313は、図24から図33を参照して説明した防振機構213を基準として、永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)381、382とコイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)383、384とホールセンサ(検出部材、磁気センサ)385、386の配置を異ならせている。図34から図36において先の防振機構213と共通する部分は同じ符号で示している。
The
防振機構313では、ホールセンサ385のセンサ感受部の中心385a(図35)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K31(図34、図35)と、ホールセンサ386のセンサ感受部の中心386a(図35)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K32(図34、図35)は、基準平面P1を挟んだ交差角Z31が約120°で、基準平面P2を挟んだ交差角Z32が約60°であり、基準平面P1に対する互いの傾き角が正逆に約60°で、基準平面P2に対する互いの傾き角が正逆に約30°となっている。すなわち、ホールセンサ385、386とセンサ規定面K31、K32はそれぞれ、第1光軸O1を中心とする周方向の配置としては、第1の実施形態のホールセンサ85、86とセンサ規定面K1、K2と同様になっている。
In the
第1レンズ枠(可動部材)330の磁石保持部336、337に保持される永久磁石381、382はそれぞれの外形中心がセンサ規定面K31、K32上に位置し、かつ磁極境界線Q31、Q32(図34)がセンサ規定面K31、K32に対して略垂直になるように配置されている。一対の長辺部383aと一対の短辺部383bを有するコイル338は、各長辺部383aが永久磁石381の磁極境界線Q31と略平行に配置されている。一対の長辺部384aと一対の短辺部384bを有するコイル384は、各長辺部384aが永久磁石382の磁極境界線Q32と略平行に配置されている。永久磁石381と永久磁石382、コイル383とコイル384はそれぞれ、センサ規定面K31とセンサ規定面K32の交差角Z31、Z32に対応する周方向間隔、すなわち第1光軸O1を中心とする周方向で基準平面P1に対して正逆に約60°の傾きで配置されている。より詳しくは、永久磁石381、382(あるいはコイル383、384)のそれぞれの外形中心及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な2つの平面を設定すると、この2つの平面は、基準平面P1を挟んだ交差角が約120°で、基準平面P2を挟んだ交差角が約60°となる。コイル383に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q31と長辺部383aに対して垂直な方向の推力E31(図34)が発生し、コイル384に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q32と長辺部384aに対して垂直な方向の推力E32(図34)が発生する。
The
第3の実施形態では、第1の実施形態の防振機構13と同様に、防振機構313のイニシャライズ(ホールセンサ385、386の校正)に際して、センサ規定面K31、K32の鋭角側の交差中心である基準平面(中心平面)P2に沿う移動端まで第1レンズ枠330を移動させる。具体的には、左右及び上下に4つの角部を有する矩形内面の移動制限孔235のうち上下の2つの角部(厳密には、それぞれの角部を挟む各一対の斜面)に移動制限突起254が当接するまでの第1レンズ枠330を移動させる。
In the third embodiment, similar to the
続いて、図37から図39を参照して第4の実施形態の防振機構413を説明する。第3の実施形態の防振機構313と同様に第4の実施形態の防振機構413も、図24から図33を参照して説明した防振機構213を基準として、永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)481、482とコイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)483、484とホールセンサ(検出部材、磁気センサ)485、486の配置を異ならせている。防振機構413では、ホールセンサ485のセンサ感受部の中心485a(図38)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K41(図37、図38)と、ホールセンサ486のセンサ感受部の中心486a(図38)及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な平面であるセンサ規定面K42(図37、図38)は、基準平面P1を挟んだ交差角Z41が約60°で、基準平面P2を挟んだ交差角Z42が約120°であり、基準平面P1に対する互いの傾き角が正逆に約30°で、基準平面P2に対する互いの傾き角が正逆に約60°となっている。すなわち、ホールセンサ485、486とセンサ規定面K41、K42はそれぞれ、第1光軸O1を中心とする周方向の配置としては、第2の実施形態のホールセンサ185、186とセンサ規定面K11、K12と同様になっている。
Subsequently, a
第1レンズ枠(可動部材)430の磁石保持部436、437に保持される永久磁石481、482はそれぞれの外形中心がセンサ規定面K41、K42上に位置し、かつ磁極境界線Q41、Q42(図37)がセンサ規定面K41、K42に対して略垂直になるように配置されている。一対の長辺部483aと一対の短辺部483bを有するコイル483は、各長辺部483aが永久磁石481の磁極境界線Q41と略平行に配置されている。一対の長辺部484aと一対の短辺部484bを有するコイル484は、各長辺部484aが永久磁石482の磁極境界線Q42と略平行に配置されている。永久磁石481と永久磁石482、コイル483とコイル484はそれぞれ、センサ規定面K41とセンサ規定面K42の交差角Z41、Z42に対応する周方向間隔、すなわち第1光軸O1を中心とする周方向で基準平面P1に対して正逆に約30°の傾きで配置されている。より詳しくは、永久磁石481、482(あるいはコイル483、484)のそれぞれの外形中心及び第1光軸O1を通り第1光軸O1と平行な2つの平面を設定すると、この2つの平面は、基準平面P1を挟んだ交差角が約60°で、基準平面P2を挟んだ交差角が約120°となる。コイル483に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q41と長辺部483aに対して垂直な方向の推力E41(図37)が発生し、コイル484に通電すると、第1光軸O1と垂直な平面内で磁極境界線Q42と長辺部484aに対して垂直な方向の推力E42(図37)が発生する。
The
第4の実施形態では、第2の実施形態の防振機構113と同様に、防振機構413のイニシャライズ(ホールセンサ485、486の校正)に際して、センサ規定面K41、K42の鋭角側の交差中心である基準平面(中心平面)P1に沿う移動端まで第1レンズ枠430を移動させる。具体的には、左右及び上下に4つの角部を有する矩形内面の移動制限孔235のうち左右の2つの角部(厳密には、それぞれの角部を挟む各一対の斜面)に移動制限突起254が当接するまでの第1レンズ枠430を移動させる。
In the fourth embodiment, similar to the
防振機構313では基準平面P2に沿う第1レンズ枠330の駆動のみで、防振機構413では基準平面P1に沿う第1レンズ枠430の駆動のみで、イニシャライズを完了することができるため、第1、第2の実施形態における防振機構13、113と同様に、防振機構の準備が完了して撮影可能になるまでのレスポンスの向上や、制御負担の軽減といった効果を得ることができる。
Since the
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、図示の各実施形態は、最も物体側に位置する第1レンズL1、L21を防振駆動させているが、本発明は最も物体側のレンズのみを防振駆動の対象とするものではなく、撮像光学系における任意の光学要素を防振光学要素として選択できる。防振光学要素はレンズ以外でもよく、レンズの場合は単レンズ以外でもよい。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on illustration embodiment, this invention is not limited to illustration embodiment, It can change in the range which does not deviate from the summary of invention. For example, in each of the illustrated embodiments, the first lenses L1 and L21 located closest to the object side are driven for image stabilization, but the present invention does not target only the lens closest to the object side for image stabilization driving. Any optical element in the imaging optical system can be selected as the anti-vibration optical element. The anti-vibration optical element may be other than a lens, and in the case of a lens, it may be other than a single lens.
また、図示の各実施形態は、防振駆動を行う第1レンズL1、L21の背後に第1プリズムL11、L211を配した屈曲光学系に適用しているが、屈曲光学系ではない光学系を備えた撮像装置にも本発明は適用が可能である。屈曲光学系に適用する場合、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し、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。 Further, each of the illustrated embodiments is applied to a bending optical system in which the first prisms L11 and L211 are arranged behind the first lenses L1 and L21 that perform anti-vibration driving, but an optical system that is not a bending optical system is used. The present invention can also be applied to an imaging apparatus provided. When applied to a bending optical system, a mirror or the like may be used as a reflecting element instead of the prism, and the present invention can also be applied to an imaging apparatus that does not include the second prism L12 and has an L-shaped optical path. Alternatively, an imaging apparatus of a bending optical system having another reflective element in addition to the first prism L11 and the second prism L12 is also an application target. In any case, the bending angle (reflection angle) of the optical axis by the reflecting element may be a value other than 90 °.
本発明は、光軸に垂直な方向の成分を有する移動を防振光学要素に行わせる防振機構であれば適用が可能であり、防振光学要素の動作態様を特定するものではない。例えば、図示実施形態は、第1光軸O1の延長上の揺動中心A1を中心として第1レンズL1を球心揺動させるタイプの防振機構(第1、第2の実施形態)と、第1レンズL1を第1光軸O1と垂直な平面に沿って水平移動させるタイプの防振機構(第3、第4の実施形態)に適用したものであるが、これら以外の動作を防振光学要素に行わせる防振機構にも適用が可能である。 The present invention can be applied to any anti-vibration mechanism that causes the anti-vibration optical element to move in a direction perpendicular to the optical axis, and does not specify the operation mode of the anti-vibration optical element. For example, in the illustrated embodiment, an anti-vibration mechanism (first and second embodiments) of the type that causes the first lens L1 to swing around the center of the swing center A1 on the extension of the first optical axis O1; The first lens L1 is applied to an anti-vibration mechanism (third and fourth embodiments) that horizontally moves the first lens L1 along a plane perpendicular to the first optical axis O1. The present invention can also be applied to an anti-vibration mechanism that is performed by an optical element.
防振光学要素を駆動させるための具体的構造についても、図示実施形態とは異なる形態を採用することができる。例えば、防振光学要素を球心揺動させるタイプの防振機構では、防振機構13、113における第1レンズ枠30、130の支持構造とは逆に、ピボット凸部44、144に相当する凸部をセンサホルダ31に設け、ピボット凹部65に相当する凹部を第1レンズ枠30、130に設けることも可能である。また、ピボット凹部65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、144に相当する凸部を当接させる構成でも第1レンズ枠30、130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、130とセンサホルダ31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。
Also for the specific structure for driving the vibration-proof optical element, a form different from the illustrated embodiment can be adopted. For example, an anti-vibration mechanism of the type in which the anti-vibration optical element swings in the center corresponds to the pivot
防振光学要素を水平移動させるタイプの防振機構では、防振機構313、413のようなガイドボール240を介した支持に代えて、第1光軸O1と垂直な方向に軸線を向けた複数のガイド軸による支持などを用いることもできる。
In the type of anti-vibration mechanism that horizontally moves the anti-vibration optical element, instead of support via the
第1の実施形態の防振機構13では、永久磁石81、82やコイル83、84の外形中心がセンサ規定面K1、K2に対してオフセットし、第2から第4の実施形態の防振機構113、313、413では、永久磁石181、182、381、382、481、482やコイル183、184、383、384、483、484の外形中心が概ねセンサ規定面K11、K12、K31、K32、K41、K42上に位置している。これらの実施形態から分かるように、本発明では、2つのアクチュエータの外形中心は、対応する2つのセンサ規定面上に位置してもよいし、対応する2つのセンサ規定面に対してオフセットしていてもよい。
In the
また、本発明は防振光学要素を動作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し、かつ駆動時に防振光学要素の位置検出を要するものであれば、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。例えば、圧電素子を用いたアクチュエータなどでも成立する。アクチュエータとしてボイスコイルモータを用いる場合、図示実施形態のように可動部材である第1レンズ枠30、130、330、430に永久磁石を支持したムービングマグネットタイプのボイスコイルモータに代えて、第1レンズ枠30、130、330、430にコイルを支持したムービングコイルタイプのボイスコイルモータを採用することもできる。ムービングコイルタイプでは、固定の支持部材(ハウジング20、センサホルダ31、カバー部材32、ベース枠250など)に永久磁石を支持させ、ホールセンサは可動部材(第1レンズ枠30、130、330、430)側に支持させる。
Further, the present invention does not limit the driving means for operating the image stabilizing optical element, as long as it satisfies the condition that it can support high-speed image stabilizing driving and requires the position detection of the image stabilizing optical element during driving. It is also possible to use actuators other than the voice coil motor. For example, an actuator using a piezoelectric element is also established. When a voice coil motor is used as an actuator, instead of a moving magnet type voice coil motor in which permanent magnets are supported on the first lens frames 30, 130, 330, and 430 that are movable members as in the illustrated embodiment, the first lens is used. A moving coil type voice coil motor in which coils are supported on the
10 撮像ユニット
13 防振機構
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
21a 組付開口
22 箱状部
23 第1支持部
23a プリズム保持枠
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
28 付勢アーム支持突起
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(支持部材)
36 付勢アーム
36a 支持板部
36b 押圧段部
36c 36d 係合孔
36e 屈曲支持部
37 コイルバネ
40 レンズ保持部
41 支持部
41a 後方延出部
41b ピボットアーム
41c 湾曲面
42 43 磁石保持部
44 ピボット凸部
45 ガイド部
45a 対向面
46(46L、46R、46U、46D) 位置制限突起(移動制限部、突出部)
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
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(76L、76R、76U、76D) 位置制限面(移動制限部、当接面)
81 82 永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
83 84 コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
83a 84a 長辺部
83b 84b 湾曲部
85 86 ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)
85a 86a センサ感受部の中心
87 88 コイル支持部材
89 制御部
113 防振機構
130 第1レンズ枠(可動部材)
140 レンズ保持部
141 支持部
141a 後方延出部
141b 橋絡部
141c ピボットアーム
141d 湾曲面
142 143 磁石保持部
144 ピボット凸部
146(146L、146R、146U、146D) 位置制限突起(移動制限部、突出部)
176(176L、176R、176U、176D) 位置制限面(移動制限部、当接面)
181 182 永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
183 184 コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
183a 184a 長辺部
183b 184b 湾曲部
185 186 ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)
185a 186a センサ感受部の中心
213 防振機構
230 第1レンズ枠
231 レンズ保持部
232 外周突出部
233 ボール当接面
234 バネ掛け突起
235 移動制限孔(移動制限部)
236 237 磁石保持部
240 ガイドボール
241 引張バネ
250 ベース枠(支持部材)
251 プリズム保持枠
252 253 センサ支持部
254 移動制限突起(移動制限部)
255 ボール支持孔
256 バネ掛け突起
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
285a 286a センサ感受部の中心
313 防振機構
330 第1レンズ枠(可動部材)
336 337 磁石保持部
381 382 永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
383 384 コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
383a 384a 長辺部
383b 384b 湾曲部
385 386 ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)
385a 386a センサ感受部の中心
413 防振機構
430 第1レンズ枠(可動部材)
436 437 磁石保持部
481 482 永久磁石(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
483 484 コイル(アクチュエータ、ボイスコイルモータ)
483a 484a 長辺部
483b 484b 湾曲部
485 486 ホールセンサ(検出部材、磁気センサ)
485a 486a センサ感受部の中心
A1 揺動中心(揺動中心点)
E1 E2 E21 E22 アクチュエータの推力
E31 E32 E41 E42 アクチュエータの推力
F1 F2 ホールセンサの出力変化
G1 第1群
G2 第2群
G3 第3群
G4 第4群
K1 K2 K11 K12 センサ規定面
K21 K22 K31 K32 K41 K42 センサ規定面
L1 L21 第1レンズ(防振光学要素)
L1−a 入射面
L1−b 出射面
L2 第2レンズ
L11 L211 第1プリズム(反射光学要素)
L11−a L211−a 入射面
L11−b L211−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(防振光学要素の光軸)
O2 第2光軸(屈曲後光軸)
O3 第3光軸
P1 P2 基準平面(中心平面)
Q1 Q2 Q11 Q12 磁極境界線
Q21 Q22 Q31 Q32 Q41 Q42 磁極境界線
Z1 Z2 Z11 Z12 2つのセンサ規定面の交差角
Z21 Z22 Z31 Z32 Z41 Z42 2つのセンサ規定面の交差角
DESCRIPTION OF
21
31 Sensor holder (support member)
32 Cover member (support member)
36 Energizing
60
81 82 Permanent magnet (actuator, voice coil motor)
83 84 Coil (Actuator, Voice coil motor)
140
176 (176L, 176R, 176U, 176D) Position restriction surface (movement restriction part, contact surface)
181 182 Permanent magnet (actuator, voice coil motor)
183 184 Coil (Actuator, Voice coil motor)
183a 184a
185a 186a Center of
236 237
251
255
336 337
383 384 Coil (Actuator, Voice coil motor)
383a 384a
385a 386a
436 437
483 484 Coil (Actuator, Voice coil motor)
483a 484a
485a 486a Center of sensor sensing part A1 Oscillation center (Oscillation center point)
E1 E2 E21 E22 Actuator thrust E31 E32 E41 E42 Actuator thrust F1 F2 Hall sensor output change G1 1st group G2 2nd group G3 3rd group G4 4th group K1 K2 K11 K12 Sensor regulation surface K21 K22 K31 K32 K41 K42 Sensor defining surface L1 L21 First lens (anti-vibration optical element)
L1-a entrance surface L1-b exit surface L2 second lens L11 L211 first prism (reflection optical element)
L11-a L211-a Incident surface L11-b L211-b Outgoing surface L11-c Reflecting surface L12 Second prism L12-a Incident surface L12-b Outgoing surface L12-c Reflecting surface M Lens drive motor O1 First optical axis ( Optical axis of anti-vibration optical element)
O2 Second optical axis (optical axis after bending)
O3 Third optical axis P1 P2 Reference plane (center plane)
Q1 Q2 Q11 Q12 Magnetic pole boundary line Q21 Q22 Q31 Q32 Q41 Q42 Magnetic pole boundary line Z1 Z2 Z11 Z12 Crossing angle of two sensor-defined surfaces Z21 Z22 Z31 Z32 Z41 Z42 Crossing angle of two sensor-defined surfaces
Claims (7)
上記支持部材に対する上記可動部材の移動範囲を機械的に制限する移動制限部;
上記撮像光学系に加わる振れに応じて上記可動部材に駆動力を与えて像振れ抑制動作を行わせるアクチュエータ;及び
上記アクチュエータによる上記可動部材の異なる2方向への位置変化を検出する2つの検出部材;
を有し、
上記2つの検出部材の感受部の中心と上記防振光学要素の光軸とを通り該光軸に平行な2つの規定面が、鋭角の交差角と鈍角の交差角の組み合わせからなる非直交の関係で交差すること;及び
上記2つの規定面の上記鋭角側の交差角の中心を通る中心平面に沿って、上記移動制限部による制限を受ける移動端まで上記可動部材を移動させて、上記2つの検出部材の校正を行うこと;
を特徴とする撮像装置の防振機構。 A movable member that holds a vibration-proof optical element constituting the imaging optical system and is supported by a support member so as to be movable with a component in a direction perpendicular to the optical axis of the vibration-proof optical element;
A movement restricting portion for mechanically restricting a movement range of the movable member relative to the support member;
An actuator that applies a driving force to the movable member in accordance with a shake applied to the imaging optical system to perform an image shake suppression operation; and two detection members that detect position changes of the movable member in two different directions by the actuator. ;
Have
Two defined surfaces that pass through the center of the sensing part of the two detection members and the optical axis of the anti-vibration optical element and are parallel to the optical axis are non-orthogonal formed of a combination of an acute angle and an obtuse angle. Crossing in a relationship; and moving the movable member along a central plane passing through the center of the acute angle crossing angle of the two defined surfaces to a moving end that is restricted by the movement restricting unit, Calibration of two detection members;
An anti-vibration mechanism for an image pickup apparatus.
上記アクチュエータは、それぞれが永久磁石とコイルにより構成され、上記防振光学要素の光軸を中心とする周方向に位置を異ならせて設けた2つのボイスコイルモータからなり、
上記2つの検出部材は、上記防振光学要素の光軸を中心とする周方向に位置を異ならせて設けた2つの磁気センサからなり、
上記可動部材と上記支持部材の一方に上記2つの永久磁石が支持され、上記可動部材と上記支持部材の他方に上記2つのコイルと上記2つの磁気センサが支持される撮像装置の防振機構。 In the image stabilizer of the imaging device according to claim 1,
Each of the actuators is composed of two voice coil motors each composed of a permanent magnet and a coil, and provided with different positions in the circumferential direction around the optical axis of the anti-vibration optical element,
The two detection members are composed of two magnetic sensors provided at different positions in the circumferential direction around the optical axis of the anti-vibration optical element,
An anti-vibration mechanism for an imaging apparatus in which the two permanent magnets are supported by one of the movable member and the support member, and the two coils and the two magnetic sensors are supported by the other of the movable member and the support member.
上記移動制限部は、
上記可動部材の周縁部に、上記防振光学要素の光軸を中心とする周方向に略等間隔で設けた4つの突出部;及び
上記支持部材に上記可動部材の周縁部を囲む位置に形成され、上記可動部材の上記4つの突出部が当接する4つの当接面;
を有している撮像装置の防振機構。 3. The vibration isolating mechanism for an image pickup apparatus according to claim 1, wherein the movable member with respect to the support member is a sphere centered on a swing center point located on an extension of an optical axis of the vibration isolating optical element. It is supported so that it can swing,
The movement restriction unit is
Four protrusions provided at substantially equal intervals in the circumferential direction around the optical axis of the anti-vibration optical element at the peripheral edge of the movable member; and the support member formed at a position surrounding the peripheral edge of the movable member And four contact surfaces with which the four protrusions of the movable member abut;
An anti-vibration mechanism for an imaging apparatus having
上記2つのボイスコイルモータの一方は、上記コイルへの通電によって、上記揺動中心点を中心とする球面の接平面に沿うと共に上記2つの規定面の一方に沿う方向の推力を発生し、
上記2つのボイスコイルモータの他方は、上記コイルへの通電によって、上記揺動中心点を中心とする球面の接平面に沿うと共に上記2つの規定面の他方に沿う方向の推力を発生し、
上記2つのボイスコイルモータの一方と上記2つの磁気センサの一方、上記2つのボイスコイルモータの他方と上記2つの磁気センサの他方がそれぞれ、上記揺動中心点を中心とする上記球面の径方向に並んで配置される撮像装置の防振機構。 In the vibration isolating mechanism of the imaging device according to claim 3, which refers to claim 2,
One of the two voice coil motors generates a thrust along a tangential plane of a spherical surface centered on the swing center point and along one of the two prescribed surfaces by energizing the coil.
The other of the two voice coil motors generates a thrust along a tangential plane of the spherical surface centered on the swing center point and in a direction along the other of the two prescribed surfaces by energizing the coil.
One of the two voice coil motors and one of the two magnetic sensors, the other of the two voice coil motors and the other of the two magnetic sensors are each in the radial direction of the spherical surface centered on the oscillation center point. An anti-vibration mechanism for an imaging device arranged side by side.
上記支持部材と上記可動部材の一方に設けられ上記防振光学要素の光軸に沿う方向に突出する突起と、上記支持部材と上記可動部材の他方に形成され上記突起が挿入される孔の内面とが、上記移動制限部を構成する撮像装置の防振機構。 The vibration-proof mechanism of the imaging device according to claim 1 or 2, wherein the movable member is supported so as to be movable along a plane perpendicular to the optical axis of the vibration-proof optical element with respect to the support member.
A protrusion provided on one of the support member and the movable member and protruding in a direction along the optical axis of the vibration isolating optical element, and an inner surface of a hole formed on the other of the support member and the movable member and into which the protrusion is inserted Is a vibration isolation mechanism of the image pickup apparatus that constitutes the movement restriction unit.
上記2つのボイスコイルモータの一方は、上記コイルへの通電によって、上記防止光学要素の光軸と垂直な平面に沿うと共に上記2つの規定面の一方に沿う方向の推力を発生し、
上記2つのボイスコイルモータの他方は、上記コイルへの通電によって、上記防止光学要素の光軸と垂直な平面に沿うと共に上記2つの規定面の他方に沿う方向の推力を発生し、
上記2つのボイスコイルモータの一方と上記2つの磁気センサの一方と、上記2つのボイスコイルモータの他方と上記2つの磁気センサの他方がそれぞれ、上記防振光学要素の光軸と平行な方向に並んで配置される撮像装置の防振機構。 In the vibration isolating mechanism of the imaging device according to claim 5, which refers to claim 2,
One of the two voice coil motors generates a thrust along a plane perpendicular to the optical axis of the prevention optical element and along one of the two prescribed surfaces by energizing the coil.
The other of the two voice coil motors generates a thrust along the other of the two prescribed surfaces along the plane perpendicular to the optical axis of the prevention optical element by energizing the coil,
One of the two voice coil motors, one of the two magnetic sensors, the other of the two voice coil motors, and the other of the two magnetic sensors are each in a direction parallel to the optical axis of the anti-vibration optical element. Anti-vibration mechanism for imaging devices arranged side by side.
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