JP2017181675A - Imaging device - Google Patents
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Abstract
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.
近年の撮像装置では、手振れなどを起因とする像振れを軽減させるための防振機構の搭載が一般的になっている。防振機構は、撮像装置に加わる振動や姿勢変化を検知して、その影響をキャンセルするように、撮像光学系やイメージセンサ(撮像素子)を光軸に対してシフト(光軸と垂直な平面に沿う移動)やチルト(光軸に対して傾ける動作)させる。 In recent imaging apparatuses, an anti-vibration mechanism for reducing image blur caused by camera shake or the like is generally mounted. The anti-vibration mechanism shifts the imaging optical system and the image sensor (imaging device) with respect to the optical axis (a plane perpendicular to the optical axis) so as to detect the vibration and posture change applied to the imaging device and cancel the influence. ) And tilt (inclination with respect to the optical axis).
像振れ補正時にイメージセンサを駆動(防振駆動)させるタイプの防振機構では、イメージセンサを支持する基板と、制御回路や画像処理回路が設けられる基板を、信号通信用のフレキシブル基板(フレキシブルプリント基板)で接続する場合が多い。像振れ補正に際してイメージセンサの姿勢が変化するとフレキシブル基板が形状を変化させて、機械的な負荷を抑えながら信号通信を行う。しかし、イメージセンサ用のフレキシブル基板は、レンズやシャッタに接続するフレキシブル基板に比して信号通信量が多く多数の線数を必要とするため、幅広で取り回し性が悪い、柔軟性を確保しにくい、といった問題がある。その対策として特許文献1には、2次元的に変位駆動されるイメージセンサに対する負荷を軽減した構成のフレキシブル基板が提案されている。 In the image stabilization mechanism that drives the image sensor during image blur correction (anti-vibration drive), a substrate for supporting the image sensor and a substrate on which a control circuit and an image processing circuit are provided are connected to a flexible substrate for signal communication (flexible print). In many cases, they are connected by a circuit board. When the posture of the image sensor changes during image blur correction, the flexible substrate changes its shape, and signal communication is performed while suppressing a mechanical load. However, a flexible substrate for an image sensor has a large amount of signal communication and requires a large number of wires as compared with a flexible substrate connected to a lens or a shutter. There is a problem such as. As a countermeasure, Patent Document 1 proposes a flexible substrate having a configuration in which a load on an image sensor that is driven in a two-dimensional manner is reduced.
撮像装置の用途の多様化を背景として、防振用の光学要素の動作スペック(駆動量や駆動方向の自由度)を向上させることが求められている。例えば特許文献2の撮像装置では、ピッチング方向とヨーイング方向の成分を含むチルト動作と、光軸を中心とする回転方向へのロール動作とを防振用の光学要素に行わせる3軸駆動タイプの防振機構が提案されている。
With the background of diversification of uses of imaging devices, it is required to improve the operation specifications (driving amount and degree of freedom of driving direction) of an optical element for image stabilization. For example, the imaging apparatus disclosed in
上記のような3軸駆動タイプの防振機構でイメージセンサを防振駆動させる場合、既存の2次元的な駆動を行うタイプに比して駆動方向の自由度が高く動作が複雑になるため、それに対応したフレキシブル基板が必要とされる。また、可動部品に接続するフレキシブル基板を撮像装置に配設する際には、撮像装置の大型化を避けつつ周囲の部品との干渉を防ぐように、スペース効率を考慮する必要がある。以上の要求を満たすべく本発明は、イメージセンサの駆動方向に関わらず負荷を軽減でき、かつスペース効率にも優れるフレキシブル基板を備えた撮像装置を提供することを目的とする。 When the image sensor is anti-vibration driven by the above-described three-axis drive type anti-vibration mechanism, the degree of freedom in the driving direction is higher than that of the existing two-dimensional driving type, and the operation becomes complicated. A flexible substrate corresponding to that is required. Further, when the flexible substrate connected to the movable part is disposed in the imaging apparatus, it is necessary to consider space efficiency so as to prevent interference with surrounding parts while avoiding an increase in the size of the imaging apparatus. In order to satisfy the above requirements, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus including a flexible substrate that can reduce the load regardless of the driving direction of the image sensor and is excellent in space efficiency.
本発明は、撮像光学系からの光束を受光するイメージセンサを、撮像光学系の光軸に対して略垂直な任意の軸回りの傾動と、光軸を中心とする回転動作とを可能にし、像振れ補正に際してイメージセンサが傾動及び回転動作を行う撮像装置で、イメージセンサを支持するイメージセンサ基板に接続するフレキシブル基板を以下のように構成したことを特徴とする。 The present invention enables an image sensor that receives a light beam from an imaging optical system to tilt around an arbitrary axis substantially perpendicular to the optical axis of the imaging optical system and to rotate around the optical axis. In an image pickup apparatus in which an image sensor tilts and rotates during image blur correction, a flexible substrate connected to an image sensor substrate that supports the image sensor is configured as follows.
まず、フレキシブル基板は、光軸に沿って見たときに、光軸を中心とする径方向のうち該光軸から離れる外径方向へ向けてイメージセンサ基板から延設される径方向延設部と、光軸に沿って見たときに、径方向延設部の外径側の端部から光軸を中心とする周方向に向けて正逆に延びてイメージセンサ及びイメージセンサ基板を囲む円弧形状をなす一対の湾曲部とを備える。一対の湾曲部は、イメージセンサの周囲にスペース効率良く収まると共に、イメージセンサの傾動や光軸中心の回転動作に対する追従性に優れて負荷の軽減に寄与する。 First, when viewed along the optical axis, the flexible substrate is a radially extending portion extending from the image sensor substrate toward an outer radial direction away from the optical axis in a radial direction centered on the optical axis. And an arc that surrounds the image sensor and the image sensor substrate by extending from the end on the outer diameter side of the radially extending portion toward the circumferential direction centering on the optical axis when viewed along the optical axis. A pair of curved portions having a shape. The pair of curved portions fits in the space around the image sensor with good space efficiency and contributes to load reduction with excellent followability with respect to tilting of the image sensor and rotation operation about the optical axis.
フレキシブル基板の一対の湾曲部を、光軸に沿う方向で、イメージセンサとイメージセンサ基板の少なくとも一部と重なる位置に配置して、光軸方向におけるスペース効率を向上させることができる。 Space efficiency in the optical axis direction can be improved by arranging the pair of curved portions of the flexible substrate at positions overlapping with at least a part of the image sensor and the image sensor substrate in the direction along the optical axis.
径方向延設部は、イメージセンサ基板に接続して光軸に対して略垂直な平面状をなす光軸直交平面部と、該光軸直交平面部の外径側の端部から光軸に沿う方向に延びる第1の光軸方向延設部と、該第1の光軸方向延設部から折り返されて、第1の光軸方向延設部の外径側に位置して光軸に沿う方向に延びる第2の光軸方向延設部とを有し、第2の光軸方向延設部の端部に一対の湾曲部が接続するように構成してもよい。また、第1の光軸方向延設部の全体と、第2の光軸方向延設部の全体と、光軸直交平面部の一部に、周方向に分割された一対の分岐形状を持たせてもよい。これらの構成により、径方向延設部においてイメージセンサの動作に対する負荷軽減効果を高めることができる。 The radially extending portion is connected to the image sensor substrate to form an optical axis orthogonal plane portion that is substantially perpendicular to the optical axis, and from the end on the outer diameter side of the optical axis orthogonal plane portion to the optical axis. A first optical axis extending portion extending in the direction along the optical axis, and folded back from the first optical axis extending portion and positioned on the outer diameter side of the first optical axis extending portion to the optical axis. And a second optical axis direction extending portion extending in a direction along the direction, and a pair of curved portions may be connected to the end of the second optical axis direction extending portion. In addition, the entire first optical axis extending portion, the entire second optical axis extending portion, and a part of the optical axis orthogonal plane portion have a pair of branch shapes divided in the circumferential direction. It may be allowed. With these configurations, the effect of reducing the load on the operation of the image sensor can be enhanced in the radially extending portion.
一対の湾曲部は周方向に略同じ長さを有し、該一対の湾曲部のうち径方向延設部に接続する側と反対側の端部が径方向に互いに重なるようにすることが好ましい。 The pair of curved portions preferably have substantially the same length in the circumferential direction, and it is preferable that ends of the pair of curved portions opposite to the side connected to the radially extending portion overlap each other in the radial direction. .
イメージセンサ及びイメージセンサ基板を支持する可動部材と、筒状体からなり内部に可動部材を可動に支持する固定部材とを備え、固定部材における光軸を中心とする内周面と、イメージセンサ基板における光軸を中心とする円弧形状の外周部との間の径方向空間に、フレキシブル基板の一対の湾曲部を配置することが好ましい。これにより、フレキシブル基板の一対の湾曲部を撮像装置の径方向でスペース効率良く収めることができる。 An image sensor and an image sensor substrate, comprising: a movable member that supports the image sensor and the image sensor substrate; and a fixed member that is formed of a cylindrical body and that movably supports the movable member inside the image sensor substrate. It is preferable to arrange a pair of curved portions of the flexible substrate in a radial space between the arc-shaped outer periphery centered on the optical axis. Thereby, a pair of curved part of a flexible substrate can be stored in space efficiency in the radial direction of an imaging device.
本発明の撮像装置によれば、スペース効率に優れた構成のフレキシブル基板によって、動作の自由度が高いイメージセンサに対する負荷を軽減することができ、優れた防振性能を有しつつコンパクトな撮像装置を得ることができる。 According to the imaging apparatus of the present invention, a flexible board having a configuration excellent in space efficiency can reduce a load on an image sensor having a high degree of freedom of operation, and has a compact image pickup apparatus having excellent vibration isolation performance. Can be obtained.
以下、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る撮像装置10について説明する。図6に示すように、撮像装置10は、被写体画像を得るための撮像手段として、撮像光学系Lとイメージセンサユニット12を有する。各図中の「O」は撮像光学系Lの光軸であり、以下の説明では、光軸Oに沿う方向(光軸Oとその延長線が延びる方向、または光軸Oと平行な直線が延びる方向)を光軸方向とし、光軸方向における被写体(物体)側を前方、像側を後方とする。また、光軸Oを中心とする放射方向(光軸Oと垂直で光軸Oと交差する直線が延びる方向)を径方向とし、径方向において光軸Oに接近する方向を内径方向、光軸Oから離れる方向を外径方向とする。光軸Oを中心とする円周方向を周方向とする。また、それぞれが光軸Oを通り互いに垂直な関係にある2つの仮想平面P1,P2を図3、図12、図25に示した。光軸Oに沿って見たときの仮想平面P1に沿う方向を上下方向とし、仮想平面P2に沿う方向を左右方向とし、上下左右の各方向を図中に矢線で示した。但し、ここでの左右方向や上下方向は便宜的なものであり、図示の矢線の左右方向や上下方向が撮像装置10の使用状態において水平方向や鉛直方向と一致していなくてもよい。なお、特に断りがない場合、光軸Oとは、後述する鏡筒11の傾動(チルト動作)を行っていない設計上の初期状態での光軸を意味するものとする。
Hereinafter, an
図6ないし図9に示すように、撮像装置10は、内部に撮像光学系Lを支持した鏡筒(可動部材)11と、鏡筒11の後端に取り付けられるイメージセンサユニット12を備え、鏡筒11とイメージセンサユニット12の結合体が筒状のコイルホルダ(固定部材)13内に可動に支持されるという基本構造を有している。コイルホルダ13の外周面を円筒状の外囲ヨーク14が覆い、コイルホルダ13の前端をカバーガラス15が覆い、コイルホルダ13の後端を裏カバー16が覆っている。カバーガラス15は保持環17によってコイルホルダ13に固定される。
As shown in FIGS. 6 to 9, the
鏡筒11は、光軸Oを中心とする円筒状をなす光学系保持筒18と、光学系保持筒18の後端部に一体的に形成したイメージセンサ取付部19を有する。撮像光学系Lを構成する複数のレンズ(群)が光学系保持筒18の内側に保持される。光学系保持筒18の外面には3つの揺動案内面20が形成されている(図7ないし図9にはそのうち2つの揺動案内面20が表れている)。3つの揺動案内面20は周方向に位置を異ならせて設けられている。各揺動案内面20は光軸O上の所定の点を中心とする同一の球面の一部であり、この球面の中心を球心揺動中心Q(図6)とする。
The
鏡筒11は、3つの揺動案内面20の間の周方向位置に3つの磁石ユニット21,22,23を支持している。図6ないし図9に示すように、磁石ユニット21と磁石ユニット22はそれぞれ、光軸方向に離間して並ぶ一対の永久磁石からなり、個々の永久磁石は、周方向に長手方向を向けた、光軸Oを中心とする円弧形状となっている。図8に示すように、磁石ユニット23は、周方向に離間して並ぶ一対の永久磁石からなり、個々の永久磁石は、光軸方向に長手方向を向けた、光軸Oを中心とする円弧形状となっている。
The
図6と図8に示すように、イメージセンサ取付部19は光学系保持筒18の後端部を囲む筒状体であり、その内側に略矩形断面形状のイメージセンサ挿入開口24が形成されている。イメージセンサ取付部19の外周面は、光軸Oを中心とする円筒面部25と、イメージセンサ挿入開口24の一つの長辺に沿う平面部26とからなるD字形状をなしている(図8)。イメージセンサ取付部19の後端面には3つのネジ穴27が形成されている。3つのネジ穴27は、光軸Oを中心とする同一円周上に配置されている。
As shown in FIGS. 6 and 8, the image
図6、図10ないし図13に示すように、イメージセンサユニット12は、光軸Oに対して略垂直な平板状のイメージセンサ基板30の前面側にイメージセンサ31を有している。イメージセンサ31は一対の長辺と一対の短辺を有する矩形形状の受光面を備えている。イメージセンサ基板30は、円板形状の一部を直線状に切り欠いたカット部32を有するD字形状をなしており(図10、図12、図13)、鏡筒11のイメージセンサ取付部19の後端面に当接可能である。カット部32は、イメージセンサ31の一つの長辺に沿って該長辺と略平行に形成されている。カット部32を除くイメージセンサ基板30の外周部33は、光軸Oを中心とする円弧(円筒)形状になっている。
As shown in FIGS. 6 and 10 to 13, the
イメージセンサ基板30には、鏡筒11のイメージセンサ取付部19側の3つのネジ穴27に対応する位置関係で3つのネジ挿通穴34が形成されている。3つのネジ挿通穴34は、イメージセンサ31のうちカット部32に沿う一つの長辺を除いた3辺と、イメージセンサ基板30の外周部33との間に設けられている。イメージセンサ取付部19に対してイメージセンサ基板30は、平面部26とカット部32が互いに略平行となるように周方向の位置関係を定めた上で、3つのネジ穴27と3つのネジ挿通穴34に対してそれぞれ基板固定ネジ35を挿入及び螺合させて固定される。この固定状態で、撮像光学系Lの後方の像面上にイメージセンサ31の受光面が位置する(図6)。
In the
イメージセンサ基板30にはフレキシブル基板36が接続している。撮像光学系Lを通して得られる被写体像がイメージセンサ31により光電変換され、その画像信号がフレキシブル基板36を通して伝送される。フレキシブル基板36は撮像装置10を制御する制御回路37(図6に概念的に示す)に接続し、制御回路37において画像信号の処理を行い、表示デバイスへの画像表示や記録媒体への画像データの記録を行う。制御回路37にはさらに、撮像装置10の姿勢を検知する姿勢検知センサ38(図6に概念的に示す)からの信号が入力される。フレキシブル基板36の詳細については後述する。
A
図6ないし図9に示すように、コイルホルダ13は光軸Oを囲む円筒部40を有し、円筒部40には、径方向に貫通する3つの貫通穴41が周方向に略等間隔(120度間隔)で形成されている。各貫通穴41は、光軸方向の長さが周方向の幅よりも大きい長穴であり、外径側の部分よりも内径側の部分の方が光軸方向に短くなっていて、この長さの差によって貫通穴41内に段部が形成されている。
As shown in FIGS. 6 to 9, the
図7ないし図9に示すように、コイルホルダ13の3つの貫通穴41のそれぞれの内部に、内径側から順に支持部材42と弾性部材43と押さえ部材44が挿入される。支持部材42は、光軸方向の長さを大きくしたフランジを有しており、このフランジを外径側に向けて貫通穴41に挿入され、フランジが貫通穴41内の段部に当接することでそれ以上の内径方向への挿入が規制される。押さえ部材44は、コイルホルダ13の円筒部40の外側に取り付けられる円筒状の外囲ヨーク14によって外径側への移動が規制される。弾性部材43は弾性変形可能な材質からなり、支持部材42と押さえ部材44の間に圧縮状態で挟まれて、支持部材42を内径方向に付勢する。
As shown in FIGS. 7 to 9, a
各貫通穴41に挿入された各支持部材42の内径側の端部に形成した支持面45が、鏡筒11の3つの揺動案内面20に対して当接する。この支持面45と揺動案内面20の当接箇所を介して、鏡筒11はコイルホルダ13に対して、球心揺動中心Q(図6)を中心とする方向自在な回転動作(球心揺動)を行うことが可能に支持される。支持面45は、球心揺動中心Qを通り光軸Oに対して略垂直な線を中心とする円筒面(円筒凹面)の一部である。なお、支持面45の形状はこれに限定されるものではなく、任意の形状を選択することができる。
Support surfaces 45 formed at the inner diameter side ends of the
コイルホルダ13はさらに、3つの貫通穴41の間の周方向位置に3つのコイル挿入穴51,52,53を有しており、各コイル挿入穴51,52,53内にコイル54,55,56を支持している。各コイル54,55,56は、光軸方向に延びる一対の辺部と周方向に延びる一対の辺部を有する空芯コイルであり、径方向の両面が光軸Oを中心とする湾曲面として形成された円弧形状をなしている。
The
図4に示すように、コイルホルダ13に取り付けられたコイル54,55,56はそれぞれ、鏡筒11側の磁石ユニット21,22,23に対して径方向に対向する。コイル54とコイル55に通電すると、鏡筒11に対して光軸Oを傾かせる方向の推力が生じる。この推力によって、鏡筒11は光軸Oに対して略垂直な任意の軸回りの傾動(チルト動作)を行う。この鏡筒11の傾動のうち、仮想平面P1に沿う(左右方向の軸を中心とする)傾動をピッチング方向の動作、仮想平面P2に沿う(上下方向の軸を中心とする)傾動をヨーイング方向の動作とする。コイル56に通電すると、鏡筒11に対して光軸Oを中心に回転させる方向(ローリング方向)の推力が生じ、鏡筒11が光軸中心の回転動作(ロール動作)を行う。これら3つのアクチュエータ(ボイスコイルモータ)の推力によって、鏡筒11とイメージセンサユニット12に動作方向の自由度が高い3軸球心揺動を行わせることができる。図示を省略するが、鏡筒11とコイルホルダ13には、鏡筒11の球心揺動の機械的範囲を制限する制限部が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
図7ないし図9に示すように、各コイル54,55,56の中空部分には、ホールセンサ(磁気センサ)57が挿入して支持されている。各ホールセンサ57によって3つのアクチュエータにおける磁界の変化を検出し、その検出信号が制御回路37に送られて鏡筒11の姿勢が検出される。
As shown in FIGS. 7 to 9, a hall sensor (magnetic sensor) 57 is inserted and supported in the hollow portions of the
コイルホルダ13の各貫通穴41内に支持部材42と弾性部材43と押さえ部材44を挿入し、さらにコイルホルダ13の各コイル挿入穴51,52,53内にコイル54,55,56を支持した状態で、円筒部40の外側を覆う外囲ヨーク14が取り付けられる。外囲ヨーク14は磁性体の金属で形成されており、円筒部40の外側に取り付けた状態で、上述のように押さえ部材44を抜け止めする。外囲ヨーク14はさらに、各アクチュエータを構成する磁石ユニット21,22,23から撮像装置10の外部への磁力漏れを防ぐ。
The
図1ないし図6に示すように、コイルホルダ13の円筒部40は、外囲ヨーク14で覆われる部分よりも後方まで延びており、この後方への延長部分の内側に平滑な円筒形状の内周面46が形成されている。図6に示すように、イメージセンサユニット12とフレキシブル基板36は内周面46の内側に位置している。コイルホルダ13の後端部には裏カバー16が取り付けられる。図4は裏カバー16を取り付けていない状態を示しており、図3のように裏カバー16を取り付けることでイメージセンサユニット12とフレキシブル基板36の後方が塞がれる。裏カバー16には、フレキシブル基板36をコイルホルダ13の後方に引き出すための基板挿通穴47が形成されている。
As shown in FIGS. 1 to 6, the
図6に示すように、カバーガラス15はコイルホルダ13の前端面に当接されて鏡筒11の前方を覆う。コイルホルダ13の前端部に取り付けた保持環17がカバーガラス15の周縁部を前方から押さえて固定させる。
As shown in FIG. 6, the
以上の構成の撮像装置10は、手振れによる振動などが作用した場合に、その姿勢変化に伴うイメージセンサ31上での画像の振れを軽減させる方向及び大きさに鏡筒11を動作させて撮影画像品質の低下を軽減する防振(像振れ補正)制御を行うことができる。防振制御は、姿勢検知センサ38(図6)による撮像装置10の姿勢情報と、各ホールセンサ57による鏡筒11の位置情報に基づいて、制御回路37が各コイル54,55,56の通電を制御することで実行される。特に本実施形態の撮像装置10では、撮像光学系Lとイメージセンサユニット12を支持する鏡筒11に3軸の球心揺動を行わせることで、光軸Oと垂直な平面に沿って光学系を動作させるタイプの撮像装置に比して、コンパクトな構成でありながら対応可能な像振れ補正角を大きくすることが可能になっている。そのため、手持ちで撮影することを前提としたカメラのみならず、身体の任意の位置に取り付けられるウエアラブルカメラや、自動車などの移動機械に搭載されるカメラのような、大きな像振れが生じやすい条件の撮像装置においても、優れた防振補正効果を得ることができる。
The
続いて、図10ないし図25を参照してフレキシブル基板36について説明する。フレキシブル基板36を光軸Oと垂直な平面上に展開した状態を図25に示す。展開した状態のフレキシブル基板36は、イメージセンサ基板30の後面側に接続する基板接続部(光軸直交平面部)70を基端として、以下の各部を有する。図11、図13、図18、図19に示すように、基板接続部70は上下方向の長さよりも左右方向の長さが大きい矩形状をなしており、上下方向には光軸Oよりも下方に位置して、イメージセンサ基板30のうちカット部32に沿う部分に接続している。
Next, the
基板接続部70から下方に向けて2分岐した一対の第1帯状部71,72が延設される。基板接続部70の左右方向の中央は仮想平面P1上に位置していて、第1帯状部71と第1帯状部72は仮想平面P1に関して略対称な関係にある。第1帯状部71と第1帯状部72の間には、仮想平面P1に沿うスリット73が形成されている。第1帯状部71と第1帯状部72は、左右方向の幅が略等しく、かつ上下方向に略同じ長さを有しており、第1帯状部71と第1帯状部72のそれぞれの下方の端部から左右方向に向けて一対の第2帯状部74,75が延設される。第2帯状部74は第1帯状部71に対して仮想平面P1から離れる方向に延び、第2帯状部75は第1帯状部72に対して仮想平面P1から離れる方向に延び、第2帯状部74と第2帯状部75は左右方向に直列的な位置関係にある。第2帯状部74と第2帯状部75は、上下方向の幅が略等しく、かつ左右方向に略同じ長さを有している。第2帯状部74のうち第1帯状部71に接続する側と反対側の端部から下方に向けて第3帯状部76が延設され、第2帯状部75のうち第1帯状部72に接続する側と反対側の端部から下方に向けて第3帯状部77が延設される。第3帯状部76と第3帯状部77は、左右方向の幅が略等しく、かつ上下方向に略同じ長さを有している。すなわち、図25に示す展開状態のフレキシブル基板36は、基板接続部70から2分岐して、第1帯状部71と第2帯状部74と第3帯状部76によって構成される屈曲帯状部78と、第1帯状部72と第2帯状部75と第3帯状部77によって構成される屈曲帯状部79を有しており、屈曲帯状部78と屈曲帯状部79は仮想平面P1に関して略対称なクランク状の形状になっている。
A pair of first belt-
以上の展開形状を有するフレキシブル基板36は、図10ないし図24に示す形状にして撮像装置10に実装される。基板接続部70は、イメージセンサ基板30に対して固定的に支持されており、イメージセンサ基板30と共に光軸Oに対して略垂直な平面形状を維持する。
The
第1帯状部71と第1帯状部72はそれぞれ、基板接続部70に続く部分に連続平面部(光軸直交平面部)71a,72aを有する。上下方向におけるスリット73の上端部の位置が基板接続部70と連続平面部71a,72aの境界となるが、基板接続部70と連続平面部71a,72aはこの境界部分で曲げや方向の変化を有さず、基板接続部70と連続平面部71a,72aにかけて光軸Oに対して略垂直な平面形状(光軸直交平面部)が連続して形成される。
Each of the first belt-
第1帯状部71と第1帯状部72にはそれぞれ、連続平面部71a,72aの外径側(下方)の端部を光軸方向前方に向けて曲げて、光軸方向に延設される前方延設部(第1の光軸方向延設部)71b,72bが形成される。前方延設部71b,72bの前端を外径方向(下方)に曲げて前端曲げ部71c,72cが形成される。さらに、前端曲げ部71c,72cの外径側(下方)の端部を光軸方向後方に向けて曲げて、光軸方向に延設される後方延設部(径方向延設部の外径側の端部、第2の光軸方向延設部)71d,72dが形成される。図16と図17に示すように、前端曲げ部71cと前端曲げ部72cはイメージセンサ31の前面よりもわずかに光軸方向前方に突出している。前方延設部71b,72bの外径側に位置する後方延設部71d,72dは、前方延設部71b,72bよりも光軸方向に長く、後方延設部71d,72dの前端はイメージセンサ31の前面よりもわずかに光軸方向前方に位置し、後方延設部71d,72dの後端はイメージセンサ基板30よりも光軸方向後方に位置している。つまり、後方延設部71d,72dは、イメージセンサユニット12全体と重なる光軸方向位置にあり、かつイメージセンサユニット12よりも光軸方向に長くなっている。
The first belt-
以上の構成の基板接続部70と第1帯状部71と第1帯状部72は、図12、図13、図20、図21のように光軸Oに沿ってフレキシブル基板36を見たときにイメージセンサ基板30から外径方向に向けて延びる径方向延設部80(図17、図20、図21に両矢印で示した範囲)を構成する。第1帯状部71と第1帯状部72については前方延設部71b,72bや後方延設部71d,72dのような光軸方向への延設部分を含んでいるが、光軸Oに沿って見ると、基板接続部70に続いて径方向へ延びる形態となる。
The
第1帯状部71と第1帯状部72を光軸方向前方に突出する折り返し部分を含む形状とした状態で、図16と図17に示すように、第2帯状部74と第2帯状部75はそれぞれイメージセンサ基板30及びイメージセンサ31と重なる光軸方向位置にある。イメージセンサ基板30は光軸方向の厚さの全体が第2帯状部74と第2帯状部75と重なる位置にあり、イメージセンサ31は一部が第2帯状部74と第2帯状部75よりも光軸方向前方に突出する。また、第1帯状部71と第1帯状部72における前端曲げ部71cと前端曲げ部72cも、第2帯状部74と第2帯状部75の前方に位置する。
As shown in FIGS. 16 and 17, the
第2帯状部74は、イメージセンサ基板30の下方に位置する第1帯状部71の後方延設部71dから、右方に向けて凸となる湾曲部74aを形成しながら上方に向けて延び(すなわち右回りで概ね周方向に延設され)、イメージセンサ基板30の円弧状の外周部33の右半部分を囲む。第2帯状部75は、イメージセンサ基板30の下方に位置する第1帯状部72の後方延設部72dから、左方に向けて凸となる湾曲部75aを形成しながら上方に向けて延び(すなわち左回りで概ね周方向に延設され)、イメージセンサ基板30の円弧状の外周部33の左半部分を囲む。図12、図13、図20、図21に示すように、湾曲部74aと湾曲部75aは、周方向の長さが略同じであり、仮想平面P1に関して略対称な形状となる。湾曲部74aと湾曲部75aのうち、後方延設部71dと後方延設部72dに接続する側と反対側の端部は、イメージセンサ基板30の上方の仮想平面P1上の位置で径方向(上下方向)に重なる。つまり、フレキシブル基板36は、イメージセンサ基板30とイメージセンサ31を内包する環状体を径方向延設部80と湾曲部74aと湾曲部75aによって構成しており、径方向延設部80がイメージセンサ基板30のカット部32から外径方向に向けて延び、湾曲部74aと湾曲部75aがイメージセンサ基板30の外周部33の外径側を囲んでいる。
The
イメージセンサ基板30の上方における湾曲部74aと湾曲部75aの重なり部分から、径方向(上下方向)に重なった関係を保ちながら第3帯状部76と第3帯状部77が光軸方向後方に向けて延設される。この第3帯状部76と第3帯状部77の光軸方向後方への延設は、図25に示す展開状態の形状での第2帯状部74と第2帯状部75に対する屈曲形状に準じたものであり、湾曲部74aと第3帯状部76の間、湾曲部75aと第3帯状部77の間には、曲げなどの特別な形状加工は施されていない。なお、本実施形態では第3帯状部76が内径側(下方)で第3帯状部77が外径側(上方)という順序で重なっているが、この重なりの順序は逆でもよい。
The third belt-
第3帯状部76と第3帯状部77は、径方向(上下方向)に隙間なく重なる密着部76a,77aと、径方向の間隔を空ける離間部76b,77bとを有しており、密着部76aと離間部76bの間には段部76cが形成されている。第3帯状部76の離間部76bは、段部76cによって密着部76aに対して内径方向(下方)にオフセットしている。一方、第3帯状部77の密着部77aと離間部77bは、互いの間に段差のない連続した形状である。図6に示すように、密着部76aと密着部77aが裏カバー16の基板挿通穴47に挿通され、離間部76bと離間部77bはコイルホルダ13の後方に延出される。各図面では離間部76bと離間部77bから先の接続構造を省略しているが、離間部76bと離間部77bを制御回路37に接続してもよいし、離間部76bと離間部77bからさらに別のフレキシブル基板などを介して制御回路37に接続してもよい。いずれの形態でも、フレキシブル基板36を介して、イメージセンサ基板30(イメージセンサ31)と制御回路37の間の信号通信が可能になる。
The third belt-
図4や図6に示すように、鏡筒11のイメージセンサ取付部19及びイメージセンサユニット12とコイルホルダ13の円筒部40の内周面46との間には、概ね環状をなす空間が存在している。この環状空間内に、フレキシブル基板36のうちイメージセンサ基板30への固定部分(基板接続部70の上端付近)を除く部分が収まっている。鏡筒11の初期状態において、フレキシブル基板36の湾曲部74aと湾曲部75aは、イメージセンサ取付部19、イメージセンサユニット12、コイルホルダ13の内周面46のいずれに対しても径方向に所定の隙間を空けた自由支持状態となっている。第3帯状部76と第3帯状部77については、基板挿通穴47への挿通部分が裏カバー16に対して固定される。
As shown in FIGS. 4 and 6, there is a generally annular space between the image
なお、第3帯状部76と第3帯状部77を固定する対象として、裏カバー16の基板挿通穴47の他に、コイルホルダ13の内部に位置する面などを選択してもよい。例えば、第3帯状部76と第3帯状部77をコイルホルダ13の内周面46に対して固定すると、固定の面積が大きくなり強度的に有利であり、組立時の取り扱い易さにおいても優れる。その一方で、湾曲部74aと湾曲部75aに近い位置が固定されるため、フレキシブル基板36の変形のし易さが制約を受ける可能性がある。従って、フレキシブル基板36(特に湾曲部74aと湾曲部75a)による負荷吸収性、フレキシブル基板36の安定性及び組立性などの諸要素を勘案して、求められる性能に適した箇所にフレキシブル基板36の固定部分を設定するとよい。
In addition to the
以上のように、フレキシブル基板36は、裏カバー16(あるいはコイルホルダ13)への固定部分を固定端とし、基板接続部70を自由端として、固定端から自由端までの中間部分が、コイルホルダ13内の環状空間に自由支持状態でスペース効率良く収まる構成になっている。そして、フレキシブル基板36は、鏡筒11の球心揺動に応じた自由端(基板接続部70)の姿勢変化に伴い、中間部分を適宜変形させる。このように構成したフレキシブル基板36によると、イメージセンサユニット12を含む可動部分の動作の自由度が高い3軸球心揺動を行う撮像装置10において、イメージセンサユニット12の駆動に対してフレキシブル基板36が及ぼす負荷を効果的に軽減することができる。
As described above, the
まず、フレキシブル基板36のうち基板接続部70を除く大部分を屈曲帯状部78と屈曲帯状部79に2分岐させることにより、イメージセンサ基板30と制御回路37の間の信号通信に必要な線数(基板接続部70の左右方向の幅に対応する線数)を確保しつつ、イメージセンサユニット12の動きに追従して変形する部分でのフレキシブル基板36の幅を抑えることができる。
First, most of the
フレキシブル基板36において2分岐された第2帯状部74と第2帯状部75は、周方向に延びる円弧状の湾曲部74a,75aを構成している。湾曲部74aと湾曲部75aは、周方向で半周(180度)近くに亘って配設されていて長さに余裕があるため、光軸Oを中心とするイメージセンサユニット12のロール動作に対する追従性と負荷吸収性が非常に優れている。例えば、防振駆動時にイメージセンサ基板30が光軸O中心で図12の反時計方向(図13の時計方向)に回転する場合、湾曲部74aが接続する第1帯状部71(後方延設部71d)は、周方向で第3帯状部76と第3帯状部77の重なり部分から遠ざかる方向に移動しようとするため、湾曲部74aに対しては牽引力が働く。初期状態での湾曲部74aはイメージセンサ基板30の外周部33やコイルホルダ13の内周面46に当接しない自由支持状態にあるため、牽引力を受けた湾曲部74aはイメージセンサ基板30の外周部33に近づく短絡方向への変形を生じやすくなる。一方、湾曲部75aが接続する第1帯状部72(後方延設部72d)は周方向で第3帯状部76と第3帯状部77の重なり部分に近づく方向に移動しようとするため、湾曲部75aに対しては周方向への押圧力が働く。初期状態での湾曲部75aはイメージセンサ基板30の外周部33やコイルホルダ13の内周面46に当接しない自由支持状態にあるため、押圧力を受けた湾曲部75aはコイルホルダ13の内周面46に近づく膨らみ方向への変形を生じやすくなる。初期状態において湾曲部74aと湾曲部75aの径方向内外に確保された隙間は、鏡筒11とイメージセンサユニット12が機械的に許容される範囲で最大にロール動作を行った場合でも、変形した湾曲部74aと湾曲部75aがイメージセンサ基板30の外周部33やコイルホルダ13の内周面46に当接しない大きさに設定されている。この設定は、防振駆動時にイメージセンサ基板30が図12の時計方向(図13の反時計方向)に回転する場合にも同様に適用される。従って、周方向に長い湾曲部74aと湾曲部75aによるローリング方向の負荷吸収性能が高い。
The second belt-
また、周方向に長く光軸方向の幅が短い湾曲部74aと湾曲部75bは、イメージセンサユニット12がピッチング方向やヨーイング方向の成分を含むチルト動作を行う際の可撓性にも優れており、鏡筒11とイメージセンサユニット12のチルト動作に対する負荷を軽減できる。さらに湾曲部74aと75bは、イメージセンサユニット12を内包する円環状の配置であるため、イメージセンサユニット12のチルト動作の方向の違いによる負荷の変動が少ないという利点がある。先に述べたイメージセンサ基板30の外周部33とコイルホルダ13の内周面46に対する湾曲部74aと湾曲部75aの径方向の隙間は、鏡筒11とイメージセンサユニット12が機械的に許容される範囲で最大にチルト動作を行った場合でも、変形した湾曲部74aと湾曲部75aがイメージセンサ基板30の外周部33やコイルホルダ13の内周面46に当接しない大きさに設定されている。
Further, the
湾曲部74a及び湾曲部75bは、イメージセンサユニット12を内包することが可能な径方向位置まで径方向延設部80によって導かれる。径方向延設部80は、スリット73を挟んで周方向に並ぶ第1帯状部71と第1帯状部72を有する2分岐構造を、外径側から内径側に向けて所定の範囲(基板接続部70を除く範囲)で備えている。そのため、径方向延設部80は、全体として左右方向に幅広でありながら可撓性が高く、イメージセンサユニット12がチルト動作やロール動作を行う際の負荷を軽減できる。
The
さらに、径方向延設部80は単に2分岐しているだけでなく、第1帯状部71と第1帯状部72のそれぞれで、光軸方向に延びる2つの光軸方向延設部(前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72d)を有している。イメージセンサユニット12がチルト動作を行うと、球心揺動中心Qよりも下方でイメージセンサ基板30に接続する基板接続部70は、その板面の向きを変化させながら光軸方向の位置を変化させる。第1帯状部71と第1帯状部72は、この基板接続部70の光軸方向の位置変化に応じて、前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72dが光軸方向に対して傾き、光軸方向の相対的な長さを変化させることにより、負荷を軽減することができる。また、イメージセンサユニット12のチルト動作のうち仮想平面P1に沿うピッチング方向の動作については、上下方向に分けて配された前方延設部71bと後方延設部71d、前方延設部72bと後方延設部72dが、互いの径方向間隔を変化させたり個別に捻れを生じたりすることで追従しやすくなっている。イメージセンサユニット12のチルト動作のうち仮想平面P2に沿うヨーイング方向の動作や、光軸Oを中心とするイメージセンサユニット12のロール動作においても、光軸方向に所定の長さを有する前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72dを備えることで、撓みによる負荷吸収を行いやすくなっている。
Furthermore, the
フレキシブル基板36はスペース効率にも優れている。図4、図6、図10ないし図13に示すように、湾曲部74aと湾曲部75bは、イメージセンサユニット12とコイルホルダ13の内周面46の間に設けた環状空間内に配置されており、イメージセンサ基板30の外周部33やコイルホルダ13の内周面46に沿う湾曲形状をなしているため、負荷軽減に十分な長さを確保しつつ、撮像装置10の径方向における収まりが良い。
The
また、図6、図14ないし図17に示すように、湾曲部74aと湾曲部75bは、光軸方向においてイメージセンサユニット12(イメージセンサ31の前方の一部を除く)と重なる位置に設けられている。これにより、イメージセンサユニット12とフレキシブル基板36が光軸方向に占める範囲を小さくでき、撮像装置10の光軸方向の小型化に寄与する。
Further, as shown in FIGS. 6, 14 to 17, the bending
第1帯状部71と第1帯状部72における光軸方向延設部(前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72d)は、先に述べたイメージセンサユニット12の駆動に対する負荷軽減に加えて、イメージセンサユニット12に重なる光軸方向位置に湾曲部74aと湾曲部75bを位置させるための役割も果たしている。より詳しくは、前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72dによって、基板接続部70よりも光軸方向前方へ突出する部分を形成することで、後方延設部71d,72dに続く湾曲部74aと湾曲部75bの位置を光軸方向前方にシフトさせることができる。これにより、イメージセンサ基板30の後面に基板接続部70を接続させたフレキシブル基板36において、湾曲部74aと湾曲部75bの一部を基板接続部70よりも前方に突出させる(すなわちイメージセンサユニット12と光軸方向にオーバーラップさせる)ことが可能となっている。
The optical axis direction extending portions (
以上、図示実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は要旨の範囲内において図示実施形態とは異なる形態にすることが可能である。例えば、実施形態のフレキシブル基板36は、径方向延設部80が第1帯状部71と第1帯状部72に2分岐された部分を含み、かつ第1帯状部71と第1帯状部72がそれぞれ光軸方向延設部(前方延設部71b,72bと後方延設部71d,72d)を含んでいる。先に述べたように、この構成はフレキシブル基板36における負荷軽減効果の向上などに寄与している。但し、径方向延設部80を、分岐構造や光軸方向への突出形状を有さない構成(基板接続部70を外径方向にそのまま延長した構成)にした場合でも、湾曲部74aと湾曲部75bにより負荷軽減効果を得ることが可能であり、本発明はそのような態様を排除しない。また、径方向延設部80が、分岐構造と光軸方向への突出形状のいずれか一方のみを備えるようにすることも可能である。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on illustration embodiment, this invention can be made into a different form from illustration embodiment in the range of a summary. For example, the
実施形態の撮像装置10における3軸球心揺動用の支持構造や駆動用のアクチュエータは一例である。本発明は、少なくともイメージセンサに3軸球心揺動による防振駆動を行わせる撮像装置全般に適用可能であり、図示した特定の支持構造やアクチュエータを備えた撮像装置に限定されるものではない。
The support structure for swinging the three-axis ball center and the actuator for driving in the
例えば、実施形態の撮像装置10は、防振用のアクチュエータとしてボイスコイルモータを用いているが、ボイスコイルモータ以外のアクチュエータを採用してもよい。また、実施形態は防振動作時に移動する可動部材(鏡筒11)に磁石を支持し、防振動作時に移動しない固定部材(コイルホルダ13)にコイルを支持した、いわゆるムービングマグネットタイプのボイスコイルモータであるが、この配置関係を逆にしたムービングコイルタイプのボイスコイルモータを用いることもできる。
For example, the
実施形態の撮像装置10では、撮像光学系Lとイメージセンサユニット12を含む撮像手段の全体にチルト動作やロール動作を行わせているが、イメージセンサユニット12のみを動作させて像振れ補正を行うタイプの撮像装置にも本発明を適用可能である。
In the
10 撮像装置
11 鏡筒(可動部材)
12 イメージセンサユニット
13 コイルホルダ(固定部材)
14 外囲ヨーク
15 カバーガラス
16 裏カバー
17 保持環
18 光学系保持筒
19 イメージセンサ取付部
20 揺動案内面
21 22 23 磁石ユニット
24 イメージセンサ挿入開口
25 円筒面部
26 平面部
27 ネジ穴
30 イメージセンサ基板
31 イメージセンサ
32 カット部
33 外周部
34 ネジ挿通穴
35 基板固定ネジ
36 フレキシブル基板
37 制御回路
38 姿勢検知センサ
40 円筒部
41 貫通穴
42 支持部材
43 弾性部材
44 押さえ部材
45 支持面
46 内周面
47 基板挿通穴
51 52 53 コイル挿入穴
54 55 56 コイル
57 ホールセンサ
70 基板接続部(光軸直交平面部)
71 72 第1帯状部
71a 72a 連続平面部(光軸直交平面部)
71b 72b 前方延設部(第1の光軸方向延設部)
71c 72c 前端曲げ部
71d 72d 後方延設部(径方向延設部の外径側の端部、第2の光軸方向延設部)
73 スリット
74 75 第2帯状部
74a 75a 湾曲部
76 77 第3帯状部
76a 77a 密着部
76b 77b 離間部
76c 段部
78 79 屈曲帯状部
80 径方向延設部
L 撮像光学系
O 光軸
Q 球心揺動中心
10
12
14
71 72 1st strip | belt-shaped
73
Claims (6)
上記イメージセンサを支持するイメージセンサ基板に接続するフレキシブル基板を備え、該フレキシブル基板は、
上記光軸に沿って見たときに、上記イメージセンサ基板から、上記光軸を中心とする径方向のうち該光軸から離れる外径方向へ延設される径方向延設部と、
上記光軸に沿って見たときに、上記径方向延設部の外径側の端部から上記光軸を中心とする周方向に向けて正逆に延びて上記イメージセンサ及び上記イメージセンサ基板を囲む円弧形状をなす一対の湾曲部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 An image sensor that receives a light beam from the imaging optical system supports tilting about an arbitrary axis that is substantially perpendicular to the optical axis of the imaging optical system, and rotation operation about the optical axis, In the image pickup apparatus in which the image sensor performs the tilting and the rotating operation during image blur correction,
A flexible substrate connected to the image sensor substrate that supports the image sensor, the flexible substrate,
When viewed along the optical axis, a radially extending portion extending from the image sensor substrate in an outer radial direction away from the optical axis in a radial direction centered on the optical axis;
When viewed along the optical axis, the image sensor and the image sensor substrate extend from the end on the outer diameter side of the radially extending portion in the forward and backward directions toward the circumferential direction centering on the optical axis. A pair of curved portions forming an arc shape surrounding
An imaging apparatus comprising:
上記径方向延設部は、
上記イメージセンサ基板に接続し、上記光軸に対して略垂直な平面状をなす光軸直交平面部と、
上記光軸直交平面部の外径側の端部から上記光軸に沿う方向に延びる第1の光軸方向延設部と、
上記第1の光軸方向延設部から折り返されて、該第1の光軸方向延設部の外径側に位置して上記光軸に沿う方向に延びる第2の光軸方向延設部と
を有し、
上記第2の光軸方向延設部の端部に上記一対の湾曲部が接続する撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1 or 2,
The radially extending portion is
An optical axis orthogonal plane portion connected to the image sensor substrate and having a planar shape substantially perpendicular to the optical axis;
A first optical axis direction extending portion extending in a direction along the optical axis from an outer diameter side end portion of the optical axis orthogonal plane portion;
A second optical axis direction extending portion that is folded back from the first optical axis direction extending portion and is located on the outer diameter side of the first optical axis direction extending portion and extends in a direction along the optical axis. And
An imaging apparatus in which the pair of curved portions are connected to end portions of the second optical axis direction extending portion.
上記イメージセンサ及び上記イメージセンサ基板を支持する可動部材と、
上記可動部材を上記傾動及び上記回転動作を可能に支持する固定部材と、
を備え、
上記固定部材は上記光軸を中心とする内周面を有する筒状体であり、
上記イメージセンサ基板は上記光軸を中心とする円弧形状の外周部を有し、
上記フレキシブル基板の上記一対の湾曲部は、上記固定部材の上記内周面と上記イメージセンサ基板の上記外周部との間の径方向空間に配置される撮像装置。 The imaging device according to any one of claims 1 to 5,
A movable member that supports the image sensor and the image sensor substrate;
A fixed member that supports the movable member so that it can tilt and rotate;
With
The fixing member is a cylindrical body having an inner peripheral surface centered on the optical axis,
The image sensor substrate has an arc-shaped outer periphery centered on the optical axis,
The pair of curved portions of the flexible substrate is an imaging device arranged in a radial space between the inner peripheral surface of the fixing member and the outer peripheral portion of the image sensor substrate.
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