JP2020194049A - Imaging device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は撮像装置に関し、特に像振れ補正機構の位置検出に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus, and more particularly to position detection of an image shake correction mechanism.
デジタルカメラなどの撮像装置において、CMOSセンサなどの撮像素子や撮影光学系の一部の光学素子を光軸直交方向に移動させることで、装置に加わる振れの影響を補正する技術が多く開示されている。特許文献1では、永久磁石とコイルによって構成されたボイスコイルモータを用いて、撮像素子を可動とし、撮影レンズの光軸に直交する平面内を移動可能にしている。特許文献1のような像振れ補正手段を用いることで、撮像装置に不要な振れが加わっても、それを打ち消す駆動制御をすることで、振れの影響のない写真や動画の取得が可能となる。
In an image pickup device such as a digital camera, many techniques for correcting the influence of vibration applied to the device by moving an image pickup element such as a CMOS sensor or a part of an optical element of a photographing optical system in a direction orthogonal to the optical axis are disclosed. There is. In
特許文献1に記載の撮像装置は、可動部の位置を位置検出手段で検出しながら、その検出結果をフィードバックして駆動制御を行う。この際、位置検出手段としてホールセンサを用いるが、特許文献1のようなホールセンサの配置を実施する場合には、位置検出専用の磁石を複数配置する必要が生じる。この構成では、複数の位置検出専用の磁石を有するために撮像装置の小型化や軽量化に悪影響となる。
The image pickup apparatus described in
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、位置検出手段の出力変動の影響を軽減し可動部の位置検出が可能な撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an imaging device capable of detecting the position of a movable portion by reducing the influence of output fluctuation of the position detecting means with a simple configuration.
上記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、前記可動部と対向する固定部と、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮影光学系の光軸に直交する第1の方向に駆動力を発生する1つの第1のコイルと、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮影光学系の光軸及び前記第1の方向と直交する第2の方向に駆動力を発生する第2のコイルと、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第1の磁石と、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第2の磁石と、前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮影光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第3の磁石と、前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第3の磁石と対向する位置に前記第1の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第1の方向の位置を検出し、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第3の磁石と対向する位置に前記第2の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第2の方向の位置を検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the imaging apparatus according to the present invention includes an imaging element, a movable portion that holds one of the imaging element and the imaging optical system, a fixed portion that faces the movable portion, the movable portion, and the above. It is provided on one of the fixed portions, and is provided on one of the movable portion and the fixed portion, and one first coil that generates a driving force in a first direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system by energization. A second coil that generates a driving force in the optical axis of the photographing optical system and a second direction orthogonal to the first direction, and the first movable portion and the other of the fixed portion. A first magnet arranged at a position facing the coil, a second magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil, and the movable portion. A third magnet provided on the other side of the fixed portion and magnetized in a direction parallel to the optical axis of the photographing optical system, and a position detecting means for detecting the position of the movable portion with respect to the fixed portion. The position detecting means is provided on one of the movable portion and the fixed portion, and is arranged at a position facing the third magnet so as to be arranged in the first direction. Based on the output, the position of the movable portion with respect to the fixed portion in the first direction is detected, and the second position is provided on one of the movable portion and the fixed portion and faces the third magnet. It is characterized in that the position of the movable portion in the second direction with respect to the fixed portion is detected based on the outputs of two magnetic detection sensors arranged so as to be arranged in a direction.
本発明によれば、簡易な構成で、位置検出手段の出力変動の影響を軽減し可動部の位置検出が可能な撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device capable of detecting the position of a movable portion by reducing the influence of output fluctuations of the position detecting means with a simple configuration.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る撮像装置1000について図1を用いて説明する。
(First Embodiment)
The
図1(a)は撮像装置1000の中央断面図、図1(b)は撮像装置1000の電気的構成を示すブロック図である。図1(a)および図1(b)で同一の符号が付してあるものはそれぞれ対応している。
FIG. 1A is a central sectional view of the
撮像装置1000はカメラ1と、カメラ1に着脱可能なレンズ2で構成されている。カメラ1は、カメラ1全体を制御するCPUなどのカメラシステム制御部5、撮像光学系であるレンズ2を透過して受光した光束に応じた画像信号を出力するCMOSやCCDなどの撮像素子6、レンズ2との通信に用いる電気接点11を備えている。さらに、カメラ1は、撮像素子6に結像される被写体像の像振れを光学的に補正する像振れ補正手段14、撮像装置1000の動きをジャイロセンサなどで検出する動き検出手段15、撮像素子6の露光時間を制御するシャッタ機構16を備えている。
The
レンズ2は、焦点調節に用いるフォーカスレンズ、絞り機構、像振れ補正に用いる補正レンズなどを有する光学系3、レンズ2全体を制御するCPUなどのレンズシステム制御部12、光学系3の各部を駆動させるレンズ駆動手段13を備えている。
The
カメラ1では、レリーズボタンなどへのユーザ操作を検出する操作検出部10の検出結果に応じて被写体からの光束を撮像素子6にて光電変換し、その出力である画像信号を画像処理部7で画像処理しメモリ手段8に格納することで撮影動作が実施される。また、撮影前のライブビュー画像表示は、カメラシステム制御部5を介して液晶パネルや有機EL素子を用いた表示手段9で行われる。なお、カメラ1はいわゆるミラーレスカメラであり、表示手段9はカメラ1の背面に設けられた背面液晶9aと、ファインダ内に設けられた電子ビューファインダ9bとを有している。シャッタ機構16は、ユーザが設定した、あるいはカメラシステム制御部5が決定した露光時間に基づいてシャッタ駆動手段17により駆動制御される。
In the
像振れ補正手段14は、レンズ2の撮影光軸4に直交する方向に撮像素子6を移動させることにより、ユーザの手振れ等によるカメラ1の動き(カメラ振れ)に起因する像振れを低減(補正)する。
The image shake correction means 14 reduces (corrects) image shake caused by the movement of the camera 1 (camera shake) due to the user's camera shake or the like by moving the
カメラシステム制御部5は、像振れ補正のための撮像素子6の撮影光軸4に対する移動量を制御する。例えば、動き検出手段15により検出された撮像装置1000の動きに基づいて、被写体像の像振れを低減するための目標位置を演算し、演算された目標位置に撮像素子6が移動するように、後述する像振れ補正手段14を構成するコイルへの通電を制御する。
The camera system control unit 5 controls the amount of movement of the
なお、動き検出手段15は、撮影光軸4周りのカメラ1の動きと、撮影光軸4に直交しかつ互いに直交する第1の方向および第2の方向におけるカメラ1の動きと、を検出する。
The motion detecting means 15 detects the movement of the
像振れ補正手段14は、被写体像の像振れを低減するために、撮像素子6を撮影光軸4に直交する平面内に並進させるとともに、撮影光軸4周りに回転させる機構である。
The image shake correction means 14 is a mechanism for translating the
カメラシステム制御部5には、撮像装置1000が三脚などに固定されているか否かを検知したり、ユーザの手振れ補正機能停止指示を検知したりする像振れ補正機能検知処理を行う。像振れ補正機能検知処理において手振れ補正機能の停止(IS_OFF状態)を検知した場合には、レンズ2の光学系3に含まれる補正レンズおよび撮像素子6を所定の位置にて位置決め制御を行う。一方、像振れ補正機能検知処理において手振れ補正機能の発動(IS_ON状態)を検知した場合には、光学系3に含まれる補正レンズおよび撮像素子6が、レンズシステム制御部12およびカメラシステム制御部5の指示にしたがって駆動制御される。
The camera system control unit 5 performs image shake correction function detection processing such as detecting whether or not the
次に図2を用いて、像振れ補正手段14の構成について説明する。 Next, the configuration of the image shake correction means 14 will be described with reference to FIG.
図2(a)は像振れ補正手段14の分解斜視図であり、図2(b)は図2(a)に示すA部の部分拡大図である。なお、図2(a)において、像振れ補正時にカメラ1に対して移動しない部材(=固定部)には100番台の番号を付し、移動する部材(=可動部)には200番台の番号を付している。さらに、固定部と可動部との間に配設される部材であるボールには300番台の番号を付している。
FIG. 2A is an exploded perspective view of the image shake correction means 14, and FIG. 2B is a partially enlarged view of part A shown in FIG. 2A. In FIG. 2A, members (= fixed parts) that do not move with respect to the
像振れ補正手段14は、上部ヨーク101、ビス102a〜102c、磁石103a,103bからなる第1上部磁石部1031、磁石103c,103dからなる第2上部磁石部1032、磁石103e,103fからなる第3上部磁石部1033を有している。以下では、第1上部磁石部1031、第2上部磁石部1032、第3上部磁石部1033を合わせて上部磁石103とする。
The image shake correction means 14 includes an
さらに、補助スペーサ104a,104b、メインスペーサ105a〜105c、107a,107bからなる第1下部磁石部1071、107c,107dからなる第2下部磁石部1072、107e,107fからなる第3下部磁石部1073を有している。以下では、第1下部磁石部1071、第2下部磁石部1072、第3下部磁石部1073を合わせて下部磁石107とする。
Further, a third
さらに、下部ヨーク108、ビス109a〜109c、ベース板110、位置検出用磁石111を有している。以上が像振れ補正時にカメラ1に対して移動しない部材である。
Further, it has a
上部ヨーク101、上部磁石103、下部磁石107、下部ヨーク108が磁気回路を形成しており、いわゆる閉磁路となっている。形成される磁気回路は、第1上部磁石部1031と第1下部磁石部1071からなる第1磁気回路、第2上部磁石部1032と第2下部磁石部1072からなる第2磁気回路、第3上部磁石部1033と第3下部磁石部1073からなる第3磁気回路の3つがある。
The
上部磁石103a〜103fは上部ヨーク101に吸着した状態で接着固定されている。下部磁石107a〜107fは、下部ヨーク108に吸着した状態で接着固定されている。上部磁石103a〜103f、および下部磁石107a〜107fはそれぞれ光軸と平行な方向(図2(a)の一点鎖線方向)に着磁されている。上部磁石103、下部磁石107は、隣接する磁石(磁石103aと103bの位置関係にあるもの)は互いに異なる向きに着磁されている。また、対抗する磁石(磁石103aと107aの位置関係にあるもの)同士は互いに同じ向きに着磁されている。上部磁石1033、下部磁石1073によって第1の駆動磁石が形成されている。上部磁石1031と1032、下部磁石1071と1072によって第2の駆動磁石が形成されている。
The
上部ヨーク101と下部ヨーク108の間には強い吸引力が生じるのでメインスペーサ105a〜105cおよび補助スペーサ104a,104bで所定の間隔を保つように構成されている。ここでいう所定の間隔とは、上部磁石103a〜103fと下部磁石107a〜107fの間にコイル205およびフレキシブルプリント基板(FPC)201を配置するとともに適当な空隙を確保できるような間隔である。メインスペーサ105a〜105cにはネジ穴が設けられておりビス102a〜102cによって上部ヨーク101がメインスペーサ105a〜105cに固定される。
Since a strong suction force is generated between the
メインスペーサ105a〜105cの胴部にはゴムが設置されており、可動部の可動範囲を制限する機械的端部(いわゆるストッパー)を形成している。
Rubber is installed on the body of the
ビス109a〜109cによってベース板110と下部ヨーク108が固定される。ベース板110は、不図示のビスによってメインスペーサ105a〜105cの下側に固定される。以上が固定部の説明である。
The
さらに、像振れ補正手段14は、FPC201、位置検出素子202a〜202c、第1コイル2051、第2コイル2052、第3コイル2053からなるコイル205、可動枠206、位置検出素子2071〜2074を有している。位置検出素子2071,2072は、第1の位置検出素子対を構成し、位置検出素子2073,2074は、第2の位置検出素子対を構成していて、以下では、位置検出素子2071〜2074を合わせて位置検出素子207とする。以上が像振れ補正時にカメラ1に対して移動する部材である。
Further, the image shake correction means 14 includes an
可動枠206は、撮像素子6を保持し、マグネシウムダイキャストもしくはアルミダイキャストで形成されており軽量で剛性が高い。可動枠206を並進及び回転させることで撮像素子6を並進及び回転させることができる。FPC201には、位置検出素子202a,202bが取り付けられており、可動枠206の上部磁石103側に固定されている。位置検出素子202a、202bには、前述した磁気回路を利用して可動部の位置を検出できるように、磁気検出センサであるホール素子を用いている。ホール素子は小型なので、コイル205a,205bの巻き線の内側に配置される。本実施形態においては、IS_ONの際に位置検出素子202a,202bが第2の方向であるX方向の位置検出を行う。
The
また、FPC201には、図2(b)のように位置検出素子2071〜2074が取り付けられており、ベース板110に配設された位置検出磁石111に対向する位置に固定される。位置検出素子2071,2072を用いることで、図2(a)のY軸方向の可動枠206の位置を検出できる。位置検出素子2073,2074を用いることで、図2(a)のX軸方向の可動枠206の位置を検出できる。位置検出素子2071〜2074を用いた位置検出の詳細については後述する。
Further, the
また、FPC201には、撮像素子6、コイル2051〜2053が接続されていて、FPC201上のコネクタを介してカメラシステム制御部5や画像処理部7に各種信号が出力される。以上が可動部の説明である。
Further, the
ボール301a〜301cは、ベース板110と可動枠206との間に挟持され、可動枠206を光軸に直交する面内に案内し可動枠206が移動するときに転動することで可動部の駆動抵抗を軽減させる。
The
上述した構成において、コイル205に通電することで、フレミング左手の法則にしたがった駆動力(ローレンツ力)が発生し可動部を動かすことができる。第1〜第3の磁気回路はそれぞれコイルが磁石の間に配設されていて、それぞれ独立した駆動部として駆動制御される。
In the above configuration, by energizing the
また、前述した位置検出素子202a〜202cの信号を用いることで可動部のフィードバック制御を行うことができる。
Further, the feedback control of the movable portion can be performed by using the signals of the
次に、図3ないし図5を用いて、カメラシステム制御部5が行う位置検出素子207による可動枠206の位置検出について説明する。図3は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子2071〜2074と位置検出用磁石111の位置関係を、光軸方向の可動枠206側から見た概念図である。図4は、位置検出素子207と位置検出用磁石111で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示す概略概念図である。図5は、位置検出素子2073と2074を用いた位置検出方法について説明する概念図である。
Next, the position detection of the
図3において、各位置検出素子の中央付近に付した○印は、ホール素子である位置検出素子207の感磁部の位置を示したものである。また、位置検出用磁石111の中央に記した「N」の文字は、位置検出用磁石111がx方向及びy方向と直交する方向(光軸と平行な方向、厚み方向)に着磁されており、向かって手前がN極、奥側にS極となっていることを示している。前述のとおり、矩形である位置検出用磁石111の短辺方向(y方向)については、磁石表面から所定距離だけ離間して配置されている位置検出素子2071,2072によって検出された磁束密度に基づいて可動枠206の位置が検出される。同様に、位置検出用磁石111の長辺方向(x方向)については、磁石表面から所定距離だけ離間して配置されている位置検出素子2073,2074によって検出された磁束密度に基づいて可動枠206の位置が検出される。なお、図3に示すように、位置検出素子2071,2072はy方向に並んでいて、位置検出素子2073,2074はx方向に並んでいる。そして、図3に示す状態において、位置検出素子2071の感磁部(検出位置)と位置検出用磁石111の中心とのy方向の距離は、位置検出素子2072の感磁部(検出位置)と位置検出用磁石111の中心とのy方向の距離に等しいものとする。また、図3に示す状態において、位置検出素子2073の感磁部(検出位置)と位置検出用磁石111の中心とのx方向の距離は、位置検出素子2074の感磁部(検出位置)と位置検出用磁石111の中心とのx方向の距離に等しいものとする。
In FIG. 3, a circle marked near the center of each position detection element indicates the position of the magnetically sensitive portion of the
図4に示した実線MB−B´は図3中のB−B´断面で観察される位置検出用磁石111の磁束密度、点線MC−C´は図3中のC−C´断面で観察される位置検出用磁石111の磁束密度を示している。また、○で付した磁束密度の値(M2071〜M2074)は、それぞれ位置検出素子2071〜2074で検出される磁束密度を示している。
The solid line MB-B'shown in FIG. 4 is the magnetic flux density of the
図5(a)は、図4の実線MB−B´のうち、M2073とM2074を含む領域を切り出し、横軸をx方向の可動枠206の位置として、可動枠206の位置と位置検出素子2073,2074で検出される磁束密度の関係を示している。図3に示すように、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における位置検出用磁石111の中心からの位置検出素子2073の感磁部及び位置検出素子2073の感磁部までの距離は等しい。そのため、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態では、位置検出素子2073が検出する磁束密度と位置検出素子2074が検出する磁束密度は等しい値となる。すなわち、図5(a)においてM2073とM2074が交差する可動枠206の位置は、可動範囲の中心位置である。
In FIG. 5A, a region including M2073 and M2074 is cut out from the solid line MB-B'in FIG. 4, and the horizontal axis is the position of the
図5(b)は、各位置での位置検出素子2073,2074の出力差ΔM2と出力和S2の比をプロットしたものである。より具体的にはΔM2/S2=(M2074−M2073)/(M2074+M2073)である。ΔM2は、x方向に関して可動枠206の位置に対応する値を算出していることになる。また、ΔM2をS2で割ることによって、環境温度変化による磁束密度検出結果の総和の変化成分の影響を軽減するためである。環境温度の変化によって図5(a)の磁束密度検出結果の傾きに変化が生じた場合であっても、その温度環境下での磁束密度検出結果の総和(=S2に相当)で割り込むことで規格化がなされ、温度変化の影響を軽減できる。こうした理由から、カメラシステム制御部5がΔM2/S2を求めることで、環境温度が変わったとしてもその影響を軽減し、可動枠206の位置に相当する出力が得られる。第1の方向であるy方向に関しては、位置検出素子2071と2072の出力信号を利用して、x方向と同様に可動枠206の位置に相当する出力が得られるものである。
FIG. 5B is a plot of the ratio of the output difference ΔM2 and the output sum S2 of the
次に、図6を用いて、カメラシステム制御部5が行う位置検出素子207による可動枠206の光軸まわりの回転検出について説明する。図6(a)は図4と同様の方向から、位置検出用磁石111の中心を軸としてθだけ回転した位置検出素子207を見た様子を示す図である。図6(b)には、この際に検出される磁束密度の様子を、回転していない状態で検出される磁束密度を○で、θだけ回転した状態で検出される磁束密度を●で示している。そして、図3に示す状態における位置検出素子2071,2072の検出位置から位置検出用磁石111の中心までの距離をL1、位置検出素子2073,2074の検出位置から位置検出用磁石111の中心までの距離をL2としている。
Next, the rotation detection of the
回転によって、位置検出素子2071,2072の検出位置は、位置検出用磁石111の中心から回転していないときの検出位置に対して、L1(1−cosθ)だけ内側に移動する(位置検出用磁石111に近づく)。位置検出素子2073と2074の検出位置も同様に、L2(1−cosθ)だけ内側に移動する。L1(1−cosθ)<L2(1−cosθ)であるため、検出される磁束密度の変化量にも違いがあることがわかる。このため、可動枠206の回転の検出については、カメラシステム制御部5が(ΔM2−ΔM1)/(S2+S1)(ただし、ΔM1=M2072−M2071、S1=M2072+M2071)を算出することで実施される。これは、各軸方向の位置検出と同様に、ΔM2−ΔM1によって磁束密度の変化、すなわち可動枠206の回転を検出するとともに、S2+S1によって、温度変化による磁束密度検出結果の総和の変化成分の影響を軽減している。
Due to the rotation, the detection positions of the
次に、図7を用いて、位置検出素子202a,202bによる可動枠206の位置検出について説明する。図7(a)は、位置検出素子202a、第1下部磁石部107a,107bおよびコイル2051を可動枠206側から光軸方向に見た模式図である。ホール素子である位置検出素子202aは厚み方向に着磁がなされ、図中の「N」、「S」の文字のような磁極の構成である第1下部磁石部107a,107bの境界上に位置している。これは可動枠206が可動範囲の中心に位置するときを表している。コイル2051への通電によって図7の上下方向(=x方向)に駆動がなされると、第1下部磁石部107a,107bの境界をまたぐ形で位置検出素子202aの位置も変動する。図7(b)は、図7(a)のD−D´断面における磁束密度MD―D´の様子を表す模式図であり、第1下部磁石部107a,107bを点線で示している。このように第1下部磁石部107a、107bの境界を挟んで直線的な磁束密度の変化を有しているため、この磁束密度MD−D´を位置検出素子202aによって検出することで可動部206のx方向の位置が求まる。当然ながら、直線的な変化の範囲内で位置が一意に定まるものであり、この範囲内で可動枠206が駆動制御されるよう設計されるものである。
Next, the position detection of the
撮像装置1000は、前述のような位置検出系を、像振れ補正機能検知処理の検知結果に基づいて、すなわち手振れ補正のON/OFFに応じて使い分けを行う。
The
像振れ補正機能検知処理が、手振れ補正ONを検知した場合には、カメラシステム制御部5は、位置検出素子202a,202bを用いて、x方向の位置検出を行いながら可動枠206の駆動制御を行う。一方、y方向については、位置検出素子2071,2072を用いて、可動枠206の駆動制御を行う。位置検出用磁石111の長辺をy方向の位置検出に利用することには、以下の利点がある。まず、x方向に駆動が行われた場合であっても、y方向が長辺であるために、位置検出素子2071,2072が位置検出用磁石111と対向しないという状況が発生しない。また、位置検出用磁石111のような形状の場合、磁束密度の変化は長辺と直交する方向、すなわちy方向のほうが緩やかであるために、位置検出素子2071,2072を用いて位置検出を行う際の直線性の高い範囲が広い。ここでは構成を簡便にするために、手振れ補正ON時のy方向位置検出を位置検出素子2071,2072を用いて行ったが、これに限定されず、別途コイル2053内に位置検出素子202aまたは202bのようなホール素子を配設しても構わない。
When the image shake correction function detection process detects that the camera shake correction is ON, the camera system control unit 5 uses the
像振れ補正機能検知処理が、手振れ補正OFFを検知した場合には、カメラシステム制御部5は、位置検出素子207を用いて、x方向、y方向の位置および回転の検出を行いながら可動枠206を所定の位置に固定する位置決め制御を行う。この位置決め制御によって、手振れ補正OFFの際に、可動枠206が並進、回転してしまうことを防ぐ。この位置決め制御を行わない場合に起こりうる問題点を考える。位置検出素子202a,202bによる並進、回転の検出は環境温度の変化がない場合であれば、正確に実施されるものである。しかしながら、環境温度が変化する場合、上部磁石103、下部磁石107の磁束密度が変化する。またホール素子である位置検出素子202a,202bの出力特性も変化する。このため、静止が求められる手振れ補正OFF時の位置検出結果が変動してしまい、不要な駆動が発生する。星空写真の撮影などで長秒の露光を行う際などには、この不要な駆動のために、点像として捉えられるべき星像が、不要な駆動の形で結像してしまう。一方、本実施形態のように、1組のホール素子である位置検出素子2071,2072の和および差の比に基づいて行う位置検出であれば、環境温度の変化について問題を生じない。
When the image shake correction function detection process detects the camera shake correction OFF, the camera system control unit 5 uses the
以上のように、本実施形態では、2組の位置検出素子対と1つの磁石という簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠206のx方向、y方向の位置および回転の検出を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the influence of the output fluctuation of the position detection element is reduced by the simple configuration of two sets of position detection element pairs and one magnet, and the positions of the
(第2の実施形態)
続いて、図8ないし11を用いて本発明の第2の実施形態に係る撮像装置2000について説明する。撮像装置2000の概略構成は撮像装置1000と同様であるため割愛し、本実施形態特有の構成について詳細に説明を行う。
(Second Embodiment)
Subsequently, the image pickup apparatus 2000 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 to 11. Since the schematic configuration of the image pickup apparatus 2000 is the same as that of the
図8(a)は、撮像装置2000が持つ像振れ補正手段24の分解斜視図である。図8(b)は図8(a)に示すA部の部分拡大図である。像振れ補正手段24の構成についても、撮像装置1000の像振れ補正手段14との差分についてのみ説明する。
FIG. 8A is an exploded perspective view of the image shake correction means 24 included in the image pickup apparatus 2000. FIG. 8B is a partially enlarged view of part A shown in FIG. 8A. Regarding the configuration of the image shake correction means 24, only the difference from the image shake correction means 14 of the
像振れ補正手段24では、位置検出素子202cがコイル2053の巻き線の内側に配置されており、可動部206のy方向の位置を検出する。また、ベース板110に配設された位置検出用磁石111に対向する位置に位置検出素子207として、位置検出素子2071,2073のみが配設されている。以上のように、本実施形態は、第1の実施形態と比較して位置検出素子の数が少ない。
In the image shake correction means 24, the
図9ないし11を用いて本実施形態における位置検出と位置決め制御について説明する。図9(a)は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子2071,2073と位置検出用磁石111の位置関係を、光軸方向の可動枠206側から見た概念図である。位置検出素子2071は位置検出用磁石の長辺の近傍で位置検出を行い、位置検出素子2073は位置検出用磁石111の短辺の近傍で位置検出を行う。本実施形態において位置検出用磁石111は、光軸方向から見た際に長方形の形状をなしているが、これには限定されず、正方形であってもよい。図9(b)は、可動部が回転することなく可動範囲の中心に位置している状態における、位置検出素子202c、第3下部磁石部107e,107fおよびコイル2053を可動枠206側から光軸方向に見た模式図である。図10(a)は、位置検出素子2071,2073と位置検出用磁石111で構成される磁気回路の磁束密度の様子を示した概略概念図である。図10(b)は、図9(b)のD−D´断面における磁束密度MD−D´の様子を表す模式図である。第3下部磁石部107e,107fを点線で示している。
Position detection and positioning control in this embodiment will be described with reference to FIGS. 9 to 11. FIG. 9A shows the positional relationship between the
本実施形態では、図9に示したこれらの構成を用いて、第1の実施形態と同様に像振れ補正OFF時の位置決め制御を行うものである。 In the present embodiment, the positioning control when the image runout correction is OFF is performed by using these configurations shown in FIG. 9 as in the first embodiment.
図11(a)は、横軸をy方向の可動枠206の位置として、可動枠206の位置と位置検出素子202C,2071で検出される磁束密度の関係を示している。
FIG. 11A shows the relationship between the position of the
図11(b)は、磁束密度M202CとM2071との差分値であるΔM1を和であるS1で割った値がプロットされている。磁束密度M202CとM2071とは、発生源である磁石が駆動用と位置検出用とで異なるため、互いに異なる傾きの磁束密度変化となる。しかしながら、線形であるために、差分値は直線性を維持する。そのため、ΔM1を用いて、可動枠206の位置変動を検出することが可能となる。また、第1の実施形態と同様にS1によって温度変化成分の影響を軽減することが可能である。x方向に関しても同様に、位置検出素子202aまたは202bと位置検出素子2073を用いて、同様な位置検出が可能である。この位置検出方法を用いれば、カメラシステム制御部5は、像振れ補正OFF時の位置決め制御を正確に行うことができる。また、本実施形態では、第1の実施形態と比較して以下のような利点も存在する。
In FIG. 11B, the value obtained by dividing ΔM1 which is the difference value between the magnetic flux densities M202C and M2071 by S1 which is the sum is plotted. Since the magnets that are the sources of the magnetic flux densities M202C and M2071 are different for driving and position detection, the magnetic flux densities change with different slopes. However, because it is linear, the difference values maintain linearity. Therefore, it is possible to detect the position change of the
図12は、本実施形態の位置検出方法を実現する構成を光軸方向から見た様子を示した概略概念図である。線分Aは、x方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子202b,2073を結ぶ直線である。線分Bは、y方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子202c,2071を結ぶ直線である。また、線分Cは第1の実施形態においてx方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子2073,2074を結ぶ直線である。また、線分Dは第1の実施形態においてy方向の位置検出を行い、その検出結果を位置決め制御に利用される位置検出素子2071,2072を結ぶ直線である。
FIG. 12 is a schematic conceptual diagram showing a configuration for realizing the position detection method of the present embodiment as viewed from the optical axis direction. The line segment A is a straight line connecting the
線分CとDは、その交点が両線分の中点であることがわかる。そのため、単純に位置検出素子対の差/和を用いただけでは、この中点周りの回転を検出することができない。そのため第1の実施形態ではさらに(ΔM2−ΔM1)/(S2+S1)を用いて回転の検出を行った。一方、本実施形態では、線分AとBは交点がない。このため、位置検出素子202b,2071でx方向の並進について位置決め制御を行い、位置検出素子202c,2073でy方向の並進について位置決め制御を行うことだけで、可動枠206の位置は回転についても固定され、より位置決め制御が容易になる。
It can be seen that the intersections of the line segments C and D are the midpoints of both line segments. Therefore, it is not possible to detect the rotation around the midpoint by simply using the difference / sum of the position detection element pairs. Therefore, in the first embodiment, rotation is further detected using (ΔM2-ΔM1) / (S2 + S1). On the other hand, in this embodiment, the line segments A and B have no intersection. Therefore, the position of the
像振れ補正機能検知手段が手振れ補正ONを検知した場合には、カメラシステム制御部5は、位置検出素子202a〜202cを用いてxおよびy方向の位置検出を行いながら可動枠206の駆動制御を行うものである。
When the image shake correction function detecting means detects that the camera shake correction is ON, the camera system control unit 5 controls the drive of the
以上のように、本実施形態では、一部に駆動用の位置検出素子を兼用した2組の位置検出素子対と1つの磁石という簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠206のx方向、y方向の位置および回転の検出を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the influence of the output fluctuation of the position detection element is reduced by a simple configuration of two sets of position detection element pairs and one magnet, which also partially serve as a drive position detection element. The position and rotation of the
(第3の実施形態)
続いて、図13ないし15を用いて、本発明の第3の実施形態に係る撮像装置3000について説明する。撮像装置3000の概略構成は撮像装置1000と同様であるため割愛し、本実施形態特有の構成について詳細に説明を行う。図13は、撮像装置3000が持つ像振れ補正手段34の分解斜視図である。第1及び第2の実施形態とは異なり、位置検出用磁石111が存在せず、位置検出素子202´はいずれもコイルの巻き線の内側に配置されている。
(Third Embodiment)
Subsequently, the image pickup apparatus 3000 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 15. Since the schematic configuration of the image pickup apparatus 3000 is the same as that of the
図14、15を用いて、可動枠206の位置決め制御を行うための位置検出方法について説明する。図14(a)は、可動枠206側から光軸方向に見た、下部磁石107a,107b、位置検出素子202´aおよびコイル2051の配置を表す概略図である。図14(b)は、図14(a)で示された位置検出素子202´aが断面D−D´において検出する磁束密度MD−D´を示している。
A position detection method for controlling the positioning of the
位置検出素子202´aは、図14(a)の○で示す通り、磁束密度を検出する感磁部が位置検出方向に並ぶように2か所ある。図14(a)に示した○と同様に、図14(b)の実線で示した磁束密度MD−D´の位置検出素子202´aの感磁部に対応する位置に○を付してある。以下では、図14において上側の感磁部で検出する磁束密度をM202´a−a、下側の感磁部で検出する磁束密度をM202´a−bとする。 As shown by ◯ in FIG. 14A, the position detecting element 202'a is provided at two locations so that the magnetic sensing portions for detecting the magnetic flux density are arranged in the position detecting direction. Similar to the circle shown in FIG. 14 (a), the position corresponding to the magnetically sensitive portion of the position detection element 202'a of the magnetic flux density MD-D'shown by the solid line in FIG. 14 (b) is marked with a circle. is there. In the following, the magnetic flux density detected by the upper magnetic sensing portion in FIG. 14 is referred to as M202'a-a, and the magnetic flux density detected by the lower magnetic sensing portion is referred to as M202'a-b.
下部磁石107a,107bは駆動用磁石であるため、図14に示すように互いに逆向きの磁極方向の2つの磁石が当接配置されている。このため、M202´a−a、M202´a−bは2つの磁石の当接面を境に負の値を出力する。特に、位置決め制御を行う図14のような状態においては、M202´a−a、M202´a−bはそれぞれ正と負の出力となる。そこで、本実施形態の位置決め制御においては、位置検出素子202´aのうち下部磁石107b側の感磁部の出力M202´a−bを絶対値化する(|M202´a−b|)。|M202´a−b|は図14(b)の●で示された磁束密度に対応する。
Since the
図15(a)は可動枠206の位置と位置検出素子202´aが検出する磁束密度M202´a−a、|M202´a−b|の関係を示している。図15(b)は、磁束密度|M202´a−b|とM202´a−aとの差分値であるΔM1=|M202´a−b|−M202´a−aを和であるS1=|M202´a−b|+M202´a−aで割った値がプロットされている。このようにして算出したΔM1を用いて、可動枠206の位置変動を検出することが可能となる。また、第1及び第2の実施形態と同様にS1によって、温度変化成分の影響を軽減することが可能である。この位置検出方法を用いれば、カメラシステム制御部5は、像振れ補正OFF時の位置決め制御を正確に行うことができる。
FIG. 15A shows the relationship between the position of the
像振れ補正機能検知手段が手振れ補正ONを検知した場合には、カメラシステム制御部5は、位置検出素子202´a〜202´cを用いて、x方向およびy方向の位置検出を行いながら可動枠206の駆動制御を行うものである。
When the image stabilization function detecting means detects that the image stabilization is ON, the camera system control unit 5 is movable while detecting the positions in the x and y directions using the position detection elements 202'a to 202'c. The drive control of the
以上のように、本実施形態では、駆動用以外の位置検出素子及び磁石を別途設けない簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減し可動枠206のx方向、y方向の位置および回転の検出を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the influence of the output fluctuation of the position detection element is reduced by a simple configuration in which the position detection element other than the drive and the magnet are not separately provided, and the position of the
本実施形態では、位置検出素子202´a〜202´cのいずれも感磁部を2つ有している例を説明したが、位置検出素子202´a,202´bは検出方向が同じためいずれか一方のみ感磁部を2つ有する位置検出素子としてもよい。 In the present embodiment, an example in which each of the position detection elements 202'a to 202'c has two magnetically sensitive parts has been described, but since the position detection elements 202'a and 202'b have the same detection direction. The position detecting element may have two magnetically sensitive portions of only one of them.
なお、以上で説明した各実施形態はあくまで一例であって、代表的な例に過ぎず、本発明の実施に際しては、各実施形態に対して種々の変形や変更、各実施形態の組み合わせが可能である。例えば、上記の3つの実施形態では、撮像素子6を保持する可動枠206の位置検出に本発明を適用した例を説明したが、レンズ2の光学系3に含まれる補正レンズの位置検出に本発明を適用してもよい。なお、補正レンズの位置検出は、補正レンズを保持する保持枠など、補正レンズと一体的に移動するその他の部材の位置検出するものでもよい。
It should be noted that each of the embodiments described above is merely an example and is only a representative example. In carrying out the present invention, various modifications and changes can be made to each embodiment and combinations of each embodiment are possible. Is. For example, in the above three embodiments, an example in which the present invention is applied to the position detection of the
また、上記の3つの実施形態では、x方向とy方向の位置検出を行う例を説明したが、本発明をx方向とy方向のいずれか一方の位置検出のみに適用した構成でも、従来に比べて簡易な構成で、位置検出素子の出力変動の影響を軽減した位置検出が可能である。 Further, in the above three embodiments, an example of performing position detection in the x-direction and the y-direction has been described, but even in a configuration in which the present invention is applied only to position detection in either the x-direction or the y-direction, conventionally. With a simpler configuration, position detection is possible with less influence of output fluctuations of the position detection element.
また、位置検出素子と磁石を上記の3つの実施形態に示した位置関係となるように配置するためには高精度の組立が必要となる。そのため、上記の3つの実施形態に対して位置検出素子と磁石の位置関係がずれた構成において、上記の3つの実施形態に示した位置関係を基準とし、基準からの位置ずれ量に応じて位置検出素子の出力に補正をかけるようにしてもよい。 Further, in order to arrange the position detection element and the magnet so as to have the positional relationship shown in the above three embodiments, high-precision assembly is required. Therefore, in a configuration in which the positional relationship between the position detection element and the magnet deviates from the above three embodiments, the positional relationship shown in the above three embodiments is used as a reference, and the position is adjusted according to the amount of the positional deviation from the reference. The output of the detection element may be corrected.
また、上記の3つの実施形態では、可動部にコイルを設け固定部に磁石を設けた例を説明したが、固定部及び可動部の一方にコイルを設け他方に磁石を設けた構成であればよく、可動部に磁石を設け固定部にコイルを設けた構成であってもよい。 Further, in the above three embodiments, an example in which a coil is provided in the movable portion and a magnet is provided in the fixed portion has been described, but if the configuration is such that a coil is provided in one of the fixed portion and the movable portion and a magnet is provided in the other. Often, a magnet may be provided in the movable portion and a coil may be provided in the fixed portion.
また、上記の3つの実施形態で用いたホール素子は磁気検出センサの一例であって、その他の磁気検出センサを用いてもよい。 Further, the Hall element used in the above three embodiments is an example of a magnetic detection sensor, and other magnetic detection sensors may be used.
5 カメラシステム制御部
14、24、34 像振れ補正手段
111 位置検出磁石
202、202´ 位置検出素子
5 Camera
Claims (19)
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮影光学系の光軸に直交する第1の方向に駆動力を発生する1つの第1のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮影光学系の光軸及び前記第1の方向と直交する第2の方向に駆動力を発生する第2のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第1の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第2の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮影光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第3の磁石と、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第3の磁石と対向する位置に前記第1の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第1の方向の位置を検出し、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第3の磁石と対向する位置に前記第2の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサの出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第2の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。 With the image sensor
A movable part that holds one of the image sensor and the image pickup optical system,
A fixed portion facing the movable portion and
A first coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a first direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system by energization.
A second coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a second direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system and the first direction.
A first magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A second magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A third magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and magnetized in a direction parallel to the optical axis of the photographing optical system.
It has a position detecting means for detecting the position of the movable portion with respect to the fixed portion.
The position detecting means is based on the output of two magnetic detection sensors provided on one of the movable portion and the fixed portion and arranged at positions facing the third magnet so as to line up in the first direction. The position of the movable portion with respect to the fixed portion in the first direction is detected, and the movable portion is provided on one of the movable portion and the fixed portion so as to be aligned in the second direction at a position facing the third magnet. An imaging device characterized in that the position of the movable portion in the second direction with respect to the fixed portion is detected based on the outputs of two magnetic detection sensors arranged in.
前記可動部が可動範囲の中心に位置する状態において、前記第1の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサは、前記第3の磁石の前記第2の方向に平行な2つの辺にそれぞれ対向し、前記第2の方向に並ぶように配置される2つの磁気検出センサは、前記第3の磁石の前記第1の方向に平行な2つの辺にそれぞれ対向することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像装置。 The third magnet is rectangular and
In a state where the movable portion is located at the center of the movable range, the two magnetic detection sensors arranged so as to line up in the first direction are two sides of the third magnet parallel to the second direction. The two magnetic detection sensors facing each other and arranged so as to line up in the second direction are characterized in that they face each of the two sides of the third magnet parallel to the first direction. The imaging device according to any one of claims 1 to 3.
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記第2の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサと、を有し、
前記制御手段は、前記可動部を移動させて行う像振れ補正機能がONの場合に、前記位置検出手段が前記第1の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第1の方向の位置と前記第2の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力に基づいて検出した前記可動部の前記第2の方向の位置とに基づいて、前記第1のコイル及び前記第2のコイルの少なくとも一方の通電を制御して前記可動部の位置を制御することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 A magnetic detection sensor provided on one of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first magnet.
It has a magnetic detection sensor provided on one of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the second magnet.
The control means detects the position detection means based on the output of the magnetic detection sensor arranged at a position facing the first magnet when the image shake correction function performed by moving the movable portion is ON. Based on the position of the movable part in the first direction and the position of the movable part in the second direction detected based on the output of the magnetic detection sensor arranged at the position facing the second magnet. The imaging device according to claim 7, wherein the position of the movable portion is controlled by controlling the energization of at least one of the first coil and the second coil.
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮影光学系の光軸に直交する第1の方向に駆動力を発生する1つの第1のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮影光学系の光軸及び前記第1の方向と直交する第2の方向に駆動力を発生する第2のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第1の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第2の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記撮影光学系の光軸と平行な方向に着磁されている第3の磁石と、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記位置検出手段は、前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第3の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力と前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第1の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサの出力とに基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第1の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。 With the image sensor
A movable part that holds one of the image sensor and the image pickup optical system,
A fixed portion facing the movable portion and
A first coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a first direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system by energization.
A second coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a second direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system and the first direction.
A first magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A second magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A third magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and magnetized in a direction parallel to the optical axis of the photographing optical system.
It has a position detecting means for detecting the position of the movable portion with respect to the fixed portion.
The position detecting means is provided on one of the movable portion and the fixed portion and is provided on one of the output of the magnetic detection sensor provided at a position facing the third magnet and the movable portion and the fixed portion. An imaging device characterized in that the position of the movable portion in the first direction with respect to the fixed portion is detected based on the output of a magnetic detection sensor arranged at a position facing the first magnet.
前記撮像素子と撮像光学系の一方を保持する可動部と、
前記可動部と対向する固定部と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、通電によって前記撮影光学系の光軸に直交する第1の方向に駆動力を発生する1つの第1のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ、前記撮影光学系の光軸及び前記第1の方向と直交する第2の方向に駆動力を発生する第2のコイルと、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第1の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の他方に設けられ、前記第1のコイルと対向する位置に配置される第2の磁石と、
前記可動部及び前記固定部の一方に設けられ前記第1の磁石と対向する位置に配置される磁気検出センサと、
前記固定部に対する前記可動部の位置を検出する位置検出手段と、を有し、
前記磁気検出センサは、前記第1の方向に並ぶ2つの感磁部を有していて、
前記位置検出手段は、前記磁気検出センサの2つの感磁部の出力に基づいて、前記固定部に対する前記可動部の前記第1の方向の位置を検出することを特徴とする撮像装置。 With the image sensor
A movable part that holds one of the image sensor and the image pickup optical system,
A fixed portion facing the movable portion and
A first coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a first direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system by energization.
A second coil provided on one of the movable portion and the fixed portion and generating a driving force in a second direction orthogonal to the optical axis of the photographing optical system and the first direction.
A first magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A second magnet provided on the other side of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first coil.
A magnetic detection sensor provided on one of the movable portion and the fixed portion and arranged at a position facing the first magnet.
It has a position detecting means for detecting the position of the movable portion with respect to the fixed portion.
The magnetic detection sensor has two magnetic sensing portions arranged in the first direction.
The position detecting means is an imaging device that detects the position of the movable portion in the first direction with respect to the fixed portion based on the outputs of the two magnetic sensing portions of the magnetic detection sensor.
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