JP2021067841A - 振動検知装置、像振れ補正装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中心軸が異なる２種類の回転を精度よく検知することができる振動検知装置、像振れ補正装置および撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】振動検知装置は、第１の軸を中心とした回転を検知する第１の振動検知部を保持する第１の保持部材と、第１の軸とは異なる方向の第２の軸を中心とした回転を検知する第２の振動検知部を保持する第２の保持部材と、第１の保持部材と第２の保持部材とを、緩衝部材を接触させた状態で挟み込んで抑える抑え部材と、を含む。緩衝部材のうち第１の保持部材に当接する第１の部分の剛性よりも、第２の保持部材に当接する第２の部分の剛性が低い。【選択図】図７

Description

本発明は、中心軸が異なる２種類の回転を検知する振動検知装置に関する。

近年のデジタルカメラ等の撮像装置には、手振れ等に起因した画像の振れを補正する補正機能が搭載されている。像振れ補正機能は、撮像装置の振動を検出する角速度センサと、撮影光学系や撮像素子を任意の位置に移動させる像振れ補正装置と、角速度センサの出力に応じて像振れ補正装置を制御する制御回路とにより実現される。ここで、ミラー機構やシャッター機構等の撮像に連動する機構の動作に伴う衝撃が生じると、角速度センサが、実際には発生していない振動を誤って出力することがある（所謂ジャイロエラー）。ジャイロエラーにより出力された偽信号を補正する場合、像振れ補正性能が低下するおそれがある。ジャイロエラーは、撮像装置が三脚等に固定されている状態でも、生じるおそれがある。

関連する技術として特許文献１の撮像装置が提案されている。特許文献１の撮像装置は、ぶれ検出ユニットを対向する二方向から挟む第１の板金及び第２の板金を有している。また、特許文献１の撮像装置は、第１の板金に当接し、第１の板金を介してぶれ検出ユニットと対向する第１のクッション部材と、第２の板金に当接し、第２の板金を介してぶれ検出ユニットと対向する第２のクッション部材と、を有している。

特開２０１８−６０１６０号公報

ジャイロエラーの要因となるシャッター駆動等による振動は、高周波領域の振動である。一方、手振れ補正に用いられる角速度センサの共振周波数は、手振れを検出するための周波領域（低周波領域）に影響がでないように設定されることが好ましい。従って、手振れ補正に用いられる角速度センサの共振周波数は、上記低周波領域以上であり、且つ上記高周波領域未満の所定範囲に設定されることが好ましい。

特許文献１の撮像装置のように、クッション部材を用いることで、角速度センサの共振周波数以上の高周波の振動を減衰させることはできる。しかしながら、特許文献１の撮像装置は、１方向のみで複数の角速度センサを有する保持部材を挟み込む構成を採用している。この場合、クッション部材を挟み込む方向と平行な軸の回転に対する共振周波数に対し、クッション部材を挟み込む方向と直交する軸の回転に対する共振周波数が高くなる。これにより、複数の角速度センサのうち何れかの角速度センサに対して、高精度に手振れを検出可能な所定範囲に設定することが難しい。その結果、像振れ補正機能の精度が低下するという問題がある。

本発明の目的は、中心軸が異なる２種類の回転を精度よく検知することができる振動検知装置、像振れ補正装置および撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の振動検知装置は、第１の軸を中心とした回転を検知する第１の振動検知部を保持する第１の保持部材と、前記第１の軸とは異なる方向の第２の軸を中心とした回転を検知する第２の振動検知部を保持する第２の保持部材と、前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを、緩衝部材を接触させた状態で挟み込んで抑える抑え部材と、を備え、前記緩衝部材のうち前記第１の保持部材に当接している第１の部分の剛性よりも、前記第２の保持部材に当接している第２の部分の剛性が低いことを特徴とする。

本発明によれば、中心軸が異なる２種類の回転を精度よく検知することができる。

撮像装置の一例を示す外観図である。 撮像装置の制御ブロック図である。 ジャイロエラーを説明する図である。 高周波成分の減衰効果を説明するための図である。 従来例の角速度センサユニットの分解斜視図およびグラフである。 抑え込み量による角速度センサユニットの共振周波数の変化を説明する図である。 第１実施形態の角速度センサユニットを示す図である。 第１実施形態の角速度センサユニットの周波数特性を示したグラフである。 第２実施形態の角速度センサユニットを示す図である。 第３実施形態の角速度センサユニットを示す図である。 第４実施形態の角速度センサユニットを示す図である。 第５実施形態の角速度センサユニットを示す図である。

以下、本発明の各実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の各実施の形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は各実施の形態に記載されている構成によって限定されることはない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る振動検知装置を備えた各実施形態の撮像装置の一例を示す外観図である。各実施形態の撮像装置は、レンズ交換式デジタルカメラであるものとして説明するが、任意の撮像装置に各実施形態を適用可能である。図１（ａ）は、撮像装置１００の正面図を示す。図１（ｂ）は、撮像装置１００の背面図を示す。撮像装置１００は、カメラボディ１０１および撮影光学レンズ１０２を有する。カメラボディ１０１は、内部に撮像素子や像振れ補正装置、シャッター装置等を収納した撮像装置本体である。像振れ装置は、撮像装置以外の装置に適用されてもよい。撮影光学レンズ１０２は、内部に絞り等を有しており、カメラボディ１０１に着脱可能である。また、撮像装置１００には、撮影情報や映像を表示するための表示部１０３が設けられている。レリーズボタン１０４は、撮影指示のために使用される。レリーズボタン１０４が押下されることで、撮影操作信号（撮像と連動する駆動信号）が発生する。スイッチＭＶ１０５は、動画撮影を開始および停止するためのボタンである。

表示部１０３は、ダイナミックレンジが広い映像についても、その輝度範囲を抑制することなく表示できるだけの表示輝度範囲を有している。選択レバー１０６は、撮影モードを選択するためのレバーである。メニューボタン１０７は、撮像装置１００の機能設定を行う機能設定モードへ移行するためのボタンである。第１のアップダウンスイッチ１０８および第２のアップダウンスイッチ１０９は、各種の設定値を変更するために用いられるスイッチである。ダイアル１１０は、各種の設定値を変更するために用いられる。再生ボタン１１１は、撮像装置１００の内部に収納されている記録媒体に記録されている映像を表示部１０３で再生する再生モードへ移行するためのボタンである。

図２は、撮像装置１００の制御ブロック図である。ＣＰＵ２０１は、レリーズボタン１０４からの撮影指示操作（例えば、ユーザからの指示）に応答して、各部を統括制御する。角速度センサユニット２０２は、振動検知部２０２Ａを有する。振動検知部２０２Ａは、カメラボディ１０１に設けられた角速度センサである。角速度センサユニット２０２の詳細については後述する。角速度センサユニット２０２内の角速度センサは、撮像装置１００に加わる振動から角速度を検知する。演算部２０３は、振動検知部２０２Ａの角速度信号を目標値演算して角度信号に変換する。目標値演算としては、１階積分等を適用できる。制御部２０４は、上記角度信号に基づいて、像振れ補正手段としての補正部２０５を制御する。補正部２０５（補正機構）は、制御部２０４による制御に基づいて、撮像素子２０６を撮影光軸２０８と直行する方向（図２の矢印２０５Ａの方向）に駆動させることで、撮像装置１００の振れに起因して撮像素子２０６の撮像面で生じる像振れを補正する。図２の各部により、像振れ補正装置が構成され得る。

図２に示されるように、撮影光軸２０８に沿った被写体光束が撮影光学系２０９を通して撮像部である撮像素子２０６に入射する。撮像素子２０６は、ＣＭＯＳセンサ等であり、撮像面に入射した被写体光束に応じた信号（撮像素子信号）を出力する。撮像装置１００は、画像処理部を有しており、画像処理部は、撮像素子信号に対して画像処理を行って、画像データを生成する。生成された画像データは、所定の記憶部に記憶される。また、撮像装置１００は、フォーカルプレーンシャッター２０７を有しており、撮像素子２０６に入射する光の遮蔽状態を制御することができる。

図３は、ジャイロエラーを説明する図である。図３（ａ）は、シャッター機構が駆動したことにより発生する振動を角速度センサが検知した結果を示すグラフである。縦軸は角速度を表し、横軸は時間を表す。図３（ｂ）は、角速度センサが検知した結果に対して、フーリエ変換が施された図である。縦軸は角速度を表し、横軸は周波数を表す。図３（ｂ）に示されるように、シャッター機構が駆動した振動を角速度センサが検知した場合、離調周波数域の角速度が急激に増大している。これは離調周波数を含んだ振動が入力されたことでジャイロエラーが発生し、角速度センサが偽信号を生成したことを示す。つまり、シャッター機構の駆動による振動は、離調周波数成分を含むこととなる。

図３（ｃ）は、図３（ａ）のグラフを１回積分したときの角度（角度信号出力）と時間との関係を示すグラフである。縦軸は角度を表し、横軸は時間を表す。角度信号出力が急峻に変化している部分（出力エラー発生部）は、ジャイロエラーによる偽信号であり、カメラボディ１０１の実際の動きとは異なる信号を示している。カメラボディ１０１の実際の動きとは異なる偽信号に基づいて、像ブレ補正がされると、像ブレが生じた画像が取得される。このため、像振れ補正性能が低下する。

以下、出力エラーは、離調周波数によるジャイロセンサの出力エラーであるものとして説明するが、外乱による特定の周波数の振動に起因する出力エラーは他の要因であってもよい。例えば、出力エラーは、ジャイロセンサの検出周波数や駆動周波数、サンプリング周波数等に起因したエラーであってもよい。これらのように、ジャイロセンサ固有の周波数であって、手振れ補正機能に影響を与えるようなエラー周波数であれば、各実施形態と同様の効果が得られる。

図４は、ゴム等の緩衝部材による高周波成分の減衰効果を説明するための図である。図４において、横軸は周波数で表され、縦軸は角速度を利得（Ｇａｉｎ）で表される。図４におけるＨ０は、手振れを示す低周波数域「０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚ」を示し、Ｈ１は、ジャイロエラーを発生させる高周波の周波数域である離調周波数域を示す。図４（ａ）は、緩衝部材の周波数特性を示す。図４（ａ）における共振周波数ωが１００Ｈｚに設定されている例を示す。緩衝部材は、共振周波数ω（ここでは、１００Ｈｚ）以降の周波数成分を減衰させる効果を持つ。

図４（ｂ）は、図３（ｂ）で示した角速度センサが検知したシャッター駆動による振動情報に対してフーリエ変換を行った結果を示すグラフである。図４（ｂ）に示されるように、Ｈ１の領域で利得が上昇している。図４（ｂ）に示されるように、振動検知部２０２Ａがジャイロエラーにより、実際の角速度が誤検知されている。図４（ｃ）は、緩衝部材を使用した場合における高周波成分を減衰した結果を示したグラフである。図４（ｃ）に示されるように、図４(ｂ)のＨ１の領域は、緩衝部材により、高周波成分が減衰している。従って、緩衝部材を介した角速度センサユニットを採用することにより、共振周波数１００Ｈｚ以降の周波数域の高周波成分が減衰する。これにより、ジャイロエラーを発生させるＨ１の領域を減衰させることができ、且つ手振れによる低周波の周波数域であるＨ０の領域に対する影響はない。

上述した共振周波数ωは、以下の式（１）により得ることができる。また、式（１）における縦弾性率Ｅと横弾性率Ｇは、以下の式（２）で示す関係となる。縦弾性は圧縮や引張の現象に用いられ、横弾性はせん断の現象に用いられる。

ω＝√ｋ/ｍ＝√（（ＥｏｒＧ）×Ｓ／ｔ）/ｍ・・・（１）
Ｅ＝２Ｇ（１＋ν）・・・（２）
以上の式（１）および（２）において、ωは共振周波数、ｋは剛性、ｍは重量、Ｅは縦弾性率、Ｇは横弾性率、Ｓは面積、ｔは緩衝部材厚み、νはポアソン比を示す。

図５は、従来例の角速度センサユニット５００の分解斜視図およびグラフを示す。角速度センサユニット５００は、複数の角速度センサを有している。また、角速度センサユニット５００は、保持部材５０１と緩衝部材５０２と抑え部材５０４とを有する。３つの角速度センサが、１つの保持部材５０１により挟み込み保持されている。角速度センサユニット５００には、角速度センサ５０３ａおよび５０３ｃが搭載されており、角速度センサ５０３が保持部材５０１に内蔵されている。緩衝部材５０２は、角速度センサ５０３ａ、５０３ｂおよび５０３ｃを有する保持部材５０１を、矢印Ａの方向に挟み込む。矢印Ａの方向は、図５（ａ）で示す座標系Ｙ軸と平行な軸である。

角速度センサ５０３ａ、５０３ｂおよび５０３ｃは、図５（ａ）で示す座標系Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸を中心とした回転方向の振動を取得する。ここでは、角速度センサ５０３ａが図５（ａ）の座標系Ｘ軸方向の回転を検知し、角速度センサ５０３ｂが座標系Ｙ軸方向の回転を検知し、角速度センサ５０３ｃが座標系Ｚ軸方向の回転を検知するものとする。抑え部材５０４は、板金等であり、緩衝部材５０２を矢印Ａで示す方向に抑え込んで、保持する。角速度センサユニット５００は、緩衝部材５０２の抑え込み方向に対して、平行な軸の回転と直交する軸の回転とを検知する角速度センサを有する。この場合、平行な軸の回転では緩衝部材５０２がせん断方向に変形し、直交する軸では緩衝部材５０２が圧縮方向に変形する。従って、上述した式（１）と式（２）との関係から、直交する軸の回転に対する角速度センサユニット５００の共振周波数が、平行な軸の回転に対する角速度センサユニット５００の共振周波数よりも高周波側になる。

図５（ｂ）および（ｃ）は、図５（ａ）に示される角速度センサユニット５００について、Ｘ軸回転とＹ軸回転とＺ軸回転とのそれぞれの周波数特性を示したものである。実線はＸ軸回転、一点鎖線はＹ軸回転、破線はＺ軸回転を示している。図５（ｂ）および（ｃ）のＨ０は、手振れによる０．１Ｈｚ〜１０Ｈｚの低周波数域を示し、Ｈ１はジャイロエラーを発生させる高周波の周波数域である離調周波数域を示す。図５（ｂ）および（ｃ）に示されるように、角速度センサユニット５００の共振周波数は、Ｙ軸回転の共振周波数と比較して、Ｘ軸回転およびＺ軸回転の共振周波数が高周波側になっている。Ｙ軸回転は、緩衝部材５０２の抑え込み方向に対して平行な軸であり、Ｘ軸方向およびＺ軸方向は、緩衝部材５０２の抑え方向に対して、直交する軸である。

従って、図５（ｂ）で示されるように、Ｙ軸回転を基準として、共振周波数がＨ０以上且つＨ１未満に設定されると、Ｘ軸回転およびＺ軸回転の共振周波数がＨ１に重なる。これにより、ジャイロエラーが発生する。また、図５（ｃ)で示されるように、Ｘ軸回転およびＺ軸回転を基準として、共振周波数がＨ０以上且つＨ１未満に設定されると、Ｙ軸回転の共振周波数がＨ０に重なる。この場合、位相遅れに起因して手振れを正確に検知できなくなる。つまり、３つの角速度センサ５０３ａ、５０３ｂおよび５０３ｃを有する１つの保持部材５０１を、緩衝部材５０２で保持して角速度センサユニット５００が構成されると、共振周波数が異なることから、像振れ補正の性能低下を招いてしまう可能性がある。

図６は、図５の緩衝部材５０２の抑え込み量による角速度センサユニット５００の共振周波数の変化を説明する図である。図６（ａ）は、図５（ａ）の角速度センサユニット５００の組立状態の斜視図である。図６（ａ）において、角速度センサユニット５００は、固定部材６０１により固定される。固定部材６０１が所定の回転加振機にセットされることで、図６（ａ）の座標軸の各軸の回転加振が可能となる。回転加振機は、サイン波による入力信号により回転加振を実施し、任意の周波数をスイープさせる。入力に対する角速度センサの出力から角速度センサユニット５００の周波数特性を取得することが可能となる。

図６（ｂ）および（ｃ）は、固定部材６０１に固定された角速度センサユニット５００の正面図を示す。ハッチングが施された部分は、組み付けられた状態における緩衝部材５０２を示す。矢印Ａは、抑え部材５０４が緩衝部材５０２を抑え込む方向を示す。緩衝部材５０２は、矢印Ａの方向に潰されるようにして、抑え部材５０４により組み付けられる。図６（ｂ）で示される厚みａ１は、緩衝部材５０２が抑え部材５０４により組み付けられた際の厚みを示す。図６（ｃ）は、図６（ｂ）で示される角速度センサユニット５００に対して、スペーサー部材６０２が設けられた例を示す図である。スペーサー部材６０２が設けられることにより、抑え部材５０４が緩衝部材５０２を抑え込む量が少なくなる。厚みａ２は、緩衝部材５０２が抑え部材５０４により組み付けられた際の厚みを示す。抑え部材５０４の間にスペーサー部材６０２が介在しているため、厚みａ２は厚みａ１と比較して、緩衝部材５０２が潰される量が少ない。

図６（ｄ）は、図６（ｂ）および（ｃ）の角速度センサユニット５００をそれぞれ回転加振した場合における、周波数特性の算出結果を示すグラフである。一点鎖線は、図６（ｂ）の構成の算出結果を示すグラフであり、実線は、図６（ｃ）の構成の算出結果を示すグラフである。上述したように、図６（ｂ）の構成は、抑え部材５０４による緩衝部材５０２の潰し量（押し込み量）が、図６（ｃ）の構成と比較して大きい。このため、図６（ｄ）に示されるように、図６（ｃ）の構成よりも、図６（ｂ）の構成の方が、共振周波数が高周波側にシフトしている。従って、緩衝部材５０２が潰される量に応じて、共振周波数は変化する。これは、緩衝部材５０２の潰し量に応じて、ゴム等の緩衝部材５０２の剛性が変化するためと考えられる。潰し量が大きければ、共振周波数は高周波側にシフトし、潰し量が小さければ、共振周波数は低周波側にシフトするという特性の知見を、発明者は、実験から得ることができた。

そこで、本実施形態は、緩衝部材５０２の潰し量による剛性差で、共振周波数が変化する特性を利用し、共振周波数が異なることに起因した像振れ補正の性能低下の抑制を図る。図７は、第１実施形態の角速度センサユニット７００を示す図である。図７（ａ）は、本実施形態の角速度センサユニット７００の分解斜視図である。角速度センサユニット７００には、角速度センサを有する保持部材が２つ設けている。２つの保持部材が角速度センサを保持する方法は、それぞれ異なる。これにより、共振周波数が揃えられるようになるため、像振れ補正の性能低下が抑制される。角速度センサユニット７００は、第１の保持部材２０１ａと第２の保持部材２０１ｂとを有する。第１の保持部材２０１ａは、角速度センサ７０３ｂを内蔵して保持する。角速度センサ７０３ｂは、図７（ａ）で示す座標系Ｙ軸を中心とした回転を検知する。Ｙ軸は、第１の軸に対応し、角速度センサ７０３ｂは、第１の振動検知部に対応する。

第２の保持部材２０１ｂは、角速度センサ７０３ａおよび７０３ｃを保持する。角速度センサ７０３ａは、図７（ａ）で示す座標系Ｘ軸を中心とした回転を検知し、角速度センサ７０３ｃは、図７（ａ）で示す座標系Ｚ軸を中心とした回転を検知する。Ｘ軸またはＺ軸は第２の軸に対応し、角速度センサ７０３ａまたは角速度センサ７０３ｃは第２の振動検知部に対応する。角速度センサ７０３ａおよび７０３ｃの回転検知の方向は、角速度センサ７０３ｂの回転検知の方向に対して平行ではなく、異なる方向である。角速度センサ７０３ａと角速度センサ７０３ｃとは異なる保持部材により保持されてもよい。

角速度センサユニット７００は、第１の抑え部材７０２ａと第２の抑え部材７０２ｂとを有する。第１の保持部材２０１ａおよび第２の保持部材２０１ｂは、緩衝部材５０２とともに、第１の抑え部材７０２ａと第２の抑え部材７０２ｂとにより挟み込まれた状態で組み付けられる。これにより、角速度センサユニット７００が構成される。角速度センサ７０３ａ、７０３ｂおよび７０３ｃは、それぞれ図２の振動検知部２０２Ａ（角速度センサ）に対応する。

緩衝部材５０２が、第１の抑え部材７０２ａと接触面７０４で接触する。図７（ｂ）の矢印Ａは、接触面７０４に対して直交する方向であり、座標系のＹ軸方向と平行である。以下、矢印Ａの方向を、挟み込み方向とする。第１の抑え部材７０２ａは、挟み込み方向の矢印Ａの方向に緩衝部材５０２を抑え込む。ここで、角速度センサ７０３ａおよび７０３ｃが検知する回転軸は、角速度センサ７０３ｂが検知する回転軸に対して、挟み込み方向である矢印Ａの方向となす角度が大きい。また、図７（ｂ）に示されるように、第１の保持部材７０１ａと第２の保持部材７０１ｂとは、共通の緩衝部材５０２および共通の抑え部材（第１の抑え部材７０２ａおよび第２の抑え部材７０２ｂ）により保持される。緩衝部材および抑え部材を共通化できるため、部品点数の削減が可能になる。

上述したように、緩衝部材５０２の潰し量（押し込み量）により、緩衝部材５０２の剛性に差が発生し、角速度センサユニット５００の共振周波数が変化する特性が実験的に判明している。そこで、本実施形態における第２の保持部材７０１ｂ上の緩衝部材５０２の剛性が、第１の保持部材７０１ａ上の緩衝部材５０２の剛性よりも低くなるように構成されている。これにより、角速度センサユニット７００の各回転方向に対する共振周波数を揃えるようにすることができる。

図７（ｂ）において、距離ｂ１は、第１の抑え部材７０２ａと第１の保持部材７０１ａとの距離を示す。距離ｂ２は、第１の抑え部材７０２ａと第２の保持部材７０１ｂとの距離を示す。距離ｂ３は、緩衝部材５０２の抑え込みの方向Ａの厚み（単品状態の厚み）を示す。図７（ｂ）に示されるように、第１の抑え部材７０２ａのうち緩衝部材５０２と接触する部位には段差が設けられている。つまり、距離ｂ２＞距離ｂ１となるように、第１の抑え部材７０２ａが設計されている。距離ｂ２＞距離ｂ１を満たす任意の構成が採用されることで、緩衝部材５０２が潰された際に、第２の保持部材２０１ｂ上の緩衝部材５０２の厚みが、第１の保持部材７０１上の緩衝部材５０２の厚みよりも厚くなる。

図７（ｃ）は、角速度センサユニット７００の組立状態の正面図を示す。図７（ｃ）において、ハッチングが施された部分は、組立状態における緩衝部材５０２を示す。厚みｃ１は、緩衝部材５０２が組み付けられた際の第１の保持部材７０１ａ上の緩衝部材５０２の厚みを示す。厚みｃ２は、緩衝部材５０２が組み付けられた際の第２の保持部材７０１ｂ上の緩衝部材５０２の厚みを示す。厚みｃ２＞厚みｃ１となるように、第１の抑え部材７０２ａの形状が変更されている。これにより、緩衝部材５０２の厚みｂ３に対して、第１の抑え部材７０２ａにより緩衝部材５０２が抑え込まれた際の厚みの差が、第２の保持部材７０１ｂ上の緩衝部材５０２の方が、第１の保持部材７０１ａ上の緩衝部材５０２よりも小さくなる。

従って、緩衝部材５０２のうち第１の保持部材７０１ａ上の部分（第１の保持部材７０１ａに当接している第１の部分）と、第２の保持部材７０１ｂ上の部分（第２の保持部材７０１ｂに当接している第２の部分）との間に剛性差が生じる。これにより、共振周波数を揃えるようにすることが可能になる。ここで、上述した式（１）で示されるように、面積Ｓが小さくなるに応じて共振周波数が低周波側にシフトするため、第１の部分の面積は、第２の部分の面積よりも小さいことが好ましい。ただし、第２の保持部材７０１ｂ上の緩衝部材５０２の剛性が、当接面による影響を受けない範囲で、第１の保持部材７０１ａ上の緩衝部材よりも低ければ、第１の部分の面積は第２の部分の面積よりも広くてもよい。

図８は、図７の構成を採用した場合における各回転方向に対する角速度センサユニット７００の周波数特性を示したグラフである。実線はＸ軸回転、一点鎖線はＹ軸回転、破線はＺ軸回転を示す。図８で示されるグラフでは、図５（ｂ）および図５（ｃ）で示されるグラフよりも各軸で共振周波数が揃っている。これにより、各軸の回転方向の共振周波数の乖離が改善する。従って、一方の回転に対する共振周波数が離調周波数と重なるという問題、および手振れの周波数以下に共振周波数が設定されるという問題を解消することができる。その結果、複数の回転方向に対して、各角速度センサの共振周波数をできるだけ一致させることができるため、像振れ補正の精度低下を抑制できる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第１実施形態と重複している箇所については説明を省略する。図９は、第２実施形態の角速度センサユニット８００を示す図である。第２実施形態の角速度センサユニット８００のうち、第２の保持部材８０１ｂのサイズは第１の保持部材８０１ａのサイズよりも小さい。図９（ａ）は、角速度センサユニット８００の分解斜視図である。第２実施形態の角速度センサユニット８００も、第１実施形態と同様、２つの保持部材（第１の保持部材８０１ａおよび第２の保持部材８０１ｂ）を有する。第１の保持部材８０１ａは、座標系Ｙ軸方向の回転を検知する角速度センサ８０３ｂを内蔵して保持する。第２の保持部材８０１ｂは、角速度センサ８０３ａおよび角速度センサ８０３ｃを保持する。角速度センサ８０３ａは、図９（ａ）で示される座標系Ｘ軸方向の回転を検知し、角速度センサ８０３ｃは、図９（ａ）で示される座標系Ｚ軸方向の回転を検知する。

２つの抑え部材５０４は、緩衝部材５０２とともに第１の保持部材８０１ａおよび第２の保持部材８０１ｂを挟み込んだ状態で、組み付けられる。接触面８０４は、緩衝部材５０２が２つの抑え部材５０４のうち１つと接触する面である。図８（ｂ）の矢印Ａは、接触面８０４と直交する方向であり、座標系Ｙ軸方向と平行である。矢印Ａの方向を、挟み込み方向とする。２つの抑え部材５０４は、挟み込み方向の矢印Ａの方向に緩衝部材５０２を抑え込み、第１の保持部材８０１ａと第２の保持部材８０１ｂとともに緩衝部材５０２を挟み込むようにして保持する。これにより、角速度センサユニット８００が構成される。角速度センサ８０３ｂが検知する回転の軸は、角速度センサ８０３ａおよび角速度センサ８０３ｃが検知する回転の軸と直交する。角速度センサ８０３ａおよび角速度センサ８０３ｃが検知する回転軸は、角速度センサ８０３ｂが検知する回転軸に対して、挟み方向（矢印Ａの方向）となす角度が大きい。

第２実施形態でも、第１実施形態と同様、緩衝部材５０２のうち第１の部分と第２の部分との剛性差を設ける構成が採用される。つまり、緩衝部材５０２のうち第２の部分の剛性が、第１の部分の剛性よりも低い構成が採用される。これにより、角速度センサユニット８００の各回転方向に対する共振周波数が揃えられる。図９（ｂ）において、厚みｂ１１は、第１の保持部材８０１ａの抑え込み方向Ａの長さを表す。厚みｂ１２は、第２の保持部材８０１ｂの抑え込み方向Ａの長さを表す。厚みｂ１３は、緩衝部材５０２の単品状態における厚みを示す。厚みｂ１１＞厚みｂ１２となるように、第１の保持部材８０１ａおよび第２の保持部材８０２ｂは構成される。

以上の構成を採用することにより、２つの抑え部材５０４に抑え込まれた際に、緩衝部材５０２のうち第２の部分の厚みが、第１の部分の厚みより厚くなる。第１の部分の厚みは、第１の保持部材８０１ａ上の緩衝部材５０２が２つの抑え部材５０４により抑え方向Ａに潰された際の厚みである。第２の部分の厚みは、第２の保持部材８０１ｂ上の緩衝部材５０２が２つの抑え部材５０４により抑え方向Ａに潰された際の厚みである。図９（ｃ）は、第２実施形態における角速度センサユニット８００の組立状態の正面図である。ハッチングが施された部分は、緩衝部材５０２を示す。図９（ｃ）に示されるように、２つの抑え部材５０４により挟み込まれた際の第２の保持部材８０１ｂ上の緩衝部材５０２の厚みは、第１の保持部材８０１ａ上の緩衝部材５０２の厚みｃ１１より厚い。つまり、ｃ１２＞ｃ１１となる。この点は、第１実施形態と同様である。

以上のように、第２実施形態の角速度センサユニット８００は、第１の保持部材８０１ａの厚みと第２の保持部材８０１ｂの厚みとの間に差を設けた構成を採用している。これにより、第１実施形態と同様、各軸で共振周波数が揃うようになる。その結果、複数の回転方向に対して、各角速度センサの共振周波数をできるだけ一致させることができるため、像振れ補正の精度低下を抑制できる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。上述した各実施形態と重複している箇所の説明は省略する。第３実施形態では、第２の保持部材上の緩衝部材の厚みが、第１の保持部材上の緩衝部材の厚みと異なる。図１０は、第３実施形態の角速度センサユニット９００を示す図である。図１０（ａ）は、角速度センサユニット９００の分解斜視図である。図１０（ｂ）において、接触面９０２は、緩衝部材９０１が、抑え部材５０４と接触する面を表す。

図１０（ｂ）の矢印Ａの方向は、接触面９０４と直交する方向である。矢印Ａの方向を、挟み込み方向とする。角速度センサユニット９００は、第１の保持部材９０１ａおよび第２の保持部材９０１ｂとともに緩衝部材９０１を挟み込むようにして保持することで構成される。ここで、角速度センサユニット９００の共振周波数は、対象とする部材の厚みを増すことで低周波側にシフトし、厚みを減らすことで高周波側にシフトすることが、式（１）より導出できる。第３実施形態における対象部材は、緩衝部材９０１である。このため、第３実施形態では、第２の保持部材８０１ｂ上の緩衝部材９０１の厚みが、第１の保持部材８０１ａ上の緩衝部材９０１の厚みよりも厚い。

図１０（ｂ）の厚みｂ２１は、第１の保持部材８０１ａの抑え込み方向Ａの長さを表す。厚みｂ２２は、第２の保持部材８０１ｂの抑え込み方向Ａの長さを表す。厚みｂ２１＞厚みｂ２２となるように、第１の保持部材８０１ａと第２の保持部材８０１ｂとが構成されている。厚みｂ２３は、第１の保持部材８０１ａ上で抑え込まれていない緩衝部材９０１の厚みを示す。厚みｂ２４は、第２の保持部材８０１ｂ上で抑え込まれていない緩衝部材９０１の厚みを示す。厚みｂ２４と厚みｂ２３との関係は、ｂ２４＞ｂ２３である。厚みｂ２１と厚みｂ２２との寸法差をｂＡとし、厚みｂ２３と厚み２４との寸法差をｂＢとした場合、ｂＡ＝ｂＢとなる。

以上の構成を採用することで、２つの抑え部材５０４により緩衝部材９０１が抑え込まれて保持された場合、第２の保持部材８０１ｂ上の緩衝部材９０１の潰し量と、第１の保持部材上の緩衝部材９０１の潰し量とが同一となる。これにより、緩衝部材９０１上の厚みｂ２４が厚みｂ２３よりも厚い状態を維持した状態で、角速度センサユニット９００を組み立てることができる。

上述したように、第２の保持部材８０１ｂが緩衝部材９０１と当接する面の面積は、第１の保持部材８０１ａが緩衝部材９０１と当接する面の面積よりも小さいことが好ましい。これは、上述した式（１）から、面積Ｓが小さい方が、共振周波数が低周波側にシフトするためである。ただし、以下の条件を満たせば、第２の保持部材８０１ｂが緩衝部材９０１と当接する面の面積は、第１の保持部材８０１ａが緩衝部材９０１と当接する面の面積よりも大きくてもよい。上記条件は、面積Ｓの割合と緩衝部材９０１の厚みの割合との比率を「１：２×（１＋ν）」を保つことであり、下記の式（４）〜（６）で表される。

Ｓa：Ｔｂ＝１：２（１＋ν）・・・（４）
Ｓ１／Ｓ２＝Ｓａ・・・（５）
ｔ２／ｔ１＝Ｔｂ・・・（６）
Ｓ１は、第１の保持部材の当接面積であり、Ｓ２は、第２の保持部の当接面積であり、νはポアソン比であり、ｔ1は第１の保持部材上の緩衝部材の厚みであり、ｔ２は第２の保持部材上の緩衝部材の厚みである。

以上のように、第３実施形態では、第１の保持部材８０１ａ上の緩衝部材９０１の厚みは、第２の保持部材８０１上の緩衝部材９０１の厚みよりも薄い。換言すれば、角速度センサユニット９００が組み付けられる前における第２の保持部材８０１上の緩衝部材９０１の厚みは、第１の保持部材８０１ａ上の緩衝部材９０１の厚みより厚い。これにより、角速度センサユニット９００の共振周波数を揃えることができるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。上述した各実施形態と重複している箇所の説明は省略する。第４実施形態では、第２の保持部材の質量が、第１の保持部材よりも大きい。図１１は、第４実施形態の角速度センサユニット１０００を示す図である。図１１（ａ）は、角速度センサユニット１０００の分解斜視図である。第１の保持部材１００１ａは、角速度センサ１００３ｂを内蔵して保持する。角速度センサ１００３ｂは、図１１（ａ）で示される座標系Ｙ軸方向の回転を検知する。第２の保持部材１００１ｂは、角速度センサ１００３ａおよび角速度センサ１００３ｃを保持する。角速度センサ１００３ａは、図１１（ａ）で示される座標系Ｘ軸方向の回転を検知し、角速度センサ１００３ｃは、座標系Ｚ軸方向の回転を検知する。図１１（ｂ）において、接触面１００５、緩衝部材１００２が、抑え部材１００４と接触する面を表す。図１１（ｂ）の矢印Ａの方向は、接触面１０５と直交する方向である。矢印Ａの方向を、挟み込み方向とする。

角速度センサユニット１０００は、第１の保持部材１００１ａおよび第２の保持部材１００１ｂとともに緩衝部材１００２を挟み込むようにして保持することで構成される。上述した式（１）により、角速度センサユニットの共振周波数は、対象物の質量が増えるに応じて低周波側にシフトし、対象物の質量が減るに応じて高周波側にシフトする。本実施形態における対象物は、角速度センサを保持する保持部材に該当する。そこで、本実施形態では、第２の保持部材１００１ｂの質量が、第１の保持部材１００１aの質量よりも大きい構成が採用される。これにより、角速度センサユニット１０００の各回転方向の共振周波数が揃えられる。

本実施形態では、第１の保持部材１００１aと第２の保持部材１００１ｂとに異なる材質を使用することで、第２の保持部材１００１ｂの質量が、第１の保持部材１００１aの質量より大きくなるように構成される。例えば、第１の保持部材１００１ａの材質としてポリカーボネート等の樹脂材料が採用され、第２の保持部材１００１ｂの材質としてポリカーボネートのガラス繊維強化グレードが採用されてもよい。第１の保持部材１００１ａおよび第２の保持部材１００１ｂの材質としては、第２の保持部材１００１ｂの質量密度が第１の保持部材１００１ａの質量密度よりも高い任意の材質が適用されてもよい。つまり、第２の保持部材１００１ｂが第１の保持部材１００１ａよりも重い任意の材質が適用されてもよい。以上のように、第２の保持部材１００１ｂの質量が、第１の保持部材１００１aの質量より大きくなるように構成が採用されることで、角速度センサユニット１０００の各回転方向の共振周波数が揃えられる。

上述したように、第２の保持部材１００１ｂが緩衝部材１００２と当接する面の面積は、第１の保持部材１００１ａが緩衝部材１００２と当接する面の面積よりも小さいことが好ましい。ただし、以下の条件を満たせば、第２の保持部材１００１ｂが緩衝部材１００２と当接する面の面積は、第１の保持部材１００１ａが緩衝部材１００２と当接する面の面積よりも大きくてもよい。上記条件は、面積Ｓの割合と緩衝部材１００２の厚みの割合との比率を「１：２×（１＋ν）」を保つことであり、下記の式（７）〜（９）で表される。

Ｓａ：ｍｂ＝１：２（１＋ν）・・・（７）
Ｓ１／Ｓ２＝Ｓａ・・・（８）
ｍ２／ｍ１＝ｍｂ・・・（９）
Ｓ１は第１保持部材の当接面積であり、Ｓ２は第２の保持部材の当接面積であり、νはポアソン比であり、ｍ１は第１の保持部材の質量であり、ｍ２は第２の保持部材の質量である。

第４実施形態では、第２の保持部材の質量が、第１の保持部材の質量よりも大きい構成を採用することで、共振周波数が揃えられる。以上により、第４実施形態でも、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。ここで、第１実施形態または第２実施形態と第４実施形態とが組み合わされた構成が採用されてもよいし、第３実施形態と第４実施形態とが組み合わされた構成が採用されてもよい。

例えば、第１の保持部材のうち緩衝部材が当接している部分の剛性が、第２の保持部材のうち緩衝部材が当接している部分の剛性よりも高く、且つ第２の保持部材の質量が、第１の保持部材の質量よりも大きい構成が採用されてもよい。また、第２の保持部材と当接している緩衝部材の厚みが第１の保持部材と当接している緩衝部材の厚みよりも厚く、且つ第２の保持部材の質量が、第１の保持部材の質量よりも大きい構成が採用されてもよい。

＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。上述した各実施形態と重複している箇所の説明は省略する。第５実施形態では、第４実施形態と同様、第２の保持部材の質量が第１の保持部材よりも大きい。第４実施形態では、第２の保持部材の質量密度が第１の保持部材の質量密度よりも高い例について説明したが、第５実施形態では、第２の保持部材に搭載される電子部品の数が第１の保持部材に搭載される電子部品の数が多い例について説明する。

角速度センサ等のセンサ部品は、仕様に応じて複数の電子回路を搭載したハードウェア基板やフレキシブル基板等の基板に実装される。第１の保持部材および第２の保持部材は、これらの基板に実装された角速度センサを保持する。これらの基板に搭載される電子回路としては、例えば、ノイズ除去等の目的でコンデンサ等の電子部品がある。このようなコンデンサは、通常、センサ部品の近傍に実装される。そこで、本実施形態では、第２の保持部材にコンデンサおよび加速度センサが搭載されるように構成される。

図１２の第１の保持部材１００１ａには角速度センサ１００３ｂが搭載されるが、角速度センサ１００３ｂのノイズを除去するためのコンデンサは、第２の保持部材１１０１に搭載されてもよい。これにより、ノイズを除去するためのコンデンサは、第２の保持部材１１０１に集約されて実装されるため、コンデンサの分だけ第２の保持部材１１０１の質量が増す。従って、第２の保持部材１１０１の質量を第１の保持部材１００１ａの質量よりも重くすることができる。以上により、第５実施形態でも、上述した各実施形態と同様の効果を得ることができる。第２の保持部材１１１０１が緩衝部材１００２と当接する面の面積と、第１の保持部材１００１ａが緩衝部材１００２と当接する面の面積との関係は、第４実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、第４実施形態と同様、第１実施形態または第３実施形態と第５実施形態とが組み合わされた構成が採用されてもよいし、第３実施形態と第５実施形態とが組み合わされた構成が採用されてもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明に係る振動検知装置は、中心軸が異なる２種類の回転を検知する必要がある機器であれば撮像装置や像振れ補正装置以外の機器にも適用可能である。

１００ 撮像装置
５０２ 緩衝部材
７００ 角速度センサユニット
７０１ａ 第１の保持部材
７０１ｂ 第２の保持部材
７０２ａ 第１の抑え部材
７０３ａ 角速度センサ
７０３ｂ 角速度センサ
７０３ｃ 角速度センサ

Claims (12)

1. 第１の軸を中心とした回転を検知する第１の振動検知部を保持する第１の保持部材と、
   前記第１の軸とは異なる方向の第２の軸を中心とした回転を検知する第２の振動検知部を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを、緩衝部材を接触させた状態で挟み込んで抑える抑え部材と、を備え、
   前記緩衝部材のうち前記第１の保持部材に当接する第１の部分の剛性よりも、前記第２の保持部材に当接する第２の部分の剛性が低いことを特徴とする振動検知装置。
2. 前記緩衝部材が前記抑え部材により抑えられたときの前記第１の部分の潰し量は、前記第２の部分の潰し量より大きいことを特徴とする請求項１に記載の振動検知装置。
3. 前記第２の部分の面積は、前記第１の部分の面積よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の振動検知装置。
4. 前記第１の保持部材の厚みは、前記第２の保持部材の厚みより厚いことを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の振動検知装置。
5. 第１の軸を中心とした回転を検知する第１の振動検知部を保持する第１の保持部材と、
   前記第１の軸とは異なる方向の第２の軸を中心とした回転を検知する第２の振動検知部を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを、緩衝部材を接触させた状態で挟み込んで抑える抑え部材と、を備え、
   前記緩衝部材のうち前記第２の保持部材に当接する第２の部分の厚みは、前記第１の保持部材に当接する第１の部分の厚みより厚いことを特徴とする振動検知装置。
6. 前記第２の保持部材の質量は、前記第１の保持部材の質量よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の振動検知装置。
7. 第１の軸を中心とした回転を検知する第１の振動検知部を保持する第１の保持部材と、
   前記第１の軸とは異なる方向の第２の軸を中心とした回転を検知する第２の振動検知部を保持する第２の保持部材と、
   前記第１の保持部材と前記第２の保持部材とを、緩衝部材を接触させた状態で挟み込んで抑える抑え部材と、を備え、
   前記第２の保持部材の質量は、前記第１の保持部材の質量よりも大きいことを特徴とする振動検知装置。
8. 前記第２の保持部材の質量密度は、前記第１の保持部材の質量密度よりも高いことを特徴とする請求項６に記載の振動検知装置。
9. 前記第２の保持部材に搭載される電子部品の数は、前記第１の保持部材に搭載される電子部品の数より多いことを特徴とする請求項６または７に記載の振動検知装置。
10. 前記第１の振動検知部に対するノイズを除去するための電子部品が、前記第２の保持部材に搭載されることを特徴とする請求項８に記載の振動検知装置。
11. 請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の振動検知装置と、
    前記振動検知装置の検知結果に基づいて像振れ補正する像振れ補正手段と、
    を備えることを特徴とする像振れ補正装置。
12. 撮像部と、
    前記撮像部に入射する光の遮蔽状態を制御するシャッターと、
    請求項１乃至１０のうち何れか１項に記載の振動検知装置と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。

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