JP3842093B2

JP3842093B2 - 撮像装置

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Publication number: JP3842093B2
Application number: JP2001305229A
Authority: JP
Inventors: 滋和田
Original assignee: コニカミノルタフォトイメージング株式会社
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2021-10-01
Also published as: JP2003110919A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどにおいて、手振れ補正や光軸合わせのために鏡胴に対して揺動可能に配置された撮像素子を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子による空間的サンプリングの前に被写体像の高周波成分を制限するようにした撮像装置が特開平９−１１６９１０号公報に開示されている。
【０００３】
この撮像装置は、撮像装置の露光期間中に撮像素子と撮像素子に結像される被写体との相対位置を変化させることにより、２次元空間周波数特性を得、又その特性を変化させて、折り返し歪みを低減してモアレを低減させるために、撮像素子を結像手段に対して相対的に位置変化できるようにしたものであり、同公報の図１に撮像素子を位置変化させるための駆動機構が開示されている。
【０００４】
この駆動機構はＬ字型の保持部材によって囲まれた空間に撮像素子を配置し、Ｘ方向に揺動することができるように、保持部材の一辺と撮像素子の一辺を圧電素子により連結する。そして、このように撮像素子と連結された保持部材自体をＸ方向と直交するＹ方向に揺動するために、保持部材の他辺と土台との間を圧電素子で連結する。そして、各圧電素子にそれぞれ三角関数で表される波形の電圧を印加することにより、各圧電素子が伸縮してそれぞれの移動が重畳し、撮像素子が円形又は楕円形に揺動する。
【０００５】
しかし、このように撮像素子と圧電素子を直接連結させる駆動機構では、撮像素子の移動範囲はきわめて狭く、たとえば、手振れ補正のために光軸のずれを補正するように、撮像素子を大きく移動させるための機構として用いることができない。そして、そのように撮像素子の移動幅を大きく取るためには、駆動機構も大型化せざるを得ず、結果として、撮像装置自体が大型化するという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決しようとする技術的課題は、撮像素子が移動可能に配置されている小型の撮像装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下の構成の撮像装置を提供する。
【０００８】
撮像装置は、撮像素子及び該撮像素子を撮像面を鏡胴側に向けて搭載している基板が、光軸に垂直な面内で移動可能に、鏡胴の一端に配置されたものである。そして、前記撮像素子及び前記基板を移動させるための駆動手段が、該撮像素子に関して該撮像素子の光軸に垂直方向の周囲であって、かつ前記基板と前記鏡胴の端部により形成される空間に搭載されている。
【０００９】
上記構成において、撮像素子は、撮像面を鏡胴側に向くように基板に固定されており、撮像素子と基板とが一体的に、鏡胴の一端に入射光が撮像素子の撮像面上で結像するように配置される。撮像素子及び基板を移動させるための駆動手段は、該撮像素子に関して撮像素子の光軸に垂直方向の周囲で、かつ基板と鏡胴の端部により形成される空間に搭載される。
【００１０】
撮像素子を用いた撮像装置に用いられる鏡胴は、高画素の撮像素子になればなるほど画素間のピッチが小さくなってくるため、鏡胴に求められる性能が高くなる。このため、面積当たりの光学性能をよくするために、レンズに大径のものを用いる必要があり、鏡胴径が大きくなる傾向がある。また、手振れ補正が必要となる標準画角から望遠のレンズは、とりわけ鏡胴径が大きくなる傾向が大きい。したがって、撮像素子の周囲の領域が大きくなり、この空間に撮像素子を駆動させるための駆動手段を搭載したものである。そして、このように駆動手段を配置することにより、撮像素子を搭載する基板は、撮像素子と駆動手段を覆うような大きさのものを用いることができ、撮像素子からの出力信号の処理回路など撮像素子以外の他の素子を分割して配置させることもできる。
【００１１】
上記構成によれば、撮像素子の周囲の空間を有効に利用することができ、撮像装置を小型に構成することができる。
【００１２】
本発明の撮像装置は、具体的には以下のように種々の態様で構成することができる。
【００１３】
好ましくは、前記駆動手段は、第１の方向に延在する第１アクチュエータを保持し、前記鏡胴に固着するベース板と、前記第１アクチュエータと移動可能に係合し前記ベース板に対して前記第１の方向に移動する第１スライダと、前記第１スライダと移動可能に係合しかつ前記第１の方向に対して直交する第２の方向に延在する第２アクチュエータを保持し、前記第２の方向に移動する第２スライダとを備え、前記撮像素子は前記第２スライダに固定される。
【００１４】
また、好ましくは、前記駆動手段は、第１の方向に延在する第１アクチュエータを保持し、前記鏡胴に固着するベース板と、前記第１アクチュエータと移動可能に係合し前記ベース板に対して前記第１の方向に移動し、かつ前記第１の方向に対して直行する第２の方向に延在する第２アクチュエータを保持する第１スライダと、前記第２アクチュエータと移動可能に係合し、前記第２の方向に移動する第２スライダを備え、前記撮像素子は前記第２スライダに固定される。
【００１５】
上記各構成おいて、第２スライダを係合する第１スライダは、ベース板に対して第１の方向へ移動可能に係合され、また、第２スライダは撮像素子を固定し、第１スライダに対して第２の方向へ移動する。すなわち、第１の方向及び第２の方向それぞれに動く第１及び第２スライダの組み合わせによって、２次元的に撮像素子を移動させることができる駆動機構をコンパクトにかつ簡単に構成することができる。また、撮像素子の移動は、これを固定する少なくとも第２スライダの移動によってなされるため、撮像素子を搭載する基盤の大きさは少なくとも第２スライダよりも広くすることができる。
【００１６】
上記各構成において前記ベース板、第１スライダ、第２スライダはそれぞれ環状形状であり、前記第２スライダは前記第１スライダの環中及び前記ベース板の環中にそれぞれ挿入されて配置される。
【００１７】
上記構成において、環状、好ましくは四角環状に構成された各部材のうち中央に位置する第２スライダを第１スライダの環中及びベース板の環中にそれぞれ挿入して配置させることによって、高さ方向の寸法を小さくすることができると共に、撮像素子の側方周囲に第１及び第２アクチュエータを配置することができる。
【００１８】
好ましくは、前記第１及び第２アクチュエータは圧電アクチュエータである。
【００１９】
上記構成において、圧電アクチュエータを用いることによりアクチュエータをコンパクトに構成することができると共に、駆動制御の精度を向上させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
撮像装置は、図１に示すように、デジタルカメラ１に搭載されて用いられる。デジタルカメラ１は、カメラ本体２と、撮像装置３とで構成される。撮像装置３は、レンズ４などを含む光学系である鏡胴本体７と撮像素子を移動可能に鏡胴本体７の一端に配置するための駆動装置１０とで構成される。撮像装置１０は、鏡胴本体７の端に取りつけられる。後述するように、撮像装置３に設けられている駆動装置１０には、ＣＣＤなどの撮像素子が設けられている。そして、図１の矢印５で示すように、撮影中にデジタルカメラ１がブレて、鏡胴本体７に入射する光軸Ｌがずれた場合に、撮像素子を矢印６に示すように移動させて光軸のずれを補正する。
【００２２】
図２に図１の撮像装置に用いられている駆動装置の組立分解斜視図を示す。図３に、図２の駆動装置を鏡胴本体に固定した状態でＩ−Ｉ断面で切断した撮像装置の要部拡大断面図を示す。図４に図２の駆動装置を鏡胴本体に固定した状態でII−II断面で切断した撮像装置の要部拡大断面図を示す。駆動装置１０は、土台となるベース板１２と、該ベース板１２に対して水平方向（以下、Ｘ軸方向として説明する。）に移動する第１スライダ１４と、該第１スライダの移動方向に対して垂直方向（以下、Ｙ軸方向として説明する。）に移動する第２スライダと、該第２スライダに固定される撮像素子１６とで構成される。
【００２３】
ベース板１２は、図３及び図４に示すように、鏡胴本体７との位置（煽りとレンズバック）を調整されて鏡胴本体７に固定され、ネジ９８とスプリング１００により鏡胴本体７と駆動装置１０との間隔を調整できるようになっている。ベース板１２は、光路方向（以下、Ｚ軸方向として説明する。）に直交し、中央に大穴２０を有する環状の金属フレーム１９で構成される。
【００２４】
ベース板１２からは、後述する各種腕（押圧スプリング掛け２１、基板保持腕２２、浮き防止係止爪２４、位置決め腕３１、ロッド支持腕３６）が光軸方向（Ｚ軸方向）に伸びている。また、金属フレーム１９には、圧電素子３２を振動伝達ロッド３４とウェイト３０で挟み込んだ構成の第１リニアアクチュエータ２８がＸ軸方向に固定されている。
【００２５】
第１リニアアクチュエータ２８は、振動伝達ロッド３４の先端と末端（圧電素子３２側）をベース板に設けられている２本のロッド支持腕に嵌合され、ベース板１２の位置決め腕３１にウェイト３０を当接した状態で、ロッド支持腕３６との２つの嵌合個所とウェイト３０をベース板１２に対して接着している。ロッド支持腕３０と振動伝達ロッド３４との間の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、位置決め腕３１とウェイト３０との間の接着には、柔らかいゴム系又はシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【００２６】
ベース板１２の２つのロッド支持腕３６の上面には、Ｚ軸方向に延在する突部３８が設けられている。突部３８は、後述するように、組立時に第１スライダ１４の移動制限穴７９に嵌合される。
【００２７】
第１スライダ１４は、光軸方向（Ｚ軸方向）でベース板１２に対して結像面側に位置し、ほぼ同一面内に第２スライダ１３を収めるための開口６８が設けられたアルミニウム製の環状のフレーム６６により構成される。第１スライダ１４には、ベース板１２に固定されたアクチュエータ２８の振動伝達ロッド３４に当接する第１ロッド当接部７４と、後述する第２スライダに固定されたアクチュエータ５６の振動伝達ロッド６０に当接する第２ロッド当接部７６と、ベース板１２の押圧スプリング掛け２１との間に押圧スプリング７０を係止するための押圧スプリング掛け７２と、移動制限穴７９とを備える。
【００２８】
第１スライダ１４は、図３に示すように、組み上げ時にベース板１２と第１スライダ１４にそれぞれ設けられた押圧スプリング掛け７２に設けられた押圧スプリング７０によって、ベース板１２に近づくように付勢されており、第１スライダ１４の振動伝達ロッド３４を中心とする回転を防止している。
【００２９】
第１ロッド当接部には、断面がＶ字型の溝（図３参照）が設けられており、溝をアクチュエータ２８の振動伝達ロッド３４に当接させた状態でキャップ４０を用いて振動伝達ロッド３４を挟み込むことによって、振動伝達ロッド３４に沿って摺動可能に摩擦結合する。第１ロッド当接部とキャップ４０との固定には挟持スプリング４２が用いられる。図５に第１スライダ１４を摩擦係合した第１アクチュエータ２８の構造図を示す。上述したように、アクチュエータ２８は圧電素子３２を振動伝達ロッド３４とウェイト３０で挟み込んだ構成であり、ベース板１２のロッド支持腕３６と位置決め腕３１に嵌合し、嵌合ガタを固定するためにそれぞれ接着剤３３で固定されている。
【００３０】
なお、アクチュエータ２８とベース板１２との間の固定の変形例として、図６に示すような板バネを用いたものも例示できる。すなわち、Ｌ字型に曲げられた板バネ３５を振動伝達ロッド３４の先端に位置するようにベース板１２上に固定し、板バネ３５に取りつけられた先尖部３９が振動伝達ロッド３４の先端に突き刺さるようにする。板バネは、常時、弾性力で振動伝達ロッド３４を圧電素子側へ付勢しており、ロッド３４の嵌合ガタを防止することができると共に、振動時には、弾性力に打ち勝ってロッド３４が振動できるようにすることができる。
【００３１】
アクチュエータ２８の振動伝達ロッド３４には、上述したように第１スライダ１４が配置される。第１スライダ１４は、第１ロッド当接部７４とキャップ４０とで振動伝達ロッド３４を挟み込んで摩擦結合する。第１ロッド当接部７４とキャップ４０の固定には、挟持スプリング４２が用いられる。キャップ４０の一端は、第１ロッド当接部７４に係止され、中央部は振動伝達ロッド３４と当接し、他端が挟持スプリング４２に引っ張られる。キャップ４０と振動伝達ロッド３４との接触圧は、用いられる挟持スプリング４２の付勢力の２倍程度となる。挟持スプリング４２は、長円形状をしており、１つの直線部中央に両端がくるようになっている。挟持スプリング４２は、キャップ４０のフックと第１スライダの第１ロッド当接部７４のスプリングフックの間に端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。
【００３２】
移動制限穴７９は、上述したベース板１２のロッド支持腕３６の上面に設けられた突部３８と緩く嵌合する。移動制限穴７９は、第１スライダ１４の移動可能幅の長さを有し、第１スライダ１４の移動方向すなわち振動伝達ロッド３４の延在方向（Ｘ軸方向）に伸びる長穴で、ベース板１２のロッド支持腕３６上面の突部３８と嵌合し、第１スライダ１４が移動制限穴の短辺方向（Ｙ軸方向）へ移動（脱落）するのを規制する。
【００３３】
図７にロッド支持腕と第１スライダの嵌合の変形例を示す。この変形例では、第１スライダ１４のベース板と対向する側の表面に第１スライダの移動方向、すなわち、振動伝達ロッド３４の延在方向（Ｘ軸方向）に伸びる帯状の突部７７を設ける。そして、ロッド支持腕３６には、その上面両端に設けられた突部３８と第１スライダの帯状突部７７を挟むように、突部３８の間に設けられた凹部３９からなるフォーク部を備える。そして、第１スライダ１４の第１ロッド当接部７４がキャップ４０によって振動伝達ロッド３４に摩擦結合されたとき、フォーク部の凹部３９が第１スライダ１４の帯状突部７７にはまり込むように配置される。
【００３４】
第２スライダ１３は、底壁４４に開口４８を備えた樹脂製の箱体であり、撮像素子１６と放熱板１８とローパスフィルタ１７と第２アクチュエータ５６とを保持する。放熱板１８は、撮像素子１６の撮像面が付されていない背面側に当接して、第２スライダの周壁４６によって区画された空間を覆うようにして、ビス止め穴６４を貫通するビス６２によって第２スライダに固定される。図３、４に示すように、放熱板の背面には第１基板８０が設けられており、撮像素子１６はこの基板に配設されている。第１基板８０の背面側には、図３、４に示したように第２スライダの位置を検知するための赤外ＬＥＤ９４と、撮像素子ドライバ、撮像素子からの光電信号を処理するためのプリアンプ及び色分離回路、ホワイトバランス調整回路、アナログ処理回路などの撮像素子の画像信号読み出しに関する素子８１の一部が搭載される。
【００３５】
ローパスフィルタ１７は、撮像素子の有効撮像面を覆うように密着して取りつけられ、第２スライダの開口４８に嵌め込まれる。このとき、開口４８の周囲に配置された密着スプリングにより押圧され、撮像素子１６の背面が、放熱板１８に密着するようになっている。
【００３６】
第２スライダ１３に保持される第２アクチュエータ５６は、周壁の側方に設けられたロッド支持腕５０に接着保持されている。振動伝達ロッド６０の先端と末端（圧電素子５９側）を、それぞれ第２スライダ１３の２本のロッド支持腕に嵌合させた上、同じく第２スライダの位置決め面５７にウェイト５８を当接した状態で２つの嵌合個所とウェイト５８を第２スライダ１３に対して接着する。接着には上述の第１アクチュエータの接着と同様に、振動伝達ロッド６０の接着には、シリコン接着剤などの硬化後も弾性の残る接着剤、ウェイト５８の接触には、柔らかいゴム系若しくはシリコン含有の接着剤が好適に用いられる。
【００３７】
第２スライダの第２アクチュエータ５６は、第１スライダ１３の第２ロッド当接部７６とキャップ７５とで挟み込まれ、第１スライダ１４が第２スライダ１３に摩擦結合する。第２ロッド当接部７６とキャップの固定には、挟持スプリング７８が用いられる。キャップの一端は、第２ロッド当接部７６に係止され、中央部は振動伝達ロッド６０と当接し、他端が挟持スプリング７８に引っ張られる。キャップと振動伝達ロッド６０との接触圧は、用いられる挟持スプリング７８の２倍程度となる。挟持スプリング７８は、第１アクチュエータに用いられたものと同様に長円形状をしており、１つの直線部中央に両端がくるようになっている。挟持スプリング７８は、キャップのフックと第１スライダの第２ロッド当接部７６のスプリングフックの間に端部と直線部中央とを掛け渡すようにして両者を固定する。
【００３８】
第２スライダの第２アクチュエータの対向する周壁４４に付された方向基準板５２は、その表裏に剛球１５を保持するための凹状の剛球受け５４を備え、剛球受け５４に剛球１５を遊嵌した状態で、第１スライダ１４とベース板１２とに剛球１５を介して挟まれるように固定される。上述のように第１スライダ１４とベース板１２との間に押圧スプリング７０が掛けられることで、第２スライダ１３は、第２アクチュエータの振動伝達ロッド６０を中心とした回転を阻止される。
【００３９】
ベース板１２と第１スライダ１４が組みあがる場合は、第１スライダ１４はベース板１２に設けられる４つの基板保持腕２２に囲まれた領域内に収まるように配置され、浮きあがり防止のために、浮き防止係止爪２４によってその上端を係止される。一方、第２スライダ１３は、その箱体部分が第１スライダ１４の開口６８に収まるように、第１スライダ１４に組み込まれる、第２スライダ１３は、第１スライダ１４にぶら下がるようにして一体的に構成される。上述のように第１スライダ１４は、第１アクチュエータに沿ってＸ軸方向に摺動可能であり、このとき第２スライダ１３は第１スライダ１４の移動にあわせて一体的に移動し、第２スライダ１３に固定されている撮像素子１６もＸ軸方向に移動する。一方、第２スライダ１３は、第１スライダ１４に対してＹ軸方向に独立して移動可能であり、また、第１スライダがベース板１２に固定されているため、ベース板１２に対しては、Ｙ軸方向に移動可能である。したがって、第２スライダ１３に固定されている撮像素子１６もＹ軸方向に移動する。
【００４０】
第１及び第２スライダ１４，１３を組み込んだ状態で、ベース板１２の基板保持腕２２には、第２基板８２が固定される。上述のように第１基板８０は、第２スライダ１３に固定されているため、両者は光軸方向に重なって配置され、かつ第２スライダの移動によって、第１基板８０は、第２基板８２に対して平行に移動する。両者はフレキシブル基板８４によって結線され、信号の送受信が可能になっている。フレキシブル基板８４は、水平方向に第１基板８０を出た直後に光軸方向（Ｚ軸方向）に折り曲げられ、第２基板８２と接続される。
【００４１】
第２基板８２には、ＡＤコンバータやメモリコントローラなどの撮像素子１６（第１基板８０）からの信号を処理する回路８３と、第２スライダ１３の位置を検知する位置検出素子８８（以下、ＰＳＤという。）と、ＰＳＤの位置信号とジャイロ回路８６からの角速度信号に基づいて、２つのリニアアクチュエータの移動制御回路とが搭載されている。ＰＳＤは、検出誤差を防止するため、スリット付きのカバー９２で覆われており、第１基板８０に設けられている赤外ＬＥＤからの光を受けた受光素子９０がその位置を検知する。第２基板８２へは、直交する検出方向（Ｘ軸、Ｙ軸）の角速度信号がジャイロ素子８６より入力される。また、第２基板８２からはリニアアクチュエータ制御信号と処理された画像信号が出力される。
【００４２】
なお、撮像素子１６を支持、揺動するための機構であるベース板１２、第１スライダ１４、第２スライダ１３は、互いに嵌め込まれるように組み上げられ、撮像素子１６および撮像素子１６に直接接続する第１基板８０の周囲かつ光軸方向上流側に位置する。したがって、図３、４に示すように、手振れ補正ユニット１０が鏡胴本体７に取りつけられたとき、撮像素子の支持、揺動するための機構は、鏡胴本体７及び撮像素子１６からなる光学系に必要な部材の輪郭に対して余剰空間を充填するように配置され、撮像素子の支持、揺動するための機構を含む光学ユニットを小さくまとめることができる。
【００４３】
次に本実施形態にかかる撮像装置の動作について説明する。図８は、本実施形態にかかる撮像装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【００４４】
制御回路は、カメラ本体すなわち、鏡胴本体７に入射される光軸Ｌのブレ５を検知して角速度信号を出力するジャイロ素子８６と第２スライダ１３（撮像素子１６）の位置を検出するＰＳＤ回路９０と、回路の総合的な制御を行い、入力された信号に基づいて移動量や存在位置を演算するマイコン１０２と、マイコンからの駆動信号に基づいて所定周波数の駆動パルスを発生させるドライブ回路１０４とで構成される。ドライブ回路から発生された駆動パルスは第１及び第２アクチュエータ２８，５６に出力され、アクチュエータに沿って第１及び第２スライダ１４、１３が移動する。
【００４５】
ジャイロ素子８６は、図４に示すように鏡胴本体７に固定されており、カメラ本体が矢印５で示すようにぶれると２軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の角速度を検出してマイコン１０２に出力する。
【００４６】
マイコン１０２は、ジャイロ素子８６から角速度信号が入力されると、光学系の焦点距離信号から撮像素子上（結像面上）のぶれによる像の移動量、移動速度を算出する。算出した移動速度と第２スライダ１３（撮像素子１６）の位置から２つのリニアアクチュエータへ印加される所定周波数の供給電圧を決定する。すなわち、マイコン１０２は、ＰＳＤ回路９０から入力された信号に基づいて演算される第２スライダ１３（撮像素子１６）が現在存在している位置及び、ジャイロ素子８６から入力された角速度信号に基づいて、撮像素子１６が本来あるべき位置を計算し、現在位置との差を比較して、あるべき位置に撮像素子が戻るようにスライダを移動させるフィードバック制御を行なう。
【００４７】
ドライブ回路１０４は、マイコン１０２からの信号を受けて、アクチュエータ２８、５６の共振周波数の７割程度の周波数の駆動パルスを出力する。駆動パルスは、圧電素子３２、５９に印加され、以下の原理によって、第１及び第２スライダを振動伝達ロッド３４、６０に沿って移動させる。
【００４８】
図９（ａ）に示すような緩やかな立ち上がり１１０と急激な立下り部分１１２を有する鋸歯状波の駆動パルスを圧電素子３２、５９に印加すると、（ｂ２）に示すように、駆動パルスの緩やかな立ち上がり部分１１０では圧電素子３２，５９が緩やかにその厚み方向に伸び変位し、圧電素子に固定されている振動伝達ロッド３４、６０が軸方向に緩やかに変位する。このとき振動伝達ロッド３４、６０に摩擦結合したスライダ１３、１４は摩擦力により振動伝達ロッド３４、６０と共に移動する。
【００４９】
一方、駆動パルスの急激な立下り部分１１２では、圧電素子３２、５９は、急速に厚み方向に縮み変位し圧電素子３２、５９に結合する振動伝達ロッド３４、６０も急速に軸方向に変位する。このとき、（ｂ３）に示すように、振動伝達ロッド３４、６０に摩擦結合したスライダ１３、１４は慣性力により摩擦結合力に打ち勝って実質的にその位置に留まり移動しない。結果として、（ｂ１）に示す初期状態よりもスライダは振動伝達ロッドに沿って右側に移動する。圧電素子３２、５９に前記鋸歯状波の駆動パルスを連続的に印加することにより、スライダ１３、１４を連続的に軸方向に移動させることができる。なお、ここで実質的にその位置に留まり移動しないとは、振動伝達ロッド３４、６０の正方向及び負方向の伸縮時のいずれにおいてもスライダ１３、１４と振動伝達ロッド３４、６０との間で滑りを生じつつスライダがそれぞれ移動するが、移動量が対称ではないため、全体としてどちらか任意の位置方向にスライダ１３、１４移動する場合を含む。
【００５０】
なお、スライダ１３、１４を左方向に移動させるには、圧電素子３２、５９に印加する鋸歯状波の波形を変えて、急速な立ち上がりと緩やかな立下りからなる駆動パルスを印加すれば、上述とは逆の作用によってこれを達成することができる。なお、駆動パルスは、矩形波やその他の波形を適用することもできる。
【００５１】
ベース板に保持された第１アクチュエータの圧電素子に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子３２は伸縮を繰り返す。圧電素子３２の伸縮はウェイト３０と振動伝達ロッド３４に伝達する。ウェイト３０と振動伝達ロッド３４の慣性質量の差からウェイト３０はほとんど移動せず、振動伝達ロッド３４のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド３４は、上述のように、ロッド支持腕３６に接着されているが、接着剤３３が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差によって、摩擦結合する第１スライダ１４が振動伝達ロッド３４に沿ってＸ軸方向に移動する。第１スライダ１４の加減速に伴ない第１アクチュエータ２８に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド３４とロッド支持腕３６とが接着されているため、移動は起こらず、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【００５２】
第１スライダ１４がＸ軸方向へ移動すると、第１スライダに連結されている第２スライダ１３も同時にＸ軸方向に移動する。第２スライダ１３は第１スライダ１４とベース板１２の間にかかる押圧スプリング７０と、第２スライダ１３とベース板１２との間の剛球１５により、抵抗が少なくかつ光軸方向に変動することなく移動する。このとき第１及び第２の基板８０，８２を接続するフレキシブル基板８４は折り曲げられた開放角度が変動して第１スライダの移動を吸収する。
【００５３】
一方、第２スライダ１３に保持された第２アクチュエータの圧電素子５９に駆動パルスが印加された場合は、上述のように圧電素子５９は伸縮を繰り返す。圧電素子５９の伸縮はウェイト５８と振動伝達ロッド６０に伝達する。ウェイト５８と振動伝達ロッド６０の慣性質量の差からウェイト５８はほとんど移動せず、振動伝達ロッド６０のみに伸縮が伝達される。振動伝達ロッド６０は、上述のように、第２スライダ１３のロッド支持腕５０に接着されているが、接着剤が弾性的に撓むため伸縮が妨げられることがない。上述のように、ロッドの左右に移動する速度差で第２スライダ１３が第１スライダ１４と相対的に振動伝達ロッド６０の延在方向（Ｙ軸方向）に移動（自走）する。第２スライダ１３の加減速に伴ない第２アクチュエータ５６に嵌合ガタ内で移動しようとする力が働くが、振動伝達ロッド６０とロッド支持腕５０とが接着されているため、移動は起こらず、補正性能のみならず焦点移動による光学性能劣化も防止することができる。
【００５４】
このように第２アクチュエータに駆動パルスが印加された場合は、第１スライダとは独立して第２スライダだけがＹ軸方向に移動（自走）する。第２スライダ１３は第１スライダ１４とベース板１２との間にかかる押圧スプリング７０と、第２スライダ１３と第１スライダの間の剛球１５により、抵抗が少なく、かつ光軸方向への変動を起こすことなく移動する。このとき、第１及び第２基板８０、８２を接続するフレキシブル基板８４は、折り曲げられた曲げ部分がよれて、第２スライダの移動を吸収する。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態にかかる撮像装置は、ジャイロ素子８６により検知されたカメラ本体のブレを補正するように、第１及び第２アクチュエータを駆動させることで、撮像素子をそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させることができる。
【００５６】
また、撮像素子１６の信号を処理する基板が２つに分割されており、また、処理の役割を分けて構成しているため、撮像素子が配設されている第１基板のサイズを小さくすることができる。よって撮像素子の移動に伴うスペースを小さくすることができ、装置全体を小型化することができる。撮像素子とその信号を処理する基板が直接接続されており、ノイズを小さくすることができる。
【００５７】
また、両者が光軸方向に重なって配置されているため、第１基板すなわち、撮像素子の移動を第２基板との相対位置を用いて容易に導くことができ、そのための位置検出素子を直接第１及び第２基板に配置させることで、装置のさらなる小型化を図ることができ、必要な部材をスペース効率良く配置することができる。
【００５８】
また、撮像素子の移動に伴って可動な基板は、その基板の負担を固定された第２基板にふり分けて構成することができるため、回路規模を小さくし重量を小さくすることができる。よって、可動部分の軽量化を図ることができ、装置の共振周波数を高く維持することができる。したがって、圧電素子を用いたアクチュエータによる撮像素子による撮像素子の移動制御を容易にすることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施可能である。
【００６０】
例えば、上記実施形態においては、第２アクチュエータは第２スライダに搭載され、第２スライダを自走式とした構成であるが、第２アクチュエータを第１スライダに固定させ、第２スライダを移動させるように構成してもよい。このような構成であっても同様の作用を実現することができる。なお、この場合、第１スライダにロッド支持腕、第２スライダに第２ロッド当接部が設けられる。
【００６１】
また、上記実施形態においては、第２基板８２が第１基板８０とほぼ重なるように基板を区分し、両者を対向させて配置させているが、第１基板と第２基盤の大きさを変えたり配置位置を変えたりして一部のみが重なるように構成されていてもよい。
【００６２】
また、上記実施形態においては、ジャイロ素子８６は、鏡胴本体７に取りつけられ、第１及び第２基板８０、８２へ角速度信号を送信するように構成されているが、対向する第１及び第２基板８０、８２の対向面に直接取りつけられていてもよい。このとき、マイコン１０２は、ジャイロ素子からの角速度信号が零になるように第１及び第２アクチュエータを駆動させるように制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置を搭載するデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】（ａ）は図１の撮像装置に用いられている駆動装置の組立分解斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の第１アクチュエータ部分の詳細図である。
【図３】図２の駆動装置を鏡胴本体に固定した状態でＩ−Ｉ断面で切断した撮像装置の要部拡大断面図である。
【図４】図２の駆動装置を鏡胴本体に固定した状態でII−II断面で切断した撮像装置の要部拡大断面図である。
【図５】第１スライダを摩擦係合した第１アクチュエータの構造図である。
【図６】第１アクチュエータの固定構造の変形例を示す図である。
【図７】ロッド支持腕と第１スライダの嵌合の変形例を示す図である。（ａ）はロッド支持腕の構造を示す斜視図であり、（ｂ）は嵌合した状態を示す断面図である。
【図８】図２の撮像装置の駆動制御回路の電気的構造を示すブロック図である。
【図９】アクチュエータの駆動原理を説明するための図である。（ａ）は圧電素子に印加される駆動パルスの波形の例である。（ｂ）はアクチュエータの動きを説明する図である。
【符号の説明】
１デジタルカメラ
２ボディ
３撮像装置
４レンズ
７鏡胴本体
１０駆動装置
１２ベース板
１３第２スライダ
１４第１スライダ
１５剛球
１６撮像素子
１７ローパスフィルタ
１８放熱板
１９フレーム
２０大穴
２１，７２押圧スプリング掛け
２２基板保持腕
２４浮き防止係止爪
２６位置決め腕
２８第１リニアアクチュエータ
３０ウェイト
３２圧電素子
３４駆動軸
３６ロッド支持腕
３８突部
４０キャップ
４２，７８挟持スプリング
４４底板
４６周壁
４８開口部
５０ロッド支持腕
５２方向基準板
５４剛球受け
５６第２リニアアクチュエータ
５７位置決め面
５８ウェイト
６０駆動軸
６２ビス
６４通孔
６６フレーム
６８開口
７０押圧スプリング
７４第１ロッド当接部
７６第２ロッド当接部
７９移動制限穴
８０第１基板
８２第２基板
８４フレキシブル基板
８６ジャイロ素子

Claims

撮像素子及び該撮像素子を撮像面を鏡胴側に向けて搭載している基板が、光軸に垂直な面内で移動可能に、鏡胴の一端に配置された撮像装置であって、
前記撮像素子及び前記基板を移動させるための駆動手段が、該撮像素子に関して該撮像素子の光軸に垂直方向の周囲であって、かつ前記基板と前記鏡胴の端部により形成される空間に搭載されていることを特徴とする撮像装置。
前記駆動手段は、
第１の方向に延在する第１アクチュエータを保持し、前記鏡胴に固着するベース板と、
前記第１アクチュエータと移動可能に係合し前記ベース板に対して前記第１の方向に移動する第１スライダと、
前記第１スライダと移動可能に係合しかつ前記第１の方向に対して直交する第２の方向に延在する第２アクチュエータを保持し、前記第２の方向に移動する第２スライダとを備え、
前記撮像素子は前記第２スライダに固定されることを特徴とする、請求項１記載の撮像装置。
前記駆動手段は、
第１の方向に延在する第１アクチュエータを保持し、前記鏡胴に固着するベース板と、
前記第１アクチュエータと移動可能に係合し前記ベース板に対して前記第１の方向に移動し、かつ前記第１の方向に対して直行する第２の方向に延在する第２アクチュエータを保持する第１スライダと、
前記第２アクチュエータと移動可能に係合し、前記第２の方向に移動する第２スライダを備え、
前記撮像素子は前記第２スライダに固定されることを特徴とする、請求項１記載の撮像装置。
前記ベース板、第１スライダ、第２スライダはそれぞれ環状形状であり、前記第２スライダは前記第１スライダの環中及び前記ベース板の環中にそれぞれ挿入されて配置されることを特徴とする、請求項２又は３記載の撮像装置。
前記第１及び第２アクチュエータは圧電アクチュエータであることを特徴とする、請求項２から４のいずれか１つに記載の撮像装置。