JP4759440B2 - 移動ユニット支持装置 - Google Patents

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Description

本発明は、移動ユニット支持装置に関し、特に移動ユニットの移動範囲の端部への移動時における衝撃力を軽減する移動ユニット支持装置に関する。
従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ブレ量に応じて、像ブレ補正レンズまたは撮像素子を光軸と垂直な平面上を移動させる移動ユニット支持装置を設けることにより結像面上での像ブレを抑制する像ブレ補正装置が提案されている。
特許文献1は、ボールを介して像ブレ補正レンズ又は撮像素子を有する移動ユニットを狭持する像ブレ補正装置を開示する。
特開2005−352113号公報
しかし、特許文献1の装置は、カメラ本体を振った時など、移動ユニットが像ブレ補正の為の移動範囲を超えて移動した場合に、移動ユニットの一部が移動範囲の端部で固定ユニットに接触し、接触した部位が衝撃力により破損するおそれがある。
したがって本発明の目的は、移動ユニットが移動範囲の端部に移動した場合に、固定ユニットとの接触による衝撃力を軽減する移動ユニット支持装置を提供することである。
本発明に係る移動ユニット支持装置は、第1、第2固定部と、所定方向に垂直な平面上を移動可能な状態で、第1、第2固定部の間に挟まれる移動ユニットと、第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは移動ユニットのいずれか一方に取り付けられる接触部材と、第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは移動ユニットのいずれか他方に取り付けられ、接触部材と係合する弾性体とを備え、移動ユニットについて平面上を移動させる力と、移動ユニットの移動に伴って接触部材と接触する際の弾性体の弾性力とが釣り合った位置で、移動ユニットは保持される。
好ましくは、弾性体は、所定位置に移動ユニットを移動させる力が加えられていない時に、変形せず、所定位置に移動ユニットを移動させる力が加えられた時に、変形する弾性力を有する。
さらに好ましくは、移動ユニットを移動させる力が加えられていない時に、弾性体は、移動ユニットが移動範囲の中心近傍で保持される位置関係に接触部材を通す通し穴を有する。
また、好ましくは、弾性体は、接触部材を通す通し穴を有し、通し穴は、接触部材とほぼ同じ大きさを有する。
また、好ましくは、接触部材は、第1、第2固定部の両方に取り付けられ、第1固定部と第2固定部とを繋ぐ支柱であり、弾性体は、移動ユニットに設けられ、支柱が挿通される通し穴が形成される。
本発明に係る移動ユニット支持装置としての像ブレ補正装置は、第1、第2固定部と、光軸に垂直な平面上を像ブレ補正のために移動可能な状態で、第1、第2固定部の間に挟まれる移動ユニットと、第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは移動ユニットのいずれか一方に取り付けられる接触部材と、第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは移動ユニットのいずれか他方に取り付けられ、接触部材と係合する弾性体とを備え、移動ユニットについて平面上を移動させる力と、移動ユニットの移動に伴って接触部材と接触する際の弾性体の弾性力とが釣り合った位置で、移動ユニットは保持される。
以上のように本発明によれば、移動ユニットが移動範囲の端部に移動した場合に、固定ユニットとの接触による衝撃力を軽減する移動ユニット支持装置を提供することができる。
以下、本実施形態について、図を用いて説明する。カメラ本体1はデジタルカメラであるとして説明する。なお、方向を説明するために、カメラ本体1において、レンズ鏡筒2内に収容されている撮影レンズ(不図示)の光軸Oと直交する水平方向を第1方向x、光軸Oと直交する鉛直方向を第2方向y、光軸Oと平行な水平方向を第3方向zとして説明する。
カメラ本体1は、レンズ鏡筒2、及び防振ユニット10を有する(図1参照)。
被写体像は、CCDなどの撮像素子ISによって撮影レンズを介した光学像として撮像され、A/D変換後、画像処理され、撮像された画像が表示される。また、撮像により得られた画像信号は、メモリーカードなどの記憶部により記録される。
防振ユニット10は、手ブレ量に対応して、撮像素子ISを含む移動ユニット15aを光軸Oに垂直な平面上(以下、xy平面上とする)を移動させることによって、手ブレによって生じた被写体像の結像面における光軸Oのずれを無くし、被写体像と結像面位置を一定に保つことで、像ブレを補正する装置である。
防振ユニット10は、移動ユニット15aと固定ユニット15bとから構成される(図2〜10参照)。移動ユニット15aは、ボール(第1〜第3基板支持部32A〜32C)を介して、カメラ本体1に固定された固定ユニット15b(第1、第2ヨークYA、YB)の間に挟まれ、xy平面上に移動可能である。移動ユニット15aは、ローパスフィルタLF、撮像素子IS、第1〜第3弾性体34A1〜34C1、撮像板基板45、第1、第2水平方向駆動用コイルCXA、CXB、第1、第2鉛直方向駆動用コイルCYA、CYBを有する。固定ユニット15bは、第1、第2ヨークYA、YB、第1〜第5支柱31A〜31E、基板支持部32、第1、第2水平方向駆動用磁石MXA、MXB、及び第1、第2鉛直方向駆動用磁石MYA、MYBを有する。
第1、第2水平方向駆動用コイルCXA、CXB、第1、第2鉛直方向駆動用コイルCYA、CYBは、撮像板基板45上に取り付けられる。
第1、第2ヨークYA、YBは、板状の磁性金属部材で、第3方向zに垂直に並べられる。第1〜第5支柱31A〜31Eは、第3方向zに平行で、第1、第2ヨークYA、YBの間に取り付けられる。
第1〜第5支柱31A〜31Eの一端は、第1ヨークYAの第1〜第5取付部33A1〜33E1に取り付けられ、他端は、第2ヨークYBの第6〜第10取付部33A2〜33E2に取り付けられる。第1ヨークYAと第2ヨークYBとの間は一定距離に保たれる。
第1〜第3弾性体34A1〜34C1が第1〜第3支柱31A〜31Cに接触することよって移動ユニット15aは保持される。
第1〜第3支柱31A〜31Cは、撮像板基板45に設けられた第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cを通る。第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cは、移動ユニット15aが、像ブレ補正のための移動ユニット15aの移動範囲内にある時に、第1〜第3支柱31A〜31Cが第1〜第3弾性体34A1〜34C1を介して撮像板基板45(第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cのいずれかの端部)と接触しない大きさと位置関係に設定される空間である。カメラ本体1が振られたりする時など、移動ユニット15aが、像ブレ補正のための移動ユニット15aの移動範囲を超えて移動した時に、移動ユニット15aの移動範囲の端部で、第1〜第3支柱31A〜31Cの少なくとも1つが第1〜第3弾性体34A1〜34C1を介して撮像板基板45(第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cのいずれかの端部)に接触し、移動ユニット15aの移動が規制される。
撮像板基板45の第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cがある部分には、第1〜第3弾性体34A1〜34C1が取り付けられる。第1〜第3弾性体34A1〜34C1は、ゴムなどの薄型の弾性体で、第1〜第3支柱31A〜31Cが通される第1〜第3支柱通し穴34A2〜34C2を有する。第1〜第3支柱通し穴34A2〜34C2は、第1〜第3支柱31A〜31Cの直径と同程度の大きさである。第1〜第3弾性体34A1〜34C1は、xy平面に平行な平面を有する。
第1〜第3支柱通し穴34A2〜34C2の直径を第1〜第3支柱31A〜32Cと同程度にすることにより、第1〜第3支柱31A〜32Cは、常に第1〜第3支柱通し穴34A2〜34C2のいずれかの部分と接触(係合)するため、移動ユニット15aの移動制御演算時には弾性体による移動抵抗が考慮される。
第1水平方向駆動用コイルCXAなどによるコイル駆動など移動ユニット15aについてxy平面上の所定位置に移動させる力が加えられると、移動ユニット15aのxy平面上の移動に伴って、第1〜第3通し穴34A2〜34C2の位置が、xy平面上を移動する。第1〜第3通し穴34A2〜34C2は、第1〜第3支柱31A〜32Cと第1〜第3弾性体34A1〜34C1とが接触した部分から変形せしめられる。
移動ユニット15aについてxy平面上を移動させる力と、接触に基づく第1〜第3弾性体34A1〜34C1の弾性力とが釣り合った位置で、移動ユニット15aは保持される。
第1〜第3弾性体34A1〜34C1は、カメラ本体1がオフ状態にされた場合など、第1水平方向駆動用コイルCXAなどによる移動ユニット15aを所定位置に移動させる力が加えられていない時に、第1〜第3通し穴34A2〜34C2が殆ど変形しない状態で、第1〜第3弾性体34A1〜34C1が第1〜第3支柱31A〜31Cに接触することによって移動ユニット15aが移動範囲の中心近傍で保持され、第1水平方向駆動用コイルCXAなどによる移動ユニット15aを所定位置に移動させる力が加えられて、移動ユニット15aを所定位置に移動させる時に、第1〜第3通し穴34A2〜34C2が変形して、第1〜第3弾性体34A1〜34C1が移動を妨げない程度の弾性力を有する。
第1〜第3通し穴34A2〜34C2が殆ど変形しない状態とは、移動ユニット15aが重力に従ってxy平面上に移動せしめられるが、その移動は、第1〜第3弾性体34A1〜34C1の弾性抵抗により、殆ど行われない状態をいう。
コイル駆動が行われていない時の、移動ユニット15aの固定位置は、移動ユニット15aが移動範囲の中心近傍に位置するように、第1〜第3通し穴34A1〜34C2の位置関係が設定される。
本実施形態では、カメラ本体1が振られたりする時など、移動ユニット15aが、像ブレ補正のための移動ユニット15aの移動範囲を超えて移動する力がかかった場合でも、第1〜第3弾性体34A1〜34C1が緩衝材の役目を果たす(図11参照)。これにより、第1〜第3支柱31A〜31Cが第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cに接触した場合であっても、その際の衝撃力が軽減され、移動ユニット15aの破損の可能性を低くすることが可能になる。
図11は、移動ユニット15aが、像ブレ補正の為の移動範囲を超えて第1方向xに移動し、移動ユニット15aの移動範囲の端部(第1方向xの端部)で、第1〜第3通し穴34A2〜34C2が第1方向xに変形し、第1〜第3支柱31A〜31Cが、第1〜第3弾性体34A1〜34C1を介して、第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cに接触する状態を示す。
また、移動ユニット15aは、第1〜第3弾性体34A1〜34C1によって、移動範囲の中心近傍にほぼ固定されているので、コイル駆動を行う際の制御における処理速度を上げることが可能になる。手ブレ補正処理における移動ユニット15aの移動は、一旦移動ユニット15aを移動中心位置に移動させた後に所定位置へ移動させるが、本実施形態では、一旦移動ユニット15aを移動中心位置に移動させる際のコイル駆動量が少なくて済むからである。
本実施形態では、移動ユニット15aの軽量化と固定ユニット15bの剛性を高めて装置全体の高剛性化を図るために、第1、第2ヨークYA、YBを繋ぐ支柱(第1〜第3支柱31A〜31C)を、移動ユニット15aと接触する接触部材として使用し、比較的軽量である弾性体34A1〜34C1を移動ユニット15aに設けた形態を説明したが、接触部材は、かかる支柱に限られず、カメラ本体1に固定された部材であればよい。また、移動ユニット15aの軽量化や高剛性化の必要性が無ければ、移動ユニット15a側に支柱を設ける一方、固定ユニット15bあるいはカメラ本体1に固定された部材に弾性体を設ける構成であってもよい。
また、第1〜第3弾性体34A1〜34C1は、第1〜第3支柱通し穴34A2〜34C2で第1〜第3支柱31A〜31Cを通す形態でなく、穴が無い状態で、支柱などの接触部材と係合する形態であってもよい。
第4、第5支柱31D、31Eは、撮像板基板45に設けられた第4、第5移動ユニット規制切り欠き34D、34Eを通る。第4、第5移動ユニット規制切り欠き34D、34Eは、移動ユニット15aがxy平面上を移動する際に、第4、第4支柱31D、31Eが接触しない大きさと位置関係に設定される。
撮像板基板45は、第1、第2ヨークYA、YB、第1〜第3支柱31A〜31C、及び第1〜第3基板支持部32A〜32Cによってxy平面上を摺動自在な状態で狭持される。
基板支持部32を構成する第1〜第3基板支持部32A〜32Cは、それぞれ第1〜第3リテーナ32A1〜32C1、第1〜第3予圧プローブ32A2〜32C2、第1〜第3球32A3〜32C3、第1〜第3調整部材32A4〜32C4、及び第1〜第3受け板32A5〜32C5を有する(図3〜図5参照)。本実施形態では、3対のリテーナ、予圧プローブ、球、及び3対の調整部材、受け板を有する形態を説明するが、いずれも4対以上であってもよい。
第1〜第3リテーナ32A1〜32C1は、第1〜第3球32A3〜32C3のボール受けであり、第1ヨークYAに取り付けられる。第1〜第3予圧プローブ32A2〜32C2は、第1〜第3球32A3〜32C3に対して、第3方向zで且つ第1ヨークYAから撮像板基板45の方向に向けて予圧(荷重)を加える装置で、それぞれ第1〜第3リテーナ32A1〜32C1の内周面に螺合して取り付けられており、不図示の治具で回転させることにで、第3方向zにおける進退が可能となっている。第1〜第3予圧プローブ32A2〜32C2の第3方向zへの移動により、第1〜第3球32A3〜32C3に加える予圧量(荷重)が調整される。第1〜第3球32A3〜32C3は、回転自在な状態で、第1〜第3予圧プローブ32A2〜32C2による予圧によって撮像板基板45を第3方向に付勢する。第3方向zに付勢された(予圧を受けた)撮像板基板45は、第1〜第3調整部材32A4〜32C4を予圧する。
第1〜第3球32A3〜32C3は、第1ヨークYA上で三角形の頂点を構成するように配置される。第1〜第3調整部材32A4〜32C4は、第2ヨークYB上で三角形の頂点を構成するように配置される。
第1〜第3受け板32A5〜32C5、及び第2ヨークYAに設けられた第1〜第3ボール受け穴32A6〜32C6は、ボール状の第1〜第3調整部材32A4〜32C4を回転自在に保持するボール受けの役割を果たす。
第1〜第3受け板32A5〜32C5が第2ヨークYBに取り付けられた時、第1〜第3調整部材32A4〜32C4は、回転自在な状態で、第1〜第3受け板32A5〜32C5の反力(第1〜第3予圧プローブ32A2〜32C2による予圧の反力)によって撮像板基板45を第3方向に付勢する。
基板支持部32の撮像板基板45と接触する部分(第1〜第3球32A3〜32C3、及び第1〜第3調整部材32A4〜32C4)は、金属製のボールでもよいが、窒化ケイ素等のセラミックス製ボールで構成されるのが望ましい。
第1、第2水平方向駆動用磁石MXA、MXB、及び第1、第2鉛直方向駆動用磁石MYA、MYBは、第1ヨークYA上に取り付けられる(図3参照)。
撮像板基板45は、移動ユニット15aが移動を開始する前の初期状態において、光軸Oが撮像素子ISの有効撮像領域の中心を通り、有効撮像領域の矩形を構成する辺が第1方向xまたは第2方向yに平行である位置関係に配置されるのが望ましい。撮像素子ISは、撮像板基板45上で且つ第1ヨークYAと対向する側に配置される。
第1水平方向駆動用コイルCXAは、第1水平方向駆動用磁石MXAと第3方向z上で対向する位置関係にある。第2水平方向駆動用コイルCXBは、第2水平方向駆動用磁石MXBと第3方向z上で対向する位置関係にある。
第1鉛直方向駆動用コイルCYAは、第1鉛直方向駆動用磁石MYAと第3方向z上で対向する位置関係にある。第2鉛直方向駆動用コイルCYBは、第2鉛直方向駆動用磁石MYBと第3方向z上で対向する位置関係にある。
第1、第2水平方向駆動用磁石MXA、MXBは、N極とS極とが、第1方向xに並べられる。
第1、第2鉛直方向駆動用磁石MYA、MYBは、N極とS極とが、第2方向yに並べられる。
第1水平方向駆動用コイルCXAのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第1水平方向駆動用磁石MXAの磁界から生ずる電磁力により、第1水平方向駆動用コイルCXAを含む移動ユニット15aを第1方向xに移動させる駆動力を発生すべく、第2方向yに平行な線分を有する。第2水平方向駆動用コイルCXBのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第2水平方向駆動用磁石MXBの磁界から生ずる電磁力により、第2水平方向駆動用コイルCXBを含む移動ユニット15aを第1方向xに移動させる駆動力を発生すべく、第2方向yに平行な線分を有する。
第1鉛直方向駆動用コイルCYAのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第1鉛直方向駆動用磁石MYAの磁界から生ずる電磁力により、第1鉛直方向駆動用コイルCYAを含む移動ユニット15aを第2方向yに移動させる駆動力を発生すべく、第1方向xに平行な線分を有する。第2鉛直方向駆動用コイルCYBのコイルパターンは、自身に流れる電流と、第2鉛直方向駆動用磁石MYBの磁界から生ずる電磁力により、第2鉛直方向駆動用コイルCYBを含む移動ユニット15aを第2方向yに移動させる駆動力を発生すべく、第1方向xに平行な線分を有する。
第1ヨークYAは、第2ヨークYBに対して、レンズ鏡筒2側に近い側に配置される。第1ヨークYAは、撮像素子ISの有効撮像領域に入射する光を遮らないように、撮像素子ISと対向する部分がくりぬかれた穴35を有する。穴35は、移動ユニット15aが移動した際に撮像素子ISやローパスフィルタLFなどが第1ヨークYAの穴35がある部分に接触しない程度の大きさと位置関係を有する。具体的には、カメラ本体1が振られた時などであっても、第1〜第3支柱31A〜31Cの少なくとも1つが、第1〜第3弾性体34A1〜34C1の弾性力によってまたは第1〜第3移動ユニット規制部34A〜34Cに接触して移動ユニット15aの移動が規制され、その時に移動ユニット15aが第1ヨークYAの穴35がある部分に接触しない程度の大きさと位置関係である。
第1、第2ヨークYA、YBは、第1、第2水平方向駆動用磁石MXA、MXB、及び第1、第2鉛直方向駆動用磁石MYA、MYBの磁界が周囲に漏れにくくして、第1水平方向駆動用コイルCXAと、第1水平方向駆動用磁石MXAとの間の磁束密度、第2水平方向駆動用コイルCXBと、第2水平方向駆動用磁石MXBとの間の磁束密度、第1鉛直方向駆動用コイルCYAと、第1鉛直方向駆動用磁石MYAとの間の磁束密度、及び第2鉛直方向駆動用コイルCYBと、第2鉛直方向駆動用磁石MYBとの間の磁束密度を高める役割を果たす。
なお、本実施形態では、撮像素子ISを含む撮像板基板45が移動ユニット15aに配置されてxy平面上を移動する形態を説明したが、撮像素子ISは固定で、像ブレ補正レンズ(不図示)を移動ユニット15aに配置して移動させる形態でも同様の効果が得られる。
また、移動ユニット15a、固定ユニット15bを有する移動ユニット支持装置(防振ユニット10)は、像ブレ補正装置として使用されるが、これに限定されるものではなく、xy平面上を移動可能な状態で保持される移動ユニット15aを有する他の装置に使用されてもよい。
本実施形態におけるカメラ本体の外観を示す斜視図である。 防振ユニットを第1ヨーク側から見た斜視図である 防振ユニットを第2ヨーク側から見た斜視図である。 防振ユニットの正面図である。 防振ユニットを第1方向から見た断面図である。 防振ユニットの背面図である。 移動ユニットの正面図である。 移動ユニットの背面図である。 第1ヨークの正面図である。 第1ヨークの背面図である。 第1ヨーク、及び移動ユニットを第2ヨーク側から見た背面図である。
符号の説明
1 カメラ本体
2 レンズ鏡筒
10 防振ユニット
15a、15b 移動ユニット、固定ユニット
31A〜31E 第1〜第5支柱
32 基板支持部
32A〜32C 第1〜第3基板支持部
32A1〜32C1 第1〜第3リテーナ
32A2〜32C2 第1〜第3プローブ
32A3〜32C3 第1〜第3球
32A4〜32C4 第1〜第3調整部材
32A5〜32C5 第1〜第3受け板
32A6〜32C6 第1〜第3ボール受け穴
33A1〜33E1 第1〜第5取付部
33A2〜33E2 第6〜第10取付部
34A〜34C 第1〜第3移動ユニット規制部
34A1〜34C1 第1〜第3弾性体
34A2〜34C2 第1〜第3通し穴
45 撮像板基板
CXA、CXB 第1、第2水平方向駆動用コイル
CYA、CYB 第1、第2鉛直方向駆動用コイル
IS 撮像素子
LF ローパスフィルタ
MXA、MXB 第1、第2水平方向駆動用磁石
MYA、MYB 第1、第2鉛直方向駆動用磁石
O 光軸
YA、YB 第1、第2ヨーク

Claims (5)

  1. 第1、第2固定部と、
    所定方向に垂直な平面上を移動可能な状態で、前記第1、第2固定部の間に挟まれる移動ユニットと、
    前記第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは前記移動ユニットのいずれか一方に取り付けられる接触部材と、
    前記第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは前記移動ユニットのいずれか他方に取り付けられ、前記接触部材と係合する薄型の板状弾性体よりなる弾性体とを備え、
    前記移動ユニットについて前記平面上を移動させる力と、前記移動ユニットの移動に伴って前記接触部材と接触する際の前記弾性体の弾性力とが釣り合った位置で、前記移動ユニットは保持され
    前記弾性体は、所定位置に前記移動ユニットを移動させる力が加えられていない時に、変形せず、所定位置に前記移動ユニットを移動させる力が加えられた時に、変形する弾性力を有することを特徴とする移動ユニット支持装置。
  2. 前記移動ユニットを移動させる力が加えられていない時に、前記弾性体は、前記移動ユニットが移動範囲の中心近傍で保持される位置関係に前記接触部材を通す通し穴を有することを特徴とする請求項1に記載の移動ユニット支持装置。
  3. 前記弾性体は、前記接触部材を通す通し穴を有し、
    前記通し穴は、前記接触部材とほぼ同じ大きさを有することを特徴とする請求項に記載の移動ユニット支持装置。
  4. 前記接触部材は、前記第1、第2固定部の両方に取り付けられ、前記第1固定部と前記第2固定部とを繋ぐ支柱であり、
    前記弾性体は、前記移動ユニットに設けられ、前記支柱が挿通される通し穴が形成されることを特徴とする請求項1に記載の移動ユニット支持装置。
  5. 第1、第2固定部と、
    光軸に垂直な平面上を像ブレ補正のために移動可能な状態で、前記第1、第2固定部の間に挟まれる移動ユニットと、
    前記第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは前記移動ユニットのいずれか一方に取り付けられる接触部材と、
    前記第1、第2固定部の少なくとも1つ、あるいは前記移動ユニットのいずれか他方に取り付けられ、前記接触部材と係合する薄型の板状弾性体よりなる弾性体とを備え、
    前記移動ユニットについて前記平面上を移動させる力と、前記移動ユニットの移動に伴って前記接触部材と接触する際の前記弾性体の弾性力とが釣り合った位置で、前記移動ユニットは保持され、
    前記弾性体は、所定位置に前記移動ユニットを移動させる力が加えられていない時に、変形せず、所定位置に前記移動ユニットを移動させる力が加えられた時に、変形する弾性力を有することを特徴とする像ブレ補正装置。
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