JP4910589B2 - Imaging unit and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、撮像ユニットおよび撮像装置に関し、特に、高分子アクチュエータを用いて鏡胴の撮影光軸を回動させる撮像ユニットおよび撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging unit and an imaging apparatus, and more particularly, to an imaging unit and an imaging apparatus that rotate a photographic optical axis of a lens barrel using a polymer actuator.
携帯電話等に搭載される小型撮像装置には、小型化、低コスト化と高機能化とが同時に要求される。高機能化とは、デジタルカメラで実現されている「オートフォーカス機能」「自動露出機能」「手振れ補正機能」等の機能の搭載であり、これらの機能の実現のためには撮像素子や撮影光学系を移動させるためのアクチュエータが必要となる。 A compact image pickup device mounted on a mobile phone or the like is required to be downsized, low cost, and highly functional at the same time. Advanced functions are equipped with functions such as “autofocus function”, “automatic exposure function”, and “camera shake correction function” that are realized in digital cameras. An actuator for moving the system is required.
一方、小型化のためには従来の機能の小型化に含めて、上述した高機能化のために付加される部材、特にアクチュエータの小型化が必要であるし、全ての部品レベルでのスペース効率の向上が不可欠である。さらに、低コスト化のためには、部品の低コスト化だけでなく、組立を容易にすることによる費用等の削減が重要となる。 On the other hand, in order to reduce the size, it is necessary to reduce the size of the members added for the above-mentioned high functionality, particularly the actuator, in addition to the reduction in the conventional functions, and space efficiency at all parts levels. Improvement is essential. Furthermore, in order to reduce costs, it is important not only to reduce the cost of parts, but also to reduce costs by facilitating assembly.
これらの観点から近年注目されているアクチュエータとして、高分子アクチュエータがある。高分子アクチュエータは、発生力が大きい、軽い、音がしない、低電力で駆動できる、材料が樹脂であるため成形で自由な形状が作れるなどの特徴を持っている。 From these viewpoints, there is a polymer actuator as an actuator that has been attracting attention in recent years. Polymer actuators have features such as high generation force, lightness, no sound, low-power drive, and the ability to make a free shape by molding because the material is resin.
例えば、高分子アクチュエータを駆動源として手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部等が構成できるとの提案がなされている(例えば、特許文献1参照)。 For example, it has been proposed that a driving unit of a calibration device of an imaging apparatus with a camera shake correction function can be configured using a polymer actuator as a driving source (see, for example, Patent Document 1).
また、高分子アクチュエータを駆動源として撮像素子を凹状に湾曲させることで画像の歪みをなくす方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかし、特許文献1には、高分子アクチュエータが手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部に好適である、との記載があるのみで、具体的な手段や方法の提案は何らなされておらず、実現性の検証はなされていない。 However, Patent Document 1 merely describes that a polymer actuator is suitable for a drive unit of a calibration device of an imaging device with a camera shake correction function, and no specific means or method has been proposed. Therefore, feasibility has not been verified.
また、本発明とは直接の関係は少ないが、特許文献2の方法では、撮像素子のような半導体素子に凹状に湾曲させるような外力を加えることは素子の割れに繋がるだけでなく、歪みによる素子特性の変化を引き起こし、特性劣化の要因となり好ましくない。 In addition, although there is little direct relationship with the present invention, in the method of Patent Document 2, applying an external force to bend the semiconductor element such as an imaging element in a concave shape not only leads to cracking of the element but also due to distortion. This is not preferable because it causes a change in element characteristics and causes deterioration of characteristics.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高分子アクチュエータを用いて、小型で低コストで高性能な撮像ユニットおよび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 circumstances, and an object of the present invention is to provide a small, low-cost, high-performance imaging unit and imaging apparatus using a polymer actuator.
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。 The object of the present invention can be achieved by the following constitution.
本発明にかかる一態様では、撮像ユニットは、被写体の像を結像する撮像光学系と前記撮像光学系で結像された被写体の像を撮像する撮像素子とを一体に支持する鏡胴と、前記鏡胴を撮影光軸が傾斜するように回動させる高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを保持する保持部と、を備えた撮像ユニットにおいて、前記高分子アクチュエータは略平面形状で、一方の面は前記鏡胴の後端部に面し、他方の面は前記保持部に面するように配置され、前記高分子アクチュエータは、前記保持部に伸長不可であるように固定された平面部と前記保持部に固定されておらず伸長可能な複数の変位部とを含み、前記複数の変位部が夫々、面方向に伸長することにより平面部から前記鏡胴の後端部に向かって突起状に突出し、その突出した先端部が前記鏡胴の後端部を押圧し前記押圧方向へ移動させることによって、前記撮像光学系の光軸が傾斜するように前記鏡胴を回動させることを特徴とする。
In one aspect of the present invention, the imaging unit includes a lens barrel for supporting the imaging element that captures an image of the subject formed by the imaging optical system and the front SL imaging optical system for forming an image of an object together , a polymer actuator for rotating to the barrel photographing optical axis is inclined, in the image pickup unit provided with a holding portion for holding the polymer actuator, the polymer actuator is substantially planar shape, whereas The surface of the lens barrel faces the rear end of the lens barrel, the other surface faces the holding portion, and the polymer actuator is fixed to the holding portion so as not to extend. And a plurality of displaceable portions that are not fixed to the holding portion and extend, and each of the plurality of displaceable portions extends in a plane direction to project from the flat portion toward the rear end portion of the lens barrel. Protruding in the shape of that By the end moves the rear end of the barrel to push to the pressing direction, the optical axis of the imaging optical system you characterized by rotating the barrel so as to be inclined.
また、上述の撮像ユニットにおいて、前記変位部は、変位前の状態において、前記鏡胴の後端部側に突出する突起部の変位部であり、前記変位部の先端部が前記鏡胴の後端部に当接し前記鏡胴を支持しており、前記変位部が面方向に伸長することにより前記先端部が前記鏡胴の後端部を押圧し前記押圧方向へ移動させることを特徴とするが好ましい。In the imaging unit described above, the displacement portion is a displacement portion of a protrusion protruding toward the rear end side of the lens barrel in a state before the displacement, and a distal end portion of the displacement portion is located behind the lens barrel. The lens barrel is in contact with an end portion and supports the lens barrel, and the distal end portion presses the rear end portion of the lens barrel and moves in the pressing direction when the displacement portion extends in the surface direction. Is preferred.
また、上述の撮像ユニットにおいて、前記変位部は変位前の状態において平面形状であり、前記平面部と同一平面上にあり、前記高分子アクチュエータは、前記保持部と、前記高分子アクチュエータに対して前記保持部と反対側に配置された規制部とで挟持され、Further, in the above-described imaging unit, the displacement portion has a planar shape in a state before displacement, is on the same plane as the planar portion, and the polymer actuator is in relation to the holding portion and the polymer actuator. It is sandwiched between the holding part and the restricting part arranged on the opposite side,
前記保持部は、前記規制部が前記高分子アクチュエータを挟持しない部分の一部にも延在することにより前記変位部が前記保持部側へ突出することを規制されていることが好ましい。 It is preferable that the holding portion is restricted from projecting the displacement portion toward the holding portion by extending the restricting portion to a part of a portion where the polymer actuator is not sandwiched.
また、上述の撮像ユニットにおいて、前記鏡胴に対して前記高分子アクチュエータの反対側に配置され、前記鏡胴を介して前記高分子アクチュエータを前記保持部側に付勢する付勢手段を更に備えたことを特徴とすることが好ましい。
Further, in the above-described image pickup unit is disposed on the opposite side of the polymer actuator relative to said barrel further includes a biasing means for biasing the polymer actuator to the holding portion through the barrel it is preferably characterized by a.
また、上述の撮像ユニットにおいて、前記高分子アクチュエータは、前記変位部の先端部が前記鏡胴の前端部を押圧するように前記鏡胴の前端部側にも配置されていることを特徴とすることが好ましい。
また、本発明にかかる一態様では、撮像装置は、上述の何れかの撮像ユニットを備え、前記撮像装置の手振れを検出する手振れ検知手段と、前記手振れ検知手段の検知結果に基づき前記高分子アクチュエータを駆動して手振れを補正する手振れ補正手段とを備えたことを特徴とする。
Further, in the above-described imaging unit, the polymer actuator is also arranged on the front end side of the lens barrel so that the distal end portion of the displacement portion presses the front end portion of the lens barrel. It is preferable.
Further, in one embodiment according to the present invention, an imaging device, e Bei either Kano imaging unit described above, the camera shake detection means for detecting a shake of the image pickup device, the polymer based on a detection result of the camera shake detection means And a camera shake correction unit configured to drive the actuator to correct the camera shake.
本発明によれば、撮像光学系と撮像素子とを一体に支持する鏡胴を、高分子アクチュエータを用いて撮影光軸回りに回動させることにより、手振れ補正を実現し、しかも組立性のよいアクチュエータを実現することで、小型で低コストで高性能な撮像ユニットおよび撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, camera barrel correction is realized by rotating a lens barrel that integrally supports an imaging optical system and an imaging element around a photographing optical axis using a polymer actuator, and has good assembly properties. By realizing the actuator, it is possible to provide a small, low-cost, high-performance imaging unit and imaging apparatus.
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。なお、図中、同一あるいは同等の部分には同一の番号を付与し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to the embodiment. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本発明における撮像装置について、図1を用いて説明する。図1は撮像装置1の構成を示す模式図である。 First, an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1.
図1において、撮像装置1は、撮像部350と撮像回路300とで構成される。撮像部350は、撮像ユニット330と手振れ検知部301とで構成される。撮像ユニット330は、撮像光学系211、撮像素子162、鏡胴201、および移動機構331で構成されている。鏡胴201内部には撮像光学系211が固定されており、撮像素子162が、撮像光学系211の結像面位置に撮像素子162の撮像面がくるように配置されて、鏡胴201に接着やネジ止め等により固定されている。
In FIG. 1, the imaging device 1 includes an
ここでは、撮像光学系211および撮像素子162は鏡胴201に固定されているとして説明しているが、オートフォーカス手段を介して鏡胴に取り付けられていてもよい。手振れ検知部301は上下振れセンサ301P(Pitchの意)と左右振れセンサ301Y(Yawの意)とで構成される。
Here, the imaging
撮像回路300は、振れ検出回路303、手振れ補正部305、アクチュエータ制御部315、駆動回路部313、撮像制御部161、アナログデジタル(A/D)変換器163、画像処理部165、画像記録部181、操作部111および画像表示部131で構成される。駆動回路部313には昇圧回路が含まれ、移動機構331を構成する高分子アクチュエータを駆動するのに必要な電圧が作られる。
The
図1の撮像装置1は大きく2つの機能に分かれる。一つは撮像機能であり、他は手振れ補正機能である。まず撮像機能について説明すると、被写体の像が撮像光学系211により撮像素子162の撮像面上に結像され、被写体像が撮像素子162により光電変換されて撮像データ162kとして出力される。出力された撮像データ162kはA/D変換器163でデジタルデータに変換され、画像処理部165でホワイトバランス処理やガンマ変換等の画像処理が施されて画像データ161gとして画像記録部181に記録されるとともに、画像表示部131に適宜表示される。これらの一連の撮像動作は撮像制御部161により制御される。
The imaging apparatus 1 in FIG. 1 is roughly divided into two functions. One is an imaging function, and the other is a camera shake correction function. First, the imaging function will be described. An image of a subject is formed on the imaging surface of the
一方、手振れ補正機能は、手振れ検知部301のセンサ301Pと301Yおよび振れ検出回路303により撮像装置1の手振れが検知され、手振れ補正部305により手振れ補正量が演算される。演算された手振れ補正量に応じて、アクチュエータ制御部315および駆動回路部313により移動機構331を構成する高分子アクチュエータに電界が印加されて、鏡胴201が上下(Pitch)方向(以後、P方向と言う)および左右(Yaw)方向(以後、Y方向と言う)に回動されることで鏡胴201の撮影光軸200が手振れと逆方向に回動され、手振れが補正される。ここに、振れ検出回路303、手振れ補正部305、アクチュエータ制御部315、駆動回路部313および移動機構331は本発明における手振れ補正手段として機能する。
On the other hand, in the camera shake correction function, camera shake of the imaging apparatus 1 is detected by the
なお、移動機構331については、図3以降で詳述する。
The
次に、本発明で使用される高分子アクチュエータの動作原理について、図2を用いて説明する。図2は、高分子アクチュエータの動作原理を説明するための模式図である。 Next, the operation principle of the polymer actuator used in the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operating principle of the polymer actuator.
図2において、高分子アクチュエータ401は、誘電ポリマ(シリコン樹脂やアクリル系樹脂)からなる伸張部403と、伸張部403の両面に設けられる導電性の炭素粒子を混ぜた高分子材料の電極405とからなる。伸張部403の両面に設けられた電極405間に電界Eが印加されると、電極間に静電吸引力が発生して電極間が吸引され、その結果、弾性体である誘電ポリマからなる伸張部403が図の矢印の方向に伸張する。伸張の大きさは印加される電界Eの大きさに略比例する。
In FIG. 2, a
電極405を部分電極とすると、部分電極の直下の伸張部403だけが伸張するので、電極405を複数の部分電極に分割し、それぞれを別個に駆動することで、複数個の高分子アクチュエータを並べた所謂アクチュエータアレイを作成可能である。高分子アクチュエータは、発生力が大きい、軽い、音がしない、低電力で駆動できる、材料が樹脂であるため成形で自由な形状が作れる、複数個のアクチュエータを一体的に形成できる等の特徴がある。
If the
次に、上述した高分子アクチュエータ401を用いた移動機構331の第1の実施の形態について、図3および図4を用いて説明する。図3は、移動機構331の第1の実施の形態の構成を示す模式図で、図3(a)は移動機構331の撮影光軸200に平行で図3(b)のY1−Y2を通る平面での断面図、図3(b)は本第1の実施の形態に用いられている高分子アクチュエータ401の形状を示す模式図である。
Next, a first embodiment of the moving
図3(a)において、撮像光学系211の結像位置に撮像素子162が配置され、撮像光学系211および撮像素子162は、鏡胴201に一体的に取り付けられている。鏡胴201は、移動機構331の保持部331aおよび規制部材331bで構成される空間内に配置されている。鏡胴201と保持部331aとの間には高分子アクチュエータ401が配置され、鏡胴201の撮像素子162側の端面に対して撮影光軸200方向(以後、F方向と言う)の+F方向に力を作用させる。
In FIG. 3A, the
高分子アクチュエータ401は、平面部401aと複数の突起状の変位部401bとを有し、変位部401bは、鏡胴201の底面部に当接するように配置されている。図2で説明したように、高分子アクチュエータの伸張の大きさは印加される電界Eの大きさに略比例するので、印加される電界Eを効率的に利用するために、変位部401bは平面部401aと同等程度の肉厚とすることが望ましい。
The
高分子アクチュエータ401の平面部401aおよび変位部401bの側部は、保持部331aと保持部331aに固定された規制部材331bとに挟まれ、電界が印加されても伸張できないように規制されている。変位部401bの鏡胴201に当接する部分の裏面凹部は鏡胴201の移動量に相当する隙間を空けて保持部331aの突起部に接している。
The
鏡胴201の高分子アクチュエータ401の変位部401bと当接する面の撮像光学系211を挟んで反対面は、本発明における付勢部材として機能する付勢バネ331cにより−F方向に付勢されており、鏡胴201は、付勢バネ331cと高分子アクチュエータ401の変位部401bとに挟まれた形となっている。
The opposite surface of the
実際に移動機構331を組み立てる場合には、浅いコップ形状の保持部331aの内部に高分子アクチュエータ401を落とし込むようにして配置し、その上に規制部材331bを置いて保持部331aに固定する。次に、鏡胴201を規制部材331bの内部に落とし込み、上から付勢バネ331cで押さえ込めばよく、非常に簡単に組み立てることができ、組立費用を安価に抑えることができる。
When the moving
図3(b)において、高分子アクチュエータ401は、例えば射出成形で一体的に形成され、矩形のシート状の平面部401a上に突起状の変位部401bが4個配置されている。図のP方向の+側の変位部を401bp1、P方向の−側の変位部を401bp2、Y方向の+側の変位部を401by1、Y方向の−側の変位部を401by2とする。
In FIG. 3B, the
平面部401aは、保持部331aの内面に添うように挿入される。形状はここに示したものに限られるものではなく、挿入されるスペースに即した任意の形状でよい。図2に示した電極405は、例えば、図の紙面表面側は撮像素子パッケージ162aと接する頂上部を除く変位部401bの全面に部分電極として設けられ、図の紙面裏面側は変位部401bの凹部も含めて全面に設けられる。
The
このように、高分子アクチュエータ401は、成形等により4つの変位部を一体的に形成でき、形状も組み込む相手の形状に合わせて任意であり、簡便にかつ安価に作製することができる。
As described above, the
図4は、図3で説明した4つの変位部401bp1、401bp2、401by1および401by2に印加される電界Eと撮像素子162のP方向変位およびY方向変位の関係を示すタイミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart showing the relationship between the electric field E applied to the four
図4において、タイミングT1で、図3に示した変位部401bp1に+Eの電界が印加されると、高分子アクチュエータ401の変位部401b以外の部分は規制部材331bと保持部331aとに挟まれて伸びることができないので、変位部401bp1が伸張して鏡胴201の当接部を+F方向に押す。鏡胴201は付勢バネ331cにより−F方向に付勢されているため、変位部401bp1に当接している側のみが+F方向に押し上げられ、全体として、変位部401bp2を支点として鏡胴201が−P方向に回動される。ただし、鏡胴201が−P方向に回動することで、変位部401bp2の頭頂部が鏡胴201の端部に押されて変形するので、変位部401bp2は完全な支点ではない。
In FIG. 4, when the electric field of + E is applied to the displacement part 401bp1 shown in FIG. 3 at timing T1, the part other than the displacement part 401b of the
同様に、タイミングT2で変位部401bp2に+Eの電界が印加されることで、変位部401bp2が伸張して鏡胴201の当接部を+F方向に押し、全体として鏡胴201が+P方向に回動される。
Similarly, when an electric field of + E is applied to the
タイミングT3で変位部401by1に+Eの電界が印加されることで、変位部401by1が伸張して鏡胴201の当接部を+F方向に押し、全体として鏡胴201が−Y方向に回動される。
When the electric field of + E is applied to the displacement portion 401by1 at timing T3, the displacement portion 401by1 expands and pushes the contact portion of the
同様に、タイミングT4で変位部401by2に+Eの電界が印加されることで、変位部401by2が伸張して鏡胴201の当接部を+F方向に押し、全体として鏡胴201が+Y方向に回動される。
Similarly, when an electric field of + E is applied to the displacement portion 401by2 at timing T4, the displacement portion 401by2 expands and pushes the contact portion of the
タイミングT1とT3の電界を同時に印加すると、鏡胴201は−P/−Y方向に回動される。同様に、タイミングT1とT4の電界を同時に印加すると鏡胴201は−P/+Y方向に回動され、タイミングT2とT3の電界を同時に印加すると鏡胴201は+P/−Y方向に回動され、タイミングT2とT4の電界を同時に印加すると鏡胴201は+P/+Y方向に回動される。
When the electric fields at the timings T1 and T3 are applied simultaneously, the
以上に示したように、本第1の実施の形態によれば、高分子アクチュエータ401は、4つの変位部401bp1、401bp2、401by1および401by2を一体的に形成でき、鏡胴201と移動機構331の保持部331aの間の僅かの隙間に配置することができるために、スペース効率が非常によく、組立が容易である。また、鏡胴201を付勢バネ331cと高分子アクチュエータ401の弾性により保持しているために衝撃に強い。さらに、駆動も、単に電界Eを印加するだけと非常に簡単で、例えば圧電アクチュエータのような共振のピークも持たないために、制御も非常にしやすい。
As described above, according to the first embodiment, the
図3においては、鏡胴201は付勢バネ331cによって−F方向に付勢されているとしたが、鏡胴201のレンズ211側にも高分子アクチュエータ401を設け、鏡胴201の上下両方から高分子アクチュエータ401を用いた駆動を行ってもよい。この例を移動機構331の第2の実施の形態として図5を用いて説明する。図5は移動機構331の第3の実施の形態の構成を示す模式図で、図5(a)は移動機構331の撮影光軸200に平行で図5(b)のY1−Y2を通る平面での断面図、図5(b)は本第2の実施の形態の鏡胴上部に設けられている高分子アクチュエータ401の形状を示す模式図である。
In FIG. 3, the
図5(a)において、鏡胴201および撮像素子162側の移動機構331は図3に示したものと同じである。本実施の形態では、鏡胴201のレンズ側にも、図5(b)に示した変位部401by3、401by4、401bp3、401bp4を有し、中央に穴が空いた高分子アクチュエータ401、保持部331dおよび規制部材331eを備えており、鏡胴201は、撮影光軸200に略平行な+Fおよび−F方向から高分子アクチュエータ401によって挟み込まれており、高分子アクチュエータ401は撮影光軸200に略平行でかつ逆の方向から鏡胴201に力を作用させる。
In FIG. 5A, the moving
実際に移動機構331を組み立てる場合には、浅いコップ形状の保持部331aの内部に高分子アクチュエータ401を落とし込むようにして配置し、その上に規制部材331bを置いて保持部331aに固定する。次に、鏡胴201を規制部材331bの内部に落とし込む。次に、中央に穴が空いた浅いコップ形状の保持部材331dの内部に、同じく中央に穴が空いた高分子アクチュエータ401を落とし込み、その上に中央に穴が空いた規制部材331eを置いて保持部331dに固定したものを、鏡胴201のレンズ211側からはめ込んで保持部材331bと固定することで、非常に簡単に組み立てることができ、組立費用を安価に抑えることができる。
When the moving
移動機構331の駆動方法としては、変位部401bp1と401bp4、401bp2と401bp3、401by1と401by4、401by2と401by3をそれぞれ組にして、図4に示した変位部401bp1、401bp2、401by1および401by2に印加している印加電界Eを印加すれば、図4と同じ動作を行わせることができる。
As a driving method of the moving
本実施の形態では、図3(b)および図5(b)に示したように、変位部401by1の鏡胴201を挟んだ対面に変位部401by3を配置し、同様に変位部401by2の対面に変位部401by4、変位部401bp1の対面に変位部401bp3、変位部401bp2の対面に変位部401bp4を配置しているが、例えば変位部401by1と401bp1の中間の対面に401by3を配置し、以下同様に45°ずつずらせて配置してもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 3B and FIG. 5B, the displacement portion 401by3 is disposed on the opposite side of the
また、本実施の形態では鏡胴201を挟み込む2つの高分子アクチュエータ401は、図3(b)および図5(b)に示したように別体のものとしたが、図3(b)および図5(b)に示した2つの高分子アクチュエータ401に保持部331bに添った連結部を設けて一体化してもよい。
Further, in this embodiment, the two
以上に示したように、本第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様に、高分子アクチュエータ401は、4つの変位部を一体的に形成でき、鏡胴201と移動機構331の保持部331aの間の僅かの隙間に配置することができるために、スペース効率が非常によく、組立が容易である。また、鏡胴201を高分子アクチュエータ401で挟み込み、その弾性により保持しているために衝撃に強く、個々の変位部は小型化でき、さらに省スペース化が可能となる。さらに、駆動も、単に電界Eを印加するだけと非常に簡単で、例えば圧電アクチュエータのような共振のピークも持たないために、制御も非常にしやすい。
As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
次に、高分子アクチュエータ401を用いた移動機構331の第3の実施の形態を、図6および図7を用いて説明する。図6は、移動機構331の第3の実施の形態の構成を示す模式図で、図6(a)は第3の実施の形態の撮影光軸200の+F方向から−F方向を見た上面図で、図6(b)は図6(a)のA−A’断面図である。本第3の実施の形態においては、第1の実施の形態と異なり、高分子アクチュエータ401は、3つの変位部401bを正三角形の各頂点の位置に配置してある。
Next, a third embodiment of the moving
図6(a)および(b)において、平面部401aと3つの変位部401bとが一体的にシート状に形成された高分子アクチュエータ401は、浅いコップ型の保持部331aの底部に落とし込む形で配置され、3つの変位部401b以外の部分が保持部331aと規制部材331bとで挟み込まれることで、電界が印加されても伸張できないように規制されている。3つの変位部401bは、平面部401aと同等程度の肉厚とするのが望ましい。
6 (a) and 6 (b), the
撮像光学系211および撮像素子162を一体的に支持する鏡胴201は、規制部材331bの内側に配置され、撮像素子162が取り付けられている側の端面が高分子アクチュエータ401の3つの変位部401bの先端に当接している。鏡胴201の変位部401bに当接していない側の端面は、規制部材331bに取り付けられた付勢バネ331cの先端に当接しており、これにより、鏡胴201は−F方向に付勢されている。
The
高分子アクチュエータ401の3つの変位部401b1、401b2および401b3は、撮影光軸200を中心として各々120°隔てた正三角形の頂点の位置に配置されており、3つの変位部401b1、401b2および401b3に印加する電界Eの大きさを個別に適宜制御することで鏡胴201を移動機構331の内部で自由に回動させることができる。
The three displacement parts 401b1, 401b2, and 401b3 of the
図7は、図6で説明した3つの変位部401b1、401b2および401b3に印加される電界Eと鏡胴201のP方向変位およびY方向変位の関係を示すタイミングチャートである。
FIG. 7 is a timing chart showing the relationship between the electric field E applied to the three displacement portions 401b1, 401b2, and 401b3 described in FIG. 6 and the displacement in the P direction and the Y direction of the
図7において、タイミングT11で変位部401b1に+Eの電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b1に当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は−P方向に回動される。タイミングT12で変位部401b2に+Eの電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b2に当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は+Y方向に回動されるとともに+P方向にも少し回動される。
In FIG. 7, when an electric field of + E is applied to the displacement part 401b1 at the timing T11, the part of the
タイミングT13で変位部401b3に+Eの電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b3に当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は−Y方向に回動されるとともに+P方向にも少し回動される。タイミングT14で変位部401b2と401b3とに+Eの電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b2と401b3とに当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は+P方向に回動される。
When an electric field of + E is applied to the displacement portion 401b3 at timing T13, the portion of the
タイミングT15で変位部401b2に+Eの電界が印加され、変位部401b1に+Eよりも小さい電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b1と401b2とに当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は+Y方向に回動される。タイミングT16で変位部401b3に+Eの電界が印加され、変位部401b1に+Eよりも小さい電界が印加されると、鏡胴201の変位部401b1と401b3とに当接する部分が+F方向に押され、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は−Y方向に回動される。
When an electric field of + E is applied to the displacement portion 401b2 at timing T15 and an electric field smaller than + E is applied to the displacement portion 401b1, the portion that contacts the displacement portions 401b1 and 401b2 of the
本第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態の効果に加えて、3つの変位部401b1、401b2および401b3が鏡胴201の端面に3点当たりで力を加えることで、撮影光軸200を中心に鏡胴201をP方向およびY方向に安定的に自在に回動させることができる。
According to the third embodiment, in addition to the effect of the first embodiment, the three displacement portions 401b1, 401b2, and 401b3 apply force to the end surface of the
次に、高分子アクチュエータ401を用いた移動機構331の第4の実施の形態を、図8および図9を用いて説明する。図8は、移動機構331の第3の実施の形態に用いられる高分子アクチュエータ401の構成の第2の例を示す模式図で、図8(a)は電界Eが印加されていない場合の断面図、図8(b)は電界Eが印加されている場合の断面図である。
Next, a fourth embodiment of the moving
上述した移動機構331の第1、第2および第3の実施の形態においては、高分子アクチュエータ401は、例えば図3(b)に示したように、平面部401aと突起状の変位部401bとを持っており、電極405は、図の紙面表面側は撮像素子パッケージ162aと接する頂上部を除く変位部401bの全面に部分電極として設けられ、図の紙面裏面側は変位部401bの凹部も含めて全面に設けられており、電極間に電界が印加されることで変位部401bが伸張してアクチュエータとして動作する。
In the first, second, and third embodiments of the moving
一方、図8で説明する高分子アクチュエータ401の構成の第2の例では、高分子アクチュエータ401は平面形状をしており、突起状の変位部401bは有しない。従って、電極405は印刷等で簡単に形成することができるし、高分子アクチュエータ401を移動機構331に組み込むのもさらに容易である。
On the other hand, in the second example of the configuration of the
図8(a)において、高分子アクチュエータ401は、誘電ポリマ(シリコン樹脂やアクリル系樹脂)からなる平面状の伸張部403と、導電性の炭素粒子を混ぜた高分子材料からなる上面電極405aおよび下面電極405bとで構成されている。この例では、上面電極405aは部分電極、下面電極405bは全面電極としている。上面電極405aと下面電極405bとで挟まれた領域がアクチュエータとして作用する作用部401xである。
In FIG. 8A, a
図8に示した例は最も基本的な例であり、図3(b)に示したと同様に、上面電極405aの頂上部を部分的に除くことにより電極の摩耗による変形特性の劣化を防止したり、変形しやすい部分を作ることによって変形の方向性を決める等の種々の工夫が可能である。
The example shown in FIG. 8 is the most basic example. Similarly to the case shown in FIG. 3B, the top of the
高分子アクチュエータ401は、剛性をあげて変形を安定させるために、作用部401x以外の部分が保持部331aと規制部材331bとで挟み込まれている。保持部331aは、作用部401xの範囲ギリギリあるいは作用部401xに一部かかる程度に、規制部材331bよりも作用部401xの近くまで延ばされることが望ましい。
In the
図8(b)において、スイッチSwがオンされて上面電極405aと下面電極405bとの間に電界Eが印加されると、作用部401xが静電気力により圧縮されて横方向に伸び、保持部331aが障害となって下面電極405b側には伸びることができないため、結果として図のように上面電極405a側に凸のお椀形状に変形する。電極405も伸張部403と同様にゴムのような柔軟な高分子材料でできているため、伸張部403と一緒に伸びて、凸形状に変形する。
In FIG. 8B, when the switch Sw is turned on and an electric field E is applied between the
高分子アクチュエータ401は、その構造および材料から電気的にはキャパシタと同様の特性を持つため、一度電界が印加されて作用部401xが凸形状に変形すると、スイッチSwがオフされても電極間の電界は維持され、変形も維持される。電極間を短絡する等で電界を取り除くと、作用部401xは元の平面に戻る。
Since the
図9は、図8に示した高分子アクチュエータ401の第2の例を図3に示した移動機構331の第1の実施の形態に適用した移動機構331の第4の実施の形態を示す模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a fourth embodiment of the moving
図9において、高分子アクチュエータ401は、保持部331aの内側に落とし込まれる形で配置されている。図9には、図3の変位部401by1と401by2とに相当する作用部401x1の上面電極405a1および作用部401x2の上面電極405a2を例示してある。保持部331aには、作用部の上面電極405a1および405a2の裏面部に空気穴としての開口部407が設けられている。高分子アクチュエータ401は、図3および図6と同様に、作用部の上面電極405a以外の部分が保持部331aと規制部材331bとに挟まれており、電界が印加されても伸張できないように規制されている。
In FIG. 9, the
撮像光学系211および撮像素子162を一体的に支持する鏡胴201は、これも図3および図6と同様に、規制部材331bの内側に配置され、撮像素子162が取り付けられている側の端面が高分子アクチュエータ401の作用部401xに当接している。鏡胴201の作用部の上面電極405aに当接していない側の端面は、規制部材331bに取り付けられた付勢バネ331cの先端に当接しており、これにより、鏡胴201は−F方向に付勢されている。
The
以上の状態で、例えば図4のタイミングT4に示したと同様に、図3の変位部401by2に相当する作用部401x2の上面電極405a2と下面電極405bとの間に電界Eが印加されると、作用部401x2が上面電極405a2側に凸のお椀形状に盛り上がり、鏡胴201の作用部401x2に当接している部分が押し上げられ、付勢バネ331cの力とのバランスにより、鏡胴201は+Y方向に回動される。図9にはこの状態を例示したが、その他の作用部401xの上面電極405aと下面電極405bとの間に電界Eが印加された場合も図4と同様に考えればよい。また、作用部401xを3個用いて、図6と同様の構成を実現することも可能である。
If the electric field E is applied between the upper surface electrode 405a2 and the
以上に述べた移動機構331の第4の実施の形態によれば、第1あるいは第3の実施の形態の効果に加えて、高分子アクチュエータ401が平面形状で構成できるため、電極405が印刷等で簡単に形成することができ、高分子アクチュエータ401を移動機構331に組み込む場合も、移動機構内部にはめ込むだけでよく、非常に容易である。また、保持部331aによって変形の方向を規制したり、上面電極405aの頂上部を部分的に除くことで変形しやすい部分を作る等により、変形の方向性を決める要素を簡単に作成することができる。
According to the fourth embodiment of the moving
以上に述べたように、本発明によれば、撮像光学系と撮像素子とを一体に支持する鏡胴を、高分子アクチュエータを用いて撮影光軸回りに回動させることにより、手振れ補正を実現し、しかも組立性のよいアクチュエータを実現することで、小型で低コストで高性能な撮像ユニットおよび撮像装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, camera shake correction is realized by rotating the lens barrel that integrally supports the imaging optical system and the imaging device around the imaging optical axis using a polymer actuator. In addition, by realizing an actuator with good assemblability, it is possible to provide a high-performance imaging unit and imaging apparatus that are small and low in cost.
尚、本発明に係る撮像ユニットおよび撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。 It should be noted that the detailed configuration and detailed operation of each component constituting the imaging unit and the imaging apparatus according to the present invention can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1 撮像装置
111 操作部
131 画像表示部
161 撮像制御部
162 撮像素子
163 アナログデジタル(A/D)変換器
165 画像処理部
181 画像記録部
200 撮影光軸
201 鏡胴
211 撮像光学系
300 撮像回路
301 手振れ検知部
303 振れ検出回路
305 手振れ補正部
313 駆動回路部
315 アクチュエータ制御部
330 撮像ユニット
331 移動機構
331a 保持部
331b 規制部材
331c 付勢バネ
331d 保持部
331e 規制部材
350 撮像部
401 高分子アクチュエータ
401a 平面部
401b 変位部
401x 作用部
403 伸張部
405 電極
407 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記鏡胴を撮影光軸が傾斜するように回動させる高分子アクチュエータと、
前記高分子アクチュエータを保持する保持部と、
を備えた撮像ユニットにおいて、
前記高分子アクチュエータは略平面形状で、一方の面は前記鏡胴の後端部に面し、他方の面は前記保持部に面するように配置され、
前記高分子アクチュエータは、前記保持部に伸長不可であるように固定された平面部と前記保持部に固定されておらず伸長可能な複数の変位部とを含み、
前記複数の変位部が夫々、面方向に伸長することにより平面部から前記鏡胴の後端部に向かって突起状に突出し、その突出した先端部が前記鏡胴の後端部を押圧し前記押圧方向へ移動させることによって、前記撮像光学系の光軸が傾斜するように前記鏡胴を回動させることを特徴とする撮像ユニット。 A lens barrel for supporting integrally an imaging device that captures an image of the imaged object by the imaging optical system and the front SL imaging optical system for forming an image of an object,
A polymer actuator that rotates the lens barrel so that the photographing optical axis is inclined ;
A holding part for holding the polymer actuator;
In an imaging unit comprising
The polymer actuator has a substantially planar shape, and one surface faces the rear end of the lens barrel, and the other surface faces the holding portion.
The polymer actuator includes a flat portion fixed so as not to extend to the holding portion and a plurality of displacement portions that are not fixed to the holding portion and can be extended.
Each of the plurality of displacement portions extends in a plane direction so as to protrude from the flat portion toward the rear end portion of the lens barrel, and the protruding tip portion presses the rear end portion of the lens barrel, An imaging unit , wherein the lens barrel is rotated so that an optical axis of the imaging optical system is inclined by moving in a pressing direction .
前記変位部が面方向に伸長することにより前記先端部が前記鏡胴の後端部を押圧し前記押圧方向へ移動させることを特徴とする請求項1に記載の撮像ユニット。 The displacement portion is a displacement portion of a protruding portion that protrudes toward the rear end portion of the lens barrel in a state before displacement, and a distal end portion of the displacement portion abuts on a rear end portion of the lens barrel and the lens barrel Support
The imaging unit according to claim 1, wherein the distal end portion presses a rear end portion of the lens barrel and moves in the pressing direction when the displacement portion extends in a plane direction .
前記高分子アクチュエータは、前記保持部と、前記高分子アクチュエータに対して前記保持部と反対側に配置された規制部とで挟持され、 The polymer actuator is sandwiched between the holding unit and a regulating unit disposed on the opposite side of the holding unit with respect to the polymer actuator,
前記保持部は、前記規制部が前記高分子アクチュエータを挟持しない部分の一部にも延在することにより前記変位部が前記保持部側へ突出することを規制されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像ユニット。 The holding part is restricted from projecting the displacement part to the holding part side by extending the restricting part to a part of a portion that does not sandwich the polymer actuator. Item 2. The imaging unit according to Item 1.
前記撮像装置の手振れを検出する手振れ検知手段と、
前記手振れ検知手段の検知結果に基づき前記高分子アクチュエータを駆動して手振れを補正する手振れ補正手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
In the imaging device provided with the imaging unit according to any one of claims 1 to 5 ,
Camera shake detection means for detecting camera shake of the imaging device;
An image pickup apparatus comprising: a camera shake correction unit that drives the polymer actuator based on a detection result of the camera shake detection unit to correct a camera shake.
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