JP5807214B2 - 像振れ補正機構及び撮像装置 - Google Patents
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Description
このような像振れ補正機構は、通常、撮像素子、支持枠、第1アクチュエータ及び第2アクチュエータによって構成される。撮像素子は、支持枠に固定されており、入射光を受ける受光面を有する。受光面は、第1辺と第1辺に交わる第2辺とを含む。支持枠は、第1辺に沿った第1方向と第2辺に沿った第2方向とにおいて移動可能に構成される。第1アクチュエータによって支持枠を第1方向に移動させるとともに、第2アクチュエータによって支持枠を第2方向に移動させることによって、撮像素子を第1及び第2方向に移動させることができる。
しかしながら、従来の像振れ補正機構では、第1アクチュエータの第1方向における位置や第2アクチュエータの第2方向における位置、さらには第1アクチュエータと第2アクチュエータとの相対位置について考慮されていない。そのため、像振れ補正機構及び撮像装置の小型化には未だ余地が残されている。
本発明は、上述の状況に鑑みてなされたものであり、小型化可能な像振れ補正機構及び撮像装置を提供することを目的とする。
なお、以下の実施形態では、「撮像装置」の一例としてデジタルカメラを例に挙げて説明する。以下の説明において、「前」「後」「上」「下」「右」「左」は、被写体に正対する横撮り姿勢の撮像装置を基準とする用語である。横撮り姿勢とは、横長矩形画像の長辺方向が画像内の水平方向と略一致する場合における撮像装置の姿勢である。
《第1実施形態》
(撮像装置の概略構成)
第1実施形態に係る撮像装置の概略構成について、図面を参照しながら説明する。図1は、撮像装置100の斜視図である。図2は、撮像装置100の正面図である。
筐体10は、像振れ補正機構160(図3参照)などを収容する。筐体10は、前面S1、上面S2、後面S3及び下面S4を有する。
ボディマウント20は、筐体10の前面S1に設けられる。ボディマウント20には、バヨネット結合によって、種々のレンズユニット(不図示)を装着することができる。ボディマウント20は、レンズユニットの光軸AXを中心とする開口部20aを有する。レンズユニットからの入射光は、開口部20aを通って、筐体10内に導かれる。
シャッターボタン30は、筐体10の上面S2に設けられる。シャッターボタン30は、ユーザによるシャッターの開閉操作を受け付ける。
フラッシュ発光部50は、筐体10の上面S2に設けられる。フラッシュ発光部50は、筐体10に収納可能である。なお、図1および図2では、フラッシュ発光部50が筐体10から引き出された状態が示されている。
電子ビューファインダー60は、筐体10の後面S3に設けられる。電子ビューファインダー60は、撮影範囲の画像を表示する。ユーザは、電子ビューファインダー60に表示される画像を観察することができる。
表示装置70は、筐体10の後面S3に設けられる。表示装置70は、撮影範囲の画像や操作メニューなどを表示する。表示装置70としては、例えば、液晶ディスプレイ、有機又は無機EL、プラズマディスプレイなどを用いることができる。
次に、撮像装置の内部構成について、図面を参照しながら説明する。図3は、図2のA−A断面図である。
撮像装置100は、支持ボディ110、シャッターユニット120、振動板130、防振部材140、ローパスフィルタ150、像振れ補正機構160、撮像素子170、放熱板180、回路基板190及び脚座200を備える。
なお、図3に示すように、撮像装置100では、ミラーボックス装置の省略に応じたフランジバックの短縮化によって、撮像装置100及びレンズユニットの小型化が図られている。
筐体10は、収容室Lを形成する。
シャッターユニット120は、いわゆるフォーカルプレーンシャッターである。シャッターユニット120は、支持ボディ110と像振れ補正機構160との間に配置される。シャッターユニット120は、シャッターボタン30がユーザ操作を受け付けた際に、露光に必要な所定のシャッタースピードで駆動する。
振動板130は、ローパスフィルタ150の前方において、像振れ補正機構160に固定される。振動板130は、ローパスフィルタ150および撮像素子170に埃が付着することを抑制する。また、振動板130は、交流電圧の印加によって振動する圧電素子と、圧電素子の振動に伴って振動する板状部材と、を有する。板状部材の振動によって、振動板130自身に付着した埃が振り落とされる。振動板130の前面には、防曇層が形成されている。
ローパスフィルタ150は、振動板130の後方において、像振れ補正機構160に固定される。ローパスフィルタ150は、レンズユニットからの入射光の高周波成分を取り除く。また、ローパスフィルタ150は、赤外光をカットするためのIrカットフィルタ機能を有する。
また、振動板130は、ローパスフィルタ150と兼ねてもよい。
像振れ補正機構160は、撮像素子170の揺動を補正する。像振れ補正機構160は、ピッチ枠161、ヨー枠162、固定枠163及び防塵カバー164を有する。像振れ補正機構160の構成については後述する。なお、本実施形態では、ピッチ枠161(第1可動枠の一例)とヨー枠162(第2可動枠の一例)とが、固定枠163に対して相対移動可能な「可動枠」を構成している。
放熱板180は、ピッチ枠161に固定される。放熱板180には、撮像素子170が接着されている。放熱板180は、撮像素子170から発生する熱を放出する。
回路基板190は、撮像素子170を駆動制御する回路を有する。回路基板190は、撮像素子170からの画像データに所定の処理(例えば、AD変換など)を施す。
ここで、レンズユニットを脱着可能な撮像装置100では、脚座200は、レンズユニットの光軸AXの真下に設けられることが望ましい。これによって、重量の大きなレンズがボディマウント20に装着されている場合においても、雲台のクランプを緩めたとたんに撮像装置100が回転することを抑制できる。
(像振れ補正機構の構成)
次に、像振れ補正機構の構成について、図面を参照しながら説明する。図4は、像振れ補正機構160の正面透視図である。図5は、図4のB−B断面図である。図6は、図4のC−C断面図である。図7は、像振れ補正機構160の上面図である。なお、図4及び図7では、脚座200が図示されている。
像振れ補正機構160は、上述の通り、ピッチ枠161、ヨー枠162、固定枠163、防塵カバー164、ピッチアクチュエータ165及びヨーアクチュエータ166を有する。
ピッチ枠161には、図5および図6に示すように、撮像素子170が固定される。ピッチ枠161は、第1辺H1に平行な方向(以下、「第1方向」という。)において移動可能なように、ヨー枠162によって支持される。
固定枠163は、ヨー枠162を第2方向において移動可能に支持する。固定枠163は、図4および図6に示すように、ヨー主軸K1とヨー副軸K2とを有する。ヨー主軸K1とヨー副軸K2とは、第2方向に沿って配置される。固定枠163は、図示しない締結具によって、収容室L内に固定される。
防塵カバー164は、ゴムなどの弾性材料によって構成される。防塵カバー164は、固定枠163に圧入されており、ピッチ枠161側に撓むことによって受光面170Sに軽く押し付けられている。防塵カバー164は、振動板130と撮像素子170との間の空間を取り囲むことによって、この空間に埃などが侵入することを抑制できる。
ヨーアクチュエータ166は、固定枠163の左下に取り付けられている。ヨーアクチュエータ166は、ヨー枠162に駆動力を与えることによって、ヨー主軸K1とヨー副軸K2に沿ってヨー枠162を第2方向に移動させる。ヨーアクチュエータ166からヨー枠162への駆動力伝達機構の構成については後述する。
(アクチュエータの配置)
次に、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166との配置について、図4〜図7を参照しながら説明する。
また、ピッチアクチュエータ165は、図4及び図5に示すように、第2辺H2に直交する第2直交面Fを基準として、ヨーアクチュエータ166の反対側に配置される。すなわち、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とは、第2直交面Fを挟むように配置される。本実施形態において、第2直交面Fは、レンズユニットの光軸AX(すなわち、受光面170Sの略中心)を通る。また、第2直交面Fは、脚座200の凹部200aと交差する交差面でもある。
なお、本実施形態において「重なる」とは、ある方向において2つの部材それぞれの少なくとも一部ずつが重なることを含んでいる。
また、図4に示すように、ピッチアクチュエータ165の第2方向における位置は、固定枠163の第2方向における位置と重なっている。同様に、ヨーアクチュエータ166の第2方向における位置は、固定枠163の第2方向における位置と重なっている。すなわち、ピッチアクチュエータ165の第2方向における配置エリアと、固定枠163の第2方向における配置エリアとは、互いに重なっている。同様に、ヨーアクチュエータ166の第2方向における配置エリアと、固定枠163の第2方向における配置エリアとは、互いに重なっている。また、ピッチアクチュエータ165及びヨーアクチュエータ166は、第2方向において、固定枠163の両端の間に配置されている。
また、図5〜図7に示すように、ピッチアクチュエータ165の光軸方向における位置は、ヨーアクチュエータ166の光軸方向における位置と互いに重なっている。すなわち、ピッチアクチュエータ165の第2方向における配置エリアと、固定枠163の第2方向における配置エリアとは、互いに重なっている。また、光軸方向におけるピッチアクチュエータ165と撮像素子170との間隔は、光軸方向におけるヨーアクチュエータ166と撮像素子170との間隔と略同じである。換言すれば、第1方向におけるピッチアクチュエータ165と第1直交面Eとの間隔は、第1方向におけるヨーアクチュエータ166と第1直交面Eとの間隔と略同じである。
(駆動力伝達機構の構成)
次に、駆動力伝達機構の構成について、図面を参照しながら説明する。ただし、ピッチアクチュエータ165からピッチ枠161への駆動力伝達機構と、ヨーアクチュエータ166からヨー枠162への駆動力伝達機構とは、同様の構成を有している。従って、以下では、ピッチアクチュエータ165からピッチ枠161への駆動力伝達機構について説明する。図8は、図4の部分拡大図である。図9は、図8のX−X断面図である。なお、図9では、筐体10の一部が図示されている。
平面カム300は、図9に示すように、ピッチアクチュエータ165の駆動軸320に圧入されている。平面カム300は、筐体10と対向する対向面300Sを有する。対向面300Sには、螺旋カム溝300aが刻まれている。螺旋カム溝300aは、V字断面を有している。
駆動レバー310は、駆動レバー軸311と、板バネ部312と、によって構成されている。
駆動レバー軸311は、ヨー枠162の固定穴162aに挿入されている。駆動レバー軸311は、固定穴162aとの間に微少な隙間を有している。駆動レバー軸311は、光軸方向に沿って設けられる。駆動レバー310は、駆動レバー軸311を中心に回転可能である。
板バネ部312は、駆動レバー軸311の前端部に固定されている。板バネ部312の平面カム300側の端部には、第1穴310bが形成される。第1穴310bと螺旋カム溝300aとの間には、第1ボールb1が挟みこまれている。さらに、板バネ部312のピッチ枠161側の端部には、第2穴310cが形成される。第2穴310cとピッチ枠161に形成される被駆動溝161aとの間には、第2ボールb2が挟みこまれている。なお、被駆動溝161aは、第2方向に沿って形成されるV字断面を有する。板バネ部312は、第1ボールb1及び第2ボールb2それぞれを螺旋カム溝300a及び被駆動溝161aそれぞれに押し付けている。
以上のような構成によれば、中心ボールb0と第1ボールb1と第2ボールb2とによって転がり軸受けが構成されることにより、非常に低駆動力でかつガタの少ない駆動力伝達機構を構成することが出来る。従って、ピッチアクチュエータ165からピッチ枠161への駆動力の伝達ロスを低減させることができる。
また、駆動軸320は、光軸方向に沿って設けられている。そのため、ピッチアクチュエータ165およびヨーアクチュエータ166は、光軸方向を中心とする回転トルク(駆動力)を生み出す。
なお、ピッチ枠161は、ピッチホーム羽根161bの位置が、フォトインタラプタセンサ161cによって検知されることで基準位置に戻ることができる。
(作用及び効果)
(1)第1実施形態において、ピッチアクチュエータ165(第1アクチュエータの一例)とヨーアクチュエータ166(第2アクチュエータの一例)とは、第2辺H2を通り、第1辺H1に直交する第1直交面Eを基準として、撮像素子170の反対側に配置される。また、ピッチアクチュエータ165は、第2辺H2に直交する第2直交面Fを基準として、ヨーアクチュエータ166の反対側に配置される。
(2)ピッチアクチュエータ165の第1方向における位置は、ヨーアクチュエータ166の第1方向における位置と重なっている。
そのため、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とを、第1方向においてコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
そのため、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とを、第2方向においてコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
(4)ピッチアクチュエータ165の第2方向における位置は、撮像素子170の第2方向における位置と重なっている。同様に、ヨーアクチュエータ166の第2方向における位置は、撮像素子170の第2方向における位置と重なっている。
そのため、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とがより近づけられるので、第2方向において両者をさらにコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
そのため、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とを、光軸方向においてコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
(6)ピッチアクチュエータ165及びヨーアクチュエータ166それぞれの駆動軸320は、受光面170Sに直交する光軸方向に沿って配置される。
一般的なアクチュエータは、駆動軸方向に延びる長細い筒形状を有するので、各アクチュエータの駆動軸320を光軸方向に沿わせることによって、各アクチュエータを第1方向及び第2方向においてコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
そのため、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166との間に凹部200aを形成することができる。その結果、ピッチアクチュエータ165、ヨーアクチュエータ166及び凹部200aを全体としてコンパクトに配置できる。その結果、像振れ補正機構160をさらに小型化できる。
《第2実施形態》
次に、第2実施形態に係る撮像装置の構成について、図面を参照しながら説明する。上記第1実施形態との相違点は、駆動力伝達機構において中心ボールb0の支持構造が改良されている点である。その他の構成は上記第1実施形態に係る撮像装置と同様であるので、以下においては、駆動力伝達機構の相違点について主に説明する。
図10に示すように、筐体10は、筐体10の内面に形成される円錐孔10aを有する。筐体10の円錐孔10aは、中心ボールb0の前方を支持している。また、駆動レバー軸311の円錐孔311aは、中心ボールb0の後方を支持している。
このように、第2実施形態に係る駆動力伝達機構では、筐体10の円錐孔10aと駆動レバー軸311の円錐孔311aとによって中心ボールb0を前後から支持している。従って、円柱孔と円錐孔311aとによって中心ボールb0を支持する場合(図9参照)に比べて、中心ボールb0のガタつきをより抑制することができる。その結果、ピッチ枠161を精度良く駆動させることができるので、像振れ補正の精度を向上させることができる。
次に、第3実施形態に係る撮像装置の構成について、図面を参照しながら説明する。上記第2実施形態との相違点は、駆動力伝達機構において駆動レバー軸311の支持構造が改良されている点である。その他の構成は上記第2実施形態に係る撮像装置と同様であるので、以下においては、駆動レバー軸311の支持構造について主に説明する。
図11は、第3実施形態に係る駆動力伝達機構の構成を示す断面図である。
図11に示すように、ヨー枠162は、駆動レバー軸311が挿通される挿通孔162aを有する。駆動レバー軸311は、挿通孔162aの内面から十分に離間している。
ここで、第3実施形態に係る駆動力伝達機構は、板バネ400を備える。板バネ400は、ヨー枠162の後側において、筐体10の内面に対向するように配置されている。板バネ400は、駆動レバー軸311の後端部を支持する支持凹部400aを有する。板バネ400が駆動レバー軸311の後端部に対して与えるバネ力は、駆動レバー310の板バネ部312が駆動レバー軸311の前端部に与えるバネ力よりも十分に大きい。
《第4実施形態》
次に、第4実施形態に係る撮像装置の構成について、図面を参照しながら説明する。上記第1実施形態との相違点は、駆動力伝達機構において駆動レバー軸311の支持構造が改良されている点である。その他の構成は上記第1実施形態に係る撮像装置と同様であるので、以下においては、駆動レバー軸311の支持構造について主に説明する。
図12に示すように、ヨー枠162は、駆動レバー軸311の後端部が挿入される円錐凹部162bを有する。円錐凹部162bは、駆動レバー軸311の後端部を支持している。また、円錐凹部162bの中心軸は、駆動レバー軸311の中心軸と一致する。
ここで、第4実施形態に係る駆動力伝達機構は、板バネ410を備える。板バネ410は、筐体10の内側において、筐体10の内面に対向するように配置されている。板バネ410は、中心ボールb0の前方を支持する支持凹部410aを有する。板バネ410が中心ボールb0に対して与えるバネ力は、駆動レバー310の板バネ部312が駆動レバー軸311の前端部に与えるバネ力よりも十分に大きい。
このように、第4実施形態に係る駆動力伝達機構では、駆動レバー軸311の後端部がヨー枠162の円錐凹部162bによって支持され、駆動レバー軸311の前端部が板バネ410の支持凹部410aによって支持されている。すなわち、駆動レバー軸311の前後がピボット受けによって支持されている。従って、駆動レバー軸311を軸嵌合で支持する場合(図9及び図10参照)に比べて、駆動レバー軸311のガタつきをより抑制することができる。その結果、ピッチ枠161をより精度良く駆動させることができるので、像振れ補正の精度をさらに向上させることができる。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(A)上記実施形態において、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とは、固定枠163と筐体10の下面S4との間に配置されることとしたが、これに限られるものではない。
例えば、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166とは、固定枠163と上面S2又は側面との間に配置されてもよい。
(B)上記実施形態では特に触れていないが、ピッチ枠161とヨー枠162との配置は入れ替えることができる。同様に、ピッチアクチュエータ165とヨーアクチュエータ166との配置は入れ替えることができる。
なお、可動枠が1つの部材によって構成される場合、固定枠163は、可動枠を第1方向及び第2方向のそれぞれにおいて移動可能に支持していればよい。この場合、ピッチアクチュエータ165及びヨーアクチュエータ166のそれぞれは、固定枠163及び可動枠のいずれに取り付けられていてもよい。
(D)上記実施形態において、撮像素子170は、第1辺H1に平行な第1方向と第2辺H2に平行な第2方向とに移動可能であることとしたが、これに限られるものではない。第1方向は、任意の方向でよく、また、第2方向は、第1方向と交わる方向であればよい。
Claims (10)
- 第1辺と前記第1辺に交わる第2辺とを含む受光面を有する撮像素子と、
前記撮像素子が固定される可動枠と、
前記受光面と平行な第1方向と、前記受光面と平行かつ前記第1方向に交わる第2方向
とのそれぞれにおいて移動可能に前記可動枠を支持する固定枠と、
前記可動枠を前記第1方向に移動させる第1アクチュエータと、
前記可動枠を前記第2方向に移動させる第2アクチュエータと、
を備え、
前記第1辺は、前記第1方向と平行であり、
前記第2辺は、前記第2方向と平行であり、
前記第2方向における前記第1アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記撮像素子の位置と重なり、
前記第2方向における前記第2アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記撮像素子の位置と重なり、
前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとは、前記第2辺を通り、前記第1辺に直交する第1直交面を基準として、前記撮像素子の反対側に配置され、
前記第1アクチュエータは、前記第2辺に直交し前記第2辺の中心を通る第2直交面を基準として、前記第2アクチュエータの反対側に配置され、
前記第2方向における前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記第2直交面の位置とは重ならない、
像振れ補正機構。 - 前記第1方向における前記第1アクチュエータの位置は、前記第1方向における前記第2アクチュエータの位置と重なる、
請求項1に記載の像振れ補正機構。 - 前記第2方向における前記第1アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記固定枠の位置と重なり、
前記第2方向における前記第2アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記固
定枠の位置と重なる、
請求項1に記載の像振れ補正機構。 - 前記受光面に直交する光軸方向における前記第1アクチュエータの位置は、前記光軸方
向における前記第2アクチュエータの位置と重なる、
請求項1に記載の像振れ補正機構。 - 前記可動枠は、
前記撮像素子を固定する第1可動枠と、
前記第1可動枠を前記第1方向において移動可能に支持する第2可動枠と、
を有しており、
前記固定枠は、前記第2可動枠を前記第2方向において移動可能に支持し、
前記第1アクチュエータは、前記第2可動枠に取り付けられ、
前記第2アクチュエータは、前記固定枠に取り付けられている、
請求項1に記載の像振れ補正機構。 - 前記第1アクチュエータは、前記第1可動枠に駆動力を伝達する第1駆動軸を有し、
前記第2アクチュエータは、前記第2可動枠に駆動力を伝達する第2駆動軸を有しており、
前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、互いに平行である、
請求項5に記載の像振れ補正機構。 - 前記第1駆動軸と前記第2駆動軸とは、前記受光面に直交する光軸方向に平行である、
請求項6に記載の像振れ補正機構。 - 収容室を形成する筐体と、
前記収容室内に配置され、第1辺と前記第1辺に交わる第2辺とを含む受光面を有する撮像素子と、
前記収容室内に配置され、前記撮像素子を固定する可動枠と、
前記可動枠を前記受光面と平行な第1方向及び前記受光面と平行で前記第1方向に交わる第2方向のそれぞれにおいて移動可能に支持する固定枠と、
前記可動枠を前記第1方向に移動させる第1アクチュエータと、
前記可動枠を前記第2方向に移動させる第2アクチュエータと、
前記筐体の下面から前記筐体の内部に向かって形成される凹部と、
を備え、
前記第1辺は、前記第1方向と平行であり、
前記第2辺は、前記第2方向と平行であり、
前記第2方向における前記第1アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記撮
像素子の位置と重なり、
前記第2方向における前記第2アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記撮
像素子の位置と重なり、
前記第1アクチュエータは、前記第2辺に直交し、前記第2辺の中心を通り、かつ、前記凹部と交差する交差面を基準として、前記第2アクチュエータの反対側に配置され、
前記第2方向における前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの位置は、前記第2方向における前記交差面の位置とは重ならない、
撮像装置。 - 前記第1アクチュエータと前記第2アクチュエータとは、前記第2辺を通り、前記第1辺に直交する面を基準として、前記撮像素子の反対側に配置される、
請求項8に記載の撮像装置。
- 前記第1方向における前記第1アクチュエータおよび前記第2アクチュエータの位置は、前記凹部と重なる、
請求項8または9に記載の撮像装置。
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