JP5849656B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関するものであり、特に詳しくは、手ブレ補正機構を有する撮像装置に関するものである。

デジタルカメラなどの撮像装置において、手ブレ補正機能を有するものがある。例えば、レンズに対して、撮像素子を移動させることで手ブレ補正を行う方法が開示されている（特許文献１）。このような手ブレ補正機構では、撮像素子を手ブレに対して追従するよう、高速に移動させることと、直進性よく移動させることが要求される。

特開２００７−６５０４１号公報

撮像素子を手ブレに対して追従させる手ブレ補正機構の場合、撮像素子の位置を検出する必要がある。特許文献１では、磁石部と２次元ホールセンサとを用いて撮像素子の位置を検出している。また、特許文献１の手ブレ補正機構は複数のプレートを備えており、プレート間にボールが挟み込まれている。当該ボールが脱落しないように、これらの複数のプレートはバネを用いて押し付けられている。つまり、手ブレ補正機構を実現するためには、撮像素子の位置を検出する機構と、複数のプレートを押し付ける機構とが必要になる。その結果、撮像装置の構成が複雑化してしまうという問題があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡便な構成の手ブレ補正機構を備える撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る撮像装置（１００）は、撮像素子（８１）とレンズユニット（７）との間に配置され、前記撮像素子（８１）と前記レンズユニット（７）とを相対的に移動可能に連結し、前記レンズユニット（７）からの光を前記撮像素子（８１）に導くための開口部（８）を有する複数のプレート（ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０）と、前記複数のプレートの間に配置された回転球（５２、６２）と、前記撮像素子（８１）が配置されたプレート（ｙプレート７０）を、前記レンズユニット（７）の方向に吸引する磁石（３２）と、前記磁石（３２）に対向して配置され、前記磁石（３２）の磁界により吸引される吸引部材（吸引ヨーク７３）と、前記磁石（３２）の磁界に基づいて、前記プレート（ｙプレート７０）の位置を検出する位置センサ（ホール素子７４）と、を備え、前記磁石（３２）は、前記プレート（ｙプレート７０）及び前記レンズユニット（７）の一方に対して固定され、前記吸引部材（吸引ヨーク７３）及び前記位置センサ（ホール素子７４）は、前記プレート（ｙプレート７０）及び前記レンズユニット（７）の他方に対して固定されているものである。これにより、撮像装置の位置検出に用いる磁石と、撮像素子が配置されたプレートを吸引する磁石とを共用できる。その結果、手ブレ補正機構の構成を簡便なものとすることができる。
上記の撮像装置（１００）において、前記位置センサ（ホール素子７４）は、前記磁石（３２）と前記吸引部材（吸引ヨーク７３）との間に配置されていてもよい。
上記の撮像装置（１００）において、前記回転球（５２、６２）は、前記開口部（８）よりも前記吸引部材（吸引ヨーク７３）側に配置されていてもよい。
上記の撮像装置（１００）において、前記レンズユニット（７）に固定され、前記プレート（ｙプレート７０）の端部が挿入される凹部を有する保持部材（上ホルダ３０）をさらに備え、前記磁石（３２）は、前記保持部材（上ホルダ３０）の前記レンズユニット（７）と反対側の外壁に配置されていてもよい。

以上のように、本発明によれば、簡便な構成の手ブレ補正機構を備える撮像装置を提供することができる。

撮像装置の構成を側面上方から見た斜視図である。 撮像装置をモニタ部側の側面下方からみた斜視図である。 本体部に内蔵されたカメラユニットの構成を示す斜視図である。 カメラユニットに設けられたレンズユニットと手ブレ補正機構を分解して示す斜視図である。 リアカバーを取り外した状態の手ブレ補正機構の構成を示す斜視図である。 リアカバー及びセンサユニットを取り外した状態の手ブレ補正機構の構成を示す斜視図である。 手ブレ補正機構の構成を概念的に示す側面図である。 ｚプレートに対するｚシャフトと回転球との配置を示す平面図である。 ｙプレートに対するｙシャフトと回転球との配置を示す平面図である。 シャフト及び回転球の配置例を模式的に示す平面図である。 シャフト及び回転球の他の配置例を模式的に示す平面図である。 上ホルダの構成を示す側面図である。 下ホルダの構成を示す側面図である。 手ブレ補正機構の位置検出機構を説明するための背面図である。 手ブレ補正機構の位置検出機構を説明するための背面図である。 手ブレ補正機構の位置検出機構を説明するための斜視図である。 手ブレ補正機構の位置検出機構を説明するための斜視図である。 上ホルダによる保持状態を示す側面断面図である。 コイルの配置を示す平面図である。 アクチュエータの配置を示す平面図である。 カバーユニットの構成を示す斜視図である。 カバーユニットの構成を示す分解斜視図である。 カバーユニットの構成を示す側面断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１、及び図２は、本実施の形態に係る撮像装置１００の全体的な構成を示す斜視図である。図１は、撮像装置１００を左前方から見た斜視図であり、図２は、撮像装置１００を右前方から見た斜視図である。以下の説明では、説明の明確化のため、図に示すようなｘｙｚ直交座標系を用いて、説明を行う。

ここでは、ｘ軸が、撮像装置１００の前後方向を示し、ｙ軸が撮像装置１００の上下方向（鉛直方向）を示し、ｚ軸が撮像装置１００の左右方向（横方向）を示している。すなわち、ｘ方向が、撮像装置１００に設けられたレンズの光軸に平行な方向であり、ｙ方向、及びｚ方向が撮像装置１００に設けられたレンズの光軸と垂直な方向である。さらに、レンズ６側を被写体（物体）側に向け、レンズ６と反対側をユーザ側に向け、かつ、操作部１６を上方に向けてユーザが撮像装置１００を把持した状態において、撮像装置１００を把持するユーザを基準に方向を特定する。すなわち、＋ｘ側が後方側、−ｘ側が前方側、＋ｙ側が上方側、−ｙ側が下方側、＋ｚ側が左側、−ｚ側が右側とする。もちろん、上記の方向は、相対的なものであり、撮像装置１００の向きに応じて変化する。

（全体構成）
図１、図２に示すように、撮像装置１００は、本体部５と、モニタ部３と、レンズ６と、レンズバリア１０と、操作部１８とを有している。撮像装置１００は、手ブレ補正機構を有している。

本体部５は、略直方体形状を有しており、レンズ６を有するレンズ鏡筒、撮像素子を有する手ブレ補正機構、制御回路、及びメモリなどが内蔵されている。そして、本体部５の前面には、レンズ６を覆うレンズバリア１０が設けられている。このレンズバリア１０が開くことで、レンズ６が露出して、撮像可能な状態となる。さらに、本体部５の右側面の前方側には、レンズバリア１０の開閉を切り替えるためのレバー１７が設けられている。本体部５の上面には、操作ボタンなどを有する操作部１８が設けられている。操作部１８は、録画開始ボタン、録画終了ボタン等を備えている。ユーザが、操作部１８を操作することで、被写体を撮像することができる。

図２に示すように、本体部５の左側面には、モニタ部３が設けられている。モニタ部３は、本体部５に対して、ヒンジ４を介して接続されている。ヒンジ４によって、モニタ部３が本体部５に開閉可能に取り付けられている。モニタ部３は、被写体、記憶された画像データ、設定情報、その他の情報を表示する液晶ディスプレイなどを有している。なお、モニタ部３を開いた状態では、モニタ部３のモニタは、後方側、すなわちユーザ側を向いて配置されている。タッチパネル機能を備える場合には、モニタ部３のディスプレイが操作部の一部となる。

レンズ６は、外部の光を撮像装置１００内の撮像素子に導くものである。また、本体部５には、撮像素子、制御回路等が配置されている。撮像装置１００は、レンズ６を通して伝播してきた光を受光して、被写体を撮像する。さらに、本体部５のモニタ部３が設けられた左側面と対向する右側面には、バッテリが収納されている。バッテリは、本体部５に対して脱着可能に設けられ、撮像装置１００のモニタ部３や撮像素子に電源を供給する。

（手ブレ補正機構の構成）
次に、本体部５に収納された手ブレ補正機構について、図３〜図７を用いて説明する。図３は、本体部５に収納されたカメラユニット２を後側から見た斜視図である。図３に示すように、カメラユニット２は、レンズを有するレンズユニット７と、レンズユニット７の後側に配置された手ブレ補正機構９とを備えている。レンズユニット７は、複数のレンズを保持するレンズ鏡筒等を有している。手ブレ補正機構９は、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の撮像素子を有しており、撮像素子をレンズユニット７に対して移動させることで手ブレ補正を行う。

図４は、カメラユニット２の分解斜視図を示す。図４に示すように、手ブレ補正機構９は、カバーユニット２０と、上ホルダ３０と、下ホルダ４０と、ベースプレート５０と、ｚプレート６０と、ｙプレート７０と、センサユニット８０と、リアカバー９０とを備えている。

図５は、手ブレ補正機構のリアカバー９０を取り除いた状態を後側から見た示す斜視図である。図６は、手ブレ補正機構９のリアカバー９０とセンサユニット８０とを取り外した状態を後側から見た斜視図である。

図４に示すように、レンズユニット７の後側には、ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０（プレート部）がこの順で配置される。ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０は、互いに重ね合っており、ｚプレート６０がベースプレート５０とｙプレート７０の間に配置される。ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０は、樹脂材料によって形成されている。

ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０には、レンズユニット７のレンズ６の光を通過させるための開口部８が形成されている（図６を合わせて参照）。開口部８は矩形状に形成されている。そして、開口部８内にセンサユニット８０の撮像素子が配置される（図５を合わせて参照）。具体的には、ｙプレート７０の背面側にセンサユニット８０を取り付ける。

さらに、センサユニット８０には、撮像素子を保護するためのカバーユニット２０が取り付けられている。カバーユニット２０は、センサユニット８０の撮像素子の前側に取り付けられ、開口部８に配設される。すなわち、レンズ６と、センサユニット８０との間に、カバーユニット２０が配置される。センサユニット８０の背面側には、リアカバー９０が設けられている。センサユニット８０の背面側は、リアカバー９０によって覆われている。リアカバー９０には、後述する配線基板９３等が取り付けられる。

ベースプレート５０、ｚプレート６０、ｙプレート７０の上側（＋ｙ側）には、上ホルダ３０が配置され、下側（−ｙ側）には、下ホルダ４０が配置される。上ホルダ３０は、開口部８よりも上側に配置され、下ホルダ４０は開口部８よりも下側に配置される。上ホルダ３０、及び下ホルダ４０のそれぞれは、ベースプレート５０に取り付けられている。例えば、上ホルダ３０をベースプレート５０に対して、上側から嵌め込むことができるようになっており、下ホルダ４０をベースプレート５０に対して、下側から嵌め込むことができるようになっている。そして、上ホルダ３０、及び下ホルダ４０のそれぞれは、ベースプレート５０に固定される。さらに、ベースプレート５０とｙプレート７０の間には、ｚプレート６０が挟み込まれる。

ベースプレート５０は、レンズユニット７に対して固定される。ｚプレート６０は、ベースプレート５０に対して、ｚ軸方向に揺動可能に取り付けられる。具体的には、ベースプレート５０の背面側に、ｚ方向に延びたｚシャフト５１が設けられている。そして、ｚシャフト５１を介して、ベースプレート５０とｚプレート６０とが連結されている。ｚプレート６０は、ｚシャフト５１に沿ってスライド移動する。ベースプレート５０の背面側には、回転球５２が配置されている。回転球５２は、ベースプレート５０とｚプレート６０の間に配置される。回転球５２は、ベースプレート５０に設けられた球受けに配設され、ｚプレート６０のスライド移動に応じて、球受け内で転がる。これにより、ｚプレート６０の移動によって発生する摩擦力を軽減することができる。

ｙプレート７０は、ｚプレート６０に対して、ｙ軸方向に揺動可能に取り付けられる。具体的には、ｚプレート６０の背面側に、ｙ方向に延びたｙシャフト６１が設けられている。そして、ｙシャフト６１を介して、ｙプレート７０とｚプレート６０とが連結されている。ｙプレート７０は、ｙシャフト６１に沿ってスライド移動する。ｚプレート６０の背面側には、回転球６２が配置されている。回転球６２は、ｙプレート７０とｚプレート６０の間に配置される。回転球６２は、ｚプレート６０に設けられた球受けに配設され、ｙプレート７０のスライド移動に応じて、球受け内で転がる。これにより、ｙプレート７０の移動によって発生する摩擦力を軽減することができる。

上述のように、ベースプレート５０はレンズユニット７に対して固定され、センサユニット８０は、ｙプレート７０に対して固定されている。従って、ｙプレート７０がｚプレート６０に対して、ｙ方向に移動すると、レンズ６に対するセンサユニット８０の位置が変化する。また、ｚプレート６０が、ベースプレート５０に対して、ｚ方向に移動すると、レンズ６に対するセンサユニット８０の位置が変化する。ｙｚ平面内において、レンズ６に対して、センサユニット８０が自在に移動する。撮像装置１００の手ブレを補正する方向に、センサユニット８０が揺動する。

下ホルダ４０は永久磁石４１が取り付けられたヨークとなっている。一方、ｚプレート６０には、コイル６３が設けられている。永久磁石４１とコイル６３は、対向するように配置されている。すなわち、ｙｚ平面において、永久磁石４１とコイル６３が重複するように配置されている。同様に、上ホルダ３０は永久磁石３１が取り付けられたヨークとなっており、この永久磁石３１はｙプレート７０に設けられたコイル（図４では、図示せず）と対向して配置されている。すなわち、ｙｚ平面において、永久磁石３１とｙプレート７０のコイルが重複するように配置されている。後述するように、永久磁石４１とコイル６３は、ｚ方向のアクチュエータとして用いられ、永久磁石３１と、ｙプレート７０に設けられたコイルは、ｙ方向のアクチュエータとして用いられる。

なお、下ホルダ４０には、永久磁石４２が取り付けられ、上ホルダ３０には、永久磁石３２が取り付けられている。後述するように、永久磁石４２、及び永久磁石３２は、手ブレ補正機構９の位置検出に用いられる。また、ｙプレート７０には、配線基板９３が取り付けられ、ｚプレート６０には、配線基板９４が取り付けられている。配線基板９３、９４は、例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）である。配線基板９３、９４には、コイル、及び位置検出用の素子に対する配線が形成されている。

（動作原理の概念説明）
次に、手ブレ補正機構９の動作について、図７を用いて説明する。図７は、手ブレ補正機構の構成を概念的に示す側面図である。なお、図７では、カバーユニット２０、及びリアカバー９０を省略して図示している。まず、撮像素子８１を移動させるための原理に付いて説明する。レンズユニット７には、ベースプレート５０が固定されている。ベースプレート５０には、上ホルダ３０と下ホルダ４０とが取り付けられている。

ベースプレート５０は、ｚシャフト５１を介してｚプレート６０と連結されている。ベースプレート５０とｚプレート６０との間には、回転球５２が介在している。下ホルダ４０に設けられた永久磁石４１は、ｚプレート６０に設けられたコイル６３と対向して配置されている。従って、永久磁石４１とコイル６３がアクチュエータを構成する。コイル６３に供給する電圧を制御すると、ｚプレート６０がｚ方向にスライドする。このように、下ホルダ４０の永久磁石４１とコイル６３とがｚ方向に直動するモータとして機能する。このとき、ｚプレート６０は、ｚシャフト５１に沿って直動する。また、ｚプレート６０の直動によって、回転球５２が球受け内で回転する。これにより、スライド移動による摩擦力が軽減され、速やかな移動が可能になる。なお、ｚシャフト５１を用いているため、ベースプレート５０に対してｚプレート６０はｙ方向にほぼ変位しない。これにより、直進性よく、ｚプレート６０を移動させることができる。

ｚプレート６０は、ｙシャフト６１を介してｙプレート７０と連結されている。ｙプレート７０とｚプレート６０との間には、回転球６２が介在している。上ホルダ３０に設けられた永久磁石３１は、ｙプレート７０に設けられたコイル７６と対向して配置されている。従って、永久磁石３１とコイル７６がアクチュエータを構成する。すなわち、ｙｚ平面において、永久磁石３１とコイル７６が重複するように配置されている。よって、コイル７６に供給する電圧を制御すると、ｙプレート７０がｙ方向にスライドする。このように、上ホルダ３０の永久磁石３１とコイル７６とがｙ方向に直動するモータとして機能する。このとき、ｙプレート７０は、ｙシャフト６１に沿って直動する。また、ｙプレート７０の直動によって、回転球６２が球受け内で回転する。これにより、スライド移動による摩擦力が軽減され、速やかな移動が可能になる。なお、ｙシャフト６１を用いているため、ベースプレート５０に対してｙプレート７０はｚ方向にほぼ変位しない。これにより、直進性よく、ｙプレート７０を移動させることができる。

このように、ベースプレート５０に対して、ｚプレート６０がｚ方向に移動し、ｙプレート７０がｙ方向に移動する。ｙプレート７０には、センサユニット８０が固定されている。さらに、ｚプレート６０とｙプレート７０が移動可能に連結されているため、ｚプレート６０のｚ方向の直動に応じて、ｙプレート７０もｚ方向に変位する。これにより、センサユニット８０に設けられた撮像素子８１が、ｙｚ平面において移動する。換言すると、ベースプレート５０に対して、ｙプレート７０が移動可能に連結される構成となっている。
なお、ベースプレート５０とｚプレート６０との間には、回転球５２が配置されているため、隙間が生じている。当該隙間は、上ホルダ３０内部の空間を介して、レンズユニット７の外部の空間と通じている。同様に、ｚプレート６０とｙプレート７０との隙間も、レンズユニット７の外部の空間と通じている。

また、ベースプレート５０とｚプレート６０とｙプレート７０を貫通する開口部８が、レンズ６の後側に配置される。従って、レンズ６で屈折した光、開口部８を通過して、撮像素子８１に入射する。撮像素子８１は、開口部８内を自在に移動する。撮像装置１００に設けられたセンサによって、手ブレによる撮像素子８１のｙｚ方向の変位を検出し、その変位に応じてコイル６３、７６に供給する電流を制御する。こうすることで、手ブレ補正を行うことができる。

ホール素子７２、７４によって、ｙプレート７０の位置を検出している。そして、位置検出の結果に基づいて、コイル７６、コイル６３に供給する電圧を制御している。手ブレ補正機構９をフィードバック制御することができ、効果的に手ブレ補正を行うことができる。以下、撮像素子８１の位置検出を行うための構成について説明する。

位置検出のために、永久磁石３２、及び永久磁石４２が使用される。例えば、永久磁石３２は、ホール素子７４と対向するように、上ホルダ３０に固定される。ｙｚ平面視において、ホール素子７４と永久磁石３２とは、重複するように、下ホルダ４０に固定される配置される。また、ホール素子７４は、吸引ヨーク７３を介して、ｙプレート７０に固定されている。

ホール素子７４は、永久磁石３２が発生する磁界を検出する。永久磁石３２とホール素子７４との相対位置が変化すると、ホール素子７４の検出結果が変化する。従って、ホール素子７４から出力される出力信号によって、ベースプレート５０に対するｙプレート７０の変位量を検出することができる。換言すると、ホール素子７４は、撮像素子８１の位置を検出する。

同様に、永久磁石４２は、ホール素子７２と対向するように、下ホルダ４０に取り付けられる。ｙｚ平面視において、ホール素子７２と永久磁石４２とは、重複するように配置される。ホール素子７２は、永久磁石４２が発生する磁界を検出する。永久磁石４２とホール素子７２との相対位置が変化すると、ホール素子７２の検出結果が変化する。従って、ホール素子７２から出力される出力信号によって、ベースプレート５０に対するｙプレート７０の変位量を検出することができる。換言すると、ホール素子７２は、撮像素子８１の位置を検出する。

このように、ホール素子７２、７４は、撮像素子８１のベースプレート５０に対する相対位置を検出する。例えば、ホール素子７２、７４の一方で、ｙ方向の位置を検出し、他方でｚ方向の位置を検出する。すなわち、ホール素子７２、７４をそれぞれ、リニア位置センサとして用いる。ホール素子７２、７４からの出力信号によって、コイル６３とコイル７６に供給する電圧を制御する。こうすることで、撮像素子８１をフィードバック制御することができ、より効果的に手ブレ補正を行うことができる。

また、永久磁石３２は吸引ヨーク７３を引き寄せる磁力を発生する。この磁力によって、ｙプレート７０がベースプレート５０に対して吸引される。これにより、回転球５２、６２がプレート間に保持される。

（シャフト及び回転球によるリニアガイド）
上記のように、ｚプレート６０、及びｙプレート７０をそれぞれｚ方向、及びｙ方向にスライド移動させることで、手ブレ補正を行っている。以下、ｙシャフト６１と、ｚシャフト５１、並びに、回転球５２と、回転球６２を用いて、スライド移動をガイドさせるガイド機構について説明する。図８は、ｚプレート６０の構成を示す正面図であり、ｚシャフト５１と回転球５２を合わせて図示している。図９は、ｙプレート７０の構成を示す正面図であり、ｙシャフト６１と回転球６２を合わせて図示している。

図８に示すように、ｚプレート６０の中央部分には、矩形状の開口部６０ａが設けられており、この開口部６０ａが上述した開口部８に対応する。また、開口部６０ａの下側（−ｙ側）には、２つの軸穴６４が設けられている。２つの軸穴６４は、ｚ方向に沿って配列されている。ｚ方向において、２つの軸穴６４の一方は、開口部６０ａの右側に配置され、他方は開口部６０ａの左側に配置される。

そして、２つの軸穴６４には、ｚ方向に沿ったｚシャフト５１が挿入される。もちろん、ｚシャフト５１が開口部６０ａと重ならないように、軸穴６４が配置されている。ｚシャフト５１は開口部６０ａから−ｙ方向にずれて配置されている。ｚシャフト５１は、開口部６０ａよりも長くなっており、ｚ方向に開口部６０ａからはみ出している。なお、ベースプレート５０の背面側にも、同様に、ｚシャフト５１を挿入するための軸穴が形成され、ｚシャフト５１がベースプレート５０に固定される。これにより、ベースプレート５０とｚプレート６０とが、ｚシャフト５１を介して、連結される。

また、開口部６０ａの上側（＋ｙ側）には、球受け６５が形成されている。例えば、ｚプレート６０に、テーパ状の窪み（Ｖ溝）を形成することで、球受け６５が形成される。そして、球受け６５には、回転球５２が配設されている。なお、図示を省略しているが、ベースプレート５０の背面側にも、回転球５２の位置に、同様の球受けが形成されている。球受け６５内において、回転球５２は、ベースプレート５０とｚプレート６０の間に挟み込まれる。ベースプレート５０とｚプレート６０の間において、球受け６５内に回転球５２が回転可能に保持される。さらに、ｚシャフト５１の下側には、ｚプレート６０を駆動するためのコイル６３が設けられている。コイル６３はｘ軸を巻き軸としてターンしている。そして、コイル６３を有するアクチュエータが、ｚプレート６０をｚ方向に移動させる。

図９に示すように、ｙプレート７０の中央部分には、矩形状の開口部７０ａが設けられており、この開口部７０ａが上述した開口部８に対応する。従って、開口部６０ａと開口部７０ａは重複するように配置されている。また、開口部７０ａの−ｚ側には、２つの軸穴７７が設けられている。２つの軸穴７７は、ｙ方向に沿って配列されている。ｙ方向において、２つの軸穴７７の一方は、開口部７０ａの上側に配置され、他方は開口部７０ａの下側に配置される。

そして、軸穴７７には、ｙ方向に沿ったｙシャフト６１が挿入される。もちろん、ｚシャフト５１が開口部７０ａと重ならないように、軸穴７７が配置されている。ｙシャフト６１は開口部７０ａからずれて配置されている。ｙシャフト６１は、開口部７０ａよりも長くなっており、ｙ方向に開口部７０ａからはみ出している。なお、ｚプレート６０の背面側にも、同様に、ｙシャフト６１を挿入するための軸穴が形成され、ｙシャフト６１が固定される。これにより、ｙプレート７０とｚプレート６０とが、ｙシャフト６１を介して、連結される。

また、開口部７０ａの上側（＋ｙ側）には、球受け７５が形成されている。例えば、ｙプレート７０に、テーパ状の窪み（Ｖ溝）を形成することで、球受け７５が形成される。そして、球受け７５には、回転球６２が配設されている。なお、図示を省略しているが、ｚプレート６０の背面側にも、回転球６２の位置に、同様の球受けが形成されている。回転球６２は、ｙプレート７０とｚプレート６０の間に挟み込まれる。ｙプレート７０とｚプレート６０の間において、球受け７５内に回転球６２が回転可能に保持される。さらに、開口部６０ａの上側には、ｙプレート７０を駆動するためのコイル７６が設けられている。コイル７６はｘ軸を巻き軸としてターンしている。そして、コイル７６を有するアクチュエータが、ｙプレート７０をｙ方向に移動させる。

上記のように、１方向のスライドをガイドするために、シャフトと回転球の両方を用いている。こうすることで、直進性良く、プレートを移動させることができる。例えば、シャフトを用いずに回転球のみを用いた場合、少なくとも３つの回転球をプレート間に配置する必要がある。この場合、一つの回転球を軸として、撮像素子８１がローテーションしてしまうため、直進性が低下する。さらに、プレートを保持するための機構を複数配置する必要が生じる。

一方、回転球を用いずに、シャフトのみを用いる場合、シャフトを開口部の両側に配置する構成となる。２本のシャフトを軸穴に通すためには、軸穴とシャフトの隙間を広くする必要がある。すなわち、軸穴とシャフトの隙間分だけ、直進性が劣化してしまう。本実施の形態のように、シャフトと回転球の両方を用いることで、直進性良く移動させることができる。これにより、有効に手ブレを補正することができる。

ここで、回転球６２と回転球５２の配置について、図１０を用いて説明する。図１０は、ｚシャフト５１とｙシャフト６１に対する回転球６２と回転球５２の平面配置を模式的に示す図である。図１０に示すように、回転球５２は、開口部８の上側に配置され、ｚシャフト５１は下側に配置されている。換言すると、ｙ方向において、回転球５２とｚシャフト５１との間に、開口部８が配置される。回転球５２はｚ方向におけるｚシャフト５１の中央近傍に配置されている。こうすることで、ｚ方向の直進性を向上することができる。さらに、ｙシャフト６１は、開口部８の左側に配置され、回転球６２は、開口部８の右上に配置されている。
ｚ方向において、開口部８の間に回転球５２が配置されている。具体的には、ｚ方向における開口部８の一端（左端）から他端（右端）の間で、回転球５２が開口部８の外側に配置されている。これにより、ｚプレート６０の回転によるｚシャフト５１の傾き量を小さくすることができる。よって、撮像素子８１を直進性よく移動させることができる。

従って、回転球６２と回転球５２は、開口部の一端側、ここでは、上側に配置されている。このようにすることで、開口部８の上側にのみ、回転球をプレート間に挟み込むための吸引力を発生させればよくなる。すなわち、開口部８の下側に吸引力を発生させる必要がなくなるため、部品点数を削減することができる。例えば、吸引力を発生させるための永久磁石や、ヨークが不要になる。さらに、部品点数の削減により、組み立て工程を簡略化することができ、よりコスト低減を図ることができる。さらに、ｚ方向において、ｚシャフト５１の中央近傍に、回転球５２を配置しているため、ｚ方向の直進性を向上することができる。

また、回転球６２の他の配置例について、図１１を用いて説明する。図１１は、ｚシャフト５１とｙシャフト６１と回転球５２と回転球６２の他の配置例を示すｙｚ平面図である。図１１に示す配置例では、図１０に示す配置例に対して、回転球６２とのその球受けの位置が異なっている。ここでは、回転球６２が、ｙ方向における開口部８の中央近傍に配置される。すなわち、ｙ方向における開口部８の一端（上端）から他端（下端）の間の中央近傍で、回転球６２が開口部８の外側に配置されている。これにより、ｙ方向の移動の直進性を向上することができる。さらに、ｚ方向についても同様の構成となっている。すなわち、ｚ方向における開口部８の一端（左端）から他端（右端）の間の中央近傍で、回転球５２が開口部８の外側に配置されている。これにより、ｚ方向の移動の直進性を向上することができる。
このように、回転球５２を、ｚ方向における開口部８の中央近傍に配置し、回転球６２をｙ方向における開口部８の中央近傍に配置する。こうすることで、ｙ方向の移動と、ｚ方向の移動において、ローテーションによる影響を軽減することができる。これにより、直進性よく、撮像素子を移動させることができる。 また、ｙｚ平面における回転球５２と回転球６２の位置が異なるよう、ずらして配置している。これにより、ｚプレート６０の表裏の同じ位置に球受けを設ける必要が無くなるため、組立を容易に行うことができる。図１０の構成に加え、ｙ方向において、開口部８の間に回転球６２が配置されている。これにより、ｙプレート７０の回転によるｙシャフト６１の傾き量を小さくすることができる。よって、撮像素子８１を直進性よく移動させることができる。

（手ブレ補正機構の位置検出）

上記のように、ホール素子７２、７４がｙプレート７０の位置を検出することで、フィードバック制御を行っている。以下に、この位置検出について説明する。

図１２は、上ホルダ３０の構成を示す側面図である。上ホルダ３０は、永久磁石３１と永久磁石３２とヨーク３３とを有している。永久磁石３１と、永久磁石３２とは、ヨーク３３に固定される。ヨーク３３は、ｘｙ平面視において、コの字型に形成されている。ここで、コの字型のヨーク３３の間の空間を凹部３４とする。凹部３４は、下側を向いて配置される。この凹部３４に、永久磁石３１が配置される。永久磁石３１で発生した磁界は、ヨーク３３との間で閉じる。そして、凹部３４に、上述したコイル７６が挿入される。これにより、コイル７６と、永久磁石３１とが対向配置されるため、モータとして機能する。また、ヨーク３３の＋ｘ側の端面には、位置検出用の永久磁石３２が取り付けられている。永久磁石３２の磁力が、ｙプレート７０を吸引するための吸引力となる。

図１３は、下ホルダ４０の構成を示す側面図である。下ホルダ４０は、永久磁石４１と永久磁石４２とヨーク４３とを有している。永久磁石４１と、永久磁石４２とは、ヨーク４３に固定される。ヨーク４３は、ｘｙ平面視において、コの字型に形成されている。ここで、コの字型のヨーク４３の間の空間を凹部４４とする。凹部４４は、上側を向いて配置される。この凹部４４には、永久磁石４１が配置される。永久磁石４１で発生した磁界は、ヨーク４３との間で閉じる。そして、凹部４４に、上述したコイル７６が挿入される。これにより、コイル６３と永久磁石４１とが対向配置されるため、モータとして機能する。また、ヨーク４３の＋ｘ側の端面には、位置検出用の永久磁石４２が取り付けられている。

ベースプレート５０に対して、上ホルダ３０と下ホルダ４０を取り付けた様子を図１４〜図１８を用いて説明する。図１４、図１５は、上ホルダ３０と下ホルダ４０によって、ベースプレート５０に対して、ｚプレート６０と、ｙプレート７０とを取り付けた状態を示す背面図であり、図１６、図１７はその斜視図である。また、図１４、図１６では、説明の明確化のため、コイルに電流を供給するための配線基板９３、９４を省略している。図１８は、手ブレ補正機構の断面図である。

上ホルダ３０は、ベースプレート５０に固定され、上ホルダ３０の凹部３４にｙプレート７０のコイル７６が挿入されている。永久磁石３１で発生した磁界と、コイル７６の電流とが、ｘ方向とｚ方向とで直交しているとする。コイル７６に流れる電流を制御することで、ｙプレート７０が上ホルダ３０に対してｙ方向に直動する。このとき、ｙプレート７０に設けられたホール素子７４と、永久磁石３２とが対向して配置されている。上ホルダ３０に対してｙプレート７０がｙ方向に移動すると、永久磁石３２とホール素子７４の相対位置が変化する。ホール素子７４は、磁界の変化を検出する。ホール素子７４から出力される出力信号によって、ベースプレート５０に対するｙプレート７０の変位量を検出する。換言すると、ホール素子７４は、撮像素子８１の位置を検出する。

下ホルダ４０は、ベースプレート５０に固定され、下ホルダ４０の凹部４４にｚプレート６０のコイル６３が挿入されている。永久磁石４１の磁界と、コイル６３に流れる電流が、ｘ方向とｙ方向とで直交しているとする。コイル６３に流れる電流を制御することで、ｚプレート６０が下ホルダ４０に対してｚ方向に直動する。このとき、ｚプレート６０に設けられたホール素子７２と、永久磁石４２とが対向して配置されている。下ホルダ４０に対してｚプレート６０がｚ方向に移動すると、永久磁石４２とホール素子７２の相対位置が変化する。ホール素子７２は、磁界の変化を検出する。ホール素子７４から出力される出力信号によって、ベースプレート５０に対するｙプレート７０の変位量を検出する。換言すると、ホール素子７４は、撮像素子８１の位置を検出する。こうすることで、撮像素子８１のフィードバック制御することができ、より効果的に手ブレ補正を行うことができる。なお、ホール素子７２とホール素子７４の出力信号は、配線基板９３を介して取り出される。

（回転球の保持機構）
プレート間に回転球５２と回転球６２を保持するために、ｙプレート７０をベースプレート側に吸引している。以下、ｙプレート７０を、ベースプレート５０に吸引して、回転球５２、６２を保持するための構成について説明する。永久磁石３２による磁力を吸引力として用いて、ベースプレート５０とｙプレート７０との間の間隔が一定になるように保持している。

図１７、図１８に示すように、ホール素子７４の背面側には、吸引ヨーク７３が配置されている。具体的には、吸引ヨーク７３が、配線基板９３に取り付けられている。従って、吸引ヨーク７３と永久磁石３２とは、ホール素子７４を介して、対向して配置される。これにより、永久磁石３２に磁石によって、吸引ヨーク７３が吸引される。永久磁石３２は上ホルダ３０を介してベースプレート５０に取り付けられ、配線基板９３がｙプレート７０に取り付けられている。このため、永久磁石３２が、ｙプレート７０をベースプレート５０に吸引する。永久磁石３２に磁力によって一定の吸引力が発生する。ｙプレート７０がベースプレート５０から外れるのを防ぐことができ、回転球５２と回転球６２がプレート間に保持される。位置検出に用いる永久磁石３２で回転球５２、６２を保持しているため、部品点数を削減することができる。これにより、組立工程を簡略化することができ、生産性を向上することができる。吸引ヨーク７３は、永久磁石３２に吸引される材料であればよく、例えば、強磁性体等を用いることができる。

さらに、本実施の形態では、回転球５２と回転球６２の両方が、開口部８の上側に配置されている。従って、磁力による吸引を開口部８の上側のみで行えばよい。すなわち、開口部８の下側については、吸引ヨークを取り付ける必要が無くなるため、部品点数を削減することができる。また、組立工程を簡略化することができ、生産性を向上することができる。回転球５２と回転球６２を配置する位置は、開口部８の上側に限定されるものではない。すなわち、開口部８の一端側に配置されていればよい。こうすることで、回転球５２、６２の脱落を防ぐための吸引力を簡便な構成で発生させることができる。

さらに、図１８の側面断面図に示すように、コの字型の上ホルダ３０が、ベースプレート５０に対してｙプレート７０を保持している。ベースプレート５０とｚプレート６０とｙプレート７０を重ね合わせた状態で、ｙプレート７０が上ホルダ３０の凹部３４に挿入されるように、上ホルダ３０をベースプレート５０に取り付ける。つまり、ベースプレート５０、ｚプレート６０、及びｙプレート７０のうち、最も撮像素子８１側のｙプレート７０の端部が凹部３４に挿入される。これにより、ｙプレート７０の位置が規制され、ベースプレート５０とｙプレート７０の隙間が一定以上になるのを防ぐことができる。

すなわち、撮像装置１００に外的な衝撃が加わった場合でも、回転球５２、６２が脱落するのを防止することができる。換言すると、上ホルダ３０が無い場合、衝撃が加わると、磁力による吸引力が外れてしまうおそれがある。この場合、回転球５２、６２が脱落してしまう恐れがある。

しかしながら、コの字状の上ホルダ３０を用いて、ベースプレート５０にｚプレート６０を保持することができる。同様に、下ホルダ４０がｚプレート６０の位置を規制している。よって、撮像装置１００に外的な衝撃が加わった場合でも、回転球６２が脱落するのを防止することができる。上ホルダ３０と下ホルダ４０とが、ｚプレート６０とｙプレート７０とを上下両側で移動可能に保持している。これにより、ベースプレート５０に対して、ｚプレート６０とｙプレート７０を確実に保持することができ、回転球５２、６２の脱落を防ぐことができる。もちろん、凹部３４と凹部４４は、回転球５２、６２が脱落しないような寸法で設計されている。

（アクチュエータの配置）
次に、ｙ方向、及びｚ方向に移動させるためのアクチュエータの配置について、図１８、及び図２０を用いて説明する。図１９は、コイル７６、及びコイル６３の配置を示すｚｙ平面図であり、図２０は図１９の構成に上ホルダ３０と下ホルダ４０とを取り付けた状態を示すｙｚ平面図である。

図１９に示すように、開口部８の上側にコイル７６が配置され、下側にコイル６３が配置されている。図２０に示すように、コイル６３を用いたモータをアクチュエータ９１とし、コイル７６を用いたモータをアクチュエータ９２とする。アクチュエータ９１は、コイル７６と上記の永久磁石３１によって構成され、アクチュエータ９２は、コイル６３と上記の永久磁石４１によって構成されている。

ｚ方向にｚプレート６０を駆動するアクチュエータ９１は、開口部８の上側に配置され、ｙ方向にｙプレート７０を駆動するアクチュエータ９２は、開口部８の下側に配置される。すなわち、開口部８の外側に配置されたアクチュエータ９１、９２の一方のアクチュエータ９１は開口部８の一端側に配置され、他方のアクチュエータ９２は、その反対側の他端に配置される。ｙｚ平面視において、アクチュエータ９１とアクチュエータ９２との間に、開口部８が配置される。

ｙｚ平面視において、開口部８を挟むように、アクチュエータ９１とアクチュエータ９２とが対向配置されるこのように、開口部８の外側における開口部の上端と下端の間の領域、すなわち、開口部８の左側と右側には、アクチュエータ９１、９２が配置されない。このようにすることで、アクチュエータが開口部８の左右両側に配置されなくなる。開口部８のｚ方向の両側に、アクチュエータを配置するスペースを設ける必要がなくなる。よって、撮像装置１００をｚ方向にスリム化することができる。もちろん、アクチュエータ９１、９２を左右に配置することで、縦方向にスリム化することも可能である。

（カバーユニット２０）
次に、カバーユニット２０の構成について、図２１〜図２３を用いて説明する。図２１は、ｙプレート７０にセンサユニット８０、及びカバーユニット２０が取り付けられた状態を示す斜視図であり、図２２は、その分解斜視図であり、図２３は、その断面図である。

図２１に示すように、ｙプレート７０には、センサユニット８０の基板８５が固定されている。基板８５は、撮像素子８１に接続される配線や制御回路、記憶回路等を有している。例えば、ｙプレート７０の背面側から、センサユニット８０の基板８５が取り付けられ、ｙプレート７０の開口部７０ａに、センサユニット８０の撮像素子８１が配置される。言い換えると、撮像素子８１は、レンズユニット７と撮像素子８１との間に配置されたベースプレート５０、ｚプレート６０、及びｙプレート７０のうち、最後方に位置するｙプレートに配置される。撮像素子８１は、光硬化性樹脂などによって、基板８５に固定されている。そして、センサユニット８０の前面側には、撮像素子８１を保護するためのカバーユニット２０が配置されている。

図２２に示すように、カバーユニット２０（フィルタ部）は、枠体２１と、フィルタ２２と、保持フレーム２３とを有している。枠体２１は、額縁状に形成されており、撮像素子８１の受光領域に対応する開口部２１ａを有している。枠体２１は、ポロン（登録商標）などのウレタンフォームによって形成されおり、約２．０ｍｍの厚みを有している。もちろん、枠体２１は、ウレタンフォームに限られるものではなく、厚みの数値は例示である。例えば、枠体２１として、ゴムや樹脂などの弾性体を用いることができる。枠体２１として、防塵材料を用いることが好ましい。

フィルタ２２は、例えば、厚さ１．４ｍｍの平坦な矩形状の板であり、撮像素子８１に向かう赤外線をカットする。従って、フィルタ２２はレンズ６を通過した赤外線を遮光するＩＲフィルタとなる。撮像素子８１の受光面上に枠体２１が配置され、枠体２１の上にフィルタ２２が配置される。すなわち、フィルタ２２と撮像素子８１の間には、枠体２１が介在する。撮像素子８１の受光面の近傍には、枠体２１の厚みに対応する空間が形成される。換言すると、撮像素子８１の受光面上には、枠体２１の開口部２１ａに対応する空間が生まれる。つまり、カバーユニット２０は、撮像素子８１の受光領域と所定の間隔を有してフィルタ２２を位置させる

保持フレーム２３は枠体２１とフィルタ２２とを基板８５に取り付ける。具体的には、保持フレーム２３は、フレーム部２３ａと、脚部２３ｂと、壁部２３ｃと、を有している。フレーム部２３ａは、額縁状に形成されており、開口部２３ｄを規定する、そして、フレーム部２３ａの対向する２辺からは、脚部２３ｂが基板８５側に向かって延在している。さらに、フレーム部２３ａの脚部２３ｂが設けられた２辺以外の２辺には、壁部２３ｃが形成されている。フレーム部２３ａのｙ方向に沿った２辺には壁部２３ｃが形成され、ｚ方向にった２辺には脚部２３ｂが形成されている。壁部２３ｃは、基板８５側に向かって延在している。

一方、ｙプレート７０には、脚部２３ｂを係止するためのツメ部７９が形成されている。保持フレーム２３と基板８５との間に、枠体２１とフィルタ２２とが挟持された状態で、ツメ部７９が、脚部２３ｂと係止する（図２３を合わせて参照）。カバーユニット２０が、センサユニット８０に対して固定される。保持フレーム２３が、フィルタ２２を介して、枠体２１を付勢する。従って、保持フレーム２３と基板８５との間にフィルタ２２と、枠体２１とを保持することができる。また、この状態では、対向する２つの壁部２３ｃの間に、フィルタ２２と枠体２１とが配置される。よって、フィルタ２２と枠体２１の位置がずれるのを防ぐことができる。カバーユニット２０は、開口部８内に配置される。

また、額縁状の枠体２１を撮像素子８１と接するように配置している。そして、フィルタ２２は、枠体２１によって撮像素子８１の受光面上に形成された空間を密閉する。これにより、ごみや塵などが撮像素子８１の受光面に付着するのを防ぐことができる、また、フィルタ２２と受光面とが、十分な距離だけ離れている。上記の例の、厚さ１．４ｍｍの枠体２１と厚さ２．０ｍｍのフィルタ２２を配置した場合、ウレタンフォームで形成された枠体２１が若干収縮し、フィルタ２２の前面と撮像素子８１の受光面までの距離は、約２．９ｍｍ程度となる。フィルタ２２の前面と撮像素子８１の受光面とは、枠体２１とフィルタ２２との厚さだけ離れている。従って、フィルタ２２の密閉空間と反対側の表面に付着したゴミ等は、撮像素子８１に受光面上では、無視できるレベルでしか像を結ぶことはない。よって、ゴミなどの影響を低減することができる。さらに、フィルタ２２の表面に付着したゴミを除去するために、撮像素子８１を振動させる機構等を設ける必要が無くなる。これにより、手ブレ補正機構９で駆動される部品を軽量化することができる。

レンズ６を通った可視光は、開口部２３ｄを通過し、フィルタ２２を通過し、開口部２１ａを通過して、撮像素子８１に入射する。これにより、撮像素子８１によって、被写体を撮像することができる。このようなカバーユニット２０をｙプレート７０に取り付けることで、手ブレ補正のための移動に応じて、カバーユニット２０も移動する。また、開口部８内に、カバーユニット２０を配置することで、手ブレ補正機構９を薄型化、小型化することができる。また、ウレタンフォーム等のスポンジを用いることで、軽量化を図ることができ、撮像素子８１を高速に駆動することができる。

２ カメラユニット
３ モニタ部
４ ヒンジ
５ 本体部
６ レンズ
７ レンズユニット
８ 開口部
９ 手ブレ補正機構
１０ レンズバリア
１４ バッテリカバー
１７ 開閉レバー
１８ 操作部
２０ カバーユニット
２１ 枠体
２１ａ 開口部
２２ フィルタ
２３ 保持フレーム
２３ａ フレーム部
２３ｂ 脚部
２３ｃ 壁部
２４ｃ 開口部
３０ 上ホルダ
３１ 永久磁石
３２ 永久磁石
３３ ヨーク
３４ 開放部
４０ 下ホルダ
４１ 永久磁石
４２ 永久磁石
５０ ベースプレート
５１ ｚシャフト
５２ 回転球
６０ ｚプレート
６１ ｙシャフト
６２ 回転球
６３ コイル
６４ 軸穴
６５ 球受け
７０ ｙプレート
７２ ホール素子
７３ 吸引ヨーク
７４ ホール素子
７５ 球受け
７６ コイル
７７ 軸穴
８０ センサユニット
８１ 撮像素子
９０ リアカバー
１００ 撮像装置

Claims (3)

1. 撮像素子とレンズユニットとの間に配置され、前記撮像素子と前記レンズユニットとを相対的に移動可能に連結し、前記レンズユニットからの光を前記撮像素子に導くための開口部を有する複数のプレートと、
   前記複数のプレートの間に配置された回転球と、
   前記撮像素子が配置されたセンサユニットと、
   前記センサユニットが固定されたプレートを、前記レンズユニットの方向に吸引する磁石と、
   前記磁石に対向して配置され、前記磁石の磁界により吸引される吸引部材と、
   前記磁石の磁界に基づいて、前記センサユニットが固定されたプレートの位置を検出する位置センサと、
   前記レンズユニットに固定されており、前記プレートの周端部が挿入される凹部を有し、前記凹部内で前記プレートを移動させるためのアクチュエータが構成される保持部材と、
   を備え、
   前記センサユニットが固定されたプレートは、前記保持部材の前記レンズユニットと反対側の外壁を覆う部分を有し、
   前記磁石は、前記センサユニットが固定されたプレートにおける前記保持部材の外壁を覆う部分及び前記保持部材の外壁の一方に対して固定され、
   前記吸引部材及び前記位置センサは、前記センサユニットが固定されたプレートにおける前記保持部材の外壁を覆う部分及び前記保持部材の外壁の他方に対して固定されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記位置センサは、前記磁石と前記吸引部材との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記回転球は、前記開口部よりも前記吸引部材側に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。

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