JP2005217993A - Photographing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、手振れによって生じる像振れを補正する機構を備えた撮影装置に関するものである。 The present invention relates to a photographing apparatus provided with a mechanism for correcting image blur caused by camera shake.
現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化され、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また、最近では、カメラに加わる手振れによって生じる像振れを防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。 With the current camera, all the important tasks for shooting such as determining exposure and focusing are automated, and it is very unlikely that people who are unskilled in camera operation will fail to shoot. Recently, a system for preventing image blur caused by camera shake applied to the camera has been studied, and a factor that causes a photographer to take a photograph is almost eliminated.
ここで、像振れを防ぐシステムについて簡単に説明する。 Here, a system for preventing image blur will be briefly described.
撮影時のカメラの手振れは周波数として通常1Hz〜10Hzの振動となっている。撮像媒体(フィルムや撮像素子)への露光の際に、上記の手振れを起こしていても像振れの無い画像を得るためには、第1に手振れによるカメラの振動を正確に検出し、第2に手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。 The camera shake at the time of shooting usually has a frequency of 1 Hz to 10 Hz. In order to obtain an image with no image blur even when the above-mentioned camera shake occurs during exposure to an imaging medium (film or image sensor), first, the camera vibration due to the camera shake is accurately detected, and second Therefore, it is necessary to correct the change in the optical axis due to camera shake.
このためには、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、この検出信号に対して像振れ補正を行うための演算処理を行う振動検出ユニットをカメラに搭載する。そして、像振れを補正するための補正装置を、振動検出ユニットの検出情報に基づいて駆動させる。 For this purpose, a camera is mounted with a vibration detection unit that detects acceleration, angular acceleration, angular velocity, angular displacement, and the like and performs arithmetic processing for performing image blur correction on the detected signal. Then, a correction device for correcting image blur is driven based on detection information of the vibration detection unit.
ここで、像振れを補正する第1の方法としては、レンズを移動させて光軸を偏心させる方法がある。また、第2の方法としては、撮像素子を撮影光軸と直交する方向に駆動して像振れを補正するものがある(例えば、特許文献1〜5参照)。
Here, as a first method for correcting the image blur, there is a method of decentering the optical axis by moving the lens. Further, as a second method, there is a method of correcting image blur by driving the image sensor in a direction orthogonal to the photographing optical axis (see, for example,
最近のデジタルカメラにおいては、撮像素子の小型化および低ノイズ化により、上記第2の方法のように撮像素子を移動させて撮影時の光学劣化を抑制することが比較的行い易くなってきている。特許文献1、2、3では、電磁的作用によって撮像素子を駆動して像振れを補正しており、特許文献4、5では、撮像素子を圧電的に駆動して像振れを補正している。
上述した特許文献1〜5に記載されているカメラでは、撮像素子の周辺に配置された撮像素子の駆動機構の構造が複雑となっているため、カメラが大型化してしまう。また、撮像素子を駆動した際に生じる熱によって撮像素子がノイズの影響を受けたり、感度が低下したりする問題がある。
In the cameras described in
上記の問題は、撮像素子を移動させて像振れ補正を行う場合に限られず、例えば焦点調節を行うために撮像素子を撮影光軸方向に移動させる駆動機構の場合や、実際の合焦駆動ではなく、合焦のための情報を得るために撮像素子を撮影光軸方向に細かく振動させる場合(ウォブリング)においても発生するおそれがある。 The above problem is not limited to image blur correction by moving the image sensor. For example, in the case of a drive mechanism that moves the image sensor in the direction of the photographing optical axis to perform focus adjustment, In addition, there is a possibility that it may occur even when the image sensor is vibrated finely in the direction of the photographing optical axis (wobbling) in order to obtain information for focusing.
本発明の撮影装置は、被写体像を光電変換する撮像素子と、撮像素子を移動可能に支持する支持部材と、撮像素子における受光面とは反対の背面側に設けられた磁石と、支持部材における磁石に光軸方向にて略対向する領域に設けられ、磁石との間での電磁作用により撮像素子を駆動するコイルとを有することを特徴とする。 An imaging device according to the present invention includes an image sensor that photoelectrically converts a subject image, a support member that movably supports the image sensor, a magnet that is provided on the back side opposite to the light receiving surface of the image sensor, and a support member. And a coil that is provided in a region substantially facing the magnet in the optical axis direction and drives the imaging device by electromagnetic action with the magnet.
本発明の撮影装置によれば、磁石を撮像素子の背面側に設けるとともに、コイルを前記磁石と光軸方向にて略対向する領域に設けることによって、撮像素子を駆動するための機構を簡単な構成とすることができるとともに、撮像素子の背面側のスペースを効率良く利用できる。これによって、撮影装置の小型化を図ることが可能となる。 According to the photographing apparatus of the present invention, a magnet is provided on the back side of the image sensor, and a coil is provided in a region substantially opposed to the magnet in the optical axis direction, thereby providing a simple mechanism for driving the image sensor. While being able to set it as a structure, the space of the back side of an image sensor can be utilized efficiently. This makes it possible to reduce the size of the photographing apparatus.
ここで、撮像素子の背面に当接し、撮像素子の放熱を行う磁性部材を設ければ、撮像素子で発生する熱によってノイズの増加および撮像素子の感度の低下を抑制することができる。 Here, if a magnetic member that contacts the back surface of the image sensor and dissipates heat from the image sensor is provided, an increase in noise and a decrease in sensitivity of the image sensor can be suppressed by heat generated in the image sensor.
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.
図1は、本発明の実施例1であるデジタルカメラ(撮影装置)の断面図であり、主にレンズ鏡筒の構成を示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a digital camera (photographing apparatus) that is
図1において、レンズ鏡筒16内には、物体側から順に、レンズ鏡筒16の先端に固定された第1レンズユニット11と、撮影光学系の変倍のために撮影光軸10上を移動する第2レンズユニット12と、撮影光学系の焦点調節のために撮影光軸10上を移動する第3レンズユニット13とが配置されている。このレンズ鏡筒16は、カメラ本体17に備え付けられている。
In FIG. 1, in the
撮像素子ユニット15は、レンズ鏡筒16の後部に配置されている。撮像素子ユニット15内に設けられた、CCDやCMOSセンサ等の撮像素子は、上記のレンズユニット11〜13および光学ローパスフィルタ14を通過した撮影光束を受光する。
The
図2は、撮像素子ユニット15をカメラ正面側(物体側)から見た図であり、図3(A)は、撮像素子ユニット15を側面から見たときの拡大図である。
2 is a diagram of the
撮像素子151の表面(受光面)には、赤外カットフィルタ152が設けられている。赤外カットフィルタ152および撮像素子151は、保持枠153(振れ補正ユニットの一部)に保持されている。
An
保持枠153の上端部および下端部には、図3(A)に示すように溝部153aが設けられており、この溝部153aのうち光軸方向で向かい合う側壁には、偏心ピン157の先端に球状に形成された当接部157aが当接している。偏心ピン157は、地板156の穴部に圧入されており、保持枠153は、偏心ピン157によって光軸方向において位置決めされている。
As shown in FIG. 3A, a
一方、溝部153aの底面と当接部157aとの間や、溝部153aのうちカメラ横方向で向かい合う側壁と当接部157aとの間には、図2および図3に示すように、クリアランスが設けられている。このため、保持枠153は偏心ピン157に対して摺動することによって、矢印1516p方向(ピッチ方向)、矢印1516y方向(ヨー方向)、矢印1516r方向(時計方向)に動くことができる。すなわち、保持枠153は、光軸と直交する面内を移動することができる。
On the other hand, clearances are provided between the bottom surface of the
偏心ピン157にはマイナス溝部157bが設けられており、マイナスドライバーなどを利用して偏心ピン157を地板156に対して回転させると、偏心ピン157の当接部157aと当接する溝部153aの光軸方向における位置を微少量変位させることができる。すなわち、図3(B)に示すように、当接部157aの中心が偏心ピン157の回転軸に対して所定量dだけずれており、偏心ピン157の回転によって溝部153aの位置を変えることができる。
The
例えば偏心量dが±0.2mmである場合において、3つの偏心ピン157を同じ方向に同じ量だけ回すと、撮像素子151(保持枠153)はレンズ鏡筒16(又は光学ローパスフィルタ14)に対して最大±0.2mmのピント方向(光軸方向)の調整ができる。
For example, when the eccentric amount d is ± 0.2 mm, if the three
また、3つの偏心ピン157のうち1つ或いは2つの偏心ピン157を回転させると、撮像素子151の受光面と撮影光軸10とのなす角度を微妙に調整でき、これにより像の方ボケを補正することができる。
Further, by rotating one or two of the three
偏心ピン157の当接部157aは球状に形成されているため、撮像素子151の受光面が撮影光軸10に対して傾いても、当接部157aおよび溝部153aの当接は点接触を維持したままであり、撮像素子151を容易に傾かせることができる。
Since the
3本の偏心ピン157のうち、撮像素子ユニット15の上下方向において互いに向かい合い、軸1515上に配置された2つの偏心ピン157それぞれには、圧縮コイルバネ158(第1および第2のコイルバネ)が設けられている。この圧縮コイルバネ158は、互いに相反する方向に保持枠153を付勢している。
Of the three
これらの圧縮コイルバネ158の付勢力は互いに相殺する方向に働くため、これらの付勢力による駆動負荷は生じないで、保持枠153の光軸直交面内の変位に応じたバネ力(バネ定数)だけが駆動負荷となる。
Since the urging forces of these
圧縮コイルバネ158の矢印1516p方向のバネ力(バネ定数)はバネの線径、有効巻き数、コイル径、線材の横弾性係数により設定され、矢印1516y方向のバネ力(曲げ応力)はバネの線径、有効巻き数、コイル径、線材の縦弾性係数、およびバネの長さとコイル径の比により設定される。
The spring force (spring constant) in the direction of the
したがって、バネの長さとコイル径を適切に設定すると、矢印1516p方向のバネ力と矢印1516y方向のバネ力を略等しくすることができ、これら2方向にバランス良く保持枠153を駆動させることができる。
Accordingly, when the spring length and the coil diameter are appropriately set, the spring force in the direction of the
図3(A)に示すように、保持枠153には磁性材(例えば鉄材)で構成された放熱板(磁性部材)154が設けられ、撮像素子151の受光面と光軸方向で対向する面(背面)に接触している。この放熱板154は、連続的な撮像動作に伴って撮像素子151で発生した熱を外部に放出させる役割を果たす。撮像素子151は高熱になるほど撮像感度が低下し、ノイズも増えるため、これを防ぐために放熱板154が必要となる。
As shown in FIG. 3A, the
本実施例では、放熱板154に磁石155p、155yを吸着によって固定させている。また、磁石155p、155yは、図2や図3(A)に示すように、光軸直交面内に配置されているとともに、撮像素子151と光軸方向で重なる領域内に配置されている。ここで、放熱板154に磁石155p、155yを固定することで、図3(A)で示すように放熱板154に磁路155aを形成させることができ、放熱板154を用いて磁石155p、155yの有効利用ができる。
In this embodiment, the
地板156のうち、磁石155p、155yに対して特定の間隔をおいて光軸方向で向かい合う領域には、コイル159p、159yが設けられている。すなわち、コイル159p、159yは、図2や図3(A)に示すように光軸直交面内に配置されている。ここで、コイル159pに電流を流すと、コイル159pおよび磁石155pの磁気的相互作用によって、保持枠153(撮像素子151)が矢印1516p方向に移動する。同様に、コイル159yに電流を流すと、保持枠153が矢印1516y方向に移動する。
本実施例によれば、撮像素子151を駆動するための駆動部材(磁石155p、155yやコイル159p、159y)を、撮像素子151(保持枠153)の背面側(撮像素子151と撮影光軸方向で重なる領域内)に配置している。このため、上記の駆動部材を撮像素子151に対して光軸直交方向に配置する場合に比べて、撮像素子ユニット15(更にはカメラ)が光軸直交方向で大型化するのを防止することができる。
According to the present embodiment, the drive members (
しかも、一対の磁石155p、155yや一対のコイル159p、159yを光軸直交面内に配置することで、これら一対の部材を光軸方向で並べて配置する場合に比べて撮像素子ユニット15が光軸方向で大型化するのを抑制することができる。すなわち、本実施例(以下に説明する実施例でも同様)では、撮像素子151(保持枠153)の裏側(撮像素子151に対して図3(A)の右側)のスペースを効率良く利用することによって、撮像素子ユニット15、更にはカメラの小型化を図ることができる。また、本実施例では、後述するように簡単な構成によって撮像素子151を矢印1516p方向および矢印1516y方向に移動させることができる。
In addition, by arranging the pair of
ここでコイル159p、159yを保持枠153に配置せず、地板156に配置した理由を説明する。
Here, the reason why the
上述した保持枠153の駆動構成においては、コイル159p、159yが磁石155p、155yよりも大きくなる。このため、可動側(保持枠153)にコイル159p、159yを配置すると、保持枠153の移動に伴うコイル159p、159yの逃げを多く設ける必要があり、撮像素子ユニット15が大型化してしまう。
In the drive configuration of the holding
本実施例のようにコイル159p、159yよりも小さい磁石155p、155yを保持枠153(可動側)に配置した場合には、上記の場合に比べて撮像素子ユニット15を小型化できる。すなわち、保持枠153の移動に伴う磁石155p、155yの動作領域を、保持枠153にコイル159p、159yを設けたときのコイル159p、159yの動作領域よりも小さくできる。また、上述したように放熱板154を磁路板(ヨーク)として使用することもできる。
When the
一方、磁石155p、155yを固定側(地板156)に設けると、地板156には磁路板を設ける必要があるために、地板156が大型化してしまう。また、コイル159p、159yに電流を流していると、コイル159p、159yでの発熱によって撮像素子151に悪影響(例えば、ノイズの増加)を及ぼす恐れがある。
On the other hand, if the
上記の理由から、撮像素子ユニット15の小型化を図りつつ、コイル159p、159yの発熱によって撮像素子151での撮像性能に影響を与えないために、本実施例では、磁石155p、155yを保持枠153(撮像素子151)側に配置し、コイル159p、159yを地板156側に配置している。このようにコイル159p、159yを撮像素子151から離して配置するとともに、コイル159p、159yとの間に配置された放熱板154によって、コイル159p、159yの発熱による撮像素子151への悪影響を抑制することができる。
For the above reasons, in this embodiment, the
一方、地板156にはダンパー板1517が設けられている。ダンパー板1517は、例えば銅板などの非磁性板で構成されており、磁石155p、155yと引き合わないようになっている。
On the other hand, the
そして、保持枠153の移動に伴って磁石155p、155yが移動すると、ダンパー板1517に渦電流が発生し、この過電流により保持枠153の地板156に対するダンピングが行われる。
When the
地板156に設けられた各コイル159p、159yの中央部にはホール素子などの磁気検出センサ1511p、1511yが設けられており、対向する磁石155p、155yの移動による磁界変化を検出している。即ち、磁気検出センサ1511pは保持枠153の矢印1516p方向の移動を検出し、磁気検出センサ1511yは保持枠1516y方向の移動を検出している。
本実施例のカメラでは、以下に述べるように、磁気検出センサ1511p、1511yの検出結果に基づいて保持枠153の駆動制御を行うことで、カメラに加わる手振れによって生じる像振れを補正するようにしている。
In the camera according to the present embodiment, as described below, the drive control of the holding
本実施例のように保持枠153(撮像素子151)を光軸と直交する面内で移動させて像振れを補正することによって、像振れ補正を行うためにレンズを光軸直交面内で移動させる必要がなくなる。これにより、レンズの設計自由度があがり、レンズ鏡筒を径方向で小型化できる。しかも、レンズ鏡筒内にレンズ駆動用のフレキシブル基板を這いまわす必要が無いため、フレキシブル基板によって撮影光が反射するといった問題も避けることができる。 As in this embodiment, the lens is moved in the plane orthogonal to the optical axis in order to correct the image blur by moving the holding frame 153 (image sensor 151) in the plane orthogonal to the optical axis. There is no need to let them. This increases the degree of freedom in designing the lens, and the lens barrel can be downsized in the radial direction. In addition, since it is not necessary to move the lens driving flexible substrate in the lens barrel, the problem that the photographing light is reflected by the flexible substrate can be avoided.
図4は、本実施例のカメラのうち像振れ補正に関する回路構成を示したブロック図である。 FIG. 4 is a block diagram showing a circuit configuration relating to image blur correction in the camera of this embodiment.
本実施例では、カメラに加わる振動を検出するための振動検出センサ45pとしてカメラの振れ角速度を検出する振動ジャイロを用いている。振動ジャイロはカメラのメインスイッチ425のオンと同期して駆動され、カメラに加わる振れ角速度の検出を開始する。なお、振動検出センサ45pは、矢印1516p方向に関する振動を検出するためのセンサであり、本実施例のカメラには、矢印1516y方向に関する振動を検出するためのセンサも設けられている。これらのセンサの原理は同じであるため、以下、振動検出センサ45pについてのみ説明する。
In the present embodiment, a vibration gyro that detects the shake angular velocity of the camera is used as the vibration detection sensor 45p for detecting vibration applied to the camera. The vibration gyro is driven in synchronism with the turning on of the
振動検出センサ45pの出力信号は振動信号差動回路420pによりカメラマイコン411からのDC信号との差分が求められ、その後差動信号増幅回路421pで増幅させられる。
The difference between the output signal of the vibration detection sensor 45p and the DC signal from the
差動信号増幅回路421pはアナログ回路で構成されるローパスフィルタを有し、このローパスフィルタにより、A/D分解能にあわせて振動信号差動回路420pの出力信号が適宜増幅されると共に、振れ角速度信号に重畳する高周波のノイズがカットされる。これは振れ角速度信号をカメラマイコン411に入力する時のA/D回路410pのサンプリングが振れ角速度信号のノイズにより読み誤りが起きるのを避けるためである。
The differential
差動信号増幅回路421pの出力信号は、A/D回路410pによりサンプリングされてカメラマイコン411に取り込まれる。デジタル信号に変換された差動信号増幅回路421pの信号は、DC成分抽出時定数切換回路422p、第1記憶回路412pおよび第1差動回路413pに入力する。
The output signal of the differential
DC成分抽出時定数切換回路422pは、デジタルフィルタによるローパスフィルタであり、このフィルタによって差動信号増幅回路421pの出力信号に重畳しているDCバイアス成分が抽出される。DC成分抽出時定数切換回路422pは、0.1Hz以上の周波数の信号をカットする周波数特性を有しており、カメラに加わる1〜10Hzの手振れ周波数帯域以下の周波数(DC)成分だけを抽出する特性になっている。
The DC component extraction time
しかしながら、このように0.1Hz以上の周波数信号をカットする特性にすると、振動検出センサ45pからの振れ信号が入力されてから完全にDC成分が抽出されるまでには10秒近くかかってしまう問題がある。 However, when the frequency signal of 0.1 Hz or higher is cut in this way, it takes nearly 10 seconds until the DC component is completely extracted after the shake signal from the vibration detection sensor 45p is input. There is.
そこで、カメラのメインスイッチ425がオンとなってから例えば0.1秒まではDC成分抽出時定数切換回路422pの時定数を小さくしておく(例えば10Hz以上の周波数の信号をカットする特性にする)ことにより、0.1秒位の短い時間でDC成分を抽出できる。その後に時定数を大きくし、0.1Hz以上の周波数のみカットする特性にしてDC成分抽出時定数切換回路422pにより振れ角速度信号が劣化しないようにしている。
Therefore, the time constant of the DC component extraction time
尚、タイマカウント回路423pは、メインスイッチ425の出力を適宜遅延させて所望のブロックに出力する役割を果たしている。ここでは、メインスイッチ425の出力を、0.1秒遅らせてDC成分抽出時定数切換回路422pに入力して、その時に定数を切替えている。
The
DC成分抽出時定数切換回路422pにより抽出されたDC成分は、D/A回路430pでアナログ信号に再変換された後、振動信号差動回路420pに入力され、振動検出センサ45pの出力信号との差が求められる。この構成により振動信号差動回路420pの出力は振動検出センサ45pの信号からDC成分をカットした信号となる。このため、第1記憶回路412pおよび第1差動回路413pには、DC成分が除去された手振れ信号のみが入力されることになる。
The DC component extracted by the DC component extraction time
しかしながら実際には、差動信号増幅回路421pでの増幅により僅かではあるが再びDCバイアス成分が振れ角速度信号に重畳するため、カメラマイコン411内において再度DCカットを行う必要がある。
However, in practice, since the DC bias component is superimposed again on the shake angular velocity signal, although slightly by amplification by the differential
そこで、例えばメインスイッチ425がオンになってから0.2秒後にサンプリングされた振れ角速度信号を第1記憶回路412pで記憶し、第1差動回路413pにおいて上記記憶値および振れ角速度信号の差を求めることでDCカットを行う。
Therefore, for example, the shake angular velocity signal sampled 0.2 seconds after the
尚、この動作では大まかなDCカットしかできず、メインスイッチ425がオンになってから0.2秒後に記憶された振れ角速度信号の中にはDC成分ばかりでなく、実際の手振れによる成分も含まれている。このため、本実施例では、デジタルフィルタで構成されたDCカットフィルタ414pにより十分なDCカットを行っている。
In this operation, only a rough DC cut can be performed, and the shake angular velocity signal stored 0.2 seconds after the
DCカットフィルタ414pの時定数もDC成分抽出時定数切換回路422pと同様に変更可能になっており、メインスイッチ425がオンになってから0.2秒経過した後、更に0.2秒費やして、DCカットフィルタ414pでの時定数を徐々に大きくしている。具体的には、DCカットフィルタ414pはメインスイッチ425のオンから0.2秒経過した時には10Hz以下の周波数をカットするフィルタ特性であり、その後50msec毎にフィルタ414pでカットする周波数を5Hz、1Hz、0.5Hz、0.2Hzと下げていく
但し、時定数の変更動作の間に、撮影者がシャッタレリーズボタンを半押し(sw1(426)をオン)して撮影準備動作(測光や焦点調節)を行った時には、直ちに撮影を行う可能性があり、時間を費やして時定数変更を行うことが好ましくない場合もある。そこで、そのような時には撮影条件に応じて時定数変更を途中で中止する。
The time constant of the DC cut
例えば、測光結果に基づくカメラマイコン411での演算によりシャッタスピードを1/60secに設定する必要があり、かつ撮影光学系の焦点距離が150mmのときには、像振れ補正の精度はさほど要求されない。この場合、DCカットフィルタ414pでの時定数変更は、0.5Hz以下の周波数をカットする特性まで変更した時点で完了とする。
For example, when it is necessary to set the shutter speed to 1/60 sec by calculation in the
すなわち、シャッタスピードと撮影光学系の焦点距離との積により、時定数変更量を制御することができる。これにより、時定数変更の時間を短縮でき、撮影動作を優先させてシャッタチャンスを逃すのを防止することができる。 That is, the time constant change amount can be controlled by the product of the shutter speed and the focal length of the photographing optical system. Thereby, the time for changing the time constant can be shortened, and it is possible to prevent the photo opportunity from being missed by giving priority to the photographing operation.
ここで、特定のシャッタスピードよりも速いシャッタスピード、或いは特定の焦点距離よりも短い焦点距離の場合、DCカットフィルタ414pでの時定数変更は、1Hz以下の周波数をカットする特性まで変更した時点で完了とする。また、上記特定のシャッタスピードよりも遅いシャッタスピード、又は上記特定の焦点距離よりも長い焦点距離の場合、時定数変更が最後まで完了するまで撮影を禁止する。
Here, in the case of a shutter speed faster than a specific shutter speed or a focal length shorter than a specific focal length, the time constant change by the DC cut
積分回路415pは、シャッタレリーズボタンの半押し(sw1のオン)に応じてDCカットフィルタ414pの出力信号に対して積分を始め、角速度信号を角度信号に変換する。但し、前述したようにDCカットフィルタ414pでの時定数変更が完了していない場合には、時定数変更が完了するまで積分動作を行わない。
The integration circuit 415p starts to integrate the output signal of the DC cut
尚、図4では省略しているが、積分回路415pで生成された角度信号は、このときの撮影光学系の焦点距離および被写体距離に関する情報に基づいて適宜増幅され、振れ角度に応じた適切な量だけ像振れ補正機構(撮像素子ユニット15や後述する補正レンズユニット)が駆動されるように変換される。すなわち、ズーミングおよびフォーカシングにより撮影光学系の状態が変化し、像振れ補正機構の駆動量に対して光軸偏心量が変わるため、この補正を行う必要がある。
Although not shown in FIG. 4, the angle signal generated by the integration circuit 415p is appropriately amplified based on information regarding the focal length and subject distance of the photographing optical system at this time, and is appropriately set according to the shake angle. The image blur correction mechanism (the
シャッタレリーズボタンの押し切り(sw2(427)のオン)によって、像振れ補正機構が振れ角度信号に応じて駆動し始めるわけであるが、この時像振れ補正機構での振れ補正動作が急激に始まらないように注意する必要がある。第2記憶回路416p及び第2差動回路417pは、この対策のために設けられている。
When the shutter release button is fully pressed (sw2 (427) is turned on), the image shake correction mechanism starts to be driven in accordance with the shake angle signal. At this time, the shake correction operation by the image shake correction mechanism does not start abruptly. Need to be careful. The second memory circuit 416p and the second
第2記憶回路416pは、シャッタレリーズボタンの押し切り(sw2オン)動作に同期して積分回路415pの出力信号(振れ角度信号)を記憶する。第2差動回路417pは、積分回路415pの出力信号と第2記憶回路416pの出力信号との差を求める。
The second storage circuit 416p stores the output signal (deflection angle signal) of the integration circuit 415p in synchronization with the shutter release button being fully pressed (sw2 on). The second
このため、sw2がオンとなったときの第2差動回路417pへの2つの入力信号は等しく、第2差動回路417pの出力信号(像振れ補正機構の駆動目標値を示す信号)はゼロであるが、その後ゼロから連続的に出力が行われる。すなわち、第2記憶回路416pは、sw2がオンとなったときの積分回路415pの出力信号を原点としている。これにより、像振れ補正機構が急激に駆動されるのを抑制することができる。
For this reason, when sw2 is turned on, the two input signals to the second
第2差動回路417pの出力信号(像振れ補正機構の駆動目標値を示す信号)は、第3差動回路424pに入力される。また、第3差動回路424pには、撮像素子ユニット15に設けられた磁気検出センサ1511pからの信号が入力されるようになっている。磁気検出センサ1511pの出力信号は、磁気信号増幅回路428pで適宜増幅された後、A/D回路429pを介してカメラマイコン411(第3差動回路424p)に取り込まれる。
The output signal of the second
第3差動回路424pは、A/D回路429pの出力信号と第2差動回路417pとの差を求める。すなわち、第3差動回路424pの出力は、実際の保持枠153の動き(磁気検出センサ1511pの出力)と目標値(振動検出センサ45pの出力に基づく演算値)の偏差となる。そして、上記の偏差に従って保持枠153が駆動されることになるので、保持枠153は目標値に対して忠実に駆動されるようになる。
The third
第3差動回路424pの出力信号はPWMデューティ変更回路418pに入力される。ここで、上記の目標値に対する偏差量に対応した電圧或いは電流をコイル159pに印可することにより、保持枠153は振れ角度に対応して駆動されるが、コイル159pの駆動消費電力及びコイル159pの駆動トランジスタの省電力化のためにはPWM駆動が望ましい。
The output signal of the third
そこで、本実施例では、PWMデューティ変更回路418pにより目標値に対する偏差量に応じてコイル159pの駆動デューティを変更している。例えば、周波数が20KHzのPWMにおいて第3差動回路424pの出力(目標値)が2048のときにはデューティゼロ、4096のときにはデューティ100とし、この範囲を等分にして目標値に応じたデューティを決定することができる。
Therefore, in this embodiment, the drive duty of the
尚、デューティは目標値に基づいて決定するだけでなく、カメラの撮影条件(温度やカメラの姿勢、バッテリの状態)に基づいて細かく制御することで、精度良い像振れ補正を行うことができる。 The duty is determined not only based on the target value, but also finely controlled based on the shooting conditions of the camera (temperature, camera posture, battery state), so that image blur correction can be performed with high accuracy.
PWMデューティ変更回路418pの出力はPWMドライバ等の公知の駆動回路419pに入力される。そして、駆動回路419pの出力が撮像素子ユニット15のコイル159pに印可されることで、撮像素子ユニット15において振れ補正が行われる。具体的には、撮像素子151等を保持する保持枠153が図2の矢印1516p方向に動作することになる。
The output of the PWM
駆動回路419pは、sw2(427)のオンに同期して動作を開始し、像面への露光が終了すると上記動作を終了する。また、露光が終了してもレリーズボタンが半押し(sw1がオン)されている限りにおいては、積分回路415pでの積分動作が継続されており、sw2が再びオンとなったときに第2記憶回路416pは積分回路415pからの新たな積分出力を記憶する。
The
レリーズボタンの半押しを止めると、積分回路415pはDCカットフィルタ414pの出力に対する積分を止め、リセットを行う。リセットとは、今まで積分してきた情報をすべてカラにすることである。
When the half-press of the release button is stopped, the integration circuit 415p stops the integration with respect to the output of the DC cut
メインスイッチ425がオフとなったときに、振動検出センサ45pでの動作が停止し、像振れ補正動作のシーケンスが終了する。以上の説明は、図2の矢印1516p方向における像振れ補正に関するものであり、図2の矢印1516y方向における像振れ補正も上記と同様に行われる。
When the
尚、積分回路415pの出力信号が所定値よりも大きくなったときには、カメラのパンニングが行われたと判断してDCカットフィルタ414pの時定数を変更する。例えば、0.2Hz以下の周波数をカットする特性であったものを、1Hz以下の周波数をカットする特性に変更し、所定時間をかけて時定数をもとに戻していく。
When the output signal of the integration circuit 415p becomes larger than a predetermined value, it is determined that the camera is panned and the time constant of the DC cut
DCカットフィルタ414pでの時定数の変更量も積分回路415pの出力信号の大きさにより制御される。すなわち、積分回路415pの出力が第1の閾値を超えたときにはDCカットフィルタ414pの特性を0.5Hz以下の周波数をカットする特性とし、第2の閾値(>第1の閾値)を超えたときには1Hz以下の周波数をカットする特性とし、第3の閾値(>第2の閾値)を超えたときには5Hz以下の周波数をカットする特性としている。また、積分回路415pの出力が第3の閾値に対して非常に大きくなったときには、積分回路415pを一旦リセットして演算上の飽和(オーバーフロー)を防止している。
The amount of change of the time constant in the DC cut
本実施例において、DCカットフィルタ414pはメインスイッチ425のオンから0.2秒後に作動を開始する構成になっているがこれに限られるものではなく、シャッタレリーズボタンの半押し(sw1のオン)の時点で作動を開始するようにしてもよい。この場合には、DCカットフィルタ414pでの時定数変更が完了した時点から積分回路415pを作動させる。
In this embodiment, the DC cut
また、積分回路415pもシャッタレリーズボタンの半押し(sw1のオン)で作動を開始させているが、シャッタレリーズボタンの押し切り(sw2のオン)の時点から作動を開始させる構成としてもよい。この場合には、第2記憶回路416p及び第2差動回路417pを設ける必要が無くなる。さらに、振動検出センサ(振動ジャイロ)45pもシャッタレリーズボタンの半押し(sw1のオン)で起動させてもよい。
The integration circuit 415p is also started to operate when the shutter release button is half-pressed (sw1 is turned on). However, the operation may be started when the shutter release button is fully pressed (sw2 is turned on). In this case, it is not necessary to provide the second memory circuit 416p and the second
以上のような構成で保持枠153は駆動制御されるが、図2で示したように保持枠153は地板156に対して矢印1516p、1516y、1516r方向に自由に動くことができる。矢印1516p、1516y方向は、像振れ補正を行う際の保持枠153の移動方向となる。ここで、コイル159p、159yに電流を流して保持枠153を駆動するときには、撮像素子ユニット15内の摩擦、保持枠153の重心のアンバランスおよび圧縮コイルバネ158のバネ力のアンバランス等によって、矢印1516r方向(光軸回り)にも保持枠153が回転してしまう恐れがある。
Although the holding
レンズを駆動して像振れ補正を行う場合には、レンズが光軸回りに回転しても撮影に影響を与えることはない。しかし、本実施例のように撮像素子151を駆動して像振れ補正を行う場合においては、撮像素子151の矢印1516r方向の回転(駆動誤差)は、そのまま画質の劣化(画像の回転)につながる。
When image blur correction is performed by driving a lens, shooting is not affected even if the lens rotates about the optical axis. However, when image blur correction is performed by driving the
このため、本実施例においては、以下に説明するように保持枠153が矢印1516r方向に回転しないような構成が設けられている。
For this reason, in this embodiment, as described below, a configuration is provided in which the holding
図5は、図2に示す撮像素子ユニット15から可動部材(保持枠153など)を取り外した状態を示す図である。図5中の破線は、地板156に対して紙面上側に配置される回り止め部材1510を示す。
FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which a movable member (such as the holding frame 153) is removed from the
回り止め部材(可動部材)1510は、図3(A)に示すように保持枠153と地板156の間に配置された薄板であり、実際には厚さ0.1mm程度の樹脂シート、あるいはそれに金属メッキを施したシートで作成されている。
The anti-rotation member (movable member) 1510 is a thin plate disposed between the holding
回り止め部材1510には、矢印1516p方向に延びる一対の長穴部1510aと、矢印1516y方向に延びる一対の長穴部1510bとが形成されており、長穴部1510aには、地板156から光軸方向に延びるピン156aが係合している。このため、回り止め部材1510は地板156に対して矢印1516p方向にのみ移動可能になっている。
The
また、ピン156aは、長穴部1510aを貫通して保持枠153側に突出している。ここで、保持枠153のうちピン156aに対して光軸方向で向かい合う領域には、凹形状の逃げ部153bが形成されている(図6参照)。このため、保持枠153が光軸直交面内を移動しても、ピン156aが保持枠153に当接することはなく、保持枠153の動作を妨げることはない。なお、上述したようにピン156aを保持枠153側に延びるように形成することで、回り止め部材1510が地板156から外れるのを防止している。
Further, the
図6は保持枠153を裏側(図3(A)の右側)から見たときの図であり、図5と同様に回り止め部材1510を破線で示してある。
FIG. 6 is a view of the holding
ここで、保持枠153から突出しているピン153bは、回り止め部材1015の長穴部1510bと係合しており、保持枠153は回り止め部材1510に対して矢印1516y方向にのみ移動可能になっている。また、ピン153bは、回り止め部材1015の長穴部1510bを貫通するとともに、ダンパー板1517を貫通して地板156側に突出している。
Here, the
ここで、地板156のうちピン153bに対して光軸方向で向かい合う領域には、凹形状の逃げ部156bが設けられている。また、ダンパー板1517には、逃げ部156bの形状と略同形状の穴部1517aが形成されている。このため、ピン153bが保持枠153の動作(振れ補正駆動)に応じて移動したときにも、ピン153bが、ダンパー板1517や地板159に接触しないようになっている。
Here, a
上述した撮像素子ユニット15の構成において、撮像素子151を矢印1516p方向に移動させるときには、保持枠153および回り止め部材1510が一体となって、地板156に対して矢印1516p方向(第1の方向)に移動することになる。また、撮像素子151を矢印1516y方向に移動させるときには、保持枠153が回り止め部材1510および地板156に対して矢印1516y方向(第2の方向)に移動することになる。
In the configuration of the
このような構成を採ることによって、撮像素子151(保持枠153)が矢印1516r方向に回転するのを阻止することができる。すなわち、厚みの薄いシート材(回り止め部材1510)を保持枠153と地板156の間に挟むだけで、撮像素子151の矢印1516r方向の回転を簡単に阻止でき、簡単な構成で撮像素子151を矢印1516p方向および矢印1516y方向に精度良く駆動することができる。
By adopting such a configuration, it is possible to prevent the image sensor 151 (holding frame 153) from rotating in the direction of the
図2において、撮像素子151には、この出力信号を図3のIC1512などに導くフレキシブル基板1513a、1513bが接続されている。
In FIG. 2,
ここで、図2に示すフレキシブル基板1513a、1513bは、フレキシブル基板1513a、1513bを撮像素子151から光軸直交方向に延出させた後に、光軸直交面に対して角度を持つように折り曲げ、この状態でさらに保持枠153の外枠に沿って折り曲げることによって形成される。
Here, the
図7はフレキシブル基板1513a、1513bの展開図であり、これらの基板は一端側(端部1513c)で接続されている。端部1513cは撮像素子151と接続される部分であり、スリット1513dによりフレキシブル基板1513aと1513bに分離されている。
FIG. 7 is a development view of the
ここで、フレキシブル基板1513a、1513bのそれぞれを、一点差線1513a1、1513b1で谷折りし、且つ斜線部1513fに示す領域を屈曲させることで、フレキシブル基板1513a、1513bを図2に示す形状とすることができる。
Here, each of the
フレキシブル基板1513aとフレキシブル基板1513bとを分離させているのは、カメラの小型化を図るためである。すなわち、本実施例のようにフレキシブル基板を分離させない構成とした場合、例えば図7の一点鎖線1513b1でフレキシブル基板を谷折りすると、フレキシブル基板の高さ(光軸方向の長さ)が寸法1513eとなり、本実施例に比べて高くなってしまう。これは、フレキシブル基板の配置スペースが光軸方向で大きくなってしまい、カメラの小型化を妨げることになってしまう。
The reason why the
そこで、本実施例のように2つのフレキシブル基板1513a、1513bを用い、各フレキシブル基板1513a、1513bを折り曲げることによって、フレキシブル基板の高さを抑えることができる。
Therefore, the height of the flexible substrate can be suppressed by using the two
一方、フレキシブル基板1513a、1513bの周囲にはシールド1514a、1514b、1514cが設けられている。シールド1514aは外部からの干渉を防ぐためのものであり、シールド1514b、1514cは2つのフレキシブル基板1513a、1513bの間の干渉を防ぐためのものである。
On the other hand, shields 1514a, 1514b, and 1514c are provided around the
各シールド1514a、1514b、1514cは、フレキシブル基板1513a、1513bから特定の距離だけ離して配置されている。すなわち、保持枠153が矢印1516p、1516y方向に最大量移動したときにも、シールド1514a、1514b、1514cがフレキシブル基板1513a、1513bと接触しないようにしている。これは、両者が接触した場合には、保持枠153の駆動負荷になるためである。
Each
次に、上述した実施例1の変形例について説明する。なお、実施例1で説明した部材と同じ部材については同一符号を用いて説明を省略する。 Next, a modification of the above-described first embodiment will be described. In addition, about the same member as the member demonstrated in Example 1, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.
図8は、本変形例における撮像素子ユニットの正面図である。実施例1との違いの1つは、撮像素子ユニット15aの上下部分の略中央に2つのバネ158を配置したことである。すなわち、バネ158は、磁石155pによる推力軸155a上に位置するように配置されている。
FIG. 8 is a front view of the image sensor unit in this modification. One of the differences from the first embodiment is that two
一対のバネ158は矢印1516p方向において互いに向き合っているため、バネ158のプリチャージ力は相殺され、バネ158のバネ力(距離に比例する力)のみが矢印1516p方向に働いている。このようにバネ力の発生位置と推力の発生位置を略一致させることで、保持枠153を効率良く駆動することができる。
Since the pair of
また、実施例1と同様にバネ158のコイル径と長さを調整しているため、曲げ方向(1516y方向)のバネ定数も矢印1516p方向と同じとなっている。更に、矢印1516y方向のバネ力発生点(バネ158の接合部)は、図8に示すように、保持枠153の上部および下部の略中央となっている。このため、磁石155yの位置が多少ずれても、これによる推力とバネ力のアンバランス成分が保持枠153の駆動精度に影響してくることはない。
Since the coil diameter and length of the
一方、本変形例では、偏心ピン157および保持枠153の構造が実施例1と異なっている。すなわち、本変形例では、3つの圧縮コイルバネ1518を用いて保持枠153を偏心ピン157に対して付勢している。ここで、圧縮コイルバネ1518の付勢方向は、図9に示すように、撮影光軸10と略一致している。
On the other hand, in this modification, the structures of the
図9は、図8に示す撮像素子ユニット15aを側面から見たときの図である。保持枠153は、圧縮コイルバネ1518によって回り止め部材1510側に付勢されており、この端面(撮影光軸10と直交する面)153cが偏心ピン157の当接部157aに当接している。ここで、圧縮コイルバネ1518の一端は保持枠153に当接し、他端はレンズ鏡筒16(図1)の端面に固定されている。
FIG. 9 is a view of the
このように圧縮コイルバネ1518を用いて、保持枠153の端面153cを球状の3つの当接部157aに当接させることによって、保持枠153の撮影光軸10方向における位置決めを精度良く行うことができる。
In this way, by using the
なお、当接部157aおよび端面153cの表面精度を高くすることで、保持枠153の駆動に伴う当接部157aおよび端面153c間の摩擦を低減でき、保持枠153の位置精度を高めることができる。また、コイル159p、159yに高周波の駆動信号を重畳させる(例えば、200Hzで保持枠153を微小振動させる)ことで、上記摩擦を低減できる。
In addition, by increasing the surface accuracy of the
本変形例では、当接部157aおよび端面153cを圧縮コイルバネ1518のバネ力によって常に当接させることで、保持枠153の位置精度を高め、保持枠153の位置が光軸方向で変位することに伴う画質劣化を抑制している。
In the present modification, the
一方、磁石の吸引力を用いて保持枠153の当接面153を偏心ピン157の当接部157aに当接させることもできる。すなわち、図9に示すように、上述した変形例で用いられていた圧縮コイルバネ1518を廃止するとともに、ダンパー板1517の材質を鉄系の磁性板に変更することができる。なお、図9は、撮像素子ユニット15bの側面図である。
On the other hand, the
ダンパー板1517を磁性板とすることで、保持枠153に設けられた磁石155p、155yはダンパー板1517に引き寄せられ、この力によって保持枠153の端面513cが偏心ピン157の当接部157aに当接することになる。これにより、保持枠153の撮影光軸10方向の位置決めを行うことができる。そして、上述した変形例においても、偏心ピン157を回転させることによって、保持枠153の光軸方向における位置を調整することができる。
By using the
上述した偏心ピン157を用いた保持枠153の支持構造(当接部157aによって保持枠153の位置が調整可能)およびコイルバネ158のバネの方向(2軸方向に同じバネ定数で作用する)は、撮像素子151を駆動して像振れ補正を行うだけにとどまらず、レンズを駆動して像振れ補正を行う場合にも適用できる。
The support structure of the holding
以下、レンズを駆動して像振れ補正を行う構成について説明する。図11は、レンズを光軸直交面内で移動させるレンズ駆動機構の正面図である。 Hereinafter, a configuration for performing image blur correction by driving a lens will be described. FIG. 11 is a front view of a lens driving mechanism that moves the lens in the plane orthogonal to the optical axis.
図11において、レンズ1519(例えば、図1における第2レンズユニット12)は保持枠153に保持されている。保持枠153には、溝部153a(図3(A)の溝部153aに相当する)が設けられており、溝部153aには、偏心ピン257の先端に形成された球形状の当接部157aが係合している。すなわち、当接部157aが、溝部153aのうち撮影光軸方向で向かい合う面に当接している。
In FIG. 11, a lens 1519 (for example, the
このため、保持枠153は、地板156に圧入された偏心ピン157によって光軸方向で位置決めされている。
For this reason, the holding
ここで、図11に示すように、溝部153aは当接部157aに対して光軸直交方向で余裕(クリアランス)を持っているため、光軸直交方向において保持枠153は偏心ピンに対して摺動して、矢印1516p、1516y、1516r方向に動くことができる。
Here, as shown in FIG. 11, since the
偏心ピン157にはマイナス溝部157bが設けられており、マイナスドライバーなどを利用して偏心ピン157を地板156に対して回転させると、偏心ピン157の当接部157aと当接するマイナス溝部157bの光軸方向の位置が微妙に変化する。例えば、偏心ピン157での偏心量が±0.2mmに設定されている場合、3つの偏心ピン157を同じ方向に同じ量だけ回すことにより、レンズ1519を光軸方向において最大±0.2mm変位させることができる。これにより、レンズの光軸方向における位置調整を行うことができる。
The
また、3つの偏心ピン157のうちいずれか1つ又は2つの偏心ピン157を回転させると、レンズ1519と撮影光軸10のなす角度を微妙に調整でき、これにより像の方ボケを補正することができる。
Further, when any one of the three
偏心ピン157の当接部157aは球状に形成されており、保持枠153が偏心ピン157に対して傾いても、当接部157aおよび溝部153aの当接部分は常に一箇所(3つの偏心ピン157で三箇所)である。このため、レンズ1519を移動させるときにも、溝部153aを当接部157aに対して容易に摺動させることができる。
The
保持枠153および地板156の間には、一対の圧縮コイルバネ158がプリチャージされた状態で配置されている。一対の圧縮コイルバネ158のプリチャージ力は互いに相殺する方向であるため、プリチャージ力が保持枠153の駆動負荷になることはなく、保持枠153の光軸直交方向の変位に応じた圧縮コイルバネ158のバネ力(バネ定数)だけが駆動負荷となる。
A pair of
圧縮コイルバネ158の矢印1516y方向のバネ力(バネ定数)は、バネの線径、有効巻き数、コイル径、線材の横弾性係数により設定され、矢印1516p方向のバネ力(曲げ応力)は、バネの線径、有効巻き数、コイル径、線材の縦弾性係数、およびバネの長さとコイル径の比により設定される。このため、バネの長さとコイル径を適切に設定すると、矢印1516p方向のバネ力と矢印1516y方向のバネ力を略等しくすることができ、この2方向にバランス良く保持枠153を駆動させることができる。
The spring force (spring constant) in the
一方、保持枠153には磁性材(例えば鉄材)であるヨーク154が設けられており、ヨーク154には、磁石155a、155bが吸着によって固定されている。これにより、図3を用いて説明した場合と同様に、ヨーク154に磁路を形成することができ、磁石155a、155bの有効利用ができる。
On the other hand, the holding
地板156のうち磁石155a、155bに対して光軸方向で向かい合う領域には、コイル159a、159bが設けられている。このため、コイル159a、159bに同相の電流を流すと、保持枠153は矢印1516p方向に駆動され、コイル159a、159bに逆相の電流を流すと保持枠153は矢印1516yの方向に駆動される。
ここで、コイル159a、159bは地板156に固定されているため、コイル159a、159bから延びる配線を固定でき、配線の電気的および機械的な信頼性を高めることができる。しかも、配線を保持枠153ではなく地板156に固定することで、配線が保持枠153の駆動負荷とならないようにしている。
Here, since the
なお、不図示ではあるが地板156にはダンパー板が設けられており、上述した実施例1と同様に保持枠153の地板156に対するダンピングを行っている。また、この変形例においては、地板156に設けられるコイル159a、159bの中央にホール素子などの磁気検出センサを設けていない。すなわち、圧縮コイルバネ158のバネ力に応じた電流をコイル159a、159yに与えることで保持枠153の駆動位置を制御できる。
Although not shown, the
圧縮コイルバネ158のバネ定数は極めて高精度に管理できるため、位置検出センサを設けなくても、圧縮コイルバネ158のバネ力に応じた駆動力を与えることにより、保持枠153(レンズ1519)の光軸直交面内での位置を制御することができる。これにより、像振れ補正に十分な駆動性能が得られる。
Since the spring constant of the
なお、ホール素子などの位置検出センサを設け、磁石155a、155bの移動による磁界変化を検出し、この検出結果に基づくフィードバック制御によってレンズ1519の駆動を行うようにしてもよい。
A position detection sensor such as a Hall element may be provided to detect a change in the magnetic field due to the movement of the
また、図11に示す変形例では、実施例1で用いた回り止め部材1510を省略している。ここで、撮影光軸10を挟んで対向する位置に配置された一対の圧縮コイルバネ158のプリチャージ力により、レンズ1519の撮影光軸10回り(矢印1516r方向)の回転を抑制でき、しかもレンズ1519の撮影光軸10回りの回転は実際には画質に影響を与えない。したがって、レンズ1519の光軸回りの回転を阻止する回り止め部材を設ける必要はなくなり、回り止め部材を省略した分だけレンズ1519の駆動負荷を低減することができる。
Further, in the modification shown in FIG. 11, the
なお、保持枠153の撮影光軸10方向における位置決め構造は、図11に示す構造、すなわち、当接部157aを溝部153aに係合させる構造に限られない。例えば、図9や図10を用いて説明したように、バネ力や磁力を用いて保持枠を偏心ピン157の当接部157aに当接させてもよい。また、圧縮コイルバネ158を、図2に示したように偏心ピン157と同軸上に配置してもよい。
Note that the positioning structure of the holding
以上説明したように本実施例およびこの変形例においては、上述したように撮像素子ユニット15(15a、15b)を構成する部材をスペース効率良く配置することで、カメラの小型化を図ることができる。しかも、撮像素子ユニット15内に、保持枠153の撮影光軸10方向における位置を調整する機構を設けることができる。
As described above, in this embodiment and this modification, the camera can be reduced in size by arranging the members constituting the image sensor unit 15 (15a, 15b) in a space-efficient manner as described above. . In addition, a mechanism for adjusting the position of the holding
図12は、本発明の実施例2であるデジタルカメラに備え付けられるレンズ鏡筒の光軸方向断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view in the optical axis direction of a lens barrel provided in a digital camera that is Embodiment 2 of the present invention.
図12において、レンズ鏡筒16内には、撮影光軸10に沿って物体側から順に、固定の第1レンズユニット11、変倍のための撮影光軸10に沿って移動する第2レンズユニット12、ピント調節を行う第3レンズユニット13が配置されている。レンズ鏡筒16は、カメラ本体27に固定される。
In FIG. 12, in the
後述する撮像素子ユニット25は、レンズ鏡筒16の背面に配置されている。レンズユニット11〜13を通過した被写体光は、光学ローパスフィルタ14を通過して、撮像素子ユニット25内の撮像素子に入射する。ここで、撮像素子ユニット25は、後述するように撮影光軸10方向に交番的に振動するようになっている。
An
本実施例のカメラは、撮像素子ユニット15を撮影光軸10方向に振動させることによるピント位置の変化を検出し、この検出結果に基づいて現状のピント位置に対して最適なピント位置に第3レンズユニット13を駆動する方向を判別する。これはウォブリングと呼ばれる手法であり、撮像素子を用いてピント位置を素早く求めるための方法である。
The camera of the present embodiment detects a change in the focus position caused by vibrating the
図13は撮像素子ユニット25を正面(物体側)から見た図であり、図14は撮像素子ユニット15を側面から見たときの拡大図である。なお、図13において、撮像素子151は赤外カットフィルタ152の裏側に配置されているため、図示されていない。
13 is a view of the
図13および図14において、赤外カットフィルタ152および撮像素子151は保持枠153に保持されている。フレキシブル基板1513cは、この一端側で撮像素子151に接続され、他端側においてIC1512に接続されている。ここで、撮像素子151は被写体光を光電変換によって電気信号に変換し、蓄積した電荷を出力する。
In FIG. 13 and FIG. 14, the
保持枠153には、図14で示すように撮影光軸10方向に延びる穴部153aが設けられており、該穴部153aには偏心ピン157の先端に形成された円柱形状の当接部157aが係合している。
As shown in FIG. 14, the holding
このため、保持枠153は、地板156に圧入された偏心ピン157によって撮影光軸10方向と直交する方向(矢印203aで示す方向)、および撮影光軸10に対して傾斜する方向には変位しないように位置規制されている。すなわち、保持枠153は、偏心ピン157および穴部153aの係合によって、撮影光軸10方向にのみ移動可能となっている。
For this reason, the holding
偏心ピン157にはマイナス溝部157bが設けられている。マイナスドライバーなどをマイナス溝部157bに係合させて偏心ピン157を地板156に対して回転させると、当接部157aと係合する穴部153aの光軸直交方向における位置が微妙に変化する。すなわち、偏心ピン157は、図3(B)と同様に当接部157aの中心が偏心ピン157の回転軸に対して変位している。
The
例えば、偏心ピン157での偏心量が±0.2mmに設定されているとすると、2つの偏心ピン157を同じ方向に同じ量だけ回すことにより、撮像素子151(保持枠153)を光軸直交面内において最大±0.2mmだけ移動させることができる。これにより、撮影光軸10に対する撮像素子151のシフト調整を行うことができる。
For example, assuming that the eccentric amount at the
また、2つの偏心ピン157のうち一方の偏心ピン157を回転させれば、他方の偏心ピン157に係合する穴部153aが該偏心ピン157に対して圧接することになるため、当接部157aおよび穴部153a間のガタを調整できる。ここで、偏心ピン157の当接部157aが円柱状に形成され、光軸方向に延びる溝部153aと係合しているため、撮像素子151の受光面が撮影光軸10に対して傾くことはない。
Further, if one
偏心ピン157と保持枠153の間には、圧縮コイルバネ158がプリチャージされた状態で配置されている。また、保持枠153と地板156の間であって、圧縮コイルバネ158と対向する位置には、圧縮コイルバネ1518がプリチャージされた状態で配置されている。
A
圧縮コイルバネ158、1518のプリチャージ力は互いに相殺する方向に働くため、プリチャージ力が保持枠153の駆動負荷になることはなく、保持枠153の撮影光軸10方向の変位に応じたバネ力(バネ定数)だけが駆動負荷となる。このバネ定数は、可動部分(保持枠153や撮像素子151など)の質量との関連による固有振動数がウォブリングを行う振動数と同じになるように設定されており、効率良い駆動が行えるようになっている。
Since the precharge forces of the
図14で示されるように保持枠153には磁性材(例えば鉄材)である放熱板154が設けられ、放熱板154は撮像素子151の裏面(赤外カットフィルタ152と接触する受光面に対して光軸方向で対向する面)と接触している。放熱板154は、保持枠153に保持されており、連続的な撮像動作に伴って撮像素子151に発生する熱を逃がす(放熱)役割を果たしている。
As shown in FIG. 14, the holding
撮像素子151は高温になるほど撮像感度が低下し、ノイズも増えてくるため、放熱板154を設ける必要があるが、本実施例では放熱板154に磁石201を吸着によって固定させている。磁性材としての放熱板154を磁石201に固定することで、磁石として機能する部材の厚み(撮影光軸10方向の長さ)を、実際の磁石201の厚みよりも厚くすることができ、磁石201の有効利用ができる。
As the
地板156のうち磁石201に対して光軸方向で向かい合う領域には、コイル202が設けられている。磁石201およびコイル202は、図13および図14に示すようにコイル202の全面に対して磁石201の同じ極(例えばN極)が撮影光軸10方向で対向するように配置されている。このため、コイル202に電流を流すと、コイル202および磁石201の磁気的作用によって保持枠153は矢印204方向(撮影光軸方向)に駆動される。
A
ここで、コイル202を保持枠153に配置せず、地板156に配置した理由を説明する。
Here, the reason why the
上述したように撮像素子151をウォブリング駆動させるためには、保持枠153を連続的に振動駆動させなくてはならない。このためにコイル202に交番電流を継続的に流していると、コイル202が発熱し、この熱によって撮像素子151に悪影響(例えば、撮像感度の低下やノイズの増加)を及ぼす恐れがある。
As described above, in order to drive the
この理由から、撮像素子151の撮像性能に影響を与えない、すなわち発熱することのない磁石201を保持枠153(撮像素子151側)に配置するようにしている。
For this reason, the
一方、偏心ピン157の当接部157aと穴部153aの間には空気室153c(当接部157aの先端と穴部153aで囲まれたスペース)が設けられている。また、当接部157aの外周面には、当接部157aの長手方向に延びる溝部203bが形成されている。
On the other hand, an
このため、保持枠153がコイル202側に駆動したとき、すなわち、空気室153cの体積が減少したときには、空気室153c内の空気が溝部203bを介して外部に僅かずつ抜け出るようになっている。また、保持枠153が物体側に移動したとき、すなわち、空気室153cの体積が増加したときには、外部の空気が空気室153c内に僅かずつ入り込むようになっている。これにより、空気室153cの空気は保持枠153を振動駆動させるときのダンピングの役目を果たす。
For this reason, when the holding
地板156に設けられたコイル202の中央には、ホール素子などの磁気検出センサ1511aが設けられており、保持枠153の駆動に伴う磁石201の移動による磁界変化を検出している。磁気検出センサ1511aの検出結果は、IC1512に出力され、IC5112において保持枠153の矢印204方向の移動を検出している。
A
そして、IC1512は、撮像素子151を振動駆動しているときの位相を磁気検出センサ1511aで検出して、撮像素子151で検出する像のコントラストと関連付けてピントの合う方向を求める。この結果に基づいて、第3レンズユニット13の駆動制御が行われる。
The
以下、本実施例の変形例について説明する。 Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described.
上述したウォブリングでは、撮像素子151を撮影光軸方向に微小に振動駆動させるが、近年におけるデジタルカメラにおいては撮像素子151が小型化してきており、これに伴いピント調整量も少なくなっているカメラもある。
In the above-described wobbling, the
このようなカメラにおいては、フォーカシングレンズを光軸方向に移動させることによって撮影光学系の焦点調節を行うのではなく、撮像素子151を撮影光軸10方向に駆動して焦点調節を行うことができる。
In such a camera, the focus adjustment of the photographing optical system is not performed by moving the focusing lens in the optical axis direction, but the
例えば、図12における第3レンズユニット13を固定し、撮像素子ユニットを図16に示す構成にすることができる。図16に示す撮像素子ユニット26の構成と図13に示す撮像素子ユニット25の構成の相違点は、偏心ピン157が軸205に代わっており、軸205が保持枠153を撮影光軸10方向にガイドしている点である。
For example, the
すなわち、軸205は、この両端において地板156に支持されているとともに、保持枠153に形成された光軸方向に延びる貫通穴部153dと係合している。また、バネ158、1518は、ピント合わせの際に保持枠153の駆動負荷にならない程度に小さなバネ定数に設定されており、非駆動時における外乱からの信頼性を高めている。
That is, the
磁気検出センサ1511aは保持枠153の位置を検出して、この検出結果をIC1512に出力している。そして、IC1512は、磁気検出センサ1511aの出力に基づいてコイル202の駆動を制御(フィードバック制御)する。
The
すなわち、図4を用いて説明したのと同様に磁気検出センサ1511aの出力(撮像素子151の現在位置)と目標値を比較(第3差動回路によって比較)することで、保持枠153を目標値まで忠実に駆動させる。ここで、上記の目標値は、カメラ本体27に搭載されたAFセンサの焦点検出結果に伴うピント繰出し量(デフォーカス量)、或いはコントラスト検出方式におけるピントスキャン位置である。
That is, the output of the
以上説明したように本実施例およびこの変形例においても、撮像素子151の背面側に、撮像素子151(保持枠153)を駆動する部材をスペース効率良く配置することで、撮像素子ユニット25(26)、更にはカメラの小型化を図ることができる。
As described above, also in the present embodiment and this modification, the image sensor unit 25 (26) is arranged on the back side of the
実施例2では撮像素子151を撮影光軸10方向に駆動してピント調整を行っていたが、本発明の実施例3では撮像素子151の受光面を撮影光軸に対して傾斜させる構成となっている。これにより、方ボケ調整を行ったり、チルトレンズ効果を得たりすることができる。
In the second embodiment, the
図17は本実施例における撮像素子ユニット35を正面(物体側)から見た図であり、図18は上記撮像素子ユニット35の側面図である。
FIG. 17 is a view of the
図17において、保持枠153の背面のうち上側中央部および下側角部には磁石301が配置されている。また、地板156のうち磁石301に対して撮影光軸方向で向かい合う領域にはコイル302が設けられている。そして、各コイル302の中心には磁気検出センサ1511b、1511c、1511dが設けられている。
In FIG. 17,
保持枠153裏面には、図18に示すようにピボット穴部153cが設けられており、このピボット穴部153cには地板156から突出したピボット軸156bが係合している。
As shown in FIG. 18, a
地板156の表面(物体側の面)と保持枠153の間であって、磁石301に対応した位置には、圧縮コイルバネ1518がプリチャージされた状態で配置されている。これにより、圧縮コイルバネ1518は、保持枠153をコイル302側に付勢している。これにより、ピボット穴部153cおよびピボット軸156bの係合を介して保持枠153を圧縮コイルバネ1518のバネ力に逆らって傾斜(撮影光軸に対して傾斜)させることができる。
A
図18において、撮像素子151の受光面には赤外カットフィルタ152が接触しており、撮像素子151の裏面(受光面と反対側の面)には磁性材(例えば鉄材)である放熱板154が接触している。撮像素子151、赤外カットフィルタ152および放熱板154は、保持枠153によって保持され、一体となって移動するようになっている。
In FIG. 18, the
放熱板154は、連続的な撮像動作に伴う撮像素子151の発熱を低減(放熱)する役割を果たしている。撮像素子151は高温になるほど撮像感度が低下し、ノイズも増えてくるため、これを防止するために放熱板154を設ける必要がある。本実施例では、放熱板154に磁石301を吸着によって固定させている。
The
磁性材としての放熱板154に磁石301を接触させることで、磁石として機能する部材の厚みを実際の磁石301の厚みよりも厚くすることができ、磁石301を有効利用できる。
By bringing the
磁石301およびコイル302は、上述したように撮影光軸方向において向かい合っているため、各コイル302に独立して電流を流すと、磁石301およびコイル302の電磁作用によって保持枠153のうち磁石301の設けられた領域が略撮影光軸方向に移動することになる。ここで、保持枠153は、ピボット穴部153cを介してピボット軸156bに係合しているため、各コイル302に供給する電流を制御することによって、保持枠153(撮像素子151の受光面)を撮影光軸に対して任意の方向に任意の角度で傾斜させることができる。
Since the
コイル302および磁石301の配置を逆にした構成において、コイル302に電流を継続的に流すと、コイル302が発熱してくるために撮像素子151に悪影響(撮像感度の低下およびノイズの増加等)を及ぼす恐れがある。上記悪影響を抑制するために、本実施例では、上述したように、コイル302を地板156に設け、撮像素子151の撮像性能に影響を与えない(発熱しない)磁石301を保持枠153(撮像素子151側)に設けている。これにより、コイル302が発熱しても、この熱が撮像素子151に伝わるのを抑制でき、撮像素子151の撮像性能の低下を抑制することができる。
In a configuration in which the arrangement of the
各コイル302の中央部に設けられたホール素子などの磁気検出センサ1511b〜1511dは、保持枠153の駆動に伴う磁石301の移動による磁界変化を検出している。磁気検出センサ1511b〜1511dの検出結果はIC1512に入力され、IC1512は入力された検出結果に基づいて保持枠153(撮像素子151の受光面)の撮影光軸に対する傾き(傾き方向や傾き角度等)を検出している。
そして、IC1512は検出した保持枠153の傾きに基づきコイル302に流す電流量を調整することで保持枠153を任意の位置に高精度に傾けることができる。
The
以上のように本実施例においては、撮像素子151の背面側に、保持枠153を駆動する部材を配置することで、撮像素子ユニット35、更にはカメラの小型化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, by arranging the member that drives the holding
上述した実施例および変形例では、デジタルカメラに備え付けられるレンズ鏡筒を例にして説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、監視カメラ、Webカメラ、レンズ装置が着脱可能に装着されるカメラ、撮影機能を備えた携帯型電子機器にも適用することができる。特に、本発明によれば撮像素子ユニットの小型化を図ることができるため、携帯型電子機器に好適に用いることができる。 In the above-described embodiments and modifications, the lens barrel provided in the digital camera has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and for example, a monitoring camera, a web camera, and a lens device can be detachably attached. The present invention can also be applied to a portable electronic device having a camera and a photographing function. In particular, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the imaging element unit, and thus it can be suitably used for a portable electronic device.
10 :撮影光軸
15 :撮像素子ユニット
151 :撮像素子
153 :保持枠
154 :磁性板
155 :磁石
156 :地板
157 :偏心ピン
158 :圧縮コイルバネ
159 :コイル
1510 :回り止め部材
1513 :フレキシブル基板
1514 :シールド板
1517 :ダンパー板
1518 :圧縮コイルバネ
201 :磁石
202 :コイル
301 :磁石
302 :コイル
10: Imaging optical axis 15: Image sensor unit 151: Image sensor 153: Holding frame 154: Magnetic plate 155: Magnet 156: Ground plate 157: Eccentric pin 158: Compression coil spring 159: Coil 1510: Non-rotating member 1513: Flexible substrate 1514: Shield plate 1517: Damper plate 1518: Compression coil spring 201: Magnet 202: Coil 301: Magnet 302: Coil
Claims (23)
該撮像素子を移動可能に支持する支持部材と、
前記撮像素子における受光面とは反対の背面側に設けられた磁石と、
前記支持部材における前記磁石に光軸方向にて略対向する領域に設けられ、前記磁石との間での電磁作用により前記撮像素子を駆動するコイルとを有することを特徴とする撮影装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image;
A support member that movably supports the image sensor;
A magnet provided on the back side opposite to the light receiving surface in the imaging device;
An imaging apparatus comprising: a coil provided in a region of the support member substantially facing the magnet in the optical axis direction and driving the imaging element by electromagnetic action with the magnet.
該撮像素子を光軸直交方向に移動可能に支持する支持部材と、
前記撮像素子における受光面とは反対の背面と前記支持部材との間に配置され、前記撮像素子の光軸直交方向への移動を許容し、光軸直交面内での回転を阻止する回転制限機構とを有することを特徴とする撮影装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image;
A support member that supports the image sensor so as to be movable in the direction perpendicular to the optical axis;
Rotation restriction that is arranged between the back surface opposite to the light receiving surface of the image sensor and the support member, allows the image sensor to move in the direction perpendicular to the optical axis, and prevents rotation in the plane orthogonal to the optical axis And a mechanism.
前記撮像素子は、前記可動部材により光軸直交方向のうち前記第1の方向とは異なる第2の方向にのみ移動可能に支持されていることを特徴とする請求項6に記載の撮影装置。 The rotation limiting mechanism has a movable member supported by the support member so as to be movable only in the first direction among the orthogonal directions of the optical axis,
The imaging apparatus according to claim 6, wherein the imaging element is supported by the movable member so as to be movable only in a second direction different from the first direction in a direction orthogonal to the optical axis.
前記振れ補正ユニットに当接し、該当接部分の光軸方向における位置を調整可能な調整手段を有することを特徴とする撮影装置。 An imaging apparatus having a shake correction unit that moves in a direction orthogonal to the optical axis direction to correct image shake,
An imaging apparatus, comprising: an adjusting unit that is in contact with the shake correction unit and capable of adjusting a position of the corresponding contact portion in the optical axis direction.
前記磁石およびコイルの間での電磁作用により前記振れ補正ユニットを前記調整手段に当接させることを特徴とする請求項14に記載の撮影装置。 The biasing means has a magnet and a coil,
The photographing apparatus according to claim 14, wherein the shake correction unit is brought into contact with the adjustment unit by an electromagnetic action between the magnet and the coil.
前記振れ補正ユニットを光軸直交面内における互いに相反する方向に付勢する第1および第2のコイルバネを有し、
前記振れ補正ユニットを前記第1および第2のコイルバネの伸縮方向に駆動したときの単位量当たりの弾性力と、前記振れ補正ユニットを前記伸縮方向と直交する方向に駆動したときの単位量当たりの弾性力が略等しいことを特徴とする撮影装置。 An imaging apparatus having a shake correction unit that moves in a direction orthogonal to the optical axis direction to correct image shake,
Having first and second coil springs for biasing the shake correction unit in directions opposite to each other in a plane orthogonal to the optical axis;
The elastic force per unit amount when the shake correction unit is driven in the expansion / contraction direction of the first and second coil springs, and the unit amount when the shake correction unit is driven in the direction orthogonal to the expansion / contraction direction. An imaging apparatus characterized by substantially equal elastic forces.
該圧縮コイルバネの長さおよび径は、圧縮方向のバネ定数と曲げ方向のバネ定数が略等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項17に記載の撮影装置。 The first and second coil springs are compression coil springs;
18. The photographing apparatus according to claim 17, wherein the length and diameter of the compression coil spring are set so that a spring constant in a compression direction and a spring constant in a bending direction are substantially equal.
該撮像素子を光軸直交面内で移動させる駆動機構と、
前記撮像素子と装置本体との電気的接続を行うフレキシブル基板と、
前記撮像素子の駆動に応じて移動する前記フレキシブル基板との当接を避けるように配置され、前記フレキシブル基板を保護するためのシールド手段とを有することを特徴とする撮影装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image;
A drive mechanism for moving the image sensor in the plane orthogonal to the optical axis;
A flexible substrate for electrical connection between the imaging element and the apparatus body;
An imaging apparatus, comprising: shielding means arranged to avoid contact with the flexible substrate that moves in accordance with driving of the imaging element, and protecting the flexible substrate.
該撮像素子を光軸直交面内で移動させる駆動機構と、
前記撮像素子および装置本体との電気的接続を行うための複数のフレキシブル基板を有することを特徴とする撮影装置。 An image sensor that photoelectrically converts a subject image;
A drive mechanism for moving the image sensor in the plane orthogonal to the optical axis;
An imaging apparatus comprising a plurality of flexible substrates for performing electrical connection between the imaging element and the apparatus main body.
23. The photographing apparatus according to claim 22, wherein shielding means for suppressing electrical interference between the plurality of flexible boards is arranged between adjacent flexible boards.
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