JP5963596B2 - 移動体を保持するための保持機構、およびこの保持機構を備えた撮像装置 - Google Patents
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Description
具体例として、カメラのブレ補正機構が知られている。ブレ補正機構は、カメラのピッチ方向(左右に延びたX軸を中心とした回転方向)のブレ振動と、カメラのヨー方向(上下に延びたY軸を中心とした回転方向)のブレ振動と、X方向(左右方向)のブレ振動と、Y方向(上下方向)のブレ振動と、Z軸(前後方向に延びた軸)周りの回転ブレ振動と、を角速度センサ、加速度センサ等のブレ検出手段を用いて検出し、検出したブレ信号に基づいて、ブレを打ち消す方向に撮像光学系の一部若しくは撮像素子(以下、駆動対象物と称する)を撮影光軸に直交する平面に沿って変位させることで、撮像素子の撮像面上での像のブレを補正する。
また、特開2010−282028には、圧電素子を用いて、レンズを保持した可動子を固定子に対して固定および固定解除するレンズユニットについて開示されている。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決し、簡単で安価な構成によって移動体を機械的に位置決めして保持することができる保持機構、およびこの保持機構を備えた撮像装置を提供することを目的とする。
図1に示すように、レンズユニット200は、被写体の光学像を結像するための撮影レンズ202を有する。撮影レンズ202の結像位置には、例えば電荷結合素子(CCD)やCMOSセンサ等の撮像素子と称される撮像部117が配置される。撮像部117は、ボディユニット100内に配置されている。レンズユニット200は、ボディユニット100に着脱可能に取り付けられる。
Bμcom101には、カメラシステム10の動作状態を表示してユーザへ告知するための動作表示用LCD129および動作表示用LED130と、カメラ操作部131と、内蔵ストロボ132及び図示しない外部ストロボを駆動するストロボ制御回路133と、が接続されている。カメラ操作部131は、例えばレリーズSW、モード変更SW、及びパワーSWなど、カメラシステム10を操作するために必要な操作釦を含むスイッチ群である。
図3は、撮像部移動機構部159の要部の構造を示す概略正面図であり、図2は図3の構造をCC線で断面をとり、側面から見た側断面図である。図4は図3の構造をAA線で断面をとり、側面から見た側断面図である。図5は図3の構造をBB線で断面をとり、下方から見た下断面図である。図6は図3の構造をDD線で断面をとり、下方から見た下断面図である。図7(a)はVCMの概略構成を示す正面図であり、図7(b)は、図7(a)のVCMをEE線で断面をとり、側面から見た側断面図である。
VCMは、ホルダ166に固設されたコイル1、コイル1に対向してフレーム167に固設された磁石2、および磁石2との間でコイル1を挟む位置に配置されたヨーク3を含む。コイル1は、絶縁被服された導電性の細線をトラック形状に巻いた構造を有し、ホルダ166に接着等により固定されている。板状の磁石2は、図7で下側がN極、上側がS極となるようにY方向に着磁され、フレーム167に接着等によって固定されている。また、磁性材で形成された板状のヨーク3は、磁石2に対向する位置でコイル1のZ方向前側に配置されている。そして、フレーム167を鉄等の磁性材料で形成することにより、磁石2あるいはコイル1に電流が流れた時の磁力線が外部に漏れないように磁気回路を形成している。
押圧板188(延設部)は、例えば図4、図5に示すように、第1押圧板181に第2押圧板182を重ねた構造を有する。第1押圧板181は、図3に示すように、略T字形であり、その一端が折り曲げられてフレーム167に固定されてホルダ166と略平行に離間して片持ち梁状態で取り付けられている。第1押圧板181は、押圧方向(Z軸方向)に剛性が低く曲げ変位が容易で、押圧方向と直交する方向(XY平面に沿った方向)に関しては剛性が高くて外力に対して容易に変形しないものであればいかなるものであっても良い。本実施形態では、薄板状弾性体(板ばね)を第1押圧板181として用いた。第2押圧板182は、第1押圧板181の自由端側に重ねて固着され、第1押圧板181よりも曲げ剛性が高く押圧機構190の押圧力が加えられても容易に変形しない矩形の板状体からなる。
第1押圧板181は、ばね用リン青銅、ばね用ステンレス等からなり、図5に示すように、その固定端側がL字状に略直角に折り曲げられている。そして、この折り曲げられた端部が、フレーム167からZ軸方向に突設された突出壁167aの側面167bに固定される。この際、剛性の高い押え板187で第1押圧板181の端部をフレーム167の突出壁167aの側面167bとの間で挟み込んでネジにより締結固定している。このように第1押圧板181をフレーム167に固定すると、第1押圧板181の固定部から先は、片持ちの梁を形成し、図5のZ方向には曲げの剛性が低く曲がりやすく、XY面に沿った方向には曲げの剛性が高く、変位し難い構造となる。
第1凹部185は、第1突起183の圧接部183aの円錐面183cが接触する円錐面185a(円錐状部)を有する。この第1凹部185の円錐面185aは、第1突起183の圧接部183aが第1凹部185に係合した状態で、圧接部183aの円錐面183cと同軸に配置される角度でホルダ166に設けられている。つまり、第1凹部185の円錐面185aは、ホルダ166の移動面と直交する軸を有する。本実施形態では、この第1凹部185の円錐面185aは、第1突起183の圧接部183aの円錐面183cと等しい頂角を有する凹面であり、第1突起183を第1凹部185に嵌合した場合に、圧接部183aの円錐面183cが第1凹部185の円錐面185aにぴったり密着した状態で接触することになる。
後に詳述する押圧機構190によって位置決め機構180の押圧板188をホルダ166に向けて押圧すると、第1突起183の圧接部183aが第1凹部185に係合するとともに、第2突起184の圧接部184aが第2凹部186に係合する。この際、各突起183、184の圧接部183a、184aが押圧方向先端に向けて収束した円錐面183c、184cを有するとともに、各凹部185、186の円錐面185a(くさび面186a)が各突起に向けて拡開する形状を有するため、ホルダ166がXY面に沿ってずれた位置にあっても、各突起の圧接部183a、184aを対向する凹部185、186に容易に嵌合せしめることができる。
図8は、押圧機構190の正面図であり、図9は、押圧機構190を図8のFF線に沿って切断した断面図であり、図10は、押圧機構190を図9のGG線に沿って切断した断面図である。また、図11は、非押圧状態にした押圧機構190を図8のFF線に沿って切断した断面図である。さらに、図12は、図11のHH線に沿って非押圧時の位置決め機構180を切断した断面図である。
手ブレ補正モードにおいて、X軸ジャイロ160は、カメラシステム10のX軸回りの回動(ブレ)の角速度を検出し、Y軸ジャイロ161は、カメラシステム10のY軸周りの回動の角速度を検出し、Z軸回転検出器170は、カメラシステム10のXY平面内の回動の角速度と回転中心位置を検出する。また、X軸加速度センサ171は、カメラシステム10のXY平面内におけるX軸方向の加速度を検出し、Y軸加速度センサ172は、カメラシステム10のXY平面内におけるY軸方向の加速度を検出する。これらX軸ジャイロ160、Y軸ジャイロ161、Z軸回転検出器170、X軸加速度センサ171、Y軸加速度センサ172は、この発明の検出部として機能する。防振制御回路162は、この検出部で検出されたカメラシステム10の角速度、回転中心位置から、手ブレ補償量を演算し、撮像部117を、ブレを補償するように駆動装置300により移動させて手ブレを補正する。なお、撮像部移動機構部159において、撮像部117を移動させるアクチュエータの構成は、本実施形態ではVCMを用いているが、回転モータ、リニアモータ、超音波モータ等、特に限定されるものではない。
例えば、押圧機構190によって位置決め機構180の押圧板188を押圧してホルダ166をフレーム167に対して固定する場合、アクチュエータ駆動回路169は、押圧機構190のモータ11を所定方向に回転させる。モータ11を所定方向に回転させると、ギヤ15が回転し、ギヤ15と一体のネジ16が回転する。すると、ギヤ15に螺合しているナット17がネジ16の回転軸方向に移動してバネ18を押し下げ、押さえ20を第1押圧板181に押し付ける。これにより、押圧板188が変位してホルダ166が固定される。
電源ボタンが操作され、電源ONとなると、Bμcom101は、図13に示すメインフローの動作を開始する。
動作を開始すると、まず、Bμcom101は、システム起動時の初期化を行ない、この中で、記録中フラグをOFFに初期化する(ステップS1)。この記録中フラグは、動画の記録中であるか否かを示すフラグであり、ONの場合は動画を記録中であることを示し、OFFであれば動画の記録を行なっていないことを示す。
次に、Bμcom101は、ブレ補正モードのスイッチがON状態になっているかを判定し(ステップS4)、カメラシステム10の動作モードがブレ補正モードであれば(ステップS4;YES)、固定機構110によって撮像部117が光軸中心位置(ホーム位置)に保持されているか否かを判定し(ステップS5)、中立保持状態になければ(ステップS5;NO)、ブレ補正動作を開始する。一方、ステップS5の判断の結果、ホルダ166が固定機構110によってホーム位置に保持されており、撮像部117が中立保持状態に保持されていた場合、Bμcom101は、固定機構110による固定を解除する中立保持解除動作を行い(ステップS6)、ブレ補正動作を開始する。
こうしてAEを行なうと、次に、AFを行なう(ステップS22)。ここでは、フォーカスレンズ202aをウォブリングさせて、画像処理部126によって、撮像部117によって取得された画像データのコントラストを評価して焦点位置の方向を検出しながら、Lμcom201によりフォーカスレンズ202aを検出方向に移動させ、画像が最高のコントラストになるようにフォーカスレンズ202aが駆動制御される。
ステップS31では、Bμcom101は、撮像部117が中立保持状態であるか否かを判断する。このステップS31において、Bμcom101は、押圧機構190のナット17の位置を位置検出器で検出することで、ホルダ166が固定機構110によってホーム位置に固定されているか否かを判断し、撮像部117が中立保持されているか否かを判定する。このステップS31の判断は、図13のステップS7の判断と同じであり、ここで言う中立保持状態とは、固定機構110によってホルダ166をフレーム167に機械的に固定した状態を指す。
ステップS39では、Bμcom101は、上述したステップS32の処理と同様に、撮像部117の位置が中立位置の許容範囲内にあるかを判定し、許容範囲内に無い場合(ステップS39;NO)は、ステップS33に戻って中立保持動作を再度行なう。中立保持のやり直しの回数は図示していないが、所定回数に達したら中立保持動作を停止して、カメラ10の表示装置に警告表示をする。一方、ステップS39で、ホーム位置に固定したホルダ166によって保持された撮像部117が中立保持位置の許容範囲内にあることを判断した場合(ステップS39;YES)、Bμcom101は、駆動装置300の動作を停止して(ステップS40)、中立保持動作を終了する。
ステップS51では、Bμcom101は、駆動装置300のVCM−XA320a、VCM−XA320b、VCM−Y321を駆動して、撮像部117を中立位置に駆動させる。この状態では、押圧機構190が、位置決め機構180を押圧した状態にあるため、撮像部117は殆んど位置を変えることがない。本実施形態では、このとき、上述したように、駆動装置300のVCM−XA320a、VCM−XA320b、VCM−Y321のコイルに高い周波数の交流電流を流す。このため、各VCMは、所定の振幅をもつ正弦波振動動作をして、第1突起183と第1凹部185の係合、および第2突起184と第2凹部186の係合を外れやすくするための動作をする。
本実施形態では、押圧機構190により、第1突起183、第2突起184を、夫々、第1凹部185、第2凹部186に押圧して保持せしめることにより、ホルダ166をホーム位置に固定すると同時に、ホルダ166をフレーム167に対してXY面に沿って位置決めしている。しかしながら、フレーム167とホルダ166の位置精度は、第1突起183、第2突起184と、第1凹部185、第2凹部186との相対的な位置精度により決まり、部品精度や組立の精度を非常に高い精度(具体的には、撮像部の画素ピッチレベル)に保つ必要がある。そこで、本実施形態では、固定機構110において部品や組立のバラツキによる撮像部117の撮像エリアの傾きや位置を調整することで、部品精度や組立の精度を高くする必要が無く、製造がしやすいカメラシステム10を提供している。
前提条件として、図16に示すように、ホルダ166の重心Gと上述した求心点Cとの間のX方向に沿った距離をL0とし、求心点Cと第2突起184の圧接部184aの円錐面184cの頂点との間の距離をLとし、ホルダ166および撮像部117の質量をmとする。厳密には、距離Lは、第2突起184と第2凹部186の接触点と求心点Cとの間の距離となるが、円錐面184cの直径に対して距離Lが充分に大きいので、距離Lを求心点Cから円錐面184cの頂点までの距離とした。
(押圧機構190の変形例)
図18は、押圧機構190の変形例を示す要部分解斜視図である。ここでは、主に、この押圧機構の駆動伝達機構の構成要素を分解して示してあり、これらの構成要素を支える構造部品については図示を省略してある。よって、以下の説明では、上述した実施形態の押圧機構190と同様の機能を果たす構造部品については、上述した実施形態と同じ名称で呼ぶこととする。
(位置決め機構180の変形例)
図19は、上述した位置決め機構180の変形例に係る位置決め機構80による位置調節機構について説明するための動作説明図を示す。この位置決め機構80は、第1突起183の軸183bを圧接部183aの円錐面183cの軸から偏心させて、この軸183bを、その回転位置を調節した後、押圧板188に固定した構造を有し、上述した実施形態の第2突起184と同様な構造を採用したことを特徴としている。
Claims (13)
- 固定部材と、
第1の係合部と上記第1の係合部から離れた位置に形成された第2の係合部とが設けられ、3つのボールを挟んで上記固定部材に対して所定の平面上を移動可能な移動体と、
上記固定部材から上記移動体の一部へ延設する延設部を有し、当該延設部には上記第1の係合部及び上記第2の係合部のそれぞれに対向する位置に設けられた第3の係合部及び第4の係合部が配置され、当該第3の係合部及び当該第4の係合部が上記第1の係合部及び上記第2の係合部と係合する第1の位置と係合が解除される第2の位置とに移動可能な被押圧手段と、
上記固定部材に配置されていて、上記被押圧手段に設けられた延設部を上記所定の平面に垂直な方向から押圧して当該延設部を上記第2の位置から上記第1の位置へ移動させて上記移動体を相対的に上記固定部材の所定位置に保持させ、上記移動体を上記固定部材の所定位置に保持するのを解除する際には当該延設部を押圧しない位置へ退避して当該延設部が上記第1の位置から上記第2の位置へ移動するのを可能にする押圧機構と、を具備し、
上記被押圧手段に設けられた上記第3の係合部及び上記第4の係合部が、上記第1の係合部及び上記第2の係合部と係合する係合位置は、上記3つのボールが上記移動体と接触する3点で仮想的に形成される仮想三角形の内側に位置していることを特徴とする保持機構。 - 上記移動体に形成された上記第1の係合部の形状は断面が円錐状部を有する凹状部であり、上記第2の係合部は断面に円錐状部を有し開口形状が楕円形または長円形をした凹状部であり、上記第3の係合部及び上記第4の係合部のそれぞれは、上記円錐状部に係合可能な突起状をなしていることを特徴とする請求項1記載の保持機構。
- 上記延設部は、一端を上記固定部材に固定された片持ち梁状態に配置されたばねを有する支持部材であり、
上記押圧機構による押圧を解除した際、上記支持部材のばね性による復元力によって、上記第1の係合部と上記第3の係合部の係合を解除するとともに上記第2の係合部と上記第4の係合部との係合を解除することを特徴とする請求項1記載の保持機構。 - 上記押圧機構は、押圧のための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する駆動伝達機構と、を有し、
上記駆動伝達機構は、上記延設部を押圧したまま、上記アクチュエータへの通電を切断しても、上記延設部の押圧状態を維持することのできる構造を有することを特徴とする請求項1または3記載の保持機構。 - 上記駆動伝達機構は、上記アクチュエータからの駆動力によって回転するように保持された第1のネジ部材と、この第1のネジ部材の回転を受けて上記所定の平面に垂直な方向へ移動し、上記延設部を押圧する第2のネジ部材を含むことを特徴とする請求項4記載の保持機構。
- 上記移動体を上記固定部材に対して上記所定位置へ移動させる駆動機構をさらに有し、
上記移動体の保持を解除する際、上記駆動機構に通電して上記移動体を振動させ、上記第1の係合部と上記第3の係合部の係合または上記第2の係合部と上記第4の係合部との係合に振動を付与してから、上記押圧機構を駆動し、上記延設部を押圧しない位置へ退避させるようにしたことを特徴とする請求項1記載の保持機構。 - ブレを検出する検出部と、
撮像素子と、第1の係合部と、上記第1の係合部から離れた位置に形成された第2の係合部とが設けられ、3つのボールを挟んで固定部材に対して所定の平面上を移動可能な移動体と、
上記検出部で検出したブレ情報に基づいて、上記所定の平面上で上記移動体を移動させてブレを補正する駆動機構と、
上記固定部材から上記移動体の一部へ延設する延設部を有し、当該延設部には上記第1の係合部及び上記第2の係合部のそれぞれに対向する位置に設けられた第3の係合部及び第4の係合部が配置され、当該第3の係合部及び当該第4の係合部が上記第1の係合部及び上記第2の係合部と係合する第1の位置と係合が解除される第2の位置とに移動可能な被押圧手段と、
上記固定部材に配置されていて、上記被押圧手段に設けられた延設部を上記所定の平面に垂直な方向から押圧して当該延設部を上記第2の位置から上記第1の位置へ移動させて上記移動体を相対的に上記固定部材の所定位置に保持させ、上記移動体を上記固定部材の所定位置に保持するのを解除する際には当該延設部を押圧しない位置へ退避して当該延設部を上記第1の位置から上記第2の位置へ移動させて、上記駆動機構によるブレ補正を可能にする押圧機構と、を具備し、
上記被押圧手段に設けられた上記第3の係合部及び上記第4の係合部が、上記第1の係合部及び上記第2の係合部と係合する係合位置は、上記3つのボールが上記移動体と接触する3点で仮想的に形成される仮想三角形の内側に位置していることを特徴とする撮像装置。 - 上記移動体に形成された上記第1の係合部の形状は断面が円錐状部を有する凹状部であり、上記第2の係合部は断面に円錐状部を有し開口形状が楕円形または長円形をした凹状部であり、上記第3の係合部及び上記第4の係合部のそれぞれは、上記円錐状部に係合可能な突起状をなしていることを特徴とする請求項7記載の撮像装置。
- 上記延設部は、一端を上記固定部材に固定された片持ち梁状態に配置されたばねを有する支持部材であり、
上記押圧機構による押圧を解除した際、上記支持部材のばね性による復元力によって、上記第1の係合部と上記第3の係合部の係合を解除するとともに上記第2の係合部と上記第4の係合部との係合を解除することを特徴とする請求項7記載の撮像装置。 - 上記押圧機構は、押圧のための駆動力を発生するアクチュエータと、この駆動力を伝達する駆動伝達機構と、を有し、
上記駆動伝達機構は、上記延設部を押圧したまま、上記アクチュエータへの通電を切断しても、上記延設部の押圧状態を維持することのできる構造を有することを特徴とする請求項7または9記載の撮像装置。 - 上記駆動伝達機構は、上記アクチュエータからの駆動力によって回転するように保持された第1のネジ部材と、この第1のネジ部材の回転を受けて所定の平面に垂直な方向へ移動し、上記延設部を押圧する第2のネジ部材を含むことを特徴とする請求項10記載の撮像装置。
- 上記移動体の保持を解除する際、上記駆動機構に通電して上記移動体を振動させ、上記第1の係合部と上記第3の係合部の係合または上記第2の係合部と上記第4の係合部との係合に振動を付与してから、上記押圧機構を駆動し、上記延設部を押圧しない位置へ退避させるようにしたことを特徴とする請求項7記載の撮像装置。
- 上記移動体が上記固定部材に対して予め設定された中立位置に保持されているか否かを検出する中立保持検出手段と、
上記移動体が上記中立位置に保持されていない場合に上記駆動機構を制御して上記移動体を中立位置に駆動させる駆動機構制御手段と、
上記移動体が許容中立範囲内の位置に保持されているか否かを判定する判定手段と、
を更に具備していることを特徴とする請求項7記載の撮像装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012166920A JP5963596B2 (ja) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 移動体を保持するための保持機構、およびこの保持機構を備えた撮像装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012166920A JP5963596B2 (ja) | 2012-07-27 | 2012-07-27 | 移動体を保持するための保持機構、およびこの保持機構を備えた撮像装置 |
Publications (2)
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