JP6971603B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
また、特許文献2、特許文献3および特許文献4には、振れ防止機構に用いられる振動モータの例が開示されている。
本発明は、上述したような問題点に鑑みてなされたものであり、簡素化された構造によりロール振れを防止できるようにすると共にシフト振れも防止できるようにすることを目的とする。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るカメラシステムの構成を示す図である。なお、各図には、必要に応じてX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向を矢印で示している。Z軸方向は、後述する撮像素子の撮像面に対して直交する光軸方向である。X軸方向およびY軸方向は互いに直交すると共に、それぞれZ軸方向に対して直交する方向である。
カメラシステムは、振れ防止機構を備えた撮像装置としてのデジタル一眼レフカメラ(以下、カメラという)100と、カメラ100のマウント部101に着脱可能に装着されるレンズ装置200と、を備える。
レンズ装置200には、撮影者の手振れを補正するシフト振れ防止機構を有するレンズ装置と、シフト振れ防止機構を有さないレンズ装置とがある。シフト振れ防止機構を有するレンズ装置の場合、撮影光学系201のうち所定のレンズユニットを、手振れが補正できる分だけ光軸L1に直交する方向に移動させることでシフト振れを補正する。この場合、シフト振れは補正できるが、ロール振れは補正することはできない。一方、シフト振れ防止機構が有さないレンズ装置の場合、シフト振れもロール振れも補正することはできない。
レンズ装置200は交換可能であるために、カメラ100にはシフト振れ防止機構を有するレンズ装置が装着される場合と、シフト振れ防止機構を有さないレンズ装置が装着される場合とがある。装着されたレンズ装置のシフト振れ防止機構の有無によるカメラ100の動作の違いについては後述する。
また、カメラ100ではレリーススイッチの半押し操作(撮影準備操作)によって測光や自動焦点調節など撮影準備動作が開始される。また、カメラ100ではレリーススイッチの全押し操作(撮影開始操作)によって画像信号を静止画データまたは動画データとして記録媒体(半導体メモリ等)に記録する撮影動作が開始される。
図2に示すように、カメラ100はカメラ100全体を制御する制御回路121を有する。制御回路121はフォーカルプレーンシャッタ102、撮像素子ユニット103、ディスプレイユニット105、焦点検出センサ114、振れセンサ117、レリーススイッチ122、記録媒体123などと電気的に接続される。制御回路121はCPU121aを有し、CPU121aがメモリに格納されたプログラムを実行することによってカメラ100全体を制御する。制御回路121は、制御部の一例に対応する。また、撮像素子ユニット103には振れ防止機構を有する。
図3(a1)、図3(a2)は、振動モータの構成の一例を示す斜視図である。
図3(a1)は振動モータ500Aの分解斜視図であり、図3(a2)は振動モータ500Aの構成を示す斜視図である。
振動モータ500Aは、圧電素子を有する振動部501および2つの突起502を有する振動子503と、第1固定部504および第2固定部505を有する薄板状の保持部材506と、フレキシブルプリント基板などの給電部とを備える。振動子503は第1固定部504を介して保持部材506により固定される。保持部材506は第2固定部505を介して振動モータ500Aを取付部などに取り付ける。
図3(b1)は振動モータ500Bの分解斜視図であり、図3(b2)は振動モータ500Bの構成を示す斜視図である。
振動モータ500Bは、圧電素子を有する振動部511および1つの突起502を有する振動子513と、第1固定部514および第2固定部515を有する薄板状の保持部材516と、フレキシブルプリント基板などの給電部とを備える。このような1つの突起を有する振動モータの構成や駆動方法については、特許文献3に開示されている。
以下では、振れ防止機構に用いる振動モータは、振動モータ500Aである場合について説明するが、振動モータ500Bであってもよく、その他の振動モータであってもよい。また、保持部材506の図示を省略して振動子503のみ図示している。
図4は、撮像素子ユニット103の構成を示す図である。具体的に、図4(a)は撮像素子ユニット103を光軸方向(Z軸方向)から見た正面図である。図4(b)はI−I線断面図であり、図4(c)はII−II線断面図である。
なお、図4(a)では理解を容易にするために、ばね4、ばね6a,6b,6c、基部8a,8bを省略している。また、図4(b)および図4(c)においてグレーで図示している、振動モータ5a,5b,5c、ばね6a,6b,6c、センサ7a,7b,7c、基部8a,8bはXY平面に沿って移動しない部材である。一方、白抜きで図示している、撮像素子1、枠体2、転動ボール3はXY平面に沿って移動可能な部材である。
枠体2は、撮像素子1を支持する。枠体2は板状であって板面の中央にZ軸方向に突出する支持部2Aが撮像素子1を支持する。図4(b)に示すように、支持部2AはX軸方向から見て略U字状に形成され、振動モータ5aが配置される空間を有する。なお、枠体2は撮像素子1を支持できるのであれば、他の形状であってもよい。
ばね4は、枠体2を転動ボール3に向けて付勢する。具体的には、ばね4は転動ボール3が枠体2および基部8aに常に接するように枠体2を付勢する。図4(b)に示すように、ばね4は枠体2を矢印n方向に付勢することで、転動ボール3と枠体2の間のガタつきおよび転動ボール3と基部8aとのガタつきを防止する。ばね4には、例えば引張ばねを用いることができる。ここでは、ばね4により枠体2を付勢しているが、ワイヤで枠体2に張力を掛けることで、枠体2を付勢してもよい。
ばね6a,6b,6cは、それぞれ振動モータ5a,5b,5cを枠体2に向けて加圧する。ばね6aは基部8aと振動モータ5aとの間に配置される。ばね6bは基部8bと振動モータ5bとの間に配置される。ばね6cは基部8bと振動モータ5cとの間に配置される。
したがって、振動モータ5a,5b,5cの突起502は、それぞればね6a,6b,6cの作用によって枠体2の一部に圧接される。ここで、振動モータ5a,5b,5cが振動することで、突起502が圧接された枠体2が移動する。具体的には、図4(a)に示すように、振動モータ5aは枠体2を矢印ma方向(Y軸方向)に移動させる。また、振動モータ5bは枠体2を矢印mb方向(X軸方向)に移動させる。また、振動モータ5cは枠体2を矢印mc方向(X軸方向)に移動させる。
なお、枠体2のうち振動モータ5a,5b,5cの突起502が圧接する部位は、振動モータ5の超音波振動による摩擦力で駆動力が生じると共に、その摩擦力に対して耐久性がある材料や表面処理が施されている。
基部8a,8bは、カメラ100の本体に固定される部材である。基部8aは枠体2の前面側に位置し、基部8bは枠体2の背面側に位置する。また、基部8aは一部が支持部2Aの空間内を挿通し、ばね6aの一端が接地する面として機能する。
なお、図4(a)では、振動モータ5a,5bの振動部501の中心と、撮像素子1の撮像面の中心Oとが略一致している場合を示している。
図5(a)は、振動モータ5b,5cが枠体2にそれぞれ矢印mb方向・矢印mc方向で同じ向きの変位が生じるように駆動し、振動モータ5aが矢印ma方向の変位を生じないように駆動している状態を示す図である。図5(a)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1をX軸方向に移動させることができる。
図5(b)は、振動モータ5aが枠体2に矢印ma方向の変位が生じるように駆動し、振動モータ5b,5cが矢印mb方向・矢印mc方向の変位が生じないように駆動している状態を示す図である。図5(b)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1をY軸方向に移動させることができる。
図5(c)は、振動モータ5cが枠体2に矢印mc方向の変位が生じるように駆動し、振動モータ5a,5bが矢印ma方向・矢印mb方向の変位が生じないように駆動している状態を示す図である。図5(c)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1の中心0を回転中心軸とした回転方向(矢印R方向)に移動させることができる。
また、図5(a)、図5(b)および図5(c)の移動を合成させ、撮像素子1を移動させるモードを第2の動作モードという。具体的に、第2の動作モードでは振動モータ5a,5b,5cが撮像面に直交する方向(Z軸方向)を回転中心軸とした回転移動と、撮像面に平行な方向(XY平面方向)の平行移動とを合成して、撮像素子1を移動させる。第2の動作モードではロール振れおよびシフト振れを防止することができる。
第1の動作モードあるいは第2の動作モードに応じてカメラ100の制御回路121が振れ防止機構の振動モータ5a,5b,5cを駆動する。なお、振動モータ5a,5b,5cが枠体2を移動させる方向は矢印ma方向・矢印mb方向・矢印mc方向がベクトルとして一次独立であればよく、振動モータ5a,5b,5cの配置は限定されるものではない。
まず、制御回路121は振れセンサ117あるいは撮像素子1の出力に基づいてシフト振れおよびロール振れの量を算出する。制御回路121はシフト振れおよびロール振れを補正するために、撮像素子1を移動させる目標位置を算出する。次に、制御回路121は算出した目標位置から、それぞれ矢印ma方向・矢印mb方向・矢印mc方向に必要な撮像素子1の変位を算出する。制御回路121は算出した変位を目標とし、センサ7a,7b,7cにより検出された変位をフィードバックして振動モータ5a,5b,5cを駆動して撮像素子1を移動させることで、撮像素子1により撮像される画像の振れが補正することができる。このような処理は、制御回路121のCPU121aが制御回路121に格納されたプログラムを実行することにより実現することができる。
まず、装着されたレンズ装置200がシフト振れ防止機構を有する場合には、シフト方向の振れはレンズ装置200側が補正する。この場合、撮像素子ユニット103の振れ防止機構は第1の動作モードによってロール振れのみを防止するように動作する。具体的には、図5(c)に示すように、振動モータ5cが撮像素子1に矢印mc方向に変位が生じるように駆動し、振動モータ5a,5bが撮像素子1の中心Oの位置を維持するように駆動する。このように、振動モータ5a,5b,5cが駆動することで、ロール振れを主に防止する場合であっても回転中心軸に支持機構を備える必要がないことから撮像素子ユニット103の振れ防止機構の構造を簡素化することができる。このとき、振動モータ5cは大きな変位や高速駆動が必要であって、必要に応じた電力を消費する。一方、振動モータ5a,5bは撮像素子1の中心Oの位置を維持する。ここで、本実施形態では、振動モータ5a,5bは撮像面の中心Oに近接して位置しているので、振動モータ5a,5bは変位や速度が微小のまま撮像素子1の中心Oの位置を維持することができる。したがって、振動モータ5a,5bの消費電力を少なくした状態で撮像素子1の中心Oの位置を維持することができる。
なお、装着されたレンズ装置200がシフト振れ防止機構を有しない場合とは、シフト振れ防止機構を有するレンズ装置が装着されていてもレンズ装置200がシフト振れ防止をしない場合も含まれる。撮影者の意図や撮影条件や電源の状態によっては、レンズ装置200がシフト振れ防止機構を有するにも関わらずシフト振れ防止をしない場合も想定されるからである。
次に、第2の実施形態の振れ防止機構を有する撮像素子ユニット203の構成について説明する。ここでは、第1の実施形態と異なる構成をについて説明し、第1の実施形態と同様の構成は同一符号を付して適宜、説明を省略する。
図6は、撮像素子ユニット203の構成を示す図である。具体的に、図6(a)は撮像素子ユニット203をZ軸方向から見た正面図である。図6(b)はI−I線断面図であり、図6(c)はII−II線断面図である。
なお、図6(a)では理解を容易にするために、ばね4、ばね16a,16b,16c、基部18a,18bを省略している。また、図6(b)および図6(c)においてグレーで図示している、基部18a,18bはXY平面に沿って移動しない部材である。一方、白抜きで図示している、撮像素子1、枠体12、転動ボール3、振動モータ15a,15b,15c、ばね16a,16b,16cはXY平面に沿って移動可能な部材である。
振動モータ15a,15cは枠体12と基部18bとの間に配置され、振動モータ15bは基部18bと支持部12Bとの間に配置される。
ばね16a,16b,16cは振動モータ15a,15b,15cを基部18bに圧接する位置に配置される。具体的には、ばね16aは枠体12と振動モータ15aとの間に配置される。ばね16bは支持部12Bと振動モータ15bとの間に配置される。ばね16cは枠体12と振動モータ15cとの間に配置される。ばね16a,16b,16cは振動モータ15a,15b,15cと同様に枠体12に設けられている。
なお、基部18bのうち振動モータ15a,15b,15cの突起502が圧接する部位は、振動モータの超音波振動による摩擦力で駆動力が生じると共に、その摩擦力に対して耐久性のある材料や表面処理が施されている。
したがって、本実施形態の振れ防止機構によれば、第1の実施形態と同様に、簡素化された構造によって、ロール振れを防止することができると共にシフト振れも防止することができる。
次に、第3の実施形態の振れ防止機構を有する撮像素子ユニット303の構成について説明する。ここでは、第1の実施形態と異なる構成について説明し、第1の実施形態と同様の構成は同一符号を付して適宜、説明を省略する。
図7は、撮像素子ユニット303の構成を示す図である。具体的に、図7(a)は撮像素子ユニット303をZ軸方向から見た正面図である。図7(b)はI−I線断面図であり、図7(c)はII−II線断面図である。
なお、図7(a)では理解を容易にするために、ばね4、ばね26a,26b,26c、基部8a,8bを省略している。また、図7(b)および図7(c)においてグレーで図示している、振動モータ25a,25b,25c、ばね26,26b,26c、センサ7a,7b,7c、基部8a,8bはXY平面に沿って移動しない部材である。一方、白抜きで図示している、撮像素子1、枠体2、転動ボール3はXY平面に沿って移動可能な部材である。
振動モータ25bは、Z軸方向から見て、撮像面の中心Oに重なり合わない位置であって、Ly軸上に配置される。ここでは、振動モータ25bは、Lx軸を境界として振動モータ25cが配置されていない側に配置される。したがって、振動モータ25bと振動モータ25cとの間に振動モータ25aが位置している。ただし、振動モータ25bの位置は限定されず、撮像面の中心Oに重なり合わない位置であればよい。なお、ばね28bは、振動モータ25bの位置に合せて振動モータ25bを枠体2に向かって圧接できる位置に配置される。
図8(a)は、振動モータ25b,25cが枠体2にそれぞれ矢印mb方向,矢印mc方向で同じ向きの変位が生じるように駆動し、振動モータ25aが矢印ma方向の変位を生じないように駆動している状態を示す図である。図8(a)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1をX軸方向に移動させることができる。
図8(b)は、振動モータ25aを枠体2に矢印ma方向の変位が生じるように駆動し、振動モータ25b,25cが矢印mb方向・矢印mc方向の変位が生じないように駆動している状態を示す図である。図8(b)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1をY軸方向に移動させることができる。
図8(c)は、振動モータ25b,25cが枠体2にそれぞれ矢印mb方向・矢印mc方向で反対向きの変位が生じるように駆動し、振動モータ25aが矢印ma方向の変位を生じないように駆動している状態を示す図である。図8(c)の状態では、枠体2に支持された撮像素子1の中心Oを回転中心軸とした回転方向(矢印R方向)に移動させることができる。
また、図8(a)、図8(b)および図8(c)の移動を合成させ、撮像素子1を移動させるモードが第2の動作モードである。具体的に、第2の動作モードでは振動モータ25a,25b,25cが撮像面に直交する方向(Z軸方向)を回転中心軸とした回転移動と、撮像面に平行な方向(XY平面方向)の平行移動とを合成して、撮像素子1を移動させる。第2の動作モードではロール振れおよびシフト振れを防止することができる。
第1の動作モードあるいは第2の動作モードに応じてカメラ100の制御回路121が振れ防止機構の振動モータ25a,25b,25cを駆動する。なお、振動モータ25a,25b,25cが枠体2を移動させる方向は矢印ma方向・矢印mb方向・矢印mc方向がベクトルとして一次独立であればよく、振動モータ25a,25b,25cの配置は限定されるものではない。カメラ100が振れ防止機構を用いて振れを補正する動作については、第1の実施形態と同様である。
まず、装着されたレンズ装置200がシフト振れ防止機構を有する場合には、シフト方向の振れはレンズ装置200側が補正する。この場合、撮像素子ユニット303の振れ防止機構は第1の動作モードによってロール振れのみを防止するように動作する。具体的には、図8(c)に示すように、振動モータ25b,25cが撮像素子1に矢印mb・矢印mc方向に変位が生じるように駆動し、振動モータ25aが撮像素子1の中心Oの位置を維持するように駆動する。このとき、振動モータ25b,25cは大きな変位や高速駆動が必要であって、必要に応じた電力を消費する。一方、振動モータ25aは撮像素子1の中心Oの位置を維持する。ここで、本実施形態では、振動モータ25aは撮像面の中心Oに近接して位置しているので、振動モータ25aは変位や速度が微小のまま撮像素子1の中心Oの位置を維持することができる。したがって、振動モータ25aの消費電力を少なくした状態で撮像素子1の中心Oの位置を維持することができる。
なお、本実施形態では、突起502が2つである振動モータ25a,25b,25cを用いる場合について説明したが、撮像面の中心Oに近接して配置する振動モータ25aは、突起502が1つの振動モータであることが好ましい。突起502が1つの振動モータにすることにより1点で枠体2に接することから、振動モータ25b,25cが中心Oを回転中心軸として枠体2を回転移動させるときの回転モーメントを小さくすることができる。したがって、第1の動作モードにおいて振動モータ25b,25cの低消費電力化を図ることができる。
次に、第4の実施形態の振れ防止機構を有する撮像素子ユニット403の構成について説明する。ここでは、第3の実施形態と異なる構成について説明し、第3の実施形態と同様の構成は同一符号を付して適宜、説明を省略する。
図9は、撮像素子ユニット403の構成を示す図である。具体的に、図9(a)は撮像素子ユニット403をZ軸方向から見た正面図である。図9(b)はI−I線断面図であり、図9(c)はII−II線断面図である。
なお、図9(a)では理解を容易にするために、ばね4、ばね36a,36b,36c、基部38a,38bを省略している。図9(b)および図9(c)においてグレーで図示している、基部38a,38bはXY平面に沿って移動しない部材である。一方、白抜きで図示している、撮像素子1、枠体32、転動ボール3、振動モータ35a,35b,35c、ばね36a,36b,36c、センサ7a,7b,7cはXY平面に沿って移動可能な部材である。
振動モータ35aは基部38bと支持部32Bとの間に配置され、振動モータ35b,35cは枠体32と基部38bとの間に配置される。
ばね36a,36b,36cは振動モータ35a,35b,35cを基部38bに付勢する位置に配置される。具体的には、ばね36aは支持部32Bと振動モータ35aとの間に配置される。ばね36bは枠体32と振動モータ35bとの間に配置される。ばね36cは枠体32と振動モータ35cとの間に配置される。ばね36a,36b,36cは振動モータ35a,35b,35cと同様に枠体32に設けられている。
なお、基部38bのうち振動モータ35a,35b,35cの突起502が圧接する部位は、振動モータの超音波振動による摩擦力で駆動力が生じると共に、その摩擦力に対して耐久性のある材料や表面処理が施されている。
したがって、本実施形態の振れ防止機構によれば、第3の実施形態と同様に、簡素化された構造によって、ロール振れを主に防止することができると共にシフト振れも防止することができる。
また、上述した実施形態では、ロール振れを防止したりシフト振れを防止したりする場合について説明したが、防止とはロール振れおよびシフト振れを完全に防止する場合に限られず、ロール振れおよびシフト振れを抑制する場合を含んでいる。
また、上述した実施形態では、本発明を一眼レフカメラ100に適用する場合について説明したが、この場合に限定されず、撮像素子を有する機器であれば適用可能であり、レンズ装置を装着できなくてもよい。すなわち、撮像素子を有する、PDA、携帯電話端末、スマートフォン、携帯型の画像ビューワ、デジタルフォトフレーム、音楽プレーヤー、ゲーム機、電子ブックリーダーなどに適用可能である。
また、上述した実施形態では、それぞれ3つのモータが振動モータである場合について説明したが、この場合に限られず、中心Oに近接して配置するモータを振動モータすれば、他のモータは振動モータ以外の電磁モータ等であってもよい。
Claims (8)
- 撮像素子と、
前記撮像素子を支持する枠体と、
前記撮像素子の撮像面と平行な方向に前記枠体を移動させる駆動部材と、を備え、
前記駆動部材は、振動が生じる振動部を有し、
前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、少なくとも一つの駆動部材の振動部は、前記撮像素子の撮像面の中心と重なり合っていて、
少なくとも一つの前記駆動部材は、前記枠体と一体で移動可能に保持されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記駆動部材として、第1の振動モータと、第2の振動モータとを有し、
前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、前記第1の振動モータおよび前記第2の振動モータの振動部は、互いに重なり合っていると共に、前記撮像素子の撮像面の中心と重なり合っていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記駆動部材として、第3の振動モータを有し、
前記第3の振動モータの振動部は、前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、前記撮像素子の撮像面の中心から離れていることを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記駆動部材として、第1の振動モータと、第2の振動モータと、第3の振動モータとを有し、
前記第1の振動モータの振動部は、前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、前記撮像素子の撮像面の中心と重なり合い、
前記第2の振動モータの振動部および前記第3の振動モータの振動部は、前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、前記撮像素子の撮像面の中心から離れていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第2の振動モータの振動部および前記第3の振動モータの振動部は、前記撮像素子の撮像面に対して直交する方向から見て、互いに重なり合わないように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
- 前記駆動部材のうち少なくとも前記撮像素子の撮像面の中心と重なり合っている駆動部材は、前記枠体に対して1点で接していることを特徴とする請求項1ないし5の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記駆動部材を駆動させる制御部を備え、
前記制御部は、
前記撮像面と直交する方向を回転中心軸として前記撮像素子が回転移動させる第1の動作モードと、
前記撮像面と直交する方向を回転中心軸とした回転移動と、前記撮像面と平行な方向の平行移動とを合成させて前記撮像素子を移動させる第2の動作モードとの何れかの動作モードに応じて前記駆動部材を駆動するように制御することを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の撮像装置。 - レンズ装置を着脱可能であって、
前記制御部は、
装着されたレンズ装置が光軸に直交する方向の振れ防止をする場合には、前記第1の動作モードに応じて前記駆動部材を駆動し、
装着されたレンズ装置が光軸に直交する方向の振れ防止をしない場合には、前記第2の動作モードに応じて前記駆動部材を駆動するように制御することを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。
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