WO2018173903A1 - 撮像素子駆動装置、撮像素子駆動装置の製造方法及び撮像装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to an imaging element driving apparatus, a manufacturing method of the imaging element driving apparatus, and an imaging apparatus.
- image shake correction mechanism a mechanism for correcting shake of an optical image during imaging
- Such image blur correction mechanisms include an optical image blur correction mechanism and an image sensor driving type image blur correction mechanism.
- the optical image shake correction mechanism corrects and drives part or all of the optical lens in a plane perpendicular to the optical axis or in a direction inclined with respect to the optical axis (see, for example, Patent Document 1).
- the image sensor driving type image blur correction mechanism corrects and drives the image sensor in a plane perpendicular to the optical axis (see, for example, Patent Document 2).
- an imaging device in which an imaging device is driven at a pitch shorter than the minimum pixel unit in a plane perpendicular to the optical axis, and a higher resolution image can be obtained from a plurality of pieces of image data (for example, patents). Reference 4).
- the present disclosure provides an imaging element driving apparatus, an imaging element driving apparatus manufacturing method, and an imaging apparatus that can stably drive the imaging element.
- An image sensor driving device in the present disclosure is an image sensor driving device for driving an image sensor, and is a fixed frame and a movable frame for holding the image sensor, and faces the fixed frame in the optical axis direction.
- a movable frame displaceable in a plane perpendicular to the optical axis direction with respect to the fixed frame, a magnetic body provided on one of the fixed frame and the movable frame, and a magnetic body provided on the other of the fixed frame and the movable frame.
- At least one magnet opposed to the optical axis direction the at least one magnet on the side facing the magnetic body with respect to the S1 magnetized portion magnetized to the S pole and the S1 magnetized portion Arranged at a position adjacent to the first direction, N2 magnetized portion magnetized to the N pole, and positioned adjacent to the second direction intersecting the first direction with respect to the N2 magnetized portion.
- the image sensor can be driven stably.
- FIG. 1 is a perspective view of a digital camera according to an embodiment.
- FIG. 2 is a rear view of the digital camera according to the embodiment.
- FIG. 3 is a front view of the image blur correction apparatus according to the embodiment.
- FIG. 4 is an exploded perspective view of the image blur correction apparatus according to the embodiment.
- FIG. 5 is a rear view of the movable frame according to the embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the movable frame according to the embodiment, taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7A is a perspective view of the back surface side of the front surface fixing holding member according to the embodiment.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the front surface fixing holding member according to the embodiment taken along the line VII-VII in FIG. 7A.
- FIG. 8 is a perspective view for explaining a method of adhering the drive magnet to the front surface fixing holding member according to the embodiment.
- FIG. 9 is a front view of the back surface fixing holding member according to the embodiment.
- FIG. 10A is a diagram illustrating magnetization of the sensor magnet according to the embodiment.
- FIG. 10B is a diagram illustrating magnetization of sensor magnets according to Comparative Examples 1 and 2.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate and the suction force in the optical axis direction acting on the suction plate in Experiment 1.
- FIG. 12 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate and the torque acting on the suction plate in Experiment 1.
- FIG. 13 is a diagram illustrating torque measurement conditions in Experiment 1. In FIG. FIG. FIG.
- FIG. 14 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate and the suction force in the optical axis direction acting on the suction plate in Experiment 2.
- FIG. 15 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate and the torque acting on the suction plate in Experiment 2.
- FIG. 16 is a diagram showing torque measurement conditions in Experiment 2.
- An imaging device having an image sensor driving type image blur correction mechanism includes an imaging device and an imaging device driving device for driving the imaging device.
- the imaging element driving device includes a fixed frame, a movable frame that can be displaced two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis with respect to the fixed frame, and an actuator for displacing the movable frame with respect to the fixed frame. ing.
- the imaging element is attached to the movable frame and can be displaced with respect to the fixed frame together with the movable frame.
- the imaging device calculates the displacement direction and displacement amount of the imaging element in the plane from the output of the angular velocity sensor provided in the imaging device body, and forms an image on the imaging device based on the calculated displacement direction and displacement amount. Corrects the shake of the subject image on the taking lens.
- the amount of displacement of the image pickup device is the amount of movement of the image pickup device within the same plane from the reference position in the plane perpendicular to the optical axis (the position when the image pickup device is not displaced).
- the movable frame is supported by the fixed frame so as to be displaceable via a rolling bearing composed of at least three ball members. For this reason, the force (henceforth "attraction force") which urges a movable frame toward a fixed frame via a ball member is needed.
- a tension spring method or a magnetic force attraction method As a method for generating the attractive force, there is a tension spring method or a magnetic force attraction method.
- the spring force increases according to the amount of displacement of the image sensor, and not only the pulling force in the direction toward the fixed frame of the movable frame but also the force in the direction opposite to the displacement direction of the image sensor. Become. Further, in the tension spring system, static contact between the movable frame and the fixed frame cannot be avoided, and friction between the movable frame and the fixed frame due to the displacement of the movable frame adversely affects the control of the actuator.
- the actuator has a yoke and a plurality of magnets fixed to the yoke.
- the following two methods are performed as a magnet fixing method.
- a hole is formed in the yoke in advance, and an adhesive is poured into the gap between the yoke and the magnet in contact with the yoke through the hole.
- an adhesive is poured from the corner of the magnet into the gap between the magnet and the yoke.
- the volume of the yoke is reduced by the amount of the hole and the magnetic force to the coil is reduced.
- the actuator is increased in size because it is necessary to secure a space for pouring the adhesive into the corner of the magnet in the yoke.
- the present disclosure has been made based on such knowledge, and as a result of intensive studies by the present inventors, an image sensor driving apparatus capable of stably driving an image sensor, and a method for manufacturing the image sensor driving apparatus And got an idea about the imaging device.
- a digital camera will be described as an example of an “imaging device”.
- “front (Z-axis positive direction)”, “rear (Z-axis negative direction)”, “up (Y-axis positive direction)”, “down (Y-axis negative direction)”, “ “Right (X-axis negative direction)” and “Left (X-axis positive direction)” are terms based on an imaging device with a landscape orientation that faces the subject.
- the side that is, the photographer side
- the rotation direction around the Y axis (vertical direction) is referred to as “pitch direction”, the rotation direction around the X axis (left / right direction) is referred to as “yaw direction”, and the rotation direction around the Z axis is referred to as “roll direction”.
- FIG. 1 is a perspective view of a digital camera 100 according to an embodiment.
- FIG. 2 is a rear view of the digital camera 100 according to the embodiment.
- the digital camera 100 includes a camera body 101 (an example of an imaging apparatus) and a lens unit 200 (an example of an imaging apparatus).
- the digital camera 100 is, for example, an interchangeable lens type digital camera.
- the camera body 101 includes a housing 10, a body mount 20, a shutter button 30, a hot shoe 40, a flash light emitting unit 50, an electronic viewfinder 60, and a display device 70.
- a housing 10 As shown in FIGS. 1 and 2, the camera body 101 includes a housing 10, a body mount 20, a shutter button 30, a hot shoe 40, a flash light emitting unit 50, an electronic viewfinder 60, and a display device 70.
- the housing 10 accommodates the image blur correction device 1 (see FIG. 3) and the like.
- the housing 10 has a front surface S1, an upper surface S2, a rear surface S3, and a lower surface S4.
- the body mount 20 is provided on the front surface S ⁇ b> 1 of the housing 10.
- the lens unit 200 can be attached to the body mount 20 by bayonet coupling or the like.
- the body mount 20 has an opening 20 a centered on the optical axis AX of the lens unit 200.
- the optical axis AX is an axis parallel to the Z axis. Incident light from the lens unit 200 is guided into the housing 10 through the opening 20a.
- the shutter button 30 is provided on the upper surface S2 of the housing 10. The shutter button 30 receives a shutter opening / closing operation by a photographer (user).
- the hot shoe 40 is provided on the upper surface S2 of the housing 10.
- a general-purpose external component for example, a flash light emitting device or the like
- the flash light emitting unit 50 is provided on the upper surface S ⁇ b> 2 of the housing 10.
- the flash light emitting unit 50 can be stored inside the housing 10. 1 and 2 show a state in which the flash light emitting unit 50 is pulled out from the housing 10.
- the electronic viewfinder 60 is provided on the rear surface S3 of the housing 10.
- the electronic viewfinder 60 displays an image in the shooting range.
- the photographer can observe an image displayed on the electronic viewfinder 60.
- the display device 70 is provided on the rear surface S3 of the housing 10.
- the display device 70 displays an image of the shooting range, an operation menu, and the like.
- As the display device 70 for example, a liquid crystal display, an organic EL (Electro-Luminescence) display, an inorganic EL display, or the like can be used.
- the camera body 101 includes a shutter unit (not shown), an image blur correction device 1 (an example of an image sensor driving device) (see FIG. 3), an image sensor 12 (see FIG. 6), and a circuit board 13 (see FIG. 5). And a control circuit board (not shown). These are arranged inside the housing 10.
- the imaging element 12 is configured by, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor, or the like.
- the digital camera 100 may be, for example, a lens-integrated digital camera or a single-lens reflex digital camera.
- the lens unit 200 is an interchangeable lens unit.
- the lens unit 200 includes a lens mount 201 attached to the body mount 20 of the camera body 101, a focus ring 202 that is an operation unit for driving the focus lens, and a zoom ring that is an operation unit for driving the zoom lens. 203.
- the lens unit 200 further includes an optical system including a lens controller, a focus lens and a zoom lens, a focus lens driving unit, a zoom lens driving unit, a diaphragm, a diaphragm driving unit, a DRAM (Dynamic Random Access Memory), In addition, a flash memory and the like are provided inside.
- the light from the subject enters the camera body 101 via the optical system inside the lens unit 200 and is received by the light receiving surface of the image sensor 12.
- the optical image received by the image sensor 12 is converted into an electrical signal, that is, image data.
- the image data is displayed on the display device 70 by the control circuit board after predetermined processing (for example, AD (Analog / Digital) conversion) is performed by the circuit board 13.
- the circuit board 13 is equipped with a controller that executes a predetermined program stored in a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory), a RAM that is temporarily stored during a control operation and an image processing operation, and the like. Has been.
- the controller is, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processing), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or an ASIC (Applied SpC).
- FIG. 3 is a front view of the image blur correction apparatus 1 according to the embodiment.
- FIG. 4 is an exploded perspective view of the image blur correction apparatus 1 according to the embodiment.
- FIG. 5 is a rear view of the movable frame 11 according to the embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the movable frame 11 according to the embodiment, taken along line VI-VI in FIG.
- FIG. 7A is a rear perspective view of the front fixed holding member 32 according to the embodiment.
- FIG. 7B is a cross-sectional view of the front fixed holding member 32 according to the embodiment, taken along the line VII-VII in FIG. 7A.
- the image blur correction device 1 is a drive mechanism for driving the image sensor 12. As shown in FIGS. 3 to 7A, the image blur correction device 1 includes a movable frame 11, a circuit board 13, ball holding portions 110a, 110b, and 110c, drive coils 15, 16, and 17, a drive magnet 25a, 25b, 25c, 25d, 26b, 26d, 27a, 27b, 27c, 27d (an example of a magnet), magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, 14c (an example of a displacement detector), and sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b (an example of a magnet), a suction plate 19 (an example of a magnetic body), a back surface fixing holding member 21 (an example of a fixing frame and a yoke), and a front surface fixing holding member 32 (an example of a yoke).
- a drive magnet 25a, 25b, 25c, 25d, 26b, 26d, 27a, 27b, 27c, 27d an example
- the movable frame 11 includes a circuit board 13, ball holding portions 110a, 110b, and 110c, drive coils 15, 16, and 17, magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c, and a suction plate. 19 is attached.
- drive magnets 25a, 25b, 26b, 27a, 27b and sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b are attached to the back surface fixing holding member 21 with an adhesive.
- driving magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are attached to the front fixed holding member 32 with an adhesive 28 (see FIG. 7B).
- each back surface of the drive magnets 27c and 27d is in contact with the fixed surface (the surface on the side facing the movable frame 11) of the front surface fixing and holding member 32 via the adhesive 28. Yes.
- the entire area of each back surface of the other drive magnets 25 c, 25 d, and 26 d is also in contact with the fixed surface of the front surface fixing holding member 32 via the adhesive 28.
- the entire area of each back surface of the drive magnets 25a, 25b, 26b, 27a, 27b and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b is a fixed surface (movable). The surface is in contact with the frame 11 via an adhesive.
- the movable frame 11 is for holding the imaging device 12, and is arranged to face each of the back surface fixing holding member 21 and the front surface fixing holding member 32.
- An imaging element 12 is fixed to the movable frame 11 with an adhesive or the like.
- the movable frame 11 holds the image sensor 12 so that it can be displaced in a plane orthogonal to the optical axis AX.
- the circuit board 13 is electrically connected to the image sensor 12 and converts an electrical signal from the image sensor 12 from an analog signal to a digital signal.
- the ball holding portions 110a, 110b, and 110c hold ball members 31a, 31b, and 31c (an example of a support member) (see FIG. 4) for connecting the movable frame 11 and the back surface fixing holding member 21.
- the ball members 31a, 31b, and 31c support the movable frame 11 so as to be displaceable with respect to the back surface fixing holding member 21. Details of the ball holding portions 110a, 110b, and 110c will be described later.
- the movable frame 11 is restricted from moving relative to the back surface fixing and holding member 21 by a movement restriction mechanism (described later).
- the three drive coils 15, 16, and 17 are fixed to the movable frame 11 with an adhesive.
- Each terminal of the drive coils 15, 16, and 17 is electrically connected to the circuit board 13 via FPC (Flexible Printed Circuits), and is supplied with power from the circuit board 13.
- the drive coil 15 is disposed so as to face the two pairs of drive magnets 25a and 25c and the drive magnets 25b and 25d in the optical axis AX direction.
- the drive coil 16 is disposed so as to face the two pairs of drive magnets 26b and 26d and the drive magnets 27a and 27c in the optical axis AX direction.
- the drive coil 17 is disposed so as to face the two pairs of drive magnets 27a and 27c and the drive magnets 27b and 27d in the optical axis AX direction.
- the drive coils 15 to 17 and the drive magnets 25a to 27d constitute an actuator that drives the image sensor 12.
- each of the drive magnets 25a, 25d, 26d, 27a, and 27d is magnetized to the N pole on the side facing the drive coils 15, 16, and 17.
- Each of the drive magnets 25b, 25c, 26b, 27b, and 27c is magnetized to the S pole on the side facing the drive coils 15, 16, and 17.
- the pair of drive magnets 27a and 27c are arranged so as to face both the drive coil 16 and the drive coil 17, but are replaced with four drive magnets 27a and 27c.
- a magnet may be used. That is, two of the four magnets may be disposed so as to face the drive coil 16, and the remaining two magnets may be disposed on the drive coil 17.
- the three magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c are arranged on the circuit board 13.
- Each of the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, 14c is constituted by, for example, a Hall element.
- sensor magnets 22a, 22b facing the magnetic displacement detection sensor 14a in the optical axis AX direction Sensor magnets 23a and 23b facing the magnetic displacement detection sensor 14b in the optical axis AX direction, and sensor magnets 24a and 24b facing the magnetic displacement detection sensor 14c in the optical axis AX direction are arranged.
- the magnetic displacement detection sensors 14 a, 14 b, 14 c and the sensor magnets 22 a, 22 b, 23 a, 23 b, 24 a, 24 b constitute a displacement detection mechanism that detects the displacement of the image sensor 12 (movable frame 11) relative to the back fixed holding member 21. .
- the displacement detection mechanism will be described later.
- each of the sensor magnets 22a, 23a, and 24a is magnetized to the S pole on the side facing the movable frame 11 (attracting plate 19 described later) and is opposite to the attracting plate 19 On the side, it is magnetized to the N pole.
- Each of the sensor magnets 22b, 23b, and 24b is magnetized to the N pole on the side facing the movable frame 11 (suction plate 19), and is magnetized to the S pole on the side opposite to the suction plate 19.
- the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b are examples of a first magnet, a second magnet, a third magnet, and a fourth magnet, respectively.
- the S pole side of the sensor magnet 22a is an example of the S1 magnetized portion, and the N pole side is an example of the N1 magnetized portion.
- the N pole side of the sensor magnet 22b is an example of the N2 magnetized portion, and the S pole side is an example of the S2 magnetized portion.
- the S pole side of the sensor magnet 23a is an example of the S3 magnetized portion, and the N pole side is an example of the N3 magnetized portion.
- the N pole side of the sensor magnet 23b is an example of the N4 magnetized portion, and the S pole side is an example of the S4 magnetized portion.
- S1 to S4 magnetized portions and N1 to N4 magnetized portions may be formed in one magnet.
- the S1, S2 magnetized part and the N1, N2 magnetized part may be formed in one magnet
- the S3, S4 magnetized part and the N3, N4 magnetized part may be formed in the other one magnet.
- the suction plate 19 is made of a magnetic material such as a metal plate. As shown in FIGS. 4 to 6, the suction plate 19 is disposed on the movable frame 11 so as to face the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b.
- the suction plate 19 uses the magnetic force of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b to attract the movable frame 11 to the back surface fixing and holding member 21 side.
- the ball members 31a, 31b, and 31c respectively held by ball holding portions 110a, 110b, and 110c, which will be described later, can be urged toward the back fixed holding member 21 and pressed against the movable frame 11.
- the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b constitute a magnetic attraction mechanism. The magnetic attraction mechanism will be described later.
- the back surface fixing holding member 21 is fixed to a support frame (not shown) in the camera body 101.
- the ball holding portions 110 a, 110 b, and 110 c are formed in a substantially rectangular shape in plan view and are arranged at three locations on the movable frame 11.
- each of the ball holding portions 110a, 110b, and 110c has standing walls 110d, 110e, and 110f that surround the ball members 31a, 31b, and 31c.
- the standing walls 110d, 110e, and 110f are surfaces that are substantially parallel to the optical axis AX among the surfaces that form the ball holding portions 110a, 110b, and 110c, respectively.
- each of the ball holding portions 110a, 110b, and 110c has a surface (hereinafter referred to as a “ball contact surface”) on which the ball members 31a, 31b, and 31c are in contact and orthogonal to the optical axis AX.
- the ball contact surfaces of the ball holding portions 110a, 110b, and 110c are constituted by metal plates 111a, 111b, and 111c having smooth surfaces, respectively. That is, the back surface fixing and holding member 21 has a surface substantially orthogonal to the optical axis AX at a position facing the ball members 31a, 31b, and 31c, and the surface thereof is smoothly formed.
- the metal plates 111a, 111b, and 111c are fixed to the back surface fixing holding member 21 with an adhesive or the like.
- the actuator is a drive source for displacing the movable frame 11 (image sensor 12) with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the actuator includes drive coils 15, 16, 17 and three sets of six pairs of drive magnets (ie, a pair of drive magnets 25a, 25c and a pair of drive magnets 25b, 25d).
- the actuator can correct the image blur due to the movement of the camera body 101 by displacing the movable frame 11 with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the drive magnets 25a, 25b, 26b, 27a, and 27b are arranged on the rear fixed holding member 21 disposed on the rear surface side (opposite the subject) of the image sensor 12, on the drive coils 15, 16, 17 is arranged so as to face 17.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are arranged on the drive coils 15, 16, and 17 on the front fixed holding member 32 that is disposed on the front side (subject side) of the image sensor 12. It arrange
- Each of the drive coils 15, 16, and 17 moves from the central position with respect to the corresponding set of the three sets of six pairs of drive magnets according to the feeding direction from the circuit board 13.
- the reason why the three drive coils 15, 16, and 17 are provided is to rotate the movable frame 11 (image sensor 12) around the Z axis within a plane orthogonal to the optical axis AX. Specifically, power is supplied to drive coil 15 to drive in the positive direction of the X axis shown in FIG. 4, and power supply to drive coil 16 is driven to drive in the negative direction of X axis. At this time, rotation about the Z axis occurs, but the center of rotation is not determined.
- the rotation center can be determined according to the amount of power supplied to the drive coil 17 and the direction of power supply. If rotation around the Z axis is not necessary, the drive coil 15 and the drive coil 16 are fed in the same direction by feeding power in the same direction, and the drive coil 17 is fed. It is possible to drive in the Y-axis direction. However, since it is difficult to make the center of gravity of the movable frame 11 itself coincide with the center of gravity of the driving force, the power supply amount and the power supply direction to each of the drive coils 15, 16, and 17 are controlled according to the output of the displacement detector described later. The movable frame 11 is driven in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the roll direction.
- the adhesion partner of the magnet is a magnetic body called a yoke. Therefore, in the conventional method, when the magnet is to be bonded to the yoke, the magnet is attracted to the yoke, so that it is difficult to attach the magnet to the yoke with high accuracy.
- this embodiment proposes a method of simultaneously positioning the magnet with respect to the yoke and adhering the magnet to the yoke as shown below.
- FIG. 8 is a perspective view for explaining a method of adhering the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d to the front surface fixing holding member 32 according to the embodiment.
- the suction jig 500 and the base jig 600 are used when the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are bonded to the front surface fixing holding member 32.
- the attraction jig 500 is a jig for magnetically attracting the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d toward the base jig 600.
- Attracting magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 528c are attached to the protrusions of the suction jig 500.
- the attraction magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 528c are arranged corresponding to the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d, respectively.
- the attracting magnets 525 c and 527 c are magnetized to the N pole on the side facing the base jig 600.
- the attracting magnets 525d, 526d, and 527d are magnetized to the S pole on the side facing the base jig 600.
- the base jig 600 is a jig for positioning the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d with respect to the front surface fixing holding member 32.
- Positioning portions 601, 602, 603, and 604 are attached to the base jig 600.
- the positioning portions 601, 602, 603, and 604 are for positioning the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- a groove (not shown) in which the suction magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 528c attached to the protruding portion of the suction jig 500 can be inserted in the surface of the base jig 600 on the suction jig 500 side. Is provided.
- the base jig 600 is provided with position restriction pins 605a and 605b for positioning the front surface fixing holding member 32 with respect to the base jig 600.
- the front fixed holding member 32 is provided with position restricting holes 701a and 701b for inserting the position restricting pins 605a and 605b, respectively.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are placed on the base jig 600.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are positioned with respect to the base jig 600 by the positioning portions 601, 602, 603, and 604.
- suction magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 528c of the suction jig 500 are inserted into the grooves of the base jig 600, and the drive magnets 25c, 25d, and 26d are driven by the suction magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 528c.
- 27c and 27d are magnetically attracted respectively.
- an adhesive is applied to each back surface of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d (that is, a surface facing the front surface fixing holding member 32).
- the front fixed holding member 32 is installed on the base jig 600, so that the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are bonded to the front fixed holding member 32 with an adhesive.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be fixed to the front surface fixing and holding member 32 without making a hole in the front surface fixing and holding member 32 that is a yoke. Further, since it is not necessary to secure an extra space in the front fixed holding member 32 for pouring the adhesive into each corner of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, 27d, the front fixed as shown in FIG. 7B. Drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be disposed along the peripheral edge of the holding member 32. As a result, it is possible to reduce the size of the actuator while securing a large magnetic force by increasing the size of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- the front surface fixing holding member 32 is installed on the surface of the base jig 600 opposite to the suction jig 500, but the front surface fixing holding member is interposed between the suction jig 500 and the base jig 600. 32 may be inserted.
- a coil is arranged in the attraction jig 500, and a current is passed through the coil to magnetically drive the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d. You may suck.
- an adhesive is applied to the back surfaces of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d, but an adhesive may be applied to the front surface fixing holding member 32.
- the above-described bonding method is not limited to the case where the driving magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are bonded to the front surface fixing holding member 32, but the driving magnets 25a, 25b, 26b, 27a, and 27b are fixed to the rear surface fixing holding member 21. It can also be applied to the case where the sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b are bonded to the sensor magnet yoke plate 29 (see FIG. 9 described later).
- FIG. 9 is a front view of the back surface fixing holding member 21 according to the embodiment.
- the displacement detection mechanism includes magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, 14c and sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b.
- magnetic displacement detection sensors 14 a, 14 b, and 14 c are arranged at three locations on the rear surface side of the image sensor 12 of the circuit board 13. Each of the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c detects the displacement of the image sensor 12 in at least one of the X-axis direction and the Y-axis direction. Another magnetic displacement detection sensor is disposed in either the X-axis direction or the Y-axis direction. In the present embodiment, two magnetic displacement detection sensors 14a and 14b are disposed for detecting displacement in the X-axis direction, and one magnetic displacement detection sensor 14c is disposed for detecting displacement in the Y-axis direction. . At this time, an intermediate point C of a line connecting the two magnetic displacement detection sensors 14a and 14b for detecting the displacement in the X-axis direction is set to be approximately the center position of the image sensor 12 in forming a magnetic attraction mechanism described later.
- the back fixed holding member 21 has a pair of sensor magnets 22a, 22b, a pair of sensor magnets 23a, 23b, and a pair at positions corresponding to the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, 14c, respectively.
- Sensor magnets 24a and 24b are arranged.
- the sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b are fixed to the sensor magnet yoke plate 29 fixed to the back surface fixing holding member 21 with an adhesive or the like.
- the sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, and 24b are fixed to the sensor magnet yoke plate 29 of the back surface fixing holding member 21 by an adhesive as described above.
- the displacement detection mechanism described above can accurately detect the displacement of the image sensor 12 at least in the X direction, the Y direction, and the roll direction.
- the magnetic attraction mechanism includes an attraction plate 19 and sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b.
- the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22a, 22a, 22b, and 14c are utilized by using the magnetic force of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b toward the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, 14c.
- a suction force is applied between 22b, 23a, and 23b.
- the suction plate 19 is fixed to the holding member 18 attached to the movable frame 11 with an adhesive or the like.
- the holding member 18 is made of, for example, aluminum.
- the suction plate 19 is held at the center position in the movable range of the image sensor 12 (that is, the suction plate 19 is not displaced with respect to the back surface fixing holding member 21), and the center of the suction plate 19 is the optical axis.
- the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b are arranged so as to coincide with the intermediate point C of the gap surrounded by the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b.
- the suction plate 19 has two opposite sides 19L1 and 19L3 (see FIG. 10A described later) parallel to the X-axis direction, and the remaining two sides 19L2 and 19L4 (see FIG. 10A described later). ) Are arranged in parallel to the Y-axis direction.
- the imaging device 12, the circuit board 13, the magnetic displacement detection sensors 14 a, 14 b, 14 c, the holding member 18, and the suction plate 19 are arranged in this order along the optical axis AX direction, It is fixed to the movable frame 11 by screw fastening or the like.
- the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b can be attracted by the suction plate 19 in the substantial center of the image sensor 12, that is, in the vicinity of the optical axis AX. Accordingly, a stable suction force can be maintained even when the image sensor 12 is displaced.
- FIG. 10A is a diagram illustrating magnetization of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b according to the embodiment.
- FIG. 10B is a diagram illustrating magnetization of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b according to Comparative Examples 1 and 2.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate 19 and the suction force in the optical axis AX direction acting on the suction plate 19 in Experiment 1.
- FIG. 12 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate 19 and the torque acting on the suction plate 19 in Experiment 1.
- FIG. 13 is a diagram illustrating torque measurement conditions in Experiment 1. In FIG.
- the sensor magnets 22a and 23a are magnetized to the same pole (S pole) on the side facing the suction plate 19, and the sensor magnets 22b and 23b are magnetized.
- the same pole (N pole) was magnetized on the side facing the suction plate 19.
- each of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23c has an S1 magnetized portion that is an S pole of the sensor magnet 22a and an S1 magnetized side on the side facing the suction plate 19 (the positive direction side of the Z axis).
- An N2 magnetized portion of the sensor magnet 22b which is an N pole, disposed at a position adjacent to the magnetic portion in the L1 direction (an example of the first direction in the negative direction of the X axis), and the N2 magnetized portion
- the S3 magnetized portion of the sensor magnet 23a which is the S pole, disposed in a position adjacent to the L2 direction (an example of the second direction that is the negative direction of the Y axis) intersecting the L1 direction, and S3 N poles located adjacent to the magnetized portion in the L3 direction (an example of the third direction) that intersects the L2 direction and adjacent to the S1 magnetized portion
- the attraction plate 19 overlapped at least a part of the S1 magnetized portion, the N2 magnetized portion, the S3 magnetized portion, and the N4 magnetized portion.
- the positions of the S1 magnetized portion, the N2 magnetized portion, the S3 magnetized portion, and the N4 magnetized portion that oppose the optical axis AX direction are respectively N1 magnetized portions that are N poles
- the S2 magnetized portion, which is the S pole, the N3 magnetized portion, which is the N pole, and the S4 magnetized portion, which is the S pole, are magnetized.
- the gap between the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b was 0.73 mm.
- the size of the suction plate 19 was 6.5 mm ⁇ 8.2 mm.
- the L1 direction and the L2 direction were perpendicular to each other, and the L1 direction and the L3 direction were parallel to each other.
- the L1 direction and the L2 direction are not necessarily perpendicular to each other, and the L1 direction and the L3 direction are not necessarily parallel to each other.
- the sensor magnets 22 a and 23 b are magnetized to have the same pole (S pole) on the side facing the suction plate 19, and the sensor magnets 22 b and 23 a The same pole (N pole) was magnetized on the side opposite to.
- the gap between the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b was 0.73 mm.
- the size of the suction plate 19 was 6.5 mm ⁇ 8.2 mm.
- the relationship between the diagonal position of the suction plate 19 and the suction force acting on the suction plate 19 in Experiment 1 was as shown in FIG.
- the diagonal position of the suction plate 19 is a solid line shown in FIGS. 10A and 10B, with the intermediate point C (see FIG. 9) of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b as the reference position (diagonal position 0 mm). Means the position of the suction plate 19 in the direction of the arrow.
- a substantially rectangular frame line 19a indicated by a one-dot chain line represents the suction plate 19 after movement.
- FIG. 11 in the example, it was found that the suction force acting on the suction plate 19 was increased as compared with Comparative Example 1. This indicates that the movable frame 11 can be stably held with respect to the back surface fixing holding member 21 in the embodiment as compared with the comparative example 1.
- FIG. 14 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate 19 and the suction force in the optical axis AX direction acting on the suction plate 19 in Experiment 2.
- FIG. 15 is a graph showing the relationship between the diagonal position of the suction plate 19 and the torque acting on the suction plate 19 in Experiment 2.
- FIG. 16 is a diagram showing torque measurement conditions in Experiment 2.
- Example 2 the experimental conditions of Example and Comparative Example 1 are the same as in Experiment 1 above.
- Comparative Example 2 the gap between the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b is narrower by 0.07 mm than in Comparative Example 1.
- Other experimental conditions of Comparative Example 2 are the same as those of Comparative Example 1.
- the movement restriction mechanism includes position restriction members 34a, 34b, 34c attached to the attachment member 33, and position restriction members 36a, 36b, 36c attached to the columns 35a, 35b, 35c, respectively. Composed.
- the ball members 31a, 31b, and 31c roll when they come into contact with the standing walls 110d, 110e, and 110f of the rectangular ball holding portions 110a, 110b, and 110c.
- a friction load greater than the load is generated.
- This friction load becomes a variable factor to the driving force of the actuator, so that accurate image blur correction control becomes difficult.
- the ball members 31a, 31b, and 31c may fall over the standing walls 110d, 110e, and 110f, respectively.
- the position regulating members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c By bringing the center of gravity of the movable frame 11 in the optical axis AX direction into contact with the position regulating members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c, the rotational moment and rotation in the yaw direction and the pitch direction are suppressed, and the movable frame 11 is suppressed. Can be prevented from coming into contact with the back surface fixing holding member 21 and the front surface fixing holding member 32.
- the position restricting members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c have cushioning properties and also play a role of absorbing impact.
- the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c can be used to perform horizontal and vertical and yaw directions.
- the displacement direction and displacement amount of the image sensor 12 in the direction, pitch direction, and roll direction are detected.
- the controller of the circuit board 13 supplies power to the drive coils 15, 16, and 17 according to the measurement result.
- the circuit board 13 supplies power to at least one of the drive coils 15, 16, and 17 in accordance with the measured displacement amount and displacement direction.
- This power supply changes the magnetic force applied to the corresponding drive magnets 25 a, 25 b, 25 c, 25 d, 27 a, 27 c, 26 b, 26 d, 27 a, 27 b, 27 c, 27 d, and the movable frame 11 is displaced relative to the back surface fixing holding member 21. .
- the image sensor 12 fixed to the movable frame 11 is displaced in a displacement direction and a displacement amount that correct image blur.
- the image blur correction device 1 is an image sensor driving device for driving the image sensor 12.
- the image shake correction apparatus 1 is a rear fixed holding member 21 and a movable frame 11 for holding the image sensor 12, and faces the rear fixed holding member 21 in the optical axis AX direction, and is opposed to the rear fixed holding member 21.
- a movable frame 11 that can be displaced in a plane orthogonal to the optical axis AX direction, a suction plate 19 provided on one of the back fixed holding member 21 and the movable frame 11, and the other of the back fixed holding member 21 and the movable frame 11. It is provided with at least one sensor magnet 22a, 22b, 23a, 23b that is provided and faces the suction plate 19 in the optical axis AX direction.
- At least one of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b is located on the side facing the suction plate 19 at a position adjacent to the S1 magnetized portion magnetized in the S pole and in the L1 direction with respect to the S1 magnetized portion.
- an N4 magnetized portion that is adjacent to the S3 magnetized portion in the L3 direction intersecting the L2 direction and is adjacent to the S1 magnetized portion and is magnetized to the N pole.
- the attraction plate 19 overlaps at least part of the S1 magnetized portion, the N2 magnetized portion, the S3 magnetized portion, and the N4 magnetized portion.
- the suction force between the suction plate 19 and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b can be increased while suppressing the rotational torque acting on the suction plate 19.
- the load on the actuator can be reduced, and a stable suction force by the suction plate 19 can be maintained even when the image sensor 12 is displaced. Therefore, the image sensor 12 can be driven stably.
- At least one sensor magnet 22a, 22b, 23a, 23b is further arranged on the opposite side to the S1 magnetized portion in the optical axis AX direction, and is N1 magnetized to the N pole.
- the magnetic force in the optical axis AX direction can be increased, and the image sensor 12 can be driven more stably even when the image sensor 12 is displaced.
- a plurality of magnets are provided, and the plurality of magnets includes a sensor magnet 22a having an S1 magnetized portion, a sensor magnet 22b having an N2 magnetized portion, and an S3 magnetized portion. It includes a formed sensor magnet 23a and a sensor magnet 23b formed with an N4 magnetized portion.
- each of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b can be formed of a one-way magnetized (NS magnetized) magnet.
- each of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b can be configured at low cost.
- the arrangement interval of the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b can be adjusted, the detection sensitivity of the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c can be easily adjusted as compared with the case where the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b are configured. be able to.
- the image blur correction device 1 further detects a magnetic displacement that detects a displacement of the movable frame 11 with respect to the back surface fixing holding member 21 by a change in magnetic flux of at least one sensor magnet 22a, 22b, 23a, 23b.
- Detection sensors 14a, 14b, and 14c which are provided on the other of the back fixed holding member 21 and the movable frame 11, and are magnetic displacement detection sensors facing at least one sensor magnet 22a, 22b, 23a, 23b in the optical axis AX direction. 14a, 14b, 14c.
- the image sensor 12 can be driven stably. As a result, the position where the image sensor 12 is displaced can be detected with high accuracy.
- the image blur correction device 1 further includes an actuator that displaces the movable frame 11 with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c detect the displacement amount and the displacement direction of the movable frame 11 with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the actuator displaces the movable frame 11 relative to the back surface fixing holding member 21 based on the detected displacement amount and displacement direction of the movable frame 11.
- the movable frame 11, the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c, the suction plate 19, and the sensor magnets 22a, 22b, 23a, and 23b are arranged in this order along the optical axis AX direction. Yes.
- the image blur correction apparatus 1 further includes ball members 31 a, 31 b, and 31 c that support the movable frame 11 so as to be displaceable with respect to the rear surface fixed holding member 21.
- the ball members 31a, 31b, and 31c are pressed against the movable frame 11 or the back fixed holding member 21 when the suction plate 19 is attracted to at least one sensor magnet 22a, 22b, 23a, or 23b.
- the ball members 31a, 31b, and 31c can be urged to one side of the back surface fixing holding member 21 and the movable frame 11.
- the suction plate 19 in the state where the movable frame 11 is not displaced with respect to the back surface fixing holding member 21, the suction plate 19 includes the center of the suction plate 19, the S1 magnetized portion, the N2 magnetized portion, and the S3.
- the magnetized portion and the intermediate point C of the N4 magnetized portion are arranged along the optical axis AX direction.
- the actuator can be easily controlled when the image pickup device 12 is displaced.
- the image sensor 12 can be displaced to the target position with higher accuracy.
- the cross section perpendicular to the optical axis AX direction of the suction plate 19 is formed in a circular shape or a substantially polygonal shape.
- the image pickup device 12 can be more stably sucked in the direction of the optical axis AX, the control of the actuator when moving the image pickup device 12 becomes easier. As a result, the image sensor can be displaced to the target position with higher accuracy.
- the image blur correction device 1 further includes a movement restriction mechanism that restricts the movement of the movable frame 11 relative to the back surface fixing holding member 21.
- the image sensor 12 can be accurately displaced to the target position.
- the movement restriction mechanism includes position restriction members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, and 36c.
- the position restricting members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c are located at the center of gravity of the movable frame 11 in the optical axis AX direction when the movable frame 11 comes into contact with the position restricting members 34a, 34b, 34c, 36a, 36b, 36c. Is placed in contact with.
- the digital camera 100 includes any one of the above-described image blur correction apparatuses 1 and the image sensor 12 that converts an optical image of a subject into an electrical signal.
- the movable frame 11 holds the image sensor 12 so as to be displaceable with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the digital camera 100 includes the image shake correction apparatus 1 according to any one of the above-described items and a plurality of optical systems that collect light from the subject.
- the movable frame 11 holds at least one of the plurality of optical systems so as to be displaceable with respect to the back surface fixing holding member 21.
- the manufacturing method of the image blur correction apparatus 1 includes an image blur including a front fixed holding member 32 and driving magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d fixed to the front fixed holding member 32.
- the image blur correction apparatus 1 is manufactured by (a) placing the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d on the base jig 600, and (b) driving magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be fixed to the front surface fixing and holding member 32 without making a hole in the front surface fixing and holding member 32 that is a yoke. Further, it is not necessary to secure an extra space in the front fixed holding member 32 for pouring the adhesive into each corner of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, 27d.
- Drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be disposed along. As a result, it is possible to reduce the size of the actuator while securing a large magnetic force by increasing the size of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- the suction jig 500 is provided with suction magnets 525c, 525d, and 526d arranged at positions corresponding to the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d placed on the base jig 600. , 527c, 527d.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are attracted toward the base jig 600 by the magnetic force of the attracting magnets 525c, 525d, 526d, 527c, and 527d of the suction jig 500.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be held on the base jig 600.
- the base jig 600 has positioning portions 601, 602, 603, and 604 for positioning the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d are positioned with respect to the base jig 600 by the positioning portions 601, 602, 603, and 604, so that the drive magnets 25c, 25d, 26d, and 27c are positioned.
- 27d are placed on the base jig 600.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be easily positioned with respect to the base jig 600.
- the base jig 600 has position restricting pins 605a and 605b.
- the front surface fixing holding member 32 has position restriction holes 701a and 701b through which the position restriction pins 605a and 605b are inserted.
- the front surface fixing holding member 32 is installed on the base jig 600 so that the position restriction pins 605a and 605b are inserted into the position restriction holes 701a and 701b.
- the front surface fixing holding member 32 can be easily positioned with respect to the base jig 600.
- the image blur correction device 1 of the present embodiment is an image sensor driving device for driving the image sensor 12.
- a front fixed holding member 32 having a fixed surface, and drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d that are used to drive the imaging device 12 and are fixed to the fixed surface of the front fixed holding member 32 by an adhesive.
- Prepare. The entire area of each back surface of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, 27d is in contact with the fixed surface of the front surface fixing holding member 32 via an adhesive.
- the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be fixed to the front surface fixing and holding member 32 without making a hole in the front surface fixing and holding member 32 that is a yoke. Further, it is not necessary to secure an extra space in the front fixed holding member 32 for pouring the adhesive into each corner of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, 27d.
- Drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d can be disposed along. As a result, it is possible to reduce the size of the actuator while securing a large magnetic force by increasing the size of the drive magnets 25c, 25d, 26d, 27c, and 27d.
- the cross-sectional shape of the suction plate 19 was formed in the substantially rectangular shape, it is not limited to this.
- the cross-sectional shape of the suction plate 19 may be formed in a circular shape or a substantially polygonal shape.
- the configuration in which the image pickup device 12 is stably sucked in the optical axis AX direction in the image blur correction device 1 has been described, but the idea of the present disclosure is not limited to the image blur correction device 1.
- an imaging apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-227578 that obtains image data with higher resolution than the actual number of pixels of an image sensor by driving the image sensor in a range smaller than the pixels of the image sensor. Applicable.
- the present invention is also applied to an image pickup apparatus that obtains high-definition image data by driving an image pickup element in units of pixels and obtaining information on each color of RGB for each pixel. Is possible.
- the sensor magnets 22 a, 22 b, 23 a, 23 b, 24 a, and 24 b are arranged on the back surface fixing holding member 21, but the present invention is not limited to this and may be arranged on the movable frame 11.
- the magnetic displacement detection sensors 14 a, 14 b, 14 c and the suction plate 19 are arranged on the back surface fixing holding member 21.
- the digital camera 100 illustrated in FIGS. 1 and 2 is described as an example of the imaging apparatus, but is not limited thereto.
- the imaging device may be a camera system in which an image blur correction device using either a sensor shift method or a lens shift method can be mounted.
- the actuator is configured by the drive coils 15, 16, and 17 and the three sets of six pairs of drive magnets, but is not limited thereto, and may be configured by, for example, a piezoelectric actuator.
- each of the magnetic displacement detection sensors 14a, 14b, and 14c is configured by a Hall element.
- the present invention is not limited to this.
- An image sensor driving apparatus includes an image blur correction function and a pixel shift shooting function by driving an image sensor, and is an electronic device (for example, an image capturing apparatus such as a digital camera and a camcorder, a camera body, a mobile phone) , Smartphones, etc.).
- an image capturing apparatus such as a digital camera and a camcorder, a camera body, a mobile phone
- Smartphones etc.
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Abstract
像振れ補正装置(1)は、背面固定保持部材(21)と、撮像素子(12)を保持するための可動枠(11)と、可動枠(11)に設けられた吸引板(19)と、背面固定保持部材(21)に設けられたセンサ磁石(22a),(22b),(23a),(23b)とを備える。センサ磁石(22a),(22b),(23a),(23b)は、吸引板(19)と対向する側において、S極に着磁されたS1着磁部と、S1着磁部に対してL1方向に隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN2着磁部と、N2着磁部に対してL1方向と交差するL2方向に隣り合う位置に配置され、S極に着磁されたS3着磁部と、S3着磁部に対してL2方向と交差するL3方向に隣り合い、且つ、S1着磁部と隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN4着磁部とを有している。光軸(AX)方向から見た際に、吸引板(19)は、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の少なくとも一部と重なり合っている。
Description
本開示は、撮像素子駆動装置、撮像素子駆動装置の製造方法及び撮像装置に関する。
従来、鮮明な撮像画像の取得を目的として、撮像時における光学像の振れを補正する機構(以下、「像振れ補正機構」という)を有する撮像装置が広く用いられている。
このような像振れ補正機構には、光学式の像振れ補正機構と、撮像素子駆動式の像振れ補正機構とがある。光学式の像振れ補正機構は、光学レンズの一部又は全部を光軸に垂直な面内又は光軸に対して傾いた方向に補正駆動する(例えば、特許文献1参照)。一方、撮像素子駆動式の像振れ補正機構は、撮像素子を光軸に垂直な面内で補正駆動する(例えば、特許文献2参照)。
また、撮像素子を光軸に垂直な面内において最小画素単位で駆動し、複数枚の画像データから高精細な画像を得ることができる撮像装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、撮像素子を光軸に垂直な面内において最小画素単位より短いピッチで駆動し、複数枚の画像データからより高解像度な画像を得ることができる撮像装置が知られている(例えば、特許文献4参照)。
本開示は、撮像素子を安定して駆動することができる撮像素子駆動装置、撮像素子駆動装置の製造方法及び撮像装置を提供する。
本開示における撮像素子駆動装置は、撮像素子を駆動するための撮像素子駆動装置であって、固定枠と、撮像素子を保持するための可動枠であって、固定枠と光軸方向に対向し、固定枠に対して光軸方向と直交する面内を変位可能な可動枠と、固定枠及び可動枠の一方に設けられた磁性体と、固定枠及び可動枠の他方に設けられ、磁性体と光軸方向に対向する少なくとも1つの磁石と、を備え、少なくとも1つの磁石は、磁性体と対向する側において、S極に着磁されたS1着磁部と、S1着磁部に対して第1の方向に隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN2着磁部と、N2着磁部に対して第1の方向と交差する第2の方向に隣り合う位置に配置され、S極に着磁されたS3着磁部と、S3着磁部に対して第2の方向と交差する第3の方向に隣り合い、且つ、S1着磁部と隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN4着磁部と、を有し、光軸方向から見た際に、磁性体は、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の少なくとも一部と重なり合っている。
本開示における撮像素子駆動装置等によれば、撮像素子を安定して駆動することができる。
(本開示の基礎となった知見)
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。
本発明者らは、「背景技術」の欄において記載した技術に関し、以下の問題が生じることを見出した。
撮像素子駆動式の像振れ補正機構を有する撮像装置(例えば、デジタルカメラ)は、撮像素子と、撮像素子を駆動するための撮像素子駆動装置とを備えている。撮像素子駆動装置は、固定枠と、固定枠に対して光軸に直交する面内で2次元的に変位可能な可動枠と、可動枠を固定枠に対して変位させるためのアクチュエータとを備えている。撮像素子は、可動枠に取り付けられており、可動枠とともに固定枠に対して変位可能である。撮像装置は、撮影装置本体に設けられた角速度センサの出力から、上記面内における撮像素子の変位方向及び変位量を算出し、算出された変位方向及び変位量に基づいて撮像素子に結像する撮影レンズの被写体像の振れを補正する。
ここで、撮像素子の変位量とは、撮像素子が光軸に直交する面内における基準位置(撮像素子が変位していない状態における位置)から同面内で移動した量である。
可動枠は、少なくとも3個のボール部材により構成される転がり軸受を介して、固定枠に変位可能に支持される。このため、ボール部材を介して、可動枠を固定枠に向けて付勢する力(以下、「引付力」という)が必要となる。この引付力を発生させる方式としては、引っ張りバネの方式、又は、磁力吸引の方式がある。
引っ張りバネの方式では、撮像素子の変位量に応じてバネ力が大きくなり、可動枠の固定枠に向かう方向への引付力だけでなく、撮像素子の変位方向と反対方向への力が大きくなる。さらに、引っ張りバネの方式では、可動枠と固定枠との間で静的な接触が回避できないため、可動枠の変位による可動枠と固定枠との間の摩擦がアクチュエータの制御に悪影響を与える。
一方、磁力吸引の方式では、引っ張りバネの方式とは逆に、撮像素子の変位量に応じて引付力は小さくなり、撮像素子の変位方向と反対方向には引っ張りバネと同様の力が発生する。よって、いずれの方式においても、アクチュエータの制御が非常に複雑になってしまうという問題がある。
また、アクチュエータは、ヨークと、ヨークに固定された複数の磁石とを有している。従来、磁石の固定方法として、次の2通りの方法が行われている。第1の方法では、ヨークに予め孔を開けておき、この孔を通してヨークと当該ヨークに接触している磁石との間の隙間に接着剤を流し込む。一方、第2の方法では、磁石をヨークに仮置きしてヨークに対して位置決めした後、磁石の隅部から磁石とヨークとの間の隙間に接着剤を流し込む。
しかしながら、第1の方法では、ヨークに孔を開ける必要があるため、孔の分だけヨークの体積が減少し、コイルへの磁力が低下するという問題がある。また、第2の方法では、磁石の隅部に接着剤を流し込むためのスペースをヨークに確保する必要があるため、アクチュエータが大型化するという問題がある。
本開示は、このような知見に基づいてなされたものであり、本発明者らが鋭意検討した結果、撮像素子を安定して駆動することができる撮像素子駆動装置、撮像素子駆動装置の製造方法及び撮像装置についての着想を得た。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
また、以下の実施の形態では、「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(Z軸の正方向)」、「後(Z軸の負方向)」、「上(Y軸の正方向)」、「下(Y軸の負方向)」、「右(X軸の負方向)」及び「左(X軸の正方向)」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り、被写体側を「前」、被写体の反対側(すなわち、撮影者側)を「後」とする。また、Y軸(上下方向)周りの回転方向を「ピッチ方向」、X軸(左右方向)周りの回転方向を「ヨー方向」、Z軸周りの回転方向を「ロール方向」とする。
(実施の形態)
[1.構成]
[1-1.デジタルカメラの概略構成]
まず、実施の形態1に係るデジタルカメラ100(撮像装置の一例)の概略構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係るデジタルカメラ100の斜視図である。図2は、実施の形態に係るデジタルカメラ100の背面図である。
[1.構成]
[1-1.デジタルカメラの概略構成]
まず、実施の形態1に係るデジタルカメラ100(撮像装置の一例)の概略構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は、実施の形態に係るデジタルカメラ100の斜視図である。図2は、実施の形態に係るデジタルカメラ100の背面図である。
図1及び図2に示すように、デジタルカメラ100は、カメラ本体101(撮像装置の一例)と、レンズユニット200(撮像装置の一例)とを備える。デジタルカメラ100は、例えば交換レンズ式のデジタルカメラである。
図1及び図2に示すように、カメラ本体101は、筐体10と、ボディマウント20と、シャッターボタン30と、ホットシュー40と、フラッシュ発光部50と、電子ビューファインダー60と、表示装置70とを備える。
筐体10は、像振れ補正装置1(図3参照)等を収容する。筐体10は、前面S1と、上面S2と、後面S3と、下面S4とを有する。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、バヨネット結合等によって、レンズユニット200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200の光軸AXを中心とする開口部20aを有する。なお、光軸AXは、Z軸に平行な軸である。レンズユニット200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、撮影者(ユーザ)によるシャッターの開閉操作を受け付ける。
ホットシュー40は、筐体10の上面S2に設けられる。ホットシュー40には、汎用の外付け部品(例えば、フラッシュ発光装置等)を装着することができる。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の内部に収納可能である。なお、図1及び図2は、フラッシュ発光部50が筐体10から引き出された状態を示す。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。撮影者は、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、撮影範囲の画像及び操作メニュー等を表示する。表示装置70としては、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイ、又は無機ELディスプレイ等を用いることができる。
さらに、カメラ本体101は、シャッターユニット(図示せず)、像振れ補正装置1(撮像素子駆動装置の一例)(図3参照)、撮像素子12(図6参照)、回路基板13(図5参照)、及び制御回路基板(図示せず)等を備える。これらは、筐体10の内部に配置されている。撮像素子12は、例えば、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ、及びCCD(Charge―Coupled Device)イメージセンサ等により構成される。
なお、本実施の形態では、デジタルカメラ100が交換レンズ式のデジタルカメラである場合について説明したが、これに限定されない。デジタルカメラ100は、例えば、レンズ一体式のデジタルカメラであってもよいし、一眼レフのデジタルカメラであってもよい。
図1に示すように、レンズユニット200は、交換レンズユニットである。レンズユニット200は、カメラ本体101のボディマウント20に装着されるレンズマウント201と、フォーカスレンズを駆動するための操作部であるフォーカスリング202と、ズームレンズを駆動するための操作部であるズームリング203とを有する。レンズユニット200は、さらに、図示を省略するが、レンズコントローラ、フォーカスレンズ及びズームレンズを含む光学系、フォーカスレンズ駆動部、ズームレンズ駆動部、絞り、絞り駆動部、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、並びにフラッシュメモリ等を内部に備えている。
被写体からの光は、レンズユニット200の内部の光学系を介してカメラ本体101に入射し、撮像素子12の受光面により受光される。撮像素子12により受光された光学像は、電気信号、すなわち画像データに変換される。画像データは、回路基板13により所定の処理(例えば、AD(Analog/Digital)変換)が施された後に、制御回路基板により表示装置70に表示される。なお、回路基板13には、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性メモリに記憶された所定のプログラムを実行するコントローラや、制御動作及び画像処理動作の際に一時的に記憶するRAM等が搭載されている。コントローラは、例えばCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processing)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等で構成される。
[1-2.像振れ補正装置の概略構成]
次に、図3~図7Bを参照しながら、実施の形態に係る像振れ補正装置1の概略構成について説明する。
次に、図3~図7Bを参照しながら、実施の形態に係る像振れ補正装置1の概略構成について説明する。
図3は、実施の形態に係る像振れ補正装置1の正面図である。図4は、実施の形態に係る像振れ補正装置1の分解斜視図である。図5は、実施の形態に係る可動枠11の背面図である。図6は、図5のVI-VI線による、実施の形態に係る可動枠11の断面図である。図7Aは、実施の形態に係る前面固定保持部材32の背面側の斜視図である。図7Bは、図7AのVII-VII線による、実施の形態に係る前面固定保持部材32の断面図である。
像振れ補正装置1は、撮像素子12を駆動するための駆動機構である。図3~図7Aに示すように、像振れ補正装置1は、可動枠11と、回路基板13と、ボール保持部110a,110b,110cと、駆動コイル15,16,17と、駆動磁石25a,25b,25c,25d,26b,26d,27a,27b,27c,27d(磁石の一例)と、磁気変位検出センサ14a,14b,14c(変位検出部の一例)と、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24b(磁石の一例)と、吸引板19(磁性体の一例)と、背面固定保持部材21(固定枠及びヨークの一例)と、前面固定保持部材32(ヨークの一例)とを備える。
図5に示すように、可動枠11には、回路基板13と、ボール保持部110a,110b,110cと、駆動コイル15,16,17と、磁気変位検出センサ14a,14b,14cと、吸引板19とが取り付けられている。図4に示すように、背面固定保持部材21には、駆動磁石25a,25b,26b,27a,27bと、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bとが接着剤により取り付けられている。図7Aに示すように、前面固定保持部材32には、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dが接着剤28(図7B参照)により取り付けられている。
なお、図7Bに示すように、駆動磁石27c,27dの各裏面の全域は、前面固定保持部材32の固定面(可動枠11と対向する側の面)に接着剤28を介して接触している。また、図示しないが、他の駆動磁石25c,25d,26dの各裏面の全域も同様に、前面固定保持部材32の固定面に接着剤28を介して接触している。さらに、図示しないが、駆動磁石25a,25b,26b,27a,27b、及び、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bの各裏面の全域は、背面固定保持部材21の固定面(可動枠11と対向する側の面)に接着剤を介して接触している。
図3~図6に示すように、可動枠11は、撮像素子12を保持するためのものであり、背面固定保持部材21及び前面固定保持部材32の各々に対向して配置されている。可動枠11には、撮像素子12が接着剤等により固定されている。可動枠11は、撮像素子12を光軸AXと直交する面内において変位可能に保持する。回路基板13は、撮像素子12に電気的に接続されており、撮像素子12からの電気信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。ボール保持部110a,110b,110cは、可動枠11と背面固定保持部材21とを連結するためのボール部材31a,31b,31c(支持部材の一例)(図4参照)を保持する。ボール部材31a,31b,31cは、可動枠11を背面固定保持部材21に対して変位可能に支持する。ボール保持部110a,110b,110cの詳細については後述する。なお、可動枠11は、移動制限機構(後述する)により背面固定保持部材21に対する移動が規制されている。
図5に示すように、3個の駆動コイル15,16,17は、可動枠11に接着剤により固定されている。駆動コイル15,16,17の各端子は、FPC(Flexible Printed Circuits)を介して、回路基板13に電気的に接続されており、回路基板13から給電される。駆動コイル15は、二対の駆動磁石25a,25c及び駆動磁石25b,25dに光軸AX方向に対向するように配置されている。駆動コイル16は、二対の駆動磁石26b,26d及び駆動磁石27a,27cに光軸AX方向に対向するように配置されている。駆動コイル17は、二対の駆動磁石27a,27c及び駆動磁石27b,27dに光軸AX方向に対向するように配置されている。これらの駆動コイル15~17及び駆動磁石25a~27dは、撮像素子12を駆動するアクチュエータを構成する。
なお、本実施の形態では、駆動磁石25a,25d,26d,27a,27dの各々は、駆動コイル15,16,17に対向する側においてN極に着磁されている。また、駆動磁石25b,25c,26b,27b,27cの各々は、駆動コイル15,16,17に対向する側においてS極に着磁されている。ここで、一対の駆動磁石27a,27cは、駆動コイル16と駆動コイル17の両方と対向するように配置されている(兼用されている)が、一対の駆動磁石27a,27cに代えて4つの磁石を用いてもよい。すなわち、4つの磁石のうち2つの磁石を駆動コイル16に対向するように配置し、残りの2つの磁石を駆動コイル17に配置するように配置してもよい。
図5に示すように、3個の磁気変位検出センサ14a,14b,14cは、回路基板13に配置される。磁気変位検出センサ14a,14b,14cの各々は、例えばホール素子により構成される。後述する図9に示すように、磁気変位検出センサ14a,14b,14cに対向する背面固定保持部材21上には、磁気変位検出センサ14aに光軸AX方向に対向するセンサ磁石22a,22bと、磁気変位検出センサ14bに光軸AX方向に対向するセンサ磁石23a,23bと、磁気変位検出センサ14cに光軸AX方向に対向するセンサ磁石24a,24bとが配置されている。磁気変位検出センサ14a,14b,14c及びセンサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bは、背面固定保持部材21に対する撮像素子12(可動枠11)の変位を検出する変位検出機構を構成する。変位検出機構については後述する。
図4及び後述する図9に示すように、センサ磁石22a,23a,24aの各々は、可動枠11(後述する吸引板19)に対向する側においてS極に着磁され、吸引板19と反対側においてN極に着磁されている。また、センサ磁石22b,23b,24bの各々は、可動枠11(吸引板19)に対向する側においてN極に着磁され、吸引板19と反対側においてS極に着磁されている。
ここで、センサ磁石22a,22b,23a,23bはそれぞれ、第1の磁石、第2の磁石、第3の磁石、第4の磁石の一例である。センサ磁石22aのS極側がS1着磁部の一例であり、N極側がN1着磁部の一例である。また、センサ磁石22bのN極側がN2着磁部の一例であり、S極側がS2着磁部の一例である。また、センサ磁石23aのS極側がS3着磁部の一例であり、N極側がN3着磁部の一例である。また、センサ磁石23bのN極側がN4着磁部の一例であり、S極側がS4着磁部の一例である。
なお、着磁の複雑さを許容すれば、1つの磁石にS1~S4着磁部及びN1~N4着磁部を形成しても構わない。あるいは、1つの磁石にS1,S2着磁部及びN1,N2着磁部を形成し、他の1つの磁石にS3,S4着磁部及びN3,N4着磁部を形成しても構わない。
吸引板19は、金属板等の磁性体により構成されている。図4~図6に示すように、吸引板19は、センサ磁石22a,22b,23a,23bに対向するように可動枠11上に配置されている。吸引板19は、センサ磁石22a,22b,23a,23bの磁力を利用して、可動枠11を背面固定保持部材21側に吸引させる。これにより、後述するボール保持部110a,110b,110cにそれぞれ保持されたボール部材31a,31b,31cを背面固定保持部材21側に付勢させて、可動枠11に押し付けることができる。なお、吸引板19及びセンサ磁石22a,22b,23a,23bは、磁気吸引機構を構成する。磁気吸引機構については後述する。
背面固定保持部材21は、カメラ本体101内の支持枠(図示せず)に固定されている。
[1-3.ボール保持部]
次に、図5及び図6を参照しながら、ボール保持部110a,110b,110cについて説明する。
次に、図5及び図6を参照しながら、ボール保持部110a,110b,110cについて説明する。
図5に示すように、ボール保持部110a,110b,110cは、平面視で略矩形状に形成され、可動枠11上の3箇所に配置されている。図5及び図6に示すように、ボール保持部110a,110b,110cはそれぞれ、ボール部材31a,31b,31cを包囲する立ち壁110d,110e,110fを有している。なお、立ち壁110d,110e,110fはそれぞれ、ボール保持部110a,110b,110cを形成する面のうち、光軸AXに実質的に平行な面である。
また、ボール保持部110a,110b,110cはそれぞれ、ボール部材31a,31b,31cが当接し且つ光軸AXと直交する面(以下、「ボール当接面」という)を有している。後述する図9に示すように、ボール保持部110a,110b,110cの各ボール当接面はそれぞれ、表面が滑らかな金属板111a,111b,111cで構成されている。すなわち、背面固定保持部材21は、ボール部材31a,31b,31cに対向する位置に光軸AXと略直交する面を有し、その表面が滑らかに形成されている。金属板111a,111b,111cは、背面固定保持部材21に接着剤等により固定されている。
[1-4.アクチュエータ]
[1-4-1.アクチュエータの構成]
次に、図4、図5及び図7Aを参照しながら、アクチュエータの構成について説明する。
[1-4-1.アクチュエータの構成]
次に、図4、図5及び図7Aを参照しながら、アクチュエータの構成について説明する。
アクチュエータは、可動枠11(撮像素子12)を背面固定保持部材21に対して変位させるための駆動源である。図4、図5及び図7Aに示すように、アクチュエータは、駆動コイル15,16,17と、三組六対の駆動磁石(すなわち、一対の駆動磁石25a,25cと一対の駆動磁石25b,25dとの組、一対の駆動磁石26b,26dと一対の駆動磁石27a,27cとの組、一対の駆動磁石27a,27cと一対の駆動磁石27b,27dとの組)とで構成されている。アクチュエータは、可動枠11を背面固定保持部材21に対して変位させることにより、カメラ本体101の動きによる像振れを補正することができる。
図4に示すように、駆動磁石25a,25b,26b,27a,27bは、撮像素子12の後面側(被写体と反対側)に配置された背面固定保持部材21上に、駆動コイル15,16,17に対向するように配置されている。図7Aに示すように、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dは、撮像素子12の前面側(被写体側)に配置された前面固定保持部材32上に、駆動コイル15,16,17に対向するように配置されている。
駆動コイル15,16,17の各々は、回路基板13からの給電方向に応じて、上記三組六対の駆動磁石のうちの対応する組に対して、中央位置から移動することになる。3個の駆動コイル15,16,17が設けられているのは、光軸AXと直交する面内で、可動枠11(撮像素子12)をZ軸周りに回転駆動するためである。具体的には、駆動コイル15に図4に示すX軸の正方向に駆動する給電を行い、駆動コイル16にX軸の負方向に駆動する給電を行う。このとき、Z軸周りの回転が生じるが、回転中心が定まらない。このため、回転中心は、駆動コイル17への給電量及び給電方向に応じて決定することができる。また、Z軸周りの回転駆動が必要ない場合は、駆動コイル15及び駆動コイル16に同方向の位相の給電を行うことによりX軸方向への駆動を行い、駆動コイル17に給電を行うことによりY軸方向への駆動を行うことが可能である。但し、可動枠11自体の重心位置を駆動力重心と一致させることは難しいため、後述する変位検出部の出力に応じて、駆動コイル15,16,17の各々への給電量及び給電方向を制御し、可動枠11のX軸方向、Y軸方向及びロール方向の駆動を実行している。
[1-4-2.駆動磁石の接着方法]
一般に、磁石の接着相手は、ヨークと呼ばれる磁性体である。そのため、従来の方法では、磁石をヨークに接着しようとする際には、磁石がヨークに吸引されるため、磁石を精度良くヨークに取り付けることが困難である。
一般に、磁石の接着相手は、ヨークと呼ばれる磁性体である。そのため、従来の方法では、磁石をヨークに接着しようとする際には、磁石がヨークに吸引されるため、磁石を精度良くヨークに取り付けることが困難である。
そこで、本実施の形態では、以下に示すように、ヨークに対する磁石の位置決めと、ヨークに対する磁石の接着とを同時に行う方法を提案する。
以下、図8を参照しながら、磁石のヨークへの接着方法の一例として、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの前面固定保持部材32への接着方法について説明する。図8は、実施の形態に係る駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの前面固定保持部材32への接着方法を説明するための斜視図である。
図8に示すように、本実施の形態では、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に接着する際に、吸引治具500及びベース治具600が用いられる。
吸引治具500は、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に向けて磁気的に吸引するための治具である。吸引治具500の突起部分には、吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cが取り付けられている。吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cはそれぞれ、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dに対応して配置されている。吸引用磁石525c,527cは、ベース治具600に対向する側においてN極に着磁されている。吸引用磁石525d,526d,527dは、ベース治具600に対向する側においてS極に着磁されている。
ベース治具600は、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に対して位置決めするための治具である。ベース治具600には、位置決め部601,602,603,604が取り付けられている。位置決め部601,602,603,604は、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを位置決めするためのものである。また、ベース治具600の吸引治具500側の面には、吸引治具500の突起部分に取り付けられた吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cが挿入可能な溝(図示せず)が設けられている。また、ベース治具600には、前面固定保持部材32のベース治具600に対する位置決めを行う位置規制ピン605a,605bが設けられている。前面固定保持部材32には、位置規制ピン605a,605bをそれぞれ挿通するための位置規制穴701a,701bが設けられている。
以下、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの前面固定保持部材32への接着方法について具体的に説明する。図8に示すように、まず、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に載置する。この時、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dは、位置決め部601,602,603,604によりベース治具600に対して位置決めされる。
その後、吸引治具500の吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cをベース治具600の溝に挿入し、吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cにより駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをそれぞれ磁気的に吸引する。
その後、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各裏面(すなわち、前面固定保持部材32に対向する面)に接着剤を塗布する。その後、前面固定保持部材32をベース治具600に設置することにより、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを接着剤により前面固定保持部材32に接着する。
これにより、ヨークである前面固定保持部材32に孔を開けずに、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に固定することができる。また、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各隅部に接着剤を流し込むための余分なスペースを前面固定保持部材32に確保する必要がないため、図7Bに示すように、前面固定保持部材32の周縁部に沿って駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを配置することができる。その結果、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを大型化することにより大きな磁力を確保しながら、アクチュエータの小型化を実現することができる。
なお、本実施の形態では、前面固定保持部材32をベース治具600の吸引治具500と反対側の面に設置したが、吸引治具500とベース治具600との間に前面固定保持部材32を挟み込むようにしてもよい。また、吸引用磁石525c,525d,526d,527c,528cに代えて、吸引治具500にコイルを配置し、コイルに電流を流すことにより駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを磁気的に吸引してもよい。また、本実施の形態では、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各裏面に接着剤を塗布したが、前面固定保持部材32に接着剤を塗布してもよい。
また、上述した接着方法は、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に接着する場合だけでなく、駆動磁石25a,25b,26b,27a,27bを背面固定保持部材21に接着する場合にも適用可能であり、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bをセンサ磁石ヨーク板29(後述する図9参照)に接着する場合にも適用可能である。
[1-5.変位検出機構]
次に、図5及び図9を参照しながら、変位検出機構について説明する。図9は、実施の形態に係る背面固定保持部材21の正面図である。
次に、図5及び図9を参照しながら、変位検出機構について説明する。図9は、実施の形態に係る背面固定保持部材21の正面図である。
図5及び図9に示すように、変位検出機構は、磁気変位検出センサ14a,14b,14c及びセンサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bにより構成される。
図5に示すように、回路基板13の撮像素子12の後面側には、磁気変位検出センサ14a,14b,14cが3箇所に配置されている。磁気変位検出センサ14a,14b,14cの各々は、少なくともX軸方向及びY軸方向の一方における撮像素子12の変位を検出する。X軸方向及びY軸方向のいずれか一方に、もう1つの磁気変位検出センサを配置する。本実施の形態では、X軸方向の変位検出用に2箇所、磁気変位検出センサ14a,14bをそれぞれ配置し、Y軸方向の変位検出用に1箇所、磁気変位検出センサ14cを配置している。この時、X軸方向の変位を検出する2つの磁気変位検出センサ14a,14bを結ぶ線の中間点Cを、後述する磁気吸引機構を形成する上でおおよそ撮像素子12の中心位置とする。
図9に示すように、背面固定保持部材21には、磁気変位検出センサ14a,14b,14cにそれぞれ対応する位置に、一対のセンサ磁石22a,22b、一対のセンサ磁石23a,23b、及び、一対のセンサ磁石24a,24bが配置されている。センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bは、背面固定保持部材21に固定されたセンサ磁石ヨーク板29に接着剤等により固定されている。
本実施の形態では、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bは、上述した接着方法により接着剤で背面固定保持部材21のセンサ磁石ヨーク板29に固定される。
上述した変位検出機構によって、少なくともX方向、Y方向及びロール方向における撮像素子12の変位を正確に検出することができる。
[1-6.磁気吸引機構]
[1-6-1.磁気吸引機構の構成]
次に、図4、図5、図6及び図9を参照しながら、磁気吸引機構の構成について説明する。図5及び図9に示すように、磁気吸引機構は、吸引板19及びセンサ磁石22a,22b,23a,23bにより構成される。
[1-6-1.磁気吸引機構の構成]
次に、図4、図5、図6及び図9を参照しながら、磁気吸引機構の構成について説明する。図5及び図9に示すように、磁気吸引機構は、吸引板19及びセンサ磁石22a,22b,23a,23bにより構成される。
図4及び図5に示すように、ボール保持部110a,110b,110cでは、撮像素子12を背面固定保持部材21に向けて常に押圧しなければボール部材31a,31b,31cが脱落してしまい、転がりによるスムーズな駆動ができなくなる。そこで、本実施の形態では、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bによる磁気変位検出センサ14a,14b,14cに向かう側への磁力を利用して、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとの間に吸引力を付与する。これにより、上述した従来の引っ張りバネの方式による問題を解消することができるとともに、引っ張りバネを配置するスペースが不要となり、小型で制御性能の高い像振れ補正装置1を実現することができる。
具体的には、図5及び図6に示すように、吸引板19は、可動枠11に取り付けられた保持部材18に接着剤等により固定される。保持部材18は、例えばアルミニウム等で形成されている。吸引板19は、撮像素子12の可動範囲における中心位置に保持された状態(すなわち、吸引板19が背面固定保持部材21に対して変位していない状態)で、吸引板19の中心が光軸AXに直交する面において、センサ磁石22a,22b,23a,23bで囲まれた隙間の中間点Cと一致するように配置されている。また、吸引板19は、吸引板19の対向する二辺19L1,19L3(後述する図10A参照)がX軸方向に平行となり、且つ、残りの対向する二辺19L2,19L4(後述する図10A参照)がY軸方向に平行となるように配置されている。
さらに、図6に示すように、撮像素子12、回路基板13、磁気変位検出センサ14a,14b,14c、保持部材18及び吸引板19は、光軸AX方向に沿ってこの順に配置されており、可動枠11にネジ締結等によって固定されている。この構成により、撮像素子12の実質的な中央、すなわち光軸AX付近で吸引板19によってセンサ磁石22a,22b,23a,23bを吸引することが可能である。したがって、撮像素子12の変位時にも安定した吸引力を維持することができる。
[1-6-2.磁気吸引機構の作用]
可動枠11が背面固定保持部材21に対して変位することにより、吸引板19のセンサ磁石22a,22b,23a,23bに対する磁気吸引力が変化する。その磁気吸引力の変化に伴い、可動枠11に作用する回転トルクも変化する。回転トルクは、像振れを補正する際にアクチュエータの負荷となるため、回転トルクを抑制することが望ましい。
可動枠11が背面固定保持部材21に対して変位することにより、吸引板19のセンサ磁石22a,22b,23a,23bに対する磁気吸引力が変化する。その磁気吸引力の変化に伴い、可動枠11に作用する回転トルクも変化する。回転トルクは、像振れを補正する際にアクチュエータの負荷となるため、回転トルクを抑制することが望ましい。
ここで、センサ磁石22a,22b,23a,23bと磁気吸引力(以下、「吸引力」という)及び回転トルク(以下、「トルク」という)との関係を調べるために、以下のような実験1及び2を行った。
[1-6-2-1.実験1]
以下、図10A~図13を参照しながら、実験1について説明する。実験1では、吸引板19を移動させた際の吸引板19に作用する吸引力及びトルクについて、実施例と比較例1とで比較を行った。
以下、図10A~図13を参照しながら、実験1について説明する。実験1では、吸引板19を移動させた際の吸引板19に作用する吸引力及びトルクについて、実施例と比較例1とで比較を行った。
図10Aは、実施例に係るセンサ磁石22a,22b,23a,23bの着磁を示す図である。図10Bは、比較例1及び2に係るセンサ磁石22a,22b,23a,23bの着磁を示す図である。図11は、実験1における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用する光軸AX方向の吸引力との関係を示すグラフである。図12は、実験1における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用するトルクとの関係を示すグラフである。図13は、実験1におけるトルクの測定条件を示す図である。
図10Aに示すように、実施例では、本実施の形態と同様に、センサ磁石22a,23aは、吸引板19に対向する側において同極(S極)に着磁され、センサ磁石22b,23bは、吸引板19に対向する側において同極(N極)が着磁されていた。
より詳細には、センサ磁石22a,22b,23a,23cはそれぞれ、吸引板19と対向する側(Z軸の正方向側)において、センサ磁石22aのS極であるS1着磁部と、S1着磁部に対してL1方向(X軸の負方向であって、第1の方向の一例)に隣り合う位置に配置されたN極であるセンサ磁石22bのN2着磁部と、N2着磁部に対してL1方向と交差するL2方向(Y軸の負方向であって、第2の方向の一例)に隣り合う位置に配置されたS極であるセンサ磁石23aのS3着磁部と、S3着磁部に対してL2方向と交差するL3方向(X軸の正方向であって、第3の方向の一例)に隣り合い、且つ、S1着磁部と隣り合う位置に配置されたN極であるセンサ磁石23bのN4着磁部とを有していた。また、光軸AX方向(Z軸方向)から見た際に、吸引板19は、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の少なくとも一部と重なり合っていた。
また、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の光軸AX方向に対向する位置(Z軸の負方向側)はそれぞれ、N極であるN1着磁部、S極であるS2着磁部、N極であるN3着磁部及びS極であるS4着磁部に着磁されていた。吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップは、0.73mmであった。吸引板19のサイズは、6.5mm×8.2mmであった。
なお、実施例では、L1方向及びL2方向は互いに垂直であり、L1方向及びL3方向は互いに平行であった。但し、位置検出の複雑さを許容すれば、L1方向及びL2方向は必ずしも互いに垂直でなくてもよく、L1方向及びL3方向は必ずしも互いに平行でなくてもよい。
一方、図10Bに示すように、比較例1では、センサ磁石22a,23bは、吸引板19に対向する側において同極(S極)が着磁され、センサ磁石22b,23aは、吸引板19に対向する側において同極(N極)が着磁されていた。吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップは、0.73mmであった。吸引板19のサイズは、6.5mm×8.2mmであった。
実験1における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用する吸引力との関係は、図11に示す通りであった。なお、吸引板19の対角位置とは、センサ磁石22a,22b,23a,23bの中間点C(図9参照)を基準位置(対角位置0mm)とする、図10A及び図10Bに示す実線の矢印の方向における吸引板19の位置を意味する。なお、図10A及び図10Bにおいて、一点鎖線で示す略矩形状の枠線19aは、移動後の吸引板19を表している。図11に示すように、実施例では、比較例1に比べて、吸引板19に作用する吸引力が増大していることが分かった。これは、実施例では、比較例1に比べて、背面固定保持部材21に対して可動枠11を安定して保持することができることを示している。
また、実験1における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用するトルクとの関係は、図12に示す通りであった。なお、実験1では、図13の実線の矢印で示すように、吸引板19の中心P1を回転軸とした回転モーメントをトルクとして測定した。図12に示すように、実施例では、吸引板19の対角位置(変位量)が1mm程度まで、トルクが比較例1と変わらないことが分かった。これは、比較例1では、実施例と同等の吸引力を得ようとした場合にトルクが増大してしまうのに対して、実施例では、比較例と比べて遜色のないレベルのトルクに抑制できることを示している。
以上の結果より、実施例では、トルクの抑制及び吸引力の向上の両立を図り、アクチュエータの負荷を低減させることができ、アクチュエータを小型化することができることが確認された。
[1-6-2-2.実験2]
以下、図14~図16を参照しながら、実験2について説明する。実験2では、吸引板19を移動させた際の吸引板19に作用する吸引力及びトルクについて、実施例と比較例1及び2とで比較を行った。
以下、図14~図16を参照しながら、実験2について説明する。実験2では、吸引板19を移動させた際の吸引板19に作用する吸引力及びトルクについて、実施例と比較例1及び2とで比較を行った。
図14は、実験2における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用する光軸AX方向の吸引力との関係を示すグラフである。図15は、実験2における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用するトルクとの関係を示すグラフである。図16は、実験2におけるトルクの測定条件を示す図である。
実験2では、実施例及び比較例1の各実験条件は、上記実験1と同一である。比較例2では、比較例1よりも、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップが0.07mm狭まっている。比較例2の他の実験条件は、比較例1と同一である。
実験2における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用する吸引力との関係は、図14に示す通りであった。図14に示すように、実施例では、実験1と同様に、比較例1及び2と比べて、吸引板19に作用する吸引力が増大していることが分かった。また、比較例2では、比較例1と比べて、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップが0.07mm狭まっている分だけ、吸引板19に作用する吸引力が増加していることが分かった。
また、実験2における、吸引板19の対角位置と吸引板19に作用するトルクとの関係は、図15に示す通りであった。なお、実験2では、図16の実線の矢印で示すように、吸引板19の初期位置P2(中間点C)を回転軸とした回転モーメントをトルクとして測定した。図15に示すように、実施例では、実験1と同様に、吸引板19の対角位置(変位量)について1.5mm以上では、比較例1及び2よりもトルクがゼロに近いことが分かった。
以上の結果より、実施例では、トルクの抑制及び吸引力の向上の両立を図り、アクチュエータの負荷を低減させることができ、アクチュエータを小型化することができることが確認された。
なお、比較例2では、吸引板19に作用する吸引力を増大させるために、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップを狭くし過ぎると、X方向及びY方向におけるアクチュエータの負荷が増大する傾向にある。これに対して、実施例では、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとのギャップを狭くし過ぎなくても、吸引板19に作用する吸引力を増大させることができるため、X方向及びY方向におけるアクチュエータの負荷を低減することができる。
[1-7.移動制限機構]
次に、図4を参照しながら、移動制限機構の構成について説明する。図4に示すように、移動制限機構は、取付部材33に取り付けられた位置規制部材34a,34b,34cと、支柱35a,35b,35cにそれぞれ取り付けられた位置規制部材36a,36b,36cとにより構成される。
次に、図4を参照しながら、移動制限機構の構成について説明する。図4に示すように、移動制限機構は、取付部材33に取り付けられた位置規制部材34a,34b,34cと、支柱35a,35b,35cにそれぞれ取り付けられた位置規制部材36a,36b,36cとにより構成される。
上述したように、撮像素子12が変位することにより、ボール部材31a,31b,31cが矩形状のボール保持部110a,110b,110cの各立ち壁110d,110e,110fに当接した際に、転がり負荷以上の摩擦負荷が発生する。この摩擦負荷は、アクチュエータの駆動力への変動要素となるため、正確な像振れ補正制御が難しくなる。また、想定外の衝撃等が加わった際に、ボール部材31a,31b,31cがそれぞれ立ち壁110d,110e,110fを乗り越えて脱落するおそれがある。
そこで、本実施の形態では、図4に示すように、可動枠11が背面固定保持部材21に対して移動して、取付部材33及び支柱35a,35b,35cに当接した際に異音が発生しないように、取付部材33に位置規制部材34a,34b,34cを取り付けるとともに、支柱35a,35b,35cにそれぞれ位置規制部材36a,36b,36cを取り付けている。可動枠11は、位置規制部材34a,34b,34cを介して取付部材33に当接し、位置規制部材36a,36b,36cを介して支柱35a,35b,35cに当接する。
また、光軸AX方向の可動枠11の重心を位置規制部材34a,34b,34c,36a,36b,36cに接触させることにより、ヨー方向及びピッチ方向における回転モーメント並びに回転を抑制し、可動枠11が背面固定保持部材21及び前面固定保持部材32と接触するのを抑制することができる。なお、位置規制部材34a,34b,34c,36a,36b,36cはクッション性を有しており、衝撃を吸収する役割も担っている。
[2.動作]
次に、本実施の形態に係る像振れ補正装置1の動作について説明する。デジタルカメラ100による撮像時において、カメラ本体101が動いて被写体からの光の光軸が撮像素子12の中心からずれた場合、磁気変位検出センサ14a,14b,14cにより、左右方向、上下方向、ヨー方向、ピッチ方向及びロール方向における撮像素子12の変位方向及び変位量が検出される。検出された変位方向及び変位量が回路基板13により測定されることにより、回路基板13のコントローラは、その測定結果に応じて駆動コイル15,16,17に給電する。
次に、本実施の形態に係る像振れ補正装置1の動作について説明する。デジタルカメラ100による撮像時において、カメラ本体101が動いて被写体からの光の光軸が撮像素子12の中心からずれた場合、磁気変位検出センサ14a,14b,14cにより、左右方向、上下方向、ヨー方向、ピッチ方向及びロール方向における撮像素子12の変位方向及び変位量が検出される。検出された変位方向及び変位量が回路基板13により測定されることにより、回路基板13のコントローラは、その測定結果に応じて駆動コイル15,16,17に給電する。
この時、回路基板13は、測定された変位量及び変位方向に応じて、駆動コイル15,16,17の少なくとも一つに給電する。この給電により対応する駆動磁石25a,25b,25c,25d,27a,27c,26b,26d,27a,27b,27c,27dに対する磁力が変化し、可動枠11が背面固定保持部材21に対して変位する。これにより、可動枠11に固定された撮像素子12は、像振れを補正するような変位方向及び変位量で変位する。
[3.効果]
本実施の形態に係る像振れ補正装置1は、撮像素子12を駆動するための撮像素子駆動装置である。像振れ補正装置1は背面固定保持部材21と、撮像素子12を保持するための可動枠11であって、背面固定保持部材21と光軸AX方向に対向し、背面固定保持部材21に対して光軸AX方向と直交する面内を変位可能な可動枠11と、背面固定保持部材21及び可動枠11の一方に設けられた吸引板19と、背面固定保持部材21及び可動枠11の他方に設けられ、吸引板19と光軸AX方向に対向する少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bとを備える。少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bは、吸引板19と対向する側において、S極に着磁されたS1着磁部と、S1着磁部に対してL1方向に隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN2着磁部と、N2着磁部に対してL1方向と交差するL2方向に隣り合う位置に配置され、S極に着磁されたS3着磁部と、S3着磁部に対してL2方向と交差するL3方向に隣り合い、且つ、S1着磁部と隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN4着磁部とを有している。光軸AX方向から見た際に、吸引板19は、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の少なくとも一部と重なり合っている。
本実施の形態に係る像振れ補正装置1は、撮像素子12を駆動するための撮像素子駆動装置である。像振れ補正装置1は背面固定保持部材21と、撮像素子12を保持するための可動枠11であって、背面固定保持部材21と光軸AX方向に対向し、背面固定保持部材21に対して光軸AX方向と直交する面内を変位可能な可動枠11と、背面固定保持部材21及び可動枠11の一方に設けられた吸引板19と、背面固定保持部材21及び可動枠11の他方に設けられ、吸引板19と光軸AX方向に対向する少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bとを備える。少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bは、吸引板19と対向する側において、S極に着磁されたS1着磁部と、S1着磁部に対してL1方向に隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN2着磁部と、N2着磁部に対してL1方向と交差するL2方向に隣り合う位置に配置され、S極に着磁されたS3着磁部と、S3着磁部に対してL2方向と交差するL3方向に隣り合い、且つ、S1着磁部と隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN4着磁部とを有している。光軸AX方向から見た際に、吸引板19は、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の少なくとも一部と重なり合っている。
これにより、吸引板19に作用する回転トルクを抑制しながら、吸引板19とセンサ磁石22a,22b,23a,23bとの間の吸引力を高めることができる。その結果、アクチュエータの負荷を低減することができ、撮像素子12の変位時にも、吸引板19による安定した吸引力を維持することができる。したがって、撮像素子12を安定して駆動することができる。
また、本実施の形態において、少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bは、さらに、光軸AX方向においてS1着磁部に対して反対側に配置され、N極に着磁されたN1着磁部と、光軸AX方向においてN2着磁部に対して反対側に配置され、S極に着磁されたS2着磁部と、光軸AX方向においてS3着磁部に対して反対側に配置され、N極に着磁されたN3着磁部と、光軸AX方向においてN4着磁部に対して反対側に配置され、S極に着磁されたS4着磁部と、を有する。
これにより、光軸AX方向の磁力を増大させることができ、撮像素子12の変位時にも、撮像素子12をより安定して駆動することができる。
また、本実施の形態において、磁石は複数設けられ、複数の磁石は、S1着磁部が形成されたセンサ磁石22aと、N2着磁部が形成されたセンサ磁石22bと、S3着磁部が形成されたセンサ磁石23aと、N4着磁部が形成されたセンサ磁石23bとを含む。
これにより、センサ磁石22a,22b,23a,23bの各々を一方向着磁(NS着磁)の磁石で構成することができる。その結果、センサ磁石22a,22b,23a,23bの各々を安価に構成することができる。また、センサ磁石22a,22b,23a,23bの配置間隔を調整することができるので、1つの磁石で構成した場合に比べて、磁気変位検出センサ14a,14b,14cの検出感度を容易に調整することができる。
また、本実施の形態において、像振れ補正装置1は、さらに、少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bの磁束の変化により可動枠11の背面固定保持部材21に対する変位を検出する磁気変位検出センサ14a,14b,14cであって、背面固定保持部材21及び可動枠11の他方に設けられ、少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bと光軸AX方向に対向する磁気変位検出センサ14a,14b,14cを備える。
これにより、撮像素子12の変位時にも、撮像素子12を安定して駆動することができる。その結果、撮像素子12が変位した位置を精度良く検出することができる。
また、本実施の形態において、像振れ補正装置1は、さらに、可動枠11を背面固定保持部材21に対して変位させるアクチュエータを備える。磁気変位検出センサ14a,14b,14cは、可動枠11の背面固定保持部材21に対する変位量及び変位方向を検出する。アクチュエータは、検出された可動枠11の変位量及び変位方向に基づいて、可動枠11を背面固定保持部材21に対して変位させる。
これにより、カメラ本体101の動きによる像振れを補正することができる。
また、本実施の形態において、可動枠11、磁気変位検出センサ14a,14b,14c、吸引板19、及びセンサ磁石22a,22b,23a,23bは、光軸AX方向に沿ってこの順に配置されている。
これにより、撮像素子12の変位時にも、吸引板19による安定した吸引力を維持することができる。
また、本実施の形態において、像振れ補正装置1は、さらに、可動枠11を背面固定保持部材21に対して変位可能に支持するボール部材31a,31b,31cを備える。ボール部材31a,31b,31cは、吸引板19が少なくとも1つのセンサ磁石22a,22b,23a,23bに吸引されることにより、可動枠11又は背面固定保持部材21に押し付けられる。
これにより、ボール部材31a,31b,31cを背面固定保持部材21及び可動枠11の一方側に付勢させることができる。
また、本実施の形態において、可動枠11が背面固定保持部材21に対して変位していない状態において、吸引板19は、吸引板19の中心と、S1着磁部、N2着磁部、S3着磁部及びN4着磁部の中間点Cとが光軸AX方向に沿って並ぶように配置されている。
これにより、撮像素子12を安定的に光軸AX方向に吸引することができるので、撮像素子12を変位させる際のアクチュエータの制御が容易になる。その結果、撮像素子12をより高い精度で目標位置に変位させることができる。
また、本実施の形態において、吸引板19の光軸AX方向に対して垂直な断面は、円形状又は略多角形状に形成されている。
これにより、撮像素子12をより安定的に光軸AX方向に吸引することができるので、撮像素子12を移動する際のアクチュエータの制御がより容易になる。その結果、撮像素子をより高い精度で目標位置に変位させることができる。
また、本実施の形態において、像振れ補正装置1は、さらに、可動枠11の背面固定保持部材21に対する移動を規制する移動制限機構を備える。
これにより、撮像素子12を正確に目標位置に変位させることができる。
また、本実施の形態において、移動制限機構は、位置規制部材34a,34b,34c,36a,36b,36cを有している。位置規制部材34a,34b,34c,36a,36b,36cは、可動枠11が位置規制部材34a,34b,34c,36a,36b,36cと接触した際に、可動枠11の光軸AX方向の重心と接触するように配置されている。
これにより、想定外の衝撃等が加わった際に、ボール部材31a,31b,31cが立ち壁110d,110e,110fを乗り越えて脱落するのを抑制することができる。
また、本実施の形態のデジタルカメラ100は、上述したいずれかの像振れ補正装置1と、被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子12とを備える。可動枠11は、撮像素子12を背面固定保持部材21に対して変位可能に保持する。
これにより、より高性能な像振れ補正機能を持つデジタルカメラ100を提供することができる。
また、本実施の形態のデジタルカメラ100は、上述したいずれか1項に記載の像振れ補正装置1と、被写体からの光を集光する複数の光学系とを備える。可動枠11は、複数の光学系の少なくとも1つを背面固定保持部材21に対して変位可能に保持する。
これにより、より高性能な像振れ補正機能を持つデジタルカメラ100を提供することができる。
また、本実施の形態の像振れ補正装置1の製造方法は、前面固定保持部材32と、前面固定保持部材32に固定された駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dとを備えた像振れ補正装置1の製造方法である。像振れ補正装置1の製造方法は、(a)駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に載置する工程と、(b)駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを吸引治具500によりベース治具600に向けて吸引する工程と、(c)駆動磁石25c,25d,26d,27c,27d及び前面固定保持部材32の一方に接着剤を塗布する工程と、前面固定保持部材32をベース治具600に設置することにより、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを接着剤を介して前面固定保持部材32に固定する工程とを含む。
これにより、ヨークである前面固定保持部材32に孔を開けずに、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に固定することができる。また、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各隅部に接着剤を流し込むための余分なスペースを前面固定保持部材32に確保する必要がないため、前面固定保持部材32の周縁部に沿って駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを配置することができる。その結果、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを大型化することにより大きな磁力を確保しながら、アクチュエータの小型化を実現することができる。
また、本実施の形態において、吸引治具500は、ベース治具600に載置された駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dに対応する位置に配置された吸引用磁石525c,525d,526d,527c,527dを有している。上記(b)において、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを吸引治具500の吸引用磁石525c,525d,526d,527c,527dの磁力によりベース治具600に向けて吸引する。
これにより、前面固定保持部材32をベース治具600に設置する際に、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に対して保持することができる。
また、本実施の形態において、ベース治具600は、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを位置決めするための位置決め部601,602,603,604を有している。上記(a)において、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dが位置決め部601,602,603,604によりベース治具600に対して位置決めされるように、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に載置する。
これにより、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dをベース治具600に対して容易に位置決めすることができる。
また、本実施の形態において、ベース治具600は、位置規制ピン605a,605bを有している。前面固定保持部材32は、位置規制ピン605a,605bが挿通される位置規制穴701a,701bを有している。上記(d)において、位置規制ピン605a,605bが位置規制穴701a,701bに挿通するように、前面固定保持部材32をベース治具600に設置する。
これにより、前面固定保持部材32をベース治具600に対して容易に位置決めすることができる。
また、本実施の形態の像振れ補正装置1は、は、撮像素子12を駆動するための撮像素子駆動装置である。固定面を有する前面固定保持部材32と、撮像素子12を駆動するために用いられ、前面固定保持部材32の固定面に接着剤により固定された駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dとを備える。駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各裏面の全域は、前面固定保持部材32の固定面に接着剤を介して接触している。
これにより、ヨークである前面固定保持部材32に孔を開けずに、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを前面固定保持部材32に固定することができる。また、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dの各隅部に接着剤を流し込むための余分なスペースを前面固定保持部材32に確保する必要がないため、前面固定保持部材32の周縁部に沿って駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを配置することができる。その結果、駆動磁石25c,25d,26d,27c,27dを大型化することにより大きな磁力を確保しながら、アクチュエータの小型化を実現することができる。
(変形例等)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記各実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
[1]
上記実施の形態では、吸引板19の断面形状を略矩形状に形成したが、これ限定されない。例えば、吸引板19の断面形状を円形状に形成してもよく、略多角形状に形成してもよい。
上記実施の形態では、吸引板19の断面形状を略矩形状に形成したが、これ限定されない。例えば、吸引板19の断面形状を円形状に形成してもよく、略多角形状に形成してもよい。
[2]
上記実施の形態では、像振れ補正装置1において、撮像素子12を安定的に光軸AX方向に吸引する構成について説明したが、本開示の思想は、像振れ補正装置1に限定されない。例えば特開2011-227578号公報に開示された、撮像素子のピクセルよりも小さい範囲で撮像素子を駆動させて、実際の撮像素子の画素数よりも高解像な画像データを得る撮像装置にも適用可能である。あるいは、例えば特開2010-73035号公報に開示された、撮像素子をピクセル単位で駆動させて、1ピクセル毎にRGB各色の情報を得ることで、高精細な画像データを得る撮像装置にも適用可能である。
上記実施の形態では、像振れ補正装置1において、撮像素子12を安定的に光軸AX方向に吸引する構成について説明したが、本開示の思想は、像振れ補正装置1に限定されない。例えば特開2011-227578号公報に開示された、撮像素子のピクセルよりも小さい範囲で撮像素子を駆動させて、実際の撮像素子の画素数よりも高解像な画像データを得る撮像装置にも適用可能である。あるいは、例えば特開2010-73035号公報に開示された、撮像素子をピクセル単位で駆動させて、1ピクセル毎にRGB各色の情報を得ることで、高精細な画像データを得る撮像装置にも適用可能である。
[3]
上記実施の形態では、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bを背面固定保持部材21に配置したが、これに限定されず、可動枠11に配置してもよい。この場合、磁気変位検出センサ14a,14b,14c及び吸引板19は、背面固定保持部材21に配置される。
上記実施の形態では、センサ磁石22a,22b,23a,23b,24a,24bを背面固定保持部材21に配置したが、これに限定されず、可動枠11に配置してもよい。この場合、磁気変位検出センサ14a,14b,14c及び吸引板19は、背面固定保持部材21に配置される。
[4]
上記実施の形態では、撮像装置の一例として、図1及び図2に示すデジタルカメラ100を挙げたが、これに限定されない。撮像装置は、例えば、センサシフト方式又はレンズシフト方式のいずれかによる像振れ補正装置が搭載可能なカメラシステムであればよい。
上記実施の形態では、撮像装置の一例として、図1及び図2に示すデジタルカメラ100を挙げたが、これに限定されない。撮像装置は、例えば、センサシフト方式又はレンズシフト方式のいずれかによる像振れ補正装置が搭載可能なカメラシステムであればよい。
[5]
上記実施の形態では、アクチュエータを駆動コイル15,16,17及び三組六対の駆動磁石で構成したが、これに限定されず、例えば圧電アクチュエータで構成してもよい。
上記実施の形態では、アクチュエータを駆動コイル15,16,17及び三組六対の駆動磁石で構成したが、これに限定されず、例えば圧電アクチュエータで構成してもよい。
[6]
上記実施の形態では、磁気変位検出センサ14a,14b,14cの各々をホール素子で構成したが、これに限定されず、例えば角速度センサ又は加速度センサ等を用いて積分値より変位を検出するセンサで構成してもよい。
上記実施の形態では、磁気変位検出センサ14a,14b,14cの各々をホール素子で構成したが、これに限定されず、例えば角速度センサ又は加速度センサ等を用いて積分値より変位を検出するセンサで構成してもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示の撮像素子駆動装置は、撮像素子の駆動による像振れ補正機能及び画素ずらし撮影機能を備え、被写体像を撮像可能な電子装置(例えばデジタルカメラ及びカムコーダ等の撮像装置、カメラボディ、携帯電話、スマートフォン等)に広く適用することができる。
1 像振れ補正装置
10 筐体
11 可動枠
12 撮像素子
13 回路基板
14a,14b,14c 磁気変位検出センサ
15 駆動コイル
16 駆動コイル
17 駆動コイル
18 保持部材
19,19a 吸引板
20 ボディマウント
20a 開口部
21 背面固定保持部材
22a,22b,23a,23b,24a,24b センサ磁石
25a,25b,25c,25d,26b,26d,27a,27b,27c,27d 駆動磁石
28 接着剤
29 センサ磁石ヨーク板
30 シャッターボタン
31a,31b,31c ボール部材
32 前面固定保持部材
33 取付部材
34a,34b,34c,36a,36b,36c 位置規制部材
35a,35b,35c 支柱
40 ホットシュー
50 フラッシュ発光部
60 電子ビューファインダー
70 表示装置
100 デジタルカメラ
101 カメラ本体
110a,110b,110c ボール保持部
110d,110e,110f 立ち壁
111a,111b,111c 金属板
200 レンズユニット
201 レンズマウント
202 フォーカスリング
203 ズームリング
500 吸引治具
525c,525d,526d,527c,527d 吸引用磁石
600 ベース治具
601,602,603,604 位置決め部
605a,605b 位置規制ピン
701a,701b 位置規制穴
AX 光軸
S1 前面
S2 上面
S3 後面
S4 下面
10 筐体
11 可動枠
12 撮像素子
13 回路基板
14a,14b,14c 磁気変位検出センサ
15 駆動コイル
16 駆動コイル
17 駆動コイル
18 保持部材
19,19a 吸引板
20 ボディマウント
20a 開口部
21 背面固定保持部材
22a,22b,23a,23b,24a,24b センサ磁石
25a,25b,25c,25d,26b,26d,27a,27b,27c,27d 駆動磁石
28 接着剤
29 センサ磁石ヨーク板
30 シャッターボタン
31a,31b,31c ボール部材
32 前面固定保持部材
33 取付部材
34a,34b,34c,36a,36b,36c 位置規制部材
35a,35b,35c 支柱
40 ホットシュー
50 フラッシュ発光部
60 電子ビューファインダー
70 表示装置
100 デジタルカメラ
101 カメラ本体
110a,110b,110c ボール保持部
110d,110e,110f 立ち壁
111a,111b,111c 金属板
200 レンズユニット
201 レンズマウント
202 フォーカスリング
203 ズームリング
500 吸引治具
525c,525d,526d,527c,527d 吸引用磁石
600 ベース治具
601,602,603,604 位置決め部
605a,605b 位置規制ピン
701a,701b 位置規制穴
AX 光軸
S1 前面
S2 上面
S3 後面
S4 下面
Claims (18)
- 撮像素子を駆動するための撮像素子駆動装置であって、
固定枠と、
前記撮像素子を保持するための可動枠であって、前記固定枠と光軸方向に対向し、前記固定枠に対して前記光軸方向と直交する面内を変位可能な可動枠と、
前記固定枠及び前記可動枠の一方に設けられた磁性体と、
前記固定枠及び前記可動枠の他方に設けられ、前記磁性体と前記光軸方向に対向する少なくとも1つの磁石と、を備え、
前記少なくとも1つの磁石は、前記磁性体と対向する側において、
S極に着磁されたS1着磁部と、
前記S1着磁部に対して第1の方向に隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN2着磁部と、
前記N2着磁部に対して前記第1の方向と交差する第2の方向に隣り合う位置に配置され、S極に着磁されたS3着磁部と、
前記S3着磁部に対して前記第2の方向と交差する第3の方向に隣り合い、且つ、前記S1着磁部と隣り合う位置に配置され、N極に着磁されたN4着磁部と、を有し、
前記光軸方向から見た際に、前記磁性体は、前記S1着磁部、前記N2着磁部、前記S3着磁部及び前記N4着磁部の少なくとも一部と重なり合っている
撮像素子駆動装置。 - 前記少なくとも1つの磁石は、さらに、
前記光軸方向において前記S1着磁部に対して反対側に配置され、N極に着磁されたN1着磁部と、
前記光軸方向において前記N2着磁部に対して反対側に配置され、S極に着磁されたS2着磁部と、
前記光軸方向において前記S3着磁部に対して反対側に配置され、N極に着磁されたN3着磁部と、
前記光軸方向において前記N4着磁部に対して反対側に配置され、S極に着磁されたS4着磁部と、を有する
請求項1に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記磁石は複数設けられ、
前記複数の磁石は、
前記S1着磁部が形成された第1の磁石と、
前記N2着磁部が形成された第2の磁石と、
前記S3着磁部が形成された第3の磁石と、
前記N4着磁部が形成された第4の磁石と、を含む
請求項1又は2に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記撮像素子駆動装置は、さらに、前記少なくとも1つの磁石の磁束の変化により前記可動枠の前記固定枠に対する変位を検出する変位検出部であって、前記固定枠及び前記可動枠の他方に設けられ、前記少なくとも1つの磁石と前記光軸方向に対向する変位検出部を備える
請求項1~3のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記撮像素子駆動装置は、さらに、前記可動枠を前記固定枠に対して変位させるアクチュエータを備え、
前記変位検出部は、前記可動枠の前記固定枠に対する変位量及び変位方向を検出し、
前記アクチュエータは、検出された前記可動枠の変位量及び変位方向に基づいて、前記可動枠を前記固定枠に対して変位させる
請求項4に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記可動枠、前記変位検出部、前記磁性体及び前記磁石は、前記光軸方向に沿ってこの順に配置されている
請求項4又は5に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記撮像素子駆動装置は、さらに、前記可動枠を前記固定枠に対して変位可能に支持する支持部材を備え、
前記支持部材は、前記磁性体が前記少なくとも1つの磁石に吸引されることにより、前記可動枠又は前記固定枠に押し付けられる
請求項1~6のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記可動枠が前記固定枠に対して変位していない状態において、前記磁性体は、前記磁性体の中心と、前記S1着磁部、前記N2着磁部、前記S3着磁部及び前記N4着磁部の中間点とが前記光軸方向に沿って並ぶように配置されている
請求項1~7のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記磁性体の前記光軸方向に対して垂直な断面は、円形状又は略多角形状に形成されている
請求項1~8のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記撮像素子駆動装置は、さらに、前記可動枠の前記固定枠に対する移動を規制する移動制限機構を備える
請求項1~9のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置。 - 前記移動制限機構は、位置規制部材を有し、
前記位置規制部材は、前記可動枠が前記位置規制部材と接触した際に、前記可動枠の前記光軸方向の重心と接触するように配置されている
請求項10に記載の撮像素子駆動装置。 - 請求項1~11のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置と、
被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子と、を備え、
前記撮像素子駆動装置の可動枠は、前記撮像素子を前記撮像素子駆動装置の固定枠に対して変位可能に保持する
撮像装置。 - 請求項1~11のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置と、
被写体からの光を集光する複数の光学系と、を備え、
前記撮像素子駆動装置の可動枠は、前記複数の光学系の少なくとも1つを前記撮像素子駆動装置の固定枠に対して変位可能に保持する
撮像装置。 - ヨークと、前記ヨークに固定された磁石と、を備えた撮像素子駆動装置の製造方法であって、
(a)前記磁石をベース治具に載置する工程と、
(b)前記磁石を吸引治具により前記ベース治具に向けて吸引する工程と、
(c)前記磁石及び前記ヨークの一方に接着剤を塗布する工程と、
(d)前記ヨークを前記ベース治具に設置することにより、前記磁石を、前記接着剤を介して前記ヨークに固定する工程と、を含む
撮像素子駆動装置の製造方法。 - 前記吸引治具は、前記ベース治具に載置された前記磁石に対応する位置に配置された吸引用磁石を有しており、
前記(b)において、前記磁石を前記吸引治具の前記吸引用磁石の磁力により前記ベース治具に向けて吸引する
請求項14に記載の撮像素子駆動装置の製造方法。 - 前記ベース治具は、前記磁石を位置決めするための位置決め部を有し、
前記(a)において、前記磁石が前記位置決め部により前記ベース治具に対して位置決めされるように、前記磁石を前記ベース治具に載置する
請求項14又は15に記載の撮像素子駆動装置の製造方法。 - 前記ベース治具は、位置規制ピンを有し、
前記ヨークは、前記位置規制ピンが挿通される位置規制穴を有し、
前記(d)において、前記位置規制ピンが前記位置規制穴に挿通するように、前記ヨークを前記ベース治具に設置する
請求項14~16のいずれか1項に記載の撮像素子駆動装置の製造方法。 - 撮像素子を駆動するための撮像素子駆動装置であって、
固定面を有するヨークと、
前記撮像素子を駆動するために用いられ、前記ヨークの前記固定面に接着剤により固定された磁石と、を備え、
前記磁石の裏面の全域は、前記ヨークの前記固定面に前記接着剤を介して接触している
撮像素子駆動装置。
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