(57)【要約】【課題】  装置の大型化を伴わずに、撮像面と直交する軸を中心とした回動による像振れを抑えるのに適した撮像装置を提供すること。【解決手段】  振れによる撮像画像の像振れを軽減する像振れ補正に適した撮像装置であって、ベース部材５と、撮像素子１を保持する部材を保持する回動部材３と、回動部材３とベース部材５との間に配置され、回動部材３をベース部材５に対して撮像素子１の撮像面と直交する軸を中心に回動可能に支持する複数の支持部材７と、支持部材７を回動部材３およびベース部材５に対して付勢する板ばね８と、ボール７の撮像面と直交する軸方向への移動と撮像面方向への移動を規制する規制手段（３ｈ、５ｈ）とを有する撮像装置。【選択図】  図５
2015011165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部材と、
撮像素子を保持する部材を保持する回動部材と、
前記回動部材と前記ベース部材との間に配置され、前記回動部材を前記ベース部材に対して前記撮像素子の撮像面と直交する軸を中心に回動可能に支持する複数の支持部材と、
前記支持部材を前記回動部材および前記ベース部材に対して付勢する付勢手段と、
前記支持部材の、前記撮像面と直交する軸方向への移動と撮像面方向への移動を規制する規制手段とを有する撮像装置。
【請求項２】
前記複数の支持部材は複数の球状部材であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記球状部材は、前記回動部材および前記ベース部材の少なくとも一方に設けられた溝部に挟持され、前記溝部は深くなるにつれて幅が狭くなる形状を有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記溝部は、光軸回り方向に延びることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記複数の支持部材のうち少なくとも１つは、前記撮像面と直交する軸を中心に前記回動部材を回動可能に支持することを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記回動部材を回動させるための駆動手段とを備えることを特徴とす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。
【請求項７】
前記軸を中心とした回転振れを検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づき、前記駆動手段を駆動する駆動制御手段とを有する請求項１ないし６の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手振れなどによる画像の像振れを光学的に補正するのに適した撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラやカムコーダを用いて撮影者が手持ちで撮影する場合、撮影者の手振れ等によって撮像画像に像振れが発生することがあった。カメラやカムコーダの光軸が傾く方向（ピッチ方向およびヨー方向）の振れによる像振れは、撮像光学系に含まれる一部のレンズ、または撮像素子を撮像光学系の光軸に対して垂直な方向へ移動させる機構を備えた像振れ補正装置によって補正可能である。
【０００３】
一方、カメラやカムコーダの光軸周り（ロール方向）の振れも像振れに影響を及ぼす。特許文献１は、カメラのロール方向の傾きを傾斜センサで検出し、撮像素子を回動させる回動機構を備えた撮像装置を開示している。特許文献２は、撮像素子を保持する回転枠ユニットが回転中心軸に支持されており、２つの回転駆動部を備えた撮像装置を開示している。そしてこれら２つの回転駆動部の回転力の方向がそれぞれ異なるように２つの回転駆動部を制御し、各方向の回転力の合力によって回転中心軸と回転枠ユニットの隙間を無くしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０３０３２７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２８３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示されるような回転軸の構成では、回転中心軸の分だけ、光軸方向に厚いユニットになってしまう。また、回転軸がガタつくことによる像振れが発生する恐れがあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、光軸方向の厚さを増加させることなく、かつ回転軸がガタつくことによる像振れを最小限に抑える像振れ補正に適した撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、ベース部材と、撮像素子を保持する部材を保持する回動部材と、前記回動部材と前記ベース部材との間に配置され、前記回動部材を前記ベース部材に対して前記撮像素子の撮像面と直交する軸を中心に回動可能に支持する複数の支持部材と、前記支持部材を前記回動部材および前記ベース部材に対して付勢する付勢手段と、前記支持部材の、前記撮像面と直交する軸方向への移動と撮像面方向への移動を規制する規制手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光軸方向の厚さを増加させることなく、かつ回転軸がガタつくことによる像振れを最小限に抑える像振れ補正が可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を用いた像振れ補正機構を備えたカメラの実施形態を模式的に示す図である。
【図２】第２補正ユニット２１の分解斜視図である。
【図３】第２補正ユニット２１を光軸方向撮像素子側から見た図である。
【図４】回動部材３の斜視図である。
【図５】図４とは別方向から見た回動部材３の斜視図である。
【図６】図３に示される第２補正ユニット２１のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図３に示される第２補正ユニット２１のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図３に示される第２補正ユニット２１のＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図１〜８に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態にかかる像振れ補正機構を搭載した、レンズ鏡筒１０とカメラ本体２０を有する撮像装置としてのデジタルカメラの模式図である。なお、本発明は本実施形態に限られるものではなく、レンズ鏡筒１０がカメラ本体２０に対して着脱可能なデジタル一眼レフカメラであってもよい。その場合、像振れ補正機構は、撮像素子を有するユニット（カメラ本体２０）側に配置される。
【００１２】
本発明にかかる像振れ補正機構としての第２補正ユニット２１は、装置に加わる振れによって生じる撮像面上の像の揺れのうち、レンズ鏡筒１０の光軸Ｏ周りの方向（ロール方向）の像振れを軽減する。また、本発明の実施形態においては、第２補正ユニット２１とは別に、ピッチ方向およびヨー方向の振れによる像振れを補正するための第１補正ユニット１１をレンズ鏡筒１０に備える。
【００１３】
レンズ鏡筒１０は、補正レンズＬ１および固定レンズＬ２の他に撮像光学系を形成するレンズ群を備える。第１補正ユニット１１は像振れ補正用ベース部材１２および保持枠１３からなる。像振れ補正用ベース部材１２はレンズ鏡筒１０に固定される。また、像振れ補正用ベース部材１２は固定レンズＬ２を保持している。
【００１４】
保持枠１３は補正レンズＬ１を保持している。像振れ補正用ベース部材１２および保持枠１３は像振れ補正のためのアクチュエータである駆動コイル１２ａおよびマグネット１３ａを保持する。本実施例においては像振れ補正用ベース部材１２が駆動コイル１２ａを保持し、保持枠１３がマグネット１３ａを保持する。しかしながら、像振れ補正用ベース部材１２がマグネットを保持し、保持枠１３が駆動コイルを保持する構成であってもよい。
【００１５】
振れ検出部１４は例えばジャイロセンサなどの振れ検出センサを含む。振れ検出部１４はレンズ鏡筒１０に配置されている。振れ検出部１４はレンズ鏡筒１０の光軸Ｏが傾く方向（ピッチおよびヨー方向）の振れを検出し、振れ信号を出力する。レンズ鏡筒１０に配置されているレンズ駆動制御部３１は振れ検出部１４からの振れ信号に基づいて駆動コイル１２ａへの通電を制御し、光軸（図のО軸参照）に垂直な方向に補正レンズＬ１を移動させる。
【００１６】
次に、カメラ本体２０に設けられた第２補正ユニット２１と駆動制御部３０について説明する。なお、レンズ鏡筒と撮像素子が一体となっているタイプであれば第２補正ユニット２１はレンズ鏡筒１０に配置されていてもよい。その場合、駆動制御部３０はレンズ側にあってもよいし、レンズ駆動制御部３１と一体であってもよい。
【００１７】
カメラ本体２０に配置されている第２補正ユニット２１は、撮像素子１の固定プレート２、撮像素子１を固定している回動部材３、マグネット４、ベース部材５、コイル６、ボール７および図２、図３に示す板ばね８を有する。そして回動部材３は、ベース部材５とともにボール７を挟持し、ボール７の転がり摩擦によって光軸Оを中心に回動可能である。なお、詳細な構成は後述する。
【００１８】
カメラ本体２０に配置されている姿勢検出部２２はカメラの姿勢を検出するセンサを含む。姿勢検出部２２は、たとえばカメラの光軸Ｏ周り方向（ロール方向）の傾きを検出する加速度センサなどである。また、姿勢検出部２２は振れ検出センサ、３軸周り方向（ピッチ、ヨー、ロール方向）のうち少なくともロール方向の振れを検出するジャイロセンサを備える。
【００１９】
カメラ本体２０に配置されている駆動制御部３０は、姿勢検出部２２から振れ信号や姿勢信号といった検出信号を取得する。そして駆動制御部３０は、振れまたは姿勢変化に伴って生じるロール方向の像振れまたは傾きを抑制するように、姿勢検出部２２からの出力に基づいてコイル６に電流を流す制御を行う。コイル６に電流が流れると磁力が発生する。この磁力をコイル６と対向するマグネット４が受けることによって、回動部材３が図３の力ｆ方向または逆方向（−ｆ方向）に移動する。
【００２０】
次に、図２〜８を用いて、本実施形態の像振れ補正装置としての第２補正ユニット２１を詳細に説明する。図２は第２補正ユニット２１の分解斜視図である。図３は第２補正ユニット２１を光軸方向撮像素子側から見た正面図である。図４は回動部材３の斜視図である。図５は回動部材３を図４とは異なる方向からの見た斜視図である。
【００２１】
図６は図３に示される第２補正ユニット２１のＡ−Ａ断面図である。図７は図３に示される第２補正ユニット２１のＢ−Ｂ断面図である。図８は図３に示される第２補正ユニット２１のＣ−Ｃ断面図である。なお、以下では装置を基準として光軸方向被写体側を正面側および前方とし、その光軸方向撮像素子側を背面側および後方とする。
【００２２】
撮像素子１は、レンズ鏡筒１０に設けられた撮像光学系を通して被写体を撮像して電気信号に変換する。撮像素子１は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のイメージセンサである。
【００２３】
光軸Ｏは、撮像面と直交する軸のうち撮像面の中心を通る軸であることが光学特性上望ましい。固定プレート２は撮像素子１を固定する板金である。固定プレート２は撮像素子１の保持部２ａおよび回動部材３への取り付け部２ｂ、２ｃ、２ｄを有する。
【００２４】
回動部材３はレンズ鏡筒１０に設けられた撮像光学系からの光を通過させる開口部３ａ（図４参照）を有する。そして回動部材３は撮像素子１および撮像素子１を保持した固定プレート２を受け入れる配置用スペースを有する。固定プレート２の取り付け部２ｂ、２ｃ、２ｄは回動部材３の取り付け部３ｂ、３ｃ、３ｄにビスによって締結されて固定される。
【００２５】
また、回動部材３は外周部に、斜面形状に形成された溝部３ｈ、３ｉ、３ｊ（図４、図５参照）を有する。これらの溝部３ｈ、３ｉ、３ｊは、図６および８に示すように、深くなるほど幅が狭くなるような傾斜面を有する。溝部３ｈ、３ｉ、３ｊはボール７を挟むように傾斜面が２面に配置される。具体的には、溝部３ｈ、３ｉ、３ｊは、可動支持部材としてのボール７（第１ボール７ｈ、第２ボール７ｉ、第３ボール７ｊ）の撮像面方向（ラジアル方向）と光軸方向への移動を規制する斜面形状を成す。
【００２６】
また、これらの溝部３ｈ、３ｉ、３ｊは、光軸周り方向に溝が延びるよう形成される。溝部３ｈ、３ｉ、３ｊの溝が光軸周り方向に延在することで、回動部材３はボール７を介してベース部材５に対して精度よく光軸回り方向に回転可能である。
【００２７】
回動部材３はマグネット４を保持する。マグネット４はベース部材５が保持するコイル６と像振れ補正用のアクチュエータを形成する。なお、ベース部材がマグネット４を保持し、回動部材３がコイル６を保持してもよい。
【００２８】
ベース部材５はカメラ本体２０に固定される。ベース部材５はコイル６を保持するための格納部５ｅを有する。コイル６はボビンに銅線を巻きつけた構成であり、ベース部材５中の格納部５ｅに固定される。また、コイル６は回動部材３に保持されるマグネット４に対して所定の間隔をもって対向して設置される。
【００２９】
ベース部材５は中央に回動部材３が配置される開口部５ａが形成される。また、ベース部材５はボール７を収納するボール受け溝５ｈ、５ｉ、５ｊを開口部５ａの開口の周囲に略等間隔で３箇所有する。
【００３０】
ボール７を受ける受け溝５ｉ、５ｊは、溝部３ｈ、３ｉ、３ｊと同じように、光軸回り方向に溝が延びるように溝部が形成される。そして受け溝５ｉ、５ｊは溝部３ｈ、３ｉ、３ｊと合せて、ボール７の撮像面方向（ラジアル方向）と光軸方向への移動を規制する斜面形状を成す。一方で、受け溝５ｈは光軸Ｏに対して垂直な方向に沿って設けられた斜面形状である。受け溝５ｈは第１ボール７ｈと接触している。
【００３１】
図６は図３に示される第２補正ユニット２１のＡ−Ａ断面図である。図７は図３に示される第２補正ユニット２１のＢ−Ｂ断面図である。
【００３２】
図６、７は、回動部材３の溝部３ｈ、ベース部材５の受け溝５ｈ、第１ボール７ｈ、そして板ばね８の関係を示している。本実施形態において、受け溝５ｈは他の受け溝５ｉ，５ｊとは異なる形状になっている。すなわち、板ばね８によって回動部材３をベース部材５に対して付勢することで、回動部材３と受け溝５とのガタを無くしている。
【００３３】
第１ボール７ｈは回動部材３をベース部材５に対して回動可能に支持する。図６に示すように、板ばね８（付勢部材）はボール７ｈを光軸（撮像面と直交する軸）方向に対して角度θでベース部材５に対して付勢する。ここで、光軸方向に対する付勢力方向の角度θは、０°＜θ＜９０°である。
【００３４】
図６に示すように、板ばね８の付勢力により、第１ボール７ｈに力Ｆ１が働く。力Ｆ１は光軸方向の分力Ｆ２と撮像面方向（ラジアル方向）の分力Ｆ３とに分けられる。ここで、第１ボール７ｈは溝部３ｈによって撮像面方向（ラジアル方向）と光軸方向への移動を規制されているため、力Ｆ１をＦ２とＦ３にロスなく分けることができる。
【００３５】
分力Ｆ２およびＦ３によって板ばね８はボール７ｈを介して回動部材３をベース部材５に近づける方向に付勢する。すなわち、板ばね８はボール７ｈを光軸方向および光軸に直交する方向（撮像面方向）にそれぞれ分力が働くように付勢する。
【００３６】
具体的には、力Ｆ１の光軸方向の分力Ｆ２は第１ボール７ｈを受け溝５ｈに押しつける。また、分力Ｆ２は回動部材３をベース部材５に対して光軸方向に押し付ける。力Ｆ１の撮像面方向の分力Ｆ３は第１ボール７ｈを溝部３ｈに押しつけ、回動部材３をベース部材５に対して光軸に直交する方向（撮像面方向）に押し付ける。
【００３７】
なお、本実施形態においては、受け溝５ｉ、５ｊおよび溝部３ｈ、３ｉ、３ｊが傾斜形状をしている。受け溝５ｉ、５ｊおよび溝部３ｈ、３ｉ、３ｊは、この傾斜形状によって光軸方向への移動と撮像面方向への移動を規制している。しかしながら、回動部材３またはベース部材５のいずれか一方にのみ傾斜形状（受け溝または溝部）が設けられてもよい。
【００３８】
図８は、図３のＣ−Ｃ断面を示し、回動部材３の溝部３ｊ、ベース部材５の受け溝５ｊ、そして第３ボール７ｊの関係を示している。
【００３９】
第３ボール７ｊは回動部材３の溝部３ｊとベース部材５のボール受け溝５ｊとで挟み込まれるように配置される。回動部材３は第１ボール７ｈにかかる力Ｆ３によって光軸に対して垂直方向に付勢されている。そのため、分力Ｆ３の分力である分力Ｆ５（図３に示す）が第３ボール７ｊを介して溝部３ｊを受け溝５ｊへ付勢する。同様に、図示してはいないが、分力Ｆ３の分力である分力Ｆ４（図３、図８に示す）は、第２ボール７ｉを介して溝部３ｉを受け溝５ｉへ付勢する。これにより回転部材３は光軸方向と光軸に対して垂直方向（撮像面方向）のガタを規制することができる。
【００４０】
以上、本実施形態によれば、溝部（３ｈ、３ｉ、３ｊ）とボール７とを付勢部材（板ばね８）の力によって当接させた。板ばね８の力Ｆ１の分力Ｆ２によって、ベース部材５に対する回動部材３の光軸方向におけるガタをなくすことができる。また、板ばね８の力Ｆ１の分力Ｆ３によって、ベース部材５に対する回動部材３の撮像面方向（光軸に直交する方向）におけるガタを無くすことができる。したがって、回転軸が不要なため、背面側を大きくすることがない。また、板ばね８の力Ｆ１の分力Ｆ２および分力Ｆ３が働くことで、回動部材３がガタついて像振れ補正に影響を及ぼすのを防止できる。
【００４１】
（変形例）
本発明は以上に説明した実施形態に限定されることなく、下記に示す種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００４２】
（１）本発明の実施形態では、撮像素子１の移動はロール方向の回動のみ行うものとし、直線方向の移動は補正レンズＬ１によって行うものとした。これに限らず、ボール受け溝５ｈ、５ｉ、５ｊを有するベース部材５そのものがピッチ方向およびヨー方向へ像振れ補正可能な構成でもよい。
【００４３】
（２）本発明の実施形態では、撮像素子１および回動部材３の回動中心は光軸Оと一致するものしたが、中心位置はこれに限るものではなく、必要に応じて別の位置に設定してもよい。その際に、撮像素子および回動部材３の回動中心と光軸Ｏのずれによって生じる像振れを駆動制御部３０が演算し、第１補正ユニット１１で補正してもよい。
【００４４】
（３）本発明の実施形態では板ばね８は１つである。しかしながら２つ以上あっても良い。また、溝部（３ｈ、３ｉ、３ｊ）、受け溝（５ｈ、５ｉ、５ｊ）、ボール（７ｈ、７ｉ、７ｊ）はそれぞれ３つずつであるが、４つ以上ずつあっても良い。
【００４５】
なお本発明は、静止画撮影を主目的とするデジタルスチルカメラに限らず、動画撮影を主目的とするビデオカメラやデジタル一眼レフカメラのような他の形態の撮像装置にも利用できる。また、スマートフォン、タブレット端末、携帯電話やゲーム機器など、本実施形態の像振れ補正機構を搭載した電子機器や光学機器にも幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
３ｈ、３ｉ、３ｊ  溝部
５ｈ、５ｉ、５ｊ  受け溝
７ｈ、７ｉ、７ｊ  ボール
【図１】
2015011165.tif 000003
【図２】
2015011165.tif 000004
【図３】
2015011165.tif 000005
【図４】
2015011165.tif 000006
【図５】
2015011165.tif 000007
【図６】
2015011165.tif 000008
【図７】
2015011165.tif 000009
【図８】
2015011165.tif 000010