(57)【要約】【課題】撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができ、例えば像ぶれ補正制御等を行うのに有利な撮像装置を提供すること。【解決手段】本発明の撮像装置１Ａは、撮影光学系２２を内蔵する撮影レンズ鏡筒２と、撮像素子３１を搭載した撮像素子基板３と、撮像素子基板３を面方向に変位可能に支持する支持機構４と、撮像素子基板３を変位させるアクチュエータ５とを備える。支持機構４は、撮影レンズ鏡筒２を挟んで互いに平行に配置され、その後端部が基部２３に支持された一対の第１支持板４１、４２と、第１支持板４１、４２の前端部に支持された可動枠４３と、第１支持板４１、４２に対しほぼ垂直な姿勢で互いに平行に配置され、その前端部が可動枠４３に支持されるとともに、その後端部に撮像素子基板３を支持する一対の第２支持板４４、４５とを有する。【選択図】図１
2005102172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、該撮影光学系により得られた被写体像を撮像する撮像素子を搭載した撮像素子基板と、前記撮像素子基板を基部に対し前記撮影光学系の光軸を法線とする面方向に変位可能に支持する支持機構と、前記撮像素子基板を前記面方向に変位させるアクチュエータとを備えた撮像装置であって、
前記支持機構は、前記撮影光学系の光路を挟んで互いに平行に配置され、その後端部が前記基部に支持された一対の第１支持板と、
前記一対の第１支持板の前端部に支持され、前記光路を囲むように配置された可動枠と、
前記一対の第１支持板に対しほぼ垂直な姿勢で前記光路を挟んで互いに平行に配置され、その前端部が前記可動枠に支持されるとともに、その後端部に前記撮像素子基板を支持する一対の第２支持板とを有し、
前記一対の第１支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記可動枠は、前記基部に対し前記面に平行な第１の方向に変位可能であり、
前記一対の第２支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記撮像素子基板は、前記可動枠に対し前記面に平行かつ前記第１の方向に垂直な第２の方向に変位可能であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記アクチュエータを駆動することにより、前記撮像素子が被写体像を撮像する際の像ぶれが補正されるように前記撮像素子基板の位置を制御する制御手段をさらに備える請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮影光学系を内蔵した撮影レンズ鏡筒を有し、
前記基部は、前記撮影レンズ鏡筒の後端部に設けられており、前記可動枠は、前記撮影レンズ鏡筒の外周部に位置する請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板は、撓むことによって前記光軸に対し傾斜するように変位する請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板の前端部および後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部を介して相手方と連結されており、前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板は、前記ヒンジ構造部が屈曲することによって前記光軸に対し傾斜するように変位する請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記撮像素子基板に設けられ、前記第１の方向の力を発生する第１コイルと、前記撮像素子基板に設けられ、前記第２の方向の力を発生する第２コイルと、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対する界磁を発生する界磁発生部とで構成される請求項１ないし５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記一対の第１支持板と、前記一対の第２支持板とは、前記光軸方向の実質上の長さがほぼ同じになっている請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記一対の第２支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および／または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
前記一対の第１支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および／または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されており、該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、前記第２支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルと前記可動枠上またはその近辺において電気的に接続されている請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルを他の回路基板に接続するための引き出し部が、当該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルの前記基部の近傍の部分から引き出されている請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、光軸方向に沿った中心線を介して、その配線パターンがほぼ対称になっている請求項８ないし１０のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影する際の手ぶれが原因となって生じる像ぶれを補正する像ぶれ補正機構を備えたカメラ（撮像装置）が知られている。従来のカメラにおける像ぶれ補正機構は、補正光学系を手ぶれの発生に応じて偏心駆動することによって、像ぶれを補正している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上記のような像ぶれ補正機構を用いた場合には、補正光学系の偏心による収差のために、画像品質が劣化するという問題があった。また、光学系を駆動する構成としているので、その重量と摩擦のために、アクチュエータには大きな駆動力が要求される。その結果、正確な補正制御を行うのが難しいという問題や、電力消費量が大きいという問題もあった。さらに、補正光学系のスライド部のガタが補正性能を劣化させないようにするために精細な加工と高度な組立技術が要求され、コストアップの原因ともなっていた。
【０００４】
【特許文献１】特許第２６４１１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができ、例えば像ぶれ補正制御等を行うのに有利な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記（１）〜（１１）の本発明により達成される。
（１）  撮影光学系と、該撮影光学系により得られた被写体像を撮像する撮像素子を搭載した撮像素子基板と、前記撮像素子基板を基部に対し前記撮影光学系の光軸を法線とする面方向に変位可能に支持する支持機構と、前記撮像素子基板を前記面方向に変位させるアクチュエータとを備えた撮像装置であって、
前記支持機構は、前記撮影光学系の光路を挟んで互いに平行に配置され、その後端部が前記基部に支持された一対の第１支持板と、
前記一対の第１支持板の前端部に支持され、前記光路を囲むように配置された可動枠と、
前記一対の第１支持板に対しほぼ垂直な姿勢で前記光路を挟んで互いに平行に配置され、その前端部が前記可動枠に支持されるとともに、その後端部に前記撮像素子基板を支持する一対の第２支持板とを有し、
前記一対の第１支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記可動枠は、前記基部に対し前記面に平行な第１の方向に変位可能であり、
前記一対の第２支持板が前記光軸に対し傾斜するように変位することにより、前記撮像素子基板は、前記可動枠に対し前記面に平行かつ前記第１の方向に垂直な第２の方向に変位可能であることを特徴とする撮像装置。
【０００７】
これにより、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができる。また、支持機構は、撮影光学系の光路を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置の小型化が図れ、ひいては撮像装置を搭載する光学機器の小型化が図れる。また、構造が簡単で、部品点数が少なく、組立も容易な支持機構によって上記効果を達成することができるので、製造コストの低減が図れる。
【０００８】
（２）  前記アクチュエータを駆動することにより、前記撮像素子が被写体像を撮像する際の像ぶれが補正されるように前記撮像素子基板の位置を制御する制御手段をさらに備える上記（１）に記載の撮像装置。
【０００９】
これにより、撮影時の手ぶれによる像ぶれを防止することができるので、像ぶれの少ない画像を撮像することができる。特に、上記の支持機構を用いているので、摩擦、ガタ等が像ぶれ補正制御の精度を低下させたり、制御を不安定化したりするのを防止することができ、常に正確な像ぶれ補正制御を行うことができる。さらに、支持機構は、軽量であるため、撮像素子基板を変位させる際の慣性が小さく、よって、スムーズで安定した高精度の像ぶれ補正制御特性が容易に得られる。また、摩擦抵抗がないことと相まって、像ぶれ補正制御時の消費電力の低減を図ることもできる。
【００１０】
（３）  前記撮影光学系を内蔵した撮影レンズ鏡筒を有し、
前記基部は、前記撮影レンズ鏡筒の後端部に設けられており、前記可動枠は、前記撮影レンズ鏡筒の外周部に位置する上記（１）または（２）に記載の撮像装置。
【００１１】
これにより、支持機構の設置スペースがさらに小さくて済むとともに、さらなる構造の簡素化が図れるので、撮像装置の小型化および構造の合理化が図れる。
【００１２】
（４）  前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板は、撓むことによって前記光軸に対し傾斜するように変位する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、支持機構の構造のさらなる簡素化および重量軽減が図れる。
【００１３】
（５）  前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板の前端部および後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部を介して相手方と連結されており、前記一対の第１支持板および前記一対の第２支持板は、前記ヒンジ構造部が屈曲することによって前記光軸に対し傾斜するように変位する上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、撮像素子基板がより正確かつスムーズに変位することができる。
【００１４】
（６）  前記アクチュエータは、前記撮像素子基板に設けられ、前記第１の方向の力を発生する第１コイルと、前記撮像素子基板に設けられ、前記第２の方向の力を発生する第２コイルと、前記第１コイルおよび前記第２コイルに対する界磁を発生する界磁発生部とで構成される上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の撮像装置。
これにより、簡単かつ軽量な構造でアクチュエータを構成することができる。
【００１５】
（７）  前記一対の第１支持板と、前記一対の第２支持板とは、前記光軸方向の実質上の長さがほぼ同じになっている上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１６】
これにより、撮像素子基板が第１の方向に一定量変位したときの光軸方向後方への僅かな変位量と、撮像素子基板が第２の方向に同じ量変位したときの光軸方向前方への僅かな変位量とが完全に一致する。よって、撮像素子基板が第１の方向および第２の方向に同じ量だけ変位した場合には、両者の変位量が完全に相殺されて、撮像素子基板の光軸方向の変位量を完全に無くすことができるので、像のボケの発生を効果的に減少させることができる。
【００１７】
（８）  前記一対の第２支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および／または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１８】
これにより、撮像素子基板に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板等を支持板と別個に設置する必要がなくなるので、部品点数の削減、組立容易化、製造コストの低減が図れる。また、給電および信号送受専用のフレキシブルプリント基板等を撮像素子基板に別個に接続した場合と比べ、撮像素子基板が第１の方向および第２の方向に変位する際、そのフレキシブルプリント基板等によって動きが影響されることがないので、よりスムーズに変位することができる。
【００１９】
（９）  前記一対の第１支持板の一方または両方は、前記撮像素子基板に対する給電および／または信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルで構成されており、該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、前記第２支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルと前記可動枠上において電気的に接続されている上記（８）に記載の撮像装置。
【００２０】
これにより、さらなる部品点数の削減、組立容易化、製造コストの低減が図れるとともに、接続部が撮像素子基板の動きに影響しない。
【００２１】
（１０）  前記第１支持板を構成するフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルを他の回路基板に接続するための引き出し部が、当該フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルの前記基部の近傍の部分から引き出されている上記（９）に記載の撮像装置。
【００２２】
これにより、移動しない部分である基部から引き出し部が引き出されているので、引き出し部が第１支持板の変位に影響することがなく、よって、撮像素子基板がよりスムーズに変位することができる。
【００２３】
（１１）  前記フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、光軸方向に沿った中心線を介して、その配線パターンが対称になっている上記（８）ないし（１０）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２４】
これにより、フレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブルは、その弾性分布が光軸方向に沿った中心線を介して対称となるので、撓んだ際にねじれることをより確実に防止することができる。その結果、撮像素子基板は、面方向により正確に変位することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、撮像素子基板を、摩擦やガタが生じることなくスムーズに、光軸を法線とする面方向に変位させることができる。また、支持機構は、撮影光学系の光路を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置の小型化が図れ、ひいては撮像装置を搭載する光学機器の小型化が図れる。また、構造が簡単で、部品点数が少なく、組立も容易な支持機構によって上記効果を達成することができるので、製造コストの低減が図れる。
【００２６】
このようなことから、例えば、撮像素子基板を面方向に変位させて像ぶれ補正制御を行うような場合、精度の高い制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の撮像装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の撮像装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。なお、以下では、便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」、図１中の左側（左斜め下側）を「前」、右側（右斜め上側）を「後ろ」として説明する。
【００２８】
図１に示す撮像装置１Ａは、例えば電子カメラ、電子カメラ付き双眼鏡、電子カメラ付き望遠鏡等の光学機器に搭載可能なものである。この撮像装置１Ａは、撮影レンズ鏡筒２と、撮像素子基板３と、撮像素子基板３を支持する支持機構４と、撮像素子基板３を変位させるアクチュエータ５とを備えている。
【００２９】
撮影レンズ鏡筒２は、円筒状の鏡筒本体２１と、鏡筒本体２１内に設置された撮影光学系２２とを有している。鏡筒本体２１は、撮像装置１Ａを搭載した図示しない光学機器の本体（以下、単に「光学機器本体」と言う）の内部において移動しないように固定されている。また、鏡筒本体２１の後端外周部には、長方形のフランジ状の基部２３が設けられている。
【００３０】
撮影レンズ鏡筒２の後方には、撮像素子基板３が設置されている。撮像素子基板３には、撮影光学系２２により得られた被写体像を撮像する例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）のような撮像素子３１が搭載されている。
【００３１】
撮像素子基板３は、支持機構４により、基部２３に対して撮影光学系２２の光軸２２１を法線とする面方向に変位可能に支持されている。以下、この支持機構４について説明する。
【００３２】
支持機構４は、一対の第１支持板４１、４２と、可動枠４３と、一対の第２支持板４４、４５とを有している。
【００３３】
第１支持板４１、４２は、それぞれ、可撓性（弾性）を有する平板状の薄板で構成され、撮影光学系２２の光路（鏡筒本体２１）を挟んで、互いに平行に配置されている。この第１支持板４１、４２の後端部は、基部２３に支持されている。第１支持板４１、４２の後端部の基部２３に対する固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。
【００３４】
第１支持板４１、４２の構成材料としては、特に限定されず、各種金属材料や各種樹脂材料を単独または組み合わせて用いることができるが、その中でも、適度な可撓性（弾性）を得る観点から好ましい材料としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金等の金属材料や、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のようなポリエステル等の樹脂材料が挙げられる。
【００３５】
第１支持板４１、４２の前端部には、可動枠４３が支持されている。この可動枠４３は、ほぼ長方形または正方形の枠状をなしており、撮影光学系２２の光路（鏡筒本体２１）を囲むように配置されている。可動枠４３の互いに平行な二辺は、それぞれ、第１支持板４１、４２の前端部に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。
【００３６】
可動枠４３の中心が光軸２２１に一致した状態では、第１支持板４１、４２は、光軸２２１に平行になっている。この状態から、第１支持板４１、４２は、撓むことによって、光軸２２１に対し傾斜するように変位可能である。第１支持板４１、４２が光軸２２１に対し傾斜するように変位すると、可動枠４３は、基部２３に対し、光軸２２１を法線とする平面に平行な方向（以下、「第１の方向」と言う）に変位する。この第１の方向は、第１支持板４１、４２が光軸２２１に平行な状態において第１支持板４１、４２に垂直な方向である。
【００３７】
一方、第１支持板４１、４２が光軸２２１に対し傾斜するように変位しても、可動枠４３は、基部２３に対し、光軸２２１を法線とする平面に平行かつ第１の方向に垂直な方向（以下、「第２の方向」と言う）には変位しない。よって、可動枠４３は、第２の方向にガタつくことなく、第１の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。
【００３８】
第２支持板４４、４５は、それぞれ、平板状の薄板で構成され、第１支持板４１、４２に対しほぼ垂直な姿勢で、撮影光学系２２の光路（鏡筒本体２１）を挟み互いに平行に配置されている。この第２支持板４４、４５の前端部は、可動枠４３に支持されている。第２支持板４４、４５の前端部は、それぞれ、可動枠４３の前記二辺に垂直な二辺に固定されている。この固定方法は、特に限定されないが、図示の構成では、ネジ４６により固定されている。
【００３９】
第２支持板４４、４５の構成材料としては、特に限定されず、第１支持板４１、４２と同様のものを用いることができる。
【００４０】
第２支持板４４、４５の後端部には、撮像素子基板３が支持されている。第２支持板４４、４５の後端部と、撮像素子基板３との固定方法は、特に限定されず、例えば、ネジ止め、接着剤による接着、融着等の方法が挙げられる。
【００４１】
可動枠４３および撮像素子３１の中心が光軸２２１に一致した状態では、第２支持板４４、４５は、光軸２２１に平行になっている。この状態から、第２支持板４４、４５は、撓むことによって、光軸２２１に対し傾斜するように変位可能である。第２支持板４４、４５が光軸２２１に対し傾斜するように変位すると、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第２の方向に変位する。
【００４２】
一方、第２支持板４４、４５が光軸２２１に対し傾斜するように変位しても、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第１の方向には変位しない。よって、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第１の方向にガタつくことなく、第２の方向にスムーズかつ正確に変位可能になっている。
【００４３】
以上説明したように、支持機構４では、可動枠４３は、基部２３に対し第１の方向に変位可能であり、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し第２の方向に変位可能である。この二つの変位の合成により、撮像素子基板３は、撮像素子３１の中心が光軸２２１に一致した位置（以下、「中央位置」と言う）から、第１の方向および第２の方向にそれぞれ変位可能である。すなわち、撮像素子基板３は、光学機器本体内部において、光軸２２１を法線とする面方向に変位可能になっている。
【００４４】
アクチュエータ５は、撮像素子基板３に対し第１の方向の力を作用する第１アクチュエータ５１と、第２の方向の力を作用する第２アクチュエータ５２とで構成されている。
【００４５】
第１アクチュエータ５１は、撮像素子基板３に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第１コイル５３と、第１コイル５３に対する界磁を発生する第１界磁発生部５４とで構成されている。第１界磁発生部５４は、磁石５４１と、磁石５４１を保持するヨーク５４２とで構成されており、光学機器本体内部において固定されている。
【００４６】
第２アクチュエータ５２は、第１アクチュエータ５１と設置された向きが９０°異なること以外は同様の構成であり、撮像素子基板３に例えば両面パターンまたは多層パターンとして形成された第２コイル５５と、第２コイル５５に対する界磁を発生する第２界磁発生部５６とで構成されている。第２界磁発生部５６は、磁石５６１と、磁石５６１を保持するヨーク５６２とで構成されており、光学機器本体内部において固定されている。
【００４７】
このようなアクチュエータ５の第１コイル５３に所定方向の電流を通電すると、第１アクチュエータ５１が撮像素子基板３に第１の方向であって図１中の右または左向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。また、第１コイル５３に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第１アクチュエータ５１が撮像素子基板３に第１の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。
【００４８】
同様に、第２コイル５５に所定方向の電流を通電すると、第２アクチュエータ５２が撮像素子基板３に第２の方向であって図１中の上または下向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。また、第２コイル５５に前記所定方向と反対方向の電流を通電すると、第２アクチュエータ５２が撮像素子基板３に第２の方向であって前記と逆向きの力を作用し、これにより、撮像素子基板３がその方向に変位する。
【００４９】
このようにして、アクチュエータ５は、撮像素子基板３に対し、光軸２２１を法線とする面方向のいずれの方向にも力を作用することができ、その方向に撮像素子基板３を変位させることができる。
【００５０】
撮像装置１Ａは、撮像素子基板３（撮像素子３１）の中央位置からの変位量を検出する変位量検出手段６を有している。変位量検出手段６は、撮像素子基板３に形成された小孔３２に向けて検出光を投光する例えば発光ダイオード等で構成された発光素子６１と、前記検出光が小孔３２を通過してなるスポット光の位置を検出する二次元ＰＳＤ（Position Sensitive Detector）６２とを有している。この発光素子６１および二次元ＰＳＤ６２は、光学機器本体の内部において移動しないように固定されている。撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向に変位すると、これに応じて、二次元ＰＳＤ６２の受光面上における前記スポット光の入射位置が第１の方向および第２の方向に変化する。よって、変位量検出手段６は、撮像素子基板３の第１の方向および第２の方向の変位量をそれぞれ検出することができる。
【００５１】
二次元ＰＳＤ６２が出力した信号は、演算回路（ＰＳＤ信号処理回路）６３に入力される。演算回路６３は、撮像素子基板３の変位量を示す信号（電圧値）を出力する。
【００５２】
撮像装置１Ａは、アクチュエータ５を駆動することにより、撮像素子３１が被写体像を撮像する際の像ぶれが補正されるように撮像素子基板３の位置を制御する制御手段７を備えている。制御手段７は、第１アクチュエータ５１を制御する第１のコントローラと、第２アクチュエータ５２を制御する第２のコントローラとを有しているが、両者は同様の構成であるので、以下では代表して第１のコントローラについてのみ説明する。
【００５３】
図２に示すように、制御手段７における第１のコントローラは、差動増幅回路７１を有している。差動増幅回路７１は、オペアンプ７１１と、オペアンプ７１１の反転入力端子に接続された抵抗７１２と、非反転入力端子に接続された抵抗７１３と、オペアンプ７１１の出力側から入力側へ負帰還をかける帰還抵抗７１４とを有している。この差動増幅回路７１の出力側には、第１アクチュエータ５１の第１コイル５３が接続されている。
【００５４】
演算回路６３から出力された撮像素子基板３の第１の方向の変位量を示す信号は、抵抗７１２を介してオペアンプ７１１の反転入力端子に入力される。この信号は、微分回路７２にも入力されて微分され、撮像素子基板３の第１の方向の移動速度を示す信号が生成される。この信号は、抵抗７３を介してオペアンプ７１１の反転入力端子に入力される。
【００５５】
光学機器本体には、ジャイロセンサ（角速度センサ）８が設置されている。ジャイロセンサ８から出力された第１の方向の手ぶれ速度を示す信号は、積分回路７４に入力されて積分され、第１の方向の手ぶれ量を示す信号が生成される。この信号は、抵抗７１３を介してオペアンプ７１１の非反転入力端子に入力される。
【００５６】
このような構成により、第１コイル５３には、第１の方向の手ぶれ量と、撮像素子基板３の第１の方向の変位量との差に比例した電圧が印加される。その結果、撮像素子基板３は、第１の方向の手ぶれ量に追随するように第１の方向に変位し、これにより、撮像素子３１が被写体像を撮像する際の第１の方向の像ぶれが補正される。
【００５７】
また、本実施形態では、微分回路７２および抵抗７３を設け、撮像素子基板３の第１の方向の移動速度信号を帰還する構成としたことにより、手ぶれ速度が速いような場合であっても、上記の制御をより安定して正確に行うことができる。
【００５８】
また、第２コイル５５への通電も、上記と同様にして制御される。これにより、撮像素子基板３が第２の方向の手ぶれ量に追随するように第２の方向に変位して、撮像素子３１が被写体像を撮像する際の第２の方向の像ぶれが同様に補正される。
【００５９】
なお、本実施形態の制御手段７は、上述したように、アナログ電子回路からなるアナログコントローラで構成されているが、これに限らず、プログラムに基づくソフトウェアによって制御アルゴリズムを実現するデジタルコントローラで構成されていてもよい。
【００６０】
以上説明したような撮像装置１Ａにおける支持機構４によれば、スライド構造や嵌合構造を用いていないので、撮像素子基板３が光軸２２１を法線とする面方向に変位するに際し、摩擦やガタが生じたり傾斜したりすることがなく、スムーズかつ正確に変位することができる。よって、摩擦、ガタ等が像ぶれ補正制御の精度を低下させたり、制御を不安定化したりするのを防止することができるので、常に正確な像ぶれ補正制御を行うことができる。
【００６１】
さらに、支持機構４は、軽量であるため、撮像素子基板３を変位させる際の慣性が小さく、よって、スムーズで安定した高精度の像ぶれ補正制御特性が容易に得られる。また、摩擦抵抗がないことと相まって、像ぶれ補正制御時の消費電力の低減を図ることもできる。
【００６２】
また、支持機構４は、撮影光学系２２の光路（撮影レンズ鏡筒２）を囲むように配置することができるので、設置スペースが少なくて済み、撮像素子基板３の外周側や背面側に配置される場合と比べて、設置スペースの確保が容易である。よって、撮像装置１Ａの小型化が図れ、ひいては撮像装置１Ａを搭載する光学機器の小型化が図れる。
【００６３】
また、支持機構４は、構造も簡単であり、部品点数が少なく、組立も容易であるので、製造コストの低減が図れる。
【００６４】
なお、支持機構４では、撮像素子基板３が第１の方向または第２の方向に変位した場合、撮像素子基板３が光軸２２１方向にも僅かに変位し、像のボケが生じ得るが、次に説明するようにこのボケ量は無視できる量であり、問題とはならない。
【００６５】
例えば、撮像素子３１のサイズが１／３インチ、撮影光学系２２の焦点距離が５０ｍｍ（３５ｍｍフィルムカメラ換算２５０ｍｍ）、Ｆ値がＦ４の場合、像ぶれ補正制御によって駆動される撮像素子基板３の変位量は、高々±０．３ｍｍ程度である。この条件のもと、撮像素子基板３が第２の方向に０．３ｍｍ変位したとき、第２支持板４４、４５の光軸２２１方向の長さが２０ｍｍであるとすると、撮像素子基板３は、撮影光学系２２に向かって１５μｍ近づく。これにより、像のボケ量は４μｍ増加するが、これは無視できる量である。また、撮像素子基板３が第１の方向に変位した場合には、撮像素子基板３は、前記の場合と逆に撮影光学系２２から遠ざかる方向に変位するので、撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向にそれぞれ変位した場合には、撮像素子基板３の光軸２２１方向の変位量が相殺され、像のボケ量はさらに減少する。
【００６６】
＜第２実施形態＞
図３は、本発明の撮像装置の第２実施形態を示す斜視図、図４は、図３に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。
【００６７】
以下、これらの図を参照して本発明の撮像装置の第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の撮像装置１Ｂでは、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の前端部および後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部４７を介して相手方と連結されている。すなわち、第１支持板４１、４２の後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部４７を介して基部２３に固定されており、第１支持板４１、４２の前端部は、それぞれ、ヒンジ構造部４７を介して可動枠４３に固定されており、第２支持板４４、４５の前端部は、それぞれ、ヒンジ構造部４７を介して可動枠４３に固定されており、第２支持板４４、４５の後端部は、それぞれ、ヒンジ構造部４７を介して撮像素子基板３に固定されている。
【００６９】
また、本実施形態では、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５は、可撓性を有さない実質的に剛体であるものでもよい。
【００７０】
第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５は、各ヒンジ構造部４７が屈曲することによって、光軸２２１に対し傾斜するように変位し、これにより、撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向に変位する。
【００７１】
このような構成により、本実施形態では、撮像素子基板３がより正確かつスムーズに変位することができる。
【００７２】
本実施形態における第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の構成材料としては、特に限定されず、各種金属材料や各種樹脂材料を単独または組み合わせて用いることができるが、その中でも、適度な剛性を得る観点から好ましい材料としては、例えば、ステンレス鋼、銅または銅系合金等の金属材料や、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ−（４−メチルペンテン−１）、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリアセタール、ポリアリレート、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、アイオノマー、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体のようなポリエステル、ブタジエン−スチレン共重合体、芳香族または脂肪族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。
【００７３】
また、撮像素子基板３には、第１の方向の速度を検出する第１の速度検出用コイル３３と、第２の方向の速度を検出する第２の速度検出用コイル３４とが設置されている。また、光学機器本体内部には、第１の速度検出用コイル３３に対する界磁を発生する第１の速度検出用界磁発生部１１と、第２の速度検出用コイル３４に対する界磁を発生する第２の速度検出用界磁発生部１２とが固定されている。撮像素子基板３が第１の方向、第２の方向に移動すると、その移動速度に応じた起電力が第１の速度検出用コイル３３、第２の速度検出用コイル３４に発生する。これにより、撮像素子基板３の第１の方向の速度および第２の方向の速度をそれぞれ検出することができる。
【００７４】
図４に示すように、本実施形態の制御手段７’では、前記第１実施形態における微分回路７２および抵抗７３に代えて、第１の速度検出用コイル３３に発生する撮像素子基板３の第１の方向の速度信号を速度帰還調整抵抗７５を介してオペアンプ７１１の反転入力端子に帰還する構成になっている。このような構成により、前記第１実施形態と比べ、速度信号に雑音が発生しにくく、制御系をさらに安定化することができる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
図５は、本発明の撮像装置の第３実施形態を示す斜視図、図６は、図５に示す撮像装置の第１支持板、第２支持板および接続部の展開図である。以下、これらの図を参照して本発明の撮像装置の第３実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００７６】
本実施形態の撮像装置１Ｃでは、第１支持板４１’、４２’と、第２支持板４４’、４５’とは、それぞれ、撮像素子基板３に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板またはフレキシブルフラットケーブル（以下、「フレキシブルプリント基板等」と言う）で構成されている。
【００７７】
なお、第１支持板４１’、４２’および第２支持板４４’、４５’を構成するフレキシブルプリント基板等は、裏打ち補強されたものであっても、そうでなくてもよい。
【００７８】
第１支持板４１’を構成するフレキシブルプリント基板等と、第２支持板４４’を構成するフレキシブルプリント基板等とは、可動枠４３の角部の外周に位置する接続部４８において電気的に接続され、１枚に繋がっている。
【００７９】
第１支持板４１’の基部２３上の部分からは、この第１支持板４１’を構成するフレキシブルプリント基板等を他の回路基板に接続するための引き出し部１３が引き出されている。基部２３は、移動しない部分であるので、この引き出し部１３は、第１支持板４１’の変位に影響することがなく、よって、撮像素子基板３がよりスムーズに変位することができる。
【００８０】
図５では見えない位置にあるが、同様に、第１支持板４２’を構成するフレキシブルプリント基板等と、第２支持板４５’を構成するフレキシブルプリント基板等も、可動枠４３の角部の外周部に位置する接続部において電気的に接続され、１枚に繋がっている。そして、第１支持板４２’の基部２３上の部分からは、この第１支持板４２’を構成するフレキシブルプリント基板等を他の回路基板に接続するための引き出し部が引き出されている。
【００８１】
このように、本実施形態では、フレキシブルプリント基板等で構成した第１支持板４１’、４２’および第２支持板４４’、４５’を用いて、撮像素子基板３に対する給電および信号送受を行うことができる。よって、撮像素子基板３に対する給電および信号送受を行うためのフレキシブルプリント基板等を支持板と別個に設置する必要がないので、部品点数の削減、組立容易化および製造コストの低減が図れる。
【００８２】
また、給電および信号送受専用のフレキシブルプリント基板等を撮像素子基板３に別個に接続した場合と比べ、撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向に変位する際、そのフレキシブルプリント基板等によって動きが影響されることがないので、よりスムーズに変位することができる。
【００８３】
図６に示すように、第１支持板４１’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンは、組立状態において光軸２２１と平行になる中心線Ｏ１を介して、面内でほぼ対称になっている。また、第２支持板４４’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンは、組立状態において光軸２２１と平行になる中心線Ｏ２を介して、面内でほぼ対称になっている。
【００８４】
図示を省略するが、同様にして、第１支持板４２’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンも、組立状態において光軸２２１と平行になる中心線を介して面内でほぼ対称になっており、第２支持板４５’を構成するフレキシブルプリント基板等の配線パターンも、組立状態において光軸２２１と平行になる中心線を介して、面内でほぼ対称になっている。
【００８５】
このような構成により、第１支持板４１’、４２’および第２支持板４４’、４５’の弾性分布は、組立状態において光軸２２１と平行な中心線を介して対称となるので、第１支持板４１’、４２’、あるいは第２支持板４４’、４５’が撓んだ際、それらが捻じれることをより確実に防止することができる。その結果、撮像素子基板３は、第１の方向および第２の方向により正確に変位することができる。
【００８６】
なお、本実施形態では、第１支持板４１’、４２’、第２支持板４４’、４５’の４枚すべてをフレキシブル基板等で構成しているが、これらのうちの一部（１〜３枚）をフレキシブル基板等で構成し、残りを配線を有さない単なる支持板で構成してもよい。
【００８７】
＜第４実施形態＞
図７は、本発明の撮像装置の第４実施形態を示す斜視図である。以下、この図を参照して本発明の撮像装置の第４実施形態について説明するが、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００８８】
本実施形態の撮像装置１Ｄでは、可動枠４３’は、第２支持板４４、４５が固定される二辺に、それぞれ、光軸２２１方向の後方にオフセットしたオフセット部４３１を有しており、このオフセット部４３１に第２支持板４４、４５の前端部が固定されている。これにより、第１支持板４１、４２の光軸２２１方向の実質上の長さ（図７中のＬ１で示す長さ）と、第２支持板４４、４５の光軸２２１方向の実質上の長さ（図７中のＬ２で示す長さ）とが同じになっている。
【００８９】
このような構成により、撮像素子基板３が第１の方向に一定量変位したときの光軸２２１方向後方への僅かな変位量と、撮像素子基板３が第２の方向に同じ量変位したときの光軸２２１方向前方への僅かな変位量とが完全に一致する。よって、撮像素子基板３が第１の方向および第２の方向に同じ量だけ変位した場合には、両者の変位量が完全に相殺されて、撮像素子基板３の光軸２２１方向の変位量を完全に無くすことができるので、像のボケの発生を効果的に減少させることができる。
【００９０】
以上、本発明の撮像装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、撮像装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【００９１】
例えば、撮像素子基板を面方向に変位させるアクチュエータは、前述した実施形態のような可動コイルで構成されるものに限らず、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ等で構成されていてもよい。
【００９２】
また、本発明の撮像装置は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【００９３】
また、本発明の撮像装置においては、支持機構によって撮像素子基板を面方向へ変位させる目的としては、像ぶれ補正制御を行うために限らず、いかなる目的でもよく、例えば、シフト撮影を行う目的であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の撮像装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の撮像装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す撮像装置における像ぶれ補正制御を行う制御手段の回路構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の撮像装置の第３実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す撮像装置の第１支持板、第２支持板および接続部の展開図である。
【図７】本発明の撮像装置の第４実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９５】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ  撮像装置
１１          第１の速度検出用界磁発生部
１２          第２の速度検出用界磁発生部
１３          引き出し部
２            撮影レンズ鏡筒
２１          鏡筒本体
２２          撮影光学系
２２１        光軸
２３          基部
３            撮像素子基板
３１          撮像素子
３２          小孔
３３          第１の速度検出用コイル
３４          第２の速度検出用コイル
４            支持機構
４１、４２、４１’、４２’  第１支持板
４３          可動枠
４３’        可動枠
４３１        オフセット部
４４、４５、４４’、４５’  第２支持板
４６          ネジ
４７          ヒンジ構造部
４８          接続部
５            アクチュエータ
５１          第１アクチュエータ
５２          第２アクチュエータ
５３          第１コイル
５４          第１界磁発生部
５４１        磁石
５４２        ヨーク
５５          第２コイル
５６          第２界磁発生部
５６１        磁石
５６２        ヨーク
６            変位量検出手段
６１          発光素子
６２          二次元ＰＳＤ
６３          演算回路
７            制御手段
７’          制御手段
７１          差動増幅回路
７１１        オペアンプ
７１２、７１３  抵抗
７１４        帰還抵抗
７２          微分回路
７３          抵抗
７４          積分回路
７５          速度帰還調整抵抗
８            ジャイロセンサ
【図１】
2005102172.tif 000003
【図２】
2005102172.tif 000004
【図３】
2005102172.tif 000005
【図４】
2005102172.tif 000006
【図５】
2005102172.tif 000007
【図６】
2005102172.tif 000008
【図７】
2005102172.tif 000009