(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１は、撮影レンズ鏡筒２と、撮像素子基板３と、支持機構４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、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。第１支持板４１、４２は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して可動枠４３を第１の方向に移動させる。第２支持板４４、４５は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して撮像素子基板３を第２の方向に移動させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と、
前記撮影光学系を介して形成さ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、その後端側が基部に支持された一対の第１支持板と、
前記一対の第１支持板の前端側に支持され、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、その前端側が前記可動枠に支持されるとともに、その後端側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支持板の一方または両方は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して前記可動枠を前記基部に対し前記光路に垂直な第１の方向に移動させ、
前記一対の第２支持板の一方または両方は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して前記撮像素子基板を前記可動枠に対し前記光路および前記第１の方向の双方に垂直な第２の方向に移動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１支持板および前記第２支持板への通電を制御することにより、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】
前記圧電アクチュエータは、バイモルフ型の圧電アクチュエータである請求項１ないし３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記基部に対し、可撓性を有する接続部材を介して連結されており、
前記第２支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に対し、可撓性を有する接続部材を介して連結されている請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記基部に固定された固定端となり、他方は、前記可動枠または前記基部に固定されることなく、前記可動枠または前記基部に形成された第１の溝に当接する自由端となっており、
前記第２支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に固定された固定端となり、他方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に固定されることなく、前記可動枠または前記撮像素子基板に形成された第２の溝に当接する自由端となっており、
前記第１支持板の自由端を前記第１の溝に押し当てるように付勢する第１の付勢手段と、
前記第２支持板の自由端を前記第２の溝に押し当てるように付勢する第２の付勢手段とをさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の付勢手段は、前記可動枠と前記基部との間に引張り力を発生する状態で掛け渡された弾性部材で構成されており、
前記第２の付勢手段は、前記可動枠と前記撮像素子基板との間に引張り力を発生する状態で掛け渡された弾性部材で構成されている請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記弾性部材は、複数のコイルばねで構成されている請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１支持板および前記第２支持板の自由端は、前記第１支持板および前記第２支持板の面方向に対しほぼ垂直な端面を有している請求項６ないし８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第１支持板および前記第２支持板の自由端は、ナイフエッジ状をなしている請求項６ないし８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第１の溝および前記第２の溝の横断面形状は、溝の深さが深くなる方向に向かって幅が漸減する形状をなしている請求項６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、簡単な構成で、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、
前記撮影光学系を介して形成さ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、その後端側が基部に支持された一対の第１支持板と、
前記一対の第１支持板の前端側に支持され、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、その前端側が前記可動枠に支持されるとともに、その後端側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支持板の一方または両方は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して前記可動枠を前記基部に対し前記光路に垂直な第１の方向に移動させ、
前記一対の第２支持板の一方または両方は、圧電アクチュエータとしての機能を有しており、通電されると湾曲して前記撮像素子基板を前記可動枠に対し前記光路および前記第１の方向の双方に垂直な第２の方向に移動させ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、撮像素子基板の支持機構がアクチュエータとしても機能するので、アクチュエータを別個に設ける必要がなく、極めて簡単かつ小型な構成にすることができ、例えば像ぶれ補正制御等を行うのに極めて有利である。さらに、撮影光学系の光路を囲むように支持機構を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。
【０００８】
（２）  前記第１支持板および前記第２支持板への通電を制御することにより、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、制御が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）  前記圧電アクチュエータは、バイモルフ型の圧電アクチュエータである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１３】
これにより、比較的小さい印加電圧で大きな変位が得られるので、消費電力の低減が図れるとともに、像ぶれ補正精度の向上が図れる。
【００１４】
（５）  前記第１支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記基部に対し、可撓性を有する接続部材を介して連結されており、
前記第２支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に対し、可撓性を有する接続部材を介して連結されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１５】
これにより、第１支持板、第２支持板を湾曲させて撮像素子基板を光軸を法線とする面方向に駆動するに際し、よりスムーズかつ正確に変位させることができる。また、構造が簡単で、安価に製造することができる。
【００１６】
（６）  前記第１支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記基部に固定された固定端となり、他方は、前記可動枠または前記基部に固定されることなく、前記可動枠または前記基部に形成された第１の溝に当接する自由端となっており、
前記第２支持板の前端部と後端部との一方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に固定された固定端となり、他方は、前記可動枠または前記撮像素子基板に固定されることなく、前記可動枠または前記撮像素子基板に形成された第２の溝に当接する自由端となっており、
前記第１支持板の自由端を前記第１の溝に押し当てるように付勢する第１の付勢手段と、
前記第２支持板の自由端を前記第２の溝に押し当てるように付勢する第２の付勢手段とをさらに備える上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。
【００１７】
これにより、第１支持板および第２支持板の自由端が相手側の部材に接続部材を介することなく直接に当て付いており、この部分で第１支持板、第２支持板の湾曲時の傾斜を許容することができるので、撮像素子基板を光軸を法線とする面方向に駆動するに際し、上記接続部材の剛性や取付精度等の影響を受けることがなく、よって、第１支持板、第２支持板への印加電圧により正確に対応した変位量が得られる。その結果、像ぶれ補正制御等を行う場合、より高い精度で、かつ安定した制御を行うことができる。
【００１８】
（７）  前記第１の付勢手段は、前記可動枠と前記基部との間に引張り力を発生する状態で掛け渡された弾性部材で構成されており、
前記第２の付勢手段は、前記可動枠と前記撮像素子基板との間に引張り力を発生する状態で掛け渡された弾性部材で構成されている上記（６）に記載の撮像装置。
【００１９】
これにより、第１および第２の付勢手段をコンパクトに配置することができ、撮像装置の小型化が図れるとともに、バランス良く付勢力を発揮させることができる。
【００２０】
（８）  前記弾性部材は、複数のコイルばねで構成されている上記（７）に記載の撮像装置。
【００２１】
これにより、第１および第２の付勢手段をコンパクトに配置することができ、撮像装置の小型化が図れるとともに、バランス良く付勢力を発揮させることができる。
【００２２】
（９）  前記第１支持板および前記第２支持板の自由端は、前記第１支持板および前記第２支持板の面方向に対しほぼ垂直な端面を有している上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２３】
これにより、第１支持板および第２支持板の製造時、第１支持板および第２支持板を母材から切り出した後に自由端に追加工が不要であるので、容易に製造することができ、安価に製造することができる。
【００２４】
（１０）  前記第１支持板および前記第２支持板の自由端は、ナイフエッジ状をなしている上記（６）ないし（８）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２５】
これにより、第１支持板、第２支持板が湾曲した場合であっても、それらの自由端の当接位置がほぼ完全に一定となるので、像ぶれ補正制御等を行う場合、さらに高精度な制御が可能となる。
【００２６】
（１１）  前記第１の溝および前記第２の溝の横断面形状は、溝の深さが深くなる方向に向かって幅が漸減する形状をなしている上記（６）ないし（１０）のいずれかに記載の撮像装置。
【００２７】
これにより、第１支持板および第２支持板の自由端を第１の溝および第２の溝に正確に位置決めすることができ、位置ずれを確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
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、撮像素子基板の支持機構がアクチュエータとしても機能するので、アクチュエータを別個に設ける必要がなく、極めて簡単かつ小型な構成にすることができ、例えば像ぶれ補正制御等を行うのに極めて有利である。さらに、撮影光学系の光路を囲むように支持機構を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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
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に示す撮像装置の側面図、図３は、第２支持板が湾曲した状態を拡大して示す側面図、図４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。
【００３０】
図１に示す撮像装置１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１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とを備えている。
【００３１】
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１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。
【００３２】
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撮像素子３１が搭載されている。撮像素子３１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子や、ＣＭＯＳセンサー等で構成される。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
第１支持板４１、４２は、平板状の部材であり、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は、それぞれ、バイモルフ型の圧電アクチュエータで構成されている。
【００３６】
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、特に限定されず、例えば接着剤による接着等の方法で固定することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
可動枠４３の互いに平行な二辺は、それぞれ、可撓性を有する接続板（接続部材）４６を介して第１支持板４１、４２の前端部に連結されている。この部分の固定方法は、例えば接着剤による接着等の方法で固定することができる。接続板４６は、除荷により元の形状に復元する弾性を有するものでも、有さないものでもよい。
【００３９】
図２に示すように、第２支持板４４、４５は、平板状の部材であり、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は、それぞれ、バイモルフ型の圧電アクチュエータで構成されている。
【００４０】
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、可撓性を有する接続板（接続部材）４６を介して可動枠４３の前記二辺に垂直な二辺に連結されている。この部分の固定方法は、例えば接着剤による接着等の方法で固定することができる。
【００４１】
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とは、Ｌ字断面の取付部材４７を介して連結されている。この部分の固定方法は、例えば接着剤による接着等の方法で固定することができる。
【００４２】
図３に示すように、第２支持板４４（第２支持板４５も同様）は、バイモルフ型圧電アクチュエータで構成されているので、所定方向に通電（電圧印加）されると、図３に示すように湾曲し、これと逆向きに通電されると、逆方向に湾曲する。第２支持板４４、４５には、両者が互いに同じ向きに湾曲するように通電される。
【００４３】
また、図示を省略するが、第１支持板４１、４２も同様に、通電（電圧印加）方向に応じて互いに同じ向きに湾曲する。なお、図３は、説明のため、第２支持板４４を実際には起こり得ないほど極端に大きく湾曲させて示した図である。
【００４４】
第１支持板４１、４２または第２支持板４４、４５が湾曲したときには、接続板４６が撓むことにより、可動枠４３に対する第１支持板４１、４２または第２支持板４４、４５の前端部の傾斜を吸収する（図３参照）。本実施形態では、可撓性を有する接続板４６を用いたことにより、簡単な構造でこの傾斜を吸収することができる。よって、撮像素子基板３をよりスムーズかつ正確に変位させることができる。
【００４５】
なお、図示の構成と異なり、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の前端部を可動枠４３に直接に固定し、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の後端部を基部２３および撮像素子基板３に対し可撓性を有する接続部材を介して連結し、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の後端部側で湾曲時の傾斜を吸収するようにしてもよい。
【００４６】
また、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の湾曲時におけるそれらの前端部または後端部の傾斜を吸収する構造としては、上記のような可撓性を有する接続部材に限らず、例えば蝶番などを用いてもよい。
【００４７】
図１に示すように、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に所定方向の電圧を印加すると、第１支持板４１、４２が湾曲することにより、可動枠４３は、基部２３に対し、第１の方向（図１中で左向きまたは右向き）に変位する。第１の方向とは、光軸２２１を法線とする平面に平行な方向であるとともに、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。また、第１支持板４１、４２に前記所定方向と反対方向の電圧を印加すると、可動枠４３は、基部２３に対し、第１の方向であって前記と逆の向きに変位する。
【００４８】
一方、第１支持板４１、４２が湾曲しても、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する。
【００４９】
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に所定方向の電圧を印加すると、第２支持板４４、４５が湾曲することにより、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第２の方向（図１中で上向きまたは下向き）に変位する。また、第２支持板４４、４５に前記所定方向と反対方向の電圧を印加すると、撮像素子基板３は、可動枠４３に対し、第２の方向であって前記と逆の向きに変位する。
【００５０】
一方、第２支持板４４、４５が湾曲しても、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する。
【００５１】
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。
【００５２】
また、支持機構４では、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５を圧電アクチュエータで構成したことにより、撮像素子基板３を光軸２２１を法線とする面方向のいずれの方向にも変位（移動）させ得るアクチュエータとして機能する。これにより、別個にアクチュエータを設ける必要がないので、構造の簡素化・小型化が図れる。
【００５３】
撮像装置１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。
【００５４】
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。
【００５５】
撮像装置１は、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５に電圧を印加してこれら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支持板４１、４２を制御する第１のコントローラと、第２支持板４４、４５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。
【００５６】
図４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支持板４１、４２が接続されている。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
このような構成により、第１支持板４１、４２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、第１支持板４１、４２が湾曲する。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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、第２支持板４４、４５への通電も、図示しない第２のコントローラにより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。
【００６２】
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。
【００６３】
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を構成するバイモルフ型圧電アクチュエータの変形（湾曲）特性がヒステリシスを有すると共に、共振特性を有するので、上述したようなフィードバック制御が必要であり、上記二次元ＰＳＤ６２のような位置センサを設けているが、本発明では、このような構成に限らず、共振周波数が手ぶれ周波数に比較して十分高く、ヒステリシスによる精度低下がぶれ補正制御の精度許容範囲に入る場合には、フィードバック制御や位置センサが不要となる。この場合には、さらに簡単な構成とすることができる。
【００６４】
以上説明したような撮像装置１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。
【００６５】
また、支持機構４が撮像素子基板３を変位させるアクチュエータとしても機能するので、別個にアクチュエータを設ける必要がなく、極めて簡単かつ小型な構成とすることができる。
【００６６】
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。
【００６７】
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１の小型化が図れ、ひいては撮像装置１を搭載する光学機器の小型化が図れる。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の撮像装置の第２実施形態を示す斜視図、図６は、図５に示す撮像装置の部分断面側面図、図７は、図６に示す状態から第１支持板が湾曲した状態を示す断面側面図である。
【００７２】
以下、これらの図に基づい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、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、以下では、便宜上、図６および図７中の上側を「上」、下側を「下」、図６および図７中の左側を「前」、右側を「後ろ」として説明する。
【００７３】
図５に示すように、本実施形態では、第１支持板４１、４２と第２支持板４４、４５との配置が前記第１実施形態と逆になっている。すなわち、第１支持板４１、４２が上下に、第２支持板４４、４５が左右に、それぞれ配置されている。
【００７４】
第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５は、前記第１実施形態と同様に、それぞれバイモルフ型圧電アクチュエータで構成されている。第１支持板４１、４２の前端部４１１、４２１および第２支持板４４、４５の前端部４４１、４５１からは、バイモルフ型圧電アクチュエータの電極を構成するベース金属板４０の一部からなるリード線引き出し部４０１がそれぞれ突出している。
【００７５】
可動枠４３は、外枠４３１と、外枠４３１の内側に位置する内枠４３２とを有している。外枠４３１の各辺と内枠４３２の各辺とは、それぞれ、２個ずつの小ねじ４３３により締結されている。
【００７６】
第１支持板４１、４２の前端部４１１、４２１および第２支持板４４、４５の前端部４４１、４５１は、それぞれ、外枠４３１の各辺と内枠４３２の各辺との間に挟持されることにより、可動枠４３に固定されている。このようにして、第１支持板４１、４２の前端部４１１、４２１および第２支持板４４、４５の前端部４４１、４５１は、それぞれ、可動枠４３に対し傾斜しないように固定された固定端となっている。
【００７７】
撮像素子基板３は、板状の撮像素子ハウジング３３を有しており、この撮像素子ハウジング３３内に撮像素子３１が設置されている（図６参照）。
【００７８】
基部２３には、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２が挿入する一対の第１の溝２３１が上下の位置にそれぞれ形成されている。
また、撮像素子ハウジング３３には、第２支持板４４、４５の後端部が挿入する一対の第２の溝３３１が左右の位置にそれぞれ形成されている。
【００７９】
可動枠４３と基部２３との間には、２本のコイルばね（弾性部材）４８が引っ張り状態で掛け渡されている。各コイルばね４８は、第１支持板４１、４２の外側に、第１支持板４１、４２とほぼ平行にそれぞれ配置されている。コイルばね４８は、その両端に形成されたフックを、可動枠４３および基部２３の外周部に突設されたピンで構成される係止部４３４および２３２に引っ掛けることにより、両者の間に掛け渡されている。
【００８０】
また、可動枠４３と撮像素子ハウジング３３との間には、２本のコイルばね（弾性部材）４９が引っ張り状態で掛け渡されている。各コイルばね４９は、第２支持板４４、４５の外側に、第２支持板４４、４５とほぼ平行にそれぞれ配置されている。コイルばね４９は、その両端に形成されたフックを、可動枠４３および撮像素子ハウジング３３の外周部に突設されたピンで構成される係止部４３４および３３２に引っ掛けることにより、両者の間に掛け渡されている。
【００８１】
第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２は、基部２３に固定されない自由端となっていおり、コイルばね４８が発生する引っ張り力によって第１の溝２３１の底部に当接している。すなわち、コイルばね４８は、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２を第１の溝２３１に押し当てるように付勢する第１の付勢手段としての機能を有している。
【００８２】
同様に、第２支持板４４、４５の後端部は、撮像素子ハウジング３３に固定されない自由端となっており、コイルばね４９が発生する引っ張り力によって第２の溝３３１の底部に当接している。すなわち、コイルばね４９は、第２支持板４４、４５の後端部を第２の溝３３１に押し当てるように付勢する第２の付勢手段としての機能を有している。
【００８３】
図６に示すように、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２は、第１支持板４１、４２の面方向に対し垂直な端面を有している。
【００８４】
また、第１の溝２３１の横断面形状は、溝の深さが深くなる方向に向かって幅が漸減する形状をなしており、ほぼ台形となっている。すなわち、第１の溝２３１の底部の幅は、第１の溝２３１の浅い部分の幅より狭くなっている。
【００８５】
また、第１の溝２３１の底部の幅は、第１支持板４１、４２の厚さとほぼ同じになっている。これにより、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２が基部２３に対し位置決めされ、位置ずれしないようになっている。
【００８６】
なお、図示を省略するが、第２支持板４４、４５の後端部および第２の溝３３１の形状は、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２および第１の溝２３１の形状と同様になっている。
【００８７】
本実施形態では、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の後端部を上述した形状としたことにより、製造時に第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５を切り出した後、その後端部に追加工が不要であるので、製造が容易である。また、第１の溝２３１および第２の溝３３１の形状も容易に形成可能である。
【００８８】
図６に示す状態から第１支持板４１、４２に通電すると、図７に示すように、第１支持板４１、４２が湾曲変形することにより、可動枠４３の中心４３５が光軸２２１から偏心するように可動枠４３が変位し、これに伴い、撮像素子３１の中心３１１が光軸２２１から偏心するように撮像素子基板３が変位する。
【００８９】
このとき、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２が基部２３に対し固定されない自由端となっていることにより、第１支持板４１、４２の後端部４１２、４２２が基部２３に対し傾斜するのが自由に許容される（図７参照）。
【００９０】
また、図示を省略するが、第２支持板４４、４５に通電して湾曲させた場合も、同様に、第２支持板４４、４５の後端部が撮像素子ハウジング３３に対し傾斜するのが自由に許容される。
【００９１】
以上説明した第２実施形態の撮像装置１Ａによれば、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００９２】
さらに、第２実施形態の撮像装置１Ａでは、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５の後端部が基部２３および撮像素子ハウジング３３に対し接続部材を介することなく直接に当て付いているので、第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５に通電して撮像素子基板３を光軸２２１を法線とする面方向に駆動するに際し、上記接続部材の剛性や取付精度等の影響を受けることがなく、よって、第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５への印加電圧に対応したより正確な変位量が得られる。その結果、前記第１実施形態で説明した制御手段７等によって像ぶれ補正制御を行う場合、より高い精度で、かつ安定した制御を行うことができる。
【００９３】
なお、図示の構成とは逆に、第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５の後端部を基部２３および撮像素子ハウジング３３に対し固定した固定端とし、第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５の前端部４４１、４５１を自由端としてもよく、この場合にも同様の効果が得られる。
【００９４】
また、本実施形態では、第１の付勢手段および第２の付勢手段としてのコイルばね４８、４９を前述したように配置したことにより、小型化が図れるとともに、バランス良く付勢力を発揮させることができる。
【００９５】
なお、第１の付勢手段および第２の付勢手段としては、コイルばね４８、４９に限らず、ゴム紐等の他種の弾性部材を用いてもよく、また、その設置個所も図示の構成に限定されない。
【００９６】
＜第３実施形態＞
図８は、本発明の撮像装置の第３実施形態を示す部分断面側面図である。以下、この図に基づい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２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。
【００９７】
図８に示す第３実施形態の撮像装置１Ｂは、第１支持板４１、４２の後端部４１２’、４２２’および第２支持板４４、４５の後端部の形状と、第１の溝２３１’および第２の溝３３１の形状が異なること以外は前記第２実施形態と同様である。
【００９８】
すなわち、本実施形態では、第１支持板４１、４２の後端部４１２’、４２２’は、Ｖ字状の山形の断面を有するナイフエッジ状をなしている。この後端部４１２’、４２２’の加工方法は特に限定されず、例えば研磨加工により成形することができる。
【００９９】
第１の溝２３１’の横断面形状は、溝の深さが深くなる方向に向かって幅が漸減した、Ｖ字状の谷形をなしており、そのＶ字の開き角度は、後端部４１２’、４２２’のＶ字の開き角度よりも大きくなっている。
【０１００】
第１支持板４１、４２の後端部４１２’、４２２’の頂角部が第１の溝２３１’の底角部に当接することにより、後端部４１２’、４２２’が基部２３に対し位置決めされ、位置ずれしないようになっている。
【０１０１】
図示を省略するが、第２支持板４４、４５の後端部および第２の溝３３１の形状は、第１支持板４１、４２の後端部４１２’、４２２’および第１の溝２３１’の形状と同様になっている。
【０１０２】
以上説明した第３実施形態の撮像装置１Ｂによれば、前記第２実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０３】
さらに、第３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の後端部をナイフエッジ状としたことにより、第１支持板４１、４２および第２支持板４４、４５が湾曲した場合であっても、それら後端部の当接位置がほぼ完全に一定となるので、さらに高精度な像ぶれ補正制御を行うことができる。
【０１０４】
なお、第１支持板４１、４２、第２支持板４４、４５の自由端や、これら自由端を受ける溝部の断面形状は、図６ないし図８のような形状に限定されず、例えば、半円形、半楕円形などでもよい。
【０１０５】
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。
【０１０６】
また、前述した実施形態では、一対の第１支持板の双方が圧電アクチュエータで構成されているが、一方のみを圧電アクチュエータで構成し、他方は圧電アクチュエータでなくてもよく、各種金属材料や各種樹脂材料等からなる板材で構成してもよい。第２支持板についても同様である。
【０１０７】
また、第１支持板および第２支持板を構成する圧電アクチュエータは、バイモルフ型のものに限らず、モノモルフ型、ユニモルフ型、マルチモルフ型等の他のタイプのものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【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に示す撮像装置の側面図である。
【図３】図３は、第２支持板が湾曲した状態を拡大して示す側面図である。
【図４】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５】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６】図５に示す撮像装置の部分断面側面図である。
【図７】図６に示す状態から第１支持板が湾曲した状態を示す断面側面図である。
【図８】本発明の撮像装置の第３実施形態を示す部分断面側面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、１Ａ、１Ｂ  撮像装置
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
２３１、２３１’  第１の溝
２３２        係止部
３            撮像素子基板
３１          撮像素子
３１１        中心
３２          小孔
３３          撮像素子ハウジング
３３１        第２の溝
３３２        係止部
４            支持機構
４０          ベース金属板
４０１        リード線引き出し部
４１、４２    第１支持板
４１１、４２１  前端部
４１２、４２２、４１２’、４２２’  後端部
４３          可動枠
４３１        外枠
４３２        内枠
４３３        小ねじ
４３４        係止部
４３５        中心
４４、４５    第２支持板
４４１、４５１  前端部
４６          接続板
４７          取付部材
４８、４９    コイルばね
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
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
８            ジャイロセンサ
【図１】
2005176293.tif 000003
【図２】
2005176293.tif 000004
【図３】
2005176293.tif 000005
【図４】
2005176293.tif 000006
【図５】
2005176293.tif 000007
【図６】
2005176293.tif 000008
【図７】
2005176293.tif 000009
【図８】
2005176293.tif 000010