JP2012198524A - Drive mechanism of image pickup device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像装置に適用できる撮像素子の駆動機構に関する。詳しくは、撮像素子を撮像面に対して直角な方向に駆動して位置を制御することができる撮像素子の駆動機構に関する。 The present invention relates to an image sensor driving mechanism applicable to an imaging apparatus. Specifically, the present invention relates to a drive mechanism for an image sensor that can control the position by driving the image sensor in a direction perpendicular to the imaging surface.
静止画や動画を撮像する撮像装置には、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されるように、撮像素子を駆動することによって自動焦点調整（ＡＦ）を実施するものがある。特許文献１に記載の撮像装置は、互いに対向する二組の駆動手段と、これら二組の駆動手段の間に架設される略逆Ｖ字形状の弾性体と、この略逆Ｖ字形状の弾性体の頂部に設けられる撮像素子とを備える。そして、二組の駆動手段を互いに反対方向に駆動することにより、略逆Ｖ字形状の弾性体の頂部に設けられる撮像素子を、光軸の方向に沿って移動させる。また、特許文献２に記載の撮像装置は、撮像素子が設けられたフレキシブル基板と、このフレキシブル基板の両端部に接続されるアクチュエータとを備える。そして、アクチュエータを駆動させることにより、撮像素子を光軸の方向に沿って移動させる。
Some imaging apparatuses that capture still images and moving images perform automatic focus adjustment (AF) by driving an imaging element, as described in
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示される構成は、次のような問題を有する。撮像素子が弾性体やフレキシブル基板により支持される構成では、撮像時のシャッターの動作やその他の機構の駆動に起因する振動が、撮像素子に伝搬することがある。そうすると、撮像時において撮像素子に不測の振動が発生するおそれがある。制振のためにアクチュエータによって撮像素子を駆動すると、撮像素子の撮像面が、受光レンズなどの光軸に対して傾斜するおそれがある。図２２は、撮像素子が傾斜する仕組みを、模式的に示した図である。特許文献１や特許文献２に記載の構成を模式化すると、図２２に示すように、三節リンク機構で示される。このような三節リンク機構では、撮像素子が設けられるリンクが傾斜することができる。このため、特許文献１や特許文献２の構成では、撮像時において撮像素子が傾斜するおそれがあることから、外乱に対する耐性が低いという問題を有する。
However, the configurations disclosed in
上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、撮像素子の撮像面が光軸に対して傾斜しないようにできる撮像素子の駆動機構を提供することである。 In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to provide a drive mechanism for an image sensor that can prevent the image pickup surface of the image sensor from being inclined with respect to the optical axis.
前記課題を解決するため、本発明は、撮像面を有する撮像素子を前記撮像面に対して直角な方向に駆動する撮像素子の駆動機構であって、前記撮像素子が設けられる被動リンクと、回転対偶を介して前記撮像素子が設けられる前記被動リンクに回転可能に連結される二組の駆動リンクとを備える第一の平面三節リンク機構と、二組の前記の駆動リンクのそれぞれに回転対偶を介して連結されており、二組の前記駆動リンクのそれぞれを前記撮像素子の前記撮像面に平行な方向に駆動できる二組の駆動部と、前記撮像素子を前記撮像面に対して直角な方向に駆動されるように案内する案内機構と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an image sensor drive mechanism for driving an image sensor having an image pickup surface in a direction perpendicular to the image pickup surface, the driven link provided with the image sensor, and a rotation A pair of drive links rotatably connected to the driven link on which the image sensor is provided via a pair, and a pair of rotation links for each of the two sets of drive links. Two sets of drive links that are connected to each other and can drive each of the two sets of drive links in a direction parallel to the imaging surface of the imaging device, and a direction perpendicular to the imaging surface of the imaging device And a guide mechanism for guiding so as to be driven by the motor.
本発明によれば、撮像素子の駆動機構に平面三節リンク機構と案内機構を用いることで、撮像素子が光軸の方向以外の方向に移動することや傾斜することを防止できる。したがって、撮像素子の駆動機構の剛性を高めることができ、外乱に対する耐性を高めることができる。さらに、駆動部を光軸に直角な方向に向けて配置することができるから、構造の簡素化と、撮像素子の駆動機構の薄型化を図ることができる。このため、撮像素子の駆動機構の小型化や省スペース化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the image sensor from moving or tilting in a direction other than the direction of the optical axis by using the planar three-bar linkage mechanism and the guide mechanism as the drive mechanism of the image sensor. Therefore, the rigidity of the drive mechanism of the image sensor can be increased, and resistance to disturbance can be increased. Furthermore, since the drive unit can be arranged in a direction perpendicular to the optical axis, the structure can be simplified and the drive mechanism of the image sensor can be thinned. For this reason, the drive mechanism of the image sensor can be reduced in size and space.
以下に、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の各実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００の構成の概念図である。図１に示すように、本発明の各実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００は、第一の平面三節リンク機構６０と、撮像素子１と、二組の駆動部３ａ，３ｂと、二組の案内機構１０ａ，１０ｂとを有する。二組の駆動部３ａ，３ｂを、それぞれ「第一の駆動部３ａ」、「第二の駆動部３ｂ」と称する。二組の案内機構１０ａ，１０ｂを、それぞれ「第一の案内機構１０ａ」、「第二の案内機構１０ｂ」と称する。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a configuration of a
第一の平面三節リンク機構６０は、撮像素子１を駆動する。第一の平面三節リンク機構６０は、四組の回転対偶４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと、三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃとを有する。三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃのうちの一組のリンク５ｃには、撮像素子１が設けられる。撮像素子１が設けられるリンク５ｃを、「被動リンク５ｃ」と称する。被動リンク５ｃには、撮像素子１の光軸２の方向（Ｚ軸方向）に直角な方向（Ｘ軸方向）に沿って離間した位置に、他の二組のリンク５ａ，５ｂのそれぞれの一端が、回転対偶６ａ，６ｂを介して回転可能に連結される。これら他の二組のリンク５ａ，５ｂを、それぞれ、「第一の駆動リンク５ａ」、「第二の駆動リンク５ｂ」と称する。このように、第一の平面三節リンク機構６０は、二組の駆動リンク５ａ，５ｂを備える。第一の駆動リンク５ａの他端は、回転対偶４ａを介して、第一の駆動部３ａと回転可能に連結する。第二の駆動リンク５ｂの他端は、回転対偶４ｂを介して、第二の駆動部３ｂと回転可能に連結する。第一の平面三節リンク機構６０は、理想的には、可動平面（図１においてはＸ−Ｚ平面）以外の空間（すなわち、Ｙ軸方向の空間）には、自由度を有さない。
The first planar three-
撮像素子１は、外部から光を受光する撮像面１０１を有しており、撮像面１０１で受光した光を電気信号に変換することができる。撮像素子１には、ＣＣＤ素子などといった、公知の各種撮像素子が適用できる。撮像素子１は、その撮像面１０１が駆動方向に直角になるように配設される。すなわち、撮像素子１の撮像面１０１は、第一の平面三節リンク機構６０の可動平面（Ｘ−Ｚ平面）に対して直角な方向を向いている。
The
二組の駆動部３ａ，３ｂは、第一の平面三節リンク機構６０の可動平面上に設けられる。そして、二組の駆動部３ａ，３ｂのそれぞれは、二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの他端を、光軸２に対して直角な方向に往復動させることができる。図１中の矢印ｄは、二組の駆動部３ａ，３ｂの往復動の方向および範囲を示す（他の図も同様とする）。すなわち、二組の駆動部３ａ，３ｂの駆動軸１３（往復動の軌跡）は、光軸２（Ｚ軸）に対して直角な方向（Ｘ軸方向）に向けられる。また、図１に示すように、二組の駆動部３ａ，３ｂの駆動軸１３は、一直線上にある。二組の駆動部３ａ，３ｂは、二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの他端を、互いに反対方向に同期して駆動することができる。そして、二組の駆動部３ａ，３ｂが同期して作動すると、被動リンク５ｃが光軸２の方向に移動する。図１中の矢印ｅは、二組の駆動部３ａ，３ｂの移動の向きを模式的に示し、矢印ｆは、被動リンク５ｃの移動の向きを模式的に示す（他の図も同様とする）。このように、本発明の各実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００は、撮像素子１を光軸２の方向に移動させることにより合焦動作を行うことができる。二組の駆動部３ａ，３ｂの具体的な構成については後述する。
The two sets of driving
二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、撮像素子１の撮像面１０１が光軸２に対して直角となる姿勢を維持する機能を有する。第一の平面三節リンク機構６０は、一自由度を有するリンク機構である。そして、第一の平面三節リンク機構６０が二組の案内機構１０ａ，１０ｂを備えないとすると、被動リンク５ｃがチルト方向の自由度を有する（図２２参照）。このため、外部から振動が加わった場合などには、撮像素子１がチルト方向に回転や振動する可能性がある。そこで、本発明の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００は、二組の案内機構１０ａ，１０ｂによって、撮像素子１の移動方向を規制する。特に、二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、撮像素子１が光軸２の方向に沿って移動することを許容し、それ以外の方向へ移動することを規制する。これにより、二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、撮像素子１のチルト方向への自由度を拘束する。
The two sets of
このように、本発明の各実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００は、二組の案内機構１０ａ，１０ｂを備えることにより、高剛性化を図ることができ、外乱に対する耐性を高くすることができる。さらに、二組の駆動部３ａ，３ｂが撮像素子１の撮像面１０１に平行に配置されるから、撮像素子１の駆動機構１００の構造の簡素化や薄型化（光軸２の方向の寸法の小型化）を図ることができる。
As described above, the image
次に、本発明の第一実施形態について説明する。図２は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの構成を、模式的に示した平面図である。本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、平行リンク機構により形成される。本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの基本的な原理は、図１に示すとおりである。
Next, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the image
図２に示すように、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａに適用される第一の平面三節リンク機構６０は、四組の回転対偶４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと、三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃとを備える。三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃは、一組の被動リンク５ｃと、二組の駆動リンク５ａ，５ｂからなる。被動リンク５ｃには、光軸２に直角な方向に沿って離間した位置に、二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの一端が、回転対偶６ａ，６ｂを介して回転可能に連結される。二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの他端は、二組の駆動部３ａ，３ｂのそれぞれに、回転対偶４ａ，４ｂを介して回転可能に連結する。第一の平面三節リンク機構６０は、理想的には、可動平面（図１においてはＸ−Ｚ平面）以外の空間（すなわち、Ｙ軸方向の空間）には、自由度を有さない。
As shown in FIG. 2, the first planar three-
さらに、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａは、二組の案内機構１０ａ，１０ｂとして、二組の案内リンク８ａ，８ｂと、四組の回転対偶７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂとを備える。二組の案内リンク８ａ，８ｂを、それぞれ、「第一の案内リンク８ａ」、「第二の案内リンク８ｂ」と称する。二組の案内リンク８ａ，８ｂのそれぞれの一端は、回転対偶７ａ，７ｂを介して、被動リンク５ｃに回転可能に連結する。また、二組の案内リンク８ａ，８ｂのそれぞれの他端は、回転対偶９ａ，９ｂを介して、二組の駆動部３ａ，３ｂのそれぞれに回転可能に連結する。そして、第一の案内リンク８ａと、第一の駆動リンク５ａとは、平行に設けられる。同様に、第二の案内リンク８ｂと、第二の駆動リンク５ｂとは、平行に設けられる。第一の案内リンク８ａの他端と、第一の駆動リンク５ａの他端とは、第一の駆動部３ａに連結される。同様に、第二の案内リンク８ｂの他端と、第二の駆動リンク５ｂの他端とは、第二の駆動部３ｂに連結される。そして、第一の案内リンク８ａと、第一の駆動リンク５ａと、第一の駆動部３ａと、被動リンク５ｃとが、平行リンク機構を形成する。同様に、第二の案内リンク８ｂと、第二の駆動リンク５ｂと、第二の駆動部３ｂと、被動リンク５ｃとが、平行リンク機構を形成する。
Furthermore, the image
平行リンク機構の互いに対向するリンクどうしは平行に維持される。したがって、二組の駆動部３ａ，３ｂの駆動軸１３と、被動リンク５ｃとは、平行に維持される。このため、被動リンク５ｃに設けられる撮像素子１は、光軸２に直角な状態に維持される。このように、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａによれば、撮像素子１の撮像面１０１がチルト方向に変位することを防止できる。したがって、撮像素子の駆動機構１００ａの高剛性化を図ることができる。
The mutually opposing links of the parallel link mechanism are maintained in parallel. Therefore, the
図３は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの具体的な構成を示した平面図である。図４は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの具体的な構成を示した斜視図である。図５は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａから撮像素子１および第一の平面三節リンク機構６０を除いて示した斜視図である。図６は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａの具体的な構成を示した平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a specific configuration of the image
図３と図４のそれぞれに示すように、第一の駆動リンク５ａは、二組のリンク部材５１ａ，５２ａにより構成される。同様に、第二の駆動リンク５ｂも、二組のリンク部材５１ｂ，５２ｂにより構成される。そして、第一の駆動リンク５ａを構成する二組のリンク部材５１ａ，５２ａは、Ｙ軸方向に離間して設けられる。同様に、第二の駆動リンク５ｂを構成する二組のリンク部材５１ｂ，５２ｂも、Ｙ軸方向に離間して設けられる。特に、二組の駆動リンク５ａ，５ｂを構成する二組のリンク部材５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、撮像素子１のＹ軸方向の両端部に設けられる構成であることが好ましい。二組の駆動リンク５ａ，５ｂがこのような構成を有すると、第一の平面三節リンク機構６０が、可動平面（Ｘ−Ｚ平面）以外の空間（Ｙ軸方向の空間）の自由度を持つことを防止できる。したがって、撮像素子１が光軸２の方向以外の方向へ移動することを防止できる。なお、二組の駆動リンク５ａ，５ｂを構成するリンク部材の数は限定されない。要は、二組の駆動リンク５ａ，５ｂは、複数のリンク部材がＹ軸方向に離間して設けられる構成であればよい。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the
図５と図６のそれぞれに示すように、二組の駆動部３ａ，３ｂにはボイスコイルモータ（ＶＣＭ）が適用される。ボイスコイルモータは、コイル部材３１と、上部ヨーク３２と、下部ヨーク３３と、ガイド板バネ３４と、磁石３５と、駆動部材３６とを有する。駆動部材３６は、ガイド板バネ３４によってベース部材３７に連結される。また、磁石３５がベース部材３７に設けられる。そして、駆動部材３６には、磁石３５に近接する位置に、コイル部材３１が組み付けられる。下部ヨーク３３は、磁石３５とベース部材３７との間に設けられるとともに、上部ヨーク３２は、コイル部材３１と磁石３５と下部ヨーク３３とを覆うように設けられる。ガイド板バネ３４は、駆動部材３６の駆動方向を規定する。すなわち、駆動部材３６は、ガイド板バネ３４が曲げ弾性変形することによって、Ｙ軸方向に移動できるが、他の方向には移動できない。ガイド板バネ３４の曲げ弾性変形の方向は、撮像素子１の撮像面１０１と平行に設定される。このため、駆動部材３６は、撮像素子１の撮像面１０１に平行に移動する。ベース部材３７は、撮像装置の本体（不図示）に取り付けられる。
As shown in FIGS. 5 and 6, a voice coil motor (VCM) is applied to the two sets of
なお、第一実施形態においては、二組の駆動部３ａ，３ｂとしてボイスコイルモータが適用される構成を示したが、適用可能な駆動部３ａ，３ｂは、ボイスコイルモータに限定されるものではない。要は、二組の駆動リンク５ａ（リンク部材５１ａ，５２ａ），５ｂ（リンク部材５１ｂ，５２ｂ）のそれぞれの他端を往復動させることができる構成であればよい。たとえば、二組の駆動部３ａ，３ｂには、ボイスコイルモータのほかに、電磁石や、圧電アクチュエータや、超音波モータなどといった、各種リニアアクチュエータが適用可能である。
In the first embodiment, the configuration in which the voice coil motor is applied as the two sets of
図７は、本発明の第一実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａに適用される第二の案内機構１０ｂとしての案内リンク８ｂおよび回転対偶７ｂ，９ｂの構成を示した斜視図である。図７に示すように、案内リンク８ｂおよび回転対偶７ｂ，９ｂは、帯板状の部材により一体に形成される。案内リンク８ｂを構成するリンク部材は、帯板状の部材の幅方向の両側が曲げ起こされることによって、剛性が高められている。回転対偶７ｂ，９ｂは、幅方向の両側に曲げ起こされた部分を有さない部分であり、弾性変形できる部分である。すなわち、回転対偶７ｂ，９ｂは、弾性ヒンジにより構成される。なお、他のリンク部材および回転対偶も、図７に示す構成が適用される。
FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the
次に、本発明の第二実施形態について説明する。図８は、本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂの構成を、模式的に示した平面図である。本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂの二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、板バネ１１ａ，１１ｂを有する。本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂの基本原理は、図１に示す構成と同じである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the
図８に示すように、本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂは、撮像素子１と、第一の平面三節リンク機構６０と、二組の案内機構１０ａ，１０ｂと、二組の駆動部３ａ,３ｂとを備える。
As shown in FIG. 8, an image
第一の平面三節リンク機構６０は、四組の回転対偶４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと、三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃとを有する。三組のリンク５ａ，５ｂ，５ｃは、一組の被動リンク５ｃと、二組の駆動リンク５ａ，５ｂからなる。被動リンク５ｃには、光軸２に直角な方向に沿って互いに離間した位置に、回転対偶６ａ，６ｂを介して、二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの一端が回転可能に連結される。二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの他端は、回転対偶４ａ，４ｂを介して、二組の駆動部３ａ，３ｂのそれぞれに回転可能に連結される。第一の平面三節リンク機構６０は、理想的には、可動平面（図１においてはＸ−Ｚ平面）以外の空間（すなわち、Ｙ軸方向の空間）には、自由度を有さない。
The first planar three-
二組の案内機構１０ａ，１０ｂは、それぞれ板バネ１１ａ，１１ｂと板バネ固定部１２ａ，１２ｂとを有する。板バネ１１ａ，１１ｂの一端は、被動リンク５ｃに固定される。また、板バネ１１ａ，１１ｂの他端は、板バネ固定部１２ａ，１２ｂを介して、外部（たとえば、撮像素子の駆動機構のフレームなど）に固定される。そして、板バネ１１ａ，１１ｂは、光軸２に関して線対称に配設される。また、板バネ１１ａ，１１ｂは、光軸２の方向に沿って曲げ弾性変形可能に配設される。たとえば、板バネ１１ａ，１１ｂは、それらの長手方向が光軸２に対して略直角となるように配置される。このため、被動リンク５ｃは、軸線方向に沿って往復動できるが、他の方向への移動は拘束される。このように、本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂは、二組の案内機構１０ａ，１０ｂの板バネ１１ａ，１１ｂおよび板バネ固定部１２ａ，１２ｂによって、高剛性化が図られ、撮像素子１の高精度な駆動を実行できる。
The two sets of
図９は、本発明の第二実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｂの斜視図である。図９に示すように、第一の駆動リンク５ａは、二組のリンク部材５１ａ，５２ａにより構成され、第二の駆動リンク５ｂも、二組のリンク部材５１ｂ，５２ｂにより構成される。そして、第一の駆動リンク５ａの二組のリンク部材５１ａ，５２ａと、第二の駆動リンク５ｂの二組のリンク部材５１ｂ，５２ｂは、Ｙ軸方向（光軸２の方向および駆動軸１３の方向に直角な方向）に離間して設けられる。このような構成によれば、第一の平面三節リンク機構６０の可動平面（Ｘ−Ｚ平面）以外の空間（Ｙ軸方向の空間）への自由度が拘束される。なお、駆動部３ａ，３ｂの構成と、各リンクおよび各回転対偶の具体的な構成は、本発明の第一実施形態と同じ構成が適用できる。すなわち、本発明の第二実施形態においても、各回転対偶は弾性ヒンジによって構成される。このように、二組の駆動リンク５ａ，５ｂは、それぞれ、複数のリンク部材５１ａ，５１ｂにより構成される。なお、二組の駆動リンク５ａ，５ｂを構成するリンク部材の数は限定されない。要は、二組の駆動リンク５ａ，５ｂは、複数のリンク部材がＹ軸方向に離間して設けられる構成であればよい。
FIG. 9 is a perspective view of the
次に、本発明の第三実施形態について説明する。本発明の第三実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｃは、撮像素子１の駆動時に生じる反動を打ち消すことができる構成を有しており、ユーザの持ち手に振動などが伝達しないようにできる。図１０は、本発明の第三実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｃの構成の概念図である。図１０に示すように、本発明の第三実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｃは、撮像素子１と、カウンターマス１４と、二組の平面三節リンク機構６０，７０と、二組の駆動部３ａ，３ｂと、四組の案内機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄとを備える。二組の平面三節リンク機構６０，７０を、それぞれ、「第一の平面三節リンク機構６０」「第二の平面三節リンク機構７０」と称する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The image
第一の平面三節リンク機構６０は、二組の駆動リンク５ａ，５ｂ（第一の駆動リンク５ａと第二の駆動リンク５ｂ）と、一組の被動リンク５ｃと、四組の回転対偶４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂとを有する。第二の平面三節リンク機構７０は、二組の駆動リンク５ｄ，５ｅ（第三の駆動リンク５ｄと第四の駆動リンク５ｅ）と、一組の被動リンク５ｆと、四組の回転対偶４ｃ，４ｄ，６ｃ，６ｄとを有する。第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃには、撮像素子１が設けられる。第二の平面三節リンク機構７０の被動リンク５ｆには、カウンターマス１４が設けられる。撮像素子１とカウンターマス１４とは、同じ質量を有する。第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃには、Ｘ軸方向に互いに離間した位置に、回転対偶６ａ，６ｂを介して、二組の駆動リンク５ａ，５ｂのそれぞれの一端が、回転可能に連結される。同様に、第二の平面三節リンク機構７０の被動リンク５ｆには、Ｘ軸方向に互いに離間した位置に、回転対偶６ｃ，６ｄを介して、二組の駆動リンク５ｄ，５ｅのそれぞれの一端が回転可能に連結される。第一の駆動部３ａには、第一の駆動リンク５ａの他端と、第三の駆動リンク５ｄの他端とが、それぞれ回転対偶４ａ，４ｃを介して回転可能に連結される。第二の駆動部３ｂには、第二の駆動リンク５ｂの他端と、第四の駆動リンク５ｅの他端とが、それぞれ回転対偶４ｂ，４ｄを介して回転可能に連結される。そして、二組の平面三節リンク機構６０，７０は、同じ構成を有しており、二組の駆動部３ａ，３ｂの共通の駆動軸１３に関して線対称に配設される（実際には、Ｘ−Ｙ平面に関して面対称に配設される）。
The first planar three-
これらの二組の平面三節リンク機構６０，７０は、理想的には、可動平面（図１０においてはＸ−Ｚ平面）以外の空間（Ｙ軸方向の空間）には自由度を有さない。
Ideally, these two sets of planar three-
二組の駆動部３ａ，３ｂが駆動軸１３に沿って移動すると、第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃと第二の平面三節リンク機構７０の被動リンク５ｆとが、光軸２の方向に沿って互いに反対向きに移動する。図１０の矢印ｆは、被動リンク５ｃ（撮像素子１）の移動方向を示し、矢印ｇは、被動リンク５ｆ（カウンターマス１４）の移動方向を示す。二組の平面三節リンク機構６０，７０は同じ構成を有するから、撮像素子１とカウンターマス１４は同期して駆動される。このため、撮像素子１が駆動されることによって生じる光軸２の方向の反動は、カウンターマス１４が駆動されることによって打ち消される。このように、撮像装置のオートフォーカス動作において撮像素子１が駆動された場合であっても、撮像素子１の駆動に起因する振動などの発生を防止できる。したがって、ユーザに不快感や違和感を引き起こすことを防止できる。
When the two sets of
なお、図１０に示す本発明の第三実施形態における二組の平面三節リンク機構６０，７０および四組の案内機構１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは、図１に示す第一の平面三節リンク機構６０と共通の構成を有する。ただし、二組の平面三節リンク機構６０，７０の具体的な構成は図４に示す構成に限定されない。たとえば、第二実施形態（図９参照）と同じ構成を有していてもよい。要は、撮像素子１とカウンターマス１４とを、互いに反対向きに同期して移動させることができる構成であればよい。
Note that the two sets of planar three-
また、第一の平面三節リンク機構６０の二組の案内機構１０ａ,１０ｂと、第二の平面三節リンク機構７０の二組の案内機構１０ｃ，１０ｄの剛性を異ならせるとともに、撮像素子１とカウンターマス１４の質量を異ならせる構成であってもよい。そして、このような構成においては、カウンターマス１４の質量を、第二の平面三節リンク機構７０の二組の案内機構１０ｃ，１０ｄの剛性の変更量に反比例させる構成であることが好ましい。たとえば、第二の平面三節リンク機構７０の二組の案内機構１０ｃ，１０ｄの板バネのバネ定数を、第一の平面三節リンク機構６０の二組の案内機構１０ａ，１０ｂの板バネのバネ定数よりも大きくする。そして、カウンターマス１４の質量を、撮像素子１の質量に対して、バネ定数の変更量に反比例するように小さくする。このような構成によれば、カウンターマス１４の質量を小さくしても、撮像素子１の駆動に起因する反動を打ち消すことができる。したがって、撮像素子の駆動機構の重量化や大型化を防止または抑制できる。
The two sets of
次に、本発明の第四の実施形態について、図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の第四の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｄの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である（案内機構は図略）。本発明の第四の実施形態は、部品点数の削減と製造コストの削減を図ることができる形態である。なお、第一の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
第一の平面三節リンク機構６０は、被動リンク５ｃと、四組の回転対偶４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂと、二組の駆動リンク５ａ，５ｂとを有する。説明の便宜上、四組の回転対偶のそれぞれを、第一の回転対偶４ａ、第二の回転対偶４ｂ、第三の回転対偶６ａ、第四の回転対偶６ｂと称する。また、二組の駆動リンクのうちの一方を第一の駆動リンク５ａと称し、他方を第二の駆動リンク５ｂと称する。被動リンク５ｃの一端と第一の駆動リンク５ａとは、弾性ヒンジである第三の回転対偶６ａによって連結される。第一の駆動リンク５ａと第一の駆動部３ａとは、弾性ヒンジである第一の回転対偶４ａによって連結される。被動リンク５ｃの他端と第二の駆動リンク５ｂとは、弾性ヒンジである第四の回転対偶６ｂによって連結される。第二の駆動リンク５ｂと第二の駆動部３ｂとは、弾性ヒンジである第二の回転対偶４ｂによって連結される。
第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃの前記一端側の部分と、第三の回転対偶６ａと、一方の駆動リンクとしての第一の駆動リンク５ａと、第一の回転対偶４ａとは、第一の板バネ７９ａによって一体に形成される。同様に、第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃの前記他端側の部分と、第四の回転対偶６ｂと、他方の駆動リンクとしての第二の駆動リンク５ｂと、第二の回転対偶４ｂとは、第二の板バネ７９ｂによって一体に形成される。
さらに、第四の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｄは、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とを有する。撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２は、たとえば略板状の部材が適用される。撮像素子１は、撮像素子支持部材７１に設けられる。そして、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とが第一の板バネ７９ａおよび第二の板バネ７９ｂを挟持する。撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とは、ネジ７３によって締結（結合）される。
このような構成によれば、部品点数の削減と、製造コストの削減を図ることができる。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration around the first planar three-
The first planar three-
The portion of the one end side of the driven
Further, the image
According to such a configuration, it is possible to reduce the number of parts and the manufacturing cost.
次に、本発明の第五の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｅについて説明する。なお、第四の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図１２は、本発明の第五の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｅおよび撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である（案内機構は図略）。
第五の実施形態は図１３の状態を改善するための実施形態である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ部の拡大図であり、本発明の第４の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｄにおいて、撮像素子支持部材７１が変形している状態を模式的に示す図である。すなわち、前述の第四の実施形態においては、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とが、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂとを挟持する構成である。このような構成であると、図１３に示すように、ネジ７３による締結力では、撮像素子支持部材７１や第一の板バネ７９ａや第二の板バネ７９ｂは完全に固定されずに変形することがある。そうすると、撮像素子支持部材７１や第一の板バネ７９ａや第二の板バネ７９ｂにおいて、固定されていない部分（非固定部分）の寸法が増加し、撮像素子の駆動機構１００ｅの剛性が低下するおそれがある。
第五の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｅは、第四の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｄについて、剛性を高めた構成を有する。図１２に示すように、第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃの前記一端側の部分と、第三の回転対偶６ａと、第一の駆動リンク５ａと、第一の回転対偶４ａとは、第一の板バネ７９ａによって一体に形成される。同様に、第一の平面三節リンク機構６０の被動リンク５ｃの前記他端側の部分と、第四の回転対偶６ｂと、第二の駆動リンク５ｂと、第二の回転対偶４ｂとは、第二の板バネ７９ｂによって一体に形成される。そして、第一の板バネ７９ａのうちの被動リンク５ｃとなる部分は、第三の回転対偶６ａとなる部分よりも厚い。同様に、第二の板バネ７９ｂのうちの被動リンク５ｃとなる部分は、第四の回転対偶６ｂとなる部分よりも厚い。そして、このような構成により、被動リンク５ｃとなる部分は、第三の回転対偶６ａと第四の回転対偶６ｂとなる部分よりも剛性が高くなる（変形しにくくなる）。なお、被動リンク５ｃとなる部分と第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂとなる部分の厚さの比は、（第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂとなる部分の厚さ）／（被動リンク５ｃとなる部分の厚さ）＝１／１０程度であることが好ましい。このような構成によれば、被動リンク５ｃとなる部分の変形を防止しつつ、第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂが変形することができる。
また、第一の平面三節リンク機構６０の第三の回転対偶６ａと第四の回転対偶６ｂと被動リンク５ｃと、撮像素子支持部材７１とが一体の部材で形成される構成であってもよい。このような構成であっても、前記同様の効果を得ることができる。
Next, an image
FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration around the image
The fifth embodiment is an embodiment for improving the state of FIG. FIG. 13 is an enlarged view of a portion XIII in FIG. 12, schematically showing a state in which the image
The image
Further, the third
次に、本発明の第六の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｆについて説明する。本発明の第六の実施形態は、第五の実施形態と同様に、図１２に示す状態の発生を防止するための形態である。なお、第四の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図１４は、本発明の第六の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｆの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である。図１４に示すように、被動リンク支持部材７２のＸ軸方向の軸方向の端部が、第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂとしての弾性ヒンジの一部に達している。そして、その状態で、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とがネジ７３によって締結されている。すなわち、第三の回転対偶６ａと第四の回転対偶６ｂのそれぞれの一部が、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とによって挟持されている。このような構成によれば、第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂのそれぞれの一部が拘束されるため、非固定部分の寸法の増加を防止することができる。したがって、撮像素子の駆動機構１００ｆの剛性の低下を防止できる。
図１５は、本発明の第六の実施形態の変形形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｆの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である。図１５に示すように、被動リンク支持部材７２のＸ軸方向の軸方向の端部が、第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂとしての弾性ヒンジの一部に達している。そして、その状態で、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とがネジ７３によって締結されている。さらに、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２のＸ軸方向端部であって、第三の回転対偶６ａと第四の回転対偶６ｂのそれぞれに達している部分が、ネジ７４によって締結されている。このような構成によれば、第三の回転対偶６ａおよび第四の回転対偶６ｂとしての弾性ヒンジの一部が、撮像素子支持部材７１と被動リンク支持部材７２とネジ７４とによって、強固に挟持される。したがって、第一の板バネ７９ａおよび第二の板バネ７９ｂの非固定部分の寸法の増加を防止できるから、撮像素子の駆動機構１００ｆの剛性の低下を防止できる。
Next, an image
FIG. 14 is a diagram schematically showing a configuration around the first planar three-
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating the configuration of the periphery of the first planar three-
次に、本発明の第七の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｇについて説明する。本発明の第七の実施形態は、第五の実施形態と同様に、図１２に示す状態の発生を防止するための形態である。なお、第四の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図１６は、本発明の第七の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｇの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である。図１７は、図１６のＸＶＩＩ部の拡大図である。図１６と図１７に示すように、撮像素子支持部材７１には、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂに接触する側の面であって、ネジ７３が締結される位置（たとえば、ネジ７３が貫通する穴が形成される位置）に、ザグリ溝７５が形成される。ザグリ溝７５は、被動リンク５ｃの可動平面（Ｘ−Ｚ面）に対して直角方向（Ｙ軸方向）に延伸する。このような構成であると、図１７に示すように、撮像素子支持部材７１は、ネジ７３を締結する軸線方向の力によって、ザグリ溝７５が形成される部分が、被動リンク５ｃに接近するように変形する。その結果、ザグリ溝７５の開口の縁部７６が、被動リンク５ｃ（第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれ）に常に接触する。このため、被動リンク５ｃは、ザグリ溝７５の開口の縁部７６によって、被動リンク支持部材７２に常に押さえつけられる。したがって、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれの非固定部分の寸法の増加を防止できるから、撮像素子の駆動機構１００ｇの剛性の低下を防止できる。
Next, an image
FIG. 16 is a diagram schematically showing a configuration around the first planar three-
次に、本発明の第八の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｈについて説明する。本発明の第八の実施形態は、第七の実施形態の変形形態であり、図１２に示す状態の発生を防止するための形態である。なお、第七の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図１８は、本発明の第八の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｈの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である。図１９は、図１８のＸＩＸ部を拡大して示す図である。
図１８と図１９に示すように、撮像素子支持部材７１には、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂに接触する側の面であって、ネジ７３が締結される位置に、ザグリ溝７５が形成される。ザグリ溝７５は、被動リンク５ｃの可動平面（Ｘ−Ｚ面）に対して直角方向（Ｙ軸方向）に延伸する。さらに、ザグリ溝７５よりもＸ軸方向の端部側には、エッジ部７７が形成される。エッジ部７７は、被動リンク５ｃとしての第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれの側に向かって先細り形状に突起し、先端が尖った山のように形成される部分である。このような構成によれば、図１９に示すように、撮像素子支持部材７１はネジ７３を締結する軸線方向の力によって、ザグリ溝７５が形成される部分が被動リンク５ｃに接近するように変形する。その結果、エッジ部７７が、被動リンク５ｃ（第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれ）に常に接触する。このため、被動リンク５ｃは、エッジ部７７によって、被動リンク支持部材７２に常に押さえつけられる。そうすると、撮像素子支持部材７１は、エッジ部７７が被動リンク５ｃとしての第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれに常に接触した状態で移動するように変形する。したがって、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれの非固定部分の寸法の増加を防止できるから、撮像素子の駆動機構１００ｈの剛性の低下を防止できる。
Next, an image
FIG. 18 is a diagram schematically illustrating the configuration of the periphery of the first planar three-
As shown in FIGS. 18 and 19, the imaging
次に、本発明の第九の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｉについて説明する。本発明の第九の実施形態は、第七の実施形態の変形形態であり、図１２に示す状態の発生を防止するための形態である。なお、第七の実施形態と共通の構成については、同じ符号を付して示し、説明は省略する。
図２０は、本発明の第九の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｉの第一の平面三節リンク機構６０および撮像素子１の周辺の構成を模式的に示す図である。図２１は、図２０のＸＸＩ部を拡大して示す図である。
図２０と図２１に示すように、撮像素子支持部材７１には、被動リンク支持部材７２に接触する側の面であって、ネジ７３が締結される位置に、被動リンク５ｃの可動平面（Ｘ−Ｚ面）に対して直角方向（Ｙ軸方向）に延伸するザグリ溝７５が形成される。さらに、ザグリ溝７５よりもＸ軸方向の端部側には、Ｒ部７８が形成される。Ｒ部７８は、被動リンク５ｃとしての第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれの側に向かって、所定の曲率半径を有する円弧状に膨出するように形成される部分である。このような構成によれば、図２１に示すように、撮像素子支持部材７１はネジ７３を締結する軸線方向の力によって、ザグリ溝７５が形成される部分が被動リンク５ｃ（第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれ）に接近するように変形する。その結果、Ｒ部７８が、被動リンク５ｃ（第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれ）に常に接触する。このため、被動リンク５ｃは、Ｒ部７８によって、被動リンク支持部材７２に常に押さえつけられる。そうすると、撮像素子支持部材７１は、エッジ部７７が被動リンク５ｃとしての第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれに常に接触した状態で移動するように変形する。したがって、第一の板バネ７９ａと第二の板バネ７９ｂのそれぞれの非固定部分の寸法の増加を防止できるから、撮像素子の駆動機構１００ｉの剛性の低下を防止できる。
Next, an image
FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of the periphery of the first planar three-
As shown in FIGS. 20 and 21, the imaging
なお、本発明の第四〜第九の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ，１００ｈ，１００ｉは、第一〜第三の実施形態にかかる撮像素子の駆動機構１００ａ，１００ｂ，１００ｃに組み合わせることができる。
The image
以上、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明は、前記実施形態に何ら限定されるものではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。 As mentioned above, although each embodiment of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is not limited to the said embodiment at all. The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
１：撮像素子、５ｃ：被動リンク、５ａ，５ｂ：駆動リンク、４ａ，４ｂ，６ａ，６ｂ：回転対偶、３ａ，３ｂ：駆動部 1: imaging device, 5c: driven link, 5a, 5b: driving link, 4a, 4b, 6a, 6b: rotating pair, 3a, 3b: driving unit
Claims (13)
前記撮像素子が設けられる被動リンクと、回転対偶を介して前記撮像素子が設けられる前記被動リンクに回転可能に連結される二組の駆動リンクとを備える第一の平面三節リンク機構と、
二組の前記の駆動リンクのそれぞれに回転対偶を介して連結されており、二組の前記駆動リンクのそれぞれを前記撮像素子の前記撮像面に平行な方向に駆動できる二組の駆動部と、
前記撮像素子を前記撮像面に対して直角な方向に駆動されるように案内する案内機構と、
を備えることを特徴とする撮像素子の駆動機構。 An image sensor driving mechanism for driving an image sensor having an imaging surface in a direction perpendicular to the imaging surface,
A first planar three-joint link mechanism comprising: a driven link provided with the image sensor; and two sets of drive links rotatably connected to the driven link provided with the image sensor via a rotating pair;
Two sets of drive links that are connected to each of the two sets of drive links via a rotary pair, and that can drive each of the two sets of drive links in a direction parallel to the imaging surface of the imaging device;
A guide mechanism for guiding the image sensor to be driven in a direction perpendicular to the imaging surface;
A drive mechanism for an image sensor, comprising:
前記カウンターマスを前記撮像素子の撮像面に対して直角の方向に駆動されるように案内する他の案内機構と、
をさらに備え、
前記第二の平面三節リンク機構の二組の前記駆動リンクは、回転対偶を介して、二組の前記駆動部のそれぞれに回転可能に連結されるとともに、
前記第一の平面三節リンク機構と前記第二の平面三節リンク機構とは、線対称に配設されることを特徴とする請求項６に記載の撮像素子の駆動機構。 A second planar three-bar linkage mechanism comprising: a driven link provided with the counter mass; and two sets of drive links rotatably connected to the driven link provided with the counter mass via a rotating pair.
Another guide mechanism for guiding the counter mass so as to be driven in a direction perpendicular to the imaging surface of the imaging device;
Further comprising
Two sets of the drive links of the second planar three-bar linkage mechanism are rotatably connected to each of the two sets of the drive units via a rotation pair,
The image sensor driving mechanism according to claim 6, wherein the first planar three-joint link mechanism and the second planar three-joint link mechanism are arranged line-symmetrically.
前記被動リンクの他の一部と、前記二組の駆動リンクの他方と、前記被動リンクの他の一部と前記二組の駆動リンクの他方とを連結する回転対偶である弾性ヒンジとを構成する第二の板バネと、
前記被動リンクを支持する被動リンク支持部材と、
前記撮像素子が設けられる撮像素子支持部材と、
を有し、
前記第一の板バネと前記第二の板バネの前記被動リンクを構成する部分は、前記被動リンク支持部材と前記撮像素子支持部材とにより挟持され、前記被動リンク支持部材と前記撮像素子支持部材とはネジにより締結されることを特徴とする請求項２に記載の撮像素子の駆動機構。 A first part that constitutes a part of the driven link, one of the two sets of drive links, and an elastic hinge that is a rotational pair that couples the part of the driven links and one of the two sets of drive links. Leaf springs,
The other part of the driven link, the other of the two sets of drive links, and the elastic hinge that is a rotating pair that connects the other part of the driven links and the other of the two sets of drive links. A second leaf spring to
A driven link support member for supporting the driven link;
An image sensor support member provided with the image sensor;
Have
The portion of the first leaf spring and the second leaf spring that constitutes the driven link is sandwiched between the driven link support member and the imaging element support member, and the driven link support member and the imaging element support member The image sensor drive mechanism according to claim 2, wherein the image sensor is fastened by a screw.
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