像ぶれ補正装置
【課題】 ジンバル機構を用いて、屈曲撮像光学系のための像ぶれ補正装置を提供する。
【解決手段】 デジタルカメラは、屈曲撮像光学系を有する。屈曲撮像光学系は、屈曲光学系、ズームレンズ群２２、および撮像素子２３等から成る。屈曲撮像光学系をレンズ内枠４０で保持し、レンズ内枠４０を、さらにレンズ外枠３０で保持する。カメラ本体は、レンズ外枠３０を、撮像素子２３の受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動自在に支持する。レンズ外枠３０は、レンズ内枠４０をヨー軸Ｙと垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に支持する。これにより、カメラ本体は、屈曲撮像光学系を、ピッチ軸Ｐおよびヨー軸Ｙを中心に揺動可能に支持する。
【解決手段】 デジタルカメラは、屈曲撮像光学系を有する。屈曲撮像光学系は、屈曲光学系、ズームレンズ群２２、および撮像素子２３等から成る。屈曲撮像光学系をレンズ内枠４０で保持し、レンズ内枠４０を、さらにレンズ外枠３０で保持する。カメラ本体は、レンズ外枠３０を、撮像素子２３の受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動自在に支持する。レンズ外枠３０は、レンズ内枠４０をヨー軸Ｙと垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に支持する。これにより、カメラ本体は、屈曲撮像光学系を、ピッチ軸Ｐおよびヨー軸Ｙを中心に揺動可能に支持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置等における像ぶれ補正装置に関し、特にジンバル機構を利用した像ぶれ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ぶれを補正するために、撮像装置の振動を検出し、その検出された振動量に応じて、撮像光学系の位置を補正する像ぶれ補正装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、撮像光学系の光軸に垂直な２方向に補正レンズを変位させ、撮像光学系を偏心させる像ぶれ補正装置が記載されている。また、特許文献２には、いわゆるジンバル機構を利用した像ぶれ補正装置が記載されている。この像ぶれ補正装置によれば、撮像素子を、その光軸に垂直なヨー軸およびピッチ軸を中心に回転させることにより、像ふれが補正される。
【特許文献１】特許第２６４１１７２号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年デジタルカメラの小型化の要望は強く、例えば屈曲光学系が搭載されたデジタルカメラが普及しつつなる。このような屈曲光学系搭載型のカメラは、レンズユニットをカメラの厚さ方向に並べる必要がないので、カメラの厚さを薄くすることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載される像ぶれ補正装置においては、補正レンズを変位させるための第１および第２の扁平コイルが設けられ、この第１および第２の扁平コイルは、補正レンズと同一平面上に広がるように設けなければならない。また同様に、特許文献２に記載の像ぶれ補正装置においても、撮像素子を回転させるために、第１および第２のコイルを設け、それらコイルはいずれもレンズの周囲に配置しなければならない。
【０００６】
したがって、特許文献１または２に記載される像ぶれ補正装置を、屈曲光学系搭載型のカメラに適用しようとすると、カメラの厚みが厚くなってしまい、デジタルカメラの小型化が困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る像ぶれ補正装置は、被写体からの光を屈曲させる屈曲光学系と、屈曲光学系によって屈曲させられた光を受光する撮像素子とを含む屈曲撮像光学系を、撮像素子の受光面上に結像される被写体像のぶれを補正するために変位させる。そして、この像ぶれ補正装置は、撮像素子の受光面の法線に平行な第１軸を中心に屈曲撮像光学系を揺動変位させる第１駆動手段と、撮像素子の受光面の法線に対して垂直な第２軸を中心に屈曲撮像光学系を揺動変位させる第２駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
以上の構成によれば、第１駆動手段を、撮像素子の受光面の法線の平行線上に効率良く配設させることができるので、像ぶれ補正装置の小型化を達成することができる。また、第１軸が撮像素子の受光面の重心に一致、また近接する場合、屈曲撮像光学系を、遠心力があまり発生させないように揺動させることができ、これにより屈曲撮像光学系を、少ない駆動力で揺動させ、また揺動の制御を容易にすることができる。
【０００９】
また、このような構成によれば、例えば撮像素子の法線が撮像装置の厚さ方向に対して垂直な場合、例えば屈曲撮像光学系の周辺部に第１駆動手段を設けなくても良いので、撮像装置の厚さを薄くすることができる。
【００１０】
第１駆動手段は、撮像素子の背面側に設けられることが好ましい。これにより、より効率良く、第１駆動手段を配設することができる。
【００１１】
第１駆動手段は、例えば屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有す。このコイルの導線は、例えば第１軸の周りに、第１軸と垂直な垂直面に沿って捲かれている。また、例えばコイルは、その長手方向が第２軸の方向になるように捲かれる。このような構成によれば、コイルは、屈曲撮像光学系を効率よく揺動できるとともに、効率的に配設される。
【００１２】
第２駆動手段は、例えば屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有す。このコイルの導線は、例えば第２軸の周りに、この第２軸と垂直な垂直面に沿って捲かれている。また、例えばコイルは、その長手方向が第１軸の方向になるように捲かれる。このような構成によれば、コイルは、屈曲撮像光学系を効率よく揺動できるとともに、効率的に配設される。
【００１３】
本発明に係る像ぶれ補正装置は、屈曲撮像光学系を、第１軸または第２軸のいずれか一方の軸を中心に揺動自在に支持する第１の支持部材と、第１の支持部材を、他方の軸を中心に揺動支持する第２の支持部材とを備えることが好ましい。この場合、屈曲撮像光学系は、さらに保持部材に保持され、この保持部材が第１の支持部材に揺動自在に支持されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
第１駆動手段を、撮像素子の法線上、または法線に平行な同一線上の位置に効率良く配設させることができるので、像ぶれ補正装置が設けられる撮像装置の小型化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、撮像装置がデジタルカメラである場合について、説明するが、撮像装置はデジタルカメラに限定されるわけではない。
【００１６】
本実施形態に係るデジタルカメラ１０を、前方から見た正面図を図１に示す。デジタルカメラ１０は、略直方体で厚さ方向に薄いカメラ本体１１を有し、カメラ本体１１の内部には後述する撮影屈曲光学系が収容されている。カメラ本体１１の前面１１Ｆ上部には、屈曲撮像光学系の前面を露出させるための開口１２が設けられる。前面１１Ｆにおいて、開口１２の横にはフラッシュ発光部１３、測光センサ１４、および測距センサ１８が設けられる。本体１１の上面１１Ｕには、レリーズボタン１５、電源ボタン１６、および補正スイッチ１７が設けられている。
【００１７】
図２は、カメラ本体１１の内部構造を示す背面図である。図３は、カメラ本体１１の内部構造を示す側面図である。カメラ本体１１の内部を背面側から見ると図２に示すようにその大部分は、回路基板１００で占められ、その回路基板１００は、背面から見ると、カメラ本体１１の左側に配置される。回路基板１００には、後述するＣＰＵ１２１やＬＣＤモニタ１１７等が設けられる。カメラ本体１１の内部の右側には、レンズ外枠３０が設けられ、レンズ外枠３０内には、レンズ内枠４０を介して、屈曲撮像光学系が支持される。なお、以下の説明における左右上下とは、特別な言及をする場合を除き、図２に示すようにカメラ本体１１を背面側から見たときの左右上下をいう。
【００１８】
屈曲撮像光学系は、対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２、撮像素子２３を備える。撮像素子２３は、受光面２３ａを備え、その受光面２３ａが受光した光を画像信号に変換することにより画像を撮像する。撮像素子２３はカメラ本体１１の下部に、受光面２３ａが上方から光を受けるように配置されており、光軸Ｘはデジタルカメラ１０の上下方向に延びる。対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２は、被写体からの光を撮像素子２３に導いて、被写体像を撮像素子２３上に結像させる。ここで、光軸Ｘは、ズームレンズ群２２の光軸であって上下に延び、撮像素子２３の受光面２３ａの重心（受光面上における有効画素領域の重心、要するに撮影領域の中心）を通る軸であって、受光面２３ａの法線に平行である。なお、以下述べる「受光面２３ａの法線」「光軸Ｘ」とは、特別な言及をする場合を除き、屈曲撮像光学系が後述するジンバル機構によって中立位置に支持されているときの「法線」「光軸Ｘ」である。
【００１９】
屈曲光学系２１は、開口１２に対向して設けられ、光路を下方に折り曲げるように配置される。本実施形態において屈曲光学系２１としては、ミラーが用いられるが、ミラーに限らず、プリズム等を用いて良い。対物レンズ２０は、開口１２と屈曲光学系２１の間に配置される。ズームレンズ群２２は、屈曲光学系２１と撮像素子２３との間に配置される。光軸Ｘは、屈曲光学系２１の反射面の中心を通り、反射面に対して４５゜の角度を成す。
【００２０】
以上の構成により、開口１２よりカメラ１０の厚さ方向に入射された光は、対物レンズ２０を通って屈曲光学系２１で９０°屈曲される。そして、その屈曲された光は、ズームレンズ群２２を介して、撮像素子２３に受光される。
【００２１】
屈曲撮像光学系（対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２、撮像素子２３）は、カメラの上下方向に延びるレンズ内枠４０に保持される。レンズ内枠４０は、カメラの上下方向に延びるレンズ外枠３０にさらに保持される。レンズ外枠（第１の支持部材）３０は、レンズ内枠（保持部材）４０を揺動可能に支持するとともに、カメラ本体（第２の支持部材）１１は、さらにこのレンズ外枠３０を揺動可能に支持し、屈曲撮像光学系は、いわゆるジンバル機構により支持される。なお、ズームレンズ群２２は第１レンズ群２２ａ、第２レンズ群２２ｂ、第３レンズ群２２ｃの３つのレンズ群で構成されている。
【００２２】
レンズ内枠４０は、受光面２３ａの法線に対して垂直な同一線上において、レンズ内枠４０の左面４０Ｌおよび右面４０Ｒの略中央部から、左右方向にそれぞれ突出するピッチ軸部４１、４２を有する。ピッチ軸部４１、４２は、それぞれ、レンズ外枠３０に設けられたピッチ軸受け部３３、３４に回転自在に係合される。これにより、レンズ内枠４０は、受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に、レンズ外枠３０によって支持される。
【００２３】
レンズ外枠３０は、光軸Ｘと一致するように、カメラ１０の上下方向に突出するヨー軸部３１、３２を有する。ヨー軸部３１、３２は、それぞれレンズ外枠３０の下面３０Ｄおよび上面３０Ｕの略中央から突出し、それぞれカメラ本体１１内部に設けられヨー軸受け部５３、５４に回転自在に係合される。これにより、レンズ外枠３０は、光軸Ｘに一致するヨー軸Ｙを中心に揺動自在に、カメラ本体１１に支持される。なお、ヨー軸部３１、３２（すなわち、ヨー軸Ｙ）の設けられる位置は光軸Ｘ上に限らず、光軸Ｘに平行な同一線上であれば良く、すなわちヨー軸Ｙは、受光面２３ａの法線に平行であれば良い。
【００２４】
ここで、レンズ外枠３０から下方向に向けて突出するヨー軸部３２は、上方向に向けて突出するヨー軸部３１に比べ長く、またカメラの下面１１Ｄに設けられたヨー軸受け部５４も下面１１Ｄから上方に向けて突出して設けられる。したがって、レンズ外枠３０と、カメラ本体１１の下面１１Ｄの間には、一定の間隙が設けられ、この間隙にレンズ外枠３０を揺動するための第１の駆動機構が設けられる。すなわち、第１の駆動機構は、光軸Ｘ（すなわち、ヨー軸Ｙ）上において、撮像素子２３の背面側に配設される。
【００２５】
第１の駆動機構は、ヨーコイル５５、第１および第２永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、軟磁性体材料から成るヨーク５７を有する。ヨーク５７は、図３に示すようにカメラ本体の下面１１Ｄに固定される下面５７Ａと、下面５７Ａに連設されカメラ本体の前面１１Ｆに沿って広がる側面５７Ｂと、側面５７Ｂに連設され下面５７Ａに対向して設けられる上面５７Ｃとから構成され、ピッチ軸Ｐに沿って見ると、その断面形状が略コの字形状を呈する。下面５７Ａ、側面５７Ｂ、および上面５７Ｃは、ピッチ軸Ｐの延びる方向に略同一の長さで延びる。なお、下面５７Ａ、上面５７Ｃは、それぞれ、ヨー軸部３２（またはヨー軸受け部５４）をヨーク５７に挿通させるために、コの字形状の開口側から、その幅方向（図３の左右方向）のほぼ全体に亘って切り欠かれた切欠き部５７Ｄ、５７Ｅを有する（図２参照）。この切欠き部５７Ｄ、５７Ｅは、下面５７Ａ、上面５７Ｃの長手方向の略中央部に位置し、ヨー軸Ｙは、下面５７Ａおよび上面５７Ｃの略中央を挿通するように設けられる。
【００２６】
ヨーク５７のコの字型の凹部内部には、ヨーコイル５５、第１および第２永久磁石５６Ａ、５６Ｂが設けられる。ヨーコイル５５は、固定部材５５Ｂを介してレンズ外枠３０の下面３０Ｄに固定されている。ヨーコイル５５は扁平コイルであって、ヨーコイル５５の導線は、ヨー軸Ｙに対して垂直な垂直面において中空部５５Ａを中心に捲かれ、その中空部５５Ａの中心にヨー軸部３２（またはヨー軸受け部５４）が挿通される。そして、ヨーコイル５５は、その長手方向がヨーク５７の長さと略同一にピッチ軸Ｐの方向に延びる。また中空部５５Ａの端には、固定部材５５Ｂに固定されるホールセンサ５９が設けられる。ホールセンサ５９は、固定部材５５Ｂ、すなわちレンズ外枠３０の変位量を検出する。ここで、検出される変位量は、デジタルカメラ１０の厚さ方向の変位量である。第１永久磁石５６Ａおよび第２永久磁石５６Ｂは、切欠き部５７Ｄをこれらの間に配置して、下面５７Ａの上に固定される。
【００２７】
ヨーコイル５５に電流が流されると、ヨーコイル５５の固定部材５５Ｂに電磁力が作用され、固定部材５５Ｂに連接されたレンズ外枠３０は、この電磁力により、ヨー軸Ｙを中心にヨーイング方向に揺動させられる。
【００２８】
レンズ内枠４０から右方向に向けて突出するピッチ軸部４２は、左方向に向けて突出するピッチ軸部４１に比べ長く、またレンズ外枠３０の右面３０Ｒに設けられたピッチ軸受け部３４もレンズ外枠３０の内部に向けて突出して設けられる。したがって、レンズ内枠４０と、右面３０Ｒの間には、一定の間隙が設けられ、この間隙にレンズ内枠４０を揺動するための第２の駆動機構が設けられる。そして、第２の駆動機構は、レンズ外枠３０の内部において、ピッチ軸Ｐ上に配設される。
【００２９】
第２の駆動機構は、第１の駆動機構と同様な構成であって、ピッチコイル７５、第１および第２永久磁石７６Ａ、７６Ｂ、ヨーク７７を有する。ヨーク７７は、カメラ外枠３０の右面３０Ｒに固定される下面７７Ａと、下面７７Ａに連設されカメラ本体の前面１１Ｆに沿って広がる側面７７Ｂと、側面７７Ｂに連設され下面７７Ａに対向して設けられる上面７７Ｃとから構成され、ヨー軸Ｙに沿って見ると、その断面形状が略コの字形状を呈する。下面７７Ａ、側面７７Ｂ、および上面７７Ｃは、ヨー軸Ｙの延びる方向に略同一の長さで延びる。なお、下面７７Ａ、上面７７Ｃは、それぞれ、ピッチ軸部４２（またはピッチ軸受け部３４）を、ヨーク７７に挿通させるために、コの字形状の開口側から、その幅方向（図３の左右方向）のほぼ全体に亘って切り欠かれた切欠き部７７Ｄ、７７Ｅを有する。この切欠き部７７Ｄ、７７Ｅは、下面７７Ａ、上面７７Ｃの長手方向の略中央部に位置し、すなわちピッチ軸Ｐは、下面７７Ａ、上面７７Ｃの略中央を挿通するように設けられる。
【００３０】
ヨーク７７のコの字型の凹部内部には、ピッチコイル７５、第１および第２永久磁石７６Ａ、７６Ｂが設けられる。ピッチコイル７５は、固定部材７５Ｂを介してレンズ内枠４０の右面４０Ｒに固定されている。ピッチコイル７５は扁平コイルであって、ピッチコイル７５の導線は、ピッチ軸部４１、４２に対して垂直な垂直面において中空部７５Ａを中心に捲かれ、その中空部７５Ａの中心にピッチ軸Ｐが挿通される。そして、ピッチコイル７５は、その長手方向がヨーク７７の長さと略同一にヨー軸Ｙの方向に延びる。また、中空部７５Ａの端には、固定部材７５Ｂに固定されるホールセンサ７９が設けられる。ホールセンサ７９は、固定部材７５Ｂ、すなわちレンズ内枠４０の変位量を検出する。ここで、検出される変位量は、デジタルカメラ１０の厚さ方向の変位量である。第１永久磁石７６Ａおよび第２永久磁石７６Ｂは、切欠き部７７Ｄをこれらの間に配置して、下面７７Ａの上に固定される。
【００３１】
ピッチコイル７５に電流が流されると、ピッチコイル７５の固定部材７５Ｂに電磁力が作用され、固定部材７５Ｂに連接されたレンズ内枠３０は、この電磁力により、ピッチ軸Ｐを中心にピッチング方向に揺動させられる。
【００３２】
以上のように本実施形態においては、屈曲撮像光学系は、レンズ内枠４０に保持され、このレンズ内枠４０は、レンズ外枠３０によってピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に支持される。したがって、レンズ内枠４０、すなわち屈曲撮像光学系は、レンズ外枠３０に対して揺動可能である。また、レンズ外枠３０は、カメラ本体１１に対して、ヨー軸Ｙを中心に揺動自在に支持され、カメラ本体１１に対して揺動可能である。以上の構成により、屈曲撮像光学系は、カメラ本体１１に対して、ピッチ軸Ｐを中心に揺動可能であるとともに、ヨー軸Ｙを中心に揺動可能である。
【００３３】
そして、本実施形態においては、レンズ外枠３０の揺動中心であるヨー軸Ｙは、受光面２３ａの法線に平行に設けられ、これにより、第１駆動機構は、受光面２３ａの法線の平行線上に配設させることができる。したがって、第１駆動機構をレンズ外枠３０の周囲に配設させる必要がないので、カメラ本体１１の厚さを薄くすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、揺動中心であるヨー軸Ｙが、光軸Ｘ（すなわち受光面２３ａの重心）と一致、また光軸Ｘに近接して設けられる場合、屈曲撮像光学系を揺動させたとしても、遠心力があまり発生しない。したがって、小さい駆動力で屈曲撮像光学系を揺動させることができる。さらに、遠心力の影響が少ないので、屈曲撮像光学系を、誤差なく目標位置に揺動変位させることができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、レンズ外枠３０が受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動させられ、レンズ内枠４０が受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動させられたが、レンズ内枠４０が受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動させられ、レンズ外枠３０が受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動させられても良い。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、撮像面２３ａの法線は、カメラ本体１１の上下方向に延びるが、カメラ本体１１の左右方向に延びても良い。また、カメラ本体１１の形態が異なれば、撮像素子２３の法線は、他の方向に延びても良い。
【００３７】
図４に本実施形態に係るデジタルカメラ１０の回路構成図を示す。デジタルカメラ１０に設けられたＣＰＵ１２１は、デジタルカメラ１０の全体の動作を制御する。デジタルカメラ１０の撮像に関する部分は、主電源のオンオフ切り替えを行うレリーズボタン１５（図１参照）、電源ボタン１６（図１参照）、撮像素子２３を含む屈曲撮像光学系、ＬＣＤモニタ１１７、ＣＰＵ１２１、撮像ブロック１２２、ＡＥ部１２３、およびＡＦ部１２４から構成される。電源ボタン１６の押下に対応してＰｏｎスイッチ１６ａのオンオフ状態が切り替えられ、これによりデジタルカメラ１０の電源のオンオフ状態が切り替えられる。撮像素子２３は、撮像ブロック１２２によって駆動させられ、受光面２３ａ（図２参照）に受光された像が、画像信号に変換され、その画像信号は撮像ブロック１２２を介してＣＰＵ１２１に入力される。入力された画像信号は、ＬＣＤモニタ１１７に撮像された画像として表示される。なお、ＬＣＤモニタ１１７は、例えばカメラ本体１１の背面側に設けられる。
【００３８】
レリーズボタン１５は、半押しすることにより測光スイッチ１２ａがオン状態にされ測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすることによりレリーズスイッチ１３ａがオン状態にされ撮影が行われ、撮影画像がメモリに記録される。撮影動作においては、フラッシュ発光部１３が適宜駆動され、被写体に向けてフラッシュ光が照射される。
【００３９】
ＡＥ部１２３は、測光センサ１４（図１参照）を用いて、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。ＡＦ部１２４は、測距センサ１８（図１参照）を用い測距を行い、この測距結果に基づきズームレンズ群２２の第１レンズ群２２ａを光軸Ｘ方向に変位させ焦点調節を行う。なお、ズームレンズ群２２の第２レンズ群２２ｂおよび第３レンズ群２２ｃを光軸Ｘ方向に変位させて、撮像素子２３に結像される像の倍率を変更することも可能である。
【００４０】
デジタルカメラ１０の像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン１７（図１参照）、ＣＰＵ１２１、角速度検出部１２５、ドライバ回路１２９、位置検出部１４６、及びヨーコイル５５、ピッチコイル７５等を含む第１および第２駆動機構から構成される。
【００４１】
像ブレ補正ボタン１７が押下されると、像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされ、測光など他の動作と独立して、角速度検出部１２５、位置検出部１４６、及びドライバ回路１２９等が駆動されて、一定時間ごとに像ブレ補正が行われる。本実施形態ではこの一定時間を１ｍｓであるとして説明する。
【００４２】
角速度検出部１２５は、第１、第２角度センサ１２６、１２７、およびアンプ・ハイパスフィルタ回路１２８を有する。第１、第２角度センサ１２６、１２７は、それぞれデジタルカメラ本体１１に固定され、デジタルカメラ１０の手ぶれ等によるぶれを検出する。位置検出部１４６は、ホールセンサ５９、７９およびホール素子信号処理回路１４５で構成される。
【００４３】
第１角度センサ１２６は、カメラ本体１１のヨー軸Ｙを中心に回転するヨーイング方向の一定時間（１ｍｓ）ごとのヨー角速度を検出し、第２角度センサ１２７は、カメラ本体１１のピッチ軸Ｐを中心に回転するピッチング方向の一定時間（１ｍｓ）ごとのピッチ角速度を検出する。アンプ・ハイパスフィルタ回路１２８は、角速度に関する信号を増幅した後、第１、第２角速度センサ１２６、１２７のヌル電圧やパンニングをカットし、ヨー角度速度ｖｙ、ピッチ角速度ｖｐとしてアナログ信号をＣＰＵ１２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力する。
【００４４】
ＣＰＵ１２１は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力されたヨー角度速度ｖｙ、ピッチ角速度ｖｐをＡ／Ｄ変換した後、焦点距離などを考慮した変換係数によって一定時間（１ｍｓ）に生じた像ぶれ量を演算する。ここで、像ぶれ量は、ヨー角度速度ｖｙからヨーイング方向の像ぶれ量が、ピッチ角速度ｖｐからピッチング方向の像ぶれ量が演算される。ＣＰＵ１２１は、演算により求めたヨーイング方向の像ぶれ量に応じて、像ぶれを補正するための屈曲撮像光学系のヨーイング方向に揺動すべき目標角度位置ｓｙを演算する。また、ＣＰＵ１２１は、ピッチング方向の像ぶれ量に応じて、像ぶれを補正するための屈曲撮像光学系のピッチング方向に揺動すべき目標角度位置ｓｐを演算する。
【００４５】
ＣＰＵ１２１では、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０をそれぞれ目標角度位置ｓｙ、ｓｐに揺動させるための必要な駆動力がそれぞれ計算される。そして、その必要な駆動力は、第１および第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐとして、それぞれＣＰＵ１２１のＰＷＭ０およびＰＷＮ１からドライバ回路１２９に出力される。ドライバ回路１２９では、この第１、第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐに応じて、ヨーコイル５５、ピッチコイル７５に電力がそれぞれ供給され、これによりレンズ外枠３０、レンズ内枠４０がそれぞれ揺動させられる。
【００４６】
ホールセンサ５９、７９は、それぞれレンズ外枠３０、およびレンズ内枠４０のカメラ厚さ方向における変位量を検出する。検出された変位量は、ホール素子信号処理回路１４５を介して、位置検出信号ｌｙ、ｌｐとしてＣＰＵ１２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に入力され、Ａ／Ｄ変換される。ここで、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の揺動量は微少であるので、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の厚さ方向の変位量から、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐがそれぞれ近似可能である。したがって、ＣＰＵ１２１では、Ａ／Ｄ変換された位置検出信号ｌｙ、ｌｐに基づいて、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０それぞれの揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐが算出される。
【００４７】
第１および第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐは、この目標角度位置ｓｐ、ｓｙおよび、揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐにより、ＰＩＤ制御される。したがって、コイル５５、７５の駆動力は、ホールセンサ５９および７９によって検出された揺動量を参照しつつ、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０が目標角度位置ｓｐ、ｓｙに変位できるように制御される。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、第１角度センサ１２６によってヨーイング方向の揺れが検出された場合、ドライバ回路１２９によって、レンズ外枠３０（すなわち屈曲撮像光学系）がその揺れ方向とは逆方向のヨーイング方向に揺動させられる。これにより、撮像素子に発生するヨーイング方向の像ぶれが減少させられる。一方、第２角度センサ１２７で検出されたピッチング方向の揺れを打ち消すように、ドライバ回路１２９によって、レンズ内枠４０（すなわち屈曲撮像光学系）がその揺れ方向とは逆のピッチング方向に揺動させられる。これにより、撮像素子に発生するピッチング方向の像ぶれは減少させられる。
【００４９】
また、レンズ内枠４０およびレンズ外枠３０の揺動は、ホールセンサ５９、７９により検知されたレンズ内枠４０およびレンズ外枠３０の揺動量が検出されつつＰＩＤ制御される。したがって、本実施形態では、屈曲撮像光学系を、目標角度位置ｓｙ、ｓｐに確実に揺動変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係るデジタルカメラの模式的な正面図である。
【図２】デジタルカメラの内部構造を示す背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構造を示す側面図である。
【図４】デジタルカメラの回路構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ デジタルカメラ
１１ カメラ本体
１２ 開口
２０ 対物レンズ
２１ 屈曲光学系
２２ ズームレンズ群
２３ 撮像素子
２３ａ 受光面
３０ レンズ外枠
３１、３２ ヨー軸部
３３、３４ ピッチ軸受け部
４０ レンズ内枠
４１、４２ ピッチ軸部
５３、５４ ヨー軸受け部
５５ ヨーコイル
５７、７７ ヨーク
７５ ピッチコイル
Ｐ ピッチ軸
Ｘ 光軸
Ｙ ヨー軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置等における像ぶれ補正装置に関し、特にジンバル機構を利用した像ぶれ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラなどの撮像装置において撮像中に生じた手ぶれを補正するために、撮像装置の振動を検出し、その検出された振動量に応じて、撮像光学系の位置を補正する像ぶれ補正装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、撮像光学系の光軸に垂直な２方向に補正レンズを変位させ、撮像光学系を偏心させる像ぶれ補正装置が記載されている。また、特許文献２には、いわゆるジンバル機構を利用した像ぶれ補正装置が記載されている。この像ぶれ補正装置によれば、撮像素子を、その光軸に垂直なヨー軸およびピッチ軸を中心に回転させることにより、像ふれが補正される。
【特許文献１】特許第２６４１１７２号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年デジタルカメラの小型化の要望は強く、例えば屈曲光学系が搭載されたデジタルカメラが普及しつつなる。このような屈曲光学系搭載型のカメラは、レンズユニットをカメラの厚さ方向に並べる必要がないので、カメラの厚さを薄くすることができる。
【０００５】
しかし、特許文献１に記載される像ぶれ補正装置においては、補正レンズを変位させるための第１および第２の扁平コイルが設けられ、この第１および第２の扁平コイルは、補正レンズと同一平面上に広がるように設けなければならない。また同様に、特許文献２に記載の像ぶれ補正装置においても、撮像素子を回転させるために、第１および第２のコイルを設け、それらコイルはいずれもレンズの周囲に配置しなければならない。
【０００６】
したがって、特許文献１または２に記載される像ぶれ補正装置を、屈曲光学系搭載型のカメラに適用しようとすると、カメラの厚みが厚くなってしまい、デジタルカメラの小型化が困難になる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る像ぶれ補正装置は、被写体からの光を屈曲させる屈曲光学系と、屈曲光学系によって屈曲させられた光を受光する撮像素子とを含む屈曲撮像光学系を、撮像素子の受光面上に結像される被写体像のぶれを補正するために変位させる。そして、この像ぶれ補正装置は、撮像素子の受光面の法線に平行な第１軸を中心に屈曲撮像光学系を揺動変位させる第１駆動手段と、撮像素子の受光面の法線に対して垂直な第２軸を中心に屈曲撮像光学系を揺動変位させる第２駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
以上の構成によれば、第１駆動手段を、撮像素子の受光面の法線の平行線上に効率良く配設させることができるので、像ぶれ補正装置の小型化を達成することができる。また、第１軸が撮像素子の受光面の重心に一致、また近接する場合、屈曲撮像光学系を、遠心力があまり発生させないように揺動させることができ、これにより屈曲撮像光学系を、少ない駆動力で揺動させ、また揺動の制御を容易にすることができる。
【０００９】
また、このような構成によれば、例えば撮像素子の法線が撮像装置の厚さ方向に対して垂直な場合、例えば屈曲撮像光学系の周辺部に第１駆動手段を設けなくても良いので、撮像装置の厚さを薄くすることができる。
【００１０】
第１駆動手段は、撮像素子の背面側に設けられることが好ましい。これにより、より効率良く、第１駆動手段を配設することができる。
【００１１】
第１駆動手段は、例えば屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有す。このコイルの導線は、例えば第１軸の周りに、第１軸と垂直な垂直面に沿って捲かれている。また、例えばコイルは、その長手方向が第２軸の方向になるように捲かれる。このような構成によれば、コイルは、屈曲撮像光学系を効率よく揺動できるとともに、効率的に配設される。
【００１２】
第２駆動手段は、例えば屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有す。このコイルの導線は、例えば第２軸の周りに、この第２軸と垂直な垂直面に沿って捲かれている。また、例えばコイルは、その長手方向が第１軸の方向になるように捲かれる。このような構成によれば、コイルは、屈曲撮像光学系を効率よく揺動できるとともに、効率的に配設される。
【００１３】
本発明に係る像ぶれ補正装置は、屈曲撮像光学系を、第１軸または第２軸のいずれか一方の軸を中心に揺動自在に支持する第１の支持部材と、第１の支持部材を、他方の軸を中心に揺動支持する第２の支持部材とを備えることが好ましい。この場合、屈曲撮像光学系は、さらに保持部材に保持され、この保持部材が第１の支持部材に揺動自在に支持されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
第１駆動手段を、撮像素子の法線上、または法線に平行な同一線上の位置に効率良く配設させることができるので、像ぶれ補正装置が設けられる撮像装置の小型化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、撮像装置がデジタルカメラである場合について、説明するが、撮像装置はデジタルカメラに限定されるわけではない。
【００１６】
本実施形態に係るデジタルカメラ１０を、前方から見た正面図を図１に示す。デジタルカメラ１０は、略直方体で厚さ方向に薄いカメラ本体１１を有し、カメラ本体１１の内部には後述する撮影屈曲光学系が収容されている。カメラ本体１１の前面１１Ｆ上部には、屈曲撮像光学系の前面を露出させるための開口１２が設けられる。前面１１Ｆにおいて、開口１２の横にはフラッシュ発光部１３、測光センサ１４、および測距センサ１８が設けられる。本体１１の上面１１Ｕには、レリーズボタン１５、電源ボタン１６、および補正スイッチ１７が設けられている。
【００１７】
図２は、カメラ本体１１の内部構造を示す背面図である。図３は、カメラ本体１１の内部構造を示す側面図である。カメラ本体１１の内部を背面側から見ると図２に示すようにその大部分は、回路基板１００で占められ、その回路基板１００は、背面から見ると、カメラ本体１１の左側に配置される。回路基板１００には、後述するＣＰＵ１２１やＬＣＤモニタ１１７等が設けられる。カメラ本体１１の内部の右側には、レンズ外枠３０が設けられ、レンズ外枠３０内には、レンズ内枠４０を介して、屈曲撮像光学系が支持される。なお、以下の説明における左右上下とは、特別な言及をする場合を除き、図２に示すようにカメラ本体１１を背面側から見たときの左右上下をいう。
【００１８】
屈曲撮像光学系は、対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２、撮像素子２３を備える。撮像素子２３は、受光面２３ａを備え、その受光面２３ａが受光した光を画像信号に変換することにより画像を撮像する。撮像素子２３はカメラ本体１１の下部に、受光面２３ａが上方から光を受けるように配置されており、光軸Ｘはデジタルカメラ１０の上下方向に延びる。対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２は、被写体からの光を撮像素子２３に導いて、被写体像を撮像素子２３上に結像させる。ここで、光軸Ｘは、ズームレンズ群２２の光軸であって上下に延び、撮像素子２３の受光面２３ａの重心（受光面上における有効画素領域の重心、要するに撮影領域の中心）を通る軸であって、受光面２３ａの法線に平行である。なお、以下述べる「受光面２３ａの法線」「光軸Ｘ」とは、特別な言及をする場合を除き、屈曲撮像光学系が後述するジンバル機構によって中立位置に支持されているときの「法線」「光軸Ｘ」である。
【００１９】
屈曲光学系２１は、開口１２に対向して設けられ、光路を下方に折り曲げるように配置される。本実施形態において屈曲光学系２１としては、ミラーが用いられるが、ミラーに限らず、プリズム等を用いて良い。対物レンズ２０は、開口１２と屈曲光学系２１の間に配置される。ズームレンズ群２２は、屈曲光学系２１と撮像素子２３との間に配置される。光軸Ｘは、屈曲光学系２１の反射面の中心を通り、反射面に対して４５゜の角度を成す。
【００２０】
以上の構成により、開口１２よりカメラ１０の厚さ方向に入射された光は、対物レンズ２０を通って屈曲光学系２１で９０°屈曲される。そして、その屈曲された光は、ズームレンズ群２２を介して、撮像素子２３に受光される。
【００２１】
屈曲撮像光学系（対物レンズ２０、屈曲光学系２１、ズームレンズ群２２、撮像素子２３）は、カメラの上下方向に延びるレンズ内枠４０に保持される。レンズ内枠４０は、カメラの上下方向に延びるレンズ外枠３０にさらに保持される。レンズ外枠（第１の支持部材）３０は、レンズ内枠（保持部材）４０を揺動可能に支持するとともに、カメラ本体（第２の支持部材）１１は、さらにこのレンズ外枠３０を揺動可能に支持し、屈曲撮像光学系は、いわゆるジンバル機構により支持される。なお、ズームレンズ群２２は第１レンズ群２２ａ、第２レンズ群２２ｂ、第３レンズ群２２ｃの３つのレンズ群で構成されている。
【００２２】
レンズ内枠４０は、受光面２３ａの法線に対して垂直な同一線上において、レンズ内枠４０の左面４０Ｌおよび右面４０Ｒの略中央部から、左右方向にそれぞれ突出するピッチ軸部４１、４２を有する。ピッチ軸部４１、４２は、それぞれ、レンズ外枠３０に設けられたピッチ軸受け部３３、３４に回転自在に係合される。これにより、レンズ内枠４０は、受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に、レンズ外枠３０によって支持される。
【００２３】
レンズ外枠３０は、光軸Ｘと一致するように、カメラ１０の上下方向に突出するヨー軸部３１、３２を有する。ヨー軸部３１、３２は、それぞれレンズ外枠３０の下面３０Ｄおよび上面３０Ｕの略中央から突出し、それぞれカメラ本体１１内部に設けられヨー軸受け部５３、５４に回転自在に係合される。これにより、レンズ外枠３０は、光軸Ｘに一致するヨー軸Ｙを中心に揺動自在に、カメラ本体１１に支持される。なお、ヨー軸部３１、３２（すなわち、ヨー軸Ｙ）の設けられる位置は光軸Ｘ上に限らず、光軸Ｘに平行な同一線上であれば良く、すなわちヨー軸Ｙは、受光面２３ａの法線に平行であれば良い。
【００２４】
ここで、レンズ外枠３０から下方向に向けて突出するヨー軸部３２は、上方向に向けて突出するヨー軸部３１に比べ長く、またカメラの下面１１Ｄに設けられたヨー軸受け部５４も下面１１Ｄから上方に向けて突出して設けられる。したがって、レンズ外枠３０と、カメラ本体１１の下面１１Ｄの間には、一定の間隙が設けられ、この間隙にレンズ外枠３０を揺動するための第１の駆動機構が設けられる。すなわち、第１の駆動機構は、光軸Ｘ（すなわち、ヨー軸Ｙ）上において、撮像素子２３の背面側に配設される。
【００２５】
第１の駆動機構は、ヨーコイル５５、第１および第２永久磁石５６Ａ、５６Ｂ、軟磁性体材料から成るヨーク５７を有する。ヨーク５７は、図３に示すようにカメラ本体の下面１１Ｄに固定される下面５７Ａと、下面５７Ａに連設されカメラ本体の前面１１Ｆに沿って広がる側面５７Ｂと、側面５７Ｂに連設され下面５７Ａに対向して設けられる上面５７Ｃとから構成され、ピッチ軸Ｐに沿って見ると、その断面形状が略コの字形状を呈する。下面５７Ａ、側面５７Ｂ、および上面５７Ｃは、ピッチ軸Ｐの延びる方向に略同一の長さで延びる。なお、下面５７Ａ、上面５７Ｃは、それぞれ、ヨー軸部３２（またはヨー軸受け部５４）をヨーク５７に挿通させるために、コの字形状の開口側から、その幅方向（図３の左右方向）のほぼ全体に亘って切り欠かれた切欠き部５７Ｄ、５７Ｅを有する（図２参照）。この切欠き部５７Ｄ、５７Ｅは、下面５７Ａ、上面５７Ｃの長手方向の略中央部に位置し、ヨー軸Ｙは、下面５７Ａおよび上面５７Ｃの略中央を挿通するように設けられる。
【００２６】
ヨーク５７のコの字型の凹部内部には、ヨーコイル５５、第１および第２永久磁石５６Ａ、５６Ｂが設けられる。ヨーコイル５５は、固定部材５５Ｂを介してレンズ外枠３０の下面３０Ｄに固定されている。ヨーコイル５５は扁平コイルであって、ヨーコイル５５の導線は、ヨー軸Ｙに対して垂直な垂直面において中空部５５Ａを中心に捲かれ、その中空部５５Ａの中心にヨー軸部３２（またはヨー軸受け部５４）が挿通される。そして、ヨーコイル５５は、その長手方向がヨーク５７の長さと略同一にピッチ軸Ｐの方向に延びる。また中空部５５Ａの端には、固定部材５５Ｂに固定されるホールセンサ５９が設けられる。ホールセンサ５９は、固定部材５５Ｂ、すなわちレンズ外枠３０の変位量を検出する。ここで、検出される変位量は、デジタルカメラ１０の厚さ方向の変位量である。第１永久磁石５６Ａおよび第２永久磁石５６Ｂは、切欠き部５７Ｄをこれらの間に配置して、下面５７Ａの上に固定される。
【００２７】
ヨーコイル５５に電流が流されると、ヨーコイル５５の固定部材５５Ｂに電磁力が作用され、固定部材５５Ｂに連接されたレンズ外枠３０は、この電磁力により、ヨー軸Ｙを中心にヨーイング方向に揺動させられる。
【００２８】
レンズ内枠４０から右方向に向けて突出するピッチ軸部４２は、左方向に向けて突出するピッチ軸部４１に比べ長く、またレンズ外枠３０の右面３０Ｒに設けられたピッチ軸受け部３４もレンズ外枠３０の内部に向けて突出して設けられる。したがって、レンズ内枠４０と、右面３０Ｒの間には、一定の間隙が設けられ、この間隙にレンズ内枠４０を揺動するための第２の駆動機構が設けられる。そして、第２の駆動機構は、レンズ外枠３０の内部において、ピッチ軸Ｐ上に配設される。
【００２９】
第２の駆動機構は、第１の駆動機構と同様な構成であって、ピッチコイル７５、第１および第２永久磁石７６Ａ、７６Ｂ、ヨーク７７を有する。ヨーク７７は、カメラ外枠３０の右面３０Ｒに固定される下面７７Ａと、下面７７Ａに連設されカメラ本体の前面１１Ｆに沿って広がる側面７７Ｂと、側面７７Ｂに連設され下面７７Ａに対向して設けられる上面７７Ｃとから構成され、ヨー軸Ｙに沿って見ると、その断面形状が略コの字形状を呈する。下面７７Ａ、側面７７Ｂ、および上面７７Ｃは、ヨー軸Ｙの延びる方向に略同一の長さで延びる。なお、下面７７Ａ、上面７７Ｃは、それぞれ、ピッチ軸部４２（またはピッチ軸受け部３４）を、ヨーク７７に挿通させるために、コの字形状の開口側から、その幅方向（図３の左右方向）のほぼ全体に亘って切り欠かれた切欠き部７７Ｄ、７７Ｅを有する。この切欠き部７７Ｄ、７７Ｅは、下面７７Ａ、上面７７Ｃの長手方向の略中央部に位置し、すなわちピッチ軸Ｐは、下面７７Ａ、上面７７Ｃの略中央を挿通するように設けられる。
【００３０】
ヨーク７７のコの字型の凹部内部には、ピッチコイル７５、第１および第２永久磁石７６Ａ、７６Ｂが設けられる。ピッチコイル７５は、固定部材７５Ｂを介してレンズ内枠４０の右面４０Ｒに固定されている。ピッチコイル７５は扁平コイルであって、ピッチコイル７５の導線は、ピッチ軸部４１、４２に対して垂直な垂直面において中空部７５Ａを中心に捲かれ、その中空部７５Ａの中心にピッチ軸Ｐが挿通される。そして、ピッチコイル７５は、その長手方向がヨーク７７の長さと略同一にヨー軸Ｙの方向に延びる。また、中空部７５Ａの端には、固定部材７５Ｂに固定されるホールセンサ７９が設けられる。ホールセンサ７９は、固定部材７５Ｂ、すなわちレンズ内枠４０の変位量を検出する。ここで、検出される変位量は、デジタルカメラ１０の厚さ方向の変位量である。第１永久磁石７６Ａおよび第２永久磁石７６Ｂは、切欠き部７７Ｄをこれらの間に配置して、下面７７Ａの上に固定される。
【００３１】
ピッチコイル７５に電流が流されると、ピッチコイル７５の固定部材７５Ｂに電磁力が作用され、固定部材７５Ｂに連接されたレンズ内枠３０は、この電磁力により、ピッチ軸Ｐを中心にピッチング方向に揺動させられる。
【００３２】
以上のように本実施形態においては、屈曲撮像光学系は、レンズ内枠４０に保持され、このレンズ内枠４０は、レンズ外枠３０によってピッチ軸Ｐを中心に揺動自在に支持される。したがって、レンズ内枠４０、すなわち屈曲撮像光学系は、レンズ外枠３０に対して揺動可能である。また、レンズ外枠３０は、カメラ本体１１に対して、ヨー軸Ｙを中心に揺動自在に支持され、カメラ本体１１に対して揺動可能である。以上の構成により、屈曲撮像光学系は、カメラ本体１１に対して、ピッチ軸Ｐを中心に揺動可能であるとともに、ヨー軸Ｙを中心に揺動可能である。
【００３３】
そして、本実施形態においては、レンズ外枠３０の揺動中心であるヨー軸Ｙは、受光面２３ａの法線に平行に設けられ、これにより、第１駆動機構は、受光面２３ａの法線の平行線上に配設させることができる。したがって、第１駆動機構をレンズ外枠３０の周囲に配設させる必要がないので、カメラ本体１１の厚さを薄くすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、揺動中心であるヨー軸Ｙが、光軸Ｘ（すなわち受光面２３ａの重心）と一致、また光軸Ｘに近接して設けられる場合、屈曲撮像光学系を揺動させたとしても、遠心力があまり発生しない。したがって、小さい駆動力で屈曲撮像光学系を揺動させることができる。さらに、遠心力の影響が少ないので、屈曲撮像光学系を、誤差なく目標位置に揺動変位させることができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、レンズ外枠３０が受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動させられ、レンズ内枠４０が受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動させられたが、レンズ内枠４０が受光面２３ａの法線に平行なヨー軸Ｙを中心に揺動させられ、レンズ外枠３０が受光面２３ａの法線に垂直なピッチ軸Ｐを中心に揺動させられても良い。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、撮像面２３ａの法線は、カメラ本体１１の上下方向に延びるが、カメラ本体１１の左右方向に延びても良い。また、カメラ本体１１の形態が異なれば、撮像素子２３の法線は、他の方向に延びても良い。
【００３７】
図４に本実施形態に係るデジタルカメラ１０の回路構成図を示す。デジタルカメラ１０に設けられたＣＰＵ１２１は、デジタルカメラ１０の全体の動作を制御する。デジタルカメラ１０の撮像に関する部分は、主電源のオンオフ切り替えを行うレリーズボタン１５（図１参照）、電源ボタン１６（図１参照）、撮像素子２３を含む屈曲撮像光学系、ＬＣＤモニタ１１７、ＣＰＵ１２１、撮像ブロック１２２、ＡＥ部１２３、およびＡＦ部１２４から構成される。電源ボタン１６の押下に対応してＰｏｎスイッチ１６ａのオンオフ状態が切り替えられ、これによりデジタルカメラ１０の電源のオンオフ状態が切り替えられる。撮像素子２３は、撮像ブロック１２２によって駆動させられ、受光面２３ａ（図２参照）に受光された像が、画像信号に変換され、その画像信号は撮像ブロック１２２を介してＣＰＵ１２１に入力される。入力された画像信号は、ＬＣＤモニタ１１７に撮像された画像として表示される。なお、ＬＣＤモニタ１１７は、例えばカメラ本体１１の背面側に設けられる。
【００３８】
レリーズボタン１５は、半押しすることにより測光スイッチ１２ａがオン状態にされ測光や測距及び合焦動作が行われ、全押しすることによりレリーズスイッチ１３ａがオン状態にされ撮影が行われ、撮影画像がメモリに記録される。撮影動作においては、フラッシュ発光部１３が適宜駆動され、被写体に向けてフラッシュ光が照射される。
【００３９】
ＡＥ部１２３は、測光センサ１４（図１参照）を用いて、被写体の測光動作を実行して露光値を演算し、この露光値に基づき撮影に必要となる絞り値及び露光時間を演算する。ＡＦ部１２４は、測距センサ１８（図１参照）を用い測距を行い、この測距結果に基づきズームレンズ群２２の第１レンズ群２２ａを光軸Ｘ方向に変位させ焦点調節を行う。なお、ズームレンズ群２２の第２レンズ群２２ｂおよび第３レンズ群２２ｃを光軸Ｘ方向に変位させて、撮像素子２３に結像される像の倍率を変更することも可能である。
【００４０】
デジタルカメラ１０の像ブレ補正に関する部分は、像ブレ補正ボタン１７（図１参照）、ＣＰＵ１２１、角速度検出部１２５、ドライバ回路１２９、位置検出部１４６、及びヨーコイル５５、ピッチコイル７５等を含む第１および第２駆動機構から構成される。
【００４１】
像ブレ補正ボタン１７が押下されると、像ブレ補正スイッチ１４ａがオン状態にされ、測光など他の動作と独立して、角速度検出部１２５、位置検出部１４６、及びドライバ回路１２９等が駆動されて、一定時間ごとに像ブレ補正が行われる。本実施形態ではこの一定時間を１ｍｓであるとして説明する。
【００４２】
角速度検出部１２５は、第１、第２角度センサ１２６、１２７、およびアンプ・ハイパスフィルタ回路１２８を有する。第１、第２角度センサ１２６、１２７は、それぞれデジタルカメラ本体１１に固定され、デジタルカメラ１０の手ぶれ等によるぶれを検出する。位置検出部１４６は、ホールセンサ５９、７９およびホール素子信号処理回路１４５で構成される。
【００４３】
第１角度センサ１２６は、カメラ本体１１のヨー軸Ｙを中心に回転するヨーイング方向の一定時間（１ｍｓ）ごとのヨー角速度を検出し、第２角度センサ１２７は、カメラ本体１１のピッチ軸Ｐを中心に回転するピッチング方向の一定時間（１ｍｓ）ごとのピッチ角速度を検出する。アンプ・ハイパスフィルタ回路１２８は、角速度に関する信号を増幅した後、第１、第２角速度センサ１２６、１２７のヌル電圧やパンニングをカットし、ヨー角度速度ｖｙ、ピッチ角速度ｖｐとしてアナログ信号をＣＰＵ１２１のＡ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力する。
【００４４】
ＣＰＵ１２１は、Ａ／Ｄ０、Ａ／Ｄ１に入力されたヨー角度速度ｖｙ、ピッチ角速度ｖｐをＡ／Ｄ変換した後、焦点距離などを考慮した変換係数によって一定時間（１ｍｓ）に生じた像ぶれ量を演算する。ここで、像ぶれ量は、ヨー角度速度ｖｙからヨーイング方向の像ぶれ量が、ピッチ角速度ｖｐからピッチング方向の像ぶれ量が演算される。ＣＰＵ１２１は、演算により求めたヨーイング方向の像ぶれ量に応じて、像ぶれを補正するための屈曲撮像光学系のヨーイング方向に揺動すべき目標角度位置ｓｙを演算する。また、ＣＰＵ１２１は、ピッチング方向の像ぶれ量に応じて、像ぶれを補正するための屈曲撮像光学系のピッチング方向に揺動すべき目標角度位置ｓｐを演算する。
【００４５】
ＣＰＵ１２１では、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０をそれぞれ目標角度位置ｓｙ、ｓｐに揺動させるための必要な駆動力がそれぞれ計算される。そして、その必要な駆動力は、第１および第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐとして、それぞれＣＰＵ１２１のＰＷＭ０およびＰＷＮ１からドライバ回路１２９に出力される。ドライバ回路１２９では、この第１、第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐに応じて、ヨーコイル５５、ピッチコイル７５に電力がそれぞれ供給され、これによりレンズ外枠３０、レンズ内枠４０がそれぞれ揺動させられる。
【００４６】
ホールセンサ５９、７９は、それぞれレンズ外枠３０、およびレンズ内枠４０のカメラ厚さ方向における変位量を検出する。検出された変位量は、ホール素子信号処理回路１４５を介して、位置検出信号ｌｙ、ｌｐとしてＣＰＵ１２１のＡ／Ｄ２、Ａ／Ｄ３に入力され、Ａ／Ｄ変換される。ここで、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の揺動量は微少であるので、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の厚さ方向の変位量から、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０の揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐがそれぞれ近似可能である。したがって、ＣＰＵ１２１では、Ａ／Ｄ変換された位置検出信号ｌｙ、ｌｐに基づいて、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０それぞれの揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐが算出される。
【００４７】
第１および第２ＰＷＭデューティｄｙ、ｄｐは、この目標角度位置ｓｐ、ｓｙおよび、揺動量ｌｄｙ、ｌｄｐにより、ＰＩＤ制御される。したがって、コイル５５、７５の駆動力は、ホールセンサ５９および７９によって検出された揺動量を参照しつつ、レンズ外枠３０、レンズ内枠４０が目標角度位置ｓｐ、ｓｙに変位できるように制御される。
【００４８】
以上のように、本実施形態では、第１角度センサ１２６によってヨーイング方向の揺れが検出された場合、ドライバ回路１２９によって、レンズ外枠３０（すなわち屈曲撮像光学系）がその揺れ方向とは逆方向のヨーイング方向に揺動させられる。これにより、撮像素子に発生するヨーイング方向の像ぶれが減少させられる。一方、第２角度センサ１２７で検出されたピッチング方向の揺れを打ち消すように、ドライバ回路１２９によって、レンズ内枠４０（すなわち屈曲撮像光学系）がその揺れ方向とは逆のピッチング方向に揺動させられる。これにより、撮像素子に発生するピッチング方向の像ぶれは減少させられる。
【００４９】
また、レンズ内枠４０およびレンズ外枠３０の揺動は、ホールセンサ５９、７９により検知されたレンズ内枠４０およびレンズ外枠３０の揺動量が検出されつつＰＩＤ制御される。したがって、本実施形態では、屈曲撮像光学系を、目標角度位置ｓｙ、ｓｐに確実に揺動変位させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本実施形態に係るデジタルカメラの模式的な正面図である。
【図２】デジタルカメラの内部構造を示す背面図である。
【図３】デジタルカメラの内部構造を示す側面図である。
【図４】デジタルカメラの回路構成図である。
【符号の説明】
【００５１】
１０ デジタルカメラ
１１ カメラ本体
１２ 開口
２０ 対物レンズ
２１ 屈曲光学系
２２ ズームレンズ群
２３ 撮像素子
２３ａ 受光面
３０ レンズ外枠
３１、３２ ヨー軸部
３３、３４ ピッチ軸受け部
４０ レンズ内枠
４１、４２ ピッチ軸部
５３、５４ ヨー軸受け部
５５ ヨーコイル
５７、７７ ヨーク
７５ ピッチコイル
Ｐ ピッチ軸
Ｘ 光軸
Ｙ ヨー軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を屈曲させる屈曲光学系と、前記屈曲光学系によって屈曲させられた光を受光する撮像素子とを含む屈曲撮像光学系を、前記撮像素子の受光面上に結像される被写体像のぶれを補正するために変位させる像ぶれ補正装置において、
前記撮像素子の受光面の法線に平行な第１軸を中心に前記屈曲撮像光学系を揺動変位させる第１駆動手段と、
前記撮像素子の受光面の法線に対して垂直な第２軸を中心に前記屈曲撮像光学系を揺動変位させる第２駆動手段と
を備えることを特徴とする像ぶれ補正装置。
【請求項２】
前記第１駆動手段は、前記撮像素子の背面側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記第１駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その導線が前記第１軸の周りに、前記第１軸と垂直な垂直面に沿って捲かれていることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項４】
前記第１駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その長手方向が前記第２軸の方向になるように捲かれることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項５】
前記第２駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その導線が前記第２軸の周りに、前記第２軸と垂直な垂直面に沿って捲かれていることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項６】
前記第２駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その長手方向が前記第１軸の方向になるように捲かれることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項７】
前記屈曲撮像光学系を、前記第１軸または第２軸のいずれか一方の軸を中心に揺動支持する第１の支持部材と、
前記第１の支持部材を、他方の軸を中心に揺動支持する第２の支持部材と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項１】
被写体からの光を屈曲させる屈曲光学系と、前記屈曲光学系によって屈曲させられた光を受光する撮像素子とを含む屈曲撮像光学系を、前記撮像素子の受光面上に結像される被写体像のぶれを補正するために変位させる像ぶれ補正装置において、
前記撮像素子の受光面の法線に平行な第１軸を中心に前記屈曲撮像光学系を揺動変位させる第１駆動手段と、
前記撮像素子の受光面の法線に対して垂直な第２軸を中心に前記屈曲撮像光学系を揺動変位させる第２駆動手段と
を備えることを特徴とする像ぶれ補正装置。
【請求項２】
前記第１駆動手段は、前記撮像素子の背面側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記第１駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その導線が前記第１軸の周りに、前記第１軸と垂直な垂直面に沿って捲かれていることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項４】
前記第１駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その長手方向が前記第２軸の方向になるように捲かれることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項５】
前記第２駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その導線が前記第２軸の周りに、前記第２軸と垂直な垂直面に沿って捲かれていることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項６】
前記第２駆動手段は、前記屈曲撮像光学系を揺動させるためのコイルを有し、このコイルは、その長手方向が前記第１軸の方向になるように捲かれることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項７】
前記屈曲撮像光学系を、前記第１軸または第２軸のいずれか一方の軸を中心に揺動支持する第１の支持部材と、
前記第１の支持部材を、他方の軸を中心に揺動支持する第２の支持部材と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２５９２４７（Ｐ２００６−２５９２４７Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７６７３７（Ｐ２００５−７６７３７）
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１７日（２００５．３．１７）
【出願人】（００００００５２７）ペンタックス株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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