(57)【要約】  不必要なカメラの運動を補償するために，画像をシフトさせるキャリアによってレンズ又は撮像センサが横に動くカメラにおいて，反射面を用いて光を反射させ，発光器・光センサ対を用いて反射面を照射し，そこから反射する光を検出する。反射面は，１つのキャリア部の縁近くに配置され，発光器・光センサ対は別のキャリア部に配置される。画像をシフトさせるために，これらのキャリア部は相対運動可能である。発光器・光センサ対は，発光器が放射した光円錐が部分的に反射面に当たり，部分的には縁を越えるように配置される。発光器・光センサ対と反射面とは相対運動するので，発光器が照射する反射面の範囲は変化し，それによって検出される光量が変化する。
2009526427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に配置した画像形成手段と，
前記画像形成手段上に画像を投影する少なくとも１つのレンズエレメントであって光軸を規定するレンズエレメントと，
撮像システムの不必要な運動に応答して，前記の投影画像を前記撮像面に対してシフトさせる手段であって，前記撮像システムのきょう体部に固定された第１キャリア部と，前記第１部に対する相対運動のための光学コンポーネントを搭載する第２キャリア部と，を備える手段と，
前記第１キャリア部に対する前記第２キャリア部の位置を検知する位置検知モジュールであって，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち１つに配置され，キャリア部表面の縁に隣接して配置された反射面と，
前記反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち他方に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記キャリア部表面の縁を越えるようにする発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記照射範囲は前記第２キャリア部が前記第１キャリア部に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化する光センサと，
前記電気出力と前記照射範囲との関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を計算するプロセッサと，
を備えるモジュールと，
を特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントが，前記画像形成手段と前記レンズエレメントとのうち１つを，前記光軸に実質的に直角方向に備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記光軸を折り畳むプリズムであって，第２キャリア部に搭載した前記光学コンポーネントが前記プリズムを備え，前記第２キャリア部は前記撮像面に対して実質的に直角な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記光軸を折り畳む背面を備えるプリズムであって，前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは前記プリズムを含み，前記第２キャリア部は，前記撮像面と，前記プリズムの前記背面と，に実質的に平行な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えるプリズムを更に特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記撮像システムの前記不必要な運動によって前記光学コンポーネントの運動量を決定する運動制御部と，
前記の決定運動量によって前記第２キャリア部を運動させる駆動機構と，
を更に特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像システムの前記不必要な運動を検出する運動検知モジュールを更に特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記運動検知モジュールは，１又は複数のジャイロスコープセンサを備えることを特徴とする請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記画像形成手段は撮像センサを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記位置検知モジュールは，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち前記の１つに配置され，前記キャリア部表面の別の縁に隣接した更なる反射面と，
前記更なる反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち前記の他方に配置した更なる発光素子であって，前記更なる反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記更なる反射面に当たって別の照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記キャリア部表面の別の縁を越えるようにする発光素子と，
前記別の照射範囲からの反射光を検知し，前記別の照射範囲に関係する更なる電気出力を発生する更なる光センサであって，前記プロセッサが前記更なる電気出力からも前記相対運動を決定できるようにする光センサと，
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記相対運動を，前記電気出力と前記更なる電気出力の差によって決定することを特徴とする請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
光軸に関係して配置した多数の撮像コンポーネントを備える撮像システムにおける位置検知方法であって，前記撮像コンポーネントは少なくとも，画像形成手段と，前記画像形成手段上に画像を投影するレンズエレメントとを備え，前記撮像コンポーネントのうち少なくとも１つは運動のためにキャリア上に搭載されており，前記キャリアは前記１つの撮像コンポーネントを固定する第１枠と，前記第１枠に対して相対運動可能な第２枠と，を備える方法において，
反射面を前記第１枠及び第２枠のうち１つに配置し，枠面の縁に隣接して配置するステップと，
前記第１枠及び第２枠のうち他方に配置した発光素子が，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記枠面の縁を越えるように配置するステップと，
前記照射範囲からの反射光を検知するステップであって，前記照射範囲に関係する電気出力を発生させ，前記照射範囲は前記第２枠が前記第１枠に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化するステップと，
前記電気出力と前記照射範囲の関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を決定するステップと，
を特徴とする方法。
【請求項１２】
前記枠面の更なる縁に隣接した更なる反射面を配置するステップと，
前記第１枠及び第２枠のうち前記の他方に更なる発光素子を配置するステップであって，前記更なる発光素子は，前記更なる反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記更なる反射面に当たって更なる照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記枠面の更なる縁を越えるように配置するステップと，
前記更なる照射範囲からの反射光を検知して，前記更なる照射範囲に関係する更なる電気出力を発生させるステップと，
前記電気出力と前記更なる電気出力との差を測定して差動出力を供給するステップと，
前期差動出力から前記の相対運動量を決定するステップと，
を更に特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より小さい直径を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅に等しい直径を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より大きい直径を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に平行な軸に沿って変化する幅を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
撮像システムにおいて用いる撮像安定化モジュールであって，前記撮像システムは，撮像面に配置された撮像センサと，前記撮像センサ上に画像を投影する少なくとも１つのレンズエレメントと，を備え，前記レンズエレメントは光軸を規定するモジュールにおいて，
前記撮像システムの不必要な運動に応答して，前記の投影画像を前記撮像面に対してシフトさせる手段であって，前記撮像システムのきょう体部に固定された第１キャリア部と，前記第１キャリア部に対する相対運動のために前記撮像センサ及び前記レンズエレメントのうち前記１つを搭載する第２キャリア部と，を備える手段と，
前記第１キャリア部に対する前記第２キャリア部の位置を検知する位置検知モジュールであって，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち１つに配置され，キャリア部表面の縁に隣接して配置された反射面と，
前記反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち他方に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記キャリア部表面の縁を越えるようにする発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記照射範囲は前記第２キャリア部が前記第１キャリア部に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化する光センサと，
前記電気出力と前記照射範囲の関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を計算するプロセッサと，
を備えるモジュールと，
を特徴とする撮像安定化モジュール。
【請求項１８】
前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは，前記画像形成手段と，前記レンズエレメントとのうち１つを，前記光軸に実質的に直角方向に備えることを特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項１９】
前記光軸を折り畳むプリズムであって，第２キャリア部に搭載した前記光学コンポーネントが前記プリズムを備え，前記第２キャリア部は前記撮像面に対して実質的に直角な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２０】
前記光軸を折り畳む背面を備えるプリズムであって，前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは前記プリズムを含み，前記第２キャリア部は，前記撮像面と，前記プリズムの前記背面と，に実質的に平行な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えるプリズムを更に特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２１】
前記撮像システムの前記不必要な運動によって前記画像形成手段と前記レンズエレメントのうち前記１つの運動量を決定する運動制御部と，
前記の決定運動量によって前記第２キャリア部を運動させる駆動機構と，
を更に特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２２】
前記撮像システムの前記不必要な運動を検出する運動検知モジュールを更に特徴とする請求項２１に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２３】
撮像システムにおいて用いる位置検知モジュールであって，撮像面に配置された撮像センサと，前記撮像面上に画像を投影するレンズエレメントと，を備え，前記撮像センサは光軸を規定し，前記レンズエレメントと前記撮像センサとのうち１つが前記光軸に実質的に直角方向に運動するようにキャリアに搭載され，それによって前記撮像面に対して前記の投影された画像をシフトさせるモジュールにおいて，
前記キャリアの第１部分に配置され，部分表面の縁に隣接した反射面と，
前記反射面から離れた第２部分に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記部分表面の縁を越え，前記第１部分及び第２部分のうち少なくとも１つは相対運動可能であり，相対運動が生じたとき該相対運動に応答して前記照射範囲が変化する発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記電気出力と前記照射範囲との関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を決定する光センサと，
を特徴とする位置検知モジュール。
【請求項２４】
前記部分表面の更なる縁に隣接した更なる反射面と，
前記キャリアの前記第２部分に配置した更なる発光素子であって，前記更なる反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの一部が前記更なる反射面に当たって更なる照射範囲をなし，前記光ビームの一部が前記部分表面の前記更なる縁を越えるようにした発光素子と，
前記更なる照射範囲からの反射光を検知し，前記更なる照射範囲に関係する更なる電気出力を発生する更なる光センサであって，前記更なる電気出力と前記更なる照射範囲との関係を用いて前記更なる電気出力からも前記の相対運動量を決定する光センサと，
を更に特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２５】
前記相対量を，前記電気出力と前記更なる電気出力の差によって決定することを特徴とする請求項２４に記載の位置検知モジュール。
【請求項２６】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より小さい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２７】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅に等しい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２８】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より大きい直径を有することを特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２９】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に平行な軸に沿って変化する幅を有することを特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項３０】
前記光センサに接続され，前記電気出力に応答して前記の相対運動量を決定するプロセッサを更に特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概略撮像システムにおける光学位置検知に関し，より特定すれば光学撮像安定器の位置検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学撮像安定器と，光学ズーム系と，自動焦点レンズ系と，のような撮像応用には，位置検知に高精度が必要である。一般に必要な精度は，数μｍのオーダである。センサ出力の線形性及び外部じょう乱に対する耐性が重要である。更に，機械的摩耗を避けるため，位置検知の動作モードもまた非接触動作であることが必要である。
【０００３】
一般に光学撮像安定化は，カメラの動きを補償するために撮像センサ上に投影される画像を横にシフトさせることによる。画像シフトは，次に掲げる一般的技法のうち１つによって行うことができる。
【０００４】
レンズシフト：この光学撮像安定化法は，光学系の１又は複数のレンズエレメントを，系の光軸に実質的に直角の方向に動かすことによる。
【０００５】
撮像センサシフト：この光学撮像安定化法は，撮像センサを光学系の光軸に実質的に直角の方向に動かすことによる。
【０００６】
カメラモジュールチルト：この方法は，光学系のすべてのコンポーネントを不変に保ちながら，光軸をシーンに対してシフトするようにモジュール全体を傾ける。
【０００７】
上述の撮像安定技法のどれも，撮像コンポーネントのうち少なくとも１つを動かすことによって，光軸を変化させるか又は撮像センサをシフトさせる機構が必要である。更に，移動させた撮像コンポーネントの位置を測定するためのデバイスが用いられる。
【０００８】
先行技術においては，音声コイルアクチュエータを撮像安定化に用いるときはホール効果センサを用いる。あるいは位置検知のために，高反射範囲及び低反射範囲を有する反射器，又はグレースケールパターンを有する反射器を用いる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は位置検知のための別の方法及びデバイスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は，反射面を用いて光を反射させ，発光器と光センサの対を用いて反射面を照射し，反射面からの反射光を検出する。特に反射面は第１枠の縁付近に配置され，発光器・光センサ対は第２枠上に配置される。第１枠を用いて撮像システムの撮像コンポーネントの１つを動かすと，第１枠と第２枠とは相対的に動く。発光器・光センサ対は，発光器が放射する光円錐が反射面の一部だけに当たるように反射面から一定の距離に配置される。光円錐の一部は，縁を越えるので反射面に当たらない。発光器・光センサ対と反射面とは相対的に動くので，発光器が照射する反射面の範囲は変化する。したがって，光センサが検知する光量も変化する。反射光量の変化によって，反射面の一定の移動範囲では準線形出力信号応答が得られる。反射面の反射係数は照射範囲内で実質的に均一であり，発光器・光センサ対と反射面との距離は実質的に固定されていることが望ましい。このようにして出力信号応答は固定半径の円形範囲の部分に実質的に比例し，その部分は発光器・光センサ対と反射面とが相対的に動くとき，移動距離の関数として増減する。
【００１１】
本発明の一実施例によれば，照射範囲の直径は反射面の幅より小さい。
【００１２】
本発明の別の実施例によれば，照射範囲の直径は反射面の幅に等しいか又は大きい。
【００１３】
本発明の更に別の実施例によれば，反射面はくさび形である。
【００１４】
本発明の別の実施例によれば，２つの発光器・光センサ対が２つの反射面に配置され，別の方法で相対運動を検知する。
【００１５】
図３ａ〜図１４に関する説明を読めば，本発明は明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
光学撮像安定器と，光学ズーム系と，自動焦点レンズ系と，のような撮像応用には，位置検知に高精度が必要である。光学撮像安定化においては，撮像システムの撮像コンポーネントのうち１つを撮像面と平行にシフトさせて，露出の際の不要な運動によって生じる画像のぶれを減少させる。本発明による位置検知が，撮像システムにおいてどのように実行されるかを説明するため，図１に示すように撮像センサはキャリアに搭載され，撮像センサはＸ方向及びＹ方向に動かすことができるものとする。図２に例示キャリアを示す。
【００１７】
図２に示すとおり，キャリア１０は，外枠２０と，内枠３０と，撮像センサ５０を搭載する基板４０と，を備える。外枠２０は，外枠２０に固定されたガイドピン２２１及び２２２を備える。内枠３０は，ガイドピン２２１に可動的にかみ合うブラケット２３１と，ガイドピン２２２に可動的にかみ合うブラケット対２３２とを備え，それによって内枠３０はＸ方向に動かすことができる。類似して内枠３０は，内枠３０に固定されたガイドピン２３３及び２３４を備える。基板４０は，ガイドピン２３３に可動的にかみ合うブラケット２４３と，ガイドピン２３４に可動的にかみ合うブラケット対２４４とを備え，それによって基板４０はＹ方向に動かすことができる。このようにして撮像センサ５０は，光学撮像安定化のために，Ｘ方向及びＹ方向双方にシフトさせることができる。
【００１８】
キャリアは，光学撮像安定化のために，撮像センサ５０に投影された画像をシフトさせるためにキャリア１０と類似して撮像センサ５０の代わりにレンズエレメントを撮像面と平行に動かすために用いることができることに注意されたい。
【００１９】
内枠３０と外枠２０とのＸ方向の相対運動を測定するためには，位置検知システム１２０が用いられる。基板４０と内枠３０とのＹ方向の相対運動を測定するためには，位置検知システム１３０が用いられる。
【００２０】
本発明の一実施例によれば，図３ａ及び３ｂに示すように，位置検知システム１２０は発光器・光センサ対６０及び反射面７０を備える。発光器・光センサ対６０はＬＥＤ６２のような発光素子を備え，反射面７０の一部を照射する。また発光器・光センサ対６０は光センサ６４も備え，反射面７０が反射する光量を検知する。図３ａ及び３ｂに示すとおり，反射面７０は可動内枠３０の角付近に配置され，一方発光器・光センサ対６０は反射面７０に面する外枠２０に固定される。発光器・光センサ対６０と，反射面７０との距離及び位置は，発光素子６２が放射する光円錐１６２が反射面７０の一部だけに当たるように選択される。光円錐１６２の一部は，内枠３０の縁部３２を越えるので，反射面７０に当たらない。
【００２１】
反射面の反射係数は照射範囲内で実質的に均一であり，発光器・光センサ対６０と反射面７０との距離ｄも実質的に固定されていることが望ましい。このようにして光センサ６４からの出力信号応答は固定半径の円形範囲の部分に実質的に比例し，その部分は発光器・光センサ対と反射面とが相対的に動くとき，移動距離の関数として増減する。
【００２２】
枠の縁は，必ずしも図３ａ及び３ｂに示すように枠の角に形成しなくてもよいことに注意されたい。縁は，例えば枠上のスロットによって作成することもできる。図４に示すとおり，枠３０は縁３６を有するスロット３４を備える。発光器・光センサ対６０は，スロット３４近くの外枠２０上に配置され，それによって発光器６２が放射した光円錐は反射面７０の一部だけに当たる。
【００２３】
図３ａ〜図４において，反射面７０は内枠３０上に配置されており，内枠は直線運動をするように固定外枠２０に可動的に搭載されている。また反射面７０は固定外枠２０上にも配置され，一方，発光器・光センサ対６０は図５に示すとおり内枠３０に搭載されていることに注意されたい。縁２６を作るために，外枠２０上にスロット２４が作成され，反射面７０はその縁２６近くに配置される。更に，発光器・光センサ対６０は発光器６２及び出力測定デバイス２６０に電力を供給するために電源に接続され，それによって光センサ６４からの出力信号が測定されて発光器・光センサ対６０と反射面７０との相対運動を決定することができることを，当業者であれば理解するであろう。
【００２４】
図６に，測定された光センサ６４の出力信号を，移動距離の関数としてのコレクタ電流で示す。図示のとおり，曲線中央部に約１ｍｍの準線形範囲がある。この範囲内では数μｍオーダで運動を測定することができる。
【００２５】
図３ａ〜図５に示すとおり，縁３２と，３６と，２６とは，反射面に実質的に直角な枠面の一部である。しかし，枠面と反射面との角は，必ずしも直角ではない。縁を越える発光器６２からの光ビームの一部が，反射面からの反射光に比べて大きい検出可能光にならない限り，その角は９０度より大きくても，小さくてもよい。更に図３ｂ及び図４において，反射面７０の幅は，反射面上の光円錐１６２の直径より大きい。しかし反射面７０の幅ｗは，図７に示すとおり反射面上の光円錐１６２の直径Ｄに等しいか小さくてもよい。更にまた，反射面７０は図８に示すとおりくさび形の表面であってもよい。
【００２６】
本発明の別の実施例においては，１運動軸に２つの分離した光学センサを用いて差動位置検知システムを形成する。図９に示すとおり発光器・光センサ対６０は，反射面７０に光円錐１６２を投影する発光器６２と，反射面７０によって反射された光量を検知する光センサ６４とを備える。別の発光器・光センサ対６０’は，別の反射面７０’に光円錐１６２’を投影する発光器６２’と，反射面７０’によって反射された光量を検知する光センサ６４’とを備える。図９に示すとおり反射面７０は枠３０の縁３２近くに配置され，反射面７０’は，同一の枠３０の別の縁３２’近くに配置される。発光器６０と発光器６０’との距離は，１つの発光器・光センサ対の位置信号が枠３０と発光器・光センサ対との相対運動によって増加したとき，他方の発光器・光センサ対の位置信号が減少するように決定される。このようにして最終位置信号は，２つの別個の位置信号の差で表される。図９に示す配置によって，温度変化のような外部からの影響が実質的に除去される。更に，機械的チルトの影響も減少する。
【００２７】
本発明による位置検知方法及びシステムは，プリズム又は鏡のような反射面を用いて撮像システムの光軸を折り畳んだ撮像システムにも用いることができる。また，撮像安定化のために反射面を回転させて，撮像面に投影された画像をシフトしてもよい。図１０に示すように撮像システム３００は，撮像面３０２上に配置した撮像センサ３５０を収容するシステムきょう体３１０と，前方レンズ又は窓３２０と，三角プリズム３３０と，恐らく多数の別のレンズエレメント３４０と，を備える。ユーザが撮像システム３００を用いて写真を撮るとき，ユーザの手が不本意に震えて携帯電話機をピッチ運動でＹ軸を中心に回転させ，ヨー運動でＺ軸を中心に回転させる。これらの運動が撮像センサ３５０上に露出された画像に動きぶれを生じさせる。
【００２８】
露出時間中のピッチ運動及びヨー運動を補償するために，光学撮像安定器が用いられる。光学撮像安定器はモータ又はアクチュエータのような２つの運動手段を備え，プリズムを２軸を中心に回転させる。図１１にプリズムの回転軸を示す。図１１に示すとおりプリズム３３０は，Ｚ−Ｘ面に実質的に平行な２つの三角面３３８，３３９と，Ｘ−Ｙ面に実質的に平行な底面３３６と，Ｙ−Ｚ面に実質的に平行な前面３３２と，底面３３６に４５度の角をなす背面３３４と，を備える。動きぶれを減少させるため，プリズムはＺ軸及びＹ軸を中心に回転させることができる。
【００２９】
当業において既知のとおり，光が前面３３２からＸ軸に平行な方向でプリズムに入射すると，光ビームは背面３３４で全内反射（ＴＩＲ）によって撮像センサ３３０の方向へ反射される。
【００３０】
図１２に示すとおり，ピボット４３０及び４４０において回転するようにプリズム３３０を保持するジンバルジョイント４００を用いて，プリズムをチルトさせることができる。ジンバルジョイント４００は，撮像システムのシステムきょう体３１０に固定されたマウント４２０に回転可能に搭載される（図１０参照）。ジンバルジョイント４００はピボット４３０に接続された枠４１０を備え，マウント４２０に対してＺ軸を中心に回転する。プリズムマウント４５０はプリズム３３０を動かすために用いられ，ピボット４４０で枠４１０上に回転可能に搭載されて，Ｙ軸を中心にプリズムを回転させることができる。システムきょう体３１０に対するプリズムの位置を検知するために，発光器・光センサ対４６０を用いて枠４１０の面４１２の位置が検知され，別の発光器・光センサ対４６０’を用いてプリズムマウント４５０の位置が検知される。
【００３１】
図１３に示すとおり，面４１２は反射面４７０近くに縁４１６を配置するための開口部すなわちスロット４１４を有し，それによって発光部・光センサ対４６０がマウント４２０に対する面４１２の相対運動を検知できるようにする。類似して縁４５２近くのプリズムマウント４５０の面に，反射面４７０’が配置され，それによって発光部・光センサ対４６０’が枠４１０に対するプリズムマウント４５０の相対運動を検知できるようにする。
【００３２】
発光器・光センサ対のような光学センサは普及型のコンポーネントであり，したがって性能偏差は一般に非常に大きいことに注意されたい。光学撮像安定器を起動させる際に，位置検知システムを較正することが有利であり，望ましい。較正は，例えば可動部（レンズ，撮像センサ）を可能な運動範囲全体にわたって駆動することによって行うことができる。この行程中に，運動範囲の両端でセンサ出力を測定する。両端での出力信号が既知であるとき，すべての中間位置は，中間出力信号から正確に決定することができる。
【００３３】
本発明を１又は複数の実施例に関して説明したが，当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく，形態及び詳細において前述の及び種々の別の変更と，省略と，修正とが可能であることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】光学撮像安定化のために撮像センサがレンズに対して移動する撮像システムを概略示す図である。
【図２】撮像面に平行な２方向に撮像センサをシフトさせるために用いるキャリアの上面図である。
【図３ａ】枠の縁近くに反射面を備える可動枠に対して固定的に配置した発光部・光センサ対を示す図である。
【図３ｂ】枠の縁近くに反射面を備える可動枠に対して固定的に配置した発光部・光センサ対を示す図である。
【図４】スロットの縁近くに反射面を備える可動枠に対して位置する発光部・光センサ対を示す図である。
【図５】反射面を備える固定枠に対して可動な枠に配置された発光部・光センサ対を示す図である。
【図６】発光部・光センサ対と反射面との相対位置に対する出力信号のプロットを示す図である。
【図７】本発明の別の実施例を示す図である。
【図８】本発明の更に別の実施例を示す図である。
【図９】枠の２つの縁近くの２つの別個の反射面に対して位置する２つの発光部・光センサ対を示す図である。
【図１０】光軸を折り畳むためにプリズムを用いた撮像システムを示す図である。
【図１１】図１０の撮像システムにおいて，撮像安定化のためにプリズムを回転させる方法を示す図である。
【図１２】２軸を中心に回転させるためにジンバル保持したプリズムを示す図である。
【図１３】１軸を中心とするプリズムの回転を検知するように配置した発光部・光センサ対を示す図である。
【図１４】別の軸を中心とするプリズムの回転を検知するように配置した別の発光部・光センサ対を示す図である。
【図１】
2009526427.tif 000003
【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年8月27日(2008.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に配置した画像形成手段と，
前記画像形成手段上に画像を投影する少なくとも１つのレンズエレメントであって光軸を規定するレンズエレメントと，
撮像システムの不必要な運動に応答して，前記の投影画像を前記撮像面に対してシフトさせる手段であって，前記撮像システムのきょう体部に固定された第１キャリア部と，前記第１キャリア部に対する相対運動のための光学コンポーネントを搭載する第２キャリア部と，を備える手段と，
前記第１キャリア部に対する前記第２キャリア部の位置を検知する位置検知モジュールであって，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち１つに配置され，キャリア部表面の縁に隣接して配置された反射面と，
前記反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち他方に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの１つの部分が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの他の部分が前記キャリア部表面の縁を越えるようにする発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記照射範囲は前記第２キャリア部が前記第１キャリア部に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化する光センサと，
前記電気出力と前記照射範囲との関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を計算するプロセッサと，
を備えるモジュールと，
を特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントが，前記画像形成手段と前記レンズエレメントとのうち１つを，前記光軸に実質的に直角方向に備える請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記光軸を折り畳むプリズムであって，第２キャリア部に搭載した前記光学コンポーネントが前記プリズムを備え，前記第２キャリア部は前記撮像面に対して実質的に直角な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記光軸を折り畳む背面を備えるプリズムであって，前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは前記プリズムを含み，前記第２キャリア部は，前記撮像面と，前記プリズムの前記背面と，に実質的に平行な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えるプリズムを更に特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記撮像システムの前記不必要な運動によって前記光学コンポーネントの運動量を決定する運動制御部と，
前記の決定運動量によって前記第２キャリア部を運動させる駆動機構と，
を更に特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記撮像システムの前記不必要な運動を検出する運動検知モジュールを更に特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記運動検知モジュールは，１又は複数のジャイロスコープセンサを備える請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記画像形成手段は撮像センサを備える請求項１に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記位置検知モジュールは，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち前記の１つに配置され，前記キャリア部表面の別の縁に隣接した更なる反射面と，
前記更なる反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち前記の他方に配置した更なる発光素子であって，前記更なる反射面を照射する別の光ビームを発生させ，該別の光ビームの１つの部分が前記更なる反射面に当たって別の照射範囲をなし，前記別の光ビームの他の部分が前記キャリア部表面の別の縁を越えるようにする発光素子と，
前記別の照射範囲からの反射光を検知し，前記別の照射範囲に関係する更なる電気出力を発生する更なる光センサであって，前記プロセッサが前記更なる電気出力からも前記の相対運動量を決定できるようにする光センサと，
を更に備える請求項１に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記相対運動量を，前記電気出力と前記更なる電気出力の差によって決定する請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
光軸に関係して配置した多数の撮像コンポーネントを備える撮像システムにおける位置検知方法であって，前記撮像コンポーネントは少なくとも，画像形成手段と，前記画像形成手段上に画像を投影するレンズエレメントとを備え，前記撮像コンポーネントのうち少なくとも１つは運動のためにキャリア上に搭載されており，前記キャリアは前記撮像コンポーネントのうち少なくとも１つを固定する第１枠と，前記第１枠に対して相対運動可能な第２枠と，を備える方法において，
反射面を前記第１枠及び第２枠のうち１つに配置し，枠面の縁に隣接して配置するステップと，
前記第１枠及び第２枠のうち他方に配置した発光素子が，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの１つの部分が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの他の部分が前記枠面の縁を越えるように配置するステップと，
前記照射範囲からの反射光を検知するステップであって，前記照射範囲に関係する電気出力を発生させ，前記照射範囲は前記第２枠が前記第１枠に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化するステップと，
前記電気出力と前記照射範囲の関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を決定するステップと，
を特徴とする方法。
【請求項１２】
前記枠面の更なる縁に隣接した更なる反射面を配置するステップと，
前記第１枠及び第２枠のうち前記の他方に更なる発光素子を配置するステップであって，前記更なる発光素子は，前記更なる反射面を照射する別の光ビームを発生させ，該別の光ビームの１つの部分が前記更なる反射面に当たって更なる照射範囲をなし，前記別の光ビームの他の部分が前記枠面の更なる縁を越えるように配置するステップと，
前記更なる照射範囲からの反射光を検知して，前記更なる照射範囲に関係する更なる電気出力を発生させるステップと，
前記電気出力と前記更なる電気出力との差を測定して差動出力を供給するステップと，
前期差動出力から前記の相対運動量を決定するステップと，
を更に特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より小さい直径を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅に等しい直径を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より大きい直径を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２枠は，運動方向に沿って前記第１枠に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に平行な軸に沿って変化する幅を有する請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
撮像システムにおいて用いる撮像安定化モジュールであって，前記撮像システムは，撮像面に配置された撮像センサと，前記撮像センサ上に画像を投影する少なくとも１つのレンズエレメントと，を備え，前記レンズエレメントは光軸を規定するモジュールにおいて，
前記撮像システムの不必要な運動に応答して，前記の投影画像を前記撮像面に対してシフトさせる手段であって，前記撮像システムのきょう体部に固定された第１キャリア部と，前記第１キャリア部に対する相対運動のために前記撮像センサ及び前記少なくとも１つのレンズエレメントのうち１つを搭載する第２キャリア部と，を備える手段と，
前記第１キャリア部に対する前記第２キャリア部の位置を検知する位置検知モジュールであって，
前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち１つに配置され，キャリア部表面の縁に隣接して配置された反射面と，
前記反射面から離れた前記第１キャリア部及び第２キャリア部のうち他方に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの１つの部分が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの別の部分が前記キャリア部表面の縁を越えるようにする発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記照射範囲は前記第２キャリア部が前記第１キャリア部に対して相対運動したとき，前記相対運動に応答して変化する光センサと，
前記電気出力と前記照射範囲の関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を計算するプロセッサと，
を備えるモジュールと，
を特徴とする撮像安定化モジュール。
【請求項１８】
前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは，前記画像形成手段と，前記レンズエレメントとのうち１つを，前記光軸に実質的に直角方向に備える請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項１９】
前記光軸を折り畳むプリズムであって，第２キャリア部に搭載した前記光学コンポーネントが前記プリズムを備え，前記第２キャリア部は前記撮像面に対して実質的に直角な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えることを特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２０】
前記光軸を折り畳む背面を備えるプリズムであって，前記第２キャリア部に搭載された前記光学コンポーネントは前記プリズムを含み，前記第２キャリア部は，前記撮像面と，前記プリズムの前記背面と，に実質的に平行な回転軸を中心に前記プリズムを回転させる手段を備えるプリズムを更に特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２１】
前記撮像システムの前記不必要な運動によって前記画像形成手段と前記レンズエレメントのうち前記１つの運動量を決定する運動制御部と，
前記の決定運動量によって前記第２キャリア部を運動させる駆動機構と，
を更に特徴とする請求項１７に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２２】
前記撮像システムの前記不必要な運動を検出する運動検知モジュールを更に特徴とする請求項２１に記載の撮像安定化モジュール。
【請求項２３】
撮像システムにおいて用いる位置検知モジュールであって，撮像面に配置された撮像センサと，前記撮像面上に画像を投影するレンズエレメントと，を備え，前記撮像センサは光軸を規定し，前記レンズエレメントと前記撮像センサとのうち１つが前記光軸に実質的に直角方向に運動するようにキャリアに搭載され，それによって前記撮像面に対して前記の投影された画像をシフトさせるモジュールにおいて，
前記キャリアの第１部分に配置され，前記第１部分表面の縁に隣接した反射面と，
前記反射面から離れた第２部分に配置した発光素子であって，前記反射面を照射する光ビームを発生させ，該光ビームの１つの部分が前記反射面に当たって照射範囲をなし，前記光ビームの他の部分が前記部分表面の縁を越え，前記第１部分及び第２部分のうち少なくとも１つは相対運動可能であり，相対運動が生じたとき該相対運動に応答して前記照射範囲が変化する発光素子と，
前記照射範囲からの反射光を検知し，前記照射範囲に関係する電気出力を発生する光センサであって，前記電気出力と前記照射範囲との関係を用いて前記電気出力から前記相対運動の量を決定する光センサと，
を特徴とする位置検知モジュール。
【請求項２４】
前記部分表面の更なる縁に隣接した更なる反射面と，
前記キャリアの前記第２部分に配置した更なる発光素子であって，前記更なる反射面を照射する別の光ビームを発生させ，該別の光ビームの１つの部分が前記更なる反射面に当たって更なる照射範囲をなし，前記別の光ビームの他の部分が前記部分表面の前記更なる縁を越えるようにした発光素子と，
前記更なる照射範囲からの反射光を検知し，前記更なる照射範囲に関係する更なる電気出力を発生する更なる光センサであって，前記更なる電気出力と前記更なる照射範囲との関係を用いて前記更なる電気出力からも前記の相対運動量を決定する光センサと，
を更に特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２５】
前記相対運動量を，前記電気出力と前記更なる電気出力の差によって決定する請求項２４に記載の位置検知モジュール。
【請求項２６】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より小さい直径を有する請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２７】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅に等しい直径を有する請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２８】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に直角の幅を有し，前記照射範囲は前記反射面の前記幅より大きい直径を有する請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項２９】
前記第２部分は，運動方向に沿って前記第１部分に対して相対運動可能であり，前記反射面は前記運動方向に平行な軸に沿って変化する幅を有する請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【請求項３０】
前記光センサに接続され，前記電気出力に応答して前記の相対運動量を決定するプロセッサを更に特徴とする請求項２３に記載の位置検知モジュール。
【国際調査報告】
2009526427.tif 000018
2009526427.tif 000019
2009526427.tif 000020
2009526427.tif 000021