(57)【要約】【課題】手ブレ補正用の補正光学系をその変位可能範囲の中央に戻すための電気的な中央戻し制御を行わずに、簡単な構成で中央戻し制御をしたのと同等の効果が得られるようにする。【解決手段】カメラの手ブレを検出する加速度センサ１６７Ａからの検出信号に応じて手ブレを相殺するように制御回路１６８、駆動回路１６９を介して圧電バイモルフ１２６に電荷を注入し、補正光学系を駆動して撮影光軸を変化させる。圧電バイモルフ１２６は、注入された電荷量に応じて変位し、また、注入された電荷が放出されると、変位前の状態に復元する自己復元性がある。駆動回路１６９に設けられたバイパス１７０は、圧電バイモルフ１２６に蓄積された電荷を徐々に放出し、これにより補正光学系の中央戻しを行う。【選択図】  図９
2008064787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの手ブレを補正するための補正光学系と、
前記補正光学系を駆動するアクチュエータであって、注入された電荷量に応じて変位する電歪アクチュエータと、
前記電歪アクチュエータに電荷を注入し、該電歪アクチュエータを介して前記補正光学系を駆動する駆動回路と、
カメラの手ブレを検出する手ブレ検出手段と、
前記手ブレ検出手段によって検出された手ブレに応じて前記電歪アクチュエータに電荷を注入すべく前記駆動回路を制御する制御手段と、を備え、
前記駆動回路は、前記電歪アクチュエータに注入した電荷を徐々に放出するためのバイパスが設けられていることを特徴とする手ブレ補正装置。
【請求項２】
前記バイパスは、前記電歪アクチュエータと並列に接続された抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の手ブレ補正装置。
【請求項３】
前記バイパスは、前記抵抗と並列に接続されたコンデンサを有することを特徴とする請求項２に記載の手ブレ補正装置。
【請求項４】
前記バイパスは、前記抵抗と直列に接続されたコイルを有することを特徴とする請求項２に記載の手ブレ補正装置。
【請求項５】
前記バイパスは、前記抵抗と直列に接続されたコイルと、前記抵抗及びコイルと並列に接続されたコンデンサとを有することを特徴とする請求項２に記載の手ブレ補正装置。
【請求項６】
前記補正光学系を保持し、該補正光学系を撮影光軸と略直交する方向に平行移動させるための平行リンク機構を有し、
前記電歪アクチュエータは、前記平行リンク機構の一部を構成するように配置された片持ち梁状の電歪アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載の手ブレ補正装置。
【請求項７】
前記電歪アクチュエータは、前記平行リンク機構に対称に配置された一対の片持ち梁状の電歪アクチュエータであることを特徴とする請求項６に記載の手ブレ補正装置。
【請求項８】
前記平行リンク機構は、屈曲光学系を有するレンズ鏡筒内に配設されることを特徴とする請求項６又は７に記載の手ブレ補正装置。
【請求項９】
前記電歪アクチュエータは、圧電バイモルフであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の手ブレ補正装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の手ブレ補正装置を搭載したカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は手ブレ補正装置及びカメラに係り、特に補正光学系を駆動してカメラの手ブレを補正する手ブレ補正装置及びカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、手ブレ補正装置は、カメラの手ブレを補正するための補正光学系と、この補正光学系を平行移動可能に保持するガイド機構と、補正光学系を駆動する駆動力発生装置（例えば、ボイスコイルモータ）とからなり、補正光学系を撮影光軸と直交する平面上を略平行移動させるようにしている。
【０００３】
この種の手ブレ補正装置は、手ブレの最大補正角にメカ的な限界があるため、補正光学系の変位が蓄積されると、すぐに補正限界に達し、手ブレ補正ができなくなるという問題がある。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１に記載の防振装置は、補正光学系が変位限界に近づくことに応答して補正光学系が変位可能範囲の中央に戻るにように、補正光学系の駆動手段に制御信号を与えるようにしている。
【０００５】
また、特許文献１に記載の防振装置は、補正光学系の駆動手段として、補正光学系を保持する可動部の側面に当接するようにカムを配置するようにしている。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の手ブレ補正装置は、補正光学系の駆動手段として、補正光学系の側部にボイスコイルモータを配置するようにしている。
【特許文献１】特許第２６８２６６５号公報
【特許文献２】特開平９−８０５５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の防振装置は、補正光学系をその変位可能範囲の中央に戻すように制御するようにしているため、補正光学系がすぐに補正限界に達しないようにすることができるが、手ブレを補正するための制御と補正光学系を中央に戻すための制御とが混在し、制御が煩雑になるという問題がある。
【０００８】
また、補正光学系の駆動手段として、引用文献１に記載のカム機構や、特許文献２に記載のボイスコイルモータを使用すると、その機構や形状の制約から、レンズ鏡筒の径を小さくすることが困難になるという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、補正光学系をその変位可能範囲の中央に戻すための電気的な中央戻し制御を行わずに、簡単な構成で中央戻し制御をしたのと同等の効果が得られ、また、レンズ鏡筒の径を大きくしないで、レンズ鏡胴内に補正機構部を収納することができる手ブレ補正装置及びカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために請求項１に係る手ブレ補正装置は、カメラの手ブレを補正するための補正光学系と、前記補正光学系を駆動するアクチュエータであって、注入された電荷量に応じて変位する電歪アクチュエータと、前記電歪アクチュエータに電荷を注入し、該電歪アクチュエータを介して前記補正光学系を駆動する駆動回路と、カメラの手ブレを検出する手ブレ検出手段と、前記手ブレ検出手段によって検出された手ブレに応じて前記電歪アクチュエータに電荷を注入すべく前記駆動回路を制御する制御手段と、を備え、前記駆動回路は、前記電歪アクチュエータに注入した電荷を徐々に放出するためのバイパスが設けられていることを特徴としている。
【００１１】
即ち、補正光学系を駆動するためのアクチュエータとして、電歪アクチュエータを使用するようにしている。電歪アクチュエータは、注入された電荷が放出されると、変位前の状態に復元する自己復元性がある。本発明はこの電歪アクチュエータの自己復元性を利用し、電歪アクチュエータに注入した電荷を徐々に放出するためのバイパスを駆動回路に設け、これにより補正光学系の中央戻しを行うようにしている。
【００１２】
請求項２に示すように請求項１に記載の手ブレ補正装置において、前記バイパスは、前記電歪アクチュエータと並列に接続された抵抗であることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に示すように請求項１に記載の手ブレ補正装置において、前記バイパスは、前記抵抗と並列に接続されたコンデンサを有することを特徴としている。
【００１４】
請求項４に示すように請求項１に記載の手ブレ補正装置において、前記バイパスは、前記抵抗と直列に接続されたコイルを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項５に示すように請求項１に記載の手ブレ補正装置において、前記バイパスは、前記抵抗と直列に接続されたコイルと、前記抵抗及びコイルと並列に接続されたコンデンサとを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２乃至５に示す抵抗、コンデンサ、コイル等の値を適宜設定することにより、補正光学系の中央戻しの速度や特性を適宜調節することができる。
【００１７】
請求項６に示すように請求項１に記載の手ブレ補正装置において、前記補正光学系を保持し、該補正光学系を撮影光軸と略直交する方向に平行移動させるための平行リンク機構を有し、前記電歪アクチュエータは、前記平行リンク機構の一部を構成するように配置された片持ち梁状の電歪アクチュエータであることを特徴としている。
【００１８】
上記平行リンク機構や片持ち梁状の電歪アクチュエータは、レンズ鏡筒の径を大幅に大きくすることなく、該レンズ鏡筒内に収納することができる。
【００１９】
請求項７に示すように請求項６に記載の手ブレ補正装置において、前記電歪アクチュエータは、前記平行リンク機構に対称に配置された一対の片持ち梁状の電歪アクチュエータであることを特徴としている。平行リンク機構に対称に配置された一対の片持ち梁状の電歪アクチュエータを駆動手段として使用することにより、補正光学系の変位可能範囲の中央に対して対称性よく平行リンク機構を制御することができる。
【００２０】
請求項８に示すように請求項６又は７に記載の手ブレ補正装置において、前記平行リンク機構は、屈曲光学系を有するレンズ鏡筒内に配設されることを特徴としている。屈曲光学系のレンズ鏡筒は、一般のレンズ鏡筒に比べて細長く径が小さいが、平行リンク機構は、レンズ鏡筒に沿って配設することができるため、レンズ鏡筒の径を大幅に大きくすることなくレンズ鏡筒内に配設することができる。
【００２１】
請求項９に示すように請求項１乃至８のいずれかに記載の手ブレ補正装置において、前記電歪アクチュエータは、圧電バイモルフであることを特徴としている。
【００２２】
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の手ブレ補正装置を搭載したカメラである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、手ブレ補正用の補正光学系を駆動するためのアクチュエータとして電歪アクチュエータを使用し、この電歪アクチュエータに電荷を注入する駆動回路に、該電歪アクチュエータから注入電荷を徐々に放出するためのバイパスを設けるようにしたため、補正光学系をその変位可能範囲の中央に戻すための電気的な中央戻し制御を行わずに、簡単な構成で中央戻し制御をしたのと同等の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付図面に従って本発明に係る手ブレ補正装置及びカメラの好ましい実施の形態について説明する。
【００２５】
［カメラの全体構成］
図１は本発明に係るカメラ（デジタルカメラ）１０を正面から見た斜視図であり、図２はデジタルカメラ１０を背面から見た斜視図である。また、図３はデジタルカメラ１０の全体構成を示したブロック図である。
【００２６】
図１、図２の如くデジタルカメラ１０は、カメラケース１２が幅方向に薄い扁平な略直方体の外観を呈するとともに、カメラケース１２の高さ方向の寸法に対して幅方向の寸法が長い横長の形状を呈している。このカメラケース１２に屈曲光学系及び撮像素子が収容されている。
【００２７】
図１の如くカメラケース１２の前面上部には、光学ファインダ１４の対物窓１４Ａとキセノン管を有するストロボ発光部１６が並設され、また、カメラケース１２の上面には撮影ボタン１８が配置されている。この撮影ボタン１８は、カメラケース１２を把持したユーザーの右手の人指し指によって半押し及び全押し操作される。この半押し操作時にフォーカス調整が行われ、この後に全押し操作されることにより被写体像が後述する屈曲光学系を介して撮像素子に結像される。また、カメラケース１２の上面には、屈曲光学系を保持した鏡筒２０が出し入れされる矩形状の開口部２２が形成されている。
【００２８】
一方、図２の如くカメラケース１２の背面には液晶モニタ２４、電源スイッチ２６、モード選択スイッチ２８、メニュー／ＯＫキー３０、キャンセルキー３２、十字キー３４、及び光学ファインダ１４の接眼窓１４Ｂがそれぞれ所定の位置に設けられている。電源スイッチ２６は、デジタルカメラ１０全体の動作の開始と停止、即ち電源からの電力供給の開始と停止を指示するために操作される。モード選択スイッチ２８は、静止画を撮影するカメラモード、動画を撮影する動画モード、及び記録メディアに記録している画像を再生表示する再生モードのうち一つのモードを選択するスイッチであり、選択したモードに基づく画像が液晶モニタ２４に表示される。メニュー／ＯＫキー３０は、液晶モニタ２４の画面上にメニューを表示させる指令を行うためのメニューボタンとしての機能と、選択内容の確定及び実行などを指令するＯＫボタンとしての機能とを兼備した操作キーである。キャンセルキー３２は、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、あるいは１つ前の操作状態に戻らせる時などに使用される。十字キー３４は、上下左右の４方向に傾倒自在に設けられ、モード等の設定における各種設定項目の選択や、設定内容の変更及び記録した画像の消去を指示する操作キーとして使用されるとともに、ズームの倍率調整、再生時のコマ送り／戻し等を指示する操作キーとして使用される。
【００２９】
このデジタルカメラ１０は、図３の如く中央処理装置（ＣＰＵ）３６によってその全体動作が統括制御されている。 ＣＰＵ３６は、所定のプログラムに従ってカメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出（ＡＥ）演算、自動焦点調節（ＡＦ）演算、ホワイトバランス（ＷＢ）調整演算など、各種演算を実施する演算手段として機能する。
【００３０】
バス３８を介してＣＰＵ３６と接続されたＲＯＭ４０には、ＣＰＵ３６が実行するプログラム及び制御に必要な各種データ等が格納され、ＥＥＰＲＯＭ４２には、ＣＣＤ画素欠陥情報、カメラ動作に関する各種定数／情報等が格納されている。
【００３１】
また、メモリ（ＳＤＲＡＭ）４４は、プログラムの展開領域及びＣＰＵ３６の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データや音声データの一時記憶領域として利用される。記録部（ＨＤＤ）４６は画像データ専用の一時記憶メモリであって、デジタルカメラ１０の十字キー３４の操作によって消去可能である。
【００３２】
撮影ボタン１８は、撮影開始の指示を入力する操作ボタンであり、半押し時にオンになるＳ１スイッチと、全押し時にオンになるＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。
【００３３】
液晶モニタ２４は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用され、必要に応じてメニュー情報や選択項目、設定内容などの情報が表示される。また、液晶モニタ２４には、記録部４６に記録された画像データが縮小されてサムネイル表示される。この液晶モニタ２４は液晶ディスプレイであるが、これに代えて、有機ＥＬなど他の方式の表示装置を用いることも可能である。
【００３４】
デジタルカメラ１０は、メディアソケット４７を有し、メディアソケット４７には記録メディア４８が装着される。記録メディアの形態は特に限定されず、スマートメディア（商標）に代表される半導体メモリカード、可搬型小型ハードディスク、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、種々の媒体を用いることができる。
【００３５】
メディア制御回路５０は、メディアソケット４７に装着される記録メディア４８に適した入出力信号の受渡しを行うために所要の信号変換を行う。
【００３６】
また、デジタルカメラ１０は、パソコンその他の外部機器と接続するための通信手段としてＵＳＢインターフェース部５２を備えている。このＵＳＢインターフェース部５２に接続された、通信端子であるコネクタに、不図示のＵＳＢケーブルを介して外部機器を接続することにより、外部機器との間で画像データ等のデータの受渡しが可能となる。もちろん、通信方式はＵＳＢに限らず、その他の通信方式を適用してもよい。
【００３７】
次に、デジタルカメラ１０の撮影機能について説明する。
【００３８】
モード選択スイッチ２８によってカメラモード又は動画モードが選択されると、カラーＣＣＤ固体撮像素子（以下ＣＣＤと記載）５４を含む撮像部に電源が供給され、撮影可能な状態になる。
【００３９】
鏡筒２０は、屈曲光学系を有する撮影レンズ群１００と絞り兼用メカシャッター５６とを含む光学ユニットである。鏡筒２０は、ＣＰＵ３６によって制御されるレンズ駆動部５８、絞り駆動部６０によって電動駆動され、ズーム制御、フォーカス制御及びアイリス制御が行われる。
【００４０】
撮影レンズ群１００を通過した光は、ＣＣＤ５４の受光面に結像される。ＣＣＤ５４の受光面には多数のフォトダイオード（受光素子）が二次元的に配列されており、各フォトダイオードに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。また、ＣＣＤ５４は、各フォトダイオードの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッタ機能を有している。ＣＰＵ３６は、タイミングジェネレータ６２を介してＣＣＤ５４での電荷蓄積時間を制御する。尚、ＣＣＤ５４に代えてＭＯＳ型など他の方式の撮像素子を用いてもよい。
【００４１】
ＣＣＤ５４の受光面に結像された被写体像は、各フォトダイオードによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、ＣＰＵ３６の指令に従いタイミングジェネレータ６２から与えられる駆動パルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出される。
【００４２】
ＣＣＤ５４から出力された信号はアナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）６４に送られ、ここで画素毎のＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールド（相関二重サンプリング処理）され、増幅された後、Ａ／Ｄ変換器６６に加えられる。Ａ／Ｄ変換器６６によってデジタル信号に変換された点順次のＲ、Ｇ、Ｂ信号は、画像入力制御回路６８を介してメモリ４４に記憶される。
【００４３】
画像信号処理回路７０は、メモリ４４に記憶されたＲ、Ｇ、Ｂ信号をＣＰＵ３６の指令に従って処理する。即ち、画像信号処理回路７０は、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して色信号を同時式に変換する処理回路）、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、輪郭補正回路、輝度・色差信号生成回路等を含む画像処理手段として機能し、ＣＰＵ３６からのコマンドに従ってメモリ４４を活用しながら所定の信号処理を行う。
【００４４】
画像信号処理回路７０に入力されたＲＧＢの画像データは、画像信号処理回路７０において輝度信号及び色差信号に変換されるとともに、ガンマ補正等の所定の処理が施される。画像信号処理回路７０で処理された画像データは記録部４６に記録される。
【００４５】
撮影画像を液晶モニタ２４にモニタ出力する場合、データ記録部４６から画像データが読み出され、バス３８を介してビデオエンコーダ７２に送られる。ビデオエンコーダ７２は、入力された画像データを表示用の所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換して液晶モニタ２４に出力する。
【００４６】
撮影ボタン１８が半押しされ、Ｓ１がオンになると、デジタルカメラ１０はＡＥ及びＡＦ処理を開始する。即ち、ＣＣＤ５４から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換後に画像入力制御回路６８を介してＡＦ検出回路７４並びにＡＥ／ＡＷＢ検出回路７６に入力される。
【００４７】
ＡＥ／ＡＷＢ検出回路７６は、１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割エリアごとにＲＧＢ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ３６に提供する。ＣＰＵ３６は、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路７６から得た積算値に基づいて被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。求めた露出値と所定のプログラム線図に従い、絞り値とシャッタースピードが決定され、これに従いＣＰＵ３６はＣＣＤ５４の電子シャッタ及びアイリスを制御して適正な露光量を得る。
【００４８】
また、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路７６は、自動ホワイトバランス調整時には、分割エリアごとにＲＧＢ信号の色別の平均積算値を算出し、その算出結果をＣＰＵ３６に提供する。ＣＰＵ３６は、Ｒの積算値、Ｂの積算値、Ｇの積算値を得て、分割エリア毎にＲ／Ｇ及びＢ／Ｇの比を求め、これらＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの値のＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの色空間における分布等に基づいて光源種判別を行い、判別された光源種に適したホワイトバランス調整値に従って、例えば、各比の値がおよそ１になるように、ホワイトバランス調整回路のＲ、Ｇ、Ｂ信号に対するゲイン値（ホワイトバランス補正値）を制御し、各色チャンネルの信号に補正をかける。前述した各比の値を１以外の値になるようにホワイトバランス調整回路のゲイン値を調整すると、ある色味が残った画像を生成することができる。
【００４９】
デジタルカメラ１０におけるＡＦ制御は、例えば映像信号のＧ信号の高周波成分が極大になるようにフォーカシングレンズ（撮影レンズ群１００を構成するレンズ光学系のうちフォーカス調整に寄与する移動レンズ）を移動させるコントラストＡＦが適用される。即ち、ＡＦ検出回路７４は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面内（例えば、画面中央部）に予め設定されているフォーカス対象エリア内の信号を切り出すＡＦエリア抽出部、及びＡＦエリア内の絶対値データを積算する積算部から構成される。
【００５０】
ＡＦ検出回路７４で求めた積算値のデータはＣＰＵ３６に通知される。ＣＰＵ３６は、レンズ駆動部５８を制御してフォーカシングレンズを移動させながら、複数のＡＦ検出ポイントで焦点評価値（ＡＦ評価値）を演算し、評価値が極大となるレンズ位置を合焦位置として決定する。そして、求めた合焦位置にフォーカシングレンズを移動させるようにレンズ駆動部５８を制御する。尚、ＡＦ評価値の演算はＧ信号を利用する態様に限らず、輝度信号（Ｙ信号）を利用してもよい。
【００５１】
撮影ボタン１８が半押しされ、Ｓ１オンによってＡＥ／ＡＦ処理が行われ、撮影ボタン１８が全押しされ、Ｓ２オンによって記録用の撮影動作がスタートする。Ｓ２オンに応動して取得された画像データは画像信号処理回路７０において輝度／色差信号（Ｙ／Ｃ信号）に変換され、ガンマ補正等の所定の処理が施された後、メモリ４４に格納される。
【００５２】
メモリ４４に格納されたＹ／Ｃ信号は、圧縮伸張回路７８によって所定のフォーマットに従って圧縮された後、メディア制御回路５０を介して記録メディア４８に記録される。例えば、静止画についてはＪＰＥＧ形式で記録される。
【００５３】
モード選択スイッチ２８により再生モードが選択されると、記録メディア４８に記録されている最終の画像ファイル（最後に記録されたファイル）の圧縮データが読み出される。最後の記録に係るファイルが静止画ファイルの場合、この読み出された画像圧縮データは、圧縮伸張回路７８を介して非圧縮のＹＣ信号に伸張され、画像信号処理回路７０及びビデオエンコーダ７２を介して表示用の信号に変換された後、液晶モニタ２４に出力される。これにより、当該ファイルの画像内容が液晶モニタ２４の画面上に表示される。
【００５４】
静止画の一コマ再生中（動画の先頭フレーム再生中も含む）に、十字キー３４の右キー又は左キーを操作することによって、再生対象のファイルを切り換えること（順コマ送り／逆コマ送り）ができる。コマ送りされた位置の画像ファイルが記録メディア４８から読み出され、上記と同様にして静止画像や動画が液晶モニタ２４に再生表示される。尚、デジタルカメラ１０は、電源回路８０を介して供給されるバッテリ８２の電力によって駆動される。
【００５５】
また、デジタルカメラ１０には、二次電池であるバッテリ８２を充電するためのコネクタ（不図示）がカメラケース１２の底面に設けられている。更にまた、カメラケース１２の底面には、記録部４６に記憶された画像データを他の機器に転送するコネクタ（不図示）が設けられている。以上がカメラ１０の全体構成である。
【００５６】
［撮影光学系（屈曲光学系）の構成］
図４及び図５は、デジタルカメラ１０の撮影レンズ群１００の構成を示した断面図であり、図４は、入れ子式の鏡筒２０が固定鏡筒１０２に対し上方に伸長されて入射窓１０４がカメラケース１２の上面から外方に突出して使用位置に位置された状態の断面図、図５は、鏡筒２０が固定鏡筒１０２に対し下方に収縮されて入射窓１０４がカメラケース１２に完全に収納された非使用位置に位置された状態の断面図である。尚、入射窓１０４は、光を透過するだけの透明板でもよいがレンズでもよい。
【００５７】
これらの図に示す撮影レンズ群１００は、被写体からの光を９０度折り曲げてＣＣＤ５４に導いて結像させる屈曲光学系である。この屈曲光学系は、被写体からの光を取り込む入射窓１０４、入射窓１０４から入射した光路を略垂直に折り曲げるプリズム１０６、前玉レンズ１０８、ズーム光学系レンズ１１０、１１２、絞り兼用メカシャッター５６、及びリレーレンズ１１４から構成されている。このリレーレンズ１１４が手ブレを補正する補正光学系であり、後述する平行リンク機構（平行リンク部材）に支持されて圧電バイモルフ（駆動力発生手段）により手ブレを補正する方向に駆動される。
【００５８】
プリズム１０６は、入射窓１０４に対向し、入射窓１０４から入射した光路を下方に９０度折り曲げるように配置されている。プリズム１０６としては、斜面に反射面１０７を施した直角プリズムが用いられているが、直角プリズムに限らず、単なるミラー等、光の光路を折り曲げ得る他の光学素子を適用してもよい。尚、符号５５は、ＣＣＤ５４の結像面を保護するカバーガラスである。
【００５９】
ズーム光学系レンズ１１０、１１２は、プリズム１０６とＣＣＤ５４との間に配置されるとともに、その撮影光軸Ｌが、プリズム１０６の反射面１０７の中心を通り、反射面１０７に対して４５゜の角度をなし、また、ＣＣＤ５４の中心を通り、ＣＣＤ５４の結像面と直交するように配置されている。鏡筒２０は、ズーム光学系レンズ１１０、１１２の撮影光軸Ｌに沿って伸縮される。
【００６０】
ズーム光学系レンズ１１０、１１２は、撮影倍率変更用のズームレンズ群１１０と焦点調節用のフォーカスレンズ群１１２から構成され、図４の使用位置において、鏡筒２０に取り付けられたズームレンズ群１１０が、固定鏡筒１０２に取り付けられた焦点調節用のフォーカスレンズ群１１２に対して離間することにより所定の撮影倍率（例えば光学３倍ズーム）を得る位置に配置される。尚、図４、図５には、ズーム光学系レンズ１１０、１１２を光軸Ｌ方向に移動させて焦点距離を調整するズーム機構は図示していないが、図４の使用位置においてズーム光学系レンズ１１０、１１２を前記ズーム機構によって移動させることにより、所望の焦点距離に調整することができる。また、モータによって鏡筒２０の伸長量を変化させ、ズーム光学系レンズ１１０、１１２の相対位置を変更することにより焦点距離を変更してもよい。
【００６１】
鏡筒２０は、前述の如く固定鏡筒１０２に対して入れ子構造になっており、収納時の状態は図５の如くズームレンズ群１１０、シャッタ５６、フォーカスレンズ群１１２の間隔が短縮されている。このとき入射窓１０４は、カメラケース１２に完全に収納され、特別なバリアが無くても汚れや傷から保護される状態にある。尚、入れ子構造の鏡筒２０は、鏡筒２０の側面にラック（不図示）が形成され、このラックに噛合するピニオン（不図示）をモータ（不図示）によって正転、逆転駆動することにより図４、図５の位置に移動される。
【００６２】
［手ブレ補正装置の全体構成］
次に、本発明に係る手ブレ補正装置について説明する。
【００６３】
図６及び図７に示す手ブレ補正装置１２０は、リレーレンズ１１４を平行移動させる二対の平行リンク機構１２２、１２４及び二個の圧電バイモルフ１２６、１２８から構成されている。
【００６４】
平行リンク機構１２２は、長さの等しい一対の長方形状をした樹脂プレート１３０、１３２からなり、これらの樹脂プレート１３０、１３２は、リレーレンズ１１４の矩形状に形成されたレンズ枠１３４を介して対向配置されている。また、樹脂プレート１３０、１３２は、動作しない状態において撮影光軸Ｌと平行に配設されている。
【００６５】
樹脂プレート１３０、１３２の下端には、平行リンク機構１２２の固定側の回転節となるヒンジ部１３１、１３３を介して外側に張り出したスティ１３６、１３８が形成される。このスティ１３６、１３８を介して樹脂プレート１３０、１３２は固定鏡筒１０２にリベット等の固定具によって固定される。また、樹脂プレート１３０、１３２の上端は、リレーレンズ１１４を包含する大きさの開口部１３７が形成された中間枠１３５と一体に形成されるとともに、その連結点において平行リンク機構１２２の自由側の回転節となるようにヒンジ部１４０、１４２が形成されている。このように構成された平行リンク機構１２２により、中間枠１３５は光軸Ｌと直交する面においてＸ方向に平行移動自在に支持される。
【００６６】
平行リンク機構１２４も同様に、樹脂プレート１３０、１３２と長さの等しい一対の長方形状をした樹脂プレート１４４、１４６からなり、これらの樹脂プレート１４４、１４６は、レンズ枠１３４を介して対向配置されている。また、樹脂プレート１４４、１４６は、動作しない状態において撮影光軸Ｌと平行に配設されている。
【００６７】
樹脂プレート１４４、１４６の上端には、図７に示すように平行リンク機構１２４の固定側の回転節となるヒンジ部１４５、１４７を介してスティ１４８、１５０が形成されている。このスティ１４８、１５０が、中間枠１３５に形成されたスティ１５１、１５３に不図示のリベットによって連結される。また、樹脂プレート１４４、１４６の下端は、レンズ枠１３４と一体に形成されるとともに、その連結点において平行リンク機構１２４の自由側の回転節となるようにヒンジ部１５２、１５４が形成されている。このように構成された平行リンク機構１２４により、リレーレンズ１１４は撮影光軸Ｌと直交する面においてＹ方向に平行移動自在に支持される。したがって、中間枠１３５がＸ方向に移動されることにより、リレーレンズ１１４は平行リンク機構１２４を介してＸ方向に移動されるので、リレーレンズ１１４は結果的にＸ方向及びＹ方向に移動される。
【００６８】
一方、図６に示す圧電バイモルフ１２６は、平行リンク機構１２２の樹脂プレート１３２に平行して片持ち梁状に配置され、圧電バイモルフ１２６の固定端１５６は、固定鏡筒１０２に固定され、圧電バイモルフ１２６の可動端１５８は中間枠１３５の側方に突設されたフック１６０に係合されている。このような構成で、図８の制御回路１６８から駆動回路１６９を介して圧電バイモルフ１２６に電荷（正電荷、負電荷）が注入されると、それによって生じる圧電横効果により屈曲変位が得られる。この屈曲変位によってリレーレンズ１１４を中間枠１３５を介してＸ方向に平行移動させることができる。この時、レンズ枠１３４は、平行リンク機構１２２によって保持されているため、撮影光軸に対して傾くことなく撮影光軸に対して直交する面のＸ方向に平行移動する。
【００６９】
圧電バイモルフ１２８は、平行リンク機構１２４の樹脂プレート１４６に平行して配置されるとともに、圧電バイモルフ１２８の固定端１６２は、図６の如く中間枠１３５のスティ１６３にネジ１６５によって固定され、圧電バイモルフ１２８の可動端１６４はレンズ枠１３４の側方に突設されたフック１６６に係合されている。このような構成で、図６の制御回路１６８から駆動回路１６９を介して圧電バイモルフ１２８に電荷が注入されると、それによって生じる圧電横効果により屈曲変位が得られる。この屈曲変位によってリレーレンズ１１４を中間枠１３５を介してＹ方向に平行移動させることができる。この時、レンズ枠１３４は、平行リンク機構１２４によって保持されているため、撮影光軸に対して傾くことなく撮影光軸に対して直交する面のＹ方向に平行移動する。
【００７０】
デジタルカメラ１０には、図８の如くＸ方向及びＹ方向の手ブレを検出する手ブレ検出器（加速度センサ）１６７Ａ、１６７Ｂが内蔵されている。前記制御回路１６８は、これらの加速度センサ１７７Ａ、１７７Ｂからの検出出力によって得られたデジタルカメラ１０の手ブレによる動作を打ち消すように、手ブレ方向とは反対方向にブレ量分だけリレーレンズ１１４を移動させるための電荷を圧電バイモルフ１２６、１２８に注入するように駆動回路１６９を制御する。
【００７１】
図６乃至図８に示した第１の実施の形態の手ブレ補正装置１２０によれば、圧電バイモルフ１２６、１２８は板状で撮影光軸に沿って配設されるため、固定鏡筒１０２における配置スペースを省スペース化でき、固定鏡筒１０２の小型化に貢献できる。これにより、屈曲光学系を有するデジタルカメラ１０によれば、その撮影光学系に手ブレ補正装置１２０を組み込んだ場合でもカメラケース１２の薄肉化を達成できる。
【００７２】
［手ブレ補正装置の駆動制御］
次に、本発明に係る手ブレ補正装置の駆動回路及びその制御動作について詳述する。尚、簡単のためにＸ方向の手ブレ補正について説明する。
【００７３】
図９に示すように、リレーレンズ（補正光学系）１１４をＸ方向に駆動する圧電バイモルフ１２６は、電極を兼ねる銅板等の弾性体１２６Ａの両面に、それぞれ厚さ方向に異なる極性で分極された圧電セラミックス１２６Ｂ，１２６Ｃを貼り合わせて構成されており、駆動回路１６９によって注入される電荷量に応じて変位する。
【００７４】
デジタルカメラ１０の手ブレは、加速度センサ１６７Ａによって検出され、その検出信号は制御回路１６８に出力される。制御回路１６８は、加速度センサ１６７Ａから加えられる検出信号に基づいてデジタルカメラ１０の手ブレを相殺するために必要な撮影光軸の補正角（リレーレンズ１１４の平行移動量）を求め、このリレーレンズ１１４の平行移動量を示す制御信号を駆動回路１６９に出力する。
【００７５】
駆動回路１６９は、圧電バイモルフ１２６を電荷制御するもので、制御回路１６８から入力する制御信号に基づいて圧電バイモルフ１２６の制御すべき変位量に対応する電荷量を圧電バイモルフ１２６に注入する。
【００７６】
また、この駆動回路１６９は、圧電バイモルフ１２６と並列に接続された、抵抗Ｒからなるバイパス１７０が設けられている。このバイパス１７０は、圧電バイモルフ１２６に注入された電荷を徐々に放出するように作用する。例えば、駆動回路１６９から圧電バイモルフ１２６への電荷注入が停止すると、圧電バイモルフ１２６に注入された電荷は、バイパス１７０を経由して放出され、圧電バイモルフ１２６は、自己復元性によって変位可能範囲の中央に向かって戻るようになる。
【００７７】
図１０は時々刻々と変化する手ブレに応じて圧電バイモルフ１２６に注入すべき注入電荷量の変化の一例を示すグラフである。
【００７８】
圧電バイモルフ１２６の変位は、注入された電荷量に比例するため、前記バイパス１７０を設けない場合には、圧電バイモルフ１２６の最大補正角（メカ限界）を越える電荷が注入されると（図１０の斜線の範囲）、圧電バイモルフ１２９（補正光学系）は、メカ限界で停止し、手ブレ補正を行うことができなくなる。
【００７９】
これに対し、図９に示すように駆動回路１６９にバイパス１７０を設けると、圧電バイモルフ１２６に注入された電荷は、バイパス１７０を経由して徐々に放出される。圧電バイモルフ１２６は、注入された電荷が放出されると、変位前の状態に復元する自己復元性があるため、常に変位可能範囲の中央に向かって戻るように動作する。
【００８０】
図１１は圧電バイモルフ１２６に注入された電荷量と、実際に圧電バイモルフ１２６に蓄積された電荷量とを示すグラフであり、前者を点線で、後者を実線で示している。
【００８１】
図１１に示すように圧電バイモルフ１２６に蓄積される電荷量は、バイパス１７０を経由して放出された電荷量分だけ、駆動回路１６９によって注入された電荷量よりも少なくなる。即ち、圧電バイモルフ１２６からは、注入された電荷がバイパス１７０を介して徐々に放出され、圧電バイモルフ１２６は、このバイパス１７０の作用によって変位可能範囲の中央に戻るように動作する。これにより、注入された電荷の積算値がメカ限界を越えるような電荷量であっても、圧電バイモルフ１２６は、メカ限界で停止することなく、変位することが可能になる。
【００８２】
図１２は前記駆動回路１６９に設けられるバイパスの他の実施の形態を示す要部回路図である。
【００８３】
図１２（Ａ）に示すバイパス１７１は、抵抗Ｒと並列にコンデンサＣが接続されている。また、図１２（Ｂ）に示すバイパス１７２は、抵抗Ｒと直列にコイルＬが接続されている。更に、図１２（Ｃ）に示すバイパス１７３は、抵抗Ｒと直列にコイルＬが接続され、これらの抵抗Ｒ、コイルＬと並列にコンデンサＣが接続されている。これらの抵抗Ｒの抵抗値、コンデンサＣの容量、コイルＬのインダクタンスを適宜設定することにより、圧電バイモルフ１２６（補正光学系）の中央戻しの速度や動特性を適宜調節することができる。
【００８４】
図１３は本発明に係る手ブレ補正装置の他の実施の形態を示す要部側面図であり、Ｘ方向の手ブレ補正を行うための平行リンク機構と圧電バイモルフに関して示している。
【００８５】
同図に示すように、この手ブレ補正装置の平行リンク機構１２２’は、図６及び図７に示した平行リンク機構１２２と略同様に構成されているが、図１２上で左右一対の圧電バイモルフ１８０、１８２が取付け可能になっている点で相違する。
【００８６】
即ち、一対の圧電バイモルフ１８０、１８２は、平行リンク機構１２２’の左右のリンク（樹脂プレート）に平行して片持ち梁状に配置されている。これらの圧電バイモルフ１８０、１８２は、図６及び図７に示した圧電バイモルフ１２６と同様にして同時に駆動される。
【００８７】
このよう平行リンク機構１２２’に対称に配置された一対の片持ち梁状の圧電バイモルフ１８０、１８２によって平行リンク機構１２２’を駆動することにより、補正光学系の変位可能範囲の中央に対して対称性よく制御することができる。
【００８８】
尚、Ｙ方向の手ブレ補正を行うための平行リンク機構と圧電バイモルフも上記と同様に構成されている。
【００８９】
この実施の形態では、屈曲光学系に手ブレ補正装置を適用した場合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、撮影光軸が屈曲しない一般的なレンズ鏡筒を有するカメラや、カメラ機能を有するカメラ付き携帯電話機にも適用可能である。
【００９０】
また、この実施の形態の手ブレ補正装置は、平行リンク機構によって補正光学系を撮影光軸と略直交する方向に変位可能に保持するようにしたが、補正光学系の保持機構は平行リンク機構に限らず、種々のものが適用できる。
【００９１】
更に、圧電バイモルフからバイパスを介して電荷が放出されたときの、該圧電バイモルフの自己復元性によって補正光学系を変位可能範囲の中央に戻すようにしているが、これに加えて、補正光学系を常に変位可能範囲の中央に戻すように板バネ、コイルバネ等によって付勢するようにしてもよい。
【００９２】
更にまた、手ブレ補正装置のアクチュエータとして、圧電バイモルフを適用した場合について説明したが、これに限らず、例えば、圧電素子を積層した圧電アクチュエータ等を適用してもよく、要は注入電荷量に応じて変位する電歪アクチュエータであれば、いかなるアクチュエータであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】図１は本発明に係る手ブレ補正装置が適用されるカメラ（デジタルカメラ）を正面から見た斜視図である。
【図２】図２は図１に示したデジタルカメラを背面から見た斜視図である。
【図３】図３は図１に示したデジタルカメラの内部構成を示したブロック図である。
【図４】図４は図１に示したデジタルカメラの使用時の光学系の縦断面図である。
【図５】図５は図１に示したデジタルカメラの非使用時の光学系の縦断面図である。
【図６】図６は本発明に係る手ブレ補正装置の機構部の概略構成を示した斜視図である。
【図７】図７は図６に示した手ブレ補正装置の機構部の組立斜視図である。
【図８】図８は図６に示した手ブレ補正装置の要部構成を示した全体構成図である。
【図９】図９は図７に示した手ブレ補正装置の駆動回路等の詳細を示す図である。
【図１０】図１０は時々刻々と変化する手ブレに応じて圧電バイモルフに注入すべき注入電荷量の変化の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は圧電バイモルフに注入された電荷量と、実際に圧電バイモルフに蓄積された電荷量とを示すグラフである。
【図１２】図１２は図９に示した駆動回路に設けられるバイパスの他の実施の形態を示す要部回路図である。
【図１３】図１３は本発明に係る手ブレ補正装置の機構部の他の実施の形態を示す要部側面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１０…カメラ（デジタルカメラ）、２０…鏡筒、５４…ＣＣＤ、１００…撮影レンズ群、１０２…固定鏡筒、１０６…プリズム、１１０、１１２…ズーム光学系レンズ、１１４…リレーレンズ、１２０…手ブレ補正装置、１２２、１２２’、１２４…平行リンク機構、１２６、１２８、１８０、１８２…圧電バイモルフ、１６７Ａ，１６７Ｂ…手ブレ検出器（加速度センサ）、１６８…制御回路、１６９…駆動回路、１７０、１７１、１７２…バイパス、Ｒ…抵抗、Ｃ…コンデンサ、Ｌ…コイル
【図１】
2008064787.tif 000003
【図２】
2008064787.tif 000004
【図３】
2008064787.tif 000005
【図４】
2008064787.tif 000006
【図５】
2008064787.tif 000007
【図６】
2008064787.tif 000008
【図７】
2008064787.tif 000009
【図８】
2008064787.tif 000010
【図９】
2008064787.tif 000011
【図１０】
2008064787.tif 000012
【図１１】
2008064787.tif 000013
【図１２】
2008064787.tif 000014
【図１３】
2008064787.tif 000015