(57)【要約】【課題】手ぶれ補正装置のアクチュエータを改善してメカ部材を減らし小型化を図る。【解決手段】手ぶれ補正装置は、互いに独立に回転変位可能な一対のアクチュエータ１０ｘ，１０ｙと、各アクチュエータの回転変位を撮像素子１の支持部材３，４の各直線変位に変換する伝達部材と、デジタルカメラの撮影操作時生じる手ぶれを検出する検出素子と、検出された手ぶれに応じて各アクチュエータを駆動し、伝達部材及びが支持部材を介して撮像素子１を変位させて手ぶれに起因する像ぶれを補正する制御部とを有する。アクチュエータ１０ｘは、ヨーク１１ｘと、ヨークに巻回されたコイル１２ｘと、ヨークに近接配置されコイルに対する通電に応じて回転変位する永久磁石１３ｘとからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、これに被写体の像を結像する光学系とを備えたデジタルカメラに組み込まれ、手ぶれに起因する被写体の像ぶれを補正する手ぶれ補正装置であって、
該光学系の光軸に垂直な結像面上で互いに直交する二方向に直線変位可能に該撮像素子を支持する支持部材と、
互いに独立に回転変位可能な一対のアクチュエータと、
各アクチュエータの回転変位を該支持部材の各直線変位に変換する伝達部材と、
該デジタルカメラの撮影操作時生じる手ぶれを検出する検出素子と、
該検出された手ぶれに応じて各アクチュエータを駆動し、該伝達部材及びが該支持部材を介して該撮像素子を変位させて手ぶれに起因する像ぶれを補正する制御部とを有し、
各アクチュエータは、ヨークと、ヨークに巻回されたコイルと、該ヨークに近接配置され該コイルに対する通電に応じて回転変位する永久磁石とからなり、
前記制御部は、該検出された手ぶれの大きさ及び方向に応じて、該コイルに対する通電量及び通電方向を制御することを特徴とする手ぶれ補正装置。
【請求項２】
各アクチュエータは、該コイルに対する通電が無い時、該永久磁石が該ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって安定位置に保持され、
この時前記撮像素子は、該伝達部材及び該支持部材を介して該光軸と整合する位置に保持されることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記アクチュエータは、該コイルに対する通電を解除した時、該永久磁石が安定位置に復帰できるように、該永久磁石の回転変位量を規制する規制部材を有することを特徴とする請求項２記載の手ぶれ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子と、これに被写体の像を結像する光学系とを備えたデジタルカメラに組み込まれ、手ぶれに起因する被写体の像ぶれを補正する手ぶれ補正装置に関する。デジタルカメラは、撮像光学系によって被写体の像を撮像素子（例えばＣＣＤ、電荷結像素子）の受光面上に結像させ、電気信号に変換して取り込む構成となっている。このデジタルカメラに組み込まれる手ぶれ補正装置は、例えば撮影の際の手ぶれによって生じるカメラぶれによる受光面上での像ぶれを補正するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の撮影装置はビデオカメラやデジタルスチルカメラとして公知であり、以下の特許文献１に記載がある。例えばデジタルスチルカメラの場合は、ＣＣＤ（電荷結合デバイス）からなる撮像手段の露光時の感度の限界により、銀塩写真のような短いシャッタ時間を実現しにくく、カメラ振れにより撮像された像に「像の流れ」のようなボケが生じやすい。
【０００３】
手ぶれ補正は露光時のカメラの振れによる画像のボケを防ぐことにあり、通常カメラの光軸に直交する固定された二つの軸回りの角速度を検知し、この二つの軸周りのカメラの「振れによる傾き角」を求め、この傾き角に対応する像振れを補正するように、撮影光学系に含まれる補正レンズを変位させたり、光軸の向きを調整したり、撮像手段の受光面そのものを移動させたりすることが行われ、補正レンズ等の被駆動系の要素は、二つの軸方向に移動するような機構となっている。
【０００４】
一般には、像ぶれを補正するための機構では、受光面上での結像位置がカメラの光軸に直交する異なる二方向に移動して生じる像ぶれをそれぞれ独立に補正する補正部材を備え、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）の中央演算装置（ＣＰＵ）が角速度センサーなどのぶれ検知センサの出力によって二方向のぶれ量をそれぞれ検出し、この検出したぶれ量に基づいて像ぶれを解消するように、補正部材により受光面上の結像位置を二方向に変位させるようにしている。
【特許文献１】特開２００３‐２８００５８公報
【０００５】
より詳細には、ぶれ検知センサー（検出素子）の検知方向によって二方向のぶれ量を検出するために、マイコンはセンサー出力であるアナログ電気信号を所定のサンプリング周期にてデジタル変換して取り込み、この取り込んだデジタル値によって振れ量を検出する。次に、この検出した各方向の振れ量に対応する変位量を算出し、この変位量に相当する量だけ受光面上の結像位置を変位させるように、アクチュエータに対して駆動信号を出力する。このアクチュエータは駆動信号に応じてＣＣＤなどの撮像素子を変位させ、カメラぶれによって各方向に生じるであろう像ぶれを解消するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された手ぶれ補正装置は、撮像素子をばねなどで光軸と整合した中立位置に支持し、アクチュエータによりこのばねで支持された撮像素子を変位させ像ぶれを補正している。しかしながら、従来の手ぶれ補正装置は撮像素子をばねなどで支持しなければならず、メカ機構が複雑となり且つ構造も大きくなるため、小型化が出来ないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は手ぶれ補正装置のアクチュエータを改善してメカ部材を減らし小型化を図ることを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、撮像素子と、これに被写体の像を結像する光学系とを備えたデジタルカメラに組み込まれ、手ぶれに起因する被写体の像ぶれを補正する手ぶれ補正装置であって、該光学系の光軸に垂直な結像面上で互いに直交する二方向に直線変位可能に該撮像素子を支持する支持部材と、互いに独立に回転変位可能な一対のアクチュエータと、各アクチュエータの回転変位を該支持部材の各直線変位に変換する伝達部材と、該デジタルカメラの撮影操作時生じる手ぶれを検出する検出素子と、該検出された手ぶれに応じて各アクチュエータを駆動し、該伝達部材及びが該支持部材を介して該撮像素子を変位させて手ぶれに起因する像ぶれを補正する制御部とを有し、各アクチュエータは、ヨークと、ヨークに巻回されたコイルと、該ヨークに近接配置され該コイルに対する通電に応じて回転変位する永久磁石とからなり、前記制御部は、該検出された手ぶれの大きさ及び方向に応じて、該コイルに対する通電量及び通電方向を制御することを特徴とする。
【０００８】
各アクチュエータは、該コイルに対する通電が無い時、該永久磁石が該ヨークとの間に生じる磁気吸引力によって安定位置に保持され、この時前記撮像素子は、該伝達部材及び該支持部材を介して該光軸と整合する位置に保持される。前記アクチュエータは、該コイルに対する通電を解除した時、該永久磁石が安定位置に復帰できるように、該永久磁石の回転変位量を規制する規制部材を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像素子を駆動する動力源として永久磁石を利用したアクチュエータを用いている。この永久磁石の磁気吸引力を利用して、撮像素子を光軸と整合する中立位置に保持している。従来のように撮像素子を支持するためにばね部材などのメカ要素を必要としないので、装置の小型化が可能になる。本発明にかかる手ぶれ補正装置はデジタルカメラに対してコンパクトに実装することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明にかかる手ぶれ補正装置の主要部となるアクチュエータを示す模式図である。図示するように本アクチュエータはヨーク１１と、ヨーク１１に巻回されたコイル１２と、ヨーク１１に近接配置されコイル１２に対する通電に応じて双方向に回転変位する永久磁石１３とからなる。このアクチュエータは、コイル１２に際する通電が無いとき、永久磁石１３がヨーク１１との間に生じる磁気吸引力によって安定位置に保持される。図１はこの安定位置を表している。本アクチュエータはさらに規制部材（メカストッパー１５）を備えており、コイル１２に対する通電を解除したとき、永久磁石１３が初期位置に復帰できるように、永久磁石１３の回転変位量を規制している。
【００１１】
本実施形態では、永久磁石１３はＳ極とＮ極に二極着磁された円筒型のロータからなり、円筒の中心軸と一致する回転軸１３ａを有している。回転軸１３ａには駆動レバー１４が一体的に取り付けられている。駆動レバー１４の先端には駆動ピン１４ａが取り付けられている。駆動ピン１４ａは永久磁石１３の回転に伴って左右双方向に回動する。駆動ピン１４ａの回動は図示しない伝達部材及び支持部材を介して撮像素子に伝えられる。
【００１２】
一方ヨーク１１はＵ字形状で一対の極を有している。ヨーク１１は磁性材料からなり、一対の極と永久磁石１３との間に生じる磁気吸引力で、永久磁石１３は図示の安定位置にある。
【００１３】
本実施形態のアクチュエータは、永久磁石１３が９０°回転するごとに次の安定位置に進む。本発明では、コイル１２に対する通電を切った後、永久磁石１３が必ず図示の初期安定位置に戻るよう、回転量を規制している。図示の安定位置から時計方向及び反時計方向いずれも回転量が４５°を超えないようにメカストッパー１５が配されている。例えばコイル１２に対して一方向に通電すると永久磁石１３は時計方向に回転し、左側のメカストッパー１５に当接するので、これ以上回転しない。この後コイル１２に対する通電を遮断すると、永久磁石１３はヨーク１１との磁気吸引力により図示の安定位置に復帰する。同様にコイル１２に対して他方向に通電すると、永久磁石１３は反時計方向に回転し、右側のメカストッパー１５に当接するようになっている。なお、永久磁石１３の回転量を検出しフィードバック制御するため、ホールセンサー１６が永久磁石１３の近傍に取り付けられている。
【００１４】
図２は、本発明にかかる手ぶれ補正装置の全体構成を示す模式的な平面図である。図示するように、本手ぶれ補正装置は、基本的に、光学系の光軸に垂直な結像面上で互いに直交する二方向（Ｘ方向及びＹ方向）に直線変位可能に撮像素子１を支持する支持部材と、互いに独立に回転変位可能な一対のアクチュエータ１０ｘ，１０ｙと、各アクチュエータ１０ｘ，１０ｙの回転変位を支持部材の各直線変位に変換する伝達部材とで構成されている。なお光学系の光軸は紙面に垂直であり、撮像素子１は丁度光軸に整合して中立位置にある状態を表している。本実施形態ではこの撮像素子１はＣＣＤである。
【００１５】
撮像素子１を支持するための支持部材は、ＣＣＤベース２に搭載されたｘステージ３と、このｘステージ３の上に搭載されたｙステージ４とで構成されている。撮像素子１はこのｙステージ４の上に搭載されている。ｘステージ３は、ほぼ直方形状を有し、ＣＣＤベース２に形成された３個のｘステージ保持部３１に取り付けられている。具体的にはｘステージ３に３本のｘステージスライド軸３２が取り付けられ、これらがそれぞれ対応するｘステージ保持部３１にスライド可能に取り付けられている。これにより、ｘステージ３はＣＣＤベース２に対してＸ軸方向に直線変位可能である。
【００１６】
ｙステージ４はｘステージ３よりも一回り小型の長方形を有し、ｘステージ３に対して直線変位可能に取り付けられている。具体的には、ｘステージ３に組み付けられた３本のｙステージスライド軸４２に対して、ｙステージ４に形成されたｙステージ保持部４１がスライド可能に係合している。これによりｙステージ４はｘステージ３に対してＹ軸方向に直線変位可能である。かかる構成により、撮像素子１はｘステージ３及びｙステージ４からなる支持部材により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直線変位可能に、ＣＣＤベース２に対して搭載されていることになる。このＣＣＤベース２はデジタルカメラに固定配置される。
【００１７】
ｘステージ３をＸ軸方向に直線駆動するため、一方のアクチュエータ１０ｘが用いられている。このアクチュエータ１０ｘは図１に示した通りの構成であり、ｘヨーク１１ｘとｘコイル１２ｘとｘ磁石１３ｘとｘステージ駆動レバー１４ｘとｘホールセンサー１６ｘとで構成されている。ここでｘステージ駆動レバー１４ｘの先端に取り付けられた駆動ピン（カムピン）が、ｘステージ３に形成されたカム溝に係合している。この様に本実施形態では、アクチュエータ１０ｘ側のカムピンとｘステージ３側のカム溝との係合により伝達部材を構成しており、アクチュエータ１０ｘの回転変位をｘステージ３のＸ軸方向に沿った直線変位に変換している。
【００１８】
もう一方のアクチュエータ１０ｙも、図１に示した構成を有しており、ｙヨーク１１ｙとｙコイル１２ｙとｙ磁石１３ｙとｙステージ駆動レバー１４ｙとｙホールセンサー１６ｙとで構成されている。ｙステージ駆動レバー１４ｙの先端に取り付けられた駆動ピン（カムピン）が、ｙステージ４に形成されたカム溝と係合している。この様なカムピンとカム溝の組み合わせにより伝達部材を構成しており、アクチュエータ１０ｙの回転変位をｙステージ４のＹ軸方向に沿った直線変位に変換している。
【００１９】
図２に示した状態は一対のアクチュエータ１０ｘ，１０ｙが共にコイルに対する通電が無い状態にあり、ｘ磁石１３ｘ及びｙ磁石１３ｙは共に安定位置にある。このとき撮像素子１は丁度光学系の光軸と整合する位置になる。この様に本発明はアクチュエータ１０ｘ，１０ｙの磁気吸引力を利用して、撮像素子１を中立位置に保持している。換言するとｘ磁石１３ｘ及びｙ磁石１３ｙの磁気的な保持力が前述した伝達部材及び支持部材を介して撮像素子１を保持しているため、別途バネ部材などのメカ部品を必要としない。
【００２０】
図３は、図２に示した手ぶれ補正装置の動作状態を示す模式的な平面図である。手ぶれを検出すると、図示しない制御部はｘアクチュエータ１０ｘのコイル１２ｘに通電して永久磁石（ロータ）１３ｘを回転変位させる。図示の例では永久磁石１３ｘは反時計方向に１０°程度回転している。この回転変位はｘステージ３の直線変位に変換される。図示の例では、ｘステージ３はＸ軸右方向に直線変位している。これにより撮像素子１はｘステージ３に搭載された状態でＸ軸に沿って右方向に移動することになる。
【００２１】
図示しない制御部は同じく手ぶれを検出してｙアクチュエータ１０ｙのコイル１２ｙに所定量及び所定方向で通電し、永久磁石（ロータ）１３ｙを回転変位させる。図示の例では永久磁石１３ｙは中立位置から時計方向に５°程度回転している。この回転変位は前述した伝達機構を介してｙステージ４のＹ軸方向に沿った直線変位に変換される。図示の例では、ｙステージ４はＹ軸に沿って下方に変位している。これによりｙステージ４に搭載された撮像素子１もＹ軸に沿って下方に直線変位する。この様にして、撮像素子１のＸ軸方向に沿った直線変位とＹ軸方向に沿った直線変位はＣＣＤベース２の上でベクトル合成され、手ぶれに起因する受光面上での像ぶれをキャンセルする。
【００２２】
デジタルカメラの撮影操作が終了するとアクチュエータ１０ｘ，１０ｙに対する通電が解除され、円筒磁石１３ｘ，１３ｙはそれぞれ安定位置に復帰する。これに応じて撮像素子１は撮像光学系の光軸中心と整合する中立位置に戻り、次の撮影動作に備えて待機状態に入る。このとき撮像素子１はアクチュエータ１０ｘ，１０ｙが発生する磁気吸引力のみによって中立位置に保持されており、何らばね部材など追加のメカ部品を必要としない。
【００２３】
図４は、本発明にかかる手ぶれ補正装置の制御系を示す回路図である。図示するように本手ぶれ補正装置はジャイロセンサー６などの検出素子を備えており、手ぶれにより生じたカメラの加速度を検出している。このジャイロセンサー６には手ぶれ補正装置の制御部を構成するＣＰＵ５が接続している。このＣＰＵ５にはアクチュエータ１０を駆動するためのサーボ回路が接続している。このサーボ回路は駆動指示回路７と差動回路８と増幅回路９とアクチュエータ駆動回路１０ａと検出回路１６ａとで構成されている。アクチュエータ駆動回路１０ａはアクチュエータ１０のコイル１２に通電する。一方検出回路１６ａはアクチュエータ１０に取り付けたホールセンサー１６に接続している。アクチュエータ駆動回路１０ａはコイル１２に通電することで永久磁石１３を回転駆動する。ホールセンサー１６は永久磁石１３に対向配置しており、永久磁石１３の回転変位を検出して、検出回路１６ａ側に出力する。
【００２４】
かかる構成において、ＣＰＵ５はジャイロセンサー６から入力される検出結果に基づき、駆動指示回路７に対して永久磁石１３の回転方向及び回転量を指示する。差動回路８は駆動指示回路７から出力される回転量と、検出回路１６ａから出力される回転検出結果が一致するまでアクチュエータ駆動回路１０ａ側に駆動信号を供給する。実際にはこの駆動信号は増幅回路９を介してアクチュエータ駆動回路１０ａに供給される。この様なサーボ回路もしくはフィードバック回路により、ＣＰＵ５で演算した回転量に達するまでアクチュエータ１０を駆動する。なおこの様な制御系は、ｘアクチュエータ１０ｘとｙアクチュエータ１０ｙのそれぞれに設けられている。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、本発明にかかる手ぶれ補正装置は、撮像素子１と、これに被写体の像を結像する光学系とを備えたデジタルカメラに組み込まれ、手ぶれに起因する被写体の像ぶれを補正する。本手ぶれ補正装置は光学系の光軸に垂直な結像面上で互いに直交する二方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に直線変位可能に撮像素子１を支持する支持部材であるｘステージ３及びｙステージ４と、互いに独立に回転変位可能な一対のアクチュエータ１０ｘ，１０ｙと、各アクチュエータ１０ｘ，１０ｙの回転変位を支持部材を構成するｘステージ３及びｙステージ４の各直線変位に変換する伝達部材と、デジタルカメラの撮影操作時生じる手ぶれを検出する検出素子（ジャイロセンサー６）と、検出された手ぶれに応じて各アクチュエータ１０ｘ，１０ｙを駆動し、伝達部材及び支持部材を介して撮像素子１を変位させて手ぶれに起因する像ぶれを補正する制御部（ＣＰＵ５）とを有している。各アクチュエータ１０は、ヨーク１１と、ヨーク１１に巻回されたコイル１２と、ヨーク１１に近接配置されコイル１２に対する通電に応じて回転変位する永久磁石１３とからなる。ＣＰＵ５は検出された手ぶれの大きさ及び方向に応じてコイル１２に対する通電量及び通電方向を制御している。各アクチュエータ１０は、コイル１２に対する通電が無いとき、永久磁石１３がヨーク１１との間に生じる磁気吸引力によって安定位置に保持され、このとき撮像素子１は、伝達部材及び支持部材を介して光軸と整合する位置に保持される。アクチュエータ１０は、コイル１２に対する通電を解除したとき、永久磁石１３が安定位置に復帰出来るように永久磁石１３の回転変位量を規制する規制部材（メカストッパー１５）を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明にかかる手ぶれ補正装置の主要部品となるアクチュエータを示す模式図である。
【図２】本発明にかかる手ぶれ補正装置の機械的な構成を示す平面図である。
【図３】図２に示した手ぶれ補正装置の動作説明に供する模式的な平面図である。
【図４】本発明にかかる手ぶれ補正装置の電気的な構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２７】
１・・・撮像素子、２・・・ＣＣＤベース、３・・・ｘステージ、４・・・ｙステージ、５・・・ＣＰＵ、６・・・ジャイロセンサー、１０・・・アクチュエータ、１１・・・ヨーク、１２・・・コイル、１３・・・永久磁石、１４・・・駆動レバー、１５・・・メカストッパー、１６・・・ホールセンサー
【図１】
2008286984.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008286984.tif 000006