(57)【要約】【課題】低コストの簡素な機構でレンズ群を駆動することの可能な手振れ補正装置を得る。【解決手段】被写体光を導く撮像光学系のうち、少なくとも１枚のレンズ群を移動させて手振れ補正を行う手振れ補正装置において、手振れ補正を行うレンズ群は、光軸に直交する方向へのシフト移動と、シフト移動方向と平行で且つ光軸と交わる軸の周りに回動するチルト移動を行う手振れ補正装置とする。【選択図】図４
2008090134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を導く撮像光学系のうち、少なくとも１枚のレンズ群を移動させて手振れ補正を行う手振れ補正装置において、
前記手振れ補正を行うレンズ群は、光軸に直交する方向へのシフト移動と、前記シフト移動方向と平行で且つ光軸と交わる軸の周りに回動するチルト移動を行うことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項２】
前記チルト移動のための回動軸が、前記手振れ補正を行うレンズ群の後ろ側主点位置からずれて設定されていることを特徴とする請求項１に記載の手振れ補正装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の手振れ補正装置を有することを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影露光中にレンズを移動させて手ブレを補正し、鮮明な画像で記録する手振れ補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、手ブレによる光軸のズレを補正して鮮明な画像を得るアクティブ手振れ補正技術が実用化されている。この手振れ補正技術には、撮像光学系の一部を移動させるタイプと、撮像光学系全体を移動させるタイプと、撮像素子を移動させるタイプの３種が知られている。
【０００３】
上記の手振れ補正技術のうち撮像光学系の一部を移動させるものとして、焦点距離が変更可能なズームレンズに対応させるため、焦点距離に基づいて高域通過フィルタ処理のカットオフ周波数を変更して手振れ補正制御を行う手振れ補正装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の手振れ補正装置も同様であるが、撮像光学系の一部を移動させて手振れ補正を行うものは、撮像光学系を構成するレンズ群のうちいずれかのレンズを、光軸に直交する面内で移動させて、手振れ補正するものである。具体的には、レンズを保持する鏡枠を懸架し所定の方向に移動させる第１の移動機構を設け、更に、鏡枠と第１の移動機構とを共に懸架し、第１の移動機構で移動させる方向と直交する方向に移動させる第２の移動機構とで構成されている。
【０００５】
このような構成は、機構的にも複雑でコスト増となるだけでなく、第２の移動機構は鏡枠と第１の移動機構とを一体的に移動させなくてはならず、大きな駆動力を必要とするため高コストの強力なアクチュエータが必要になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、低コストの簡素な機構でレンズ群を駆動することの可能な手振れ補正装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【０００８】
１．被写体光を導く撮像光学系のうち、少なくとも１枚のレンズ群を移動させて手振れ補正を行う手振れ補正装置において、前記手振れ補正を行うレンズ群は、光軸に直交する方向へのシフト移動と、前記シフト移動方向と平行で且つ光軸と交わる軸の周りに回動するチルト移動を行うことを特徴とする手振れ補正装置。
【０００９】
２．前記チルト移動のための回動軸が、前記手振れ補正を行うレンズ群の後ろ側主点位置からずれて設定されていることを特徴とする１に記載の手振れ補正装置。
【００１０】
３．１又は２に記載の手振れ補正装置を有することを特徴とするレンズユニット。
【００１１】
４．３に記載のレンズユニットを有することを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低コストの簡素な機構でレンズ群を駆動することの可能な手振れ補正装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本実施の形態に係るレンズユニットを備えた撮像装置の一例であるカメラ１００の主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、カメラ１００を被写体側から見た斜視図である。
【００１５】
同図に示すように、カメラ１００は、変倍可能な折り曲げ撮像光学系を内包したレンズユニット８０が図示の如く右側に縦に配置され、開口部８１が被写体光束を取り込むよう形成されている。この開口部８１には、開口部８１を露呈する開状態と開口部８１を覆う閉状態とする図示しないレンズバリアが設けられている。
【００１６】
８２はフラッシュ発光窓であり、フラッシュ発光窓８２の後方には反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニット８３が配置されている。８４はカード型の画像記録用メモリである。８５は電池であり、本カメラの各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ８４及び電池８５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。
【００１７】
カメラ１００の上面には、レリーズ釦８６が配置され、その１段目（スイッチＳ１とも称す）の押し込みによりカメラの撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段目（スイッチＳ２とも称す）の押し込みにより撮影露光動作が行われる。８７はメインスイッチであり、カメラを動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ８７により動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、開状態にされると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ８７により非動作状態に切り替えられると、図示しないレンズバリアは、閉状態にされると共に、各部の動作を終了させる。
【００１８】
本カメラの背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬ等で構成され、画像やその他文字情報等を表示する表示装置８８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンをおこなうズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、表示装置８８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。
【００１９】
また、不図示であるが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。同様に不図示であるが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を備えている。
【００２０】
図２は、本実施の形態に係るレンズユニット８０の概略の断面図である。
【００２１】
同図に示すレンズユニット８０は、ズームレンズを内包しており、物体側より順に固定の第１レンズ群１１１、変倍のために光軸上を移動する第２レンズ群１１２、光軸に対しシフト移動及びチルト移動で手振れ補正を行う第３レンズ群１１３、そして変倍に伴う像面変動を補正すると共にフォーカスを行う為に光軸上を移動する第４レンズ群１１４の４つのレンズ群より成っている。
【００２２】
第１レンズ群１１１は、最も物体側に配置されたレンズ１１１ａ、第１レンズ１１１ａの後方に配置された反射面を有する三角プリズム１１１ｂ、三角プリズム１１１ｂの後方に配置されたレンズ１１１ｃで構成され、光軸を略９０°折り曲げる機能をも有している。
【００２３】
第３レンズ群１１３は、手振れ補正を行うレンズ群である。第３レンズ群１１３は、光軸に直交する方向へのシフト移動と、このシフト移動方向と平行で且つ光軸と交わる軸の周りに回動するチルト移動が可能に構成されている。この第３レンズ群１１３の周辺には、２つのアクチュエータ及びセンサを有しており、光軸に対しシフト移動とチルト移動により、手振れ補正を行うようになっている。この、第３レンズ群１１３の周辺については、後で詳細に説明する。
【００２４】
同図において、１３３は第２レンズ群１１２の回り止め用のガイド軸、１３４は第２レンズ群１１２を移動させる際の雄ネジであるリードスクリュー、４は第１モーターであり、例えばステッピングモーターより成っている。１４６は第１モーター４の減速機ユニットである。１４７，１４８は各々連動ギアであり、このうち連動ギア１４８は第２レンズ群１１２を移動させるためのリードスクリュー１３４に固定されている。
【００２５】
１３５は固定鏡胴、２は絞りシャッタユニット、５は第２モーターであり、例えばステッピングモーターより成っている。１３８は第２モーター５の出力軸であり、その一部には第４レンズ群１１４を移動する為の雄ネジ部１３８ａが施されている。１３９は雌ネジ部であり、雄ネジ部１３８ａと噛み合うと共に、第４レンズ群１１４の移動枠１４０と一体となっている。１４１、１４２は各々第４レンズ群１１４の移動枠１４０のガイド軸である。１４３はガイド軸１４１、１４２を位置決めして押さえるための固定鏡胴である。
【００２６】
以上のような構成により、第２モーター５を駆動すると、第４レンズ群１１４は出力軸１３８に設けた雄ネジ部１３８ａのネジ送りによって光軸方向に移動する。又、第１モーター４を駆動すると連動ギア１４７、１４８が連動回転し、リードスクリュー１３４が回転することによって第２レンズ群１１２が光軸方向に移動する。
【００２７】
図３は、本実施の形態に係るカメラ１００の機能構成の一例を示す概略ブロック図である。なお、撮像素子としては、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が適用可能であるが、本例においては、撮像素子としてＣＣＤ型イメージセンサを用いたもので説明する。
【００２８】
同図において、４０はカメラ各部を制御する制御部（以下、ＣＰＵとも称す）、１５０は手振れ補正制御部である。
【００２９】
１５５は、図１に示すヨー方向のブレを検出するＹＡＷ検出センサ、１５６は、図１に示すピッチ方向のブレを検出するＰＩＴＣＨ検出センサである。この２つのセンサからの出力は、手振れ補正制御部１５０へ所定のタイミングで入力される。
【００３０】
レンズユニット８０は、図２で示した第１レンズ群１１１〜第４レンズ群１１４で構成されたレンズ部１、絞りシャッターユニット２、赤外光カットフィルタとオプチカルローパスフィルタを積層した光学フィルタ３、第１モータ４、第２モータ５及び絞りシャッタアクチュエータ６、シフト量センサ１５１、チルト量センサ１５２、シフト方向アクチュエータ１５３、チルト方向アクチュエータ１５４を有している。
【００３１】
手振れ補正制御部１５０は、ＹＡＷ検出センサ１５５、ＰＩＴＣＨ検出センサ１５６から入力される情報に応じ、シフト方向アクチュエータ１５３、チルト方向アクチュエータ１５４を駆動して第３レンズ群１１３を移動させつつ、シフト量センサ１５１、チルト量センサ１５２によるリアルタイムのレンズ移動情報でフィードバック制御を行うようになっている。
【００３２】
第１モータ４、第２モータ５、絞りシャッタアクチュエータ６は、それぞれＣＰＵ４０からの制御信号により制御される第１モータ駆動回路７、第２モータ駆動回路８、絞りシャッタ駆動回路９を介して駆動される。
【００３３】
タイミングジェネレータ１０は、タイミング制御回路１１から送られるクロックに基づきＣＣＤ１２の駆動制御信号を生成するものであり、例えばＣＣＤ１２の電荷の蓄積開始と終了のタイミング信号、各画素の電荷蓄積量の読み出し制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号）等のクロック信号を生成しＣＣＤ１２へ出力する。撮像回路１３は、ＣＣＤ１２により被写体光が光電変換され、例えば原色系のフィルタが用いられたＣＣＤの場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画像アナログ信号を信号処理部１４へ出力する。
【００３４】
信号処理部１４は、撮像回路１３から出力された画像アナログ信号に信号処理を施すものである。信号処理部１４においては、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）により画像アナログ信号のノイズ低減とゲイン調整をおこないＡ／Ｄ変換部１５へ出力する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部１５では、タイミング制御回路１１からのＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、入力された画像アナログ信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号（以下、画素データと称す）に変換する。次いで、画素データをバッファメモリ１６に格納した後、ＣＰＵ４０に画素データを送り、ＣＰＵ４０では画素データの黒レベル補正をおこなった後、ホワイトバランス（ＷＢ）の調整、γ補正、ＹｃｂＣｒ変換が行われる。
【００３６】
ＶＲＡＭ１７は、表示装置８８で表示する画像のバッファメモリであり、少なくとも表示装置９０の画素数と表示に必要なビット数の積算値以上の記憶容量を有しており、後述のＣＰＵ４０で生成される表示用画像データが記憶される。表示装置８８には、例えばＬＣＤ、有機ＥＬ等の表示装置が用いられる。なお、使用される表示装置に応じ、ＶＲＡＭ１７と表示装置８８の間に、画素データをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換部が設けられる。
【００３７】
これにより、撮影時のフレーミング時には、所定時間間隔で撮像された画素データがバッファメモリ１６に記憶されると共に、ＶＲＡＭ１７へ転送され、表示装置８８に表示がおこなわれ、被写体像を確認することができ、ファインダとして使用できる（スルー画像表示又はプレビュー画像表示と称す）ようになっている。
【００３８】
また、挿脱可能な画像記録媒体であるメモリカード８４に記録された撮影済みの画像データは、圧縮伸張回路４９へ転送され、ＣＰＵ４０で所定の信号処理後にＶＲＡＭ１７へ転送され、表示装置８８に表示がおこなわれ、撮影済み画像の再生が可能となっている。
【００３９】
インターフェイス３２は、外部のパーソナルコンピュータ或いはプリンタ等と信号の授受をおこなうもので、外部入出力端子（例えばＵＳＢ端子）８９を介して、外部のパーソナルコンピュータ或いはプリンタ等と通信を行うものである。
【００４０】
フラッシュユニット８３は、フラッシュ発光部８２の発光を制御する回路である。フラッシュ制御回路は、ＣＰＵ４０により制御され、フラッシュ発光の有無、発光タイミング、発光用コンデンサへの充電等を制御すると共に、フラッシュ反射光受光用センサに接続された受光回路から入力される発光停止信号に基づき発光を停止させるようになっている。
【００４１】
時計回路２５は、撮影された日時を管理するものであり、各部へ電源を供給する給電回路２７から電源供給を受けて作動するようにしてもよいが、図示しない別電源で作動させることが望ましい。
【００４２】
ＣＰＵ４０及び各部への電力供給は給電回路２７によっておこなわれる。この給電回路２７には、電池８５或いは、ＤＣ入力端子２８を介しＡ／Ｃアダプタ２９から電力が供給される。
【００４３】
操作スイッチ群（以下操作ＳＷ群とも称す）３０は、例えばメインスイッチ、レリーズ釦、ズーム釦、メニュー釦、セット釦、選択釦等の各種操作釦によりＯＮ／ＯＦＦするスイッチ群及びメインダイヤルを含むスイッチ群である。この操作ＳＷ群３０のＯＮ／ＯＦＦの信号は、ＣＰＵ４０に送られ、ＣＰＵ４０はＯＮされた操作ＳＷに応じて各部の動作を制御することになる。
【００４４】
ＥＥＰＲＯＭ３１は、不揮発性のメモリであり、カメラの個々に異なる特性値を記憶させておくために用いられる。この個々に異なる特性値とは、例えばレンズユニット８０の各焦点距離におけるフォーカシングレンズの無限位置の情報等であり、製造工程内で書き込まれるものである。この、カメラ個々に異なる特性値を、ＣＰＵ４０は必要に応じＥＥＰＲＯＭ３１から読み出し、各部の制御に利用するようになっている。
【００４５】
なお、ＣＰＵ４０は、ＲＯＭ２０に格納されたソフトウェアに基づき、データの授受、各部のタイミング制御をおこなうのみならず、その他種々の機能をおこなうものとなっている。例えば、撮影記録時の絞り値とシャッタ速度の露光条件の決定（ＡＥ準備動作）、フォーカシングレンズを小刻みに移動させ、それぞれで得られた画素データから画像データを生成し、この画像データに基づいて評価をおこない最適なフォーカシングレンズ位置を決定する焦点調節（ＡＦ動作）制御等を行うものである。
【００４６】
以上が、本実施の形態に係るカメラ１００の内部ブロック構成である。以下に、本実施の形態に係る、手振れ補正のために第３レンズ群１１３を移動させる具体例について説明する。
【００４７】
図４は、手振れ補正時に移動する第３レンズ群１１３周辺の概略構造の一例を示す図である。同図は、第３レンズ群１１３が光軸上にある初期状態を示しており、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は正面図である。
【００４８】
同図（ａ）、（ｂ）に示すように、第３レンズ群１１３を保持する鏡枠１２０には２つの腕部１２０ｈ１、１２０ｈ２が形成されており、支持枠１２１に形成された２つの軸１２１ｋに回動可能に軸支されている。支持枠１２１は、図２に示す固定鏡胴１３５又は固定鏡胴１４３に固定されているものである。２つの軸１２１ｋの延長線は、光軸Ｏと略交差するように設定されている。
【００４９】
鏡枠１２０の一方の腕部１２０ｈ１は、シフト駆動部材１６１の二股部に挟まれて係合している。シフト駆動部材１６１は、ステッピングモータ１５３で駆動されるリードスクリュー１５３ｒに螺合し、リードスクリュー１５３ｒの回転により、図示矢印Ａ方向に移動する。シフト駆動部材１６１の移動により、係合する腕部１２０ｈ１も軸１２１ｋに沿って、図示矢印Ａ方向に移動することになる。これにより、第３レンズ群鏡枠１２０即ち第３レンズ群１１３を、図示矢印Ａ方向にシフト移動させることができるようになっている。
【００５０】
鏡枠１２０の他方の腕部１２０ｈ２には、歯車部１２０ｇが形成されている。歯車部１２０ｇは、歯車１６２と歯合し、歯車１６２と一体的に形成された歯車１６３とステッピングモータ１５４で駆動される歯車１６４が歯合している。即ち、ステッピングモータ１５４の駆動による歯車１６４の回転は、腕部１２０ｈ２に形成された歯車部１２０ｇを軸１２１ｋ周りに回転させることになる。これにより、第３レンズ群鏡枠１２０即ち第３レンズ群１１３を、軸１２１ｋを軸として図示矢印Ｂ方向にシフト移動しつつチルト移動させることができるようになっている。このように、チルト移動のための回動軸（本例では、軸１２１ｋ）を、手振れ補正を行うレンズ群（本例では、第３レンズ群１１３）の後ろ側主点位置から大きくずらして設定することが好ましい。このように設定することで、チルト移動方向ではあるがシフト移動成分を大きくすることができ、このシフト移動成分を用いることで、手振れ補正のための像の移動を容易に行うことができるようになる。
【００５１】
なお、本例においては、ステッピングモータ１５３が図３に示すシフト方向アクチュエータに相当し、ステッピングモータ１５４が図３に示すチルト方向アクチュエータに相当する。
【００５２】
図５は、第３レンズ群１１３の初期状態及び移動状態を示す図である。同図（ａ）は第３レンズ群１１３が光軸上にある初期状態を示し、同図（ｂ）は第３レンズ群１１３がシフト及びチルトした状態の一例を示している。
【００５３】
なお、第３レンズ群鏡枠１１３のシフト及びチルト移動は、図３に示すＹＡＷ検出センサ１５５、ＰＩＴＣＨ検出センサ１５６、シフト量を検出するシフト量センサ１５１、チルト量を検出するチルト量センサ１５２から逐次入力されるデータに基づいて、手振れ補正制御部１５０により、シフト方向アクチュエータであるステッピングモータ１５３とチルト方向アクチュエータであるステッピングモータ１５４の一方もしくは双方を駆動制御することで行われる。
【００５４】
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示す初期状態から第３レンズ群１１３を紙面右側方向にシフト移動させると共に紙面上側方向にチルト移動した状態を示している。
【００５５】
同図（ｂ）に示す第３レンズ群１１３のシフト状態への移動は、同図（ａ）に示す初期状態から、ステッピングモータ１５３を駆動しリードスクリュー１５３ｒに螺合するシフト駆動部材１６１を移動させることでシフト移動が行われる。また、同図（ｂ）に示す第３レンズ群１１３のチルト状態への移動は、ステッピングモータ１５４を駆動し歯車１６４を回転させ、歯車１６３、歯車１６２を介して、鏡枠１２０の歯車部１２０ｇを軸１２１ｋ周りに回転させることで行われる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態に示す手振れ補正装置は、第３レンズ群１１３の２方向の移動に関し、互いに独立して移動させることを可能としている。即ち、従来のように第３レンズ群鏡枠１２０といずれか一方の移動機構を、他方の移動機構で一体的に移動させるよう構成せずとも、同じ効果を有するレンズ群移動を行うことができ、簡素な機構で、低コストの手振れ補正装置を得ることが可能となる。
【００５７】
なお、上記実施の形態では、チルト移動のための回動軸（軸１２１ｋが相当）が、第３レンズ群１１３と光軸方向でずれて設定されている例で説明したが、この構成に限るものでなく、第３レンズ群１１３の略側方にチルト移動のための回動軸を設けても良く、この場合には第３レンズ群１１３は、ステッピングモータ１５４の駆動により、チルト移動のみ行うようになる。
【００５８】
また、アクチュエータとしてステッピングモータを用いた例で説明したが、形状記憶合金、圧電素子等のその他のアクチュエータを用いて構成してもよいのは勿論である。
【００５９】
更に、本実施の形態に係る手振れ補正装置を反射面を有する屈曲光学系のレンズユニットを用いて説明したが、これに限るものでなく、反射面を有しない通常の光学系のレンズユニットにおいても適用可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施の形態に係るレンズユニットを備えた撮像装置の一例であるカメラの主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るレンズユニットの概略の断面図である。
【図３】本実施の形態に係るカメラの機能構成の一例を示す概略ブロック図である。
【図４】手振れ補正時に移動する第３レンズ群周辺の概略構造の一例を示す図である。
【図５】第３レンズ群の初期状態及び移動状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
８０  レンズユニット
１１３  第３レンズ群
１２０  第３レンズ群鏡枠
１２１  支持枠
１５３  ステッピングモータ（シフト方向アクチュエータ）
１５４  ステッピングモータ（チルト方向アクチュエータ）
１６１  シフト駆動部材
１６２、１６３、１６４  歯車
【図１】
2008090134.tif 000003
【図２】
2008090134.tif 000004
【図３】
2008090134.tif 000005
【図４】
2008090134.tif 000006
【図５】
2008090134.tif 000007