(57)【要約】【課題】簡単な構成により、画像の振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる振れ補正装置を提供する。【解決手段】画像振れを補正する補正手段１２を一体に保持する可動部材３６と、可動部材を移動可能に支持する固定部材３１と、可動部材を介して補正手段を、撮像光学系の光軸と直交する平面内で移動させる駆動手段３３ａ，３４ａ，３５ａと、可動部材が固定部材に対して光軸と直交する第１の方向と第２の方向にそれぞれ移動することを許容し、光軸を中心として回転することを防止する回転規制部材３９ａ，３９ｂと、可動部材と固定部材の間に介在し、可動部材の固定部材に対する相対移動に際して粘性抵抗を与える一つの減衰手段４５とを有し、減衰手段が回転規制部材から離れた位置に設けられる。【選択図】図６
2008281949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像振れを補正する補正手段と、
前記補正手段を一体に保持する可動部材と、
前記可動部材を移動可能に支持する固定部材と、
前記可動部材を介して前記補正手段を、撮像光学系の光軸と直交する平面内で移動させる駆動手段と、
前記可動部材が前記固定部材に対して前記光軸と直交する第１の方向と第２の方向にそれぞれ移動することを許容し、前記光軸を中心として回転することを防止する回転規制部材と、
前記可動部材と前記固定部材の間に介在し、前記可動部材の前記固定部材に対する相対移動に際して粘性抵抗を与える一つの減衰手段とを有し、
前記減衰手段が前記回転規制部材から離れた位置に設けられることを特徴とする振れ補正装置。
【請求項２】
前記減衰手段が設けられる位置は、前記可動部材に前記第１の方向の移動を許容する前記回転規制部材の部分および前記第２の方向の移動を許容する前記回転規制部材の部分から等距離であることを特徴とする請求項１に記載の振れ補正装置。
【請求項３】
前記減衰手段が設けられる位置は、前記回転規制部材が前記可動部材に移動を許容する前記第１の方向と前記第２の方向に対して２等分線上にあることを特徴とする請求項１に記載の振れ補正装置。
【請求項４】
前記減衰手段は、前記可動部材と前記固定部材の一方に設けられた円柱状の軸と、他方に設けられ、前記軸が挿入される円筒状の穴との間に、介在されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の振れ補正装置。
【請求項５】
前記補正手段は、補正光学系であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の振れ補正装置。
【請求項６】
前記補正手段は、画像振れを補正するために移動可能な撮像素子であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の振れ補正装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の振れ補正装置を備え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、手振れ等による画像振れを補正する振れ補正装置および該振れ補正装置を有する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在のカメラは露出決定やピント合わせ等の撮影にとって重要な作業は全て自動化され、カメラ操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。また、最近では、カメラに加わる手振れ等の振れによる画像振れを補正する振れ補正装置も多くの製品に搭載されてきており、撮影者の撮影ミスを誘発する要因は殆ど無くなってきている。
【０００３】
ここで、振れ補正装置について簡単に説明する。撮影時のカメラの振れの代表例である手振れは周波数として通常１Ｈｚないし１０Ｈｚの振動である。撮影時点において上記のような手振れを起こしていても画像振れの無い写真を撮影可能とする為には手振れによるカメラの振動を検出し、その検出値に応じて振れを相殺する方向に補正光学系を変位させる。その為、第１に、手振れを正確に検出し、第２に、手振れによる光軸変化を補正することが必要となる。
【０００４】
手振れ等の振れの検出は、原理的にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出し、振れ補正の為にその出力を適宜演算処理する手段をカメラに搭載することによって行う。そして、この検出情報に基づき、撮影光軸を偏心させる補正光学系を駆動（光軸と直交する平面で移動）させて画像振れ抑制が行われる。
【０００５】
振れ補正装置としては、特許文献１に開示されたように、ジャイロ信号を基に手振れの検出を行い、光学系の一部（補正光学系）を移動させることによって画像振れの補正を行う構成のものが多く用いられている。
【０００６】
振れ補正装置を構成する機構の望ましい特性としては、
１）摩擦が小さく、目標への追従が良いこと
２）周波数特性を設計者が操作しやすいこと
などが挙げられる。これらを実現するために様々な機構が提案されている。
【０００７】
特許文献２に開示された機構の特徴は、補正手段と可動部の変位を規制する弾性部および粘性部を設けたことにある。このような機構にすることで、いわゆるオープン制御可能で、周波数特性を改善した機構となる。
【０００８】
特許文献３に開示された機構の特徴は、可動鏡筒と固定鏡筒の間に複数の球を挟持し、弾性体で押圧していることである。このような構成とすることで、可動鏡筒を転がり摩擦によって駆動でき、摩擦力を軽減できる。また、可動鏡筒の重量と弾性体の弾性係数の比によって共振周波数が決まるので、目標とする共振周波数を容易に得ることができる。結果として、良好な制御性を得ることができ、小さな振動に対しても適切に応答できる機構となる。
【特許文献１】特開昭６０−１４３３３０号公報
【特許文献２】特開平８−１８４８７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２９０１８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２によると、機械的または電気的な方法で粘性抵抗を得ることができる。しかしながら、機械的方法によると、構造が複雑になり易い、摩擦が増加する、などの問題がある。また、電気的方法によると、制御対象のばらつきの影響を受け易い、制御系が複雑になる、などの問題がある。
【００１０】
特許文献３によると、非常に小さい摩擦で駆動でき、小さな手振れに対して追従可能である。しかしながら、適度な粘性抵抗が無いために主共振および副共振の影響が大きい、外乱の影響を受け易い、という問題がある。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、簡単な構成により、画像の振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる振れ補正装置及び撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、画像振れを補正する補正手段と、前記補正手段を一体に保持する可動部材と、前記可動部材を移動可能に支持する固定部材と、前記可動部材を介して前記補正手段を、撮像光学系の光軸と直交する平面内で移動させる駆動手段と、前記可動部材が前記固定部材に対して前記光軸と直交する第１の方向と第２の方向にそれぞれ移動することを許容し、前記光軸を中心として回転することを防止する回転規制部材と、前記可動部材と前記固定部材の間に介在し、前記可動部材の前記固定部材に対する相対移動に際して粘性抵抗を与える一つの減衰手段とを有し、前記減衰手段が前記回転規制部材から離れた位置に設けられることを特徴とする振れ補正装置とするものである。
【００１３】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、本発明の上記振れ補正装置を備えた撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡単な構成により、画像の振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる振れ補正装置又は撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例１ないし４に示す通りである。
【実施例１】
【００１６】
図１ないし図１１を用いて、本発明の実施例１に係わる振れ補正機能を有する撮像装置について説明する。
【００１７】
図１は、後述の振れ補正ユニットを備えた撮像装置の光学配置図である。図１において、１は撮像装置、２は撮像レンズ、３はレンズ駆動制御部、４は撮像光学系である撮像レンズ２の光軸、５はレンズ鏡筒である。６は撮像素子、７はメモリ、８は手振れ等の振れを検出する振れセンサ、９は後述の補正光学系を具備する振れ補正ユニットである。１０は電源、１１はレリーズ釦、１２は撮像レンズ２に含まれる補正手段であるところの補正光学系、１３はいわゆるクイックリターンミラー、１４はファインダ光学系である。
【００１８】
撮像装置１は、撮像レンズ２と不図示のピント調整部を用いて、被写体像を撮像素子６近傍に結像させる。さらにユーザーによるレリーズ釦１１の操作と同期させて撮像素子６より被写体の情報を得て、メモリ７へ記録を行う。
【００１９】
次に、手振れ等の振れによる画像振れ補正について説明する。露光中などに例えば手振れが作用したときは、振れセンサ８の信号に基づいてレンズ駆動制御部３を介して、手振れを抑制する方向に振れ補正ユニット９を駆動する。詳しくは、振れ補正ユニット９に具備される補正光学系１２を光軸４と直交する平面内で移動させる。これにより、撮像素子６上での画像の振れが軽減されて、手振れによる画像の劣化を防止できる。
【００２０】
図２は、撮像装置１の電気的構成を示すブロック図である。撮像装置１は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、撮像レンズ２、撮像素子６を含み、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器２０、画像処理部２１を含む。また、記録再生系は、記録処理部２３、メモリ２４を含み、制御系は、カメラシステム制御部２５、ＡＦセンサ２６、ＡＥセンサ２７、振れセンサ８、操作検出部２９、およびレンズシステム制御部３０を含む。
【００２１】
撮像系は、物体からの光を撮像レンズ２を介して撮像素子６の撮像面に結像する光学処理系であり、ＡＥセンサ２７の信号をもとに図示しない絞りなどを用いて適切な光量の被写体光を撮像素子６に露光する。画像処理系に含まれる画像処理部２１は、Ａ／Ｄ変換器２０を介して撮像素子６からの画像信号を処理するものであり、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路等を有する。記録再生系に含まれる記録処理部２３は、メモリ２４への画像信号の出力を行うとともに、表示部２２に出力する像を生成、保存する。また、記録処理部２３は、予め定められた方法を用いて画像や動画の圧縮を行う。
【００２２】
制御系は、レリーズ釦１１等の操作を検出する操作検出部２９からの検出信号に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。この制御系に含まれるカメラシステム制御部２５は撮影の際のタイミング信号などを生成して出力する。ＡＦセンサ２６は撮像装置１のピント状態を検出する。ＡＥセンサ２７は被写体の輝度を検出する。振れセンサ８は手振れ等の振れを検出する。レンズシステム制御部３０は上記カメラシステム制御部２５の信号に応じて適切にレンズなどを制御する。
【００２３】
制御系は、上記のように外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御する。例えば、レリーズ釦１１の押下を検出して、撮像素子６の駆動、画像処理部２１の動作、記録処理部２３の圧縮処理などを制御する。さらに表示部２２によって光学ファインダ、液晶モニター等に情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。
【００２４】
カメラシステム制御部２５はＡＦセンサ２６とＡＥセンサ２７に接続されており、これらからの信号を基にレンズ、絞り等を適切に制御する。さらにカメラシステム制御部２５は振れセンサ８に接続されており、画像の振れ補正を行うモードにおいては、振れセンサ８の信号を基に振れ補正ユニット９を駆動する。
【００２５】
図３ないし図１１を用いて、撮像装置１に具備される振れ補正ユニット９について説明する。
【００２６】
図３は振れ補正ユニット９の斜視図、図４は振れ補正ユニット９を被写体側から見た分解斜視図、図５は撮像素子６側から見た分解斜視図である。
【００２７】
図３ないし図５において、３１は撮像レンズ２（補正光学系１２を除く）を保持する固定部材（固定鏡筒）の一部を成すベース板、３８は可動部材（可動鏡筒）の一部を成すピッチング移動枠である。３２ａ，３２ｂは回転規制部材を兼ねるピッチングシャフトであり、ベース板３１に固定され、該ベース板３１に対してピッチング移動枠３８をＹ方向に摺動可能にする。１２は図１にも示した撮影時に画像振れを補正するための補正光学系である。３６は可動部材の一部を成すヨーイング移動枠であり、補正光学系１２を固定し、ベース板３１に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能にする。３９ａ，３９ｂはヨーイングシャフトであり、ピッチング移動枠３８に固定され、ピッチング移動枠３８に対してヨーイング移動枠３６をＸ方向に摺動可能にする。３３ａ，３３ｂはコイル、３４ａ，３４ｂは磁石、３５ａ，３５ｂはヨーク、３７ａ，３７ｂ，３７ｃは弾性体である。
【００２８】
図３から図５では、振れ補正ユニット９の主要部分だけを示し、保持部材やリード線等は示していない。
【００２９】
次に、図３〜図５を用いて固定鏡筒の一部であるベース板３１とヨーイング移動枠３６の相対運動について説明する。
【００３０】
補正光学系１２は、ベース板３１に対し、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能なヨーイング移動枠３６に固定されている。このヨーイング移動枠３６は、軸受３６ａとその反対側に廻り止め３６ｂを設けることにより、２本のヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂを介してＸ方向に摺動可能な構成となっている。ヨーイング移動枠３６のＺ方向には、補正光学系１２をＹ方向に移動させるピッチング移動枠３８が取り付けられている。ピッチング移動枠３８には、ヨーイング移動枠３６をＸ方向に摺動させる２本のヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂを固定する固定部３８ｃ，３８ｄが設けられている。このピッチング移動枠３８は、軸受３８ａとその反対側に回り止め３８ｂを設けることにより、２本のピッチングシャフト３２ａ，３２ｂを介してＹ方向に摺動可能な構成となっている。ピッチングシャフト３２ａ，３２ｂは、ヨーイング移動枠３６の−Ｚ方向に設けられたベース板３１の固定部３１ａ，３１ｂに固定される。
【００３１】
このような構成により、ベース板３１とヨーイング移動枠３６は相対運動が可能となっている。相対運動時には、各シャフトと軸受は高精度に作製されているために精度良く移動することができる。
【００３２】
図４から明らかなように、本実施例１の機構は、ベース板３１に対して片側に展開可能であり、組み付けが容易である。よって、生産性が向上し、コストの低減が見込める。
【００３３】
図６は振れ補正ユニット９を示す構成図である。詳しくは、図６（ａ）は光軸方向から見た正面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、ヨーイング移動枠３６はベース板３１に対して複数の弾性体３７ａ，３７ｂ，３７ｃで弾性支持されている。こうすることで、電源オフ時の補正光学系１２の垂れ下がりを防止することが可能であり、高価なロック機構等が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、複数の弾性体３７ａ，３７ｂ，３７ｃにより弾性支持されることで、補正光学系１２の可動中心を常に撮像レンズ２の光軸４の中心に位置させることが可能となる。よって、補正光学系１２の位置を検出する高価な位置検出装置を使ったフィードバック制御が不要となり、コストダウンを図ることができる。弾性体３７ａ，３７ｂ，３７ｃの弾性係数の決定方法については後述する。
【００３５】
図６（ｂ）に示したように、ベース板３１にはコイル３３ａ（３３ｂ）が固定されており、ヨーイング移動枠３６には磁石３４ａ（３４ｂ）およびヨーク３５ａ（３５ｂ）が固定されている。これらにより、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータ、つまり、振れ補正ユニット９の駆動手段を構成している。
【００３６】
図６（ａ）において、ヨーイング移動枠３６の紙面上側には第１の電磁アクチュエータが配置されている。この第１の電磁アクチュエータは、ベース板３１に取り付けられた第１のコイル３３ａと、ヨーイング移動枠３６に取り付けられた磁石３４ａおよびヨーク３５ａにより構成されている。さらに、ヨーイング移動枠３６の紙面左側には、第２の電磁アクチュエータが配置されている。この第２の電磁アクチュエータは、ベース板３１に取り付けられた第２のコイル３３ｂと、ヨーイング移動枠３６に取り付けられた磁石３４ｂおよびヨーク３５ｂにより構成されている。
【００３７】
次に、可動部材と固定部材の間に介在し、適切な粘性抵抗を得るための減衰手段の取り付けについて説明する。
【００３８】
図６（ｃ）において、４４は減衰手段取付部、４５は減衰手段である。ベース板３１に設けられた円筒形の穴である減衰手段取付部４４に対して、ヨーイング移動枠３６に設けられた円柱状の軸３６ｅがほぼ同心円状になるように配置（挿入）され、その隙間にドーナツ状に減衰手段４５が設けられている。この減衰手段４５としては様々な粘弾性体を用いることが可能であるが、本実施例１では、組み付け性や耐環境性に優れた、紫外線または熱硬化シリコーンゲルを用いている。減衰手段４５として用いる粘弾性体の望ましい特性については後述する。
【００３９】
図６（ｃ）に示すように、ヨーイング移動枠３６上に設けられた軸３６ｅは、ベース板３１に設けられた減衰手段取付部４４に向けて、少なくともベース板３１と光軸方向にオーバーラップするように延在している。
【００４０】
減衰手段取付部４４は、第１の電磁アクチュエータと第２の電磁アクチュエータで発生する駆動力が交わる点と減衰手段４５の取り付けによるモーメントの発生中心がほぼ一致するように設けられることが、不要共振の励起を抑制するためには望ましい。しかしながら、本実施例１のように、後述の回転規制部材を有する振れ補正ユニット９においては、減衰手段４５の取り付けによるモーメントが発生しても、ヨーイング移動枠３６が回転することはない。したがって、減衰手段取付部４４（減衰手段４５）の位置に自由度が発生する。
【００４１】
本実施例１では、図６に示すように、減衰手段取付部４４（減衰手段４５）は、回転規制部材を兼ねる２本のピッチングシャフト３２ａ，３２ｂおよび２本のヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂが作り出す四角形の内部に一箇所設けてある。こうすることで、減衰手段取付部４４を中心に発生するモーメントを小さくすることが可能となる。また、構成が簡単になり、組立性も良好なものになる。
【００４２】
また、減衰手段取付部４４（減衰手段４５）は上記各シャフトから略等距離となる四角形の対角線上に位置させている。したがって、ヨーイング移動枠３６が移動した際に発生するモーメントがピッチングシャフト３２ａ，３２ｂとヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂの２軸に同等なモーメントとして与えられるので、不要なこじれが起きにくくなっている。
【００４３】
ここで、本実施例１では、固定部材であるベース板３１上に設けられた円筒状の穴である減衰手段取付部４４と、可動鏡筒であるヨーイング移動枠３６上に設けられた円柱状の軸３６ｅとの間に、減衰手段４５を介在させている。しかし、ヨーイング移動枠３６上に設けられた円筒状の穴と、ベース板３１上に設けられた円柱状の軸との間に、減衰手段４５を介在させていても構わない。つまり、固定部材と可動鏡筒の一方に減衰手段取付部４４が、他方に軸３６ｅが、それぞれ設けられる。
【００４４】
次に、図７を用いて、振れ補正ユニット９の上記した駆動手段について説明する。図７は駆動手段の模式図であり、図７（ａ）は磁石とコイルのみを光軸方向から見た図、図７（ｂ）は磁石を中心付近で切断した時の断面図を示している。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）において、４３は着磁境界を示している。また、図７（ｂ）において、４２ａ，４２ｂ，４２ｃは磁石３４ａ、コイル３３ａ近傍の代表的な磁力線を模式的に表している。
【００４６】
図７（ａ）に示したように、着磁境界４３を挟んで磁石３４ａは２つの領域３４ａ１，３４ａ２に分けて着磁されている。このとき、着磁境界４３は駆動手段で発生する力の方向と直交する方向であり、図７（ａ）の上下方向に着磁境界が存在し、左右方向に駆動される。コイル３３ａは光軸方向から見たときに小判型をしており、二つの長手部分３３ａ１，３３ａ２が磁石の２つの領域３４ａ１，３４ａ２と対向するように配置されている。
【００４７】
また、図７（ｂ）に示したように、磁石３４ａのコイル３３ａと反対側の面には、ヨーク３５ａがある。ヨーク３５ａは望ましくは軟磁性体であり、多くの磁束を透過させ，磁気回路のパーミアンスを下げている。その結果、４２ａ，４２ｂのように磁石３４ａからコイル３３ａに向かって比較的直線的に磁力線が生じている。
【００４８】
磁石吸着板として機能するヨーク３５ａ，３５ｂは本実施例１ではヨーイング移動枠３６に固定されるので、厚みを増すと可動部の重量も増加してしまう。そこで、ヨーク３５ａ，３５ｂの外形、飽和磁束密度および磁石の形状、表面磁束密度などを考慮して、ヨーク３５ａ，３５ｂが飽和磁束近傍となるように決めるのが好ましい。この状態でコイル３３ａに通電すると、図７（ｂ）の紙面垂直方向で二つの長手部分３３ａ１と３３ａ２に反対方向に電流が流れる。したがって、フレミング左手の法則によって駆動力が発生する。図６（ａ）で説明したようにヨーイング移動枠３６は弾性支持されているので、弾性体３７ａ，３７ｂ，３７ｃの合力と駆動力がつりあう位置までベース板３１とヨーイング移動枠３６の間に相対運動が生じる。
【００４９】
図８を用いて、本実施例１において減衰手段４５として用いる好適な粘弾性体の特性について説明する。
【００５０】
粘弾性体は一般的に図８に示したように、入力周波数によってその特性が変化する。よく知られているように、粘弾性体においては、周波数の増加は温度の低下と同様の物性を示す。つまり、図８に示したように転移領域５１ｂを挟んで、低い周波数の領域５１ａでゴム物性を示し（以下、ゴム領域）、高い周波数の領域５１ｃでガラス物性を示す（以下、ガラス領域）。ゴム領域では柔らかく、ガラス領域ではゴム領域に比べて１００〜１０００倍程度のヤング率になる。一般的に、ゴム領域とガラス領域の中間にある転移領域５１ｂで複素弾性係数における実数部と虚数部の比であるｔａｎδが大きくなる。ｔａｎδは粘弾性体の応力歪み線図のヒステリシスを示しており、大きな値の方が効率よく、運動エネルギーを熱エネルギーに変換できる。
【００５１】
そこで、本実施例１では、手振れに適用することを考慮して、制御周波数帯域を０．３Ｈｚ−１００Ｈｚ程度に設定する。制御周波数帯域の好適な設定方法に関しては後述する。この制御周波数帯域が転移領域５１ｂに含まれ、ｔａｎδが大きい材料が好ましい。近年上記のような材料も多く開発されており、一般的なブチルゴムに加え、シリコーンを主成分とするゲル、エラストマーなどの様々な商品が提供されている。一例としては、内外ゴム製ハネナイト、宮坂ゴム製ミヤフリーク、スリーボンド製ＴＢ３１６８等が好適な粘弾性材料と言える。
【００５２】
次に、駆動手段の設計について、図９を用いて説明する。
【００５３】
図９は、本実施例１における補正光学系の駆動手段の１軸方向の運動をモデル化した図である。図９（ａ）は減衰手段が無い場合のモデルを示しており、図９（ｂ）は減衰手段を介在させた場合のモデルを示している。
【００５４】
本実施例１の振れ補正ユニット９は、複数の弾性体を有しているが、特定の移動方向を考えた場合、複数の弾性体の合力を仮想的な一つのバネ、ダッシュポッドとして考えることができる。図９（ａ）に示したように１自由度のバネ質点系として表現できる。このときの力Ｆに対する変位ｘは、以下の数（１）で表される。
【００５５】
【数１】
2008281949.tif 000003
【００５６】
このとき、図６で説明したように、小さい摩擦しか受けない構成となっているため、一般的に粘性抵抗は小さく、ｃの値は小さな値になる。その結果、図９（ａ）では共振が強く見られる機構になる。つまり、小さな振幅の入力に対して適切に応答できるものの、外乱などの影響を受けやすい機構といえる。ここで、減衰比ζを次の数（２）で定義する。
【００５７】
【数２】
2008281949.tif 000004
【００５８】
この減衰比ζを用いてバネ質点系の共振峰の状態や過渡応答を把握することができる。
【００５９】
図９（ｂ）は減衰手段を介在させた系であり、上記の弾性体３７ａ，３７ｂ，３７ｃと同様に、減衰手段４５の合力を仮想的な一つのバネ、ダッシュポッドとみなしたモデル図である。ｋ１，ｃ１は弾性体によるバネ、ダッシュポッドを、ｋ２，ｃ２は減衰手段４５によるバネ、ダッシュポッドを示している。図９（ｂ）の力Ｆに対する変位ｘは、以下の数（３）で表される。
【００６０】
【数３】
2008281949.tif 000005
【００６１】
図８で説明したような好適な粘弾性体を減衰手段４５として用いている場合、ｋ２とｃ２の比であるｔａｎδは制御周波数帯域で比較的大きな値を示している。好適な材料の中では０．５程度得られるものもある。このように大きなｔａｎδが得られるので、ｋ２が小さな値であっても十分な減衰を得ることができる。つまり、アクチュエータの感度を低下させずに減衰を適切に付与できる。このときの減衰比は明らかに次の数（４）で表される。
【００６２】
【数４】
2008281949.tif 000006
【００６３】
次に、図１１を用いて、本実施例１に示す振れ補正ユニット９の好適な制御について説明する。図１１は振れ補正ユニット９の制御信号を生成する信号処理回路のブロック図である。
【００６４】
図１１において、６１は振れセンサ８の一例である角速度センサ、６２は低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦ）、６３はＣＰＵ、６４はＡ／Ｄ変換器、６５は積分器である。６６は高域通過フィルタ（以下、ＨＰＦ）、６７は撮像装置１のズーム情報等の各種の情報を記録したメモリ、６８は補正光学系１２の位置を計算する補正光学系位置変換器、６９は補正光学系位置制御器、７０は駆動手段、９は振れ補正ユニットである。
【００６５】
図１１に示すように、手振れ等の振れを検出する振れセンサ８としては、角速度センサが多くの場合用いられている。本実施例１においても角速度センサ６１を用いた場合を例として、以下の説明を行う。
【００６６】
角速度センサ６１は手振れ等の振れによる角速度を検出し、角速度に比例した信号を出力する。ＬＰＦ６２はノイズカットのために設けられており、角速度センサ６１の高域ノイズをカットする。ＣＰＵ６３は振れ補正に必要な制御のための演算を行うものであり、内部にＡ／Ｄ変換器６４、積分器６５、ＨＰＦ６６、メモリ６７、補正光学系位置変換器６８、補正光学系制御器６９を備えている。以下に、各部の働きについて説明する。
【００６７】
Ａ／Ｄ変換器６４は、ＬＰＦ６２を通過した信号を適切なサンプリング周期でデジタル変換する。サンプリング周期は制御周波数帯域の１００倍程度あることが望ましい。例えば５０Ｈｚまでの制御を行う振れ補正ユニット９においては、５０００Ｈｚ程度のサンプリング周期であればサンプリングの影響を無視できて好適である。積分器６５は、角速度信号を積分し、手振れによる角度を求める。ＨＰＦ６６は、角速度センサ６１の低周波ゆらぎを除去するフィルタである。フィルタ時定数は前記低周波ゆらぎと制御周波数帯域を考慮して適切に設定される。
【００６８】
また、ＨＰＦ６６はメモリ６７からズーム情報などの撮影条件の情報を取得し、適切にフィルタの時定数を変更することも出来る。補正光学系位置変換器６８は、メモリ６７から得たズーム、フォーカスなどの情報から、入力された振れに対する振れ補正ユニット９に具備される補正光学系１２の移動量を計算する。補正光学系位置制御器６９は振れ補正ユニット９の周波数特性などを考慮して適切な位相補償などを行う。また、補正光学系位置制御器６９はその結果を駆動手段７０に出力し、振れ補正ユニット９の駆動制御を行う。
【００６９】
ここで、任意の位置センサによって補正光学系の位置検出を行い、いわゆるフィードバック制御を行うことでも任意の位置に移動可能である。
【００７０】
上記実施例１における振れ補正ユニット９は、可動部材であるヨーイング移動枠３６に保持され、画像振れを補正するための補正光学系１２を有する。さらに、可動部材を介して補正光学系１２を、撮像レンズ２の光軸４と直交する平面内で固定部材であるベース板３１に対して相対的に移動させる駆動手段を有する。さらに、可動部材が固定部材に対して回転するのを防止する回転規制部材（ピッチングシャフト３２ａ，３２ｂ、ヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂ）を有する。さらに、可動部材と固定部材の間に介在し、補正光学系１２のベース板３１に対する相対移動時において規定の粘性抵抗（手振れに適した粘性抵抗）を与える一つの減衰手段４５を有する。そして、減衰手段４５を回転規制部材の離れた位置に設ける構成にしている。
【００７１】
上記減衰手段４５が設けられる位置とは、ピッチングシャフト３２ａ，３２ｂ、ユーイングシャフト３９ａ，３９ｂに対し、略等距離の位置である。
【００７２】
よって、手振れ等の振れによる画像振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。さらには、減衰手段４５を一つ設け、かつ、この取り付ける位置を上記の規定の位置としているので、構成が簡単なものになる。さらには、組立手順の簡素化を図ることができ、低コスト化を達成することができる。
【実施例２】
【００７３】
図１２ないし図１６を用いて、本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニット１９０について説明する。上記実施例１の振れ補正ユニット９との違いは、回転規制部材の構成と、駆動手段としていわゆるムービングコイル式を用いたところである。
【００７４】
本実施例２に係わる振れ補正ユニット１９０が組み込まれる撮像装置やその電気的構成は実施例１と同様であるので、ここではその説明は割愛する。
【００７５】
図１２は振れ補正ユニット１９０の斜視図、図１３は振れ補正ユニット１９０の被写体側から見た分解斜視図で、図１４は撮像素子側から見た分解斜視図である。
【００７６】
図１２ないし図１４において、１３１は固定鏡筒の一部であるベース板、１３６は可動部材であるところの可動鏡筒、１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃはベース板１３１と可動鏡筒１３６に狭持された球である。１２０は可動鏡筒１３６に固定され、画像振れを補正するための補正光学系である。１３９はベース板１３１に対して可動鏡筒１３６をＸ方向（第１の方向）およびＹ方向（第２の方向）に摺動可能に支持するＬ字形シャフトであり、回転規制部材を兼ねる。１３３ａ，１３３ｂはコイル、１３４ａ，１３４ｂは磁石、１３５ａ，１３５ｂはヨーク、１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃは弾性体である。
【００７７】
図１０ないし図１２では、振れ補正ユニット１９０の主要部分だけを示し、保持部材やリード線等は示していない。
【００７８】
図１２〜図１４を用いて、ベース板１３１と可動鏡筒１３６の相対運動について説明する。
【００７９】
補正光学系１２０は、ベース板１３１に対し、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な可動鏡筒１３６に固定されている。この可動鏡筒１３６には軸受１３６ａを設けられ、また、ベース板１３１には軸受１３１ａが設けられ、それぞれにＬ字形シャフト１３９が取り付けられることにより、Ｘ方向およびＹ方向に摺動可能な構成となっている。
【００８０】
ベース板１３１と可動鏡筒１３６は球１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを狭持しており、球１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃを介して相対運動を行う。このため、転がり摩擦という非常に小さな摩擦の影響しか受けずに相対運動を行うことができる。摩擦が小さいため、非常に小さな入力に対しても適切に応答することができる。また、球１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃによる案内面を適切な精度で製作することにより、ベース板１３１と可動鏡筒１３６が相対運動を行った場合でも、可動鏡筒１３６の傾きや光軸方向への不要な移動が発生することが無い。
【００８１】
図１５は振れ補正ユニット１９０の構成図である。詳しくは、図１５（ａ）は光軸方向から見た正面図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図１５（ｃ）は図１５（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【００８２】
図１５（ａ）に示したように、可動部材の支持方法は、実施例１と同じ方法を取っている。つまり、可動鏡筒１３６はベース板１３１に対して複数の弾性体１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃで弾性支持されている。こうすることで、電源オフ時の補正光学系１２０の垂れ下がりを防止することが可能であり、高価なロック機構等が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、複数の弾性体１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃにより弾性支持されることで、補正光学系１２０の可動中心を常に光軸中心に位置させることが可能となる。これにより、高価な補正光学系１２０の位置を検出する装置を使ったフィードバック制御が不要となり、コストダウンを図ることができる。
【００８３】
図１５（ｂ）に示したように、可動鏡筒１３６にはコイル１３３ａ，１３３ｂが固定されており、ベース板１３１には磁石１３４ａ，１３４ｂおよびヨーク１３５ａ，１３５ｂが固定されている。これらにより、いわゆるムービングコイル型のアクチュエータ（駆動手段）を構成している。
【００８４】
図１５（ｂ）において、可動鏡筒１３６の紙面上側には第１の電磁アクチュエータが配置されている。この第１の電磁アクチュエータは、可動鏡筒１３６に取り付けられた第１のコイル１３３ａと、ベース板１３１に取り付けられた磁石１３４ａおよびヨーク１３５ａにより構成されている。さらに、可動鏡筒１３６の紙面左側には、第２の電磁アクチュエータが配置されている。この第２の電磁アクチュエータは、可動鏡筒１３６に取り付けられた第２のコイル１３３ｂと、ベース板１３１に取り付けられた磁石１３４ｂおよびヨーク１３５ｂにより構成されている。
【００８５】
次に、減衰手段１４５の取り付けについて説明する。
【００８６】
図１５（ｃ）において、１４４は減衰手段取付部、１４５は減衰手段である。ベース板１３１に設けられた円筒形の穴である減衰手段取付部１４４に対して、可動鏡筒１３６に設けられた円柱状の軸１３６ｅがほぼ同心円状になるように配置され、その隙間にドーナツ状に減衰手段１４５が設けられている。減衰手段１４５は様々な粘弾性体を用いることが可能であるが、本実施例２では、組み付け性や耐環境性に優れた紫外線、または、熱硬化シリコーンゲルを用いている。
【００８７】
図１５（ｃ）に示すように、可動鏡筒１３６上に設けられた軸１３６ｅは、ベース板１３１に設けられた減衰手段取付部１４４に向けて、少なくともベース板１３１と光軸方向にオーバーラップするように延在している。
【００８８】
減衰手段取付部１４４は第１の電磁アクチュエータと第２の電磁アクチュエータで発生する駆動力が交わる点と減衰手段１４５の取り付けによるモーメントの発生中心がほぼ一致するように設けられることが、不要共振の励起を抑制するためには望ましい。しかしながら、本実施例２のように、回転規制部材を有する振れ補正ユニット１９０においては、減衰手段１４５の取り付けによるモーメントが発生しても、可動鏡筒１３６が回転することはない。したがって、減衰手段取付部１４４（減衰手段１４５）の位置に自由度が発生する。
【００８９】
本実施例２では、図１５に示すように、減衰手段取付部１４４（減衰手段１４５）は回転規制部材でもあるＬ字形シャフト１３９よりも光軸寄りに一箇所設けてある。こうすることで、減衰手段取付部１４４を中心に発生するモーメントを小さくすることが可能となる。
【００９０】
また、減衰手段取付部１４４はＬ字形シャフト１３９の２軸から略等距離となるＬ字形シャフト１３９の２等分線上に位置させている。したがって、可動鏡筒１３６が移動した際に発生するモーメントがＬ字形シャフト１３９の２軸に同等なモーメントとして与えられるので、不要なこじれが起きにくい。
【００９１】
ここで、本実施例２では、ベース板１３１上に設けられた円筒状の穴である減衰手段取付部１４４と、可動鏡筒１３６上に設けられた円柱状の軸１３６ｅとの間に、減衰手段１４５を介在させている。しかし、可動鏡筒１３６上に設けられた円筒状の穴とベース板１３１上に設けられた円柱状の軸との間に、減衰手段１４５を介在させていても構わない。
【００９２】
図１６を用いて、振れ補正ユニット１９０の上記したコイル１３３ａ，１３３ｂ、磁石１３４ａ，１３４ｂおよびヨーク１３５ａ，１３５ｂにより構成される駆動手段について説明する。
【００９３】
図１６は駆動手段の模式図であり、図１６（ａ）は磁石１３４ａ，１３４ｂとコイル１３３ａ，１３３ｂのみを光軸方向から見た図、図１６（ｂ）は磁石１３４ａ，１３４ｂを中心付近で切断した時の断面図である。
【００９４】
図１６（ａ），（ｂ）において、１４３は着磁境界である。また、図１６（ｂ）において、１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは磁石１３４ａ，１３４ｂ、コイル１３３ａ，１３３ｂ近傍の代表的な磁力線を模式的に表している。
【００９５】
図１６に示すように、着磁境界１４３を挟んで磁石１３４ａは二つの領域１３４ａ１，１３４ａ２に分けて着磁されている。このとき、着磁境界１４３は駆動手段で発生する力の方向と直交する方向であり、図１６（ａ）の上下方向に着磁境界が存在し、左右方向に駆動される。コイル１３３ａは光軸方向から見たときに小判型をしており、二つの長手部分１３３ａ１，１３３ａ２が二つの磁石１３４ａ１，１３４ａ２と対向するように配置されている。
【００９６】
また、図１６（ｂ）に示すように、磁石１３４ａのコイル１３３ａと反対側の面には、固定ヨーク１３５ａがある。固定ヨーク１３５ａは望ましくは軟磁性体であり、図１６（ｂ）のように多くの磁束を透過させ磁気回路のパーミアンスを下げている。その結果、１４２ａ，１４２ｂのように磁石１３４ａからコイル１３３ａに向かって比較的直線的に磁力線が生じている。
【００９７】
固定ヨーク１３５ａ，１３５ｂはベース板１３１に固定されるので、重量を気にすることなく磁束が飽和しないように適切な厚みとすることができる。この状態でコイル１３３ａに通電すると、図１６（ｂ）の紙面垂直方向で長手部分１３３ａ１，１３３ａ２に反対方向に電流が流れる。これにより、フレミング左手の法則によって駆動力が発生する。図１５（ａ）で説明したように可動鏡筒１３６は弾性支持されているので、弾性体１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃの合力と駆動力がつりあう位置までベース板１３１と可動鏡筒１３６の間に相対運動が生じる。
【００９８】
ここで、本実施例２に好適な減衰手段１４５としての粘弾性体は、実施例１と同様のものである。また、本実施例２に示す振れ補正ユニット１９０の制御方法についても、実施例１と同様なので割愛する。また、任意の補正光学系位置センサによって位置検出を行い、いわゆるフィードバック制御を行うことでも任意の位置に移動可能である。
【００９９】
上記実施例２における振れ補正ユニット１９０は、可動鏡筒１３６に保持され、画像振れを補正するための補正光学系１２０を有する。さらに、可動鏡筒１３６を介して補正光学系１２０を、撮像レンズ２の光軸４と直交する平面内で固定部材であるベース板１３１に対して相対的に移動させる駆動手段を有する。さらに、可動鏡筒１３６が固定部材に対して回転するのを防止する回転規制部材（Ｌ字形シャフト１３９）を有する。さらに、可動鏡筒１３６と固定部材であるベース板１３１の間に介在し、補正光学系１２０のベース板１３１に対する相対移動時において規定の粘性抵抗（手振れに適した粘性抵抗）を与える一つの減衰手段１４５を有する。そして、減衰手段１４５を回転規制部材から離れた位置に設ける構成にしている。
【０１００】
上記減衰手段１４５が設けられる位置とは、回転規制部材に対し、第１の方向（Ｘ方向）と第２の方向（Ｙ方向）に対して略２等分線上の位置である。
【０１０１】
よって、手振れ等の振れによる画像振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。さらには、減衰手段１４５を一つ設け、かつ、この取り付ける位置を上記の規定の位置としているので、構成が簡単になる。さらには、組立手順の簡素化を図ることができ、低コスト化を達成することができる。
【実施例３】
【０１０２】
図１７ないし図２６は、本発明の実施例３に係わる撮像装置および該撮像装置に具備される振れ補正ユニット２９０を示している。上記実施例１における振れ補正ユニット９と本実施例３における振れ補正ユニット２９０との違いは、補正手段として、補正光学系に代わりに撮像素子２０６を用い、該撮像素子２０６を光軸と直交する平面内で移動させて、画像振れを行うところである。
【０１０３】
図１７は、振れ補正ユニット２９０が組み込まれる撮像装置を示す図である。２０１は撮像装置、２０２は撮像レンズ、２０３はレンズ駆動部、２０４は撮像レンズ２０２の光軸、２０５はレンズ鏡筒、２０６は撮像素子である。２０７はメモリ、２０８は振れ検出手段として用いられる振れセンサ、２０９は撮像素子駆動部、２１０は電源、２１１はレリーズ釦、２１３はいわゆるクイックリターンミラー、２１４はファインダ光学系である。２９０は振れ補正ユニットであり、撮像素子２０６を具備している。
【０１０４】
図１８は、撮像装置２０１の電気的構成を示すブロック図である。撮像装置２０１は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、撮像レンズ２０２、撮像素子２０６を含み、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器２２０、画像処理部２２１を含む。記録再生系は、記録処理部２２３、メモリ２２４を含む。制御系は、カメラシステム制御部２２５、ＡＦセンサ２２６、ＡＥセンサ２２７、振れセンサ２０８、操作検出部２２９、撮像素子制御部２１２およびレンズシステム制御部２３０を含む。
【０１０５】
本実施例３に係わる撮像装置２０１やその電気的構成は実施例１とほぼ同様であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【０１０６】
図１９ないし図２６を用いて、本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニット２９０の要部について説明する。
【０１０７】
図１９は振れ補正ユニット２９０の斜視図、図２０は振れ補正ユニット２９０の被写体側から見た分解斜視図で、図２１は反対側から見た分解斜視図である。
【０１０８】
図１９ないし図２１において、２３１は固定部材の一部であるベース板、２３８は可動部材であるところのピッチング移動枠である。２３２ａ，２３２ｂは回転規制部材を兼ねるピッチングシャフトであり、ベース板２３１に固定され、ベース板３１に対してピッチング移動枠をＹ方向に摺動可能にする。２４０は撮像素子２０６がフレキシブル基板（ＦＰＣ）に半田付けされたイメージセンサユニットである。２３６は可動部材であるところのヨーイング移動枠（センサホルダ）であり、イメージセンサユニット２４０を固定し、ベース板２３１に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能にする。
【０１０９】
２３９ａ，２３９ｂは回転規制部材を兼ねるヨーイングシャフトであり、ピッチング移動枠２３８に固定され、ピッチング移動枠２３８に対してヨーイング移動枠２３６をＸ方向に摺動可能にする。２３３ａ，２３３ｂはコイル、２３４ａ，２３４ｂは磁石、２３５ａ，２３５ｂはヨーク、２３７ａ，２３７ｂは弾性体、２５０ａ，２５０ｂはホール素子である。
【０１１０】
図１９ないし図２１では振れ補正ユニット２９０の主要部分だけを示し、保持部材やリード線等は示していない。
【０１１１】
図１９ないし図２１を用いて、ベース板２３１とヨーイング移動枠（センサホルダ）２３６の相対運動について説明する。
【０１１２】
イメージセンサユニット２４０は、ベース板２３１に対してＸ方向およびＹ方向に移動可能なヨーイング移動枠２３６に固定されている。このヨーイング移動枠２３６は、軸受２３６ａとその反対側に廻り止め２３６ｂを設けることにより、２本のヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂを介してＸ方向に摺動可能な構成となっている。ヨーイング移動枠２３６のＺ方向には、イメージセンサユニット２４０をＹ方向に移動させるピッチング移動枠２３８が取り付けられている。
【０１１３】
ピッチング移動枠２３８には、ヨーイング移動枠２３６をＸ方向に摺動させる２本のヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂを固定する固定部２３８ｃ，２３８ｄが設けられている。また、ピッチング移動枠２３８は、軸受２３８ａとその反対側に回り止め２３８ｂを設けることにより、２本のピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂを介してＹ方向に摺動可能な構成となっている。ピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂは、ヨーイング移動枠２３６の−Ｚ方向に設けられたベース板２３１の固定部２３１ａ，２３１ｂに固定される。
【０１１４】
このようにして、ベース板２３１とヨーイング移動枠２３６は相対運動を行う。このとき、各シャフトと軸受は高精度に作製されているため、制度良く移動することができる。図２０や図２１から明らかなように、本実施例３の機構は、ベース板２３１に対して片側に展開可能であり、組み付けが容易である。生産性が向上し、コストの低減が見込める。
【０１１５】
図２２は振れ補正ユニット２９０の構成図である。詳しくは、図２２（ａ）は光軸方向から見た正面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２２（ｃ）は図２２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【０１１６】
図２２（ａ）に示したように、可動部材の支持方法は実施例１と同じ方法を取っている。つまり、ヨーイング移動枠２３６はベース板２３１に対して複数の弾性体２３７ａ，２３７ｂで弾性支持されている。こうすることで、電源ＯＦＦ時のレンズの垂れ下がりを防止することが可能であり、高価なロック機構等が不要となり、コストダウンを図ることができる。
【０１１７】
図２２（ｂ）に示したように、ベース板２３１にはコイル２３３ａ，２３３ｂが固定され、ヨーイング移動枠２３６には磁石２３４ａ，２３４ｂおよびヨーク２３５ａ，２３５ｂが固定されている。そして、これらによりいわゆるムービングマグネット型のアクチュエータ（駆動手段）を構成している。
【０１１８】
図２２（ｂ）において、ヨーイング移動枠（センサホルダ）２３６の紙面下側には第１の電磁アクチュエータが配置されている。この第１の電磁アクチュエータは、ベース板２３１に取り付けられた第１のコイル２３３ａと、ヨーイング移動枠２３６に取り付けられた磁石２３４ａおよびヨーク２３５ａにより構成されている。さらに、ヨーイング移動枠２３６の紙面上側には、第２の電磁アクチュエータが配置されている。この第２の電磁アクチュエータは、ベース板２３１に取り付けられた第２のコイル２３３ｂと、ヨーイング移動枠２３６に取り付けられた磁石２３４ｂおよびヨーク２３５ｂにより構成されている。
【０１１９】
次に、減衰手段２４５の取り付けについて説明する。
【０１２０】
図２２（ｃ）において、２４４は減衰手段取付部、２４５は減衰手段である。ベース板２３１に設けられた円筒形の穴である減衰手段取付部２４４に対して、ヨーイング移動枠２３６に設けられた円柱状の軸２３６ｅがほぼ同心円状になるように配置され、その隙間にドーナツ状に減衰手段２４５が設けられている。減衰手段２４５は様々な粘弾性体を用いることが可能であるが、本実施例３では、組付け性や耐環境性に優れた紫外線または熱硬化シリコーンゲルを用いている。
【０１２１】
図２２（ｃ）に示すように、ヨーイング移動枠２３６上に設けられた軸２３６ｅは、ベース板２３１に設けられた減衰手段取付部２４４に向けて、少なくともベース板２３１と光軸方向にオーバーラップするように延在している。
【０１２２】
また、減衰手段取付部２４４は第１の電磁アクチュエータと第２の電磁アクチュエータで発生する駆動力が交わる点と減衰手段２４５の取り付けによるモーメントの発生中心がほぼ一致するように設けられる。このことが、不要共振の励起を抑制するためには望ましい。したがって、減衰手段取付部２４４は光軸中心でもある撮像素子２０６の中央部に１つ、または、光軸に線対称に複数個配置するのが最もふさわしいと考えられる。しかしながら、小型化のために駆動手段を撮像素子２０６の裏側に配置した場合、撮像素子中央部に配置するのが困難となる。
【０１２３】
本実施例３のように回転規制部材を有する振れ補正ユニット２９０においては、減衰手段２４５の取り付けによるモーメントが発生しても、ヨーイング移動枠２３６が回転することはない。したがって、減衰手段取付部２４４（減衰手段２４５）の位置に自由度が発生する。
【０１２４】
そこで、本実施例３では、図２２に示すように、減衰手段取付部２４４（減衰手段２４５）は、回転規制部材でもある２本のピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂと２本のヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂが作り出す四角形の内部に一箇所設けてある。こうすることで、減衰手段取付部２４４中心に発生するモーメントを小さくすることが可能となる。また、減衰手段取付部２４４は上記各シャフトの支持部から略等距離となる上記四角形の対角線上に位置させている。
【０１２５】
したがって、ヨーイング移動枠２３６が移動した際に発生するモーメントがピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂとヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂの２軸に同等なモーメントとして与えられるので、不要なこじれが起きにくくなっている。
【０１２６】
ここで、本実施例３では、ベース板２３１上に設けられた円筒状の穴である減衰手段取付部２４４と、ヨーイング移動枠（センサホルダ）２３６上に設けられた円筒状の軸２３６ｅとの間に、減衰手段２４５を介在させている。しかし、ヨーイング移動枠２３６上に設けられた円筒状の穴とベース板２３１上に設けられた円柱状の軸との間に、減衰手段２４５を介在させていても構わない。
【０１２７】
本実施例３に好適な減衰手段としての粘弾性体は、実施例１と同様のものである。
【０１２８】
図２３を用いて振れ補正ユニット２９０の駆動手段について説明する。図２３は駆動手段の模式図であり、図２３（ａ）は磁石、コイルおよびホール素子を光軸方向から見た図、図２３（ｂ）は磁石を中心付近で切断した時の断面図を示している。
【０１２９】
図２３（ａ），（ｂ）において、２４３は着磁境界を示している。駆動手段は、実施例１の図７に示した構造とほぼ同一構造である。駆動手段を構成しているコイル２３３ａ，２３３ｂに通電することによって、ベース板２３１とヨーイング移動枠２３６の間に相対運動が生じる。違いは、磁石２３４ａに対してコイル２３３ａ側にセンサ２５０ａが設けられていることである。
【０１３０】
本実施例３は、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータのため、位置センサとしてホール素子２５０ａ，２５０ｂを用いている。ホール素子２５０ａ，２５０ｂはベース板２３１に不図示のＦＰＣを介して固定されており、ヨーイング移動枠２３６の位置を磁束密度の変化によって検出する。また、ホール素子２５０ａ，２５０ｂであるセンサを上記の配置とすることで、駆動用の磁石２３４ａ，２３４ｂを位置検出用の磁石として兼用している。
【０１３１】
図２３に示した磁気回路では、磁束２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃは図２３（ｂ）に示した矢印のような流れをしている。図２３（ｂ）の状態では、ホール素子２５０ａは着磁境界４３の真下に位置しているので、この点の磁界はほぼ０に等しくなる。ベース板２３１とヨーイング移動枠２３６の間に相対運動が生じた場合、ベース板２３１に固定されたホール素子２５０ａから見て、着磁境界２４３はヨーイング移動枠２３６と一緒に動くので、ホール素子２５０ａの磁界は０ではない値を示す。この様子を実験的に取得したものを図２４に示した。
【０１３２】
図２４において移動量０とは、図２３（ｂ）に示した、ホール素子２５０ａが着磁境界２４３の真下に位置した状態をいう。図２４から分かるように一定の範囲では、移動量と磁界の強さは線形関係が保たれており、この範囲では線形に位置を検出可能である。
【０１３３】
図２５と図２６を用いて、本実施例３に示す振れ補正ユニット２９０の好適な制御方法について説明する。
【０１３４】
図２５は、振れ補正ユニット２９０の制御信号を生成する信号処理回路のブロック図である。図２５において、２６１は振れセンサ２０８の一例である角速度センサ、２６２は低域通過フィルタ（以下、ＬＰＦ）、２６３はＣＰＵ、２６４はＡ／Ｄ変換器、２６５は積分器である。２６６は高域通過フィルタ（以下、ＨＰＦ）、２６７は撮像装置２０１の情報を記録したメモリ、２６８は撮像素子２０６の位置を計算する撮像素子位置変換器、２６９は撮像素子位置制御器である。２７０は駆動部を含むドライバ、２９０は振れ補正ユニット、２８１はホール素子２５０ａ，２５０ｂに相当する位置センサ、２８２はＡ／Ｄコンバータである。
【０１３５】
図２５に示したように、実施例１と同じく角速度センサ２６１の信号を適切にＣＰＵ２６３で処理することによって、撮像素子位置制御器２６９の入力を得る。本実施例３では、撮像素子位置制御器２６９はいわゆるフィードバック制御を行っている。そして、撮像素子位置変換器２６８からの信号に加え、位置センサ２８１とＡ／Ｄコンバータ２８２を介して得た撮像素子位置情報を用いて振れ補正制御を行う。フィードバック制御系の回路ブロックを図２６に示している。
【０１３６】
図２６において、目標撮像素子位置とは、撮像素子位置変換器２６８から与えられる目標位置を示している。また、Ａ／Ｄコンバータ２８２のサンプリングレートは制御帯域よりも十分に高い周波数でサンプリングをしていることを想定している。つまり、サンプリングによる位相の遅れなどは無く、図２６では連続量として扱っても問題ないとしている。実際に、手振れ補正に用いられる振れ補正ユニット２９０は高い周波数での応答を求められるわけではないので、上記のように仮定できる。
【０１３７】
また、図２６において、撮像素子位置制御器２６９の伝達関数をＧ２(ｓ)、ドライバ２７０のドライバゲインをＧｄ、振れ補正ユニット２９０の伝達関数をＧ１(ｓ)、位置センサ２８１のセンサゲインをＧｓとすると開ループ特性Ｇopen(S)は、数（５）で表される。
【０１３８】
【数５】
2008281949.tif 000007
【０１３９】
さらに、閉ループ特性Ｇclose(S)は、数（６）で表される。
【０１４０】
【数６】
2008281949.tif 000008
【０１４１】
本実施例３においては、ヨーイング移動枠２３６を支持する弾性体２３７ａ，２３７ｂの弾性係数は、所望の閉ループ特性の共振周波数が得られるように適切に設定すればよい。ここで、本実施例３では、フィードバック制御をしているが、いわゆるオープンループ制御を行うことでも任意の位置に移動可能である。
【０１４２】
上記実施例３における振れ補正ユニット２９０は、可動部材であるヨーイング移動枠２３６に保持され、画像振れを補正する機能をも有する補正手段である撮像素子２０６を有する。さらに、可動部材を介して撮像素子２０６を、撮像レンズ２の光軸４と直交する平面内で固定部材であるベース板２３１に対して相対的に移動させる駆動手段を有する。さらに、ヨーイング移動枠２３６が固定部材に対して回転するのを防止する回転規制部材（ピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂとヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂ）を有する。さらに、ヨーイング移動枠２３６と固定部材であるベース板２３１の間に介在し、撮像素子２０６のベース板２３１に対する相対移動時において規定の粘性抵抗（手振れに適した粘性抵抗）を与える一つの減衰手段２４５を有する。そして、減衰手段２４５を回転規制部材から離れた位置に設ける構成にしている。
【０１４３】
上記減衰手段２４５が設けられる位置とは、ピッチングシャフト２３２ａ，２３２ｂ、ヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂに対し、略等距離の位置である。
【０１４４】
よって、手振れ等の振れによる画像振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。さらには、減衰手段２４５を一つ設け、かつ、この取り付ける位置を上記の規定の位置としているので、構成が簡単になる。さらには、組立手順の簡素化を図ることができ、低コスト化を達成することができる。
【実施例４】
【０１４５】
図２７ないし図３０は、本発明の実施例４に係わる振れ補正ユニット３９０を示している。実施例３の振れ補正ユニット２９０との違いは、回転規制部材の構成と、駆動制御がいわゆるオープンループ制御方式を用いたところである。
【０１４６】
本実施例４に係わる振れ補正ユニット３９０が組み込まれる撮像装置やその電気的構成は、実施例３と同様であるので、ここでは割愛する。
【０１４７】
図２７ないし図３０を用いて、本実施例４に係わる振れ補正ユニット３９０の要部について説明する。なお、図２７は振れ補正ユニット３９０の斜視図、図２８は振れ補正ユニット３９０の被写体側から見た分解斜視図で、図２９は反対側から見た分解斜視図である。
【０１４８】
図２７ないし図２９において、３３１は固定鏡筒の一部であるベース板、３３６は可動部材であるところの可動枠（センサホルダ）、３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃはベース板３３１と可動枠３３６に狭持された球である。また、３４０は撮像素子３０６がフレキシブル基板（ＦＰＣ）に半田付けされたセンサユニット、３３９はベース板３３１に対して可動枠３３６をＸ方向およびＹ方向に摺動可能に支持する回転規制板である。また、３３３ａ，３３３ｂはコイル、３３４ａ，３３４ｂは磁石、３３５ａ，３３５ｂはヨーク、３３７ａ，３３７ｂは弾性体である。
【０１４９】
図２７ないし図３０では、振れ補正ユニット３９０の主要部分だけを示し、保持部材やリード線等は示していない。
【０１５０】
図２７〜２９を用いて、ベース板３３１と可動枠（センサホルダ）３３６の相対運動について説明する。
【０１５１】
センサユニット３４０は、ベース板３３１に対しＸ方向およびＹ方向に移動可能な可動枠３３６に固定されている。可動枠３３６には突起部３３６ａが設けられ、また、ベース板３３１には突起部３３１ａ，３３１ｂが設けられ、それぞれが回転規制板３３９に嵌合して取り付けられることにより、Ｘ方向およびＹ方向に摺動可能な構成となっている。
【０１５２】
ベース板３３１と可動枠３３６は球３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃを狭持しており、球３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃを介して相対運動を行う。このため、転がり摩擦という非常に小さな摩擦の影響しか受けずに相対運動を行うことができる。摩擦が小さいために非常に小さな入力に対しても適切に応答することができる。また、球３３２ａ，３３２ｂ，３３２ｃによる案内面を適切な精度で製作することにより、ベース板３３１と可動枠３３６が相対運動を行った場合でも,可動枠３３６の傾きや光軸方向への不要な移動が発生することが無い。
【０１５３】
図３０は振れ補正ユニット３９０の構成図である。詳しくは、図３０（ａ）は光軸方向から見た正面図、図３０（ｂ）は図３０（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図３０（ｃ）は図３０（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【０１５４】
図３０（ａ）に示したように、可動部材の支持方法は、実施例３と同じ方法を取っている。つまり、可動枠３３６はベース板３３１に対して複数の弾性体３３７ａ，３３７ｂで弾性支持されている。こうすることで、電源オフ時のセンサユニット３４０の垂れ下がりを防止することが可能であり、高価なロック機構等が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、複数の弾性体３３７ａ，３３７ｂにより弾性支持されることで、センサユニット３４０の可動中心を常に光軸中心に位置させることが可能となる。よって、高価な位置検出装置を使ったフィードバック制御が不要となり、コストダウンを図ることができる。
【０１５５】
図３０（ｂ）に示したように、ベース板３３１にはコイル３３３ａ，３３３ｂが固定されており、可動枠３３６には磁石３３４ａ，３３４ｂおよびヨーク３３５ａ，３３５ｂが固定されている。これにより、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータ（駆動手段）を構成している。
【０１５６】
図３０（ｂ）において、可動枠３３６の紙面下側には第１の電磁アクチュエータが配置されている。この第１の電磁アクチュエータは、ベース板３３１に取り付けられた第１のコイル３３３ａと、可動枠３３６に取り付けられた磁石３３４ａおよびヨーク３３５ａにより構成されている。さらに、可動枠３３６の紙面上側には、第２の電磁アクチュエータが配置されている。この第２の電磁アクチュエータは、ベース板３３１に取り付けられた第２のコイル３３３ｂと、可動枠３３６に取り付けられた磁石３３４ｂおよびヨーク３３５ｂにより構成されている。
【０１５７】
減衰手段３４５の取り付けについては、実施例３と同様の考えに基づいて設置してあるので、ここでは説明を割愛する。また、振れ補正ユニット３９０の駆動手段については実施例３と同様なので説明を省略する。
【０１５８】
ここで、本実施例４に好適な減衰手段３４５に用いる粘弾性体は、実施例１と同様のものである。また、本実施例４に示す振れ補正ユニット３９０の制御方法については、実施例１と同様なので割愛する。また、任意の撮像素子位置センサによって位置検出を行い、いわゆるフィードバック制御を行うことでも任意の位置に移動可能である。
【０１５９】
上記実施例４における振れ補正ユニット３９０は、可動部材である可動枠３３６に保持され、画像振れを補正する機能をも有する補正手段である撮像素子３０６を有する。さらに、可動枠３３６を介して撮像素子３０６を、撮像レンズ２の光軸４と直交する平面内で固定部材であるベース板３３１に対して相対的に移動させる駆動手段を有する。さらに、可動枠３３６が固定部材に対して回転するのを防止する回転規制部材（回転規制板３３６）を有する。さらに、可動枠３３６と固定部材であるベース板３３１の間に介在し、撮像素子３０６のベース板３３１に対する相対移動時において規定の粘性抵抗（手振れに適した粘性抵抗）を与える一つの減衰手段３４５を有する。そして、減衰手段３４５を回転規制部材から離れた位置に設ける構成にしている。
【０１６０】
上記減衰手段３４５に設けられる規定の位置とは、回転規制部材に対し、第１の方向（ｘ方向）と第２の方向（ｙ方向）に対して略２等分線上の位置である。
【０１６１】
よって、手振れ等の振れによる画像振れ補正に適した粘性抵抗を得ることができる。さらには、減衰手段３４５を一つ設け、かつ、この取り付ける位置を上記の規定の位置としているので、構成が簡単になる。さらには、組立手順の簡素化を図ることができ、低コスト化を達成することができる。
【０１６２】
以上説明したように、本発明の実施例１ないし４によれば、簡易な構造の減衰手段により適切な粘性抵抗を得ることで、振れ補正ユニットの周波数特性を手振れ等の振れによる画像振れ補正に適した機構にすることが可能となった。また、粘性抵抗の充填箇所、つまり減衰手段の位置を必要最低限の適切な一箇所にすることで、組立手順の簡素化を図ることができ、低コスト化にすることが可能となった。さらに、振れ補正ユニットの設計自由度が増し、小型化が可能となった。
【０１６３】
上記の各実施例における振れ補正ユニットの構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは一例にすぎず、実施例に記載のものに限定されるものではない。
【０１６４】
（本発明と実施例の対応）
実施例１において、補正光学系１２が本発明の補正手段に、ヨーイング移動枠３６が補正手段を一体に保持する可動部材に、ベース板３１が固定部材に、それぞれ相当する。コイル３３ａ，３３ｂ、磁石３４ａ，３４ｂ、ヨーク３５ａ，３５ｂが駆動手段に、減衰手段４５が減衰手段に、それぞれ相当する。また、ヨーイングシャフト３９ａ，３９ｂが、可動部材が固定部材に対して光軸と直交する第１の方向と第２の方向にそれぞれ移動することを許容し、光軸を中心として回転することを防止する回転規制部材に相当する。
【０１６５】
実施例２において、補正光学系１２０が本発明の補正手段に、可動鏡筒１３６が可動部材に、ベース板１３１が固定部材に、それぞれ相当する。また、コイル１３３ａ，１３３ｂ、磁石１３４ａ，１３４ｂ、ヨーク１３５ａ，１３５ｂが駆動手段に、Ｌ字形シャフト１３９が回転規制部材に、減衰手段１４５が減衰手段に、それぞれ相当する。
【０１６６】
実施例３において、撮像素子２０６が本発明の補正手段に、ヨーイング移動枠２３６が可動部材に、ベース板２３１が固定部材に、それぞれ相当する。また、コイル２３３ａ，２３３ｂ、磁石２３４ａ，２３４ｂ、ヨーク２３５ａ，２３５ｂが駆動手段に、ヨーイングシャフト２３９ａ，２３９ｂが回転規制部材に、減衰手段２４５が減衰手段に、それぞれ相当する。
【０１６７】
実施例４において、撮像素子３０６が本発明の補正手段に、ピッチング移動枠２３８が可動部材に、ベース板３３１が固定部材に、それぞれ相当する。また、コイル３３３ａ，３３３ｂ、磁石３３４ａ，３３４ｂ、ヨーク３３５ａ，３３５ｂが駆動手段に、ヨーイングシャフト３３９が回転規制部材に、減衰手段３４５が減衰手段に、それぞれ相当する。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の実施例１に係わる撮像装置の光学配置図である。
【図２】図１の撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットを図４とは逆から見て示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットに具備される駆動手段を示す構成図である。
【図８】本発明に係わる粘弾性体の周波数特性を示す図である。
【図９】本発明に係わる振れ補正ユニットの解析モデル図である。
【図１０】本発明の実施例１において減衰手段の有無における周波数応答線図である。
【図１１】本発明の実施例１に係わる振れ補正ユニットの制御用信号処理回路系を示すブロック図である。
【図１２】本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニットを示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。
【図１４】本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニットを図１３とは逆から見て示す分解斜視図である。
【図１５】本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。
【図１６】本発明の実施例２に係わる振れ補正ユニットに具備される駆動手段を示す構成図である。
【図１７】本発明の実施例３に係わる撮像装置を示す光学配置図である。
【図１８】本発明の実施例３に係わる撮像装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを示す斜視図である。
【図２０】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。
【図２１】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを図２０とは逆から見て示す分解斜視図である。
【図２２】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。
【図２３】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットに具備される駆動手段を示す構成図である。
【図２４】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットにおける磁界の分布図である。
【図２５】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットの制御用信号処理回路系を示すブロック図である。
【図２６】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットにおけるフィードバック制御系を示すブロック図である。
【図２７】本発明の実施例４に係わる振れ補正ユニットを示す斜視図である。
【図２８】本発明の実施例４に係わる振れ補正ユニットを示す分解斜視図である。
【図２９】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを図２８とは逆から見て示す分解斜視図である。
【図３０】本発明の実施例３に係わる振れ補正ユニットを示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１                  撮像装置
２                  撮像レンズ
４                  光軸
８                  振れセンサ
９                  振れ補正ユニット
１２                補正光学系
３１                ベース板
３２ａ，３２ｂ      ピッチングシャフト
３３ａ，３３ｂ      コイル
３４ａ，３４ｂ      磁石
３５ａ，３５ｂ      ヨーク
３６                ヨーイング移動枠
３７ａ，３７ｂ，３７ｃ  弾性体
３８                ピッチング移動枠
３９ａ，３９ｂ      ヨーイングシャフト
４４                減衰手段取付部
４５                減衰手段
１２０              補正光学系
１３１              ベース板
１３３ａ，１３３ｂ  コイル
１３４ａ,１３４ｂ    磁石
１３５ａ，１３５ｂ  ヨーク
１３６              可動鏡筒
１３７ａ，１３７ｂ，１３７ｃ  弾性体
１３９              Ｌ字形シャフト
１４４              減衰手段取付部
１４５              減衰手段
２０６              撮像素子
２３１              ベース板
２３２ａ，２３２ｂ  ピッチングシャフト
２３３ａ，２３３ｂ  コイル
２３４ａ，２３４ｂ  磁石
２３５ａ，２３５ｂ  ヨーク
２３６              ヨーイング移動枠
２３７ａ，２３７ｂ  弾性体
２３８              ピッチング移動枠
２３９ａ，２３９ｂ  ヨーイングシャフト
２４０              イメージセンサユニット
２４４              減衰手段取付部
２４５              減衰手段
２９０              振れ補正ユニット
３０６              撮像素子
３３１              ベース板
３３３ａ，３３３ｂ  コイル
３３４ａ，３３４ｂ  磁石
３３５ａ，３３５ｂ  ヨーク
２３６              可動枠
３３７ａ，３３７ｂ  弾性体
２３８              ピッチング移動枠
３３９              ヨーイングシャフト
３３９              回転規制板
３４０              イメージセンサユニット
３４４              減衰手段取付部
３４５              減衰手段
３９０              振れ補正ユニット
【図１】
2008281949.tif 000009
【図２】
2008281949.tif 000010
【図３】
2008281949.tif 000011
【図４】
2008281949.tif 000012
【図５】
2008281949.tif 000013
【図６】
2008281949.tif 000014
【図７】
2008281949.tif 000015
【図８】
2008281949.tif 000016
【図９】
2008281949.tif 000017
【図１０】
2008281949.tif 000018
【図１１】
2008281949.tif 000019
【図１２】
2008281949.tif 000020
【図１３】
2008281949.tif 000021
【図１４】
2008281949.tif 000022
【図１５】
2008281949.tif 000023
【図１６】
2008281949.tif 000024
【図１７】
2008281949.tif 000025
【図１８】
2008281949.tif 000026
【図１９】
2008281949.tif 000027
【図２０】
2008281949.tif 000028
【図２１】
2008281949.tif 000029
【図２２】
2008281949.tif 000030
【図２３】
2008281949.tif 000031
【図２４】
2008281949.tif 000032
【図２５】
2008281949.tif 000033
【図２６】
2008281949.tif 000034
【図２７】
2008281949.tif 000035
【図２８】
2008281949.tif 000036
【図２９】
2008281949.tif 000037
【図３０】
2008281949.tif 000038