(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ固定部と、
前記レンズ固定部に対してヨー方向およびピッチ方向に２軸回転可能なレンズ支持部と、
前記レンズ支持部に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズと、
撮像機器の振動を検知する振動検出装置と、
前記振動検出手段の出力に応じて前記像ぶれによる像点移動を補正するように、前記レンズ支持部材をヨー方向およびピッチ方向のうち少なくともいずれか一方向に回転させる駆動部と、
を備え、
前記レンズ支持部は、前記単一レンズの支持点と前記単一レンズの重心が一致するように回転制御され、
前記レンズ支持部の２軸の各回転中心は、前記単一レンズの前記曲面の曲率中心と概略一致する、ことを特徴とする像ぶれ補正装置。
【請求項２】
前記駆動部は、
前記レンズ固定部または前記レンズ支持部のいずれか一方に配置される複数の磁石部材と、
前記各磁石部材に対応して前記レンズ固定部または前記レンズ支持部のいずれか他方に配置される複数のコイル部材およびヨーク部材と、
から構成されることを特徴とする、請求項１に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項３】
前記磁石部材は、前記レンズ支持部側に配置され、前記コイル部材およびヨーク部材は、前記レンズ固定部側に配置されることを特徴とする、請求項２に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項４】
前記各磁石部材の周方向長さは、対応する前記各ヨーク部材の周方向長さに概略等しいことを特徴とする、請求項２または３に記載の像ぶれ補正装置。
【請求項５】
前記磁石部材と前記コイル部材およびヨーク部材との間には磁性流体が充填されていることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の像ぶれ補正装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の像ぶれ補正装置を備えた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、像ぶれ補正装置およびその像ぶれ補正装置を備えたビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラやスチルカメラを手で保持して撮影する場合には、人間の手が微小な回転運動をするために、撮像位置が変動してしまい、ビデオカメラの場合は撮像画像がぶれる、スチルカメラの場合は撮像画像がぼけるという問題がある。そのため、従来から撮像位置変動を防止する機能を有した機構が知られている。
【０００３】
例えば、図１１に示すように、手振れが生じた場合に、レンズ１０を伸縮バネのような線形アクチュエータで垂直方向に駆動して像ぶれを補正する機構（特開平９−８０５５６号公報参照）が提案されている。
【０００４】
これらの構造では、補正光学系を光軸に垂直方向に偏心させる方法を採用している。このような場合、補正光学系を偏心させると光学性能が低下するため、極力偏心が無い状態にする事が必要である。しかし、補正光学系は常時重力Ｇに引っ張られるため、この重力Ｇに打ち勝つように補正光学系を常にサーボ駆動して中央位置に保持する必要がある。
【０００５】
また、上記のようなサーボ駆動によるエネルギーロスを回避するために、図１２に示すように、回転式の補正光学系（特開平６−１９７２５８号公報参照）も提案されているが、ヨー方向振動とピッチ方向振動をそれぞれ別の補正光学系で補正する必要があるため、構造が複雑となるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−８０５５６号公報
【特許文献２】特開平６−１９７２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の像ぶれ補正装置および撮像装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、重力の影響を受けずに、ヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、したがって、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる、新規かつ改良された像ぶれ補正装置および撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、レンズ固定部と、レンズ固定部に対してヨー方向およびピッチ方向に２軸回転可能なレンズ支持部と、レンズ支持部に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズと、撮像機器の振動を検知する振動検出装置と、振動検出手段の出力に応じて像ぶれによる像点移動を補正するように、レンズ支持部材をヨー方向およびピッチ方向のうち少なくともいずれかの一方向に回転させる駆動部と、を備え、前記レンズ支持部は、前記単一レンズの支持点と前記単一レンズの重心が一致するように回転制御される、ことを特徴とする像ぶれ補正装置が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。
【００１０】
本発明の第１の観点によれば、上記構成においてさらに、レンズ支持部の２軸の各回転中心は、単一レンズの曲面の曲率中心と概略一致するように構成される。その結果、レンズ面の光軸に対するオフセットが発生しないので、収差の発生が少なく、画像品質を良好に保った状態で像ぶれ補正を実現できる。
【００１１】
上記構成において、駆動部は、レンズ固定部またはレンズ支持部のいずれか一方に配置される複数の磁石部材と、各磁石部材に対応してレンズ固定部またはレンズ支持部のいずれか他方に配置される複数のコイル部材およびヨーク部材とから構成することができる。かかる構成によれば、振動検出装置の出力に応じてコイルに所定電流を通電することにより容易にレンズ支持部を駆動し像ぶれ補正を実現することができる。その際に、磁石部材をレンズ支持部側に配置し、コイル部材およびヨーク部材をレンズ固定部側に配置すれば、被駆動部をフリーに構成できるので、構造が簡単になる。
【００１２】
また、各磁石部材の周方向長さを対応する各ヨーク部材の周方向長さに概略等しく構成すれば、特段のストッパを設けずとも、周方向への回り止めを制御することが可能となる。
【００１３】
また、磁石部材とコイル部材およびヨーク部材との間に磁性流体を充填する構成を採用すれば、主共振における共振振幅を抑えられるため、稼動部の制御性を高めることが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明の別の観点によれば、上記構成の像ぶれ補正装置を備えたことを特徴とする撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
かかる構成によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】像ぶれ補正の原理を説明する説明図である。
【図２】レンズの球面の曲率中心とレンズの回転中心が一致している場合の像ぶれ補正の原理を説明する説明図である。
【図３】レンズの平面側における像ぶれ補正の原理を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施の一形態にかかる像ぶれ補正装置の概略構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の他の形態にかかる像ぶれ補正装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】像ぶれ補正装置の一実施形態にかかる補正駆動系アセンブリの概略的な見取り図である。
【図７】図６に示す補正駆動系アセンブリの平面図である。
【図８】図６に示す補正駆動系アセンブリのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図６に示す補正駆動系アセンブリのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】磁石部材の周方向長さとコイル部材およびヨーク部材の周方向長さとを一致させた場合の動作を示す説明図である。
【図１１】従来の像ぶれ補正装置の概略構成を示す説明図である。
【図１２】従来の像ぶれ補正装置の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
まず図１を参照しながら、本発明の実施形態にかかる像ぶれ補正装置の原理について説明する。図１（ａ）は、手振れによりカメラ全体が傾いた時の図である。この図ではレンズを基準にしているため、入射光が傾いて描いてある。この時、結像位置が移動するが、図１（ｂ）に示すようにレンズを傾ける事で結像位置を元の位置に戻すことができる。
【００１８】
この事は次の様に説明することが出来る。レンズはプリズムの集合体であると考える事ができるので、極端な場合として、入射側の面を球面、反対側の面を平面として考える。なお、実際には片面が完全な平面である必要は無い。図２に示すように、レンズの回転中心と球面側の曲率中心を一致させて、レンズの球面側の曲率中心でレンズを傾けた場合には、球面側はレンズ傾きで変化しないので考慮する必要がなく、平面側の効果のみを考えれば良くなる。
【００１９】
その結果、図３に示すように、平面側の効果を考慮して、像ぶれを補正すればよい。屈折率ｎの媒体からαの傾きを持つ境界面に光が入射した場合にはスネル（Ｓｎｅｌｌ）の法則から次の式が成り立つ。
【００２０】
【数１】
0005137036.tif 000002
ここで角度は十分小さいので、次の様に近似できる。
【数２】
0005137036.tif 000003
レンズを傾ける役割はθ０が発生した時に、βを０にすることであるから、
【数３】
0005137036.tif 000004
となるようにα（レンズ傾き）を制御してやれば像点移動が無くなる。
【００２１】
以上の様に、レンズ傾きにより像点の補正が可能である事が分かる。また、本実施の形態によれば、重心と回動するための接点を結ぶ直線を重力の方向に一致させることができるので、重力によってレンズが傾く事がないため、定常状態でレンズを重力の影響に逆らって駆動する必要は無くなる。
【００２２】
次に、図４乃至図８を参照しながら、本実施形態にかかる像ぶれ補正装置について詳細に説明する。図４および図５は像ぶれ補正装置の概略的なブロック図であり、図６は像ぶれ補正装置の一実施形態に補正駆動系アセンブリの概略的な見取り図であり、図７は同補正駆動系アセンブリの平面図であり、図８は図６に示す補正駆動系アセンブリのＡ−Ａ断面図であり、図９は図６に示す補正駆動系アセンブリのＢ−Ｂ断面図である。なお、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置は、ビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に適用されるものであるが、撮像装置の詳細な構成については省略する。
【００２３】
図４に示すように、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置は、補正駆動系アセンブリ１００と補正制御系２００とから主に構成されている。
【００２４】
補正駆動系１００は、レンズ固定部１１０と、レンズ固定部１１０に対してヨー方向およびピッチ方向に２軸回転可能なレンズ支持部１２０と、レンズ支持部１２０に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズＬと、レンズ支持部をヨー方向および／またはピッチ方向に回転させる駆動部１３０とから主に構成される。
【００２５】
補正制御系２００は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２１０と、撮像素子２１０からの信号に応じて撮像装置の振動を検出する振動検出装置２２０と、振動検出装置２２０からの検出信号に基づいて補正駆動系１００を駆動する駆動信号を発生する回転制御部２３０から主に構成されている。
【００２６】
上記実施形態では、補正制御系２００を、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子２１０により撮像装置の振動を検出する構成を採用したが、図５に示すように、補正制御系２００´を、カメラなどの撮像装置に取り付けられた角速度センサ２４０と、角速度センサ２４０により検出された撮像装置の角度変化に応じて撮像装置の振動を検出する振動検出装置２２０と、振動検出装置２２０からの検出信号に基づいて補正駆動系１００を駆動する駆動信号を発生する回転駆動制御系から構成することもできる。
【００２７】
さらに図６乃至図９を参照しながら補正駆動系１００の構成について説明する。なお図６乃至図９において、単一レンズＬについては、説明の簡略のために、省略ないし点線にて示している。
【００２８】
レンズ固定部１１０は、プラスチック等の剛性部材から成り、中央にレンズ支持部１２０を嵌め込むための略円形の穴が設けられている。レンズ支持部１２０は、プラスチック等の剛性部材から成る椀形状の部材であり、中央に単一レンズＬを嵌め込むための略円形の穴が設けられている。レンズ支持部１２０は、レンズ固定部１１０に対してヨー方向およびピッチ方向に２軸回転可能なように取り付けられる。
【００２９】
ヨー方向にレンズ支持部１２０を回転駆動するためのヨー方向駆動部１３０Ｙは、ヨー方向回転軸に沿ってレンズ固定部１１０に設けられた穴の両側にそれぞれ対を成すように設けられるヨーク部材１３２Ｙとコイル部材１３４Ｙ、各ヨーク部材１３２Ｙとコイル部材１３４Ｙに対応するようにレンズ支持部１２０側に設けられる磁石部材１３６Ｙから構成される。同様にピッチ方向にレンズ支持部１２０を回転駆動するためのピッチ方向駆動部１３０Ｐは、ピッチ方向回転軸に沿ってレンズ固定部１１０に設けられた穴の両側にそれぞれ対を成すように設けられるヨーク部材１３２Ｐとコイル部材１３４Ｐ、各ヨーク部材１３２Ｐとコイル部材１３４Ｐに対応するようにレンズ支持部１２０側に設けられる磁石部材１３６Ｐから構成される。
【００３０】
さらに、各ヨー方向駆動部１３０Ｙとピッチ方向駆動部１３０Ｐとの間には、ボールベアリング１３８が取り付けられて、レンズ支持部１２０の回転が円滑に行われるような構成となっている。図示の例では、ボールベアリング１３８は、９０度置きに均等に４個配列されているが、ボールベアリング１３８の配置位置および個数はこれに限定されない。また、図示は省略するが、磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐとコイル部材１３４Ｙ、１３４Ｐおよびヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐとの間に磁性流体を充填する構成を採用すれば、主共振における共振振幅を抑えられるため、可動部の制御性を高めることができる。
【００３１】
上記のように補正駆動系１００を構成することにより、コイル部材１３４Ｙまたはコイル部材１３４Ｐに供給する電流値を制御することにより、所望の大きさの引力または斥力生成させ、レンズ支持部１２０により支持される単一レンズＬをヨー方向および／またはピッチ方向に回転駆動させ、像ぶれの補正をすることができる。その際に、本実施の形態にかかる補正駆動系１００によれば、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズが制御されるので、重力の影響を受けず、したがって、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。
【００３２】
なお、上記構成においては、磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐをレンズ支持部１２０側に配置し、コイル部材１３４Ｙ、１３４Ｐおよびヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐをレンズ固定部１１０側に配置することにより、被駆動部であるレンズ支持部１２０をフリーに構成している。しかし、本発明はかかる例に限定されるものではなく、磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐをレンズ固定部１１０側に配置し、コイル部材１３４Ｙ、１３４Ｐおよびヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐをレンズ固定部１２０側に配置する構成を採用しても良い。
【００３３】
上記構成において、レンズ支持部１２０の２軸の各回転中心は、図２に関連して説明したように、レンズＬの回転中心と球面側の曲率中心を一致させて、レンズＬの球面側の曲率中心でレンズＬを傾ける構成にすれば、球面側はレンズＬ傾きで変化しないので、レンズ面の光軸に対するオフセットが発生しないため、収差の発生が少なく、画像品質を良好に保った状態で像ぶれ補正を実現できる。
【００３４】
また、図１０に示すように、各磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐの周方向長さを対応する各ヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐの周方向長さに概略等しく構成すれば、磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐのヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐに対する吸引力から、磁石部材１３６Ｙ、１３６Ｐが円周方向にヨーク部材１３２Ｙ、１３２Ｐから外れようとしても復帰力が発生するので、特段のストッパを設けずとも、周方向への回転を制御することが可能となる。
【００３５】
次に、上記のように構成される像ぶれ補正装置の動作について説明する。レンズＬを通過して撮像素子２１０により検知される像が、手振れなどにより、ずれが生じた場合には、振動検出装置２２０が、そのずれ量を算出する。回転制御部２３０は、振動検出装置２２０により算出されたずれ量を補正するように、ヨーク駆動部１３０Ｙおよび／またはピッチ駆動部１３０Ｐに、所定量の電流を供給する。ヨーク駆動部１３０Ｙおよび／またはピッチ駆動部１３０Ｐは、供給された電流に応じて、レンズ支持部１２０をヨーク方向および／またはピッチ方向に像ぶれを補正するように回転駆動させる。その結果、レンズ支持部１２０により支持されるレンズＬも所定量だけヨーク方向および／またはピッチ方向に回転駆動され、像ぶれを補正することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。
【００３７】
以上添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、像ぶれ補正装置およびその像ぶれ補正装置を備えたビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１００  補正駆動系
１１０  レンズ固定部
１２０  レンズ支持部
１３０（１３０Ｙ、１３０Ｐ）  駆動部
１３２Ｙ、１３２Ｐ  ヨーク部材
１３４Ｙ、１３４Ｐ  コイル部材
１３６Ｙ、１３６Ｐ  磁石部材
１３８  ボールベアリング
２００  補正制御系
２１０  撮像素子
２２０  振動検出装置
２３０  回転制御部
Ｌ  レンズ
【図１】
0005137036.tif 000005
【図２】
0005137036.tif 000006
【図３】
0005137036.tif 000007
【図４】
0005137036.tif 000008
【図５】
0005137036.tif 000009
【図６】
0005137036.tif 000010
【図７】
0005137036.tif 000011
【図８】
0005137036.tif 000012
【図９】
0005137036.tif 000013
【図１０】
0005137036.tif 000014
【図１１】
0005137036.tif 000015
【図１２】
0005137036.tif 000016