(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系と光電変換手段を有する基板と振れ検出手段と駆動手段と変位量測定手段及び制御手段を有し、
撮影光学系は被写体からの光を受光して被写体像を光電変換手段に入射し、
基板に取付けられた光電変換手段は撮影光学系を通過した被写体像を受光して画像信号に変換し、
振れ検出手段は手振れによる光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量を検出し、
駆動手段は振れ検出手段で検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を撮影光学系の光軸に直交する平面内の少なくとも一方向に移動させ、
変位量測定手段は反射部と光源と受光手段及び変位量演算手段を有し、反射部は光電変換手段を有する基板の一部に設けられ、光源から照射された光を反射して受光手段に入射し、受光手段は反射部からの反射光を受光する複数の受光素子を有し、変位量演算手段は複数の受光素子からの受光信号により光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を算出し、
制御手段は前記振れ検出手段で検出した振れ量に応じた駆動制御信号により前記駆動手段を駆動して光電変換手段を有する基板を移動し、該光電変換手段を有する基板を移動しているときに、前記変位量演算手段で算出したＸ軸方向とＹ軸方向の変位量により前記振れ検出手段で検出した振れ量を補正して手振れを補正することを特徴とする防振機能付き撮影装置。
【請求項２】
前記受光手段を光電変換手段を有する基板の反射部からの反射光の光軸方向に移動する駆動手段を設け、変倍機能による撮影光学系のズーム用光学系の移動に伴い駆動手段により受光手段を移動して反射部と受光手段の相対的な位置関係を変化させる請求項１記載の防振機能付き撮影装置。
【請求項３】
撮影光学系と光電変換手段を有する基板と振れ検出手段と駆動手段と変位量測定手段及び制御手段を有し、
撮影光学系は被写体からの光を受光して被写体像を光電変換手段に入射し、
基板に取付けられた光電変換手段は撮影光学系を通過した被写体像を受光して画像信号に変換し、
振れ検出手段は手振れによる光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量を検出し、
駆動手段は振れ検出手段で検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を撮影光学系の光軸に直交する平面内の少なくとも一方向に移動させ、
変位量測定手段は反射部と光源と複数の位置検出素子及び変位量演算手段を有し、反射部は光電変換手段を有する基板の一部に設けられ、光源から照射された光を反射し、複数の位置検出素子は反射部からの反射光の一部を受光する位置に点対称に配置され、変位量演算手段は複数の位置検出素子で受光した反射光のエッジの座標を検出し、検出したエッジの座標から反射光の幾何学的形状に基づく特徴点を検出し、検出した特徴点と前回の特徴点とを比較して光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を算出し、
制御手段は前記振れ検出手段で検出した振れ量に応じた駆動制御信号により前記駆動手段を駆動して光電変換手段を有する基板を移動し、該光電変換手段を有する基板を移動しているときに、前記変位量演算手段で算出したＸ軸方向とＹ軸方向の変位量により前記振れ検出手段で検出した振れ量を補正して手振れを補正することを特徴とする防振機能付き撮影装置。
【請求項４】
上記反射部で反射する反射光のビーム形状は円形又は楕円形状である請求項３記載の防振機能付き撮影装置。
【請求項５】
前記変位量測定手段の反射部を光電変換手段を有する基板の裏面に設けた請求項１乃至４のいずれかに記載の防振機能付き撮影装置。
【請求項６】
前記光電変換手段を有する基板を駆動手段及び光電変換手段を有する基板を挟んで駆動手段と反対側に設けられた弾性体で保持する請求項１乃至５のいずれかに記載の防振機能付き撮影装置。
【請求項７】
前記弾性体が設けられた位置に所定高さを有する変位制限部を設けた請求項６記載の防振機能付き撮影装置。
【請求項８】
前記変位量測定手段の変位量演算手段若しくは振れ検出手段にあらかじめ撮影光学系の焦点距離に応じた演算用パラメータを格納し、撮影光学系の変倍機能が動作したときに、変位量演算手段若しくは振れ検出手段は撮影光学系の焦点距離に応じて演算する演算用パラメータを選択して光電変換手段を有する基板の変位量を演算する請求項１乃至７のいずれかに記載の防振機能付き撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の手振れによる画質劣化を防止する防振機能付き撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラ等の撮像装置で撮影する場合、手振れにより撮像装置が振動して画質劣化が生じることを防止するため画面振れの補正装置を付けた撮像装置が、例えば特開平６−４６３２２号公報や特開平９−８０５３８号公報に開示されている。特開平６−４６３２２号公報に示された画面振れの補正装置は、振れ検出手段からの検出信号に基づいて移動手段でＣＣＤを撮影光学系の光軸と直交する平面内に移動し、振れを生じる撮影光軸とＣＣＤの中心を一致させるようにしている。このＣＣＤを移動する移動手段は、図１３に示すように、ＣＣＤが固定されたＣＣＤ固定部材７１に光軸と直交する平面で互いに直交する方向に移動する２軸のバー７２，７３を設け、一方のバー７２の軸方向の撮影光学系の光軸の位置合わせはばね７４による付勢力と電磁石７５への通電により永久磁石７６との間で発生する反発力により制御し、他方のバー７３の軸方向の撮影光学系の光軸の位置合わせは、ばね７４による付勢力と電磁石７８への通電により永久磁石７９との間で発生する反発力により制御して撮影光軸とＣＣＤの中心を一致させている。
【０００３】
特開平９−８０５３８号公報に示された補正装置は、撮影光学系の光軸を変化させるように移動可能な振れ補正光学系と振れ補正光学系の位置を検出する位置検出部を設けている。この位置検出部は、図１４に示すように、振れ補正光学系に連結されたスリット部とこのスリット部８１と所定間隔を介して配置され、スリット部側に発光する発光部８２と、スリット部８１を介して発光部８２と対向して配置され、スリット部８１の透過穴を通過した発光部８２からの光を受ける受光部８３とを備え、受光部８３からの光電流により受光面に入射したスリット光の重心位置を求めることにより振れ補正光学系の位置を検出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−４６３２２号公報に示された画面振れの補正装置のようにＣＣＤを変位させて振れ画像を補正することにより、ある程度の振れ補正は可能である。しかしながらＣＣＤの実際の変位量を検知して高精度に制御する手段が明記されていないため、画像振れを数画素内に制御することは困難である。
【０００５】
これに対し特開平９−８０５３８号公報に示された位置検出部を特開平６−４６３２２号公報に示された画面振れの補正装置と組み合わせれば高精度な制御が可能である。しかしながら特開平９−８０５３８号公報に示された位置検出部では２次元の位置検出には少なくとも２つ以上の光源が必要である。光源として使用する発光素子は一般に消費電力が大きく、デジタルスチルカメラなどの携帯して使用される撮影装置に位置検出用の２つ以上の光源を設けることは低消費電力化に問題が残る。また、高精度な位置検出には受光素子に高価な位置検出素子が必要でありコストの増大を招く。さらに、この位置検出部は透過型のセンサであることから装置の小型化にはＣＣＤの周辺部に設置する必要があり、また光源からの迷光対策のため構造が複雑なるなど撮影部を小型化しにくいなどの短所がある。
【０００６】
この発明はかかる短所を改善し、簡単な構成で小型かつ安価であるとともに低消費電力で高精度な振れ制御を行うことができる防振機能付き撮影装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る防振機能付き撮影装置は、撮影光学系と光電変換手段を有する基板と振れ検出手段と駆動手段と変位量測定手段及び制御手段を有し、撮影光学系は被写体からの光を受光して被写体像を光電変換手段に入射し、基板に取付けられた光電変換手段は撮影光学系を通過した被写体像を受光して画像信号に変換し、振れ検出手段は手振れによる光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量を検出し、駆動手段は振れ検出手段で検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を撮影光学系の光軸に直交する平面内の少なくとも一方向に移動させ、変位量測定手段は反射部と光源と受光手段及び変位量演算手段を有し、反射部は光電変換手段を有する基板の一部に設けられ、光源から照射された光を反射して受光手段に入射し、受光手段は反射部からの反射光を受光する複数の受光素子を有し、変位量演算手段は複数の受光素子からの受光信号により光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を算出し、制御手段は前記振れ検出手段で検出した振れ量に応じた駆動制御信号により前記駆動手段を駆動して光電変換手段を有する基板を移動し、該光電変換手段を有する基板を移動しているときに、前記変位量演算手段で算出したＸ軸方向とＹ軸方向の変位量により前記振れ検出手段で検出した振れ量を補正して手振れを補正することを特徴とする。
【０００８】
受光手段を光電変換手段を有する基板の反射部からの反射光の光軸方向に移動する駆動手段を設け、変倍機能による撮影光学系のズーム用光学系の移動に伴い駆動手段により受光手段を移動して反射部と受光手段の相対的な位置関係を変化させると良い。
【０００９】
この発明に係る他の防振機能付き撮影装置は、撮影光学系と光電変換手段を有する基板と振れ検出手段と駆動手段と変位量測定手段及び制御手段を有し、撮影光学系は被写体からの光を受光して被写体像を光電変換手段に入射し、基板に取付けられた光電変換手段は撮影光学系を通過した被写体像を受光して画像信号に変換し、振れ検出手段は手振れによる光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量を検出し、駆動手段は振れ検出手段で検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を撮影光学系の光軸に直交する平面内の少なくとも一方向に移動させ、変位量測定手段は反射部と光源と複数の位置検出素子及び変位量演算手段を有し、反射部は光電変換手段を有する基板の一部に設けられ、光源から照射された光を反射し、複数の位置検出素子は反射部からの反射光の一部を受光する位置に点対称に配置され、変位量演算手段は複数の位置検出素子で受光した反射光のエッジの座標を検出し、検出したエッジの座標から反射光の幾何学的形状に基づく特徴点を検出し、検出した特徴点と前回の特徴点とを比較して光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を算出し、制御手段は前記振れ検出手段で検出した振れ量に応じた駆動制御信号により前記駆動手段を駆動して光電変換手段を有する基板を移動し、該光電変換手段を有する基板を移動しているときに、前記変位量演算手段で算出したＸ軸方向とＹ軸方向の変位量により前記振れ検出手段で検出した振れ量を補正して手振れを補正することを特徴とする。
【００１０】
上記複数の位置検出素子で検出する反射部からの反射光のビーム形状を円形又は楕円形状にすることが望ましい。
【００１１】
また、変位量測定手段の反射部を光電変換手段を有する基板の裏面に設けると良い。
【００１２】
さらに、光電変換手段を有する基板を駆動手段及び光電変換手段を有する基板を挟んで駆動手段と反対側に設けられた弾性体で保持すると良い。
【００１３】
また、弾性体が設けられた位置に所定高さを有する変位制限部を設けることが望ましい。
【００１４】
また、変位量測定手段の変位量演算手段若しくは振れ検出手段にあらかじめ撮影光学系の焦点距離に応じた演算用パラメータを格納し、撮影光学系の変倍機能が動作したときに、変位量演算手段若しくは振れ検出手段は撮影光学系の焦点距離に応じて演算する演算用パラメータを選択して光電変換手段を有する基板の変位量を演算すると良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の撮影装置は撮影光学系と、ＣＣＤ等からなる光電変換手段を取り付けた基板と、基板をＸ軸方向とＹ軸方向に移動する例えば圧電素子からなる駆動手段と、撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度や角加速度を検出する物理量センサと光源と光電変換手段を取り付けた基板の反対側の面に取り付けられた反射部及び受光手段を有する。受光手段は光源から照射され基板の反射部で反射した反射光ビームの光軸中心に点対称になるように、光軸に対して垂直な平面内に配置された受光特性がほぼ同一な例えば４個の受光素子を有する。
【００１７】
撮影装置の制御部には装置全体の動作を制御するＣＰＵと振れ検出回路と変位量演算回路と撮像光学系を駆動制御する撮像光学系駆動制御回路及び駆動手段の動作を制御する光電変換手段駆動制御回路を有する。振れ検出回路は物理量センサで検出した撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度信号や角加速度信号から光電変換手段の光電変換面における振れ量を演算する。変位量演算回路は受光手段の各受光素子から出力される受光信号から光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を演算する。
【００１８】
この撮影装置の撮影光学系で撮影を開始すると、手振れによる撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度若しくは角加速度を物理量センサで検出して振れ検出回路に送る。振れ検出回路は物理量センサで検出した撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度信号若しくは角加速度信号を増幅してドリフト成分など不要な信号成分を除去してＸ軸方向とＹ軸方向の角度変動量に変換し光電変換手段の光電変換面における振れ量を演算してＣＰＵに送る。ＣＰＵは振れ検出回路で演算した光電変換手段の光電変換面における振れ量に応じた駆動制御信号を光電変換手段駆動制御回路に送り、駆動手段を駆動して光電変換手段を有する基板をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させる。この駆動手段で光電変換手段を有する基板をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているとき、光源から光電変換手段を有する基板の光電変換手段を取り付けた面と反対側に設けた反射部に光ビームを照射し、反射部からの反射光を受光手段の各受光素子で受光する。この各受光素子から出力される受光信号により変位量演算回路で光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を演算してＣＰＵに送る。ＣＰＵは駆動手段で光電変換手段を有する基板をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているときに求めた基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を振れ検出回路で検出した光電変換手段の光電変換面におけるＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量から減算して光電変換手段駆動制御回路に送る駆動制御信号を補正する。光電変換手段駆動制御回路は補正された振れ量を示す駆動制御信号により駆動手段を制御し、光電変換手段を有する基板のＸ軸方向とＹ軸方向の変位を調節する。このように撮影中に振れ補正を行い、撮影が終了したら光電変換手段を有する基板を変位させた量に応じて駆動手段を制御して光電変換手段を有する基板を初期位置に戻す。
【００１９】
【実施例】
図１はこの発明の一実施例の構成図である。図に示すように、撮影装置は撮影光学系１と、ＣＣＤ等からなる光電変換手段２を取り付けた基板３と、駆動手段４ａ，４ｂと物理量センサ５ａ，５ｂと光源６及び受光手段７を有する。光電変換手段２を取り付けた基板３は撮影光学系１の光軸に対して直交するＸ方向とＹ方向に揺動自在に設けられ、光電変換手段２を取り付けた面とは反対側に一部が所定の反射特性、すなわち光軸に対して対称な光量分布を有するように反射面の形状と反射率分布が設定されている例えば平面ミラー等からなる反射部８を有する。駆動手段４ａ，４ｂは例えば圧電素子からなり、駆動手段４ａは光電変換手段２と反射部を有する基板３をＸ軸方向に変位させ、駆動手段４ｂは基板３をＹ軸方向に変位させる。物理量センサ５ａ，５ｂは例えば振動ジャイロや加速度センサ対などからなり、撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度や角加速度を検出する。光源６は基板３の反射部８に光ビームを照射する。受光手段７は基板３の反射部８の反射ビームの光軸中心に点対称になるように、光軸に対して垂直な平面内に配置された受光特性がほぼ同一な例えばフォトダイオード等からなる４個の受光素子７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを有し、基板３の反射部８からの反射光を受光する。
【００２０】
撮影装置の制御部には、図２のブロック図に示すように、装置全体の動作を制御するＣＰＵ１１と振れ検出回路１２と変位量演算回路１３と撮像光学系１を駆動制御する撮像光学系駆動制御回路１４及び駆動手段４ａ，４ｂの動作を制御する光電変換手段駆動制御回路１５を有する。振れ検出回路１２は２組の増幅回路１６ａ，１６ｂとフィルタ１７ａ，１７ｂと演算回路１８ａ，１８ｂ及び振れ情報演算回路１９を有する。増幅回路１６ａ，１６ｂは物理量センサ５ａ，５ｂで検出した撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度信号や角加速度信号を増幅する。フィルタ１７ａ，１７ｂは増幅後の角速度信号や角加速度信号からドリフト成分など不要な信号成分を除去する。演算回路１８ａ，１８ｂはドリフト成分など不要な信号成分を除去した角速度信号若しくは角加速度信号をＸ軸方向とＹ軸方向の角度変動量に変換する。振れ情報演算回路１９はＸ軸方向とＹ軸方向の角度変動量と撮影光学系１の焦点距離情報から光電変換手段２の光電変換面における振れ量を演算する。
【００２１】
変位量演算回路１３は受光手段７の各受光素子７ａ〜７ｄに接続された増幅回路２０ａ〜２０ｄと位置演算回路２１を有する。増幅回路２０ａ〜２０ｄは受光素子７ａ〜７ｄから出力される受光信号を増幅する。位置演算回路２１は増幅回路２０ａ〜２０ｄから出力される受光信号から光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を演算する。
【００２２】
ＣＰＵ１１は撮影するときに撮像光学系駆動制御回路１４に制御信号を送り、撮像光学系駆動制御回路１４で撮影光学系１の各種撮影モード等を制御させるとともに撮影開始したときに振れ検出回路１２で検出した光電変換手段２の光電変換面における振れ量に応じた駆動制御信号を光電変換手段駆動制御回路１５に送る。光電変換手段駆動制御回路１５は送られた駆動制御信号により駆動手段４ａ，４ｂを駆動して光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させる。この光電変換手段駆動制御回路１５で駆動手段４ａ，４ｂを駆動しているときに、ＣＰＵ１１は変位量演算回路１３で測定している光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量により光電変換手段駆動制御回路１５に送る駆動制御信号をフィードバック制御する。
【００２３】
上記のように構成した撮影装置で撮影するとき手振れを補正するときの動作を説明する。
【００２４】
ＣＰＵ１１で撮影光学系駆動制御回路１４を駆動して撮影光学系１で撮影を開始すると、撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度若しく角加速度を物理量センサ５ａ，５ｂで検出して振れ検出回路１２に送る。振れ検出回路１２の増幅回路１６ａ，１６ｂは物理量センサ５ａ，５ｂで検出した撮影装置のヨー及びピッチ方向の角速度信号若しくは角加速度信号を増幅してフィルタ１７ａ，１７ｂに送る。フィルタ１７ａ，１７ｂは送られた角速度信号若しくは角加速度信号からドリフト成分など不要な信号成分を除去して演算回路１８ａ，１８ｂに送る。演算回路１８ａ，１８ｂは送られた角速度信号若しくは角加速度信号をＸ軸方向とＹ軸方向の角度変動量に変換して振れ情報演算回路１９に送る。振れ情報演算回路１９は送られたＸ軸方向とＹ軸方向の角度変動量と撮影光学系１の焦点距離情報から光電変換手段２の光電変換面における振れ量を演算してＣＰＵ１１に送る。ＣＰＵ１１は振れ検出回路１２の振れ情報演算回路１９で演算した光電変換手段２の光電変換面における振れ量に応じた駆動制御信号を光電変換手段駆動制御回路１５に送る。光電変換手段駆動制御回路１５は送られた駆動制御信号により駆動手段４ａ，４ｂを駆動して光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させる。
【００２５】
この駆動手段４ａ，４ｂで光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているとき、図３（ａ）に示すように、光源６から基板３の光電変換手段２を取り付けた面と反対側に設けた反射部８に光ビームを照射し、反射部８からの反射光を受光手段の各受光素子７ａ〜７ｄで受光する。この反射部８は光軸に対して対称な光量分布を有するように反射面の形状と反射率分布が設定されているから、反射部８から受光素子７ａ〜７ｄに入射する反射ビーム２２は、図３（ｂ）に示すように、基板３の変位に応じて受光素子７ａ〜７ｄ上で一定の関係で変化する。この受光素子７ａ〜７ｄに入射する反射ビーム２２により受光素子７ａ〜７ｄから出力される受光信号を変位量演算回路１３の増幅回路２０ａ〜２０ｄで増幅して位置演算回路２１に送る。位置演算回路２１は送られた受光信号から光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を演算して、駆動手段４ａ，４ｂで光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているときの基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を求める。例えば各受光素子７ａ〜７ｄの受光信号により増幅回路２０ａ〜２０ｄから出力する電圧値をＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ，Ｖｄとすると、基板３のＸ軸方向の変位量δｘは
〔（Ｖａ＋Ｖｂ）−（Ｖｃ＋Ｖｄ）〕／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）
に比例し、Ｙ軸方向の変位量δｙは
〔（Ｖａ＋Ｖｄ）−（Ｖｂ＋Ｖｃ）〕／（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ）
に比例し、図３（ｃ）に示すようにほぼリニアに変化する。この基板３のＸ軸方向の変位量δｘとＹ軸方向の変位量δｙを位置演算回路２１で求めてＣＰＵ１１に送る。
【００２６】
ＣＰＵ１１は、この駆動手段４ａ，４ｂで光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているときに求めた基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を振れ情報演算回路１９で検出した光電変換手段２の光電変換面におけるＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量から減算して光電変換手段駆動制御回路１５に送る駆動制御信号を補正する。光電変換手段駆動制御回路１５は補正された振れ量を示す駆動制御信号により駆動手段４ａ，４ｂを制御し、光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位を調節する。このようにして高精度な振れ補正を行うことができる。このように撮影中に振れ補正を行い、撮影が終了したら光電変換手段２を有する基板３を変位させた量に応じて駆動手段４ａ，４ｂを制御して光電変換手段２を有する基板３を初期位置に戻す。このようにすることにより振れ補正の動作による撮影光学系１の光軸と光電変換手段２の画像中心とのずれによる画質劣化を低減することもできる。この場合、光電変換手段２を有する基板３の初期位置をあらかじめ記憶しておき、振れ補正による撮影が終了したときに、光電変換手段２を有する基板３をあらかじめ記憶した初期位置に戻しても良い。
【００２７】
次ぎに、このように光電変換手段２と反射部８を有する基板３と反射部８からの反射光を受光する受光手段７を一体化した変位量測定機構部３０の構成を図４の斜視図を参照して説明する。
【００２８】
変位量測定機構部３０は、図４に示すように、外枠３１と、光電変換手段２と周辺回路を有する基板３と、Ｘ軸方向への変位を規定するＸ軸変位規定基板３２と、Ｙ軸方向への変位を規定するＹ軸変位規定基板３３及び受光手段７を有する基板３４を有する。光電変換手段２と周辺回路を設置した基板３の裏面には反射部８を構成する平面ミラーが固定され、Ｘ軸変位規定基板３２に設けられたＸ軸方向の長穴３６に嵌合させるための２個の突起部３５を有する。Ｘ軸変位規定基板３２には光源６からの光と反射部８からの反射光を妨げないための穴３７が中央部に設けられ、穴３７の上部にＸ軸方向の長穴３６を有し、穴３７の側部にＹ軸変位規定基板３３に設けたＹ軸方向の長穴３９に嵌合させるための２個の突起部３８を有する。Ｙ軸変位規定基板３３の中央部にも光源６からの光と反射部８からの反射光を妨げないための穴４０を有し、穴４０の側部にＹ軸方向の長穴３９を有する。
【００２９】
外枠３１のＸ軸方向の一方の内側面には、光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向の一方の辺を押える弾性体例えば板ばね４１を設け、外枠３１の板ばね４１を取り付けた後段のＹ軸方向の一方の面にはＸ軸変位規定基板３２のＹ軸方向の一辺を押える弾性体例えば板ばね４２を設けられている。そして光電変換手段２を有する基板３の板ばね４１と接触する辺と反対側の辺にＸ軸方向の駆動手段４ａを取り付け、駆動手段４ａと光電変換手段２を有する基板３を板ばね４１を介して外枠３１に固定し、Ｘ軸変位規定基板３２の板ばね４２と接触する辺と反対側の辺にＹ軸方向の駆動手段４ｂを取り付け、光電変換手段２を有する基板３の突起部３５にＸ軸変位規定基板３２の長穴３６に嵌合させて駆動手段４ｂとＸ軸変位規定基板３２を板ばね４２とＸ軸変位規定基板３２の固定端４３とで外枠３１に固定する。この外枠３１に固定したＸ軸変位規定基板３２の突起部３８にＹ軸変位規定基板３３の長穴３９を嵌合させ、Ｙ軸変位規定基板３３から所定距離を隔てて受光手段７を有する基板３４を配置し、Ｙ軸変位規定基板３３と受光手段７を有する基板３４を外枠３１に機械的に固定して、変位量測定機構部３０を構成する。
【００３０】
このように光電変換手段２を有する基板３とＸ軸変位規定基板３２を駆動手段４ａ，４ｂと反対側に設けた板ばね４１，４２で押圧しながら保持するようにしたから、駆動手段４ａ，４ｂを駆動して光電変換手段２を有する基板３を変位させるときに、駆動手段４ａ，４ｂの変位に追従して光電変換手段２を有する基板３を精度良く変位させることができる。
【００３１】
また、基板３の突起部３５と嵌合するＸ軸変位規定基板３２の長穴３６やＸ軸変位規定基板３２の突起部３８と嵌合するＹ軸変位規定基板３３の長穴３９の接触する部位あるいは基板３とＸ軸変位規定基板３２の接触面及びＸ軸変位規定基板３２とＹ軸変位規定基板３３の接触面に所定の摩擦力を発生するように表面を加工することにより、光電変換手段２を有する基板３を駆動手段４ａ，４ｂにより変位させるときに生じる振動を抑制することができ、光電変換手段２を有する基板３を高精度に変位させることができる。
【００３２】
さらに、図５に示すように、外枠３１の板ばね４１，４２を設けてある面の一部に所定高さを有する変位制限突起部４４を設けて光電変換手段２を有する基板３の変位量を制限すると良い。このように変位制限突起部４４を設けることにより、撮影装置で撮影するとき大きな手振れが生じて光電変換手段２を有する基板３を大きく変位させた場合に駆動手段４ａ，４ｂの圧電素子や板ばね４１，４２の機械的な破損を防ぐことができ、信頼性の高い振れ補正機構を提供することができる。
【００３３】
また、撮影光学系１に変倍機能を有し、撮影光学系１が望遠側に設定されている場合、焦点距離が長くなるため微少な手振れでも光電変換手段２上の変動量は焦点距離に比例して大きくなる。撮影光学系１に変倍機能を有する場合は、変位量演算回路１３の振れ情報演算回路１９に撮影光学系１の焦点距離に応じて像面での振れ量演算用の演算パラメータを格納しておく。そして変倍機能が動作したときに、ズーム用光学系の配置状態をエンコーダ等で検出し、その焦点距離情報を振れ検出回路１２の振れ情報演算回路１９に通知するとともに変位量演算回路１３の位置演算回路２１に通知する。位置演算回路２１は送られた焦点距離に応じて変位量を演算する演算パラメータを最適なものに選択して光電変換手段２を有する基板３の変位量を演算する。このようにして光電変換手段２を有する基板３を変位させているときの変位量を最適化することができ、高精度な振れ補正を実現することができる。
【００３４】
上記実施例は光電変換手段２と反射部８を有する基板３と受光手段７の間の距離を一定にした場合について説明したが、図６に示すように、受光手段７を有する基板３４を平行に移動する駆動手段４５を設け、変倍機能による撮影光学系１のズーム用光学系の移動に伴い駆動手段４５により受光手段７を有する基板３４を移動して反射部８と受光手段７の相対的な位置関係を変化させて、図７に示すように、受光手段７上のビーム径２２を反射部８と受光手段７の距離に応じて変化させることにより、光電変換手段２を変位させているときの変位量検出の分解能を変化させることができ、光電変換手段２の変位量を高精度で検出して位置決めすることができる。
【００３５】
また、露光条件と焦点距離情報からなる撮影条件からあらかじめ定められた手振れ限界条件を設定しておき、ＣＰＵ１１に振れ検出回路１２で検出した手振れ量が送られたときに、ＣＰＵ１１は検出した手振れ量を露光条件と焦点距離情報からなる撮影条件から定められた手振れ限界条件と比較し、この比較結果を撮影装置の操作部に表示し、この表示された比較結果により撮影者が意図的に振れ補正機構をオンオフするための撮影装置の操作部に設けた選択スイッチをオフにしたときの信号により手振れ補正が不必要となった場合や撮像装置の主電源がオフになったり又は撮影装置の電源電圧監視回路からの規定電圧以下の電圧を検出した警告信号により手振れ補正が動作不可能となった場合に、光電変換手段２を有する基板３を機械的に固定すると良い。例えば図８に示すように、永久磁石上４６上に弾性体４７を介して電磁石４８と、電磁石４８上に固定され、Ｘ軸変位規定基板３２と光電変換手段２を有する基板３の穴４９，５０に嵌合する円錐状の突起部５１，５２を設け、手振れ補正が不必要となった場合や手振れ補正が動作不可能となった場合に電磁石４８への通電を遮断して弾性体４７の弾性力で突起部５１，５２をＸ軸変位規定基板３２と光電変換手段２を有する基板３の穴４９，５０に嵌合させて光電変換手段２を有する基板３とＸ軸変位規定基板３２を機械的に固定し、手振れ補正が必要なときに電磁石４８に通電して突起部５１，５２をＸ軸変位規定基板３２と光電変換手段２を有する基板３の穴４９，５０から離し、光電変換手段２を有する基板３とＸ軸変位規定基板３２が変位できるようにする。このようにして光電変換手段２の不必要な変位による画質の劣化や運搬等による機械的な破損を防止することができるとともに不要な動作による電力の消費を防ぐことができる。
【００３６】
上記実施例は光電変換手段２を有する基板３の裏面の反射部８として平坦な反射ミラーを設けた場合について説明したが、反射部８に凹，凸などの種々の反射面形状を設けても良い。また、反射部８の反射面の反射率も光学軸から離れるにしたがって高くなるように設定することもできる。さらに、光源６の照射ビームの出射角度を撮影光学系１の焦点距離情報に対応して変化させて受光手段７に入射するビーム状態を変化させることにより変位量演算回路１３の変位量の検出分解能を変化させるようにしても良い。また、光電変換手段の揺動のための駆動装置に圧電素子を使用した場合について説明したが、ギヤによる回転−直線運動変換機構を有したステップモータにより機械的に駆動したり、磁石とヨーク及びコイルからなる電磁的アクチュエータにより駆動しても良い。
【００３７】
また、上記実施例は光電変換手段２を有する基板３に設けられた反射部８で反射した光ビームを例えばフォトダイオード等からなる受光素子７ａ〜７ｄで受光し、受光素子７ａ〜７ｄからの受光信号により光電変換手段２を有する基板３の変位量を算出した場合について説明したが、反射部８で反射した光ビームを一次元イメージセンサ等の複数の位置検出素子で受光して光電変換手段２を有する基板３の変位量を算出するようにしても良い。
【００３８】
図９は反射部８で反射した光ビームを複数の位置検出素子で受光して光電変換手段２を有する基板３の変位量を算出する実施例の構成図である。図に示すように、光源６は光電変換手段２を有する基板３に設けられた反射部８の光軸上に設けられ、例えばラインセンサからなる４個の位置検出素子６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは基板３と並行な同一平面上の基板３を変位させるＸ軸方向とＹ軸方向に光源６を中心に点対称になるように配置してある。
【００３９】
撮像装置の制御部の変位量演算回路１３ａには位置検出素子６１ａ〜６１ｄに接続されたエッジ検出回路６２ａ〜６２ｄと重心位置演算回路６３と変動量演算回路６４を有する。エッジ検出回路６２ａ〜６２ｄは位置検出素子６１ａ〜６１ｄで受光した反射部８からの反射ビームのエッジの座標を検出する。特徴点演算回路６３はエッジ検出回路６２ａ〜６２ｄで検出した反射ビームのエッジの座標から反射ビームの幾何学的形状に基づく特徴点例えば重心の位置を検出する。変動量演算回路６４は特徴点演算回路６３で検出した特徴点の座標と前回の特徴点の座標を比較し、特徴点の変動量から光電変換手段２を有する基板３の変位量と変位方向を算出する。この特徴点演算回路６３で反射部８からの反射ビームの幾何学的形状の特徴点である重心の位置を特定するのに必要な反射ビームを検出する位置検出素子６１ａ〜６１ｄの個数を少なくし、重心位置の演算処理時間を短くするために反射部８を円形又は楕円に形成し、円形又は楕円状の反射ビームが位置検出素子６１ａ〜６１ｄに入射するようにしてある。
【００４０】
上記のように構成された変位量演算回路１３ａで手振れを補正するための変位量を検出するときは、駆動手段４ａ，４ｂで光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているとき、光源６から基板３の光電変換手段２を取り付けた面と反対側に設けた反射部８に光ビームを照射し、図１１（ａ）に示すように、各位置検出素子６１ａ〜６１ｄで反射部８からの反射ビーム２２の一部を受光する。この反射部８から位置検出素子６１ａ〜６１ｄに入射する反射ビーム２２は、図１１（ｂ）に示すように、基板３の変位に応じて位置検出素子６１ａ〜６１ｄ上で一定の関係で変化する。変位量演算回路１３ａのエッジ検出回路６２ａ〜６２ｄは位置検出素子６１ａ〜６１ｄから出力される信号から反射ビーム２２のエッジの座標を検出して特徴点演算回路６３に送る。特徴点演算回路６３送られた反射ビーム２２のエッジの座標から反射ビーム２２の幾何学的形状に基づく特徴点である重心の位置を検出して変動量演算回路６４に送る。例えば位置検出素子６１ａ〜６１ｄに入射した反射ビーム２２のエッジ部の座標が（Ｘ１，０），（０，Ｙ１），（Ｘ２，０），（０，Ｙ２）と検出された場合、反射ビーム２２の重心位置は下記式で演算される。
（重心位置）＝〔（Ｘ１＋Ｘ２）／２，（Ｙ１＋Ｙ２）／２〕
【００４１】
変動量演算回路６４は送られた反射ビーム２２の重心の位置座標と前回の重心の位置座標を比較し、反射ビーム２２の重心の変動量から光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量を算出してＣＰＵ１１に送る。ＣＰＵ１１は、この駆動手段４ａ，４ｂで光電変換手段２を有する基板３をＸ軸方向とＹ軸方向に変位させているときに求めた基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位量と振れ情報演算回路１９で検出した光電変換手段２の光電変換面におけるＸ軸方向とＹ軸方向の振れ量から減算して光電変換手段駆動制御回路１５に送る駆動制御信号を補正する。光電変換手段駆動制御回路１５は補正された振れ量を示す駆動制御信号により駆動手段４ａ，４ｂを制御し、光電変換手段２を有する基板３のＸ軸方向とＹ軸方向の変位を調節する。
【００４２】
このよう例えばラインセンサからなる４個の位置検出素子６１ａ〜６１ｄで反射部８からの反射ビーム２２を受光して光電変換手段２を有する基板３の変位量と変位方向を算出して基板３の振れ量をフィードバック制御するから、小型で安価なラインセンサからなる４個の位置検出素子６１ａ〜６１ｄを使用して基板３の変位量を検出することができるとともに光源６の発光パワーの変動や経時劣化による光量の変動の影響を受けずにより高精度な振れ補正を行うことができる。
【００４３】
上記実施例は４個の位置検出素子６１ａ〜６１ｄを使用した場合について説明したが、反射部８からの反射ビーム２２を円形にした場合には、円周上の３点の座標が判明すれば反射ビーム２２の幾何学的形状を示す方程式が特定できるから、図１２（ａ）に示すように、３個の位置検出素子６１ａ〜６１ｃを使用したり、図１２（ｂ）に示すように、Ｘ軸又はＹ軸と平行して設けた２個の位置検出素子６１ａ，６１ｂを使用しても良い。
【００４４】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、手振れによる撮影装置の振れ量を検出し、検出した振れ量により光電変換手段を有する基板を変位させているときに、光電変換手段を有する基板の変位量を検出し、検出した変位量により振れ量を補正して光電変換手段を有する基板を変位させるから、高精度な振れ補正を行うことができる。
【００４５】
また、受光手段を光電変換手段を有する基板の反射部からの反射光の光軸方向に移動する駆動手段を設け、変倍機能による撮影光学系のズーム用光学系の移動に伴い駆動手段により受光手段を移動して反射部と受光手段の相対的な位置関係を変化させることにより、光電変換手段を有する基板を変位させているときの変位量の分解能を向上させることができ、光電変換手段を高精度に位置決めすることができる。
【００４６】
さらに、小型で安価な位置検出素子で反射部からの反射ビームを受光して光電変換手段を有する基板の変位量と変位方向を算出して基板の振れ量をフィードバック制御するから、簡単な構成で基板の変位量を検出することができるとともに光源の発光パワーの変動や経時劣化による光量の変動の影響を受けずにより高精度な振れ補正を行うことができる。
【００４７】
この位置検出素子で検出する反射部からの反射光のビーム形状を円形又は楕円形状にすることにより、位置検出素子の数を少なくすることができるとともに、基板の変位量を演算する時間を短縮することができる。
【００４８】
また、光電変換手段を有する基板の変位量を、光源から照射された光を光電変換手段を有する基板の一部に設けられた反射部で反射し、その反射光を複数の受光素子を有する受光手段で受光して算出するから、光電変換手段を有する基板の変位量を算出することができる。
【００４９】
さらに、反射部を光電変換手段を有する基板の裏面に設けることにより、撮影光学系に影響せずに光電変換手段を有する基板の変位量を算出することができるとともに小型化を図ることができる。
【００５０】
また、光電変換手段を有する基板を駆動手段及び光電変換手段を有する基板を挟んで駆動手段と反対側に設けられた弾性体で保持することにより、光電変換手段を有する基板を変位させるとき生じる振動等を抑制して高精度に変位させることができる。
【００５１】
さらに、弾性体が設けられた位置に所定高さを有する変位制限部を設けることにより、撮影装置で撮影するとき大きな手振れが生じて光電変換手段を有する基板を大きく変位させた場合に駆動手段や弾性体の機械的な破損を防ぐことができ、信頼性の高い振れ補正機構を提供することができる。
【００５２】
また、変位量測定手段の変位量演算手段若しくは振れ検出手段にあらかじめ撮影光学系の焦点距離に応じた演算用パラメータを格納し、撮影光学系の変倍機能が動作したときに、変位量演算手段若しくは振れ検出手段は撮影光学系の焦点距離に応じて演算する演算用パラメータを選択して光電変換手段を有する基板の変位量を演算することにより、光電変換手段を有する基板を変位させているときの変位量を最適化することができ、高精度な振れ補正を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成図である。
【図２】上記実施例の制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】変位量の測定動作を示す説明図である。
【図４】変位量測定機構部の構成を示す分解斜視図である。
【図５】変位量測定機構部の変位制限突起部を示す構成図である。
【図６】第２の実施例の構成図である。
【図７】反射部と受光手段の距離変化によるビーム径の変化特性図である。
【図８】光電変換手段を有する基板の機械的な固定手段を示す構成図である。
【図９】第３の実施例の構成図である。
【図１０】第３の実施例の制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】変位量の測定動作を示す説明図である。
【図１２】位置検出素子の他の配置を示す配置図である。
【図１３】従来例の構成を示す斜視図である。
【図１４】他の従来例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１；撮影光学系、２；光電変換手段、３；基板、４；駆動手段、
５；物理量センサ、６；光源、７；受光手段、８；反射部
１１；ＣＰＵ、１２；振れ検出回路、１３；変位量演算回路、
１４；撮像光学系駆動制御回路、１５；光電変換手段駆動制御回路、
６１；位置検出素子、６２；エッジ検出回路、６３；特徴点演算回路、
６４；変動量演算回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004174154.tif 000007
【図７】
0004174154.tif 000008
【図８】
0004174154.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004174154.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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