JP2007158587A - 手ぶれ補正ユニットおよび撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手ぶれ補正機構を備えた、小型の手ぶれ補正ユニットおよび撮影装置を提供する。
【解決手段】被写体光を受光して画像信号を生成する、該被写体光の方向と交わる２次元面内で回動することで被写体光の受光位置を変更する撮像素子と、手ぶれを検出する手ぶれ検出部と、撮像素子と、該撮像素子から離間して配置された、該撮像素子を支持する支持部材とを接続し、電圧の印加を受けて伸縮する高分子膜と、該高分子膜に接した状態で該高分子膜の表面上に分割配置された、該高分子膜に部分的に電圧を印加するための複数の電極とからなる高分子アクチュエータ、および複数の電極に、手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加して撮像素子を２次元面内で回動させることにより、手ぶれに起因する被写体光のずれを補正する手ぶれ補正部を備えた。
【選択図】図３

Description

本発明は、手ぶれを補正する機構を備えた手ぶれ補正ユニットおよび被写体を撮影する撮影装置に関する。

近年、デジタルカメラに代表される撮影装置が広く普及するようになり、多くの人が撮影を楽しめるようになってきた。

こうした撮影装置を使って撮影を行う場合、撮影ボタンを押すときに撮影装置が動いてしまって、撮影画像に像ずれなどが生じる手ぶれという不具合が生じやすい。また、小型のカメラを用いた撮影形態として、片手だけでカメラを持ち、さらにその手を伸ばして、自分自身や、人垣越しの被写体など撮影する形態などが広範に行われており、手ぶれが起こりやすくなっている。

撮影装置の中には、こうした手ぶれを補正するために、光路上でレンズやプリズムといった光学素子や撮像素子を駆動して、撮影ボタンを押すときの撮影装置の動きを補正する機構を備えた撮影装置が存在する（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。こうした撮影装置では、光学素子や撮像素子の駆動源として、小型モータなどの駆動源が採用されることが多い。
特開平５−７２５９２号公報 特開平５−３２３４３２号公報 特開平１１−２４９１８５号公報

近年、デジタルカメラ等の撮影装置に対して、小型化が要求されるようになってきており、こうした手ぶれを補正する機構を備えた撮影装置も高精度の性能を維持しながら小型化を推進する必要性が増してきている。ところが、上記のような駆動方式では、既に限界に近いレベルにまで小型化されてきており、性能を維持しながらこれ以上の小型化を行うことは装置の設計上困難である。

本発明は、上記事情に鑑み、手ぶれ補正機構を備えた、小型の手ぶれ補正ユニットおよび撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の手ぶれ補正ユニットは、
被写体光を受光して画像信号を生成する、該被写体光の方向と交わる２次元面内で回動することで被写体光の受光位置を変更する撮像素子と、
手ぶれを検出する手ぶれ検出部と、
上記撮像素子と、該撮像素子から離間して配置された、該撮像素子を支持する支持部材とを接続し、電圧の印加を受けて伸縮する高分子膜と、該高分子膜に接した状態で該高分子膜の表面上に分割配置された、該高分子膜に部分的に電圧を印加するための複数の電極とからなる高分子アクチュエータ、および
上記複数の電極に、上記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加して上記撮像素子を上記２次元面内で回動させることにより、手ぶれに起因する被写体光のずれを補正する手ぶれ補正部を備えたことを特徴とする。

本発明の手ぶれ補正ユニットは、高分子アクチュエータに対する電圧の印加だけで撮像素子が被写体光の方向と交わる２次元面内を回動して、被写体像の回動の原因となる手ぶれの補正が行われる。手ぶれ補正の機構がこのように簡単であるので、本発明の手ぶれ補正ユニットは小型化に適している。しかも、高分子アクチュエータは、小型モータなど、従来用いられてきた駆動源と比べて比較的安価であり、手ぶれ補正ユニットの製造コストを抑えることができる。

また、本発明の手ぶれ補正ユニットにおいて、「上記手ぶれ補正部は、上記複数の電極に、上記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加することで、上記撮像素子を、上記２次元面内で回動させるとともに該２次元面内で移動させることにより、手ぶれに起因する被写体像のずれを補正するものである」という形態は好ましい形態である。

このような形態によれば、手ぶれにより被写体像が回動や移動してずれてしまうことが
、高分子アクチュエータに対する電圧の印加だけで補正される。

また、本発明の手ぶれ補正ユニットにおいて、「上記手ぶれ補正部は、上記手ぶれ検出部による検出結果に応じた大きさの電圧の印加を行うものである」という形態は、好ましい形態である。

このような形態によれば、高分子アクチュエータに対して、手ぶれ検出部による検出結果に応じた適切な量の電圧の印加が行われて手ぶれが補正される。

また、本発明の手ぶれ補正ユニットにおいて、「上記手ぶれ補正部は、上記手ぶれ検出部による検出結果に応じたパルス幅のパルス電圧を印加するものである」という形態も、好ましい形態である。

高分子アクチュエータの中には印加電圧に対する応答が遅いものも多く、このような高分子アクチュエータに対しては、応答時間よりずっと短いパルスを使うと応答時間でパルス電圧がならされ、実効的に一定電圧の印加と同様の効果を生じさせることができる。さらにパルス幅を変化させることでその実効的な一定電圧の大きさを変えることもできる。そこで、パルス電圧を印加する上記の形態により、高分子アクチュエータに対して、手ぶれ検出部による検出結果に応じて、実効的に適切な量の電圧の印加が行われて手ぶれが補正される。

また、本発明の手ぶれ補正ユニットにおいて、「上記高分子膜は、変動電圧を印加された場合には、その変動電圧の平均的な電圧に応じて伸縮するものである」という形態も、好ましい形態である。

このような形態により、変動する印加電圧であっても、その平均的な電圧を、手ぶれに応じた適切な量の電圧にすることで、手ぶれが簡単に補正される。

また、本発明の手ぶれ補正ユニットにおいて、「上記高分子膜が、印加されている電圧の開放を受けて伸縮するものであり、上記手ぶれ補正部が、上記複数の電極に対する電圧印加に換えて、該複数の電極から電圧を開放するものである」という形態も、好ましい形態である。

このような形態により、手ぶれに応じた適切な量の電圧の開放を行うことで手ぶれが簡単に補正される。

上記目的を達成するための本発明の撮影装置は、
被写体を撮影する撮影装置において、
被写体光を受光して画像信号を生成する、該被写体光の方向と交わる２次元面内で回動することで被写体光の受光位置を変更する撮像素子と、
手ぶれを検出する手ぶれ検出部と、
上記撮像素子と、該撮像素子から離間して配置された、該撮像素子を支持する支持部材とを接続し、電圧の印加を受けて伸縮する高分子膜と、該高分子膜に接した状態で該高分子膜の表面上に分割配置された、該高分子膜に部分的に電圧を印加するための複数の電極とからなる高分子アクチュエータ、および
上記複数の電極に、上記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加して上記撮像素子を上記２次元面内で回動させることにより、手ぶれに起因する被写体光のずれを補正する手ぶれ補正部を備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置は、高分子アクチュエータに対する電圧の印加だけで撮像素子が被写体光の方向と交わる２次元面内を回動して、被写体像の回動の原因となる手ぶれの補正が行われる。手ぶれ補正の機構がこのように簡単であるので、本発明の撮影装置は小型化に適している。しかも、高分子アクチュエータは、小型モータなど、従来用いられてきた駆動源と比べて比較的安価であり、手ぶれ補正ユニットの製造コストを抑えることができる。

本発明によれば、手ぶれを補正する小型の手ぶれ補正ユニットおよび撮影装置が得られる。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。

図１に示すデジタルカメラ１の正面上部には、被写体光を集光する撮影レンズ１０、閃光を発光する閃光発光部１２、ファインダ対物窓１３が備えられており、さらにこのデジタルカメラ１の上部に、シャッタボタン１４が備えられている。

このデジタルカメラ１の、図示しない背面には、ズーム操作スイッチや十字キーなどといった各種スイッチや、画像やメニュー画面を表示するＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が備えられている。

図２は、図１に示すデジタルカメラ１の概略的な内部構成図である。

本実施形態のデジタルカメラ１は、すべての処理がＣＰＵ１２０によって制御されている。このＣＰＵ１２０には、デジタルカメラ１に備えられた各種スイッチ（この各種スイッチには、図１に示すシャッタボタン１４や、ズーム操作スイッチ、および十字キーなどが含まれ、以下では、これらを合わせてスイッチ群１０１と称する）からの操作信号がそれぞれ供給されている。ＣＰＵ１２０は、ＲＯＭ１１０ａを有しており、このＲＯＭ１１０ａには、デジタルカメラ１で各種処理を実行するために必要な各種プログラムが書き込まれている。スイッチ群１０１に含まれる電源スイッチ（図示しない）が投入されると、電源１０２からデジタルカメラ１の各種要素に電力が供給されるとともに、ＣＰＵ１２０によって、ＲＯＭ１１０ａに書き込まれたプログラム手順に従ってデジタルカメラ１全体の動作が統括的に制御される。

以下、画像信号の流れに沿ってデジタルカメラ１の構成を説明する。

図に一点鎖線で示された被写体光は、複数のレンズから構成された撮影レンズ１０、および絞り３０を通ってＣＣＤ４０上に結像され、ＣＣＤ４０において、被写体像を表わす画像信号が生成される。このＣＣＤ４０の傍には、ＣＣＤ４０を駆動する高分子アクチュエータ５００が備えられており、手ぶれが検知されると、後述するように、この高分子アクチュエータ５００の働きによりＣＣＤ４０が被写体光の方向と垂直な平面内で回動および平行移動して手ぶれの補正が行われる。

生成された画像信号は、Ａ／Ｄ部１３１において粗く読み出され、アナログ信号がデジタル信号に変換されて、低解像度なスルー画像データが生成される。生成されたスルー画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３において、ホワイトバランスの補正やγ補正などといった画像処理が施される。ここで、ＣＣＤ４０には、クロックジェネレータ１３２からタイミング信号が供給されており、このタイミング信号に同期して、所定の間隔ごとに、画像信号が生成される。このクロックジェネレータ１３２は、光学ＣＰＵ１２０を介して伝えられるＣＰＵ１２０からの指示に基づいてタイミング信号を出力しており、そのタイミング信号は、ＣＣＤ４０の他、後段のＡ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３にも供給されている。したがって、ＣＣＤ１４０、Ａ／Ｄ部１３１、およびホワイトバランス・γ処理部１３３では、クロックジェネレータ１３２から発せられるタイミング信号に同期して順序良く画像信号の処理が流れるように行われる。

ホワイトバランス・γ処理部１３３において画像処理が施された画像データは、一旦バッファメモリ１３４に記憶される。バッファメモリ１３４に記憶された低解像度なスルー画像データは、古い時刻に記憶されたスルー画像データから先に、バス１４０を経由してＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８に供給される。スルー画像データはＲＧＢ信号であるため、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８では処理が行われずに、そのままドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられ、画像表示ＬＣＤ１６０上に、スルー画像データが表わすスルー画像が表示される。ここで、ＣＣＤ１４０では、所定のタイミング毎に被写体光が読み取られて画像信号が生成されているため、この画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影レンズが向けられた方向の被写体が被写体像として常に表示され続ける。

また、バッファメモリ１３４に記憶されたスルー画像データは、ＣＰＵ１２０にも供給され、ＣＰＵ１２０は、スルー画像データに基づいて、オートフォーカス処理や自動露出調節を行う。

ここで、画像表示ＬＣＤ１６０に表示されたスルー画像を確認しながら、撮影者が図１に示すシャッタボタン１４を押下すると、シャッタボタン１４が押されたことがＣＰＵ１２０に伝えられる。被写体が暗いときには、ＣＰＵ１２０から閃光発光部１２に発光指示が伝えられ、シャッタボタン１４の押下に同期して閃光発光部１２から閃光が発せられる。

このデジタルカメラ１には、手ぶれを検出する手ぶれ検出部４５０、高分子アクチュエータ５００に印加される電圧の調整を行う電圧調整部５０３、電圧調整部５０３を制御するコントローラ５０５が備えられている。シャッタボタン１４が押される瞬間に手ぶれが発生すると、この手ぶれ検出部４５０によりその手ぶれが検出され、その情報がコントローラ５０５に伝えられる。コントローラ５０は、後述する機構により、ＣＣＤ４０を被写体光の方向と垂直な平面内で移動させることにより手ぶれの補正を行う。

シャッタボタン１４が押されて撮影が行われると、ＣＰＵ１２０からの指示に従って、ＣＣＤ４０で生成された画像信号がＡ／Ｄ部１３１において細かく読み出され、高解像度な撮影画像データが生成される。生成された撮影画像データは、ホワイトバランス・γ処理部１３３で画像処理が施されて、バッファメモリ１３４に記憶される。

バッファメモリ１３４に記憶された撮影画像データは、ＹＣ処理部１３７に供給されて、ＲＧＢ信号からＹＣ信号に変換される。ＹＣ信号に変換された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において圧縮処理が施され、圧縮された撮影画像データがＩ／Ｆ１３６を介してメモリカード１７０に記憶される。

また、メモリカード１７０に記憶された撮影画像データは、圧縮・伸張部１３５において伸張処理が施された後、ＹＣ／ＲＧＢ変換部１３８においてＲＧＢ信号に変換され、ドライバ１３９を介して画像表示ＬＣＤ１６０に伝えられる。画像表示ＬＣＤ１６０には、撮影画像データが表わす撮影画像が表示される。

デジタルカメラ１は、以上のように構成されている。

このデジタルカメラ１は、シャッタボタン１４の押下の際に、手ぶれが検知されると、
前述のＣＣＤ４０を、被写体光の方向と垂直な平面内で回動および平行移動させることにより、手ぶれの補正が行う機構を有する。以下ではこの手ぶれ補正の機構について説明する。

図３は、図２に示すＣＣＤと、このＣＣＤを駆動させる機構を表した図である。

このデジタルカメラ１には、図２に示すＣＣＤ４０を駆動させるため、ＣＣＤ４０を支える四角形のホルダー５０６の周りを取り巻くように、中央に四角形の穴のあいた正方形の形状を有する高分子アクチュエータ５００が備えられている。さらにこの高分子アクチュエータ５００の周りには、高分子アクチュエータ５００の外側の端を固定する外枠５０７が設けられている。ここで、ＣＣＤ４０とホルダー５０６を合わせたものが、本発明にいう撮像素子の一例に相当し、外枠５０７が、本発明にいう支持部材の一例に相当する。

高分子アクチュエータ５００は、上側の面の８つの電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’と、下側の面の４つの電極（２つの電極５０２＿１，５０２＿２だけが図示）と、電圧印加に応じて伸展するタイプのポリマー材料の一種である誘電エラストマー５０１とをその構成要素としている。これら上側の面の８つの電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’と、下側の面の４つの電極は、いずれも誘電エラストマー５０１の上に導電性の高い炭素繊維が張り合わされて構成された電極である。上側の８つの電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’が陽極であり、下側の４つの電極が陰極である。下側の４つの陰極それぞれに対し、上側の２つの陽極が図の上下方向について、誘電エラストマー５０１を挟んで相対する位置に備えられた構成となっており、図では、図の手前側の、陰極電極５０２＿１の真上に当たる位置に、２つの陽極電極５０２ａ，５０２ｂが設けられ、図の右側の、陰極電極５０２＿２の真上に当たる位置に、２つの陽極電極５０２ｃ，５０２ｄが設けられている様子が示されている。ここで、上側の２つの陽極とその下側に備えられた陰極とが１組になって、ここでは不図示の電源の陽極および陰極とそれぞれ接続されて閉回路を構成している。例えば、図の手前側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂと、それらの下に備えられた電極５０２＿１が、１組になって不図示の電源と接続されて閉回路を構成している。このような閉回路が全部で４つ、高分子アクチュエータ５００の４組の電極それぞれに対し設けられている。

誘電エラストマー５０１は、誘電エラストマー５０１は、四角形のホルダー５０６の周りを取り巻いた形状となっており、中央に四角形の穴のあいた正方形の形状を有している。この図では、誘電エラストマー５０１のうち、上側の面の８つの電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’で覆われていない部分が見えている様子が表されている。

このような構成により、この高分子アクチュエータ５００では、上側の面の８つの電極と下側の面の４つの電極の間に挟まれた、誘電エラストマー５０１の８つの部分に対して、互いに異なる大きさの電圧を印加することができる。以下では、これら８つの部分に対して、互いに異なる大きさの電圧を印加するための機構について説明する。ここでは、図３の手前側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂと、それらの下に備えられた電極５０２＿１の間に挟まれた誘電エラストマーに対し、電圧の印加を行う場合を例にとって説明する。

図４は、図３に示す高分子アクチュエータの上側の２つの陽極と下側の陰極とで挟まれた誘電エラストマーに対し、電圧の印加を行う機構を表した高分子アクチュエータの断面図である。

図に示すように、高分子アクチュエータ５００の上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂは、電圧調整部５０３ａ，５０３ｂを介して電源１０２の陽極と接続されている。図２において説明した電圧調整部５０３は、電圧調整部５０３ａ，５０３ｂのような電圧調整部を、図示のために１つの電圧調整部５０３としてまとめて表したものであって、実際にはこのような電圧調整部が、陽極電極の数だけ備えられており、デジタルカメラ１全体で８つの電圧調整部が存在する。図に示すように、２つの電圧調整部５０３ａ，５０３ｂは、抵抗５０３１ａ，５０３１ｂそれぞれを有し、さらにそれぞれの抵抗上での位置を変えることができる可動端子５０３２ａ，５０３２ｂを備えている。上述の、上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂは、可動端子５０３１ａ，５０３１ｂそれぞれと接続される。一方、高分子アクチュエータ５００の下側の電極５０２＿１は、電源１０２の陰極と接続される。また、電源１０２は、２つの抵抗５０３１ａ，５０３１ｂと並列に接続されており、これらの並列接続によって構成された回路には電流が流れ、電圧調整部５０３ａ，５０３ｂそれぞれが有する抵抗のために抵抗５０３１ａ，５０３１ｂそれぞれにおいて電源１０２の電圧量に相当する電位差の電圧降下が生じる。このとき、可動端子５０３２ａ，５０３２ｂがそれぞれ抵抗５０３１ａ，５０３１ｂ上での位置を変えることで、下側の電極５０２＿１と、上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂとの間の電位差がそれぞれ変化する。この図では、可動端子５０３２ａ，５０３２ｂがそれぞれ抵抗５０３１ａ，５０３１ｂ上の一番下側の位置にあり、下側の電極５０２＿１と、上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂとの間の電位差がそれぞれ等電位であって、２つの陽極と下側の陰極とで挟まれた誘電エラストマー５０１に対し電圧が印加されていない状態が示されている。可動端子５０３２ａ，５０３２ｂの位置を変える制御はコントローラ５０５によって行われ、図２に示す手ぶれ検出部が検出した手ぶれに応じて、印加される電圧量が決定される。

本実施形態では、このように電源１０２から電圧を受ける形態であるが、本発明は、閃光発光部１２に供給される高電圧を利用するものでもよい。

次に、誘電エラストマーに対し電圧が印加されたときの状態について説明する。以下では、例として、上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂのうちの左側の電極５０２ａと、下側の電極５０２＿１との間で電圧の印加が行われた場合について説明する。

図５は、図４の状態で、上側の２つの電極のうち左側の電極と、下側の電極との間で電圧の印加が行われたときの様子を表す高分子アクチュエータの断面図である。

一般に、誘電エラストマーは、電圧の印加を受けると、電圧の印加方向には縮み、電圧を印加した電極に沿った方向に伸張し、印加される電圧が大きくなるほどその伸張量が長くなるという性質を持つ。

そこで、可動端子５０３２ａの位置が図４の状態よりも上側に移動して、左側の電極５０２ａと下側の電極５０２＿１との間に電圧が印加されると、図５に示すように、これら電極の間に挟まれた誘電エラストマー５０１は、図の矢印Ａで示す右方向、および図の矢印Ｂで示す左方向に伸張する。ここでは、図示しないが、図に垂直な方向についても同様の伸張が生じる。

以上説明した電圧印加のための構成が、図３において説明した、４組の電極それぞれに対して設けられて、陽極と陰極の間に挟まれた誘電エラストマー５０１に対して電圧の印加が行われる。

以下では、以上説明した構成を用いて、図２に示すＣＣＤ４０を被写体光の方向と垂直な平面内で回動および平行移動させることにより、被写体像の回動を生じさせる手ぶれと、被写体像の平行移動を生じさせる手ぶれとが補正される様子について説明する。

図６は、どの電極に対しても電圧の印加が行われていない状態での、図３に示す高分子アクチュエータおよびＣＣＤの、被写体光の入射側からの外観図である。

陽極である８つの電極５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ，５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’と、陰極である４つの電極（不図示）との間で電圧の印加が行われていない状態では、四角形の形状をした、ＣＣＤ４０を支えるホルダー５０６が、図に示すように、外枠５０７の枠とホルダー５０６の縁とが互いに平行になるような位置にある状態が安定な状態として実現する。

次に、手ぶれが発生し、この手ぶれを補正するため、高分子アクチュエータ５００に電圧が印加されて、ＣＣＤ４０およびホルダー５０６が駆動される様子について説明する。

被写体像の回動や平行移動を生じさせる手ぶれが発生して、図２に示す手ぶれ検出部４５０によってその手ぶれが検出されると、コントローラ５０５は、その手ぶれを補正するためにＣＣＤ４０が回動すべき角度とその回動方向、およびＣＣＤ４０が平行移動すべき距離とその移動方向とを求め，その回動や移動を実現するのに必要な、高分子アクチュエータ５００への印加電圧の大きさと、電圧印加に用いられる電極とを決定する。そして、その決定された電極と接続されている電圧調整部を制御して、決定された大きさの電圧の印加が高分子アクチュエータ５００に対して行われる。ここで、コントローラ５０５と、４つの閉回路にそれぞれ２つずつ備えられた合計８つの電圧調整部を合わせたものが、本発明にいう手ぶれ補正部の一例に相当する。

以下では、ＣＣＤ４０が駆動される様子について詳しく説明する。以下では、最初に被写体像の回動だけを生じさせる手ぶれの補正について説明し、その後に、被写体像の回動および平行移動の両方を生じさせる手ぶれの補正について説明を行う。

まず、被写体像の回動だけを生じさせる手ぶれの補正について説明する。

例として、手ぶれを補正するためにＣＣＤ４０を、図６の状態より、被写体光の方向を軸として時計回りに回動させることが必要となり、ＣＣＤ４０の左下にある、陽極である電極５０２ａと、この電極５０２ａと誘電エラストマー５０１を間に挟んで相対する、図５に示す陰極の電極５０２＿１（図６では不図示）とを用いて電圧を印加することが決定され、さらに、ＣＣＤ４０が平行移動せずに回動のみ行うように、ＣＣＤ４０の右上にある、陽極である電極５０２ｂ’と、この電極５０２ｂ’と誘電エラストマー５０１を間に挟んで相対する陰極の電極（不図示）とを用いて、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａ，５０２＿１とで印加される電圧と同じ大きさの電圧を印加することが決定されたものとして説明を行う。

図７は、図６の状態でＣＣＤの左下にある電極、およびＣＣＤの右上にある電極を用いて、誘電エラストマーの２つの部分に電圧の印加が行われたときの様子を表す図である。

図５において説明したように、誘電エラストマー５０１は、電圧を印加する電極に沿った伸張するため、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａの周囲の付近の誘電エラストマー５０１は、図の矢印Ａ_１，矢印Ａ_２，矢印Ａ_３で示す方向に伸張し、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’の周囲の誘電エラストマー５０１は、図の矢印Ｂ_１，矢印Ｂ_２，矢印Ｂ_３に伸張する。このうち、図の上方向を向いた矢印Ａ_２方向の伸張力と、図の下方向を向いた矢印Ｂ_２方向の伸張力とが、ＣＣＤ４０に作用するが、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａを用いて印加される電圧の大きさと、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’を用いて印加される電圧の大きさが同じであるために、２つの伸張力は同じ大きさとなって、ＣＣＤ４０の中心は動かさずに、ＣＣＤ４０を時計回りに回動させるトルクが発生する。

このトルクによって、ＣＣＤ４０が、図の矢印Ｃ方向に回動し、被写体像の回動を生じさせる手ぶれが補正される。

以上が、被写体像の回動だけを生じさせる手ぶれの補正についての説明である。

続いて、被写体像の回動および平行移動の両方を生じさせる手ぶれの補正について説明する。ここでは、上述の例と同様にＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａと、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’とを用いて、今度は、ＣＣＤ４０を、被写体光の方向を軸として時計回りに回動させるとともに、上方向に平行移動させることによって手ぶれ補正が行われる場合を例として説明する。

ＣＣＤ４０を上方向に平行移動させるには、上方向の伸張力を、下方向の伸張力よりも大きくする必要があり、このため、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａによって印加される電圧が、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’によって印加される電圧よりも大きくなるように、電圧量の制御が行われる。

図８は、ＣＣＤの左下にある電極によって印加される電圧が、ＣＣＤの右上にある電極によって印加される電圧よりも大きいときの状態を表す図である。

ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａの周囲の付近の誘電エラストマー５０１は、図の矢印Ａ_１’，矢印Ａ_２’，矢印Ａ_３’で示す方向に伸張し、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’の周囲の誘電エラストマー５０１は、図の矢印Ｂ_１，矢印Ｂ_２，矢印Ｂ_３に伸張する。ここで、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａによって印加される電圧が、ＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’によって印加される電圧よりも大きくなるように電圧が印加される。このため、ＣＣＤ４０に作用する、上方向を向いた矢印Ａ_２’方向の伸張力の方が、下方向を向いた矢印Ｂ_２方向の伸張力よりも大きくなり、ＣＣＤ４０の中心が、上方向に平行移動する。この平行移動とともに、これら２つの２つの伸張力によって発生したトルクにより、ＣＣＤ４０が、図の矢印Ｃ’方向に回動し、被写体像の平行移動を生じさせる手ぶれとともに、被写体像の回動を生じさせる手ぶれも補正される。

以上が、被写体像の回動および平行移動の両方を生じさせる手ぶれの補正についての説明である。

以上は、少なくとも手ぶれ中に被写体像の回動を生じさせる手ぶれが含まれる場合であるが、被写体像の平行移動のみを生じさせる手ぶれも、上記の構成によってＣＣＤ４０が回動せずに平行移動だけをすることで補正できる。この平行移動は、同じ電極の組に属する２つの陽極を用いて同じ大きさの電圧の印加を行うことにより実現される。例えば、図３の、手前側の上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂのうち、左側の電極５０２ａを用いて印加される電圧と、右側の電極５０２ｂを用いて印加される電圧とが、同じ大きさの電圧となるように電圧の印加を行うことで、ＣＣＤ４０が、回動することなく図６の上方向に平行移動する。

以上が本発明の第１実施形態の説明である。

以上説明したように、このデジタルカメラ１の手ぶれ補正機構は、従来の機構よりも簡単な構成で手ぶれ補正用レンズ２０の駆動が可能であり、しかも比較的安価な高分子アクチュエータを駆動源としているため、撮影装置の小型化および低価格化に適した機構である。

［第２実施形態］
第１実施形態は、被写体像の回動を生じさせる手ぶれと、平行移動を生じさせる手ぶれの両方の手ぶれを補正するものであるが、平行移動を生じさせる手ぶれが発生しにくく、被写体像の回動を生じさせる手ぶれが主な手ぶれの原因となるような撮影環境では、被写体像の回動を生じさせる手ぶれのみを補正する機構を有する実施形態も有効である。以下では、そのような実施形態について説明する。この第２実施形態では、図４に示す閉回路とは異なる構成の閉回路が用いられており、その点を除けば、撮影装置の外観や、被写体像の回動を生じさせる手ぶれを補正する手ぶれを補正する機構と同じである。従って、撮影装置の外観や、被写体像の回動を生じさせる手ぶれを補正する機構についての重複説明は省略することとし、以下では、異なる点に重点を絞って説明を行う。

図９は、被写体像の回動を生じさせる手ぶれのみを補正する実施形態において、電圧の印加を行う機構を表した高分子アクチュエータの断面図である。

この第２実施形態では、高分子アクチュエータの上側の２つの電極５０２ａ，５０２ｂと下側の電極５０２＿１とを有する閉回路に対し、１つだけ電圧調整部５０３Ａが備えられている。このため、左側の陽極である電極５０２ａと陰極である電極５０２＿１との間で印加される電圧と、右側の陽極である電極５０２ｂと陰極である電極５０２＿１との間で印加される電圧との、相対的な電圧量の差のみが制御され、印加される電圧の総和は、常に一定（電源１０２の電圧値）である。

このような構成が、２つの陽極と１つの陰極を１組としたときの、図３で説明した全部で４組の電極それぞれについて備えられている。どの組でも印加される電圧の総和が共通の値（電源１０２の電圧値）となるので、ＣＣＤ４０を平行移動する、誘電エラストマー５０１の伸張力は、互いに相殺され、ＣＣＤ４０の平行移動は起こらない。しかし、各組において、相対的な電圧量の差の制御を通じて、ＣＣＤ４０を挟んで斜めに向かい合う電極（例えば、図７では、ＣＣＤ４０の左下にある電極５０２ａ、およびＣＣＤ４０の右上にある電極５０２ｂ’）によって印加される電圧の割合を大きくなるように制御することで、図７や図８において説明したのと同様の機構によりＣＣＤ４０が回動駆動されて、被写体像の回動を生じさせる手ぶれが補正される。

［第３実施形態］
第１実施形態ではアクチュエータの駆動制御のために、電極に印加される電圧の大きさが調整されていたが、他の方式として、例えば、電圧印加はオンオフの２段階で、印加時間（オンにしている時間）を調整することで、手ぶれ補正用の光学素子を駆動を制御する方式（いわゆるＰＷＭ制御方式）を採用した実施形態も可能である。以下では、そのような実施形態について説明する。

図１０は、高分子アクチュエータの４組の電極にオンオフの２段階の電圧を印加するための構成を表す図である。

この図に示すように、この第３実施形態では、電源１０２の陽極側とグラウンド側を切り換える２つのスイッチ５０３ａ’，５０３ｂ’が備えられている。これらのスイッチが、電源１０２と図に示すグラウンド側との間で配線の切り換わることで、それぞれ、左側の陽極である電極５０２ａと陰極である電極５０２＿１との間での電圧印加のオンオフ、および右側の陽極である電極５０２ｂと陰極である電極５０２＿１との間での電圧印加のオンオフが行われる。このスイッチの動作は、コントローラ５０５によって制御される。このようなスイッチ制御では、印加される電圧の大きさそのものは、電圧ゼロと電源電圧との２値しかないが、コントローラ５０５はスイッチ制御により、このような２値の電圧値を切り換えることで周期的な矩形波電圧を作り出す。この矩形波電圧の周期は、電圧印加に対する誘電エラストマー５０１の応答時間に比べ十分短く、このため、応答時間で矩形波電圧がならされ、誘電エラストマー５０１に対して、実効的に、電源電圧より小さい一定値の電圧が与えられるのと同様の効果が生じることになる。このときの矩形波電圧の電圧印加時間（オンにしている時間）に応じてこの実効的な電圧の大きさが決まり、コントローラ５０５によるこの電圧印加時間の制御によって、各電極に印加される実効的な電圧値の制御が行われる。

なお、この第３実施形態では、このように矩形波電圧の電圧印加時間（オンにしている時間）によって実効的な電圧値を制御する方式を採用するが、本発明では、この他にも、同一幅、同一高さの矩形波電圧の周期を制御することで実効的な電圧値の制御が行われる方式も可能である。

また、この第３実施形態では、４つのスイッチにより高分子アクチュエータ５００に印加される電圧のオンオフが行われるが、本発明は、サイリスタ，ＭＯＳ型ＦＥＳなどの回路素子を用いて、例えばパルス電圧を与えて回路素子を通過する電流のオンオフを通じて、高分子アクチュエータ５００に印加される電圧のオンオフを行うものでもよい。

また、第３実施形態では、このように電源１０２から電圧を受ける形態であるが、本発明は、閃光発光部１２に供給される高電圧を利用するものでもよい。

電圧印加がオンオフの２段階で電圧印加時間の制御によって、ＣＣＤ４０が駆動される点を除けば、第３実施形態における撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構については、図１〜図３および図６〜図８において説明した撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構と同じである。従って、撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構についての重複説明は省略する。

［第４実施形態］
以上説明した第１実施形態〜第３実施形態では、高分子アクチュエータが固定されている外枠５０７の、被写体光の方向に垂直な断面は正方形の形状をしていたが、このような形状の他に、断面が円の形状をしている実施形態も可能である。以下では、外枠の断面が円である実施形態について説明する。

図１１は、断面が円の形状をしている外枠に固定された、高分子アクチュエータおよびＣＣＤを表した図である。

この第４実施形態では、この図に示すように、図３に示す、断面が正方形の場合と同様に、２つの陽極および陰極の組からなる電極が全部で４組設けられており、それぞれの電極の間に挟まれた誘電エラストマー５０１に電圧の印加が行われる。この図１１では、陽極である８つの電極５０２ａ’’，５０２ｂ’’，５０２ｃ’’，５０２ｄ’’，５０２ｅ’’，５０２ｆ’’，５０２ｇ’’，５０２ｈ’’が示されており、このうち、図で右奥側の２つの電極５０２ａ’’，５０２ｂ’’が同じ組の陽極であり、同様に、右手前側の２つの電極５０２ｃ’’，５０２ｄ’’、左手前側の２つの電極５０２ｅ’’，５０２ｆ’’、左奥側の２つの電極５０２ｇ’’，５０２ｈ’’が、それぞれ同じ組の陽極である。外枠５０７’ の形状が異なる点以外の撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構については、第１実施形態において説明した撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構と同じである。従って、撮影装置の外観や構成、および手ぶれを補正する機構についての重複説明は省略する。

［第５実施形態］
第１実施形態では、検知された手ぶれに応じて電圧の印加が行われて手ぶれの補正が行われたが、このような形態の他に、検知された手ぶれに応じて電圧の開放が行われて、手ぶれの補正が行われる形態も可能である。以下では、手ぶれに応じた電圧の開放を行う形態を、第５実施形態として説明する。

この第５実施形態では、撮影装置の外観や構成については、第１実施形態において説明した撮影装置の外観や構成と同じであり、重複説明は省略する。この第５実施形態では、手ぶれ検知前から高分子アクチュエータに対して電圧の印加が行われており、手ぶれの発生が検知されると、検知された手ぶれに応じて、適当な電極が選択されてその電極に対する電圧の開放が行われる。この電圧の開放によって、伸展していた誘電エラストマーが縮み、このときの縮む力によってＣＣＤ４０が駆動されて手ぶれが補正される。

以上が本発明の実施形態の説明である。

本発明の第１実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。 図１に示すデジタルカメラ１の概略的な内部構成図である。 図２に示すＣＣＤと、このＣＣＤを駆動させる機構を表した図である。 図３に示す高分子アクチュエータの上側の２つの陽極と下側の陰極とで挟まれた誘電エラストマーに対し、電圧の印加を行う機構を表した高分子アクチュエータの断面図である。 図４の状態で、上側の２つの電極のうち左側の電極と、下側の電極との間で電圧の印加が行われたときの様子を表す高分子アクチュエータの断面図である。 どの電極に対しても電圧の印加が行われていない状態での、図３に示す高分子アクチュエータおよびＣＣＤの、被写体光の入射側からの外観図である。 図６の状態でＣＣＤの左下にある電極、およびＣＣＤの右上にある電極を用いて、誘電エラストマーの２つの部分に電圧の印加が行われたときの様子を表す図である。 ＣＣＤの左下にある電極によって印加される電圧が、ＣＣＤの右上にある電極によって印加される電圧よりも大きいときの状態を表す図である。 被写体像の回動を生じさせる手ぶれのみを補正する実施形態において、電圧の印加を行う機構を表した高分子アクチュエータの断面図である。 高分子アクチュエータの４組の電極にオンオフの２段階の電圧を印加するための構成を表す図である。 断面が円の形状をしている外枠に固定された、高分子アクチュエータおよびＣＣＤを表した図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１０ 撮影レンズ
１２ 閃光発光部
１３ ファインダ対物窓
１４ シャッタボタン
３０ 絞り
１０１ スイッチ群
１１０ａ ＲＯＭ
１０２ 電源
１２０ ＣＰＵ
１４０ バス
４０ ＣＣＤ
１３１ Ａ／Ｄ部
１３３ ホワイトバランス・γ処理部
１３２ クロックジェネレータ
１３４ バッファメモリ
１３８ ＹＣ／ＲＧＢ変換部ドライバ
１６０ 画像表示ＬＣＤ
１３７ ＹＣ処理部
１３６ Ｉ／Ｆ
１７０ メモリカード
４５０ 手ぶれ検出部
５００ 高分子アクチュエータ
５０１ 誘電エラストマー
５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ 電極
５０２ａ’，５０２ｂ’，５０２ｃ’，５０２ｄ’ 電極
５０２＿１，５０２＿２ 電極
５０２ａ’’，５０２ｂ’’，５０２ｃ’’，５０２ｄ’’ 電極
５０２ｅ’’，５０２ｆ’’，５０２ｇ’’，５０２ｈ’’ 電極
５０３ａ，５０３ｂ，５０３Ａ 電圧調整部
５０３１ａ，５０３１ｂ 抵抗
５０３２ａ，５０３２ｂ 可動端子
５０３ａ’，５０３ｂ’ スイッチ
５０５ コントローラ
５０６ ホルダー
５０７，５０７’ 外枠

Claims (7)

1. 被写体光を受光して画像信号を生成する、該被写体光の方向と交わる２次元面内で回動することで被写体光の受光位置を変更する撮像素子と、
   手ぶれを検出する手ぶれ検出部と、
   前記撮像素子と、該撮像素子から離間して配置された、該撮像素子を支持する支持部材とを接続し、電圧の印加を受けて伸縮する高分子膜と、該高分子膜に接した状態で該高分子膜の表面上に分割配置された、該高分子膜に部分的に電圧を印加するための複数の電極とからなる高分子アクチュエータ、および
   前記複数の電極に、前記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加して前記撮像素子を前記２次元面内で回動させることにより、手ぶれに起因する被写体光のずれを補正する手ぶれ補正部を備えたことを特徴とする手ぶれ補正ユニット。
2. 前記手ぶれ補正部は、前記複数の電極に、前記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加することで、前記撮像素子を、前記２次元面内で回動させるとともに該２次元面内で移動させることにより、手ぶれに起因する被写体像のずれを補正するものであることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正ユニット。
3. 前記手ぶれ補正部は、前記手ぶれ検出部による検出結果に応じた大きさの電圧の印加を行うものであることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正ユニット。
4. 前記手ぶれ補正部は、前記手ぶれ検出部による検出結果に応じたパルス幅のパルス電圧を印加するものであることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正ユニット。
5. 前記高分子膜は、変動電圧を印加された場合には、その変動電圧の平均的な電圧に応じて伸縮するものであることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正ユニット。
6. 前記高分子膜が、印加されている電圧の開放を受けて伸縮するものであり、
   前記手ぶれ補正部が、前記複数の電極に対する電圧印加に換えて、該複数の電極から電圧を開放するものであることを特徴とする請求項１記載の手ぶれ補正ユニット。
7. 被写体を撮影する撮影装置において、
   被写体光を受光して画像信号を生成する、該被写体光の方向と交わる２次元面内で回動することで被写体光の受光位置を変更する撮像素子と、
   手ぶれを検出する手ぶれ検出部と、
   前記撮像素子と、該撮像素子から離間して配置された、該撮像素子を支持する支持部材とを接続し、電圧の印加を受けて伸縮する高分子膜と、該高分子膜に接した状態で該高分子膜の表面上に分割配置された、該高分子膜に部分的に電圧を印加するための複数の電極とからなる高分子アクチュエータ、および
   前記複数の電極に、前記手ぶれ検出部による検出結果に応じた電圧を印加して前記撮像素子を前記２次元面内で回動させることにより、手ぶれに起因する被写体光のずれを補正する手ぶれ補正部を備えたことを特徴とする撮影装置。

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