JP2008180773A - デジタルカメラおよび光学機器 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲光学系を二次元的に角度変更するときのような複雑な制御を不要とし、また屈曲光学系を増設することなく高精度の像振れ補正を可能とする。
【解決手段】屈曲光学系であるミラー１３をＸ方向（カメラ横方向）の軸回りに回動させることで、Ｚ方向（カメラ厚さ方向）の像振れを補正する。非屈曲光学系である振れ補正レンズ１５をＸ方向に移動させることで、Ｘ方向の像振れを補正する。振れ補正レンズ１５の代わりに撮像素子１６をＸ方向に移動させてもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミラー等の屈曲光学系で光束を折り曲げて結像面に導くデジタルカメラおよび光学機器に関する。

撮影光学系に屈曲光学系としてのミラーを用いたカメラにおいて、ミラーの角度を変化させることで光学式像振れ補正を可能としたものがある（例えば、特許文献１参照）。すなわち、ミラーの角度を変えることでミラーでの反射光の方向が変わり、その結果、撮像面上における撮影光軸の位置が変化するので、カメラ振れに応じてミラーの角度を変化させることで、像振れ補正が達成される。

ところで、像振れ補正においては、光軸を撮像面上においてあらゆる方向にシフトできるようにする必要がある。これを実現するための方策として、特許文献１には、１枚のミラーを異なる２方向に角度変化させる方法と、離れた位置におかれた２枚のミラーを互いに異なる一方向に角度変化させる方法とが開示されている。

特開２００４−２１９９３０号公報

しかしながら、１枚のミラーを二次元的に角度変化させる方法は、一方向（例えば、左右方向）の角度変化が画像を回転させてしまうため、他方向の角度変化も同時に行わせて画像が回転しないようにする必要があり、光軸を精度よく目標位置にもたらすには制御が極めて複雑となる。一方、２枚のミラーをそれぞれ一方向に駆動する方式は、光軸を２回以上折り曲げる仕様の光学系において初めて適用可能であり、光軸を１回しか折り曲げないものには適用できない。像振れ補正のために敢えて屈曲部（ミラー）を追加すると、装置の大型化は免れない。

本発明に係るデジタルカメラは、屈曲光学系を含む撮影光学系と、撮影光学系を通過した光束を受光して光電変換する撮像素子と、撮像素子の受光面上における光軸の位置を第１の方向に変位させるべく、屈曲光学系の角度を変化させる角度変更手段と、撮像素子の受光面上における光軸の位置を、第１の方向と交叉する第２の方向に変位させるべく、撮影光学系を構成する非屈曲光学系または撮像素子を移動させる移動手段とを具備することを特徴とする。
互いに異なる方向のカメラ振れをそれぞれ検出する第１，第２の振れセンサと、受光面上における像振れを補正すべく、第１の振れセンサの検出出力に基づいて角度変更手段を制御するとともに、第２の振れ検出器の検出出力に基づいて移動手段を制御する制御手段とを更に設けてもよい。
撮像素子または前記非屈曲光学系をカメラ横方向に移動させるようにしてもよい。この場合、屈曲光学系をカメラ横方向の軸回りに回動させるようにしてもよい。
本発明に係る光学機器は、屈曲光学系および非屈曲光学系を用いて光束を結像面に導くものであって、結像面上における光軸の位置を第１の方向に変位させるべく屈曲光学系の角度を変化させる角度変更手段と、結像面上における光軸の位置を、第１の方向と交叉する第２の方向に変位させるべく非屈曲光学系を移動させる移動手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、屈曲光学系を二次元的に角度変更するときのような複雑な制御は不要となり、また屈曲光学系を増設せずに済む。

図１〜図５により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルカメラの撮影光学系の概略斜視図、図２はそのカメラにおける配置を示す図である。被写体からの光束は、カメラ１０の前面に設けた開口１１から取り込まれ、レンズ１２を透過した後、屈曲光学系であるミラー１３で反射されることにより下方に折り曲げられる。ミラー１３の反射光束は、レンズ群１４および振れ補正レンズ１５を介して撮像素子１６の受光面に結像される。

撮像素子１６は、受光した光束を光電変換し、その光電変換出力は、図３に示す信号処理回路２１にて種々の処理が施されて画像データが生成される。画像データは、記録回路２２を介して記録媒体２３に記録される。

次に、本実施形態における光学式像振れ補正機構について説明する。
光学式像振れ補正は、手振れ等に起因する像の振れを光学的に補正して、良好な撮影画像を得るものである。以下の説明では、図２におけるカメラ横方向をＸ方向、カメラ厚さ方向（レンズ１２の光軸方向）をＺ方向と定義する。Ｘ方向，Ｚ方向は互いに直交する関係にある。

図４に示すように、上述したミラー１３は、ミラー保持枠３１に保持され、ミラー保持枠３１はＸ方向の軸３１Ｘを中心に回動可能に支持される。図４（ｂ）から分かるように、軸３１Ｘは、ミラー１３の反射面上にある。

ミラー保持枠３１には、ミラー駆動用のマグネット３２および位置検出用マグネット３３が保持される一方、保持枠３１の近傍に設けられた固定部材３４には、コイル３５およびホール素子３６が保持されている。ミラー保持枠３１は、駆動用マグネット３２およびコイル３５から成るボイスコイルモータによって駆動され、軸３１Ｘ回りに回動する。ミラー保持枠３１の回動によりミラー１３の角度が変わり、ミラー１３での反射光の光軸の角度（方向）が変化し、その結果、撮像素子１６の受光面上における光軸の位置はＺ方向に変位することになる。

Ｚ方向の光軸の位置は、位置検出用マグネット３３とホール素子３６から成る検出装置で検出できる。ホール素子３６は、周知のようにホール効果を利用した磁気センサであり、ホール素子３６の出力はミラー１３の回動角、換言すれば受光面上における光軸のＺ方向の位置に応じたものとなる。

一方、振れ補正レンズ１５は、一次元ステージ４１に保持されている。図５に示すように、ステージ４１は、その下方に設けられた固定部材４２にＸ方向に移動可能に支持され、ピン４２ａと長孔４１ａとの係合によってその移動が案内される。振れ補正レンズ１５の透過光束は、固定部材４２に設けられた開口４２ｂを通って撮像素子１６に導かれる。

ステージ４１には、レンズ駆動用のマグネット４３および位置検出用マグネット４４が保持される一方、固定部材４２には、コイル４５およびホール素子４６が保持されている。ステージ４１は、レンズ駆動用マグネット４３およびコイル４５から成るボイスコイルモータによって駆動され、Ｘ方向に移動する。これにより振れ補正レンズ１５が一体に移動し、その透過光の光軸の角度（方向）が変化する。その結果、撮像素子１６の受光面上における光軸の位置がＸ方向に変位することになる。

図３の振れセンサ５１，５２は、手振れ等に起因するカメラの角度振れを検出するもので、例えばジャイロで構成される。一方の振れセンサ５１は、撮像素子１６の受光面上における光軸をＺ方向に変位せしめる方向の振れを検出し、他方の撮像素子１６は同様に光軸をＸ方向に変位せしめる方向の振れを検出する。

像振れ補正を行うにあたり、ＣＰＵ５３は、振れセンサ５１の出力に基づいてＺ方向の像振れ量を求め、これを補正するためのミラー１３の駆動量を演算する。そして、駆動量とホール素子３６から得たミラー角度とに基づいてミラー駆動信号を演算し、コイル３５に出力する。同時にＣＰＵ５３は、振れセンサ５２の出力に基づいてＸ方向の像振れ量を求め、これを補正するための補正レンズ１５の駆動量を演算する。そして、その駆動量とホール素子４６から得たレンズ位置とに基づいてレンズ駆動信号を演算し、コイル４５に出力する。これにより、ミラー１３および振れ補正レンズ１５がそれぞれ像振れを打ち消す方向に駆動されるので、受光面上におけるあらゆる方向の振れを補正でき、以て良好な撮影画像を得ることができる。

このように本実施形態では、屈曲光学系であるミラー１３と、非屈曲光学系である像振れ補正レンズ１５の双方を駆動して２方向の像振れを補正するようにしたので、１枚のミラーを二次元的に角度変化させるときのような複雑な制御は不要となる。また、２種類の駆動機構を１箇所に集中配置する必要がなく、配置の自由度が高まる。さらに、像振れ補正のために屈曲部を増設する必要もないので、撮影光学系の大型化を防止できる。また、像振れ補正レンズをカメラ横方向（Ｘ方向）に駆動するよう構成したので、厚さ方向（Ｚ方向）に駆動する場合と比べてカメラの薄型化が図れる。

なお、振れ補正レンズをＸ方向に駆動することに代えて撮像素子を移動させても同様の機能が得られる。その場合、振れ補正レンズは不要となる。また、ミラーや振れ補正レンズの駆動手段はボイスコイルモータに限定されない。さらに、結像光学系を有するカメラ以外の光学機器にも本発明を適用できる。

一実施形態におけるカメラの撮影光学系を示す概略斜視図。 上記撮影光学系のカメラにおける配置を示す図。 カメラの制御系を示すブロック図。 ミラーの駆動機構を説明する図。 振れ補正レンズの駆動機構を説明する図。

符号の説明

１０ カメラ
１３ ミラー
１５ 振れ補正レンズ
１６ 撮像素子
３２ ミラー駆動用マグネット
３５ コイル
４１ 一次元ステージ
４３ レンズ駆動用のマグネット
４５ コイル
５１，５２ 振れセンサ
５３ ＣＰＵ

Claims (5)

1. 屈曲光学系を含む撮影光学系と、
   該撮影光学系を通過した光束を受光して光電変換する撮像素子と、
   該撮像素子の受光面上における光軸の位置を第１の方向に変位させるべく、前記屈曲光学系の角度を変化させる角度変更手段と、
   前記撮像素子の受光面上における光軸の位置を、前記第１の方向と交叉する第２の方向に変位させるべく、前記撮影光学系を構成する非屈曲光学系または前記撮像素子を移動させる移動手段とを具備することを特徴とする光学機器。
2. 互いに異なる方向のカメラ振れをそれぞれ検出する第１，第２の振れセンサと、
   前記受光面上における像振れを補正すべく、前記第１の振れセンサの検出出力に基づいて前記角度変更手段を制御するとともに、前記第２の振れ検出器の検出出力に基づいて前記移動手段を制御する制御手段とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 前記移動手段は、前記撮像素子または前記非屈曲光学系をカメラ横方向に移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のデジタルカメラ。
4. 前記角度変更手段は、前記屈曲光学系をカメラ横方向の軸回りに回動させることを特徴とする請求項３に記載のデジタルカメラ。
5. 屈曲光学系および非屈曲光学系を用いて光束を結像面に導く光学機器において、
   前記結像面上における光軸の位置を第１の方向に変位させるべく前記屈曲光学系の角度を変化させる角度変更手段と、
   前記結像面上における光軸の位置を、前記第１の方向と交叉する第２の方向に変位させるべく前記非屈曲光学系を移動させる移動手段とを具備することを特徴とする光学機器。

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