JP2008203314A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手振れ以外の原因による振動の影響を受けずに、鏡胴の基準線と揺れ検出センサの基準線を正確に合致させることができ、正確な手振れ補正動作を行うことが可能な鏡胴を備えた撮像装置を得る。
【解決手段】被写体の画像を形成する撮像光学系と、撮像光学系により形成された画像を光電変換する撮像素子と、撮像光学系を保持する鏡胴と、撮像光学系の揺れを検出するセンサと、手振れ補正の為に移動する部材を駆動する駆動手段と、を有し、センサの出力に基づいて駆動手段を駆動して手振れ補正を行う鏡胴を備えた撮像装置において、センサが、防振性を有するシート材で挟持され、鏡胴に取り付けられている撮像装置とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、撮像素子又は撮像光学系の一部を移動させて手振れ補正を行う機能を有する撮像装置に関するものである。

従来より、撮影時の手振れによる画像のズレを補正し、鮮明な画像を得る手振れ補正技術が実用化されている。この手振れ補正技術のうち、光学補正方式としては、撮像光学系の一部を移動させて補正するものと、撮像素子を移動させて補正するものと、撮像光学系全体を移動させるものがある。

上記のような手振れ補正は、撮像光学系の揺れを検知するセンサと、このセンサからの出力に基づいて手振れ補正の為に移動する部材を駆動する駆動手段と、駆動手段による撮像素子或いは撮像光学系の移動後の位置を検知する検知手段と、を用いて行われている。

このような手振れ補正を行うことのできる、携帯電話に内蔵される撮像装置として、発熱による伸縮を利用したアクチュエータを用いて撮像光学系全体を傾かせて手振れ補正を行うようにし、揺れを検知するセンサを撮像光学系のユニットに固定したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−３３３３１０号公報（図３）

上記特許文献１のような構成を、一般のデジタルカメラ等に用いられている、撮像光学系に適用すると、以下のような問題がある。

デジタルカメラ等に用いられる撮像光学系に適用する場合、発熱による伸縮の利用では応答性がやや不足である。このため、応答性に優れたアクチュエータが用いられるが、この場合、手振れ補正の為に移動する部材や駆動手段自身による振動が発生する。この手振れ以外の原因による振動は、真の手振れによる揺れと共に、鏡胴に固定された揺れ検出センサにより検知されることとなり、この検知された手振れ以外の振動分だけ手振れ補正が不正確に行われることになる。

更に、これに加え、静止画撮影中にはシャッタ羽根及びそのアクチュエータの駆動による振動、動画撮影中にはズーミング、フォーカシングによるレンズ群の移動及びアクチュエータの駆動による振動も発生する。

このような問題を回避するため、従来のデジタルカメラにおいては、揺れを検出するセンサは、鏡胴を構成する部材や駆動手段の振動を拾わない位置、例えば筐体等に固定されていた。

しかしながら、従来のような、揺れを検出するセンサが、撮像装置内で鏡胴と異なる離れた位置に固定される構成では、鏡胴の基準線と揺れ検出センサの基準線を正確に合致させることが困難であり、この双方の基準線のずれは、そのまま手振れ補正動作の誤差となる問題があった。

本発明は上記問題に鑑み、手振れ以外の原因による振動の影響を受けずに、鏡胴の基準線と揺れ検出センサの基準線を正確に合致させることができ、正確な手振れ補正動作を行うことが可能な鏡胴を備えた撮像装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

１．被写体の画像を形成する撮像光学系と、該撮像光学系により形成された画像を光電変換する撮像素子と、前記撮像光学系を保持する鏡胴と、前記鏡胴の揺れを検出する揺れ検出センサと、手振れ補正の為に移動する部材を駆動する駆動手段と、を有し、前記揺れ検出センサの出力に基づいて前記駆動手段を駆動して手振れ補正を行う鏡胴を備えた撮像装置において、前記揺れ検出センサが、防振性を有するシート材で挟持されて前記鏡胴に取り付けられていることを特徴とする撮像装置。

２．前記シート材はシリコーンゲルで形成されたものであることを特徴とする１に記載の撮像装置。

３．前記揺れ検出センサを挟持した前記シート材は、前記鏡胴の側壁と該側壁の外側を覆う蓋部材とで挟持されていることを特徴とする１又は２に記載の撮像装置。

４．前記手振れ補正の為に移動する部材は、前記撮像素子又は前記撮像光学系を構成する一部のレンズであることを特徴とする１〜３のいずれかに記載の撮像装置。

５．前記シート材は、矩形状又は、中央部がくりぬかれたロの字状に形成されたものであることを特徴とする１〜４のいずれかに記載の撮像装置。

６．前記揺れ検出センサは、前記鏡胴内より前記鏡胴に形成された開口部を経て延伸された可撓性の基板に接続されており、前記蓋部材が前記開口部を覆うように形成されていることを特徴とする１〜５のいずれかに記載の撮像装置。

７．前記基板は、前記鏡胴内において前記撮像素子、前記駆動手段、及び、移動量検出部のうち少なくとも１つと、手振れ補正制御に関わる調整データを記憶した記憶手段とが接続されていることを特徴とする１〜６のいずれかに記載の撮像装置。

８．前記基板の、前記揺れ検出センサと前記開口部の間の一部を前記シート材で挟持したことを特徴とする１〜７のいずれかに記載の撮像装置。

本発明によれば、鏡胴の基準線と揺れ検出センサの基準線を正確に合致させることができると共に、手振れ以外の原因による振動の影響を受けずに、正確な手振れ補正動作を行うことが可能な鏡胴を備えた撮像装置を得ることが可能となる。

以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る撮像装置１００の主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。同図は、撮像装置１００を被写体側から見た斜視図である。

同図に示すように、撮像装置１００は、変倍可能な屈曲撮像光学系を内包したレンズ鏡胴５０が図示の如く右側に配置され、開口部５１が被写体光束を取り込むよう配置されている。この開口部５１には、開口部５１を露呈する開状態と開口部５１を覆う閉状態とする不図示のレンズバリアが設けられている。

５２はフラッシュ発光窓であり、５３はフラッシュ発光窓の後方に配置された反射傘、キセノン管、その他メインコンデンサ、回路基板等で構成されるフラッシュユニットである。５４はカード型の画像記録用メモリである。５５は電池であり、本撮像装置の各部へ電源を供給する。画像記録用メモリ５４及び電池５５は、図示しない蓋部から挿脱が可能となっている。

撮像装置１００の上面には、レリーズ釦５６が配置され、その１段目の押し込みにより撮影準備動作、即ち焦点合わせ動作や測光動作が行われ、その２段目の押し込みにより撮影露光動作が行われる。５７はメインスイッチであり、撮像装置を動作状態と非動作状態に切り替えるスイッチである。メインスイッチ５７により動作状態に切り替えられると、不図示のレンズバリアは、開状態にされると共に、各部の動作が開始される。また、メインスイッチ５７により非動作状態に切り替えられると、不図示のレンズバリアは、閉状態にされると共に、各部の動作を終了させる。

撮像装置１００の背面には、ＬＣＤ或いは有機ＥＬ等で構成され、画像やその他文字情報等を表示する画像表示部５８が配置されている。また、図示していないが、ズームアップ、ズームダウンを行うズーム釦、撮影した画像を再生する再生釦、画像表示部５８上に各種のメニューを表示させるメニュー釦、表示から所望の機能を選択する選択釦等の操作部材が配置されている。

また、不図示であるが、これら主要構成ユニットの間には、各部を接続すると共に、各種電子部品が搭載された回路基板が配置され、各主要構成ユニットの駆動及び制御を行うようになっている。同様に、不図示であるが、外部入出力端子、ストラップ取り付け部、三脚座等を備えている。

なお、本実施の形態では、変倍可能な屈曲撮像光学系を用いて説明するが、光軸が屈曲していない撮像光学系や単焦点の撮像光学系等であってもよい。

図２は、本実施の形態に係る撮像装置１００の概要を示すブロック図である。

同図に示すように、レンズ鏡胴５０内の撮像光学系４０は、第１モータ２０と第２モータ２１により所定のレンズ群を移動させるようになっており、変倍及び焦点調節がなされる。更に、レンズ鏡胴５０内には、図１に示すヨー方向及びピッチ方向の像移動を打ち消す方向に、撮像素子６を移動させる２つのアクチュエータ６１が設けられている。撮像素子６の移動は、第１の駆動アクチュエータ６１Ｐと第２の駆動アクチュエータ６１Ｙにより行われる。なお、アクチュエータ６１を構成する独立した第１及び第２の駆動アクチュエータ６１Ｐ、６１Ｙは、駆動方向がピッチ方向とヨー方向に合致していなくともよく、２つのアクチュエータによる合成で、任意の方向に撮像素子を移動させることができればよいものである。

また、アクチュエータ６１による撮像素子６の移動位置を検出するセンサ６２が設けられており、ピッチ方向の位置はピッチ方向位置センサ６２Ｐ、ヨー方向の位置はヨー方向位置センサ６２Ｙにより行われる。

アクチュエータ６１は、制御部３０により制御されたドライバ６３により駆動される。また、第１モータ２０、第２モータ２１も制御部３０により制御されたドライバ２２、２３によりそれぞれ駆動される。

揺れを検知する揺れ検出センサ６４は、レンズ鏡胴５０の揺れを検出する。具体的には、揺れ検出センサ６４Ｐは、ピッチ方向の角速度（詳細には、慣性角速度（対地角速度））を検出し、揺れ検出センサ６４Ｙは、ヨー方向の角速度を検出する。

揺れ検出センサ６４Ｐ、６４Ｙからの信号は、揺れ検出回路６５で増幅され且つフィルタリング処理が施され、「揺れ」を示す信号として検出され、例えばマイクロコンピュータで構成される制御部３０に入力されるようになっている。

本例においては、揺れ検出センサ６４（揺れ検出センサ６４Ｐ及び、揺れ検出センサ６４Ｙ）は、レンズ鏡胴５０に固定されている。

制御部３０では、ＲＯＭ８１に記憶された所定のソフトウェアプログラムが実行されて、各部の機能が実行される。例えば、制御出力部３５は、揺れ検出回路６５からの信号に基づいてピッチ方向及びヨー方向における現在角度を求め、この現在角度と目標角度との差を少なくするようなサーボ制御系の出力値を求める。即ち、揺れ検出回路６５により検出された揺れを抑制するように撮像素子６を面内変位駆動するための制御指令値を生成する。制御出力部３５は、生成した制御指令値をドライバ６３に出力する。

ドライバ６３は、制御指令値に基づいて第１の駆動アクチュエータ６１Ｐ及び第２の駆動アクチュエータ６１Ｙを駆動する。これにより、撮像素子６は面内変位し、手振れが補正される。ピッチ方向位置センサ６２Ｐとヨー方向位置センサ６２Ｙは、アクチュエータ６１により面内変位駆動される撮像素子６の位置を検出し、撮像素子６の変位駆動をフィードバック制御するためのセンサである。

ＥＥＰＲＯＭ８２には、撮像光学系４０の変倍時のズームポジション、フォーカスレンズの無限遠合焦位置等の個体データに加え、手振れ補正の制御に関わる調整データが記憶される記憶手段であり、揺れ検出センサ６４、アクチュエータ６１、位置センサ６２等と共にレンズ鏡胴５０のユニット側の回路内に配置されていることが好ましい。即ち、レンズ鏡胴５０内の撮像素子６、アクチュエータ６１、及び、移動量検出部であるピッチ方向位置センサ６２Ｐとヨー方向位置センサ６２Ｙのうちの少なくとも１つと、ＥＥＰＲＯＭ８２が同じ回路基板に実装されていることが好ましい。

ＥＥＰＲＯＭ８２をレンズ鏡胴５０のユニット側の回路内に配置することにより、ユニット状態で、レンズ鏡胴５０の個体毎のレンズ位置データや、手振れ補正の制御に関わる調整データ等の、レンズ鏡胴５０の全ての機能を予め記憶させることができ、カメラ本体に組み付け後の調整を省略することが可能となる。

また、撮像装置１００には、撮像素子６により得られた画像を扱う処理部として信号処理部７１、Ａ／Ｄ変換部７２、画像処理部７３、及び画像メモリ７４が設けられている。撮像素子６により取得されたアナログ信号の画像は信号処理部７１を介してＡ／Ｄ変換部７２でＡ／Ｄ変換され画像処理部７３により所定の画像処理がなされた後、画像メモリ７４に一時的に格納される。画像メモリ７４に格納された画像は、記録用画像としてメモリカード５４に記録されたり、所望の処理を行ってライブビュー表示用画像として画像表示部５８に表示される。

制御部３０には、十字キーボタン、ズーム操作ボタン、モード選択ダイアル、モード設定ボタン群等の操作スイッチ群１５０が接続され、使用者の操作により撮像装置１００が該操作に基づき動作するようになっている。

また、上記のブロック図は撮像素子６を移動させて手振れ補正を行う場合のものであるが、撮像光学系４０内の少なくとも一部のレンズを移動させて手振れ補正を行う場合には、ピッチ方向位置センサ６２Ｐ、ヨー方向位置センサ６２Ｙ、第１の駆動アクチュエータ６１Ｐ、第２の駆動アクチュエータ６１Ｙが、撮像光学系４０内の移動するレンズに配置される。

なお、揺れ検出回路６５、信号処理部７１、ドライバ２２、２３、６３も、レンズ鏡胴５０側の回路内に配置されていてもよい。

以下に、レンズ鏡胴５０を、より詳しく説明する。

図３は、本実施の形態に係る撮像装置１００に備えられたレンズ鏡胴５０の正面図である。同図はレンズ鏡胴５０を被写体側から見た図であり、同図（ａ）は外観図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）に示す状態から蓋部材３３を外した状態を示す図である。なお、以下の図においては、説明の重複を避けるため同機能部材には同符号を付与して説明する。

同図（ａ）に示すように、レンズ鏡胴５０の外観は、最も物体側のレンズである第１レンズ１１が被写体に向けて露呈している。１０はレンズ鏡胴を構成する主胴であり、少なくとも不図示の撮像光学系を保持している。

ＦＰＣ１、ＦＰＣ２はそれぞれ可撓性のプリント基板である。プリント基板ＦＰＣ１は、その端部に形成された端子部ＦＰＣ１ｓで撮像装置内の他の回路基板に接続されるようになっている。同様に、プリント基板ＦＰＣ２は、その端部に形成された端子部ＦＰＣ２ｓで撮像装置内の他の回路基板に接続されるようになっている。

３３は蓋部材であり、プリント基板ＦＰＣ１、ＦＰＣ２を覆うように設けられ、主胴１０に固定されている。

また、同図（ｂ）に示すように、プリント基板ＦＰＣ１の蓋部材３３で覆われた領域の蓋部材３３側には、矩形状の防振性を有するシート材３１ａ、３２ａが添付されている。

図４は、レンズ鏡胴５０の断面図である。同図は、図３に示すＦ−Ｆ線で切断した、屈曲前の光軸ＯＡ及び屈曲後の光軸ＯＢを含む面の断面図である。

同図に示す、１は第１レンズ群であり、第１レンズ群１は、光軸をＯＡとし被写体に向けて配置されたレンズ１１と光軸ＯＡを略直角方向に折り曲げる反射部材であるプリズム１２と、プリズム１２により折り曲げられた光軸ＯＢを光軸として配置されたレンズ１３により構成されている。この第１レンズ群１は、主胴１０に固定されたレンズ群である。

２は第２レンズ群であり、第２レンズ群鏡枠２ｋに組み込まれている。第２レンズ群２は、変倍（以下、ズーミングとも言う）時に第２レンズ群鏡枠２ｋと共に、一体的に移動するレンズ群である。

３は第３レンズ群であり、主胴１０に固定されている。この第３レンズ群３は、移動しないレンズ群である。

Ｓは絞り及びシャッタの少なくとも一方を有したユニットである。このユニットＳは主胴１０に固定されている。

４は第４レンズ群であり、第４レンズ群鏡枠４ｋに組み込まれている。第４レンズ群は、変倍時に第４レンズ群鏡枠４ｋと共に、一体的に移動すると共に、単独で移動して焦点調節（以下、フォーカシングとも言う）をも行うレンズ群である。

第２レンズ群２と第４レンズ群４は、広角時には第３レンズ群３と大きく離間した位置にあり、長焦点側への変倍に伴って、第３レンズ群３に接近する方向に移動する。

５は赤外光カットフィルタやオプティカルローパスフィルタを積層した光学フィルタである。６は撮像素子であり、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ等が用いられる。

撮像素子６は光軸ＯＢに直交する面内を移動可能となされた状態で、アクチュエータ６１を有するアクチュエータユニット上に取り付けられている。アクチュエータ６１により撮像素子６は光軸ＯＢに直交する面内で移動させられる。即ち、図２に示す、第１の駆動アクチュエータ６１Ｐ、第２の駆動アクチュエータ６１Ｙが駆動手段に相当する。第１の駆動アクチュエータ６１Ｐ、第２の駆動アクチュエータ６１Ｙは、例えば、圧電素子の伸縮の緩急を用いたもの等、公知のものでよく、例えば特開２００３−１１０９２９号公報に記載のものが適用できる。

第１の駆動アクチュエータ６１Ｐ、第２の駆動アクチュエータ６１Ｙ及びピッチ方向位置センサ６２Ｐとヨー方向位置センサ６２Ｙは、可撓性のプリント基板ＦＰＣ１に接続されている。また、撮像素子６は可撓性のプリント基板ＦＰＣ２に接続されている。更に、プリント基板ＦＰＣ１には、揺れ検出センサ６４である、ピッチ方向の揺れを検知する揺れ検出センサ６４Ｐと、ヨー方向の揺れを検知する揺れ検出センサ６４Ｙが接続されている。

この揺れ検出センサ６４は、図示の如く、防振性を有するシート材３１ａ及び３１ｂにより、挟まれて保持されている。更に、このシート材３１ａ及び３１ｂを、主胴１０の側壁と蓋部材３３で挟んで保持している。即ち、揺れ検出センサ６４は、防振性を有するシート材３１ａ、３１ｂを介してレンズ鏡胴５０に組み付け固定されている。

この、鏡胴の振動を揺れ検出センサに伝えなくするための、防振性を有するシート材３１ａ及び３１ｂには、防振性を有する各種の材料の公知のシート材が適用できるが、シリコーンを主原料とするゲル状素材、例えば、（株）ＧＥＬＴＥＣ（ジェルテック）社製のアルファゲル等を用いることが、より好ましい。

このように、揺れ検出センサ６４を防振性を有するシート材３１ａ及び３１ｂで挟み、防振性を有するシート材３１ａ及び３１ｂを主胴１０の側壁と蓋部材３３で挟んで保持することにより、手振れ以外の原因による振動はシート材に吸収させ、真の手振れによる揺れのみを揺れ検出センサ６４により検出することが可能になる。

このような構成とすることにより、揺れ検出センサ６４を鏡胴に組み付け固定することができるようになり、鏡胴の基準線と揺れ検出センサ６４の基準線を正確に合致させることができ、正確な手振れ補正動作を行うことが可能となる。

また、蓋部材３３は、プリント基板ＦＰＣ１及びＦＰＣ２がレンズ鏡胴５０の外側に引き出されるための開口部１０ｋを覆うように形成されている。これにより、レンズ鏡胴５０の内部へのゴミの侵入を防止することができる。

更に図示のごとく、プリント基板ＦＰＣ１は、揺れ検出センサ６４と開口部１０ｋの間の位置で、防振性を有するシート材３２ａ及び３２ｂにより挟まれると共に、シート材３２ａ及び３２ｂを主胴１０の側壁と蓋部材３３で挟んで保持することが好ましい。このようにすることにより、揺れ検出センサ６４の出力をより正確なものとすることができる。

なお、防振性を有するシート材の形状は、揺れ検出センサ６４を挟み込むことができるものであれば各種の形状が適用できるが、矩形及び以下のような形状がより好ましい。

図５は、防振性を有するシート材のその他の形状例を示す分解斜視図である。

同図に示す防振性を有するシート材は、中央部がくりぬかれたロの字状に形成されたものである。ロの字状に形成されたシート材３１ａ、３１ｂにより揺れ検出センサ６４を挟持しても、矩形と同様に、より効果的に鏡胴の振動を遮断することができる。

また、上記の説明では、４群構成のズームレンズの鏡胴を例にしたが、これに限るものでないのは勿論である。

更に、撮像素子を光軸に直交する面内で移動させて、手振れ補正を行うよう構成されたレンズ鏡胴を有する撮像装置を用いて説明したが、これに限るものでなく、撮像光学系を構成する一部のレンズを移動させて手振れ補正を行うもの、撮像光学系全体を移動させて手振れ補正を行うものにも適用可能であり、特に撮像素子又は撮像光学系のうちの一部のレンズを移動させる場合のアクチュエータ等の振動に対し有効である。

本実施の形態に係る撮像装置の主要構成ユニットの内部配置の一例を示す図である。 本実施の形態に係る撮像装置の概要を示すブロック図である。 本実施の形態に係る撮像装置に備えられたレンズ鏡胴の正面図である。 レンズ鏡胴の断面図である。 防振性を有するシート材のその他の形状例を示す図である。

符号の説明

１ 第１レンズ群
２ 第２レンズ群
３ 第３レンズ群
４ 第４レンズ群
５ 光学フィルタ
６ 撮像素子
１０ 主胴
１０ｋ 開口部
３３ 蓋部材
５０ レンズ鏡胴
３１ａ シート材
３１ｂ シート材
３２ａ シート材
３２ｂ シート材
６４ 揺れ検出センサ
１００ 撮像装置
ＦＰＣ１ プリント基板
ＦＰＣ２ プリント基板

Claims (8)

1. 被写体の画像を形成する撮像光学系と、該撮像光学系により形成された画像を光電変換する撮像素子と、前記撮像光学系を保持する鏡胴と、前記鏡胴の揺れを検出する揺れ検出センサと、手振れ補正の為に移動する部材を駆動する駆動手段と、を有し、前記揺れ検出センサの出力に基づいて前記駆動手段を駆動して手振れ補正を行う鏡胴を備えた撮像装置において、
   前記揺れ検出センサが、防振性を有するシート材で挟持されて前記鏡胴に取り付けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記シート材はシリコーンゲルで形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記揺れ検出センサを挟持した前記シート材は、前記鏡胴の側壁と該側壁の外側を覆う蓋部材とで挟持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記手振れ補正の為に移動する部材は、前記撮像素子又は前記撮像光学系を構成する一部のレンズであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記シート材は、矩形状又は、中央部がくりぬかれたロの字状に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記揺れ検出センサは、前記鏡胴内より前記鏡胴に形成された開口部を経て延伸された可撓性の基板に接続されており、前記蓋部材が前記開口部を覆うように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記基板は、前記鏡胴内において前記撮像素子、前記駆動手段、及び、移動量検出部のうち少なくとも１つと、手振れ補正制御に関わる調整データを記憶した記憶手段とが接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記基板の、前記揺れ検出センサと前記開口部の間の一部を前記シート材で挟持したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の撮像装置。

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