JP2013257519A - 像ぶれ補正装置および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】大型化することなく撮像素子の回転駆動が可能で、回転軸のガタつきによる像ぶれを最小限に抑える像ぶれ補正装置を実現する。
【解決手段】像ぶれ補正装置は、撮像素子の撮像面と直交する軸まわりの振れを抑制する像ぶれ補正装置であって、前記撮像素子を支持する回転部材と、前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転駆動する駆動手段と、を備え、前記回転部材は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない位置に設けられた回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持されている。
【選択図】図2
【解決手段】像ぶれ補正装置は、撮像素子の撮像面と直交する軸まわりの振れを抑制する像ぶれ補正装置であって、前記撮像素子を支持する回転部材と、前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転駆動する駆動手段と、を備え、前記回転部材は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない位置に設けられた回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、手振れによって生じる像ぶれを補正する像ぶれ補正技術に関するものである。
手持ち撮影における手振れ等による像ぶれを補正するため、撮影レンズに含まれる一部のレンズ(補正レンズ)、もしくは撮像素子を光軸と垂直な平面内で第1の方向あるいは第2の方向(第1の方向に垂直な方向)に移動させる像ぶれ補正技術が知られている。
これに対し、筺体の光軸と平行な軸に対する回転振れや傾きを検知し、この振れや傾きを補正するように撮像素子を回動させる像ぶれ補正技術も知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1では、撮像素子の後段に回転部材を設け、この回転部材を中心に撮像素子を回転する。さらに、軸受部と回転軸の隙間(公差)をなくし回転部材が光軸に直交する方向に移動するのを防止するために、第1および第2回転駆動部を設けて、第1の回転力と第2の回転力の方向が異なるようにこれら2つの合力を制御している。
しかしながら、特許文献1のような回転軸の構成では、回転中心軸の分だけ、光軸方向に厚いユニットになってしまい、コンパクト化には寄与しない。
また、特許文献1のような回転駆動部の構成では、撮像素子を回動させる方向の力(第2の回転力)が、第1の回転力によって妨げられることになる。つまり、第1の回転力に打ち勝つだけの第2の回転力を持つ駆動部が必要となり、つまりは装置が大型化したり、大きな電力が必要になったりする。
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、大型化することなく撮像素子の回転駆動が可能で、回転軸のガタつきによる像ぶれを最小限に抑える像ぶれ補正装置を実現することである。
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、撮像素子の撮像面と直交する軸まわりの振れを抑制する像ぶれ補正装置であって、前記撮像素子を支持する回転部材と、前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、前記回転部材を回転駆動する駆動手段と、を備え、前記回転部材は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない位置に設けられた回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持されている。
本発明によれば、大型化することなく撮像素子の回転駆動が可能で、回転軸のガタつきによる像ぶれを最小限に抑えることができる。
以下に、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。また、後述する各実施形態の一部を適宜組み合わせて構成しても良い。
[実施形態1]以下、本発明の像ぶれ補正装置を、例えば、デジタルカメラなどの撮像装置に搭載した実施形態について説明する。なお、本発明の像ぶれ補正装置は、筺体の振れにより像ぶれを発生しうる撮像装置に適用可能である。
<装置構成>図1を参照して、本発明に係る実施形態の像ぶれ補正装置の構成及び機能の概略について説明する。なお、以下では、筐体などの機械的な要素の回転を「振れ」、この機械的な振れに起因する撮影画像の揺れを「ぶれ」と呼ぶことにする。
本実施形態の撮像装置(以下、カメラ)は、レンズ鏡筒10とカメラ本体20とを含む。なお、レンズ鏡筒10を交換レンズとして、カメラ本体20と一体的に使用するデジタル一眼レフカメラであってもよい。
図8(A)は撮像装置に発生する振れの方向を示している。本実施形態の像ぶれ補正装置は、装置の振れにより発生する像ぶれを補正する補正レンズユニット11とロールぶれ補正ユニット21を備える。補正レンズユニット11は、光軸Oと直交するX軸(第1の軸)まわりの回転であるピッチ方向803p、光軸OおよびX軸と直交するY軸(第2の軸)まわりの回転であるヨー方向803yの振れ(以下、角度振れ)、並びに鉛直方向804pおよび水平方向804yの振れ(以下、シフト振れ)によって発生する像ぶれ(シフトぶれ)を補正する。また、ロールぶれ補正ユニット21は、光軸Oまわりの回転であるロール方向803rの振れ(以下、回転振れ)によって発生する像ぶれ(以下、ロールぶれ)を補正する。
レンズ鏡筒10は、補正レンズユニット11およびレンズ駆動制御部31を備える。カメラ本体20は、ロールぶれ補正ユニット21、振れ検出部22、ロール回転駆動制御部30を備える。補正レンズユニット11は、補正光学系としての補正レンズL1を有する補正レンズ駆動部1115および固定レンズL2を有する固定部を有する。そして、補正レンズ駆動部1115によって、光軸Oに垂直な方向に角度シフト振れ補正部1116(補正レンズL1)を固定部(固定レンズL2)に対して相対的に移動させることにより、角度振れおよびシフト振れによって発生する像ぶれを補正する。また、レンズ鏡筒10は、補正レンズL1および固定レンズL2の他に、補正レンズL1および固定レンズL2とともに撮影光学系を形成するズームやフォーカス等を行う不図示のレンズ群を有する。
ロールぶれ補正ユニット21は、撮像素子1を支持している回転部材3と、回転部材3を回転可能に支持する支持部材4を有し、後述する駆動機構によって回転部材3を光軸と平行な軸Orを回転軸としt回転駆動することによってロールぶれを補正する。ロールぶれ補正ユニット21の詳細については後述する。
ロール回転駆動制御部30とレンズ駆動制御部31は、上記角度振れやシフト振れ、回転振れに基づき、像ぶれが抑制されるように角度シフト振れ補正部1116およびロールぶれ補正ユニット21の駆動制御を行う。レンズ鏡筒10とカメラ本体20が一体型のコンパクトデジタルカメラではロール回転駆動制御部30とレンズ駆動制御部31が一体となった1つの駆動制御部が角度シフト振れ補正部1116とロールぶれ補正ユニット21を駆動制御する。
ロール回転駆動制御部30は、ロールぶれ補正ユニット21の回動による撮像素子1の中心位置のずれ量(シフト量)を相殺するように補正レンズL1の駆動制御を行う。なお、後述するように回転振れを検出するセンサや画像間の動きベクトルから回転振れを検出し、ロール回転駆動制御部30がロールぶれ補正ユニット21を回動させるように構成してもよい。
本実施形態の像ぶれ補正装置は、撮像素子1を光軸Oと垂直なXY平面内において、光軸Oと平行に配設された回転軸4bを中心として揺動させることにより、光軸Oと平行な軸Orを中心に回転振れによって発生する像ぶれを補正する。
<ロールぶれ補正ユニットの構成>次に、図2ないし図5も参照して、本実施形態の像ぶれ補正装置の構成について説明する。
ロールぶれ補正ユニット21は、撮像素子1と、撮像素子固定プレート2と、回転部材3と、支持部材4と、ボール5と、引っ張りばね6と、ホール素子7と、コイル8とを備える。
撮像素子1はレンズ鏡筒10が有する撮影光学系を介して取り込まれる被写体像を撮像する光電変換手段であり、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが用いられる。撮像素子固定プレート2は、撮像素子1を固定している板金である。
回転部材3はレンズ鏡筒10が有する撮影光学系を透過する光束を通過させる開口部3aを有し、支持部材4に対して回転する。回転部材3は取付穴3b,3c,3dにビスをねじ込むことで前述の撮像素子固定プレート2に固定される。開口部3aから離れた位置(本実施形態では撮像素子の短辺側外周位置)に軸穴3eが設けられている。回転部材3は、この軸穴3eを中心に回転可能である。さらに開口部3aに対して軸穴3eの位置とは概ね反対側に後述の引っ張りばね6を係止するためのフック部3fが形成されている。また、開口部3aの外周側であって、軸穴3eから離れた2箇所にボール部材5の接触面となるボール溝3g、3hが設けられ、ボール部材5をそれぞれ挿入して光軸方向に接触するように構成されている。さらに、回転部材3の軸穴3eの近傍から開口部3aに向けて、S極とN極に着磁されたマグネット3iが設けられている。
支持部材4は、4c、4d、4eの3箇所をビス止めによって、鏡筒枠9に固定される。中央部に被写体像の光束を遮らないように開口部4aが形成され、その外周側に上記回転部材3を回転可能に軸支するための回転軸支部(回転軸)4bが設けられている。また、開口部4aに対して回転軸4bの位置と概ね反対側に引っ張りばね6を係止するフック部4hが設けられている。さらに、開口部4aと回転軸4bとの間に位置するように、ホール素子7等の位置検出手段を保持する保持部4iと、コイル8を保持する保持枠4jがを設けられている。開口部4aと回転軸4bに対する、ホール素子7の保持部4iおよびコイル8の保持枠4jの関係については後述する。
ボール部材5は球状の部品であり、セラミックなどの非磁性体によって形成される。
付勢部材としての引っ張りばね6は、回転部材3と支持部材4に対してレンズ鏡筒10の光軸Oの方向と、光軸Oに垂直な方向との両方に付勢力が発生するように取り付けられている。本実施形態では、図3に示すように引っ張りばね6が光軸Oに対して傾斜した姿勢となるように、回転部材3と支持部材4にフックが設けられている。
ホール素子7は、マグネット3iに対向する位置に設けられており、マグネット3iの磁力の変位を検知することで、回転部材3の回転角度を検知可能である。
コイル8は、導線をコイルボビンに巻きつけて構成され、前述のマグネット3iと対向する位置に配置される。
本実施形態の回転部材3を駆動するための詳細なメカニズムについては周知なので割愛するが、コイル8に通電することによって磁力が発生し、これと対向するマグネット3iをこの磁力によって変位させる電磁的な駆動機構23によって駆動可能となっている。
ロール回転駆動制御部30は回転部材3を介して撮像素子1を回転駆動する。図4に示すように、撮像素子1を例えば時計回り(R1)方向に回転させる場合にはマグネット3iとコイル8により発生する駆動力がF1の方向に作用するようにロール回転駆動制御部30により駆動制御する。反対に、反時計回り(R1と逆回転)に回転させる場合にはその逆方向(F2の方向)に駆動力が作用するように駆動制御する。
回転部材3と支持部材4は軸穴3eと回転軸4bの嵌め合いによって軸支されており、両者の間には微小な隙間(交差)が存在する。駆動機構23を駆動させると、この隙間による回転部材3と支持部材4のガタつきによって撮影画像に悪影響を及ぼす。そこで、このガタつきを防止するために、傾斜して取り付けた引っ張りばね6による付勢力を、光軸Oに直交する平面内のラジアル方向と、駆動機構23の駆動方向(F1,F2の方向)に概ね直交するスラスト方向に作用させる。これにより、回転軸4bに対して回転部材3が片寄せされる。さらに、光軸Oと平行な方向にも引っ張りばね6の付勢力を発生させることで、支持部材4に対し、ボール部材5を介して隙間なく回転部材3が接触することが可能となり、回転部材3が回転するとボール部材が転がる。このようにして、回転部材3と支持部材4は転がり摩擦によって接触可能であるので回転中の摩擦が小さく抑えられ、スムーズな駆動が可能となる。
次に、開口部4a(撮像素子1)と回転軸4bに対する、マグネット3iとコイル8からなる駆動機構23と、ホール素子7との関係について説明する。
本実施形態では、前述のように回転部材3の駆動手段としてマグネット3iとコイル8からなる駆動機構23を用いている。このような駆動機構23では、回転移動量が大きくなるとその分だけコイルやマグネットのサイズを大きくしなければならず、小型化が難しくなってくる。駆動機構を回転中心から近い位置に配置すればするほど、その位置における移動量を小さくすることが可能になる。このため、駆動機構23を構成するマグネット3iとコイル8を、開口部4aと回転軸4eとの間に配置している。
さらに位置検出手段としてホール素子7についても同様に、ホール素子は移動量の大きい物体の検知には不向きであるため、できるだけ移動量が少なくなる位置に配置している。さらにまた、ホール素子検知用のマグネットと、駆動機構を構成するマグネットとを兼用していることも、ここに配置した理由である。
上述のように、本実施形態では、回転部材3の移動量を少なく抑えた方が望ましい駆動機構や位置検出手段を、開口部4aと回転軸4eとの間に配置することで対応している。
[実施形態2]次に、実施形態2のロールぶれ補正ユニットについて説明する。
実施形態1とは反対に、回転部材3の移動量を大きくした方が望ましい駆動機構や位置検出手段を用いる場合の例として、図6及び図7に示すように、駆動機構を開口部103aに対して軸穴103eの位置と概ね反対側に設けている。なお、図6および図7において、図2ないし図4と同じ要素の符号を100番台に変更して示し、以下では相違点を中心に説明を進める。
回転部材103における、開口部103aに対して軸穴103eの位置と概ね反対側に、上記駆動機構としての歯車108bが噛み合う歯形部103jが形成されている。
鏡筒枠9にはステッピングモータ108が取り付けられ、出力軸に歯車108bが軸着されている。歯車108bは、回転部材103の歯形部103jに噛み合い、ステッピングモータ108の駆動力を回転部材103に伝達する。撮像素子1を回転駆動する際には、図7に示すように、回転部材103を介して撮像素子1を例えば時計回り(R1)方向に回転させる場合にはステッピングモータ108がr1の方向に回転するようにロール回転駆動制御部30により駆動制御する。反対に、反時計回り(R1と逆回転)に回転させる場合にはその逆方向(r1と逆方向)に回転するように駆動制御する。
その他の構成は、実施形態1と同様であるので、説明を省略する。
次に、回転部材103の開口部103a(撮像素子1)と軸穴103eに対する、ステッピングモータ108(回転部材103の歯形部103j)の関係について説明する。
実施形態2では、回転部材103の駆動機構としてステッピングモータを用いている。このような駆動機構では、回転移動量が小さい駆動には適しておらず、移動量を大きくとる方が制御しやすい。さらには歯車により減速して回転部材103を回転させれば、ステッピングモータの出力は小さいものにできるので、小型化に寄与する。そこで、回転移動量を大きく取れるように、実施形態2では、開口部103a(撮像素子1)に対して軸穴103bの位置と概ね反対側に駆動機構を配置している。このような配置にすることで、駆動力が作用する位置が回転中心(軸穴103e)から遠くなり、その作用点における回転移動量は大きくなり、制御がしやすい構成となる。
また、位置検出手段についても同様に、読み取り範囲が大きい方が良い手段(例えば、フォトリフレクタ等)を用いる場合に、本実施形態の駆動機構のレイアウトが適している。
さらに、本実施形態では歯車と歯形部の噛み合いにより発生するガタを、引っ張りばね106の付勢力によりで歯車の歯面に歯形部を片寄せさせることで抑制している。
[像ぶれ補正制御]次に、上述したロールぶれ補正ユニットによる像ぶれ補正制御について説明する。
上記実施形態1、2のように、撮像素子1を撮像素子の中心以外の位置で回転させると、図5に示すように撮像素子1の中心位置が光軸Oに対して上下方向や水平方向にずれてしまう(シフト振れ)。つまり、回転振れを抑制しようとすると、撮像素子1の中心位置が光軸Oと直交するXY平面内でシフトする。そこで、ロール回転駆動制御部30が回転振れを補正するようにロールぶれ補正ユニット21,121を駆動し、レンズ駆動制御部31が撮像素子の中心位置のシフトによる像ずれ分を相殺するように補正レンズユニット11を駆動制御する。
ここで、本実施形態の像ぶれ補正装置を搭載する撮像装置の振れについて、図8を参照して説明する。
図8(B)、(C)はロールぶれ補正ユニット21,121により回転振れによって生じる像ぶれ補正(以下、回転像ぶれ補正)を行った場合を示している。ロール回転中心をOr、光軸中心におけるセンサ中心をOs、ロール回転中心Orからセンサ中心Osまでの距離をLr、回転像ぶれ補正によりロールぶれ補正ユニットの回転角度をθrとする。このときロールぶれ補正ユニット21,121が回転することにより生じる光軸中心でのY方向のずれ量Yrは式(1)のようになる。
Yr=Lr×θr・・・(1)
なお、本実施形態では、OsとOrはカメラ本体20の水平方向の軸上にあり、カメラ本体20の鉛直方向の距離は0である(メカ中心における座標系は、Or(0、0)としたときにOs(0、Lr))としているが、図8(C)のように、OsとOrはカメラ本体20の水平方向、鉛直方向の両軸上にない場合(メカ中心における座標系は、Or(0、0)としたときにOs(Lry、Lrp))でも、鉛直方向の回転半径をLry、水平方向の回転半径をLrpとして、光軸中心でのずれ量は上記式(1)で同様に検出可能である。
なお、本実施形態では、OsとOrはカメラ本体20の水平方向の軸上にあり、カメラ本体20の鉛直方向の距離は0である(メカ中心における座標系は、Or(0、0)としたときにOs(0、Lr))としているが、図8(C)のように、OsとOrはカメラ本体20の水平方向、鉛直方向の両軸上にない場合(メカ中心における座標系は、Or(0、0)としたときにOs(Lry、Lrp))でも、鉛直方向の回転半径をLry、水平方向の回転半径をLrpとして、光軸中心でのずれ量は上記式(1)で同様に検出可能である。
以下、カメラ本体20の鉛直方向に生じる振れ(図8のピッチ方向803p、鉛直方向804p)に対する像ぶれ補正制御について説明する。なお、同様の制御はカメラ本体20の水平方向に生じる振れ(図8のヨー方向803y、水平方向804y)にも適用される。これらは基本的には同じ構成になので、以下ではピッチ方向についてのみ図示し、説明を行う。
ロールぶれ補正ユニット21,121の回転により生じる光軸中心でのシフト量Yrと撮像光学系の主点位置における振れ量Yと撮像光学系の振れ角度θ及び撮像光学系の焦点距離fと撮影倍率βより撮像面に生ずる振れδは、以下の式(2)により求められる。
δ=(1+β)fθ+βY+Yr・・・(2)
上記式(2)の右辺第1項のf、βは撮像光学系のズーム、フォーカス及びそれにより得られる撮影倍率βや焦点距離fより求まり、振れ角度θは角速度計の積分結果より求まる。よって、それらの情報に応じて、角度振れによって発生する像ぶれを補正することができる。
上記式(2)の右辺第1項のf、βは撮像光学系のズーム、フォーカス及びそれにより得られる撮影倍率βや焦点距離fより求まり、振れ角度θは角速度計の積分結果より求まる。よって、それらの情報に応じて、角度振れによって発生する像ぶれを補正することができる。
また、右辺第2項については、加速度計により演算された変位量Yとズーム、フォーカス、及びそれらにより得られる撮影倍率βにより求まるので、それらの情報に応じて、シフト振れによって発生する像ぶれ(シフトぶれ)を補正することができる。
また、右辺第3項については、ロールぶれ補正ユニット21,121により回転振れによって発生する像ぶれを補正した場合における上記式(1)のずれ量を相殺する方向に補正レンズユニット11を駆動することで像ぶれ補正を行うことができる。
[角度振れ補正制御]次に、図9を参照して、角度振れ補正制御について説明する。
図9において、角度振れ検出部1101(ジャイロセンサなどの角速度センサ)からの角速度信号は角速度算出部1105に入力され、HPF(ハイパスフィルタ或いは高域透過フィルタ)でDC成分がカットされる。その後、積分などのフィルタ処理が行われて、角度信号に変換される。ここで、手振れの周波数帯域は1Hz〜10Hzの間である。そのため、HPFとしては例えば手振れの周波数帯域から十分離れた、例えば0.1Hz以下の周波数成分をカットするHPF特性となっている。
角速度算出部1105の出力は角度敏感度調整部1108に入力される。角度振れ補正係数算出部1107は、ズーム、フォーカスの位置情報1106により求まる焦点距離と撮影倍率から回転振れ補正係数を算出する。角度敏感度調整部1108は、角度振れ補正係数算出部1107により算出される回転振れ補正係数に基づいて角速度算出部1105の出力を増幅する。そして、角度振れによって発生する像ぶれを補正するために角度シフト振れ補正部1116の駆動制御に用いる角度像ぶれ補正目標値にする。これはフォーカスやズームなどのレンズ光学情報の変化により角度シフト振れ補正部1116(補正レンズL1とそれを保持する保持部材からなる補正光学系)の像ぶれ補正ストロークに対するカメラ像面での像ぶれ補正の敏感度が変化することを補正するためである。
上記のように求めた角度像ぶれ補正目標値を補正レンズ駆動部1115に出力し、角度シフト振れ補正部1116を駆動することで角度振れによって発生する像ぶれを補正する。
[シフト振れ補正制御]次に、図9を参照して、シフト振れ補正制御について説明する。
図9において、シフト振れ検出部1102からの加速度信号はシフト変位算出部1109に入力され、HPF(ハイパスフィルタ或いは高域透過フィルタ)でDC成分がカットされる。その後、2階積分などのフィルタ処理が行われてシフト変位信号に変換される。また、特開2010−025962号公報に記載のように、シフト振れをカメラ本体20から離れた場所に回転中心があるときの角度振れと見なして、角速度計と加速度計の出力から角度振れの回転半径を用いた補正値と角度を求め、補正を行ってもよい。
この方法によれば、外乱影響を受けにくい周波数帯域に限定して回転中心を求めることで、加速度計の外乱ノイズや温度変化などの環境の変化の影響などの不安定要因を軽減することができる。なお、シフト振れ検出部1102は特開2010−025962号公報に記載のように、角速度計であっても、画像間のずれである動きベクトルであっても、レンズ移動によって検出される加速度や相対速度、平行移動量であってもよい。
シフト変位算出部1109の出力はシフト敏感度調整部1111に入力される。シフト振れ補正係数算出部1110は、ズーム、フォーカスの位置情報1106により求まる撮影倍率からシフト振れ補正係数を算出する。シフト敏感度調整部1111は、シフト振れ補正係数算出部1110により算出されるシフト振れ補正係数に基づいてシフト変位算出部1109の出力を増幅する。そして、角度振れによって発生する像ぶれを補正するために角度シフト振れ補正部1116の駆動制御に用いるシフト像ぶれ補正目標値にする。これはフォーカスやズームなどのレンズ光学情報の変化により角度シフト振れ補正部1116の像ぶれ補正ストロークに対するカメラ像面での像ぶれ補正の敏感度が変化することを補正するためである。
上記のように求めたシフト像ぶれ補正目標値を補正レンズ駆動部1115に出力し、角度シフト振れ補正部1116を駆動することでシフト振れに対する像ぶれ補正が行われる。
[ロール振れ補正制御]次に、図9を参照して、ロール振れ補正制御について説明する。
図9において、ロール振れ検出部1103(ジャイロセンサなどの角速度計)からのロール角速度信号はロール角度算出部1112に入力され、HPF(ハイパスフィルタ或いは高域透過フィルタ)でDC成分がカットされる。その後、積分などのフィルタ処理が行われて、ロール角度信号に変換される。手振れの周波数帯域は1Hz〜10Hzの間であるため、HPFとしては例えば手振れの周波数帯域から十分離れた、例えば0.1Hz以下の周波数成分をカットするHPF特性になっている。
ロール角度算出部1112の出力はロール角度像ぶれ補正目標値としてロール回転駆動部1117に出力され、ロール回転振れ補正部1118を駆動することでロール角度振れに対する像ぶれ補正が行われる。
ところで、上述したようにセンサ中心Osとロール回転中心Orが離れている場合、上記式(1)の関係でロールぶれ補正ユニットの回転によりずれが生じてしまう。そこで、撮像素子1の回転に伴う撮像素子の中心位置のシフトによる像ずれ分を相殺するように、式(1)のずれ量分を補正レンズユニット11により駆動制御する。
ロール角度算出部1112の出力はロール回転中心ずれ補正部1113にも入力され、同時にセンサ回転中心ずれ量(式(1)のLr)が入力される。ロール回転中心ずれ補正部1113では式(1)のようにロールぶれ補正ユニットの回転によるずれ量が演算される。
ロール回転中心ずれ補正部1113の出力はロールシフト敏感度調整部1114に入力される。シフト振れ補正係数算出部1110は、ズーム、フォーカスの位置情報1106により求まる撮影倍率からシフト振れ補正係数を算出する。ロールシフト敏感度調整部1114は、シフト振れ補正係数算出部1110により算出されるシフト振れ補正係数に基づいてロール回転中心ずれ補正部1203の出力から駆動目標値を演算し、ロールシフト像ぶれ補正目標値にする。
なお、本発明は、上記実施形態1、2のようなロールぶれ補正ユニット21,121の構成に限らず、撮像素子の回転に伴い撮像素子の中心位置がシフトしてしまう構成に対して同様の効果を奏する。
本実施形態によれば、ロールぶれ補正ユニットが回転することにより生じるずれ量を相殺することができ、ロールぶれ補正により発生するセンサ回転中心ずれによる像ブレ悪化を防ぐことができ、シフト、ロール両方の像ぶれ補正性能が向上する。
[変形例]図10は本実施形態の変形例の像ぶれ補正装置の制御系のブロック図である。図9とのの違いは以下の通りである。
・ロール振れ検出部1103に代えて姿勢検知部1201が設けられている。
・姿勢検知部1201の出力がロール角度算出部1112に入力される。
・ロール回転中心ずれ補正部1203に対して、センサ回転中心ずれ量1104とロール回転振れ補正部1118から回転角度が入力される。
・ロール振れ検出部1103に代えて姿勢検知部1201が設けられている。
・姿勢検知部1201の出力がロール角度算出部1112に入力される。
・ロール回転中心ずれ補正部1203に対して、センサ回転中心ずれ量1104とロール回転振れ補正部1118から回転角度が入力される。
この変形例では、姿勢検知部1201で検出された姿勢情報に応じて、ロール角度補正値算出部1202にてロール角度補正値が演算される。姿勢検知部1201では例えば加速度センサにより姿勢検知が行われる。ロール角度補正値算出部1202の出力はロール角度像ぶれ補正目標値としてロール回転駆動部1117に出力され、ロール回転振れ補正部1118を駆動することでロール角度振れに対する像ぶれ補正が行われる。ロール回転振れ補正部1118はロールぶれ補正ユニットの回転角度を検出可能な角度検出器を有している。これにより、回転角度検出器の出力はロール回転中心ずれ補正部1203に入力され、ロール回転中心ずれ補正部1113の出力はロールシフト敏感度調整部1114に入力される。ロールシフト敏感度調整部1114は、シフト振れ補正係数算出部1110により算出されるシフト振れ補正係数に基づいてロール回転中心ずれ補正部1203の出力から駆動制御に用いるロールシフト像ぶれ補正目標値を演算する。これはフォーカスやズームなどのレンズ光学情報の変化により角度シフト振れ補正部1116の像ぶれ補正ストロークに対するカメラ像面での像ぶれ補正敏感度が変化することを補正するためである。
本実施形態によれば、ロールぶれ補正ユニットが回転することにより生じるセンサ回転中心ずれ量を相殺することができ、ロールぶれ補正により発生するセンサ回転中心ずれによる像ブレ悪化を防ぐことができ、シフト、ロール両方の像ぶれ補正性能が向上する。
[他の実施形態]
本発明は、上述した実施形態に限定されず、以下に例示するような種々の変形や変更が可能である。
(1)本実施形態では、撮像素子は回動のみを行うものとし、鉛直方向および水平方向の移動は補正レンズL1によって行うものとしたが、ボール溝を持つ支持部材そのものがシフト可能な部材となっており、撮像素子が回動かつシフトする構成としてもよい。
(2)本実施形態では、回転部材を駆動する駆動機構として、コイルとマグネットやステッピングモータを用いたが、これに限られず、他の機構を適用してもよい。
(3)本実施形態では、回転部材を回転駆動したときに生じる撮像素子の中心位置のシフト分を補正レンズL1によって相殺するように制御しているが、撮像素子そのもの、もしくは像ぶれ補正装置そのものがシフトする構成でもよい。また、電子的に補正を行うものでも構わない。
(4)本実施形態において、回転部材の回転軸は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない撮像素子の短辺に近い位置に設けたが、撮像素子の長辺側に配置してもよい。長辺側に配置した場合には、図5に示すように配置可能外径Dに対してスペースを大きく使うことが可能(Sx<Sy)となるので、駆動手段や位置検出手段の配置自由度が増したり、もしくはユニット外径φDを小さくすることが可能となる。
(5)ロール回転中心ずれ補正部で式(1)のようにロールぶれ補正ユニットの回転による撮像素子の中心位置のずれ量が演算されるが、交換式のレンズユニットを用いる場合は、例えばズレ量をカメラ本体で演算してレンズユニットに送信してもよい。但し、カメラ本体とレンズ間の通信内容はずれ量に限られるものではない。
(6)本実施形態では、静止画撮影を主目的としたデジタルスチルカメラもしくはデジタル一眼レフカメラを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えばフィルムカメラであってもよいし、動画撮影を主な目的とするビデオカメラであってもよいし、他の種類の撮像装置であってもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されず、以下に例示するような種々の変形や変更が可能である。
(1)本実施形態では、撮像素子は回動のみを行うものとし、鉛直方向および水平方向の移動は補正レンズL1によって行うものとしたが、ボール溝を持つ支持部材そのものがシフト可能な部材となっており、撮像素子が回動かつシフトする構成としてもよい。
(2)本実施形態では、回転部材を駆動する駆動機構として、コイルとマグネットやステッピングモータを用いたが、これに限られず、他の機構を適用してもよい。
(3)本実施形態では、回転部材を回転駆動したときに生じる撮像素子の中心位置のシフト分を補正レンズL1によって相殺するように制御しているが、撮像素子そのもの、もしくは像ぶれ補正装置そのものがシフトする構成でもよい。また、電子的に補正を行うものでも構わない。
(4)本実施形態において、回転部材の回転軸は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない撮像素子の短辺に近い位置に設けたが、撮像素子の長辺側に配置してもよい。長辺側に配置した場合には、図5に示すように配置可能外径Dに対してスペースを大きく使うことが可能(Sx<Sy)となるので、駆動手段や位置検出手段の配置自由度が増したり、もしくはユニット外径φDを小さくすることが可能となる。
(5)ロール回転中心ずれ補正部で式(1)のようにロールぶれ補正ユニットの回転による撮像素子の中心位置のずれ量が演算されるが、交換式のレンズユニットを用いる場合は、例えばズレ量をカメラ本体で演算してレンズユニットに送信してもよい。但し、カメラ本体とレンズ間の通信内容はずれ量に限られるものではない。
(6)本実施形態では、静止画撮影を主目的としたデジタルスチルカメラもしくはデジタル一眼レフカメラを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られない。例えばフィルムカメラであってもよいし、動画撮影を主な目的とするビデオカメラであってもよいし、他の種類の撮像装置であってもよい。
Claims (8)
- 撮像素子の撮像面と直交する軸まわりの振れを抑制する像ぶれ補正装置であって、
前記撮像素子を支持する回転部材と、
前記回転部材を回転可能に支持する支持部材と、
前記回転部材を回転駆動する駆動手段と、を備え、
前記回転部材は、撮像面に直交する方向から見て、撮像素子と重ならない位置に設けられた回転軸を中心に回転可能に前記支持部材に支持されていることを特徴とする像ぶれ補正装置。 - 前記回転部材と前記支持部材とが近づく方向に作用する付勢力を発生する付勢手段をさらに有し、
前記付勢手段は、前記回転軸のスラスト方向の力と、前記回転軸のラジアル方向の力とを発生することを特徴とする請求項1に記載の像ぶれ補正装置。 - 前記駆動手段は、前記回転軸の近傍に設けられ、コイルとマグネットにより前記回転部材を回転駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の像ぶれ補正装置。
- 前記駆動手段は、撮像素子に対して前記回転軸と反対側に設けられ、モータと歯車により前記回転部材を回転駆動することを特徴とする請求項1または2に記載の像ぶれ補正装置。
- 光軸まわりの回転であるロール振れを検出するロール振れ検出手段と、
前記ロール振れによって発生する像ぶれを補正するために、前記ロール振れ検出手段により検出されたロール振れを相殺する方向に前記回転部材を駆動するロール振れ補正手段と、をさらに有することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の像ぶれ補正装置。 - 光軸と直交する第1の軸まわりの回転である角度振れを検出する角度振れ検出手段と、
前記角度振れと前記ロール振れによって生じる鉛直方向および水平方向のシフト振れを検出するシフト振れ検出手段と、
前記シフト振れによって発生する像ぶれを補正するために、前記シフト振れを相殺する方向に補正光学系を駆動するシフト振れ補正手段と、をさらに有し、
前記シフト振れ補正手段は、前記ロール振れ補正手段によりロール振れを補正したことによって生じる前記撮像素子の中心位置のずれ量を相殺する方向に補正光学系を駆動することを特徴とする請求項5に記載の像ぶれ補正装置。 - 前記撮像素子の中心位置のずれ量は、前記回転軸から撮像素子の中心位置までの距離と回転角度から算出されることを特徴とする請求項6に記載の像ぶれ補正装置。
- 撮影光学系を介して被写体像を撮像する撮像手段と、
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の像ぶれ補正装置と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
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JP2012135123A JP2013257519A (ja) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | 像ぶれ補正装置および撮像装置 |
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- 2012-06-14 JP JP2012135123A patent/JP2013257519A/ja active Pending
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