JP2015132772A - ぶれ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の低減化を実現し駆動音の低減化をも実現し得るぶれ補正装置を提供する。【解決手段】コイル４４が配置された固定部４１と、撮像素子１１とコイルに対向する位置に配置された磁石４５とを有し撮像素子の撮像中心Ｐ又はその周辺を通り撮像面に垂直な軸を回転中心として固定部に対して回転可能に連結された可動部４２と、ぶれを検出するぶれ検出部１５と、可動部の回転角を検出する回転角検出部２０と、ぶれ検出部及び回転角検出部の出力に基づいてコイルを制御して固定部に対する可動部の回転位置を制御する制御部１２とを具備し、可動部の重心と可動部の回転中心とは鉛直方向において所定の距離だけ離れている。【選択図】図２

Description

この発明は、撮像素子を光軸と平行な回転軸周りに回転駆動させる構成を具備したぶれ補正装置に関するものである。

従来、撮像光学系により結像された光学像を、例えばＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice；電荷結合素子）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Ｃomplementary Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor；相補性金属酸化膜半導体）型イメージセンサー等の光電変換素子等（以下、撮像素子という）を用いて順次画像信号に変換し、これにより得られた画像信号を所定の形態の画像データとして記録媒体に記録し得ると共に、この記録媒体に記録された画像データを画像として再生表示する画像表示装置、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ），有機ＥＬ表示装置等を備えて構成された撮像装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等が一般に実用化され広く普及している。

この種の撮像装置においては、光学像の像ぶれ、例えば光軸に直交する面内における平行方向の像ぶれを補正するために、レンズ鏡筒内の撮影光学系の一部を光軸に対して直交する方向（シフト方向）に移動させたり、光軸に対して直交する二軸（ピッチ方向及びヨー方向）を中心に回転可能とするぶれ補正装置を備えたものが種々提案され、また実用化されている。

近年においては、さらに、撮像素子を光軸周りに回転させることによって、光軸周り（ロール方向）の回転ぶれを補正し得るようにしたぶれ補正装置を備えた撮像装置が、例えば特開２００６−１３３６２０号公報等によって、種々提案されている。

上記特開２００６−１３３６２０号公報等によって開示されている撮像装置のぶれ補正装置は、操作部材（具体的にはレリーズボタン）を押すことによって、受光面（撮像面）に直交する光軸を中心としてカメラボディが回動することにより生じる像ぶれを補正するというものである。そのために、同公報に記載のぶれ補正装置においては、撮影光学系（光学レンズ）の光軸を回転中心としてカメラボディに対して所定の範囲内で回転可能に支持された受台上に撮像素子が載置された構造となっている。そして、上記撮像素子の受台は、コイルバネによって上記回転方向の一方向に常に付勢され、ストッパに当接することによって、回転方向における位置決めがなされている。したがって、撮像素子の回転方向における位置決めを確実に行ないつつ、回転方向の像ぶれ補正を行ない得るというものである。

特開２００６−１３３６２０号公報

ところが、上記特開２００６−１３３６２０号公報等によって開示されている手段においては、撮像素子の回転方向における位置決めをコイルバネの付勢力によって行なっているので、回転方向の像ぶれ補正のために撮像素子の受台を回転駆動させる際には、上記コイルバネの付勢力に抗して受台を回転させ得る充分な駆動力を付与する必要がある。したがって、回転駆動力を発生させるための駆動源を動作させる消費電力が増大してしまうという問題点がある。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、撮像素子を含む可動部を光軸と平行な回転軸周りに回転させてロール方向の像ぶれ補正を行うぶれ補正装置において、消費電力の低減化を実現すると共に、駆動音の低減化をも実現し得るぶれ補正装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の一態様のぶれ補正装置は、コイルが配置された固定部と、撮像素子と上記コイルに対向する位置に配置された磁石とを有し上記撮像素子の撮像中心又はその周辺を通り撮像面に垂直な軸を回転中心として上記固定部に対して回転可能に連結された可動部と、ぶれを検出するぶれ検出部と、上記可動部の回転角を検出する回転角検出部と、上記ぶれ検出部及び上記回転角検出部の出力に基づいて上記コイルを制御して上記固定部に対する上記可動部の回転位置を制御する制御部とを具備し、上記可動部の重心と上記可動部の回転中心とは、鉛直方向において所定の距離だけ離れている。

本発明によれば、撮像素子を含む可動部を光軸と平行な回転軸周りに回転させてロール方向の像ぶれ補正を行うぶれ補正装置において、消費電力の低減化を実現すると共に、駆動音の低減化をも実現し得るぶれ補正装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置（カメラ）の概略構成を示すブロック構成図 図１の撮像装置（カメラ）における撮像素子回転ユニットの概略正面図 図２の［３］−［３］線に沿う断面図 本発明の第２の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置（カメラ）において、撮像素子の回転制御処理の概略を示すフローチャート 図４の撮像装置（カメラ）において、撮像素子の回転ぶれ補正制御を行なう電気回路の一部を簡略化して示す概略回路図 図４の撮像装置（カメラ）において、撮像素子の回転制御処理を行なう際のゲイン値と周波数特性を示す図 図４の撮像装置（カメラ）において、撮像素子の回転制御処理を行なう際に設定される回転角度と対応するゲイン値の関係を示す図

以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
本発明の各実施形態は、例えば撮像光学系により結像された光学像を、例えばＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice；電荷結合素子）イメージセンサーやＣＭＯＳ（Ｃomplementary Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor；相補性金属酸化膜半導体）型イメージセンサー等の光電変換素子等（以下、撮像素子という）を用いて順次光電変換し、これにより得られた画像信号を所定の形態の画像データ（例えば静止画像又は動画像を表わすデジタル画像データ）として記録媒体に記録する機能を有すると共に、当該記録媒体に記録済みのデジタル画像データに基いて静止画像又は動画像を再生表示する画像表示装置、例えば液晶表示（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）装置や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ；Organic Electro-Luminescence：ＯＥＬ）表示装置等を備えて構成された撮像装置、例えばデジタルカメラやビデオカメラ等（以下、単にカメラという）を例示するものである。

また、以下に示す各実施形態において撮影光学系の光軸を符号Ｏで表す。この光軸Ｏに沿う方向において、カメラの前面に対向する被写体のある側を前方というものとする。また、カメラの背面側に配置される撮像素子の受光面（結像面，撮像面）のある側を後方というものとする。

なお、本実施形態においては、カメラの使用時に被写体に対向する面をカメラの前面というものとする。カメラの使用時に使用者が対面する面をカメラの背面というものとする。また、カメラが通常使用状態にあるときの上側の面であって、例えば操作部材のうちシャッターボタン等が配設されている面を上面というものとする。そして、カメラの上面に対向する下側の面を底面というものとする。

また、以下の説明に用いる各図面においては、各構成要素を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各構成要素毎に縮尺を異ならせて示している場合がある。したがって、本発明は、これらの図面に記載された構成要素の数量，構成要素の形状，構成要素の大きさの比率及び各構成要素の相対的な位置関係は、図示の形態のみに限定されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置（カメラ）の概略構成を示すブロック構成図である。図２，図３は、本発明の第１の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置（カメラ）における撮像素子回転ユニットの概略構成を示す概念図である。このうち図２は、撮像装置（カメラ）の正面図を示す。図３は、図２の［３］−［３］線に沿う断面を示している。

本発明の第１の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置であるカメラ１は、図１に示すように、カメラボディ１０と、レンズ鏡筒３０とによって構成されている。カメラ本体であるカメラボディ１０は、撮像素子１１と、制御部１２と、撮像素子回転ユニット１３と、表示部１４と、ぶれ検出部１５と、タッチパネル１８と、操作部１９と、角度設定手段２２等を有して構成されている。レンズ鏡筒３０は、レンズ光学系からなる撮像光学系３１と、その保持枠部材や駆動機構等と、平行ぶれ（シフトぶれ）補正機構３２等を有して構成されている。

レンズ鏡筒３０に含まれる撮像光学系３１は、複数の光学レンズ等によって構成されるレンズ光学系である。上記撮像光学系３１を構成する複数の光学レンズ等は、図示を省略しているが、それぞれが保持枠部材等によって保持されている。そして、これら各保持枠部材等は、各光学レンズ等の光軸に沿って並べて配置されている。また、上記各保持枠部材等のうちの一部は、光軸に沿う方向に進退移動可能に構成されている。そのために、上記レンズ鏡筒３０内には、上記各保持枠部材等を駆動するための不図示の駆動機構及びその駆動制御を行なうレンズ制御部等を有して構成されている。

また、本カメラ１におけるレンズ鏡筒３０においては、上記撮像光学系３１の一部の光学レンズを光軸Ｏに対して直交する面内で平行に移動させることでシフト方向（平行方向）の像ぶれを補正するためのシフトぶれ補正機構３２を備えている。当該レンズ鏡筒３０のその他の構成については、従来一般的な構成の撮像装置（カメラ）に適用されるレンズ鏡筒と略同様であるものとして、それらの詳細な構成の図示及び説明は省略する。なお、上記シフトぶれ補正機構３２は、レンズ鏡筒３０側に配設されているものであるが、その平行ぶれ（シフトぶれ）補正制御は、カメラボディ１０側の制御部１２によって行なわれる。

カメラボディ１０における撮像素子１１は、上記レンズ鏡筒３０の撮像光学系３１によって結像された光学像、即ち撮像対象とする被写体の光学像である被写体像を受けて光電変換を行ない、その画像信号を取得する光電変換素子である。そのために、撮像素子１１は、上記レンズ鏡筒３０の撮像光学系３１の光軸Ｏに対して略直交する平面内であって、上記撮像光学系３１により結像される被写体像の結像面と略一致する位置に配設されている。撮像素子１１としては、例えばＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice；電荷結合素子）等の半導体素子を用いたＣＣＤイメージセンサーや、ＣＭＯＳ（Ｃomplementary Ｍetal Ｏxide Ｓemiconductor；相補性金属酸化膜半導体）等を用いた固体撮像素子であるＭＯＳ型イメージセンサー等が適用されている。

制御部１２は、本カメラ１の全体を統括する制御回路等を有し、例えばＣＰＵ（Ｃentral Ｐrocessing Ｕnit；中央処理演算装置）等や各種の集積回路等を含む電子部品が適用される。本カメラ１に適用される制御部１２は、各種の信号処理や演算等を行なう回路等を含む演算部１６と、上記撮像素子１１から出力された画像信号を受けて各種の画像処理等を行なう画像処理部１７等の回路部を有している。

制御部１２における演算部１６は、例えば操作部１９やタッチパネル１８、角度設定手段２２等から出力される操作指示信号を受けて、実行された操作入力に対応する制御処理を行なったり、ぶれ検出部１５からの検出信号を受けてカメラ１の姿勢状態を判定する演算処理を行なったり、撮像素子回転ユニット１３の可動部回転角検出部２０（詳細は後述する）からの信号を受けて撮像素子回転ユニット１３の可動部（具体的には後述する回転部４２上の撮像素子１１）の光軸Ｏと平行な回転軸周りの回転角度を判定する演算処理を行なったり、上記各種の演算結果に基づいて撮像素子回転ユニット１３の回転駆動部２１（詳細は後述する）等の駆動制御等を行なう演算処理制御回路である。

表示部１４は、撮像素子１１によって取得され上記制御部１２の画像処理部１７を介して出力される画像データに基づいて画像を表示する構成部である。表示部１４としては、例えば液晶表示（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）装置や有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ；Organic Electro-Luminescence：ＯＥＬ）表示装置等の表示用装置が適用される。

ぶれ検出部１５は、地平線（水平線）に対するカメラ１の姿勢変化を検出する検出回路部である。具体的には、ぶれ検出部１５は、例えば光軸Ｏに平行な回転軸周りのカメラ１の回転角度や、光軸Ｏに対して直交する二軸（Ｘ軸及びＹ軸；図２参照）周りのカメラ１の各回転角度等に加え、光軸Ｏに対して直交する面内における上下方向（Ｙ軸に沿う方向）若しくは左右方向（Ｘ軸に沿う方向）のシフト量（ズレ量）等を検出する。そして、これらの検出結果に基づいて、ぶれ検出部１５はカメラ１の姿勢変化を検出する。ぶれ検出部１５としては、加速度センサや角速度センサ，振動ジャイロセンサ等が適用される。なお、ぶれ検出部１５それ自体は従来一般に実用化され普及している検出機構等と同様のものが適用されているものとし、その詳細構成は省略する。

タッチパネル１８は、上記表示部１４の表示画面に表示中の画像内における所望の位置を指定するための位置入力装置である。タッチパネル１８は、上記表示部１４の表示画面上に重畳させて配設されている。このタッチパネル１８に対して使用者（ユーザ）が手指等を用いてタッチ操作やスライド操作等を行なうことによって、表示画像内の位置指定を行なうことができるように構成されている。

操作部１９は、カメラ１の外装面上、具体的には、例えばカメラ１の上面や背面若しくは前面に配置される各種の操作部材、例えば回転ダイヤル形態，押圧ボタン形態，スライド形態等、各種の形態の操作指示部材である。カメラ１において操作部１９は複数設けられ、各対応する操作指示信号を発生し得るように構成されている。操作部１９としての具体的な例としては、例えば、図２において符号１９ａで示す押しボタン式の操作部材からなるシャッターボタン等がある。操作部１９は、従来の一般的な形態のカメラにおいて普通に採用されている各種の操作部材と同様のものとして、その詳細説明は省略する。

角度設定手段２２は、撮像素子１１の回転角度を使用者（ユーザ）の操作により任意に設定するための操作部材である。角度設定手段２２としては、上記操作部１９と同様の操作部材を設け、その操作部材からの所定の操作入力を受けて所望の回転角度の設定を行うようにすればよい。また、これとは別に、角度設定手段２２として、上記タッチパネル１８の操作入力を受けて所望の回転角度設定を行なうようにな構成としてもよい。

撮像素子回転ユニット１３は、回転角検出部である可動部回転角検出部２０と、回転駆動部２１等を有して構成されている。ここで、回転駆動部２１は、撮像素子１１を載置して構成され、当該撮像素子１１をカメラボディ１０に対してレンズ鏡筒３０の光軸Ｏに平行な回転軸周りに回転させるための構成ユニットである。また、可動部回転角検出部２０は、上記回転駆動部２１における可動部（回転部４２；詳細後述）の光軸Ｏと平行な回転軸周りの回転角度を検出するための検出用の磁気回路（検出センサ）である。

上記回転駆動部２１は、図２，図３に示すように、固定部４１と、可動部である回転部４２と、回転軸部４３と、駆動用アクチュエータ等によって主に構成されている。ここで、駆動用アクチュエータとしては、例えばコイル４４及び磁石４５等からなる駆動用の磁気回路であるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等が適用されている。

固定部４１は、カメラボディ１０の内部固定部分に固設され、上記回転駆動部２１の基礎部分をなす構成部材である。この固定部４１には、回転軸部４３が光軸Ｏと平行な方向であって、当該カメラ１の前方に向けて所定の位置に植設されている。回転軸部４３は、撮像素子１１の撮像中心点Ｐ又はその周辺を回転中心として上記固定部４１に対して回転部４２を回転可能に連結する軸状部材である。つまり、回転部４２と固定部４１の間には、回転軸部４３が介在し、これにより回転部４２と固定部４１とを連結している。

この場合において、撮像素子１１の撮像中心点Ｐと撮影光学系の光軸Ｏとが一致若しくは略一致するように構成されている。さらに、撮像素子１１の撮像中心点Ｐと回転軸部４３の回転中心軸Ｑとが一致若しくは略一致するように構成されている。これにより、回転軸部４３を中心として回転部４２が回転すると、撮像素子１１は撮像中心点Ｐ（光軸Ｏ）を回転中心として回転する。

なお、回転部４２と固定部４１とを連結する構成例としては、上述したような形態の回転軸部４３に替えて、次のような形態でもよい。即ち、例えば固定部４１側に凹部又は凸部の一方を形成し、これに対応させて上記可動部である回転部４２側には凹部又は凸部の他方を形成した形態とする。上記凹部と上記凸部とを係合させて両者を組み合わせると、当該係合部は回転軸として形成される。したがって、回転部４２（可動部）は、この回転軸を中心として回転するように構成できる。

上記回転軸部４３の先端部には、回転部４２が回転自在となるように配設されている。この回転部４２は、全体として略円板形状に形成される回転ステージと、この回転ステージにおける外周縁部の一部から径方向に向けて突出した突出部である凸部４２ａを有して構成されている。そして、上記回転部４２の円板形状部には撮像素子１１が保持されている。つまり、回転部４２は、撮像素子１１を保持する保持部材として機能している。

ここで、撮像素子１１は、通常の場合、矩形状の受光面（撮像面）を有している。そして、本カメラ１においては、通常使用状態（図２に示す状態）とした時、撮像素子１１は、その受光面（撮像面）の外枠線のうち水平方向に延びる辺（長辺）が地平線（水平線）に平行となるように、かつ同受光面（撮像面）の短辺が鉛直方向に平行となるように、上記回転部４２上に固定保持されている。なお、このときの状態の撮像素子１１の配置状態を、カメラ１の通常使用状態時における撮像素子１１の定位置姿勢というものとする。

上記回転部４２の凸部４２ａには、後述するように、駆動用アクチュエータの構成部品の一部（本実施形態では磁石４５）が配設されている。

また、固定部４１と回転部４２とのそれぞれには、可動部回転角検出部２０の構成部材の一部が配設されている。可動部回転角検出部２０は、固定部４１に対する回転部４２の光軸Ｏ周りの回転角度を検出する検出センサである。可動部回転角検出部２０としては、例えばホール素子及び磁石によって構成される検出用の磁気回路からなる磁気センサ等が適用される。

即ち、回転部４２側の任意の位置にホール素子が固設されており、固定部４１の側には上記ホール素子に対向する部位に磁石が固設されている（図３参照）。ここで、可動部回転角検出部２０を構成するホール素子及び磁石のそれぞれの部材配置については特に制約はなく、上述したように可動部側のホール素子に対向する固定部側の部位に磁石が固設されていればよい。この構成により、可動部回転角検出部２０は、固定部４１に対して回転部４２が回転軸部４３を回転中心として回転した時の回転部４２の回転角度を検出することができるようになっている。

なお、可動部回転角検出部２０は、回転軸部４３から径方向に離れた位置にある程、検出精度を確保できることは知られている。このことは、例えば回転部４２（可動部）側に固設したホール素子の回転方向（周方向）の移動量が、回転軸部４３から径方向に離れる程、大きくなることから自明である。したがって、可動部回転角検出部２０は、回転軸部４３からできるだけ回転部４２の径方向に離れた位置に配置されるのが望ましい。

一方、回転部４２の上記凸部４２ａには、上記駆動用アクチュエータ（ボイスコイルモータ）の一部を構成する磁石４５が固設されている。これに対応させて、上記固定部４１側には、上記磁石４５に対向する部位に上記駆動用アクチュエータ（ボイスコイルモータ）の他の一部を構成するコイル４４が固設されている。この構成により、コイル４４に対して適宜所定のタイミングで通電すると、上記回転部４２は、上記磁石４５との作用によって回転軸部４３を回転中心として所定方向に回転するように構成されている。

なお、コイル４４と磁石４５との配置は、上記の例に限られることはなく、逆の配置、即ち回転部４２側にコイル４４を固設し、固定部４１側に磁石４５を固設する構成であってもよい。

上述したように、回転部４２においては、略円板形状の外周縁部から径方向に突出する凸部４２ａを形成し、この凸部４２ａに磁石４５（又はコイル４４）を配設した構成としている。したがって、上記凸部４２ａは、カメラ１を通常使用時の姿勢状態（例えば図２に示すように地平線（水平線）に対してカメラ１を水平に保持した状態）としたときには、カメラ１の鉛直方向であって、同カメラ１の底面に向けて延出するように形成されている。これに加えて、上記凸部４２ａには、駆動用アクチュエータの一部の構成部材（本実施形態では磁石４５）が固設されている。したがって、このとき、回転駆動部２１（固定部４１，回転部４２，回転軸部４３，駆動用アクチュエータ（４４，４５）からなる組立体）の重心位置Ｇ（図２参照）は、撮像素子１１の撮像中心点Ｐ（光軸Ｏ，回転軸部４３の回転中心軸Ｑ）から鉛直方向において所定の距離だけ離れた位置であって、鉛直方向下向きの直線上の位置に設定されている。

そして、この場合において、上記回転駆動部２１の重心位置Ｇは、撮像素子１１の撮像中心点Ｐ（光軸Ｏ，回転軸部４３の回転中心軸Ｑ）と駆動用アクチュエータ（４４，４５）の配置位置との間における任意の位置に設定されるのが望ましい。

このような構成とすることによって、カメラ１を図２に示す通常使用状態とすると、例えばコイル４４に対して通電していない状態であっても、回転部４２の凸部４２ａは、重力の作用によって常に鉛直方向で、カメラ１の底面側に向けて突出する位置に配置され、その状態で回転部４２は安定状態になる。この状態（カメラ１の通常使用状態（図２の状態））では、撮像素子１１は、受光面（撮像面）の長辺（水平方向の辺）が地平線（水平線）に平行に、かつ同受光面（撮像面）の短辺（垂直方向の辺）が鉛直方向に平行となる定位置姿勢に配置されて、その姿勢が維持される。

カメラ１におけるカメラボディ１０及びレンズ鏡筒３０は、上述した構成部以外にも、その他各種の構成ユニット等を有して構成されているものであるが、上述していない構成ユニット等は、本発明に直接関連しない構成である。したがって、それらの構成部材等については、従来の一般的なカメラと同様の構成を具備するものとして、その説明及び図示を省略する。

このように構成された本実施形態のぶれ補正装置が適用されるカメラ１を用いて撮影動作を行なう場合においては、例えば、使用者（ユーザ）はカメラ１を両手で保持して撮影対象とする被写体に対峙する。このとき、本カメラ１の電源状態がオン状態とされて、カメラ１が撮影動作を実行し得る撮影待機状態にあるものとする。この撮影待機状態において制御部１２は、撮像素子１１及び表示部１４等を駆動制御する。ここで、制御部１２の画像処理部１７は、撮像素子１１によって連続的に取得される画像信号を順次受けて所定の画像処理等を行なって、所定の形態の画像データを生成する。画像処理部１７において生成された画像データは、例えば表示部１４へと順次出力される。これを受けて表示部１４は、表示画面に画像を連続的に表示するいわゆるライブビュー画像表示を実行する。

カメラ１が、このような撮影待機状態にあるとき、カメラ１のぶれ検出部１５は、カメラ１の姿勢状態の検出を継続して行なっている。ぶれ検出部１５による検出信号は制御部１２の演算部１６へと伝達される。これを受けて制御部１２の演算部１６は、例えば使用者（ユーザ）によるカメラ１の保持状態によって生じている光軸Ｏ周りの回転角度を演算し、その演算結果に基づいて撮像素子回転ユニット１３の駆動制御を行なう。

即ち、制御部１２は、回転駆動部２１を制御してぶれ検出部１５によって検出された光軸Ｏ周り（ロール方向）の回転角を打ち消し得る回転角度で回転部４２（可動部）を回転駆動させるべく、駆動用アクチュエータ（４４，４５）の駆動制御、つまりコイル４４への通電制御を行なう。このとき制御部１２は、可動部回転角検出部２０からの検出信号を受信しており、回転部４２（可動部）の状態（回転位置や回転方向等の状態）を確認しながら、駆動用アクチュエータ（４４，４５）の駆動制御を行なう。このような一連の作用は、従来一般の像ぶれ補正制御に係わる制御と同様である。

以上説明したように、上記第１の実施形態によれば、回転部４２の通常使用状態における定位置姿勢とする停止精度を向上させることができる。つまり、回転部４２の重心位置Ｇが鉛直方向の直線上にない従来形態のものでは、撮像素子１１を載置した回転部４２を定位置姿勢で停止させるために、コイル４４への通電を継続して行なう必要がある。これに対し、本実施形態の構成では、回転部４２の重心位置Ｇを鉛直方向の下向きの直線上に設定したことにより、撮像素子１１を載置した回転部４２には定位置姿勢で安定しようとする方向に重力が働く。したがって、回転部４２、即ち撮像素子１１の定位置姿勢を維持するのに必要な消費電力を低減化することができる。

さらに、回転方向の像ぶれ補正を行なうために、コイル４４への通電を行なった際にも、回転部４２には重力が働くことによって重心位置Ｇが鉛直方向下向きに移動しようとする。したがって、回転ぶれに対する追従性が向上するので、消費電力の低減化に寄与し得る構成となっている。

具体的には、例えば、カメラ１を通常使用状態に保持して撮影を行う際に、カメラ１が地平線（水平線）に対して傾いたとしても、撮像素子１１を載置する回転部４２に働く重力は、撮像素子１１の定位置姿勢を維持しようとする方向に作用する。したがって、これにより、本実施形態の構成によれば、回転部４２の姿勢安定性を向上させることができると共に、像ぶれ補正機構に係る消費電力の低減化に寄与することができる。

なお、上述の第１の実施形態においては、カメラ１の形態として、カメラボディ１０とレンズ鏡筒３０とをそれぞれ別体で構成し、カメラボディ１０に対してレンズ鏡筒３０を着脱自在とするいわゆるレンズ交換可能な形態のものを例示したが、この形態に限られることはなく、例えばカメラボディ１０とレンズ鏡筒３０とを一体に構成した形態のカメラであってもよい。

また、上述の第１の実施形態においては、レンズ鏡筒３０に設けたシフトぶれ補正機構３２によって撮像光学系３１（レンズ光学系）の光軸Ｏに対して垂直な平面内で当該撮像光学系３１を構成する一部のレンズを平行方向に移動させることによりシフトぶれ補正制御（平行ぶれ補正制御）を行なうと共に、固定部４１に対して撮像素子回転ユニット１３（可動部）を回転させることによって回転ぶれ補正制御を行なう形態の像ぶれ補正機構を具備した例を示している。この例示の形態は、例えばカメラボディ１０とレンズ鏡筒３０とを一体に構成した形態のカメラに適する形態であると言える。もちろん、レンズ交換式のカメラにおいてもこのような形態の像ぶれ補正機構を採用し得ることは可能である。

一方、カメラ１における像ぶれ補正機構の形態としては、上述の第１の実施形態にて示した例に限られることはない。像ぶれ補正機構についてのその他の形態の例としては、例えば撮像素子回転ユニット１３による回転ぶれ補正制御に加えて、撮像素子回転ユニット１３自体をシフト方向に移動させ得る機構を設けることによって、カメラボディ１０側に像ぶれ補正機構の一切を設けるように構成する形態も考えられる。この例示の形態では、例えばカメラボディ１０に対しレンズ鏡筒３０を着脱自在とするレンズ交換式のカメラにおいて適する形態であると言える。もちろん、この例示の形態の像ぶれ補正機構を、レンズ一体型のカメラに適用することも可能である。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態のぶれ補正装置が適用されるカメラ１においては、光軸Ｏ周り（ロール方向）の回転ぶれを補正するために、撮像素子１１を光軸Ｏ周りに回転可能となるように構成している。したがって、例えばカメラ１の実際の姿勢に関わらず撮像素子１１を所望の回転角となるように設定することも可能である。具体的には、例えばカメラ１を図２に示す通常使用状態で構えると、通常の場合、撮像素子１１は、同図２に示すように、長辺が水平方向に設定される定位置姿勢となる。この場合にも、撮像素子１１を駆動用アクチュエータを用いて回転軸周りに回転させる制御を行うことによって、例えば撮像素子１１の長辺を水平方向に対して所定角度で傾けたり、長辺を鉛直方向に平行となるように設定することも可能である。この場合において、撮像素子１１の回転角度を設定するためには角度設定手段２２を用いる。この角度設定手段２２は、上述したように、操作部１９と同様の操作部材若しくはタッチパネル１８等からの操作入力を受けて撮像素子１１の回転角度を設定する。

本実施形態においては、上記第１の実施形態で示すカメラ１を用いて撮影動作を行なうのに際し、その撮影動作の実行前に、予め使用者（ユーザ）が角度設定手段２２を用いて撮像素子１１の回転角度を設定する場合における制御系の実施態様を示すものである。

図４は、本発明の第２の実施形態のぶれ補正装置が適用される撮像装置（カメラ）において、撮像素子の回転制御処理の概略を示すフローチャートである。図５は、撮像素子の回転ぶれ補正制御を行なう電気回路の一部を簡略化して示す概略回路図である。図６は、撮像素子の回転制御処理を行なう際のゲイン値と周波数特性を示す図である。図７は、撮像素子の回転制御処理を行なう際に設定される回転角度と対応するゲイン値の関係を示す図である。

本実施形態のぶれ補正装置が適用されるカメラ１の構成は、上述の第１の実施形態のカメラ１と全く同様のものである。本実施形態においては、同カメラ１を用いて撮影を行う際の撮像素子１１の回転制御処理の詳細を示す。

本カメラ１における撮像素子１１の回転制御処理は、図４に示すように、まず、ステップＳ１０において、制御部１２は、角度設定手段２２を制御して撮像素子１１の回転角度の設定処理を実行する。

即ち、カメラ１の使用者（ユーザ）は、角度設定手段２２に含まれる操作部材若しくはタッチパネル１８等を用いて、所望の撮像素子１１の回転角度を設定するための操作を行なう。これにより生じた操作入力信号は角度設定手段２２に入力される。これを受けて、角度設定手段２２は、撮像素子１１の回転角度を設定する。ここで、設定される撮像素子１１の回転角度とは、次のようなものである。

撮像素子１１が定位置姿勢となる場合においては、撮像素子１１の中心点Ｐと回転部４２の重心位置Ｇを結ぶ直線と、鉛直方向に沿う直線とが一致する状態である。このとき、撮像素子１１の回転軸周りの回転角度は０度である。角度設定手段２２により設定される回転角度は、上記定位置姿勢時の回転角度（０度）に対する回転方向の角度である。こうして、角度設定手段２２によって設定された設定回転角度データは、制御部１２へと出力される。

次に、図４のステップＳ１１において、制御部１２は、ぶれ検出部１５からの検出信号に基づいて、カメラ１の現在の姿勢状態、特にカメラ１の光軸Ｏ周りの回転角度を検出する。

続いて、ステップＳ１２において、制御部１２は、上述のステップＳ１０の処理にて得られた上記撮像素子１１の設定回転角度データと、上述のステップＳ１１の処理にて得られた上記カメラ１の回転角度データとを比較して、両者の差の大小を判断する。ここで、両者の差が大であると判断された場合には、ステップＳ１３の処理に進む。また、両者の差が小であると判断された場合には、ステップＳ１４の処理に進む。

ステップＳ１３及びステップＳ１４において、制御部１２は、撮像素子回転ユニット１３を制御して撮像素子１１の回転制御を実行する。この場合において、上記ステップＳ１２の処理にて設定回転角度データとカメラ回転角度データとの差が大であると判断されると、ステップＳ１３の処理にて制御部１２は、回転駆動部２１を制御してゲインを大きくした駆動制御を実行する。一方、上記ステップＳ１２の処理にて設定回転角度データとカメラ回転角度データとの差が小であると判断されると、ステップＳ１４の処理にて制御部１２は、回転駆動部２１を制御してゲインを小さくした駆動制御を実行する。その後、ステップＳ１１の処理に戻り、以降の処理を繰り返す（フィードバック制御）。

図５は、カメラ１の回転ぶれ補正回路の概略図である。本カメラ１の電源状態がオン状態とされて、カメラ１が撮影動作を実行し得る撮影待機状態にあるとき、ぶれ検出部１５はカメラ１の姿勢状態の検出を継続して行なっている。その検出信号は制御部１２へと入力され続けている。制御部１２は、これを受けて、適宜状態に応じてゲイン調整を行なった駆動制御を実行する（図４のステップＳ１２〜ステップＳ１４の処理）。その駆動制御信号はフィルタ（伝達関数）を介して回転駆動部２１へと伝達される。これを受けて回転駆動部２１は、駆動用アクチュエータのコイル４４への通電がなされて回転部４２が回転駆動を開始する。可動部回転角検出部２０は、回転部４２の回転角度を検出し、その検出信号を制御部１２へと出力する。また、制御部１２には、ぶれ検出部１５からの検出信号が入力され続けている（図４のステップＳ１１の処理）。したがって、制御部１２は、可動部回転角検出部２０からの検出信号（回転部４２の回転角度データ）と、ぶれ検出部１５からの検出信号（カメラ１の回転方向の姿勢データ）とに基づいて、回転部４２の駆動制御の調整を繰り返し行なう（フィードバック制御）。

上述したように、本実施形態においては、撮像素子１１の回転駆動制御時に、撮像素子１１の設定回転角度データとカメラ１の回転角度データとを比較して、両者の差が大奇異場合には、ゲイン（入出力比）を上げて高精度な駆動制御を行なうようにしている。この場合、騒音もまた大となる。一般に周波数が高くなると高次共振が発生する。この高次共振が０ｄｂ（デシベル）に近いところで騒音が発生することが知られている（図６の符号Ｆ参照）。

一方、本カメラ１においては、回転部４２の重心位置Ｇを上述した構成により、鉛直方向下向きの所定の位置に設定したので、回転部４２は、常に撮像素子１１が定位置姿勢となる状態で安定するように構成されている。この構成によれば、回転ぶれ補正制御を行う際の撮像素子１１の回転量が小さい場合、即ち撮像素子１１の設定回転角度データとカメラ１の回転角度データとの差が小さい場合の駆動制御時には、制御ゲインを小さくしても回転部４２を定位置姿勢に停止させることが容易な構成となる。

したがって、本カメラ１においては、上記撮像素子１１の設定回転角度データと上記カメラ１の回転角度データとを比較して、両者の差の大小を判断し、両者の差が小となった時には、制御ゲインを小さくする制御を行っている。このとき、図６のゲインＡの変化に示されるように、高次共振のゲインが０ｄＢから十分に小さい値になるために駆動音が小さくなる。つまり、この場合には、ゲインを小さくすることによって、高次共振により発生する駆動音を低減している。一方、両者の差が大となった時には、制御ゲインを大きくすることによって、設定回転角度を高精度に維持している。

なお、制御ゲインの切り換えは、図７のように制御されている。即ち、上記撮像素子１１の設定回転角度データと上記カメラ１の回転角度データとの差が小さい場合には、図７のゲインＡによる駆動制御を行なう。そして、両者の差が大きくなるにしたがって制御ゲインが大きくなるように制御している。

以上説明したように、上記第２の実施形態によれば、回転部４２の重心位置Ｇが鉛直方向下向きの所定の位置に設定されているので、回転ぶれ補正制御を行う際の撮像素子１１の回転量が小さい場合には、制御ゲインを小さくしても回転部４２を定位置姿勢に停止させることが容易な構成となっている。

したがって、撮影を行うのに際して、使用者（ユーザ）が撮像素子１１の回転角度を設定して定位置姿勢から撮像素子１１を所望の角度だけ回転させる設定を行なう場合、上記撮像素子１１の設定回転角度データと上記カメラ１の姿勢状態（回転角度データ）とを比較して、両者の差の大小に応じて制御ゲインを調整するように構成している。つまり、両者の差が小の場合には制御ゲインを小さくし、両者の差が大の場合には制御ゲインを大きくしている。このような回転駆動制御を行うことによって、回転ぶれ補正制御を行なう像ぶれ補正機構に係る消費電力の低減化を実現できると共に、回転ぶれ補正制御の補正量が小さい場合の駆動音を抑制することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用を実施し得ることが可能であることは勿論である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせによって、種々の発明が抽出され得る。例えば、上記各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明は、デジタルカメラ等の撮影機能に特化した電子機器である撮像装置に限られることはなく、撮影機能を備えた他の形態の電子機器、例えば携帯電話，スマートフォン，録音機器，電子手帳，パーソナルコンピュータ，タブレット端末機器，ゲーム機器，携帯テレビ，時計，ＧＰＳ（Global Positioning System）を利用したナビゲーション機器等、各種の撮影機能付き電子機器にも広く適用することができる。

また、撮像素子等を用いて画像を取得し、その取得画像を表示装置に表示する機能を有する電子機器、例えば望遠鏡，双眼鏡，顕微鏡等の観察用機器に対しても同様に適用することができる。

１……カメラ
１０……カメラボディ
１１……撮像素子
１２……制御部
１３……撮像素子回転ユニット
１４……表示部
１５……ぶれ検出部
１６……演算部
１７……画像処理部
１８……タッチパネル
１９……操作部
２０……可動部回転角検出部
２１……回転駆動部
２２……角度設定手段
３０……レンズ鏡筒
３１……撮像光学系
３２……シフトぶれ補正機構
４１……固定部
４２……回転部
４２ａ……凸部
４３……回転軸部
４４……コイル
４５……磁石

Claims (8)

1. コイルが配置された固定部と、
   撮像素子と上記コイルに対向する位置に配置された磁石とを有し、上記撮像素子の撮像中心又はその周辺を通り撮像面に垂直な軸を回転中心として上記固定部に対して回転可能に連結された可動部と、
   ぶれを検出するぶれ検出部と、
   上記可動部の回転角を検出する回転角検出部と、
   上記ぶれ検出部及び上記回転角検出部の出力に基づいて上記コイルを制御して上記固定部に対する上記可動部の回転位置を制御する制御部と、
   を具備し、
   上記可動部の重心と上記可動部の回転中心とは、鉛直方向において所定の距離だけ離れていることを特徴とするぶれ補正装置。
2. 上記回転角検出部の出力値が第１の所定値よりも大きい場合に、上記回転角検出部の上記出力値のゲインを大きくすることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
3. 上記回転角検出部の出力値が所定値よりも小さい場合に、上記回転角検出部の上記出力値のゲインを小さくすることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
4. 上記回転角検出部の出力値が第２の所定値よりも大きい場合は、上記回転角検出部の上記出力値のゲインを一定に制御することを特徴とする請求項３記載のぶれ補正装置。
   
5. 上記可動部は、上記撮像素子を保持する回転ステージと、上記回転ステージから突出する突出部と、を有し、
   上記磁石は、上記突出部に配置されていることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
6. 上記可動部の回転中心は、上記撮像素子の撮像中心と一致していることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
7. 上記可動部の重心は、鉛直方向において上記撮像素子の撮像中心と上記磁石との間に位置していることを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。
8. 上記制御部は、
   上記可動部を上記固定部に対して回転させることにより行なう回転ぶれ補正制御と、
   レンズ鏡筒内に配置されたレンズを、当該レンズの光軸に対して垂直な平面内で移動させることにより行なう平行ぶれ補正制御と、
   を行なうことにより像ぶれ補正制御を行なうことを特徴とする請求項１記載のぶれ補正装置。

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