JP2016148746A

JP2016148746A - 撮像装置

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Publication number: JP2016148746A
Application number: JP2015024959A
Authority: JP
Inventors: 勇組橋; Isamu Kumihashi; 和行江頭; Kazuyuki Egashira; 青木　一彦; Kazuhiko Aoki; 一彦青木; 黒田　英彦; Hidehiko Kuroda; 英彦黒田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2015-02-12
Publication date: 2016-08-18
Anticipated expiration: 2035-02-12
Also published as: US10175471B2; EP3258312A4; US20180024350A1; WO2016129283A1; EP3258312A1; JP5949972B1

Abstract

【課題】広い駆動範囲で、かつ、速い応答速度で、ミラーを駆動すること。
【解決手段】撮像装置１００は、撮像素子１０３と、ミラー１０２と、レンズ１０１と、ミラーチルトアクチュエーター１１０とを備えている。撮像素子１０３は、被写体からの反射光である被写体光を撮像する。ミラー１０２は、記被写体光を反射して、被写体光を撮像素子１０３へ入射させる。レンズ１０１は、被写体光をミラー１０２に集光する。ミラーチルトアクチュエーター１１０は、レンズ光軸ＬＯＡを変更するように、ミラー１０２を駆動する。レンズ光軸ＬＯＡは、レンズ１０１から出射される被写体光のうちで撮像素子１０３の中心部Ｃに入射する光軸である。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、例えば、ミラーチルトアクチュエーターでミラー駆動させながら、被写体からの反射光である被写体光をミラーで反射して、撮像素子に入射させるものに関する。

近年、ヘリコプターや飛行機や飛行船等の航空機の機外にカメラ等の撮像装置を搭載し、撮像装置を用いて上空から地上を撮像する技術が、広く知られている。

航空機に搭載された撮像装置で被写体を撮像する際に、航空機自体の振動や気流の乱れによる振動などの外力である動揺外乱や、航空機自体の振動や気流の乱れによって生じる姿勢変化が撮像装置に伝わるため、撮像画像が不鮮明になることがあった。

たとえば、被写体からの反射光を集光して撮像素子に入射させるとき、光源と撮像素子の間の光路上にミラーを追加し、動揺外乱や姿勢変化等による振動を打ち消す方向にミラーを駆動して、動揺外乱や姿勢変化の影響を低減する試みが行われている。

動揺外乱や姿勢変化に合わせてミラーを駆動する技術として、たとえば、２軸ピエゾ型や２軸シンバル型が知られている。２軸ピエゾ型は、一般的に、圧電素子を用いて、ミラーを２軸の方向に駆動することにより、動揺外乱や姿勢変化等による振動の影響を低減していた。２軸シンバル型は、一般的に、２軸に回転する回転体に取り付けられたミラーを、モータを用いて駆動することにより、動揺外乱や姿勢変化等による振動の影響を低減していた。

なお、本発明に関連する技術が、例えば、特許文献１、２および非特許文献１に記載されている。

特許５６１４４７８号国際公開第２０１１／００７６２８号

K. Aoki, et al, "Wide-range fine pointing mechanism for free-space laser communications," Free-Space Laser Communication and Active Laser Illumination III, SPIE Proceedings, Vol. 5160, pp. 495-506, 2003

しかしながら、２軸ピエゾ型では、一般的に、圧電素子を用いてミラーを駆動するため、応答速度は速くなるが、ミラーの可動範囲が狭いという問題があった。

また、２軸シンバル型では、モータを用いてミラーを駆動するため、応答速度が遅いという問題があった。特に、動揺外乱や姿勢変化等に基づく振動周波数が数十Ｈｚ以上となると、ミラーの移動だけで動揺外乱や姿勢変化等による振動を吸収することができなかった。このため、撮像装置と航空機の接合部分にアイソレータを設け、このアイソレータで高周波数帯の振動を吸収していた。

したがって、２軸ピエゾ型のように、圧電素子による駆動機構を用いて、ミラーを駆動する方法では、ミラーの振幅が大きな動揺外乱や姿勢変化等による振動に対応できないという問題があった。また、２軸シンバル型のように、モータによる駆動機構を用いて、ミラーを駆動する方法では、動揺外乱や姿勢変化等による高周波数の振動に追従できなかったりした。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、広い駆動範囲で、かつ、速い応答速度で、ミラーを駆動することができる撮像装置を提供することにある。

本発明の撮像装置は、被写体からの反射光である被写体光を撮像する撮像素子と、前記被写体光を反射して、前記被写体光を前記撮像素子へ入射させるミラーと、前記被写体光を前記ミラーに集光するレンズと、前記レンズから出射される前記被写体光のうちで前記撮像素子の中心部に入射する光軸であるレンズ光軸を変更するように、前記ミラーを駆動するミラーチルトアクチュエーターとを備え、前記ミラーチルトアクチュエーターは、
台座と、前記ミラーを保持するミラーホルダと、前記ミラーホルダが前記台座に対して移動できるように、前記ミラーホルダを前記台座に支持する弾性部材と、前記ミラーホルダを前記台座に対して傾斜させて、前記レンズ光軸を所望の方向に変更させる駆動手段とを有し、前記駆動手段は、前記台座に取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた、永久磁石を有する磁気回路と、を有し、前記コイルと前記磁気回路との間に働く電磁力を用いて、前記永久磁石の磁気モーメントの向きと直交する方向に前記ミラーホルダを傾斜させる。

本発明の撮像装置によれば、広い駆動範囲で、かつ、速い応答速度で、ミラーを駆動することができる。

本発明の第１の実施の形態における撮像装置の構成を示す図である。ミラーチルトアクチュエーターの可動部の構成を示す斜視図である。可動部に用いられる板バネの形状を示す図である。台座の概略を示す斜視図である。磁気回路の概略を示す図である。板バネ、トーションバーおよび磁気回路の実装状態を示す斜視図である。図２に示す可動部におけるチルト発生のメカニズムを示す図である。板バネ、トーションバーおよび磁気回路の実装状態の変形例を示す斜視図である。板バネの第１の変形例を示す図である。図９の板バネを用いた可動部を示す斜視図である。板バネの第２の変形例を示す図である。図１１の板バネを用いた可動部を示す斜視図である。非特許文献１に記載のミラーチルトアクチュエーターにおける可動部を示す斜視図である。解析条件を示す図である。有限要素法を用いて解析した発生チルトの周波数特性の解析結果を示すグラフである。図１３に示す可動部における不要共振モードの様子を示す図である。本発明の第２の実施の形態における撮像装置の構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態における撮像装置の構成を説明するためのブロック図である。本発明の第３の実施の形態における撮像装置の構成を示す図である。ミラー角度を複数回変化させた際の撮像画像の生成過程を説明するための図である。レンズ光軸をずらして同じ被写体光を撮像した際の撮像画像の生成過程を説明するための図である。ミラーチルトアクチュエーターによりミラーが移動される過程を説明するための図である。図２２（ａ）は、ミラーが移動する前の撮像装置の状態を示す図である。図２２（ｂ）は、ミラーが移動した後の撮像装置の状態を示す図である。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００の構成を示す図である。

図１に示されるように、撮像装置１００は、レンズ１０１と、ミラー１０２と、撮像素子１０３と、ミラーチルトアクチュエーター１１０とを備えている。

図１に示されるように、レンズ１０１は、ミラー１０２と向き合うように設けられている。レンズ１０１は、被写体からの反射光である被写体光をミラー１０２に集光する。

図１に示されるように、ミラー１０２は、レンズ１０１および撮像素子１０３と向き合うように設けられている。ミラー１０２は、被写体光を反射して、当該被写体光を撮像素子１０３へ入射させる。

図１に示されるように、撮像素子１０３は、ミラー１０２と向き合うように設けられている。撮像素子１０３は、被写体光を撮像する。

図１に示されるように、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、ミラー１０２の背面側に取り付けられている。ミラーチルトアクチュエーター１１０は、レンズ１０１から出射される被写体光のうちで撮像素子１０３の中心部Ｃに入射する光軸であるレンズ光軸ＬＯＡを変更するように、ミラー１０２を駆動する。なお、図１では、変更前のレンズ光軸ＬＯＡ１と、変更後のレンズＬＯＡ２を示している。

ここで、ミラーチルトアクチュエーター１１０の構成について、詳しく説明する。なお、ミラーチルトアクチュエーター１１０の構成は、特許文献１に記載のミラーチルトアクチュエーターに対応する。

図２は、ミラーチルトアクチュエーター１１０の可動部１１１の構成を示す斜視図である。なお、可動部１１１は、後述の台座１１７と組み合わせられる。すなわち、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、可動部１１１および台座１１７を含んで構成される。

図２に示されるように、ミラーチルトアクチュエーター１１０の可動部１１１は、ミラーホルダ１１３と、トーションバー１１４と、板バネ１１５ａ〜１１５ｄと、コイル１１６ａ〜１１６ｄとを備えている。また、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、ミラーホルダ１１３によって、ミラー１０２を保持している。

図２に示されるように、ミラーホルダ１１３は、ミラー１０２を保持する。

図２に示されるように、トーションバー１１４は、ミラーホルダ１１３の中心からＺ方向に伸びている。トーションバー１１４は、たとえば、ピアノ線、コバルト合金などの耐力の高い合金で形成される。

図２に示されるように、板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、平板状の弾性部材である。板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、ミラーホルダ１１３の外縁部から、ミラーホルダ１１３に沿って伸びている。板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、屈曲部を少なくとも一箇所有する。板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、ミラーホルダ１１３が台座に対して移動できるように、ミラーホルダ１１３を台座１１７に支持する。なお、板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、本発明の弾性部材である。

図３は、可動部１１１に用いられる板バネ１１５ａ〜１１５ｄの形状を示す図である。図３に示されるように、４枚の板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、同じ形状に形成されている。図３では、板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、屈曲部Ｂを三か所有している。板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、ＸＹ平面に平行な薄型平板のバネである。板バネ１１５ａ〜１１５ｄの厚みは、たとえば、２０μｍ〜２００μｍの範囲内にある。板バネ１１５ａ〜１１５ｄには、耐力の高い合金が用いられている。具体的には、板バネ１１５ａ〜１１５ｄの材料には、ステンレス鋼、ベリリウム銅、りん青銅、洋白、及び、ニッケル銅合金、チタン銅合金から成る群から選択される少なくとも１つの材料が用いられている。

図２に示されるように、コイル１１６ａ〜１１６ｄは、たとえば、ソレノイドコイルにより構成さえる。コイル１１６ａ〜１１６ｄは、Ｘ軸周り、Ｙ軸周りで対になるように、ミラーホルダ１１３のミラー２の挿入面とは反対側の面に貼り付けられている。可動部１１１は、トーションバー１１４の接触面Ｆ１、及び、板バネ１１５ａ〜１１５ｄの接触面Ｆ２〜Ｆ５を介して、台座１１７（図２にて不図示。）に固定される。

図４は、台座１１７の概略を示す斜視図である。台座１１７には、図２の可動部１１１がミラー１０２とともに取り付けられる。台座１１７は、固定台１１７ａ〜１１７ｈと、固定穴１１７ｉとを有する。固定台１１７ａ〜１１７ｄは、板バネ１１５ａ〜１１５ｄと台座１１７との接合部分である。固定台１１７ａ〜１１７ｄは、台座１１７のエッジ近傍に、各々の固定台が９０°の回転対称となる位置関係で存在する。

固定台１１７ｅ〜１１７ｈは、コイル１１６ａ〜１１６ｄを駆動するための磁気回路の固定台である。固定台１１７ｅ〜１１７ｈは、台座１１７の中心線上に、各々の固定台がＸ軸、Ｙ軸で対称になる位置関係で存在する。固定穴１１７ｉは、トーションバー４の固定穴である。固定穴１１７ｉは、台座１１７の中心に存在する。

図５は、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄの概略を示す図である。磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、コイル１１６ａ〜１１６ｄの駆動に用いられる。磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、それぞれ固定台１１７ｅ〜１１７ｈに固定される。４つの磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、同形状および同構成である。コイル１１６ａ〜１１６ｄと、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、ミラーホルダ１１３を傾ける駆動手段を構成する。本発明の駆動手段は、複数対のコイル１１６ａ〜１１６ｄと、複数対の磁気回路１１８ａ〜１１８ｄとで構成される。駆動手段は、ミラーホルダ１１３を台座１１７に対して傾斜させて、レンズ光軸ＬＯＡを所望の方向に変更させる。ここでは、駆動手段は、ミラーホルダ１１３を少なくとも２方向に傾けることができる。

図５に示されるように、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、断面が片仮名のコの字型またはアルファベットのＵの字型のヨーク１１９と、永久磁石１２０とを有する。永久磁石１２０は、ヨーク１１９の空隙部の片方の面に貼り付けられる。永久磁石１２０は、その磁気モーメントＭの方向がヨーク９の空隙部の面に直交するように貼り付けられる。ヨーク１１９の永久磁石１２０が貼り付けられていない側には、可動部１１１のコイル１１６ａ〜１１６ｄが挿入される。

図６は、板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、トーションバー１１４および磁気回路１１８ａ〜１１８ｄの実装状態を示す斜視図である。図６に示されるように、板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、トーションバー１１４および磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、台座１１７に実装される。可動部１１１の板バネ１１５ａ〜１１５ｄは、固定台１１７ａ〜１１７ｄに固定される。トーションバー１１４は、固定穴１１７ｉに固定される。磁気回路１１８ａ〜１１８ｄは、永久磁石が台座１１７の中心側に向かうように固定される。図６に示されるように、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄにおける磁気モーメントＭの方向は、台座１１７の中心から外側に向かう方向に揃っている。

図７は、図２に示す可動部１１１におけるチルト発生のメカニズムを示す図である。コイル１１６ａに、ミラー１０２から向かった右回り方向に電流を流す。また、コイル１１６ｃに、ミラー１０２から向かって左回り方向に電流を流す。コイル１１６ａに流す電流と、コイル１１６ｃに流す電流は、同じ電流値とする。磁気回路１１８ａ、１１８ｃの磁気モーメントＭは、図６に示したように、中心から外側に向かう方向に設定している。このため、フレミングの法則に従って、コイル１１６ａに−Ｚ方向に力が働き、コイル１１６ｃには＋Ｚ方向に力が働く。このとき、トーションバー１１４がミラーホルダ１１３のＺ方向の並進を抑制するので、ミラー１０２（ミラーホルダ１１３）は、θｙ方向に回転する（傾く）。

また、コイル１１６ｂに、ミラー１０２から向かって右回り方向に電流を流し、コイル１１６ｄに、ミラー１０２から向かって左回り方向に、コイル１１６ｂと同じ量の電流を流す。この場合、上記と同様な作用で、コイル１１６ｂに−Ｚ方向に力が働き、コイル１１６ｄには＋Ｚ方向に力が働く。その結果、ミラー１０２がθｘ方向に回転する（傾く）。

なお、磁気回路の配置は、図６には限定されない。すなわち、各磁気回路で、磁気モーメントＭが中心に対して外側を向く配置には限定されない。

図８は、板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、トーションバー１１４および磁気回路１１８ａ〜１１８ｄの実装状態の変形例を示す斜視図である。

図８では、磁気回路１１８ａの磁気モーメントＭと磁気回路１１８ｃの磁気モーメントＭとを同じ方向に向けて配置している。また、磁気回路１１８ｂの磁気モーメントＭと磁気回路８ｄの磁気モーメントＭとを同じ方向に向けて配置している。磁気回路の配置を図８に示す配置とする場合は、コイル１１６ａとコイル１１６ｃとに同じ方向の電流を流すことで、ミラーをθｙ方向に傾けることができる。また、コイル１１６ｂとコイル１１６ｄとの同じ方向の電流を流すことで、ミラーをθｘ方向に傾けることができる。

図３では、板バネ１１５ａ〜１１５ｄが３か所の屈曲部Ｂを有していたが、板バネの形状は、これには限定されない。屈曲部Ｂは、直線状に折れ曲がった屈曲部には限定されず、曲線状（円弧状）に折れ曲がった屈曲部であってもよい。

図９は、板バネの第１の変形例を示す図である。図９に示す板バネ１１５Ａａ〜１１５Ａｄは、ＸＹ面に平行な薄型薄板であり、円弧状の屈曲部を有している。図１０に、図９に示す板バネ１１５Ａａ〜１１５Ａｄを用いた可動部１１１Ａを示す。この場合も、可動部１１１Ａの動作は、図７を用いて説明した動作と同様になる。

また、板バネの屈曲部は、１か所だけでもよい。図１１は、板バネの第２の変形例を示す図である。図１１に示す板バネ１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄは、ＸＹ面に平行な薄型平板で、屈曲部Ｂを１か所有している。図１２に、図１１に示す板バネ１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄを用いた可動部１１１Ｂを示す。可動部１１１Ｂでは、板バネ１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄの側面が、ミラーホルダ１１３に接触している。この場合も、可動部１１１Ｂの動作は、図７を用いて説明した動作と同様になる。

ミラーチルトアクチュエーターについて、発生チルトの周波数特性を、有限要素法を用いて解析した。解析では、図２に示す構成の可動部１１１（モデル１）、図１０に示す構成の可動部１１１Ａ（モデル２）、及び、図１２に示す構成の可動部１１１Ｂ（モデル３）について、発生チルトの周波数特性を求めた。

また、比較例として、非特許文献１の構造のミラーチルトアクチュエーターの周波数特性も解析した。

図１３は、非特許文献１に記載のミラーチルトアクチュエーターにおける可動部１１１Ｚ（モデル４）を示す斜視図である。図１３に示す比較例の可動部１１１Ｚは、ミラーホルダ１１３が、ＸＹ面からＺ軸方向に折れ曲がる板バネ１１５Ｚａ〜１１５Ｚｄを用いて台座に取り付けられる点で、図２に示す本実施形態の可動部１１１と相違する。

図１４は、解析条件を示す図である。図１４に示す解析条件を用いて、モデル１〜モデル４までについて、発生チルトの周波数特性を解析した。

図１５は、有限要素法を用いて解析した発生チルトの周波数特性の解析結果を示すグラフである。図１５に示されるように、非特許文献１の構造であるモデル４では、１００Ｈｚ近傍でＳ字状の不要共振モードが存在していることがわかる。この不要共振モードは、並進方向の変位を伴うため制御が困難である。

これに対し、本実施形態の構成であるモデル１〜モデル３では、不要共振モードが１０００Ｈｚまで移動しており、広い制御帯域が確保できていることがわかる。また、発生チルトのゲインが、モデル４に比して落ちておらず、むしろ上昇している。このことは、モデル１〜モデル３では、発生チルトの効率が、非特許文献１の構造と同等以上であり、非特許文献１と同様な広角駆動と高精度制御とを確保できることを意味している。

以下に、上記効果がもたらされる理由について説明する。図１６は、非特許文献１の構造（モデル４）における不要共振モードの様子を示している。不要共振モードは、可動部１１１Ｚの対角線軸Ｌ３軸上の振動である。可動部１１１Ｚではコイルがミラーホルダの裏面に設置されているため、可動部１６の重心と回転中心とがずれている。その結果、不要共振モードは、チルト変位だけでなく、制御困難な並進方向の変位が伴う。

図１６に示すように、不要共振モード時には、板バネ１１５ａ〜１１５ｄの領域Ａが大きく変形する。この変形は、板バネがＸＹ面からＺ方向へ折り曲がる部位の屈曲角の変化に伴って生じ、比較的小さな力で発生しうる。モデル４では、可動部１１１ＺのＬ３軸上の振動に対する剛性が弱いため、不要共振モード周波数が下がる。

一方、モデル１（可動部１１１）で用いられる板バネ１１５ａ〜１１５ｄ（図３）、モデル２（可動部１１１Ａ）で用いられる板バネ１１５Ａａ〜１１５Ａｄ（図９）、及び、モデル３（可動部１１１Ｂ）で用いられる板バネ１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄ（図１１）は、ＸＹ面からＺ方向に屈曲する部位を持たない。このため、可動部のＬ３軸上の振動に対する剛性が高く、不要共振モード周波数が上がる。一方で、ミラーチルト方向に対して、ＸＹ面内で屈曲する屈曲部があることで、剛性を低くできる。その結果、発生チルト効率の低下が抑えられる。

本発明のミラーチルトアクチュエーターは、最小構成として、ミラー１０２と、ミラーホルダ１１３と、台座１１７と、駆動手段（コイル１１６ａ〜６ｄ、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄ）と、複数の平板状の弾性部材（板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、１１５Ａａ〜１１５Ａｄ、又は、１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄ）とを備える。なお、トーションバー１１４は、一端がミラーホルダ１１３の中央部に接続されると共に他端が台座１１７に接続される。板バネは、一端がミラーホルダ１１３の周辺部に接続されると共に他端が台座１１７に接続される。板バネは、ミラー面と平行な面内に延在し、かつ、屈曲部を少なくとも１か所有する。

ミラーホルダ１１３と台座１１７と接続する板バネは、ミラー面と平行な面内に延在し、かつ、屈曲部を少なくとも１つ有している。板バネは、ミラー面からミラー面に垂直な方向に屈曲する部位を持たないため、可動部のミラー面方向の振動に対する剛性を高めることができる。その結果、不要共振モード周波数を高め、制御帯域を広げることができる。その一方で、板バネは、ミラー面と平行な面内で屈曲する屈曲部を有しているので、ミラーチルト方向の剛性を低くできる。つまり、本発明では、発生チルト効率の低下を抑制しつつ、制御帯域を広げることができるという効果を得ることができる。また、板バネを、ミラーホルダ１１３の外縁部から、ミラーホルダ３に沿って伸ばす構成とする場合、ミラーチルトアクチュエーターの小型化が可能である。

ここで、板バネは、ミラーホルダ１１３に装着したコイルへの電流供給用の配線を兼ねてもよい。つまり、板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、１１５Ａａ〜１１５Ａｄ、１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄを、コイル駆動用の電流を流す配線として用いてもよい。板バネがコイルに電流を供給する配線を兼ねる構成では、台座１１７とミラーホルダ１１３との間に、別途配線を設ける必要がなくなる。また、板バネは弾性を有しているので、コイルへの電流供給を行う導線のフリクションに起因する制御性能の低下を防ぐことができる。また、アクチュエーター駆動時の繰り返し応力に起因する導線の損傷を防ぐこともできるという効果もある。

なお、上記実施形態では、可動側であるミラーホルダ１１３にコイル１１６ａ〜１１６ｄを配置し、固定側である台座１１７に磁気回路１１８ａ〜１１８ｄを配置するムービングコイル方式を採用したが、コイルと磁気回路の配置は逆でもよい。すなわち、可動側であるミラーホルダ１１３に磁気回路を配置し、固定側である台座１１７にコイルを配置するムービングマグネット方式を採用してもよい。ムービングマグネット方式を採用する場合は、ムービングコイル方式に比して、コイルで発生しミラーホルダ１１３に伝わる熱の量が少なくなるので、コイルからの熱に起因するミラー１０２の変形を抑制できる効果がある。

図３、図９、図１１に示す板バネの形状は、例示であって、板バネの形状は、これら形状に限定されるわけではない。例えば、板バネの幅は一定である必要はなく、必要に応じて、幅を調整してもかまわない。また、上記実施形態では、ミラーホルダ１１３と板バネの接触面のＺ方向の高さと、固定台１１７ａ〜１１７ｄと板バネとの接触面のＺ方向の高さとを一致させているが、必ずしもその必要はない。両接触面の高さをずらしたとしても、Ｌ３軸方向の振動に対する剛性は変わらないため、不要共振モード周波数が高域に保たれるという効果は変わらない。

以上、ミラーチルトアクチュエーター１１０の構成について、説明した。

次に、撮像装置１００の動作説明を行う。

図１に示されるように、被写体からの反射光（被写体光）がレンズ１０１に入射する。レンズ１０１に入射した被写体光は、ミラー１０２により反射される。ミラー１０２により反射された被写体光は、撮像素子１０３に入射する。これにより、撮像素子１０３は、被写体光を撮像することができる。

ここで、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、レンズ光軸ＬＯＡを変更するように、ミラー１０２を駆動する。レンズ光軸ＬＯＡは、レンズ１０１から出射される被写体光のうちで撮像素子Ｃの中心部に入射する光軸である。図１に示されるように、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、前述の駆動手段等を用いてミラー１０２を駆動することにより、変更前のレンズ光軸ＬＯＡ１から変更後のレンズＬＯＡ２へ変更する。

以上、撮像装置１００の動作を説明した。

以上の通り、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００は、撮像素子１０３と、ミラー１０２と、レンズ１０１と、ミラーチルトアクチュエーター１１０とを備えている。撮像素子１０３は、被写体からの反射光である被写体光を撮像する。ミラー１０２は、記被写体光を反射して、被写体光を撮像素子１０３へ入射させる。レンズ１０１は、被写体光をミラー１０２に集光する。ミラーチルトアクチュエーター１１０は、レンズ光軸ＬＯＡを変更するように、ミラー１０２を駆動する。レンズ光軸ＬＯＡは、レンズ１０１から出射される被写体光のうちで撮像素子１０３の中心部Ｃに入射する光軸である。

また、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、台座１１７と、ミラー１０２を保持するミラーホルダ１１３と、弾性部材（板バネ１１５ａ〜１１５ｄ、板バネ１１５Ａａ〜１１５Ａａ、板バネ１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄ）と、駆動手段（コイル１１６ａ〜１１６ｄ、磁気回路１１８ａ〜１１８ｄ）とを備えている。弾性部材は、ミラーホルダ１１３が台座１１７に対して移動できるように、ミラーホルダ１１３を台座１１７に支持する。駆動手段は、ミラーホルダ１１３を台座１１７に対して傾斜させて、レンズ光軸ＬＯＡを所望の方向に変更させる。また、駆動手段は、台座１１７に取り付けられたコイル１１６ａ〜１１６ｄと、ミラーホルダ１１３に取り付けられた、永久磁石を有する磁気回路１１８ａ〜１１８ｄと、を有する。駆動手段は、コイル１１６ａ〜１１６ｄと磁気回路１１８ａ〜１１８ｄとの間に働く電磁力を用いて、永久磁石の磁気モーメントの向きと直交する方向にミラーホルダ１１３を傾斜させる。

このように、ミラーチルトアクチュエーター１１０の駆動手段は、ミラーホルダ１１３を台座１１７に対して傾斜させて、レンズ光軸ＬＯＡを所望の方向に変更させる。また、駆動手段は、台座１１７に取り付けられたコイル１１６ａ〜１１６ｄと、ミラーホルダに取り付けられた、永久磁石を有する磁気回路１１８ａ〜１１８ｄと、を有する。駆動手段は、コイル１１６ａ〜１１６ｄと磁気回路１１８ａ〜１１８ｄとの間に働く電磁力を用いて、永久磁石の磁気モーメントの向きと直交する方向にミラーホルダ１１３を傾斜させる。このような構成を採用することにより、図１５を用いて説明した通り、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、不要共振モードが１０００Ｈｚまで移動しており、発生チルトのゲインを維持しつつ、広い制御帯域を確保することができる。この結果、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、一般的な２軸ピエゾ型と比較して、広角駆動と高精度制御を確保することができる。また、ミラーチルトアクチュエーター１１０では、駆動手段は、コイル１１６ａ〜１１６ｄと磁気回路１１８ａ〜１１８ｄで構成されている。このため、モータを用いてミラーを駆動する２軸シンバル型と比較して、応答速度を速くすることができる。この結果、たとえば、撮像装置１００に加わる動揺外乱や姿勢変化に基づく振動周波数が数百Ｈｚ以上となっても、ミラー１０２の移動だけで、動揺外乱や姿勢変化による振動を吸収することができる。

したがって、本発明の第１の実施の形態における撮像装置１００によれば、広い駆動範囲で、かつ、速い応答速度で、ミラー１０２を駆動することができる。

＜第２の実施の形態＞
図１７は、本発明の第２の実施の形態における撮像装置１００Ａの構成を示す図である。図１８は、撮像装置１００Ａの構成を説明するためのブロック図である。

図１７に示されるように、撮像装置１００Ａは、レンズ１０１と、ミラー１０２と、撮像素子１０３と、ミラーチルトアクチュエーター１１０と、筐体１３０と、ミラー駆動部１４０と、振動検出部１５０と、ミラー角度取得部１６０と、制御部１７０とを備えている。なお、図１７および図１８では、図１〜図１６に示した各構成要素と同等の構成には、図１〜図１６に示した符号と同等の符号を付している。

ここで、図１と図１７を比較する。図１７では、筐体１３０、ミラー駆動部１４０、振動検出部１５０、ミラー角度取得部１６０および制御部１７０が設けられている点で、図１と相違する。

図１７に示されるように、筐体１３０は、撮像素子１０３、ミラー１０２、レンズ１０１およびミラーチルトアクチュエーター１１０を収容する。筐体１３０は、開口部１３１を有する。被写体光は、開口部１３１を介して、レンズ１０１に入射する。

図１７および図１８に示されるように、ミラー駆動部１４０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０および制御部１７０に接続されている。ミラー駆動部１４０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０を駆動する。

図１７および図１８に示されるように、振動検出部１５０は、制御部１７０に接続されている。振動検出部１５０は、筐体１３０に加わる振動を検出する。振動検出部１５０により検出される振動は、たとえば、航空機自体の振動や気流の乱れによる外力である動揺外乱や、航空機自体の振動や気流の乱れによって生じる姿勢変化によって生じる。また、振動検出部１５０は、たとえば、筐体１３０に発生する並進運動や回転運動によって生じる振動も検出できる。なお、振動検出部１５０は、たとえば、角速度センサや角度センサによって構成される。

図１７および図１８に示されるように、ミラー角度取得部１６０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０および制御部１７０に接続されている。ミラー角度取得部１６０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０から、ミラー１０２の設置角度であるミラー角度を取得する。

図１７および図１８に示されるように、制御部１７０は、ミラー駆動部１４０、振動検出部１５０およびミラー角度取得部１６０に接続されている。制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度とに基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度を変更する制御をミラー駆動部１１０に指示する。

以上、撮像装置１００Ａの構成について説明した。

次に、撮像装置１００Ａの動作について説明する。

図１７に示されるように、被写体からの反射光（被写体光）がレンズ１０１に入射する。レンズ１０１に入射した被写体光は、ミラー１０２により反射される。ミラー１０２により反射された被写体光は、撮像素子１０３に入射する。これにより、撮像素子１０３は、被写体光を撮像することができる。

ここで、振動検出部１５０は、筐体１３０に加わる振動を検出し、検出結果を制御部１７０へ出力する。

また、ミラー角度取得部１６０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０から、現在のミラー角度を取得し、取得結果を制御部１７０へ出力する。

次に、制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度とに基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度を変更する制御をミラー駆動部１１０に指示する。

ミラー駆動部１４０は、制御部１７０の指示に従って、ミラーチルトアクチュエーター１１０を駆動する。

以上、撮像装置１００Ａの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第２の実施の形態における撮像装置１００Ａは、筐体１３０、ミラー駆動部１４０、振動検出部１５０、ミラー角度取得部１６０および制御部１７０をさらに備えている。筐体１３０は、撮像素子１０３、ミラー１０２、レンズ１０１およびミラーチルトアクチュエーター１１０を収容する。振動検出部１５０は、筐体１３０に加わる振動を検出する。ミラー角度取得部１６０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０から、ミラー１０２の設置角度であるミラー角度を取得する。ミラー駆動部１４０は、ミラーチルトアクチュエーター１１０を駆動する。制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度とに基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度を変更する制御をミラー駆動部１１０に指示する。

このように、制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度とに基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度を変更する制御をミラー駆動部１１０に指示する。これにより、ミラーアクチュエーター１１０は、ミラー駆動部１１０によって、筐体１３０に加わる振動を打ち消すように駆動される。すなわち、ミラーアクチュエーター１１０の駆動手段は、筐体１３０に加わる振動を打ち消すようにミラー１０２を駆動して、レンズ光軸ＬＯＡを変更する。この結果、被写体光のうちで撮像素子１０３の中心部Ｃに入射する光軸であるレンズ光軸ＬＯＡは、筐体１３０に加わる振動によらず、一定方向に固定される。したがって、撮像素子１０３の撮像画像を安定化することができる。すなわち、撮像装置１００Ａは、たとえばブレのない鮮明な撮像画像を生成できる。

また、本発明の第２の実施の形態における撮像装置１００Ａにおいて、振動検出部１５０は、筐体１３０の所定方向の角速度または角度の変化を検出し、この検出結果に基づいて、筐体１３０に加わる振動を検出してもよい。これにより、簡単な装置で、筐体１３０に加わる振動を検出することができる。

＜第３の実施の形態＞
図１９は、本発明の第３の実施の形態における撮像装置１００Ｂの構成を示す図である。

図１９に示されるように、撮像装置１００Ｂは、レンズ１０１と、ミラー１０２と、撮像素子１０３と、ミラーチルトアクチュエーター１１０と、筐体１３０と、ミラー駆動部１４０と、振動検出部１５０と、ミラー角度取得部１６０と、制御部１７０と、撮像素子回転駆動部１８０と、撮像素子回転角度取得部１９０と、撮像素子回転機構２００とを備えている。なお、図１９では、図１〜図１８に示した各構成要素と同等の構成には、図１〜図１８に示した符号と同等の符号を付している。

ここで、図１７と図１９を比較する。図１９では、撮像素子回転駆動部１８０、撮像素子回転角度取得部１９０および撮像素子回転機構２００がさらに設けられている点で、図１７と相違する。

図１９に示されるように、撮像素子回転駆動部１８０は、撮像素子回転機構２００および制御部１７０に接続されている。撮像素子回転駆動部１８０は、撮像素子回転機構２００を駆動する。

図１９に示されるように、撮像素子回転角度取得部１９０は、撮像素子回転機構２００および制御部１７０に接続されている。撮像素子回転角度取得部１９０は、撮像素子回転機構２００の撮像素子１０３の光軸を中心とする角度である撮像素子回転角度を取得する。

図１９に示されるように、撮像素子回転機構２００は、撮像素子１０３の光軸を中心に撮像素子１０３を回転させる。

そして、制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度と、撮像素子回転角度取得部１９０により取得される撮像素子回転角度とを基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度および撮像素子回転角度を変更する制御をミラー駆動部１４０および撮像素子回転駆動部２００に指示する。

以上、撮像装置１００Ｂの構成について説明した。

次に、撮像装置１００Ｂの動作について説明する。

図１９に示されるように、被写体からの反射光（被写体光）がレンズ１０１に入射する。レンズ１０１に入射した被写体光は、ミラー１０２により反射される。ミラー１０２により反射された被写体光は、撮像素子１０３に入射する。これにより、撮像素子１０３は、被写体光を撮像することができる。

さらに、撮像素子回転角度取得部１９０は、撮像素子回転機構２００の撮像素子１０３の光軸を中心とする角度である撮像素子回転角度を取得する。

次に、制御部１７０は、制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度と、撮像素子回転角度取得部１９０により取得される撮像素子回転角度とを基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度および撮像素子回転角度を変更する制御をミラー駆動部１４０および撮像素子回転駆動部２００に指示する。

また、撮像素子回転駆動部２００は、制御部１７０の指示に従って、撮像素子１０３の光軸を中心に撮像素子１０３を回転させる。

以上、撮像装置１００Ｂの動作について説明した。

以上の通り、本発明の第３の実施の形態における撮像装置１００Ｂは、撮像素子回転駆動部１８０と、撮像素子回転角度取得部１９０と、撮像素子回転機構２００とをさらに備えている。撮像素子回転機構２００は、撮像素子１０３の光軸を中心に撮像素子１０３を回転させる。撮像素子回転駆動部１８０は、撮像素子回転機構２００を駆動する。撮像素子回転角度取得部１９０は、撮像素子回転機構２００の撮像素子１０３の光軸を中心とする角度である撮像素子回転角度を取得する。制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度と、撮像素子回転角度取得部１９０により取得される撮像素子回転角度とを基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度および撮像素子回転角度を変更する制御をミラー駆動部１４０および撮像素子回転駆動部２００に指示する。

このように、制御部１７０は、振動検出部１５０により検出される振動と、ミラー角度取得部１６０により取得されるミラー角度と、撮像素子回転角度取得部１９０により取得される撮像素子回転角度とを基づいて、振動を打ち消すようにミラー角度および撮像素子回転角度を変更する制御をミラー駆動部１４０および撮像素子回転駆動部２００に指示する。

これにより、ミラーアクチュエーター１１０は、ミラー駆動部１１０によって、筐体１３０に加わる振動を、３軸の方向で打ち消すように駆動される。すなわち、ミラーアクチュエーター１１０の駆動手段は、筐体１３０に加わる振動を３軸方向で、打ち消すようにミラー１０２を駆動して、レンズ光軸ＬＯＡを変更する。この結果、被写体光のうちで撮像素子１０３の中心部Ｃに入射する光軸であるレンズ光軸ＬＯＡは、筐体１３０に加わる振動によらず、一定方向により安定して固定される。したがって、撮像素子１０３の撮像画像を３軸方向でより安定化することができる。

なお、本発明の変形例を以下に説明する。

第２および第３の実施の形態の撮像装置１００Ａ、１００Ｂの変形例として、ミラー角度を撮像素子１０３の１画素あたりの視野角よりも小さい範囲の角度で複数回、変化させることで、撮像素子１０３の画素数以上の解像度を得る超解像を得ることもできる。

図２０は、ミラー角度を複数回変化させた際の撮像画像の生成過程を説明するための図である。

図２０に示されるように、まず、撮像素子１０３は、撮像画像Ｚ１０を撮像する。そして、図２０に示されるように、制御部１７０は、ミラー駆動部１４０に対して、ミラー角度を撮像素子１０３の１画素あたりの視野角よりも小さい範囲の角度で複数回、変化させる指示を出力する。そして、ミラー駆動部１４０は、制御部１７０の指示に従って、ミラー角度を撮像素子１０３の１画素あたりの視野角よりも小さい範囲の角度で複数回、変化させる。このとき、撮像素子１０３は、ミラー角度の変化に合わせて、被写体光を複数回、撮像して、複数の撮像画像Ｚ１１を生成する。最後に、撮像素子１０３は、複数の撮像画像Ｚ１１を合成する。これにより、撮像素子１０３は、撮像された複数回分の被写体光の撮像画像Ｚ１２を重ね合わせた合成画像Ｚ１２を生成することができる。

本発明の第２および第３の実施の形態における撮像装置１００Ａ、１００Ｂにおいて、制御部１７０は、ミラー角度を撮像素子１０３の１画素あたりの視野角よりも小さい範囲の角度で複数回、変化させる指示をミラー駆動部１４０に対して行う。
また、ミラー駆動部１４０は、制御部１７０の指示に従って、ミラー角度を複数回、変化させる。そして、撮像素子１０３は、ミラー角度の変化に合わせて、被写体光を複数回、撮像し、撮像された複数回分の被写体光の撮像画像Ｚ１１を重ね合わせた合成画像Ｚ１２を生成する。

前述した通り、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、一般的な２軸ピエゾ型と比較して、高精度制御を確保することができる。また、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、モータを用いてミラーを駆動する２軸シンバル型と比較して、応答速度を速くすることができる。このように、ミラーチルトアクチュエーター１１０は、高速かつ微少範囲でミラーを駆動することができる特徴を有する。このようなミラーチルトアクチュエーター１１０を活用することにより、撮像された複数回分の被写体光の撮像画像Ｚ１１を重ね合わせた合成画像Ｚ１２を、高解像度で得ることができる。

また、第１、第２および第３の実施の形態の撮像装置１００、１００Ａ、１００Ｂの変形例として、レンズ光軸ＬＯＡをずらして同じ被写体光を撮像することで、撮像素子１０３の感度を補正することもできる。

図２１は、レンズ光軸ＬＯＡをずらして同じ被写体光を撮像した際の撮像画像の生成過程を説明するための図である。

図２１に示されるように、まず、撮像素子１０３は、レンズ光軸ＬＯＡをずらして、同じ被写体光を撮像して、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１を取得する。次に、制御部１７０は、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の間の差分画像Ｚ２２を生成する。この際、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の間のレンズ光軸ＬＯＡの角度差と、一画素当たりの角度は、既に、制御部１７０により認識されているので、制御部１７０はこれらの情報を用いて、Ｚ２２に示すように撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の位置合わせを行い、差分画像Ｚ２３を生成する。このとき、差分画像Ｚ２３には、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の位置合わせの際に生じた平行移動の区間内に、固定パターンノイズが２重に表れる。

次に、制御部１７０は、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の位置合わせの際に生じた平行移動の区間において、撮像画像Ｚ２０および撮像画像Ｚ２１の差分をとり、固定パターンノイズの画像Ｚ２４を取得する。

次に、制御部１７０は、撮像画像Ｚ２０から固定パターンノイズの画像Ｚ２４を除算して、固定パターンノイズが除去された画像Ｚ２５を取得する。

なお、固定パターンノイズが除去された画像Ｚ２５には、固定パターンノイズ以外に、ランダムノイズや感度ムラによる影響が生じる場合がある。この場合、レンズ光軸ＬＯＡを複数の角度にずらした画像を用いて、これらの影響を低減することができる。

第１、第２および第３の実施の形態における撮像装置１００、１００Ａ、１００Ｂにおいて、撮像素子１０３は、レンズ光軸ＬＯＡを移動させて、被写体光を撮像した２枚の撮像画像Ｚ２０、Ｚ２１を取得する。制御部１７０は、２枚の撮像画像Ｚ２０、Ｚ２１間の差分を表す差分画像Ｚ２２を生成し、被写体以外の画像である固定パターンノイズを示す固定パターンノイズ画像Ｚ２４を取得し、２枚の撮像画像Ｚ２０、Ｚ２１の一方から固定パターンノイズ画像Ｚ２４を除去した画像Ｚ２５を生成する。これにより、固定パターンノイズが除去された画像を、取得することできる。

また、第２および第３の実施の形態の撮像装置１００Ａ、１００Ｂの変形例として、ミラー駆動部１４０は、被写体光が撮像素子１０３に焦点を合わせて結像するように、ミラーチルトアクチュエーター１１０を移動させることもできる。

図２２は、ミラーチルトアクチュエーター１１０によりミラー１０２が移動される過程を説明するための図である。図２２（ａ）は、ミラー１０２が移動する前の撮像装置の状態を示す図である。図２２（ｂ）は、ミラー１０２が移動した後の撮像装置の状態を示す図である。

図２２（ａ）に示されるように、レンズ１０１から遠方の位置から出射された被写体光の光線Ｒ１０ａは、レンズ１０１を介してミラー１０２に入射し、ミラー１０２により折り返された後に撮像素子１０３の撮像面１０３ａ上の位置Ｐ１に結像する。

一方、図２２（ａ）に示されるように、光線Ｒ１０ａと同じ方向であるが、レンズ１０１により近接した位置から出射された被写体光の光線Ｒ２０ａは、レンズ１０１を介してミラー１０２に入射し、ミラー１０２により折り返された後に撮像素子１０３の撮像面１０３ａと異なる位置Ｐ２に結像する。この場合、撮像面１０３ａ上の光線Ｒ２０の像は、焦点が合わないぼけた画像となる。ここで、この焦点のずれは、ミラー１０２を回転するだけでは、補正することはできない。

一方、ミラーチルトアクチュエーター１１０を用いれば、ミラー１０２の回転だけでなく、位置も同時に変更でき、焦点のずれを補正することができる。

図２２（ｂ）に示されるように、ミラー駆動部１４０は、被写体光が撮像素子１０３に焦点を合わせて結像するように、ミラーチルトアクチュエーター１１０を駆動させて、ミラー１０２をミラー１０２Ｍの位置まで移動させる。

このとき、図２２（ｂ）に示されるように、レンズ１０１から遠方の位置から出射された被写体光の光線Ｒ１０ｂは、図２２（ａ）で説明した光線Ｒ１０ａと動揺に、レンズ１０１を介してミラー１０２に入射し、ミラー１０２により折り返された後に撮像素子１０３の撮像面１０３ａ上の位置Ｐ１に結像する。

また、図２２（ｂ）に示されるように、光線Ｒ１０ｂ同じ方向であるが、レンズ１０１により近接した位置から出射された被写体光の光線Ｒ２０ｂは、ミラー１０２の角度をミラー１０２Ｍの位置に移動させることで、レンズ１０１を介してミラー１０２Ｍに入射し、ミラー１０２により折り返された後に撮像素子１０３の撮像面１０３ａ上の位置Ｐ１に結像する。この場合、撮像面１０３ａ上の光線Ｒ２０ｂの像は、焦点が合ったぼけのない画像となる。

以上の通り、第２および第３の実施の形態の撮像装置１００Ａ、１００Ｂにおいて、ミラー駆動部１４０は、被写体光が撮像素子１０３に焦点を合わせて結像するように、ミラーチルトアクチュエーター１１０を駆動させる。これにより、撮像素子１０３は、焦点が合ったぼけのない鮮明な画像を生成することができる。

以上、実施の形態を基に本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述の実施の形態に対して、様々な変更、増減、組合せを加えてもよい。

１００、１００Ａ、１００Ｂ撮像装置
１０１レンズ
１０２ミラー
１０３撮像素子
１０３ａ撮像面
１１０ミラーチルトアクチュエーター
１１１、１１１Ａ、１１１Ｂ可動部
１１３ミラーホルダ
１１４トーションバー
１１５ａ〜１１５ｄ板バネ
１１５Ａａ〜１１５Ａｄ板バネ
１１５Ｂａ〜１１５Ｂｄ板バネ
１１６ａ〜１１６ｄコイル
１１７台座
１１８ａ〜１１８ｄ磁気回路
１１９ヨーク
１２０永久磁石
１３０筐体
１３１開口部
１４０ミラー駆動部
１５０振動検出部
１６０ミラー角度取得部
１７０制御部
１８０撮像素子回転駆動部
１９０撮像素子回転角度取得部
２００撮像素子回転機構

Claims

被写体からの反射光である被写体光を撮像する撮像素子と、
前記被写体光を反射して、前記被写体光を前記撮像素子へ入射させるミラーと、
前記被写体光を前記ミラーに集光するレンズと、
前記レンズから出射される前記被写体光のうちで前記撮像素子の中心部に入射する光軸であるレンズ光軸を変更するように、前記ミラーを駆動するミラーチルトアクチュエーターとを備え、
前記ミラーチルトアクチュエーターは、
台座と、
前記ミラーを保持するミラーホルダと、
前記ミラーホルダが前記台座に対して移動できるように、前記ミラーホルダを前記台座に支持する弾性部材と、
前記ミラーホルダを前記台座に対して傾斜させて、前記レンズ光軸を所望の方向に変更させる駆動手段とを有し、
前記駆動手段は、前記台座に取り付けられたコイルと、前記ミラーホルダに取り付けられた、永久磁石を有する磁気回路と、を有し、前記コイルと前記磁気回路との間に働く電磁力を用いて、前記永久磁石の磁気モーメントの向きと直交する方向に前記ミラーホルダを傾斜させる撮像装置。
前記撮像素子、前記ミラー、前記レンズおよびミラーチルトアクチュエーターを収容する筐体と、
前記筐体に加わる振動を検出する振動検出部と、
前記ミラーの設置角度であるミラー角度を取得するミラー角度取得部と、
前記ミラーチルトアクチュエーターを駆動するミラー駆動部と、
前記振動検出部により検出される前記振動と、前記ミラー角度取得部により取得される前記ミラー角度とに基づいて、前記振動を打ち消すように前記ミラー角度を変更する制御を前記ミラー駆動部に指示する制御部とを備えた請求項１に記載の撮像装置。
前記振動検出部は、
筐体の所定方向の角速度または角度の変化を検出し、この検出結果に基づいて前記筐体に加わる前記振動を検出する請求項２に記載の撮像装置。
前記撮像素子の光軸を中心に前記撮像素子を回転させる撮像素子回転機構と、
前記撮像素子回転機構を駆動する撮像素子回転駆動部と、
前記撮像素子回転機構の前記撮像素子の光軸を中心とする角度である撮像素子回転角度を取得する撮像素子回転角度取得部とをさらに備え、
前記制御部は、前記振動検出部により検出される前記振動と、前記ミラー角度取得部により取得される前記ミラー角度と、前記撮像素子回転角度取得部により取得される前記撮像素子回転角度とを基づいて、前記振動を打ち消すように前記ミラー角度および前記撮像素子回転角度を変更する制御を前記ミラー駆動部および前記撮像素子回転駆動部に指示する請求項２に記載の撮像装置。
前記制御部は、前記ミラー角度を前記撮像素子の１画素あたりの視野角よりも小さい範囲の角度で複数回、変化させる指示をミラー駆動部に対して行い、
前記ミラー駆動部は、前記制御部の指示に従って、前記ミラー角度を複数回、変化させ、
前記撮像素子は、前記ミラー角度の変化に合わせて、前記被写体光を複数回、撮像し、撮像された複数回分の被写体光の撮像画像を重ね合わせた合成画像を生成する請求項２〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記撮像素子は、前記レンズ光軸を移動させて、前記被写体光を撮像した２枚の撮像画像を取得し、
前記制御部は、前記２枚の撮像画像間の差分を表す差分画像を生成し、前記被写体以外の画像である固定パターンノイズを示す固定パターンノイズ画像を取得し、前記２枚の撮像画像の一方から前記固定パターンノイズ画像を除去した画像を生成する請求項２〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
ミラー駆動部は、前記被写体光が前記撮像素子に焦点を合わせて結像するように、前記ミラーチルトアクチュエーターを駆動させる請求項２〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。