JP2020201381A - 振れ補正装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外乱による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行することが可能な振れ補正装置を提供する。【解決手段】カメラが、第１検出軸Ｓｘを中心とする第１回転Ｒｐおよび第２検出軸Ｓｙを中心とする第２回転Ｒｙを検出可能なジャイロセンサ２２と、ジャイロセンサ２２を保持するジャイロセンサホルダー２１と、第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとの各々と平行でない挟込み方向Ａにジャイロセンサホルダー２１を挟み込んで支持する１組の緩衝部材２３と、ジャイロセンサ２２が検出した第１回転Ｒｐおよび第２回転Ｒｙによる振れを補正可能な振れ補正手段と、を有する。第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとに平行な平面において、第１検出軸Ｓｘを平面に投影した第１投影線と挟込み方向を平面に投影した投影方向線とがなす第１角は、第１投影線と第２検出軸Ｓｙを平面に投影した第２投影線とがなす第２角よりも小さい。【選択図】 図２

Description

本発明は、振れを補正する振れ補正装置および撮像装置に関する。

従来より、装置自身の振れを検出可能なジャイロセンサ等の検出手段と、検出手段が検出した振れを補正する振れ補正手段とを搭載した撮像装置が使用されている。撮像装置がレンズ交換式のカメラである場合、以上の検出手段は、交換レンズとカメラボディとの少なくともいずれか一方に設けられる。

ジャイロセンサ等の検出手段に対して外乱等による振動が入力されると、検出手段からの出力に誤差が生じるので、振れ補正の精度が低下してしまう。例えば、撮像装置においてレリーズ時に発生するシャッターショックによる高い周波数の外部振動が検出手段に入力されると、出力に顕著な誤差が発生してしまう。

そこで、検出手段を装置本体に固定する際に緩衝部材を介在させることによって、不要な振動が検出手段に入力されるのを抑制する手法が知られている（例えば、特許文献１）。検出手段は、例えば、１組の緩衝部材に挟み込まれて支持される。

特開２０１８−６０１６０号公報

緩衝部材によって実現される検出手段に対する振動の緩衝は、緩衝部材の周波数特性によって異なる様相を示す。例えば、緩衝部材に入力される振動の方向や、緩衝部材の共振周波数によっては、振動の緩衝効果が十分でないケースや、振動が却って増幅されてしまうケースも想定され得る。

以上の事情に鑑み、本発明の目的は、外乱等による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行することが可能な振れ補正装置および撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の振れ補正装置は、第１検出軸を中心とする第１回転および第２検出軸を中心とする第２回転を検出可能な検出手段と、前記検出手段を保持する保持部材と、前記第１検出軸と前記第２検出軸との各々と平行でない所定の挟込み方向に前記保持部材を挟み込んで支持する１組の緩衝部材と、前記検出手段が検出した前記第１回転および前記第２回転による振れを補正可能な補正手段と、を備え、前記第１検出軸と前記第２検出軸とに平行な平面において、前記第１検出軸を前記平面に投影した第１投影線と前記挟込み方向を前記平面に投影した投影方向線とがなす第１角は、前記第１投影線と前記第２検出軸を前記平面に投影した第２投影線とがなす第２角よりも小さい、ことを特徴とする。

本発明によれば、外乱等による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行することができる。

本発明の実施形態に係るカメラの全体構造を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る振動検出装置の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る振動検出装置をＺ軸方向から見た図である。 本発明の変形例における検出軸および挟込み方向の位置関係を示す図である。 シャッターショックとその影響とを示すグラフである。 シャッターショックによる振動と緩衝部材の特性との関係の説明図である。 従来例に係る振動検出装置についての説明図である。 本発明の実施形態に係る振動検出装置についての説明図である。 挟込み方向とヨー方向の検出軸とがなす角の変化に伴う周波数特性の変化を示すグラフである。 従来例に係る振動検出装置を矢印Ａ´の方向から見た図である。 本発明の実施形態に係る振動検出装置を矢印Ａの方向から見た図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明される実施形態は、本発明を実現可能な構成の一例に過ぎない。以下の実施形態は、本発明が適用される装置の構成や各種の条件に応じて適宜に修正または変更することが可能である。したがって、本発明の範囲は、以下の実施形態に記載される構成によって限定されるものではない。以下の実施形態に係る振れ補正装置は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、工業用カメラ、医療用カメラ等の種々のカメラ装置（撮像装置）であり得る他、振れが発生し得るカメラ装置以外の任意の装置であり得る。

図１を参照して、本発明の実施形態に係るカメラ（振れ補正装置）１１の全体構造について説明する。図１は、カメラ１１の横断面と制御ブロック図とを模式的に示す説明図である。カメラ１１は、カメラボディ（筐体）１１ａと交換レンズ１１ｂとを有する。

カメラボディ１１ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２と、撮像素子（撮像手段）１４と、振動検出装置１５と、演算手段１６と、トップカバー１７と、駆動手段１８と、本体構造体１９と、シャッター２０とを有する。撮像素子１４は、カメラ１１の振れ補正手段（補正手段）１４ａの構成要素である。交換レンズ１１ｂは、撮影光軸１０を構成する撮影光学系１３を有し、カメラボディ１１ａに対して着脱できる。なお、本実施形態では、カメラボディ１１ａと交換レンズ１１ｂとが別体として構成されているが、カメラボディ１１ａと交換レンズ１１ｂとが一体として構成される構成も採用できる。

図１に示すように、カメラ１１の撮影光軸１０に平行な軸をＺ軸（ロール軸）として規定する。また、Ｚ軸に直交しカメラ１１の水平方向に平行な軸をＸ軸（ピッチ軸）と、Ｚ軸に直交しカメラ１１の垂直方向に平行な軸をＹ軸（ヨー軸）と規定する。以上の３軸による座標系は、本実施形態における他の説明においても使用される。

ＣＰＵ１２は、不図示の入力手段を介して入力された撮影者からの指示等に基づいてカメラ１１内の各要素を制御する制御手段である。ＣＰＵ１２は、不図示の記憶部に記憶されたプログラムを展開して実行することによって、上記した各要素の制御処理を実行する。

撮影光軸１０に沿った被写体光束は、撮影光学系１３を通して撮像素子１４に入射する。撮像素子１４は、入射した被写体光束に応じた信号を出力する。シャッター２０は、撮影光学系１３と撮像素子１４との間に配置されており、撮影光学系１３から撮像素子１４に向かう光を遮蔽する状態と、光を透過する状態とを切り替えることができる。撮像素子１４から出力された信号は、不図示の画像処理部によって画像処理される。画像処理によって取得された画像情報は、不図示の記憶部に記憶される。

振動検出装置１５は、カメラ１１に加えられる振れ角速度を検出するジャイロセンサ（検出手段）２２を有する。振動検出装置１５は、検出された振れ角速度を示す角速度信号を演算手段１６に対して出力する。

駆動手段１８は、撮像素子１４を移動させる駆動要素である。駆動手段１８は、撮像素子１４をＸ方向およびＹ方向に（すなわち、撮影光軸１０と直交するＸＹ平面に沿って）平行移動させ得ると共に、撮像素子１４をＺ方向と平行な回転軸（ロール軸）を中心に回転移動させ得る。駆動手段１８は、矢印１４ｂで示されるＸＹ平面に沿って撮像素子１４を移動させることで、カメラ１１の振れに起因して撮像素子１４の撮像面にて生じる像振れを補正できる。また、駆動手段１８は、撮像素子１４をＸ方向に平行移動させることでカメラ１１のヨー方向における回転による像振れを補正でき、撮像素子１４をＹ方向に平行移動させることでカメラ１１のピッチ方向における回転による像振れを補正できる。更に、駆動手段１８は、撮像素子１４をＺ方向と平行な回転軸を中心として回転移動させることで、カメラ１１のロール方向における回転による像振れを補正できる。

演算手段１６は、振動検出装置１５からの角速度信号に対して演算処理（１回積分等）を実行することで角度信号に変換し、変換して得られた角度信号を振れ角度信号として駆動手段１８に出力する。駆動手段１８は、入力された振れ角度信号に基づいて振れ補正手段１４ａを駆動することによって振れ補正を実行する。すなわち、補正手段である振れ補正手段１４ａは、検出手段であるジャイロセンサ２２からの出力に応じて、筐体であるカメラボディ１１ａの回転によって生じる像振れを補正可能である。

トップカバー１７は、カメラボディ１１ａの上部を被覆する外装であって、振動検出装置１５を保持している。

本体構造体１９は、カメラボディ１１ａが有する複数のユニットを保持する要素であって、カメラボディ１１ａに対して一体的に固定されている。本体構造体１９には、少なくとも、振れ補正手段１４ａ、トップカバー１７、およびシャッター２０が固定されている。

図２は、本発明の実施形態に係る振動検出装置１５の分解斜視図である。振動検出装置１５は、上記したジャイロセンサ２２と、ジャイロセンサホルダー（保持部材）２１と、第１保持体２４ａと、第２保持体２４ｂと、第１緩衝部材２３ａと、第２緩衝部材２３ｂとを有する。ジャイロセンサホルダー２１は、ジャイロセンサ２２を保持する保持部材である。

ジャイロセンサ２２は、３つの検出軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）にそれぞれ対応する３つのジャイロセンサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃを有する。３つのジャイロセンサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、３つの検出軸を中心とする回転を検出することができる。ジャイロセンサホルダー２１は、ジャイロセンサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃの３つの検出軸が互いに略直交するように保持する。なお、ジャイロセンサホルダー２１は、複数の部品から構成されていてもよく、例えば、本体が板金部品によって補強されていてもよい。また、ジャイロセンサ２２は、以上３つの検出軸を有する単一のセンサであってもよい。

ジャイロセンサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、それぞれ、前述したピッチ方向、ヨー方向、ロール方向の回転を検出できる。より詳細には、図２に示すように、ジャイロセンサ素子２２ａはＸ軸（ピッチ軸）と平行な第１検出軸Ｓｘを中心とする回転（第１回転）Ｒｐを検出できる。同様に、ジャイロセンサ素子２２ｂはＹ軸（ヨー軸）と平行な第２検出軸Ｓｙを中心とする回転（第２回転）Ｒｙを検出でき、ジャイロセンサ素子２２ｃはＺ軸（ロール軸）と平行な第３検出軸Ｓｚを中心とする回転（第３回転）Ｒｒを検出できる。

振れ補正手段１４ａが補正する対象である被写体像の入射方向、すなわち撮影光軸１０は、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙとそれぞれ直交する。第３検出軸Ｓｚは、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙとそれぞれ直交する。

したがって、ジャイロセンサ２２は、第１検出軸Ｓｘを中心とする第１回転、第２検出軸Ｓｙを中心とする第２回転、および第３検出軸Ｓｚを中心とする第３回転を検出できる。振れ補正手段１４ａは、少なくとも、カメラ１１における、第１検出軸Ｓｘを中心とする回転および第２検出軸Ｓｙを中心とする回転による像振れを補正できる。

第１保持体２４ａはトップカバー１７に固定されている。第１保持体２４ａが有する平面である面２４ａ１は、第１緩衝部材２３ａが有する平面である面２３ａ２と当接している。ジャイロセンサホルダー２１が有する平面である面２１ａは、第１保持体２４ａの面２４ａ１と当接する面２３ａ２の反対側に位置する第１緩衝部材２３ａの面２３ａ１と当接している。すなわち、第１緩衝部材２３ａは、第１保持体２４ａとジャイロセンサホルダー２１とに挟まれている。

第２緩衝部材２３ｂが有する平面である面２３ｂ１は、第１緩衝部材２３ａと当接するジャイロセンサホルダー２１の面２１ａの反対側に位置する面２１ｂと当接している。第２保持体２４ｂはトップカバー１７に固定されている。第２保持体２４ｂが有する平面である２４ｂ１は、ジャイロセンサホルダー２１と当接する第２緩衝部材２３ｂの面２３ｂ１の反対側に位置する面２３ｂ２と当接している。すなわち、第２緩衝部材２３ｂは、ジャイロセンサホルダー２１と第２保持体２４ｂとに挟まれている。

１組の緩衝部材２３ａ，２３ｂと当接するジャイロセンサホルダー２１の２つの面２１ａ，２１ｂ、第１緩衝部材２３ａと当接する第１保持体２４ａの面２４ａ１、および第２緩衝部材２３ｂと当接する第２保持体２４ｂの面２４ｂ１は、互いに平行である。また、以上の互いに平行な面は、図２の１点鎖線で示される矢印Ａが示す方向と直交するように形成されている。矢印Ａが示す所定の方向は、１組の緩衝部材２３ａ，２３ｂがジャイロセンサホルダー２１を挟み込む挟込み方向である。矢印Ａは、例えば、第１緩衝部材２３ａの重心と第２緩衝部材２３ｂの重心とを通る直線上に位置する。第１緩衝部材２３ａは、粘弾性を有する素材によって形成され、矢印Ａが示す方向に直交する平行な面２３ａ１，２３ａ２において他の部材と当接する。同様に、第２緩衝部材２３ｂは、粘弾性を有する素材によって形成され、矢印Ａが示す方向に直交する平行な面２３ｂ１，２３ｂ２において他の部材と当接する。

以上から理解されるように、第１緩衝部材２３ａおよび第２緩衝部材２３ｂは、カメラ１１に固定された第１保持体２４ａおよび第２保持体２４ｂに対して、ジャイロセンサホルダー２１を矢印Ａが示す所定の挟込み方向に挟み込んで支持している。

第１緩衝部材２３ａは、ジャイロセンサホルダー２１と第１保持体２４ａとに挟まれて圧縮変形させられてよい。同様に、第２緩衝部材２３ｂは、ジャイロセンサホルダー２１と第２保持体２４ｂとに挟まれて圧縮変形させられてよい。以上の場合、各要素に働く反力によって摩擦力が発生することにより、各要素の保持力を増大できる。また、各要素の寸法ばらつきが変形によって吸収されるので、寸法ばらつきが存在する場合であっても要素間の当接を維持できる。

第１緩衝部材２３ａおよび第２緩衝部材２３ｂは、それぞれ、矢印Ａが示す挟込み方向に直交する方向に延在する平板状（直方体状）の構造を有する。第１緩衝部材２３ａおよび第２緩衝部材２３ｂの各々は、第３検出軸Ｓｚと平行な方向の長さＤよりも、第３検出軸Ｓｚに垂直な方向の長さＷの方が小さいように構成されている。

図３は、本発明の実施形態に係る振動検出装置１５をＺ軸方向から見た図である。図３は、挟込み方向、第１検出軸Ｓｘ、および第２検出軸Ｓｙの位置関係の一例を示している。本実施形態では、挟込み方向を示す矢印Ａ、ジャイロセンサ素子２２ａの第１検出軸Ｓｘ、およびジャイロセンサ素子２２ｂの第２検出軸Ｓｙは、同一平面（ＸＹ平面）上に位置するように構成されている。また、矢印Ａが示す挟込み方向と第１検出軸Ｓｘとがなす角θａｘ（第１角）および矢印Ａが示す挟込み方向と第２検出軸Ｓｙとがなす角θａｙ（第３角）は、いずれも４５°である。

一般化すると、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙは、いずれも矢印Ａが示す挟込み方向とは異なっており平行ではない。好適には、挟込み方向と第１検出軸Ｓｘとがなす角θａｘは、第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとがなす角（θａｘ＋θａｙ（第２角））の１／６以上かつ５／６以下の範囲である。より好適には、挟込み方向と第１検出軸Ｓｘとがなす角θａｘと、挟込み方向と第２検出軸Ｓｙとがなす角θａｙとが等しい。

図４に、検出軸および挟込み方向の位置関係の別の変形例を示す。振動検出装置１５において、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙに平行な平面Ｐ１と、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙに直交する線Ｌ１とを想定する。第１検出軸Ｓｘを平面Ｐ１に投影した検出軸を第１投影線Ｓｘ１とし、第２検出軸Ｓｙを平面Ｐ１に投影した検出軸を第２投影線Ｓｙ１とし、平面Ｐ１に投影した矢印Ａの方向を投影方向線Ａ１とする。本変形例では、第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとが同一平面上に位置しない。また、矢印Ａが示す挟込み方向は、平面Ｐ１とは平行ではなく、第１投影線Ｓｘ１および第２投影線Ｓｙ１とは異なっており平行ではない。投影方向線Ａ１が示す方向と第１投影線Ｓｘ１とがなす角θａｘ１（第１角）は、第１投影線Ｓｘ１と第２投影線Ｓｙ１とがなす角（θａｘ１＋θａｙ１（第３角））の１／６以上かつ５／６以下の範囲である。図４の変形例においても、図３と同様に後述する技術的効果が実現される。

なお、図３に示される本実施形態では、第１検出軸Ｓｘおよび第２検出軸Ｓｙは同一平面上にあり、矢印Ａが示す挟込み方向と平面Ｐ１とは平行である。第１検出軸Ｓｘと第１投影線Ｓｘ１とが一致し、第２検出軸Ｓｙと第２投影線Ｓｙ１とが一致し、矢印Ａと投影方向線Ａ１とが一致する。したがって、第１投影線Ｓｘ１と投影方向線Ａ１がなす角θａｘ１は、第１検出軸Ｓｘと矢印Ａが示す挟込み方向がなす角θａｘと等しい。また、第１投影線Ｓｘと第２投影線Ｓｙがなす角（θａｘ１＋θａｙ１）は、第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとがなす角（θａｘ＋θａｙ）と等しい。

従って、平面Ｐ１に投影した第１検出軸Ｓｘである第１投影線Ｓｘ１と平面Ｐ１に投影した挟込み方向である投影方向線Ａ１とがなす角θａｘ１は、第１投影線Ｓｘ１と第２投影線Ｓｙ１とがなす角（θａｘ１＋θａｙ１）の１／６以上かつ５／６以下の範囲である。特に、本例では、平面Ｐ１に投影した第１検出軸Ｓｘである第１投影線Ｓｘ１と挟込み方向である矢印Ａの方向とがなす角θａｘ１と、平面Ｐ１に投影した第２検出軸Ｓｙである第２投影線Ｓｙ１と投影方向線Ａ１とがなす角θａｘ２（第３角）とが等しい。

図５は、シャッターショックとその影響とを示すグラフである。シャッターショックとは、シャッター２０の動作に伴って生じる機械的な衝撃であって、より詳細には以下の通りである。シャッター２０は、撮像素子１４の遮光に用いられる先幕および後幕を有している。先幕および後幕は、撮影を指示する撮影者からの操作等に応じて動作することで、遮光状態と透光状態とを切り替える。以上の動作の際には、シャッター２０内に設けられた緩衝材等の規制部材に衝突することによって先幕および後幕が停止するので、衝突による衝撃であるシャッターショックが発生する。先幕が動作を停止した後に後幕が動作を停止するまでは撮像素子１４への露光が継続されている。したがって、先幕が規制部材に衝突する際のシャッターショックは、露光が行われている間に発生する。

以上のシャッターショックは、例えば、ジャイロセンサの出力に影響を及ぼす。一般に、ジャイロセンサには、駆動周波数と検出周波数との差分に相当する離調周波数という固有の周波数が存在する。所定の閾値以上の離調周波数の振動がジャイロセンサに入力されると、正しい角速度を出力しない現象である出力エラーが発生する。本実施形態のジャイロセンサ２２（ジャイロセンサ素子２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）における離調周波数は凡そ７００Ｈｚである。本実施形態のシャッター２０において発生するシャッターショックには、以上の離調周波数（７００Ｈｚ付近）の成分が含まれる。

図５（ａ）は、本実施形態におけるシャッターショックによって発生する振動の特性を表すグラフである。角速度が縦軸に示され、周波数が横軸に示される。２点鎖線はジャイロセンサ２２の離調周波数を示す。本実施形態のシャッターショックに離調周波数の振動成分が含まれていることが確認できる。

図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す振動がジャイロセンサ２２に入力された際の角度信号と経過時間との関係を示すグラフである。角度信号は、ジャイロセンサ２２からの角速度信号を演算手段１６が１回積分することで取得される出力信号である。図５（ｂ）では、シャッターショックによる出力エラーに起因して、特定の時間において角度信号の出力が急峻に変化している。

シャッターショックによる振動は、シャッター２０から本体構造体１９とトップカバー１７とを介して振動検出装置１５に伝達される。ジャイロセンサホルダー２１が第１保持体２４ａと第２保持体２４ｂとに直接的に保持されている場合、シャッターショックに含まれる離調周波数の振動成分は緩衝されずにジャイロセンサ２２に入力される。その結果、所定の閾値以上の振動がジャイロセンサ２２に入力されて出力エラーが発生する恐れがある。出力エラーが発生すると、手振れ補正機能が正常に機能せずに振れのある画像が撮像されてしまう。

また、ジャイロセンサ２２の出力エラーは、シャッターショックに伴う離調周波数の振動だけでなく、他の外乱による特定周波数の振動に起因して発生する可能性もある。例えば、ジャイロセンサ２２の検出周波数、駆動周波数、またはサンプリング周波数に相当する周波数の振動に起因して出力エラーが発生する可能性がある。後述するように、本実施形態の構成によれば、以上のようなジャイロセンサ２２に固有であって手振れ補正機能に影響する周波数（エラー周波数）の振動に起因する出力誤差を抑制できる。

以下、一般的な構成および従来例による構成に触れつつ、本発明の実施形態に係るカメラ１１によって実現される技術的効果について更に説明する。

ジャイロセンサに所定の閾値以上の離調周波数の振動が入力されることによる出力エラーを回避するために、ジャイロセンサホルダーと保持体との間にゴム等の緩衝部材を設ける手法が既に知られている。緩衝部材を挟むことによって、緩衝部材の共振周波数以上の周波数の振動がジャイロセンサホルダーに伝達するのを防止できる。したがって、緩衝部材の共振周波数を離調周波数に近付けるように設計することで、閾値以上の離調周波数の振動がジャイロセンサに伝達するのを回避できる。一方で、緩衝部材の共振周波数が手振れ周波数領域（例えば、１〜１０Ｈｚ）まで低くなると、位相遅れによって応答性が低下するので、手振れ補正の性能が劣化してしまう。

図６を参照して、シャッターショックによる振動と緩衝部材の特性との関係について説明する。

図６（ａ）は、シャッターショックによって発生する振動の特性を表すグラフである。角速度が縦軸に示され、周波数が横軸に示される。周波数領域Ａは手振れに相当する周波数の領域（手振れ周波数領域）を示す。縦方向の２点鎖線はジャイロセンサの離調周波数を示す。横方向の２点鎖線は出力エラーが発生する角速度の閾値を示す。

図６（ｂ）は、３つの緩衝部材１，２，３の周波数特性を示すグラフである。緩衝部材１の周波数特性が実線で示され、緩衝部材２の周波数特性が点線で示され、緩衝部材３の周波数特性が１点鎖線で示される。緩衝部材１の共振周波数は１００Ｈｚ付近であり、緩衝部材２の共振周波数は手振れ周波数領域まで低くなっており、緩衝部材３の共振周波数は離調周波数領域まで高くなっている。

図６（ｃ−１）から図６（ｃ−３）は、シャッターショックの振動が緩衝部材によって緩衝される様子を示すグラフである。図６（ｃ−１）が緩衝部材１に対応し、図６（ｃ−２）が緩衝部材２に対応し、図６（ｃ−１）が緩衝部材３に対応する。前述したように、シャッターショックによる振動は、緩衝部材１，２，３によって緩衝され、ジャイロセンサに伝達される。各図において、入力されたシャッターショックの振動の周波数特性が破線で示され、出力されたシャッターショックの振動の周波数特性が実線で示される。

図６（ｃ−１）に示す緩衝部材１によれば、手振れ周波数領域Ａにおける振動は変化しない一方、離調周波数近傍における振動は低減され出力エラーの閾値を下回っている。図６（ｃ−２）に示す緩衝部材２によれば、離調周波数近傍における振動は低減され出力エラーの閾値を下回っているが、共振周波数が１０Ｈｚ程度まで低くなっているので位相遅れに起因する応答性低下によって手振れ補正の精度が低下してしまう。図６（ｃ−３）に示す緩衝部材３によれば、離調周波数近傍における振動が増幅されるので、出力エラーが発生し手振れ補正の精度が劣化してしまう。

以上から理解されるように、本実施形態のジャイロセンサ２２の各検出軸方向の共振周波数を手振れ周波数以上かつ離調周波数以下に設定すると、手振れ補正の精度向上の観点から好適である。

図７を参照して、従来例に係る振動検出装置１５´について説明する。図７（ａ）に示すように、振動検出装置１５´は、ジャイロセンサホルダー２１´とジャイロセンサ２２´と第１緩衝部材２３ａ´と第２緩衝部材２３ｂ´と第１保持体２４ａ´と第２保持体２４ｂ´とを有する。それぞれ平板状に形成された１組の第１緩衝部材２３ａ´および第２緩衝部材２３ｂ´が、ジャイロセンサホルダー２１´を１点鎖線で示される矢印Ａ´の方向に挟み込んで支持している。ジャイロセンサ素子２２ｂ´の検出軸Ｓｙ´は矢印Ａ´の方向と平行である。ジャイロセンサ素子２２ａ´の検出軸Ｓｘ´と矢印Ａ´の方向とがなす角θａｘ´は９０°であり、ジャイロセンサ素子２２ｂ´の検出軸Ｓｙ´と矢印Ａ´の方向とがなす角θａｙ´は０°である。

図７（ｂ）は、従来のジャイロセンサホルダー２１´の周波数特性を示す。図７（ｂ）に示すように、ピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とは互いに相違し、ヨーの共振周波数はピッチの共振周波数よりも低い。したがって、緩衝部材の形状および材質並びにジャイロセンサホルダーの重量を変更して共振周波数を設計しても、ピッチの共振周波数とヨーの共振周波数との双方を手振れ周波数以上かつ離調周波数以下に設定できない場合がある。

共振周波数ｆｎは、以下の数式（１）で表されるように、縦弾性率Ｅまたは横弾性率Ｇの平方根に比例する。

以上の縦弾性率Ｅおよび横弾性率Ｇは、ポアソン比νを用いて以下の数式（２）で表される。

緩衝部材においては、ポアソン比νが正の値を取るので、数式（２）より、横弾性率Ｇの値よりも縦弾性率Ｅの値が大きい。したがって、共振周波数ｆｎも、横弾性率Ｇよりも縦弾性率Ｅを用いた方がより大きい値を取る。また、圧縮方向の共振周波数は縦弾性率Ｅを用いて求められ、せん断方向の共振周波数は横弾性率Ｇを用いて求められる。したがって、せん断方向の共振周波数よりも圧縮方向の共振周波数の方がより大きい値を取る。振動検出装置１５´にヨー方向の振動が入力されると、緩衝部材２３´には主にせん断方向の力が加えられる。他方、振動検出装置１５´にピッチ方向の振動が入力されると、緩衝部材２３´には主に圧縮方向の力が加えられる。以上の理由によって、ジャイロセンサホルダー２１´におけるピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とが互いに相違する。

離調周波数ｆｅにおいては、ピッチ方向のゲインg_pitch_eとヨー方向のゲインg_yaw_eとが互いに相違する。したがって、離調周波数の振動を低減させる作用もピッチとヨーとで互いに相違する。また、前述のように共振周波数が相対的に低いヨーに関して、共振周波数におけるゲインg_yaw_pが高いと手振れ周波数への影響が大きくなる懸念がある。そのため、従来の振動検出装置１５´においては、ジャイロセンサ２２´の各検出軸方向の緩衝部材２３´の周波数特性を近付けるように設計することが困難である。結果として、従来の振動検出装置１５´を用いても、シャッターショック等の外乱による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行できる振れ補正装置を実現することは困難である。

図８を参照して、本発明の実施形態に係る振動検出装置１５について更に説明する。前述の通り、また図８（ａ）に示すように、１組の第１緩衝部材２３ａおよび第２緩衝部材２３は、ジャイロセンサホルダー２１を矢印Ａの方向に挟み込んで支持している。矢印Ａの方向とジャイロセンサ素子２２ａの第１検出軸Ｓｘとがなす角θａｘ、および矢印Ａの方向とジャイロセンサ素子２２ｂの第２検出軸Ｓｙとがなす角θａｙは、それぞれ４５°である。そのため、振動検出装置１５にヨー方向の振動が入力されると、第１緩衝部材２３ａと第２緩衝部材２３ｂとにせん断方向の力と圧縮方向の力とが同程度加えられる。ピッチ方向の振動についても同様である。結果として、図８（ｂ）に示すように、ジャイロセンサホルダー２１において、ピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とが実質的に一致する。同様に、ピッチの共振周波数とヨーの共振周波数とも実質的に一致する。そのため、緩衝部材の形状および材質並びにジャイロセンサホルダーの重量を変更して共振周波数を設計することで、ピッチの共振周波数とヨーの共振周波数との双方を手振れ周波数以上かつ離調周波数以下に設定することができる。

また、図８（ｂ）に示すように、本実施形態のジャイロセンサホルダー２１（ジャイロセンサ２２）について、ピッチおよびヨーの各々の周波数特性におけるゲインのピークは２つ存在する。これら２つのピークは、それぞれ、従来例のジャイロセンサホルダー２１´のピッチの周波数特性におけるゲインのピークおよびヨーの周波数特性におけるゲインのピークに対応している。すなわち、本実施形態のジャイロセンサホルダー２１（ジャイロセンサ２２）の周波数特性は、緩衝部材２３が、せん断方向に変形する際の周波数特性と圧縮方向に変形する際の周波数特性とを足し合わせたような特性を示す。

本実施形態では、離調周波数ｆｅにおけるピッチ方向のゲインg_pitch_eとヨー方向のゲインg_yaw_eとが実質的に一致するので、離調周波数の振動を低減させる効果がピッチとヨーとで実質的に一致する。更に、共振周波数ｆｎにおけるピッチ方向のゲインg_pitch_pとヨー方向のゲインg_yaw_pが従来例と比較して低いので、手振れ周波数に対する影響が低減される。したがって、本実施形態の構成によれば、ジャイロセンサ２２の各検出軸方向の緩衝部材２３の周波数特性を互いに近付けるように設定することができる。ひいては、本実施形態のように構成することで、シャッターショック等の外乱による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行できる振れ補正装置を実現することができる。

図９は、挟込み方向（矢印Ａの方向）とヨー方向の第２検出軸Ｓｙとがなす角θａｙの変化に伴う周波数特性の変化を示すグラフである。

図９（ａ）は、手振れ周波数の近傍である２０Ｈｚにおけるゲインの変化を示すグラフである。従来の振動検出装置１５´（図７）においてはθａｙ´＝０°である。本実施形態の振動検出装置１５では、１５°≦θａｙ≦４５°の範囲において、角θａｙが大きくなるほどヨーのゲインg_yaw_20が小さくなる。θａｙ＝４５°において、ヨーのゲインg_yaw_20とピッチのゲインg_pitch_20とが実質的に一致する。振動検出装置１５は対称的に形成されているので、４５°≦θａｙ≦７５°（＝９０°−１５°）の範囲において、角θａｙが小さくなるほどヨーのゲインg_yaw_20が小さくなる。前述したように、角θａｘと角θａｙとの和は９０°である（θａｘ＋θａｙ＝９０°）。そのため、角θａｘおよび角θａｙの各々が、１５°以上かつ７５°以下の範囲、すなわち、θａｘ＋θａｙ（＝９０°）の１／６以上かつ５／６以下の範囲において、ヨーのゲインが低減され、ひいては手振れ周波数に対する影響が低減される。

図９（ｂ）は、離調周波数の近傍である７００Ｈｚにおけるピッチのゲインとヨーのゲインとの差分（ゲイン差）を示すグラフである。従来の振動検出装置１５´（図７）においてはθａｙ´＝０°である。本実施形態の振動検出装置１５では、１５°≦θａｙ≦４５°の範囲において、角θａｙが大きくなるほどゲイン差（g_yaw_e − g_pitch_e）が小さくなる。θａｙ＝４５°において、ゲイン差が実質的にゼロになる。したがって、角θａｘと角θａｙとが等しいときに、ピッチ方向とヨー方向とで離調周波数の振動を低減させる効果を実質的に一致させることができる。振動検出装置１５は対称的に形成されているので、４５°≦θａｙ≦７５°（＝９０°−１５°）の範囲において、角θａｙが小さくなるほどゲイン差（g_yaw_e − g_pitch_e）が小さくなる。前述したように、角θａｘと角θａｙとの和は９０°である（θａｘ＋θａｙ＝９０°）。そのため、角θａｘおよび角θａｙの各々が、１５°以上かつ７５°以下の範囲、すなわち、θａｘ＋θａｙ（＝９０°）の１／６以上かつ５／６以下の範囲において、ゲイン差が低減される。ひいては、ピッチ方向とヨー方向とで離調周波数の振動を低減させる効果を互いに近付けることができる。

以上のように、角θａｘおよび角θａｙの各々を、θａｘ＋θａｙの１／６以上かつ５／６以下の範囲になるように設定することで、ジャイロセンサ２２の各検出軸方向の緩衝部材２３の周波数特性を互いに近付けることができる。ひいては、本実施形態のように構成することで、シャッターショック等の外乱による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行できる振れ補正装置を実現することができる。

以上の技術的効果は、図４を参照して説明された変形例においても同様に奏される。前述のように、第１投影線Ｓｘ１および第２投影線Ｓｙ１は、いずれも投影方向線Ａ１の方向と平行ではない。第１検出軸Ｓｘを中心とする回転方向の振動が入力されても、第２検出軸Ｓｙを中心とする回転方向の振動が入力されても、第１緩衝部材２３ａと第２緩衝部材２３ｂとの双方にせん断方向の力と圧縮方向の力とが加えられる。そのため、本変形例のジャイロセンサホルダー２１（ジャイロセンサ２２）の周波数特性は、緩衝部材２３が、せん断方向に変形する際の周波数特性と圧縮方向に変形する際の周波数特性とを足し合わせたような特性を示す。したがって、本変形例においても、ジャイロセンサ２２の各検出軸方向の緩衝部材２３の周波数特性を互いに近付けることができる。また、本変形例では、平面Ｐ１に投影した第１検出軸Ｓｘである第１投影線Ｓｘ１と投影方向線Ａ１とがなす角θａｘ１は、平面Ｐ１にそれぞれ投影した第１検出軸Ｓｘである第１投影線Ｓｘ１と第２検出軸Ｓｙである第２投影線Ｓｙ１とがなす角（θａｘ１＋θａｙ１）の１／６以上かつ５／６以下の範囲である。したがって、本実施形態と同様に、上記した効果がより顕著に奏される。

図１０および図１１を参照して、ジャイロセンサ２２の周波数特性について説明する。図１０は、従来例に係る振動検出装置１５´を矢印Ａ´の方向から見た図であり、図１１は、本実施形態に係る振動検出装置１５を矢印Ａの方向から見た図である。

図１０に示すように、従来例において、第１緩衝部材２３ａ´および第２緩衝部材２３ｂ´の各々は、第３検出軸Ｓｚと平行な方向の長さＤ´と、第３検出軸Ｓｚに垂直な方向の長さＷ´とが実質的に一致するように構成されている。なお、従来例における長さＤ´は、本実施形態における長さＤに等しいと想定する。以上の構成では、ピッチ方向の慣性モーメントとロール方向の慣性モーメントとが実質的に等しい。そのため、振動検出装置１５´のジャイロセンサホルダー２１´（ジャイロセンサ２２´）において、ロールの周波数特性は、図７（ｂ）に示すピッチの周波数特性と実質的に一致する。

他方、前述のように、また、図１１に示すように、本実施形態において、第１緩衝部材２３ａおよび第２緩衝部材２３ｂの各々は、第３検出軸Ｓｚと平行な方向の長さＤよりも、第３検出軸Ｓｚに垂直な方向の長さＷの方が小さいように構成されている。以上の構成では、本実施形態に係るロール方向の慣性モーメントが、従来例に係るピッチ方向の慣性モーメントに対して相対的に小さくなる。そのため、振動検出装置１５のジャイロセンサホルダー２１（ジャイロセンサ２２）においては、ロールの共振周波数が従来例のピッチの共振周波数よりも低くなるので、ロールの周波数特性がヨーの周波数特性に近付く。離調周波数ｆｅにおけるロール方向のゲインg_roll_eを低くすることで、ヨー方向のゲインg_yaw_eに近付けることができる。したがって、ロール方向とヨー方向とで離調周波数の振動を低減させる効果を互いに近付けることができる。

上記したように、本実施形態においては、ジャイロセンサ２２の各検出軸方向の緩衝部材２３の周波数特性を互いに近付けるように設定することができる。ひいては、本実施形態のように構成することで、シャッターショック等の外乱による振動の出力誤差を抑制して精度良く振れ補正を実行できる振れ補正装置を実現することができる。

なお、上記した実施形態においては、角θａｘと角θａｙとが４５°で一致するときにピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とが実質的に一致する構成を例示している。上記記載では、ジャイロセンサホルダー２１の重心の偏り等について考慮されていない。しかしながら、ジャイロセンサホルダー２１の形状に基づくジャイロセンサ２２の各検出軸方向の慣性モーメントの差異や緩衝部材２３の特性等の差異によっては、緩衝部材２３の各検出軸方向の共振周波数に偏りが生じる可能性がある。偏りが生じると、角θａｘと角θａｙとが４５°である際にピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とが実質的に一致しない可能性がある。そのような場合であっても、角θａｘを適宜に調整することによって、ピッチの周波数特性とヨーの周波数特性とを実質的に一致させることができる。また、緩衝部材２３の長さＤと長さＷとの比を適宜に調整することによって、ロールの周波数特性とヨーの周波数特性とを実質的に一致させることができる。

また、上記した実施形態においては、挟込み方向と第１検出軸Ｓｘとがなす角θａｘは、第１検出軸Ｓｘと第２検出軸Ｓｙとがなす角（θａｘ＋θａｙ）の１／６以上かつ５／６以下の範囲に設定されている。しかしながら、角θａｘが、単に角（θａｘ＋θａｙ）よりも小さく設定されていてもよい。同様に、上記した変形例においては、第１投影線Ｓｘ１と投影方向線Ａ１とがなす角θａｘ１は、第１投影線Ｓｘ１と第２投影線Ｓｙ１とがなす角（θａｘ１＋θａｙ１）の１／６以上かつ５／６以下の範囲に設定されている。しかしながら、角θａｘ１が、単に角（θａｘ１＋θａｙ１）よりも小さく設定されていてもよい。

１１ カメラ（振れ補正装置）
１１ａ カメラボディ（筐体）
１４ 撮像素子
１４ａ 振れ補正手段
１５ 振動検出装置
２０ シャッター
２１ ジャイロセンサホルダー（保持部材）
２２ ジャイロセンサ（検出手段）
２３ 緩衝部材
２３ａ 第１緩衝部材
２３ｂ 第２緩衝部材
２４ａ 第１保持体
２４ｂ 第２保持体
Ａ 矢印（挟込み方向）
Ｐ１ 平面
Ｓｘ 第１検出軸
Ｓｘ１ 第１投影線
Ｓｙ 第２検出軸
Ｓｙ１ 第２投影線
Ｓｚ 第３検出軸

Claims (11)

1. 第１検出軸を中心とする第１回転および第２検出軸を中心とする第２回転を検出可能な検出手段と、
   前記検出手段を保持する保持部材と、
   前記第１検出軸と前記第２検出軸との各々と平行でない所定の挟込み方向に前記保持部材を挟み込んで支持する１組の緩衝部材と、
   前記検出手段が検出した前記第１回転および前記第２回転による振れを補正可能な補正手段と、を備え、
   前記第１検出軸と前記第２検出軸とに平行な平面において、前記第１検出軸を前記平面に投影した第１投影線と前記挟込み方向を前記平面に投影した投影方向線とがなす第１角は、前記第１投影線と前記第２検出軸を前記平面に投影した第２投影線とがなす第２角よりも小さい、ことを特徴とする振れ補正装置。
2. 前記第１角は前記第２角の１／６以上かつ５／６以下の範囲である、ことを特徴とする請求項１に記載の振れ補正装置。
3. 前記第１検出軸および前記第２検出軸は、それぞれ、前記補正手段が前記振れを補正する対象である像の入射方向と直交する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振れ補正装置。
4. 前記第１投影線と前記投影方向線とがなす前記第１角と、前記第２投影線と前記投影方向線とがなす第３角とが等しい、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
5. 前記第１角および前記第３角はそれぞれ４５°である、ことを特徴とする請求項４に記載の振れ補正装置。
6. 前記検出手段は、前記第１検出軸および前記第２検出軸と直交する第３検出軸を中心とする第３回転を検出可能であり、
   前記緩衝部材の各々は、前記第３検出軸と平行な方向の長さよりも前記第３検出軸に垂直な方向の長さが短い、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
7. 前記第１検出軸と前記第２検出軸とが同一平面上に位置し、
   前記第１検出軸と前記第１投影線とが一致し、前記第２検出軸と前記第２投影線とが一致する、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
8. 前記挟込み方向は、前記平面、前記第１投影線、および前記第２投影線のいずれとも平行ではなく、
   前記第１検出軸と前記第２検出軸とが同一平面上に位置しない、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
9. 前記緩衝部材の各々は、前記挟込み方向に直交する方向に延在する平板状の構造を有する、ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
10. 前記第１検出軸の方向および前記第２検出軸の方向の各々における共振周波数は、前記振れ補正装置の手振れ周波数以上かつ前記検出手段の離調周波数以下である、ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の振れ補正装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の振れ補正装置として機能する撮像装置。

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