JP3471156B2 - イメージシフト機構および撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子に入
射する被写体からの光をシフトさせて解像度を高めるイ
メージシフト機構と、その駆動手段を含む撮像装置との
改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、図１６に示すようなイメージ
シフト機構が、静止画用のスチルカメラや動画用のビデ
オカメラに用いるＣＣＤ（電荷結合素子）などの固体撮
像素子の解像度を増加させるために用いられている。二
点鎖線で示すように、平板状の屈折板１が入射光の光軸
２に対してθだけ傾斜すると、屈折板１を透過した入射
光３は入射光の光軸２から次の第１式で表されるシフト
量Δだけずれる。

【０００３】 Δ ＝ ｔ・ｓｉｎθ（１−１／ｎ） …（１） ここでｔは屈折板１の厚さ、ｎは屈折板１を構成する材
料の屈折率をそれぞれ示す。一般に、固体撮像素子の解
像度は、基本的にはその受光面に形成される画素数でほ
ぼ決定される。高い解像度を得るためには、固体撮像素
子の画素数を増加させればよいけれども、画素数を多く
することに対して、現状では、技術的、コスト的にある
程度までの限界がある。そこで、図１６に示すようなイ
メージシフト機構を用いれば、限られた画素数の固体撮
像素子を用いて、比較的高い解像度の画像を得ることが
できる。イメージシフトを用いて解像度を高める典型的
な先行技術は、たとえば特開昭６０−５４５７６に開示
されている。この先行技術では、屈折板１の傾斜角度を
変化させることによって、被写体からの入射光を固体撮
像素子に対して微小距離ずつずらして入射させ、それぞ
れの画像を画像メモリに取り込む。このようにして得ら
れる複数枚の画像を合成すれば、疑似的に固体撮像素子
の画素数を増加させて、高い解像度を得ることができ
る。

【０００４】図１７は、たとえば特開昭６３−２８４９
８０で提案されているような、上記従来技術を改良した
方式の原理を示す。被写体５からの入射光は、レンズ６
によって集光され、屈折板１を透過する。屈折板１は、
圧電素子７によって電気的に傾斜角度を制御することが
できる。屈折板１を透過した光は、固体撮像素子８の受
光面に入射される。屈折板１が傾斜する方向を、固体撮
像素子８の受光面で画素９が配列されている方向に対し
て、４５度の角度をもつ方向とすることによって、固体
撮像素子８への被写体５からの入射光を固体撮像素子８
の画素９の配列方向に対して４５度の方向に微小距離だ
けシフトさせる。さらに不感領域は画像処理によって補
間し、固体撮像素子８の解像度を疑似的に水平方向およ
び垂直方向ともに高めることができる。

【０００５】さらに、同様に圧電素子によって屈折板を
傾斜させ、固体撮像素子の解像度を疑似的に向上させる
先行技術として、特開平５−２７６４５２や米国特許番
号４９２０４１８がある。またイメージシフトとは異な
る方式ではあるけれども、光路の変更手段としてバイモ
ルフ型圧電素子を用いる先行技術は、特開平１−２７６
１１４や特開平６−２１４１７５などに開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような先行技術には、次のような課題がある。すなわ
ち、特開昭６０−５４５７６、特開昭６３−２８４９８
０、および特開平５−２７６４５２では、屈折板を傾斜
させるアクチュエータとして圧電素子を用いるように記
載されているけれども、その実施例には、具体的な構
成、その設計方法や駆動方法などについての説明が示さ
れていない。これらの先行技術で説明されている内容
は、解像度の向上に関する原理的な記述のみであって、
具体的なアクチュエータの構成方法については開示され
ていない。

【０００７】また特開平１−２７６１１４、特開平６−
２１４１７５および米国特許番号４９２０４１８には、
具体的なアクチュエータの構成についての開示もされて
いるけれども、いずれの先行技術においても、ガラス板
や光学素子やミラー等の被駆動部材に比較してアクチュ
エータの構造が大きくなってしまい、たとえばムービー
などとも呼ばれる携帯用のＶＴＲ装置などの用途に適用
しようとする場合に必要となる小型化への障害となって
いる。また、屈折板の移動速度を高めることに関する具
体的な説明は、いずれの先行技術においても開示されて
いない。イメージシフト法によって解像度の向上を図る
場合に、屈折板を傾斜させて複数の画像を取り込むのに
必要な時間が長くなると、手振れや被写体の移動等によ
って合成後の解像度が向上しなくなってしまう。したが
ってアクチュエータの駆動速度の高速化も必要である。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するために成さ
れたものであって、屈折板を傾斜させるためのアクチュ
エータを小型化することができ、携帯用の撮像装置への
用途に適用可能なイメージシフト機構の提供を目的とす
る。また、アクチュエータの高速化のための手法および
外部への振動除去および経時変化を考慮した高精度化の
手法を施した撮像装置の提供も目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体からの
光を集光する光学系と、被写体を撮像する固体撮像素子
との間に介在され、平板状の屈折板を傾斜させて固体撮
像素子への入射光軸をシフトさせることによって解像度
を高めるイメージシフト機構において、屈折板の両側方
には、一対のバイモルフ型圧電素子を、その表面が屈折
板の表面にほぼ平行となるように配設し、この一対のバ
イモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折板の一端が接
合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電素子の固定端
側に向って延びるような状態で支持され、一対のバイモ
ルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は傾斜可能であ
ることを特徴とするイメージシフト機構である。本発明
に従えば、平板状の屈折板は、被写体からの光を集光す
る光学系と、被写体を撮像する固体撮像素子との間に介
在され、固体撮像素子への入射光軸をシフトさせて等価
的な解像度を高める動作が可能になる。屈折板の傾斜
は、屈折板の両側方に、その表面が屈折板の表面にほぼ
平行となるように配設される一対のバイモルフ型圧電素
子を変位させることによって外部から電気的に制御され
る。屈折板は、その一端が一対のバイモルフ型圧電素子
の自由端側に接合され、他端がバイモルフ型圧電素子の
固定端側に向って延びるような状態で支持される。圧電
素子が変位するときに屈折板は傾斜可能であるので、傾
斜される屈折板に対してバイモルフ型圧電素子も含めた
形状を小型化することができ、携帯用のムービー等へも
容易に搭載可能となる。

【００１０】

【００１１】

【００１２】また本発明は、前記一対のバイモルフ型圧
電素子の自由端と前記屈折板の一端とは、屈折板の両表
面から一対の保持板で挟持されることを特徴とする。 本発明に従えば、一対のバイモルフ型圧電素子の自由端
側で、屈折板の両表面側から一対の保持板で挟持して屈
折板の一端が支持される。これによって、イメージシフ
ト機構の可動部をコンパクトに構成することができる。

【００１３】

【００１４】さらに本発明は、被写体からの光を集光す
る光学系と、被写体を撮像する固体撮像素子との間に介
在され、平板状の屈折板を傾斜させて固体撮像素子への
入射光軸をシフトさせることによって解像度を高めるイ
メージシフト機構を備える撮像装置において、屈折板の
両側方には、一対のバイモルフ型圧電素子を、その表面
が屈折板の表面にほぼ平行となるように配設し、この一
対のバイモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折板の一
端が接合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電素子の
固定端側に向って延びるような状態で支持され、一対の
バイモルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は傾斜可
能であり、前記一対のバイモルフ型圧電素子を駆動する
駆動手段と、前記屈折板の傾斜角度を検出する検出手段
と、前記検出手段の出力と予め定める目標値とを比較
し、その誤差量を出力する比較手段と、前記比較手段の
出力に応答して、前記駆動手段の出力を制御する制御手
段とを含み、前記屈折板の傾斜角度が前記予め定める目
標値となるように、前記一対のバイモルフ型圧電素子を
駆動することを特徴とする撮像装置である。本発明に従
えば、一対のバイモルフ型圧電素子が両側方に配設され
る屈折板を、屈折板の一端がバイモルフ型圧電素子の自
由端側に接合され、他端が固定端に向かって伸びるよう
な状態で支持する。一対のバイモルフ型圧電素子の変位
によって屈折板は傾斜可能である。屈折板を予め定める
角度に傾斜させることによって、被写体からの光を集光
する光学系から被写体を撮像する固体撮像素子に入射さ
れる光軸をシフトさせることができ、解像度を高めるイ
メージシフトの動作が可能となる。屈折板の傾斜角度を
予め定める角度に設定するために、検出手段は屈折板の
傾斜角度を検出し、比較手段は予め定めた値と検出手段
によって検出された傾斜角度とを比較して誤差量を出力
し、その誤差量によって制御手段が駆動手段の出力を制
御して、一対のバイモルフ型圧電素子を駆動する。した
がって、屈折板を予め定める角度に傾斜させることによ
って、被写体からの光を集光する光学系から被写体を撮
像する固体撮像素子に入射される光軸をシフトさせるこ
とができるため、解像度を高めるイメージシフトの動作
が可能となる。

【００１５】また本発明は、被写体からの光を集光する
光学系と、被写体を撮像する固体撮像素子との間に介在
され、平板状の屈折板を傾斜させて固体撮像素子への入
射光軸をシフトさせることによって解像度を高めるイメ
ージシフト機構を備える撮像装置において、屈折板の両
側方には、一対のバイモルフ型圧電素子を、その表面が
屈折板の表面にほぼ平行となるように配設し、この一対
のバイモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折板の一端
が接合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電素子の固
定端側に向って延びるような状態で支持され、一対のバ
イモルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は傾斜可能
であり、前記一対のバイモルフ型圧電素子をそれぞれ駆
動する一対の駆動手段と、少なくともいずれか一方の駆
動手段に付加されるゲイン調整手段とを含み、ゲイン調
整手段を制御してバイモルフ型圧電素子の個体差を補正
することによって、屈折板の傾斜方向の調整が可能であ
ることを特徴とする撮像装置である。本発明に従えば、
一対のバイモルフ型圧電素子が両側方に配設される屈折
板を、屈折板の一端がバイモルフ型圧電素子の自由端側
に接合され、他端が固定端側に向って延びるような状態
で支持する。一対のバイモルフ型圧電素子の変位によっ
て屈折板は傾斜可能である。屈折板を傾斜させることに
よって、被写体からの光を集光する光学系から被写体を
撮像する固体撮像素子に入射される光軸をシフトさせる
ことができ、解像度を高めるイメージシフトの動作が可
能となる。各バイモルフ型圧電素子を駆動する駆動手段
の少なくとも一方にゲイン調整手段を付加し、バイモル
フ型圧電素子の個体差や特性の違いによる屈折板の傾斜
方向のずれなどを補正することができるので、イメージ
シフト機構の精度の向上および安定化を図ることができ
る。

【００１６】

【００１７】

【００１８】また本発明は、イメージシフト前の屈折板
の傾斜角度のもとで得られた画像データと、イメージシ
フト後の傾斜角度のもとで得られた画像データとを比較
して、その間に移動した画像の動きベクトルを演算し、
この演算結果に基づいて屈折板の傾斜量の補正を行う画
像処理回路を備えることを特徴とする。 本発明に従えば、屈折板の傾斜量を、イメージシフト前
後の画像データから得られる動きベクトルによって補正
することができるので、イメージシフト機構の精度の向
上や経時変化等の影響の発生防止を図ることができる。

【００１９】また本発明は、温度検出素子を備え、温度
検出素子の検出結果に応じて検出手段の出力値を補正す
る補正手段を含むことを特徴とする。 本発明に従えば、検出手段は、たとえばフォトインタラ
プタによって構成される。検出手段が設けられる撮像装
置が、外部環境等によって温度変化した場合に、検出手
段自体が有する温度特性によって、検出手段の出力値が
変動し、適正な出力値が得られない場合が生じる。補正
手段は、温度検出素子によって検出された温度変化に対
応して、検出手段の出力値の変動を抑えて、適正な出力
値が得られるように補正を行う。したがって、温度変化
が生じても、検出手段は適正な出力値を出力するため、
信頼性の高い撮像装置を実現することができる。

【００２０】

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態の
概略的な構成を示す。イメージシフト機構１０は、図示
を省略した被写体からの光の光軸１５の延長上に配置さ
れ、レンズ１６を透過した後でＣＣＤなどの固体撮像素
子１８の受光面に入射させる光軸１５の位置をずらすた
めに設けられる。イメージシフト機構１０は、駆動回路
１９によって、外部の制御部からの指令に基づいて、所
定の角度だけ光軸１５がシフトするように電気的に駆動
する。固体撮像素子１８の受光面には複数の画素が２次
元的に配列され、その配列ピッチよりも微小な距離分ず
つ入射光をシフトして撮像される複数の画像を、画像処
理回路２０によって合成すれば、高解像度の画像を得る
ことができる。前述の制御部は、画像処理回路２０内に
設けられることもある。なおイメージシフト機構１０の
動作原理そのものは前述の先行技術と同様であるので、
詳細な説明は省略する。また画像の合成方法そのもの
も、先行技術と同様であるので詳細な説明を同様に省略
する。

【００２２】図２および図３は、図１のイメージシフト
機構１０の詳細な構成を示す。図２はイメージシフト機
構１０のアクチュエータ部分の斜視図であり、図３はア
クチュエータ部分の分解斜視図である。これらの図にお
いて屈折板２１は、矩形の板状であり、長手方向の両側
方に一対のバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂを配設
する。各バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂは片持梁
構造となり、自由端側は、上保持板２３および下保持板
２４によって挟持される。各バイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂの固定端側は、ステージ２５に接合される。
屈折板２１は、ガラス等の透明な素材で形成され、イナ
ーシャを小さくするためにはできるだけ軽量とすること
が望ましい。バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂの固
定端側からは、リード線２６ａ，２６ｂがそれぞれ引出
され、電圧を印加することによってバイモルフ型圧電素
子２２ａ，２２ｂを光軸１５と平行な方向であるｚ方向
に変位させることができる。

【００２３】上保持板２３および下保持板２４は、合成
樹脂等の軽量な材料によって形成され、概略的に短冊状
であり、長手方向の両端には肉厚部が形成されて、側面
から見ると概略的に「コ」の字状となる。上保持板２３
および下保持板２４の肉厚部同士を対向させて、一対の
バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂを挟持し、中間部
では屈折板２１を挟持するようなサンドイッチ接合構造
を形成し、イメージシフト機構１０をコンパクトに構成
する。この上保持板２３および下保持板２４の長手方向
をｘ方向とし、一対のバイモルフ型圧電素子２２ａ，２
２ｂの長手方向をｙ方向とする。相互間の接合には、エ
ポキシ系樹脂のフィルム状接着剤などを用いることがで
きる。

【００２４】図２に示すように、屈折板２１、バイモル
フ型圧電素子２２ａ，２２ｂおよび上下の保持板２３，
２４はほぼ上下対称な構造となる。前述のようにバイモ
ルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂは片持梁として動作し、
一端側は自由端となって上下の保持板２３，２４に接続
される。バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂの自由端
側は、他の部材に動きを拘束されず、自由に変位可能で
ある。バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂの他端の基
端側は、ステージ２５に接着固定される。その他にステ
ージ２５と、ステージ２５とほぼ同形状の別部材とでバ
イモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂを挟持し、ビスなど
で固定する構造であっても良い。ステージ２５は、バイ
モルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂを支持する一方、図示
を省略する撮像装置のハウジングの所定位置に固定され
る。ハウジング内には被写体からの全光束が屈折板２１
を通過するように光学系が配置され、また屈折板２１の
傾斜角度を求めるために、バイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂの光軸方向の位置を検出するための検出手段
である位置センサ２７ａ，２７ｂがそれぞれ配置され
る。位置センサ２７ａ，２７ｂは、たとえば反射型のフ
ォトインタラプタを用いて実現され、直接的には下保持
板２４の変位を検出することによって、バイモルフ型圧
電素子２２ａ，２２ｂの変位を検出する。なお、下保持
板２４の下面は、図示しないが位置センサ２７ａ，２７
ｂ、たとえばフォトインタラプタの光の反射が良好であ
るように鏡面加工が施されている。

【００２５】図４は、図２および図３に示すバイモルフ
型圧電素子２２ａ，２２ｂの断面構成を示す。バイモル
フ型圧電素子２２ａ，２２ｂは、前述のように、一端が
自由端で他端がステージ２５に直接固定される基端とな
る片持梁構造で使用される。２層の圧電セラミック２８
ａ，２８ｂはＰＺＴなどの材料から成り、それぞれの表
面および中間の接合面に電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃが
それぞれ形成される。表面の電極２９ａ，２９ｃと中間
の共通電極２９ｂとからそれぞれリード線２６ａ，２６
ｂを引出し、電圧を印加することによってバイモルフ型
圧電素子２２ａ，２２ｂをｚ方向に変位させることがで
きる。このようにして形成されるバイモルフ型圧電素子
２２ａ，２２ｂは、接合面の強度や厚さなどによって特
性に個体差が生じやすい。

【００２６】図５を用いて、図４に示すようなバイモル
フ型圧電素子２２ａ，２２ｂをアクチュエータとする図
１のイメージシフト機構１０の動作を説明する。図５
（ａ）は静止状態、図５（ｂ）はバイモルフ型圧電素子
２２ａ，２２ｂの電極に所定の電圧を印加したときの変
位状態を示す。バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂ
は、ステージ２５側に固定される基端部２５ａ，２５ｂ
を支点として自由端側まで連続的に撓んで変位した形状
となる。一端がバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂの
自由端側に上下の保持板２３，２４を介して接合される
屈折板２１は、θの角度で傾斜する。バイモルフ型圧電
素子２２ａ，２２ｂに印加する電圧を変化させることに
よって、屈折板２１は屈折板内を通る中心Ｏを仮想の回
転中心として傾斜する。このように構成されるイメージ
シフト機構１０は、所望の傾斜および高速駆動等の特性
を維持しつつ、全体として図２に示すように、屈折板２
１の大きさを一回り大きくした程度の大きさであるた
め、全体の形状を小型に構成することができる。

【００２７】前述のように、屈折板２１、バイモルフ型
圧電素子２２ａ，２２ｂおよび上下の保持板２３，２４
はほぼ上下対称な構造になっているので、図５に示すよ
うに、これらの可動部の重心位置ｇは屈折板２１の回転
中心Ｏに一致するように構成することができる。このよ
うに構成することによって、イメージシフト機構１０に
おける屈折板２１の回転中心Ｏまわりの回転イナーシ
ャ、すなわち慣性モーメントは最も小さくなり、屈折板
２１を傾斜させるのに要する推力、すなわちバイモルフ
型圧電素子２２ａ，２２ｂの発生力を最も小さくするこ
とができるので、高速駆動化にとって非常に有利であ
る。また可動部の重心位置ｇと回転中心Ｏが一致してお
り、屈折板２１が駆動するときに重心移動が無いため、
図示しない撮像装置への振動が抑えられる。このように
屈折板２１の回転中心Ｏとイメージシフト機構１０の可
動部の重心位置ｇとを一致させる方法としては、コンピ
ュータを用いる技術開発支援（ＣＡＥ）として提供され
ている各種ツールを利用して、イメージシフト機構１０
をモデル化して入力し、圧電素子２２ａ，２２ｂの圧電
定数を物理定数として与え、変形特性をシミュレーショ
ンすることによって屈折板２１の回転中心Ｏの位置を求
めることができる。この回転中心Ｏの位置とイメージシ
フト機構１０の重心位置ｇとが一致するように、可動部
の主要な構成要素である屈折板２１およびバイモルフ型
圧電素子２２ａ，２２ｂの厚さ、長さおよび幅などの仕
様を選択し、形状の最適化を図るようにすればよい。

【００２８】図６は、実施の他の形態であるイメージシ
フト機構１００の斜視図であり、図７は図６のイメージ
シフト機構１００の分解斜視図である。なお、図２およ
び図３と同一の構成には、同一の参照符を付して説明を
省略する。屈折板１２１は、ガラス等の透明な素材で形
成され、矩形の板状である。屈折板１２１の長手方向の
両側方に、一対のバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２
２ｂが配設される。各バイモルフ型圧電素子１２２ａ，
１２２ｂは、片持梁構造となり、自由端側に、一対のバ
イモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの両方に共通で
あるコの字状の中間電極１２９ｂの中央部が位置する。
一方、固定端はステージ２５に接着剤等で接合される。
その他にステージ２５と、ステージ２５とほぼ同形状の
別部材とでバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂを
挟持し、ビスなどで固定する構造であっても良い。これ
によって、一対のバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２
２ｂは長手方向に平行に構成される。バイモルフ型圧電
素子１２２ａ，１２２ｂの固定端からは、リード線２６
ａ，２６ｂがそれぞれ引出され、電圧を印加することに
よって、バイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂを光
軸１５と平行な方向であるｚ方向に変位させる。

【００２９】コの字状の中間電極１２９ｂは、一対のバ
イモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの両方の中間電
極であり、共通の電位が与えられる。そのコの字状の中
間電極１２９ｂの一対の平行部にそれぞれ平板の圧電セ
ラミック２８ａ，２８ｂが上下にそれぞれ設けられ、さ
らにその上下に電極１２９ａ，１２９ｃが設けられて、
一対のバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂが構成
される。また屈折板１２１の長手方向の一端部には切欠
部１２１ｃが形成されており、中間電極１２９ｂの中央
部、すなわち中間電極１２９ｂの一対の平行部を結合す
る結合部に接着剤等によって接合される。

【００３０】一対のバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１
２２ｂの各自由端部に光の反射強度が一様な矩形の反射
板１６０ａ，１６０ｂがそれぞれ設けられる。各反射板
１６０ａ，１６０ｂの長手方向一端部は、各バイモルフ
型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの上面にそれぞれ接着剤
等で接合される。各反射板１６０ａ，１６０ｂの長手方
向他端部の下面が、反射面であり、鏡面加工が施されて
いる。また各反射板１６０ａ，１６０ｂの下方の図示し
ない撮像装置のハウジングに、位置センサ２７ａ，２７
ｂが配置される。位置センサ２７ａ，２７ｂは、バイモ
ルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの光軸１５の方向の
位置を検出するための検出手段であり、反射板１６０
ａ、１６０ｂの変位を検出することによって、バイモル
フ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの変位を検出する。

【００３１】したがって、反射板１６０ａ，１６０ｂを
設ける構成は、バイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２
ｂの表面を反射板として用いる場合よりも、検出誤差を
小さくすることができる。なぜなら、バイモルフ型圧電
素子１２２ａ，１２２ｂの表面は粗面であるため、照射
された光が表面において拡散するなどして反射特性が不
均一となり、位置センサ２７ａ，２７ｂの検知する光量
が、バイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの位置に
関係なく大きくなったり、小さくなったりするためであ
る。これに対し反射板１６０ａ，１６０ｂを設ける構成
では、反射面が鏡面加工されているため、反射特性が均
一であり、位置センサ２７ａ，２７ｂの検知する光量
が、バイモルフ型圧電素子の位置の変位のみに伴って変
化するためである。

【００３２】また上述した構成によって、位置センサ２
７ａ，２７ｂは、屈折板１２１およびバイモルフ型圧電
素子１２２ａ，１２２ｂの下方に設置する必要がないた
め、光軸１５と平行の方向であるｚ方向に、イメージシ
フト機構１００の大きさを縮小することができる。

【００３３】図５において説明したように、アクチュエ
ータの重心位置ｇと屈折板の回転中心Ｏとが一致するよ
うに構成した場合に、屈折板２１の回転中心Ｏまわりの
回転イナーシャ、すなわち慣性モーメントが最も小さく
なるため、屈折板２１を傾斜させるために要する推力を
最も小さくすることができ、屈折板２１の高速駆動化が
好適に行える。また屈折板２１の駆動時に重心移動がな
いため、撮像装置への振動を抑えることができる。

【００３４】一方、回転中心Ｏと重心位置ｇがずれる場
合には、それぞれの位置を回転軸とする慣性モーメント
に差が生じるため、屈折板２１の高速駆動化を好適に行
うことはできない。また屈折板２１の駆動時に重心移動
が起こり、撮像装置への振動が発生するため光軸が揺
れ、解像度が劣化する。したがって、イメージシフト機
構１０において、アクチュエータの重心位置ｇと、屈折
板２１の回転中心Ｏとを一致するように構成することが
理想的であるが、アクチュエータの主要な構成要素であ
る屈折板２１およびバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２
ｂの厚さ、長さおよび幅などの仕様を適切に選択し、上
述のように構成することが困難な場合がある。

【００３５】図８は、イメージシフト機構の可動部であ
るアクチュエータの重心位置ｇと屈折板の回転中心Ｏと
がずれた場合の解像度への影響を測定した結果を示すグ
ラフである。横軸は、回転中心Ｏまわりの慣性モーメン
トＩｃと、重心位置ｇを通る軸まわりの慣性モーメント
Ｉｇとの比Ｉｃ／Ｉｇを示し、縦軸は解像度比を示す。
解像度比とは、回転中心Ｏと重心位置ｇが一致している
場合の解像度を１として、測定した任意のＩｃ／Ｉｇで
の解像度を正規化した値を示す。測定においては、市販
の１／２インチ光学系用の固体撮像素子、１／３インチ
光学系用の固体撮像素子、１／４インチ光学系用の固体
撮像素子に応じて屈折板の大きさを変えたイメージシフ
ト機構を試作し、実際にそのイメージシフト機構に固体
撮像素子を組み込んだ試作機を作成し、イメージシフト
動作をさせ、解像度チャートによる解像度の測定を行っ
た。市販の１／２インチ光学系の固体撮像素子の１／２
インチとは撮像範囲を示し、具体的には、およそ横６．
４ｍｍ、縦４．８ｍｍの撮像範囲を示す。なお、撮像範
囲の数値は、製造メーカによって多少異なる。

【００３６】図９は、図８に示されるグラフを測定結果
とするイメージシフト機構４００を含んだ試作機３００
の構成を示す断面図である。試作機３００は、レンズ部
３０１と、イメージシフト機構搭載部３０２と、固体撮
像素子搭載部３０３と、回路部３０４とを含んで構成さ
れる。試作機３００内部には、光軸１５と平行に、光が
入射される図示されない入射孔から、レンズ部３０１
と、イメージシフト機構搭載部３０２と、固体撮像素子
搭載部３０３とが、順に直列に配設され、光学系が構成
される。回路部３０４は、図示しないが固体撮像素子４
０１の信号処理部や画像合成処理部やイメージシフト機
構４００を制御する回路等によって構成され、固体撮像
素子搭載部３０３の光学系が設けられない側に併設され
る。

【００３７】レンズ部３０１は、フジノン製ＶＣＬ７１
２ＢＸの１／２インチ用レンズ３０７を含んで構成さ
れ、１／２インチ用レンズ３０７の中心と光軸１５とが
一致するように配置される。

【００３８】イメージシフト機構４００は、光軸１５が
イメージシフト機構４００の屈折板を通過するように配
設され、イメージシフト機構４００の固定端として形成
される上下のバイモルフ型圧電素子支持板３０８ａ，３
０８ｂが、ビス（図示しない）によって、直径６０ｍ
ｍ、厚さ２ｍｍの円形のイメージシフト支持板３０９に
ビス止めされる。イメージシフト支持板３０９は、略円
環状のイメージシフト機構搭載部３０２に設けられる支
持部３３０の入射孔側の表面に、複数（図面では２）の
各固定部３１０ａ，３１０ｂがそれぞれビス止めされて
固定される。したがって、各ビスを取り外し、イメージ
シフト支持板３０９を交換することで、異なる仕様のイ
メージシフト機構に交換することができる。

【００３９】固体撮像素子４０１は、光軸１５とその中
心とが一致するように設けられ、固体撮像素子支持板３
１１に接合されて支持される。固体撮像素子支持板３１
１は、支持部３３０から光軸１５方向に突出して設けら
れる固定部３１２の入射孔とは反対側の表面にビス止め
（図示せず）される。したがって、ビスを取り外し、固
体撮像素子支持板３１１を交換することで、１／２イン
チ〜１／４インチまでのサイズの異なる固体撮像素子４
０１に交換することができる。

【００４０】これによって、試作機３００はそれぞれの
状態、すなわち１／２インチ〜１／４インチ光学系用の
固体撮像素子４０１に応じた状態で、被写体を撮像し、
イメージシフト動作によって得られた複数枚の画像を画
像合成処理部のメモリ上で合成し、合成された画像をモ
ニタやプリンタに出力して、解像度の測定を行う。この
場合において、イメージシフト動作が行われると、その
動作によって発生する振動が、イメージシフト機構４０
０から固体撮像素子４０１に伝達される。図示された矢
符は、その振動の伝達経路を示す。イメージシフト機構
４００において発生した振動は、イメージシフト支持板
３０９から固定部３１０ａ，３１０ｂを介して支持部３
３０に伝達され、さらに固定部３１２から固体撮像素子
支持板３１１に伝達され、固体撮像素子４０１に伝達さ
れる。この振動によって、受像側である固体撮像素子自
体が振動するため、撮像されて合成された画像の解像度
に影響がでる。

【００４１】図１０は、図９に示されるイメージシフト
機構４００の詳細な構成を示す図である。図１０（１）
は、イメージシフト機構４００を上方からみた平面図で
ある。図１０（２）は、図１０（１）に示されるイメー
ジシフト機構４００を自由端側からみた側面図である。
図１０（３）は、図１０（１）に示されるイメージシフ
ト機構４００を固定端側からみた側面図である。図１０
（４）は、図１０（１）に示されるイメージシフト機構
４００を右側面からみた側面図である。イメージシフト
機構４００は、１／２インチ光学系用の固体撮像素子に
対応し、Ｉｃ／Ｉｇ＝１．６と設定したものである。以
下に、イメージシフト機構４００の寸法および各構成部
品の仕様について述べる。なお、図２および図３に示す
イメージシフト機構１０と同一の構成のため、イメージ
シフト機構４００の構成の説明は省略する。

【００４２】屈折板３０５は、構成する主な材質がガラ
ス（ＢＫ７）であり、縦の長さが１９ｍｍ（以下、長さ
の単位はｍｍであり、省略する場合がある）であり、横
の長さが１４であり、厚さＷ１が１．２である。屈折板
３０５は上下保持板３０７ａ，３０７ｂに挟持されるた
め、イメージシフト機構４００において実際に使用され
る範囲は縦の長さＸ１および横の長さＸ２が１４ｍｍで
ある。バイモルフ型圧電素子３０６は、構成する主な材
質が圧電定数約３００×１０^-12ｍ／Ｖ、比重７．８で
あり、縦の長さＬ１が２８であり、横の長さＬ２が３で
あり、厚さＷ２が０．８である。上下保持板３０７ａ，
３０７ｂは、油化電子株式会社製ハイパーサイトＣ１０
００を用い、縦の長さＬ３は５であり、横の長さＬ４は
２２である。また上下保持板３０７ａ，３０７ｂは側面
から見ると概略的に「コ」字状であり、両端側の肉厚部
の厚さＷ４は１．１であり、中央部の厚さＷ５は０．９
である。上下のバイモルフ型圧電素子支持板３０８ａ，
３０８ｂは、油化電子株式会社製ハイパーサイトＣ１０
００を用い、縦の長さＬ５は４であり、横の長さＬ６は
３０である。上のバイモルフ型圧電素子支持板３０８ａ
の厚さＷ６は、２であり、下のバイモルフ型圧電素子支
持板３０８ｂの厚さＷ７は１である。また上下のバイモ
ルフ型圧電素子支持板３０８ａ，３０８ｂはイメージシ
フト機構４００の固定端を形成するため、イメージシフ
ト支持板３０９とビス止めするためのビス穴３１３が両
端部および中央部に３つ設けられている。

【００４３】上述した各構成部品で構成されるイメージ
シフト機構４００の大きさは、縦の長さＬ１は２８であ
り、横の長さＬ６は３０であり、固定端側の厚さＷ８は
３であり、自由端側の厚さＷ３は３である。

【００４４】またイメージシフト機構４００のＩｃ／Ｉ
ｇの値は、バイモルフ型圧電素子３０６の長さ等を調整
することによって、自由に変更可能である。また屈折板
３０５の大きさは、試作機３００の固体撮像素子支持板
３１１に搭載される固体撮像素子４０１の大きさによっ
て線形的に変更する。これに応じて、バイモルフ型圧電
素子３０６やその他の部品のサイズも変更される。

【００４５】解像度の測定は、市販のテレビカメラの解
像度の評価用に用いられる株式会社村上色彩技術研究所
製解像度チャート（Ａ−１型）を用いて行った。この解
像度チャートは、たとえば、線の間隔が異なる複数の平
行な線が上から順に羅列され、その間隔は上から下に向
かう程小さくなるような構成を有し、各線に対応した解
像度の値が付されている。解像度の測定は、この解像度
チャートを上記試作機３００にて撮像し、イメージシフ
トさせて得られた複数枚の画像をメモリ上で合成し、合
成後の解像度チャートの画像をモニタに再現し、測定者
がその画像を観察して行われる。測定者は、撮像後の画
像から目視によって解像度の読みを確認して解像度の測
定を行う。すなわち、測定者は、モニタに再現された複
数の平行線からなる画像を観察し、２本の平行線の隙間
を確認できなくなる前の２本の平行線に付された解像度
の値を測定結果とする。

【００４６】図８に示されるように、Ｉｃ／Ｉｇの値が
１．６までは解像度にほとんど影響を与えていない。Ｉ
ｃ／Ｉｇの値が１．６を越えたあたりから急激に解像度
が劣化している。

【００４７】これは、屈折板を駆動させても光学系自体
の質量が大きいため、Ｉｃ／Ｉｇの値が１．６までは振
動の大きさが微小であり、光軸の揺れが小さいため、解
像度への影響が小さいからである。

【００４８】また光学系のサイズにはあまり関係しない
結果が得られた。これは同じＩｃ／Ｉｇの値であって
も、光学系のサイズが増加するため、屈折板を駆動する
推力が大きくなるとともに、これに比例して光学系の質
量も増加し、振動の大きさがほぼ一定になるためであ
る。したがって、回転中心Ｏと重心位置ｇとが一致する
構成が理想的であるが、少なくとも上記Ｉｃ／Ｉｇの値
が１．６以下になるようにアクチュエータの主要な構成
要素である屈折板およびバイモルフ型圧電素子の厚さ、
長さおよび幅などの仕様を適切に選択して設計をすれば
よい。

【００４９】図１１は、イメージシフト機構１０，１０
０の駆動回路１９についての制御系の構成を示す。イメ
ージシフト機構１０，１００の屈折板２１，１２１の傾
斜角の目標値３０は、図１の画像処理回路２０内などの
制御部から命令として与えられるイメージシフトに必要
な屈折板２１，１２１の傾斜角である。比較回路３１
は、目標値１３０と、位置センサ２７ａによって検出さ
れるバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂ；１２２ａ，
１２２ｂの位置に対するイメージシフトの屈折板２１，
１２１の傾斜角度とを比較して、差信号を出力する。そ
の差信号は、増幅回路３２に与えられる。増幅回路３２
は、サーボのゲインの調整、およびイメージシフト機構
１０，１００の可動部の共振を防ぐノッチフィルタや、
サーボ帯域以外をカットするローパスフィルタ（以下、
ＬＰＦと称する）等を含んで構成される。増幅器３２
は、差信号に基づいて処理を施した信号を電圧増幅器３
４に出力する。電圧増幅器３４は、所定の電圧値を発生
させ、リード線２６ａ，２６ｂをそれぞれ介して、バイ
モルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂ；１２２ａ，１２２ｂ
を駆動させる。

【００５０】位置センサ２７ａが検出するバイモルフ型
圧電素子２２ａ，２２ｂ；１２２ａ，１２２ｂの変位に
基づいて、傾斜角度演算回路３５は、屈折板２１，１２
１の傾斜角を演算して求め、比較回路３１に出力する。
なお、位置センサ２７ａの出力に代えて、位置センサ２
７ｂの出力、または各位置センサ２７ａ，２７ｂの出力
の平均値を用いてもよい。

【００５１】図１２は、イメージシフト機構１０，１０
０の他の駆動回路１９ａについての制御系の構成を示
す。駆動回路１９ａの構成は、図１１に示す駆動回路１
９の構成に類似しており、同一の構成には同一の参照符
を付して、詳しい説明は省略する。イメージシフト機構
１０，１００の屈折板２１，１２１の傾斜角の目標値３
０は、図１の画像処理回路２０内などの制御部からの指
令として与えられるイメージシフトに必要な傾斜角であ
る。比較回路３１は、目標値３０を、位置センサ２７
ａ，２７ｂによって検出するバイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２
２ｂの位置に対応する屈折板２１または１２１の傾斜角
度と比較し、その差信号を出力する。増幅器１３２は、
イメージシフト機構の可動部の共振を防ぐノッチ回路、
サーボ帯域以外の信号をカットするＬＰＦ等から構成さ
れている。増幅器３２の出力は、バイモルフ型圧電素子
２２ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２２ａ，
１２２ｂにそれぞれ対応して設けられるゲイン調整回路
３３ａ，３３ｂに入力される。ゲイン調整回路３３ａ，
３３ｂは、バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂまたは
バイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの圧電定数の
個体差に応じてゲインを調整し、個々のバイモルフ型圧
電素子２２ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２
２ａ，１２２ｂの特性の違いを補正する。電圧増幅回路
３４ａ，３４ｂは、入力信号に応じて所定の電圧値を発
生させ、リード線２６ａ，２６ｂをそれぞれ介してバイ
モルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧
電素子１２２ａ，１２２ｂを駆動する。バイモルフ型圧
電素子２２ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２
２ａ，１２２ｂの変位によって位置センサ２７ａ，２７
ｂが検出する変位に基づいて、屈折板２１の傾斜角が傾
斜角度演算回路３５によって演算して求められる。傾斜
角度演算回路３５からの出力は、切換えスイッチ３６を
介して前述の比較回路３１に入力され、屈折板２１また
は１２１の傾斜角の目標値３０と比較される。切換えス
イッチ３６は、通常の動作時は導通し、後述する補正動
作時に遮断するように切換えられる。

【００５２】切換えスイッチ３６が導通している通常動
作時には、前述のようなサーボループが構成され、目標
値３０の信号に応じて屈折板２１または１２１が傾斜す
るように動作する。ところで一般的にバイモルフ型圧電
素子２２ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２２
ａ，１２２ｂは個体差があり、本実施の形態のように屈
折板２１の両側方に一対のバイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂ；１２２ａ，１２２ｂを配置して同一の動作
を必要とするような場合であっても、同一目標値に対す
る実際のバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂ；１２２
ａ，１２２ｂの変位は異なる場合が多い。したがって，
このような特性の異なったバイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂ；１２２ａ，１２２ｂを使用する場合は、屈
折板２１に図２で示すようなｘ軸まわりの傾斜を与えよ
うとしても、ｙ軸まわりの傾斜も加わってしまい、正確
なイメージシフト機構としての動作ができないこととな
る。

【００５３】このような場合の補正動作として、切換え
スイッチ３６を遮断し、サーボループを切断する。次に
図示を省略した制御部から所定の目標値３０を、実際に
使用する駆動速度で変化するように与え、このときの位
置センサ２７ａ，２７ｂの出力を、たとえばオシロスコ
ープ等でモニタする。このときモニタされる位置センサ
２７ａ，２７ｂの信号出力の振幅値が同じになるよう
に、ゲイン調整回路３３ａ，３３ｂを調整する。以上の
ように補正することによって、屈折板２１，１２１の両
側方に設けられる一対のバイモルフ型圧電素子２２ａ，
２２ｂ；１２２ａ，１２２ｂの同一目標値３０に対する
変形量を統一することができ、屈折板２１，１２１の傾
斜方向が狂うことを防止することができる。このように
してバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂ；１２２ａ，
１２２ｂの個体差による変形特性の違いの影響がなくな
り、精度よく屈折板２１，１２１の回転軸の方向を決め
ることができる。なお、ゲイン調整回路３３ａ，３３ｂ
は必ずしも両方設ける必要はなく、少なくとも１つ設け
ればよい。

【００５４】図１３は、本発明の実施のさらに他の形態
の制御系の構成を示す。本実施の形態は図１２の構成に
類似し、対応する部分には同一の参照符を付して説明を
省略する。固体撮像素子１８からの出力は、図１と同様
に画像処理回路２０に送られて所定の画像処理が行わ
れ、解像度を向上した画像を得る。固体撮像素子１８か
らの出力は、目標値の補正回路３７にも入力され、イメ
ージシフト機構１０，１００のイメージシフト量が常に
精度よく確保されるように補正される。補正回路３７の
出力が目標値３０となり、以下の動作は図１２について
説明した動作と同一である。

【００５５】図１４は、図１３の目標値の補正回路３７
の詳細な電気的構成を示す。固体撮像素子１８からの信
号は、アナログ／デジタル変換やガンマ補正等の信号処
理を行う前処理回路４０に入力される。前処理回路４０
によって信号処理が行われた出力は、イメージシフト前
の画像データを記憶する画像メモリ４１ａとイメージシ
フト後の画像データを記憶する画像メモリ４２ｂにそれ
ぞれ保持される。動きベクトル演算回路４２は、画像メ
モリ４１ａ，４１ｂに保持されるイメージシフト前後の
画像データ間で動きベクトルを演算し、外部の制御部か
ら与えられる本来の目標値４３から想定される動きベク
トルとの比較を行う。両者間に差異がある場合、その差
分から新たに補正された目標値３０を得る。なお動きベ
クトルの演算方法としては、代表点マッチング方法やオ
プティカルフロー等の手法が用いられており、本実施の
形態にも使用可能である。

【００５６】このように目標値３０は、常に画像データ
を基に補正されるので、イメージシフトを精度よく行う
ことができる。また同じ理由によって、当然ながら経時
変化の発生がなく、長期間にわたって安定したイメージ
シフト機構１０，１００の動作を得ることができる。な
お上述の補正は、撮像装置を使用する度に、たとえば初
期動作として逐次行うようにすることもできるけれど
も、経時変化が少ないような場合には、所定の期間毎や
手動による任意の時間毎に上記補正を行えるようにする
ことも可能である。

【００５７】図１５は、撮像装置の制御系における検出
手段の電気的構成を示す回路図である。ここでは、位置
センサ２７ａに関して説明する。また位置センサ２７ｂ
は、位置センサ２７ａと同一の構成であるため、説明を
省略する。検出手段は、位置センサ２７ａと、補償回路
１５９とを含んで構成される。位置センサ２７ａは、フ
ォトインタラプタ１５０と、増幅回路１５２と、抵抗Ｒ
２と、出力端子１５５とを含んで構成される。補償回路
１５９は、フォトインタラプタ１５１と、ｎｐｎ型トラ
ンジスタ１５４と、抵抗Ｒ１，Ｒ３とを含んで構成され
る。

【００５８】フォトインタラプタ１５０，１５１は、発
光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）１６０，１６２
と、フォトトランジスタ１６１，１６３とを含んで構成
される。位置センサ２７ａにおいて、ＬＥＤ１６０に電
流が流れることによって、ＬＥＤ１６０は可視光または
赤外光を発光する。その光がバイモルフ型圧電素子２２
ａ，２２ｂまたはバイモルフ型圧電素子１２２ａ，１２
２ｂに設けられた反射板１６０ａ，１６０ｂ等によって
反射し、フォトトランジスタ１６１に与えられる。フォ
トトランジスタ１６１は、その光によって、コレクタ−
エミッタ間が導通状態となり、その光量に応じた信号を
出力する。出力された信号は、抵抗Ｒ２が接続される反
転入力端子に与えられ、増幅回路１５２によって反転増
幅されて、出力端子１５５から出力される。これによっ
て、バイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂまたはバイモ
ルフ型圧電素子１２２ａ，１２２ｂの変位が検出され
る。

【００５９】フォトインタラプタは、外部の温度変化に
よって、出力値が変動する場合があり、フォトインタラ
プタ１５１は、温度変化によって、フォトインタラプタ
１５０の出力値が影響を受けることを防ぐために設けら
れる。フォトインタラプタ１５１は、フォトインタラプ
タ１５０と同じ特性をもつものであり、撮像装置内のイ
メージシフト機構の可動部の影響を受けない位置に設置
され、反射板および屈折板等の位置は検出しない。すな
わち、フォトインタラプタ１５１は、フォトインタラプ
タ１５０が正常な出力値を出力するための温度補償回路
として設けられる。

【００６０】フォトインタラプタ１５１のＬＥＤ１６２
は、フォトインタラプタ１５０のＬＥＤ１６０と直列に
接続されており、さらにトランジスタ１５４のコレクタ
端子に直列に接続され、トランジスタ１５４のエミッタ
端子は、抵抗Ｒ３を介してグランド電位に接続されてい
る。またフォトインタラプタ１５１のフォトトランジス
タ１６３の出力は、抵抗Ｒ１が接続される反転入力端子
に与えられ、増幅回路１５３によって反転増幅されてト
ランジスタ１５４のベース端子に与えられる。増幅回路
１５３によって、フォトトランジスタ１６３の出力が反
転増幅されるため、フォトトランジスタ１６３の出力が
大きくなると、トランジスタ１５４のベース端子に与え
られる信号は小さくなり、トランジスタ１６３のコレク
タ−エミッタ間を流れる電流が低減する。逆に、フォト
トランジスタ１６３の出力が小さくなると、トランジス
タ１５４のベース端子に与えられる信号は大きくなり、
トランジスタ１６３のコレクタ−エミッタ間を流れる電
流が増大する。

【００６１】このため、温度変化によって、フォトトラ
ンジスタ１６３の出力が大きくなると、フォトインタラ
プタ１５０の出力が大きくなり、トランジスタ１５４に
は、反転増幅された出力信号が与えられるため、トラン
ジスタ１５４のコレクタ−エミッタ間に流れる電流が低
減し、それに伴って、各ＬＥＤ１６０，１６２に流れる
電流が低く抑えられるため、各ＬＥＤ１６０，１６２の
発光する光量が減少し、フォトインタラプタ１５０の出
力が低下する。

【００６２】一方、フォトトランジスタ１６３の出力が
小さくなると、フォトインタラプタ１５０の出力が小さ
くなり、トランジスタ１５４には、反転増幅された出力
信号が与えられるため、トランジスタ１５４のコレクタ
−エミッタ間に流れる電流が増大し、それに伴って、各
ＬＥＤ１６０，１６２に流れる電流が増加するため、各
ＬＥＤ１６０，１６２の発光する光量が増大し、フォト
インタラプタ１５０の出力が増加する。

【００６３】これによって、撮像装置内における温度変
化によって生ずるフォトインタラプタ１５０の出力信号
の変化を抑え、適正なレベルの検出信号を出力すること
ができる。したがって、バイモルフ型圧電素子の位置を
高精度に検出でき、装置外部の環境変化による温度変化
が生じても解像度の劣化の少ない構成が実現できる。な
お、本実施の形態において、フォトインタラプタを補償
回路として用いて、位置センサ２７ａまたは２７ｂの温
度補償を行ったが、サーミスタなどの温度検出素子を用
いて温度補償を行う構成にしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、傾斜され
る屈折板に対して、一対のバイモルフ型圧電素子を両側
方に配設し、圧電素子の自由端側から固定端側に向って
屈折板が延びるように屈折板の一端をバイモルフ型圧電
素子の自由端側に接合させるので、イメージシフト機構
を小型化、高速化することができ、携帯用のムービーな
どにも容易に搭載して解像度の向上を図ることができ
る。

【００６５】

【００６６】

【００６７】また本発明によれば、イメージシフト機構
の可動部をコンパクトに構成することができる。

【００６８】

【００６９】また本発明によれば、屈折板を予め定める
角度に傾斜させることによって、被写体からの光を集光
する光学系から被写体を撮像する固体撮像素子に入射さ
れる光軸をシフトさせることができるため、解像度を高
めるイメージシフトの動作が可能となる。

【００７０】

【００７１】

【００７２】また本発明によれば、屈折板の傾斜量をイ
メージシフト前後の画像データから得られる動きベクト
ルによって補正することができるので、イメージシフト
機構の動作精度の向上や経時変化等の影響の発生防止を
図ることができる。

【００７３】また本発明によれば、補償手段は、温度検
出素子によって検出された温度変化に対応して、検出手
段の出力値の変動を抑えて、適正な出力値が得られるよ
うに補正を行う。したがって、温度変化があった場合に
おいても、安定性の高いイメージシフト機構を実現する
ことができる。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態であるイメージシフト機
構を含む撮像装置の概略的な光学系統図である。

【図２】図１の実施の形態に用いるイメージシフト機構
１０の斜視図である。

【図３】図２のイメージシフト機構１０の分解斜視図で
ある。

【図４】図２のバイモルフ型圧電素子２２ａ，２２ｂの
側断面図である。

【図５】図２のイメージシフト機構１０の動作状態を示
す簡略化した側面図である。

【図６】本発明の実施の他の形態であるイメージシフト
機構１００の斜視図である。

【図７】図６のイメージシフト機構１００の分解斜視図
である。

【図８】イメージシフト機構の可動部であるアクチュエ
ータの重心位置ｇと屈折板の回転中心Ｏとがずれた場合
の解像度への影響を測定した結果を示すグラフである。

【図９】図８に示されるグラフを測定結果とするイメー
ジシフト機構４００を含んだ試作機３００の構成を示す
断面図である。

【図１０】図９に示されるイメージシフト機構４００の
詳細な構成を示す図である。

【図１１】実施の一形態である撮像装置の駆動回路１９
についての制御系の構成を示すブロック線図である。

【図１２】実施の他の形態である撮像装置の駆動回路１
９ａの制御構成を示すブロック線図である。

【図１３】本発明の実施のさらに他の形態である撮像装
置の制御構成を示すブロック線図である。

【図１４】図７の補正回路３７の電気的構成を示すブロ
ック図である。

【図１５】撮像装置の制御系における検出手段である位
置センサ２７ａ，２７ｂの電気的構成を示した図であ
る。

【図１６】イメージシフトの原理を示す簡略化した側面
図である。

【図１７】先行技術によるイメージシフト機構の構成を
示す簡略化した斜視図である。

【符号の説明】

１０，１００ イメージシフト機構 １５ 光軸 １６ レンズ １８ 固体撮像素子 １９，１９ａ 駆動回路 ２０ 画像処理回路 ２１，１２１ 屈折板 ２２ａ，２２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ バイモルフ型圧
電素子 ２３ 上保持板 ２４ 下保持板 ２５ ステージ ２６ａ，２６ｂ リード線 ２７ａ，２７ｂ 位置センサ ２８ａ，２８ｂ 圧電セラミック ２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，１２９ａ，１２９ｂ，１２９
ｃ 電極 ３０ 目標値 ３１ 比較回路 ３３ａ，３３ｂ ゲイン調整回路 ３５ 傾斜角度演算回路 ３６ 切換えスイッチ ３７ 補正回路 ４１ａ，４１ｂ 画像メモリ ４２ 動きベクトル演算回路 ４３ 本来の目標値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−276452（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284978（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−284979（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−4675（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−128032（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの光を集光する光学系と、被
   写体を撮像する固体撮像素子との間に介在され、平板状
   の屈折板を傾斜させて固体撮像素子への入射光軸をシフ
   トさせることによって解像度を高めるイメージシフト機
   構において、 屈折板の両側方には、一対のバイモルフ型圧電素子を、
   その表面が屈折板の表面にほぼ平行となるように配設
   し、 この一対のバイモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折
   板の一端が接合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電
   素子の固定端側に向って延びるような状態で支持され、 一対のバイモルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は
   傾斜可能であることを特徴とするイメージシフト機構。
2. 【請求項２】 前記一対のバイモルフ型圧電素子の自由
   端と前記屈折板の一端とは、屈折板の両表面から一対の
   保持板で挟持されることを特徴とする請求項１記載のイ
   メージシフト機構。
3. 【請求項３】 被写体からの光を集光する光学系と、被
   写体を撮像する固体撮像素子との間に介在され、平板状
   の屈折板を傾斜させて固体撮像素子への入射光軸をシフ
   トさせることによって解像度を高めるイメージシフト機
   構を備える撮像装置において、 屈折板の両側方には、一対のバイモルフ型圧電素子を、
   その表面が屈折板の表面にほぼ平行となるように配設
   し、 この一対のバイモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折
   板の一端が接合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電
   素子の固定端側に向って延びるような状態で支持され、 一対のバイモルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は
   傾斜可能であり、 前記一対のバイモルフ型圧電素子を駆動する駆動手段
   と、 前記屈折板の傾斜角度を検出する検出手段と、 前記検出手段の出力と予め定める目標値とを比較し、そ
   の誤差量を出力する比較手段と、 前記比較手段の出力に応答して、前記駆動手段の出力を
   制御する制御手段とを含み、 前記屈折板の傾斜角度が前記予め定める目標値となるよ
   うに、前記一対のバイモルフ型圧電素子を駆動すること
   を特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 被写体からの光を集光する光学系と、被
   写体を撮像する固体撮像素子との間に介在され、平板状
   の屈折板を傾斜させて固体撮像素子への入射光軸をシフ
   トさせることによって解像度を高めるイメージシフト機
   構を備える撮像装置において、 屈折板の両側方には、一対のバイモルフ型圧電素子を、
   その表面が屈折板の表面にほぼ平行となるように配設
   し、 この一対のバイモルフ型圧電素子の自由端側には、屈折
   板の一端が接合され、屈折板の他端がバイモルフ型圧電
   素子の固定端側に向って延びるような状態で支持され、 一対のバイモルフ型圧電素子の変位によって、屈折板は
   傾斜可能であり、 前記一対のバイモルフ型圧電素子をそれぞれ駆動する一
   対の駆動手段と、 少なくともいずれか一方の駆動手段に付加されるゲイン
   調整手段とを含み、 ゲイン調整手段を制御してバイモルフ型圧電素子の個体
   差を補正することによって、屈折板の傾斜方向の調整が
   可能であることを特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 イメージシフト前の屈折板の傾斜角度の
   もとで得られた画像データと、イメージシフト後の傾斜
   角度のもとで得られた画像データとを比較して、その間
   に移動した画像の動きベクトルを演算し、この演算結果
   に基づいて屈折板の傾斜量の補正を行う画像処理回路を
   備えることを特徴とする請求項３または４記載の撮像装
   置。
6. 【請求項６】 温度検出素子を備え、温度検出素子の検
   出結果に応じて検出手段の出力値を補正する補正手段を
   含むことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。