JP4806026B2 - 画像を安定化させたデジタル画像化 - Google Patents

Description

本発明は電子デバイスに関し、以下を有する。
- イメージセンサー
- イメージセンサー上に像を形成するための光学系
- 撮像手順に関連し、デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するための検出器
- 外部要因により生じる検出された動きの影響を補正するために、光学系の少なくとも一部分を作動させるために設けられた光学イメージスタビライザーユニット（optical image stabilizer unit）。
さらに本発明は、方法、光学イメージスタビライザーユニット、そして該ユニットを作動させるための付随のプログラムプロダクトにも関連する。

デジタル画像化装置のユーザーが、例えば、高い解像度／ズームファクター、低感度センサー、長い露出時間（夜間のショット）、軽重量デバイス（例えば、携帯電話）で、撮像手順を実行するという特定の状況において、手ぶれは、しごく簡単に、画像のぼやけ、焦点ずれをもたらす。この影響は、イメージスタビライザーアプリケーション（あるいは、アンチシェイク（anti-shake））により回避できる。

基本的に、上記問題を解決するために３つの方法がある： １）撮影中、カメラに強固な固定具（例えば、三脚）を用いる、２）振動の影響が小さくなるよう、カメラデバイスの重量を増やす、または、３）内蔵の安定化（stabilization）システムを用いる。三脚の使用は常に可能とは限らず、そして重量の増加は実用的ではないので、安定化は、カメラユニットを組み入れた小型携帯製品に対し、より良い機能である。

画像安定化は、市販の携帯電話には、まだ広くは実装されていない。しかし、既に、中程度のデジタルスチルカメラ内には存在している（例えば、パナソニックモデル [1]）。カメラでは、光学系（レンズ）又はセンサーを動かすことにより、平衡効果が実施される。これら２つの中では、レンズの移動は、サイズ的に、より実際的な実装となる。

ヨーロッパ公開特許公報EP-0 253 375は、イメージセンサーが移動する解決方法を提示している。しかし、この方法は、商用のデジタルカメラ又は携帯電話には適さない。この方法は、集積回路のマスクマッチングを目的とする。これらのアプリケーションは、固体イメージセンサーの傾斜を補正するためのオプションを必要とする。

ヨーロッパ公開特許公報EP-0 572 976は、光学系の一部が移動する解決方法を提示している。これは、撮像手順に関連して検出される外部要因により生じる反応に基づき動作する。しかし、この公報では、光学系の作動を実現する光学イメージスタビライザーユニットの技術的実装は述べられていない。

更に、これらの先行技術の方法は、センサーに関連して補正レンズの位置を検出するために、分離配置をしなければならない。これを測定するために、これを測定するためのある特定の検出器を設ける必要がある。これは、光学イメージスタビライザーユニットの実装を複雑にする。

本発明の目的は、イメージセンサー上で、光学系により生成される像を安定化させる方法をもたらすことである。本発明において、安定化は、光学的な安定化に基づいている。本発明に記載の電子デバイスの特性は、添付の請求項１で提示され、方法の特性は、請求項１２で提示されている。さらに、本発明は、光学イメージスタビライザーユニットと、当該ユニットを作動するためのプログラムプロダクトにも関連する。その特性は、添付の請求項１７及び２６で提示されている。

本発明に記載の電子デバイスは、イメージセンサー、該イメージセンサー上に像を形成するための光学系、撮像手順に関連しデバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するための検出器、及び外部要因により生じる検出された動きの影響を補正するため、前記光学系の少なくとも一部分を作動するために設けられた光学イメージスタビライザーユニット、を有する。電子デバイスにおいて、前記光学系の作動は、光学イメージスタビライザーユニット内で生じるように設けられた歪みに基づいている。

さらに、本発明は、デジタル撮像手順における方法にも関する。ここでは、撮像手順と関連した方法が、デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出し、そして、イメージセンサー上に像を形成するために設けられた光学系の少なくとも一部分が、当該検出された動きの影響に基づき作動する。この方法において、当該光学系の作動は、歪みに基づいている。

さらに、本発明が関係する光学イメージスタビライザーユニットは、カメラユニットを組み込んだ電子デバイスを意図しており、カメラユニットはイメージセンサーと、該イメージセンサー上に像を形成するための光学系を有し、当該光学イメージスタビライザーユニットは、外部要因により生じる検出された動きの影響を補正するため、当該光学系の少なくとも一部分を作動するよう設けることができる。ユニット内では、当該光学系の作動は、光学イメージスタビライザーユニット内で生じるよう設けられた歪みに基づいている。

さらに、カメラユニットを組み込んだ電子デバイス内の光学イメージスタビライザーユニットを作動するためのプログラムプロダクトは、蓄積手段と、プロセッサーにより実行され、当該蓄積手段内に書き込まれるプログラムコードを有する。このプログラムコードは、撮像手順に関連し、デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するように構成された第1のコード手段と、光学イメージスタビライザーユニットにより、イメージセンサー上に像を形成するために設けられた光学系の少なくとも一部分を作動するために構成された第2のコード手段を有する。この作動は、検出された動きの影響に基づくよう構成される。当該プログラムコードは、光学系を作動するために、光学イメージスタビライザーユニットと関連して歪みを起こすよう構成された第3のコード手段も有する。

本発明により、画像が安定化したデジタル画像化を実行するための多くの利点が達成される。第1の利点は、補正レンズが作動される作動プロセスに関係する。光学イメージスタビライザーユニットに動作が歪みに基づくような材料を使うことにより、作動する光学系に対し、非常に正確な制御を実現することが可能になる。正確な制御により、良い補正が実行でき、それにより、生成される画像の品質がより良くなる。

本発明により実現される第2の改善点は、光学イメージスタビライザーユニット、及びそれゆえにカメラとデバイス機構、の実際の実装を簡単にすることである。加えて、電子的な実装も単純化されるであろう。本発明と、作動に適用される材料は、現在のレンズ位置を決定するための、特定のフィードバック設定とバス（bus）の必要性を取り去る。これは、信号のバスの配置とデバイスの電子技術をもまた単純化する。本発明に適用される現象により、光学イメージスタビライザーユニット、そして、それゆえに光学系、の現在位置は、アクチュエーター（actuator）手段の電子的特性から直接に、決定することができる。作動信号により生成される電子的測定とアクチュエーター材料の性質の、この種の利用は、先行技術により知られている幾つかの補助的な測定に対する必要性を取り去る。これは、補正のための光学系の位置の決定に対する正確性もまた与える。

第3に、本発明は、デバイスのロバスト性（robustness）も改善する。ユニットは、光学系の軌道を制限する制限構造を備えている。制限構造により、許容極限の位置間で、レンズに対する安全な軌道を提供する。もし、強力な外部衝撃がデバイスに向けられたら、これらの構造は、ユニット内の光学系の損害を防止し、光学系の周囲のユニットの機構も安全にする。

第4に、本発明による光学イメージスタビライザーユニットは、非常にコンパクトな組み合わせである。異なるタイプのデジタル画像化装置に容易に適用可能である。カメラデバイスや携帯電話に組み込むことが可能である。

本発明のその他の特徴は、添付される請求項から明らかになるであろう。さらに実現可能な利点は、明細書内で列挙される。
本発明、これは明示される実施例に限定されない、は、付属する図を参照することにより、さらに詳細に説明される。

（発明の詳細な説明）
図1は、本発明による電子デバイス１０の一例である。一般的に、本発明によるデバイス１０は、携帯用のデジタルカメラデバイス１０とすることができる。特には、本発明によるデバイス１０は、カメラユニットCAMを備えた、例えば、携帯電話、PDAデバイス（Personal Digital Assistant）や、同等の知的通信デバイス（「スマートデバイス」）のようなモバイルデバイスなどとすることができる。もちろん、デバイス１０は、何かの特別な通信機能を持たないデジタルカメラとすることもできる。カメラユニットCAMの特性と、それに接続される画像化回路（imaging chain）は、例えば、スチール及び／又はビデオ画像のような各種の画像化モード（imaging mode）を可能にする。

次に、デバイス１０を、本発明に更に焦点を当てた方法で記述する。デバイス１０が、その他の機能性もまた包含できることは、当業者にとってよく知られていることであり、この出願の文章中に、より詳細に記述することは求められていない。加えて、以下に示されるデバイス１０の機能的な実体は、もちろん、本発明の基本アイディアに光を当てるために、これに関連して記述され、関連すると考えられる、その他多くの事柄と機能に限らず対処することができる。

一般的な形式として、デバイス１０は、カメラユニット機能CAMと、プロセッサー手段CPUとデータバスBUSのような制御ユニット機能を含めることができる。データバスは、これらを接続するために設けられる。これらは、共通のプリント回路基板PCB上に統合される。

プロセッサー手段は、１又は幾つかのプロセッサーユニットCPU、または実行される手段に対応し、１以上の関連を持つデバイス１０の機能を有する。本発明に関連して、これらの手段は、デジタル画像化、より詳細には、光学イメージ安定化処理、これはデジタル撮像手順に関連して実行される、に焦点が当てられる。

デバイス１０は、１つ以上のメモリーMEMも有し、異なる種類のデータを蓄積できる。これらの幾つかの例は、デバイス１０及びプログラムコード３１により生成される出力画像である。プログラムコード３１は、本発明による測定と動作を実行するために、デバイス１０と関連して構成される。

カメラユニットCAMは、イメージセンサー１１、イメージセンサー１１上に像を形成するための光学系１２．１、１２．２、そして光学イメージスタビライザーユニット１４を有する。センサー１１のタイプは、光学系１２．１、１２．２のようなものとして知られている。光学系１２．１、１２．２は、焦点距離（光学ズーム）を調整するための手段を有する。デバイス１０は、デジタルビューファインダーユニットも持つことができるが、本発明に関しては重要な部分ではない。

加えて、デバイス１０は、検出器１３．１、１３．２も有する。検出器の構成要素は、デバイス１０に対する動きの影響を検出するために、幾つかの個別の検出ユニット１３．１、１３．２で形成することができる。動きの影響は、デバイス１０と相互作用する外部要因により生じる。動きの影響は、デバイス１０により実行される撮像手順と特に関連して検出される。プログラムコード手段３１．１は、この検出と関連する動作に限らず対処できる。

これに関連して、動きの影響は、例えば、デバイス１０の揺れの方向を意味する。一般的に、動きの影響は、好ましくなく、生成される画像に対する有害な作用の原因となる影響として、本発明と関連して理解できる。そのような有害な影響の一例が、ぼやけである。デバイス１０は、ぼやけの影響を考慮するとき、異なる感度を持つことができる。感度は、例えば、使用される画像化プログラム（例えば、露出）に依存する。

また、外部要因には、異なる種類の形式がある。これは、デバイス１０のユーザーを原因とする。ユーザーが、カメラの撮影ボタンを押すとき、デバイス１０に対する強い動きとなるであろう。ユーザーが、野外での撮影を行う際、例えば、冬季において、寒さにより震えるであろう。また、外部要因、これはデバイスと相互作用する、は、ユーザーとは無関係にも生じるであろう。例えば、撮影の実行時、風の影響が、制御不能な形態でデバイスを動かすであろう。それ故に、本発明を考慮する際、外部要因の例は、様々となる。

光学イメージスタビライザーユニット１４は、光学系１２．１の少なくとも一部分を作動するよう設けられる。ユニット１４は、センサー１１の前部に配置される。ユニット１４とセンサー１１は、共通の光軸（optical axis）を持つ。第1の光学系１２．２は、センサー１１とユニット１４の間に配置される。ユニット１４の前部に光学系を持つこともできる。それ故に、その他の光学系１２．１に関連したユニット１４の位置は、ある特定の配置に制限されず、幾つかの順序が可能となる。

ユニット１４は、光軸に対し垂直の面となる、少なくとも二次元の自由移動パスを持つ、少なくとも１つの補正レンズ１２．１を有する。もちろん、レンズ１２．１は、もし必要であれば、光軸の方向へも動くことができる。ユニット１４の目的は、外部要因により生じる検出された動きの影響を、リアルタイム基準で補正することである。スタビライザーユニット１４は、レンズ１２．１に対する線形のX−Y移動が、外部要因（例えば、手ぶれ）から生じる動きのバランスをとることを可能にする。レンズ１２．１の移動量は、例えば、XとY方向に、＋／−０．５ｍｍである。レンズ１２．１の移動の方向は、これと反対であり、これにより、センサー１１上の画像形成は、鮮明（clear）で、はっきり（sharp）とし、ぼやけのない（unblurred）ものとなる。例えば、この補正が、光学系１２．１，１２．２とセンサー１１の間で、光学的にどのように行われたのかという、補正の一般的な原理は、本明細書内で詳細に説明する必要はない。一般的に言えば、当業者は、これらの原理、基礎、それに基づき補正及びセンサー１１上での画像形成が起こる“光学的な法則”については熟知している。本発明のアイディアは、これらの一般的に知られた事項に拠るものではない。プログラムコード手段３１．２、３１．３は、ユニット１４の作動に関連した動作に限らず対処できる。

本発明において、スタビライザーユニット１４に関連して機能的に設けられた光学系１２．１の作動は、光学イメージスタビライザーユニット１４内で起きるよう設けられた歪みに基づく。これは、正確な補正を可能にし、またユニット１４とデバイス１０の機械的、電子的実装を簡潔にする。

幾つかの理由により生じる動きの検出に基づき、デバイス１０は、作動の作用、例えば、信号、あるいは一般的には、励起、を生成するよう構成される。この信号（例えば、電圧）は、光学イメージスタビライザーユニット１４内で歪みを起こすために、そこに供給されるように設定される。プログラムコード手段３１．４は、これに関連した動作に限らず対処できる。

次に、この光学イメージスタビライザーユニット１４は、図２−４を参照して、１つの実施例として、より詳細に記述される。この実施例の場合において、それは、外被（casing）１５．１、１５．２、アクチュエーター手段１６．１、１６．２、信号バスBUS、そして少なくとも２つの作動部材１７．１、１７．２を有する。外被１５．１、１５．２は、オプションである。アクチュエーター手段１６．１、１６．２、信号バスBUS、そしてアクチュエーター手段１６．１、１６．２により動かされる作動部材１７．１、１７．２は、カバー１５．２に取り付けられたフレキシブルプリント回路FPC上に統合される。FPCは、アクチュエーター手段１６．１、１６．２のための固体ベースを形成する。これにより、本発明は、統合された全体として、大量生産に適するであろう。

図２は、ユニット１４から上部カバー１５．１が外された開放図を示し、図3は、ユニット１４の構成要素についての展開図を示す。より詳細には、ユニット１４のパッキングは、２つのプラスティックカバー１５．１、１５．２の間で行われる。２つのプラスティックカバーは、１箇所を除いた各コーナーにある締め具／位置合わせポイント２１、そしてまたユニット１４内部の制限構造１９．１−１９．５において、例えば粘着物で互いに接続される。これらの部品１５．１、１５．２は、ユニット１４の要素を覆う。上部と下部のカバー１５．１、１５．２は、開口２０を持ち、ここを通り、光がセンサー１１に届く。レンズ要素１２．１は、これら開口２０と関連する。レンズ１２．１の直径は、開口２０よりわずかに大きい。レンズ１２．１が極端な位置にあるときでさえ、像が形成されるような方法で、レンズ１２．１の直径とパスは、合わせられる。

アクチュエーター手段１６．１、１６．２は、外被１５．１、１５．２の内部、あるいは、一般的には、デバイス１０内部に設けられる。これらアクチュエーター手段１６．１、１６．２の動作は、それらの中で生じる歪みに基づき構成される。

アクチュエーター１６．１、１６．２の材料は、例えば、圧電セラミック材料、電気活性高分子、あるいは形状記憶材料のグループから選択される。一般的には、全ての種類の“スマート材料”が、それを駆動させるためにパワーが供給されたとき、膨張と圧縮を起こすかは疑わしい。

アクチュエーター１６．１、１６．２として、これらスマート材料を適用することにより、簡単な実装が実現される。アクチュエーター材料自体は、例えば、電圧により、周波数により、あるいは熱により、命令／制御される。これらの種類の信号又は励起は、材料内の膨張あるいは圧縮、即ち、一般的に言うと歪み、を引き起こす。

FPCは、アクチュエーター手段１６．１、１６．２に対する信号バスBUSを形成する。信号バスBUSは、現状では、７つのラインを有する。信号バスBUSにより、少なくとも作動信号が、アクチュエーター手段１６．１、１６．２に供給されるよう構成される。その他の出力と入力の信号もまた、このバスBUSとそのラインにより伝送される。信号バスBUSは、他方の端で、プロセッサーユニットCPUと接続される。

また、ユニット14内に、少なくとも２つの作動部材１７．１、１７．２がある。これらは、プラスティックの外被１５．１、１５．２内部で、ここでは圧電アクチュエーターであるアクチュエーター手段１６．１、１６．２により互いに関連して直角に動く。レンズ１２．１は、これら作動部材１７．１、１７．２に固定される。アーム１７．１は、レンズ１２．１を水平、即ちX次元、に動かす。アーム１７．２は、レンズ１２．１を垂直、即ちY次元、に動かす。シャフト１７．１、１７．２は、何かの特別なフレーム、あるいは、それらのために備えられたその他の構造なしに、動作することに注意する必要がある。これは、ユニット１４の構成を簡単にする。この実施例によると、作動部材は、２つの金属アーム１７．１、１７．２であり、これにより、レンズ１２．１が動かされる、即ち、作動される。

１つの実施例によれば、作動部材１７．１、１７．２に対し設けられる光学系１２．１の二次元位置は、アクチュエーター手段１６．１、１６．２の電気的特性から決められるように設定される。その決定は、信号バスBUS、即ち、圧電アクチュエーター１６．１、１６．２の信号ラインL1とL2、を用いて実行されるよう構成される。この決定回路２２は、図4に図示される。しかし、当業者は、その目的のために設けられた特別な決定回路やラインなしに、CPUがラインL1とL2から直接的に、このモニタリングを実行できることを理解している。プログラムコード手段３１．５は、これに関連した動作に限らず対処できる。

より詳細には、アクチュエーター１６．１、１６．２が、電圧により作動される、即ち、それは閉じた電子回路の間にある、という理由により、例えば、抵抗、電気容量、又はそれらにより供給されるその他の電気的変量、を測定することを可能にする。測定を解析することにより、材料、そしてそれ故に、材料と接続されたレンズ１２．１の現在の位置を決定することが可能である。これは、例えば、光反射器（photo reflector）や光断続器（photointerruptor）といった光学的検出器、これらは、別の面でシステムを複雑にする、のような何か特別な検出器の必要性を取り去る。例えば、電子活性高分子は、直接的に、百分の数パーセントさえ膨張し、自動位置検出が自動的な作用であることをもたらす。

図4では、ユニット１４の位置較正（calibration）／初期化の一例も示される。外被１５．１、１５．２は、スタビライザーユニット１４、より詳細にはレンズ１２．１、を位置付けるための検出器要素１８を備えている。検出器１８は、マイクロ変位ユニット１４に関連し設けられる補正レンズ１２．１に対する、少なくとも１つの参照ポイントを固定するために適用される。作動部材１６．１、１６．２は、検出器要素１８に関連して、機能的に設けられる。

より詳細には、FRC上には、検出器要素を表す、２つの小型スイッチ１８．１、１８．１´、１８．２、１８．２´が実装されている。これらを使用することで、幾つかのレンズとすることもできる補正レンズシステム１２．１に対する基準点が検出される。この実施例において、基準点は、ユニット１４の左下部コーナー上に存在する。デバイス１０、あるいはカメラアプリケーションの起動中、ユニット１４は、このポイントを見つけることができ、これに基づき、光学系１２．１の中心ポイントを計算する。これと関連し、安定化が常に行われる。

両方のばねワイヤ（spring wire）スライダーアーム１７．１、１７．２、即ち、作動部材、は、スイッチ１８．１´、１８．２´を押し、これにより、スイッチが閉じ、レンズ１２．１の現行位置を記録するために、２つの信号がプロセッサーCPUに送信される。プログラムコード手段３１．６は、基準点と、この情報に基づく現在位置の、この検出と計算に関連した動作に限らず対処できる。バスBUS内にこれらスイッチ１８．１、１８．２に対する、３つの信号ラインL3、L4、そして共通GNDがある。FPC上に止め具（stopper）本体１９もあり、アーム部材１７．１、１７．２が、この下部左コーナー上に移動してきたとき、ベース要素１８．１、１８．２に対し配置されたスイッチ１８．１´、１８．２´は、これを押圧する。この種のスイッチの配置は、非常にコンパクトで、位置の較正と計算に必要な所望の情報を、間違いなく与える。

デバイス１０に対し外部要因により生じる動きの影響を検出するための検出器は、例えば、１つ以上の小型ジャイロセンサー要素１３．１、１３．２を有する。これらは、互いに分離している。この種のジャイロの１つの略図の例と、その検出の様子が、図1に示される。有力なジャイロの幾つかの市販品の例は、Murata ENC-03シリーズやEpson XV3500-CBである。これらジャイロ１３．１、１３．２は、検出された動きの影響、より詳細には、その量、例えば、スピードと方向、を表すデータを生成するよう構成される。

既に大まかには記述しているが、デバイス１０は、また、プロセッサーCPUを備える。プロセッサーCPUは、光学イメージスタビライザーユニット１４に対する作動の信号を生成するよう構成される。この制御信号の生成は、データ、即ち、外部要因により生じ、１つ以上の小型分離ジャイロ要素１３．１、１３．２により生成される動きの影響についての情報、に基づき実行される。プログラムコード手段３１．７は、これに関連した動作に限らず対処できる。この情報は、図１に示されるデータラインを通して、プロセッサーCPUに伝達される。この信号の使用により、圧電アクチュエーター１６．１、１６．２が制御され、これを用いることで、レンズ１２．１は、像を補正するために反対方向に動かされる。プログラムコード手段３１．４は、ジャイロ１３．１、１３．２により提供されるデータを適用する。

外被１５．１、１５．２は、また、制限構造１９．１−１９．５を備える。制限器１９．１−１９．５は、アクチュエーター１６．１、１６．２と反対の側上にある。しかし、制限器１９．１−１９．５は、全方向において、アーム１７．１、１７．２の移動を制限するように設けられる。これらの意味は、作動部材１７．１、１７．２の移動を制限することである。制限構造１９．１−１９．５は、作動部材１７．１、１７．２に対し設けられた光学系１２．１に対する端の位置を定義する。作動アーム１７．１、１７．２は、それら制限構造１９．１、１９．２、１９．４、１９．５の間で、少なくとも１つの開放端から伸びている。一方、アーム１７．１、１７．２のメインサイドは、その最も端の位置において、構造１９．１、１９．２、１９．４、１９．５に対して静止する。構造１９．１、１９．２、１９．４、１９．５に対する静止は、広い範囲で起こり、これにより、光学系１２．１もそのままとなる。

１つの作動部材１７．１、１７．２毎に幾つかのストッパー１９．１−１９．５を提供することにより、携帯デバイスの使用の性質を考えたとき、ユニット１４の安全で信頼できる実装が実現できる。標準的な携帯電話を１．５mの高さから落としたとき、〜１０Gもの外的力が生じる。落下が起こったとき、レンズ要素１２．１の周りの各四方において作用を持つ制限器１９．１−１９．５は、レンズ１２．１の移動を制御する。これらは、流動的なレンズ１２．１に起因する周りの機構（アクチュエーター、スイッチ）への衝撃力を防止するために使用される。

作動部材１７．１、１７．２は、ほぼ長方形の形を持ち、１つのメインサイドが取り除かれている要素を形成するよう用意される。この実施例において、流動レンズ１２．１は、金属製（例えば、湾曲したワイヤ、あるいは穴開きの金属板）の２つのU字形部品１７．１、１７．２の間にある。U字形作動部材１７．１、１７．２の圧電アクチュエーター１６．１、１６．２は、この取り除かれた側と反対の側上に設けられる。２つの圧電アクチュエーター１６．１、１６．２は、フレキシブルプリント回路FPC上に置かれる。レンズ１２．１は、アーム１７．１、１７．２の向かい合うメインサイドに取り付けられる。アーム１７．１、１７．２において、ユニット１４の内部構造を考慮した屈曲部があり、内部機構に損害を与えることなしに、レンズ１２．１に対する制御された移動パスを可能とする。

アーム１７．１、１７．２は、互いに関連し、１つのアーム１７．１が、圧電アクチュエーター１６．１により、レンズ１２．１を動かすときは、レンズ１２．１は、他のアーム１７．２の間を自由に、段差なくスライドするように構成される。それ故に、互いに関連したアーム１７．１、１７．２の正確な適合が、レンズ１２．１の移動も制御する。アーム１７．１、１７．２の機能は、一次元の作動の力の媒体に加え、もう一つの次元においてレンズ１２．１のパスを制御することである。即ち、レンズ１２．１に対する線形のガイドを形成する。これは、機械的構造も簡単にする。

本発明の目的のために、所望の直線的移動を実装できる市販の圧電アクチュエーターがある。圧電機構の動作原理の一例として、この文脈では、SIDMタイプ（Smooth Impact Drive Mechanism）に言及する。適切な電圧の信号（そして、電圧方向／波形パターン）で、圧電（あるいは、その中で歪みが生じるその他のアクチュエーター要素）を動作させることにより、レンズ１２．１は、スライダー１７．１、１７．２の間で、XとY軸に沿って自由に移動する。ラインL1とL2により供給される信号は、検出された動きにより決まる。各次元における検出された動きの量は異なり、そのため、信号は、お互いに異なる測定量を持つこともできる。これにより、アーム１７．１、１７．２は、互いに関連して、独立に動く。圧電セラミックアクチュエーターの場合も、これら歪みが生じるであろう。しかし、圧電のアプリケーションの場合、膨張と圧縮／縮小のイベントは小さい。そして、その理由のため、適切なトランスミッションメカニズムがあり、これにより、レンズ１２．１に対する所望の移動の効果を実現するために、これら小さなステップが互いに連結される。

アクチュエーター１６．１、１６．２の構成は、アーム１７．１、１７．２が、それらの間、または内部となるようにする。一般的には、それらと接続される。また、アーム１７．１、１７．２自身が、歪みの性質を所有することもできる。圧縮や膨張が生じると、アクチュエーター１６．１、１６．２は、シャフト１７．１、１７．２に移動を強制する。もし、これらの間で、そのような同軸的な配置が適用されるなら、アクチュエーター１６．１、１６．２の内部面とアーム１７．１、１７．２の外部面は、それらの間の摩擦を減じるための処理が行われる。これは、段差なく、連続的な移動を達成するために重要である。アクチュエーター１６．１、１６．２とアーム１７．１、１７．２の間の機械的な接続は、アクチュエーター１６．１、１６．２に関連して、アーム１７．１、１７．２に直線的な移動を与える。

本発明によるスタビライザーユニット１４の電源が入ると、２つの機械的スイッチ１８．１、１８．１´、１８．２、１８．２´が、レンズ１２．１の位置を合わせ、基準点を決める。この後、分離したジャイロ要素１３．１、１３．２が、デバイス１０に対する振動のレベルと方向、これに基づきプロセッサーCPUが安定化の効果を制御する、を測定するために使用される。

図１において、本発明によるプログラムプロダクト３０のアプリケーション例の概略図が示される。プログラムプロダクト３０は、本発明によるデジタル画像化と関連して実行することを目的とする。プログラムプロダクト３０は、また、メモリー媒体MEMのような蓄積手段と、プログラムコード３１を有する。プログラムコードは、デバイス１０のプロセッサーユニットCPUにより実行可能であり、少なくとも部分的なソフトウェアレベルにおいて、本発明の方法に従い、画像安定化処理を与えるためにメモリー媒体MEM内に書き込まれる。プログラムコード３１に対するメモリー媒体MEMは、例えば、デバイス１０の静的あるいは動的なアプリケーションメモリーであり、一連の画像化と直接関係して、あるいは、光学イメージスタビライザーユニット１４の制御機能とより具体的に関連して、統合される。

プログラムコード３１は、上記の幾つかのコード手段３１．１−３１．７を有する。これらは、プロセッサーCPUにより実行され、この動作は、すぐ上で示した方法の記述と適合できる。コード手段３１．１−３１．７は、順次実行可能な一連のプロセッサーコマンドを形成する。これらは、本発明による装置１０内で、本発明内で所望される機能性を実行するために使用される。本発明自体は、光学イメージ安定化の基本原理に大きな影響をもたらすものではない。実装の詳細は、そのときに適用される製品とユニットに依存する。

図５a−５dと６a−６iは、異なる位置でのスタビライザーユニット１４を示す。図５a−５dは、レンズ１２．１のコーナー位置とバネワイヤスライダー１７．１、１７．２を表す。これらから、制限構造１９．１−１９．５とこれら極端な位置の間の移動パスを、簡潔に見ることができる。

図６aにおいて、デバイス１０が開始され、基準点が決められる際の初期化位置が示される。図６bにおいて、中心位置が示され、基準点の決定の後、レンズ１２．１は、ここに向かい動く。図６c−６iでは、レンズ１２．１の極端な位置が、時計方向順に示される。当然であるが、これら極端な位置の間の全ての中間的な位置もまた可能である。実際には、レンズ１２．１の位置の調整は、完全に段差なく実行される。

本発明により達成される幾つかの利点がある。第1に、震えの影響が除去されるので、様々な撮影モードにおいて、画像がより鮮明となる。最大ズーム（＝ 小さい開口、狭いのぞきコーン（cone））の適用時、震えは最もよく現れ、これは最小化されるであろう。より長い露出時間は、微光条件時に使用され、画像は鮮明のままである。全体的な画像品質は、より高い解像度で改善される。本発明によるユニット、そしてまた、独立な完全体として本発明に関連するものは、小型の全体サイズで、適度な入力信号量を持つ。ユニット１４の容量は、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍか、それより小さい。ユニット１４の厚みは、例えば、１．５ｍｍより小さいほどである。これらの形状は、簡易な製品統合（カメラ内部への統合として、またはカメラに接した独立型デバイスとしてのどちらか）を可能にする。提示された機械的な解決策は、所望の画像化機能を実現し、コスト、労働の点で、簡単な組み立て構造をもたらす。携帯電話やデジタルカメラ、そして光学イメージスタビライザーユニットのようなデジタル画像化デバイスの大量生産を考えると、これは非常に重要である。この出願の文章において、その派生語と共に、「作動させる（actuate）」という語句は、実際的に「動く（moving）」と同一である。

当然のことではあるが、上記明細書とそれに関連する図は、本発明を説明することのみを目的としている。それゆえに、本発明は、上記提示した実施例、あるいは請求項内で定義された実施例のみに限定されない。しかし、本発明の多くの様々な変形や変更は、当業者には明らかなものであり、添付された請求項内で定義された本発明の発想の範囲内とできる。

参照：
[1]: http://panasonic.co.jp/pavc/global/lumix/ そして、その下部のページ、
少なくとも２００５年１１月には、オンラインでのWEB閲覧が可能であった

本発明による電子デバイスに関連し設けられた電子デバイスとプログラムプロダクトの基本的な適用例の概略図を示したものである。 開示されたように、本発明による光学イメージスタビライザーユニットの例を示したものである。 光学イメージスタビライザーユニットの分解図を示したものである。 参照ポイントと信号バスの例を示したものである。 レンズの位置と、それらのコーナーの位置におけるアクチュエーター部材を示したものである。下部左コーナーにあるレンズを示す。 レンズの位置と、それらのコーナーの位置におけるアクチュエーター部材を示したものである。上部左コーナーにあるレンズを示す。 レンズの位置と、それらのコーナーの位置におけるアクチュエーター部材を示したものである。上部右コーナーにあるレンズを示す。 レンズの位置と、それらのコーナーの位置におけるアクチュエーター部材を示したものである。下部右コーナーにあるレンズを示す。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。 レンズ位置の例を示したものである。

Claims (26)

1. 電子デバイスであって、
   イメージセンサーと、
   前記イメージセンサー上に像を形成するための光学系と、
   撮像手順に関連して該デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するための検出器と、
   少なくとも第１の作動部材と第２の作動部材の２つの作動部材を有する光学イメージスタビライザーユニットであって、前記検出された外部要因により生じる動きの影響を補正するために、該作動部材を用いて、該光学イメージスタビライザーユニットの前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが作動されるよう設けられ、前記光学系の該作動が光軸に対し垂直な平面内で起こるよう構成され、前記光学系の該作動が、該光学イメージスタビライザーユニット内で起こるようにされた歪みに基づくものである、光学イメージスタビライザーユニットと、
   を有し、前記光学イメージスタビライザーユニットが、
   外被と、
   前記外被内部に設けられ、動作が前記歪みに基づくよう構成されたアクチュエーター手段と、
   前記アクチュエーター手段のための信号バスであって、それにより、少なくとも作動信号が前記アクチュエーター手段に供給されるよう設けられる信号バスと、
   前記アクチュエーター手段により互いに関連して垂直に動くよう設定された２つのスライダーアームを有する前記２つの作動部材であって、前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが該スライダーアームに対し設けられる、２つの作動部材と、
   を有し、
   前記平面上に配置された前記２つのスライダーアームの内の第１のスライダーアームは、前記平面における第１の軸であるＸ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの左端部又は右端部どうしを接続する接続部分からなり、
   該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
   該第１のスライダーアームは、該Ｘ軸に対して前記平面上で直交する第２の軸であるＹ軸方向に前記第１の作動部材により移動可能であるように前記第１の作動部材に取り付けられており、
   さらに、
   該平面上に配置された第２のスライダーアームは、前記Ｙ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの上端部又は下端部どうしを接続する接続部分からなり、
   該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
   該第２のスライダーアームは、前記Ｘ軸方向に前記第２の作動部材により移動可能であるように前記第２の作動部材に取り付けられている、
   ことを特徴とする、電子デバイス。
2. 前記検出に基づき、前記デバイスは、前記歪みを起こすために、前記光学イメージスタビライザーユニットに供給されるよう設定された作動信号を生成するよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
3. 前記作動部材に対し設けられた前記光学系の位置は、前記アクチュエーター手段の電気的特性から決められるよう設定され、該決定は前記信号バスを用いて実行されるよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
4. 前記外被は、前記光学イメージスタビライザーユニットに関連して設けられた前記光学系に対する少なくとも１つの基準点を確定するための検出器要素を備え、該検出器要素は、すくなくとも、前記レンズが右上隅、右下隅、左上隅、左下隅のいずれかに位置する基準点を検出することを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
5. 前記デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するための前記検出器は、該検出された動きの影響を表すデータを生成するために設けられた１つ以上のジャイロ要素を有し、
   前記デバイスは、前記１つ以上のジャイロ要素により生成された前記データに基づき前記光学イメージスタビライザーユニットに対する前記作動信号を生成するために設けられたプロセッサーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
6. 前記外被は前記作動部材の移動を制限するための制限構造を備え、該制限構造は、前記作動部材に対し設けられる前記光学系における極限位置を定義することを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
7. １つの次元で前記光学系を作動するよう設けられた前記作動部材は、別の次元で前記光学系に対する線形のガイドを形成するようにも設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
8. 前記作動部材は長方形の形状を持つ要素を形成するよう構成され、そこから１つの側が取り除かれ、前記作動部材の前記アクチュエーター手段は該取り除かれた側と反対の側上に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
9. 前記アクチュエーター手段の材料は、圧電セラミック材料、電気活性高分子、又は形状記憶材料のグループから選択されることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
10. 前記アクチュエーター手段、前記信号バス、及び前記アクチュエーター手段により動かされる前記作動部材は、フレキシブルプリント回路上に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の電子デバイス。
11. イメージセンサーと光学系と検出器と光学イメージスタビライザーユニットとを備える電子デバイスにおけるデジタル撮像手順における方法において、
    該撮像手順と関連して、
    該イメージセンサー上に該光学系により像を形成するステップと、
    該電子デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を該検出器により検出するステップと、
    該光学イメージスタビライザーユニットは少なくとも第１の作動部材と第２の作動部材の２つの作動部材を有し、前記検出された外部要因により生じる動きの影響を補正するために、該作動部材を用いて、該光学イメージスタビライザーユニットの前記光学系の少なくとも一部分であるレンズを作動するステップと、
    を含む方法であって、
    前記光学系の該作動が光軸に対し垂直な平面内で起こるよう構成され、前記光学系の該作動が、該光学イメージスタビライザーユニット内で起こるようにされた歪みに基づくものであり、
    前記光学イメージスタビライザーユニットが、
    外被と、
    前記外被内部に設けられ、動作が前記歪みに基づくよう構成されたアクチュエーター手段と、
    前記アクチュエーター手段のための信号バスであって、それにより、少なくとも作動信号が前記アクチュエーター手段に供給されるよう設けられる信号バスと、
    前記アクチュエーター手段により互いに関連して垂直に動くよう設定された２つのスライダーアームを有する前記２つの作動部材であって、前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが該スライダーアームに対し設けられる、２つの作動部材と、
    を有し、
    前記平面上に配置された前記２つのスライダーアームの内の第１のスライダーアームは、前記平面における第１の軸であるＸ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの左端部又は右端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第１のスライダーアームは、該Ｘ軸に対して前記平面上で直交する第２の軸であるＹ軸方向に前記第１の作動部材により移動可能であるように前記第１の作動部材に取り付けられており、
    さらに、
    該平面上に配置された第２のスライダーアームは、前記Ｙ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの上端部又は下端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第２のスライダーアームは、前記Ｘ軸方向に前記第２の作動部材により移動可能であるように前記第２の作動部材に取り付けられている、
    方法。
12. 前記歪みは、光学イメージスタビライザーユニット内で起こるよう構成され、前記検出された動きの影響に基づき、前記歪みを起こすため、該光学イメージスタビライザーユニットに供給される作動の励起が生成されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記光学系の位置が、前記アクチュエーター手段の電気的特性から決定され、それを用いて前記光学系が作動することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
14. 前記光学系の軌道は、光学イメージスタビライザーユニット内に制限構造を設けることにより制限されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
15. カメラユニットを含む電子デバイスに対する光学イメージスタビライザーユニットであって、
    該カメラユニットは、イメージセンサーと該イメージセンサー上に像を形成するための光学系とを有し、
    該光学イメージスタビライザーユニットは、少なくとも第１の作動部材と第２の作動部材の２つの作動部材を有し、外部要因により生じる検出された動きの影響を補正するために、該作動部材によって、該光学イメージスタビライザーユニットの前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが作動され、前記光学系の該作動は、光軸と垂直な平面内で起こるよう構成され、前記光学系の該作動は、前記光学イメージスタビライザーユニット内で起こるようにされた歪みに基づくものであり、
    前記光学イメージスタビライザーユニットは、
    外被と、
    前記外被内部に設けられ、動作が前記歪みに基づくよう構成されたアクチュエーター手段と、
    前記アクチュエーター手段のための信号バスであって、それにより、少なくとも作動信号が前記アクチュエーター手段に供給されるよう設けられる信号バスと、
    前記アクチュエーター手段により互いに関連して垂直に動くよう設定された２つのスライダーアームを有する前記２つの作動部材であって、前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが該スライダーアームに対し設けられる、２つの作動部材と、
    を有し、
    前記平面上に配置された前記２つのスライダーアームの内の第１のスライダーアームは、前記平面における第１の軸であるＸ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの左端部又は右端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第１のスライダーアームは、該Ｘ軸に対して前記平面上で直交する第２の軸であるＹ軸方向に前記第１の作動部材により移動可能であるように前記第１の作動部材に取り付けられており、
    さらに、
    該平面上に配置された第２のスライダーアームは、前記Ｙ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの上端部又は下端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第２のスライダーアームは、前記Ｘ軸方向に前記第２の作動部材により移動可能であるように前記第２の作動部材に取り付けられている、
    光学イメージスタビライザーユニット。
16. 前記作動部材に対し設けられる前記光学系の位置は、前記アクチュエーター手段の電気的特性から決められるよう設定され、該決定は前記信号バスを用いて実行されるよう構成されることを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
17. 前記外被は、前記光学イメージスタビライザーユニットに関連して設けられた前記光学系に対する少なくとも１つの基準点を確定するための検出器要素を備え、該検出器要素は、すくなくとも、前記レンズが右上隅、右下隅、左上隅、左下隅のいずれかに位置する基準点を検出することを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
18. 前記外被は前記作動部材の移動を制限するための制限構造を備え、該制限構造は、前記作動部材に対し設けられる前記光学系における極限位置を定義することを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
19. １つの次元で前記光学系を作動するよう設けられた前記作動部材は、別の次元で前記光学系に対する線形のガイドを形成するようにも設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
20. 前記作動部材は長方形の形状を持つ要素を形成するよう構成され、そこから１つの側が取り除かれ、前記作動部材の前記アクチュエーター手段は該取り除かれた側と反対の側上に設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
21. 前記アクチュエーター手段の材料は、圧電セラミック材料、電気活性高分子、又は形状記憶材料のグループから選択されることを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
22. 前記アクチュエーター手段、前記信号バス、及び前記アクチュエーター手段により動かされる前記作動部材は、フレキシブルプリント回路上に設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の光学イメージスタビライザーユニット。
23. カメラユニットを含む電子デバイス内の光学イメージスタビライザーユニットを作動するためのプログラムであって、該プログラムは、プロセッサーにより実行可能なプログラムコードを有し、該プログラムコードは、
    撮像手順に関連し、該電子デバイスに対し外部要因により生じる動きの影響を検出するように構成されたコード手段と、
    少なくとも第１の作動部材と第２の作動部材の２つの作動部材を有する前記光学イメージスタビライザーユニットによりイメージセンサー上に像を形成するよう設けられた光学系の少なくとも一部分であるレンズを作動するために構成され、該作動は前記検出された動きの影響に基づき構成され、前記光学系の該作動は、光軸と垂直な平面内で起こるよう構成されたコード手段と、
    前記光学系を作動するために、前記光学イメージスタビライザーユニットに関連し歪みを起こすよう構成されたコード手段と、
    を有し、前記プログラムコードは、前記光学イメージスタビライザーユニットのアクチュエーター手段の電気的特性から前記光学系の位置を決定するように構成され、該決定が作動信号の信号バスを用いて実行されるよう構成されたコード手段を有することを特徴とするプログラムであって、
    前記光学イメージスタビライザーユニットは、
    外被と、
    前記外被内部に設けられ、動作が前記歪みに基づくよう構成されたアクチュエーター手段と、
    前記アクチュエーター手段のための信号バスであって、それにより、少なくとも作動信号が前記アクチュエーター手段に供給されるよう設けられる信号バスと、
    前記アクチュエーター手段により互いに関連して垂直に動くよう設定された２つのスライダーアームを有する前記２つの作動部材であって、前記光学系の少なくとも一部分であるレンズが該スライダーアームに対し設けられる、２つの作動部材と、
    を有し、
    前記平面上に配置された前記２つのスライダーアームの内の第１のスライダーアームは、前記平面における第１の軸であるＸ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの左端部又は右端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第１のスライダーアームは、該Ｘ軸に対して前記平面上で直交する第２の軸であるＹ軸方向に前記第１の作動部材により移動可能であるように前記第１の作動部材に取り付けられており、
    さらに、
    該平面上に配置された第２のスライダーアームは、前記Ｙ軸に平行な２つの線分部分と、該２つの線分部分のそれぞれの上端部又は下端部どうしを接続する接続部分からなり、
    該２つの線分部分が、前記レンズを挟むように該レンズに接しており、該レンズは該２つの線分部分の間をスライドすることが可能であり、
    該第２のスライダーアームは、前記Ｘ軸方向に前記第２の作動部材により移動可能であるように前記第２の作動部材に取り付けられている、
    プログラム。
24. 前記プログラムが、前記歪みを起こすために前記光学イメージスタビライザーユニットに供給されるよう構成された前記検出された動きの影響に基づき前記作動信号を生成するように構成されたコード手段を有することを特徴とする、請求項２３に記載のプログラム。
25. 前記プログラムが、前記光学イメージスタビライザーユニットに関連して設けられた前記光学系に対する少なくとも１つの基準点を確定するためのコード手段を有し、
    該コード手段は、少なくとも、前記レンズが右上隅、右下隅、左上隅、左下隅のいずれかに位置する基準点を検出するように構成され、該基準点に従い前記光学系の現在の位置が作動することを特徴とする、請求項２３に記載のプログラム。
26. 前記プログラムは、１つ以上のジャイロ要素を用いて、前記電子デバイスに対し外部要因により生じる前記動きの影響を決定するように構成され、該ジャイロ要素は前記検出された動きの影響を表すデータを生成するよう構成されるコード手段を有し、前記第４のコード手段は、前記１つ以上のジャイロ要素により生成される前記データに基づき前記光学イメージスタビライザーユニットに対する前記作動信号を生成するように構成されることを特徴とする、請求項２３に記載のプログラム。

Images