JP4843015B2

JP4843015B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4843015B2
Application number: JP2008297015A
Authority: JP
Inventors: 勝富蔡
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2028-11-20
Also published as: US20090244302A1; JP2009237535A; CN101546090B; CN101546090A

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

撮影を行う際に発生する像ブレの原因はいろいろであって、例えば、被写体が移動するか、又は撮影者が誤ってフォーカシングするなどがある。しかし、最もよく見かける像ブレの原因は、撮影者が撮像装置本体を振動させてしまうことである。人の筋肉が一定の周波数範囲で自然にブレ振動することにより、人が撮像装置を手に持って撮影する時、上述の振動が像ブレを起こす。人体の振動によって発生する像ブレは、露光時間が長い場合、又は高い望遠比のズームレンズで撮影を行う場合に明確である。撮影環境が変化する時に、例えば、運行する車内で撮影するか、又は他の動作環境で撮影する場合、人体の筋肉が自然に振動するばかりでなく、外界の環境も撮影者の手に持たれる撮像装置を振動させてしまうことがあって、外界の環境により生じる像ブレも普遍である。従って、ブレ補正技術は、撮像装置の像ブレを解決する重要な技術課題である。

上記課題を解決するために、本発明は手ブレ防止機能を有する撮像装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置は、レンズユニットと、像ブレ補正装置と、制御装置と、像ブレ検出装置とを備え、前記レンズユニットは、イメージセンサを備える。前記像ブレ補正装置は、第一ステージと、第二ステージと、六本の連接棒とを備える。前記各連接棒の一端は、それぞれ前記第一ステージに可動に連接され、他の一端は、それぞれ前記第二ステージに可動に連接される。前記イメージセンサは、前記第二ステージに固定される。イメージセンサ、第二ステージ、連接棒及び第一ステージは、光線が入射する方向に沿って順次に配列される。前記像ブレ検出装置は、前記撮像装置のブレ方向とブレ幅とを検出することに用いられる。前記制御装置は、検出されたブレ方向及びブレ幅によって前記連接棒の伸縮や回転を制御することにより、前記第二ステージが前記イメージセンサを動作させて、前記イメージセンサが前記レンズユニットの光軸方向、前記レンズユニットの光軸方向に垂直する方向及び前記レンズユニットの光軸に傾斜する方向に沿って連動されることによって、前記撮像装置のブレを補正する。

従来技術に比べて、本発明の像ブレ補正装置は、その上に配置されるイメージセンサを伝動して、イメージセンサをレンズユニットの光軸方向と、レンズユニットの光軸方向に垂直する方向及びレンズユニットの光軸に傾斜する方向に沿って動かされ、撮像装置のブレを補正し、画像の品質を確保する。

次に、添付図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。

図１〜図２を参照すると、本発明の実施形態に係る撮像装置は、像ブレ検出装置１０と、リードやフレキシブル基板を介して前記像ブレ検出装置１０に電気接続される制御装置２０と、レンズユニット３０と、リードやフレキシブル基板を介して前記制御装置２０に電気接続される像ブレ補正装置４０とを備える。

前記像ブレ検出装置１０は、前記撮像装置１００のブレ方向とブレ幅とを検出することに用いられる。

前記制御装置２０は、検出されたブレ方向とブレ幅とによって、前記像ブレ補正装置４０を前記レンズユニット３０の光軸□□’の方向、光軸□□’の方向に垂直な方向及び光軸□□’に傾斜する方向に動作させる。

前記レンズユニット３０は、本体３０２、レンズ鏡筒３０４、二つのレンズ３０６、レンズ保持部材３０８及びイメージセンサ３１０を備える。前記レンズ３０６は、前記レンズ鏡筒３０４に収納される。前記レンズ鏡筒３０４は、前記レンズ保持部材３０８に係合される。前記レンズ保持部材３０８は、前記本体３０２に嵌合される。前記イメージセンサ３１０は、前記像ブレ補正装置４０に固定される。光線が入射する方向に沿って、前記レンズ鏡筒３０４、前記レンズ保持部材３０８、前記イメージセンサ３１０、前記像ブレ補正装置４０が順次に配列される。

図３〜図４を参照すると、像ブレ補正装置４０は、第一ステージ４０２、第二ステージ４０４及び六本の長さを変えられる連接棒４０６を備える。前記連接棒４０６の―端４０６a（以下、第一端と呼ぶ）は、前記第一ステージ４０２に移動可能に連接し、他の一端４０６b（以下第二端と呼ぶ）は、前記第二ステージ４０４に移動可能に連接する。前記連接棒４０６は、液圧式伸縮棒、気圧式伸縮棒、ボルト式伸縮棒、磁力式伸縮棒及び圧電式伸縮棒であることができる。本実施形態において、前記連接棒４０６は、それぞれ圧電材料からなって、圧電式伸縮棒である。

前記各連接棒４０６の―端４０６aには、それぞれ第一ボール型接続部４０８、第一伸展部４１０、及び前記第一伸展部４１０と相対する第二伸展部４１２が設けられる。前記第一ボール型接続部４０８には、第一グルーブ４１４、第二グルーブ４１６、第三グルーブ４１８及び第四グルーブ４２０が設けられる。前記第一伸展部４１０は、前記第二伸展部４１２と相対する側に第一バンプ４２２を有し、前記第二伸展部４１２の前記第一伸展部４１０と相対する側には、第二バンプ４２４が設けられる。前記第一バンプ４２２と前記第一グルーブ４１４とが接合し、前記第二バンプ４２４と前記第二グルーブ４１６とが接合して、第一ボール型接続部４０８に連接する。前記連接棒４０６の第二端４０６bは、それぞれ第二ボール型接続部４３４を有する。

前記第一ステージ４０２の前記連接棒４０６に近接する側には、前記第一端４０６aに対応する六本の第一阻止部４２６及び六本の第二阻止部４２８が設けられている。前記第一阻止部４２６と前記第二阻止部４２８とは、それぞれ相対して設置される。前記第一阻止部４２６の前記第二阻止部４２８と相対する側には第三バンプ４３０が設けられ、前記第二阻止部４２８の前記第一阻止部４２６と相対する側には第四バンプ４３２が設けられる。前記第三バンプ４３０と前記第三グルーブ４１８とが接合され、前記第四バンプ４３２と前記第四グルーブ４２０とが接合され、共に前記第一ボール型接続部４０８に嵌合することにより、自在継手を介して前記連接棒４０６の第一端４０６aを前記第一ステージ４０２に可動に連接させる。

前記第二ステージ４０４の前記六本の連接棒４０６に近接する側には、六本の連接柱４３６が設けられ、各連接柱４３６の前記六本の連接棒４０６に近接する端面には、第二ボール型接続部４３４を収納する収納溝４３８が設置されることにより、ボール型接続部を介して前記連接棒４０６の第二端面４０６bを第二ステージ４０４に可動に連接させる。

前記連接棒４０６の第一端４０６aと前記第一ステージ４０２とは、本実施形態のように自在継手を介して可動に連接することに限られなく、ボール型接続部を介して可動に連接することができる。前記連接棒４０６の第二端面４０６bと前記第二ステージ４０４とは、本実施形態のようにボール型接続部を介して可動に連接することに限られなく、自在継手を介して可動に連接することができる。

図２を参照すると、前記イメージセンサ３１０は、前記第二ステージ４０４に固定される。前記レンズ鏡筒３０４、前記レンズ保持部材３０８、前記イメージセンサ３１０、前記第二ステージ４０４、前記連接棒４０６及び第一ステージ４０２は、光線が入射する方向に沿って順次に配列される。前記連接棒４０６が圧電材料から構成されるため、電流が流れると、機械的変形が発生し、本実施形態では伸縮可動かつ回転可動となる。

像ブレ検出装置１０が、前記撮像装置１００のブレ方向とブレ幅とを検出した後、前記制御装置２０は、検出されたブレ方向とブレ幅とによって連接棒４０６の伸縮や回転を制御する。このとき、前記連接棒４０６の伸縮によって、前記第二ステージ４０４がその上のイメージセンサ３１０を動かし、前記イメージセンサ３１０を前記レンズユニット３０の光軸□□’方向に沿って移動させる。なお、前記連接棒４０６の第一端４０６aと前記第一ステージ４０２とは、前記第一ボール型接続部４０８を介して自在継手を介して可動に連接され、前記第二端４０６bと前記第二ステージ４０４とは、前記第二ボール型接続部４３４を介してボール型接続部の可動連接を実現することにより、前記第二ステージ４０４は、その上のイメージセンサ３１０を動かし、前記イメージセンサ３１０を光軸□□’方向に垂直する方向及び光軸□□’方向に傾斜する方向に沿って移動させて、前記撮像装置１００のブレを補正し、画像品質を確保する。

前記第二ステージ４０４がその上のイメージセンサ３１０を移動させることを詳しく説明するために、図５を参照されたい。前記像ブレ検出装置１０が前記撮像装置１００のブレ方向とブレ幅とを検出すると、撮像装置１００のブレを補正するために、前記第二ステージ４０４が到達しなければならない位置を察知し、すなわち前記第二ステージ４０４が移動された後の姿勢がP=[xyzψθφ]（xyzは、前記第二ステージ４０４が３次元における座標位置であって、ψθφは、前記第二ステージ４０４が各軸に対する回転角度である）であることを察知し、逆行可動運動学によって六本の連接棒４０６の伸縮長さ及び回転角度を計算する。図５において、各連接棒の長さλ_iが式（１）に示されている。

ここで、i=1,2,3,4,5,6；^Bb_ix、^Bb_iy、^Bb_iz は、前記第一ステージ４０２の座標システムBの上のいずれか一点の座標であって、^Bp_ix、^Bp_iy、^Bp_izは、前記第二ステージ４０４の座標システムPの上のいずれか一点の座標が転換された後の前記第一ステージ４０２の座標システムBに対応する座標である。

又、前記第二ステージ４０４の座標システムPの上の何れか一点の座標^PP=[^Pp_ix ^Pp_iy ^Pp_iz1]^Tは、^B _PR回転マトリックスによって前記第一ステージ４０２の座標システムBに転換された後^BP=[^Bp_ix ^Bp_iy ^Bp_iz1]^Tで表示され、^B _PRは、第二ステージ４０４の座標システムが第一ステージ４０２の座標システムに対する回転マトリックスであるか、又は第二ステージ４０４Pが第一ステージ４０２の座標システムBのX軸に対して一定角度で回転し、続いて第一ステージ４０２の座標システムBのY軸に対して一定角度で回転し、続いて第一ステージ４０２の座標システムＢのZ軸に対して一定角度で回転したことを示し、以下の式（２）でその関係を示す。

ここで、dが定数であるため、第一ステージ４０２の座標位置P=[xyzψθφ]を確定すると、まず、第一ステージ４０２の座標システムの回転マトリックス^B _PRが計算された後、第一ステージ４０２の座標システムの六本の接点を^B _PRにより第二ステージ４０４の座標システムに転換して、六本の連接棒４０６の伸縮長さ及び回転角度を計算することができ、制御装置２０は、前記六本の連接棒４０６の伸縮長さ及び回転角度を精確に制御することができ、第二ステージ４０４がイメージセンサ３１０を移動させ、撮像装置１００のブレを補正した位置に到達させる。

本発明が提供する撮像装置は、像ブレ補正装置がその上に配置されるイメージセンサを移動させ、イメージセンサをレンズユニットの光軸方向、レンズユニットの光軸方向に垂直する方向及びレンズユニットの光軸に傾斜する方向に沿って移動させて、前記撮像装置のブレを補正し、画像の品質を確保する。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、本願の特許請求の範囲から決まる。

本発明の撮像装置の構造を示すブロック図である。本発明の撮像装置の構造を示す平面図である。本発明の撮像装置の像ブレ補正装置の立体分解図である。本発明の撮像装置の像ブレ補正装置の他の視角の立体分解図である。本発明の像ブレ補正装置の運動模型図である。

符号の説明

１０像ブレ検出装置
２０制御装置
３０レンズユニット
４０像ブレ補正装置
１００撮像装置
３０２本体
３０４レンズ鏡筒
３０６レンズ
３０８レンズ保持部材
３１０イメージセンサ
４０２第一ステージ
４０４第二ステージ
４０６連接棒
４０６a 連接棒の第一端
４０６b 連接棒の第二端
４０８第一ボール型接続部
４１０第一伸展部
４１２第二伸展部
４１４第一グルーブ
４１６第二グルーブ
４１８第三グルーブ
４２０第四グルーブ
４２２第一バンプ
４２４第二バンプ
４２６第一阻止部
４２８第二阻止部
４３０第三バンプ
４３２第四バンプ
４３４第二ボール型接続部
４３６連接柱
４３８収納溝

Claims

イメージセンサを有するレンズユニットと、像ブレ補正装置と、制御装置及び像ブレ検出装置を備え、上記像ブレ補正装置は、第一ステージと、第二ステージ及び六本の連接棒を備え、上記各連接棒の一端は、それぞれ上記第一ステージに活動可能に連接し、他の一端は、それぞれ上記第二ステージに活動可能に連接し、上記イメージセンサは、上記第二ステージに固定し、上記イメージセンサ、第二ステージ、連接棒及び第一ステージは、光線が入射する方向に沿って順次に配列し、上記像ブレ検出装置は、上記撮像装置のブレ方向とブレ幅を検出し、上記制御装置は、検出されたブレ方向とブレ幅によって上記連接棒の伸縮や回転を制御することにより、上記第二ステージが上記イメージセンサを伝動して、上記イメージセンサが上記レンズユニットの光軸方向、上記レンズユニットの光軸方向に垂直する方向及び上記レンズユニットの光軸に傾斜する方向に沿って運動することにして、上記撮像装置のブレを補正することを特徴とする撮像装置。
上記像ブレ検出装置と上記制御装置は、リードやフレキシブル基板を介して電気連接することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記制御装置と像ブレ補正装置は、リードやフレキシブル基板を介して電気連接することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記各連接棒が圧電材料から構成することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記各連接棒の第一端と上記第一ステージは、自在継手又はボール型接続部を介して活動可能に連接し、上記各連接棒の第二端と上記第二ステージは、自在継手又はボール型接続部を介して活動可能に連接することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記各連接棒の―端に皆第一ボール型接続部を有し、第二端に皆第二ボール型接続部を有し、上記第一ステージの上記各連接棒に近づく側に六本の第一阻止部及び上記各第一阻止部と相対する六本の第二阻止部を有し、上記各第一阻止部と上記各第二阻止部が共同に上記第一ボール型接続部に嵌合して、上記各連接棒の―端を上記第一ステージに活動可能に連接させ、上記第二ステージの上記各連接棒に近づく側に六本の連接柱を備え、上記連接柱の上記各連接棒に近づく端面に第二ボール型接続部を収納する収納溝を設置して、上記各連接棒の他の一端をボール型接続部を介して第二ステージに活動可能に連接させることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
上記第一ボール型接続部に第一グルーブ及び第二グルーブを有し、上記各連接棒の―端に第一伸展部、上記第一伸展部と相対する第二伸展部を有し、上記第一伸展部の上記第二伸展部と相対する側に第一バンプを有し、上記第二伸展部の上記第一伸展部と相対する側に第二バンプを有し、上記第一バンプと上記第一グルーブが接合し、上記第二バンプと上記第二グルーブが接合して、第一ボール型接続部に連接することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
上記第一ボール型接続部に第三グルーブ及び第四グルーブを有し、上記第一阻止部の上記第二阻止部と相対する側に第三バンプを有し、上記第二阻止部の上記第一阻止部と相対する側に第四バンプを有し、上記第三バンプと上記第三グルーブが接合し、上記第四バンプと上記第四グルーブが接合して、共同に上記第一ボール型接続部に嵌合することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。