JP5137036B2 - Image blur correction apparatus and imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、像ぶれ補正装置およびその像ぶれ補正装置を備えたビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に関する。 The present invention relates to an image blur correction apparatus and an imaging apparatus such as a video camera or a still camera provided with the image blur correction apparatus.
ビデオカメラやスチルカメラを手で保持して撮影する場合には、人間の手が微小な回転運動をするために、撮像位置が変動してしまい、ビデオカメラの場合は撮像画像がぶれる、スチルカメラの場合は撮像画像がぼけるという問題がある。そのため、従来から撮像位置変動を防止する機能を有した機構が知られている。 When shooting with a video camera or still camera held by hand, the shooting position fluctuates due to the minute rotation of the human hand. In the case of a video camera, the captured image is blurred. In this case, there is a problem that the captured image is blurred. For this reason, a mechanism having a function of preventing imaging position fluctuation has been known.
例えば、図11に示すように、手振れが生じた場合に、レンズ10を伸縮バネのような線形アクチュエータで垂直方向に駆動して像ぶれを補正する機構(特開平9−80556号公報参照)が提案されている。
For example, as shown in FIG. 11, when a camera shake occurs, there is a mechanism for correcting image blur by driving the
これらの構造では、補正光学系を光軸に垂直方向に偏心させる方法を採用している。このような場合、補正光学系を偏心させると光学性能が低下するため、極力偏心が無い状態にする事が必要である。しかし、補正光学系は常時重力Gに引っ張られるため、この重力Gに打ち勝つように補正光学系を常にサーボ駆動して中央位置に保持する必要がある。 In these structures, a method of decentering the correction optical system in the direction perpendicular to the optical axis is employed. In such a case, if the correction optical system is decentered, the optical performance deteriorates, so it is necessary to make the decentering as small as possible. However, since the correction optical system is always pulled by the gravity G, it is necessary to always drive the correction optical system with servo so as to overcome the gravity G and hold it at the center position.
また、上記のようなサーボ駆動によるエネルギーロスを回避するために、図12に示すように、回転式の補正光学系(特開平6−197258号公報参照)も提案されているが、ヨー方向振動とピッチ方向振動をそれぞれ別の補正光学系で補正する必要があるため、構造が複雑となるという問題があった。 In order to avoid the energy loss due to the servo drive as described above, as shown in FIG. 12, a rotational correction optical system (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-197258) has also been proposed. Further, there is a problem that the structure becomes complicated because it is necessary to correct the vibration in the pitch direction with different correction optical systems.
本発明は、従来の像ぶれ補正装置および撮像装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、重力の影響を受けずに、ヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、したがって、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる、新規かつ改良された像ぶれ補正装置および撮像装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional image blur correction apparatus and imaging apparatus, and can correct the yaw direction and the pitch direction without being affected by gravity. An object of the present invention is to provide a new and improved image blur correction apparatus and image pickup apparatus that can realize image blur correction with low power consumption without requiring a large amount of energy.
上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によれば、レンズ固定部と、レンズ固定部に対してヨー方向およびピッチ方向に2軸回転可能なレンズ支持部と、レンズ支持部に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズと、撮像機器の振動を検知する振動検出装置と、振動検出手段の出力に応じて像ぶれによる像点移動を補正するように、レンズ支持部材をヨー方向およびピッチ方向のうち少なくともいずれかの一方向に回転させる駆動部と、を備え、前記レンズ支持部は、前記単一レンズの支持点と前記単一レンズの重心が一致するように回転制御される、ことを特徴とする像ぶれ補正装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to a first aspect of the present invention, a lens fixing portion, a lens supporting portion that is biaxially rotatable in the yaw direction and the pitch direction with respect to the lens fixing portion, and a lens supporting portion are provided. A single lens that is supported and has at least one surface formed into a curved surface, a vibration detection device that detects vibration of the imaging device, and a lens support that corrects image point movement due to image blur according to the output of the vibration detection means A drive unit that rotates the member in at least one of the yaw direction and the pitch direction , and the lens support unit is configured such that the support point of the single lens and the center of gravity of the single lens coincide with each other. An image blur correction apparatus characterized by being controlled in rotation is provided.
かかる構成によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。 According to such a configuration, the yaw direction and the pitch direction can be corrected by a single lens, and the influence of gravity is controlled by controlling the lens so that the support point of the lens and the center of gravity of the lens coincide. Therefore, image blur correction can be realized with low power consumption without requiring extra energy.
本発明の第1の観点によれば、上記構成においてさらに、レンズ支持部の2軸の各回転中心は、単一レンズの曲面の曲率中心と概略一致するように構成される。その結果、レンズ面の光軸に対するオフセットが発生しないので、収差の発生が少なく、画像品質を良好に保った状態で像ぶれ補正を実現できる。
According to a first aspect of the present invention, further in the above structure, the center of rotation of the two axes of the lens support portion may be configured to the center of curvature and substantially aligned in a single lens surface. As a result, since no offset of the lens surface with respect to the optical axis occurs, the occurrence of aberration can be reduced, and image blur correction can be realized while maintaining good image quality.
上記構成において、駆動部は、レンズ固定部またはレンズ支持部のいずれか一方に配置される複数の磁石部材と、各磁石部材に対応してレンズ固定部またはレンズ支持部のいずれか他方に配置される複数のコイル部材およびヨーク部材とから構成することができる。かかる構成によれば、振動検出装置の出力に応じてコイルに所定電流を通電することにより容易にレンズ支持部を駆動し像ぶれ補正を実現することができる。その際に、磁石部材をレンズ支持部側に配置し、コイル部材およびヨーク部材をレンズ固定部側に配置すれば、被駆動部をフリーに構成できるので、構造が簡単になる。 In the above-described configuration, the driving unit is disposed on either the lens fixing unit or the lens support unit corresponding to each of the plurality of magnet members disposed on either the lens fixing unit or the lens support unit. The plurality of coil members and the yoke member can be configured. According to such a configuration, it is possible to easily drive the lens support unit and realize image blur correction by supplying a predetermined current to the coil according to the output of the vibration detection device. At this time, if the magnet member is disposed on the lens support portion side and the coil member and the yoke member are disposed on the lens fixing portion side, the driven portion can be configured freely, and the structure is simplified.
また、各磁石部材の周方向長さを対応する各ヨーク部材の周方向長さに概略等しく構成すれば、特段のストッパを設けずとも、周方向への回り止めを制御することが可能となる。 Further, if the circumferential length of each magnet member is configured to be approximately equal to the circumferential length of each corresponding yoke member, it is possible to control rotation in the circumferential direction without providing a special stopper. .
また、磁石部材とコイル部材およびヨーク部材との間に磁性流体を充填する構成を採用すれば、主共振における共振振幅を抑えられるため、稼動部の制御性を高めることが可能となる。 In addition, if a configuration in which a magnetic fluid is filled between the magnet member, the coil member, and the yoke member is adopted, the resonance amplitude at the main resonance can be suppressed, so that the controllability of the operating unit can be improved.
さらに、本発明の別の観点によれば、上記構成の像ぶれ補正装置を備えたことを特徴とする撮像装置が提供される。 Furthermore, according to another aspect of the present invention, there is provided an imaging apparatus including the image blur correction apparatus having the above configuration.
かかる構成によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。 According to such a configuration, the yaw direction and the pitch direction can be corrected by a single lens, and the influence of gravity is controlled by controlling the lens so that the support point of the lens and the center of gravity of the lens coincide. Therefore, image blur correction can be realized with low power consumption without requiring extra energy.
以下添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。
まず図1を参照しながら、本発明の実施形態にかかる像ぶれ補正装置の原理について説明する。図1(a)は、手振れによりカメラ全体が傾いた時の図である。この図ではレンズを基準にしているため、入射光が傾いて描いてある。この時、結像位置が移動するが、図1(b)に示すようにレンズを傾ける事で結像位置を元の位置に戻すことができる。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description and drawings, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
First, the principle of an image blur correction apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a diagram when the entire camera is tilted due to camera shake. In this figure, since the lens is used as a reference, the incident light is shown tilted. At this time, the imaging position moves, but the imaging position can be returned to the original position by tilting the lens as shown in FIG.
この事は次の様に説明することが出来る。レンズはプリズムの集合体であると考える事ができるので、極端な場合として、入射側の面を球面、反対側の面を平面として考える。なお、実際には片面が完全な平面である必要は無い。図2に示すように、レンズの回転中心と球面側の曲率中心を一致させて、レンズの球面側の曲率中心でレンズを傾けた場合には、球面側はレンズ傾きで変化しないので考慮する必要がなく、平面側の効果のみを考えれば良くなる。 This can be explained as follows. Since the lens can be considered as an assembly of prisms, in an extreme case, the incident side surface is considered as a spherical surface and the opposite side surface as a flat surface. Actually, one side does not need to be a complete plane. As shown in FIG. 2, when the center of curvature of the lens and the center of curvature of the spherical surface are made coincident and the lens is tilted at the center of curvature of the spherical surface of the lens, the spherical side does not change with the lens tilt, so it is necessary to consider However, it is sufficient to consider only the effect on the plane side.
その結果、図3に示すように、平面側の効果を考慮して、像ぶれを補正すればよい。屈折率nの媒体からαの傾きを持つ境界面に光が入射した場合にはスネル(Snell)の法則から次の式が成り立つ。 As a result, as shown in FIG. 3, the image blur may be corrected in consideration of the effect on the plane side. When light is incident on a boundary surface having an inclination of α from a medium having a refractive index n, the following equation is established from Snell's law.
以上の様に、レンズ傾きにより像点の補正が可能である事が分かる。また、本実施の形態によれば、重心と回動するための接点を結ぶ直線を重力の方向に一致させることができるので、重力によってレンズが傾く事がないため、定常状態でレンズを重力の影響に逆らって駆動する必要は無くなる。 As described above, it is understood that the image point can be corrected by the lens tilt. In addition, according to the present embodiment, since the straight line connecting the contact point for rotation with the center of gravity can be made to coincide with the direction of gravity, the lens does not tilt due to gravity, so that the lens is There is no need to drive against the influence.
次に、図4乃至図8を参照しながら、本実施形態にかかる像ぶれ補正装置について詳細に説明する。図4および図5は像ぶれ補正装置の概略的なブロック図であり、図6は像ぶれ補正装置の一実施形態に補正駆動系アセンブリの概略的な見取り図であり、図7は同補正駆動系アセンブリの平面図であり、図8は図6に示す補正駆動系アセンブリのA−A断面図であり、図9は図6に示す補正駆動系アセンブリのB−B断面図である。なお、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置は、ビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に適用されるものであるが、撮像装置の詳細な構成については省略する。 Next, the image blur correction device according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 8. 4 and 5 are schematic block diagrams of the image blur correction apparatus, FIG. 6 is a schematic sketch of the correction drive system assembly in one embodiment of the image blur correction apparatus, and FIG. 7 is the correction drive system. 8 is a plan view of the assembly, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of the correction drive system assembly shown in FIG. 6, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB of the correction drive system assembly shown in FIG. Note that the image blur correction apparatus according to the present embodiment is applied to an imaging apparatus such as a video camera or a still camera, but a detailed configuration of the imaging apparatus is omitted.
図4に示すように、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置は、補正駆動系アセンブリ100と補正制御系200とから主に構成されている。
As shown in FIG. 4, the image blur correction apparatus according to the present embodiment mainly includes a correction
補正駆動系100は、レンズ固定部110と、レンズ固定部110に対してヨー方向およびピッチ方向に2軸回転可能なレンズ支持部120と、レンズ支持部120に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズLと、レンズ支持部をヨー方向および/またはピッチ方向に回転させる駆動部130とから主に構成される。
The
補正制御系200は、CCDやCMOSなどの撮像素子210と、撮像素子210からの信号に応じて撮像装置の振動を検出する振動検出装置220と、振動検出装置220からの検出信号に基づいて補正駆動系100を駆動する駆動信号を発生する回転制御部230から主に構成されている。
The
上記実施形態では、補正制御系200を、CCDやCMOSなどの撮像素子210により撮像装置の振動を検出する構成を採用したが、図5に示すように、補正制御系200´を、カメラなどの撮像装置に取り付けられた角速度センサ240と、角速度センサ240により検出された撮像装置の角度変化に応じて撮像装置の振動を検出する振動検出装置220と、振動検出装置220からの検出信号に基づいて補正駆動系100を駆動する駆動信号を発生する回転駆動制御系から構成することもできる。
In the above embodiment, the
さらに図6乃至図9を参照しながら補正駆動系100の構成について説明する。なお図6乃至図9において、単一レンズLについては、説明の簡略のために、省略ないし点線にて示している。
Further, the configuration of the
レンズ固定部110は、プラスチック等の剛性部材から成り、中央にレンズ支持部120を嵌め込むための略円形の穴が設けられている。レンズ支持部120は、プラスチック等の剛性部材から成る椀形状の部材であり、中央に単一レンズLを嵌め込むための略円形の穴が設けられている。レンズ支持部120は、レンズ固定部110に対してヨー方向およびピッチ方向に2軸回転可能なように取り付けられる。
The
ヨー方向にレンズ支持部120を回転駆動するためのヨー方向駆動部130Yは、ヨー方向回転軸に沿ってレンズ固定部110に設けられた穴の両側にそれぞれ対を成すように設けられるヨーク部材132Yとコイル部材134Y、各ヨーク部材132Yとコイル部材134Yに対応するようにレンズ支持部120側に設けられる磁石部材136Yから構成される。同様にピッチ方向にレンズ支持部120を回転駆動するためのピッチ方向駆動部130Pは、ピッチ方向回転軸に沿ってレンズ固定部110に設けられた穴の両側にそれぞれ対を成すように設けられるヨーク部材132Pとコイル部材134P、各ヨーク部材132Pとコイル部材134Pに対応するようにレンズ支持部120側に設けられる磁石部材136Pから構成される。
Yaw
さらに、各ヨー方向駆動部130Yとピッチ方向駆動部130Pとの間には、ボールベアリング138が取り付けられて、レンズ支持部120の回転が円滑に行われるような構成となっている。図示の例では、ボールベアリング138は、90度置きに均等に4個配列されているが、ボールベアリング138の配置位置および個数はこれに限定されない。また、図示は省略するが、磁石部材136Y、136Pとコイル部材134Y、134Pおよびヨーク部材132Y、132Pとの間に磁性流体を充填する構成を採用すれば、主共振における共振振幅を抑えられるため、可動部の制御性を高めることができる。
Furthermore, a
上記のように補正駆動系100を構成することにより、コイル部材134Yまたはコイル部材134Pに供給する電流値を制御することにより、所望の大きさの引力または斥力生成させ、レンズ支持部120により支持される単一レンズLをヨー方向および/またはピッチ方向に回転駆動させ、像ぶれの補正をすることができる。その際に、本実施の形態にかかる補正駆動系100によれば、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズが制御されるので、重力の影響を受けず、したがって、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。
By configuring the
なお、上記構成においては、磁石部材136Y、136Pをレンズ支持部120側に配置し、コイル部材134Y、134Pおよびヨーク部材132Y、132Pをレンズ固定部110側に配置することにより、被駆動部であるレンズ支持部120をフリーに構成している。しかし、本発明はかかる例に限定されるものではなく、磁石部材136Y、136Pをレンズ固定部110側に配置し、コイル部材134Y、134Pおよびヨーク部材132Y、132Pをレンズ固定部120側に配置する構成を採用しても良い。
In the above configuration, the
上記構成において、レンズ支持部120の2軸の各回転中心は、図2に関連して説明したように、レンズLの回転中心と球面側の曲率中心を一致させて、レンズLの球面側の曲率中心でレンズLを傾ける構成にすれば、球面側はレンズL傾きで変化しないので、レンズ面の光軸に対するオフセットが発生しないため、収差の発生が少なく、画像品質を良好に保った状態で像ぶれ補正を実現できる。
In the above configuration, the rotational axes of the two axes of the
また、図10に示すように、各磁石部材136Y、136Pの周方向長さを対応する各ヨーク部材132Y、132Pの周方向長さに概略等しく構成すれば、磁石部材136Y、136Pのヨーク部材132Y、132Pに対する吸引力から、磁石部材136Y、136Pが円周方向にヨーク部材132Y、132Pから外れようとしても復帰力が発生するので、特段のストッパを設けずとも、周方向への回転を制御することが可能となる。
As shown in FIG. 10, if the circumferential lengths of the
次に、上記のように構成される像ぶれ補正装置の動作について説明する。レンズLを通過して撮像素子210により検知される像が、手振れなどにより、ずれが生じた場合には、振動検出装置220が、そのずれ量を算出する。回転制御部230は、振動検出装置220により算出されたずれ量を補正するように、ヨーク駆動部130Yおよび/またはピッチ駆動部130Pに、所定量の電流を供給する。ヨーク駆動部130Yおよび/またはピッチ駆動部130Pは、供給された電流に応じて、レンズ支持部120をヨーク方向および/またはピッチ方向に像ぶれを補正するように回転駆動させる。その結果、レンズ支持部120により支持されるレンズLも所定量だけヨーク方向および/またはピッチ方向に回転駆動され、像ぶれを補正することができる。
Next, the operation of the image blur correction apparatus configured as described above will be described. When the image detected by the
以上説明したように、本実施の形態にかかる像ぶれ補正装置によれば、単一のレンズによりヨー方向とピッチ方向の補正が可能であり、レンズの支持点とレンズの重心が一致するように、回転式にレンズを制御することにより重力の影響を受けず、余分なエネルギーを必要とせず、低消費電力で像ぶれ補正を実現できる。 As described above, according to the image blur correction device according to the present embodiment, it is possible to correct the yaw direction and the pitch direction with a single lens so that the support point of the lens matches the center of gravity of the lens. By controlling the lens in a rotating manner, it is not affected by gravity, does not require extra energy, and can achieve image blur correction with low power consumption.
以上添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
本発明は、像ぶれ補正装置およびその像ぶれ補正装置を備えたビデオカメラやスチルカメラなどの撮像装置に適用可能である。 The present invention is applicable to an image blur correction device and an imaging device such as a video camera or a still camera including the image blur correction device.
100 補正駆動系
110 レンズ固定部
120 レンズ支持部
130(130Y、130P) 駆動部
132Y、132P ヨーク部材
134Y、134P コイル部材
136Y、136P 磁石部材
138 ボールベアリング
200 補正制御系
210 撮像素子
220 振動検出装置
230 回転制御部
L レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記レンズ固定部に対してヨー方向およびピッチ方向に2軸回転可能なレンズ支持部と、
前記レンズ支持部に支持され、少なくとも一面が曲面に形成された単一レンズと、
撮像機器の振動を検知する振動検出装置と、
前記振動検出手段の出力に応じて前記像ぶれによる像点移動を補正するように、前記レンズ支持部材をヨー方向およびピッチ方向のうち少なくともいずれか一方向に回転させる駆動部と、
を備え、
前記レンズ支持部は、前記単一レンズの支持点と前記単一レンズの重心が一致するように回転制御され、
前記レンズ支持部の2軸の各回転中心は、前記単一レンズの前記曲面の曲率中心と概略一致する、ことを特徴とする像ぶれ補正装置。 A lens fixing part,
A lens support that is biaxially rotatable in the yaw direction and the pitch direction with respect to the lens fixing part;
A single lens supported by the lens support portion and having at least one surface formed into a curved surface;
A vibration detection device that detects vibration of the imaging device;
A drive unit that rotates the lens support member in at least one of the yaw direction and the pitch direction so as to correct the image point movement due to the image blur according to the output of the vibration detection unit;
With
The lens support is rotationally controlled so that the support point of the single lens and the center of gravity of the single lens coincide with each other ,
2. The image blur correction device according to claim 1, wherein each of the two rotation centers of the lens support portion substantially coincides with a curvature center of the curved surface of the single lens .
前記レンズ固定部または前記レンズ支持部のいずれか一方に配置される複数の磁石部材と、
前記各磁石部材に対応して前記レンズ固定部または前記レンズ支持部のいずれか他方に配置される複数のコイル部材およびヨーク部材と、
から構成されることを特徴とする、請求項1に記載の像ぶれ補正装置。 The drive unit is
A plurality of magnet members disposed on either the lens fixing part or the lens support part;
A plurality of coil members and yoke members disposed on either the lens fixing portion or the lens support portion corresponding to the magnet members;
The image blur correction device according to claim 1 , comprising:
Imaging apparatus characterized by comprising an image shake correction apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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