KR20130026362A

KR20130026362A - 광학 장치 및 촬상 장치

Info

Publication number: KR20130026362A
Application number: KR1020117010870A
Authority: KR
Inventors: 고이찌 요시까와
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2013-03-13
Also published as: EP2352064A4; EP2352064A1; US20110199531A1; US8634124B2; TW201131281A; JP5446669B2; TWI452411B; JP2011070120A; CN102216845A; WO2011037089A1; CN102216845B

Abstract

본 발명에 관한 광학 장치는, 회전축에 대하여 소정 각도로 교차하는 제1 면(105)과, 회전축에 대하여 직교하는 제2 면(106)을 갖고, 회전축을 중심으로 하여 회전하는 필터(102)와, 필터(102)에 인접하여 배치되고, 필터(102)와의 사이의 회전축 상의 점에 대하여 제1 면(105) 및 제2 면(106)과 점대칭의 위치 관계에 있는 제３면(115) 및 제4 면(116)을 갖고, 회전축을 중심으로 하여 필터(102)와 역방향으로 회전하는 필터(110)를 구비한다.

Description

광학 장치 및 촬상 장치{OPTICAL DEVICE AND IMAGING DEVICE}

본 발명은, 광학 장치 및 촬상 장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들어 하기의 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 카메라의 떨림 보정을 행하기 위하여, 보정 렌즈를 움직임으로써 광축 각도를 변화시켜, 화상 떨림을 상쇄하여, 떨림이 적은 화상 취득을 행하는 기술이 알려져 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평9-171204호 공보

떨림 보정 기구로서는, 촬영 렌즈 중의 일부의 렌즈(보정 광학계)를, 광축과 수직 방향으로 변위시킴으로써, 광축 각도를 변화시켜, 화상 떨림을 상쇄하고 있는 예가 많다. 그 경우, 보정 광학계는, 직선 운동을 행할 필요가 있다. 카메라를 손에 든 경우에 발생하는 떨림, 혹은 카메라를 지지 기둥 등에 설치한 경우의 떨림의 양쪽에 있어서, 진동 진폭의 중앙 부근에서는 떨림 속도가 크고, 최대 진폭 부근에서는 떨림 속도가 작아지는 경향이 있다. 이로 인해, 직선 운동을 행하는 보정 광학계는, 이에 따라서, 광축 부근에서는 광학계의 이동 속도는 최대로 하고, 최대 떨림 보정량이 발생하는 최대 진폭 부근에 접근함에 따라서 급격하게 감속하고, 최대 떨림 보정 위치에서는 이동 속도를 0으로 하여, 이동 방향을 반전할 필요가 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 동작은 액추에이터에 부담이 된다. 특히, 떨림 진동수가 커지면, 동작 속도에 지연이 발생하고, 추종이 곤란해지므로, 원하는 떨림 보정 동작을 실현할 수 없게 되는 문제가 있다. 또한, 떨림 보정 기구는 촬영 렌즈에 내장되는 구조가 대부분이며, 일안 리플렉스 등의 렌즈 교환식 카메라에서는, 떨림 보정 기구부 렌즈 이외에서는, 떨림 보정의 기능을 사용할 수 없는 문제가 있다.

또한, 파노라마 화상을 간단하게 취득하기 위하여, 카메라를 팬하면서 촬영을 행하는 것이 행해지고 있다. 이 경우, 카메라를 정지시킨 후 촬영을 행하고, 다시 팬 방향으로 이동시키면, 촬영 시간이 장시간이 되는 문제가 있다. 또한, 팬 방향으로의 이동과 정지를 반복해서 행하기 위해서는, 구동 기구(모터)를 대형으로 할 필요가 있어, 장치의 복잡화, 비용의 상승을 초래하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 간소한 구성으로 떨림 보정을 행하는 것이 가능한, 신규 또한 개량된 광학 장치 및 촬상 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 어느 관점에 따르면, 회전축에 대하여 소정 각도로 교차하는 제1 면과, 상기 회전축에 대하여 직교하는 제2 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전하는 제1 광학 소자와, 상기 제1 광학 소자에 인접하여 배치되고, 상기 제1 광학 소자와의 사이의 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면 및 제2 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 제３면 및 제4 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 광학 소자와 역방향으로 회전하는 제2 광학 소자를 구비하는, 광학 장치가 제공된다.

또한, 상기 제1 면은, 상기 회전축을 포함하는 경계면을 경계로 하여 상기 회전축에 대한 경사의 방향이 반전된 2개의 면으로 구성되고, 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 상기 제4 면은, 상기 회전축 상의 상기 점에 대하여 상기 제1 면의 상기 2개의 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 2개의 면으로 구성되는 것이어도 된다.

또한, 상기 제1 및 제2 광학 소자는, 소정의 회전각의 범위에서 상기 회전축을 중심으로 한 왕복 운동을 행하는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축을 일치시킨 상태에서 배치되고, 상기 제1 및 제2 광학 소자를 통과한 광선을 상기 촬영 렌즈에 입사시키는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 오프셋된 상태에서 배치되고, 상기 제1 및 제2 광학 소자를 통과한 광선을 상기 촬영 렌즈에 입사시키는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 이동하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되고, 상기 촬영 렌즈의 1프레임마다의 광축 방향의 변화량이, 상기 제1 및 제2 광학 소자가 180도 회전하였을 때의 광선 진동량과 일치하는 것이어도 된다.

또한, 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈의 피사체측의 전방부, 상기 촬상 렌즈의 결상면측의 후방부 또는 상기 촬상 렌즈의 내부에 배치되는 것이어도 된다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 회전축에 대하여 소정 각도로 교차하는 제1 면과, 상기 회전축에 대하여 직교하는 제2 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전하는 제1 광학 소자와, 상기 제1 광학 소자에 인접하여 배치되고, 상기 제1 광학 소자와의 사이의 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면 및 제2 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 제３면 및 제4 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 광학 소자와 역방향으로 회전하는 제2 광학 소자를 갖는 광학 소자와, 상기 광학 소자를 투과한 광선에 의한 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈와, 상기 촬영 렌즈에 의해 피사체상이 결상되는 촬상면을 갖는 촬상 소자를 구비하는, 촬상 장치가 제공된다.

또한, 상기 제1 광학 소자의 상기 제1 면은, 상기 회전축을 포함하는 경계면을 경계로 하여 상기 회전축에 대한 경사의 방향이 반전된 2개의 면으로 구성되고, 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 상기 제4 면은, 상기 회전축 상의 상기 점에 대하여 상기 제1 면의 상기 2개의 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 2개의 면으로 구성되는 것이어도 된다.

또한, 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 일치하여 배치된 것이어도 된다.

또한, 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 오프셋된 상태로 배치된 것이어도 된다.

또한, 이동하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 상기 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기된 것이어도 된다.

또한, 상기 촬영 렌즈의 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 상기 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기된 것이어도 된다.

또한, 상기 촬영 렌즈의 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 1프레임마다의 광축 방향의 변화량이, 상기 제1 및 제2 광학 소자가 180도 회전하였을 때의 광선 진동량과 일치하는 것이어도 된다.

본 발명에 따르면, 간소한 구성으로 떨림 보정을 행하는 것이 가능한, 신규 또한 개량된 광학 장치 및 촬상 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 유닛을 도시하는 모식도이다.
도 2는 광학 유닛의 필터를 도시하는 모식도이다.
도 3은 필터가 회동하는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 4는 도 3의 초기 상태를 0도라 정의하고, 필터(102)와 필터(110)가, -90도, +90도, +180도의 각각의 회전각에 위치한 상태에서의, 광선이 굴절하는 모습의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 5는 렌즈 회전각(-90°, 0°, +90°, +180°)에 따른, 수평 방향, 수직 방향의 광축각 변위량을 나타내는 모식도이다.
도 6은 렌즈 회전각 0도의 수직 방향(XZ 평면 상), 렌즈 회전각 180도의 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 광선이 크게 굴절하지 않는 이유를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 촬영 렌즈 앞에 필터를 설치한 예를 도시하는 모식도이다.
도 8은 필터를 겹친 경우의 광선 진동각 θ와, 필터 꼭지각 α, 필터 굴절률 n의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 수직 방향(XZ 평면 상), 수평 방향(YZ 평면 상)의 각각에 있어서, 필터의 면이 광선을 굴절시키는 파워를 화살표의 벡터로 나타낸 모식도이다.
도 10은 광축 진동각에 대하여 상세하게 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 실시 형태에 관한 광학 유닛을 이용하여, 파노라마 화상을 촬영하고 있는 모습을 도시하는 모식도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 관한 광학 유닛의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 관한 필터의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 14는 필터 회전각의 초기 상태를 0도라 정의하고, 필터가, -90도, +90도, +180도 회전한 상태에서의, 광선이 굴절하는 모습의 개략을 도시하는 모식도이다.
도 15는 제3 실시 형태에 관한 떨림 보정 방법을 설명하기 위한 특성도이다.
도 16은 제2 실시 형태에 관한 광학 필터의 구동 기구를 도시하는 모식도이다.
도 17은 제2 실시 형태에 관한 광학 필터의 구동 기구를 도시하는 모식도이다.
도 18은 광학 필터의 구동 기구에 있어서, 필터를 단면으로 도시한 모식도이다.
도 19는 광학 필터의 구동 기구에 있어서, 필터를 단면으로 도시한 모식도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

또한, 설명은 이하의 순서로 행하는 것으로 한다.

1. 제1 실시 형태(회전 필터에 의한 떨림 보정의 구성예)

2. 제2 실시 형태(광축 진동각을 일방향으로 하는 구성예)

3. 제3 실시 형태(회전 필터를 왕복 구동하는 구성예)

4. 필터를 회전시키는 구성예

<1. 제1 실시 형태>

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 광학 유닛(100)을 도시하는 모식도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 광학 유닛(100)은, 유리제의 필터(102) 및 필터(110)로 구성된다. 필터(102) 및 필터(110)의 외주는, 모두 광축(1000)(Z축)을 중심축으로 하는 원통면으로 되어 있다.

도 2는, 필터(102)를 도시하는 모식도이다. 도 2에 기초하여 필터(102)에 입사한 광의 굴절에 대하여 설명하면, 도 2의 좌측으로부터 입사한 광선(103)은, 필터(102)에서 굴절되어, 필터(2)의 우측으로부터 광축(1000)을 따른 광선(104)으로서 사출된다.

필터(102)의 광선(103)이 입사하는 면(105)은, 원통을 비스듬히 절단하여 얻어지는 평면이다. 또한, 광선(104)이 사출하는 면(106)은, 광축(1000)에 수직인 면이다. 도 2에 도시한 바와 같이 X, Y, Z 방향을 정의하고, 면(105)의 법선은 XZ 평면 상에 있는 것으로 한다. 필터(102)를 XZ 평면으로 절단한 경우, 면(105)의 절단선과 면(106)의 절단선은 평행이 아닌, 쐐기형이 된다.

한편, 필터(102)를 YZ 평면으로 절단한 경우, 면(105)의 절단선과 면(106)의 절단선은 평행이 된다. 이로 인해, 면(105)에 입사한 입사 광선(103)은, X 방향(XZ면을 따른 방향)으로는 굴절되지만, Y 방향(YZ면을 따른 방향)으로는 굴절되지 않고 곧게 진행한다. 그리고, 필터(102)를, 광축(1000)을 중심으로 하여 회동시키면, 광선의 굴곡 방향을 360도 방향으로 자유롭게 조정할 수 있다.

도 1에 있어서, 필터(102)와 필터(110)는 동일 형상의 것이고, 동일한 재질로 이루어진다. 도 1에 도시한 바와 같이, 필터(102)에 대하여, 광축(1000) 상의 점(123)에 대하여 점대칭이 되도록 필터(110)가 배치되어, 본 실시 형태에 관한 광학 유닛(100)이 구성된다. 필터(110)는, 원통을 비스듬히 절단하여 얻어지는 면(115)과 광축(1000)에 수직인 면(116)을 갖고 있다.

본 실시 형태에 관한 광학 유닛(100)은, 필터(102)로부터 출사한 광선을 필터(110)에 입사시키고, 필터(110)에서 다시 굴절시킨다. 상술한 바와 같이, 필터(102)를, 광축(1000)을 중심으로 하여 회동시키면, 광선의 굴곡 방향을 광축(1000) 둘레의 360도 방향으로 자유롭게 조정할 수 있다. 또한, 필터(110)에 대해서도 마찬가지로, 광축(1000)을 중심으로 하여 회동시키면, 광선의 굴곡 방향을 광축(1000) 둘레의 360도 방향으로 자유롭게 조정할 수 있다. 본 실시 형태의 광학 유닛(100)은, 이 성질을 이용하여, 필터(102)와 필터(110)를 서로 회동시킴으로써, 특정 방향으로만 입사 광선을 굴절시키도록 하고 있다.

도 3은, 필터(102) 및 필터(110)가 회동하는 모습을 도시하는 모식도이다. 여기서, 도 3은 기준이 되는 초기 상태를 나타내고 있고, 면(105)의 법선은 XZ 평면 상에 존재하고, 면(115)의 법선도 XZ 평면 상에 존재하고 있다. 이 상태에서는, 필터(102)의 면(105)과 필터(110)의 면(115)은 평행하다.

그리고, 본 실시 형태의 광학 유닛(100)에서는, 도 1에 나타낸 상태를 초기 상태로 하여, 필터(102)와 필터(110)는, 광축(1000)을 중심으로 하여, 역방향으로 같은 속도로 회전시킨다. 도 1에 도시한 바와 같이, 필터(102)는 화살표(111) 방향(Z축의 마이너스측(피사체측)으로부터 볼 때 시계 방향)으로 회전하고, 필터(110)는 화살표(112) 방향(Z축의 마이너스측(피사체측)으로부터 볼 때 반시계 방향)으로 회전한다.

도 4는, 도 3의 초기 상태를 0도라 정의하고, 필터(102)와 필터(110)가, -90도, +90도, +180도의 각각의 회전각에 위치한 상태에서의, 광선이 굴절되는 모습의 개략을 나타내고 있다. 도 4에 도시하는 수직 방향은, 도 1의 Y축 방향의 플러스측으로부터 광학 유닛(100)을 본 상태를 나타내고 있고, XZ 평면 상에서 광선이 굴절되는 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 도시하는 수평 방향은, 도 1의 X축 방향의 마이너스측으로부터 광학 유닛(100)을 본 상태를 나타내고 있고, YZ 평면 상에서 광선이 굴절되는 모습을 나타내고 있다. 또한, -90도, +90도, +180도의 회전각에 대해서는, 필터(102)의 회전 방향(도 3의 화살표(111) 방향)을 플러스 방향이라 한다.

필터(102)와 필터(110)는, 촬영 렌즈(124)의 전방측(피사체측)에 배치된다. 촬영 렌즈(124)는, 피사체상을 CCD, CMOS 센서 등의 촬상 소자(123)의 촬상면(결상면) 상에 결상시키는 렌즈이며, 1개 또는 복수의 광학 렌즈로 구성된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 촬영 렌즈(124)는, 광학 유닛(100)의 렌즈 광축(1000)에 대하여 촬영 렌즈(124)의 광축이 일치하도록 배치된다. 또한, 광학 유닛(100)은 촬영 렌즈(124)의 내부에 배치해도 되고, 이 경우, 광학 유닛(100)은 촬영 렌즈(124)의 복수의 광학 렌즈의 사이에 배치된다. 또한, 광학 유닛(100)은, 촬영 렌즈(124)와 촬상 소자(123)의 결상면 사이에 배치해도 된다. 어떠한 경우에 있어서도, 후술하는 광축 진동각을 발생시킬 수 있어, 떨림 보정을 행하는 것이 가능하다.

도 4에 도시한 바와 같이, 렌즈 회전각 0도의 경우, 수평 방향(YZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 XZ면 상에 있으므로, YZ 평면 상에서 광선은 굴절되지 않는다. 촬상 소자(123)의 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)의 방향으로부터 광학 유닛(100)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(216)이 된다.

렌즈 회전각 0도, 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 필터(102)와 필터(110)에 의해 광선은 XZ 평면 상에서 미소하게 굴절되지만, 후술하는 바와 같이 그 굴절량은 매우 작다. 이로 인해, 수직 방향에 있어서도, 촬상 소자(123) 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)과 평행으로 광학 유닛(100)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(215)이다.

렌즈 회전각 +90°의 경우, 수평 방향(YZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 YZ면 상에 있으므로, 필터(102)와 필터(110)에 의해 광선이 도시한 바와 같이 굴절된다. 이로 인해, 촬상 소자(123) 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)에 대하여 θ의 각도로 필터(102)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(218)이 된다. 렌즈 회전각 +90°, 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 YZ면 상에 있으므로, XZ 평면 상에서 광선은 굴절되지 않는다. 이로 인해, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)의 방향으로부터 광학 유닛(100)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(217)이다.

렌즈 회전각 +180°의 경우, 수평 방향(YZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 XZ면 상에 있으므로, YZ 평면 상에서 광선은 굴절되지 않는다. 이로 인해, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)의 방향으로부터 광학 유닛(100)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(220)이다. 렌즈 회전각+180°의 경우, 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 필터(102)와 필터(110)에 의해 구성은 미소하게 굴절되지만, 후술하는 바와 같이 그 굴절량은 매우 작다. 이로 인해, 수직 방향에 있어서도, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)과 평행하게 입사한 광선(219)이다.

렌즈 회전각 -90°, 수평 방향(YZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 YZ면 상에 있으므로, 필터(102)와 필터(110)에 의해 광선이 도시한 바와 같이 굴절된다. 이로 인해, 촬상 소자(123) 중앙에 도달하는 광선은, 광축에 대하여 θ의 각도로 필터(102)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(214)이다. 렌즈 회전각 -90°, 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 면(105) 및 면(115)의 법선이 YZ면 상에 있으므로, XZ 평면 상에서 광선은 굴절되지 않는다. 이로 인해, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달하는 광선은, 광축(1000)의 방향으로부터 광학 유닛(100)에 입사하여 촬영 렌즈(124)를 투과한 광선(213)이 된다.

도 5는, 렌즈 회전각(-90°, 0°, +90°, +180°)에 따른, 수평 방향, 수직 방향의 광축각 변위량을 나타내고 있다. 광축각 변위량은, 광학 유닛(100)에 의해 변위하는 촬영 렌즈(124)의 광축의 방향이다. 도 4에서 설명한 바와 같이, 예를 들어 +90°의 수평 방향에서는, 광축(1000)에 대하여 θ의 각도로 필터(102)에 입사한 광선(218)이 촬상 소자(123) 중앙에 도달한다. 이로 인해, 광학 유닛(100)을 사용하지 않고 촬영 렌즈(124)만을 사용한 경우에, 촬영 렌즈(124) 방향을 각도 θ만큼 경사시킨 경우와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 이 광축각 변위량을 떨림 각도 보정량으로서 떨림 보정을 행하는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.

도 5에 기초하여 광축각 변위량에 대하여 설명하면, 도 4에서 설명한 바와 같이, 수직 방향(XZ 평면 상)에 있어서는, 렌즈 회전각 -90°, 0°, +90°, +180°의 어느 것에 있어서도, 광학 유닛(100)에 입사한 광선은, XZ 평면 상에서는 굴절되지 않는다. 이로 인해, 도 5에 도시한 바와 같이, 수직 방향에서의 광축각 변위량은 회전각에 의하지 않고 항상 0이 된다.

한편, 수평 방향(YZ 평면 상)에서는, 필터(102), 필터(110)의 회동에 수반하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 광축각 변위량은 사인 커브를 그린다. 이로 인해, 광축각 변위량은 0°, +180°에서 0이 되고, -90°에서 최소값(-θ), +90°에서 최대값(θ)이 된다.

이와 같이, 본 실시 형태의 광학 유닛(100)에 따르면, 광축의 변위는, YZ 평면 상에서만 발생한다. 따라서, 도 5의 수평 방향의 도면에 도시한 바와 같이, 필터(102, 110)가 상대적인 회동에 따라서 광축의 방향을 가변시킴으로써, YZ 평면 상에만 광축의 방향을 변화시킬 수 있다. 이것을 이용하여, 촬영 렌즈(124) 및 광학 유닛(100)으로 이루어지는 광학계의 방향이 YZ 평면 상에서 이동한 경우에, 이동 방향과 반대 방향으로 광축의 방향을 변화시킴으로써, 광학계의 이동에 의한 촬상 소자(123) 상에서의 피사체의 움직임을 캔슬할 수 있어, 떨림 보정 등에 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 렌즈 회전각 0도의 수직 방향(XZ 평면 상), 렌즈 회전각 180도의 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 광선은 미소하게 굴절되지만, 크게 굴절되는 일은 없다. 이 점에 대하여, 도 6에 기초하여 설명한다. 도 6에 있어서, 피사체로부터 입사하는 물체 공간의 광선(215)은, 상술한 바와 같이 촬영 렌즈(124)의 광축 상을 지나, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달한다. 화살표의 방향으로 진행되는 광선(215)은, 필터(102)의 면(105) 상의 점(132)에서 필터(102)에 입사각 A1로 입사하고, 스넬의 법칙에 의해 출사각 A1'로 되어, 필터(102) 내를 진행한다. 그리고, 광선(215)은, 필터(102)의 면(106) 상의 점(131)에서 입사각 A2, 출사각 A2'로 출사한다. 그 후, 광선(215)은, 면(116) 상의 점(133)에서 입사각 A3, 출사각 A3'로 필터(110)에 입사한다. 그리고, 광선(215)은, 필터(110)의 면(115) 상의 점(134)에서 입사각 A4, 출사각 A4'로 출사한다.

도 6에 있어서, 직선(137)은 평면(105)의 법선, 직선(138)은 평면(105)의 법선, 직선(139)은 평면(116)의 법선, 직선(140)은 평면(115)의 법선이다. 평면(106), 평면(116)은 평행하고, 또한 촬영 렌즈(124)의 광축에 수직이다. 또한, 평면(105, 115)은 평행하고, 필터(102와 110)의 굴절률은 동일하다. 따라서, A2'=A3, A2=A3', A1'=A4이 되고, A1=A4'가 된다. 여기서, 법선(137)과 법선(140)은 평행하므로, 광선(215)과 촬영 렌즈(124)의 광축은 평행이 된다. 광선(215)과 촬영 렌즈(124)의 광축 사이에는, 약간의 광축 평행 어긋남(광축과 직교하는 방향의 어긋남)이 발생하는 경우가 있지만, 광축 평행 어긋남에 의한 화상 시프트는, 광축 각도 변화에 의한 화상 시프트보다 미소해진다. 특히, 풍경 등 비교적 원경을 촬영하는 경우에는, 광축 평행 어긋남에 의한 영향은 작다.

다음에, 렌즈 회전각 90도의 수평 방향(YZ 평면 상) 등에 있어서 광선이 휘는 경우의 원리를, 도 7에 기초하여 설명한다. 도 7은, 촬영 렌즈(124) 앞에, 필터(102)만을 설치한 경우를 나타내고 있다. 광선 L1은, 광축(1000)에 대하여 각도 θ로 필터(102)에 입사하고, 촬영 렌즈(124)의 광축 상을 진행하여, 촬상 소자(123)의 중앙에 도달한다. 필터(102)의 꼭지각을 α, 굴절률을 n으로 하면, 스넬의 법칙에 의해 이하의 식이 성립한다. 또한, n은 필터(102)의 굴절률이다.

1*sin(θ+α)=n*sinα

θ+α가 충분히 작은 값에서는, θ+α=n*α거 성립하므로, θ=α(n-1)이 된다. 예를 들어, n=1.5로 하고, α를 ±4도 변위시킨 경우, 광선 진동각 θ는 2도가 된다. 따라서, 도 4에 있어서의, 수평 방향 -90도, +90도에서는, 필터(102), 필터(110)의 꼭지각의 합을 α로 하면, 광축 진동각 θ=α(n-1)이 된다.

필터(102)와 필터(110)를 겹친 경우, 광선 진동각 θ는 도 7의 경우의 2배가 된다. 도 8은, 필터(102)와 필터(110)를 겹친 경우의 광선 진동각 θ와, 필터 꼭지각 α, 필터 굴절률 n의 관계를 설명하기 위한 모식도이다.

도 7과 마찬가지로, 좌측으로부터 우측으로 광이 진행하는 것으로 한다. 직선(1004)은 광축(1000)과 평행한 직선이다. 여기서, 스넬의 법칙에 의해, 이하의 식이 성립한다.

따라서, 수학식 2, 수학식 3으로부터, 이하의 식이 성립한다.

n*sinC2=n*sinC3'

따라서, C2, C3'는 90도 이하이므로,

C2=C3'이 된다.

또한, C1'-α=C2=C3'

α-C4=C2=C3'

따라서, C1'-α=α-C4가 된다.

수학식 1은,

sinC1=n*sin(2*α-C4)가 되고,

각도가 충분히 작은 경우,

로 된다.

또한, 수학식 4로부터,

sinC4=1/n*sinα가 되고,

각도가 충분히 작은 경우,

으로 된다.

수학식 5, 수학식 6으로부터,

C1=2*n*α-α

가 되고, 따라서, 진동각 θ=C1-α

θ=2α(n-1)

가 된다. n=1.5인 경우, θ=α가 된다.

도 4에 있어서의, 수평 방향 0도, +180도, 수직 방향 -90도, +90도에서는, 필터(102)의 면(105), 필터(110)의 면(115)의 광축 수직면에 대한 등고선은, 광축과 수직으로 되므로, 광선 진동각 θ는 0이 된다.

다음에, 도 9에 기초하여, 광축 진동각에 대하여 더 설명한다. 도 9는, 수직 방향(XZ 평면 상), 수평 방향(YZ 평면 상)의 각각에 있어서, 면(105), 면(115)이 광선을 굴절시키는 파워를 화살표의 벡터(광선 진동 벡터의 XZ 평면 상, YZ 평면 상의 성분)로 나타낸 것이다. 여기서, 면(105), 면(115)에 의한 광선의 굴절량은, XZ 평면 상, YZ 평면 상의 각각에 있어서의 면(105), 면(115)의 경사에 의해 결정된다.

수직(Y) 방향의 -45도에서는, 필터(102)의 면(105)과, 필터(110)의 면(115)은, 경사의 크기(광축 수직면에 대한 면(105)의 등고선을 그린 경우에, 그 등고선의 XZ면 상에서의 간격)는 같고 또한 역방향의 경사로 된다. 바꾸어 말하면, 필터(102)의 면(105)과, 필터(110)의 면(115)은, 광선을 굴절시키는 파워를 생각한 경우, 벡터는 반대이고, 스칼라는 동등하므로, Y 방향으로 광축을 구부리는 파워를 상쇄하므로, 수직(Y) 방향의 광선 진동각 θ는 0이 된다. 수직 Y 방향의 +45도 등도 마찬가지이며, 게다가 수직 방향의 모든 각도에서, 광선 진동각 θ는 0이 된다.

한편, 수평 X 방향의 -45도 등에서는, 필터(102)와 필터(110)에서 발생하는 광선을 휘게 하는 파워는, 벡터가 역방향에서 스칼라량은 상이하므로, 부의 방향으로 광선을 휘게 하는 파워가 남아, 부의 광선 진동각을 발생한다. 또한, 수평X 방향의 +45도, +90도 등에서는, 필터(102)와 필터(110)에서 발생하는 광축을 휘게 하는 파워는, 벡터가 역방향에서 스칼라량은 상이하므로, 정의 방향으로 광축을 구부리는 파워가 남아, 정의 광선 진동각을 발생한다.

도 10에 기초하여, 광축 진동각에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 10에서는, 렌즈 회전각에 대응한 필터(102, 110)의 광선을 굴절시키는 파워를 광선 진동 벡터로서 나타낸 것이다. 도 10에 있어서, 필터(102)의 광선 진동 벡터를 실선의 화살표로, 필터(110)의 광선 진동 벡터를 파선의 화살표로 나타내고 있고, 각각의 벡터는 광선을 굴절시키는 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 10은, Z축의 플러스 방향으로부터 본 상태를 나타내고 있고, 필터(102)의 회전에 수반하여, 필터(102)의 광선 진동 벡터인 실선의 화살표는 반시계 방향으로 회전하고, 360도로 1회전한다. 따라서, 0도에서는 시계의 12시의 위치에 있었던 실선의 광선 진동 벡터는, 지면 상 반시계 방향으로 회전하여 360도로 1회전한다.

한편, 필터(110)의 회전에 수반하여, 필터(110)의 광선 진동 벡터인 파선의 화살표는 시계 방향으로 회전하고, 360도로 1회전한다. 따라서, 필터(110)의 회전에 수반하여, 0도에서는 6시의 위치에 있었던 파선의 광선 진동 벡터는, 지면상 시계 방향으로 회전하고, 360도로 1회전한다.

따라서, 도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 2개의 벡터의 합인 광선의 종합 진동 벡터는, Y 방향으로부터 본 경우(XZ 평면 상)에서는 항상 서로 상쇄하고, 그 한편, X 방향으로부터 본 경우(YZ 평면 상)에서는 YZ 평면 상에서의 성분이 가산된다. 이에 의해, 수직 방향, 수평 방향의 각각에 있어서, 도 5에 나타낸 특성이 얻어진다. 필터 회전각 β(시계 12시 방향을 기준 0으로 하고, 필터(102)의 회전 방향을 플러스 방향으로 함)일 때, 수평 방향의 종합 진동각 γ는, 필터(102 및 110)의 최대 진동각을 각각 L로 하면, 이하의 (2)식으로 나타낼 수 있다.

도 11은, 본 실시 형태에 관한 광학 유닛(100)을 이용하여, 파노라마 화상을 촬영하고 있는 모습을 도시하는 모식도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 광학 유닛(100), 촬영 렌즈(124) 및 촬상 소자(123)가 일체로 구성된 카메라(500)를 팬 방향으로 이동하면서, 촬상 소자(123)로 화상을 취득한다.

이때, 떨림이 없는 파노라마 화상을 취득하기 위하여, 카메라(500)를 멈추지 않고 팬하면서 촬영한다. 카메라(500)의 프레임 레이트는, 1초 C매로 한다. 그리고, 1/C초간의 이동 각도가 θ1이 되도록 카메라를 팬시킨다. 여기서, 필터 회전각이 -90도 내지 +90도가 되는 동안의 광축 진동각 변위를 θ1로 하고, 또한 팬 방향과는 역방향으로 변위시킴으로써, 카메라(500)의 변위각이 광축 진동각에 의해 상쇄된다. 이로 인해, 카메라(500)를 팬시키면서, 도 11에 도시하는 각 화상 A, B, C의 중앙 위치 근방에서 셔터를 누름으로써, 떨림이 없는 파노라마 화상을 순차적으로 취득하는 것이 가능하다. 그리고, 카메라를 화살표 A1 방향으로 팬시키면서 화상 A, 화상 B, 화상 C…을 순차적으로 촬영한 후, 화상을 합성함으로써, 파노라마 사진을 구성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태의 구성에 따르면, 카메라(500)의 회전과 동기하여 필터(102, 110)를 회전시킴으로써, 카메라(500)를 정지시키지 않고 화상 A, B, C…를 순차적으로 촬영할 수 있다. 따라서, 1콤마마다 카메라(500)를 정지시킬 필요가 없으므로, 파노라마 화상의 촬영에 필요한 시간을 대폭으로 단축하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 예를 들어 망원 카메라로 광범위한 범위를 연속적으로 촬영함으로써, 원방의 영역의 파노라마 화상을 단시간에 취득하여 감시하는 등의 용도에도 적용 가능해진다. 또한, 카메라(500)를 1프레임마다 정지시킬 필요가 없기 때문에, 대형의 모터를 사용할 필요가 없고, 시스템을 간소하게 구성할 수 있음과 함께, 소비 전력을 저감시키는 것도 가능하다.

필터 회전각 +90도부터 -90도까지는, 카메라(500)의 팬 방향과 동일 방향으로 광축 변위가 일어나므로, 떨림을 보정할 수는 없다. 이로 인해, 필터 회전각 +90도 내지 -90도에 상당하는 카메라 프레임은 파노라마 화상에 사용하지 않고, 필터 회전각 -90도 내지 +90도에서 얻어진 화상끼리를 오버랩시켜 파노라마 화상을 생성한다. 그 후, 도 11에 도시한 바와 같이, 카메라를 역방향(화살표 A2 방향)으로 팬하는 경우에는, 필터 회전 방향은 바꾸지 않고, 필터 회전각 -90도 내지 +90도에 상당하는 카메라 프레임은 파노라마 화상에 사용하지 않고, 필터 회전각 +90도 내지 -90도에서 얻어진 화상끼리를 오버랩시켜 파노라마 화상을 생성한다.

이상과 같이, 카메라(500)의 이동에 동기하여 광학 유닛(100)을 회동시킴으로써, 카메라(500)의 이동에 수반하는 떨림을 보정할 수 있다. 따라서, 카메라(500)를 왕복 운동시켜 직사각형 파노라마 화상을 촬영하는 경우 등에 있어서, 떨림이 없는 화상을 취득할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 필터(102, 110)의 동일 방향의 회전 운동으로 떨림 보정이 가능해지고, 고주파의 진동에도 대응시키는 것이 가능해진다. 또한, 진동 파형은 정현파에 가까우므로, 무리없이 확실한 떨림 보정이 가능해진다. 또한, 필터(102, 110)의 회전에 의해 떨림 보정을 할 수 있으므로, 가동 기구부를 심플하게 하는 것이 가능해지고, 내구성의 향상, 비용 절감도 도모할 수 있다. 특히, 떨림 보정의 주류인 시프트 렌즈 방식은, 떨림 보정을 위하여, 렌즈를 직선 왕복 운동시킬 필요가 있고, 특히 고주파수에서의 제어가 곤란하였지만, 본 실시 형태에 따르면, 고주파의 진동에도 대응시킨 떨림 보정이 가능해진다.

또한, 카메라(500)를 계속 팬하면서 파노라마 화상을 촬영하는 경우에 있어서도, 필터(102, 110)를 회전 운동시킴으로써, 떨림 보정하는 것이 가능하고, 360도의 파노라마 촬영도 가능해진다.

또한, 자동차나 비행기 등의 이동체에 카메라를 설치하여, 주로 진행 방향과 직교한 방향의 경치를 촬영한 후, 화상을 덧붙여서 얻어진 광범위 화상을 이용할 때에도, 본 실시 형태에 의한 파노라마 촬영 기술을 적용함으로써, 고속 이동 촬영이 가능해져, 촬영 시간의 단축을 실현할 수 있다.

또한, 기존의 촬영 렌즈 앞에, 떨림 보정용 유닛으로서 광학 유닛(100)을 차후 부착할 수 있으므로, 다종의 렌즈에 떨림 보정 기능을 부가하는 것도 가능해진다.

<2. 제2 실시 형태>

다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태는, 파노라마 화상을 간단하게 취득하기 위하여, 카메라(500)를 멈추지 않고, 동일 방향으로 계속 팬하면서 촬영할 때에, 360도 파노라마를 연속해서 촬영하는 경우나, 차 등의 이동체로부터 밖의 풍경을 계속해서 찍는 경우 등에 특히 적합한 방법이다.

도 12는, 제2 실시 형태에 관한 광학 유닛(300)의 구성을 도시하는 모식도이다. 제2 실시 형태에 있어서의 광학 유닛(300)은, 필터(302)와 필터(310)의 중첩에 의해 구성된다. 도 13은, 필터(302)의 구성을 도시하는 모식도이다. 필터(302)는, 제1 실시 형태의 필터(102)를, 그 중심축을 지나고, 또한 중심축에 수직인 면에 대한 면(105)의 가장 높은 점 P를 지나는 평면으로 절단하고, 절단한 한쪽을 2개 준비하여, 서로 중심축에 대하여 경상 반전하여 절단면에서 접합한 것이다. 이로 인해, 필터(302)의 제1 면(피사체측의 면)은 경사의 방향이 다른 2개의 면(305)으로 구성된다. 필터(302)의 제2 면(306)은, 제1 실시 형태의 면(106)과 마찬가지로, 중심축에 대하여 수직인 면이다. 필터(310)의 형상은 필터(302)와 동일하고, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 필터(302)에 대하여, 중심축(1100) 상의 점(123)에서 점대칭이 되는 위치에 필터(310)가 배치되고, 본 실시 형태에 관한 광학 유닛(300)이 구성된다. 제1 실시 형태와 마찬가지로, 필터(302)는 화살표 (111) 방향으로 회전하고, 필터(350)는 역방향의 화살표(112)에 같은 속도로 회전한다.

도 14는, 필터 회전각의 초기 상태를 0도라 정의하고, 필터(302)와 필터(310)가, -90도, +90도, +180도 회전한 상태에서의, 광선이 굴절하는 모습의 개략을 나타내고 있다. 도 14에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에서는, 필터 회전축(1100)과 촬영 렌즈(124)의 광축(1000)은 평행하지만, 양자는 일치하고 있지 않고 소정 거리만큼 서로 오프셋하고 있다.

도 4와 마찬가지로, 도 14에 도시하는 수직 방향은, 도 12의 Y축 방향의 플러스측으로부터 광학 유닛(300)을 본 상태(XZ 평면에서의 단면)를 나타내고 있고, XZ 평면 상에서 광선이 굴절되는 모습을 나타내고 있다. 또한, 도 14에 도시하는 수평 방향은, 도 12의 X축 방향의 마이너스측으로부터 광학 유닛(300)을 본 상태(YZ 평면에서의 단면)를 나타내고 있고, YZ 평면 상에서 광선이 굴절되는 모습을 나타내고 있다.

광학 유닛(300)에 의한 광선의 굴절의 기본적인 원리는, 기본적으로는 제1 실시 형태의 광학 유닛(100)과 마찬가지이다. 제2 실시 형태에 관한 광학 유닛(300)에서는, 필터(302)의 회전에 의해 필터(302)의 접합면이 촬영 렌즈(124)의 광축을 통과하면, 촬영 렌즈(124)에 입사하는 광선이 통과하는 면이 2개의 면(305)의 사이에서 전환된다. 동시에, 필터(310)의 회전에 의해 필터(310)의 접합면이 촬영 렌즈(124)의 광축을 통과하면, 촬영 렌즈(124)에 입사하는 광선이 통과하는 면이 2개의 면(315)의 사이에서 전환된다.

이 전환은, -90도, +90도의 위치에서 발생하도록 구성된다. 이로 인해, -90도, +90도의 위치에 있어서, 제1 실시 형태의 광학 필터(100)의 필터(102) 및 필터(110)를 180도분만큼 순시에 회전시킨 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다.

제2 실시 형태에서는, 필터 회전축(1100)과 촬영 렌즈(124)의 광축(1000)을 오프셋하고 있지만, 필터(302, 310)의 회전에 수반하는 면(305)과 면(315)의 위치 관계(광선 진동 벡터)는, 제1 실시 형태의 면(105)과 면(115)의 관계와 마찬가지로 된다. 따라서, 제1 실시 형태에 있어서도 필터 회전축과 촬영 렌즈(124)의 광축을 오프셋해도 된다.

도 14에 도시한 바와 같이, 수직 방향(XZ 평면 상)에서는, 촬영 렌즈(124)에 입사하는 광선이 통과하는, 필터(302)의 제1 면(305)과 필터(310)의 제2 면(316)은, 역방향에서 Y 방향 성분에서는 동등한 경사가 되거나, 혹은 평행이 된다. 따라서, 벡터는 반대이며 스칼라는 동등하므로, Y 방향으로 광축을 꺾는 파워를 상쇄하므로, 광선 진동각 θ는 항상 0이 된다.

한편, 수평 방향에서는, 제1 실시 형태에서 설명한 원리에 의해, 필터(302), 필터(310)의 회전 각도에 따라서 광축이 굴절한다. 제1 실시 형태와 다른 것은, 광선 진동각 θ가, +90도를 경계로, 최대 플러스 변위량으로부터, 최소 마이너스 변위량이 되는 것이다. -90도에서도 마찬가지로, -90도를 경계로, 최대 플러스 변위량으로부터, 최소 마이너스 변위량이 되는 것이다. 이로 인해, 도 14에 도시한 바와 같이, 수평 방향의 광선 진동각 θ는, -90도에서 최소가 되어 +90도를 향하여 커지고, +90도를 초과하면 다시 최소가 되고, -90도(270도)를 향하여 점차 커지는 「톱니형」의 특성을 그린다.

도 11과 마찬가지로 파노라마 사진을 촬영하는 경우에는, 카메라(500)의 프레임 레이트를 1초 C매로 하면, 1/C초간의 이동 각도가 θ1이 되도록 카메라(500)를 팬시킨다. 필터 회전각 -90도 내지 +90도가 되는 동안의 광선 진동각 변위를 θ1로 하고, 또한 팬 방향과는 역방향으로 변위시킴으로써, 팬시키면서 연속 촬영한 프레임 전체에 있어서 떨림이 없는 화상을 얻는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 제1 실시 형태의 광학 필터(100)에서는, 필터 회전각 +90도로부터 -90도까지는, 카메라(500)의 팬 방향과 동일 방향으로 광축 변위가 일어나므로, 떨림을 보정할 수는 없었지만, 광학 필터(300)에서는, 항상 동일 방향으로 광축 변위가 일어나므로, 프레임간을 씨닝하지 않고, 연속해서 떨림이 없는 화상을 취득하는 것이 가능하다.

또한, 360도 파노라마 촬영을 행하는 경우, 등대의 조명과 같이, 카메라를 일정 속도로 계속해서 회전하면, 소정 각도마다 떨림이 없는 화상을 연속해서 계속해서 촬영하는 것이 가능하다. 또한, 카메라를 자동차등의 이동체에 탑재하고, 차밖을 촬영할 때도, 필터 회전 속도를 이동체의 속도에 동기시키면, 떨림이 없는 화상의 연속 취득이 가능하다.

<3. 제3 실시 형태>

제3 실시 형태에서는, 카메라를 손에 들거나, 혹은 어깨에 놓고 촬영하는 경우의 카메라의 떨림을 억제하기 위한 방법예, 혹은 감시 카메라 등을 구조물에 고정 설치한 경우에, 바람 등에 의한 구조물 진동에 기인하는 카메라 떨림을 억제하기 위한 방법예를 설명한다. 카메라를 손에 든 경우의 떨림을 억제하기 위한 광축 진동각은, 일반적으로, 약간 작은 손 떨림에서 0.014도 정도, 약간 큰 손 떨림에서는 0.028도 정도, 매우 큰 손 떨림에서는 0.056도 정도로 되어 있다. 또한, 수평 화각 1도 이하의 초망원 감시 카메라에서는, 떨림을 억제하기 위한 광축 진동각을 0.02도 정도로 설정하고 있는 예가 있다. 카메라를 손에 들거나, 또는 어깨에 놓고 촬영하는 경우, 혹은 감시 카메라 등을 구조물에 고정 설치한 경우에 필요한 광축 진동각은, 대략 0.1도 이하라고도 생각된다.

제3 실시 형태에서는, 이들 값에 기초하여, 필터를 왕복 회전 운동시킴으로써, 떨림 보정을 행하는 것이다. 도 15는, 제3 실시 형태에 관한 떨림 보정 방법을 설명하기 위한 특성도이다. 제1 실시 형태의 도 4와 마찬가지로 필터(102), 필터(110)를 구동하였을 때에, 도 15 중의 영역 B 내를 카메라 떨림의 보정 범위로 하여, 영역 B에서 필터(102), 필터(110)가 왕복 운동하도록 필터를 제어한다. 그리고, 이 왕복 구동에 의해, 예를 들어 0.1도 이하의 미소 각도의 떨림 보정을 행한다. 수평 방향뿐만 아니라, 수직 방향으로도 떨림 보정이 필요한 경우에는, 같은 구성으로 이루어지는 광학 필터(100)를, 다른 1세트 렌즈 앞에 설치하고, 2세트의 광학 필터(100)에 광선이 통과한 후, 촬영 렌즈(124)에 입사하도록 하면 된다. 그 경우, 1세트의 광학 필터(100)는 수평 방향의 떨림 보정을 행하고, 다른 1세트의 광학 필터(100)는 수직 방향의 떨림 보정을 행하므로, 광선 굴절의 작용 방향을 90도 상이하게 하여 배치한다.

<4. 필터를 회전시키는 구성예>

다음에, 상술한 광학 필터(300), 촬영 렌즈(124) 및 촬상 소자(123)를 구비하는 카메라에 있어서, 광학 필터(300)의 필터(302), 필터(310)를 회전시키는 구체적 구성에 대하여 설명한다. 도 16 및 도 17은, 일례로서 제2 실시 형태에 관한 광학 필터(300)의 구동 기구 및 촬영 렌즈(124)를 도시하는 모식도이다. 도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 광학 필터(300)의 필터(302)는 보유 지지 프레임(400)에 장착되어 있다. 또한, 필터(310)는 보유 지지 프레임(410)에 장착되어 있다. 또한, 필터(302) 및 필터(310)는, 회전축(1100)의 위치에서 샤프트(420)에 관통되어 있고, 샤프트(420)에 대하여 회동 가능하게 되어 있다. 또한, 보유 지지 프레임(400)의 외주에는 기어(402)가 설치되고, 보유 지지 프레임(410)의 외주에는 기어(412)가 설치되어 있다. 기어(402)에는 기어(430)가 결합하고, 기어(412)에는 기어(440)가 결합하고 있다. 또한, 촬영 유닛(450)은, 촬영 렌즈(124)와 촬상 소자(123)를 구비하고 있고, 촬영 렌즈(124)의 광축(1000)은 샤프트(420)에 대하여 소정량만큼 오프셋되어 있다.

이상과 같은 구성에 있어서, 기어(430), 기어(440)에는 모터(도시하지 않음)로부터의 구동력이 전달되어, 서로 역방향으로 회전한다. 이 경우에 있어서, 기어(430), 기어(440) 사이에 아이들 기어를 1개 삽입함으로써 1개의 모터로 기어(430), 기어(440)를 동일한 속도로 역회전시킬 수 있다. 이에 의해, 구동력은 기어(430)로부터 기어(402)로 전달되고, 또한 기어(440)로부터 기어(412)로 전달되어, 보유 지지 프레임(400)에 보유 지지된 필터(302)와 보유 지지 프레임(410)에 보유 지지된 필터(310)가 서로 역방향으로 회동한다.

도 18 및 도 19는, 필터(302) 및 필터(310)를 단면으로 나타낸 것이며, 도 18은, 0도 위치에서 X 방향의 플러스측으로부터 필터(302) 및 필터(310)를 본 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 19는, 90도 위치에서 X 방향의 플러스측으로부터 필터(302) 및 필터(310)를 본 상태를 나타내고 있다.

제1 실시 형태에 관한 광학 필터(100)를 구성하는 경우는, 필터(102)를 보유 지지 프레임(400)으로 보유 지지하고, 필터(110)를 보유 지지 프레임(410)으로 보유 지지한다. 그리고, 회전 중심으로 샤프트(420)를 형성하지 않고, 보유 지지 프레임(400) 및 보유 지지 프레임(410)의 외주를 회동 가능하게 보유 지지함으로써 광학 필터(100)를 구성할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 기어(430, 440)로부터의 구동력의 전달에 의해, 필터(102) 및 필터(110)를 역방향으로 회동할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해해야 할 것이다.

100, 300: 광학 유닛
102, 110, 302, 310: 필터
105, 106, 115, 116, 305, 306, 315, 316: 면
123: 촬상 소자
124: 촬영 렌즈
500: 카메라

Claims

회전축에 대하여 소정 각도로 교차하는 제1 면과, 상기 회전축에 대하여 직교하는 제2 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전하는 제1 광학 소자와,
상기 제1 광학 소자에 인접하여 배치되고, 상기 제1 광학 소자와의 사이의 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면 및 제2 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 제３면 및 제4 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 광학 소자와 역방향으로 회전하는 제2 광학 소자를 구비하는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 면은, 상기 회전축을 포함하는 경계면을 경계로 하여 상기 회전축에 대한 경사의 방향이 반전된 2개의 면으로 구성되고,
상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 상기 제4 면은, 상기 회전축 상의 상기 점에 대하여 상기 제1 면의 상기 2개의 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 2개의 면으로 구성되는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 소자는, 소정의 회전각의 범위에서 상기 회전축을 중심으로 한 왕복 운동을 행하는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축을 일치시킨 상태에서 배치되고, 상기 제1 및 제2 광학 소자를 통과한 광선을 상기 촬영 렌즈에 입사시키는, 광학 장치.
제2항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 오프셋된 상태에서 배치되고, 상기 제1 및 제2 광학 소자를 통과한 광선을 상기 촬영 렌즈에 입사시키는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 이동하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되는, 광학 장치.
제2항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈의 피사체측에 배치되고, 상기 촬영 렌즈가 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기되고, 상기 촬영 렌즈의 1프레임마다의 광축 방향의 변화량이, 상기 제1 및 제2 광학 소자가 180도 회전하였을 때의 광선 진동량과 일치하는, 광학 장치.
제1항에 있어서, 피사체상을 결상시키기 위한 촬상 렌즈의 피사체측의 전방부, 상기 촬상 렌즈의 결상면측의 후방부 또는 상기 촬상 렌즈의 내부에 배치되는, 광학 장치.
회전축에 대하여 소정 각도로 교차하는 제1 면과, 상기 회전축에 대하여 직교하는 제2 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 회전하는 제1 광학 소자와,
상기 제1 광학 소자에 인접하여 배치되고, 상기 제1 광학 소자와의 사이의 상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면 및 제2 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 제３면 및 제4 면을 갖고, 상기 회전축을 중심으로 하여 상기 제1 광학 소자와 역방향으로 회전하는 제2 광학 소자를 갖는 광학 소자와,
상기 광학 소자를 투과한 광선에 의한 피사체상을 결상시키기 위한 촬영 렌즈와,
상기 촬영 렌즈에 의해 피사체상이 결상되는 촬상면을 갖는 촬상 소자를 구비하는, 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 광학 소자의 상기 제1 면은, 상기 회전축을 포함하는 경계면을 경계로 하여 상기 회전축에 대한 경사의 방향이 반전된 2개의 면으로 구성되고,
상기 회전축 상의 점에 대하여 상기 제1 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 상기 제4 면은, 상기 회전축 상의 상기 점에 대하여 상기 제1 면의 상기 2개의 면과 점대칭의 위치 관계에 있는 2개의 면으로 구성되는, 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 제1 및 제2 광학 소자는, 소정의 회전각의 범위에서 상기 회전축을 중심으로 한 왕복 운동을 행하는, 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 일치하여 배치된, 촬상 장치.
제11항에 있어서, 상기 촬영 렌즈의 광축과 상기 회전축이 오프셋된 상태로 배치된, 촬상 장치.
제10항에 있어서, 이동하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 상기 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기된, 촬상 장치.
제10항에 있어서, 상기 촬영 렌즈의 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 상기 프레임마다 촬영을 행하는 주기와, 상기 제1 및 제2 광학 소자의 회전 주기가 동기된, 촬상 장치.
제11항에 있어서, 상기 촬영 렌즈의 광축의 방향을 회전하면서 프레임마다 피사체를 촬영하고, 1프레임마다의 광축 방향의 변화량이, 상기 제1 및 제2 광학 소자가 180도 회전하였을 때의 광선 진동량과 일치하는, 촬상 장치.