JP2008158233A - Blur correcting device and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブレ補正装置、及び光学装置に関する。 The present invention relates to a shake correction apparatus and an optical apparatus.
最近では、カメラなどの光学装置においては、手振れなどによるブレ画像を防止するために、像ブレ補正装置などのブレ補正装置が内蔵されている。この種のブレ補正装置では、固定部に対して可動部をスムーズに移動させるために、防振システムが配置されている。 Recently, an optical device such as a camera has a built-in blur correction device such as an image blur correction device in order to prevent a blur image due to camera shake or the like. In this type of shake correction apparatus, an anti-vibration system is arranged to smoothly move the movable part relative to the fixed part.
防振システムのような位置決め機構は、低速駆動時や定位置制御時では、摩擦抵抗の影響により制御性能が低下するため、摩擦の対策が重要になっている。摩擦が位置決め性能を悪化させる原因は以下の理由による。 In a positioning mechanism such as an anti-vibration system, the control performance deteriorates due to the influence of frictional resistance during low-speed driving or constant position control, and therefore, countermeasures against friction are important. The reason that the friction deteriorates the positioning performance is as follows.
物体が止まっている時にかかる静止時摩擦は値が大きく、押してもなかなか動き出さないが、一度、動き始めてれば、動いている間にかかる摩擦(動摩擦)は、静止時摩擦に比べて小さい。これを防振システムに当てはめると、静止時に駆動力をかけても加速せず、ある程度力をかけると、摩擦力を振り切るのに十分になって加速を開始する。このように、操作しても結果が出ない部分である不感帯がある。 The static friction when the object is stationary has a large value and does not start to move easily even when pressed. However, once it starts to move, the friction (dynamic friction) applied while moving is smaller than the static friction. If this is applied to the vibration isolation system, it will not accelerate even when a driving force is applied when it is stationary, and if a certain amount of force is applied, it will be sufficient to shake off the frictional force and start accelerating. In this way, there is a dead zone that is a portion where no result is obtained even if operated.
このような摩擦の非線形性は、制御誤差を招く原因である。摩擦は、位置、速度、環境など様々な動作条件よって変動するため、正確な解析と同定は非常に困難である。固体摩擦を小さくするための従来方法としては、空気静圧軸受けや磁気軸受けなどで非接触構造にすることや、グリスを塗るなどの方法が挙げられる。 Such non-linearity of friction is a cause of control errors. Since friction varies depending on various operating conditions such as position, velocity, and environment, accurate analysis and identification are very difficult. Examples of conventional methods for reducing solid friction include a non-contact structure using an aerostatic bearing or a magnetic bearing, or a method of applying grease.
しかしながら、非接触構造では、システムの大型化、重量増加、コストアップなどを招く。また、グリス等によって摩擦を少なくする方法では、低温時において粘性が大きくなり問題となる。 However, the non-contact structure causes an increase in system size, weight, and cost. Also, the method of reducing friction with grease or the like causes a problem that the viscosity increases at low temperatures.
そこで、従来の防振システムでは、可動部と固定部との摺動部に、鋼球などを配置し、摩擦を少なくするなどの対処はなされているが、光軸周り方向(θ方向)への回転を防ぐ回転止め(ガイド部の1種)などでは摩擦が発生していた。回転止めとは、撮像素子が回転をすることを防ぐ機構である。また、補正するアクチュエータがガイドで固定されている場合も摩擦が発生し、位置決め特性を悪化させる問題があった。 Therefore, in the conventional anti-vibration system, measures such as arranging a steel ball on the sliding part between the movable part and the fixed part to reduce friction are taken, but in the direction around the optical axis (θ direction). Friction has occurred in a rotation stopper (a kind of guide portion) that prevents the rotation of the roller. The rotation stopper is a mechanism that prevents the image sensor from rotating. Further, when the actuator to be corrected is fixed by a guide, there is a problem that friction is generated and the positioning characteristics are deteriorated.
なお、近年、レンズ交換式デジタルカメラなどでは、撮像素子のフィルタ表面にゴミが付着し、撮影した映像にゴミが写りこむなどの問題がある。このような問題に対し、圧電素子などをフィルタ前に配置し、振動でゴミを除去するシステムが実用化されている(特許文献1参照)。 In recent years, in an interchangeable lens digital camera or the like, there is a problem that dust adheres to the filter surface of the image sensor and the dust is reflected in the photographed image. To solve such a problem, a system in which a piezoelectric element or the like is disposed in front of a filter and dust is removed by vibration has been put into practical use (see Patent Document 1).
しかしながら、このように振動でゴミを除去する従来のシステムは、ブレ補正装置とは何ら関係のないものであった。
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、応答性良く可動部が移動し、良好な像ブレ補正が可能なブレ補正装置および光学装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a blur correction device and an optical device in which a movable part moves with good responsiveness and good image blur correction is possible.
上記目的を達成するために、本発明の第1の観点に係るブレ補正装置は、
撮像素子が備えられ固定部に対して相対移動可能な撮像素子ユニットと、
前記撮像素子ユニットに接触し、前記固定部に対する前記撮像素子ユニットの相対移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部を振動させる振動部とを含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a shake correction apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
An image sensor unit equipped with an image sensor and movable relative to the fixed portion;
A guide part that contacts the image sensor unit and guides the relative movement of the image sensor unit with respect to the fixed part;
And a vibration part that vibrates the guide part.
本発明の第1の観点に係るブレ補正装置では、固定部に対して撮像素子ユニットが相対移動する際に、振動部によりガイド部が振動され、そのため、いわゆるディザ効果により、摩擦抵抗が低減される。その結果、撮像素子ユニットの動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く撮像素子ユニットが素早く移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が良好になる。また、摩擦が少なくなるために、省エネルギーにも寄与する。 In the shake correction apparatus according to the first aspect of the present invention, when the imaging device unit moves relative to the fixed portion, the guide portion is vibrated by the vibration portion, and therefore, the frictional resistance is reduced by a so-called dither effect. The As a result, even when the image sensor unit starts to move or is driven at a low speed, the image sensor unit moves quickly with good responsiveness, the control error is small, and image blur correction is good. Moreover, since friction is reduced, it contributes to energy saving.
また、グリースなどの潤滑剤を用いないので、低温時においてグリースの粘性が大きくなり摩擦が大きくなるなどの問題もない。さらに、空気軸受や磁気軸受などの非接触構造を採用していないため、システムのコンパクト化を図ることができ、軽量であり、製造コストの低減も図ることができる。 Further, since a lubricant such as grease is not used, there is no problem that the viscosity of the grease increases and the friction increases at low temperatures. Furthermore, since a non-contact structure such as an air bearing or a magnetic bearing is not employed, the system can be made compact, lightweight, and the manufacturing cost can be reduced.
なお、ディザ効果とは、固体摩擦のある箇所に微小な高周波振動を与えることにより、見かけの摩擦を少なくできる現象である。 The dither effect is a phenomenon in which apparent friction can be reduced by applying minute high-frequency vibrations to a portion where solid friction exists.
好ましくは、前記振動部は、前記撮像素子ユニットを振動させることが可能な位置に備えられている。さらに好ましくは、前記振動部は、前記撮像素子ユニットを振動させ前記撮像素子ユニットに付着した塵埃を除去する塵埃除去部である。この場合には、単一の振動部により、塵埃除去機能と、ディザ効果とを持たせることができる。 Preferably, the vibration unit is provided at a position where the image sensor unit can be vibrated. More preferably, the vibration unit is a dust removing unit that vibrates the image sensor unit and removes dust attached to the image sensor unit. In this case, the dust removing function and the dither effect can be provided by a single vibrating portion.
好ましくは、前記振動部は、前記像ブレを補正するとき、前記撮像素子ユニットに付着した前記塵埃を除去するときよりも小さな振幅で振動する。塵埃除去時には、比較的に大きな振幅で振動させることで塵埃の除去が容易である。また、像振れ補正時には、比較的に小さな振幅で振動させることで、ディザ効果を高めることができる。 Preferably, the vibration unit vibrates with a smaller amplitude when correcting the image blur than when removing the dust attached to the imaging element unit. When removing dust, it is easy to remove dust by vibrating with relatively large amplitude. Further, at the time of image blur correction, the dither effect can be enhanced by vibrating with a relatively small amplitude.
好ましくは、前記振動部は、共振周波数帯域を有し、前記像ブレを補正するときには、前記共振周波数帯域外で振動する。塵埃除去時には、共振周波数で振動させることで塵埃の除去が容易である。また、像振れ補正時には、比較的に小さな振幅で振動させることで、ディザ効果を高めることができる。 Preferably, the vibration unit has a resonance frequency band, and vibrates outside the resonance frequency band when correcting the image blur. When removing dust, it is easy to remove dust by vibrating at the resonance frequency. Further, at the time of image blur correction, the dither effect can be enhanced by vibrating with a relatively small amplitude.
好ましくは、前記振動体は、前記撮像素子ユニットに付着した前記塵埃を除去するとき、前記共振周波数帯域内で振動する。塵埃除去時には、共振周波数で振動させることで塵埃の除去が容易である。 Preferably, the vibrating body vibrates within the resonance frequency band when the dust attached to the imaging element unit is removed. When removing dust, it is easy to remove dust by vibrating at the resonance frequency.
好ましくは、前記固定部に対して前記撮像素子ユニットを相対移動させる駆動部を含み、前記振動部は、前記駆動部が駆動する前から、あるいは同時に前記ガイド部を振動させる。前記駆動部が駆動する前から、あるいは同時に前記ガイド部を振動させることで、静止位置からの相対移動がスムーズになる。 Preferably, the driving unit includes a driving unit that moves the imaging element unit relative to the fixed unit, and the vibrating unit vibrates the guide unit before or simultaneously with the driving of the driving unit. Relative movement from the stationary position becomes smooth by vibrating the guide portion before the drive portion is driven or simultaneously.
好ましくは、前記振動部は、前記固定部と前記撮像素子ユニットとの相対移動速度が所定値以上であるとき、振動を停止する。前記固定部と前記撮像素子ユニットとの相対移動速度が所定値以上であるときは、比較的に摩擦が小さく、振動を加える必要が少ないからである。 Preferably, the vibration unit stops vibration when a relative movement speed between the fixed unit and the imaging element unit is equal to or higher than a predetermined value. This is because when the relative moving speed between the fixed portion and the image sensor unit is equal to or higher than a predetermined value, the friction is relatively small and it is not necessary to apply vibration.
本発明の第2の観点に係るブレ補正装置は、
光学系が備えられ固定部に対して相対移動可能な像ブレ補正光学系ユニットと、
前記像ブレ補正光学系ユニットに接触し、前記固定部に対する前記像ブレ補正光学系ユニットの相対移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部を振動させる振動部とを含むことを特徴とする。
The blur correction apparatus according to the second aspect of the present invention is:
An image blur correction optical system unit which is provided with an optical system and which can move relative to a fixed portion;
A guide portion that contacts the image blur correction optical system unit and guides the relative movement of the image blur correction optical system unit with respect to the fixed portion;
And a vibration part that vibrates the guide part.
本発明の第2の観点に係るブレ補正装置では、固定部に対して光学系ユニットが相対移動する際に、振動部によりガイド部が振動され、そのため、いわゆるディザ効果により、静摩擦係数が低減される。その結果、光学系ユニットの動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く光学系ユニットが移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が可能である。 In the shake correction apparatus according to the second aspect of the present invention, when the optical system unit moves relative to the fixed part, the guide part is vibrated by the vibration part. Therefore, the static friction coefficient is reduced by a so-called dither effect. The As a result, even when the optical system unit starts to move or is driven at a low speed, the optical system unit moves with good responsiveness, and its control error is small, and image blur correction can be performed.
また、グリースなどの潤滑剤を用いないので、低温時においてグリースの粘性が大きくなり摩擦が大きくなるなどの問題もない。さらに、空気軸受や磁気軸受などの非接触構造を採用していないため、システムのコンパクト化を図ることができ、軽量であり、製造コストの低減も図ることができる。 Further, since a lubricant such as grease is not used, there is no problem that the viscosity of the grease increases and the friction increases at low temperatures. Furthermore, since a non-contact structure such as an air bearing or a magnetic bearing is not employed, the system can be made compact, lightweight, and the manufacturing cost can be reduced.
本発明に係る光学装置は、上記のいずれかに記載の像ブレ補正装置を有する。 An optical device according to the present invention includes the image blur correction device described above.
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係るブレ補正装置の概略斜視図、
図2は図1に示すII−II線に沿う概略断面図、
図3はカメラの全体ブロック図、
図4〜図7は図1〜図3に示すブレ補正装置を含むカメラの制御方法を示すフローチャート図である。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a shake correction apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view taken along line II-II shown in FIG.
FIG. 3 is an overall block diagram of the camera.
4 to 7 are flowcharts showing a control method of the camera including the shake correction apparatus shown in FIGS.
図1および図2に示すように、本発明の一実施形態に係るブレ補正装置2は、撮像素子12が備えられ固定部6に対してX軸およびY軸方向に相対移動可能な撮像素子ユニット4を有する。固定部6は、図3に示すカメラボディ40に対して固定してある。撮像素子ユニット4は、カメラボディ40に対して着脱自在に取り付けられるレンズ鏡筒42に内蔵してある光学レンズ群48の光軸Z方向に対して垂直なX軸およびY軸方向に沿って移動自在に配置してある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1および図2に示すように、撮像素子ユニット4は、固定部6に対してX軸方向およびY軸方向に移動可能な可動板10を有する。可動板10の中央部上面には、撮像素子12が固定してあり、その上に、スペーサ13を介して光学ローパスフィルタ(OLPF)14が配置してある。撮像素子12は、その表面に照射された光学画像を電気信号に変換するための素子である。光学ローパスフィルタ(OLPF)14は、いわゆるモアレ現象を除去するために設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
光学ローパスフィルタ14の上には、シール部材16を介して透明なガラス板18が配置してある。シール部材16により、撮像素子12と光学ローパスフィルタ14との間、光学ローパスフィルタ14とガラス板18との間を密封している。すなわち、ガラス板18は、塵埃などが光学ローパスフィルタ14および撮像素子12に付着することを防止している。
A
本実施形態では、ガラス板18は、光学ローパスフィルタ14よりも、X軸方向に幅広く形成してあり、各側端部がシール部材16よりも飛び出しており、各側端部の下面には、圧電素子20が連結してある。圧電素子20の下面は、支持部22で支持されている。それぞれの支持部22は、防振シート24を介して可動板10に対して固定してある。防振シート24は、撮像素子12とシール部材16の間に塵などが入らないように密閉する部材である。また、圧電素子20の振動によりフレキのコネクタ接続部や撮像素子12と基板の接着、さらには位置検出センサのマグネット等に悪影響を与える可能性があるため、防振シート24は、それらの振動を伝わりづらくする機能もある。防振シート24は、ゴム製シートなどの弾性部材で構成してあるが、弾性を有する接着剤などでも良い。
In this embodiment, the
一対の支持部22のうちの一方には、ガイド部としてのガイドロッド8の第1軸8aが挿通するためのスライド孔が形成してあり、支持部22は、第1軸8aに沿って、Y軸方向に相対移動可能になっている。ガイドロッド8は、略L字形状に加工してあり、第1軸8aに対して垂直に折り曲げられた第2軸8bを有する。第2軸8bは、二つの支持部23,23に形成してある挿通孔を通り、これらの支持部23,23によりX軸方向に沿って相対移動自在に保持してある。これらの支持部23,23は、防振シート25を介して固定部6に対して固定してある。すなわち、撮像素子ユニット4は、固定部6に対して、ガイドロッド8により、X軸方向およびY軸方向の相対移動が案内され、しかも光軸Z方向周り(θ方向)の回転を防止している。
One of the pair of
固定部6は、撮像素子ユニット4の周囲四方を囲むように配置してあり、固定部6におけるX軸方向の一辺位置には、固定部6に対して、撮像素子ユニット4をX軸方向に移動させるための永久磁石26xを保持してあるヨーク30xが固定してある。永久磁石26xには、撮像素子ユニット4における可動板10に固定してあるコイル28xが向き合い、コイル28xへの電流制御により、可動板10を介して撮像素子ユニット4がX軸方向に移動制御されるようになっている。すなわち、コイル28xと永久磁石26xは、X軸方向移動手段としてのボイスコイルモータ(VCM)を構成している。なお、X軸方向移動手段としては、VCMに限定されず、その他のアクチュエータを用いることができる。
The fixing
また、固定部6におけるY軸方向の一辺位置には、固定部6に対して、撮像素子ユニット4をY軸方向に移動させるための永久磁石26yを保持してあるヨーク30yが固定してある。永久磁石26yには、撮像素子ユニット4における可動板10に固定してあるコイル28yが向き合い、コイル28yへの電流制御により、可動板10を介して撮像素子ユニット4がY軸方向に移動制御されるようになっている。すなわち、コイル28yと永久磁石26yは、Y軸方向移動手段としてのボイスコイルモータ(VCM)を構成している。なお、Y軸方向移動手段としては、VCMに限定されず、その他のアクチュエータを用いることができる。
Further, a
固定部6に対しての撮像素子ユニット4の相対移動位置を検出するために、固定部6には、位置センサ33が装着してある。位置センサ33は、ホール素子32を有し、そのホール素子32に対応する位置に、永久磁石34が可動板10の表面に装着してある。永久磁石34が可動板10と共にX軸およびY軸方向に移動することで、そのX軸およびY軸方向の移動量を位置センサ33が検出するようになっている。なお、位置センサ33としては、磁気式センサに限らず、PSD、光学式のセンサであっても良い。
In order to detect the relative movement position of the
次に、図1に基づき、カメラ全体について説明する。図1〜図3に示す撮像素子ユニット4を有するブレ補正装置2は、カメラボディ40の内部に、光軸Zに対して撮像素子ユニット4のガラス板18が垂直になるように配置される。ガラス位置18は、図2に示す光学ローパスフィルタ14および撮像素子12に対して平行である。
Next, the entire camera will be described with reference to FIG. The
図3に示すように、カメラボディ40には、レンズ鏡筒42が着脱自在に装着される。なお、コンパクトカメラなどでは、レンズ鏡筒42とカメラボディ40とが一体であるカメラもあり、本発明では、カメラの種類は特に限定されない。また、スチルカメラに限らず、ビデオカメラ、顕微鏡、携帯電話などの光学装置にも適用できる。以下の説明では、説明の容易化のために、レンズ鏡筒42とカメラボディ40とが着脱自在となる一眼レフカメラについて説明する。
As shown in FIG. 3, a lens barrel 42 is detachably attached to the
カメラボディ40の内部において、撮像素子ユニット4のZ軸方向の前方には、シャッタ部材44が配置してある。シャッタ部材44のZ軸方向の前方には、ミラー46が配置してあり、そのZ軸方向の前方には、レンズ鏡筒42に内蔵してある絞り部47および光学レンズ群48が配置してある。
In the
カメラボディ40には、ボディCPU50が内蔵してあり、レンズ接点54を介してレンズCPU58に接続してある。レンズ接点54は、カメラボディ40に対してレンズ鏡筒42を連結することで、ボディCPU50と、レンズCPU58とを電気的に接続するようになっている。ボディCPU50には、電源52が接続してある。電源52は、カメラボディ40に内蔵してある。
The
ボディCPU50には、レリーズスイッチ51、ストロボ53、表示部55、ジャイロセンサ70、EEPROM(メモリ)60、防振スイッチ62、防塵フィルタ駆動回路56、画像処理コントローラ59、AFセンサ72、防振追随制御IC74などが接続してある。画像コントローラ59には、インターフェース回路57を介して、撮像素子ユニット4の撮像素子12(図2参照)が接続してあり、撮像素子12にて撮像された画像の画像処理を制御可能になっている。
The
ボディCPU50は、レンズ鏡筒42との通信機能と、カメラボディ40の制御機能を有している。また、ボディCPU50はEEPROM60から入力された情報と、ジャイロセンサ70からの出力を受けて算出したブレの角度、焦点距離情報、距離情報から、防振駆動部目標位置を算出し、その防振駆動部目標位置を防振追従制御IC74へ出力する。また、ボディCPU50は、ジャイロセンサ70のセンサ出力を図示しないアンプを介してボディCPU50に入力し、ジャイロセンサ70の角速度を積分することによって、振れ角度を求める。
The
また、ボディCPUは、レンズ鏡筒42との装着が完全であるか否かの通信を行い、レンズCPU58から入力された焦点距離、距離情報とジャイロセンサから目標位置を演算する。レリーズスイッチ51が半押し時であれば、AE、AF、状況に応じて防振駆動等の撮影準備動作の指示を、レンズCPU58と、防振追従制御IC74とに出力する。全押し時にはミラー駆動、シャッター駆動、絞り駆動等の指示を出力する。
The body CPU communicates whether or not the lens barrel 42 is completely mounted, and calculates the target position from the focal length and distance information input from the
表示部55は、主として液晶表示装置などで構成され、出力結果やメニューなどを表示する。レリーズスイッチ51は、シャッター駆動のタイミングを操作するスイッチであり、ボディCPU50にスイッチの状態を出力し、半押し時にはAF、AE、状況により防振駆動を行い、全押し時には、ミラーアップ、シャッター駆動等を行う。
The
ミラー46は、構図決定の際にファインダーに像を映し出すためのもので、露光中は光路から退避する。ボディCPU50からレリーズスイッチ51の情報が入力され、全押し時にミラーアップ、露光終了後にミラーダウンを行う。不図示のミラー駆動部(例えばDCモータ)により駆動される。ミラー46には、サブミラー46aが連結してある。
The
サブミラー46aは、AFセンサに光を送るためのミラーであり、ミラーを通過した光束を反射してAFセンサに導く。このサブミラー46aは、露光中は光路から退避する。
The
シャッタ部材44は、露光時間を制御する機構である。ボディCPU50からレリーズスイッチ51の情報が入力され、全押し時にシャッター駆動を行う。不図示のシャッター駆動部(例えばDCモータ)により駆動される。
The
AFセンサ72は、オートフォーカス(AF)を行うためのセンサである。このAFセンサとしては、通常CCDが用いられる。防振スイッチ62は、防振ON、OFFの状態を撮像素子ユニットCPUに出力する。ジャイロセンサ70は、ボディに生じるブレの角速度を検出し、ボディCPU50に出力する。EEPROM60は、ジャイロセンサのゲイン値、角度調整値などの情報を有し、ボディCPUに出力する。
The
防塵駆動フィルタ駆動回路56は、図1および図2に示す圧電素子20に接続してあり、所定条件を満足する場合に、圧電素子20を、例えばZ方向(図2参照)に駆動し、ガラス板18を振動させ、ガラス板18の表面に付着している塵埃などを飛ばして除去する動作を行う。
The dust-proof drive
たとえば圧電素子20に周期的な矩形波もしくはサイン波等の電圧を印加する。圧電素子に負の電圧を印加するとガラス板はたとえば上側に凸に変形し、逆に正の電圧を印加すると下側に凸に変形する。このように防塵フィルタ駆動回路56を制御して圧電素子20に周期的な電圧を印加することにより、塵がガラス面から受けた慣性力が塵の付着力を上回るとガラス面から離れる。
For example, a voltage such as a periodic rectangular wave or sine wave is applied to the
圧電素子20の周期的な駆動は、低電圧でなるべく大きな振幅を得るために、ガラス板18の表面を共振させる振動数で圧電素子20を駆動させることが好ましい。共振する周波数は、形状と材質と支持の方法と振動モードによって決まる。ガラスを支持する部分では振幅0となる節位置にて支持するようにしている。
The periodic drive of the
また、防塵駆動フィルタ駆動回路56は、その他の所定条件を満足する場合には、圧電素子20を駆動し、ガラス板18を振動させて塵埃を除去するときよりも小さな微小振幅で、しかも、ガラス板18の共振周波数帯域外で振動させるようになっている。この振動により、圧電素子20の下部に連結してある支持部22を振動させる共に、ガイドロッド8および支持部23,23が振動し、そのため、いわゆるディザ効果により、ガイドロッド8と支持部22および23との摩擦抵抗が低減される。その結果、撮像素子ユニット4の動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く撮像素子ユニット4が移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が良好になる。また、摩擦が少なくなるために、省エネルギーにも寄与する。なお、防振時において共振させるほど大きな振幅は、位置決めに悪影響を与える可能性があるため、振動の振幅は、位置決め精度に影響を与えない程度に微小であることが好ましい。また、図示の実施例では、摩擦を低減させるための微小振動の方向がZ方向(撮像ユニット4の移動方向(X方向,Y方向)とは直交するZ方向)である。このように摩擦を低減させるための振動の方向と、撮像ユニット4の移動方向とを直交させることにより撮像ユニット4の位置決めを容易に行うことができる。
Further, the dustproof drive
防振追従制御IC74は、防振制御を行うためのICである。ボディCPU50から入力された防振駆動部目標位置と、位置検出部から入力された防振駆動部位置情報から、防振駆動部移動量を算出し、防振駆動ドライバ76へ出力する。すなわち、防振追随制御IC74には、位置センサ33からの撮像素子ユニットの位置信号が入力されると共に、ボディCPU50からの出力信号が入力される。ボディCPU50では、ジャイロセンサ70の出力を受けて算出したブレの角度、焦点距離エンコーダで検出された焦点距離情報、距離エンコーダ64で検出された距離情報などから、防振駆動部目標位置を算出し、その防振駆動部目標位置を防振追従制御IC74へ出力する。
The image stabilization
防振駆動ドライバ76は、防振駆動部を制御するためのドライバであり、防振追従制御ICから駆動量の入力を受けて、防振駆動部の駆動方向、駆動量を制御する。すなわち、防振駆動ドライバ76は、防振追従制御IC74からの入力情報に基づき、コイル28x,28yに駆動電流を流し、撮像素子ユニット4を固定部6に対してX軸およびY軸方向に移動させ、像ブレ補正制御を行う。
The image
図3に示すレンズ鏡筒42には、焦点距離エンコーダ66、距離エンコーダ64、絞り部47、絞り部47を制御する駆動モータ68、レンズCPU58、ボディ部とのレンズ接点54、及び、複数のレンズ群48が具備してある。レンズ接点54には、カメラボディ40からレンズ駆動系電源を供給するための接点と、レンズCPU58を駆動するためのCPU電源の接点とデジタル通信用の接点がある。
The lens barrel 42 shown in FIG. 3 includes a
駆動系電源およびCPU電源はカメラボディ40の電源52から供給され、レンズCPU58や駆動系の電源を供給している。デジタル通信用接点ではレンズCPU58から出力された焦点距離、被写体距離、フォーカス位置情報等のデジタル情報をボディCPU50に入力するための通信と、ボディCPU50から出力されたフォーカス位置や絞り量等のデジタル情報をレンズCPU58に入力するための通信を行う。ボディCPU50からのフォーカス位置情報や絞り量情報を受けてレンズCPU58がAF、絞り制御を行う。
Driving system power and CPU power are supplied from a
焦点距離エンコーダ66は、ズームレンズ群の位置情報より焦点距離を換算する。すなわち、焦点距離エンコーダ66は、焦点距離をエンコードし、レンズCPUに出力する。
The
距離エンコーダ64は、フォーカシングレンズ群の位置情報より被写体距離を換算する。すなわち、距離エンコーダ64は、被写体距離をエンコードし、レンズCPUに出力する。
The
レンズCPUは、カメラボディ40との通信機能、レンズ群48の制御機能を有している。レンズCPUには、焦点距離、被写体距離等が入力され、レンズ接点を介してボディCPU50に出力する。ボディCPU50からレンズ接点54を介して、レリーズ情報、AF情報が入力される。
The lens CPU has a communication function with the
次に、図4〜図7に基づき、本発明の一実施形態に係る制御のフローチャートについて説明する。まず図4に示すように、ステップS1にて、電源をオンにすると、次にステップS2では、バッテリーチェックを行う。次に、ステップS3では、バッテリーの残量チェックを行う。残量が不足している場合には、表示部55に警告表示を行い、S17へ行き、制御を終了する。ステップS3にて、残量がオーケーである場合には、ステップS6へ行き、ボディCPU50とレンズCPU58との通信を開始する。次に、ステップS7では、レンズ鏡筒42とカメラボディ40との連結が完全であるか否かをチェックし、そうでない場合には、ステップS8にて表示部55に警告を表示し、ステップS17にて制御を終了する。
Next, based on FIGS. 4-7, the flowchart of the control which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated. First, as shown in FIG. 4, when the power is turned on in step S1, a battery check is performed in step S2. Next, in step S3, the remaining battery level is checked. If the remaining amount is insufficient, a warning is displayed on the
ステップS7にて装着が完全である場合には、ステップS9にて、防塵動作を行う。すなわち、ボディCPU50からの駆動信号を受けて、防塵駆動フィルタ駆動回路56は、圧電素子20を駆動し、ガラス板18を振動させ、ガラス板18の表面に付着している塵埃などを飛ばして除去する動作を行う。
If the mounting is complete in step S7, a dustproof operation is performed in step S9. That is, upon receiving a drive signal from the
次に、ステップS10では、レンズCPU58とボディCPU50との信号のやりとりを行い、図5に示すように、ステップS11からステップS12へと移り、EEPROM60の情報をボディCPU50が読み取る。次に、ステップS13では、防振スイッチ62がオンになっているか否かを検出する。防振スイッチ62がオフの場合には、図7に示すステップS14へ行き、ステップS20〜S33に示す通常の撮像動作をおこなう。
Next, in step S10, signals are exchanged between the
すなわち、ステップS20では、半押しタイマーをリセットし、次に、ステップS21では、半押しタイマーがオンか否かを検出する。半押しタイマーがオンでない場合には、図4に示すステップS16へ行き、制御を終了する。図7に示すステップS21にて半押しタイマーがオンである場合には、ステップS22へ行き、レリーズスイッチ51が半押し状態になっているかを検出し、そうでない場合には、ステップS21へ戻り、半押し状態である場合には、ステップS23へ行き、半押しタイマーをリセットする。次に、ステップS24にて、距離を測定すると共に、測光処理を行い、ステップS25にて、焦点距離情報を取得する。
That is, in step S20, the half-press timer is reset, and then in step S21, it is detected whether the half-press timer is on. If the half-press timer is not on, the process goes to step S16 shown in FIG. 4 to end the control. If the half-press timer is on in step S21 shown in FIG. 7, the process goes to step S22 to detect whether the
その後、ステップS26にて、オートフォーカス動作を行い、ステップS27にて、レリーズスイッチ51が全押し状態かを検出する。全押し状態でない場合には、ステップS22に戻り、全押し状態である場合には、ステップS28にて、ミラー46をアップし、ステップS29にて絞り駆動を行い、ステップS30にて、シャッター44を開く。
Thereafter, an autofocus operation is performed in step S26, and it is detected in step S27 whether the
次に、ステップS31では、撮像素子12で撮像されたデータをボディCPU50に取り込み、ステップS32にて絞り47を解放し、ステップ33にて、ミラー46をダウンさせる。その後、ステップS34では、半押しタイマーがオフになっているか否かを検出し、オフになっていない場合には、図5に示すステップ35を通して、ステップS13に戻る。図7に示すステップS34にて半押しタイマーがオフと判断されれば、ステップS16へ行き、図4に示すステップS17で制御が終了する。
Next, in step S31, data captured by the
図5に示すステップS13にて、防振スイッチ62がオンと判断されれば、ステップS15へ行き、図6に示すステップS40〜S72に示す像ブレ補正制御時の撮像動作が行われる。ステップS40では、半押しタイマーがリセットされる。次に、ステップS41では、半押しタイマーがオンか否かを検出する。半押しタイマーがオンでない場合には、ステップS42へ行き、ブレ補正駆動制御が停止され、ステップS43では、角速度センサであるジャイロセンサ70がオフとなり、ステップS44では、ロック機構が解除され、ステップ16を通して、図4に示すステップS17へ至り、制御が中止される。
If it is determined in step S13 shown in FIG. 5 that the
ステップS41にて、半押しタイマーがオンである場合には、ステップS50へ行き、レリーズスイッチ51が半押し状態になっているかを検出し、そうでない場合には、ステップS41へ戻り、半押し状態である場合には、ステップS51へ行き、半押しタイマーをリセットする。次に、ステップS52にて、角速度センサであるジャイロセンサ70をオン状態とし、次に、ステップS53では、距離を測定すると共に、測光処理を行い、ステップS54にて、焦点距離情報を取得する。
In step S41, if the half-press timer is on, the process goes to step S50 to detect whether the
その後、ステップS55にて、オートフォーカス動作を行い、ステップS56にてロック機構を解除する。次に、ステップS57にて、図1および図2に示す圧電素子20を駆動し、ステップS58にて、撮像素子ユニット4をセンタリングするように、コイル28x、28yに電流を流し、固定部6に対して撮像素子ユニット4をX軸方向およびY軸方向に移動させ、ステップS59にて、ブレ補正駆動を開始する。
Thereafter, an autofocus operation is performed in step S55, and the lock mechanism is released in step S56. Next, in step S57, the
ブレ補正駆動に際しては、ステップS59にてブレ補正駆動を行う前に、ステップS57にて圧電素子20を駆動する。すなわち、図3に示す防塵駆動フィルタ駆動回路56は、ボディCPU50からの制御信号を受けて、圧電素子20を駆動し、ガラス板18を振動させて塵埃を除去するときよりも小さな微小振幅で、しかも、ガラス板18の共振周波数帯域外で振動させる。この振動により、圧電素子20の下部に連結してある支持部22を振動させる共に、ガイドロッド8および支持部23,23が振動し、そのため、いわゆるディザ効果により、ガイドロッド8と支持部22および23との摩擦抵抗が低減される。その結果、撮像素子ユニット4の動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く撮像素子ユニット4が移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が良好になる。また、摩擦が少なくなるために、省エネルギーにも寄与する。
In the blur correction drive, the
なお、固定部6に対する撮像素子ユニット4の相対移動速度を、位置センサ33などで検出し、その相対移動速度が所定値以上であるときには、圧電素子20による振動を停止するように制御しても良い。固定部6と撮像素子ユニット4との相対移動速度が所定値以上であるときは、比較的に摩擦が小さく、振動を加える必要が少ないからである。
Note that the relative movement speed of the
次に、ステップS60では、レリーズスイッチ51が全押し状態かを検出する。全押し状態でない場合には、ステップS50に戻り、全押し状態である場合には、ステップS61にて、ミラー46をアップし、ステップS62にて絞り駆動を行う。次に、ステップS63にて、撮像素子露光前に、コイル28x、28yに電流を流し、固定部6に対する撮像素子ユニット4の相対移動を行い、画像に対してのセンタリングを行い、ステップS64にて、シャッター44を開く。
Next, in step S60, it is detected whether the
次に、ステップS65では、撮像素子12で撮像されたデータをボディCPU50に取り込み、ステップS66にて絞り47を解放し、ステップ67にて、ミラー46をダウンさせる。その後、ステップS68では、ブレ補正制御を停止させ、ステップS69では、圧電素子20の駆動を停止し、ステップS70では、角速度センサであるジャイロセンサ70を停止し、ステップS71では、ロック機構を駆動させ、撮像素子ユニット4が固定部6に対して移動しないようにロックする。
Next, in step S65, data captured by the
次に、ステップS72では、半押しタイマーがオフになっているか否かを検出し、オフになっていない場合には、図5に示すステップ35を通して、ステップS13に戻る。図6に示すステップS72にて半押しタイマーがオフと判断されれば、ステップS16へ行き、図4に示すステップS17で制御が終了する。
Next, in step S72, it is detected whether or not the half-press timer is off. If not, the process returns to step S13 through
本実施形態では、通常動作ではゴミ除去システムに用いるための圧電素子20を用いて、ガラス板18の表面を振動させるだけでなく、像ぶれ補正制御に用いる防振システムにおける摩擦発生部であるガイドロッド8と支持部22,23とを振動させ、ディザ効果により摩擦を少なくすることで、防振制御の向上を図ることが可能となる。すなわち、撮像素子ユニット4の動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く撮像素子ユニット4が固定部6に対して素早く移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が良好になる。また、摩擦が少なくなるために、省エネルギーにも寄与する。
In this embodiment, in the normal operation, not only the surface of the
また、グリースなどの潤滑剤を用いないので、低温時においてグリースの粘性が大きくなり摩擦が大きくなるなどの問題もない。さらに、空気軸受や磁気軸受などの非接触構造を採用していないため、システムのコンパクト化を図ることができ、軽量であり、製造コストの低減も図ることができる。 Further, since a lubricant such as grease is not used, there is no problem that the viscosity of the grease increases and the friction increases at low temperatures. Furthermore, since a non-contact structure such as an air bearing or a magnetic bearing is not employed, the system can be made compact, lightweight, and the manufacturing cost can be reduced.
また、本実施形態では、圧電素子20は、例えば振幅、数10nm程度、例えば周波数は数10KHzまで可能であり、防振駆動ドライバ76の駆動周波数より極めて大きく、振幅が非常に微小であることから、防振駆動部の位置決め性能には大きな悪影響を与えず摩擦を少なくすることが可能である。防塵フィルタ回路部56では通常ゴミを振動で落とすために圧電素子20が共振する周波数を用いている。共振周波数は低電圧駆動でなるべく大きな振動を与えるために利用している。
In the present embodiment, the
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、コイル28x,28yを撮像素子ユニット4側に装着し、永久磁石26x,26yおよびヨーク30x,30yを固定部6に固定してあるが、その逆であっても良い。また、撮像素子ユニット4をX軸およびY軸方向に移動させるための手段としては、コイル28x,28yおよび永久磁石26x,26yからなるボイスコイルモータの代わりに、圧電素子、ステッピングモータ等でも良い。
For example, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、撮像素子ユニット4のガラス板18に付着した塵埃を除去するためにガラス板18を振動させるための圧電素子20と、ガイドロッド8、支持部22および23を振動させてディザ効果を発揮させる圧電素子20とが同一のもので構成し、部品点数の削減を図っている。しかしながら、本発明では、それに限らず、ガラス板18を振動させるための振動手段と、ガイドロッド8、支持部22および23を振動させてディザ効果を発揮させる振動手段とを別のもので構成しても良い。
In the above-described embodiment, the
また、本発明では、ディザ効果を持たせるための振動を付与するための振動手段としては、圧電素子20に限定されず、磁歪効果等を利用した素子や、その他の素子であってもよい。また、圧電素子20は、直接に支持部22に接触する構造に限定されず、金属等の振動を伝えやすい部材によって支持部22などの摩擦発生部に振動を与える構造でもよい。
In the present invention, the vibration means for applying the vibration for giving the dither effect is not limited to the
さらに本発明では、光学系を移動させることにより像ぶれを補正するタイプのブレ補正装置にも適用することが可能である。すなわち、たとえば図3に示すレンズ鏡筒42の固定部に対して相対移動可能な像ブレ補正光学系ユニット(図示省略)に接触し、固定部に対する像ブレ補正光学系ユニットの相対移動をガイドするガイド部(図示省略)を、図2に示すような圧電素子20などで振動させるように構成しても良い。
Furthermore, the present invention can also be applied to a blur correction device that corrects image blur by moving the optical system. That is, for example, the image blur correction optical system unit (not shown) that can move relative to the fixed portion of the lens barrel 42 shown in FIG. 3 is contacted to guide relative movement of the image blur correction optical system unit with respect to the fixed portion. The guide portion (not shown) may be configured to vibrate with a
このようなブレ補正装置では、固定部に対して光学系ユニットが相対移動する際に、圧電素子によりガイド部が振動され、そのため、いわゆるディザ効果により、静摩擦係数が低減される。その結果、光学系ユニットの動き始めや低速駆動時であっても、応答性良く光学系ユニットが移動し、その制御誤差が少なく、像ブレ補正が可能である。 In such a shake correction apparatus, when the optical system unit moves relative to the fixed portion, the guide portion is vibrated by the piezoelectric element, and thus the static friction coefficient is reduced due to a so-called dither effect. As a result, even when the optical system unit starts to move or is driven at a low speed, the optical system unit moves with good responsiveness, and its control error is small, and image blur correction can be performed.
2… ブレ補正装置
4… 撮像素子ユニット
6… 固定部
8… ガイドロッド
12… 撮像素子
18… ガラス板
20… 圧電素子
22,23… 支持部
26x,26y… 永久磁石
28x,28y… コイル
30x,30y… ヨーク
33… 位置センサ
40… カメラボディ
42… レンズ鏡筒
50… ボディCPU
56… 防塵フィルタ駆動回路
74… 防振追随制御IC
76… 防振駆動ドライバ
DESCRIPTION OF
56 ... Dustproof
76 ... Anti-vibration drive driver
Claims (10)
前記撮像素子ユニットに接触し、前記固定部に対する前記撮像素子ユニットの相対移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部を振動させる振動部とを含むことを特徴とする像ブレを補正するためのブレ補正装置。 An image sensor unit equipped with an image sensor and movable relative to the fixed portion;
A guide part that contacts the image sensor unit and guides the relative movement of the image sensor unit with respect to the fixed part;
An image blur correction apparatus for correcting image blur, comprising: a vibration unit that vibrates the guide unit.
前記振動部は、前記撮像素子ユニットを振動させることが可能な位置に備えられていることを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 1,
The vibration correcting device is provided with a position where the vibration unit can vibrate the image sensor unit.
前記振動部は、前記撮像素子ユニットを振動させ前記撮像素子ユニットに付着した塵埃を除去する塵埃除去部であることを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 2,
The vibration correcting device according to claim 1, wherein the vibration unit is a dust removing unit that vibrates the image sensor unit and removes dust attached to the image sensor unit.
前記振動部は、前記像ブレを補正するとき、前記撮像素子ユニットに付着した前記塵埃を除去するときよりも小さな振幅で振動することを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 3,
The vibration correcting device vibrates with a smaller amplitude when correcting the image blur than when removing the dust attached to the image sensor unit.
前記振動部は、共振周波数帯域を有し、前記像ブレを補正するときには、前記共振周波数帯域外で振動することを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to claim 4,
The vibration correcting device has a resonance frequency band, and vibrates outside the resonance frequency band when correcting the image blur.
前記振動体は、前記撮像素子ユニットに付着した前記塵埃を除去するとき、
前記共振周波数帯域内で振動することを特徴とするブレ補正装置 The blur correction device according to claim 5,
When the vibrating body removes the dust attached to the image sensor unit,
A shake correction apparatus that vibrates within the resonance frequency band.
前記固定部に対して前記撮像素子ユニットを相対移動させる駆動部を含み、
前記振動部は、前記駆動部が駆動する前から、あるいは同時に前記ガイド部を振動させることを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to any one of claims 1 to 6, wherein
A drive unit that moves the image sensor unit relative to the fixed unit;
The vibration correcting device is characterized in that the vibration unit vibrates the guide unit before or at the same time as the driving unit is driven.
前記振動部は、前記固定部と前記撮像素子ユニットとの相対移動速度が所定値以上であるとき、振動を停止することを特徴とするブレ補正装置。 The blur correction device according to any one of claims 1 to 7,
The vibration correcting device, wherein the vibration unit stops vibration when a relative movement speed between the fixed unit and the imaging element unit is a predetermined value or more.
前記像ブレ補正光学系ユニットに接触し、前記固定部に対する前記像ブレ補正光学系ユニットの相対移動をガイドするガイド部と、
前記ガイド部を振動させる振動部とを含むことを特徴とするブレ補正装置。 An image blur correction optical system unit which is provided with an optical system and which can move relative to a fixed portion;
A guide portion that contacts the image blur correction optical system unit and guides the relative movement of the image blur correction optical system unit with respect to the fixed portion;
And a vibration correcting unit that vibrates the guide unit.
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