JP3038134B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP3038134B2
JP3038134B2 JP7088503A JP8850395A JP3038134B2 JP 3038134 B2 JP3038134 B2 JP 3038134B2 JP 7088503 A JP7088503 A JP 7088503A JP 8850395 A JP8850395 A JP 8850395A JP 3038134 B2 JP3038134 B2 JP 3038134B2
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/58—Means for changing the camera field of view without moving the camera body, e.g. nutating or panning of optics or image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/48—Increasing resolution by shifting the sensor relative to the scene

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を用いる
撮像装置に関し、特に、固体撮像素子に入射する被写体
からの光の結像位置を、入射光軸にほぼ直交する受光面
内で、画素の配列方向にシフトさせて解像度を高める機
構部分の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＣＣＤなどの固体撮像素子は、
複数の画素が２次元マトリクスを構成するように配列さ
れ、画像の解像度は基本的に受光面内の画素数でほぼ決
定される。したがって高い解像度を得るためには、固体
撮像素子の画素数を増加させればよいけれども、現状で
は、画素数を多くするには技術面およびコスト面で限界
がある。
【０００３】図２５は、特開昭６０−５４５７６号公報
や特開昭６１−２５１３８０号公報などに開示されてい
る先行技術の原理を示す。被写体からの入射光の光軸１
００の途中に、平板状の屈折板１００ａを介在させる。
屈折板１００ａを、光軸１００に対して垂直な２点鎖線
で示す状態から角度θだけ傾斜させると、入射光１０１
は光軸１００に対して次の第１式で表されるシフト量Δ
だけずれる。
【０００４】 Δ＝ｔ・ｓｉｎθ〔１−｛√(１−ｓｉｎ2θ)／√(ｎ2−ｓｉｎ2θ)｝〕 …（１） ここでｔは屈折板１００ａの厚さ、ｎは屈折板１００ａ
の材料であるガラスの屈折率をそれぞれ表す。第１式か
ら、屈折板１００ａの傾斜角度θを変化させれば、被写
体からの入射光１０１の結像位置を、固体撮像素子の受
光面に対して、画素が配列されるたとえば水平方向と垂
直方向とに、それぞれ画素の配列ピッチ未満の微小距離
だけシフトさせることが可能である。入射光１０１をシ
フトさせて得られる複数枚の画像を画像メモリ上で合成
すれば、見かけ上固体撮像素子の画素数が増加したこと
になり、高い解像度の画像を得ることができる。
【０００５】図２６および図２７は、特開昭６１−２５
１３８０号公報の先行技術の構成を示し、図２６は側面
断面図、図２７は正面図をそれぞれ示す。ガラス等の材
料からなる透明な平板状の屈折板１００ａは、レンズ１
００ｂの光軸１００を横切るように、レンズ１００ｂと
固体撮像素子１００ｃとの間に配置されている。屈折板
１００ａは矩形状であり、各辺の中央部にそれぞれ断面
がＬ字状である支持部材１００ｄが取付けられ、各支持
部材１００ｄの長辺側にコイル１００ｅが固定されてい
る。支持部材１００ｄの短辺側には、これを一定の間隔
をあけて挟むように移動制限器１００ｆが配置される。
また、各コイル１００ｅに対しては、マグネット１００
ｍおよびヨーク１００ｙが近傍に配置される。移動制限
器１００ｆ、マグネット１００ｍおよびヨーク１００ｙ
は撮像装置本体のキャビネット側に固定される。コイル
１００ｅに流す電流によって、マグネット１００ｍとヨ
ーク１００ｙとの間で形成される磁気回路の磁束に対し
て電磁的な駆動力が発生し、各コイル１００ｅに対して
光軸１００に沿った方向に進退移動させる推力として作
用する。
【０００６】ここで、一つの角部を挟んで隣り合う一対
のコイル１００ｅを光軸１００の右方向に、残りの一対
のコイル１００ｅを光軸１００に沿う左方向にそれぞれ
駆動する場合を想定する。屈折板１００ａは、対向する
２つの角部のうち、一方の角部が光軸１００に沿って前
進し、他方の角部が後退する。屈折板１００ａの各辺に
取付けられている支持部材１００ｄの短辺は、それぞれ
移動制限器１００ｆに当接し、その結果屈折板１００ａ
が光軸１００に対して一定角度だけ傾斜する。特開昭６
０−５４５７６号公報の先行技術では、特開昭６０−２
５１３８０号公報のような電磁的なアクチュエータでは
なく、圧電素子をアクチュエータとして用いるけれど
も、基本的な構成は同様である。
【０００７】図２８は、たとえば特開平４−２１１２１
７号公報に開示されているジンバル機構素子の構成を示
す。この先行技術では、ジンバル機構素子を利用して２
次元的な光走査を行う。第１振動子２００は、枠体２０
１が一対の回転支持部２０２，２０３を有し、回転支持
部２０２，２０３の中央部分に反射ミラー２０４を装着
する。第２振動子２０５は枠体２０６および一対の回転
支持部２０７，２０８を有し、中央部に第１振動子２０
０を装着する。回転支持部２０２，２０３の回転軸と、
回転支持部２０７，２０８の回転軸とは直交する。第１
振動子２００および第２振動子２０５は、それぞれ独立
に静電気力によって各回転軸を中心として回転振動す
る。直交する２軸について回転振動している状態で反射
ミラー２０４に被写体からの入射光を当てると、反射光
の角度が変化し、光路を変更することができる。この構
成を応用すれば、図２５に示すような屈折を利用する場
合と同様に，固体撮像素子の解像度を高めることができ
る。
【０００８】図２９は、解像度を高める画面合成のため
の電気的構成を簡略化して示す。固体撮像素子の画素数
に対応する記憶容量を有するメモリ３０１〜３０４を用
意し、各メモリ３０１〜３０４には、４分割フレーム期
間Ｔ１〜Ｔ４の１期間毎に、結像位置をずらして撮像し
た画像を表す入力信号を切換えて、画像データを記憶さ
せる。メモリ３０５で各メモリ３０１〜３０４からの画
像データを合成すれば、横方向および縦方向に２倍ずつ
解像度を大きくした画像を、全体として１フレーム分、
得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図２６および図２７に
示す先行技術では、屈折板１００ａの傾斜角度θは、支
持部材１００ｄの短辺が移動制限器１００ｆに当接する
までの移動距離によって規制されるので、傾斜角度θが
一義的に決定されてしまい、解像度を自由に選択するこ
とが困難である。また短期間に屈折板１００ａを複数回
にわたって傾斜させる必要があるので、高速度で駆動す
るときには、移動制限器１００ｆと支持部材１００ｄと
の繰返しの接触によって摩耗が生じ、傾斜角度θの精度
が劣化するとともに、耐久性も損なわれるおそれがあ
る。しかも、接触時に騒音が発生し、駆動速度が大きく
なるのに伴って無視することができなくなる。
【００１０】図２８に示す先行技術では、１軸の振動子
を２枚使うことになるので部品点数が増え、構成が複雑
となるので組立性が悪くなる。また第１振動子２００を
第２振動子２０５に固定するために、第２振動子２０５
の重量が増し、結果的に慣性モーメント増による駆動推
力の増大を伴う。
【００１１】さらに別の構成として、ジンバル機構素子
の回転軸に対して、向かい合う一対のボイスコイルモー
タを設け、偶力を発生させて屈折板を傾ける構成が考え
られる。このような構成では、一対のボイスコイルモー
タの推力差によって、屈折板の垂直方向に振動が発生す
る。この振動ゲインが大きければ、制御方向の回転軸ま
わりに対する外乱となり、サーボ制御可能な帯域が小さ
くなってしまう。
【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたものである。本発明の目的は、比較的簡単な構
成であるにもかかわらず、解像度を自由に選定すること
ができ、高速駆動しても損傷を生じることがなく、高精
度の安定した動作を行うことができ、しかも騒音の発生
も少なくて耐久性に優れる撮像装置を提供することであ
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、被写体からの
光を集光するレンズと被写体を撮像する固体撮像素子と
の間に屈折板を配置し、屈折板を傾斜させて固体撮像素
子の入射光軸Ｚを固体撮像素子の配列方向にシフトさせ
て解像度を高める撮像装置において、内枠部および外枠
部を有し、内枠部内に前記屈折板が装着され、内枠部は
外枠部内に、入射光軸Ｚの方向に直交するＸ方向の回転
軸を中心として回転可能に支持され、外枠部は外部か
ら、入射光軸Ｚの方向およびＸ方向に直交するＹ方向の
回転軸を中心として回転可能に支持されるジンバル機構
素子と、ジンバル機構素子の内枠部と外枠部との間の回
転軸、および外枠部と外部との間の回転軸を挟んで対向
するようにそれぞれ配置され、入射光軸Ｚの方向に進退
移動可能な可動部が内枠部の周縁部に連接される一対ず
つ２組のボイスコイルモータと、を含むことを特徴とす
る撮像装置である。また本発明は、解像度の設定に応じ
て、前記屈折板の傾斜角度の目標値をそれぞれ異ならせ
た信号を発生する目標値発生手段と、屈折板の傾斜角度
を検出する角度検出手段と、目標値発生手段からの信号
の表す目標値と角度検出手段が検出する屈折板の傾斜角
度とを比較し、両者の差に応じて前記ボイスコイルモー
タを進退移動させる推力を制御する制御手段と、を備え
ることを特徴とする。さらに本発明は、被写体からの光
を集光するレンズと被写体を撮像する固体撮像素子との
間に屈折板を配置し、屈折板を傾斜させて固体撮像素子
の入射光軸を固体撮像素子の配列方向にシフトさせる撮
像装置において、前記屈折板が装着され、互いに直交す
る２方向の回転軸を中心として屈折板を回転可能に支持
する回転支持部が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成さ
れるジンバル機構素子と、ジンバル機構素子の各回転軸
を中心に相対するように、進退移動可能な可動部が屈折
板の周縁部にそれぞれ連接される複数のボイスコイルモ
ータとを含み、前記ジンバル機構素子の回転支持部は、
鼓形に形成されていることを特徴とする撮像装置であ
る。また本発明は、被写体からの光を集光するレンズと
被写体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置
し、屈折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体
撮像素子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、
前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
構素子と、ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対す
るように、進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそ
れぞれ連接される複数のボイスコイルモータとを含み、
解像度の設定に応じて、前記屈折板の傾斜角度の目標値
をそれぞれ異ならせた信号を発生する目標値発生手段
と、屈折板の傾斜角度を検出する角度検出手段と、目標
値発生手段からの信号の表す目標値と角度検出手段が検
出する屈折板の傾斜角度とを比較し、両者の差に応じて
前記ボイスコイルモータを進退移動させる推力を制御す
る制御手段とを備え、前記角度検出手段は、発光素子を
有し、発光素子から前記屈折板を透過または反射した光
が、前記固体撮像素子の被写体の撮像領域から外れた無
効領域に照射されるように設定され、無効領域に照射さ
れる光の位置から屈折板の傾斜角度を検出することを特
徴とする撮像装置である。また本発明は、被写体からの
光を集光するレンズと被写体を撮像する固体撮像素子と
の間に屈折板を配置し、屈折板を傾斜させて固体撮像素
子の入射光軸を固体撮像素子の配列方向にシフトさせる
撮像装置において、前記屈折板が装着され、互いに直交
する２方向の回転軸を中心として屈折板を回転可能に支
持する回転支持部が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成
されるジンバル機構素子と、ジンバル機構素子の各回転
軸を中心に相対するように、進退移動可能な可動部が屈
折板の周縁部にそれぞれ連接される複数のボイスコイル
モータとを含み、解像度の設定に応じて、前記屈折板の
傾斜角度の目標値をそれぞれ異ならせた信号を発生する
目標値発生手段と、屈折板の傾斜角度を検出する角度検
出手段と、目標値発生手段からの信号の表す目標値と角
度検出手段が検出する屈折板の傾斜角度とを比較し、両
者の差に応じて前記ボイスコイルモータを進退移動させ
る推力を制御する制御手段とを備え、前記屈折板の現在
の傾斜角度の下で得られた画像データと、その変更直前
の傾斜角度の下で得られた画像データとを比較し、画像
間で移動したベクトルを演算し、この演算結果に基づい
て前記目標値発生手段で発生される目標値を補正する信
号を出力する移動ベクトル検出手段を備えることを特徴
とする撮像装置である。また本発明は、被写体からの光
を集光するレンズと被写体を撮像する固体撮像素子との
間に屈折板を配置し、屈折板を傾斜させて固体撮像素子
の入射光軸を固体撮像素子の配列方向にシフトさせる撮
像装置において、前記屈折板が装着され、互いに直交す
る２方向の回転軸を中心として屈折板を回転可能に支持
する回転支持部が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成さ
れるジンバル機構素子と、ジンバル機構素子の各回転軸
を中心に相対するように、進退移動可能な可動部が屈折
板の周縁部にそれぞれ連接される複数のボイスコイルモ
ータとを含み、前記ジンバル機構素子の互いに直交する
２方向の回転軸の一方であるＸ軸方向の回転支持部の長
さをｚ、幅をｘ、およびＸ軸まわりの回転振動の共振周
波数をｆxとし、他方の回転軸であるＹ軸方向の回転支
持部の長さをＬ、幅をａ、およびＹ軸まわりの回転振動
の共振周波数をｆyとし、周波数ｆxと周波数ｆyとのう
ちで大きい方の周波数をｆmとしたとき、周波数ｆmは、 ２≦ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3≦１１（ｍ-2Ｈｚ-2）かつ ３≦ａ／（１０ｆm）2／Ｌ3≦１５（ｍ-2Ｈｚ-2） の範囲であることを特徴とする撮像装置である。また本
発明は、被写体からの光を集光するレンズと被写体を撮
像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈折板を
傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素子の配
列方向にシフトさせる撮像装置において、前記屈折板が
装着され、互いに直交する２方向の回転軸を中心として
屈折板を回転可能に支持する回転支持部が、屈折板の周
縁部に、それぞれ形成されるジンバル機構素子と、ジン
バル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、進退
移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接され
る複数のボイスコイルモータとを含み、前記各回転軸を
挟んで相対するボイスコイルモータのうち、少なくとも
一方の推力を可変にする調整手段を設けることを特徴と
する撮像装置である。また本発明は、被写体からの光を
集光するレンズと被写体を撮像する固体撮像素子との間
に屈折板を配置し、屈折板を傾斜させて固体撮像素子の
入射光軸を固体撮像素子の配列方向にシフトさせる撮像
装置において、前記屈折板が装着され、互いに直交する
２方向の回転軸を中心として屈折板を回転可能に支持す
る回転支持部が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成され
るジンバル機構素子と、ジンバル機構素子の各回転軸を
中心に相対するように、進退移動可能な可動部が屈折板
の周縁部にそれぞれ連接される複数のボイスコイルモー
タとを含み、前記ボイスコイルモータは、ムービングコ
イル形であって、コイルの移動方向に垂直な断面形状が
半円状であることを特徴とする撮像装置である。
【００１４】
【作用】本発明に従えば、ジンバル機構素子は、内枠部
と外枠部とを有し、屈折板は内枠部に装着され、内枠部
と外枠部との間はＸ方向の回転軸で、外枠部と外部との
間はＹ方向の回転軸で、それぞれ回転可能に支持され
る。Ｘ方向およびＹ方向は互いに直交し、かつ入射光軸
Ｚにも直交する。一対ずつ２組のボイスコイルモータが
ジンバル機構素子の互いに直交する２方向の回転軸を中
心に相対してそれぞれ配置され、各ボイスコイルモータ
の可動部が内枠部の周縁部に連接されているので、ボイ
スコイルモータを駆動して、可動部の光軸方向の進退移
動量に応じて屈折板の傾斜角度が決まる。可動部の進退
移動量を調整することによって撮像素子の受光面上の結
像位置を移動させ、結像位置を異ならせることができる
ので、解像度を自由に選択することができる。屈折板を
高速度で進退移動させても屈折板やジンバル機構素子が
他の部材に接触することがないので、耐久性が高く、傾
斜角度の精度は長期にわたって安定する。しかも騒音が
発生することもない。さらに、内枠部と外枠部とを組合
せるジンバル機構素子によって構成されるので、部品点
数が削減され、構成の簡略化が可能となる。
【００１５】また本発明に従えば、解像度の設定に応じ
て屈折板の傾斜角度を制御することができるので、解像
度を可変にすることができ、ユーザの利便性が向上す
る。
【００１６】さらに本発明に従えば、回転支持部は、鼓
形に形成されているので、回転性が損なわれずに、ジン
バル機構素子の光軸方向についてのばね定数を高くする
ことができる。これによって外乱の発生を抑制すること
ができ、高精度の制御が可能である。
【００１７】また本発明に従えば、角度検出手段は発光
素子を有し、発光素子から角度検出用の光を照射する。
屈折板を透過または反射した光は、固体撮像素子の被写
体の撮像領域から外れた位置に、撮像用の画素としては
使用しない受光素子が配置されて形成される無効領域を
利用して受光する。角度検出手段には、発光素子からの
光を受光するための専用の受光素子を別途設ける必要が
ないので、撮像素子を小形化することができ、コストダ
ウンを図ることができる。
【００１８】また本発明に従えば、移動ベクトル検出手
段によって、屈折板の現在の傾斜角度の下で得られる画
像データと、その変更直前の傾斜角度の下で得られる画
像データとを比較して、画像間で移動したベクトルを演
算し、この演算結果に基づいて目標値を補正する。これ
によって、アクチュエータの経時変化に対しても常に補
償されることとなり、長期にわたって安定した動作が可
能となる。
【００１９】また本発明に従えば、回転支持部の形状
を、回転振動の共振周波数が適切な範囲になるように選
定するので、回転支持部の回転性を損なわずに、良好な
サーボ特性が得られる。
【００２０】また本発明に従えば、回転軸に対して向か
い合うボイスコイルモータが偶力を発生させて屈折板を
傾斜させるので、２つのボイスコイルモータに推力差が
あれば、屈折板の垂直方向に振動が発生する。しかしな
がら、少なくとも一方のボイスコイルモータの推力を制
御して、振動の共振ゲインを低くすることができるの
で、広い帯域のサーボ特性を得ることができ、安定した
制御を行うことが可能である。
【００２１】また本発明に従えば、ボイスコイルモータ
がムービングコイル形であり、コイルの移動方向に垂直
な断面形状が半円状であるので、円弧側を外側に配置し
て、ボイスコイルモータ間に充分な空間をあけることが
できる。この空間内に固体撮像素子を配置し、撮像装置
を全体として小形に形成することができる。
【００２２】
【実施例】図１は、本発明の一実施例による撮像装置の
屈折板を傾斜させるアクチュエータの部分を示す斜視図
であり、図２はその分解斜視図である。屈折板１は、ガ
ラスやアクリル樹脂等の透明な素材から平板状に形成さ
れ、平面形状は矩形である。慣性モーメントなどのイナ
ーシャを小さくするために、できるだけ軽量であること
が望ましい。ジンバル機構素子２は、高弾性率の金属製
薄板にエッチング処理などを施すことによって一体的に
形成され、それぞれ矩形の枠状をした内枠部２ａと外枠
部２ｂとを有する。内枠部２ａと外枠部２ｂとのそれぞ
れ対向する辺の中点を通って互いに直交する仮想的な２
軸をＸ軸およびＹ軸とする。内枠部２ａと外枠部２ｂと
の間ではＸ軸上の両端側の左右位置、および外枠部２ｂ
の外側ではＹ軸上の両端側の前後位置に、それぞれ回転
支持部２ｃｘ，２ｃｙが設けられる。各回転支持部２ｃ
ｘ，２ｃｙは、内枠部２ａおよび外枠部２ｂの各幅より
も充分に細く形成される。これによって、ジンバル機構
素子２は、各回転支持部２ｃｘ，２ｃｙの各断面中心を
通るＸ軸およびＹ軸を回転中心とした２軸回転の自由度
を有することになる。
【００２３】内枠部２ａおよび外枠部２ｂには、内側補
強板３および外側補強板４がそれぞれ接着固定される。
各補強板３，４は、合成樹脂あるいは軽量な金属から成
り、内枠部２ａおよび外枠部２ｂにそれぞれ合致した形
状を有している。各補強板３，４の厚さは、ジンバル機
構素子２の厚さよりも充分に大きく設定される。ジンバ
ル機構素子２の内枠部２ａおよび内側補強板３内に、屈
折板１が嵌入されて固定される。
【００２４】このようにジンバル機構素子２に各補強板
３，４を固定することによって、ジンバル機構素子２が
補強されるとともに、ジンバル機構素子２に対してＸ軸
およびＹ軸を中心とした回転以外の運動の自由度が拘束
される。このため、ジンバル機構素子２のばね性は、も
っぱら回転支持部２ｃｘ，２ｃｙの形状と剛性によって
決定される。なお回転支持部２ｃｘ，２ｃｙの詳細な設
計方法については後述する。
【００２５】なお、Ｘ軸およびＹ軸の交点を通り、両軸
に直交する軸をＺ軸とすると、図１および図２では、屈
折板１の上方位置に、被写体からの反射光を集光するレ
ンズがその光軸をＺ軸に一致させて配置される。またＺ
軸の下方側には、ボイスコイルモータ（以下、「ＶＣ
Ｍ」と略称することもある。）５が配置され、さらにそ
の下方位置には固体撮像素子が、Ｚ軸に受光面が直交し
て横切るように、配置される。補強板３，４をできるだ
け軽量にしておけば、Ｘ軸およびＹ軸まわりのイナーシ
ャは小さくなり、ボイスコイルモータ５の推力が小さく
て済むので好都合である。Ｙ軸上に形成される２つの回
転支持部２ｃｙの両端側は、撮像装置のキャビネット６
に連結されている。
【００２６】ボイスコイルモータ５は、Ｚ軸を中心とし
てＸ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ一対設けられてい
る。Ｘ軸を挟んで設けられているものを５ｘ、Ｙ軸を挟
んで設けられているものを５ｙとそれぞれ表記し、総称
するときには参照番号「５」で示すこととする。各ボイ
スコイルモータ５は、本実施例では、ムービングコイル
形（ＭＣ形）のものであり、図３に示すような構成を有
する。ボイスコイルモータ５の可動部は、ボビン７とそ
の基端部の外周に巻回されるコイル８とによって構成さ
れる。各ボイスコイルモータ５のボビン７およびコイル
８は、被写体からの反射光が屈折板１を通って固体撮像
素子に入射するのを妨げないように、断面視状態が半円
状となるように形成されている。コイル８は、マグネッ
ト９およびヨーク１０，１１によって形成される磁気回
路内の磁気キャップ中に懸架される。マグネット９およ
びヨーク１０は、ボビン７およびコイル８に対応して半
円弧状であり、ヨーク１１は中心に半円柱部を有する。
ヨーク１１の中心の半円柱部は、ボビン７の基端部に挿
通される。この磁気回路によって、図３中に矢印で示す
磁路が形成される。４つのボイスコイルモータ５は、半
円状の円弧側がそれぞれ外側となるように配置され、内
部に空間が形成される。
【００２７】各ボイスコイルモータ５のボビン７は、内
側補強板３の各辺の中点位置に接着固定される。したが
って、Ｘ軸に沿って一対のボイスコイルモータ５ｙが、
Ｙ軸に沿って一対のボイスコイルモータ５ｘがそれぞれ
配置される。互いに対向する一対のボイスコイルモータ
５ｘまたは５ｙのコイル８に、互いに逆向きの電流を流
して駆動する場合を想定する。一方のボビン７は、ヨー
ク１１に沿って上昇し、他方のボビン７はヨーク１１に
沿って下降する。この結果、内側補強板３に偶力が加わ
り、ジンバル機構素子２が各回転支持部２ｃｘまたは２
ｃｙを回転中心として回転し、屈折板１がＸ軸またはＹ
軸を中心としてそれぞれ傾斜される。なおボイスコイル
モータ５は、本実施例のようにＭＣ形であることが、全
体を軽量にするために好ましいけれども、ムービングマ
グネット形（ＭＭ形）など他の形式を使用することも可
能である。
【００２８】図４は、図１〜図３で示したアクチユエー
タ部分を駆動する制御回路部の構成を示す。コントロー
ラ１９から目標値発生器２０に対してモード制御信号が
与えられる。目標値発生器２０は、入力されたモード制
御信号に基づいて、屈折板１のＸ軸およびＹ軸をそれぞ
れ中心とした回転角度の目標値を発生する。Ｘ軸回転角
度信号発生器２１ｘ，２１ｙは、目標値発生器２０から
のＸ軸またはＹ軸の回転角度の目標値に基づいて、図５
（ａ）または図５（ｂ）に示すようなＸ軸またはＹ軸に
関する一定周期の波形を持つＸ軸またはＹ軸回転角度信
号をそれぞれ発生する。比較回路２２ｘ，２２ｙは、Ｘ
軸またはＹ軸回転角度信号発生器２１ｘ，２１ｙからの
制御目標となる回転角度信号と、屈折板１のＸ軸または
Ｙ軸まわりの回転角度の検出信号とを比較し、両者の偏
差を表す信号をそれぞれ出力する。増幅器２３ｘ，２３
ｙは、比較回路２２ｘ，２２ｙからの出力信号をそれぞ
れ増幅する。位相補償回路２４ｘ，２４ｙは、増幅器２
３ｘ，２３ｙからの出力信号の位相補償をそれぞれ行
い、発振を防止する。Ｘ軸またはＹ軸ドライバ２５ｘ，
２５ｙは、Ｘ軸またはＹ軸まわりの回転用の各ボイスコ
イルモータ５ｘ，５ｙをそれぞれ駆動する。角度検出器
２６は、屈折板１のＸ軸およびＹ軸まわりの回転角度を
検出し、検出信号を比較回路２２ｘ，２２ｙにそれぞれ
与える。
【００２９】コントローラ１９から、たとえば２倍の高
解像度を設定するモード制御信号が入力される場合を想
定する。目標値発生器２０からは、図５に示すような屈
折板１のＸ軸およびＹ軸をそれぞれ中心とする各々の回
転角度の目標値ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２をそれぞれ発生
する。ここで固体撮像素子の水平方向および垂直方向の
各画素ピッチをそれぞれＰｘ，Ｐｙとする。２倍高解像
度の画像を得るには、被写体からの入射光の結像位置を
水平方向にＰｘ／２、垂直方向にＰｙ／２だけそれぞれ
シフトする必要がある。一方の目標値ｘ１，ｙ１をたと
えば０とすれば、他方の目標値ｘ２，ｙ２は、前述の第
１式から，次の第２式の関係を満たす角度θに基づいて
与えられる。
【００３０】 Ｐｘ／２,Ｐｙ／２＝ｔ・sinθ〔１−{√(１−sin2θ)／√(ｎ2−sin2θ)}〕 …（２） Ｘ軸に関する目標値ｘ１，ｘ２は、Ｘ軸回転角度信号発
生器２１ｘに、Ｙ軸に関する目標値ｙ１，ｙ２は、Ｙ軸
回転角度信号発生器２１ｙにそれぞれ与えられる。Ｘ軸
回転角度信号発生器２１ｘは、目標値発生器２０からの
目標値ｘ１，ｘ２に基づいて、図５（ａ）に示すような
Ｘ軸に関する一定周期の波形を持つＸ軸回転角度信号を
出力する。同様に、Ｙ軸回転角度信号発生器２１ｙは、
目標値発生器２０からの目標値ｙ１，ｙ２に基づいて、
図５（ｂ）に示すようなＹ軸に関する一定周期の波形を
持つＹ軸回転角度信号を出力する。なお、Ｘ軸回転角度
信号およびＹ軸回転角度信号の両波形は、位相が互いに
９０度ずれている。このようにすることによって、４つ
の位置に移動を繰返す場合の各軸の駆動周波数を最も低
くすることができ、その結果消費電力の低減を図ること
ができる。
【００３１】各Ｘ軸およびＹ軸の回転角度信号発生器２
１ｘ，２１ｙから、図５（ａ），（ｂ）に示したような
回転角度信号が発生されると、比較回路２１ｘ，２１ｙ
では、この制御目標となる回転角度信号と、角度検出器
２６から出力されるＸ軸およびＹ軸に関する回転角度検
出信号とを比較し、両者の差信号を出力する。これらの
差信号は増幅器２３ｘ，２３ｙで増幅された後、位相補
償回路２４ｘ，２４ｙを経由してＸ軸およびＹ軸の各ド
ライバ２５ｘ，２５ｙに入力される。ドライバ２５ｘ，
２５ｙは、互いに対向する一対のボイスコイルモータ５
ｘまたは５ｙのコイル８に互いに逆向きの電流を流して
駆動する。これによって、屈折板１がＸ軸まわりおよび
Ｙ軸まわりにそれぞれ傾斜され、この傾斜角度が角度検
出器２６で検出される。その検出出力が比較回路２２
ｘ，２２ｙに入力されるので、屈折板１の回転角度が目
標角度ｘ１，ｘ２，ｙ１，ｙ２に一致するようにそれぞ
れフィードバック制御される。
【００３２】図５の繰返し周期の１サイクルは、屈折板
をＸ軸まわりとＹ軸まわりでそれぞれ２つの角度位置、
したがって合計４つの回転角度の組合わせ位置に設定す
るのに要する時間である。すなわち、１サイクル中のＴ
１の期間では（ｘ１，ｙ１）、Ｔ２の期間では（ｘ２，
ｙ１）、Ｔ３の期間では（ｘ１，ｙ２）、Ｔ４の期間で
は（ｘ２，ｙ２）の角度になるようにそれぞれ設定され
る。そして、Ｔ１〜Ｔ４の各期間毎に固体撮像素子で被
写体を撮像した画像出力を、図２９で示したようにメモ
リに書込み、各メモリからの４画面分のデータを合成す
ることによって、水平および垂直方向にそれぞれ約２倍
の解像度を有する画像が得られることになる。
【００３３】同様に、４倍高解像度を設定するモード制
御信号が入力される場合には、固体撮像素子の水平方向
および垂直方向の各画像ピッチＰｘ，Ｐｙに対して、Ｐ
ｘ／４，Ｐｙ／４を単位として結像位置をシフトする必
要がある。１サイクル中には、屈折板１をＸ軸まわりと
Ｙ軸まわりとでそれぞれ４つの角度位置、したがって合
計１６の回転角度の組合わせ位置となるように設定す
る。そして、固体撮像素子で被写体を撮像した１６画面
分のデータを合成すれば、水平および垂直方向にそれぞ
れ約４倍の解像度を有する画像が得られる。
【００３４】またコントローラ１９から、通常モードの
制御信号が入力される場合には、目標値発生器２０から
は、一定の回転角度の目標値ｘ，ｙが出力される。この
ため、屈折板１の傾斜角度の変更はなく、一定角度に保
持される。たとえば、目標値ｘ＝０，ｙ＝０とすれば、
屈折板１は、光軸（Ｚ軸）に対して直交した状態で保持
される。したがって、画像の合成処理は行われず、固体
撮像素子で撮像された画像がそのまま出力される。
【００３５】次に、図４に示すアクチュエータ部分を駆
動する制御回路で使用されている角度検出器２６の具体
的な構成について説明する。図６は角度検出器２６の配
置状態を示す側面図であり、図７は角度検出器２６の受
光部を光入射側から見た正面図である。なお図６では、
上下方向がＺ軸方向、左右方向がＹ軸方向、紙面に垂直
な方向がＸ軸方向にそれぞれ一致しているものとする。
この角度検出器２６は、発光部２７および受光部２８を
有する。発光部２７は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の
発光素子から成る。受光部２８は、４つのホトトランジ
スタ等の受光素子２９ａ〜２９ｄを有し、いわゆる４分
割ホトデイテクタとして構成される。
【００３６】発光部２７は、屈折板１がＺ軸と交わる中
心位置に所定の角度φで入射されるような光を発生する
ように配置される。受光部２８は、発光部２７からの光
の屈折板１による反射光路上に配置される。これらの発
光部２７と受光部２８とは、撮像装置のキャビネットの
一部に固定される。なお、発光部２７からの光を受光部
２８に効率よく入射させるためには、光路上に集光レン
ズやコリメータレンズを設けることが好ましい。
【００３７】屈折板１が傾斜されずに光軸（Ｚ軸）に対
して直交する角度に位置している場合を想定すると、発
光部２７からの光は、図７に１点鎖線で示すように受光
部２８の４つの受光素子２９ａ〜２９ｄに対して均等に
照射される。左右一対の受光素子２９ａ，２９ｂの検出
出力の和信号をＸ１、他の左右一対の受光素子２９ｃ，
２９ｄの検出出力の和信号をＸ２、上下一対の受光素子
２９ａ，２９ｄの検出出力の和信号をＹ１、他の上下一
対の受光素子２９ｂ，２９ｃの検出出力の和信号をＹ２
とすると、各差信号（Ｘ１−Ｘ２）、（Ｙ１−Ｙ２）は
いずれも０となる。
【００３８】この状態から、屈折板１がたとえばＸ軸ま
わりに回転したとすると、発光部２７からの光は、受光
部２８の各受光素子２９ａ〜２９ｄに対して均等に照射
されなくなり、左右一対の受光素子２９ａ，２９ｂの検
出出力の和信号Ｘ１と、他の左右一対の受光素子２９
ｃ，２９ｄの検出出力の和信号Ｘ２とは、値がそれぞれ
異なるようになる。したがって両者の差を取った差信号
（Ｘ１−Ｘ２）は０とはならず、回転角度に応じた検出
出力が得られる。
【００３９】なお、上述の角度検出器２６は、屈折板１
で反射された発光部２７からの光を受光部２８で受光す
るようにしているけれども、図８で示すように、発光部
２７と受光部２８とを屈折板１を挟む状態に配置し、発
光部２７から屈折板１を透過して入射する光を受光部２
８で受光するようにするような構成も可能である。この
場合には、角度検出器２６が介在されることによって、
固体撮像素子に入射する被写体からの光が遮られないよ
うに、発光部２７と受光部２８との幾何学的な配置関係
が調整される。
【００４０】上述の角度検出器２６は、受光部２８を固
体撮像素子とは別個に設けているけれども、固体撮像素
子そのものを受光部として用いることも可能である。図
９は、専用の受光部を設けるのを省略して、固体撮像素
子を受光部とした場合の構成を示す。固体撮像素子３０
は、水平方向および垂直方向に沿ってそれぞれ受光素子
３１，３２，…，３９ａ〜３９ｄがマトリクス状に配置
されて画素を形成しており、被写体からの光は、破線で
示す境界線４０で囲まれた撮像領域４１にのみ入射さ
れ、境界線４０の外側の領域は撮像に直接関与しない無
効領域４２となっている。無効領域４２は、一般的には
オプチカルブロックとよばれる。オプチカルブロック部
の受光素子は、アルミニウム等をコーティングして遮光
されており、撮像領域４１の画素の出力と無効領域４２
の画素の平均出力との差分を取ることで、固体撮像素子
３０の温度や湿度などによる環境の影響を補正すること
ができる。なおオプチカルブロックの画素は、１水平ラ
インあたり２０〜４０程度あり、前述したように実際は
オプチカルブロック部の受光素子全体からの平均を出せ
ばよいので、２素子ほどセンサとして使用しても大きな
弊害は生じない。ただし通常の固体撮像素子３０では、
オプチカルブロック部の受光素子は遮光されているた
め、予めマスキング等の処理を施しておいて、遮光され
ないような領域を設けておく必要がある。
【００４１】このようにして形成される無効領域４２の
一部を構成する受光素子３９ａ〜３９ｄを受光部とし、
発光部２７からの光が屈折板１を透過してこの受光素子
３９ａ〜３９ｄの位置４３に入射するように、光学系を
調節する。この実施例の場合も、受光素子３９ａ〜３９
ｄの受光量をそぞれ検出することによって、前述した受
光部２８と同様に、屈折板１の傾斜角度を検出すること
ができる。しかも、発光部２７からの光を受光するため
の専用の受光部２８を別途設ける必要がなくなるので、
撮像装置の小形化とコストダウンとを図ることができ
る。
【００４２】なお角度検出器２６としては、反射式ホト
インタラプタや非接触変位センサ、あるいは屈折板１に
遮光用のフラグを設けて透過形のホトインタラプタを使
用し、屈折板１の変位を測定して角度に換算することも
可能である。
【００４３】図１０は、本発明のさらに他の実施例によ
るジンバル機構素子の形状を示す。本実施例で、図１お
よび図２に示す実施例と対応する部分には同一の参照符
を付し、説明を省略する。図１および図２に示すジンバ
ル機構素子では、回転支持部２ｃｘ，２ｃｙはいずれも
平面視状態で幅が一定の長方形となっているけれども、
図１０に示すような鼓形とするのが一層好ましい。なお
鼓形とは、図１０に示すように、中央部の幅が両端に比
較して滑らかに減少するような形状をいうものとする。
【００４４】このような形状が好ましい理由は、Ｘ軸ま
わりおよびＹ軸まわりの回転成分に対して、両軸に直行
するＺ軸方向の振動は不要であり、外乱となるけれど
も、鼓形にすれば、Ｚ軸まわりの不要な振動が発生する
のを抑えることができるからである。単純には、図１お
よび図２に示した長方形の各回転支持部２ｃｘ，２ｃｙ
の長さＬを短くして、ばね定数を高めればよいけれど
も、回転支持部の長さＬが極端に短いと、逆にねじり剛
性が大きくなって、屈折板１をＸ軸まわりおよびＹ軸ま
わりに回転する上で大きな駆動力が必要となる。これに
対して、回転支持部を鼓形とすれば、ねじり剛性を大き
くすることなく、等価的に長さＬを短くしてばね定数を
大きくすることができる。これによって屈折板１をＸ軸
まわりおよびＹ軸まわりに比較的小さい駆動力で回転す
ることができ、Ｚ軸方向の不要振動を押えるこができ
る。このような鼓形の形状は、ジンバル機構素子２を金
属製とすれば、エッチング処理で容易に成形できるの
で、コストアップ分は極めて僅かですむ。
【００４５】次に、回転支持部２ｃｘ，２ｃｙの詳細な
設計方法について説明する。図１および図２、または図
１０に示す実施例で制御性の良好なサーボ特性は、図１
１にボード線図として示される。図１１において、縦軸
が回転振動系のゲイン（ｄＢ）で、横軸が周波数（Ｈ
ｚ）をそれぞれ示す。５０ａで示すピークは、ジンバル
機構素子２の回転支持部２ｃｘ，２ｃｙにおける回転振
動の共振を示し、周波数は４３Ｈｚである。５０ｂで示
すピークはＺ軸方向の振動の共振を示し、周波数は４３
０Ｈｚである。つまり５０ａのピークの共振周波数の１
０倍の共振周波数のピークが５０ｂである。これから、
Ｚ軸方向の振動の共振周波数は、回転支持部における回
転振動における共振周波数の１０倍以下であれば、ゲイ
ン余裕１０ｄＢ以下となり、不安定な制御となることが
判る。したがってＺ軸方向の振動の共振周波数を、回転
振動の共振周波数の１０倍を超えるようにすることがで
きるような全体の構造を必要とする。
【００４６】それぞれの振動の共振周波数と、以上の事
情とを考慮し、共振周波数のパラメータである回転支持
部の形状を或る範囲内とすれば、上述の条件を満たし、
サーボ制御の安定性を得ることが可能となる。このよう
な回転支持部の形状と共振周波数との関係について、基
本的な考え方を、回転振動の共振周波数と発生する最大
剪断応力とを求めるための長方形断面のねじりの例につ
いて示す。
【００４７】図１２に示す直方体５１の幅をｘ、厚さを
ｙ、長さをｚ、ヤング率をＥ、ポアソン比をν、ねじり
角をαとし、ｘ≧ｙの場合について説明する。直方体５
１の断面に垂直な軸を中心にねじりを加えるときに必要
とするねじりモーメントＴの近似式は、弾性学から次に
示す第３式で表される。回転振動のばね定数をＫとする
と、Ｔ＝αＫとなり、回転振動の共振周波数ｆは慣性モ
ーメントＩと回転振動のばね定数Ｋから第４式のように
表される。またねじり角αのとき発生する最大剪断応力
σの近似式は弾性学から第５式で表される。ｘ＜ｙの場
合には、第３式、第４式および第５式のｘとｙとを入換
えることによって表される。
【００４８】
【数１】
【００４９】Ｚ軸方向の振動の共振周波数を求めるため
に、長方形断面柱の撓み例について以下に示す。図１３
は、図１１の２つの直方体５１によって質量ｍを有する
質量体５２を支えている状態を示す。この質量体５２に
力Ｆを加えるときに撓む量をｄとする。弾性学より力Ｆ
は次の第６式によって表される。このとき撓み方向のば
ね定数をＬとすると、Ｆ＝Ｌｄとなる。したがってばね
定数Ｌは次の第７式によって表される。
【００５０】
【数２】
【００５１】次に、本構成のジンバル機構素子のＺ軸方
向について、振動のモデルを図１４に示すように、質量
ｍ1，ｍ2をそれぞれ有する質量体５３，５４と、ばね定
数Ｌ1，Ｌ2をそれぞれ有するばね５５，５６から構成さ
れる連成ばねとに置換えると、共振周波数は次の第８式
で表される。
【００５２】
【数３】
【００５３】以上のことから、ジンバル機構素子の回転
支持部の共振周波数を、長方形断面柱のねじりと撓みと
の関係式から表現する。このときａ≧ｙとａ≦ｙとの場
合、もしくはｘ≧ｙとｘ≦ｙとの場合について関係式が
異なるため、まずａ≧ｙおよびｘ≧ｙの場合について説
明し、ａ≦ｙおよびｘ≦ｙの場合については後に説明を
行う。
【００５４】図１５は、図２におけるジンバル機構素子
２の構造を示す。図１５（ａ）は平面図、図１５（ｂ）
および（ｃ）はＸ軸およびＹ軸の回転支持部２ｃｘ，２
ｃｙの拡大斜視図をそれぞれ示す。Ｘ軸を中心とする回
転支持部２ｃｘにおいて幅をｘ、厚みをｙ、長さをｚ、
回転支持部２ｃｘを中心とした回転の慣性モーメントを
Ｉx とする。またＹ軸を中心とする回転支持部２ｃｙに
おいて幅をａ、厚みをｙ、長さをＬ、回転支持部２ｃｙ
を中心とした回転の慣性モーメントをＩy とする。また
外枠部２ｂの質量をｍ1、内枠部２ａの質量をｍ2、ジン
バル機構素子２の支持部のヤング率をＥ、ポアソン比を
ν、或る軸を中心に回転したときの屈折板１の傾き角を
αとする。回転支持部の共振周波数と回転支持部の断面
形状との関係式は前述の第４式によって示される。した
がってＸ軸を中心とする回転振動の共振周波数ｆx は次
の第９式、Ｙ軸を中心とする回転振動の共振周波数ｆｙ
は次の第１０式でそれぞれ表される。
【００５５】
【数４】
【００５６】さらにＺ軸方向の振動の共振周波数ｆz
は、前述の第８式から、次の第１１式で表される。
【００５７】
【数５】
【００５８】共振周波数ｆxとｆyとは、サーボ帯域の設
計のしやすから同じ値が望ましい。相違があったとき
は、大きい方の値をｆm と置き、上述したサーボの安定
性から、１０ｆm＜ｆzの関係を満たすようにする。以
下、ｆm＝ｆx＜ｆy の場合について説明をする。第１１
式によって、１０ｆx＝１０ｆm＜ｆz と置き、厚みｙを
或る値としたとき、｛ａ／１０ｆm）2／Ｌ3｝と｛ｘ／
（１０ｆm）2／ｚ3｝との関係から、図１６（ａ）の斜
線を施して示す部分が得られる。回転支持部の断面形状
と屈折板を傾けたとき支持部に発生する剪断応力σとの
関係は、前述の第５式によって表される。したがってＸ
軸を中心に屈折板を角度αだけ傾けたときに発生する最
大剪断応力σx については次の第１２式で表され、Ｙ軸
を中心に屈折板を角度αだけ傾けるときに回転支持部に
発生する最大剪断応力σy は次の第１３式で表される。
【００５９】
【数６】
【００６０】回転支持部に発生する応力は、回転支持部
の材料特性である疲れ限度値σmax≧σx，σyに設定す
る必要がある。したがって第１２式とσmax≧σxより、
長さｚは次の第１４式の範囲となる。
【００６１】
【数７】
【００６２】また同様に第１３式とσmax≧σyより、長
さＬは次の第１５式の範囲となる。また第９式より、
｛ａ／（１０ｆx）2／Ｌ3｝と｛ｘ／（１０ｆx）2／
ｚ3｝とはそれぞれ次の第１６式、第１７式となる。
【００６３】
【数８】
【００６４】回転支持部の加工の限度幅から、幅の最小
値をａminまたはｘminと置く。加工限度長さから長さの
最小値をＬminまたはｚminと置く。第１４式とｘ≧ｘ
min およびｚ≧ｚmin との関係から、たとえば図１７
（ａ）に斜線部分で示す領域が得られる。また第１５式
とｆx≧ｆy、ａ≧ａminおよびＬ≧Ｌminとの関係から、
たとえば図１８（ａ）の斜線部分の領域が得られる。図
１７（ａ）の斜線の部分領域内において第１７式が最大
となる（ｘ，ｚ）を（ｘ1，ｚ1）とする。この（ｘ，
ｚ）＝（ｘ1，ｚ1）を第１６式に代入したものを次の第
１８式とする。
【００６５】
【数９】
【００６６】図１８（ａ）の斜線の部分領域内におい
て、第１８式が最大となる（ａ，Ｌ）を（ａ1，Ｌ1）と
する。（ｘ，ｚ）＝（ｘ1，ｚ1）、（ａ，Ｌ）＝
（ａ1，Ｌ1）と第１６式および第１７式から、｛ａ／
（１０ｆm）2／Ｌ3｝と｛ｘ／（１０ｆm)2／ｚ3｝の最
大値（ａ／（１０ｆm）2／Ｌ3｝maxaと｛ｘ／（１０
ｆm）2／ｚ3｝maxaがそれぞれ求まり、この最大値と図
１６（ａ）の斜線部分から、図１９（ａ）の斜線部分に
制限される。ｆx≦ｆy＝ｆmのときも同様に、｛ａ／
（１０ｆm）2／Ｌ3｝と｛ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3｝が制
限される。
【００６７】したがって、回転支持部の厚みと屈折板の
傾け角とをある値にとって、図１９（ａ）の斜線部分の
範囲のジンバル機構素子であれば、画素ずらしにおいて
所望のサーボ帯域を得ることができ、長期にわたり信頼
性の高い駆動を行うことが可能となる。
【００６８】次にａ≦ｙおよびｘ≦ｙの場合について説
明する。回転支持部の共振周波数と回転支持部の断面形
状との関係式は、Ｘ軸についての回転振動の共振周波数
ｆxは次の第１９式、Ｙ軸についての回転振動の共振周
波数ｆy は次の第２０式で表される。
【００６９】
【数１０】
【００７０】上述したａ≧ｙ、ｘ≧ｙのときと同様に、
ｆxとｆyはサーボ帯域の設計のしやすさから同じ値が望
ましい。相違があったときは、大きい方の値をｆm と
し、上述したサーボの安定性から、１０ｆm≦ｆz の関
係を満たすようにする。以下ｆm＝ｆx≧ｆyの場合につ
いて説明をする。前述の第１１式によって、１０ｆx ＝
１０ｆm≦ｆzとして、厚みｙを或る値としたとき、｛ａ
／（１０ｆm）2／Ｌ3 ｝と｛ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3 ｝
との関係から、図１６（ｂ）の斜線部分が得られる。次
にＸ軸を中心に屈折板を角度αだけ傾けたときに発生す
る最大剪断応力σxについては次の第２１式で表され、
Ｙ軸を中心に屈折板を角度αだけ傾けたときに回転支持
部に発生する最大剪断応力σyは次の第２２式で表され
る。
【００７１】
【数１１】
【００７２】回転支持部に発生する応力は、回転支持部
の材料特性である疲れ限度値σmax≧σx，σyに設定す
る必要がある。したがって、σmax≧σxと第２１式か
ら、長さｚは次の第２３式の範囲となる。また同様にσ
max≧σyと第２２式から、長さＬの範囲は次の第２４式
となる。
【００７３】
【数１２】
【００７４】また｛ａ／（１０ｆx）2／Ｌ3｝と｛ｘ／
（１０ｆx）2／ｚ3｝は次の第２５式から第２６式およ
び第２７式となる。
【００７５】
【数１３】
【００７６】回転支持部の加工限度幅から、幅の最小値
をａmin，ｘminと置き、加工限度長さから長さの最小値
をＬmin，ｚminと置く。第２３式とｘ≧ｘmin，ｚ≧ｚ
minの関係から、たとえば図１７（ｂ）の斜線部分の領
域が得られる。また第２４式とｆx≧ｆy、ａ≧ａminお
よびＬ≧Ｌminとの関係から、たとえば図１８（ｂ）の
斜線部分の領域が得られる。図１８（ｂ）の斜線部分領
域内において、第２７式が最大となる（ｘ，ｚ）を（ｘ
2，ｚ2）とする。この（ｘ，ｚ）＝（ｘ2，ｚ2）を第２
６式に代入したものを第２８式とする。図１９（ｂ）の
斜線領域内において、第２０式が最大となる（ａ，Ｌ）
を（ａ2，Ｌ2）とする。（ｘ，ｚ）＝（ｘ2，ｚ2 ）お
よび（ａ，Ｌ）＝（ａ2，Ｌ2）と第２６式および第２７
式とから、｛ａ／（１０ｆm）2／Ｌ3｝と｛ｘ／（１０
ｆm）2／ｚ3｝との最大値｛ａ／（１０ｆm）2／Ｌ3｝
maxbと｛ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3｝maxbとがそれぞれ求
まり、この最大値と図１６（ｂ）の斜線部分から図１９
（ｂ）の斜線部分に制限される。
【００７７】
【数１４】
【００７８】ｆx≦ｆy＝ｆmのときも同様に、｛ａ／
（１０ｆm）2／Ｌ3｝と｛ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3｝とが
制限される。
【００７９】したがって回転支持部の厚みと屈折板の傾
け角を或る値において、図１９（ｂ）の斜線部分の範囲
のジンバル機構素子形状であれば、画素ずらしにおいて
所望のサーボ帯域を得ることができ、長期にわたり信頼
性の高い駆動を行うことができる。
【００８０】以上の他にａ≧ｙ、ｘ≦ｙの組合わせ、ａ
≦ｙ、ｘ≧ｙの組合わせについても同様の関係が成立
し、最適な回転支持部の形状の範囲が限定される。さら
にａ≧ｙ、ｘ≧ｙにおける形状であれば、ジンバル機構
素子の厚みを小さくすることができ、加工のしやすさ、
回転軸まわりの慣性モーメントの低下によって推力が減
少し、消費電力の低下等の効果があるために望ましいけ
れども、上述したように、ａ≦ｙ、ｘ≦ｙについてもサ
ーボの安定性を得ることが可能である。
【００８１】以上のことを鑑みて、民生用の１／３イン
チおよび１／４インチＣＣＤ撮像素子を使用したムービ
ーおよびスチルカメラに用いるジンバル機構素子の回転
支持部の長さと幅と、回転振動の共振周波数ｆｍから得
られるａ／（１０ｆm）2／Ｌ3とｘ／（１０ｆm）2／ｚ3
との関係を、良好なサーボ特性がせ得られた実験結果を
プロットして図２０に示す。図２０より２＜ｘ／（１０
ｆm）2／ｚ3 ＜１１（ｍ-2Ｈｚ-2）かつ３＜ａ／（１０
ｆm）2／Ｌ3 ＜１５（ｍ-2Ｈｚ-2）が得られる。
【００８２】前述のように、図１１は図１による実施例
のサーボ特性を示す。Ｚ軸方向の振動の共振ゲインを示
す３０ｂのピークが低くなれば、より広帯域のサーボ特
性が得られる。この共振ゲインは、或る回転軸を中心に
向かい合う２つのボイスコイルモータのうち、少なくと
も一方の推力を調整することによって低くすることがで
きる。
【００８３】以下ボイスコイルモータの推力調整の方法
について説明する。図４に示されたボイスコイルモータ
駆動ドライバ２５ｘ，２５ｙの詳細を、図２１に示す。
ボイスコイルモータ５ｘ，５ｙの推力調整手段部６０，
６１は、ボイスコイルモータのドライバ６２，６３をそ
れぞれ駆動する。推力調整手段部６４，６５も推力調整
手段部６０，６１と同様に、ドライバ６６，６７をそれ
ぞれ駆動する。ボイスコイルモータのＸ軸およびＹ軸の
うちの一方の軸を駆動させて調節を行う。推力調整手段
６０，６１，６４，６５は、一般的なオペアンプを用い
て実現され、このゲインを調整することによって、ドラ
イバ６２，６３，６６，６７への入力電圧をコントロー
ルすることができる。ドライバ６２，６３，６６，６７
は、一般的な電流増幅回路であり、入力電圧に比例した
電流をボイスコイルモータに供給する。
【００８４】ここではまずＸ軸について説明する。開ル
ープの伝達特性を測定し、図１１のＺ軸方向の振動の共
振ゲインである３０ｂのピークの高さを測定する。次に
その共振が発生する周波数の信号を入力し、共振ゲイン
が最も低くなるように推力調整手段部６０もしくは６１
を調整する。このように調整することによって、Ｚ軸方
向の振動の共振ゲインを表す３０ｂのピークが低くな
り、サーボ帯域を広くすることができ、制御特性を良好
にすることが可能となる。次にＹ軸についても同様な方
法で、Ｚ軸方向の振動の共振ゲインを表す３０ｂのピー
クを最も低くするように、推力調整手段部６４，６５を
調節する。Ｘ軸についてと同様に広帯域なサーボ特性を
得ることができる。
【００８５】本構成は、直交する２軸を駆動する構成で
ある。このような構成では、たとえばＸ軸について回転
させるとき、ボイスコイルモータの作用点が直交するＹ
軸からずれている場合には、Ｙ軸についても回転する相
互干渉が発生する。本構成の場合、相互干渉量は少な
く、本構成による画素ずらしにおいて画質に影響を与え
ない程度であるため、問題はない。
【００８６】図２２および図２３は、本発明の他の実施
例によるジンバル機構素子の構成を示す。図１および図
２の実施例のジンバル機構素子２は、金属製の薄板にエ
ッチング処理など施して一体成形しているけれども、本
実施例では部材を組合せて構成する。図２２は本実施例
によるジンバル機構素子の斜視図を示し、図２３はその
ジンバル機構素子の平面図を示す。本実施例のジンバル
機構素子では、矩形の形状をした内フレーム７０の外方
に矩形状の外フレーム７１が配置される。内フレーム７
０には、その対向する２辺の外側がそれぞれ屈曲されて
折曲げ部７０ｘが形成されている。また外フレーム７１
には内フレーム７０の折曲げ部７０ｘと対向する内側位
置、および内フレーム７０の折曲げ部７０ｘと直交する
残り２辺の外側がそれぞれ屈曲されて、折曲げ部７１
ｘ，７１ｙが形成されている。内フレーム７０は各折曲
げ部７０ｘによって、また外フレーム７１は各折曲げ部
７１ｘ，７１ｙによって、それぞれ補強されている。
【００８７】また内フレーム７０と外フレーム７１との
互いに対向する折曲げ部７０ｘと７１ｘとには、その中
点位置において回転軸７２ｘが取付けられており、この
回転軸７２ｘによって、内フレーム７０が外フレーム７
１に対して揺動自在に支持されている。また外フレーム
７１の他の折曲げ部７１ｙには、その中点位置において
回転軸７２ｙの一端が取付けられ、回転軸７２ｙの他端
はキャビネット７３に回転自在に取付けられる。この回
転軸７２ｙによって、外フレーム７１がキャビネット７
３に対して揺動自在に支持されている。
【００８８】したがって、図２２および図２３に示すジ
ンバル機構素子も、各回転軸７２ｘ，７２ｙを回転中心
としたＸ軸およびＹ軸の２軸回転の自由度を有すること
になる。
【００８９】各回転軸７２ｘ，７２ｙには、コイルばね
７４が巻回される。各コイルばね７４の両端部は、内外
のフレーム７０，７１の各折曲げ部７０ｘ，７１ｘまた
は外フレーム７１の屈曲部７１ｙとキャビネット７３に
固定されている。これによって、ボイスコイルモータに
よる内フレーム７０への押圧力が解除された場合に、内
外のフレーム７０，７１が元の位置に復帰するように付
勢される。図２２および図２３の実施例においても、内
フレーム７０の内周面に屈折板１が固定され、また４つ
のボイスコイルモータ５の各ボビン７が内フレーム７０
の各辺の中点位置に接着固定される。アクチュエータ部
分を駆動する制御回路部としては、図４に示すような構
成でもよいけれども、アクチュエータをより安定に動作
させる上では、図２４に示すような構成を採用する方が
好ましい。
【００９０】図２４の構成では、固体撮像素子３０で被
写体を撮像して得られる画像データは、Ａ／Ｄコンバー
タ８１でデジタル化され、各種画像処理を行った後メモ
リ８２に格納される。移動ベクトル検出器８３は、前述
したコントローラ１９からのモード制御信号によって、
現在の角度位置で得られる画像データと、その直前の角
度位置で得られる画像データとを比較し、その間に移動
したベクトルを演算する。この演算には、たとえば代表
点マッチング方法等の周知の技法を用いることができ
る。
【００９１】目標値発生器２０は、移動ベクトル検出器
８３から得られるベクトルと、本来移動させたい目標値
となるベクトルとを比較し、その差を構成して目標値を
逐次補正する。このようにすることによって、固体撮像
素子６２で直接得られた画像データに基づく補正が加え
られるので、アクチュエータの経時変化や各種の定数の
変化があった場合でも、それらの変化に対応した補正が
逐次行われるため、安定した動作が補償されることにな
る。なお、補正は常時行われることは必ずしも必要では
なく、撮像装置の内部タイマなどを用いて、一定時間が
経過するたび毎に行われるようにしてもよい。またマニ
ュアル操作入力があるときにのみ行われるようにするこ
ともできる。
【００９２】図２４におけるその他の構成部分は、図４
に示したものと同様であるから、図４に対応する部分に
は同一の参照符を付して説明を省略する。
【００９３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、入射光軸
Ｚに直交し、かつ互いに直交するＸ方向およびＹ方向を
中心として、それぞれ対向して配置される一対ずつ２組
のボイスコイルモータの可動部の移動量に応じて、屈折
板の傾斜角度を選択し、固体撮像素子の受光面での結像
位置をずらすことができる。これによってボイスコイル
モータの光軸方向Ｚの進退移動量を調整すれば、固体撮
像素子の見かけの解像度を自由に選択することができ
る。また屈折板を高速駆動しても、屈折板やジンバル機
構素子が他の部材に繰返し接触することはないので、耐
久性が高く、傾斜角度の精度が長期にわたって安定して
得られる。しかも、騒音の発生も少なくすることができ
る。さらに内枠部と外枠部とを有するジンバル機構素子
によって構成されるために、部品点数の削減から構成部
品の簡略化が可能となる。
【００９４】また本発明によれば、解像度の設定に応じ
て屈折板の傾斜角度を制御するので、解像度を可変にす
ることができ、ユーザの利便性を向上させることができ
る。
【００９５】さらに本発明によれば、回転支持部を鼓形
に形成することによって、回転支持部の回転しやすさを
損なわずにジンバル機構素子の光軸方向のばね定数を大
きくすることができ、外乱の発生を抑制することができ
る。
【００９６】また本発明によれば、角度検出手段には発
光素子からの光を受光するための専用の受光素子を設け
る必要がなく、固体撮像素子を利用してコストダウンを
図ることができる。
【００９７】また本発明によれば、移動ベクトルを検出
することによって、アクチュエータの経時変化などに対
しても、常に目標値発生手段で発生される目標値を補正
するので、長期にわたって安定した動作が可能となる。
【００９８】また本発明によれば、回転支持部の回転振
動を損なわずに、良好なサーボ特性を得る条件で撮像素
子を動作させることができる。
【００９９】また本発明によれば、回転軸に対して向合
う２つのボイスコイルモータの推力差によって発生する
屈折板の垂直方向に振動する全域を最も小さくすること
によって、広帯域のサーボ特性を得ることができ、安定
した制御をすることが可能となる。
【０１００】また本発明によれば、コイルの移動方向に
垂直な断面形状が半円状であるボイスコイルモータを使
用するので、装置全体を小形に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による撮像装置のアクチュエ
ータ部分を示す斜視図である。
【図２】図１の実施例のアクチュエータ部分の分解斜視
図である。
【図３】図１の実施例のボイスコイルモータの縦断面図
である。
【図４】図１の実施例でアクチュエータを制御する制御
回路部の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図５】図４の制御回路部を構成するＸ軸およびＹ軸の
回転角度信号発生器の出力波形を示すタイミングチャー
トである。
【図６】図１の実施例で角度検出器の配置状態を示す側
面図である。
【図７】図６の各駆動検出器の受光部を入射側から見た
正面図である。
【図８】本発明の他の実施例における角度検出器の配置
状態を示す側面図である。
【図９】図１の実施例の固体撮像素子を拡大して示す平
面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例によるジンバル機
構素子の形状を示す平面図である。
【図１１】図１の実施例によるアクチュエータのサーボ
特性を示すボード線図である。
【図１２】回転支持部の形状をモデル化して示す斜視図
である。
【図１３】長方形断面柱の撓み例についてモデル化して
示す模式図である。
【図１４】図１の実施例のジンバル機構素子のＺ方向の
振動のモデルを示す模式図である。
【図１５】図１の実施例のジンバル機構素子の平面図お
よび部分的な拡大斜視図である。
【図１６】図１の実施例で好適なサーボ特性が得られる
範囲を斜線を施して示すグラフである。
【図１７】図１の実施例で好適なサーボ特性が得られる
範囲を斜線を施して示すグラフである。
【図１８】図１の実施例で好適なサーボ特性が得られる
範囲を斜線を施して示すグラフである。
【図１９】図１の実施例で好適なサーボ特性が得られる
範囲を斜線を施して示すグラフである。
【図２０】サーボ特性が良好な実験結果をプロットした
グラフである。
【図２１】ボイスコイルモータの推力調整のための概略
的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明のさらに他の実施例によるジンバル機
構素子の構成を示す斜視図である。
【図２３】図２２のジンバル機構素子の平面図である。
【図２４】本発明のさらに他の実施例によるアクチュエ
ータを制御する制御回路部の電気的構成を示すブロック
図である。
【図２５】屈折板の傾斜角度を変化させることによって
高解像度の画像を得ることができる原理の説明図であ
る。
【図２６】先行技術の構成を示す側面断面図である。
【図２７】図２６に示す先行技術の正面図である。
【図２８】他の先行技術の構成を示す斜視図である。
【図２９】高解像度を得るための電気的な構成を示すブ
ロック図である。
【符号の説明】
１ 屈折板 ２ ジンバル機構素子 ２ｃｘ，２ｃｙ 回転支持部 ３ 内側補強板 ４ 外側補強板 ５，５ｘ，５ｙ ボイスコイルモータ ６ キャビネット ７ ボビン ８ コイル ９ マグネット １０，１１ ヨーク １９ コントローラ ２０ 目標値発生器 ２１ｘ，２１ｙ 回転角度信号発生器 ２２ｘ，２２ｙ 比較回路 ２４ｘ，２４ｙ 位相補償回路 ２５ｘ，２５ｙ ドライバ ２６ 角度検出器 ２７ 発光部 ２８ 受光部 ２９ａ〜２９ｄ 受光素子 ３０ 固体撮像素子 ３１〜３９ 受光素子 ４１ 撮像領域 ４２ 無効領域 ６０，６１，６５，６６ 推力調整手段部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−251380（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−51172（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−302282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−211217（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335 H04N 5/225 - 5/232

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸Ｚを固体撮像
    素子の配列方向にシフトさせて解像度を高める撮像装置
    において、 内枠部および外枠部を有し、内枠部内に前記屈折板が装
    着され、内枠部は外枠部内に、入射光軸Ｚの方向に直交
    するＸ方向の回転軸を中心として回転可能に支持され、
    外枠部は外部から、入射光軸Ｚの方向およびＸ方向に直
    交するＹ方向の回転軸を中心として回転可能に支持され
    るジンバル機構素子と、 ジンバル機構素子の内枠部と外枠部との間の回転軸、お
    よび外枠部と外部との間の回転軸を挟んで対向するよう
    にそれぞれ配置され、入射光軸Ｚの方向に進退移動可能
    な可動部が内枠部の周縁部に連接される一対ずつ２組の
    ボイスコイルモータと、 を含むことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項２】 解像度の設定に応じて、前記屈折板の傾
    斜角度の目標値をそれぞれ異ならせた信号を発生する目
    標値発生手段と、 屈折板の傾斜角度を検出する角度検出手段と、 目標値発生手段からの信号の表す目標値と角度検出手段
    が検出する屈折板の傾斜角度とを比較し、両者の差に応
    じて前記ボイスコイルモータを進退移動させる推力を制
    御する制御手段と、 を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  3. 【請求項３】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 前記ジンバル機構素子の回転支持部は、鼓形に形成され
    ていることを特徴とする撮像装置。
  4. 【請求項４】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 解像度の設定に応じて、前記屈折板の傾斜角度の目標値
    をそれぞれ異ならせた信号を発生する目標値発生手段
    と、 屈折板の傾斜角度を検出する角度検出手段と、 目標値発生手段からの信号の表す目標値と角度検出手段
    が検出する屈折板の傾斜角度とを比較し、両者の差に応
    じて前記ボイスコイルモータを進退移動させる推力を制
    御する制御手段とを備え、 前記角度検出手段は、 発光素子を有し、 発光素子から前記屈折板を透過または反射した光が、前
    記固体撮像素子の被写体の撮像領域から外れた無効領域
    に照射されるように設定され、 無効領域に照射される光の位置から屈折板の傾斜角度を
    検出することを特徴とする撮像装置。
  5. 【請求項５】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 解像度の設定に応じて、前記屈折板の傾斜角度の目標値
    をそれぞれ異ならせた信号を発生する目標値発生手段
    と、 屈折板の傾斜角度を検出する角度検出手段と、 目標値発生手段からの信号の表す目標値と角度検出手段
    が検出する屈折板の傾斜角度とを比較し、両者の差に応
    じて前記ボイスコイルモータを進退移動させる推力を制
    御する制御手段とを備え、 前記屈折板の現在の傾斜角度の下で得られた画像データ
    と、その変更直前の傾斜角度の下で得られた画像データ
    とを比較し、画像間で移動したベクトルを演算し、この
    演算結果に基づいて前記目標値発生手段で発生される目
    標値を補正する信号を出力する移動ベクトル検出手段を
    備えることを特徴とする撮像装置。
  6. 【請求項６】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 前記ジンバル機構素子の互いに直交する２方向の回転軸
    の一方であるＸ軸方向の回転支持部の長さをｚ、幅を
    ｘ、およびＸ軸まわりの回転振動の共振周波数をｆxと
    し、他方の回転軸であるＹ軸方向の回転支持部の長さを
    Ｌ、幅をａ、およびＹ軸まわりの回転振動の共振周波数
    をｆyとし、周波数ｆxと周波数ｆyとのうちで大きい方
    の周波数をｆmとしたとき、周波数ｆmは、 ２≦ｘ／（１０ｆm）2／ｚ3≦１１（ｍ-2Ｈｚ-2）かつ ３≦ａ／（１０ｆm）2／Ｌ3≦１５（ｍ-2Ｈｚ-2） の範囲であることを特徴とする撮像装置。
  7. 【請求項７】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 前記各回転軸を挟んで相対するボイスコイルモータのう
    ち、少なくとも一方の推力を可変にする調整手段を設け
    ることを特徴とする撮像装置。
  8. 【請求項８】 被写体からの光を集光するレンズと被写
    体を撮像する固体撮像素子との間に屈折板を配置し、屈
    折板を傾斜させて固体撮像素子の入射光軸を固体撮像素
    子の配列方向にシフトさせる撮像装置において、 前記屈折板が装着され、互いに直交する２方向の回転軸
    を中心として屈折板を回転可能に支持する回転支持部
    が、屈折板の周縁部に、それぞれ形成されるジンバル機
    構素子と、 ジンバル機構素子の各回転軸を中心に相対するように、
    進退移動可能な可動部が屈折板の周縁部にそれぞれ連接
    される複数のボイスコイルモータとを含み、 前記ボイスコイルモータは、ムービングコイル形であっ
    て、コイルの移動方向に垂直な断面形状が半円状である
    ことを特徴とする撮像装置。
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JPH09261535A (ja) * 1996-03-25 1997-10-03 Sharp Corp 撮像装置
US5909323A (en) * 1996-07-29 1999-06-01 Agfa Corporation Beam alignment correction element assembly
JP3617887B2 (ja) 1996-10-14 2005-02-09 シャープ株式会社 撮像装置
US6771310B1 (en) * 1997-01-14 2004-08-03 Canon Denshi Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus with optical beam shifting with independently controlled optical elements
JP3652059B2 (ja) * 1997-04-07 2005-05-25 キヤノン電子株式会社 撮像装置及び光学装置
US5892610A (en) * 1997-07-10 1999-04-06 Agfa Division--Bayer Corporation Scanning system with error-correcting deflector
US6753906B2 (en) 1997-08-28 2004-06-22 Canon Kabushiki Kaisha Image sensing apparatus utilizing pixel-shifting
KR100263563B1 (ko) * 1997-12-29 2000-08-01 윤종용 화상 처리 장치
US6356308B1 (en) 1998-06-11 2002-03-12 Polycom, Inc. Device for rotatably positioning a camera or similar article about two orthogonal axes
DE60043423D1 (de) * 2000-03-16 2010-01-14 Samsung Electronics Co Ltd Vorrichtung und Verfahren zur Auflösungsverbesserung eines durch ein CCD aufgenommenen Bildes unter Benutzung eines brechendes Plättchens
US6292286B1 (en) 2000-03-17 2001-09-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Plate for rotatably supporting a light path refraction plate in multi-directions and an image processing device employing the same
JP2002290805A (ja) * 2001-03-22 2002-10-04 Takami Hasegawa 高解像度化固体撮像デバイスカメラ装置
US6844952B2 (en) * 2001-09-18 2005-01-18 Vitesse Semiconductor Corporation Actuator-controlled mirror with Z-stop mechanism
US7124656B2 (en) * 2004-09-16 2006-10-24 Miller Jerry J Gimbal mechanism
JP2006319824A (ja) * 2005-05-16 2006-11-24 Konica Minolta Photo Imaging Inc 撮像装置
JP4757573B2 (ja) * 2005-09-07 2011-08-24 アルプス電気株式会社 ２軸型アクチュエータ及びこれを用いたホログラフィー装置
US20070076171A1 (en) * 2005-09-20 2007-04-05 Fasen Donald J Wobulator position sensing system and method
JP4874720B2 (ja) * 2006-06-21 2012-02-15 Ｈｏｙａ株式会社 保持機構
JP4942601B2 (ja) 2007-09-21 2012-05-30 三菱電機株式会社 駆動装置
US8982464B2 (en) * 2010-10-22 2015-03-17 Tdk Taiwan Corporation Tilt-type anti-shake compensation structure for auto-focus module
DE102013225287A1 (de) * 2013-12-09 2015-06-11 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Bildaufnahmevorrichtung mit einer Verschiebeeinrichtung für ein Digitalmikroskop und Digitalmikroskop
JP6520432B2 (ja) * 2015-06-09 2019-05-29 セイコーエプソン株式会社 光学デバイスおよび画像表示装置
KR102046472B1 (ko) * 2017-02-15 2019-11-19 삼성전기주식회사 손떨림 보정 반사모듈 및 이를 포함하는 카메라 모듈
JP6921601B2 (ja) * 2017-04-21 2021-08-18 日本電産サンキョー株式会社 振れ補正機能付き光学ユニット
CN109856898B (zh) * 2017-11-30 2021-12-31 中强光电股份有限公司 投影机、光机模块、影像分辨率增强装置及其驱动方法
US11573396B2 (en) * 2018-01-23 2023-02-07 Texas Instruments Incorporated Multi-axis gimbal extended pixel resolution actuator
KR102473650B1 (ko) * 2018-04-13 2022-12-02 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 및 그의 깊이 정보 추출 방법
KR102514487B1 (ko) * 2018-06-07 2023-03-27 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈 및 그의 깊이 정보 추출 방법
KR102553555B1 (ko) * 2018-09-21 2023-07-10 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈
CN210428058U (zh) * 2018-11-29 2020-04-28 中强光电股份有限公司 光学模块以及投影机
DE102019216298A1 (de) * 2019-10-23 2021-04-29 Zf Friedrichshafen Ag Messanordnung zur Erzeugung eines Bildes höherer Auflösung sowie Fahrzeug

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2145893B (en) * 1983-08-30 1987-01-07 Nat Res Dev Surface acoustic wave device
JPS6054576A (ja) * 1983-09-05 1985-03-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像カメラ
JPS60251380A (ja) 1984-05-25 1985-12-12 株式会社日立製作所 精留塔下塔液面制御方法
JPS61251380A (ja) * 1985-04-30 1986-11-08 Oki Electric Ind Co Ltd 画像入力装置
GB2175705B (en) * 1985-05-24 1989-04-19 Stc Plc Dirigible reflector and mounting made of crystal material
US4755876A (en) * 1987-07-27 1988-07-05 Eastman Kodak Company Image scanner
DE68928217T2 (de) * 1988-09-09 1998-01-29 Canon Kk Automatische Bildstabilisierungsvorrichtung
US5243462A (en) * 1989-04-28 1993-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Image stabilizing apparatus
JPH03231589A (ja) * 1990-02-06 1991-10-15 Victor Co Of Japan Ltd 撮像装置
JPH04211217A (ja) * 1990-02-19 1992-08-03 Fuji Electric Co Ltd 光偏向子
JPH03264911A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Fujitsu Ltd 光ビーム制御機構
US5289318A (en) * 1990-07-31 1994-02-22 Canon Kabushiki Kaisha Optical apparatus provided with a driving unit for moving a lens
DE4031753A1 (de) * 1990-10-06 1992-04-09 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur bildaufnahme
DE4034488C1 (en) * 1990-10-30 1991-09-26 Eltro Gmbh, Gesellschaft Fuer Strahlungstechnik, 6900 Heidelberg, De Scanning system for electro=optical mosaic detector - has image offsetting plate facing magnetic drive and positioning system for rotating and tilting
US5214513A (en) * 1991-07-11 1993-05-25 Eastman Kodak Company Apparatus for imparting motion to a solid-state image sensor

Also Published As

Publication number Publication date
EP0689349A1 (en) 1995-12-27
JPH0870406A (ja) 1996-03-12
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DE69531271T2 (de) 2004-04-22
DE69531271D1 (de) 2003-08-21
US5637861A (en) 1997-06-10

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