JP4843933B2 - Camera shake correction system and photographing apparatus - Google Patents
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本発明は、手振れ補正システムおよび手振れ補正システムを利用した撮影装置に関する。 The present invention relates to a camera shake correction system and a photographing apparatus using the camera shake correction system.
撮影時の手振れは撮影画像の品質を低下させてしまうため、撮影時の手振れによる影響を抑制することが好ましい。撮影時の手振れを補正する技術としては、撮像素子を装置本体に対して相対的に駆動させるものが存在する。 Since camera shake during shooting deteriorates the quality of a shot image, it is preferable to suppress the influence of camera shake during shooting. As a technique for correcting camera shake at the time of shooting, there is one that drives an image sensor relative to the apparatus body.
例えば、特許文献１には、撮像素子を含む鏡胴部と、鏡胴部を回動可能に支持する支持体（本体側部材）と、鏡胴部と支持体との間の相対位置関係を検出する相対角度検出器と、鏡胴部の慣性角速度を検出する慣性角速度検出器とを備える撮影装置が示されている。この撮影装置においては、慣性角速度検出検出器の出力信号と相対角度検出器の出力信号との合成信号に基づいて、アクチュエータに対する出力指令が送出されることによって、鏡胴部が支持体に対して駆動されて、鏡胴部の揺れが補償される。
For example,
ところで、上記技術においては、鏡胴部が支持体に対して常に「回動可能」となるように支持されている。そのため、鏡胴部と支持体との相対位置関係を適切に保ちつつ手振れを補正することが難しいという事情が存在する。そして、そのような事情を考慮して手振れ補正を実現するため、慣性角速度検出器からの出力信号だけでなく、鏡胴部と支持体との相対位置関係に関する相対角度検出検出器からの出力信号にも基づいて、アクチュエータの駆動量を決定するサーボ制御系が構築されている。 By the way, in the above technique, the lens barrel is supported so as to be always “rotatable” with respect to the support. For this reason, there is a situation in which it is difficult to correct camera shake while appropriately maintaining the relative positional relationship between the lens barrel and the support. And in order to realize camera shake correction in consideration of such circumstances, not only the output signal from the inertial angular velocity detector, but also the output signal from the relative angle detection detector related to the relative positional relationship between the lens barrel and the support. Based on the above, a servo control system for determining the drive amount of the actuator has been constructed.
しかしながら、このような技術においては、慣性角速度検出器だけでなく相対角度検出検出器からの信号をも用いて制御系が構築されるため、制御系が複雑になってしまうという問題がある。 However, in such a technique, since the control system is constructed using not only the inertial angular velocity detector but also the signal from the relative angle detector, there is a problem that the control system becomes complicated.
そこで、この発明の課題は、簡易な制御系で手振れを防止することが可能な手振れ補正システムおよび撮影装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a camera shake correction system and a photographing apparatus that can prevent camera shake with a simple control system.
上記課題を解決すべく、請求項１の発明は、手振れ補正システムであって、撮像素子が固定された撮像ユニットと、前記撮像ユニットに設けられ、前記撮像ユニットの揺れを検知する揺れ検知手段と、本体側部材と、前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して支持する支持部材と、棒状の形状記憶合金を用いて形成されており、前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して相対的に移動させる駆動手段と、前記撮像ユニットの手振れ補正を制御する制御手段とを備え、前記駆動手段は、一端が前記撮像ユニットの外周面に固定されているとともに他端が前記本体側部材に固定され且つ棒状の形状記憶合金を用いて形成された駆動部材を、前記撮像ユニットの第１および第２の駆動方向の各方向において、該撮像ユニットの両側であって該撮像ユニットの光軸に対して対称となる位置にそれぞれ有し、前記支持部材は、前記撮像ユニットと前記本体側部材との間に設けられた弾性支持部材を有しており、前記駆動手段によって前記撮像ユニットが駆動されていないときには前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して固定し、前記駆動手段による駆動力が付与されたときには前記撮像ユニットの前記本体側部材に対する相対移動を許容するように、前記撮像ユニットを支持し、前記制御手段は、手振れ補正を行わない撮影時には、前記駆動手段への通電によって前記撮像ユニットを中立位置に保持させ、手振れ補正を行う場合には、前記第１の駆動方向において、前記撮像ユニットの両側に配置された一方および他方の駆動部材のうち、該一方の駆動部材を縮ませ且つ該他方の駆動部材を伸ばすか、または該他方の駆動部材を縮ませ且つ該一方の駆動部材を伸ばすことで前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して傾け、前記第２の駆動方向において、前記撮像ユニットの両側に配置された一方および他方の駆動部材のうち、該一方の駆動部材を縮ませ且つ該他方の駆動部材を伸ばすか、または該他方の駆動部材を縮ませ且つ該一方の駆動部材を伸ばすことで前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して傾けることにより、前記駆動手段を用いて、前記揺れ検知手段により検出された揺れを打ち消す向きに前記撮像ユニットを移動させることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
請求項２の発明は、請求項１の発明に係る手振れ補正システムにおいて、前記揺れ検知手段は、角速度センサまたは角度センサを有しており、前記駆動手段は、前記撮像ユニットを回転駆動させることが可能であり、前記制御手段は、前記駆動手段を用いて前記撮像ユニットを回転駆動させることによって、前記撮像ユニットの手振れを補正することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the camera shake correction system according to the first aspect of the invention, the shake detecting means includes an angular velocity sensor or an angle sensor, and the driving means rotates the imaging unit. It is possible, and the control means corrects camera shake of the imaging unit by rotationally driving the imaging unit using the driving means.
請求項３の発明は、請求項１の発明に係る手振れ補正システムにおいて、前記揺れ検知手段は、画像式の揺れ検知センサを有していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the camera shake correction system according to the first aspect of the invention, the shake detection means includes an image type shake detection sensor.
請求項４の発明は、撮影装置であって、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る手振れ補正システムと、前記撮像素子からの出力信号に基づいて画像データを生成する手段とを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a photographing apparatus comprising: the camera shake correction system according to any one of the first to third aspects of the present invention; and means for generating image data based on an output signal from the image sensor. It is characterized by providing.
請求項１ないし請求項４に記載の発明によれば、駆動手段によって撮像ユニットが駆動されていないときには撮像ユニットは支持部材によって本体側部材に対して固定されるので、本体側部材と撮像ユニットとの相対的位置関係を適切に維持することが容易である。さらに、撮像ユニットに揺れ検知手段が設けられており、当該揺れ検知手段によって検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニットが移動されて撮像ユニットに対する手振れの影響が抑制されるので、簡易な制御系で手振れ補正を行うことができる。
According to the first to fourth aspects of the present invention, when the imaging unit is not driven by the driving means, the imaging unit is fixed to the main body side member by the support member. It is easy to properly maintain the relative positional relationship of. Further, the image pickup unit is provided with a shake detection means, and the influence of the camera shake on the image pickup unit is suppressed by moving the image pickup unit in a direction to cancel the shake detected by the shake detection means. Camera shake correction can be performed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜１．第１実施形態＞
＜構成概要＞
図１は、第１実施形態に係る手振れ補正システム１０Ａが組み込まれた携帯電話１Ａを示す側面図である。この携帯電話１Ａは、通信機能を有するとともに撮影機能をも有しており、通信装置としてだけでなく撮影装置としても機能する。
<1. First Embodiment>
<Outline of configuration>
FIG. 1 is a side view showing a
図１に示されるように、携帯電話１Ａは、ＬＣＤ等で構成される表示部７１と各種のキーで構成される入力部７２とを本体表面に備えている。また、図１の破断部分においては、携帯電話１Ａの内部の様子が示されている。この破断部分等に示されるように、携帯電話１Ａは、手振れ補正システム１０Ａを内蔵している。
As shown in FIG. 1, the
図２は、手振れ補正システム１０Ａに含まれる要素をより詳細に示す図である。図２に示すように、手振れ補正システム１０Ａは、略円筒形状の撮像ユニット９と、撮像ユニット９の外径よりも大きな内径を有する略円筒形状の本体側部材（筐体側部材とも称する）１２とを備えている。なお、図２は側面図であるため、撮像ユニット９および本体側部材１２はいずれも図２において直方体形状で示されているが、正面側から見ると撮像ユニット９および本体側部材１２はいずれも略円形状を有している。
FIG. 2 is a diagram showing elements included in the camera
撮像ユニット９は、撮影レンズ３と絞り４と撮像素子５とフォーカスアクチュエータ６と絞りアクチュエータ７と揺れ検知センサ８とを備えている。これらの撮影レンズ３と絞り４と撮像素子５とフォーカスアクチュエータ６と絞りアクチュエータ７と揺れ検知センサ８とは、いずれも撮像ユニット９に固定されて設けられている。撮影レンズ３は、１枚又は複数のレンズによって構成される。撮影レンズ３を通った被写体の光像（被写体像）は、撮像素子５に結像される。撮像素子５は、カラーフィルタがそれぞれ付された微細な画素群を有しており、例えばＲＧＢの色成分を有する画像信号に光電変換する。撮像素子５としては、例えばＣＣＤあるいはＣＭＯＳなどが用いられる。また、フォーカスアクチュエータ６は、撮影レンズ３のフォーカスレンズを移動させることによって被写体を合焦状態にすることが可能であり、絞りアクチュエータ７は、絞り４の羽根を駆動することによって、絞り４の絞り具合を調整することが可能である。また、揺れ検知センサ８は、撮像ユニット９に固定され、撮像ユニット９の揺れを検知する。
The
本体側部材１２は、一端面が開放された略円筒形状を有する部材１２ａ、および部材１２ａにおける開放面を塞ぐように設けられたカバーガラス１２ｂなどで構成されている。この本体側部材１２は、携帯電話１Ａの装置本体側に固定される部材であり、詳細には、部材１２ａが携帯電話の本体に固定されている。また、透光性を有するカバーガラス１２ｂは、外部から撮像ユニット９への異物の進入を防ぐ役割を有するとともに、被写体からの光像を透過させ撮影レンズ３を介して撮像素子５へと導く役割とを有している。
The main
また、手振れ補正システム１０Ａは、略円柱形状を有する弾性支持部材１１ａをさらに備えている。弾性支持部材１１ａは、撮像ユニット９と本体側部材１２との間に設けられる。弾性支持部材１１ａの一方の端面は撮像ユニット９に固定されるとともに、他方の端面は本体側部材１２に固定される。このように、撮像ユニット９は、基本的には、弾性支持部材１１ａによって本体側部材１２に固定されている。
The camera
ただし、撮像ユニット９は、弾性を有する弾性支持部材１１ａによって支持されているため、後述する駆動部１６による駆動力が付与された場合には、撮像ユニット９は、Ｘ軸周りの回転方向（ピッチ方向）に移動すること、およびＹ軸周りの回転方向（ヨー方向）に移動することが可能である。具体的には、弾性支持部材１１ａによる保持力よりも大きな力が駆動力として加えられることによって、撮像ユニット９は本体側部材１２に対して所定の回転軸（Ｘ軸に平行な軸およびＹ軸に平行な軸）を中心に揺動することが可能である。
However, since the
したがって、後述するように、携帯電話１Ａの本体が手振れ等によって揺れた場合でも、揺れ検知センサ８により検出された揺れを打ち消す向きに（言い換えれば、検出された揺れと逆向きに）撮像ユニット９を移動させることによって、手振れを補正することが可能になる。
Therefore, as will be described later, even when the main body of the
このように、撮像ユニット９は、駆動部１６（後述）によって駆動されていないときには本体側部材１２に対して固定されている一方で、駆動部１６による駆動力が付与されたときには本体側部材１２に対して相対移動することが可能となっている。すなわち、撮像ユニット９は、適度の強度で支持（保持）されている。
As described above, the
言い換えれば、弾性支持部材１１ａは、駆動部１６によって撮像ユニット９が駆動されていないときには撮像ユニット９を本体側部材１２に対して固定し、且つ、駆動部１６による駆動力が付与されたときには撮像ユニット９の本体側部材１２に対する相対移動を許容するように、撮像ユニット９を支持している。端的に言えば、弾性支持部材１１ａは、撮像ユニット９を本体側部材１２に対して固定的に支持している。
In other words, the
なお、図１および図２においては、ＸＹＺ直交座標系を設定している。Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸の双方に直交する方向を示している。以下、適宜、このＸＹＺ座標系を参照しつつ説明を行う。 In FIGS. 1 and 2, an XYZ orthogonal coordinate system is set. The X axis indicates the horizontal direction, the Y axis indicates the vertical direction, and the Z axis indicates a direction orthogonal to both the X axis and the Y axis. Hereinafter, description will be made with reference to this XYZ coordinate system as appropriate.
＜手振れ補正システムの駆動系の詳細＞
図２に示すように、手振れ補正システム１０Ａは、撮像ユニット９を駆動するための駆動部１６を有している。詳細には、Ｘ軸周りの回転方向（ピッチ方向）に撮像ユニット９を駆動するための駆動部１６Ｐと、Ｙ軸周りの回転方向（ヨー方向）に撮像ユニット９を駆動するための駆動部１６Ｙ（図５参照）とを有している。言い換えれば、駆動部１６Ｐは撮像ユニット９をピッチ方向に回転駆動させることが可能であり、駆動部１６Ｙは撮像ユニット９をヨー方向に回転駆動させることが可能である。駆動部１６Ｐ，１６Ｙを用いて、ピッチ方向およびヨー方向に回転駆動することによって、撮像ユニット９の揺れを補正すること、すなわち手振れを補正することが可能になる。
<Details of the drive system of the image stabilization system>
As illustrated in FIG. 2, the camera
駆動部１６Ｐは、バイアスバネ１４ａ（弾性部材）と駆動部材１５ａとを有している。
The
バイアスバネ１４ａの一端は撮像ユニット９の外周面下部に固定され、他端は本体側部材１２の下側内面に固定されている。バイアスバネ１４ａは、自然長から伸びた状態で設けられており、ピッチ方向において、撮像ユニット９と本体側部材１２とを相互に接近させる力を付与する。
One end of the
また、駆動部材１５ａは、形状記憶合金（Status Memory Alloy、以下、「ＳＭＡ」とも略記する）を用いて形成された棒状の部材である。駆動部材１５ａの一端は撮像ユニット９の外周面上部に固定され、他端は本体側部材１２の上側内面に固定されている。駆動部材１５ａは、後述するように、電流印加による発熱量に応じて伸縮し、撮像ユニット９をピッチ方向に駆動する。
The
このように、ピッチ方向における撮像ユニット９の一端側に、本体側部材１２および撮像ユニット９の双方に対して固定された駆動部材１５ａが設けられ、ピッチ方向における撮像ユニット９の他端側に、本体側部材１２および撮像ユニット９の双方に対して固定されたバイアスバネ１４ａが設けられている。
As described above, the driving
駆動部１６Ｙも、駆動部１６Ｐと同様の構成を有している。図２には示していないが、撮像ユニット９をヨー方向に駆動することを可能にするため、駆動部１６Ｙは、バイアスバネ１４ｂ（不図示）と駆動部材１５ｂ（不図示）とを有している。バイアスバネ１４ｂはバイアスバネ１４ａと同様の構成を有しており、駆動部材１５ｂは駆動部材１５ａと同様の構成を有している。
The
詳細には、バイアスバネ１４ｂの一端は撮像ユニット９の外周面左側（紙面手前側）に固定され、他端は本体側部材１２の左側内面に固定されている。バイアスバネ１４ｂは、自然長から伸びた状態で設けられており、ヨー方向において、撮像ユニット９と本体側部材１２とを相互に接近させる力を付与する。また、駆動部材１５ｂの一端は撮像ユニット９の外周面右側（紙面奥側）に固定され、他端は本体側部材１２の右側内面に固定されている。駆動部材１５ｂは、後述するように、電流印加による発熱量に応じて伸縮し、撮像ユニット９をヨー方向に駆動する。
Specifically, one end of the bias spring 14 b is fixed to the left side of the outer peripheral surface of the imaging unit 9 (the front side of the paper), and the other end is fixed to the left inner surface of the main
以下では、駆動部１６Ｐについての駆動原理について説明する。なお、説明の重複を避けるために省略するが、もう１つの駆動部１６Ｙについても同様である。
Below, the drive principle about the
図３は、ＳＭＡに対する印加電流とＳＭＡで形成された駆動部材１５ａの伸縮程度との関係を示す図であり、図４は、撮像ユニット９の各駆動状態について説明する図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the current applied to the SMA and the degree of expansion / contraction of the
図３に示すように、ＳＭＡに対して電流が印加されていない状態（非通電状態）では、ＳＭＡは記憶温度よりも低くなり変形しやすい状態（柔らかい状態）となるため、駆動部材１５ａはバイアスバネ１４ａに引っ張られて伸びる。その結果、非通電状態では、図４（ａ）に示すように、撮像ユニット９は、そのカバーガラス１２ｂの主面（＋Ｚ側）が右下を向いて傾いた状態となる。その後、印加電流を増加させるとＳＭＡが発熱し記憶温度に近づくにつれて、（比較的収縮されていた）記憶状態に復帰しようとするため駆動部材１５ａは縮み、撮像ユニット９が本体側部材１２に対して所定の回転軸（例えばＸ軸に平行な軸ＲＸ）を中心に反時計回りに徐々に回転する。そして、印加電流が所定の値になった時点で、図４（ｂ）に示すように、撮像ユニット９は、撮影レンズ３の光軸ＡＸがＺ軸に平行となるような、中立位置（基準位置）に移動する。また、印加電流をさらに増加させると駆動部材１５ａがさらに縮むため、図４（ｃ）に示すように、撮像ユニット９のカバーガラス１２ｂの主面（＋Ｚ側）が今度は右上を向いて傾いた状態となる。
As shown in FIG. 3, in a state where no current is applied to the SMA (non-energized state), the SMA becomes lower than the storage temperature and is easily deformed (soft state). It is stretched by being pulled by the
逆に、図４（ｃ）の状態から印加電流を減少させていくと、撮像ユニット９が本体側部材１２に対して時計回りに徐々に回転し、図４（ｂ）の状態を経て、図４（ａ）の状態へと移行する。
On the contrary, when the applied current is decreased from the state of FIG. 4C, the
このように、ＳＭＡで形成された駆動部材１５ａに対する印加電流の大きさを制御することによって、撮像ユニット９をピッチ方向の正方向および負方向のいずれにも駆動することができる。
Thus, by controlling the magnitude of the applied current to the driving
また、手振れ補正用の駆動可能範囲を大きくするため、撮影時においては所定の電流を印加し、撮像ユニット９が中立位置（ないし「基準位置」とも称する）（図４（ｂ）参照）に存在する状態となるようにしておくことが好ましい。
Further, in order to increase the drivable range for camera shake correction, a predetermined current is applied at the time of shooting, and the
なお、図３に示すように、ＳＭＡの伸縮特性にヒステリシスが存在する場合には、制御系において、このようなヒステリシスを補償するような入力電圧等を定めればよい。 As shown in FIG. 3, when hysteresis exists in the expansion and contraction characteristics of the SMA, an input voltage or the like that compensates for such hysteresis may be determined in the control system.
＜手振れ補正処理＞
つぎに、この手振れ補正システム１０Ａにおける手振れ補正の原理および制御系について説明する。
<Image stabilization processing>
Next, the principle and control system of camera shake correction in the camera
上述したように、撮像素子５および揺れ検知センサ８はいずれも撮像ユニット９側に設けられている。したがって、この揺れ検知センサ８により検知される揺れがゼロになるように（揺れを打ち消すように）、撮像ユニット９を本体側部材１２に対して相対的に駆動することによれば、撮像素子５による撮影画像における手振れを補正することができる。
As described above, both the
以下では、手振れ補正制御についてより詳細に説明する。 Hereinafter, the camera shake correction control will be described in more detail.
図５は、携帯電話１Ａにおける、撮像処理と手振れ補正とに関する制御系の概要を示す図である。図５に示すように、撮像ユニット９に設けられた揺れ検知センサ８は、撮像ユニット９の揺れを検出する。具体的には、揺れ検知センサ８は、ピッチ方向における撮像ユニット９の角速度（詳細には、慣性角速度（対地角速度））を検出するジャイロセンサ（角速度センサ）８ａと、ヨー方向における撮像ユニット９の角速度を検出するジャイロセンサ８ｂとを有している。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a control system related to imaging processing and camera shake correction in the
揺れ検知センサ８の各ジャイロセンサ８ａ，８ｂからの出力信号は、揺れ検出回路３０ｃにおいて増幅され且つフィルタリング処理が施された上で、撮像ユニット９の「揺れ」を示す信号として検出され、コントローラ３０ａに入力される。
The output signals from the
コントローラ３０ａはマイクロコンピュータで構成される。このマイクロコンピュータ内で所定のソフトウエアプログラムが実行されることによって、角度検出部３１と目標角度設定部３２と現在角度算出部３３と最適制御値演算部３４と制御値出力部３５とを含む各処理部の機能が実現される。なお、角度検出部３１と目標角度設定部３２と現在角度算出部３３と最適制御値演算部３４とは、ゼロメソッド制御部３０ｂを構成する。ゼロメソッド制御部３０ｂは、揺れ検知センサ８によって検知される揺れがゼロになるように撮像ユニット９を駆動する制御系である。
The
コントローラ３０ａは、揺れ検出回路３０ｃによって検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニット９を駆動させるための制御指令値を、ゼロメソッド制御部３０ｂおよび制御値出力部３５を用いて生成し、駆動回路（ドライバ）３０ｄに出力する。そして、駆動回路３０ｄは、コントローラ３０ａからの制御指令値に基づいて駆動部１６を駆動する。これによって、撮像ユニット９は本体側部材１２に対して相対的に駆動され、手振れが補正される。
The
また、図５に示すように、携帯電話１Ａには、撮像素子５にて取得された画像を扱う処理部として、Ａ／Ｄ変換部２１、画像処理部２２および画像メモリ２３が設けられている。すなわち、撮像素子５にて取得されたアナログ信号の画像は、Ａ／Ｄ変換部２１にてデジタル信号に変換され、画像処理部２２にて所定の画像処理がなされた後、画像メモリ２３に一時的に格納される。画像メモリ２３に格納された画像は、記録用画像としてメモリカード９０へ記録されたり、ライブビュー表示用画像として表示部７１に表示されることとなる。このように、画像処理部２２等によって、撮像素子５からの出力信号に基づいて画像データが生成される。画像生成に関する各種処理もコントローラ３０ａの制御に基づいて行われる。
As shown in FIG. 5, the
また、シャッタボタン（レリーズボタンとも称する）２９は、２段階の押し込み式のボタンとして構成されている。コントローラ３０ａは、シャッタボタン２９が半押し状態（状態Ｓ１とも称する）にまで押し込まれたときに、ＡＦ処理およびＡＥ処理を開始する。また、コントローラ３０ａは、シャッタボタン２９がさらに全押し状態（状態Ｓ２とも称する）にまで押し込まれたときには、記録用画像を撮影するための露光動作を行う。また、コントローラ３０ａは、全押し状態Ｓ２になった時点で（全押し状態Ｓ２を検出する信号に応答して）、本撮影指示が入力されたとみなすとともに、手振れ補正制御の開始指示が入力されたものとみなし、後に詳述する手振れ補正制御を開始するものとする。なお、これに限定されず、シャッタボタン２９以外の入力操作に応じて、手振れ補正制御を開始するようにしてもよい。また、手振れ補正制御は、撮影開始の指示入力時点だけでなく、撮影準備の開始指示時点（半押し状態Ｓ１になった時点）からの開始されるようにしてもよい。
The shutter button (also referred to as a release button) 29 is configured as a two-stage push button. The
本実施形態における手振れ補正を行うことによれば、記録用画像の露光中における光像の位置変化を最小限にとどめることによって、手振れの影響が軽減された画像を得ることが可能になる。 By performing the camera shake correction in the present embodiment, it is possible to obtain an image in which the influence of the camera shake is reduced by minimizing the position change of the optical image during the exposure of the recording image.
図６は、ゼロメソッド制御部３０ｂを中心とする、コントローラ３０ａ内での詳細動作を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed operation in the
角度検出部３１は、各ジャイロセンサ８ａ，８ｂによって検出されたピッチ方向およびヨー方向の各角速度ωｐ，ωｙを積分することによって、ピッチ方向およびヨー方向における回転変位（角度）θｐ，θｙを算出する。算出された角度θｐ，θｙは、目標角度設定部３２と現在角度算出部３３とに入力される。なお、角速度ωｐ，ωｙは地面を基準にした角速度（対地角速度）であり、角度θｐ，θｙは地面を基準にした角度（対地角度）である。
The
目標角度設定部３２は、サーボ制御系における目標角度θｐｄ，θｙｄを設定する。ここでは、目標角度設定部３２は、シャッタボタン２９の押下時点（全押し状態Ｓ２）での撮像ユニット９の変位を、目標角度θｐｄ，θｙｄとして設定するものとする。すなわち、シャッタボタン２９の押下時点（手振れ補正開始指示の入力時点）における撮像ユニット９の変位が目標変位（角度）として設定される。この結果、この目標変位を維持するように撮像ユニット９が駆動されて、撮像ユニット９の手振れ補正処理が行われることになる。なお、シャッタボタン２９の押下時点において各角度θｐ，θｙをリセットすれば、目標角度（θｐｄ，θｙｄ）は（０，０）となる。
The target
現在角度算出部３３は、角度検出部３１によって算出された角度値から現在角度を求める。角度検出部３１によって算出された角度値をそのまま現在角度として決定すれば十分であるが、必要に応じて適宜、その値を修正するようにしてもよい。
The current
最適制御値演算部３４は、目標角度（θｐｄ，θｙｄ）と現在角度（θｐ，θｙ）との差分値（（θｐｄ−θｐ），（θｙｄ−θｙ））を求めて比例ゲインを乗じるとともに、２段階の微分要素による制御を加え、ローパスフィルタを通した上で更に適宜のゲインを乗じて制御指令値を決定する。すなわち、揺れ検知センサ８（ジャイロセンサ８ａ，８ｂ）によって検出された角速度を一旦角度に変換した上で、角度の次元と、（角度を一階微分した）角速度の次元と、（角度を二階微分した）加速度の次元との３つの次元において、フィードバック制御を行う。ＳＭＡを用いた駆動系は、電流印加による発熱段階、加速度発生に起因する速度発生段階、速度発生に起因する変位発生段階を有しているため、３次遅れの系となる。したがって、フィードバック制御（サーボ制御系）をより良好に行うためには、このように、１８０度（２次）以上の位相進み要素（微分要素）を加えることが好ましい。
The optimum control
なお、ここでは、ジャイロセンサ８ａ，８ｂからの出力信号を一旦積分して角度値に変換した上で角度を制御量とするＰＤ制御（より詳細には、微分要素として一階微分の微分要素のみならず二階微分の微分要素をも有するＰＤ制御）を行っているが、これに限定されず、角速度を制御量とするＰＩＤ制御を行うようにしてもよい。具体的には、角速度の現在値と目標値との差にゲインを乗じた値と、角速度の積分値（すなわち角度の次元の値）に関する現在値と目標値との差にゲインを乗じた値と、角速度の微分値（すなわち角加速度の次元の値）に関する現在値と目標値との差にゲインを乗じた値とを加算した値を制御指令値として算出するようにしてもよい。
Here, PD control using the angle as a controlled variable after the output signals from the
また、図６にも示すように、最適制御値演算部３４によって算出された制御指令値は、制御値出力部３５に入力される。制御値出力部３５は、最適制御値演算部３４によって算出された制御指令値と撮像ユニット９を基準位置（図４（ｂ）参照）に保持するための値とを加算した値を、コントローラ３０ａからの出力値Ｖｉｎとして駆動回路３０ｄへと出力する。
Also, as shown in FIG. 6, the control command value calculated by the optimum control
図７に示すように、駆動回路３０ｄは、入力された電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとの差に基づいて、ＳＭＡを駆動するための出力電圧ＶＭ＋を決定する。なお、駆動回路３０ｄは、ピッチ方向とヨー方向との両方向についての制御を行うため、実際には２チャンネル分の回路を有しているが、ここでは図示の簡略化のため、１チャンネル分のみを例示する。
As shown in FIG. 7, the
図８は、駆動回路３０ｄの入出力特性を示す図である。図８において、横軸は、入力電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとの差（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）を示し、縦軸は、出力電圧ＶＭ＋を示している。例えば、参照電圧Ｖｒｅｆが２．５ボルトであり、入力電圧が３．５ボルトのときには、両者の差の１ボルトに対して所定のゲインＧを乗じた値（この場合はＧ）が、駆動回路３０ｄから算出される。駆動回路３０ｄは、コントローラ３０ａからの制御指令値Ｖｉｎに基づいて駆動部１６を駆動し、これによって、撮像ユニット９は本体側部材１２に対して相対的に駆動され、手振れによる撮像ユニット９の揺れが補正される。なお、図８に示されるように、差分値（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）が負になるときには、駆動部材１５ａに対する印加電流はゼロとなる。
FIG. 8 is a diagram illustrating input / output characteristics of the
図９は、上述の制御の流れを示すフローチャートである。なお、このフローチャートの開始時点よりも前の所定の時点（例えば、被写体確認用のライブビュー表示が開始された時点）から、撮像ユニット９は駆動部１６を用いた駆動によって基準位置（図４（ｂ）参照）に移動されているものとする。この移動後の状態においても、撮像ユニット９は、弾性支持部材１１ａによって本体側部材１２に対して固定された状態となっている。
FIG. 9 is a flowchart showing the above-described control flow. It should be noted that the
上述したように、ボタン操作等に応答して手振れ制御が開始（ステップＳＰ１１）されると、手振れ制御開始時の角度が取り込まれ（ステップＳＰ１２）、目標角度（θｐｄ，θｙｄ）として設定される（ステップＳＰ１３）。以後、各時点の角度（θｐ，θｙ）がこの目標角度（θｐｄ，θｙｄ）に近づくようにフィードバック制御が行われる。 As described above, when camera shake control is started in response to a button operation or the like (step SP11), the angle at the start of camera shake control is captured (step SP12) and set as target angles (θpd, θyd) ( Step SP13). Thereafter, feedback control is performed so that the angle (θp, θy) at each time point approaches the target angle (θpd, θyd).
具体的には、各時点において現在角度が取り込まれ（ステップＳＰ１４）、目標角度と現在角度との差分値（Δθｐ，Δθｙ）＝（θｐｄ−θｐ，θｙｄ−θｙ）が算出され（ステップＳＰ１５）、当該差分値等に基づいて制御指令値が算出される（ステップＳＰ１６）。制御指令値は上述したようにして算出される。 Specifically, the current angle is captured at each time point (step SP14), and a difference value (Δθp, Δθy) = (θpd−θp, θyd−θy) between the target angle and the current angle is calculated (step SP15). A control command value is calculated based on the difference value or the like (step SP16). The control command value is calculated as described above.
そして、このような動作が繰り返されることによって、手振れ補正が実現される。その後、所定時間が経過したことおよび／または揺れが所定の基準値以下に収まったことなどの条件が満たされたと判定（ステップＳＰ１７）された時点で、記録画像の露光動作、並びに画像データの生成および記録動作等が行われる（ステップＳＰ１８）。 Then, by repeating such an operation, camera shake correction is realized. Thereafter, when it is determined (step SP17) that the predetermined time has elapsed and / or the condition that the fluctuation has fallen below the predetermined reference value is satisfied (step SP17), the recording image exposure operation and the generation of image data are performed. Then, a recording operation and the like are performed (step SP18).
以上のように、駆動部１６によって撮像ユニット９が駆動されていないときには撮像ユニット９は弾性支持部材１１ａによって本体側部材に対して固定されるので、本体側部材１２と撮像ユニット９との相対的位置関係を適切に維持することが容易である。例えば、手振れ補正のための駆動力を与えないときにも撮像ユニットを容易に静止状態とすることができる。そして、揺れ検知センサ８により検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニット９が移動されて撮像ユニット９の手振れが補正されるので、簡易な制御系で手振れ補正を行うことができる。
As described above, when the
＜２．第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態の変形例である。上記第１実施形態においては、ＳＭＡとバイアスバネとを組み合わせた駆動系を用いる場合を例示したが、この第２実施形態においては、ＳＭＡを２つ組み合わせた駆動系を用いる場合を例示する。
<2. Second Embodiment>
The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the first embodiment, the case where a drive system combining SMA and a bias spring is used is illustrated. In the second embodiment, a case where a drive system combining two SMAs is used.
第１実施形態におけるＳＭＡとバイアスバネとを組み合わせた駆動系においては、ＳＭＡが縮む向きには比較的高い応答性を有する制御が可能であるのに対して、ＳＭＡが伸びる向きにおける応答性は、バイアスバネの強さにもよるが、比較的低くなってしまう。ＳＭＡは、伸びる向きよりも縮む向きに、比較的高速に変位することが可能だからである。 In the drive system that combines the SMA and the bias spring in the first embodiment, it is possible to perform control having a relatively high response in the direction in which the SMA contracts, whereas the response in the direction in which the SMA extends is Although it depends on the strength of the bias spring, it becomes relatively low. This is because SMA can be displaced at a relatively high speed in a contraction direction rather than an expansion direction.
これに対して、この第２実施形態のように、ＳＭＡを２つ組み合わせた駆動系を用い、２つのＳＭＡのそれぞれが縮む力を利用して他方のＳＭＡを伸ばすことによって、所定の回転方向における両方の向きにおいて比較的高い応答性を確保することが可能になる。 On the other hand, as in the second embodiment, by using a drive system in which two SMAs are combined and using the force of each of the two SMAs to contract the other SMA, It is possible to ensure a relatively high responsiveness in both directions.
図１０は、第２実施形態に係る携帯電話１Ｂに用いられる手振れ補正システム１０Ｂを示す図である。第２実施形態に係る携帯電話１Ｂは、手振れ補正システム１０Ａの代わりに手振れ補正システム１０Ｂを備える点で、第１実施形態に係る携帯電話１Ａと相違する。以下では、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
FIG. 10 is a diagram illustrating a camera
手振れ補正システム１０Ｂは、２つの駆動部１８Ｐ，１８Ｙ（不図示）を有している。駆動部１８Ｐは、ピッチ方向における駆動を行う点で、駆動部１６Ｐと類似し、駆動部１８Ｙは、ヨー方向における駆動を行う点で、駆動部１６Ｙと類似している。ただし、駆動部１８Ｐは、バイアスバネ１４ａの代わりに駆動部材１７ａを有している点で、駆動部１６と相違する。同様に、駆動部１８Ｙは、バイアスバネ１４ｂの代わりに駆動部材１７ｂ（不図示）を有している点で、駆動部１６Ｙと相違する。
The camera
駆動部１８Ｐと駆動部１８Ｙとは同様の構成を有しているので、重複説明を避けるため、以下では一方の駆動部１８Ｐについてのみ詳細に説明する。
Since the
駆動部１８Ｐは、駆動部材１５ａに加えて、同様の部材である駆動部材１７ａを、撮影レンズ３の光軸ＡＸに対して対称となる位置に有している。駆動部材１７ａの一端は撮像ユニット９の外周面下部に固定され、他端は本体側部材１２の下側内面に固定されている。このように、本体側部材１２と撮像ユニット９との双方に対して固定された駆動部材１５ａ，１７ａが、ピッチ方向において撮像ユニット９の両側にそれぞれ１つずつ設けられている。
In addition to the
以下では、駆動部１８Ｐについての駆動原理について説明する。
Below, the drive principle about the
図１１は、ＳＭＡに対する印加電流と撮像ユニット９の変位との関係を示す図である。なお、以下の説明では、図４も適宜参照するが、図４におけるバイアスバネ１４ａの代わりに駆動部材１７ａが設けられていることを前提とする。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the applied current to the SMA and the displacement of the
一方の駆動部材１７ａのＳＭＡ（ＳＭＡｂとも表す）に比較的大きな電流（例えば印加電流の上限値）を印加し他方の駆動部材１５ａのＳＭＡ（ＳＭＡａとも表す）に電流を印加しないようにする場合を想定する。この場合には、駆動部材１７ａは加熱されて縮み、駆動部材１５ａは比較的低い温度となり伸びやすい状態となる。したがって、駆動部材１７ａの収縮力によって駆動部材１５ａが伸ばされた状態となる（図４（ａ））。
A case where a relatively large current (for example, the upper limit value of the applied current) is applied to the SMA (also referred to as SMAb) of one
この状態から、今度は、駆動部材１７ａのＳＭＡに対する印加電流をゼロに設定し駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流を増加させていく。すると、駆動部材１７ａが比較的伸びやすい状態になった上で駆動部材１５ａの収縮力が増加していくため、撮像ユニット９が本体側部材１２に対して所定の回転軸（例えばＸ軸に平行な軸ＲＸ）を中心に反時計回りに徐々に回転する。そして、或る時点で両駆動部材１５ａ，１７ａの長さが同一となり、図４（ｂ）に示すように、撮像ユニット９は、撮影レンズ３の光軸ＡＸがＺ軸に平行となるような、中立位置に移動する。そして、駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流をさらに増加させると、駆動部材１５ａがさらに縮み駆動部材１７ａがさらに伸びるため、図４（ｃ）に示すように、撮像ユニット９の入射面側が今度は右上に傾くことになる。
From this state, this time, the applied current to the SMA of the driving
逆に、図４（ｃ）の状態から、駆動部材１５ａのＳＭＡに対する印加電流をゼロに設定した上で、駆動部材１７ａのＳＭＡに対する印加電流を徐々に増加させていくと、撮像ユニット９が本体側部材１２に対して時計回りに徐々に回転し、図４（ｂ）の状態を経て、図４（ａ）の状態へと移行する。
On the other hand, when the applied current to the SMA of the driving
したがって、ＳＭＡで形成された駆動部材１５ａ，１７ａに対する印加電流の大きさを制御することによって、撮像ユニット９をピッチ方向の正方向および負方向のいずれにも駆動することができる。
Therefore, the
このような駆動系を用いた場合であっても、上記と同様に、撮像ユニット９に設けた揺れ検知センサ８によって検出された揺れを打ち消す向きに撮像ユニット９を本体側部材１２に対して移動させることによって、手振れを補正することが可能になる。
Even when such a drive system is used, the
図１２および図１３は、上記のような駆動を実現する駆動回路（ドライバ）３０ｄの詳細動作を示す図である。図１２は、駆動回路３０ｄに対する入出力の接続を示す図であり、図１３は、駆動回路３９０ｄの入出力特性を示す図である。
12 and 13 are diagrams showing the detailed operation of the drive circuit (driver) 30d that realizes the drive as described above. FIG. 12 is a diagram illustrating input / output connections to the
図１２に示すように、駆動回路３０ｄは、入力された電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとの差に基づいて、駆動部材１５ａ（ＳＭＡａ）を駆動するための出力電圧ＶＭ＋を決定するとともに、駆動部材１７ａ（ＳＭＡｂ）を駆動するための出力電圧ＶＭ−を決定する。なお、駆動回路３０ｄは、ピッチ方向とヨー方向との両方向についての制御を行うため、実際には２チャンネル分の回路を有しているが、図示の簡略化のため、１チャンネル分のみを例示する。
As shown in FIG. 12, the
図１３は、駆動回路３０ｄの入出力特性を示す図である。図８において、横軸は、入力電圧Ｖｉｎと参照電圧Ｖｒｅｆとの差（Ｖｉｎ−Ｖｒｅｆ）を示し、縦軸は、出力電圧ＶＭ＋，ＶＭ−を示している。
FIG. 13 is a diagram showing the input / output characteristics of the
例えば、参照電圧Ｖｒｅｆが２．５ボルトであり、入力電圧が３．５ボルトのときには、両者の差の１ボルトに対して所定のゲインＧを乗じた値が、駆動部材１５ａ（ＳＭＡａ）に対する出力値ＶＭ＋として出力される。このとき、図１３に示されるように、もう一方の駆動部材１７ａ（ＳＭＡｂ）に対する出力値ＶＭ−はゼロとなる。
For example, when the reference voltage Vref is 2.5 volts and the input voltage is 3.5 volts, a value obtained by multiplying the difference between 1 volt by a predetermined gain G is an output to the
また、参照電圧Ｖｒｅｆが２．５ボルトであり、入力電圧が１．５ボルトのときには、両者の差の「−１」ボルトに対して所定のゲインＧを乗じた値が、駆動部材１７ａ（ＳＭＡｂ）に対する出力値ＶＭ−として出力される。このとき、図１３に示されるように、もう一方の駆動部材１５ａ（ＳＭＡａ）に対する出力値ＶＭ＋はゼロとなる。
Further, when the reference voltage Vref is 2.5 volts and the input voltage is 1.5 volts, a value obtained by multiplying the difference “−1” volts by a predetermined gain G is a driving
駆動回路３０ｄは、コントローラ３０ａからの制御指令値Ｖｉｎに基づいて駆動部１６を駆動し、これによって、撮像ユニット９は本体側部材１２に対して相対的に駆動され、手振れによる撮像ユニット９の揺れが補正される。
The
特に、上述したように、２つのＳＭＡのそれぞれが縮む力を利用して他方のＳＭＡを伸ばすことができる。より詳細には、各ＳＭＡは、収縮時にバネ力よりも強い力を発生することができるため、各ＳＭＡは、その比較的強い収縮時の力を利用して、撮像ユニット９の変位（ここでは回転角度）を比較的高速に変化させることができる。したがって、所定の回転方向における両方の向きにおいて比較的高い応答性を確保することが可能になる。 In particular, as described above, the other SMA can be extended using the force with which each of the two SMAs contracts. More specifically, since each SMA can generate a force stronger than the spring force when contracted, each SMA uses the relatively strong force during contraction to displace the imaging unit 9 (here, Rotation angle) can be changed at a relatively high speed. Therefore, relatively high responsiveness can be ensured in both directions in the predetermined rotation direction.
＜３．第３実施形態＞
次に第３実施形態に係る携帯電話１Ｃについて説明する。この携帯電話１Ｃは、上述の手振れ補正システム１０Ａに代えて、手振れ補正システム１０Ｃを備える点で第１実施形態等と相違する。
<3. Third Embodiment>
Next, a
上記第１および第２実施形態においては、揺れ検知センサとして、ジャイロセンサを用いる場合を例示したが、この第３実施形態においては、揺れ検知センサとして、画像式センサ８Ｃを用いる場合について例示する。
In the first and second embodiments, the case where the gyro sensor is used as the shake detection sensor is illustrated. However, in the third embodiment, the case where the
また、上記各実施形態においては、撮像ユニット９が本体側部材１２に対して弾性支持部材１１ａを用いて固定的に支持されている場合を例示したが、この第３実施形態においては、本体側部材であるベース板５１（後述）に対して、撮像ユニット９Ｃが摩擦力（特に静止摩擦力）を用いて固定的に支持される場合を例示する。
Moreover, in each said embodiment, although the case where the
さらに、上記各実施形態においては、ＳＭＡを用いたアクチュエータ等を用いて撮像ユニット９と本体側部材１２との相対移動を実現する場合を例示したが、この第３実施形態においては、インパクトアクチュエータ（ＳＩＤＭ：Smooth Impact Drive Mechanism、とも称する）を用いて撮像ユニット９Ｃとベース板（本体側部材）５１との間の相対移動を実現する場合を例示する。
Further, in each of the above embodiments, the case where the relative movement between the
また、上記各実施形態においては、回転方向（詳細には、ピッチ方向およびヨー方向）における駆動を実現する場合を例示したが、この第３実施形態においては、並進方向（詳細には、Ｘ方向およびＹ方向）における駆動（並進駆動）を実現する場合を例示する。 Further, in each of the above embodiments, the case where the driving in the rotation direction (specifically, the pitch direction and the yaw direction) is realized is illustrated, but in the third embodiment, the translation direction (specifically, the X direction). And a case of realizing driving (translational driving) in the Y direction).
以下では、第１実施形態との相違点を中心に、第３実施形態に係る携帯電話１Ｃについて説明する。
Hereinafter, a
図１４、図１５および図１６は、携帯電話１Ｃに設けられた手振れ補正システム１０Ｃの概要を示す図である。図１４は、手振れ補正システム１０Ｃを概念的に示す構成図であり、図１５は、手振れ補正システム１０Ｃの撮像ユニット９Ｃの概要構成を示す斜視図である。また、図１６はスライド駆動機構５０の詳細を示す組み立て斜視図である。なお、図１４〜図１６においては、図示の簡略化のため、各構成要素を適宜省略して示している。例えば、図１６においては、撮像ユニット９Ｃの図示を省略している。
14, 15 and 16 are diagrams showing an outline of a camera shake correction system 10C provided in the
図１４に示すように、手振れ補正システム１０Ｃは、撮像ユニット９Ｃと、装置本体に対する撮像ユニット９Ｃの相対的な並進運動を実現するスライド駆動機構５０とを備えている。
As illustrated in FIG. 14, the camera
また、図１５に示すように、撮像ユニット９Ｃは、撮像基板９１上に、撮像素子５と撮影レンズ３と揺れ検知センサ８Ｃとを有している。
As illustrated in FIG. 15, the
また、図１４および図１６に示すように、スライド駆動機構５０は、装置本体（ここでは、携帯電話１Ｃの本体）に固設されるベース板５１と、ベース板５１に対してＸ軸方向に移動する第１スライダ５２と、第１スライダ５２に対してＹ軸方向に移動する第２スライダ５３との３つの部材を備えて構成される。また、第２スライダ５３の＋Ｚ側主平面には、撮像ユニット９Ｃが固定されて配置される。詳細には、撮像ユニット９Ｃ上の撮影レンズ３、撮像素子５、および揺れ検知センサ８Ｃが被写体側（＋Ｚ側）に配置された状態で、撮像ユニット９Ｃの撮像基板９１が第２スライダ５３の＋Ｚ側主平面に固定される。
14 and 16, the
撮像ユニット９Ｃは、このようなスライド駆動機構５０によりＺ軸に直交するＸＹ平面内にて移動することが可能であるとともに、＋Ｚ側の被写体を撮影することが可能である。
The
以下では、図１６を参照しながら、このスライド駆動機構５０についてさらに詳細に説明する。
Hereinafter, the
ベース板５１は、撮影レンズ３からの入射光が通過可能となるように中央部が開口しており、Ｘ軸方向に延設される第１アクチュエータ５１１、および、スプリング５５を掛けるための第１スプリング掛け５１２を備えている。第２スライダ５３は、Ｙ軸方向に延設される第２アクチュエータ５３１、および、剛球５４をＺ軸方向両面に遊嵌する剛球受け５３２を備えている。また、第１スライダ５２は、第１アクチュエータ５１１と対向する位置に第１摩擦結合部５２１、および、第２アクチュエータ５３１と対向する位置に第２摩擦結合部５２２がそれぞれ設けられ、さらに、第１スプリング掛け５１２と対向する位置に第２スプリング掛け５２３が設けられる。
The
第１アクチュエータ５１１および第２アクチュエータ５３１はそれぞれ、圧電素子と延設方向に駆動可能な駆動ロッドとを備えており、圧電素子に印加される駆動パルスに応じた量および向きに駆動ロッドが移動するようになっている。
Each of the
このスライド駆動機構５０が組み上げられるときには、第１アクチュエータ５１１の駆動ロッドと第１摩擦結合部５２１とが摩擦結合され、第２アクチュエータ５３１の駆動ロッドと第２摩擦結合部５２２とが摩擦結合される。また、ベース板５１と第１スライダ５２とは、スプリング５５によって相互に接近する向きに付勢される。このとき、第２スライダ５３は、ベース板５１と第１スライダ５２とに剛球５４を介して挟み込まれた状態とされる。これにより、Ｚ軸正方向側から負方向側に向かって、ベース板５１、第２スライダ５３、第１スライダ５２の順に重なって、これら部材５１，５３，５２が配置されることとなる。
When the
このようなスライド駆動機構５０が組み上げられた状態で、第１アクチュエータ５１１の駆動ロッドが緩速で移動すると、これに摩擦結合する第１摩擦結合部５２１により第１スライダ５２がベース板５１に対してＸ軸方向に移動する。このとき、第１スライダ５２の移動にあわせて第２スライダ５３もベース板５１に対してＸ軸方向に移動する。第１アクチュエータ５１１の駆動ロッドが急速に移動すると、慣性により第１スライダ５２は停止する。また、第２アクチュエータ５３１の駆動ロッドが緩速で移動すると、これに摩擦結合する第２摩擦結合部５２２により第２スライダ５３が第１スライダ５２に対してＹ軸方向に移動する。このとき、第１スライダ５２のベース板５１に対する移動はなされないため、第２スライダ５３は単独でベース板５１に対してＹ軸方向に移動することとなる。第２アクチュエータ５３１の駆動ロッドが急速に移動すると、慣性により第２スライダ５３は停止する。つまり、各圧電素子に与えられる駆動パルスによって各駆動ロッドが速度の異なる往動および復動（振動）を行うことにより、第２スライダ５３がＸ軸および／またはＹ軸方向に移動することとなる。
When the drive rod of the
また、スプリング５５の付勢力等によってＺ方向における垂直抗力が比較的大きな値となるため、アクチュエータ５１１と第１摩擦結合部５２１との静止摩擦力も比較的大きな値となる。同様に、アクチュエータ５３１と第２摩擦結合部５２２との静止摩擦力も比較的大きな値となる。したがって、装置全体に揺れが生じた場合において、摩擦結合における摩擦力（静止摩擦力）が慣性力および重力よりも大きくなり、各アクチュエータ５１１，５３１によって各部材が駆動されていないときには、撮像ユニット９Ｃは、第２スライダ５３と第１スライダ５２とを介してベース板５１に対して固定されることになる。言い換えれば、撮像ユニット９Ｃはベース板５１に対して静止摩擦力によって相対的に移動しないように保持される。
Further, since the vertical drag force in the Z direction becomes a relatively large value due to the urging force of the
この結果、装置本体が手振れによって揺れている場合、各アクチュエータ５１１，５３１による非駆動時においては、撮像ユニット９Ｃには、装置本体と同様の揺れが生じることになる。
As a result, when the apparatus main body is shaken by camera shake, the
この揺れは揺れ検知センサ８Ｃ（図１５参照）によって検出される。図１５に示すように、揺れ検知センサ８Ｃは、画像式の揺れ検知センサであり、揺れ検知用のレンズ（レンズユニット）８１と、揺れ検知用の撮像素子８２とを有している。また、揺れ検知センサ８Ｃは、撮影レンズ３および撮像素子５と同様に、撮像ユニット９Ｃの撮像基板９１に固定されている。そのため、揺れ検知センサ８Ｃによって検出された揺れは、撮像素子５に生じる揺れと同じ揺れとなる。したがって、この揺れ検知センサ８Ｃを用いることによって、撮像ユニット９Ｃ（撮像素子５）の揺れを検知することが可能である。
This shaking is detected by a shaking
図１７は、画像式の揺れ検出動作の一例を説明する図である。詳細には、図１７に示すように、撮像素子８２によって微小時間間隔ΔＴで連続的に取得される複数の画像（たとえば２つの画像）を比較することによって、画像の揺れを検出する。
FIG. 17 is a diagram for explaining an example of an image-type shake detection operation. Specifically, as shown in FIG. 17, image shake is detected by comparing a plurality of images (for example, two images) that are continuously acquired by the
たとえば、時刻Ｔ１における取得画像Ｇ１と時刻Ｔ２（＝Ｔ１＋ΔＴ）における取得画像Ｇ２とをパターンマッチング技術を用いて比較する。詳細には、２つの画像Ｇ１，Ｇ２を各方向（例えば８方向）に各所定量（例えば、１画素および２画素）ずつずらして重ね合わせた場合ごとに、２つの画像における対応画素間の画素値の差（｜Ｐ１−Ｐ２｜）を全て（または一部）の画素について加算した総和Ｅ（＝Σ｜Ｐ１−Ｐ２｜）を算出する。そして、その総和Ｅを最も小さくするような「ずれ方向」と「ずれ量」との組合せに対応する「ずれ」を、２つの画像Ｇ１，Ｇ２相互間での「ずれ」、言い換えれば、時刻Ｔと時刻（Ｔ＋ΔＴ）との相互間での「ずれ」であるとして検出すればよい。例えば、１６種類（＝８種類の「ずれ方向」×２種類の「ずれ量」）の組合せのそれぞれについて評価値（総和）Ｅを求め、これらの組合せの中から、その評価値Ｅが最も適切な（総和Ｅが最小となる）組合せを選択する。この選択された組合せに対応する「ずれ」が、２つの画像Ｇ１，Ｇ２相互間での「ずれ」として求められる。 For example, the acquired image G1 at time T1 and the acquired image G2 at time T2 (= T1 + ΔT) are compared using a pattern matching technique. Specifically, every time the two images G1 and G2 are overlapped by shifting each predetermined amount (for example, one pixel and two pixels) in each direction (for example, eight directions), the pixel value between the corresponding pixels in the two images A sum E (= Σ | P1−P2 |) is calculated by adding the differences (| P1−P2 |) for all (or part of) the pixels. Then, the “deviation” corresponding to the combination of the “deviation direction” and the “deviation amount” that minimizes the total sum E is “deviation” between the two images G1 and G2, in other words, the time T And the time (T + ΔT) may be detected as “deviation” between each other. For example, an evaluation value (sum) E is obtained for each of 16 types of combinations (= 8 types of “deviation direction” × 2 types of “deviation amount”), and the evaluation value E is the most appropriate among these combinations. A combination (in which the total sum E is minimized) is selected. A “deviation” corresponding to the selected combination is obtained as a “deviation” between the two images G1 and G2.
なお、揺れ検知センサ８Ｃによる撮影画像を用いるのではなく撮像素子５による撮影画像を用いることによっても撮像ユニット９Ｃの揺れを検知することが可能ではある。ただし、ここでは、揺れ検出処理の高速化等を図るため、揺れ検知センサ８Ｃを撮像素子５とは別個に設けるものとする。
Note that it is possible to detect the shaking of the
また、撮影環境が低輝度のときにも比較的大きな光量を撮像素子８２に到達させるため、レンズ８１は比較的明るいＦナンバーを有するものであることが好ましい。さらに、撮影環境が低輝度のときにも比較的大きな光量を得るため、撮像素子８２は比較的大きな開口率を有するものであることが好ましい。また、撮像素子８２は、より高い周波数の揺れを検出することを可能にするため、高速読み出しによって読出時間を短縮することが可能なタイプおよび／または読み出し対象領域を限定して読出時間を短縮することが可能なタイプのものとすることが好ましい。
Further, it is preferable that the
さて、前述したように、ベース板５１は装置本体に固設され、撮像ユニット９Ｃは第２スライダ５３に固設され、さらにスライド駆動機構５０はＸＹ方向における駆動用のアクチュエータ５１１，５３１を備えている。そして、スライド駆動機構５０は、アクチュエータ５１１，５３１を用いて静止摩擦力よりも大きな駆動力を与えることによって、撮像ユニット９Ｃを装置本体に対してＸＹ平面内にて相対的に駆動することが可能である。すなわち、手振れ補正システム１０Ｃは、撮像ユニット９Ｃを駆動する駆動系として、アクチュエータ５１１，５３１などによって構成された並進駆動系を有している。
As described above, the
また、前述したように、揺れ検知センサ８Ｃは撮像素子５と同様に撮像ユニット９Ｃに固設されている。したがって、揺れ検知センサ８Ｃによって検出された揺れを打ち消す向きに、撮像ユニット９Ｃをベース板５１（本体側部材）に対して相対移動させることによって、撮像ユニット９Ｃに固設された撮像素子５の揺れを補正することが可能になる。
As described above, the
このような揺れを軽減するための手振れ補正の制御系としては、上記第１および第２実施形態と同様の制御系を用いればよい。 As a camera shake correction control system for reducing such shaking, the same control system as in the first and second embodiments may be used.
以上のようにして、撮像ユニット９Ｃに固設された揺れ検知センサ８Ｃによって、撮像ユニット９Ｃの揺れを検出し、その揺れ検知センサ８Ｃによって検出された「揺れ」を打ち消す向きに撮像ユニット９Ｃを本体側部材（ベース板５１）に対して駆動することによって、手振れを防止することが可能である。また、非駆動時においては摩擦力によって撮像ユニット９Ｃはベース板５１に対して相対移動しないように固定されているため、比較的容易に位置決めを行うことが可能である。
As described above, the shake of the
ただし、この手振れ補正システム１０Ｃにおいて、より正確な位置決めを行うためには、位置センサを用いて撮像ユニット９Ｃの本体側部材（ベース板５１）に対する相対位置を求めることが好ましい。なお、その場合でも、手振れ補正後に基準位置に戻すための制御などに位置検出値を用いるだけで済み、手振れ補正の制御系には必ずしもこの位置検出値を用いることを要しない。したがって、手振れ補正の制御系としては、位置検出値を加えることなく、揺れ検知センサ８Ｃによる揺れをゼロにするような比較的容易な制御系を用いればよいことになる。また、この場合、位置センサは必ずしも広い範囲にわたってリニアリティを有するものであることを要さず、基準位置への復帰が可能となるように、基準位置付近でのリニアリティが高いものであれば十分である。そのため、手振れ補正制御に位置センサからの出力値をも用いる場合に比べて、比較的安価な位置センサを用いることが可能となる。
However, in this camera shake correction system 10C, in order to perform more accurate positioning, it is preferable to obtain the relative position of the
＜４．その他＞
以上、この発明の実施の形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
<4. Other>
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the contents described above.
たとえば、上記第３実施形態においては、インパクトアクチュエータ（ＳＩＤＭ）による駆動系を用いて撮像ユニット９Ｃを駆動していたが、これに限定されず、第１実施形態あるいは第２実施形態と同様の駆動系を用いて撮像ユニット９Ｃを駆動するようにしてもよい。
For example, in the third embodiment, the
また、上記各実施形態においては、ジャイロセンサを用いて角速度を検出して揺れを検出する場合と、画像式センサを用いて揺れを検出する場合とを例示したが、これに限定されない。例えば、方位センサ（角度センサ）を用いて、撮像ユニットの方位角を検出して、揺れを検出するようにしてもよい。また、傾斜角度検出センサ（角度センサ）を用いて、撮像ユニットの傾斜角度を検出して、揺れを検出するようにしてもよい。 Moreover, in each said embodiment, although the case where an angular velocity was detected using a gyro sensor and a shake was detected and the case where a shake was detected using an image type sensor were illustrated, it is not limited to this. For example, an azimuth sensor (angle sensor) may be used to detect the azimuth angle of the imaging unit to detect shaking. Further, the tilt angle detection sensor (angle sensor) may be used to detect the tilt angle of the image pickup unit to detect shaking.
さらに、上記各実施形態においては、携帯電話に各手振れ補正システム１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを設ける場合を例示したが、これに限定されない。具体的には、デジタルカメラ、あるいは、撮影機能を有するＰＤＡ機器などの撮影装置に対して、上記の思想に基づく手振れ補正システムを適用することもできる。
Further, in each of the above-described embodiments, the case where the respective camera
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 携帯電話
３ 撮影レンズ
５ 撮像素子
８，８Ｃ 揺れ検知センサ
９，９Ｃ 撮像ユニット
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 手振れ補正システム
１１ａ 弾性支持部材
１２ 本体側部材
１４ａ，１４ｂ バイアスバネ
１５ａ，１５ｂ，１７ａ，１７ｂ 駆動部材（ＳＭＡ）
１６，１６Ｐ，１６Ｙ，１８Ｐ，１８Ｙ 駆動部
３０ａ コントローラ
５０ スライド駆動機構
５１ ベース板
５２，５３ スライダ
５５ スプリング
５１１，５３１ アクチュエータ
５２１，５２２ 摩擦結合部
DESCRIPTION OF
16, 16P, 16Y, 18P,
Claims (4)
撮像素子が固定された撮像ユニットと、
前記撮像ユニットに設けられ、前記撮像ユニットの揺れを検知する揺れ検知手段と、
本体側部材と、
前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して支持する支持部材と、
棒状の形状記憶合金を用いて形成されており、前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して相対的に移動させる駆動手段と、
前記撮像ユニットの手振れ補正を制御する制御手段と、
を備え、
前記駆動手段は、一端が前記撮像ユニットの外周面に固定されているとともに他端が前記本体側部材に固定され且つ棒状の形状記憶合金を用いて形成された駆動部材を、前記撮像ユニットの第１および第２の駆動方向の各方向において、該撮像ユニットの両側であって該撮像ユニットの光軸に対して対称となる位置にそれぞれ有し、
前記支持部材は、前記撮像ユニットと前記本体側部材との間に設けられた弾性支持部材を有しており、前記駆動手段によって前記撮像ユニットが駆動されていないときには前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して固定し、前記駆動手段による駆動力が付与されたときには前記撮像ユニットの前記本体側部材に対する相対移動を許容するように、前記撮像ユニットを支持し、
前記制御手段は、手振れ補正を行わない撮影時には、前記駆動手段への通電によって前記撮像ユニットを中立位置に保持させ、手振れ補正を行う場合には、前記第１の駆動方向において、前記撮像ユニットの両側に配置された一方および他方の駆動部材のうち、該一方の駆動部材を縮ませ且つ該他方の駆動部材を伸ばすか、または該他方の駆動部材を縮ませ且つ該一方の駆動部材を伸ばすことで前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して傾け、前記第２の駆動方向において、前記撮像ユニットの両側に配置された一方および他方の駆動部材のうち、該一方の駆動部材を縮ませ且つ該他方の駆動部材を伸ばすか、または該他方の駆動部材を縮ませ且つ該一方の駆動部材を伸ばすことで前記撮像ユニットを前記本体側部材に対して傾けることにより、前記駆動手段を用いて、前記揺れ検知手段により検出された揺れを打ち消す向きに前記撮像ユニットを移動させることを特徴とする手振れ補正システム。 A camera shake correction system,
An imaging unit having an image sensor fixed thereto;
A shaking detection means provided in the imaging unit for detecting the shaking of the imaging unit;
A body side member;
A support member that supports the imaging unit with respect to the body-side member;
A drive unit that is formed using a rod-shaped shape memory alloy, and moves the imaging unit relative to the body-side member;
Control means for controlling camera shake correction of the imaging unit;
With
The drive means includes a drive member having one end fixed to the outer peripheral surface of the imaging unit and the other end fixed to the body side member and formed using a rod-shaped shape memory alloy. In each direction of the first and second driving directions, both sides of the imaging unit and at positions symmetrical with respect to the optical axis of the imaging unit,
The support member includes an elastic support member provided between the imaging unit and the main body side member. When the imaging unit is not driven by the driving unit, the imaging unit is moved to the main body side member. And supporting the imaging unit so as to allow relative movement of the imaging unit with respect to the body side member when a driving force is applied by the driving means,
The control unit holds the imaging unit in a neutral position by energizing the driving unit during shooting without performing camera shake correction, and performs camera shake correction in the first driving direction. Of the one and other drive members disposed on both sides, the one drive member is contracted and the other drive member is extended, or the other drive member is contracted and the one drive member is extended. The imaging unit is tilted with respect to the main body side member, and in the second driving direction, the one driving member of the one and the other driving members disposed on both sides of the imaging unit is contracted and the To extend the other drive member or to contract the other drive member and extend the one drive member to tilt the imaging unit with respect to the body side member Ri, image stabilization system, wherein the drive means is used to and moving the image pickup unit in a direction to cancel the detected shake by the shake detection means.
前記揺れ検知手段は、角速度センサまたは角度センサを有しており、
前記駆動手段は、前記撮像ユニットを回転駆動させることが可能であり、
前記制御手段は、前記駆動手段を用いて前記撮像ユニットを回転駆動させることによって、前記撮像ユニットの手振れを補正することを特徴とする手振れ補正システム。 The camera shake correction system according to claim 1,
The shaking detection means has an angular velocity sensor or an angle sensor,
The driving means is capable of rotating the imaging unit.
The camera correction system according to claim 1, wherein the control unit corrects camera shake of the imaging unit by rotating the imaging unit using the driving unit.
前記揺れ検知手段は、画像式の揺れ検知センサを有していることを特徴とする手振れ補正システム。 The camera shake correction system according to claim 1,
The camera shake correction system characterized in that the shake detection means includes an image type shake detection sensor.
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の手振れ補正システムと、
前記撮像素子からの出力信号に基づいて画像データを生成する手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置。 A photographing device,
The camera shake correction system according to any one of claims 1 to 3,
Means for generating image data based on an output signal from the image sensor;
An imaging apparatus comprising:
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