JP6838417B2 - Shooting device - Google Patents
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Description
本発明は、撮影装置に関し、特に、像面の自動傾動が可能な撮影装置に関する。 The present invention relates to a photographing device, and more particularly to a photographing device capable of automatically tilting an image plane.
従来、一眼レフカメラの手振れ補正を行うための手振れ補正装置において、薄い俵型の駆動用コイルを有するボイスコイルモータを使用したものが知られている（特許文献１）。また、撮像素子を撮影光学系の光軸と直交する面内において互いに直交する２本の軸回りに傾動させ、撮影光学系の途中に配置した光路屈曲用の反射部材を光軸と平行な軸回り及び光軸と直交する軸回りに傾動させ、さらに撮影光学系途中のレンズ群を光軸方向に移動することで、６自由度の手振れ補正を可能にした手振れ補正装置が知られている（特許文献２）。 Conventionally, in a camera shake correction device for performing camera shake correction of a single-lens reflex camera, a voice coil motor having a thin bale-shaped drive coil is known (Patent Document 1). Further, the image pickup element is tilted around two axes orthogonal to each other in a plane orthogonal to the optical axis of the photographing optical system, and a reflecting member for bending an optical path arranged in the middle of the photographing optical system is an axis parallel to the optical axis. There is known a camera shake correction device that enables camera shake correction with 6 degrees of freedom by tilting around and around an axis perpendicular to the optical axis and further moving the lens group in the middle of the photographing optical system in the direction of the optical axis (6 degrees of freedom of camera shake correction). Patent Document 2).
撮影範囲内の物体面が光軸に対して傾いていると、ピント（焦点）調整を行っても、被写体の一部にしか焦点を合わせることができない。たとえば、ビルを仰ぎ見るような撮影では、ビル全体に焦点を合わせることができない場合がある。また、比較的近距離の風景を撮影するような場合、例えば画面下部の物体は近くて、画面中央上方の物体が遠い場合、画面下部にピントが合うと画面上方にピントが合わない、逆に画面上方に焦点が合うと画面下部にピントが合わない場合がある。
また、従来から知られているあおり撮影用の交換レンズを使用したあおり撮影装置では、撮影者が手動であおり量を調整する必要があり、操作が面倒であった。
If the object surface within the shooting range is tilted with respect to the optical axis, even if the focus is adjusted, only a part of the subject can be focused. For example, when shooting looking up at a building, it may not be possible to focus on the entire building. Also, when shooting a landscape at a relatively short distance, for example, if the object at the bottom of the screen is close and the object at the top center of the screen is far away, if the bottom of the screen is in focus, the top of the screen will not be in focus. If the upper part of the screen is in focus, the lower part of the screen may not be in focus.
Further, in a tilting photographing device using an interchangeable lens for tilting photographing, which has been known conventionally, it is necessary for the photographer to manually adjust the tilting amount, which is troublesome to operate.
特許文献１の手振れ補正装置は、撮像素子を光軸直交平面内において移動できるだけなので、あおり撮影等はできなかった。
特許文献２は、手振れ補正装置を構成する撮像素子を傾動させてあおり（チルト）撮影を可能にしている。しかし特許文献２の手振れ補正装置は、駆動制御する部材が撮像素子、レンズ群及びプリズムの３つあるので、組立て、位置調整及び制御が複雑であり、高精度のあおり撮影や手振れ補正が困難であった。
Since the image stabilization device of Patent Document 1 can move the image sensor in the plane orthogonal to the optical axis, it is not possible to perform tilt photography or the like.
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、物体面が撮影装置の光軸直交方向から傾くなど被写体距離が異なる物体面が存在していても、物体面全体または複数の物体面に焦点を合わせることが可能な撮影装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made based on the above awareness of the problem, and even if there are object surfaces having different subject distances such as the object surface tilting from the direction orthogonal to the optical axis of the photographing device, the entire object surface or a plurality of objects The purpose is to obtain a photographing device capable of focusing on a surface.
本発明は、像面を撮影光学系の光軸と直交する光軸直交平面に対して傾動させることにより、被写体距離が異なる物体面に焦点が合うことに着眼してなされたものである。すなわち本発明は、像面を撮影光学系の光軸と直交する光軸直交平面に対して傾動可能な像面傾動手段と、複数の焦点検出エリアを有する焦点検出手段と、上記複数の焦点検出エリア毎に焦点ズレ量を検出する焦点ズレ量検出手段と、上記複数の焦点ズレ量の少なくとも１つに基づいて焦点調節光学素子を合焦位置まで駆動する焦点調節手段と、上記焦点ズレ量検出手段が検出した複数の焦点検出エリアの焦点ズレ量に基づいて、複数の焦点ズレ量が最小となるように像面を傾動させる傾動補正量を演算する演算手段と、上記傾動補正量に基づいて、上記像面傾動手段により像面を傾動させる傾動制御手段と、上記焦点ズレ量を検出する焦点検出エリアを優先選択する優先モードを複数有し、該複数の優先モードの中から１つを選択する優先モード選択手段と、を備えたことを特徴とする。 The present invention has been made with an eye on focusing on object surfaces having different subject distances by tilting the image plane with respect to an optical axis orthogonal plane orthogonal to the optical axis of the photographing optical system. That is, the present invention includes an image plane tilting means capable of tilting the image plane with respect to an optical axis orthogonal plane orthogonal to the optical axis of the photographing optical system, a focus detecting means having a plurality of focal detection areas, and the plurality of focal points detection. The defocus amount detecting means for detecting the defocus amount for each area, the focus adjusting means for driving the focus adjusting optical element to the in-focus position based on at least one of the plurality of defocus amounts, and the defocus amount detection. Based on the calculation means for calculating the tilt correction amount for tilting the image plane so that the plurality of focus shift amounts are minimized based on the focus shift amounts of the plurality of focus detection areas detected by the means, and based on the tilt correction amount. , The tilt control means for tilting the image plane by the image plane tilting means and a plurality of priority modes for preferentially selecting the focus detection area for detecting the amount of defocus, and one of the plurality of priority modes is selected. It is characterized in that it is provided with a priority mode selection means.
上記複数の焦点検出エリアは、互いに直交する２方向と、該２方向に対して傾斜した斜め方向の１つ以上の方向に配置された複数の焦点検出エリアを含み、上記演算手段は、上記傾動補正量を、少なくとも、いずれか１つ以上の方向の複数の焦点検出エリアで検出された焦点ズレ量に基づいて演算する。 The plurality of focus detection areas include two directions orthogonal to each other and a plurality of focus detection areas arranged in one or more diagonal directions inclined with respect to the two directions. The correction amount is calculated based on the amount of defocus detected in a plurality of focus detection areas in at least one or more directions.
本発明の撮影装置は、上記焦点ズレ量を検出する焦点検出エリアを手動操作により選択する手動選択手段をさらに備えることができる。 The photographing apparatus of the present invention may further include a manual selection means for manually selecting a focus detection area for detecting the amount of defocus.
本発明の撮影装置は、上記像面を受ける撮像面が矩形の撮像素子を有し、上記優先モード選択手段は、少なくとも像面の水平方向を優先する水平優先モードと、像面の重力方向を優先する垂直優先モードと、像面の水平方向及び重力方向に対して傾斜する斜め方向を優先する斜め優先モードの中から１つの優先モードを択一的に選択することができる。 The photographing apparatus of the present invention has an imaging element having a rectangular imaging surface for receiving the image plane, and the priority mode selection means sets a horizontal priority mode in which at least the horizontal direction of the image plane is prioritized and a gravity direction of the image plane. One priority mode can be selectively selected from the priority vertical priority mode and the diagonal priority mode that prioritizes the diagonal direction inclined with respect to the horizontal direction and the gravity direction of the image plane.
上記優先モード選択手段は、上記撮影光学系により形成される被写体像を撮影する撮像素子と、該撮像素子が撮影した被写体像を表示するタッチパネル表示装置を備え、上記手動選択手段または優先モード選択手段は、上記タッチパネル表示装置に対する接触操作を受けて選択動作することができる。 The priority mode selection means includes an image pickup element for photographing a subject image formed by the photographing optical system and a touch panel display device for displaying the subject image captured by the image pickup element, and the manual selection means or the priority mode selection means. Can perform a selective operation in response to a contact operation with the touch panel display device.
本発明の撮影装置は、該撮影装置が振られた方向を検出する加速度センサを備え、上記優先モード選択手段は、上記加速度センサが検出した方向に基づいて、上記優先モードを選択することができる。 The photographing device of the present invention includes an acceleration sensor that detects the direction in which the photographing device is shaken, and the priority mode selection means can select the priority mode based on the direction detected by the acceleration sensor. ..
本発明の撮影装置はさらに、上記像面を観察するファインダ装置と、ファインダ装置を覗く使用者の視点を検出する視点検出装置とをさらに備え、上記手動選択手段または優先モード選択手段は、上記視点検出装置が検出した視点が一致する焦点検出エリアまたは視点が移動する方向の焦点検出エリアを選択することができる。 The photographing apparatus of the present invention further includes a finder device for observing the image plane and a viewpoint detecting device for detecting the viewpoint of the user looking into the finder device, and the manual selection means or the priority mode selection means is the viewpoint. It is possible to select a focus detection area where the viewpoints detected by the detection device match or a focus detection area in the direction in which the viewpoint moves.
上記像面傾動手段は、撮像素子または撮影光学系の１以上の光学要素を含み、上記傾動制御手段は、上該撮像素子または上記光学要素を光軸直交平面に対して傾動させて像面を傾動させることができる。 The image plane tilting means includes one or more optical elements of an image pickup element or a photographing optical system, and the tilt control means tilts the image pickup element or the optical element with respect to an optical axis orthogonal plane to tilt the image plane. Can be tilted.
上記像面傾動手段は、像面を光軸方向に並進駆動可能であって、上記焦点調節手段は、上記像面傾動手段を介して像面を光軸方向に微動作させて焦点微調節動作することができる。 The image plane tilting means can translate the image plane in the optical axis direction, and the focus adjusting means finely moves the image plane in the optical axis direction via the image plane tilting means to perform a fine focus adjustment operation. can do.
上記焦点調節手段は、複数の焦点ズレ量のうち、撮影中心に最も近い焦点検出エリアの焦点ズレ量に基づいて上記焦点調節光学素子を合焦位置まで駆動することが好ましい。 It is preferable that the focus adjusting means drives the focus adjusting optical element to the in-focus position based on the focus deviation amount of the focus detection area closest to the photographing center among the plurality of focus deviation amounts.
上記焦点ズレ量検出手段は、焦点検出エリア内の被写体光束を瞳分割した一対の被写体光束の位相差により焦点ズレ量を検出する位相差検出方式の焦点検出手段とすることができる。 The focus shift amount detecting means can be a phase difference detection type focus detection means that detects the focus shift amount by the phase difference of a pair of subject light fluxes obtained by dividing the subject light flux in the focus detection area into pupils.
本発明の撮影装置は、物体面の傾きに応じて像面を傾けるので、傾いた物体面全体に容易に焦点を合わせることができる。 Since the image plane of the present invention tilts the image plane according to the tilt of the object plane, it is possible to easily focus on the entire tilted object plane.
以下、本発明の実施形態を図１ないし図１６を参照しながら説明する。図１は、本発明のステージ装置を備えた撮像装置を搭載したデジタルカメラの主要構成部材及び主要回路要素をブロックで示す概念図である。なお、図において、本実施形態は、撮影光学系の光軸Ｏと平行な一つの方向を第１の方向（Ｚ方向、Ｚ軸方向）、第１の方向と直交する一つの方向を第２の方向（Ｘ方向、Ｘ軸方向）、第１の方向及び第２の方向の双方と直交する一つの方向を第３の方向（Ｙ方向、Ｙ軸方向）とする。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を３次元の直交座標系の座標軸と仮定すると、光軸ＯをＺ軸としたとき、Ｚ軸と直交し、かつ互いに直交する二方向の軸がＸ軸及びＹ軸になる。カメラが正位置（横位置）にあるとき、第１の方向（Ｚ方向、Ｚ軸、光軸Ｏ）及び第２の方向（Ｘ方向、Ｘ軸）は水平になり、第３の方向（Ｙ方向、Ｙ軸）は鉛直になるものとし、被写体方向を前、前方とする。また、本明細書において、第１の方向回りの傾動または回動は、第１の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味する。同様に、第２の方向回りの傾動または回動は、第２の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味し、第３の方向回りの傾動または回動は、第３の方向と平行な仮想軸を中心とした傾動または回動を意味する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16. FIG. 1 is a conceptual diagram showing the main components and main circuit elements of a digital camera equipped with an image pickup device equipped with the stage device of the present invention in blocks. In the figure, in the present embodiment, one direction parallel to the optical axis O of the photographing optical system is the first direction (Z direction, Z axis direction), and one direction orthogonal to the first direction is the second direction. One direction orthogonal to both the direction (X direction, X-axis direction), the first direction, and the second direction is defined as the third direction (Y direction, Y-axis direction). For example, assuming that the X-axis, Y-axis, and Z-axis are coordinate axes of a three-dimensional Cartesian coordinate system, when the optical axis O is the Z-axis, the axes in two directions orthogonal to the Z-axis and orthogonal to each other are the X-axis. And Y-axis. When the camera is in the normal position (horizontal position), the first direction (Z direction, Z axis, optical axis O) and the second direction (X direction, X axis) are horizontal and the third direction (Y). The direction (Y-axis) shall be vertical, and the subject direction shall be front and front. Further, in the present specification, tilting or rotating in the first direction means tilting or rotating around a virtual axis parallel to the first direction. Similarly, tilting or rotating in the second direction means tilting or rotating around a virtual axis parallel to the second direction, and tilting or rotating in the third direction means tilting or rotating in the third direction. It means tilting or rotating around a virtual axis parallel to the direction of.
このデジタルカメラ１０は、カメラボディ１１と、撮影光学系としての撮影レンズ１００を備えている。カメラボディ１１内には、カメラ全体の機能を制御し、演算し、駆動制御するボディＣＰＵ２０と、撮影レンズ１００により投影された被写体像を撮像する撮像素子３１を有する撮像ブロック３０を備えている。ボディＣＰＵ２０は、撮像素子３１の撮像動作を制御し、撮像した画像信号を画像処理部３２で処理して撮像した被写体像を画像表示部（モニタ）３３に表示し、撮像した被写体像の画像データをメモリカード３４に書き込む。
The
このデジタルカメラ１０は、画像処理部３２が処理した画像信号から被写体のコントラストを検出するコントラスト検出部３５、撮影者がカメラの機能全般を操作するスイッチ等を有するカメラ操作部２１、撮影レンズ１００の焦点調節光学系（図示せず）を光軸方向に駆動して焦点調節するＡＦ部（焦点調節手段）２２、絞り、シャッタ等を開閉駆動して撮像素子３１への入射光量を調整するとともに、撮像素子３１を駆動して撮像制御する露出制御部２３、及び撮影レンズ１００とレンズ通信して、撮影レンズ１００の焦点距離等のレンズ情報を入力するレンズ通信部２４を備えている。
The
デジタルカメラ１０は、カメラボディ１１の振れ（手振れ、振動）を検出する検出手段として、ロール（Ｚ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳα、ピッチ（Ｘ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳβ、ヨー（Ｙ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳγ、Ｘ方向加速度検出部ＧＳＸ、Ｙ方向加速度検出部ＧＳＹ、及びＺ方向加速度検出部ＧＳＺを備え、これらは振れ検出回路４４に接続されている。
The
撮像ブロック３０は、撮像素子３１と、撮像素子３１を支持したステージ装置（移動機構）６０を備えている。ステージ装置６０は、撮像素子３１が搭載された可動ステージ６１と、可動ステージ６１の前後に位置する前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３とを備え、通電時には、可動ステージ６１を前後の固定ヨーク６２、６３に対して、浮上（重力に抗して浮上させ、静止状態（浮上静止状態）に）保持することができる。撮像素子３１は、前面が平面状の薄型の被駆動部材（可動部材の一部）を構成している。ステージ装置６０は、浮上状態の可動ステージ６１を、Ｚ方向（第１の方向）並進、Ｚ方向と直交するＸ方向（第２の方向）並進、Ｚ方向及びＸ方向の双方と直交するＹ方向（第３の方向）並進、Ｘ方向（第２の方向）回りの傾動（回転）、Ｙ方向（第３の方向）回りの傾動（回転）、及びＺ方向（第１の方向）回りの傾動（回転）（６自由度の移動、６軸移動）が可能である。さらにステージ装置６０の可動ステージ６１は、これら６自由度の並進、傾動を複数組み合わせた移動や、傾動中の並進、傾動後の並進、並進後の傾動が可能である（図２ないし図５参照）。「並進」は、カメラボディに対して像面（撮像素子３１の撮像面）の向き及び傾きを変えずに直進移動することであり、「傾動」は、カメラボディに対して像面の向きまたは傾きを変える移動のことであり、像面をＺ方向（光軸Ｏまたは光軸Ｏと平行な仮想軸）回りに回転させることも含む。「浮上」は、可動ステージ６１を前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３の間に非接触保持することであり、可動ステージ６１を撮像素子３１の撮像面中心が光軸Ｏと交わる中央位置（撮像初期位置）に前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３に対して非接触保持する場合を含む概念である。
The image pickup block 30 includes an
ボディＣＰＵ２０は、例えばレンズ通信部２４を介して、撮影レンズ１００から焦点距離ｆ情報を入力し、ピッチ（Ｘ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳβ、ヨー（Ｙ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳγ、ロール（Ｚ方向回り傾動（回転））検出部ＧＳα、Ｘ方向加速度検出部ＧＳＸ、Ｙ方向加速度検出部ＧＳＹ、及びＺ方向加速度検出部ＧＳＺの検出信号に基づいてデジタルカメラ１０の振れ方向、振れ速度等を演算し、撮像素子３１に投影された被写体像が撮像素子３１に対して相対移動しないように撮像素子３１を駆動する方向、駆動速度、駆動量などを演算し、演算結果に基づいてステージ装置６０（可動ステージ６１）を６軸方向（並進（シフト）、傾動、傾動中の並進（シフト）、及び傾動後に並進（シフト））駆動する。これらの動作の順序は問わない。
The
ステージ装置６０は、撮像素子３１が固定された可動ステージ６１を前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３に対して、並進（シフト）、傾動、傾動中の並進（シフト）、及び傾動後に並進（シフト）自在に保持する支持部材として機能する。可動ステージ６１は、正面視で（Ｚ方向から見て）、撮像素子３１より大きい長方形の板（枠）状部材である。前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３は、平面視、外形が可動ステージ６１よりやや大きい同一形状の長方形の板（枠）状部材からなり、中央部にそれぞれ、正面視で（Ｚ方向から見て）、撮像素子３１の外形より大きい長方形の開口６２ａと６３ａが形成されている。前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３は、可動ステージ６１が所定の範囲で移動（並進、傾動、回転）しても干渉しない位置において図示しない複数本の連結支柱で結合され、平行かつ所定間隔に保持されている。
The
前固定ヨーク６２の後面（被写体側と反対側の面）には、Ｙ軸を中心線としＺ軸を挟んで開口６２ａの少なくとも左右（Ｘ方向）の一方、図示実施形態では左右両側部に位置する態様で、同一仕様の左右一対の永久磁石からなるＸ方向用磁石（第２の方向用磁石）ＭＸ１が固定されている。後固定ヨーク６３の前面（被写体側の面）には、一対のＸ方向用磁石ＭＸ１と同一仕様の一対のＸ方向用磁石ＭＸ２が、一対のＸ方向用磁石ＭＸ１に対向させて固定されている。これら左右のＸ方向用磁石ＭＸ１、ＭＸ２はそれぞれ、Ｙ方向に長く、Ｚ方向に薄い板状であって、Ｙ軸と平行に、Ｘ方向に離間して一対配置されている。左右の一対のＸ方向用磁石ＭＸ１は共に図２Ｂの一方（左側）の磁石は前面（前固定ヨーク６２側の面）がＳ極、後面がＮ極であり、他方（右側）の磁石は前面がＮ極、後面がＳ極である。左右の一対のＸ方向用磁石ＭＸ２は、対向するＸ方向用磁石ＭＸ１とは異なる磁極がＸ方向用磁石ＭＸ１に対向している。そして、前固定ヨーク６２及び後固定ヨーク６３がＸ方向用磁石ＭＸ１、ＭＸ２の磁束を通すことにより、Ｘ方向用磁石ＭＸ１、ＭＸ２と後固定ヨーク６３の対向部の間にＸ方向（第２の方向）の推力を発生する磁気回路の一部を構成している（図３参照）。
On the rear surface (the surface opposite to the subject side) of the front fixed
前固定ヨーク６２の後面には、開口６２ａの下方にＹ軸を中心線としてＺ軸から離間して位置する態様で、同一仕様の一対の永久磁石からなるＹ方向用磁石ＭＹＡ１と同一仕様の一対のＹ方向用磁石ＭＹＢ１が固定されている。後固定ヨーク６３の前面には、一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１、ＭＹＢ１と同一仕様の一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ２、ＭＹＢ２が、一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１、ＭＹＢ１に対向させて固定されている。これらのＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＢ１、ＭＹＡ２とＭＹＢ２はそれぞれ、Ｘ方向に長く、Ｚ方向に薄い板状の一対の磁石からなり、各対の磁石がＸ軸と平行に、Ｙ方向に離間して配置されている。一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１と一対のＹ方向用磁石ＭＹＢ１は共に、図２Ａの上側の磁石は前後の一方の面（前面）がＳ極、他方の面（後面）がＮ極であり、下側の磁石は前後の一方の面がＮ極、他方の面（後面）がＳ極である。一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ２、ＭＹＢ２は、一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１、ＭＹＢ１とは異なる磁極が一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１、ＭＹＢ１に対向している。そして、前固定ヨーク６２及び後固定ヨーク６３がＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２、Ｙ方向用磁石ＭＹＢ１とＭＹＢ２の磁束を通すことにより、Ｙ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２の間、及びＹ方向用磁石ＭＹＢ１とＭＹＢ２の間にそれぞれ、Ｙ方向（第３の方向）の推力を発生する磁気回路の一部を構成している。
On the rear surface of the front fixing
さらに、前固定ヨーク６２の後面には、Ｘ方向用磁石ＭＸ１、Ｙ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＢ１とは異なる３カ所に、永久磁石からなるＺ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１が固定されている（図２Ａ、図４及び図５参照）。後固定ヨーク６３の前面には、Ｚ方向用磁石ＭＺＡ２、ＭＺＢ２、ＭＺＣ２が固定されている。
Ｚ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１、ＭＺＡ２、ＭＺＢ２、ＭＺＣ２は正面視矩形の板状であって、Ｚ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１は前面（固定ヨーク６２接触面）がＳ極、後面がＮ極となるように固定され、Ｚ方向用磁石ＭＺＡ２、ＭＺＢ２、ＭＺＣ２はＺ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１と同一磁極が対向するように固定されている。６個のＺ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１とＺ方向用磁石ＭＺＡ２、ＭＺＢ２、ＭＺＣ２は同一態様（仕様）であって、Ｚ軸を中心として、所定長離間したＺ軸直交平面内に、略等間隔に配置されている。前固定ヨーク６２及び後固定ヨーク６３がＺ方向用磁石ＭＺＡ１とＭＺＡ２、ＭＺＢ１とＭＺＢ２、ＭＺＣ１とＭＺＣ２の磁束を通すことにより、Ｚ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＢ１、ＭＺＣ１とＺ方向用磁石ＭＺＡ２、ＭＺＢ２、ＭＺＣ２との間に、Ｚ方向（第１の方向）の推力を発生する複数の磁気回路（推力発生手段、推力制御手段）の一部を構成している。
Further, on the rear surface of the front fixing
The Z-direction magnets MZA1, MZB1, MZC1, MZA2, MZB2, and MZC2 have a rectangular plate shape in the front view, and the Z-direction magnets MZA1, MZB1, and MZC1 have S poles on the front surface (fixed
前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３の間に位置する可動ステージ６１は、非磁性材料からプレス成形により一体成形された非磁性部材である。可動ステージ６１の中央部には正面視長方形の撮像素子取付孔６１ａが穿設され、撮像素子取付孔６１ａに撮像素子３１が嵌合固定されている。撮像素子３１は、撮像素子取付孔６１ａから可動ステージ６１の光軸Ｏ方向前方に突出している。
The
撮像素子３１は、可動ステージ６１が初期位置（磁気浮上した初期位置）に位置するときに、長辺がＸ方向と平行をなし、短辺がＹ方向と平行をなすように配置されているものとする。可動ステージ６１が初期位置にあるとき、撮像素子３１の撮像面３１ａの中心は撮影レンズ１００の光軸Ｏ上に位置し、光軸ＯとＺ軸が一致する。Ｚ方向（第１の方向）、Ｘ方向（第２の方向）及びＹ方向（第３の方向）は、Ｚ方向が光軸Ｏと一致するまたは平行な、カメラボディ１１及び撮影レンズ１００に対して一定の方向として以下説明するが、撮像素子３１に対して一定の方向としてもよい。
The
可動ステージ６１には、撮像素子３１の左右の両辺（短辺）の外方部に位置させて、一対のＸ駆動用コイル（Ｘ駆動部）ＣＸが固定され、撮像素子３１の下方の一辺（長辺）の下方部に位置させて、左右に離して一対のＹ駆動用コイル（ＹＡ駆動部）ＣＹＡとＹ駆動用コイル（ＹＢ駆動部）ＣＹＢが固定されている。一対のＸ駆動用コイルＣＸは、Ｙ方向に長い縦長であって、長手方向がＹ方向と平行になるようにＹ軸を挟んで対称位置（等距離）に、かつＸ軸と重複させて配置され、一対のＹ駆動用コイルＣＹＡとＣＹＢはＸ方向に長い横長であって、長手方向がＸ方向と平行になるように、Ｙ軸を挟んで対称位置（Ｙ軸から等距離）に配置されている。この配置は、製造、調整及び制御が容易になる。
A pair of X drive coils (X drive units) CX are fixed to the
可動ステージ６１にはさらに、一対のＹ駆動用コイルＣＹＡとＣＹＢの間（中間位置）に位置させて円形のＺ駆動用コイル（ＺＡ駆動部）ＣＺＡが固定され、一対のＸ駆動用コイルＣＸより上方に位置させて円形の一対のＺ駆動用コイル（ＺＢ駆動部）ＣＺＢとＺ駆動用コイル（ＺＣ駆動部）ＣＺＣが固定されている。Ｚ駆動用コイルＣＺＡはＹ軸上に配置され、Ｚ駆動用コイルＣＺＢとＣＺＣはＹ軸に対して対称位置（Ｙ軸から等距離）に配置されている。Ｚ駆動用コイルＣＺＡとＣＺＢとＣＺＣの重心（全体の重心）は、可動ステージ６１の重心と略一致している。Ｚ駆動用コイルＣＺＡとＣＺＢとＣＺＣは、いずれか２個、図示実施形態ではＺ駆動用コイルＣＺＢとＣＺＣを結ぶ線と、他の１個から上記線に下ろした垂線が、Ｙ軸と平行になる（またはＹ軸と一致する）ように配置されている。なお、Ｚ駆動用コイルＣＺＡとＣＺＢとＣＺＣの配置は任意であるが、いずれか２個を結ぶ線がＸ軸またはＹ軸と平行になり、他の１個からこの２個を結ぶ線に下ろした垂線がＹ軸またはＸ軸と平行になるように配置するのが好ましい。この配置は、製造、調整及び制御が容易になる。
A circular Z drive coil (ZA drive unit) CZA is further fixed to the
一対のＸ駆動用コイルＣＸ及び一対のＹ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢならびに３個のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣは、コイル線がＸＹ平面において複数回渦巻き状に巻かれ、可動ステージ６１の板厚方向（Ｚ方向）に複数回積層された、光軸直交平面（ＸＹ平面）と平行な平面状（薄型）コイルである。
In the pair of X drive coils CX and the pair of Y drive coils CYA, CYB and the three Z drive coils CZA, CZB, CZC, the coil wires are spirally wound a plurality of times in the XY plane, and the
一対のＸ駆動用コイルＣＸは、長手部分がＹ軸と平行かつ対応するＸ方向用磁石ＭＸ１とＭＸ２の間に前後面が対向する態様で配置され、一対のＹ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢは長手部分がＸ軸と平行かつ対応するそれぞれが一対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２、ＭＹＢ１とＭＹＢ２に前後面が対向する態様で配置されている。 The pair of X drive coils CX are arranged so that the front and rear surfaces face each other between the X direction magnets MX1 and MX2 whose longitudinal portions are parallel to the Y axis and correspond to each other, and the pair of Y drive coils CYA and CYB are longitudinal. The portions are arranged in a manner in which the front and rear surfaces face each other of a pair of Y-direction magnets MYA1 and MYA2, and MYB1 and MYB2, which are parallel to the X-axis and correspond to each other.
以上のＸ駆動用コイル（Ｘ駆動部）ＣＸ、Ｙ駆動用コイル（ＹＡ駆動部）ＣＹＡとＹ駆動用コイル（ＹＢ駆動部）ＣＹＢ、Ｚ駆動用コイル（ＺＡ駆動部）ＣＺＡ、Ｚ駆動用コイル（ＺＢ駆動部）ＣＺＢとＺ駆動用コイル（ＺＣ駆動部）ＣＺＣは、アクチュエータ駆動回路４２に接続され、アクチュエータ駆動回路４２を介して通電制御される。
The above X drive coil (X drive unit) CX, Y drive coil (YA drive unit) CYA and Y drive coil (YB drive unit) CYB, Z drive coil (ZA drive unit) CZA, Z drive coil The (ZB drive unit) CZB and the Z drive coil (ZC drive unit) CZC are connected to the
Ｘ駆動用コイルＣＸと一対のＸ方向用磁石ＭＸ１と一対のＸ方向用磁石ＭＸ２は、Ｘ方向（第２の方向）の推力を発生する第２の推力発生手段（推力制御手段）を構成している。Ｘ駆動用コイルＣＸに流す電流制御により発生するＸ方向の推力により、可動ステージ６１をＸ方向に並進させることができる。各Ｘ駆動用コイルＣＸと対のＸ方向用磁石ＭＸ１、ＭＸ２は、カメラボディ１１の姿勢に関わらず、例えばカメラボディ１１のグリップを上または下に構える縦位置撮影において、可動ステージ６１を中央位置（初期位置）に保持する浮上手段として作用（機能）する。
一方のＹ駆動用コイルＣＹＡと各対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２、及び他方のＹ駆動用コイルＣＹＢと各対のＹ方向用磁石ＭＹＢ１とＭＹＢ２は、Ｙ方向（第３の方向）の推力を発生する一対の第３の推力発生手段（推力制御手段）を構成している。Ｙ駆動用コイルＣＹＡとＣＹＢに流す電流制御により発生するＸ方向に離れた一対のＹ方向の推力の相互作用により、可動ステージ６１をＹ方向に並進させ、Ｚ方向回りに傾動（回動）させることができる。Ｙ駆動用コイルＣＹＡと各対のＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２、Ｙ駆動用コイルＣＹＢと各対のＹ方向用磁石ＭＹＢ１とＭＹＢ２は、カメラボディ１１の姿勢に関わらず、例えば横位置（正位置）撮影において、可動ステージ６１を中央位置（初期位置）に保持する浮上手段として作用（機能）する。
３個のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣは、各対のＺ方向用磁石ＭＺＡ１とＭＺＡ２、ＭＺＢ１とＭＺＢ２、ＭＺＣ１とＭＺＣ２の間に前後面が対向する態様で配置され、Ｚ方向（第１の方向）の推力を発生する３個の第１の推力発生手段を構成している。Ｚ方向に見てＺ軸の周りに互いに離間した３組のＺ方向用磁石ＭＺＡ１、ＭＺＡ２とＺ駆動用コイルＣＺＡ、Ｚ方向用磁石ＭＺＢ１、ＭＺＢ２とＺ駆動用コイルＣＺＢ、及びＺ方向用磁石ＭＺＣ１、ＭＺＣ２とＺ駆動用コイルＣＺＣは、３個のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣに流す電流制御により発生する３個のＺ方向の推力の相互作用により、可動ステージ６１を前後の固定ヨーク６２、６３（３対のＺ方向用磁石ＭＺＡ１とＭＺＡ２、ＭＺＢ１とＭＺＢ２、ＭＺＣ１とＭＺＣ２）に対して浮上させ、浮上状態で、Ｚ方向に並進させ、Ｘ方向回りに傾動させ、Ｙ方向回りに傾動させることができる。Ｚ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣと各対のＺ方向用磁石ＭＺＡ１とＭＺＡ２、ＭＺＢ１とＭＺＢ２、ＭＺＣ１とＭＺＣ２は、可動ステージ６１を光軸方向の初期位置、初期姿勢（撮像素子３１の撮像面が光軸と直交する初期状態）に保持する浮上手段として作用（機能）する。
The X-driving coil CX, the pair of X-direction magnets MX1 and the pair of X-direction magnets MX2 constitute a second thrust generating means (thrust controlling means) for generating thrust in the X direction (second direction). ing. The
One Y drive coil CYA and each pair of Y direction magnets MYA1 and MYA2, and the other Y drive coil CYB and each pair of Y direction magnets MYB1 and MYB2 have thrusts in the Y direction (third direction). A pair of third thrust generating means (thrust controlling means) for generating the above-mentioned is configured. The
The three Z drive coils CZA, CZB, and CZC are arranged between each pair of Z direction magnets MZA1 and MZA2, MZB1 and MZB2, and MZC1 and MZC2 so that the front and rear surfaces face each other, and are arranged in the Z direction (first). It constitutes three first thrust generating means for generating thrust in (direction). Three sets of Z-direction magnets MZA1, MZA2 and Z-drive coil CZA, Z-direction magnet MZB1, MZB2 and Z-drive coil CZB, and Z-direction magnet MZC1 separated from each other around the Z-axis when viewed in the Z direction. , MZC2 and Z drive coil CZC move the
可動ステージ６１には、Ｘ駆動用コイルＣＸの空芯領域に位置する一対のＸ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２（Ｘ位置検出部ＨＸ）と、Ｙ駆動用コイルＣＹＡとＣＹＢの空芯領域にそれぞれ位置する一対のＹ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２（ＹＡ位置検出部ＨＸＡ）、ＨＹＢ１とＨＹＢ２（ＹＢ位置検出部ＨＹＢ）と、Ｚ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣの空芯領域に位置する一対のＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２（ＺＡ位置検出部ＨＺＡ）、ＨＺＢ１とＨＺＢ２（ＺＢ位置検出部ＨＺＢ）、ＨＺＣ１とＨＺＣ２（ＺＣ位置検出部ＨＺＣ）が固定されている。一対のＸ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２は、Ｘ駆動用コイルＣＸのＹ方向（短手方向）の略中央位置において、Ｘ方向（長手方向）に所定間隔で配置されている。一対のＹ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２、ＨＹＢ１とＨＹＢ２は、Ｙ駆動用コイルＣＹＡとＣＹＢのＸ方向（長手方向）の略中央位置において、Ｙ方向（短手方向）に所定間隔で配置されている。一対のＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２は、Ｚ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣの中心線上にＺ方向に所定間隔で配置されている。
The
Ｘ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２（Ｘ位置検出部ＨＸ）、Ｙ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２（ＹＡ位置検出部ＨＸＡ）、ＨＹＢ１とＨＹＢ２（ＹＢ位置検出部ＨＹＢ）、Ｚ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２（ＺＡ位置検出部ＨＺＡ）、ＨＺＢ１とＨＺＢ２（ＺＢ位置検出部ＨＺＢ）、ＨＺＣ１とＨＺＣ２（ＺＣ位置検出部ＨＺＣ）は、位置検出回路４３に接続されている。
Hall elements HX1 and HX2 for the X direction (X position detection unit HX), Hall elements HYA1 and HYA2 for the Y direction (YA position detection unit HXA), HYB1 and HYB2 (YB position detection unit HYB), Hall elements for the Z direction HZA1 HZA2 (ZA position detection unit HZA), HZB1 and HZB2 (ZB position detection unit HZB), and HZC1 and HZC2 (ZC position detection unit HZC) are connected to the
Ｘ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２は対応するＸ方向用磁石ＭＸ１とＭＸ２の磁力（Ｘ方向磁気回路の磁束）を検出し、検出信号により可動ステージ６１のＸ方向位置（Ｘ方向の並進方向位置）を検出するＸ方向位置検出手段（並進方向位置検出手段）を構成している。
Ｙ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２は対応するＹ方向用磁石ＭＹＡ１とＭＹＡ２の磁力（Ｙ方向磁気回路の磁束）を検出し、Ｙ方向用ホール素子ＨＹＢ１とＨＹＢ２は対応するＹ方向用磁石ＭＹＢ１とＭＹＢ２の磁力（Ｙ方向磁気回路の磁束）を検出する。そして、Ｙ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２及ＨＹＢ１とＨＹＢ２の両方の検出信号により、Ｙ方向位置とＺ方向回り傾動位置が検出される。すなわち、各一対のＹ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２、ＨＹＢ１とＨＹＢ２は、可動ステージ６１のＹ方向位置（Ｙ方向の並進方向位置）を検出するＹ方向位置検出手段（並進方向位置検出手段）と、可動ステージ６１のＺ方向回りの傾動位置を検出するＺ方向回りの傾動位置検出手段を構成している。
３対のＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２は対応する３対のＺ方向用磁石ＭＺＡ１とＭＺＡ２、ＭＺＢ１とＭＺＢ２、ＭＺＣ１とＭＺＣ２の磁力（Ｚ方向磁気回路の磁束）を検出する。そして、各対をなすＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２の検出信号により、可動ステージ６１のＺ方向位置と、Ｘ方向回りの傾動位置と、Ｙ方向回りの傾動位置が検出される。すなわち、各対をなすＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２は、可動ステージ６１のＺ方向位置（Ｚ方向の並進方向位置）を検出するＺ方向位置検出手段（並進方向位置検出手段）と、可動ステージ６１のＸ方向回りの傾動位置を検出するＸ方向回りの傾動位置検出手段（傾動位置検出手段）と、可動ステージ６１のＹ方向回りの傾動位置を検出するＹ方向回りの傾動位置検出手段（傾動位置検出手段）を構成している。
The X-direction Hall elements HX1 and HX2 detect the magnetic force (magnetic flux of the X-direction magnetic circuit) of the corresponding X-direction magnets MX1 and MX2, and the X-direction position of the movable stage 61 (translational position in the X-direction) by the detection signal. The X-direction position detecting means (translational direction position detecting means) for detecting the above is configured.
The Y-direction Hall elements YA1 and HYA2 detect the magnetic force (magnetic flux of the Y-direction magnetic circuit) of the corresponding Y-direction magnets MYA1 and MYA2, and the Y-direction Hall elements HYB1 and HYB2 are the corresponding Y-direction magnets MYB1 and MYB2. (Magnetic flux of Y-direction magnetic circuit) is detected. Then, the Y-direction position and the Z-direction rotational tilt position are detected by the detection signals of both the Y-direction Hall elements HYA1 and HYA2 and HYB1 and HYB2. That is, each pair of Y-direction Hall elements HYA1 and HYA2, and HYB1 and HYB2 are the Y-direction position detecting means (translational direction position detecting means) for detecting the Y-direction position (translation direction position in the Y direction) of the
Three pairs of Z-direction Hall elements HZA1 and HZA2, HZB1 and HZB2, HZC1 and HZC2 are the corresponding three pairs of Z-direction magnets MZA1 and MZA2, MZB1 and MZB2, MZC1 and MZC2 magnetic flux (magnetic flux of Z-direction magnetic circuit). Is detected. Then, based on the detection signals of the Z-direction Hall elements HZA1 and HZA2, HZB1 and HZB2, and HZC1 and HZC2 that form each pair, the Z-direction position, the X-direction tilt position, and the Y-direction tilt position of the
以上のＸ駆動用コイルＣＸ、Ｙ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢ、及びＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣと、Ｘ方向用ホール素子ＨＸ（ＨＸ１、ＨＸ２）、Ｙ方向用ホール素子ＨＹＡ（ＨＹＡ１とＨＹＡ２）、ＨＹＢ（ＨＹＢ１とＨＹＢ２）、及びＺ方向用ホール素子ＨＺＡ（ＨＺＡ１とＨＺＡ２）、ＨＺＢ（ＨＺＢ１とＨＺＢ２）、ＨＺＣ（ＨＺＣ１とＨＺＣ２）は、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ（図示せず）上に実装され、可動ステージ６１から延びるフレキシブルプリント基板ＦＰＣを介してカメラボディ１１に内蔵されたアクチュエータ駆動回路４２、位置検出回路４３等の各回路に電気的に接続されている（図１参照）。
The above X drive coils CX, Y drive coils CYA, CYB, Z drive coils CZA, CZB, CZC, X direction Hall elements HX (HX1, HX2), Y direction Hall elements HYA (HYA1 and HYA2). ), HYB (HYB1 and HYB2), and Z-direction Hall elements HZA (HZA1 and HZA2), HZB (HZB1 and HZB2), and HZC (HZC1 and HZC2) are mounted on a flexible printed circuit board FPC (not shown). , The flexible printed circuit board FPC extending from the
一対のＸ駆動用コイルＣＸ及び一対のＹ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢならびに３個のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣは、アクチュエータ駆動回路４２によって通電制御される。アクチュエータ駆動回路４２は、ボディＣＰＵ２０により、防振・チルト制御回路４１を介して制御される。
The pair of X drive coils CX, the pair of Y drive coils CYA and CYB, and the three Z drive coils CZA, CZB and CZC are energized and controlled by the
位置検出回路４３は、Ｘ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２、Ｙ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２、ＨＹＢ１とＨＹＢ２、及びＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２が出力した検出信号により可動ステージ６１のＸ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置、Ｘ方向回りの傾動位置（Ｘ方向回りの傾動（回転）角、ピッチ角）、Ｙ方向回りの傾動位置（Ｙ方向回りの傾動（回転）角、ヨー角）、及びＺ方向回りの傾動位置（Ｚ方向回りの傾動（回転）角、ロール角）を検出する。
The
このデジタルカメラ１０は、可動ステージ６１、すなわち撮像素子３１のＸ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置、Ｘ方向回り傾動位置、Ｙ方向回り傾動位置及びＺ方向回り傾動位置を、以下の態様で検出する。
位置検出回路４３は、可動ステージ６１のＸ方向位置（移動量）を、一対のＸ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２が検出した検出信号の和信号により演算して検出する。
位置検出回路４３は、一方の対をなすＹ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２が検出した検出信号の和信号によりＹ方向位置を演算し、他方の対をなすＹ方向用ホール素子ＨＹＢ１とＨＹＢ２が検出した検出信号を使用して、例えば和信号によりＹ方向位置を演算し、これらＸ方向に離間した２箇所のＹ方向位置に基づいて、可動ステージ６１のＹ方向位置（移動量）とＺ方向回りの傾動位置（回転量）を演算により検出する。
さらに位置検出回路４３は、可動ステージ６１のＺ方向の位置とＸ方向回りの傾動位置及びＹ方向回りの傾動位置を、３対のＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２のそれぞれが検出した信号を使用して、例えば一対の検出信号の和信号と該一対の検出信号の差信号の商により、Ｚ方向位置を演算により検出する。そして位置検出回路４３は、検出した可動ステージ６１の異なる３箇所のＺ方向位置に基づいて、可動ステージ６１のＺ方向位置（移動量）、Ｘ方向回り傾動位置（回転量）、Ｙ方向回り傾動位置（回転量）を演算により検出する。
The
The
The
Further, the
以上の実施形態では、可動ステージ６１のＸ方向位置を検出する一対のＸ方向用ホール素子ＨＸ１とＨＸ２をＸ方向に所定間隔で設け、Ｙ方向位置を検出する一対のＹ方向用ホール素子ＨＹＡ１とＨＹＡ２をＹ方向に所定間隔で設け、一対のＹ方向用ホール素子ＨＹＢ１とＨＹＢ２をＹ方向に所定間隔で設けたので、可動ステージ６１がＺ方向に移動しても、Ｘ方向及びＹ方向の位置検出精度が変化しない。
可動ステージ６１のＺ方向位置を検出する３対のＺ方向用ホール素子ＨＺＡ１とＨＺＡ２、ＨＺＢ１とＨＺＢ２、ＨＺＣ１とＨＺＣ２をＺ方向に所定間隔で設けたので、可動ステージ６１がＸ方向、Ｙ方向に移動、傾動しても、Ｚ方向位置検出精度が悪化しない。
In the above embodiment, the pair of X-direction hole elements HX1 and HX2 for detecting the X-direction position of the
Since three pairs of Z-direction Hall elements HZA1 and HZA2, HZB1 and HZB2, and HZC1 and HZC2 for detecting the Z-direction position of the
以上のデジタルカメラ１０は、撮影動作するとき、以下の動作をすることができる。まずボディＣＰＵ２０の制御下で、一対のＸ駆動用コイルＣＸ、一対のＹ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢ及び３個のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣを通電制御することにより、撮像素子３１が搭載された可動ステージ６１を前固定ヨーク６２と後固定ヨーク６３など他の部材に対して非接触の初期位置に保持する（浮上させる）。
The above
さらにデジタルカメラ１０（ボディＣＰＵ２０）は、可動ステージ６１を浮上させた状態で、ボディＣＰＵ２０（位置検出回路４３）が演算した各位置に基づいて、以下の駆動制御をすることができる。
Ｚ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣを同等に通電制御することにより発生する３つの同等のＺ方向の推力の相互作用により可動ステージ６１をＺ方向並進させ、Ｚ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣを個別に通電制御することにより発生する３つのＺ方向の異なる推力の相互作用により可動ステージ６１をＸ方向回り傾動及びＹ方向回り傾動させることができる。
各Ｘ駆動用コイルＣＸを通電制御することで発生するＸ方向の推力により、可動ステージ６１をＸ方向に並進させることができる。
Ｙ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢを同等に通電制御することで発生する２つの同等のＹ方向の推力の相互作用により可動ステージ６１をＹ方向に並進させ、Ｙ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢを個別に通電制御することで発生する２つのＹ方向の異なる推力の相互作用により可動ステージ６１をＺ方向回り傾動させることができる。
さらに、以上のＺ駆動用コイルＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣ、Ｘ駆動用コイルＣＸ、Ｙ駆動用コイルＣＹＡ、ＣＹＢへの通電制御により発生する複数のＺ方向の推力、Ｘ方向の推力、複数のＹ方向の推力の相互作用により、可動ステージ６１を６自由度（６軸）の全ての方向に並進、傾動、並進中に傾動、並進後に傾動、及び傾動後に並進させることができる。
Further, the digital camera 10 (body CPU 20) can perform the following drive control based on each position calculated by the body CPU 20 (position detection circuit 43) in a state where the
The
The
The
Further, a plurality of thrusts in the Z direction, thrusts in the X direction, and a plurality of Y directions generated by energization control of the above Z drive coils CZA, CZB, CZC, X drive coils CX, Y drive coils CYA, and CYB. By the interaction of the thrusts of, the
本実施形態のデジタルカメラ１０（ボディＣＰＵ２０）は、以上の可動ステージ６１の駆動制御を、振れ検出回路４４が検出したカメラボディ１１と撮影レンズ１００の手振れ（振れ、振動）と同期させて行うことで、手振れ補正（振れ軽減）ができる。
The digital camera 10 (body CPU 20) of the present embodiment performs the drive control of the
本実施形態のデジタルカメラ１０は、振れ補正動作だけでなく、撮像素子３１をチルト（並進、傾動、並進及び傾動）させることで、あおり撮影や構図調整などの特殊撮影が可能であり、さらに、被写体の状況に応じて、撮像素子３１を並進、傾動させて被写体の広い領域に焦点を合わせる自動チルト補正動作をすることができる。デジタルカメラ１０の自動チルト補正動作について、さらに図６ないし図１４を参照して説明する。本実施形態におけるチルト補正動作は、ステージ装置６０による撮像素子３１のＺ方向並進、Ｘ方向並進、Ｙ方向並進、Ｚ方向回りの傾動（回動）、Ｘ方向回りの傾動及びＹ方向回りの傾動のいずれか一つの動作または二つ以上の動作の組合せを含み、Ｘ方向回りの傾動、Ｙ方向回りの傾動、及びこれらの傾動の組合せにより、撮像素子３１を光軸直交平面に対して傾動させている。「並進」は、可動ステージ６１の姿勢を変えずに平行移動することでもある。可動ステージ６１のＺ（光軸Ｏ）方向位置、Ｘ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向（光軸Ｏ）回りの傾動位置（回転角）、Ｘ方向（Ｘ方向の軸）回りの傾動位置（回転角）及びＹ方向（Ｙ方向の軸）回りの傾動位置（回転角）は、位置検出回路（位置検出手段）４３により検出される。可動ステージ６１のＺ方向（光軸Ｏ）回りの傾動位置（回転角）、Ｘ方向回りの傾動位置（回転角）及びＹ方向回りの傾動位置（回転角）は、撮像素子６１のチルト量（傾動量）、チルト補正量（傾動補正量）となる。
The
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、被写体の例を示す図であって、画像表示部３３に表示された撮影画面（撮影範囲）３３ａ内の被写体例と構図例を示している。図６Ａは、被写体として３名の人物（被写体）２０１、２０２、２０３が、左右方向に距離を異ならせて位置する人物撮影の構図例、図６Ｂは、撮影画面３３ａの下部に近い被写体、上部に遠い被写体が位置する街路撮影の構図例、図６Ｃは、縦位置撮影において、撮影画面３３ａの下部に近い被写体、上部に遠い被写体が位置する建造物撮影の構図例である。図６Ａの構図例では、３名の人物２０１ないし２０３のいずれか１名に焦点を合わせると、他の２名には焦点が合わず、ボケる（被写界深度は考慮しない）。図６Ｂまたは図６Ｃの構図では、画面下部の近距離の被写体または画面上部の遠距離の被写体に焦点を合わせると、画面上部または画面下部の被写体に焦点が合わず、ボケる（被写界深度は考慮しない）。
6A, 6B, and 6C are diagrams showing examples of subjects, and show examples of subjects and composition examples in the shooting screen (shooting range) 33a displayed on the
図７は、傾斜した物体面２００全体に焦点（ピント）を合わせるために、撮像素子３１をチルト（傾動）させた様子を示している。この例では、光軸Ｏに対して傾斜した物体面２００の延長線と撮影レンズ１００の主平面ＬＳの延長線と撮像面３１ａの延長線が１点で交わるように撮像素子３１をチルト（傾動）させている。このように撮像素子３１をチルトさせると、シャインプルーフの法則により、撮像面３１ａに投影された物体面２００の画像全ての部分に焦点が合う（合焦する）。図７は、物体面（被写体）２００と、撮影レンズ１００の主平面ＬＳと、撮像素子３１及び撮像面３１ａとの関係を簡略化して示す図である。主平面は厳密には前側主平面と後側主平面があるが、ここでは簡略化して１個の主平面ＬＳとして示してある。図において、撮像範囲中心２００ｏは撮影される（撮像面３１ａに投影される）物体面２００の中心であり、符号３１ｏは撮像面３１ａの中心であって、撮像範囲中心２００ｏの像が投影される。図において、主平面ＬＳから物体面２００（撮像範囲中心２００ｏ）までの距離（被写体距離）をｂ、撮像面３１ａ（像面中心３１ｏ）までの距離（像面距離）をａとおくと、合焦状態では、次の結像式が成立する。
１／ｆ＝１／ａ＋１／ｂ
Ｍ＝ａ／ｂ
ただし、ｆは撮影レンズ１００の焦点距離、Ｍは倍率（光学倍率）である。
像面距離ａは、例えば撮影レンズ１００の焦点調節レンズ群ＦＬの光軸方向位置から検出され、被写体距離ｂは、像面距離ａと撮影レンズ１００の焦点距離ｆから検出される。
FIG. 7 shows a state in which the
1 / f = 1 / a + 1 / b
M = a / b
However, f is the focal length of the photographing
The image plane distance a is detected from, for example, the position in the optical axis direction of the focus adjustment lens group FL of the photographing
ここで、図６Ａの構図において、３名の人物２０１ないし２０３が物体面２００の図示位置に位置していたとすると、３名の人物２０１ないし２０３全員に焦点が合う。
Here, in the composition of FIG. 6A, assuming that the three
このデジタルカメラ１０は、図６Ａ、図６Ｂのように撮影画面内に複数の被写体がデジタルカメラ１０からの距離を異ならせて位置し、あるいは図６Ｃのように光軸Ｏに対して直交方向から傾斜した被写体を撮影するときに、撮像素子３１を傾動させて、複数の被写体、被写体の全領域に焦点を合わせることができる。このチルト補正動作について、図８ないし図１４をさらに参照して詳細に説明する。
In the
図８Ａ、図８Ｂは、撮影画面（撮像素子）３３ａ上の９個の焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）に対応する被写体（被写体像）について焦点検出ができる実施例を示している。図示実施形態では、横長の撮影画面３３ａの短手方向（垂直方向、縦方向、正位置撮影時の重力方向）に並ぶ３個の焦点検出エリア（１，１）、（１，２）、（１，３）、３個の焦点検出エリア（２，１）、（２，２）、（２，３）、及び３個の焦点検出エリア（３，１）、（３，２）、（３，３）が、３×３のマトリックス状に配置されている。３個の焦点検出エリア（１，１）、（２，２）、（３，３）及び３個の焦点検出エリア（３，１）、（２，２）、（１，３）は、横長の撮影画面３３ａの長手方向（水平方向、横方向、正位置撮影時の重力方向と直交する方向）及び短手方向に対して共に傾斜した斜め方向に並んでいる。 8A and 8B show an embodiment in which focus can be detected for a subject (subject image) corresponding to nine focus detection areas (1,1) to (3,3) on a shooting screen (image sensor) 33a. ing. In the illustrated embodiment, the three focus detection areas (1,1), (1,2), (1) are arranged in the lateral direction (vertical direction, vertical direction, gravity direction at the time of normal position shooting) of the horizontally long shooting screen 33a. 1,3), 3 focus detection areas (2,1), (2,2), (2,3), and 3 focus detection areas (3,1), (3,2), (3) , 3) are arranged in a 3 × 3 matrix. The three focus detection areas (1,1), (2,2), (3,3) and the three focus detection areas (3,1), (2,2), (1,3) are horizontally long. The shooting screens 33a are arranged in an oblique direction inclined with respect to the longitudinal direction (horizontal direction, lateral direction, direction orthogonal to the gravity direction at the time of normal position shooting) and the lateral direction.
図８Ｂは、図８Ａの焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）のなかで、撮影画面３３ａの短手方向の中央に長手方向に並ぶ横３個の焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）が選択された様子を示している。撮影画面３３ａ上において、選択された焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）は太線の枠で囲み表示され、選択されなかった焦点検出エリア（１，１）（２，１）、（３，１）、（１，３）、（２，３）、（３，３）と識別できる。なお、選択表示は、太線以外に、色を濃くする、色を付ける、色を変える、選択されていなエリアをグレーアウト（薄く表示させる）など、視覚的に識別できる方法を適用できる。
8B shows three horizontal focus detection areas (1,2) arranged in the longitudinal direction in the center of the
図９Ａは、図６Ａの構図で撮影するときの様子を図８Ｂの撮影画面３３ａに重ねて表示した図で様子を示している。３名の人物２０１ないし２０３は、焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）に重なっており、それぞれの焦点検出エリア（人物２０１ないし２０３）について焦点ズレ量（デフォーカス量）が検出される。
FIG. 9A is a diagram showing a state when shooting with the composition of FIG. 6A superimposed on the
この実施形態では、初期状態において、中央の焦点検出エリア（２，２）に対して合焦動作したものとする。図９Ｂは、長手方向に並ぶ横３個の焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）の焦点ズレ量をグラフで示している。同図において、縦軸は焦点ズレ量、横軸は焦点検出エリアである。このグラフからも明らかな通り、中央の焦点検出エリア（２，２）（中央の人物２０２）は焦点が合っているので焦点ズレ量は０であり、左の焦点検出エリア（１，２）（左の人物２０１）は後ピンで焦点ズレ量１が発生し、右の焦点検出エリア（３，２）（右の人物２０３）は前ピンで焦点ズレ量２が発生している。 In this embodiment, it is assumed that the focus operation is performed on the central focus detection area (2, 2) in the initial state. FIG. 9B graphically shows the amount of defocus of the three horizontal focus detection areas (1, 2), (2, 2), and (3, 2) arranged in the longitudinal direction. In the figure, the vertical axis is the amount of defocus and the horizontal axis is the focus detection area. As is clear from this graph, the central focus detection area (2, 2) (center person 202) is in focus, so the amount of defocus is 0, and the left focus detection area (1, 2) ( The left person 201) has a defocus amount of 1 at the rear pin, and the right focus detection areas (3, 2) (right person 203) have a defocus amount of 2 at the front pin.
そこで本実施形態は、選択した３個の焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）全てに焦点が合うように、撮像素子３１をチルト（傾動）させる。ここでは、近距離の左の人物２０１が投影されている撮像面３１ａの領域が主平面ＬＳから焦点ズレ量１だけ遠ざかり、かつ遠距離の右の人物２０３が投影されている撮像面３１ａの領域が主平面ＬＳに対して焦点ズレ量２だけ接近する方向に、撮像素子３１を撮像面中心３１ｏを通るＸ（長手）方向の軸回りにチルトさせる（図７）。このように撮像素子３１をチルトさせることで、中央の人物２０２だけでなく、遠近の人物２０１と２０３に対しても焦点が合う。なお、中央の人物２０２は、撮像素子３１が撮像面中心３１ｏ回りにチルトしているので主平面ＬＳから撮像面中心３１ｏまでの距離ａが変動せず、焦点が合った状態に維持される。
デジタルカメラ１０は、３個の焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）について焦点ズレ量を検出し、各焦点ズレ量が０、つまり合焦するように撮像素子３１をチルト補正動作するので、被写体距離が異なる３名の人物２０１ないし２０３の全てに同時に焦点を合わせることができる。
Therefore, in the present embodiment, the
The
図１０Ａは撮影画面３３ａの中央の短手方向に並ぶ縦３個の焦点検出エリア（２，１）、（２，２）及び（２，３）を選択し、撮像素子３１をＹ方向（短手方向）の軸回りに回転させた例、図１０Ｂは斜め方向に並ぶ３個の焦点検出エリア（３，１）、（２，２）及び（１，３）を選択し、焦点検出エリア（３，１）、（２，２）及び（１，３）の中心を通る軸と直交する軸回りに回転させた例を示している。つまり、選択された焦点検出エリアの配置方向と直交する方向の軸回りに回転（傾動）させる。以上は一例であり、デジタルカメラ１０は、他の縦方向、横方向、斜め方向の焦点検出エリアを選択できる。被写体の被写体距離が一定方向に変化している場合、その一定方向の焦点検出エリアを選択できればよい。焦点検出リア（１，１）ないし（３，３）の数、配置例は図示の実施例に限定されない。
In FIG. 10A, three vertical focus detection areas (2,1), (2,2) and (2,3) arranged in the center of the
デジタルカメラ１０による自動チルト補正動作の実施形態について、図１１ないし図１４を参照して説明する。図１１は、デジタルカメラ１０の自動焦点調節装置が位相差検出方式である場合の位相差検出回路７０の一例をブロックで示している。
An embodiment of the automatic tilt correction operation by the
位相差検出回路７０は、撮影画面３３ａ内の複数の焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）の被写体について焦点ズレ量（デフォーカス量）を検出することができる位相差センサユニット(焦点検出手段)７１を備えている。位相差センサユニット７１は、各焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）に対応する測距センサ（１，１）ないし（ｍ，ｎ）を備え、各測距センサ（１，１）ないし（ｍ，ｎ）は一対のセンサ列を有し、瞳分割された一対の被写体光束の一方と他方を受光して一対の画像信号を出力する。なお、符号ｍ、ｎは１以上の整数であって、同一であっても異なってもよいが、図８の実施例の場合、最大値は、ｍ＝ｎ＝３である。
The phase
測距センサ（１，１）ないし（ｍ，ｎ）は、一対の画像信号を焦点検出部７２に出力する。焦点検出部（焦点ズレ量検出手段）７２は、測距センサ（１，１）ないし（ｍ，ｎ）に対応する焦点検出部（１，１）ないし（ｍ，ｎ）を有し、各焦点検出部（１，１）ないし（ｍ，ｎ）は、一対の画像信号の位相差を検出して焦点ズレ量検出部（焦点ズレ量検出手段）７３に出力する。焦点ズレ量検出部７３は、各焦点検出部（１，１）ないし（ｍ，ｎ）毎に焦点ズレ量を演算して、ボディＣＰＵ２０に出力する。
The ranging sensors (1,1) to (m, n) output a pair of image signals to the
ボディＣＰＵ２０は、焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）の中から選択したいずれか１つ以上の焦点検出エリアの焦点ズレ量が０になる（合焦する、ピントが合う）ように、撮影レンズ１００の焦点調節レンズ群ＦＬをＡＦ部２２により光軸方向に駆動（前後駆動）する自動焦点調節（合焦）動作と、選択した複数の焦点検出エリアの全ての焦点ズレ量が０または（絶対値が）最小になるように撮像素子３１をチルトさせるチルト補正動作をする。一つの実施形態では、焦点調節動作は、選択した焦点検出エリアの中で、撮影画面３３ａの中心に最も近い焦点検出エリアの焦点ズレ量に基づいて行い、あるいは、例えば複数の焦点ズレ量の中間値に基づいて行う。その後、他の選択した焦点検出エリアについて焦点ズレ量が０となるようにチルト補正動作する。
The
デジタルカメラ１０の自動チルト（傾動）補正動作について、図１２に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。なお、図８Ａ、図８Ｂに示した９個の焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）及び焦点検出部（１，１）ないし（３，３）を有するものとする。デジタルカメラ１０は、電源がオンされると、ボディＣＰＵ２０が、防振・チルト制御回路４１、アクチュエータ駆動回路４２を介してステージ装置６０を駆動し、可動ステージ６１上の撮像素子３１を、その撮像面３１ａが光軸Ｏと直交し、撮像面３１ａの中心に光軸Ｏが入射し、かつ撮像面３１ａの光軸Ｏ方向の位置が設計上の光軸方向位置と一致する初期位置に保持する。デジタルカメラ１０は、撮像素子３１を初期位置に保持した初期状態において、撮影前の焦点調節動作、測光動作などの撮影準備動作、振れ補正動作を実行しながら、撮像素子３１が撮像したモニタ画像を画像表示部３３に表示する。この実施形態のデジタルカメラ１０は、自動チルト補正動作を、上記焦点調節動作した後の初期状態から開始するものとして説明する。以下の動作は、デジタルカメラ１０のボディＣＰＵ２０が統括的に制御し、ボディＣＰＵ２０が演算や駆動、補正動作するものとする。
The automatic tilt correction operation of the
デジタルカメラ１０は、撮影画面内において焦点調節する範囲、つまりチルト補正動作に使用する焦点検出エリアを焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）の中から選択（指定または決定）する（Ｓ１１）。
The
初期チルト量（傾動量）をＲＡＭ２３ａに格納する（Ｓ１３）。初期チルト量は、初期状態では０であるが、撮像素子３１を既にチルト等させていた場合は、そのチルト量を位置検出回路４３を介して入力し、ＲＡＭ２０ａに格納する。
The initial tilt amount (tilt amount) is stored in the RAM 23a (S13). The initial tilt amount is 0 in the initial state, but when the
焦点距離ｆ、被写体距離ｂ及び像面距離ａから倍率Ｍを演算し、倍率量としてＲＡＭ２０ａに格納する（Ｓ１５）。
The magnification M is calculated from the focal length f, the subject distance b, and the image plane distance a, and stored in the
選択した各焦点検出エリアの焦点ズレ量を検出し（Ｓ１７）、各焦点ズレ量の差を演算する（Ｓ１９）。 The amount of defocus in each selected focus detection area is detected (S17), and the difference in the amount of defocus is calculated (S19).
選択した焦点検出エリアの焦点ズレ量が最小になるように、チルト補正量を演算する（Ｓ２１）。例えば、図９Ａ、図９Ｂに示した例では、焦点検出エリア（１，２）、（２，２）、（３，２）の焦点ズレ量が最小になるように、撮像素子３１のチルト補正量（傾動補正量）を演算する。
The tilt correction amount is calculated so that the defocus amount of the selected focus detection area is minimized (S21). For example, in the examples shown in FIGS. 9A and 9B, the tilt correction of the
演算したチルト補正量に基づいて、撮像素子３１をステージ装置６０によりチルト補正動作する（Ｓ２３）。
チルト補正動作後、選択した焦点検出エリアについて焦点ズレ量を検出し、焦点ズレ量が発生していた場合、撮像素子３１をステージ装置６０によって光軸方向に微動（前後方向に微並進駆動）させてフォーカス補正（焦点調節）動作し（Ｓ２５）、自動チルト補正動作を終了する（Ｓ２７）。
Based on the calculated tilt correction amount, the
After the tilt correction operation, the amount of focus shift is detected for the selected focus detection area, and if the amount of focus shift occurs, the
デジタルカメラ１０は、焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）の中から指定または選択した焦点検出エリアにおいて異なる焦点ズレ量を検出したとき、指定または選択した全ての焦点ズレ量が０、つまり合焦するように撮像素子３１をチルト補正動作させるので、全被写体（全被写体領域）について合焦させることができる。撮影者は、手動でチルト動作する必要がなく、簡単にあおり撮影などの特殊撮影ができる。
When the
デジタルカメラ１０は、自動チルト補正動作を終了（Ｓ２７）した後に静止画撮影動作して、被写体全体にピントが合った高品位の画像を得ることができる。
After the automatic tilt correction operation is completed (S27), the
図１２に示した実施形態は、ステップＳ２５において検出した焦点ズレ量がステージ装置６０による撮像素子３１の光軸Ｏ方向の並進可能量より大きい場合には、焦点調節レンズ群ＦＬを駆動してフォーカス補正動作を行ってもよい。
ステップＳ２５のフォーカス補正処理は省略してもよい。シャッタ優先等の場合にシャッタチャンスを逃すおそれが少なくなる。
In the embodiment shown in FIG. 12, when the amount of defocus detected in step S25 is larger than the amount that can be translated in the optical axis O direction of the
The focus correction process in step S25 may be omitted. When shutter priority is given, there is less risk of missing a shutter chance.
図１３は、デジタルカメラ１０の自動焦点調節装置（焦点検出手段）が画像コントラスト検出方式である場合のコントラスト検出回路８０の一例をブロックで示している。コントラスト検出回路８０は、焦点検出部（焦点検出手段）８２と焦点ズレ量検出部（焦点ズレ量検出手段）８３を備えている。焦点検出部８２は、焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）に対応した複数の焦点検出部（１，１）ないし（ｍ，ｎ）を有する。画像処理部３２は、撮像素子３１が撮像し、出力した画像信号に所定の画像処理を施して、コントラスト検出回路８０に出力する。コントラスト検出回路８０は、焦点検出部（１，１）ないし（ｍ，ｎ）が焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）に対応する画像領域の画像信号に基づいてコントラストを検出し、焦点ズレ量検出部８３に出力する。焦点ズレ量検出部８３は、焦点調節レンズ群ＦＬの位置と焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）をリンクさせて、コントラストをメモリする。
FIG. 13 shows an example of the
以上のコントラスト検出とコントラストのメモリを、焦点調節レンズ群ＦＬをＡＦ部２２により最短撮影位置から無限遠合焦位置方向またはその逆方向に移動させながら繰り返し実行する。そうして焦点ズレ量検出部８３は、焦点検出エリア（１，１）ないし（ｍ，ｎ）毎に、コントラストのピークが得られたときの焦点調節レンズ群ＦＬの光軸方向位置を合焦位置として検出し、基準となる合焦位置、例えば中央の焦点検出エリアの合焦位置と他の焦点検出エリアの合焦位置との差を演算し、焦点ズレ量として設定する。
The above contrast detection and contrast memory are repeatedly executed while the focus adjusting lens group FL is moved from the shortest shooting position to the infinity focusing position direction or vice versa by the
図１４は、デジタルカメラ１０が上記コントラスト検出方式の自動焦点調節装置を備えた場合の、自動チルト補正動作の実施形態をフローチャートで示している。図１２に示した自動チルト補正動作と同一の動作には同一のステップＳ番号を付して詳細は省略する。なお、この実施形態は、図８Ａ、図８Ｂに示した９個の焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）に対応する９個の焦点検出部（１，１）ないし（３，３）を有するものとして説明する。
FIG. 14 is a flowchart showing an embodiment of the automatic tilt correction operation when the
デジタルカメラ１０は、自動チルト補正動作を、図１２に示した実施形態と同様に、撮影画面内において焦点調節する範囲（焦点検出エリア（１，１）ないし（３，３）のいずれか１つ以上）を決定（指定または選択）し（Ｓ１１）、初期チルト量をＲＡＭ２３ａに格納し（Ｓ１３）、倍率Ｍを演算して倍率量としてＲＡＭ２０ａに格納する（Ｓ１５）。
The
撮像素子３１を光軸Ｏ方向に微動（並進）させ（Ｓ１６−１）、コントラスト検出回路８０により、選択した焦点検出エリアのコントラストを検出する（Ｓ１６−２）。ここでは、撮像素子３１をステージ装置６０により光軸Ｏ方向に微動（並進）させて選択した焦点検出エリアのコントラストを検出する動作を、撮像素子３１をステージ装置６０により光軸方向前方または後方に微動させながら繰り返して、コントラストのピークとそのピークが得られたときの撮像素子３１の光軸方向位置を検出する。そうして選択した焦点検出エリアのコントラストのピークが得られた撮像素子３１の光軸方向位置の差を演算する。
The
指定または選択した焦点検出エリアのコントラストのピークとピークが得られた撮像素子３１の光軸方向位置をＲＡＭ２０ａに格納する（Ｓ１６−３）。
The peak of the contrast of the designated or selected focus detection area and the position in the optical axis direction of the
指定または選択した焦点検出エリアのコントラストが最大になる（ピントズレ量が０または０に近くなる）チルト補正量を演算する（Ｓ１６−４）。 The tilt correction amount that maximizes the contrast of the designated or selected focus detection area (the amount of focus shift becomes 0 or close to 0) is calculated (S16-4).
演算したチルト補正量に基づいて、撮像素子３１をステージ装置６０によりチルト補正動作する（Ｓ２３）。
チルト補正動作後、指定した焦点検出エリアについて焦点ズレ量を検出し、チルト補正動作によって焦点ズレ量が発生していた場合、撮像素子３１をステージ装置６０によって光軸方向に微動させるフォーカス（焦点）補正動作して（Ｓ２５）、自動チルト補正動作を終了する（Ｓ２７）。焦点ズレ量が撮像素子３１の光軸Ｏ方向移動可能量より大きい場合は、焦点調節レンズ群ＦＬを駆動して焦点補正動作を行う。
Based on the calculated tilt correction amount, the
After the tilt correction operation, the amount of focus shift is detected for the specified focus detection area, and if the amount of focus shift is generated by the tilt correction operation, the
デジタルカメラ１０は、以上のチルト補正動作により、選択または指定した焦点検出エリア内の全被写体（全被写体領域）に対して合焦させることができる。
The
自動チルト補正動作は、合焦させる焦点検出エリアを、予めグループ化した焦点検出エリアの中からグループ単位で選択または指定するか、使用者が個別に指定するように構成できる。グループ化は、例えば、水平方向、垂直方向、または斜め方向の複数の焦点検出エリアをグループ化して、グループ化した焦点検出エリアを優先して使用する優先モードを設定する。優先モードは、水平方向優先モード、垂直方向優先モード、斜め優先モードがある。
また、全てまたは複数の焦点検出エリアについて、焦点ズレ量の絶対値が最小（絶対値の合計または平均値が最小）となるようにチルト補正動作する全体優先（全体焦点ズレ量最小）モードなどがある。
The automatic tilt correction operation can be configured so that the focus detection area to be focused is selected or specified for each group from the focus detection areas grouped in advance, or the user individually specifies the focus detection area. Grouping sets, for example, a priority mode in which a plurality of focus detection areas in the horizontal, vertical, or diagonal directions are grouped and the grouped focus detection areas are preferentially used. The priority mode includes a horizontal priority mode, a vertical priority mode, and an oblique priority mode.
In addition, for all or a plurality of focus detection areas, there is an overall priority (minimum total focus shift) mode in which tilt correction operation is performed so that the absolute value of the focus shift amount is the minimum (the total or average value of the absolute values is the minimum). is there.
水平優先モードは、像面の水平方向を優先するモードであって、物体面の焦点ズレ量を撮影画面３３ａ（撮像面３１ａ）の長手方向と平行な水平方向（横方向）に配置された複数の焦点検出エリア（図８Ｂ）毎に検出して被写体（物体面）の水平方向の傾き（遠近差）を検出し、検出結果に基づいて、撮像素子３１をステージ装置６０により水平方向と直交する垂直方向回りにチルト（傾動）させるチルト補正動作モードである。
垂直優先モードは、像面の重力方向を優先するモードあって、物体面の焦点ズレ量を撮影画面３３ａ（撮像面３１ａ）の短手方向と平行な垂直方向（縦方向、重力方向）に配置された複数の焦点検出エリア（図１０Ａ）毎に検出して被写体（物体面）の垂直方向の傾き（遠近差）を検出し、検出結果に基づいて、撮像素子３１をステージ装置６０により垂直方向と直交する水平方向回りにチルト（傾動）させるチルト補正動作モードである。
斜め方向優先モードは、像面の斜め方向を優先するモードであって、物体面の焦点ズレ量を撮影画面３３ａ（撮像面３１ａ）の長手方向及び短手方向に対して傾斜する斜め方向（右下がり、左下がり）に配置された複数の焦点検出エリア（図１０Ｂ）毎に検出して被写体（物体面）の斜め方向の傾き（遠近差）を検出し、検出結果に基づいて、撮像素子３１をステージ装置６０により、斜め方向と直交する方向回りにチルト（傾動）させるチルト補正動作モードである。斜め方向のチルト補正動作は、垂直方向回りの傾動と水平方向回りの傾動の組み合わせにより実現できる。
全体優先モードは、全または複数の焦点検出エリア内の焦点ズレ量を検出し、焦点ズレ量（絶対値）の合計または平均値が最小となるように、撮像素子３１を、水平方向回り、垂直方向回りにチルト（傾動）させ、光軸方向に並進させるチルト補正動作モードである。
The horizontal priority mode is a mode in which the horizontal direction of the image plane is prioritized, and a plurality of modes in which the amount of defocus of the object surface is arranged in the horizontal direction (horizontal direction) parallel to the longitudinal direction of the photographing
The vertical priority mode is a mode in which the gravity direction of the image plane is prioritized , and the amount of defocus of the object surface is arranged in the vertical direction (vertical direction, gravity direction) parallel to the short direction of the
The oblique direction priority mode is a mode in which the oblique direction of the image surface is prioritized, and the amount of defocus of the object surface is inclined in the longitudinal direction and the lateral direction of the photographing
The overall priority mode detects the amount of defocus in all or a plurality of focus detection areas, and rotates the
以上の優先モードは、デジタルカメラ１０に備えられたチルト設定スイッチ群４５の操作を受けて、チルト設定回路４６により設定する構成により選択できる。
The above priority mode can be selected by the configuration set by the
焦点検出エリアを選択する他の態様では、撮影者が焦点を合わせたい（チルト補正動作に使用したい）複数の焦点検出エリアまたは複数箇所の被写体部分を撮影者自身が指示または選択する。チルト設定操作スイッチ群４５によって画像表示部３３に表示された焦点検出エリアを選択する構成や、画像表示部３３がタッチパネル（タッチスクリーン）表示装置の場合は、画像表示部３３を指でタッチし、タップやスライド等させて指示（接触操作）する構成がある。タッチパネル表示装置を使用した場合は、焦点合わせを優先する被写体部分（焦点検出エリア）を指でなぞって選択することもできる。
In another aspect of selecting the focus detection area, the photographer himself indicates or selects a plurality of focus detection areas or a plurality of subject portions that the photographer wants to focus on (used for the tilt correction operation). When the focus detection area displayed on the
さらに他の焦点検出エリアを選択する態様では、撮影者が優先させたいチルト方向へデジタルカメラ１０をスイングする。例えば、デジタルカメラ１０を正位置に構えた状態で水平方向にスイングすると水平方向の焦点検出エリアが優先される水平優先モードが選択され、垂直方向にスイングさせると垂直方向の焦点検出エリアが優先される垂直優先モードが選択される構成とする。スイング方向は、Ｘ方向加速度検出部ＧＳＸ、Ｙ方向加速度検出部ＧＳＹ、及びＺ方向加速度検出部ＧＳＺの検出結果を利用することで検出できる。
In the mode of selecting still another focus detection area, the
デジタルカメラ１０が光学ファインダ（ファインダ装置）を備え、光学ファインダの視野内に焦点検出エリアが表示されるデジタル一眼レフカメラの場合、撮影者は光学ファインダで被写体を観察しながら、撮影した被写体に構図を決めて、合焦させたい箇所（表示された焦点検出エリア）をスイッチ操作により複数指示する。そのときの指示点を画像の位置、座標により記憶する。その後、レリーズの瞬間に指示個所の焦点が最適になるように撮像素子３１をチルト補正動作させて自動焦点調節を行う。また、光学ファインダ装置に視点（視線）検出装置を搭載して、撮影者の視線と合致する被写体領域（焦点検出エリア）を選択し、視線の移動方向の焦点検出エリアを選択し、または視線の移動方向の優先モードを選択することもできる。ファインダ装置は、撮像素子が撮影した被写体像を表示するディスプレイをアイピースを介して観察する電子ビューファインダ装置であってもよい。
In the case of a digital single-lens reflex camera in which the
本実施形態のステージ装置６０は、永久磁石を前後固定ヨークに固定し、駆動用コイル及びホール素子を可動ステージに固定したムービングコイル構成であるが、永久磁石を可動ステージに固定し、駆動用コイル及びホール素子を前後固定ヨークに固定したムービングマグネット構成としてもよい。ムービングマグネット構成によれば、可動ステージから引き出されるフレキシブルプリント基板の数が少なくなり、可動ステージへの負荷が減少して、可動ステージを迅速かつ正確に駆動することが可能になる。
The
本発明の振れ補正装置は、いわゆるミラーレスデジタルカメラ、一眼デジタルカメラ、コンパクトデジタルカメラや、デジタルビデオカメラ、ドライブレコーダー、アクションカメラ、携帯端末等に搭載されたデジタルカメラなどの他、交換式レンズ鏡筒、カメラ一体型レンズなど、様々な撮影装置や光学機器全般に適用可能である。 The shake correction device of the present invention includes so-called mirrorless digital cameras, single-lens digital cameras, compact digital cameras, digital video cameras, drive recorders, action cameras, digital cameras mounted on mobile terminals, and the like, as well as interchangeable lens mirrors. It can be applied to various imaging devices and general optical devices such as cylinders and cameras-integrated lenses.
また本発明は、映像、データなどを投影するプロジェクターやレーザスキャナなどに適用することもできる。プロジェクターに適用する場合は、ステージ装置の可動ステージ６１の略中央に、可動ステージ６１の厚さ方向（第１の方向、Ｚ方向）の一方の側（後方）から投影光を入射し、他方の側（前方）の投影光学系に向けて射出する画像形成素子（液晶パネル）、あるいは、可動ステージ６１の略中央に、第１の方向（Ｚ方向）とは異なる方向から入射した投影光束を、第１の方向（投影光学系方向）に反射するＤＭＤ（デジタルミラーデバイス、デジタルマイクロミラーデバイス）パネルを搭載できる。可動ステージ６１には、画像形成素子に代えて、投影光学系を搭載してもよい。
The present invention can also be applied to projectors, laser scanners, and the like that project images, data, and the like. When applied to a projector, projected light is incident on the substantially center of the
図１５は、可動ステージ６１を有するステージ装置６０を備えた画像投影装置（プロジェクター）の実施形態の概要を示している。この実施形態は、光源８５と、光源８５から発せられた光を均一化する照明光学系８６と、照明光学系８６から射出した照明光を受けて画像を形成する画像形成素子８７と、この画像形成素子８７が開口６１ｃ内に固定された可動ステージ６１と、画像形成素子８７で形成された画像を投影する投影光学系８８とを備えている。画像形成素子８７は、具体的には液晶パネルまたはＤＭＤパネルである。画像形成素子８７は、可動ステージ６１を介してプロジェクターの筐体もしくは投影光学系８８に設けられ、可動ステージ６１が駆動していない状態（初期位置に保持された状態）で、画像形成素子８７の画像が形成される平面が、投影光学系８８の光軸Ｏに対して、もしくは、投影光学系８８内のいずれかのレンズの光軸に対して、垂直になるようにプロジェクター内に配置される。可動ステージ６１を、光軸Ｏ方向（第１の方向）、第２または第３の方向に並進させ、あるいは第１、第２または第３の方向回りに傾動等させることで、画像形成素子８７（液晶パネル）を透過して投影光学系８８に向かう投影光束の方向、またはＤＭＤパネルで反射して投影光学系８８に向かう投影光の方向を変えて投影方向や投影位置を調整したり、投影画像の傾きを調整したり、液晶パネルまたはＤＭＤパネルと投影光学系の間隔を調整して焦点調節したりすることができる。
なお、プロジェクターにはさらに焦点のズレ量を検出する焦点検出手段や、投影画像の歪みを検出する、例えば台形検出手段を備えてもよい。これらの検出手段は、焦点合わせや台形歪み補正時に利用される。特に台形歪み補正については、台形検出手段を備えることで台形歪み量を検出し、焦点のズレ量に基づいて像面傾動手段により像面を傾動させることで自動的に補正することが可能になる。
FIG. 15 shows an outline of an embodiment of an image projection device (projector) including a
The projector may be further provided with a focus detecting means for detecting the amount of defocus, and for example, a trapezoidal detecting means for detecting the distortion of the projected image. These detection means are used for focusing and keystone distortion correction. In particular, regarding trapezoidal distortion correction, the amount of trapezoidal distortion can be detected by providing the trapezoidal detection means, and the image plane can be automatically corrected by tilting the image plane with the image plane tilting means based on the amount of focus shift. ..
さらに、プロジェクターをデジタルサイネージに応用することもできる。具体的には、電車内や自動車内などの動くものに搭載した場合の振れ補正、または移動可能なロボットに搭載した場合の振れ補正などにも応用できる。さらに、手持ち可能な小型プロジェクターに搭載することで、手振れを効率的に補正することができる。なお、撮影装置一般にプロジェクターを搭載することも可能である。撮影装置本体部やその表示部に小型プロジェクターを搭載する場合、撮影時は撮像素子や撮影光学系の光学要素の一つを保持する可動ステージの並進、傾動等により撮影振れ補正を行い、撮影画像の投影時には画像形成素子を保持する可動ステージの並進、傾動等により投影した画像が振れないように投影振れ補正を行うようにしてもよい。プロジェクターに搭載する場合はさらに、画像形成素子を半画素分や１画素分ずらすことで表示する画素数を増やす画素ずらしにより高解像化が可能になるが、画素ずらしの代わりに、または画素ずらしに加えて傾動させることで高解像化することが可能になる。 Furthermore, the projector can be applied to digital signage. Specifically, it can be applied to runout correction when mounted on a moving object such as a train or an automobile, or runout correction when mounted on a movable robot. Furthermore, by mounting it on a small handheld projector, camera shake can be efficiently corrected. It is also possible to mount a projector on the imaging device in general. When a small projector is mounted on the main body of the photographing device or its display unit, during shooting, the image sensor and the movable stage that holds one of the optical elements of the photographing optical system are translated and tilted to correct the shooting shake, and the captured image is captured. At the time of projection, the projection shake correction may be performed so that the projected image does not shake due to translation, tilt, or the like of the movable stage holding the image forming element. When mounted on a projector, higher resolution can be achieved by shifting the image forming element by half a pixel or one pixel to increase the number of pixels to be displayed, but instead of shifting the pixels or shifting the pixels. In addition to that, it is possible to achieve high resolution by tilting.
本発明は、振れ補正装置を、撮影光学系の光学要素の１つを補正光学要素として駆動する補正光学系を備えたレンズ鏡筒（特開2015-4769号公報等）に適用することもできる。例えば、撮影レンズ１０１において、撮影光学系を構成する光学素子の１個または複数個を補正光学要素（被駆動部材）とすることができる。この実施形形態では、第１レンズ群９１と第２レンズ群９３の間のレンズを被駆動部材（補正光学要素）９２としてある（図１６）。この実施形態の場合、可動ステージ６１の略中央に形成した開口６１ｃに補正光学要素９２を搭載してある。この実施形態によれば、可動ステージ（補正光学要素９２）６１を光軸Ｏ方向（第１の方向）、第２または第３の方向に並進させ、あるいは第１、第２または第３の方向回りに傾動させることで、振れ補正動作やあおり撮影などの特殊撮影が可能である。さらにこの実施形態は、可動ステージ（補正光学要素９２）６１を光軸Ｏ方向（第１の方向）に微並進動作させることでフォーカシング微調整が可能である。
The present invention can also be applied to a lens barrel (Japanese Patent Laid-Open No. 2015-4769, etc.) provided with a correction optical system that drives one of the optical elements of the photographing optical system as a correction optical element. .. For example, in the photographing lens 101, one or a plurality of optical elements constituting the photographing optical system can be used as a correction optical element (driven member). In this embodiment, the lens between the
また、本発明は、撮影レンズに搭載された振れ補正装置とカメラボディに搭載された振れ補正装置を共働させて振れ補正動作や傾動による焦点調節動作やその他の特殊撮影動作をさせることもできる。 Further, according to the present invention, the shake correction device mounted on the photographing lens and the shake correction device mounted on the camera body can be made to cooperate with each other to perform a shake correction operation, a focus adjustment operation by tilting, and other special shooting operations. ..
１０ デジタルカメラ
１１ カメラボディ
２０ ボディＣＰＵ（傾動制御手段、演算手段、位置検出手段）
２１ カメラ操作部
２２ ＡＦ部（焦点調節手段）
２３ 露出制御部
２４ レンズ通信部
３０ 撮影ブロック
３１ 撮像素子（像面傾動手段）
３１ａ 撮像面
３２ 画像処理部
３３ 画像表示部（モニタ、タッチパネル表示装置）
３３ａ 撮影画面
３４ メモリカード
３５ コントラスト検出部
４１ 防振・チルト制御回路
４２ アクチュエータ駆動回路
４３ 位置検出回路（位置検出手段、演算手段）
４４ 振れ検出回路
４５ チルト操作スイッチ群（手動選択手段）
４６ チルト設定回路（チルト設定手段）
６０ ステージ装置（像面傾動・シフト手段、画面傾動・シフト手段）
６１ 可動ステージ（可動部材）
６１ａ 撮像素子取付孔
６２ 前固定ヨーク（ベース部材）
６２ａ 開口
６３ 後固定ヨーク（ベース部材）
６３ａ 開口
７０ 位相差検出回路（焦点検出手段、焦点ズレ量検出手段）
７１ 位相差センサユニット
７２ 焦点検出部（焦点検出手段、焦点ズレ量検出手段）
７３ 焦点ズレ量検出部（焦点検出手段、焦点ズレ量検出手段）
８０ コントラスト検出回路（焦点検出手段、焦点ズレ量検出手段）
８２ 焦点検出部
８３ 焦点ズレ量検出部（焦点ズレ量検出手段）
１００ 撮影レンズ（撮影光学系）
ＦＬ 焦点調節レンズ群（焦点調節光学素子）
ＡＬ 補正光学要素（像面傾動手段）
ＣＸ Ｘ駆動用コイル（駆動用コイル）
ＣＹＡ、ＣＹＢ Ｙ駆動用コイル（駆動用コイル）
ＣＺＡ、ＣＺＢ、ＣＺＣ Ｚ駆動用コイル（駆動用コイル）
ＨＸ１、ＨＸ２ Ｘ方向用ホール素子（位置検出手段）
ＨＹＡ１、ＨＹＡ２、ＨＹＢ１、ＨＹＢ２ Ｙ方向用ホール素子（位置検出手段）
ＨＺＡ１、ＨＺＡ２、ＨＺＢ１、ＨＺＢ２、ＨＺＣ１、ＨＺＣ２ Ｚ方向用ホール素子（位置検出手段）
ＭＸ１、ＭＸ２ Ｘ方向用磁石
ＭＹＡ１、ＭＹＢ１、ＭＹＡ２、ＭＹＢ２ Ｙ方向用磁石
ＭＺＡ１、ＭＺＡ２、ＭＺＢ１、ＭＺＢ２、ＭＺＣ１、ＭＺＣ２ Ｚ方向用磁石
ＧＳＸ Ｘ方向加速度検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
ＧＳＹ Ｙ方向加速度検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
ＧＳＺ Ｚ方向加速度検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
ＧＳα ピッチ検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
ＧＳβ ロール検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
ＧＳγ ヨー検出部（加速度センサ、振れ検出手段）
10
21
23
31a
44
46 Tilt setting circuit (tilt setting means)
60 Stage device (image plane tilt / shift means, screen tilt / shift means)
61 Movable stage (movable member)
61a Image
71 Phase
73 Focus deviation detection unit (focus detection means, focus shift detection means)
80 Contrast detection circuit (focus detection means, defocus amount detection means)
82
100 Shooting lens (shooting optical system)
FL focus adjustment lens group (focus adjustment optical element)
AL correction optical element (image plane tilting means)
CXX drive coil (drive coil)
CYA, CYBY drive coil (drive coil)
CZA, CZB, CZC Z drive coil (drive coil)
Hall element for HX1, HX2 X direction (position detection means)
HYA1, HYA2, HYB1, HYB2 Hall element for Y direction (position detecting means)
HZA1, HZA2, HZB1, HZB2, HZC1, HZC2 Hall element for Z direction (position detecting means)
MX1, MX2 X-direction magnets MYA1, MYB1, MYA2, MYB2 Y-direction magnets MZA1, MZA2, MZB1, MZB2, MZC1, MZC2 Z-direction magnets GSX X-direction acceleration detector (accelerometer, runout detection means)
GSY Y direction acceleration detector (accelerometer, runout detection means)
GSZ Z direction acceleration detector (accelerometer, runout detection means)
GSα pitch detector (accelerometer, runout detection means)
GSβ roll detector (accelerometer, runout detection means)
GSγ yaw detector (accelerometer, runout detection means)
Claims (11)
複数の焦点検出エリアを有する焦点検出手段と、
上記複数の焦点検出エリア毎に焦点ズレ量を検出する焦点ズレ量検出手段と、
上記複数の焦点ズレ量の少なくとも１つに基づいて焦点調節光学素子を合焦位置まで駆動する焦点調節手段と、
上記焦点ズレ量検出手段が検出した複数の焦点検出エリアの焦点ズレ量に基づいて、複数の焦点ズレ量が最小となるように像面を傾動させる傾動補正量を演算する演算手段と、
上記傾動補正量に基づいて、上記像面傾動手段により像面を傾動させる傾動制御手段と、
上記焦点ズレ量を検出する焦点検出エリアを優先選択する優先モードを複数有し、該複数の優先モードの中から１つを選択する優先モード選択手段と、
を備えたことを特徴とする撮影装置。 An image plane tilting means capable of tilting the image plane with respect to an optical axis orthogonal plane orthogonal to the optical axis of the photographing optical system,
A focus detection means having a plurality of focus detection areas and
The defocus amount detecting means for detecting the defocus amount for each of the plurality of focus detection areas, and
Focus adjustment means for driving the focus adjustment optical element to the in-focus position based on at least one of the plurality of focus shift amounts, and
A calculation means for calculating a tilt correction amount for tilting the image plane so that the plurality of focus shift amounts are minimized, based on the focus shift amounts of the plurality of focus detection areas detected by the focus shift amount detection means.
A tilt control means that tilts the image plane by the image plane tilt means based on the tilt correction amount, and
A priority mode selection means that has a plurality of priority modes for preferentially selecting a focus detection area for detecting the amount of defocus, and selects one from the plurality of priority modes.
A photography device characterized by being equipped with.
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