JP2000147586A

JP2000147586A - 手振れ補正機能付きカメラ

Info

Publication number: JP2000147586A
Application number: JP25148099A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sato; 康弘佐藤; Takashi Kitaguchi; 貴史北口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】３軸回りの角速度を検出し、検出された角速度
に基づき、精度の良い手振れ補正を行いうるカメラを実
現する。【解決手段】撮影光学系２により被写体０の像を撮像素
子１０の受光面上に結像させ、電気信号に変換して取り
込むカメラ１において、カメラ本体１に内臓され、互い
に独立した所定の３軸の回りの角速度を検出する角速度
検出手段１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚと、該角速度検出手段
により検出された３軸の回りの角速度に基づき、手振れ
補正量を算出する演算手段１２と、該演算手段により演
算された手振れ補正量に基づき、撮像素子１０の変位を
含む手振れ補正動作を行う手振れ補正手段１４とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は手振れ補正機能付
きカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影光学系により被写体の像を撮像素子
の受光面上に結像させ、電気信号に変換して取り込むカ
メラは、ビデオカメラやデジタルスティルカメラとして
知られている。ビデオカメラは被写体の画像を連続的に
撮影するので、カメラに手振れがあると、撮影された画
像を再生したとき、再生画像が手振れに応じて動き、再
生画像が見辛いものになってしまう。またデジタルステ
ィルカメラでは、撮像素子の感度の限界により、銀塩写
真のような短いシャッタ時間を実現しにくく、手振れに
より撮像された画像に「像の流れ」のようなボケが生じ
易い。ビデオカメラとしては、手振れ防止機能を有する
ものが実用化されている。手振れ補正は通常、カメラに
固定された２軸の回りの角速度を検出し、上記２軸の回
りのカメラの「手振れによる傾き角」を求め、この傾き
角を補正するように、撮影光学系に含まれる補正レンズ
を変位させたり、光軸の向きを調整したりすることが行
われている。手振れによるカメラの態位変化は３次元的
に生じるから、より精度のよい手振れ補正を行うには、
２軸回りの角速度よりも３軸回りの角速度を検出するの
がよい。３軸回りの角速度を検出する例として、特開平
７−２２５４０５号公報記載の発明がある。しかし、上
記公報は、検出された３軸回りの角速度に応じ、どのよ
うに手振れ補正を行うかという「手振れ補正の具体的方
策」について十分な説明がなされていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、３軸回り
の角速度を検出し、検出された角速度に基づき、精度の
良い手振れ補正を行いうるカメラの実現を課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の手振れ補正機
能付きカメラは「撮影光学系により被写体の像を撮像素
子の受光面上に結像させ、電気信号に変換して取り込む
カメラ」であって、角速度検出手段と、演算手段と、手
振れ補正手段とを有する。「撮影光学系」としては、通
常のビデオカメラやデジタルスティルカメラに用いられ
る撮影レンズ系を用いることができる。「撮像素子」と
しては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を用いることができる。
「角速度検出手段」は、カメラ本体に内臓されて、互い
に独立した所定の３軸の回りの角速度を検出する。３軸
が互いに独立しているとは、３軸が互いに角をなし、同
一平面内に無いことを意味する。角速度検出手段は、上
記３軸の個々の回りの角速度を検出するから、３ユニッ
トの角速度センサで構成される。「角速度センサ」とし
ては、従来から良く知られた「圧電振動ジャイロ」や、
同じ向きの加速度を検出し得るようにした１対の加速度
センサを、所定の間隔を隔して配備したもの等を利用す
ることができる。

【０００５】「演算手段」は、角速度検出手段により検
出された３軸の回りの角速度に基づき、手振れ補正量を
算出する手段であり、マイクロコンピュータや専用のＣ
ＰＵとして構成することができる。演算手段はまた、各
角速度センサの出力から、静止時のオフセット成分を除
くためのハイパスフィルタや、周波数の高いノイズ成分
を除去するためのローパスフィルタを有することができ
る。「手振れ補正手段」は、演算手段により演算された
手振れ補正量に基づき、撮像素子の変位を含む手振れ補
正動作を行う。即ち、手振れ補正動作は、撮像素子の変
位のみで行われる場合もあるし、撮像素子の変位と他の
要素の補正とが組合せられて行われる場合もある。

【０００６】上記請求項１記載の発明において、角速度
検出手段が角速度を検出する３軸は、互いに独立である
ことを条件として任意に設定できるが、その内の１軸
を、撮影光学系の光軸に平行に設定することができる。
この場合、手振れ補正手段が、撮像素子回転調整手段を
有することができる（請求項２）。「撮像素子回転調整
手段」は、撮像素子を、その受光面に直交する軸の回り
に回転的に変位調整する手段である。即ち、請求項１に
おける「撮像素子の変位」は、回転変位も含み得る。上
記請求項２記載の手振れ補正機能付きカメラにおいて、
手振れ補正手段が、撮像素子を、受光面に平行な方向へ
並進的に変位調整する撮像素子並進調整手段を有するこ
とができる（請求項３）。即ち、この請求項３記載の手
振れ補正機能付きカメラにおいては、撮像素子は、受光
面に直交する軸の回りの回転変位調整と、受光面に平行
な方向の並進変位調整とを独立に行われる。上記請求項
２記載の手振れ補正機能付きカメラにおいてはまた、手
振れ補正手段が、撮影光学系に含まれる１以上の補正レ
ンズを、その光軸直交方向へ変位させる補正レンズ駆動
手段を有することができる（請求項４）。この場合、手
振れ補正は、撮像素子の回転変位調整と、補正レンズの
光軸直交方向への変位調整とを組み合わせて行うことに
より実現される。なお、請求項３の場合における「撮像
素子の、受光面に平行な方向への並進変位」や、請求項
４の場合における「補正レンズの光軸直交方向への変
位」は、基本的に２次元的な変位であり、従って、受光
面に平行な、あるいは光軸に直交した「互いに独立した
２方向」の各々につき変位駆動を行う直線駆動手段を２
個用いることにより、このような変位手段を構成するこ
とができる。

【０００７】上記請求項２または４記載の手振れ補正機
能付きカメラにおいて、手振れ補正手段が、可変頂角プ
リズムと、可変頂角プリズム駆動手段とを有することが
できる（請求項５）。「可変頂角プリズム」は撮影光学
系の光軸上に設けられ、「可変頂角プリズム駆動手段」
により頂角を変化される。このような頂角変化により、
撮影光学系の光軸（実際には上記光軸を通る光線の光
路）を曲げることができる。この場合、頂角変化を２方
向的に行うことにより、光軸を２方向に曲げることもで
きるし、頂角変化を１次現的に行い、頂角変化による光
路折り曲げと直交する方向には、補正レンズの変位で光
路折り曲げを行うようにすることもできる。上述したよ
うに、角速度を検出する３軸は互いに独立であることが
条件であるが、これらを互いに直交するように設定する
ことができる（請求項６）。このようにすると、手振れ
補正量の演算が容易である。この場合、特に、１軸を撮
影光学系の光軸に平行に設定するのがよい。

【０００８】上記請求項１〜６の任意の１に記載の手振
れ補正機能付きカメラは、角速度検出手段が検出する角
速度に基づき算出される手振れ補正量が、所定の閾値を
超えたとき「カメラを撮影禁止状態とするロック機構」
を有することができる（請求項７）。ロック機構として
は種々のものが可能である。例えば、撮像素子を動作停
止状態にしてもよいし、カメラがデジタルスティルカメ
ラであるならば、シャッタを切れない状態にしてもよ
い。即ち、従来から、ビデオカメラやデジタルスティル
カメラで撮影を禁止状態にするのに用いられている適宜
のロック機構を利用できる。請求項１〜７の任意の１に
記載の手振れ補正機能付きカメラに「手振れ補正量を表
示する手段」を設け、角速度検出手段が検出する角速度
に基づき算出される手振れ補正量を表示するようにして
も良い（請求項８）。上記表示は例えば「ファインダ視
野内」に行えばよい。請求項１〜８の任意の１に記載の
手振れ補正機能付きカメラはまた、角速度検出手段が検
出する角速度に応じて算出される手振れ補正量に応じ
て、カメラの撮影パラメータを決定する「撮影パラメー
タ調整手段」を有することができる（請求項９）。「撮
影パラメータ」は、絞り量、露光時間、ズーム倍率等で
ある。例えば、ビデオカメラでもデジタルスティルカメ
ラでも、ズーム撮影では、望遠撮影で倍率が大きいほど
手振れの影響は大きく、手振れ補正が不十分となる可能
性が高いので、手振れ補正量がある程度大きくなった
ら、ズームレンズの倍率を下げて、手振れ補正量が上記
閾値以下に収まるようにする。また、デジタルスティル
カメラの場合、露光時間を短くすれば、手振れによる像
の流れは軽減されるので、手振れ補正量が大きいときは
露光時間を短縮し、それに伴う露光光量不足を補うため
に絞りの開口を大きくするように撮影パラメータを設定
する。上に説明したように、この発明の手振れ補正機能
付きカメラは、ビデオカメラとして実施できるが、デジ
タルスティルカメラとして構成することもできる（請求
項１０）。この発明の手振れ補正機能付きカメラをデジ
タルスティルカメラとして構成する場合「手振れ補正手
段による手振れ補正動作を、１フレームの画像取り込み
時間内に１回以上行う」ようにするのが良い（請求項１
１）。通常のデジタルスティルカメラで用いられるＮＴ
ＳＣもしくはそれに近い出力の場合、１フレーム時間は
１／３０秒であるので、この場合には、１／３０秒以内
に、手振れ補正動作が１回以上行われるようにする。こ
のようにすることにより、手振れ補正の効果を活かして
良好な撮像を行うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の手振れ補正機
能付きカメラをビデオカメラとして実施する場合の実施
の１形態を説明するための図である。図１（ａ）におい
て、符号１はビデオカメラのカメラ本体、符号２は「撮
影光学系」である撮影レンズ、符号０は「被写体」を示
している。カメラ本体１に固定して、図の如くＸ_S，
Ｙ_S，Ｚ_S軸を設定する。これら３軸は互いに直交し、Ｚ
_S軸は撮影レンズ２の光軸と合致している。符号１０は
ＣＣＤ等の「撮像素子」を示し、符号１０Ｘ，１０Ｙ，
１０Ｚは、角速度センサを示す。角速度センサ１０Ｘは
カメラ本体１の「Ｘ_S軸の回りの角速度」を検出する。
角速度センサ１０Ｙはカメラ本体１の「Ｙ_S軸の回りの
角速度」を検出する。角速度センサ１０Ｚはカメラ本体
１の「Ｚ_S軸の回りの角速度」を検出する。これら角速
度センサ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚは「角速度検出手段」
を構成する。なお、図１（ａ）において、角速度センサ
１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚを、それぞれＸ_S，Ｙ_S，Ｚ_S軸
上に描いたのは説明の便宜上であり、角速度センサは必
ずしも、角速度を検出すべき軸上に配備されるとは限ら
ない。角速度センサとしては、圧電振動ジャイロや、後
述する「加速度センサ対によるもの」を用いることがで
きる。図１（ｃ）は、角速度検出手段の検出する各軸回
りの角速度の典型的な例を示している。（ｃ−１），
（ｃ−２），（ｃ−３）がそれぞれ、角速度センサ１０
Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚの検出出力を示している。図１
（ｂ）に示すように、加速度センサ１０Ｘ，１０Ｙ，１
０Ｚの出力は、演算手段１２に送られる。演算手段１２
は「マイクロプロセッサユニット」等により構成され、
加速度センサ１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚからの入力に応じ
て「手振れ補正量」を算出し、手振れ補正手段１４に送
る。手振れ補正手段１４は、手振れ補正量に応じて撮像
素子１０を変位駆動し、手振れの影響を軽減させる。

【００１０】即ち、図１に実施の形態を示す手振れ補正
機能付きカメラ１は、撮影光学系２により被写体０の像
を撮像素子１０の受光面上に結像させ、電気信号に変換
して取り込むカメラにおいて、カメラ本体１に内臓さ
れ、互いに独立したＸ_S，Ｙ_S，Ｚ_Sの３軸の回りの角速
度を検出する角速度検出手段１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ
と、該角速度検出手段により検出された３軸の回りの角
速度に基づき、手振れ補正量を算出する演算手段１２
と、該演算手段により演算された手振れ補正量に基づ
き、撮像素子１０の変位を含む手振れ補正動作を行う手
振れ補正手段１４とを有するものである（請求項１）。

【００１１】図２は、図１（ａ）に示した「角速度セン
サ」の具体的な１例を説明するための図である。図２に
示すのは、撮影レンズ２の光軸に合致させたＺ_S軸（図
面に直交する方向である）の回りの角速度を検出する角
速度センサ１０Ｚである。角速度センサ１０Ｚは、２つ
の加速度センサ１００，１０１をＺ_S軸に直交するＳ軸
（図１（ａ）におけるＸ_S軸もしくはＹ_S軸であることが
できる）上に間隔：Ｌを隔して配備してなり、各加速度
センサ１００，１０１は「Ｚ_S軸とＳ軸とに直交する方
向の加速度」を検出するようになっている。図示のよう
に、加速度センサ１００，１０１が、それぞれ加速度：
α₀，α₁を検出したとする。この加速度発生の原因とな
った回転の中心をＰとし、図の如く距離：ｌ₀，ｌ₁を定
めると、加速度センサ１００，１０１を一体とした回転
の角速度をω_Z、角加速度をｄω_Z/ｄｔとすると、 α₀＝ｌ₀・ｄω_Z/ｄｔ，α₁＝ｌ₁・ｄω_Z/ｄｔであり、従って、（α₁−α₀）＝ｄω_Z/ｄｔ・（ｌ₁−ｌ₀）＝Ｌ・ｄω_Z/
ｄｔとなる。Ｌは定数で予め知られているから、加速度セン
サ１００，１０１の検出した加速度：α₀，α₁が知れる
と、演算：（α₁−α₀）/Ｌにより、角加速度：ｄω_Z/
ｄｔを演算でき、このようにして演算された角加速度：
ｄω_Z/ｄｔを積分することにより角速度：ω_Z を得るこ
とができ、これをさらに積分することにより、Ｚ_S軸の
回りの回転角：θ_Z を知ることができる。同様にして、
Ｘ_S，Ｙ_S軸回りの回転の、角速度：ω_X，ω_Yや、回転
角：θ_X，θ_Yを知ることができる。上記演算や、積分演
算は、演算手段において行っても良いし、角速度センサ
自体に、このような演算を行う機能を持たせてもよい。

【００１２】図１に示した実施の形態においては、上記
の如く知られた角速度：ω_X，ω_Y，ω_Z に基づき、図３
（ａ）に示すように、撮像素子１０を変位調整する。即
ち、撮像素子１０は、Ｚ_S軸の回りの角速度：ω_Zに基づ
き、これを解消するように、受光面に直交する軸（Ｚ_S
軸）の回りに揺動的に「回転変位調整」される。また、
角速度：ω_X，ω_Yに基づき、撮像素子１０は、Ｘ_S軸方
向およびＹ_S軸方向へ、即ち、受光面に平行な方向へ
「並進変位調整」される。このような変位調整を行う機
構としては、公知の種々のものを適宜利用することがで
きるが、ここでは１例として、移動ステージによるもの
を説明する。図３（ｂ）に示すように、カメラ本体に設
けられた不動部材２０上に回転ステージ２１が設けら
れ、ステップモータによる駆動手段２２により、Ｚ_S軸
の回りの回転が行われる。回転ステージ２１上には、互
いに直交する方向へ移動するリニヤステージ２３，２５
が積装され、それぞれステップモータによる駆動手段２
４，２６により駆動されるようになっている。このよう
にして、図３（ａ）に示す３種の変位調整を実行するこ
とができる。上記駆動手段としては、ステップモータの
他に、圧電アクチュエータやボイスコイルモータ等を用
いることができる。

【００１３】手振れ補正手段により補正されるべき「手
振れ補正量」を説明する。先ず、Ｚ_S軸回りの「回転変
位調整」について見ると、手振れによるＺ_S軸のまわり
の回転は、角速度：ω_Z により知ることができるから、
回転ステージ２１により角速度：−ω_Z で、撮像素子１
０を回転変位させれば、撮像素子１０の受光面内の上下
方向の向きを常に、被写体の上下方向に合わせることが
でき、手振れによる画像の揺動的な動きを除去すること
ができる。図４に示すように、カメラ本体が、撮影レン
ズ２の中心を回転中心として、破線の態位：ａから実線
の態位：ｂまで、Ｙ軸の回りに角：θ_Y だけ回転したと
する。このとき、被写体０の結像位置が「撮像素子１０
に対して同一位置になる」ようにするには、撮像素子１
０を図の破線の態位から、受光面に平行に斜め下方へ向
けて、ｆ・ｔａｎθ_Yだけ変位させればよい。ｆは撮影
レンズの焦点距離である。従って、この場合の撮像素子
１０の受光面に平行な方向の変位は、ｄ（ｆ・ｔａｎθ_Y）／ｄｔ＝ｆ・ｓｅｃ²θ_Y・ω_Y の速度で行えば良いことになる。即ち、この変位を実現
するには、角速度センサ１０Ｙの検出する角速度：ω_Y
と、その積分による回転角：θ_Yを用いて変位速度を決
定できる。この場合と同様にして、検出された角速度：
ω_Xおよび回転角：θ_Xに基づき、図４の変位に直交する
方向への変位は変位速度：−ｆ・ｓｅｃ²θ _X・ω_Xで行
えばよいことになる。上記の、回転変位調整および並進
変位調整を行うことにより、撮影レンズ２が結像する被
写体像と撮像素子とのずれを、実質的に解消することが
できる。

【００１４】なお、撮像素子１０を上記如く変位調整し
ても焦点距離：ｆが変化することは無いので、手振れ補
正を行っても「ボケ」等が発生することはない。撮像素
子の回転変位調整や並進変位調整を、上記のように連続
的に行う代わりに「角速度：ω_X，ω_Y，ω_Zを積分して
回転角：θ_X，θ_Y，θ_Zを求める演算」を微小時間間隔
で繰返し、繰返しごとに得られる回転角：θ_X，θ_Y，θ
_Zに応じて、撮像素子１０を微小時間間隔で間歇的に行
うようにしてもよい。その場合には、回転変位調整は
角：−θ_Zの回転であり、並進変位調整は、並進変位
量：−ｆ・ｔａｎθ_X，−ｆ・ｔａｎθ_Yとなる。

【００１５】上に説明した実施の形態は、角速度検出手
段が検出する３軸のうちの１軸（Ｚ _S軸）が、撮影光学
系２の光軸に平行であり、手振れ補正手段が、撮像素子
１０を受光面に直交する軸の回りに回転的に変位調整す
る撮像素子回転調整手段２１，２２を有するものであり
（請求項２）、手振れ補正手段が、撮像素子１０を受光
面に平行な方向へ並進的に変位調整する撮像素子並進調
整手段２３，２４，２５，２６を有する（請求項３）。
また、互いに独立した所定の３軸であるＸ_S，Ｙ_S，Ｚ_S
軸は互いに直交する（請求項６）。図５は、図１（ｃ−
１）に示す角速度の変化の「パワースペクトル」を示し
ている。この図から分かるように、手振れによる各速度
の変動は、周波数：１〜２０ヘルツの範囲にある。従っ
て、角速度センサの出力に基づき演算手段により手振れ
補正量を算出するに当っては、静止時のオフセット成分
を除くためのハイパスフィルタ（１ヘルツ以下の成分を
除去する）や、周波数の高いノイズ成分を除去するため
のローパスフィルタ（２０ヘルツ以上の成分を除去す
る）を用いるのが良い。

【００１６】図６は、請求項４記載の発明の実施の１形
態を、特徴部分のみブロック図として示している。カメ
ラの撮影レンズ２００は、固定レンズ２０１とシャッタ
Ｓと、補正レンズ２０２とフォーカスレンズ２０３とを
有している。フォーカスレンズ２０３は光軸方向に移動
可能である。即ち、フォーカスレンズ２０３は、アクチ
ュエータ５６により光軸方向へ移動され、移動された位
置がフォーカスレンズ位置検出手段５５により検出され
る。検出されたフォーカスレンズ位置情報は、ＭＰＵ
（マイクロプロセッサユニット）６０に送られる。ＭＰ
Ｕ６０は、自動合焦制御プログラムに従い、フォーカス
レンズ２０３の変位を制御して、被写体像を撮像面に結
像させる。一方、補正レンズ２０２は、手振れ補正の一
部である「受光面に平行な方向の補正」を行うためのレ
ンズで、撮像面に平行なＸ_S，Ｙ_S方向に変位可能であ
り、アクチュエータ５３によりＸ_S方向、アクチュエー
タ５４によりＹ_S方向に移動されるようになっており、
各方向に変位した位置は、補正レンズ位置検出手段５
１，５２により検出される。また、カメラ本体４０内に
は、角速度検出手段を構成する角速度センサ１０Ｘ，１
０Ｙ，１０Ｚともにアクチュエータ５７が配備され、Ｍ
ＰＵ６０に制御されて、撮像素子１０を「受光面に直交
する軸（Ｚ_S軸）の回りに回転的に変位調整」する。ア
クチュエータ５３，５４と補正レンズ位置検出手段５
１，５２は、手振れ補正手段の「補正レンズ補正手段」
を構成し、アクチュエータ５７は「撮像素子回転調整手
段」を構成する。ＭＰＵ６０は「タイマ、Ａ／Ｄコンバ
ータ、カウンタや前述のハイパスフィルタ、ローパスフ
ィルタ等が一体となったワンチップマイクロコンピュー
タ」として構成されて「演算手段」をなし、角速度検出
手段の各角速度センサの検知内容に応じ、補正レンズ位
置検出手段５１，５２により検出されるレンズ位置に基
づき、アクチュエータ５３，５４を制御して補正レンズ
２０２の変位調整を行い、アクチュエータ５７を制御し
て「回転変位調整」を行うほか、カメラ全体を制御す
る。トリガ装置６１としては、例えば「シャッタレリー
ズボタン」が利用され、「半押し状態」でトリガ信号が
発生される。角速度センサやアクチュエータの駆動源へ
の電源供給は撮影時にのみ必要であるから、トリガ信号
が出力されるまでは電源供給を行わないようにし、不使
用時の電力消費を抑制する。上記アクチュエータ５３，
５４，５６，５７としては、微小な変位を実現できるボ
イスコイルモータ等の小型モータや圧電素子、あるいは
圧電素子を用いた超音波モータ、磁歪素子等を利用でき
る。なお。角速度センサは、撮影レンズの鏡筒内に配備
してもよい。図１１に、アクチュエータとして、積層型
圧電素子を用いる例と、小型モータを用いる例を示す。
図１１（ａ）に示す例では、撮像素子１０は、受光面に
直交する軸、即ち、Ｚ_S軸に平行な回転軸１０Ｚ１によ
り揺動可能に支持され、その側端縁部にアクチュエータ
である積層型圧電素子１０Ｅにより駆動力を作用される
ようになっている。積層型圧電素子１０Ｅにより押厚力
もしくは引張力を作用させると、回転軸１０Ｚ１の回り
のモーメントが発生し、撮像素子１０が回転軸１０Ｚ１
回りに回転変位する。図１１（ｂ）に示す例では、撮像
素子１０は、受光面に直交する回転軸１０Ｚ１に駆動軸
を合致させた小型モータ１０Ｍにより支持され、小型モ
ータ１０Ｍの正逆回転により回転変位される。図１２
は、図６の実施の形態における「手振れ補正」の手順を
フロー図として示す。手振れ検出（ステップ：Ｓ３１）
が開始されると、前述の如くして各軸の回りの角速度、
回転角が検出され、これらを用いて、Ｘ_S，Ｙ_S軸方向の
補正量が計算され（ステップ：Ｓ３２）、その結果に基
づき、補正レンズ２０２の「光軸に垂直な面における駆
動量」を計算し（ステップ：Ｓ３４）、算出された駆動
量に基づき、補正レンズ２０２の位置を調整する（ステ
ップ：Ｓ３６）。上記工程と平行して、Ｚ_S軸のまわり
の回転量が計算され（ステップ：Ｓ３３）、撮像素子１
０のＺ_S軸のまわりの補正量が計算される（ステップ：
Ｓ３５）。そして、その結果に基づき、撮像素子１０の
Ｚ_S軸の回りの回転位置調整が行われる（ステップ：Ｓ
３７）。図７に示す実施の形態は、請求項５記載の発明
に関するものである。繁雑を避けるため、混同の虞れが
無いと思われるものについては、図６におけると同じ符
号を付し、これら「図６におけると同一の符号を付した
もの」についての説明は図６に関する説明を援用する。
図６の実施の形態と異なる点は、撮影レンズ２１０が、
固定レンズ２０１、フォーカスレンズ２０３、絞りＳの
他に、可変頂角プリズム（バリアングルプリズム）２０
５を有し、この可変頂角プリズム２０５の頂角をアクチ
ュエータ７３（Ｙ_S方向），７４（Ｘ_S方向）で可変調整
するようになっていることである。可変頂角プリズム２
０５は「２枚の透明板を、ポリエチレン樹脂等のフィル
ムで形成された蛇腹で繋ぎ、内部を高屈折率の液で満た
したもの」である。「角速度検出手段」の各角速度セン
サの検出結果に応じ、ＭＰＵ６０は、可変頂角プリズム
頂角検出手段７１，７２により可変頂角プリズム２０５
の、２方向の頂角を、アクチュエータ５３，５４により
変化させる。これにより固定レンズ２０１の光軸を通る
光線の向きを２方向に曲げることができるので、撮影レ
ンズ２１０の撮影主光線が「常に撮像素子の中央部に入
射する」ようにできる。同時に、アクチュエータ５７に
より撮像素子１０を「受光面に直交する軸の回りに回転
変位調整する」ことにより、手振れの影響を補正した撮
影を実現できる。なお、アクチュエータ７３，７４は、
それぞれコイルと永久磁石（レンズ鏡筒の側に固定配備
される）により構成され、ＭＰＵ６０により上記各コイ
ルへの通電電流を制御され、通電により発生する磁場と
永久磁石との相互作用を利用して頂角を変化させる。ア
クチュエータ７３，７４と可変頂角プリズム頂角検出手
段７１，７２は、可変頂角プリズム２０５の頂角を変化
させる「可変頂角プリズム駆動手段」を構成する。な
お、アクチュエータ７３，７４としては、上記コイルと
永久磁石によるものの他、ボイスコイルモータや圧電素
子等の微小変位アクチュエータを利用することもでき
る。図６の実施の形態と同様、トリガ装置６１として
は、例えばシャッタレリーズボタンを利用し「半押し状
態」でトリガ信号を発生させ、トリガ信号が出力される
までは各アクチュエータへの電源供給を行わないように
することにより、手振れ補正手段不使用時の電力消費を
抑制する。

【００１７】図８は、請求項７，８，１０記載の発明の
実施の形態を説明するための図である。この実施の形態
において、手振れ補正機能付きカメラは「デジタルステ
ィルカメラ」として構成されている（請求項１０）。デ
ジタルスティルカメラの液晶ファインダ１０００の右側
部分に、表示部１０５が「手振れ補正量を表示する手
段」として設けられ（請求項８）、この例では「手振れ
の程度」を５段階に表示するようになっている。手振れ
量としては、撮影レンズの焦点距離：ｆと、３つの角速
度センサの検出する角速度：ω_X，ω_Y，ω_Zを積分して
得られる回転角：θ_X，θ_Y，θ_Zのうちで最大のものを
θ_Mとするとき、この回転角：θ_Mを５段階に分けて表示
する。そして、図８（ａ）に示すように、手振れ補正量
が大きくなるに従い、表示の段階を上げ（図で下方から
上方へ表示位置が移る）、手振れ補正量が閾値：ａを超
えたら手振れ補正量の最大表示（図の最上位の表示）を
例えば「赤色表示」で行い、撮影者に対する「警告」と
する。即ち、図８（ｂ）に示すように、レリーズボタン
の半押し状態で撮影が開始されたら（ステップ：Ｓ
１）、前述した実施の形態と同様にして、手振れ検出を
行う（ステップ：Ｓ２）。検出された「手振れ量（具体
的には「手振れ補正量」でよい）」が閾値：ａより大で
あるか否かを判断し（ステップ：Ｓ３）、閾値：ａを超
えないときは、手振れ補正を行いつつ撮影を実行する
（ステップ：Ｓ４，Ｓ５）。手振れ量が閾値：ａを超え
たときは上記警告を行う（ステップ：Ｓ６）。

【００１８】「警告」が行われるときには、手振れの程
度が、有効な手振れ補正を行いうる限度を超えているの
で、このような場合、適宜の「ロック機構」により、カ
メラを撮影禁止状態とすることができる（請求項７）。
なお、上記閾値：ａとしては例えば、撮影レンズの焦点
距離をｆ、撮像素子の可能な並進変位の最大量：Ｌ_Mに
対して、Ｌ_M＝ｆ・ｔａｎθ_Mとなる回転角：θ_Mを用い
ることができる。

【００１９】図９は、請求項７，８，９，１０記載の発
明の実施の１形態を説明するための図である。この実施
の形態においても、手振れ補正機能付きカメラは図８
（ａ）の如き「デジタルスティルカメラ」として構成さ
れている（請求項１０）。撮影時に、シャッタレリーズ
ボタンが半押し状態になる（ステップ：Ｓ１１）と手振
れ検出が行われる（ステップ：Ｓ１２）。カメラの制御
手段には、基準状態における撮影条件を定めた基準撮影
パラメータ（絞り量、シャッタ速度、ズーム倍率等）が
設定されており、検出された手振れ量を、所定の閾値：
ｃと比較し（ステップ：Ｓ１３）、手振れ量が閾値：ｃ
より小さいときは「基準撮影パラメータでの撮影」を行
い、このとき手振れ補正は行わない（ステップ：Ｓ１
６）。

【００２０】検出された手振れが閾値：ｃより大きい場
合には、更に閾値：ｃより大きい閾値：ｂを越える手振
れ量であるか否かが判定される（ステップ：Ｓ１４）。
手振れ量が閾値：ｂより小さいときには手振れ補正を行
わず、絞り、露光時間、ズーム倍率等の撮影パラメータ
を基準撮影パラメータと異なる値（例えば、絞り開放、
シャッタ速度の高速化等、予め制御手段に記憶されてい
る）に変更決定して撮影を行う（ステップ：Ｓ１７，Ｓ
１８）のである（請求項９）。即ち、閾値：ｃは手振れ
補正が不要で、基準撮影パラメータで撮影を行える程度
の手振れ状態の上限であり、閾値：ｂは、手振れ補正を
行わなくても撮影パラメータの偏向で対処できる程度の
手振れ状態の上限である。そして手振れ量が閾値：ｂを
越えるときは、閾値：ａと手振れ量を比較し（ステッ
プ：Ｓ１５）、手振れ量が閾値：ａより小さいときは、
撮影パラメータは基準撮影パラメータのまま、手振れ補
正を実行しつつ撮影を行う（ステップ：Ｓ１９，Ｓ２
０）。また、手振れ量が閾値：ａを越えるときは、図８
の実施の形態の場合と同様にして「警告」を行い、必要
に応じて、適宜の「ロック機構」によりカメラを撮影禁
止状態とする（請求項７，９）。このようにすると、手
振れ補正は、それが必要な場合にのみ行われることにな
るので、消費電力の軽減を図ることができる。

【００２１】図１０は、請求項１１記載の発明の実施の
１形態を説明するための図である。

【００２２】撮影に際し、「デジタルスティルカメラに
取り付けられた手振れ補正機構（角速度検出手段、演算
手段、手振れ補正手段）の稼働を許可する電源スイッ
チ」をオンにして待機状態とし（ステップ：Ｓ２１）、
シャッタレリーズを半押し状態にする（ステップ：Ｓ２
２）と、手振れ補正機構が稼働状態となり、画像取り込
み時間内（１／３０秒以内）に、手振れ補正動作、即ち
「角速度検出から補正量演算を経て撮像素子の変位調整
を含む手振れ補正」が繰り返される（ステップ：Ｓ２
３，２４）。従って、画像取込みが行われるとき手振れ
補正がなされており、手振れの影響を有効に防止ないし
は軽減して良好な画像取込みを行うことができる。画像
取込みが終了すると待機状態に戻り、電源スイッチをオ
フにすることにより当初の状態に戻る（ステップ：Ｓ２
５）。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な「手振れ補正機能付きカメラ」を実現でき
る。この発明の手振れ補正機能付きカメラは、独立した
３軸の回りの角速度を検出して手振れ補正を行うので、
適正な手振れ補正を行うことができる。請求項２記載の
発明では、手振れ補正手段が、撮像素子を、受光面に直
交する軸の回りに回転的に変位調整するので、撮影レン
ズ光軸回りの揺動的な手振れ成分を有効に補正すること
ができる。請求項４，５では、撮像素子の受光面に平行
な方向の手振れ補正と、受光面の回りの揺動的な手振れ
成分の補正を、撮像素子の揺動と、補正レンズ等の変位
とに分けて行うので、手振れ補正手段の機構が簡略化さ
れる。また、請求項６記載の発明では、角速度検出に係
る「互いに独立した所定の３軸」が互いに直交するの
で、手振れ補正量の演算が容易であり高速演算により精
度のよい手振れ補正が可能である。また請求項７記載の
発明では、手振れ補正量が所定の閾値を越えたとき、ロ
ック機構により撮影できない状態にするので、手振れ補
正できない状態での無駄な撮影を防止でき、請求項８記
載の発明では、手振れ補正量を表示する手段を有するの
で、表示された手振れの程度に応じて、撮影を取り止め
たり、手振れの軽減を図るようにカメラ保持状態を変え
るなどすることができ、無駄な撮影を防止できる。ま
た、請求項９記載の発明では、手振れ補正量に応じて、
カメラの撮影パラメータを決定する撮影パラメータ調整
手段を有するので、手振れの程度に応じてパラメータ変
更により手振れ補正を不要にしたり、手振れ補正不能状
態から手振れ補正可能な状態にすることができる。請求
項１１記載の発明では、デジタルスティルカメラにおい
て、手振れ補正手段による手振れ補正動作を、１フレー
ムの画像取り込み時間内に１回以上行うことにより、適
正なスティル撮影を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の手振れ補正機能付きカメラの実施の
１形態を説明するための図である。

【図２】角速度センサの１例を説明するための図であ
る。

【図３】図１の実施の形態における撮像素子の変位調整
を説明するための図である。

【図４】図１の実施の形態における撮像素子の、受光面
に並行な変位成分を説明するための図である。

【図５】角速度センサにより検出される角速度の変化の
パワースペクトルの典型的１例を示す図である。

【図６】請求項４記載の発明の実施の１形態を説明する
ための図である。

【図７】請求項５記載の発明の実施の１形態を説明する
ための図である。

【図８】請求項７，８，１０記載の発明の実施の形態を
説明するための図である。

【図９】請求項７〜１０記載の発明の実施の１形態を説
明するための図である。

【図１０】請求項１１記載の発明の実施の１形態を説明
するための図である。

【図１１】図６の実施の形態に関連した、撮像素子の回
転変位機構の具体例を２例示す図である。

【図１２】図６の実施の形態における手振れ補正の手順
を説明するフロー図である。

【符号の説明】

１カメラ本体２撮影光学系１０Ｘ，１０Ｙ，１０Ｚ角速度センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影光学系により被写体の像を撮像素子の
受光面上に結像させ、電気信号に変換して取り込むカメ
ラにおいて、カメラ本体に内臓され、互いに独立した所定の３軸の回
りの角速度を検出する角速度検出手段と、該角速度検出手段により検出された上記３軸の回りの角
速度に基づき、手振れ補正量を算出する演算手段と、該演算手段により演算された手振れ補正量に基づき、上
記撮像素子の変位を含む手振れ補正動作を行う手振れ補
正手段とを有することを特徴とする手振れ補正機能付き
カメラ。
【請求項２】請求項１記載の手振れ補正機能付きカメラ
において、角速度検出手段が検出する３軸のうちの１軸が、撮影光
学系の光軸に平行であり、手振れ補正手段が、撮像素子
を、受光面に直交する軸の回りに回転的に変位調整す
る、撮像素子回転調整手段を有することを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。
【請求項３】請求項２記載の手振れ補正機能付きカメラ
において、手振れ補正手段が、撮像素子を、受光面に平行な方向へ
並進的に変位調整する撮像素子並進調整手段を有するこ
とを特徴とする手振れ補正機能付きカメラ。
【請求項４】請求項２記載の手振れ補正機能付きカメラ
において、手振れ補正手段が、撮影光学系に含まれる１以上の補正
レンズを、その光軸直交方向へ変位させる補正レンズ駆
動手段を有することを特徴とする手振れ補正機能付きカ
メラ。
【請求項５】請求項２または４記載の手振れ補正機能付
きカメラにおいて、手振れ補正手段が、撮影光学系の光軸上に設けた可変頂
角プリズムと、該可変頂角プリズムの頂角を変化させる
可変頂角プリズム駆動手段を有することを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。
【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載の手振れ補
正機能付きカメラにおいて、互いに独立した所定の３軸が互いに直交することを特徴
とする手振れ補正機能付きカメラ。
【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の手振れ補
正機能付きカメラにおいて、角速度検出手段が検出する角速度に基づき算出される手
振れ補正量が、所定の閾値を超えたとき、カメラを撮影
禁止状態とするロック機構を有することを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。
【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の手振れ補
正機能付きカメラにおいて、角速度検出手段が検出する角速度に基づき算出される手
振れ補正量を表示する手段を有することを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。
【請求項９】請求項１〜８の任意の１に記載の手振れ補
正機能付きカメラにおいて、角速度検出手段が検出する角速度に応じて算出される手
振れ補正量に応じて、カメラの撮影パラメータを決定す
る撮影パラメータ調整手段を有することを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。
【請求項１０】請求項１〜９の任意の１に記載の手振れ
補正機能付きカメラにおいて、デジタルスティルカメラとして構成されたことを特徴と
する手振れ補正機能付きカメラ。
【請求項１１】請求項１０記載の手振れ補正機能付きカ
メラにおいて、手振れ補正手段による手振れ補正動作を、１フレームの
画像取り込み時間内に１回以上行うことを特徴とする手
振れ補正機能付きカメラ。