JP2000227615A

JP2000227615A - 手振れ防止機能付き撮像装置

Info

Publication number: JP2000227615A
Application number: JP2884299A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kitaguchi; 貴史北口; Yasuhiro Sato; 康弘佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 1999-02-05
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像装置における手振れによる画像ぼけを有効
に防止する。【解決手段】撮像光学系により結像された被写体像を撮
像面で受光して画像信号に変換する撮像手段を有する撮
像装置において、撮像手段５を撮像面と同一平面内で平
行移動させる平行移動手段４を有し、露光開始時刻に撮
像手段の撮像面の中心位置にある像が、常に撮像面の中
心になるように、撮像手段を平行移動する構成とする。
より具体的には、撮像装置本体の回転変位を検出する回
転検出手段１と、回転検出手段から得られる回転変位検
出信号に基づいて撮像装置本体の姿勢角変化を算出する
姿勢角算出手段２と、姿勢角算出手段からの姿勢角変化
信号を一定の利得で増幅する信号増幅手段３と、信号増
幅手段からの信号を入力され、撮像手段５を撮像面と同
一平面内で平行移動させる平行移動手段４を有し、撮像
手段の平行移動を画像取り込み時間内に１回以上行う構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタルカメラ等の
撮像装置に係り、特に手振れ防止機能付き撮像装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタルカメラ（デジタルスチル
カメラ）がビジネスでの使用から個人使用まで幅広く普
及してきており、このデジタルカメラの普及に伴い、低
コスト化、小型化、軽量化が進んでいる。しかしなが
ら、デジタルカメラの低コスト化、小型化、軽量化に伴
い、撮影時の手振れによる画像ぼけの発生が問題になる
と考えられる。すなわち、軽量化されたデジタルカメラ
は、手持ち撮影時のカメラ安定性が低く容易に手振れを
生じてしまう。また、低コスト化のために低感度のＣＣ
Ｄ等の撮像素子が採用されるため、画像取り込みに必要
な露光時間が長くなるので、撮影が手振れの影響を受け
やすい。また、小型化、低コスト化のため、光学式ファ
インダに代えて液晶ファインダ等が使用されると、デジ
タルカメラを身体から離したり片手で持った状態で撮影
が行われることも多くなり、撮影時の安定性が低下して
手振れを発生させやすい。また、望遠比の高いズームレ
ンズを備えたデジタルカメラでは、高倍率での撮影時に
手振れの影響が目立ち問題となる。そしてデジタルカメ
ラでの撮影時に手振れが生じると、撮影画像に画像ぼけ
が発生してしまう。

【０００３】手振れは、時間的に連続した画像取り込み
を行うビデオカメラでは良く知られており、ビデオカメ
ラにおいては手振れを防止（あるいは補正）する技術が
種々提案されている。例えば、”テレビジョン学会誌，
Vol.49,No.2,PP.131-134(1995)”等には、ビデオカメラ
では、画像の揺れから手振れを検出し、その移動量に応
じてフィールドメモリから切り出す画像領域を制御する
ことにより画像振れを抑える方式が紹介されている。し
かしながら、デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）
での手振れによる画像ぼけは、１フレームの取り込み時
間内のカメラの振れにより生じているため、この方式は
使えない。何故なら、ビデオカメラで用いられている上
記の方式は、フレーム間のずれを補正するものであり、
１フレーム取り込み中でのカメラの振れを考慮したもの
ではない。そこで、デジタルカメラにも適用できる方法
として、レンズの光軸に対する平行移動や、可変頂角プ
リズムにより、手振れによるカメラの動きに合わせて光
軸を動かすことにより、振れの少ない画像を得る方法が
ある。しかしながら、これらの補正機構は、デジタルカ
メラ自体を大型化・重量化してしまうという問題があ
り、普及機には適さない。

【０００４】一方、上記の問題点を解決するため、圧電
素子等により撮像素子のみを手振れに応じて移動させる
という方法が、特開昭６４−７８５８１号公報、特
開平２−１０３０２３号公報、特開平６−４６３２２
号公報などに記載されている。しかしながら、これらの
公報記載の従来技術では、撮像素子の移動方向や移動の
大きさを、検出した手振れ量から決定する手段がないた
め、最適な補正を行うことができない。さらに、上記
の従来技術はビデオカメラにおける画像振れ防止技術で
あり、画像から手振れを検出しており、画像取り込み時
間内の手振れによる画像ぼけを防止するものではない。
また、上記，の従来技術もビデオカメラにおける画
像振れ防止技術であり、画像取り込み時間内に撮像素子
を１回以上動かせるような数値限定をしたものではな
く、そのままデジタルカメラに適用できるようなもので
はない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みなされたものであって、最適な撮像素子の平行移動量
を決定し、尚且つ画像取り込み時間内に撮像素子の平行
移動を１回以上行うことによりデジタルカメラの手振れ
による画像ぼけを有効に防止することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１に係る発明は、被写体像を撮像
面に結像する撮像光学系と、該撮像光学系により結像さ
れた被写体像を上記撮像面で受光して画像信号に変換す
る撮像手段とを有する撮像装置において、上記撮像手段
を撮像面と同一平面内で平行移動させる平行移動手段を
有し、露光開始時刻に上記撮像手段の撮像面の中心位置
にある像が、常に撮像面の中心になるように、上記撮像
手段を平行移動する構成としたものである。このよう
に、撮像手段の撮像面の中心位置にある像の位置が動か
ないよう、撮像手段を平行移動させる構成とすることに
より、最適に手振れを防止することが可能となる。

【０００７】さらに請求項２に係る発明では、請求項１
記載の手振れ防止機能付き撮像装置において、撮像装置
本体の回転変位を検出する回転検出手段と、該回転検出
手段から得られる回転変位検出信号に基づいて上記撮像
装置本体の姿勢角変化を算出する姿勢角算出手段と、該
姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号を一定の利得で増
幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの信号を入
力され、上記撮像手段を撮像面と同一平面内で平行移動
させる平行移動手段とを有し、上記撮像手段の平行移動
を画像取り込み時間内に１回以上行う構成としたもので
ある。すなわち、請求項２に係る撮像装置では、撮像装
置本体の回転による像振れを防止するために、角度信号
を増幅して平行移動手段を駆動することにより、撮像手
段を平行移動させるものであり、これにより、簡単な構
成で手振れを防止することが可能となる。

【０００８】また請求項３に係る発明では、請求項１記
載の手振れ防止機能付き撮像装置において、撮像装置本
体の回転変位を検出する回転検出手段と、該回転検出手
段から得られる回転変位検出信号に基づいて上記撮像装
置本体の姿勢角変化を算出する姿勢角算出手段と、該姿
勢角算出手段からの姿勢角変化信号を用い、予め決めら
れた計算式、あるいはルックアップテーブルから上記撮
像手段の平行移動量を算出する移動量算出手段と、該移
動量算出手段からの信号を入力され、上記撮像手段を撮
像面と同一平面内で平行移動させる平行移動手段とを有
し、上記撮像手段の平行移動を画像取り込み時間内に１
回以上行う構成としたものである。すなわち、請求項３
に係る撮像装置では、撮像装置本体の回転による像振れ
を防止するために、角度信号に応じた出力信号を決定
し、この出力信号で平行移動手段を駆動することによ
り、撮像手段を平行移動させるものであり、これによ
り、平行移動手段の特性に応じた制御が可能となり、手
振れを効果的に防止することが可能となる。

【０００９】尚、本発明に係る撮像装置、すなわちデジ
タルカメラにおいて、撮像光学系には通常のデジタルカ
メラ用撮影レンズ系を用いることができる。撮像手段に
は、２次元の撮像面を持つＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素
子が用いられる。回転検出手段は、ジャイロ、磁気方位
センサ、加速度センサなどを単体、または複数組み合わ
せて構成され、カメラ本体の回転変位、すなわち回転に
よる姿勢の変化を検出するものであり、姿勢角算出手段
は、回転検出手段から得られる回転変位検出信号に基づ
いてカメラ本体の姿勢角変化を算出するものである。そ
して、この姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号を増幅
した信号、あるいは姿勢角変化信号に基づいて移動量算
出手段により算出された平行移動量により平行移動手段
が駆動され、撮像素子が平行移動される。

【００１０】さらに本発明の手振れ防止機機能付き撮像
装置では、上記平行移動手段は、圧電素子とその圧電素
子の変位の拡大機構によって構成することができ（請求
項４）、圧電素子と拡大機構により平行移動手段を構成
することにより、小型、省電力で手振れ防止機構を提供
することが可能となる。また、本発明の手振れ防止機機
能付き撮像装置では、上記平行移動手段は、電磁式アク
チュエータによって構成することもでき（請求項５）、
電磁式アクチュエータにより平行移動手段を構成するこ
とにより、低電圧で手振れ防止機構を提供することが可
能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成、動作を図面
を参照して詳細に説明する。図３は本発明によるデジタ
ルカメラの手振れ防止機構の動作原理を示す図であり、
同図は撮像装置であるデジタルカメラの撮影レンズ１２
と、撮像手段の撮像素子５のみを記載したものであり、
その他の構成要素は省略した。初めに、被写体Ｈが撮影
レンズ１２の光軸上にあり、撮像素子５がＰ１の位置に
あるとすると、光軸上にある被写体Ｈの像は撮像素子５
の撮像面５ａの中心Ｏで結像する。次に、手振れにより
カメラ本体が、撮影レンズ１２の中心を回転中心として
紙面内で反時計回りに角度−θだけ回転したとき、撮像
素子５は斜め上方の破線で示すＰ２の位置に移動するた
め、撮像面５ａの中心がＯ’に移動し、被写体Ｈの像は
撮像面５ａの中心Ｏ’より下方にずれた位置に結像して
しまう。そこで、被写体像の結像位置を撮像面５ａの中
心位置にするには、撮像素子５を撮像面５ａに平行に斜
め下方にｘだけ平行移動してＰ３の位置にし、撮像面５
ａの中心位置を元のＯ点に戻すことにより、被写体像の
結像位置は撮像面５ａの中心位置になる。そしてこのと
きの平行移動量ｘは、以下の式で表される。ｘ＝−ｆ・ｔａｎ（−θ）・・・（１）（ただし、ｆはレンズ１１と撮像面１３の距離であり、
焦点距離である）また、図３とは逆に、カメラ本体が、撮影レンズ１１の
中心を回転中心として時計回りに角度θだけ回転したと
きは、上記とは逆に、撮像素子１２を撮像面１３に平行
に斜め上方にｘだけ平行移動することになる。

【００１２】尚、撮像素子５を平行移動する際、撮像素
子５は撮像面に平行に移動されるため、レンズ１１と撮
像面１３の距離（焦点距離）ｆの関係は一定に保たれ、
画像がぼけることはない。また、図３では、撮像素子５
を光軸に直交する一軸方向（図の例ではｘ軸方向）に平
行移動した例を示したが、光軸をｚ軸とした場合、実際
にはカメラ本体の光軸に垂直かつ互いに直交する２軸
（ｘ軸，ｙ軸）回りの回転変位が検出され、撮像素子５
はその回転変位による結像位置のずれを補正するように
ｘ軸，ｙ軸の両方向に平行移動される。

【００１３】以上のように、撮像面５ａの中心にある像
が常に中心にくるよう撮像素子１２を平行移動手段によ
り平行移動することにより、手振れによる位置ずれをキ
ャンセルすることができる（請求項１）。尚、撮像素子
１２の平行移動手段としては、圧電素子とその圧電素子
の変位を拡大する拡大機構等によって構成することがで
きる。また、平行移動手段は、電磁式アクチュエータに
よって構成することもできる。以下、本発明の具体的な
実施例について説明する。

【００１４】（実施例１）図１は請求項２記載の発明の
一実施例を説明する図であり、（ａ）はデジタルカメラ
の手振れ防止機構の構成例を示すブロック図、（ｂ）は
（ａ）に示す手振れ防止機構による手振れ防止処理の手
順の一例を示すフローチャートである。尚、図１（ａ）
においては手振れ防止機構の構成のみを示しており、光
学系等の図示は省略している。図１（ａ）において、手
振れ防止機構は、デジタルカメラ本体の回転変位を検出
する回転検出手段１と、回転検出手段１から得られる回
転変位検出信号に基づいてデジタルカメラ本体の姿勢角
変化を算出する姿勢角算出手段２と、姿勢角算出手段２
からの姿勢角変化信号を一定の利得で増幅する信号増幅
手段３と、信号増幅手段３からの信号を入力され、撮像
手段５を撮像面と同一平面内で平行移動させる平行移動
機構４とを有している。

【００１５】図１（ａ）に示す構成の手振れ防止機構で
は、手振れによる、カメラ光軸に垂直かつ互いに直交す
る２軸回りの回転運動（前述の図３に示したようなカメ
ラ本体の回転変位）を、ジャイロ、磁気方位センサ、加
速度センサなどを単体、または複数組み合わせて構成し
た回転検出手段１にて検出する。次に、姿勢角算出手段
２により、回転検出手段１からの回転変位検出信号をカ
メラの姿勢角に変換する（撮像素子の露光開始時刻の姿
勢を基準として、カメラ光軸（例えばｚ軸）に垂直かつ
互いに直交する２軸（ｘ軸，ｙ軸）回りの回転変位によ
る姿勢角変化をそれぞれ検出する）。例えば、回転検出
手段１がジャイロで構成される場合は、姿勢角算出手段
２は積分回路によって構成され、２軸（ｘ軸，ｙ軸）回
りの回転変位検出信号をそれぞれ姿勢角信号に変換す
る。この姿勢角に変換された信号を信号増幅手段３で増
幅し、２方向の平行移動機構４へそれぞれ入力すること
により、入力信号に応じた機械的変位が各平行移動機構
４に発生する。撮像手段５はＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像
素子及びその周辺回路で構成されており、各平行移動機
構４の変位が伝達することによって、撮像面（画像面）
に平行な２方向に移動するよう、各平行移動機構４に接
続されている。この平行移動により撮像面上の像の、手
振れにより姿勢変化した際の位置の移動をキャンセルす
ることができ、画像上のぼけの発生を低減することがで
きる。尚、デジタルカメラの姿勢角の基準は、前回算出
したカメラ本体の姿勢でもよい。また、シャッターレリ
ーズが半押し状態等で発せられる、手振れ防止開始信号
が発せられたときを基準としてもよい。

【００１６】ここで図１（ｂ）は、シャッターレリーズ
が半押し状態で発せられる手振れ防止開始信号が発せら
れたときを基準として手振れ防止処理を行う場合の手順
の一例を示している。撮影に際しては、まず、デジタル
カメラに取り付けられた、手振れ防止機構の作動を許可
する電源スイッチをオンにして待機状態とする（ステッ
プ：Ｓ１）。次にシャッターレリーズを半押し状態にす
ると（ステップ：Ｓ２）、手振れ防止開始信号が発せら
手振れ防止機構が作動状態となり、その露光開始時刻の
姿勢角を基準として、画像取り込み時間内（例えば１／
３０秒以内等）に、回転検出手段１による回転変位検
出、姿勢角変化の算出、信号増幅、撮像素子の平行移動
が１回以上繰り返される。従って、シャッターレリーズ
が押し込まれ、画像取り込みが行われるときは手振れの
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、画像ぼけの無い良好な画像取り込みを行う
ことができる。画像取り込みが終了すると（ステップ：
Ｓ４）、待機状態に戻り、さらなる画像取り込みが行わ
れるときは上記のプロセスが繰り返される。そして電源
スイッチをオフにすることにより（ステップ：Ｓ５）、
手振れ防止機構の作動を停止する。

【００１７】（実施例２）図２は請求項３記載の発明の
一実施例を説明する図であり、（ａ）はデジタルカメラ
の手振れ防止機構の構成例を示すブロック図、（ｂ）は
（ａ）に示す手振れ防止機構による手振れ防止処理の手
順の一例を示すフローチャートである。尚、図２（ａ）
においては手振れ防止機構の構成のみを示しており、光
学系等の図示は省略している。図１（ａ）において、手
振れ防止機構は、デジタルカメラ本体の回転変位を検出
する回転検出手段１と、回転検出手段１から得られる回
転変位検出信号に基づいてデジタルカメラ本体の姿勢角
変化を算出する姿勢角算出手段２と、姿勢角算出手段２
からの姿勢角変化信号を用い、予め決められた計算式、
あるいはルックアップテーブルから撮像手段５の平行移
動量を算出する移動量算出手段６と、移動量算出手段６
からの信号を入力され、撮像手段５を撮像面と同一平面
内で平行移動させる平行移動手段７とを有している。
尚、図２（ａ）は姿勢角算出から撮像手段の平行移動制
御までをデジタル的に処理する場合の構成例を示してい
る。

【００１８】図２（ａ）に示す構成の手振れ防止機構で
は、手振れによる、カメラ光軸に垂直かつ互いに直交す
る２軸回りの回転運動（前述の図３に示したようなカメ
ラ本体の回転変位）を、ジャイロ、磁気方位センサ、加
速度センサなどを単体、または複数組み合わせて構成し
た回転検出手段１にて検出する。次に、姿勢角算出手段
２により、回転検出手段１からの信号をＡ／Ｄ変換し
て、マイクロコンピュータ等によりカメラの姿勢角を算
出する（撮像素子の露光開始時刻の姿勢を基準として、
カメラ光軸（例えばｚ軸）に垂直かつ互いに直交する２
軸（ｘ軸，ｙ軸）回りの回転変位による姿勢角変化をそ
れぞれ算出する）。例えば、回転検出手段１がジャイロ
で構成される場合は、姿勢角算出手段２では積分計算が
なされ、回転検出手段１が加速度センサ、磁気方位セン
サによって構成される場合もそれに応じた計算方法で姿
勢角が算出される。

【００１９】ここで図４を参照して回転検出手段１が加
速度センサ、磁気方位センサによって構成される場合の
姿勢角算出方法の一例を示しておく。図４において、デ
ジタルカメラのカメラ本体１１に固定してカメラ座標
系：ｘ，ｙ，ｚを設定する。撮影レンズ１２の光軸に合
致した方向がｚ方向であり、カメラ本体１１の上下方向
がｙ方向、これらｙ，ｚ方向に直交する方向がｘ方向で
ある。また、現実のワールド座標系：Ｘ，Ｙ，Ｚを設定
する。重力方向をＹ方向、北極方向をＺ方向とし、これ
らＸ，Ｚ方向に直交させてＸ方向を設定する。図４に示
すように、カメラ座標系：ｘ，ｙ，ｚの各軸を、ワール
ド座標系：Ｘ，Ｙ，Ｚに平行に対応させた状態をカメラ
本体１１の基準姿勢とする。

【００２０】カメラ本体の内部には、カメラ１を基準姿
勢に保持したときにワールド座標系におけるＸ，Ｙ，Ｚ
方向の加速度を検出できるように、加速度センサ１３，
１４，１５が配備され、同じくカメラ本体１の内部には
磁気方位センサとして、基準姿勢においてワールド座標
系におけるＸ，Ｙ，Ｚ方向の磁力を検出して磁気方位を
検出する磁力センサ１６，１７，１８が配備される。任意の時刻：ｔにおいて、ｘ，ｙ，ｚ軸の、Ｘ，Ｙ，Ｚ
軸からの（すなわち基準姿勢からの）回転角をそれぞれ
θ_X(ｔ)，θ_Y(ｔ)，θ_Z(ｔ)とする。また、上記時刻：ｔにおいて加速度センサ１３，１４，
１５が検出する加速度をそれぞれＡ_x(ｔ)，Ａ_y(ｔ)，Ａ
_z(ｔ)とし、時刻：ｔにおいて磁力センサ１６，１７，
１８が検出する磁力をそれぞれＭ_x(ｔ)，Ｍ_y(ｔ)，Ｍ
_z(ｔ)とする。回転の表現として、ｘ，ｙ，ｚ軸まわり
の回転行列：Ｒ_x(ｔ)，Ｒ_y(ｔ)，Ｒ_z(ｔ)を用いる。こ
れらは３行３列の正方行列である。検出された加速度：
Ａ_x(ｔ)，Ａ_y(ｔ)，Ａ_z(ｔ)を成分とするベクトルを列
ベクトル［Ａ(ｔ)］とする。ここでは、回転としてｙ，
ｘ，ｚ軸の順に生じるものを考える。

【００２１】今、列ベクトル［Ａ(ｔ)］にｚ，ｘ，ｙの
順序で回転を行えば、回転は逆になって、列ベクトル
［Ａ(ｔ)］の方向は重力の方向であるＹ方向になるか
ら、以下のマトリックス方程式が成り立つ。Ｒ_y(ｔ)Ｒ_z(ｔ)Ｒ_x(ｔ)［Ａ(ｔ)］＝［０，１，０］［０，１，０］は列ベクトルで、Ｙ成分のみが０でな
い。これから、 θ_X(ｔ)＝−ｓｉｎ~¹Ａ_z(ｔ)，θ_Z(ｔ)＝ｓｉｎ{Ａ
_x(ｔ)/ｃｏｓθ_X(ｔ)} が得られる。また、Ｍ_x(ｔ)，Ｍ_y(ｔ)，Ｍ_z(ｔ)を成分
とするベクトルをＭ(ｔ)として、 [Ｍ_x(ｔ)’，Ｍ_y(ｔ)’，Ｍ_z(ｔ)’]＝Ｒ_x(ｔ)Ｒ_z(ｔ)
Ｍ(ｔ)， [０，Ｍ_y(ｔ)”，Ｍ_z(ｔ)”]＝Ｒ_y(ｔ)[Ｍ_x(ｔ)’，Ｍ_y
(ｔ)’，Ｍ_z(ｔ)’] が成り立つから、 θ_Y(ｔ)＝ｓｉｎ~¹｛Ｍ_x(ｔ)’／√（Ｍ_x(ｔ)’²＋Ｍ
_z(ｔ)’²）｝となる。[Ｍ_x(ｔ)’，Ｍ_y(ｔ)’，Ｍ_z(ｔ)’]，[０，Ｍ
_y(ｔ)”，Ｍ_z(ｔ)”]は、いずれも列ベクトルである。

【００２２】露光開始時の時刻：ｔにおける姿勢を「基
準」とするとき、時刻：ｔ＋Δｔにおける回転行列：Ｒ
ｔ(ｔ＋Δｔ)は、Ｒｔ(ｔ＋Δｔ)＝｛Ｒ_y(ｔ)Ｒ_x(ｔ)Ｒ_z(ｔ)｝~¹・Ｒ
_y(ｔ＋Δｔ)Ｒ_x(ｔ＋Δｔ)Ｒ_z(ｔ＋Δｔ) となり、時刻：ｔ以後の各時刻における回転行列が定ま
り、それに応じて各時刻における回転角、すなわち姿勢
角：θ_X(ｔ)，θ_Y(ｔ)，θ_Z(ｔ)を知ることができ、こ
の姿勢角の変化に基づいて撮像手段の態位を補正するこ
とが可能となる。

【００２３】尚、姿勢角の算出は上記方法に限らず種々
の方法が可能であるし、回転検出手段１のセンサ構成に
よっても変わってくるものであり、前述したように、回
転検出手段１がジャイロで構成される場合は、姿勢角算
出手段２では積分計算がなされる。また、本実施例で
は、上記の３軸まわりの姿勢角のうち、特にカメラ光軸
（ｚ軸）に垂直かつ互いに直交する２軸（ｘ軸，ｙ軸）
まわりの姿勢角：θ_X(ｔ)，θ_Y(ｔ)の変化を算出してい
る。

【００２４】上述の姿勢角算出手段２により算出された
２軸回りの姿勢角信号から、移動量算出手段６において
撮像手段５の平行移動量（光軸方向をｚ方向とした場
合、ｘ方向とｙ方向の平行移動量）を算出し、平行移動
手段７を駆動する信号を出力する。この移動量算出手段
６における移動量算出方法は、予め定めた計算式であっ
てもよいし、メモリに予め記憶しておいたルックアップ
テーブルを用いてもよい。移動量算出手段６からの出力
信号は、デジタル信号の形態で平行移動手段７内のマイ
クロコンピュータ等で構成される制御回路８に送信され
るが、制御回路８がアナログインターフェース（Ｉ／
Ｆ）を有する構成ならば、移動量算出手段６で信号を出
力する前にＤ／Ａ変換を行う。制御回路８では、入力さ
れた移動量だけ撮像手段５が移動するように２方向の平
行移動機構９の制御を行う。撮像手段５はＣＣＤやＣＭ
ＯＳ等の撮像素子及びその周辺回路で構成されており、
各平行移動機構９の変位が伝達することによって、撮像
面（画像面）に平行に移動するよう、各平行移動機構９
に接続されている。

【００２５】尚、図２（ａ）の構成ではフィードバック
制御を行うため、平行移動機構９によって移動した撮像
手段５の位置を、変位から電位に変換する微小変位検出
機構１０が設けられており、この微小変位検出機構１０
で撮像手段５の変位を検出し、制御回路８へフィードバ
ックさせている。しかし、閉ループ制御に限られるわけ
ではなく、開ループ制御の場合は、微小変位検出機構１
０及びこの微小変位検出機構１０から制御回路へ戻る信
号線はなくてもよい。いずれにせよ、上記の撮像手段５
の２方向の平行移動により、撮像面上の像の、手振れに
より姿勢変化した際の位置の移動をキャンセルすること
ができ、画像上のぼけの発生を低減することができる。
尚、デジタルカメラの姿勢角の基準は、前回算出したカ
メラ本体の姿勢でもよい。また、シャッターレリーズが
半押し状態等で発せられる、手振れ防止開始信号が発せ
られたときを基準としてもよい。

【００２６】ここで図２（ｂ）は、シャッターレリーズ
が半押し状態で発せられる手振れ防止開始信号が発せら
れたときを基準として手振れ防止処理を行う場合の手順
の一例を示している。撮影に際しては、まず、デジタル
カメラに取り付けられた、手振れ防止機構の作動を許可
する電源スイッチをオンにして待機状態とする（ステッ
プ：Ｔ１）。次にシャッターレリーズを半押し状態にす
ると（ステップ：Ｔ２）、手振れ防止開始信号が発せら
手振れ防止機構が作動状態となり、その露光開始時刻の
姿勢角を基準として、画像取り込み時間内（例えば１／
３０秒以内等）に、回転検出手段１による回転変位検
出、姿勢角変化の算出、平行移動量の算出、撮像素子の
平行移動が１回以上繰り返される。従って、シャッター
レリーズが押し込まれ、画像取り込みが行われるときは
手振れの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、画像ぼけの無い良好な画像取り込
みを行うことができる。画像取り込みが終了すると（ス
テップ：Ｔ４）、待機状態に戻り、さらなる画像取り込
みが行われるときは上記のプロセスが繰り返される。そ
して電源スイッチをオフにすることにより（ステップ：
Ｔ５）、手振れ防止機構の作動を停止する。

【００２７】上記の説明において、姿勢角算出手段２の
Ａ／Ｄ変換部を除く部分、移動量算出手段６及び制御回
路８の主要部分はマイクロコンピュータで構成すること
ができる。しかし、デジタルカメラをパーソナルコンピ
ュータに接続して使用する場合や、携帯型のパーソナル
コンピュータに搭載するような場合であれば、上記部分
をパーソナルコンピュータ側で構成し、回転検出手段１
からの信号を受ける部分をＡ／Ｄ変換機能付きの信号入
出力ボードとしてもよい。

【００２８】（実施例３）以上の実施例１、２におい
て、平行移動機構４，９としては、圧電素子に変位拡大
機構を取り付けたものを用いることができる（請求項
４）。その実施例を図５に示す。図５に示す平行移動機
構では、圧電素子２１の一端に抑え板２３が接着固定さ
れており、圧電素子２１の他端側には抑えネジ２６が回
転自在に固定され、その抑えネジ２６に抑え板２２が螺
合されている。そして両抑え板２２，２３間には２枚の
板ばね２４、２５が円弧状に撓んだ状態で固定されお
り、固定時の板ばね２４，２５の曲率は、上記抑えネジ
２６を回転して一方側の抑え板２２をネジの軸方向に移
動することにより調整する。

【００２９】図５に示す構成では、圧電素子２１に電圧
を印加すると、図中の矢印Ａ，Ａ’で示した方向に圧電
素子２１が伸びる。これにより、板ばね２４、２５に矢
印Ｂ，Ｂ’で示した変位が発生し、圧電素子２１による
変位を拡大することができる。従って、２枚の板ばね２
４，２５の一方側に撮像手段を接着し、他方をカメラの
筐体（図示せず）や、あるいはこの移動方向に垂直なも
う一方の方向に移動させる別の平行移動機構（図示せ
ず）に固定することにより、圧電素子２１の変位を拡大
して撮像手段５を平行移動させることができる。また、
圧電素子２１に印加する電圧によって変位量、すなわち
平行移動量を変えることができる。

【００３０】尚、圧電素子を用いた平行移動機構の構成
としては図示のものに限らず、圧電素子の変位を拡大し
て撮像手段を平行移動できる機構ならば他のものも利用
することができる。また、平行移動機構としては、圧電
素子と変位拡大機構によるものだけではなく、電磁式の
アクチュエータを用いてもよく（請求項５）、この場合
には、低電圧で駆動する平行移動機構が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の手
振れ防止機能付き撮像装置では、撮像手段を撮像面と同
一平面内で平行移動させる平行移動手段を有し、露光開
始時刻に上記撮像手段の撮像面の中心位置にある像が、
常に撮像面の中心になるように、上記撮像手段を平行移
動する構成としたものであり、このように、撮像手段の
撮像面の中心位置にある像の位置が動かないよう、撮像
手段を平行移動させることにより、画像全体として最も
位置ずれが少なくなり、最適に手振れを防止することが
できる。従って、手振れの影響を有効に防止して画像ぼ
けの無い高品質の画像取り込みを行うことができる撮像
装置を提供することができる。

【００３２】請求項２記載の手振れ防止機能付き撮像装
置では、撮像装置本体の回転変位を検出する回転検出手
段と、該回転検出手段から得られる回転変位検出信号に
基づいて上記撮像装置本体の姿勢角変化を算出する姿勢
角算出手段と、該姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号
を一定の利得で増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手
段からの信号を入力され、上記撮像手段を撮像面と同一
平面内で平行移動させる平行移動手段とを有し、上記撮
像手段の平行移動を画像取り込み時間内に１回以上行う
構成としたものであり、このように、撮像装置本体の回
転による像振れを防止するために、角度信号を増幅して
平行移動手段を駆動することにより、撮像手段を平行移
動させて像振れを補正することができ、これにより、簡
単な構成で手振れを防止することができる。従って、簡
易な構成で手振れの影響を防止して画像ぼけの無い高品
質の画像取り込みを行うことができる撮像装置を提供す
ることができる。

【００３３】請求項３記載の手振れ防止機能付き撮像装
置では、撮像装置本体の回転変位を検出する回転検出手
段と、該回転検出手段から得られる回転変位検出信号に
基づいて上記撮像装置本体の姿勢角変化を算出する姿勢
角算出手段と、該姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号
を用い、予め決められた計算式、あるいはルックアップ
テーブルから上記撮像手段の平行移動量を算出する移動
量算出手段と、該移動量算出手段からの信号を入力さ
れ、上記撮像手段を撮像面と同一平面内で平行移動させ
る平行移動手段とを有し、上記撮像手段の平行移動を画
像取り込み時間内に１回以上行う構成としたものであ
り、このように、撮像装置本体の回転による像振れを防
止するために、角度信号に応じた出力信号を決定し、こ
の出力信号で平行移動手段を駆動することにより、撮像
手段を平行移動させて像振れを補正することができ、こ
れにより、平行移動手段の特性に応じた制御が可能とな
り、手振れを効果的に防止することができる。従って、
手振れの影響を効果的に防止して画像ぼけの無い高品質
の画像取り込みを行うことができる撮像装置を提供する
ことができる。

【００３４】請求項４記載の手振れ防止機能付き撮像装
置では、請求項１または２または３の構成に加えて、平
行移動手段を、圧電素子とその圧電素子の変位の拡大機
構によって構成することにより、小型、省電力で駆動す
る手振れ防止機構を備えた撮像装置を提供することがで
きる。

【００３５】請求項５記載の手振れ防止機能付き撮像装
置では、請求項１または２または３の構成に加えて、平
行移動手段を、電磁式アクチュエータによって構成する
ことにより、低電圧で駆動する手振れ防止機構を備えた
撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２記載の発明の一実施例を説明する図で
あり、（ａ）はデジタルカメラの手振れ防止機構の構成
例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す手振れ防止
機構による手振れ防止処理の手順の一例を示すフローチ
ャートである。

【図２】請求項３記載の発明の一実施例を説明する図で
あり、（ａ）はデジタルカメラの手振れ防止機構の構成
例を示すブロック図、（ｂ）は（ａ）に示す手振れ防止
機構による手振れ防止処理の手順の一例を示すフローチ
ャートである。

【図３】本発明による手振れ防止機構の動作原理を示す
図である。

【図４】手振れ防止機能付きデジタルカメラの基準姿勢
と姿勢角算出方法の一例を説明するための図である。

【図５】請求項４記載の発明の一実施例を示す平行移動
機構の平面図である。

【符号の説明】

１：回転検出手段２：姿勢角算出手段３：信号増幅手段４：平行移動機構５：撮像手段（撮像素子）５ａ：撮像面６：移動量算出手段７：平行移動手段８：制御回路９：平行移動機構１０：微小変位検出機構１１：デジタルカメラ（撮像装置）本体１２：撮影レンズ１３，１４，１５：加速度センサ１６，１７，１８：磁力センサ（磁気方位センサ）２１：圧電素子２２，２３：抑え板２４，２５：板ばね２６：抑えネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を撮像面に結像する撮像光学系
と、該撮像光学系により結像された被写体像を上記撮像
面で受光して画像信号に変換する撮像手段とを有する撮
像装置において、上記撮像手段を撮像面と同一平面内で平行移動させる平
行移動手段を有し、露光開始時刻に上記撮像手段の撮像
面の中心位置にある像が、常に撮像面の中心になるよう
に、上記撮像手段を平行移動することを特徴とする手振
れ防止機能付き撮像装置。
【請求項２】請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装
置において、撮像装置本体の回転変位を検出する回転検出手段と、該回転検出手段から得られる回転変位検出信号に基づい
て上記撮像装置本体の姿勢角変化を算出する姿勢角算出
手段と、該姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号を一定の利得で
増幅する信号増幅手段と、該信号増幅手段からの信号を入力され、上記撮像手段を
撮像面と同一平面内で平行移動させる平行移動手段とを
有し、上記撮像手段の平行移動を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防止機能付き撮像装置。
【請求項３】請求項１記載の手振れ防止機能付き撮像装
置において、撮像装置本体の回転変位を検出する回転検出手段と、該回転検出手段から得られる回転変位検出信号に基づい
て上記撮像装置本体の姿勢角変化を算出する姿勢角算出
手段と、該姿勢角算出手段からの姿勢角変化信号を用い、予め決
められた計算式、あるいはルックアップテーブルから上
記撮像手段の平行移動量を算出する移動量算出手段と、該移動量算出手段からの信号を入力され、上記撮像手段
を撮像面と同一平面内で平行移動させる平行移動手段と
を有し、上記撮像手段の平行移動を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防止機能付き撮像装置。
【請求項４】請求項１または２または３記載の手振れ防
止機能付き撮像装置において、上記平行移動手段が、圧電素子とその圧電素子の変位の
拡大機構によって構成されることを特徴とする手振れ防
止機能付き撮像装置。
【請求項５】請求項１または２または３記載の手振れ防
止機能付き撮像装置において、上記平行移動手段が、電磁式アクチュエータによって構
成されることを特徴とする手振れ防止機能付き撮像装
置。