JP2001056248A - 振動検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザージャイロのビート周波数に影響され
ずに、手振れ等の振動を高い精度で検出する。 【解決手段】 入力角速度にたいしてレーザージャイロ
が発生するビート周波数の関係を示す直線６４ａと、手
振れの角速度範囲及び手振れの周波数範囲で囲まれる領
域、すなわち手ブレ範囲３４と、ディザ入力角速度範囲
とディザ周波数範囲で囲まれる領域、すなわち励振範囲
３５は互いに重ならないように設定される。角速度の大
きさに応じたビート周波数を発生する振動検出手段を搭
載する機器において振動検出手段を機器の上で振動させ
る励振手段の励振周波数を機器の制御のために検出した
いビート周波数よりも低周波に設定している。これによ
りロックイン現象を解除しつつ精度よい角速度検出が可
能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、比較的低い振動を
受ける機器の振動抑制のために用いられる振動検出装置
に関し、特に、カメラ等の機器に生ずる１Ｈｚないし１
０Ｈｚ程度の周波数の振動（手ブレ等）を検出してこれ
を像ブレ防止の情報として像ブレ抑制を図る振動検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のカメラは露出決定やピント合わせ
等の撮影にとって重要な作業は全て自動化され、カメラ
操作に未熟な人でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少
なくなっている。また、最近では、カメラに加わる手振
れを防ぐシステムも研究されており、撮影者の撮影ミス
を誘発する要因は殆ど無くなってきている。ここで、手
振れを防ぐシステムについて簡単に説明する。

【０００３】撮影時のカメラの手振れは、周波数として
通常１Ｈｚないし１０Ｈｚの振動であるが、シャッター
のレリーズ時点においてこのような手触れを起こしてい
ても像触れのない写真を撮影可能とするための基本的な
考えとして、上記手振れによるカメラの振動を検出し、
その検出値に応じて補正レンズを変位させなければなら
ない。従って、カメラ振れが生じても像振れが生じない
写真を撮影するためには、第１にカメラの振動を正確に
検出し、第２に手振れによる光軸変化を補正することが
必要となる。

【０００４】この振動（カメラ振れ）の検出は、原理的
にいえば、加速度、角加速度、角速度、角変位等を検出
しカメラブレ補正のためにその出力を適宜演算処理する
振動検出手段をカメラに搭載することによって行うこと
ができる。そして、この検出情報に基づき撮影光軸を偏
心させる補正光学装置を駆動させて像振れ抑制が行われ
る。

【０００５】図19は防振システムを有するコンパクトカ
メラの外観図である。光軸４１に対して矢印４２ｐ，４
２ｙで示すカメラ縦ブレ及び横ブレに対しブレ補正を行
う。図中、カメラ本体４３の中で、４３ａはレリーズボ
タン、４３ｂはモードダイアル（メインスイッチを含
む）、４３ｃはリトラクタブルストロボ、４３ｄはファ
インダ窓である。

【０００６】図２０は図19の内部斜視図である。４４は
カメラ本体、５３は補正レンズ５２を図２０の５８ｐ，
５８ｙ方向に自在に駆動して矢印４２ｐ，４２ｙ方向の
ブレ補正を行う補正手段である。４５ｐ，４５ｙは各々
矢印４６ｐ，４６ｙ回りのブレを検出する角速度計や角
加速度計等の振動検出手段である。振動検出手段４５
ｐ，４５ｙの出力は、演算手段４７ｐ，４７ｙを介して
補正手段の駆動目標値に変換され補正手段のコイルに入
力してブレ補正を行う。

【０００７】図２１は演算手段４７ｐ，４７ｙの詳細を
示すブロック図であり、４７ｐ，４７ｙとも同様である
ので、演算手段４７ｐのみについて説明する。演算手段
４７ｐは一点鎖線にて囲まれるＤＣカットフィルタ４８
ｐ、ローパスフィルタ４９ｐ、アナログ トゥ ディジ
タル変換手段（Ａ／Ｄ）４１０ｐ、駆動手段４１９ｐ及
びカメラマイコン４１１内の記憶手段１（４１２ｐ）、
差動手段１（４１３ｐ）、ＤＣカットフィルタ４１４
ｐ、積分手段４１５ｐ、記憶手段２（４１６ｐ）、差動
手段２（４１７ｐ）、ＰＷＭデューティー変換手段４１
８ｐで構成される。

【０００８】ここでは振動検出手段４５ｐとしてカメラ
のブレ角速度を検出するレーザージャイロを用いてお
り、レーザージャイロはカメラのメインスイッチオンと
同期して駆動されるカメラに加わるブレ角速度の検出を
開始する。

【０００９】振動検出手段４５ｐの信号はアナログ回路
で構成されるＤＣカットフィルタ４８ｐにより信号に重
畳しているＤＣバイアス成分がカットされる。このＤＣ
カットフィルタ４８ｐは０．１Ｈｚ以下の周波数の信号
はカットする周波数特性を有しており、カメラに加わる
１ないし１０Ｈｚの手ブレ周波数帯域には影響が及ばな
いようになっている。

【００１０】しかしながらこのように０．１Ｈｚ以下を
カットする特性にすると振動検出手段からブレ信号が入
力されてから完全にＤＣがカットされるまでには１０秒
近くかかる。そこでカメラのメインスイッチがオンされ
てから例えば０．１秒まではＤＣカットフィルタ４８ｐ
の時定数を小さく（例えば１０Ｈｚ以下の周波数の信号
をカットする特性にする）しておくことで０．１秒位の
短い時間でＤＣをカットし、その後に時定数を大きくし
て（０．１Ｈｚ以下の周波数のみカットする特性にして
ＤＣカットフィルタ４８ｐによりブレ角速度信号が劣化
しないようにしている。

【００１１】ＤＣカットフィルタ４８ｐの出力はアナロ
グ回路で構成されるローパスフィルタ４９ｐによりＡ／
Ｄ４１０ｐの分解能にあわせて適宜増幅されると共にブ
レ角速度信号に重畳する高周波のノイズをカットする。
これはブレ角速度信号をカメラマイコンに入力する時の
Ａ／Ｄ４１０ｐのサンプリングがブレ角速度信号のノイ
ズにより読み誤りが起きるのを避けるためである。

【００１２】ローパスフィルタ４９ｐの信号はＡ／Ｄ４
１０ｐによりサンプリングされてカメラマイコン４１１
に取り込まれる。

【００１３】ＤＣカットフィルタ４８ｐによりＤＣバイ
アス成分はカットされているが、その後のローパスフィ
ルタ４９ｐの増幅により再びＤＣバイアス成分がブレ角
速度信号に重畳しているためにカメラマイコン４１１内
において再度ＤＣカットを行う必要がある。

【００１４】そこで例えばカメラメインスイッチオンか
ら０．２秒後にサンプリングされたブレ角速度信号を記
憶手段１（４１２ｐ）で記憶し、差動手段１（４１３
ｐ）により記憶値とブレ角速度信号の差を求めることに
よってＤＣカットを行う。但し、カメラメインスイッチ
オンから０．２秒後に記憶されたブレ角速度信号の中に
はＤＣ成分ばかりでなく、実際の手ブレも含まれている
ため、この動作ではおおざっぱなＤＣカットしかできな
い。そこで、後段でデジタルフィルタで構成されたＤＣ
カットフィルタ４１４ｐにより十分なＤＣカットを行っ
ている。このＤＣカットフィルタ４１４ｐの時定数もア
ナログのＤＣカットフィルタ４８ｐと同様に変更可能に
なっており、カメラのメインスイッチオンから０．２秒
後から更に０．２秒費やしてその時定数を徐々に大きく
している。具体的には、このＤＣカットフィルタ４１４
ｐはメインスイッチオンから０．２秒経過した時には１
０Ｈｚ以下の周波数をカットするフィルタ特性であり、
その後５０ｍｓｅｃ毎にフィルタでカットする周波数を
５Ｈｚ、１Ｈｚ、０．５Ｈｚ、０．２Ｈｚと下げてゆ
く。但し上記動作の間に撮影者がシャッタレリーズボタ
ンを半押し動作SW1として測光測距を行った時は直ちに
撮影を行う可能性があり、時間を費やして時定数変更を
行うことが好ましくない場合もある。そこでそのような
時には撮影条件に応じて時定数変更を途中で中止する。
例えば測光結果により撮影シャッタースピードが１／６
０となることが判明し、撮影焦点距離が１５０ｍｍの時
には防振の精度はさほど要求されないためにＤＣカット
フィルタ４１４ｐは０．５Ｈｚ以下の周波数をカットす
る特性まで時定数変更した時点で完了とする。このよう
に、シャッタスピードと撮影焦点距離の積により時定数
変更量を制御することによって、時定数変更の時間を短
縮でき、シャッターチャンスを優先することができる。
勿論より速いシャッタスピード、或いはより短い焦点距
離の時にはＤＣカットフィルタ４１４ｐの特性は１Ｈｚ
以下の周波数をカットする特性まで時定数変更した時点
で完了とし、より遅いシャッタスピード、長い焦点距離
の時には時定数が最後まで変更完了するまで撮影を禁止
する。

【００１５】積分手段４１５ｐは、カメラのシャッタレ
リーズボタンが半押し動作SW1である場合には、ＤＣカ
ットフィルタ４１４ｐの信号の積分を始め、角速度信号
を角度信号に変換する。但し前述したようにＤＣカット
フィルタの時定数変更が完了していない時には時定数変
更が完了するまで積分動作を行わない。

【００１６】図２１では省略しているが積分された角度
信号はその時の焦点距離、被写体距離情報により適宜増
幅されブレ角度に応じて適切な量補正手段が駆動するよ
うに変換される。ズームフォーカスにより撮影光学系が
変化し、補正手段の駆動量に対し光軸偏心量が変わるた
めこの補正を行う必要がある。

【００１７】シャッタレリーズボタンの押し切り動作SW
2で補正手段をブレ角度信号に応じて駆動し始めるが、
この時補正手段のブレ補正動作が急激に始まらないよう
に注意する必要がある。記憶手段２（４１６ｐ）及び差
動手段２（４１７ｐ）はこの対策のために設けられてい
る。記憶手段２（４１６ｐ）はシャッタレリーズボタン
の押し切り動作SW2に同期して積分手段４１５ｐのブレ
角度信号を記憶する。差動手段２（４１７ｐ）は積分手
段４１５ｐの信号と記憶手段２（４１６ｐ）の信号の差
を求める。そのためｓｗ２時の差動手段２（４１７ｐ）
の２つの信号入力は等しく差動手段２（４１７ｐ）の補
正手段駆動目標値信号はゼロであるが、その後ゼロより
連続的に出力が行われる。記憶手段２はSW2時点の積分
信号を原点にする役割となる。これにより補正手段は急
激に駆動されることがなくなる。

【００１８】差動手段２（４１７ｐ）からの目標値信号
はＰＷＭデューティ変更手段４１８ｐに入力される。補
正手段コイルにはブレ角度に対応した電圧或いは電流を
印加すれば補正レンズはそのブレ角度に対応して駆動さ
れるが、補正手段の駆動消費電力及びコイルの駆動トラ
ンジスタの省電力化のためにはＰＷＭ駆動が望ましい。
そこでＰＷＭデューテイ変更手段４１８ｐは目標値に応
じてコイル駆動デューティを変更している。例えば周波
数が２０ｋＨｚのＰＷＭにおいて差動手段２（４１７
ｐ）の目標値が２０４８の時にはデューティゼロ、４０
９６の時にはデューティ１００としてその間を等分にし
てデューティを目標値に応じて決定していく。尚、デュ
ーティの決定は目標値ばかりではなくその時のカメラの
撮影条件、たとえば温度やカメラの姿勢、バッテリの状
態等によって細かく制御して精度良いブレ補正が行われ
るようにする。

【００１９】ＰＷＭデューティ変更手段４１８ｐの出力
はＰＷＭドライバ等の公知の駆動手段４１９ｐに入力さ
れ駆動手段４１９ｐの出力を補正手段のコイルに印加し
てブレ補正を行う。駆動手段４１９ｐはSW2に同期して
オンし、フィルムへの露光が終了するとオフされる。ま
た、露光が終了してもレリーズボタンが半押し動作SW1
されている限り積分手段４１５ｐは積分を継続してお
り、次のSW2で再び記憶手段２（４１６ｐ）が新たな積
分出力を記憶する。

【００２０】シャッタレリーズボタンの半押しを止める
と積分手段４１５ｐはＤＣカットフィルタ４１４ｐの出
力の積分を止め、積分手段のリセットを行う。リセット
とは今まで積分してきた情報をすべてカラにすることで
ある。

【００２１】メインスイッチオフで振動検出手段４５ｐ
がオフされ防振シーケンスは終了する。

【００２２】尚、積分手段４１５ｐの信号が所定値より
大きくなった時にはカメラのパンニングが行われたと判
断してＤＣカットフィルタ４１４ｐの時定数を変更す
る。例えば０．２Ｈｚ以下の周波数をカットする特性で
あったものを１Ｈｚ以下をカットする特性に変更し再び
所定時間で時定数をもとに戻していく。この時定数変更
量も積分手段４１５ｐの出力の大きさにより制御され
る。即ち出力が第１の閾値を超えた時にはＤＣカットフ
ィルタの特性を０．５Ｈｚ以下をカットする特性にし、
第２の閾値を超えた時は１Ｈｚ以下をカットする特性、
第３の閾値を超えた時は５Ｈｚ以下をカットする特性に
する。

【００２３】又、積分手段４１５ｐの出力が非常に大き
くなった時には積分手段を一旦リセットして演算上の飽
和（オーバーフロー）を防止している。

【００２４】図２１においてＤＣカットフィルタ４１４
ｐはメインスイッチオンから０．２秒後に作動を開始す
る構成になっているがこれに限られるものではなくシャ
ッタレリーズボタン半押し動作SW1より作動を開始して
も良い。この場合はＤＣカットフィルタの時定数変更が
完了した時点より積分手段を作動させる。

【００２５】又、積分手段のシャッタレリーズボタンの
半押し動作SW1で作動を開始させていたが、シャッタレ
リーズボタン押し切り動作SW2より作動を開始する構成
にしてもよい。この場合には記憶手段２（４１６ｐ）及
び差動手段２（４１７ｐ）は必要なくなる。

【００２６】図２１では演算手段４７ｐ内にＤＣカット
フィルタ４８ｐ及びローパスフィルタ４９ｐが設けられ
ているが、これらは振動検出手段45p内に設けられても
よい。

【００２７】図２２乃至図25は補正手段を説明するため
の図である。図２２は補正手段の正面図である。又、図
２３は、図２２を矢印５１方向より見た図である。又、
図２４は図２２のＡ−Ａ断面図である。又、図２５は補
正手段の斜視図である。

【００２８】図２２において補正レンズ５２は支持枠５
３に固定される。図２４の断面図に示すように補正レン
ズ５２は支持枠５３に固定される２枚のレンズ５２ａ，
５２ｂと地板５４に固定されるレンズ５２ｃにより撮影
光学系の群を構成している。

【００２９】支持枠５３には強磁性材料のヨーク５５が
取付けられ、ヨーク５５の紙面裏面にはネオジウム等の
永久磁石５６ｐ，５６ｙが吸着固定されている（かくれ
線で示す）。又、支持枠５３から放射状に延出する３本
のピン５３ａは地板５４の側壁５４ｂに設けられた長孔
５４ａにかん合している。

【００３０】図２３、図２５に示すように、ピン５３ａ
と長孔５４ａの関係は補正レンズ５２の光軸方向５７に
はかん合してガタは生じないが光軸と直交する方向には
長孔５４ａが延びている。よって支持枠５３は地板５４
に対し光軸５７方向には移動規制されるが光軸と直交す
る平面内において、図22の矢印５８ｐ，５８ｙ，５８ｒ
の方向には自由に移動できる。但し、支持枠上のフック
５３ｂと地板上のフック５４ｃ間に引っ張りバネ５９が
掛けられているために各々の方向５８ｐ，５８ｙ，５８
ｒに弾性的に規制されている。

【００３１】地板５４には永久磁石５６ｐ，５６ｙに対
向してコイル５１０ｐ，５１０ｙが取付けられている。

【００３２】図24に示すように、コイル５１０ｐに電流
を流すと支持枠５３は矢印５８ｐ方向に駆動され、コイ
ル５１０ｙに電流を流すと支持枠５３は矢印５８ｙ方向
に駆動される。そしてその駆動量は各々の方向における
引っ張りバネ５９のバネ定数とコイル５１０ｐ，５１０
ｙと、永久磁石５６ｐ，５６ｙの関連で生ずる推力との
釣り合いで求まる。即ちコイル５１０ｐ，５１０ｙに流
す電流量に基づいて補正レンズ５２の偏心量を制御でき
る。

【００３３】図２６は、周回状に光が伝搬するリング共
振型レーザーを備えたレーザージャイロの模式的な斜視
図である。レーザーとして円柱状の半導体レーザーを用
いた場合を示す。図２６において、６１は円柱状の半導
体レーザー、６２は半導体レーザーを構成する活性層、
６３は半導体レーザーを載置する基盤、６４は半導体レ
ーザーのアノード、６５は半導体レーザーのカソードで
ある。

【００３４】活性層６２は１．５５μｍ組成のＩｎＧａ
ＡｓＰであり、その上下に１．３μｍ組成のＩｎＧａＡ
ｓＰ光ガイド層、更にこれらを挟むようにＩｎＰクラッ
ド層が形成されている。半導体と空気では屈折率が異な
るため、界面で反射が生じる。半導体の屈折率を３．５
とすると、界面に対する法線とレーザー光とのなす角が
１６．６度以上で全反射が生じる。全反射を受けるモー
ドは、他のモードに比べてミラー損失分だけしきい利得
が小さくなるので、低注入電流レベルで発振は抑制され
る。半導体レーザー６１からなる素子の半径が１０μ
ｍ、活性層の厚さが０．１μｍの時、発振しきい電流は
０．８ｍＡとなる。

【００３５】今、駆動電流３ｍＡを与えた時を考える。
この時角速度が生じていないとすると半導体レーザー内
に伝搬される右回りのレーザー光と左回りのレーザー光
の発振周波数は全く等しくなる。この状態でレーザー光
の伝搬方向と同じ方向、例えば右回りに角速度が半導体
レーザーに加わると右回りのレーザー光の光路と左回り
のレーザー光の光路が異なってくる。そのために右回り
のレーザー光と左回りのレーザー光の発振周波数が異な
ってきて結果としてそれらのビート周波数が生ずる。例
えば角速度としてカメラの手ブレや自動車の振動程度の
毎秒３０度の回転を受けると電圧振幅１００ｍＶ、周波
数２３．６Ｈｚの信号が半導体レーザー内に生じ、この
周波数は入力角速度に比例する。即ち入力角速度が大き
くなると発生ビート周波数が高くなる。そこで公知の周
波数−電圧変換回路（Ｆ−Ｖ変換回路）を用いて得られ
た周波数を電圧に変換することで生じている角速度を検
出できる。

【００３６】図２７は、レーザージャイロの駆動回路で
あり、半導体レーザーに角速度が入力すると、前述した
ように半導体レーザー内にビート周波数が発生し、それ
により半導体レーザーの内部インピーダンスが変化する
ので、その変化を検出している。具体的には半導体レー
ザーを定電流駆動し、半導体レーザーの内部インピーダ
ンスの変化に伴う印加電圧の変化を検出している。

【００３７】半導体レーザー６１のアノード６４は保護
抵抗６６ｂを介して演算増幅器６６ａの出力端子に接続
され、半導体レーザーのカソード６５は演算増幅器６６
ａの反転入力端子に接続される。又、抵抗６６ｃは演算
増幅器６６ａの反転入力端子と基準電位の間に接続され
ている。故に演算増幅器６６ａの非反転入力端子に定電
位を与えるとその電位と抵抗６６ｃの抵抗値で求まる電
流が半導体レーザー６５に流れる低電流ドライブ構成に
なる。

【００３８】抵抗６６ｄは演算増幅器６６ａの非反転入
力端子に定電位が与えられないときには反転入力端子を
基準電位にするための接地抵抗である。

【００３９】演算増幅器６６ａの非反転入力端子はカメ
ラマイコン１１に接続され、カメラマイコンから半導体
レーザー６１への電流制御が行われる。

【００４０】半導体レーザー６１のアノード６４はバッ
ファ用の演算増幅器６６ｅに接続される。バッファ用の
演算増幅器６６ｅは信号Ｖ_outを出力し、この信号は入
力される角速度に比例したビート周波数であるので公知
の周波数−電圧変換回路（Ｆ−Ｖ変換回路）により電圧
に変換してその出力をディジタル変換してカメラマイコ
ン１１に取り込み補正手段を駆動することでブレ補正を
行うか或いはこの信号Ｖ_outをマイコンでカウントして
周波数−角速度変換（Ｆ−ω変換）して角速度を求め補
正手段を駆動する。

【００４１】以上の説明においては、半導体レーザーを
定電流駆動して、その電圧変化で角速度を求めたが、そ
れに替えて半導体レーザーを定電圧駆動して、その電流
変化で角速度を求めてもよい。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、以上説明した
半導体レーザーを用いたレーザージャイロは入力される
角速度をビート周波数の変化で検出しているため、検出
したい角速度の周波数とビート周波数が等しくなると角
速度の検出ができなくなるという問題がある。

【００４３】例えば、入力される角速度の大きさが０か
ら１０ｒａｄ／ｓの間を周波数１００Ｈｚで変化してい
るとする。又、このレーザージャイロは入力される角速
度に比例したビート周波数を出力し、１０ｒａｄ／ｓで
５００Ｈｚのビート周波数を発生するものとする。この
場合レーザージャイロは入力角速度５ｒａｄ／ｓで２５
０Ｈｚのビート周波数、２ｒａｄ／ｓで１００Ｈｚのビ
ート周波数を発生する。今、入力角速度の周波数が１０
０Ｈｚなので、このレーザージャイロの角速度検出能力
は２ｒａｄ／ｓまでとなる。

【００４４】又、入力される角速度の大きさが０から１
０ｒａｄ／ｓの間を周波数１０Ｈｚで変化しているとす
る。この場合には０．２ｒａｄ／ｓまでの分解能を得ら
れる。

【００４５】撮影者の手振れはせいぜい１０Ｈｚ程度の
低周波であるが高い精度の角速度検出が求められてお
り、レーザージャイロの発生ビート周波数に依存して角
速度の検出精度が低下することが問題となっていた。

【００４６】そこで、本発明は、レーザージャイロのビ
ート周波数に影響されずに、手振れ等の振動を高い精度
で検出することを課題としている。

【００４７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、振動量をビート周波数の変化で出力する
振動検出手段を搭載する機器に加わる振動周波数帯域の
上限が、該機器に加わる振動により該振動検出手段が出
力するビート周波数帯域の下限より小さくしている。

【００４８】又、本発明においては、角速度の大きさに
応じたビート周波数を発生する振動検出手段を搭載する
機器に入力される角速度の周波数をＦ１、該機器の制御
のために検出したい該第１の周波数の角速度の最小値を
ω、該角速度の最小値ωにより該振動検出手段が発生す
るビート周波数をＦ２とし、Ｆ２をＦ１より大きくして
いる。

【００４９】又、本発明においては、角速度の大きさに
応じたビート周波数を発生する振動検出手段を搭載する
機器において該振動検出手段を該機器の上で振動させる
励振手段の励振周波数の上限を、前記機器の制御のため
に検出したいビート周波数の下限より小さくしている。

【００５０】すなわち、本発明においてはレーザージャ
イロの大きさに応じて発生するビート周波数が変化する
ことに着目し、検出したい角速度の周波数帯域に応じて
レーザージャイロの大きさを変更して高い精度の角速度
検出ができるようにしている。

【００５１】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］図1は本発明
の第１の実施形態のブロック図である。本発明の主要素
のみ図示し、カメラの他の要素については説明を簡単に
するために省いてある。図1において、カメラマイコン
１１にはカメラメインスイッチ１１４からの信号が入力
されると撮影鏡筒を沈胴状態から撮影可能光学系の状態
まで繰り出し、同時にレンズバリアを開ける。又、この
時振動検出手段も起動させる。

【００５２】撮影モード入力手段１１２からは撮影者が
選択した撮影モードがカメラマイコン１１に入力され
る。撮影モードは例えば動き回る被写体を撮影する時に
適したスポーツモード、人物をアップで撮影するのに適
したポートレートモード、被写体をクローズアップして
撮影するのに適したマクロモード、夜景を撮影するのに
適した夜景モードがある。

【００５３】ストロボモード入力手段１１１からはスト
ロボモードがカメラマイコン１１に入力される。ストロ
ボモードにはストロボを使用しないストロボオフモー
ド、強制的にストロボを発光するストロボオンモード、
被写体の輝度や光線の方向等でストロボを発光させるか
否かを制御するストロボオートモードがあり、又、スト
ロボ発光時に赤目緩和機能を動作させるか否かを決める
ことができる。

【００５４】撮影者は防振スイッチ１８を操作して撮影
時にブレ補正を行うか否かを決め、その情報はカメラマ
イコン１１に入力される。

【００５５】又、撮影者はカメラを構えてからズーム操
作手段１５を操作してズーム信号をカメラマイコン１１
に送り、カメラマイコン１１はズーム駆動手段１６を制
御して撮影焦点距離を変更させる。

【００５６】撮影者は撮影焦点距離を決定すると次にレ
リース手段１１３のレリース半押しし、このタイミング
で測距手段１３は被写体までの距離を測定し、その情報
をカメラマイコン１１に送る。カメラマイコン１１はＡ
Ｆ駆動手段１１５を制御して測距情報を基に撮影鏡筒の
一部或いは全部を駆動して撮影光学系の焦点調節を行
う。

【００５７】この時、振動検出手段１９からの振れ情報
もカメラマイコンに入力され、そのブレ状態からカメラ
が手持ちなのか或いは三脚や地面に固定されているかを
判断する。

【００５８】又、測光手段１２は被写体輝度を測定し、
その情報をカメラマイコン１１に出力する。カメラマイ
コン１１はその情報とフィルム感度や種類、防振システ
ムの使用状態、撮影焦点距離及びその時のレンズの明る
さ、撮影モード、ブレ補正の選択、被写体までの距離情
報、ブレ情報等今までに決定された撮影情報を基に露光
時間を演算すると同時に閃光手段１７を使用するか否か
を決める。

【００５９】レリース手段１１３押し切りｓ２が行われ
るとカメラマイコン１１は振動検出手段１９の信号を基
に補正手段１１０を制御してブレ補正を始める。その後
シャッタ駆動手段１４を制御してフィルムへの露光を行
い、状況に応じて閃光手段１７を発光させる。

【００６０】ここで、レーザージャイロは入力される角
速度に比例するビート周波数を発生する。そしてこの角
速度とビート周波数の関係は半導体レーザー６１の断面
積に比例し、レーザーの伝搬光路に反比例するので半導
体レーザー６１の断面積を大きくするほど小さな角速度
入力で高いビート周波数が得られる。

【００６１】図２乃至図５は、半導体レーザーの断面積
とビート周波数の関係を説明するための図である。図２
の半導体レーザーの直径は、図４の半導体レーザーの直
径より大きい。図３は図２の半導体レーザーの検出感度
をあらわしており、この図３の横軸は半導体レーザーに
入力される角速度の大きさであり紙面右に向かうほど大
きな角速度が入力されることを示している。又、図3の
縦軸は図２の半導体レーザーが入力される角速度に対し
て発生するビート周波数であり紙面上にいくほど高い周
波数となる。直線６４ａが入力角速度とビート周波数の
関係を示しており、入力される角速度が大きいほど高い
周波数のビートが発生している。

【００６２】図４の径が小さい半導体レーザーの場合に
は入力角速度とビート周波数の関係は図５のように直線
６４ｂは直線６４ａより勾配が小さく、一定入力角速度
により発生するビート周波数は図１ｂの半導体レーザー
に比べて低周波になる。

【００６３】振動検出手段の小型化のため、及び半導体
プロセスの短縮のためには半導体レーザー６１の断面積
を小さくしていくことが望ましいが検出角速度の周波数
帯域とのバランスから大きさは制限されてくる。

【００６４】例えば手ブレの角速度周波数帯域は１Ｈｚ
から１０Ｈｚであり、カメラのクイックリターンミラー
の振動やシャッタの開閉による振動で発生するカメラブ
レの帯域が上限１００Ｈｚ、又、手ブレ、カメラブレを
精度よく補正するための角速度検出最小分解能が０．１
ｄｅｇ／ｓとすると、この最小角速度０．１ｄｅｇ／ｓ
におけるビート周波数が少なくとも１００Ｈｚ以上にな
るようにしなければならない。

【００６５】上記条件を満足するためには例えばレーザ
ーの波長を０．４μｍとすると半導体レーザー６１の直
径を１０ｍｍに設定する必要が出てくる。

【００６６】尚、ビート周波数はレーザーの波長にも反
比例しているのでレーザーの波長を短くしていくことで
半導体レーザー６１をより小型化していくことが可能で
ある。

【００６７】又、コンパクトカメラのようにクイックリ
ターンミラーがなく、且つシャッタのエネルギーの小さ
いカメラではカメラブレのような高い周波数のブレは発
生せず、更に撮影レンズの焦点距離や撮影光学精度の関
係から角速度検出最小分解能を０．３ｄｅｇ／ｓまで許
容できるとすると全体としてはビート周波数を１／３０
にすることができるので波長０．４μｍのレーザー光を
用いたとしても半導体レーザー６１の直径は３００μｍ
にすることができる。

【００６８】図6は、手ブレ周波数の上限をＦ１、ほし
い角速度の最小値をω１とするとき図３のグラフに手振
れの占める範囲を併記した図である。図６においては角
速度ω１における発生ビート周波数Ｆ２がＦ１より高け
れば検出したい手ぶれの精度劣化がなくなる。図６にお
いて、斜線で示した手ぶれ範囲がすべて直線６４ａより
下になるようにすればよい。

【００６９】ここで半導体レーザーの直径を大きくすれ
ばするほど検出できる角速度範囲は広がることになる
が、コンパクト化、省電力化には不向きである。

【００７０】コンパクト化、省電力化と角速度検出精度
を良好なバランスに保つためには図６に示すように半導
体レーザーの直径をＦ１とＦ２が近づけるような寸法に
設定するのが好ましい。

【００７１】このように検出したい角速度の周波数と検
出精度のよい半導体レーザーの直径を変更すれば測定物
に最適なレーザージャイロになり、検出精度を維持した
まま小型化でき、むやみに電力を消耗することを防ぐこ
とができる。

【００７２】以上説明したように複数の半導体レーザー
を接続して振動検出精度を高めることはカメラやビデオ
等の光学機器の防振に関わらずほかの用途にも適用でき
る。

【００７３】図７には車におけるナビゲーションコント
ロールとアクティブサスペンションに適用した例を示
す。１１８はナビゲーションシステム、１１８ａはナビ
ゲーションマイコンであり、後述する振動検出手段やＧ
ＰＳによる方向検出を制御するばかりでなく、ドライバ
ーからの操作状態を検出して表示を切り替える等方向検
出以外の制御も一括して行っている。

【００７４】１１８ｂはレーザージャイロを用いた振動
検出手段であり、その角速度検出方向は矢印１１８ｃに
示すように車の旋回方向である。

【００７５】１１８ｄはＧＰＳ装置であり人工衛星から
受信する電波をＧＰＳアンテナ１１８ｈで検出して車の
絶対位置を求めナビゲーションマイコン１１８ａに送
る。

【００７６】１１８ｅは距離演算手段であり、車速検出
手段１１８ｆからの信号を基に車の移動距離を求めナビ
ゲーションマイコン１１８ａに送る。尚、ナビゲーショ
ンマイコンで直接車速を積算して移動距離を求めても良
い。

【００７７】１１８ｇは方位表示手段であり、ＧＰＳ装
置１１８ｄと振動検出手段１１８ｂと車速検出装置１１
８ｆで求まる現在の車の位置を地図上に表示する。

【００７８】１１９はアクティブサスペンションシステ
ム、１１９ａはアクティブサスペンションマイコンであ
り、後述する振動検出手段１１９ｂから振動情報を求め
るばかりでなく油圧等のサスペンションアクチュエータ
やダンピング特性を制御したり、その状態をドライバー
に表示したり、ドライバーの操作によりサスペンション
状態を変更する。

【００７９】１１９ｂは振動検出手段であり、矢印１１
９ｃ方向の振動（ピッチング）角速度を求める。

【００８０】尚、走行中に車に生じる振動は上記ピッチ
ングばかりでなく、旋回方向の細かな振動（ヨーイン
グ）や走行方向軸回りの回転振動（ローリング）もある
ので、それぞれの方向について振動検出手段を設けてよ
り細かなサスペンション制御が行われる。

【００８１】又、車速検出手段１１８ｆからの信号は走
行状態判別手段１１９ｄに入力し、走行状態（車が止ま
っているか、走っているか、走っているならどれくらい
のスピードか）をアクティブサスペンションマイコン１
１９ａに入力する。

【００８２】１１９ｅは油圧駆動等のサスペンションア
クチュエータであり、アクティブサスペンションマイコ
ンからの目標速度を基にサスペンションを入力される振
動に対し逆相に駆動し、車の安定性を保つ。

【００８３】１１９ｆは可変ダンパーであり、入力され
る振動に高周波成分がないとき、即ち平坦路を一定速度
で走っている時はサスペンションのオリフィス径を小さ
くしてサスペンションを硬くする。

【００８４】１１９ｇは状態表示手段であり、現在のサ
スペンションの状態（例えば硬さやドライバーの設定状
態）を表示する。

【００８５】１２０は車載統括マイコンであり、例えば
ナビゲーションシステムからの信号やアクティブサスペ
ンションシステムからの信号をもとに制動手段１２１
（ブレーキ）を能動的に制御して車がコーナーを曲がる
ときにスムーズに通過できるようになる。

【００８６】図８は、ナビゲーションコントロール及び
アクティブサスペンションシステムのブロック図であ
る。ナビゲーションマイコン１１８ａ、アクティブサス
ペンションマイコン１１９ａの内部構成ブロックはすべ
て「回路」という表示で表しているが実際にはアナログ
等の電気回路が入っているわけではなく、すべて数値演
算で行っている。

【００８７】ナビゲーションマイコン１１８ａには振動
検出手段１１８ｂより角速度に応じたパルス波形１１８
ｎが入力する。

【００８８】このパルス波形１１８ｎは２つの半導体レ
ーザーのビート周波数を合成した信号であり、この時点
でノイズ成分は平均化されて減少しており、精度よい角
速度信号としてナビゲーションマイコン１１８ａに入力
している。

【００８９】このパルス波形１１８ｎはナビゲーション
マイコン１１８ａ内の周波数−角速度変換回路１１８ｒ
（以下Ｆ−ω変換回路）で角速度に変換される。

【００９０】角速度判別回路１１８ｊは求められた角速
度が所定値以上か否か判別し、車が旋回状態であるのか
否か判別し旋回状態に入ったときには積分回路１１８ｋ
に積分開始信号を出力する。

【００９１】積分回路１１８ｋは角速度判別回路１１８
ｊが出力した時、即ち車が旋回状態に入るとカウンタ値
角速度変換回路１１ｂの信号を積分して旋回角度を求め
る。

【００９２】求められた旋回角度は位置積算演算回路１
１８ｍに入力される。

【００９３】又、ＧＰＳからの車両の絶対位置も位置積
算演算回路１１８ｍに入力しており、距離演算手段１１
８ｅの信号も位置積算演算手段１１８ｍに入力し、それ
らの情報を基に車両の現在位置を割り出し方位表示手段
１１８ｇに表示信号を出力する。

【００９４】尚、信頼性判別回路１１８ｌはＧＰＳが使
えないような状態（例えば車がトンネルに入ったとき）
にそのことを位置積算演算手段１１８ｍに出力し、振動
検出手段と距離演算手段の信号を優先して車両の現在位
置表示に用いる。

【００９５】ここで角速度の検出中ナビゲーションマイ
コン１１８ａは振動検出手段１１８ｂであるレーザージ
ャイロの半導体レーザーに駆動信号１１８ｐを与えてい
る。

【００９６】尚、振動検出手段が角速度検出を停止して
いるときにはナビゲーションマイコン１１８ａはＧＰＳ
１１８ｄの信号だけでナビゲーションを行う制御に切り
替わる。

【００９７】アクティブサスペンションマイコン１１９
ａには振動検出手段１１９ｂより角速度に応じたパルス
波形１１９ｊが入力する。

【００９８】このパルス波形１１９ｊは２つの半導体レ
ーザーのビート周波数を合成した信号であり、この時点
でノイズ成分は平均化されて減少しており、精度よい角
速度信号としてアクティブサスペンションマイコン１１
９ａに入力している。

【００９９】このパルス波形１１９ｊはナビゲーション
マイコン１１８ａと同様にＦ−ω変換回路１１９ｎで角
速度信号に変換される。

【０１００】求められた角速度を基にアクティブサスペ
ンションマイコン１１９ａはサスペンションアクチュエ
ータを駆動制御して車両の安定を保つ。

【０１０１】又、Ｆ−ω変換回路１１９ｎの出力は周波
数判別回路１１９ｈに入力しており、車両に入力される
振動の振幅と周波数及び走行状態判別手段１１９ｄの信
号を基に車が現在どのような道をどのような速度で走っ
ているかを判断し、それに応じて可変ダンパー１１９ｆ
を制御して走行状態に最適なダンピング設定を行う。

【０１０２】ここでアクティブサスペンションシステム
を使用する操作が行われた時、アクティブサスペンショ
ンマイコン１１９ａは振動検出手段１１９ｂであるレー
ザージャイロの半導体レーザーに駆動信号１１９ｌを与
える。

【０１０３】尚、振動検出手段が角速度検出を停止して
いるときにはアクティブサスペンションマイコン１１９
ａはアクティブサスペンションの駆動を停止することで
誤動作を防止する（例えば最もバネ定数の大きいときと
最もバネ定数の小さいときの中間のバネ定数に設定し、
最もダンピングの大きいダンパと最もダンピングの小さ
いダンパの中間のダンピングに設定する）。

【０１０４】以上のような車両のナビゲーションやアク
ティブサスペンションの制御においても本発明は適応で
き、ナビゲーションに必要な角速度と周波数（例えば必
要最小角速度１ｒａｄ／ｓ、周波数の上限１Ｈｚ）に対
し、半導体レーザーの直径を１ｒａｄ／ｓの角速度入力
のときにビート周波数が１Ｈｚ以上（例えば１０Ｈｚ）
になるように設定する。

【０１０５】又、アクティブサスペンションにおいても
例えば必要最小角速度１０ｒａｄ／ｓ、周波数の上限が
５Ｈｚとすると１０ｒａｄ／ｓの角速度入力の時に５Ｈ
ｚ以上（例えば５０Ｈｚ）のビート周波数が発生するよ
うに半導体レーザーの直径を設定することでコンパクト
で省電力ながら角速度検出精度を落とさないレーザージ
ャイロが得られる。

【０１０６】又、本発明のレーザージャイロはゲーム機
器にも応用できる。

【０１０７】図９にはゲーム機器のコントローラの姿勢
検出に用いた例を示す。コントローラ１２８にはピッチ
方向１２３ｐを検出するレーザージャイロからなる振動
検出手段１２２ｐとヨー方向１２３ｙを検出するレーザ
ージャイロからなる振動検出手段１２２ｙを内蔵してお
り、ユーザーがコントローラー１２８をこの２方向に振
ると、それに応じた角速度信号でゲームを操作できる。

【０１０８】ゲーム本体１２６には搭載されるゲームマ
イコン１２６ａにはコントローラ１２８の操作手段１２
５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ及び振動検出手段１２２ｐ，
１２２ｙの信号が入力されそれに応じて表示手段１２７
の表示形態を変更する。

【０１０９】図10は、ゲーム機器のコントローラのブロ
ック図である。図10に示すように、コントローラの２つ
の振動検出手段１２２ｐ，１２２ｙからのパルス出力１
２２ｐａ，１２２ｙａはゲームマイコン１２６ａ内のＦ
−ω変換回路１２６ｐｄ，１２６ｙｄにより角速度信号
に変換され、求められた角速度を基にして表示を制御す
る。

【０１１０】このような構成に於いてゲームを始める操
作が行われた時、ゲームマイコン１２６ａは振動検出手
段１２２ｐ，１２２ｙである各々のレーザージャイロの
半導体レーザーに駆動信号１２６ｐｂ，１２６ｙｂを与
える。

【０１１１】これにより振動検出手段は角速度の検出を
開始し、ゲームコントローラーとして機能することにな
る。

【０１１２】以上のようなゲーム装置においても本発明
は適応でき、ゲームコントローラーの操作に必要な角速
度と周波数（たとえば必要最小角速度１０ｒａｄ／ｓ、
周波数の上限２０Ｈｚ）に対し、半導体レーザーの直径
を１０ｒａｄ／ｓの角速度入力のときにビート周波数が
２０Ｈｚ以上（例えば２００Ｈｚ）になるように設定す
る。

【０１１３】図11には、テレビ（TV)を操作するリモー
トコントローラへの応用例を示す。図１１に示すよう
に、リモコン１３１にはピッチ方向１２３ｐを検出する
レーザージャイロからなる振動検出手段１２２ｐとヨー
方向１２３ｙを検出するレーザージャイロからなる振動
検出手段１２２ｙを内蔵しており、ユーザーが操作手段
１２５を押すことで各振動検出手段は起動し、操作手段
１２５を押したままリモコン１３１をこの２方向に振る
と、それに応じた角速度信号でテレビ１２９のモニター
画面１２９ｂの選択内容が変更され、リモコン１３１の
操作手段１２５を離すことで選択内容が決定される。

【０１１４】振動検出手段１２２ｐ，１２２ｙのパルス
信号１２２ｐａ，１２２ｙａ等リモコンマイコン１２８
からの信号は投光素子である赤外発光ダイオード１３０
からの光信号に変換されテレビに設けられた受光素子１
３２で受信される。

【０１１５】受信されたパルス信号はテレビマイコン１
２９ａによって処理される。

【０１１６】図12は、テレビ（TV)のリモートコントロ
ーラのブロック図である。図12に示すように、振動検出
手段１２２ｐ，１２２ｙの信号１２２ｐａ，１２２ｙａ
は元々パルス信号であるので送信時にノイズ等で信号の
劣化を生ずることはなく、受信されたパルス信号はテレ
ビマイコン１２９ａ内のＦ−ω変換回路１２９ｐb，１
２９ｙｂでそれぞれ角速度に変換し、求められた角速度
を基にモニタ画面の選択内容を変更する。

【０１１７】リモコンマイコン１２８はリモコン操作手
段１２５がオン操作された時に各振動検出手段１２２
ｐ，１２２ｙに駆動信号１２８ｐａ，１２８ｙａを印加
して起動状態にする。

【０１１８】以上のようなテレビのリモコンにおいても
本発明は適応でき、リモコン操作に必要な角速度と周波
数（例えば必要最小角速度１ｒａｄ／ｓ、周波数の上限
３Ｈｚ）に対し、半導体レーザーの直径を１ｒａｄ／ｓ
の角速度入力のときにビート周波数が３Ｈｚ以上（例え
ば３０Ｈｚ）になるように設定する。

【０１１９】図１３には、仮想現実を作り出すヘッドマ
ウントディスプレイに適用した例を示す。ヘルメット１
３３上に異なる２方向１２３ｐ，１２３ｙを検出するレ
ーザージャイロからなる振動検出手段１２２ｐ，１２２
ｙが設けられており、各々の出力はヘルメットマイコン
１３３ａに入力され、それらの信号を基に不図示の映像
信号が表示される表示手段１３３ｂであるヘッドマウン
トディスプレイ上の画像を制御して、被験者が顔を振っ
たときにそれに追従して画像をパンニングさせてあたか
も現実の被写体を見ているように見せる。

【０１２０】図14は、仮想現実を作り出すヘッドマウン
トディスプレイのブロック図である。図14に示すよう
に、振動検出手段１２２ｐ，１２２ｙのパルス出力１２
２ｐａ，１２２ｙａはヘルメットマイコン１３３ａに入
力されヘルメットマイコン内のＦ−ω変換回路１３３ｐ
ａ，１３３ｙａでそれぞれ角速度に変換し、求められた
角速度を基に表示手段１３３ｂを制御する。

【０１２１】ヘルメットマイコン１３３ａは起動時に各
振動検出手段１２２ｐ，１２２ｙに駆動信号１３３ｐ
ａ，１３３ｙａを印加して起動状態にする。

【０１２２】以上のようなヘッドマウントディスプレイ
の制御においても本発明は適用でき、見ている方向の検
出に必要な角速度と周波数（例えば必要最小角速度０．
２ｒａｄ／ｓ、周波数の上限２Ｈｚ）に対し、半導体レ
ーザーの直径を０．２ｒａｄ／ｓの角速度入力のときに
ビート周波数が２Ｈｚ以上（例えば２０Ｈｚ）になるよ
うに設定する。

【０１２３】このように様々な応用例においても本発明
を適用することで精度の高い角速度検出が可能になり、
機器の駆動精度、信頼性を高めることができる。

【０１２４】以上の説明のように振動量をビート周波数
の変化で出力する振動検出手段を搭載する機器に加わる
振動周波数帯域と機器に加わる振動により振動検出手段
が出力するビート周波数帯域が重ならないように振動検
出手段を設定しており、振動検出手段は入力される角速
度の大きさに応じたビート周波数を発生し、検出したい
角速度量の範囲に対応するビート周波数の帯域と機器に
加わる角速度の周波数帯域を重ならないようにしてい
る。

【０１２５】具体的には振動検出手段は半導体レーザー
で構成され、半導体レーザーの大きさに応じて入力され
る振動量と発生するビート周波数の関係が調整可能であ
り、機器に加わる振動周波数帯域と発生するビート周波
数の帯域が重ならないように半導体レーザーの大きさを
調整している。

【０１２６】又、振動検出手段を搭載する機器に加わる
手ブレ角速度の周波数帯域より高周波のビート周波数を
発生するように振動検出手段を設定している。

【０１２７】角速度の大きさに応じたビート周波数を発
生する振動検出手段を搭載する機器に入力される角速度
の周波数をＦ１、機器の制御のために検出したい第１の
周波数の角速度の最小値をω、角速度の最小値ωにより
振動検出手段が発生するビート周波数をＦ２とすると、
振動検出手段の大きさを規定することでＦ２をＦ１より
高周波に設定する。

【０１２８】このように半導体レーザーの直径を被測定
物に発生する角速度とその周波数の関係により適宜設定
することで精度よい角速度検出を可能とし、コンパクト
で省電力のレーザージャイロを実現できる。

【０１２９】［第２の実施形態］図１５は本発明の第２
の実施形態であり第１の実施形態と異なるのは図２７に
示した回路にハイパスフィルタが設けられていることで
ある。図１５において、演算増幅器２１ａと抵抗２１
ｂ，２１ｄ及びコンデンサ２１ｃで公知のハイパスフィ
ルタが構成されており、抵抗２１ｄとコンデンサ２１ｃ
の積で求まる時定数により低周波カットオフ周波数が求
まる。例えば抵抗２１ｄが１６０ｋΩ、コンデンサ２１
ｃが１０ｎＦとすると、このハイパスフィルタは１００
Ｈｚ以下の周波数を減衰する能力を有する。

【０１３０】半導体レーザーの直径は第１の実施形態で
説明したのと同様に被測定物に加わる角速度の最大周波
数と最小分解能に応じて求められる。

【０１３１】例えば前述したようにコンパクトカメラで
は高い周波数のブレは発生せず、検出したい周波数の上
限を１０Ｈｚ、更に撮影レンズの焦点距離や撮影光学精
度の関係から角速度検出最小分解能を０．３ｄｅｇ／ｓ
まで許容できるとすると波長０．４μｍのレーザー光を
用いた場合半導体レーザー６１の直径を３００μｍに設
定するのがもっともコンパクトで、且つ低消費電力とな
る。

【０１３２】この場合検出したい角速度より低い角速度
は必要ないが、そのような角速度が入力した場合にはそ
れに相当する低周波数のビートが発生する。

【０１３３】このビート周波数はコンパクトカメラの制
御には必要がないので出力されないのが好ましい。

【０１３４】そこでハイパスフィルタによりこのような
低周波のビートをカットしておく。

【０１３５】このような構成にすることで不要なビート
周波数をカットしてほしい角速度に対応するビート周波
数のみを抽出して正確な角速度検出が行える。

【０１３６】以上説明したように振動量をビート周波数
の変化で出力する振動検出手段を搭載する機器に加わる
振動周波数帯域と機器に加わる振動により振動検出手段
が出力するビート周波数帯域が重ならないように振動検
出手段を設定しており、振動検出手段は入力される角速
度の大きさに応じたビート周波数を発生し、検出したい
角速度量の範囲に対応するビート周波数の帯域と機器に
加わる角速度の周波数帯域を重ならないようにしてい
る。

【０１３７】具体的には振動検出手段は半導体レーザー
で構成され、半導体レーザーの大きさに応じて入力され
る振動量と発生するビート周波数の関係が調整可能であ
り、機器に加わる振動周波数帯域と発生するビート周波
数の帯域が重ならないように半導体レーザーの大きさを
調整し、振動検出手段には機器に加わる振動周波数帯域
と振動検出手段が出力するビート周波数帯域が重ならな
いように振動検出手段出力の所定周波数帯域を減衰させ
るフィルタを設けることで精度のよい角速度検出が可能
になった。

【０１３８】［第３の実施形態］レーザージャイロには
入力角速度が僅かな場合にはビート周波数が発生しない
現象がある。この現象について説明する。

【０１３９】半導体レーザーに電流を印加すると半導体
レーザー内に伝搬される右回りのレーザー光と左回りの
レーザー光が発生する。この状態でレーザー光の伝搬方
向と同じ方向、例えば右回りに角速度が半導体レーザー
に加わると右回りのレーザー光の光路と左回りのレーザ
ー光の光路が異なってくるのでこの時の右回りのレーザ
ー光と左回りのレーザー光の発振周波数のビート周波数
で角速度検出が可能なのであるが、入力される角速度が
小さいときには右回りのレーザー光と左回りのレーザー
光の光路差が僅かになる。

【０１４０】このように光路差が小さくなるとロックイ
ンという現象が生じビート周波数は発生しなくなる。即
ち入力される角速度が小さいときには角速度検出ができ
なくなる。

【０１４１】その解決として常に所定の角速度をレーザ
ージャイロに与えることでロックインを解除するディザ
という手法がある。

【０１４２】これにより、半導体レーザー６１内の右回
りのレーザー光と左回りのレーザー光に強制的に光路差
が生じ、前記ロックインが回避できる。

【０１４３】即ちバイアス角速度を与えて光路差が所定
よりも少なくならないようにしている。

【０１４４】例えば通常はレーザージャイロとしては２
ｄｅｇ／ｓｅｃ以下の角速度はロックインの影響で検出
できないが、レーザージャイロをメカニカルに励振する
ことで０．２ｄｅｇ／ｓｅｃの角速度まで検出可能にな
る。

【０１４５】図１６に示したように半導体レーザーの基
盤６５はステージ３１ａ上に設置してある。ステージ３
１ａは圧電材料で作成されており、電極３１ｂにカメラ
マイコン１１内の発振器から交番電圧を与えることで軸
３１ｄ回りの矢印方向31eに振動を始める。

【０１４６】この振動は電極３１ｃにより検出されカメ
ラマイコン１１内に取り込まれる。

【０１４７】半導体レーザー６１からのビート周波数も
図１５の回路を通した後にカメラマイコン１１に取り込
まれ、電極３１ｃからのステージ３１ａの振動に同期し
てサンプリングされビートをカウントする。

【０１４８】この同期カウントについて説明する。

【０１４９】図１７には、ステージの振動により発生す
る角速度と、それにより発生するビート周波数の関係を
示してある。図１７において、波形３２ｂは振動角変位
に相当する電極３１ｃの出力を公知の移相器により振動
角速度に同期した信号に変換した波形である。

【０１５０】この波形を閾値３２ａで判別し、波形３２
ｂが閾値３２ａを超えているタイミング、すなわち所定
以上の角速度が発生しているタイミングをカウントタイ
ミング３２ｃとする。

【０１５１】このステージ３１ａの発生する角速度によ
り半導体レーザー６１が出力するビート周波数は、波形
３２dに示すように、角速度が大きいときには高周波に
なり、角速度が小さいときには低周波になる。

【０１５２】そしてタイミング３２ｃの間に発生するビ
ートをカウントして、この間の平均角速度を求めてい
る。

【０１５３】実際には波形３２ｄのビート周波数はディ
ザにより発生する信号にカメラのブレに伴う角速度によ
り発生するビート周波数成分も含まれている。

【０１５４】そしてディザにより発生するビート周波数
は常に一定なために同期カウントしたビートの中から予
め分かっているディザ角速度成分を除去することでカメ
ラのブレを求めることができる。

【０１５５】ここでディザの周波数、すなわち、ステー
ジ３１ａの振動周波数を考えてみる。

【０１５６】手振れを精度よく検出しようとすると手振
れの周波数帯域の上限Ｆ１よりもディザの周波数は高く
なければならない。なぜならばディザの周波数が手振れ
周波数帯域或いはそれ以下にある時には図１７で説明し
たカウントタイミング時に生じた手振れの検出はできな
くなるからである。

【０１５７】又、ディザの周波数とレーザージャイロが
出力するビート周波数の関係を考えてみる。

【０１５８】今、検出したい手振れの最小角速度をω
１、その時のレーザージャイロのビート周波数をＦ２と
すると、ディザ周波数はＦ２よりも低周波にする必要が
ある。

【０１５９】これはディザ周波数がビート周波数よりも
高いときはビート周波数のカウントタイミング内にビー
トが存在しないことが起きるためである。

【０１６０】次にディザで与える角速度について考え
る。

【０１６１】検出したい最大角速度をω２とするとディ
ザ角速度、すなわち図１７のカウントタイミングにおけ
るディザ角速度の最小値はω２以上でなくてはならな
い。

【０１６２】ディザを行うとき、ディザにより発生する
ビート周波数からの増減で手振れの角速度を検出するわ
けであるが、ディザによる角速度と同じ手振れ角速度が
入力されたときはビート周波数はゼロになる。そしてそ
れより大きい手振れ角速度が入力されたときと、それよ
り小さいでは同じビート周波数が出力することがある。
何故ならばビート周波数には極性がないためである。

【０１６３】そのために実際には異なる角速度入力であ
っても同じビート周波数が発生することがある。

【０１６４】手振れによる最大角速度よりもディザの角
速度を大きくすると上記極性の反転が起きないので精度
よい角速度検出が行える。

【０１６５】このようにディザを行うときにはその周波
数と角速度は手振れの角速度と周波数、及びそれによる
レーザージャイロの出力するビート周波数との関連で注
意して設定しなくてはならない。

【０１６６】図１８は、手ブレ範囲とディザ周波数範囲
との関係を示すグラフである。入力角速度にたいしてレ
ーザージャイロが発生するビート周波数の関係を示す直
線６４ａより下の範囲内に、手振れの角速度範囲及び手
振れの周波数範囲で囲まれる領域、すなわち手ブレ範囲
３４と、ディザ入力角速度範囲とディザ周波数範囲で囲
まれる領域、すなわち励振範囲３５は互いに重ならない
ように設定される。

【０１６７】これによりロックイン現象を解除しつつ精
度よい角速度検出が可能になった。

【０１６８】以上のように角速度の大きさに応じたビー
ト周波数を発生する振動検出手段を搭載する機器におい
て振動検出手段を機器の上で振動させる励振手段の励振
周波数を機器の制御のために検出したいビート周波数よ
りも低周波に設定しており、詳しくは機器の制御のため
に振動検出手段が検出したい最小角速度に対応するビー
ト周波数よりも励振周波数を低く設定している。

【０１６９】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、レーザー
ジャイロの大きさに応じて発生するビート周波数が変化
することに着目して、検出したい角速度の周波数帯域に
応じてレーザージャイロの大きさを変更するので、高い
精度の角速度検出ができるようにしている。

【０１７０】又、本発明によれば、検出したい周波数の
上限、角速度検出最小分解能に応じてレーザージャイロ
の半導体レーザーの断面積を最適化することができるの
で、コンパクトで、且つ低消費電力の振動検出装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の振動検出装置のブロック図

【図２】直径の大きい半導体レーザーの斜視図

【図３】直径の大きい半導体レーザーでの角速度とビー
ト周波数の関係を示すグラフ

【図４】直径の小さい半導体レーザーの斜視図

【図５】直径の小さい半導体レーザーでの角速度とビー
ト周波数の関係を示すグラフ

【図６】手振れ測定範囲とビート周波数の関係を説明す
るためのグラフ

【図７】本発明の振動測定装置をナビゲーション・アク
ティブサスペンション制御系に応用する場合の概念図

【図８】ナビゲーション・アクティブサスペンション制
御系のブロック図

【図９】本発明の振動測定装置をゲーム機器のコントロ
ーラに応用する場合の概念図

【図１０】ゲーム機器のコントローラのブロック図

【図１１】本発明の振動測定装置をテレビ（TV）を操作
するリモートコントローラに応用する場合の概念図

【図１２】リモートコントローラのブロック図

【図１３】本発明の振動測定装置を仮想現実を作り出す
ヘッドマウントディスプレイに応用する場合の概念図

【図１４】ヘッドマウントディスプレイのブロック図

【図１５】HPF（ハイパスフィルタ）を備えたレーザー
ジャイロ駆動回路の回路図

【図１６】レーザージャイロを加振してロックインを回
避する本発明の振動検出装置

【図１７】レーザージャイロのステージの角速度とビー
ト周波数との関係を説明するための波形図

【図１８】手ブレ範囲とディザ周波数範囲との関係を説
明するためのグラフ

【図１９】防振システムを備えた写真機の外観斜視図

【図２０】図19の写真機の内部斜視図

【図２１】防振システムの演算手段のブロック図

【図２２】写真機の光軸の補正手段の正面図

【図２３】図22の補正手段を矢印５１方向から見た図

【図２４】図22の補正手段のA-A断面図

【図２５】補正手段の斜視図

【図２６】リング共振型レーザーを備えたレーザージャ
イロの模式的斜視図

【図２７】レーザージャイロの駆動回路

【符号の説明】

１１ カメラマイコン １２ 測光手段 １３ 測距手段 １４ シャッタ駆動手段 １５ ズーム操作手段 １６ ズーム駆動手段 １７ 閃光手段 １８ 防振スイッチ １９ 振動検出手段 １１０ 補正手段 １１１ ストロボモード入力手段 １１２ 撮影モード入力手段 １１３ レリース手段 １１４ カメラメインスイッチ １１５ ＡＦ駆動手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動量をビート周波数の変化で出力する
   振動検出手段を搭載する機器に加わる振動周波数帯域の
   上限が、該機器に加わる振動により該振動検出手段が出
   力するビート周波数帯域の下限より小さいことを特徴と
   する振動検出装置。
2. 【請求項２】 前記振動検出手段は入力される角速度の
   大きさに応じたビート周波数を発生し、検出したい角速
   度量の範囲に対応する該ビート周波数帯域の下限が、該
   機器に加わる角速度の周波数帯域の上限より大きいこと
   を特徴とする請求項1記載の振動検出装置。
3. 【請求項３】 前記振動検出手段は、半導体レーザーを
   備え、 前記半導体レーザーの大きさに応じて入力される振動量
   と発生するビート周波数の関係が調整可能であり、 前記半導体レーザーの大きさは、前記機器に加わる振動
   周波数帯域の上限を、前記ビート周波数帯域の下限より
   小さくさせる値であることを特徴とする請求項1記載の
   振動検出装置。
4. 【請求項４】 前記振動検出手段を搭載する機器に加わ
   る手ブレ角速度の周波数帯域より高周波のビート周波数
   を発生するように該振動検出手段を設定することを特徴
   とする請求項1記載の振動検出装置。
5. 【請求項５】 前記振動検出手段は、前記機器に加わる
   振動周波数帯域の上限が前記振動検出手段が出力するビ
   ート周波数帯域の下限より大きくするように前記振動検
   出手段出力の所定周波数帯域を減衰させるフィルタを備
   えることを特徴とする請求項1記載の振動検出装置。
6. 【請求項６】 角速度の大きさに応じたビート周波数を
   発生する振動検出手段を搭載する機器に入力される角速
   度の周波数をＦ１、該機器の制御のために検出したい該
   第１の周波数の角速度の最小値をω、該角速度の最小値
   ωにより該振動検出手段が発生するビート周波数をＦ２
   とし、 Ｆ２をＦ１より大きくすることを特徴とする振動検出手
   段による機器の振動検出装置。
7. 【請求項７】 前記振動検出手段の大きさは、前記Ｆ２
   を前記Ｆ１より大きくさせる値であることを特徴とする
   請求項6記載の振動検出装置。
8. 【請求項８】 角速度の大きさに応じたビート周波数を
   発生する振動検出手段を搭載する機器において該振動検
   出手段を該機器の上で振動させる励振手段の励振周波数
   の上限を、前記機器の制御のために検出したいビート周
   波数の下限より小さくすることを特徴とする振動検出手
   段による機器の振動検出装置。
9. 【請求項９】 前記機器の制御のために該振動検出手段
   が検出したい最小角速度に対応する前記ビート周波数
   は、前記励振周波数より大きいことを特徴とする請求項
   8記載の振動検出装置。
10. 【請求項１０】 角速度に応じた信号を出力する振動検
    出手段を搭載する機器において該振動検出手段を該機器
    の上で振動させる励振手段の励振角速度の最大値は、該
    機器の制御のために検出したい角速度より大きいことを
    特徴とする請求項8記載の振動検出装置。