JP2001194696A - 振動検出システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザージャイロを用いた振動検出システム
のダイナミックレンジを広げる。 【解決手段】 露光時には駆動切換手段１１７に駆動レ
ベルの切換を指示し、演算増幅器６６ａに与える電位を
Ｖ２にし、半導体レーザーに与える定電流を５０ｍＡに
すると角速度が無い状態での半導体レーザの発生するビ
ート周波数が２ＫＨｚ、１ｄｅｇ／ｓの角速度が加わっ
た時３ＫＨｚ、−１ｄｅｇ／ｓの角速度が加わった時１
ＫＨｚになる。この場合分解能０．１ｄｅｇ／ｓでのビ
ート周波数の変化は１００Ｈｚとなりカウンタ１１６で
十分カウント可能になる。尚、露光時は被写体を狙って
いる時の角速度感度（入力角速度に対するビート周波数
の関係）とは角速度感度が異なってくるのでカメラマイ
コン１１はカウンタに対応する角速度を切り替えて補正
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は振動検出システムに
関し、特に、たとえばカメラ等の光学機器に加わる１Ｈ
ｚないし１０Ｈｚ程度の比較的周波数の低い振動手ブレ
等の振動を検出してこれを像ぶれ防止の情報として像ブ
レ抑制を図る振動検出システムに関する。

【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。

【０００３】ここで、手振れを防ぐシステムについて簡
単に説明する。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
のレリーズ時点においてこのような手振れを起こしてい
ても像振れの無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。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為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。

【０００４】図８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，
４２ｙで示すカメラ縦ブレ及び横ブレに対しブレ補正が
行われる。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。

【０００５】図９は、図８のカメラの内部斜視図であ
る。４４はカメラ本体、５３は補正レンズ５２を５８
ｐ，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４
５ｐ，４５ｙの出力は後述する演算手段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。

【０００６】図１０は、演算手段４７ｐのブロック図で
ある。演算装置４７ｙも同様である。演算手段４７ｐは
一点鎖線にて囲まれるＤＣカットフィルタ４８ｐ、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４１４ｐ、積分手
段４１５ｐ、記憶手段２（４１６ｐ）、差動手段２（４
１７ｐ）、ＰＷＭデューティー変換手段４１８ｐで構成
される。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
て駆動されカメラに加わるブレ角速度の検出を開始す
る。

【０００７】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。

【０００８】このＤＣカットフィルタ４８ｐは０．１Ｈ
ｚ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様に成っている。しかしながら
この様に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秒近くかかってしまう問題があ
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）しておく事で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（０．１
Ｈｚ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様に
している。

【０００９】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／
Ｄ分解能にあわせて適宜増幅されると共にブレ角速度信
号に重畳する周波数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／Ｄ４１
０ｐ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為である。

【００１０】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。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為にカメラマイコン４１１
内において再度ＤＣカットを行う必要がある。

【００１１】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Ｄ
Ｃカットを行う。尚、この動作ではおおざっぱなＤＣカ
ットしか出来ない為に（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為）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４
１４ｐにより十分なＤＣカットを行っている。

【００１２】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
能に成っており、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４
１４ｐはメインスイッチオンから０．２秒経過した時に
は１０Ｈｚ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（ｓｗ１）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
を行う事が好ましくない場合もある。そこでその様な時
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スピードが１／６０と
なる事が判明し、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為に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（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）。
これにより時定数変更の時間を短縮でき、シャッタチャ
ンスを優先する事が出来る。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フィルタ４
１４ｐ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。

【００１３】積分手段４１５ｐはカメラのシャッタレリ
ーズボタン半押し（ｓｗ１）に応じて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。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為この補正を
行う必要がある。シャッタレリーズボタンの押し切り
（ｓｗ２）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
ない様に注意する必要がある。

【００１４】記憶手段２（４１６ｐ）及び差動手段２
（４１７ｐ）はこの対策の為に設けられている。記憶手
段２（４１６ｐ）はシャッタレリーズボタンの押し切り
（ｓｗ２）動作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４
１５ｐの信号と記憶手段２（４１６ｐ）の信号の差を求
める。その為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
に駆動される事が無くなる。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訳であるが、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為にはＰ
ＷＭ駆動が望ましい。

【００１５】そこでＰＷＭデューティ変更手段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（４１７ｐ）の目標値が２０４８の時にはデューテ
ィゼロ、４０９６の時にはデューティ１００としその間
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（温度やカメラの姿勢、バッテリ
の状態）によって細かく制御して精度良いブレ補正が行
われる様にする。

【００１６】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（ｓｗ
１）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。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４
１４ｐ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
にする事である。

【００１７】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。積分手段４１５
ｐ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４１４
ｐ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。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。

【００１８】以上演算手段47pについて説明した。ＤＣ
カットフィルタ４１４ｐ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成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（ｓｗ
１）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。

【００１９】又、積分手段もシャッタレリーズボタンの
半押し（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（ｓｗ２）より作動を開始する
構成にしても良い。この場合には記憶手段２（４１６
ｐ）及び作動手段２（４１７ｐ）は必要無くなる。

【００２０】又、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内に設けられてもよい。

【００２１】図１１は補正手段の正面図、図１２は図１
１の補正手段を矢印５１方向より見た図、図１３は図１
１の補正手段のＡ−Ａ断面図、図１４は補正手段の斜視
図である。

【００２２】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により撮像光学系の群を構成している。この
補正レンズ52は、支持枠５３に固定される。

【００２３】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）。

【００２４】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。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は自由
に移動できる（矢印５８ｐ，５８ｙ，５８ｒ）。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が掛けられている為に各々の方向（５８
ｐ，５８ｙ，５８ｒ）に弾性的に規制されている。

【００２５】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。
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，５１０ｙ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５１
０ｐ，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。

【００２６】図１５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
であり、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。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。活性層６２は
１．５５μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰであり、その上下に
１．３μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、更にこれ
らを挟む様に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為、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１０μｍ、活性層の厚さが０．１μｍの
時、発振しきい電流は０．８ｍＡとなる。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
えば右周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。しかしな
がら入力角速度をビート周波数の変化で検出している為
に問題点もある。それは回転方向の検出が出来ないこと
である。前述したように角速度変化により右回りのレー
ザー光と左回りのレーザー光の振動数に差が現れ、それ
がビート周波数になる。そして角速度が生じていない時
には右回りのレーザー光と左回りのレーザー光の振動数
に差が生じないのでビートは発生しない。この対策とし
て角速度の入力が無い状態でも常に一定のビート周波数
を発生させておくことで方向判別を行う方法が試みられ
ている。角速度がない時に一定のビート周波数ｆ₀ が発
生しているとすると、例えば右回りに角速度が入力する
とｆ₀ より高い周波数のビートが発生し、左回りに角速
度が入力するとｆ₀ より低い周波数のビートが発生する
のでこれにより角速度の方向を判別することが出来る。
そして静止時（角速度の入力がない時）にも所定のビー
トを発生させる方法としては右回り、或いは左回りのレ
ーザー光のみに損失を与えれば良い。

【００２７】図１６に示すようにレーザー光の光路中の
一部に非対称な形状のテーパー部６２ａを設けると、あ
る方向（例えば右周り）に周回するレーザー光に対して
損失が大きく、その反対方向に周回するレーザー光に対
しては損失を小さく出来る。したがって静止時において
も所定のビート周波数を発生させることが出来る。そし
てこのテーパー部６２ａによりレーザージャイロは角速
度の方向判別が可能になる。

【００２８】図１７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。

【００２９】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。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６６
ａの出力端子に接続され、半導体レーザーのカソード６
５は演算増幅器６６ａ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６６
ｃ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。抵抗６６ｄは演算増幅器６
６ａ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為の接地抵抗である。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。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。定電流駆動してその電圧
変化で角速度を求める方法に限らず、定電圧駆動して、
その電流変化で角速度を求めてもよい。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したレーザー
ジャイロを用いて振動検出を行いブレ補正を行う場合に
問題になるのはレーザージャイロのダイナミックレンジ
である。

【００３１】今迄説明してきたようにレーザージャイロ
は角速度出力をビート周波数で出力する。そのため例え
ばパンニング等のためにカメラを振り回した時等入力さ
れる角速度が大きすぎる場合には高いビート周波数が発
生し、カメラに搭載されるカウンタではカウント出来な
くなる場合も出てくる。

【００３２】そこで上記大きな角速度にも対応するよう
にビート周波数を設定した場合を考える。例えば大きな
角速度入力でも高いビート周波数が発生しない様に半導
体レーザーの大きさを決める。この場合上記大きな角速
度入力には対応することが出来る様になる。しかし角速
度が小さい場合には発生するビート周波数が低すぎるの
でカウンタでカウントする時間がかかり、応答性に問題
が出てくる。

【００３３】上述したコンパクトカメラ等のカメラの場
合においてはレーザージャイロは露光時のみ精度を要求
されるので大きな角速度入力に対しては考える必要はな
いと思われるが、実際には露光前にカメラを振りまわす
ことが有り、このような時にカウンタの能力不足等で角
速度情報が絶たれるとその後の演算に影響し、露光時に
十分なブレ補正が出来なくなる。

【００３４】この様にカメラのブレに関して、ブレ補正
を十分に行う為に微小な角速度も検出する必要がある反
面、パンニング等大きな角速度も検出する必要が有り、
レーザージャイロには広いダイナミックレンジが求めら
れている。

【００３５】そこで、本発明はレーザージャイロを用い
た振動検出システムのダイナミックレンジを広げること
を課題としている。

【００３６】

【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、光学機器と、前記光学機器の操作状態を
検出する操作状態検出手段と、前記光学機器の振動を検
出する振動検出手段と、前記振動検出手段の振動検出感
度を変更する感度切換手段とを備えた振動検出システム
であって、前記操作状態に応じて前記振動検出感度を変
更するようにしている。

【００３７】すなわち、本発明においては、半導体レー
ザーに与える電力を調節すること等でレーザージャイロ
の入力角速度に対するビート周波数の関係すなわち応答
感度が変化することに着目し、カメラの状態に応じて応
答感度を切り替えてレーザージャイロのダイナミックレ
ンジを拡大する。

【００３８】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）図１は、本発
明の振動検出システムの全体的ブロック図である。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。

【００３９】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。

【００４０】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有り、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
事が出来る。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】撮影者は撮影焦点距離を決定すると次にレ
リーズ手段１１３のレリーズボタンを半押しし、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ＡＦ駆動手段１１５を制御して測距情報を基に撮
影鏡筒の一部又は全部を駆動して撮影光学系の焦点調節
を行う。

【００４４】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
が手持ちなのか又は三脚や地面に固定されているかを判
断する。

【００４５】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、ブレ情報等今で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。

【００４６】レリーズ手段１１３のレリーズボタン押し
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。

【００４７】レーザージャイロの回路構成は図１７で説
明したものと基本的には変化無いが演算増幅器６６ｅの
出力はカウンタ１１６でカウントされ半導体レーザー６
１の発生ビート周波数を求めてカメラマイコン１１に出
力している。

【００４８】図１６で説明した構造の半導体レーザーで
は半導体レーザーに角速度が加わっていない状態でもビ
ート周波数は発生し、その周波数は半導体レーザーに与
える駆動電流又は駆動電圧の大きさで変化する。

【００４９】そこでカメラマイコン１１は半導体レーザ
ーへの駆動レベルを自在に変更することでビート周波数
を変えることが出来る。

【００５０】図２は、本発明の振動検出システムの部分
的ブロック図である。撮影者が被写体を狙っている時は
フレーミング変更やパンニングの可能性が高いので、大
きな角速度が発生し、その時高い周波数のビートが出力
するとカウンタ１１６がカウントできなくなるか又はカ
メラマイコン１１がカウンタのカウント値に対して対応
した角速度を与えられなくなる可能性がある。そのよう
な時にはカメラマイコン１１はレーザージャイロに与え
る駆動レベルを小さくする事で半導体レーザーの発生ビ
ート周波数を下げる。

【００５１】例えばカメラマイコン１１は駆動切換手段
１１７に駆動レベルの切換を指示し、演算増幅器６６ａ
に与える電位をＶ１にし、半導体レーザーに与える定電
流を５ｍＡにすると角速度の無い状態での半導体レーザ
ーの発生するビート周波数が２ＫＨｚ、１０ｄｅｇ／ｓ
の角速度が加わった時３ＫＨｚ、−１０ｄｅｇ／ｓの角
速度が加わった時１ＫＨｚになる。カメラのフレーミン
グ変更、パンニングの検出すべき大きさは±１０ｄｅｇ
／ｓなので、この範囲でビート周波数が１〜３ＫＨｚに
変化してもこの程度の周波数ならばカウンタ１１６は十
分カウントでき、カメラマイコン１１もそのカウント値
を角速度に変換できる。しかし露光時に実際に補正すべ
き角速度の分解能は０．１ｄｅｇ／ｓであり、上記感度
の場合この分解能でのビート周波数の変化は１０Ｈｚに
なってしまいカウンタで正確にカウントできない、又は
カウントの遅れが生ずる場合が出てくる。

【００５２】そこで露光時には駆動切換手段１１７に駆
動レベルの切換を指示し、演算増幅器６６ａに与える電
位をＶ２にし、半導体レーザーに与える定電流を５０ｍ
Ａにすると角速度が無い状態での半導体レーザの発生す
るビート周波数が２ＫＨｚ、１ｄｅｇ／ｓの角速度が加
わった時３ＫＨｚ、−１ｄｅｇ／ｓの角速度が加わった
時１ＫＨｚになる。

【００５３】この場合分解能０．１ｄｅｇ／ｓでのビー
ト周波数の変化は１００Ｈｚとなりカウンタ１１６で十
分カウント可能になる。

【００５４】尚、露光時は被写体を狙っている時の角速
度感度（入力角速度に対するビート周波数の関係）とは
角速度感度が異なってくるのでカメラマイコン１１はカ
ウンタに対応する角速度を切り替えて補正を行う。

【００５５】実際にはカメラの操作部材であるレリーズ
手段１１３からの露光指示信号ｓ２がカメラマイコン１
１に入力している時までは駆動切換手段１１７の信号Ｖ
１をあたえて角速度感度を低くし、レリーズ手段１１３
から露光指示信号ｓ２がカメラマイコン１１に入力した
時に駆動切換手段１１７の信号Ｖ２をあたえて角速度感
度を高くしている。

【００５６】図３は、カメラマイコン１１のレーザージ
ャイロの駆動指令フローチャートである。このフローは
カメラのメインスイッチオンでスタートし、メインスイ
ッチをオフするとレーザージャイロへの駆動指令はなく
なりレーザージャイロは振動検出を止める。又は、カメ
ラのレリーズボタン半押しでスタートし、レリーズボタ
ンの半押しを解除するとレーザージャイロへの駆動指令
はなくなりレーザージャイロは振動検出を止める。即ち
カメラの撮影準備操作に応じてこのフローはスタート
し、レーザージャイロは起動を始める。

【００５７】ステップ＃１００１では半導体レーザー６
１に駆動信号Ｖ１を与える。これにより例えば半導体レ
ーザー６１に５ｍＡの定電流を流し、半導体レーザー６
１は発振を始める。

【００５８】ステップ＃１００２ではレリーズボタン押
し切りｓ２が押され、露光指示がなされるまで待機す
る。即ちレリーズボタンの押し切りまでは半導体レーザ
ーに駆動信号Ｖ１を与えつづける。レリーズボタンの仕
切りｓ２が行われるとステップ＃１００３に進む。

【００５９】ステップ＃１００３では半導体レーザー６
１に駆動信号Ｖ２を与える。これにより例えば半導体レ
ーザー６１に５０ｍＡの定電流を流し、半導体レーザー
６１の角速度感度を変更する。これにより半導体レーザ
ーの入力角速度に対するビート周波数の関係すなわち角
速度感度が変化する。この時同時にカメラマイコン１１
はカウンタ１１６からのカウント値には対応する角速度
感度を変更し、上記半導体レーザーの角速度感度の変化
を補正する。

【００６０】ステップ＃１００４では露光が終了するま
で待機し、露光が終了するとステップ＃１００１に戻
る。即ち露光終了後は半導体レーザーの角速度感度を元
に戻す。

【００６１】以上の様に振動を検出する振動検出手段で
あるレーザージャイロを搭載する光学機器において、そ
の操作状態を検出する操作状態検出手段であるレリーズ
手段１１３からカメラマイコン１１に入力する信号に応
じて振動検出手段の振動検出感度を変更する感度切換手
段である駆動切換手段１１７を設け、感度切換手段は振
動検出手段の駆動電圧又は電流を変更する。操作状態検
出手段は光学機器が被写体を狙っている時、パンニング
時、画像記録時に応じて振動検出手段の感度を変更す
る。

【００６２】より詳細には振動検出手段はレーザー光の
ビート周波数の変化で振動角速度の変化を検出するレー
ザージャイロであって、感度切換手段はレーザージャイ
ロの入力角速度に対するビート周波数の関係を変更した
り、感度切換手段は操作状態検出手段の信号に応じてビ
ート周波数の計測様式を変更する。

【００６３】別の言い方をすればレーザー光のビート周
波数の変化で入力される振動角速度の変化を検出するレ
ーザージャイロにおいて入力角速度に対するビート周波
数の関係を変更するビート周波数変更手段である駆動切
換手段１１７を設けている。

【００６４】（第２の実施形態）図４は、第２の実施形
態の振動検出システムの部分的ブロック図である。第１
の実施形態の様に半導体レーザーの駆動レベルを変更す
ることで角速度感度を変更するのではなく、カウンタの
カウント様式を変更することで角速度感度を変更してい
る点が異なる。

【００６５】図４においては図２と異なり駆動切換手段
１１７が省かれており、代わりにカウンタ２１がカメラ
マイコン１１から指令によりカウント様式を変更できる
様に設定されている。

【００６６】カウンタ２１は公知の倍周波発生回路２１
ａを備えており、バッファ６６ｅからのビート周波数
を、その立ち上がり、立ち下がりを検出することで倍の
周波数に変換している。

【００６７】カメラマイコン１１はカウンタ２１に指示
を与え必要に応じてビート周波数のカウントか又は倍周
波発生回路からの倍のビート発明をカウントしてそのカ
ウント値をカメラマイコン１１に送っている。

【００６８】ここでカメラマイコンがカウンタ２１に倍
周波発生回路の出力をカウントする様に指示するのは露
光時の様に大きな角速度が生じず、且つ角速度検出精
度、応答性が求められる時である。

【００６９】又、露光時であっても流し撮り（パンニン
グ）の様に大きな角速度が生じている場合には倍周波発
生回路の信号ではなくビート周波数そのものをカウント
することでカウンタの能力不足（飽和）を補っている。

【００７０】図５は、カメラマイコン１１のレーザージ
ャイロの駆動指令フローチャートであり、このフローは
メインスイッチオンでスタートし、メインスイッチをオ
フするとレーザージャイロへの駆動指令はなくなりレー
ザージャイロは振動検出を止める。又はカメラのレリー
ズボタン半押しでスタートし、レリーズボタンの半押し
を解除するとレーザージャイロへの駆動指令はなくなり
レーザージャイロは振動検出を止める。

【００７１】即ちカメラの撮影準備操作に応じてこのフ
ローはスタートし、レーザージャイロは起動を始める。

【００７２】ステップ＃２００１では半導体レーザー６
１に駆動信号を与える。これにより例えば半導体レーザ
ー６１に定電流を流し、半導体レーザー６１は発振を始
める。

【００７３】ステップ＃２００２ではカメラマイコン１
１はカウンタ２１にビート周波数のカウントを指示し、
カウンタ２１はカウント値をカメラマイコンに出力し、
カメラマイコン１１はそのカウント値を角速度に変換す
る。

【００７４】ステップ＃２００３ではレリーズボタン押
し切りｓ２が押され、露光指示がなされるまでステップ
＃２００２に戻り待機する。即ちレリーズボタンの押し
切りまではカウンタ２１はビート周波数のカウントを続
ける。レリーズボタンの仕切りｓ２が行われるとステッ
プ＃２００４に進む。

【００７５】ステップ＃２００４ではカメラがパンニン
グを行っているか否か判断する。これはカメラマイコン
１１が検出する角速度が所定時間所定量を発生している
時にパンニングと判断している。そしてパンニングを行
っている時にはステップ＃２００５に進み、パンニング
を行っていない時にはステップ＃２００６に進む。

【００７６】ステップ＃２００５ではステップ＃２００
２と同様にカメラマイコン１１はカウンタ２１にビート
周波数のカウントを指示し、カウンタ２１はカウント値
をカメラマイコンに出力し、カメラマイコン１１はその
カウント値を角速度に変換する。

【００７７】ステップ＃２００６は露光時のステップで
あり、且つパンニングが行われていない時（被写体をし
っかり固定して撮影している時）のステップなので大き
な角速度は発生せず、精度よい角速度検出が出来るので
ビート周波数を倍周波発生回路で変換した信号をカウン
トしてそのカウント値をカメラマイコン１１に送りカメ
ラマイコンはその出力を元に角速度を求める。

【００７８】倍周波発生回路の出力をカウントしている
ので角速度感度は２倍になっており、カメラマイコン１
１はそれを考慮してカウント値に対する角速度の割り当
てを半分にすることで感度補正を行っている。

【００７９】ステップ＃２００７では露光が終了したか
否かを判断し、露光中ならばステップ＃２００４に戻り
露光が終了した時はステップ＃２００１に戻り、このフ
ローを繰り返す。

【００８０】以上説明したようにレーザー光のビート周
波数の変化で振動角速度の変化を検出するレーザージャ
イロにおいてレーザージャイロを搭載する機器の状態に
応じてビート周波数の計測様式を変更する事で振動検出
のダイナミックレンジを拡大している。

【００８１】（第３の実施形態）図６は、第３の実施形
態の振動検出システムの部分的ブロック図である。半導
体レーザー６１は加振手段であるステージ３１ａの上に
設置されている。

【００８２】ステージ３１ａ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内の励振指令から
交番電圧を与えられることでステージ３１ａ及び半導体
レーザー６１は軸３１ｄ周りに振動を始める。

【００８３】電極３１ｃはステージ３１ａの振動をモニ
ターし、カメラマイコン１１はこの信号を基にステージ
３１ａの駆動を制御することで精度よい加振を行ってい
る。

【００８４】半導体レーザー６１からのビート周波数も
演算増幅器６６ｅを通しカメラマイコン１１に入力され
る。

【００８５】ここでカメラマイコン１１はレリーズ手段
１１３からのレリーズボタン押し切り信号ｓ２に応じ
て、露光中はステージ３１ａ加振する。

【００８６】半導体レーザーを加振する理由を説明す
る。

【００８７】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。

【００８８】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、例えば右周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。

【００８９】この様に光路差が小さくなるとロックイン
と云う現象が生じビート周波数は発生しなくなる。

【００９０】即ち入力される角速度が小さいときには角
速度検出が出来なくなる。

【００９１】その解決として常に所定の角速度をステー
ジにより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。

【００９２】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。

【００９３】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様にしている。

【００９４】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
出来ないが、レーザージャイロをメカニカルに加振する
ことで０．２ｄｅｇ／ｓｅｃの角速度迄検出可能にな
る。

【００９５】これにより露光時の様に小さい角速度の検
出が必要な時であっても精度良く角速度の検出が可能に
なる。

【００９６】しかしながら常時ステージを加振している
と、それによる消費電力が大きくなるので露光時のみス
テージを加振する事で消費電力を抑え、且つ露光時の防
振精度を高めている。

【００９７】図７は、カメラマイコン１１のレーザージ
ャイロの駆動指令フローチャートであり、このフローは
カメラのメインスイッチオンでスタートし、メインスイ
ッチをオフするとレーザージャイロへの駆動指令はなく
なりレーザージャイロは振動検出を止める。又はカメラ
のレリーズボタン半押しでスタートし、レリーズボタン
の半押しを解除するとレーザージャイロへの駆動指令は
なくなりレーザージャイロは振動検出を止める。即ちカ
メラの撮影準備操作に応じてこのフローはスタートし、
レーザージャイロは起動を始める。

【００９８】ステップ＃３００１では半導体レーザー６
１に駆動信号を与える。これにより例えば半導体レーザ
ー６１に定電流を流し、半導体レーザー６１は発振を始
める。

【００９９】ステップ＃３００２ではカメラマイコン１
１はカウンタ１１６にビート周波数のカウントを指示
し、カウンタ２１はカウント値をカメラマイコンに出力
し、カメラマイコン１１はそのカウント値を角速度に変
換する。

【０１００】ステップ＃３００３ではレリーズボタン押
し切りｓ２が押され、露光指示がなされるまでステップ
＃３００２に戻り待機する。即ちレリーズボタンの押し
切りまではカウンタ２１はビート周波数のカウントを続
ける。レリーズボタンの仕切りｓ２が行われるとステッ
プ＃３００４に進む。

【０１０１】ステップ＃３００４ではステージ３１ａを
加振する。

【０１０２】ステップ＃３００５ではステップ＃３００
２と同様にカメラマイコン１１はカウンタ１１６にビー
ト周波数のカウントを指示し、カウンタ１１６はカウン
ト値をカメラマイコンに出力し、カメラマイコン１１は
そのカウント値を角速度に変換する。

【０１０３】ステップ＃３００６では露光が終了したか
否かを判断し、露光中ならばステップ＃３００５に戻
り、露光が終了した時はステップ＃３００７に進みステ
ージ31aの加振を停止した後、ステップ＃３００１に戻
り、このフローを繰り返す。

【０１０４】以上説明した様に振動を検出する振動検出
手段であるレーザージャイロと、振動検出手段に振動を
与える加振手段であるステージを搭載するカメラ等の光
学機器において、光学機器の状態たとえば露光を行って
いるか否かに応じて加振手段を制御する加振制御手段を
有し、光学機器が露光時用の画像記録状態の時に、加振
制御手段は振動検出手段に振動を与えることで角速度感
度を変更し、露光時には精度よい角速度検出を行い、被
写体を狙っている時、カメラを備えている時等露光以外
でカメラを使用している時には電力の消耗を防ぐように
している。

【０１０５】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、半導体レ
ーザーに与える電力を調節すること等でレーザージャイ
ロの入力角速度に対するビート周波数の関係（感度）が
変化することに着目し、カメラの状態に応じて感度を切
り替える構成にしてレーザージャイロのダイナミックレ
ンジを拡大できた。

【０１０６】具体的には、光学機器の操作状態を検出す
る操作状態検出手段の信号に応じて振動検出手段の振動
検出感度を変更する感度切換手段を設け感度切換手段は
振動検出手段の駆動電圧又は電流を変更しているので、
操作状態検出手段は光学機器が被写体を狙っている時、
パンニング時、画像記録時に応じて振動検出手段の感度
を変更し、高精度、広い検出範囲を確保できる。又、レ
ーザー光のビート周波数の変化で入力される振動角速度
の変化を検出するレーザージャイロにおいて入力角速度
に対するビート周波数の関係を変更するビート周波数変
更手段を設けて高精度化と広いダイナミックレンジを広
げている。又、光学機器の状態に応じて加振手段を制御
する加振制御手段を有し、光学機器が画像記録状態の時
に加振制御手段は振動検出手段に振動を与える様に加振
手段を駆動制御する事で高精度化と省電力を実現してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の振動検出システムの全体的ブロッ
ク図

【図２】実施形態１の振動検出システムの部分的ブロッ
ク図

【図３】実施形態１におけるカメラマイコン１１による
レーザージャイロの駆動指令のフローチャート

【図４】実施形態２の振動検出システムの部分的ブロッ
ク図

【図５】実施形態２におけるカメラマイコン１１による
レーザージャイロの駆動指令のフローチャート

【図６】実施形態３の振動検出システムの部分的ブロッ
ク図

【図７】実施形態３におけるカメラマイコン１１による
レーザージャイロの駆動指令のフローチャート

【図８】防振システムを有するカメラの外観図

【図９】図８のカメラの内部斜視図

【図１０】演算手段４７ｐのブロック図

【図１１】補正手段の正面図

【図１２】補正手段を図１１の矢印５１方向より見た図

【図１３】補正手段の図１１のＡ−Ａ断面図

【図１４】補正手段の斜視図

【図１５】レーザージャイロの模式的な斜視図

【図１６】非対称なテーパー部を有するリングレーザー
ジャイロの概念図

【図１７】リングレーザージャイロの駆動回路の回路図

【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 レリーズ手段 １１４ カメラメインスイッチ １１５ ＡＦ駆動手段

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学機器と、 前記光学機器の操作状態を検出する操作状態検出手段
   と、 前記光学機器の振動を検出する振動検出手段と、 前記振動検出手段の振動検出感度を変更する感度切換手
   段とを備えた振動検出システムであって、 前記操作状態に応じて前記振動検出感度を変更すること
   を特徴とする振動検出システム。
2. 【請求項２】 前記感度切換手段は、前記振動検出手段
   の駆動電圧又は電流を変更することで前記振動検出手段
   の振動検出感度を変更することを特徴とする請求項１記
   載の振動検出システム。
3. 【請求項３】 前記操作状態検出手段は、前記光学機器
   が被写体を狙っている時、パンニング時、又は画像記録
   時に応じて前記振動検出手段の感度を変更することを特
   徴とする請求項１記載の振動検出システム。
4. 【請求項４】 前記振動検出手段は、レーザー光のビー
   ト周波数の変化で振動角速度の変化を検出するレーザー
   ジャイロであり、 前記感度切換手段は、前記レーザージャイロの入力角速
   度に対する前記ビート周波数の関係を変更することを特
   徴とする請求項１記載の振動検出システム。
5. 【請求項５】 前記感度切換手段は、前記操作状態検出
   手段の信号に応じて前記ビート周波数の計測様式を変更
   することを特徴とする請求項４記載の振動検出システ
   ム。
6. 【請求項６】 前記レーザージャイロは、前記入力角速
   度に対する前記ビート周波数の関係を変更するビート周
   波数変更手段を備えることを特徴とする請求項４記載の
   振動検出システム。
7. 【請求項７】 前記振動検出手段に振動を与える加振手
   段と、 前記光学機器の状態に応じて前記加振手段を制御する加
   振制御手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の
   振動検出システム。
8. 【請求項８】 前記光学機器は、画像記録状態の時に前
   記加振制御手段が前記振動検出手段に振動を与える様に
   前記加振手段を駆動制御することを特徴とする請求項７
   記載の振動検出システム。