JP2003057706A - 像振れ補正装置を有するカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 像振れ補正装置に於いて防振効果を安定させ
る。 【解決手段】 振れを検出する角速度センサからの出力
はノイズ除去の為のローパスフィルタ、ＤＣカットの為
のハイパスフィルタ、増幅器を経てマイコンのＡ／Ｄ変
換器に入力され、Ａ／Ｄ変換された信号はスイッチ入力
手段のオンから次のオンまでのＳＷ間隔測定タイマーデ
計測された時間の長さによって誘電吸収安定時間タイマ
ーで設定された安定時間は処理に使われない。安定時間
後はＡ／Ｄ変換された信号はハイパスフィルタ、積分器
を経て角変位信号となる。そしてこの様に補正レンズの
位置を検知する位置センサの出力が逆極性で加算されて
フィードバック演算されその信号がマイコンの出力ポー
トよりコイルドライバへＰＷＭとして出力されコイルド
ライバによって補正レンズが駆動され像振れを打ち消
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振れ検出手段に加
わる振れの状態を検出する振れ検出手段と、該振れ検出
手段の出力に応答して像振れを補正する為の像振れ補正
手段とを備えた像振れ補正装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カメラを初めとする光学系の
振れ補正、つまり手振れなどによる振動を抑制して像安
定を行う為の装置が提案されている。これは一般に、振
動を検知するセンサと、そのセンサからの信号に応じて
像の振れが生じないよう補正を加える補正系から構成さ
れる。

【０００３】図５は光学的に像振れ補正を行う装置の一
例を示した斜視図である。

【０００４】この像振れ補正装置は、像振れ補正用のレ
ンズを光軸に直交する平面内において矢印ｐ（ピッ
チ），ｙ（ヨー）方向に動かすことにより、像振れを補
正するものである。

【０００５】図５において、補正レンズ９００を保持す
るレンズ保持枠９０１は、すべり軸受９０２ｐを介して
ピッチスライド軸９０３ｐ上を摺動できるようになって
いる。また、ピッチスライド軸９０３ｐは中間アーム９
０４に取付けられている。中間アーム９０４は、すべり
軸受９０２ｙを介してヨースライド軸９０３ｙ上を摺動
する。そして、ヨースライド軸９０３ｙはヨー軸保持台
９２１に固着され、該保持台９２１は固定枠９０６に固
着される。

【０００６】以上の機構にてレンズ保持枠９０１、つま
り補正レンズ９００は中間アーム９０４に対してピッチ
方向に摺動可能となり、中間アーム９０４は固定枠９０
６に対してヨー方向に摺動可能となるので、レンズ保持
枠９０１は固定枠９０６に対してピッチ，ヨー何れの方
向に対しても移動可能となる。

【０００７】以後はｐ，ｙ方向とも同様な構成の為、ｐ
方向のみ説明し、ｙ方向についてはその説明を省略す
る。

【０００８】レンズ保持枠９０１の駆動力発生機構につ
いて説明する。

【０００９】レンズ保持枠９０１にはコイル９０５ｐが
取付けられていて、固定枠９０６にはヨーク９０７ｐと
永久磁石９０８ｐで構成される磁気回路が固定されてい
る。従って、コイル９０５ｐに通電することにより、レ
ンズ保持枠９０１はピッチ方向に駆動される。

【００１０】次に、レンズ保持枠の変位検出機構につい
て説明する。

【００１１】レンズ保持枠９０１に設けられた穴９０９
ｐにスリット９１０ｐ，集光レンズ９１１ｐ，赤外発光
ダイオード（ＩＲＥＤ）９１２ｐが設けられている。そ
して、前記ＩＲＥＤ９１２ｐと対向した固定枠９０６上
には受光器（ＰＳＤ）９１３ｐが設置されている。

【００１２】前記ＩＲＥＤ９１２ｐから投光された近赤
外光が、スリット９１０ｐを通過してＰＳＤ９１３ｐに
投射され、ＰＳＤ９１３ｐがその光の位置に応じた信号
を出力することにより、レンズ保持枠９０１の変位を検
出することができる。ここで、ＰＳＤ９１３ｐの出力を
増幅器９１４ｐで増幅し、駆動回路９１５ｐを通してコ
イル９０５ｐに入力すると、レンズ保持枠９０１が駆動
されてＰＳＤ９１３ｐの出力が変化する。これは実線で
示す閉じた系になり、ＰＳＤ９１３ｐの出力がゼロにな
る点（中立点）で安定する。この様な系に振れ量に値す
る振れセンサ９１６ｐの出力が加算されると、レンズ保
持枠９０１は振れ量を中立点として極めて精度よく追従
していき、像振れを補正するようにレンズ保持枠９０１
（補正レンズ９００）が駆動される。

【００１３】このようなシステムを用い、像振れ補正を
行うのであるが、像振れ補正を行っていない場合は、レ
ンズ保持枠９０１等の像振れ補正系を電気的あるいは機
械的に所定位置に固定（ロック）しておく必要がある。
それは、例えばカメラの持ち運びを考えると、ロックさ
れていなければ、該像振れ補正系を光軸に対して垂直な
面内での移動を抑制する力はなく、持ち運びによる振動
で不用意に揺動し、周辺の他部材との衝突による音の発
生、さらには衝撃による像振れ補正系の損傷，破壊とい
うことが起こり得るからである。

【００１４】従来、このようなロック機構は電気的また
は機械的に行う方法等が提案されている。電気的に行う
方法は、例えば一定の信号を入力して定位置になるよう
に駆動させるというものであるが、省電力の観点から、
この様な電気的な方法よりも図５に示す様に機械的にロ
ックする方法が主流となっている。つまり、図５では９
２１がロック手段に相当し、その凸部９１８を矢印方向
へ吸着することによりこれがレンズ保持枠９１０に形成
された凹部９１７に嵌合し、ロック状態となる。一方、
上記の吸着状態を解除することにより、前記凸部９１８
が前記凹部９１７より外れ、ロック解除状態（防振制御
が可能な状態）になる。

【００１５】図５では振れセンサ９１６ｐの信号処理系
を簡略化して説明したが、具体的な信号処理系の一例を
図６に示す。

【００１６】振れセンサ９１６ｐに相当する角速度セン
サ９５１からの出力は信号処理回路９５２に入力され
る。この信号処理回路９５２内においては、まずローパ
スフィルタ（低周波数帯域通過手段）ＬＰＦによりノイ
ズ除去が為され、次にハイパスフィルタ（高周波数帯域
通過手段）ＨＰＦによってＤＣカットが為され、更に増
幅，ローパスフィルタＡＭＰ＆ＬＰＦの処理が二度為さ
れる。そして、マイコン９５３内に取り込まれ、Ａ／Ｄ
変換される。

【００１７】像振れ補正動作を行わないときは、省電の
ため、前記角速度センサ９５１及び信号処理回路９５２
内の増幅器の電源は切るのであるが、その制御はスイッ
チング回路９５４をマイコン９５３の出力ポートで制御
することにより行う。

【００１８】また、ＰＳＤ９５５（図５のＰＳＤ９１３
ｐに相当）からの信号もローパスフィルタ９５６を介し
てマイコン９５３内に取り込まれ、同様にＡ／Ｄ変換さ
れる。そして、マイコン９５３内にて上記の振れ出力と
ＰＳＤ出力によるフィードバック演算が行われ、コイル
ドライバ９５７（図５の駆動回路９１５ｐに相当）にＰ
ＷＭ出力が為され、コイル９５８（図５のコイル９０５
ｐに相当）により補正レンズが駆動されて像振れ補正が
行われることになる。

【００１９】上記信号処理回路９５２内で使用している
ハイパスフィルタＨＰＦは、かなり大きい時定数にしな
ければならないが、その為には容量の大きいセラミック
コンデンサを使用しなければならない。しかし、容量の
大きいセラミックコンデンサは大きさが大きい為、なる
べく小さい像振れ補正装置を作ろうとするとスペース上
の問題点が発生する。そこで、図６に示す様にタンタル
コンデンサＣ４，Ｃ５を使用することによって上記問題
を解決している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、角速度
センサ９５１の出力電圧ＶOUT と基準電圧ＶREF との
差、つまりオフセット電圧が大きいと、該角速度センサ
９５１及び信号処理回路９５２に電源を投入した直後に
タンタルコンデンサＣ４，Ｃ５に誘電吸収という現象が
発生し、ハイパスフィルタＨＰＦの出力が大きく変動し
てしまう。

【００２１】誘電吸収について具体的に説明すると、一
般に実用化されているコンデンサは誘電吸収特性という
内部因子を持っており、図６のハイパスフィルタＨＰＦ
のコンデンサ部分は図７のような抵抗Ｒ１１とコンデン
サＣ８が並列に加わった等価回路で表される。

【００２２】そこで、電源が投入されると同時に時定数
を低くし急速にコンデンサＣ７を充電するために一定時
間ＳＷ0をオンして直ちにコンデンサＣ７を充電する
が、コンデンサＣ８はＣ７より遅れて充電されるので、
コンデンサＣ７から抵抗Ｒ１１，コンデンサＣ８に電流
が流れてしまう。オフセット電圧が大きいとこの電流も
大きくなるので、ＳＷ0をオフしたときのハイパスフィ
ルタＨＰＦの出力が図８のように変動してしまう。

【００２３】この様な現象が発生すると、電源投入直後
は画像が変動してしまい、この際に撮影を行うと悪影響
を及ぼす。また連続して複数回電源のオンオフを繰り返
すことでコンデンサＣ８が徐々に充電されるので影響が
少なくなる。従って、上記変動が収まるまで撮影者自身
がレリーズタイミングを遅らせたりして撮影の開始タイ
ミングをずらしたり、複数回レリーズボタンを押すこと
等で電源を複数回投入する必要がある。しかし、これら
は撮影者自身の判断で行われるので完全ではない。また
特開平０９−０３３９７３号公報で提案されているよう
に電圧の変動量を予測して補正する方法も提案されてい
るが、複雑なアルゴリズムになり、能力の低い演算素子
では負荷が重くなってしまう。

【００２４】本発明の目的は、防振動作の立ち上がり特
性のばらつきの影響を低減させることのできる像振れ補
正装置を有するカメラを提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１〜３記載の本発明は、手振れ等の振れを
検出する振れ検出手段と該振れ検出手段に電源を投入し
て作動させるスイッチ入力手段、該スイッチ入力手段の
入力間隔を計時する計時手段を有し、前記計時手段の結
果に応じて前記振れ検出手段の電源投入直後の出力安定
時間を変更して、前記振れ検出手段の出力変動を低減す
るようにしている。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施例に基
づいて詳細に説明する。

【００２７】図１は本発明の実施の第１の形態における
像振れ補正装置の回路構成を示すブロック図である。

【００２８】振れを検出する角速度センサ１からの出力
は、ノイズ除去の為のローパスフィルタ２，ＤＣカット
の為のハイパスフィルタ３，増幅器４を経てマイコン５
のＡ／Ｄ変換器６に入力される。このＡ／Ｄ変換器６に
よってＡ／Ｄ変換された信号は、スイッチ入力手段１５
のオンから次のオンまでの、ＳＷ間隔測定タイマー８で
計測された時間の長さによって誘電吸収安定時間タイマ
ー７で設定された安定時間は処理に使われない。安定時
間後は前記Ａ／Ｄ変換器６によってＡ／Ｄ変換された信
号は、ハイパスフィルタ９，積分器１０を経て角変位信
号となる。そして、この様に補正レンズの位置を検知す
る位置センサ１４の出力（増幅器１３及びＡ／Ｄ変換器
１１を介する）が逆極性で加算されてフィードバック演
算され、その信号がマイコン５の出力ポートよりコイル
ドライバ１２へＰＷＭとして出力され、コイルドライバ
１２によって補正レンズが駆動され、像振れを打ち消す
ことになる。

【００２９】図２は、図１のマイコン５内での具体的な
処理動作を示したフローチャートである。

【００３０】像振れ補正動作は一定周期毎の割込み処理
によって行われる。割込みが発生すると、マイコン５は
図２のステップ＃１からの動作を開始する。

【００３１】［ステップ＃１］ 角速度センサ１の出力
をＡ／Ｄ変換し、その結果をＲＡＭにあらかじめ定義さ
れたAD＿DATAに格納する。

【００３２】［ステップ＃２］ 像振れ補正開始の指示
が為されたか否かを判別し、指示が為されていればステ
ップ＃３へ進み、指示が為されていなければステップ＃
１７へ進む。ここでは像振れ補正開始の指示が為されて
おり、ステップ＃３へ進むものとする。

【００３３】［ステップ＃３］ 補正レンズのロックを
解除する。これは、例えば図５にて説明した様にして行
う。

【００３４】［ステップ＃４］ 角速度センサ１及びア
ナログ信号処理系へ給電する。

【００３５】［ステップ＃５］ ＳＷ間隔測定タイマー
８がスタートしているか否かを判定する。不図示の電源
ＳＷがオンすることで、システム全体の電源が通電さ
れ、スイッチ入力手段１５がオンすることで初めて割り
込みが発生する場合だけＳＷ間隔測定タイマー８の停止
が判定される。ＳＷ間隔測定タイマー８が停止していな
ければステップ＃８へ進み、停止していればステップ＃
６へ進む。図２には明記していないが図４のようにＳＷ
間隔測定タイマー８はスイッチ入力手段１５がオフされ
ることでリセットされ、誘電吸収安定時間タイマー７は
スイッチ入力手段１５がオンされることでリセットされ
る。各々のタイマーは停止はしない。つまりシステム電
源が投入された最初の割り込みだとステップ＃６へ進
む。

【００３６】［ステップ＃６］ 誘電吸収が十分安定す
るための図９で表される充電時間Ｔ0を誘電吸収安定時
間タイマー７で安定待ちするブロックになる。構成はス
テップ＃２１で誘電吸収安定時間タイマー７をスタート
させステップ＃２２でＴ0時間経過したかを判定する。
経過していない場合は割り込み処理は終了する。

【００３７】［ステップ＃７］ ＳＷ間隔測定タイマー
８をスタートさせる。

【００３８】［ステップ＃８］ 図３を使い後で説明す
る。

【００３９】［ステップ＃１１］ ハイパスフィルタ演
算を行う。

【００４０】［ステップ＃１２］ 積分演算をし、像振
れの角変位出力を求める(BURE ＿DATA)。

【００４１】［ステップ＃１３］ 補正レンズの位置を
検知する位置センサ１４の出力を取り込み、Ａ／Ｄ変換
する（PSD ＿DATA ）。

【００４２】［ステップ＃１４］ フィードバック演算
〔（BURE＿DATA） −(PSD-DATA)〕を行う。

【００４３】［ステップ＃１５］ 安定な制御系にする
為に位相補償演算を行う。

【００４４】［ステップ＃１６］ コイルドライバ１２
へＰＷＭ出力を行う。

【００４５】［ステップ＃１７］ 補正レンズのロック
動作を行う。これは、例えば図５にて説明した様にして
行う。

【００４６】［ステップ＃１８］ 角速度センサ１及び
アナログ信号処理系への給電を停止する。

【００４７】［ステップ＃１９］ ＳＷ間隔測定タイマ
ー８が所定時間経過したかどうかを判定する。所定時間
以上経過していると図７のＣ８が自己放電して全く充電
されていない状態に近いと考えられる。このときは安定
時間ｔを長くとるためステップ＃２０に進む。所定時間
未満だとＣ８には自己放電量が少なく充電されていると
考えられるので、短い安定時間ｔのステップ＃２１に進
む。

【００４８】［ステップ＃２０］ 誘電吸収安定時間タ
イマー７が誘電吸収が十分安定するための充電時間Ｔ1
以上ならステップ＃１１に進み、Ｔ1未満なら割り込み
処理は終了する。ここではＴ1＝Ｔ2とする。

【００４９】［ステップ＃２１］ 誘電吸収安定時間タ
イマー７が誘電吸収が十分安定するための充電時間Ｔ2
以上ならステップ＃１１に進み、Ｔ2未満なら割り込み
処理は終了する。ここではＴ2＜Ｔ1＝Ｔ0の関係にな
る。

【００５０】図４はスイッチの間隔と安定時間ｔを表し
た図である。ＴＳＷxはＳＷ間隔測定タイマー８で測定
された時間である。ＴＳＷxの長さによって安定時間ｔ
の長さはかわる。

【００５１】以上によれば、オフセット電圧の大きい振
れセンサが取り付けられても、撮影者が意識的にＳＷを
オンオフすることなくシステムが誘電吸収の安定時間を
持ち、像振れ補正を適正に行う防振動作が可能となる。

【００５２】本発明は、これら実施の形態の構成に限定
されるものではなく、請求項で示した機能、又は実施の
形態がもつ機能が達成できる構成であればどのようなも
のであってもよいことは言うまでもない。

【００５３】本発明は、振れ検出手段として、角速度セ
ンサを用いた例を示しているが、角加速度センサ，加速
度センサ，速度センサ，角変位センサ，変位センサ等、
振れが検出できるものであればどのようなものであって
も良い。

【００５４】本発明は、振れ検出手段と像振れ補正手段
は、互いに装着可能な複数の装置、例えばカメラとそれ
に装着可能な交換レンズにそれぞれわけて設けることも
可能である。

【００５５】本発明は、クレームまたは実施の形態の各
構成または一部の構成が別個の装置に設けられていても
よい。例えば、振れ検出手段がカメラ本体に、像振れ補
正手段が前記カメラに装着されるレンズ鏡筒に、それら
を制御する制御装手段中間アダプタに設けられていても
よい。

【００５６】本発明は、像振れ補正手段として、光軸に
垂直な面内で光学部材を動かすシフト光学系や可変頂角
プリズム等の光束変更手段や、光軸に垂直な面内で撮影
面を動かすもの等、像振れが補正できるものであればど
のようなものであってもよい。

【００５７】また、本発明は、一眼レフカメラ，レンズ
シャッタカメラ，ビデオカメラ等のカメラに適用した場
合を述べているが、その他の光学機器や他の装置、更に
は構成ユニットとしても適用することができるものであ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一律の誘電吸収の安定時間を取っているわけではなく振
れ検出手段への電源投入間隔が所定時間経過後までは、
安定時間を短くするようにしている。

【００５９】よってカメラの連写のような場合ではタイ
ムラグの少ないストレスの少ない操作系が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の第１の形態に係る回路のブロ
ック図である

【図２】 本発明の実施の第１の形態に係る動作を示す
フローチャートである

【図３】 本発明の実施の第１の形態に係る動作を示す
フローチャートである

【図４】 本発明の実施の第１の形態に係る動作を示す
タイミングチャートである。

【図５】 従来の防振機能を備えたコンパクトカメラの
構成を示す斜視図である。

【図６】 従来の防振機能を備えたコンパクトカメラの
具体的な信号処理系の一例である。

【図７】 ハイパスフィルタのコンデンサの等価回路を
示す回路図である。

【図８】 充電時間が短い場合の誘電吸収の影響を示す
図である。

【図９】 充電時間が長い場合の誘電吸収の影響を受け
ないことを示す図である。

【符号の説明】

１ 角速度センサ ２ ローパスフィルタ ３ ハイパスフィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 手振れ等の振れを検出する振れ検出手段
   と該振れ検出手段に電源を投入して作動させるスイッチ
   入力手段、該スイッチ入力手段の入力間隔を計時する計
   時手段を有し、前記計時手段の結果に応じて前記振れ検
   出手段のへの電源投入直後の出力安定時間を変更するこ
   とを特徴とする像振れ補正装置を有するカメラ。
2. 【請求項２】 該振れ検出手段に電源を投入して作動さ
   せるスイッチ入力手段はカメラのレリーズ手段であるこ
   とを特徴とする請求項１の像振れ補正装置を有するカメ
   ラ。
3. 【請求項３】 手振れ等の振れを検出する振れ検出手段
   と該振れ検出手段に電源を投入して作動させるスイッチ
   入力手段、該スイッチ入力手段の入力間隔を計時する計
   時手段を有し、前記計時手段の結果に応じて前記振れ検
   出手段のへの電源投入直後の出力安定時間を変更するこ
   とを特徴とする像振れ補正装置を有する光学機器。