JP2006178192A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度センサによる手ブレ検出を性能を落とさず，設計時間の短縮化，低コスト化を図ること。
【解決手段】手ブレ補正用に設けらている加速度センサの配置をユニット化，または，撮像装置の構成要素自体に加速度センサを配してユニット化することにより，製品によらずセンサ出力を一定に保つようにする。
【選択図】図６

Description

本発明は，カメラ，ビデオカメラ等の撮像装置に組み込まれるブレ検出用のセンサの配置に関するものである。

近年のカメラ，ビデオカメラでは，ピント，露出等の設定作業が自動化されている。さらに、撮影時に生じる手ブレを補正する機能も搭載され，撮影者の撮影ミスが，非常に起こりにくくなっている。
ここで手ブレ補正の方法について簡単に説明する。
撮影者がカメラ，ビデオカメラを撮影する際に生じる手ブレは，通常，周波数が１〜２０Ｈｚの程度の振動である。この手ブレが撮影時に生じている場合に，像ブレの無い映像を撮るために，センサによって手ブレ振動を検出して，その振動を電気信号に変換しこれを用いて，補正レンズを駆動し，または撮像素子によって得られた画像を変位させることで補正する方法が開示されている。

この手ブレ振動の検出は，角速度，加速度，角加速度，角変位（傾き）などを検出する振動検出手段と，この検出結果を演算処理する演算手段とをカメラ，ビデオカメラなどの光学機器に搭載することによって実現している。そして、この検出情報に基づいて撮影光束を偏向させる光学的補正ユニットを駆動，または，撮像素子によって得られた画像を電子的補正ユニットで駆動することにより像ブレ補正をおこなう。

ここで、特許文献１には、一対の加速度センサを設けて，その２つの加速度センサ出力の差分を算出し，この算出結果に基づきこれらのセンサを結ぶ線に直交する方向の角加速度を検出可能な振れ検出手段を備えたカメラが開示されている。

図１１は加速度センサの配置を示している。今、対のセンサ間の距離がＬ，対の１軸加速度センサＳ１１，Ｓ１２の加速度出力がａ１，ａ２であるとする。これらを以下の数式１に代入することにより、角加速度βが求められる。

この方法を応用して、直交する２軸の加速度を同時に検出できる２軸加速度センサを対にして配置し，これらのセンサの出力の差分を求めることにより、対のセンサに平行する軸と直交する軸との２方向の角加速度を同時に算出できるようにしたカメラが提案されている。
これらの検出信号を基にカメラ、ビデオカメラの縦回転方向（ピッチ）と横回転方向（ヨー）の回転振動を求めることができる。
特開２００２−４９０６７号公報

上述のように、加速度センサを用いた手ブレを検出する場合、向かい合う一対の加速度センサの出力の差分をとり、これに所定の信号処理を施すことにより、一つの回転方向の補正量（角度）を決定する。

しかしながら，上述の数式１からもわかるように，出力の大きさは、対の加速度センサの間隔Ｌに比例するため，高い感度を得るためには，間隔Ｌをできるだけ大きく設定する必要がある。
これは，手ブレ検出用のセンサとして角速度センサを用いた場合には，考慮する必要がない事項であり，加速度センサ特有のものである。
そこで，手ブレ検出用のセンサとして加速度センサを用いた場合の、問題点およびその解決手段について説明する。

近年，デジタルビデオカメラの小型化，多品種化が進んでおり、１つ目の問題点として，高い感度を得るために該距離Ｌを大きく設定すると，撮像装置の外装，該撮像装置内に組み込まれる機器の配置スペースなどが制限され、設計の自由度を損なうおそれがある。

さらに、２つ目の問題点として，間隔Ｌの大小に応じて，センサ出力が変動するため，信号の増幅率の変更，回路，ファームウェアなどの設計変更などが、新製品開発の度に必要とされる。

そのため，開発者，設計者の負担，開発時間・コストが増大し，加速度センサを用いたブレ補正システムの開発・設計を妨げるおそれがある。

上記課題を解決するために、本願発明は、一つの観点として、被写体像を結像させる撮影光学系を備えた撮像装置であって、第１の加速度センサと、この第１の加速度センサと対をなす第２の加速度センサと、第１及び第２の加速度センサを連結する連結部材と、該撮像装置に組み込まれるユニットとを有し、第１の加速度センサ、第２の加速度センサ及び連結部材のうち少なくとも連結部材がユニットに取り付けられることを特徴とする。

また、本願発明は、別の観点として、被写体像を結像させる撮影光学系を備えた撮像装置であって、第１の加速度センサと、この第１の加速度センサと対をなす第２の加速度センサと、第１及び第２の加速度センサを連結する連結部材とを有し、連結部材は、該撮像装置に組み込まれるユニットであり、第１及び第２の加速度センサはそれぞれ、ユニットの一端及び他端に取り付けられることを特徴とする。

本願発明によれば、第１及び第２の加速度センサをユニット化できるため、センサ出力を撮像装置に依らず一定にすることができる。これにより新製品開発のたびに回路等のアンプ増幅率や，ファームウェア等の変更の必要がなくなり，設計者の負担の軽減，コストダウン，開発・設計時間の短縮化などを図ることができる。

以下，図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

図１は本発明の実施例であるビデオカメラ（撮像装置）の概略ブロック図であり、図２は、本実施例の加速度センサの検出方向を示した図であり、図３は、加速度センサが装着された本実施例のビデオカメラの斜視図であり、図４は、加速度センサの配置を図示しており、図５は、加速度センサからの出力信号を処理する処理回路の図であり、図６は、ユニット化されたセンサの斜視図である。

図１において、１はレンズなどを含む撮像光学系であり，２は撮影光学系１によって形成される被写体像が結像し、これを電気信号に変換して出力する撮像素子（例えば、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ）である。３は撮像素子２からの電気信号に対して信号増幅、色信号の復調などの所定の信号処理を施す信号処理部であり，４は信号処理部３から出力された映像信号を記録する記録部４である。

Ｓ１は手ブレ検出用の第１の加速度センサであり、Ｓ２は手ブレ検出用の第２の加速度センサである。
５は、第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２から出力される信号を演算処理するブレ演算部であり,６はブレ演算部５からの出力信号に応じて手ブレ補正をおこなうブレ補正部である。
７は、ブレ補正部６などに駆動電力を付与する電源である。
第１及び第２の加速度センサＳ１及びＳ２は、図２に示すように、互いに直交する２軸（x軸及びＹｙ軸）方向の加速度を同時に検出できる２次元加速度センサであり、図３に示すように、ビデオカメラの光軸１０１上に所定の距離を隔てて配置されている。すなわち、第１及び第２の加速度センサＳ１及びＳ２の検出方向は、ビデオカメラの光軸１０１に直交する矢印１００ｐ方向（縦方向）及び矢印１００ｙ方向（横方向）の２方向になる。

ここで、第１及び第２の加速度センサＳ１及びＳ２の間隔は、この間隔の大小に応じて精度が変動するため、補正したい手ブレの最小周波数，振動角度，重力加速度，センサのノイズ密度などを用いた公知の計算式から算出した値（以下、「下限値」という）Ｌ以上の長さに設定する必要がある。

そこで、図６に示すように、本実施例では、下限値Ｌ以上の寸法を有する連結部材２１の一端及び他端にそれぞれ、互いに平行な２平面（第１及び第２の面）を有する第１及び第２の平面部材Ｂ１、Ｂ２を取り付けるとともに、これらの２平面に第１及び第２の加速度センサＳ１及びＳ２を固定している。なお、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２、第１及び第２の平面部材Ｂ１、Ｂ２、連結部材２１により、センサユニットが構成される。

本実施例の第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２は、図４に示すように検出方向が互いに平行となる仮想平面上に配置され，互いに直交する２方向の加速度ｘ，ｙの加速度を検出し，それぞれの検出方向が互いに逆向きになるように設置することから，回転時の出力の正負も逆になる。このため、図５の加算要素１２ｐ，１２ｙにより，加算値を求めて，差分加速度を求めることができる。したがって，ブレ補正部６で対の第１及び第２の加速度センサの各々の出力（ ｘ１， ｙ１ ）， （ ｘ２， ｙ２ ）を演算することにより，ビデオカメラの光軸１０１に対する縦方向のふれ角度（ピッチ）と横方向のふれ角度（ヨー）の角加速度とを求めることができる。
あるいは，上記の演算において，第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２の検出方向を互いに同じ向きに設定して，加算要素１２ｐ，１２ｙにより，減算値を求めて角加速度を得ても良い。

このように，第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２の出力の差分に基づき、角加速度を求めているため，第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２の間隔Ｌが大きいほど検出感度が上がり，角加速度の検出精度を向上させることができる。

得られた差分加速度は，図５に示す、積分要素１３ｐ，１３ｙにおいて積分され、角速度に変換されるとともに，これに基づき生成された補正信号により、手ブレを打ち消すように補正レンズを駆動したり，撮像素子２から出力される画像信号を電子的に駆動，或いは撮像された画像の一部を選択的に切り出すことによって，像ブレを抑制することができる。
また，上述の補正信号を図示しない積分要素などを用いて積分して角変位量に変換し．その変位状態を用いて像ブレを抑制しても良い．
なお、図６のセンサユニットは、光軸直交方向視において、コの字状に形成されているが、Ｕ字状、Ｉ字状,Ｈ字状，Ｎ字状など，第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２が取り付けらられる平面部材１及び２の取付面が，互いに平行となれば、どのような形であってもよい。

次に、図７を参照してセンサユニットの装着方法について説明する。ここで、図７はセンサユニットをビデオカメラに取り付けた状態を図示したビデオカメラの光軸方向を含む断面図である。
図７に示すように、本実施例では、センサユニットをレンズ１及び撮像素子２を有する光学ユニット２４（ユニット）に装着している。

このように本実施例では、精度上問題のない間隔を隔てて配置された２つの加速度センサを有するセンサユニットを、光学ユニット２４に固定することにより、ビデオカメラへ組み込むようにしている。これにより、２つの加速度センサの間隔のバラつきによって出力や感度に違いが生じるのを防止し，新製品ごとに回路やファームウェアの検討をする必要がなくなるため、コストの削減、製造時間の短縮化などをはかることができる。
なお、本実施例では、センサユニットが取り付けられる光学ユニットをレンズ１及び撮像素子２により構成したが、レンズ１、撮像素子２、信号処理部３、記録部４、電源７及びカメラ外装８のうち少なくとも一つを含むように構成してもよい。

図８乃至図１０を用いて、本発明の実施例２について説明する。ここで、図８は本実施例のビデオカメラ（撮像装置）の概略ブロック図である。

本実施例は、実施例１と異なり，ビデオカメラに組み込まれる記録部（ユニット）を連結部材として使用している。すなわち、実施例１では、連結部材とビデオカメラに組み込まれるユニットとを別部材により構成しているが、本実施例では該ユニットを連結部材として使用している。

なお、実施例１と同一の構成要素については、同一符号を付して説明を省略する。また、手ブレ検出・補正動作については、実施例１と同様であるため、詳細な説明を省略する。
手ブレ検出用の第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２はそれぞれ，平面部材Ｂ１，Ｂ２に固定されており、この平面部材Ｂ１、Ｂ２はそれぞれ、記録部４の一端及び他端に取り付けられている。

なお，第１及び第２の加速度センサＳ１，Ｓ２を固定する平面部材Ｂ１，Ｂ２は，ビデオカメラの構成要素である記録部４に機械的に連結されており，これらの要素間において信号のやり取りは行われていない。

本実施例の第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２は、実施例１と同様に、互いに直交するｘ軸及びｙ軸方向の加速度を検出することができる（図２参照）。

次に、図９を参照して、記録部４の第１の具体例について説明する。図９は、記録部４としてのテープ・メカデッキ２２の断面図である。ここで、テープ・メカデッキとは、記録媒体である記録用テープをローディング，再生・記録に関するヘッド，モータなどを搭載しているビデオカメラ内のコンポーネントの一つである。

そして、連結部材としての役割をも有するテープ・メカデッキ２２の一端及び他端にそれぞれ、平面部材Ｂ１、Ｂ２を介して、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２を取り付けている。なお、実施例１と同様に、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２はそれぞれ、互いに平行な取り付け面を有する平面部材Ｂ１、Ｂ２に固定されており、光軸１０１上に並んで配置されている。

次に、図１０を参照して、記録部の第２の具体例について説明する。図１０は、記録部４としてのＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）の記録・再生をおこなうコンポーネント部（ユニット）の断面図である。

この場合、コンポーネント部２５の一端及び他端にそれぞれ、平面部材Ｂ１、Ｂ２を介して、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２を取り付けている。なお、実施例１と同様に、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２はそれぞれ、互いに平行な取り付け面を有する平面部材Ｂ１、Ｂ２に固定されており、光軸１０１上に並んで配置されている。

このように本実施例では、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２を連結する連結部材として、テープ・メカデッキ２２及びＤＶＤの記録・再生をおこなうコンポーネント部２５を用いたが、ビデオカメラに組み込まれる他のユニット（例えば、基板，外装部材８，内部フレーム，撮像光学系１、撮像素子２，電源７、これらの組み合わせ）を連結部材として用いてもよい。ただし、実施例１で説明したように、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２の間隔が、下限値Ｌ以上となるように、該ユニットの寸法を設定する必要がある。

このように、ビデオカメラを構成するユニットに第１及び第２の加速度センサＳ１及びＳ２を固定することにより、同一のユニットを使用するビデオカメラを開発する際に、コンポーネントとしての回路基板などのアンプ増幅率，ファームウェア等の変更の必要がなくなり，設計者の負担軽減，コストダウン，開発・設計時間を短縮化することができる。
また、本実施例では、第１及び第２の加速度センサＳ１、Ｓ２をビデオカメラの構成要素に取り付けることによりユニット化しているため、省スペース化をはかりながら、デザインの自由度を高めることができる。

さらに、上述の実施例では、ビデオカメラを例にして説明したが、他の撮像装置、例えば、デジタルスティルカメラ，銀塩カメラなどについても、本願発明は適用することができる。

また，上述の実施例では，２軸加速度センサを２つ用いて，ヨー，ピッチ方向の手ブレ振動とビデオカメラの角度検出を行う例について説明したが，それに限ることなく１軸加速度センサを複数個用いた手ブレ補正システムの場合にも、本願発明は適用することができる。

本発明の実施例であるビデオカメラ（撮像装置）の概略ブロック図 本実施例の加速度センサの検出方向を示した図 加速度センサが装着された本実施例のビデオカメラの斜視図 加速度センサの配置図 加速度センサからの出力信号を処理する処理回路の図 ユニット化されたセンサの斜視図である 光学ユニットへの搭載例 本発明の実施例２であるビデオカメラ（撮像装置）の概略ブロック図 テープ・メカデッキでのユニット化の例 ＤＶＤユニットでのセンサユニット化の例 １軸加速度センサの配置図

符号の説明

Ｓ１ 第１の加速度センサ
Ｓ２ 第２の加速度センサ
１ 撮影光学系
２ 撮像素子
３ 信号処理部
４ 記録部
５ ブレ演算部
６ ブレ補正回路
７ 電源
１２ｐ ピッチ方向の加算要素
１２ｙ ヨー方向の加算要素
１３ｐ ピッチ方向の積分要素
１３ｙ ヨー方向の積分要素
１４ｐ ピッチ方向補正信号
１４ｙ ヨー方向補正信号
１００ｐ ピッチ回転方向
１００ｙ ヨー回転方向
１０１ 光軸
Ｂ１ 第１の平面部材
Ｂ２ 第２の平面部材
２１ 連結部材
２２ テープ・メカデッキ
２４ 光学ユニット
２５ ＤＶＤユニット

Claims (7)

1. 被写体像を結像させる撮影光学系を備えた撮像装置であって、
   第１の加速度センサと、
   この第１の加速度センサと対をなす第２の加速度センサと、
   前記第１及び第２の加速度センサを連結する連結部材と、
   該撮像装置に組み込まれるユニットとを有し、
   前記第１の加速度センサ、前記第２の加速度センサ及び前記連結部材のうち少なくとも前記連結部材が前記ユニットに取り付けられていることを特徴とする撮像装置。
2. 被写体像を結像させる撮影光学系を備えた撮像装置であって、
   第１の加速度センサと、
   この第１の加速度センサと対をなす第２の加速度センサと、
   前記第１及び第２の加速度センサを連結する連結部材とを有し、
   前記連結部材は、該撮像装置に組み込まれるユニットであり、前記第１及び第２の加速度センサはそれぞれ、前記ユニットの一端及び他端に取り付けられることを特徴とする撮像装置。
3. 前記連結部材の一端には、前記第１の加速度センサが取り付けられる第１の面を有する第１の部材が固定されており、他端には、前記第２の加速度センサが取り付けられる前記第１の面に対して平行な第２の面を有する第２の部材が固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記ユニットは、前記撮影光学系、該撮影光学系により結像した被写体像を電気信号に変換して出力する撮像素子、該撮像素子から出力された信号を処理する信号処理部、該信号処理部から出力された信号を記録する記録部、少なくとも前記信号処理部に電源を供給する電源部及び該撮像装置の外装を構成する外装部材のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の撮像装置。
5. 前記第１及び第２の加速度センサを、光軸上に配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の撮像装置。
6. 前記第１及び第２の加速度センサは、互いに検出方向が反対であり，各加速度センサの検出方向が同一面内にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の撮像装置。
7. 前記第１及び第２の加速度センサは，互いに検出方向が同じであり，各加速度センサの検出方向が同一面内にあることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の撮像装置。
   

Images