JP2006214799A - ジャイロ信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来ハイパスフィルタのコンデンサに起因していた回路の立ち上がり遅れ、揺り戻し現象、パンニング中の低周波の振れに対する補正機能の低下の無いジャイロ信号処理装置を提供する。
【解決手段】 信号の直流レベルを所定値に調整する。ハイパスフィルタのコンデンサの急速充電中にコンデンサの両端の電圧が略一致するように調整することにより、急速充電終了直後の電圧変動が発生しないので回路の立ち上がり時間が早くなる。また、信号の直流レベルを回路の基準電圧に略一致させることで、直流成分除去のためのハイパスフィルタが不要になり、揺り戻し現象およびパンニング中の低周波の振れに対する補正機能の低下がなくなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、カメラをはじめとする撮像装置の手振れ補正装置等に用いられるジャイロ信号処理装置に関する。

従来、カメラ等の撮像装置において、撮影者による手振れを補正するための機構が知られている。このような手振れ補正機構では、ジャイロセンサにより角速度を検出し、検出された角速度により撮像装置の振れ量を検出し、検出された振れ量から補正光学系の移動量を算出し、算出された移動量に応じて撮像素子又は補正光学系を移動させることによって手振れの補正が行われる。

ジャイロセンサからの出力信号は、信号処理回路によって、信号ノイズ及びＤＣ成分などの低周波のオフセット成分などの不要な低周波成分が除去されるとともに、増幅されて振れ量を検出する振れ量検出回路に出力される（例えば、特許文献１参照）。

また、ジャイロセンサからの出力信号は、カメラの環境状態変化や個体ばらつきに影響を受ける傾向にある。そのため、カメラの環境状態変化や個体ばらつきに対応するためには、信号処理回路においてハイパスフィルタを使用することが非常に重要であり、ハイパスフィルタによってジャイロセンサからの出力信号に含まれるＤＣ成分などの低周波のオフセット成分を除去することで、出力オフセットの個体ばらつきやドリフトを除去し、環境状態等に対応して高精度の信号処理を行うことが可能となる。

ところで、カメラとしては、起動時間が短く、電源オン直後から撮影、手振れ補正が可能なシステムが求められている。つまり、起動時間が長く、電源オン直後から撮影、手振れ補正ができなければ、シャッターチャンスを逃す可能性があるためである。

しかしながら、低周波まで検出可能なハイパスフィルタを用いた場合、ハイパスフィルタ内のコンデンサの充電に長時間かかるため、電源オン直後から手振れ補正を行うことができなかった。

そこで、特許文献１では、ハイパスフィルタのコンデンサに対して強制的に急速充電を行うことによって、電源オン時から角速度検出可能な安定状態になるまでの時間（以下、ジャイロ信号処理装置の立ち上がり時間と呼ぶ）を短縮している。

しかしながら、上記の特許文献１のように、ハイパスフィルタのコンデンサに対して強制的に急速充電を行ったとしても、急速充電完了時にコンデンサの両端に電位差があれば、急速充電終了直後にオフセット電圧が発生し、異常電圧変動を起こす可能性がある。そのため、従来の手振れ補正機構では、ジャイロ信号処理装置の立ち上がり時間を短縮し、適切な手振れ補正を行うことができない可能性がある。

上述した急速充電オフ後のオフセット電圧発生の原因は、コンデンサのもつ誘電吸収特性に起因すると考えられる。誘電吸収特性はコンデンサの種類によっては、フィルムコンデンサなど誘電吸収の小さなものもある。しかし、ハイパスフィルタに使用されるコンデンサの容量としては数μＦ程度が必要とされ、フィルムコンデンサなどではコンデンサの体積が大きいため、小型軽量が要求されるカメラなどの用途には適していない。したがって、ハイパスフフィルタ用のコンデンサに誘電吸収特性が問題となるようなコンデンサを用いなくてはならないことが多く、充電オフ後にオフセットが発生しない方法が求められていた。そして、特許文献２のように、コンデンサの両端電圧を等しくする方法が提案されている。以下、ハイパスフィルタのコンデンサの強制的な急速充電時にコンデンサの両端の電圧が等しくなるように調整することを、コンデンサのオフセット調整と呼ぶ。
特開平９−２９７０２８号公報 特開２００４−３４７５０５号公報 特開平１１−２８４９０２号公報

特許文献２の方法では、電源ＯＮの度に上述したコンデンサのオフセット調整が行われており、この処理をしたおかげで急速充電完了時にコンデンサ両端に電圧が発生することがなく、それ以前に比べてジャイロ信号処理装置の立ち上がり時間は短縮された。しかし、電源ＯＮの度毎にコンデンサのオフセット調整に一定の時間を要している。本発明の１つの目的は、このコンデンサのオフセット調整に要する時間をも短縮した、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することにある。

低周波の振れを検出するためには、上述したハイパスフィルタのカットオフ周波数はできるだけ低い方が好ましい。しかしながら、カットオフ周波数を低くした場合、カメラのパンニング直後に揺り戻し現象と呼ばれる、カメラをそれまでの振れとは逆方向に振ったような疑似信号を出す現象が発生する。これは、ハイパスフィルタのオーバーシュート現象に起因するもので、カットオフ周波数の低いハイパスフィルタを用いるかぎり不可避のものである。

この揺り戻し現象を防止するために、特許文献３では、カメラをパンニング中にはハイパスフィルタのカットオフ周波数を高周波側にシフトさせている。しかしこの方法では揺り戻し現象は軽減するものの、パンニング中に低周波の振れに対する補正効果自体が低下してしまうという問題がある。

本発明の他の目的は、上述したパンニング中における低周波の振れに対する補正効果の低減や、揺り戻し現象を発生させることのないジャイロ信号処理装置を提供することにある。

上記目的は、下記の請求項１〜１１のいずれか１項に記載の発明によって達成される。
（請求項１）
振れの角速度信号を出力するジャイロセンサ、電圧の検出、検出した電圧の処理および処理の結果に基づいて調整電圧の出力を行う電圧処理部、角速度信号および調整信号を入力してその差分信号を出力する差動回路を有し、
前記電圧処理部は前記差動回路の出力信号を検出し、差動回路の出力電圧が所定の値になるように電圧調整を行うことを特徴とするジャイロ信号処理装置。
（請求項２）
前記ジャイロ信号処理装置の起動中に、前記電圧調整を２回以上行うことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項３）
前記ジャイロ信号処理装置の起動中に、前記電圧調整を一定時間毎に繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項４）
前記電圧処理部は電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の処理の結果に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項５）
前記電圧処理部は電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の平均値に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項６）
前記ジャイロ信号処理装置は、前記差動回路の出力に接続されたコンデンサの一端を入力端とし前記コンデンサの他端を出力端とするハイパスフィルタを有し、
前記電圧処理部は、前記ハイパスフィルタの入力電圧と出力電圧とが略一致する調整電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項７）
前記ジャイロ信号処理装置は、メモリを有し、前記調整電圧の値をメモリに記憶し、記憶した調整電圧を前記電圧処理部から出力することを特徴とする請求項６に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項８）
前記ジャイロ信号処理装置は、温度センサを有し、前記電圧調整を行ったときの温度を前記メモリに記憶しておき、温度センサによって検知される温度と前記メモリに記憶しておいた温度との差が所定値を超えた時に、前記調整電圧を更新することを特徴とする請求項７に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項９）
前記電圧処理部は、電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の処理の結果に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項１０）
前記電圧処理部は、電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の平均値に基づいて調整電圧を調整電圧出力部から出力することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
（請求項１１）
前記電圧処理部は、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータおよびマイクロコンピュータを有し、前記Ａ／Ｄコンバータは前記電圧の検出を行い、前記Ｄ／Ａコンバータは前記調整電圧の出力を行い、前記マイクロコンピュータは前記検出した電圧の処理を行うことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。

請求項１に係る発明では、差動回路の出力電圧が所定の値になるように電圧調整をおこなうので、ジャイロセンサ出力のＤＣ成分など低周波のオフセット成分の除去を行うことができ、温度変化やジャイロセンサの個体ばらつきの影響を受けない、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項２に係る発明では、ジャイロ信号処理装置の起動中に電圧調整を複数回行うので、周辺温度が変化したり、ジャイロセンサの出力オフセットがドリフトしたりしてもそれらを除去することが可能になり、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項３に係る発明では、ジャイロ信号処理装置の起動中に電圧調整を一定時間毎に繰り返し行うので、ジャイロ信号処理装置の起動中に、周辺温度が変化したり、ジャイロセンサの出力オフセットがドリフトしたりしてもそれらを除去することが可能になり、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項４に係る発明では、差動回路の出力電圧を複数回検出した結果に基づいて調整電圧を決定するので、差動回路に振れの信号が重畳していてもそれに影響されずに適切な調整電圧を出力することができ、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項５に係る発明では、差動回路の出力電圧を複数回検出しその平均値に基づいて調整電圧を決定するので、差動回路に振れの信号が重畳していてもそれに影響されずに適切な調整電圧を出力することができ、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項６に係る発明では、コンデンサのオフセット調整を行うことができるので、コンデンサの急速充電直後のハイパスフィルタ出力の電圧変化を防止することができ、電源投入後短時間で使用可能状態に達するジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項７に係る発明では、調整電圧をメモリに記憶しておき、ジャイロ信号処理装置の電源を投入後に、メモリに記憶しておいた調整電圧を出力することができるので、電圧処理部における処理を経ることなく調整電圧を出力できるので、立ち上がり時間の短いジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項８に係る発明では、現在の温度がコンデンサのオフセット調整を行ったときの温度から予め決めておいた所定温度だけ異なる時にコンデンサのオフセット調整を再度行うようにしたので、温度変化の小さい場合には短時間で立ち上がり、温度変化が大きい場合にも温度変化の影響を受けない精度の信号処理を行うことができるジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項９に係る発明では、差動回路の出力電圧を複数回検出した結果に基づいて調整電圧を決定するので、差動回路に振れの信号が重畳していてもそれに影響されずに適切な調整電圧を出力することができ、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項１０に係る発明では、差動回路の出力電圧を複数回検出しその平均値に基づいて調整電圧を決定するので、差動回路に振れの信号が重畳していてもそれに影響されずに適切な調整電圧を出力することができ、高精度のジャイロ信号処理装置を提供することができる。

請求項１１に係る発明では、電圧処理部はデジタル回路で構成することができるので、ノイズ、環境温度および電源電圧の変動など外乱に強い安定したジャイロ信号処理装置を提供することができる。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるジャイロ信号処理装置を備えた手振れ補正機能付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。

なお、以下で説明するＹａ振れ検出ジャイロ１１、Ｐ振れ検出ジャイロ１２、振れ信号処理回路１３および図３に図示されるマイコン１０１が本発明でいうジャイロ信号処理装置に相当する。

図１において、手振れ補正機能付きカメラ１は、カメラ本体２及び撮影レンズ３を備えて構成される。カメラ本体２は、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１、Ｐ振れ検出ジャイロ１２、振れ信号処理回路１３、振れ量検出部１４、係数変換部１５、レリーズ釦１６、シーケンスコントロール部１７、制御回路１８及び駆動制御補正部１９を備える。撮影レンズ３は、Ｙ方向位置センサ２１、Ｙ方向駆動アクチュエータ２２、Ｘ方向位置センサ２３、Ｘ方向駆動アクチュエータ２４、駆動回路２５、温度センサ２６、手振れ補正光学系２７及び撮影光学系２８を備えて構成される。

まず、カメラ本体２について説明する。Ｐ振れ検出ジャイロ１２は、カメラのＰ（ピッチ）方向の振れを検出するジャイロセンサであり、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１は、カメラのＹａ（ヨー）方向の振れを検出するジャイロセンサである。ジャイロセンサは、測定対象物（本実施形態ではカメラ）が振れによって回転した場合における振れの角速度を検出する。ジャイロセンサの出力信号はＤＣ成分等低周波のオフセット成分に角速度に応じた信号が重畳されて出力される。なお、本実施形態において、カメラ１に対して横方向をＸ軸方向とし、カメラ１に対して縦方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸周りの回転方向をピッチ（Ｐ）方向とし、Ｙ軸周りの回転方向をヨー（Ｙａ）方向とする。

Ｐ振れ検出ジャイロ１２が検出したＰ振れ角速度信号及びＹａ振れ検出ジャイロ１１が検出したＹａ振れ角速度信号は、振れ信号処理回路１３に入力される。振れ信号処理回路１３は、各角速度信号からノイズならびに低周波のオフセット成分およびそのドリフトを低減するためのフィルタ回路（ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ）及び各角速度信号を増幅するための増幅回路などを備えて構成される。なお、振れ信号処理回路１３については、図３を用いて後述する。

振れ信号処理回路１３から出力される各角速度信号は、振れ量検出部１４に入力される。振れ量検出部１４は、各角速度信号を所定の時間間隔で取り込み、カメラのＸ方向の振れ量をｄｅｔｘ、Ｙ方向の振れ量をｄｅｔｙとして係数変換部１５に出力する。なお、振れ量検出部１４については、図２を用いて後述する。

係数変換部１５は、手振れ補正光学系２７の固体ばらつきや周囲温度に応じて補正しつつ、各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を各方向の移動量（ｐｘ，ｐｙ）に変換する。手振れ補正光学系２７の固体ばらつきは、例えば、カメラ本体の出荷時の検査において、実測値をカメラ本体に搭載されているメモリ（不図示）に記憶させる。温度特性も実測するなどして該メモリに記憶させる。

係数変換部１５から出力された各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号は、制御回路１８に入力される。制御回路１８は、目標位置算出部１８１及び目標位置補正部１８２を備える。目標位置算出部１８１は、駆動制御部２５、Ｘ，Ｙ方向駆動アクチュエータ２２、２４及びＸ，Ｙ方向位置センサ２１，２３の温度等による環境変化や経時変化を考慮して、各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号を実際の駆動信号（ｄｒｖｘ、ｄｒｖｙ）に変換する。

目標位置補正部１８２は、温度センサからの信号が入力されることで、温度によって変化する光学的屈折特性の変化を目標位置補正係数として算出し、目標位置算出部１８１に出力する。すなわち、目標位置算出部１８１は、目標位置補正部１８２によって算出された目標位置補正係数を用いて各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）を示す信号を駆動信号（ｄｒｖｘ、ｄｒｖｙ）に変換する。

目標位置算出部１８１から出力された各方向の駆動信号（ｄｒｖｘ、ｄｒｖｙ）は、駆動制御部２５に入力される。

これら振れ量検出部１４、係数変換部１５及び制御回路１８の動作は、シーケンスコントロール部１７によって制御される。すなわち、シーケンスコントロール部１７は、レリーズ釦１６が全押しされると、振れ量検出部１４を制御することによって、各方向の振れ量（ｄｅｔｘ，ｄｅｔｙ）を取り込む。次に、シーケンスコントロール部１７は、係数変換部１５を制御することによって、各方向の振れ量を各方向の移動量（ｐｘ、ｐｙ）に変換させる。次に、シーケンスコントロール部１７は、制御回路１８を制御することにより、各方向の移動量に基づいて操作値を演算させる。このような動作が、レリーズ釦１６が半押しされている期間中及び全押しされ露光が終了するまでの期間中、手振れを補正するために一定の時間間隔で繰り返し行われる。ここで、カメラの振れ、いわゆる手振れは、約１０Ｈｚの小振幅である筋肉の振動、３Ｈｚ以下の大振幅である体の揺れ、及び、５Ｈｚ程度の大振幅であるレリーズ釦１６を操作する際に生じる振れが合成された振動であると言われている。このことから、本実施形態では例えば０．０００５秒間隔（２ｋＨｚ）で手振れ補正を行う。

なお、シーケンスコントロール部１７は、レリーズ釦１６が半押しされると不図示の回路を用いて測光や被写体距離検出などの撮影の準備を行い、レリーズ釦１６が全押しされるとフォーカス調整用のレンズを駆動するなどして撮影を行う動作も行う。

駆動制御補正部１９は、駆動制御部２５における駆動の制御状態を最適化する。すなわち、Ｘ，Ｙ方向駆動アクチュエータ２２，２４、Ｘ，Ｙ方向位置センサ２１，２３及び駆動メカニズムによる個体ばらつきや駆動性能の変化があっても、各個体、各温度で最適な駆動性能が発揮できるように最適ゲインを設定し、駆動制御部２５に出力する。なお、固体ばらつきは、例えば、カメラ本体の出荷時の検査において、実測値をカメラ本体に搭載されているメモリ（不図示）に記憶させる。また、温度特性も実測するなどして該メモリに記憶させ、温度センサ２６から出力される出力値を取得して補正する。

次に、撮影レンズ３について説明する。温度センサ２６は、例えば、サーミスタなどであり、周囲温度を検出してカメラ本体２の係数変換部１５、目標位置補正部１８２及び駆動制御補正部１９に検出結果を出力する。検出結果は、温度による特性の変化を補正するために利用される。例えば、手振れ補正光学系２７や各方向の位置センサ２１、２３の温度変化に対する補正、各方向の駆動アクチュエータ２２、２４の基本駆動周波数、駆動電圧などの補正である。これらは、カメラ本体２内の前述のメモリ（不図示）に各特性ごとに温度に対する補正値を示すＬＵテーブルを予め記憶させることで行う。

撮影光学系２８は、被写体からの被写体光を撮像面に結像させる。手振れ補正光学系２７は、手振れを補正するためのレンズであり、被写体からの被写体光を屈折させる。

Ｙ方向位置センサ２１は、手振れ補正光学系２７のＹ方向の位置を検出し、検出結果を駆動制御部２５に出力する。Ｙ方向駆動アクチュエータ２２は、例えば、圧電素子を用いたインパクト型圧電アクチュエータであり、駆動制御部２５から出力される駆動電圧に従って手振れ補正光学系２７をＹ方向に移動する。Ｘ方向位置センサ２３は、手振れ補正光学系２７のＸ方向の位置を検出し、検出結果を駆動制御部２５に出力する。Ｘ方向駆動アクチュエータ２４は、インパクト型圧電アクチュエータであり、駆動制御部２５から出力される駆動電圧に従って手振れ補正光学系２７をＸ方向に移動する。

Ｙ方向位置センサ２１及びＸ方向位置センサ２３は、例えば、赤外発光ダイオード（ＩＲＥＤ）とスリットとを可動側に搭載させ、固定側にポジションセンサ（ＰＳＤ，Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ）を搭載させて構成される。Ｙ方向位置センサ２１及びＸ方向位置センサ２３の各出力は、駆動制御部２５に入力される。駆動制御部２５は、カメラ本体２の制御回路１８から出力された制御信号に基づいて後述するようにＹ方向駆動アクチュエータ２２及びＸ方向駆動アクチュエータ２４にそれぞれ駆動電圧を供給し、サーボ制御を行う。

このような構成によって、手ぶれ補正光学系２７は、駆動制御回路２５による位置サーボ制御の基で、最適な制御（速度）状態で、Ｘ方向、Ｙ方向に連続的に追随制御しながら被写体光をそれぞれの方向に屈折させる。その結果、手ぶれ補正が可能となる。

次に、振れ量検出部１４及びその周辺回路についてさらに説明する。

図２は、図１に示す振れ量検出部１４及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。図２において、振れ量検出部１４は、デジタルハイパスフィルタ（ＤＨＰＦ）１４２及び積分処理部１４３を備えて構成される。

ＤＨＰＦ１４２は、カメラの状態に応じてカットオフ周波数（遮断周波数）を切り換える。ＤＨＰＦ１４２は、レリーズ釦１６が半押しされる撮影準備状態では、撮影領域の決定（フレーミング）をアシストするために、高周波成分である１０Ｈｚ付近の振れを重点的に補正する。なお、レリーズ釦１６が半押しされる撮影準備状態において、ＤＨＰＦ１４２のカットオフ周波数を、人間の体の揺れによる振れ（１Ｈｚ付近）を補正することができる低周波側に設定した場合、フレーミングのためにカメラを振る操作に対しても振れ補正を行ってしまい、フレーミングが困難になる。そのため、レリーズ釦１６が半押しされる撮影準備状態では、ＤＨＰＦ１４２のカットオフ周波数を２Ｈｚ程度（１０Ｈｚ重点用）に設定する。レリーズ釦１６が全押しされる撮影状態では、像振れがないほうが好ましいので、ＤＨＰＦ１４２のカットオフ周波数は低周波のたとえば０．０１Ｈｚ付近（１〜１０Ｈｚ対応）に設定する。

積分処理部１４３は、ＤＨＰＦ１４２によって所定周波数成分のみが通過した振れ検知に必要な周波数成分の角速度信号を積分処理して振れ量（ｄｅｔｘ、ｄｅｔｙ）を示す信号に変換する。

次に、振れ信号処理回路１３についてさらに説明する。

図３は、図１に示す振れ信号処理回路１３及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。なお、手ぶれ補正は、Ｘ方向及びＹ方向について補正するので、Ｘ方向駆動アクチュエータ２４を制御する構成及びＹ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成が必要である。これら両構成は同一であるので、図３では、Ｘ方向駆動アクチュエータ２４を制御する構成、すなわち、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１を用いてヨー方向の角速度を検出する構成を示し、Ｙ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成、すなわち、Ｐ振れ検出ジャイロ１２を用いてピッチ方向の角速度を検出する構成については省略してある。以下の説明もＹ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成については省略する。

図３において、振れ信号処理回路１３は、第１増幅回路１３１、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１３２、第２増幅回路１３３、回路部電源１３４及び基準電圧部１３５を備えて構成される。

第１増幅回路１３１は、本発明でいう差動回路に相当し、ジャイロ１１から出力される角速度信号および後述するマイクロコンピュータ（以下、マイコンと呼ぶ）１０１から出力されるオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが入力され、その差に電圧を増幅する（本実施形態では、例えば、数倍に増幅する）。

ハイパスフィルタ１３２は、角速度信号のオフセット電圧を除去するためのものであり、第１増幅回路１３１によって増幅された角速度信号に対して、オフセット電圧のドリフト成分を除去することが可能な所定の周波数成分（本実施形態では、例えば、０．１５Ｈｚ以上の周波数成分）のみを通過させる。

第２増幅回路１３３は、ハイパスフィルタ１３２によって所定の周波数成分のみが通過された角速度信号を、手振れの振幅と出力電圧とを考慮して決定される最適な増幅率で増幅（本実施形態では、例えば、数十倍に増幅する）し、角速度信号ＧＶＯＵＴを出力するとともに、ローパスフィルタとして所定の周波数成分（本実施形態では、手振れの振幅と回路の応答性能を考慮して決定されるカットオフ周波数、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数成分）のみを通過させる。

基準電圧部１３５はハイパスフィルタ１３２に与える基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。

マイコン１０１は、第１増幅回路１３１から出力される差動出力電圧ＧＰＲＥＯに基づいてオフセット電圧を調整するためのオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを第１増幅回路１３１に出力する。マイコン１０１は本発明でいう電圧処理部に相当する。

図４は、振れ信号処理回路１３の具体的な回路構成の一例を示す図である。図５は、マイコン１０１と振れ信号処理回路１３との接続関係を示す図である。

図４において、振れ信号処理回路１３は、第１増幅回路１３１、ハイパスフィルタ１３２、第２増幅回路１３３、回路部電源１３４及び基準電圧部１３５を備えて構成される。

第１増幅回路１３１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びオペアンプＯＰ１を備えて構成される。オペアンプＯＰ１のプラス入力端子には抵抗Ｒ２が接続され、マイナス入力端子には抵抗Ｒ１が接続され、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ３とが並列に接続されている。

ハイパスフィルタ１３２は、抵抗Ｒ４，Ｒ５、コンデンサＣ２及びスイッチＳＷ１を備えて構成される。コンデンサＣ２の一端は入力端として第１増幅回路（差動回路）の出力に接続されており、他端は出力端として第２増幅回路の入力端に接続されている。コンデンサＣ２は、スイッチＳＷ１の切り換えによって、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５とに接続されている。

第２増幅回路１３３は、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８、コンデンサＣ３及びオペアンプＯＰ２を備えて構成される。オペアンプＯＰ２のプラス入力端子には抵抗Ｒ６が接続され、マイナス入力端子には抵抗Ｒ７が接続され、オペアンプＯＰ２とコンデンサＣ３と抵抗Ｒ８とが並列に接続されている。第２増幅回路１３３はローパスフィルタの機能も有しており、そのカットオフ周波数はＣ３とＲ８との積の逆数で求められる。

回路部電源１３４はマイコン１０１からの信号ＧＳＷによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、振れ信号処理回路１３内の各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２及びＹａ振れ検出ジャイロ１１に電源電圧Ｖｃｃを供給する。

本実施形態では、ハイパスフィルタ１３２はコンデンサと抵抗とで構成される。そこで、抵抗値を変化させることでハイパスフィルタ１３２のコンデンサに電荷が充電される時間を調節する。すなわち、それぞれ抵抗値が異なる抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５とを切り換えることによって、ハイパスフィルタ１３２の時定数を変更し、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２に電荷が充電される時間を短縮する。なお、本実施形態において、抵抗Ｒ４及び抵抗Ｒ５の抵抗値は、それぞれ、例えば、数ｋΩ及び数１００ｋΩであり、スイッチＳＷ１を抵抗Ｒ４側に接続することによって、コンデンサＣ２を急速に充電することが可能となる。また、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５との切り替えは、マイコン１０１からのコントロール信号ＧＨＰＦによって行われる。

図５において、マイコン１０１は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ（デジタル／アナログコンバータ）１２１、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ（アナログ／デジタルコンバータ）１２２，１２４及びマイコン１０１と振れ信号処理回路１３とを接続するＩ／Ｏ１２５，１２６を備えて構成される。

ＤＡＣ１２１からは、第１増幅回路１３１のオフセット電圧を調節するオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴ、すなわち本発明でいう調整電圧が出力され、ＡＤＣ１２２には、第１増幅回路１３１から出力される差動出力電圧ＧＰＲＥＯ、すなわち本発明でいう差動回路の出力電圧が入力され、ＡＤＣ１２４には、基準電位Ｖｒｅｆが入力され、Ｉ／Ｏ１２５からは、回路電源のコントロール信号ＧＳＷが出力され、Ｉ／Ｏ１２６からは、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２に接続される抵抗を切り換えるためのコントロール信号ＧＨＰＦが出力される。

ＤＡＣ１２１は、第１増幅回路１３１のオペアンプＯＰ１に接続されており、オペアンプＯＰ１の出力の中心（平均）電位を、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２の出力電位（≒Ｖｒｅｆ）に略一致する電位に調整するオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを出力する。

図６は、本実施形態におけるオフセット電圧補正の効果を説明するための図であり、横軸に時間、縦軸に電圧を取ってある。図６（ａ）は、オフセット電圧の補正を行わなかった場合における振れ信号処理回路１３から出力される角速度信号を示す図であり、図６（ｂ）は、オフセット電圧の補正を行いコンデンサＣ２両端の電圧を同一にした場合における振れ信号処理回路１３から出力される角速度信号を示す図である。

カメラ１の電源がオンされると、振れ信号処理回路１３の電源を供給するコントロール信号ＧＳＷが出力され、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２を急速充電するコントロール信号ＧＨＰＦが出力される。図６（ａ）、図６（ｂ）で、ＧＳＷはハイのとき回路部電源がＯＮ、ＧＨＰＦはロウのときＳＷ１がＯＮである。図６（ａ）に示すように、オフセット電圧の補正を行わない場合、コンデンサＣ２の両端に電位差があるため、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２を急速充電するコントロール信号ＧＨＰＦがハイになりＳＷ１がＯＦＦになった直後から、振れ信号処理回路１３から出力される角速度信号ＧＶＯＵＴは、出力の電位が一端低下した後、コンデンサＣ２が充電されてから安定状態になる。この間数秒の時間を要し、この出力電位が低下している間は、正常に角速度を検出することができず、適切な手振れ補正を行うことができない。出力電位が下降するか上昇するかは、ハイパスフィルタのコンデンサＣ２の電圧の極性に依存し、その量は、コンデンサＣ２の入出力端子間の平均電位の差、及び回路のオフ時間によって変化する。

一方、図６（ｂ）に示すように、オフセット電圧の補正を行った場合、第１の増幅回路１３１の出力が、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２の出力電位に略一致する電位となるように調整されるため、振れ信号処理回路１３から出力される角速度信号ＧＶＯＵＴは、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２を急速充電するコントロール信号ＧＨＰＦがハイになりＳＷ１がＯＦＦになった直後から安定状態になる。

このように、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１及びＰ振れ検出ジャイロ１２によって、角速度が検出され、検出された角速度が角速度信号として振れ信号処理回路１３に出力される。振れ信号処理回路１３によって、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１及びＰ振れ検出ジャイロ１２から出力される角速度信号に対して所定の信号処理が行われる。振れ信号処理回路１３は、角速度信号に含まれるオフセット成分などの不要な低周波信号を除去するハイパスフィルタ１３２を含んでおり、マイコン１０１によって、ハイパスフィルタ１３２の入出力電圧が、ハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２の安定化時間を短縮させる所定の状態に設定される。すなわち、マイコン１０１は、第１増幅回路１３１から出力される差動出力電圧ＧＰＲＥＯを取得し、この電圧に基づいて第１増幅回路１３１の出力電圧がハイパスフィルタ１３２の出力電圧（≒Ｖｒｅｆ）に略同一になるようにオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを第１増幅回路１３１に出力する。これがコンデンサのオフセット調整である。これにより、第１増幅回路１３１から出力される出力電圧、すなわち、ハイパスフィルタ１３２の入力電圧と、ハイパスフィルタ１３２の出力電圧とが略同一となり、ハイパスフィルタ１３２の入出力電圧の電位差によって発生する異常電圧変動が解消され、電源オン時から角速度検出可能な安定状態になるまでの時間を短縮し、電源オン時から適切な振れ補正を行うことができる。

本実施形態でコンデンサのオフセット調整が行われるのは、カメラ１の組み立て工程最後の最終調整工程、及びカメラの使用状態で温度センサ２６の温度が前回のコンデンサのオフセット調整のときの温度から所定の温度変化した場合の２つである。最終調整工程では、そのときの温度センサ２６の温度が基準温度Ｔ０、及びそのときのＤＡＣＯＵＴの値が基準オフセット電圧Ｖ０としてメモリ（不図示）に記憶される。カメラ１の使用時にはカメラ１の電源がＯＮになるたびに、メモリ（不図示）内の基準温度Ｔ０が参照されて、現在の温度との差が調べられる。

図７、図８、図９および図１０を用いて。上述したコンデンサのオフセット調整のフローを説明する。

図７は、最終調整工程におけるコンデンサのオフセット調整のフローチャートである。図７で、調整フローがスタートすると、ステップＳ４０１で、マイコン１０１はＧＳＷをＯＮにし、回路部電源１３４をＯＮにした後、ＧＨＰＦをＯＮにしてＳＷ１をＯＮにし、急速充電をスタートさせる。

ステップＳ４０２ではＤＡＣ１２１からオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを出力する。電圧としては、例えば、ジャイロセンサの標準的な出力オフセット電圧と同じ電圧にすれば、第１増幅回路１３１の出力が飽和することがないので、そのような電圧を出力する。

ステップＳ４０３では、ＡＤＣ１２４に入力されているＶｒｅｆを測定する。ノイズの影響が懸念される場合、複数回測定しその平均値を用いても良い。このＶｒｅｆの電圧値はハイパスフィルタ１３２の出力側すなわちコンデンサＣ２の一方の端子の電圧と等しい。

ステップ４０４では、ループカウンタ１を０に初期化する。

ステップ４０５では、ループカウンタ１の値がＤＡＣ出力電圧更新の試行制限回数である１６未満かどうかを判定する。試行制限回数に達しているという状況は、それ以上ＤＡＣ出力電圧値を調整しても第１増幅回路１３１の出力電圧が目標の電圧にならないという場合なので、ジャイロセンサの故障、回路の故障、マイコンのＡＤＣ、ＤＡＣの故障等が疑われる異常状態であると判断できる。本実施形態では、試行制限回数を例えば１６としている。ループカウンタ１が１６以上であれば、処理を終了し、１６未満であれば、ステップＳ４０６を実行する。

ステップＳ４０６では、第１増幅回路１３１から出力される差動出力電圧ＧＰＲＥＯを測定する。これは、ハイパスフィルタ１３２の入力端の電圧値、すなわちコンデンサＣ２の他方の端子の電圧である。

ステップＳ４０７では、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわちＶｒｅｆおよびＧＰＲＥＯの差の絶対値が０．１Ｖ以内かどうかを判定する。０．１Ｖ以内ならばステップＳ４１０を実行し、０．１Ｖを超える場合はステップＳ４０８を実行する。このステップはコンデンサＣ２の両端の電圧が略一致するかどうかを判定するステップで。本実施形態では、略一致すると判断する許容範囲を±０．１Ｖとしている。コンデンサＣ２の両端の電圧がこの程度以内であれば、コンデンサＣ２の急速充電オフ直後に発生するオフセット電圧は、問題にならない大きさに減少する。

ステップＳ４０８では、下記式１に従ってＤＡＣ１２１から新しいＤＡＣＯＵＴを出力する。
（式１）；
ＤＡＣＯＵＴ＝ＤＡＣＯＵＴ−（ＧＰＲＥＯ−Ｖｒｅｆ）／（１＋Ｒ３／Ｒ２）
ステップ４０９では、ループカウンタ１の値を１だけインクリメントし、ステップＳ４０５へ戻る。

ステップＳ４１０では、ＤＡＣＯＵＴの値を、基準オフセット電圧Ｖ０としてメモリ（不図示）に記憶する。

ステップＳ４１１では、温度センサ２６の温度を検出し基準温度Ｔ０として、メモリ（不図示）に記憶し処理を終了する。

次に図８、図９及び図１０を用いて、カメラ１の起動毎に行われるコンデンサのオフセット調整のフローを説明する。

図８、図９及び図１０はカメラ１の起動毎に行われるコンデンサのオフセット調整のフローチャートである。ジャイロ１１の出力オフセットは温度によって変化する。したがって、カメラの起動毎に行われるコンデンサのオフセット調整では、起動直後に温度を検出し、その温度がメモリから読み出した基準温度Ｔ０と大きく異なっている場合に、コンデンサのオフセット調整を再度行うようになっている。

図８で、コンデンサのオフセット調整のフローがスタートすると、ステップＳ５０１で、マイコン１０１はＧＳＷをＯＮにし、回路部電源１３４をＯＮにした後、ＧＨＰＦをＯＮにしてＳＷ１をＯＮにし、急速充電をスタートさせる。

ステップＳ５０２では、基準オフセット電圧Ｖ０をメモリ（不図示）から読み出し、この電圧をＤＡＣ１２１からオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴとして出力する。

ステップＳ５０３では、温度センサ２６により現在温度Ｔ１を検出する。

ステッＳ５０４では、メモリ（不図示）から基準温度Ｔ０を読み出し、基準温度Ｔ０と現在温度との差の絶対値が本実施形態では例えば１０℃以内であればステップＳ５１３を実行し、１０℃を超えればステップＳ５０５を実行する。本実施形態では、フローの分岐を決める温度差の基準を１０℃としたが、この温度は、ジャイロセンサのオフセット電圧の温度特性によって変化させることが好ましい。温度変化によるオフセット電圧の変化量が、ハイパスフィルタ１３２の急速充電終了直後のオフセット電圧が無視できる大きさになるような条件にするのが好ましい。

ステップＳ５０５では、ＡＤＣ１２４に入力されているＶｒｅｆを測定する。ノイズの影響が懸念される場合、複数回測定しその平均値を用いても良い。このＶｒｅｆの電圧値がハイパスフィルタ１３２の出力側すなわちコンデンサＣ２の一端の電圧と等しい。

ステップＳ５０６は、コンデンサＣ２両端の電圧を略等しくするためのオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴの値を決めるためのサブルーチンである。詳細は図９、図１０を用いて後述する。

ステップＳ５０７では、エラーフラグ１をチェックする。エラーフラグ１が１なら、ステップＳ５０９を実行し、１でないならステップＳ５０８を実行する。

ステップＳ５０８では、新しいオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを基準オフセット電圧Ｖ０としてメモリ（不図示）に記憶する。

ステップＳ５０９では、基準オフセット電圧Ｖ０をメモリ（不図示）から読み出し、ＤＡＣ１２１からオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを出力する。このステップが実行されるときは、オフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが適当に更新されていないので、カメラの最終調整時に設定した基準オフセット電圧Ｖ０をオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴの電圧として用いる。

ステップＳ５１０では、ＧＨＰＦをＯＦＦにしてＳＷ１をＯＦＦにし急速充電を停止した後、ＧＳＷをＯＦＦにし回路部電源１３４をＯＦＦにする。

ステップＳ５１１では、５０ｍｓ待つ。これは、コンデンサＣ２に充電されていた電荷が放電するのを待つためである。本実施形態では待ち時間は５０ｍｓであるが、これはハイパスフィルタ１３２の時定数によっては他の値でも良い。

ステップＳ５１２では、ＧＳＷをＯＮにし、回路部電源１３４をＯＮにした後、ＧＨＰＦをＯＮにしてＳＷ１をＯＮにし、急速充電をスタートさせる。

ステップＳ５１３では、３００ｍｓ待つ。このステップでは、急速充電によってハイパスフィルタ１３２のコンデンサＣ２が充電されるのに十分な時間待っている。この時間は本実施形態では３００ｍｓとしたが、コンデンサＣ２の容量及び抵抗Ｒ４の値によっては変更されることが好ましい。

ステップＳ５１４では、ＧＨＰＦをオフにしてＳＷ１をオフにし、急速充電を停止する。この後遅くとも１秒以内には高精度な手ぶれ信号の検出が可能となる。

図９を用いて、図８で説明した、コンデンサＣ２両端の電圧を略一致させるオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴの値を決めるためのステップ５０６のサブルーチンのフローを説明する。

ステップＳ６０１では、ループカウンタ２を０に初期化する。

ステップＳ６０２では、ループカウンタ２の値が、ＤＡＣ出力電圧更新の試行制限回数未満かどうかを判定する。本実施形態では、試行制限回数を例えば５としている。ループカウンタ２が５以上であれば、エラーフラグ１を１にして処理を終了し、５未満であれば、ステップＳ６０３を実行する。

ステップＳ６０３では、コンデンサＣ２の一方の端子の電圧である差動出力電圧ＧＰＲＥＯを例えば１ｍｓ毎に例えば５０回（５０ｍｓ間）検出し、その平均値ＧＰＲＥＯ（ａｖｅ）、最大値ＧＰＲＥＯ（ｍａｘ）、最小値ＧＰＲＥＯ（ｍｉｎ）を算出する。ここで差動出力電圧ＧＰＲＥＯを複数回サンプリングする理由は、本処理が処理回路起動毎に行われるという性質上、ユーザーがカメラを手持ちしている状態で本処理を行う可能性が高く、手持ち状態の手ぶれ信号が差動出力電圧ＧＰＲＥＯに現れている可能性が高いのでその影響を受けにくくするためである。

ステップＳ６０４では、コンデンサＣ２の一方の端子の電圧の平均値ＧＰＲＥＯ（ａｖｅ）とコンデンサＣ２の他方の端子の電圧であるＶｒｅｆとの差の絶対値が０．１Ｖ以内であるかどうかを判定する。０．１Ｖ以内であれば、ステップＳ６０７を実行し、０．１Ｖを超えていれば、ステップＳ６０５を実行する。ここでは、判定の基準となる電圧を０．１Ｖとしているが、この値は第１増幅回路１３１及び第２増幅回路１３３を合わせた増幅率、ＡＤＣ１２２、１２４及びＤＡＣ１２１の分解能等から最適な値を設定すればよい。

ステップＳ６０５では、下記式２に従ってＤＡＣ１２１から新しいＤＡＣＯＵＴを出力する。
（式２）；
ＤＡＣＯＵＴ＝ＤＡＣＯＵＴ−（ＧＰＲＥＯ−Ｖｒｅｆ）／（１＋Ｒ３／Ｒ２）
ステップＳ６０６では、ループカウンタ２の値を１だけインクリメントし、ステップＳ６０２へ戻る。

ステップＳ６０７は、更新されたＤＡＣＯＵＴの信頼性を評価するサブルーチンである。

ステップＳ６０８ではエラーフラグ２が１かどうかを判定する。１でなければＤＡＣＯＵＴの信頼性が高いので、エラーフラグ１を０にして処理を終了する。１であれば、ＤＡＣＯＵＴの信頼性が低いので、ステップＳ６０６を実行する。

図１０を用いて、図９で説明した、更新されたＤＡＣＯＵＴの信頼性を評価するステップ６０７のサブルーチンのフローを説明する。

ステップＳ７０１では、ステップＳ６０３で算出したＧＰＲＥＯ（ｍａｘ）とＧＰＲＥＯ（ｍｉｎ）との差を算出する。

ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１で求めたＧＰＲＥＯ（ｍａｘ）とＧＰＲＥＯ（ｍｉｎ）との差が６００ｍＶ未満かどうかを判定する。６００ｍＶ未満であれば、ステップＳ７０３を実行し、６００ｍＶ以上であれば。エラーフラグ２を１にして処理を終了する。このステップでは、ＧＰＲＥＯを５０回測定したときの振れの振幅が、通常の振れの範囲に入っているかどうかを判定している。ＧＰＲＥＯ（ｍａｘ）とＧＰＲＥＯ（ｍｉｎ）との差が６００ｍＶ以上であれば、振れの振幅が通常の範囲を超えているため、ＧＰＲＥＯのオフセットを代表する値としてＧＰＲＥＯ（ａｖｅ）は信頼性が低いと判断する。すなわち、更新されたＤＡＣＯＵＴの値は不適当であり、正しくコンデンサのオフセット調整ができていないと判断する。

ステップＳ７０３では、ＤＡＣＯＵＴと基準オフセット電圧Ｖ０との差の絶対値、すなわち更新された後のＤＡＣＯＵＴと更新される前のＤＡＣＯＵＴとの差の絶対値が、温度変化から想定されるジャイロの出力オフセットの変化の範囲内かどうかを判定する。想定する範囲内であれば、更新されたＤＡＣＯＵＴは信頼性の高いものであると判断する。ジャイロの出力オフセットの温度係数をＡ（Ｖ／℃）とすると、温度変化から想定されるジャイロの出力オフセットの変化量は、温度係数Ａ、現在温度Ｔ１および基準温度Ｔ０で表すことができて、出力オフセットの変化量＝Ａ×（Ｔ１−Ｔ０）であるから、具体的には次の式３を満足するかどうかで判定する。
（式３）；
｜ＤＡＣＯＵＴ−Ｖ０｜≦｜Ａ×（Ｔ１−Ｔ０）｜×Ｒ３／Ｒ１／（１＋Ｒ３／Ｒ１）
式３を満足する場合は、エラーフラグ２を０にして処理を終了し、式３を満足しない場合は、エラーフラグ２を１にして処理を終了する。

本実施形態では、ステップＳ６０３で複数回検出した電圧の平均値を算出してＤＡＣＯＵＴの値を決定したが、複数回検出した電圧の処理の方法は、平均値を算出する以外の方法を用いても良い。

本実施形態によれば、温度センサ２６により温度を検出して、その温度が前回コンデンサのオフセット調整を行った温度から所定の温度変化している場合に、ジャイロセンサの出力オフセットが無視できないほど変化していると判断し、再度コンデンサのオフセット調整を行っている。したがって、温度が大きく変化した場合でもハイパスフィルタの両端の電圧を略一致させることができ、ジャイロセンサ処理装置の立ち上がり時間を短くすることができる。また、温度が大きく変化していない場合は、コンデンサのオフセット調整を行わないので、コンデンサのオフセット調整をジャイロ信号処理装置の起動のたびに行う場合に比べてより短時間でジャイロ信号処理装置を立ち上げることが可能である。

（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態におけるジャイロ信号処理装置を備えた手振れ補正付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。

図１１において、本実施形態が第１の実施形態と構成上異なるのは、第１の実施形態では振れ信号処理回路１３が用いられていたのを本実施形態では振れ信号処理回路１１３が用いられていることである。振れ信号処理回路１１３は、角速度信号からノイズを低減するためのローパスフィルタ及び角速度信号を増幅するための増幅回路などを備えて構成される。振れ信号処理回路１３が備えていたＤＣ成分などの低周波のオフセット成分を除去するためのハイパスフィルタは、振れ信号処理回路１１３は備えていない。振れ信号処理回路１１３はハイパスフィルタを用いることなくドリフトを低減している。その動作については後で詳しく説明する。図１１においてその他の要素は第１の実施形態と同じであるのでその説明は省略する。

図１２は、図１１に示す振れ信号処理回路１１３及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。なお、手ぶれ補正は、Ｘ方向及びＹ方向について補正するので、Ｘ方向駆動アクチュエータ２４を制御する構成及びＹ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成が必要である。これら両構成は同一であるので、図１２では、Ｘ方向駆動アクチュエータ２４を制御する構成、すなわち、Ｙａ振れ検出ジャイロ１１を用いてヨー方向の角速度を検出する構成を示し、Ｙ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成、すなわち、Ｐ振れ検出ジャイロ１２を用いてピッチ方向の角速度を検出する構成については省略してある。以下の説明もＹ方向駆動アクチュエータ２２を制御する構成については省略する。

図１２において、振れ信号処理回路１１３は、第１増幅回路１３１、第２増幅回路１３３、回路部電源１３４及び基準電圧部１３５を備えて構成される。

第１増幅回路１３１は、ジャイロ１１から出力される角速度信号を一方の入力端子からに入力し、それとは差動になる入力端子に基準電圧Ｖｒｅｆを入力する。第１増幅回路１３１のゲインは、ジャイロ１１の出力が時間変化、温度ドリフトなどによってオフセット電圧が変動しても第１増幅回路が飽和しないように、比較的小さな値に設定される。

第２増幅回路１３３は、第１増幅回路１３１によって増幅された角速度信号を、手振れの振幅と出力電圧とを考慮して決定される最適な増幅率で増幅（本実施形態では、例えば、数十倍に増幅する）して角速度信号ＧＶＯＵＴを出力し、ローパスフィルタとして所定の周波数成分（本実施形態では、手振れの振幅と回路の応答性能を考慮して決定されるカットオフ周波数、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数成分）のみを通過させる。あわせて、角速度信号ＧＶＯＵＴのオフセット電圧を後述する基準電圧Ｖｒｅｆと略一致させるために、マイコン１０２から与えられたオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが、差動入力端子に入力されている。

基準電圧部１３５は振れ信号処理回路１１３の基準電圧Ｖｒｅｆを生成すると共に、第１増幅回路１３１に基準電圧Ｖｒｅｆを供給する。

マイコン１０２は、第２増幅回路１３３から出力される角速度信号ＧＶＯＵＴに基づいてオフセット電圧を調整する目的で第２増幅回路１３３に与えるオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴ、および回路部電源１３４のＯＮ／ＯＦＦを制御する信号ＧＳＷを出力すると共に、基準電圧Ｖｒｅｆおよび角速度信号ＧＶＯＵＴを入力する。

本実施形態では、第２増幅回路が本発明でいう差動回路、角速度信号ＧＶＯＵＴが本発明でいう差動回路の出力電圧、マイコン１０２が本発明でいう電圧処理部に相当する。

図１３は、振れ信号処理回路１１３の具体的な回路構成の一例を示す図である。図１４は、マイコン１０２と振れ信号処理回路１１３との接続関係を示す図である。

図１３において、振れ信号処理回路１１３は、第１増幅回路１３１、第２増幅回路１３３、回路部電源１３４及び基準電圧部１３５を備えて構成される。

第１増幅回路１３１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びオペアンプＯＰ１を備えて構成される。オペアンプＯＰ１のプラス入力端子には抵抗Ｒ２が接続され、基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。または、ジャイロセンサのＶｒｅｆを入力してもよい。（この方がノイズの影響を受けにくいメリットがある）マイナス入力端子には抵抗Ｒ１が接続され、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ３とが並列に接続され、抵抗Ｒ１を介してジャイロセンサ１１の角速度出力が入力されている。

第２増幅回路１３３は、抵抗Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８、コンデンサＣ３及びオペアンプＯＰ２を備えて構成される。オペアンプＯＰ２のプラス入力端子には抵抗Ｒ６が接続されてオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが入力され、マイナス入力端子には抵抗Ｒ７が接続され、オペアンプＯＰ２とコンデンサＣ３と抵抗Ｒ８とが並列に接続されている。マイナス入力端子には、抵抗Ｒ７を介してオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが入力されが入力されている。第２増幅回路１３３はローパスフィルタの機能も有しており、そのカットオフ周波数はＣ３とＲ８との積の逆数で求められる。

回路部電源１３４はマイコン１０２からの信号ＧＳＷによりＯＮ／ＯＦＦ制御され、振れ信号処理回路１１３内の各オペアンプＯＰ１，ＯＰ２に電源電圧Ｖｃｃを供給する。

基準電圧部１３５は基準電圧Ｖｒｅｆを、抵抗Ｒ２を介してオペアンプＯＰ１のプラス入力端子に供給している。

図１４において、マイコン１０２は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡＣ１２１、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ１２３，１２４及びマイコン１０２と振れ信号処理回路１１３とを接続するＩ／Ｏ１２５を備えて構成される。

ＤＡＣ１２１からは、第２増幅回路１３３のオフセット電圧を調節するオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴが出力され、ＡＤＣ１２３には、第２増幅回路１３３から出力される角速度信号ＧＶＯＵＴが入力され、ＡＤＣ１２４には、振れ信号処理回路１１３の基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、Ｉ／Ｏ１２５からは、回路電源のコントロール信号ＧＳＷが出力される。

ＤＡＣ１２１は、第２増幅回路１３３のオペアンプＯＰ２に接続されており、第２増幅器１３３の出力の中心（平均）電位が、基準電圧Ｖｒｅｆに略一致するように調整するオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを出力する。

次に図１５のフローチャートを用いて、ＤＡＣ１２１の出力オフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを調整して、第２増幅器１３３の出力の中心（平均）電位を基準電圧Ｖｒｅｆに略一致させるＧＶＯＵＴ調整フローの動作を説明する。この調整フローは、ハイパスフィルタを用いることなくドリフトを低減させるために行うものである。

フローがスタートするとステップＳ１００１で、ＡＤＣ１２４を用いて基準電圧Ｖｒｅｆを測定する。

ステップＳ１００２で、基準オフセット電圧Ｖ０をメモリ（不図示）から読み出し、ＤＡＣ１２１からオフセット電圧調整信号ＤＡＣＯＵＴを出力する。

ステップＳ１００３で、ＡＤＣ１２３を用いて第２増幅回路１３３の出力の角速度信号ＧＶＯＵＴを、例えば１ｍｓ毎に例えば５０回（５０ｍｓ間）測定し、その平均値ＧＶＯＵＴ（ａｖｅ）、最大値ＧＶＯＵＴ（ｍａｘ）及び最小値ＧＶＯＵＴ（ｍｉｎ）を算出する。

ステップＳ１００４では、ＧＶＯＵＴ（ａｖｅ）とＶｒｅｆとの差が許容値の５０ｍＶ以内かどうかを判定する。５０ｍＶ以内なら処理を終了し、５０ｍＶを超えればステップＳ１００４を実行する。許容値の値は本実施形態では例えば５０ｍＶとしたが、この値は角速度信号の許容誤差であり、第１の増幅回路１３１のゲイン、第２の増幅回路１３３のゲイン、ＡＤＣ１２３，１２４の分解能、ＤＡＣの分解能１２１及び角速度信号の目標精度から適切な値を設定すればよい。

ステップＳ１００５では、ＧＶＯＵＴ（ｍａｘ）とＧＶＯＵＴ（ｍｉｎ）との差、すなわちＧＶＯＵＴ（ｍａｘ）−ＧＶＯＵＴ（ｍｉｎ）が６００ｍＶ以上かどうかを判定する。６００ｍＶ以上であれば、処理を終了し、６００ｍＶ未満であればステップＳ１００５を実行する。このステップでは、ステップＳ１００３でＧＶＯＵＴを５０回測定したとき、ＧＶＯＵＴが通常想定できる手振れの範囲を超えた振幅になっていないかどうかを判断している。ＧＶＯＵＴ（ｍａｘ）−ＧＶＯＵＴ（ｍｉｎ）が６００ｍＶ以上の場合は、ＧＶＯＵＴが通常想定できる手振れの範囲を超えた振幅になっており、求めたＧＶＯＵＴ（ａｖｅ）がＤＡＣＯＵＴを更新するのに不適当な値であると判断する。

ステップＳ１００６では、ＤＡＣＯＵＴを下記式４にしたがって更新する。
（式４）；
ＤＡＣＯＵＴ＝ＤＡＣＯＵＴ−（ＧＶＯＵＴ−Ｖｒｅｆ）／（１＋Ｒ８／Ｒ７）
ステップＳ１００７では、ＤＡＣＯＵＴの値を基準オフセット電圧Ｖ０としてメモリ（不図示）に記憶して、処理を終了する。

上述のＧＶＯＵＴ調整フローにおいて、角速度信号ＧＶＯＵＴのドリフトは、ジャイロ１１の出力電圧の経時的なドリフトおよび温度変化によるドリフトによるもので、その周波数は０．１Ｈｚ程度かさらに低周波の変動である。したがって、ＧＶＯＵＴ調整フローは振れ信号処理回路１１３の起動後一定期間毎（例えば本実施形態では１ｓ毎）に行えばＧＶＯＵＴの直流レベルの変動は実用上十分小さなレベルにまで減じることができる。

また、ＧＶＯＵＴ調整は繰り返し行うのであれば、必ずしも一定期間毎に実行する必要はなく、繰り返しの時間間隔はばらついていても良い。あるいは、例えば環境温度が所定の量変化したときに実行するなど、適宜行っても良い。

本実施形態によれば、ハイパスフィルタを使用することなく、振れ信号の直流レベルおよびその変動を実用上十分なレベルにまで減ずることができる。したがって、ハイパスフィルタを用いて角速度信号の直流オフセット及びそのドリフトの除去を行っていた従来のジャイロ信号処理装置で問題となっていた揺り戻し現象、及び揺り戻し現象を軽減するためパンニング中にハイパスフィルタのカットオフ周波数の上昇させることにより発生していた、パンニング中に低周波の振れの補正機能が低下する現象を生じることがない。また、ハイパスフィルタが不要になるため小型、低コストのジャイロ信号処理装置を提供することができる。

上述したように、ステップＳ６０３では差動出力電圧ＧＰＲＥＯを、ステップＳ１００３では角速度信号をそれぞれ１ｍｓ毎に５０回測定している。この目的は、ある程度の期間にわたって複数回の測定したデータを元に処理を行うことによって、振れの信号の影響を除去するためである。したがって、この目的が達成されるなら、測定間隔は１ｍｓに限ることはないし、測定回数も５０回に限ることはない。例えば、所定の回数の振れが検出できるまで測定を行うようにしてもよい。

第１の実施形態における手振れ補正機能付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。 図１に示す振れ量検出部及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。 図１に示す振れ信号処理回路及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。 図１に示す振れ信号処理回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。 マイコンと図１に示す振れ信号処理回路との接続関係を示す図である。 第１の実施形態におけるＣ２両端の電圧を同一にする効果を説明するための図である。 第１の実施形態に係るカメラの最終調整における、コンデンサのオフセット調整処理のフローチャートである。 第１の実施形態に係るカメラの使用時における、コンデンサのオフセット調整処理のフローチャート（１／３）である。 第１の実施形態に係るカメラの使用時における、コンデンサのオフセット調整処理のフローチャート（２／３）である。 第１の実施形態に係るカメラの使用時における、コンデンサのオフセット調整処理のフローチャート（３／３）である。 第２の実施形態における手振れ補正機能付きカメラの構成を概略的に示すブロック図である。 図１１に示す振れ信号処理回路及びその周辺回路の構成を示すブロック図である。 図１１に示す振れ信号処理回路の具体的な回路構成の一例を示す図である。 マイコンと図１１に示す振れ信号処理回路との接続関係を示す図である。 第２の実施形態に係るＧＶＯＵＴ調整処理のフローチャートである。

符号の説明

１ カメラ
２ カメラ本体
３ 撮影レンズ
１１ Ｙａ振れ検出ジャイロ
１２ Ｐ振れ検出ジャイロ
１３、１１３ 振れ信号処理回路
１４ 振れ量検出部
１５ 係数変換部
１６ レリーズ釦
１７ シーケンスコントロール部
１８ 制御回路
１９ 駆動制御補正部
２１ Ｙ方向位置センサ
２２ Ｙ方向駆動アクチュエータ
２３ Ｘ方向位置センサ
２４ Ｘ方向駆動アクチュエータ
２５ 駆動制御部
２６ 温度センサ
２７ 手振れ補正光学系
２８ 撮影光学系
１０１、１０２ マイコン
１３１ 第１増幅回路
１３２ ハイパスフィルタ
１３３ 第２増幅回路
１３４ 回路部電源
１３５ 基準電圧部
１４２ デジタルハイパスフィルタ
１４３ 積分処理部
１８１、１８２ 目標位置算出部

Claims (11)

1. 振れの角速度信号を出力するジャイロセンサ、電圧の検出、検出した電圧の処理および処理の結果に基づいて調整電圧の出力を行う電圧処理部、角速度信号および調整信号を入力してその差分信号を出力する差動回路を有し、
   前記電圧処理部は前記差動回路の出力信号を検出し、差動回路の出力電圧が所定の値になるように電圧調整を行うことを特徴とするジャイロ信号処理装置。
2. 前記ジャイロ信号処理装置の起動中に、前記電圧調整を２回以上行うことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
3. 前記ジャイロ信号処理装置の起動中に、前記電圧調整を一定時間毎に繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
4. 前記電圧処理部は電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の処理の結果に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
5. 前記電圧処理部は電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の平均値に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
6. 前記ジャイロ信号処理装置は、前記差動回路の出力に接続されたコンデンサの一端を入力端とし前記コンデンサの他端を出力端とするハイパスフィルタを有し、
   前記電圧処理部は、前記ハイパスフィルタの入力電圧と出力電圧とが略一致する調整電圧を出力することを特徴とする請求項１に記載のジャイロ信号処理装置。
7. 前記ジャイロ信号処理装置は、メモリを有し、前記調整電圧の値をメモリに記憶し、記憶した調整電圧を前記電圧処理部から出力することを特徴とする請求項６に記載のジャイロ信号処理装置。
8. 前記ジャイロ信号処理装置は、温度センサを有し、前記電圧調整を行ったときの温度を前記メモリに記憶しておき、温度センサによって検知される温度と前記メモリに記憶しておいた温度との差が所定値を超えた時に、前記調整電圧を更新することを特徴とする請求項７に記載のジャイロ信号処理装置。
9. 前記電圧処理部は、電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の処理の結果に基づいて調整電圧を出力することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
10. 前記電圧処理部は、電圧の検出を複数回行い、検出した複数の電圧の平均値に基づいて調整電圧を調整電圧出力部から出力することを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。
11. 前記電圧処理部は、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータおよびマイクロコンピュータを有し、前記Ａ／Ｄコンバータは前記電圧の検出を行い、前記Ｄ／Ａコンバータは前記調整電圧の出力を行い、前記マイクロコンピュータは前記検出した電圧の処理を行うことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載のジャイロ信号処理装置。

Images