JP2703105B2

JP2703105B2 - 手振れ補正装置

Info

Publication number: JP2703105B2
Application number: JP2282755A
Authority: JP
Inventors: 充史三沢; 和夫猪狩; 智上田
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1998-01-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JPH04211230A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は手振れ補正装置に係り、特にカメラの撮影光
学系の少なくとも一部の光学部材を駆動し、撮影光学系
を介して撮像面に入射する被写体光を安定化させるカメ
ラの手振れ補正装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の手振れ補正装置としては、撮影レンズ
の光学系内にミラーを傾動自在に配設して被写体光を略
90゜折り曲げ、このミラーを傾動させてカメラの撮像面
に入射する被写体光を安定化させるものがある。

また、前記ミラーの支持機構としては、Ｘ軸、Ｙ軸に
それぞれ独立した回転軸を有するジンバル機構等が用い
られ、これによりミラーが全方向に傾動できるように支
持している。

一方、前記ミラーを使用せずに、撮影レンズ全体或い
は撮影レンズを構成する一部をレンズをジンバル機構等
によって傾動自在に支持し、この支持されたレンズを駆
動して撮像面に入射する被写体光を安定化させるものが
ある。

第27図に示す手振れ補正装置は、補正光学系１を駆動
部2A及び2Bによってヨーイング方向（Ｘ方向）及びピッ
チング方向（Ｙ方向）に駆動し、その補正光学系１の手
振れに応じた動きにより像面３での安定を確保するよう
にしている（特公平２−96621号公報）。

即ち、レンズ鏡筒４にＸ方向及びＹ方向の角速度を検
出する角速度センサ5A及び5Bを設け、これらの検出出力
を積分回路6A及び6Bによって時間積分することによって
カメラのＸ方向及びＹ方向の振れ角を求め、これらの振
れ角を示す信号（補正光学系の制御目標値）を加算点7A
及び7Bに出力する。

加算点7A及び7Bの入力には、補正光学位置検出センサ
8A及び8Bから補正光学系１の現在位置を示す信号がフィ
ードバック値として加えられており、加算点7A及び7Bは
これらの２入力信号の偏差を示す信号を駆動回路9A及び
9Bに出力する。駆動回路9A及び9Bは前記偏差を０にする
ために、加算点16からの入力信号を適宜の電圧信号に増
幅し、これを駆動部2A及び2Bに出力する。駆動部2A及び
2Bはそれぞれ入力信号に応じて補正光学系１をＸ方向及
びＹ方向に駆動し、これにより像面３での画像の安定化
を図るようにしている。

これらの機会補正式の手振れ補正装置においては、前
記ミラーやレンズ等の光学部材を駆動する駆動手段は、
ボイスコイル等の電磁駆動手段を用いたものが多く提案
されているが、応答速度の面で限界があることや、消費
電力が大きいなどの問題があった。

一方、上記光学部材の駆動手段として圧電素子を用い
た方式もある。

また、カメラの手振れを検出するセンサとしては、コ
リオリの力を利用した角速度センサが利用されている
が、一般に、この種の角速度センサの出力には、角速度
に比例したセンサ出力に対してドリフト成分が含まれて
いることが知られている。従って、角速度センサのセン
サ出力に含まれるドリフト成分によって、カメラが静止
しているにもかかわらず手振れ補正が働き、ドリフト成
分に同期した画面ゆれが発生して見苦しいという問題が
あった。

そこで、上記ドリフト成分を除去するために、ドリフ
ト量に相当する不感帯を角速度センサに設けるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来の手振れ補正装置はミラーが撮影
レンズの光学系内に配置されるため、ミラーを考慮して
撮影レンズを設計しなければならず、既存の撮影レンズ
が使用できなかった。また、従来のジルバル機構による
ミラーの支持機構は、構造が複雑で大型化するばかりで
なく、軸受部のガタにより正確な補正ができないという
問題がある。また、コリオリの力を利用した手振れ検出
用の角速度センサに、ドリフト成分の影響を除去するた
めの不感帯を設けると、不感帯に含まれる小さな角速度
の検出ができなくなり、微小な手振れ補正が困難であっ
た。

更に、ミラー等の光学部材の駆動手段として圧電素子
を用いると、圧電素子は印加電圧と変位とが比例しな
い、いわゆるヒステリシス特性を持っているため、第27
図に示したようにフィードバック制御を行う必要があ
り、そのため、フィードバック値を得るための角度セン
サが必要になったり、制御系が複雑化するという問題が
あった。

一方、圧電素子をオープンループ系で制御する場合、
例えばカメラのパンニング動作のようにカメラを一方向
に連続して移動させると、その移動直後においては光学
部材はその可動範囲の終端に達して停止し、この状態で
手振れが生じると、光学部材の片側への動作が制限され
るために充分な補正効果が得られなくなるという問題が
ある。

これを解決するために、圧電素子に並列抵抗を入れて
徐々に電荷を逃がす方法も考えられるが、この場合でも
圧電素子のもつヒステリシス特性のために動作範囲の中
心までは戻らず、前述した問題は完全には解決しない。

また、第27図に示した従来の手振れ補正装置は、Ｘ方
向及びＹ方向の２系統の独立した制御系を有しており、
このため１系統の制御系に比べて略２倍のコストがかか
っていた。

本発明の目的は、手振れ補正用のミラーを考慮せずに
撮影レンズの設計が可能となり、しかもミラーの支持機
構が簡単で、装置の小型化及び低コスト化が実現でき、
更にミラー支持部のガタがなく正確な位置決めが可能な
手振れ補正装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、手振れ補正用の光学部材を駆動
する圧電素子の制御系の構成を簡単にすることができる
と共に、Ｘ方向及びＹ方向の２系統の制御系の主要部分
の共通化によるコストダウンを図ることができ、且つ静
止状態では光学部材を可動範囲の中央に戻すことができ
る手振れ補正装置の提供することにある。

本発明の更に他の目的は、コリオリの力を利用した角
速度センサに比べて安価なセンサを用い、且つ補正装置
の大型化を招かない手振れ補正装置を提供することにあ
る。

本発明の更にまた他の目的は、コリオリの力を利用し
た角速度センサの出力に含まれるドリフト成分を除去す
ることができると共に、小さな角速度の検出もでき、高
精度な手振れ補正が実現できる手振れ補正装置を提供す
ることにある。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は前記目的を達成する為に、請求項１記載の発
明は、ミラーと、カメラの撮影レンズの前方に、該撮影
レンズの光軸に対して略45゜の角度を中心にして前記ミ
ラーを傾動自在に支持するミラー支持機構であって、前
記撮影レンズの前方に該撮影レンズの光軸に対して略45
゜の角度で固定されたシャーシと、前記ミラーの裏面と
前記シャーシとの間に介挿された球と、前記ミラーを前
記球を介して前記シャーシに弾性をもって押し付けるば
ね部材とから成るミラー支持機構と、前記ミラーを傾動
させるミラー駆動手段と、前記カメラの振れを検出する
振れセンサと、前記振れセンサの検出出力に基づいて前
記カメラの撮影面に入射する被写体光を安定させるよう
に前記ミラー駆動手段を制御する制御手段と、を備えた
ことを特徴としている。前記ミラー駆動手段は、請求項
２記載の発明のように、前記シャーシとミラーとの間隙
を変化させる２つの圧電素子を有するものを使用し、前
記２つの圧電素子は、請求項３記載の発明のように、２
つのバイモルフであり、該２つのバイモルフは前記シャ
ーシに片持ち梁状に平行に配設され、且つ互いに直交す
るように配設されることを特徴としている。また、前記
ミラー駆動手段は、請求項４記載の発明のように、前記
２つのバイモルフの先端部によって駆動される２つの動
力伝達手段を有し、該２つの動力伝達手段は、前記球の
中心を頂角とする直角二等辺三角形の２つの底角の位置
に配設されていることを特徴としている。更にまた、請
求項５記載の発明のように、前記２つの動力伝達手段の
前記ミラーへの動力伝達基準点が、前記球の中心を通り
ミラーと平行な平面上に略一致するように前記２つの動
力伝達手段を構成したことを特徴としている。

また、前記振れセンサは、請求項６記載の発明のよう
に、コリオリの力を利用した角速度センサと、前記角速
度センサの出力に含まれるドリフト成分の周期よりも短
く且つ検出しようとする前記カメラの振れの角速度の周
期よりも長い所定の時間内における前記角速度センサの
出力の平均値を求める平均値検出手段と、前記角速度セ
ンサの出力から前記平均値検出手段によって求めた平均
値を減算し、その差分値を出力する減算手段と、から成
ることを特徴としている。更に、前記振れセンサは、請
求項７記載の発明のように、前記カメラの角速度に比例
した電圧信号を出力する角速度センサであり、前記制御
手段は前記角速度センサから出力される圧電信号に基づ
いて単位時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大きさに
比例するように前記圧電素子に電荷注入を行うことを特
徴としている。

請求項８記載の発明は、ミラーと、カメラの撮影レン
ズの前方に、該撮影レンズの光軸に対して略45゜の角度
を中心にして前記ミラーを傾動自動に支持するミラー支
持機構であって、前記撮像レンズの前方に該撮像レンズ
の光軸に対して略45゜の角度で固定されたシャーシと、
前記ミラーの裏面と前記シャーシとの間に介挿された球
と、前記ミラーを前記球を介して前記シャーシに弾性を
もって押し付けるばね部材とから成るミラー支持機構
と、前記ミラーを傾動させるミラー駆動手段と、前記撮
像レンズの近傍に配設された光電変換素子と、前記ミラ
ーを介して入射する被写体光を前記光電変換素子上に結
像させる光学系とを有する振れセンサと、前記振れセン
サの検出出力に基づいて該振れセンサの光電変換素子上
に結像される被写体光の単位時間毎の移動量を検出し、
この移動量を零にすべく前記ミラー駆動手段を制御する
制御手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項９記載の発明は、第１のミラーと、撮影レンズ
の光軸に対して略45゜の角度を中心にして前記第１のミ
ラーを傾動自在に支持するミラー支持機構と、前記第１
のミラーを傾動させるミラー駆動手段と、カメラの振れ
を検出する振れセンサと、前記振れセンサの検出出力に
基づいて前記カメラの撮像面に入射する被写体光を安定
させるように前記ミラー駆動手段を制御する制御手段と
から成る手振れ補正部と、前記撮像レンズの光軸に対し
て略45゜の角度で配設された第２のミラーを有し、前記
撮影レンズの画像を広げるワイドコンバータ部と、前記
手振れ補正部とワイドコンバータ部とを内蔵し、前記撮
影レンズの前方に移動自在に配設され、前記第１のミラ
ーを介して被写体光を前記撮影レンズに入射させる第１
の位置と前記第２のミラーを介して被写体光を前記撮影
レンズに入射させる第２の位置との間で移動する切替え
ユニットと、を備えたことを特徴としている。

請求項10記載の発明は、カメラの撮影光学系の少なく
とも一部の光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材
を駆動して撮影光学系を介して撮像面に入射する被写体
光を安定化させるカメラの手振れ補正装置において、前
記光学部材を駆動するための圧電素子と、前記カメラの
角速度に比例した電圧信号を出力する角速度センサと、
前記角速度センサから出力される電圧信号に基づいて単
位時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大きさに比例す
るように前記圧電素子に前記電圧信号の大きさに比例し
たパルスレート又はパルス幅のパルス電荷を注入するパ
ルス電荷注入手段と、を備えたことを特徴としている。
前記パルス電荷注入手段は、請求項11記載の発明のよう
に、前記角速度センサから出力される電圧信号を所定の
サイクルでディジタル値に変換するA/D変換器と、該A/D
変換器によって変換されたディジタル値を入力し、該デ
ィジタル値の大きさに比例したパルスレート又はパルス
幅のパルス信号を次のディジタル値入力があり、そのデ
ータ処理が終わるまで出力する中央処理装置と、該中央
処理装置から出力されるパルス信号を昇圧して前記圧電
素子に出力する駆動回路とから成ることを特徴としてい
る。

請求項12記載の発明は、カメラの撮影光学系の少なく
とも一部の光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材
を光軸と直交し且つ互いに直交した２つの軸線を中心と
してそれぞれ第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動
方向（Ｙ方向）に回動するように駆動して撮影光学系を
介して撮像面に入射する被写体光を安定化させるカメラ
の手振れ補正装置において、前記光学部材をそれぞれ前
記第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動方向（Ｙ方
向）に駆動するための第１及び第２の圧電素子と、前記
カメラの前記第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動
方向（Ｙ方向）の角速度に比例した第１及び第２の電圧
信号をそれぞれ出力する第１及び第２の角速度センサ
と、前記第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動方向
（Ｙ方向）の２系統を時分割処理する信号処理手段であ
って、前記角速度センサからそれぞれ出力される第１及
び第２の電圧信号を一定のサイクル毎に交互に入力し、
その入力した第１及び第２の電圧信号に基づいて前記第
１及び第２の圧電素子への単位時間当りの注入電荷量が
該第１及び第２の電圧信号の大きさに比例するように第
１及び第２の電荷注入量情報を求め、該第１及び第２の
電荷注入情報を交互に出力する信号処理手段と、前記信
号処理手段から出力される第１及び第２の電荷注入量情
報を入力すると、次の第１及び第２の電荷注入量情報を
入力するまでの間、その入力した第１及び第２の電荷注
入量情報に対応したパルスレート又はパルス幅のパルス
電荷をそれぞれ前記第１及び第２の圧電素子に注入し続
ける第１及び第２のパルス電荷注入手段と、を備えたこ
とを特徴としている。前記信号処理手段は、請求項13記
載の発明のように、前記第１及び第２角速度センサから
出力される第１及び第２の電圧信号を一定のサイクルで
第１及び第２のディジタル値に交互に変化するA/D変換
器と、該A/D変換器によって変換された第１及び第２の
ディジタル値を入力し、該第１及び第２のディジタル値
の大きさに比例したパルスレート又はパルス幅を示す前
記第１及び第２の電荷注入量情報を交互に出力する中央
処理装置とから成ることを特徴としている。前記パルス
電荷注入手段は、請求項14記載の発明のように、前記信
号処理手段から出力される第１及び第２の電荷注入量情
報を入力すると、次の第１及び第２の電荷注入量情報を
入力するまでの間、その入力した第１及び第２の電荷注
入量情報に対応したパルスレート又はパルス幅の第１及
び第２のパルス信号を発生し続ける第１及び第２のパル
ス発生手段と、該第１及び第２のパルス発生手段から出
力される第１及び第２のパルス信号を昇圧してそれぞれ
前記第１及び第２の圧電素子に出力する駆動回路とから
成ることを特徴としている。

請求項15記載の発明は、カメラの撮影光学系の少なく
とも一部の光学部材を移動自在に配設し、カメラの振れ
を検出する振れセンサの検出出力に基づいて前記光学部
材を駆動し、撮影光学系を介して撮像面に入射する被写
体光を安定化させるカメラの手振れ補正装置において、
前記振れセンサは、コリオリの力を利用した角速度セン
サと、前記角速度センサの出力に含まれるドリフト成分
の周期よりも短く且つ検出しようとする前記カメラの振
れの角速度の周期よりも長い所定の時間における前記角
速度センサの出力の平均値を求める平均値検出手段であ
って、前記角速度センサの出力のサンプリング数が所定
のＭ個に達する毎に該Ｍ個の平均値を算出する第１の演
算手段と、前記第１の演算手段によって算出された平均
値が所定のＮ個に達すると該Ｎ個の平均値を算出し、そ
の後第１の演算手段によって平均値が算出される毎に最
新のＮ個の平均値を算出する第２の演算手段とからなる
平均値検出手段と、前記角速度センサの出力から前記平
均値検出手段によって求めた平均値を減算し、その差分
値を出力する減算手段と、から成ることを特徴としてい
る。

請求項16記載の発明は、カメラの撮影光学系の少なく
とも一部の光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材
を駆動して撮影光学系を介して撮像面に入射する被写体
光を安定化させるカメラの手振れ補正装置において、前
記光学部材を駆動するための圧電素子と、前記カメラの
角速度に比例した電圧信号を出力する角速度センサと、
前記角速度センサから出力される電圧信号が手振れ補正
を必要としない程度の所定の閾値以下か否かを判別する
判別手段と、前記角速度センサから出力される電圧信号
が前記所定の閾値以上と判別されると、その電圧信号に
基づいて単位時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大き
さに比例するように前記電圧素子に電荷注入を行い、前
記所定の閾値以下と判別されると、前記電圧素子に交番
的に微少な電荷注入を行う電荷注入手段と、を備えたこ
とを特徴としている。

〔作用〕

本発明によれば、手振れ補正用のミラーを撮影レンズ
の前方に設けるようにしたため、ミラーを考慮せずに撮
影レンズを設計することができ、既存の撮影レンズが使
用できる。また、ミラーの裏面とシャーシとの間に球を
介在させ、ミラーの傾きのみ自由度をもたせて該ミラー
をばね部材によってシャーシ側に押し付けて支持するよ
うにして入る。これにより、ミラーを全方向に傾動可能
にすると共に、ミラーをシャーシ側にばね部材によって
押し付けているためミラーの支持部においてガタが発生
せず、ミラーの正確な位置決めが可能になる。

また、本発明の他の態様によれば、角速度センサの代
わりに、角速度の振れを光学的に検出する振れセンサを
設けるようにしている。この振れセンサは、ミラーを介
して入射する被写体光を光電変換素子上に結像させ、該
光電変換素子から検出出力が取り出せるようになてい
る。制御手段は振れセンサの検出出力を一定時間間隔で
サンプリングし、そのサンプリングしたデータを比較演
算することにより光電変換素子上に結像される被写体光
の単位時間毎の移動量を演算し、この移動量が常に零に
なるようにミラーを駆動制御するようにしている。

更に、本発明は、電荷注入量に圧電素子の変位がリニ
アに追従する特性を利用し、フィードバックループを持
たずにオープンループで単位時間当りの電荷注入量を制
御することにより、圧電素子の速度を制御し、光学部材
を駆動するようにしている。また、カメラが静止状態に
なっており、角速度センサの出力が手振れ補正を必要と
しない程度の所定の閾値以下のときには、圧電素子に交
番的に微小な電荷注入を行い、圧電素子の変位をその作
動範囲の中心に戻すようにしている。尚、被写体光の安
定化を図るためには、カメラの手振れ前後の画像が位置
変化しないように光学部材を位置フィードバック制御す
ることよりも、カメラの角速度に対して応答性良く制御
する方が有効であり、上記オープンループの制御でも、
良好な手振れ補正が実現できる。

更にまた、Ｘ方向及びＹ方向の２系統の独立した制御
系に対して、時分割で信号処理することにより、単一の
信号処理で対応することができ、しかも２つのパルス電
荷注入手段は、それぞれ信号処理手段から次の電荷注入
量情報を入力するまでの間、パルス電荷を圧電素子に注
入し続けるため、時分割に演算しているにもかかわら
ず、手振れ補正はＸ光及びＹ方向の両方向に対して連続
的に行うことができる。

また、一般のビデオカメラで撮影した映像において、
見苦しく感じられ、また手振れ補正の効果が顕著に現れ
る画像の手振れの周期は、1/15〜２秒程度である、ま
た、音叉型等の角速度センサの出力電圧には実験的に20
秒から数10秒の周期の電圧ドリフトが存在することが判
明した。

従って、本発明では、上記手振れ（検出しようとする
角速度）の周期よりも長く、ドリフトの周期よりも短い
所定の時間内における角速度センサの出力の平均値を求
めることにより、ドリフト成分のみを検出するようにし
ている。そして、角速度センサの出力から前記検出した
ドリフト成分を差し引くことにより、ドリフト成分を除
去するようにしている。尚、ドリフト成分の検出に際
し、前記所定時間内のサンプリング数としてＭ×Ｎ個の
平均を求めているが、前記所定の時間経過毎にドリフト
成分を求めると、ドリフト成分に急激な変化が発生する
虞があるため、本発明ではＭ個サンプリングしてＭ個の
平均値を算出する毎に、その平均値でＮ個の平均値のう
ち最も古い平均値を書き替え、最新のＮ個の平均値を求
めることによりドリフト成分を検出するようにしてい
る。また、このようにしてドリフト成分を検出すること
により、センサ出力をサンプリングする毎にＭ×Ｎ個の
平均値を算出する場合に比べて、記憶容量を大幅に削減
することができる。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る手振れ補正装置の
好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係る手振れ補正装置の全体構成を示
す概略図であり、この手振れ補正装置10は撮影レンズ11
の上方（前方）に配設され、通常、被写体像をミラー12
によって90゜折り曲げて撮影レンズ11に導くようにして
いる。

ミラー12は後述するように全方向に傾動自在に支持さ
れており、カメラが手振れ等によって傾動すると、ミラ
ー12はカメラの振れ方向と逆方向で、カメラの振れ角の
半分の角度だけ傾動され、これにより手振れ等に伴う画
像の動揺が補正される。

第２図及び第３図はそれぞれ本発明に係る手振れ補正
装置の第１実施例を示す分解斜視図及び断面図であり、
特にミラーの支持機構と駆動機構に関して示している。

これらの図面において、ミラー支持機構は、主として
ミラー地板20、４枚の板ばね22、ボールカラー24、ボー
ル26及びシャーシ30等から構成されている。

ミラー12の裏面には、第３図に示すように接着剤14に
よってミラー地板20が接着されている。

ミラー地板20には、その中央部にボールカラー24が植
設され、また、ボールカラー24を中心にして４本をピン
21Aが植設され、更にボールカラー24の中心を頂角とす
る直角二等辺三角形の２つの底角位置には２本の駆動ピ
ン242、42が植設されている。

ボールカラー24は、ボール26の直径と同径の内径を有
する円筒体で、ボール26を回転自在に、且つボール26の
一部がボールカラー24から突出するように収納する。

シャーシ30には、前記ボール26の一部が落とし込まれ
る孔32が穿設され、また４枚の板ばね22がピン21B（第
３図参照）によって固定されている。シャーシ30に固定
された４枚の板ばね22は、その先端部にＵ字状の切込み
が入っており、各板ばね22の先端部は前述したミラー地
板20に植設されたピン21Aに差し込まれる。

ミラー地板20は上記４枚の板ばね22によってボール26
を介在させてシャーシ30に押して付けられており、ばね
力によってシャーシ30と平行になる中立位置に維持され
る。

これにより、ミラー地板20、即ちミラー12はシャーシ
30に対して全方向に傾動可能に支持され、面方向の移動
は規制されている。尚、ミラー12の反射面とミラー傾動
時の回転中心とがずれているため、ミラー12の反射面が
傾動時に前後に移動することになるが、ボール26の直径
が小さいため（直径２〜10mm程度）、ミラー12の厚みさ
え小さければ、補正量自体が１〜３゜位と小さいため、
前後の移動量は無視できる範囲であり、機械的にガタの
ないことを考え合わせると、ジンバル機構に比較しても
より高精度な位置決めが可能である。

一方、ミラー駆動機構は、主として２つのバイモルフ
40、40、２本の駆動ピン42、42等から構成されている。

２つのバイモルフ40、40は、それぞれシャーシ30上に
該シャーシ30と平行になるように片持ち梁状に配設さ
れ、且つ互いに略直交するように配設されている。尚、
２つのバイモルフ40、40間は、駆動時に互いに干渉しな
い程度に離間している。

２本の駆動ピン42、42は前述したようにミラー地板20
に植設されており、その先端部はシャーシ30の上面に突
出している。この駆動ピン42の先端部には、コイルばね
44を挟んだ一対の金属片46A、46Bが挿通され、これらの
金属片46A、46B間でバイモルフ40の先端を挟持するよう
に、金属片46A、46Bはねじ48によってねじ止めされてい
る。

上記構成のミラー駆動機構によれば、バイモルフ40に
電圧を印加すると、バイモルフ40の先端部が印加電圧に
応じて変位し、駆動ピン42は第３図上の矢印に示す方向
（上下方向）に移動させられる。これにより、シャーシ
30とミラー12との間隙が変化させられる。即ち、ミラー
14はボール26の中心を基準にして傾動させられる。尚、
２つのバイモルフ40、40によって、２本の駆動ピン42、
42の上下方向の位置をそれぞれ制御することにより、ミ
ラー12をＸ方向及びＹ方向、即ち全方向に所望の角度だ
け傾動させることができる。

また、第２図において、50、50は角度センサであり、
それぞれシャーシ30上に配設される。角度センサ50は赤
外発光ダイオード、位置検出器（PSD）、投受光レンズ
等から成り、赤外発光ダイオードから投受光レンズ及び
シャーシ30に形成された孔34を介してミラー12の裏面に
赤外孔を投光し、その反射光を孔34及び投受光レンズを
介してPSDを受光するようにしている。尚、PSDでの受光
位置は、ミラー12の傾きに対応するため、PSDの出力に
基づいてミラー12の傾きを検出することができる。ま
た、２つの角度センサ50、50は、２つのバイモルフ40、
40によって傾動させられるミラー12のＸ方向及びＹ方向
の傾きをそれぞれ別々に検出する。

次に、上記バイモルフ40の制御系について説明する。

第４図は１つのバイモルフ40の制御系を示すブロック
図で、角速度センサ60のカメラに配設され、カメラのパ
ン方向（Ｘ方向）又はチルト方向（Ｙ方向）の角速度を
検出する。この角速度センサ60の角速度を示す検出出力
は積分回路62に加えられ、ここで時間積分される。これ
により、カメラの振れ角が検出される。

積分回路62は、上記検出したカメラの振れ角による画
像の動揺を相殺するための指令信号、即ちカメラの振れ
方向と逆方向で、振れ角の半分の角度を示す指令信号を
ミラー12の制御目標値として加算点64に出力する。

加算点64の他の入力には、前述した角度センサ50から
ミラー12の現在の傾きを示す信号がフィードバック値と
して加えられており、加算点64はこれらの２入力信号の
偏差を示す信号をドライブ回路66に出力する。ドライブ
回路66は前記偏差を０にするために、加算点64からの入
力信号を適宜の電圧信号に変換し、これをバイモルフ40
に印加する。

バイモルフ40は入力する電圧信号に応じて変位し、駆
動ピン42を介してミラー12を傾動させる。

このように、ミラー12の傾きはカメラの振れに応じて
制御され、これにより画像の動揺が補正される。

尚、ボイモルフの制御方法は、上記実施例に限らず、
例えば位置フィードバックをとらない方法、角速度セン
サの代わりに映像信号から振れ成分を検出する方法等が
考えられる。

また、本実施例では、ミラーを傾動させるために、シ
ャーシとミラーとの間隙をバイモルフによって変化させ
るようにしたが、これに限らず、例えばボイスコイル等
を用いてもよく、要は、シャーシとミラーとの間隙を変
化させることができるアクチュエータであればいかなる
ものでもよい。

次に、本発明に係る手振れ補正装置の第２実施例につ
いて説明する。

第５図及び第６図はそれぞれ第２実施例を示す分解斜
視図及び断面図であり、第１実施例と共通する部分には
同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

これらの図面からも明らかなように、第２実施例で
は、バイモルフ40、40からミラー12（ミラー地板20）に
駆動力を伝達する動力伝達手段が第１実施例のものと相
違する。

即ち、第５図に示すように、バイモルフ40、40の一端
に駆動部材70、70が一体的に結合されている。この駆動
部材70、70は、そのミラー側の面に先端部が円錐状の駆
動ピン72、72を有すると共に、ばね係止部74、74を有し
ている。

一方、ミラー地板20の前記駆動ピン72、72と対向する
位置には、当て台76、76が固着され、また、ミラー地板
20にはばね係止部20A、20Aが形成されている。

そして、前記駆動ピン72、72が前記当て台76、76に常
時当接するように、駆動部材側のばね係止部74、74とミ
ラー地板側のばね係止部20A、20Aの間には、コイルばね
78、78が配設されている。

このとき、第６図に示すようにボール26の中心を通
り、ミラー12と平行な面Ａと、当て台76の上面は一致す
るように構成されている。

従って、バイモルフ40に電圧が印加され、第７図に示
すように一方の駆動ピン72が矢印のように変位すると、
当て台76とミラー地板20及びミラー12は一体となって、
ボール26の球心を通る回転軸Ｂの回りを回転動揺する
が、この駆動ピン72に対して直交する位置にある他方の
駆動ピン72の先端の係合部77は面Ａ上にあるため回転軸
Ｂ上となり、上記ミラーの回転動揺によって何らの外力
も受けず、また変位もしない。

即ち、直交する２つの傾き変位をもつミラーに与える
２つの駆動ピンは、相互に干渉することなくミラーを回
転動揺させることができる。

第８図は本発明に係る手振れ補正装置の第３実施例を
示す断面図である。尚、第６図に示した第２実施例と共
通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省
略する。

第８図からも明らかなように、第３実施例は駆動部材
80及び当て台86が第２実施例の駆動部材70及び当て台76
と相違する。

即ち、駆動部材80の駆動ピン82の先端は半球状に形成
されており、当て台86はその駆動ピン82の先端の球面に
当接している。そして、駆動ピン82の半球中心（動力伝
達基準点）が面Ａ上に略一致するように、半球の曲率半
径及び当て台86の高さが決定されている。

これにより、第２実施例と同様に、２つの駆動ピンは
相互に干渉することなくミラー回転動揺させることがで
きる。

第９図及び第10図はそれぞれ本発明に係る第４実施例
を示す分解斜視図及び断面図であり、第１実施例乃至第
３実施例と共通する部分には同一の符号を付し、その詳
細な説明は省略する。

第９図及び第10図からも明らかなように、第４実施例
は主に、ミラー12をシャーシ30側にばね付勢する付勢手
段、バイモルフ40をシャーシ30に固定する固定手段、及
びバイモルフ40からミラー12に駆動力を伝達する動力伝
達手段が第１実施例乃至第３実施例と相違する。

即ち、ミラー地板100には、ミラー12を支持するため
のボール26及びミラー12を駆動するための２つのボール
101、101と嵌合する３つの凹部100A、100B、100Bが設け
られるとともに、ボス100Cが植設されている。また、シ
ャーシ30には、ボールカラー102が固定されている。

ミラー地板100のボス100Cには板ばね103の一端が固定
され、この板ばね103の先端はボールカラー102の球状の
凸部102Aに当接している。これにより、ミラー地板100
は、上記板はね103によってボール26を介在させてシャ
ーシ30に押し付けられる。

一方、バイモルフ40の固定端には、弾性を有するバイ
モルフ保持部材104及びバイモルフベース105が配設され
ている。このバイモルフ保持部材104はシャーシ30に固
定され、バイモルフベース105に取付けられる調整ねじ1
06がシャーシ30の上面に当接するように、バイモルフ40
をばね付勢している。

また、バイモルフ40の自由端には、駆動部材107が一
体的に結合されており、この駆動部材107の下面とミラ
ー地板100の凹部100Bとの間でボール101を保持するよう
にしている。尚、ボール26の球心を通るミラー12と平行
な面上に、ボール101の球心（動力伝達基準点）がくる
ように設計されている。

これにより、第２、第３実施例と同様に、駆動部材10
7とボール101とから成る２組の動力伝達手段は相互に干
渉することなくミラー12に回動力を伝達することができ
る。また、１枚の板ばね103によってボール26の中心
（回動中心）をシャーシ側に付勢するようにしたため、
板ばね103の付勢力がミラー12の回動を阻害することが
ない。

第11図は本発明に係る手振れ補正装置の第５実施例の
全体構成を示す概略図であり、第１図と共通する部分に
は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第11図において、撮影レンズ11の近傍には、光軸と平
行となる態様で２つの振れセンサ90、92が配設され、こ
れらの振れセンサ90、92にはミラー12により反射された
被写体光が入射している。

尚、第12図に示すようにミラー12は矩形形状を有して
おり、中央部に大きな台形形状の撮影レンズ用反射面12
Aがあり、その余剰部分の２つの三角形内に、２つの振
れセンサ用反射面12B、12Cが生じるようにミラー12及び
振れセンサ90、92の配置がなされている。

これにより、ミラー12を必要以上に大きくすることな
く、ミラー12を振れセンサ90、92用にも適用することが
できる。

次に、上記振れセンサ90、92の構成について、第13図
を参照しながら詳述する。

同図に示すように、これらの振れセンサ90、92は、受
光レンズ90A、92A、シリンドリカルレンズ90A、92B及び
ラインセンサ90C、92Cから構成されている。尚、振れセ
ンサ90、92は同一構成を有し、振れセンサ90はパン方向
（Ｘ方向）の手振れを検出すべく、ラインセンサ90Cが
ミラー12の左右方向と平行になるように配設され、振れ
センサ92はチルト方向（Ｙ方向）の手振れを検出すべく
ラインセンサ92Cがミラー12の上下方向と平行になるよ
うに配設されている。

そして、振れセンサ90に入射する被写体光は、受光レ
ンズ90Aとシリンドリカルレンズ90Bにより、第14図に示
すように１〜ｎの範囲に対応する光としてラインセンサ
90Cの１〜ｎ画素にそれぞれ集光され、同様に、振れセ
ンサ92に入射する被写体光は、受光レンズ92Aとシリン
ドリカルレンズ92Bにより、第15図に示すように１〜ｎ
の範囲に対応する光としてラインセンサ92Cの１〜ｎ画
素にそれぞれ集光される。

次に、上記振れセンサを用いたミラーの制御系につい
て説明する。尚、ミラーのＸ方向の制御とＹ方向の制御
はそれぞれ同様に行われるため、ここではＸ方向の制御
についてのみ説明する。

第16図において、ミラー12によって反射された被写体
光は振れセンサ90に入射され、そのラインセンサ90Cに
よって光電変換される。このラインセンサ90Cの出力
は、一定の時間間隔でサンプリングされ、振れセンサ90
から直接演算回路94に入力されるとともに、ラインメモ
リ96で一定時間遅延されたのち演算回路94に入力され
る。

演算回路94はこれらの２入力を比較演算し、ラインセ
ンサ90C上に結像される被写体光の移動量（この移動量
はカメラＸ方向の振れに対応する）を検出する。そし
て、演算回路94は上記検出した被写体光の移動量を零に
するためのミラー制御信号をドライブ回路98を介してミ
ラー駆動素子99に出力する。

ミラー駆動素子26は上記ミラー制御信号に応じて変位
し、ミラー12を傾動させる、これにより、カメラの手振
れに伴うＸ方向の画像の動揺が補正される。

尚、この第５実施例では画像のＸ方向及びＹ方向の動
揺を補正するようにしたが、これに限らず、Ｘ方向又は
Ｙ方向のいずれか一方の動揺を補正するように構成して
もよい。

次に、本発明に係る手振れ補正装置の第６実施例、特
に振れセンサの好ましい実施例について詳述する。

第17図に示すように、この振れセンサは、主として角
速度センサ110と、ドリフト成分検出部120と、減算器11
4とから構成されている。

角速度センサ110は例えば音叉型の角速度センサで、
角速度に応じたコリオリの力により音叉のねじれを検知
し、そのねじれ（角速度）にほぼ比例した電圧信号をA/
D変換器112に出力する。尚、角速度センサ110から出力
される電圧信号には、ドリフト電圧が含まれている。

A/D変換器112は、所定のサンプリング周期（例えば10
ms）で入力する電圧信号をディジタル信号に変換し、こ
のディジタル信号（A/D変換値）を減算器114及びドリフ
ト成分検出部120に出力する。

ドリフト成分検出部120は中央処理装置（CPU）122及
びメモリ124から構成されており、現時点から所定の時
間前、即ちドリフト成分の周期よりも短く且つ検出しよ
うとする角速度の周期よりも長い所定の時間（例えば、
10秒）前までの間にサンプリングしたA/D変換値の平均
値を算出し、この平均値をドリフト成分を示す値、即ち
角速度が零のときの値として減算器114に出力する。

減算器114はA/D変換器112よりい入力したA/D変換値か
らドリフト成分検出部120より入力した平均値を減算
し、その減算値を角速度を示す信号として出力する。こ
れにより、角速度センサ110の出力に含まれるドリフト
成分が除去される。

次に、上記ドリフト成分検出部等の詳細について第18
図のフローチャートを参照しながら説明する。

第18図に示すように、振れセンサが起動されると、先
ずＸ＝０、ｎ＝０をイニシャルセットし（ステップ20
0）、その後、10ms毎にA/D変換値Ｙを入力する（ステッ
プ210）。

そして、50個分のA/D変換値Ｙを入力してその平均値
が算出されたか否かを判別し（ステップ220）、この平
均値算出が終了しない場合にはステップ280に進み、こ
こでA/D変換値ＹからＸを減算し、この減算値を出力し
たのち、ステップ210に戻る。一方、50個分の平均値算
出が終了した場合にはステップ230に進み、ここでｎを
１だけインクリメントし、続いて50個分の平均値をＡ
（ｎ）に格納する（ステップ240）。

次に、ｎが20以上か否かを判別し（ステップ250）、2
0未満のときには前述したステップ280を介してステップ
210に戻る。

一方、ｎが20以上になると、20個分のＡ（ｎ−19）、
Ａ（ｎ−18）、…Ａ（ｎ−１）、Ａ（ｎ）の平均値をｘ
を算出し（ステップ260）、この平均値ｘをＸに格納し
たのち（ステップ270）、ステップ280を実行する。

即ち、スタートしてから0.5秒（10ms×50）毎に50個
分の平均値が算出され、10秒（0.5秒×20）経過する
と、ｎ＝20となり、平均値ｘが算出される。従って、ス
タートしてから10秒までの間は、ステップ280における
Ｘの値は、イニシャルセットされた０であり、10秒目に
初め1000個分（50×20）のA/D変換値Ｙの平均値ｘが算
出され、この平均値ｘがＸの値に置き換えられる。

その後、0.5秒毎に50個分の平均値が算出され、これ
に伴って新たな平均値ｘが算出され、Ｘの値が更新され
る。

このようにしてＸの値（ドリフト成分値）を更新する
ことにより、ドリフト成分値を徐々に更新することがで
きるとともにメモリ容量を小さくすることができる。

即ち、上記構成の振れセンサを手振れ補正装置の手振
れ検出手段として用いることにより、コリオリの力を利
用した角速度センサの出力に含まれるドリフト成分を除
去することができる。

第19図は本発明に係る手振れ補正装置の第７実施例を
示すブロック図であり、ビデオカメラ全体に関して示し
ている、尚、第１図と共通する部分には同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。

第19図に示すように、被写体光は、手振れ補正用のミ
ラー12及び撮影レンズ11を介して撮像素子（CCD）300に
入射し、CCD300の各センサで光の強さに応じた量の信号
電荷に変換される。この信号電荷は順次読み出され、映
像信号処理回路302に出力される。

映像信号処理回路302は、ホワイトバランス回路、γ
補正回路、マトリクス回路、エンコーダ回路等を含み、
これらの回路によって所定の信号処理を行ったのち、映
像信号を記録信号処理回路304に出力する。

記録信号処理回路304は入力する映像信号を磁気記録
に適した記録信号に変換し、これをビデオ記録装置306
に出力する。ビデオ記録装置306は、入力する記録信号
を磁気ヘッドを介してビデオテープに磁気記録する。

さて、このビデオカメラの手振れ補正装置は、主とし
てミラー12、圧電素子（バイモルフ）40、角速度センサ
310、A/D変換器312、中央処理装置（CPU）314及び駆動
回路316から構成されている。

尚、ミラー12及びバイモルフ40等は、第２図及び第３
図等に示す構成と同様のため、ここでは詳細な説明は省
略する。

次に、上記バイモルフ40の制御系について説明する。

角速度センサ310は、例えば音叉型の角速度センサ
で、ビデオカメラの角速度に応じたコリオリ力により音
叉のねじれを検知し、ビデオカメラの角速度に比例した
電圧信号をA/D変換器312に出力する。

A/D変換器312は第20図（Ａ）に示すように一定のサイ
クル（例えば、10ms）で入力する電圧信号をディジタル
信号に変換し、このディジタル信号（A/D変換値）をCPU
314に出力する。

CPU314は、第21図のフローチャートに示すように動作
する。即ち、CPU314はA/D変換値を入力すると（ステッ
プ320）、そのA/D変換値が所定の閾値（手振れ補正を必
要としない程度の値）以下か否かを判別し（ステップ33
0）、所定の閾値以上の場合には、手振れ補正のための
処理（ステップ340、350）を実行する。

即ち、ステップ340では入力したA/D変換値に基づいて
そのA/D変換値（角速度）の大きさに比例したパルスレ
ートを算出する所定のデータ処理を実行し（第20図
（Ｂ））、ステップ350では、パルスレート算出後、次
のパルスレート算出時までの一定時間t₁の間、前記算出
したパルスレートでパルス信号を駆動回路316に出力す
る（第20図（Ｃ）参照）。

これにより、駆動回路316には、一定時間t₁の間に、
角速度に比例したパルス数のパルス信号が加えられる。

一方、ステップ330でA/D変換値が所定の閾値以下と判
別されると、正の微小値（例えば、１パルス又は数パル
スのパルス信号）を駆動回路316に出力し（ステップ36
0）、続いて負の微小値を駆動回路316に出力する（ステ
ップ370）。

これにより、駆動回路316には、正のパルス信号と負
のパルス信号が交番的に加えられる。

駆動回路316は入力するパルス信号を増幅してバイモ
ルフ40に電荷注入を行う。即ち、A/D変換値が所定の閾
値以上の場合には、駆動回路316はCPU314より入力する
パルス信号のパルスレートに相当する間隔で一定の大き
さのパルス電荷を注入する。

これにより、バイモルフ40には、角速度に比例した電
荷量が注入され、バイモルフ40は電荷注入量に比例して
変位し、ミラー12を傾動させる。また、角速度の符号が
反転した場合には、CPU314から出力されるパルス信号の
極性も反転し、バイモルフ40は逆方向に変位する。以上
の動作が短い周期で繰り返し実行されるため、ミラー12
はビデオカメラの角速度に比例した角速度で連続的に傾
動することになり、これにより撮影レンズ11に入射する
被写体光を安定化させることができる。

一方、A/D変換値が所定の閾値以下の場合には、駆動
回路316はCPU314より入力する正、負のパルス信号を増
幅して交番的に微小な電荷をバイモルフ40に注入する。

これにより、バイモルフ40はミラー12とバイモルフ40
間のメカ的なガタの範囲内あるいはミラー12の信号が視
認できない程度の微小な振動を繰り返す。従って、例え
ば、バイモルフ40がその作動範囲の終端近傍に位置して
いる場合でも、カメラが一定時間静止していると、バイ
モルフ40は微小な信号を繰り返しながらその作動範囲の
中央に戻るようになる。

尚、ビデオカメラの手振れによる画像の動揺を補正す
るためには、ミラー12をビデオカメラの角速度の半分の
角速度で逆方向に傾動させなければならず、オープンル
ープでこのようにミラー12を駆動するためには、前記バ
イモルフ40への電荷注入量を大きさを予め調整する必要
がある。この電荷注入量の大きさの調整は、例えばビデ
オカメラを強制的に動揺させ、このときに画像の動揺が
最小となるように前記駆動回路316のゲインを調整した
り、あるいは角速度センサ316の感度を調整したりする
ことによって行うことができる。

また、本実施例では、ビデオカメラの角速度に比例し
たパルスレートのパルス電荷を注入することにより単位
時間当りの電荷注入量を制御するようにしたが、これに
限らず、例えば、ビデオカメラの角速度に比例してパル
ス幅あるいはパルス振幅を制御して単位時間当りの電荷
注入量を制御するようにしてもよい。

更に、本実施例では、ビデオカメラのヨーイング（Ｘ
方向）及びピッチング（Ｙ方向）のいずれか一方向の手
振れ補正について説明したが、一般には同じものが２系
統存在する。

更にまた、本発明はミラーを圧電素子によって駆動す
る手振れ補正装置に限らず、例えば撮影レンズ等を圧電
素子によて駆動するものでもよく、要は撮影光学系の光
学部材を圧電素子によって駆動して手振れ補正を行うも
のであればいかなるものでもよい。

第22図は本発明に係る手振れ補正装置の第８実施例を
示すブロック図である。尚、第８実施例は第19図に示し
た第７実施例と略同様の構成を有しているが、Ｘ方向及
びＹ方向の２系統の制御系の主要部の共通化を図った点
で相違している。

第22図において、バイモルフ40Aはミラー12をＸ方向
に駆動し、バイモルフ40Bはミラー12をＹ方向に駆動す
る。

次に、上記バイモルフ40A及び40Bの制御系について説
明する。

角速度センサ310A及び310Bは、例えば音叉型の角速度
センサで、ビデオカメラのヨーイング（Ｘ方向）及びピ
ッチング（Ｙ方向）の角速度に応じたコリオリ力による
音叉のねじれを検知し、それぞれビデオカメラのＸ方向
及びＹ方向の角速度に比例した電圧信号をA/D変換器311
に出力する。

A/D変換器311はCPU313から制御バス313Aを介して加え
られる制御信号によって制御され、第23図（Ａ）に示す
ように一定のサイクルt₁（例えば、10ms）で入力するＸ
方向及びＹ方向の電圧信号を交互にディジタル信号に変
換し、Ｘ方向及びＹ方向の加速度に対応したディジタル
信号を交互にCPU313に出力する。

CPU313は入力するディジタル信号に基づいてそのディ
ジタル信号（即ち角速度）の大きさに比例したパルスレ
ートを求める所定のデータ処理を実行し（第23図
（Ｂ））、そのパルスレートを示すデータをパルス発生
回路315A又は315Bに出力する。

即ち、CPU313は、A/D変換器311からＸ方向のディジタ
ル信号を入力したときには、そのディジタル信号の大き
さに比例したパルスレートを示すデータをパルス発生回
路315Aに出力し、A/D交換器311からＹ方向のディジタル
信号を入力したときは、そのディジタル信号の大きさに
比例したパルスレートを示すデータをパルス発生回路31
5Bに出力する。

このように、CPU313は、Ｘ方向の加速度に比例した電
圧信号のA/D変換制御及びそのA/D変換されたディジタル
信号に基づくデータ処理とを、一定のサイクルt₁毎に時
分割で処理するようにしている。

パルス発生回路315A及び135Bは、例えばプリセットカ
ウンタら構成され、前記CPU313から加えられるパルスレ
ートを示すデータをプリセット値とし、カウント値がプ
リセット値に達すると、カウント終了のパルス信号を出
力するともにカウント値を“0"にリセットし、これを繰
り返すことによりパルスレートを示すデータ（即ちプリ
セット値）に対応したパルスレートのパルス信号を駆動
路316A及び316Bに出力する。

このように、パルス発生回路315A及び315Bは、CPU313
からパルスレートを示すデータを入力すると、次のパル
スレートを示すデータを入力するまでの間、CPU313の動
作とは独立してこの入力したデータをプリセット値とし
てカウントし、そのプリセット値に対応したパルスレー
トのパルス信号を発生し続ける（第23図（Ｃ）、（Ｄ）
参照）。

駆動回路316A及び316Bはパルス発生回路315A及び315B
から入力するパルス信号を増幅してバイモルフ40A及び4
0Bに電荷注入を行う。即ち、駆動回路等316A及び316Bは
パルス発生回路315A及び315Bから入力するパルス信号の
パルスレートに相当する間隔で一定の大きさのパルス電
荷を注入する。

これにより、バイモルフ40A及び40Bには、角速度に比
例した電荷量が注入され、バイモルフ40A及び40Bは電荷
注入量に比例して変位し、ミラー12を傾動させる。尚、
角速度の符号が反転した場合には、パルス発生回路315
A、315Bから出力されるパルス信号の極性も反転させら
れ、バイモルフ40A及び40Bは逆方向に変位する。以上の
動作が短い周期2t₁で繰り返し実行され、且つ周期2t₁内
で一定をパルスレートのパルス電荷が注入されるため、
ミラー12はビデオカメラのＸ方向及びＹ方向の角速度に
比例した角速度で連続的にＸ方向及びＹ方向に傾動する
ことになり、これにより撮影レンズ11に入射する被写体
を安定化させることができる。

尚、本実施例では、ビデオカメラの角速度に比例した
パルスレートのパルス電荷を注入することにより単位時
間当りの電荷注入量を制御するようにしたが、これに限
らず、例えば、ビデオカメラの角速度に比例して一定の
パルスレートのパルス信号のパルス幅を制御して単位時
間当りの電荷注入量を制御するようにしてもよい。この
場合のパルス発生回路としては、デューティ比が50％の
一定周期のパルス信号を発生する２つのパルス発生器
と、これらのパルス発生器から出力されるパルス信号の
アンド条件をとるアンド回路から構成し、CPU313では角
速度に比例した位相差を求め、前記２つのパルス発生器
から出力される２つのパルス信号の位相差が前記求めた
位相差になるように２つのパルス発生器を起動させるよ
うにすればよい。

次に、本発明に係る手振れ補正装置の第９実施例につ
いて説明する。

第24図は手振れ補正装置を有するビデオカメラの斜視
図である。尚、第１図と共通する部分には同符号が付し
てある。

第24図に示すように、このビデオカメラはカメラ本体
の上面にテレ側とワイド側とを切換える切換ユニット40
0が設けられている。また、カメラ本体の前部には撮影
レンズ11が収納されている。

第25図は第24図の要部拡大図である。同図に示すよう
に切換ユニット400の左側には手振れ補正部が設けら
れ、手振れ補正用のミラー12は撮影レンズ11の光軸上に
45゜の角度をもって設けられている。このミラー12はそ
の背面側に設けられている制御部402によって前述した
ようにビデオカメラの振れを補正するように傾動され
る。

一方、切換ユニット400の右側にはミラー410、レンズ
412、414から成るワイドコンバータ部が設けられてい
る。

このように構成されている切換ユニット400の下端部
の中央に回転軸420が下方に突出して設けられ、回転軸4
20は撮影レンズ11に設けられている軸受け部422に回転
自在に支持されている。そして、回転軸420から撮影レ
ンズ11の光軸までの距離（Ｌ）とワイドコンバータ部の
光軸までの距離（Ｌ）とがそれぞれ同一寸法になるよう
に設定されている。従って、切換ユニット400を180゜回
転すると、ワイドコンバータ部の光軸と撮影レンズ11の
光軸とは一致する。

尚、第24図、第23図上で430はビューファインダ、432
はグリップ、434はカセット収納部である。

前記の如く構成された本発明に係る手振れ補正装置付
ビデオカメラの作用について説明する。

先ずテレ側で撮影する場合、切換ユニット400を第24
図、第25図に示すように回転させ、撮影レンズ11の光軸
上の上方にミラー12を配置する。従って、被写体光はミ
ラー12を介して撮影レンズ11に入射する。この状態で、
ビデオカメラに手振れが発生した場合、ミラー12は制御
部402によってビデオカメラの振れに対応して傾動させ
られ、ビデオカメラの手振れに伴う画像の動揺が補正さ
れる。

次にワイド側で撮影する場合、切換ユニット400を上
記状態から180゜回転してワイドコンバータ部の光軸と
撮影レンズ11の光軸とを一致させる。これにより被写体
はワイドコンバータ用のレンズ412、ミラー410、レンズ
414を介して撮影レンズ11に入射する。

このように、このビデオカメラによれば入射光が、テ
レ側の撮影時には手振れ補正用のミラー12を介して、ま
た、ワイド側の撮影時にはワイドコンバータ部内のミラ
ー410を介して被写体光が撮影レンズ11に入射するの
で、テレ側で撮影した場合とワイド側で撮影した場合と
で画像が反転しない。また、手振れ補正用のミラー12と
ワイドコンバータ部材のミラー410との背面側に生じる
空間にミラー12を傾動させるミラー駆動機構やその制御
回路等から成る制御部402を収納することができるので
スペース効率が高く、更にワイドコンバータ部もミラー
410を設けることにより小型化が可能になるので切換ユ
ニット400のコンパクト化を図ることができる。

前記実施例では、切換ユニット400を撮影レンズ11の
上方において回転自在に設けたが、これに限らず第26図
に示すように切換ユニット450を左右方向にスライド可
能に設けてもよい。

即ち、切換ユニット450内には手振れ補正用のミラー1
2とワイドコンバータ部内のミラー410とが45゜傾いた状
態で並設されている。従って、テレ側とワイド側との撮
影の切換は切換ユニット450を第26図上で矢印方向に移
動して行う。尚、第26図中で、第25図と共通する部材に
は同一符号が付されている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る手振れ補正装置によ
れば、手振れ補正用のミラーを撮影レンズの前方に配置
するようにしたため、ミラーを考慮せずに撮影レンズを
設計することができ、既存の撮影レンズの使用も可能と
なる利点がある。また、ミラーの支持機構が簡単なた
め、装置の小型軽量化及びコストの低減を図ることがで
き、また、ボールを挟んでシャーシにミラーを押し付け
る構成をとったため、支持部のガタがなく、ミラーの正
確な位置決めが可能である。

また、従来の角速度センサにに比べて安価な振れセン
サによってカメラの手振れを光学的に検出するようにし
たため、手振れ補正装置のコストの低減を図ることがで
き、且つ、ミラーを介して入射する被写体光に基づいて
カメラの手振れを検出しているため、ミラーの角度を検
出する角度センサを用いずに、ミラーのフィードバック
制御が実現できる。更に、ミラーの大きさを大きくしな
くても実施できるという利点もある。

また、手振れ検出用の角速度センサの出力に含まれる
ドリフト成分を除去することができ、且つドリフト成分
除去の不感帯が不要なため、小さな角速度の検出もでき
る。また、平均値算出によるドリフト成分の検出に際
し、ドリフト成分の急激な変化を防止することができる
と共に、平均値算出時に必要な記憶容量を大幅に削減す
ることができる。

更に、手振れ補正用の光学部材を駆動する圧電素子の
速度制御をオープンループで単位時間当りの電荷注入量
を制御することにより行うようにしたため、フィードバ
ック値を検出するためのセンサ等が不要になり、圧電素
子の制御系の構成を簡単にすることができ、しかも圧電
素子の変位は電荷注入量にリニアに追従することから、
フィードバックループに持たずに角速度に比例した速度
になるように光学部材を制御することができ、良好な手
振れ補正を実現することができる。

また、カメラが静止しているときには交番的に微小な
電荷を圧電素子に注入するようにしたため、圧電素子を
その作動範囲の中央に速やかに戻すことができ、これに
より光学部材の可動範囲によって手振れ補正が制限され
るといった問題を解決することができる。

更にまた、Ｘ方向及びＹ方向の２系統の独立した制御
系に対して、時分割で信号処理することにより、単一の
信号処理手段で対応でき、本実施例におけるA/D変換
器、CPU及びパルス発生回路は１チップの集積回路によ
って構成することができ、しかも、時分割に演算してい
るにもかかわらず、パルス電荷を連続的に注入すること
ができ、Ｘ方向及びＹ方向に対して円滑な速度制御が実
現できる。

また、撮影レンズの前方に手振れ補正部とワイドコン
バータ部とを設け、これらを切り替えるようにしたた
め、撮影レンズをテレ側で使用するとき（画像のブレが
顕著になるとき）には、手振れ補正部に切り替えること
により撮像面に入射する被写体光を安定させ、撮影レン
ズをワイド側で使用するとき（画像のブレが目立たない
とき）には、ワイドコンバータ部に切り替えることによ
り広い画角をカバーすることができる。これにより、ミ
ラーが広い画角をカバーする必要がないため、ミラーの
小型化が可能になる。また、ワイドコンバータ部にもミ
ラーが設けられているため、上記切り替えを行っても画
像の上下等の反転がなく、カメラを持ち替える必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る手振れ補正装置の全体構成を示す
概略図、第２図及び第３図はそれぞれ本発明に係る手振
れ補正装置の第１実施例を示す分解斜視図及び断面図、
第４図は本発明に係る手振れ補正装置の制御系の一例を
示すブロック図、第５図及び第６図はそれぞれ本発明に
係る手振れ補正装置の第２実施例を示す分解斜視図及び
断面図、第７図は第２実施例の２つの駆動ピンが相互に
干渉しないことを説明するために用いた図、第８図は本
発明に係る手振れ補正装置の第３実施例を示す断面図、
第９図及び第10図はそれぞれ本発明に係る手振れ補正装
置の第４実施例を示す分解斜視図及び断面図、第11図は
本発明に係る手振れ補正装置の第５実施例の全体構成を
示す概略図、第12図は第11図に示したミラーの撮影レン
ズ及び２つの振れセンサへの反射面を示す図、第13図は
第11図に示した振れセンサの構成図、第14図及び第15図
はそれぞれ第11図に示した２つの振れセンサのラインセ
ンサ出力を説明するために用いた図、第16図は第５実施
例の制御系を示すブロック図、第17図は本発明に係る手
振れ補正装置の第６実施例を示す要部ブロック図、第18
図は第17図に示した振れセンサの詳細な動作を説明する
ために用いたフローチャート、第19図は本発明に係る手
振れ補正装置の第７実施例を示すブロック図、第20図は
第19図に示したA/D変換器及びCPUの作用を説明するため
に用いたタイミングチャート、第21図は第19図に示した
CPUの動作を説明するために用いたフローチャート、第2
2図は本発明に係る手振れ補正装置の第８実施例を示す
ブロック図、第23図は第22図に示したA/D変換器、CPU及
びパルス発生回路の作用を説明するために用いたタイミ
ングチャート、第24図は本発明に係る手振れ補正装置を
備えたビデオカメラの第９実施例を示す斜視図、第25図
は第24図の要部拡大図、第26図は本発明に係る手振れ補
正装置を備えたビデオカメラの第10実施例を示す要部拡
大図、第27図は従来の手振れ補正装置の一例を示すブロ
ック図である。 10……手振れ補正装置、11……撮像レンズ、 12、410……ミラー、22、103……板ばね、 26、101……ボール、30……シャーシ、 40、40A、40B……バイモルフ、 42、78、82……駆動ピン、 70、80、107……駆動部材、 90、92……振れセンサ、 90A、92A……受光レンズ、 90B、92B……シリンドリカルレンズ、 90C、92C……ラインセンサ、 94……演算回路、96……ラインメモリ、 110、310、310A、310B……角速度センサ、 112、311、312……A/D変換器、 120……ドリフト成分検出部、 122、313、314……中央処理装置（CPU）、 315A、315B……パルス発生回路、 316、316A、316B……駆動回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平2−251510 (32)優先日平２(1990)９月20日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平2−251511 (32)優先日平２(1990)９月20日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平2−256227 (32)優先日平２(1990)９月26日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号特願平2−256228 (32)優先日平２(1990)９月26日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (56)参考文献特開昭60−143330（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−8628（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−261329（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−66774（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−191171（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−233513（ＪＰ，Ａ) 特開平２−183216（ＪＰ，Ａ) 特開平３−132174（ＪＰ，Ａ) 特開平２−282717（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ミラーと、カメラの撮影レンズの前方に、該撮影レンズの光軸に対
して略45゜の角度を中心にして前記ミラーを傾動自在に
支持するミラー支持機構であって、前記撮影レンズの前
方に該撮影レンズの光軸に対して略45゜の角度で固定さ
れたシャーシと、前記ミラーの裏面と前記シャーシとの
間に介挿された球と、前記ミラーを前記球を介して前記
シャーシに弾性をもって押し付けるばね部材とから成る
ミラー支持機構と、前記ミラーを傾動させるミラー駆動手段と、前記カメラの振れを検出する振れセンサと、前記振れセンサの検出出力に基づいて前記カメラの撮像
面に入射する被写体光を安定させるように前記ミラー駆
動手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項２】前記ミラー駆動手段は前記シャーシとミラ
ーとの間隙を変化させる２つの圧電素子を有する請求項
（１）記載の手振れ補正装置。
【請求項３】前記２つの圧電素子は２つのバイモルフで
あり、該２つのバイモルフは前記シャーシに片持ち梁状
に平行に配設され、且つ互いに直交するように配設され
ることを特徴とする請求項（２）記載の手振れ補正装
置。
【請求項４】前記ミラー駆動手段は前記２つのバイモル
フの先端部によって駆動される２つの動力伝達手段を有
し、該２つの動力伝達手段は、前記球の中心を頂角とす
る直角二等辺三角形の２つの底角の位置に配設される請
求項（３）記載の手振れ補正装置。
【請求項５】前記２つの動力伝達手段の前記ミラーへの
動力伝達基準点が、前記球の中心を通りミラーと平行な
平面上に略一致するように前記２つの動力伝達手段を構
成したことを特徴とする請求項（４）の記載の手振れ補
正装置。
【請求項６】前記振れセンサは、コリオリの力を利用し
た角速度センサと、前記角速度センサの出力に含まれる
ドリフト成分の周期より短く且つ検出しようとする前記
カメラの振れの角速度の周期よりも長い所定の時間内に
おける前記角速度センサの出力の平均値を求める平均値
検出手段と、前記角速度センサの出力から前記平均値検
出手段によって求めた平均値を減算し、その差分値を出
力する減算手段と、から成ることを特徴とする請求項
（１）記載の手振れ補正装置。
【請求項７】前記振れセンサは前記カメラの角速度に比
例した電圧信号を出力する角速度センサであり、前記制
御手段は前記角速度センサから出力される電圧信号に基
づいて単位時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大きさ
に比例するように前記圧電素子に電荷注入を行うことを
特徴とする請求項（２）記載の手振れ補正装置。
【請求項８】ミラーと、カメラの撮影レンズの前方に、該撮影レンズの光軸に対
して略45゜の角度を中心にして前記ミラーを傾動自在に
支持するミラー支持機構であって、前記撮影レンズの前
方に該撮影レンズの光軸に対して略45゜の角度で固定さ
れたシャーシと、前記ミラーの裏面と前記シャーシとの
間に介挿された球と、前記ミラーを前記球を介して前記
シャーシに弾性をもって押し付けるばね部材とから成る
ミラー支持機構と、前記ミラーを傾動させるミラー駆動手段と、前記撮影レンズの近傍に配設された光電変換素子と、前
記ミラーを介して入射する被写体光を前記光電変換素子
上に結像させる光学系とを有する振れセンサと、前記振れセンサの検出出力に基づいて該振れセンサの光
電変換素子上に結像される被写体光の単位時間毎の移動
量を算出し、この移動量を零にすべく前記ミラー駆動手
段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項９】第１のミラーと、撮影レンズの光軸に対し
て略45゜の角度を中心にして前記第１のミラーを傾動自
在に支持するミラー支持機構と、前記第１のミラーを傾
動させるミラー駆動手段と、カメラの振れを検出する振
れセンサと、前記振れセンサの検出出力に基づいて前記
カメラの撮像面に入射する被写体光を安定させるように
前記ミラー駆動手段を制御する制御手段とから成る手振
れ補正部と、前記撮影レンズの光軸に対して略45゜の角度で配設され
た第２のミラーを有し、前記撮影レンズの画角を広げる
ワイドコンバータ部と、前記手振れ補正部とワイドコンバータ部とを内蔵し、前
記撮影レンズの前方に移動自在に配設され、前記第１の
ミラーを介して被写体光を前記撮影レンズに入射させる
第１の位置と前記第２のミラーを介して被写体光を前記
撮影レンズに入射させる第２の位置との間で移動する切
替ユニットと、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項１０】カメラの撮影光学系の少なくとも一部を
光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材を駆動して
撮影光学系を介して撮像面に入射する被写体光を安定化
させるカメラの手振れ補正装置において、前記光学部材を駆動するための圧電素子と、前記カメラの角速度に比例した電圧信号を出力する角速
度センサと、前記角速度センサから出力される電圧信号に基づいて単
位時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大きさに比例す
るように前記圧電素子に前記電圧信号の大きさに比例し
たパルスレート又はパルス幅のパルス電荷を注入するパ
ルス電荷注入手段と、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項１１】前記パルス電荷注入手段は、前記角速度
センサから出力される電圧信号を所定のサイクルでディ
ジタル値に変換するA/D変換器と、該A/D変換器によって
変換されたディジタル値を入力し、該ディジタル値の大
きさに比例したパルスレート又はパルス幅のパルス信号
を次のディジタル値入力があり、そのデータ処理が終わ
るまで出力する中央処理装置と、該中央処理装置から出
力されるパルス信号を昇圧して前記圧電素子に出力する
駆動回路とから成ることを特徴とする請求項（10）記載
の手振れ補正装置。
【請求項１２】カメラの撮影光学系の少なくとも一部の
光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材を光軸と直
交し且つ互いに直交した２つの軸線を中心としてそれぞ
れ第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動方向（Ｙ方
向）に回動するように駆動して撮影光学系を介して撮像
面に入射する被写体光を安定化させるカメラの手振れ補
正装置において、前記光学部材をそれぞれ前記第１の回動方向（Ｘ方向）
及び第２の回動方向（Ｙ方向）に駆動するための第１及
び第２の圧電素子と、前記カメラの前記第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の
回動方向（Ｙ方向）の角速度に比例した第１及び第２の
電圧信号をそれぞれ出力する第１及び第２の角速度セン
サと、前記第１の回動方向（Ｘ方向）及び第２の回動方向（Ｙ
方向）の２系統を時分割処理する信号処理手段であっ
て、前記角速度センサからそれぞれ出力される第１及び
第２の電圧信号を一定のサイクル毎に交互に入力し、そ
の入力した第１及び第２の電圧信号に基づいて前記第１
及び第２の圧電素子への単位時間当りの注入電荷量が該
第１及び第２の電圧信号の大きさに比例するように第１
及び第２の電荷注入量情報を求め、該第１及び第２の電
荷注入情報を交互に出力する信号処理手段と、前記信号処理手段から出力される第１及び第２の電荷注
入量情報を入力すると、次の第１及び第２の電荷注入量
情報を入力するまでの間、その入力した第１及び第２の
電荷注入量情報に対応したパルスレート又はパルス幅の
パルス電荷をそれぞれ前記第１及び第２の圧電素子に注
入し続ける第１及び第２のパルス電荷注入手段と、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項１３】前記信号処理手段は、前記第１及び第２
角速度センサから出力される第１及び第２の電圧信号を
一定のサイクルで第１及び第２のディジタル値に交互に
変換するA/D変換器と、該A/D変換器によって変換された
第１及び第２のディジタル値を入力し、該第１及び第２
のディジタル値の大きさに比例したパルスレート又はパ
ルス幅を示す前記第１及び第２の電荷注入量情報を交互
に出力する中央処理装置とから成ることを特徴とする請
求項（12）記載の手振れ補正装置。
【請求項１４】前記パルス電荷注入手段は、前記信号処
理手段から出力される第１及び第２の電荷注入量情報を
入力すると、次の第１及び第２の電荷注入量情報を入力
するまでの間、その入力した第１及び第２の電荷注入量
情報に対応したパルスレート又はパルス幅の第１及び第
２のパルス信号を発生し続ける第１及び第２のパルス発
生手段と、該第１及び第２のパルス発生手段から出力さ
れる第１及び第２のパルス信号を昇圧してそれぞれ前記
第１及び第２の圧電素子に出力する駆動回路とから成る
ことを特徴とする請求項（13）記載の手振れ補正装置。
【請求項１５】カメラの撮影光学系の少なくとも一部の
光学部材を移動自在に配設し、カメラの振れを検出する
振れセンサの検出出力に基づいて前記光学部材を駆動
し、撮影光学系を介して撮像面に入射する被写体光を安
定化させるカメラの手振れ補正装置において、前記振れセンサは、コリオリの力を利用した角速度センサと、前記角速度センサの出力に含まれるドリフト成分の周期
よりも短く且つ検出しようとする前記カメラの振れの角
速度の周期よりも長い所定の時間内における前記角速度
センサの出力の平均値を求める平均値検出手段であっ
て、前記速度センサの出力のサンプリング数が所定のＭ
個に達する毎に該Ｍ個の平均値を算出する第１の演算手
段と、前記第１の演算手段によって算出された平均値が
所定のＮ個に達すると該Ｎ個の平均値を算出し、その後
第１の演算手段によって平均値が算出される毎に最新の
Ｎ個の平均値を算出する第２の演算手段とからなる平均
値検出手段と、前記角速度センサの出力から前記平均値検出手段によっ
て求めた平均値を減算し、その差分値を出力する減算手
段と、から成ることを特徴とする手振れ補正装置。
【請求項１６】カメラの撮影光学系の少なくとも一部の
光学部材を移動自在に配設し、前記光学部材を駆動して
撮影光学系を介して撮像面に入射する被写体光を安定化
させるカメラの手振れ補正装置において、前記光学部材を駆動するための圧電素子と、前記カメラの角速度に比例した電圧信号を出力する角速
度センサと、前記角速度センサから出力される電圧信号が手振れ補正
を必要としない程度の所定の閾値以下か否かを判別する
判別手段と、前記角速度センサから出力される電圧信号が前記所定の
閾値以上と判別されると、その電圧信号に基づいて単位
時間当りの注入電荷量が該電圧信号の大きさに比例する
ように前記電圧素子に電荷注入を行い、前記所定の閾値
以下と判別されると、前記電圧素子に交番的に微少な電
荷注入を行う電荷注入手段と、を備えたことを特徴とする手振れ補正装置。