JP3143527B2 - 光軸補正手段の特性検査装置及び特性検査方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スチルあるいは、ビデ
オカメラ等のカメラ装置において、様々な原因によって
発生する画面の有害なぶれを光学的に軽減する、ぶれ補
正装置に関した技術で特に、ぶれ補正手段を含む構成要
素の諸特性の測定方法あるいは、測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、スチルカメラ、ビデオカメラ等の
カメラ装置の自動化が進み、自動露出調節機能や、自動
焦点調節機能など、様々な機能が実用化されている。

【０００３】これらの自動化機能の一つとして、画像の
有害なぶれを軽減する、所謂、ぶれ防止機能を具える装
置が提案され、また、実用化されつつある。

【０００４】特に、ビデオカメラ等のカメラにおいて
は、使用される撮影レンズとして、ズームレンズを用い
るのが一般的であり、そのズーム比も年々大きくなる傾
向が強い。一方、カメラ装置の小型化も顕著であり、撮
像画面サイズの小型化、高密度実装技術の発展、小型レ
コーダーメカシャーシの開発などを背景に、片手で撮影
が可能な小型機種まで現れてきている。

【０００５】しかしながら、このようなズームレンズを
備えた小型のビデオカメラを用いる場合、撮影者の手ぶ
れに起因する画面の有害なぶれが発生し、このぶれを除
去し、安定した画面を得るために、様々なぶれ防止装置
が提案されている。これらのぶれ防止装置を用いれば、
このような手ぶれによる画面の有害なぶれだけでなく、
船舶や自動車などからの撮影に際して、三脚を用いても
有害な手ぶれが除去しえないような状況においても、大
きな効果を有することは言うまでもない。

【０００６】このぶれ防止装置は、ぶれを検出する検出
手段と、検出されたぶれの情報に応じて画面としてぶれ
が発生しないように、何らかの補正を行うぶれ補正手段
を、少なくとも含んで構成されいている。

【０００７】ぶれ検出手段としては、角加速度計、角速
度計、角変位計などが知られている。また、ぶれ補正手
段としては、本件同一出願人による可変頂角プリズムを
用いて光軸の入射角度をカメラ装置のぶれに応じて調整
するものや、同じく光軸の調整を撮影レンズのレンズ群
の一部、または、光軸補正のための専用のレンズ群を光
軸と直角の平面内に移動させることによって得るもの、
あるいは、回転動作によって得るものなどが挙げられ
る。更に、撮像画面情報の中から実際に画面として用い
る領域を切り出すように構成したビデオカメラにて、そ
の切り出し位置をぶれが補正される位置に順次変更して
いく方法などが知られている。

【０００８】補正手段として、前者のように可変頂角プ
リズムや、その他の何らかの光学的手段を用いて撮像素
子上に結像する像の段階で、ぶれを軽減するような方法
をここでは光学的補正手段と称し、後者のようにぶれを
含んだ画像情報を電子的に加工して、ぶれを軽減する方
法を電子的な補正手段と称する。

【０００９】一般的に、光学的補正手段はレンズの焦点
距離にかかわりなく、カメラのぶれ角度として、ある定
められた角度以内のぶれに対しての補正が可能であり、
従って、この定められた角度を実用上頻繁に起きうるカ
メラ装置のぶれ角度より大きく設定さえできていれば、
ズームレンズのテレ側の焦点距離が長い場合でも、実用
上問題のないぶれ除去性能を有することができる。しか
し、大きくなるという欠点を有している。

【００１０】これに対して、電子的な補正手段は、画面
上での例えば画面の縦寸法に対する補正率といったもの
が一定である。従って、テレ側の焦点距離が長くなるに
したがって、ぶれ除去の性能は劣化する。電子式の場
合、一般に小型化に対しては有利となることが多い。

【００１１】図６は焦点距離とカメラのぶれ角度との関
係を画面上の被写体位置で説明した図である。図におい
て、カメラが１２で示した位置にある時のレンズの光軸
は１３であり、被写体である人物１１の顔をほぼ中心に
とらえていることになる。この状態からａ度、手ぶれに
よりカメラが回転したとする。この時のカメラ位置を１
４で、光軸を１５で示す。

【００１２】図６（Ｂ）と（Ｃ）は、この１２と１４の
カメラ位置での画面位置を示しており、（Ｂ）はズーム
レンズのテレ端での状態を、（Ｃ）はワイド端での状態
を示す。１６は画面内の被写体を示しており、１７およ
び１９は１２の位置での、１８および２０は１４の位置
での画面を示している。

【００１３】図６から明らかなように、同じａ度のカメ
ラぶれであっても、当然、レンズの焦点距離が長い方
が、画面上のぶれとしては害が大きい。従って、特にテ
レ端の焦点距離の長いレンズと組み合わせるようなぶれ
防止装置においては、ぶれ補正手段として可変頂角プリ
ズムを用いるような光学的手段は有効なぶれ補正手段と
いえる。

【００１４】図７に可変頂角プリズムの構成を示す。図
において、２１と２３は透明なガラス板であり、２７は
例えばポリエチレン等の材料で作られた蛇腹部分であ
る。これらのガラス板と蛇腹で囲まれた内部に、例えば
シリコンオイル等による透明な液体が封入されている。

【００１５】図７（Ｂ）では、２枚のガラス板２１と２
３は平行な状態であり、この場合、可変頂角プリズムの
光線の入射角度と出射角度は等しい。一方、（Ａ）、
（Ｃ）のように角度を持つ場合にはそれぞれ光線２４、
２６で示した如く、光線は或る角度をもって曲げられ
る。

【００１６】従って、カメラが手ぶれ等の原因により傾
いた場合に、その角度に相当する分光線が曲がるよう
に、レンズの前に設けた可変頂角プリズムの角度を制御
することによって、ぶれが防止できるものである。

【００１７】図８は、この状態を示しており、（Ａ）に
て可変頂角プリズムは平行状態にあり、光軸は被写体の
頭をとらえているとすると、（Ｂ）のようにＡ度のぶれ
に対して図のように可変頂角プリズムを駆動して光線を
曲げることにより撮影光軸は相変わらず、被写体の頭を
とらえ続けられる。

【００１８】図９は、この可変頂角プリズムとそれを駆
動するアクチュエーター部および、角度状態を検出する
頂角センサーを含む、可変頂角プリズムユニットの実際
の構成例を示す図である。実際のぶれはあらゆる方向で
出現するので、可変頂角プリズムの前側のガラス面と、
後ろ側のガラス面はそれぞれ９０度ずれた方向を回転軸
として回転可能なように構成されている。ここでは、添
え字ａとｂとして、これら２つの回転方向のそれぞれの
構成部品を示しているが、同一番号のものは全く同じ機
能を有する。また、ｂ側の部品は一部不図示となってい
る。

【００１９】４１は可変頂角プリズムの本体で、ガラス
板２１、２３、蛇腹部２７および内部液体からなる。ガ
ラス板は保持枠２８に一体的に接着剤等を用いて取り付
けられている。保持枠２８は不図示の固定部品との間で
回転軸３３を構成しており、この軸回りに回動可能とな
っている。軸３３ａと３３ｂは、９０度方向が異なって
いる。保持枠２８上にはコイル３５が一体的に設けられ
ており、一方、不図示の固定部分には、マグネット３
６、ヨーク３７、３８が設けられている。従って、コイ
ルに電流を流すことにより、可変頂角プリズムは軸３３
回りに回動する。保持枠２８から一体的に伸びた腕部分
３０の先端にはスリット２９があり、固定部分に設けら
れたｉＲＥＤ素子等の発光素子３１と、ＰＳＤ等の受光
素子との間で、頂角センサーを構成している。

【００２０】図１０には、この可変頂角プリズムを補正
手段として有するぶれ防止装置を、レンズと組み合わせ
た防振レンズシステムのブロック構成図を示す。

【００２１】図において、４１は可変頂角プリズム、４
３、４４はそれぞれ頂角センサー、５３、５４は各頂角
センサーの出力を増幅する検出回路部、４５はマイクロ
コンピューター、４６、４７はぶれ検出手段である。マ
イクロコンピューター４５では頂角センサーにより検出
された角度状態と、ぶれ検出手段４６、４７の検出結果
に応じて、ぶれを除去するのに最適な角度状態に可変頂
角プリズムの角度状態を制御するために、アクチュエー
ター４８、４９に通電する電流を決定する。

【００２２】尚、主だった要素が２つのブロックより成
り立っているのは、９０度ずれた２方向の制御をそれぞ
れ単独に行うと仮定したためである。

【００２３】以上、可変頂角プリズムを用いた、ぶれ防
止手段に関して説明した。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】図１０に示したような
ブロック構成で示されるぶれ防止装置において、そのぶ
れ防止の性能を、目標とした性能以上に保つためには、
それぞれの構成要件の仕様が定められた仕様を満足して
いなければならないことは明らかである。

【００２５】このうち特に、ぶれ補正手段に要求される
性能項目としては、例えば、可変頂角プリズムを補正手
段として用いる場合を例に考えてみるに、１つにアクチ
ュエーター４８、４９に所定の電流を通電したときに得
られる光軸の補正角度の値、そして、駆動命令に対する
実際の可変頂角プリズムの応動状態を評価する周波数応
答特性、また、可変頂角プリズムの角度状態を検出する
ためのセンサー４３、４４の特性（リニアリティー、ヒ
ステリシスなど）などが挙げられる。

【００２６】これらの項目を実際に評価する際の方法と
して、それぞれの項目に対して、汎用の測定手段を組み
合わせることで可能ではあるが、例えば量産を行う際
に、短時間に多くの測定項目のチェックを行うことは困
難であり、より簡便で効率の良いチェック方法が望まれ
ていた。

【００２７】本発明は、防振のための光軸補正手段（例
えば、可変頂角プリズム）を量産する際、その諸特性を
素早く、また、簡単に検査できる装置、および、検査方
法を提供することにある。

【００２８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した発明
は、光軸を補正するよう光軸の角度を変化させるための
光学系と光軸の角度が変化するよう前記光学系を駆動す
る駆動手段とこの駆動手段により駆動された前記光学系
の変化状態を検出する検出手段とを備えた光軸補正手段
を検査するための位置に保持する保持手段と、前記光軸
補正手段の前記光学系の光軸に略一致する位置に光軸方
向にビームを投光する投光手段と、この投光手段から投
光され前記光学系を通過したビームを受光する受光手段
と、前記光軸補正手段の前記駆動手段に前記光学系がそ
の駆動される全範囲の位置に順次駆動させるための所定
の駆動信号を与える駆動制御手段と、前記受光手段から
の出力から前記光学系の光軸の変化角度を求め、この変
化角度と前記所定の駆動信号との関係から前記駆動手段
の駆動特性を評価し、及び／または前記変化角度と前記
検出手段からの出力との関係から前記検出手段の検出特
性を評価する評価手段とを有することを特徴としてい
る。また、請求項２に記載した発明は、光軸を補正する
よう光軸の角度を変化させるための光学系と光軸の角度
が変化するよう前記光学系を駆動する駆動手段とこの駆
動手段により駆動された前記光学系の変化状態を検出す
る検出手段とを備えた光軸補正手段を検査するための位
置に保持し、前記光軸補正手段の前記光学系の光軸に略
一致する位置に光軸方向にビームを投光させ、この投光
手段から投光され前記光学系を通過したビームを受光す
るとともに、前記光軸補正手段の前記駆動手段に前記光
学系がその駆動される全範囲の位置に順次駆動させるた
めの所定の駆動信号を与え、前記受光手段からの出力か
ら前記光学系の光軸の変化角度を求め、この変化角度と
前記所定の駆動信号との関係から前記駆動手段の駆動特
性を評価し、及び／または前記変化角度と前記検出手段
からの出力との関係から前記検出手段の検出特性を評価
することを特徴としている。

【００２９】

【実施例】図１は、本発明の基本的な構成を示すブロッ
ク図である。図において１が検査されるぶれ補正手段
で、図１５に示したぶれ防止装置の構成要件の内、ここ
では、可変頂角プリズム４１、頂角センサー４３、４
４、アクチュエーター４８、４９を含む。尚、ここでは
補正手段として可変頂角プリズムを例に挙げたが、前述
した他の光学補正手段の、どれにでも本検査方法を適用
することが可能である。

【００３０】３は制御手段であり、５３、５４は頂角セ
ンサーの出力を増幅する回路、２はマイクロコンピュー
ター、２２は波形発振器、４、５は受光手段からの出力
を増幅する増幅回路である。

【００３１】６は投光回路、７は投光光源であり、極力
細いビームで散乱が少ないことが望ましいことから、レ
ーザー光を使用している。８は受光手段、そして９が検
査される補正手段の取り付け機構を保持し、かつ、投光
手段、受光手段を所定位置に保持する保持体である。

【００３２】さて、マイコン２よりアクチュエーターに
−ＡＶから＋ＡＶまで所定の速度で徐々に変化する電圧
を印加すると、それにより変化する電流値に応じて、可
変頂角プリズムの角度状態が変わり、受光手段８にて光
線の位置が変化する（必要に応じて、受光手段８の前に
結像用のレンズを配置する場合もある。）。受光手段８
としては、２方向の位置検出が行えるものが望ましいの
で、例えば、２次元のポジションセンサーなどが適して
いる。

【００３３】この結果、印加電圧とその時の光線の角度
の関係が知ることができる。例えば、図２にこの特性を
説明する。横軸に電圧をとり、縦軸には受光手段８から
得られる光線の角度状態を示す。−ＡＶ〜＋ＡＶにてＴ
度の角度変化が必要な場合、１３のような駆動曲線が得
られれば、点１４、１５がＴ度を越えているので、この
場合問題ないと判断ができる。そして、マイコンは問題
有・無を判断し、何らかの表示を行う。

【００３４】上記の例は、駆動角度の項目の測定例であ
るが、周波数特性を見る場合は、マイコン２は図３
（Ａ）のように所定周波数で所定角度Ｄだけ動くような
命令を与える。これに対して、受光手段８の出力が
（Ｂ）のようであったとすると、振幅の比Ｋと、遅れＮ
が評価項目になる。尚、ｄＢ表示に直すときには当然−
２０１ｏｇ（ＫＤ／Ｄ）を算出すれば良い。

【００３５】複数の周波数に対する応答を調べるときに
は、マイコン２からの駆動命令を変化させれば良い。そ
して、マイコン２はその際差が、ある基準以内であれば
良、基準以上であるときには不良と判断し、その旨の表
示を行う。

【００３６】また、周波数応答の測定には、上記の例の
ように受光手段８からの出力を用いずとも、頂角センサ
ーの出力をもって測定することもできる。この場合事前
に頂角センサーの特性が問題ないことを知っていること
が望ましい。図４はこのための測定方法を説明してい
る。

【００３７】図において、横軸は頂角センサーによる可
変頂角プリズムの頂角状態の角度の検出結果を示す。縦
軸には受光手段８による実際の光線の変化を検出した結
果を示す。この関係が所定の傾きを持った理想の直線１
９になれば問題ないが、実際には２０のようなずれが発
生し、例えば、最大ｄｈのずれがある。この数値が許容
範囲内かどうかあらかじめ定められた値と比較すれば良
い。他に、傾きの絶対値やヒステリシスなどもこの方法
で知ることができる。

【００３８】第１実施例では、受光手段として２次元の
検出のできる素子を仮定したが、１次元のセンサーを用
いることも考えられる。図５は第２実施例のブロック構
成図であり、受光手段８は、１次元のラインセンサーで
あるとする。この時、実際の性能評価は９０度駆動方向
の異なる２方向に対して行われなければならないので、
そのままだと評価ができない。そこで、ここではライン
センサーを９０度回転させるためのアクチュエーター１
０と、センサーの位置を検出する位置検出手段１１を設
けた。これによって評価する方向に応じて、アクチュエ
ーターを駆動し、不図示の連動メカニズムにより受光手
段の位置を変えることで、両方向の評価を可能とするも
のである

【００３９】そして、この実施例では、各特性の評価結
果をディスプレイ１２上に示すことで良否を判断するこ
とが可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
学的ぶれ補正手段の諸特性を短時間に判定できるように
なり、量産の際などに有効になるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する検査装置のブロック図。

【図２】光軸補正手段の印加電圧に対する光軸変化角度
の特性を示す図。

【図３】光軸補正手段の印加信号に対する実際の光軸角
度変化を示す図。

【図４】光軸補正手段（頂角可変プリズム）の頂角変化
に対する光軸角度の変化の様子を示す図。

【図５】本発明に関する検査装置の第２の実施例を示す
図。

【図６】カメラを傾けた状態の画面の様子を示す図。

【図７】頂角可変プリズムの光軸変更の様子を示す図。

【図８】頂角可変プリズムによる画面の安定化を図るた
めの光軸補正の様子を示す図。

【図９】頂角可変プリズムの構造分解斜視図。

【図１０】頂角可変プリズムの制御ブロック図。

【符号の説明】

２ マイクロコンピューター ７ 投光手段 ８ 受光センサー ４１ 頂角可変プリズム（光軸補正手段） ４８・４９ アクチュエータ ４３・４４ 頂角角度センサー

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸を補正するよう光軸の角度を変化さ
   せるための光学系と、光軸の角度が変化するよう前記光
   学系を駆動する駆動手段と、この駆動手段により駆動さ
   れた前記光学系の変化状態を検出する検出手段とを備え
   た光軸補正手段を検査するための位置に保持する保持手
   段と、前記光軸補正手段の前記光学系の光軸に略一致する位置
   に光軸方向にビームを投光する投光手段と、 この投光手段から投光され前記光学系を通過したビーム
   を受光する受光手段と、 前記光軸補正手段の前記駆動手段に前記光学系がその駆
   動される全範囲の位置に順次駆動させるための所定の駆
   動信号を与える駆動制御手段と、 前記受光手段からの出力から前記光学系の光軸の変化角
   度を求め、この変化角度と前記所定の駆動信号との関係
   から前記駆動手段の駆動特性を評価し、及び／または前
   記変化角度と前記検出手段からの出力との関係から前記
   検出手段の検出特性を評価する評価手段とを有すること
   を特徴とする光軸補正手段の特性検査装置。
2. 【請求項２】 光軸を補正するよう光軸の角度を変化さ
   せるための光学系と、光軸の角度が変化するよう前記光
   学系を駆動する駆動手段と、この駆動手段により駆動さ
   れた前記光学系の変化状態を検出する検出手段とを備え
   た光軸補正手段を検査するための位置に保持し、前記光軸補正手段の前記光学系の光軸に略一致する位置
   に光軸方向にビームを投光させ、 この投光手段から投光され前記光学系を通過したビーム
   を受光するとともに、前記光軸補正手段の前記駆動手段
   に前記光学系がその駆動される全範囲の位置に順次駆動
   させるための所定の駆動信号を与え、 前記受光手段からの出力から前記光学系の光軸の変化角
   度を求め、この変化角度と前記所定の駆動信号との関係
   から前記駆動手段の駆動特性を評価し、及び／または前
   記変化角度と前記検出手段からの出力との関係から前記
   検出手段の検出特性を評価する ことを特徴とする光軸補
   正手段の特性検査方法。