JP4530909B2

JP4530909B2 - 手ぶれ検出装置および撮影装置

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Publication number: JP4530909B2
Application number: JP2005147735A
Authority: JP
Inventors: 行夫上中
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2025-05-20
Also published as: JP2006325060A

Description

本発明は、カメラなどの撮影装置に備えられた手ぶれ補正機構に関し、特に、手ぶれ検出処理に関する。

手ぶれ補正機能付きのカメラでは、ジャイロセンサなどの手ぶれ検出器が設けられており、カメラ操作時の手ぶれによってカメラ本体がヨーイング、あるいはピッチングすると、ジャイロセンサはカメラの姿勢変化により生じる角速度を検出する。そして、像ブレを防ぐため、手ぶれによるカメラの動きを相殺するように光学系、あるいは撮像素子がシフトする。ジャイロセンサを使用する場合、ドリフトによるＤＣ成分をカットするため、ジャイロセンサからの出力電圧はハイパスフィルタに入力される（例えば、特許文献１、２参照）。

フィルムあるいは撮像素子に形成される被写体像の手ぶれによる変位量は、焦点距離と変位量、すなわちカメラの変位角度とに基づく。焦点距離が短いほど被写体像の像ぶれが現われにくく、広角による撮影の場合、手ぶれによる像ぶれの影響が少ない。そのため、ズームレンズを備えたカメラでは、焦点距離に応じた像のぶれ量を検出し、手ぶれ補正を実行する（特許文献３参照）。
特開平９−２４７５２０号公報特開２００３−５７７０６号公報特開平９−２３０４１０号公報

デジタルカメラでは動画像をＬＣＤなどの画面に表示可能であるが、記録される被写体像にとって影響があっても動画像として表示される被写体像には手ぶれが影響しない、すなわちユーザが像ぶれを認識しない場合がある。このような動画像表示の間も手ぶれ補正を実行した場合、広角側による撮影時において動画像に影響しない手ぶれであっても手ぶれ補正が実行されてしまい、無駄な電力消費となる。

本発明の撮影装置は、撮影光学系と、撮影光学系により形成される被写体像を記録する記録手段とを備えたデジタルカメラ、ムービーカメラ、あるいは撮影機能を備えた携帯端末／携帯電話などの撮影装置である。また、撮影装置は、動画像表示可能であり、複数の表示用画素から構成される表示画面に被写体像を表示する画像表示手段を備える。また、本発明の撮影装置は、ズーム機能を有し、焦点距離が変更可能な変倍光学系が設けられる。

一方、撮影装置は、手ぶれ補正可能であり、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号を出力する角速度センサと、角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出する検出手段と、制御手段と、手ぶれによる変位量に基づいて、撮影光学系による結像エリアを像ぶれが生じないように調整する手ぶれ補正手段とを備える。角速度センサは例えば電圧信号を出力するとともに、角速度センサからの角速度信号に対してＤＣ成分を除去するハイパスフィルタを設けた場合、ＤＣ成分の除去された電圧信号がハイパスフィルタから検出される。角速度センサは例えばジャイロセンサであり、精度よく手ぶれを検出するため、水晶の結晶による振動ジャイロセンサを適用するのがよい。角速度が検出されると、角速度信号の電圧値と基準電圧とに基づいてカメラなどの撮影装置の姿勢変動による変動角度角速度が手ぶれとして検出される。基準電圧は角速度信号の電圧値の基準となる値であり、ジャイロセンサでは角速度センサから出力されている。ハイパスフィルタ後段には、例えばアンプを接続すればよい。手ぶれ補正手段は、イメージサークルに応じた結像エリアを手ぶれに合わせて位置調整すればよく、光学系あるいは撮像素子を光軸垂直方向に沿ってシフトさせる構成にすればよい。また、手ぶれ補正機構による制御系は、手ぶれ量の値「０」が続くと自動的に撮像素子の位置が中心位置へ戻るように、応答特性を定めればよい。

本発明の角速度センサは、動作状態から動作停止状態へ切替可能なセンサであり、角速度センサが動作停止状態になると、角速度信号の電圧値が、基準電圧の値と同じになる。ここで動作停止状態とは、角速度を測定する機能を発揮できない状態を示し、その機能を再び実現させるため必要な電力は角速度センサに供給される。上記特性をもつ角速度センサとしては、例えばスリープモード実行可能な角速度センサを適用すればよい。スリープモードを設定した場合、センサ素子、アンプなど角速度センサの一部のモジュールへの電源供給を遮断し、基準電圧による角速度信号が出力される。このような角速度センサに対し、制御手段は、角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する。

本発明の撮影装置は、変倍光学系の光軸に沿った位置に従う焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、動画像を表示している間、手ぶれによる変位量が表示画面に表示される表示用被写体像に像ぶれを生じさせるか否かを判別する表示ぶれ検出手段を備える。例えば、焦点距離が短く、撮影光学系が広角レンズとして機能している場合、表示されている動画像に対してわずかな手ぶれでは像ぶれが生じない。例えば、表示ぶれ検出手段は、手ぶれによる表示用被写体像の変位量が表示画面の画素ピッチを超えているか否かを判別すればよい。そして、制御手段は、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、角速度センサを動作させる。

手ぶれ検出の構成要素へ電源供給されている間、角速度センサから常時信号が出力されるが、角速度センサを動作停止状態にすることにより、基準電圧と電圧値が一致する角速度信号が角速度センサから出力される。スリープモードを設定可能な角速度センサの場合、センサ素子、アンプなど角速度センサの一部のモジュールへの電源供給を遮断することで基準電圧値による信号出力が維持される。リアルタイムで表示される動画像に対して手ぶれによる像ぶれが生じない間。角速度信号は一定であり、角速度センサでは必要最小限の要素しか電源供給されず、撮影動作実行までの消費電力が抑えられる。また、動画像に対して手ぶれによる像ぶれが生じる場合、手ぶれによる角速度センサあるいはハイパスフィルタからの出力信号が安定化しているため、動画像を像ぶれのない状態で確認することができる。角速度センサが動作停止状態であった場合、角速度センサを動作させればよい。

本発明の手ぶれ検出装置は、例えば、ビューファインダーのなどの観察像をモニターする装置に適用可能であり、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号を出力し、動作停止状態に切替可能な角速度センサと、角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出する検出手段と、撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮影光学系の焦点距離に基づいて、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示される、前記撮影光学系によって撮像素子上に形成される表示用被写体像に対し、像ぶれが生じるか否かを判別する表示ぶれ検出手段と、角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する制御手段とを備え、角速度信号の電圧値が、角速度センサの動作停止状態において、基準電圧の値と同じになり、制御手段が、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、角速度センサを動作させることを特徴とする。

本発明の手ぶれ検出方法は、撮影光学系によって撮像素子上に形成される被写体像を、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示する装置における手ぶれ検出方法であって、動作停止状態に切替可能な角速度センサから出力される、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出し、角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する方法であって、角速度信号の電圧値が、角速度センサの動作停止状態において、基準電圧値と同じになり、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、角速度センサを動作させることを特徴とする。

本発明のプログラムは、動作停止状態に切替可能な角速度センサから出力される、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出する検出手段と、撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、撮影光学系の焦点距離に基づいて、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示される、前記撮影光学系によって撮像素子上に形成される表示用被写体像に対し、像ぶれが生じるか否かを判別する表示ぶれ検出手段と、角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する制御手段とを機能させるプログラムであって、角速度信号の電圧値が、角速度センサの動作停止状態において、基準電圧値と同じになり、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、角速度センサを動作させるように、制御手段を機能させることを特徴とする。

本発明によれば、消費電力を抑えながら、像ぶれ補正が必要な状況の時だけ手ぶれ補正機構を動作させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、第１の実施形態であるカメラの概略的斜視図である。図２は、カメラの正面図である。

カメラ１０は、手ぶれ補正機能を備えたデジタルカメラであり、カメラ本体内部には、手ぶれ補正機構１２がレンズ鏡筒１１の後方に設けられている。カメラ上面１０Ｕ側には、レリーズボタン１３、手ぶれ補正ボタン１６が設けられ、カメラ背面１０Ｂには、ＬＣＤ１７、メイン電源ボタン１８が設けられている。レンズ鏡筒内の撮影光学系（図示せず）には焦点距離を変更可能な変倍光学系であるズームレンズが組み込まれており、カメラ背面１０Ｂにはズームボタン１９が配置されている。

カメラ本体内部には、手ぶれを検出するための角速度センサとしてのジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂが設けられており、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂは、それぞれカメラ１０がヨーイング、ピッチングするときの角速度を検出する。ただし、レンズ鏡筒１１内の撮影光学系（図示せず）の光軸Ｅの横方向の動き、すなわちＸ方向に対する角度をヨーイングとし、光軸Ｅの垂直でカメラ１０の縦方向の動き、すなわちＹ方向に対する角度をピッチングとする。なお、Ｘ−Ｙ平面は光軸Ｅに垂直であり、Ｚ方向は光軸方向に対応する。また、Ｘ、Ｙ方向は、それぞれカメラ１０の横方向、縦方向に対応する。カメラ１０が水平姿勢状態の場合、Ｘ方向は水平面、Ｙ方向は鉛直方向に沿った方向になる。

図３は、カメラ１０のブロック図である。

ＣＰＵを含むシステムコントロール回路２５はカメラ１０を制御し、カメラ全体の処理動作を実行するプログラムがＲＯＭ（図示せず）に格納されている。レリーズスイッチ１３Ａ、手ぶれ補正スイッチ１６Ａ、メイン電源スイッチ１８Ａ、ズームスイッチ（図示せず）、レリーズ半押しスイッチ（図示せず）、ストロボスイッチ（図示せず）などがシステムコントロール回路２５に接続され、メイン電源ボタン１８に対する操作によってメイン電源スイッチ１８ＡがＯＮに切り替わると、各回路へ電源が供給される。

撮影モードが設定されている場合、動画像を表示するための処理動作が実行される。撮影光学系を通った光はレンズシャッタ（図示せず）を介してＣＣＤ２１に到達し、被写体像がＣＣＤ２１に受光面に形成される。ＣＣＤ２１では、光電変換により被写体像に応じたアナログ画像信号が発生し、ＣＣＤ駆動回路（図示せず）によってＣＣＤ２１から画像信号が所定時間間隔で順次読み出される。ＣＣＤ２１から読み出されたアナログ画像信号は、増幅処理されて信号処理回路２３へ送られる。

信号処理回路２３では、アナログ画像信号がデジタル信号に変換されるとともに、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理など様々な処理がデジタル画像信号に対して施される。処理された画像信号は一時的にフレームメモリ（図示せず）に格納され、ＬＣＤドライバ２６へ送られる。ＬＣＤドライバ２６は、画像信号に基づいてＬＣＤ１７を駆動する。その結果、カメラ背面に設けられたＬＣＤ１７に被写体像が動画像として表示される。なお、ＬＣＤ１７の画素数はＣＣＤ２１の画素数より少なく、間引き処理等によって解像度変換された動画像がＬＣＤ１７に表示される。

ＡＥブロック２７では、ＣＣＤ２１から読み出される画像信号に基づいて被写体の明るさが検出され、信号処理回路２３ではそれに基づき動画像の明るさ調整が行われる。また、ＡＥブロック２７では、ユーザによる露出、画質に関する設定操作に従い、シャッタスピード及び絞り値の露出値が演算される。レリーズボタン１３が半押しされると、被写体との距離がＡＦセンサ２８において検出される。そして焦点調整のため、撮影光学系内のフォーカシングレンズがＡＦ駆動部３０によって駆動される。

ズームボタンが操作されると、ズームスイッチから送られてくる信号に基づいてズームレンズ駆動部４２へ制御信号が送られる。ズームレンズ駆動部４２がズームレンズを駆動し、これにより、焦点距離が変更される。ズーム位置検出部４３は、ズームレンズの位置からズームレンズの現在の焦点距離を検出して、システムコントロール回路２５へ出力する。後述するように、動画像表示の間、焦点距離が広角側で所定値以下の場合、手ぶれ補正は実行されない。

レリーズボタン１３が全押しされると、撮影動作が実行される。すなわち、前述の演算された露出値に基づいて、絞りが所定の開口径となるように駆動制御されるとともにシャッタが所定の開度で所定期間だけ開き、被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ２１から読み出される。読み出された画像信号は、信号処理回路２３において処理され、システムコントロール回路２５を介しメモリカード（図示せず）に記憶される。シャッタ動作および絞り駆動制御は、露出制御部２９によって制御されている。

手ぶれ補正ボタン１６が押下されると手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態となり、手ぶれ補正を実行させる操作信号がシステムコントロール回路２５において検出される。手ぶれ検出部２０は、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂ、ハイパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂ、アンプ２４Ａ、２４Ｂとを備え、手ぶれによるカメラの姿勢変動時の角速度が電圧として検出される。

手ぶれ補正機構１２は、ＣＣＤ２１が中央付近に取付けられた矩形状の移動ステージ３３と、移動ステージ３３に近接した状態で対向する矩形状の固定ステージ３５とを備え、移動ステージ３３および固定ステージ３５とを支持する支持体（図示せず）が設けられている。固定ステージ３５には、レンズ鏡筒１１内部を通った光を通す開口部が形成されており、開口部のサイズはＣＣＤ２１の移動範囲に従って定められている。

移動ステージ３３は、コイル（図示せず）の駆動によってＸ方向、Ｙ方向に沿って独立して移動可能であり、システムコントロール回路２５は、検出された角速度に基づいてカメラ１０の変位角を演算し、ステージ駆動回路３８を介して手ぶれ補正機構１２を制御する。

詳述すると、ユーザの手ぶれによってカメラ１０の姿勢が変動（ヨーイング、ピッチングの動き）をすると、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂからヨーイング、ピッチングの角速度に応じた電圧信号（角速度信号）が出力される。出力された電圧信号は、それぞれハイパスフィルタ２２Ａ、２２ＢにおいてＤＣ成分が除去され、アンプ２４Ａ、２４Ｂにおいて増幅される。増幅された電圧信号がシステムコントロール回路２５へ入力されると、カメラ１０の変動量に応じた変位角度が検出される。そして、手ぶれによる像ブレを相殺するように、システムコントロール回路２５からステージ駆動回路３８へ制御信号が出力され、移動ステージ３３がＸ方向、Ｙ方向へ移動する。その結果、撮影光学系による像がＣＣＤ２１の受光面上に沿って相対的にシフトした位置で結像し、像ぶれのない画像がＣＣＤ２１に形成される。

移動ステージ３３のＣＣＤ２１周りには、Ｘ方向、Ｙ方向に沿ってホール素子などの磁気センサ３４Ａ、３４Ｂが配置されている。一方、固定ステージ３５には、磁気センサ３４Ａ、３４Ｂに対向するように磁石３６Ａ、３６ＢがＸ方向、Ｙ方向に沿って配置されている。手ぶれが検知されて移動ステージ３３が移動すると、磁気センサ３４Ａ、３４Ｂは、磁石３６Ａ、３６Ｂに対する相対的位置の変化に応じて磁界変化を検知し、磁気センサ信号処理回路４０Ａ、４０Ｂは、それぞれ移動ステージ３３のＸ方向、Ｙ方向の移動量を検出する。システムコントロール回路２５は、移動ステージ３３の現在の相対的位置と設定された位置との差に基づき、移動ステージ３３をフィードバック制御する。

図４は、手ぶれ検出部２０の等価回路を示した図である。なお、ジャイロセンサ２０Ｂ、ハイパスフィルタ２２Ｂ、アンプ２４Ｂも同様の構成である。

ハイパスフィルタ２２Ａは、容量Ｃのコンデンサ５１と抵抗値Ｒの抵抗５２とを備え、コンデンサ５１の一端と抵抗５２の一端がジャイロセンサ２０Ａに接続されている。カメラ１０の角速度に応じた電圧Ｖ₀はコンデンサ５１側へ出力され、基準電圧Ｖ_refは抵抗５２側へ出力される。アンプ２４Ａは、オペアンプ５３と、抵抗値Ｒｆ、Ｒｓをそれぞれもつ抵抗５４、５５とを備える。ハイパスフィルタ２２Ａの時定数τ（＝ＣＲ）は、低周波数の手ぶれを検知できるように、比較的大きな値に定められている。

ジャイロセンサ２０Ａは、水晶の結晶による振動ジャイロセンサであり、スリープモードが実行可能なように構成されている。スリープモードをＯＮ／ＯＦＦに設定する制御信号は、システムコントロール回路２５からジャイロセンサ２０Ａの端子Ｓ１へ送信される。スリープモードがＯＮに設定されると、ジャイロセンサ２０Ａ内のセンサ素子、増幅器（いずれも図示せず）等、角速度を検出するのに不可欠な要素へ電源が供給されない一方、スリープモードをＯＦＦ設定へ切り替えるのに必要な要素に対して電源供給される。スリープモードがＯＮに設定されている間、コンデンサ５１へ出力される電圧Ｖ₀は基準電圧Ｖ_refと一致する。

図５は、カメラ１０の撮影動作処理を示したフローチャートである。図６は、ＬＣＤ１７と、ＬＣＤ１７に表示される動画像の像ぶれ変化量を示した図である。図７は、ハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧の変動過程（状態遷移）を示した図である。

ステップＳ１０１では、ＣＣＤ２１、撮影光学系などが初期設定される。ステップＳ１０２では、手ぶれ補正処理を実行する割り込み処理がタイマーセットされる。

ステップＳ１０３では、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であるか否かが判断される。手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態であると判断されると、ステップＳ１０５へ進み、手ぶれ補正変数ＩＳが「１」に設定される。一方、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ状態でないと判断されると、ステップＳ１０４へ進み、手ぶれ補正変数ＩＳが「０」に設定される。手ぶれ補正変数ＩＳは、手ぶれ補正モードの設定、非設定を示す変数であり、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮに設定された場合にはＩＳ＝１に設定され、手ぶれ補正スイッチ１６ＡがＯＮ設定されていない場合にはＩＳ＝０に設定される。

ステップＳ１０６では、ＡＥブロック２７において測光され、被写体の明るさ調整処理が実行される。そしてステップＳ１０７では、ズームボタンが操作されたか否かが判断される。ステップＳ１０７においてズームボタンが操作されてないと判断された場合、ステップＳ１０９へスキップする。一方、ステップＳ１０７においてズームボタンが操作されたと判断されると、ステップＳ１０８へ進み、ズームボタンに対する操作に従い、ズームレンズが所定距離だけ駆動される。これにより、焦点距離が変更される。ステップＳ１０８が実行されると、ステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０９では、撮影光学系の焦点距離が以下の式を満たすか否かが判断される。

ｆ＜ＰＡ／ｔａｎθ_n
ｆ＜ＰＢ／ｔａｎθ_m
・・・・（１）

ただし、「ｆ」は焦点距離、「ＰＡ」はＬＣＤ１７における縦方向の画素ピッチの長さ、「ＰＢ」はＬＣＤ１７における横方向の画素ピッチの長さ、「θ_m」はＸ方向（ヨーイング）による変位角度の最大角度、「θ_n」はＹ方向（ピッチング）による変位角度の最大角度を示す。ｆ、ＰＡ、ＰＢの値は、ここでは３５ｍｍ判フィルムカメラの画角に換算した値に統一している。

図６には、ＬＣＤ１７における被写体像の像ぶれ変位量Ａが示されており、変位量Ａは、手ぶれによる変位角度θに従う。また、ＬＣＤ１７の横方向、縦方向の画素数は、それぞれＭ、Ｎに定められている。

３５ｍｍ判フィルムカメラの画角に換算すると、ＣＣＤ２１の受光面サイズは、３６×２４（ｍｍ）である。ここで、ＬＣＤ１７の画素数がＭ＝３２０、Ｎ＝２４０に定められた場合、縦方向、横方向の画素ピッチＰＡ、ＰＢは、以下の式で求められる。

ＰＡ＝２４（ｍｍ）／２４０＝１００μｍ
ＰＢ＝３６（ｍｍ）／３２０＝１１２．５μｍ
・・・・（２）

図６に示す手ぶれによる被写体像の変位量Ａは、以下の式で求められる。ここでは、ピッチングによる被写体像の変位量、すなわちＬＣＤ１７における縦方向の変位量を表し、横方向における変位量も同様に求められる。

Ａ＝ｆ×ｔａｎθ ・・・・（３）

（３）式に示すように、焦点距離が短いほど変位量Ａは小さくなる。

被写体像をＬＣＤ１７に動画像として表示することを考慮すると、被写体像の縦方向の変位量ＡがＬＣＤ１７の縦方向の画素ピッチより小さい場合、縦方向に関してＬＣＤ１７の被写体像に像ぶれが現われない。手ぶれによる縦方向の変位角度の最大角はおよそ０．６°であることから、ＬＣＤ１７上の被写体像においてピッチングによる手ぶれの影響がでない焦点距離は以下の式によって求められる。

ｆ＝１００（μｍ）／ｔａｎ（０．６°）＝１０ｍｍ・・・・（４）

したがって、Ｎ＝２４０の場合、ズーム操作によって焦点距離が１０ｍｍより小さければ、手ぶれ補正を実行しなくてもＬＣＤ１７上に表示される被写体像にぶれが現われない。また、ヨーイングによる被写体像の変位量についても同様に求めることが可能であり、横方向の変位角度の最大角と横方向の画素ピッチＰＢとに基づいて、被写体像にぶれが現われない焦点距離を求めることができる。ただし、焦点距離ｆは３５ｍｍ判フィルムカメラの画角に換算して求められる値であり、ＣＣＤ２１のサイズに合わせて実焦点距離に換算される。

ステップＳ１０９において、（１）式が満たされる、すなわちＬＣＤ１７上に表示された被写体像に手ぶれは影響しないと判断されると、ステップＳ１１０へ進み、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢのスリープモードがＯＮに設定される。一方、ステップＳ１０９において（１）式が満たされない、すなわちＬＣＤ１７に表示された被写体像に手ぶれが影響すると判断されると、ステップＳ１１１へ進み、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢのスリープモードがＯＦＦに設定される。ステップＳ１１０、又はステップＳ１１１が実行されると、ステップＳ１１２へ進む。なお、手ぶれ補正機構に対しては、メイン電源がＯＮ状態の間、常に電源が供給されている。

図６では、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＮに設定された直後のハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧Ｖｓ（図４のＢ点における電圧）を時間と経過とともに示している（ハイパスフィルタ２２Ｂについても同じである）。スリープモードがＯＮに設定された場合、ジャイロセンサ２０Ａからの出力電圧Ｖ₀は、上述したように基準電圧Ｖ_refと一致する。したがって、スリープモードがＯＮに設定された時点から、ハイパスフィルタ２２Ａの時定数τに従う出力電圧安定化までの過度状態が開始される。そして、所定時間が経過すると、実質的に出力電圧は安定化し、ＤＣ成分は除去される。

ステップＳ１１２では、動画像表示処理が実行される。このとき、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢのスリープモードがＯＮに設定されていると、手ぶれ補正は実質的に実行されない状態で動画像がＬＣＤ１７に表示される。ステップＳ１１３では、レリーズボタン１３が半押しされてレリーズ半押しスイッチがＯＮ状態であるか否かが判断される。レリーズボタン１３が半押しされていないと判断されると、ステップＳ１０３へ戻る。一方、レリーズボタン１３が半押しされたと判断されると、ステップＳ１１４へ進み、焦点調整、露出値演算が実行される。

ステップＳ１１５では、レリーズボタン１３が全押しされてレリーズスイッチ１３ＡがＯＮ状態であるか否かが判断される。レリーズスイッチ１３ＡがＯＮ状態ではないと判断されると、ステップＳ１０３へ戻る。一方、レリーズスイッチ１３ＡがＯＮ状態であると判断された場合、ステップＳ１１６へ進む。

ステップＳ１１６では、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＮに設定されているか否かが判断される。ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＮに設定されている、すなわち動画像表示の間、広角側へ焦点距離が変更されて手ぶれ補正が実行されていなかったと判断されると、ステップＳ１１７へ進む。ステップＳ１１７では、撮影動作時に手ぶれ補正を実行するため、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＦＦに設定され、ステップＳ１１８へ移る。一方、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＮに設定されていないと判断されると、ステップＳ１１８へ進む。

ステップＳ１１８では、静止画撮影動作および記録処理が実行される。すなわち、演算された露出値に基づいて絞り及びシャッタが駆動されてＣＣＤ２１の受光面上の露出制御が行なわれた後、ＣＣＤ２１から信号電荷が読み出され、所定の処理を施して画像データが生成される。そして、メモリカードに画像データが記憶される。

図８は、手ぶれ補正処理を示した割り込みルーチンである。手ぶれ補正処理は、図５の撮影動作処理に対して１ミリ秒［ｍＳ］間隔で割り込んで処理される。

ステップＳ２０１では、カメラ１０のピッチングに対する角速度がジャイロセンサ２０Ａからの出力電圧に基づいて検出される。ステップＳ２０２では、磁気センサ３４Ａから送られてくる検出信号に基づき、ＣＣＤ２１の中心位置からのＸ方向に沿った相対的位置が検出される。ただし、ここではＣＣＤ２１の中心が光軸Ｅにあるときの位置を中心位置と定める。

ステップＳ２０３では、手ぶれ補正変数ＩＳ＝１であるか、すなわち手ぶれ補正モードが設定されているか否かが判断される。手ぶれ補正変数ＩＳ＝０である、すなわち手ぶれ補正モードが設定されていないと判断されると、ステップＳ２０５へ進み、ＣＣＤ２１の位置が中心位置に定められる。一方、手ぶれ補正変数ＩＳ＝１であると判断された場合、ステップＳ２０４へ進む。ステップＳ２０４では、カメラ１０の手ぶれによる変位角度が算出される。検出された角速度に基づいてカメラ１０の姿勢変位角度が算出される。そして、カメラ１０の姿勢変位角度に基づき、焦点距離等の特性に従う変換係数を利用して移動させるべきＣＣＤ２１の位置（設定位置）が演算される。

なお、手ぶれ補正機構による制御系は、手ぶれ量の値「０」が続くと自動的にＣＣＤ２１の位置が中心位置へ戻るように、応答特性が定められている。従来知られているように、ＰＩＤ制御ブロックとカメラ１０の手ぶれによる変動量（角度）算出ブロックとの間に所定の時定数によるループを入れ、安定化を図っている。

ステップＳ２０６では、演算されたＣＣＤ２１の設定位置と磁気センサ３４Ａにより検出される今現在のＣＣＤ２１の位置とに基づき、移動ステージ３３の操作量が演算される。そして、ステップＳ２０７では、演算された操作量に基づき、移動ステージ３３がステージ駆動回路３８からの駆動信号によって所定距離だけ移動する。ここではＰＩＤ制御がフィードバック制御として実行される。

なお、図８ではヨーイングに対する手ぶれ補正処理ルーチンを示すが、同様の手ぶれ補正処理がピッチングに対しても実行される。

以上のように本実施形態によれば、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂ、ハイパスフィルタ２４Ａ、２４Ｂがカメラ１０に設けられており、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂはスリープモード機能を備える。動画像表示の間、ズーム操作により焦点距離ｆが（１）式を満たす場合、手ぶれ補正を実行しないように、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢはスリープモードＯＮに設定される。これにより、基準電圧Ｖ_refと同じ電圧Ｖ₀がハイパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂへジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂから出力され、出力電圧のＤＣ成分が除去される。そして、撮影動作が実行される場合、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＦＦに設定される。動画像表示の間、無駄な手ぶれ補正を実行しないため消費電力を抑えることができ、また、スリープモードがＯＦＦに設定された直後の出力電圧は安定しているため、迅速かつ正確に撮影動作時に手ぶれ補正を実行することができる。

ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂは、圧電型振動体のジャイロセンサなどの角速度センサであってもよい。また、ヨーイング、ピッチングそれぞれ別々に判断し、（１）式を満たす手ぶれ方向のみてぶれ補正を実行させないようにしてもよい。さらに、焦点距離が一定の撮影装置などに対しても、その固定焦点距離に応じて画像表示、非表示を切替制御してもよい。ハイパスフィルタを用いない構成にしてもよい。

本実施形態であるカメラの概略的斜視図である。カメラの正面図である。カメラのブロック図である。手ぶれ検出部（ジャイロセンサ、ハイパスフィルタ、アンプ）の等価回路を示した図である。カメラの撮影動作処理を示したフローチャートである。ＬＣＤおよびＬＣＤに表示される動画像の像ぶれ変化量を示した図である。ハイパスフィルタから出力される電圧の変動過程（状態遷移）を示した図である。手ぶれ補正処理を示した割り込みルーチンである。

符号の説明

１０カメラ
２０手ぶれ検出部
２０Ａ、２０Ｂジャイロセンサ（角速度センサ）
２１ＣＣＤ
２２Ａ、２２Ｂハイパスフィルタ
２５システムコントロール回路
３３移動ステージ
４２ズームレンズ駆動部
Ｖ₀ 出力電圧
Ｖ_ref 基準電圧

Claims

焦点距離が変更可能な変倍光学系を有する撮影光学系と、
前記撮影光学系により形成される被写体像を記録する記録手段と、
複数の表示用画素から構成される表示画面に被写体像を表示する画像表示手段と、
前記変倍光学系の光軸に沿った位置に従う焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
手ぶれによる角速度に応じた角速度信号を出力し、動作停止状態に切替可能な角速度センサと、
角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれによる変位量を検出する検出手段と、
前記角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する制御手段と、
画像を表示している間、前記焦点距離に基づいて、手ぶれによる変位量が前記表示画面に表示される表示用被写体像に像ぶれを生じさせるか否かを判別する表示ぶれ検出手段と、
前記手ぶれによる変位量に基づいて、前記撮影光学系による結像エリアを像ぶれが生じないように調整する手ぶれ補正手段とを備え、
前記角速度信号の電圧値が、前記角速度センサの動作停止状態において、基準電圧値と同じになり、
前記制御手段が、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、前記角速度センサを動作させることを特徴とする撮影装置。
前記角速度センサが、スリープモードを実行可能なように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
前記角速度センサが、水晶の結晶による振動ジャイロセンサであることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
前記表示ぶれ検出手段が、手ぶれによる表示用被写体像の変位量が前記表示画面の画素ピッチを超えているか否かを判別することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
前記制御手段が、撮影動作を実行する場合、前記角速度センサを動作させることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
動作停止状態に切替可能な角速度センサから出力される、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出する検出手段と、
撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記撮影光学系の焦点距離に基づいて、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示される、前記撮影光学系によって撮像素子上に形成される表示用被写体像に対し、像ぶれが生じるか否かを判別する表示ぶれ検出手段と、
前記角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する制御手段とを備え、
前記角速度信号の電圧値が、前記角速度センサの動作停止状態において、基準電圧の値と同じになり、
前記制御手段が、画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、前記角速度センサを動作させることを特徴とする手ぶれ検出装置。
前記表示ぶれ検出手段は、手ぶれによる表示用被写体像の変位量が前記表示画面の画素ピッチを超えているか否かを判別することを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
撮影光学系によって撮像素子上に形成される被写体像を、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示する装置における手ぶれ検出方法であって、
動作停止状態に切替可能な角速度センサから出力される、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出し、
前記角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する方法であって、
前記角速度信号の電圧値が、前記角速度センサの動作停止状態において、基準電圧値と同じになり、
前記撮影光学系の焦点距離に基づいて、前記表示画面に表示される表示用被写体像に像ぶれが生じるか否かを判別し、
画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、前記角速度センサを動作させることを特徴とする手ぶれ検出方法。
動作停止状態に切替可能な角速度センサから出力される、手ぶれによる角速度に応じた角速度信号の電圧値と基準電圧値とに基づいて手ぶれを検出する検出手段と、
撮影光学系の焦点距離を検出する焦点距離検出手段と、
前記撮影光学系の焦点距離に基づいて、複数の表示用画素から構成される表示画面に表示される、前記撮影光学系によって撮像素子上に形成される表示用被写体像に対し、像ぶれが生じるか否かを判別する表示ぶれ検出手段と、
前記角速度センサを動作させる動作信号および動作停止状態にさせる動作停止信号を選択的に出力する制御手段とを機能させるプログラムであって、
前記角速度信号の電圧値が、前記角速度センサの動作停止状態において、基準電圧の値と同じになり、
画像表示の間、表示用被写体像に像ぶれを生じさせない手ぶれである場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、表示用被写体像に像ぶれを生じさせる手ぶれである場合、前記角速度センサを動作させるように、前記制御手段を機能させることを特徴とするプログラム。