JP4530910B2 - 手ぶれ検出装置および撮影装置 - Google Patents

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、外部から衝撃が加えられたときの手ぶれ検出に関する。

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角速度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動きに従って角速度を検出する。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移動する。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）。

カメラ内部のミラーやシャッタなどが作動するとき、カメラ内部に衝撃が発生し、手ぶれの要因になる。このような内部動作時に発生する衝撃を回避するため、撮影動作時において手ぶれ補正動作が実行される（特許文献３参照）。あらかじめ内部衝撃による手ぶれ量をデータとして記憶し、そのデータに基づいて光学素子、あるいは撮像素子を移動させる。また、手ぶれ補正動作を終了後に光学素子を元の位置へ復帰させる過程で内部衝撃が発生するのを防ぐため、ぶれ量検出回路への電圧入力を遮断し、ぶれ量を減衰させる（特許文献４参照）。
特開平９−２４７５２０号公報 特開２００３−５７７０６号公報 特開平７−２８１４５号公報 特開２００１−１５９７６７号公報

カメラに直接不特定物が当たるなど、急激な衝撃がカメラに生じた場合、周波数の高い角速度信号がジャイロセンサから出力される。手ぶれのような低い周波数に合わせて手ぶれ補正機構の応答特性が定められているため、外部からの衝撃による角速度信号が出力されると、検出されるぶれ量に対して位相の遅れが生じ、またゲインが高くなって手ぶれに追従できず、発振してしまう。衝撃の度合いはその状況によって異なるため、あらかじめデータとして衝撃によるぶれ量を記憶させることはできない。

外部から衝撃を受けたとき一定期間だけ手ぶれ補正動作を停止させた場合、ハイパスフィルタから出力される信号にはＤＣ成分が残る。そのため、正確にぶれ量を検出することができない。

本発明の撮影装置は、手ぶれ補正機能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／携帯電話といった撮影装置であり、撮影装置は、外部からの衝撃があってもすぐに手ぶれ補正を実行することが可能である。撮影装置に設けられた手ぶれ検出装置は、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、外部衝撃検出手段とを備える。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備えた場合、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、例えば、角速度信号の電圧値と基準電圧とに基づいてカメラの姿勢変動による変動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、ジャイロセンサから出力される。ハイパスフィルタの後段には、例えばアンプを接続すればよい。

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ＯＮ設定すると、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結果、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。

本発明の手ぶれ検出装置は、外部からの衝撃を検知する外部衝撃検知手段を備える。ここで、外部からの衝撃とは、撮影装置外部から非常に短時間で与えられる力の作用を意味する（例えば、カメラを保持しているときに物体がカメラに直接当たった場合など）。外部から衝撃が加えられたことが検知された場合、制御部は、角速度センサを動作停止状態にし、衝撃が加えられてからハイパスフィルタからの出力信号に対する衝撃の影響が除去されるまでの間、動作停止状態が維持される。そして、出力信号が安定化するたまでの衝撃退避時間が経過すると、角速度センサを動作させる。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。

本発明では、外部から衝撃を受けてから所定時間、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。そのため、衝撃直後から角速度センサあるいはハイパスフィルタの時定数に従う誘電吸収が開始する。したがって、すみやかに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、衝撃退避時間経過後すぐに手ぶれ補正を実行することが可能になる。スリープモードを実行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。

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、ハイパスフィルタから出力される信号が安定化するまでの衝撃退避時間は、ハイパスフィルタの時定数に従う。したがって、衝撃退避時間は、以下の式によって定めればよい。

ＴＴ≧τ×２．３

ただし、τはハイパスフィルタの時定数、ＴＴは衝撃退避時間を示す。なお、ハイパスフィルタを設けない場合、角速度センサに基づいて衝撃退避時間を定めればよい。

外部から衝撃を受けた場合、手ぶれとは異なって非常に短時間のカメラ変動が生じ、検出される角速度の値が大きい。したがって、外部衝撃検知手段は、角速度センサから出力される角速度信号の電圧値が手ぶれにより出力される手ぶれ電圧範囲を超えた電圧値である場合、外部からの衝撃があったものとみなせばよい。また、制御手段は、手ぶれ補正実行のため電源投入されると（メイン電源投入）、前記角速度センサを動作停止状態にし、前記衝撃退避時間に相当する所定時間経過後、前記角速度センサを動作させてばよい。

本発明の手ぶれ検出方法は、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、外部から衝撃が加えられた場合、角速度センサを動作停止状態にし、ハイパスフィルタからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの所定時間経過後、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、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、外部から衝撃が加えられた場合、角速度センサを動作停止状態にし、ハイパスフィルタからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの所定時間経過後、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。

本発明の撮影装置は、撮影光学系と、撮影光学系によって形成される被写体像を記録する記録手段と、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、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、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、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、制御手段が、外部から衝撃が加えられた場合、角速度センサを動作停止状態にし、ハイパスフィルタからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの所定時間経過後、角速度センサを動作させることを特徴とする。

本発明によれば、外部から衝撃があっても手ぶれ補正を迅速かつ正確に行うことができる。

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。

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、レリーズ半押しスイッチ（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。

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（図示せず）がＡＦ駆動部３０によって駆動される。

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。メイン電源ボタン１８が押下されると、撮影動作処理が開始される。

ステップＳ１０１では、ＣＣＤ２１、撮影光学系などが初期設定される。それとともに、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂをスリープ状態に設定するための制御信号がシステムコントロール回路２５から出力される。ステップＳ１０２では、所定時間ＴIだけスリープＯＮ状態が維持されるように、ジャイロセンサ２０Ａ、２０Ｂが制御される。ステップＳ１０３では、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢをスリープＯＦＦに設定するように制御信号が出力される。所定時間ＴＩについては後に詳述する。ステップＳ１０４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。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。

ステップＳ１０５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Ｓ１０７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Ｓ１０６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Ｓ１０８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Ｓ１０９では、動画像表示処理が実行される。ステップＳ１１０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Ｓ１０５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Ｓ１１１へ進み、焦点調整処理が実行される。

ステップＳ１１２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Ｓ１０５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Ｓ１１３へ進み、静止画像の撮影動作、記録処理が実行される。すなわち、シャッタ、絞り等の駆動によって被写体像に応じた画像信号がＣＣＤ２１から読み出されると画像データが生成され、静止画像がＬＣＤ１７に表示されるとともに記録メイン電源がＯＦＦ状態になるまで、ステップＳ１０５〜Ｓ１１３が繰り返し実行される。

図６は、手ぶれ補正処理を示した割り込みルーチンである。図７は、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のヨーイ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、スリープ設定変数ＩＮが１であるか否かが判断される。スリープ設定変数ＩＮは、ジャイロセンサ２０Ａがスリープモードの設定状態を示す変数であり、スリープ設定変数ＩＮ＝１の時にはスリープＯＮ設定、スリープ設定変数ＩＮ＝０のときにはスリープＯＦＦ設定であることを表す。

ステップＳ２０２においてスリープ設定変数ＩＮ＝１であると判断された場合、ステップＳ２０４へ進む。一方、スリープ設定変数ＩＮ＝０であると判断された場合、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、システムコントロール回路２５へ入力される角速度の電圧に基づき、ハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧Ｖｓ（Ｂ点）の値が、所定電圧値ＡＡより大きいか否かが判断される。

図７のタイミングチャートでは、カメラ１０に外部から衝撃が加えられたときジャイロセンサ２０Ａから出力される電圧Ｖ₀と基準電圧Ｖ_refとの差を図示するとともに、ハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧Ｖｓを時間の経過とともに示している。スリープモードが常時ＯＦＦに設定されている（ジャイロセンサ２０Ａの角速度検出に必要な要素に電源が供給される）状態で外部から衝撃が加えられた場合、ジャイロセンサ２０Ａから出力される電圧を「Ｖ₀’」で表すと、電圧Ｖ₀’と基準電圧Ｖ_refとの電圧差は図７の破線で示すように、大きく振幅しながら変動する。ここでは、撮影時にカメラ１０が外部の物体から瞬間的に受ける力の作用を、外部の衝撃とする。

また、ハイパスフィルタ２２Ａのコンデンサ５１に起因して、ハイパスフィルタ２２Ａからの出力電圧は、徐々に上昇しながら一定になるまで過度状態が続く。そのため、スリープモードが常時ＯＦＦに設定されている状態でのハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧を「Ｖ_s’」で表すと、電圧Ｖ_s’は、衝撃を受けた直後に大きく振幅しながら変動し、その後、コンデンサ５１の誘電吸収によって振幅しながら減衰する。図７では、電圧Ｖ_s’を破線で示している。

一方、本実施形態では、外部からの衝撃が加えられたことを検知すると、スリープモードがＯＮに設定され、これによりジャイロセンサ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、図４のＢ点におけるハイパスフィルタ２２Ａの出力電圧が衝撃後に安定化するまでの経過時間は、スリープモードがＯＮに設定された時点から開始される。電圧Ｖ_sは、時定数τに従う経過時間（以下、退避時間という）ＴＴが経過すると、手ぶれによるカメラ１０の角速度を正確に反映した値になる。

ここで、外部からの衝撃を受けてスリープモードがＯＮに設定された直後から手ぶれを正確に検出できるまでの退避時間ＴＴを求めると、ハイパスフィルタ２２Ａから出力される電圧Ｖ_sは、以下の式で表される。ただし、ハイパスフィルタの時定数をτで表す。

Ｖ_s＝Ｖ_ref（１−ｅ^(-t/τ⁾） ・・・（１）

ｔ→∞になれなければＶ_s＝Ｖ_refにならないことから、電圧Ｖ_sが実質的に基準電圧Ｖ_refに等しいとみなせる値になるまでの経過時間を求める。ここでは、電圧Ｖ_sが基準電圧Ｖ_refの９０％に達するまでの時間を退避時間ＴＴとする。

Ｖ_s／Ｖ_ref＝０．１であることから、（１）式より以下の式が導かれる。

ｔ＝τ×ｌｎ（０．１）＝τ×２．３ ・・・（２）

したがって、経過時間ＴＴは以下の式を満たす値に定められる。

ＴＴ≧τ×２．３ ・・・（３）

なお、この退避時間ＴＴは、電源投入直後からジャイロセンサ２０Ａの出力が安定するまでの時間としても利用できるので、本実施形態においては、前述のステップＳ１０２における所定時間ＴＩも退避時間ＴＴと同じ時間としている。

外部から衝撃をうけた時、カメラ１０のぶれ量は、手ぶれによるぶれ量（〜２０Ｈｚまで）に比べて高周波数であり、かつ振幅の大きいものになる。ぶれ量はカメラ１０の変位角度に相当することから、角速度が急激に大きくなった時外部から衝撃があったものとみなせる。図６のステップＳ２０３では、電圧Ｖ₀の大きさが所定電圧値ＡＡを超えたとき外部から衝撃があったものと判断する。ここでの所定電圧値ＡＡは、手ぶれによって検出される電圧値の範囲における略最大電圧値に定められている。

ステップＳ２０３において、電圧Ｖ₀の大きさが所定電圧ＡＡを超えていると判断された場合、ステップＳ２０７へ進み、退避時間ＴＴのカウントが開始される。そして、ステップＳ２０８では、スリープモードがＯＮに設定され、スリープ設定変数ＩＮが１に設定される。ステップＳ２０８が実行されると、ステップＳ２０９へ進む。

一方、ステップＳ２０３において、電圧Ｖ₀が所定電圧ＡＡ以下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、退避時間ＴＴが経過したか否かが判断される。ステップＳ２０４において退避時間ＴＴが経過していないと判断されると、ステップＳ２０６へ進み、退避時間ＴＴがカウントされる。ここでは、１ミリ秒［ｍＳ］ずつ退避時間ＴＴが減算される。

一方、ステップＳ２０４において、退避時間ＴＴが経過していると判断された場合、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、ジャイロセンサ２０ＡがスリープＯＦＦに設定されるとともに、スリープ設定変数ＩＮが０に設定される。ステップＳ２０５が実行されると、ステップＳ２０９へ進む。

ステップＳ２０９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Ｓ２１０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Ｓ２１２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Ｓ２１１へ進む。ステップＳ２１１では、検出された角速度に基づき、カメラ１０の姿勢変化角度が検出される。そして、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Ｓ２１３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Ｓ２１４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６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。外部から衝撃が加えられた場合、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢはスリープモードＯＮに設定され、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から出力される。そして、退避時間ＴＴが経過すると、自動的にジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢがスリープモードＯＦＦに設定される。ハイパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂ安定化までの過度状態が経過しているため、衝撃が加えられた後、すぐにぶれ量を正確に検出し、手ぶれ補正を精度よく行うことができる。

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。ステップＳ２０３では、システムコントロール回路２５へ入力される電圧が所定電圧を超えているか否か判断してもよい。また、ハイパスフィルタを用いなくてもよく、衝撃退避時間は角速度センサの特性に基づいて定められる。

第１の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。 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。 手ぶれ補正処理を示した割り込みルーチンである。 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。

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）
２１ ＣＣＤ
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
ＡＡ 所定電圧値
Ｖ₀ 出力電圧
Ｖ_ref 基準電圧
ＴＴ 退避時間

Claims (9)

1. 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、
   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、
   外部からの衝撃を検知する外部衝撃検知手段とを備え、
   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、外部から衝撃が加えられた場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、前記角速度センサからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの衝撃退避時間経過後、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。
2. 前記角速度センサが、スリープモード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に記載の手ぶれ検出装置。
3. 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に記載の手ぶれ検出装置。
4. 前記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さらに有し、
   前記衝撃退避時間が、以下の式によって定められることを特徴とする請求項１に記載の手ぶれ検出装置。
   
   ＴＴ≧τ×２．３
   
   ただし、τは前記ハイパスフィルタの時定数、ＴＴは外部衝撃が加えられてからの衝撃退避時間を示す。
5. 前記外部衝撃検出手段が、角速度信号の電圧値が手ぶれにより出力される手ぶれ電圧範囲を超えた電圧値である場合、外部からの衝撃を検知することを特徴とする請求項１に記載の手ぶれ検出装置。
6. 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、
   外部から衝撃が加えられた場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、前記角速度センサからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの衝撃退避時間経過後、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。
7. 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、
   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、基準電圧値と同じになり、
   外部から衝撃が加えられた場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、前記角速度センサからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの衝撃退避時間経過後、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。
8. 撮影光学系と、
   前記撮影光学系によって形成される被写体像を記録する記録手段と、
   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、
   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、外部から衝撃が加えられた場合、前記角速度センサを動作停止状態にし、前記ハイパスフィルタからの出力信号に対して衝撃の影響が除去されるまでの衝撃退避時間経過後、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。
9. 前記制御手段が、手ぶれ補正実行のため電源投入されると前記角速度センサを動作停止状態にし、前記衝撃退避時間に相当する所定時間経過後、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に記載の手ぶれ検出装置。
   
   

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