JP4679235B2 - 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、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）。

低周波数の手ぶれにも対応できるように、ハイパスフィルタの時定数は大きな値に定められる。そのため、電源投入時からハイパスフィルタの出力が安定するまでの時間が長くなり、手ぶれ補正をすぐに実行できない。これを解消するため、スイッチ回路がハイパスフィルタに組み込まれており、時定数を小さくすることによって安定するまでの時間が短縮される。
特開平９−２４７５２０号公報 特開２００３−５７７０６号公報

電源投入直後のジャイロセンサの出力信号は大きく振幅変動し、さらに出力が安定した後の出力電圧値を基準にしてハイパスフィルタの誘電現象が開始される。その後、ハイパスフィルタの時定数に従い、安定化まで過度状態が続く。したがって、ジャイロセンサへの電源投入からハイパスフィルタの出力が安定するまでの期間は長時間に渡る。スイッチ回路は時定数に応じた時間、すなわちハイパスフィルタ安定化までの時間を短くすることはできるが、電源投入時から出力安定化までの時間全体を短縮することはできない。そのため、迅速に手ぶれ補正を実行できず、瞬時に撮影動作に移った場合には像ブレが生じてしまう。

本発明の手ぶれ検出装置は、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／携帯電話などの撮影装置に設けられる。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と、ハイパスフィルタから出力される信号に基づいて手ぶれを検出する検出手段と、制御手段とを備える。角速度センサは例えば電圧信号を出力するとともに、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。そして、制御手段は、手ぶれ補正実行のため電源投入されると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出力される信号が安定化するまでの時間経過後、角速度センサを動作させる。ここでの電源投入は、手ぶれ検出装置、手ぶれ補正装置に対する電源投入を示す。例えば、カメラなどの撮影装置に手ぶれ検出装置が組み込まれている場合、撮影装置のメイン電源がＯＮに切り替えられると同時に、手ぶれ補正のため手ぶれ検出装置へ電源が供給される。あるいは、手ぶれ補正を実行するボタンがＯＮ状態に切り替えられると同時に手ぶれ検出装置へ電源供給してもよい。また、安定化するまでの時間は、実質的に安定化したとみなせる時間を意味する。

手ぶれ検出装置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。そのため、電源投入直後から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、すみやかにハイパスフィルタの出力信号が安定化し、手ぶれ補正を電源投入直後から実行することが可能になる。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。

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時間はハイパスフィルタの時定数に従う。したがって、安定化するまでの時間は、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は電源投入時から安定化するまでの時間を示す。

角速度センサが動作状態で電源投入された場合、角速度信号はしばらくの間大きく振幅しながら変動する。したがって、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時間は、動作状態での電源投入による角速度信号が振幅変動後に安定化するまでの時間より長くなるように定められる。

時定数による安定化までの時間をより短くする場合、ハイパスフィルタの抵抗に対して並列的に接続されるスイッチ回路を設ければよい。検出制御部は、角速度センサの動作停止状態の間、スイッチ回路を切り替えて短絡させる。

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、基準電圧の値と同じになり、手ぶれ補正実行のため電源投入されると角速度センサを動作停止状態にし、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から出力される信号が安定化するまでの時間経過後、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、基準電圧の値と同じになり、手ぶれ補正実行のため電源投入されると角速度センサを動作停止状態にし、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から出力される信号が安定化するまでの時間経過後、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、撮影光学系により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、基準電圧の値と同じになり、制御手段が、手ぶれ補正実行のため電源投入されると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出力される信号が安定化するまでの時間経過後、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、撮影動作へ瞬時に移行しても迅速に手ぶれ補正を行うことができる。

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。図６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。図７は、ハイパスフィルタ２２Ａからの出力電圧の安定時間を示した図である。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。

図６では、カメラ１０にメイン電源が投入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。スリープモードが常時ＯＦＦに設定されている場合（ジャイロセンサ２０Ａの角速度検出に必要な要素に対して電源が供給され、角速度検出動作を実行している場合）、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との電圧差は一定にならず、図６の破線で示すように、大きく振幅しながら変動する。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、常時角速度検出動作を実行している時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’は電源投入直後は大きく振幅しながら変動し、時間ＴＵが経過して振幅が収まった時の電圧値を基準にして漸近的に変化し、減衰する。図６では、手ぶれ検出部２０から出力される電圧Ｖ_s’を破線で示し、安定化するまでの時間を符号「ＴＴ’」で表している。

一方、本実施形態のように電源投入直後にスリープモードがＯＮに設定されている場合、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、図４のＢ点におけるハイパスフィルタ２２Ａの出力電圧が安定化するための経過時間は、メイン電源ＯＮ直後から開始される。システムコントロール回路２５へ入力される電圧Ｖ_sは、時定数τに従う状態遷移時間（安定化時間）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、電源投入直後から手ぶれを正確に検出できるまでの安定化時間ＴＴを求めると、手ぶれ検出部２０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Ｖｓ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、図７に示すように、電圧Ｖ_sが基準電圧Ｖ_refの９０％に達するまでの時間を安定化時間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、安定化時間ＴＴは以下の式を満たす値に定められる。

ＴＴ≧τ×２．３ ・・・（３）

安定化時間ＴＴは、大きく振幅しながら変動する時間ＴＵより長い。なお、ハイパスフィルタ２２Ｂにおいても、同様の安定化時間ＴＴが定められる。

図５のステップＳ１０２では、安定化時間ＴＴ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。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、手ぶれ補正機構に関しては、メイン電源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Ｓ１１３へ進み、静止画撮影動作、および静止画像の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、記録される。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［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、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ヨーイ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。カメラ１０に電源が投入されると、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、安定化時間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。電源投入直後からハイパスフィルタ２２Ａ、２２Ｂ安定化までの過度状態が開始するため、迅速に手ぶれ検出処理が正常に作動する。

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。スリープモード設定は、カメラ１０のメイン電源ＯＮ時の代わりに、手ぶれ補正ボタン１６が押下されたときでもよい。

次に、図９、図１０を用いて、第２の実施形態であるカメラについて説明する。第２の実施形態では、スイッチ回路がハイパスフィルタの抵抗に対して並列的に接続されている。それ以外の構成については、第１の実施形態と同じである。

図９は、第２の実施形態における手ぶれ検出部２０’の等価回路を示した図である。図１０は、第２の実施形態における、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。

ハイパスフィルタ２２Ａ’には、スイッチ回路５６が抵抗Ｒと並列的に接続されている。スイッチ回路５６はシステムコントロール回路２５によって制御され、コンデンサ５１の側と基準電圧Ｖ_refの出力側とを選択的に断絶、短絡させる。スイッチ回路５６の抵抗値Ｒ’は抵抗５１の抵抗値Ｒより非常に小さく（例えば約１／１００〜１／２００）、ハイパスフィルタの時定数τ’はＣＲ’／Ｒで表される。抵抗値Ｒが６８０ＫΩであるとき、抵抗値Ｒ’は、ここでは１ＫΩに定められる。

第２の実施形態では、図５のステップＳ１０１、Ｓ１０３に対応する処理が第１の実施形態と異なる。図１０に示すように、電源が投入された場合、ジャイロセンサ２０Ａ、２０ＢのスリープモードがＯＮに設定されると同時に、スイッチ回路５６がＯＮ状態に切り替えられる。そして、安定化時間ＴＴ１の間、すなわちスリープモード設定時間に合わせてスイッチ回路５６が切り替えられる。時定数τ’の値が小さいため、安定化時間ＴＴ１はより短い時間に定められるので、迅速に手ぶれ補正動作を開始できる。

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。 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。 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。 ハイパスフィルタからの出力電圧の安定時間を示した図である。 手ぶれ補正処理を示した割り込みルーチンである。 第２の実施形態における手ぶれ検出部の等価回路を示した図である。 第２の実施形態における、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
５６ スイッチ回路
Ｖ₀ 出力電圧
Ｖ_ref 基準電圧
ＴＴ、ＴＴ１ 安定化時間
τ 時定数

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、スリープモードを実行可能なように構成されており、スリープモードＯＮによって動作停止状態に切替可能な角速度センサと、
   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、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スリープモードＯＮによって動作停止状態にし、前記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時間経過後、スリープモードＯＦＦによって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. 前記角速度センサ内のセンサ素子、増幅器が、スリープモードＯＮのとき、電源供給されない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は電源投入からの時間を示す。
5. 前記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時間が、前記角速度センサが動作状態で電源投入された場合に前記角速度信号が安定化するまでの時間より長いことを特徴とする請求項１に記載の手ぶれ検出装置。
6. 前記ハイパスフィルタの抵抗に対して並列的に接続されるスイッチ回路をさらに有し、
   前記検出制御部が、前記角速度センサの動作停止状態の間、前記スイッチ回路を切り替えて短絡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。
7. スリープモードを実行可能なように構成されており、スリープモードＯＮによ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、
   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スリープモードＯＮによって動作停止状態にし、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から出力される信号が安定化するまでの時間経過後、スリープモードＯＦＦによって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。
8. 手ぶれ検出装置を、
   スリープモードを実行可能なように構成されており、スリープモードＯＮによ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して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、
   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スリープモードＯＮによって動作停止状態にし、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から出力される信号が安定化するまでの時間経過後、スリープモードＯＦＦによって前記角速度センサを動作させるように、前記制御手段として機能させることを特徴とするプログラム。
9. 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、
   手ぶれによる角速度に応じた角速度信号を出力し、スリープモードを実行可能なように構成されており、スリープモードＯＮによって動作停止状態に切替可能な角速度センサと、
   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、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スリープモードＯＮによって動作停止状態にし、前記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時間経過後、スリープモードＯＦＦによって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。

Images