JPH0566371A - 防振装置を有する光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製品毎のばらつきによる防止性能の劣化を取
り除くことが可能となる。 【構成】 手振れ検出手段１〜３４からの出力を外部よ
り任意の増幅度に設定する為の調整手段３５〜３７を設
け、手振れ検出手段と絶対位置検出手段４０〜７１個々
の感度レベルをある所定の比例関係が保てるように調整
手段により補正可能としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、手振れ検出手段の出力
に基づいて手振れを補正する光学的補正手段、該光学的
補正手段の基準位置からの変位量を検出する絶対位置検
出手段とを備えた防振装置を有する光学機器の改良に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばカメラの防振装置では、特
願平１−３１０５９６号に記載されているような角変位
センサやコリオリ力を利用した振動ジャイロ等を用いて
絶対空間に対するカメラの振れ量を検出し、この手振れ
検出手段の出力に応じて特開平２−５９７１８号に記載
されているような内部に所定の屈折率の液体を持ち、そ
の頂角を変化させることにより撮影光学系に入射する光
線を光軸に対して傾ける可変頂角プリズムを駆動した
り、若しくは特願平１−３２７８３０号に記載されてい
るように撮影レンズの一部を上下，左右方向にシフト駆
動するシフト光学系なるものを用いて、つまり光学的補
正手段を用いて撮影者による手振れを防止する構成とな
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の装置においては、手振れ検出手段からの出力値と撮
影光学系に付随した補正光学系（光学的補正手段）の移
動量を示す出力値とが等しくなるように系全体のフィ−
ドバック制御が為されており、ここで予め光学的補正手
段の移動量を実際の手振れの単位角度当りを補正するの
に必要なレベルになるように設定しておけば、上記のフ
ィ−ドバック制御動作によって理想的にはカメラ本体が
振れても撮影光学系を通したフィルム面上の像は常に同
一点に結像することになる筈であるが、現実にはＰＳＤ
等の位置検出センサの取付け精度，検出回路の精度等の
個々のばらつきにより、必ずしも手振れ検出手段の単位
角度当りの出力値や光学的補正手段の単位補正角度当り
の出力値は一定ではなく、このことによりフィルム面上
の像の安定性は理想的な状態に比較して著しく損なわれ
てしまうという問題点があった。

【０００４】本発明の目的は、上記の点に鑑み、製品毎
のばらつきによる防振性能の劣化を取り除くことのでき
る防振装置を有する光学機器を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、手振れ検出手
段からの出力を外部より任意の増幅度に設定する為の調
整手段を設け、また、絶対位置検出手段からの出力を外
部より任意の増幅度に設定する為の調整手段を設けてい
る。

【０００６】

【作用】手振れ検出手段、或は、絶対位置検出手段から
の出力を調整手段によって補正し、これら個々の手段の
感度レベルをある所定の比例関係が保てるようにしてい
る。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例における防振装
置を有するカメラの構成を示す回路図である。

【０００８】図１において、手振れ検出手段としての角
変位センサは、円筒状のケ−ス２の中に液体３が満たさ
れており、かつその液体３中には所定の回転軸回りに自
在に回転可能な浮体４が設置されている。又、浮体４と
閉磁気回路を構成する如く設けられたヨ−ク１との間に
は、巻線コイル７が図示したように設置されている。

【０００９】この状態では、カメラと一体となって動く
ケ−ス２が手振れの影響で絶対空間に対してθINだけ回
転したとすると、浮体４は液体３の慣性によって絶対空
間に対して静止状態を維持する為、相対的に浮体４はケ
−ス２に対して回転したことになる。よって、この相対
変位量をカメラと一体となって動く赤外発光素子（以下
ｉＲＥＤと記す）６と半導体位置検出器（以下ＰＳＤと
記す）５を用いた光学的手段を用いて検出することがで
きる。

【００１０】ｉＲＥＤ６から発せられた信号光は浮体４
の表面で反射してＰＳＤ５へ入射し、その結果、浮体４
がケ−ス２に対して相対的に回転すれば信号反射光のＰ
ＳＤ５への入射位置が変化する為、ＰＳＤ５の出力電流
Ｉａ及びＩｂは浮体４の動きによって変化する。出力電
流Ｉａ及びＩｂはオペアンプ１０，抵抗１１，コンデン
サ１２で構成される電流−電圧変換回路及びオペアンプ
１３，抵抗１４，コンデンサ１５で構成される電流−電
圧変換回路によって増幅され、それぞれの出力はオペア
ンプ２１，抵抗２２，２３，２４，２５で構成される加
算回路及びオペアンプ１６，抵抗１７，１８，１９，２
０で構成される減算回路へ入力される。この加算回路の
出力はオペアンプ２６，抵抗２７，２８，３１，コンデ
ンサ２９，トランジスタ３０で構成されるｉＲＥＤドラ
イバ回路へ入力され、加算回路の出力が基準電圧ＫＶＣ
と等しくなるようにフィ−ドバック制御が為されてい
る。

【００１１】又、オペアンプ１６の出力はオペアンプ３
２，トランジスタ３３，３４で構成されるコイルドライ
バ回路へ入力される為に、オペアンプ１６の出力に応じ
てコイル７への通電電流が決定され、この結果、ヨ−ク
１と浮体４の間に置かれた巻線コイル７にはフレミング
の左手の法則に基く力が働くことからこの電流値をコン
トロ−ルすることによりセンサ自体の特性をコントロ−
ルすることが可能となる。

【００１２】一方、補正光学系として用いる可変頂角プ
リズム４１の頂角変位量も角変位センサと全く同様の方
法によって検出される。

【００１３】つまり、ｉＲＥＤ４４とＰＳＤ４３の間に
は可変頂角プリズムの動きに連動するスリットが設けら
れており、そのスリットの動きによってＰＳＤ４３から
発生する光電流がＩｃ，Ｉｄとして発生する。この光電
流Ｉｃ，Ｉｄは前述したのと同様の方法で、オペアンプ
５６，抵抗５７，５８，５９，６０で構成される減算回
路及びオペアンプ６１，抵抗６２，６３，６４，６５で
構成される加算回路へ入力され、この加算回路の出力は
オペアンプ６６，抵抗６７，６８，７１，コンデンサ６
９，トランジスタ７０で構成されるｉＲＥＤドライバ回
路へ入力され、加算回路の出力が基準電圧ＫＶＣと等し
くなるようにフィ−ドバック制御が為されている。

【００１４】次に、上記角変位センサの動き量に相当す
るオペアンプ１６の出力は、オペアンプ３５，抵抗３
６，可変抵抗３７で構成される可変増幅器で所定のレベ
ルになるように増幅される。ここで、制御回路１００へ
直接入力している防振スイッチＩＳＳＷが導通状態にな
っている時は、制御回路１００は本構成から成る防振制
御動作を開始する為に、ISONの反転出力をＬレベル（ロ
−レベルを意味する）とする。この結果、インバ−タ８
２の出力はＨレベル（ハイレベルを意味する）となるこ
とから、アナログスイッチ８０がＯＮ，アナログスイッ
チ８１がＯＦＦとなる。従って、オペアンプ３５の出力
は抵抗８３を介してオペアンプ８５の反転入力端子に接
続され、又、可変頂角プリズム４１の頂角変位量に相当
するオペアンプ５６の出力も抵抗８４を介してオペアン
プ８５の反転入力端子に接続される。オペアンプ８５，
抵抗８３，８４，８６で構成される加算増幅器は実際に
はオペアンプ３５の出力と抵抗３８を介するオペアンプ
５６の出力の位相が１８０°異なるように構成されてい
る為に、等価的には角変位センサの動き量と可変頂角プ
リズムの動き量の差分を出力することになる。

【００１５】次に、オペアンプ８５の出力はオペアンプ
９０，抵抗９２，９３，コンデンサ９１で構成される位
相補償回路へ入力され、ここでシステム全体のフィ−ド
バック系の位相補償が為される。その後オペアンプ９０
の出力はオペアンプ９７で構成される非反転タイプの電
力増幅回路及びオペアンプ９４，抵抗９５，９６で構成
される反転タイプの電力増幅回路へ入力されることか
ら、この２つの電力増幅回路間に接続された駆動コイル
９８は両増幅回路の出力に基いて両方向通電が行われ、
可変頂角プリズム４１が駆動される。

【００１６】以上のようなシステム構成によれば、角変
位センサの出力と可変頂角プリズムの変位量に相当する
出力は常に一定の比例関係を保つようにフィ−ドバック
制御が為されることになる。

【００１７】次に、図２はこのシステムを構成する各制
御系の周波数特性を示したものである。

【００１８】図２（ａ）は角変位センサの単位入力角度
当りの出力をオペアンプ３２換算で取出した場合の特性
を示したものであるが、実線で示した特性が設計上のゲ
イン特性であるのに対し、ＰＳＤ５の位置精度や検出系
の抵抗精度がずれた場合には点線で示した様にゲインの
値が設計値と異ってくる。

【００１９】又、図２（ｂ）は可変頂角プリズム４１の
単位補正角度（例えば手振れ入力１°を補正するのに必
要な頂角変位角度は、液体の屈折率をｎとすれば「ｎ／
（ｎ−１）×１°）」当りの出力をオペアンプ５６換算
で取出した場合の特性を示したものである。

【００２０】更に、図２（ｃ）は本防振システムを可動
した場合に単位手振れ入力角度当りのフィルム面上の移
動角度を周波数軸上に表現したものである。実線は設計
上、角変位センサの単位入力角度の出力と可変頂角プリ
ズム４１の単位補正角度当りの出力が「１：１」の関係
にある場合で、この時の特性は前述した補正光学系を含
むフィ−ドバック回路のル−プゲインをＧ倍とすると、
防振システムを可動しない場合に比べて、フィルム面上
の像移動量は「｜１／（１＋Ｇ）｜」倍となる。

【００２１】一方、図２（ａ）の点線で示した様に、角
変位センサの単位入力角度当りの出力が「１」に対しａ
倍になった場合には、本防振システムの特性は図２
（ｃ）の点線で示した様な特性となり、防振システムを
可動しない場合に比べてフィルム面上の像移動量は「｜
｛１＋Ｇ（１−ａ）｝／（１＋Ｇ）｜」倍となり、防振
システム全体の特性はａの値にもよるが設計値に比べて
大幅に劣化してしまう。

【００２２】そこで、本実施例では、オペアンプ３５，
抵抗３６，可変抵抗３７で構成される角変位出力ゲイン
変更手段を用いることにより、角変位センサ個々の単位
入力角度当りの出力ばらつきを補正し、常に最適な防振
性能を得ることが可能となるようにしている。

【００２３】図３は本発明の第２の実施例における防振
装置を有するカメラの要部を示す回路図であり、角変位
センサ及びその検出処理回路部（１〜３４），可変頂角
プリズム及びその検出処理回路部（４０〜７１），可変
頂角プリズム制御回路部（８０〜１００）については第
１の実施例と全く同様なので、ここではその説明は省略
する。

【００２４】この第２の実施例では、オペアンプ５６の
出力はオペアンプ７５，抵抗７６，可変抵抗７７で構成
される可変増幅回路を通して抵抗８４へ接続される構成
となっている。

【００２５】図４は図２と同様にこのシステムを構成す
る各制御系の周波数特性を示したものである。

【００２６】図４（ａ）は角変位センサの周波数特性
で、単位入力角度当りのオペアンプ１６の出力を、図４
（ｂ）は可変頂角プリズム４１の駆動周波数特性で、単
位補正角度当りのオペアンプ５６の出力を、図４（ｃ）
は本防振システムを可動した場合に単位手振れ入力角度
当りのフィルム面の像移動角度を表したものである。

【００２７】ここで、可変頂角プリズム４１の単位補正
角度当りの出力が設計値通りの場合、図４（ｂ）の実線
で示した特性となり、ＰＳＤ４３の位置精度や検出系の
抵抗精度がずれた場合には、点線で示した様にゲインの
値が設計値と異なってくる。この場合、図４（ｃ）の特
性も設計上は実線で示した特性となる筈が、この可変頂
角プリズム４１の単位補正角度当りの出力の設計値から
のずれによって点線で示した様な特性となり、フィルム
面上で換算した防振性能は大幅に劣化してしまう。

【００２８】従って、この実施例では、オペアンプ７
５，抵抗７６，可変抵抗７７で構成される可変頂角プリ
ズム出力ゲイン変更手段を用いることにより、補正光学
系としての可変頂角プリズム個々の単位補正角度当りの
出力ばらつきを補正するようにしている。

【００２９】図５は本発明の第３実施例における防振装
置を有するカメラの要部を示す回路図であり、角変位セ
ンサ及びその検出処理回路部（１〜３４），可変頂角プ
リズム及びその検出処理回路部（４０〜７１）について
は第１の実施例と全く同様なので、ここではそのは説明
は省略する。

【００３０】角変位センサの角変位量を示すオペアンプ
１６の出力及び可変頂角プリズム４１の頂角変位量を表
すオペアンプ５６の出力は共にＡ／Ｄコンバ−タ２００
へ入力され、ここで制御回路１００からの制御信号によ
ってディジタル値に変換された後、制御回路１００で所
定の演算処理が行われる。この際、制御回路１００で
は、ここに接続され且つセンサ個々の特性を補正する為
のデ−タが記憶されているＥＥＰＲＯＭ２０２のデ−タ
が読み出され、センサの補正演算が為される。制御回路
１００での演算結果はＤ／Ａコンバ−タ２０１に送ら
れ、ここでアナログ値に変換された後、オペアンプ２５
０，トランジスタ２５１，２５２で構成される電力増幅
回路へ出力される。よって、この電力増幅回路の出力は
可変頂角プリズム４１の駆動用コイル９８に接続されて
いることから、上記の演算結果に比例した電流で可変頂
角プリズム４１が駆動されることになる。

【００３１】次に、図６のフロ−チャ−トに沿って制御
回路１００の演算制御の方法を説明していく。

【００３２】まず、ステップ３００では、後述するディ
ジタル演算用の内部メモリＭ（Ｗ１）が初期イニシャラ
イズとして「０」にリセットされ、次いでステップ３０
１では、リアルタイムで且つ一定時間Ｔ毎にサンプリン
グ制御する為の制御回路１００内の内部タイマ１０５が
初期リセットされた後、次のステップ３０２でこの内部
タイマ１０５のスタ−ト動作が行われる。ステップ３０
３では、内部タイマ１０５の値が所定時間Ｔに達したか
どうかの判定が行われ、所定時間Ｔが経過した時点でス
テップ３０４へ進み、ここで内部タイマ１０５のリセッ
ト動作がなされる。

【００３３】ステップ３０５では、制御回路１００のAD
ST1 出力がＨレベルとなって角変位センサの出力に対す
るＡ／Ｄ変換動作が開始され、次のステップ３０６でAD
END出力がＨレベルになったことが検知されると、ステ
ップ３０７でＡ／Ｄコンバ−タ２００の出力がデ−タバ
スADDATAを通して制御回路１００内のＡレジスタに転送
され、ステップ３０８でADST1 出力がＬレベルとなって
Ａ／Ｄコンバ−タ２００の動作が終了する。

【００３４】同様に、ステップ３０９でも制御回路１０
０のADST2 出力がＨレベルとなって、可変頂角プリズム
４１の頂角変位量に対するＡ／Ｄ変換動作が開始され、
次いでステップ３１０でADEND 出力がＨレベルになった
ことが検知されると、ステップ３１１でＡ／Ｄコンバ−
タ２００の出力がデ−タバスADDATAを通して制御回路１
００内のＢレジスタに転送され、ステップ３１２でADST
2 出力がＬレベルとなってＡ／Ｄコンバ−タ２００の動
作が終了する。

【００３５】次に、ステップ３１３では、制御回路１０
０のEPST出力がＨレベルとなって個々の角変位センサの
単位入力角度当りの出力の設計値からのばらつきを補正
する為のデ−タが予め記憶されているＥＥＰＲＯＭ２０
２の値が読出される。ステップ３１４では、必要なＥＥ
ＰＲＯＭデ−タのアドレスがEPADを通して出力され、ス
テップ３１５で所定のＥＥＰＲＯＭデ−タ値がデ−タバ
スEPDATAを通して制御回路１００内部のＣレジスタに転
送される。ステップ３１６では、角変位センサの出力値
がセットされているＡレジスタの値と、上記補正デ−タ
がセットされているＣレジスタの値との乗算が行われ、
角変位センサの出力補正が行われて、その結果が再びＡ
レジスタ内に記憶される。

【００３６】次に、ステップ３１７では、Ａレジスタの
値からＢレジスタの値が減算され、補正後の角変位セン
サの出力値と可変頂角プリズムの頂角変位量出力値との
差分がＡレジスタにセットされることになる。次のステ
ップ３１８〜３２０では、このシステム全体のフィ−ド
バック系の位相補償演算がディジタル的に実行される。
ここで、図７に示した位相進み補償回路の特性をＳ平面
上に表現すると、 となり、これを公知のＳ−Ｚ変換によってディジタル制
御を実行する為のＺ平面上の式に表現すると、 となり、よって各係数値を となるように予め設定しておく。なお、Ｔはサンプリン
グ時間である。

【００３７】まず、ステップ３１８では、上記定数ｂ１
と内部メモリＭ（Ｗ１）との乗算値が、Ａレジスタから
減算され、その結果が内部メモリ（Ｗ０）にセットされ
る。次のステップ３１９では、定数ａ０と上記メモリＭ
（Ｗ０）との乗算結果に、定数ａ１と上記メモリＭ（Ｗ
１）との乗算結果が加算され、Ｄレジスタにセットされ
た後、ステップ３２０において次回のサンプリング制御
の為にメモリＭ（Ｗ０）がメモリＭ（Ｗ１）にセットさ
れる。

【００３８】次に、上記の演算結果をＤ／Ａコンバ−タ
２０１を介してアナログ値に変換する為、ステップ３２
１では、DAST出力がＨレベルとなってＤ／Ａコンバ−タ
２０１の動作が開始され、ステップ３２２では、Ｄレジ
スタの値がデ−タバスDADATAを通してＤ／Ａコンバ−タ
９３に転送される。続いて、ステップ３２３においてDA
END 出力がＨレベルになったことが検知されると、ステ
ップ３２４でDAST出力がＬレベルとなり、Ｄ／Ａ変換が
終了する。

【００３９】このように、Ａ／Ｄコンバ−タ２００を介
して得られる角変位センサの出力に対し、ＥＥＰＲＯＭ
２０２に設定された補正係数を乗算することにより、個
々の角変位センサの単位入力角度当りの出力のばらつき
を補正することができる。

【００４０】又、この実施例では、角変位センサのばら
つきを補正する為にＥＥＰＲＯＭ２０２を用いている
が、補正光学系としての可変頂角プリズムの単位補正角
度当りの出力のばらつきを補正する場合も同様に該ＥＥ
ＰＲＯＭ２０２を用いて補正することができることは言
う迄もない。

【００４１】以上の各実施例によれば、角変位センサや
補正光学系の単位角度当たりの出力が、製品個々での機
械的取付け精度や処理回路の検出精度等によって大きく
ばらついても、その値を電気的（アナルグ的又はディジ
タル的）に調整する手段を付加した構成としている為、
該装置の防振効果を最適な状態に設定することが可能と
なる。

【００４２】（変形例）本実施例では、手振れ検出手段
として液体の慣性を利用した角変位センサを用いている
が、他に角速度センサとして公知の振動ジャイロを用い
た場合にも同様の補正方法を用いることが可能であり、
又、補正光学系として撮影レンズの一部を撮影光軸に対
して垂直なＸ，Ｙ軸方向に駆動するシフト光学系を用い
た場合も可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
手振れ検出手段からの出力を外部より任意の増幅度に設
定する為の調整手段を設け、また、絶対位置検出手段か
らの出力を外部より任意の増幅度に設定する為の調整手
段を設け、これら手振れ検出手段と絶対位置検出手段個
々の感度レベルをある所定の比例関係が保てるように調
整手段により補正可能としている。よって、製品毎のば
らつきによる防止性能の劣化を取り除くことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における防振装置を有す
るカメラの要部構成を示す回路図である。

【図２】図１の角変位センサ、補正光学系及びフィルム
面上での像振れ抑制特性を周波数軸上に表した図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施例における防振装置を有す
るカメラの要部構成を示す回路図である。

【図４】図３の角変位センサ、補正光学系及びフィルム
面上での像振れ抑制特性を周波数軸上に表した図であ
る。

【図５】本発明の第３の実施例における防振装置を有す
るカメラの要部構成を示す回路図である。

【図６】図５の制御回路の動作を示すフロ−チャ−トで
ある。

【図７】本発明の第３の実施例において位相補償演算の
説明を助けるための回路図である。

【符合の説明】

１〜３４ 角変位センサ及びその検出処理回路部 ４０〜７１ 可変頂角プリズム及びその検出処理回路
部 ３２〜３４ ゲイン可変増幅回路 ７５〜７７ ゲイン可変増幅回路 １００ 制御回路 ２０２ ＥＥＰＲＯＭ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器本体の絶対空間に対する振れ変位量
   を検出する手振れ検出手段と、該手振れ検出手段の出力
   に基づいて手振れを補正する光学的補正手段と、該光学
   的補正手段の基準位置からの変位量を検出する絶対位置
   検出手段とを備えた防振装置を有する光学機器におい
   て、前記手振れ検出手段からの出力を外部より任意の増
   幅度に設定する為の調整手段を設けたことを特徴とする
   防振装置を有する光学機器。
2. 【請求項２】 機器本体の絶対空間に対する振れ変位量
   を検出する手振れ検出手段と、該手振れ検出手段の出力
   に基づいて手振れを補正する光学的補正手段と、該光学
   的補正手段の基準位置からの変位量を検出する絶対位置
   検出手段とを備えた防振装置を有する光学機器におい
   て、前記絶対位置検出手段からの出力を外部より任意の
   増幅度に設定する為の調整手段を設けたことを特徴とす
   る防振装置を有する光学機器。
3. 【請求項３】調整手段は、アナログ的に増幅度を設定す
   る可変増幅回路により構成されることを特徴とする請求
   項１又は２記載の防振装置を有する光学機器。
4. 【請求項４】調整手段は、ディジタル的に増幅度を設定
   する不揮発生メモリ手段により構成されることを特徴と
   する請求項１又は２記載の防振装置を有する光学機器。