JPH10161172A

JPH10161172A - 像ぶれ防止用装置

Info

Publication number: JPH10161172A
Application number: JP32532596A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Fujiwara; 昭広藤原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラ等の光学機器が三脚等に固定されたこ
とを正確に判定し、像ぶれ防止装置を上記の状態に適し
た動作状態とすることを最適なタイミングで行うことを
可能とする。【解決手段】ぶれ状態に相応する信号の所定周波数よ
り高い周波数成分のレベルに応じて、像ぶれ防止される
装置が固定部材に固定された状態であるか否かを判定す
る判定手段を有し、以て、上記のぶれ状態に相応する信
号に含まれているドリフト成分の影響を受けることなく
正確に判定することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラシステムや
双眼鏡、望遠鏡等において発生する像ぶれを防止する像
ぶれ防止装置に関するものである。

【従来の技術】装置の振れ状態を検出する検出系に振動
ジャイロ等の角速度センサ（以下ジャイロ）を用い、補
正系に可変頂角プリズム（以下ＶＡＰ）を用いた手ぶれ
補正システムについて説明する。図７を用いて従来シス
テムのブロック構成を説明し、図４を用いてその回路の
詳細を説明する。図７において、１は角速度検出センサ
としての振動センサジャイロである。２は増幅回路であ
り、角速度検出センサのオフセットを含んだ微少出力信
号から、ある程度の振幅を確保してオフセットを除去し
た角速度信号を作り出している。３はハイパスフィルタ
である。後述する６の周波数特性可変回路により、ハイ
パスフィルタ３のカットオフ周波数を変化させる（高域
側にシフトさせる）ことでパンニングの処理を実現して
いる。４は積分回路であり、前段までの角速度信号をこ
こで角度信号に変換している。完全な積分回路ではな
く、ゼロ入力に対してはやがてゼロに収束するような特
性にもっている。この積分回路も後述する７の時定数可
変回路により、パンニングの処理を実現している。５は
像ぶれ補正機能部であり、４の積分回路で得られた補正
すべき角度信号に基づいて頂角を変化させることにより
通過光束を偏向して手ブレを補正する。５の像ぶれ補正
機能部の一例をさらに詳細に説明すると以下のとおりで
ある。５１は加算器で、積分回路４からの角度信号（目
標信号）と５５（後述）からの角度検出信号の減算値を
出力する。５２は加算器５１からの減算出力を増幅し駆
動電力を発生する駆動回路である。５３のアクチュエー
タは、駆動回路５２からの電力供給を受けて駆動トルク
を発生する。５４は可変頂角プリズムで、アクチュエー
タ５３からの駆動トルクによって頂角が変化する。５５
は角度検出器であり、可変頂角プリズム５４の頂角を検
出し、角度検出信号を出力する。以上で示した閉ループ
回路により、可変頂角プリズム５４の頂角が入力電圧に
相応して変化する像ぶれ補正手段機能部５を構成するこ
とができる。６は制限特性設定回路で、ハイパルスフィ
ルタ３のカットオフ周波数を変化させる機能を有する。
基本的には４の信号のゼロからの変位が大きいほど、カ
ットオフ周波数を高域側にシフトさせる、つまり帯地制
限を強くかける方向に変化させる。７の時定数設定回路
は積分回路４の、ゼロに戻る時定数を変化させる機能を
有する。基本的にはやはり４の積分手段出力信号のゼロ
からの変位が大きいほど、時定数を短くする方向に変化
させる。次に図８の回路図を用いて、さらに詳細な説明
をする。以下全文にわたる説明では、電圧設定として、
アナログ系はＧＮＤがＯＶ、＋Ｖｃｃが＋２．５Ｖ、−
Ｖｃｃが−２．５Ｖ、デジタル系は正論理が＋Ｖｃｃ、
負論理が−Ｖｃｃとしている。増幅回路２の動作につい
ては、まず、振動ジャイロ１からの角速度信号はそのオ
フセット電圧をカットするためにＣ１を介してオペアン
プＡＭＰ１の正転入力端子に加えられる。この端子には
ＲＯ１を介してゼロボルトの中心電位が印加されてい
る。ＳＷ１は、Ｃ１×ＲＯ１で決定される時定数がかな
り大きいため、電源投入時にＲＯ１を短絡してＣ１に急
速に電荷を充電するためのスイッチである。ＡＭＰ１と
ＲＯ２とＲＯ３によって正転増幅回路が構成され、正転
増幅された信号Ｓ１を出力する。ハイパスフィルタ３
は、制限特性可変回路６によってパンニング処理が行わ
れ、制限が強くかけられている時は特殊な帯域制限特性
になっている。ハイパルスフィルタ３の回路動作は次の
通りである。ＡＭＰ２はＲＯ４、ＲＯ５によって反転増
幅回路になっている。ＡＭＰ３とＲＯ６、Ｃ２によって
ミラー積分回路が構成されている。ＡＭＰ２の出力をミ
ラー積分回路で受けてＡＭＰ２の正転入力にフィードバ
ックすることによってハイパスフィルタの機能をはたし
ている。フィルタ回路の出力はＳ２である。ＳＷ２は、
ミラー積分回路の時定数がかなり大きいため、電源投入
時にＲＯ６に並列に小さい値の抵抗ＲＯ７を接続しＣ２
に急速に電荷を充電するためのスイッチである。積分回
路４は、基本的にはＲ１０、Ｃ４、ＡＭＰ４で構成され
るミラー積分回路であるが、Ｃ４に並列にＲ１１が接続
されており、入力信号が無い時にはＣ４×Ｒ１１で決定
される時定数で、出力電圧はゼロボルトに収束する。積
分出力はＳ３である。ＳＷ１とＳＷ２に加えられるスイ
ッチ制御信号＃０は電源投入時に数秒間短絡状態になっ
て上述の初期設定を行う。次にパンニング処理について
説明する。積分回路４の出力Ｓ３は、公知の絶対値回路
９１によってゼロからの変位量Ｓ５に変換される。パン
ニング処理では、この量に応じて補正手段の変位動作に
ブレーキをかけたり、中心への戻り力（向心力）を強く
することで、限られた補正量のなかで違和感のない、か
つ十分な手ブレ除去能力を発揮するよう工夫されてい
る。求められた変化量Ｓ５はコンパレータＣＭＰ１によ
って、三角波発生回路９２の三角波信号Ｓ９と比較され
る。この三角波とコンパレータは、変位量Ｓ５に応じて
デューティーサイクルのスイッチングパルス波＃２を作
るためのもので、パンニング処理を滑らかにかけるため
である。このコンパレータＣＭＰ１の出力パルス波＃２
は時定数設定回路７に加えられ、変位量Ｓ５が大きいほ
ど、ＳＷ５のＯＮのデューティが増大し、Ｒ１１とＲ１
２の合成抵抗が小さくなり、結果として積分回路４の時
定数を短い値に変化させ、補正量Ｓ３に対する向心力を
強くしている。また、＃２の反転信号＃２Ｂは制限設定
回路６に加えられ、変位量Ｓ５が大きいほど、ＳＷ３の
ＯＦＦのデューティが増大し、ＲＯ６とＲＯ８、Ｃ３、
ＲＯ９の合成インピーダンスが小さくなり、結果として
ハイパルスフィルタ３の帯域制限を強い値に変化させ、
補正量Ｓ３の変化に対するブレーキを強くかけるよう機
能している。

【発明が解決しようとする課題】以上で示したような系
に於いて、手ぶれ補正の抑振特性を改善するには、処理
系に含まれるジャイロのオフセット電圧をカットするＤ
Ｃカットフィルタ（Ｃ１とＲＯ１）、ハイパスフィル
タ、積分の３つの部分の各々のカットオフ周波数を十分
低い値に設定する（時定数を長くする）ことによってな
される。しかし、それに伴って、系の安定性は劣化して
いく関係にあり、具体的の問題点を以下に示す。まずＤ
Ｃカットフィルタについては、大容量のコンデンサと高
い値の抵抗とを組み合わせることによって構成され、コ
ンデンサの微少なリーク電流や、コンデンサ初期充電の
ために電源投入時に作動するリセットスイッチのスイッ
チングノイズなどの影響で、コンデンサの充電を完了し
てそのスイッチを解除した後も出力がかなりの時間変動
し安定しない。積分回路については、オペアンプ（ＡＭ
Ｐ４）と入力抵抗（Ｒ１０）と積分コンデンサ（Ｃ４）
とそれに並列に接続された抵抗（Ｒ１１）によって構成
されており、この回路のカットオフ周波数を十分低い値
に設定すると、時定数がかなり大きな値になってしま
い、出力がパンニング等で大きく変位してしまった場
合、そこから中心のゼロ電位に戻ってくるまで相当長い
時間がかかってしまう。手持ちの場合は、上で述べた問
題は使っている人間が反射的に補正してしまう場合が多
く、さほど目立つものではないが、三脚等に据え付けた
状態では、緩やかな一方向への移動となって知覚される
ため問題となる。そこで、三脚等に据え付けられたこと
が判定されることに応じた際に上述したＤＣカットフィ
ルタ、ハイパスフィルタ、積分回路等の特性を早期安定
が得られるような特性に切換えるような構成とすること
が考えられる。そして、上述の三脚等に据え付けられた
ことを判定する方法としては、三脚取付け部に検知スイ
ッチを設けることが考えられるが、付加的な構成を設け
ることとなり、構成の複雑化を招くこととなる。また、
振れ状態に相応する信号が、三脚等に据え付けられてい
る際に示す信号波形となることから判定すること等が考
えられるが、その場合は信号を正確に判定する必要があ
る。本発明は、上述したような事情に鑑みて為されたも
ので、像ぶれ防止される装置の使用状況、例えば手持ち
状態であるか三脚等に固定された状態である等を適正に
判定できると共に、上記の像ぶれ防止される装置の使用
状況に適した像ぶれ防止制御を可能とするものである。

【課題を解決するための手段】本発明は上述した目的を
達成するために、ぶれ状態に相応する信号の所定周波数
成分のレベルに応じて、像ぶれ防止される装置が固定部
材に支持された状態であるか否かを判定する判定手段を
有する像ぶれ防止用装置とし、以て、ぶれ状態に相応す
る信号の所定周波数より高い周波数成分を用いて像ぶれ
防止される装置が固定部材に固定された状態であるか否
かを判定するものである。また、本発明はぶれ状態に相
応する信号の所定周波数のレベルが所定レベルより小さ
いことに応じて、像ぶれ防止手段の動作特性を変更する
制御手段を有する像ぶれ防止用装置とし、以て、状況に
応じて像ぶれ防止手段の動作特性を変更しようとするも
のである。また、本発明は、ぶれ状態に相応する信号の
所定周波数成分のレベルが所定レベルより小さいことに
応じて、警告手段に所定の警告動作を行わせる制御手段
を有する像ぶれ防止用装置とし、以て、状況に応じて警
告動作が行われるようにするものである。

【発明の実施の形態】

（第１の実施例）図１を用いて本発明の第１の実施例の
システムのブロック構成を説明し、図２を用いてその回
路の詳細を説明する。図１は本発明の構成を示すブロッ
ク図である。基本的には従来技術として示した図７の構
成に８の無振幅検知回路を加えた形をしている。無振幅
検知回路８は、帯域制限回路３の出力から角速度の無振
幅状態を検知し、その状態が所定時間持続した場合に無
振幅検知信号を発生する。その信号は時定数設定回路７
を制御し、その時定数を短い方に変化させる。図２は図
１の構成に基づく詳細な回路図である。回路のおおよそ
の部分は従来技術としての図８の構成と同じなので、そ
の説明は省略し、本発明に関わる無振幅検知回路８の信
号の入出力とその回路の詳細を中心に説明する。無振幅
検知回路８の入力信号としては適度に増幅された角速度
信号が用いられ、ＤＣカット後の初段の増幅回路２の出
力Ｓ１か、次のハイパスフィルタ回路の出力Ｓ２が望ま
しい。図で示す回路図では、信号振幅が大きい点と信号
オフセットが小さい点でハイパスフィルタの出力が用い
られている。無振幅検知回路８は無振幅であることを検
出すると正の論理信号＃７を出力する。＃７は論理和回
路ＯＲ１の一方に入力される。ＯＲ１の他方の入力はパ
ンニング制御用コンパレータＣＭＰ１の出力＃２に接続
され、この制御信号との論理和がとられる。これによ
り、従来技術ではパンニング検出時のみに変化していた
＃２の制御信号が、無振幅検知時にも変化し、積分回路
４の特性を調整している。次に、無信号検出回路につい
て説明する。まず入力信号Ｓ２は公知の絶対値回路９３
に加えられ、角速度信号の絶対値Ｓ４が求められる。絶
対値出力は次のコンパレータＣＭＰ２の負入力に加えら
れる。同コンパレータの正入力にはゼロボルトより若干
大きいしきい値電力ｖ１が加えられている。この電圧が
手持ち静止状態であるか放置等での無振幅状態であるか
を判断するためのしきい値である。システムを搭載する
装置の形態にもよるが、数ｄｅｇ／ｓｅｃ程度に相当す
るしきい値に設定した場合、良好な無振幅検出が実現出
来る。コンパレータの出力＃６は無振幅状態では正論理
を出力するが、そうでない状態（手持ち状態）でも頻繁
にゼロ近傍を通過するための正論理と負論理を交互に出
力する。そこで次段の時定数回路が必要となる。時定数
はＲ２１×Ｃ５の値と＃７を受ける論理素子のしきい値
によって決定され、１〜数秒程度の値が設定される。ダ
イオードＤＩ１は＃６が正論理から負論理に変化する
時、すなわち無振幅でなくなった時を素早く判断するた
めである。９はパンニング制御に無振幅検知の制御を加
えることによって変更された部分であり、この９と７１
の回路により時定数設定回路７を構成している。次に上
述した各信号について、それらの信号波形を示す図３を
用いて説明する。Ｓ２はハイパスフィルタ３の出力波形
である。Ｐ１からＰ５は（カメラ等の）機器の保持状態
を示しており、Ｐ１とＰ３、Ｐ４は手持ち状態、そのう
ちＰ１とＰ３は静止で、Ｐ４はパンニング等の大きな移
動を行っている状態、Ｐ２とＰ５は（テーブルなどに置
かれた）放置状態で、それぞれ特徴的な波形を示してい
る。この波形を見ると放置状態における無振幅をｖ１の
しきい値で判断することが可能であることが理解出来
る。＃６はコンパレータＣＭＰ２の出力波形、＃７が遅
延回路を通った後の波形である。＃２が従来技術にも共
通している、パンニング処理の波形である。＃７と＃２
を合成したのが＃２Ｃの波形であり、積分回路４の時定
数を設定する最終的信号ということになる。（第２の実施例）図４は前述の第１の実施例の回路構成
を示す図２における９の部分を一部変更したものであ
る。＃２と＃７の論理和をとり、その出力＃２Ｅを積分
手段７の制御に用いているところまでは同じであるが、
周波数帯域制御回路６の制御に＃２Ｅの反転信号である
＃２Ｆを用いていることが異なる。この接続により、無
振幅検知回路８の検知による制御は帯域制御回路６と時
定数制御回路７の両方に及ぶことになる。この構成をブ
ロック図で示すと図５のようになる。無振幅検知回路８
の出力は帯域制限設定回路６と時定数設定回路７の両方
に及んでいることが示されている。効果としては図１に
示される第１の実施例の構成の場合とほぼ同様のもので
ある。（第３の実施例）図６は図２における８と９の部分の構
成を簡略化したものである。無振幅を検出する信号とし
てピッチ側の角速度のみを用い、しかも絶対値を取らず
に正方向のみの振幅としきい値とを比較している。そし
て、得られた検出結果はピッチ方向とヨー方向の両方の
制御に用いている。この構成では、コンパレータ一つと
遅延回路一つと論理和回路をピッチ方向とヨー方向に一
つずつの追加のみで実現可能であり、比較的経済的であ
る。絶対値を取らなくても済んでいるのは、手持ち静止
時の角速度の波形を見ると分かるように、ゼロを中心に
ほぼ均等に正負に振れいてるので、片方の振幅で判断出
来るからである。また、ピッチ側の信号のみを用いるの
は、ピッチ方向のパンニング（チルティング）がほとん
ど行われないため、無振幅の検出に余分な成分（パンニ
ング等）が入りにくいからである。本発明の実施例にお
いては、アナログ信号処理とロジック回路の組み合わせ
による完全なハードウエアによる構成を示しているが、
初段の増幅回路出力をＡ／Ｄ変換してマイクロコンピュ
ータに取り込み、その処理をプログラム（ソフトウエ
ア）のみによって実現している手ブレ補正システムにも
適用可能な発明であることは明白である。また、三脚等
に据え付けられたことが検知された際に警告動作を行
い、使用者に像ぶれ防止動作の動作特性を切換たり、Ｏ
ＦＦしたりすることを促すようにしてもよい。本発明
は、振れ検出手段として、角加速度計、加速度計、角速
度計、速度計、角変位計、変移計、更には画像の振れ自
体を検出する方法等、振れが検出できるものであればど
のようなものであってもよい。本発明は、振れ防止手段
として、光軸に垂直な面内で光学部材を動かすシフト光
学系や可変長角プリズム等の光束変更手段や、光軸に垂
直な面内で撮影面を動かすもの、更には画像処理により
振れを補正するもの等、振れが防止できるものであれば
どのようなものであってもよい。本発明は、一眼レフカ
メラ、レンズシャッタカメラ、ビデオカメラ等種々の形
態のカメラ、更にはカメラ以外の光学機器やその他の装
置、更にはそれらカメラや光学機器やその他の装置に適
用される装置又は、これらを構成する要素に対しても適
用できるものである。

【発明の効果】以上説明したように請求項１の本発明に
よれば、ぶれ状態に相応する信号の所定周波数より高い
周波数成分のレベルに応じて、装置が固定された状態で
あるか否かを判定するようにしたので、ぶれ状態に相応
する信号に含まれるドリフト成分等に影響を受けること
なく正確に判定することが可能になった。また、請求項
９、１３の本発明によれば、状況に応じて適正なタイミ
ングで像ぶれ防止動作の動作特性切換、警告動作を行わ
せることが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成の概略を示すブロ
ック図である。

【図２】本発明の第１の実施例の回路構成を示す回路図
である。

【図３】図２に示される回路の各部における信号の波形
を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施例の回路構成を示す回路図
である。

【図５】本発明の第２の実施例の構成の概略を示すブロ
ック図である。

【図６】本発明の第３の実施例の回路構成を示す回路図
である。

【図７】従来装置の構成の概略を示すブロック図であ
る。

【図８】従来装置の回路構成を示す回路図である。

【符号の説明】

１振動ジャイロ２振幅回路３ハイパスフィルタ４積分回路５像ぶれ補正機能部５４可変頂角プリズム６制限特性設定回路７時定数設定回路８無振幅検知回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ぶれ状態に相応する信号の所定周波数成
分のレベルに応じて、像ぶれ防止される装置が固定部材
によって支持された状態であるか否かを判定する判定手
段を有することを特徴とする像ぶれ防止用装置。
【請求項２】前記判定手段は前記ぶれ状態に相応する
信号の所定周波数成分より高い周波数の成分のレベルに
応じて前記判定を行うことを特徴とする請求項１の像ぶ
れ防止用装置。
【請求項３】前記判定手段は前記ぶれ状態に相応する
信号がハイパスフィルタを通された信号に応じて前記判
定を行うことを特徴とする請求項２の像ぶれ防止用装
置。
【請求項４】前記判定手段はぶれ速度に相応する信号
に応じて前記判定を行うことを特徴とする請求項１の像
ぶれ防止用装置。
【請求項５】前記判定手段は前記所定周波数より高い
周波数成分の信号レベルが所定値より小さい場合に、前
記像ぶれ防止される装置が固定部材に支持されているこ
とを判定することを特徴とする請求項２の像ぶれ防止装
置。
【請求項６】前記判定手段は前記所定周波数成分の信
号振幅レベルを判定することを特徴とする請求項１の像
ぶれ防止用装置。
【請求項７】前記判定手段による判定に応じて像ぶれ
防止手段の動作を規制する規制手段を有することを特徴
とする請求項１の像ぶれ防止用装置。
【請求項８】前記規制手段は前記判定手段の判定に応
じて、ぶれ状態に相応する信号を積分する積分回路の時
定数を変化させることを特徴とする請求項７の像ぶれ防
止用装置。
【請求項９】ぶれ状態に相応する信号の所定周波数成
分のレベルが所定レベルより小さいことに応じて、像ぶ
れ防止手段の動作特性を変更する制御手段を有すること
を特徴とする像ぶれ防止用装置。
【請求項１０】前記制御手段は前記所定周波数成分の
レベルが前記所定レベルより小さいことに応じて、前記
像ぶれ防止手段の動作を規制することを特徴とする請求
項９の像ぶれ防止用装置。
【請求項１１】前記制御手段は、所定周波数より高い
周波数成分のレベルが前記所定レベルより小さいことに
応じて前記像ぶれ防止手段の動作特性を変更することを
特徴とする請求項９の像ぶれ防止用装置。
【請求項１２】前記制御手段はぶれ速度に相応する信
号の所定周波数成分のレベルが所定レベルより小さいこ
とに応じて前記像ぶれ防止手段の動作特性を変更するこ
とを特徴とする請求項９の像ぶれ防止用装置。
【請求項１３】ぶれ状態に相応する信号の所定周波数
成分のレベルが所定レベルより小さいことに応じて、警
告手段に所定の警告動作を行わせる制御手段を有するこ
とを特徴とする像ぶれ防止用装置。
【請求項１４】前記制御手段は、所定周波数より高い
周波数成分のレベルが前記所定レベルより小さいことに
応じて、前記警告手段に前記所定の警告動作を行わせる
ことを特徴とする請求項１３の像ぶれ防止用装置。
【請求項１５】前記制御手段はぶれ速度に相応する信
号の所定周波数成分のレベルが所定レベルより小さいこ
とに応じて、前記警告手段に前記所定の警告動作を行わ
せることを特徴とする請求項１３の像ぶれ防止用装置。