WO1994029766A1

WO1994029766A1 - Driver

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Publication number: WO1994029766A1
Application number: PCT/JP1994/000917
Authority: WO
Inventors: Tadao Kai; Hidenori Miyamoto
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1994-06-07
Publication date: 1994-12-22
Also published as: EP0654697A1; DE69434252D1; JP3691524B2; EP0654697A4; JPH06347854A; EP0654697B1; DE69434252T2

Description

明細書

駆動装置技術分野

本発明は、例えばカメラの像ブレ防止装置などに代表される駆動装置、詳しくは回転運動検出計の出力に基づいて補正光学系などの被駆動物体を駆動する駆動装置に関する。背景技術

近年、カメラの手振れ等に起因する撮影像のブレを光学的に防止する像ブレ防止装置が種々提案されている。この種の像ブレ防止装置を備えたカメラは、カメラの振れ量を検出する検出計を有し、その検出計の検出出力に基づいて像ブレ補正用の光学系（補正光学系 ) を光軸と直交する方向に駆動して像ブレを防ぐようにしている。例えば特開平 1一 2 9 1 1 6 5号公報には、図 1 5に示すカメラのピッチ方向 D pおよびョー方向 D yに関する手振れ量を検出するために各一対の加速度計を有し、その各速度計の検出出力に基づいて補正光学系をカメラ横方向および縦方向に駆動させるブレ防止装置が開示されている。またこの公報には、加速度計に代えて角加速度計を用いる例も開示されている。

補正光学系を正確に駆動して像ブレを効率よく除去するには、正確な手振れ量を検出することが肝要であり、上記公報には、加速度計特有の問題である重力加速度による悪影響を除去する方法や、角加速度計をカメラのピッチ方向及びョー方向に統一的に回転位置合わせする方法が開示されている。

最近では振動型角速度計の開発が急進展しているため、将来的には手振れ検出用素子として角速度計が多用されることが予想される。角速度計は、所定の検出軸を中心とした回転角速度を検出するものであるから、ピッチ方向のブレを検出する角速度計（以下、ビッチ角速度計）、およびョ一方向のブレを検出する角速度計（以下、ョ一角速度計）をそれそれ 1個づっ設けることにより、カメラのビツチブレおよびョ一ブレをそれそれ検出できる。ピッチブレとは、通常は図 1 5に示すカメラ横方向の水平軸（真ピッチ軸） T Pを中心とした鉛直方向の回転運動である。ョーブレとは、鉛直軸（真ョ一軸） T Yを中心とした水平方向の回転運動である。両軸 Τ Ρ ， Τ Υはそれそれ撮影レンズの光軸 Lに垂直で、かつ互いに垂直の関係め。

本明細書中では、ピッチ角速度計およびョ一角速度計の検出軸をそれそれピッチ検出軸およびョ一検出軸と呼ぶ。つまりピッチ角速度計は、ピッチ検出軸を中心としたカメラの回転運動量を検出し、ョ一角速度計は、ョー検出軸を中心としたカメラの回転運動量を検出する。また、ピッチ角速度計の出力に基づく補正光学系の駆動方向（本来はカメラ上下方向）をピッチ駆動方向、ョ一角速度計の出力に基づく補正光学系の駆動方向（本来はカメラ左右方向）をョー駆動方向と呼ぶ。さらに、補正光学系をピッチ駆動方向に駆動する際の基準となる軸（ピッチ駆動方向と直交する軸）をピッチ補正軸、ョ一駆動方向に駆動する際の基準となる軸（ョー駆動方向と直交する軸）をョー補正軸と呼ぶ。ピッチ補正軸およびョー補正軸の方向は補正光学系駆動部の鏡筒への取り付け姿勢、あるいは駆動部そのものの組立状況によって決まり、更にピッチ補正軸およびョー補正軸の方向によってピッチ駆動方向およびョー駆動方向が決まる。

しかしながら、例えば特開平 2— 2 2 8 5 1 8号公報に開示されている角速度計は、その検出軸の方向を決定する振動子がワイヤ状の支持部材によって空間に支持され、この支持部材が本体ケースに固定される構成であるため、本体ケースに対する検出軸の方向が個々の角速度計によってまちまちである。このため、角速度計をカメラに取付ける際、個々の角速度計に対して、その検出軸が所望の方向を向くよう正確に姿勢調節しないと、例えばピッチ角速度計の出力にョーブレ成分が含まれたり、あるいはョ一角速度計の出力にピツチブレ成分が含まれるおそれがある。この場合、各角速度計の出力をそのまま用いると、補正光学系を駆動量が適正量とならず、正確なブレ補正ができない。

更に、角速度計が正確に位置調整されていても、補正光学系の駆動部の鏡筒への取り付け誤差や、駆動部そのものの組立精度の問題から、上述したピッチ補正軸およびョー補正軸がピッチ検出軸およびョー検出軸と一致しているとは限らない。これらが不一致であると、上述と同様に各角速度計の出力をそのまま用いて補正光学系を駆動したときに正確なブレ補正ができなくなる。

先の特閧平 1一 2 9 1 1 6 5号公報に開示された装置では、 2つの角加速度計を 1つの部材にそれそれ固定してからピッチ方向及びョー方向の統一的な回転位置合わせを行うだけであり、個々の角加速度計の姿勢調整や補正光学系の駆動部の位置調整については記載がなく、このため、上述した理由により正確な手振れ検出ができなくなるおそれがある。

そこで、ピッチ角速度計，ョ一角速度計の出力にョ一ブレ成分，ピッチブレ成分がそれそれ含まれないようにし、更にョー検出軸及びピッチ検出軸をそれそれョー補正軸とピッチ補正軸に一致させるために、例えば鏡筒の固定筒部分を基準として各角速度計の取付け精度と補正光学系駆動部の駆動方向精度を厳密に合わせ込む調整作業が考えられる。しかし、この調整作業はかなり面倒でコストがかかる。また、補正ョー方向及び補正ピッチ方向の直角度が崩れている場合は、上記調整作業を行っても精密なブレ補正は行えない。本発明の目的は、最小限の調整作業のみで被駆動物体の駆動量を適正量に制御可能な駆動装置を提供することにある。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明に係る駆動装置は、被検出物体の所定の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する検出計と、被検出物体に設けられた被駆動物体の駆動量を、少なくとも検出計の出力および検出軸と被駆動物体の駆動方向を規定する基準軸とのなす角度に基づいて演算する演算手段と、演算手段の演算結果に基づいて、被駆動物体を基準軸によって規定される方向に駆動する駆動手段とを具備する。

演算手段は、被検出物体に設けられた被駆動物体の駆動量を、少なくとも検出計の出力および検出軸と被駆動物体の駆動方向を規定する基準軸とのなす角度に基づいて演算する。駆動手段は、演算手段の演算結果に基づいて、被駆動物体を基準軸によって規定される方向に駆動する。このように本発明では、検出計の検出軸と基準軸とのなす角度をも加味して被駆動物体の駆動量を演算するようにしたので、検出軸と補正軸との方向が理想的な関係にない場合でも正確な駆動量で被駆動物体を駆動できる。したがって、検出系を厳密に位置調整する必要がなくなり、工数低減およびコストダウンが図れる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施例に係るカメラの像ブレ防止装置を示すブロック図。

図 2は上記像ブレ防止装置を備えたカメラの斜視図。

図 3は像ブレ防止装置を構成する補正駆動部およびモニタ部の詳細を示す図。

図 4はブレ検出部の構成を示す正面図。

図 5は図 4の左側面図。

図 6は角速度計の出力にロールブレ成分が含まれないようにするための姿勢調節手順を示す図。

図 7は補正光学系の駆動換算量を求める際の座標系を示す図。図 8 A , 図 8 Bは駆動換算量を求めるための各種係数を求める手順を示す図。

図 9 A, 図 9 Bは図 8 A, 図 8 Bと同様の図。

図 1 0 A, 図 1 0 Bは図 8 A, 図 8 Bと同様の図。

図 1 1 A, 図 1 1 Bは図 8 A, 図 8 Bと同様の図。

図 1 2はカメラによる像ブレ防止手順を示すフローチャート。図 1 3は光軸を中心としたブレに対する問題点を説明する図。図 1 4は補正光学系の変形例を示す図。

図 1 5はカメラブレの方向を説明する図。発明を実施するための最良の形態

図 1〜図 1 3により本発明をカメラの像ブレ防止装置に適用した場合の一実施例を説明する。

《全体の構成》

図 1はカメラの像ブレ防止装置（駆動装置）の全体構成を示すブロック図である。

符号 1 0 0は、振動型のピッチ角速度計 1 8およびョ一角速度計 1 9 (双方とも図 2参照）から構成されるブレ検出部であり、その検出出力は演算制御部 1 1 0に入力される。符号 1 3 0は、図 2に示す補正光学系 2の駆動量を検出して演算制御部 1 1 0に入力するモニタ部、 1 4 0はカメラ状態検出部である。カメラ状態検出部 1 4 0は、例えば撮影レンズの焦点距離，撮影距離、あるいは露出モードの選択状況などを各種スィッチゃェンコーダで検出し、それらの検出情報を演算制御部 1 1 0に入力する。符号 1 5 0で示す記憶部には、演算制御部 1 1 0による演算に用いる各種係数値情報などが予め記憶されており、これらの情報が適宜演算制御部 1 1 0に入力される。符号 1 2 0は補正光学系 2を駆動する補正駆動部である o

演算制御部 1 1 0は、ブレ検出部 1 0 0 , モニタ部 1 3 0 , カメラ状態検出部 1 4 0および記憶部 1 5 0からの入力情報に基づいて、適切なブレ補正を行うための補正光学系 2の駆動換算量（後で詳述する）を演算するとともに、その演算結果に基づいて補正駆動部 1 2 0により補正光学系 2を適正量だけ駆動せしめる。

《補正駆動部 1 2 0の構成》

図 3は補正駆動部 1 2 0およびモニタ部 1 3 0の構成を示す図である。符号 3は補正光学系 2が収容されるレンズ室であり、光軸方向に対してガ夕の無いように、かつ光軸と垂直な面内で移動可能に取付けられている。このレンズ室 3には、ピッチ補正駆動板 4およびョー補正駆動板 5がビン 3 a〜 3 dによってそれそれ連結されている。ピッチ補正駆動板 4のカメラ上下方向の動きと、ョー補正駆動板 5のカメラ左右方向の動きとによって、レンズ室 3は撮影光学系の光軸 L (図 2 ) に対して垂直な平面内で上下左右任意の方向に駆動され、これにより補正光学系 2が像ブレを防止する動作を行う符号 1 0はピッチ補正駆動板駆動用のピッチ駆動モータ一 1 0であり、その回転がピッチギア列 8を経由してピッチ駆動ねじ 6に伝達され、ねじ 6の回転によりピッチ補正駆動板 4が駆動される。符号 1 1はョー駆動モーターであり、その回転がョーギア列 9を経由してョ一駆動ねじ 7に伝達され、ねじ 7の回転によってョー補正駆動板 5が駆動される。ピッチ駆動モーター 1 0及びョ一駆動モータ — 1 1は、演算制御部 1 1 0.からの駆動信号によって不図示のモータードライバを介して駆動される。

なお 1 5 , 1 6は、カメラの筐体 1 (図 2 ) の一部を成す鏡筒部分とレンズ室 3 との間に介装されたピッチばねおよびョ一ばねであり、これらのばね Γ 5 , 1 6によりレンズ室 3 とピッチ補正駆動板 4及びョー補正駆動板 5 との離脱が防止される。

《モニタ部 1 3 0の構成》

図 3において、符号 1 3 , 1 4は、ピッチ駆動モーター 1 0及びョー駆動モーター 1 1の駆動量、つまり補正光学系 2の駆動量をそれそれ検出するビヅチインタラブ夕およびョ一ィン夕ラブ夕（これらがモニタ部 1 3 0を構成する）であり、各インタラブ夕 1 3 , 1 4の出力は、不図示のモニター信号発生回路を介して演算制御部 1 1 0に入力される。

《ブレ検出部 1 0 0およびその姿勢調節装置の構成》

図 2の符号 1 7は筐体 1内に配設された基板であり、この基板 1 7には、図 4 , 図 5の拡大図にも示すように、ピッチ角速度計 1 8 およびョ一角速度計 1 9が固着されている。基板 1 7には、各角速度計 1 8， 1 9の出力を取り出すための回路パターンも形成されている。ピッチ角速度計 1 8は、本来は撮影光学系の光軸 Lに対して垂直で、かつカメラ左右方向に延在する真ピッチ軸 T Pを中心とした角速度（D p方向の角速度）を検出するためのものである。ョー角速度計 1 9は、本来は光軸 Lに対して垂直で、かつカメラ上下方向に延在する真ョー軸 T Yを中心とした角速度（D y方向の角速度 ) を検出するためのものである。

基板 1 7は、図 4，図 5に示すように、中央ビス 2 0 , ピッチ倒れ調整ビス 2 1，ョー倒れ調整ビス 2 2によってカメラ筐体 1に取り付けられ、各ビス 2 0〜 2 2に外挿された調節ばね 2 3〜 2 5 ( 2 4は不図示）により常にカメラ前方に付勢されている。中央ビス 2 0は基板 1 7の略中央部に配置され、ピッチ倒れ調整ビス 2 1はこの中央ビス 2 0から軸 L p (真ピッチ軸. T Pと平行な軸）方向に所定距離だけ離れた位置に配置されている。またョー倒れ調整ビス 2 2は、上記中央ビス 2 0から軸 L y (真ョー軸 T Yと平行な軸）方向に所定距離だけ離れた位置に配置されている。つまりピッチ倒れ調整ビス 2 1 , 中央ビス 2 0 , ョー倒れ調整ビス 2 2は、中央ビス 2 0を直角の頂点とした直角三角形を成すように配置されている。そして、ピッチ倒れ調整ビス 2 1およびョー倒れ調整ビス 2 2の操作により、後述するように各角速度計 1 8 , 1 9の検出軸（ピッチ検出軸，ョー検出軸）の光軸に対する倒れを除去するための姿勢調節動作が行なわれる。

《姿勢調節動作を行う理由について》

次に、上記光軸に対する倒れを除去するための姿勢調節動作を行う理由について説明する。

一般にカメラには、上述したピッチブレゃョ一ブレに加えて、光軸 Lを中心軸とする回転方向のブレ（ロールブレ）も発生する。このため角速度計の姿勢調節を行わないと、ピッチ角速度計およびョ一角速度計の出力にロールブレ成分が含まれ、正確な手振れ検出ができなくなるおそれがある。

以下、ロールブレによる影響がどの程度問題となるかを説明する ο

今、ある回転中心軸を中心とした回転運動を考える。この回転運動の回転速度を R、回転角速度を検出するための角速度計の検出軸と上記回転中心軸との成す角度をァ（deg.) とすると、角速度計の出力 V rは次の式で表せる。

V r =A x R x c o s ( 7 ) · · · ( 1 )

(ただし、 Aはゲイン定数）

角速度計の検出軸と回転中心軸とが完全に一致した場合は、ァ = 0 度であるから、 c o s (ァ） = 1 となり、このとき V r = A x Rとなる。また、ァ = 9 0度のときは V r = 0である。

例えば図 1 3のように、ョ一角速度計 1 9の検出軸が撮影光軸 L に垂直な平面、つまり正規の回転中心軸 T yからァ（ 9 0度に比べれば微小量であるが、 0度ではない角度）だけ光軸 Lに対して傾いたとする。この状態で軸 T y回りにカメラが回転運動すると、ョー角速度計 1 9の出力 V rは、（ 1 ) 式で表されるが、ァが多少大きくなつてもほぼ c o s (ァ） = 1 とみなせるので、ョ一角速度計 1 9の出力はほぼ V r = A x Rとみなすことができる。すなわち、ョ一検出軸の光軸に対する倒れは、ョ一ブレ検出精度にはさほど影響を及ぼさないといえる。一方、ローリング回転軸（光軸 L) を中心とした回転、つまり口一ルブレに関するョ一角速度計 1 9の出力は、

V r =A x R x c o s ( 9 0 ° —ァ ) = V r x s i n (ァ） • · · ( 2 )

となる。したがって、ョーブレ検出計 1 9の出力中に含まれる誤差としてのロールブレ成分はァの増加と共に急速に大きくなり、例えぱァ = 3度で A X R X 5 . 2 %、ァ = 5度で A X R X 8 . 7 %となる。すなわち、ョー検出軸が正規の回転中心軸 T yから光軸 Lに対して僅かに傾いただけでも、本来は出力が出てはいけないロールブレ成分がョーブレ検出用角速度計の出力に比較的大きな比率で含まれてしまい、正確な検出結果が得られなくなる。また同様に、ビッチ検出軸が正規の回転中心軸から光軸 Lに対して僅かに傾いただけでも、ロールブレ成分がピッチ検出用角速度計 1 8の出力に比較的大きな比率で含まれる。したがって、この種のロールブレ成分が各角速度計 1 8 , 1 9の出力に含まれないようにするための姿勢調節動作は最低限行わなければならない。

《姿勢調節手順の説明》

図 6は各角速度計 1 8 , 1 9の出力に上記ロールブレ成分が含まれないようにするための調節手順を示している。

先ずステップ 1でカメラに所定のローリング運動を与える。ローリング運動とは、上述したように撮影光学系の光軸 Lを中心とした回転運動である。この時点では、各角速度計 1 8 , 1 9の検出軸がまだ調整されていないため、ローリング運動によりピッチ角速度計 1 8及びョ一角速度計 1 9は、それそれの検出軸の光軸 Lに対する倒れ角度に応じた出力 V r ( ( 2 ) '式参照）を出力する。

ステップ 2ではビツチ角速度計 1 8の出力 V rを取り出し、ステップ 3ではョ一角速度計 1 9の出力 V rを取り出す。ステップ 4では、ステップ 2で得られたピッチ角速度計 1 8の出力 V rから（ 2 ) 式のァに相当する倒れ角度を演算し、ステップ 5では同様に、ステツプ 3で得られた出力からョ一角速度計 1 9の検出軸の倒れ角度ァを算出する。

各角速度計 1 8 , 1 9の検出軸の倒れ角度が判明した後、各検出軸の倒れを除去する調節動作を行う。すなわちステップ 6でピッチ倒れ調整ビス 2 1 をめ込み、若しくは緩める。このビス 2 1の操作により、基板 1 7が図 4に示す軸 L yを中心にカメラ前後方向に揺動し、ピッチ角速度計 1 8の角度が変化する。これによりピッチ検出軸が、光軸 Lと直交する平面（第 1 の平面）と平行になる方向に変位する。そしてステップ 4で算出したピッチ検出軸の倒れを除去するのに相当する量だけビス 2 1が操作されると、ピッチ検出軸が第 1の平面と平行になる。

なお、ピヅチ倒れ調整ビス 2 1の調節によって基板 1 7が真ョー軸 T Yに対して倒れ込むことはなく、したがってョー検出軸と第 1 の平面との角度が変化することはない。

図 4の軸 L yは基板 1 7の中心部を通るから、ビス 2 1 の操作時における基板 1 7の回動量は左右振り分けとなり、基板 1 7の左右端部のカメラ前後方向移動量を最小限に少なくすることができる。したがって、カメラ筐体 1内の基板 1 7を囲む空間の余裕が比較的少なくても、ピッチ倒れ調整ビス 2 1 による姿勢調節作業が行えるまた、ビツチ角速度計 1 8およびョ一角速度計 1 9が軸 L yに対して略左右対象に配置されているので、ピッチ倒れ調整ビス 2 1の調節による両角速度計 1 8 , 1 9の回動量を最小限に抑えることができるとともに、基板 1 7の左右幅を小さくすることができる。このことも基板まわりの空間を小さくするのに貢献する。

ステップ 7では、ステップ 5で算出したョ一角速度計 1 9の検出軸の倒れを除去するのに相当する量だけョー倒れ調整ビス 2 2を締め込み、若しくは緩める。このビス 2 2の操作により、基板 1 7が軸 L pを中心にカメラ前後方向に揺動し、ョ一角速度計 1 9の角度が変化する。これによりョー検出軸を上記第 1の平面と平行にすることができる。なお、ョー倒れ調整ビス 2 2の調節によって基板 1 7が真ピッチ軸 T Pに関して倒れ込むことはなく、したがってピッチ検出軸と第 1の平面との角度が変化することはない。

基板 1 7は上下幅が左右幅より大きいので、ビス 2 2によるョ一角速度計 1 9の調節時における基板上下端部のカメラ前後方向移動量は、ピッチ角速度計 1 8の調節時よりは若干多くなる。しかし、軸 L pは基板 1 7の中心部を通過するから、ビス 2 2の操作時における基板 1 7の回動量は左右振り分けとなり、したがって基板 1 7 の上下端部の移動量を最小限に減らすことができる。また、基板 1 7に実装される角速度計以外の電気部品のうち比較的実装高さの低いものを基板 1 7の上下端部に配置することにより、調整のための空間を多少大きくとることができる。さらに本実施例では、比較的実装高さの高いビツチ角速度計 1 8、ョ一角速度計 1 9を基板中央部へ寄せているので、これによつても基板 1 7の上下左右端部側の余裕空間を比較的大きくとることができる。

上記（ 2 ) 式によれば、各検出軸の光軸に対する倒れ角度が ± 3 度以下であれば、各角速度計 1 8 , 1 9の出力に含まれる誤差をほぼ 5 %以下に抑えることができる。本実施例のようなカメラの像ブレ防止装置では、誤差を 5 %以下に抑える必要があるので、角速度計の姿勢調節作業は、上記倒れ角度が ± 3度以下となるように行うことが望ましい。

なお、本発明が適用される装置によっては、例えば倒れ角度が 5 度でも十分な性能が得られる場合や、 1度以下でないと十分な性能が得られない場合があり得る。したがって、その装置によって角度調整作業の目標値は異なる'。

以上の図 6の手順により、ピッチ検出軸及びョー検出軸が、それそれ光軸 Lと直交する第 1の平面と略平行になる。したがって、（ 2 ) 式におけるァがほぼゼロとなり、カメラに加わるローリング運動成分が両角速度計 1 8 , 1 9の出力に含まれなくなる。なお、上記ステップ 4以降の処理は、ローリング運動を継続的に加えながら行っても良いし、ステップ 2 , ステップ 3のみをローリング運動中に行い、一旦静止させてからステップ 4以降を行っても良い。あるいは、必要な精度が得られるまで、つまりローリング運動中に各角速度計 1 8 , 1 9の出力がほぽゼになるまで上記ステヅプを繰り返し行ってもよい。

調整作業終了後、各調整ビンやビス類を接着剤等により固定することにより、経時変化等に対する信頼性が向上する。また、各検出計 1 8 , 1 9を基板 1 7に取付けた時点で各検出軸の光軸に対する倒れ角度が許容できる範囲内に収まっている保証が得られる場合には、上記各ビスによる調節を省略してカメラ筐体 1の所定位置に直接基板 1 7を固定するようにしてもよい。

なお、ステップ 1でカメラに与えるローリング運動は、一方向の回転ではなく、双方向に交互に回転する、いわゆる交番回転運動がよい。これは、通常角速度計の出力を検出する際、ゼロ出力のドリフトなどを除去するためにハイパスフィルタ一を用いることが多く、一方向の回転を与え続けると、正確な出力を得るのが困難だからでめる。

《駆動換算量について》

以上の姿勢調節作業により、ビツチ検出軸およびョー検出軸の光軸方向の倒れが調整され、各角速度計 1 8 , 1 9の出力からロールブレ成分を除去することが可能となった。しかし、角速度計 1 8 , 1 9の基板取付面と平行な面（光軸 Lに垂直な第 1の平面内）での回転角度調節はなされていないから、ピッチ検出軸及びョー検出軸が補正光学系 2のピッチ補正軸（ビ'ツチ基準軸）及びョー補正軸（ョー基準軸）とそれそれ一致している保証はない。ピッチ補正軸及びョー補正軸は、上述したように補正光学系 2をそれそれピッチ駆動方向およびョー駆動方向に駆動する際の基準となる軸（それそれピッチ駆動方向，ョー駆動方向と直交する方向）であるから、ピッチ検出軸及びョー検出軸がこれらの軸と一致していない場合には、ピッチ角速度計 1 8 , ョ一角速度計 1 9の出力をそのまま用いて補正光学系 2を駆動すると、正確なブレ補正ができないことがある。特に、カメラの光軸 Lに垂直な基板 1 7に角速度計を半田付けする場合は、光軸 Lに垂直な面内での検出軸の方向のばらつきが抑えにくい。

ピッチ補正軸およびョー補正軸は共にロール回転軸 Lと垂直であり、また上述した姿勢調節によりピッチ検出軸およびョー検出軸もロール回転軸 Lと垂直となっている。つまり上記両補正軸と両検出軸との関係は 2次元平面内における関係とみなせる。したがって、ビツチ検出軸とピッチ補正軸とのなす角度およびョー検出軸とョー補正軸とのなす角度に基づいてピッチ角速度計 1 8及びョー角速度計 1 9の出力を補正することにより、高精度のブレ防止を行うための駆動換算量を求めることができる。

ここでいう駆動換算量とは、像ブレ防止のために補正光学系 2を駆動する際の駆動量を角速度計の出力レベルで表す物理量である。したがって、ピッチ検出軸及びョー検出軸がピッチ補正軸及びョー補正軸とそれそれ一致しており、かつョー補正軸及びピッチ補正軸が正確に直交している理想的な状態では、ョー角速度計の出力そのものがョー補正に関する駆動換算量に、ピッチ角速度計の出力そのものがピッチ補正に関する駆動換算量にそれそれ相当する。しかし、上述したように実際には両検出軸と両補正軸とがー致しているとは限らず、またョー補正軸とピッチ補正軸とが直交している保証もないから、駆動換算量を演算によって求める必要性が生ずるのであ o

《駆動換算量の求め方》

図 7は、ピッチ検出軸 u及びョー検出軸 V、ピッチ補正軸 P P及びョー補正軸 Y Pの関係をカメラの背面方向から見た図である。なお、 T Yはカメラ筐体 1 に対する真ョー軸、 T Pは真ピッチ軸である。すなわち図 7の例では、ピッチ検出軸 u , ピッチ補正軸 P P , 真ョ一軸 T Yがいずれも一致しておらず、またョー検出軸 V, ョ一補正軸 Y P , 真ョ一軸 T Yも一致していない。

軸 u、 V、 P P、 Y Pの正方向のベクトルは、共にその軸に関する右回りの回転を表し、べクトルの大きさは単位時間当たりの回転量（ =角速度）を表すものとする。また、ピッチ検出軸 Uとピッチ補正軸 P Pとの成す角度をひ、ョー検出軸 Vとョ一補正軸 YPとの成す角度を /?、ビツチ検出軸 uとョ一検出軸 Vとの成す角度を、ビツチ補正軸 P Pとョー補正軸 Y Pとの成す角度を 77 とする。ひ、 β、 ζ s 7? (いずれも単位は rad) はそれそれカメラ本体の構造で決まる角度であり、製造時に決定されたこれらの関係は以後変化しない。

今、ビツチ運動とョー運動の合成されたカメラブレを表すべクトル Bを考えたとき、このべクトル Bはピッチ検出軸 u及びョー検出軸 V方向のべクトル B u及び BVに分解される。これらのベクトル B u及び BVは、べクトル Bに対するピッチ角速度計 1 8及びョー角速度計 1 9の検出出力に相当する。同時にベクトル Bは、ピッチ補正軸 P P及びョー補正軸 Y P方向のべクトル P D及び YDにも分解される。これらの P D及び YDが求めるべきピッチ補正及びョー補正のための駆動換算量に相当する。

べクトル B u及び B Vは、. （ 1 ) 式で説明したように軸方向のコサインに比例する信号出力である。一方、ベクトル P D及び YDは平行四辺形を構成するベクトルであるが、通常はベクトル P Dと Y Dとが互いに垂直関係にあるので、長方形あるいは正方形を構成するべクトルと言い換えても問題ない。そして、べクトル B u及び B Vから以下の式によってベクトル P D及び YDを求めることができ BV

YD = 一 (Al XA2)

c os/3 (3)

ただし、

_Λ , Bu- (BVxcos )

^{A1 =} _{s i n} . + (BVx t n^)

^A2 = ί s i n >5 + (cos>5xcot 77) }

Bu

PD = 一 + (A3XA4)

cos '(牛)

ただし、

_A 二 BV- (Buxcos g)

一 (Buxt ana)

^A4 - is i na- (cosaxcot77) }

なお、図 7から明らかなように、 ζ = + a — β、であるから、角度の変数は 3種類にまとめることができる。また、上記数式に用いられているひ、 βヽ ζ、 7?の値を検討すると、条件によっては以下の簡略な演算手法を用いることができる。

本来は、ピッチ検出軸 uがピッチ補正軸 Ρ Ρと一致するように、ョ一検出軸 Vがョ一補正軸 Υ Ρと一致するように各軸方向が設定されるから、ひ、はいずれも 0 (rad)近くの角度と考えてよい。三角関数のコサインの値は Λ度が 0 ( rad)近辺で多少振れても変化が極めて小さいから、 cos (ひまたは /? ) = 1 と仮定することができる。また、近似的に s i n (ひまたは^ ) = ひまたは/? とすることができる。同様には ΤΓ / 2 (rad)近くの角度であり、そのサインの値は角度が / 2 (rad)近辺で多少振れても変化が極めて小さいので、 s i n S = l と仮定してもよい。さらに、 c o s x s i n ( ?またはひ） = 0、 t a n ( ?またはひ） s i n ( /5またはひ ) = 0 と置き換えてもよく、また、 7?はほぼ 7Γ / 2 (rad)であるから、 s i n?7 = l と仮定でき、 c o t 7? = c o s 77と置き換えることができる。以上の簡略化により下記の式が得られる。

Y D ' = B V - { B u ( ? + c o s 7 ) }

P D ' = B u + { B V x (ひ一 c o s 7? ) }

あるいは " = 7T/ 2 (rad)+ r?，としたとき、，を用いて s i n関数に変更し下記の式が得られる。なお、 7?はほぼ ττΖ 2 (rad) なので、 ?，は 0 ( rad)近くの角度となり、したがって、 s i n 77 ⁵ = V ' で置き換え可能である。すなわち、

Y D， = B V - { B u ( ? - 77 ' ) } · · · ( 5 ) P D ⁵ = B u + { B V x ( ひ + 77， ) } · · · ( 6 ) となる。

また、 7?はピッチ補正軸 P Pとョ一補正軸 Y Pのなす角度であるから、補正光学系 2の補正駆動部分の機械的な直角度精度によって決まる。通常機械的な角度精度は先に説明した角速度センサの検出軸の方向と比べてかなり高精度に決定でき、したがって？？ ' はひ、 /5に比べかなり小さい角度である。よって、 77 = / 2 (rad)、 77 ⁵ = 0 (rad)と仮定することも条件によっては可能である。

この関係から以下に示す更に簡略化した式が得られる。

Y D " = B V - ( B u x ? ) · · · ( 7 )

P D " = B u + ( B V x a ) · · · ( 8 )

《角度係数ひ， J5 , ζ , ?7の求め方》

以上により駆動換算量 Y D， P Dを求めるための演算式が確立されたが、これらの式を用いて駆動換算量を求めるには上記各角度係数ひ， β , ζ , 7?が必要となる。これらの値は、それそれカメラの構造で決まってしまう角度であるから、カメラの製造段階でこれらの値を求め、予め記憶部 1 5 0に記憶させておけば良い。

以下、実際に角度係数を求めるための手順例を説明する。

( I ) 各補正軸が真ョー軸および真ピッチ軸と一致している場合まず簡略化のため、ョー補正軸 ΥΡとピッチ補正軸 Ρ Ρが真ョー軸 Τ Υ、真ピッチ軸 Τ Ρとそれそれ一致している場合を考える。先に述べたように、ピッチ補正軸 Ρ Ρとョー補正軸 Υ Ρは、補正光学系 2の補正駆動部分の機械的構造によって決まるので、大抵の場合は上記一致条件が成立する。この場合は、上記（ 7 ) 式および（ 8 ) 式を用いることができるので、求める係数はひと /?のみでよい。図 8 Α, 図 8 Βは上記一致条件成立時における角度係数の獲得手順を示している。

まずステップ 1 1でカメラに所定量のョー運動、つまり真ョー軸 ( =ョ一補正軸）を中心とした回転運動を与える。ステップ 1 2では、このョー運動に対する出力レベルを確認（若しくは調整）するためにョ一角速度計 1 9の出力 ΥΑを検出する。この段階ではまだョー補正軸とョ一検出軸との角度/?の関係が明らかではないが、（ 1 ) 式及び先の/?の角度条件（ 0 (rad)近傍）が成立するので、この段階でョ一角速度計 1 9の出力レベルの確認を行っても構わない。なお、予め検出軸に関する所定の回転運動に関しての出力レベルの大きさが角速度計単体で調節されているか若しくは保証されていて、 Ύ Aの値が明かな場合は、このステップを省略しても構わない。ステップ 1 3では、ピッチ角速度計 1 8の出力 P Eを検出する。ステップ 1 1でのョー運動は、真ョー軸を中心とした回転運動であるから、この出力 P Eは、ピッチ検出軸 uの真ピッチ軸 T Pからの傾き量に比例している。次にステップ 1 4では、カメラに所定量のピッチ運動、つまり真ピッチ軸（ =ピッチ補正軸）を中心とした方向の回転運動を与える。なお、その運動量はステップ 1 1で与えた運動量と同一とする。ステップ 1 5では、このビヅチ運動に対しての出力レベルを確認（若しくは調整）するためにビツチ角速度計 1 8の出力 P Aを検出する。次にステップ 1 6でョ一角速度計 1 9の出力 YE (ョ一検出軸 Vの真ョー軸 T Yからの傾き量に比例する）を検出する。ステップ 1 4でのピッチ運動は、真ピッチ軸を中心とした回転運動であるから、この出力 Y Eは、検出ョ一軸 Vの真ョー軸 T Yからの傾き量に比例している。

ステップ 1 7では、ピッチ検出軸 Uとピッチ補正軸 P Pの成す角度ひに関する係数 αを算出する。すなわち、ステップ 1 3で検出した出力 Ρ Ε、及びステップ 1 5で検出した出力 Ρ Αを用いて、

(Ρ Ε/ΡΑ) · · · ( 9 )

によりひを求める。ステップ 1 8では、係数ひをカメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる。

次にステップ 1 9では、ョー検出軸 Vとョ一補正軸 ΥΡの成す角度/?を、

>5 = Υ Ε/ΥΑ · · · ( 1 0 )

により求める。ステップ 2 0では、係数/?をカメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる。

以上の図 8の手順により、駆動換算量を算出するための係数ひ， ?がカメラ内に記憶される。したがって、実際の撮影時に演算制御部 1 1 0により（ 7 ) 式および（ 8 ) 式を用いて正確な駆動換算量を演算することが可能となる。その演算方法に όいては後で詳述すなお、カメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる各係数の形式は上述のものに限定されない。例えば、上記 Ρ Ε、 ΡΑ、 ΥΕ、 ΥΑの値をカメラ内に記憶させ、（ 9 ) 式および（ 1 0 ) 式に相当する演算を演算制御部 1 1 0に行わせて係数ひ， ?を発生させる様にしても良い。勿論、ひ，に対応するアナログ演算回路の抵抗値の設定により、係数ひ， ?に相当する電圧を発生させる構成でもよい。

( II) 両補正軸が真ョー軸，真ピッチ軸と不一致の場合：以上では、ョー補正軸 Y Pおよびピツチ補正軸 P Pが真ョー軸および真ビツチ軸とそれそれ一致している場合について説明したが、これらが不一致の場合の対応策を以下に述べる。なお、これらが不一致となる原因としては、補正光学系 2の補正駆動部分のカメラ筐体 1への取付寸法不良などが考えられる。

(II- 1 ) ョー補正軸 Y Pとピッチ補正軸 P Pが直角の場合：先ず、ョー補正軸 Y Pとピッチ補正軸 P Pの直角関係が成り立つている場合について図 9 A , 図 9 Bを用いて説明する。

図 9 A，図 9 Bの手順は、基本的には図 8 A，図 8 Bで説明したステップ 1 1からステップ 2 0 と同様である。この場合も（ 7 ) 式および（ 8 ) 式を用いることができるので、求める係数はひと /?のみでよい。しかし、 α及び >5の算出方法が図 8 A , 図 8 Β と異なつている。すなわち、ョー補正軸 Υ Ρ , ピッチ補正軸 Ρ Ρが真ョ一軸 Τ Υ , 真ビツチ軸 T P とそれそれ不一致の場合には、ステップ 1 1 及びステップ 1 4で行うョー運動及びピッチ運動が正確にョー補正軸及びピッチ補正軸を中心とした回転運動とならないから、図 7に示した真ョー軸 T Yとョー補正軸 Y Pとの間の角度（5 (rad) ( 6 y と記してあるが、真ピッチ軸 T Pとピッチ補正軸 P Pとの間の角度も同じなので（5で代表する）を用いて、図 8で求めたひ及びを次の演算式により更に補正する。

= - ( Ρ Ε /Ρ Α) + 6

β = ( Υ Ε /Υ Α) + 6

これは、図 9 Βのステップ 1 7 ' 及びステップ 1 9 ' で行う処理でめる。

角度（5は、例えば補正光学系 2の補正駆動部分の取付部の寸法、若しくはカメラ筐体 1側の取り付け部分の寸法誤差に起因するようなものであれば、部品等の機械的寸法を測っておくことで、予め明らかにしておくができる。また、（5が不明な場合には、例えば補正光学系 2をョー補正駆動板 5によって模擬的に駆動する模擬ョ一補正駆動を行わせれば良い。すなわち、補正光学系 2の駆動方向に垂直な方向がョ一補正軸方向となるので、補正光学系 2の駆動方向を検出することにより上記 5を求めることができる。なお模擬ョー補正駆動の方向を特定するには、例えば補正光学系 2に光束を入射させその結像点の移動方向をポジションセンサー等の光電変換素子で検出すれば良い。

なお、上記方法では、、 /3、及び（5を足し合わせて用いることになるが、いずれも 0 (rad)に近い角度であるから線形性は確保される。

(II一 2 ) ョ一補正軸 YPとピッチ補正軸 P Pが直角でない場合次に、ョー補正軸 YP , ピッチ補正軸 P Pが真ョー軸 T Y , 真ビツチ軸 T Pと不一致であり、かつョー補正軸 YPとピッチ補正軸 P Pの直角関係が成り立たない場合を図 1 0 A，図 1 O Bにより説明する。

この場合は 7 ' = 0 (rad)が成立しないから（ 7 ) 式および（ 8 ) 式を用いることができず、. （ 5 ) 式および（ 6 ) 式を用いて駆動換算量を演算する。したがって求めるべき係数は、ひ， /5の他に上記"，が必要となる。

図 1 0 A, 図 1 0 Bにおいて、先ず、ステップ 1 0 1でョー補正軸方向の確認を行う。例えば先に説明した角度 (5と同様に真ョー軸 T Yからョー補正軸 Y Pへの角度 <5 y、あるいは真ピッチ軸 T Pからピッチ補正軸 P Pへの角度（5 pが予め明らかな場合には、（5 yをそのまま用いてやれば良いのでこのステップは省略して良い。また cS yが不明な場合には、補正光学系 2をョ一補正駆動板 5によって模擬的に駆動する模擬ョー補正駆動を行えば良い。補正光学系 2のョー駆動方向に垂直な方向がョー補正軸方向であるから、補正光学系 2の駆動方向を検出することにより上記（5 yを求めることができ ο

ステップ 1 0 2では同様に補正ピッチ方向の確認を行う。この場合も真ピッチ軸 T Pからピッチ補正軸 P Pへの角度 6 pが予め明らかな場合はこのステップを省略することができる。

ステップ 1 0 3〜 1 0 8は、図 8 A，図 8 Bや図 9 A , 図 9 Bで説明したステップ 1 1〜 1 6 と同様なので説明は省略する。図 8 B のステップ 1 7及びステップ 1 9 に相当するステップ 1 0 9及び 1 1 1では、

α = - ( Ρ Ε ΖΡ Α) + (5 ρ . · . ( 1 1 )

β = ( Υ Ε /Υ Α) + δ y · · · ( 1 2 )

によりひ， ^を求め、ステップ 1 1 0 , 1 1 2でひ， ?をカメラの記憶部 1 5 0に記憶させる。ステップ 1 1 3では、

7? ' = δ y - δ p · · · ( 1 3 )

により？？ ' を求め、この値をステップ 1 1 4でカメラの記憶部 1 5

0に記憶させる。

以上の手順によりョ一補正軸 Υ Ρとピッチ補正軸 Ρ Ρの直角関係が成り立たない場合においても、ピッチ角速度計 1 8及びョ一角速度計 1 9の出力から適正な駆動換算量を求めることができる。

なお、（ 5 ) 式，（ 6 ) 式および（ 1 1 ) 式〜（ 1 3 ) 式をまとめると、

Y D， = B V - [ B u { ( Y E /Y A) + (5 p } ] P D ⁵ = B u + [ B V x {一 ( P E /P A) + 6 y ] ] となるので、この式に用いる係数の Y E/Y A ( Y E , Y A別々でも良い），（5 p , P E / P A ( P E， P A別々でも良い）， ci yを記憶部 1 5 0に記憶させ、演算時にこれらの係数を演算制御部 1 1 0に取り込むようにしても良い。また、この方法でも、ひ， β , δ p , δ y ₃ 77 ⁵ をそれそれ足し合わせて用いることになるが、いずれも 0 (rad)に近い角度であるから線形性は確保される。

(II- 3 ) 検出軸 u , Vと補正軸 YP， Ρ Ρとのなす角度が大きい場合：

上述したひ， ?または？7，が 0 (rad)近傍とは言えない場合は、 ( 5 ) 式および（ 6 ) 式が成立しないから、（ 3 ) 式および（ 4 ) 式を用いて駆動換算量を演算するしかない。この場合に必要な係数は、ひ， β , V , であるが、上述したようには S = 7? + ひ一 ^ で算出できるので、は必要なときにカメラ内の演算制御部 1 1 0 で演算し、係数として発生させれば良い。したがって、求めるべき係数はひ， β , となる。以下、この場合について図 1 1 A, 図 1 1 Βを用いて説明する。

図 1 1 A, 図 1 1 Bにおいて、ステップ 2 0 1，ステップ 2 0 2 は図 1 O Aのステップ 1 0 1 , ステップ 1 0 2と同様であり、真ョ一軸 T Yとョー補正軸 YPとのなす角度（5 y、及び真ビヅチ軸 T P とピッチ補正軸 P Pとのなす角度（5 Pを特定する。ステップ 2 0 3 では、図 7に示したピッチ検出軸 uと真ピッチ軸 T Pとのなす角度 (5 p b( rad)の特定を行う。すなわち、上述したようにひが 0 (rad) 近傍と言えない場合には、先の図 8 A, 図 8 Bで説明した（ 9 ) 式が成立しないから、ひを得るために（5 p , S p bを求める。（5 p b の特定方法としては、例えばカメラ筐体 1にョー軸を中心とした方向の回転運動を与えながらピッチ角速度計 1 8の出力 P Eを検出し、出力 P Eが 0になるまでカメラに加える回転運動の回転軸方向を変更していく手順が考えられる。ピッチ角速度計 1 8の出力 P Eが 0となった時点での回転軸方向と垂直な方向がピッチ検出軸 uの方向である。この方向と真ピッチ軸 T Pとのなす角度を検出して d p bとする。

なお、ピッチ角速度計 1 8単体の軸方向精度、基板 1 7やカメラ筐体 1への取り付け精度、あるいは構造的特性により、角度（5 p b (rad)が予め明らかであるときには、ステヅプ 2 0 3を省略しても良い。

次にステップ 2 0 4では、ョ一検出軸 Vから真ョー軸 T Yへの角度（5 y bの特定を行う。特定方法はステップ 2 0 3 と同様である。ステップ 2 0 5では、ピッチ検出軸 uとピッチ補正軸 P P とのなす角度ひを、

a = <5 p b + (5 p

によつて求める。ステップ 2 0 6では、ひをカメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる。

ステップ 2 0 7では、ョー検出軸 Vとョ一補正軸 Y Pの成す角度を/?を、

によって求める。ステップ 2 0 8では、 ?をカメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる。

ステップ 2 0 9ではを、

V = 6 y - 6 p + ( π / 2 )

によって求める。ステップ 2 1 0では、 ?をカメラ内の記憶部 1 5 0に記憶させる。

なお、図 8 Α〜図 1 1 Βでカメラに与えるョー運動およびピッチ運動は、先に説明したローリング運動と同様に交番回転運動がよい。その理由は上述したと同様である。

《実際の像ブレ補正制御の手順について》

図 1 2はカメラの演算制御部 1 1 0による像ブレ補正制御の手順を説明するフローチャートである。

露'光開始に伴ってこのプログラムが起動され、先ずステップ 3 0 1でピッチ角速度計 1 8及びョ一角速度計 1 9の出力信号を入力する。ステップ 3 0 2では、記憶部 1 5 0に記憶された各係数を読み出し、ステップ 3 0 3ではカメラ状態検出部 1 4 0によって検出された情報、例えば撮影レンズの焦点距離や撮影距離などを入力するステップ 3 04では、各角速度計 1 8 , 1 9の出力信号と、各係数の値を上述した数式に代入してピッチ補正及びョー補正駆動量の算出基礎となる駆動換算量を算出する。具体的には、例えば各検出軸 u, Vと各補正軸 P P , YPとのなす角度が共に 0 (rad)近傍であり、かつョ一補正軸 Y Pとピッチ補正軸 P Pとが直角の場合には、角速度計 1 8， 1 9の出力値と、係数ひ， ?を（ 7 ) 式および（ 8 ) 式に代入して駆動換算量 Y D " ， P D" を求める。またョー補正軸 YPとピッチ補正軸 P Pとが直角でない場合には、角速度計 1 8 , 1 9の出力値と、係数ひ， β , V ' を（ 5 ) 式および（ 6 ) 式に代入して駆動換算量 YD，， P D ' を求める。さらに、各検出軸 u , Vと各補正軸 P P， YPとのなす角度が共に 0 (rad)近傍でない場合には、係数ひ， β , V , を（ 3 ) 式および（ 4 ) 式に代入して駆動換算量 YD， P Dを求める。

ステップ 3 0 5では、'モニター部 1 3 0から補正光学系 2の駆動量、すなわち現在の補正光学系の位置に関する信号を入力する。ステツプ 3 0 6では、ステップ 3 0 4で算出した各方向の駆動換算量と、カメラ状態に関する情報（例えば、撮影レンズの焦点距離や撮影距離など）と、モニター信号情報とに基づいて、補正光学系 2のピッチ補正駆動量及びョー補正駆動量を算出する。ここで、撮影レンズの焦点距離や撮影距離を加味したのは、これらの距離情報に応じて補正光学系の適正移動量が微妙に異なるからである。

ステップ 3 0 7では、ステップ 3 0 6で求めた各補正駆動量に基づいた駆動信号を補駆動部 1 2 0へ出力する。この駆動信号に応じて補正駆動部 1 2 0を構成するピッチ駆動モータ 1 0，ョ一駆動モ' —夕 1 1が駆動され、ピッチ補正板 4およびョ一補正板 5を介して補正光学系 2が適正量だけ駆動される。その結果、補正光学系 2がョー方向への補正駆動量とピッチ方向への補正駆動量とを合成した駆動量，駆動方向に従って移動され、像ブレが防止される。ステツプ 3 0 8では、露光が終了したか否かを判定し、終了していなければステップ 3 0 1 に戻って上述の処理を繰返し、終了していれば処理を終了させる。

なお、記憶部 1 5 0に記憶される係数の種類はひ， /? , ό，（5 p , δ y , δ p b , δ y b _} v ' ，？7あるいは P E , P A , Y E , Y Aだけではなく、各検出軸及び補正軸の方向関係によって決まる係数（例えば、 S ) でもよい。

また補正光学系の構成も上述のものに限定されず、例えば図 1 4 に示すような可変頂角プリズム 5 1であってもよい。この可変頂角プリズム 5 1の境界面 5 1 aは、撮影光学系を透過した光の撮影画面における結像位置を調節するために、撮影光学系の光軸 Lと垂直な平面に対して第 1の駆動方向（ビツチ補正軸 A pを中心とする回転方向）および第 2の駆動方向（ョー補正軸 A yを中心とする回転方向）に傾斜可能とされる。

さらに、撮像素子を上下左右に移動させ撮像素子に投影される像ブレを補正する装置が知られているが、この種の装置にも本発明を適用できる。この場合には、撮像素子の上下方向駆動部がピッチ駆動部に相当し、左右方向駆動部がョー駆動部に相当する。さらにまた、補正軸と直交する方向に補正光学系を駆動する例を示したが、補正光学系の駆動方向は、補正軸によって規定される方向であればよく、特に直交方向に限定されない。また角速度計を用いた場合について説明したが、例えば角加速度計を用いてもよい。さらに、以上ではスチルカメラの像ブレ防止装置にて説明したが、ビデオカメラの像ブレ防止装置にも本発明を適用できる。さらにまた、所定の検出軸回り回転運動を検出し、これに応じて被駆動物体を駆動するものであれば、カメラの像ブレ防止装置以外の駆動装置にも本発明を適用できる。産業上の利用可能性以上のように、本発明に係る駆動装置は、スチルカメラやビデオカメラの像ブレ防止装置として用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 被検出物体の所定の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する検出計と、

前記被検出物体に設けられた被駆動物体の駆動量を、少なくとも前記検出計の出力および前記検出軸と前記被駆動物体の駆動方向を規定する基準軸とのなす角度に基づいて演算する演算装置と、

前記演算装置の演算結果に基づいて、前記被駆動物体を前記基準軸によって規定される方向に駆動する駆動機構とを具備する駆動装置 o

2 . 被検出物体の第 1および第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量をそれそれ検出する第 1および第 2の検出計と、前記被検出物体に設けられた被駆動物体の第 1の駆動方向への駆動量を、少なくとも前記第 1 ，第 2の検出計の出力および前記第 1 の検出軸と前記第 1の駆動方向を規定する第 1の基準軸とのなす角度に基づいて演算するとともに、前記被駆動物体の第 2の駆動方向への駆動量を、少なくとも前記第 1 ，第 2の検出計の出力および前記第 2の検出軸と前記第 2の駆動方向を規定する第 2の基準軸とのなす角度に基づいて演算する演算装置と、

前記演算装置にて演算された第 1の駆動方向への駆動量に基づいて前記被駆動物体を前記第 1の駆動方向に駆動するとともに、前記演算装置にて演算された第 2の駆動方向への駆動量に基づいて前記被駆動物体を前記第 2の駆動方向に駆動する駆動機構とを具備する駆動装置。

3 . 請求項' 2の駆動装置において、 '

前記第 1の駆動方向は前記第 1の基準軸と直交する方向であり、前記第 2の駆動方向は、前記第 2の基準軸と直交する方向である。

4 . 請求項 2の駆動装置において、

前記第 1および第 2の検出計は、前記第 1および第 2の検出軸を中心とした回転角速度をそれそれ検出する角速度計である。

5 . 請求項 2の駆動装置は、

前記第 1の検出軸と前記第 1の基準軸とのなす角度に関する第 1 の係数、および前記第 2の検出軸と前記第 2の基準軸とのなす角度に関する第 2の係数が予め記憶された記憶装置を更に備え、

前記演算装置は、前記被駆動物体の前記第 1の駆動方向への駆動量を、前記第 1 , 第 2の検出計の出力および前記記憶装置に記憶された前記第 1の係数を用いて演算するとともに、前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を、前記第 1 ，第 2の検出計の出力および前記記憶装置に記憶された前記第 2の係数を用いて演算する o

6 . 請求項 2の駆動装置において、

前記演算装置は、前記被駆動物体の第 1の駆動方向への駆動量を、前記第 1 , 第 2の検出計の出力，前記第 1の検出軸と前記第 1の基準軸とのなす角度，および前記第 1の基準軸と第 2の基準軸とのなす角度を用いて演算するとともに、前記被駆動物体の第 2の駆動方向への駆動量を、前記第 1 , 第 2の検出計の出力，前記第 2の検出軸と前記第 2の基準軸とのなす角度および前記第 1の基準軸と第 2の基準軸とのなす角度に基づいて演算する。

7 . 請求項 6の駆動装置において、

前記第 1の検出軸と前記第 1の基準軸とのなす角度に関する第 1 の係数、前記第 2の検出軸と前記第 2の基準軸とのなす角度に関する第 2の係数、および前記第 1の基準軸と前記第 2の基準軸とのなす角度に関する第 3の係数が予め記憶された記憶装置を備え、前記演算装置は、前記被駆動物体の第 1の駆動方向への駆動量を、前記第 1 , 第 2の検出計の出力および前記第 1 ，第 3の係数を用いて演算するとともに、前記被駆動物体の第 2の駆動方向への駆動量を、前記第 1 , 第 2の検出計の出力および前記第 2 , 第 3の係数を用いて演算する。

8 . 請求項 7の駆動装置において、

前記第 1の駆動方向は前記第 1の基準軸と直交する方向であり、第 2の駆動方向は、前記第 2の基準軸と直交する方向である。

9 . 請求項 7の駆動装置において、

前記第 1および第 2の検出計は、前記第 1および第 2の検出軸を中心とした回転角速度を検出する角速度計である。

1 0 . 請求項 2の駆動装置において、

前記被検出物体はカメラであり、

前記被駆動物体は、カメラの撮影光学系の一部を構成し像ブレを防止するために前記第 1および第 2の基準軸と直交する第 1および第 2の駆動方向にそれそれ移動される補正光学系である。

1 1 . の駆動方向で規定される場合の独立クレーム：図 8 ) 互いに平行でない第 1および第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量をそれそれ検出する第 1および第 2のセンサと、

前記第 1の検出軸および前記第 2の検出軸の双方に平行な平面内で二次元的に駆動される被駆動物体と、

前記第 1の検出軸と第 2の駆動方向とのなす角度に関する第 1の係数、および前記第 2の検出軸と第 1の駆動方向とのなす角度に関する第 2の係数が記憶される記憶装置と、

前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 1.の駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算する演算装置と、

前記演算された前記第 1の駆動方'向への駆動量と前記第 2の駆動方向への駆動量とを合成した駆動量，駆動方向に従って前記被駆動物体を駆動する駆動機構とを具備する駆動装置。

1 2 . 請求項 1 1の駆動装置において、

前記記憶装置には、前記第 1の駆動方向と第 2の駆動方向とのなす角度に関する第 3の係数も記憶され、

前記演算装置は、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 1の駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算する。

1 3 . 請求項 1 1の駆動装置において、

前記記憶装置には、前記第 1の検出軸と第 2の検出軸とのなす角度に関する第 3の係数も記憶され、

前記演算装置は、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 1の駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2，第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算する。

1 4 . 請求項 1 1の駆動装置において、

前記第 1および第 2のセンサは、それそれ前記第 1の検出軸および前記第 2の検出軸を中心とした回転角速度を検出する角速度センサである。

1 5 . 互いに平行でない第 1および第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量をそれそれ検出する第 1および第 2のセンサと前記第 1および第 2のセンサを、互いに直交するピッチ軸およびョ一軸の双方に平行な平面に対して角度調節する調節機構と、前記ピッチ軸と前記ョー軸の双方に平行な平面内で駆動される被駆動物体と、 ·

前記第 1の検出軸と前記ピッチ軸とのなす角度に関する第 1の係数および前記第 2の検出軸と前記ョー軸とのなす角度に関する第 2 の係数が記憶される記憶装置と、

前記第 1 , 第 2のセンサの出力および前記第 1の係数を用いて前記被駆動物体の前記ョ一軸方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1 , 第 2のセンサの出力および前記第 2の係数を用いて前記被駆動物体の前記ピッチ軸方向への駆動量を演算する演算装置と、前記演算された前記ョー方向への駆動量と前記ピッチ方向への駆動量とを合成した駆動量，駆動方向に従って前記被駆動物体を駆動する駆動機構とを具備する駆動装置。

1 6 . 請求項 1 5の駆動装置において、

前記記憶装置には、前記ピッチ軸と前記ョー軸とのなす角度に関する第 3の係数も記憶され、

前記演算装置は、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記ョー軸方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記ピッチ軸方向への駆動量を演算する。

1 7 . 請求項 1 5の駆動装置において、

前記演算装置は、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 , 第 3のの係数を用いて前記被駆動物体の前記ョー軸方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2 , 第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記ビツチ軸方向への駆動量を演算する。

1 8 . 請求項 1 5の駆動装置において、

1 9 . 撮影光学系の光軸と垂直な平面に平行で、かつ互いに平行でない第 1および第 2の検出軸を中心とした、カメラの回転運動に関する物理量を検出する第 1および第 2のセンサと、前記撮影光学系を透過した光の結像面における結像位置を調節する結像位置調節部材と、

前記第 1の検出軸と第 2の駆動方向とのなす角度に関する第 1の係数、および前記第 2の検出軸と第 1の駆動方向のなす角度に関する第 2の係数が記憶される記憶装置と、

前記第 1 , 第 2のセンサの出力および前記第 1の係数を用いて前記結像位置調節部材の前記第 1の駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2の係数を用いて前記結像位置調節部材の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算する演算装置と、

前記演算された前記第 1の駆動方向への駆動量と前記第 2の駆動方向への駆動量とを合成した駆動量，駆動方向に従って前記結像位置調節部材を駆動する駆動機構とを具備するカメラ。

2 0 . 請求項 1 9のカメラは、

前記第 1および第 2のセンサを、前記撮影光学系の光軸に垂直平面に対して角度調節する調節機構を更に備える。

2 1 . 請求項 1 9のカメラにおいて、

前記記憶装置には、前記第 1の駆動方向と前記第 2の駆動方向とのなす角度に関する第 3の係数も記憶され、

前記演算装置は、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 ，第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 1の駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2，第 3の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算する。

' 2 2 . 請求項 1 9のカメラにおいて、 '

2 3 · 請求項 1 9のカメラにおいて、

前記結像位置調節部材は、前記撮影光学系の一部を構成し、前記撮影光学系を透過した光の結像面における結像位置を調節するために前記撮影光学系の光軸と垂直な平面内で第 1の駆動方向および第 2の駆動方向に 2次元的に移動される像振れ補正光学系である。

2 4 . 請求項 1 9のカメラにおいて、

前記結像位置調節部材は、前記撮影光学系を透過した光の結像面における結像位置を調節するために、前記撮影光学系の光軸と垂直な平面に対して第 1の駆動方向および第 2の駆動方向に傾斜される境界面を有するプリズムである。

2 5 . 請求項 1 9のカメラにおいて、

2 6 . 第 1および第 2のセンサにより互いに平行でない第 1および第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量をそれそれ検出し、

前記第 1の検出軸と第 2の駆動方向とのなす角度に関する第 1の係数、および前記第 2の検出軸と第 1の駆動方向とのなす角度に関する第 2の係数を記憶装置から読み出し、

前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 1 の係数を用いて、前記被駆動物体の前記第 1の'駆動方向への駆動量を演算するとともに、前記第 1および第 2のセンサの出力および前記第 2の係数を用いて前記被駆動物体の前記第 2の駆動方向への駆動量を演算し刖 i己演算された前記第 1の駆動方向への駆動量と前記第 2の駆動方向への駆動量とを合成した駆動量，駆動方向に従って前記被駆動物体を、前記第 1の検出軸および前記第 2の検出軸の双方に平行な平面内で二次元的に駆動する被駆動物体の駆動制御方法。

2 7 . 第 1の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 1のセンサと、前記第 1の検出軸と平行でない第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 2のセンサと、互いに異なる第 1および第 2の駆動方向に駆動される被駆動物体とを備えた被検出物体に前記第 1の駆動方向を中心として第 1の回転運動を与え、

前記第 1の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 1の検出軸と前記第 2の駆動方向とのなす角度に関する値を、被駆動物体の第 1の方向への駆動量を求めるための第 1の係数として記憶装置に記憶し、

前記第 2の駆動方向を中心として前記被測定物体に第 2の回転運動を与え、

前記第 2の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 2の検出軸と前記第 1の駆動方向とのなす角度に関する値を、被駆動物体の第 2の駆動方向への駆動量を求めるための第 2の係数として記憶装置に記憶する係数 αύ†,S方 fe。

2 8 . 請求項 2 7の係数記憶方法において、

前記第 1および第 2の回転運動は交番回転運動である。

2 9 . 第 1の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 1のセンサと、前記第 1の検出軸と平行でない第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 2のセンサと、互いに異なる第 1および第 2の駆動方向に駆動される被駆動物体とを備えた被検出物体に所定回転軸を回転中心とした第 3の回転運動を与え、

前記第 3の回転運動時に得られる前記第 1および第 2のセンサの出力が共にほぼ「ゼロ」となるように前記第 1および第 2のセンサの前記所定回転軸と平行な平面に対する角度を調節し、

前記第 1の駆動方向を中心として前記被測定物体に第 1の回転運動を与え、

前記第 1の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力まだはこれらの出力から求まる、前記第 1の検出軸と第 2の駆動方向とのなす角度に関する値を、被駆動物体の第 1の方向への駆動量を求めるための第 1の係数として記憶装置に記億し、

前記第 2の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 2の検出軸と前記第 1の駆動方向とのなす角度に関する値を、被駆動物体の第 2の駆動方向への駆動量を求めるための第 2の係数として記憶装置に記憶する係数言己憶力法。

3 0 . 請求項 2 9の係数検出方法において、

前記第 3の回転運動は交番回転運動である。

3 1 . 請求項 2 9の係数検出方法において、

前記第 1および第 2の回転運動は交番回転運動である。

3 2 . 撮影光学系の光軸と直交する第 1の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 1のセンサと、撮影光学系の光軸と直交し、かつ前記第 1の検出軸と平行でない第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 2のセンサと、互いに異なる第 1および第 2の駆動方向に駆動可能な像ブレ補正光学系とを備えたカメラに前記第 1の駆動方向を中心としだ第 1の回転運動を与え、

前記第 1の回転運動時に得られる前記第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 1の検出軸と前記第 2 の駆動方向とのなす角度に関する値を、前記像ブレ補正光学系の第 1の駆動方向への駆動量を求めるための第 1の係数として記憶装置に言己憶し、

前記第 2の駆動方向を中心として前記カメラに第 2の回転運動を与え、

前記第 2の回転運動時に得られる前記第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 2の検出軸と前記第 1 の駆動方向とのなす角度に関する値を、前記像ブレ補正光学系の前記第 2の方向への駆動量を求めるための第 2の係数として記憶装置に記憶する係数記憶方法。

3 3 . 請求項 3 2の係数検出方法において、

前記第 1および第 2の回転運動は交番回転運動である。

3 4 . 第 1の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 1のセンサと、前記第 1の検出軸と平行でない第 2の検出軸を中心とした回転運動に関する物理量を検出する第 2のセンサと、互いに異なる第 1および第 2の駆動方向に駆動可能な像ブレ補正光学系とを備えたカメラに撮影光学系の光軸を回転中心とした第 3の回転運動を与え、

前記第 3の回転運動時に得られる前記第 1および第 2のセンサの出力が共にほぼ「ゼロ」となるように前記第 1および第 2のセンサの前記光軸と直交する平面に対する角度を調節し、

前記第 1の駆動方向を中心としてカメラに第 1の回転運動を与え前記第 1の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 1の検出軸と前記第 2の駆動方向とのなす角度に関する値を、前記像ブレ補正光学系の第 1の駆動方向への駆動量を求めるための第 1の係数として記憶装置に記 τ思し、

前記第 2の駆動方向を中心としてカメラに第 2の回転運動を与え前記第 2の回転運動時に得られる第 1および第 2のセンサの出力またはこれらの出力から求まる、前記第 2の検出軸と前記第 1の駆動方向とのなす角度に関する値を、前記像ブレ補正光学系の前記第 2の方向への駆動量を求めるための第 2の係数として記憶装置に記憶する係数記憶方法。

3 5 . 請求項 3 4の係数検出方法において、

前記第 3の回転運動は交番回転運動である。

3 . 請求項 3 4の係数検出方法において、

前記第 1および第 2の回転運動は交番回転運動である。

3 7 . 被検出物体に取付けられ、所定の検出軸回りの回転運動に関する物理量を検出する検出計の姿勢調節装置は、

前記検出計の検出軸が前記被検出物体側で規定される所定の基準軸と平行な第 1の平面と平行になるように該検出計の角度を調節する第 1 の調節機構と、

前記検出計の検出軸が前記基準軸と平行でかつ前記第 1の平面と直交する第 2の平面と平行になるように該検出計の角度を調節する第 2の調節機構とを具備する。

3 8 . 請求項 3 7の検出計の姿勢調節装置において、

前記検出計は、前記検出軸回りの回転速度を検出する角速度計でめる ο

3 9 . 被検出物体に取付けられ、所定の検出軸回りの回転運動に関する物理量を検出する第 1および第 2の検出計の姿勢調節装置は、前記第 1の検出計の検出軸が前記被検出物体側で規定される所定の基準軸と平行な第 1の平面と平行になるように該第 1の検出計の角度を姿勢を調節する第 1 の調節機構と、

前記第 1の検出計の検出軸が前記基準軸と平行でかつ前記第 1の平面と直交する第 2の平面と平行になるように該第 1の検出計の角度を調節する第 2の調節機構と、

前記第 2の検出計の検出軸が前記第 1の平面と平行になるように該第 2の検出計の角度を調節する第 3の調節機構と、前記第 2の検出計の検出軸が前記第 2の平面と垂直になるように該第 2の検出計の角度を調節する第 4の調節機構とを具備する。

4 0 . 請求項 3 9の検出計の姿勢調節装置において、

前記被検出物体はカメラであり、前記基準軸は撮影光学系の光軸と直交しカメラ左右方向またはカメラ上下方向に延在する軸である o

4 1 . 請求項 4 0の検出計の姿勢調節装置において、

前記第 1および第 2の検出計はカメラ上下方向の摇動軸および力メラ左右方向の揺動軸を中心にそれそれ揺動可能な取付部材に取付けられ、

前記第 1の調節機構は、前記取付部材およびこの取付部材を前記上下方向揺動軸を中心に揺動せしめる第 1の揺動機構により構成され、前記第 2の調節機構は、前記取付部材の取付面と平行な面内で前記第 1の検出計を揺動せしめる第 2の摇動機構から構成され、前記第 3の調節機構は、前記取付部材およびこの取付部材を前記左右方向摇動軸を中心に揺動せしめる第 3の揺動機構ビスにより構成され、前記第 4の調節機構は、前記取付部材の取付面と平行な面内で前記第 2の検出計を揺動せしめる第 4の摇動機構から構成される。 4 2 . 請求項 4 1の検出計の姿勢調節装置において、

前記上下方向摇動軸および左右方向摇動軸が共に前記取付部材の略中心部を通過するよう構成されている。

4 3 . 請求項 4 2の検出計の姿勢調節装置において、

前記第 1および第 2の検出計は、それそれの検出軸回りの回転速度を検出する角速度計て'ある。 ' 4 4 . 請求項 4 1 の検出計の姿勢調節装置において、

前記第 1および第 2の検出計は、それそれの検出軸回りの回転速度を検出する角速度計である。

4 5 . 請求項 4 0の検出計の姿勢調節装置において、前記第 1および第 2の検出計は、それそれの検出軸回りの回転速度を検出する角速度計である。