WO2007132730A1

WO2007132730A1 - 画像揺れ補正装置

Info

Publication number: WO2007132730A1
Application number: PCT/JP2007/059660
Authority: WO
Inventors: Yoshichi Otake
Original assignee: Victor Company Of Japan, Limited
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20090175607A1; EP2028540A1; JPWO2007132730A1

Abstract

　振れを検出する振れ検出手段５と、可動屈折素子１０Ａ、１０Ｂと、可動屈折素子１０Ａ、１０Ｂを回動させる２つの回動手段４Ａ、４Ｂと、２つの回動手段４Ａ、４Ｂの回動制御量を算出する回動制御量算出手段６Ａと、回動制御量に基づいて２つの回動手段４Ａ、４Ｂを制御する回動制御手段６Ｂと、可動屈折素子１０Ａ、１０Ｂの回動量を検出する回動量検出手段８Ａ、８Ｂと、反転制御量を算出し、この反転制御量に基づいて２つの回動手段４Ａ、４Ｂを制御する反転制御手段６Ｃと、回動量が回動限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段６Ｃへ反転制御開始信号を送信し、回動制御量と直前に算出した回動制御量とが一致したと判定した場合に、回動制御手段６Ｂへ手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御切り替え手段６Ｄとを備える。

Description

明細書

画像揺れ補正装置

技術分野

[0001] 本発明は、画像の揺れを補正する際、可動屈折素子の移動量を可動範囲内で適性に制御する画像揺れ補正装置に関する。

背景技術

[0002] 特許文献 1には、蛇腹で接続された 2枚のガラス板の間に液体を注入して形成されるレンズを可動屈折素子として備えた撮像機器の振れを検出器で検出し、検出した撮像機器の振れに応じて可動屈折素子の傾き角を可変させ、画像揺れを補正するもの画像揺れ補正装置が提案されてレ、る。

[0003] この画像揺れ補正装置においては、可動屈折素子の可動範囲が大きい程、画像の揺れを補正する上で画像の揺れの大きさや可動屈折素子の初期位置の影響を受けにくぐ可動屈折素子の制御の自由度が大きくなる。

[0004] しかし、可動屈折素子の可動範囲を大きくするためには、可動屈折素子を大きくする必要があり、その結果、撮像装置全体が大型化する等の課題があった。

[0005] また、可動屈折素子の初期位置からの移動量が大きくなる程、入射光の屈折角が大きくなるため、色収差による撮影画像の像ズレも大きくなる。そのため、これらの観点からは可動屈折素子の可動範囲は小さい方が望ましかった。

[0006] 一方、可動屈折素子の可動範囲を小さくすると、画像の揺れを補正するために必要な可動屈折素子の移動量が可動範囲を超え、これにより、適切な画像揺れ補正ができなくなるという課題があった。

[0007] そこで、特許文献 2には、結像面上の像を変位させる可動屈折素子を移動開始初期位置に設定し、手振れ補正制御中に、外部操作等により設定された移動開始初期位置をさらに変更する像変位装置が提案されている。

特許文献 1 :特開平 9 51469号公報

特許文献 2：特許 2752115号公報

発明の開示 [0008] しかし、この像変位装置では、結像面上の像を変位させる可動屈折素子を移動開始初期位置に設定し、手振れ補正制御中、外部操作等により設定された移動開始初期位置をさらに変更するので、画像の揺れを補正するために必要な可動屈折素子の移動量の振動の中心が、可動屈折素子の可動範囲の中心と一致するとは限らなレ、。

[0009] そのため、画像の揺れを補正するために必要な可動屈折素子の移動量が可動屈折素子の可動範囲の上限方向又は下限方向に偏り、可動屈折素子の移動量が可動範囲を超えないように可動屈折素子の移動量を適正に制御することが困難であつた。

[0010] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画像の揺れを補正する際、可動屈折素子の移動量を可動範囲内で適性に制御することができる画像揺れ補正装置を提供することを目的とする。

[0011] 本発明の第 1の側面は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置にぉレ、て、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズに入射する光から得られる画像を移動させる像移動手段と、像移動手段を駆動させる駆動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように駆動手段を駆動させる制御量を算出する制御量算出手段と、制御量算出手段により算出した制御量に基づいて駆動手段を制御する制御手段と、像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、像移動手段の可動限界の制御量を示す制御限界量から制御量とこの制御限界量との差を減じた量を反転制御量として算出し、この反転制御量に基づいて駆動手段を制御する反転制御手段と、駆動量検出手段により検出した駆動量が制御限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段へ駆動手段の反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、反転制御手段により駆動手段が制御されているときに、制御量算出手段により算出した制御量と直前に算出した制御量とがー致したと判定した場合に、制御手段へ駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する制御切り替え手段とを備えたことを要旨とする。

[0012] 本発明の第 2の側面は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置にぉレ、て、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズへの入射光路上に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる 2つの可動屈折素子と、 2つの可動屈折素子をそれぞれ光軸回りに回動させる 2つの回動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように前記 2つの回動手段の回動制御量を算出する回動制御量算出手段と、回動制御量算出手段により算出した回動制御量に基づいて前記 2つの回動手段を制御する回動制御手段と、 2つの可動屈折素子の回動量を検出する回動量検出手段と、 2つの可動屈折素子の可動限界の回動量を示す回動限界量から回動制御量とこの回動限界量との差を減じた量を反転制御量として算出し、この反転制御量に基づいて前記 2つの回動手段を制御する反転制御手段と、回動量検出手段により検出した回動量が回動限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段へ回動手段の反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、反転制御手段により前記 2つの回動手段が制御されているときに、回動制御量算出手段により算出した回動制御量と直前に算出した回動制御量とがー致したと判定した場合に、回動制御手段へ回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する制御切り替え手段とを備えたことを要旨とする。

本発明の第 3の側面は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置にぉレ、て、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズに入射する光から得られる画像を移動させる像移動手段と、像移動手段を駆動させる駆動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように駆動手段を駆動させる制御量を算出する制御量算出手段と、制御量算出手段により算出した制御量に基づいて駆動手段を制御する制御手段と、像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、制御量算出手段により算出した所定時間分の制御量の振幅に基づいて制御量開始設定値を算出し、駆動量検出手段により検出した駆動量がこの制御量開始設定値と等しくなるように駆動手段を初期制御する初期制御手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、初期制御手段へ駆動手段の初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信し、制御量算出手段により算出した制御量と初期制御手段により算出した制御量開始設定値とが等しくなつたときに、制御手段へ前記駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段とを備えたことを要旨とする。

[0014] 本発明の第 4の特徴は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズへの入射光路上に配置され、光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる 2つの可動屈折素子と、 2つの可動屈折素子をそれぞれ光軸回りに回動させる 2つの回動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように 2つの回動手段の回動制御量を算出する回動制御量算出手段と、回動制御量算出手段により算出した回動制御量に基づいて 2つの回動手段を制御する回動制御手段と、 2つの可動屈折素子の回動量を検出する回動量検出手段と、回動制御量算出手段により算出した所定時間分の回動制御量の最大値及び最小値から回動制御量の振幅を算出し、算出した振幅に予め定めた設定値振幅倍数を乗じることにより回動量開始設定値を算出し、回動量検出手段により検出した回動量がこの回動量開始設定値と等しくなるように回動手段を初期制御する初期制御手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、初期制御手段へ前記回動手段の初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信し、回動制御量算出手段により算出した回動制御量と初期制御手段により算出した回動量開始設定値とが等しくなったときに、回動制御手段へ回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段とを備えたことを要旨とする。

[0015] 本発明の第 5の特徴は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置にぉレ、て、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズに入射する光から得られる画像を移動させる像移動手段と、像移動手段を駆動させる駆動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように駆動手段を駆動させる制御量を算出する制御量算出手段と、制御量算出手段により算出した制御量に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、駆動量検出手段により検出した駆動量と制御量算出手段により算出した制御量との差の絶対値が所定の範囲内になったとき、又は駆動量と制御量との差の絶対値が最小なつたときに、制御手段に駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段とを備えたことを要旨とする。

[0016] 本発明の第 6の特徴は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズの入射光路上に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる 2つの可動屈折素子と、 2つの可動屈折素子をそれぞれ光軸回りに回動させる 2つの回動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように 2つの回動手段の回動制御量を算出する回動制御量算出手段と、回動制御量算出手段により算出した回動制御量に基づいて 2つの回動手段を制御する回動制御手段と、 2つの可動屈折素子の回動量を検出する回動量検出手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、回動量検出手段により検出した回動量と回動制御量算出手段により算出した回動制御量とがー致、又は回動量と回動制御量との差の絶対値が最小なつたときに、回動制御手段に 2つの回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段とを備えたことを要旨とする。

[0017] 本発明の第 7の特徴は、光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置にぉレ、て、撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、光学レンズの入射光路上に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる 2つの可動屈折素子と、 2つの可動屈折素子をそれぞれ光軸回りに回動させる 2つの回動手段と、振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように 2つの回動手段の回動制御量を算出する回動制御量算出手段と、回動制御量算出手段により算出した回動制御量に基づいて 2つの回動手段を制御する回動制御手段と、 2つの可動屈折素子の回動量を検出する回動量検出手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、回動量検出手段により検出した回動量と回動制御量算出手段により算出した回動制御量との差の絶対値が所定の範囲内になったとき、又は回動量と回動制御量との差の絶対値が最小なつたときに、回動制御手段に 2つの回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段とを備えたことを要旨とする。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明の第 1の実施形態に係る画像揺れ装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 1に示す静止画像取り込み装置の補正部を示す概略図で、図 2 (a)は概略正面図、図 2 (b)は概略側面図である。

[図 3]図 2に示す補正部の構成図で、図 3 (a)は正面図、図 3 (b)は図 2 (a)に示す B 方向から見た断面図、図 3 (c)は図 2 (a)に示す A方向から見た断面図である。

[図 4]図 3に示す補正部が備える固定プリズムの斜視図である。

[図 5]図 3に示す補正部が備えるァクチユエータとセンサの配置図であり、図 5 (a)は概略側面図、図 5 (b)は可動プリズム 10Aのァクチユエータとセンサの配置図、図 5 ( c)は可動プリズム 10Bのァクチユエータとセンサの配置図である。

[図 6]プリズムによる被写体像の移動について説明する図であり、図 6 (a)はプリズムによる光の屈折を説明する図、図 6 (b)は図 6 (a)においてプリズムを正面方向から見た図である。

[図 7]可動プリズムが回動しない場合の像シフト角ベクトルを示す図である。

[図 8]可動プリズムが回動した場合の被写体像の移動について説明する図であり、図 8 (a)は可動プリズムが回転した場合の像シフト角ベクトルを示す図、図 8 (b)は図 8 ( a)に示す像シフト角ベクトルの変化量を取り出した図である。

[図 9]被写体像 (被写体)の平行移動の形態を示す図で、図 9 (a)は被写体が第 2象限に移動した図、図 9 (b)は被写体が第 1象限に移動した図、図 9 (c)は被写体が第 3象限に移動した図、図 9 (d)は被写体が第 4象限に移動した図である。

[図 10]換算焦点距離とシフト面を説明する図であり、図 10 (a)は換算焦点距離を説明する図、図 10 (b)はシフト量を説明する図である。

[図 11]手振れ補正について説明する図であり、図 11 (a)は手振れによる被写体像の移動を説明する図、図 11 (b)は手振れ補正を説明する図である。

[図 12]本実施形態に係る画像揺れ補正装置の手振れ制御の処理フローを示したフローチャートである。

[図 13]本実施形態に係る画像揺れ装置による制御切り替え処理フローを示すフローチャートである。

[図 14]本実施形態に係る画像揺れ補正装置の反転制御処理の処理フローを示すフローチャートである。

[図 15]本実施形態に係る画像揺れ補正装置における制御切り替え処理の説明図である。

[図 16]図 1におけるレンズ系を示す図である。

園 17]図 1に示す補正部とレンズ系のその他の配置関係を示す図であり、図 17 (a) はレンズ系内に補正部を配置した図、図 17 (b)はレンズ系の後方に補正部を配置した図である。

園 18]本実施形態に係る補正部のその他の構成として固定プリズムなしの補正部を示す図で、図 18 (a)は正面図、図 18 (b)は平面図、図 18 (c)は側面図である。園 19]本実施形態に係る補正部のその他の構成として固定プリズム 2枚を備える補正部を示す図で、図 19 (a)は正面図、図 19 (b)は平面図、図 19 (c)は側面図である園 20]本実施形態に係るプリズムのその他の構成を示す図であり、図 20 (a)は単体プリズムを示す図、図 20 (b)は複合プリズムを示す図、図 20 (c)はプリズム効果を有する平行板を示す図である。

園 21]本発明の第 2の実施形態に係る画像揺れ装置の構成を示すブロック図である園 22]本実施形態に係る画像揺れ補正装置の処理フローを示したフローチャートである。

[図 23]本実施形態に係る画像揺れ補正装置における手振れ制御開始判定処理の説明図である。

園 24]本発明の第 3の実施形態に係る画像揺れ装置の構成を示すブロック図である園 25]本実施形態に係る画像揺れ補正装置の処理フローを示したフローチャートである。

[図 26]回転角ひ， a と回転角ひ， a とが等しい値である場合と判定する場合における手振れ制御開始判定処理の説明図である。

[図 27]回転角 α , a と回転角 α , a との差の絶対値が最小である場合と判定す

10 20 1 2

る場合における手振れ制御開始判定処理の説明図である。

[図 28]回転角ひ， a と回転角ひ， a との差の絶対値が予め定めた回転角許容

10 20 1 2

範囲内であると判定した場合における手振れ制御開始判定処理の説明図である。発明を実施するための最良の形態

[0019] <第 1の実施形態 >

以下、本発明の第 1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、画像の揺れを補正するために必要な可動プリズムの回動量が可動範囲を超えないように、可動プリズムの回動量を可動範囲内で適性に制御する画像揺れ補正装置を例に挙げて説明する。

[0020] 図 1は、本発明に係る画像揺れ補正装置の第 1の実施形態を示したブロック図である。本発明の画像揺れ補正装置は、例えば撮像装置であるビデオカメラ 1内に設けられる。

[0021] 本実施形態におけるビデオカメラ 1は、固定プリズム 9 (図 3)と光軸 laを回転中心として独立的に回動可能な一対の可動プリズム 10A, 10Bとを備える補正部 2と、被写体を撮影するレンズ系 3と、レンズ系 3から入射した光を結像させ、結像させた被写体像を電気信号に変換する CCD部 13と、 CDS機能、 AGC機能、及び AZD変換機能を備えた前処理用 IC部 19と、前処理用 IC部 19から入来した入力信号に各種デジタル処理を施すカメラ DSP部 20と、補正部 2内の一対の可動プリズムをそれぞれ独立的に回動させるァクチユエータ 4A， 4Bと、手振れ等によるビデオカメラ 1の角速度などにより振れを検出して手振れ信号を出力する手振れ検出部 5と、各種制御を行う CPU6と、 CPU6からの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させるモータ駆動電子回路 (MDE) 7と、補正部 2内の一対の可動プリズムの回転状態を検知するセンサ 8A, 8Bと、手振れ制御に必要なデータ等を記憶する記憶部 24と、操作ボタン等を有する外部操作系 26とを備える。

[0022] CPU6は、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように 2つのァクチユエータ 4 A, 4Bの回動制御量を算出する回動制御量算出手段 6Aと、 2つの回動手段 4A, 4 Bを制御する回動制御手段 6Bと、可動プリズム 10A, 10Bの回動限界量から回動制御量とこの回動限界量との差を減じた量を反転制御量として算出し、この反転制御量に基づいて 2つのァクチユエータ 4A, 4Bを制御する反転制御手段 6Cと、センサ 8 A, 8Bにより検出した回動量が回動限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段 6Cヘアクチユエータ 4A, 4Bの反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、反転制御手段 6Cにより 2つのァクテユエータ 4A， 4Bが制御されているときに、回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制御量と直前に算出した回動制御量とがー致したと判定した場合に、回動制御手段 6Bヘアクチユエータ 4A, 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する制御切り替え手段 6Dとを備える。

[0023] なお、本実施形態の画像揺れ補正装置では、補正部 2と CPU6とを含む構成としてレ、るが、少なくとも回動制御量算出手段 6Aと回動制御手段 6Bと反転制御手段 6Cと制御切り替え手段 6Dとを含んでレ、れば良レ、。

[0024] 図 2に示すように、補正部 2は、レンズ系 3とレンズ系 3の前面を覆うフード部 lbとの間に配設されており、図 3 (a)〜3 (c)に示すように、固定して設置された固定プリズム 9と、光軸を回転中心として回動可能な一対の可動プリズム 10A, 10Bとを備えている。

[0025] 固定プリズム 9は、図 4に示すように、光軸 laに対して直交する第 1の面 9aと、第 1 の面 9aに対して微小な角度の傾きを有して対向する第 2の面 9bとを形成した、アタリル等よりなるプリズムである。可動プリズム 10A, 10Bも同様の形状、材質である。

[0026] 図 5は、図 3に示す補正部 2が備えるァクチユエータとセンサの配置図であり、図 5 ( a)は概略側面図、図 5 (b)は可動プリズム 10Aのァクチユエータとセンサの配置図、図 5 (c)は可動プリズム 10Bのァクチユエータとセンサの配置図である。

[0027] ァクチユエータとセンサとは補正部 2に取り付けられてレ、る。そして、図 5 (b) , 5 (c) に示すように、ァクチユエータ 4Aとセンサ 8Aは可動プリズム 10A用であり、ァクチュエータ 4Bとセンサ 8Bは可動プリズム 10B用である。

[0028] ァクチユエータ 4A, 4Bは、 CPU6の回動制御手段 6Bからの制御信号に応じて可動プリズム 10A, 10Bを回動させる。ァクチユエータ 4A， 4Bは負荷トルクの小さい小型パルスモータや、小型リニアモータ、小型超音波モータ等により構成される。 [0029] センサ 8A, 8Bは、小型フォトインタラプタ、 MR素子、ホール素子等により構成され、可動プリズム 10A, 10Bの回動状態を検出して回動状態の情報を CPU6に出力する。

[0030] センサ 8A， 8Bとして小型フォトインタラプタを用いる場合には、パルスモータとの組で用い、可動プリズム 10A, 10Bの外周側をマスキングし、そのマスキング上にそれぞれ穴 10a， 10bを設ける。穴 10a， 10bは、可動プリズム 10A， 10Bが初期位置になったときにセンサ 8A， 8Bの位置に来るように設ける。

[0031] 小型フォトインタラプタは、赤外線発光ダイオードとフォトトランジスタとを備え、可動プリズム 10A又は 10Bが赤外線発光ダイオードとフォトトランジスタとの間に配置されるように設置する。

[0032] 小型フォトインタラプタは、電源〇N時に可動プリズム 10A， 10Bを回動させ、穴 10 a, 10bを通過した赤外線発光ダイオードの光をフォトトランジスタで受光することにより原点位置を検出する。可動プリズム 1 OA, 1 OBの回動状態の情報は、原点位置でのノ^レスをゼロとして回動時のパルス数をカウントすることにより得られる。

[0033] また、センサ 8A, 8Bとして MR素子又はホール素子を用いる場合には、穴 10a, 1

Obを設ける替わりに、可動プリズム 10A, 10Bにそれぞれ磁性体を取り付ける。

[0034] MR素子又はホール素子は、可動プリズム 10A, 10Bの回動と共に回動する磁性体による磁界の変化を検出することにより回動状態の情報を検出する。

[0035] 図 6は、プリズムによる被写体像の移動について説明するであり、図 6 (a)はプリズムによる光の屈折を説明する図、図 6 (b)は図 6 (a)におレ、てプリズムを正面方向（a方向）から見た図である。図 6 (b)では図 6 (a)に示すプリズム 11を a方向に垂直な面上でひだけ回転させている。

[0036] 図 6 (a)， 6 (b)に示すように、入射した光はプリズム 11によって屈折角 i'で屈折され

、その結果、被写体 Aの像が P点方向に向かって A'にシフト（平行移動）する。

[0037] 図 6 (a)， 6 (b)において、 "Γはプリズム 11のプリズム角（光の入射角）、 "L"はプリズム長、 " δ "はプリズム高さ、 " δ "は最も薄い部分のプリズム高さ、 "Ν"は屈折率、 "i'

1

"は光の屈折角、 " Θ "は像シフト角（偏角）、 " a "はプリズム回転角、 "L "はプリズム回転量、 " e"は像シフト方向の単位ベクトル、 " Θ "は像シフト角ベクトルである。ここで、添え字" "はベクトル量を表わすものとする。なお、図 6以降の図におい vector

ては、これらのベクトル量を添え字" "の代わりに、太文字で表している。

vector

[0038] ここで、

θ = θ e (式 1)

vector vector

である。

[0039] 図 6 (a)に示すように、プリズム角（入射角） iと屈折角 i'と像シフト角（偏角） Θとの間には、

Θ =i -i (式 2)

が成り立つ。さらに、スネルの法則により、

sini =Nsini (式 3)

が成り立つ。

[0040] ここで、プリズム角 iが小さいと仮定すると、（式 3)は

i， =Ni (式 4)

と近似できるので、（式 4)を（式 2)に代入すると

Θ = (N-l)i (式 5)

となる。

[0041] また、図 6 (a) , 6 (b)より、プリズム回転量 L とプリズム回転角 αとの間には、 L = (L/2) a (式 6)

つまり、

a = (2/L)L (式 7)

が成立する。また、

δ =Ltani+ δ (式 8)

1

つまり、

L= ( S - δ ) /tani (式 9)

1

が成り立つ。

図 7は、可動プリズム 10A, 10Bが回転しない場合 (初期状態）の像シフト角べタトルを示す図である。図 7において、 θ , θ , Θ はそれぞれ固定プリズム vector 1 vector 2 vector 3

9、可動プリズム 10A， 10Bによる像シフト角ベクトルである。 [0042] 図 7に示すように、 Θ と Θ の合成ベクトルを Θ が打ち消すように固定プ vector 2 vector vector 1

リズム 9、可動プリズム 10A, 10Bの位置を設定する。これにより、固定プリズム 9、可動プリズム 10A, 10Bの 3枚で平行平板と等価となるため、補正部 2の入射角と出射角とが同一となり、被写体像は移動しない。

[0043] 図 8は、可動プリズム 10A, 10Bが回転した場合の被写体像の移動について説明する図であり、図 8 (a)は可動プリズムが回転した場合の像シフト角ベクトルを示す図、図 8(b)は図 8 (a)に示す像シフト角ベクトルの変化量を取り出した図である。

[0044] 図 8 (a)において、可動プリズム 10A， 10Bがそれぞれひ， α だけ回転したときの

1 2

像シフト角ベクトルをそれぞれ Θ '， Θ 'とする。ここで、図 8 (a)に示す回転 vector 2 vector 3

方向をひ， a の正方向とする。

1 2

[0045] また、

θ = Θ '- Θ (式 10)

vector a vector 2 vector 2

θ = θ '- θ (式 11)

vector b vector 3 vector 3

とする。

[0046] すると、図 8(b)に示すように、被写体 Aの像が A'に平行移動することになる。このとき、その像シフト角ベクトルは Θ と Θ の合成べクトノレ Θとして、

vector a vector b vector

θ = Θ + θ =(θ , θ ) (式 12)

vector vector a vector b X Y

となる。

[0047] このとき、図 8 (a) , 8 (b)より、

θ = Θ sina - Θ (1-cosa ) (式 13)

X 2 1 3 2

θ = Θ sina - θ (1-cosa ) (式 14)

Υ 3 2 2 1

が成り立つ。ここで、 Θ は Θ のスカラーを表し、 Θ は Θ のスカラーを表す。

2 vector 2 vector

[0048] ここで、ひ， a を成分とするベクトルひ = (ひ， a )を考える。（式 13)及び（式

1 2 vector 1 2

I⁴)をひ， a について解くと、

2

a 土 cos— ¹(C/D) + a (式 15)

a =±cos {[(θ + θ )- θ sina ]/ θ } (式 16)

2 X 3 2 1 3

を得る。ここで、

C=[A² + B²+ θ ²- θ ²]/2θ (式 17) D= (A² + B²)¹⁷² (式 18)

a_i* = ±cos_¹(A/D) (Bの符号を選択）（式 19)

Α= ( θ + Θ ) (式 20)

Υ 2

Β= ( θ + Θ ) (式 21)

X 3

である。ここで、 a の符号が一の場合、ひの符号は Θ の符号を選択し、 a の符号

1 2 Y 1 が +の場合、ひの符号は +を選択する。

2

[0049] 図 9は、被写体像 (被写体）の平行移動の形態を示す図であり、図 9 (a)は被写体が第 2象限に移動した図、図 9(b)は被写体が第 1象限に移動した図、図 9(c)は被写体が第 3象限に移動した図、図 9 (d)は被写体が第 4象限に移動した図である。

[0050] 被写体が第 1象限に移動する場合は、図 9(b)に示すように、 θ >0, Θ >0であ

X Y

るため、 a >0, a >0である。また、被写体が第 2象限に移動する場合は、図 9 (a)

1 2

に示すように、 Θ く 0， Θ 〉0であるため、ひく 0，〉0である。また、被写体が

X Y 1 2

第 3象限に移動する場合は、図 9(c)に示すように、 Θ く 0, Θ く 0であるため、 a

X Y 1

<0, a く 0である。また、被写体が第 4象限に移動する場合は、図 9(d)に示すよう

2

に、 Θ 〉0， Θ く 0であるため、ひ〉0， a く 0である。

X Y 1 2

[0051] 図 10は、換算焦点距離とシフト量について説明であり、図 10 (a)は換算焦点距離を説明する図、図 10 (b)はシフト量を説明する図である。

[0052] 図 10 (a)において、 S は被写体 Aからレンズ系 3の第 1主点までの距離、 fはレンズ

F

系 3の焦点距離である。このとき換算焦点距離 f は、レンズ系 3の第 2主点から被写 m

体像 14Aを結像する CCD部 13までの距離であり、

f =f + S (式 22)

m B

S =f²/S (式 23)

B F

で表される。

[0053] 次に、図 10(b)に示すように、補正部 2を揷入することによって被写体像 14Aが被写体像 14A'に移動し、その像シフト角を Θとすると、シフト量 Sは、

S = f tan 0 (式 24)

m

で表される。

[0054] 図 11は、手振れ補正について説明する図であり、図 11 (a)は手振れによる被写体像の移動を説明する図、図 11 (b)は手振れ補正を説明する図である。

[0055] 図 11 (a)に示すように、ビデオカメラ等の本体に対しレンズ系 3が上方向に回転（図 12の時計回り方向）すると、被写体 Aは相対的に下方向に回転することになる。このため、被写体像 14Aが被写体像 14A'にずれる。ここで、 Θ *は手振れ角ベクトル

vector

であり、手振れ角を Θ *、手振れ方向の単位ベクトルを e* (= _ e)とすると、

vector vector

θ * = θ * e* (式 25)

vector vector

である。

[0056] 次に、図 11 (b)に示すように、レンズ系 3の前方に補正部 2を揷入すると、補正部 2 による像シフトベクトル Θと手振れ角ベクトルが手振れ補正条件

vector vector

θ = - θ * (式 26)

vector vector

を満たすとき、被写体像 14A'が被写体像 14Aの位置に移動する。

[0057] 《手振れ制御〉〉

次に、本実施形態の画像揺れ補正装置の手振れ制御にっレ、て説明する。

[0058] 図 12は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の手振れ制御の処理フローを示したフローチャートである。

[0059] まず、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、外部操作系 26にて受け付けた利用者の押し釦操作等によって手振れ補正開始要求信号を受信すると、回動制御手段 6Bへ手振れ制御開始信号を送信する (ステップ S 101 )。

[0060] そして、手振れ制御開始信号を受信した回動制御手段 6Bは、回動制御量算出手段 6Aに手振れ角の算出命令を送信し、手振れ角の算出命令を受信した回動制御量算出手段 6Aは、手振れ検出器 5から所定時間毎に手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角を算出する (ステップ S105， S107)。

[0061] 具体的には、手振れ検出部 5が手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU6の回動制御量算出手段 6Aに出力する。 CPU6の回動制御量算出手段 6Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を

vector

θ * = ( θ * , θ *) (式 27)

vector X Y

により計算する。ここで、（式 26)より、 ( θ , θ ) = ( - 0 * , ~ θ * ) (式 28)

X Υ X Υ

となる。

[0062] 次に、回動制御量算出手段 6Αは、ステップ S105で算出した手振れ角を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a を（式 15)〜（

1 2

式 21)により算出する（ステップ S107)。

[0063] そして、 CPU6の回動制御手段 6B力回動制御量算出手段 6Aにより算出した回転角ひ，ひを受信し、可動プリズム 10A， 10Bを回転角がひ， a になるように制御

1 2 1 2 信号をモータ駆動電子回路 7に出力する (ステップ S109)。

[0064] モータ駆動電子回路 7は、 CPU6の回動制御手段 6Bからの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させ、ァクチユエータ 4A, 4Bは、可動プリズム 10A， 10B の回転角がひ， a になるように回動させる。

1 2

[0065] そして、 CPU6の回動制御手段 6Bは、 CPU6の制御切り替え手段 6Dからの手振れ制御停止信号を受信するまで、ステップ S103〜S109の処理を繰り返す（ステップ Sl l l)。

[0066] このように本実施形態の画像揺れ補正装置は、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように可動プリズム 10A, 10Bを回動させ、手振れによる画像揺れを補正する。

[0067] 《制御切り替え処理》

次に、本実施形態に係る画像揺れ装置による制御切り替え処理について説明する

[0068] 本実施形態に係る画像揺れ補正装置では、制御切り替え手段 6D力センサ 8A, 8Bにより検出した回動量が回動限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段 6 Cへ 2つのァクチユエータ 4A， 4Bの反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、反転制御手段 6Cにより 2つのァクチユエータ 4A， 4Bが制御されているときに、回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制御量と直前に算出した回動制御量とがー致したと判定した場合に、回動制御手段 6Bへ 2つのァクチユエータ 4A， 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する。

[0069] 図 13は、本実施形態に係る画像揺れ装置による制御切り替え処理フローを示すフローチャートである。

[0070] まず、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、画像揺れ装置が手振れ制御中である場合 (ステップ S201)、センサ 8A, 8Bから受信した回転角情報を基に回転角 α , a

10 2 を算出し、算出した回転角ひ，を記憶部 24へ記憶する (ステップ S203)。

0 10 20

[0071] 次に、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回動制御量算出手段 6Aにより算出された可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a を受信し、受信した回転角ひ，ひを記

1 2 1 2 憶部 24へ記憶する（ステップ S 205)。

[0072] そして、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、ステップ S207及び S208におレ、て、センサ 8A, 8Bにより検出した回動量が回動限界量に達したか否力、を判定する。

[0073] 具体的には、まず CPU6の制御切り替え手段 6Dは、記憶部 24へ記憶した直前の回転角ひ， a を読み出し、読み出した回転角ひ , a と、回動制

l(t-l) 2(t-l) l(t-l) 2(t-l)

御量算出手段 6Aから受信した可動プリズム ΙΟΑ, 10Bの回転角ひ，とを比

Kt) 2(t) 較する。

[0074] ここで、回転角ひ， a は t時において回動制御量算出手段 6Aから受信した最

Kt) 2(t)

新の可動プリズム 10A， 10Bの回転角を示しており、回転角 α ， a は直前

l(t-l) 2(t-l) に記憶部 24へ記憶された可動プリズム 10A, 10Bの回転角を示している。

[0075] そして、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回転角 ex , a と回転角

Kt) 2(t)

a , α とに差がある場合、次ステップへ処理を移行する（ステップ S207)。次に、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、記憶部 24へ記憶した直前の回転角 a , a を読み出し、読み出した回転角 α , a とセンサ 8」 lO(t-l) 20(t-l) 10(t-l) 20(t-l)

Bから受信した回転角情報を基に算出した可動プリズム 10A, 10Bの回転角 α

10 (t) a とを比較する _c

20 (t)

[0077] ここで、回転角ひ , a は、 t時にセンサ 8A、 8Bから受信した回転角情報を

10 (t) 20 (t)

基に算出した最新の可動プリズム 10A， 10Bの回転角を示しており、回転角ひ

10(t-l)

, a は直前に記憶部 24へ記憶された可動プリズム 10A， 10Bの回転角を示し

20(t-l)

ている。

[0078] そして、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回転角ひ， a と回転角

10 (t) 20 (t)

a , α とに差がない場合、センサ 8Α、 8Βにより検出した回動量が回動限

10(t-l) 20(t-l) 界量に達したと判定し (ステップ S 209)、このときの回転角 α , a の値を回動

10 (t) 20 (t) 限界量 α , a として記憶部 24へ記憶する（ステップ S21 1)。

llim 21im

[0079] ステップ S207及びステップ S 209の処理により、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは

、センサ 8A， 8Bにより検出した回動量が回動限界量に達したか否かを判定する。

[0080] なお、回動限界量ひ , a は、可動プリズム 10A， 10Bの可動限界の回動量を llim 21im

示す値として、画像揺れ補正装置の提供者等によって予め設定され、記憶部 24に記憶されているようにしてもよい。

[0081] 次に、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回動制御手段 6Bへ手振れ制御停止信号を送信し (ステップ S 213)、反転制御手段 6Cへ反転制御開始信号を送信する (ステツプ S 215)。

[0082] 図 14は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の反転制御処理の処理フローを示すフローチャートである。

[0083] まず、 CPU6の反転制御手段 6Cは、制御切り替え手段 6Dからの反転制御開始信号を受信すると (ステップ S 301)、回動制御量算出手段 6Aに手振れ角の算出命令を送信し、手振れ角の算出命令を受信した回動制御量算出手段 6Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角を算出する (ステツプ S303, S 305)。

[0084] 具体的には、手振れ検出部 5が手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU6の回動制御量算出手段 6Aに出力する。 CPU6の回動制御量算出手段 6Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ θ *を（式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0085] 次に、回動制御量算出手段 6Aは、ステップ S 305で算出した手振れ角を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a を（式 15)〜（

1 2

式 21 )により算出する（ステップ S307)。

[0086] そして、 CPU6の反転制御手段 6C力回動制御量算出手段 6Aにより算出した回転角ひ，ひを受信し、回転角ひ， a を可動屈折素子 10A， 10Bの可動限界の回

1 2 1 2

動量を示す回動限界量ひ，に対して対称に反転させた反転回転角ひ， a

1R を算出する c [0087] 具体的には、 CPU6の反転制御手段 6Cは、記憶部 24に記憶された可動屈折素子 10A, 10Bの可動限界の回動量を示す回動限界量 α , a を読み出し、この回

llim 21 im

動限界量 α , a から、受信した回転角 α , a とこの回動限界量 α , a と

llim 21im 1 2 llim 21im の差を減じた量を反転回転角ひ，として算出する（ステップ S309)。

1R 2R

[0088] そして、 CPU6の反転制御手段 6Cは、可動プリズム 10A， 10Bを算出した反転回転角ひ , a になるように制御信号をモータ駆動電子回路 7に出力する（ステップ S

1R 2R

311)。

[0089] モータ駆動電子回路 7は、 CPU6の反転制御手段 6Cからの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させ、ァクチユエータ 4A, 4Bは、可動プリズム 10A， 10B を反転回転角ひ， a になるように回動させる。

1R 2R

[0090] CPU6の反転制御手段 6Cは、 CPU6の制御切り替え手段 6D力、らの反転制御停止信号を受信するまで、ステップ S303〜S311の処理を,操り返す（ステップ S313)。

[0091] 図 15は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置における制御切り替え処理の説明図である。図 15 (a)は、時間 tに対する可動プリズム 10A、 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を示しており、図 15 (b)は、本実施形態に係る画像揺れ装置によって、制御切り替え処置がなされた手振れ角 Θ *を示している。

[0092] なお、本実施形態に係る画像揺れ装置では、垂直方向及び水平方向において、可動プリズム 10A, 10Bが独立に可動するため、垂直方向及び水平方向の手振れ角 Θ *を独立して算出し、制御切り替え処理を行うが、図 15では、簡単のために可動プリズム 10Aで補正を行う垂直方向についての手振れ角 Θ *を示している。

[0093] 図 15 (a)では、手振れ角曲線 150が、時間 tに対する可動プリズム 10Aの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を表している。

[0094] CPU6の制御切り替え手段 6Dは、 T1時において、回転角ひに時間的変化があり、かつ回転角 α に時間的変化がない、即ち回転角 α と回転角ひとに差が

10 l (t) l (t-l)

あり、かつ回転角ひと回転角ひとに差がないことから、センサ 8Aにより検出

10 (t) io(t-i)

した回動量が回動限界量に達したと判定している。

[0095] そこで、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、 T1時に、回動制御手段 6Bへ手振れ制御停止信号を送信し、反転制御手段 6Cへ反転制御開始信号を送信する。 [0096] 反転制御開始信号を受信した反転制御手段 6Cは、図 15 (b)に示すように、 T1時以降、回転角 α を受信し、回転角 _α を可動屈折素子 10Aの可動限界の回動量を示す回動限界量 _α に対して対称に反転させた反転回転角 α を算出し、算出し

llim 1R

た反転回転角ひに基づレ、てァクテユエータ 4Aを制御してレ、る。

1R

[0097] 次に、図 13に戻り、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回動制御量算出手段 6Aから回転角ひ， a を受信し、受信した回転角ひ， a を記憶部 24へ記憶する（ス

10 20 10 20

テツプ S 217)。

[0098] そして、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、ステップ S219において、回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制御量が手振れのピークに達したか否か否かを判定する。

[0099] 具体的には、まず CPU6の制御切り替え手段 6Dは、記憶部 24へ記憶した直前の回転角ひ， a を読み出し、読み出した回転角ひ， α と回動制御

l (t- l) 2(t- l) l (t- l) 2(t- l)

量算出手段 6Aから受信した可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ，とを比較

Kt) 2 (t)

する。

[0100] ここで、回転角 α , a は t時において回動制御量算出手段 6Aから受信した最

Kt) 2(t)

新の可動プリズム 10A, 10Bの回転角を示しており、回転角 α , a は直前

Kt- l) 2(t- l) に記憶部 24へ記憶された可動プリズム 10A, 10Bの回転角を示している。

[0101] そして、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回転角 α , a と回転角

Kt) 2(t)

a ， a とに差がない場合、回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制 l (t- l) 2(t- l)

御量が手振れのピークに達したと判定し (ステップ S219)、反転制御手段 6Cへ反転制御停止信号を送信する。（ステップ S221)。

[0102] さらに、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回動制御手段 6Bへ手振れ制御開始信号を送信する (ステップ S223)。

[0103] CPU6の制御切り替え手段 6Dから手振れ制御開始信号を受信した回動制御手段

6Bは、図 12に示したように、再び手振れ制御を開始する。

[0104] 図 15 (b)では、 T2時において、回転角ひに時間的変化がなレ、、即ち回転角ひ

1 Kt) と回転角ひとに差がないことから、 CPU6の制御切り替え手段 6Dは、回動制御

Kt- i)

量算出手段 6Aにより算出した回動制御量が手振れのピークに達したと判定し、反転制御手段 6Cへ反転制御停止信号を送信し、回動制御手段 6Bへ手振れ制御開始信号を送信する。

[0105] これにより、図 15 (b)の手振れ補正曲線 151に示すように、 T1時より反転制御を開始し、 T2時より手振れ補正制御を開始するので、手振れ補正曲線 151の振動の中心力可動プリズム 10Aの可動範囲の中心側へ移動する。

[0106] そのため、例えば、 T3時においても、手振れ補正曲線 151のピークが可動プリズム 10Aの可動範囲を超えることなぐ可動プリズム 10Aの可動範囲に余裕を持つことができる。これにより、手振れ補正曲線 151が可動範囲を超えないように、可動プリズム 10Aの回動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

[0107] また、 CPU6の制御切り替え手段 6D力回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制御量が手振れのピークに達したときに、図 15 (b)に示す T2時において、反転制御から手振れ制御へ切り替えることにより、反転制御された手振れ補正曲線と手振れ制御された手振れ補正曲線が滑らかに繋がるため、制御切り替え時にも利用者に自然な画像を提供することができる。

[0108] 以上のように、制御切り替え手段 6D力センサ 8A, 8Bにより検出した回動量が回動限界量に達したと判定した場合に、反転制御手段 6Cへ 2つのァクチユエータ 4A, 4Bの反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、反転制御手段 6Cにより 2 つのァクチユエータ 4A, 4Bが制御されているときに、回動制御量算出手段 6Aにより算出した回動制御量と直前に算出した回動制御量とがー致したと判定した場合に、回動制御手段 6Bへ 2つのァクチユエータ 4A, 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信することによって、画像の揺れを補正するために必要な可動プリズムの回動量が可動範囲を超えないように、可動プリズムの回動量を可動範囲内で適性に制卸すること力 Sできる。

[0109] 《第 1の実施形態の変形例〉〉

<変形例 1 _ 1 >

図 1に示す第 1の実施形態におけるビデオカメラ 1では、レンズ系 3は 1つのブロックとして描いてあるが、複数枚のレンズ群として構成されていてもよレ、。図 16は図 1におけるレンズ系 3を示す図、図 17 (a)はレンズ系 3内に補正部 2を配置した図、図 17 (b )はレンズ系 3の後方に補正部 2を配置した図である。

[0110] レンズ系 3は、第 1〜第 4レンズ群 3a〜3dを備える。レンズ系 3の後方には、図 1では図示を省略したが、ノイズ (偽信号)を抑制する光学ローパスフィルタ 16と、被写体像を結像する CCD部 13が設けられる。

[0111] 図 1では、補正部 2を図 16に示すようにレンズ系 3の前方に配置している力図 17 ( a)に示すようにレンズ系 3の内部に配置してもよぐまた、図 17 (b)に示すようにレンズ系 3の後方に配置してもよい。これにより、レンズ系 3を通過中、又は通過後の光束の狭いところに補正部 2を配置することになるので、補正部 2を小型化することができる。

[0112] また、補正部 2は図 3に示すように、固定プリズム 9、可動プリズム 10A, 10Bを備える構成のものを説明したが、固定プリズム 9を削除してもよぐまた、固定プリズムを 1 枚追加した構成としてもよい。図 18は、本実施形態に係る補正部のその他の構成として固定プリズムなしの補正部を示す図であり、図 18 (a)は正面図、図 18 (b)は平面図、図 18 (c)は側面図である。また、図 19は、本実施形態に係る補正部のその他の構成として固定プリズム 2枚を備える補正部を示す図であり、図 19 (a)は正面図、図 1 9 (b)は平面図、図 19 (c)は側面図である。

[0113] 図 19の場合は、初期状態における補正部 2の入射角と出射角とが同一となるように各プリズムの位置を調整する。その他の動作は図 18、図 19のいずれの場合も上記第 1の実施形態と同様であり、同様の効果が得られる。

[0114] なお、図 18の場合、可動プリズム 10A, 10Bの 2枚のみを備える構成としているので、図 9 (b)から分かるように、初期状態では像シフト角 Θだけ像がずれている力これは画像揺れ補正とは直接の関係はない。

[0115] ただし、固定プリズム 9を削除した図 18の場合は図 3、図 19の場合に比べて色収差による像ズレが大きくなる。即ち図 3、図 19の場合は、固定プリズム 9により補正部 2の入射角と出射角とが初期状態で同一となるように構成したが、これは画像揺れ補正時のプリズム作用による色収差の影響を最小限に抑え、色収差による像ズレ補正を低減するためである。これに対して、図 18の場合は固定プリズム 9を削除していることから、入射角と出射角とが初期状態で同一とならない。そのため、図 3、図 19の場合に比べて色収差による像ズレが大きくなる。その反面、図 18に示す固定プリズムなしの構成では、補正部 2の光軸方向の長さを短くして小型化することができる。

[0116] また、色収差による像ズレ抑制と小型化双方の効果をバランス良く両立して得られる選択も可能である。色収差による像ズレが図 18の場合ほど大きくなぐ図 3及び図 1 9の場合より補正部 2を小型にする、つまり図 18の場合と図 3及び図 19の場合において色収差による像ズレ量が中間となるように、固定プリズム 9のプリズム角を調整することも可能である。これにより、色収差による像ズレの抑制と補正部 2の小型化とのバランスを取ることができる。

[0117] また、図 3、図 18及び図 19に示す実施形態における各プリズムを、単体にしてもよいし、複合プリズムにしてもよい。また、プリズム効果を有する平行板にしてもよい。図 20 (a)は単体プリズムを示す図、図 20 (b)は複合プリズムを示す図、図 20 (c)はプリズム効果を有する平行板を示す図である。

[0118] 例えば可動プリズム 10Aを、図 20 (b)に示すような、微小角度を有する 2枚のプリズム lOAa, lOAbを貼り合わせた複合プリズムとしてもよレ、。複合プリズムにすると、プリズム単体の角度を大きくすることができ、単体プリズムでは難しい微小角のプリズムを容易に製作することができる。

[0119] また、図 20 (c)に示すように、屈折率 Nが例えば N = l . 5から N= l . 4に変化し、プリズム効果を有する平行板 17を各プリズムに替えて用いてもよい。プリズムは傾き角の生産管理が必要となるが、平行板 17であれば容易に加工することができる。

[0120] <第 2の実施形態 >

以下、本発明の第 2の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態でも、第 1の実施形態と同様に、画像の揺れを補正するために必要な可動プリズムの回動量が可動範囲を超えないように、可動プリズムの回動量を可動範囲内で適性に制御する画像揺れ補正装置を例に挙げて説明する。

[0121] 図 21は、本発明に係る画像揺れ補正装置の第 2の実施形態を示したブロック図である。本発明の画像揺れ補正装置は、例えば撮像装置であるビデオカメラ 1内に設けられる。

[0122] なお、第 2の実施形態の画像揺れ補正装置において、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成要素と同一の構成要素については同一の指示符号を付し、それらの説明は適宜省略し、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成とは異なる構成要素について主に説明する。

[0123] 本実施形態におけるビデオカメラ 1は、固定プリズム 9 (図 3)と光軸 laを回転中心として独立的に回動可能な一対の可動プリズム 10A, 10Bとを備える補正部 2と、被写体を撮影するレンズ系 3と、レンズ系 3から入射した光を結像させ、結像させた被写体像を電気信号に変換する CCD部 13と、 CDS機能、 AGC機能、及び AZD変換機能を備えた前処理用 IC部 19と、前処理用 IC部 19から入来した入力信号に各種デジタル処理を施すカメラ DSP部 20と、補正部 2内の一対の可動プリズムをそれぞれ独立的に回動させるァクチユエータ 4A， 4Bと、手振れ等によるビデオカメラ 1の角速度などにより振れを検出して手振れ信号を出力する手振れ検出部 5と、各種制御を行う CPU36と、 CPU36からの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させるモータ駆動電子回路 (MDE) 7と、補正部 2内の一対の可動プリズムの回転状態を検知するセンサ 8A, 8Bと、手振れ制御に必要なデータ等を記憶する記憶部 24と、操作ボタン等を有する外部操作系 26とを備える。

[0124] ここで、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成とは異なる構成要素である CP U36は、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように 2つのァクチユエータ 4A, 4Bの回動制御量を算出する回動制御量算出手段 36Aと、 2つの回動手段 4A, 4B を制御する回動制御手段 36Bと、回動制御量算出手段 36Aにより算出した所定時間分の回動制御量の最大値及び最小値から回動制御量の振幅を算出し、算出した振幅に予め定めた設定値振幅倍数を乗じることにより回動量開始設定値を算出し、センサ 8A， 8Bにより検出した回動量が回動量開始設定値と等しくなるように 2つのァクチユエータ 4A， 4Bを初期制御する初期制御手段 36Cと、初期制御手段 36Cへ初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信し、回動制御量算出手段 36Aにより算出した回動制御量と初期制御手段 36Cにより算出した回動量開始設定値とが等しくなつたときに、回動制御手段 36Bへ制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段 36Dとを備える。

[0125] なお、本実施形態の画像揺れ補正装置では、補正部 2と CPU36とを含む構成としているが、少なくとも回動制御量算出手段 36Aと回動制御手段 36Bと初期制御手段 36Cと手振れ制御開始手段 36Dとを含んでレ、れば良レ、。

[0126] 次に、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の動作について説明する。

[0127] 本実施形態に係る画像揺れ補正装置では、回動制御量算出手段 36Aが、手振れ検出部 5で検出した振れを基に手振れを補正するために必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角を算出し、初期制御手段 36Cが、回動制御量算出手段 36Aにより算出した所定時間分の可動プリズム 10A， 10Bの回転角から回動量開始設定値を算出し、センサ 8A， 8Bにより検出した回転角が回動量開始設定値と等しくなるように 2 つのァクチユエータ 4A， 4Bを初期制御を開始し、回動制御量算出手段 36Aにより算出した可動プリズム 10A， 10Bの回転角と初期制御手段 36Cにより算出した回動量開始設定値とが等しくなつたときに、回動制御手段 36Bが、回動制御量算出手段 36Aにより算出した可動プリズム 10A, 10Bの回転角に基づいて、 2つの回動手段 4 A, 4Bを制御を開始する。

[0128] 図 22は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の処理フローを示したフローチヤ一トである。

[0129] まず、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、外部操作系 26にて受け付けた利用者の押し釦操作等によって手振れ補正開始要求信号を受信すると (ステップ S40 1)、センサ 8A, 8Bにて検出した可動プリズム 10A, 10Bの回転情報を受信して回転角 α , α を算出する（ステップ S403)。

10 20

[0130] 次に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回動制御量算出手段 36Aに手振れ角の算出命令を送信し、手振れ角の算出命令を受信した回動制御量算出手段 36 Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角を算出する（ステップ S405, S407)。

[0131] そして、回動制御量算出手段 36Aは、ステップ S407で算出した手振れ角を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a を算出す

1 2 る（ステップ S409)。

[0132] ここで、ステップ S405〜S409における回動制御量算出手段 36Aの回転角算出処理については、図 6〜図 1 1と共に先に説明した内容と同じであり、その説明を省略する。

[0133] 以上により、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dから手振れ角ベクトル Θ *の vector 算出命令を受信した回動制御量算出手段 36Aは、所定時間毎に手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角ベクトル Θ *を算 vector 出し、回動制御量算出手段 36Aが、この手振れ角べクトノレ Θ *を基に手振れ補 vector

正するために必要な可動プリズム 10A, 10Bの回転角べクトノレひの成分であるひ vector

，を算出する（ステップ S405〜S409)。

1 2

[0134] 具体的には、手振れ検出部 5は、所定時間毎に手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU36の回動制御量算出手段 36Aに出力する。 CPU36の回動制御量算出手段 36Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を (式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0135] そして、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aは、（式 15)〜（式 21)に基づいて回転角ベクトル αの成分である α , a を算出する。

vector 1 2

[0136] そして、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aは、所定の時間が経過するまで算出した回転角 α , a を時刻と関連付けて順次記憶部 24へ記憶する（ステップ S41 1)

1 2

。ここで、記憶部 24へ回転角 ct , a を記憶する所定の時間は、手振れ振幅の最大

1 2

値及び最小値を含むように、少なくとも手振れ周期の 1/2以上となるように予め設定しておく必要がある。

[0137] 《手振れ制御開始判定処理》

次に、本実施形態に係る画像揺れ装置による手振れ制御開始判定処理について説明する。

[0138] CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、手振れ補正制御を開始するか否かの判定を行う（ステップ S413〜S427)。

[0139] 具体的には、まず、 CPU36の手振れ制御開始手段 36D力初期制御手段 36Cへァクチユエータ 4A、 4Bの初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信する (ステップ S413)。

[0140] 初期制御開始信号を受信した初期制御手段 36Cは、記憶部 24に記憶した回転角 a , a の値から最大値、及び最小値を抽出する（ステップ S415)。

1 2 [0141] 次に、初期制御手段 36Cは、ステップ S415で抽出した回転角 α , a の最大値、

1 2

最小値力手振れの振幅を算出し、算出した手振れの振幅から回動量開始設定値 Δ , Δ を算出する（ステップ S417)。

1 2

[0142] 具体的には、 CPU36の初期制御手段 36Cは、回転角ひ， a の最大値、最小値

1 2

力算出した手振れの振幅に記憶部 24から読み出した設定値振幅倍数を乗じることにより、回動量開始設定値 Δ , Δ を設定する。この設定値振幅倍数は 0〜1の間で

1 2

自由に設定することができ、予め画像揺れ補正装置の提供者等によって設定され、記憶部 24に記憶されてレ、る。

[0143] 次に、 CPU36の初期制御手段 36Cは、センサ 8A, 8Bから受信した回転角情報を基に算出した回転角ひ，ひ力 Sこの回動量開始設定値 Δ ， Δ と等しくなるようにァ

10 20 1 2

クチユエータ 4A， 4Bを制御する（ステップ S419)。これにより、可動プリズム 10A、 10 Bの回転角ひ , a が回動量開始設定値 Δ , Δ に対応する回転角ひ , a と

10 20 1 2 100 200 なるまで可動プリズム 1 OA, 1 OBが回転される。

[0144] 次に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回動制御量算出手段 36Aに手振れ角べクトノレ θ *の算出命令を送信し、この算出命令を受信した回動制御量算出 vector

手段 36Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角ベクトル Θ *を算出し、回動制御量算出手段 36Aが、この手振れ角 vector

ベクトル Θ *を基に手振れ補正するために必要な可動プリズム 10A, 10Bの回転 vector

角 α ， α を算出する（ステップ S421〜S42⁵)。

1 2

[0145] 具体的には、手振れ検出部 5は、所定時間毎に手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU36の回動制御量算出手段 36Aに出力する。 CPU36の回動制御量算出手段 36Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を (式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0146] そして、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aは、（式 15)〜（式 21 )に基づいて回転角ベクトルひの成分であるひ， a を算出する。

vector 1 2

[0147] 次に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回動制御量算出手段 36Aにより算出した可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a と回動量開始設定値 Δ ， Δ に対

1 2 1 2 応する回転角ひ， a とを比較する（ステップ S427)。

100 200 [0148] そして、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回転角 α , a と回転角 α , a

1 2 100 とが等しいと値となったと判断したときに、初期制御手段 36Cへ初期制御停止信

200

号を送信し、回動制御量算出手段 36Aで算出した回動角になるようにァクチユエ一タ 4A、 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を回動制御手段 36Bへ送信する（ステップ S429)。

[0149] 図 23は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置における手振れ制御開始判定処理の説明図である。図 23 (a)は、時間 tに対する可動プリズム 10A, 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を示しており、図 23 (b)は、第 2の実施形態に係る画像揺れ装置によって、手振れ補正制御が開始された手振れ角 Θ *を示している。

[0150] なお、本実施形態に係る画像揺れ装置では、垂直方向及び水平方向において、可動プリズム 10A, 10Bが独立に可動するため、垂直方向及び水平方向の手振れ角 Θ *を独立して算出し、手振れ開始判定処理を行うが、図 23では、簡単のために可動プリズム 10Aで補正を行う垂直方向についての手振れ角 Θ *を示している。

[0151] 図 23 (a)では、手振れ角曲線 250力時間 tに対する可動プリズム 10Aの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を表している。

[0152] そして、 T1時に、利用者等による外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信すると、 CPU36は手振れ制御開始判定処理を開始する。

[0153] まず、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aは、図 23 (b)に示すように、 T1時に、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報を受信して" cO"に対応する回転角 α の値を得る。 "cO"は利用者等による外部操作により手振れ補正開始要求

10

信号を受信したときの可動プリズム 10Aの初期位置を表している。

[0154] そこで、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回動制御量算出手段 36Aに手振れ角の算出命令を送信し、 T1時以降、所定の時間間隔で回動制御量算出手段 3 6Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角 Θ *を算出する。

[0155] さらに、 T1時以降、回動制御量算出手段 36Aは、算出した手振れ角 Θ *を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10Aの回転角ひを（式 15)〜（式 21 )により算出する。

[0156] 次に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、所定の時間が経過した T2時に、初期制御手段 36Cヘアクチユエータ 4Aの初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信する。

[0157] 初期制御開始信号を受信した初期制御手段 36Cは、回動量開始設定値 Δ を算

1 出し、 T2時以降、可動プリズム 10Aの回転角ひが回動量開始設定値 Δ に対応す

10 1 る回転角ひとなるようにァクチユエータ 4Aを初期制御する。

100

[0158] 図 23 (b)では、 T3時に、回転角ひが回動量開始設定値 Δ に対応する回転角ひ

10 1

に達している。

100

[0159] 次に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36Dは、回動量開始設定値 Δ に対応する

1 回転角ひと、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aにより算出した可動プリズム 10

100

Aの回転角ひとを比較する。

1

[0160] 図 23 (b)では T4時に、 CPU36の手振れ制御開始手段 36D力回転角 _α と回

100 転角 α とが一致していると判断しているので、 CPU36の回動制御手段 36Βヘアクチユエータ 4Αの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する。

[0161] そして、手振れ制御開始手段 36Dから手振れ制御開始信号を受信した CPU36の回動制御手段 36Βは、手振れ補正制御を開始する。

[0162] これにより、図 23 (b)の手振れ補正曲線 251に示すように、 Τ4時より手振れ補正制御を開始するので、手振れ補正曲線 251の振動の中心力可動プリズム 10Aの可動範囲の中心と一致し、手振れ補正曲線 251が可動範囲を超えないように、可動プリズム 10Aの回動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

[0163] 《手振れ補正》

次に、本実施形態の画像揺れ補正装置の手振れ補正の動作を説明する。

[0164] CPU36の回動制御手段 36Βは、手振れ制御開始手段 36Dから 2つのァクテユエータ 4Α、 4Βの制御を開始させる手振れ制御開始信号を受信すると、手振れ補正制御を開始する。

[0165] 具体的には、手振れ検出部 5が手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU36の回動制御量算出手段 36Αに出力する。 CPU36の回動制御量算出手段 36Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を (式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0166] そして、 CPU36の回動制御量算出手段 36Aは、（式 15)〜（式 21)に基づいてべタトルひを算出し、算出したベクトノレひの成分である回転角ひ， a を回動制 vector vector 1 2 御手段 36Bに送信し、回動制御手段 36Bは可動プリズム 10A， 10Bを回転角がひ

1

, a になるように制御信号をモータ駆動電子回路 7に出力する。

2

[0167] モータ駆動電子回路 7は、 CPU36の回動制御手段 36Bからの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させ、ァクチユエータ 4A， 4Bは、可動プリズム 10A， 1 OBを回転角がひ， a になるように回動させる。

1 2

[0168] このように本実施形態の画像揺れ補正装置は、 CPU36の回動制御手段 36Bが、手振れ制御開始手段 36Dから手振れ制御開始信号を受信した後に、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように可動プリズム 10A, 10Bを回動させ、手振れによる画像揺れを補正する。

[0169] <第 3の実施形態 >

以下、本発明の第 3の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態でも、第 1の実施形態と同様に、画像の揺れを補正するために必要な可動プリズムの回動量が可動範囲を超えないように、可動プリズムの回動量を可動範囲内で適性に制御する画像揺れ補正装置を例に挙げて説明する。

[0170] 図 24は、本発明に係る画像揺れ補正装置の第 3の実施形態を示したブロック図である。本発明の画像揺れ補正装置は、例えば撮像装置であるビデオカメラ 1内に設けられる。

[0171] なお、第 3の実施形態の画像揺れ補正装置において、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成要素と同一の構成要素については同一の指示符号を付し、それらの説明は適宜省略し、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成とは異なる構成要素について主に説明する。

[0172] 本実施形態におけるビデオカメラ 1は、固定プリズム 9 (図 3)と光軸 laを回転中心として独立的に回動可能な一対の可動プリズム 10A, 10Bとを備える補正部 2と、被写体を撮影するレンズ系 3と、レンズ系 3から入射した光を結像させ、結像させた被写体像を電気信号に変換する CCD部 13と、 CDS機能、 AGC機能、及び A/D変換機能を備えた前処理用 IC部 19と、前処理用 IC部 19から入来した入力信号に各種デジタル処理を施すカメラ DSP部 20と、補正部 2内の一対の可動プリズムをそれぞれ独立的に回動させるァクチユエータ 4A， 4Bと、手振れ等によるビデオカメラ 1の角速度などにより振れを検出して手振れ信号を出力する手振れ検出部 5と、各種制御を行う CPU66と、 CPU66からの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させるモータ駆動電子回路 (MDE) 7と、補正部 2内の一対の可動プリズムの回転状態を検知するセンサ 8A, 8Bと、手振れ制御に必要なデータ等を記憶する記憶部 24と、操作ボタン等を有する外部操作系 26とを備える。

[0173] ここで、第 1の実施形態の画像揺れ補正装置の構成とは異なる構成要素である CP U66は、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように 2つのァクチユエータ 4A, 4Bの回動制御量を算出する回動制御量算出手段 66Aと、 2つの回動手段 4A， 4B を制御する制御信号を送信する回動制御手段 66Bと、回動制御手段 66Bに 2つのァクチユエータ 4A, 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段 66Cとを備える。

[0174] なお、本実施形態の画像揺れ補正装置では、補正部 2と CPU66とを含む構成としているが、少なくとも回動制御量算出手段 66Aと回動制御手段 66Bと手振れ制御開始手段 66Cとを含んでレ、れば良レ、。

[0175] 次に、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の動作について説明する。

[0176] 本実施形態に係る画像揺れ補正装置では、センサ 8A, 8Bから可動プリズム 10A, 10Bの回転角情報を受信し、手振れ検出部 5で検出した振れを基に手振れを補正するために必要な可動プリズム 10A, 10Bの回転角を算出し、算出した回転角と、受信した回転角情報を基に算出した回転角とを比較し、これからが一致、又はこれらの差の絶対値が最小になったときに、回動制御手段 66Bへ前記 2つの回動手段 4A、 4 Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する。

[0177] 図 25は、本実施形態に係る画像揺れ補正装置の処理フローを示したフローチヤ一トである。

[0178] まず、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、外部操作系 26にて受け付けた利用者の押し釦操作等によって手振れ補正開始要求信号を受信すると (ステップ S50 1)、センサ 8A, 8Bにて検出した可動プリズム 10A, 10Bの回転情報を受信して回転角 α , α を算出する（ステップ S503)。

10 20

[0179] そして、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、回動制御量算出手段 66Aへ手振れ角の算出命令を送信し、手振れ角の算出命令を受信した回動制御量算出手段 66Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角を算出する（ステップ S 505, S507)。

[0180] 次に、回動制御量算出手段 66Aは、ステップ S 507で算出した手振れ角を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ， a を算出する（

1 2

ステップ S 509)。

[0181] ここで、ステップ S 505〜S509における回動制御量算出手段 66Aの回転角算出処理については、図 6〜図 1 1と共に先に説明した内容と同じであり、その説明を省略する。

[0182] 以上により、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cから手振れ角べクトノレ Θ *の vector 算出命令を受信した回動制御量算出手段 66Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角べクトノレ Θ *を算出し、回動制 vector

御量算出手段 66Aが、この手振れ角べクトノレ Θ *を基に手振れ補正するために vector

必要な可動プリズム 10A， 10Bの回転角ひ，を算出する（ステップ S 505〜S509

1 2

) ₀

[0183] 具体的には、手振れ検出部 5は手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU66の回動制御量算出手段 66Aに出力する。 CPU66の回動制御量算出手段 66Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を (式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0184] そして、 CPU66の回動制御量算出手段 66Aは、（式 15)〜（式 21 )に基づいて回転角ベクトルひの成分であるひ， a を算出する。

vector 1 2

[0185] 《手振れ制御開始判定処理〉〉

次に、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cによる手振れ制御開始判定処理について図 25〜図 27を用いて説明する。 [0186] CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、手振れ補正制御を開始するか否かの判定を行う（ステップ S 51 1〜S515)。

[0187] 具体的には、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、センサ 8A, 8Bにて検出した可動プリズム 10A， 10Bの回転情報に基づいて算出した回転角ひ，ひと、 CP

10 20

U66の回動制御量算出手段 66Aにより算出した可動プリズム 10A， 10Bの回転角 a , a とを比較する。

1 2

[0188] そして、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、回転角ひ , と回転角ひ，ひ

10 20 1 とが等しい値である場合 (ステップ S51 1)、又は回転角ひ， α と回転角ひ， a と

2 10 20 1 2 の差の絶対値が最小になったときに、 CPU66の回動制御手段 66Bに 2つのァクチュエータ 4A， 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する。

[0189] 図 26は、 CPU66の手振れ制御開始手段 66C力回転角ひ，ひと回転角ひ，

10 20 1 a とが等しレ、値である場合と判定する場合における手振れ制御開始判定処理の説

2

明図である。図 26 (a)は、時間 tに対する可動プリズム 10A, 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を示しており、図 26 (b)は、第 3の実施形態に係る画像揺れ装置によって、手振れ補正制御が開始された手振れ角 Θ *を示している。

[0190] なお、本実施形態に係る画像揺れ装置では、垂直方向及び水平方向において、可動プリズム 10A, 10Bが独立に可動するため、垂直方向及び水平方向の手振れ角 Θ *を独立して算出し、手振れ開始判断処理を行うが、図 26では、簡単のために可動プリズム 10Aで補正を行う垂直方向についての手振れ角 Θ *を示している。

[0191] 図 26 (a)では、手振れ角曲線 350力時間 tに対する可動プリズム 10Aの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を表している。

[0192] そして、 T1時に、利用者等による外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信すると、 CPU66は手振れ制御開始判定処理を開始する。

[0193] まず、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 T1時に、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報を受信して" c0"に対応する回転角ひの値を得る。 "c0"

10

は利用者等による外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信したときの可動プリズム 1 OAの初期位置を表している。

[0194] そこで、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、回動制御量算出手段 66Aに手振れ角の算出命令を送信し、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角 Θ *を算出する。

[0195] さらに、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、算出した手振れ角 Θ *を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10Aの回転角ひを（式 15)〜（式 21)により算出する。

[0196] 次に、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報に基づいて算出した回転角ひと、 CPU66の回動制御量算出手

10

段 66Aにより算出した可動プリズム 10Aの回転角ひとを比較する。

1

[0197] 図 26 (a)では、 T2時に、回転角ひと回転角ひの各々に対応する手振れ角 Θ *が

10 1

、共に" cO"となるので、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 CPU66の回動制御手段 66Bへ 2つのァクチユエータ 4A， 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する。

[0198] そして、手振れ制御開始手段 66Cから手振れ制御開始信号を受信した CPU66の回動制御手段 66Bは、手振れ補正制御を開始する。

[0199] これにより、図 26 (b)の手振れ補正曲線 351に示すように、 T2時より手振れ補正制御を開始するので、手振れ補正曲線 351の振動の中心力可動プリズム 10Aの可動範囲の中心と一致し、手振れ補正曲線 351が可動範囲を超えないように、可動プリズム 10Aの回動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

[0200] 図 27は、 CPU66の手振れ制御開始手段 66C力回転角 _α , _α と回転角 α ,

10 20 1 a との差の絶対値が最小である場合と判定する場合における手振れ制御開始判定

2

処理の説明図である。図 27 (a)は、時間 tに対する可動プリズム 10A, 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を示しており、図 27 (b)は、第 3の実施形態に係る画像揺れ装置によって、手振れ補正制御が開始された手振れ角 Θ *を示している。

[0201] なお、図 27では、図 26と同様に、簡単のために可動プリズム 10Aで補正を行う垂直方向にっレ、ての手振れ角曲線を示してレ、る。

[0202] 図 27 (a)では、手振れ角曲線 360力時間 tに対する可動プリズム 10Aの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を表している。

[0203] まず、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 T1時に、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信すると、 CPU66は手振れ制御開始判定処理を開始する。

[0204] そして、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 T1時に、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報を受信して" cl"に対応する回転角ひの値を得る。

10

[0205] そこで、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、回動制御量算出手段 66Aに手振れ角の算出命令を送信し、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角 Θ *を算出する。

[0206] さらに、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、算出した手振れ角 Θ *を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10Aの回転角ひを（式 15)〜（式 21)により算出する。

[0207] 次に、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報に基づいて算出した回転角 α と、 CPU66の回動制御量算出手

10

段 66Αにより算出した可動プリズム 10Aの回転角 α とを比較する。

1

[0208] そして、 CPU66の回動制御量算出手段 66Αは、回転角ひと回転角 α との差の

10 1

絶対値を回転角位相差として算出し、算出した回転角位相差を記憶部 24へ記憶する。

[0209] 次に、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、記憶部 24へ記憶した回転角位相差を読み出し、読み出した回転角位相差と新たに算出した回転角位相差力回転角位相差が最小になったとき、つまり回動制御量算出手段 66Αにより算出した可動プリズム 10Aの回転角の絶対値が" cl"に対応する回転角ひの絶対値未満であって、

10

回動制御量算出手段 66Aにより算出した可動プリズム 10Aの回転角ひと" cl"に対

1

応する回転角ひとの差の絶対値が最小となったとき、手振れ角 Θ *の値の絶対値

10

が極小値になったと判定し、 CPU66の回動制御手段 66Bに 2つのァクチユエータ 4 Aの制御を開始させる制御開始信号を送信する。

[0210] 図 27では、 T2時に、手振れ角 Θ *の絶対値が極小値となる、即ち可動プリズム 10 Aの回転角ひと" cl"に対応する回転角ひとの差の絶対値が最小となっているので、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 T2時を超えたときに、 CPU66の回動制御手段 66Bに 2つのァクチユエータ 4Aの制御を開始させる制御開始信号を送信する。

[0211] そして、 CPU66の回動制御手段 66Bは、手振れ制御開始手段 66Cから制御開始信号を受信すると、手振れ補正制御を開始する。

[0212] これにより、図 27 (b)の手振れ補正曲線 361に示すように、 T2時より手振れ補正制御を開始するので、 T1時から手振れ補正制御を開始する場合に比べて、手振れ補正曲線 361の振動の中心力可動プリズム 10Aの可動範囲の中心側へシフトするので、手振れ補正曲線 361が可動範囲を超えないように、可動プリズム 10Aの回動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

[0213] 以上のように、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後であって、センサ 8A, 8Bにより検出した回動量と回動制御量算出手段 66Aにより算出した回動制御量とがー致、又は回動量と回動制御量との差の絶対値が最小になったときに、回動制御手段 66Bへ 2つのァクテユエータ 4A, 4Bの制御を開始させる制御開始信号を送信することで、可動プリズム 10A, 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ補正量の振動の中心が、可動プリズム 10A, 10Bの可動範囲の中心と一致するので、補正量が可動範囲を超えないように、可動プリズム 10A, 10Bの可動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

[0214] なお、本実施形態に係る画像揺れ補正装置では、回転角 α と回転角 α とを比較

10 1 し、回動制御手段 66Βへ制御開始信号を送信するが、手振れ制御開始手段 66Cがセンサ 8Α， 8Βにより検出した回動量力手振れ角を算出し、算出した手振れ角と回動制御量算出手段 66Αが手振れ検出器 5から手振れ信号を基に算出した手振れ角とを比較して、その比較結果により手振れ制御開始手段 66Cが回動制御手段 66Β へ制御開始信号を送信するようにしてもよい。

[0215] 《手振れ補正》

[0216] CPU66の回動制御手段 66Βは、手振れ制御開始手段 66Cから 2つのァクテユエータ 4Α， 4Βの制御を開始させる手振れ制御開始信号を受信すると、手振れ補正制御を開始する。

[0217] 具体的には、手振れ検出部 5が手振れによるビデオカメラ 1の振れを検出し、これを手振れ信号として CPU66の回動制御量算出手段 66Aに出力する。 CPU66の回動制御量算出手段 66Aではこの手振れ信号に基づいて、振れの大きさ及び方向を示す手振れ角べクトノレ Θ *を (式 27)、（式 28)により計算する。

vector

[0218] そして、 CPU66の回動制御量算出手段 66Aは、（式 15)〜（式 21)に基づいてべタトルひを算出し、算出したベクトノレひの成分である回転角ひ， a を回動制 vector vector 1 2 御手段 66Bに送信し、回動制御手段 66Bは可動プリズム 10A， 10Bを回転角がひ

1

2

[0219] モータ駆動電子回路 7は、 CPU66の回動制御手段 66Bからの制御信号に応じてァクチユエータ 4A, 4Bを駆動させ、ァクチユエータ 4A， 4Bは、可動プリズム 10A， 1 OBを回転角がひ， a になるように回動させる。

1 2

[0220] このように本実施形態の画像揺れ補正装置は、 CPU66の回動制御手段 66Bが、手振れ制御開始手段 66Cから手振れ制御開始信号を受信した後に、手振れ検出部 5で検出した振れを打ち消すように可動プリズム 10A, 10Bを回動させ、手振れによる画像揺れを補正する。

[0221] 《第 3の実施形態の変形例》

<変形例 3— 1 >

第 3の実施形態では、センサ 8A， 8Bにより検出した回動量と回動制御量算出手段 66Aにより算出した回動制御量とがー致、又は回動量と回動制御量との差の絶対値が最小になったときに、回動制御手段 66Bに 2つのァクテユエータ 4A, 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信するように構成した。これに対して、変形例 3 _ 1では、センサ 8A, 8Bにより検出した回動量と回動制御量算出手段 66Aにより算出した回動制御量との差の絶対値が予め定めた回転角許容範囲内であるとき、又は回動量と回動制御量との差の絶対値が最小になったときに、回動制御手段 66Bに 2 つのァクテユエータ 4A， 4Bの制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信するように構成する。

[0222] 図 28は、 CPU66の手振れ制御開始手段 66C力回転角ひ，ひと回転角ひ， a との差の絶対値が予め定めた回転角許容範囲内であると判定した場合における

2

手振れ制御開始判定処理の説明図である。図 28 (a)は、時間 tに対する可動プリズム 10A、 10Bの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を示しており、図 2

8 (b)は、第 3の実施形態に係る画像揺れ装置によって、手振れ動作開始制御された手振れ角 Θ *を示している。

[0223] なお、図 28では、図 26と同様に簡単のために可動プリズム 10Aで補正を行う垂直方向についての手振れ角 Θ *を示している。

[0224] 図 28 (a)では、手振れ補正曲線 370が、時間 tに対する可動プリズム 10Aの画像の揺れを補正するために必要な手振れ角 Θ *を表している。

[0225] T1時に、利用者等による外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信すると、

CPU66は手振れ制御開始判定処理を開始する。

[0226] まず、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 T1時に、センサ 8Aにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報を受信して" c 2"に対応する回転角 a の値を得る。

10

[0227] そこで、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、回動制御量算出手段 66Aに手振れ角の算出命令を送信し、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、手振れ検出器 5から手振れ信号を受信して、受信した手振れ信号を基に手振れ角 Θ *を (式 1 5) 〜（式 21 )により算出する。

[0228] さらに、 T1時以降、回動制御量算出手段 66Aは、算出した手振れ角 Θ *を基に手振れ補正を行うために必要な可動プリズム 10Aの回転角 α を算出する。

[0229] 次に、 CPU66の手振れ制御開始手段 66 Cは、センサ 8Αにて検出した可動プリズム 10Aの回転情報に基づいて算出した回転角 α と、 CPU66の回動制御量算出手

10

段 66Αにより算出した可動プリズム 10Aの回転角ひとの差の絶対値と記憶部 24か

1

ら読み出した回転角許容範囲 κと比較する。

[0230] そして、 Τ2時に、回転角ひと回転角ひとの差の絶対値が回転角許容範囲 Κ未

10 1

満となるので、 CPU66の手振れ制御開始手段 66Cは、 CPU66の回動制御手段 66 Βに 2つのァクチユエータ 4Α、 4Βの制御を開始させる制御開始信号を送信する。

[0231] この回転角許容範囲 Κの値は、手振れ補正の制御を開始するための条件となり、手振れ補正の範囲に対する可動プリズム 10A, 10Bの可動範囲のズレをどの程度許容するかによって設定する。この値が大きい程、利用者の押し釦操作等による手振れ補正開始要求信号を受け付けてから手振れ補正制御を早く開始することができ、この値が小さい程、可動プリズム 1 OA, 1 OBの画像の揺れを補正するために必要な手振れ補正量の振動の中心と可動プリズム 10A， 10Bの可動範囲の中心のズレを小さくすること力 Sでき、手振れ補正量が可動プリズム 10A， 10Bの可動範囲を超えにくくなる。

[0232] なお、この回転角許容範囲 Kは、画像揺れ補正装置の提供者等によって予め設定され、記憶部 24に記憶されている。

[0233] これにより、図 28 (b)の手振れ補正曲線 371に示すように、 T2時より手振れ補正制御を開始するので、第 3の実施形態に係る画像揺れ補正装置より予め定めた回転角許容範囲 Kに対応する時間分だけ早く手振れ補正制御を開始することができる。

[0234] なお、第 1〜第 3の実施形態の画像揺れ補正装置は、可動プリズムを用いて光学的に画像揺れ補正を行う装置について説明したが、本発明は、他の光学式画像揺れ補正装置や、電子的に画像揺れを補正する画像揺れ補正装置にも適用できる。

[0235] 例えば、 CCDの画像切り出しエリアを移動させることで電子的に画像揺れを補正する電子式画像揺れ補正装置や、可動プリズムを用いるもの以外の光学式画像揺れ補正装置として、光学系の中の一部のレンズや CCDを光軸に対して垂直に移動させるものや液体プリズムの角度を変化させるもの等を用いて画像揺れを補正する画像揺れ補正装置がある。

[0236] また、振れ検出手段としてはジャイロから角加速度や角速度検出を検出する方法や画像の移動から検出するベクトル検出法等がある。

[0237] 上記画像揺れ補正装置は光学式、電子式いずれの場合においても、振れ検出手段から得られた情報を元に制御量算出手段で制御量を算出し、算出した制御量と駆動量検出手段により検出された駆動量とを基に、駆動手段を制御することにより、画像揺れ補正を行うことができる。

[0238] そのため、振れ検出手段で画像揺れを検出するのは、光学式、電子式いずれの場合においても共通である。制御量算出手段を検出するのは上記により構成された画像揺れ補正装置は実際の機器に搭載されている公知の画像揺れ補正装置である。 [0239] 本発明の手振れ制御開始手段は電子式であれ光学式であれ、これらすベての画像揺れ補正装置に適用することができる。

産業上の利用可能性

[0240] 本発明の画像揺れ補正装置によれば、画像の揺れを補正するために必要な可動屈折素子の移動量が可動範囲を超えないように、可動屈折素子の移動量を可動範囲内で適性に制御することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

前記光学レンズに入射する光から得られる画像を移動させる像移動手段と、前記像移動手段を駆動させる駆動手段と、

前記振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように前記駆動手段を駆動させる制御量を算出する制御量算出手段と、

前記制御量算出手段により算出した制御量に基づいて前記駆動手段を制御する制御手段と、

前記像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、

前記像移動手段の可動限界の制御量を示す制御限界量から前記制御量とこの制御限界量との差を減じた量を反転制御量として算出し、この反転制御量に基づいて前記駆動手段を制御する反転制御手段と、

前記駆動量検出手段により検出した駆動量が前記制御限界量に達したと判定した場合に、前記反転制御手段へ前記駆動手段の反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、前記反転制御手段により前記駆動手段が制御されているときに、前記制御量算出手段により算出した制御量と直前に算出した制御量とがー致したと判定した場合に、前記制御手段へ前記駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する制御切り替え手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

[2] 光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

前記光学レンズへの入射光路上に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる 2つの可動屈折素子と、

前記 2つの可動屈折素子をそれぞれ光軸回りに回動させる 2つの回動手段と、前記振れ検出手段で検出した振れを打ち消すように前記 2つの回動手段の回動制御量を算出する回動制御量算出手段と、

前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量に基づいて前記 2つの回動手段を制御する回動制御手段と、

前記 2つの可動屈折素子の回動量を検出する回動量検出手段と、

前記 2つの可動屈折素子の可動限界の回動量を示す回動限界量から前記回動制御量とこの回動限界量との差を減じた量を反転制御量として算出し、この反転制御量に基づいて前記 2つの回動手段を制御する反転制御手段と、

前記回動量検出手段により検出した回動量が前記回動限界量に達したと判定した場合に、前記反転制御手段へ前記回動手段の反転制御を開始させる反転制御開始信号を送信し、前記反転制御手段により前記 2つの回動手段が制御されているときに、前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量と直前に算出した回動制御量とがー致したと判定した場合に、前記回動制御手段へ前記回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する制御切り替え手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

[3] 前記制御切り替え手段は、

前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量と直前に算出した前記回動制御量とに差があり、前記回動量検出手段により検出した回動量と直前に検出した前記回動量とがー致してレ、る場合に、前記回動量が前記回動限界量に達したと判定する

ことを特徴とする請求項 2に記載の画像揺れ補正装置。

[4] 光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

前記像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、

前記制御量算出手段により算出した所定時間分の制御量の振幅に基づいて制御量開始設定値を算出し、前記駆動量検出手段により検出した駆動量がこの制御量開始設定値と等しくなるように前記駆動手段を初期制御する初期制御手段と、外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、前記初期制御手段へ前記駆動手段の初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信し、前記制御量算出手段により算出した制御量と前記初期制御手段により算出した制御量開始設定値とが等しくなつたときに、前記制御手段へ前記駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

前記回動制御量算出手段により算出した所定時間分の回動制御量の最大値及び最小値力回動制御量の振幅を算出し、算出した振幅に予め定めた設定値振幅倍数を乗じることにより回動量開始設定値を算出し、前記回動量検出手段により検出した回動量がこの回動量開始設定値と等しくなるように前記回動手段を初期制御する初期制御手段と、

外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、前記初期制御手段へ前記回動手段の初期制御を開始させる初期制御開始信号を送信し、前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量と前記初期制御手段により算出した回動量開始設定値とが等しくなつたときに、前記回動制御手段へ前記回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

[6] 光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

前記像移動手段の駆動量を検出する駆動量検出手段と、

外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、前記駆動量検出手段により検出した駆動量と前記制御量算出手段により算出した制御量との差の絶対値が所定の範囲内になったとき、又は前記駆動量と前記制御量との差の絶対値が最小なったときに、前記制御手段に前記駆動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

[7] 光学レンズを有する撮像機器の撮影中の振れに起因する撮影画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置において、

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、前記回動量検出手段により検出した回動量と前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量とがー致、又は前記回動量と前記回動制御量との差の絶対値が最小なつたときに、前記回動制御手段に前記 2つの回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。

前記撮影機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、

外部操作により手振れ補正開始要求信号を受信した後に、前記回動量検出手段により検出した回動量と前記回動制御量算出手段により算出した回動制御量との差の絶対値が所定の範囲内になったとき、又は前記回動量と前記回動制御量との差の絶対値が最小なつたときに、前記回動制御手段に前記 2つの回動手段の制御を開始させる手振れ制御開始信号を送信する手振れ制御開始手段と、

を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。