(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラの像振れを検出する振れ検出手段の出力に基づいて像振れを補正するカメラの像ぶれ防止装置において、所定のタイミングで信号を生成する信号生成手段と、カメラの露光開始タイミングに応じて前記振れ検出手段の出力と前記信号生成手段にて生成される信号とを合成演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づいて振れ補正する振れ補正手段を有し、前記信号生成手段にて生成される信号は、前記振れ検出手段の出力が最大となるまでは単調的に増加もしくは減少して、最大となる以降は前記増加もしくは減少が停止し一定となる信号波形であることを特徴とするカメラの像ぶれ防止装置。
【請求項２】
前記信号波形は、カメラの露光開始タイミングからシャッター走行の影響がカメラの振れとして現れ始めるまでの時間が経過後から単調的に増加もしくは減少することを特徴とする請求項１に記載のカメラの像ぶれ防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、カメラ、光学機等において、手振れ等により発生する像ぶれを防止するために作用するカメラの像ぶれ防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の防振装置としては図９に示した様に、カメラ本体３００内に、図に示したカメラのフィルム面に平行な２つの垂直軸、Ｙ軸、及びＰ軸周りの回転振れを検出するセンサ３０１，３０２が配置され、この両センサからの出力に基づき、所定の駆動手段３０３，３０４を介して、補正光学系が駆動される事により、像面３０６で生ずる像振れ（即ち撮影者の手振れによるもの）が小さくなるように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常撮影者の手振れ周波数の帯域はせいぜい２０Ｈｚ程度であり、この程度の周波数であれば現状のセンサ（例えば振動ジャイロ等）及び補正光学系（例えば後述するシフト光学系）で充分追従出来る範囲である。
【０００４】
しかしながら、フォーカルプレーンタイプのシャッタを持つカメラ等では、先幕と後幕の走行によってそれぞれ１００Ｈｚ程度（この周波数はシャッタ幕の走行スピードにより決まる。即ち走行開始と走行完了で振れの周期が決定される）の周波数が発生する為、この周波数に対しては現状のセンサ及び補正系では充分追従出来るとは言えない。
【０００５】
図１０はこのシャッタ走行時の振れ波形の様子を示したものであり、（ａ）で示した先幕走行開始のタイミングで（ｃ）で示した本来の振れ波形は下方向に急速に低下し、先幕走行完了のタイミングでこの波形は今度は上方向に急速に上昇する。
【０００６】
これに対し実際のセンサ及び補正系の動き出力は（ｄ）で示したように本来の振れに対して遅れが生ずる為、結果として実際の像面上に生ずる振れは、（ｅ）に示した様に先幕の走行開始から所定時間経過する迄非常に大きいものになってしまう。又、後幕走行の場合も同様に（ｂ）に示した後幕走行開始及び後幕走行終了に同期して振れが発生し、像面上に振れが生ずるが、後幕の場合は露光完了に近いタイミングなので先幕走行に比べるとその影響度は少ない。
【０００７】
このようなシャッタ振れの影響は低速シャッタになれば全体の露光時間に比べてこの影響が生ずる時間の割合が少なくなるので問題がなくなってくるし、又より高速シャッタの場合には露光時間そのものが短いのでこの場合も問題はない。従ってシャッタ速度が１／３０〜１／２５０秒程度の中速シャッタで大きな問題となる。
【０００８】
本発明は上述したような事情に鑑みて為されたもので、通常のセンサや補正系では適正に検出、補正出来ない様な振れ、例えば上述のような高周波数の振れが発生しているときでも適正な像ぶれ防止を可能にするカメラの像ぶれ防止装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述したような目的を達成するために、カメラの像振れを検出する振れ検出手段の出力に基づいて像振れを補正するカメラの像ぶれ防止装置において、所定のタイミングで信号を生成する信号生成手段と、カメラの露光開始タイミングに応じて前記振れ検出手段の出力と前記信号生成手段にて生成される信号とを合成演算する演算手段と、前記演算手段による演算結果に基づいて振れ補正する振れ補正手段を有し、前記信号生成手段にて生成される信号は、前記振れ検出手段の出力が最大となるまでは単調的に増加もしくは減少して、最大となる以降は前記増加もしくは減少が停止し一定となる信号波形であることを特徴とするものである。
【００１０】
【実施例】
（第１の実施例）
図１は本発明の第１の実施例のカメラの全体構成の概要を示すブロック図であり、この構成を以下に説明する。なお、外観及び各構成の配置は図９に示したものと同様である。
【００１１】
１はカメラ全体の振れを検出する振れセンサであり、一般的にはコリオリカを利用した角速度センサとして振動ジャイロが用いられる。
【００１２】
振れセンサ１の出力は、フィルタ回路２を通して不要信号成分が除去、増巾された後、積分回路３に入力され、ここで角速度から各変位へ変換が行われる。
【００１３】
この積分回路３の出力と、シーケンス制御回路１６からの所定タイミングで任意の波形を発生する任意タイミング発生回路４の出力とが加算回路５に於て加算され、その加算回路５からの出力はレンズ駆動変換回路６にて振れ補正に必要な補正系駆動量に変換された後、減算回路７へ入力される。
【００１４】
減算回路７のもう一方の入力は、補正光学系位置検出手段８からの出力に接続されるが、ここで実際の補正光学系９、補正光学系駆動手段１０、駆動コイル１１の具体的構成については図２を用いて説明を行う。
【００１５】
図２は図１の補正光学系９とそれを駆動するための構成の詳細を示すものである。同図に示されている補正光学系は、レンズを光軸と垂直なｘｙ方向に平行シフトとすることにより、カメラの撮影光学系に入射する光路を偏心駆動させるシフト光学系の構成を示したもので、３０及び３１はそれぞれ実際のｘ，ｙ軸方向の駆動源となる磁気回路ユニットを構成するヨーク部であり、又３２，３３はこのヨークと対をなすコイルを表している。よって、このコイル部分に図１に示した補正光学系駆動手段１０から必要な電力が供給される事により、撮影レンズの一部を為す補正レンズ３４がｘ，ｙ軸方向に偏心駆動される。
【００１６】
更に３５は上記レンズ３４を固定するための支持枠及び支持アームであり、このシフトレンズの実際の動きは、レンズと一体となって動くｉＲＥＤ３６，３７及びシフトレンズ全体を保持する鏡筒部４０に取り付けられたＰＳＤ４２，４３との組合わせによって非接触に検出される。
【００１７】
又は、３８はこのシフト系への通電を停止した時にレンズを略光軸中心位置に保持する為のメカロック機構を、３９はチャージピンを、４１はこのシフト系の倒れ方向を規制する為のあおり止めとしての支持球をそれぞれ表している。
【００１８】
以上の様に、像ぶれ補正のために駆動される補正光学系の動きは補正光学系位置検出手段８を通して減算回路７への入力となり、ここで前述したセンサからの信号入力との減算が実行され、その結果が上記補正光学系駆動手段１０を通して補正光学系９への駆動信号となる為、結果としてセンサ出力に等しくなる様に補正光学系９が駆動される。従って、補正光学系９及び撮影光学系１２を通して、フィルム面２０に結像する像は、撮影者による手振れ等の影響を受けずに常にほぼ同じ位置にある事になる。ここで撮影レンズ１２のズーム／フォーカス等撮影倍率に関わるレンズ位置情報は、レンズ位置検出手段１３を介してシーケンス制御１６に取り込まれる。
【００１９】
一方、カメラのＳＷ１の操作（レリーズ釦の半押し操作）に連動するスイッチ手段１８のＯＮ動作に伴ない測光手段１７からの測光情報は、シーケンス制御回路に取り込まれ所定のシャッタ速度情報に変換され更にカメラのＳＷ２の操作（レリーズ釦の完全押し操作）に連動するスイッチ手段１９のＯＮ動作に伴い実際の露光動作の開始に従って、シャッタ制御手段１５を通してシャッタ１４の走行動作が行われる構成となっている。又、点線で囲まれたＡの部分は全て１つのＣＰＵで構成することも可能である。
【００２０】
次に実際の制御動作について制御回路１６の制御動作を示す図３のフローチャート及び図４のタイミング図を用いて説明を行う。
【００２１】
まず、図３ステップ１００では図１のスイッチ手段１８がＯＮであるか否か、つまりカメラのＳＷ１（レリーズ釦の半押し）がＯＮしているか否かの判定が為され、ＯＦＦの場合にはそのままだが、ＯＮしている場合にはステップ１０１へ進み、ここで図１で示した様に振れセンサ１の出力に従って補正光学系９の駆動が開始される。従って、この時点で通常の手振れによる像振れ補正が行われるようになる訳である。
【００２２】
次にステップ１０２では、図１に示される測光手段１７からの被写体輝度情報に基づき、最適な露出を実現する為の実際の絞りやシャッタ速度が演算決定される。
【００２３】
続いてステップ１０３では、図１のスイッチ手段１９がＯＮであるか否か、つまり、カメラのＳＷ２（レリーズ釦完全押し）がＯＮしているか否かの判定が為され、まだＯＮしていない場合にはステップ１０４へ進んで、ここで再びステップ１００と同様にカメラのＳＷ１の状態判定が行われる。
【００２４】
ステップ１０４でＳＷ１がＯＮしている場合には再びステップ１０３へ戻るが、ＯＦＦとなっている場合には、ステップ１０５へ進んで補正光学系９の駆動が停止（通常は図２に示したメカロック機構３８によりレンズをメカニカルに固定）する為、この時点で手振れによる像振れ補正動作は停止する。
【００２５】
一方、ステップ１０３でカメラのＳＷ２がＯＮしていると判断された場合には、まずステップ１０６で、シーケンス制御回路１６内部にあるタイマがリセットされ、後述する各タイミングの初期設定動作が行われる。次にステップ１０７では、シャッタ制御手段１５を介してシャッター１４のうち先幕の駆動が開始される。
【００２６】
ここで、先幕駆動時の振れ状況、振れ信号等の状態を図４のタイミングチャートを用いて説明する。
【００２７】
図４のタイミングチャートは、シャッタ先幕、後幕駆動に伴う実際の振れ状態、振れセンサ出力等の変動を示すものである。なお、同図において、（ａ）はシャッタ先幕駆動状況、（ｂ）はシャッタ後幕駆動状況、（ｃ）は実際のカメラの振れ状態、（ｄ）振れセンサ出力や補正系の変位、（ｅ）は後述する補正データ、（ｆ）は振れセンサ出力と補正データとを加算した結果、及びそれに応じて動作する補正系の変位、（ｇ）は（ｆ）に示されるように補正系が動作した場合の像面上の像面残り量をそれぞれ示している。
【００２８】
図４（ｃ）に示される様に先幕の駆動、走行開始時には、カメラ本体には手振れに比べるとはるかにスピードの速い振れが下向きに発生し、先幕走行が終了すると同時に今度は上向きに振れが生ずる様になる。
【００２９】
これはあくまで、先幕の走行、停止の反作用よりカメラ本体が動いている事によるものである。
【００３０】
一方、これに対して実際の振れセンサ出力は（ｄ）の実線で示した様に振れの発生タイミング及びピークタイミング（本来の振れピークからセンサ出力ピークまでの遅れｔ１）がそれぞれ遅れているが、これは振れセンサ自体の高周波性能の悪化によるものである。更に、この振れセンサ出力に基づき補正光学系が駆動された場合の駆動変位図１の補正光学系位置検出手段８の出力が、図４（ｄ）の点線で示した様になっており、この波形は振れセンサ出力に比較して更に遅れが生じるているが、これは補正系自体の高周波性能の悪化によるものである。
【００３１】
次にステップ１０８では、先幕走行開始からＴ０が経過したか否かの判定が為され、Ｔ０に達してしない場合には、ステップ１０９で任意タイミング波形発生回路４の波形出力はクリアされたままとなり、センサ出力に加算されるデータは０のままとなる。
【００３２】
一方ステップ１０８でタイマの値がＴ０を超えていると判断された場合は、次にステップ１１０へ進んで今度はタイマの値がＴ１（≧Ｔ０）を超えているか否かの判定が為される。またＴ１を経過していない場合には、ステップ１１１へ進んでここで任意タイミング波形発生回路４の出力が図４（ｅ）に示した様に発生し、加算回路５を介して振れセンサ出力に加算される。ここでは、Ｔ０時間経過後よりある一定の傾きで単調増加する任意波形が発生している。
【００３３】
更に、ステップ１１０でタイマの値がＴ１を超えていると判断された場合は、ステップ１１２で任意タイミング波形発生回路の出力増加が停止し、以降露光期間中その値が保持される事になる。この様なある所定の単調増加の後レベル保持するような任意波形が振れセンサ出力に加算された結果が図４（ｆ）に示されているが、図４（ｄ）と比較しても明らかな様に、先幕走行完了からΔｔの期間、（ｃ）で示した本来の波形に対して（ｄ）の場合は逆方向に補正が為されているのに対し、（ｆ）の場合は完全に追従していないものの（ｃ）の実際の振れと同方向に補正が為されてていることが判る。この様な補正動作によって得られる最終的な像面上の振れ量が図４（ｇ）に示されているが、これを図１０（ｅ）と比較すると、シャッタ全開となる前のタイミングでは却って補正残りが大きくなっているが、この期間の実際の露光に寄与する割合は全開状態に比べるとわずかであり、一方シャッタ全開後は図１０（ｅ）と比較するとはるかに像振れ補正残り量が小さくなっており、実際の露光での振れ低減が可能となる。
【００３４】
なお、上述した設定時間Ｔ０、Ｔ１は、予め分かっている図４（ｂ）のようなシャッタ幕走行により生じるカメラの振れ特性及び振れセンサの応答遅れ特性を考慮して設定される。例えば、本実施例の場合は、Ｔ０はシャッタ先幕走行開始からシャッタ先幕走行の影響がカメラの振れとして表れ始めるまでの時間になるように設定され、また、Ｔ１は、シャッタ先幕走行開始から振れセンサの出力がピークに達する時点（シャッタ先幕走行により生じる振れがピークに達する時点から図４におけるｔ１だけ遅れた時点）までの時間になるように設定されている。
【００３５】
再び図３のフローチャートに於て、ステップ１１３ではタイマの値が測光レベルより決定されるシャッタ制御時間Ｔ２に達しているか否かの判定が為され、経過していない場合は再びステップ１０８へ戻るが、経過したと判断した場合はステップ１１４へ進んで後幕走行開始動作が行われる。
【００３６】
後幕走行の場合も先幕走行の場合と同様に図４（ｃ）で示した様な振れ波形が生じるが、シャッタ幕が閉じていく方向なので実際の露光への影響は先幕に比べて小さいものとなる。本実施例では、この為後幕での補正動作は行われていないが、先幕と同様の振れセンサ出力補正を行った場合にはより一層の改善が期待される事は言う迄もない。
【００３７】
ステップ１１５ではタイマの値がＴ３に達したか否か判定が為され、達していると判断された場合はステップ１１６へ進んでここで先幕、後幕の駆動を行ったアクチュエータに対する通電がシャッタ制御手段１５による制御のもと停止される。
【００３８】
続いてステップ１１７では、前述した任意タイミング発生回路がクリアされその出力が０となり、加算回路５に対する補正データの加算は停止する。以上の動作が終了すると、ステップ１１８で不図示の給送回路によりフィルム給送が行われ、給送が完了した時点で再びステップ１０３へ戻る事になる。
【００３９】
図５は上述した図４（ｅ）の補正データの変形例を示したものであるが、まず（ａ）は直線の傾きが２段階（若しくは２段階以上）変化している場合で、最初の傾きは本来の振れと補正系の動きが反対となるのを防止し、後半のゆるい傾きは本来の振れと補正系の動きが同一方向となった時の過補正を防止する。
【００４０】
更に、（ｂ）のような指数関数的に増加する曲線波形を用いれば、上記と同様の効果が期待出来る。
【００４１】
（第２の実施例）
次に本発明の第２の実施例についての説明を行う。図６は、シャッタ駆動が伴う実際の振れ状態、振れセンサ出力等の変動を示すタイミングチャートで、（ａ）〜（ｅ）は前出の図４における（ａ）〜（ｅ）と同様のものを示す。
【００４２】
図６は、シャッタ速度が前述の第１の実施例の図４に示されたものに比べて速い場合を示したものであるが、この場合先幕の走行と後幕の走行がタイミング的に重なる為に、（ｃ）の振れ波形は図４に比較して大きなものとなっている。またこのような場合、振れセンサ出力、及びその振れセンサ出力に応じた補正系駆動の遅れによる像面補正残りも大きくなる傾向にある。
【００４３】
つまりシャッタ速度によってシャッタ駆動により発生する振れ特性、振れセンサ出力及び補正光学系駆動の遅れ特性が変化するので当然の事ながら併用するシャッタ速度により補正データを変更する必要が生ずる。
【００４４】
図７，８はシャッタ速度により補正タイミングの方法を変更した場合の制御方法を示すフローチャートでステップ２００〜２０５については前述した第１の実施例の図３のステップ１００〜１０５と全く同様なのでここでの説明は省略する。
【００４５】
ステップ２０６に於て、ステップ２０２の測光演算にて決定されたシャッタ速度に対応する情報、例えばシャッタ速度が１／２５０から１／１２５と１段変化した場合にｎの値は１増加するというように、ある所定の整数値が決定される。
【００４６】
次にステップ２０７〜２０９ではこの整数値がｎに対応する各補正データのパラメータ値が補正データテーブルより導き出され、まずステップ２０７でテーブルデータｆ（ｎ）の値が第１の実施例で説明したＴ０の値として、次にステップ２０８では同様にテーブルデータｇ（ｎ）の値がＴ１として、ステップ２０９では図６で示した様に補正データの最大振幅Ｄに対応する量ｈ（ｎ）が、ＣＰＵ内部のレジスタＬに各々転送される。
【００４７】
更にステップ２１０ではこのレジスタＬの値が図１の任意のタイミング波形発生回路４に転送され、実際のシャッタ制御時に発生すべき補正データ量が決定される事になる。次に実際の露光中の動作についてはステップ２１１〜２２３に示しているが、この動作については図３のステップ１０６〜１１８と全く同様なのでここでの説明は省略する。
【００４８】
この様にしてシャッタ速度に応じて補正すべきデータを変更した場合、図６（ｅ）で示した様に、波形が立上がるタイミングＴ０、波形の増加、減少が停止するタイミングＴ１、及び波形の最大振幅Ｄが変化し、本来の振れに対応した最適な補正データが設定する事が出来る。
【００４９】
尚、本実施例では使用されるシャッタ速度のみに対応して補正データを変更する様にしているが、図１に示されるレンズ位置検出手段１３で検出されるズーム、フォーカス情報に応じて、この補正データを変更する事も有効である。これはズームの焦点距離が長くなる程、シャッタ振れの像面への影響が大きくなる事を防ぐ為であり、この場合、図５等に示されるより振れ波形に近い補正データを使用する必要もある。
【００５０】
又、シャッタ速度以外に図１に示される絞り制御手段２１を介して、レンズ中に配置された絞り径を制御する場合にも絞り値に応じて絞り駆動時間が異なる事によって振れ波形が異なる事から、設定絞りにより異なる補正データを持つ事も有効である。
【００５１】
また上述した各実施例においては、シャッタ幕の停止を時間で予測するようにしているが、実際のシャッタ幕の動きを直接検出して、その検出結果に基づいて振れセンサ出力補正のための信号の発生または状態変更を制御するようにしてもよい。
【００５２】
また上述した各実施例においては、フォーカルプレーンシャッタの駆動の影響により発生する振れに対処した例を示したが、その他の振れを引き起こす構成、例えば他のタイプのシャッタまたは一眼レフカメラのクイックリターンミラーまたはフィルム給送機構等の駆動の影響に対処するような構成とすることもできる。また、この場合も、振れを引き起こす構成の駆動状況に応じて対処の仕方を変える（上述した第２の各実施例のように振れセンサ出力補正データの波形や、発生タイミングを変える）ようにしてもよい。
【００５３】
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、変位計、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。
【００５４】
本発明は、振れ補正手段として、光軸に垂直な面内で光学部材を動かすシフト光学系の他にも、可変頂角プリズム等の他の光束変更手段や、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。
【００５５】
本発明は、振れ補正手段として直接振れを補正するものに限られるものではなく、振れが発生していること、または発生する可能性があることを光、音等により警告して使用者にそのことを注意させることにより間接的に振れが発生しないようにするものであってもよい。
【００５６】
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、更にはカメラ以外の光学機器や他の装置、更には構成ユニットとしても適用できるものである。
【００５７】
本発明は、クレームまたは実施例の各構成また一部の構成が別個の装置に設けられていてもよい。例えば、振れ検出手段がカメラ本体に、振れ補正手段が前記カメラに装着されるレンズ鏡筒に設けられていてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カメラの露光開始タイミングに応じて振れ検出手段の出力と、振れ検出手段の出力が最大となるまでは単調的に増加もしくは減少して、最大となる以降はその増加もしくは減少が停止し一定となる信号とを合成演算し、その演算結果に基づいて振れ補正するようにしたので振れ検出手段の出力のみでは適正な像ぶれ防止ができないとき、例えば、振れ検出手段が適性に検出できる周波数より高周波数の振れが発生する場合等においても、適正な像ぶれ防止が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のカメラの全体構成の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例のカメラの像ぶれ補正に係わる構成の詳細を示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施例のカメラの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施例のカメラの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例のカメラの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】本発明の第２の実施例のカメラの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図７】本発明の第２の実施例のカメラの動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施例のカメラの動作を示すフローチャートである。
【図９】従来の像ぶれ防止機能付きカメラの概略を示した斜視図である。
【図１０】従来の像ぶれ防止機能付きカメラの問題点を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  振れセンサ
４  任意タイミング波形発生回路
５  加算回路
９  補正光学系
１０  補正光学系駆動手段
１６  シーケンス制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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