(57)【要約】  カメラの動きを検出するためのシステムは可変光学要素（２）を有する。そのシステムは、レンズを横断する光の一部を捕捉するため及び少なくとも一対の光ビーム（８，１０）に分割するためのビームスプリッタ（７）を有する。それら光ビームの各々について、そのシステムは光センサ（９，１１）を有する。各々のセンサは、光センサの各々のために光路中に格子（９ｇ，１１ｇ）を備えている。それらセンサの格子は、実質的に同じピッチを有するが、前記センサに入射する光ビームに関しては異なるシフト（Ｓ）を伴って位置付けられている。そのシステムは、それら光センサからの時間シフトされた信号を比較するための比較器（５）を更に有する。
2008514091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変光学要素を有するカメラの動きを検出するためのシステムであって：
前記システムは、レンズを横断する光の一部を捕捉するために及びビームスプリッタを通る光を少なくとも一対の光ビームに分割するために、前記レンズの後に、光路中に位置付けられたビームスプリッタを有し；
前記システムは、光信号を供給するための少なくとも一対の光センサであって、一のセンサは各々の光ビームのためのものである、少なくとも一対の光センサと、前記光センサの各々のための光路中の格子とを更に有し、前記少なくとも一対の光センサの前記格子は実質的に同じピッチを有するが、前記センサに入射する光について異なるシフトを伴って位置付けられ；そして
前記システムは、前記光センサからの時間シフトされた信号を比較するための比較器を更に有する；
システム。
【請求項２】
請求項１に記載の可変光学要素を有するカメラの動きを検出するためのシステムであって、前記システムは、２対以上の光ビームを供給するための１つ又はそれ以上のビームスプリッタを有し、前記システムは、各々のビームスプリッタのために対応する対のセンサを有する、システム。
【請求項３】
可変光学要素を有するカメラの動きを検出するためのシステムであって：
前記システムは、レンズの後に、光路中に位置付けられた更なる可変光学要素を有し；
前記システムは、前記光路中に格子を有する、光信号を供給するための少なくとも１つの光センサを更に有し；
前記可変光学要素は、互いに関連する前記格子及びビームの位置を時間の関数として変化させるために備えられ；そして
前記システムは、前記センサからの時間シフトされた信号を比較するための比較器を更に有する；
システム。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れ一項に記載のシステムを有するカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変光学要素を有するカメラの動きを検出するためのシステムに関する。そのようなシステムは、カメラの動きを検出するようにカメラにおいて又はカメラのために用いられる。その動きの検出は、例えば、可変光学要素を変えることによりビデオカメラで撮影するときにピクチャのブレを自動補償するために、用いられる。
【背景技術】
【０００２】
民生用デジタルカメラの価格の低下の進行は、急速なフィルム用カメラの置き換えに繋がっている。非常に一般的な、特定の民生用デジタルカメラは、写真撮影時にカメラがぶれるときに、尚も不利であり、ぼけた画像が得られる可能性がある。このようなぼけは、不所望の印象を与える画像の品質からビューアの関心をそらすものである。その解決方法には、例えば、移動レンズのような可変光学要素を備えることがある。移動レンズは、従来、画像を撮影するときに変わらない画像を維持するように、別個のジャイロスコープにより動作されている。しかしながら、これは、その移動レンズは画像自体に直接、関与しないため、間接的な方法である。米国特許第５，１７０，２２５号明細書においては、画像センサ、例えば、ＣＣＤにおける画像自体が用いられる方法を提供している。２つの連続して撮影された画像間の違いが比較される。画像の特徴、例えば、所定の垂直線又は水平線における端部が、画像ブレ検出信号を与えるために比較され、その画像ブレ検出信号は可変光学要素を動作させるように用いられ、米国特許第５，１７０，２２５号明細書におけるその可変光学要素は可変角プリズムにより構成される。米国特許第５，１７０，２２５号明細書におけるシステムは動きを検出するために画像自体を用いるが、そのシステムは複雑な電子システムを必要とし、そのシステムは低速である。
【特許文献１】米国特許第５，１７０，２２５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、比較的簡単で高速な、冒頭の段落で説明したようなシステム及びカメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このために、本発明の第１の特徴にしたがったシステムは、レンズを横断する光の一部を捕捉するように及び少なくとも一対の光ビームにビームスプリッタを通る光を分割するように、レンズの後の光路中に位置付けられたビームスプリッタを有し、そのシステムは、光信号を与えるために少なくとも一対の光センサであって、一のセンサは各々の光ビームのためのものである、一対の光センサと、光センサの各々のための光路における格子であって、それら対のセンサの格子は実質的に同じピッチを有するが、前記センサに入射する光ビームに関しては、異なるシフトを伴って位置付けられる、一対の光センサを更に有し、そのシステムは、光センサからの時間シフト信号を比較するための比較器を更に有する、ことを特徴とする。
【０００５】
レンズを通る光を使用するため、測定は、画像において直接、行われる。その測定は間接的方法ではない。
【０００６】
実際の画像を撮影するＣＣＤにより取得される画像ではなく、別個のセンサを使用することにより、比較的長いＣＣＤの取得時間によりもたらされる制約を除くことができる。
米国特許第５，１７０，２２５号明細書のシステムにおいては、補償の速度は、画像の処理自体により制限される。この制限は除かれ、センサ自体は、かなり高速のセンサを用いることを可能にする、したがって、かなり高速で良好なブレ補償を可能にする実際の画像ＣＣＤに依存しない要素である。
【０００７】
本発明は、次のような洞察に基づいている。
【０００８】
移動レンズ又は他の可変光学要素が変化される必要がある量及び方向を特定するように、少なくとも２つの光ビームが、ビームスプリッタを用いて得られる。このような対の光ビームの一は第１センサに進み、第２の光ビームは第２センサに進む。両方のセンサは、格子を備え、それらの格子は実質的に同じピッチ（即ち、格子の要素間の距離）を有する。この第２センサの格子は、第１センサの格子と同じピッチを実質的に有するにも拘わらず、例えば、光ビームに対して、僅かにずらされて、シフトされる。それら２つの格子は、センサにもたらされる光ビームに関して空間的にシフトされているため、それらの対のセンサにおける強度は近いものであるが、同一ではない。画像が、適切な速度で、そのシフトの方向に移動する場合、第２センサは、第１センサが予め受け入れた強度と同じ強度Ｉ２＝Ｉ１を受け入れる。その画像が他の方向に移動する場合、差分｜Ｉ２−Ｉ１｜は増加する。
【０００９】
それ故、差分｜Ｉ２−Ｉ１｜をモニタすることにより、画像が移動する方向及びそのような移動の速度が決定可能である。その方向及び速度は決定可能であるため、フィードバックループが機能する。
【００１０】
また、このような情報を用いて、強度Ｉ１を一定に保つことにより、そのシステムは、可変光学要素アクチュエータを適切に制御することにより、動いている画像を“固定する”ことができ、それ故、第１検出器における強度は一定である。
【００１１】
より複雑な実施形態においては、システム及びカメラは、光ビームを二対以上、与えるために１つ又はそれ以上のビームスプリッタを有し、そのシステムは、各々のビームスプリッタについて、対応する対のセンサを有する。対のセンサを用いる場合、一の方向、即ち、そのシフトに対して平行な方向における動きを容易に検出することが可能である。更なる対の、好適には、二対のセンサを用いる場合、２つ以上の方向における動きを検出することが可能である。
【００１２】
好適な実施形態においては、対のセンサは２つのサブセンサに分割され、それらのサブセンサの格子のピッチは異なるものである。このことは、より精度の高い、高速な動きの決定を可能にする。そのような実施形態については、下の図４に示している。
【００１３】
実施形態においては、ビームスプリッタは、ビームを同時に２つのセンサに入射する２つのビームに分離することが可能であり、又は、そのビームスプリッタは、単一ビームを２つのセンサに交互に偏向する。
【００１４】
本発明の第２の特徴においては、システムは、レンズの後において光路中に位置付けられる更なる可変光学要素を有し、そのシステムは、光路中に格子を有する光信号を供給するための少なくとも１つの光センサを更に有し、可変光要素は、互いに関係する格子及びビームの位置を時間の関数として変化させるために備えられ、そのシステムは、センサから時間シフトされた信号を比較するための比較器を更に有する、ことを特徴とする。
【００１５】
第２の特徴は、必要なセンサは少なくて済む有利点を有し、可変光学要素を犠牲にして得られる。
【００１６】
本発明の上記の及び他の特徴については、以下、添付図を参照して、例示として詳述する。
【００１７】
図はスケーリングして示していない。一般に、同じ構成要素は、異なる図においても同じ参照符号で表されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、カメラについての既知のシステムを模式的に示している。そのシステムは、可変プリズムのような可変光学要素を有する。光は、プリズム１及びレンズ２（又は、一般に、複数のレンズの集合であることが可能である更なる光学系）を横断して、画像センサ、例えば、ＣＣＤアレイ３において画像を形成する。画像センサは、信号を画像処理器４に送信する。ブレ検出器５において、時間的に僅かにずらして撮影された複数の画像からの信号が、ブレ信号を与えるように分析され、そのブレ信号は、可変光学要素１を駆動するドライブ６に送信される。このような一般的なスキームを用いることにより、ブレを補償することが可能である。
【００１９】
そのようなシステムは既知であり、比較的うまくいくが、そのようなシステムには制約がある。それらのシステムは、比較的複雑であり、比較的低速である。ブレが制御されることが可能な速度は、画像が撮影され、処理されそして比較される速度により本来的に制限される。用いられているＣＣＤ画像センサは比較的低速である。
【００２０】
図２は、本発明にしたがったシステムを示している。そのシステムは、レンズ２と、画像センサ３、例えば、ＣＣＤアレイとを有する。この実施形態における本発明にしたがったシステムはビームスプリッタ７を有し、そのビームスプリッタは、レンズの後に位置付けられ、レンズを通った光ビームを２つのビーム８及び１０に分割する。ビーム８はセンサ９に入射し、ビーム１０はセンサ１１に入射する。センサ９及び１１から発せられる信号はブレ検出器５に供給され、そのブレ検出器はブレパラメータを決定し、それらのブレパラメータはまた、ブレを補償するように、可変光学要素、例えば、可変プリズム又はレンズ２を移動させるための装置を制御するように用いられる。その信号は、一般に、センサにより生成され、それらのセンサは、このタスクに専用のものであり、それ故、高速の信号を供給するように備えられることが可能である。例えば、好適な実施形態においては、センサは、信号検出器又は少数（２乃至１０個）のサブセンサの群を有する。ブレ検出器は、時間シフトされた信号Ｉ１及びＩ２を比較するための比較器を有する。
【００２１】
図３は、図２に模式的に示された本発明の実施形態をより詳細に示している。センサ９及び１１は各々、格子９ｇ、１１ｇをそれぞれ備え、それらの格子のピッチＰは実質的にセンサのピッチである。前記センサ及び格子は実質的に同じであるが、１つの異なる点としては、格子９ｇ及び１１ｇは、ビーム８及び１０に対してシフトＳだけシフトされていることがある。その結果、画像が、適切な速度で、シフトＳの方向に移動する場合、第２センサは、第１センサが予め受信したものと同じ強度Ｉ２＝Ｉ１を受信する。その画像が他の方向に移動する場合、その差分｜Ｉ２−Ｉ１｜は増加する。それ故、差分Ｉ２（ｔ＋Δｔ）−Ｉ１（ｔ）、即ち、センサ９及び１１からの時間シフト信号をモニタすることにより、シフトＳの方向におけるブレの速度がモニタされる。このような情報を用いて、強度Ｉ１をまた、一定に保つことにより、そのシステムは、可変光学要素アクチュエータを適切に制御することにより、動いている画像を“固定する”ことができ、それ故、第１検出器の強度は一定である。
【００２２】
センサ９及び１１は画像センサから独立したセンサであり、それ故、前記センサ３の制限された速度のための制約は解除されている。
【００２３】
シフトＳは、典型的には、ＣＣＤアレイ３の画素のサイズの０．１乃至５、好適には、０．１乃至０．５である。
【００２４】
ここでの簡単な実施形態においては、２つのセンサを用いている。
【００２５】
図４は、センサ９及び１１が２つのサブセンサ９′、９′′及び１１′、１１′′をそれぞれ有する少し複雑な実施例を示している。格子間のシフトは、サブセンサの一の対９′、９′′（シフトＳ１）については、サブセンサの他の対１１′、１１′′（シフトＳ２）についてと異なる。このことは、速度のより正確な決定を可能にする。格子を有するセンサを用いることにより、格子のピッチに対して平行なブレの速度を決定することが可能である。好適な実施形態においては、装置は、更なる対のセンサを有し、一の対の格子については、その格子は第１方向（例えば、水平方向）に方向付けられている一方、他の対のセンサについては、その格子は、第１の方向に対して横断する方向、例えば、鉛直方向に方向付けられている。
【００２６】
本発明のこの特徴において、２つのセンサが用いられている。
【００２７】
異なる本発明の特徴について、図５に示している。この本発明の特徴においては、単一の格子を有する単一のセンサであるが、可変光学要素５１（例えば、可変ミラー又は可変プリズム）が、互いに関係する格子及びビームの位置を時間の関数として変化させるために用いられる。このスキームはまた、シフトＳがブレの方向にあり、且つ適切な速度において、強度が一定に保たれる場合に、そのシフトＳを与える。それ故、例えば、図５に模式的に示すような比較器５２を用いて、時間シフトされた信号をモニタすることにより、例えば、時間（ｔ＋Δｔ）におけるＩ１を時間ｔにおけるＩ１と比較することにより、格子に対して垂直方向のブレ速度を得ることが可能である。互いに対する格子及びビームの相対的な時間依存性シフトを、図５に模式的に示すビームを操作する（例えば、可変プリズム又はミラー若しくは移動可能レンズを用いて）ことにより、又は、図６に模式的に示す格子を移動させることにより、得ることが可能である。‘移動式’格子は、例えば、ＬＣＤアレイにより備えられることが可能である。透明及び非透明ストライプの位置を変えることにより備えられることが可能である透明及び非透明ストライプの画像のＬＣＤアレイを用いることにより、‘移動式’格子を構成することが可能である。
【００２８】
単一のセンサを用いる有利点は、センサの感度の差のための何れの問題点が回避されることである。不利点は、可変光学要素が用いられるようになっていることである。この実施形態の更なる不利点は、変化速度を高速に、即ち、画像の自然な変化に比べて比較的短い時間期間内にする必要があることである。
【００２９】
要約すると、本発明は次のようになる。
【００３０】
カメラの動きを検出するためのシステムは可変光学要素（２）を有する。そのシステムは、レンズを横断する光の一部を捕捉するため及び少なくとも一対の光ビーム（８，１０）に分割するためのビームスプリッタ（７）を有する。それら光ビームの各々について、そのシステムは光センサ（９，１１）を有する。各々のセンサは、光センサの各々のための光路中に格子（９ｇ，１１ｇ）を備えている。それらセンサの格子は、実質的に同じピッチを有するが、前記センサに入射する光ビームに関しては異なるシフト（Ｓ）を伴って位置付けられる。そのシステムは、それら光センサからの時間シフトされた信号を比較するための比較器（５）を更に有する。
【００３１】
第２実施形態においては、更なる可変光学要素又は移動式格子を、ビームスプリッタに代えて用いることが可能である。
【００３２】
本発明は、上記のように、特に図示して説明したものに限定されるものではないことを、当業者は理解することができるであろう。本発明については、各々の及び全ての新規な特徴的な特徴並びに各々の及び全ての新規な特徴的な特徴の組み合わせに存在する。表現“を有する”及びその表現の派生表現の使用は、請求項に記載された要素以外の存在を排除するものではない。要素の単数表現の使用は、そのような要素の複数の存在を排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来技術のシステムを示す図である。
【図２】本発明の第１の特徴にしたがったシステムを示す図である。
【図３】本発明にしたがったシステムの詳細を示す図である。
【図４】本発明にしたがったシステムを更に詳細に示す図である。
【図５】本発明の第２の特徴にしたがった実施例を示す図である。
【図６】本発明の第２の特徴にしたがった実施例を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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