(57)【要約】【課題】パンニング撮影及びチルティング撮影を小型の鏡筒で実現可能とし、撮像装置の方向を変えずに撮影方向を変える場合でも良好な手ブレ補正を可能とした撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置の揺動量検出部（パンセンサ１９ａ、チルトセンサ１５ｇ）は、操作指令に基づく撮影光学系の動作に伴う撮影光学系と本体部１１ｂの相対変化を検出する。目標値算出部（利得変更部１１８ｅ〜１１８ｊ）は、振動検出部（パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃ）の各方向の検出出力を揺動量検出部の出力に基づく配分で混合し、撮影光学系の回動目標値を算出する。揺動駆動部（チルティングアクチュエータ１５ｆ、パンニングアクチュエータ１９、補正アクチュエータ１１４）は、回動目標値に基づいて撮影光学系を回動させる。制御マイコン１１８ｄは、撮影光学系の回動に伴う振動で撮像素子１４ｉに生ずる像ブレを補正する。【選択図】図１
2008116836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも２軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置であって、
操作指令に基づく前記撮影光学系の動作に伴う前記撮影光学系と前記本体部との相対変化を検出する相対変化検出手段と、
前記本体部に配設され、少なくとも３軸回りの回転振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段の各方向の検出出力を前記相対変化検出手段の出力に基づいた配分で混合することで前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出手段と、
前記目標値算出手段により算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記振動検出手段は、パンニング方向の振動を検出する第１の振動検出手段と、チルティング方向の振動を検出する第２の振動検出手段と、ローリング方向の振動を検出する第３の振動検出手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記撮影光学系をパンニング方向に回動させる第１の駆動手段と、前記撮影光学系をチルティング方向に回動させる第２の駆動手段と、前記撮像手段を光軸回りに回転させる第３の駆動手段とを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置が搭載される機器は、光学機器、携帯電話機を含む機器群から選択されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも２軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置の制御方法であって、
操作指令に基づく前記撮影光学系の動作に伴う前記撮影光学系と前記本体部との相対変化を検出する相対変化検出ステップと、
前記本体部に配設され、少なくとも３軸回りの回転振動を検出する振動検出ステップと、
前記振動検出ステップの各方向の検出出力を前記相対変化検出ステップの出力に基づいた配分で混合することで前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出ステップと、
前記目標値算出ステップにより算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動ステップと、
を備えることを特徴とする制御方法。
【請求項６】
前記請求項５記載の撮像装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影方向を自在に変更できる機構を内蔵すると共に撮影の安定性を高める場合に適用される撮像装置、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビデオカメラ等の撮像装置は、撮影を行う際に重要な操作（露出決定、ピント合わせ、ブレ補正等）は全て自動化されている。これにより、操作に未熟な撮影者でも撮影失敗を起こす可能性は非常に少なくなっている。他方、撮像装置の撮影時のパンニング動作に関しては十分自動化されていないため、撮影者の技量に頼るところが多いのが現状である。
【０００３】
即ち、従来の撮像装置は、初心者が安定して高品位の撮影を行うことが可能な技術には到っていない。尚、上述したパンニング動作とは、カメラの撮影方向を水平方向に走査する動作である。また、チルティング動作（後述）とは、カメラの撮影方向を垂直方向に走査する動作である。
【０００４】
ビデオカメラのパンニング動作による撮影をアシストする技術としては、以下の方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。即ち、特許文献１記載の方法では、パンニング動作時に、角速度センサにより検出したパンニング角速度に、撮影鏡筒の動きの検出に基づく検出出力も加味して撮影鏡筒の駆動を補正する。
【０００５】
特許文献１記載の方法は、ビデオカメラのパンニング動作は撮影者自身が行い、その安定性を高める方法として撮影鏡筒を僅かに駆動してパンニング動作を補正する方法である。しかし、機構上、撮影鏡筒の駆動補正量が限られているので、様々な駆動速度や駆動量のパンニング動作に関して十分対応することが難しい。また、操作にも慣れが必要なために、初心者が直ぐに扱えるシステムとしては不十分である。
【０００６】
図１４は、従来例に係る撮像装置の構成を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、上面図である。
【０００７】
図１４において、民生品である撮像装置（ビデオカメラ）に回動雲台を装着した場合の例を示している。撮像装置本体２１１には、撮影鏡筒２１２とファインダ２１３が配設されている。撮像装置本体２１１と撮影鏡筒２１２の間には、境界部２１２ｄが配設されている。撮影鏡筒２１２は、対のアクチュエータ２１２ｅ、２１２ｆにより、それぞれ軸２１２ａ、２１２ｇの回りに矢印２１２ｂ、２１２ｈで示す方向に回動される。これにより、撮像装置は、パンニング撮影、チルティング撮影を行う。撮影鏡筒２１２ｉは、水平状態にある撮影鏡筒２１２を６０ｄｅｇパンニングした状態を示している。
【０００８】
他方、反射部材（反射面）の対物側にレンズを配置した屈曲光学系に関する技術が各種提案されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開昭６０−１４３３３０号公報
【特許文献２】特開平８−２４８３１８号公報
【特許文献３】特開２００３−２１９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した撮像装置においてパンニングの駆動速度や駆動量にかかわらず安定した撮影を行うためには、撮影鏡筒そのものをパンニングの向きに合わせて回動する機構が適している。この種の機構を備えた撮像装置としては、撮影部を回動雲台に搭載することでパンニング動作及びチルティング動作を行う監視カメラ等の撮像装置が商品化されている。しかし、この種の機構を民生品としてのカメラに搭載するためには以下に説明する問題がある。
【００１０】
上記図１４に示した撮像装置は、パンニング動作時には撮像装置本体２１１に対して撮影鏡筒２１２が大きくはみ出る構造となる。そのため、撮影時に撮影者が撮像装置本体２１１を構えにくくなると共に、重心が大きく移動して撮影動作が不安定になる。更に、撮像装置本体２１１と撮影鏡筒２１２の間の境界部２１２ｄの近辺からゴミ等の侵入の恐れがある。
【００１１】
上述したように、従来の撮影鏡筒の形状のままでは、パンニング動作やチルティング動作を自在に行うことができる扱い易い撮像装置（カメラ）とすることは難しいという問題がある。更に、従来の撮像装置において自動的にパンニング動作やチルティング動作を行った際に、撮影方向と撮影者の向かう方向にブレが発生し、手ブレが生じ易いという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、パンニング撮影及びチルティング撮影を小型の鏡筒で実現可能とし、撮像装置の方向を変えずに撮影方向を変える場合においても良好な手ブレ補正を可能とした撮像装置、制御方法、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、撮像手段に被写体の光学像を結像する撮影光学系を保持する回動部と、前記撮影光学系が少なくとも２軸方向に回動可能なように前記回動部を保持する本体部とを備える撮像装置であって、操作指令に基づく前記撮影光学系の動作に伴う前記撮影光学系と前記本体部との相対変化を検出する相対変化検出手段と、前記本体部に配設され、少なくとも３軸回りの回転振動を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段の各方向の検出出力を前記相対変化検出手段の出力に基づいた配分で混合することで前記撮影光学系の回動目標値を算出する目標値算出手段と、前記目標値算出手段により算出された前記回動目標値に基づいて前記撮影光学系を回動させる駆動手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本体部により回動部の撮影光学系が少なくとも２軸方向に回動可能なように保持し、撮影光学系の回動動作時に撮像手段に生ずる像ブレを補正する構成とする。本構成により、振動検出手段を、配線が難しく且つ振動がブレ検出に影響を及ぼす回動部ではなく、そのような不具合が発生しない本体部に配置することができる。これにより、撮像装置において撮影方向を水平方向に走査して行う撮影（パンニング撮影）及び撮影方向を垂直方向に走査して行う撮影（チルティング撮影）を小型の鏡筒で実現することが可能となる。また、撮像装置の方向を変えずに撮影方向を変える場合においても良好な手ブレ補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、正面図である。尚、図１及び後述の図９では撮像装置内部の光学系を透視した状態を模式的に図示している。
【００１７】
図１において、撮像装置は、回動可能な回動部１１ａと、回動部１１ａを支持する本体部１１ｂとを備えたスチルカメラとして構成されている。更に、回動部１１ａと本体部１１ｂとの間には、公知の屈曲光学系１４が両者をまたがった状態で配置されている。撮像装置は、パンニングアクチュエータ１９の駆動によるパンニング撮影、チルティングアクチュエータ１５ｆの駆動によるチルティング撮影が可能に構成されている。
【００１８】
屈曲光学系１４の主光軸１４ａは、本体部１１ｂの鉛直方向（水平面に対して略直交する軸方向）となるように設定されている。ミラー（反射面）１４ｃは、屈曲光学系１４の主光軸１４ａを所定角度（例えば９０ｄｅｇ）屈曲させる。ミラー１４ｃの取り付け構造は図５で後述する。屈曲光学系１４の主光軸１４ａは、ミラー１４ｃにより屈曲されることで物体光軸１４ｂとなって被写体方向に向けられる。
【００１９】
屈曲光学鏡筒は、第１の鏡筒２５（図７参照）と、第２の鏡筒１８（図６参照）と、ミラー１４ｃとから構成されている。第１の鏡筒２５は、回動部１１ａに配設されており、対物レンズ（前玉）１４ｆを保持する。第２の鏡筒１８は、本体部１１ｂに内蔵されており、屈曲光学系１４の主光軸１４ａを共有する後述の４つのレンズ群を保持する。被写体光（被写体の光学像）は、ミラー１４ｃにより屈曲され、第２の鏡筒内のレンズ群を通り、ＣＣＤからなる撮像素子（撮像部）１４ｉに結像される。
【００２０】
補正アクチュエータ１１４は、撮像素子１４ｉと同軸に配設されており、撮像素子１４ｉを回転させる。レリーズ部１１ｃは、本体部１１ｂに設けられており、撮影者が撮影準備及び露光の指示を行うための操作部である。
【００２１】
振動検出部１１８は、本体部１１ｂに配設されており、振動ジャイロ等の角速度計から構成されている。振動検出部１１８は、紙面上下方向の軸回りの矢印１１８ｙ方向、紙面左右方向の軸回りの矢印１１８ｐ方向、及び紙面に直交する方向の軸回りの矢印１１８ｒ方向の振動角速度を検出している。振動検出部１１８は、図１０で後述するように、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃから構成されている。
【００２２】
撮像装置においてパンニング動作を行う場合には、パンニングアクチュエータ１９により回動部１１ａを屈曲光学系１４の主光軸１４ａの回りに矢印１４ｇで示すパンニング方向に回転させる。これと同時に、補正アクチュエータ１１４により撮像素子１４ｉを同じ回転量だけ回転させる。補正アクチュエータ１１４は、撮像素子１４ｉを第２の鏡筒１８の光軸回りに回転させる。パンニング動作時におけるパンニング角度は、パンセンサ１９ｐにより常に検出されている。
【００２３】
撮影方向はパンニングアクチュエータ１９により変更（パンニング）できるが、そのままではパンニングにつれて撮像素子１４ｉに結像する像が撮像素子１４ｉの中心回りに回転してしまう。それを防止するために、回動部１１ａの回動に同期して撮像素子１４ｉを回転させている。
【００２４】
尚、上記構成の代わりに、撮像素子１４ｉを収納した第２の鏡筒１８及び回動部１１ａを一体にして１つのアクチュエータでパンニングする構成も考えられる。しかし、該構成では、回動慣性モーメントが大きくなり、高速なパンニングや高周波のブレ補正に対応することが難しい。そのため、本実施の形態では、回動部１１ａと撮像素子１４ｉを分けて独立したアクチュエータで回動させている。この場合、第２の鏡筒１８のレンズは回動させない。
【００２５】
パンニング時に回転する部材はレンズ等の円形状の部材であるので、パンニング角度を大きくした場合でも、回動部１１ａを構成する第１の鏡筒２５が本体部１１ｂからはみ出すことは無い。
【００２６】
撮像装置においてチルティング動作を行う場合には、チルティングアクチュエータ１５ｆによりミラー１４ｃ及び第１の鏡筒２５に保持された対物レンズ１４ｆを軸１４ｄの回りに矢印１４ｅで示すチルティング方向に回転させる。チルティング動作時におけるチルティング角度は、チルトセンサ１５ｇにより常に検出されている。尚、図１（ａ）の矢印１４ｈはチルティング動作時のミラー１４ｃ及び対物レンズ１４ｆの紙面に平行な方向の動きを示す。
【００２７】
光軸の向きを変えるために反射面の反射角を変更することは一般的である。しかしながら、本実施の形態では、反射部材（反射面）であるミラー１４ｃの角度を変更するばかりではなく、その回動に合わせて第１の鏡筒２５に保持された対物レンズ１４ｆを回動させている。この点については図２以下で詳述する。
【００２８】
図２は、撮像装置におけるミラー１４ｃを用いた屈曲光学系１４の構成を示す図である。
【００２９】
図２において、屈曲光学系１４のみを抜き出して示している。屈曲光学系１４は、４つのレンズ群（１４ｊ、１４ｋ、１４ｐ、１４ｍ）からなる高倍率ズーム光学系と、対物レンズ１４ｆ、ミラー１４ｃとから構成されている。対物レンズ１４ｆとミラー１４ｃを含んで回動部１１ａが構成されている。
【００３０】
ミラー１４ｃ、対物レンズ１４ｆは、回動部１１ａに配設された第１の鏡筒２５に保持されている。貼り合せレンズ群１４ｊ、第２群１４ｋ、第３群１４ｐ、第４群１４ｍは、本体部１１ｂに内蔵された第２の鏡筒１８に保持されている。貼り合せレンズ群１４ｊは、貼り合せたレンズを含んで構成される。第２群１４ｋは、撮像装置の変倍動作時に屈曲光学系１４の主光軸１４ａに沿って移動される。第３群１４ｐは、常時固定されている。第４群１４ｍは、撮像装置のピント調整時に屈曲光学系１４の主光軸１４ａに沿って移動される。尚、対物レンズ１４ｆは単一のレンズで構成しているが、複数レンズ群で構成してもよい。
【００３１】
屈曲光学系１４の主光軸１４ａをミラー１４ｃにより屈曲した物体光軸１４ｂをチルトさせるためには、ミラー１４ｃ及び対物レンズ１４ｆを軸１４ｄの回りに矢印１４ｅで示すチルティング方向に回動させる。ここで、ミラー１４ｃの対物側（被写体側）にも対物レンズ（前玉）１４ｆを設けている理由を説明する。その理由は、対物レンズ１４ｆにより被写体からの主光線の傾角を小さくしてミラー１４ｃに導くことで、ミラー１４ｃの形状を小さく抑えるためである。
【００３２】
本実施の形態では、ミラー１４ｃを回動させることでチルティングを行う構成である。例えば上下１０ｄｅｇのチルティングを行う時に、撮影画角すべてを十分にカバーするミラーを用いるとミラーの形状が更に大きくなってしまう。そのため、被写体からの主光線の傾角を小さくしてミラー１４ｃに導くレンズが極めて重要になる。
【００３３】
ところで、上記のようにミラー１４ｃの対物側に対物レンズ１４ｆを設けると、ミラー１４ｃを回動したときの物体光軸１４ｂは対物レンズ１４ｆの中心を通らなくなり、撮像装置による撮影画像の画質が大幅に劣化する。それを解決するためには、ミラー１４ｃによる対物光軸１４ｂの変化に対して対物レンズ１４ｆの中心を追従させるように、対物レンズ１４ｆを回動させればよい。
【００３４】
ミラー１４ｃの回動角度をθとすると、ミラー１４ｃの回動による物体光軸１４ｂの角度変化は２θになる（反射系の構造であるため）。そこで、物体光軸１４ｂの角度変化が２θになる現象を補正するためには、対物レンズ１４ｆをミラー１４ｃの回動軸中心に２θ回動させる。これにより、撮像装置による撮影画像の画質の劣化を防止することができる。
【００３５】
上述したような反射部材（反射面）の対物側にレンズを配置した屈曲光学系自体は、従来から上記特許文献２及び３等により開示されている。しかし、上記特許文献２及び３等においては、撮影方向のチルティング動作は想定していないので、本実施の形態のように反射面を回動させたり、それに合わせて対物レンズを回動させたりする技術は開示されていない。
【００３６】
更に、上記特許文献２及び３等においては、被写体光を反射させる反射部材（反射面）はすべてプリズムにより構成されている。これは、プリズムは部材内部に空間がない中実光学ブロックであり、プリズムを用いた方が光路が短くできる結果、小型になる利点があるためである。
【００３７】
これに対し、本実施の形態では、被写体光を反射させる反射部材（反射面）はミラー１４ｃにより構成されている。被写体光を反射させる反射部材（反射面）を回動させる場合は、ミラー１４ｃを用いないと光学的な画質管理は難しく、プリズムを用いるのは光学的に成り立たせることが極めて難しい。そのことを図３を用いて説明する。
【００３８】
図３は、撮像装置におけるプリズムを用いた屈曲光学系１４の構成を示す図である。
【００３９】
図３において、図２に示した屈曲光学系１４のミラー１４ｃの代わりにプリズム１４ｎを用いた例を示している。貼り合せレンズ群１４ｊとプリズム１４ｎとの対向面の形状、及び、対物レンズ（前玉）１４ｆとプリズム１４ｎとの対向面の形状は、プリズム１４ｎを軸１４ｄの回りに回動させると変化してしまう。これは、プリズム１４ｎの回動により撮影画像の画質劣化が起きることを意味する。
【００４０】
図４は、曲率面を有するプリズムの構成を示す図である。
【００４１】
図４において、プリズム１４ｎ’と対物レンズ（前玉）１４ｆ’とが対向する両方の端面、及び、プリズム１４ｎ’と貼り合せレンズ群１４ｊ’とが対向する両方の端面を、軸１４ｄを中心とする曲率面とする。この場合は、プリズム１４ｎ’の回動に合わせて両方の端面形状は変化しないので、プリズム１４ｎ’の回動による撮影画像の画質劣化は起きないことになる。
【００４２】
しかし、上記のような端面形状を規定すると、その補正のためのレンズ面等が必要となり、小型で高倍率ズーム光学系として成り立たせることは難しくなってしまう。このような理由により、本実施の形態では、被写体光を反射させる反射部材（反射面）としてプリズム１４ｎではなくミラー１４ｃを用いることで、チルティング動作を行うようにしている。
【００４３】
図５は、チルティング駆動連動機構の構成を示す図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、側面図である。
【００４４】
図５において、対物レンズ１４ｆを保持する第１の鏡筒２５（図７参照）とミラー１４ｃとを駆動するチルティング駆動連動機構を示している。前玉保持枠１５ａは、軸１４ｄにより軸支されており、対物レンズ（前玉）１４ｆを保持すると共に、対物レンズ１４ｆと共に軸１４ｄの回りに矢印１４ｅで示すチルティング方向に回転可能に構成されている。前玉保持枠１５ａの一方の側面には、フラットコイル１５ｂが固定されている。フラットコイル１５ｂと対向する位置には、一対の永久磁石１５ｃの磁路を形成する一対のヨーク１５ｄが設けられている。
【００４５】
一対の永久磁石１５ｃ及び一対のヨーク１５ｄは、矢印１４ｅで示すチルティング方向には固定されているが、矢印１４ｇで示すパンニング方向には回動可能である（回動部１１ａに取り付けられている）。そのため、フラットコイル１５ｂに電流を印加すると、前玉保持枠１５ａは矢印１４ｅで示すチルティング方向に回動される。即ち、フラットコイル１５ｂ、一対の永久磁石１５ｃ及び一対のヨーク１５ｄにより、チルティングアクチュエータ１５ｆを構成している。
【００４６】
ミラー１４ｃは、ミラー保持枠１６ａの取り付け部１６ｃに取り付けられている。ミラー１４ｃは、前玉保持枠１５ａと同様に軸１４ｄにより軸支されており、軸１４ｄの回りに矢印１４ｅで示すチルティング方向に回転可能に構成されている。
【００４７】
伝達レバー（連動機構）１７ａは、軸１７ｂの回りに回転可能に軸支されている。伝達レバー１７ａの先端近傍に設けられている長穴１７ｃには、前玉支持枠１５ａから延出する駆動ピン１５ｅ及びミラー保持枠１６ａから延出する被駆動ピン１６ｂが共に嵌合している。伝達レバー１７ａは、駆動ピン１５ｅの軸１４ｄ回りの回動につれて軸１７ｂ回りに回転させられる。これに伴い、伝達レバー１７ａの長穴１７ｃが被駆動ピン１６ｂを押すことで、ミラー保持枠１６ａも軸１４ｄ回りに回転させられる。
【００４８】
ここで、軸１７ｂから駆動ピン１５ｅまでの距離と軸１７ｂから被駆動ピン１６ｂまでの距離との比（レバー比）と、軸１４ｄから駆動ピン１５ｅまでの距離と軸１４ｄから被駆動ピン１６ｂまでの距離との比（半径比）を適切に設定する。例えば、レバー比を√２：１、半径比を１：√２に設定すると、前玉保持枠１５ａの回動に対してミラー保持枠１６ａの回転は半分に減速することができる。
【００４９】
上述したように、ミラー１４ｃの回動角度をθとすると、その反射による物体光軸１４ｂの角度変化は２θになるので、対物レンズ（前玉）１４ｆの位置を物体光軸１４ｂと揃えるためには、対物レンズ（前玉）１４ｆを２θ回動させる必要がある。そこで、レバー比、半径比を上記のように設定することで、ミラー１４ｃと対物レンズ（前玉）１４ｆの回転量を調節している。
【００５０】
ここで、回転量の多い前玉保持枠１５ａの方に駆動源（フラットコイル１５ｂ）を設け、前玉保持枠１５ａの回転を減速してミラー保持枠１６ａに伝達している理由を説明する。回転量の少ないミラー保持枠１６ａ側に駆動源を設けると、回転量が少ない分だけ駆動誤差が大きくなる。その駆動誤差を更に伝達レバー１７ａで拡大するために、前玉保持枠１５ａの駆動誤差が大きくなってしまう。そのため、回転量の多い前玉保持枠１５ａ側に駆動源を設けている。
【００５１】
また、チルティング方向の手ブレの影響による画質劣化を小さくするためには、ミラー１４ｃ及び対物レンズ（前玉）１４ｆを精密且つ高応答に駆動制御する必要がある。そのため、駆動量の多い前玉保持枠１５ａを駆動して、前玉保持枠１５ａの回転を減速してミラー保持枠１６ａに伝えるようにしている。
【００５２】
図６は、パンニング駆動連動機構の構成を示す側面図である。図７は、パンニング駆動連動機構の構成を示す図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、図６の矢視Ａ−Ａ線に沿う正面断面図である。
【００５３】
図６及び図７において、第２の鏡筒１８は、内部に屈曲光学系１４を収納している。前玉保持枠１５ａ、ミラー保持枠１６ａ（図５参照）は、第２の鏡筒１８の回転保持部１８ａにおいて軸支されている。同時に、回転保持部１８ａは、伝達レバー１７ａ（図５参照）を軸１７ｂの回りに軸支している。また、回転保持部１８ａには、一対の永久磁石１５ｃが吸着されたヨーク１５ｄが取り付けられている。これにより、前玉保持枠１５ａに取り付けられたフラットコイル１５ｂとの関連により、前玉保持枠１５ａを軸１４ｄの回りに回動させることができる。
【００５４】
ミラー１４ｃ、対物レンズ１４ｆを保持する第１の鏡筒２５は、貼り合せレンズ群１４ｊ、第２群１４ｋ、第３群１４ｐ、第４群１４ｍを保持する第２の鏡筒１８に対して主光軸１４ａの回りに相対的に回転可能に支持されている。
【００５５】
また、第２の鏡筒１８に設けられたパンニングモータ２６のピニオン２７が、第１の鏡筒２５の内歯車２５ａと噛み合っている。パンニングモータ２６の回転に伴い、第１の鏡筒２５及び第１の鏡筒内部のミラー保持部１６ａと前玉保持部１５ａが回転する。パンニングモータ２６、ピニオン２７、第１の鏡筒２５の内歯車２５ａが、パンニングアクチュエータ１９（図１参照）を構成している。
【００５６】
しかし、第１の鏡筒２５だけの回転では、撮像素子１４ｉに対して被写体の光学像が主光軸１４ａ回りに回転するだけになってしまう。そのため、第１の鏡筒２５の回転と同じ量だけ同期して補正アクチュエータ１１４が撮像素子１４ｉを回転させる。即ち、撮像装置では屈曲光学系１４及び撮像素子１４ｉを同時に回転させることでパンニング動作を行っている。この方法の利点は、第１の鏡筒２５及び第２の鏡筒１８からなる全体の重い鏡筒を回動させる必要が無くなることであり、より高速応答のパンニング撮影を行うことができるようになる。
【００５７】
上述した、撮像素子１４ｉを回動する補正アクチュエータ１１４について説明する。
【００５８】
図８は、補正アクチュエータ１１４の構成部材を示す図であり、（ａ）は、コイル基盤１９ｂを示す上面図、（ｂ）は、永久磁石１９ｄを示す図である。
【００５９】
図８において、補正アクチュエータ１１４は、ハウジング１９ａ（図７参照）に保持されたコイル基盤１９ｂを有する。コイル基盤１９ｂには、４個のフラットコイル１９ｃが円周方向に沿って放射状に配置されている。永久磁石１９ｄは、フラットコイル１９ｃに対向して設けられており、図８（ｂ）に示すように着磁されている。ヨーク１９ｅ、１９ｆは、各々、永久磁石１９ｄの磁束を効率的に利用するためのものである。ヨーク１９ｅ、１９ｆにより永久磁石１９ｄは閉じた磁路を形成する。フラットコイル１９ｂは、その磁路内に配置されることになる。
【００６０】
軸１９ｇは、ハウジング１９ａ及びコイル基盤１９ｂの軸受部１９ｈ、１９ｉに回転可能に軸支されており（図７では１９ｇ、１９ｈ、１９ｉは不図示）、ヨーク１９ｅ、１９ｆに固定されている。そのため、ヨーク１９ｅ、１９ｆ、永久磁石１９ｄは、ハウジング１９ａに対して軸１９ｇの回りに回転可能になっている。
【００６１】
フラットコイル１９ｃに電流を流すと、図８（ａ）の放射状に配置されたフラットコイル１９ｃの駆動発生領域１９ｃ１と永久磁石１９ｄの着磁0方向の関係により、軸１９ｇの回りに回転駆動力が発生する。但し、このままでは、永久磁石１９ｄの回転につれてフラットコイル１９ｃの駆動発生領域１９ｃ１と対向する永久磁石１９ｄの着磁方向が変わってくるので、いずれは回転が止まってしまう。
【００６２】
図８（ａ）に示すように、コイル基盤１９ｂには、ホール素子等の磁気検出素子１９ｊが設けられている。制御マイクロコンピュータ（図１０参照）は、磁気検出素子１９ｊが永久磁石１９ｄの回転を検出すると、検出結果に基づきフラットコイル１９ｃに流す電流の向きを逆にする。これにより、ヨーク１９ｅ、１９ｆは回転が継続される。
【００６３】
上記図６及び図７に戻り、第１群を構成する貼り合せレンズ群１４ｊは、貼りあわせレンズ鏡筒１８ｂに保持されている。同様に、第２群１４ｋは、２群鏡筒１８ｃに保持され、第３群１４ｐは、３群鏡筒１８ｄに保持され、第４群１４ｍは、４群鏡筒１８ｅに保持されている。
【００６４】
ローパスフィルタ１４ｏは、フィルタ枠１８ｆに取り付けられており、撮像素子１４ｉを密閉状態にすることでゴミの侵入を防いでいる。撮像素子１４ｉは、撮像基盤１１３に取り付けられている。撮像基盤１１３は、補正アクチュエータ１１４により第２の鏡筒１８内で屈曲光学系１４の主光軸１４ａの回りに回動可能に支持されている。補正アクチュエータ１１４は、撮像装置の表示部に表示する画面の傾きを補正する目的も有する。補正アクチュエータ１１４は、後述する姿勢センサ１２０により検出された本体部１１ｂの鉛直方向に対する傾きに基づいて駆動されることで、画面の傾き補正を行う。
【００６５】
撮像装置では、パンニングモータ２６等から構成されるパンニングアクチュエータ１９と、補正アクチュエータ１１４は、自動パンニングのために設けられている。更に、撮像装置は、パンニング方向振動検出部１１８ａによりパンニング方向の手ブレを検出し、その検出結果に基づいてパンニングアクチュエータ１９を駆動する機能も有する。これにより、撮影時におけるパンニング方向の手ブレの影響による画質劣化を小さくしている。
【００６６】
３群鏡筒１８ｄは、第２の鏡筒１８に固定されている。２群鏡筒１８ｃ及び４群鏡筒１８ｅは、ガイド軸１１０ａ上を摺動可能にガイド軸１１０ａに支持されている。ガイド軸１１０ａ、回り止め軸１１０ｂは、第２の鏡筒１８の内部にそれぞれ支持されている。２群鏡筒１８ｃ及び４群鏡筒１８ｅは、回り止め軸１１０ｂによりガイド軸１１０ａの回りの回転を規制されている。
【００６７】
２群鏡筒１８ｃは、リードスクリュー１１１ｂと噛み合っている。２群鏡筒１８ｃは、ズームアクチュエータ１１１ａによりリードスクリュー１１１ｂが回転させられることに伴い、主光軸１４ａに沿って変倍のための移動を行う。ズームアクチュエータ１１１ａは、例えばステップモータ等として構成され、入力される駆動パルスを制御することで２群鏡筒１８ｃを任意の位置に精密に移動／停止させることができる。
【００６８】
４群鏡筒１８ｅは、断面コの字状（実際には円環形状）のヨーク１１２ｃと、その内部に吸着された永久磁石１１２ｂを備えている。ヨーク１１２ｃと永久磁石１１２ｂにより形成される磁路内にボイスコイル１１２ａが配置されている。ボイスコイル１１２ａは、第２の鏡筒１８に固定されている３群鏡筒１８ｄに取り付けられている。ボイスコイル１１２ａに電流を流すことで、４群鏡筒１８ｅは主光軸１４ａに沿ってフォーカス（焦点調節）のための駆動を行う。
【００６９】
３群鏡筒１８ｄには、ホール素子等の磁気検出素子１１２ｄが設けられている。制御マイクロコンピュータ（図１０参照）は、磁気検出素子１１２ｄにより４群鏡筒１８ｅに設けられた永久磁石１１２ｂの磁気を検出することで、４群鏡筒１８ｅの位置を監視している。更に、制御マイクロコンピュータは、磁気検出素子１１２ｄの出力を負帰還してボイスコイル１１２ａに与えることで、４群鏡筒１８ｅの駆動制御を行っている。
【００７０】
図９は、撮像装置の背面図である。
【００７１】
図９において、撮像装置は、上述したように、回動部１１ａと本体部１１ｂを備えると共に両者間にまたがって配設された屈曲光学系１４を備えている。本体部１１ｂの背面側には、液晶モニタ１１ｄが配設されている。撮影者は液晶モニタ１１ｄにより、撮影時の被写体の状態や撮影後の画像を観察することができる。
【００７２】
更に、本体部１１ｂの背面側には、パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂが配設されている。撮影者は撮像装置にパンニング動作を行わせる時には、パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ａを操作する。パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂは、操作の有無及び操作力を検出している。
【００７３】
例えば、パンニングスイッチ１１６ａを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと右回りに変化していき、パンニングスイッチ１１６ａを強く押すと、撮影方向は高速に右回りに変化する。他方、パンニングスイッチ１１６ｂを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと左回りに変化していき、パンニングスイッチ１１６ｂを強く押すと、撮影方向は高速に左回りに変化する。
【００７４】
更に、本体部１１ｂの背面側には、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂが配設されている。撮影者は撮像装置にチルティング動作を行わせる時には、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂを操作する。チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂは、操作の有無及び操作力を検出している。
【００７５】
例えば、チルティングスイッチ１１７ａを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと上方向に変化していき、チルティングスイッチ１１７ａを強く押すと、撮影方向は高速に上方向に変化する。他方、チルティングスイッチ１１７ｂを弱く押すと、撮影方向はゆっくりと下方向に変化していき、チルティングスイッチ１１７ｂを強く押すと、撮影方向は高速に下方向に変化する。
【００７６】
本実施の形態の一番の特徴は、手持ちで安定したパンニング撮影、チルティング撮影を行うことができる点である。撮影者が撮像装置の本体部１１ｂを手持ちで一定方向に構えてパンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂを操作すると、本体部１１ｂを動かさずに極めて滑らかなパンニング撮影、チルティング撮影を行うことができる。
【００７７】
また、撮影者が撮像装置の本体部１１ｂを手持ちで撮影を行う時の手ブレに関しても、パンニングアクチュエータ１９（パンニングモータ２６等を含む）、補正アクチュエータ１１４、及びチルティングアクチュエータ１５ｆにより手ブレの補正を行う。これにより、撮影に伴い安定した画面を得ることができる。
【００７８】
図１０は、撮像装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【００７９】
図１０において、撮像装置は、パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂ、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂ、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃを備えている。撮像装置は、更に、制御マイクロコンピュータ（以下、制御マイコンと略記）１１８ｄ、パンドライバ１１９ａ、チルトドライバ１１９ｂ、補正ドライバ１１９ｃ、姿勢センサ１２０を備えている。尚、本発明と関係ない要素に関しては図示を省略する。
【００８０】
制御マイコン１１８ｄは、撮像装置全体の制御を司る制御部である。制御マイコン１１８ｄには、パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂ、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂ、姿勢センサ１２０の信号が入力される。また、制御マイコン１１８ｄには、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの出力も適宜増幅／ＤＣカット等のアナログ演算処理が行われた後で入力される。制御マイコン１１８ｄは、プログラムに基づき図１３のフローチャートに示す処理を実行する。
【００８１】
パンニング方向振動検出部１１８ａは、振動ジャイロ等の角速度計から構成され、本体部１１ｂに加わるパンニング方向（矢印１１８ｙで示すヨー方向）のブレを検出する。チルティング方向振動検出部１１８ｂは、振動ジャイロ等の角速度計から構成され、チルティング方向（矢印１１８ｐで示すピッチ方向）のブレを検出する。ローリング方向振動検出部１１８ｃは、振動ジャイロ等の角速度計から構成され、ローリング方向（矢印１１８ｒで示すロール方向）のブレを検出する。
【００８２】
パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃは、３軸で１つのパッケージの振動検出部１１８として構成されている。姿勢センサ１２０は、本体部１１ｂが重力方向に対してどの程度傾いているかを判別する傾斜センサ等により構成されている。
【００８３】
制御マイコン１１８ｄは、パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂ、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂ、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの各出力に基づき以下の制御を行う。パンドライバ１１９ａに駆動指示を行うことでパンニングアクチュエータ１９（パンニングモータ２６等を含む）、補正アクチュエータ１１４を駆動する。チルトドライバ１１９ｂに駆動指示を行うことでチルティングアクチュエータ１５ｆを駆動する。姿勢センサ１２０の信号に基づいて補正ドライバ１９０ｃに駆動指示を行うことで補正アクチュエータ１１４を駆動する。
【００８４】
本実施の形態では、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃから構成される振動検出部１１８を、回動部１１ａではなく本体部１１ｂに配置している構成に特徴がある。本実施の形態のように振動検出部１１８を本体部１１ｂに配置する構成と、振動検出部１１８を回動部１１ａに配置する構成との相違について以下に説明する。
【００８５】
撮像装置のチルティング方向のブレは、チルティング方向振動検出部１１８ｂ（矢印１１８ｐが検出方向）により検出され、検出信号が制御マイコン１１８ｄに入力される。制御マイコン１１８ｄは、チルトドライバ１１９ｂによりチルティングアクチュエータ１５ｆを駆動することでチルティング方向のブレを補正する。ここで、回動部１１ａがパンニング方向に回動した場合、チルティング方向と矢印１１８ｐで示す方向がずれてしまい、チルティング方向の正確なブレ検出ができなくなってしまう。
【００８６】
このように、撮像装置の撮影光学系は、パンニング動作、チルティング動作で撮影方向（被写体に向かう光軸）の向きが変化する。そのため、常に撮影方向の向きの変化に追従してブレ補正を行うためには、振動検出部１１８を回動部１１ａに配置するのが望ましい。
【００８７】
ところが、振動検出部１１８を回動部１１ａに配置すると以下の問題が生ずる。
（１）振動検出部１１８の配線を回動部１１ａから本体部１１ｂに接続する必要がある。振動検出部１１８の配線本数は多いので、大きく回動する回動部１１ａから本体部１１ｂに配線を接続していくのは難しい。また、配線の耐久性も問題になる。
（２）回動部１１ａの回動振動が振動検出部１１８により検出されるため、高精度なブレ検出ができない。
（３）回動部１１ａのパンニング角速度も振動検出部１１８により検出されるため、それをキャンセルするために高度な回路が必要になる。
【００８８】
一般に角速度信号は積分されて角度に変換される。本実施の形態では、角度をパンニングアクチュエータ１９やチルティングアクチュエータ１５ｆに駆動目標値として入力している。
【００８９】
ここで、パンニングに伴うパンニング角速度を予め見積もり、パンニング方向振動検出部１１８ａのパンニング方向の出力から差し引いて手ブレ検出のみを取り出すことを考える。このとき、僅かなパンニング角速度の誤差が生じると（例えばパンニング角度を検出するパンセンサ１９ｐ出力を微分したパンニング角速度の誤差）、その誤差が積分されて大きな手ブレ検出の誤差になってしまう。
【００９０】
本実施の形態の撮像装置においては、上記の理由から、振動検出部１１８を本体部１１ｂに配置することでブレ補正制御を行うものである。
【００９１】
図１１は、撮像装置の利得制御系を中心とした構成を示す図である。
【００９２】
図１１において、本体部１１ｂに配置した振動検出部１１８によりパンニングアクチュエータ１９、チルティングアクチュエータ１５ｆをどのように駆動していくかを説明する。
【００９３】
矢印１１８ｐ方向（図１）の角速度を検出するチルティング方向振動検出部１１８ｂの出力は、利得変更部１１８ｅ、１１８ｇに入力されている。また、矢印１１８ｒ方向（図１）の角速度を検出するローリング方向振動検出部１１８ｃの出力は、利得変更部１１８ｆ、１１８ｈに入力されている。これらの利得変更部１１８ｅ、１１８ｇ、１１８ｆ、１１８ｈは、それぞれ入力された角速度信号のゲインをパンセンサ１９ｐのパン角度１９ｓにより変更している。
【００９４】
矢印１１８ｙ方向（図１）の角速度を検出するパンニング方向振動検出部１１８ａの出力は、利得変更部１１８ｉ、１１８ｊに入力されている。これらの利得変更部１１８ｉ、１１８ｊは、それぞれ入力された角速度信号のゲインをチルトセンサ１５ｇのチルト角度１５ｈにより変更している。
【００９５】
本実施の形態では、目標値算出部（利得変更部１１８ｅ〜１１８ｊ、チルト加算部１１９ｐ、ロール加算部１１９ｒ）は以下の制御を行う。パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの各方向の検出出力を、パンセンサ１９ｐ、チルトセンサ１５ｇの検出出力に基づく配分で混合し、揺動目標値を算出する。これにより、チルティング方向、パンニング方向、ローリング方向のブレ補正を行う。尚、利得変更部１１８ｅ〜１１８ｊ、チルト加算部１１９ｐ、ロール加算部１１９ｒは、制御マイコン１１８ｄに内蔵されている。
【００９６】
図１２（ａ）は、増幅ゲインとパンニング角度との関係を示す図である。
【００９７】
図１２（ａ）において、横軸１１８ｋはパンニング角度（最大角度±１８０度）を示し、縦軸１１８Ｌは増幅ゲイン（最大ゲイン１、最小ゲイン−１）を示す。実線はチルティング方向振動検出部１１８ｂに対応する利得変更部１１８ｅのゲイン１１８ｍを示し、破線は利得変更部１１８ｆのゲイン１１８ｎを示す。
【００９８】
パンニング角度がゼロ度（図１（ａ）、図１（ｂ）の状態）では、利得変更部１１８ｅのゲイン１１８ｍが１、利得変更部１１８ｆのゲイン１１８ｎがゼロである。即ち、この状態では、チルティング方向振動検出部１１８ｂの検出信号のみに基づきチルティング方向のブレ補正を行う。
【００９９】
また、パンニング角度が９０度になった場合には、利得変更部１１８ｅのゲイン１１８ｍがゼロ、利得変更部１１８ｆのゲイン１１８ｎが１である。このとき、チルティング方向の光軸は図１（ｂ）における紙面左右方向に伸びているので、この場合のチルティング方向は矢印１１８ｒ方向である。そのため、チルティング方向のブレはローリング方向振動検出部１１８ｃの検出信号に基づき補正される。
【０１００】
また、パンニング角度が１８０度（図１（ｂ）において回動部１１ａが１８０度水平に回転した後ろ向きの状態）では、利得変更部１１８ｅのゲイン１１８ｍが−１、利得変更部１１８ｆのゲイン１１８ｎがゼロである。即ち、この状態では、チルティング方向振動検出部１１８ｂの検出信号を反転させた信号に基づきチルティング方向のブレ補正を行う。これは、チルティング方向振動検出部１１８ｂに対して撮影光軸が反対向きになっているためである。
【０１０１】
そして、図１２（ａ）に示すパンニング角度においては、利得変更部１１８ｅ、１１８ｆの互いのゲインの混合を行うことでチルティングアクチュエータ１５ｆを駆動する。
【０１０２】
チルト加算部１１９ｐは、利得変更部１１８ｅ、１１８ｆのゲインの加算を行い、加算計算をチルティングアクチュエータ１５ｆを駆動するチルトドライバ１１９ｂに入力する。これは、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの各検出信号を適切な配分（利得変更部１１８ｅ、１１８ｆによる）で混合することで、チルティングアクチュエータ１５ｆを駆動することを示す。
【０１０３】
上記のような信号処理により、パンニング角度が変更されてもチルティング方向のブレ補正は常に良好に行われる。同様なことはローリング方向にも適用される。
【０１０４】
他方、図１（ａ）、図１（ｂ）の状態において、ローリング方向振動検出部１１８ｃは、矢印１１８ｒ方向のブレを検出している。矢印１１８ｒ方向のブレは、補正アクチュエータ１１４により撮像素子１４ｉを回動させることで補正可能である。回動部１１ａの回動に伴い、補正アクチュエータ１１４の回動方向とローリング方向振動検出部１１８ｃとの配置関係が異なってくるので、正確なブレ補正ができなくなってくる。しかし、この配置関係も、チルティング方向振動検出部１１８ｂとローリング方向振動検出部１１８ｃのゲイン配分で解決することが可能である。
【０１０５】
図１２（ｂ）は、増幅ゲインとパンニング角度との関係を示す図である。
【０１０６】
図１２（ｂ）において、横軸１１８ｋはパンニング角度（最大角度±１８０度）を示し、縦軸１１８Ｌは増幅ゲイン（最大ゲイン１、最小ゲイン−１）を示す。実線はチルティング方向振動検出部１１８ｂに対応する利得変更部１１８ｇのゲイン１１８ｏを示し、破線は利得変更部１１８ｈのゲイン１１８ｑを示す。
【０１０７】
パンニング角度がゼロ度（図１（ａ）、図１（ｂ）の状態）では、利得変更部１１８ｇのゲイン１１８ｏがゼロ、利得変更部１１８ｈのゲイン１１８ｑが１である。即ち、この状態では、ローリング方向振動検出部１１８ｃの検出信号のみに基づきローリング方向（撮像素子１４ｉ回りの回転方向）のブレ補正を行う。
【０１０８】
また、パンニング角度が９０度になった場合には、利得変更部１１８ｇのゲイン１１８ｏが１、利得変更部１１８ｈのゲイン１１８ｑが１である。このとき、ローリング方向の光軸は図１（ｂ）における紙面左右方向に伸びているので、この場合のローリングは矢印１１８ｐ方向である。そのため、ローリング方向のブレはチルティング方向振動検出部１１８ｂの検出信号に基づき補正される。
【０１０９】
パンニング角度が１８０度（図１（ｂ）の後ろ向き状態）では、利得変更部１１８ｇのゲイン１１８ｏがゼロ、利得変更部１１８ｈのゲイン１１８ｑが−１である。即ち、この状態では、ローリング方向振動検出部１１８ｃの検出信号を反転させた信号に基づきローリング方向のブレ補正を行う。これは、ローリング方向振動検出部１１８ｃに対して撮影光軸が反対向きになっているためである。
【０１１０】
そして、図１２（ｂ）に示すパンニング角度においては、利得変更部１１８ｇ、１１８ｈの互いのゲインの混合を行うことで補正アクチュエータ１１４を駆動する。
【０１１１】
ロール加算部１１９ｒは、利得変更部１１８ｇ、１１８ｈのゲインの加算を行い、加算結果を補正アクチュエータ１１４を駆動する補正ドライバ１１９ｃに入力する。これは、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの検出信号を適切な配分（利得変更部１１８ｇ、１１８ｈによる）で混合することで、補正アクチュエータ１１４を駆動することを示す。
【０１１２】
上記のような信号処理により、パンニング角度が変更されてもチルティング方向のブレ補正は常に良好に行われる。
【０１１３】
上記では撮像装置でパンニングが行われた時の振動検出部１１８の信号処理を説明したが、チルティング角度が変更された場合のパンニング方向のブレ補正においても同様な処理が必要になる。但し、本実施の形態の構成ではチルティング角度はパンニング角度に比べて少ないので、上述の信号処理とは異ならせることで処理負荷を減らしている。
【０１１４】
上述したように矢印１１８ｙ方向の角速度を検出するパンニング方向振動検出部１１８ａの出力は、利得変更部１１８ｉ、１１８ｊに入力される。これらの利得変更部１１８ｉ、１１８ｊは、それぞれ入力された角速度信号のゲインをチルトセンサ１５ｇのチルト角度１５ｈにより変更している。
【０１１５】
図１２（ｃ）は、増幅ゲインとチルティング角度との関係を示す図である。
【０１１６】
図１２（ｃ）において、横軸１１８ｋはチルティング角度（最大角度±１０度、破線１１８ｕ、１１８ｖの間の範囲）を示し、縦軸１１８Ｌは増幅ゲイン（最大ゲイン１、最小ゲイン−１）を示す。実線は利得変更部１１８ｉのゲイン１１８ｓを示し、破線は利得変更部１１８ｊのゲイン１１８ｔを示す。
【０１１７】
チルティング角度がゼロ度（図１（ａ）、図１（ｂ）の状態）では、利得変更部１１８ｉのゲイン１１８ｓが１、利得変更部１１８ｊのゲイン１１８ｔがゼロである。そのため、パンドライバ１１９ａは、パンニング方向振動検出部１１８ａの信号ゲイン１でパンニングアクチュエータ１９及び補正アクチュエータ１１４を駆動してブレ補正する。
【０１１８】
また、チルティング角度が９０度になった場合（実際にそれだけの駆動範囲は無いが説明のために９０度回動できると仮定する）には、利得変更部１１８ｉのゲイン１１８ｓがゼロ、利得変更部１１８ｊのゲイン１１８ｔが１である。このようにチルティング角度が９０度（撮影光軸が図１（ａ）、図１（ｂ）の紙面上下方向の状態）では、パンドライバ１１９ａは、パンニング方向振動検出部１１８ａの信号ゲインゼロでパンニングアクチュエータ１９、補正アクチュエータ１１４を駆動する、即ち、パンニング方向振動検出部１１８ａの信号には応答しない。
【０１１９】
しかし、ロール加算部１１９ｒには、パンニング方向振動検出部１１８ａの信号がゲイン１で入力されている。ロール加算部１１９ｒは、補正ドライバ１１９ｃを介して補正アクチュエータ１１４を駆動することでローリング方向のブレを補正する。
【０１２０】
上記のように、撮像装置のチルティング動作で撮影方向が上方を向いた時には、パンニング方向振動検出部１１８ａのブレ検出方向１１８ｙは撮影系ではローリング方向になるので、補正アクチュエータ１１４によりそのブレ補正を行う。
【０１２１】
図１３は、撮像装置の特徴的な動作（信号処理）の概略を示すフローチャートである。
【０１２２】
図１３において、本処理は撮像装置のメインスイッチ（不図示）が投入された時点で開始される。制御マイコン１１８ｄは、撮影者によりスイッチ（パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂ、チルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂ）がオン操作され撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が開始されたか否かを判定する（ステップＳ１）。撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が開始された場合は、ステップＳ２に進む。撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が開始されていない場合は、ステップＳ１を循環して待機する。
【０１２３】
撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が開始された場合、制御マイコン１１８ｄは、以下の制御を行う。制御マイコン１１８ｄは、パンセンサ１９ｐ、チルトセンサ１５ｇによりパンニング角度、チルティング角度をそれぞれ検出し、検出角度が前回の角度に対して所定角度（例えば２度）以上変化があるか否かを判定する（ステップＳ２）。検出角度が前回の角度に対して所定角度以上変化が無い場合は、ステップＳ２を循環して待機する。検出角度が前回の角度に対して所定角度以上変化があった場合は、ステップＳ３に進む。
【０１２４】
検出角度が前回の角度に対して所定角度以上変化があった場合、制御マイコン１１８ｄは、以下の制御を行う。制御マイコン１１８ｄは、図１２（ａ）、１１ｂ、１１ｂに示したようにパンニング角度、チルティング角度に応じてパンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの出力をゲイン変更して混合する。更に、制御マイコン１１８ｄは、パンニングアクチュエータ１９、チルティングアクチュエータ１５ｆ、補正アクチュエータ１１４を駆動する（ステップＳ３）。
【０１２５】
制御マイコン１１８ｄは、撮影者によりスイッチ（パンニングスイッチ１１６ａ、１１６ｂチルティングスイッチ１１７ａ、１１７ｂ）がオフ操作され撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が終了した場合は、ステップＳ１の処理に戻り、撮影者によるスイッチのオン操作を待機する。撮像装置のパンニング動作或いはチルティング動作が終了していない場合は、ステップＳ２の処理に戻り、新たなパンニング角度、チルティング角度の検出を行う。
【０１２６】
上述したように、撮像装置の本体部１１ｂに、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃからなる振動検出部１１８を配置する構成とする。更に、パンニング角度、チルティング角度に応じてパンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向振動検出部１１８ｃの出力をゲイン変更して混合する制御を行う。これにより、回動部１１ａの高精度なブレ補正が可能となる。
【０１２７】
上述した内容をまとめると、本実施の形態の撮像装置は以下の構成要素を備える。撮像装置は、回動部１１ａと本体部１１ｂから大略構成され、撮像素子１４ｉ、撮影光学系、揺動量取得部、振動検出部１１８、目標値算出部、揺動駆動部を備える。撮影光学系は、対物レンズ１４ｆ、ミラー１４ｃを備え、撮像素子１４ｉに被写体光束（被写体の光学像）を結像させる。尚、ここでの撮影光学系とは、回動部１１ａの第１の鏡筒２５に保持される部品を示している。
【０１２８】
回動部１１ａは、撮影光学系を保持する。本体部１１ｂは、回動部１１ａに保持された撮影光学系の一部を少なくとも２軸方向に揺動駆動可能に保持する。揺動量取得部は、パンセンサ１９ｐ、チルトセンサ１５ｇを備え、撮影者によるパンニング動作或いはチルティング動作の操作指令に伴う回動部１１ａ、本体部１１ｂの揺動による相対変化を取得する。振動検出部１１８は、本体部１１ｂに設けられており、撮影者によるパンニング動作或いはチルティング動作の操作指令に伴う少なくとも３軸回りの回転振動（チルティング方向の振動、パンニング方向の振動、ローリング方向の振動）を検出する。
【０１２９】
目標値算出部は、利得変更部１１８ｅ〜１１８ｊ、チルト加算部１１９ｐ、ロール加算部１１９ｒを備え、振動検出部１１８の上記各方向の検出出力を揺動量取得部の出力に基づいた配分で混合することで揺動目標値を算出する。揺動駆動部は、パンニングアクチュエータ１９、チルティングアクチュエータ１５ｆ、補正アクチュエータ１１４を備え、目標値算出部の出力に基づいて回動部１１ａを揺動させる。そして、揺動駆動部による回動部１１ａの揺動に伴う振動により撮像素子１４ｉに生ずる像ブレを補正する。
【０１３０】
本構成により、振動検出部１１８を、配線が難しく且つ振動がブレ検出に影響を及ぼす回動部１１ａではなく、そのような不具合が発生しない本体部１１ｂに配置することができる。そのため、回動部１１ａ及び本体部１１ｂにおける配線の簡素化、信頼性の向上、振動検出部１１８に対する駆動外乱の入力の防止、パンニング操作時の振動検出信号と手ブレによる振動発生時の振動検出信号の切り分けが可能となる。これにより、パンニング撮影、チルティング撮影を小型の撮影鏡筒で実現することが可能となる。
【０１３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、屈曲光学系１４を採用して撮影時の光軸とパンニング動作時の回転軸を揃える。これにより、パンニング動作時にも第１の鏡筒２５が本体部１１ｂからはみ出ないようにすることができ、第１の鏡筒２５及び第２の鏡筒１８を含む撮影鏡筒の小型化が可能となる。
【０１３２】
また、チルティング動作に関しても光軸屈曲用のミラー（反射面）１４ｃと対物レンズ１４ｆとを協調駆動させる。これにより、撮影鏡筒の小型化が可能となる。
【０１３３】
また、本体部１１ｂに、複数方向の回転振動を検出する振動検出部１１８を設ける。即ち、パンニング方向のブレを検出するパンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向のブレを検出するチルティング方向振動検出部１１８ｂ、ローリング方向のブレを検出するローリング方向振動検出部１１８ｃを設ける。これにより、撮影方向の変化に対応した手ブレ補正が可能となる。
【０１３４】
また、屈曲光学系４において手ブレ補正時に絶対空間（３次元座標空間）に安定化される第１の鏡筒２５にパンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂを設け、零位法により制御する。即ち、パンニング方向振動検出部１１８ａ、チルティング方向振動検出部１１８ｂの各出力が常にゼロを維持するように、パンニングアクチュエータ１９、補正アクチュエータ１１４、チルティングアクチュエータ１５ｆを駆動制御する。これにより、環境変化にも安定な手ブレ補正が可能となる。
【０１３５】
上記の効果をまとめると、撮像装置においてパンニング撮影及びチルティング撮影を小型の撮影鏡筒で実現することが可能となる。また、自動パン撮影のように撮像装置の方向を変えずに撮影方向を変える場合においても良好な手ブレ補正が可能となる。
【０１３６】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、スチルカメラを例に挙げ説明したが、本発明は、スチルカメラへの適用に限定されるものではない。静止画撮影或いは静止画中の流し撮りが可能なビデオカメラ、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、カメラを備えた光学機器、カメラを備えた電子機器（カメラ機能付携帯電話機等）にも適用することができる。
【０１３７】
また、本発明の目的は、前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、以下の処理を行うことによりも達成される。即ち、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによりも達成される。
【０１３８】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【０１３９】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスクを用いることができる。また、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。
【０１４０】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、以下の場合も含まれる。即ち、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【０１４１】
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、次のプログラムコードの指示に基づき、以下の処理を行う場合も含まれる。即ち、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理により前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示す図であり、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、正面図である。
【図２】撮像装置におけるミラーを用いた屈曲光学系の構成を示す図である。
【図３】撮像装置におけるプリズムを用いた屈曲光学系の構成を示す図である。
【図４】曲率面を有するプリズムの構成を示す図である。
【図５】チルティング駆動連動機構の構成を示す図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、側面図である。
【図６】パンニング駆動連動機構の構成を示す側面図である。
【図７】パンニング駆動連動機構の構成を示す図であり、（ａ）は、上面図、（ｂ）は、図６の矢視Ａ−Ａ線に沿う正面断面図である。
【図８】補正アクチュエータの構成部材を示す図であり、（ａ）は、コイル基盤を示す上面図、（ｂ）は、永久磁石を示す図である。
【図９】撮像装置の背面図である。
【図１０】撮像装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】撮像装置の利得制御系を中心とした構成を示す図である。
【図１２】増幅ゲインとパンニング角度／チルティング角度との関係を示す図であり、（ａ）は、増幅ゲインとパンニング角度との関係を示す図、（ｂ）は、増幅ゲインとパンニング角度との関係を示す図、（ｃ）は、増幅ゲインとチルティング角度との関係を示す図である。
【図１３】撮像装置の特徴的な動作（信号処理）の概略を示すフローチャートである。
【図１４】従来例に係る撮像装置の構成を示す図であり、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、上面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１１ａ  回動部
１１ｂ  本体部
１４ｃ  ミラー（撮影光学系）
１４ｆ  対物レンズ（撮影光学系）
１４ｉ  撮像素子（撮像手段）
１５ｇ  チルトセンサ（相対変化検出手段）
１９ｐ  パンセンサ（相対変化検出手段）
１５ｆ  チルティングアクチュエータ（駆動手段、第２の駆動手段）
１９  パンニングアクチュエータ（駆動手段、第１の駆動手段）
１１４  補正アクチュエータ（駆動手段、第３の駆動手段）
１１６ａ、１１６ｂ  パンニングスイッチ
１１７ａ、１１７ｂ  チルティングスイッチ
１１８ａ  パンニング方向振動検出部（振動検出手段、第１の振動検出手段）
１１８ｂ  チルティング方向振動検出部（振動検出手段、第２の振動検出手段）
１１８ｃ  ローリング方向振動検出部（振動検出手段、第３の振動検出手段）
１１８ｄ  制御マイクロコンピュータ
１１８ｅ〜１１８ｊ  利得変更部（目標値算出手段）
１１９ｐ  チルト加算部（目標値算出手段）
１１９ｒ  ロール加算部（目標値算出手段）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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