(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を形成するための光学系と、
前記光学系を駆動するための光学系駆動手段と、
前記光学系のブレを角速度として検出するブレ検出手段と、
前記角速度が入力され、前記角速度に応じた電荷を蓄積することで角速度の積分値であるブレ量を出力する積分手段と、
前記積分手段において出力となる前記ブレ量を減衰させる減衰手段と、
出力された前記ブレ量に基づいて前記光学系を駆動することにより前記ブレを補正するブレ補正動作を制御するためのブレ補正動作制御手段と、
前記積分手段への前記角速度の入力を選択的に遮断する角速度入力遮断手段とを備え、
前記角速度入力遮断手段が、画像記録が終了するか、もしくはカメラのレリーズスイッチの半押しが解除されると、前記角速度の入力を遮断し、
前記角速度の入力が遮断された場合、前記減衰手段によって前記ブレ量を減衰させることにより、前記光学系がブレ検出以前の位置へ戻っていくことを特徴とするブレ補正装置。
【請求項２】
前記ブレ補正動作制御手段が、減衰していく前記ブレ量が所定値以下になると、前記光学系に対する駆動制御を停止することを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【請求項３】
前記ブレ補正動作制御手段が、前記角速度の入力遮断開始から所定時間に達すると、前記光学系に対する駆動制御を停止することを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【請求項４】
前記減衰手段が、前記角速度の入力が遮断された場合、減衰における時定数を短くすることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のブレ補正装置。
【請求項５】
前記角速度入力遮断手段が、前記ブレ補正動作を実行する必要があるか否かを判断するブレ補正必要判断手段を有し、前記ブレ補正動作をする必要がないと判断すると、前記角速度の入力を遮断することを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【請求項６】
前記ブレ補正必要判断手段が、銀塩フィルムへの画像の記録が終了するかもしくは前記レリーズスイッチの半押しが解除されると、ブレ補正動作を実行する必要がないと判断することを特徴とする請求項５に記載のブレ補正装置。
【請求項７】
前記減衰手段が、前記積分手段において蓄積された電荷を放電させることにより、前記ブレ量を単調減衰させることを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【請求項８】
コンデンサを有する前記積分手段と抵抗器を有する前記減衰手段が一体となった放電兼用積分回路を有し、かつ、前記放電兼用積分回路の入力側に接続されるスイッチ回路を有することを特徴とする請求項７に記載のブレ補正装置。
【請求項９】
前記角速度入力遮断手段が、前記スイッチ回路を開くことにより、前記放電兼用積分回路への前記角速度の入力を遮断することを特徴とする請求項８に記載のブレ補正装置。
【請求項１０】
前記ブレ補正動作制御手段が、フィードバック制御系であることを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【請求項１１】
前記光学系が、ブレ補正専用で、光軸に垂直な面の２軸方向に変位可能な補正光学レンズであることを特徴とする請求項１に記載のブレ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラによる撮影時や双眼鏡による観察時において生じるブレを補正するブレ補正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの撮影や双眼鏡での観察時に手ぶれなどにより生じる被写体像のブレを補正するブレ補正装置が知られている。このようなブレ補正装置には、ブレ補正をする専用の光学系が設けられており、ブレが検出されると、ブレを相殺するように補正用光学系が移動する。これにより、ブレのない被写体像が形成される。そして、撮影もしくは観察が終了すると、補正用光学系は、ブレが検出される前の元の位置に戻るように、強制的に駆動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ブレ補正時に補正用光学系が大きく変位した場合、強制的に光学系を元の位置に復帰させると、光学系は、急激かつ大きく変動し、振動しながら戻る。このように光学系が激しく変動すると、カメラもしくは双眼鏡を保持する使用者の手に不快なショックが伝わる。
【０００４】
本発明は、ブレ補正により変位した補正用光学系を、使用者の手に不快なショックを与えないように、元の位置まで戻すことができるブレ補正装置を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のブレ補正装置は、被写体像を形成するための光学系と、光学系を駆動するための光学系駆動手段と、光学系のブレを角速度として検出するブレ検出手段と、角速度が入力され、角速度に応じた電荷を蓄積することで角速度の積分値であるブレ量を出力する積分手段と、積分手段において出力となるブレ量を減衰させる減衰手段と、出力されたブレ量に基づいて光学系を駆動することによりブレを補正するブレ補正動作を制御するためのブレ補正動作制御手段と、積分手段への角速度の入力を選択的に遮断する角速度入力遮断手段とを備え、角速度の入力が遮断された場合、減衰手段によってブレ量を減衰させることにより、光学系がブレ検出以前の位置へ戻っていくことを特徴とする。積分手段への角速度の入力を遮断することで、ブレ補正動作制御手段は減衰していくブレ量に追随するように光学系を駆動する。これにより、光学系は、急激に変動することなく徐々に元の位置へ戻っていく。
【０００６】
ブレ補正動作制御手段は、減衰していくブレ量が所定値以下になると、光学系に対する駆動制御を停止することが望ましい。あるいは、ブレ補正動作制御手段は、角速度の入力遮断開始から所定時間に達すると、光学系に対する駆動制御を停止することが望ましい。これにより、光学系が像ブレ補正により大きく変位した場合でも、元の位置付近まで光学系が戻れば光学系が駆動しなくなり、次の撮影などの動作へすぐに移ることができ、また、消費電力が抑えられる。
【０００７】
減衰手段は、角速度の入力が遮断された場合、減衰における時定数を短くすることが望ましい。これにより、光学系は、急激な変動を伴わずに短時間で元の位置あるいは元の位置付近に戻る。
【０００８】
角速度入力遮断手段は、ブレ補正動作を実行する必要があるか否かを判断するブレ補正必要判断手段を有し、ブレ補正動作をする必要がないと判断すると、前記角速度の入力を遮断することが望ましい。例えば、ブレ補正必要判断手段は、銀塩フィルムへの画像の記録が終了するかもしくはレリーズスイッチの半押しが解除されると、ブレ補正動作を実行する必要がないと判断する。これにより、ブレ補正が必要な時だけ光学系が駆動され、光学系が無駄に駆動されることがない。
【０００９】
減衰手段は、積分手段において蓄積された電荷を放電させることにより、ブレ量を単調減衰させることが望ましい。この場合、像ブレ補正装置は、コンデンサを有する積分手段と抵抗器を有する放電手段が一体となった放電兼用積分回路を有し、かつ、放電兼用積分回路の入力側に接続されるスイッチ回路を有することが望ましい。そして、角速度入力遮断手段は、スイッチ回路を開くことにより、放電兼用積分回路への角速度の入力を遮断することが望ましい。このような単純な回路構成で角速度入力を遮断することで、電気回路を簡素化することができる。
【００１０】
ブレ補正動作制御手段は、フィードバック制御系であることが望ましい。これにより、迅速かつ安定して像ブレ補正動作が実行される。
【００１１】
光学系は、ブレ補正専用で、光軸に垂直な２軸方向に変位可能な補正光学レンズであることが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して、本発明の実施形態であるブレ補正装置について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施形態であるブレ補正装置の電気的回路を示したブロック図である。第１の実施形態において、ブレ補正装置は、一眼レフカメラなどのスチルカメラ内に設けられている。
【００１４】
ブレ補正装置１０内には、複数のレンズで構成され、被写体像を形成するための光学系１８が設けられており、ブレ補正用の補正光学レンズ１１は、光学系１８の中に組み込まれている。補正光学レンズ１１は、光軸Ｒに垂直な面の２軸方向（上下左右）に沿って変位可能であり、ブレ補正時には所定方向に変位する。ブレが検出されていない時（ブレ補正によって変動していない時）、補正光学レンズ１１は、光軸Ｒに対して中央に位置し、光軸Ｒは補正光学レンズ１１の中心を通る。
【００１５】
角速度センサ１２は、手ブレなどによってカメラがブレた時にブレの角速度を計測するためのセンサであり、角速度に応じた信号（電圧）が信号処理部２０に送られる。この角速度センサ１２は、光学系１８に取り付けられており、計測される角速度は、光学系１８の光軸Ｒに対する２軸方向のブレ速度である。
【００１６】
増幅回路２１では、入力された角速度の信号が増幅される。オフセットカットフィルタ２２では、角速度センサ１２および増幅回路２１の出力信号に含まれるオフセット電圧がカットされる。これにより、誤差のない角速度信号がスイッチ回路２３に入力される。スイッチ回路２３は、放電兼用積分回路２４への角速度信号の入力を遮断可能とするスイッチ回路であり、システムコントロール回路１６からの制御信号により、スイッチを開閉する。ブレ補正動作が実行される間、スイッチは閉じている。
【００１７】
放電兼用積分回路２４では、入力された角速度信号に応じた電荷が蓄積される。すなわち、入力された角速度が積分される。これにより、積分値であるブレ量δに応じた信号が制御駆動部３０へ出力される。また、放電兼用積分回路２４では、積分により蓄積される電荷が放電される。ブレ角度であるブレ量δは、ブレ補正のために駆動される補正光学レンズ１１の移動量に対応する。
【００１８】
誤差増幅回路３１と電力増幅回路３２から成る制御駆動部３０と、補正光学レンズ１１と、ステッピングモータであるアクチュエータ１３と、位置検出回路１４および微分回路１５は、本実施形態において、ブレ補正動作を制御する制御系を構成している。この制御系は、フィードバック制御を行う閉ループ回路を有する。
【００１９】
誤差増幅回路３１には、信号処理回路２０から出力されるブレ量δに応じた信号が入力されるとともに、位置検出回路１４により検出される補正光学レンズ１１の位置に関する信号にその微分値が加えられた信号（制御量）が入力される。すなわち、誤差増幅回路３１では、制御系として目標値であるブレ量δ（補正光学レンズ１１の必要とされる移動量）と制御量が比較され、目標値との差を示す誤差信号（偏差）が求められる。なお、光学レンズ１１の位置は、ブレ補正により変動していない時の補正光学レンズ１１の位置を基準として計測される。
【００２０】
誤差信号は、電力増幅回路３２において、アクチュエータ１３に対する駆動信号（パルス信号）に変換され、アクチュエータ１３に出力される。アクチュエータ１３は、駆動信号により駆動され、これにより、補正光学レンズ１１がブレ補正のために所定方向に変動する。
【００２１】
微分回路１５では、位置検出回路１４から送られてくる補正光学レンズ１１の位置信号が入力され、補正光学レンズ１１の変動速度に応じた信号が出力される。この変動速度に応じた信号は、変動速度に比例し、補正光学レンズ１１の位置信号に加算される。微分回路１５は、制御系に速応性を持たせるための微分要素である。
【００２２】
このような閉ループを形成するフィードバック制御系により、目標値であるブレ量δに対して制御量である補正光学レンズ１１の位置が追随するように、補正光学レンズ１１が駆動制御される。
【００２３】
本実施形態においては、制御系が適切な応答性および安定性を兼ね備えるように、点Ａに対する点Ｂの入出力ゲインＶB ／ＶA の周波数特性が調整されている。すなわち、共振周波数Ｗp における共振値Ｍｐを、１．３前後にする（図２参照）。
【００２４】
システムコントロール回路１６は、撮影スイッチ回路１７と位置検出回路１４に接続されており、制御系を含む各構成要素に電源を供給する電源部（図示せず）に対して電源供給先のＯＮ／ＯＦＦを制御する。
【００２５】
撮影スイッチ回路１７では、撮影中である間、スイッチが閉じている。カメラに設けられたレリーズボタン（図示せず）が全押しされて銀塩フィルムに画像が記録されたか、あるいはレリーズボタンの半押し状態が解除されると、スイッチが開く。本実施形態では、撮影動作が実行されている間（レリーズボタンが半押しされてから全押しされるまでの間）以外は、ブレ補正動作を実行しない。そのため、撮影スイッチ回路１７のスイッチが開くと、システムコントロール回路１６では、撮影動作が実行されていないため像ブレ補正動作をする必要がないと判断される。
【００２６】
スイッチ回路２３は、放電兼用積分回路２４への角速度信号入力を選択的に遮断するために設けられたスイッチ回路である。ブレ補正動作をする必要がないとシステムコントロール回路１６において判断されると、制御信号がシステムコントロール回路１６からスイッチ回路２３へ送られ、スイッチ回路２３のスイッチが開く。これにより、角速度信号の放電兼用積分回路２４への入力が遮断される。その結果、放電兼用積分回路２４では、蓄積された電荷が放電され、出力となるブレ量δの値が減衰していく。そして、減衰していくブレ量δに追随するように、ブレ補正のために変位した補正光学レンズ１１の位置が、ブレ検出以前の元の位置へ戻っていく。なお、減衰するブレ量δに対する補正光学レンズ１１の変動については、後述する。
【００２７】
システムコントロール回路１６には、補正光学レンズ１１の位置信号が位置検出回路１４から入力されており、補正光学レンズ１１が元の位置から所定範囲内の位置まで戻った場合、電源部から制御系（アクチュエータ１３）への電源供給が、システムコントロール回路１６により停止される。これにより、補正光学レンズ１１に対する駆動が停止される。
【００２８】
レリーズスイッチが半押しされて新たな撮影動作が開始されると、撮影スイッチ回路１７のスイッチが閉じる。システムコントロール回路１６では、像ブレ補正が必要な状態であると判断され、スイッチ回路２３のスイッチを閉じるための制御信号がスイッチ回路２３へ出力される。これにより、像ブレ補正動作が再び実行される。
【００２９】
図３は、放電兼用積分回路２４を詳しく示した回路図である。
【００３０】
放電兼用積分回路２４は、積分用抵抗２５と、オペアンプ２６と、積分用コンデンサ２７と、放電用抵抗２８と、反転増幅回路２９から構成されている。スイッチ回路２３（図１参照）から角速度信号が入力されると、積分用コンデンサ２７において角速度に応じた電荷が蓄積される。すなわち、角速度が積分され、積分値であるブレ量δが求められる。ブレ量δに応じた信号は、反転増幅回路２９を介して、制御系へ出力される。放電用抵抗２８は、積分用コンデンサ２７に蓄積された電荷を放電するために設けられている。なお、放電の時定数は、ここでは０．５である。
【００３１】
撮影時においてブレが頻繁に生じると、次々と角速度が放電兼用積分回路２４に入力される。そのため、積分コンデンサ２７では、次々と電荷が蓄積されては放電用抵抗２８によって放電される。これにより、放電兼用積分回路２４に順次入力される角速度に応じて、ブレ量δも順次制御系へ出力される。
【００３２】
撮影終了などによってスイッチ回路２３のスイッチが開くと、角速度信号は放電兼用積分回路２４に入力されない。新たに角速度が入力されないため、放電兼用積分回路２４では、蓄積された電荷の放電のみが施され、出力であるブレ量δは最終的に０となる。
【００３３】
図４は、放電兼用積分回路２４の出力を時間経過に沿って示したグラフである。
【００３４】
スイッチ回路２３においてスイッチが開くと、積分コンデンサ２７に蓄積された電荷は、時間とともに徐々に放電される。そのため、このとき出力されるブレ量δ（出力電圧）は、単調減少な関数である減衰曲線Ｎで示すように、徐々に低下（減衰）していく。図４に示すような減衰を、以下では単調減衰という。
【００３５】
ところで、ブレ量δは、ブレ補正のために必要な補正光学レンズ１１の光軸Ｒからの変位量に相当する。したがって、目標値である光軸Ｒからの変位量が徐々に減少していくと、ブレ補正のために大きく変位した補正光学レンズ１１の位置は、目標値に追従するように、光軸Ｒに徐々に近づいていく。すなわち、補正光学レンズ１１は、ブレ検出以前の元の位置へ戻っていく。
【００３６】
出力電圧Ｖが許容出力電圧ＶＲ以下になると、補正光学レンズ１１は光軸Ｒ付近まで戻っている。そのため、本実施形態では、出力電圧がＶＲ（所定値）以下になると、制御系全体への電源供給がシステムコントロール回路１６により停止される。
【００３７】
図５は、従来のブレ補正装置による補正光学レンズ１１の元の位置への復帰経過を示しており、図６は、本実施形態による補正光学レンズ１１の元の位置への復帰経過を示している。なお、図５、６とも、縦軸は補正光学レンズ１１の光軸Ｒからの位置（光軸Ｒから補正光学レンズ１１の中心までの位置）を示し、横軸は時間を示す。ただし、ここでは、補正光学レンズ１１が変位可能な２軸のうちの一方の軸を対象とする。
【００３８】
従来のブレ補正装置では、図１に示したスイッチ回路２３が、放電兼用積分回路２４と制御駆動部３０との間に接続されており、撮影動作が終了すると、スイッチが開くことによって、０Ｖの出力電圧（ブレ量δ）が制御系に入力される。
【００３９】
制御系にブレ量δが値０でステップ入力されると、補正光学レンズ１１は、図５の曲線で示すように、振動しながら急激に元の位置へ戻る。元の位置へ戻る間、期間Ｔ１では、駆動ショックが使用者の手に感じられ、また、期間Ｔ２では、振動ショックが使用者の手に感じられる。
【００４０】
一方、本実施形態では、補正光学レンズ１１は、図４に示す減衰曲線Ｎに従って、元の位置へ戻っていく（図６参照）。すなわち、出力であるブレ量δが、図４に示すように単調減衰するため、補正光学レンズ１１は、振動することなく、徐々にブレ検出以前の元の位置へ戻っていく。この間、使用者の手にショックが伝わらない。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、撮影が終了すると、スイッチ回路２３のスイッチが開き、放電兼用積分回路２４への角速度入力が遮断される。これにより、コンデンサ２７に蓄積された電荷が徐々に放電され、それに伴って、出力であるブレ量δが、図４の減衰曲線Ｎで示すように減衰していく。そして、ブレ補正により変位した補正光学レンズ１１は、目標値であるブレ量δに追随するように、振動することなくブレ検出以前の元の位置へ徐々に戻っていく。
【００４２】
放電兼用積分回路２４での出力電圧がＶＲ以下になると、補正光学レンズ１１に対する駆動制御が停止される。これにより、補正光学レンズ１１を長時間掛かけてぴったり元の位置まで戻すことなく、次の撮影を迅速に実行することができる。
【００４３】
なお、信号処理部２０において角速度からブレ量δを求める代わりに、デジタル信号化された角速度からシステムコントロール回路１７の演算処理によってブレ量δを算出してもよい。
【００４４】
また、放電兼用積分回路２４の入力側に接続されるスイッチ回路２３を開くことで角速度の入力を遮断する代わりに、角速度センサ１１、増幅回路２１、オフセット回路２２への電源供給あるいは放電兼用積分回路２４への電源供給を、システムコントロール回路１６の制御により停止させてもよい。
【００４５】
さらに、信号処理部２０および誤差増幅回路３１の代わりに、角速度センサの出力をＡ／Ｄ変換器を介して読みこむことにより、ＣＰＵにおいて偏差を求める処理を行ってもよい。また、微分回路１５に関しても、位置検出回路１４の出力をＡ／Ｄ変換器を介して読みこむことにより、ＣＰＵにおいて微分演算処理を行ってもよい。
【００４６】
本実施形態では、像ブレ補正装置１０はスチルカメラ内に設けられているが、代わりに双眼鏡に備えてもよい。この場合、双眼鏡に設けられた像ブレスイッチが押下されると、像ブレ補正動作が行われ、像ブレスイッチが押下されないと、スイッチ回路２３のスイッチが開き、補正光学レンズ１１は徐々に元の位置へ戻っていく。
【００４７】
図７を用いて、第２の実施形態である像ブレ補正装置を説明する。第２の実施形態の構成要素は、第１の実施形態の構成要素と同じである。
【００４８】
図７は、放電兼用積分回路２４（図１参照）の出力電圧を時間経過に沿って示したグラフである。第２の実施形態では、第１の実施形態と異なり、スイッチ回路２３のスイッチが開いてから所定時間Ｔ０が経つと、システムコントロール回路１６の制御により、制御系への電力供給が停止される。
【００４９】
このように第２の実施形態によれば、所定時間Ｔ０を過ぎると補正光学レンズ１１に対する駆動制御が必ず停止され、すぐに次の撮影へ進めることができる。
【００５０】
図８、図９を用いて、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と異なり、放電用抵抗の切り替えが実行される。他の構成要素については、第１の実施形態と同じである。
【００５１】
図８は、第３の実施形態における放電兼用積分回路を示した図である。
【００５２】
放電兼用積分回路２４’には、放電用抵抗２８Ａ、２８Ｂと、抵抗切り替えスイッチ２８Ｃが設けられており、切り替えスイッチ２８Ｃは、システムコントロール回路１６に接続されている。角速度が放電兼用積分回路２４’に入力されている間、抵抗切り替えスイッチ２８Ｃは、放電用抵抗２８Ｂに接続されている。このときの放電の時定数は、第１の実施形態と同じ０．５である。
【００５３】
撮影スイッチ回路１７のスイッチが開くと、システムコントロール回路１６からの制御信号により、切り替えスイッチ２８Ｃは放電用抵抗２８Ａに接続される。放電用抵抗２８Ａの抵抗値は、放電用抵抗２８Ｂに比べて小さいため、放電の時定数は、０．５よりも低くなる。
【００５４】
図９は、放電兼用積分回路２４’における出力電圧を時間経過に沿って示したグラフである。
【００５５】
スイッチ回路２３のスイッチが開くと、角速度入力が遮断されるとともに、低抵抗値をもつ放電用抵抗２８Ａにより蓄積された電荷が放電される。このとき、放電の時定数が小さいため、出力電圧は、減衰曲線Ｍで示すように、減衰曲線Ｎと比べてより大きく単調減衰していく。
【００５６】
このように第３の実施形態によれば、放電兼用積分回路２４’における出力電圧が、短時間で低下する。その結果、補正光学レンズ１１は短時間で元の位置まで復帰し、かつ、その間に使用者の手に不快なショックが伝わることがない。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ブレ補正により変位した補正用光学系を、使用者の手に不快なショックを与えないように、元の位置まで戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である像ブレ補正装置の電気的回路を示したブロック図である。
【図２】制御系の周波数特性を示したボード線図である。
【図３】放電兼用積分回路を示した回路図である。
【図４】放電兼用積分回路における出力電圧を時間経過に沿って示したグラフである。
【図５】従来の補正光学レンズの元の位置への復帰経過を示したグラフである。
【図６】第１の実施形態における補正光学レンズの元の位置への復帰経過を示したグラフである。
【図７】第２の実施形態における出力電圧を時間経過に沿って示したグラフである。
【図８】第３の実施形態における放電兼用積分回路を示した回路図である。
【図９】第３の実施形態における出力電圧を時間経過に沿って示したグラフである。
【符号の説明】
１０    像ブレ補正装置
１１    補正光学レンズ（光学系）
１２    角速度センサ（ブレ検出手段）
１３    アクチュエータ
１４    位置検出回路
１６    システムコントロール回路
１７    撮影スイッチ回路
２３    スイッチ回路
２４    放電兼用積分回路
３０    制御駆動部
【図１】
0004700793.tif 000002
【図２】
0004700793.tif 000003
【図３】
0004700793.tif 000004
【図４】
0004700793.tif 000005
【図５】
0004700793.tif 000006
【図６】
0004700793.tif 000007
【図７】
0004700793.tif 000008
【図８】
0004700793.tif 000009
【図９】
0004700793.tif 000010