(57)【要約】  独立的に回動可能な可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを備えた補正部２をビデオカメラ内に設け、手振れによるビデオカメラの振れに応じて可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを回動させる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを有する撮像機器で撮像した画像の揺れを光学的に補正する画像揺れ補正装置であって、
前記撮像機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、
前記光学レンズの入射側に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる一対の可動屈折素子と、
前記可動屈折素子をそれぞれ光軸と垂直方向で独立的に回動させる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つの回動手段を回動制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする画像揺れ補正装置。
【請求項２】
前記一対の可動屈折素子の少なくともいずれか一方が、前記光軸方向に２枚以上のプリズムを合わせて形成される複合プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の画像揺れ補正装置。
【請求項３】
前記一対の可動屈折素子に近接して固定された固定屈折素子を備え、
前記一対の可動屈折素子の回転角が一定角のときに前記一対の可動屈折素子と前記固定屈折素子からなる屈折素子群の入射角と出射角との差が、前記一対の可動屈折素子の入射角と出射角との差以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像揺れ補正装置。
【請求項４】
前記固定屈折素子は、前記光軸方向に２枚以上のプリズムを合わせて形成される複合プリズムであることを特徴とする請求項３に記載の画像揺れ補正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ、電子スチルカメラ、スチルカメラ等の光学レンズを有する装置に適用され、装置の振れに起因する画像の揺れを補正する画像揺れ補正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像時の手振れを補正して、再生画像を見やすくするため、カメラ本体に手振れ補正装置を備えるビデオカメラ装置が知られている。特許文献１には、アクティブ・プリズム方式を用いた手振れ補正装置が示されている。【０００３】
特許文献１で用いられるアクティブ・プリズムは、特殊フィルムでできた伸縮自在の蛇腹でつながれた２枚のガラス板の間に当該のガラス板とほぼ同一の光学屈折率を有する液体を注入した構造を有する。【０００４】
このアクティブ・プリズムは、ＣＣＤイメージセンサとＣＣＤイメージセンサに被写体像を導くレンズユニットの対物レンズとの間に設けられて、ビデオカメラ本体の縦方向又は横方向に対する各ガラス板の傾き角（以下、頂角と称する）を変化させて手振れを補正するものである。【０００５】
このため、この方式では、消費電力が小さく、小型化が容易であり、解像度の劣化が少なく、補正範囲も比較的広く取れる。【０００６】
このアクティブ・プリズム方式により手振れを補正することで、再生画像の“揺れ”を防止し、高画質で小型かつ軽量なハンディタイプのビデオカメラ装置を実現可能である。【０００７】
また、アクティブ・プリズムをレンズの前に配置すれば、レンズに関係なく被写体側で補正が完結する。すなわち、原理的にはすべてのレンズに対して有効となり汎用性が大きくなる。外装側に取り付けることも可能である。
【特許文献１】特開平９−５１４６９号公報
【発明の開示】
【０００８】
しかし、アクティブ・プリズムは、上述したように、特殊フィルムでできた伸縮自在の蛇腹でつながれた２枚のガラス板の間に当該ガラス板とほぼ同一の光学屈折率を有する液体を注入した構造を有するため、液体を完全に密閉し、かつ気泡が発生しないようにする技術が必要になり、構成が複雑で製造が困難になるという課題があった。
【０００９】
そこで、アクティブ・プリズム方式と同等の画像揺れ補正効果を持ち、より簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置が切望されていた。
【００１０】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の主たる側面は、光学レンズを有する撮像機器で撮像した画像の揺れを光学的に補正する画像揺れ補正装置であって、前記撮像機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、前記光学レンズの入射側に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる一対の可動屈折素子と、前記可動屈折素子をそれぞれ光軸と垂直方向で独立的に回動させる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つの回動手段を回動制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る画像揺れ補正装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示す画像揺れ補正装置の補正部を示す概略図であり、図２（ａ）は概略正面図、図２（ｂ）は概略側面図である。
【図３】図３は、図２に示す補正部の構成図であり、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４は、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５は、図３に示す補正部が備えるアクチュ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のアクチュエータとセンサの配置図、図５（ｃ）は可動プリズム１０Ｂのアクチュエータとセンサの配置図である。
【図６】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】図７は、可動プリズムが回転しない場合の像シフトベクトルを示す図である。
【図８】図８は、可動プリズム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ベクトルを示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す像シフトベクトルの変化量を取り出した図である。
【図９】図９は、被写体像（被写体）の平行移動の形態を示す図で、図９（ａ）は被写体像が第２象限に移動した図、図９（ｂ）は被写体像が第１象限に移動した図、図９（ｃ）は被写体像が第３象限に移動した図、図９（ｄ）は被写体像が第４象限に移動した図である。
【図１０】図１０は換算焦点距離とシフト角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】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、（ｂ）は図１１（ａ）に示す手振れによる被写体像の移動に対する手振れ補正を説明する図である。
【図１２】図１２は、図１におけるレンズ系を示す図である。
【図１３】図１３は、図１に示す補正部とレンズ系とのその他の配置関係を示す図であり、図１３（ａ）はレンズ系内に補正部を配置した図、図１３（ｂ）はレンズ系の後方に補正部を配置した図である。
【図１４】図１４は、本発明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１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は平面図、図１４（ｃ）は側面図である。
【図１５】図１５は、本発明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、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、図１５（ｃ）は側面図である。
【図１６】図１６は、本発明に係るプリズムのその他の構成を示す図であり、図１６（ａ）は単体プリズムを示す図、図１６（ｂ）は複合プリズムを示す図、図１６（ｃ）はプリズム効果を有する平行板を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の画像揺れ補正装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。【００１４】
図１は本発明の実施の形態に係る画像揺れ補正装置の構成を示すブロック図である。本発明の画像揺れ補正装置は、例えば周知のビデオカメラ１内に設けられる。【００１５】
本発明の実施の形態の画像揺れ補正装置は、光軸１ａ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（図３（ｂ））と固定プリズム９（図３（ｂ））とを備える補正部２と、被写体を撮影するレンズ系３と、一対の可動プリズム１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ独立的に回動させるアクチュエータ４Ａ，４Ｂと、手振れ等によるビデオカメラ１の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、手振れ検出部５からの手振れ信号に応じて振れを打ち消すようにアクチュエータ４Ａ，４Ｂを回動制御するように制御信号を送信する制御部６と、制御部６からの制御信号に応じてアクチュエータ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（図５（ｂ），５（ｃ））とを備える。【００１６】
手振れ検出部５は、ビデオカメラ１の縦方向と横方向とに検出面を向けて設けられた第１及び第２の角速度センサにより構成される。第１及び第２の角速度センサは、それぞれ横揺れ方向と縦揺れ方向とに起因した角速度を検出するものであり、ジャイロ等の周知の角速度センサから成る。【００１７】
図２〜５はプリズムの回動や回動状態の検出を説明する図であるが、回動手段や検出手段は周知であるので詳細は省略する。【００１８】
図２は、図１に示す画像揺れ補正装置の補正部２を示す概略図であり、図２（ａ）は概略正面図、図２（ｂ）は概略側面図である。図３は、図２に示す補正部の構成図であり、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は、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。【００１９】
図３（ａ）〜３（ｃ）に示すように、補正部２は、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可動プリズム１０Ａ，１０Ｂとを備える。【００２０】
固定プリズム９は、図４に示すように、光軸１ａに対して垂直な面である第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平面である第２の面９ｂとを備えた、アク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。【００２１】
図５は、図２に示す補正部２が備えるアクチュ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のアクチュエータとセンサの配置図、図５（ｃ）は可動プリズム１０Ｂのアクチュエータとセンサの配置図である。アクチュエータとセンサとは補正部２に取り付けられている。そして、図５（ｂ），５（ｃ）に示すように、アクチュエータ４Ａとセンサ８Ａとは可動プリズム１０Ａ用であり、アクチュエータ４Ｂとセンサ８Ｂとは可動プリズム１０Ｂ用である。【００２２】
アクチュエータ４Ａ，４Ｂは制御部６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。アクチュエータ４Ａ，４Ｂは小型パルスモータ、小型リニアモータ、小型超音波モータ等により構成され、負荷トルクは小さい。【００２３】
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の回転状態を検出して回転状態の情報を制御部６に出力する。【００２４】
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、アクチュエータ４Ａ，４Ｂとしてパルスモータを用いる。そして、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂの外周をマスキングし、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。【００２５】
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される。【００２６】
小型フォトインタラプタは、電源ＯＮ時に可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを回動させ、穴１０ａ，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１０Ａ，１０Ｂの回転状態の情報は、原点位置でのパルスをゼロとして回転時のパルス数をカウントすることにより得られる。【００２７】
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，１０ｂ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。【００２８】
ＭＲ素子又はホール素子は、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂの回転と共に回転する磁性体による磁界の変化を検出することにより回転状態の情報を検出する。【００２９】
図６は、プリズムによる被写体像の移動を説明する図であり、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（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αだけ回転させている。図６（ａ），６（ｂ）に示すように、被写体Ａの像がＡ’にシフト（平行移動）する。【００３０】
図６（ａ），６（ｂ）において、“ｉ”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、“δ１”は最も薄い部分のプリズム高さ、“Ｎ”は屈折率、“ｉ’”は光の屈折角、“θ”は像シフト角（偏角）、“α”はプリズム回転角、“Ｌα”はプリズム回転量、vectorｅは像シフト方向の単位ベクトル、vectorθは像シフトベクトルである。なお、添え字“vector”はベクトル量を表すものとし、図６〜１１においては、これらのベクトル量を、添え字“vector”の代わりに、太字で表している。ここで、
vectorθ＝θvectorｅ    （式１）
である。【００３１】
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。【００３２】
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−１）ｉ    （式５）
となる。【００３３】
また、図６（ｂ）より、プリズム回転量Ｌαとプリズム回転角αとの間には、
Ｌα＝（Ｌ／２）α    （式６）
つまり、
α＝（２／Ｌ）Ｌα    （式７）
が成立する。また、
δ＝Ｌｔａｎｉ＋δ１    （式８）
つまり、
Ｌ＝（δ−δ１）／ｔａｎｉ    （式９）
が成り立つ。【００３４】
図７は、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂが回転しない場合の像シフトベクトルを示す図である。図７において、vectorθ１，vectorθ２，vectorθ３はそれぞれ固定プリズム９、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂによる像シフトベクトルである。図７に示すように、vectorθ２とvectorθ３の合成ベクトルをvectorθ１が打ち消すように固定プリズム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、被写体の像は移動しない。【００３５】
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ベクトルを示す図、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す像シフトベクトルの変化量を取り出した図である。【００３６】
図８（ａ）において、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂがそれぞれα１，α２だけ回転したときの像シフトベクトルをそれぞれvectorθ’２，vectorθ’３とする。ここで、図８（ａ）に示す回転方向をα１，α２の正の方向とする。また、
vectorθａ＝vectorθ’２−vectorθ２    （式１０）
vectorθｂ＝vectorθ’３−vectorθ３    （式１１）
とする。【００３７】
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、その像シフトベクトルはvectorθａとvectorθｂの合成ベクトルとして、
vectorθ＝vectorθａ＋vectorθｂ＝（θＸ，θＹ）    （式１２）
となる。このとき、図８（ａ），８（ｂ）より、
θＸ＝θ２ｓｉｎα１−θ３（１−ｃｏｓα２）    （式１３）
θＹ＝θ３ｓｉｎα２−θ２（１−ｃｏｓα１）    （式１４）
が成り立つ。【００３８】
ここで、α１，α２を成分とするベクトルvectorα＝（α１，α２）を考える。（式１３）及び（式１４）をα１，α２について解くと、
α１＝±ｃｏｓ−１（Ｃ／Ｄ）＋α１＊    （式１５）
α２＝±ｃｏｓ−１｛［（θＸ＋θ３）−θ２ｓｉｎα１］／θ３｝  （式１６）
を得る。ここで、
Ｃ＝［Ａ２＋Ｂ２＋θ２２−θ３２］／２θ２    （式１７）
Ｄ＝（Ａ２＋Ｂ２）１/２    （式１８）
α１＊＝±ｃｏｓ−１（Ａ／Ｄ）  （Ｂの符号を選択）    （式１９）
Ａ＝（θＹ＋θ２）    （式２０）
Ｂ＝（θＸ＋θ３）    （式２１）
である。【００３９】
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）は被写体像が第２象限に移動した図、図９（ｂ）は被写体像が第１象限に移動した図、図９（ｃ）は被写体像が第３象限に移動した図、図９（ｄ）は被写体像が第４象限に移動した図である。【００４０】
被写体像が第１象限に移動する場合は、図９（ｂ）に示すように、θＸ＞０，θＹ＞０であるため、α１＞０，α２＞０である。また、被写体像が第２象限に移動する場合は、図９（ａ）に示すように、θＸ＜０，θＹ＞０であるため、α１＜０，α２＞０である。また、被写体像が第３象限に移動する場合は、図９（ｃ）に示すように、θＸ＜０，θＹ＜０であるため、α１＜０，α２＜０である。また、被写体像が第４象限に移動する場合は、図９（ｄ）に示すように、θＸ＞０，θＹ＜０であるため、α１＞０，α２＜０である。【００４１】
図１０は、換算焦点距離とシフト量について説明する図であり、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。【００４２】
図１０（ａ）において、ＳＦは被写体Ａからレンズ系３の第１主点までの距離、ｆはレンズ系３の焦点距離である。このとき換算焦点距離ｆｍは、レンズ系３の第２主点から被写体像１４Ａを結像するＣＣＤ１３までの距離であり、
ｆｍ＝ｆ＋ＳＢ    （式２２）
ＳＢ＝ｆ２／ＳＦ    （式２３）
で表される。【００４３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、補正部２を挿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＝ｆｍｔａｎθ    （式２４）
で表される。【００４４】
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）は手振れによる被写体像の移動に対する手振れ補正を説明する図である。【００４５】
図１１（ａ）に示すように、ビデオカメラ等の本体が上方向に回転すると、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、ＣＣＤ１３からはみ出す。ここで、vectorθ＊は手振れ角ベクトルであり、手振れ角をθ＊、手振れ方向の単位ベクトルをvectorｅ＊（＝−vectorｅ）とすると、
vectorθ＊＝θ＊vectorｅ＊    （式２５）
である。【００４６】
次に、図１１（ｂ）に示すように、レンズ系３の前方に補正部２を挿入すると、補正部２による像シフトベクトルvectorθと手振れ角ベクトルvectorθ＊が手振れ補正条件
vectorθ＝−vectorθ＊    （式２６）
を満たすとき、被写体像１４Ａ’が被写体像１４Ａの位置に移動して手振れが補正される。  
次に、本発明の実施の形態の画像揺れ補正装置の動作を説明する。【００４７】
センサ８Ａ，８Ｂは、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂの回転状態を検出して回転状態の情報を制御部６に出力する。【００４８】
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制御部６に出力する。制御部６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ベクトルvectorθ＊を
vectorθ＊＝（θＸ＊，θＹ＊）    （式２７）
により計算する。ここで、（式２６）より、
（θＸ，θＹ）＝（−θＸ＊，−θＹ＊）    （式２８）
となる。【００４９】
そして、制御部６は、（式１５）〜（式２１）に基づいてベクトルvectorαを算出し、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを回転角がα１，α２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。【００５０】
そして、モータ駆動電子回路７は、制御部６からの制御信号に応じてアクチュエータ４Ａ，４Ｂを駆動させ、アクチュエータ４Ａ，４Ｂは、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを回転角がα１，α２になるように回動させる。【００５１】
本発明の実施の形態に係る画像揺れ補正装置によれば、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを回動させることより手振れによる画像揺れを補正するので、簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置を提供することができる。【００５２】
なお、図１におけるレンズ系３は１つのブロックとして描いてあるが、実際には複数枚のレンズ群として構成されている。図１２は、図１におけるレンズ系を示す図であり、図１３（ａ）はレンズ系内に補正部を配置した図、図１３（ｂ）はレンズ系の後方に補正部を配置した図である。【００５３】
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ＣＣＤ１３が設けられる。【００５４】
図１では、補正部２は図１２に示すようにレンズ系３の前方に配置されているが、図１３（ａ）に示すようにレンズ系３の内部に配置してもよく、また、図１３（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を通過する光束の狭いところに補正部２を配置することが可能になるので、補正部２を小型化することができる。【００５５】
上記実施の形態では、補正部２は固定プリズム９、可動プリズム１０Ａ，１０Ｂを備える構成であったが、固定プリズム９を削除してもよく、また、固定プリズムを１枚追加した構成としてもよい。【００５６】
図１４は、本発明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１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は平面図、図１４（ｃ）は側面図である。また、図１５は、本発明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１５（ａ）は正面図、図１５（ｂ）は平面図、図１５（ｃ）は側面図である。【００５７】
図１５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１４、図１５のいずれの場合も上記実施の形態と同様であり、同様の効果が得られる。【００５８】
なお、（式１０），（式１１）から分かるように、図１４の場合は初期状態では像がずれているが、これは画像揺れ補正とは直接の関係はない。図３、図１５の場合は補正部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るためであり、図１４の場合は図３、図１５の場合に比べて色収差が大きくなる。しかしながら、図１４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。【００５９】
また、色収差の影響の抑制と補正部２の小型化とのバランスを取るために、色収差のレベルが図３及び図１５の場合と図１４の場合との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。【００６０】
また、上記実施の形態における各プリズムは、単体でもよいし、複合プリズムでもよい。また、プリズム効果を有する平行板でもよい。図１６は、本発明に係るプリズムのその他の構成を示す図であり、図１６（ａ）は単体プリズムを示す図、図１６（ｂ）は複合プリズムを示す図、図１６（ｃ）はプリズム効果を有する平行板を示す図である。【００６１】
例えば可動プリズム１０Ａを、図１６（ｂ）に示すような、微小角度を有する２枚のプリズム１０Ａａ，Ａｂを貼り合わせた複合プリズムとしてもよい。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。【００６２】
また、図１６（ｃ）に示すように、屈折率Ｎが例えばＮ＝１．５からＮ＝１．４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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の画像揺れ補正装置は、光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる一対の可動屈折素子を備え、撮像機器に生じる振れを検出し、検出した振れを打ち消すように可動屈折素子を光軸と垂直方向で独立的に回動させることにより画像揺れを補正するので、簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置を提供することができる。
【図１】
2007023718.tif 000002
【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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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年6月6日(2007.6.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学レンズを有する撮像機器で撮像した画像の揺れを光学的に補正する画像揺れ補正装置であって、
前記撮像機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、
前記光学レンズに対して光の入射側に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる第１及び第２の可動屈折素子と、
前記第１の可動屈折素子を光軸を回転中心として回動させる第１の回動手段と、
前記第２の可動屈折素子を光軸を回動中心として回動させる第２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第１及び第２の可動屈折素子を回動させるよう前記第１及び第２の回動手段を回動制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１の可動屈折素子の回転量α１及び前記第２の可動屈折素子の回転量α２を以下の式に基づいて求めることを特徴とする画像揺れ補正装置。
α１＝±ｃｏｓ−１（Ｃ／Ｄ）±ｃｏｓ−１（Ａ／Ｄ），・・・（式１）
α２＝±ｃｏｓ−１｛［（θＸ＋θ３）−θ２ｓｉｎα１］／θ３｝，・・・（式２）
Ａ＝（θＹ＋θ２），・・・（式３）
Ｂ＝（θＸ＋θ３），・・・（式４）
Ｃ＝［Ａ２＋Ｂ２＋θ２２−θ３２］／２θ２，・・・（式５）
Ｄ＝（Ａ２＋Ｂ２）１／２，・・・（式６）
ここで、θ２は、前記第１の可動屈折素子の像シフトベクトルの大きさを表すスカラー、θ３は、前記第２の可動屈折素子の像シフトベクトルの大きさを表すスカラー、（θＸ，θＹ）は、前記振れが生じたことにより移動した被写体像の像シフトベクトルを打ち消す像シフトベクトルであり、（式１）の右辺第２項は、Ｂの符号を選択する。
【請求項２】
前記第１及び第２の可動屈折素子の少なくとも一方が、前記光軸の方向に２枚以上のプリズムを合わせて形成される複合プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の画像揺れ補正装置。
【請求項３】
前記第１及び第２の可動屈折素子に近接して固定された固定屈折素子を備え、
前記第１及び第２の可動屈折素子の回転角が一定角のときに前記第１及び第２の可動屈折素子と前記固定屈折素子からなる屈折素子群の入射角と出射角との差が、前記第１及び第２の可動屈折素子の入射角と出射角との差以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像揺れ補正装置。
【請求項４】
前記固定屈折素子は、前記光軸の方向に２枚以上のプリズムを合わせて形成される複合プリズムであることを特徴とする請求項３に記載の画像揺れ補正装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
［０００８］
しかし、アクティブ・プリズムは、上述したように、特殊フィルムでできた伸縮自在の蛇腹でつながれた２枚のガラス板の間に当該ガラス板とほぼ同一の光学屈折率を有する液体を注入した構造を有するため、液体を完全に密閉し、かつ気泡が発生しないようにする技術が必要になり、構成が複雑で製造が困難になるという課題があった。
［０００９］
そこで、アクティブ・プリズム方式と同等の画像揺れ補正効果を持ち、より簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置が切望されていた。
［００１０］
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で製造が容易な画像揺れ補正装置を提供することを目的とする。
［００１１］
上記目的を達成するため、本発明の主たる側面は、光学レンズを有する撮像機器で撮像した画像の揺れを光学的に補正する画像揺れ補正装置であって、前記撮像機器に生じる振れを検出する振れ検出手段と、前記光学レンズに対して光の入射側に配置され、前記光学レンズに入射する光の屈折方向を変化させる第１及び第２の可動屈折素子と、前記第１の可動屈折素子を光軸を回転中心として回動させる第１の回動手段と、前記第２の可動屈折素子を光軸を回動中心として回動させる第２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第１及び第２の可動屈折素子を回動させるよう前記第１及び第２の回動手段を回動制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１の可動屈折素子の回転量α１及び前記第２の可動屈折素子の回転量α２を以下の式に基づいて求めることを特徴とする。
α１＝±ｃｏｓ−１（Ｃ／Ｄ）±ｃｏｓ−１（Ａ／Ｄ），・・・（式１）
α２＝±ｃｏｓ−１｛［（θＸ＋θ３）−θ２ｓｉｎα１］／θ３｝，・・・（式２）
Ａ＝（θＹ＋θ２），・・・（式３）
Ｂ＝（θＸ＋θ３），・・・（式４）
Ｃ＝［Ａ２＋Ｂ２＋θ２２−θ３２］／２θ２，・・・（式５）
Ｄ＝（Ａ２＋Ｂ２）１／２，・・・（式６）
ここで、θ２は、前記第１の可動屈折素子の像シフトベクトルの大きさを表すスカラー、θ３は、前記第２の可動屈折素子の像シフトベクトルの大きさを表すスカラー、（θＸ，θＹ）は、前記振れが生じたことにより移動した被写体像の像シフトベクトルを打ち消す像シフトベクトルであり、（式１）の右辺第２項は、Ｂの符号を選択する。
図面の簡単な説明
［００１２］
［図１］図１は、本発明の実施の形態に係る画像揺れ補正装置の構成を示すブロック図である。
［図２］図２は、図１に示す画像揺れ補正装置の補正部を示す概略図であり、図２（ａ）は概略正面図、図２（ｂ）は概略側面図である。
［図３］図３は、図２に示す補正部の構成図であり、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４は、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５は、図３に示す補正部が備えるアクチュ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のアクチュエータとセンサの配置図、図５（ｃ）は可動プリズム１０Ｂのアクチュエータとセンサの配置図である。
【国際調査報告】
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