JPH07253605A - 光学装置の像振れ防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、観察対象もしくは被写体自身の振
動による像振れを防止できる新規な像振れ防止装置を提
供する。 【構成】 本発明の像振れ防止装置は、光学装置の観察
光学系に設置した視線検出手段（光源１０４、レンズ１
０６、ハーフミラー１０５及び１０５’、レンズ１０
７、イメージセンサ１０９、視線検知回路１０、で構成
される）により観察者１００の視線の動きを検出し、そ
の出力信号から観察対象の揺れや振動を検出して振れ補
正手段制御回路１１により主光学系の像振れ補正レンズ
３の補正駆動量を演算し、アクチュエータ駆動回路１２
を介してアクチュエータ３ａを駆動して該レンズ３を動
かすことにより撮像素子５上の像振れを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は観察装置や撮影装置など
の光学装置とともに使用する像振れ防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ビデオカメラやスティルカメラ等
の撮影装置においては、撮影時の該装置の振れに起因す
る像振れを防止するための像振れ防止技術が実用化され
つつあり、像振れ補正機能を有するビデオカメラも市販
されている。

【０００３】公知の像振れ防止技術には数種のものがあ
り、撮影装置の振れを検出するための検出手段として角
加速度センサを使用する方式のものがある。

【０００４】この方式による像振れ防止装置は、振れ検
出手段としての角加速度計（例えば、振動ジャイロ）を
撮影装置に固定し、該角加速度計の出力から該撮影装置
全体の振れ量を検出し、その検出値に基づいて像振れ補
正手段を駆動するように構成されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】振れ検出手段として角
加速度計を使用する前述の従来例には次のような欠点が
あった。

【０００６】角加速度計（振動ジャイロ）が高価であ
る。

【０００７】角加速度計は撮影装置に固定されている
ため、該撮影装置の振れに起因する像振れを補正するこ
とはできるが、被写体（もしくは観察対象）自身の振れ
（振動）に起因する像振れを補正することはできない。

【０００８】本発明の目的は、前述した従来技術の欠点
を除去し、観察対象もしくは被写体自身の振れに起因す
る像振れを補正することができ、また、振動ジャイロを
使用しないですむ像振れ防止装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】観察対象もしくは被写体
自身の振れに起因する像振れを防止するためには、観察
対象もしくは被写体自身の振れを検出できる検出手段が
必要である。本発明では、それを可能にする検出手段と
して、撮影装置等の使用者の視線方向の変化を検出でき
る視線変化検出手段を用いることにより、前記課題を解
決した。

【００１０】

【実施例】以下に図を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】＜実施例１＞図１及び図２を参照して本発
明の第１実施例の像振れ防止装置を搭載したビデオカメ
ラについて説明する。

【００１２】図１において、撮影光学系のレンズ１〜４
は４群のレンズから成るズームレンズを構成しており、
１は対物レンズ、２は焦点距離を変化させるための変倍
レンズ、３は像振れ補正レンズ、４はピント合せを行な
うためのフォーカスレンズ、である。像振れ補正レンズ
３は光軸に直交する面内で上下及び左右方向（図におい
て紙面に直交する方向）に動くことができ、上下方向に
はアクチュエータ３ａにより駆動され、左右方向（紙面
に直交する方向）には不図示のアクチュエータにより駆
動される。５は結像面となる撮像素子（ＣＣＤ）であ
り、該素子５の出力である光電変換信号はカメラ信号処
理回路５ａに入力され、該回路５ａの出力はレコーダー
５ｂ等へ導かれる。６はハーフミラー、７はミラー、８
はファインダー光学系、である。ファインダー光学系８
は変倍光学系とフォーカス光学系で構成され、撮影光学
系のズーミング動作及びフォーカス動作に連動するよう
に構成されている。

【００１３】対物レンズ１、変倍レンズ２を通ってきた
被写体からの光はファインダー光学系８を経て撮影者の
目９に入り、観察される。

【００１４】光学要素１０４〜１０９と視線検知回路１
０とから成る装置は、光源からの光束を眼の前眼部へ投
射し、角膜からの反射光に基づく角膜反射像と瞳孔の結
像位置を利用して視軸（注視点）を求めるための視線検
出手段を構成しており、特開昭６１−１７２５５２号公
報に開示されている。以下には図２を参照して該視線検
出手段の基本原理を説明する。

【００１５】図２において、１０４は観察者に対して不
感の赤外光を放射する発光ダイオード等の光源であり、
投光レンズ１０６の焦点面に配置されている。

【００１６】光源１０４より発光した赤外光は投光レン
ズ１０６により平行光となりハーフミラー１０５で反射
し、眼球１００の角膜１０１を照明する。このとき角膜
１０１の表面で反射した赤外光の一部に基づく角膜反射
像ｄはハーフミラー１０５’を透過し受光レンズ１０７
により集光され、イメージセンサ１０９上の位置ｄ’に
角膜反射像ｄを再結像する。

【００１７】また、虹彩１０３の端部ａ，ｂからの光束
はハーフミラー１０５’、受光レンズ１０７を介してイ
メージセンサ１０９上に導光され、その位置ａ’，ｂ’
に該端部ａ，ｂの像を結像する。受光レンズ１０７の光
軸アに対する眼球光軸イの回転角θが小さい場合、虹彩
１０３の端部ａ，ｂのＺ座標をＺａ，Ｚｂとすると、虹
彩１０３の中心位置ｃの座標Ｚｃは Ｚｃ≒（Ｚａ＋Ｚｂ）／２ と表わされる。

【００１８】また、角膜反射像の発生位置ｄのＺ座標を
Ｚｄ、角膜１０１の曲率中心Ｏと虹彩１０３の中心Ｃま
での距離を￣ＯＣとすると眼球光軸イの回転角θは ￣ＯＣ・ｓｉｎθ≒Ｚｃ−Ｚｄ …（１） の関係式を略満足する。このためイメージセンサ１０９
上に投影された各特異点（角膜反射像ｄ及び虹彩の端部
ａ，ｂ）の位置を検出することにより眼球光軸イの回転
角θを求めることができる。この時（１）式は β・￣ＯＣ・ｓｉｎθ≒［（Ｚａ’＋Ｚｂ’）／２］−Ｚｄ’ …（２） とかきかえられる。但し、βは角膜反射像の発生位置ｄ
と受光レンズ１０７との距離ｌと受光レンズ１０７とイ
メージセンサ１０９との距離ｌ₀ で決まる倍率である。

【００１９】このように観察者の眼の視線の方向（注視
点）を検出することにより、例えばビデオカメラ等にお
いては撮影者がファインダー面上のどの位置を観察して
いるかを知ることができる。

【００２０】イメージセンサ１０９からの信号は視線検
知回路１０へ入り、撮影者の視線方向を演算し求める。
なお、図１で上下方向の視線検知手段のみを示したが、
不図示の左右方向（紙面に対し垂直方向）の視線検知手
段も有する。

【００２１】１１は振れ補正手段制御回路であり、像振
れ補正レンズ３の変位量を演算決定し、アクチュエータ
駆動回路１２を介してアクチュエータ３ａ（左右方向駆
動用アクチュエータは図示されていない）を駆動し、結
像面上の像を上下、左右方向にシフトする。

【００２２】以下には、該像振れ防止装置の機能を説明
する。

【００２３】通常、撮影者がファインダーを介して被写
体を見ている時に撮影者自身が写したいと思っている被
写体（主被写体と呼ぶこととする）があると、撮影者は
その主被写体を目で追いかけることになる。ここで像ユ
レ（装置全体の動きによるもの又は被写体自身の動きに
よるもの等）が生じているとすると、撮影者は、前述し
た通り、主被写体を目で追うため、撮影者の目の動きは
現在生じている像ユレに対応した動きをすることにな
り、撮影者の目の動き（視線の動き）を検知することが
できれば、現在生じている像ユレの量や方向を検出する
ことができる。

【００２４】本実施例では、視線検知回路１０で視線の
動きを検出し、その値から、振れ補正手段制御回路１１
で像振れ補正レンズ３の駆動すべき量を演算決定し、ア
クチュエータ駆動回路を介して像振れ補正レンズ３を変
位させることによって、現在生じている像ユレを除去す
ることができる。

【００２５】ただし、ここで注意すべきことは、撮影者
の注視点の動きは、像ユレの動きに対応するものばかり
ではないことである。たとえば、ファインダー画面内に
複数の被写体（複数の人）がいるときなどは、個々の人
々に“視線をうつす”現象（目うつり）が生じる。また
ファインダー画面内で人が移動する場合なども同様に目
の動きが生じるが、観察者の視線の動きに含まれる像ユ
レの情報は比較的高周波の信号となる場合が多いと考え
られるので視線検知回路１０にはハイパスフィルター等
のフィルター手段や視線方向角度の時間的変化に対する
リミッターやコンパレータ等を設けておき、“目移り”
と“被写体の揺れ及び振動”とを弁別して入力信号を取
込むようにしておくことが望ましい。

【００２６】＜他の実施例＞以下に本発明の像振れ防止
装置を適用した別の例を示す。なお、以下の例では、図
１にて説明した構成要素と同じ構成要素の説明を省略す
る。

【００２７】図３と図４に第２の実施例を示す。本実施
例では、第３群のレンズ１３が通常の変倍レンズとなっ
ており、光軸に直交する方向には移動不可能になってい
る。

【００２８】第１の実施例では振れ補正手段として光学
的手段を動かすことで行っていたが、本実施例のビデオ
カメラではＣＣＤ５の有効画面の中から図４に示すよう
に部分的な画像信号を切り出すための画面切出し回路５
ｃを有しており、切り出し画面位置を１フレームごとに
変化させて像振れ補正を行うように構成されており、画
面切出し位置を変化させるための制御信号が画面切出し
回路５ｃに加えられるようになっている。

【００２９】図５に第３の実施例を示す。第３の実施例
は、撮影光学系とは独立した光学式ファインダー８’を
有するビデオカメラに本発明の像振れ防止装置を適用し
た場合を示す。

【００３０】図６に第４の実施例を示す。第４の実施例
は、前記実施例の視線検知手段の中で２個必要であった
イメージセンサ１０９を必要としない（イメージセンサ
１０９の代わりにＣＣＤ５の出力信号を使うもので、１
フレームごとに撮像と視線検知を切り換える）構成とし
たことを特徴とする。本実施例の構成によれば、像振れ
防止装置のコスト及び光学機器のコストを安価にするこ
とができるとともに小型化が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上に説明したように、実施例１〜実施
例４の各像振れ防止装置によれば、激しく揺れ動いてい
る被観察対象を結像面上では揺れ動かない像として観察
もしくは撮影することができ、また、従来公知の像振れ
防止装置では像振れを防止することが不可能であった被
観察対象（もしくは被写体）自身の揺れに起因する像振
れを確実に防止することができる。また、従来公知の像
振れ防止装置において必要であった高価な振動ジャイロ
を必要としないので、従来の像振れ防止装置よりも安価
な像振れ防止装置を実現できる。

【００３２】図３の実施例では、機械的に駆動される補
正レンズがないので光学装置を実施例１のものにくらべ
て小型化することができる効果がある。

【００３３】図５の実施例は本発明の像振れ防止装置を
公知のビデオカメラに適用した場合を示している。

【００３４】図６の実施例では、撮像系すなわち撮影光
学系の構成要素と視線検出手段の構成要素とが兼用にな
っているので視線検出手段の小型化とコスト低減とがで
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の像振れ防止装置を具備し
たビデオカメラの概略構成図。

【図２】本発明の像振れ防止装置の構成要素である視線
検出手段の機能を説明するための図。

【図３】本発明の第２実施例の像振れ防止装置を具備し
たビデオカメラの概略構成図。

【図４】図３に示した像振れ防止装置の機能を説明する
ための図。

【図５】本発明の第１実施例の像振れ防止装置を具備し
た独立ファインダー光学系を有するビデオカメラの概略
構成図。

【図６】本発明の第４実施例の像振れ防止装置を具備し
ているビデオカメラの概略構成図。

【符号の説明】

１…対物レンズ ２…変倍レンズ ３…像振れ補正レンズ ３ａ…アクチュエ
ータ ４…フォーカスレンズ ５…撮像素子 ５ａ…カメラ信号処理回路 ５ｂ…レコーダー ５ｃ…画面切出し回路 ６…ハーフミラー ７…ミラー ８，８’…ファイ
ンダー光学系 ９…観察者の眼 １０…視線検知回
路 １１…振れ補正手段制御回路 １２…アクチュエ
ータ駆動回路 １３…３群レンズ １００…眼球 １０１…角膜 １０３…虹彩 １０４…光源 １０５，１０５’
…ハーフミラー １０６…投光レンズ １０７…受光レン
ズ １０９…イメージセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学装置の光学系を通して観察対象を観
   察している光学装置使用者の視線方向を検出する視線検
   出手段と、該視線検出手段の出力に応じて該光学装置の
   結像面上の像振れを補正する像振れ補正手段と、を有し
   て成る光学装置の像振れ防止装置。
2. 【請求項２】 該光学装置の結像面が撮像素子で構成さ
   れ、該視線検出手段の出力に応じて該撮像素子の有効画
   面から切出す画面を変化させる画面切出し手段を有して
   いることを特徴とする請求項１の像振れ防止装置。
3. 【請求項３】 該光学装置が撮像素子を有しており、該
   撮像素子が該視線検出手段の入力手段を兼ねていること
   を特徴とする請求項１の像振れ防止装置。
4. 【請求項４】 該光学装置の観察光学系は主光学系に対
   して独立しており、該観察光学系に該視線検出手段が設
   けられ、該像振れ補正手段は該主光学系に設けられてい
   ることを特徴とする請求項１の像振れ防止装置。